JP3777966B2

JP3777966B2 - transmission

Info

Publication number: JP3777966B2
Application number: JP2000311179A
Authority: JP
Inventors: 広行塩入
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: JP2002122207A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無段変速機構と差動歯車機構とを併用した変速機に関し、特に動力源から出力したトルクの一部を差動歯車機構に入力すると同時に、動力源から出力したトルクの他の部分を無段変速機構を介して差動歯車機構に入力することにより、いわゆる動力循環を生じさせて変速比を設定することの可能な変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の変速機に用いられる無段変速機構として、従来、ベルト式のものやトラクション式（トロイダル式）のものなどが知られている。これらの無段変速機構は、ベルトやパワーローラなどの伝動部材とプーリーやディスクなどの回転体との間の摩擦力や油膜のせん断力などによって、トルクを伝達するように構成されている。そのため、伝達できるトルクが制約されたり、また変速比が大きい場合や反対に小さい場合に動力の伝達効率が低下し、さらには実用上設定可能な変速比が制限されるなどの問題がある。
【０００３】
そこで従来、無段変速機構の単独で変速機を構成せずに、遊星歯車機構などの歯車機構を併用して変速機を構成することがおこなわれている。その一例が特表平１１−５０４４１５号公報に記載されている。この公報に記載された変速機の一例を簡単に説明すると、この変速機は、ベルト式の無段変速機構とシングルピニオン型の遊星歯車機構とを備えており、無段変速機構の駆動プーリーが入力軸と同一軸線上に配置されてこれら入力軸と駆動プーリーとが連結され、さらにその入力軸がエンジンの出力軸に連結されている。また、入力軸と平行に中間軸が配置され、無段変速機構の従動プーリーがその中間軸上に配置されている。さらに、これら入力軸および中間軸と平行に出力軸が配置されており、その出力軸と同一軸線上に遊星歯車機構が配置されている。
【０００４】
その遊星歯車機構におけるリングギヤが出力軸に一体的に回転するように連結されており、またサンギヤが歯車式の減速機を介して前記中間軸に連結され、従動プーリーからサンギヤに対してトルクを伝達するように構成されている。さらに、キャリヤと入力軸との間にギヤ対が設けられており、入力軸とその入力軸上のギヤとの間にクラッチ機構が設けられ、さらに、そのギヤの回転を選択的に止めるブレーキ機構が入力軸と同軸上に配置されている。なお、遊星歯車機構には、その全体を一体化して回転させるいわゆる一体化クラッチが設けられている。
【０００５】
したがって上記の公報に記載された変速機では、一体化クラッチを係合させて遊星歯車機構の全体を一体回転させるとともに、入力軸に対してギヤ対を非連結状態とすれば、無段変速機構によって変速をおこない、その変速比に応じて増減されたトルクが出力軸から出力される。また、一体化クラッチを解放した状態で入力軸に対して前記ギヤ対を連結すれば、入力軸からキャリヤに対してトルクを伝達する一方、無段変速機構によって設定した変速比および減速機の変速比に応じて増減されたトルクがサンギヤに入力されるので、これらのトルクを合成したトルクがリングギヤから出力軸を経て出力される。その結果、設定可能な変速比の幅が広くなるとともに動力の伝達効率が、無段変速機構の単独で変速をおこなう場合に比較して向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の変速機では、遊星歯車機構の全体を一体回転させて無段変速機構のみの変速作用で変速比を設定する変速モードと、無段変速機構を経由したトルクを遊星歯車機構の所定の回転要素に伝達してその回転要素の回転数を変化させて変速比を設定する変速モードとが可能である。しかしながら、これらいずれの変速モードであっても、エンジンから所定の出力部材もしくは駆動輪に到るトルクの伝達に、上記の無段変速機構と遊星歯車機構との両方が関与する。
【０００７】
そのため、上記従来の変速機では、無段変速機構と遊星歯車機構とのいずれかもしくはそれぞれに関係するクラッチなどに異常が生じた場合には、それが原因となってトルクの伝達に支障を来し、その結果、直ちに走行できなくなってしまう。あるいは走行できる程度の異常であっても、トルクの伝達に関与するために、異常箇所に過剰な荷重が掛かり、あるいは異常が生じることに起因して他の部分に過剰な荷重が掛かり、これが原因となって損傷が拡大し、あるいは二次損傷が生じるなどの可能性があった。
【０００８】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、無段変速機構と差動歯車機構とを有する変速機であって、無段変速機構に関連するトルクの伝達系統もしくは差動歯車機構に関連するトルクの伝達系統に異常が生じても走行を確保できると同時に、二次損傷など異常の拡大を防止もしくは抑制することのできる変速機を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、無段変速機構と差動歯車機構と併用した変速機であって、これら無段変速機構と差動歯車機構とを動力源に対して個別に接続・遮断できるように構成したことを特徴とするものである。より具体的には、請求項１の発明は、動力源と、その動力源から選択的にトルクが入力される駆動部材とその駆動部材との間で伝動部材を介してトルクが伝達される従動部材とを有する無段変速機構と、前記動力源から選択的にトルクが伝達される第１回転要素と前記動力源から前記無段変速機構を介してトルクが伝達される第２回転要素と出力要素とされた第３回転要素とを有する差動歯車機構とを備えた変速機であって、前記動力源に常時連結された入力部材と、その入力部材と前記駆動部材とを選択的に連結する発進用係合機構と、前記差動歯車機構のいずれか二つの回転要素同士の差動回転を選択的に阻止する第１係合機構と、前記入力部材と前記第１回転要素とを選択的に連結する第２係合機構とを備えて、前記発進用係合機構と前記第１係合機構とを係合させかつ前記第２係合機構を解放した変速モードと、前記第２係合機構と前記第１係合機構とを係合させかつ前記発進用係合機構を解放させた変速モードとの少なくとも二つのモードを設定可能に構成されていることを特徴とする変速機である。
【００１２】
したがって請求項１の発明では、発進用係合機構を係合させて駆動部材を動力源に連結するとともに、第１係合機構を係合させて差動歯車機構の差動作用を阻止すれば、無段変速機構によって設定した回転数比がそのまま変速比となる。これに対して第１係合機構に替えて第２係合機構を係合させれば、差動歯車機構の差動作用が生じ、無段変速機構と差動歯車機構との両方の変速作用によって変速比が設定される。さらに、発進用係合機構のみを係合させれば、無段変速機構で変速作用が生じ、その従動部材からトルクが出力される。また発進用係合機構を解放し、第１および第２の係合機構を係合させれば、一体的に回転する差動歯車機構を介して動力源のトルクを出力することができる。このように、無段変速機構と差動歯車機構とのいずれかを動力源に対して遮断した状態でトルクを出力し、走行することができる。
【００１３】
さらに、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記従動部材と前記第２回転要素とを連結する伝動機構を更に備え、前記第１係合機構がその伝動機構と前記第３回転要素に連結されている回転部材とを選択的に連結するように構成されていることを特徴とする変速機である。
【００１４】
したがって請求項２の発明では、第１係合機構が係合することにより、伝動機構および回転部材を介して第２回転要素と第３回転要素とが連結され、差動歯車機構の全体が一体化される。そのため、第１係合機構の配置位置が制約されなくなる。
【００１５】
そして、請求項３の発明は、動力源と、その動力源から選択的にトルクが入力される駆動部材とその駆動部材との間で伝動部材を介してトルクが伝達される従動部材とを有する無段変速機構と、前記動力源から選択的にトルクが伝達される第１回転要素と前記動力源から前記無段変速機構を介してトルクが伝達される第２回転要素と出力要素とされた第３回転要素とを有する差動歯車機構とを備えた変速機において、前記動力源に常時連結された入力部材と、その入力部材と前記駆動部材とを選択的に連結する発進用係合機構と、前記差動歯車機構のいずれか二つの回転要素同士の差動回転を選択的に阻止する第１係合機構と、前記入力部材と前記第１回転要素とを選択的に連結する第２係合機構と、前記差動歯車機構に対して平行に配置された中間軸と、前記従動部材と前記第２回転要素とを連結する第１伝動機構と、前記第３回転要素と中間軸とを連結する第２伝動機構とを更に備え、前記第１係合機構が前記中間軸と第１伝動機構とを選択的に連結する位置に設けられていることを特徴とする変速機である。
【００１６】
したがって、請求項３の発明では、第１係合機構が係合することにより、第２回転要素と第３回転要素とが、中間軸および各伝動機構を介して連結され、差動歯車機構の全体が一体化される。すなわち、第１係合機構を無段変速機構の駆動部材や従動部材とは異なる軸線上に配置できる。
また、請求項４の発明は、請求項３における前記第１伝動機構が、前記中間軸に回転自在に保持されたアイドルギヤを備え、前記第１係合機構が、前記中間軸と同軸上で該中間軸とアイドルギヤとを連結するように配置されていることを特徴とする変速機である。
さらに、請求項５の発明は、動力源と、その動力源から選択的にトルクが入力される駆動部材とその駆動部材との間で伝動部材を介してトルクが伝達される従動部材とを有する無段変速機構と、前記動力源から選択的にトルクが伝達される第１回転要素と前記動力源から前記無段変速機構を介してトルクが伝達される第２回転要素と出力要素とされた第３回転要素とを有する差動歯車機構とを備えた変速機において、前記動力源に常時連結された入力部材と、その入力部材と前記駆動部材とを選択的に連結する発進用係合機構と、前記差動歯車機構のいずれか二つの回転要素同士の差動回転を選択的に阻止する第１係合機構と、前記入力部材と前記第１回転要素とを選択的に連結する第２係合機構と、中間軸と、前記従動部材と前記第２回転要素とを連結する第１伝動機構と、前記第３回転要素と中間軸とを連結する第２伝動機構とを更に備え、前記第１係合機構が前記中間軸と第１伝動機構とを選択的に連結する位置に設けられ、また前記第１伝動機構が、前記中間軸に回転自在に保持されたアイドルギヤを備え、前記第１係合機構が、前記中間軸と同軸上で該中間軸とアイドルギヤとを連結するように配置されていることを特徴とする変速機である。
したがって請求項４あるいは５の発明では、中間軸と同軸上でその中間軸にアイドルギヤが連結されているので、第１伝動機構を係合状態とすることにより、第２回転要素と第３回転要素とが連結され、これらの各要素の相対回転（差動回転）が阻止されて、差動歯車機構の全体が一体となって回転する。また、アイドルギヤと第１伝動機構との間、および第２伝動機構でトルクが生じないことにより、これらの歯車でのかみ合い損失が回避される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１は無段変速機構としてベルト式の無段変速機構１を使用し、かつ差動歯車機構としてシングルピニオン型の遊星歯車機構２を使用した例を示している。すなわち、動力源であるエンジン（内燃機関）３の出力軸と同一軸線上に入力軸４が配置され、その入力軸４とエンジン３とがダンパー５を介して連結されている。したがってエンジン３の出力軸と入力軸４とは、常時、共に回転するように構成されている。
【００１８】
その入力軸４の先端側すなわちエンジン３とは反対側に、無段変速機構１における駆動部材である駆動プーリー６が配置され、その中心軸線上に設けられている駆動軸６Ａが、入力軸４と同一軸線上に位置している。この駆動プーリー６は、固定シーブに対して可動シーブを軸線方向に移動させて両者の間隔すなわち溝幅を大小に変化させるように構成されている。なお、その可動シーブは、固定シーブに対してエンジン３とは反対側（すなわち図１での左側）に配置されている。それに伴って可動シーブを軸線方向に前後動させるためのアクチュエータ７が、可動シーブの背面側（図１での左側）に配置されている。
【００１９】
また、無段変速機構１における従動部材である従動プーリー８が、上記の駆動プーリー６と平行に配置されている。この従動プーリー８は、上記の駆動プーリー６と同様の構成であって、固定シーブと可動シーブとを有し、その可動シーブをアクチュエータ９によって前後動させて溝幅を変更するように構成されている。なお、各プーリー６，８の溝幅は、一方が増大することに伴って他方が減少するように制御され、その際にそれぞれのプーリー６，８の軸線方向での中心位置が変化しないようにするために、従動プーリー８におけるアクチュエータ９は、駆動プーリー６におけるアクチュエータ７とは軸線方向で反対側すなわち図１での右側に配置されている。
【００２０】
そして、これらのプーリー６，８に伝動部材であるベルト１０が巻き掛けられている。したがって、各プーリー６，８の溝幅を互いに反対方向に変化させることにより、これらのプーリー６，８に対するベルト１０の巻き掛け有効径が変化して変速比が連続的に変化するようになっている。また、従動プーリー８に対してトルクを入出力するために、その従動プーリー８に従動軸１１が取り付けられている。
【００２１】
つぎに、遊星歯車機構２について説明すると、図１に示す遊星歯車機構２は、外歯歯車であるサンギヤ１２と、そのサンギヤ１２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１３と、これらのサンギヤ１２とリングギヤ１３とに噛合したピニオンギヤを自転および公転自在に保持したキャリヤ１４とを回転要素とするものであって、上記の入力軸４の外周側に入力軸４と同軸上に配置されている。より具体的には、入力軸４の外周に、サンギヤ軸１５が回転自在に嵌合されており、前記サンギヤ１２がこのサンギヤ軸１５に一体化されている。
【００２２】
この遊星歯車機構２におけるキャリヤ１４と入力軸４とを選択的に連結するクラッチＣH が設けられている。このクラッチＣH は、遊星歯車機構２に増速作用を生じさせるためのものであって、いわゆる高速モード用クラッチである。さらに、キャリヤ１４を選択的に固定するブレーキＢR が設けられている。これは、遊星歯車機構２に反転減速作用を生じさせるためのものであって、リバースブレーキとなっている。
【００２３】
さらに、前記入力軸４の先端側、すなわち上記の高速モード用クラッチＣH と駆動プーリー６との間に、入力軸４と駆動軸６Ａ（駆動プーリー６）とを選択的に連結する発進用クラッチＣS が設けられている。この発進用クラッチＣS は、そのトルク容量を徐々に変化させることが可能なクラッチであり、一例として摩擦クラッチが採用されている。またこの発進用クラッチＣS は、湿式あるいは乾式のいずれでもよい。
【００２４】
前記の入力軸４を含む平面と該平面に平行でかつ前記従動軸１１を含む平面との間に、これらの軸４，１１と平行に中間軸１６が回転自在に配置されている。この中間軸１６と前記リングギヤ１３とが一対のギヤ１７，１８によって連結されている。また、この中間軸１６とフロントデファレンシャル１９とが、他の一対のギヤ２０，２１によって連結されている。そして、このフロントデファレンシャル１９から左右の車輪（図示せず）にトルクを出力するようになっている。したがって上記のリングギヤ１３が出力要素となっている。
【００２５】
また、前記従動プーリー８から前記サンギヤ１２（サンギヤ軸１５）にトルクを伝達するためのギヤ対が設けられている。このギヤ対は、図１に示すように、従動軸１１に取り付けられた第１ギヤ２２と、中間軸１６に回転自在に保持されているアイドルギヤ２３と、前記サンギヤ軸１５に取り付けられた第２ギヤ２４とによって構成されている。この第１ギヤ２２と第２ギヤ２４とのギヤ比は、前記無段変速機構１で設定される最も小さい回転数比（駆動プーリー６と従動プーリー８との回転数の比率）γmin の逆数（１／γmin ）とほぼ等しい値に設定されている。
【００２６】
さらに、中間軸１６とアイドルギヤ２３との間には、これらを選択的に連結するクラッチＣD が設けられている。その中間軸１６が前記一対のギヤ１７，１８を介してサンギヤ１３に連結され、またアイドルギヤ２３が第２ギヤ２４およびサンギヤ軸１５を介してサンギヤ１２に連結されているので、クラッチＣD が係合することにより、サンギヤ１２とリングギヤ１３とが連結され、これらのギヤ１２，１３の相対回転（差動回転）が阻止されて、遊星歯車機構２の全体が一体となって回転するようになっている。したがってこのクラッチＣD はいわゆる直結クラッチとなっている。
【００２７】
上記のように従動軸１１とサンギヤ軸１５との間のギヤ比がほぼ（１／γmin ）に設定されているので、無段変速機構１での回転数比をほぼ最小の値に設定した状態では、サンギヤ１２が入力軸４とほぼ同速度で回転し、その結果、いずれのクラッチＣD ，ＣH の係合・解放の状態に関わらず、遊星歯車機構２の全体がほぼ一体となって回転するようになっている。
【００２８】
つぎに、上述した構成の変速機の作用について説明する。上述した無段変速機構１および遊星歯車機構２を有する変速機では、無段変速機構１のみの変速作用で変速比を設定する変速モード（仮にダイレクトモードあるいはＬモードという）と、無段変速機構１の変速作用と遊星歯車機構２の変速作用との両方で変速比を設定する変速モード（仮に動力循環モードあるいはＨモードという）との２つのモードでの変速をおこなうことができる。
【００２９】
先ず、エンジン３を始動する場合、発進用クラッチＣS および高速モード用クラッチＣH を解放し、上記の無段変速機構１および遊星歯車機構２からなる変速機構からエンジン３を離脱させておく。これらの係合機構ＣS ，ＣH が油圧式であって、かつエンジン３によって油圧ポンプ（図示せず）を駆動する構造の場合には、特に制御をおこなうことなくこれらの係合機構が解放状態になるが、蓄圧手段を有する場合や他の動力源で油圧ポンプを駆動するように構成されている場合には、これらの係合機構から排圧して解放状態とする。したがって、エンジン３の出力側に負荷がかかっていないので、エンジン３を始動することができる。
【００３０】
ついで前進方向への発進は、変速比を可及的に大きくする必要があるので、無段変速機構１における駆動プーリー６の溝幅を最大にしてベルト１０を巻き掛ける有効径を最小とし、かつ従動プーリー８の溝幅を最小にしてその有効径を最大にすることにより、その入出力回転数比の値を最も大きく（γmax ）する。また、直結クラッチＣD を係合させて、従動プーリー８を中間軸１６を介してフロントデファレンシャル１９に連結する。なお、直結クラッチＣD を係合させることにより、サンギヤ１２とリングギヤ１３とが差動回転しないように連結され、遊星歯車機構２の全体が一体となって回転する状態となる。
【００３１】
その状態で、発進用クラッチＣS を次第に係合させる。すなわち係合油圧を次第に増大させて、解放状態からスリップ状態を経て最終的には完全に係合させる。こうすることにより、エンジン３の出力トルクが直結クラッチＣD を介して無段変速機構１の駆動プーリー６に入力され、この無段変速機構１から第１ギヤ２２およびアイドルギヤ２３を経て中間軸１６に伝達され、さらにここから前記他のギヤ対２０，２１を介してフロントデファレンシャル１９に出力される。ここに述べたトルクの伝達経路がＬモードでのトルク伝達経路であり、したがって遊星歯車機構２はそのトルク伝達経路から切り離されている。また、フロントデファレンシャル１９に現れる駆動トルクは、直結クラッチＣD のトルク伝達容量が次第に増大することに伴って増大するので、直結クラッチＣD を上記のようにトルク容量が次第に増大するように制御することにより、駆動トルクの変化が滑らかになり、車両がスムースに発進する。
【００３２】
なおこの場合、アイドルギヤ２３に第２ギヤ２４が噛み合っていることによりこの第２ギヤ２４およびこれと一体のサンギヤ１２が回転し、また一対のギヤ対１７，１８が噛み合っていることによりその一方のギヤ１７と一体のリングギヤ１３が回転するが、第２ギヤ２４に入ったトルクは、遊星歯車機構２を介してギヤ対１７，１８に抜けるのみであるから、遊星歯車機構２がトルクの伝達に関与しない。すなわち、アイドルギヤ２３と第２ギヤ２４との間、および一対のギヤ対１７，１８でトルクの伝達が生じないことにより、これらの歯車でのかみ合い損失が回避される。
【００３３】
比較のために、上記の直結クラッチＣD をサンギヤ１２とリングギヤ１３との間に直接設けた場合について説明すると、従動プーリー６のトルクがアイドルギヤ２３を含むギヤ対を介してサンギヤ１２を含む第２ギヤ２４に一旦伝達され、その後、直結クラッチによって一体化させている遊星歯車機構２から一対のギヤ１７，１８を介して出力されることになるので、遊星歯車機構２がエンジン３から出力部材であるフロントデファレンシャル１９に到るトルクの伝達を媒介することになる。中間軸１６に前記直結クラッチＣD を設けることにより、このような遊星歯車機構２によるトルク伝達の媒介が回避される。
【００３４】
上述したＬモードの状態を遊星歯車機構２についての共線図で示せば、図２のとおりである。すなわち直結クラッチＣD が係合することにより、遊星歯車機構２の全体が一体となって回転し、したがってエンジン（Ｅｎｇ）３から無段変速機構（ＣＶＴ）１を介してサンギヤ１２にトルクを伝達すると、出力要素であるリングギヤ１３が入力要素であるサンギヤ１２と同速度で同方向に回転するので、この場合の運転状態は直線Ａで表される。
【００３５】
この状態から無段変速機構１による回転数比を小さくすれば、すなわち駆動プーリー６の溝幅を次第に小さくして有効径を増大させ、同時に従動プーリー８の溝幅を次第に大きくして有効径を減少させれば、遊星歯車機構２に対する入力回転数が相対的に次第に大きくなるとともに、遊星歯車機構２の全体が一体的に回転するので、エンジン３の回転数に対する出力軸１５の回転数が、無段変速機構１での回転数比の変化に応じて増大する。言い換えれば、車速の変化がない場合、エンジン回転数が、変速比の減少に応じて低下する。このような動作状態の変化は、図２において前記の直線Ａを回転数の増大方向である上側に平行移動させることにより表される。そして、遊星歯車機構２をいわゆる直結状態に設定して無段変速機構１の回転数比を最低値（最も高速側の値：γmin ）とした状態は、図２の直線Ｂで表される。
【００３６】
このように、直結クラッチＣD を係合させ、かつ高速モード用クラッチＣH を解放した状態がダイレクトモード（Ｌモード）であって、無段変速機構１の回転数比の変化がそのまま変速機全体の変速比の変化として現れる。
【００３７】
無段変速機構１における回転数比をほぼ最小値γmin とした状態では、従動軸１１とサンギヤ軸１５との間のギヤ対２２，２３，２４のギヤ比が（１／γmin ）であるから、直結クラッチＣD を解放してもサンギヤ１２とキャリヤ１４（入力軸４）との回転数とが同じになる。したがっていずれの回転部材においても回転変動を生じさせることなく、高速モード用クラッチＣH を係合させ、かつ直結クラッチＣD を解放させることができる。このようにしてクラッチのいわゆるつかみ替えをおこなった後、キャリヤ１４をエンジン３の回転数に応じた回転数とするとともに、無段変速機構１によってサンギヤ１２の回転数を変化させることにより、無段変速機構１のみで設定できる変速比より小さい変速比となるいわゆるオーバードライブ状態を設定することができる。
【００３８】
その状態を図２に直線Ｃで示してあり、キャリヤ１４の回転数をエンジン３の回転数に応じた回転数に維持した状態で、無段変速機構１の回転数比γを増大させてサンギヤ１２の回転数を低下させると、それに従って、出力要素であるリングギヤ１３の回転数が増大する。すなわち変速機の全体としての変速比が更に小さくなり、車速が変化しないとすれば、エンジン回転数が低下する。これは、動力循環（リサーキュレーション）の状態である。
【００３９】
このように、直結クラッチＣD を解放させ、かつ高速モード用クラッチＣH を係合した状態が動力循環モード（Ｈモード）であって、無段変速機構１の回転数比の変化方向とは反対方向に変速機全体の変速比が変化する。より具体的には、無段変速機構１の回転数比を増大させることにより、無段変速機構１の単独で設定できる変速比より小さい変速比が設定される。
【００４０】
なお、上述したように、無段変速機構１の回転数比を最も小さい値γmin に設定した状態では、直結クラッチＣD を解放しても、変速機の全体が一体回転する。この状態は、ダイレクトモード（Ｌモード）での最も高速側の状態であり、かつ動力循環モード（Ｈモード）での最も低速側の状態であり、各変速モードに共通の変速状態である。言い換えれば、回転数比の最小値γmin が、一方の変速モードから他方の変速モードへの移行点（切替点）となっている。
【００４１】
また、各クラッチＣD ，ＣH を解放し、かつブレーキＢR を係合させることにより、後進走行することが可能になる。すなわち、遊星歯車機構２において、ブレーキＢR を係合させることによりキャリヤ１４が固定され、その状態で無段変速機構１を介してサンギヤ１２にトルクが入力されるから、出力要素であるリングギヤ１３が、サンギヤ１２とは反対方向に回転する。この状態を図２に直線Ｄで示してある。
【００４２】
なお、上述したダイレクトモード（Ｌモード）および動力循環モード（Ｈモード）ならびに後進状態を設定するための各係合機構の係合・解放状態をまとめて示すと、図３のとおりである。この図３において、レンジとは、手動操作によって選択される走行の形態であって、Ｒは後進走行のためのレンジ、Ｐは停車状態を維持するためのレンジ、Ｎはニュートラル状態を設定するためのレンジ、Ｄは前進走行のためのレンジをそれぞれ示す。さらに、図３において空欄は解放状態を示し、〇印は係合状態を示し、さらに破線の〇印は係合と解放とのいずれでもよいことを示す。その係合状態での伝達トルク容量は、例えば油圧を電磁弁（図示せず）によって高低に調整することにより、任意に設定できるようになっている。
【００４３】
上述したように、図１に示す変速機によれば、無段変速機構１のみが変速作用をおこなってその回転数比γに応じた変速比を設定するダイレクトモードと遊星歯車機構２に対してエンジン３からトルクを入力する一方、無段変速機構１を介してトルクを入力することにより無段変速機構１の回転数比の変化とは反対に変速比を変化させて、より小さい変速比を設定する高速モードとを設定することができる。したがって、変速比の幅が広くなるうえに、高速走行時には無段変速機構１と遊星歯車機構２とを介してトルクが伝達されるので、トルクの伝達効率が向上する。
【００４４】
なお、直結クラッチＣD と高速モード用クラッチＣH とを係合させ、かつ発進用クラッチＣS およびブレーキＢR を解放すれば、エンジン３から入力軸４を介して伝達されたトルクが、一体化されている遊星歯車機構２を介してフロントデファレンシャル１９に出力される。すなわち入力軸４からキャリヤ１４にトルクが伝達されるが、直結クラッチＣD が係合していることにより、遊星歯車機構２の全体が一体化されているので、キャリヤ１４のトルクがそのまま一対のギヤ１７，１８を介して中間軸１６に伝達され、さらに他のギヤ対２０，２１を介してフロントデファレンシャル１９にトルクが伝達される。したがってこの場合の変速比は、各ギヤ対のギヤ比を掛け合わせた値になる。そして、ここで述べたトルクの伝達経路が、発進用クラッチＣS を解放した状態でのトルクの伝達経路であり、したがってこの場合は、無段変速機構１はそのトルク伝達経路から切り離されている。
【００４５】
以上のように、発進用クラッチＣS を無段変速機構１における駆動プーリー６の直前に設け、かつ直結クラッチＣD を中間軸１６に設けたことにより、エンジン３から出力部材であるフロントデファレンシャル１９に到るトルクの伝達経路として、無段変速機構１のみを経由する経路と、遊星歯車機構２のみを経由する経路とを設定することができる。そのため、無段変速機構１もしくは遊星歯車機構２のいずれかに異常が生じた場合、その異常のある機構を含まないトルク伝達経路でエンジン３のトルクを出力部材に伝達することが可能になる。したがって上記の変速機では、エンジン３のトルクを異常のある機構に伝達しないで走行を確保できるから、退避走行に伴う損傷の拡大や二次損傷を回避もしくは抑制することができる。
【００４６】
ここで上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述した構成の発進用クラッチＣ S が請求項１の発進用係合機構に相当し、直結クラッチＣD が請求項１の第１係合機構に相当し、高速モード用クラッチＣH が請求項１の第２係合機構に相当する。さらに、従動軸１１とサンギヤ軸１５との間のギヤ２２，２３，２４が請求項２の伝動機構および請求項３の第１伝動機構に相当し、中間軸１６とリングギヤ１３と間のギヤ対１７，１８が請求項３の第２伝動機構に相当する。
【００４７】
なお、この発明は上述した各具体例で示した構成に限定されない。したがって無段変速機構はベルト式のもの以外の無段変速機構であってもよく、また遊星歯車機構はダブルピニオン型のものであってもよく、その配置位置は駆動プーリーと同一軸線上ではなく従動部材と同一軸線上であってもよい。さらに、この発明における係合機構は、摩擦式のものに限定されないのであって、シンクロナイザーなどの同期連結機構などの他の機構を採用することもできる。そしてまた、伝動機構はギヤ対に限らず、チェーンやベルトを使用した巻き掛け伝動機構などの他の形式の伝動機構であってもよい。またさらに、この発明は、動力源を電動機によって構成した電気自動車や、内燃機関と電動機もしくは電動・発電機とを動力源としたハイブリッド車にも適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、発進用係合機構を係合させて駆動部材を動力源に連結するとともに、第１係合機構を係合させて差動歯車機構の差動作用を阻止すれば、無段変速機構によって設定した回転数比がそのまま変速比となる。これに対して第１係合機構に替えて第２係合機構を係合させれば、差動歯車機構の差動作用が生じ、無段変速機構と差動歯車機構との両方の変速作用によって変速比が設定される。さらに、発進用係合機構のみを係合させれば、無段変速機構で変速作用が生じ、その従動部材からトルクが出力される。また発進用係合機構を解放し、第１および第２の係合機構を係合させれば、一体的に回転する差動歯車機構を介して動力源のトルクを出力することができる。このように、無段変速機構と差動歯車機構とのいずれかを動力源に対して遮断した状態でトルクを出力し、走行することが可能になる。
【００５０】
さらに、請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果に加え、第１係合機構が係合することにより、伝動機構および回転部材を介して第２回転要素と第３回転要素とが連結され、差動歯車機構の全体が一体化されるため、第１係合機構の配置位置の制約を少なくすることができる。
【００５１】
そして、請求項３の発明によれば、第１係合機構が係合することにより、第２回転要素と第３回転要素とが、中間軸および各伝動機構を介して連結され、差動歯車機構の全体が一体化されるので、第１係合機構を無段変速機構の駆動部材や従動部材とは異なる軸線上に配置することが可能になる。
また、請求項４あるいは５の発明によれば、中間軸と同軸上でその中間軸にアイドルギヤが連結されているので、第１伝動機構を係合状態とすることにより、第２回転要素と第３回転要素とが連結され、これらの各要素の相対回転（差動回転）が阻止されて、差動歯車機構の全体を一体となって回転させることができる。また、アイドルギヤと第１伝動機構との間、および第２伝動機構でトルクが生じないことにより、これらの歯車でのかみ合い損失を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る変速機の一例を示すスケルトン図である。
【図２】その遊星歯車機構についての共線図である。
【図３】この係合機構の係合・解放状態を各レンジごとにまとめて示す図表である。
【符号の説明】
１…無段変速機構、２…遊星歯車機構、３…エンジン、４…入力軸、６…駆動プーリー、８…従動プーリー、１０…ベルト、１２…サンギヤ、１３…リングギヤ、１４…キャリヤ、ＣD …直結クラッチ、ＣH …高速モード用クラッチ、ＣS …発進用クラッチ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission that uses both a continuously variable transmission mechanism and a differential gear mechanism, and in particular, a part of torque output from a power source is input to the differential gear mechanism, and at the same time other torque output from the power source. The present invention relates to a transmission capable of setting a gear ratio by generating so-called power circulation by inputting a portion to a differential gear mechanism via a continuously variable transmission mechanism.
[0002]
[Prior art]
As a continuously variable transmission mechanism used in a transmission for a vehicle, a belt type or a traction type (toroidal type) is conventionally known. These continuously variable transmission mechanisms are configured to transmit torque by a frictional force between a transmission member such as a belt or a power roller and a rotating body such as a pulley or a disk or a shearing force of an oil film. For this reason, there is a problem that the torque that can be transmitted is restricted, the transmission efficiency of power is reduced when the gear ratio is large or conversely small, and the gear ratio that can be set practically is limited.
[0003]
Therefore, conventionally, a transmission is configured by using a gear mechanism such as a planetary gear mechanism without using a continuously variable transmission mechanism alone. One example thereof is described in JP-T-11-504415. An example of the transmission described in this publication will be briefly described. This transmission includes a belt-type continuously variable transmission mechanism and a single pinion planetary gear mechanism, and a drive pulley of the continuously variable transmission mechanism is provided. Arranged on the same axis as the input shaft, the input shaft and the drive pulley are connected, and the input shaft is connected to the output shaft of the engine. An intermediate shaft is disposed in parallel with the input shaft, and a driven pulley of the continuously variable transmission mechanism is disposed on the intermediate shaft. Further, an output shaft is disposed in parallel with the input shaft and the intermediate shaft, and a planetary gear mechanism is disposed on the same axis as the output shaft.
[0004]
The ring gear in the planetary gear mechanism is connected to the output shaft so as to rotate integrally, and the sun gear is connected to the intermediate shaft via a gear type reduction gear, and transmits torque from the driven pulley to the sun gear. Is configured to do. Further, a gear pair is provided between the carrier and the input shaft, a clutch mechanism is provided between the input shaft and a gear on the input shaft, and a brake mechanism that selectively stops the rotation of the gear. Is arranged coaxially with the input shaft. The planetary gear mechanism is provided with a so-called integrated clutch that integrally rotates the planetary gear mechanism.
[0005]
Therefore, in the transmission described in the above publication, a continuously variable transmission mechanism can be obtained by engaging the integral clutch to rotate the entire planetary gear mechanism integrally and disengage the gear pair from the input shaft. The gear is shifted by the torque, and the torque increased or decreased according to the gear ratio is output from the output shaft. Also, if the gear pair is connected to the input shaft with the integrated clutch released, torque is transmitted from the input shaft to the carrier, while the speed ratio set by the continuously variable transmission mechanism and the speed change of the speed reducer. Since the torque increased or decreased according to the ratio is input to the sun gear, the torque obtained by combining these torques is output from the ring gear via the output shaft. As a result, the width of the gear ratio that can be set is widened, and the power transmission efficiency is improved as compared with the case where the continuously variable transmission mechanism performs the gear shifting alone.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional transmission described above, the entire planetary gear mechanism is integrally rotated to set the transmission ratio by the speed change operation of only the continuously variable transmission mechanism, and the torque via the continuously variable transmission mechanism is set to a predetermined value of the planetary gear mechanism. A transmission mode in which the transmission ratio is set by changing the number of rotations of the rotation element by transmitting to the rotation element is possible. However, in any of these shift modes, both the above-described continuously variable transmission mechanism and the planetary gear mechanism are involved in the transmission of torque from the engine to a predetermined output member or drive wheel.
[0007]
For this reason, in the conventional transmission described above, when an abnormality occurs in a clutch or the like related to one or both of the continuously variable transmission mechanism and the planetary gear mechanism, this causes trouble in torque transmission. As a result, it becomes impossible to run immediately. Or even if it is abnormal enough to run, because it is involved in torque transmission, excessive load is applied to the abnormal part, or excessive load is applied to other parts due to abnormalities, which is the cause There was a possibility that the damage expanded or secondary damage occurred.
[0008]
The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and is a transmission having a continuously variable transmission mechanism and a differential gear mechanism, and a torque transmission system or difference relating to the continuously variable transmission mechanism. An object of the present invention is to provide a transmission capable of ensuring traveling even if an abnormality occurs in a torque transmission system related to a dynamic gear mechanism, and at the same time preventing or suppressing an increase in abnormality such as secondary damage. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problem and Action]
  In order to achieve the above object, the present invention provides a transmission that is used in combination with a continuously variable transmission mechanism and a differential gear mechanism. The continuously variable transmission mechanism and the differential gear mechanism are individually connected to a power source. It is characterized in that it can be connected and disconnected. More specifically, according to the first aspect of the present invention, the driven power is transmitted between the power source, the driving member selectively receiving torque from the power source, and the driving member. A continuously variable transmission mechanism having a member, a first rotational element that selectively transmits torque from the power source, a second rotational element that transmits torque from the power source via the continuously variable transmission mechanism, and an output Differential gear mechanism having a third rotating element as an elementAndA transmission equipped withAn input member always connected to the power source, a starting engagement mechanism that selectively connects the input member and the drive member, and differential rotation of any two rotating elements of the differential gear mechanism A first engagement mechanism that selectively blocks the input member and a second engagement mechanism that selectively connects the input member and the first rotation element, and the start engagement mechanism and the first engagement. A shift mode in which the engagement mechanism is engaged and the second engagement mechanism is released, the second engagement mechanism and the first engagement mechanism are engaged, and the starting engagement mechanism is released. It is configured to be able to set at least two modes with the shift modeThis is a transmission characterized by that.
[0012]
  Therefore billingItem 1In the invention, the engagement mechanism for start is engaged to connect the drive member to the power source, and the first engagement mechanism is engaged to prevent the differential action of the differential gear mechanism. The rotation speed ratio set by the above becomes the gear ratio as it is. On the other hand, if the second engagement mechanism is engaged instead of the first engagement mechanism, a differential action of the differential gear mechanism occurs, and the speed change action of both the continuously variable transmission mechanism and the differential gear mechanism. Is used to set the gear ratio. Further, if only the starting engagement mechanism is engaged, the continuously variable transmission mechanism produces a shifting action, and torque is output from the driven member. If the starting engagement mechanism is released and the first and second engagement mechanisms are engaged, the torque of the power source can be output via the differential gear mechanism that rotates integrally. Thus, it is possible to travel by outputting torque in a state where either the continuously variable transmission mechanism or the differential gear mechanism is shut off from the power source.
[0013]
  In addition, billingItem 2Invention claimsItem 1The invention further includes a transmission mechanism that couples the driven member and the second rotating element, wherein the first engagement mechanism selectively selects the transmission mechanism and the rotating member coupled to the third rotating element. The transmission is configured to be coupled.
[0014]
  Therefore billingItem 2In the invention, when the first engagement mechanism is engaged, the second rotation element and the third rotation element are connected via the transmission mechanism and the rotation member, and the entire differential gear mechanism is integrated. Therefore, the arrangement position of the first engagement mechanism is not restricted.
[0015]
  And billingItem 3The invention comprises a continuously variable transmission mechanism having a power source, a drive member to which torque is selectively input from the power source, and a driven member to which torque is transmitted via the transmission member between the drive member, A first rotating element selectively transmitting torque from the power source; a second rotating element transmitting torque from the power source via the continuously variable transmission mechanism; and a third rotating element serving as an output element. An input member that is always connected to the power source, a starting engagement mechanism that selectively connects the input member and the drive member, and the differential gear. A first engagement mechanism that selectively prevents differential rotation between any two rotation elements of the mechanism; and a second engagement mechanism that selectively connects the input member and the first rotation element;, Arranged in parallel to the differential gear mechanismA first transmission mechanism that connects the intermediate shaft, the driven member, and the second rotating element; and a second transmission mechanism that connects the third rotating element and the intermediate shaft; Is provided at a position for selectively connecting the intermediate shaft and the first transmission mechanism.
[0016]
  Therefore, billingItem 3In the invention, when the first engagement mechanism is engaged, the second rotation element and the third rotation element are connected via the intermediate shaft and each transmission mechanism, and the entire differential gear mechanism is integrated. . That is, the first engagement mechanism can be disposed on an axis different from that of the drive member and the driven member of the continuously variable transmission mechanism.
  Also billedItem 4Invention claimsItem 3The first transmission mechanism is provided with an idle gear rotatably held by the intermediate shaft, and the first engagement mechanism is connected to the intermediate shaft and the idle gear coaxially with the intermediate shaft. It is a transmission characterized by being arranged.
Furthermore, the invention of claim 5 includes a power source, a drive member to which torque is selectively input from the power source, and a driven member to which torque is transmitted via the power transmission member. A continuously variable transmission mechanism; a first rotating element that selectively transmits torque from the power source; a second rotating element that transmits torque from the power source via the continuously variable transmission mechanism; and an output element. In a transmission comprising a differential gear mechanism having a third rotating element, an input member always connected to the power source, and a starting engagement mechanism for selectively connecting the input member and the drive member A first engagement mechanism that selectively prevents differential rotation between any two rotation elements of the differential gear mechanism, and a second that selectively connects the input member and the first rotation element. An engagement mechanism, an intermediate shaft, the driven member, and the second rotation; A first transmission mechanism that couples the element, and a second transmission mechanism that couples the third rotating element and the intermediate shaft, wherein the first engagement mechanism selects the intermediate shaft and the first transmission mechanism. The first transmission mechanism is provided with an idle gear rotatably supported by the intermediate shaft, and the first engagement mechanism is coaxial with the intermediate shaft. And an idler gear are connected to each other.
ShiClaimItem 4 or 5In the invention, since the idle gear is connected to the intermediate shaft coaxially with the intermediate shaft, the second rotating element and the third rotating element are connected by bringing the first transmission mechanism into the engaged state. Relative rotation (differential rotation) of each element is prevented, and the entire differential gear mechanism rotates integrally. Further, since no torque is generated between the idle gear and the first transmission mechanism and in the second transmission mechanism, the meshing loss in these gears is avoided.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described based on specific examples. FIG. 1 shows an example in which a belt-type continuously variable transmission mechanism 1 is used as a continuously variable transmission mechanism and a single pinion type planetary gear mechanism 2 is used as a differential gear mechanism. That is, the input shaft 4 is disposed on the same axis as the output shaft of the engine (internal combustion engine) 3 that is a power source, and the input shaft 4 and the engine 3 are connected via the damper 5. Therefore, the output shaft of the engine 3 and the input shaft 4 are configured to always rotate together.
[0018]
A driving pulley 6 that is a driving member in the continuously variable transmission mechanism 1 is disposed on the tip side of the input shaft 4, that is, on the side opposite to the engine 3, and the driving shaft 6 </ b> A provided on the central axis is connected to the input shaft 4. Is located on the same axis. The drive pulley 6 is configured to move the movable sheave in the axial direction relative to the fixed sheave to change the distance between them, that is, the groove width. The movable sheave is arranged on the opposite side of the fixed sheave from the engine 3 (that is, the left side in FIG. 1). Accordingly, an actuator 7 for moving the movable sheave back and forth in the axial direction is disposed on the back side (left side in FIG. 1) of the movable sheave.
[0019]
A driven pulley 8 that is a driven member in the continuously variable transmission mechanism 1 is disposed in parallel with the drive pulley 6. The driven pulley 8 has the same configuration as the drive pulley 6 described above, and has a fixed sheave and a movable sheave. The driven sheave 8 is moved back and forth by an actuator 9 to change the groove width. Yes. The groove width of each of the pulleys 6 and 8 is controlled so that one of the pulleys 6 and 8 decreases as the other increases, so that the center position of each pulley 6 and 8 in the axial direction does not change. For this purpose, the actuator 9 in the driven pulley 8 is arranged on the opposite side in the axial direction from the actuator 7 in the drive pulley 6, that is, on the right side in FIG. 1.
[0020]
A belt 10 as a transmission member is wound around these pulleys 6 and 8. Therefore, by changing the groove widths of the pulleys 6 and 8 in the opposite directions, the effective diameter of the belt 10 wound around the pulleys 6 and 8 changes, and the gear ratio changes continuously. Yes. A driven shaft 11 is attached to the driven pulley 8 in order to input and output torque to the driven pulley 8.
[0021]
Next, the planetary gear mechanism 2 will be described. The planetary gear mechanism 2 shown in FIG. 1 includes a sun gear 12 that is an external gear, and a ring gear 13 that is an internal gear disposed concentrically with the sun gear 12. The carrier 14 holding the pinion gear meshed with the sun gear 12 and the ring gear 13 so as to be capable of rotating and revolving is used as a rotating element. The carrier 14 is coaxial with the input shaft 4 on the outer peripheral side of the input shaft 4. Has been placed. More specifically, a sun gear shaft 15 is rotatably fitted to the outer periphery of the input shaft 4, and the sun gear 12 is integrated with the sun gear shaft 15.
[0022]
A clutch CH for selectively connecting the carrier 14 and the input shaft 4 in the planetary gear mechanism 2 is provided. The clutch CH is a so-called high speed mode clutch for causing the planetary gear mechanism 2 to increase the speed. Further, a brake BR for selectively fixing the carrier 14 is provided. This is for generating a reverse speed reduction action in the planetary gear mechanism 2 and is a reverse brake.
[0023]
Further, a starting clutch CS for selectively connecting the input shaft 4 and the drive shaft 6A (drive pulley 6) to the tip end side of the input shaft 4, that is, between the high-speed mode clutch CH and the drive pulley 6. Is provided. The starting clutch CS is a clutch capable of gradually changing its torque capacity, and a friction clutch is employed as an example. The starting clutch CS may be either a wet type or a dry type.
[0024]
Between the plane including the input shaft 4 and the plane including the driven shaft 11 and parallel to the plane, an intermediate shaft 16 is rotatably disposed in parallel to the axes 4 and 11. The intermediate shaft 16 and the ring gear 13 are connected by a pair of gears 17 and 18. Further, the intermediate shaft 16 and the front differential 19 are connected by another pair of gears 20 and 21. A torque is output from the front differential 19 to left and right wheels (not shown). Therefore, the ring gear 13 is an output element.
[0025]
Further, a gear pair for transmitting torque from the driven pulley 8 to the sun gear 12 (sun gear shaft 15) is provided. As shown in FIG. 1, the gear pair includes a first gear 22 attached to the driven shaft 11, an idle gear 23 rotatably held on the intermediate shaft 16, and a first gear attached to the sun gear shaft 15. 2 gears 24. The gear ratio between the first gear 22 and the second gear 24 is the reciprocal of the smallest rotational speed ratio (the rotational speed ratio between the driving pulley 6 and the driven pulley 8) γmin set by the continuously variable transmission mechanism 1. 1 / γmin).
[0026]
Further, a clutch CD for selectively connecting the intermediate shaft 16 and the idle gear 23 is provided. Since the intermediate shaft 16 is connected to the sun gear 13 via the pair of gears 17 and 18, and the idle gear 23 is connected to the sun gear 12 via the second gear 24 and the sun gear shaft 15, the clutch CD is engaged. As a result, the sun gear 12 and the ring gear 13 are connected, the relative rotation (differential rotation) of these gears 12 and 13 is prevented, and the entire planetary gear mechanism 2 rotates integrally. ing. Therefore, the clutch CD is a so-called direct coupling clutch.
[0027]
Since the gear ratio between the driven shaft 11 and the sun gear shaft 15 is set to approximately (1 / γmin) as described above, the rotational speed ratio in the continuously variable transmission mechanism 1 is set to a substantially minimum value. Then, the sun gear 12 rotates at substantially the same speed as the input shaft 4, and as a result, the entire planetary gear mechanism 2 rotates almost integrally regardless of the engagement / release state of any of the clutches CD and CH. It is like that.
[0028]
Next, the operation of the transmission configured as described above will be described. In the transmission having the continuously variable transmission mechanism 1 and the planetary gear mechanism 2 described above, a transmission mode (tentatively referred to as a direct mode or an L mode) in which a transmission ratio is set by a transmission operation of only the continuously variable transmission mechanism 1, and a continuously variable transmission mechanism. The shift in two modes, that is, a shift mode (temporarily referred to as a power circulation mode or an H mode) in which the gear ratio is set can be performed by both the shift operation of 1 and the shift operation of the planetary gear mechanism 2.
[0029]
First, when the engine 3 is started, the starting clutch CS and the high speed mode clutch CH are released, and the engine 3 is detached from the transmission mechanism including the continuously variable transmission mechanism 1 and the planetary gear mechanism 2 described above. In the case where the engagement mechanisms CS and CH are hydraulic and the engine 3 drives a hydraulic pump (not shown), the engagement mechanisms are brought into a released state without any particular control. However, when the pressure accumulating means is provided or when the hydraulic pump is driven by another power source, the pressure is released from these engagement mechanisms to be in the released state. Therefore, since the load is not applied to the output side of the engine 3, the engine 3 can be started.
[0030]
Next, starting in the forward direction requires the gear ratio to be as large as possible, so that the groove diameter of the drive pulley 6 in the continuously variable transmission mechanism 1 is maximized and the effective diameter around which the belt 10 is wound is minimized, and By minimizing the groove width of the driven pulley 8 and maximizing its effective diameter, the value of the input / output rotational speed ratio is maximized (γmax). Further, the direct coupling clutch CD is engaged, and the driven pulley 8 is connected to the front differential 19 via the intermediate shaft 16. In addition, by engaging the direct coupling clutch CD, the sun gear 12 and the ring gear 13 are connected so as not to be differentially rotated, and the entire planetary gear mechanism 2 is rotated integrally.
[0031]
In this state, the starting clutch CS is gradually engaged. That is, the engagement hydraulic pressure is gradually increased, and finally the engagement is completed through the slip state from the released state. By doing so, the output torque of the engine 3 is input to the drive pulley 6 of the continuously variable transmission mechanism 1 via the direct coupling clutch CD, and the intermediate shaft 16 passes from the continuously variable transmission mechanism 1 through the first gear 22 and the idle gear 23. From here, it is further outputted to the front differential 19 via the other gear pair 20, 21. The torque transmission path described here is a torque transmission path in the L mode, and therefore the planetary gear mechanism 2 is disconnected from the torque transmission path. Further, since the driving torque appearing at the front differential 19 increases as the torque transmission capacity of the direct coupling clutch CD gradually increases, the direct coupling clutch CD is controlled so that the torque capacity gradually increases as described above. The driving torque changes smoothly and the vehicle starts smoothly.
[0032]
  In this case, the second gear 24 and the sun gear 12 integral with the second gear 24 rotate when the second gear 24 meshes with the idle gear 23, and one of the pair of gears 17 and 18 meshes with one of them. The ring gear 13 integrated with the gear 17 rotates, but the torque that has entered the second gear 24 is only released to the gear pairs 17 and 18 via the planetary gear mechanism 2, so that the planetary gear mechanism 2 transmits the torque. Not involved in. That is,With Ya 23Since no torque is transmitted between the second gear 24 and between the pair of gears 17 and 18, meshing loss in these gears is avoided.
[0033]
  For comparison, the case where the direct coupling clutch CD is directly provided between the sun gear 12 and the ring gear 13 will be described. The torque of the driven pulley 6 includes the second gear including the sun gear 12 via the gear pair including the idle gear 23. The planetary gear mechanism 2 is transmitted from the engine 3 through the pair of gears 17 and 18 from the planetary gear mechanism 2 that is once transmitted to the gear 24 and integrated by the direct coupling clutch. It mediates the transmission of torque to a certain front differential 19. By providing the direct coupling clutch CD on the intermediate shaft 16, such a medium of torque transmission by the planetary gear mechanism 2 is avoided.The
[0034]
FIG. 2 is a collinear diagram of the planetary gear mechanism 2 showing the state of the L mode described above. In other words, when the direct coupling clutch CD is engaged, the entire planetary gear mechanism 2 rotates as a whole, and therefore, torque is transmitted from the engine (Eng) 3 to the sun gear 12 via the continuously variable transmission mechanism (CVT) 1. Since the ring gear 13 as the output element rotates in the same direction at the same speed as the sun gear 12 as the input element, the operation state in this case is represented by a straight line A.
[0035]
If the rotational speed ratio of the continuously variable transmission mechanism 1 is reduced from this state, that is, the groove width of the driving pulley 6 is gradually reduced to increase the effective diameter, and at the same time, the groove width of the driven pulley 8 is gradually increased to increase the effective diameter. If it is decreased, the input rotational speed to the planetary gear mechanism 2 is gradually increased, and the entire planetary gear mechanism 2 rotates integrally. Therefore, the rotational speed of the output shaft 15 with respect to the rotational speed of the engine 3 is It increases according to the change in the rotation speed ratio in the continuously variable transmission mechanism 1. In other words, when there is no change in the vehicle speed, the engine speed decreases as the speed ratio decreases. Such a change in the operating state is represented by translating the straight line A upward in FIG. A state in which the planetary gear mechanism 2 is set to a so-called direct connection state and the rotation speed ratio of the continuously variable transmission mechanism 1 is set to the lowest value (the highest speed side value: γmin) is represented by a straight line B in FIG.
[0036]
In this way, the state in which the direct coupling clutch CD is engaged and the high-speed mode clutch CH is released is the direct mode (L mode), and the change in the rotation speed ratio of the continuously variable transmission mechanism 1 remains as it is in the entire transmission. Appears as a change in gear ratio.
[0037]
In a state in which the rotation speed ratio in the continuously variable transmission mechanism 1 is set to a substantially minimum value γmin, the gear ratios of the gear pairs 22, 23, 24 between the driven shaft 11 and the sun gear shaft 15 are (1 / γmin). Even when the direct clutch CD is released, the rotational speeds of the sun gear 12 and the carrier 14 (input shaft 4) are the same. Therefore, it is possible to engage the high speed mode clutch CH and release the direct coupling clutch CD without causing any rotational fluctuation in any of the rotating members. After so-called clutch change in this way, the carrier 14 is set to a rotational speed corresponding to the rotational speed of the engine 3 and the rotational speed of the sun gear 12 is changed by the continuously variable transmission mechanism 1, thereby continuously variable. It is possible to set a so-called overdrive state in which the speed ratio is smaller than the speed ratio that can be set only by the speed change mechanism 1.
[0038]
The state is indicated by a straight line C in FIG. 2, and the rotation speed ratio γ of the continuously variable transmission mechanism 1 is increased while maintaining the rotation speed of the carrier 14 at the rotation speed corresponding to the rotation speed of the engine 3. When the rotational speed of 12 is decreased, the rotational speed of the ring gear 13 as the output element is increased accordingly. That is, if the transmission ratio as a whole of the transmission is further reduced and the vehicle speed does not change, the engine speed decreases. This is a state of power circulation (recirculation).
[0039]
In this way, the state in which the direct coupling clutch CD is released and the high speed mode clutch CH is engaged is the power circulation mode (H mode), which is the direction opposite to the direction in which the rotation speed ratio of the continuously variable transmission mechanism 1 changes. The transmission ratio of the entire transmission changes. More specifically, by increasing the rotation speed ratio of the continuously variable transmission mechanism 1, a gear ratio smaller than the gear ratio that can be set independently of the continuously variable transmission mechanism 1 is set.
[0040]
As described above, in the state where the rotation speed ratio of the continuously variable transmission mechanism 1 is set to the smallest value γmin, even if the direct coupling clutch CD is released, the entire transmission rotates integrally. This state is the fastest state in the direct mode (L mode) and the slowest state in the power circulation mode (H mode), and is a shift state common to each shift mode. In other words, the minimum value γmin of the rotation speed ratio is a transition point (switching point) from one shift mode to the other shift mode.
[0041]
Further, by releasing the clutches CD and CH and engaging the brake BR, it is possible to travel backward. That is, in the planetary gear mechanism 2, the carrier 14 is fixed by engaging the brake BR, and torque is input to the sun gear 12 through the continuously variable transmission mechanism 1 in that state. The sun gear 12 rotates in the opposite direction. This state is indicated by a straight line D in FIG.
[0042]
Note that FIG. 3 shows the engagement / release states of the engagement mechanisms for setting the direct mode (L mode), the power circulation mode (H mode), and the reverse drive state as described above. In FIG. 3, the range is a mode of travel selected by manual operation, where R is a range for reverse travel, P is a range for maintaining a stopped state, and N is for setting a neutral state. The range D and D indicate the range for forward travel. Further, in FIG. 3, the blank indicates a released state, a circle indicates an engaged state, and a broken circle indicates that either engagement or release is possible. The transmission torque capacity in the engaged state can be arbitrarily set, for example, by adjusting the hydraulic pressure to a high or low level with a solenoid valve (not shown).
[0043]
As described above, according to the transmission shown in FIG. 1, only the continuously variable transmission mechanism 1 performs a speed change operation and sets the speed ratio according to the rotational speed ratio γ and the planetary gear mechanism 2. While the torque is input from the engine 3, the torque is input via the continuously variable transmission mechanism 1, thereby changing the transmission ratio opposite to the change in the rotation speed ratio of the continuously variable transmission mechanism 1, thereby reducing the smaller transmission ratio. The high-speed mode to be set can be set. Therefore, the width of the gear ratio is widened, and torque is transmitted through the continuously variable transmission mechanism 1 and the planetary gear mechanism 2 during high-speed traveling, so that torque transmission efficiency is improved.
[0044]
  If the direct coupling clutch CD and the high speed mode clutch CH are engaged and the starting clutch CS and the brake BR are released, the torque transmitted from the engine 3 through the input shaft 4 is integrated. It is output to the front differential 19 through the planetary gear mechanism 2. That is, torque is transmitted from the input shaft 4 to the carrier 14, but since the entire planetary gear mechanism 2 is integrated by engaging the direct coupling clutch CD, the torque of the carrier 14 remains as it is as a pair of gears. The torque is transmitted to the intermediate shaft 16 through 17 and 18, and the torque is transmitted to the front differential 19 through another gear pair 20 and 21. Therefore, the gear ratio in this case is a value obtained by multiplying the gear ratios of the gear pairs. The torque transmission path described here is the torque transmission path in a state where the starting clutch CS is released. Therefore, in this case, the continuously variable transmission mechanism 1 is disconnected from the torque transmission path.The
[0045]
As described above, the starting clutch CS is provided immediately before the drive pulley 6 in the continuously variable transmission mechanism 1 and the direct coupling clutch CD is provided on the intermediate shaft 16, so that the engine 3 reaches the front differential 19 which is an output member. As a torque transmission path, a path that passes only through the continuously variable transmission mechanism 1 and a path that passes through only the planetary gear mechanism 2 can be set. Therefore, when an abnormality occurs in either the continuously variable transmission mechanism 1 or the planetary gear mechanism 2, the torque of the engine 3 can be transmitted to the output member through a torque transmission path that does not include the abnormal mechanism. Therefore, in the above transmission, traveling can be ensured without transmitting the torque of the engine 3 to the abnormal mechanism, so that it is possible to avoid or suppress the expansion of damage and secondary damage associated with the retreat traveling.
[0046]
  Here, the relationship between the above specific example and the present invention will be briefly described.C S ButClaimItem 1Corresponds to the starting engagement mechanism and the direct coupling clutch CD is chargedItem 1Corresponding to the first engagement mechanism, the high-speed mode clutch CH is chargedItem 1This corresponds to the second engagement mechanism. Further, gears 22, 23, 24 between the driven shaft 11 and the sun gear shaft 15 are claimed.Item 2Transmission mechanism and billingItem 3Corresponding to the first transmission mechanism, gear pairs 17 and 18 between the intermediate shaft 16 and the ring gear 13 are claimed.Item 3This corresponds to the second transmission mechanism.
[0047]
In addition, this invention is not limited to the structure shown by each specific example mentioned above. Therefore, the continuously variable transmission mechanism may be a continuously variable transmission mechanism other than the belt type, and the planetary gear mechanism may be a double pinion type, and the arrangement position is not on the same axis as the drive pulley. It may be on the same axis as the driven member. Furthermore, the engagement mechanism in the present invention is not limited to a friction type, and other mechanisms such as a synchronous coupling mechanism such as a synchronizer may be employed. In addition, the transmission mechanism is not limited to a gear pair, and may be another type of transmission mechanism such as a winding transmission mechanism using a chain or a belt. Furthermore, the present invention can also be applied to an electric vehicle having a power source constituted by an electric motor, and a hybrid vehicle having an internal combustion engine and an electric motor or an electric motor / generator as a power source.
[0048]
【The invention's effect】
  As explained above, according to the invention of claim 1If the starting engagement mechanism is engaged to connect the drive member to the power source and the first engagement mechanism is engaged to prevent the differential gear mechanism from acting differentially, the continuously variable transmission mechanism is set. The obtained rotation speed ratio becomes the gear ratio as it is. On the other hand, if the second engagement mechanism is engaged instead of the first engagement mechanism, a differential action of the differential gear mechanism occurs, and the speed change action of both the continuously variable transmission mechanism and the differential gear mechanism. Is used to set the gear ratio. Further, if only the starting engagement mechanism is engaged, the continuously variable transmission mechanism produces a shifting action, and torque is output from the driven member. If the starting engagement mechanism is released and the first and second engagement mechanisms are engaged, the torque of the power source can be output via the differential gear mechanism that rotates integrally. In this way, it is possible to travel by outputting torque while either the continuously variable transmission mechanism or the differential gear mechanism is shut off from the power source.
[0050]
  In addition, billingItem 2According to the invention, the claimItem 1In addition to the effects of the invention, the first engaging mechanism is engaged, whereby the second rotating element and the third rotating element are connected via the transmission mechanism and the rotating member, and the entire differential gear mechanism is integrated. Therefore, restrictions on the arrangement position of the first engagement mechanism can be reduced.
[0051]
  And billingItem 3According to the inventionThe secondSince the first engaging mechanism is engaged, the second rotating element and the third rotating element are connected via the intermediate shaft and each transmission mechanism, and the entire differential gear mechanism is integrated. The engaging mechanism can be disposed on an axis different from that of the driving member and the driven member of the continuously variable transmission mechanism.
  Also billedItem 4 or 5According to the invention, since the idle gear is connected to the intermediate shaft coaxially with the intermediate shaft, the second rotating element and the third rotating element are connected by bringing the first transmission mechanism into the engaged state. The relative rotation (differential rotation) of each of these elements is prevented, and the entire differential gear mechanism can be rotated integrally. Further, since no torque is generated between the idle gear and the first transmission mechanism and in the second transmission mechanism, it is possible to avoid the meshing loss in these gears.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a skeleton diagram showing an example of a transmission according to the present invention.
FIG. 2 is a collinear diagram of the planetary gear mechanism.
FIG. 3 is a chart collectively showing the engagement / release states of the engagement mechanism for each range.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Continuously variable transmission mechanism, 2 ... Planetary gear mechanism, 3 ... Engine, 4 ... Input shaft, 6 ... Drive pulley, 8 ... Drive pulley, 10 ... Belt, 12 ... Sun gear, 13 ... Ring gear, 14 ... Carrier, CD ... Direct coupling clutch, CH ... High speed mode clutch, CS ... Starting clutch.

Claims

A continuously variable transmission mechanism comprising: a power source; a driving member to which torque is selectively input from the power source; and a driven member to which torque is transmitted via the transmission member between the driving member and the power source A first rotation element to which torque is selectively transmitted from the power source, a second rotation element to which torque is transmitted from the power source via the continuously variable transmission mechanism, and a third rotation element as an output element in transmission having a gear mechanism,
An input member connected at all times prior Symbol power source, a starting engagement mechanism for selectively connecting the driving member and the input member, any two rotary elements between the differential of the differential gear mechanism A first engagement mechanism for selectively preventing rotation; and a second engagement mechanism for selectively connecting the input member and the first rotation element; and the starting engagement mechanism and the first A shift mode in which the engagement mechanism is engaged and the second engagement mechanism is released, the second engagement mechanism and the first engagement mechanism are engaged, and the starting engagement mechanism is released. A transmission characterized in that at least two modes can be set .

A transmission mechanism for connecting the driven member and the second rotating element; and the first engagement mechanism selectively connects the transmission mechanism and the rotating member connected to the third rotating element. variable speed motor according to claim 1, characterized in that it is configured to.

A continuously variable transmission mechanism comprising: a power source; a driving member to which torque is selectively input from the power source; and a driven member to which torque is transmitted via the transmission member between the driving member and the power source A first rotation element to which torque is selectively transmitted from the power source, a second rotation element to which torque is transmitted from the power source via the continuously variable transmission mechanism, and a third rotation element as an output element In a transmission equipped with a gear mechanism,
An input member that is always connected to the power source, a starting engagement mechanism that selectively connects the input member and the drive member, and differential rotation between any two rotating elements of the differential gear mechanism A first engagement mechanism that selectively blocks the input member, a second engagement mechanism that selectively connects the input member and the first rotation element, and an intermediate disposed parallel to the differential gear mechanism A shaft, a first transmission mechanism that connects the driven member and the second rotation element, and a second transmission mechanism that connects the third rotation element and the intermediate shaft, the first engagement mechanism being varying the speed, characterized in that is provided at a position for selectively connecting the intermediate shaft and the first transmission mechanism.

The first transmission mechanism includes an idler gear rotatably held on the intermediate shaft, and the first engagement mechanism is disposed so as to connect the intermediate shaft and the idler gear coaxially with the intermediate shaft. variable speed motor according to claim 3, characterized in that it is.

A continuously variable transmission mechanism comprising: a power source; a driving member to which torque is selectively input from the power source; and a driven member to which torque is transmitted via the transmission member between the driving member and the power source A first rotation element to which torque is selectively transmitted from the power source, a second rotation element to which torque is transmitted from the power source via the continuously variable transmission mechanism, and a third rotation element as an output element In a transmission equipped with a gear mechanism,
An input member that is always connected to the power source, a starting engagement mechanism that selectively connects the input member and the drive member, and differential rotation between any two rotating elements of the differential gear mechanism A first engagement mechanism for selectively blocking, a second engagement mechanism for selectively connecting the input member and the first rotation element, an intermediate shaft, the driven member, and the second rotation element And a second transmission mechanism for connecting the third rotating element and the intermediate shaft, wherein the first engagement mechanism selectively selects the intermediate shaft and the first transmission mechanism. provided in a position to be connected, also before Symbol first transmission mechanism is provided with a rotatably retained idle gear on the intermediate shaft, the first engagement mechanism, and the intermediate shaft on the intermediate shaft coaxial varying the speed you characterized in that it is disposed to couple the idle gear.