JP5490109B2 - 無段階に可変の変速比を有する車両変速機 - Google Patents

Description

本発明は、無段階に可変の変速比を有する車両変速機であって、第１の軸に配置された第１の円錐形ディスク対と、第２の軸に配置された第２の円錐形ディスク対と、両円錐形ディスク対の間に配置された巻掛け手段と、入力軸と、中間軸とが設けられており、該中間軸に、第１の軸に回転噛合可能な中間歯車と、出力歯車とが、相対回動可能に支承されていて、結合歯車が、相対回動不能に配置されており、入力軸と中間軸との間に第１の回転力伝達装置が配置されており、入力軸と中間歯車との間に第２の回転力伝達装置が配置されており、中間歯車と出力歯車との間に第３の回転力伝達装置が配置されており、中間軸と出力歯車との間に第４の回転力伝達装置が配置されている形式のものに関する。

未公開の米国特許出願第６０／９９９９６４号明細書につき、冒頭に述べた形式の、無段階に可変の変速比を有する車両変速機が公知である。

この公知の変速機は、いわゆる「ｉ^２変速機」である。このｉ^２変速機において、「ｉ」は、円錐形ディスク式巻掛け変速機のバリエータの変速比を表しており、「２」は、バリエータの変速比範囲が二重に通過されることを表している。

こうして、高い入力トルクを伝達することができる、大きな変速比幅を有する変速機を達成することができる。

前述した変速機はすでに有利であると判っているにもかかわらず、この変速機は、比較的複雑な構造の欠点を有している。なぜならば、この変速機が全部で５つのクラッチを有しているからである。これらのクラッチのうち、１つのクラッチは後進レンジに割り当てられているが、４つのクラッチは、円錐形ディスク式巻掛け変速機の変速比幅の２回の通過のために必要となる。これらのクラッチは相応に制御されなければならない。このことは、複雑な切換過程に繋がる。

ここから出発して、本発明の課題は、冒頭に述べた形式の車両変速機の構造ひいては回転力を伝達する個々の構成部材の制御を簡単にすることである。

この課題を解決するために本発明に係る車両変速機では、前記回転力伝達装置の少なくとも１つが、ワンウェイクラッチであるようにした。

本発明に係る車両変速機の有利な態様によれば、前記第１の回転力伝達装置と前記第２の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのクラッチであり、前記第３の回転力伝達装置と前記第４の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのワンウェイクラッチである。

本発明に係る車両変速機の有利な態様によれば、前記第１の回転力伝達装置と前記第４の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのワンウェイクラッチであり、前記第２の回転力伝達装置と前記第３の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのクラッチである。

本発明に係る車両変速機の有利な態様によれば、前記第１の回転力伝達装置と前記第２の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのワンウェイクラッチであり、前記第３の回転力伝達装置と前記第４の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのクラッチである。

本発明に係る車両変速機の有利な態様によれば、第２の軸に、出力歯車にクラッチによって回転力伝達噛合可能である歯車が、相対回動可能に支承されている。

本発明に係る車両変速機の有利な態様によれば、第２の軸に相対回動不能に結合された、結合歯車に回転噛合している歯車が設けられている。

本発明は、無段階に可変の変速比を有する車両変速機であって、第１の軸に配置された第１の円錐形ディスク対と、第２の軸に配置された第２の円錐形ディスク対と、両円錐形ディスク対の間に配置された巻掛け手段と、入力軸と、中間軸とが設けられており、該中間軸に、第１の軸に回転噛合可能な中間歯車と、出力歯車とが、相対回動可能に支承されていて、結合歯車が、相対回動不能に配置されており、入力軸と中間軸との間に第１の回転力伝達装置が配置されており、入力軸と中間歯車との間に第２の回転力伝達装置が配置されており、中間歯車と出力歯車との間に第３の回転力伝達装置が配置されており、中間軸と出力歯車との間に第４の回転力伝達装置が配置されている形式のものにおいて、回転力伝達装置の少なくとも１つが、ワンウェイクラッチであることを提供している。

言い換えると、これは、本発明によれば、回転力伝達装置の少なくとも１つが、もはやクラッチの形で提供されておらず、ワンウェイクラッチの形で提供されていることを意味している。これによって、省略されたクラッチを固有に制御しなければならない必要性もなくなる。本発明において、１つまたはそれ以上のワンウェイクラッチの配置は、このワンウェイクラッチが所望の回転力伝達方向でロックされ、逆回転方向ではロック作用なしに空転可能であるように行われている。

有利な態様によれば、入力軸と中間軸とが同軸的に設けられており、回転力伝達装置が制御され、これによって、低速段に変速された走行レンジ「Ｌｏｗ」と、高速段に変速された走行レンジ「Ｈｉｇｈ」とが得られるようになっており、これによって、本発明に係る車両変速機が全体的に大きな変速比幅を有している。

本発明の有利な態様によれば、第１の回転力伝達装置と第２の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのクラッチであり、第３の回転力伝達装置と第４の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのワンウェイクラッチである。これによって、入力軸と中間軸との間での回転力の伝達を、切換可能なクラッチによって行うことができる。また、入力軸と中間歯車との間での回転力伝達もクラッチによって行うことができる。この態様では、このことが、それぞれ両方向に可能となるのに対して、中間歯車と出力歯車との間にもしくは中間軸と出力歯車との間に配置されたワンウェイクラッチによって、回転力伝達は、それぞれ一方の回転方向にしか可能とならない。

しかし、これによって、この態様では、本発明に係る車両変速機の変速比幅の通過のために必要となる４つのクラッチのうち２つのクラッチを省略する可能性が提供されている。

本発明の択一的な態様によれば、第１の回転力伝達装置と第４の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのワンウェイクラッチであり、第２の回転力伝達装置と第３の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのクラッチであることも提案されている。これによって、入力軸と中間軸との間での回転力伝達が一方向にしか可能とならないのに対して、中間軸と出力歯車との間でも回転力伝達は一方向にしか可能とならない。しかし、この態様でも、必要となる４つのクラッチのうち２つのクラッチを節約することができる。

別の態様によれば、第１の回転力伝達装置と第２の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのワンウェイクラッチであり、第３の回転力伝達装置と第４の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのクラッチであることが提案されている。この態様でも、公知の車両変速機に比べて、車両変速機の変速比幅の通過のために必要となるクラッチの２つが省略されており、これによって、省略された両クラッチを制御するための制御手段ももはや不要となる。したがって、本発明に係る車両変速機は、前述した公知の車両変速機と比較して、より簡単な構造を有していて、より廉価に製造することができる。なぜならば、制御装置、たとえば省略されたクラッチに対するプログラム制御装置ももはや不要となるからである。

前述した全ての態様では、第２の軸に、出力歯車にクラッチによって回転力伝達噛合可能である歯車が、相対回動可能に支承されていることが提案されている。これによって、本発明に係る車両変速機を備えた自動車の後進を可能にするために、反転段に類似して作業する回転方向逆転を達成することができる。

最後、第２の軸から出発して中間軸へのトルク供給のためには、第２の軸に、この第２の軸に相対回動不能に結合された、結合歯車に回転噛合している歯車が配置されており、これによって、第２の軸もしくは第２の円錐形ディスク対と中間軸との間でトルク伝達が可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る車両変速機の原理図である。 図１に示した車両変速機に設けられたクラッチおよびワンウェイクラッチの位置のマトリックスを示す図である。 図１において円で囲んだ、入力軸と、構成部材が配置された中間軸との構造の範囲の拡大図である。 本発明に係る車両変速機の種々異なる走行レンジを示す図である。 図２および図３に類似した図を含む第２の実施の形態に係る車両変速機の原理図である。 図２および図３に類似した図を含む第３の実施の形態に係る車両変速機の原理図である。

本発明を以下に図面につき詳しく説明する。

図１には、本発明の第１の実施の形態に係る車両変速機１の原理図が示してある。

この車両変速機１は入力軸２を有している。この入力軸２を介して、内燃機関（図示せず）から入力トルクを車両変速機１に導入することができる。中間軸３には、中間歯車４と出力歯車５とが相対回動可能に支承されて配置されている。このことは、図１に示した円で囲んだ範囲の構造を拡大して示した図３から明らかである。

中間軸３には、結合歯車６が相対回動不能に配置されていて、中間軸３にトルクを導入するために働く。さらに図３から明らかであるように、入力軸２にクラッチＫ１が配置されており、これによって、このクラッチＫ１の接続時に入力軸２から中間軸３への回転力伝達が可能となる。第２のクラッチＫ２を介して、トルクもしくは回転力（ねじり力）を入力軸２から中間歯車４に伝達することができる。

この中間歯車４は歯車７に回転噛合している。この歯車７は第１の軸８に係合している。この第１の軸８によって、第１の円錐形ディスク対９を駆動することができる。この第１の円錐形ディスク対９と第２の円錐形ディスク対１０とには、たとえばリンクプレートチェーンの形の巻掛け手段１１が配置されている。この巻掛け手段１１によって、両円錐形ディスク対の間で力伝達が行われる。

第２の円錐形ディスク対１０は第２の軸１２に配置されている。この第２の軸１２には、歯車１３が相対回動可能に配置されている。この歯車１３は後進クラッチＫＲを介して第２の軸１２に相対回動不能に結合することができ、これによって、歯車１３と出力歯車５とに回転噛合している歯車１４による歯車１３から出力歯車５への回転力伝達を介して、本発明に係る車両変速機１を備えた自動車の後進が可能となる。第２の円錐形ディスク対１０の一方のディスクには、歯車１５が配置されている。この歯車１５は結合歯車６に回転噛合しており、これによって、中間軸３と第２の円錐形ディスク対１０との間でのトルク伝達が可能となる。

図２には、図１に示した本発明に係る車両変速機１に設けられたクラッチおよびワンウェイクラッチの位置のマトリックスが示してある。このマトリックスにおいて、「Ｘ」は、各クラッチＫ１，Ｋ２，ＫＲが接続されていることを意味している。「

」は、相応のワンウェイクラッチが空転させられる、すなわち、回転力を伝達しないことを意味しており、「Ｓ」は、相応のワンウェイクラッチがロックされている、すなわち、回転力を伝達することができることを意味している。

対応する走行レンジ「Ｌｏｗ」，「Ｈｉｇｈ」，「Ｒｅｖ」は、図４に示してある。

この図４において、「Ｌｏｗ」は、本発明に係る車両変速機１の、著しく変速された切換位置、つまり、低速段に変速された切換位置を意味している。この切換位置では、クラッチＫ２が接続されており、すなわち、閉鎖されており、ワンウェイクラッチＦ４がトルクを伝達し、ワンウェイクラッチＦ３が空転させられる。「Ｌｏｗ」の場合、車両変速機１におけるパワーフローは、入力軸２と、接続されたクラッチＫ２と、中間歯車４と、歯車７とを介して第１の軸８に延びている。そこから、回転力は第１の円錐形ディスク対９と巻掛け手段１１とを介して第２の円錐形ディスク対１０に伝達され、結合歯車６を介して中間軸３に導入され、そこで、ロックされたワンウェイクラッチＦ４を介して出力歯車５に導入され、そこから、車両（図示せず）のパワートレーンに導入することができる。

「Ｌｏｗ」の場合、ワンウェイクラッチＦ４は中間軸３と出力歯車５との間に位置しており、ワンウェイクラッチＦ３は回転力を中間歯車４と出力歯車５との間で伝達することができる。

より長く変速されたレンジ「Ｈｉｇｈ」、つまり、高速段に変速されたレンジ「Ｈｉｇｈ」では、クラッチＫ１が接続されており、ワンウェイクラッチＦ４が空転させられ、ワンウェイクラッチＦ３がロックされる。「Ｈｉｇｈ」の場合、回転力伝達は入力軸２から、接続されたクラッチＫ１を介して中間軸３に行われる。そこから、回転力は結合歯車６を介して第２の軸１２に導入され、第２の円錐形ディスク対１０と巻掛け手段１１とを介して第１の円錐形ディスク対９に伝達され、そこから、第１の軸８と歯車７とを介して中間歯車４に供給され、ロックされたワンウェイクラッチＦ３を介して出力歯車５に伝達される。そこから、回転力を再び車両のパワートレーンに導入することができる。

後進レンジ「Ｒｅｖ」では、回転力伝達が入力軸２から、接続されたクラッチＫ２を介して中間歯車４に行われる。そこから、回転力は歯車７を介して第１の軸８に導入され、第１の円錐形ディスク対９と巻掛け手段１１とを介して第２の円錐形ディスク対１０に伝達される。第２の軸１２と、接続された後進クラッチＫＲとを介して、回転力が、第２の軸１２に相対回動可能に支承された歯車１３に伝達される。この歯車１３は、この歯車１３に噛み合う別の歯車１４と一緒に反転段として機能し、回転力を出力歯車５に導入する。これによって、反転段を備えた車両の後進が可能となる。

図５では、右側部分に第２の実施の形態に係る車両変速機１が示してあり、左上には、２つのクラッチおよび２つのワンウェイクラッチの構造形態および配置形態が示してあり、左下には、図５に示した車両変速機１の種々異なる走行レンジにおけるクラッチおよびワンウェイクラッチの位置が示してある。

難なく明らかであるように、この実施の形態では、入力軸２と中間軸３との間にワンウェイクラッチＦ１が配置されており、中間軸３と出力歯車５との間に別のワンウェイクラッチＦ４が配置されている。クラッチＫ２は、入力軸２と中間歯車４との間の回転力伝達経路に配置されている。

走行レンジ「Ｒｅｖ」では、後進クラッチ「ＫＲ」が接続されており、ワンウェイクラッチＦ１が空転させられ、同じく、ワンウェイクラッチＦ４も空転させられ、クラッチＫ２が接続されている。「Ｒｅｖ」の場合、トルク経路もしくは回転力伝達経路は、図４に示した「Ｒｅｖ」に対応している。

走行レンジ「Ｌｏｗ」では、ワンウェイクラッチＦ１が空転させられ、ワンウェイクラッチＦ４がロックされており、クラッチＫ２が接続されている。「Ｌｏｗ」の場合、回転力伝達経路は、図４に相俟って説明した走行レンジ「Ｌｏｗ」の経路に対応している。

走行レンジ「Ｈｉｇｈ」では、ワンウェイクラッチＦ１がロックされており、ワンウェイクラッチＦ４が空転させられ、クラッチＫ３が接続される。回転力伝達の経路は、図４に相俟って説明した走行レンジ「Ｈｉｇｈ」の経路に対応している。

図６では、右側に本発明の第３の実施の形態に係る車両変速機１の原理図が示してある。左上には、２つのクラッチおよび２つのワンウェイクラッチの構造形態および配置形態が示してあり、左下には、図６に示した車両変速機１の種々異なる走行レンジにおけるクラッチおよびワンウェイクラッチの位置が示してある。

変速機１の第３の実施の形態では、入力軸２と中間軸３との間にワンウェイクラッチＦ１が位置している。入力軸２と中間歯車４との間にも同じくワンウェイクラッチＦ２が位置している。クラッチＫ３は中間歯車４と出力歯車５との間の回転力伝達経路に位置しており、別のクラッチＫ４は中間軸３と出力歯車５との間に位置している。

図５および図６に示した変速機１の、車両の後進のために必要となる部材の構成は、図１に示した変速機１の相応の部材の配置形態に相当している。

図６に示した車両変速機１を後進（「Ｒｅｖ」）の位置に切り換えたい場合には、後進クラッチＫＲが接続され、入力軸２と中間軸３との間のワンウェイクラッチＦ１が空転させられ、入力軸２と中間歯車４との間のワンウェイクラッチＦ２が、ロックされた位置に位置している。すなわち、このロックされた位置では、回転力を入力軸２から、図１に相俟って位置「Ｒｅｖ」に対して説明した回転力伝達経路に関連して出力歯車５にまで伝達することができる。

低速段に変速された走行位置「Ｌｏｗ」では、ワンウェイクラッチＦ１が空転させられ、ワンウェイクラッチＦ２が、ロックされた位置に位置しており、すなわち、回転力を中間歯車４に伝達し、そこから、入力軸２を介して供給された入力トルクが、図４に対する走行位置「Ｌｏｗ」に相俟って説明した回転力伝達経路に相応して出力歯車５に伝達される。

高速段に変速された走行レンジ「Ｈｉｇｈ」では、ワンウェイクラッチＦ１が、ロックされた位置に位置しており、ワンウェイクラッチＦ２が、空転させられる位置に位置しており、クラッチＫ３が接続されており、これによって、回転力伝達が入力軸２から中間軸３に行われ、そこから、走行位置「Ｈｉｇｈ」に相応した回転力伝達経路により出力歯車５にまで行われる。

本発明に係る車両変速機によって、公知の車両変速機の変速比幅を全て通過するために必要となる４つのクラッチのうち少なくとも１つ、図示の実施の形態では、それぞれ２つのクラッチを省略することが可能となる。これによって、車両変速機の構造が、公知の車両変速機の構造に比べて簡単になり、また、本発明に係る車両変速機の制御を公知の車両変速機における事例よりも簡単に行うことも可能となる。なぜならば、省略されたクラッチをもはや各断続のために制御する必要がないからである。これによって、省略されたクラッチを操作するために必要となるアクチュエータ機構も省略される。

なお、個々に詳しく前述していない本発明の特徴に関しては、請求項および図面に詳細に記載してある。

１ 車両変速機
２ 入力軸
３ 中間軸
４ 中間歯車
５ 出力歯車
６ 結合歯車
７ 歯車
８ 第１の軸
９ 第１の円錐形ディスク対
１０ 第２の円錐形ディスク対
１１ 巻掛け手段
１２ 第２の軸
１３ 歯車
１４ 歯車
１５ 歯車
Ｋ１ クラッチ
Ｋ２ クラッチ
Ｋ３ クラッチ
Ｋ４ クラッチ
ＫＲ クラッチ
Ｆ１ ワンウェイクラッチ
Ｆ２ ワンウェイクラッチ
Ｆ３ ワンウェイクラッチ
Ｆ４ ワンウェイクラッチ

Claims (4)

1. 無段階に可変の変速比を有する車両変速機（１）であって、第１の軸（８）に配置された第１の円錐形ディスク対（９）と、第２の軸（１２）に配置された第２の円錐形ディスク対（１０）と、両円錐形ディスク対（９，１０）の間に配置された巻掛け手段（１１）と、入力軸（２）と、中間軸（３）とが設けられており、該中間軸（３）に、第１の軸（８）に回転噛合可能な中間歯車（４）と、出力歯車（５）とが、相対回動可能に支承されていて、結合歯車（６）が、相対回動不能に配置されており、入力軸（２）と中間軸（３）との間に第１の回転力伝達装置が配置されており、入力軸（２）と中間歯車（４）との間に第２の回転力伝達装置が配置されており、中間歯車（４）と出力歯車（５）との間に第３の回転力伝達装置が配置されており、中間軸（３）と出力歯車（５）との間に第４の回転力伝達装置が配置されている形式のものにおいて、前記回転力伝達装置の少なくとも１つが、ワンウェイクラッチ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）であり、第２の軸（１２）に、出力歯車（５）にクラッチ（ＫＲ）によって回転力伝達噛合可能である歯車（１３）が、相対回動可能に支承されており、第２の軸（１２）に相対回動不能に結合された、結合歯車（６）に回転噛合している歯車（１５）が設けられていることを特徴とする、無段階に可変の変速比を有する車両変速機。
2. 前記第１の回転力伝達装置と前記第２の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのクラッチ（Ｋ１，Ｋ２）であり、前記第３の回転力伝達装置と前記第４の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのワンウェイクラッチ（Ｆ３，Ｆ４）である、請求項１記載の車両変速機。
3. 前記第１の回転力伝達装置と前記第４の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのワンウェイクラッチ（Ｆ１，Ｆ４）であり、前記第２の回転力伝達装置と前記第３の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのクラッチ（Ｋ２，Ｋ３）である、請求項１記載の車両変速機。
4. 前記第１の回転力伝達装置と前記第２の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのワンウェイクラッチ（Ｆ１，Ｆ２）であり、前記第３の回転力伝達装置と前記第４の回転力伝達装置とが、それぞれ１つのクラッチ（Ｋ３，Ｋ４）である、請求項１記載の車両変速機。

Images