JP2015514193A - マルチレシオ遊星ギアトランスミッション - Google Patents

Abstract

トランスミッションは、太陽ギアに係合する第１のブレーキ（１６）を有する、第１の複合遊星ギアセットと、リングギアに係合する第２のブレーキ（２７）を有する、第２の複合遊星ギアセットとを備え、第１の複合遊星ギアセットおよび第２の複合遊星ギアセットは、第１のクラッチ（１７）および第２のクラッチ（２８）を通して軸方向に係合可能であって、トランスミッションインプット（１４）およびトランスミッションアウトプット（１００）は、同軸上に配置され、かつ、トルクがトランスミッションの同じ側からインプットおよびアウトプットするように構成される。トランスミッションは、アクセサリドライブシステムにおいて使用され、アクセサリドライブはオルタネータ（１３０２）を備え、フライホイール（１２００）はトランスミッションおよびアクセサリドライブに結合され、アクセサリドライブはフライホイールまたはエンジンによって選択的に駆動され得る。

Description

本発明は、マルチレシオ遊星ギアトランスミッションに関し、より詳しくは、太陽ギアに係合するブレーキを有する、第１の複合遊星ギアセットと、リングギアに係合するブレーキを有する、第２の複合遊星ギアセットとを備え、第１の複合遊星ギアセットおよび第２の遊星ギアセットは、第１のクラッチおよび第２のクラッチを通して軸方向に係合可能である、遊星ギアトランスミッションに関する。

本技術の代表は米国特許第７，５８２，０４０号明細書であり、これは、インプットシャフト、アウトプットシャフト、４つの遊星ギアセット、８つの回転自在のシャフト、および５つのシフト要素を備える、エイトギア・ギアボックスを開示する。

必要とされるのは、太陽ギアに係合するブレーキを有する、第１の複合遊星ギアセットと、リングギアに係合するブレーキを有する、第２の複合遊星ギアセットとを備え、第１の複合遊星ギアセットおよび第２の遊星ギアセットは、第１のクラッチおよび第２のクラッチを通して軸方向に係合可能である、トランスミッションである。本発明はこの要求を満たす。

本発明の主な側面は、太陽ギアに係合するブレーキを有する、第１の複合遊星ギアセットと、リングギアに係合するブレーキを有する、第２の複合遊星ギアセットとを備え、第１の複合遊星ギアセットおよび第２の遊星ギアセットは、第１のクラッチおよび第２のクラッチを通して軸方向に係合可能である、トランスミッションを提供することである。

本発明の他の側面は、以下の本発明の説明および添付の図面によって指摘され、もしくは明らかにされるであろう。

本発明のトランスミッションは、太陽ギアに係合する第１のブレーキを有する、第１の複合遊星ギアセットと、リングギアに係合する第２のブレーキを有する、第２の複合遊星ギアセットとを備え、第１の複合遊星ギアセットおよび第２の複合遊星ギアセットは、第１のクラッチおよび第２のクラッチを通して軸方向に係合可能であって、トランスミッションインプットおよびトランスミッションアウトプットは、同軸上に配置され、かつ、トルクがトランスミッションの同じ側からインプットおよびアウトプットするように構成される。

本発明の実施形態を例示している、明細書の一部に組み込まれている形態と添付の図面は、本発明の原理を説明する。

トランスミッションの断面図である。

図１の断面斜視図である。

複合遊星ギアセットの断面斜視図である。

複合遊星ギアセットの斜視図である。

ブレーキの斜視図である。

６ａ、６ｂ、および６ｃはトランスミッションの分解図である。

本発明のトランスミッションを利用した回路システムである。

本発明のトランスミッションを利用した回路システムである。

本発明のトランスミッションを利用した回路システムである。

本発明の装置は、スリップクラッチへの４つの速度出力を備える遊星ドライブ装置である。オープン１：１のギアレシオ、０．７７２のギアレシオ（速度比１．２９５：１）遊星セット、および、０．４７８のギアレシオ（速度比２．０９：１）の遊星セットが３つの速度を提供するために組み合わせられている。この装置はまた、４つめの駆動比を可能にするが、０．７７２（１．２９５）および０．４７８（２．０９）のレシオを直列に組み合わせることが、０．３６９（２．７０）のレシオを生ずるのに必要と認められる。これらのレシオは表１にまとめられている。

本発明の装置は、インプットシャフトとアウトプットシャフトが同軸に配置される。本発明の配置によれば、トランスミッション出力を、トランスミッションのいずれか一方から取り除くことが出来る。この構成は、フライホイールを例にすると、トランスミッションに入る力の流れは、トランスミッションのギアを通ってスリップクラッチへ入ったのち被駆動部へ出力される。

図１は、トランスミッションの断面図である。このトランスミッションは、第１の複合遊星ギアセットと、第２の複合遊星ギアセットと、第１のクラッチと、第２のクラッチと、第１のブレーキと、第２のブレーキと、アウトプットシャフトと、インプットシャフトと、ハウジングとからなる。

第１の複合遊星ギアセットは、８１個の歯を有する太陽ギア１０を備える。第１の複合遊星ギアセットは、２９個の歯を有するピニオン１１、および、１３個の歯を有するピニオン１２をさらに備える。ピニオン１１は、太陽１０に係合される。ピニオン１２は、１２３個の歯を有するリング１３に係合される。

第２の複合遊星ギアセットは、８１個の歯を有する太陽２０を備える。第２の複合遊星ギアセットは、２５個の歯を有するピニオン２３と、１５個の歯を有するピニオン２４をさらに備える。ピニオン２３は、太陽２０に係合される。ピニオン２４は、１２１個の歯を有するリング２５に係合される。

第１の遊星ギアセットの出力は、リング１３であり、遊星キャリア２６に固定して取り付けられるが、これは第２の複合遊星ギアセットの一部である。第１の遊星ギアセットの入力はキャリア１４である。第２の遊星ギアセットの入力はキャリア２６である。第２の遊星ギアセットの出力は太陽２０である。太陽２０は、トランスミッションアウトプットシャフト１００に固定して取り付けられる。

ブレーキ１６は、操作上太陽１０とハウジング２００との間に配置される。ブレーキ２７は、操作上リング２５とハウジング２００との間に配置される。クラッチ１７は、操作上キャリア１４とリング１３との間にある。クラッチ２８は、操作上キャリア２６とリング２５との間に存在する。ベアリング１９は、シフトフォーク１８とキャリア１４（インプットシャフト）との間に配置される。ベアリング４０は、太陽１０とキャリア１４との間に配置される。ベアリング３０は、キャリア２６とアウトプットシャフト１００との間に配置される。ベアリング４１は、キャリア２６とアウトプットシャフト１００との間に配置される。ベアリング４２は、リング２５とシフトフォーク２９との間に配置される。ベアリング４３は、ハウジング２００とアウトプットシャフト１００との間に配置される。ニードルベアリング４４、４５は、キャリア１４とアウトプットシャフト１００との間に配置される。ベアリング４６は、ハウジング２００とキャリア１４との間に配置される。ベアリング６２は、リング２５とキャリア２６との間に配置される。スペーサ２０５は、ベアリング１９と４０との間に配置される。

クラッチ１７は、操作上、係合および解放するようにキャリア１４とキャリア２６との間に配置される。クラッチ１７が係合するために、アクチュエータ（図示せず）は、シフトフォーク１８を動かし、これによってベアリングキャリア７１を動かし、これが次に、キャリア１４を軸方向に動かすように力を加え、これによって、クラッチ１７がキャリア２６に係合する。これは、効果的に第１の複合遊星ギアセットをロックし、トランスミッションレシオを１：１にさせる。

クラッチ２８を係合するために、アクチュエータ（図示せず）は、シフトフォーク２９を動かし、これによってベアリングキャリア７０を動かし、これが次に、キャリア２５０を軸方向に動かすように力を加えることで、クラッチ２８をキャリア２６に係合させる。ベアリング３０および４１はシャフト１００に対してキーされ、これによって、キャリア２６を、キャリア２６による軸方向への移動を防ぐように位置付ける。バンドブレーキ１６は、太陽１０のブレーキ部１０１に係合する。バンドブレーキ２７は、キャリア２５０のブレーキ部２５１に係合する。

ブレーキ１６を係合するために、アクチュエータ（図示せず）は、バンドブレーキ１６の一端を動かし、これによって、太陽１０を停止させるためにブレーキを部分１０１に係合する。ブレーキ２７を係合するために、アクチュエータ（図示せず）は、バンドブレーキ２７の一端を動かし、これによって、ブレーキを部分２５１に係合してキャリア２５０を停止する。バンドブレーキ１６、２７は、係合部が回転するときバンドがより強く巻くように配置される。この配置は、ブレーキを作動するためにとても小さな力を要求する。アクチュエータは、単に各バンドの端部を回転部に対して押し、このとき、バンドはつかむとともに強く巻き、回転部を停止させる。

ギアの選択は表１においてまとめられる。

複合遊星（１１、１２）および遊星（２３、２４）の使用は、二つの複合遊星ギアセットのサイズの全体的な縮小を可能にする。例えば、８１個の歯を有する太陽を維持しながら、第１のギアセットと同じレシオを得るために、遊星およびリングは、各々９７個の歯と２７５個の歯を要求するであろう。複合配置はまた、配置の自由度も可能にする。例えば、複合遊星は、軸方向に反転されてもよく、これにより、リングギアの配置を変更することが出来る。このような変更は、より良い組立工程を可能にする。

図２は、図１の断面斜視図である。スナップリング２０１、２０２はシャフト１００に係合する。スナップリング２０３、２０４はキャリア２６に係合する。ベアリング３０および４１はスナップリング２０１、２０２、２０３、２０４の間に保持される。太陽ギア２０はベアリング３０、４１の間に保持される。この配置は、キャリア２６をシャフト１００に関して固定された軸上の位置に保持する。

図３は、複合遊星ギアセットの断面斜視図である。キャリア２５０は、ブレーキ２７に係合するための部分２５１とリング２５を備える。シフトフォーク１８およびシフトフォーク２９は、各々軸方向（Ｍ）に旋回するように動き、これによって、クラッチ１７およびクラッチ２８の各々に係合および解放する。

図４は、複合遊星ギアセットの斜視図である。

図５は、ブレーキの斜視図である。ブレーキ２７は、固定位置５１においてハウジング２００に取り付けられる。シフトフォーク２９は、ピボット５２およびピボット５３の周りを旋回する。シフトフォーク１８は、ピボット５４およびピボット５５の周りを旋回する。

シフトフォーク２９上のピン５６および５７は、ベアリングキャリア７０に係合する。シフトフォーク１８上のピン５８および５９は、ベアリングキャリア７１に係合する。ピン５６、５７に適合するように、ベアリングキャリア７０は、“Ｕ”型の外形を有する。ピン５８、５９に適合するように、ベアリングキャリア７１は、“Ｕ”型の外形を有する。

アクチュエータ（図示せず）は、ブレーキ２７の端部６０に接続する。アクチュエータ（図示せず）は、ブレーキ１６の端部６１に接続する。

図６ａ、６ｂおよび６ｃは、トランスミッションの分解図である。図６ｂは、第１の複合遊星ギアセットを表す図である。図６ｃは、第２の複合遊星ギアセットを表す図である。

図６ｂにおいて、スナップリング２１０は、ベアリング１９をベアリングキャリア７１内に保持する。スナップリング２１１は、ベアリング４０を太陽１０内に保持する。

図６ｃにおいて、スナップリング２０３は、ベアリング３０をキャリア２６内に保持する。スナップリング２０４は、ベアリング４１をキャリア２６内に保持する。スナップリング２１２は、ベアリング４２をベアリングキャリア７０内に保持する。

操作において、クラッチ１７に係合するために、アクチュエータはシフトフォーク１８を動かし、次に軸方向へ動かすためにキャリア１４へ力を加え、これによって、キャリア１４はクラッチ１７に係合する。これはキャリア１４に取り付けられた遊星アセンブリを効果的にロックし、第１の遊星ギアレシオを１：１にさせる。クラッチ２８に係合するために、アクチュエータはシフトフォーク２９を動かし、次に軸方向へ動かすためにリング２５に力を加えるが、これは、クラッチ２８が係合されることの要因となる。

ブレーキ１６または２７のいずれか一方を係合するために、アクチュエータは、バンドブレーキの一端を動かし、これによって、ブレーキを係合し、また、各遊星セットに係合する各キャリアを停止する。各ブレーキは、キャリアが回転するときバンドがより強く巻くように構成される。この配置は、ブレーキを作動させるためにとても小さな力を要求するが、摩擦力が自然対数ｅの関数であるため、すなわち、Ｔ１およびＴ２がバンドテンションを表し、μを摩擦係数、および、βを全巻角とすると、（Ｔ１／Ｔ２）＝ｅμβであるためである。したがって、単に回転しているキャリアに逆らって端部を押すと、バンドがつかむとともに強く巻くことでキャリアが停止する。

クラッチ１７およびクラッチ８２が共に係合され、かつ、ブレーキ１６およびブレーキ２７が解放されるとき、トランスミッションは１：１のレシオを有する。クラッチ２８が係合し、かつ、ブレーキ２７が解放されるとともに、クラッチ１７が解放され、かつ、ブレーキ１６がロックされるとき、トランスミッションは０．７７２のギアレシオ（速度比１．２９５：１）となる。クラッチ２８が解放され、ブレーキ２７が係合するとともに、クラッチ１７が係合され、かつ、ブレーキ１６が解放されるとき、トランスミッションは０．４７８のギアレシオ（速度比２．０９：１）となる。両方のクラッチが解放され、かつ、両方のブレーキが係合されるとき、トランスミッションは、０．３６９（速度比２．７０）のギアレシオを有する。

図７は、本発明のトランスミッションを利用する回路システムである。この実施形態において、スリップクラッチ１１００はトランスミッションのアウトプットシャフト１００に接続される。

第１の操作モードでは、エンジン１４００は、プーリＰ５、ベルトＢ４、およびプーリＰ４を通してインプットシャフト３００を駆動する。プーリＰ５およびＰ４の各径は、所望のレシオを提供するために変更され得る。

スリップクラッチアウトプットシャフト１１０１は、プーリＰ１およびＰ２に係合する。ベルトＢ１は、Ｐ１とプーリＰ３との間に掛け回される。ベルトＢ３は、プーリＰ２およびフライホイール１２００インプットとの間に掛け回される。プーリＰ３は、オルタネータインプットシャフト１３０２に接続される。ベルトＢ２は、各アクセサリ、すなわち、パワーステアリングポンプ（Ｐ＿Ｓ）１３００、エアコンディショニングポンプ（Ａ＿Ｃ）１３０１、およびオルタネータ（Ａｌｔ）１３０２との間に掛け回される。

エンジン１４００がシステムを駆動しているとき、トランスミッション１０００は、アクセサリの操作を最適化する所望のレシオを選択するために使用され得る。アクセサリは、ベルトＢ１およびＢ２を通して駆動される。スリップクラッチ１１００は、起動のためにアクセサリとエンジンとの間にソフトカップリングを提供する。

第２の操作モードにおいて、フライホイールは、アクセサリを駆動するために用いられる。このモードにおいて、スリップクラッチは解放され、かつ、アクセサリは、ベルトＢ３、Ｂ２、およびＢ１を通して駆動される。エンジン１４００は、アイドル運転またはシャットダウンしても良い。

図８は、本発明のトランスミッションを利用する回路システムである。図７における実施形態と異なり、この実施形態におけるアクセサリは、トランスミッション１０００の反対側から駆動される。シャフト１００および３００は同軸である。

プーリＰ６は、シャフト１００に接続される。プーリＰ４は、キャリア１４であるインプットシャフト３００に接続される。ベルトＢ１は、プーリＰ６およびプーリＰ３との間に掛け回される。ベルトＢ４はプーリＰ５およびＰ４との間に掛け回される。

車両トランスミッション１４０１は、エンジン１４００、一般的に、エンジンクランクシャフトに接続される。車両トランスミッション１４０１は、トランスミッション１０００を駆動するために使用される。例えば、トランスミッショントルクコンバータに係合されるチェーンＣ１によって達成され得る。Ｃ１は、機械的にインプットシャフト３００に接続される。クラッチ１１００はシャフト１００に接続される。クラッチ１１００は、トランスミッションからフライホイールに係合および解放されるために用いられ、また、これによって、アクセサリおよびエンジンから係合および解放されるために用いられる。

トランスミッショントルクコンバータの電源を切ることの利点は、回生制動力を回復するための能力を維持している間、エンジン１４００を停止することができることである。この構成はまた、トランスミッション１４０１の電源が切られていても、エンジンがフライホイール１２００と共に始動されるのを可能とする。車両トランスミッション１４０１の電源を切る構成のために、エンジンが止められるとき、例えば、ブレーキをかける間、クラッチ１１０２は、エンジンの非接続が可能となる。クラッチ１１０２は、トランスミッション１０００からエンジン１４００への係合または解放のために用いられる。

図９は、本発明のトランスミッションを利用する回路システムである。図９の構成は、車両トランスミッション１４０１が無い点を除き、図８に示されるものと同じである。

ここに記載されたすべての構成は、フライホイール１２００と共に、エンジン１４００の始動が可能である。

この装置の新規の特徴、および、記載された構成は、１）アクセサリがエンジンクランクシャフトアウトプットプーリから直接的に駆動される場合とは対照的に、アクセサリドライブの全体の最終駆動レシオが選択されることで、アクセサリドライブの最終速度がエンジンスピードよりも高速または低速のいずれかにすることができ、２）車両から引き出されるパワーは、エンジンまたは車両トランスミッションから引き出され得ること、３）本発明の装置は、パワーをフロント、リア、またはエンジンの隣において出力できること、４）インプットおよびアウトプットシャフトが同軸であることで、パワーを装置のいずれかの端部から出力させることが出来ること、５）本発明の装置は、ブレーキがかかる間エンジンを切ることが出来ること、６）本発明の装置は、フライホイールに蓄えられたパワーとともにエンジンを起動することが出来ること、および、７）本発明の装置は、連続的にパワー供給、または、アクセサリドライブを含む他の車両機能を維持する間、エンジンを切ることができること、を含むがこれらに限定されない。

本発明の形態は、本明細書に記載されてきたが、本明細書に記載される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、バリエーションが、部品の構造及び関係でなされ得ることは、当業者には明らかであろう。

Claims (7)

1. 太陽ギアに係合する第１のブレーキを有する、第１の複合遊星ギアセットと、
   リングギアに係合する第２のブレーキを有する、第２の複合遊星ギアセットとを備え、
   前記第１の複合遊星ギアセットおよび前記第２の遊星ギアセットは、第１のクラッチおよび第２のクラッチを通して軸方向に係合可能であって、
   トランスミッションインプットおよびトランスミッションアウトプットは、同軸上に配置され、かつ、トルクがトランスミッションの同じ側からインプットおよびアウトプットするように構成されることを特徴とするトランスミッション。
2. 前記第１の複合遊星ギアセットの軸方向の動作によって、前記第１のクラッチに係合および解放するための機構と、
   前記第２の複合遊星ギアセットの軸方向の動作によって、前記第２のクラッチに係合および解放するための機構とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のトランスミッション。
3. 前記第１のブレーキがバンドブレーキを備え、
   前記第２のブレーキがバンドブレーキを備えることを特徴とする請求項２に記載のトランスミッション。
4. 車両エンジンと、
   トランスミッションに結合される前記車両エンジンとを備え、
   前記トランスミッションはアクセサリドライブに結合され、前記アクセサリドライブはオルタネータを備え、
   フライホイールは前記トランスミッションおよび前記アクセサリドライブに結合され、前記アクセサリドライブは前記フライホイールまたは前記エンジンによって選択的に駆動され得ることを特徴とするアクセサリドライブシステム。
5. 前記トランスミッションは、
   太陽ギアに係合する第１のブレーキを有する第１の複合遊星ギアセットと、
   リングギアに係合する第２のブレーキを有する第２の複合遊星ギアセットとを備え、
   前記第１の複合遊星ギアセットおよび前記第２の複合遊星ギアセットは、第１のクラッチおよび第２のクラッチを通して軸方向に係合可能であって、
   トランスミッションインプットおよびトランスミッションアウトプットは、同軸上に配置され、かつ、トルクがトランスミッションの同じ側からインプットおよびアウトプットするように構成されることを特徴とする請求項４に記載のアクセサリドライブ。
6. 前記第１の複合遊星ギアセットの軸方向の動作によって、前記第１のクラッチに係合および解放するための機構と、
   前記第２の複合遊星ギアセットの軸方向の動作によって、前記第２のクラッチに係合および解放するための機構とをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のアクセサリドライブ。
7. 前記第１のブレーキがバンドブレーキを備え、
   前記第２のブレーキがバンドブレーキを備えることを特徴とする請求項６に記載のトランスミッション。

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