JP4818727B2 - 軸出力を制御するための多速度比装置 - Google Patents
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Description
転装置の一次ハウジングのサイズをそれほど大きくすることなく現存する在来の回転装置(たとえば差動装置)と本発明を一体化できる。本発明は、比較的少ない増分速度比間段数でより大きな速度比範囲と関わり合う多速度比を提供することによって上記の主目的を果す。本発明は、所望の車両性能、たとえば、限定するつもりはないが、発進加速性能、シフト特性、巡航性能、追い越し性能、登下坂性能の諸性能を提供する。
図1Aは後輪駆動列ついての従来技術の概略図であり、
図1Bは前輪駆動列についての従来技術の概略図であり、
図1Cは総輪駆動列についての従来技術の概略図であり、
図2Aは在来の後輪駆動トランスミッションに作動可能に連結した本発明のモジュール実施形態の概略図であり、
図2Bは在来の前輪駆動トランスミッションに作動可能に連結した本発明のモジュール実施形態の概略図であり、
図2Cは在来の総輪駆動トランスミッションに作動可能に連結した本発明のモジュール実施形態の概略図であり、
図3Aは後輪駆動トランスミッションとしての本発明の実施形態の概略図であり、
図3Bは前輪駆動トランスミッションとしての本発明の実施形態の概略図であり、
図3Cは総輪駆動トランスミッションとしての本発明の実施形態の概略図であり、
図4Aは図2Aの典型的なモジュール実施形態の断面図であり、
図4Bは図2Bの典型的なモジュール実施形態の概略断面図であり、
図4Cは図2Cの典型的なモジュール実施形態の概略断面図であり、
図5Aは図3Aの典型的なトランスミッション実施形態の概略断面図であり、
図5Bは図3B、3Cの典型的なトランスミッション実施形態の概略断面図であり、
図6は本発明の単段速度変換機の斜視図であり、
図7は内側カムを入力部分として示し、リアクションディスクを出力部分として示す、図6の単段速度変換機の概略断面図であり、
図8はリアクションディスクを入力部分として示し、内側カムを出力部分として示す、図6の単段速度変換機の概略断面図であり、
図9は2つの単段速度変換機を有する本発明の実施形態の断面図であり、
図10は8つの単段速度変換機を有する本発明の別の実施形態の断面図であり、
図11は多段多カム速度変換機を有する本発明の別の実施形態の断面図であり、
図12は図11の別の実施形態の斜視断面図であり、
図13は本発明の多段速度変換機の別の変形例の断面図であり、
図14は本発明の多段速度変換機の別の変形例の断面図であり、
図15は本発明の多段速度変換機の別の変形例の断面図であり、
図16は本発明の入れ子式多段速度変換機の断面図であり、
図17Aは本発明の固定部材および外側カムの典型的な実施形態の部分断面図であり、
図17Bは図17Aの外側カムの傾斜カム軌道を示す本発明の外側カムの平面図であり、
図17Cは図17Aの外側カムおよび固定(grounding)機構の概略断面図であり、
図18は在来の差動装置と一体化した多段速度変換機を有する本発明の典型的なトランスミッションの断面図であり、
図19は本発明のコンピュータ論理制御システムの概略図である。
図1A〜1Cに示すように、後輪駆動車両(図1A)用、前輪駆動車両(図1B)用および総輪駆動車両(図1C)用の在来のトランスミッション10は、エンジンまたはモータ(以下、駆動部材12と呼ぶ)を一連の作動可能に連結した軸16、差動装置18および駆動車軸19(以下、ひとまとめにして被駆動部材20と呼ぶ)を通して車輪14と作動可能に連結し、駆動部材回転軸速度出力に対する被駆動部材20の回転速度を制御する。さらに、前輪駆動列(図1B)および総輪駆動列(図1C)はトランスファ・ケース17を含む。さらに、前輪駆動列(図1B)および総輪駆動列(図1C)はトランスファ・ケース17を含む。図1A〜Cの参照符号に続く「F」、「R」なる記号は、駆動列の前部構成要素(「F」)および後部構成要素(「R」)を示している。
米国特許第6,383,110号、同第6,314,826号、同第6,186,922号、同第6,068,573号および同第6,039,672号(すべて参考資料としてここに援用する)に好ましくは記載されているタイプである1つまたはそれ以上の単段速度変換機28を含む。各単段速度変換機28は、減速機能、増速機能、1:1結合機能を提供する。この単段速度変換機28は、後進駆動可能なまたは後進駆動不能な速度変換装置として機能できる。後進駆動可能という用語は入力経路を逆転させることができることを意味しており、たとえば、かつての出力部分が現在入力部材となり、かつての入力部分が現在出力部材となることを意味している。さらに、この単段速度変換機28は、速度変換比および逆回転出力を提供することができ、後進速度比段として機能できる。
速度比SR=出力要素上のローブの#/入力要素上のローブの#
ここで、入力要素は内側カム30であり、出力要素はリアクションディスク32である。
(10の)ローブを有し、リアクションディスク32は(14の)スロット34と(14の)ローラ31を有する。速度変換比SR=14/10=1.4:1であり、すなわち、1.4で割った入力速度の減速比が出力速度に等しくなる。上記1:1の状態でトルクを与えるために、単段速度変換機28は特に後進駆動不能であるように設計する。後進駆動不能である単段速度変換機28は、要素のどれもが固定されていないときに1:1軸継手として機能する。後進駆動可能であると考えられる速度比は、要素のうちの2つが固定されているときに1:1軸継手として機能する。ここで、図示してないが、ローブ、スロットおよび/またはローラを変えることは本発明の一部であると考えられることにも注目すべきである。
速度比SR=出力要素上のローブの#/入力要素上のローブの#
ここで、入力要素はリアクションディスク32であり、出力要素は内側カム30である。
ランスミッションとなっており、これは、後部差動装置18Rに出力する速度比を前進方向で16の全速度比、後進方向で1つまたはそれ以上の全速度比を与える。図3B、3C、5Bに示す前輪駆動および総輪駆動用のトランスミッションは、後車輪トランスミッションについて先に述べたと同じ単段速度変換機システムを有する。
速度比SR=出力要素上のローブの#/入力要素上のローブの#
ここで、入力要素はリアクションディスク903であり、出力要素は内側カム902である。
速度比SR=入力要素上のローブの#/出力要素上のローブの#
ここで、入力要素は内側カム923であり、出力要素はリアクションディスク922である。
類似する任意数の単段速度変換機が所望数の速度比段を達成するように構成できることは了解されたい。各単段速度変換機は速度比段と看做される。各速度比段は、すべての部材が自由に回転しているとき、減速または増速のいずれかを発生するか、または、1:1軸継手(出力速度に等しい入力速度)として作用する。多速度比トランスミッションの全速度比は、モジュール24またはトランスミッション26内のすべての段の能動速度比の積によって決まる。
速度比SR=出力要素上のローブの#/入力要素上のローブの#
ここで、入力要素はリアクションディスク503であり、出力要素は内側カム502である。
速度比SR=出力要素上のローブの#/入力要素上のローブの#
ここで、入力要素はリアクションディスク523であり、出力要素は内側カム522である。
カム534がハウジング510に対して自由に回転する(固定されていない)ときに1:1の速度比でリアクションディスク532を駆動する。外側カム534が固定機構531(たとえば、クラッチまたはブレーキ)を介してハウジング510に固定されたとき、第3段単段速度変換機530がかみ合う状態または能動状態となり、それによって、入力速度からの減速である出力速度をリアクションディスク532のところに発生する。この速度変換比は、特に、第3段単段速度変換機530構成の能動速度比である。この実施形態においては、速度変換比は以下の式で決定される。
速度比SR=入力要素上のローブの#/出力要素上のローブの#
ここで、入力要素は内側カム534であり、出力要素はリアクションディスク532である。
施形態において、トランスミッションが、表4に掲げた他のすべての全速度比に関わるシフティング・シーケンスで作動し、関わった6つすべての減速比(速度比段3〜8)でこのトランスミッションが始動するときに極めて滑らかで高い性能、高速巡航を通じての停止からの効率的な加速を達成できることが示される。さらに、このトランスミッションは、速度比がまったく関わっていない場合に全速度比速度変換比が1:1となるまで、各シフトポイントで減速比の1つを外すことによって次の速度比にシフトするようにプログラムされ、したがって、固定部材またはクラッチが付勢されることがない。それによって、非常に効果的な作動状態を与える。このシーケンス中、全シーケンスを通じて任意のシフトポイントでの動力中断はない。
を含む。各面クラッチ・アセンブリ、たとえば、146は、円形リング・ピストン150、軸受151、クラッチプレート152、キー153および摩擦パッド154を含む。内側カム140は摩擦パッド162を含み、リアクションディスク141は摩擦パッド169を含む。回転時、内側カム140はキー157、153を介して2つの入力面クラッチ145、146に回転を与える。入力面クラッチ145、146は、それぞれの軸受156、151上で自由回転する。円形リング・ピストン150、160が不作動となっているとき、入力面クラッチ145、146は回転するが、入力カム140またはリアクションディスク141に回転を与えることはない。円形リング・ピストン150、160のうちの一方が作動すると、直線変位で面クラッチ・アセンブリ145または146を並進させて係合状態にし、適切な圧力で摩擦パッドを効果的に結合させ、トランスミッションまたは速度変換機139のその要素に入力回転速度を与える。作動状態にないピストンは、たとえば、スプリング179によって所定位置に留まることになり、入力面クラッチ145または146は、内側カム140の速度でその軸受151上で自由に回転することになる。これら4つの面クラッチ145、146、147、148の組み合わせを作動させることによって、表1の1番、6番の速度比を実現できる。
る。各単段速度変換機について適切な速度比で、2つの単段速度変換機180、190を利用する9つの前進速度の自動車トランスミッションが提供される。次いで、トランスミッションに加えられた付加的な単段速度変換機がより多い数の速度比を発生することになる。たとえば、3つの単段速度変換機、12のクラッチおよび3つのブレーキを使用する場合、トランスミッションは27の速度変換比を提供することができる。
ールまたはトランスミッション999は(4つの)速度比を与えることができる。この実施形態においては、2つの段1000、1020が入れ子になっていて速度変換機またはトランスミッション999の軸線方向長さを最小限に抑えている。この実施形態においては、第1段単段速度変換機1000に入力速度を与えるリアクションディスク1003のところに入力を有する第1段単段速度変換機1000は、外側カム1004がハウジング1010に対して自由に回転する(固定されていない)とき、1:1の速度比で内側カム1002の出力を発生する。油圧ピストン1018が加圧されて外側カム1004がハウジング1010に固定されたとき、固定機構1011(たとえば、クラッチ)が能動化し、第1段単段速度変換機1000がかみ合い状態または能動状態となり、それによって、入力速度からの増速である出力速度を内側カム1002のところに発生する。この速度変換比は、特に、その第1段単段速度変換機1000構成の能動速度比である。この速度変換比は以下の式によって決定される。
速度比SR=出力要素上のローブの#/入力要素上のローブの#
ここで、入力要素はリアクションディスク1003であり、出力要素は内側カム1002である。
Claims (25)
- ハウジングを含み、相互に作動可能に連結した少なくとも3つの回転可能な構成要素を有する前記ハウジング内に収容している回転速度変換機を含む出力を制御する多速度比装置であって、
上記少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの第一の構成要素が上記回転速度変換機に対する入力部分となり、ここでこの入力部分が駆動部材に作動可能に連結してあり、そしてこの駆動部材がトランスミッションを含み、
上記少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの第二の構成要素が上記回転速度変換機の出力部分となり、ここでこの出力部分が駆動可能な部材に作動可能に連結してあり、
上記少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの第三の構成要素が上記第一の構成要素と上記第二の構成要素内に挿入してあって、上記少なくとも3つの回転可能な構成要素の入れ子式構成を形成し、
固定部材が、固定可能な構成要素を選択的に固定するためのこの固定可能な構成要素に作動可能に連結してあり、ここでこの固定可能な構成要素が上記少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの少なくとも1つであり、
上記少なくとも3つの回転可能な構成要素が、内側カム、リアクションディスク、および外側カムを含み、この外側カムと内側カムが共役対を形成し、そして、
上記回転速度変換機が、後進駆動可能なまたは後進駆動不能な速度変換装置として機能できる
出力を制御する多速度比装置。 - 少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの少なくとも1つの固定可能な構成要素がハウジングに固定される、請求項1に記載の装置。
- リアクションディスクに設けた複数のスロットと、これら複数のスロットのうちの少なくとも1つのスロット内に選択的に配置される接触部材をさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 接触部材がローラを含む、請求項3に記載の装置。
- 接触部材が軸受を含む、請求項3に記載の装置。
- 接触部材がローラ装置を含む、請求項3に記載の装置。
- 入力部分が内側カムであり、出力部分がリアクションディスクであり、そして少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの少なくとも1つの固定可能な構成要素が外側カムである、請求項1に記載の装置。
- 入力部分がリアクションディスクであり、出力部分が内側カムであり、そして少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの少なくとも1つの固定可能な構成要素が外側カムである、請求項1に記載の装置。
- 入力部分が外側カムであり、出力部分が内側カムであり、そして少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの少なくとも1つの固定可能な構成要素がリアクションディスクである、請求項1に記載の装置。
- 入力部分が内側カムであり、出力部分が外側カムであり、そして少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの少なくとも1つの固定可能な構成要素がリアクションディスクである、請求項1に記載の装置。
- 入力部分がリアクションディスクであり、出力部分が外側カムであり、そして少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの少なくとも1つの固定可能な構成要素が内側カムである、請求項1に記載の装置。
- 入力部分が外側カムであり、出力部分がリアクションディスクであり、そして少なくとも3つの回転可能な構成要素のうちの少なくとも1つの固定可能な構成要素が内側カムである、請求項1に記載の装置。
- 駆動可能な部材が車軸である、請求項1に記載の装置。
- 駆動可能な部材が別の回転速度変換機である、請求項1に記載の装置。
- 駆動可能な部材が差動装置を含む、請求項1に記載の装置。
- 固定部材がブレーキ要素を含む、請求項1に記載の装置。
- 固定部材がクラッチを含む、請求項1に記載の装置。
- 駆動可能な部材がトランスファーケースである、請求項1に記載の装置。
- トランスミッションが総輪駆動車両の一部である、請求項1に記載の装置。
- 入力部分および出力部分が時計回りに回転する場合、速度比が2.8:1である請求項7に記載の装置。
- 入力部分および出力部分が時計回りに回転する場合、速度比が0.36:1である請求項8に記載の装置。
- 入力部分が時計回りに回転し、そして出力部分が反時計回りに回転する場合、速度比が0.56:1である請求項9に記載の装置。
- 入力部分が時計回りに回転し、そして出力部分が反時計回りに回転する場合、速度比が1.8:1である請求項10に記載の装置。
- 入力部分および出力部分が時計回りに回転する場合、速度比が0.64:1である請求項11に記載の装置。
- 入力部分および出力部分が時計回りに回転する場合、速度比が1.56:1である請求項12に記載の装置。
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