JP6247690B2 - 出力連結動力経路を有するボール式cvt - Google Patents

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Description

(関連出願)
本願は、米国仮出願第61/697,917号(2012年9月7日出願)、米国仮出願第61/779,687号(2013年3月13日出願)の利益を主張し、これらの出願は、参照により本明細書に引用される。
自動および手動トランスミッションは、一般に、自動車車両上で使用される。そのようなトランスミッションは、エンジン回転数が、車の消費量および排出量を制限するために調節される必要があるため、ますます複雑になりつつある。通常のトランスミッションにおけるエンジン回転数のより微妙な制御は、典型的には、ギヤを追加し、全体的複雑性およびコストを増加することのみによって行われる。6速手動トランスミッションは、したがって、8または9速自動トランスミッションと同じくらい頻繁となる。
特に、自動車両内における動力の伝達のためのシステム、デバイス、および方法が、提供される。本開示の種々の実施形態によると、動力は、トルクを2つ以上のトルク経路に分割することによって、典型的には、より小さくかつさらにより少ない機械構成要素を用いて、より円滑かつより効率的様式において、伝達されることができる。本明細書に説明される、または本開示を熟読することによって当業者に明白となる装置は、トランスアクスルまたは任意の他のタイプのトランスミッション内で使用され得る。
本開示の側面は、動力を伝達するための装置を提供する。本装置は、動力入力シャフトと、遊星ギヤセットと、連続可変トランスミッション(CVT)等のバリエータとを備えている。CVTの側面は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、第60/616,399号または第AU2011224083A1号に説明されている。遊星ギヤセットは、典型的には、内燃エンジンからの動力入力シャフトと係合される。バリエータは、ギヤセットと係合される。本装置、特に、遊星ギヤセットおよびバリエータの構成は、トルクを第1のトルク経路と第2のトルク経路との間で分割するように構成される。
バリエータは、入力リングおよび出力リングを備え得る。遊星ギヤセットは、一式の遊星ギヤと、一式の遊星ギヤおよびバリエータの入力リングと係合される太陽ギヤと、動力入力シャフトおよび一式の遊星ギヤと係合されるキャリアと、一式の遊星ギヤおよびバリエータの出力リングと係合されるリングギヤとを備え得る。第1のトルク経路は、動力入力シャフトから、キャリア、遊星ギヤ、太陽ギヤ、入力リング、バリエータの出力リング、次いで、遊星ギヤセットのリングギヤへと通り得る。第2のトルク経路は、動力入力シャフトから、キャリア、遊星ギヤ、次いで、遊星ギヤセットのリングギヤへと通り得る。いくつかの実施形態では、装置から動力を出力するためのギヤボックスは、遊星ギヤセットに連結され得る。ギヤボックスは、遊星ギヤセットのリングおよび自動車両のディファレンシャルに連結され得る。ギヤボックスは、例えば、3速ギヤボックスであり得る。
本開示の別の側面は、動力を伝達する方法を提供する。典型的には、内燃エンジンからの入力シャフトが、駆動される。入力シャフトからのトルクは、第1のトルク経路と第2のトルク経路との間で分割される。第1および第2のトルク経路は、組み合わせられ、単一出力を形成する(すなわち、動力分割構成)。第1および第2のトルク経路は、本明細書に説明されるように、遊星ギヤセットの種々の構成要素および遊星ギヤセットに連結されたバリエータを通る。バリエータは、連続可変トランスミッション(CVT)を備え得る。第1のトルク経路は、例えば、動力入力シャフトから、遊星ギヤセットのキャリア、遊星ギヤセットの遊星ギヤ、遊星ギヤセットの太陽ギヤ、バリエータの入力リング、バリエータの出力リング、次いで、遊星ギヤセットのリングギヤへと通り得る。第2のトルク経路は、例えば、動力入力シャフトから、遊星ギヤセットのキャリア、遊星ギヤセットの遊星ギヤ、次いで、遊星ギヤセットのリングギヤへと通り得る。
本開示のさらに別の側面は、パワートランスミッションのための装置を提供する。本装置は、動力入力シャフトと、動力入力シャフトと係合される入力遊星ギヤセットと、入力ギヤセットと係合されるバリエータと、バリエータと係合される出力遊星ギヤセットと、パワートランスミッション装置の複数の動作モード間で切り替えるための1つ以上のクラッチおよびブレーキとを備えている。本装置は、複数のトルク経路間でトルクを分割するように構成される。
バリエータは、入力リングおよび出力リングを備え得、連続可変トランスミッション(CVT)であり得る。入力遊星ギヤセットは、一式の入力遊星ギヤと、入力遊星ギヤおよびバリエータの入力リングと係合される入力太陽ギヤと、入力遊星ギヤおよび動力入力シャフトと係合される入力キャリアと、入力遊星ギヤと係合される入力リングとを備え得る。出力遊星ギヤセットは、一式の出力遊星機構ギヤと、動力入力シャフトおよび出力遊星ギヤと係合される出力太陽ギヤと、出力遊星ギヤおよび装置から動力を出力するためのギヤボックスと係合される出力キャリアと、出力遊星およびバリエータの出力リングと係合される出力リングとを備え得る。パワートランスミッション装置はさらに、2つの遊星ギヤセットの入力リングおよび出力リングギヤを係合する副軸を備え得る。1つ以上のクラッチは、第1のクラッチおよび第2のクラッチを備え得る。第1のクラッチは、出力太陽ギヤをバリエータの出力リングと係合するように係合されるように構成され得る。第2のクラッチは、動力入力シャフトを出力太陽ギヤと係合するように係合されるように構成され得る。パワートランスミッション装置はさらに、パワートランスミッション装置の追加の動作モードを達成するために、出力太陽を保持するブレーキを備え得る。パワートランスミッション装置はさらに、出力遊星ギヤセットの出力キャリアならびに自動車両のディファレンシャルに連結された3速ギヤボックス等のギヤボックスを備え得る。
パワートランスミッション装置の複数の動作モードは、第1のモード、第2のモード、および第3のモードを備え得る。第1、第2、および第3のモードは、種々の連続可変トランスミッション(CVT)モードを備え得る。第1のモードは、第1および第2のクラッチを解放しながら、ブレーキを係合することによって、選択され得る。第2のモードは、ブレーキおよび第1のクラッチを解放しながら、第2のクラッチを係合することによって、選択され得る。第3のモードは、ブレーキおよび第2のクラッチを解放しながら、第1のクラッチを係合することによって、選択され得る。
本実施形態では、トルクは、第1および第3のモードでは、2つの経路、すなわち、バリエータを通る第1の経路と、副軸を通る第2の経路とに分割され得る。トルクはまた、代わりに、第2のモードでは、3つの経路、すなわち、バリエータを通る第1の経路と、副軸を通る第2の経路と、動力入力シャフトと出力遊星ギヤセットの出力太陽ギヤとの間の第3の経路とに分割され得る。
本明細書に提供されるのは、本明細書に説明される実施形態のいずれかまたは本明細書の開示を熟読することによって当業者に明白となる、パワートランスミッション装置を備えている、車両である。本明細書に説明される、または本明細書の開示を熟読することによって当業者に明白となるであろう、パワートランスミッション装置(可変トランスミッション)の実施形態が、種々の車両駆動系における使用のために検討される。非限定的実施例として、本明細書に開示される可変トランスミッションは、自転車、原動機付き自転車、スクーター、オートバイ、自動車、電気自動車、トラック、四輪駆動車(SUV)、芝刈り機、トラクタ、収穫機、農業用機械、全地形用車両(ATV)、ジェットスキー、個人用船舶、飛行機、列車、ヘリコプター、バス、フォークリフト、ゴルフカート、内燃機船、蒸気船、潜水艦、航空機、またはトランスミッションを採用する他の車両において使用され得る。
本明細書の図および説明は、ボール式バリエータ(CVT)を対象とするが、代替実施形態は、可変径プーリ(VDP)またはリーブ駆動機、トロイダルまたはころ軸受ベースのCVT(Extroid CVT)、磁気CVTまたはmCVT、ラチェットCVT、静水圧CVT、NaudicインクリメントCVT(iCVT)、コーンCVT、ラジアルころ軸受CVT、遊星機構CVT、または任意の他のバージョンのCVT等のバリエータ(CVT)の別のバージョンも検討される。
いくつかの実施形態では、パワートランスミッション装置はさらに、トラクション流体を備えている。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
パワートランスミッションのための装置であって、
動力入力シャフトと、
前記動力入力シャフトと係合される遊星ギヤセットと、
前記ギヤセットと係合されるバリエータと
を備え、
前記装置は、トルクを第1のトルク経路と第2のトルク経路との間で分割するように構成されている、装置。
(項目2)
前記バリエータは、連続可変トランスミッション(CVT)を備えている、項目1に記載のパワートランスミッション装置。
(項目3)
前記バリエータは、入力リングおよび出力リングを備えている、項目1に記載のパワートランスミッション装置。
(項目4)
前記遊星ギヤセットは、一式の遊星ギヤと、前記一式の遊星ギヤおよび前記バリエータの前記入力リングと係合される太陽と、前記動力入力シャフトおよび前記一式の遊星ギヤと係合されるキャリアと、前記一式の遊星ギヤおよび前記バリエータの前記出力リングと係合されるリングギヤとを備えている、項目3に記載のパワートランスミッション装置。
(項目5)
前記第1のトルク経路は、前記動力入力シャフトから、前記遊星ギヤセットの前記キャリア、前記遊星ギヤセットの前記遊星ギヤ、前記遊星ギヤセットの前記太陽ギヤ、前記バリエータの前記入力リング、前記バリエータの前記出力リング、次いで、前記遊星ギヤセットの前記リングギヤへと通っている、項目4に記載のパワートランスミッション装置。
(項目6)
前記第2のトルク経路は、前記動力入力シャフトから、前記遊星ギヤセットの前記キャリア、前記遊星ギヤセットの前記遊星ギヤ、次いで、前記遊星ギヤセットの前記リングギヤへと通っている、項目4に記載のパワートランスミッション装置。
(項目7)
前記装置から動力を出力するためのギヤボックスをさらに備え、前記ギヤボックスは、前記遊星ギヤセットに連結されている、項目4に記載のパワートランスミッション装置。
(項目8)
前記ギヤボックスは、前記遊星ギヤセットの前記リングギヤに連結されている、項目7に記載のパワートランスミッション装置。
(項目9)
前記ギヤボックスは、ディファレンシャルに連結されている、項目7に記載のパワートランスミッション装置。
(項目10)
前記ギヤボックスは、3速ギヤボックスを備えている、項目7に記載のパワートランスミッション装置。
(項目11)
動力を伝達する方法であって、
入力シャフトを駆動させることと、
前記入力シャフトからのトルクを第1のトルク経路と第2のトルク経路との間で分割することと、
前記第1および第2のトルク経路を組み合わせ、単一出力を形成することと
を含む、方法。
(項目12)
前記第1および第2のトルク経路は、遊星ギヤセットおよび前記遊星ギヤセットに連結されたバリエータを通っている、項目11に記載の動力伝達方法。
(項目13)
バリエータは、連続可変トランスミッション(CVT)を備えている、項目12に記載の動力伝達方法。
(項目14)
前記第1のトルク経路は、前記動力入力シャフトから、前記遊星ギヤセットのキャリア、前記遊星ギヤセットの一式の遊星ギヤ、前記遊星ギヤセットの太陽ギヤ、前記バリエータの入力リング、前記バリエータの出力リング、次いで、前記遊星ギヤセットのリングギヤへと通っている、項目13に記載の動力伝達方法。
(項目15)
前記第2のトルク経路は、前記動力入力シャフトから、前記遊星ギヤセットのキャリア、前記遊星ギヤセットの一式の遊星ギヤ、次いで、前記遊星ギヤセットのリングギヤへと通っている、項目13に記載の動力伝達方法。
(項目16)
パワートランスミッションのための装置であって、
動力入力シャフトと、
前記動力入力シャフトと係合される入力遊星ギヤセットと、
前記入力ギヤセットと係合されるバリエータと、
前記バリエータと係合される出力遊星ギヤセットと、
前記パワートランスミッション装置の複数の動作モード間を切り替えるための1つ以上のクラッチおよびブレーキと
を備え、
前記装置は、複数のトルク経路間でトルクを分割するように構成されている、装置。
(項目17)
前記バリエータは、入力リングおよび出力リングを備えている、項目16に記載のパワートランスミッション装置。
(項目18)
前記バリエータは、ねじり連続可変トランスミッション(CVT)を備えている、項目16に記載のパワートランスミッション装置。
(項目19)
前記入力遊星ギヤセットは、一式の入力遊星ギヤと、前記入力遊星ギヤおよび前記バリエータの入力リングと係合される入力太陽と、前記入力遊星ギヤおよび前記動力入力シャフトと係合される入力キャリアと、前記入力遊星ギヤと係合される入力リングギヤとを備え、
前記出力遊星ギヤセットは、一式の出力遊星ギヤと、前記動力入力シャフトおよび前記出力遊星と係合される出力太陽ギヤと、前記出力遊星ギヤおよび前記装置から動力を出力するためのギヤボックスと係合される出力キャリアと、前記出力遊星ギヤおよび前記バリエータの出力リングと係合される出力リングギヤとを備えている、
項目16に記載のパワートランスミッション装置。
(項目20)
前記2つの遊星ギヤセットの前記入力リングおよび前記出力リングギヤを係合する副軸をさらに備えている、項目19に記載のパワートランスミッション装置。
(項目21)
前記1つ以上のクラッチは、第1のクラッチおよび第2のクラッチを備え、前記第1のクラッチは、前記出力太陽を前記バリエータの出力リングと機械的に連結するように係合されるように構成され、前記第2のクラッチは、前記動力入力シャフトを前記出力太陽と機械的に連結するように係合されるように構成され、前記パワートランスミッション装置は、前記パワートランスミッション装置の追加の動作モードを達成するために、前記出力太陽を保持するブレーキをさらに備えている、項目20に記載のパワートランスミッション装置。
(項目22)
前記パワートランスミッション装置の前記複数の動作モードは、第1のモード、第2のモード、および第3のモードを備えている、項目21に記載のパワートランスミッション装置。
(項目23)
前記第1、第2、および第3のモードは、連続可変トランスミッションモードを備えている、項目22に記載のパワートランスミッション装置。
(項目24)
前記第1のモードは、前記第1および第2のクラッチを解放しながら、前記ブレーキを係合することによって選択される、項目22に記載のパワートランスミッション装置。
(項目25)
前記第2のモードは、前記ブレーキおよび前記第1のクラッチを解放しながら、前記第2のクラッチを係合することによって選択される、項目22に記載のパワートランスミッション装置。
(項目26)
前記第3のモードは、前記ブレーキおよび前記第2のクラッチを解放しながら、前記第1のクラッチを係合することによって選択される、項目22に記載のパワートランスミッション装置。
(項目27)
トルクは、前記第1および第3のモードでは、前記バリエータを通る第1の経路と、前記副軸を通る第2の経路とに分割される、項目22に記載のパワートランスミッション装置。
(項目28)
トルクは、前記第2のモードでは、前記バリエータを通る第1の経路と、前記副軸を通る第2の経路と、前記動力入力シャフトと前記出力遊星ギヤセットの前記出力太陽ギヤとの間の第3の経路とに分割される、項目22に記載のパワートランスミッション装置。
(項目29)
前記出力遊星ギヤセットの前記出力キャリアと係合されるギヤボックスをさらに備えている、項目19に記載のパワートランスミッション装置。
(項目30)
前記ギヤボックスは、ディファレンシャルと係合される、項目29に記載のパワートランスミッション装置。
(項目31)
前記ギヤボックスは、3速ギヤボックスを備えている、項目29に記載のパワートランスミッション装置。
(項目32)
トラクション流体潤滑剤をさらに備えている、項目1−10、16−31のいずれかに記載のパワートランスミッション装置。
(項目33)
項目1−10、16−31のいずれかに記載のパワートランスミッション装置を備えている車両。
(参照による引用)
本明細書に記載の全ての刊行物、特許、および特許出願は、各個々の刊行物、特許、または特許出願が、具体的かつ個々に、参照することによって組み込まれるように示される場合と同様に参照することによって本明細書に組み込まれる。
本発明の新規特徴は、添付の請求項に詳細に記載される。本発明の特徴および利点のさらなる理解は、例証的実施形態を記載する、本発明の原理が利用される、以下の発明を実施するための形態および付随の図面を参照することによって得られるであろう。
図1は、連続可変遊星機構(CVP)バリエータの側面断面図である。 図2は、図1のCVPバリエータのボールおよびリングの拡大側面断面図である。 図3は、自動車内で使用される連続可変トランスミッション(CVT)のブロック図である。 図4は、自動車内で使用される、本開示のある実施形態による、連続可変トランスミッション(CVT)のブロック図である。 図5は、図4のCVTの車速線図のグラフである。 図6は、自動車内で使用される、本開示の別の実施形態による、連続可変トランスミッション(CVT)のブロック図である。 図7は、図6のCVTの入力遊星機構ギヤの車速線図のグラフである。 図8は、その異なるモードにおける図6のCVTの出力遊星機構ギヤの車速線図のグラフである。
自動車車両上で一般に使用される自動および手動トランスミッションに加え、連続可変トランスミッションまたはCVTが開発されている。それらのCVTは、可変プーリを伴うベルト、トロイダル形状、円錐形状等の多くのタイプである。CVTの原理は、エンジンが、車の速度の関数として、トランスミッション比を無段階に変化させることによって、その最も効率的回転速度で稼働することを可能にするというものである。必要な場合、例えば、加速するとき、CVTはまた、より多くの動力を提供する比にシフトすることができる。CVTは、比をシフトするために係合解除することによってパワートランスミッションの中断を要求する、通常のトランスミッションとは反対に、パワートランスミッションにいかなる中断も伴わずに、最小比から最大比に比を変化させることができる。CVTの具体的使用は、無段可変トランスミッションまたはIVTである。CVTが、正の速度比に制限される場合、IVT構成は、ギヤをニュートラルし、無段階に逆転させることさえできる。CVTは、いくつかの駆動系構成において、IVTとして使用されることができる。
手動トランスミッション、自動トランスミッション、およびCVTを含む、多くの現在使用されている自動車両トランスミッションでは、動力およびトルクは、円滑または効率的様式で伝達されない。これは、燃料効率を低減させ得、円滑ではない乗り心地をもたらし得る。したがって、円滑かつ効率的な動力およびトルク伝達のための改良された自動車両トランスミッションが、所望される。
本開示内において、我々は、Fallbrook Technologies, Inc.が、参考文献第US60/616,399号および第AU2011224083A1号の特許に対して適用した、連続可変遊星機構のためのCVPとしても知られる、ボール式CVTに基づく新しい駆動系構成を紹介する。このCVTは、図1に示されるように、用途に応じて、ある数のボール997(例えば、3−15個のボール)と、入力995および出力996として、ボール997と接触する円錐形表面を伴う、2つのディスク995、996と、アイドラ999とを備えている。ボールは、車軸998上に搭載され、それら自体は、ケージまたはキャリア内に保持され、ボールの軸を傾斜させることによって、比を変更することが可能である。アイドラ999は、ケージ内のボールの下方に位置する。Milnerによって生産されるが、若干、異なるもの等、他のタイプのボールCVTもまた、存在する。
作業原理は、図2に示される。CVP自体は、トラクション流体と協働する。ボールと円錐形リングとの間の潤滑剤は、高圧力では、固体として作用し、入力リングから、ボールを通して、出力リングに動力を伝達する。ボールの軸を傾斜させることによって、比は、入力と出力との間で変化させられることができる。軸が水平であるとき、比は、1(1:1)であり、軸が傾斜させられると、軸と接点との間の距離が変化し、全体的比を修正する。(入力半径>出力半径=アンダードライブ;入力半径<出力半径=オーバードライブ)。ボールの軸は全て、ケージ内に含まれる機構によって同時に傾斜させられる。
車内では、CVT103は、CVP(連続可変遊星機構)を含み、従来のトランスミッションに取って代わるために使用され、図3に示されるように、エンジン100とディファレンシャル102との間に位置する。CVT103に深刻な損傷を及ぼし得る伝達トルクピークおよび振動を回避するために、ねじりダンパ101が、エンジンとCVT103との間に導入される必要がある。いくつかの構成では、このダンパ101は、始動機能のためのクラッチと連結されることができる。
図4に描写される1つの構成は、遊星ギヤセット8を使用し、トルクを2つの異なる経路間で分割する。動力の一部は、CVP5を通る一方、他の一部は、より高い効率で、直接、遊星ギヤセット8から、機械的経路を通って、出力に渡るであろう。この動力分割は、比較的に小型のCVPを可能にし、トランスミッションの本来の効率を増加させる。その構成の中心部品は、本書で前述されたバリエータ5である。バリエータの両側のボールランプが、トルクを伝達するために必要なクランプ力を提供する。
本構成は、CVP機能を果たす1つのみのモードを使用する。低速および逆進エリア内で速度範囲を拡張するために、3速ギヤボックス22が、CVPの後に追加されることができる。本構成は、IVPモードを有していないので、スリッピングクラッチまたはトルクコンバータが、随意に、停止からの始動を可能にするために使用される。
内燃エンジン(ICE)は、キャリア3に結合され、順に、キャリア3は、遊星ギヤセット8の遊星1に結合される。遊星ギヤセット8の太陽2は、バリエータ入力リング6に接続される。遊星ギヤセット8のリング4は、バリエータ出力リング7に結合される。この共通リング7は、3速ギヤボックスに接続され、広がり(spread)を増加させ、より高い逆進速度を可能にする。
図5は、遊星ギヤセット8の車速線図を示す。3つの水平軸は、それぞれ、下から上に、太陽回転速度、キャリア回転速度、およびリング回転速度を表す。キャリアは、入力であり、典型的には、常時、ICE速度で回転する。リングは、出力であり、3速ギヤボックスに結合される。達成可能な出力速度は、2つの点線の対角線間の対角陰影で上水平軸上に記載される。上水平軸上に記載される破線領域は、追加のギヤボックスによって補完されることができる。上水平軸上に記載される点線領域は、スリッピングクラッチまたはトルクコンバータによって補完される必要がある。
本デバイスは、連続的にその比を変更させ、消費または動力の目的に応じて、エンジンのために達成可能な最良比を提供することが可能である。手動または自動トランスミッションでは、いくつかの所定の離散比のみ、利用可能であり、パワートランスミッションの中断が、比をシフトさせるために必要とされる。概して、本デバイスにおける動力中断は、追加のギヤボックスのギヤシフトの間のみ生じる。本構成の他の利点は、非常に小型のバリエータが選定されることができることである。広がりは、追加の(より小さい)ギヤボックスが追加され、トランスミッションの本来の効率が、動力分割デバイス内でCVPを使用することによって増加させられ、したがって、動力の一部をより効率的機械的経路を通って渡らせる場合、従来のギヤボックスと同様である。本来の効率は、バリエータ入力リングが、太陽に接続され、トルクがより低く、したがって、より多くの動力が、機械的経路(リング)を通して伝達されるため、高くなるであろう。
別の実施形態構成(図6に描写される)は、2つの遊星ギヤセット(入力遊星ギヤセット10、出力遊星ギヤセット12)を使用して、トルクを異なる経路間で分割する。入力遊星ギヤセット10は、遊星1aと、太陽2aと、キャリア3aと、リング4aとを含む。同様に、出力遊星ギヤセット12は、遊星1bと、太陽2bと、キャリア3bと、リング4bとを含む。動力の一部は、CVP5を通る一方、他の一部は、より高い効率で、機械的経路を通って出力に渡るであろう。2つのクラッチ(第1のクラッチ16、第2のクラッチ18)および1つのブレーキ14が、3つの異なるCVPモードを有するために必要とされ得る。この動力分割は、より小さいCVPを有し、トランスミッションの本来の効率を増加させることを可能にする。その構成の中心部品は、本書に前述されるバリエータである。バリエータの両側のボールランプが、トルクを伝達するために必要なクランプ力を提供する。
CVP機能を果たす、3つのモードが存在する。前進低速度および逆進速度を可能にするために、3速ギヤボックスが、CVP後に追加される。本構成は、IVPモードを有していないので、スリッピングクラッチまたはトルクコンバータが、停止からの始動および低速度を可能にするために使用されることができる。
ICEは、入力遊星ギヤセット10のキャリア3aに結合され、第2のクラッチ18を通して、出力遊星ギヤセット12の太陽2に結合されることができる。入力遊星ギヤセット10の太陽2aは、バリエータ入力リングに結合される一方、バリエータ出力リングは、出力遊星ギヤセット12のリング4bに接続される。それぞれ、2つの遊星ギヤセット10、12のリング4a、4bの両方は、副軸20を用いて結合される。バリエータ出力リングはまた、第1のクラッチ16を係合することによって、出力遊星機構太陽2bに接続されることができる。ブレーキ14は、出力遊星機構太陽2bを保持し、追加のモードを行うことを可能にする。出力は、出力遊星機構のキャリア3bによって行われ、直接、追加の3速ギヤボックス22に結合される。
3つのモードは、2つのクラッチ16、18のうちの1つまたはブレーキ14を係合し、他の2つを解放することによって選択される。第1のモード(CVP1)は、ブレーキ14を係合し、したがって、出力遊星ギヤセット12の太陽2bを固定して保持することによって得られる。第2のモード(CVP2)は、第2のクラッチ18を係合し、その他を解放することによって選択される一方、第3のモード(CVP3)は、第1のクラッチ16を係合することによって選択される。第1および第3のモードでは、動力の一部は、CVP5を通って渡り、その一部は、副軸20を通る。第2のモード(CVP2)では、追加の動力経路が、ICEと出力遊星ギヤセット12の太陽2bとの間に作成され、したがって、動力を2回分割する。出力遊星ギヤセット12は、それらの異なる経路をそのキャリア3b上の単一出力に組み合わせる。
図7は、入力遊星ギヤセット10の車速線図を示す。3つの水平軸は、それぞれ、下から上に、太陽2a回転速度、キャリア3a回転速度、およびリング4a回転速度を表す。入力遊星ギヤセット10のキャリア3aは、直接、ICEに接続される。リング4a速度は、CVP比の関数として決定され、次いで、直接、副軸20を通して、出力遊星機構リング4bに適用される。
図8は、3つのモードのための出力遊星ギヤセット12の車速線図を示す。本図は、モードCVP1を示し、太陽2bは、ブレーキ14によって保持され、達成可能出力速度は、キャリア3b軸上で観察されることができる。モードCVP2は、出力遊星ギヤセット12の太陽2bをICEに接続することによって選択される。これを行うことによって達成可能な出力速度は、テキストCVP2とともに、キャリア3b軸に示される。最後に、モードCVP3は、出力遊星ギヤセット12の太陽2bおよびリング4bを結合することによって係合される。出力遊星ギヤセット12は、次いで、全体として回転し、出力速度がリング4b速度と等しくなる。
追加のギヤボックス22が、広がりを増加させるために追加され、より低い前進速度および逆進を可能にする。本概念は、IVP機能を有していないので、スリッピングクラッチまたはトルクコンバータが、停止から始動させるため、および超低駆動速度を有するために必要とされ得る。
3つのモード間の遷移は、単に、クラッチ16、18のうちの1つまたはブレーキ14を閉鎖し、その他を解放することによって行われることができる。本デバイスは、消費または動力の目的に応じて、エンジンのために達成可能な最良比を提供するために、連続的にその比を変化させることが可能である。手動または自動トランスミッションでは、いくつかの所定の離散比のみ、利用可能であり、パワートランスミッションの中断は、比をシフトさせるために必要とされる。概して、本デバイスにおける動力中断は、追加のギヤボックス22のギヤシフトの間のみ生じる。本構成の他の利点は、非常に小型のバリエータが選定されることができることである。広がりは、追加の(より小さい)ギヤボックスが追加され、トランスミッションの本来の効率が、動力分割デバイス内でCVPを使用することによって増加させ、したがって、動力の一部をより効率的機械的経路を通って渡らせる場合、従来のギヤボックスと同様である。本来の効率は、バリエータ入力リングが、太陽2aに接続され、トルクがより低く、したがって、より多くの動力が、機械的経路(リング)を通して伝達されるため、高くなるであろう。本構成の追加の特徴は、CVP2モードでは、動力分割が、2回生じることである。
本明細書に提供されるのは、本明細書に説明される実施形態のいずれかまたは本明細書の開示を熟読することによって当業者に明白となる、パワートランスミッション装置を備えている、車両である。本明細書に説明される、または本明細書の開示を熟読することによって当業者に明白となるであろう、パワートランスミッション装置(可変トランスミッション)の実施形態は、種々の車両駆動系において使用するために検討される。非限定的実施例として、本明細書に開示される可変トランスミッションは、自転車、原動機付き自転車、スクーター、オートバイ、自動車、電気自動車、トラック、四輪駆動車(SUV)、芝刈り機、トラクタ、収穫機、農業用機械、全地形用車両(ATV)、ジェットスキー、個人用船舶、飛行機、列車、ヘリコプター、バス、フォークリフト、ゴルフカート、内燃機船、蒸気船、潜水艦、航空機、またはトランスミッションを採用する他の車両において使用され得る。
本明細書の図および説明は、ボール式バリエータ(CVT)を対象とするが、代替実施形態は、可変径プーリ(VDP)またはリーブ駆動機、トロイダルまたはころ軸受ベースのCVT(Extroid CVT)、磁気CVTまたはmCVT、ラチェットCVT、静水圧CVT、NaudicインクリメントCVT(iCVT)、コーンCVT、ラジアルころ軸受CVT、遊星機構CVT、または任意の他のバージョンのCVT等のバリエータ(CVT)の別のバージョンも検討される。
いくつかの実施形態では、パワートランスミッション装置はさらに、トラクション流体を備えている。
本発明の好ましい実施形態が、本明細書に図示および説明されたが、そのような実施形態は、一例として提供されているにすぎないことは、当業者に明白となるであろう。ここで、多数の変形例、変更、および代用が、本発明から逸脱することなく、当業者に想起されるであろう。本明細書に説明される本発明の実施形態の種々の代替が、本発明を実践する際に採用され得ることを理解されたい。以下の請求項は、本発明の範囲を定義し、これらの請求項およびその均等物の範囲内の方法および構造が、それによって網羅されることが意図される。

Claims (20)

  1. パワートランスミッション置であって、前記パワートランスミッション装置は、
    動力入力シャフトと、
    前記動力入力シャフトと係合される遊星ギヤセットと、
    前記ギヤセットと係合されるバリエータと
    を備え、
    前記装置は、トルクを第1のトルク経路と第2のトルク経路との間で分割するように構成され、
    前記バリエータは、連続可変トランスミッション(CVT)を備え、
    前記バリエータは、入力リングおよび出力リングを備え、
    前記遊星ギヤセットは、一式の遊星ギヤと、前記一式の遊星ギヤおよび前記バリエータの前記入力リングと係合される太陽ギヤと、前記動力入力シャフトおよび前記一式の遊星ギヤと係合されるキャリアと、前記一式の遊星ギヤおよび前記バリエータの前記出力リングと係合されるリングギヤとを備えている、パワートランスミッション装置。
  2. 前記第1のトルク経路は、前記動力入力シャフトから、前記遊星ギヤセットの前記キャリア、前記遊星ギヤセットの前記遊星ギヤ、前記遊星ギヤセットの前記太陽ギヤ、前記バリエータの前記入力リング、前記バリエータの前記出力リング、次いで、前記遊星ギヤセットの前記リングギヤへと通っている、請求項1に記載のパワートランスミッション装置。
  3. 前記第2のトルク経路は、前記動力入力シャフトから、前記遊星ギヤセットの前記キャリア、前記遊星ギヤセットの前記遊星ギヤ、次いで、前記遊星ギヤセットの前記リングギヤへと通っている、請求項1に記載のパワートランスミッション装置。
  4. 前記装置から動力を出力するためのギヤボックスをさらに備え、前記ギヤボックスは、前記遊星ギヤセットに連結されている、請求項1に記載のパワートランスミッション装置。
  5. 前記ギヤボックスは、前記遊星ギヤセットの前記リングギヤに連結されている、請求項4に記載のパワートランスミッション装置。
  6. 前記ギヤボックスは、ディファレンシャルに連結されている、請求項4に記載のパワートランスミッション装置。
  7. 前記ギヤボックスは、3速ギヤボックスを備えている、請求項4に記載のパワートランスミッション装置。
  8. パワートランスミッション置であって、前記パワートランスミッション装置は、
    動力入力シャフトと、
    前記動力入力シャフトと係合される入力遊星ギヤセットと、
    入力リングおよび出力リングを備え、かつ、前記入力遊星ギヤセットと係合される、傾斜するボール式バリエータと、
    前記バリエータと係合される出力遊星ギヤセットと、
    前記パワートランスミッション装置の複数の動作モード間を切り替えるための2つのクラッチおよび1つのブレーキと
    を備え、
    前記装置は、複数のトルク経路間でトルクを分割するように構成され、
    前記バリエータは、ねじり連続可変トランスミッション(CVT)を備えている、パワートランスミッション装置。
  9. 前記入力遊星ギヤセットは、一式の入力遊星ギヤと、前記入力遊星ギヤおよび前記バリエータの前記入力リングと係合される入力太陽ギヤと、前記入力遊星ギヤおよび前記動力入力シャフトと係合される入力キャリアと、前記入力遊星ギヤと係合される入力リングギヤとを備え、
    前記出力遊星ギヤセットは、一式の出力遊星ギヤと、前記動力入力シャフトおよび前記出力遊星ギヤと係合される出力太陽ギヤと、前記出力遊星ギヤおよび前記装置から動力を出力するためのギヤボックスと係合される出力キャリアと、前記出力遊星ギヤおよび前記バリエータの前記出力リングと係合される出力リングギヤとを備えている、請求項8に記載のパワートランスミッション装置。
  10. 前記入力遊星ギヤセットの前記入力リングギヤおよび前記出力遊星ギヤセットの前記出力リングギヤを係合する副軸をさらに備えている、請求項9に記載のパワートランスミッション装置。
  11. 前記2つのクラッチは、第1のクラッチおよび第2のクラッチを備え、前記第1のクラッチは、前記出力太陽ギヤを前記バリエータの前記出力リングと機械的に連結するように係合されるように構成され、前記第2のクラッチは、前記動力入力シャフトを前記出力太陽ギヤと機械的に連結するように係合されるように構成され、前記パワートランスミッション装置は、前記パワートランスミッション装置の追加の動作モードを達成するために、前記出力太陽ギヤを保持する前記ブレーキをさらに備えている、請求項10に記載のパワートランスミッション装置。
  12. 前記パワートランスミッション装置の前記複数の動作モードは、第1のモード、第2のモード、および第3のモードを備えている、請求項11に記載のパワートランスミッション装置。
  13. 前記第1、第2、および第3のモードは、連続可変トランスミッションモードを備えている、請求項12に記載のパワートランスミッション装置。
  14. 前記第1のモードは、前記第1および第2のクラッチを解放しながら、前記ブレーキを係合することによって選択される、請求項12に記載のパワートランスミッション装置。
  15. 前記第2のモードは、前記ブレーキおよび前記第1のクラッチを解放しながら、前記第2のクラッチを係合することによって選択される、請求項12に記載のパワートランスミッション装置。
  16. 前記第3のモードは、前記ブレーキおよび前記第2のクラッチを解放しながら、前記第1のクラッチを係合することによって選択される、請求項12に記載のパワートランスミッション装置。
  17. トルクは、前記第1のモードおよび第3のモードでは、前記バリエータを通る第1の経路と、前記副軸を通る第2の経路とに分割される、請求項12に記載のパワートランスミッション装置。
  18. トルクは、前記第2のモードでは、前記バリエータを通る第1の経路と、前記副軸を通る第2の経路と、前記動力入力シャフトと前記出力遊星ギヤセットの前記出力太陽ギヤとの間の第3の経路とに分割される、請求項12に記載のパワートランスミッション装置。
  19. 前記ギヤボックスは、ディファレンシャルと係合される、請求項9に記載のパワートランスミッション装置。
  20. 前記ギヤボックスは、3速ギヤボックスを備えている、請求項19に記載のパワートランスミッション装置。
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