JP2016540942A - Ｃｖｔパワートレーン - Google Patents

Abstract

駆動部（３）と、発進要素（５）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）とを備えるＣＶＴパワートレーン（１；４１；７１）は、バリエータ（１０）をバイパスする直接切り換え段（３０）が、駆動部（３）に直接接続されていることを特徴とする。

Description

本発明は、駆動部と、発進要素と、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、このような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、「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」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、発進要素と、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を備えるＣＶＴパワートレーンの構造及び／又は運転を簡易化することである。

上記課題は、駆動部と、発進要素と、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を備えるＣＶＴパワートレーンにおいて、バリエータをバイパスする直接切り換え段（Ｄｉｒｅｋｔｓｃｈａｌｔｓｔｕｆｅ）が、駆動部に直接接続されていることによって解決される。直接切り換え段を駆動部に直接接続することで、直接切り換え段は、好ましくは発進要素とは無関係に使用可能である。直接切り換え段は、例えば、従来慣用のＣＶＴパワートレーンにおいて液圧ポンプを駆動するために使用される歯車に接続されてもよい。それゆえ、このような歯車は、ポンプ歯車ともいう。駆動部が内燃機関又はエンジンを有している場合、バリエータをバイパスする直接切り換え段は、内燃機関又はエンジンによって直接駆動されている。駆動部への直接切り換え段の直接接続に基づいて、直接切り換え段は、本発明の範囲内で、好ましくは、ＣＶＴパワートレーンを装備している自動車の走行運転中にのみ使用される。

ＣＶＴパワートレーンの好ましい一実施形態は、バリエータをバイパスする直接切り換え段が、トーショナルバイブレーションダンパの介在下でクランク軸に接続されていることを特徴とする。クランク軸を介して駆動部、特に内燃機関又はエンジンのトルクが放出される。トーショナルバイブレーションダンパは、好ましくは、駆動部、特に内燃機関又はエンジンの運転中に発生する望ましくないねじり振動をＣＶＴパワートレーンから分離するために用いられる。これにより、回転ムラによって引き起こされるＣＶＴパワートレーンの望ましくない損傷が防止される。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、直接切り換え段が、ディファレンシャルの円筒歯車と係合する中間歯車段を有することを特徴とする。中間歯車段は、少なくとも１つの歯車であって、駆動部、特にポンプ歯車に相対回動不能に結合されており、ディファレンシャルの円筒歯車と係合する歯車を有している。直接切り換え段は、切り換え装置として例えばつめクラッチを有している。しかし、場合によっては、直接切り換え段が同期装置を装備していてもよい。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、バリエータとディファレンシャルとの間に副伝動機構が配置されていることを特徴とする。副伝動機構は、例えば減速伝動機構である。副伝動機構は、好ましくは、バリエータ出力部とディファレンシャルとの間に配置される。これに対して、直接切り換え段は、好ましくは、発進要素とバリエータ入力部との間に配置される。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、副伝動機構が、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。さらに、固定段の伝動機構は、好ましくは、バリエータが被動部から切り離されたアイドル位置を有している。前進分岐は、好ましくは、ＣＶＴパワートレーンを装備している自動車の前進走行運転を可能にするために用いられる。同様に後進分岐は、自動車の後進走行運転を可能にする。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、副伝動機構が、二領域の伝動機構（Ｚｗｅｉｂｅｒｅｉｃｈｓｇｅｔｒｉｅｂｅ）、特にプラネタリ伝動機構として構成されていることを特徴とする。二領域の伝動機構は、例えば、ロー領域ともいう第１の領域での走行運転と、ハイ領域ともいう第２の領域での走行運転とを可能にする。第１の領域では、例えば第２の領域における変速比よりも大きな変速比で走行可能である。さらに、プラネタリ伝動機構として構成される二領域の伝動機構は、好ましくは、後進ギヤ段の実現を可能にする。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、発進要素が、トルクコンバータ又は発進クラッチとして構成されていることを特徴とする。この場合、駆動部が、発進要素の構成にかかわらず、バリエータをバイパスする直接切り換え段に直接接続され得ることが重要である。発進クラッチの場合、このことは、例えば、バリエータをバイパスする直接切り換え段が相対回動不能に発進クラッチの入力部に接続されることによって簡単に実現可能である。発進要素がトルクコンバータとして構成されている場合は、バリエータをバイパスする直接切り換え段の、駆動部への直接接続は、例えばコンバータハウジングを介して実施可能である。トルクコンバータ内に組み込まれる切断クラッチは、バリエータからの発進要素の連結解除を可能にする。トルクコンバータ内に組み込まれる切断クラッチは、いわばバリエータの遮断を可能にする。発進クラッチを有する構成の場合、バリエータは、発進クラッチによって駆動部から連結解除又は遮断することができる。

ＣＶＴパワートレーンの別の好ましい一実施形態は、発進要素、バリエータ、副伝動機構、直接切り換え段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、副伝動機構と、直接切り換え段と、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、特にバリエータ及び副伝動機構とは、車両横方向に相並んで配置されている。別の一実施形態では、直接切り換え段は、クランク軸中心点よりも下に位置決めされている。この場合、直接切り換え段は、好ましくはディファレンシャル寄りに位置決めされている。

上記ＣＶＴパワートレーンを運転する方法において、上記課題は、代替的に又は付加的に、直接切り換え段を、燃費に関して重要な運転点での、燃費に関して有利な走行に使用することによって解決される。この目的で直接切り換え段は、例えば伝動機構最終変速比点で使用可能である。代替的に又は付加的に、直接切り換え段を、ある特定の伝動機構変速比での領域変換に使用してもよい。このことは、直接切り換え段が常に同じ伝動機構変速比での領域変換に使用されることを意味する。

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、副伝動機構、直接切り換え段及び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、バリエータをバイパスする直接切り換え段とを備え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。

第１の実施の形態に係る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。 図１に示したものと類似の、発進要素としてトルクコンバータを備えるＣＶＴパワートレーンを示す図である。 図３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第１の実施の形態に則した、本発明に係る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５に示したものと類似の、本発明に係る方法の第２の実施の形態に則した変速比特性マップを示す図である。 図１に示したものと類似の、固定段の伝動機構として構成される副伝動機構を備えるＣＶＴパワートレーンを示す図である。 図７に示したＣＶＴパワートレーンの横断面図である。

図１乃至４及び７乃至８に、本発明に係るＣＶＴパワートレーン１；４１；７１を、様々な実施の形態において断面図で簡略化して示してある。同一又は類似の部材を表すために、同一の符号を使用した。以下では、まず、異なる実施の形態の共通点について説明した後、個々の実施の形態間の相違点について説明する。

ＣＶＴパワートレーン１；４１；７１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；４１；７１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。図７では、発進出力部分６がバリエータ入力部に直接接続されていてもよいことが看取可能である。図７では、歯車段８，９が省略されている。

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１によって解決される（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。

ディファレンシャル１６の円筒歯車１８は、副伝動機構２０の副伝動機構出力歯車１９と係合している。副伝動機構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；４１；７１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、図１、２及び７、８では、発進クラッチ２４として構成されている。発進クラッチ２４は、湿式の多板クラッチである。

図３及び４に示したＣＶＴパワートレーン４１では、発進要素５が、コンバータロックアップクラッチ４５と切断クラッチ４６とを有するトルクコンバータ４４として構成されている。

トーショナルバイブレーションダンパ２２の入力部分２５は、相対回動不能に駆動部３のクランク軸に結合されている。トーショナルバイブレーションダンパ２２の出力部分２６は、一方では、発進クラッチ２４又はトルクコンバータ４４の入力部をなしている。他方では、トーショナルバイブレーションダンパ２２の出力部分２６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。

本発明の主要な一態様によれば、歯車２８には、切り換え装置２９によって切り換え可能な直接切り換え段３０が配設されている。矢印３１は、直接切り換え段３０がバリエータ１０をバイパスするために用いられることを略示している。矢印３１により略示するように、直接切り換え段３０は、切り換え装置２９によって歯車２８をディファレンシャル１６の円筒歯車１８に直結可能である。直接切り換え段３０によって、駆動部３は、トーショナルバイブレーションダンパ２２を介して、発進要素５とは無関係にバリエータ１０を迂回して、ディファレンシャル１６を介して被動部１５に駆動接続可能である。

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。副伝動機構出力歯車１９は、同様に円により略示する円筒歯車１８と噛み合う。

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。直接切り換え段３０は、図２で見て、クランク軸中心点３３よりも下、及びディファレンシャル１６の円筒歯車１８寄りに配置されている。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及び副伝動機構２０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ることを意味している。

図１乃至４において、副伝動機構２０は、２つのプラネタリセットと２つのディスクセットとを有するプラネタリ伝動機構として構成されている。プラネタリ伝動機構として構成される副伝動機構２０は、第１の領域ロー（Ｌｏｗ）と第２の領域ハイ（Ｈｉｇｈ）との間での切り換えを可能にする。さらに副伝動機構２０は、後進ギヤ段Ｒをなすために用いられる。

図５及び６は、図１乃至４に示したＣＶＴパワートレーン１及び４１の運転に関する２つの可能な変速比特性マップを示している。変速比特性マップは、ｘ軸５１；６１及びｙ軸５２；６２を有するデカルト座標系のグラフとして構成されている。ｘ軸５１；６１には、バリエータ変速比を示してある。ｙ軸５２；６２には、伝動機構変速比を示してある。バリエータ変速比は、バリエータ（図１乃至４の１０）の変速比である。伝動機構変速比は、副伝動機構（図１乃至４の２０）の変速比である。

上側の特性線５４；６４は、図５及び６においてロー領域ともいう第１の運転領域を示すために用いられる。下側の特性線５３；６３は、図５及び６においてハイ領域ともいう第２の運転領域を示すために用いられる。ロー領域５４；６４は、バリエータ変速比が０．５よりも幾分上、伝動機構変速比が４よりも幾分下のところで開始する。ハイ領域は、バリエータ変速比がロー領域と同じところで開始する。しかし、ハイ領域は、伝動機構変速比２よりも幾分上のところで開始する。

図５に示した変速比特性マップは、一定段（Ｋｏｎｓｔａｎｔｓｔｕｆｅ）ともいえる直接切り換え段（図１乃至４の３０）が、燃費に関して重要な運転点５５での、燃費に関して有利な走行に使用されることを示している。運転点５５は、図５では、ハイ領域５３における伝動機構最終変速比に相当する。

運転点５５において、ＣＶＴパワートレーン１；４１を装備している自動車の走行運転中、直接切り換え段３０によって、被動部が、図１及び３に矢印３１により略示するように、ディファレンシャルに直接駆動接続されるように切り換え可能である。

そして、バリエータ（図１及び３の１０）を遮断することができる。バリエータの遮断により、例えば燃費を削減可能である。バリエータが遮断されているとき、ＣＶＴパワートレーン１；４１は、一定の変速比で直接切り換え段３０によって駆動される。

図６において、ｘ軸６１に対して平行に延びる水平の線６５は、直接切り換え段又は一定段（図１及び３の３０）が、常に同じ伝動機構変速比で、ロー領域６４とハイ領域６３との間での切り換えのためにも使用され得ることを略示している。直接切り換え段による切り換え６５は、常に、伝動機構変速比が４よりも幾分下のところで実施される。

図７及び８に示したＣＶＴパワートレーン７１は、図１に示したＣＶＴパワートレーン１とは、副伝動機構の構成の点でのみ相違する。図７では、副伝動機構７２が、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。前進分岐Ｄと後進分岐Ｒとの間には、大文字のアルファベットＮにより、アイドル位置を略示してある。副伝動機構７２は、矢印３１により略示するように、バリエータ１０とともに直接切り換え段３０によってバイパスすることができる。

ＣＶＴパワートレーン７１の図８に示した横断面図において、円７４は、バリエータ１０の駆動側の円錐円盤セット１１の円盤セット駆動部を略示している。破線の円７５は、副伝動機構７２とともに後進ギヤ段を略示している。

１ ＣＶＴ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
１９ 副伝動機構出力歯車
２０ 副伝動機構
２２ トーショナルバイブレーションダンパ
２４ 発進クラッチ
２５ 入力部分
２６ 出力部分
２８ 歯車
２９ 切り換え装置
３０ 直接切り換え段
３１ 矢印
３３ クランク軸
３４ スタータリングギヤ
４１ ＣＶＴパワートレーン
４４ トルクコンバータ
４５ コンバータロックアップクラッチ
４６ 切断クラッチ
５１ ｘ軸
５２ ｙ軸
５３ 特性線 ロー
５４ 特性線 ハイ
５５ 燃費に関して重要な運転点
６１ ｘ軸
６２ ｙ軸
６４ 特性線 ロー
６４ 特性線 ハイ
６５ 水平の線
７１ ＣＶＴパワートレーン
７２ 副伝動機構
７４ 円
７５ 円

Claims (10)

1. 駆動部（３）と、発進要素（５）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）とを備えるＣＶＴパワートレーン（１；４１；７１）であって、前記バリエータ（１０）をバイパスする直接切り換え段（３０）が、前記駆動部（３）に直接接続されていることを特徴とするＣＶＴパワートレーン。
2. 前記バリエータ（１０）をバイパスする前記直接切り換え段（３０）は、トーショナルバイブレーションダンパ（２２）の介在下でクランク軸（３３）に接続されている、請求項１に記載のＣＶＴパワートレーン。
3. 前記直接切り換え段（３０）は、前記ディファレンシャル（１６）の円筒歯車（１８）と係合する中間歯車段を有する、請求項１又は２に記載のＣＶＴパワートレーン。
4. 前記バリエータ（１０）と前記ディファレンシャル（１６）との間に副伝動機構（２０；７２）が配置されている、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。
5. 前記副伝動機構（７２）は、前進分岐と後進分岐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４に記載のＣＶＴパワートレーン。
6. 前記副伝動機構（２０）は、二領域の伝動機構、特にプラネタリ伝動機構として構成されている、請求項４に記載のＣＶＴパワートレーン。
7. 前記発進要素（５）は、トルクコンバータ（４４）又は発進クラッチ（２４）として構成されている、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。
8. 前記発進要素（５）、前記バリエータ（１０）、前記副伝動機構（２０）、前記直接切り換え段（３０）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。
9. 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（１；４１；７１）を運転する方法であって、前記直接切り換え段（３０）を、燃費に関して重要な運転点（５５）での、燃費に関して有利な走行に使用することを特徴とする、ＣＶＴパワートレーンを運転する方法。
10. 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；４１；７１）を運転する方法であって、前記直接切り換え段（３０）を、ある特定の伝動機構変速比での領域交換（６５）に使用することを特徴とする、ＣＶＴパワートレーンを運転する方法。

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