JP2015086913A - 動力分割式無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星歯車機構の歯数比を大きくすることなく、またベルトレシオをγmaxより大きく、あるいはγminより小さくすることなくトータルの変速比幅を大きくして走行燃費を向上できる動力分割式無段変速装置を提供する。【解決手段】無段変速機構２と、一定変速機構３と、該両変速機構の出力を合成する遊星歯車機構４とを備え、動力が、無段変速機構２のみに伝達される無段変速モードと、動力が一定変速機構３と無段変速機構２との両方に分割して伝達される動力分割モードとに切り替え可能の動力分割式無段変速装置１において、動力が前記一定変速機構３のみに伝達される一定変速モードを設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、無段変速機構、一定変速機構、及び該両変速機構の出力を合成する遊星歯車機構を備えた動力分割式無段変速装置に関する。

従来の無段変速装置として、エンジン動力を無段階に変速可能とする無段変速機構（例えばＣＶＴ）と、エンジン動力を一定変速比で変速する一定変速機構（例えばギヤ機構）と、該両機構からの動力を合成する遊星歯車機構とを備えたものがある。この従来装置では、入力される動力を、無段変速機構及び遊星歯車機構を通る動力伝達によって、トルク循環を生じつつ出力するローモードと、入力される動力を無段変速機構を通る動力伝達によって出力するハイモードが可能となっている（例えば特許文献１参照）。

特許４５５２３７６号公報

ところで前記無段変速装置において、トータルの変速比幅を拡大するために、エンジンからの動力を前記ＣＶＴ等の無段変速機構のみに伝達するベルト駆動モードと、該無段変速機構及びギヤ機構等の一定変速機構に分割して伝達する動力分割モードとを、車両の運転状態に応じて適宜切り替えるようにした動力分割式無段変速装置がある。

この動力分割式無段変速装置における前記ベルト駆動モードでは、通常のベルトレシオ(γmax〜γmin)で変速する。そしてこのベルトレシオがγminのとき締結要素や固定要素を選択的に作動させることにより、前記動力分割モードとなる。この動力分割モードにおいて、ベルトレシオをγminからγmaxに変速すると遊星歯車機構が差動することにより、リングギヤが増速回転するので、トータルの変速比幅はベルト駆動のみの場合よりも拡大される。

前記動力分割モードでは、効率の良いギヤ機構で多くの動力を伝達するので、全体効率が向上し、走行燃費がよくなるが、トータルの変速比幅はそれほど拡大しない。遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤの歯数比ρを大きくすればトータル変速比幅は増加するが、ギヤ機構の動力伝達割合が低下し、結果として燃費向上効果が得られなくなる。

ここでベルトレシオをγmaxよりさらに大きくする、あるいはγminよりさらに小さくすることによりトータルの変速比幅を増大させることが考えられる。この場合、γmax時に駆動プーリの最小半径を、又はγmin時に従動プーリの最小半径をさらに小さくすることとなるが、このようにすると、Ｖベルトの曲げ半径が小さくなり、従ってＶベルト応力が過大になるので、ベルトレシオをγmaxより大きく、あるいはγminよりさらに小さくすることは困難である。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、遊星歯車機構の歯数比を大きくすることなく、またベルトレシオをγmaxより大きく、あるいはγminより小さくすることなくトータルの変速比幅を大きくして走行燃費を向上できる動力分割式無段変速装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、無段変速機構と、一定変速機構と、該両変速機構の出力を合成する遊星歯車機構とを備え、動力が、前記無段変速機構のみに伝達される無段変速モードと、前記動力が一定変速機構と無段変速機構との両方に分割して伝達される動力分割モードとに切り替え可能の動力分割式無段変速装置において、
前記動力が前記一定変速機構のみに伝達される一定変速モードを設けたことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の動力分割式無段変速装置において、前記無段変速機構は、入力軸に装着された駆動プーリと、出力軸に装着された従動プーリとにＶベルトを巻回してなるＣＶＴであり、前記一定変速機構は、前記入力軸に第１結合要素を介在させて連結された入力ギヤと、前記遊星歯車機構のキャリアに連結された出力ギヤとを有するギヤ機構であり、前記出力軸は第２結合要素と固定要素を介在させてサンギヤに連結されており、
前記第１結合要素がオンされ、第２結合要素がオフされるとともに固定要素がオンされることにより前記一定変速モードとなることを特徴としている。

請求項１の発明では、動力が一定変速機構のみに伝達される一定変速モードを設けた。この一定変速モードは、具体的には、請求項２の発明のように、無段変速機構を一対のプーリにＶベルトを巻回しなるＣＶＴとし、一定変速機構を、前記入力軸に第１結合要素を介在させて連結された入力ギヤと、前記遊星歯車機構のキャリアに連結された出力ギヤとを有するギヤ機構とし、前記出力軸を第２結合要素と固定要素を介在させてサンギヤに連結し、前記第１結合要素をオンし、第２結合要素をオフすると共に固定要素をオンすることにより実現される。

このように動力をギヤ機構のみに伝達する一定変速モードを設け、サンギヤを固定すると共にキャリアを回転させたので、前記ギヤ機構のギヤ比と遊星ギヤ機構のサンギヤとリングギヤの歯数比に応じた分だけトータルの変速比幅を拡大することができ、燃費の向上を図ることができる。

本発明の実施例１に係る動力分割式無段変速装置の構成図である。 前記無段変速装置の各モード時の変速比を示すである。 前記無段変速装置のエンジン回転数−車速特性図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図３は本発明の実施例１に係る動力分割式無段変速装置を説明するための図である。

図において、１は動力分割式無段変速装置であり、該装置１はエンジン回転を無段階比率で変速するＣＶＴ（無段変速機構）２と、エンジン回転を一定比率で変速するギヤ機構（一定変速機構）３と、該両機構２，３の出力を合成する遊星歯車機構４とを備えている。

前記ＣＶＴ２は、エンジン回転が入力される入力軸５に装着された駆動プーリ７と、出力軸６に装着された従動プーリ８とに金属製Ｖベルト９を巻回した構造のものである。前記駆動プーリ７、従動プーリ８はそれぞれ一対のプーリ半体７ａ，７ｂ、８ａ，８ｂを軸方向に油圧で進退させることにより、有効ベルト捲き径を無段階に変化させて無段変速するようになっている。

例えば、駆動プーリ７が最小径で従動プーリ８が最大径のとき最大変速比γmaxとなり、逆に駆動プーリ７が最大径で従動プーリ８が最小径のとき最小変速比γminとなる。

前記ギヤ機構３は、動力伝達をオン・オフ制御する第１クラッチ（第１締結要素）Ｃ１を介在させて前記入力軸５に連結された駆動ギヤ３ａと、前記出力軸６と同軸配置された前記遊星歯車機構４のキャリア４ｂに接続された従動ギヤ３ｂと、該両ギヤ３ａ，３ｂ間に介在されたアイドルギヤ３ｃとを有する。なお、Ｂ１は第１クラッチＣ１オフ時にオンして前記駆動ギヤ３ａの回転を阻止し、あるいは第１クラッチＣ１オン時にオフして駆動ギヤ３ａの回転を許容するブレーキである。

ここで、前記ギヤ機構３における駆動ギヤ３ａと従動ギヤ３ｂとの直結ギヤ比は前記ＣＶＴ２の最小変速比γminと同一に設定されている。なお、アイドルギヤ３ｃはギヤ比に関与しない。

前記遊星歯車機構４は、前記出力軸６に接続されたサンギヤ４ａと、前記従動ギヤ３ｂが接続されたキャリア４ｂに支持され、前記サンギヤ４ａに噛合するピニオンギヤ４ｃと、該ピニオンギヤ４ｃが噛合するリングギヤ４ｄとを有する。なお、このリングギヤ４ｄの回転が出力回転となる。また、Ｃ２はベルト駆動モード時にオンしてキャリア４ｂとリングギヤ４ｄを同期回転させるクラッチである。

また前記出力軸６には、前記ＣＶＴ２の出力回転のサンギヤ４ａへの伝達をオン・オフする第２クラッチ（第２結合要素）Ｃ３と、前記サンギヤ４ａの回転を阻止するブレーキ（固定要素）Ｂ２が配設されている。

前記ベルト駆動モード時には、前記第１クラッチＣ１オフ、ブレーキＢ１オフ、クラッチＣ２オン、第２クラッチＣ３オン、ブレーキＢ２オフとされる。

前記動力分割モード時には、前記第１クラッチＣ１オン、ブレーキＢ１オフ、クラッチＣ２オフ、第２クラッチＣ３オン、ブレーキＢ２オフとされる。

前記一定変速モード時には、前記第１クラッチＣ１オン、ブレーキＢ１オフ、クラッチＣ２オフ、第２クラッチＣ３オフ、ブレーキＢ２オンとされる。

本実施例の動力分割式無段変速装置１では、エンジン回転数，車速に応じて、ベルト駆動モード、動力分割モード、一定変速モードが選択制御される。

前記ベルト駆動モードでは、入力回転はＣＶＴ２で変速され、出力軸６からサンギヤ４ａ，アイドルギヤ４ｃ，キャリア４ｂを介してリングギヤ４ｄに伝達され、通常のベルトレシオ（γmax〜γmin）で変速され、遊星歯車機構４では変速比の変化はない（図２の特性線Ｄ１及び図３のベルト駆動領域Ａ参照）。

ベルトレシオがγminになると動力分割モードに切り替えられ、動力はＣＶＴ２及びギヤ機構３の両方に分割して伝達される。このとき、ＣＶＴ２の変速比をγminからγmaxに変化させると、遊星歯車機構４において差動によりリングギヤ４ｄが増速回転するので、γ1だけ変速比幅が拡大する（図２の特性線Ｄ２及び図３の動力分割領域Ｂ参照）。

続いて一定変速モードに切り替えられ、サンギヤ４ａが固定されると共に、動力はギヤ機構３のみに伝達される。これにより前記ギヤ機構３のギヤ比と遊星歯車機構４のサンギヤ４ａとリングギヤ４ｄの歯数比ρに応じてγ１′だけ変速比幅が拡大する（図２の特性線Ｄ３及び図３の一定変速領域Ｃ参照）。

具体的には、例えばサンギヤ歯数３１，リングギヤ歯数７１で、遊星歯数比ρ＝０．４３７、ギヤ比（＝γmin）０．４２１の場合、
γ１′＝０．４２１×７１／（７１＋３１）＝０．２９２
が得られる。

このように本実施例では、動力をギヤ機構３のみに伝達する一定変速モードを設け、サンギヤ４ａを固定すると共にキャリア４ｂを回転させたので、トータルの変速比幅を前記γ１′だけ拡大でき、燃費の向上を図ることができる。

なお、前記実施例では、無段変速機構がＣＶＴであり、一定変速機構がギヤ機構である場合を説明したが、本発明における無段変速機構，一定変速機構はこれらに限定されない。例えば、無段変速機構は、トロイダル方式、あるいは油圧方式の無段変速機構であっても勿論構わない。

１ 動力分割式無段変速装置
２ ＣＶＴ（無段変速機構）
３ ギヤ機構（一定変速機構）
３ａ 入力ギヤ
３ｂ 出力ギヤ
４ 遊星歯車機構
４ａ サンギヤ
４ｂ キャリア
５ 入力軸
６ 出力軸
７ 駆動プーリ
８ 従動プーリ
９ Ｖベルト
Ｂ２ ブレーキ（固定要素）
Ｃ１ 第１クラッチ（第１結合要素）
Ｃ３ 第２クラッチ（第２結合要素）

Claims (2)

1. 無段変速機構と、一定変速機構と、該両変速機構の出力を合成する遊星歯車機構とを備え、動力が、前記無段変速機構のみに伝達される無段変速モードと、前記動力が一定変速機構と無段変速機構との両方に分割して伝達される動力分割モードとに切り替え可能の動力分割式無段変速装置において、
   前記動力が前記一定変速機構のみに伝達される一定変速モードを設けた
   ことを特徴とする動力分割式無段変速装置。
2. 請求項１に記載の動力分割式無段変速装置において、
   前記無段変速機構は、入力軸に装着された駆動プーリと、出力軸に装着された従動プーリとにＶベルトを巻回してなるＣＶＴであり、
   前記一定変速機構は、前記入力軸に第１結合要素を介在させて連結された入力ギヤと、前記遊星歯車機構のキャリアに連結された出力ギヤとを有するギヤ機構であり、
   前記出力軸は第２結合要素と固定要素を介在させてサンギヤに連結されており、
   前記第１結合要素がオンされ、第２結合要素がオフされるとともに固定要素がオンされることにより前記一定変速モードとなる
   ことを特徴とする動力分割式無段変速装置。

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