JP2005016613A - 無段変速機 - Google Patents
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Abstract
【目的】本発明は、四輪車の変速機、主として無段変速機の構造・要素配置を改善し、第1モードにおいて、遊星歯車機構が固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減し得ることを目的としている。
【構成】このため、無段変速機構と、遊星歯車機構と、固定変速機構とを備え、無段変速機構の回転を出力軸に直接伝達する第1モードと、固定変速機構からプラネタリキャリアに入力される回転と無段変速機構からサンギヤに入力される回転をプラネタリキャリアで合成して出力軸に伝達する第2モードとに切換可能な無段変速機において、出力軸を中間軸に係脱する第1クラッチと、出力軸をリングギヤに係脱する第2クラッチを設けている。
【選択図】 図1
【構成】このため、無段変速機構と、遊星歯車機構と、固定変速機構とを備え、無段変速機構の回転を出力軸に直接伝達する第1モードと、固定変速機構からプラネタリキャリアに入力される回転と無段変速機構からサンギヤに入力される回転をプラネタリキャリアで合成して出力軸に伝達する第2モードとに切換可能な無段変速機において、出力軸を中間軸に係脱する第1クラッチと、出力軸をリングギヤに係脱する第2クラッチを設けている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は無段変速機に係り、特に四輪車の変速機、主として無段変速機の構造・要素配置を改善し、第1モードにおいて、遊星歯車機構が固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減し得る無段変速機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両用の変速機に用いられる無段変速機構としては、ベルト式のものやトラクション式(「トロイダル式」ともいう)が知られており、これらの無段変速機構は、変速比を連続的に変化させるために、トルクの伝達を、ベルトやパワーローラ等の伝動部材とプーリやディスク等の回転体との間の摩擦力や油膜のせん断力等によって行うように構成されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−331000号公報 (第2−3頁、図1)
【特許文献2】
特表平11−504415号公報 (第12−17頁、図1)
【特許文献3】
特開2002−5259号公報 (第2−4頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両用の変速機に用いられる湿式ベルト式無段変速機(「V−CVT」ともいう)は、変速比を連続的に変化させるため、トルクの伝達をベルト等の伝動部材とV溝型プーリの回転体との間の摩擦により行うように機構構成されている。
【0005】
よって、伝達できるトルクが制限されたり、また、小型FF(フロントエンジン・フロントドライブ方式)車では車両搭載上の制限から必要な変速比が取れない問題が起こる場合が多い。
【0006】
このような場合には、トルクの少ないエンジンとの組合せにおいて最適なシステムが得られ難くなるものである。
【0007】
また、伝動部材がベルトであるため過度に変速比を大きくする場合や、反対に変速比を小さくする場合には、動力の伝達効率が低下する問題があった。
【0008】
例えば、軽自動車のように低回転でのトルクが少ない自然吸気型エンジン(高回転出力特性)に無段変速機(「V−CVT」ともいう)を適用し、走行を確保しつつエンジンの最適燃費回転数をトレースするためには、通常の無段変速機(「V−CVT」ともいう)よりも広範囲な変速比が必要となるが、搭載上の制限のために必要な変速比を得られない等の不都合がある。
【0009】
そこで、単一の無段変速機(「V−CVT」ともいう)システムの持つ以下の問題等を効果的に改善できるようなシステムとする必要がある。
(1)無段変速機のサイズを余り変更せず、できるだけコンパクト・軽量とする。
(2)必要なより大きい変速比が確保できる。
(3)極低速あるいは高速域のトルクの伝達効率を改善する。
【0010】
このような問題に対しては、無段変速機構に、差動遊星歯車機構と固定ギヤ比をもつチエン等の固定変速機構を追加し、複合CVT(「無段変速機」ともいう)化して変速比を拡大したものがある。この方式では動力源から出力したトルクの一部を固定変速機構を介して差動遊星歯車機構のプラネタリキャリアに入力すると同時に、動力源から出力したトルクの他の部分を無段変速機構を介して差動遊星歯車機構のサンギヤに入力し、いわゆる動力循環式動力伝達システムとしたものである。
【0011】
上記の例としては、特許文献2に代表される複合型のCVTシステムがあるが、このCVTシステムは、ベルト式無段変速機構が固定変速機構を常時駆動するため無端ベルトに負担がかかる、ベルトが切れると後進運転ができない、またはプーリのドリブン側軸に置かれた差動歯車機構が複雑、かつ大型になる等の不都合がある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンの回転が入力される入力軸と、この入力軸と平行に配置される中間軸と、前記入力軸に装着される駆動プーリと、前記中間軸に装着される従動プーリと、この両プーリの間に巻き掛けられる無端ベルトとからなる無段変速機構と、この無段変速機構からの回転を入力するサンギヤと、プラネタリキャリアに回動可能に支持されるとともに前記サンギヤに噛合するプラネタリギヤと、このプラネタリギヤに噛合して出力軸に回転を伝達するリングギヤとからなる遊星歯車機構と、前記入力軸から前記プラネタリキャリアに所定の変速比で変速された回転を入力可能な固定変速機構とを備え、前記無段変速機構の回転を前記出力軸に直接伝達する第1モードと、前記固定変速機構から前記プラネタリキャリアに入力される回転と前記無段変速機構から前記サンギヤに入力される回転を前記プラネタリキャリアで合成して前記出力軸に伝達する第2モードとに切換可能な無段変速機において、前記出力軸を前記中間軸に係脱する第1クラッチと、前記出力軸を前記リングギヤに係脱する第2クラッチを設けたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、第1モードにおいては、第1クラッチにより出力軸を中間軸に係合して回転を直接伝達するとともに、第2クラッチにより出力軸を遊星歯車機構のリングギヤから解放してリングギヤがサンギヤに対して自由に回動できる状態とし、遊星歯車機構が固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減している。
【0014】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【0015】
図1はこの発明の第1実施例を示すものである。図1において、2は無段変速機である。
【0016】
この無段変速機2は、エンジン(「Eng」とも記載する)4と、継手機構6と、ポンプ8と、前記エンジン4から回転を無段階に変速する無段変速機構10と、遊星歯車機構12と、固定変速機構14とを備えている。
【0017】
そして、前記エンジン4の出力軸16を前記継手機構6を介して前記無段変速機構10の入力軸18に連絡し、この入力軸18にはポンプ8を配設して設ける。
【0018】
前記継手機構6は、エンジン4の出力軸16と無段変速機構10の入力軸18とを断続可能な状態とする装置であり、例えば、電磁力クラッチやディスククラッチ、または液圧トルク変換器等が採用可能である。
【0019】
前記ポンプ8は、前記エンジン4によって駆動され、他の要素と共働して前記無段変速機構10やブレーキ、クラッチ類に供給する作動力を生成する。
【0020】
また、前記無段変速機構10は、エンジン4の回転が入力される入力軸18と、この入力軸18と平行に配置される中間軸20と、前記入力軸18に装着される駆動プーリ22と、前記中間軸20に装着される従動プーリ24と、この両プーリ22、24の間に巻き掛けられる無端ベルト26とからなる。
【0021】
そして、前記入力軸18は、駆動プーリ22の装着部よりエンジン4側で第1入力軸18−1と第2入力軸18−2とに分割される。
【0022】
更に、前記遊星歯車機構12は、前記無段変速機2の出力軸28側に配設されるシングルピニオン式の第1遊星歯車機構30と、前記入力軸18側に配設されるダブルピニオン式の第2遊星歯車機構32とを有する。
【0023】
前記第1遊星歯車機構30は差動用で、前記中間軸20に配置されて前記無段変速機構10の従動プーリ24からの回転を入力するサンギヤ34と、プラネタリキャリア36に回動可能に支持されるとともに前記サンギヤ34に噛合するプラネタリギヤ38と、このプラネタリギヤ38に噛合して出力軸28に回転を伝達するリングギヤ40とからなる。
【0024】
また、第2遊星歯車機構32は前後進切換用で、第1入力軸18−1と第2入力軸18−2の間に配置されて、第1入力軸18−1からの回転が入力するプラネタリキャリア44と、プラネタリキャリア44に回動可能に支持されるとともに互いに噛合する第1プラネタリギヤ46及び第2プラネタリギヤ48と、第1プラネタリギヤ46に噛合して前記第2入力軸18−2に回転を伝達するサンギヤ42と、前記第2プラネタリギヤ48に噛合するリングギヤ50とからなり、前記プラネタリキャリア44と前記サンギヤ42の間を係脱する前進クラッチ62と、前記リングギヤ50を制動する後進ブレーキ64とにより第1入力軸18−1から第2入力軸18−2に伝達する回転の方向を切り換えるものである。
【0025】
前記固定変速機構14は、前記入力軸18から常時駆動されるものであり、前記入力軸18から第1遊星歯車機構30のプラネタリキャリア36に所定の変速比で変速された回転を入力するものである。
【0026】
そして、この固定変速機構14は、前記入力軸18の第1入力軸18−1に配設されるとともに前記第2遊星歯車機構32のプラネタリキャリア44の外周に装着した駆動ギヤ52と、前記出力軸28に配設されるとともに前記第1遊星歯車機構30のプラネタリキャリア36の外周に装着した従動ギヤ54と、前記駆動ギヤ52と従動ギヤ54とに捲回したチエン56とから固定ギヤ比状態となっている。
【0027】
前記無段変速機2は、前記無段変速機構10の回転を前記出力軸28に直接伝達する第1モード(「発進・低速モード」ともいう)と、前記固定変速機構14から前記第1遊星歯車機構30のプラネタリキャリア36に入力される回転と前記無段変速機構10から前記第1遊星歯車機構30のサンギヤ34に入力される回転とを合成してリングギヤ40から前記出力軸28に伝達する第2モード(「高速モード」ともいう)とに切換可能な機能を有している。
【0028】
このとき、前記出力軸28を前記中間軸20に係脱する第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58と、前記出力軸28を前記第1遊星歯車機構30のリングギヤ40に係脱する第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60を設ける構成とする。
【0029】
詳述すれば、前記中間軸20の一部に前記出力軸28が外挿され、前記出力軸28において、前記第1遊星歯車機構30側から高速(「High」とも記載する)用として機能する第2クラッチ60と低速用(「Low」とも記載する)として機能する第1クラッチ58とを順次配設する。
【0030】
また、前記入力軸18側においては、前記第2遊星歯車機構32を構成する2要素、つまりサンギヤ42とプラネタリキャリア44とを係合する前進クラッチ(「Ld」とも記載する)62と、前記第2遊星歯車機構32を構成する1要素、つまりリングギヤ50の回転を規制して前記第1入力軸18−1から前記第2入力軸18−2への回転を反転する後進(「R」とも記載する)用の後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)64とを設ける。
【0031】
更に、前記出力軸28の前記第1クラッチ58と前記第2クラッチ60との間に出力ギヤ66を配置し、この出力ギヤ66をリダクション機構68を介して、終減速機構70に連絡して設ける。
【0032】
つまり、前記出力軸28に対して平行状態にリダクション機構68の軸部72を設け、この軸部72には、前記出力ギヤ66に係合する第1ギヤ74と、終減速機構70に係合する第2ギヤ76とを配設するものである。
【0033】
なお、参考までに追記すれば、図1に結合表における記号は、以下の通りである。
Ld :前進クラッチ
Lr :後進ブレーキ
Lo :第1クラッチ
Lh :第2クラッチ
Low :低速時
High:高速時
R :後進(リバース)時
N :ニュートラル時
【0034】
次に作用を説明する。
【0035】
第1モード(「発進・低速モード」ともいう)においては、図1の結合表中のLow状態であり、前進クラッチ(「Ld」とも記載する)62が閉じられるとともに、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58が閉じられ、前記エンジン4からの回転が前記無段変速機構10を経て、前記中間軸20から前記第1クラッチ58を介して前記出力軸28に直接伝達される。
【0036】
また、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)から第2モード(「高速モード」ともいう)、つまり図1の結合表中のHigh状態に移行する場合には、前記無段変速機構10の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第1モードにおけるチエン56を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60が閉じられるとともに、前記第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58を解放させる。
【0037】
つまり、第2モード(「高速モード」ともいう)では前記エンジン4からの回転は、一部が固定変速機構14のチエン56を介して第1遊星歯車機構30のプラネタリキャリア36に伝達され、プラネタリギヤ38を介してリングギヤ40を回転させるとともに、他部が無段変速機構10を介してサンギヤ34に伝達され、プラネタリギヤ38を介してリングギヤ40を差動させ、リングギヤ40には固定変速機構14と無段変速機構10から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ40の回転は第2クラッチ60を介して出力軸28に伝達される。
【0038】
第2モード(「高速モード」ともいう)に移行した際には、前記第1遊星歯車機構30のサンギヤ34が前記無段変速機構10に繋がっており、この無段変速機構10のレシオをロー(Low)側(「アンダドライブ側」ともいう)に復帰させるに連れて、前記第1遊星歯車機構30のプラネタリキャリア36に繋がれたチエン56と無段変速機構10の連成機構とにより、前記第1遊星歯車機構30のリングギヤ40の速度は増速出力される。
【0039】
従って、第2モード(「高速モード」ともいう)においては、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【0040】
更に、第2モード(「高速モード」ともいう)時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構10は既にLowレシオ状態であり、適切な車速時に前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60を解放させることで第1モード(「発進・低速モード」ともいう)に切り換えられる。
【0041】
従って、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【0042】
なお、後進(「R」とも記載する)状態とする場合には、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58を閉じた状態とするとともに、前記第2遊星歯車機構32を構成する1要素、つまりリングギヤ50の回転を後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)64によって規制し、前記第1入力軸18−1から前記第2入力軸18−2への回転を反転させればよいものである。
【0043】
従来の無段変速機では固定変速機構と入力軸との間を係脱する伝達クラッチを設けるとともに、遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの間を係脱する直結クラッチを設け、第1モードにおいて前記伝達クラッチを解放するとともに、前記直結クラッチを係合してサンギヤ、ピニオンキャリヤ、リングギヤを一体的に回転させることで無段変速機の回転を出力軸に直接伝達していた。よって、中間軸は遊星歯車機構を介して固定変速機構を常時駆動することになり、無段変速機構の無端ベルトにかかる負荷が増加する問題があった。
【0044】
しかし、この発明の第1実施例のものにおいては、前記出力軸28を前記中間軸20に係脱する第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58と、前記出力軸28を前記第1遊星歯車機構30のリングギヤ40に係脱する第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60とを設けたため、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)では第1クラッチ58により出力軸28を中間軸20に係合して回転を直接伝達するとともに、前記第2クラッチ60により出力軸28を第1遊星歯車機構30のリングギヤ40から解放してリングギヤ40がサンギヤ34に対して自由に回動できる状態とし、第1遊星歯車機構30が前記固定変速機構14を駆動することがなく、無段変速機2の無端ベルト26にかかる負荷を低減し得るという効果を有する。
【0045】
また、前記固定変速機構14が前記入力軸18から常時駆動されることにより、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)から第2モード(「高速モード」ともいう)への切換時に入力軸18と出力軸28との間の回転差を防止して、前記第2クラッチ60を係合する場合のショックを低減し得るとともに、第2クラッチ60に係る負荷を低減することができる。
【0046】
更に、従来の無段変速機は、出力軸に回転を伝達する遊星歯車機構のプラネットキャリアに後進ブレーキを設けて後進時に出力軸に伝達する回転を反転させる構造であるため、出力軸側に遊星歯車機構、後進ブレーキ、直結クラッチが配置されて出力軸側の無段変速機の寸法が大型化する問題があった。
【0047】
そして、軽FF(フロントエンジン・フロントドライブ方式)車等の軽量な車両に適する軸方向と各軸径方向のサイズを最小ならしめるためには、ベルト式無段変速機(「CVT」ともいう)の前後軸上、つまり前記第2入力軸18−2及び中間軸20の軸上で軸方向で無駄がなく偏りのない機構要素をバランス良く配列することが必要である。
【0048】
この発明の第1実施例のものにおいては、前記入力軸18の第1入力軸18−1と第2入力軸18−2との間を第2遊星歯車機構32で連結し、この第2遊星歯車機構32側に前進クラッチ(「Ld」とも記載する)62と後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)64とを設けたことにより、前記入力軸18側に前後進を切り換える装置を配置し、前記出力軸28側に構成部品が集中することがなく、第1クラッチ58及び第2クラッチ60の配設を容易に行うことができる。
【0049】
更にまた、前記出力軸28側の前記第1クラッチ58と前記第2クラッチ60との間に出力ギヤ66を配置したことにより、出力ギヤ66にリダクション機構68を介して接続される終減速機構70が出力軸28の軸方向でエンジン4側に突出して配置されることを防止することができるものである。
【0050】
図2はこの発明の第2実施例を示すものである。この第2実施例において、上述第1実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【0051】
この第2実施例の特徴とするところは、前記第2入力軸18−2から前記中間軸20に回転を伝達するように、固定変速機構82を構成した点にある。
【0052】
すなわち、上述第1実施例においては、入力軸18のエンジン4側に位置する第1入力軸18−1部位のポンプ8と第2遊星歯車機構32との間に固定変速機構14の駆動ギヤ52を配設するとともに、この駆動ギヤ52の配設位置に対応する部位、つまり無段変速機構10の従動プーリ24と第1遊星歯車機構30との間に固定変速機構14の従動ギヤ54を配設したが、この第2実施例においては、前記第2入力軸18−2及び中間軸20の外側端部に固定変速機構82を配設する。
【0053】
詳述すれば、図2に示す如く、前記第2入力軸18−2の一端側は、第1入力軸18−1、出力軸16を介してエンジン4に連絡されているとともに、この第2入力軸18−2の中心部位には、無段変速機構10の駆動プーリ22が配設されており、この無段変速機構10の駆動プーリ22よりも外側に位置する他端部、つまり外側端部(図2において左側)に前記固定変速機構82の駆動ギヤ84を配設するものである。
【0054】
また、この駆動ギヤ84の配設位置に対応する部位、つまり中間軸20の外側端部には、固定変速機構82の従動ギヤ86を回動自在に配設し、前記駆動ギヤ84と従動ギヤ86とにチエン88を捲回して設ける。
【0055】
そして、前記従動ギヤ86の外側部位には、第1遊星歯車機構90を設ける。この第1遊星歯車機構90は、前記無段変速機構10からの回転を入力するサンギヤ92と、プラネタリキャリア94に回動可能に支持されるとともに前記サンギヤ92に噛合するプラネタリギヤ96と、このプラネタリギヤ96に噛合するリングギヤ98とからなる。
前記無段変速機構10とサンギヤ92との間は中空の中間軸20で連結され、内部には一端部に前記リングギヤ98に連結された第1出力軸28−1が挿通される。さらに、この第1出力軸28−1には前記中間軸20と並べて出力ギヤ66を軸支する第2出力軸28−2が外挿される。
そして、前記中間軸20に前記第2出力軸28−2を係脱する第1クラッチ()(「Lo」とも記載する)58と、前記第1出力軸28−1を前記第2出力軸28−2に係脱する第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60を設ける構成とする。
【0056】
さすれば、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)においては、図2の結合表中のLow状態であり、前進クラッチ(「Ld」とも記載する)62が閉じられるとともに、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58が閉じられ、前記エンジン4からの回転が前記無段変速機構10を経て、前記中間軸20と第1クラッチ58を介して第2出力軸28−2に直接伝達される。
【0057】
また、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)から第2モード(「高速モード」ともいう)、つまり図2の結合表中のHigh状態に移行する場合には、前記無段変速機構10の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第1モードにおけるチエン88を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60が閉じられるとともに、前記第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58を解放させる。
【0058】
つまり、第2モード(「高速モード」ともいう)では前記エンジン4からの回転は、一部が固定変速機構82のチエン88を介して第1遊星歯車機構90のプラネタリキャリア94に伝達され、プラネタリギヤ96を介してリングギヤ98を回転させるとともに、他部が無段変速機構10を介してサンギヤ92に伝達され、プラネタリギヤ96を介してリングギヤ98を差動させ、リングギヤ98には固定変速機構82と無段変速機構10から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ98の回転は第1出力軸28−1と第2クラッチ60を介して第2出力軸28−2に伝達される。
【0059】
第2モード(「高速モード」ともいう)に移行した際には、前記第1遊星歯車機構90のサンギヤ92が前記無段変速機構10に繋がっており、この無段変速機構10のレシオをロー(Low)側(「アンダドライブ側」ともいう)に復帰させるに連れて、前記第1遊星歯車機構90のプラネタリキャリア94に繋がれたチエン88と無段変速機構10の連成機構とにより、前記第1遊星歯車機構90のリングギヤ98の速度は増速出力される。
【0060】
従って、第2モード(「高速モード」ともいう)においては、上述第1実施例のものと同様に、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【0061】
更に、第2モード(「高速モード」ともいう)時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構10は既にLowレシオ状態であり、適切な車速時に前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60を解放させることで第1モード(「発進・低速モード」ともいう)に切り換えられる。
【0062】
従って、上述第1実施例のものと同様に、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【0063】
なお、後進(「R」とも記載する)状態とする場合には、上述第1実施例のものと同様に、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58を閉じた状態とするとともに、前記第2遊星歯車機構32を構成する1要素、つまりリングギヤ50の回転を後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)64によって規制し、前記第1入力軸18−1から前記第2入力軸18−2への回転を反転させればよいものである。
【0064】
従来の無段変速機では、後進時に出力軸に回転を伝達する遊星歯車機構のプラネットキャリアを後進ブレーキで固定して出力軸に伝達する回転を反転させる構造であるため、無段変速機構の無端ベルトが折損した場合は車両を後進させることができなかったが、この発明の第2実施例のものにおいては、前記無段変速機構10の無端ベルト26が切断した場合にも、第1クラッチ58に加えて第2クラッチ60を係合させれば、中間軸20、第1出力軸28−1、第2出力軸28−2を介して前記第1遊星歯車機構90のサンギヤ92とリングギヤ98とを係合し、前記固定変速機構82から第1遊星歯車機構90のプラネタリキャリア94を介して第2出力軸28−2に回転を伝達することができるものである。
【0065】
また、この第2実施例のものにおいて、上述第1実施例とのものと同一機能を果たす箇所においては、第1実施例に記載したものと同様な効果を奏することが可能である。
【0066】
図3はこの発明の第3実施例を示すものである。この第3実施例において、上述第1実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【0067】
この第3実施例の特徴とするところは、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)102と第2クラッチ(「Lh」とも記載する)104とを一体的に設ける構成とした点にある。
【0068】
すなわち、上述第1実施例における配設位置と同様な位置に第2クラッチ104を配設し、この第2クラッチ104の内側部位に第1クラッチ102を配設する。
【0069】
詳述すれば、第1遊星歯車機構106のリングギヤ108を大径に形成し、このリングギヤ108の内側に第1クラッチ102及び第2クラッチ104を配設するものである。
【0070】
さすれば、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)においては、図3の結合表中のLow状態であり、前進クラッチ(「Ld」とも記載する)62が閉じられるとともに、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)102が閉じられ、前記エンジン4からの回転が前記無段変速機構10を経て、前記中間軸20から前記第1クラッチ102を介して前記出力軸28に直接伝達される。
【0071】
また、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)から第2モード(「高速モード」ともいう)、つまり図3の結合表中のHigh状態に移行する場合には、前記無段変速機構10の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第1モードにおけるチエン56を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)104が閉じられるとともに、前記第1クラッチ(「Lo」とも記載する)102を解放させる。
【0072】
つまり、第2モード(「高速モード」ともいう)では前記エンジン4からの回転は、一部が固定変速機構14のチエン56を介して第1遊星歯車機構106のプラネタリキャリア36に伝達され、プラネタリギヤ38を介してリングギヤ108を回転させるとともに、他部が無段変速機構10を介してサンギヤ34に伝達され、プラネタリギヤ38を介してリングギヤ108を差動させ、リングギヤ108には固定変速機構14と無段変速機構10から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ108の回転は第2クラッチ104を介して出力軸28に伝達される。
【0073】
第2モード(「高速モード」ともいう)に移行した際には、前記第1遊星歯車機構106のサンギヤ34が前記無段変速機構10に繋がっており、この無段変速機構10のレシオをロー(Low)側(「アンダドライブ側」ともいう)に復帰させるに連れて、前記第1遊星歯車機構106のプラネタリキャリア36に繋がれたチエン56と無段変速機構10の連成機構とにより、前記第1遊星歯車機構106のリングギヤ108の速度は増速出力される。
【0074】
従って、第2モード(「高速モード」ともいう)においては、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【0075】
更に、第2モード(「高速モード」ともいう)時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構10は既にLowレシオ状態であり、適切な車速時に前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)104を解放させることで第1モード(「発進・低速モード」ともいう)に切り換えられる。
【0076】
従って、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【0077】
なお、後進(「R」とも記載する)状態とする場合には、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)102を閉じた状態とするとともに、前記第2遊星歯車機構32を構成する1要素、つまりリングギヤ50の回転を後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)64によって規制し、前記第1入力軸18−1から前記第2入力軸18−2への回転を反転させればよいものである。
【0078】
これにより、前記第1クラッチ(「Lo」とも記載する)102と第2クラッチ(「Lh」とも記載する)104とを一体的に設けることによって、一体化した分だけ出力軸28の軸方向の長さを短くすることができる。
【0079】
また、この第3実施例のものにおいて、上述第1及び第2実施例とのものと同一機能を果たす箇所においては、第1及び第2実施例に記載したものと同様な効果を奏することが可能である。
【0080】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、エンジンの回転が入力される入力軸と、入力軸と平行に配置される中間軸と、入力軸に装着される駆動プーリと、中間軸に装着される従動プーリと、両プーリの間に巻き掛けられる無端ベルトとからなる無段変速機構と、無段変速機構からの回転を入力するサンギヤと、プラネタリキャリアに回動可能に支持されるとともにサンギヤに噛合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤに噛合して出力軸に回転を伝達するリングギヤとからなる遊星歯車機構と、入力軸からプラネタリキャリアに所定の変速比で変速された回転を入力可能な固定変速機構とを備え、無段変速機構の回転を出力軸に直接伝達する第1モードと、固定変速機構からプラネタリキャリアに入力される回転と無段変速機構からサンギヤに入力される回転をプラネタリキャリアで合成して出力軸に伝達する第2モードとに切換可能な無段変速機において、出力軸を中間軸に係脱する第1クラッチと、出力軸をリングギヤに係脱する第2クラッチを設けたので、第1モードでは第1クラッチにより出力軸を中間軸に係合して回転を直接伝達するとともに、前記第2クラッチにより出力軸を遊星歯車機構のリングギヤから解放してリングギヤがサンギヤに対して自由に回動できる状態とし、遊星歯車機構が前記固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【図2】この発明の第2実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【図3】この発明の第3実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【符号の説明】
2 無段変速機
4 エンジン(「Eng」とも記載する)
6 継手機構
8 ポンプ
10 無段変速機構
12 遊星歯車機構
14 固定変速機構
16 出力軸
18 入力軸
18−1 第1入力軸
18−2 第2入力軸
20 中間軸
22 駆動プーリ
24 従動プーリ
26 無端ベルト
28 出力軸
30 第1遊星歯車機構
32 第2遊星歯車機構
34 サンギヤ
36 プラネタリキャリア
38 プラネタリギヤ
40 リングギヤ
42 サンギヤ
44 プラネタリキャリア
46 第1プラネタリギヤ
48 第2プラネタリギヤ
50 リングギヤ
52 駆動ギヤ
54 従動ギヤ
56 チエン
58 第1クラッチ(「Lo」とも記載する)
60 第2クラッチ(「Lh」とも記載する)
62 前進クラッチ(「Ld」とも記載する)
64 後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)
66 出力ギヤ
68 リダクション機構
70 終減速機構
【発明の属する技術分野】
この発明は無段変速機に係り、特に四輪車の変速機、主として無段変速機の構造・要素配置を改善し、第1モードにおいて、遊星歯車機構が固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減し得る無段変速機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両用の変速機に用いられる無段変速機構としては、ベルト式のものやトラクション式(「トロイダル式」ともいう)が知られており、これらの無段変速機構は、変速比を連続的に変化させるために、トルクの伝達を、ベルトやパワーローラ等の伝動部材とプーリやディスク等の回転体との間の摩擦力や油膜のせん断力等によって行うように構成されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−331000号公報 (第2−3頁、図1)
【特許文献2】
特表平11−504415号公報 (第12−17頁、図1)
【特許文献3】
特開2002−5259号公報 (第2−4頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両用の変速機に用いられる湿式ベルト式無段変速機(「V−CVT」ともいう)は、変速比を連続的に変化させるため、トルクの伝達をベルト等の伝動部材とV溝型プーリの回転体との間の摩擦により行うように機構構成されている。
【0005】
よって、伝達できるトルクが制限されたり、また、小型FF(フロントエンジン・フロントドライブ方式)車では車両搭載上の制限から必要な変速比が取れない問題が起こる場合が多い。
【0006】
このような場合には、トルクの少ないエンジンとの組合せにおいて最適なシステムが得られ難くなるものである。
【0007】
また、伝動部材がベルトであるため過度に変速比を大きくする場合や、反対に変速比を小さくする場合には、動力の伝達効率が低下する問題があった。
【0008】
例えば、軽自動車のように低回転でのトルクが少ない自然吸気型エンジン(高回転出力特性)に無段変速機(「V−CVT」ともいう)を適用し、走行を確保しつつエンジンの最適燃費回転数をトレースするためには、通常の無段変速機(「V−CVT」ともいう)よりも広範囲な変速比が必要となるが、搭載上の制限のために必要な変速比を得られない等の不都合がある。
【0009】
そこで、単一の無段変速機(「V−CVT」ともいう)システムの持つ以下の問題等を効果的に改善できるようなシステムとする必要がある。
(1)無段変速機のサイズを余り変更せず、できるだけコンパクト・軽量とする。
(2)必要なより大きい変速比が確保できる。
(3)極低速あるいは高速域のトルクの伝達効率を改善する。
【0010】
このような問題に対しては、無段変速機構に、差動遊星歯車機構と固定ギヤ比をもつチエン等の固定変速機構を追加し、複合CVT(「無段変速機」ともいう)化して変速比を拡大したものがある。この方式では動力源から出力したトルクの一部を固定変速機構を介して差動遊星歯車機構のプラネタリキャリアに入力すると同時に、動力源から出力したトルクの他の部分を無段変速機構を介して差動遊星歯車機構のサンギヤに入力し、いわゆる動力循環式動力伝達システムとしたものである。
【0011】
上記の例としては、特許文献2に代表される複合型のCVTシステムがあるが、このCVTシステムは、ベルト式無段変速機構が固定変速機構を常時駆動するため無端ベルトに負担がかかる、ベルトが切れると後進運転ができない、またはプーリのドリブン側軸に置かれた差動歯車機構が複雑、かつ大型になる等の不都合がある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンの回転が入力される入力軸と、この入力軸と平行に配置される中間軸と、前記入力軸に装着される駆動プーリと、前記中間軸に装着される従動プーリと、この両プーリの間に巻き掛けられる無端ベルトとからなる無段変速機構と、この無段変速機構からの回転を入力するサンギヤと、プラネタリキャリアに回動可能に支持されるとともに前記サンギヤに噛合するプラネタリギヤと、このプラネタリギヤに噛合して出力軸に回転を伝達するリングギヤとからなる遊星歯車機構と、前記入力軸から前記プラネタリキャリアに所定の変速比で変速された回転を入力可能な固定変速機構とを備え、前記無段変速機構の回転を前記出力軸に直接伝達する第1モードと、前記固定変速機構から前記プラネタリキャリアに入力される回転と前記無段変速機構から前記サンギヤに入力される回転を前記プラネタリキャリアで合成して前記出力軸に伝達する第2モードとに切換可能な無段変速機において、前記出力軸を前記中間軸に係脱する第1クラッチと、前記出力軸を前記リングギヤに係脱する第2クラッチを設けたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、第1モードにおいては、第1クラッチにより出力軸を中間軸に係合して回転を直接伝達するとともに、第2クラッチにより出力軸を遊星歯車機構のリングギヤから解放してリングギヤがサンギヤに対して自由に回動できる状態とし、遊星歯車機構が固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減している。
【0014】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【0015】
図1はこの発明の第1実施例を示すものである。図1において、2は無段変速機である。
【0016】
この無段変速機2は、エンジン(「Eng」とも記載する)4と、継手機構6と、ポンプ8と、前記エンジン4から回転を無段階に変速する無段変速機構10と、遊星歯車機構12と、固定変速機構14とを備えている。
【0017】
そして、前記エンジン4の出力軸16を前記継手機構6を介して前記無段変速機構10の入力軸18に連絡し、この入力軸18にはポンプ8を配設して設ける。
【0018】
前記継手機構6は、エンジン4の出力軸16と無段変速機構10の入力軸18とを断続可能な状態とする装置であり、例えば、電磁力クラッチやディスククラッチ、または液圧トルク変換器等が採用可能である。
【0019】
前記ポンプ8は、前記エンジン4によって駆動され、他の要素と共働して前記無段変速機構10やブレーキ、クラッチ類に供給する作動力を生成する。
【0020】
また、前記無段変速機構10は、エンジン4の回転が入力される入力軸18と、この入力軸18と平行に配置される中間軸20と、前記入力軸18に装着される駆動プーリ22と、前記中間軸20に装着される従動プーリ24と、この両プーリ22、24の間に巻き掛けられる無端ベルト26とからなる。
【0021】
そして、前記入力軸18は、駆動プーリ22の装着部よりエンジン4側で第1入力軸18−1と第2入力軸18−2とに分割される。
【0022】
更に、前記遊星歯車機構12は、前記無段変速機2の出力軸28側に配設されるシングルピニオン式の第1遊星歯車機構30と、前記入力軸18側に配設されるダブルピニオン式の第2遊星歯車機構32とを有する。
【0023】
前記第1遊星歯車機構30は差動用で、前記中間軸20に配置されて前記無段変速機構10の従動プーリ24からの回転を入力するサンギヤ34と、プラネタリキャリア36に回動可能に支持されるとともに前記サンギヤ34に噛合するプラネタリギヤ38と、このプラネタリギヤ38に噛合して出力軸28に回転を伝達するリングギヤ40とからなる。
【0024】
また、第2遊星歯車機構32は前後進切換用で、第1入力軸18−1と第2入力軸18−2の間に配置されて、第1入力軸18−1からの回転が入力するプラネタリキャリア44と、プラネタリキャリア44に回動可能に支持されるとともに互いに噛合する第1プラネタリギヤ46及び第2プラネタリギヤ48と、第1プラネタリギヤ46に噛合して前記第2入力軸18−2に回転を伝達するサンギヤ42と、前記第2プラネタリギヤ48に噛合するリングギヤ50とからなり、前記プラネタリキャリア44と前記サンギヤ42の間を係脱する前進クラッチ62と、前記リングギヤ50を制動する後進ブレーキ64とにより第1入力軸18−1から第2入力軸18−2に伝達する回転の方向を切り換えるものである。
【0025】
前記固定変速機構14は、前記入力軸18から常時駆動されるものであり、前記入力軸18から第1遊星歯車機構30のプラネタリキャリア36に所定の変速比で変速された回転を入力するものである。
【0026】
そして、この固定変速機構14は、前記入力軸18の第1入力軸18−1に配設されるとともに前記第2遊星歯車機構32のプラネタリキャリア44の外周に装着した駆動ギヤ52と、前記出力軸28に配設されるとともに前記第1遊星歯車機構30のプラネタリキャリア36の外周に装着した従動ギヤ54と、前記駆動ギヤ52と従動ギヤ54とに捲回したチエン56とから固定ギヤ比状態となっている。
【0027】
前記無段変速機2は、前記無段変速機構10の回転を前記出力軸28に直接伝達する第1モード(「発進・低速モード」ともいう)と、前記固定変速機構14から前記第1遊星歯車機構30のプラネタリキャリア36に入力される回転と前記無段変速機構10から前記第1遊星歯車機構30のサンギヤ34に入力される回転とを合成してリングギヤ40から前記出力軸28に伝達する第2モード(「高速モード」ともいう)とに切換可能な機能を有している。
【0028】
このとき、前記出力軸28を前記中間軸20に係脱する第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58と、前記出力軸28を前記第1遊星歯車機構30のリングギヤ40に係脱する第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60を設ける構成とする。
【0029】
詳述すれば、前記中間軸20の一部に前記出力軸28が外挿され、前記出力軸28において、前記第1遊星歯車機構30側から高速(「High」とも記載する)用として機能する第2クラッチ60と低速用(「Low」とも記載する)として機能する第1クラッチ58とを順次配設する。
【0030】
また、前記入力軸18側においては、前記第2遊星歯車機構32を構成する2要素、つまりサンギヤ42とプラネタリキャリア44とを係合する前進クラッチ(「Ld」とも記載する)62と、前記第2遊星歯車機構32を構成する1要素、つまりリングギヤ50の回転を規制して前記第1入力軸18−1から前記第2入力軸18−2への回転を反転する後進(「R」とも記載する)用の後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)64とを設ける。
【0031】
更に、前記出力軸28の前記第1クラッチ58と前記第2クラッチ60との間に出力ギヤ66を配置し、この出力ギヤ66をリダクション機構68を介して、終減速機構70に連絡して設ける。
【0032】
つまり、前記出力軸28に対して平行状態にリダクション機構68の軸部72を設け、この軸部72には、前記出力ギヤ66に係合する第1ギヤ74と、終減速機構70に係合する第2ギヤ76とを配設するものである。
【0033】
なお、参考までに追記すれば、図1に結合表における記号は、以下の通りである。
Ld :前進クラッチ
Lr :後進ブレーキ
Lo :第1クラッチ
Lh :第2クラッチ
Low :低速時
High:高速時
R :後進(リバース)時
N :ニュートラル時
【0034】
次に作用を説明する。
【0035】
第1モード(「発進・低速モード」ともいう)においては、図1の結合表中のLow状態であり、前進クラッチ(「Ld」とも記載する)62が閉じられるとともに、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58が閉じられ、前記エンジン4からの回転が前記無段変速機構10を経て、前記中間軸20から前記第1クラッチ58を介して前記出力軸28に直接伝達される。
【0036】
また、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)から第2モード(「高速モード」ともいう)、つまり図1の結合表中のHigh状態に移行する場合には、前記無段変速機構10の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第1モードにおけるチエン56を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60が閉じられるとともに、前記第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58を解放させる。
【0037】
つまり、第2モード(「高速モード」ともいう)では前記エンジン4からの回転は、一部が固定変速機構14のチエン56を介して第1遊星歯車機構30のプラネタリキャリア36に伝達され、プラネタリギヤ38を介してリングギヤ40を回転させるとともに、他部が無段変速機構10を介してサンギヤ34に伝達され、プラネタリギヤ38を介してリングギヤ40を差動させ、リングギヤ40には固定変速機構14と無段変速機構10から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ40の回転は第2クラッチ60を介して出力軸28に伝達される。
【0038】
第2モード(「高速モード」ともいう)に移行した際には、前記第1遊星歯車機構30のサンギヤ34が前記無段変速機構10に繋がっており、この無段変速機構10のレシオをロー(Low)側(「アンダドライブ側」ともいう)に復帰させるに連れて、前記第1遊星歯車機構30のプラネタリキャリア36に繋がれたチエン56と無段変速機構10の連成機構とにより、前記第1遊星歯車機構30のリングギヤ40の速度は増速出力される。
【0039】
従って、第2モード(「高速モード」ともいう)においては、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【0040】
更に、第2モード(「高速モード」ともいう)時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構10は既にLowレシオ状態であり、適切な車速時に前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60を解放させることで第1モード(「発進・低速モード」ともいう)に切り換えられる。
【0041】
従って、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【0042】
なお、後進(「R」とも記載する)状態とする場合には、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58を閉じた状態とするとともに、前記第2遊星歯車機構32を構成する1要素、つまりリングギヤ50の回転を後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)64によって規制し、前記第1入力軸18−1から前記第2入力軸18−2への回転を反転させればよいものである。
【0043】
従来の無段変速機では固定変速機構と入力軸との間を係脱する伝達クラッチを設けるとともに、遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの間を係脱する直結クラッチを設け、第1モードにおいて前記伝達クラッチを解放するとともに、前記直結クラッチを係合してサンギヤ、ピニオンキャリヤ、リングギヤを一体的に回転させることで無段変速機の回転を出力軸に直接伝達していた。よって、中間軸は遊星歯車機構を介して固定変速機構を常時駆動することになり、無段変速機構の無端ベルトにかかる負荷が増加する問題があった。
【0044】
しかし、この発明の第1実施例のものにおいては、前記出力軸28を前記中間軸20に係脱する第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58と、前記出力軸28を前記第1遊星歯車機構30のリングギヤ40に係脱する第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60とを設けたため、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)では第1クラッチ58により出力軸28を中間軸20に係合して回転を直接伝達するとともに、前記第2クラッチ60により出力軸28を第1遊星歯車機構30のリングギヤ40から解放してリングギヤ40がサンギヤ34に対して自由に回動できる状態とし、第1遊星歯車機構30が前記固定変速機構14を駆動することがなく、無段変速機2の無端ベルト26にかかる負荷を低減し得るという効果を有する。
【0045】
また、前記固定変速機構14が前記入力軸18から常時駆動されることにより、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)から第2モード(「高速モード」ともいう)への切換時に入力軸18と出力軸28との間の回転差を防止して、前記第2クラッチ60を係合する場合のショックを低減し得るとともに、第2クラッチ60に係る負荷を低減することができる。
【0046】
更に、従来の無段変速機は、出力軸に回転を伝達する遊星歯車機構のプラネットキャリアに後進ブレーキを設けて後進時に出力軸に伝達する回転を反転させる構造であるため、出力軸側に遊星歯車機構、後進ブレーキ、直結クラッチが配置されて出力軸側の無段変速機の寸法が大型化する問題があった。
【0047】
そして、軽FF(フロントエンジン・フロントドライブ方式)車等の軽量な車両に適する軸方向と各軸径方向のサイズを最小ならしめるためには、ベルト式無段変速機(「CVT」ともいう)の前後軸上、つまり前記第2入力軸18−2及び中間軸20の軸上で軸方向で無駄がなく偏りのない機構要素をバランス良く配列することが必要である。
【0048】
この発明の第1実施例のものにおいては、前記入力軸18の第1入力軸18−1と第2入力軸18−2との間を第2遊星歯車機構32で連結し、この第2遊星歯車機構32側に前進クラッチ(「Ld」とも記載する)62と後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)64とを設けたことにより、前記入力軸18側に前後進を切り換える装置を配置し、前記出力軸28側に構成部品が集中することがなく、第1クラッチ58及び第2クラッチ60の配設を容易に行うことができる。
【0049】
更にまた、前記出力軸28側の前記第1クラッチ58と前記第2クラッチ60との間に出力ギヤ66を配置したことにより、出力ギヤ66にリダクション機構68を介して接続される終減速機構70が出力軸28の軸方向でエンジン4側に突出して配置されることを防止することができるものである。
【0050】
図2はこの発明の第2実施例を示すものである。この第2実施例において、上述第1実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【0051】
この第2実施例の特徴とするところは、前記第2入力軸18−2から前記中間軸20に回転を伝達するように、固定変速機構82を構成した点にある。
【0052】
すなわち、上述第1実施例においては、入力軸18のエンジン4側に位置する第1入力軸18−1部位のポンプ8と第2遊星歯車機構32との間に固定変速機構14の駆動ギヤ52を配設するとともに、この駆動ギヤ52の配設位置に対応する部位、つまり無段変速機構10の従動プーリ24と第1遊星歯車機構30との間に固定変速機構14の従動ギヤ54を配設したが、この第2実施例においては、前記第2入力軸18−2及び中間軸20の外側端部に固定変速機構82を配設する。
【0053】
詳述すれば、図2に示す如く、前記第2入力軸18−2の一端側は、第1入力軸18−1、出力軸16を介してエンジン4に連絡されているとともに、この第2入力軸18−2の中心部位には、無段変速機構10の駆動プーリ22が配設されており、この無段変速機構10の駆動プーリ22よりも外側に位置する他端部、つまり外側端部(図2において左側)に前記固定変速機構82の駆動ギヤ84を配設するものである。
【0054】
また、この駆動ギヤ84の配設位置に対応する部位、つまり中間軸20の外側端部には、固定変速機構82の従動ギヤ86を回動自在に配設し、前記駆動ギヤ84と従動ギヤ86とにチエン88を捲回して設ける。
【0055】
そして、前記従動ギヤ86の外側部位には、第1遊星歯車機構90を設ける。この第1遊星歯車機構90は、前記無段変速機構10からの回転を入力するサンギヤ92と、プラネタリキャリア94に回動可能に支持されるとともに前記サンギヤ92に噛合するプラネタリギヤ96と、このプラネタリギヤ96に噛合するリングギヤ98とからなる。
前記無段変速機構10とサンギヤ92との間は中空の中間軸20で連結され、内部には一端部に前記リングギヤ98に連結された第1出力軸28−1が挿通される。さらに、この第1出力軸28−1には前記中間軸20と並べて出力ギヤ66を軸支する第2出力軸28−2が外挿される。
そして、前記中間軸20に前記第2出力軸28−2を係脱する第1クラッチ()(「Lo」とも記載する)58と、前記第1出力軸28−1を前記第2出力軸28−2に係脱する第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60を設ける構成とする。
【0056】
さすれば、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)においては、図2の結合表中のLow状態であり、前進クラッチ(「Ld」とも記載する)62が閉じられるとともに、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58が閉じられ、前記エンジン4からの回転が前記無段変速機構10を経て、前記中間軸20と第1クラッチ58を介して第2出力軸28−2に直接伝達される。
【0057】
また、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)から第2モード(「高速モード」ともいう)、つまり図2の結合表中のHigh状態に移行する場合には、前記無段変速機構10の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第1モードにおけるチエン88を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60が閉じられるとともに、前記第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58を解放させる。
【0058】
つまり、第2モード(「高速モード」ともいう)では前記エンジン4からの回転は、一部が固定変速機構82のチエン88を介して第1遊星歯車機構90のプラネタリキャリア94に伝達され、プラネタリギヤ96を介してリングギヤ98を回転させるとともに、他部が無段変速機構10を介してサンギヤ92に伝達され、プラネタリギヤ96を介してリングギヤ98を差動させ、リングギヤ98には固定変速機構82と無段変速機構10から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ98の回転は第1出力軸28−1と第2クラッチ60を介して第2出力軸28−2に伝達される。
【0059】
第2モード(「高速モード」ともいう)に移行した際には、前記第1遊星歯車機構90のサンギヤ92が前記無段変速機構10に繋がっており、この無段変速機構10のレシオをロー(Low)側(「アンダドライブ側」ともいう)に復帰させるに連れて、前記第1遊星歯車機構90のプラネタリキャリア94に繋がれたチエン88と無段変速機構10の連成機構とにより、前記第1遊星歯車機構90のリングギヤ98の速度は増速出力される。
【0060】
従って、第2モード(「高速モード」ともいう)においては、上述第1実施例のものと同様に、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【0061】
更に、第2モード(「高速モード」ともいう)時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構10は既にLowレシオ状態であり、適切な車速時に前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)60を解放させることで第1モード(「発進・低速モード」ともいう)に切り換えられる。
【0062】
従って、上述第1実施例のものと同様に、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【0063】
なお、後進(「R」とも記載する)状態とする場合には、上述第1実施例のものと同様に、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)58を閉じた状態とするとともに、前記第2遊星歯車機構32を構成する1要素、つまりリングギヤ50の回転を後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)64によって規制し、前記第1入力軸18−1から前記第2入力軸18−2への回転を反転させればよいものである。
【0064】
従来の無段変速機では、後進時に出力軸に回転を伝達する遊星歯車機構のプラネットキャリアを後進ブレーキで固定して出力軸に伝達する回転を反転させる構造であるため、無段変速機構の無端ベルトが折損した場合は車両を後進させることができなかったが、この発明の第2実施例のものにおいては、前記無段変速機構10の無端ベルト26が切断した場合にも、第1クラッチ58に加えて第2クラッチ60を係合させれば、中間軸20、第1出力軸28−1、第2出力軸28−2を介して前記第1遊星歯車機構90のサンギヤ92とリングギヤ98とを係合し、前記固定変速機構82から第1遊星歯車機構90のプラネタリキャリア94を介して第2出力軸28−2に回転を伝達することができるものである。
【0065】
また、この第2実施例のものにおいて、上述第1実施例とのものと同一機能を果たす箇所においては、第1実施例に記載したものと同様な効果を奏することが可能である。
【0066】
図3はこの発明の第3実施例を示すものである。この第3実施例において、上述第1実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【0067】
この第3実施例の特徴とするところは、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)102と第2クラッチ(「Lh」とも記載する)104とを一体的に設ける構成とした点にある。
【0068】
すなわち、上述第1実施例における配設位置と同様な位置に第2クラッチ104を配設し、この第2クラッチ104の内側部位に第1クラッチ102を配設する。
【0069】
詳述すれば、第1遊星歯車機構106のリングギヤ108を大径に形成し、このリングギヤ108の内側に第1クラッチ102及び第2クラッチ104を配設するものである。
【0070】
さすれば、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)においては、図3の結合表中のLow状態であり、前進クラッチ(「Ld」とも記載する)62が閉じられるとともに、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)102が閉じられ、前記エンジン4からの回転が前記無段変速機構10を経て、前記中間軸20から前記第1クラッチ102を介して前記出力軸28に直接伝達される。
【0071】
また、第1モード(「発進・低速モード」ともいう)から第2モード(「高速モード」ともいう)、つまり図3の結合表中のHigh状態に移行する場合には、前記無段変速機構10の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第1モードにおけるチエン56を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)104が閉じられるとともに、前記第1クラッチ(「Lo」とも記載する)102を解放させる。
【0072】
つまり、第2モード(「高速モード」ともいう)では前記エンジン4からの回転は、一部が固定変速機構14のチエン56を介して第1遊星歯車機構106のプラネタリキャリア36に伝達され、プラネタリギヤ38を介してリングギヤ108を回転させるとともに、他部が無段変速機構10を介してサンギヤ34に伝達され、プラネタリギヤ38を介してリングギヤ108を差動させ、リングギヤ108には固定変速機構14と無段変速機構10から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ108の回転は第2クラッチ104を介して出力軸28に伝達される。
【0073】
第2モード(「高速モード」ともいう)に移行した際には、前記第1遊星歯車機構106のサンギヤ34が前記無段変速機構10に繋がっており、この無段変速機構10のレシオをロー(Low)側(「アンダドライブ側」ともいう)に復帰させるに連れて、前記第1遊星歯車機構106のプラネタリキャリア36に繋がれたチエン56と無段変速機構10の連成機構とにより、前記第1遊星歯車機構106のリングギヤ108の速度は増速出力される。
【0074】
従って、第2モード(「高速モード」ともいう)においては、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【0075】
更に、第2モード(「高速モード」ともいう)時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構10は既にLowレシオ状態であり、適切な車速時に前記第2クラッチ(「Lh」とも記載する)104を解放させることで第1モード(「発進・低速モード」ともいう)に切り換えられる。
【0076】
従って、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【0077】
なお、後進(「R」とも記載する)状態とする場合には、第1クラッチ(「Lo」とも記載する)102を閉じた状態とするとともに、前記第2遊星歯車機構32を構成する1要素、つまりリングギヤ50の回転を後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)64によって規制し、前記第1入力軸18−1から前記第2入力軸18−2への回転を反転させればよいものである。
【0078】
これにより、前記第1クラッチ(「Lo」とも記載する)102と第2クラッチ(「Lh」とも記載する)104とを一体的に設けることによって、一体化した分だけ出力軸28の軸方向の長さを短くすることができる。
【0079】
また、この第3実施例のものにおいて、上述第1及び第2実施例とのものと同一機能を果たす箇所においては、第1及び第2実施例に記載したものと同様な効果を奏することが可能である。
【0080】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、エンジンの回転が入力される入力軸と、入力軸と平行に配置される中間軸と、入力軸に装着される駆動プーリと、中間軸に装着される従動プーリと、両プーリの間に巻き掛けられる無端ベルトとからなる無段変速機構と、無段変速機構からの回転を入力するサンギヤと、プラネタリキャリアに回動可能に支持されるとともにサンギヤに噛合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤに噛合して出力軸に回転を伝達するリングギヤとからなる遊星歯車機構と、入力軸からプラネタリキャリアに所定の変速比で変速された回転を入力可能な固定変速機構とを備え、無段変速機構の回転を出力軸に直接伝達する第1モードと、固定変速機構からプラネタリキャリアに入力される回転と無段変速機構からサンギヤに入力される回転をプラネタリキャリアで合成して出力軸に伝達する第2モードとに切換可能な無段変速機において、出力軸を中間軸に係脱する第1クラッチと、出力軸をリングギヤに係脱する第2クラッチを設けたので、第1モードでは第1クラッチにより出力軸を中間軸に係合して回転を直接伝達するとともに、前記第2クラッチにより出力軸を遊星歯車機構のリングギヤから解放してリングギヤがサンギヤに対して自由に回動できる状態とし、遊星歯車機構が前記固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【図2】この発明の第2実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【図3】この発明の第3実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【符号の説明】
2 無段変速機
4 エンジン(「Eng」とも記載する)
6 継手機構
8 ポンプ
10 無段変速機構
12 遊星歯車機構
14 固定変速機構
16 出力軸
18 入力軸
18−1 第1入力軸
18−2 第2入力軸
20 中間軸
22 駆動プーリ
24 従動プーリ
26 無端ベルト
28 出力軸
30 第1遊星歯車機構
32 第2遊星歯車機構
34 サンギヤ
36 プラネタリキャリア
38 プラネタリギヤ
40 リングギヤ
42 サンギヤ
44 プラネタリキャリア
46 第1プラネタリギヤ
48 第2プラネタリギヤ
50 リングギヤ
52 駆動ギヤ
54 従動ギヤ
56 チエン
58 第1クラッチ(「Lo」とも記載する)
60 第2クラッチ(「Lh」とも記載する)
62 前進クラッチ(「Ld」とも記載する)
64 後進ブレーキ(「Lr」とも記載する)
66 出力ギヤ
68 リダクション機構
70 終減速機構
Claims (5)
- エンジンの回転が入力される入力軸と、この入力軸と平行に配置される中間軸と、前記入力軸に装着される駆動プーリと、前記中間軸に装着される従動プーリと、この両プーリの間に巻き掛けられる無端ベルトとからなる無段変速機構と、この無段変速機構からの回転を入力するサンギヤと、プラネタリキャリアに回動可能に支持されるとともに前記サンギヤに噛合するプラネタリギヤと、このプラネタリギヤに噛合して出力軸に回転を伝達するリングギヤとからなる遊星歯車機構と、前記入力軸から前記プラネタリキャリアに所定の変速比で変速された回転を入力可能な固定変速機構とを備え、前記無段変速機構の回転を前記出力軸に直接伝達する第1モードと、前記固定変速機構から前記プラネタリキャリアに入力される回転と前記無段変速機構から前記サンギヤに入力される回転を前記プラネタリキャリアで合成して前記出力軸に伝達する第2モードとに切換可能な無段変速機において、前記出力軸を前記中間軸に係脱する第1クラッチと、前記出力軸を前記リングギヤに係脱する第2クラッチを設けたことを特徴とする無段変速機。
- 前記固定変速機構は、前記入力軸から常時駆動されることを特徴とする請求項1に記載の無段変速機。
- 前記入力軸は、前記駆動プーリの装着部よりエンジン側で第1入力軸と第2入力軸とに分割され、前記第1入力軸と前記第2入力軸との間を第2遊星歯車機構を介して連結するとともに、前記第2遊星歯車機構を構成する2要素を係合する前進クラッチと、前記第2遊星歯車機構を構成する1要素の回転を規制して前記第1入力軸から前記第2入力軸への回転を反転する後進ブレーキとを設けたことを特徴とする請求項2に記載の無段変速機。
- 前記固定変速機構は、前記第2入力軸から前記中間軸に回転を伝達するように構成されることを特徴とする請求項3に記載の無段変速機。
- 前記出力軸には、前記第1クラッチと前記第2クラッチとの間に出力ギヤを配置したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の無段変速機。
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