JP2009250276A - 走行車両用歯車式無段変速機。 - Google Patents

Abstract

【課題】変速ショックが無く制御が簡単で燃料効率に優れた走行車両用歯車式無段変速機を提供する。
【解決手段】入力軸１から遊星歯車機構J1．J2．J3を経て出力軸14に直列連結され変速比を増速に設定した高速伝達経路と、入力軸1に平行にカウンターシャフト4を配置し、入力軸1上の歯車2と噛合うカウンターシャフト4上の歯車3に変速比率に応じて動力が並列分配され、カウンターシャフト4に連結された遊星歯車機構J4を介し、歯車5と歯車6を経由し出力軸14に至る低速伝達経路と、サンギヤB1と歯車12と歯車13を経由し低速経路と高速経路の中間域に減速設定され出力軸14に至る中速伝達経路により、変速比率に応じて３系列に動力を分配し出力軸14に複合して逆回転し伝達され、当初低速側ブレーキ機構9で制御抑制し、順次中速側ブレーキ機構17で制御抑制する事により低速・中速・高速の各歯車群の複合比率を変えて無段変速する。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行車両用歯車式無段変速機に関するものである。

従来の車両用自動変速機は複数の湿式多板クラッチとブレーキを備え油圧に依り作動し、油圧回路をコンピューターで制御し段階的に変速するものである。

従来のベルト式無段変速機は金属ベルトを巻き掛けた２個のベルトプーリを用いて変速を行うものである。
又トロイダル型無段変速機は向かい合う円盤とその中に介在する球体の移動により変速を行うものである。
特開２００３−３０１９２４号 公報(Ａ) 特開２００３−４１１７号 公報(Ａ)

従来の自動変速機には複数の湿式多板クラッチとブレーキを備え、油圧回路を制御してクラッチとブレーキ作動させ段階的にギアを切り替え変速するが、変速時にショックが有り段階的なギアの切り替えの為 動力伝達のスムーズさに欠け、制御用オイルポンプの駆動による動力損失が有る、又多板クラッチとブレーキの摩耗に依る故障の原因となる事がある、ベルト式無段変速機ではプーリに巻き掛けた金属ベルトの滑り防止にオイルポンプの駆動によりべルトプーリーに高圧の油圧をかける為に、燃料効率が悪く高馬力車には不向きである、又トロイダル型無段変速機では向かい合う円盤とその間に介在する球体の摩擦抵抗に依り動力伝達と球体の移動により変速する為に、高圧の油圧をかけて接触抵抗を高める為に燃料効率が悪く高馬力車には不向きである。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、制御用のオイルポンプや多板クラッチが不要であり、高馬力車にも対応出来、制御が簡単でスムーズな変速と燃料効率の良い無段変速を実現することを目的とするものである。

入力軸１に連なるサンギヤＡ1と噛合う遊星歯車機構 Ｊ１のピニオンギヤＡ２を保持するキャリア９Ｈに連なる駆動歯車２を配置し、前記ピニオンギヤＡ２と噛合うリングギヤＡ３に一体化された従動軸Ｐ１にワンウェイクラッチ２０を配置し入力軸１に対し逆回転に設定し、前記従動軸Ｐ1に連結された遊星歯車機構Ｊ２ のキャリア１０Ｈに保持されたピニオンギヤＤ２と噛合うサンギヤＤ１に連なる受動歯車１３を配置し、前記ピニオンギヤＤ２と噛合うリングギヤＤ３に一体化された従動軸Ｐ２にワンウェイクラッチ１９を配置し入力軸１に対し逆回転に設定し、前記従動軸Ｐ２に連結された遊星歯車機構Ｊ３のキャリア１１Ｈに保持されたピニオンギヤＣ２と噛合うサンギヤＣ１に連なる受動歯車６を配置し、前記ピニオンギヤＣ２と噛合うリングギヤＣ３と一体化された出力軸１４は入力軸１と直列連結し入力軸１に対し逆回転に設定され、入力軸１に平行してカウンターシャフト４を設置し、カウンターシャフト４に固定した受動歯車３と入力軸１同軸の駆動歯車２と噛合い、カウンターシャフト４に連結された遊星歯車機構Ｊ４のキャリア１２Ｈに保持されたピニオンギヤＢ２と噛合うサンギヤＢ１に連なる制御歯車１５と一体化した駆動歯車１２と、前記駆動歯車１２と入力軸１同軸の受動歯車１３と噛合い、前記ピ二オンギヤＢ２と噛合うリングギヤＢ３に一体化された従動軸Ｐ３に固定された駆動歯車５と制御歯車７と入力軸に対し逆回転に設定しワンウェイクラッチ１１を配置し、前記駆動歯車５と入力軸１同軸の受動歯車６は噛合い、制御歯車７と噛合うウオームギヤ８はクランク軸２１を介し低速側ブレーキ機構９のピストン６Ｆに連結し、制御歯車１５と噛合うウオームギヤ１６はクランク軸２２を介し中速側ブレーキ機構１７のピストン６Ｇに連結され、シリンダー室７Ｆ／８Ｆ・７Ｇ／８Ｇに流動体を封入する。

上記の課題解決手段による作用は次の通りである。入力軸１からの動力は低速歯車群と中速歯車群と高速歯車群の３系列の歯車群に分配され、減速比率が最も大きい低速歯車群(１．Ａ１．Ａ２．９Ｈ．２．３．４．１２Ｈ．Ｂ２．Ｂ３．Ｐ３．５．６．Ｃ１．Ｃ２．Ｃ３．１４．)と、低速歯車群と高速歯車群の中間域に減速された中速歯車群(１．Ａ１．Ａ２．９Ｈ．２．３．４．１２Ｈ．Ｂ２．Ｂ１．１２．１３．Ｄ１．Ｄ２．Ｄ３．Ｐ２．１１Ｈ．Ｃ２．Ｃ３．１４．)と、入力軸に対し増速に変速された高速歯車群(１．Ａ１．Ａ２．Ａ３．Ｐ１．１０Ｈ．Ｄ２．Ｄ３．Ｐ２．１１Ｈ．Ｃ２．Ｃ３．１４．)は直列連結され、入力軸１からの動力は当初駆動力の軽い順に低速歯車群と中速歯車群が減速比率に応じて複合した駆動力を出力軸１４に逆回転して伝え、以後 カウンターシャフト４同軸に配列された従動軸Ｐ３の制御歯車７と噛合うウオームギヤ８に直結されたクランク軸２１に連結されたピストン６Ｆは、ブレーキ機構９のシリンダー室７Ｆ/８Ｆを往復運動しシリンダー室に封入された流動体が通路２Ｆを通りシリンダー室７Ｆ/８Ｆを往復し、モーター１０の回転によりドライブシャフト５Ｆの先端に直結されたバルブ４Ｆが通路２Ｆを閉じていく事に依り、シリンダー室７Ｆ/８Ｆ内の流動体の移動が制御される事でピストン６Ｆの往復運動も制御され、ピストン６Ｆからクランク軸２１に直結されたウオームギヤ８と噛合う制御歯車７から駆動歯車５を経由し低速歯車群の回転が制御され、反比例して中速歯車群の回転は増速され、一定回転域から高速歯車群も変速比率に応じて回転し始め複合した回転が出力軸１４に逆回転して伝わり、バルブ４Ｆが全閉されるとピストン６Ｆの往復運動も停止し連動して低速歯車群の回転も停止し、順次中速側ブレーキ機構１７のモーター１８でバルブ４Ｇが閉じていく事に依り、シリンダー室７Ｇ/８Ｇ内の流動体の移動が制御される事でピストン６Ｇの往復運動も制御され、ピストン６Ｇに連結されたクランク軸２２に直結されたウオームギヤ１６と噛合う制御歯車１５に一体化された駆動歯車１２を経由し中速歯車群の回転が制御され、反比例して高速歯車群の回転が増速され複合した回転が出力軸１４に逆回転して伝達され、バルブ４Ｇが全閉されると中速歯車群の回転が停止し高速歯車群のみの回転が出力軸１４に逆回転して伝えられる、低速、中速、高速の歯車群に３分配された動力が出力軸１４に複合し、低速側ブレーキ機構９と中速側ブレーキ機構１７に依り複合比率を変化させて無段変速される。

本発明は、変速に２個のブレーキ機構内の流動体を順次制御抑制し、低速、中速、高速の各歯車群の複合比率を変化させて無段変速するもので、制御が簡単で変速ショックが無くスムーズな変速が出来る。

又、従来の自動変速機の変速に用いられる複数の多板クラッチとブレーキが必要で無く、多板クラッチとブレーキの摩耗による故障が無く、変速制御用オイルポンプの駆動が必要では無く、燃費効率の良い高馬力にも耐える歯車式無段変速機を提供する。

以下.本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図１は、本発明装置の実施例の断面図であり、入力軸１に連結された遊星歯車機構Ｊ１のサンギヤＡ１と噛合うピニオンギヤＡ２を保持するキャリア９Ｈに連なる駆動歯車２と、前記ピニオンギヤＡ２と噛合うリングギヤＡ３に一体化された従動軸Ｐ１に入力軸と逆回転に設定したワンウェイクラッチ２０を配置し、前記従動軸Ｐ１に連結された遊星歯車機構Ｊ２のキャリア１０Ｈに保持されたピニオンギヤＤ２と噛合うサンギヤＤ１に連なる受動歯車１３と、前記ピニオンギヤＤ２と噛合うリングギヤＤ３に一体化された従動軸Ｐ２に入力軸と逆回転に設定したワンウェイクラッチ１９を配置し、前記従動軸Ｐ２に連結された遊星歯車機構Ｊ３のキャリア１１Ｈに保持されたピニオンギヤＣ２と噛合うサンギヤＣ１に連なる受動歯車６と、前記ピニオンギヤＣ２と噛合うリングギヤＣ３と一体化された出力軸１４と、入力軸１に平行してカウンターシャフト４を設置し同軸に受動歯車３を固定し入力軸同軸の駆動歯車２と噛合い、前記カウンターシャフト４に連結された遊星歯車機構Ｊ４のキャリア１２Ｈに保持されたピニオンギヤＢ２と噛合うサンギヤＢ１に一体化された制御歯車１５と駆動歯車１２を配置し、前記駆動歯車１２と入力軸１同軸の受動歯車１３と噛合い、前記ピニオンギヤＢ２と噛合うリングギヤＢ３に一体化された従動軸Ｐ３に固定された駆動歯車５と制御歯車７と入力軸に逆回転に設定されワンウェイクラッチ１１を配置し、前記駆動歯車５と入力軸１同軸の受動歯車６と噛合い、前記制御歯車７とウオームギヤ８と噛合いクランク軸２１に直結され、前記クランク軸２１とブレーキ機構９のピストン６Ｆと連結され、前記ブレーキ機構９のシリンダー室７Ｆ／８Ｆに通路口３Ｆを設け此れに通路２Ｆを配置し、前記シリンダー室７Ｆ／８Ｆに流動体を封入し、通路２Ｆにバルブ４Ｆに連結した５モーター１０を配置し、カウンターシャフト４同軸の制御歯車１５とウオームギヤ１６と噛合いクランク軸２２に直結され、前記クランク軸２２とブレーキ機構１７のピストン６Ｇと連結され、前記ブレーキ機構１７のシリンダー室７Ｇ／８Ｇに通路口３Ｇを設け此れに通路２Ｇを配置し、前記シリンダー室７Ｇ／８Ｇに流動体を封入し、通路２Ｇにバルブ４Ｇを連結したモーター１８を配置する。

図２は本発明の実施形態を示す斜視図。

図３は本発明による入力軸から出力軸に至る動力の伝達経路を示す概略図。

図４は本発明による入力軸から出力軸に至る低速・中速・高速歯車群の複合変速比を表した変速特性図。

以下. 上記構成の動作を説明する。入力軸１から出力軸１４に直列連結され出力軸１４に対し増速に設定された高速歯車群(１．Ａ１．Ａ２．Ａ３．Ｐ１．１０Ｈ．Ｄ２．Ｄ３．Ｐ２．１１Ｈ．Ｃ２．Ｃ３．１４．)と、高速歯車群速と低速歯車群の中間域に減速された中速歯車群(１．Ａ１．Ａ２．９Ｈ．２．３．４．１２Ｈ．Ｂ2．Ｂ１．１２．１３．Ｄ１．Ｄ２．Ｄ３．Ｐ２．１１Ｈ．Ｃ２．Ｃ３．１４．)と、最も大きく減速された低速歯車群(１．Ａ１．Ａ２．９Ｈ．２．３．４．１２Ｈ．Ｂ２．Ｂ３．Ｐ３．５．６．Ｃ１．Ｃ２．Ｃ３．１４)の、３系列の歯車群で構成され、入力軸１からの回転が当初減速側に設定された駆動力の軽い低速歯車群と中速歯車群の２系列の歯車群が減速比率に応じて配分した回転を複合して出力軸１４に逆回転して伝えられ、カウンターシャフト４同軸の制御歯車７と噛合うウオームギヤ８に直結されたクランク軸２１に連結されたブレーキ機構９のピストン６Ｆは、往復運動してシリンダー室７Ｆ/８Ｆに封入された流動体が通路２Ｆを通りシリンダー室７Ｆ/８Ｆを往復し、モーター１０の回転によりドライブシャフト５Ｆの先端に取り付けられたバルブ４Ｆが閉じていく事に依り、シリンダー室７Ｆ/８Ｆの流動体が移動を制御され、此れによりピストン６Ｆの往復運動も制御されクランク軸２１に直結されたウオームギヤ８と噛合う制御歯車７から同軸の駆動歯車５を経由し低速歯車群の回転が制御され、反比例して中速歯車群の回転は増速され一定回転域から高速歯車群も回転し始め、低速歯車群と中速歯車群と高速歯車群の歯車群は複合した回転が出力軸１４に伝わり、バルブ４Ｆが全閉されるとシリンダー室７Ｆ／８Ｆの流動体の移動が抑制されピストン６Ｆの往復運動も抑制され低速歯車群の回転は抑制され、反比例して中速歯車群と高速歯車群は変速比率に応じて複合した回転が出力軸１４に伝えられ、順次カウンターシャフト４同軸の制御歯車１５と噛合うウオームギヤ１６に直結されたクランク軸２２に連結されたブレーキ機構１７のピストン６Ｇは、モーター１８の回転に依りドライブシャフト５Ｇの先端に取り付けられたオイルバルブ４Ｇを閉じていく事に依り. シリンダー室７Ｇ/８Ｇに封入された流動体の移動が制御され、此れによりピストン６Ｇの往復運動も制御されクランク軸２２に直結されたウオームギヤ１６と噛合う制御歯車１５と一体化した駆動歯車１２を経由し中速歯車群の回転が制御され、反比例して高速歯車群の回転が増速され中速歯車群と複合した回転が出力軸１４に伝わり、バルブ４Ｇが全閉されるとピストン６Ｇの往復運動も抑制され中速歯車群の回転も抑制され、高速歯車群のみの回転が出力軸１４に逆回転して伝わり無段変速するもの。

走行車両用無段変速機として適用できる。

本発明の実施形態の断面図 本発明の実施形態の斜視図 本発明の原理を示す概略図 本発明の変速特性図

符号の説明

１ 入力軸
２．５．１２ 駆動歯車
３．６．１３ 受動歯車
７．１５ 制御歯車
４ カウンターシャフト
８．１６ ウオームギヤ
９ 低速側ブレーキ機構
１７ 中速側ブレーキ機構
１０．１８ モーター
１１．１９．２０ ワンウェイクラッチ
１４． 出力軸
２１．２２ クランク軸
Ａ１．Ｂ１．Ｃ１．Ｄ１ サンギヤ
Ａ２．Ｂ２．Ｃ２．Ｄ２． ピニオンギヤ
Ａ３．Ｂ３．Ｃ３．Ｄ３ リングギヤ
１Ｆ．１Ｇ パイプ
２Ｆ．２Ｇ 通路
３Ｆ．３Ｇ 通路口
４Ｆ．４Ｇ バルブ
５Ｆ．５Ｇ ドライブシャフト
６Ｆ．６Ｇ ピストン
７Ｆ．８Ｆ．７Ｇ．８Ｇ シリンダー室
９Ｈ．１０Ｈ．１１Ｈ．１２Ｈ キャリア
Ｊ１．Ｊ２．Ｊ３．Ｊ４ 遊星歯車機構
Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３ 従動軸

Claims (2)

1. 入力軸(１)に連結された遊星歯車機構(Ｊ１)のサンギヤ(Ａ１)と噛合うピニオンギヤ(Ａ２)を保持するキャリア(９Ｈ)に連なる駆動歯車(２)と、前記遊星歯車機構(Ｊ１)のリングギヤ(Ａ３)に一体化された従動軸(Ｐ１)に入力軸(１)に対し逆回転に設定したワンウェイクラッチ(２０)を配置し、前記従動軸(Ｐ１)に連結された遊星歯車機構(Ｊ２)のキャリア(１０Ｈ)に保持されたピニオンギヤ(Ｄ２)に噛合うサンギヤ(Ｄ１)に連なる受動歯車(１３)と、前記遊星歯車機構(Ｊ２)のリングギヤ(Ｄ３)に一体化された従動軸(Ｐ２)に入力軸(１)に対し逆回転に設定したワンウェイクラッチ(１９)を配置し、前記従動軸(Ｐ２)に連結された遊星歯車機構(Ｊ３)のキャリア(１１Ｈ)に保持されたピニオンギヤ(Ｃ２)と噛合うサンギヤ(Ｃ１)に連なる受動歯車(６)と、前記遊星歯車機構(Ｊ３)のリングギヤ(Ｃ３)に一体化した出力軸(１４)に直列連結し増速に変速設定し、入力軸(１)と平行にカウンターシャフト(４)を配置し、前記カウンターシャフト(４)に固定された受動歯車(３)は入力軸(１)同軸の駆動歯車(２)と噛合い、前記カウンターシャフト(４)に連結された遊星歯車機構(Ｊ４)のキャリア(１２Ｈ)に保持されたピニオンギヤ(Ｂ２)と、前記ピニオンギヤ(Ｂ２)と噛合うリングギヤ(Ｂ３)に一体化された従動軸(Ｐ３)に固定された駆動歯車(５)と制御歯車(７)と、前記従動軸(Ｐ３)に入力軸(１)に対し逆回転に設定したワンウェイクラッチ(１１)を配置し、前記駆動歯車(５)と入力軸(１)同軸の受動歯車(６)と噛合い減速して出力軸(１４)に伝達されるように設定し、前記遊星歯車機構(Ｊ４)のピニオンギヤ(Ｂ２)と噛合うサンギヤ(Ｂ１)に連なる制御歯車(１５)と駆動歯車(１２)は一体化し、前記駆動歯車(１２)と入力軸(１)同軸の受動歯車(１３)と噛合い、前記減速と増速に変速された伝達経路の中間域に変速して出力軸(１４)に伝達されるように設定し、入力軸からの動力は変速比率に応じて同時に３経路に分かれ出力軸(１４)に複合して逆回転して伝わり、２個のブレーキにより複合比率を変化させて無段変速する事を特徴とする歯車式無段変速機。
2. 前記歯車式無段変速機のカウンターシャフト(４)同軸に配置された制御歯車(７／１５)に接続された低速側ブレーキ機構(９)のシリンダー室(７Ｆ／８Ｆ)と、中速側ブレーキ機構(１７)のシリンダー室(７Ｇ／８Ｇ)内の流動体の往復運動を順次制御抑制する事に依り、出力軸に至る動力の複合比率を変化させて無段変速する事を特徴とする請求項１に記載の歯車式無段変速機。
   

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