WO2015114873A1 - 動力分割式無段変速装置 - Google Patents

Abstract

動力分割式無段変速装置（１）は、入力回転を連続的に変速可能の無段変速機構（１０）と、入力回転を所定変速比で変速して無段変速機構（１０）の出力側に伝達する一定変速機構（１３）と、前記無段変速機構（１０）の出力回転と一定変速機構（１３）により伝達された回転とを合成する合成用遊星歯車機構（１５）とを備えている。一定変速機構（１３）は、無段変速機構（１０）の入力側に設けられ、入力回転を増速又は減速して合成用遊星歯車機構（１５）に伝達する変速用遊星歯車機構（１４）を有し、該変速用遊星歯車機構（１４）は、リングギヤ（１４ｆ）を固定する湿式ブレーキ（１４ｄ）を有する。この構成により、一定変速機構の配置スペースの拡大を回避しつつ変速比幅をより大きくでき、またモード切替機構の構造を簡素化できる動力分割式無段変速装置が実現する。

Description

動力分割式無段変速装置

本発明は、無段変速機構、一定変速機構、及び該両変速機構の出力を合成する合成用遊星歯車機構を備えた動力分割式無段変速装置に関する。

従来の動力分割式無段変速装置として、エンジンからの入力回転を無段階に変速可能とする無段変速機構（例えばベルト式無段変速機構）と、前記入力回転を所定の変速比で変速して無段変速機構の出力側に伝達する一定変速機構（例えばギヤ機構）と、該両機構からの回転を合成して出力する合成用遊星歯車機構とを備えたものがある。この種の無段変速装置では、エンジンからの入力回転を前記無段変速機構のみに伝達する無段変速モードと、該無段変速機構及び一定変速機構に分割して伝達する動力分割モードとを、車両の運転状態に応じて適宜切り替えるようにしている（例えば特許文献１参照）。

前記動力分割式無段変速装置における前記無段変速モードでは、通常のベルトレシオ(最ロー変速比～最ハイ変速比)で変速する。そしてこのベルトレシオが最ハイ変速比又は最ロー変速比のとき締結要素や固定要素を選択的に作動させることにより、前記動力分割モードとなる。この動力分割モードにおいて、ベルトレシオを最ハイ変速比から最ロー変速比に又は最ロー変速比から最ハイ変速比に変速すると遊星歯車機構が差動することにより、リングギヤが増速回転又は減速回転するので、トータルの変速比幅はベルト駆動のみの場合よりも拡大される。

ところで前記従来の動力分割式無段変速装置において、トータルの変速比幅を拡大するためには、前記一定変速機構の変速比を前記ベルト式無段変速機構の最ハイ変速比又は最ロー変速比と同じにする必要があり、大きく増速又は減速しなければならず、配置スペースの確保が困難であり、その結果装置が大型化する問題がある。

またモード切替機構として湿式クラッチを用いた場合、クラッチドラム，遠心油圧キャンセラ，クラッチ作動油のシール部材が必要となり、また回転軸内に油路を形成することが必要となり、構造が複雑になるという問題がある。

特許４５５２３７６号公報

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、一定変速機構の配置スペースの拡大ひいては装置の大型化を回避しつつ変速比幅を大きくでき、またモード切替機構の構造を簡素化できる動力分割式無段変速装置を提供することを課題としている。

本発明の第１の態様は、入力回転を連続的に変速可能の無段変速機構と、入力回転を所定変速比で変速して無段変速機構の出力側に伝達する一定変速機構と、前記無段変速機構の出力回転と一定変速機構により伝達された回転とを合成する合成用遊星歯車機構とを備え、入力回転が、前記無段変速機構のみに伝達される無段変速モードと、前記一定変速機構と前記無段変速機構との両方に分割して伝達される動力分割モードとに切り替え可能の動力分割式無段変速装置において、
前記一定変速機構が、前記無段変速機構の入力側に設けられ、入力回転を増速又は減速して前記合成用遊星歯車機構に伝達する変速用遊星歯車機構を有し、
該変速用遊星歯車機構は、リングギヤ又はサンギヤを固定する湿式ブレーキを有することを特徴としている。

本発明の第２の態様は、第１の態様による動力分割式無段変速装置において、
前記変速用遊星歯車機構は、前記入力回転を、キャリアに入力すると共に前記湿式ブレーキでリングギヤを固定することにより、サンギヤから増速して出力することを特徴としている。

本発明の第３の態様は、第１の態様による記載の動力分割式無段変速装置において、
前記変速用遊星歯車機構は、前記入力回転を、キャリアに入力すると共に前記湿式ブレーキでサンギヤを固定することにより、リングギヤから増速して出力することを特徴としている。

本発明の第１の態様では、一定変速機構を、変速用遊星歯車機構を有する構造としたので、入力回転を増速又は減速して前記無段変速機構の出力側に伝達することができ、配置スペースの拡大、ひいては装置の大型化を回避しつつ装置全体の変速比幅を大きくできる。

また、変速用無段変速機構の湿式ブレーキでリングギヤ又はサンギヤを固定することにより動力分割モードにすることができ、従来の湿式クラッチでモード切替えを行う場合のクラッチドラム，遠心油圧キャンセラ，作動油用シール部材及び回転軸内の油路構成を不要にでき、構造を簡素化できる。

本発明の第２の態様では、入力回転を、キャリアに入力すると共にリングギヤを固定することにより、サンギヤから増速して出力することができ、また本発明の第３の態様では、入力回転を、キャリアに入力すると共にサンギヤを固定することにより、リングギヤから増速して出力することができ、装置全体の変速比幅の拡大を実現できる。
　本発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

本発明の実施例１に係る動力分割式無段変速装置の構成図である。 前記実施例１に係る無段変速装置の変速用遊星歯車機構の速度線図である。 前記実施例１に係る無段変速装置の合成用遊星歯車機構の速度線図である。 前記実施例１に係る無段変速装置の断面展開図である。 本発明の実施例２に係る動力分割式無段変速装置の構成図である。 前記実施例２に係る無段変速装置の変速用遊星歯車機構の速度線図である。 前記実施例２に係る無段変速装置の変速用遊星歯車機構部分の断面展開図である。 本発明の実施例３に係る無段変速装置の変速様遊星歯車機構部分の構成図である。 前記実施例３に係る変速用遊星歯車機構の速度線図である。 前記実施例３に係る合成用遊星歯車機構の速度線図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って説明する。

図１～図４は本発明の実施例１に係る無段変速装置を説明するための図である。

図において、１は自動車用動力分割式無段変速装置であり、該無段変速装置１は、エンジン回転がトルクコンバータ２を介して入力され、該入力回転を連続的無段階に変速するベルト式無段変速機構１０と、前記入力回転を所定変速比で変速して前記ベルト式無段変速機構１０の出力側に伝達する一定変速機構１３と、前記ベルト式無段変速機構１０の出力回転と一定変速機構１３の伝達回転とを合成する合成用遊星歯車機構１５とを有する。

前記トルクコンバータ２の、ドライブプレート２ａにはエンジンのクランクシャフト２ｅが接続され、タービンランナ２ｂには入力軸５が接続されている。この入力軸５には、前進駆動ユニット９が配設されている。この前進駆動ユニット９は前記入力軸５に回転可能に装着された前進用駆動ギヤ９ａと、該前進用駆動ギヤ９ａを入力軸５に対して結合又は解放する前進用クラッチ９ｂとで構成されている。

また、前記入力軸５と平行にアイドラ軸８が配設されている。このアイドラ軸８の、基端部８′には前記入力軸５の先端部５′に固定された後進入力ギヤ５ａが噛合するアイドラギヤ８ａが固定されており、また、アイドラ軸８の先端部８′′には後進駆動ユニット１２が配設されている。

前記後進駆動ユニット１２はアイドラ軸８に回転可能に装着された後進用駆動ギヤ１２ａと、該後進用駆動ギヤ１２ａをアイドラ軸８に対して回転力伝達可能に結合し、または相対回転可能に解放させる後進用クラッチ１２ｂとで構成されている。

前記ベルト式無段変速機構１０は、前記入力軸５と平行に配置された駆動プーリ軸６と、左部７′と右部７′′とを有する従動プーリ軸７とを備えている。なお、前記従動プーリ軸７の出力ギヤ７ｂは、差動機構１６の入力ギヤ１６ａに噛合している。

前記駆動プーリ軸６の、入力側基端部６′には前記入力軸５の前進用駆動ギヤ９ａが噛合する前進用入力ギヤ６ａが固定され、出力側先端部６′′には駆動プーリ１９が装着されており、該駆動プーリ１９の反入力側には後進用従動ギヤ６ｃが固定されている。この後進用従動ギヤ６ｃに前記アイドラ軸８の後進用駆動ギヤ１２ａが噛合している。

前記従動プーリ軸７には、従動プーリ２０が装着されており、該従動プーリ２０は金属ベルト１１を介して前記駆動プーリ１９に連結されている。

ここで前記駆動プーリ１９は、前記駆動プーリ軸６の反入力側に一体形成された固定プーリ半体１９ａと、該駆動プーリ軸６の入力側に該プーリ軸６に対して軸方向移動可能にかつ回転力伝達可能に装着された可動プーリ半体１９ｂと、該可動プーリ半体１９ｂの裏側、つまり前記前進用クラッチユニット９側に形成された油室１９ｃとを有する。該油室１９ｃに油圧を供給することにより該可動プーリ半体１９ｂが前進し、該駆動プーリ１９は、有効巻き径が拡大し、高速側に変化する。

また、前記従動プーリ２０は、前記従動プーリ軸７に一体形成された固定プーリ半体２０ａと、該従動プーリ軸７の軸方向移動可能にかつ回転力伝達可能に装着された可動プーリ半体２０ｂと有し、該可動プーリ半体２０ｂの裏側に形成された油室２０ｃとを有する。該油室２０ｃに油圧を供給することにより該可動プーリ半体２０ｂが前進し、該従動プーリ２０は、有効巻き径が拡大し、低速側に変化する。

また、前記合成用遊星歯車機構１５は、従動プーリ軸７の左部７′にサンギヤ１５ａを固定し、従動プーリ軸７の右部７′′に相対回転自在に支持されたキャリア１５ｂに回転自在に支持されたピニオンギヤ１５ｃを前記サンギヤ１５ａに噛合させ、該ピニオンギヤ１５ｃに噛合するリングギヤ１５ｄを前記プーリ軸７の右部７′′に固定した構成となっている。また前記リングギヤ１５ｄはクラッチ１５ｆにより従動プーリ軸７の左部７′に結合又は解放される構造となっている。

そして前記キャリア１５ｂには従動スプロケット１５ｅが形成されており、該従動スプロケット１５ｅは、前記一定変速機構１３の駆動ギヤ１４ｂにチェーン１７で連結されている。

前記一定変速機構１３は、前記駆動プーリ軸６の前記駆動プーリ１９より入力側に配設された変速用遊星歯車機構１４を備えている。この変速用遊星歯車機構１４は、駆動プーリ軸６にサンギヤ１４ａを回転自在に支持させ、駆動プーリ軸６に固定されたキャリア１４ｅによりピニオンギヤ１４ｃを回転自在に支持し、該ピニオンギヤ１４ｃを前記サンギヤ１４ａに噛合させると共に、該ピニオンギヤ１４ｃにリングギヤ１４ｆを相対回転自在に噛合させている。

そして前記リングギヤ１４ｆは湿式ブレーキ１４ｄにより変速機ケースに固定され、あるいは回転可能に解放される。また前記サンギヤ１４ａに前記駆動ギヤ１４ｂが形成されている。

本実施例装置１では、エンジン回転数，車速等に応じて無段変速モード又は動力分割モ－ドが選択制御される。無段変速モードでの前進走行時には、前進用クラッチ９ｂオン、後進用クラッチ１２ｂオフ、ブレ－キ１４ｄオフ、クラッチ１５ｆオンとされ、これによりエンジン回転が入力軸５から前進用駆動ギヤ９ａ及び前進用入力ギヤ６ａを介して駆動プーリ軸６のみに伝達され、ベルト式無段変速機構１０で変速され、従動プーリ軸７の左部７′からクラッチ１５ｆ及び右部７′′を介して差動機構１６から駆動輪に伝達される。

一方、後進走行時には、前進用クラッチ９ｂオフ、後進用クラッチ１２ｂオン、ブレ－キ１４ｄオフ、クラッチ１５ｆオンとされ、これによりエンジン回転が入力軸５からアイドラ軸８で反転され、後進用駆動ギヤ１２ａ，後進用従動ギヤ６ｃを介して駆動プーリ軸６に伝達され、ベルト式無段変速機構１０，従動プーリ軸７，クラッチ１５ｆ及び差動機構１６を介して駆動輪に伝達される。

また、動力分割モ－ドでは、トルクコンバータ２からの入力回転はベルト式無段変速機構１０と一定変速機構１３とに分割して伝達される。具体的にはブレ－キ１４ｄオン，クラッチ１５ｆオフとされ、前記入力回転は変速用遊星歯車機構１４で増速され、チェーン１７を介して合成用遊星歯車機構１５に伝達され、ここでベルト式無段変速機構１０からの出力回転と合成されて差動機構１６に出力される。

詳細には、前記変速用遊星歯車機構１４では、リングギヤ１４ｆがブレーキ１４ｄで固定され、前記入力回転はキャリア１４ｅに入力され、サンギヤ１４ａから増速されて出力される（図２参照）。

この場合の変速用遊星歯車機構１４の増速比は前記ベルト式無段変速機構１０の変速比と同じ値になっており、図３に示すように、ベルト式無段変速機構１０の変速比が最ハイ変速比のときに前記動力分割モードに切り替えられる。この状態からベルト式無段変速機構１０が最ロー変速比側に変速されるに伴って合成用遊星歯車機構１５のリングギヤ１５ｄの出力回転速度が高くなり、それだけ変速比幅が大きくなる。

このように本実施例１では、一定変速機構１３を、変速用遊星歯車機構１４を有する構造としたので、入力回転を増速して前記合成用遊星歯車機構１５に伝達することができ、一定変速機構をギヤ機構により構成した従来装置に比較して配置スペースを小さくしつつ装置全体の変速比幅を最ハイ変速比側に大きくできる。

より具体的には、上述のように、ベルト式無段変速機構１０の変速比が最ハイ変速比の時に前記動力分割モードに切り替えられ、この状態でベルト式無段変速機構１０が最ロー変速比側に変速されるにつれてリングギヤ１５ｄの回転速度が高くなり、それだけ変速比がハイ側となり、ベルト式無段変速機構１０が最ロー変速比の時にユニットとして最ハイ変速比となる。

また、変速用遊星歯車機構１４の湿式ブレーキ１４ｄでリングギヤ１４ｆを固定することにより動力分割モードにすることができ、従来の湿式クラッチでモード切替えを行う場合のクラッチドラム，遠心油圧キャンセラ，作動油用シール部材及び回転軸内の油路構成を不要にでき、構造を簡素化できる。

また湿式ブレーキ１４ｄの必要な伝達トルク容量を小さくでき、それだけ摩擦部材の数を削減でき、コストを低減できると共に伝達効率を向上できる。

図５～図７は本発明の実施例２に係る動力分割式無段変速装置を説明するための図であり、図中、図１～図４と同一符号は同一又は相当部分を示す。

本実施例２における変速用遊星歯車機構１４′は、駆動プーリ軸６にサンギヤ１４ａを回転自在に支持させ、駆動プーリ軸６に固定されたキャリア１４ｅにより回転自在に支持されたピニオンギヤ１４ｃを前記サンギヤ１４ａに噛合させると共に、該ピニオンギヤ１４ｃにリングギヤ１４ｆを相対回転自在に噛合させる、また該リングギヤ１４ｆに駆動ギヤ１４ｂが形成されている。また前記サンギヤ１４ａは湿式ブレーキ１４ｄにより変速機ケースに固定され、あるいは回転可能に解放される。

本実施例２における動力分割モ－ドでは、トルクコンバータ２からの入力回転はベルト式無段変速機構１０と一定変速機構１３とに分割して伝達され、変速用遊星歯車機構１４′で増速され、チェーン１７を介して合成用遊星歯車機構１５に伝達される。前記変速用遊星歯車機構１４′では、サンギヤ１４ａがブレーキ１４ｄで固定され、前記入力回転はキャリア１４ｅに入力され、リングギヤ１４ｆから増速されて出力される（図６参照）。

本実施例２においても前記実施例１と同様の作用効果が得られる。また本実施例２の場合は、図に示すように、駆動ギヤ１４ｂをリングギヤ１４ｆの外周部分に形成しており、これにより場合は該変速用遊星歯車機構１４′の軸長を短縮でき、装置をコンパクトに構成できる。

図８～図１０は本発明の実施例３を説明するための図であり、図中、図１，図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。

本実施例３における変速用遊星歯車機構１４′′では、サンギヤ１４ａは駆動プーリ軸６に固定され、キャリア１４ｅは駆動プーリ軸６に回転自在に支持され、該キャリア１４ｅに回転自在に支持されたピニオンギヤ１４ｃは前記サンギヤ１４ａに噛合し、該ピニオンギヤ１４ｃに噛合するリングギヤ１４ｆは湿式ブレーキ１４ｄにより変速機ケースに固定され、あるいは回転可能に解放される。また前記キャリア１４ｅに駆動ギヤ１４ｂが形成されている。

本実施例３における動力分割モ－ドでは、トルクコンバータ２からの入力回転はベルト式無段変速機構１０と一定変速機構１３とに分割して伝達され、変速用遊星歯車機構１４′′で減速されて出力され、チェーン１７を介して合成用遊星歯車機構１５に伝達される。即ち、前記変速用遊星歯車機構１４′′では、リングギヤ１４ｆはブレーキ１４ｄで固定され、前記入力回転は、サンギヤ１４ａに入力され、キャリア１４ｅから減速されて出力される（図９参照）。

本実施例３では、図１０に示すように、ベルト式無段変速機構１０の変速比が最ロー変速比の時に前記動力分割モードに切り替えられ、この状態でベルト式無段変速機構１０が最ハイ変速比側に変速されるにつれてリングギヤ１５ｄの回転速度が低くなり、それだけ変速比がロー側となり、ベルト式無段変速機構１０が最ハイ変速比の時にユニットとして最ロー変速比となる。

このように本実施例３においては、配置スペースの拡大を回避しつつ装置全体の変速比幅を最ロー変速比側に大きくできる。

本出願は、２０１４年１月３１日に日本国に本出願人により出願された特願２０１４－０１７７６５号に基づくものであり、その全内容は参照により本出願に組み込まれる。

本発明の特定の実施の形態についての上記説明は、例示を目的として提示したものである。それらは、網羅的であったり、記載した形態そのままに本発明を制限したりすることを意図したものではない。数多くの変形や変更が、上記の記載内容に照らして可能であることは当業者に自明である。

１  動力分割式無段変速装置
１０  ベルト式無段変速機構（無段変速機構）
１３  一定変速機構
１４  変速用遊星歯車機構
１４ａ  サンギヤ
１４ｄ  湿式ブレーキ
１４ｆ  リングギヤ
１５  合成用遊星歯車機構

Claims (3)

1. 入力回転を連続的に変速可能の無段変速機構と、入力回転を所定変速比で変速して無段変速機構の出力側に伝達する一定変速機構と、前記無段変速機構の出力回転と一定変速機構により伝達された回転とを合成する合成用遊星歯車機構とを備え、
   入力回転が、前記無段変速機構のみに伝達される無段変速モードと、前記一定変速機構と前記無段変速機構との両方に分割して伝達される動力分割モードとに切り替え可能であり、
   前記一定変速機構が、前記無段変速機構の入力側に設けられ、入力回転を増速又は減速して前記合成用遊星歯車機構に伝達する変速用遊星歯車機構を有し、
   該変速用遊星歯車機構は、リングギヤ又はサンギヤを固定する湿式ブレーキを有する
   動力分割式無段変速装置。
2. 請求項１に記載の動力分割式無段変速装置において、
   前記変速用遊星歯車機構は、前記入力回転を、キャリアに入力すると共に前記湿式ブレーキでリングギヤを固定することにより、サンギヤから増速して出力する
   動力分割式無段変速装置。
3. 請求項１に記載の動力分割式無段変速装置において、
   前記変速用遊星歯車機構は、前記入力回転を、キャリアに入力すると共に前記湿式ブレーキでサンギヤを固定することにより、リングギヤから増速して出力する
   動力分割式無段変速装置。

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