JP4072531B2

JP4072531B2 - パワースプリット型無段変速装置

Info

Publication number: JP4072531B2
Application number: JP2004286322A
Authority: JP
Inventors: 泰夫住
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: JP2006097830A

Description

この発明は、パワースプリット型無段変速装置、特に車両に搭載されるパワースプリット型無段変速装置に関する。

従来のパワースプリット型無段変速装置は、入力軸と、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラが傾転自在に配設されたダブルキャビティ式トロイダル型バリエータと、バリエータの出力を２自由度を有する遊星歯車機構にカウンタ軸等を用いて伝達する動力伝達経路と、入力軸よりバイパスして直接２自由度を有する遊星歯車機構に伝達するバイパス軸と、出力軸とを備えている（特許文献１参照）。

すなわち、２自由度を有する遊星歯車機構をインターロックする事により、カウンタ軸が出力軸に直接動力を伝達する第１のモードを得ている。

また、この第１のモードにおいて、２自由度を有する遊星歯車機構のインターロックを解除することにより、遊星歯車機構からバリエータに動力循環した一部のパワーが入力パワーと合算されてバイパス軸を経て遊星歯車機構に流入し、出力軸には流入したパワーと動力循環したパワーの差が出力パワーとして出力される第２のモードを得ている。

前記第２のモードにおいては、特許文献１の図２に示すごとく、高速走行時にバリエータに入力されるパワーを小さくして、このバリエータの構成部品の耐久性向上が図れると共に、伝達効率の向上が図れる。

さらに、パワースプリット型無段変速装置の第１のモードの変速比と第２のモードの変速比が連続して切り換えられるため、パワースプリット型無段変速装置の変速比巾（最Ｌｏｗ変速比／最Ｈｉｇｈ変速比）の値がバリエータの変速比より拡大できる利点がある。

また、パワースプリット型無段変速装置のカウンタ軸の配設については、特許文献１の図３および図４に示すごとく設ける場合が例示されている。
特開平１１−６３１４７号公報

しかしながら、特許文献１に示すようにカウンタ軸を配設した場合には、出力軸側に平行軸で構成された動力伝達経路を配設する必要がある。その結果、カウンタ軸の全長や出力軸側の径方向の寸法が増加し、設置スペースやコストも嵩むという問題がある。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、小型軽量でかつ軽量なパワースプリット型無段変速装置を提供することにある。

本発明は、駆動源により駆動されるバリエータ入力軸と、このバリエータ入力軸に基づく動力を取り出す出力軸と、前記バリエータ入力軸と前記出力軸との間に配設され、入力ディスクと出力ディスクの間に傾転自在に配設された複数のパワーローラからなるトロイダル型バリエータと、前記入力ディスクを前記パワーローラを介して前記出力ディスクに押圧するローディング機構と、２自由度を有する遊星歯車機構と、前記出力ディスクの回転を前記遊星歯車機構に伝達する第１の動力伝達経路と、カウンタ軸および第２の動力伝達経路と、前記バリエータ入力軸の回転を、前記バリエータをバイパスするバイパス軸を経由して前記遊星歯車機構に伝達する第３の動力伝達経路と、からなり、前記遊星歯車機構は、サンギヤと、このサンギヤに噛み合う第１ピニオンギヤと、前記バイパス軸に接続する第１リングギヤと、後進ブレーキに接続する第２リングギヤと、前記第１リングギヤと前記第２リングギヤに各々噛み合う第２ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤと、この第１ピニオンギヤに噛み合う前記第２ピニオンギヤとを支持し、直結クラッチを介して出力軸に接続するキャリアと、前記第１リングギヤと前記第２リングギヤとの間を経由して前記キャリアと前記第２の動力伝達経路とを接続するセンターメンバと、を備える。

本発明によれば、遊星歯車機構をセンターメンバを有する２つのピニオンと２つのリングギヤを有する遊星歯車機構とし、カウンタ軸の回転をセンターメンバに伝達したことにより、第２の動力伝達経路をダブルキャビティ式トロイダル型バリエータと遊星歯車機構の間に配設することが可能となり、カウンタ軸の軸長の短縮が可能となり、かつ、出力軸回りの径方向の寸法の短縮が可能となり、その結果、軽量でコンパクトなパワースプリット型無段変速装置とすることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はパワースプリット型無段変速装置の構成図を示す。

図示しないエンジン等の駆動源に連結された入力軸１はトルクコンバータ２を経てバリエータ入力軸３、ローディング機構１２に連結されている。このローディング機構１２を介してダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４に駆動力が伝達される。ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４にはバリエータ入力軸３と連動して回転する互いに対向する一対の入力ディスク５が設けられている。この一対の入力ディスク５の間にはバリエータ入力軸３に対し遊嵌状態に、かつ同軸的に設置された出力ディスク連結軸２１により接続された一対の出力ディスク７が配置され互いに同期して回転するようになっている。なお、一対の入力ディスク５は、バリエータ入力軸３に対し同軸状に設置され、遊嵌する中空状の入力ディスク連結軸６を介して連結されている。

入力ディスク５と出力ディスク７との間には傾転自在に配接された複数のパワーローラ８が設けられる。ローディング機構１２が、入力ディスク５をパワーローラ８を介して出力ディスク７に押圧することで、パワーローラ８を介して入力ディスク５と出力ディスク７の間で動力が伝達される。

一対の出力ディスクは第１の動力伝達経路９に連結される。この第１の動力伝達経路９は、一対の出力ディスク７間に連結軸に固定された第１歯車２２と、この第１歯車に噛合する第２歯車２３とから構成され、第２歯車２３はカウンタ軸１０の一端に接続する。

カウンタ軸１０の他端側には第２の動力伝達経路１１が設置される。この第２の動力伝達経路１１は、カウンタ軸１０に固定された第３歯車２４と、バイパス軸１４と同軸に設置されされた第４歯車２５と、第３歯車２４と第４歯車２５とにそれぞれ噛合する第５歯車２６とから構成される。

なお、バイパス軸１３は、中空状の入力ディスク連結軸６の内部を回転自在に貫通し、バイパスクラッチ１４に接続する。バイパスクラッチ１４は、バリエータ入力軸３とバイパス軸１３との間に設置され、その係合状態に応じてバイパス軸１３の伝達能力を許容状態および非許容状態とに切り換える。

第４歯車２５は、遊星歯車機構１６のセンターメンバ２０に接続する。

ここで、遊星歯車機構１６について説明すると、遊星歯車機構１６は、出力軸１９を備えたサンギヤ１６ａと、これに噛合する複数の第１ピニオンギヤ１６ｂと、第１リングギヤ１６ｅと、第２リングギヤ１６ｆと、第１リングギヤ１６ｅと第２リングギヤ１６ｆに各々噛み合う第２ピニオンギヤ１６ｃと、第２ピニオンギヤ１６ｃと噛み合う第１ピニオンギヤ１６ｂと、第１ピニオンギア１６ｂと第２ピニオンギヤ１６ｃとを支持するキャリヤ１６ｄと、キャリヤ１６ｄの回転を第１リングギヤ１６ｅと第２リングギヤ１６ｆの間を経由して伝達するセンターメンバ２０と、を備えており、いわゆるダブルピニオン−ダブルリングギヤ型遊星歯車機構を構成している。

第２の動力伝達経路１１の第４歯車２５がセンターメンバ２０に接続するとともに、第１リングギヤ１６ｅがバイパス軸１３に連結されている。なお、バイパス軸１３とバイパスクラッチ１４とを第３の動力伝達経路１５と以下、称する。

遊星歯車機構１６のキャリヤ１６ｄと出力軸１９との間には遊星歯車機構１６の作動を許容および非許容とする直結クラッチ１８が設けられる。さらに、第２リングギヤ１６ｆと遊星歯車機構１６のハウジング５０との間には第２リングギヤ１６ｆの回転を許容または拘束する後進ブレーキ１７が設けられている。

次に、前述した第１の実施形態の動作を説明する。

今、バリエータ入力軸３が停止しており、かつダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４が最大減速位置にあると共に、バイパスクラッチ１４と後進ブレーキ１７が解放状態に、直結クラッチ１８が締結状態にある。この状態から、入力軸１が回転してトルクコンバータ２が作動しバリエータ入力軸３を所定方向に回転開始させる。このバリエータ入力軸３の回転に伴って、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４の入力ディスク５がバリエータ入力軸３と同方向に同一回転速度で回転する。このとき、パワーローラ８が最大減速位置にあるので、バリエータ入力軸３の回転が、ローディング機構１２、入力ディスク５、パワーローラ８、出力ディスク７、第１の動力伝達経路９、カウンタ軸１０、第２の動力伝達経路１１、センターメンバ２０、キャリヤ１６ｄ、直結クラッチ１８の順に動力が伝達され、出力軸１９には所定方向の回転でかつ入力軸１よりも低速回転となるように伝達される。この動力伝達モードを第１のモードと、以下称する。

そして、第１のモードを維持しながらダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４を増速側に変速させると、出力軸１９の回転速度が増加し、パワースプリット型無段変速機の速度比が増加する。

次に、バイパスクラッチ１４を締結して直結クラッチ１８を解放すると、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４を通過する動力の伝達方向が第１のモードと逆になる動力が生じる。すなわち、バリエータ入力軸３から伝達された入力パワーと、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４を逆流し入力ディスク５よりローディング機構１２を経て伝達される循環パワーとが合算され、バイパスクラッチ１４に伝達される。具体的には、バイパスクラッチ１４に伝達されたパワーはバイパス軸１３を経て、すなわち第３の動力伝達駆機構１５を経て遊星歯車機構１６の第１リングギヤ１６ｅに伝達される。第１リングギヤ１６ｅに伝達されたパワーの一部はサンギヤ１６ａを経て出力軸１９に伝達され、残りがセンターメンバ２０、第２の動力伝達経路１１、カウンタ軸１０、第１の動力伝達経路９を経てダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４の出力ディスク７に流入し、入力ディスク５、ローディング機構１２を介してバイパスクラッチ１４に循環する。一方、バイパスクラッチ１４にはバリエータ入力軸３から動力が伝達される。この入力パワーと循環パワーとが合算された動力伝達状態で、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４の変速比を減速側に変速させると、遊星歯車機構１６のキャリア１６ｂの回転が低下し、その結果、サンギヤ１６ａ、すなわち、出力軸１９が増速されることになる。この動力伝達モードを第２のモードという。

次に、自動車を後退させるべく、出力軸１９を逆回転させる際には、前記バイパスクラッチ１４と直結クラッチ１８を解放し、後進ブレーキ１７を締結する。その結果、遊星歯車機構１６の第２リングギヤ１６ｆが固定され、第２ピニオンギヤ１６ｃが第２リングギヤ１６ｆと、第１ピニオンギヤ１６ｂがサンギヤ１６ａと噛合しつつ、サンギヤ１６ａの周囲を公転する。したがって、サンギヤ１６ａ並びにこのサンギヤ１６ａに固定された出力軸１９は前述した第１、第２のモードとは逆方向に回転する。

前述したごとく、自動車の前進の第１のモードにおいては、バリエータ４を通過するトルクの方向は入力ディスク５を経て出力ディスク７に伝達され、第２のモードにおいては、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４を通過するトルクの方向は出力ディスク７を経て入力ディスク５に伝達される。

以上説明したように、この発明によれば、遊星歯車機構１６をセンターメンバ２０を有する２つのピニオンギア１６ｂ、１６ｃと２つのリングギア１６ｅ、１６ｆとを有する遊星歯車機構とし、カウンタ軸１０の回転をセンターメンバ２０に伝達したことにより、第２の動力伝達経路１１をダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ４と遊星歯車機構１６の間に配設することが可能となり、カウンタ軸１０の軸長の短縮が可能となり、かつ、出力軸回りの径方向の寸法の短縮が可能となり、その結果、軽量でコンパクトなパワースプリット型無段変速装置とすることができる。

なお、第２の伝達経路１１は、平歯車で構成され、第３歯車２４から第５歯車２６は、チェーンを用いて動力を伝達するようにしてもよい。

さらに本実施形態では、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータを用いて説明したが、これに限らずシングルキャビティ式に適用することも可能である。

軽量でコンパクトなパワースプリット型無段変速装置を提供でき、無段変速装置を搭載する車両に有用である。

本発明の実施形態におけるパワースプリット型無段変速装置の構成図である。

符号の説明

１：入力軸
２：トルクコンバータ
３：バリエータ入力軸
４：ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ
５：入力ディスク
６：入力ディスク連結軸
７：出力ディスク
８：パワーローラ
９：第１の動力伝達経路
１０：カウンタ軸
１１：第２の動力伝達経路
１２：ローディング機構
１３：バイパス軸
１４：バイパスクラッチ
１５：第３の動力伝達経路
１６：遊星歯車機構
１６ａ：サンギヤ
１６ｂ：第１ピニオンギヤ
１６ｃ：第２ピニオンギヤ
１６ｄ：キャリア
１６ｅ：第１リングギヤ
１６ｆ：第２リングギヤ
１７：後進ブレーキ
１８：直結クラッチ
１９：出力軸
２０：センターメンバ
２１：出力ディスク連結軸
２２：第１歯車
２３：第２歯車
２４：第３歯車
２５：第４歯車
２６：第５歯車
５０：ハウジング

Claims

駆動源により駆動されるバリエータ入力軸と、
このバリエータ入力軸に基づく動力を取り出す出力軸と、
前記バリエータ入力軸と前記出力軸との間に配設され、入力ディスクと出力ディスクの間に傾転自在に配設された複数のパワーローラからなるトロイダル型バリエータと、
前記入力ディスクを前記パワーローラを介して前記出力ディスクに押圧するローディング機構と、
２自由度を有する遊星歯車機構と、
前記出力ディスクの回転を前記遊星歯車機構に伝達する第１の動力伝達経路と、カウンタ軸および第２の動力伝達経路と、
前記バリエータ入力軸の回転を、前記バリエータをバイパスするバイパス軸を経由して前記遊星歯車機構に伝達する第３の動力伝達経路と、
からなり、
前記遊星歯車機構は、
サンギヤと、
このサンギヤに噛み合う第１ピニオンギヤと、
前記バイパス軸に接続する第１リングギヤと、
後進ブレーキに接続する第２リングギヤと、
前記第１リングギヤと前記第２リングギヤに各々噛み合う第２ピニオンギヤと、
前記第１ピニオンギヤと、この第１ピニオンギヤに噛み合う前記第２ピニオンギヤとを支持し、直結クラッチを介して出力軸に接続するキャリアと、
前記第１リングギヤと前記第２リングギヤとの間を経由して前記キャリアと前記第２の動力伝達経路とを接続するセンターメンバと、
を備えたことを特徴とするパワースプリット型無段変速装置。
前記第１リングギヤと前記バリエータ入力軸とを前記バイパス軸を経由して選択的に断接するバイパスクラッチを備え、
前記バリエータ入力軸の駆動力が、前記バリエータ入力軸から前記トロイダル型バリエータを介して、前記出力軸に伝達される第１モードと、
前記バリエータ入力軸の駆動力が、前記バイパス軸を介して前記遊星歯車機構に伝達され、前記遊星歯車機構が駆動力を分割し、一部の駆動力が前記出力軸に伝達され、残りの駆動力が前記トロイダル型バリエータを介して循環して前記バリエータ入力軸の駆動力に加算され、前記バイパス軸に伝達される第２モードと、
を選択可能とし、
前記直結クラッチを締結することにより前記第１のモードを選択し、前記バイパスクラッチを締結することにより前記第２のモードを選択することを特徴とする請求項１記載のパワースプリット型無段変速装置。
前記遊星歯車機構は、
前記サンギヤと前記出力軸を一体的に連結し、
前記センタメンバと前記出力ディスクとを、前記第１の動力伝達経路、前記カウンタ軸および前記第２の動力伝達経路とにより一体的に連結することを特徴とする請求項１または２に記載のパワースプリット型無段変速装置。
前記後進ブレーキは、前記パワースプリット型無段変速装置のハウジングと、前記遊星歯車機構の前記第２リングギアとの間に設置され、
前記直結クラッチは、前記遊星歯車機構の前記キャリアと前記出力軸との間に設置されることを特徴とする請求項１に記載のパワースプリット型無段変速装置。