JP6407119B2 - Power transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関とクランク式無段変速機とを備える動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a power transmission device including an internal combustion engine and a crank type continuously variable transmission.
従来、車両に設けられたエンジン等の駆動源からの駆動力が伝達されて回転する入力部としてのカム部連結体と、カム部連結体の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、カム部連結体に設けられた複数の回転半径調節機構と、出力軸に揺動自在に軸支される複数の揺動部と、一方の端部に回転半径調節機構に回転自在に外嵌される入力側環状部を有し、他方の端部が揺動リンクの揺動端部に連結されるコネクティングロッドとを備える四節リンク機構型の無段変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a cam portion coupling body as an input portion that rotates by transmitting a driving force from a driving source such as an engine provided in a vehicle, and an output shaft that is arranged in parallel with the rotation center axis of the cam portion coupling body, A plurality of turning radius adjusting mechanisms provided on the cam portion coupling body, a plurality of turning portions pivotally supported by the output shaft, and a rotation radius adjusting mechanism that is rotatably fitted at one end. There is known a four-bar link mechanism type continuously variable transmission having an input-side annular portion and a connecting rod connected to the swing end of the swing link at the other end (for example, a patent Reference 1).
特許文献１のものでは、各回転半径調節機構は、入力軸の回転中心軸線に対して偏心して設けられた円板状のカム部と、このカム部に偏心して回転自在に設けられた回転部と、複数のピニオンを軸方向に一体に備えるピニオンシャフトとからなる。また、揺動部と出力軸との間には、ワンウェイクラッチで構成された一方向回転阻止機構が設けられている。一方向回転阻止機構は、揺動部が出力軸に対して一方側に相対回転しようとするときに、出力軸に揺動部を固定し、他方側に相対回転しようとするときに、出力軸に対して揺動部を空転させる。
In
カム部連結体は、各カム部の貫通孔が連なることにより、中空となっており、その内部にはピニオンシャフトが挿入される。挿入されたピニオンシャフトは各カム部の切欠部から露出している。回転部にはカム部連結体を受け入れる受入孔が設けられている。この受入孔を形成する回転部の内周面には内歯が形成されている。 The cam part connection body is hollow by connecting through holes of the cam parts, and a pinion shaft is inserted into the inside. The inserted pinion shaft is exposed from the notch portion of each cam portion. The rotating part is provided with a receiving hole for receiving the cam part connecting body. Internal teeth are formed on the inner peripheral surface of the rotating part that forms the receiving hole.
内歯は、カム部連結体の切欠部から露出するピニオンと噛合する。カム部連結体とピニオンとを同一速度で回転させると、回転部の回転半径が維持される。カム部連結体とピニオンとの回転速度を異ならせると、回転部の回転半径が変更されて、変速比が変化する。 The internal teeth mesh with the pinion exposed from the notch portion of the cam portion coupling body. When the cam unit coupling body and the pinion are rotated at the same speed, the rotation radius of the rotating unit is maintained. If the rotational speeds of the cam unit coupling body and the pinion are made different, the rotation radius of the rotating unit is changed, and the gear ratio is changed.
カム部連結体を回転させて、回転部を回転させると、コネクティングロッドの入力側環状部が回転運動して、コネクティングロッドの他方の端部と連結される揺動部の揺動端部が揺動する。即ち、回転半径調節機構（カム部、回転部、ピニオン）、コネクティングロッド、及び揺動部で、てこクランク機構（運動変換機構）が構成される。揺動部は、一方向回転阻止機構を介して出力軸に設けられているため、一方側に回転するときのみ出力軸に回転駆動力（トルク）を伝達する。 When the connecting part of the cam part is rotated and the rotating part is rotated, the input side annular part of the connecting rod rotates and the swinging end part of the swinging part connected to the other end of the connecting rod swings. Move. That is, a lever crank mechanism (motion conversion mechanism) is configured by the turning radius adjusting mechanism (cam portion, rotating portion, pinion), connecting rod, and swinging portion. Since the oscillating portion is provided on the output shaft via the one-way rotation prevention mechanism, the oscillating portion transmits the rotational driving force (torque) to the output shaft only when rotating to one side.
各回転半径調節機構のカム部の偏心方向は、夫々位相を異ならせてカム部連結体の回転中心軸線周りを一周するように設定されている。従って、各回転部に外嵌されたコネクティングロッドによって、各揺動部が一方向回転阻止機構を介して順にトルクを出力軸に伝達するため、出力軸をスムーズに回転させることができる。 The eccentric direction of the cam part of each turning radius adjusting mechanism is set so as to make a round around the rotation center axis of the cam part connecting body with different phases. Accordingly, the connecting rods externally fitted to the rotating parts cause the swinging parts to sequentially transmit torque to the output shaft via the one-way rotation preventing mechanism, so that the output shaft can be smoothly rotated.
従来、走行用駆動源から出力されるトルク変動を吸収すべく、走行用駆動源と変速機との間にトルク変動吸収装置が配置されたものが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a device in which a torque fluctuation absorbing device is disposed between a driving source for traveling and a transmission to absorb torque fluctuation output from the driving source for traveling.
しかしながら、クランク式無段変速機は、走行用駆動源と同様にトルク変動が生じ易く、クランク式無段変速機から出力された駆動力が騒音の原因となる虞がある。 However, the crank type continuously variable transmission is likely to cause torque fluctuations like the travel drive source, and the driving force output from the crank type continuously variable transmission may cause noise.
本発明は、以上の点に鑑み、騒音を低減することができる動力伝達装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the power transmission device which can reduce a noise in view of the above point.
［１］上記目的を達成するため、本発明は、
内燃機関によって回転される入力軸の回転を出力軸に伝達する少なくとも１つの変速ユニットを備える動力伝達装置であって、
前記変速ユニットは、
前記入力軸の軸線からの距離が可変であって、前記入力軸と共に回転する入力側支点と、
前記出力軸に設けられた逆転阻止機構と、
前記逆転阻止機構に揺動可能に設けられた出力側支点と、
前記入力側支点及び前記出力側支点に両端を接続されて往復運動するコネクティングロッドと、
前記入力側支点と前記入力軸の軸線との間の距離を変更する変速アクチュエータとを備え、
前記駆動軸と前記入力軸との間に設けられ、前記駆動源の回転を所定の変速比で変速して前記入力軸に伝達可能な入力変速部を備え、
前記所定の変速比をｈとして、前記所定の変速比ｈは次式（１）で得られる値に設定されていることを特徴とする。
ｈ＝（変速ユニットの数）／｛（内燃機関の気筒数／内燃機関のサイクル数）×２｝・・・（１）
[1] In order to achieve the above object, the present invention provides:
A power transmission device comprising at least one transmission unit for transmitting rotation of an input shaft rotated by an internal combustion engine to an output shaft,
The transmission unit is
An input side fulcrum that is variable in distance from the axis of the input shaft and rotates together with the input shaft;
A reverse rotation prevention mechanism provided on the output shaft;
An output side fulcrum provided in a swingable manner in the reverse rotation prevention mechanism;
A connecting rod which is reciprocated with both ends connected to the input side fulcrum and the output side fulcrum;
A shift actuator that changes a distance between the input side fulcrum and the axis of the input shaft;
An input transmission unit provided between the drive shaft and the input shaft and capable of shifting the rotation of the drive source at a predetermined gear ratio and transmitting the rotation to the input shaft;
The predetermined speed ratio h is set to a value obtained by the following equation (1), where h is the predetermined speed ratio.
h = (number of transmission units) / {(number of cylinders of internal combustion engine / number of cycles of internal combustion engine) × 2} (1)
本発明によれば、内燃機関及び無段変速機の回転速度の変化の特性から表される波形において無段変速機の入力軸又は内燃機関の一回転当たりの夫々の波数を一致させることができ、従来のように内燃機関と無段変速機との異なる２つの波形が組み合わされる場合と比較して、従来よりも騒音を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to make the wave number per rotation of the input shaft of the continuously variable transmission or the internal combustion engine coincide with each other in the waveform represented by the characteristics of the change in the rotational speed of the internal combustion engine and the continuously variable transmission. As compared with the conventional case where two different waveforms of the internal combustion engine and the continuously variable transmission are combined, noise can be reduced as compared with the conventional case.
［２］また、本発明においては、前記入力変速部は伝達トルクの位相を変更可能であり、前記内燃機関の出力トルクのピークタイミングと前記変速ユニットの負荷トルクのピークタイミングとが一致するように、伝達トルクの位相を変更してもよい。 [2] In the present invention, the input transmission unit can change the phase of the transmission torque so that the peak timing of the output torque of the internal combustion engine coincides with the peak timing of the load torque of the transmission unit. The phase of the transmission torque may be changed.
本発明によれば、内燃機関の波形を無段変速機の波形で打ち消すことができるため、より振動を低減させることができる。 According to the present invention, the waveform of the internal combustion engine can be canceled out by the waveform of the continuously variable transmission, so that vibration can be further reduced.
［３］また、本発明においては、前記入力変速部は、サンギヤと、キャリアと、リングギヤとの３つの要素を有する遊星歯車機構を備え、前記遊星歯車機構の前記３つの要素を前記遊星歯車機構の共線図に基づいて一方から順に第１要素、第２要素、第３要素と定義して、前記第１要素に前記内燃機関の駆動力が伝達され、前記第２要素に前記入力軸が接続され、前記第３要素には位相変更用アクチュエータが接続され、前記位相変更用アクチュエータを制御することにより、前記第３要素を回転させて、前記内燃機関の出力トルクのピークタイミングと前記変速ユニットの負荷トルクのピークタイミングとが一致するように、伝達トルクの位相を変更するように構成することができる。 [3] In the present invention, the input transmission unit includes a planetary gear mechanism having three elements of a sun gear, a carrier, and a ring gear, and the planetary gear mechanism includes the three elements of the planetary gear mechanism. The driving force of the internal combustion engine is transmitted to the first element, and the input shaft is connected to the second element. The phase change actuator is connected to the third element, and the third element is rotated by controlling the phase change actuator, so that the peak timing of the output torque of the internal combustion engine and the speed change unit The phase of the transmission torque can be changed so that the peak timing of the load torque coincides.
本発明によれば、位相変更用アクチュエータによって、内燃機関の位相を制御することができる。 According to the present invention, the phase of the internal combustion engine can be controlled by the phase changing actuator.
［４］また、本発明においては、前記内燃機関から駆動輪までの動力伝達経路において、前記出力軸から下流側にのみ、単一の固定値に対応したダンパを設けることが好ましい。 [4] In the present invention, it is preferable to provide a damper corresponding to a single fixed value only on the downstream side from the output shaft in the power transmission path from the internal combustion engine to the drive wheels.
本発明によれば、出力軸から下流側にのみダンパを設けるだけで、内燃機関及び無段変速機のトルク変動を吸収させることができ、内燃機関と無段変速機との間に別個のダンパを設ける必要がなく、構成の簡略化及び小型化、軽量化を図ることができる。 According to the present invention, torque fluctuations of the internal combustion engine and the continuously variable transmission can be absorbed only by providing a damper only on the downstream side from the output shaft, and a separate damper is provided between the internal combustion engine and the continuously variable transmission. There is no need to provide a configuration, and the configuration can be simplified, reduced in size, and reduced in weight.
図を参照して、本発明の動力伝達装置の実施形態を説明する。実施形態の動力伝達装置は無段変速機を備える。この無段変速機は、自動車などの車両に搭載されるものであり、てこクランク機構（四節リンク機構）からなる運動変換機構を備え、変速比ｈ（ｈ＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）を無限大（∞）にして出力軸の回転速度を「０」にできるクランク式無段変速機、所謂ＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）の一種である。 An embodiment of a power transmission device of the present invention will be described with reference to the drawings. The power transmission device of the embodiment includes a continuously variable transmission. This continuously variable transmission is mounted on a vehicle such as an automobile, and includes a motion conversion mechanism including a lever crank mechanism (four-bar linkage mechanism), and a gear ratio h (h = rotation speed of input shaft / output shaft). This is a kind of so-called IVT (Infinity Variable Transmission), a crank type continuously variable transmission that can set the rotation speed of the output shaft to “0” by setting the rotation speed of the output shaft to infinity (∞).
図１に本発明の動力伝達装置の第１実施形態に用いられる四節リンク機構型の無段変速機を示す。図１を参照して、無段変速機１は、内燃機関からの駆動力を受けることで回転中心軸線Ｐ１を中心に回転する入力軸２と、回転中心軸線Ｐ１に平行に配置され、デファレンシャルギヤ（図示省略）を介して車両の駆動輪に回転動力を伝達させる出力軸３と、回転中心軸線Ｐ１上に設けられた６つの回転半径調節機構４とを備える。なお、デファレンシャルギヤの代わりにプロペラシャフトを設けてもよい。
FIG. 1 shows a continuously variable transmission of the four-bar linkage mechanism type used in the first embodiment of the power transmission device of the present invention. Referring to FIG. 1, a continuously
図２に示すように、各回転半径調節機構４は、カム部としてのカムディスク５と、回転部としての回転ディスク６とを備える。カムディスク５は、円盤状であり、回転中心軸線Ｐ１から偏心されると共に、１つの回転半径調節機構４に対して２個１組となるように、各回転半径調節機構４に設けられている。また、カムディスク５には、回転中心軸線Ｐ１の方向に貫通する貫通孔５ａが設けられている。また、カムディスク５には、回転中心軸線Ｐ１に対して偏心する方向に開口し、カムディスク５の外周面と貫通孔５ａを構成する内周面とを連通させる切欠孔５ｂが設けられている。
As shown in FIG. 2, each turning radius adjusting mechanism 4 includes a
各１組のカムディスク５は、夫々位相を６０度異ならせて、６組のカムディスク５で回転中心軸線Ｐ１の周方向を一回りするように配置されている。
Each set of
カムディスク５は、隣接する回転半径調節機構４のカムディスク５と一体的に形成されて一体型カム部５ｃが構成されている。この一体型カム部５ｃは、一体成型で形成してもよく、または、２つのカム部を溶接して一体化してもよい。各回転半径調節機構４の２個１組のカムディスク５同士はボルト（図示省略）で固定されている。回転中心軸線Ｐ１上の最も走行用駆動源側に位置するカムディスク５は入力端部２ａと一体的に形成されている。このようにして、入力端部２ａとカムディスク５とで入力軸２（カムシャフト）が構成されることとなる。
The
入力軸２（カムシャフト）は、カムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔６０を備える。これにより、入力軸２（カムシャフト）は、内燃機関とは反対側（図１では左側）の一方端が開口し他方端が閉塞した中空軸形状に構成される。このカムディスク５と入力端部２ａとを一体的に形成する方法としては、一体成型を用いてもよく、また、カムディスク５と入力端部２ａとを溶接して一体化してもよい。
The input shaft 2 (camshaft) includes an
円盤状の回転ディスク６には、偏心した状態でカムディスク５を受け入れる受入孔６ａが設けられている。換言すれば、各１組のカムディスク５には、円盤状の回転ディスク６が偏心された状態で回転自在に外嵌されている。
The disc-shaped
図２に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５の中心点をＰ２、回転ディスク６の中心点をＰ３として、回転中心軸線Ｐ１と中心点Ｐ２の距離Ｌａと、中心点Ｐ２と中心点Ｐ３の距離Ｌｂとが同一となるように、カムディスク５に対して偏心している。
As shown in FIG. 2, the
回転ディスク６の受入孔６ａには、１組のカムディスク５の間に位置させて内歯６ｂが設けられている。
The receiving
入力軸２の挿通孔６０には、回転中心軸線Ｐ１と同心に、且つ、回転ディスク６の内歯６ｂと対応する個所に位置させて、ピニオン７０が入力軸２と相対回転自在となるように配置されている。ピニオン７０は、ピニオンシャフト７２と一体に形成されている。なお、ピニオン７０は、ピニオンシャフト７２と別体に構成して、ピニオン７０をピニオンシャフト７２にスプライン結合で連結させてもよい。本実施形態においては、単にピニオン７０というときは、ピニオンシャフト７２を含むものとして定義する。
In the
カムディスク５には、偏心方向に位置させて貫通孔５ａとカムディスク５の外周面とを連通させる切欠孔５ｂが設けられている。
The
切欠孔５ｂからはピニオン７０が露出しており、ピニオン７０は、切欠孔５ｂを介して内歯６ｂと噛合する。ピニオンシャフト７２には、隣接するピニオン７０の間に位置させてピニオン軸受７４が設けられている。このピニオン軸受７４を介して、ピニオンシャフト７２は、入力軸２を支えている。ピニオンシャフト７２には、減速機構８が接続されている。ピニオン７０には、減速機構８を介して調節用駆動源１４の駆動力が伝達される。
The
図２に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５に対して距離Ｌａと距離Ｌｂとが同一となるように偏心されているため、回転ディスク６の中心点Ｐ３を回転中心軸線Ｐ１と同一軸線上に位置するようにして、回転中心軸線Ｐ１と中心点Ｐ３との距離、即ち偏心量Ｒ１を「０」とすることもできる。
As shown in FIG. 2, the
無段変速機１は、一方の端部に大径の入力側環状部１５ａを有し、他方の端部に入力側環状部１５ａの径よりも小径の出力側環状部１５ｂを有するコネクティングロッド１５を備える。
The continuously
回転ディスク６の周縁には、コネクティングロッド１５の入力側環状部１５ａが、ローラベアリングからなるコンロッド軸受１６を介して回転自在に外嵌されている。なお、コンロッド軸受１６は、ボールベアリングを軸方向に２個並べて２個一組で構成してもよい。出力軸３には、一方向回転阻止機構としてのワンウェイクラッチ１７を介して、揺動部としての揺動リンク１８がコネクティングロッド１５に対応させて６個設けられている。
An input side
一方向回転阻止機構としてのワンウェイクラッチ１７は、揺動リンク１８と出力軸３との間に設けられ、揺動リンク１８が出力軸３に対して一方側に相対回転しようとするときに揺動リンク１８を出力軸３に固定し、他方側に相対回転しようとするときに出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる。
The one-way clutch 17 as a one-way rotation prevention mechanism is provided between the
揺動リンク１８は、環状に形成されており、その下方には、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂに連結される揺動端部１８ａが設けられている。揺動端部１８ａには、出力側環状部１５ｂを軸方向で挟み込むように突出した一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、出力側環状部１５ｂの内径に対応する差込孔１８ｃが穿設されている。差込孔１８ｃ及び出力側環状部１５ｂには、連結ピン１９が挿入されている。これにより、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８とが連結される。
The
本実施形態においては、揺動リンク１８の揺動端部１８ａが、変速機ケース８０の下方に溜まった潤滑油の油溜に油没するように、揺動端部１８ａを出力軸３の下方に配置されている。これにより、揺動端部１８ａを油溜で潤滑できると共に、揺動リンク１８の揺動運動により、油溜の潤滑油を掻き揚げて、無段変速機１の他の部品を潤滑させることができる。
In the present embodiment, the swinging
なお、実施形態の説明において、変速比は、入力軸の回転速度／出力軸の回転速度と定義する。 In the description of the embodiment, the gear ratio is defined as the rotational speed of the input shaft / the rotational speed of the output shaft.
図３は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の回転半径としての偏心量Ｒ１を変化させた状態のピニオンシャフト７２と回転ディスク６との位置関係を示す。図３Ａは偏心量Ｒ１を「最大」とした状態を示しており、回転中心軸線Ｐ１と、カムディスク５の中心点Ｐ２と、回転ディスク６の中心点Ｐ３とが一直線に並ぶように、ピニオンシャフト７２と回転ディスク６とが位置する。このときの変速比ｈは最小となる。
FIG. 3 shows the positional relationship between the
図３Ｂは偏心量Ｒ１を図３Ａよりも小さい「中」とした状態を示しており、図３Ｃは偏心量Ｒ１を図３Ｂよりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｈは、図３Ｂでは図３Ａの変速比ｈよりも大きい「中」となり、図３Ｃでは図３Ｂの変速比ｈよりも大きい「大」となる。 FIG. 3B shows a state in which the eccentric amount R1 is set to “medium” which is smaller than that in FIG. 3A, and FIG. 3C shows a state in which the eccentric amount R1 is set to “small” which is further smaller than that in FIG. The gear ratio h is “medium” which is larger than the gear ratio h in FIG. 3A in FIG. 3B and “large” which is larger than the gear ratio h in FIG. 3B in FIG.
図３Ｄは偏心量Ｒ１を「０」とした状態を示しており、回転中心軸線Ｐ１と、回転ディスク６の中心点Ｐ３とが同心に位置する。このときの変速比ｈは無限大（∞）となる。第１実施形態の無段変速機１は、回転半径調節機構４で偏心量Ｒ１を変えることにより、入力軸２側の回転運動の半径を調節自在としている。
FIG. 3D shows a state where the eccentricity R1 is “0”, and the rotation center axis P1 and the center point P3 of the
図４は、回転半径調節機構４の偏心量Ｒ１（回転半径）を変化させた場合の揺動リンク１８の揺動範囲の変化を示している。図４Ａは、偏心量Ｒ１が最大のときの揺動リンク１８の揺動範囲を示し、図４Ｂは、偏心量Ｒ１が中のときの揺動リンク１８の揺動範囲を示し、図４Ｃは、偏心量Ｒ１が小のときの揺動リンク１８の揺動範囲を示している。図４から偏心量Ｒ１が小さくなるにつれて揺動範囲が狭くなることが分かる。そして、偏心量Ｒ１が「０」になると、揺動リンク１８は揺動しなくなる。
FIG. 4 shows changes in the swing range of the
本実施形態においては、回転半径調節機構４と、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８とで、てこクランク機構２０（運動変換機構）が構成される。そして、てこクランク機構２０によって、入力軸２の回転運動が揺動リンク１８の揺動運動に変換される。本実施形態の無段変速機１は合計６個のてこクランク機構２０を備えている。
In the present embodiment, the turning radius adjusting mechanism 4, the connecting
偏心量Ｒ１が「０」でないときに、入力軸２を回転させると共に、ピニオンシャフト７２を入力軸２と同一速度で回転させると、各コネクティングロッド１５が６０度ずつ位相を変えながら、偏心量Ｒ１に基づき入力軸２と出力軸３との間で出力軸３側に押したり、入力軸２側に引いたりを交互に繰り返して揺動する。
When the
コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂは、出力軸３にワンウェイクラッチ１７を介して設けられた揺動リンク１８に連結されているため、揺動リンク１８がコネクティングロッド１５によって押し引きされて揺動すると、揺動リンク１８が押し方向側又は引張り方向側の何れか一方に揺動リンク１８が出力軸３の回転速度以上の回転速度で回転するときだけ、出力軸３に駆動力が伝達される。
Since the output side
逆に、揺動リンク１８が他方に回転するときには、出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動の力が伝達されず、揺動リンク１８が空回りする。また、揺動リンク１８が一方に回転するときであっても、揺動リンク１８の一方への回転速度が出力軸３の一方への回転速度以下である場合には、揺動リンク１８から出力軸３へ駆動力は伝達されない。各回転半径調節機構４は、６０度毎に位相を変えて配置されているため、出力軸３は各回転半径調節機構４で順に回転させられる。
Conversely, when the
また、本実施形態の無段変速機１は、調節用駆動源１４を制御する制御部ＥＣＵ（図示省略）を備えている。制御部ＥＣＵは、ＣＰＵやメモリ等により構成された電子ユニットであり、メモリに保持された制御プログラムをＣＰＵで実行することにより、調節用駆動源１４を制御して、回転半径調節機構４の偏心量Ｒ１を調節する機能を果たす。
The continuously
入力軸２に接続された入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７２の回転速度とが同一である場合には、回転ディスク６はカムディスク５と共に一体に回転する。入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７２の回転速度とに差がある場合には、回転ディスク６はカムディスク５の中心点Ｐ２を中心にカムディスク５の周縁を回転する。
When the rotational speed of the
図５に示すように、内燃機関ＥＮＧと入力軸２との間には、入力変速部１００が設けられている。入力変速部１００は、サンギヤ１１２と、リングギヤ１１４と、キャリア１１６との３つの要素を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構を備えている。入力変速部１００は、入力軸２と同一軸線上に配置されると共に回転自在なサンギヤ１１２と、回転自在なリングギヤ１１４と、サンギヤ１１２及びリングギヤ１１４に噛合するピニオン１１８と、ピニオン１１８を回転自在に軸支すると共に自らも回転自在なキャリア１１６とを備える。
As shown in FIG. 5, an
サンギヤ１１２には、内燃機関ＥＮＧからの駆動力が伝達される。キャリア１１６には、入力軸２が接続されている。リングギヤ１１４の外周には、外歯１２０が設けられている。入力変速部１００は、外歯１２０と噛合する位相変更用ギヤ１３０ａを備えている。位相変更用ギヤ１３０ａは、電動機からなる位相変更用アクチュエータ１３０で回転させられる。即ち、リングギヤ１１４には、外歯１２０及び位相変更用ギヤ１３０ａを介して位相変更用アクチュエータ１３０が接続されている。
The driving force from the internal combustion engine ENG is transmitted to the
図６に入力変速部１００を構成する遊星歯車機構の共線図を示す。横線の「１」は入力軸と同一の回転速度、「０」は回転していない状態、「−１」は、入力軸の回転方向とは反対の回転方向に同一速度で回転する状態を示している。共線図においてサンギヤ１１２、キャリア１１６、リングギヤ１１４の３つの要素は、遊星歯車機構のギヤ比（ｈ−１）に対応する間隔を存して配置されている。これにより、サンギヤ１１２、キャリア１１６、リングギヤ１１４の３つの要素の各回転速度の比を直線で表すことができる。
FIG. 6 shows a collinear diagram of the planetary gear mechanism constituting the
サンギヤ１１２、キャリア１１６、リングギヤ１１４の各回転速度の比を直線で表すことができる共線図に基づいて一方から順に、第１要素、第２要素、第３要素と定義すると、本実施形態においては、サンギヤ１１２が第１要素、キャリア１１６が第２要素、リングギヤ１１４が第３要素となる。
In the present embodiment, the first element, the second element, and the third element are defined in order from one side on the basis of a collinear diagram that can represent the ratio of the rotational speeds of the
入力変速部１００のギヤ比（ｈ−１）は、本実施形態においてはリングギヤ１１４の歯数をサンギヤ１１２の歯数で割った値である。
The gear ratio (h−1) of the
入力変速部１００のギヤ比（ｈ−１）の「ｈ」は入力変速部１００の変速比を表している。変速比ｈは、次式（１）で得られる値に設定される。
ｈ＝(てこクランク機構２０の数)/｛（内燃機関の気筒数／内燃機関のサイクル数）×２｝・・・（１）。
“H” of the gear ratio (h−1) of the
h = (number of lever crank mechanisms 20) / {(number of cylinders of internal combustion engine / number of cycles of internal combustion engine) × 2} (1).
本実施形態の内燃機関ＥＮＧが４気筒の４サイクルエンジンである場合には、変速ユニットとしてのてこクランク機構２０の数が６つであるため、変速比ｈ＝６／｛（４／４）×２｝＝３となる。
When the internal combustion engine ENG of the present embodiment is a four-cylinder four-cycle engine, the number of lever crank
そして、位相変更用アクチュエータ１３０によって、リングギヤ１１４が回転しないように制御することにより、サンギヤ１１２の回転速度は、入力変速部１００のギヤ比（ｈ−１）によって、図６に示すように３分の１に減速されてキャリア１１６から入力軸２に伝達される。
Then, by controlling the
そして、内燃機関ＥＮＧ及び無段変速機１の回転速度の変化の特性から表される波形において無段変速機１の入力軸２又は内燃機関ＥＮＧの一回転当たりの夫々の波数が一致する。
Then, in the waveform expressed from the characteristics of the change in the rotational speed of the internal combustion engine ENG and the continuously
本実施形態の動力伝達装置によれば、内燃機関ＥＮＧ及び無段変速機１の回転速度の変化の特性から表される波形において無段変速機１の入力軸２又は内燃機関ＥＮＧの一回転当たりの夫々の波数を一致させることができ、従来のように内燃機関ＥＮＧと無段変速機１との異なる２つの波形が組み合わされる場合と比較して、従来よりも騒音を低減することができる。
According to the power transmission device of the present embodiment, the
なお、図５において、一点鎖線のグラフは、内燃機関ＥＮＧの回転速度の変化の特性を表す波形であり、二点鎖線のグラフは、無段変速機１の回転速度の変化の特性を表す波形であり、実線のグラフは、合成された波形である。
In FIG. 5, the one-dot chain line graph is a waveform representing the change characteristic of the rotational speed of the internal combustion engine ENG, and the two-dot chain line graph is a waveform representing the characteristic of the rotation speed change of the continuously
また、本実施形態では、位相変更用アクチュエータ１３０によって、内燃機関ＥＮＧと無段変速機１との間の位相のずれを調整することができる。例えば、位相変更用アクチュエータ１３０からの出力トルクを「０」に設定すれば、図６に破線で示すように、入力変速部１００のリングギヤ１１４が空回りするため、内燃機関ＥＮＧの波形の位相が無段変速機１の波形の位相に対して徐々にずれていく。
In the present embodiment, the phase shift between the internal combustion engine ENG and the continuously
また、図６に実線で示すように、位相変更用アクチュエータ１３０の出力トルクをリングギヤ１１４が回転しないように制御すれば、内燃機関ＥＮＧの回転速度が、入力変速部１００のギヤ比（ｈ−１）で「１／ｈ」に減速されて、キャリア１１６から出力されると共、内燃機関ＥＮＧの波形の位相と、無段変速機１の波形の位相が固定される。
Further, as shown by a solid line in FIG. 6, if the output torque of the
従って、図７の上方２つのグラフに示すように、内燃機関ＥＮＧの出力トルクのピークの位相と、無段変速機１の負荷トルク（出力軸３に伝達するトルク）が最大（図７のグラフではマイナス側に負荷トルクを検出しているため、最小となる）となる位相との間にずれが生じている場合であっても、位相変更用アクチュエータ１３０を制御することにより、図７の下方の２つのグラフに示すように、内燃機関ＥＮＧの出力トルクのピークの位相と、無段変速機１の負荷トルク（出力軸３に伝達するトルク）が最大（図７のグラフではマイナス側に負荷トルクを検出しているため、最小となる）となる位相とを一致させることができる。図７の「ＯＷＣ最大トーション」は、ワンウェイクラッチ１７に最大トーションが加わっている位置を示している。
Accordingly, as shown in the upper two graphs of FIG. 7, the peak phase of the output torque of the internal combustion engine ENG and the load torque (torque transmitted to the output shaft 3) of the continuously
このように内燃機関ＥＮＧの出力トルクピークと、無段変速機１の負荷トルクピークとを一致させることにより、無段変速機１から出力される動力の伝達経路に設けられた下流ダンパ１５０によって、効率よくトルク変動を吸収することができるようになる。
Thus, by matching the output torque peak of the internal combustion engine ENG with the load torque peak of the continuously
また、図８に示すように、位相変更用アクチュエータ１３０によって、内燃機関ＥＮＧの回転速度の波形と、無段変速機１の回転速度の波形とが互いに打ち消し合うように位相を制御することにより、無段変速機１から出力されるトルク変動を抑制させることができる。更にトルク変動を無視することができる程度まで抑制することができれば、無段変速機１よりも下流の下流ダンパ１５０を省略することも可能となる。
Further, as shown in FIG. 8, by controlling the phase so that the waveform of the rotational speed of the internal combustion engine ENG and the waveform of the rotational speed of the continuously
また、図９に示すように、内燃機関ＥＮＧの点火タイミングを無段変速機１の負荷トルクピーク（グラフではマイナス側に負荷トルクを検出しているため、ピークが最小となっている）に合わせてもよい。かかる構成によれば、内燃機関ＥＮＧの点火時に無段変速機１の負荷トルクピークとなるように位相変更用アクチュエータ１３０を制御すればよいため、内燃機関ＥＮＧの出力トルクのピーク値を求めて、位相を制御する場合と比較して、制御が容易となる。
Further, as shown in FIG. 9, the ignition timing of the internal combustion engine ENG is adjusted to the load torque peak of the continuously variable transmission 1 (the peak is minimum because the load torque is detected on the minus side in the graph). May be. According to such a configuration, since the
なお、本実施形態においては、入力変速部１００の変速比ｈを遊星歯車機構のギヤ比（ｈ−１）で設定したものを説明した。しかしながら、本発明の入力変速部の変速比ｈの設定方法はこれに限らない。例えば、遊星歯車機構のギヤ比に関わらず、電動機からなる位相変更用アクチュエータ１３０でキャリア１１６から出力される回転速度が変速比ｈの場合の回転速度となるようにリングギヤ１１４の回転速度を調節してもよい。
In the present embodiment, the gear ratio h of the
または、遊星歯車機構とは別に変速比ｈとなるようにギヤ比が設定されたギヤ列を設け、遊星歯車機構では位相制御中以外は等速度で出力するように電動機からなる位相変更用アクチュエータ１３０の回転速度を内燃機関の回転速度と同一に制御してもよい。
Alternatively, a gear train in which the gear ratio is set to be the gear ratio h is provided separately from the planetary gear mechanism, and the planetary gear mechanism is a
また、本実施形態においては位相変更用アクチュエータ１３０を電動機で構成したものを説明したが、本発明の位相変更用アクチュエータはこれに限らない。例えば、位相変更用アクチュエータを、リングギヤ１１４を変速機ケースに固定する固定状態（図６の実線の状態）と、この固定を解除する解放状態（図６の破線の状態）とに切換自在なブレーキ（湿式摩擦ブレーキなど）で構成してもよい。この場合、内燃機関と無段変速機との位相を一致させるときには、ブレーキを開放状態として、リングギヤ１１４を空回りさせ、位相が一致したときにブレーキを固定状態として、リングギヤ１１４を変速機ケースに固定させればよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、変速ユニットとしてのてこクランク機構が６つ設けられた無段変速機を用いて説明したが、本発明の変速ユニットの数はこれに限らず、少なくとも１つあればよく、例えば、８つでもよい。 Further, in the present embodiment, the description has been given using the continuously variable transmission provided with six lever crank mechanisms as the transmission unit. However, the number of the transmission units of the present invention is not limited to this, and there is at least one. For example, eight may be sufficient.
また、本実施形態においては、各てこクランク機構のカム部の偏心方向を入力軸の一方から順に６０°間隔で偏心させたものを説明したが、本発明の複数のカム部の偏心方向はこれに限らない。例えば、６つのカム部を入力軸の一方から順に１２０°、１２０°、−６０°、１２０°、１２０°、又は、１８０°、６０°、１８０°、６０°、１８０°の偏心方向の位相間隔で配置してもよい。 Further, in the present embodiment, the eccentric direction of the cam portion of each lever crank mechanism has been described as being eccentric at an interval of 60 ° from one side of the input shaft. However, the eccentric directions of the plurality of cam portions of the present invention are the same. Not limited to. For example, the six cam portions are sequentially 120 °, 120 °, −60 °, 120 °, 120 °, or 180 °, 60 °, 180 °, 60 °, 180 ° in phase from one of the input shafts. They may be arranged at intervals.
また、本実施形態においては、サンギヤ１１２が第１要素、キャリア１１６が第２要素、リングギヤ１１４が第３要素として説明したが、本発明の第１〜第３要素はこれに限らず、例えば、共線図において反対側のリングギヤ側から順に第１〜第３要素として、リングギヤを第１要素、キャリアを第２要素、サンギヤを第３要素としてもよい。この場合、第１実施形態において、内燃機関ＥＮＧと位相変更用アクチュエータ１３０の配置を入れ替えればよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、入力変速部１００として、サンギヤ１１２と、リングギヤ１１４と、キャリア１１６との３つの要素を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構を用いて説明したが、本発明の入力変速部はこれに限らない。例えば、入力変速部として、入力軸と同一軸線上に配置されると共に回転自在なサンギヤと、回転自在なリングギヤと、互いに噛合すると共に一方はサンギヤと噛合し他方はリングギヤと噛合する一対のピニオンと、一対のピニオン１１８を夫々回転自在に軸支すると共に自らも回転自在なキャリアとを備えるダブルピニオン型の遊星歯車機構で構成してもよい。
In the present embodiment, the
この場合、共線図においてサンギヤ側から順に第１〜第３要素として、サンギヤが第１要素、リングギヤが第２要素、キャリアが第３要素と定義することもできるし、キャリア側から順に第１〜第３要素として、キャリアが第１要素、リングギヤが第２要素、サンギヤが第３要素とすることもできる。サンギヤが第１要素、リングギヤが第２要素、キャリアが第３要素とする場合には、ダブルピニオン型の遊星歯車機構のギヤ比を変速比と同一の「ｈ」に設定すればよい。 In this case, the sun gear can be defined as the first element, the ring gear as the second element, and the carrier as the third element in order from the sun gear side in the alignment chart. As the third element, the carrier may be the first element, the ring gear may be the second element, and the sun gear may be the third element. When the sun gear is the first element, the ring gear is the second element, and the carrier is the third element, the gear ratio of the double pinion planetary gear mechanism may be set to the same “h” as the transmission ratio.
また、本実施形態においては、一方向回転阻止機構としてワンウェイクラッチ１７を用いて説明した。しかしながら、本発明の一方向回転阻止機構はこれに限らない。例えば、一方向回転阻止機構を、揺動リンク１８が出力軸３に対して一方側に相対回転しようとするときに揺動リンク１８を出力軸３に固定し他方側に相対回転しようとするときに出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる一方固定状態と、揺動リンク１８が出力軸３に対して他方側に相対回転しようとするときに揺動リンク１８を出力軸３に固定し一方側に相対回転しようとするときに出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる他方固定状態との何れかの状態に切替自在な所謂ツーウェイクラッチで構成してもよい。
In the present embodiment, the one-way clutch 17 is used as the one-way rotation prevention mechanism. However, the one-way rotation prevention mechanism of the present invention is not limited to this. For example, when the
［第２実施形態］
図１０を参照して、本発明の第２実施形態の動力伝達装置を説明する。第２実施形態の動力伝達装置は、入力変速部１００が異なる以外は第１実施形態のものと同一に構成される。
[Second Embodiment]
With reference to FIG. 10, the power transmission device of 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. The power transmission device of the second embodiment is configured the same as that of the first embodiment except that the
第２実施形態の入力変速部１００は、内燃機関ＥＮＧの回転軸（クランクシャフト）に固定された駆動ギヤ１７２と、駆動ギヤ１７２に噛合し、入力軸２に固定される従動ギヤ１７４とで構成される。
The
第２実施形態の動力伝達装置によっても、第１実施形態のものと同様に、内燃機関ＥＮＧ及び無段変速機１の回転速度の変化の特性から表される波形において無段変速機１の入力軸２又は内燃機関ＥＮＧの一回転当たりの夫々の波数を一致させることができ、従来のように内燃機関ＥＮＧと無段変速機１との異なる２つの波形が組み合わされる場合と比較して、従来よりもトルク変動を下流ダンパ１５０で効率よく低減させることができる。
Also in the power transmission device of the second embodiment, as in the first embodiment, the input of the continuously
［比較例］
図１１は、本発明を適用していない比較例としての動力伝達装置を示したものである。図１１から明らかなように、上流ダンパ１５２を内燃機関ＥＮＧと無段変速機１との間に１つ設け、更に、もう一つの下流ダンパ１５０を無段変速機１の下流に１つ設けている。内燃機関ＥＮＧのトルク変動は上流ダンパ１５２で減衰されるが、無段変速機１で波数の異なるトルク変動が生じるため、無段変速機１の下流に配置された下流ダンパ１５０を通過しても複雑な波形のトルク変動が出力されてしまい、騒音の原因にもなってしまう。
[Comparative example]
FIG. 11 shows a power transmission device as a comparative example to which the present invention is not applied. As is apparent from FIG. 11, one
１ 無段変速機
２ 入力軸
２ａ 入力端部
３ 出力軸
４ 回転半径調節機構
５ カムディスク（カム部）
５ａ 貫通孔
５ｂ 切欠孔
５ｃ 一体型カム部
６ 回転ディスク（回転部）
６ａ 受入穴
６ｂ 内歯
８ 減速機構
１４ 調節用駆動源
１５ コネクティングロッド
１５ａ 入力側環状部
１５ｂ 出力側環状部
１６ コンロッド軸受
１７ ワンウェイクラッチ（一方向回転阻止機構）
１８ 揺動リンク（揺動部）
１８ａ 揺動端部
１８ｂ 突片
１８ｃ 差込孔
１９ 連結ピン
２０ てこクランク機構
６０ 挿通孔
７０ ピニオン
７２ ピニオンシャフト
７４ ピニオン軸受
８０ 変速機ケース
１００ 入力変速部
１１２ サンギヤ（第１要素）
１１４ リングギヤ（第３要素）
１１６ キャリア（第２要素）
１１８ ピニオン
１２０ 外歯
１３０ 位相変更用アクチュエータ
１３０ａ 位相変更用ギヤ
１５０ 下流ダンパ
１５２ 上流ダンパ（比較例）
１７２ 駆動ギヤ
１７４ 従動ギヤ
Ｐ１ 回転中心軸線
Ｐ２ カムディスクの中心点
Ｐ３ 回転ディスクの中心点
Ｌａ 回転中心軸線Ｐ１と中心点Ｐ２の距離
Ｌｂ 中心点Ｐ２と中心点Ｐ３の距離
Ｒ１ 偏心量（回転半径）
ＥＣＵ 制御部
ＥＮＧ 内燃機関
DESCRIPTION OF
5a Through-
18 Oscillating link (oscillating part)
114 Ring gear (third element)
116 Carrier (second element)
118
172
ECU control unit ENG Internal combustion engine
Claims (4)
前記変速ユニットは、
前記入力軸の軸線からの距離が可変であって、前記入力軸と共に回転する入力側支点と、
前記出力軸に設けられた一方向回転阻止機構と、
前記一方向回転阻止機構に揺動可能に設けられた出力側支点と、
前記入力側支点及び前記出力側支点に両端を接続されて前記入力側支点の回転運動を前記出力側支点の揺動運動に変換するコネクティングロッドと、
前記入力側支点と前記入力軸の軸線との間の距離を変更する変速アクチュエータとを備え、
前記内燃機関と前記入力軸との間に設けられ、前記内燃機関の回転を所定の変速比ｈで変速して前記入力軸に伝達可能な入力変速部を備え、
前記所定の変速比ｈは次式（１）で得られる値に設定されていることを特徴とする動力伝達装置。
ｈ＝(変速ユニットの数)/｛（内燃機関の気筒数／内燃機関のサイクル数）×２｝・・・（１） A power transmission device comprising at least one transmission unit for transmitting rotation of an input shaft rotated by an internal combustion engine to an output shaft,
The transmission unit is
An input side fulcrum that is variable in distance from the axis of the input shaft and rotates together with the input shaft;
A one-way rotation prevention mechanism provided on the output shaft;
An output-side fulcrum provided on the one-way rotation prevention mechanism so as to be swingable;
A connecting rod which is connected at both ends to the input side fulcrum and the output side fulcrum and converts the rotational motion of the input side fulcrum into the swing motion of the output side fulcrum;
A shift actuator that changes a distance between the input side fulcrum and the axis of the input shaft;
An input transmission unit provided between the internal combustion engine and the input shaft and capable of shifting the rotation of the internal combustion engine at a predetermined speed ratio h and transmitting the rotation to the input shaft;
The predetermined transmission ratio h is set to a value obtained by the following equation (1).
h = (number of transmission units ) / {(number of cylinders of internal combustion engine / number of cycles of internal combustion engine) × 2} (1)
前記入力変速部は伝達トルクの位相を変更可能であり、
前記内燃機関の出力トルクのピークタイミングと前記変速ユニットの負荷トルクのピークタイミングとが一致するように、伝達トルクの位相を変更することを特徴とする動力伝達装置。 The power transmission device according to claim 1,
The input transmission unit can change the phase of the transmission torque,
The power transmission device, wherein the phase of the transmission torque is changed so that the peak timing of the output torque of the internal combustion engine and the peak timing of the load torque of the transmission unit coincide.
前記入力変速部は、サンギヤと、キャリアと、リングギヤとの３つの要素を有する遊星歯車機構を備え、
前記遊星歯車機構の前記３つの要素を前記遊星歯車機構の共線図に基づいて一方から順に第１要素、第２要素、第３要素と定義して、
前記第１要素に前記内燃機関の駆動力が伝達され、
前記第２要素に前記入力軸が接続され、
前記第３要素には位相変更用アクチュエータが接続され、
前記位相変更用アクチュエータを制御することにより、前記第３要素を回転させて、前記内燃機関の出力トルクのピークタイミングと前記変速ユニットの負荷トルクのピークタイミングとが一致するように、伝達トルクの位相を変更することを特徴とする動力伝達装置。 The power transmission device according to claim 2,
The input transmission unit includes a planetary gear mechanism having three elements of a sun gear, a carrier, and a ring gear,
The three elements of the planetary gear mechanism are defined as a first element, a second element, and a third element in order from one side based on the alignment chart of the planetary gear mechanism,
The driving force of the internal combustion engine is transmitted to the first element,
The input shaft is connected to the second element;
A phase change actuator is connected to the third element,
By controlling the phase changing actuator, the third element is rotated so that the peak timing of the output torque of the internal combustion engine coincides with the peak timing of the load torque of the transmission unit. A power transmission device characterized by changing the power.
前記内燃機関から駆動輪までの動力伝達経路において、前記出力軸から下流側にのみ、単一の固定値に対応したダンパを設けることを特徴とする動力伝達装置。 The power transmission device according to any one of claims 1 to 3,
In the power transmission path from the internal combustion engine to the drive wheel, a power transmission device is provided with a damper corresponding to a single fixed value only on the downstream side from the output shaft.
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