JP5325754B2

JP5325754B2 - 無段変速機

Info

Publication number: JP5325754B2
Application number: JP2009281588A
Authority: JP
Inventors: 晃由堀池
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: WO2011070833A1; US20120244973A1; KR20120076393A; KR101342301B1; EP2511574A4; JP2011122684A; EP2511574A1; US8915811B2; EP2511574B1; CN102652233A

Description

本願発明は、一対のプーリの間に無端可撓性部材（ベルト、チェーン）を巻き掛け、プーリの溝幅を変更して変速比を無段階に変更する無段変速機に関する。

無段変速機（以下、「ＣＶＴ」という。）の入力側には、遊星歯車機構と複数のクラッチで構成される前後進切換機構が設けられている。ＣＶＴを搭載した車両の前後進の切換えは、この前後進切換機構を用いて行われるのが一般的である。

しかしながら、前後進の切換えに遊星歯車機構を用いた場合、ＣＶＴの軸方向長さが長くなり、ＣＶＴの小型が難しい。そのため、特許文献１では、遊星歯車機構を用いないで前後進の切換えを実現する無段変速機を提案している。

特開２００１−３３００９５号公報

しかしながら、特許文献１の構成は、使用するギヤ、軸の数が多く、ＣＶＴの大型化、重量増、コスト増の原因となる。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、無段変速機において、部品点数を増大させることなく、遊星歯車機構を用いない前後進切換えを実現することを目的とする。

本発明のある態様によれば、溝幅を変更可能なプライマリプーリ及びセカンダリプーリと、前記２つのプーリの間に巻き掛けられた無端可撓性部材と、備えた無段変速機であって、前記プライマリプーリと一体回転可能に連結される第１の軸と、前記セカンダリプーリと一体回転可能に連結される第２の軸と、前記第１の軸に外嵌され、前記第１の軸に対して相対回転可能な第１のギヤと、前記第２の軸上に固定され、前記第１のギヤと噛み合う第２のギヤと、動力源と前記第１の軸とを締結する前進クラッチと、前記動力源と前記第１のギヤとを締結する後進クラッチと、を備えた無段変速機が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、溝幅を変更可能なプライマリプーリ及びセカンダリプーリと、前記２つのプーリの間に巻き掛けられた無端可撓性部材と、備えた無段変速機であって、前記プライマリプーリと一体回転可能に連結され、動力源からの動力が伝達される第１の軸と、前記セカンダリプーリと一体回転可能に連結される第２の軸と、前記第１の軸に外嵌され、前記第１の軸に対して相対回転可能な第１のギヤと、前記第２の軸と同軸上に、かつ、前記第２の軸に対して相対回転可能に設けられ、前記第１のギヤと噛み合う第２のギヤと、前記第２の軸と前記第２のギヤを締結する前進クラッチと、前記動力源と前記第１のギヤとを締結する後進クラッチと、を備えたことを特徴とする無段変速機が提供される。

これらの態様によれば、遊星歯車機構を用いることなく前進、後進を切り換えることができる。特許文献１に記載の従来技術に比べて部品点数が少ないので、ＣＶＴの小型軽量化、コスト低減が可能である。

第１実施形態に係る無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。前進時の動力伝達経路を示した図である。後進時の動力伝達経路を示した図である。クラッチユニットのバリエーションを示した図である。第２実施形態に係る無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。第３実施形態に係る無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態に係る無段変速機（以下、「ＣＶＴ」という。）１を搭載した車両の概略構成を示している。この車両は、動力源としてのエンジン２を備え、エンジン２の動力が、発進機構（例えば、トルクコンバータ）３、ＣＶＴ１、差動機構４を介して駆動輪５へと伝達される。

ＣＶＴ１は、プライマリプーリ１１と、セカンダリプーリ１２と、プーリ１１、１２の間に巻き掛けられたベルト１３（無端可撓性部材）とを備える。プーリ１１、１２は、それぞれ固定円錐板と、固定円錐板に対向して配置される可動円錐板と、で構成される。可動円錐板の背面には図示しない油圧シリンダが設けられており、この油圧シリンダを伸縮させることにより軸方向に変位することができる。可動円錐板の位置を変更するとプーリ１１、１２の溝幅が変化してベルト１３とプーリ１１、１２との接触半径が変化し、プライマリプーリ１１とセカンダリプーリ１２との間の速度比（変速比）が変化する。

プライマリプーリ１１には第１の軸１４が一体回転可能に連結されている。第１の軸１４は複数の軸受けによって変速機ケースに支持される。第１の軸１４には第１のギヤ１５と中空軸１６が第１の軸１４に対して相対回転可能に外嵌されており、第１のギヤ１５は中空軸１６の外周に固定されている。第１のギヤ１５はＣＶＴ１の出力ギヤとして機能する（本明細書では、差動機構４に動力を出力するギヤを「出力ギヤ」と定義する。）。中空軸１６は複数の軸受けによって変速機ケースに支持される。

一方、セカンダリプーリ１２には、第２の軸１７が一体回転可能に連結されている。第２の軸１７は複数の軸受けによって変速機ケースに支持される。第２の軸１７には第２のギヤ１８が固定され、この第２のギヤ１８は第１のギヤ１５に噛み合っている。

第１のギヤ１５は、差動機構４のリングギヤ４１にも噛み合っている。第１のギヤ１５に伝達された動力はリングギヤ４１から差動機構４に入力され、駆動軸４２を介して左右の駆動輪５に配分、伝達される。駆動軸４２は、複数の軸受けによってデフケースに支持される。

また、第１の軸１４のエンジン２側には、ＣＶＴ１の出力回転の方向の切換え、すなわち、車両の前進、後進の切換えを行うクラッチユニット１９が設けられる。

クラッチユニット１９は、インナードラム１９１と、これを内部に収容するアウタードラム１９２からなる二重ドラム構造を有する。インナードラム１９１とアウタードラム１９２は、それぞれ一端が開放し、他端が閉塞した円筒形状である。両ドラム１９１、１９２は、同軸上に配置されるとともに、閉塞端側で一体回転可能に連結されている。

インナードラム１９１の開放端には前進クラッチ１９３、アウタードラム１９２の開放端には後進クラッチ１９４がそれぞれ設けられている。前進クラッチ１９３には、例えば、インナードラム１９１内部に形成される油路を経由して図示しない油圧制御回路から油圧が供給される。また、後進クラッチ１９４には、例えば、中空軸１６の内部に形成される油路を経由して図示しない油圧制御回路から油圧が供給される。

前進クラッチ１９３が締結すると、第１の軸１４のエンジン２側に設けられたハブとインナードラム１９１が締結され、エンジン２と第１の軸１４とが締結する。また、後進クラッチ１９４が締結すると、中空軸１６のエンジン２側に設けられたハブとアウタードラム１９２が連結され、エンジン２と第１のギヤ１５とが締結する。

次に、図２Ａ、図２Ｂを参照しながら第１実施形態における前進時、後進時の動力伝達経路について説明する。

図２Ａの破線矢印は前進時の動力伝達経路を示し、前進クラッチ１９３を締結し、後進クラッチ１９４を解放したときに実現される。

エンジン２の動力は、発進機構３、インナードラム１９１、第１の軸１４を経て、プライマリプーリ１１に伝達される。プライマリプーリ１１に伝達された動力は、ベルト１３を介してセカンダリプーリ１２に伝達されるとともに、プーリ１１、１２の溝幅に応じて変速が行われる。セカンダリプーリ１２に伝達された動力は、第２の軸１７、第２のギヤ１８、第１のギヤ１５を経てリングギヤ４１に伝達され、差動機構４により左右の駆動輪５に配分、伝達される。

これに対し、図２Ｂの破線矢印は後進時の動力伝達経路を示し、後進クラッチ１９４を締結し、前進クラッチ１９３を解放したときに実現される。

前進時と異なり、エンジン２の動力は、発進機構３、アウタードラム１９２、第１のギヤ１５を経てリングギヤ４１に伝達され、差動機構４により動力が左右の駆動輪５に配分、伝達される。この場合の駆動輪５の回転方向は前進時と逆である。

このように、第１実施形態に係るＣＶＴ１は、遊星歯車機構を用いていないが、前進クラッチ１９３、後進クラッチ１９４を締結・解放することで前進、後進を切り換えることができる。特許文献１に記載の従来技術に比べて部品点数が少なく、ＣＶＴ１の小型軽量化、コスト低減が可能である。

また、特許文献１に記載の従来技術と比べて軸の数が少なくなるのでレイアウト上有利であり（特許文献１では駆動軸を入れて６軸、第１実施形態では駆動軸４２を入れて３軸）、軸方向に直角な方向の寸法を小さくし、ＣＶＴ１を小型化することが可能である（請求項１、２に記載の発明の効果）。

なお、第１実施形態では、クラッチユニット１９の構造は図１に示した構造に限定されず、図３（ａ）〜（ｄ）に示す構造を採用しても良い。

続いて、第２実施形態について説明する。

図４は第２実施形態に係るＣＶＴ１を備えた車両の概略構成を示している。第１実施形態では第１のギヤ１５が出力ギヤとして機能したのに対し、第２実施形態では第１のギヤ１５と一体回転可能に設けられる第３のギヤ２０が出力ギヤとして機能する。

具体的には、第１の軸１４には第１のギヤ１５、中空軸１６とともに第３のギヤ２０が第１の軸１４に対して相対回転可能に外嵌されている。第３のギヤ２０は、第１のギヤ１５よりも歯数が少なく、第１のギヤ１５と並列して中空軸１６の外周に固定されている。そして、差動機構４のリングギヤ４１には第１のギヤ１５ではなく第３のギヤ２０が噛み合っている。

その他の構成は第１実施形態と共通であり、図面に共通の符号を付してその他の構成については説明を省略する。クラッチユニット１９の構造として図３（ａ）〜（ｄ）に示す構造を採用しても良い点も同様である。

第２実施形態では、第３のギヤ２０を備えたことにより、第１実施形態よりも後進時に大きな減速比を実現することができる（請求項５に記載の発明の効果）。その他の作用効果は第１実施形態と同じであるので説明を省略する。

続いて、第３実施形態について説明する。

図５は第３実施形態に係るＣＶＴ１を備えた車両の概略構成を示している。第３実施形態は第１実施形態と次の点において異なる。

第３実施形態では、クラッチユニット１９がアウタードラム１９２のみの単ドラム構造であり、エンジン２の動力が第１の軸１４に直接入力される。また、第２のギヤ１８は第２の軸１７と同軸上に設けられるが、第２のギヤ１８は第２の軸１７に固定されておらず、第２のギヤ１８は複数の軸受けによって第２の軸１７に対して相対回転可能に変速機ケースに支持される。さらに、前進クラッチ１９３は第２の軸１７と第２のギヤ１８の間に設けられ、第２の軸１７と第２のギヤ１８とを締結する。

その他の構成は第１実施形態と共通であり、図面に共通の符号を付してその他の構成については説明を省略する。

このような構成としても、第１実施形態同様に前進クラッチ１９３、後進クラッチ１９４を締結・解放することで前進、後進を切り換えることができ、部品点数を増加させることなく遊星歯車機構を用いない前後進切換えを実現することができる（請求項３、４に記載の発明の効果）。

なお、第２実施形態と第３実施形態を組合せ、第３の実施形態において第１のギヤ１５と一体回転可能な第３のギヤ２０を設け、第３のギヤ２０を出力ギヤとして機能させてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、動力源としてエンジン２を備えているが、動力源は、エンジン２の他、電気モータであってもよいし、エンジン２と電気モータを組み合わせたものであってもよい。

また、上記実施形態では、プライマリプーリ１１とセカンダリプーリ１２の間にベルト１３を巻き掛けているが、ベルト１３に代えてチェーンを巻き掛けてもよい。

１エンジン（動力源）
１１プライマリプーリ
１２セカンダリプーリ
１３ベルト（無端可撓性部材）
１４第１の軸
１５第１のギヤ
１７第２の軸
１８第２のギヤ
２０第３のギヤ
１９１インナードラム
１９２アウタードラム
１９３前進クラッチ
１９４後進クラッチ

Claims

溝幅を変更可能なプライマリプーリ及びセカンダリプーリと、前記２つのプーリの間に巻き掛けられた無端可撓性部材と、備えた無段変速機であって、
前記プライマリプーリと一体回転可能に連結される第１の軸と、
前記セカンダリプーリと一体回転可能に連結される第２の軸と、
前記第１の軸に外嵌され、前記第１の軸に対して相対回転可能な第１のギヤと、
前記第２の軸上に固定され、前記第１のギヤと噛み合う第２のギヤと、
動力源と前記第１の軸とを締結する前進クラッチと、
前記動力源と前記第１のギヤとを締結する後進クラッチと、
を備えたことを特徴とする無段変速機。
請求項１に記載の無段変速機であって、
前記第１の軸の前記動力源側に、インナードラムと、前記インナードラムを内部に収容し、かつ、前記インナードラムと一体回転可能に連結されるアウタードラムと、を備え、
前記２つのドラムには前記動力源からの動力が伝達され、
前記前進クラッチは前記インナードラムと前記第１の軸とを締結するクラッチであり、
前記後進クラッチは前記アウタードラムと前記第１のギヤとを締結するクラッチである、
ことを特徴とする無段変速機。
溝幅を変更可能なプライマリプーリ及びセカンダリプーリと、前記２つのプーリの間に巻き掛けられた無端可撓性部材と、備えた無段変速機であって、
前記プライマリプーリと一体回転可能に連結され、動力源からの動力が伝達される第１の軸と、
前記セカンダリプーリと一体回転可能に連結される第２の軸と、
前記第１の軸に外嵌され、前記第１の軸に対して相対回転可能な第１のギヤと、
前記第２の軸と同軸上に、かつ、前記第２の軸に対して相対回転可能に設けられ、前記第１のギヤと噛み合う第２のギヤと、
前記第２の軸と前記第２のギヤを締結する前進クラッチと、
前記動力源と前記第１のギヤとを締結する後進クラッチと、
を備えたことを特徴とする無段変速機。
請求項３に記載の無段変速機であって、
前記第１の軸の前記動力源側に前記第１の軸と一体回転可能に連結されるアウタードラムを備え、
前記後進クラッチは前記アウタードラムと前記第１のギヤとを締結するクラッチである、
ことを特徴とする無段変速機。
請求項１から４のいずれか一つに記載の無段変速機であって、
前記第１の軸に外嵌され、前記第１のギヤと一体回転可能な第３のギヤを備え、
を備え、
前記第３のギヤが前記無段変速機の出力ギヤである、
ことを特徴とする無段変速機。