JP4812756B2 - 摺動噛み合いクラッチ装置によって制御される、自動車用の２動作モードを有する動力分岐無限可変トランスミッション - Google Patents

摺動噛み合いクラッチ装置によって制御される、自動車用の２動作モードを有する動力分岐無限可変トランスミッション Download PDF

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Description

本発明は、燃焼エンジンが装備された自動車用の、動力分岐と２動作モードを有する無限可変トランスミッションに関する。
上記のような動力分岐を有するトランスミッションによれば、「ニュウトラル係合」位置と呼ばれる特殊な位置を経由する、後進ギヤ比から前進ギヤ比までの、燃焼エンジンの任意の速度における、ギヤ比の連続した変化を得ることが可能である。
幾つかのタイプの動力分岐を有するトランスミッションが存在する。
「入力結合」として知られている第１のタイプにおいては、トランスミッションは、機構の入力箇所から動力を受け取る、一対の動力分岐ピニオンと、機構の出力箇所において動力を結合させる、「結合」遊星歯車装置とを含む。このトランスミッションは、変速機も含む。
「出力結合」と呼ばれるもう１つのタイプにおいては、トランスミッションは、機構の入力箇所における動力分岐遊星歯車装置と、機構の出力箇所における一対の動力結合ピニオンとを含む。このトランスミッションは、変速機も含む。
最後に、「２マッチング点（ｔｗｏ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）」トランスミッションと呼ばれる、動力分岐を有するトランスミッションが知られている。このトランスミッションにおいては、トランスミッションの入力箇所に第１の動力分岐遊星歯車装置が設けられ、トランスミッションの出力箇所に第２の動力結合遊星歯車装置が設けられる。この場合も、トランスミッションは、変速機も含む。
無限可変トランスミッション（ＩＶＴ）は、これらの３つの動作原理に１つまたは２つのみを用いる。
本発明は、２つの別個の動作モードを用い、第１の動作モードから第２の動作モードへ変更するためのモード変更装置を含む、無限可変トランスミッションに関する。
１つのトランスミッションに２つの動作モードを有することは、トランスミッションのギヤ比の範囲の拡大を可能にし、電気機械からなる速度制御装置の寸法の減少を可能にするので、有益であることが明らかである。
しかしながら、従来のこのような２−モード トランスミッション構造は、モード変更が、トランスミッションの出力箇所に設けられた多盤クラッチによって実行されるという欠点を有する。このような多盤クラッチの操作は、使用者に不快感をもたらす急激なトルク変化を伴う。例えば、ＵＳ−Ａ−５，５５８，５８９及びＵＳ−Ａ−５，９３５，０３５に記載された、このようなトランスミッションの欠点は、特に少なくとも２つのクラッチと１つのブレーキの存在の起因する、構造の複雑性にある。
本出願人の名における先のフランス特許出願ＦＲ ０２ １４ ２４１には、２動作モードを有し、電気変速機と、少なくとも２つの動力分岐経路を有する、無限可変トランスミッションが記載されている。少なくとも２つの動力分岐経路の主動力伝達経路は、燃焼エンジンを駆動輪へ連結し、第２動力伝達経路は、少なくとも２つ動作モードが電気変速機の動力分岐経路へ適用されるように電気変速機へ接続される。
この先のフランス特許出願に記載された無限可変トランスミッションは、主動力伝達経路に沿って燃焼エンジンを自動車の車輪へ連結することを可能にする第１の複合遊星歯車装置と、動力分岐の実行を可能にする単純遊星歯車装置と、第２の複合遊星歯車装置とを含み、このようにして、無限可変トランスミッションの少なくとも２つの動作モードの間の変更装置を形成する。
この先のフランス特許出願に記載された無限可変トランスミッションは、トランスミッションの２つの軸が、回転に関して独立に不動化または開放されることを可能にする２つの係合・係合解除装置を含み、このようにして２つのトランスミッションの動作モードの１つをその都度可能にする。
モード変更がある場合には、２つの係合・係合解除装置は、電気力または油圧力によって駆動される２つのアクチュエータによって独立に操作される。２つのアクチュエータの制御は、２つの動作モードが同時に実行され、上記の２つの軸が回転に関して同時に不動化されるように行われる。
このトランスミッションの実施の形態においては、モード変更操作は、多盤油圧ブレーキによって実行される。このことは、２つの油圧ブレーキへ適当な油圧を供給するための比較的複雑な油圧回路を必要とする。これらの油圧ブレーキの嵩張りは、更なる欠点を呈する。更に、使用されるブレーキライニングを作動し、それらを不動化位置に保持するために要するエネルギ消費は、トランスミッションの効率の低下をもたらす。開放位置におけるブレーキの摩擦トルクについても同じことが言える。
最後に、油圧供給回路が故障した場合には、２つのブレーキは自動的に開放位置に置かれる。この場合、トランスミッションは「開いている（ｏｐｅｎ）」といわれ、２つの電気機械の１つによる自動車の燃焼エンジンの始動のような、幾つかの操作を実行することはできない。
ＵＳ−Ａ−５，５５８，５８９ ＵＳ−Ａ−５，９３５，０３５ ＦＲ ０２ １４ ２４１
本発明は、上記の欠点を克服する、２動作モードを有する無限可変トランスミッションを提供することを目的とする。
また本発明は、トランスミッションの効率が改良された、２動作モードを有する無限可変トランスミッションを提供することを目的とする。
また本発明は、動作モード変更装置を駆動する手段への駆動力の供給に故障が生じた場合にも、各動作モードが安定して維持される、２動作モードを有する無限可変トランスミッションを提供することを目的とする。
また本発明は、全体の寸法と製造コストを減少させるために、トランスミッションの構造を簡単化することを目的とする。
また本発明は、２つの動作モードの間の切り換えが特に簡単な方法で実行される、２動作モードを有する無限可変トランスミッションを提供することを目的とする。
本発明による、燃焼エンジンが装備された自動車用の、動力分岐と２動作モードを有する無限可変トランスミッションは、上記燃焼エンジンを上記自動車の車輪へ連結する複合遊星歯車装置を有する第１の主動力伝達経路と、第１単純遊星歯車装置と、連続変速機を形成する２つの電気機械と、動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置とを有する第２の動力伝達経路と、上記動作モードに応じて、動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置の部品の不動化または開放を可能にする係合・係合解除装置とを含む。
上記係合・係合解除装置は、油圧アクチュエータによって移動可能な、噛み合いクラッチ装置の歯が設けられた、スライドスリーブと、それぞれが動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置の上記部品の１つへ取り付けられた、２組の噛み合いクラッチ装置の歯を含む。
このようなスライドスリーブの制御の実行は特に容易であり、このことは、トランスミッションの構成を簡単化する。更に、動力は、相対的なスリップのリスクなしに、また、ブレーキディスクへ恒常的な力を加える必要なしに、噛み合いクラッチの歯によって伝達されるので、トランスミッションの効率が改良される。
上記油圧アクチュエータは、ピストンと、上記ピストンの操作部の一方及び他方に位置する、２つの油圧作動室とを含むことができる。
上記ピストンは、例えば弾性ワッシャを介して上記スライドスリーブへ連結される。
有利な実施の形態においては、上記油圧アクチュエータは、上記スライドスリーブの一方の側の軸方向に位置し、無限可変トランスミッションの構造をよりコンパクトにする。
一般に、上記スライドスリーブは、２つの位置を占めることができ、２つの上記位置のそれぞれにおいて、上記スライドスリーブの上記噛み合いクラッチ装置の上記歯は、動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置の上記部品の１組の上記噛み合いクラッチ装置の上記歯のみと係合する。従って、上記無限可変トランスミッションは、上記スライドスリーブの上記位置に応じて、２つのモードの１つにある。
特に、上記スライドスリーブの第１の上記位置においては、上記スライドスリーブの上記噛み合いクラッチ装置の上記歯は、動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置のサンギヤの上記噛み合いクラッチ装置の上記歯と係合し、上記スライドスリーブの第２の上記位置においては、上記スライドスリーブの上記噛み合いクラッチ装置の上記歯は、動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置の衛星キャリヤの上記噛み合いクラッチ装置の上記歯と係合する。
全ての場合に、上記スライドスリーブの上記噛み合いクラッチ装置の上記歯は、上記スライドスリーブの２つの上記位置の変更間には、それぞれが動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置の上記部品に取り付けられた２組の上記噛み合いクラッチ装置の上記歯と係合する。例えば、上記スライドスリーブの噛み合いクラッチの軸方向の長さを、１組の歯と未だ係合中であるときに、他の１組の歯と係合するように選ぶことができる。このようにして、動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置の２つの上記部品は、モード変更の間は、上記スライドスリーブによって回転に関して不動化される。
保持ボールとバネとを有する保持装置が、上記スライドスリーブを２つの上記位置のそれぞれにおける位置に保持するために、上記スライドスリーブと相互作用することができる。
このようにして、全ての場合に、上記スライドスリーブは、油圧アクチュエータへの油圧の供給が故障したり不十分な場合にも、１つの動作モードが実行される所定の位置に留まる。このことは、無限可変トランスミッションの使用に関する安全性を表す。
上記油圧作動室は、例えばシーリングリングまたはリップシールのような、様々な継ぎ手によってシールすることができる。
本発明は、例として非限定的に示され、添付図面によって例示された特有の実施の形態を検討することによって明らかとなるであろう。これらの図面において：
−図１は、本発明による無限可変トランスミッションの主要な機能部品を示す略図であり；
−図２は、本発明による無限可変トランスミッションの実施の形態を示す略図であり；
−図３は、モード変更制御装置の実施の形態を示す部分断面図である。
図１の機能図に示すように、無限可変トランスミッションは、自動車の動力装置を構成する燃焼エンジン１と、被駆動要素を構成する自動車の車輪２の車軸との間に装備される。無限可変トランスミッションは、第１遊星歯車装置３ａと第２遊星歯車装置３ｂからなる複合遊星歯車装置を有する、第１の主動力分岐経路を含む。第１遊星歯車装置３ａのリングギヤＣａは、第２遊星歯車装置３ｂの衛星キャリヤＰＳｂに取り付けられる。同様に、第２遊星歯車装置３ｂのリングギヤＣｂは、第１遊星歯車装置３ａの衛星キャリヤＰＳａに取り付けられる。
第２の動力分岐経路は、第１単純遊星歯車装置４を含む。第１電気機械５、第２電気機械６は、連続変速機を構成する。最後に、モード変更装置として機能する第２単純遊星歯車装置７は、係合・係合解除装置８に連結され、トランスミッションの主要な構造を補完する。
燃焼エンジン１の出力箇所９へ供給される動力は、減速装置１０を通過し、第１遊星歯車装置３ａと第２遊星歯車装置３ｂからなる複合遊星歯車装置の入力箇所１１へ直接供給される。無限可変トランスミッションの出力箇所２０においては、動力は、減速装置２１を通過した後、車輪２へ導かれる。
第１電気機械５は、出力箇所軸１２を経由して、一方では第１遊星歯車装置３ａのサンギヤＰａへ接続され、他方では、動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置７のリングギヤＣ７へ接続された、減速装置１３を通して動力を伝達する。
第２電気機械６は、出力箇所軸１４を経由して、第１単純遊星歯車装置４のサンギヤＰ４に接続された、減速装置１５を通して動力を伝達する。第１単純遊星歯車装置４の衛星キャリヤＰＳ４は、第２遊星歯車装置３ｂのサンギヤＰｂに取り付けられる。第１単純遊星歯車装置４のリングギヤＣ４は、動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置７のサンギヤＰ７に取り付けられる。
係合・係合解除装置８は、２つの噛み合いクラッチ装置１６、１７を含む。噛み合いクラッチ装置１６は、動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置７の衛星キャリヤＰＳ７を不動化することができる。噛み合いクラッチ装置１７は、動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置７のサンギヤＰ７を不動化することができ、従って、サンギヤＰ７に取り付けられた第１単純遊星歯車装置４のリングギヤＣ４も不動化することができる。
同一の部品には、図１におけるものと同一の符号が付けられた図２において、熱エンジン１は、緩衝装置１８を介して、減速装置１０へ接続される。減速装置１０は、動力を、衛星キャリヤＰＳｂとリングギヤＣａへ接続された、入力箇所１１へ伝達する。第１電気機械５は、その動力を、減速装置１３を介して、第１遊星歯車装置３ａのサンギヤＰａと、動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置７のリングギヤＣ７へ伝達する。
第２電気機械６は、その動力を、減速装置１５を介し、中心軸１９を通して、第１単純遊星歯車装置４のサンギヤＰ４へ伝達する。最後に、無限可変トランスミッションの出力箇所２０は、第２遊星歯車装置３ｂのリングギヤＣｂと、第１遊星歯車装置３ａの衛星キャリヤＰＳａとの間の共通点から動力を受け取る。出力箇所２０は、減速装置２１を介して、差動装置２２、次いで車輪２へ接続される。
動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置７のサンギヤＰ７は、周囲に噛み合いクラッチ装置の歯２４を支持する環状部材２３に取り付けられる。同様に、動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置７の衛星キャリヤＰＳ７は、周囲に噛み合いクラッチ装置の歯２６を支持する環状部材２５に取り付けられる。スライドスリーブ２７は、無限可変トランスミッションの軸と平行に、軸方向に移動することができる。スライドスリーブ２７は一連の噛み合いクラッチ装置の歯２８を有し、また、バネ３２の作用を受ける保持ボール３１と交互に相互作用することが可能な、凹部２９と凹部３０を有する。
図３は、例として、可能な実施の形態を示す。
同一の部品には、図１、図２におけるものと同一の符号が付されている。無限可変トランスミッションの部分断面図である図３は、図２において符号７によって示された動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置を主に示し、無限可変トランスミッションのその他の部品は、図面を簡単化するために省略されている。図３は、動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置７の衛星キャリヤＰＳ７を示し、その軸３３と衛星歯車３４が見える。環状部材２５は、固定部材３５によって衛星キャリヤＰＳ７へ取り付けられる。また、図３は、動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置７のサンギヤＰ７も示す。サンギヤＰ７の歯３６は、衛星歯車３４と係合する。環状部材２３は、固定リング３７を介して、サンギヤＰ７へ取り付けられる。
スライドスリーブ２７は、無限可変トランスミッションの固定フレーム３８に対して、環状支持部材３９を介して、軸方向に可動である。環状支持部材３９は、保持ボール３１に作用するバネ３２のための１または複数の収容穴４０を有し、全体としてボール型の保持装置を形成する。図３に示された断面においては、１個のボールのみが見える。スライドスリーブ２７の外周と、環状支持部材３９の穴の内側にそれぞれ形成された横方向リブ４１は、スライドスリーブ２７が軸方向に滑動し、回転に関しては固定されることを可能にする。
スライドスリーブ２７の滑動は、可動なピストン４３を含む両方向作用型の油圧アクチュエータ４２によって実行される。ピストン４３は、固定フレーム３８に取り付けられた、シリンダとして機能する一式の固定壁に対して移動する。これらの固定壁は、特に、第１の外側円環を形成する外壁４４と、第２の中間円環を形成する中間壁４５と、固定フレーム３８に取り付けられた中間部品の上に形成された内壁４６からなる。ピストン４３自身は、半径方向フランジ４９によって互いに連結された、外側円環４７と、内側円環４８とを有する。ピストン４３は、弾性ワッシャ５０を介してスライドスリーブ２７へ機械的に連結される。最後に、組み立て体は、ピストン４３の外側の案内を可能にする半径方向フランジ５１によって完成される。
ピストン４３は、２つの油圧作動室５２と油圧作動室５３の中に作用することが可能な、油圧によって移動させられる。油圧作動室５２は、固定フレーム３８に取り付けられた環状の外壁４４と、ピストン４３の環状の外側円環４７との間に形成され、ピストン４３によってシールされる。油圧作動室５３は、固定フレーム３８に取り付けられた中間壁４５の内周面と、ピストン４３の環状の内側円環４８の外側の円筒状の面との間に形成される。このようにして、２つの油圧作動室５２と油圧作動室５３が、対向する環状の壁の間の薄い環状のスペースとして形成される。より半径方向に内側の油圧作動室５３は、油圧作動室内の油圧が高められたときに、ピストン４３を、図３の左から右へ向けて移動させることができる。換言すれば、油圧作動室５３は、スライドスリーブ２７の、図３において占める位置からの、保持ボール３１によって加えられる保持力に抗する移動をもたらすことができる。ピストン４３は、より半径方向の外側に位置するもう１つの油圧作動室５２へ油圧を供給することによって、反対方向、すなわち図３の右から左へ移動される。
図示された例においては、油圧作動室５２はシーリングリング５４、５５によって、油圧作動室５３はシーリングリング５６、５７、５８によって、それぞれシールされる。
これらのシーリングリングを、より高価であるが、より良好で、より摩擦が小さいシールを可能にする、鋳造リップシール（ｏｖｅｒｍｏｕｌｄｅｄ ｌｉｐ ｓｅａｌｓ）または４葉シール（ｆｏｕｒ−ｌｏｂｅｄ ｓｅａｌｓ）によって置き換えることができることは明らかである。
ピストン４３は、スライドスリーブ２７の一方の側に全体が位置するように、固定フレーム３８の中に装着される。このことは、ブレーキまたは油圧クラッチの通常の動作構造に比して、無限可変トランスミッションの構造を著しく簡単化し、よりコンパクトな組立体を得ることを可能にする。
無限可変トランスミッションの１つの動作モードから、他の動作モードへの変更は、図示しない圧力配管による、油圧作動室５２と油圧作動室５３への油圧供給の簡単な切り換えによって、可逆的に行われる。
アイドル状態においては、スライドスリーブ２７の噛み合いクラッチの歯２８は、モード変更のための第２単純遊星歯車装置７のサンギヤＰ７に取り付けられた噛み合いクラッチ装置の歯２４に係合される。この位置は図３に示されている。油圧作動室５３へ油圧が供給されたときには、油圧はピストン４３に軸方向のスラストを作用させ、ピストン４３は、図３における左から右へ移動し、この移動によって、スライドスリーブ２７を、保持ボール３１の保持力に抗して駆動する。１つの動作モードから他の動作モードへのこの変更の間に、スライドスリーブ２７の噛み合いクラッチの歯２８は、クラッチの歯２８が、サンギヤＰ７に取り付けられた噛み合いクラッチ装置の歯２４と、衛星キャリヤＰＳ７に取り付けられた噛み合いクラッチ装置の歯２６とに、同時に係合する状態を経過する。従って、この状態においては、２つの動作モードが同時に実現され、スライドスリーブ２７によって、サンギヤＰ７と衛星キャリヤＰＳ７とが回転に関して同時に不動化される。
油圧作動室５３への油圧の供給が継続するにつれて、ピストン４３は移動を継続し、スライドスリーブ２７が、保持ボール３１が凹部２９へ入る位置を占めるまで、スライドスリーブ２７へのスラストを維持する。この位置において、スライドスリーブ２７の噛み合いクラッチの歯２８は、衛星キャリヤＰＳ７に取り付けられた噛み合いクラッチ装置の歯２６のみと係合し、これによって、無限可変トランスミッションは、第２の動作モードへ移行される。
両動作モードにおいて、スライドスリーブ２７は、バネ３２の作用を受け交互に凹部２９または凹部３０へ収容される、保持ボール３１によって安定な状態に維持される。
従って、油圧供給における故障があっても、無限可変トランスミッションの状態への影響はなく、無限可変トランスミッションは、係合中のモードに留まる。
さらに、ブレーキまたは油圧クラッチが使用される場合におけるような、摩擦によってではなく、機械的な結合によって動力を伝達する噛み合いクラッチ装置の存在によって、動力伝達効率が改善される。
上述したものと逆の向きの動作モードの変更は、油圧作動室５２へ油圧を供給することによって実行される。油圧を供給された油圧作動室５２は、ピストン４３を、図３に示す位置へ戻す。
ピストン４３と油圧作動室５２及び油圧作動室５３の構成は、作動油充填容積、従ってスライドスリーブ２７の移動持続時間及び噛み合いクラッチの噛み合い時間を小さくするために、油圧作動室５２及び油圧作動室５３の容積を可能な限り小さくするものであるべきである。

Claims (7)

  1. 燃焼エンジン（１）を自動車の車輪（２）へ連結する複合遊星歯車装置（３ａ、３ｂ）を有する第１の主動力伝達経路と、第１単純遊星歯車装置（４）と、連続変速機を形成する２つの電気機械（５、６）と、動作モード変更のための第２単純遊星歯車装置（７）とを有する第２の動力伝達経路と、上記動作モードに応じて、動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置の部品の不動化または開放を可能にする係合・係合解除装置（１６、１７）とを含む、燃焼エンジンが装備された自動車用の、動力分岐と２動作モードを有する、無限可変トランスミッションにおいて、上記係合・係合解除装置は、油圧アクチュエータ（４２）によって移動可能な、噛み合いクラッチ装置の歯（２８）が設けられた、スライドスリーブ（２７）と、それぞれが動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置（７）の上記部品の１つへ取り付けられた、２組の噛み合いクラッチ装置の歯（２４、２６）を含み、上記スライドスリーブ（２７）は、２つの位置を占めることができ、２つの上記位置のそれぞれにおいて、上記スライドスリーブの上記噛み合いクラッチ装置の上記歯（２８）は、動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置（７）の上記部品の１組の上記噛み合いクラッチ装置の上記歯のみと係合するものであり、上記スライドスリーブ（２７）の上記噛み合いクラッチ装置の上記歯は、上記スライドスリーブ（２７）の２つの上記位置の変更間には、それぞれが動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置の上記部品に取り付けられた２組の上記噛み合いクラッチ装置の上記歯と係合することを特徴とする、無限可変トランスミッション。
  2. 上記油圧アクチュエータ（４２）は、ピストン（４３）と、上記ピストン（４３）の操作部の一方及び他方に位置する、２つの油圧作動室（５２、５３）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無限可変トランスミッション。
  3. 上記ピストンは、弾性ワッシャ（５０）を介して上記スライドスリーブへ連結されることを特徴とする、請求項２に記載の無限可変トランスミッション。
  4. 上記油圧アクチュエータ（４２）は、上記スライドスリーブの一方の側の軸方向に位置することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の無限可変トランスミッション。
  5. 保持ボール（３１）とバネ（３２）とを有する保持装置が、上記スライドスリーブ（２７）を２つの上記位置のそれぞれにおける位置に保持するために、上記スライドスリーブ（２７）と相互作用することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１の請求項に記載の無限可変トランスミッション。
  6. 上記油圧作動室は、シーリングリング（５４、５５、５６、５７、５８）によってシールされることを特徴とする、請求項２に記載の無限可変トランスミッション。
  7. 上記スライドスリーブの第１の上記位置においては、上記スライドスリーブ（２７）の上記噛み合いクラッチ装置の上記歯（２８）は、動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置のサンギヤ（Ｐ７）の上記噛み合いクラッチ装置の上記歯と係合し、上記スライドスリーブの第２の上記位置においては、上記スライドスリーブ（２７）の上記噛み合いクラッチ装置の上記歯（２８）は、動作モード変更のための上記第２単純遊星歯車装置の衛星キャリヤ（ＰＳ７）の上記噛み合いクラッチ装置の上記歯と係合することを特徴とする、請求項１に記載の無限可変トランスミッション。
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