JP4715794B2 - Continuously variable transmission - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車等の車輌に用いて好適な無段変速機に係り、特に入力軸の正転回転と無段変速装置の無段変速逆転回転とを合成して動力循環する動力循環機構を用いて、搭載される車輌に適当な前後進用の変速比を達成し得る無段変速機に関する。 The present invention relates to a continuously variable transmission suitable for use in vehicles such as automobiles, and more particularly to a power circulation mechanism that circulates power by combining forward rotation of an input shaft and continuously variable reverse rotation of a continuously variable transmission. The present invention relates to a continuously variable transmission that can achieve a forward / reverse gear ratio suitable for a vehicle to be mounted.
近年、例えばトロイダル式無段変速装置と動力循環機構とを備えた無段変速機が提案されている(特許文献1)。この無段変速機は、トロイダル式無段変速装置(バリエータ)と動力循環機構と反転ギヤ機構とが組合せられて構成されており、バリエータの変速回転と入力軸からの入力回転とを動力循環機構で合成した動力(トルク)循環を利用して、ギヤニュートラル(GN)を含むローレンジにて後進用の変速比と前進発進用の変速比とを達成すると共に、バリエータの変速回転を反転利用したハイレンジを達成し、自動車の出力回転として適当な正逆変速回転を得るように構成されている。
In recent years, for example, a continuously variable transmission including a toroidal continuously variable transmission and a power circulation mechanism has been proposed (Patent Document 1). This continuously variable transmission is configured by combining a toroidal-type continuously variable transmission (variator), a power circulation mechanism, and a reverse gear mechanism, and the variable speed rotation of the variator and the input rotation from the input shaft are combined with the power circulation mechanism. Using the power (torque) circulation synthesized in
しかしながら、上述のようにローレンジにあって、ギヤニュートラルを境に後進用の変速比と前進発進用の変速比とを動力循環によって達成するものは、搭載される車輌として、ある程度の後進速度比が必要であるため、動力循環機構における歯数比の設定に制限が生じてしまう。即ち、上記動力循環機構は、入力軸に連結された入力用ギヤと、バリエータの出力ディスクに連結された無段変速回転用ギヤと、それら両ギヤによって動力循環された合成回転となる循環回転用ギヤと、によって構成されているが、必要な後進速度比を得るために、該入力ギヤに対する循環回転用ギヤの歯数比と、無段変速回転用ギヤに対する循環回転用ギヤの歯数比とが略々均等となる(速度線図の歯数比軸の方向において、循環回転用ギヤが入力用ギヤと無段変速回転用ギヤとの略々真ん中付近となる)ように設定する必要が生じてしまう。このため、動力循環において合成するトルクの分担として、入力軸とバリエータとのトルク分担が略々均等となってしまい、バリエータの負荷を低減することができないという問題があった。 However, as described above, a vehicle that achieves a reverse gear ratio and a forward start gear ratio by power circulation at the boundary of the gear neutral position has a certain reverse speed ratio as a mounted vehicle. Since it is necessary, the setting of the gear ratio in the power circulation mechanism is limited. That is, the power circulation mechanism includes an input gear connected to the input shaft, a continuously variable transmission rotation gear connected to the output disk of the variator, and a circulation rotation that is a combined rotation that is powered and circulated by these two gears. In order to obtain the necessary reverse speed ratio, the gear ratio of the circulation rotation gear with respect to the input gear, and the gear ratio of the circulation rotation gear with respect to the continuously variable rotation gear, Needs to be set to be substantially uniform (the circulation rotation gear is approximately in the middle between the input gear and the continuously variable rotation rotation gear in the direction of the gear ratio axis of the speed diagram). End up. For this reason, there is a problem that the torque sharing between the input shaft and the variator becomes substantially equal as the torque sharing in the power circulation, and the load of the variator cannot be reduced.
そこで本発明は、搭載される車輌に適当な後進用の変速比幅を得ることが可能でありながら、無段変速装置の負荷を低減することが可能な無段変速機を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a continuously variable transmission that can reduce the load of a continuously variable transmission device while being able to obtain a suitable reverse gear ratio range for a mounted vehicle. It is what.
請求項1に係る本発明は(例えば図1乃至図6参照)、入力軸(2)の正転回転を反転しつつ無段変速し得る無段変速装置(10)と、前記入力軸(2)の正転回転(IN)と前記無段変速装置(10)の無段変速逆転回転(Vout)とを合成して動力循環し得る動力循環機構(20)と、を備えた無段変速機(1)において、
前記動力循環機構(20)は、
前記入力軸(2)の正転回転(IN)を入力し得る入力回転要素(図1及び図2のR1、図4及び図5のS1)と、
前記無段変速装置(10)からの無段変速逆転回転(Vout)を入力する無段変速回転要素(図1及び図2のS1、図4及び図5のCR1)と、
前記入力回転要素(図1及び図2のR1、図4及び図5のS1)の回転と前記無段変速回転要素(図1及び図2のS1、図4及び図5のCR1)の回転とによって、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有する動力循環回転(IVout)により回転する動力循環回転要素(図1及び図2のCR1、図4及び図5のS2)と、を有し、
前記動力循環回転要素(図1及び図2のCR1、図4及び図5のS2)の動力循環回転(IVout)を反転し得る反転ギヤ機構(30)と、
前記動力循環回転要素(図1及び図2のCR1、図4及び図5のS2)の動力循環回転(IVout)を前記反転ギヤ機構(30)により反転した反転回転(OutL)を出力軸(9)に出力自在にする前進用係合要素(L)と、
前記動力循環回転要素(図1及び図2のCR1、図4及び図5のS2)の動力循環回転(IVout)を前記出力軸(9)に出力自在にする後進用係合要素(R)と、を備えた、
ことを特徴とする無段変速機(1)にある。
The present invention according to claim 1 (see, for example, FIG. 1 to FIG. 6) includes a continuously variable transmission (10) capable of continuously variable transmission while reversing the forward rotation of the input shaft (2), and the input shaft (2 A continuously variable transmission (IN) and a continuously variable reverse rotation (Vout) of the continuously variable transmission (10) and a power circulation mechanism (20) capable of power circulation. In (1),
The power circulation mechanism (20)
An input rotation element (R1 in FIGS. 1 and 2; S1 in FIGS. 4 and 5) capable of inputting the forward rotation (IN) of the input shaft (2);
A continuously variable transmission rotating element (S1 in FIGS. 1 and 2; CR1 in FIGS. 4 and 5) for inputting a continuously variable reverse rotation (Vout) from the continuously variable transmission (10);
Rotation of the input rotation element (R1 in FIGS. 1 and 2, S1 in FIGS. 4 and 5) and rotation of the continuously variable rotation element (S1 in FIGS. 1 and 2, CR1 in FIGS. 4 and 5) Accordingly, the power circulation rotation element (CR1, FIGS. 4 and 4 in FIG. 1 and FIG. 2) is rotated by the power circulation rotation (IVout) having a speed ratio width of the forward rotation greater than the speed ratio width of the reverse rotation. 5 S2), and
A reversing gear mechanism (30) capable of reversing the power circulation rotation (IVout) of the power circulation rotation element (CR1 in FIGS. 1 and 2, S2 in FIGS. 4 and 5);
A reverse rotation (OutL) obtained by reversing the power circulation rotation (IVout) of the power circulation rotation element (CR1 in FIGS. 1 and 2, S2 in FIGS. 4 and 5) by the reverse gear mechanism (30) is output shaft (9 A forward engaging element (L) that allows output to be freely output;
A reverse engagement element (R) for freely outputting the power circulation rotation (IVout) of the power circulation rotation element (CR1 in FIGS. 1 and 2, S2 in FIGS. 4 and 5) to the output shaft (9); With
The continuously variable transmission (1) is characterized by the above.
請求項2に係る本発明は(例えば図1乃至図6参照)、前記無段変速装置(10)の無段変速逆転回転(Vout)を前記出力軸(9)に出力自在にするハイ係合要素(H)と、を備え、
前記前進用係合要素は、前記動力循環回転(IVout)の正転回転を前記反転ギヤ機構(30)により反転した反転回転(OutL)を前記出力軸(9)に出力自在にするロー係合要素(L)からなり、
前記後進用係合要素は、前記動力循環回転の正転回転を前記出力軸(9)に出力自在にするリバース係合要素(R)からなる、
ことを特徴とする請求項1記載の無段変速機(1)にある。
The present invention according to claim 2 (see, for example, FIGS. 1 to 6) is a high engagement that allows the continuously variable reverse rotation (Vout) of the continuously variable transmission (10) to be output to the output shaft (9). An element (H),
The forward engagement element is a low engagement that allows a reverse rotation (OutL) obtained by reversing the normal rotation of the power circulation rotation (IVout) by the reverse gear mechanism (30) to be output to the output shaft (9). Element (L),
The reverse engagement element comprises a reverse engagement element (R) that allows the forward rotation of the power circulation rotation to be freely output to the output shaft (9).
The continuously variable transmission (1) according to
請求項3に係る本発明は(例えば図1乃至図3参照)、前記動力循環機構(20)は、シングルピニオンプラネタリギヤ(SP1)からなる、
ことを特徴とする請求項1または2記載の無段変速機(11)にある。
According to a third aspect of the present invention (see, for example, FIGS. 1 to 3), the power circulation mechanism (20) includes a single pinion planetary gear (SP1).
The continuously variable transmission (1 1 ) according to
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。 In addition, although the code | symbol in the said parenthesis is for contrast with drawing, this is for convenience for making an understanding of invention easy, and has no influence on the structure of a claim. It is not a thing.
請求項1に係る本発明によると、動力循環回転要素が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有する動力循環回転によって回転するように、動力循環機構の歯数比を設定し、前進用係合要素によって動力循環回転を反転ギヤ機構により反転した反転回転を出力軸に出力自在となるように構成すると共に、後進用係合要素によって動力循環回転を出力軸に出力自在となるように構成したので、動力循環回転を用いて搭載される車輌に適当な後進用の変速比幅を得ることができるものでありながら、入力回転要素に対する動力循環回転要素の歯数比を、無段変速回転要素に対する動力循環回転要素の歯数比よりも小さくすることができ(速度線図の歯数比軸の方向において、動力循環回転要素を入力回転要素に近づけることができ)、それによって、動力循環において合成するトルクの分担として、入力軸の負担を大きくすると共に無段変速装置の負担を小さくすることができ、無段変速装置の耐久性向上を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the power circulation mechanism is configured such that the power circulation rotating element rotates by power circulation rotation having a speed ratio width in which the speed ratio width of forward rotation is greater than the speed ratio width of reverse rotation. The reversing rotation obtained by reversing the power circulation rotation by the reversing gear mechanism by the forward engagement element can be output to the output shaft and the power circulation rotation by the reverse engagement element. Since it is configured to be able to output freely to the output shaft, it is possible to obtain a suitable reverse gear ratio range for a vehicle mounted using the power circulation rotation, while the power circulation rotation element for the input rotation element Can be made smaller than the gear ratio of the power circulation rotation element to the continuously variable speed rotation element (the power circulation rotation element is brought closer to the input rotation element in the direction of the tooth number ratio axis of the speed diagram). As a result, it is possible to increase the load on the input shaft and reduce the load on the continuously variable transmission as a share of the torque to be combined in the power circulation, thereby improving the durability of the continuously variable transmission. Can do.
請求項2に係る本発明によると、リバース係合要素の係合によって動力循環回転の正転回転を出力軸に出力することで後進用としてのリバースモードを、ロー係合要素の係合によって動力循環回転の正転回転を反転ギヤ機構により反転した反転回転を出力軸に出力することで前進発進用としてのローモードを、ハイ係合要素の係合によって無段変速装置の無段変速逆転回転を出力軸に出力することで前進中高速用としてのハイモードを、それぞれ達成することができる。また、例えば動力循環回転における正転回転の変速比幅と逆転回転の変速比幅とを略々均等に設定した場合に比して、動力循環回転における正転回転の変速比幅を大きくすることができるので、特にリバースモードに比して圧倒的に使用量の多いローモードにあって、動力循環回転を反転ギヤ機構によって反転する際に減速するように設定することができる。これにより、反転ギヤ機構において減速する分、トルクを増幅することができ、その分、無段変速装置が伝達するトルクを軽減することができて、更に無段変速装置の耐久性向上を図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, when the reverse engagement element is engaged, the forward rotation of the power circulation rotation is output to the output shaft to output the reverse mode for the reverse movement, and the low engagement element is engaged. By rotating the forward rotation of the circulating rotation reversed by the reversing gear mechanism to the output shaft, the low mode for forward start is changed to the continuously variable reverse rotation of the continuously variable transmission by engaging the high engagement element. Is output to the output shaft to achieve high mode for high speed during forward movement. Further, for example, the speed ratio width of the forward rotation in the power circulation rotation is increased as compared with the case where the speed ratio width of the forward rotation and the speed ratio width of the reverse rotation in the power circulation rotation are set substantially equal. Therefore, particularly in the low mode, which is overwhelmingly used compared to the reverse mode, it can be set to decelerate when the power circulation rotation is reversed by the reverse gear mechanism. As a result, the torque can be amplified by the amount of deceleration in the reversing gear mechanism, the torque transmitted by the continuously variable transmission can be reduced by that amount, and the durability of the continuously variable transmission can be further improved. Can do.
請求項3に係る本発明によると、動力循環機構をシングルピニオンプラネタリギヤにより構成することができるので、無段変速機をコンパクト化することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the power circulation mechanism can be constituted by a single pinion planetary gear, the continuously variable transmission can be made compact.
<第1の実施の形態>
以下、本発明に係る第1の実施の形態を図1乃至図3に沿って説明する。図1は第1の実施の形態に係る無段変速機を示すスケルトン図、図2は第1の実施の形態に係る無段変速機の速度線図、図3は第1の実施の形態に係る無段変速機の係合表である。
<First Embodiment>
A first embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a skeleton diagram showing a continuously variable transmission according to the first embodiment, FIG. 2 is a velocity diagram of the continuously variable transmission according to the first embodiment, and FIG. 3 is a diagram according to the first embodiment. It is an engagement table | surface of the continuously variable transmission which concerns.
まず、第1の実施の形態に係る無段変速機11の構成を図1に沿って説明する。無段変速機(IVT;infinitely variable transmission)11は、図1に示すように、大まかに、ミッションケース5内における一軸上にあって、入力側から出力側へ順に、入力軸2と、トロイダル式無段変速装置(以下、「バリエータ」という)10と、動力循環機構(以下、「動力循環プラネタリギヤ」という)20と、ハイクラッチ(ハイ係合要素)Hと、反転ギヤ機構30と、ローブレーキ(前進用係合要素、ロー係合要素)Lと、リバースクラッチ(後進用係合要素、リバース係合要素)Rと、出力軸9とを備えて構成されている。
First, it will be described along the continuously
バリエータ10は、フルトロイダル式からなり、入力軸2上に連結された2個の入力ディスク11A,11Bと、外周側が後述するサンギヤS1とハイクラッチHとに接続された出力ディスク12と、2個の入力ディスク11A,11B及び1個の出力ディスク12の間に挟持されるパワーローラ14A,14Bと、を有して構成されている。入力ディスク11A,11B及び出力ディスク12は、それぞれ対向するように円形の一部を形成する円弧状の凹溝11a,12aを有しており、2列のパワーローラ14A,14Bを挟んでダブルキャビティ13A,13Bを構成して、入力ディスク同士のスラスト力を打消す構成からなる。
The
パワーローラ14A,14Bは、環状のダブルキャビティ13A,13Bにおける周方向の略々均等な位置に複数個(例えば1つのキャビティに3個)配置されており、不図示の球面軸受、レバー等からなるリンク機構を油圧制御により押圧駆動される。また、入力ディスク11A,11Bは、例えばL字状のブロックと該ブロック上に設置された油圧ピストンとにより閉ループ的に押圧され、パワーローラ14A,14Bを挟持すると共に、その挟持圧が油圧により制御される。そして、上記リンク機構の押圧制御と入力ディスク11A,11Bの挟持圧とにより、パワーローラ14A,14Bが自律的に傾斜することで、入力ディスク11A,11Bと出力ディスク12との接触半径が変更されて無段に連続して変速する。本バリエータ10にあっては、入力ディスク11A,11Bに対して出力ディスク12が反転するので、速度比は−(マイナス)になる。
A plurality of
動力循環プラネタリギヤ20は、1つのピニオンP1を回転自在に支持するキャリヤCR1(動力循環回転要素)と、該ピニオンP1に噛合するサンギヤS1(無段変速回転要素)と、該ピニオンP1に噛合するリングギヤR1(入力回転要素)とを有するシングルピニオンプラネタリギヤSP1により構成されている。
The power circulation
上記動力循環プラネタリギヤ20のリングギヤR1は、上記入力軸2に連結されており、つまり入力ディスク11A,11B、リングギヤR1には、エンジン等の駆動源(不図示)の回転がそのまま伝達される。なお、本無段変速機1は、詳しくは後述するようにギヤニュートラル状態を得ることができるので、トルクコンバータ等を設ける必要はなく、入力軸2に直接エンジンを接続することができる。
The ring gear R1 of the power circulation
上記動力循環プラネタリギヤ20のサンギヤS1は、上記出力ディスク12の外周側に接続されている。また、上記キャリヤCR1は、詳しくは後述する反転ギヤ機構30のサンギヤS2に接続されていると共に、リバースクラッチRに接続されて、該リバースクラッチRが係合することにより出力軸9に接続される。
The
反転ギヤ機構30は、2つのピニオンP2,P3を回転自在に支持するキャリヤCR2と、該ピニオンP2に噛合するサンギヤS2と、該ピニオンP3に噛合するリングギヤR2とを有するダブルピニオンプラネタリギヤDP2により構成されている。このうちのサンギヤS2は、上述のように動力循環プラネタリギヤ20のキャリヤCR1に接続されていると共に、リバースクラッチRに接続されており、該リバースクラッチRが係合することにより出力軸9に接続される。また、リングギヤR2は、ローブレーキLに接続されており、該ローブレーキLが係合(係止)されることによりミッションケース5に接続されて回転が固定される。そして、上記キャリヤCR2は、上記ハイクラッチHに接続されており、該ハイクラッチHが係合することにより上記出力ディスク12に接続されると共に、出力軸9に常時連結されている。
The
なお、本無段変速機11は、前進用として逆転回転を出力軸9より出力し、後進用として正転回転を出力軸9より出力するものであり、その出力軸9の回転は図示を省略したディファレンシャル装置によって反転される形で左右駆動車輪に分配されることになる。
The present continuously
次に、上記無段変速機11の作用について図1を参照しつつ図2及び図3に沿って説明する。
Next will be explained with reference to FIGS. 2 and 3 with reference to FIG. 1, operation of the continuously
例えば無段変速機11を搭載した車輌の後進時においては、不図示のシフトレバーや油圧制御装置による油圧制御に基づき該無段変速機11が後進走行用としてのリバースモードに制御され、図3に示すように、リバースクラッチRが係合制御される。すると、図1及び図2に示すように、エンジン出力軸に連結している入力軸2の正転回転INが、バリエータ10の入力ディスク11A,11B、及び動力循環プラネタリギヤ20のリングギヤR1に伝達される。このうち入力ディスク11A,11Bに入力された入力軸2の正転回転はバリエータ10で反転されつつ変速され、出力ディスク12より無段変速逆転回転としてのバリエータ出力回転Voutが出力されて、サンギヤS1に入力される。
For example at the time of backward vehicle installed with a continuously
サンギヤS1にバリエータ出力回転Voutが入力されると、動力循環プラネタリギヤ20において、リングギヤR1に入力される入力軸2の正転回転INとサンギヤS1に入力されるバリエータ出力回転Voutとがトルク循環により合成され、キャリヤCR1が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きい変速比幅を有する動力循環回転IVoutによって回転される。このキャリヤCR1の動力循環回転IVoutは、バリエータ10の変速制御によって、ニュートラル位置(即ち0)から正転回転の変速比幅の間に制御され、リバースクラッチRを介して出力軸9にそのまま出力される。つまり、該キャリヤCR1の動力循環回転IVoutがそのままリバースモードの出力回転OutRとなる。
When the variator output rotation Vout is input to the sun gear S1, in the power circulation
このリバースモードにおいては、動力循環回転IVoutにニュートラル状態となる変速比が含まれるように設定されているので、バリエータ10を制御し、バリエータ出力回転Voutを対応する変速比に制御する(図2中下方側にする)ことで、キャリヤCR1の回転がギヤニュートラル状態となり、つまりリバースモードの出力回転OutRがニュートラル状態となる。この状態においては、エンジン回転数(入力軸2の正転回転IN)と出力軸9の回転とが無関係となるので、例えばシフトレバーをリバースレンジに切換えた際にバリエータ10の変速比をこのギヤニュートラル状態に合せた後にリバースクラッチRを係合することで、回転数差を吸収することが不要であり、トルクコンバータ等の回転数差を吸収する装置を設ける必要がない。
In the reverse mode, the power circulation rotation IVout is set so as to include a gear ratio that is in a neutral state. Therefore, the
そして、このギヤニュートラル状態より例えば車速やアクセル開度に応じてバリエータ10の変速比を小さくしていくと(図2中のバリエータ出力回転Voutを上方側にシフトしていくと)、出力軸9の出力回転OutRは、正転回転側に増速していき、図示を省略したディファレンシャル装置によって反転されて、つまり後進側に増速されていく。
When the gear ratio of the
なお、本無段変速機11においては、キャリヤCR2が出力軸9に連結されており、このリバースモードにあってローブレーキL及びハイクラッチHが解放されているため、反転ギヤ機構30に空転回転が生じる。即ち、図2中の二点鎖線に示すように、このリバースモードにあっては、出力軸9に連結されたキャリヤCR2が出力回転OutR(動力循環回転IVout)によって回転すると共に、サンギヤS2にもキャリヤCR1から出力回転OutR(動力循環回転IVout)が入力されるため、ダブルピニオンプラネタリギヤDP2が一体回転となり、リングギヤR2も、矢印IRで示すように出力回転OutR(動力循環回転IVout)によって空転される。
In the present continuously
一方、車輌の前進発進時においては、不図示のシフトレバーや油圧制御装置による油圧制御に基づき該無段変速機11が前進発進用(前進低速走行用)としてのローモードに制御され、図3に示すように、ロークラッチLが係合制御される。すると、図1及び図2に示すように、同様に入力軸2の正転回転INが、入力ディスク11A,11B、及びリングギヤR1に伝達されると共に、出力ディスク12よりバリエータ出力回転Voutが、サンギヤS1に入力される。
On the other hand, at the time of forward start of the vehicle, the continuously variable transmission 11 is controlled to a low mode for forward start (for forward low speed travel) based on hydraulic control by a shift lever (not shown) or a hydraulic control device. As shown in FIG. 3, the low clutch L is engaged and controlled. Then, as shown in FIGS. 1 and 2, the forward rotation IN of the
上記リバースモード時と同様に、サンギヤS1にバリエータ出力回転Voutが入力されると、動力循環プラネタリギヤ20において、リングギヤR1に入力される入力軸2の正転回転INとサンギヤS1に入力されるバリエータ出力回転Voutとがトルク循環により合成され、キャリヤCR1が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きい変速比幅を有する動力循環回転IVoutによって回転される。そして、このキャリヤCR1の動力循環回転IVoutは、反転ギヤ機構30のサンギヤS2に入力される。
As in the reverse mode, when the variator output rotation Vout is input to the sun gear S1, in the power circulation
該サンギヤS2に動力循環回転IVoutが入力されると、反転ギヤ機構30において、ミッションケース5に回転が固定されたリングギヤR2を介してサンギヤS2の動力循環回転IVoutが減速されつつ反転される形で、キャリヤCR2が反転回転し、該キャリヤCR2の回転がローモードの出力回転OutLとして出力軸9に出力される。
When the power circulation rotation IVout is input to the sun gear S2, in the
このローモードにおいても、上記リバースモードと同様に、動力循環回転IVoutにニュートラル状態となる変速比が含まれるように設定されているので、バリエータ10を制御し、バリエータ出力回転Voutを対応する変速比に制御する(図2中下方側にする)ことで、キャリヤCR1の回転がギヤニュートラル状態となり、サンギヤS2もニュートラル状態となって、つまりローモード時の出力回転OutLがニュートラル状態となる。上述したように、この状態においては、エンジン回転数(入力軸2の正転回転IN)と出力軸9の回転とが無関係となるので、例えばシフトレバーをローレンジに切換えた際にバリエータ10の変速比をこのギヤニュートラル状態に合せた後にロークラッチLを係合することで、回転数差を吸収することが不要であり、トルクコンバータ等の回転数差を吸収する装置を設ける必要がない。
Also in the low mode, as in the reverse mode, the power circulation rotation IVout is set so as to include a gear ratio that becomes a neutral state. Therefore, the
そして、このギヤニュートラル状態より例えば車速やアクセル開度に応じてバリエータ10の変速比を小さくしていくと(図2中のバリエータ出力回転Voutを上方側にシフトしていくと)、出力軸9の出力回転OutLは、逆転回転側に増速していき、図示を省略したディファレンシャル装置によって反転されて、つまり前進側に増速されていく。
When the gear ratio of the
つづいて、上述のローモード状態で出力軸9の出力回転OutLが増速されていき(バリエータ10の変速比が小さくされていき)、図2中の破線で示すシンクチェンジSCの変速比に達して例えば車速やアクセル開度に応じて変速判断がなされると、不図示の油圧制御装置による油圧制御に基づき、図3に示すように、ロークラッチLが解放されると共にハイクラッチHが係合され、無段変速機11は中高速走行用としてのハイモード状態にされる。
Subsequently, in the low mode state described above, the output rotation OutL of the
すると、図1及び図2に示すように、このハイモード状態においても同様に、入力軸2の正転回転INが、バリエータ10の入力ディスク11A,11B、及びリングギヤR1に伝達され、出力ディスク12よりバリエータ出力回転Voutが出力される。このバリエータ出力回転Voutは、ハイクラッチHを介して反転ギヤ機構30のキャリヤCR2に入力され、そのままハイモードの出力回転OutHとして出力軸9に出力される。
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, the forward rotation IN of the
上記シンクチェンジSC時におけるローモード状態とハイモード状態との切換えにおいては、バリエータ10の変速比(バリエータ出力回転Vout)が最も小さくなる同じ変速比で切換えが行われるように各ギヤのギヤ比が設定されている。つまりローモード状態においては、バリエータ10の変速比が小さく変速されていくと出力回転OutLが増速され、シンクチェンジSCを境に、ハイモード状態においては、反対にバリエータ10の変速比が大きく変速されていくと出力回転OutHが増速されていく。
In switching between the low mode state and the high mode state at the time of the sync change SC, the gear ratio of each gear is set so that switching is performed at the same gear ratio at which the gear ratio of the variator 10 (variator output rotation Vout) is minimized. Is set. That is, in the low mode state, when the speed change ratio of the
なお、本無段変速機11におけるハイモードにあっては、動力循環プラネタリギヤ20のリングギヤR1に入力軸2の正転回転INが入力され、かつサンギヤS1にバリエータ出力回転Voutが入力されるため、キャリヤCR1が動力循環回転IVoutによって回転し、反転ギヤ機構30のサンギヤS2に該動力循環回転IVoutが入力され、ローブレーキLが解放されているので、反転ギヤ機構30に空転回転が生じる。即ち、図2中の二点鎖線に示すように、このハイモードにあっては、出力軸9に連結されたキャリヤCR2が出力回転OutH(バリエータ出力回転Vout)によって回転すると共に、サンギヤS2にもキャリヤCR1から動力循環回転IVoutが入力されるため、ローブレーキLによって解放されたリングギヤR2が、矢印IHで示す回転によって空転される。
Incidentally, in the high mode in the continuously
以上説明した第1の実施の形態に係る無段変速機11によると、キャリヤCR1が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有する動力循環回転IVoutによって回転するように、動力循環プラネタリギヤ20の歯数比を設定し、ローブレーキLによって、動力循環回転IVoutを反転ギヤ機構30により反転した反転回転OutLを出力軸9に出力自在となるように構成すると共に、リバースクラッチRによって、動力循環回転IVoutを出力軸9に出力自在となるように構成したので、動力循環回転IVoutを用いて搭載される車輌に適当な後進用の変速比幅(OutRの幅)を得ることができるものでありながら、リングギヤR1に対するキャリヤCR1の歯数比を、サンギヤS1に対するキャリヤCR1の歯数比よりも小さくすることができ、つまり速度線図の歯数比軸の方向において、キャリヤCR1をリングギヤR1に近づけることができ、それによって、動力循環において合成するトルクの分担として、入力軸2の負担を大きくすると共にバリエータ10の負担を小さくすることができ、バリエータ10の耐久性向上を図ることができる。
According to the continuously
また、例えば従来のIVT型無段変速機のように動力循環回転IVoutにおける正転回転の変速比幅と逆転回転の変速比幅とを略々均等に設定した場合に比して、動力循環回転IVoutにおける正転回転の変速比幅を大きくすることができるので、特にリバースモードに比して圧倒的に使用量の多いローモードにあって、動力循環回転IVoutを反転ギヤ機構30によって反転する際に減速するように設定することができる。これにより、反転ギヤ機構30において減速する分、トルクを増幅することができ、その分、バリエータ10が伝達するトルクを軽減することができて、更にバリエータ10の耐久性向上を図ることができる。
Further, for example, as in the conventional IVT type continuously variable transmission, the power circulation rotation is compared with the case where the speed ratio width of the forward rotation and the speed ratio width of the reverse rotation in the power circulation rotation IVout are set substantially equal. Since the speed ratio width of the forward rotation in IVout can be increased, particularly in the low mode where the amount of use is overwhelmingly large compared to the reverse mode, when the power circulation rotation IVout is reversed by the
更に、動力循環プラネタリギヤ20をシングルピニオンプラネタリギヤSP1により構成することができるので、無段変速機11をコンパクト化することができる。
Further, since the power circulation
<第2の実施の形態>
ついで、上記第1の実施の形態を一部変更した、本発明に係る第2の実施の形態を図4乃至図6に沿って説明する。図4は第2の実施の形態に係る無段変速機を示すスケルトン図、図5は第2の実施の形態に係る無段変速機の速度線図、図6は第2の実施の形態に係る無段変速機の係合表である。なお、本第2の実施の形態においては、一部変更部分を除き、第1の実施の形態と同様な部分に同符号を付して、その説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment according to the present invention, in which the first embodiment is partially changed, will be described with reference to FIGS. 4 is a skeleton diagram showing a continuously variable transmission according to the second embodiment, FIG. 5 is a speed diagram of the continuously variable transmission according to the second embodiment, and FIG. 6 is a diagram according to the second embodiment. It is an engagement table | surface of the continuously variable transmission which concerns. In the second embodiment, parts that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals except for a part that is changed, and the description thereof is omitted.
図4に示すように、第2の実施の形態に係る無段変速機12は、図1に示した第1の実施の形態に係る無段変速機11に比して、動力循環プラネタリギヤ20をシングルピニオンプラネタリギヤからステップピニオンを有するプラネタリギヤセットPSに変更したものである。また、ローブレーキを無くして反転ギヤ機構30のリングギヤR3をミッションケース5に対して常時固定にすると共に、ロークラッチ(前進用係合要素、ロー係合要素)LによってキャリヤCR3の回転を出力軸9に出力自在となるように構成し、更に、ハイクラッチ(ハイ係合要素)Hを反転ギヤ機構30よりも出力軸9側に配設し、動力循環プラネタリギヤ20のキャリヤCR1を介して出力ディスク12からのバリエータ出力回転Voutを出力軸9に出力自在となるように構成したものである。
As shown in FIG. 4, the continuously
詳細には、動力循環プラネタリギヤ20のプラネタリギヤセットPSは、大径ピニオンP1及び小径ピニオンP2が連結されたステップピニオンを回転自在に支持するキャリヤCR1(無段変速回転要素)と、該ピニオンP1に噛合するサンギヤS1(入力回転要素)と、該ピニオンP2に噛合するサンギヤS2(動力循環回転要素)とを有して構成されている。
Specifically, the planetary gear set PS of the power circulation
上記動力循環プラネタリギヤ20のサンギヤS1は、上記入力軸2に連結されており、また、キャリヤCR1は、出力ディスク12の外周側に接続されていると共に、ハイクラッチHに接続されて、該ハイクラッチHが係合することにより出力軸9に接続される。上記サンギヤS2は、反転ギヤ機構30のサンギヤS3に連結されていると共に、リバースクラッチ(後進用係合要素、リバース係合要素)Rに接続されて、該リバースクラッチRが係合することにより出力軸9に接続される。
The sun gear S1 of the power circulation
反転ギヤ機構30は、2つのピニオンP3,P4を回転自在に支持するキャリヤCR3と、該ピニオンP3に噛合するサンギヤS3と、該ピニオンP4に噛合するリングギヤR3とを有するダブルピニオンプラネタリギヤDP3により構成されている。このうちのリングギヤR3は、ミッションケース5に接続されて回転が常時固定されている。また、サンギヤS3は、上記動力循環プラネタリギヤ20のサンギヤS2に接続されていると共に、上述のようにリバースクラッチRに接続されている。そして、上記キャリヤCR3は、ロークラッチLに接続されて、該ロークラッチLが係合することにより出力軸9に接続される。
The
次に、上記無段変速機12の作用について図4を参照しつつ図5及び図6に沿って説明する。
Next, it will be described with reference to FIGS. 5 and 6 with reference to FIG. 4 the operation of the continuously
図6に示すように、リバースクラッチRが係合制御されたリバースモードにあっては、図4及び図5に示すように、入力軸2の正転回転INが、バリエータ10の入力ディスク11A,11B、及び動力循環プラネタリギヤ20のサンギヤS1に入力され、バリエータ10の出力ディスク12よりバリエータ出力回転VoutがキャリヤCR1に入力される。キャリヤCR1にバリエータ出力回転Voutが入力されると、動力循環プラネタリギヤ20において、サンギヤS1に入力される入力軸2の正転回転INとキャリヤCR1に入力されるバリエータ出力回転Voutとがトルク循環により合成され、サンギヤS2が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きい変速比幅を有する動力循環回転IVoutによって回転される。このサンギヤS2の動力循環回転IVoutは、バリエータ10の変速制御によって、ニュートラル位置(即ち0)から正転回転の変速比幅の間に制御され、リバースクラッチRを介して出力軸9にそのまま出力される。つまり、該サンギヤS2の動力循環回転IVoutがそのままリバースモードの出力回転OutRとなる。
As shown in FIG. 6, in the reverse mode in which the reverse clutch R is engaged and controlled, as shown in FIGS. 4 and 5, the forward rotation IN of the
また、図6に示すように、ロークラッチLが係合制御されたローモードにあっては、図4及び図5に示すように、上記リバースモード時と同様に、動力循環プラネタリギヤ20において、サンギヤS1に入力される入力軸2の正転回転INとキャリヤCR1に入力されるバリエータ出力回転Voutとがトルク循環により合成され、サンギヤS2が、動力循環回転IVoutによって回転される。
Further, as shown in FIG. 6, in the low mode in which the low clutch L is engaged and controlled, as shown in FIGS. 4 and 5, in the power circulation
そして、このサンギヤS2の動力循環回転IVoutは、反転ギヤ機構30のサンギヤS3に入力され、該反転ギヤ機構30において、ミッションケース5に回転が固定されたリングギヤR2を介してサンギヤS3の動力循環回転IVoutが減速されつつ反転される形で、キャリヤCR3が反転回転し、該キャリヤCR3の回転がローモードの出力回転OutLとして出力軸9に出力される。
The power circulation rotation IVout of the sun gear S2 is input to the sun gear S3 of the reversing
更に、ローモードにあって、図5中の破線で示すシンクチェンジSCの変速比に達すると、図6に示すように、ロークラッチLが解放されると共にハイクラッチHが係合制御されて、ローモードからハイモードに切換えられる。すると、図4及び図5に示すように、バリエータ10の出力ディスク12よりバリエータ出力回転VoutがキャリヤCR1に出力され、ハイクラッチHを介して、そのままハイモードの出力回転OutHとして出力軸9に出力される。
Further, in the low mode, when the gear ratio of the sync change SC indicated by the broken line in FIG. 5 is reached, the low clutch L is released and the high clutch H is engaged and controlled, as shown in FIG. Switch from low mode to high mode. Then, as shown in FIGS. 4 and 5, the variator output rotation Vout is output from the
なお、本無段変速機12におけるリバースモード及びハイモードにあっては、動力循環プラネタリギヤ20のサンギヤS1に入力軸2の正転回転INが入力され、かつキャリヤCR1にバリエータ出力回転Voutが入力されるため、サンギヤS2が動力循環回転IVoutによって回転し、反転ギヤ機構30のサンギヤS3に該動力循環回転IVoutが入力されるが、ローブレーキLが解放されているので、反転ギヤ機構30において、ローモード時と同様な回転により空転回転が生じるだけである。
When the continuously variable transmission 12 is in the reverse mode and the high mode, the forward rotation IN of the
以上のような第2の実施の形態に係る無段変速機12によっても、サンギヤS2が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有する動力循環回転IVoutによって回転するように、動力循環プラネタリギヤ20の歯数比を設定し、ロークラッチLによって、動力循環回転IVoutを反転ギヤ機構30により反転した反転回転OutLを出力軸9に出力自在となるように構成すると共に、リバースクラッチRによって、動力循環回転IVoutを出力軸9に出力自在となるように構成したので、動力循環回転IVoutを用いて搭載される車輌に適当な後進用の変速比幅(OutRの幅)を得ることができるものでありながら、サンギヤS1に対するサンギヤS2の歯数比を、キャリヤCR1に対するサンギヤS2の歯数比よりも小さくすることができ、つまり速度線図の歯数比軸の方向において、サンギヤS2をサンギヤS1に近づけることができ、それによって、動力循環において合成するトルクの分担として、入力軸2の負担を大きくすると共にバリエータ10の負担を小さくすることができ、バリエータ10の耐久性向上を図ることができる。
By continuously
また、例えば従来のIVT型無段変速機のように動力循環回転IVoutにおける正転回転の変速比幅と逆転回転の変速比幅とを略々均等に設定した場合に比して、動力循環回転IVoutにおける正転回転の変速比幅を大きくすることができるので、特にリバースモードに比して圧倒的に使用量の多いローモードにあって、動力循環回転IVoutを反転ギヤ機構30によって反転する際に減速するように設定することができる。これにより、反転ギヤ機構30において減速する分、トルクを増幅することができ、その分、バリエータ10が伝達するトルクを軽減することができて、更にバリエータ10の耐久性向上を図ることができる。
Further, for example, as in the conventional IVT type continuously variable transmission, the power circulation rotation is compared with the case where the speed ratio width of the forward rotation and the speed ratio width of the reverse rotation in the power circulation rotation IVout are set substantially equal. Since the speed ratio width of the forward rotation in IVout can be increased, particularly in the low mode where the amount of use is overwhelmingly large compared to the reverse mode, when the power circulation rotation IVout is reversed by the
なお、本第2の実施の形態の無段変速機12における動力循環プラネタリギヤ20は、第1の実施の形態におけるシングルピニオンプラネタリギヤSP1に比して、特に軸方向に対する長さが長くなるが、リングギヤが存在しない分、外径側の制限が少なく、ピニオン径やサンギヤ径を比較的自由に設定することができ、つまり動力循環プラネタリギヤ20における設計自由度が高くなる。
The power circulation
これ以外の構成・作用効果は、第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 Since the other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
なお、以上説明した第1乃至第2の実施の形態においては、無段変速装置としてフルトロイダル式無段変速装置を用いたものを一例に説明したが、勿論、ハーフトロイダル式無段変速装置を用いてもよく、更に、これらに限らず、例えばベルト式無段変速装置等、無段変速し得るものであれば、どのようなものであってもよい。 In the first and second embodiments described above, a full-toroidal continuously variable transmission is used as an example of a continuously variable transmission. However, of course, a half toroidal continuously variable transmission is used. In addition, the present invention is not limited to these, and any type may be used as long as it can continuously change, such as a belt-type continuously variable transmission.
1 無段変速機
2 入力軸
9 出力軸
10 無段変速装置(バリエータ)
20 動力循環機構(動力循環プラネタリギヤ)
30 反転ギヤ機構
SP1 シングルピニオンプラネタリギヤ
図1及び図2のR1 入力回転要素(リングギヤ)
図1及び図2のS1 無段変速回転要素(サンギヤ)
図1及び図2のCR1 動力循環回転要素(キャリヤ)
図4及び図5のS1 入力回転要素(サンギヤ)
図4及び図5のCR1 無段変速回転要素(キャリヤ)
図4及び図5のS2 動力循環回転要素(サンギヤ)
L 前進用係合要素、ロー係合要素(ロークラッチ、ローブレーキ)
R 後進用係合要素、リバース係合要素(リバースクラッチ)
H ハイ係合要素(ハイクラッチ、ハイブレーキ)
IN 入力軸の正転回転
Vout 無段変速逆転回転(バリエータ出力回転)
IVout 動力循環回転
OutL 反転回転(ローモード出力回転)
1 continuously
20 Power circulation mechanism (Power circulation planetary gear)
30 Reverse gear mechanism SP1 Single pinion planetary gear R1 input rotation element (ring gear) in FIGS. 1 and 2
S1 continuously variable speed rotating element (sun gear) in FIGS. 1 and 2
CR1 power circulating rotating element (carrier) in FIGS. 1 and 2
S1 input rotation element (sun gear) in FIGS. 4 and 5
4 and 5 CR1 continuously variable rotation element (carrier)
S2 in FIG. 4 and FIG. 5 Power circulation rotating element (sun gear)
L Forward engagement element, low engagement element (low clutch, low brake)
R Reverse engagement element, reverse engagement element (reverse clutch)
H High engagement element (high clutch, high brake)
IN Forward rotation of input shaft Vout Continuously variable speed reverse rotation (variator output rotation)
IVout Power circulation rotation OutL Reverse rotation (low mode output rotation)
Claims (3)
前記動力循環機構は、
前記入力軸の正転回転を入力し得る入力回転要素と、
前記無段変速装置からの無段変速逆転回転を入力する無段変速回転要素と、
前記入力回転要素の回転と前記無段変速回転要素の回転とによって、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有する動力循環回転により回転する動力循環回転要素と、を有し、
前記動力循環回転要素の動力循環回転を反転し得る反転ギヤ機構と、
前記動力循環回転要素の動力循環回転を前記反転ギヤ機構により反転した反転回転を出力軸に出力自在にする前進用係合要素と、
前記動力循環回転要素の動力循環回転を前記出力軸に出力自在にする後進用係合要素と、を備えた、
ことを特徴とする無段変速機。 Power capable of power circulation by synthesizing a continuously variable transmission capable of continuously shifting while reversing the forward rotation of the input shaft, and a continuously rotating rotation of the input shaft and a continuously variable reverse rotation of the continuously variable transmission. A continuously variable transmission including a circulation mechanism,
The power circulation mechanism is
An input rotation element capable of inputting forward rotation of the input shaft;
A continuously variable transmission rotating element for inputting continuously variable reverse rotation from the continuously variable transmission;
A power circulation rotation element that rotates by a power circulation rotation having a speed ratio width in which the speed ratio width of the forward rotation is larger than the speed ratio width of the reverse rotation due to the rotation of the input rotation element and the rotation of the continuously variable speed rotation element. And having
A reversing gear mechanism capable of reversing the power circulation rotation of the power circulation rotation element;
A forward engagement element that freely outputs to the output shaft a reverse rotation obtained by reversing the power circulation rotation of the power circulation rotation element by the reverse gear mechanism;
A reverse engagement element that allows power circulation rotation of the power circulation rotation element to be freely output to the output shaft,
A continuously variable transmission.
前記前進用係合要素は、前記動力循環回転の正転回転を前記反転ギヤ機構により反転した反転回転を前記出力軸に出力自在にするロー係合要素からなり、
前記後進用係合要素は、前記動力循環回転の正転回転を前記出力軸に出力自在にするリバース係合要素からなる、
ことを特徴とする請求項1記載の無段変速機。 A high engagement element that allows the continuously variable reverse rotation of the continuously variable transmission to be freely output to the output shaft,
The forward engagement element is composed of a low engagement element that freely outputs a reverse rotation obtained by reversing the normal rotation of the power circulation rotation by the reverse gear mechanism to the output shaft,
The reverse engagement element is composed of a reverse engagement element that allows the forward rotation of the power circulation rotation to be freely output to the output shaft.
The continuously variable transmission according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2記載の無段変速機。
The power circulation mechanism is composed of a single pinion planetary gear.
The continuously variable transmission according to claim 1 or 2.
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