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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