JPH08500419A - 連続可変比変速機の又はそれに関する改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特にトロイダルレースローリングトラクション形の連続可変比変速機（「ＣＶＴ」）であり、原動機がトルクコンバータ（１）または他の滑り可能な始動装置によって比変更構成部材（「バリエータ」）に接続されている。ＣＶＴ出力部（３６）は、バリエータ出力部（２３）と、さらに固定比歯車装置（３７、３８）及び一方向クラッチ（５３）を介して始動装置の出力部とに接続されている。低速では、前進及び後退の両方において、駆動力が固定比歯車装置を介して原動機からＣＶＴ出力部へ伝達される。前進駆動では、バリエータ出力部の速度が上昇すると、バリエータ出力部の速度が固定比歯車装置を超えた時、一方向クラッチ（５３）の作動によって動力伝達経路が固定比歯車装置からバリエータ出力部へ変化する。バリエータがトロイダルレース形である場合、さらなる一方向クラッチ手段（５４）を設けることによって、固定比歯車構成部材が一方向のみに回転できるようにし、それによってそれらが実質的に一方向のバリエータ構成部材に逆回転を加えるのを防止できるようにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 連続可変比変速機の又はそれに関する改良 本発明は、原動機の回転出力部と回転使用点との間で動力を可変速度比で伝達 するＣＶＴ、すなわち連続可変比変速機に関するものである。本発明はそのよう な変速機全般に関するが、特に自動車に関するものである。 多くの公知の形式のＣＶＴの無段可変比変更装置（バリエータ）はゼロ比を得 ることができない、すなわち０以外の入力速度に応答してゼロ出力速度を得るこ とができない。このため、多くの設計者は、ＣＶＴ内にバリエータに加えて、般 的にトルクコンバータまたは他の流体動力カップリングの形式の始動装置を設け ている。原動機が停止状態から始動する時、原動機はその装置及び歯車装置によ って従動ホィールに連結され、バリエータは駆動系統から切り離されている。イ ンペラがアイドル速度で回転する時、下流側の歯車装置及びホィールまたは他の 従動部材を回転させるには不十分なトルクがタービンに伝達されるようにカップ リングの特性が定められている。そのような変速機では、スロットルが最初に開 いた時、バリエータを切り離し状態に維持して、ホィールを停止状態から前進ま たは後退方向へ移動させることができる十分なトルクをタービンに加えることが できるように原動機がカップリングインペラを加速することが一般的である。そ の後、スロットルが開き続けると、タービンの回転速度がインペラの回転速度に 一致する方向へ上昇することは当該分野では周知である。そのような一致が得ら れると、この形式の変速機では、原動機に直結されているバリエータを出力部に 接続し、バリエータ比を上昇させることによって動力を歯車装置からバリエータ ヘ移すことが一般的であった。 特許明細書GB-B-2025545がこの種類の変速機を記載している。しかし、変速機 に２本の同心状の入力軸がある、すなわち一方は直接的に原動機からバリエータ まで、他方は流体動力カップリング（またはその同等物）から固定比歯車までで あるため、主要構成部材の配置が制約を受ける。これは、特に軸方向長さが大き いためにべルトの代わりにトロイダルレースローリングトラクション形のバリエ ータを用いる時に問題となる。また、バリエータがショックを伴わないで固定比 歯車装置から駆動力を引き継ぐことができるようにべルトの比を調節することは 容易ではない。他方、トロイダルレースバリエータは、歯車装置に同期した比へ 自動的に移動し、そのためにこれらの２つを平行に用いることができる、すなわ ち単一の入力軸を備え、バリエータ用の個別のクラッチは必要ない。このため、 設置の融通性が向上する。例えば主要構成部材（カップリング、歯車装置、バリ エータ）の軸方向の順序を変更することができる。 全体的な効率のため、従来形ロックアップトルクコンバータを始動装置として 使用することができ、動力がバリエータヘ、またはその逆に移される直前にロッ クアップクラッチが連結されるのが好ましい。 次に、本発明を一例として添付の図面を参照しながら説明するが、この図面は 一部は概略的であるが、大部分はバリエータ及び副軸の両方の軸線を含む断面で ＣＶＴを示している。 トルクコンバータ１は、インペラ２と、ステータすなわちリアクタ３と、ター ビン４とを有している。インペラ２は原動機５に接続されている。リアクタ３は 、スプラグ１０を介してＣＶＴケーシング６に接続しており、このケーシング６ は、インペラ２を回転させる軸受７を支持している。シール８がケーシング６か らの漏れを防止している。ケーシング６のキャビティ９内には供給源１１から供 給されるポンプ１７が設けられており、これはインペラ２によって駆動され、ま た加圧オイルをバリエータ及び（後述する）クラッチヘ、また最初に概略的に１ ２で示されている導管を介して、次に軸１５内に形成されたドリル孔１３、１４ を介してコンバータ１へ送り、軸１５は軸受１６によって支持されてタービン４ に接続されている。 軸１５は、トロイダルレースローリングトラクション形のバリエータ１８の入 力軸を構成しており、このバリエータは向き合った入力ディスク１９及び２０と 、軸受２４で入力軸１５の回りに回転するリング形出力部材２３に取り付けられ た対抗する向きの出力ディスク２１及び２２とを有している。制御機構３４によ って矢印２６に示されているように取付向きを変更できるローラ２５（１つだけ が概略的に図示されている）が、公知のようにローラ／ディスク接合面に形成さ れた薄い流体膜を介して入力及び出力ディスク間で可変比で駆動力を伝達する。 ディスク１９は軸１５に固定されているが、ディスク２０は２７でそれにスプラ イ ン結合されているため、ディスク及び軸は共転するが、限定された相対的な軸方 向移動が可能である。ディスク２０はリングシール２８を支持しており、端部ハ ウジング２９によって構成されたシリンダ内のピストンを構成する。シリンダキ ャビティ３０は、トルクコンバータ１のインペラ２及びタービン４間に介在して いるロックアップクラッチ３３の作動も制御する制御機構３２によって、流体源 １１及びポンプ１７に接続されている。クラッチ３３には、インペラ及びタービ ン間の滑り易さを除去する作用がある。３２によって命令された時、ポンプ１７ が加圧流体をキャビティ３０へ送り込み、これによってバリエータ１８のディス ク及びローラに端部負荷が加えられるため、バリエータが駆動力を伝達すること ができる。同じ圧力がローラ制御機構３４に加えられて、バリエータの入力部及 び出力部にトルクを発生する。 軸１５に平行に配置されている副軸３５には、ＣＶＴの出力部材を構成し、般 的に最終駆動歯車及び差動装置を介して従動ホィールに接続されている最終駆動 ピニオン３６が支持されているが、それらのさらなる部品は図示されていない。 軸１５は永久的に固定比減速歯車装置３７、３８に接続されており、歯車３８は 副軸３５回りに回転可能である。チェーン３９を介して、バリエータ出力部２３ がやはり副軸３５に回転可能に取り付けられているリング４０を駆動するが、リ ング４０はクラッチ４１の連結によってその軸にロックすることができ、そのピ ストン４２は機構５２によって制御され、軸３５内のドリル孔４３、４４を介し てポンプ１７に接続されている。歯車３８の端部４５は、軸３５に形成されてい る太陽歯車４８と環状歯車４９の両方と係合している二重遊星歯車４６、４７の キャリヤとして機能するように形成されている。環状歯車４９はやはり機構５２ によって制御されるバンドブレーキ５１と接触しているリング５０に形成されて いる。第１スプラグまたは他の形式の一方向クラッチ５３がキャリヤ４５とリン グ４０との間に介在し、また第２のそのようなクラッチ５４が歯車３８とケーシ ング６との間に介在している。 「ニュートラル」または「パーク」を選択して原動機５を停止状態から初めて 始動させた時、クラッチ３３、４１及びブレーキ５１は不作動状態にある。ここ でクラッチ４１を連結するように制御装置５２を作動させることによって前進駆 動を選択すると、その駆動力が原動機５からロック解除状態のコンバータ１、軸 １５、歯車３７、３８、スプラグ５３及びリング４０及び副軸３５間の噛み合い 連結を介してピニオン３６へ伝達される。最初はローラ制御機構３４内に圧力が ないため、トルクがバリエータを介して伝達されることはなく、従ってバリエー タは空転してローラ２５は歯車対３７、３８と同じ有効比になる（すなわちチェ ーンの比を考慮に入れる）。前進クラッチ４１の代わりに後退ブレーキ５１を連 結するように制御装置５２を作動させることによって後退駆動が選択された場合 、バリエータ１８は同様に空転するが、駆動系統の最終構成部材は、歯車３７、 歯車３８及び取り付けられた遊星歯車キャリヤ４５と、制動された環状歯車４９ に噛み合った遊星歯車４６、４７と、太陽歯車４８を介した副軸３５とになった であろう。しかし、上記の２状態でバリエータ１８は空転して動力を伝達しない が、その構成部材は回転しているため、ローラとディスクとの間に流体膜が形成 され、動力伝達を開始する時に備えている。 スプラグ５３が一方向に作動するため、後退駆動力は、固定歯車装置３７、３ ８によってのみ、またブレーキ５１が係合している時だけ得られる。しかし、前 進駆動では、前述したように原動機５の加速に応じて最終駆動ピニオン３６が加 速するので、トルクコンバータ１のタービン４がインペラ２に対して加速して、 やがてロックアップ位置に達した時、これらの２部材がほぼ同一速度で回転する 。クラッチ３３を連結し、それによってポンプ１７が制御圧力をローラ制御機構 ３４及びキャビティ３０に加える（そのようにしてバリエータ端部負荷を発生す る）ように機構３２が作動する場合、原動機及びリング部材４０間の駆動力が固 定歯車装置３７、３８からバリエータからの出力チェーン３９へ移る。チェーン ３９の速度が上昇すると、ローラ２５が高い方の比へ向きを変えるため、歯車３ ７、３８が前と同様に回転し続けても、スプラグ５３によってリング４０がキャ リヤ４５をオーバランする。 従って、トルクコンバータ１と平行なクラッチ３３の組み合わせは、ＣＶＴを 停止状態から始動させることができるようにする滑りと、移動時に、特にエンジ ン速度が低いオーバドライブの際にＣＶＴが最大効率で作動すべきであるという 要求を可能にする何らかの構成部材がなくてはならないという必要性を満たすま さに１つの方法を提示している。コンバータ１の変更例として、ロックアップク ラッチを備えた、またはそれを備えていない２部材流体動力カップリング（流体 フライホィール）、遠心または油圧作動式摩擦クラッチ及び磁粉クラッチがある 。しかし、これらはいずれもトルクコンバータによって与えられる高い滑り率で のトルク増倍という追加特徴を与えない。このため、トルクコンバータの使用に よって特に２つの有益な効果が得られる。第１として、バリエータ比範囲が、他 の始動装置を用いて同じ全体的なトルク比範囲を与えるために必要なものに比較 して小さくなる。第２に、動力の流れを固定比経路からバリエータヘ移すために バリエータ制御圧力を加える前にロックアップクラッチを連結した場合、バリエ ータは最大エンジン入力トルクより高い入力トルクを受ける必要がない。 トロイダルレースローリングトラクション形のバリエータは作動が実質的に一 方向であるため、第２の一方向クラッチ５４の機能は、車両が前進クラッチ４１ を連結した状態で後退するか、後退ブレーキ５１を連結した状態で前進する場合 等に、ＣＶＴの出力端部から歯車３８、３７を介してバリエータ１８に逆回転が 加えられる可能性をなくすことである。バリエータ１８の一方向回転は、例えば ケーシングとリング４０または軸１５との間にスプラグを設ける等によって固定 歯車３８、３７を迂回する他の方法で達成することもできる。 図示の実施例の他の利点は以下の通りである。第１は、制御圧力が加えられる 前にバリエータ１８は自動的に固定歯車装置と同期するので、それを連結するた めの特別なクラッチが必要ないことである。第２は、バリエータ及び下流側の全 構成部材を、原動機の出力部に直接的に取り付けられた従来形ロックアップトル クコンバータを有するいずれの装置にも、他の従来形変速機に代えて、組み込ん で改善することができる容易さである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年８月１９日 【補正内容】 補正明細書 これは、特に軸方向長さが大きいためにベルトの代わりにトロイダルレースロー リングトラクション形のバリエータを用いる時に問題となる。 本発明によるＣＶＴの重要な特徴は、バリエータに加えられる制御力がゼロま で低下した時はいつも、それが固定比歯車装置と同じ比になろうとする方式でバ リエータが作動することである。このため、本発明によるＣＶＴは、Ｖべルトバ リエータのプーリシーブにその負荷シリンダによって油圧式に加えられる制御力 がない場合にバリエータが対応の固定比歯車装置の比になろうとしないで既得の 比に自動的に留まろうとする米国特許第5,088,352号の明細書に記載されている ものと対比される。従って、本発明及び米国特許第5.088,352号のバリエータは 、制御圧力が取り除かれている時にまったく異なった動作をする。これの１つの 結果として、本発明のバリエータでは、バリエータ及びＣＶＴ出力部間に単一の 一方向クラッチと単一の油圧または他の連結可能なクラッチとを設けるだけで、 例えば一般的な自動車の用例では大部分の時間で行われる前進方向の駆動を伝達 できるようにＣＶＴを構成することが可能になる。米国特許第5,088,352号に記 載されている機構を前進駆動させる作動は、ＣＶＴの対応部分に１つの一方向ク ラッチと２つの油圧クラッチを設けなければ不可能である。 また、バリエータがショックを伴わないで固定比歯車装置から駆動力を引き継 ぐことができるように比制御式バリエータの比を調節することは容易ではない。 他方、トルク制御式バリエータは、歯車装置に同期した比へ自動的に移動し、そ のためにこれらの２つを平行に用いることができる、すなわち単一の入力軸を備 え、バリエータ用の個別のクラッチは必要ない。このため、設置の融通性が向上 する。例えば主要構成部材（カップリング、歯車装置、バリエータ）の軸方向の 順序を変更することができる。 全体的な効率のため、従来形ロックアップトルクコンバータを始動装置として 使用することができ、動力がバリエータヘ、またはその逆に移される直前にロッ クアップクラッチが連結されるのが好ましい。 次に、本発明を一例として添付の図面を参照しながら説明するが、この図面は 一部は概略的であるが、大部分はバリエータ及び副軸の両方の軸線を含む断面で ＣＶＴを示している。 トルクコンバータ１は、インペラ２と、ステータすなわちリアクタ３と、ター ビン４とを有している。インペラ２は、原動機５に接続されている。リアクタ３ は、スプラグ１０を介してＣＶＴケーシング６に接続しており、このケーシング ６は、インペラ２を回転させる軸受７を支持している。シール８がケーシング６ からの漏れを防止している。ケーシング６のキャビティ９内には供給源１１から 供給されるポンプ１７が設けられており、これはインペラ２によって駆動され、 また加圧オイルをバリエータ及び（後述する）クラッチヘ、また最初に概略的に １２で示されている導管を介して、次に軸１５内に形成されたドリル孔１３、１ ４を介してコンバータ１へ送り、軸１５は軸受１６によって支持されてタービン ４に接続されている。 補正請求の範囲 １． 原動機（５）に接続される回転可能な入力部（１５）と、従動部材に 接続される回転可能な出力部（３６）とを有していて、その入力部は滑りが可能 な始動装置（１）に連結され、その始動装置からの出力は可変比構成部材（「バ リエータ」）と、固定比構成部材（３７、３８）及び第１の一方向クラッチ（５ ３）との両方に接続可能であり、これらの２つの構成部材の出力は共にＣＶＴ出 力部に接続されていて、バリエータは（１７で発生した）油圧によって（３２を 介して）制御される連続可変比変速機（「ＣＶＴ」）において、油圧がない場合 にはバリエータは固定比構成部材（３７、３８）と同じ比になり、また前進駆動 の場合は第１の一方向クラッチ（５３）と組み合わせることによって単一の油圧 クラッチ（４１）で十分にＣＶＴ出力部へ動力を伝達することができることを特 徴とするＣＶＴ。 ２． 始動装置が与えることができる滑り易さを除去することができる連結 可能なクラッチ（３３）を設けている請求項１のＣＶＴ。 ３． 始動装置は、インペラ入力部材（２）及びタービン出力部材（４）を 備えた流体動力カップリングを有しており、連結可能なクラッチはそれらを接続 して一体状に移動できるようにする請求項２のＣＶＴ。 ４． バリエータはトロイダルレースローリングトラクション形である請求 項１のＣＶＴ。 ５． 連結可能なクラッチ及びトロイダルレースバリエータの制御を組み合 わせることによって、クラッチの連結が、バリエータに対する（30、34を介した ）作動圧力の加圧に先行するか、同期するようにした請求項２〜４のいずれかの ＣＶＴ。 ６． 固定比構成部材は常時駆動されているが、それと変速機出力部との接 続は、第１の一方向クラッチ（５３）を介してバリエータ出力によってオーバラ イド可能であるように構成された請求項１のＣＶＴ。 ７． 固定比構成部材は、前進駆動の場合に前進駆動クラッチ（４１）を介 して変速機出力部と係合可能である請求項１のＣＶＴ。 ８． 固定比構成部材は、後退駆動の場合にブレーキ（５１）またはクラッ チ形式の装置を介してＣＶＴ出力部と係合可能である請求項１のＣＶＴ。 ９． ブレーキまたはクラッチ形式の装置は、ブレーキが係合した時に固定 比構成部材をＣＶＴ出力部に接続できるように係合する遊星歯車部材（４５〜４ ９）を設けている請求項８のＣＶＴ。 １０． バリエータ出力部を一方向だけの回転に制限（５４）する手段を設 けている請求項４のＣＶＴ。 １１． バリエータ出力部を一方向だけの回転に制限する手段は、固定比構 成部材に逆回転を加えることによってバリエータを逆回転させてしまうことを防 止できるように固定比構成部材に作用する第２の一方向クラッチを設けている請 求項１０のＣＶＴ。 １２． 連続した構成部材が「Ｕ」字形に配置され、始動装置及びバリエー タはそのＵ字の一方の脚に位置しており、固定比構成部材はその「Ｕ」字のほぼ 基部に位置しており、ＣＶＴ出力部は「Ｕ」字の他方の脚の頭のほぼ上部に位置 しており、またバリエータ出力部及びＣＶＴ出力部間の接続部が「Ｕ」字の２本 の脚を結んでいる請求項３のＣＶＴ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 原動機に接続される回転可能な入力部と、従動部材に接続される回転 可能な出力部とを有している連続可変比変速機（「ＣＶＴ」）であって、入力部 は滑りが可能な始動装置に連結される一方、その始動装置からの出力部は可変比 構成部材（「バリエータ」）と、固定比構成部材及び第１の一方向クラッチとの 両方に接続可能であり、これらの２つの構成部材の出力は共にＣＶＴ出力部に接 続されているＣＶＴ。 ２． 始動装置が与えることができる滑り易さを除去することができる連結 可能なクラッチを設けている請求項１のＣＶＴ。 ３． 始動装置は、インペラ入力部材及びタービン出力部材を備えた流体動 力カップリングを有しており、連結可能なクラッチはそれらを接続して一体とし て動くようにする請求項２のＣＶＴ。 ４． バリエータはトロイダルレースローリングトラクション形である請求 項１のＣＶＴ。 ５． 連結可能なクラッチ及びトロイダルレースバリエータの制御を組み合 わせることによって、クラッチの連結が、バリエータに対する作動圧力の加圧に 先行するか、同期するようにした請求項２〜４のいずれかのＣＶＴ。 ６． 固定比構成部材は常時駆動されているが、それと変速機出力部との接 続は、第ｌの一方向クラッチを介してバリエータ出力によってオーバライド可能 であるように構成された請求項１のＣＶＴ。 ７． 固定比構成部材は、前進駆動の場合に前進駆動クラッチを介して変速 機出力部と係合可能である請求項１のＣＶＴ。 ８． 固定比構成部材は、後退駆動の場合にブレーキまたはクラッチ形式の 装置を介してＣＶＴ出力部と係合可能である請求項１のＣＶＴ。 ９． ブレーキまたはクラッチ形式の装置は、ブレーキが係合した時に固定 比構成部材をＣＶＴ出力部に接続できるように係合する遊星歯車部材を設けてい る請求項８のＣＶＴ。 １０． バリエータ出力部を一方向だけの回転に制限する手段を設けている 請求項４のＣＶＴ。 １１． バリエータ出力部を一方向だけの回転に制限する手段は、固定比構 成部材に逆回転を加えることによってバリエータを逆回転させてしまうことを防 止できるように固定比構成部材に作用する第２の一方向クラッチを設けている請 求項１０のＣＶＴ。 １２． 連続した構成部材が「Ｕ」字形に配置され、始動装置及びバリエー タはそのＵ字の一方の脚に位置しており、固定比構成部材はその「Ｕ」字のほぼ 基部に位置しており、ＣＶＴ出力部は「Ｕ」字の他方の脚の頭のほぼ上部に位置 しており、またバリエータ出力部及びＣＶＴ出力部間の接続部が「Ｕ」字の２本 の脚を結んでいる請求項３のＣＶＴ。