JP2016191436A - 動力分割式無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】後進時の最ロー変速比が前進時の最ロー変速比に比べて過剰に低くなるのを抑制できる動力分割式無段変速装置を提供する。
【解決手段】無段変速機構２と、一定変速機構３と、該両変速機構の出力を合成する遊星歯車式の合成機構４は、前記無段変速機構２の出力軸８に固定されたサンギヤ４ａと、該サンギヤ４ａに噛合するピニンギヤ４ｂを軸支するキャリア４ｃと、前記ピニオンギヤ４ｂに噛合するとともに車輪駆動機構６に連結されるリングギヤ４ｄを有し、後進時に入力軸１７に連結される後進駆動ギヤ５ａと、該後進駆動ギヤ５ａに噛合する後進アイドラギヤ５ｂと、該後進アイドラギヤ５ｂに噛合するとともに前記キャリア４ｃに形成されたキャリアギヤ４ｅに噛合する後進従動ギヤ５ｃとを有する後進機構５を設け、後進時には前記サンギヤ４ａを正回転させると共に、前記キャリア４ｃを逆回転させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車に採用される動力分割式無段変速装置に関し、具体的には、後進時の減速比の改善に関する。

自動車用動力分割式無段変速装置は、無段変速機構と、一定変速機構と、該両機構から伝達された動力を合成する遊星歯車式合成機構とを備えており、動力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、前記動力が前記無段変速機構と一定変速機構とに分割して伝達され、前記合成機構で合成されて駆動輪に伝達される動力分割モードに切り替え可能に構成されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１５−１０６４５号公報

ところで前記動力分割式の従来装置では、後進駆動モードを実現するために各種の構成が採用されている。例えば、図４に示す装置では、ＣＶＴ（無段変速機構）２０と、遊星歯車機構１２０からなる一定変速機構３０と、遊星歯車式の合成機構４０とを備えており、後進駆動モードでは、一定変速機構３０のサンギヤ１２０ａに接続された一定変速駆動ギヤ１３０を後進ブレーキＢ２で固定することにより、合成機構４０の合成キャリア４０ｃを固定し、ＣＶＴ２０からの正回転によりリングギヤ４０ｄを逆回転させるようにしている（図３に破線で示す直線Ａ参照）。

ところが遊星歯車式合成機構４０の合成キャリア４０ｃを固定することによりリングギヤ４０ｄを逆転させるように構成した場合、前進時の最ロー変速比γmaxに比較して後進時の最ロー変速比がリングギヤとサンギヤの歯数比分だけさらにローとなり、後進回転数が低下し、後進トルクが過大となる問題がある。

この問題を回避するために、後進時に前記ＣＶＴ２０をハイ側に変速させる方法がある。しかしこのためには、エンジン回転数の低いアイドル状態でＣＶＴのプーリ変速制御と後進ブレーキの制動を同時に実行することとなり、必要なポンプ容量が大きくなり、結果的に損失トルクや車両重量が増大するという問題が生じる。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、後進時の最ロー変速比が前進時の最ロー変速比に比べて過剰に低くなるのを抑制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。

本発明は、無段変速機構と、一定変速機構と、該両変速機構の出力を合成する遊星歯車式の合成機構と、該合成機構からの動力を駆動輪に伝達する車輪駆動機構とを備え、
動力が、前記無段変速機構のみに伝達される無段変速モードと、前記動力が前記無段変速機構と一定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に構成された動力分割式無段変速機において、
前記合成機構は、前記無段変速機構の出力軸に固定されたサンギヤと、該サンギヤに噛合するピニンギヤを軸支するキャリアと、該ピニオンギヤに噛合するとともに前記車輪駆動機構に連結されるリングギヤとを有し、
前記一定変速機構は、前記動力分割モード時に前記入力軸に連結される一定変速駆動ギヤと、該一定変速駆動ギヤに一定変速アイドラギヤを介して噛合し、前記キャリアに形成された一定変速従動ギヤとを有し、
後進時に前記入力軸に連結される後進駆動ギヤと、該後進駆動ギヤに噛合する後進アイドラギヤと、該後進アイドラギヤに噛合するとともに前記一定変速アイドラギヤが固定されたアイドラ軸に固定された後進従動ギヤとを有する後進機構を
備えたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、後進時には、前記合成機構において、前記無段変速機構の出力軸に固定されたサンギヤが該無段変速機構の最ロー変速比に応じて正回転する。一方、後進機構では後進駆動ギヤの正回転により後進アイドラギヤを介して後進従動ギヤが正回転し、これにより一定変速アイドラギヤがキャリアを逆回転させる。その結果、該キャリアに軸支されたピニンギヤを介してリングギヤが逆回転して後輪駆動機構を介して車輪を逆回転させ、車両は後進する。

このように、後進時には、合成機構において、サンギヤの正回転に対してキャリアが逆回転するので、キャリアが固定されている場合に比較して出力回転数（リングギヤ回転数）が高くなる。その結果、後進時の最ロー変速比はキャリアが固定されている場合に比較して高くなり、後進回転数が増加し、後進トルクが過大となるのを防止できる。

本発明の実施例１に係る動力分割式無段変速装置のスケルトン構成図である。 前記無段変速装置の各モード及び後進時の各ブレーキ，クラッチの作動状態を示す図である。 前記無段変速装置の後進時における合成機構のサンギヤ，キャリア及びリングギヤの回転速度を示す共線図である。 従来の動力分割式無段変速装置のスケルトン構成図である。

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３は本発明の実施例１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る。該無段変速装置１は、エンジン回転を無段階比率で変速して出力するＣＶＴ（無段変速機構）２と、エンジン回転を一定比率で変速して出力する一定変速機構３と、前記ＣＶＴ２及び一定変速機構３からの出力を合成して出力する遊星歯車式の合成機構４と、エンジン回転を逆転させて前記一定変速機構３を介して前記合成機構４に伝達する後進機構５と、さらに前記合成機構４からの出力を駆動輪に伝達する車輪駆動機構６とを備えている。

前記ＣＶＴ２は、互いに平行に配設されたプライマリ軸７，セカンダリ軸８に固定されたプライマリプーリ９，セカンダリプーリ１０に金属ベルト１１を巻回した構造のものであり、前記両プーリ９，１０のベルト巻き掛け径を変化させることで入力回転を最ロー変速比(γmax)から最ハイ変速比(γmin)まで変速させるようになっている。なお、前記プライマリ軸７は図示しないトルクコンバータに接続された入力軸１７に連結されている。

前記ＣＶＴ２は、例えば、前記プライマリプーリ９が最小径でセカンダリプーリ１０が最大径のとき最ロー変速比γmaxとなり、逆にプライマリプーリ９が最大径でセカンダリプーリ１０が最小径のとき最ハイ変速比γminとなる。

また、前記一定変速機構３は、前記入力軸７に配設された一定変速遊星歯車機構１２と、該機構１２のサンギヤ１２ａに固定された一定変速駆動ギヤ１３と、該駆動ギヤ１３に噛合する一定変速アイドラギヤ１４と、後述する合成キャリア４ｃに形成された一定変速従動ギヤ４ｅとを有する。前記一定変速アイドラギヤ１４は変速機ケースに軸支された一定変速アイドラ軸１５に固定されている。

前記一定変速遊星歯車機構１２は、前記入力軸１７に軸支されたサンギヤ１２ａと、該サンギヤ１２ａに噛合するアイドラギヤ１２ｂを軸支し、前記入力軸１７に固定されたキャリア１２ｃと、前記アイドラギヤ１２ｂに噛合するリングギヤ１２ｄと、該リングギヤ１２ｄを制動可能に形成された分割ブレーキＢ１とを有する。

ここで前記一定変速機構３の変速比は、前記ＣＶＴ２の最ハイ変速比γminと同じ値に設定されている。なお、前記一定変速アイドラギヤ１４は変速比に関与しない。

前記合成機構４は、前記セカンダリ軸８に固定された合成サンギヤ４ａと、該合成サンギヤ４ａに噛合する複数の合成アイドラギヤ４ｂを軸支し、前記セカンダリ８に軸支された合成キャリア４ｃと、前記アイドラギヤ４ｂに噛合する合成リングギヤ４ｄとを有する。なお前記一定変速従動ギヤ４ｅは前記合成キャリア４ｃと共に回転するように形成されている。

また前記合成リングギヤ４ｄと前記セカンダリ軸８との間には前進クラッチＣ２が形成されている。この前進クラッチＣ２は、オンすることで前記セカンダリ軸８と前記合成リングギヤ４ｄに接続された出力軸６ａとを直結する
前記車輪駆動機構６は、前記出力軸６ａに固定された出力ギヤ６ｂと、該出力ギヤ６ｂに噛合する出力アイドラギヤ６ｃと、該出力アイドラギヤ６ｃが固定された出力アイドラ軸６ｄに固定され、差動機構１６のリングギヤ１６ａに噛合する差動駆動ギヤ６ｅとを有する。

前記後進機構５は、前記入力軸１７に後進クラッチＣ１を介して連結可能に構成された後進駆動ギヤ５ａと、該後進駆動ギヤ５ａに噛合する後進アイドラギヤ５ｂと、該後進アイドラギヤ５ｂに噛合する後進従動ギヤ５ｃとを有する。この後進従動ギヤ５ｃは前記一定変速アイドラ軸１５に固定されている。

本実施例装置１は、エンジン回転が前記ＣＶＴ２のみに伝達される無段変速モードと、前記エンジン回転が前記ＣＶＴ２と前記一定変速機構３との両方に伝達され、前記合成機構４で合成されて駆動輪に伝達される動力分割モードとに切り替え可能に構成されている。

前記無段変速モードでは、後進機構５の後進クラッチＣ１及び一定変速遊星歯車機構１２の分割ブレーキＢ１はオフ（解放）され、前記合成機構４の前進クラッチＣ２はオン（係合）される。

するとエンジン回転は、後進クラッチＣ１，分割ブレーキＢ１が何れもオフしているため後進機構５，一定変速機構３には伝達されず、ＣＶＴ２のみに伝達され、該ＣＶＴ２により所定の変速比で変速され、出力軸８に伝達される。そして該出力軸８の回転が、オンされている前進クラッチＣ２を介して車輪駆動機構６の出力軸６ａに伝達され、ここから差動機構１６を介して駆動輪に伝達され、車両は前進する。

前記ＣＶＴ２が最ハイ変速比γminとなった時点で、前記動力分割モードに切り替えられる。この場合、後進機構５の後進クラッチＣ１及び合成機構４の前進クラッチＣ２はオフ（解放）され、一定変速遊星歯車機構１２の分割ブレーキＢ１はオン（制動）される。

この動力分割モードでは、ＣＶＴ２に伝達された回転は、該ＣＶＴ２により最ハイ変速比γminで変速され、出力軸８に伝達され、合成サンギヤ４ａを回転させる。一方、分割ブレーキＢ１がリングギヤ１２ｄを固定しているので、一定変速機構３のキャリア１２ｃに伝達された回転によりピニオンギヤ１２ｂを介してサンギヤ１２ｂを正回転させる。

この回転が、一定変速駆動ギヤ１３及び一定変速アイドラギヤ１４を介して合成キャリア４ｃを正回転させる。一定変速機構３の変速比はＣＶＴ２の最ハイ変速比γminと同じであるから、合成キャリア４ｃ，合成サンギヤ４ａ及び合成リングギヤ４ｄひいては出力軸６ａの回転は同一となる。この状態でＣＶＴ２の変速比をロー側に変化させると合成リングギヤ４ｄひいては出力軸６ａの回転が上昇する。即ち、本実施例に係る動力分割式無段変速機１では、その変速比幅を拡大できる。

そして、後進時には、後進クラッチＣ１がオンされ、分割ブレーキＢ１及び前進クラッチＣ２がオフされる。このときＣＶＴ２は最ロー変速比状態にあり、エンジン回転はこのＣＶＴ２により最ロー変速比でもって減速されて出力軸８から合成サンギヤ４ａに伝達される。また前記エンジン回転は、後進クラッチＣ１から後進駆動ギヤ５ａ，後進アイドラギヤ５ｂ，後進従動ギヤ５ｃ，一定変速アイドラギヤ１４及び一定変速従動ギヤ４ｅを介して合成キャリア４ｃを逆方向に回転させる。これにより合成リングギヤ４ｄひいては車輪駆動機構６の出力軸６ａが逆方向に回転する。

このように本実施例では、合成キャリア４ｃを逆転させるようにしたので、キャリアを回転させない場合（図３に破線の直線Ａで示す）に比較して合成機構４の変速比が大きくなり、合成リングギヤ４ｄが増速され（図３に実線の直線Ｂで示す）、後進トルクが小さくなり、後進動作を穏やかにでき、安全性を向上できる。

ここで前記遊星歯車機構のキャリアを固定した状態で前記後進時の変速比が過剰にローになるのを回避するために、後進時にＣＶＴをハイ側に変速させることが考えられる。しかしこのようにするには、シフトレバーを後進に切り替えた際にエンジン回転数の低いアイドル状態でＣＶＴの変速と後進ブレーキの制動とを同時に可能とするようポンプ容量をアップすることが必要となり、損失トルクの増加，車両重量及びコストが増大することが懸念される。本実施例ではこのような問題を回避できる。

なお、前記実施例では、無段変速機構がＣＶＴであり、一定変速機構が遊星歯車機構からなるものである場合を説明したが、本発明の無段変速機構，一定変速機構は前記実施例に限定されない。例えば無段変速機構は、トロイダル方式あるいは油圧方式のものであっても勿論構わない。

１ 動力分割式無段変速機
２ ＣＶＴ（無段変速機構）
３ 一定変速機構
４ 合成機構
４ａ 合成サンギヤ
４ｂ 合成ピニンギヤ
４ｃ 合成キャリア
４ｄ 合成リングギヤ
４ｅ一定変速従動ギヤ
５ 後進機構
５ａ 後進駆動ギヤ
５ｂ 後進アイドラギヤ
５ｃ 後進従動ギヤ
６ 車輪駆動機構
７ プライマリ軸（入力軸）
８ セカンダリ軸（出力軸）
１３ 一定変速駆動ギヤ
１４ 一定変速アイドラギヤ
１５ アイドラ軸

Claims (1)

1. 無段変速機構と、一定変速機構と、該両変速機構の出力を合成する遊星歯車式の合成機構と、該合成機構からの動力を駆動輪に伝達する車輪駆動機構とを備え、
   動力が、前記無段変速機構のみに伝達される無段変速モードと、前記動力が前記無段変速機構と一定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に構成された動力分割式無段変速装置において、
   前記合成機構は、前記無段変速機構の出力軸に固定されたサンギヤと、該サンギヤに噛合するピニンギヤを軸支するキャリアと、該ピニオンギヤに噛合するとともに前記車輪駆動機構に連結されるリングギヤとを有し、
   前記一定変速機構は、前記動力分割モード時に前記入力軸に連結される一定変速駆動ギヤと、該一定変速駆動ギヤに一定変速アイドラギヤを介して噛合し、前記キャリアに形成された一定変速従動ギヤとを有し、
   後進時に前記入力軸に連結される後進駆動ギヤと、該後進駆動ギヤに噛合する後進アイドラギヤと、該後進アイドラギヤに噛合するとともに前記一定変アイドラギヤが固定されたアイドラ軸に固定された後進従動ギヤとを有する後進機構を
   備えたことを特徴とする動力分割式無段変速装置。

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