(57)【要約】【課題】無段変速機の変速比の範囲を大きくする。【解決手段】原動機１から駆動力が入力され変速比を無段階に調整して出力するＣＶＴ１０と、原動機１から駆動力が入力され変速比を無段階に調整して出力するＣＶＴ２０と、ＣＶＴ１０からの出力とＣＶＴ２０からの出力とが入力され、駆動力を合成して出力する遊星歯車装置３０とを備え、原動機１の駆動力を変速して出力する無段変速機１００であって、遊星歯車装置３０は、自転可能なサンギア３１と、サンギア３１の外周に噛合し自公転可能なプラネタリギア３２を連結する自転可能なプラネタリキャリア３３と、プラネタリギア３２の外周に噛合し自転可能なリングギア３４とを備え、ＣＶＴ１０からの出力とＣＶＴ２０からの出力とは、それぞれサンギア３１とプラネタリキャリア３３とリングギア３４とのうちいずれか二つに入力され、残りの一つからは合成された駆動力が出力される。【選択図】図１
2012062935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機から駆動力が入力され、変速比を無段階に調整して出力する第一変速装置と、
前記原動機から駆動力が入力され、変速比を無段階に調整して出力する第二変速装置と、
前記第一変速装置からの出力と前記第二変速装置からの出力とが入力され、駆動力を合成して出力する遊星歯車装置と、を備え、
前記原動機の駆動力を変速して出力する無段変速機であって、
前記遊星歯車装置は、自転可能なサンギアと、前記サンギアの外周に噛合し自公転可能なプラネタリギアを連結する自転可能なプラネタリキャリアと、前記プラネタリギアの外周に噛合し自転可能なリングギアと、を備え、
前記第一変速装置からの出力と前記第二変速装置からの出力とは、それぞれ前記サンギアと前記プラネタリキャリアと前記リングギアとのうちいずれか二つに入力され、残りの一つからは合成された駆動力が出力されることを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前記第一変速装置からの出力は、前記サンギアに入力され、
前記第二変速装置からの出力は、前記プラネタリキャリアに入力され、
合成された駆動力は、前記リングギアから出力されることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
前記第一変速装置及び第二変速装置は、
前記原動機の駆動力が入力されるプライマリプーリと、
前記プライマリプーリとの間に掛け渡されたベルトによって駆動力が伝達されるセカンダリプーリと、を各々備え、
前記第一変速装置のプライマリプーリと前記第二変速装置のプライマリプーリとは、前記原動機の出力軸に直列に連結されることを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記第一変速装置における変速比の範囲は、前記第二変速装置における変速比の範囲と相違することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速比を無段階に調整可能な無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用の自動変速機として、ベルト式やトロイダル式などの無段変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：ＣＶＴ）が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、エンジンからの主入力と、ＣＶＴ装置を介した副入力とが遊星歯車に入力され、合成して駆動輪に出力する遊星歯車増幅型ベルト式無段変速装置が開示されている。この無段変速装置では、エンジン出力が直接入力される主入力と、ＣＶＴ装置を介して変速されたエンジン出力が入力される副入力とを合成することによって、変速比の範囲を大きくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１８６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、トラックやバスなどの大型車では、乗用車と比較して車両重量が重いため、一般に、乗用車における変速比の１．５倍から２．０倍程度の範囲の変速比が要求されている。そのため、特許文献１の無段変速装置より更に大きな範囲の変速比が必要であった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、無段変速機の変速比の範囲を大きくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、原動機から駆動力が入力され、変速比を無段階に調整して出力する第一変速装置と、前記原動機から駆動力が入力され、変速比を無段階に調整して出力する第二変速装置と、前記第一変速装置からの出力と前記第二変速装置からの出力とが入力され、駆動力を合成して出力する遊星歯車装置と、を備え、前記原動機の駆動力を変速して出力する無段変速機であって、前記遊星歯車装置は、自転可能なサンギアと、前記サンギアの外周に噛合し自公転可能なプラネタリギアを連結する自転可能なプラネタリキャリアと、前記プラネタリギアの外周に噛合し自転可能なリングギアと、を備え、前記第一変速装置からの出力と前記第二変速装置からの出力とは、それぞれ前記サンギアと前記プラネタリキャリアと前記リングギアとのうちいずれか二つに入力され、残りの一つからは合成された駆動力が出力されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、遊星歯車装置に入力される駆動力は、それぞれ第一変速装置と第二変速装置とを介して無段階に変速比が調整される。遊星歯車装置では、第一変速装置を介して入力される駆動力と第二変速装置を介して入力される駆動力とが合成され、第一変速装置の変速比の範囲が、第二変速装置の変速比によって減速又は増速される。したがって、第一変速装置又は第二変速装置を単体で設ける場合と比較して、無段変速機の変速比の範囲を大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る無段変速機の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る無段変速機における入出力の関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る無段変速機１００について説明する。
【００１１】
図１に示すように、無段変速機１００は、車両に搭載され、原動機１から入力された駆動力を変速して駆動部５に出力するものである。無段変速機１００は、入力された駆動力を、無段階の変速比に変速可能である。
【００１２】
まず、無段変速機１００に入力される駆動力を発生する原動機１、及び無段変速機１００から出力される駆動力が入力される駆動部５の構成について説明する。
【００１３】
原動機１は、駆動力を発生する内燃機関であるエンジン２と、エンジン２からの駆動力を伝達及び遮断可能なクラッチ３と、エンジン２が発生する駆動力に更に駆動力を付与するモータ４と、を備える。原動機１の出力は、出力軸１ａの回転力として出力される。原動機１は、エンジン２の出力をモータ４がアシストすることとによって動力を発生するパラレル方式のハイブリッドシステムである。
【００１４】
原動機１は、パラレル方式ではなく、シリーズ方式など他の方式のハイブリッドシステムであってもよい。また、原動機１は、ハイブリッドではない通常の車両のようにエンジン２のみを単体で備える構成や、電動車のようにモータ４のみを単体で備える構成であってもよい。
【００１５】
駆動部５は、無段変速機１００から出力された駆動力が入力されるディファレンシャルギア６と、ディファレンシャルギア６から左右の車輪８にそれぞれ駆動力を伝達する一対のアクスル７とを備える。無段変速機１００から出力された駆動力は、ディファレンシャルギア６にて減速され、左右のアクスル７に分配されて車輪８に伝達される。
【００１６】
次に、無段変速機１００の構成について説明する。
【００１７】
無段変速機１００は、原動機１から駆動力が入力される第一変速装置としてのＣＶＴ１０と、同じく原動機１から駆動力が入力される第二変速装置としてのＣＶＴ２０と、ＣＶＴ１０から出力される駆動力とＣＶＴ２０から出力される駆動力とが入力され合成した駆動力を出力する遊星歯車装置３０とを備える。
【００１８】
ＣＶＴ１０は、原動機１の駆動力が入力されるプライマリプーリ１１と、プライマリプーリ１１との間に掛け渡されたベルト１３によって駆動力が伝達されるセカンダリプーリ１２とを備える。ＣＶＴ１０は、プライマリプーリ１１とベルト１３との間の摩擦力と、セカンダリプーリ１２とベルト１３との間の摩擦力とによって駆動力を伝達する。ＣＶＴ１０は、例えば、０．５から２．０の変速比を有する。
【００１９】
プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２は、回転軸方向に沿って徐々に外径が変化する駒状の回転体である。
【００２０】
プライマリプーリ１１は、原動機１の出力軸１ａに直接連結されて一体に回転する。
【００２１】
セカンダリプーリ１２は、プライマリプーリ１１の回転によって回転する。セカンダリプーリ１２の回転軸は、出力軸１０ａとして引き出され、伝達装置１５に連結される。
【００２２】
プライマリプーリ１１における外径が最小の位置と、セカンダリプーリ１２における外径が最大の位置にベルト１３が掛け渡されると、ＣＶＴ１０の変速比は最小の０．５となる。一方、プライマリプーリ１１における外径が最大の位置と、セカンダリプーリ１２における外径が最小の位置にベルト１３が掛け渡されると、ＣＶＴ１０の変速比は最大の２．０となる。このように、ＣＶＴ１０は、ベルト１３が掛け渡されるプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２の位置に応じて、変速比が無段階に調整される。
【００２３】
伝達装置１５は、ＣＶＴ１０の出力軸１０ａに連結されて一体に回転する第一ギア１６と、第一ギア１６と噛合する第二ギア１７とを備える。第二ギア１７は、出力軸１５ａを介して後述する遊星歯車装置３０のサンギア３１に連結されて一体に回転する。伝達装置１５は、ＣＶＴ１０の出力軸１０ａから入力された駆動力を、遊星歯車装置３０のサンギア３１から入力可能なように、第一ギア１６及び第二ギア１７を介して伝達するものである。
【００２４】
ＣＶＴ２０は、ＣＶＴ１０と同様に、原動機１の駆動力が入力されるプライマリプーリ２１と、プライマリプーリ２１との間に掛け渡されたベルト２３によって駆動力が伝達されるセカンダリプーリ２２とを備える。ＣＶＴ１０は、プライマリプーリ２１とベルト２３との間の摩擦力と、セカンダリプーリ２２とベルト２３との間の摩擦力とによって駆動力を伝達する。ＣＶＴ２０は、例えば、０．５から２．０の変速比を有する。
【００２５】
プライマリプーリ２１は、原動機１の出力軸１ａと同軸の延長軸１ｂを介してＣＶＴ１０のプライマリプーリ１１に連結される。つまり、プライマリプーリ２１は、ＣＶＴ１０のプライマリプーリ１１と直列に連結されて一体に回転する。
【００２６】
セカンダリプーリ２２は、プライマリプーリ２１の回転によって回転する。セカンダリプーリ２２の回転軸は、出力軸２０ａとして引き出され、伝達装置２５に連結される。
【００２７】
プライマリプーリ２１及びセカンダリプーリ２２の構成は、ＣＶＴ１０におけるプライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２と同様であるため、ここでは具体的な構成についての説明は省略する。
【００２８】
伝達装置２５は、ＣＶＴ２０の出力軸２０ａに連結されて一体に回転する第一ギア２６と、第一ギア２６と噛合する第二ギア２７とを備える。第二ギア２７は、出力軸２５ａを介して後述する遊星歯車装置３０のプラネタリキャリア３３に連結されて一体に回転する。伝達装置２５は、ＣＶＴ２０の出力軸２０ａから入力された駆動力を、遊星歯車装置３０のプラネタリキャリア３３から入力可能なように、第一ギア２６及び第二ギア２７を介して伝達するものである。
【００２９】
遊星歯車装置３０は、自転可能なサンギア３１と、サンギア３１の外周に噛合し自公転可能な複数のプラネタリギア３２と、複数のプラネタリギア３２の中心軸を回転自在に連結するプラネタリキャリア３３と、プラネタリギア３２の外周に噛合し自転可能なリングギア３４と、を備える。遊星歯車装置３０は、サンギア３１の回転を、プラネタリキャリア３３の回転によって減速又は増速するものである。遊星歯車装置３０は、ＣＶＴ１０とＣＶＴ２０とからそれぞれ入力された駆動力を合成し、出力軸３０ａを介して駆動部５に出力する。
【００３０】
サンギア３１は、外周に歯が形成され、中心軸まわりに自転可能な歯車である。サンギア３１の中心軸には、伝達装置１５の出力軸１５ａが連結され、駆動力が伝達される。サンギア３１には、ＣＶＴ１０から出力された駆動力が入力される。
【００３１】
プラネタリギア３２は、外周に歯が形成され、サンギア３１の外周に噛合する歯車である。プラネタリギア３２は、サンギア３１との噛合によって中心軸まわりに自転し、かつ、サンギア３１の外周を公転することが可能である。プラネタリギア３２は、サンギア３１の外周に、等角度間隔で複数配設される。
【００３２】
プラネタリキャリア３３は、環状に形成され、プラネタリギア３２の公転と同期して自転する。プラネタリキャリア３３の周上には、全てのプラネタリギア３２の中心軸が回転自在に支持される。プラネタリキャリア３３の中心軸には、伝達装置２５の出力軸２５ａが連結され、駆動力が伝達される。プラネタリキャリア３３には、ＣＶＴ２０から出力された駆動力が入力される。プラネタリキャリア３３が回転することによって、プラネタリギア３２は、サンギア３１の外周を公転する。
【００３３】
リングギア３４は、内周に歯が形成され、プラネタリギア３２の外周に噛合する歯車である。リングギア３４は、プラネタリギア３２の回転によって中心軸まわりに自転可能である。リングギア３４の中心軸は、出力軸３０ａとして引き出され、駆動力を駆動部５に出力する。
【００３４】
上述したように、遊星歯車装置３０は、サンギア３１とプラネタリキャリア３３とから駆動力が入力され、合成した駆動力をリングギア３４から出力するものである。この他にも、例えば、リングギア３４とプラネタリキャリア３３とから駆動力を入力し、合成した駆動力をサンギア３１から出力するようにしてもよい。このように、遊星歯車装置３０は、サンギア３１とプラネタリキャリア３３とリングギア３４とのうちいずれか二つに駆動力が入力され、残りの一つから合成された駆動力を出力するように用いられる。
【００３５】
次に、図２を参照して、無段変速機１００の作用について説明する。
【００３６】
図２（ａ）〜（ｅ）に実線で示す矢印は、サンギア３１，プラネタリキャリア３３，及びリングギア３４の各々の回転速度を示す。また、破線で示す矢印は、エンジン２とモータ４とによって発生する原動機１の出力軸１ａの回転速度を示す。
【００３７】
図２（ａ）〜（ｅ）に示すように、無段変速機１００は、入力されたサンギア３１の回転を、プラネタリキャリア３３の回転によって減速又は増速し、リングギア３４から出力するものである。無段変速機１００は、ＣＶＴ１０にてサンギア３１の回転速度を調整し、ＣＶＴ２０にてプラネタリキャリア３３の回転速度を調整することによって、リングギア３４の回転速度を無段階に調整可能である。なお、サンギア３１及びプラネタリキャリア３３は、エンジン２を含む原動機１の回転が伝達されるものであるため、停止又は逆回転することはない。
【００３８】
図２（ａ）に示すのは、ＣＶＴ１０の変速比が最大であり、かつ、ＣＶＴ２０の変速比が最小の状態である。この状態では、サンギア３１の回転速度は最大であるのに対して、プラネタリキャリア３３の回転速度は最小である。リングギア３４は、サンギア３１の回転とプラネタリキャリア３３の回転とを合成した駆動力によって逆方向に回転する。これにより、車両は、後退することとなる。
【００３９】
図２（ｂ）に示すのは、図２（ａ）に示す状態と比較して、ＣＶＴ１０の変速比を小さくし、かつ、ＣＶＴ２０の変速比を大きくした状態である。リングギア３４は、サンギア３１の回転とプラネタリキャリア３３の回転とを合成した駆動力は零となるため、回転が停止する。これにより、車両は、停止することとなる。
【００４０】
図２（ｃ）に示すのは、図２（ｂ）に示す状態と比較して、ＣＶＴ１０の変速比を更に小さくし、かつ、ＣＶＴ２０の変速比を更に大きくした状態である。リングギア３４は、サンギア３１の回転とプラネタリキャリア３３の回転とによって、順方向にゆっくりと回転する。これにより、車両は、低速で前進することとなる。
【００４１】
図２（ｄ）に示すのは、図２（ｃ）に示す状態と比較して、ＣＶＴ１０の変速比を更に小さくし、ＣＶＴ２０の変速比を更に大きくした状態である。この状態では、ＣＶＴ１０及びＣＶＴ２０の変速比は、ともに１．０である。リングギア３４は、サンギア３１の回転とプラネタリキャリア３３の回転とによって、図２（ｃ）に示す状態より速い速度で順方向に回転する。これにより、車両は、中速で前進することとなる。
【００４２】
図２（ｅ）に示すのは、図２（ｄ）に示す状態と比較して、ＣＶＴ１０の変速比を更に小さくし、ＣＶＴ２０の変速比を更に大きくした状態である。この状態では、ＣＶＴ１０の変速比が最小であり、かつ、ＣＶＴ２０の変速比が最大である。リングギア３４は、サンギア３１の回転とプラネタリキャリア３３の回転とによって、図２（ｄ）に示す状態より速い速度で順方向に回転する。これにより、車両は、高速で前進することとなり、この状態が、車両の最高速度である。
【００４３】
このとき、リングギア３４の回転速度は、プラネタリキャリア３３の回転速度より大きい。よって、ＣＶＴ１０又はＣＶＴ２０を単体で設ける場合と比較して、変速比を大きくすることができる。
【００４４】
以上のように、無段変速機１００では、ＣＶＴ１０とＣＶＴ２０との変速比を調整し、サンギア３１の回転速度とプラネタリキャリア３３の回転速度とを調整することで、原動機１の出力を一定に維持したまま、車両の前進，停止，及び後退を自在に切り換えることが可能である。よって、車両を停止させるためのクラッチ機構や、車両を後退させるためのギアなどを設ける必要がない。
【００４５】
また、無段変速機１００では、ＣＶＴ１０とＣＶＴ２０との変速比の調整によって、原動機１の出力を一定に維持したまま、前進時及び後退時の車両の速度を自在に調整することが可能である。よって、無段変速機１００を用いることによって、エンジン２を熱効率の最も高い回転数に維持して、燃費を向上させることができる。
【００４６】
ここで、一般に、トラックやバスなどの大型車では、乗用車と比較して車両重量が重いため、乗用車における変速比の１．５倍から２．０倍程度の範囲の変速比が要求される。
【００４７】
これに対して無段変速機１００では、ＣＶＴ１０の変速比の範囲が、ＣＶＴ２０の変速比によって減速又は増速されるため、ＣＶＴ１０又はＣＶＴ２０を単体で設ける場合と比較して、無段変速機１００の変速比の範囲を大きくすることができる。したがって、無段変速機１００は、トラックやバスなどの大型車への適用に適している。
【００４８】
なお、上述した実施の形態では、ＣＶＴ１０とＣＶＴ２０の変速比の範囲はともに０．５〜２．０であるが、ＣＶＴ１０の変速比の範囲とＣＶＴ２０の変速比の範囲とが相違するように設定してもよい。このように設定することで、無段変速機１００の変速比の範囲を所望の変速比の範囲に設定できる。同様の効果を得るために、伝達装置１５と伝達装置２５との変速比を相違させてもよい。
【００４９】
以上の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
【００５０】
遊星歯車装置３０のサンギア３１とプラネタリキャリア３３とに入力される駆動力は、それぞれＣＶＴ１０とＣＶＴ２０とを介して無段階に変速比が調整される。遊星歯車装置３０では、サンギア３１の回転とプラネタリキャリア３３の回転とが合成され、ＣＶＴ１０の変速比の範囲が、ＣＶＴ２０の変速比によって減速又は増速される。したがって、ＣＶＴ１０又はＣＶＴ２０を単体で設ける場合と比較して、無段変速機１００の変速比の範囲を大きくできる。
【００５１】
また、無段変速機１００では、ＣＶＴ１０の変速比とＣＶＴ２０の変速比とを調整することで、停止及び後退が可能である。したがって、車両を停止させるためのクラッチ機構や、車両を後退させるためのギアなどを設ける必要がない。
【００５２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００５３】
例えば、ＣＶＴ１０及びＣＶＴ２０は、ベルトドライブ式のＣＶＴであるが、チェーンドライブ式やトロイダル式など他の形式のＣＶＴであってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１００  無段変速機
１      原動機
２      エンジン
５      駆動部
１０    ＣＶＴ
１１    プライマリプーリ
１２    セカンダリプーリ
２０    ＣＶＴ
２１    プライマリプーリ
２２    セカンダリプーリ
３０    遊星歯車装置
３１    サンギア
３２    プラネタリギア
３３    プラネタリキャリア
３４    リングギア
【図１】
2012062935.tif 000003
【図２】
2012062935.tif 000004