JPH0656199B2 - 高動力車両駆動装置 - Google Patents

高動力車両駆動装置

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JPH0656199B2
JPH0656199B2 JP61143099A JP14309986A JPH0656199B2 JP H0656199 B2 JPH0656199 B2 JP H0656199B2 JP 61143099 A JP61143099 A JP 61143099A JP 14309986 A JP14309986 A JP 14309986A JP H0656199 B2 JPH0656199 B2 JP H0656199B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレースカーのごとく相対的に高出力のエンジン
と相対的に重量の軽い車両用の駆動装置に関する。
かかる車両は基本的にきわめて過大な動力を与えられて
いる。一般に、低速での加速時には車両に全エンジン出
力を加えることはできない、即ち、過大なエンジン出力
を加えれば被駆動輪がスリップし、かえって車の加速に
利用しうる力の量を低下させるだけなのでトルク伝達は
制限されねばならない。更に、かかる車は大きな速度範
囲をカバーしなければならず、そして高出力エンジンは
所望の出力および速度範囲に微細に調整されているので
良好且つ効率的にエンジン性能を引き出すために変速機
もエンジン出力調整に正確に伝達比を整合することが重
要である。レースカー変速機は一般に全順方向車両速度
範囲をカバーするために５速の歯車をもった有段変速機
であってその結果、エンジンを最適速度に維持すること
を全く不可能にしている。
トルクの一部だけが速度比変更構体および／またはトル
クコンバータを介して伝達され他の部分は機械的ギヤリ
ングにより駆動輪に直接伝達されるようにしたスプリッ
ト・トルク配置をそなえた変速機はすでに用いられてい
る。また、流体式トルクコンバータおよび／または速度
比変更構体の代わりに無段変速機を用いるこの種の変速
機配置も知られるようになってきている。しかし、車両
は低速での加速時に車輪に最も大きなトルクを必要とす
るので、低車両速度でかつ高エンジン回転速度において
駆動輪に所望のトルクを与えるためにかかる変速機構体
は歯車列ループを介してトルク再循環をする方式とする
のが普通である。このようなギヤ配置は自動車用変速機
におけるトルクコンバータおよび多くの工業的適用のた
めの静圧駆動装置と共に広く用いられている。再循環方
式のかかる配置に無段変速機構を用いると、変速機の出
力回転速度が低いときには無段変速機構は低い回転比の
状態にあり、出力回転速度が増大するにつれて無段変速
機構は高い回転比へと変化する。この場合、変速機出力
速度範囲は無段変速機構の出力速度範囲よりも広いが、
トルク再循環の故に無段変速機構の負荷は相対的に高い
状態となり、その結果、高速走行時においても無段変速
機構の負荷が大きい。
本発明の高い出力対重量比の車両において、エンジンに
はエンジン動力を駆動輪に伝達するための無段変速機が
組み合わされている。この変速機はエンジンに結合され
遊星歯車構体のリング歯車を担持する入力軸を有し、遊
星歯車構体の遊星歯車は変速機出力軸に作動連結された
遊星キャリヤ上に支持され、太陽歯車は他端にトロイド
状牽引ローラ無段変速機のトロイド状ディスクの一方を
担持する中空軸の一端に装着され、トロイド状ディスク
の他方のものは前記中空軸を貫通する変速機入力軸の端
に装着されている。この配置において、太陽歯車は、牽
引ローラ変速機が最高の増速位置にあるとき、リング歯
車１５とは逆方向に回転し、遊星歯車が旋回し出力軸が
最も遅い速度で回転する。
無段変速機構の出力軸が最もゆっくり回転する最低の変
速比においては、変速機の出力軸の回転速度は最も速
い。変速機出力軸の速度がゼロ又はその近傍において
は、変速機出力軸から非常に高いトルクを取り出せるか
ら、理論的には無段変速機構に大きな負荷を受けること
になる。しかし、かかる高いトルクは比較的軽量の車両
の車輪には加わることはなく、レースカー等の車両はご
く短時間低速で用いられるだけである。それ故、無段変
速機構は最高の理論的出力トルクのために設計する必要
はなく、むしろ、無段変速機構を介して伝達されるべき
トルクが最低か中位のレベルにある場合に無段変速機構
の出力軸が低速側かあるいは中位の速度にある高車両速
度作動状態のために設計してよい。その結果、無段変速
機構は比較的低い負荷だけのために設計すればよく、従
って、小型軽量で比較的廉価で耐久性も十分高い。
第１図は後輪駆動を有するレースカーを概略的に示し、
エンジン１は後部駆動輪２の前側に配置され、変速機１
０は後部駆動輪２の後側に配置され、差動機４は両者間
に配置され、該差動機から車輪２へは車輪を駆動するた
めに半軸５が延びている。
第２図は本件出願人の米国特許第4,086,820号または第
4,484,487号に開示された型式のものであって遊星歯車
構体１２と組合わされた牽引ローラ無段変速機１１から
成る変速機１０を断面図で示し、これらはすべてハウジ
ング１３内に配置されている。
変速機１０は通常の方法でエンジン・クラッチと係合す
る入力軸１４を有する。この入力軸１４は変速機を貫通
しており、そしてこの入力軸上にはそれと一体回転可能
に遊星歯車構体１２のリング歯車１５が装着されてい
る。その自由端において、入力軸１４は牽引ローラ無段
変速機１１の一方のトロイド状ディスク１６を担持し、
他方のトロイド状ディスク１７は入力軸１４が貫通する
中空軸１８の一端上に装着されている。その他端におい
て、中空軸１８は遊星歯車構体１２の太陽歯車１９を担
持している。リング歯車１５と太陽歯車１９との間の環
状空間内にこれらの歯車と係合して配置された複数の遊
星歯車２０は中空軸１８上に回転可能に支持され、平歯
車２２を担持する遊星キャリヤ２１上に装着されてい
る。ハウジング１２内に回転可能に支持されている出力
軸２３上には平歯車２２と係合して出力平歯車２４が装
着され、この出力軸はハウジング１２の外部に取付けら
れた差動歯車と係合するためのピニオン歯車２５を担持
している。
当業界で公知のように、両トロイド状ディスク１６およ
び１７は牽引ローラ２９および３０を該トロイド状ディ
スク１６および１７と係合させるに必要な軸方向推力を
与えるようになされた軸方向静圧軸受構体２６および２
７をそなえている。駆動軸１４の端部には変速機作動の
ための、特に静圧軸受構体のためおよび伝達比制御のた
めの油圧を供給するのに必要とされる油圧ポンプ３１が
設けられている。ハウジング１３は差動機４に直接取付
けられ、差動機４は後輪駆動後部エンジン車において習
慣的であるようにエンジンのクラッチ・ハウジング上に
装着されている。それは４つのボルトによってのみ装着
されており、好ましくは、車から後方へ容易且つ急速に
移動せしめられレース時に必要とあれば新たな変速機と
交換できるように後部車軸の背後に配置されている。与
えられた配置では、変速機交換は油圧系統等のすべての
必要な連結が単純にスライド・イン連結であれば実際に
は一分未満で行ないうる。
作動 エンジン１により入力軸１４が回転し、それと一体にリ
ング歯車１５およびトロイド状ディスク１６が一方向に
回転するとトロイド状ディスク１７および太陽歯車１９
が逆方向に回転する。リング歯車１５の周速は太陽歯車
の逆方向周速よりも実質的に高いので、遊星キャリヤ２
１はリング歯車と同一方向に、しかし低下した速度で太
陽歯車１９のまわりを回動し、遊星キャリヤ２１の回転
は平歯車２２、出力歯車２４、軸２３を経てピニオン歯
車２５に伝達される。リング歯車１５に対する太陽歯車
１９の速度は牽引ローラ無段変速機１１の回転比を変え
ることにより調節可能である。
もし、第２図に示すごとく、牽引ローラの枢軸位置が最
大減速位置にあれば、リング歯車に対して回転方向が反
対となるトロイド状ディスク１７と太陽歯車１９の速度
は相対的に低いので変速機出力軸は高速になる。反対方
向に回転する太陽歯車１９の回転速度がリング歯車１５
に対してきわめて高くなるように回転比を変更すると、
遊星歯車２０は旋回し、遊星キャリヤ２１と平歯車２２
はゆっくりと回転する。実際には、太陽歯車の反対方向
の回転速度は、リング歯車の周速よりも大きくなるよう
であれば、遊星歯車が旋回し、遊星キャリヤ２１および
平歯車２２が太陽歯車と同一方向に回転する、即ち、出
力軸２３が逆転する。第２図に示すような配置において
は、トロイド状ディスク１６と牽引ローラ２９，３０と
の最大接触円の直径とトロイド状ディスク１７と牽引ロ
ーラ２９，３０との最小接触円の直径の比がリング歯車
直径と太陽歯車直径の比よりも大きい場合に上記のよう
になる。しかし、レースの場合には逆方向作動は必要で
ないから、第２図に係る配置の寸法においては逆方向作
動は達成しえない。ただし、それは順方向速度変化範囲
を僅かに犠牲にして太陽歯車１９の直径を増大させるだ
けで容易に得られる。
原理的には同じであるが、第３図に示したような変速機
は第２図のそれとは構造が異なる。エンジンの出力軸と
結合されるべき入力軸５１は変速機ハウジング５０内に
回転可能に支持されており、該変速機ハウジングの内部
では入力軸には主クラッチ構体５２および入力軸と一体
回転可能に装着された第１の歯車５３が関連せしめられ
ている。歯車５３は一端に遊星型変速機５９の太陽歯車
５８を担持する中間軸５７上に装着された出力トーリッ
ク・ディスク５５，５６を有する二子トロイド状牽引ロ
ーラ無段変速機の入力トーリック・ディスク構体５４と
係合している。遊星型変速機の遊星歯車または遊星ロー
ラ６０は変速機ハウジングの外部に差動機のリングギヤ
と係合するためのピニオン歯車６３を担持する変速機出
力軸６２に連結された遊星キャリヤ６１上に回転可能に
支持されている。遊星型変速機のリング６４は中間軸５
７上に回転可能に支持されていて歯車６５を担持してお
り、この歯車６５は入力軸５１上に回転可能に支持され
ている駆動歯車６６と係合している。クラッチ構体５２
は、例えば歯車６６を入力軸５１と係合させるためのク
ラッチ板構体６７を含む。また、逆方向回転のために歯
車６６と係合してその回転を防止するためのバンド・ブ
レーキ７０も設けられているが、該逆方向回転期間中
は、クラッチ６７は歯車６６の停止を許すべく係脱して
いなければならない。
牽引ローラ変速機はレースカーに用いられる場合に駆動
装置により取扱われるべき高い動力（８００馬力）の故
に二子構造である。両トロイド状牽引ローラ無段変速機
構体は同時に、且つ第２図に示したものと同様にして作
動するため詳細な説明は省略する。
この変速機の作動も第２図のものと同様である。レース
カーに設置される場合には、車両のエンジンは入力軸５
１に直接結合され、クラッチ６７は駆動歯車６６を介し
て遊星変速機リング６４に動力を伝達するための主クラ
ッチとして作用する。入力軸５１はまた歯車５３を経て
トーリック・ディスク構体５４を駆動する。二子牽引ロ
ーラ変速機構体７１は、該牽引ローラ無段変速機構体に
より設定される回転比に依存する速度で太陽歯車または
太陽ローラ５８を作動するように中間軸５７に運動を伝
達する。遊星変速機５９のリング６４は、クラッチ６７
が入力軸５１に係合しているときに歯車６５と一体的に
入力軸５１と逆方向に、且つ入力軸５１の速度に対応す
る速度で回転する。入力軸５１とリング６４との回転速
度の比は、出力軸６２が一般に順方向、即ち、太陽歯車
または太陽ローラ５８とは逆方向に回転するようにリン
グ６４の回転方向とは逆の方向に回転する太陽歯車また
は太陽ローラ５８の周速がリング６４の周速よりも常に
実質的に低くなるように選択される。これはゼロ出力速
度以上の比較的大きな順方向速度比変更の可能性を与え
るものである。逆方向作動のためには、クラッチ６７が
係脱され、歯車６６およびリング６４を静止状態に保持
するように逆方向バンド・ブレーキ６８が作動される。
その結果、遊星キャリヤ６１および出力軸６２が太陽歯
車または太陽ローラ５８と同一方向に、しかし実質的に
より低い速度で、即ち、低速逆転で回転することにな
る。レースカーには逆方向作動が用いられる機会は少な
いが、第３図に係る配置では付加構成素子をほとんど加
えず、また重量および費用もほとんど増大させることな
く逆方向回転が可能になる。また完全係脱もこの変速機
ではクラッチ６７の係脱と同時にブレーキ６８の係脱に
より達成できる。このときには駆動歯車６６が遊星変速
機リング６４および遊星部材６０と共に自由に回転する
ことを許されるので変速機を介してトルクが伝達されな
い。この配置では主エンジン・クラッチは必要としな
い。
本発明に係る駆動装置は具体的には9000rpmで７５０馬
力のエンジンをそなえ重量約１５００bs（約６８１k
g）のレースカーのために開発されたものである。そし
てすべての開発設計パラメータを与えるコンピュータ・
プリントアウトが付属せしめられている。本発明に係る
配置を実行可能、且つ事実有利にする主要因は低速度時
に駆動輪に適用可能な動力を利用しうるエンジン動力の
僅か数分の一に制限するような比較的大きいエンジン出
力対車両重量比にある。なお、コンピュータ・プリント
アウトでは車輪推力は１６００bs（７２６．４kg）が
限度であることを示した。これはスリップする直前の車
輪の摩擦により達成できる値に近い。よって、牽引ロー
ラ変速機を介して伝達されるトルクもこれをこえること
はない。
本発明に係る配置の利点は、特にレースカーにとっては
非常に重要である。即ち、無段変速機構はエンジン動力
の半分より以上を受けることは絶対にないため比較的小
さくて軽量である。無段変速機構が負荷のより大きな部
分を分担をする低速においては、負荷は車輪スリップに
より制限され、高速においては無段変速機構は負荷の約
１５％しか負担せず、遊星歯車構体により負担される８
５％は最小の損失しか含まない。これは９８％までの効
率を可能とするものである。レースカー変速機は一般に
高い応力を受け、６レースかそれ以下の短い寿命を持つ
のが普通である。無段変速機構は高速走行時にはほとん
ど動力を負担せず高応力をもたらす低速度走行時は短時
間にわたってしか用いられないので、比較的長い変速機
寿命が期待でき、しかも伝達比を常に最適の値に正確に
調節しうる連続可変変速機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は無段変速機構を含む車両駆動変速機をそなえた
車両の概略的上面図、 第２図は車両駆動変速機の一実施例の断面図、 第３図は車両駆動変速機の他の実施例を示す図である。 ［主要部分の符号の説明］ エンジン……１ 駆動輪……２ 変速機……10 牽引ローラ無段変速機……11 遊星歯車機構……12 入力軸……14；51 リング歯車……15 トロイド状ディスク……16,17 中空軸……18 太陽歯車、太陽ローラ……19；58 遊星歯車、遊星ローラ……20；60 遊星キャリヤ……21；61 平歯車……22 牽引ローラ……29,30 主クラッチ構体……52 遊星型変速機……59 バンド・ブレーキ……70

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高動力車両駆動装置であって、無段変速機
    を有するエンジンを含み、該無段変速機は前記エンジン
    の動力をその入力軸に伝達するために前記エンジンに連
    結され、前記無段変速機の出力軸は車両の駆動輪に連結
    され、 前記無段変速機は、前記入力軸と一体回転可能に装着さ
    れたリング歯車と、中心の太陽歯車と、前記リング歯車
    と前記太陽歯車との間の環状空間内にこれらと係合して
    配置され、前記無段変速機の出力軸と一体回転可能に支
    持された遊星キャリヤ上に回転可能に支持された遊星部
    材と、を含む遊星駆動構体と；対向して配置されたトロ
    イド状牽引ディスク及び該両牽引ディスク間で揺動可能
    な牽引ローラを有し、該牽引ローラは互いに逆の回転方
    向に且つ前記牽引ローラの揺動位置に依存する回転比で
    前記牽引ディスクに運動を伝達するために前記牽引ディ
    スクと係合しているトロイド状牽引ローラ無段変速構体
    と；で構成され、 前記一対のトロイド状ディスクの一方は前記無段変速機
    の入力軸にこれと一体回転可能に連結され、他方は前記
    太陽歯車に、該太陽歯車を前記リング歯車とは逆方向に
    且つ前記牽引ローラの揺動位置に依存する速度で駆動す
    るように連結されていることを特徴とする、高動力車両
    駆動装置。
  2. 【請求項２】前記他方のトロイド状ディスクおよび前記
    太陽歯車は中空軸の両端に配置され、前記変速機入力軸
    は前記中空軸を貫通し前記他方のトロイド状ディスク側
    の一端に前記一方のトロイド状ディスクを担持し、前記
    太陽歯車側の他端に前記リング歯車を担持している特許
    請求の範囲第１項に記載の高動力車両駆動装置。
  3. 【請求項３】前記遊星キャリヤはその上に装着された平
    歯車を有し、該遊星キャリヤ及び該平歯車は前記中空軸
    上に回転可能に支持され、該平歯車は前記出力軸上に装
    着された出力歯車と係合している特許請求の範囲第２項
    に記載の高動力車両駆動装置。
  4. 【請求項４】前記トロイド状牽引ローラ無段変速機構体
    は二つの同軸上に配置されたトロイド状変速機を含み、
    該両トロイド状変速機に共通の中央の入力トーリックデ
    ィスク構体は前記入力軸に連結され、出力トーリックデ
    ィスクは前記遊星駆動構体の太陽歯車に関連する軸上に
    装着されている特許請求の範囲第１項に記載の高動力車
    両駆動装置。
  5. 【請求項５】前記入力軸は前記出力軸に対して平行に離
    隔して支持され、前記入力トーリックディスク構体は前
    記入力軸上の歯車と係合した第１の歯車を備え、前記リ
    ング歯車は前記入力軸上の第２の歯車と係合した歯車を
    担持している特許請求の範囲第４項に記載の高動力車両
    駆動装置。
  6. 【請求項６】前記第２の歯車は前記入力軸上に回転可能
    に装着され、前記入力軸との一体回転のために該第２の
    歯車と前記入力軸との選択的な係合を許すクラッチを備
    え、該第２の歯車はそれをロックするための制御手段を
    有する特許請求の範囲第５項に記載の高動力車両駆動装
    置。
JP61143099A 1985-06-20 1986-06-20 高動力車両駆動装置 Expired - Lifetime JPH0656199B2 (ja)

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