JP2012237348A - Transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共通の回転軸を有する2つの回転要素と、その回転軸に対して放射状に複数配置した転動部材と、を備え、各回転要素の内の2つに挟持された各転動部材を傾転させることによって入出力間の変速比を無段階に変化させる変速装置に関する。 The present invention includes two rotating elements having a common rotating shaft and a plurality of rolling members arranged radially with respect to the rotating shaft, and each rolling element sandwiched between two of the rotating elements. The present invention relates to a transmission that changes a transmission ratio between input and output steplessly by tilting a member.
この種の変速装置としては、例えば、下記の特許文献1に開示されたものが知られている。この特許文献1には、回転要素としての入力ディスクと出力ディスクとで挟持された複数のボール(転動部材)を有し、そのボールの傾転角を調整して変速比を無段階に変える無段変速機構と、この無段変速機構の出力軸に回転要素の1つが連結された遊星歯車機構(差動機構)と、を備えた所謂トラクションドライブ式の無段変速機が開示されている。
As this type of transmission, for example, the one disclosed in
尚、従来、無段変速機と有段変速機とを有している変速装置が知られている。例えば、下記の特許文献2には、トロイダル式の無段変速機と低速段及び高速段からなる有段変速機とを直列に繋げたものにおいて、夫々の変速比から決まる総合変速比を変化させない為に、有段変速機を低速段から高速段に切り替えると共に無段変速機を低速段側に変速させる技術が開示されている。また、下記の特許文献3には、ベルト式の無段変速機と減速機構としての遊星歯車機構からなる有段変速機とを備えた変速装置において、その有段自動変速機の変速比について、無段変速機の最大変速比より小さく、且つ、有段自動変速機の変速比と出力伝達効率との積が無段変速機の最大変速比と最大変速比における出力伝達効率との積よりも大きくなるように設定する技術が開示されている。また、下記の特許文献4には、ベルト式の無段変速機と遊星歯車機構からなる有段変速機とを備えた変速装置において、高速走行時の動力伝達効率を高めるべく、有段変速機を1よりも小さい変速比に固定すると共に、無段変速機の変速比を増大させる技術が開示されている。更に、下記の特許文献5には、入力ディスク及び出力ディスクとパワーローラとの接触点での相対滑り角速度(スピン角速度)並びに入力ディスクの角速度から決まるスピンについて、ロー側変速比からハイ側変速比までの変速比範囲で0以上になるように諸元を決めたトロイダル式の無段変速機が開示されている。その諸元とは、夫々の接触点における法線とパワーローラの回転軸とがなす角度θ、パワーローラの傾転角度φ、入出力ディスクの円弧半径をR0とし、円弧中心から入出力ディスク回転軸までの距離とR0との差をeとしたときの比k=(e/R0)である。
Conventionally, a transmission having a continuously variable transmission and a stepped transmission is known. For example, in
ところで、トラクションドライブ式の無段変速機は、その変速比の大きさ如何で動力伝達効率が変化する。これが為、使用される変速比によっては、動力伝達効率の悪化を招く虞がある。 By the way, the power transmission efficiency of a traction drive type continuously variable transmission changes depending on the speed ratio. For this reason, depending on the gear ratio used, there is a risk of deteriorating power transmission efficiency.
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、良好な動力伝達効率で運転可能な変速装置を提供することを、その目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a transmission that can improve the disadvantages of the conventional example and can be operated with good power transmission efficiency.
上記目的を達成する為、本発明は、共通の第1中心軸上で対向させて配置し、該第1中心軸を中心とする相対回転が可能な第1及び第2の部材と、前記第1中心軸と同心上で且つ前記第1部材と前記第2部材との間に配置した第3部材と、前記第1中心軸と平行な第2中心軸及び回転中心となる当該第2中心軸上の重心を有し、前記第3部材の外周面上で前記第1中心軸を中心として放射状に複数配置すると共に、前記第1及び第2の部材との夫々の接点が前記第1中心軸から径方向外側に向けて同じ距離で且つ前記重心からも同じ距離となるように当該第1及び第2の部材に挟持させた転動部材と、前記第2中心軸を有し、前記転動部材を回転自在に支持する支持軸と、夫々の前記第2中心軸を前記第1中心軸に対して前記転動部材及び前記支持軸と共に傾転させる傾転機構と、前記各支持軸を介して前記各転動部材を傾転動作が可能な状態で支持する第4部材と、を備えた無段変速機を有し、前記転動部材の重心から径方向に向けた基準線と当該転動部材の重心及び当該転動部材上の前記第1部材との接点を結ぶ線とが成す角度並びに前記基準線と前記転動部材の重心及び当該転動部材上の前記第2部材との接点を結ぶ線とが成す角度を接触角θとし、且つ、前記転動部材の重心を通る前記第1中心軸と平行な線に対する前記第2中心軸の成す角度を傾転角αとし、その傾転角αが「−|θ|≦α≦|θ|」の範囲内に収まるよう前記傾転機構を制御することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first member and a second member which are arranged to face each other on a common first central axis and are capable of relative rotation about the first central axis, A third member disposed concentrically with one central axis and between the first member and the second member; a second central axis parallel to the first central axis; and the second central axis serving as a rotation center A plurality of radial centers about the first central axis on the outer peripheral surface of the third member, and a plurality of contacts with the first and second members are arranged on the first central axis. A rolling member sandwiched between the first and second members so as to be the same distance from the center of gravity toward the radially outer side and the second center axis, and the rolling A support shaft for rotatably supporting the member, and the rolling member and the front of each of the second central axes with respect to the first central axis. A continuously variable transmission comprising: a tilting mechanism that tilts together with the support shaft; and a fourth member that supports each of the rolling members through the support shafts in a state in which the tilting operation is possible. The angle formed by the reference line extending in the radial direction from the center of gravity of the rolling member and the line connecting the center of gravity of the rolling member and the contact point of the first member on the rolling member, and the reference line and the rolling The angle formed by the center of gravity of the member and the line connecting the contact point with the second member on the rolling member is defined as a contact angle θ, and the line parallel to the first central axis passing through the center of gravity of the rolling member An angle formed by the second central axis is a tilt angle α, and the tilt mechanism is controlled so that the tilt angle α is within a range of “− | θ | ≦ α ≦ | θ |”. Yes.
ここで、前記第2部材と一体になって回転する低速用第1歯車及び当該低速用第1歯車に噛み合う低速用第2歯車を備えた低速段と、前記第2部材と一体になって回転する高速用第1歯車及び当該高速用第1歯車に噛み合う高速用第2歯車を備えた高速段と、を有する有段変速機を設け、前記有段変速機が前記低速段のときで且つ前記無段変速機の傾転角αが「α=θ」のときの当該無段変速機における前記第1部材と前記第2部材との間の回転比をγd1、前記有段変速機が前記高速段のときで且つ前記無段変速機の傾転角αが「α=−θ」のときの当該無段変速機における前記第1部材と前記第2部材との間の回転比をγd2、前記有段変速機の低速段の変速比をγLo、前記有段変速機の高速段の変速比をγHiとし、これらが「(γLo/γHi)≦(γd2/γd1)」の関係を満たすことが望ましい。 Here, a low-speed stage including a first low-speed gear that rotates integrally with the second member, and a second low-speed gear meshing with the first low-speed gear, and the second member rotate together. And a high speed stage having a high speed second gear meshing with the high speed first gear, wherein the stepped transmission is at the low speed stage and When the tilt angle α of the continuously variable transmission is “α = θ”, the rotation ratio between the first member and the second member in the continuously variable transmission is γd1, and the stepped transmission is the high speed. The rotation ratio between the first member and the second member in the continuously variable transmission when the step and the tilt angle α of the continuously variable transmission is “α = −θ” is γd2, The speed ratio of the low speed stage of the stepped transmission is γLo, the speed ratio of the high speed stage of the stepped transmission is γHi, and these are “(γLo / γ i) ≦ (γd2 / γd1) preferably satisfies the relationship ".
本発明に係る変速装置は、傾転角αを「−|θ|≦α≦|θ|」の範囲内で制御することで、傾転角αを「α<−|θ|」又は「α>|θ|」の範囲内で制御した場合よりも、無段変速機の変速比が動力伝達効率の良好なものとなる。また、この変速装置は、傾転角αを「−|θ|≦α≦|θ|」の範囲内で制御することで、その傾転角αの変化率に対する無段変速機の変速比の変化率を一定に保つことができるので、変速比の制御性に優れる。従って、本発明に係る変速装置に依れば、動力伝達効率と変速制御性の良好な変速比の領域のみが使われることになり、燃費や変速品質が向上する。 The transmission according to the present invention controls the tilt angle α within the range of “− | θ | ≦ α ≦ | θ |”, so that the tilt angle α is “α <− | θ |” or “α The speed ratio of the continuously variable transmission is better in power transmission efficiency than when the control is performed within the range of> | θ |. In addition, this transmission device controls the tilt angle α within the range of “− | θ | ≦ α ≦ | θ |”, so that the speed ratio of the continuously variable transmission with respect to the rate of change of the tilt angle α can be reduced. Since the change rate can be kept constant, the controllability of the gear ratio is excellent. Therefore, according to the transmission according to the present invention, only the region of the transmission ratio with good power transmission efficiency and transmission controllability is used, and fuel consumption and transmission quality are improved.
以下に、本発明に係る変速装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a transmission according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
[実施例]
本発明に係る変速装置の実施例を図1から図11に基づいて説明する。この例示では車両用の変速装置として説明するが、この変速装置は、入出力間の変速を要するものであれば、車両以外に適用してもよい。
[Example]
An embodiment of a transmission according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, the transmission is described as a transmission for a vehicle. However, the transmission may be applied to a vehicle other than a vehicle as long as a transmission between input and output is required.
図1の符号1は、本実施例の変速装置を示す。この変速装置1は、トラクションドライブ式の無段変速機2を有している。
この無段変速機2は、第1から第4の部材10,20,30,40と、転動部材50と、傾転機構60と、を備えた所謂トラクション遊星ギヤ機構と云われるものである。第1及び第2の部材10,20は、共通の第1中心軸A1上で対向させて配置され、その相互間で第1中心軸A1を中心とする相対回転を行うことができる。第3及び第4の部材30,40は、第1中心軸A1と同心上で且つ第1部材10と第2部材20との間に配置される。転動部材50は、第1中心軸A1と平行な第2中心軸A2及び回転中心となる当該第2中心軸A2上の重心を有し、第3部材30の外周面上で第1中心軸A1を中心とする放射状に複数配置されると共に、第1及び第2の部材10,20との夫々の接点が第1中心軸A1から径方向外側に向けて同じ距離で且つ前記重心からも同じ距離となるように当該第1及び第2の部材10,20に挟持されたものである。傾転機構60は、夫々の転動部材50の第2中心軸A2を第1中心軸A1に対して転動部材50及び支持軸51と共に傾転させるものである。ここで、この転動部材50は、第2中心軸A2を有する支持軸51によって回転自在に支持されている。また、各転動部材50は、その外周面が第1から第3の部材10,20,30で保持されると共に、各支持軸51を介して傾転動作が可能な状態で第4部材40に支持されている。
The continuously
以下においては、特に言及しない限り、その第1中心軸A1や第2中心軸A2に沿う方向を軸線方向と云い、その第1中心軸A1周りの方向を周方向と云う。また、その第1中心軸A1に直交する方向を径方向と云い、その中でも、内方に向けた側を径方向内側と、外方に向けた側を径方向外側と云う。 In the following, unless otherwise specified, the direction along the first central axis A1 and the second central axis A2 is referred to as the axial direction, and the direction around the first central axis A1 is referred to as the circumferential direction. Further, the direction orthogonal to the first central axis A1 is referred to as a radial direction, and among these, the inward side is referred to as a radial inner side, and the outward side is referred to as a radial outer side.
この無段変速機2においては、第1部材10と第2部材20と第3部材30との間で各転動部材50を介したトルクの伝達が行われる。そのトルクの伝達は、第1及び第2の部材10,20の内の少なくとも一方を転動部材50に押し付け、これにより第1から第3の部材10,20,30と各転動部材50との間に適切な接線力(トラクション力)を発生させることによって可能にする。
In the continuously
また、この無段変速機2は、第2中心軸A2を第1中心軸A1に対して傾斜させ、支持軸51と共に転動部材50を傾転させることによって、入出力間の変速比γCVPを変える。その傾転動作は、夫々の転動部材50を自身の第2中心軸A2と第1中心軸A1とを含む傾転平面上において自らの重心を中心にして動かすことによって行う。
Further, the continuously
この無段変速機2においては、第1から第4の部材10,20,30,40の内の何れか1つが周方向に回転しない固定要素となり、残りが周方向に回転する回転要素になる。そして、この無段変速機2では、その回転要素の内の1つがトルク(動力)の入力部となり、残りの回転要素の内の少なくとも1つがトルクの出力部となる。これが為、この無段変速機2においては、入力部となる何れかの回転要素と出力部となる何れかの回転要素との間の回転速度(回転数)の比が変速比γCVPとなる。例えば、この無段変速機2は、車両の動力伝達経路上に配設される。その際には、その入力部がエンジンやモータ等の動力源側に連結され、その出力部が駆動輪側に連結される。この無段変速機2においては、入力部としての回転要素にトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を正駆動と云い、出力部としての回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を逆駆動と云う。例えば、この無段変速機2は、先の車両の例示に従えば、加速等のように動力源側からトルクが入力部たる回転要素に入力されて当該回転要素を回転させているときが正駆動となり、減速等の様に駆動輪側から出力部たる回転中の回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力されているときが逆駆動となる。
In the continuously
ここで、この無段変速機2においては、第1及び第2の部材10,20が遊星歯車機構で云うところのリングギヤの機能を為すものとなる。また、第3部材30は、トラクション遊星ギヤ機構のサンローラとして機能する。また、第4部材40は、トラクション遊星ギヤ機構のキャリアとして機能する。また、転動部材50は、トラクション遊星ギヤ機構におけるボール型ピニオンとして機能する。従って、以下においては、第3部材30を「サンローラ30」と云い、第4部材40を「キャリア40」と云う。更に、転動部材50については、「遊星ボール50」と云う。また、以下の例示では、キャリア40を固定要素とする。故に、以下においては、第1及び第2の部材10,20のことを各々「第1及び第2の回転部材10,20」と云う。
Here, in the continuously
第1及び第2の回転部材10,20は、中心軸を第1中心軸A1に一致させた円盤部材(ディスク)や円環部材(リング)であり、軸線方向で対向させて各遊星ボール50を挟み込むように配設する。この例示においては、双方とも円環部材とする。
The first and second
この第1及び第2の回転部材10,20は、後で詳述する各遊星ボール50の径方向外側の外周曲面と接触する接触面を有している。その夫々の接触面は、例えば、遊星ボール50の外周曲面の曲率と同等の曲率の凹円弧面、その外周曲面の曲率とは異なる曲率の凹円弧面、凸円弧面又は平面等の形状を成している。ここでは、後述する基準位置の状態で第1中心軸A1から各遊星ボール50との接点P1,P2までの距離が同じ長さになるように夫々の接触面を形成して、第1及び第2の回転部材10,20の各遊星ボール50に対する夫々の接触角θが同じ角度になるようにしている(図2)。その接触角θとは、基準線L0から各遊星ボール50における第1及び第2の回転部材10,20との接点P1,P2までの角度のことであり、その基準線L0と遊星ボール50の重心G及び接点P1,P2を結ぶ夫々の線L1,L2とが成す角度のことである。ここでは、遊星ボール50の重心Gから径方向に向けた線を基準線L0に設定している。その夫々の接触面は、遊星ボール50の外周曲面に対して点接触するものとして説明するが、面接触するものであってもよい。また、夫々の接触面は、第1及び第2の回転部材10,20から遊星ボール50に向けて軸線方向の力(押圧力)が加わった際に、その遊星ボール50に対して径方向内側で且つ斜め方向の力(法線力)が加わるように形成されている。
Each of the first and second
その遊星ボール50への押圧力は、例えばトルクカム(図示略)等の押圧部で第1及び第2の回転部材10,20の内の少なくとも一方に加えられた軸線方向の力により発生させる。そのトルクカムは、例えば第1回転部材10と下記の入力軸11との間、第2回転部材20と下記の出力軸21との間に配設する。その第1回転部材10と入力軸11との間のトルクカムは、その間で回転トルクを伝達させると共に軸力を発生させる。その軸力は、第1回転部材10から遊星ボール50への押圧力として伝わる。また、第2回転部材20と出力軸21との間のトルクカムは、その間で回転トルクを伝達させると共に軸力を発生させる。その軸力は、第2回転部材20から遊星ボール50への押圧力として伝わる。
The pressing force to the
この例示においては、第1回転部材10を無段変速機2の正駆動時におけるトルク入力部として作用させ、第2回転部材20を無段変速機2の正駆動時におけるトルク出力部として作用させる。従って、その第1回転部材10には入力軸11が連結され、第2回転部材20には出力軸21が連結される。その入力軸11は、動力源側に接続されている。また、出力軸21は、駆動輪側に接続されている。
In this illustration, the first rotating
サンローラ30は、第1中心軸A1と同心の円筒状又は円柱状のものである。このサンローラ30の外周面には、複数個の遊星ボール50が放射状に略等間隔で配置される。従って、このサンローラ30においては、その外周面が遊星ボール50の自転の際の転動面となる。このサンローラ30は、自らの回転動作によって夫々の遊星ボール50を転動(自転)させることもできれば、夫々の遊星ボール50の転動動作(自転動作)に伴って回転することもできる。
The
遊星ボール50は、サンローラ30の外周面上を転がる転動部材である。この遊星ボール50は、完全な球状体であることが好ましいが、少なくとも転動方向にて球形を成すもの、例えばラグビーボールの様な断面が楕円形状のものであってもよい。この遊星ボール50は、その中心(重心G)を通って貫通させた支持軸51によって支持する。この遊星ボール50は、支持軸51の外周面との間に配設した軸受(例えばニードルベアリング)によって、第2中心軸A2を回転軸とした支持軸51に対する相対回転(つまり自転)が行えるようにしている。従って、この遊星ボール50は、支持軸51を中心にしてサンローラ30の外周面上を転動することができる。その支持軸51の両端は、遊星ボール50から突出させておく。
The
その支持軸51の基準となる位置は、図1に示すように、第2中心軸A2が第1中心軸A1と平行になる位置である。この支持軸51は、その基準位置で形成される自身の中心軸(第2中心軸A2)と第1中心軸A1とを含む傾転平面内において、基準位置とそこから傾斜させた位置との間を遊星ボール50と共に揺動(傾転)することができる。その傾転は、その傾転平面内で遊星ボール50の重心Gを中心にして行われる。
The reference position of the
キャリア40は、夫々の遊星ボール50の傾転動作を妨げないように支持軸51の夫々の突出部を支持する。このキャリア40は、例えば、第1中心軸A1と同心の第1及び第2の円盤部41,42を対向させて配置し、その第1及び第2の円盤部41,42を複数本の連結軸(図示略)で連結して、全体として籠状となるようにしている。これにより、このキャリア40は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール50は、第1及び第2の円盤部41,42の間に配置し、その開放部分を介して第1回転部材10と第2回転部材20とに接している。
The
この無段変速機2には、その変速比γCVPを変える為の変速部が設けられている。変速比γCVPは遊星ボール50の傾転角αの変化に伴い変わるので、その変速部としては、夫々の遊星ボール50を傾転させる傾転機構60を用いる。ここで云う傾転角αとは、遊星ボール50の重心Gを通る第1中心軸A1と平行な線(基準線)L3に対する第2中心軸A2の成す角度のことである。ここでは、その基準線L3に対する時計回り方向を正とする。
The continuously
この傾転機構60には、この技術分野において周知のものを利用する。例えば、傾転機構60としては、延設された支持軸51の一方の端部に取り付けられた長手方向が径方向の支持部材と、この支持部材に径方向の力を加えるアクチュエータと、で構成されたものが考えられる。この傾転機構60は、その支持部材を径方向へと動かすことにより、支持軸51を介して遊星ボール50を傾転させることができる。また、傾転機構60としては、第1中心軸A1と同心の円盤状のアイリスプレートを用いてもよい。そのアイリスプレートは、支持軸51の一方の突出部が挿入される絞り孔(アイリス孔)を遊星ボール50毎に備えたものであり、例えば第2回転部材20と第2円盤部42との間に配設する。その絞り孔は、径方向内側の端部を起点とし、この基点から径方向に向けた線を基準線と仮定した場合、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて基準線から周方向に離れていく弧状になっている。この種の傾転機構60は、アイリスプレートを周方向に回転させることによって、支持軸51を介して遊星ボール50を傾転させることができる。
As the
この無段変速機2には、夫々の遊星ボール50の傾転時に支持軸51を傾転方向へと案内する為のガイド部(支持部)が設けられている。この例示では、そのガイド部をキャリア40に設ける。ガイド部は、遊星ボール50から突出させた支持軸51を傾転方向に向けて案内する径方向のガイド溝41a,42aであり、第1及び第2の円盤部41,42の夫々の対向する部分に遊星ボール50毎に形成する。全てのガイド溝41aと全てのガイド溝42aは、軸線方向から観ると夫々に放射状を成している。また、ガイド溝41aとガイド溝42aは、軸線方向で対向させた位置に配置されている。
The continuously
この無段変速機2においては、夫々の遊星ボール50の傾転角αが基準位置、即ち0度のときに、第1回転部材10と第2回転部材20とが同一回転速度(同一回転数)で回転する。つまり、このときには、第1回転部材10と第2回転部材20との間の回転比(回転速度又は回転数の比)γdが1となる。その回転比γdは、第1及び第2の回転部材10,20の回転数を各々N1,N2とすると、「γd=N1/N2」で表される。この無段変速機2では第1回転部材10が入力側で且つ第2回転部材20が出力側なので、このときの変速比γCVPは、1になる。
In this continuously
一方、夫々の遊星ボール50を基準位置から傾転させた際には、第2中心軸A2から第1回転部材10との接点P1までの距離(第1接点距離)D1が変化すると共に、第2中心軸A2から第2回転部材20との接点P2までの距離(第2接点距離)D2が変化する。その第1接点距離D1は、第2中心軸A2と接点P1との最短距離に相当し、第2接点距離D2は、第2中心軸A2と接点P2との最短距離に相当する(図2)。図3には、第1から第3の接点距離D1,D2,D3と傾転角αとの対応関係を各々示している。第3接点距離D3とは、第2中心軸A2と遊星ボール50におけるサンローラ30との接点P3との最短距離に相当するものである。また、「Rb」は、遊星ボール50の半径である。その第1接点距離D1と第2接点距離D2は、遊星ボール50の半径Rb、傾転角α及び接触角θを用いて下記の式1,2の如く求めることができる。
On the other hand, when each
D1=Rb×cos(θ+α) … (1)
D2=Rb×cos(θ−α) … (2)
D1 = Rb × cos (θ + α) (1)
D2 = Rb × cos (θ−α) (2)
そして、回転比γdや変速比γCVPは、第1接点距離D1と第2接点距離D2とを用いて下記の式3の如く表すこともできる。
Then, the rotation ratio γd and the transmission ratio γ CVP can be expressed as the following
γd=γCVP=D1/D2 … (3) γd = γ CVP = D1 / D2 (3)
その接点距離の変化により、この無段変速機2においては、第1回転部材10又は第2回転部材20の内の何れか一方が基準位置のときよりも高速で回転し、他方が低速で回転するようになる。例えば第2回転部材20は、遊星ボール50を一方へと傾転させたときに第1回転部材10よりも低回転になり(減速)、他方へと傾転させたときに第1回転部材10よりも高回転になる(増速)。従って、この無段変速機2においては、その傾転角αを変えることによって、第1回転部材10と第2回転部材20との間の回転比γd(=変速比γCVP)を無段階に変化させることができる。尚、ここでの増速時(γCVP<1)には、図1における上側の遊星ボール50を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール50を紙面反時計回り方向に傾転させる。また、減速時(γCVP>1)には、図1における上側の遊星ボール50を紙面反時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール50を紙面時計回り方向に傾転させる。
Due to the change in the contact distance, in the continuously
このように、この無段変速機2は、傾転角αの大きさに応じて第1回転部材10と第2回転部材20との間の回転比γd(=変速比γCVP)が変化する。
Thus, in the continuously
ここで、この無段変速機2の各接点P1,P2,P3における変速比γCVPとスピン損失との関係を観てみる。スピン損失は、夫々の接点P1,P2,P3におけるスピン量と接点面積と接点面圧との積に比例する。
Here, the relationship between the speed ratio γ CVP and the spin loss at each contact P1, P2, P3 of the continuously
接点P1においては、傾転角αが接触角θのときの変速比γCVP(α=θ){<1}でスピン損失が最も小さく、傾転角αが接触角θよりも大きくなるほど又は接触角θよりも小さくなるほど、つまり変速比γCVPが変速比γCVP(α=θ)よりも小さくなるほど又は変速比γCVP(α=θ)よりも大きくなるほどスピン損失が大きくなる。接点P2においては、傾転角αが接触角−θのときの変速比γCVP(α=−θ){>1}でスピン損失が最も小さく、傾転角αが接触角−θよりも大きくなるほど又は接触角−θよりも小さくなるほど、つまり変速比γCVPが変速比γCVP(α=−θ)よりも大きくなるほど又は変速比γCVP(α=−θ)よりも小さくなるほどスピン損失が大きくなる。接点P3においては、傾転角αが0のときの変速比γCVP(α=0){=1}でスピン損失が最も小さく、傾転角αが0よりも大きくなるほど又は0よりも小さくなるほど、つまり変速比γCVPが1よりも大きくなるほど又は1よりも小さくなるほどスピン損失が大きくなる。従って、無段変速機2においては、傾転角αが接触角θよりも大きくなるほど又は傾転角αが接触角−θよりも大きくなるほどにスピン損失が拡大していく。一方、傾転角αが接触角θよりも小さい領域又は傾転角αが接触角−θよりも小さい領域では、そのスピン損失の拡大する領域よりもスピン損失が小さくなる。
In the contact P1, the spin loss is the smallest at the gear ratio γ CVP (α = θ) {<1} when the tilt angle α is the contact angle θ, and the contact angle P becomes larger as the tilt angle α becomes larger than the contact angle θ. more smaller than angle theta, i.e. the gear ratio gamma CVP spin loss increases as greater than the speed ratio γ CVP (α = θ) smaller than the more or gear ratio γ CVP (α = θ). In the contact P2, the spin loss is the smallest at the gear ratio γ CVP (α = −θ) {> 1} when the tilt angle α is the contact angle −θ, and the tilt angle α is larger than the contact angle −θ. more smaller than the more or contact angle - [theta], i.e. the spin loss is large enough smaller than the gear ratio gamma CVP speed change ratio γ CVP (α = -θ) greater than the more or gear ratio γ CVP (α = -θ) Become. At the contact P3, the spin loss is the smallest at the gear ratio γ CVP (α = 0) {= 1} when the tilt angle α is 0, and the tilt angle α is larger than 0 or smaller than 0. That is, the higher the gear ratio γ CVP is, or the smaller the ratio is, the greater the spin loss. Accordingly, in the continuously
そこで、この無段変速機2においては、スピン損失を小さくして動力伝達効率を高めるべく、スピン損失の小さい傾転角αで、つまり傾転角αが「−|θ|≦α≦|θ|」の範囲内に収まるよう電子制御装置(ECU)100に傾転機構60を制御させる。
Therefore, in this continuously
この無段変速機2においては、傾転角αを「−|θ|≦α≦|θ|」の範囲内で制御し、変速比γCVPを「γCVP(α=θ)≦γCVP≦γCVP(α=−θ)」の範囲内に収めることで、動力伝達効率の良好な高効率領域の変速比γCVPで動力を伝達することができる。この無段変速機2は、その高効率領域において、変速比γCVPが1のとき(α=0のとき)に最も動力伝達効率が良くなる。そして、この無段変速機2は、変速比γCVPが1よりも大きくなるにつれて又は小さくなるにつれて(換言するならば傾転角αが−θ又はθに近づくにつれて)、動力伝達効率が変速比γCVPの変化率に対して徐々に低下していく。一方、傾転角αが「α>|θ|」又は「α≦−|θ|」の範囲内に制御され、変速比γCVPがγCVP(α=−θ)よりも大きくなる又はγCVP(α=θ)よりも小さくなると、その領域では、上記の高効率領域よりも、変速比γCVPの変化率に対する動力伝達効率の低下率が高く、僅かな変速比γCVPの変更で急激に動力伝達効率が悪くなる。図5には、この無段変速機2における変速比γCVPと動力伝達効率との対応関係を示している。
In this continuously
また、この無段変速機2は、傾転角αが−θよりも小さくなるにつれて又はθよりも大きくなるにつれて(つまり傾転角αの絶対値が|θ|よりも大きくなるにつれて)、その傾転角αの変化率に対する変速比γCVPの変化率が高くなっていく(図6)。これが為、その領域においては、傾転角αの変化に対して変速比γCVPが急速に変化することになり、均等に変化させることができないので、変速比γCVPの制御が難しい。しかしながら、この無段変速機2は、傾転角αが「−|θ|≦α≦|θ|」の範囲内であれば、その傾転角αの変化率に対する変速比γCVPの変化率を一定に保つことができるので、変速比γCVPの制御性に優れる。従って、変速比γCVPの制御性を向上させる上でも、この無段変速機2は、傾転角αを「−|θ|≦α≦|θ|」の範囲内で制御することが好ましい。
Further, the continuously
このように、この無段変速機2は、傾転角αを「−|θ|≦α≦|θ|」の範囲内で制御するように、即ち変速比γCVPを「γCVP(α=θ)≦γCVP≦γCVP(α=−θ)」の範囲内で制御するように設定しているので、動力伝達効率と変速制御性の良好な変速比γCVPの領域のみが使われることになり、燃費や変速品質が向上する。
In this way, the continuously
ところで、この変速装置1には、図1に示すように、複数の変速段を有する有段変速機3も設けている。その有段変速機3は、無段変速機2の出力側と駆動輪側との間に介在させている。ここでは、電子制御装置100によって切り替えの制御が為される低速段70と高速段80の2つの変速段を備えている。
By the way, the
低速段70は、出力軸21と一体になって回転する低速用第1歯車71と、この低速用第1歯車71と噛み合う低速用第2歯車72と、を有する。また、高速段80は、出力軸21と一体になって回転する高速用第1歯車81と、この高速用第1歯車81と噛み合う高速用第2歯車82と、を有する。低速用第2歯車72と高速用第2歯車82は、変速装置1のケースCAの内側に回転自在に支持されている。
The
この変速装置1においては、無段変速機2の変速比γCVPと有段変速機3の低速段70の変速比γLo又は高速段80の変速比γHiとの積が最終的な変速比γになる(式4,5)。
In this
γ=γCVP×γLo … (4)
γ=γCVP×γHi … (5)
γ = γ CVP × γLo (4)
γ = γ CVP × γHi (5)
電子制御装置100には、有段変速機3の低速段70の使用域(以下、「有段低速域」と云う。)において、無段変速機2を上記の傾転角αの制御範囲内「−|θ|≦α≦|θ|」で制御させればよい。これにより、この変速装置1は、その有段低速域における動力伝達効率と変速制御性の良好な変速比γの領域のみが使用されることになる。これと同様に、この電子制御装置100は、有段変速機3の高速段80の使用域(以下、「有段高速域」と云う。)において、無段変速機2を上記の傾転角αの制御範囲内「−|θ|≦α≦|θ|」で制御すればよい。これにより、この変速装置1は、その有段高速域においても、有段高速域における動力伝達効率と変速制御性の良好な変速比γの領域のみが使用されることになる。
In the
有段低速域と有段高速域において最も動力伝達効率が良くなるのは、無段変速機2の変速比γCVPが1(α=0)に制御されているときである(図7)。また、この変速装置1は、有段低速域と有段高速域の双方において、無段変速機2の変速比γCVPが1よりも大きくなるにつれて又は小さくなるにつれて(換言するならば無段変速機2の傾転角αが−θ又はθに近づくにつれて)、動力伝達効率が変速比γの変化率に対して徐々に低下していく。
The power transmission efficiency is most improved in the stepped low speed region and the stepped high speed region when the gear ratio γ CVP of the continuously
ここで、電子制御装置100は、要求された変速装置1の変速比γに応じて低速段70と高速段80の切り替えを行う。その際、変速装置1は、変速比γを高効率領域に保持したままで低速段70と高速段80の切り替えを行うことが好ましい。
Here, the
そこで、電子制御装置100には、変速装置1が低速段70でアップシフト制御されている状態(つまり有段低速域で変速比γを小さくする為の無段変速機2の制御状態)であれば、無段変速機2の変速比γCVPがγCVP(α=θ)になったときに、その変速比γCVPをγCVP(α=−θ)に切り替えさせると共に、有段変速機3を低速段70から高速段80に切り替えさせればよい。また、この電子制御装置100には、変速装置1が高速段80でダウンシフト制御されている状態(つまり有段高速域で変速比γを大きくする為の無段変速機2の制御状態)であれば、無段変速機2の変速比γCVPがγCVP(α=−θ)になったときに、その変速比γCVPをγCVP(α=θ)に切り替えさせると共に、有段変速機3を高速段80から低速段70に切り替えさせればよい。これが為、この変速装置1は、図7に示す如く、その低速段70と高速段80とを切り替える際の変速比γ、つまり有段低速域で運転中の無段変速機2が変速比γCVP(α=θ)のときの変速比γ(α=θ)と、有段高速域で運転中の無段変速機2が変速比γCVP(α=−θ)のときの変速比γ(α=−θ)と、が同じ大きさになるように、無段変速機2の諸元(傾転角α、接触角θ、変速比γCVP等)と有段変速機3の諸元(低速段70と高速段80の変速比γLo、γHi)を設定すればよい。
Therefore, the
更に、この変速装置1は、変速装置1が低速段70でアップシフト制御されている状態において、無段変速機2の変速比γCVPがγCVP(α=θ)になる前に、その変速比γCVPを切り替え、且つ、有段変速機3を低速段70から高速段80に切り替えたとしても、変速比γを高効率領域に保持し続けることができる(図8)。また、この変速装置1は、変速装置1が高速段80でダウンシフト制御されている状態において、変速比γCVPがγCVP(α=−θ)になる前に、その変速比γCVPを切り替え、且つ、有段変速機3を高速段80から低速段70に切り替えたとしても、変速比γを高効率領域に保持し続けることができる(図8)。この場合には、その低速段70から切り替えるときの変速比γと高速段80から切り替えるときの変速比γとが同じ大きさになるように、無段変速機2の諸元と有段変速機3の諸元を設定すればよい。
Further, the
従って、この変速装置1においては、変速比γを高効率領域のみで使う為、低速段70及び高速段80の変速比γLo、γHi、有段低速域で運転中の無段変速機2の変速比γCVP(α=θ)及び有段高速域で運転中の無段変速機2の変速比γCVP(α=−θ)が下記の式6の関係を満たすように、無段変速機2の諸元と有段変速機3の諸元を設定すればよい。つまり、この変速装置1は、有段低速域における変速比γCVP(α=θ)のときの変速比γ(α=θ){=γCVP(α=θ)×γLo}が有段高速域における変速比γCVP(α=−θ)のときの変速比γ(α=−θ){=γCVP(α=−θ)×γHi}以下になるように設定すればよい。尚、低速段70と高速段80の変速比γLo、γHiは、「1<(γLo/γHi)」の関係を有している。
Therefore, in this
(γLo/γHi)≦{γCVP(α=−θ)/γCVP(α=θ)} … (6) (ΓLo / γHi) ≦ {γ CVP (α = −θ) / γ CVP (α = θ)} (6)
この式6においては、その変速比γCVP(α=θ)を有段低速域における「α=θ」のときの無段変速機2の回転比γd1に置き換え、且つ、その変速比γCVP(α=−θ)を有段高速域における「α=−θ」のときの無段変速機2の回転比γd2に置き換えてもよい。
In this equation 6, the gear ratio γ CVP (α = θ) is replaced with the rotation ratio γd1 of the continuously
低速段70と高速段80とを切り替える際、無段変速機2は、傾転角αを傾転角α1(0<α1≦θ)と傾転角α2(−θ≦α2<0)との間で切り替える。その傾転角α1,α2は、「|α1|=|α2|」の関係を有していることが望ましい。
When switching between the
この変速装置1をアップシフトさせるとき及びダウンシフトさせるときの動作について、各々図9及び図10のタイムチャートに基づき説明する。
Operations when the
アップシフト制御時には、低速段70で運転しているときに、無段変速機2の傾転角αが負の値、0、正の値へと順に移り変わる。電子制御装置100は、傾転角αがα1になったときに、傾転角αをα2に制御すると共に、有段変速機3を低速段70から高速段80に切り替える。そして、この電子制御装置100は、アップシフト制御が続くのであれば、傾転角αをα2から0に近づけていき、接触角θと同一角度になるまで制御する。従って、この変速装置1は、図9の下図や図11に示すように、単位時間当りの変速比変化率を一定に保ちながら、変速比γをγ(α=−θ)からγ(α=θ)の間でアップシフトできる。また、この変速装置1は、「(γLo/γHi)≦{γCVP(α=−θ)/γCVP(α=θ)}」の関係を満たすように設定しているので、低速段70から高速段80へと切り替えるときに、その切り替え前後で連続的な変速比γの変化、つまり段付きを抑えた無段階の変速比γの変化が可能になる。故に、この変速装置1は、アップシフト制御時の変速比γの制御性に優れる。
During upshift control, when the vehicle is operating at the
一方、ダウンシフト制御時には、高速段80で運転しているときに、無段変速機2の傾転角αが正の値、0、負の値へと順に移り変わる。電子制御装置100は、傾転角αがα2になったときに、傾転角αをα1に制御すると共に、有段変速機3を高速段80から低速段70に切り替える。そして、この電子制御装置100は、ダウンシフト制御が続くのであれば、傾転角αをα1から0に近づけていき、−θになるまで制御する。従って、この変速装置1は、図10の下図や図11に示すように、単位時間当りの変速比変化率を一定に保ちながら、変速比γをγ(α=θ)からγ(α=−θ)の間でダウンシフトできる。また、この変速装置1は、「(γLo/γHi)≦{γCVP(α=−θ)/γCVP(α=θ)}」の関係を満たすように設定しているので、高速段80から低速段70へと切り替えるときに、その切り替え前後で連続的な変速比γの変化、つまり段付きを抑えた無段階の変速比γの変化が可能になる。故に、この変速装置1は、ダウンシフト制御時の変速比γの制御性に優れる。
On the other hand, during downshift control, when the vehicle is operating at the
このように、この変速装置1は、傾転角αを「−|θ|≦α≦|θ|」の範囲内で制御するように設定し、且つ、「(γLo/γHi)≦{γCVP(α=−θ)/γCVP(α=θ)}」の関係を満たすように設定しているので、動力伝達効率と変速制御性の良好な変速比γの領域のみが使われることになり、燃費や変速品質が向上する。
Thus, the
1 変速装置
2 無段変速機
3 有段変速機
10 第1回転部材(第1部材)
11 入力軸
20 第2回転部材(第2部材)
21 出力軸
30 サンローラ(第3部材)
40 キャリア(第4部材)
50 遊星ボール(転動部材)
51 支持軸
60 傾転機構
70 低速段
71 低速用第1歯車
72 低速用第2歯車
80 高速段
81 高速用第1歯車
82 高速用第2歯車
100 電子制御装置
A1 第1中心軸
A2 第2中心軸
G 重心
L0 基準線
L1,L2 線
L3 基準線
P1,P2,P3 接点
α 傾転角
θ 接触角
DESCRIPTION OF
11
21
40 Carrier (4th member)
50 Planetary ball (rolling member)
51
Claims (2)
前記第1中心軸と同心上で且つ前記第1部材と前記第2部材との間に配置した第3部材と、
前記第1中心軸と平行な第2中心軸及び回転中心となる当該第2中心軸上の重心を有し、前記第3部材の外周面上で前記第1中心軸を中心として放射状に複数配置すると共に、前記第1及び第2の部材との夫々の接点が前記第1中心軸から径方向外側に向けて同じ距離で且つ前記重心からも同じ距離となるように当該第1及び第2の部材に挟持させた転動部材と、
前記第2中心軸を有し、前記転動部材を回転自在に支持する支持軸と、
夫々の前記第2中心軸を前記第1中心軸に対して前記転動部材及び前記支持軸と共に傾転させる傾転機構と、
前記各支持軸を介して前記各転動部材を傾転動作が可能な状態で支持する第4部材と、
を備えた無段変速機を有し、
前記転動部材の重心から径方向に向けた基準線と当該転動部材の重心及び当該転動部材上の前記第1部材との接点を結ぶ線とが成す角度並びに前記基準線と前記転動部材の重心及び当該転動部材上の前記第2部材との接点を結ぶ線とが成す角度を接触角θとし、且つ、前記転動部材の重心を通る前記第1中心軸と平行な線に対する前記第2中心軸の成す角度を傾転角αとし、その傾転角αが「−|θ|≦α≦|θ|」の範囲内に収まるよう前記傾転機構を制御することを特徴とした変速装置。 A first member and a second member disposed opposite to each other on a common first central axis and capable of relative rotation about the first central axis;
A third member disposed concentrically with the first central axis and between the first member and the second member;
A second central axis parallel to the first central axis and a center of gravity on the second central axis serving as a rotation center, and a plurality of radial arrangements about the first central axis on the outer peripheral surface of the third member In addition, the first and second members are arranged such that the respective contacts with the first and second members have the same distance from the first central axis outward in the radial direction and the same distance from the center of gravity. A rolling member sandwiched between members;
A support shaft having the second central axis and rotatably supporting the rolling member;
A tilt mechanism that tilts each of the second central axes with the rolling member and the support shaft with respect to the first central axis;
A fourth member that supports each rolling member in a state capable of tilting operation via each support shaft;
Having a continuously variable transmission with
The angle formed by the reference line extending in the radial direction from the center of gravity of the rolling member and the line connecting the center of gravity of the rolling member and the contact point of the first member on the rolling member, and the reference line and the rolling The angle formed by the center of gravity of the member and the line connecting the contact point with the second member on the rolling member is defined as a contact angle θ, and the line parallel to the first central axis passing through the center of gravity of the rolling member An angle formed by the second central axis is defined as a tilt angle α, and the tilt mechanism is controlled so that the tilt angle α is within a range of “− | θ | ≦ α ≦ | θ |”. Gearbox.
前記有段変速機が前記低速段のときで且つ前記無段変速機の傾転角αが「α=θ」のときの当該無段変速機における前記第1部材と前記第2部材との間の回転比をγd1、前記有段変速機が前記高速段のときで且つ前記無段変速機の傾転角αが「α=−θ」のときの当該無段変速機における前記第1部材と前記第2部材との間の回転比をγd2、前記有段変速機の低速段の変速比をγLo、前記有段変速機の高速段の変速比をγHiとし、これらが「(γLo/γHi)≦(γd2/γd1)」の関係を満たすことを特徴とした請求項1記載の変速装置。 A low-speed stage including a first low-speed gear that rotates integrally with the second member and a second low-speed gear that meshes with the first low-speed gear; and a high-speed rotation that rotates integrally with the second member A stepped transmission having a first gear and a high-speed stage provided with a second high-speed gear meshing with the first high-speed gear;
Between the first member and the second member in the continuously variable transmission when the stepped transmission is at the low speed and the tilt angle α of the continuously variable transmission is “α = θ”. The first member in the continuously variable transmission when the stepped transmission is at the high speed and the tilt angle α of the continuously variable transmission is “α = −θ”. The rotation ratio between the second member and the second member is γd2, the low speed gear ratio of the stepped transmission is γLo, and the high speed gear ratio of the stepped transmission is γHi. These are “(γLo / γHi)”. 2. The transmission according to claim 1, wherein a relationship of ≦ (γd2 / γd1) ”is satisfied.
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