JP6498124B2 - マルチレンジｃｖｔ - Google Patents

Description

本発明は、無段調整可能なバリエータと、無段の変速比を有する少なくとも２つの運転レンジを実現するための少なくとも２つの切換段とを備えたマルチレンジＣＶＴに関する。ＣＶＴは、無段変速機とも呼ばれる。なお、ＣＶＴという文字は、continuously variable transmissionから採られている。

全変速機の変速比範囲、すなわち、全変速機の変速比幅を大きくするために、欧州特許出願公開第２１６９２７７号明細書に基づき、ＣＶＴの後段に遊星歯車変速機構を接続することが公知である。この遊星歯車機構は、２レンジ変速段と後進変速段とを有している。この出力側の遊星歯車機構は、より大きな入力トルクの場合には、たとえば商用車に使用するためには、極めて大きく寸法設定されなければならない。これは、特にピニオンが周転する範囲内で比較的好ましくない効率を意味している。

さらに、独国特許出願公開第１０２６１９９０号明細書に基づき、たとえば発進または最高速度のための、接続可能な固定のギヤ段を有するマルチレンジＣＶＴを設けることが公知である。しかしながら、この固定の変速比の運転時には、バリエータが切り離されている。したがって、ただ１つの無段のレンジしか存在しておらず、全ての走行レンジを無段で走行させることができない。

本発明の課題は、無段調整可能なバリエータと、無段の変速比を有する少なくとも２つの運転レンジを実現するための少なくとも２つの切換段とを備えたマルチレンジＣＶＴの構造および／または運転を簡単にすることである。

この課題は、無段調整可能なバリエータと、無段の変速比を有する少なくとも２つの運転レンジを実現するための少なくとも２つの切換段とを備えたマルチレンジＣＶＴにおいて、このマルチレンジＣＶＴが、上記運転レンジの間でレンジ変更を実現するための固有の変速比を有する、バリエータを迂回する少なくとも１つの直結段を有していることによって解決されている。直結段は、バリエータ分岐経路に対して並列に配置されている。直結段によって、特に有利には、運転レンジ間の切換が、望ましくない牽引力遮断なしに可能となる。運転レンジ間の切換は、特に有利には、フル積載下でも、たとえば傾斜面での、重い荷物を積んだ車両による発進時にも行うことができる。

マルチレンジＣＶＴの好適な態様は、直結段の変速比は、直結分岐経路を介した全変速機変速比がバリエータ分岐経路を介した全変速機変速比と等しくなるように選択されていることを特徴としている。これによって、運転変更点またはレンジ変更点において、フル積載下でも牽引力の遮断なしに、適切なクラッチを用いて、直結段とバリエータ分岐経路との間で切換を行うことが可能となる。

マルチレンジＣＶＴの別の好適な態様は、直結段が、直結クラッチを有していて、バリエータ入力体と上記切換段のうちの１つの切換段との間に介設されていることを特徴としている。直結段は、たとえば、バリエータ入力軸に直接的にまたは間接的に連結された歯車を有している。有利には、上記切換段のうちの１つの切換段の歯車に直結段の別の歯車が連結されている。直結クラッチは、有利には直結段の両歯車の間に介設されている。

マルチレンジＣＶＴの別の好適な態様は、直結クラッチが、噛合いクラッチとして形成されていることを特徴としている。この噛合いクラッチは、頑丈にかつ廉価に製造可能である。

マルチレンジＣＶＴの別の好適な態様は、直結段が、パワーシフトクラッチ装置と、第１の運転レンジを実現する第１の切換段との間に介設されていることを特徴としている。パワーシフトクラッチ装置は、負荷がかけられている状態で切換可能な少なくとも１つのパワーシフトクラッチを有している。特に有利には、パワーシフトクラッチ装置は、負荷がかけられている状態で切換可能な２つのパワーシフトクラッチを有している。

マルチレンジＣＶＴの別の好適な態様は、切換クラッチが、第１の切換段と、第２の運転レンジを実現する第２の切換段との間に配置されていることを特徴としている。切換クラッチ装置は、有利には、切換段を介してトルク伝達が行われないニュートラル位置を有している。切換クラッチの第１の切換位置では、トルク伝達が第１の運転レンジで行われる。切換クラッチの第２の切換位置では、トルク伝達が第２の切換段を介して行われる。

マルチレンジＣＶＴの別の好適な態様は、切換クラッチが、噛合いクラッチとして形成されていることを特徴としている。この噛合いクラッチは、頑丈にかつ廉価に製造可能である。

マルチレンジＣＶＴの別の好適な態様は、パワーシフトクラッチ装置が、前後進切換のためのツインクラッチとして形成されていることを特徴としている。パワーシフトクラッチ装置は、有利には、変速機入力軸とバリエータ入力軸との間に介設されている。

上述した課題は、択一的または付加的には、前述したマルチレンジＣＶＴを運転する方法において、レンジ変更点において、フル積載下で牽引力の遮断なしに、バリエータ分岐経路と直結分岐経路との間で切換を行うことによって解決されている。第１の運転レンジでは、バリエータの最終変速比に達するまで、無段式に走行を行うことができる。この点では、有利には差回転数が存在していないので、直結クラッチを介して直結段分岐経路を閉じることができる。これに続いて、切換クラッチを第１の切換段から切断することができる。その後、直結段分岐経路を介して完全な力伝達が行われる。こうして、バリエータ分岐経路を、第２の運転レンジに変更するための適正な変速比に調整することができる。次いで、第２の運転レンジを実現するために、切換クラッチを第２の切換段に接続することができる。最後には、直結クラッチが切断され、これによって、第２の運転レンジでのバリエータ分岐経路を介した無段式の継続走行が可能となる。

本発明に係る方法の好適な態様は、直結段に負荷を引き渡すために、バリエータに対応配置されたクラッチエレメントを切断する前に、バリエータ変速比を僅かにアンダドライブの方に調整することを特徴としている。これによって、特に有利には、バリエータ分岐経路における負荷を取り除くための固有のバリエータ変速比調整を実現することができる。

本発明の更なる利点、特徴および詳細は、図面に関連して種々異なる実施の形態を詳しく説明した以下の記述から明らかである。

本発明に係るマルチレンジＣＶＴの簡単な断面図である。 図１に示したＣＶＴ変速機を運転することができる２つの運転レンジの間でのレンジ変更を示すためのデカルト座標線図である。

図１には、本発明に係るマルチレンジＣＶＴ１が簡単に断面図で示してある。このマルチレンジＣＶＴ１は、特に商用車への使用に極めて好適である。なぜならば、この車両は、低い回転数ではあるもの、出力側の大きなトルクで走行させられるからである。マルチレンジＣＶＴ１は、たとえばトラクタに使用される。

従来のマルチレンジＣＶＴには、特に２つの運転レンジ間のレンジ変更時に、パワーフローの遮断が生じてしまうという欠点がある。さらに、この牽引力の遮断によって、傾斜面での、重い荷物を積んだ車両の発進時の切換が困難となってしまう。本発明に係るマルチレンジＣＶＴ１によって、運転レンジ間の切換の廉価な改善が提供される。本実施の形態では、両運転レンジ間のフル積載切換が可能となる。

マルチレンジＣＶＴ１は入力軸３を有している。この入力軸３はパワークラッチ装置５に対応配置されている。このパワークラッチ装置５は、２つの部分クラッチ７，８を備えたツインクラッチとして形成されている。一方の部分クラッチ７によって、マルチレンジＣＶＴ１を備えた車両、特に商用車の前進運転が可能となる。他方の部分クラッチ８によって、後進運転が可能となる。両部分クラッチ７，８は、それぞれ１つのクラッチディスクを有している。両クラッチディスクは、互いに異なる変速機軸に相対回動不能に結合されている。

入力側のパワークラッチ装置５には、バリエータ入力軸２０を備えたバリエータ２２が後置されている。このバリエータ２２は、入力側のディスクセット２５と出力側のディスクセット２６とを備えた円錐形ディスク式巻掛け変速機２４として形成されている。両ディスクセット２５，２６は巻掛け手段２８、たとえばチェーンによって互いに連結されている。

入力軸３は、接続された部分クラッチ７と軸３１とを介して変速機段３５に相対回動不能に結合可能である。この変速機段３５の歯車は、バリエータ入力軸２０に相対回動不能に結合されている。入力軸３は、部分クラッチ８と軸３２とを介して変速機段３６に相対回動不能に結合可能である。この変速機段３６の歯車は、バリエータ入力軸２０に相対回動不能に結合されている。

バリエータ２２はバリエータ出力軸３８を有している。このバリエータ出力軸３８は変速段３９に相対回動不能に結合されている。この変速段３９を介して、バリエータ出力軸３８が切換変速機４０に連結されている。この切換変速機４０は２つの切換段４１，４２を有している。

一方の切換段４１は、マルチレンジＣＶＴ１をバリエータ２２を介して無段式に運転することができる第１の運転レンジを実現するために働く。他方の切換段４２は、マルチレンジＣＶＴ１をバリエータ２２を介して無段式に運転することができる第２の運転レンジを実現するために働く。第１の運転レンジによって、比較的低い走行速度が可能となる。第２の運転レンジによって、比較的高い走行速度が可能となる。

両運転レンジの間の切換のために、両切換段４１，４２の間に切換クラッチ４５が配置されている。この切換クラッチ４５は噛合いクラッチとして形成されていて、図１に示した切換位置では、ニュートラル位置にある。双方向矢印４６によって、バリエータ出力軸３８が、変速段３９を介して切換段４１または切換段４２に固く結合可能であることが示してある。

切換変速機４０もしくはマルチレンジＣＶＴ１の出力軸４８は、ディファレンシャルギヤまたは差動装置５０を介して２つの車軸５１，５２に連結されている。両車軸５１，５２は、好ましくはトラクタとして形成された車両の駆動軸の２つの駆動輪（図示せず）を駆動するために働く。

本発明の主要な形態によれば、特に２レンジＣＶＴとして形成されたマルチレンジＣＶＴ１の切換が、直結段６０を用いて行われる。この直結段６０は、変速機段３５を介してバリエータ入力軸２０に相対回動不能に結合された直結歯車６１を有している。さらに、直結段６０は、切換変速機４０の切換段４１に相対回動不能に結合された直結歯車６２を有している。

両直結歯車６１，６２は、直結クラッチ６５を介在させて直結軸６８を介して互いに相対回動不能に結合可能である。直結クラッチ６５は噛合いクラッチとして形成されている。図１には、直結クラッチ６５が、その切断された切換位置で示してある。

直結クラッチ６５の切断時には、直結歯車６１から直結歯車６２にトルクは伝達されない。矢印６９によって、直結クラッチ６５が両直結歯車６１，６２を直結軸６８を介して互いに相対回動不能に結合することができることが示してある。接続された直結クラッチ６５は、バリエータ分岐経路に対して並列に接続された直結分岐経路を実現するために働く。噛合いクラッチとして形成された直結クラッチ６５によって、直結段６０が接断可能となる。

直結段６０の変速比は、レンジ変更点において、直結分岐経路とも呼ばれる直結段分岐経路を介した全変速機変速比がバリエータ分岐経路を介した全変速機変速比と等しくなるように選択されている。これによって、レンジ変更点において、フル積載下で牽引力の遮断なしに、噛合いクラッチとして形成されたクラッチ４５，６５を用いて、直結段６０とバリエータ分岐経路との間で切換を行うことが可能となる。

図２には、ｘ軸７１とｙ軸７２とを備えたデカルト座標線図が示してある。ｘ軸７１には、バリエータ変速比がプロットしてある。ｙ軸７２には、マルチレンジＣＶＴ１を備えた商用車の走行速度がｋｍ／ｈでプロットしてある。商用車とは、好ましくは、４〜１２ｋｍ／ｈの主作業範囲７４で運転されるトラクタである。

曲線７５によって、トラクタの第１の運転レンジが示してある。この第１の運転レンジによって、低い速度の実現が可能となる。曲線７６によって、トラクタの第２の運転レンジが示してある。この第２の運転レンジによって、より高い走行速度が可能となる。曲線７５の上端には、点７７が配置されている。曲線７６の下端には、点７８が示してある。

ｘ軸７１に対して平行に両点７７，７８の間に延びる双方向矢印７９によって、両運転レンジ７５，７６の間の牽引力の遮断なしの切換が示してある。曲線７６を下方に延長した破線８０によって、理論上可能なレンジが示してある。しかしながら、このレンジは、部分積載状態での運転しか可能にしない。農作業時のトラクタの使用は、理論上可能なレンジ８０に設定されていない。

第１の運転レンジ７５では、バリエータの、点７７によって示したような最終変速比に達するまで、走行を行うことができる。その後、噛合いクラッチとして形成された直結クラッチ６５を介して直結段分岐経路を接続することができる。これは、特にこの点で直結クラッチ６５に対して差回転数が生じないことによって可能となる。これに続いて、バリエータ分岐経路に設けられた切換クラッチ４５が切断される。これによって、直結段分岐経路を介して十分な力伝達もしくはトルク伝達が行われる。

引き続き、バリエータ分岐経路を、第２の運転レンジ７６に変更するための適正な変速比に調整することができる。バリエータの調整後、切換クラッチ４５が第２の運転レンジ７６に接続される。この第２の運転レンジ７６は、第２の切換段４２によって実現される。その後、直結段分岐経路の直結クラッチ６５を切断することができ、これによって、第２の運転レンジ７６でのバリエータ分岐経路を介した無段式の継続走行が可能となる。

さらに、巻掛け手段２８にかかる負荷および巻掛け手段２８の寿命を考慮して、トラクタの主作業範囲７４内で第１の運転レンジ７５でしか走行を行わないことが有利である。破線のレンジ８０は、全く使用しないかもしくは少ない積載量が適宜認識された場合にのみ使用することが望ましい。

１ マルチレンジＣＶＴ
３ 入力軸
５ パワークラッチ装置
７ 部分クラッチ
８ 部分クラッチ
２０ バリエータ入力軸
２２ バリエータ
２４ 円錐形ディスク式巻掛け変速機
２５ ディスクセット
２６ ディスクセット
２８ 巻掛け手段
３１ 軸
３２ 軸
３５ 変速機段
３６ 変速機段
３８ バリエータ出力軸
３９ 変速段
４０ 切換変速機
４１ 切換段
４２ 切換段
４５ 切換クラッチ
４６ 双方向矢印
４８ 出力軸
５０ ディファレンシャルギヤ
５１ 車軸
５２ 車軸
６０ 直結段
６１ 直結歯車
６２ 直結歯車
６５ 直結クラッチ
６８ 直結軸
６９ 矢印
７１ ｘ軸
７２ ｙ軸
７４ 主作業範囲
７５ 曲線
７６ 曲線
７７ 点
７８ 点
７９ 双方向矢印
８０ 破線のレンジ

Claims (8)

1. 無段調整可能なバリエータ（２２）と、比較的低い走行速度が可能となる第１の運転レンジ（７５）を実現する、無段の変速比を有する第１の切換段（４１）と、比較的高い走行速度が可能となる第２の運転レンジ（７６）を実現する、無段の変速比を有する第２の切換段（４２）と、第１の切換段（４１）と第２の切換段（４２）との間に配置されている切換クラッチ（４５）とを備えたマルチレンジＣＶＴにおいて、
   該マルチレンジＣＶＴが、第１の運転レンジ（７５）と第２の運転レンジ（７６）との間でレンジ変更を実現するため、第１の切換段（４１）の最大変速比と等しい固有の変速比を有する、バリエータ（２２）を迂回する少なくとも１つの直結段（６０）を有しており、
   直結段（６０）の変速比は、直結分岐経路を介した全変速機変速比がバリエータ分岐経路を介した全変速機変速比と等しくなるように選択されていることを特徴とする、マルチレンジＣＶＴ。
2. 直結段（６０）が、直結クラッチ（６５）を有していて、バリエータ入力体と前記切換段（４１，４２）のうちの１つの切換段との間に介設されている、請求項１記載のマルチレンジＣＶＴ。
3. 直結クラッチ（６５）が、噛合いクラッチとして形成されている、請求項２記載のマルチレンジＣＶＴ。
4. 直結段（６０）が、パワーシフトクラッチ装置（５）と、第１の切換段（４１）との間に介設されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のマルチレンジＣＶＴ。
5. 切換クラッチ（４５）が、噛合いクラッチとして形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のマルチレンジＣＶＴ。
6. パワーシフトクラッチ装置（５）が、前後進切換のためのツインクラッチとして形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のマルチレンジＣＶＴ。
7. 請求項１から６までのいずれか１項記載のマルチレンジＣＶＴ（１）を運転する方法において、
   第１の運転レンジ（７５）において、バリエータ（２２）の最終変速比に達するまで走行を行った後、直結段（６０）により直結段分岐経路を接続し、
   切換クラッチ（４５）を第１の切換段（４１）から切断し、
   バリエータ（２２）を、第２の運転レンジ（７６）に変更するための変速比に調整し、
   バリエータ（２２）の調整後、切換クラッチ（４５）を第２の切換段（４２）に接続し、
   その後、直結段分岐経路を切断することによって、レンジ変更点において、フル積載下で牽引力の遮断なしに、第１の運転レンジ（７５）と第２の運転レンジ（７６）との間で切換を行うことを特徴とする、マルチレンジＣＶＴを運転する方法。
8. 直結段（６０）に負荷を引き渡すために、バリエータ（２２）に対応配置されたクラッチエレメントを切断する前に、バリエータ変速比を僅かにアンダドライブの方に調整する、請求項７記載の方法。

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