JPH05500410A - 連続的に可変の変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 連続的に可変の変速機 本発明は、連続的に可変の変速機に関し、ある１つのモードもしくは系統に係わ る作動状態を得るために、例えばトロイダル・レース・ローリング・トラクショ ン・バリエータのような変速手段に設けた出力部材が、動力を再循環させるため の遊星運動を経由して、出力シャフト又は他の伝動部材を駆動するものに関する 。トロイダル・レース・ローリング・トラクション・バリエータでは、上記の変 速手段の入力部材と出力部材とで構成されたトロイダル・レースに複数のローラ を係合させて、これらローラの回転軸心を変化させることによって変速比を変更 できるようになっている。

上記の変速機は、上記の変速手段の出力部材が出力伝動装置を直接に駆動するご とき別の系統を備えたものであってもよい。それは、例えば簡素な歯車伝動やチ ェーン連結を経由するような場合である。

上述の２つの系統では、上記の変速手段における入力部材と出力部材との間の変 速比を、最小と最大との間で連続的に変化できる。通常では、第１系統は、逆転 と低速前進速度との間の速度比で使用され、第２系統はより高速度で使用される 。このような変速機には種々のものが周知となっている。

シリーズ番号ＷＯ３９１０９８９８で公開された先の国際特許出願には自動車の 変速機が記載されている。その変速機では、前述の２つの系統に相当する２系統 間の切換えが衝撃のない同期切換えも可能であり、系統同士の切換え期間内では 総変速比に変化がない。しかも、その変速機は、従前の自動車の変速機よりもか なり簡素化され、動力再循環機構と出力伝動部材との間に並行する伝動路を設け る必要がなく、その結果、上記の第１系統内で伝動路を切換える必要がないので ある。

上記構成の変速機において、第１系統あるいは低速系統が最大前進速度となる場 合には、変速手段の比は、最大減速比であって、これは高速系統での最小前進速 度に相当する。このような状況下では、系統同土間の切換えは衝撃のない同期切 換えである。その切換えには、クラッチのクラッチング解除及びクラッチングの 簡単な操作だけが必要とされる。また、上記の変速手段の出力部材から出力伝動 部材（例えば出力シャフト）へ直接につながる伝動路と、動力再循環機構と同上 の出力伝動部材との間の伝動路との２つの伝動路にクラッチを設ける場合には、 系統同士の切換え期間内で上記の２つのクラッチが係合され得る。

本発明の目的は、少なくとも第１の操作系統を有する変速機において、動力再循 環機構すなわち遊星機構をバイパスするとともに一定の変速比を備える選択可能 な伝動路を提供することにある。

本発明の別の目的は、このような選択可能な伝動路を、２系統を備えた前述の変 速機に提供することにある。

本発明の一観点によれば、次のように構成された連続的に可変の変速機が提供さ れる。その変速機では、伝動ユニットが、入力部材と出力部材との間で可変の速 度比を提供し、その出力部材は、選択可能な伝動系統では少なくとも動力再循環 機構を経由するとともに、その入力部材から出力伝動部材への一定比の駆動を提 供する選択可能な伝動路を経由することによって、その出力伝動部材を駆動操作 可能である。

上記の変速機は、上記の変速手段の出力部材から上記の出力伝動部材への伝動路 を提供する選択可能な第２系統を備えるものであってもよい。

本発明の別の観点によれば、次のように構成された連続的に可変の変速機が提供 される。その変速機では、伝動ユニットが、入力部材と出力部材との間で可変の 速度比を提供し、選択可能な３つの伝動路を備える。第１の伝動路は、出力部材 を動力再循環機構を経由して出力伝動部材へ連結する。第２の伝動路は、入力部 材から出力伝動部材への一定比の駆動を提供する。第３の伝動路は、出力部材を 出力伝動部材へ連結する。

出力伝動部材には、種々の伝動路を選択するためのクラッチ・アセンブリーを設 けてもよい。

以下、添付の図面で例示することによって本発明を説明する。

図１は、本発明の一実施例を示し、 図２は、本発明の第２の実施例を示し、図３は、本発明のもう１つの実施例を示 している。

実施例の詳細な説明 まず、図１に示した動力伝達装置について説明する。

伝動ユニットの入力シャフト１には、ここでは変速手段と呼ぶ可変伝動ユニット の第１の入力部材２が固定される。この第１の入力部材２は、トロイダル・レー ス［ｔｏｒｏｉｄａｌ　ｒａｃｅ］で構成され、可変伝動ユニットの第２の出力 部材３に対面している。この第２の出力部材３も、同様のトロイダル・レースで 構成される。複数のローラ４は、上記の２つのトロイダル・レースと係合してお り、公知の調節装置でローラの回転軸心を変化させることによって、そのユニッ トの入力部材と出力部材との間で変速比を連続的に変化させる。

上記の入力シャフト１に固定するか又はその入力シャフト１と一体に設けた円盤 ３０が、上記の出力部材３の後面に対面している。その円盤３０と上記の出力部 材３との間には、複数のローラ８（２つを図示しである）を支持した遊星キャリ ア７からなる動力再循環機構がある。これらローラ８は、上記の出力部材３と上 記の円盤３０の軸心方向に向かい合う面に係合している。そのローラ８は、上記 キャリア内で半径方向へ向かうスピンドル９に取り付けられる。これ以上の連結 構造については後述する。上記ローラ８は、前記の変速手段の出力部材３に作用 する端部スラストを支持する。その端部スラストは、この技術分野では周知の機 械式カム載荷装置４７によって付加されている。

上記の変速機の出力伝動部材は、この実施例では、最終駆動用ピニオン１２を設 けた出力シャフト１１によって構成されており、その最終駆動用ピニオン１２は 、例えば差動装置１４の入力ピニオン１３とかみ合っている。その差動装置１４ は、例えば周知の方法によって、ハーフシャフト１７及び１８を駆動する等速ジ ヨイント１５と１６とにそれぞれ連結される。

しかし、これらの最終駆動機構は一例として説明しただけであって、上記の例を 自動車の前輪駆動の一部に用いてもよい。

上記の変速手段の出力部材３は歯付きリング１９を備えており、そのリング１９ は、スリーブ部材２１上の歯付きリング２０にチェーンによって連結される。そ のスリーブ部材２１は、出力シャフト１１と同軸心であって、クラッチ２３によ って、変速機の最終出力駆動シャフト１１と一体形成または固定したスリーブ２ ２を駆動できる。従って、上記の出力部材３と上記の出力伝動シャフト１１との 間の連結は簡素な伝動路である。別の形態では、その連結を、アイドラーを具備 可能な歯車列によって構成してもよい。

前記ローラ遊星機構と上記の出力駆動シャフト１１との間の伝動路は、その遊星 機構の歯付きリング１０が歯付きスリーブ２４とかみ合って構成される。そのス リーブ２４は、クラッチ２５によって前記スリーブ２２に連結され、これにより 、同上シャフト１１に連結されている。再び言うと、これは簡素な伝動路であっ て、図１は、動力再循環機構と出力伝動部材１１との間に単一の駆動連結だけを 備えるものとして示している。別の形態では、その駆動連結は簡素な直接のチェ ーン連結によって構成してもよい。

上記の歯付きスリーブ２４は、前記の出力シャフト１１と同軸心である。

上記の入力シャフト１と一緒に回転する円盤３０は、歯付きリング３１を備えて いる。そのリング３１は、出力シャフト１１と同軸心に設けたスリーブ３３上の 歯付きリング３２とかみ合う。そのスリーブ３３は、クラッチ３４によってスリ ーブ２２を駆動でき、そのため、上記の出力シャフト１１を駆動できる。このよ うに、本発明におけるこの実施例は、ある一定の変速比を提供する選択可能な伝 動路を備える。前記の円盤３０と出力駆動シャフト１１との間の伝動路は、簡素 なギア連結として示されているが、これに代えて、簡素な直接のチェーン連結を 使用したり、アイドラーを備える歯車列を使用してもよい。前記クラッチ３４が 係合すると、上記の入力シャフト１に供給された入力は、その入力シャフト１に 固定しだ円盤３０からスリーブ３３へ直接に伝動され、それからスリーブ２２に 伝動される。前記の可変ユニットは最大比で空回りしている。

上記の選択可能な一定の変速比を備える変速機を自動車に取り付けた場合には、 その追加の一定比をオーバードライブとして選択してもよい。即ち、その一定比 は、数値的には、可変高速系統の最高比と同じか近いものになる。

上記の追加の一定比は、次に示すような自動車に最適な高効率の巡航比を提供す る。その自動車は、より大きなエンジンと十分な余裕トルクを備え、もう少し動 力が必要な場合であっても比を頻繁に切換えなくてもよい種類の車である。しか し、その一定比は、オーバードライブである必要はない。

２系統システムは、通常、低速系統を備える。その低速系統では、入力と最終出 力との間の変速比は、逆転から、／／ｇｅａｒｅｄｉｄ１ｅ〃として知られてい るニュートラル段階を経て、低速前進速度へ変化できる。この系統では、図１の 実施例で示すように、動力再循環が１つ以上の遊星機構を経由して生じている。

高速系統では、総変速比が、低速前進速度から、通常オーバードライブ速度であ る全速力にまで及んでいる。この系統では、可変伝動ユニットである変速手段か らの出力が、遊星機構を経由しないで、最終出力シャフトである出力伝動部材へ 簡素に連結される。

図１に示した実施例は、２つの可変伝動系統に関する限りでは、上記の種類に属 する。それは、低速系統において一層普通の遊星歯車連結の代わりに、既知のロ ーラ再循環機構を用いている。その低速再循環系統が最大前進速度を提供する場 合に、可変ユニットの比が最大減速となるように、その比が選択される。典型的 には、可変伝動ユニット内の変速比が１．６と０．４との間で変化可能な場合に 、入力シャフトと最終出力シャフトとの間での総変速比における対応する変化範 囲は、−０，３５（その可変伝動ユニット内の比が１．６の時）から＋０．４０ （その可変伝動ユニット内の可変比が０．４の時）までとなる。再び言うと、こ れら数値は例として挙げているだけである。上記の可変伝動ユニット内で最大減 速が生じる時点は、その伝動ユニットにおける高速系統用の最大減速状態に相当 する。このため、両系統間の切換えは、衝撃なしで同期できる。

系統同土間の同期切換えは、クラッチ２３と２５及び３４の選択操作によって行 われる。切換えに係わる２つのクラッチは、その切換え段階の期間内では同時に 係合され得る。

図１の実施例では、系統を切換えるのには、同期的なりラッチ切換え操作だけが 必要とされる。従って、この実施例では、典型的には、０．３５の逆転から、ｇ ｅａｒｅｄ　１ｄｌｅを経て、典型的には１．８：１のオーバードライブにまで 連続的に可変の変速比が得られる。

図２に示した実施例では、可変伝動ユニットの出力部材３は、入力シャフトと同 軸心のスリーブ４０を経由して、歯付きリング４２を有するギア４１に連結され る。その歯付きリング４２は、前記スリーブ２１上の別の歯付きリング２０とか み合う。前記ローラキャリア７は、入力シャフトと同軸心のスリーブ４５を経由 してギア４６に連結され、そのギア４６がチェーン連結によって歯付きスリーブ ２４を駆動する。前記ローラ８は、上記キャリアによって支持されており、前記 の出力部材３と円盤６の軸心方向に向かい合う面と係合している。その円盤６は 、前記の入力シャフト１に固定されるか又はその人力シャフト１と一体になって いる。

図１で説明したように、歯付き円盤３０は、人力シャフトに固定されるか一体に 形成されている。その円盤３０は、チェーン連結によって、歯付きスリーブ３３ を駆動する。しかし、それに代えて、上記の伝動装置を歯車列によって構成して もよい。上記スリーブ３３は、クラッチ３４を経由して前記スリーブ２２を駆動 でき、よって、前記の出力シャフト１１を駆動できる。これと同様に、前記スリ ーブ２４は、クラッチ２５と同上スリーブ２２とを経由して同上の出力シャフト １１を駆動でき、前記スリーブ２１は、クラッチ２３と同上スリーブ２２とによ って出力シャフトを駆動できる。

この実施例では、追加の一定比は、図１で示した実施例と同様の方法によって得 られる。

図示の実施例ではローラ遊星機構の速度比は１：１であるが、これは必須事項で はない。その比は、前進時の低速最大総変速比を犠牲にして逆転時の高速最大総 変速比を備えるために、前進または逆転の方に偏らせることが可能である。また 、その逆も選択できる。上記の偏らせは、前記の遊星ローラの軸心を前記の変速 手段の主軸心に対して９０度以外の角度に傾けることによって得られる。

前記の図１では、出力部材３から最終駆動シャフトまでの駆動連結は、内部に配 置される。即ち、ローラ遊星機構の内部ということである。しかし、より高出力 用の動力伝達装置には図２の形態を採用するのが好ましい。その図２では、可変 伝動ユニットの出力部材３からの駆動は、直接によるのとローラ遊星機構による のとの両方の場合とも、その動力伝達装置の後部へ伝達される。しかし、その装 置の長さを最小にしておきたい場合には、前記の図１の実施例が好ましい。

本発明のこれらの実施例では、系統同士を切換えるのに必要なりラッチのクラッ チング解除及びクラッチングの操作は、常に同期される。ローラ再循環部分の出 力速度比の範囲は、それ自体では同期的な切換えにとって都合のよい数値ではな いけれど、最終駆動部材への駆動連結時に可能となる減速比又は加速比が、速度 のマツチングを常に可能とするので、同期的な切換えを行えるのである。

図３は、本発明のもう１つの実施例を示し、この実施例は、フォークリフト・ト ラックやダンプ・トラックのような車両に最適である。これらの車両では、前進 と後退とが必要であり、低速前進の最高速度だけが要求される。その図３に示し た実施例は、前記の図１に示した実施例とほぼ同じであるが、出力円盤３から出 力シャフト１１への動力伝達路を省略しである。

入力シャフトからの直接駆動（３０，３１，３２）は、好ましくは、歯付きリン グ３１とスリーブ３３上の歯付きリング３２との間にアイドルギヤを有する減速 列を備えてもよく、数値的には低速系統の最大前進比またはそれに近いものでよ い。又は、これに代えて、チェーン連結を用いてもよい。

この実施例の動力伝達装置には次の長所がある。その長所とは、利用可能な最大 車両速度を、低速系統の最大前進比とエンジン速度との両者によって制限でき、 これら両者は、車両の種類に応じて予め安全レベルに設定できることである。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．連続的に可変の変速機であって、伝動ユニットが、入力部材（２）と出力部 材（３）との間で可変の速度比を提供し、上記の出力部材が、選択可能な伝動系 統では少なくとも動力再循環機構（７−１０）を経由するとともに、その入力部 材から出力伝動部材（１１）へ一定比の駆動を提供する選択可能な伝動路（３０ −３４）を経由することによって、上記の出力伝動部材を駆動操作可能に構成し たもの。 ２．クレーム１の変速機において、前記の系統において、前記の入力部材と前記 の出力伝動部材との間の変速比を、逆転比から低速前進比に至るまで可変に構成 したもの。 ３．クレーム２の変速機において、前記の一定比駆動の変速比が前記の系統の前 記の前進比とほぼ等しいもの。 ４．クレーム１又は２の変速機において、出力部材から出力伝動部材までの伝動 路（１９−２３）を提供する第２の選択可能な系統を備えるもの。 ５．クレーム２および４の変速機において、前記の第２系統では、入力部材と出 力伝動部材との間の変速比を、前記の前進比からさらに速い前進比にまで可変に 構成したもの。 ６．クレーム５の変速機において、前記の一定比駆動の変速比が前記の第２系統 の最大比とほぼ等しいもの。 ７．クレーム４から６のいずれかの変速機において、前記の系統同士間でクラッ チ手段を同期的に切換え操作可能に構成したもの。 ８．連続的に可変の変速機であって、伝動ユニットが、入力部材（２）と出力部 材（３）との間で可変の速度比を提供し、かつ、選択可能な３つの伝動路からな り、第１伝動路は、上記の出力部材を動力再循環機構（７−１０）を経由して出 力伝動部材（１１）に連結し、第２伝動路は、上記の入力部材から上記の出力伝 動部材へ一定比駆動を提供し、第３伝動路は、上記の出力部材を上記の出力伝動 部材へ連結するもの。 ９．クレーム８の変速機において、クラッチアセンブリ（２３，２５，３４）に よって前記の伝動路を選択するもの。 １０．先行するいずれかのクレームの変速機において、前記の動力再循環機構と 前記の出力伝動部材との間に１つの駆動連結を備えるもの。 １１．先行するいずれかのクレームの変速機において、可変比の伝動ユニットが 、トロイダル・レース・ローリング・トラクション・ユニットであるもの。 １２．クレーム１１の変速機において、前記の動力再循環機構がローラ遊星機構 であるもの。 １３．クレーム１２の変速機において、前記のローラ遊星機構が、前記の出力部 材（３）に係合している複数の遊星ローラ（８）を支持するための回転キャリア （７）を備えるもの。