WO1999024736A1 - Transmission a changement de vitesses continu et boite de vitesses pour vehicules utilisant cette transmission - Google Patents

Transmission a changement de vitesses continu et boite de vitesses pour vehicules utilisant cette transmission Download PDF

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WO1999024736A1
WO1999024736A1 PCT/KR1998/000356 KR9800356W WO9924736A1 WO 1999024736 A1 WO1999024736 A1 WO 1999024736A1 KR 9800356 W KR9800356 W KR 9800356W WO 9924736 A1 WO9924736 A1 WO 9924736A1
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WO
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carrier
sun gear
gear
shaft
transmission
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Application number
PCT/KR1998/000356
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tex Seo Goo
Original Assignee
Kim, Kil, Hae
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously

Definitions

  • the present invention relates to a continuously variable transmission and a vehicle transmission using the same.
  • mechanical type there are friction type, belt type, chain type, gear type, and link free wheel type (also called "zero max type").
  • hydraulic type complete set of ben motor, plunger
  • motor type and a gear motor type.
  • electric types there are an AC motor type and a DC motor type ( ⁇ -Dleonard type, Thyristor-Leonard type) and so on.
  • the conventional mechanical continuously variable transmission has a problem in that a slip is generated due to abrasion of a friction surface and inflow of foreign substances, so that it is difficult to perform high-output shifting, and power loss occurs.
  • the amount of fluid is adjusted by a valve to convert the rotational speed of a hydraulic motor (ben, plunger, gear type) to a continuously variable system. It merely involves converting the rotational speed of the hydraulic mechanism to a stepless system, and has the problem that high-speed rotation output is not possible.
  • the control is relatively easy, but on the other hand, the weight is heavy and it is vulnerable to humidity, dust, etc., so it has a problem that it may be used for mobile objects such as vehicles. . .
  • Korean Patent Publication No. 96-12241 (September 18, 1996) entitled "Variable Pitch Type Continuously Variable Transmission” uses a sprocket and chain power transmission system to simultaneously adjust the diameter of the pitch circle of the sprocket and variably adjust it. The distance between the chain shafts on both sides of the chain supporting the chain is adjusted so that a continuously variable transmission effect is obtained.
  • the present invention provides a continuously variable transmission for a vehicle that performs a highly efficient shift operation with a simple structure by providing a continuously variable transmission that performs a reliable shift through gear engagement while minimizing power loss.
  • a speed device There is another object in providing a speed device.
  • the present invention provides a continuously variable transmission that transmits the rotational force of a drive shaft to a driven shaft while continuously changing the rotational force, comprising: a sun gear connected to the drive shaft; A ring gear that is coaxially installed so as to be driven to receive the transmission and has the driven shaft connected to its rotating shaft; and a sun gear and the ring gear are installed so as to be interlocked with each other to mediate power transmission.
  • a plurality of planetary gears that are rotatably provided coaxially with the sun gear and the ring gear while supporting the plurality of planetary gears, and the sun gear rotating shaft penetrates a hollow portion of the rotating shaft so that the sun gear rotates.
  • a carrier rotating separately from the shaft and a means for controlling a rotation speed of the carrier, a change in the rotation speed of the carrier, and a rotation between the sun gear and the carrier.
  • Transmission ratio between the upper Symbol sun gear and said ring gear by changing the rotational speed ratio to provide a continuously variable transmission, characterized in that it is changed in stepless.
  • the present invention also relates to a continuously variable transmission for transmitting the rotational force of a drive shaft to a driven shaft while continuously changing the rotational force, wherein the sun gear rotates by receiving the rotational force from the drive shaft, A ring gear for transmitting power, a planetary gear group for mediating power transmission between the sun gear and the ring gear, an auxiliary power providing means capable of controlling the output rotational speed, and the auxiliary power providing A worm rotating by receiving power from the means, a hollow shaft integrally formed and mounted on the sun gear shaft and supporting the planetary gear group so as to be able to idle, and a hollow of the carrier A worm gear that is positioned on one side of the shaft but is coupled to the worm and that receives power from the worm to rotate the carrier;
  • a continuously variable transmission that includes a power transmission intermittent unit that temporarily disconnects the coupling between the carrier hollow shaft and the worm gear to interrupt power transmission in order to prevent a force from flowing back to the sun gear side.
  • the present invention also relates to a vehicular transmission for transmitting the torque of an input shaft to an output shaft while continuously changing the speed, wherein a first sun gear connected to the input shaft and a torque received from the first sun gear are transmitted and received.
  • a first ring gear coaxially installed so as to be driven by the first ring gear, and a plurality of first ring gears interposed between the first ring gear and the first ring gear to mediate power transmission.
  • a first planetary gear, and the first sun gear and the first ring gear are configured to be rotatable coaxially while supporting the plurality of first planetary gears, and the first sun gear is provided in a hollow portion in a rotation shaft thereof.
  • a first carrier through which the rotating shaft of the first sun gear rotates to rotate separately from the first sun gear rotating shaft; a continuously variable transmission means including means for controlling a rotation speed of the carrier; against the rotational force applied through the ring gear.
  • a transmission for a vehicle characterized by being changed.
  • the present invention provides a continuously variable transmission for a vehicle which continuously and continuously changes the rotational force generated by a power generating means of a vehicle in a stepless manner.
  • 1st planet installed to transmit power and mediate power transmission
  • a fixed deceleration means having a gear group to reduce the rotation speed of the power generated by the power generation means at a constant rate; and a first planetary gear group idling in the same direction as the rotation direction of the first sun gear.
  • Stepless speed-variable means for flexibly shifting the rotational force output to the first ring gear, and transmitting and receiving the rotational force output from the first ring gear to increase the speed so that the driver moves forward and backward.
  • a forward / backward speed increasing means for changing the rotation direction of the output shaft.
  • FIG. 2 is a schematic view of a continuously variable transmission according to the present invention.
  • 3a to 3c are explanatory diagrams of the configuration of an embodiment of the continuously variable transmission shown in FIG. 2 and the principle of gear shifting.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of another embodiment of the continuously variable transmission of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a vehicular transmission using the continuously variable transmission of FIG.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of one embodiment of the vehicle transmission shown in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the plunge unit operation of the vehicle transmission shown in FIG.
  • FIG. 8a and 8b are detailed views of the plunger unit of FIG.
  • FIG. 9 is a structural diagram of one embodiment of a vehicle transmission using the continuously variable transmission of FIG.
  • FIG. 10 is a graph comparing the operation characteristics of the vehicle transmission shown in FIGS. 6 and 9 according to the present invention with a conventional transmission.
  • FIGS. La to Id are schematic views illustrating the principle of the continuously variable transmission according to the present invention.
  • the shift principle of the continuously variable transmission according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • gears are based on the sliding contact (tooth contact) movement of the pitch circle, and the change in the rotation angle at the time of contact between the two gears is obtained as follows. That is, when m is a module, zl and z2 are dimensions, and dl and d2 are pitch circles, in the initial state (see Figure la), points A and B are in contact with point P so that they are 1 ". Rotate with the teeth in contact, and the arcs PA and PB have the same length as shown in the following equation.
  • Fig.lb shows the case where the sun gear is rotated while the carrier is fixed.Points A, B, C and D are aligned when the sun gear rotates about 0a in the initial state.
  • the rotation angle ( ⁇ b) of the planetary gear is as follows. [Equation 2]
  • the ring gear rotates in the reverse direction, and the amount of rotation is as follows.
  • the upper rotation angle becomes the total rotation angle (see Equations 3 and 4).
  • Figure lc shows the case where the sun gear is rotated with the ring gear fixed.
  • B and C are the points on the planetary gear pitch circle.In the initial state, they contact point A on the sun gear pitch circle and point D on the ring gear pitch circle, respectively.
  • the figure lb corresponds to a fixed planetary gearbox with a reduction ratio of 1 / 2.0857.
  • the sun gear is rotated with the ring gear fixed.
  • the total rotation angle of the sun gear is ⁇ a
  • the rotation angle of the planetary gear is 0b
  • the rotation angle of the carrier is 0 s.
  • the above carrier decelerates while rotating in the same direction as the rotation of the sun gear, and the angular velocity at this time is calculated as follows.
  • the present invention proposes a DVS (Double Variable Speed) continuously variable transmission that performs primary and secondary continuously variable transmissions based on the above principle.
  • FIG. 2 is a schematic view of a continuously variable transmission according to the present invention.
  • the continuously variable transmission includes a sun gear (22) that is directly connected to a drive shaft (input shaft) (21) and rotates, and a ring gear (26) that is connected to a driven shaft (27) and transmits a rotational force.
  • a carrier drive unit (23) for controlling the rotation speed is provided.
  • FIGS. 3a to 3c are diagrams illustrating the configuration of the embodiment of the continuously variable transmission shown in FIG. 2 and the principle of the shift therefor.
  • 31 is a drive shaft
  • 32 is a sun gear
  • 33 is a plunger unit.
  • Knit 34 is a carrier
  • 35 is a planetary gear
  • 36 is a ring gear
  • 37 is a driven shaft.
  • the continuously variable transmission according to the present embodiment employs a hydraulic control system using a plunger unit (33) as a configuration of the carrier drive unit.
  • the planetary gears are arranged at intervals of 120 ° is illustrated, but they can be manufactured at intervals of 90 ° or other intervals depending on the application environment of the transmission.
  • the plunger unit (33) is provided with a plunger housing (225) having an oil inlet and an outlet formed therein, as shown in FIGS. 6, 7a and 7b.
  • the plunger valve (222) that guides the oil sucked from the oil suction port to flow only to the discharge port side without backflow, and the sun gear shaft (111) are formed so as to penetrate therethrough.
  • the carrier shaft (231) which is rotated separately from each other, is spline assembled and rotated together with the cam structure (224), and the eccentric rotation of the cam structure causes the cylinder (223) to rotate.
  • the plunger unit is provided with a lancer set for sucking oil into the plunger unit through the suction port and discharging the oil through the discharge port.
  • a control valve (510) for adjusting the flow rate in the plunger unit (33) for controlling the rotation of the carrier (34) is connected to the oil discharge port, and the oil is discharged through the control valve.
  • the oil is also provided to an oil pump (130) to be used in powering the hydraulic line. This is a technique for minimizing power loss when the amount of oil discharged from the control valve is equal to or greater than the amount of oil sucked into the oil pump (for example, at low or medium speeds). In case of shifting, the oil pump rotates with no load. In case of insufficient discharge volume (for example, in case of shifting at high speed), the oil pump is operated through check valve (520).
  • the oil pump (130) can efficiently supply the oil to the hydraulic line or the lubrication line by sucking an appropriate amount of oil.
  • the planetary gears (25, 35) are supported when the rotational force of the sun gear (22, 32) is transmitted to the ring gear (26, 36). Since rotational force is generated in the carriers (24, 34), the control valve can easily control the rotational speed of the carrier with substantially only a small amount of power.
  • the above control valve is used for the purpose of intentionally generating hydraulic pressure in the plunger unit (33). Instead, it was adopted as a control device for the number of rotations of the carrier, taking advantage of the fact that the hydraulic pressure of the plunger unit is automatically formed due to the tendency of the carrier to rotate as described above.
  • the control valve controls the flow rate according to the degree to which the speed control motor controlled by the controller (TCU) rotates the rotor (511).
  • the driven shaft is rotated at 33.150 rpm.
  • the continuously variable transmission provides a required speed ratio through a primary continuously variable transmission based on a change in carrier rotation speed and a secondary continuously variable transmission based on a change in sun gear rotation speed. It seems that separate power is required to rotate the carrier.However, with the sun gear, planetary gear, and ring gear combined, the sun gear rotates while rotating the planetary gear to rotate the ring gear. When a rotational force is transmitted to the planetary gear, a rotational force is generated in the planetary gear in the rotational direction of the sun gear, and a rotational force is generated in the carrier shaft.
  • the carrier rotational speed can be sufficiently controlled even with a very small power.
  • a very small power For example, if you want to change the power of 150HP, you can drive with a power of about 90 wa. (For reference, if the motor rotates in the opposite direction, the speed increases and large power is required.)
  • the continuously variable transmission is suitable for a transmission such as a vehicle whose input and output are changed at any time.
  • FIG. 4 is a block diagram of another embodiment of the continuously variable transmission shown in FIG. 3 described above.
  • the sun gear (1270) rotates by receiving the torque from the drive shaft, and the ring gear (1270) transmits the power to the driven shaft. 1290), a number of planetary gears (1280) that mediate power transmission between the sun gear and the ring gear, and an auxiliary power supply unit (not shown) such as a DC motor capable of controlling the output rotation speed.
  • a worm (1230) that rotates by receiving the power from the worm (1230) and a hollow shaft that is integrally formed and mounted on the sun gear shaft to support the planetary gear so that it can idle.
  • a worm gear (1240) which is located on one side of the hollow shaft of the carrier but is fitted to the worm and receives power from the worm to rotate the carrier;
  • the rotational force of the provider is higher Backflow child to the sun gear side A clutch (1250) for temporarily releasing the connection between the carrier hollow shaft and the worm gear to intermittently transmit power, while shifting the rotational force of the drive shaft in the I stage. Transmit to the driven shaft.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a vehicular transmission using the continuously variable transmission of FIGS. 3a to 3c.
  • 110 is an input shaft that receives torque from a power generation device such as a vehicle engine
  • 200 is a transmission unit that uses the structure of the continuously variable transmission shown in FIGS. 2, 3a to 3c
  • 300 is a forward / reverse drive.
  • the speed-up unit, and 360 an output shaft for transmitting the final output after speed change and forward / backward acceleration to wheels and the like.
  • the transmission section (200) has the same configuration as the continuously variable transmission of FIG. That is, a first sun gear (210) directly connected to the input shaft (drive shaft) (110), a first ring gear (250) for outputting a shifted rotational force, the first sun gear (210) and the first sun gear (210).
  • a carrier driving unit (220) for providing additional power for rotating the first carrier is provided.
  • the forward / reverse speed increasing section (300) includes a second carrier (320) whose drive shaft (310) is connected to a first ring gear (250) shaft of the transmission section (200) by a spline structure.
  • a second sun gear (350) directly connected to the shaft (360), a second ring gear (340) coupled to operate separately from the second carrier drive shaft (310), and the second carrier.
  • a pair of planetary gears (330) that are supported and rotate to transmit power to the second sun gear (350), between the second ring gear (340) and the second carrier drive shaft (310).
  • a reverse clutch (not shown) for selecting the reverse operation of the vehicle by switching the connection of the second ring gear (340), and by switching the rotational operation of the second ring gear provided outside the second ring gear (340).
  • a forward brake (not shown) for selecting forward operation is provided.
  • the rotation direction of the output shaft (360) becomes the same direction as the rotation direction of the input shaft, and the vehicle moves forward.
  • the second carrier ( The second ring gear (340) is fixed and the second sun gear (350) becomes a driven gear, and the vehicle is moved forward at a desired speed by increasing the speed. Be able to do it.
  • the reverse clutch operates, the second ring gear (340) and the carrier drive shaft (310) are directly connected to each other so as to rotate integrally, and the output shaft (360) is moved in the opposite direction. Turn to allow the vehicle to reverse.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of an embodiment of the vehicle transmission shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the operation of the plunger unit of the vehicle transmission shown in FIG.
  • FIG. 8b is a detailed view of the plunger unit of FIG. 7 described above.
  • 110 is the input shaft
  • 120 is the torque converter
  • 130 is the oil pump
  • 210 is the first sun gear
  • 220 is the plunger unit
  • 221 is the plunger
  • 222 is the plunger valve
  • 223 is the cylinder
  • 224 is the cam set
  • 225 Is the plunger housing
  • 226 is the plunger cover
  • 230 is the first carrier
  • 240 is the first planetary gear
  • 250 is the first ring gear
  • 310 is the second carrier drive shaft
  • 320 is the second carrier
  • 330 is the second planet Gear set
  • 340 is the second ring gear
  • 350 is the second sun gear
  • 360 is the output shaft
  • 410 is the parking opening
  • 0 is the forward brake
  • 430 is the speed control motor
  • 510 is the control valve
  • 520 is the check valve
  • 530 is a pressure relief valve
  • 540 is a regulator
  • 550 is a Renoid valve
  • 560 is a relay valve
  • 570 is
  • the pump shaft of one torque converter (120) is connected to the input shaft (110).
  • the torque converter (120) is equipped with a converter clutch by transmitting power through a fluid.
  • the oil pump (130) is connected to the converter one pump shaft, and the first sun gear shaft penetrates through the hollow shaft, and is connected to the converter turbine shaft.
  • plunger unit (220) five plungers are connected to the center cam (224), respectively, and the above-mentioned umbrella is spline-connected to the shaft of the first carrier and the first shaft is connected to the hollow shaft in the carrier shaft.
  • the sun gear shaft is penetrated.
  • the first sun gear (210) rotates
  • the first planetary gear (240) is rotated to transmit torque to the first ring gear (250), but the first planetary gear (240) is rotated by the first sun gear.
  • the first carrier (230) is basically rotated while a rotational force is generated in the first sun gear rotation direction, since the first ring gear is driven while maintaining the combined state between the first ring gear and the first ring gear.
  • the cam (224) connected to the first carrier shaft eccentrically rotates and the five plans are rotated.
  • the speed control port motor (430) starts to rotate under the control of the control port controller (TCU) (610)
  • the control port (510) of the control port connected to it (511) Discharges oil while rotating, and the rotation speed of the first carrier (230) is determined by the amount of discharge. That is, in this embodiment, the rotation speed of the first carrier, whose rotation has been suppressed, is controlled by controlling the flow rate of the plunger unit.
  • the present invention is configured as described above, and the speed ratio is reduced by increasing or decreasing the rotation speed of the first sun gear and the rotation speed of the first carrier.
  • the present invention is such that the oil discharged from the plunger unit (220) is applied to the suction line of the oil pump (130) after passing through the control valve (510), A check valve (520) is installed in the line so that all oil discharged from the plunger unit is guided to the oil pump side. If the amount of oil to be discharged is equal to or larger than the total amount of oil sucked into the oil pump, the oil pump is made to run idle with no load, and when the vehicle is running at high speed, the plunger unit is turned off. Only when the rotation speed is reduced and the amount of oil discharged becomes insufficient, only the insufficient oil is inhaled and replenished, so that the carrier rotation speed is reduced. It has the feature of minimizing the loss of power (hydraulic) required to control rolling.
  • the shaft of the first ring gear (250) of the transmission section is connected to the drive shaft (310) of the second carrier (320) of the forward / reverse speed increasing section in a spline structure.
  • a bearing is provided between the second ring gear (340) shaft and the second carrier drive shaft (310). And are coupled so as to operate separately without any influence between each other, and a reverse clutch (370) is installed between the second ring gear (340) and the second carrier drive shaft.
  • a forward brake (420) is provided outside the second ring gear (340). Therefore, when the forward brake is actuated, the torque applied to the output shaft (360) is increased in the same direction as the rotation direction of the input shaft so that the vehicle moves forward.
  • the operation of the parking locker (410) and the manual valve (580) shown in the drawing is selected by the driver's selection. Further, an accumulator (590) is provided between the ring gear (340) shaft and the valve (600) of the forward brake (420) and the manual valve (580), respectively, so that sudden shocks at the time of forward and reverse shifting can be obtained. Can be alleviated.
  • the oil pump (130) is provided with a pressure relief valve (530), and when the pressure of the oil pump (130) rises above a set pressure, the oil pressure is discharged so that an excessive pressure rise is caused.
  • a regulator (540) can be provided to appropriately maintain the oil pressure
  • the primary regulator (541) adjusts the oil pressure supplied from the oil pump (130) to adjust the oil pressure.
  • the oil is supplied to the line and the secondary regulator (543), and the hydraulic pressure is adjusted in the secondary regulator (543) and supplied to the torque converter (120) and the lubrication line.
  • the solenoid valve (550) connected to the controller (TCU) activates the relay valve (560) when the vehicle speed reaches the set value to supply and discharge the torque converter (120). (Ie, the oil is discharged through the supply line and the oil is supplied through the discharge line) to lock up the converter clutch. And, the bypass valve (570) shown in the drawing is to adjust the excessive pressure rise of the oil cooler.
  • the controller (TCU) (610) has the necessary hardware and software for operation control.
  • the controller (TCU) (610) controls the overall operation of the vehicle while checking the vehicle's operation status as needed through a number of sensors. Control. For example, the controller (610) senses whether or not braking is possible with the brake pressure sensor (620) and increases the transmission ratio in proportion to the brake pressure to improve the braking force.
  • the output sensor (630) and the speed It calculates the optimum gear ratio by calculating the input values of the sensor (650) and the throttle position sensor (660) and controls the speed of the speed control motor (430).
  • the input value of the temperature sensor (640) is checked to control the sudden increase in speed when the engine temperature is low.
  • the control program is installed in advance in the above-mentioned controller (TCU) and various sensors are used.
  • TCU controller
  • FIG. 9 is a structural diagram of one embodiment of a vehicular transmission using the continuously variable transmission shown in FIGS. 4a to 4c.
  • the vehicular transmission largely includes a power transmission intermittent portion (1100), a continuously variable transmission portion (1200), and a forward / reverse speed increasing portion (1300).
  • the power transmission intermittent part (1100) includes a well-known torque converter (1120) and an oil pump (1130) connected to the input shaft (1110) and transmitting torque through a fluid.
  • the continuously variable transmission (1200) includes a first sun gear (1270) that receives power transmitted from a drive shaft (1271), and a first planetary gear group disposed around the first sun gear at a predetermined interval.
  • a first ring gear (1290) installed so that its inner peripheral gear (1291) is infused with a number of planetary gears (1280) forming the first planetary gear group;
  • a worm (1230) and a worm gear (1240) for providing a driving force to the first carrier; and a speed control motor (1220) as an auxiliary power for driving the worm (1230).
  • each of the planetary gears (1280) can rotate and idle while being engaged with the first sun gear and the inner peripheral gear (1291) of the first ring gear while being supported by the first carrier (1260). Is installed as follows.
  • the planetary gears (1280) can rotate freely on the support shaft (1263) of the first carrier. And a bearing (not shown) for minimizing friction when the planetary gear (1280) rotates on the support shaft (1263).
  • the first carrier (1260) shaft is formed of a hollow shaft 261), and a drive shaft (1271) for driving the first sun penetrates through the hollow. 1 A bearing (not shown) is inserted between the sun gear drive shaft (1271) and installed so that they can be rotated independently while minimizing frictional force.
  • the planetary gear support shaft (1263) of the first carrier is drawn in a long extended shape in order to facilitate understanding of the operation of the device of the present invention. Therefore, it is desirable that the length of the support shaft (1263) is formed as short as possible in consideration of the support force, and the shape of the entire carrier (1260) can be variously manufactured according to the characteristics of the transmission.
  • the first sun gear (12a0), the respective planetary gears (1280) of the first planetary gear group, and the first ring gear (1290) are shown by a general spur gear in FIG. However, this may also be composed of other gears such as a helicopter gear.
  • the worm gear (1240) is fixedly installed integrally on one side on the carrier hollow shaft (1261), but a unidirectional bearing with a bearing is provided between the worm gear (1240) and the carrier hollow shaft (1261).
  • a clutch (250) is inserted and installed so as to prevent the rotational force of the speed control motor (1220) from flowing back to the first sun gear side.
  • the worm (1230) combined with the worm gear (1240) is driven by receiving power from the speed control motor (1220).
  • the speed control motor (1220) is controlled by a controller (TCU) (1210) which is programmed to control the detected engine output, temperature, vehicle speed, throttle opening, and other conditions. The rotation speed is controlled.
  • the continuously variable transmission unit (1200) requires a separate assisting power, such as the speed control motor, to realize the continuously variable transmission operation.
  • a separate assisting power such as the speed control motor
  • the present invention takes advantage of the fact that such force always acts on the first carrier (1260) and the worm gear (1240) in the rotation direction of the first sun gear (1270). Accordingly, in the present invention, the worm (1230) can sufficiently rotate the worm gear (1240) in the rotational direction of the first sun gear (1270) with a very small force.
  • the force exerted by the reaction associated with the load always acts on the worm gear (1240) in the rotational direction, so that the speed control motor (1220) has a very small force.
  • the worm (1230) can be smoothly rotated, so that the continuously variable transmission for a vehicle of the present invention can shift a large rotating force even with a very small force.
  • the gear when the rotational force input at about 145 horsepower (HP) is shifted by the above method, the gear can be shifted sufficiently even if a DC motor (DC motor) of about 180 W is used as auxiliary power.
  • the gear ratio can be finely and flexibly changed continuously without affecting the main power.
  • the ⁇ , ohm (1230) and worm gear (1240) are used.
  • the structure is adopted.
  • the force due to the above-mentioned reaction is cut off using the coupling characteristics of the worm (1230) and the worm gear (1240). That is, in the above embodiment, the worm gear (1240) does not rotate the worm (1230) by making the advancing angle flank of the worm (1230) smaller than the friction angle so that self locking is performed. I am doing it.
  • the forward / backward speed increasing section (1300) includes a second carrier (1310), which is driven by directly connecting the drive shaft (1311) to the first ring gear shaft (1293), and a second carrier (1310). ), The second and third planetary gear groups rotating while being supported by the respective planetary gear support shafts (1313); and the planetary gears (1320) of the second planetary gear group.
  • the second sun gear (1330) is located at the center and is formed integrally with the second sun gear (1330), the second sun gear (1330) is formed as a hollow shaft so that the second carrier drive shaft passes therethrough.
  • the braking as a drum coupled integrally (1350), selectively above the drum (350 under the control of Ma Nyuarubarubu (1420)) does not rotate on the other end of the second sun gear shaft 3 31) which is in It has one cylinder (IMO).
  • a third sanitary gear is coupled to each of the planetary gears (1360) of the third planetary gear group and is located at the center thereof so as to receive a rotational force and is integrally connected to the output shaft (1450).
  • Gear (1390) and a gear such as each of the planetary gears (1360) of the third planetary gear group are combined with the inner peripheral gear (1371) so as to receive the torque, and the rotating shaft (1373)
  • a second ring gear (1370) formed in a hollow shaft and having the third sun gear shaft (output shaft) penetrating therethrough and having a brake drum formed on the outer surface thereof;
  • a second cylinder (1380) that selectively controls the second ring gear (1370) so as not to rotate by the control of (1420).
  • the length of the planetary gear support shaft (1313) be as short as possible, and that the planetary gears (1320, 1360) arranged so as to face each other at the same interval are connected to each other. It is desirable to form them integrally as one set.
  • each of the sets (the planetary gears (1320) of one second planetary gear group) and the planetary gears (1360) of one third planetary gear group formed so as to face each other are integrally formed.
  • the planetary gears (1320) are inserted into the planetary gear support shaft (1313) of the second carrier (1310), and the planetary gears (1320 and 1360) rotate on the support shaft (1313>). Bearings (not shown) are installed to minimize friction when in use.
  • the frictional force is minimized between the second sun gear hollow shaft (1331) formed so as to penetrate the second carrier drive shaft (1311) and the second carrier drive shaft (1311).
  • a bearing (not shown) is installed inside the second ring gear hollow shaft (1373), which is formed so that the third sun gear shaft (output shaft) penetrates it. (Not shown) are installed.
  • the planetary gears of the first planetary gear group are constituted by three sets (three) of planetary gears, and are arranged at an angular interval of 120 ° about the first sun gear. The rotation direction of the sun gear and the rotation direction of the first ring gear are reversed.
  • the planetary gears of the second and third planetary gear groups are constituted by three sets (three) of planetary gears, and each of the planetary gears is spaced at an angle of 120 ° about the second and third sun gears.
  • this is a simplified example so that the operating principle of the present invention can be understood more easily.
  • the arrangement angle of the planetary gears and the number of used planetary gears are the same. You can change as many as you need.
  • the third planetary gear group unlike the structure shown in FIG. 9 above, two sets of planetary gears are arranged and combined so that three sets and six sets It is preferable that the first ring gear and the third sun gear are configured to have a planet gear so that the rotation directions of the first ring gear and the third sun gear coincide with each other.
  • reference numeral 1110 denotes an input shaft
  • 1440 denotes a parking locker
  • 1430 denotes a governor
  • 1410 denotes a solenoid valve
  • the manual valve (1420) is the selection lever
  • the control target is determined by the operating position (in the example, ⁇ P ”(parking),“ R ⁇ (rear), ⁇ N ”(normal), drive (drive), etc.). Acts on the torque converter (1120) and the cylinder (1380), and acts on the cylinder (1340) during reverse operation to be controlled.
  • FIG. 10 is a graph diagram simply comparing operation characteristics between the vehicle transmission shown in FIGS. 5 and 9 according to the present invention and a conventional transmission.
  • A indicates the gear position of the existing transmission
  • B indicates the continuously variable transmission characteristic of the continuously variable transmission according to the present invention
  • C indicates the engine output that is changed by the change of gear in the existing transmission
  • D indicates the engine output change in the continuously variable transmission according to the present invention.
  • the vehicle transmission according to the present invention can provide an optimal gear ratio with respect to the vehicle operating conditions and the engine output at each time from low-speed departure to high-speed traveling, thereby achieving the conventional gear ratio. It can be seen that not only does the fuel save around 15 to 20% compared to the device (operated in 5 stages), but also the engine output is increased by about 5 to 7%.
  • the above-described continuously variable transmission according to the present invention can be applied to any equipment that is required to use the power generated by the main power source while changing the speed depending on the situation. For example, they are all applicable to heavy equipment, locomotives, ships, and aircraft.
  • the continuously variable transmission and the vehicle transmission according to the present invention have the advantage that they can be used universally regardless of the manufacturing company.
  • the reduction ratios for each stage (1, 2, 3, 4, and 5 stages) of the transmission are different due to problems caused by the characteristics of the other engines and the unique design of each production company.
  • each manufacturer has separately designed and manufactured a transmission.
  • a gear ratio suitable for all specifications can be provided only by changing software of a control device mounted on various vehicles.
  • acceleration required for shifting to a high speed stage in various vehicles and the like is not required, and the state of the load accompanying the engine output and operating conditions such as road conditions is always considered.
  • Providing the optimum gear ratio in a stepless manner has the effect of improving engine output and reducing fuel consumption.

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Description

明細書 無段変速機及びそれを利用した車両用変速装置 技術分野 本発明は無段変速機及びそれを利用した車両用変速装置に関するものである。 背景技術 従来にも多種の無段変速機が提案されて使われているのに、 それらは大きく機械式、 油圧式、 電気式に区分できる。 そして、 機械式の場合は摩擦差式、 ベルト式、 チェ一 ン式、 歯車式、 及びリンクフリーホイル式("ゼロマックス方式"だともいう) があり、 油圧式の場合はベンモータ一式、 プランジャーモーター式、 及びギアモーター式があ り、 電気式では交流モーター式と直流モーター式(ヮ一ドレオナード方式、 サイリスタ レオナード方式)などがある。
しかし、 従来の機械式無段変速機は大部分摩擦面の摩耗及び異物質の流入によるス リップが発生されて高出力の変速が難しくて、 動力損失が発生する問題点がある。 油 圧式の場合はバルブで流体の量を調節して油圧モーター(ベン、 プランジャー、 ギア 式) の回転数を無段系に変換させることとしてその自体で無段変速機で機能すること でなく単に油圧機構の回転数を無段系に変換することに過ぎなくて高速回転出力が不 可能だという問題点を内包している。 また、 従来の電気式の場合もその制御は比較的 容易な反面重量が重くて湿度、 粉塵等に脆弱なので車両などのような移動体に使用す ることがこまるという問題点を内包している。 .
例えば、 大韓民国特許公告第 96-12241 号(1996. 9. 18) の"可変ピッチ式無段変速装 置" はスプラケットとチェーンによる動力伝達装置でスプラケットのピッチ円の直径 を可変調節することと同時にチェーンを支持する両側チェーンのチヱ一ン軸間の距離 が調'節されるようにして無段変速効果を得ている。
し力 し、 この場合もベルト式のスリップ発生問題は解決したといえるが、 上記スプ ラケットの各歯(teeth)を貫通するように備わってチェーンを支えるピッチ調節フレー ムとチューン可変ロードを要する等、 微細な構造に対する正確な組立を前提としてい るためてその製作が非常に難しいだけでなく、 大きい動力を長い間の間変速する装置 にはその耐久性の限界上適用が不適切で、 ピッチ可変制御を実現するための機構的な 制御が大変精巧で複雑になされるなどの問題点を相変らず内包している。 発明の開示 上記従来の諸般問題点を解決するために案出された本発明は、 動力損失を最小化し ながらギアの嚙合を通した信頼性ある変速動作を遂行する無段変速機を提供すること にその目的がある。
また、 本発明は動力損失を最小化しながらギアの嚙合を通した信頼性ある変速を遂 行する無段変速機を具備して簡単な構造で高効率の変速動作を遂行する車両用無段変 速装置を提供することにまた他の目的がある。
本発明は上記目的を達成するために、 駆動軸の回転力を無段で変速しながら被動軸 に伝達する無段変速機において、 上記駆動軸に連結されたサンギアと、 上記サンギア から回転力を伝達受けて駆動されるように同軸的に設置されてその回転軸に上記被動 軸が連結されたリングギアと、 上記サンギア及び上記リングギア間に相互嚙合される ように設置されて動力伝達を媒介する多数の遊星ギアと、 上記多数の遊星ギアを支持 しながら上記サンギア及びリングギアと同軸的に回転可能に備わって、 その回転軸内 の中空部に上記サンギア回転軸が貫通されて上記サンギア回転軸と別倔で回転するキ ャリアと、 上記キャリアの回転速度を制御するための手段を含んで、 上記キャリアの 回転速度変化と、 上記サンギアと上記キャリアとの間の回転速度比の変化によって上 記サンギアと上記リングギアとの間の変速比が無段で変化されることを特徴とする無 段変速機を提供する。
又、 本発明は駆動軸の回転力を無段で変速しながら被動軸に伝達する無段変速機に おいて、 上記駆動軸からの回転力を伝達受けて回転するサンギアと、 上記被動軸に動 力を伝達するリングギアと、 上記サンギアと上記リングギアとの間の動力伝達を媒介 する遊星歯車郡と、 出力される回転速度の制御が可能な補助動力提供手段と、 上記補 助動力提供手段から動力を伝達受けて回転するウォームと、 中空軸が一体で形成さて サンギア軸上にはめて設置されて上記遊星歯車郡を空転させることができるように支 持するキヤリアと、 上記キヤリアの中空軸上の一側に位置するものの上記ウォームに 嚙合されるように設置されて、 上記ウォームから動力を伝達受けて上記キャリアを回 転させるウォームギアと、 上記補助動力提供手段の回転力が上記サンギア側に逆流す ることを防止するために上記キャリア中空軸及び上記ウォームギア間の結合を一時的 に解除して動力伝達を遮断する動力伝達断続手段とを含む無段変速機を提供する。 また、 本発明は入力軸の回転力を無段で変速しながら出力軸に伝達する車両用変速 装置において、 上記入力軸に連結された第 1 サンギアと、 上記第 1 サンギアから回転 力を伝達受けて駆動されるように同軸的に設置される第 1 リングギアと、 上記第 1 サ ンギ,ァ及ぴ上記第 1 リングギア間に相互嚙合されるように設置されて動力伝達を媒介 する多数の第 1遊星ギアと、 上記多数の第 1遊星ギアを支持しながら上記第 1サンギ ァ及ぴ第 1 リングギアと同軸的に回転可能に構成されてその回転軸内の中空部に上記 第 1サンギアの回転軸が貫通されて上記第 1サンギア回転軸と別個で回転する第 1 キ ャリアと、 上記キャリアの回転速度を制御するための手段を具備している無段変速手 段と、 上記第 1 リングギアを通じて印加される回転力に対して前後進増速を行なった 後上記出力軸に伝達する前後進増速手段と、 コントローラー (TCU)と多数のセンサーを 具備して車両の運行状態によって上記無段変速手段及び上記前後進増速手段の諸般動 作を制御する制御手段を含んで、 上記第 1 キャリアの回転速度変化と、 上記第 1 サン ギアと上記第 1 キャリアとの間の回転速度比の変化によって変速比が無段で変化され ることを特徴とする車両用変速装置を提供する。
また、 本発明は車両の動力発生手段により発生された回転力を無段(stepless)で柔 軟に(continuously)変速する車両用無段変速装置において、 上記動力発生手段により 発生された回転力を印加受けて駆動される第 1 サンギアと、 上記第 1 サンギアから回 転力を印加受けて駆動するように設置される第 1 リングギアと、 上記第 1 サンギア及 ぴ上記第 1 リングギア間に嚙合されるように設置されて動力伝達を媒介する第 1遊星 歯車郡を具備して、 上記動力発生手段により発生された動力の回転速度を一定比率で 减速させる固定減速手段と、 上記第 1 遊星歯車郡を上記第 1 サンギアの回転方向と同 —方向に空転させて上記第 1 リングギアに出力される回転力を柔軟に変速する無段変 速手段と、 上記第 1 リングギアから出力される回転力を伝達受けて増速して運転手の 前後進操作によつて出力軸の回転方向を変える前後進増速手段とを含む車両用無段変 速装置を提供する。 図面の簡単な説明 図 la いし図 Idは本発明に係る無段変速機の作動原理を説明する概略図。
図 2は本発明に係る無段変速機の概略図。
図 3aないし 3cは上記図 2の無段変速機の一実施例構成及びそれに対する変速原理 の説明図。
図 4は上記図 3の無段変速機の他の実施例の構成図。
図 5は上記図 3の無段変速機を利用した車両用変速装置の概略図。
図 6は上記図 5の車両用変速装置の一実施例の構成図。
図 7 は上記図 6 の車両用変速装置のプランジャーュニット動作を説明するための概 略図。
図 8a及び図 8bは上記図 7のブランジャ一ュニットの詳細図。
図 9は上記図 4の無段変速機を利用した車両用変速装置の一実施例の構造図。
図 10は上記図 6及び図 9の本発明に係る車両用変速装置と従来の変速装置との間の 動作特性を比較したグラフ図。 発明を実施するための最良の形態
(実施例 1 )
下、 添付した図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図 laないし図 Idは本発明に係る無段変速機の «原理を説明する概略図である。 図面を参照して本発明に係る無段変速機の変速原理を説明すれば次の通りである。
—般に、 ギアはピッチ円のすべり接触(齒接触)運動を基本としていて、 次のような 二つのギアの接触時回転角の変化は次のように求められる。 すなわち、 mはモジュール、 zl及ぴ z2は寸法、 dl及び d2をピッチ円だという時、 初期状態 (図 la参照)で A点及び B点は P点に一 ¾1"るように接したことで、 歯接されたままで回転して、 下記 【数 に示した通り円弧 PAと円弧 PBの長さが同じになる。
1】 d do 特に、 本発明で遊星ギアは歯接運動による被動的な単純回転だけでなく、 それを支 持するキャリアの回転速度の制御による空転運動も考慮するべきである。
図 lbはキャリアを固定させたままでサンギアを回転させる場合で、 A、 B、 C, D点は 初期状態で一直線上にあっていたのにサンギアが 0 a ぐらい回転する時嚙み合って回 転される遊星ギアの回転角(Θ b) は次の 【数 2】 のようである。 【数 2】
Ρλ= , Ζα
6b-- θα
Zb
この場合リングギアは逆方向に回転してその回転量は次の 【数 3】 のとおりである。
【 3 J 7
一一
Figure imgf000006_0001
一一
すなわち、 この場合はキヤリァが全く回転しないので上の回転角が総回転角となる ( 【数 3】 及び 【数 4】 参照)。
【数 4】 ^
【数 5】
Za
6c= - θα
Zc
図 lcはリングギアを固定させてサンギアを回転させる場合で、 Bと Cは遊星ギアピ ツチ円上の点として初期状態では各々サンギアピッチ円上の点 A とリングギアピッチ 円上の点 Dと接触していた。
しかし、 サンギアが 6 a ぐらい回転すればキャリアが 0 s ぐらい回転して、 遊星ギ ァ C点と P1点は図 lcに図示したような状態になって、 サンギア回転角は 0 aで遊星ギ ァ回転各銀 Θ bである。 この時、 キャリア回転角 0 sは次の 【数 6】 のように計算され る。
【数 6】 Ζς
Θ s = ( - ) - 1 = (-^ + l) 6s 図 idはサンギアとキャリアを同じ方向に回転 (入力軸に直結されたサンギアの回転 速 と変速のためのキャリアの回転速度とは各々別個で制御される)させる場合として、 これは前の図 lb と図 lc を重複した結果となる。 すなわち、 サンギアとキャリアを時 計方向に各々 6 s及び 0 aだけずつ回転させれば、 リングギアの回転は前の図 lbと図 lcの二つの運動を重複させた結果となる(下記 【数 7】 ないし 【数 12】 参照)。
【数 7】 _
Figure imgf000006_0002
【数 8】
ギア比 ^ "f >ェ
上記 【数 8】 を上記 【数 7】 に代入して整理すれば次の 【数 9】 となる。
【数 9】
-a (io+ i ds— θα
to
ここで、 6 =2 π η (ηは rpm)であるため回転数に対しても同様に下記 【数 10】 が成立 する。 【数 10】 丄ハ
( ιο+ Dns— na
nc=」 .
ιο
同様に角速度が下記 【数 11】 のとおりであるので、
【数 11】
角速度 W=2 π η/60
角速度に対しても下記 【数 12】 のように同じ式が成立する。
【数 12】
yr, ( io + l) - Wa
" to
これから、 リングギア歯車(ZC)を P73、 サンギア歯車(ZA)を P35、 遊星ギア歯車 (ZS) を P19だとし、 ギア比(io)を 2. 0857だと仮定して、 これを上記図 lbないし図 Ld に適用させれば次のような減速比を得ることができる。
まず、 図 lb に図示されたように、 キャリアを固定させてサンギアを回転させる場合 に点 A、 B、 C、 Dは初期状態で全部一直線上にあった点である。 そして、 サンギアが Θ aぐらい回転すれば遊星ギアの回転角は Θ bとなって、 リングギアの回転角は Θ cで逆 方向回転する。 この時回転により移動した長さは PtD で、 減速比は下記 【数 13】 のよ うに求められる。
【数 13】
Figure imgf000007_0001
7
結論的に、 図 lbの場合は減速比が 1/2. 0857の固定的な遊星ギア減速器に該当する。 図 lcの場合はリングギアを固定させてサンギアを回転させる場合として、 サンギア の総回転角は Θ a、 遊星ギアの回転角は 0 bで、 キャリアの回転角は 0 sである。 上記 キヤリァはサンギアの回転方向と同じ方向に回転しながら減速することでこの時の角 速度を計算すれば次の 【数 14】 の通りである。
rr ^ 5 2.0857 fi7r
W- ZA ~ 1 + io - 1 + 2.0857 ~ °'b75
結論的に、 図 lcの場合は減速比 1/1. 4794の固定的な遊星ギア減速器に該当する。 反面に、 図 Idの場合はサンギアを回転させるだけでなく、 上記サンギアの回転方向 と同じ方向にキャリアを回転させるために、 遊星ギアが上記サンギアとリングギアと の間で転がり接触運動をしながら空転して上記サンギアの回転速度と上記遊星ギアの 空転速度との比によって柔軟な変速がなされる。 この時上記リングギアの回転方向は 逆方向になる。 すなわち、 これは上記図 lb と上記図 lc を重複させた場合として、 キ ャリアの回転角が Θ sである時遊星ギアの回転角は Θ b になってリングギアと遊星ギ ァとの総転がり接触による回転値 であるが、 実際に回転力が伝えられる有効回転 値 になる変速運動がなされる。
結論的に、 キヤリァが回転運動をするようになればそれが停止している時より変速 比が増加されて、 キャリアの回転速度の増減によって変速比が流動的に減少または増 加する 1 次無段変速運動がなされ、 サンギアの回転速度とキャリアの回転速度との比 の変化によって変速比が増加または減少する 2次変速がなされる。 すなわち、 サンギ ァの回転を増加させれば逆方向減速比に近接する方向に変速比が減少して、 キャリア の回転を増加させれば同方向の減速比が増加する方向に変速比が増加するようになつ て、 キャリアの回転を停止させれば初期減速比が出力される。 本発明では上のような 原理により 1 次及び 2次の無段変速を遂行する DVS (Double Variable Speed)無段変 速機を提案している。
図 2は本発明に係る無段変速機の概略図である。
本発明の無段変速機は、 駆動軸(入力軸)(21)に直接連結されて回転するサンギア (22)と、 被動軸(27)に連結されて回転力を伝達するリングギア(26)と、 上記サンギア (22)とリングギア(26)との間に媒介されて回転力を伝達する多数の遊星ギア(25)と、 上記遊星ギアを支持するためのキヤリア(24)と、 上記キャリア回転速度を制御するた めのキャリア駆動部(23) を具備する。
図 3aないし図 3cは上記図 2の無段変速機の一実施例の構成及ぴそれに対する変速 原理の説明図で、 図面で 31 は駆動軸、 32はサンギア、 33はプランジャー(plunger)ュ ニット、 34はキャリア、 35は遊星ギア、 36はリングギア、 37は被動軸を各々示す。 図面に図示した通り、 本実施例による無段変速機はキヤリア駆動部の構成として、 プランジャーユニット(33)を利用する油圧制御方式を採用している。 また、 本実施例 では遊星ギアを 120° 間隔で配列した場合を例示しているが、 変速機の適用環境によつ て 90° 間隔、 またはその他の間隔でも製作可能である。
上記プランジャーュニット(33) は、 図 6、 図 7a及び図 7b に例示された通り、 オイ ル吸入口及び排出口が形成されたプランジャーハウジング(225)と、 上記ハウジング内 に備わつていてオイル吸入口から吸入されたオイルが逆流されることがなく排出口側 にのみ出すように誘導するプランジャーバルブ(222)と、 サンギアシャフト(111) は貫 通されるように形成されて各々別個で回転されるがキヤリアシャフト(231)とはスプラ ィン(spline)組立されてそれと共に回転されるキヤム構造物(224)と、 上記キャム構造 物の偏心回転によって上記シリンダー(223)内を上下運動しながら上記吸入口を通じて オイルをプランジャーュニットの内部に吸入して排出口を通じて排出されるようにす る ランジャーセットを具備している。
また、 上記オイル排出口にはキャリア(34) の回転を制御するために上記プランジャ —ュニット(33)内の流量を調節するコントロールバルブ(510)が連結されて、 上記コン トロ一ルバルブを通じて流出されるオイルはまたオイルポンプ(130)に提供されて油圧 ラインの動力原で利用されるようにする。 これは動力損失を最小化するための技術と して、 上記コントロールバルブから排出されるオイル吐出量が上記オイルポンプの吸 入オイル量より同一であるかもしくは多い場合 (例えば、 低速または中速に変速する場 合である)には上記オイルポンプが無負荷状態で回転して、 また吐出量不足の場合(例 えば、 高速に変速する場合である)にはチェックバルブ(520)を通じて不足分に該当す るだけのオイル量を吸入して上記オイルポンプ(130)が效率的に油圧ラインまたは潤滑 ラインにオイルを供給できるようにする。
特に、 上記した通りの本発明の望ましい一実施例によれば、 サンギア(22、 32) の回 転力をリングギア(26、 36)に伝達する時、 遊星ギア(25、 35)を支持するキャリア(24、 34)に回転力が発生されるので、 上記コント口一ルバルブは実質的にとても小さな動力 だけでも上記キャリアの回転速度を容易に制御できる。 すなわち、 上記コントロール バルブはプランジャ一ュニット(33)内に意図的に油圧を形成させるための用途で使わ れることでなく、 上記した通りキヤリアが回転しょうとする性質によりプランジャー ュニットの油圧が自動に形成される点を応用したキヤリアの回転数の制御機具として 採用されたのである。 そして、 上記コントロールバルブはコントローラー(TCU) の制 御を受けるスピードコントロ一ルモーターがロータ一(511)を回転させる程度によって その流量を制御することである。
したがって、 上記した通りのプランジャーュニットにスプラインでキヤリァ軸を結 合して駆動軸にサンギアを固定させてリングギアを被動軸に連結した後、 駆動軸のサ ンギアを lOOrpmで回転させてキヤリア軸を lOrpmで回転させれば被動軸に連結された リングギ,ァは 33. 150rpmで回転される(図 3a参照)。 これを次の 【数 15】 に代入すれば 次の通りである。 (ここで " は時計方向を意味して、 〃-" は反時計方向を意味して、 io=2. 0857である)
【数 15】
IT _ 。
Figure imgf000009_0001
すなわち被動軸が 33. 150rpmで回転される。
また、 上記サンギアを lOOrpm で回転させながら、 上記キャリア軸の回転速度を lOrpmから llrpmに増加させれば、 31. 671rpmが出力されて約 1. 479rpmが減少して変 速比は 0. 1409増加する 1次変速がなされる(図 3b参照)。 反面に、 上記キヤリァの回 転速度は lOrpmで固定させたままサンギアの回転速度を lOOrpmから lOlrpmに増加さ せれば、 33. 630rpmが出力されて約 0. 480rpraが増加して変速比が 0. 043減少する 2次 変速がなされる(図 3c参照)。
前述したような、 本発明の無段変速機はキャリア回転数の変化による 1 次無段変速 とサンギア回転数の変化による 2次無段変速とを通じて必要な変速比を提供する。 そ して、 キャリアを回転させるためには別途の動力が必要だと感じられるが、 サンギア、 遊星ギア及ぴリングギアが嚙合された状態で上記サンギアが回転しながら遊星ギアを 回転させてリングギアに回転力を伝達する時、 上記遊星ギアにサンギアの回転方向に 回 力が発生されてキヤリァ軸に回転力が発生される。 本発明では上記した通りキヤ リア軸に及ぼす回転力をプランジャーメカニズムを利用して所望の速度で回転される ように解く形態で作動することにより、 とても小さい動力でも十分にキャリアの回転 速度の制御が可能である。 例えば、 150HP の動力を変速させようとするならば、 約 90 wa度の動力でも十分に駆動できる。 (参考に、 逆方向に回転させれば増速がなって大 きい動力が必要になる)上記したように無段変速機は随時入出力が変化される車両等の 変速装置に適している。
図 4 は上記図 3 の無段変速機の他の実施例の構成図であり、 駆動軸からの回転力を 伝達受けて回転するサンギア(1270)と、 被動軸に動力を伝達するリングギア(1290)と、 上記サンギアと上記リングギアとの間の動力伝達を媒介する多数の遊星歯車(1280)、 出力される回転速度の制御が可能な DCモ一ター等の補助動力提供部 (図示せず)から動 力を伝達受けて回転するウォーム(1230)と、 中空軸が一体で形成されてサンギア軸上 にはめて設置されて上記遊星歯車を空転させることができるように支持するキヤリァ (1260)と、 上記キャリアの中空軸上の一側に位置するものの、 上記ウォームに嚙合さ れるように設置されて上記ウォームから動力を伝達受けて上記キヤリアを回転させる ウォームギア(1240)と、 上記補助動力提供部の回転力が上記サンギア側に逆流するこ とを防止するために上記キヤリア中空軸及び上記ウォームギア間の結合を一時的に解 除して動力伝達を断続するクラツチ(1250)を具備して、 駆動軸の回転力を I段で変速 しながら被動軸に伝達する。
以下、 本発明に係る車両変速装置に関して説明する。
図 5は上記図 3aないし図 3c の無段変速機を利用した車両用変速装置の概略図であ る。 図面で 110は車両エンジンなどの動力発生装置から回転力を印加受ける入力軸で、 200は上記図 2、 図 3aないし図 3cの無段変速機の構造を利用した変速部で、 300は前 後進増速部、 そして 360 は変速及び前後進増速された最終出力を車輪等に伝達するた めの出力軸を示す。
上記変速部 (200) は図 2 の無段変速機と同じ構成である。 すなわち、 入力軸 (駆動 軸)(110)に直接連結される第 1サンギア(210)と、 変速された回転力を出力する第 1 リ ングギア(250)と、 上記第 1サンギア(210)及び上記第 1 リングギア(250)との間に媒介 されて回転力を伝達する多数の第 1遊星ギア(240)と、 上記第 1遊星ギアを支持するた めの第 1 キャリア(230)と、 上記第 1 キャリアを回転させるための別途の動力を提供す るキャリア駆動部(220) を具備する。
また、 上記前後進増速部(300) はその駆動軸(310) が上記変速部 (200) の第 1 リン グギア(250)軸にスプライン構造で連結された第 2 キャリア(320)と、 出力軸(360)に直 接連結された第 2 サンギア(350)と、 上記第 2 キャリア駆動軸 (310)と分離動作するよ うに結合された第 2 リングギア(340)と、 上記第 2キャリアにより支持されて回転して 上記第 2サンギア(350)に動力を伝達する 2組 1対の遊星ギア(330)、 上記第 2リングギ ァ(340)と上記第 2 キャリア駆動軸(310)との間の連結を切替して車両の後進動作を選 択する後進クラッチ(図示せず)と、 上記第 2 リングギア(340) の外側に備わって上記 第 2 リングギアの回転動作を切替して車両の前進動作を選択する前進ブレーキ(図示せ ず)を具備する。
そうして、 上記前進ブレーキが作動すれば、 出力軸(360) の回転方向が入力軸の回 転方向に対して同じ方向となり車両が前進するようになるのに、 この時には上記第 2 キャリア(320)が駆動ギアの役割をして上記第 2 リングギア(340) は固定されて上記第 2 サンギア(350)が従動ギアになって、 増速がなることにより車両を所望の速度で前進 させることができるようにする。 反面に、 上記後進クラッチが作動すれば上記第 2 リ ングギア(340)と上記キャリア駆動軸(310) とが直結されて一体で回動されるようにし て上記出力軸 (360) が逆方向に回転して車両が後進されるようにする。
図 6は上記図 5の車両用変速装置の一実施例構成図で、 図 7は上記図 6の車両用変速 装置のプランジャーュニットの動作を説明するための概略図で、 図 8a及ぴ図 8b は上 記図 7のプランジャーュニッ卜の詳細図である。
図面で、 110は入力軸、 120はトルクコンバーター、 130はオイルポンプ、 210は第 1 サンギア、 220 はプランジャ一ュニット、 221 はプランジャー、 222 はプランジャーバ ルブ、 223 はシリンダー、 224 はキヤムセット、 225 はプランジャーハウジング、 226 はプランジャーカバー、 230は第 1キャリア、 240は第 1遊星ギア、 250は第 1 リング ギア、 310は第 2キャリア駆動軸、 320は第 2キャリア、 330は第 2遊星ギアセット、 340は第 2 リングギア、 350は第 2サンギア、 360は出力軸、 410は駐車口ッ力一、 0 は前進ブレーキ、 430 はスピードコントロールモーター、 510 はコントロールバルブ、 520 はチェックバルブ、 530 は圧カリリーフバルブ、 540 はレギュレーター、 550 はソ レノィ ドバルブ、 560 はリレイバルブ、 570 はバイパスバノレブ、 580 はマ二ユアノレバノレ ブ、 590はアキュムレータ、 600は前進ブレーキバルブ、 610はコントローラ一(TCU;)、 620 はブレーキ圧力センサー、 630 は出力センサー、 640 は温度センサー、 650 はスピ ードセンサ一、 660はスロットルポジションセンサーを各々示す。
図 6ないし図 8に図示された通り、 本発明に係る車両変速装置は、 入力軸(110)にト ルクコンバータ一(120 ) のポンプ軸が結合されている。 上記トルクコンバーター (120) は流体を媒介として動力を伝達することでコンバータ一クラッチを內装してい る。 オイルポンプ(130) は上記コンバータ一ポンプ軸と連結されてその中空軸の内側 に第 1サンギア軸が貫通されてコンバータータービン軸と連結される。
プランジャーュニット(220) は 5個のプランジャーが各々中央のキヤム(224)と連結 されて、 上記キヤムは上記第 1 キャリアの軸とスプライン連結されて上記キャリア軸 内の中空軸に第 1サンギア軸が貫通される。
第 1 サンギア(210)が回転すれば第 1 遊星ギア(240)が回転されて第 1 リングギア (250)に回転力が伝えられるのに、 上記第 1遊星ギア(240)が上記第 1サンギア及び第 1 リングギア間に嚙合された状態を維持したまま駆動されるために、 基本的に上記第 1 サンギア回転方向に回転力が発生されながら上記第 1キャリア(230)が回転される。 このように、 上記第 1キャリアが回転 (第 1サンギアの回転方向と同じ方向にの回転 である)なれば上記第 1キャリア軸に連結されたキヤム(224) が偏心回転しながら 5個 のプランジャーを上下運動させてプランジャー内部の油圧を増加させるボンビング運 動をする。 この時、 上記プランジャーユニット内部の油圧が限界点に到達するように なればこれ以上回転できなくて停止することである。
しかし、 コント口一ラー(TCU) (610) の制御によってスピードコント口一ノレモーター (430)が回転するようになれば、 それに結合されているコント口一ルバルプ(510) の口 一ター(511)が回転しながらオイルを排出するようになって、 その排出量によって上記 第 1 キャリア(230) の回転速度が決定される。 すなわち、 本実施例ではプランジャー ユ^ットの流量を制御することによってその回転が抑制されていた第 1 キャリアの回 転速度を制御することである。
本発明は上記したような構成で、 第 1 サンギアの回転数と上記第 1 キャリアの回転 数との増減によつて変速比が增減されるようにする。
また、 本発明は上記プランジャーュニット(220)から排出されるオイルが上記コント ロールバルブ(510)を通過した後にまたオイルポンプ(130)の吸入ラインに印加される ようにし、 上記オイルポンプ吸入ラインにはチェックバルブ (520)を設置して、 上記プ ランジャーユニットから排出されたオイルが全部オイルポンプ側に誘導されるように して車両が低速または中速で駆動されてプランジャ一ユニットから吐出されるオイル 量がオイルポンプに吸入される全体吸入量と同じかもしくは多い場合には上記オイル ポンプが無負荷状態で空回転するようにし、 車両の高速走行時上記プランジャ一ュニ ットの回転数が減少されてオイル吐出量が不足した場合にだけその不足分のオイルだ けをより吸入して補充するようにすることで、 キャリア回転を制御するために要求さ れる動力(油圧) の損失を最小化する特徴がある。
そして、 上記変速部の第 1 リングギア(250)軸は前後進増速部の第 2 キャリア(320) の駆動軸(310)とスプライン構造で連結される。
第 2 リングギア(340)軸と上記第 2 キヤリァ駆動軸(310)との間にはベアリングが媒 介されて相互間に何らの影響を及ぼすことがなく分離動作するように結合されたし、 第 2 リングギア(340)と上記第 2 キャリア駆動軸との間には後進クラッチ (370)が設置 されていて、 上記第 2リングギア(340)の外側に前進ブレーキ(420)が設置されている。 したがって、 上記前進ブレーキが作動すれば、 出力軸(360)に印加される回転力が入力 軸の回転方向に対して、 同方向に増速されて車両が前進されるようにする。
反面に、 上記後進クラツチ(370)が作動すれば上記第 2 リングギア(340)と上記キヤ リア駆動軸(310) とが直結されて一体で回動されるために上記出力軸(360) が逆方向 に回転し: C車両が後進するようになる。
図面に図示された駐車ロッカー(410)と、 マニュアルバルブ (580) は運転手の選択に よってその作動が選択される。 そして、 上記リングギア(340)軸及び上記前進ブレーキ (420) のバルブ(600)と上記マニュアルバルブ(580)との間には各々アキュムレータ (590)を具備させて突然の前、 後進変速時衝撃を緩和させることができる。 また、 上記 オイルポンプ(130)に圧カリリーフバルブ(530)を具備させてオイルポンプ(130) の圧 力が設定された圧力以上に上昇すれば油圧を排出するようにして過度な圧力上昇を排 除する。 そして、 油圧を適切に維持するためにレギュレーター(540)を具備させること ができるのに、 1 次レギユレ一タ一(541) は上記オイルポンプ(130)から供給される油 圧を調節して油圧ラインと 2次レギュレーター(543)とに供給して、 上記 2次レギユレ —ター(543)では油圧を調整して上記トルクコンバーター(120)と潤滑ラインとに供給 する。
一方、 コント口一ラー (TCU)に連結されたソレノイ ドバルブ(550) は車両の速度が設 定値に到達すれば、 リレイバルブ(560)を作動させて上記トルクコンバーター(120) の 供給ラインと排出ラインとを変えて(すなわち、 上記供給ラインでオイルを排出して、 上記排出ラインでオイルを供給する)、 コンバータ一クラッチをロックアップさせる。 そして、 図面に図示されたバイパスバルブ(570) はオイルクーラ一の過度な圧力上昇 を調節することである。
上記コントローラ一(TCU) (610) はその内部に動作制御に必要なハードウエア及びソ フトウェアを具備していて、 多数のセンサーらを通じて車両の運行状態を随時点検し ながら車両の全般的な動作を制御する。 例えば、 上記コントローラー (610) はブレー キ圧力センサー(620)で制動可否を感知してブレーキ圧力に比例するように変速比を増 加させて制動力を向上させて、 出力センサー(630)、 スピードセンサー(650)及ぴスロ ットルポジションセンサ一(660)などの入力値を演算して最適の変速比を算出して、 ス ピ一ドコントロールモーター(430) の回転数を制御する。 また、 温度センサー(640) の入力値をチュックしてエンジンの低温状態で突然の速度上昇が生じないように制御 する。
また、 車両の走行過程の全般的な条件が予測される場合 (例えば、 軌道車量等)には、 あらかじめ制御プログラムを上記コントローラー (TCU)に搭載しておいて、 各種センサ 一らを利用して車両の実際運行状態を確^ ·しながら変速比などを自動制御することが できる。
図 9は上記図 4aないし図 4c の無段変速機を利用した車両用変速装置の一実施例の 構造図である。
本実施例による車両用変速装置は、 大きく動力伝達断続部(1100)と、 無段変速部 (1200)、 及び前後進増速部(1300) を具備している。 上記動力伝達断続部(1100) は入力軸(1110)に連結されて流体を媒介として回転力を 伝達する公知のトルクコンバータ一(1120)及びオイルポンプ(1130)を含む。
上記無段変速部(1200) は駆動軸(1271)から動力を伝達受ける第 1サンギア(1270)と、 上記第 1サンギアの周囲に所定間隔で嚙合されるように配置された第 1遊星歯車郡と、 上記第 1 遊星歯車郡を形成する多数の遊星ギア(1280)らにその内周面歯車(1291)が噴 合されるように設置された第 1 リングギア(1290)と、 上記第 1 遊星歯車群の各遊星ギ ァ(1280)を上記第 1 サンギア歯車及び上記第 1 リングギアの内周面歯車(1291)に嚙合 された状律で空転させるための第 1 キャリア(1260)と、 上記第 1 キャリアに駆動力を 提供するためのウォーム(1230)及びウォームギア(1240)と、 上記ウォーム(1230) を駆 動するための補助動力としてスピ一ドコントロールモータ一(1220)を具備している。 本実施例の場合は、 120°間隔で配置された 3個の遊星ギア(1280)を第 1遊星歯車郡と して取っている。 上記各遊星ギア(1280) は上記第 1 キャリア(1260)により支持されな がら上記第 1 サンギア歯車及び上記第 1 リングギアの内周面歯車(1291)に嚙合された 状態で各々回転及び空転できるように設置される。
これをもっとより詳細に説明すれば、 上記各遊星ギア(1280)らは上記第 1 キャリア の支持軸(1263)上にで自由に回動されるように上記第 1 キャリアの支持軸(1263)に揷 入設置されて、 また上記支持軸(1263)上にで遊星ギア(1280)が回転する時摩擦を最小 化するためのベアリング (図示せず)を内装する。
上記第 1 キャリア(1260)軸は中空軸 261)で形成されてその内側に上記第 1 サンギ ァを駆動する駆動軸(1271) が貫通されるようにして、 上記中空軸(1261)と上記第 1 サ ンギア駆動軸(1271)との間にはベアリング(図示せず) を挿入設置して摩擦力を最小化 しながら各々別個で回転されるようにする。
また、 図 9では本発明装置の動作に対する理解がより容易になるようにするために、 上記第 1 キャリアの遊星ギア支持軸(1263) を長く引き出した形状で図示しているが、 実際の製品では支持力を勘案してその支持軸(1263) の長さをできる限り短く形成する ことが望ましくて、 全体的なキャリア(1260)の形状も該当変速装置の特性によって多 様に製作できる。
そして、 上記第 1 サンギア(12ァ0)、 上記第 1 遊星歯車群の各遊星ギア(1280)ら及び 上記第 1 リングギア(1290)が上記図 9では一般的な平 (spur)ギアで図示されているが、 これもまたヘリ力ルギアなどの他のギアで構成してもいい。
上記ウォームギア(1240) は上記キャリア中空軸(1261)上の一側に一体で固定設置さ るが、 上記ウォームギア(1240)と上記キヤリァ中空軸(1261)との間にはベアリングが 備わった一方向クラッチ(250)が挿入設置されて、 上記スピ一ドコントロールモーター (1220) の回転力が上記第 1サンギア側に逆流することを防止するように断続する。 上記ウォームギア(1240)と嚙合されたウォーム(1230) は上記スピードコントロール モータ一(1220)から動力を伝達受けて駆動される。 そして、 上記スピードコントロー ルモータ一(1220) は感知されたエンジンの出力、 温度、 車両速度、 及びスロッ トル開 度などの状態によって制御するようにプログラムされたコントローラー(TCU) (1210) の制御によりその回転速度が制御される。
特に、 上記無段変速部(1200)では、 前述した通り、 無段変速動作を実現するために、 上記スピードコントロールモ一ターのような別途の捕助動力を要する。 ところが、 本 発明の無段変速装置では回転力がとても小さくても大きい回転力に容易に変速させる ことができる特徴がある。
すなわち、 ギア嚙合などを通じて回転力を伝達する時、 出力軸(1450)に負荷がかか るとその負荷にともなう反作用でそれぞれの回転力伝達部位ごとに相当な力がかかる ようになる。
本発明はこのような力が上記第 1 キャリア(1260)及びウォームギア(1240)に対して 常に上記第 1 サンギア(1270) の回転方向に作用するという点を利用している。 したが つて、 本発明で上記ウォーム(1230) が上記ウォームギア(1240)を第 1 サンギア (1270) の回転方向に回転させるための力はとても小さな力でも十分に回転させること ができる。
これをより具体的に説明すれば次の通りである。
もし、 回転する出力軸(1450)に負荷がかかるとその負荷にともなう反作用により及 ぼす力が、 順次に弱まりながらそれぞれの動力伝達部位に及ぼすことになる。 (参考的 に、 上記実施例の構造では第 1 リングギア(1290)に及ぼす力が約 2. 0857である時、 上 記第 1遊星歯車群の遊星ギア(1280)に及ぼす力は約 1程度である)
そして、 上記した通り負荷にともなう反作用により及ぼす力は、 上記ウォームギア (1240) の回転方向にそれに対して常時作用しているために、 上記スピードコント口一 ルモーター(1220) はとても小さな力でも上記ウォーム(1230) を円滑に回転させるこ とができるようになって、 結局本発明の車両用無段変速装置によりとても小さな力で も大きい回転力を変速させることができるようになることである。
例えば、 約 145 馬力(HP)程度で入力された回転力を、 上記の方式で変速する場合に は補助動力として約 180W程度の直流モーター (D. C Motor)を使用しても十分に変速動 作を遂行することができて、 主動力に影響を及ぼさないながら変速比を微細でかつ柔 軟に無段で変速させることができる。
そして、 本発明では上記した通り負荷にともなう反作用で及ぼす力が上記スピード コントロールモーター(1220)にまでは及ばないように遮断するために、 一実施例とし てゥ,オーム(1230)及びウォームギア(1240)構造を採用している。
上記実施例では上記反作用による力を上記ウォーム(1230)及びウォームギア(1240) の結合特性を利用して遮断している。 すなわち、 上記実施例では上記ウォーム(1230) の進行角歯面が摩擦角より小さくてセルフロッキング(self locking) がなされるよ うにすることによって、 上記ウォームギア(1240)がウォーム(1230) を回転させないよ うにしている。
一方、 上記前後進増速部(1300) は、 上記第 1 リングギア軸(1293)にその駆動軸 (1311) が直接連結されて回転する第 2 キャリア(1310)と、 上記第 2 キャリア(1310) の遊星ギア支持軸(1313)により各々支持されながら回転する第 2及び第 3遊星歯車群 と、 上記第 2 遊星歯車群の遊星ギア(1320)らに各々嚙合されて回転力を伝達受けるよ うにその中心部に位置される第 2 サンギア(1330)と、 上記第 2 サンギア(1330)と一体 で形成されるものの、 中空軸で形成されてその内側に第 2 キャリア駆動軸が貫通され るようにした第 2 サンギア軸 331) の他側端に一体で結合されたドラム(1350)と、 マ ニュアルバルブ(1420) の制御によって選択的に上記ドラム(350) が回転されないよう に制動する第 1シリンダ一(IMO) を具備している。
また、 上記第 3 遊星歯車群の各遊星ギア(1360)らに嚙合されて回転力を伝達受ける ようにその中心部に位置されて上記出力軸(1450)と一体で結合されている第 3 サンギ ァ(1390)と、 上記第 3 遊星歯車群の各遊星ギア(1360)等の歯車にその内周面歯車 (1371)が嚙合されて回転力を伝達受けるように結合され回転軸(1373) は中空軸に形成 されてその内側に上記第 3 サンギア軸(出力軸) が貫通するように設置されてその外側 面にブレーキドラムが形成されている第 2 リングギア(1370)と、 上記マニュアルバル ブ(1420) の制御によって選択的に上記第 2 リングギア(1370)が回転されないように制 動する第 2シリンダー(1380)を具備している。
図 9では、 上記第 2キャリアの遊星ギア支持軸(1313) を長く引き出した形状で図示 しているだけでなく、 上記第 2遊星歯車郡と上記第 3遊星歯車群とが 120°間隔で対向 されるように配置された各遊星ギア(1320、 1360)らが分離形成されたように図示され ているが、 これは本発明の理解を助けるためのことである。
上記遊星ギア支持軸(1313) の長さは可能な限り短く形成するのが望ましくて、 また 上記同じ間隔で対向されるように配置された各遊星ギア(1320、 1360)らは結合された 状態で一組をなるように一体で形成することが望ましい。
そして、 上記一体で形成された各組 (一つの第 2遊星歯車郡の遊星ギア(1320)及びそ れに対向されるように形成された一つの第 3 遊星歯車郡の遊星ギア(1360)をいう) の 遊星ギアらは上記第 2キャリア(1310) の遊星ギア支持軸(1313)に挿入設置されていて、 上記支持軸(1313〉上にで遊星ギアら(1320及ぴ 1360) が回転する時摩擦を最小化する ようにベアリング(図示せず) を内装している。
また、 上記第 2キャリア駆動軸(1311) が貫通されるように形成された上記第 2サン ギア中空軸(1331)と上記第 2 キャリア駆動軸(1311)との間にも摩擦力を最小化するた めのベアリング (図示せず)が内装されて、 上記第 3 サンギア軸(出力軸) が貫通される ように形成された第 2 リングギア中空軸(1373)にも摩擦力を最小化するためのベアリ ング (図示せず)が内装される。
前述した実施例では第 1遊星歯車群の遊星ギアを 3組 (3個) の遊星ギアで構成して、 第 1 サンギアを中心として 120°の角度間隔で配置されるようにして、 上記第 1 サンギ ァの回転方向と第 1 リングギアの回転方向とが反対になるようにした。
しかし、 このような遊星ギア配置角度及び遊星ギア使用個数等は設計上の問題とし て、 必要によっていくらでも変更できる。 例えば、 上記第 1 遊星歯車群の遊星ギアを 一組当たり 2個ずつ、 そしてその配置角度を 90°間隔とすれば、 4組 8個の遊星歯車郡 が形成されて、 上記第 1 サンギアの回転方向と上記第 1 リングギアの回転方向とがー 致される。
また、 前述した実施例では上記第 2及び 3遊星歯車群の遊星ギアを 3組 (3個) の遊 星ギアで構成しながら上記第 2及び第 3サンギアを中心として各々 120°の角度間隔で配 置されるようにしたが、 これは本発明の作動原理がより容易に分かるように単純化し た例示であり、 上記第 1 遊星歯車群の場合と同様に遊星ギア配置角度及び使用個数等 は必要によっていくらでも変更できる。
特に、 上記第 3 遊星歯車群の場合は、 上記図 9 に図示された構造とは異なり一組当 たり 2個ずつの遊星ギアを嚙合されるように配置構成して、 すなわち 3組 6個の遊星 ギアで構成して、 上記第 1 リングギアと上記第 3サンギアの回転方向とがー致するよ うにすることが望ましい。
図面で未設名符号 1110 は入力軸で、 1440 は駐車ロッカーで、 1430 はガバナ一であ り、 1410 はソレノイ ドバルブである。 そして、 マニュアルバルブ(1420) は選択レバー 操作位置(例で、 〃P" (parking)、 "R〃(rear)、 〃N" (normal)、 Τ (drive)、 等)によりそ の制御対象が決定されて、 前進動作時はオイル圧力がトルクコンバーター(1120)及び シリンダー(1380)に作用して、 後進動作時にはシリンダー(1340)に各々作用して制御 されるようにする。
図 10は上記図 5及び図 9の本発明に係る車両用変速装置と従来の変速装置との間の 動作特性を簡略に比較したグラフ図である。 図面で A は既存の変速装置の変速段を示 しことで、 Bは本発明による無段変速装置の無段変速特性を示したのである。 そして、 Cは既存の変速装置で段の変化によって変化されるェンジン出力を示すことであって、 Dは本発明による無段変速装置でのエンジン出力変化を各々示したものである。
図示されたグラフを参照すれば、 本発明の車両変速装置が低速出発から高速走行時 までその時ごとに車両運行条件とエンジン出力とに対する最適の変速比を提供できる ようにすることで、 従来の変速装置(5 段で動作)に比べて約 15 ないし 20%内外の燃料 を節減させるだけでなく、 約 5ないし 7%のエンジン出力を向上させることが分かる。 そして、 前述した本発明の無段変速装置は、 主動力原により発生された動力を状況 により変速させて使用することが要求されるあらゆる機器に適用できることとして、 一般車両の変速装置以外にも、 例えば重装備、 機関車、 船舶、 航空機等に皆適用可能 である。
本発明は前述した実施例及び添付図面はそれで権利範囲を限定するために提示され たことではなく但し本発明の技術要旨をより容易に理解することができるようにする ために提示されたことで、 本発明の技術的思想を逸脱しなレ、範囲内でいろいろ置換、 変形及び変更が可能だということが本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者 にあって明白なので、 そういういろいろ置換物、 変形物及び変更物も本発明の権利範 囲に属することである。
本発明による無段変速機及び車両変速装置は製作会社に関係なく汎用的に使用可能 だという利点がある。 例えば、 自動車の場合各製作会社ごとに互いに他のエンジン出 力の,特性及び独自の設計等に起因する問題により変速装置の各段(1、 2、 3、 4、 及び 5 段)に対する減速比が互いに異なるので互換性がなかったため現在までは各製作社別に 変速装置を別途に設計して製作した。 し力 し、 本発明によれば、 各種車両に装着され たコントロール装置のソフトウエアの変更だけであらゆる仕様に対して適合した変速 比を提供できるようになる。
また、 本発明によれば、 従前に各種車両等で高速段への変速時に要求された加速が 必要なくて、 いつもエンジン出力と道路状態等の運行条件とにともなう負荷の状態な どを考盧した最適の変速比を無段(stepless)で提供することによりエンジン出力を向 上させて燃料消耗を節減させることができる効果がある。
そして、 ギア嚙合による無段変速を具現することによって動力伝達の信頼性を顕著 に高めるだけでなく、 簡単な構造でなされていて製作費用を節減させる非常に優秀な 効果を持つ。

Claims

請求の範囲
1. 駆動軸の回転力を無段で変速しながら被動軸に伝達する無段変速機において、 上記駆動軸に連結されたサンギアと、
上記サンギアから回転力を伝達受けて駆動されるように同軸的に設置されてその回 転軸に上記被動軸が連結されたリングギアと、
上記サンギア及び上記リングギア間に相互嚙合されるように設置されて動力伝達を 媒介する多数の遊星ギアと、
上記多数の遊星ギアを支持しながら上記サンギア及びリングギアと同軸的に回転可 能に備わって、 その回転軸内の中空部に上記サンギア回転軸が貫通されて上記サンギ ァ回転軸と別個で回転するキャリアと、
上記キヤリアの回転速度を制御するための手段を含んで、
上記キャリアの回転速度変化と、 上記サンギアと上記キャリアとの間の回転速度比 の変化によって上記サンギアと上記リングギアとの間の変速比が無段で変化されるこ とを特徴とする無段変速機。
2. 請求項 1記載の無段変速機において、
上記キヤリァの回転速度を制御するための手段は、
上記駆動軸に提供される動力原を利用しなくて別途の動力原を利用して上記キヤリ ァ回転を制御することを特徴とする無段変速機。
3. 請求項 2記載の無段変速機において、
上記キヤリァの回転速度を制御するための手段は、
オイル吸入口及び排出口を各々そのハウジングに具備して上記オイル吸入口を通じ て上記ハウジング内に吸入されたオイルが逆流されることがなく排出口側にのみ出す よう.に誘導するバルブと、 上記サンギア回転軸が貫通されて別個で回転されるが上記 キヤリア回転軸とは共に回転されるように結合されるキヤム構造物と、 上記キヤム構 造物の偏心回転によって上下運動しながら油圧を提供するプランジャーセットを具備 するプランジャーュニットと、
上記プランジャーュニットのオイル排出口に具備されて上記キャリアの回転を制御 するために上記プランジャーュニット内の流量を調節するコントロールバルブと、 上記コントロールバルブを通じて流出される流量を調節するスピードコントロール モーターと
を含むことを特徴とする無段変速機。
4. 請求項 1記載の無段変速機において、
上記多数の遊星ギアは、
上記サンギアを中心として実質的に 120° 間隔で配置されることを特徴とする無段変 速機。
5. 駆動軸の回転力を無段で変速しながら被動軸に伝達する無段変速機において、 上記駆動軸からの回転力を伝達受けて回転するサンギアと、 上記被動軸に動力を伝達するリングギアと、
上記サンギアと上記リングギアとの間の動力伝達を媒介する遊星歯車郡と、 出力される回転速度の制御が可能な補助動力提供手段と、
上記補助動力提供手段から動力を伝達受けて回転するウォームと、
中空軸が一体で形成さてサンギア軸上にはめて設置されて上記遊星歯車郡を空転さ せることができるように支持するキヤリアと、
上記キヤリアの中空軸上の一側に位置するものの上記ウォームに嚙合されるように 設置されて、 上記ウォームから動力を伝達受けて上記キヤリアを回転させるウォーム ギアと、 上記補助動力提供手段の回転力が上記サンギア側に逆流することを防止する ために上記キャリア中空軸及び上記ウォームギア間の結合を一時的に解除して動力伝 達を遮断する動力伝達断続手段と
を含む無段変速機。
6. 入力軸の回転力を無段で変速しながら出力軸に伝達する車両用変速装置において、 上記入力軸に連結された第 1 サンギアと、 上記第 1 サンギアから回転力を伝達受け て駆動されるように同軸的に設置される第 1 リングギアと、 上記第 1 サンギア及び上 記第 1 リングギア問に相互嚙合されるように設置されて動力伝達を媒介する多数の第 1 遊星ギアと、 上記多数の第 1遊星ギアを支持しながら上記第 1サンギア及び第 1 リン グギアと同軸的に回転可能に構成されてその回転軸内の中空部に上記第 1 サンギアの 回転軸が貫通されて上記第 1 サンギア回転軸と別個で回転する第 1 キャリアと、 上記 キャリアの回転速度を制御するための手段を具備している無段変速手段と、
上記第 1 リングギアを通じて印加される回転力に対して前後進増速を行なった後上 記出力軸に伝達する前後進增速手段と、
コントローラー (TCU)と多数のセンサーを具備して車両の運行状態によって上記無段 変速手段及び上記前後進増速手段の諸般動作を制御する制御手段を含んで、
上記第 1 キャリアの回転速度変化と、 上記第 1サンギアと上記第 1 キャリアとの間 の回転速度比の変化によって変速比が無段で変化されることを特徴とする車両用変速
7. 請求項 6記載の車両用変速装置において、
上記第 1キヤリァの回転速度を制御するための手段は、
上記入力軸に提供されている動力原を利用しなくて別途の動力原を利用して上記第 1 キヤリァ回転を制御することを特徴とする請求項 6に記載の車両用変速装置。
8. 請求項 7記載の車両用変速装置において、
上記第 1キヤリアの回転速度を制御するための手段は、
オイル吸入口及び排出口を各々そのハウジングに具備して上記オイル吸入口を通じ て上記ハゥジング内に吸入されたオイルが逆流されることがなく排出口側にのみ出す ように誘導するバルブと、 上記第 1 サンギア回転軸が貫通されて別個で回転されるが 上記第 1 キャリア回転軸とは共に回転されるように結合されるキヤム構造物と、 上記 キヤム構造物の偏心回転によって上下運動しながら油圧を提供するプランジャーセッ トを具備するプランジャ一ュニットと、
上記プランジャーユニットのオイル排出口に備わって上記第 1 キャリアの回転を制 御するために上記ブランジャ一ュニット内の流量を調節するコント口一ルバルブと、 上記コントロールバルブを通じて流出される流量を調節するスピードコントロール モーターと
を含むことを特徴とする車両用変速装置。
9. 請求項 8記載の車両用変速装置において、
オイルポンプ吸入ラインにチエックバルブをさらに具備させるものの、 上記プラン ジャーュニットから排出されたオイルが全部上記オイルポンプ側に誘導されるように し、 オイル吐出量が不足した場合にだけ不足分のオイルをより吸入して補充されるよ うにすることを特徴とする車両用変速装置。
10. 請求項 6記載の車両用変速装置において、
上記前後進増速手段は、
その駆動軸が上記無段変速手段の第 1 リングギア軸にスプライン構造で連結された 第 2キャリアと、
上記出力軸に直接連結された第 2サンギアと、
上記第 2キヤリァ駆動軸と分離動作するように設置された第 2リングギアと、 上記第 2 キャリアにより支持されて回転して上記第 2 サンギアに動力を伝達する 2 組 1対の多数の第 2遊星ギアと、
上記第 2 リングギアと上記第 2 キャリア駆動軸間の連結を切替して車両の後進動作 を選択する後進クラッチと、
上記第 2 リングギアの外側に備わって上記第 2 リングギアの回転動作を切替して車 両の前進動作を選択する前進ブレーキと
を含むことを特徴とする車両用変速装置。
H. 請求項 10記載の車両用変速装置において、
上記前進ブレーキが作動すれば上記出力軸に印加される回転力が入力軸の回転方向 に対して、 同じ方向に増速されて車両が前進されて上記後進クラツチが作動すれば上 記第 2 リングギアと上記キャリアとの駆動軸が直結されて一体で回動されて上記出力 軸が逆方向に回転して車両が後進することを特徴とする車両用変速装置。
12. 請求項 8記載の車両用変速装置において、
上記第 2遊星ギアは、
上記第 2サンギアを中心として実質的に 120° の角度間隔で配置されることを特徴と する車両用変速装置。
13 . 車両の動力発生手段により発生された回転力を無段(st印 less)で柔軟に (continuously)変速する車両用無段変速装置において、
上記動力発生手段により発生された回転力を印加受けて駆動される第 1 サンギアと、 上記第 1 サンギアから回転力を印加受けて駆動するように設置される第 1 リングギア と、 上記第 1 サンギア及び上記第 1 リングギア間に嚙合されるように設置されて動力 伝達を媒介する第 1 遊星歯車郡を具備して、 上記動力発生手段により発生された動力 の回転速度を一定比率で減速させる固定減速手段と、
上記第 1遊星歯車郡を上記第 1サンギアの回転方向と同一方向に空転させて上記第 1 リングギアに出力される回転力を柔軟に変速する無段変速手段と、
上記第 1 リングギアから出力される回転力を伝達受けて増速して運転手の前後進操 作によつて出力軸の回転方向を変える前後進増速手段と
を含む車両用無段変速装置。
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