JP6575159B2 - 無段変速機 - Google Patents
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Description
このギアードニュートラルモードの場合には、無段変速機の変速比を負の値から0を挟んで正の値まで無限大でほぼ連続的に制御を行うことができる。
また、特許文献2には、トロイダル型無段変速機において、低温時にエンジン出力を制限することで、バリエータの破損を防ぐものが記載されている。
また、特許文献3には、トロイダル型無段変速機において、油圧が立ち上がるまでの間は、始動クラッチを締結しないものが記載されている。
また、特許文献4には、トロイダル型無段変速機において、トルクコンバータと前後進切替の遊星歯車機構との間にクラッチを配置し、エンジン始動時の無潤滑もしくは不十分な潤滑状態でトロイダル型無段変速機が駆動されることを防止するものが記載されている。
すなわち、エンジンの始動に伴い、バリエータおよび遊星歯車機構が作動すると、クラッチが回転し、潤滑油の粘性によってクラッチ板が連れ回ろうとするが、このクラッチ板の回転は、その後段のギヤ等(差動装置に繋がるギヤ等)によって阻止されているため、その抵抗が過度なトルクとして、クラッチから出力側ディスクおよび(遊星歯車機構を介して)入力側ディスクにこれらの回転に抵抗するように入力される。つまり、バリエータに、前記後段のギヤ等によるイナーシャによって過度なトルクが入力される。
また、特許文献2には、上述したように、低温時にエンジン出力を制限することで、バリエータの破損を防ぐ旨が記載されているが、エンジン始動時の完爆においては、著しい回転数上昇が発生するため、バリエータ部に過度なトルク入力の虞がある。
また、特許文献3には、上述したように、油圧が立ち上がるまでの間は、始動クラッチを締結しない旨が記載されているが、極低温化ではトラクションオイルの粘度が高いため、クラッチを締結していないにもかかわらずクラッチが連れ回ることで、バリエータに過度なトルクが入力される虞がある。
また、特許文献4には、クラッチが連れ回ることで、バリエータにイナーシャによる過度なトルクが入力される旨の記載はない。
前記電動モータは前記スタータモータによるエンジン始動時に、エンジン回転数に同期して、前記バリエータを作動させるように、駆動することを特徴とする。
また、バリエータにイナーシャによる過度なトルクが入力されるのを防止できるので、バリエータのトラクション伝達部のグロススリップを防止することができる。このため、皿ばね与圧を低く設定することができるため、高速巡航時の燃費悪化を防止できる。
(第1の実施の形態)
図1は第1の実施の形態の無段変速機を示すスケルトン図である。同図に示すように、無段変速機は、トロイダル型のバリエータ31と、遊星歯車機構32と、エンジン33の始動用のスタータモータ34と、ハイブリッド用モータ(電動モータ)35と備えている。
バリエータ31の入力軸31aには、エンジン33の出力軸が連結され、このエンジン33の動力が入力軸31aに入力され、この入力軸31aによって入力側ディスク40が回転するようになっている。
この例においては、2枚の入力側ディスク40,40は、パワーローラと油膜を介して接触する凹面(トラクション面)40a,40aどうしが対向するようにして同軸に配置され、その間に出力側ディスク41が同軸に配置されている。出力側ディスク41は2つのディスクが背面どうしを接合して一体となった形状を有し、左右の入力側ディスク40,40の凹面40a,40aにそれぞれ対向し、かつ、パワーローラと油膜を介して接触する一対の凹面(トラクション面)41a,41aを有している。
そして、出力ギヤ45は、出力軸46に一体に回転可能に設けられたギヤ47と噛み合っており、バリエータ31の出力となる回転力がギヤ47を介して出力軸46に入力されるようになっている。
また、この出力軸46にハイブリッド用モータ35の出力軸が同軸に連結されている。
また、遊星歯車機構32は、太陽ギヤ54と、当該太陽ギヤ54と噛み合って当該太陽ギヤ54の周囲を自転しながら公転する遊星ギヤ53と、遊星ギヤ53を上述のように自転自在かつ公転自在に支持するキャリア38と、遊星ギヤ53の外側に太陽ギヤ54と同軸上に配置されて、当該遊星ギヤ53と内周側に形成された歯が噛み合って回転するリングギヤ55とを備えている。
また、バリエータ31の出力軸46に太陽ギヤ54が設けられ、出力軸46と太陽ギヤ54とは、一体に回転可能となっている。さらに、リングギヤ55は、湿式のローモードクラッチ(低速用クラッチ)56を介して無段変速機の出力軸51に接続されるようになっている。
また、無段変速装置の出力軸51には、当該出力軸51と一体に回転可能に出力ギヤ52が設けられ、当該出力ギヤ52から、ギヤ60、軸61、ギヤ62を介して、駆動力が差動装置63へ伝達され、該差動装置63を介して左右の駆動車軸65,65が駆動されるようになっている。
そして、ハイブリッド用モータ(電動モータ)35は、ダイレクトモードクラッチ49およびローモードクラッチ56を断にした状態で、スタータモータ34によるエンジン始動時に、エンジン回転数に同期して、バリエータ31を作動させるように、駆動するようになっている。
上述したように、ハイブリッド用モータ(電動モータ)35の出力(駆動力)は、出力軸46、ギヤ47、出力ギヤ45を介して出力側ディスク41に入力されるとともに、出力軸46、遊星歯車機構32の太陽ギヤ54、遊星ギヤ53、キャリア38、ギヤ39,37,36、入力軸31aを介して入力側ディスク40に入力されるので、これらによる回転数の変化を考慮して、クラッチ49,56を断にした状態でスタータモータ34によるエンジン始動時にハイブリッド用モータ(電動モータ)35を駆動させて、エンジン回転数に同期して、バリエータ31を作動させるようになっている。
このギアードニュートラルモードの場合には、無段変速機の変速比を負の値から0を挟んで正の値まで無限大(低速モード時に、入力側ディスク40と出力側ディスク41との間の変速度比の調節に基づいて、入力軸31aを回転させた状態のまま出力軸46を停止させる変速比無限大の状態)を含んでほぼ連続的に制御を行うことができる。
すなわち、入力側ディスク40,40と出力側ディスク41との間の変速比(バリエータ31の変速比)を、変速比検出手段により検出する。この変速比検出手段は、入力側ディスク40および出力側ディスク41の回転速度を検出するための、図示しない入力側、出力側両回転センサと、これら各ディスク40,41の回転速度から変速比を算出する機能を備えた制御器とにより構成されている。
つまり、ハイブリッド用モータ(電動モータ)35の出力(駆動力)は、出力軸46、ギヤ47、出力ギヤ45を介して出力側ディスク41に入力されるとともに、出力軸46、遊星歯車機構32の太陽ギヤ54、遊星ギヤ53、キャリア38、ギヤ39,37,36、入力軸31aを介して入力側ディスク40に入力されるので、これらによる回転数の変化を考慮して、ハイブリッド用モータ(電動モータ)35を駆動させて、エンジン回転数に同期して、バリエータ31を作動させる。
また、バリエータ31にイナーシャによる過度なトルクが入力されるのを防止できるので、バリエータ31のトラクション伝達部のグロススリップを防止することができる。このため、皿ばね与圧を低く設定することができるため、高速巡航時の燃費悪化を防止できる。
すなわち、図2に示すように、入力側ディスクと出力側ディスクとによって挟持されているパワーローラ11は、トラニオン15によって支持されているが、このトラニオン15の下端部には、駆動ロッド(トラニオン軸)16が設けられている。この駆動ロッド16には、油圧ピストン17が固定されている。そして、油圧ピストン17は駆動シリンダ18内に油密に設けられている。これら油圧ピストン17と駆動シリンダ18とで、トラニオン15を、その軸方向に変位させる駆動装置20を構成している。
トラクション力(2Ft)は、下記の式で表すことができる。
2Ft=ピストン(油圧ピストン17)面積×差圧
そして、イナーシャによってバリエータ31に過度なトルクが入力されないように、つまり、変速制御ピストン(油圧ピストン)17の差圧が閾値以下になるように、ハイブリッド用モータ(電動モータ)35を制御することによって、バリエータ31に入るトルクを低減できグロススリップを防止できる。
図3は、第2の実施の形態の無段変速機を示すスケルトン図である。この図に示す無段変速機が、図1に示す第1の実施の形態の無段変速機と異なる点は、エンジン33とバリエータ31との間にクラッチ70を設けた点であるので、以下ではこの点について説明し、第1の実施の形態と同一の構成には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
本実施の形態では、スタータモータ34によるエンジン始動時にクラッチ70を締結しない状態(断にした状態)にしておき、エンジン回転数に同期してハイブリッド用モータ(電動モータ)35を駆動する。もしくは、変速制御ピストン(油圧ピストン17)の差圧が閾値以下になるようにハイブリッド用モータ(電動モータ)35を制御する。
ハイブリッド用モータ(電動モータ)35の回転数は、入出力ディスクから計算される変速比が規定変速範囲内になるように制御を行う。エンジン33が完爆後でイナーシャによるトルクが十分に低くなり、油温が十分に温まった後にクラッチ70を締結する。
また、本実施の形態では、ギヤ機構を、出力軸46、ギヤ47、出力ギヤ45および出力軸46、遊星歯車機構32、ギヤ37,36等によって構成したが、他のギヤ機構によって構成してもよいし、遊星歯車機構も図1および図3に示すようなものに限らず、他の遊星歯車機構を使用してもよい。
32 遊星歯車機構(ギヤ機構)
12 入力側ディスク
33 エンジン
34 スタータモータ
35 ハイブリッド用モータ(電動モータ)
49 ダイレクトモードクラッチ(クラッチ)
51 出力軸
56 ローモードクラッチ(クラッチ)
Claims (1)
- エンジン始動用のスタータモータと、エンジン出力を所定の変速比で変換するトロイダル型のバリエータと、前記エンジンの出力および/またはバリエータの出力が伝達されるギヤ機構と、このギヤ機構と出力軸とを断接するクラッチと、前記ギヤ機構に連結された電動モータとを備えた無段変速機において、
前記電動モータは前記スタータモータによるエンジン始動時に、前記電動モータの出力を前記ギヤ機構を介して前記バリエータの出力側ディスクおよび入力側ディスクに入力することによって、前記バリエータをエンジン回転数に同期して作動させることを特徴とする無段変速機。
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