JP2016540169A

JP2016540169A - Ｃｖｔパワートレーン

Info

Publication number: JP2016540169A
Application number: JP2016537983A
Authority: JP
Inventors: ヴァルターベアンハート
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2034-11-28
Also published as: CN105793616A; US20160290457A1; JP6530404B2; DE112014005603A5; WO2015086017A1

Abstract

駆動部（３）と、無段階に調節可能なバリエータ（１０）と、ディファレンシャル（１６）と、無段階の変速比を有する少なくとも２つの運転領域（Ｌｏｗ，Ｈｉｇｈ）を実現するプラネタリ伝動機構（２０）と、を備えるＣＶＴパワートレーンは、プラネタリ伝動機構（２０）が、２つの切り換え段（４１，４２）を有する単純なプラネタリセット（４０）を有することを特徴とする。

Description

本発明は、駆動部と、無段階に調節可能なバリエータと、ディファレンシャルと、無段階の変速比を有する少なくとも２つの運転領域を実現するプラネタリ伝動機構と、を備えるＣＶＴパワートレーンに関する。さらに本発明は、この種のＣＶＴパワートレーンを運転する方法に関する。

ＣＶＴとは、無段変速する伝動機構を指しており、ＣＶＴというアルファベットは、「ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」の略である。無段変速する伝動機構の変速比領域、つまりそのレンジを高めるために、例えば欧州特許出願公開第２２７５７０９号明細書において、無段変速する伝動機構の下流に、切り換え可能なプラネタリ伝動機構を配置することが知られている。切り換え可能なプラネタリ伝動機構は、二領域切り換えと後進切り換えとを可能にする。さらに、独国特許出願公開第１０２６１９００号明細書において、例えば発進用又は高速用の切り換えが可能な固定のギヤ段を備える多領域ＣＶＴを設けることが知られているが、この固定の変速比の運転中、バリエータは連結解除されている。したがって、１つの無段階の領域しか存在せず、すべての走行領域を無段階に運転できるわけではない。

本発明の課題は、駆動部と、無段階に調節可能なバリエータと、ディファレンシャルと、無段階の変速比を有する少なくとも２つの運転領域を実現するプラネタリ伝動機構と、を備えるＣＶＴパワートレーンの構造及び／又は運転を簡単にすることである。

上記課題は、駆動部と、無段階に調節可能なバリエータと、ディファレンシャルと、無段階の変速比を有する少なくとも２つの運転領域を実現するプラネタリ伝動機構と、を備えるＣＶＴパワートレーンにおいて、プラネタリ伝動機構が、２つの切り換え段を有する単純なプラネタリセット（ｅｉｎｆａｃｈｅｒＰｌａｎｅｔｅｎｓａｔｚ）を有することによって解決される。切り換え段を実現するために、切り換えクラッチ、例えば湿式の多板構造の切り換えクラッチが使用可能である。プラネタリ伝動機構は、本発明の主要な一態様において、少なくとも２つのプラネタリセットを有する従来技術のプラネタリ伝動機構と比較して、遙かに単純に構成されている。プラネタリ伝動機構を単純にする場合には、意図的に操作快適性またはシフト快適性の低下が甘受される。しかし、このことから、単純化されたプラネタリ伝動機構がより簡単に製造可能であるだけでなく、例えばそれぞれ異なるトルククラス用の一種の伝動機構ユニットを実現するために、遙かにフレキシブルに利用可能であるという利点が生じる。さらに、プラネタリ伝動機構の単純化によって構造スペースも節約可能である。

ＣＶＴパワートレーンの好ましい一実施形態は、プラネタリ伝動機構が、１つのサンギヤと、１つのリングギヤと、回転可能に１つのプラネタリキャリアに支持されている複数のプラネタリピニオンと、を有することを特徴とする。このプラネタリ伝動機構は、従来技術のプラネタリ伝動機構とは異なり、１つのみのサンギヤ、１つのみのリングギヤ、１つのみのプラネタリキャリアを有している。このことは、特に、プラネタリ伝動機構の設計時に、様々な要求をより簡単にかつよりフレキシブルに考慮できるという利点を提供する。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、サンギヤが、バリエータ出力部に接続されていることを特徴とする。プラネタリ伝動機構のサンギヤは、好ましくは相対回動不能にバリエータの被動側の円錐円盤セットの出力軸に結合されている。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、単純なプラネタリセットを有するプラネタリ伝動機構が、バリエータとディファレンシャルとの間に配置されていることを特徴とする。バリエータは、被動側の円錐円盤セットの他に、駆動側の円錐円盤セットを有しており、駆動側の円錐円盤セットは、発進要素を介して駆動部、例えば内燃機関又はエンジンに駆動接続されている。ディファレンシャルは、被動側において、好ましくは、駆動部から提供されるトルクを例えば２つの駆動輪に分配するために用いられる。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、単純なプラネタリセットを有するプラネタリ伝動機構の下流に、後進ギヤ段を実現する回転方向逆転装置が接続されていることを特徴とする。本発明の別の態様によれば、回転方向逆転装置は、意図的にプラネタリ伝動機構内に統合されていない。これにより、プラネタリ伝動機構の構造は、さらに単純化される。さらに、プラネタリ伝動機構と回転方向逆転装置との間の意図的な分離により、様々なトルククラス用の伝動機構ユニットの実現が、さらに単純化される。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、回転方向逆転装置が、前進分岐と後進分岐とを有する固定段の伝動機構（Ｆｅｓｔｓｔｕｆｅｎｇｅｔｒｉｅｂｅ）として構成されていることを特徴とする。固定段の伝動機構は、例えば１つの円筒歯車段と、前進分岐と後進分岐との間での切り換え用のつめ切り換え部と、を有している。さらに、固定段の伝動機構は、好ましくは、トルクが固定段の伝動機構を介して伝達されないニュートラル位置又はアイドル位置を可能にする。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、プラネタリ伝動機構が、２．０〜４．０の減速比に設計されていることを特徴とする。この減速比は、本発明の枠内で実施された実験において、特に好ましいことが判明した。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、バリエータ、プラネタリ伝動機構、回転方向逆転装置及びディファレンシャルが、フロント‐横型の構造形式（Ｆｒｏｎｔ‐Ｑｕｅｒ‐Ｂａｕｗｅｉｓｅ）で配置されていることを特徴とする。「フロント」及び「横」なる概念は、自動車内での上記構成要素の組み付け場所に関する。「フロント」とは、駆動部が、発進要素と、バリエータと、プラネタリ伝動機構と、ディファレンシャルとともに自動車のフロント領域又は前側の領域内に配置されていることを意味している。「横」とは、駆動部が上記構成要素とともに横置きされていることを意味している。この場合、駆動部と、上記構成要素、特にバリエータ、プラネタリ伝動機構及び回転方向逆転装置とは、車両横方向に相並んで配置されている。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、単純なプラネタリセットを有するプラネタリ伝動機構が、バリエータの被動側の円盤セットよりも小さな外径を有することを特徴とする。これにより、本発明に係るＣＶＴパワートレーンを装備する自動車内へのプラネタリ伝動機構の組み込みが容易になる。

さらに本発明は、上記ＣＶＴパワートレーンを運転する方法に関する。プラネタリ伝動機構の単純プラネタリセット（Ｅｉｎｆａｃｈｐｌａｎｅｔｅｎｓａｔｚ）は、両運転領域ロー及びハイ間で切り換えるために、例えばバリエータ変速比１．０で使用される。この場合、切り換えのために、摩擦クラッチ又はつめクラッチが使用可能である。

さらに本発明は、上記ＣＶＴパワートレーン用の発進要素、バリエータ、プラネタリ伝動機構及び／又はディファレンシャルに関する。代替的に又は付加的に、本発明は、無段階に調節可能なバリエータとプラネタリ伝動機構とを有する伝動機構にも関する。伝動機構は、付加的に上記発進要素及び／又は上記ディファレンシャルを有していてもよい。

本発明の別の利点、特徴及び詳細は、図面を参照しながら様々な実施の形態について詳細に説明する以下の説明から得られる。

本発明に係るＣＶＴパワートレーンの概略縦断面図である。図１に示したＣＶＴパワートレーンの横断面図である。本発明に係る方法の一実施の形態に則した、ＣＶＴパワートレーンの変速比特性マップを示す図である。

図１及び図２に、本発明に係るＣＶＴパワートレーン１をそれぞれ異なる見方で簡略化して示してある。ＣＶＴパワートレーン１は、駆動部３を有している。駆動部は、例えば内燃機関である。内燃機関（Brennkraftmaschine）は、自動車で使用される場合、エンジン（Verbrennungsmotor）ともいう。ＣＶＴパワートレーン１は、自動車で使用される。

自動車の発進は、発進要素５によって可能となる。発進要素５を介して、駆動部３のトルクは、発進出力部分６に伝達される。発進出力部分６は、歯車８及び歯車９を有する歯車段を介してバリエータ１０のバリエータ入力部に接続されている。

バリエータ１０は、駆動側の円錐円盤セット１１及び被動側の円錐円盤セット１２（プーリ）を有している。両円錐円盤セット１１，１２は、略示したに過ぎない巻き掛け手段１３によって互いに連結されている。巻き掛け手段１３は、例えば特殊チェーンである。

両円錐円盤セット１１及び１２を介して、駆動部３と被動部１５との間の変速比が無段階に調節可能である。被動部１５は、少なくとも１つの駆動輪（図示せず）を有している。

通常、被動部１５は、少なくとも２つの駆動輪を有している。提供されたトルクを両駆動輪に分配するために、ディファレンシャル１６ともいう差動伝動機構が用いられる。ディファレンシャル１６は、円筒歯車１８を有している。

バリエータ１０とディファレンシャル１６との間には、プラネタリ伝動機構２０が配置されている。プラネタリ伝動機構２０は、被動側の円錐円盤セット１２のバリエータ出力部に配設されている。

ＣＶＴパワートレーン１の駆動部３には、トーショナルバイブレーションダンパ２２が配設されている。トーショナルバイブレーションダンパ２２は、駆動部３と発進要素５との間に配置されている。発進要素５は、トルクコンバータ２４として構成されている。トルクコンバータ２４の出力部分は、相対回動不能に歯車２８に結合されている。歯車２８は、例えば（図示しない）ポンプを駆動するために用いられる。それゆえ歯車２８は、ポンプ歯車ともいう。しかし、歯車２８は、他の又はさらに別の車両構成要素を駆動するために用いられてもよい。

本発明の一態様によれば、プラネタリ伝動機構２０は、１つのみの単純プラネタリセット４０と、２つの切り換え段４１，４２とを有している。単純プラネタリセット４０は、バリエータ１０の被動側の円錐円盤セット１２の出力軸に相対回動不能に結合されている１つのサンギヤ４４を有している。さらに、単純プラネタリセット４０は、１つのリングギヤ４５を有している。リングギヤ４５及びサンギヤ４４には、複数のプラネタリピニオン４６が係合している。プラネタリピニオン４６は、回転可能に１つのプラネタリキャリア４８に支持されている。プラネタリキャリア４８は、相対回動不能にプラネタリ伝動機構２０の伝動機構出力軸４９に結合されている。

両切り換え段４１，４２は、多板クラッチとして構成されており、リングギヤ４５とプラネタリキャリア４６との間に配置されている。代替的に、切り換え段４１，４２は、つめクラッチとして構成されてもよい。両切り換え段４１及び４２は、ロー領域Ｌｏｗとハイ領域Ｈｉｇｈとの間での切り換えを可能にする。

プラネタリ伝動機構２０の下流には、回転方向逆転装置５０が接続されている。回転方向逆転装置５０は、相対回動不能に伝動機構出力軸４９に結合されている歯車段を有している。つめ切り換え部を介して、ニュートラル位置Ｎと、前進位置Ｄと、後進位置Ｒとの間で切り換え可能である。

ここでＤは、前進走行運転を表しており、前進走行運転では、伝動機構出力軸４９により提供されるトルクが、回転方向逆転装置５０の、矢印５１により略示した前進分岐を介して、ディファレンシャル１６の円筒歯車１８に伝達される。

後進走行運転Ｒでは、伝動機構出力軸４９によって提供されるトルクが、反対の回転方向でディファレンシャル１６の円筒歯車１８に伝達される。ニュートラル位置Ｎでは、伝動機構出力軸４９が、ディファレンシャル１６の円筒歯車１８から切り離されている。つまり、ニュートラル位置Ｎでは、トルクが伝動機構出力軸４９からディファレンシャル１６の円筒歯車１８に伝達されない。

図２で見て、クランク軸３３の回転軸線は、図平面に対して垂直に延びている。円３４は、相対回動不能にクランク軸３３に結合されるスタータリングギヤを略示している。半径方向内側の円は、図１に示した歯車８を示している。別の円は、ポンプ歯車ともいう歯車２８を示している。歯車８は、バリエータ入力部をなす歯車９と噛み合う。歯車９は、同様に図２に円として示す駆動側の円錐円盤セット１１に配設されている。円１２は、被動側の円錐円盤セットを略示している。

図２に示した円は、フロント‐横型の構造形式を明らかにしている。回転方向逆転装置は、駆動側の円盤セット１１の左側及びディファレンシャル１６の上側に配置されている。フロント‐横型の構造形式は、駆動部３、特にエンジンと、伝動機構、ここではバリエータ１０、プラネタリ伝動機構２０及び回転方向逆転装置５０とが、車両横方向に相並んで配置、例えば前車軸より前又は上に配置されていることを意味している。

図３は、図１及び図２に示したＣＶＴパワートレーン１に関する変速比特性マップを、デカルト座標系のグラフの形で示している。図３に示したデカルト座標系のグラフは、ｘ軸６１及びｙ軸６２を有している。ｘ軸６１には、バリエータ（図１の１０）の可変の変速比を示してある。ｙ軸６２には、プラネタリ伝動機構（図１の２０）の伝動機構変速比を示してある。

特性線６３は、ロー運転領域を示している。特性線６４は、ハイ運転領域を示している。ｘ軸６１に対して平行に延びる線６５は、ロー領域６３とハイ領域６４との間での切り換えを略示している。切り換え６５は、バリエータ変速比約０．５と１との間で実施されている。図３には、ロー領域を示す特性線６３の下端で切り換え６５が実施されることが看取される。

同様に、ｘ軸６１に対して平行に延びる別の線６６は、ロー領域６３とハイ領域６４との間での切り換えが、ハイ領域を示す特性線６４の上端で実施されてもよいことを略示している。切り換え６６は、バリエータ変速比約１．２と約２．２との間で実施される。

１ＣＶＴパワートレーン
３駆動部
５発進要素
６発進出力部分
８歯車
９歯車
１０バリエータ
１１駆動側の円錐円盤セット
１２被動側の円錐円盤セット
１３巻き掛け手段
１５被動部
１６ディファレンシャル
１８円筒歯車
２０プラネタリ伝動機構
２２トーショナルバイブレーションダンパ
２４トルクコンバータ
２８歯車
３３クランク軸
３４スタータリングギヤ
４０単純なプラネタリセット
４１切り換え段
４２切り換え段
４４サンギヤ
４５リングギヤ
４６プラネタリピニオン
４８プラネタリキャリア
４９伝動機構出力軸
５０回転方向逆転装置
５１矢印
６１ｘ軸
６２ｙ軸
６３特性線ロー
６４特性線ハイ
６５線
６６線

Claims

駆動部（３）と、無段階に調節可能なバリエータ（１０）と、ディファレンシャル（１６）と、無段階の変速比を有する少なくとも２つの運転領域（Ｌｏｗ，Ｈｉｇｈ）を実現するプラネタリ伝動機構（２０）と、を備えるＣＶＴパワートレーンであって、前記プラネタリ伝動機構（２０）は、２つの切り換え段（４１，４２）を有する単純なプラネタリセット（４０）を有することを特徴とするＣＶＴパワートレーン。
前記プラネタリ伝動機構（２０）は、１つのサンギヤ（４４）と、１つのリングギヤ（４５）と、回転可能に１つのプラネタリキャリア（４８）に支持されている複数のプラネタリピニオン（４６）と、を有する、請求項１に記載のＣＶＴパワートレーン。
前記サンギヤ（４４）は、バリエータ出力部に接続されている、請求項１又は２に記載のＣＶＴパワートレーン。
前記単純なプラネタリセット（４０）を有する前記プラネタリ伝動機構（２０）は、前記バリエータ（１０）と前記ディファレンシャル（１６）との間に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項に記載のＣＶＴパワートレーン。
前記単純なプラネタリセット（４０）を有する前記プラネタリ伝動機構（２０）の下流には、後進ギヤ段（Ｒ）を実現する回転方向逆転装置（５０）が接続されている、請求項１から４までのいずれか１項に記載のＣＶＴパワートレーン。
前記回転方向逆転装置（５０）は、前進分岐（Ｄ）と後進分岐（Ｒ）とを有する固定段の伝動機構として構成されている、請求項５に記載のＣＶＴパワートレーン。
前記プラネタリ伝動機構（２０）は、２．０〜４．０の減速比に設計されている、請求項１から６までのいずれか１項に記載のＣＶＴパワートレーン。
前記バリエータ（１０）、前記プラネタリ伝動機構（２０）、前記回転方向逆転装置（５０）及び前記ディファレンシャル（１６）は、フロント‐横型の構造形式で配置されている、請求項１から７までのいずれか１項に記載のＣＶＴパワートレーン。
前記単純なプラネタリセット（４０）を有する前記プラネタリ伝動機構（２０）は、前記バリエータ（１０）の被動側の円盤セット（１１）より小さな外径を有する、請求項１から８までのいずれか１項に記載のＣＶＴパワートレーン。
請求項１から９までのいずれか１項に記載のＣＶＴパワートレーン（１）を運転する方法。