(57)【要約】  前輪駆動または後輪駆動用の無段変速機は、入力シャフトと、出力シャフトと、連続可変傾動ボール遊星バリエータと、第１、第２、第３、および第４の回転要素を有する複合遊星配列部と、複数のトルク伝達装置とを備える。複合遊星配列部は、固定接続された遊星キャリアおよび固定接続されたリングギアを有し、継手遊星ギアキャリアおよび継手リングギアを作り出す簡易な単一のピニオンギアセットおよび複合ダブルピニオンギアセットを有する。外側の遊星ギアは、出力シャフトを駆動するリングギアを係合する。選択的トルク伝達装置は、クラッチを含み、クラッチを制動する。無段変速機の構成の代替的な変更形態は、トルク伝達装置の構成の変更形態を用いるか、用いない複合遊星配列部に代えて、２つの簡易な遊星ギアセットアセンブリを使用する。
2017537285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ハウジング（グランド）と、
入力シャフトと、
第１のリングアセンブリおよび第２のリングアセンブリを有するバリエータと、
第１の太陽ギア、前記第１の太陽ギアに連結され、第１のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第１のセット、および第１のキャリア、を有する第１の遊星ギアセットと、
第２の太陽ギア、前記第２の太陽ギアに連結され、第２のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第２のセット、および第２のキャリア、を有する第２の遊星ギアセットと、
第１の選択可能トルク伝達装置、第２の選択可能トルク伝達装置、および第３の選択可能トルク伝達装置と、
出力シャフトと
を備え、
前記入力シャフトは、前記第１のリングアセンブリと固定接続され、
前記第２のリングアセンブリは、前記第１の太陽ギアおよび前記第２の太陽ギアと固定接続され、
前記第２のキャリアは、前記第１のキャリアに駆動係合され、
前記出力シャフトは、前記第１のリングギアおよび前記第２のリングギアに駆動接続され、
前記第１の選択可能トルク伝達装置は、前記第１のキャリアおよび前記第２のキャリアをグランドに連結して、全体伝達速度比の第１の前進側可変範囲を確立し、
前記第２の選択可能トルク伝達装置は、前記第１のキャリアを前記入力シャフトに連結して、前記全体伝達速度比の第２の前進側可変範囲を確立し、
前記第３の選択可能トルク伝達装置は、前記第１のキャリアおよび第２のキャリアをグランドに連結して、前記全体伝達速度比の後退側可変範囲を確立し、
前記バリエータは、前記第１のリングアセンブリの速度と前記第２のリングアセンブリの速度との間の可変速度比を制御し、それにより前記可変範囲のいずれかにおける前記全体伝達速度比を調整する、無段変速機。
【請求項２】
前記第１の選択可能トルク伝達装置、前記第２の選択可能トルク伝達装置、および前記第３の選択可能トルク伝達装置は、
第１のブレーキと、
クラッチと、
第２のブレーキとを含む、請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
固定ハウジング（グランド）と、
入力シャフトと、
第１のリングアセンブリおよび第２のリングアセンブリを有するバリエータと、
第１の太陽ギア、前記第１の太陽ギアに連結され、第１のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第１のセット、および第１のキャリア、を有する第１の遊星ギアセットと、
第２の太陽ギア、前記第２の太陽ギアに連結され、第２のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第２のセット、および第２のキャリア、を有する第２の遊星ギアセットと、
出力シャフトと、
前記第２の太陽ギアおよび前記固定ハウジングに連結される第１の選択可能トルク伝達装置と、
前記第１のキャリアおよび前記入力シャフトに連結される第２の選択可能トルク伝達装置と、
前記第２のキャリアおよび前記固定ハウジングに連結された第３の選択可能トルク伝達装置と
を備え、
前記入力シャフトは、前記第１のリングアセンブリと固定接続され、
前記第２のリングアセンブリは、前記第２のリングギアおよび前記第１の太陽ギアと固定接続され、
前記第１のキャリアは、前記第２のキャリアに駆動係合され、
前記出力シャフトは、前記第１のリングギアに駆動接続され、
前記第１の選択可能トルク伝達装置の係合は、全体伝達速度比の第１の前進側可変範囲に対応し、
前記第２の選択可能トルク伝達装置の係合は、前記全体伝達速度比の第２の前進側可変範囲に対応し、
前記第３の選択可能トルク伝達装置の係合は、前記全体伝達速度比の後退側可変範囲に対応し、
前記バリエータは、前記第１のリングアセンブリの速度と前記第２のリングアセンブリの速度との間の可変速度比を制御し、それにより前記可変範囲のいずれかにおける前記全体伝達速度比を調整する、無段変速機。
【請求項４】
前記第１の選択可能トルク伝達装置、前記第２の選択可能トルク伝達装置、および前記第３の選択可能トルク伝達装置は、
第１のブレーキと、
クラッチと、
第２のブレーキとを含む、請求項３に記載の無段変速機。
【請求項５】
固定ハウジング（グランド）と、
入力シャフトと、
第１のリングアセンブリおよび第２のリングアセンブリを有するバリエータと、
第１の太陽ギア、前記第１の太陽ギアに連結され、第１のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第１のセット、および第１のキャリア、を有する第１の遊星ギアセットと、
第２の太陽ギア、前記第２の太陽ギアに連結され、第２のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第２のセット、および第２のキャリア、を有する第２の遊星ギアセットと、
出力シャフトと、
前記第２のリングギアおよび前記グランドに連結される第１の選択可能トルク伝達装置と、
前記第１のキャリアおよび前記入力シャフトに連結される第２の選択可能トルク伝達装置と、
前記第１のキャリアおよび前記グランドに連結される第３の選択可能トルク伝達装置とを備え、
前記入力シャフトは、前記バリエータの前記第１のリングアセンブリと固定接続され、
前記第２のリングアセンブリは、前記第１のリングギアおよび前記第２の太陽ギアと固定接続され、
前記第１の太陽ギアは、前記第２のリングギアに駆動係合され、
前記出力シャフトは、前記第２のキャリアに駆動接続され、
前記第１の選択可能トルク伝達装置の係合は、全体伝達速度比の第１の前進側可変範囲に対応し、
前記第２の選択可能トルク伝達装置の係合は、前記全体伝達速度比の第２の前進側可変範囲に対応し、
前記第３の選択可能トルク伝達装置の係合は、前記全体伝達速度比の後退側可変範囲に対応し、
前記バリエータは、前記第１のリングアセンブリの速度と第２のリングアセンブリの速度との間の可変速度比を制御し、それにより前記可変範囲のいずれかにおける前記全体伝達速度比を調整する、無段変速機。
【請求項６】
前記第１の選択可能トルク伝達装置、前記第２の選択可能トルク伝達装置、および前記第３の選択可能トルク伝達装置の３つは、
第１のブレーキと、
クラッチと、
第２のブレーキとを含む、請求項５に記載の無段変速機。
【請求項７】
前記バリエータは、ボール型バリエータであり、前記バリエータは、
動力伝達軸を中心として回転可能に配置された複数の旋回車軸を回転可能に支持するキャリアアセンブリと、
各々がボールを回転可能に更に支持する前記複数の旋回車軸とを有し、
前記第１のリングアセンブリおよび前記第２のリングアセンブリは、各々が、前記ボールの各々と継続的に接触するボール接触領域を含み、
前記キャリアアセンブリは、前記複数の旋回車軸に向きを変更させるべく狭い範囲の角度で制御される方式で動き、これによって前記第１のリングアセンブリと前記第２のリングアセンブリとの間の前記可変速度比を変更する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の無段変速機。
【請求項８】
前記バリエータの速度比が増加すると、
第１の前進レンジ内における前記全体伝達速度比は、増加し、
第２の前進レンジ内の前記全体伝達速度比は、減少し、
後退範囲内の前記全体伝達速度比は、よりマイナスになる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の無段変速機。
【請求項９】
前記バリエータの速度比が前記可変速度比のレンジの上限付近にあるが、依然として前記レンジ内にある場合、
前記第１の前進レンジおよび前記第２の前進レンジにおける前記全体伝達速度比は、同じであり、
前記第２の選択可能トルク伝達装置は、前記第１の前進レンジにある間に同期して係合され、
前記第１の選択可能トルク伝達装置は、前記第２の前進レンジにある間に同期して係合され、
前記バリエータを介して動力を伝達しない固定比の伝達動作モードは、前記第１の選択可能トルク伝達装置および前記第２の選択可能トルク伝達装置を同時に使用することによって確立される、請求項８に記載の無段変速機。
【請求項１０】
前記無段変速機は、前輪駆動車および後輪駆動車の両方において利用される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の無段変速機。
【請求項１１】
前記第１の遊星ギアセットまたは前記第２の遊星ギアセットの回転要素のうちの任意の２つを選択可能に接続し、これによって前記回転要素の全てを一斉に回転させ、第３の前進レンジを確立する任意選択の第４のクラッチを更に備える、請求項１、３、または５のいずれか１項に記載の無段変速機。
【請求項１２】
前記第４のクラッチが係合されると、前記第１の遊星ギアセットまたは前記第２の遊星ギアセットの全体は、単一のユニットとして回転し、伝達出力速度を前記バリエータの出力速度に等しくなるようにさせ、前記全体伝達速度比を拡大し、理論的なＣＶＰレンジにおいて前記バリエータを介して出力リングギアに入力動力の全てを伝達する、請求項１１に記載の無段変速機。
【請求項１３】
固定ハウジングと、
入力シャフトと、
第１のリングアセンブリおよび第２のリングアセンブリを有するバリエータと、
第１の太陽ギア、前記第１の太陽ギアに連結され、第１のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第１のセット、および第１のキャリア、を有する第１の遊星ギアセットと、
第２の太陽ギア、前記第２の太陽ギアに連結され、第２のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第２のセット、および第２のキャリア、を有する第２の遊星ギアセットと、
出力シャフトと
を備え、
前記入力シャフトは、前記第１のリングアセンブリと固定接続され、
前記第２のリングアセンブリは、前記第１の太陽ギアおよび前記第２の太陽ギアと固定接続され、
前記第２のキャリアは、前記第１のリングギアに駆動係合され、
前記出力シャフトは、前記第１のリングギアに駆動接続され、
前記バリエータは、前記第１のリングアセンブリの速度と第２のリングアセンブリの速度との間の可変速度比を制御し、それにより全体伝達速度比を調整する、無段変速機。
【請求項１４】
回転動力源に動作可能に連結される入力シャフトと、
複数のボールと接触する第１のトラクションリングアセンブリおよび第２のトラクションリングアセンブリを有し、各ボールは傾動可能な回転軸を有するバリエータアセンブリと、
第１の太陽ギア、第１のキャリア、および第１のリングギア、を有する第１の遊星ギアセットと、
第２の太陽ギア、第２のキャリア、および第２のリングギア、を有する第２の遊星ギアセットと、
第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチを有するインタフェースシフトスリーブアセンブリと
を備え、
前記第１のトラクションリングアセンブリは、前記入力シャフトに連結され、
前記第２のトラクションリングアセンブリは、前記第１の太陽ギアおよび前記第２の太陽ギアに連結され、
前記第１のインタフェースクラッチは、前記第１のリングギアを前記第２のキャリアに選択可能に連結し、
前記第２のインタフェースクラッチは、前記第２のリングギアを前記第１のキャリアに選択可能に連結する、無段変速機。
【請求項１５】
前記第１のインタフェースクラッチおよび前記第２のインタフェースクラッチは、ドッグクラッチを含む、請求項１４に記載の無段変速機。
【請求項１６】
前記第１のリングギアに連結される第１の選択可能クラッチを更に備え、前記第１の選択可能クラッチは、前記第１のリングギアを非回転ハウジングに選択可能に連結する、請求項１４または１５に記載の無段変速機。
【請求項１７】
前記入力シャフトに連結される第２の選択可能クラッチを更に備え、前記第２の選択可能クラッチは、前記入力シャフトを前記第２のキャリアに選択可能に連結する、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の無段変速機。
【請求項１８】
動力出力は、前記第２のリングギアを介して伝達される、請求項１７に記載の無段変速機。
【請求項１９】
第１の選択可能クラッチまたは第２の選択可能クラッチは、摩擦クラッチを含む、請求項１６または１７に記載の無段変速機。
【請求項２０】
前記インタフェースシフトスリーブアセンブリは、前記第１の遊星ギアセットおよび前記第２の遊星ギアセットの外側に半径方向に配置される、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の無段変速機。
【請求項２１】
前記インタフェースシフトスリーブアセンブリは、嵌合面を前記第１のリングギアおよび前記第２のリングギアに選択可能に係合する複数の内歯を含む、請求項２０に記載の無段変速機。
【請求項２２】
前記インタフェースシフトスリーブアセンブリは、嵌合面を前記第１のキャリアおよび前記第２のキャリアに選択可能に係合する複数の内歯を含む、請求項２１に記載の無段変速機。
【請求項２３】
前記インタフェースシフトスリーブアセンブリの前記第１のリングギアとの係合は、前記インタフェースシフトスリーブアセンブリの前記第２のキャリアとの係合に対応する、請求項２１または２２に記載の無段変速機。
【請求項２４】
前記インタフェースシフトスリーブアセンブリの前記第２のリングギアとの係合は、前記インタフェースシフトスリーブアセンブリの前記第１のキャリアとの係合に対応する、請求項２１または２２に記載の無段変速機。
【請求項２５】
出力シャフトを更に備える、請求項２０に記載の無段変速機。
【請求項２６】
前記出力シャフトおよび前記第２のリングギアに連結された第２の回転可能なシャフトを更に備える、請求項２５に記載の無段変速機。
【請求項２７】
前記出力シャフトは、差動装置に動作可能に連結される、請求項２５に記載の無段変速機。
【請求項２８】
動力入力インタフェースを更に備える、請求項１４または２０に記載の無段変速機。
【請求項２９】
前記動力入力インタフェースは、トルクコンバータを含む、請求項２８に記載の無段変速機。
【請求項３０】
回転動力源に動作可能に連結される入力シャフトと、
複数のボールと接触する第１のトラクションリングアセンブリおよび第２のトラクションリングアセンブリを有し、各ボールは傾動可能な回転軸を有するバリエータアセンブリと、
第１の太陽ギア、第１のキャリア、および第１のリングギア、を有する第１の遊星ギアセットと、
第２の太陽ギア、第２のキャリア、および第２のリングギア、を有する第２の遊星ギアセットと、
第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチを有するインタフェースシフトスリーブアセンブリと
を備え、
前記第１のトラクションリングアセンブリは、前記入力シャフトに連結され、
前記第２のトラクションリングアセンブリは、前記第１の太陽ギアに連結され、
前記第２のトラクションリングアセンブリは、前記第２の太陽ギアおよび前記インタフェースシフトスリーブアセンブリに連結される、無段変速機。
【請求項３１】
前記第１のインタフェースクラッチは、前記第１のリングギアを前記第２のキャリアに選択可能に連結する、請求項３０に記載の無段変速機。
【請求項３２】
前記第２のインタフェースクラッチは、前記第２のリングギアを前記第１のキャリアに選択可能に連結する、請求項３０または３１に記載の無段変速機。
【請求項３３】
前記第１のインタフェースクラッチおよび前記第２のインタフェースクラッチは、ドッグクラッチを含む、請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の無段変速機。
【請求項３４】
前記回転動力源への直接連結部を更に備える、請求項１４、２０、または３０のいずれか１項に記載の無段変速機。
【請求項３５】
第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチを有するインタフェースシフトスリーブアセンブリを更に備え、前記第１のインタフェースクラッチおよび前記第２のインタフェースクラッチの一方または両方は、ドッグクラッチを有する、請求項１４に記載の無段変速機。
【請求項３６】
バリエータは、トラクション流体を有する、請求項１、３、５、１３、１４、２０、または３０のいずれか１項に記載の無段変速機。
【請求項３７】
動力源と、前記動力源と駆動係合された、請求項１〜３６のいずれか１項に記載の無段変速機と、前記無段変速機と駆動係合された車両出力部とを備える、車両駆動系。
【請求項３８】
前記動力源は、前記車両出力部に駆動係合される、請求項３７に記載の車両駆動系。
【請求項３９】
請求項１〜３６のいずれか１項に記載の無段変速機を備える、車両。
【請求項４０】
請求項１〜３６のいずれか１項に記載の無段変速機を提供する段階を備える、方法。
【請求項４１】
請求項３７または３８に記載の車両駆動系を提供する段階を備える、方法。
【請求項４２】
請求項３９に記載の車両を提供する段階を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１４年１２月８日に出願された米国特許仮出願第６２／０８９，１２６号の利益を主張するとともに、２０１５年４月８日に出願された米国特許仮出願第６２／１４４，７５１号の利益も主張し、これらの出願は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
無段変速機を含む駆動系を有する車両は、車両の運転者または車両の制御システムが駆動比を無段式で変更することを可能にし、車両の動力源が最も効率的な回転速度で動作することを可能にする。車の燃料の消費および放出を制限するように、エンジンの速度はより厳密に制御されなければならないので、変速機はより複雑なものとなっている。更に、変速機コンポーネントの速度および効率性も同様に重要である。
【発明の概要】
【０００３】
既存の３モード動力フローにおけるピニオンおよび／またはキャリアの高い速度および他の欠点を回避する設計を有する連続可変変速伝導装置を車両に提供する無段変速機が、提案されている。
【０００４】
固定ハウジング（グランド）と、入力シャフトと、第１のリングアセンブリおよび第２のリングアセンブリを有するバリエータと、第１の太陽ギア、第１の太陽ギアに連結され、第１のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第１のセット、および第１のキャリア、を有する第１の遊星ギアセットと、第２の太陽ギア、第２の太陽ギアに連結され、第２のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第２のセット、および第２のキャリアを含む第２の遊星ギアセットと、第１の選択可能トルク伝達装置、第２の選択可能トルク伝達装置、および第３の選択可能トルク伝達装置と、出力シャフトとを備え、入力シャフトは、第１のリングアセンブリと固定接続され、第２のリングアセンブリは、第１の太陽ギアおよび第２の太陽ギアと固定接続され、第２のキャリアは、第１のキャリアに駆動係合され、出力シャフトは、第１のリングギアおよび第２のリングギアに駆動接続され、第１の選択可能トルク伝達装置は、第１のキャリアおよび第２のキャリアをグランドに連結して、全体伝達速度比の第１の前進側可変範囲を確立し、第２の選択可能トルク伝達装置は、第１のキャリアを入力シャフトに連結して、全体伝達速度比の第２の前進側可変範囲を確立し、第３の選択可能トルク伝達装置は、第１のキャリアおよび第２のキャリアをグランドに連結して、全体伝達速度比の後退側可変範囲を確立し、バリエータは、第１のリングアセンブリの速度と第２のリングアセンブリの速度との間の可変速度比を制御し、それにより可変範囲のいずれかにおける全体伝達速度比を調整する、無段変速機が本明細書において提供される。いくつかの実施形態において、第１の選択可能トルク伝達装置、第２の選択可能トルク伝達装置、および第３の選択可能トルク伝達装置は、第１のブレーキと、クラッチと、第２のブレーキとを含む。
【０００５】
固定ハウジング（グランド）と、入力シャフトと、第１のリングアセンブリおよび第２のリングアセンブリを有するバリエータと、第１の太陽ギア、第１の太陽ギアに連結され、第１のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第１のセット、および第１のキャリア、を有する第１の遊星ギアセットと、第２の太陽ギア、第２の太陽ギアに連結され、第２のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第２のセット、および第２のキャリア、を有する第２の遊星ギアセットと、出力シャフトと、第２の太陽ギアおよび固定ハウジングに連結される第１の選択可能トルク伝達装置と、第１のキャリアおよび入力シャフトに連結される第２の選択可能トルク伝達装置と、第２のキャリアおよび固定ハウジングに連結された第３の選択可能トルク伝達装置とを備え、入力シャフトは、第１のリングアセンブリと固定接続され、第２のリングアセンブリは、第２のリングギアおよび第１の太陽ギアと固定接続され、第１のキャリアは、第２のキャリアと駆動係合され、出力シャフトは、第１のリングギアに駆動接続され、第１の選択可能トルク伝達装置の係合は、全体伝達速度比の第１の前進側可変範囲に対応し、第２の選択可能トルク伝達装置の係合は、全体伝達速度比の第２の前進側可変範囲に対応し、第３の選択可能トルク伝達装置の係合は、全体伝達速度比の後退側可変範囲に対応し、バリエータは、第１のリングアセンブリの速度と第２のリングアセンブリの速度との間の可変速度比を制御し、それにより可変範囲のいずれかにおける全体伝達速度比を調整する、無段変速機が本明細書において提供される。いくつかの実施形態において、第１の選択可能トルク伝達装置、第２の選択可能トルク伝達装置、および第３の選択可能トルク伝達装置は、第１のブレーキと、クラッチと、第２のブレーキとを含む。
【０００６】
固定ハウジング（グランド）と、入力シャフトと、第１のリングアセンブリおよび第２のリングアセンブリを有するバリエータと、第１の太陽ギア、第１の太陽ギアに連結され、第１のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第１のセット、および第１のキャリア、を有する第１の遊星ギアセットと、第２の太陽ギア、第２の太陽ギアに連結され、第２のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第２のセット、および第２のキャリア、を有する第２の遊星ギアセットと、出力シャフトと、第２のリングギアおよびグランドに連結される第１の選択可能トルク伝達装置と、第１のキャリアおよび入力シャフトに連結される第２の選択可能トルク伝達装置と、第１のキャリアおよびグランドに連結される第３の選択可能トルク伝達装置とを備え、入力シャフトは、バリエータの第１のリングアセンブリと固定接続され、第２のリングアセンブリは、第１のリングギアおよび第２の太陽ギアと固定接続され、第１の太陽ギアは、第２のリングギアに駆動係合され、出力シャフトは、第２のキャリアに駆動接続され、第１の選択可能トルク伝達装置の係合は、全体伝達速度比の第１の前進側可変範囲に対応し、第２の選択可能トルク伝達装置の係合は、全体伝達速度比の第２の前進側可変範囲に対応し、第３の選択可能トルク伝達装置の係合は、全体伝達速度比の後退側可変範囲に対応し、バリエータは、第１のリングアセンブリの速度と第２のリングアセンブリの速度との間の可変速度比を制御し、それにより可変範囲のいずれかにおける全体伝達速度比を調整する、無段変速機が本明細書において提供される。いくつかの実施形態において、３つの選択可能トルク伝達装置は、第１のブレーキと、クラッチと、第２のブレーキとを含む。
【０００７】
本明細書において提供される変速機の任意の１または複数において、バリエータは、ボール型バリエータであり、バリエータは、動力伝達軸を中心として回転可能に配置された複数の旋回車軸を回転可能に支持するキャリアアセンブリと、各々がボールを回転可能に更に支持する旋回車軸とを有し、第１のリングアセンブリおよび第２のリングアセンブリは、各々が、ボールの各々と継続的に接触するボール接触領域を含み、キャリアアセンブリは、旋回車軸に向きを変更させるべく狭い範囲の角度で制御される方式で動き、これによって第１のリングアセンブリと第２のリングアセンブリとの間の可変速度比を変更する。
【０００８】
本明細書に提供される変速機の任意の１または複数において、バリエータの速度比が増加すると、第１の前進レンジ内における全体伝達速度比は、増加し、第２の前進レンジ内の全体伝達速度比は、減少し、後退範囲内の全体伝達速度比は、よりマイナスになる。いくつかの実施形態において、バリエータの速度比が可変速度比のレンジの上限付近にあるが、依然として当該レンジ内にある場合、第１の前進レンジおよび第２の前進レンジにおける全体伝達速度比は、同じであり、第２の選択可能トルク伝達装置は、第１の前進レンジにある間に同期して係合され得、第１の選択可能トルク伝達装置は、第２の前進レンジにある間に同期して係合され得、バリエータを介して動力を伝達しない固定比の伝達動作モードは、第１の選択可能トルク伝達装置および第２の選択可能トルク伝達装置を同時に使用することによって確立される。
【０００９】
本明細書において提供される変速機の任意の１または複数において、変速機は、前輪駆動車および後輪駆動車の両方において利用され得る。
【００１０】
本明細書において、提供される変速機の任意の１または複数において、変速機は、第１の遊星ギアセットまたは第２の遊星ギアセットの回転要素のうちの任意の２つを選択可能に接続し、これによって要素の全てを一斉に回転させ、第３の前進レンジを確立する任意選択の第４のクラッチを更に備える。いくつかの実施形態において、第４のクラッチが係合されると、ギアセット全体は、単一のユニットとして回転し、伝達出力速度をバリエータの出力速度に等しくなるようにさせ、全体伝達速度比を拡大し、理論的なＣＶＰレンジにおいてバリエータを介して出力リングギアに入力動力の全てを伝達する。
【００１１】
固定ハウジングと、入力シャフトと、第１のリングアセンブリおよび第２のリングアセンブリを有するバリエータと、第１の太陽ギア、第１の太陽ギアに連結され、第１のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第１のセット、および第１のキャリア、を有する第１の遊星ギアセットと、第２の太陽ギア、第２の太陽ギアに連結され、第２のリングギアに駆動係合される遊星ギアの第２のセット、および第２のキャリア、を有する第２の遊星ギアセットと、出力シャフトとを備え、入力シャフトは、第１のリングアセンブリと固定接続され、第２のリングアセンブリは、第１の太陽ギアおよび第２の太陽ギアと固定接続され、第２のキャリアは、第１のリングギアに駆動係合され、出力シャフトは、第１のリングギアに駆動接続され、バリエータは、第１のリングアセンブリの速度と第２のリングアセンブリの速度との間の可変速度比を制御し、それにより全体伝達速度比を調整する、無段変速機が本明細書において提供される。
【００１２】
回転動力源に動作可能に連結することができる入力シャフトと、複数のボールと接触する第１のトラクションリングアセンブリおよび第２のトラクションリングアセンブリを有し、各ボールは傾動可能な回転軸を有するバリエータアセンブリと、第１の太陽ギア、第１のキャリア、および第１のリングギア、を有する第１の遊星ギアセットと、第２の太陽ギア、第２のキャリア、および第２のリングギア、を有する第２の遊星ギアセットと、第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチを有するインタフェースシフトスリーブアセンブリとを備え、第１のトラクションリングアセンブリは、入力シャフトに連結され、第２のトラクションリングアセンブリは、第１の太陽ギアおよび第２の太陽ギアに連結され、第１のインタフェースクラッチは、第１のリングギアを第２のキャリアに選択可能に連結し、第２のインタフェースクラッチは、第２のリングギアを第１のキャリアに選択可能に連結する、無段変速機が本明細書において提供される。いくつかの実施形態において、第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチは、ドッグクラッチを含む。いくつかの実施形態において、無段変速機は、第１のリングギアに連結される第１の選択可能クラッチを更に備え、第１の選択可能クラッチは、第１のリングギアを非回転ハウジングに選択可能に連結する。いくつかの実施形態において、無段変速機は、入力シャフトに連結される第２の選択可能クラッチを更に備え、第２の選択可能クラッチは、入力シャフトを第２のキャリアに選択可能に連結する。いくつかの実施形態において、動力出力は、第２のリングギアを介して伝達される。いくつかの実施形態において、第１の選択可能クラッチまたは第２の選択可能クラッチは、摩擦クラッチを含む。いくつかの実施形態において、インタフェースシフトスリーブアセンブリは、第１の遊星ギアセットおよび第２の遊星ギアセットの外側に半径方向に配置される。いくつかの実施形態において、インタフェースシフトスリーブアセンブリは、嵌合面を第１のリングギアおよび第２のリングギアに選択可能に係合するように構成された複数の内歯を含む。いくつかの実施形態において、インタフェースシフトスリーブアセンブリは、嵌合面を第１のキャリアおよび第２のキャリアに選択可能に係合するように構成された複数の内歯を含む。いくつかの実施形態において、インタフェースシフトスリーブアセンブリの第１のリングギアとの係合は、インタフェースシフトスリーブアセンブリの第２のキャリアとの係合に対応する。いくつかの実施形態において、インタフェースシフトスリーブアセンブリの第２のリングギアとの係合は、インタフェースシフトスリーブアセンブリの第１のキャリアとの係合に対応する。いくつかの実施形態において、変速機は、出力シャフトを更に備える。いくつかの実施形態において、変速機は、出力シャフトおよび第２のリングギアに連結された第２の回転可能なシャフトを更に備える。いくつかの実施形態において、出力シャフトは、差動装置に動作可能に連結される。いくつかの実施形態において、変速機は、動力入力インタフェースを更に備える。いくつかの実施形態において、動力入力インタフェースは、トルクコンバータを含む。
【００１３】
回転動力源に動作可能に連結することができる入力シャフトと、複数のボールと接触する第１のトラクションリングアセンブリおよび第２のトラクションリングアセンブリを有し、各ボールは傾動可能な回転軸を有するバリエータアセンブリと、第１の太陽ギア、第１のキャリア、および第１のリングギア、を有する第１の遊星ギアセットと、第２の太陽ギア、第２のキャリア、および第２のリングギア、を有する第２の遊星ギアセットと、第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチを有するインタフェースシフトスリーブアセンブリとを備え、第１のトラクションリングアセンブリは、入力シャフトに連結され、第２のトラクションリングは、第１の太陽ギアに連結され、第２のトラクションリングアセンブリは、第２の太陽ギアおよびインタフェースシフトスリーブアセンブリに連結される、無段変速機が本明細書において提供される。いくつかの実施形態において、第１のインタフェースクラッチは、第１のリングギアを第２のキャリアに選択可能に連結する。いくつかの実施形態において、第２のインタフェースクラッチは、第２のリングギアを第１のキャリアに選択可能に連結する。いくつかの実施形態において、第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチは、ドッグクラッチを含む。
【００１４】
本明細書において提供される変速機の任意の１または複数において、変速機は、回転動力源への直接連結部を更に備える。いくつかの実施形態において、変速機は、第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチを有するインタフェースシフトスリーブアセンブリを更に備え、第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチの一方または両方は、ドッグクラッチを有する。
【００１５】
本明細書において提供される変速機の任意の１または複数において、バリエータは、トラクション流体を有する。
【００１６】
動力源と、当該動力源と駆動係合された、本明細書において説明される無段変速機のいずれかと、無段変速機と駆動係合された車両出力部とを備える、車両駆動系が本明細書において提供される。いくつかの実施形態において、動力源は、車両出力部と駆動係合される。
【００１７】
本明細書に説明される無段変速機のいずれかを備える車両が本明細書において提供される。
【００１８】
本明細書に説明される無段変速機のいずれかを提供する段階を備える方法が本明細書において提供される。
【００１９】
本明細書において説明される無段変速機のいずれかを有する車両駆動系を提供する段階を備える方法が本明細書において提供される。
【００２０】
本明細書に説明される無段変速機のいずれかを有する車両を提供する段階を備える方法が本明細書において提供される。  ［参照による組み込み］
【００２１】
本明細書において言及される全ての刊行物、特許、および特許出願は、個別の各刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることを具体的および個別に示される場合と同一の程度で、参照により本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に具体的に記載される。本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の詳細な説明、および添付の図面を参照することによって、本発明の特徴および利点のより良い理解が得られる。
【００２３】
【図１】本明細書において説明される３モード変速機の後輪駆動による実施形態のスティック線図である。
【００２４】
【図２】本明細書において説明される３モード変速機の前輪駆動による実施形態のスティック線図である。
【００２５】
【図３】本明細書において説明される３モード変速機の実施形態のレバー図である。
【００２６】
【図４】本明細書において説明される任意選択の同期クラッチを示す３モード変速機の別の実施形態のレバー図である。
【００２７】
【図５】３モード変速機の複合ギアセットの代替的な構成図である。
【００２８】
【図６】３モード変速機の複合ギアセットの別の代替的な構成図である。
【００２９】
【図７Ａ】ボール型バリエータの一実施形態の側面断面図である。
【００３０】
【図７Ｂ】ボール型バリエータの別の実施形態の側面断面図である。
【００３１】
【図７Ｃ】図７Ｂのバリエータにおいて用いられ得るキャリア部材の平面図である。
【００３２】
【図８】第１のリングアセンブリおよび第２のリングアセンブリの対称的な配置を有する図７Ａにおけるバリエータのボールの拡大側面断面図である。
【００３３】
【図９】本明細書において説明される３モード変速機の実施形態の異なるブロック図である。
【００３４】
【図１０】図９に説明される３モード変速機の実施形態のレバー図である。
【００３５】
【図１１】図９に説明される３モード変速機の実施形態のスティック線図である。
【００３６】
【図１２】本明細書において説明される３モード変速機の実施形態の異なるブロック図である。
【００３７】
【図１３】図１２に説明される３モード変速機の実施形態のレバー図である。
【００３８】
【図１４】図１２において説明される３モード変速機の実施形態のスティック線図である。
【００３９】
【図１５】本明細書において説明される３モード変速機の実施形態の異なるブロック図である。
【００４０】
【図１６】図１５に説明される３モード変速機の実施形態のレバー図である。
【００４１】
【図１７】図１５において説明される３モード変速機の実施形態のスティック線図である。
【００４２】
【図１８】本明細書に説明される後輪駆動構成のための摺動連結部およびダブルドッグクラッチを用いた３モード変速機の実施形態のスティック線図である。
【００４３】
【図１９】本明細書に説明される前輪駆動構成のための軸方向に配置された摺動連結部を有する３モード変速機の実施形態のスティック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
無段変速機の速度比は、低い速度比から高い速度比へのより滑らかで連続的な移行を提供するという利点を有し得る。しかし、従来の無段変速機は、理想と比べてより複雑であり得る。
【００４５】
近年、既存の３モード動力フローにおけるピニオンおよび／またはキャリアの高い速度および他の欠点を回避する設計を有する連続可変変速伝導装置を車両に提供する無段変速機が、提案されている。
【００４６】
無段変速機またはＣＶＴは、非限定的な例では、可変滑車を有するベルト型、トロイダル型、および円錐型など多くのタイプを含む。ＣＶＴの原理は、車の速度と運転者のトルク要求（スロットル位置）に応じて伝達比を無段式で変更することによって最も効率的な回転速度でエンジンが動作することを可能にするというものである。必要であれば、ＣＶＴは、例えば加速するときに、より多くの動力を提供する一番最適な比率にシフトするようにも構成される。ＣＶＴは、伝達される動力の中断を必要とする通常の変速機とは異なり、動力伝達のいかなる中断もなく最小比から最大比まで比率を変更するように構成される。
【００４７】
ＣＶＰ、つまり連続可変プラネタリとしても知られるボール型バリエータに基づいたＣＶＴの構成が本明細書において提供される。ボール型無段変速機の基本的なコンセプトは、ＵＳ２００６００８４５４９およびＡＵ２０１１２２４０８３Ａ１、ならびに米国特許第８，４６９，８５６号および第８，８７０，７１１号に説明され、これらは参照により全体が本明細書に組み込まれる。本明細書を通して説明されるように適合されたそのようなＣＶＴは、図７Ａに示されるように、用途に応じていくつかのボール（遊星、球体）９９７、入力トラクションリング９９５および出力トラクションリング９９６としてボールとの円錐面接点を有する２つのリング（ディスク）アセンブリ、ならびにアイドラ（太陽（ｓｕｎ））アセンブリ９９９を備える。ボールは、軸９９８に取り付けられ、バール自体はキャリア（ステータ、ケージ）アセンブリ内に保持され、ボールの軸を傾動させることによって入力リングと出力リングとの間の比率を変更することを可能にする。いくつかの実施形態において、本明細書を通して説明されるように適合されたそのようなＣＶＴは、図７Ｂに示されるように、用途に応じていくつかのボール（遊星、球体）１、入力トラクションリング２および出力トラクションリング３としてボールとの円錐面接点を有する２つのリング（ディスク）アセンブリ、ならびにアイドラ（サン）アセンブリ４を備える。ボールは、傾動可能な車軸５に取り付けられ、ボール自身は、第２のキャリア部材７に動作可能に連結された第１のキャリア部材６を有するキャリア（ステータ、ケージ）アセンブリ内に保持される。第１のキャリア部材６は、第２のキャリア部材７に対して回転し得、その逆も当てはまる。いくつかの実施形態において、第１のキャリア部材６は、任意選択で回転が実質的に固定されるが、第２のキャリア部材７は、第１のキャリア部材に対して回転するように構成され、その逆も当てはまる。一実施形態において、第１のキャリア部材６には、いくつかの半径方向のガイドスロット８が提供される。図７Ｃに示されるように、第２のキャリア部材７には、任意選択でいくつかの半径方向にオフセットされたガイドスロット９が提供される。半径方向のガイドスロット８および半径方向にオフセットされたガイドスロット９は、傾動可能な車軸５を案内するように適合される。車軸５は、任意選択でＣＶＴの動作中に所望の比率の入力速度対出力速度を実現するように調整される。いくつかの実施形態において、車軸５の調整は、車軸５の傾きを与えるべく、第１および第２のキャリア部材の位置の制御を伴い、それによりバリエータの速度比を調整する。Ｍｉｌｎｅｒによって開示されたもののような他のタイプのボールＣＶＴも存在するが、わずかに異なる。
【００４８】
図７ＡにおけるそのようなＣＶＰの動作原理が、図８に示されている。ＣＶＰ自体は、トラクション流体で機能する。ボールと円錐形リングとの間のトラクション流体は、高圧で固体として機能し、ボールを介して入力リングから出力リングへと動力を伝達する。ボールの軸を傾動させることによって、この比率は、入力と出力との間で変更され得る。軸が水平である場合、比率は１であり、軸が傾動されると、軸と接点との間の距離は変化し、全体比率を変更する。全てのボールの軸は、キャリアおよび／またはアイドラ内に含まれる機構と同時に傾動される。ここに開示される本発明の実施形態は、各々が動作中に所望の比率の入力速度対出力速度を実現するように任意選択で調整される傾動可能な回転軸を有する、概ね球状の遊星を用いたバリエータおよび／またはＣＶＴの制御に関する。いくつかの実施形態において、回転軸の調整は、第１の平面に実質的に直交する第２の平面における遊星軸の角度調整を実現するべく、第１の平面における遊星軸の角度のずれを伴い、それによりバリエータの速度比を調整する。第１の平面における角度のずれは、ここでは「スキュー」、「スキュー角度」、および／または「スキュー状態」と呼ばれる。遊星の回転軸の傾きにより、バリエータの速度比を調整する。
【００４９】
本明細書において用いられる場合、「リング」、「リングアセンブリ」、「バリエータアセンブリの回転要素」、「トラクションリング」、または「トラクションリングアセンブリ」という用語は、当業者により同じ物として解釈される。
【００５０】
本明細書において用いられる場合、「ボール」、「トラクションボール」、「球体」、「遊星」、または「トラクション遊星」という用語は、当業者により同じ物として解釈される。
【００５１】
説明の目的のために、「半径方向」という用語は、ここでは変速機またはバリエータの長手方向の軸に対して直交する方向または位置を示すべく用いられる。ここで用いられる「軸」という用語は、変速機またはバリエータの主軸または長手方向の軸と平行な軸に沿った方向または位置を指す。簡潔に分かりやすくするために、同様の符号を付された同様の構成要素（例えば、ベアリング１０１１Ａおよびベアリング１０１１Ｂ）が場合によっては、単一の符号（例えば、ベアリング１０１１）で集合的に参照される。
【００５２】
ここで用いられる場合、「動作的に接続される」、「動作的に連結される」、「動作的に結合される」、「動作可能に接続される」、「動作可能に連結される」、「動作可能に結合される」という用語、および同様の用語は、ある要素の動作が第２の要素の対応する、その後に続く、または同時の動作または作動をもたらし、これにより要素間の関係（機械的、結合、連結等）を指す。発明の実施形態を説明するためにこれらの用語を用いるときに、これらの要素を結合または連結する具体的な構造または機構が通常は説明されることが注記される。しかし、別途具体的に記載されない限り、これらの用語のうちの１つが用いられる場合、当該用語は、実際の結合または連結が様々な形態を取り得ることを示し、これらは特定の例において当業者には容易に明らかとなろう。
【００５３】
本明細書において「トラクション」に言及する場合、動力伝達の主モードまたは占有モードが「摩擦」による用途を除外しないことに留意されたい。ここではトラクションと摩擦駆動との間に分類上の差異を設けることを試みることなく、これらが異なる型の動力伝達として概ね理解される。通常、トラクション駆動は、２つの要素間に閉じ込められた薄い流体層におけるせん断力による当該要素間の動力の伝達を伴う。通常、これらの用途で用いられる流体は、従来の鉱油より大きなトラクション係数を示す。トラクション係数（μ）は、接触する構成要素の界面において利用可能な最大の利用可能トラクション力を表し、接触力当たりの最大の利用可能駆動力の比率である。典型的には、摩擦駆動は、２つの要素間の摩擦力による当該要素間の動力の伝達に概ね関連する。本開示の目的のために、ここに説明されるＣＶＴは、トラクションの適用および摩擦の適用の両方で動作することができることを理解されたい。例えば、ＣＶＴが自転車用途に用いられる実施形態において、動作中に存在するトルクおよび速度の状態に応じて、ＣＶＴは、ある場合には摩擦駆動として、また他の場合にはトラクション駆動として動作することができる。
【００５４】
説明の目的のために、レバー図と呼ばれる概略図が本明細書において用いられる場合がある。レバーアナロジー図としても知られるレバー図は、遊星ギアシステムの回転部分における並進移動系の表現である。特定の実施形態において、レバー図は、変速機の機能を説明するときの視覚的補助として提供される。レバー図において、複合遊星ギアセットは、多くの場合、単一の鉛直線（「レバー」）で表される。入力トルク、出力トルク、および反作用トルクは、レバーに対する水平力で表される。反作用点に対するレバーの動きは、回転速度の方向を表す。
【００５５】
速度比を最適化して良好で調整可能な全体比率（ＯＡＲ）およびモードオーバーラップを提供しつつ、既存の３モード動力フローのピニオンまたはキャリアの高い速度および他の欠点を回避するように構成された、前輪駆動または後輪駆動用の無段変速機が本明細書において提供される。
【００５６】
図３のレバー図に示されるように、固定ハウジング（グランド）と、入力シャフト７０と、出力シャフト８０と、第１の回転要素６１、第２の回転要素６３、第３の回転要素６６、および第４の回転要素６２を有するギアセットと、第１の回転要素および第２の回転要素を有するバリエータアセンブリ３０と、第１の選択可能トルク伝達装置（「第１のクラッチ」）２１、第２の選択可能トルク伝達装置（「第２のクラッチ」）２２、および第３の選択可能トルク伝達装置（「第３のクラッチ」）２３とを備え、入力シャフト７０は、バリエータアセンブリ３０の第１の回転要素と固定接続され、バリエータアセンブリ３０の第２の回転要素は、ギアセットの第１の回転要素６１と固定接続され、出力シャフト８０は、ギアセットの第３の回転要素６６と固定接続され、第１のクラッチ２１は、ギアセットの第４の回転要素６２をグランドに接続して全体伝達速度比の第１の前進側可変範囲を確立し、第２のクラッチ２２は、入力シャフト７０をギアセットの第２の回転要素６３に接続して全体伝達速度比の第２の前進側可変範囲を確立し、第３のクラッチ２３は、ギアセットの第２の回転要素６３をグランドに接続して全体伝達速度比の後退側可変範囲を確立し、バリエータは、第１の回転要素の速度と第２の回転要素の速度との間の制御可変比を確立し、それにより可変範囲のいずれかにおける全体伝達速度比を調整する、前輪駆動（または後輪駆動）用の無段変速機１０が本明細書において提供される。
【００５７】
図１および図２において説明されるもののようないくつかの実施形態において、ギアセットは、第１のリングギア４１、第１の太陽ギア４２、および第１のキャリアアセンブリ４３を含む第１の（簡易または「単一ピニオン」）遊星ギアセット４０と、第２のリングギア５１、第２の太陽ギア５２、および第２のキャリアアセンブリ５３を含む回転要素を有する第２の（複合または「ダブルピニオン」）遊星ギアセット５０とを備えた回転要素を有する簡易遊星ギアセットおよび複合遊星ギアセットから構成された複合遊星配列部であり、第１の遊星ギアセット４０の第１のキャリアアセンブリ４３は、単一ピニオン遊星ギアセットの第１のリングギア４１および単一ピニオン遊星ギアセットの第１の太陽ギア４２を係合するピニオン４４の第１の単一セットを回転可能に支持し、ダブルピニオン遊星ギアセット５０の第２のキャリアアセンブリ５３は、ダブルピニオン遊星ギアセットの第２の太陽ギア５２を係合するピニオンの第２のセット５４と、ピニオンの第２のセット５４およびダブルピニオン遊星ギアセットの第２のリングギア５１を係合するピニオン５５の第３のセットとを回転可能に支持し、第１の遊星ギアセット４０の第１のキャリアアセンブリ４３および第２の遊星ギアセット５０の第２のキャリアアセンブリ５３は、固定接続されて、固定接続キャリアアセンブリ４５を形成し、第１の遊星ギアセット４０の第１のリングギア４１および第２の遊星ギアセット５０の第２のリングギア５１は、固定接続されて、固定接続リングギア４６を形成し、ギアセットの第１の回転要素は、第１の太陽ギア４２であり、ギアセットの第２の回転要素は、固定接続キャリアアセンブリ４５であり、ギアセットの第３の回転要素は、固定接続リングギア４６であり、ギアセットの第４の回転要素は、第２の太陽ギア５２である。
【００５８】
図２および図６に示されるいくつかの実施形態において、ギアセットは、リングギア６６と、リングギア６６と噛み合うロングピニオンギア６４の外側セット、およびロングピニオンギア６４の外側セットと噛み合うショートピニオンギア６５の内側セットを回転可能に支持するキャリアアセンブリ６３と、ロングピニオンギア６４の外側セットと噛み合う第１の太陽ギア６１と、ショートピニオンギア６５の内側セットと噛み合う第２の太陽ギア６２とを備える複合（ラビニヨ）遊星ギアセット６０であり、ギアセットの第１の回転要素は、第１の太陽ギア６１であり、ギアセットの第２の回転要素は、キャリアアセンブリ６３であり、ギアセットの第３の回転要素は、リングギア６６であり、ギアセットの第４の回転要素は、第２の太陽ギア６２である。いくつかの実施形態において、ギアセット６０は、ラビニヨ複合遊星ギアセットである。
【００５９】
図７Ａ〜図７Ｃに示されるように、バリエータは、入力リングと出力リングとの間に位置付けられるキャリアにおいて回転傾動ボールのセットを用いるシステムである。ボールを傾動させると、その接触直径が変わり、速度比が変わる。球体の回転軸に対する２つの異なる位置で回転球体に接触することにより、入力および出力のトルクおよび速度に対する接点の位置に応じてアンダードライブからオーバードライブまで変わり得る「ギア比」を提供する。結果として、バリエータシステムは、そのレンジ内の任意の比率への連続的な移行を提供する。ギア比は、連続して球体軸を傾動させることによって変わり、異なる接触半径を提供し、これにより入力および出力のリングまたはディスクが駆動する。
【００６０】
上述のように、バリエータは、複数の流体パッチを介してトルクを伝達する複数のボールを有する。ボールは、中央のアイドラ（サン）の周囲に円形配列で配置され、ボールの周囲の係合点で別個の入力トラクションリングおよび出力トラクションリングに接触する。この構成は、入力および出力が同心でコンパクトなものになることを可能にする。その結果、動いている間、負荷がかかっている間、または停止している間に比率の全範囲を通して伝達を円滑にスイープすることができる。
【００６１】
バリエータ自体は、トラクション流体で機能する。トラクション流体は、潤滑およびトラクションのためにバリエータ内に配置される。この流体が２つの非常に硬い要素、すなわちボールとリングとの間で転がり接触するときに高い接触圧を受けると、流体は、弾性固体へのほぼ瞬時の相転移を受ける。これは弾性流体潤滑（ＥＨＬ）としても知られる。トラクションのこのパッチ内で、流体の分子は積み重なって結合し、固体を形成する。これによりせん断力、従ってトルクが伝達され得る。要素が回転するときに、転がり要素は実際には物理的に接触しないことに留意されたい。
【００６２】
ボールと円錐形リングとの間のトラクション流体は、高圧で固体として機能し、第１のリングアセンブリ３２（バリエータの入力部）からバリエータボール３５を介して第２のリングアセンブリ３３（バリエータの出力部）へと動力を伝達する。図８に示されるように、バリエータボールの軸３４を傾動させることによって、比率は入力と出力との間で変更される。バリエータボールの各々の軸が水平である場合、比率は１であり、軸が傾動されると、軸と接点との間の距離は変化し、アンダードライブとオーバードライブとの間で全体比率を変更する。全てのバリエータボールの車軸が同時に、同じ角度でケージに含まれる機構を用いて傾動される。
【００６３】
本明細書に説明される本発明の実施形態は、多くの用途を見出すであろう。例えば、車両の用途が参照されるが、本明細書において説明される無段変速機は、例えば、自転車、自動車、風力タービン、および動力器具のような多くの用途において用いられ得る。本明細書において説明される本発明の実施形態は、整地用車両（Ｏｎ−ｈｉｇｈｗａｙ  ｖｅｈｉｃｌｅ）および不整地用車両（Ｏｆｆ−ｈｉｇｈｗａｙ  ｖｅｈｉｃｌｅ）の両方のための前輪駆動または後輪駆動用の変速機に用途を見出すであろう。
【００６４】
既に説明され、ここで図１および図２に示されるように、ＣＶＰ変速機１０のいくつかの実施形態において、バリエータは、動力伝達軸を中心として回転可能に配置され、その各々が更に、ボール３５を同様に回転可能に支持する複数の旋回車軸３４を回転可能に支持するキャリアアセンブリ３１を備えるボール型バリエータ３０であり、第１のリングアセンブリ３２および第２のリングアセンブリ３３は、各々、ボール３５の全てと継続的に接触するボール接触領域を備える。いくつかの実施形態において、バリエータ３０の第１の回転要素は、第１のリングアセンブリ３２であり、バリエータ３０の第２の回転要素は、第２のリングアセンブリ３２であり、キャリアアセンブリ３１は、バリエータハウジングに関連して図８に既に示したように、旋回車軸３４に向きを変更させるべく狭い範囲の角度で制御される方式で動き、それにより第１のリングアセンブリ３２と第２のリングアセンブリ３３との間の速度比を変更する。
【００６５】
図１および図２を参照すると、一実施形態において、バリエータアセンブリ３０の第１の回転要素および第２の回転要素は、第１のトラクションリング３２および第２のトラクションリング３３である。いくつかの実施形態において、バリエータアセンブリ３０の第１の回転要素および第２の回転要素は、第１のトラクションリング３２およびキャリアアセンブリ３４である。
【００６６】
変速機のいくつかの実施形態において、第１のリングアセンブリ３２と第２のリングアセンブリ３３との間のバリエータの速度比が増加すると、第１の前進レンジ内における全体伝達速度比は、増加し、第２の前進レンジ内の全体伝達速度比は、減少し、後退範囲内の全体伝達速度比は、よりマイナスになる。いくつかの実施形態において、バリエータの速度比レンジの上限付近にあるが、依然として全体伝達速度比レンジ内にあるバリエータの速度比を有する変速機は、同じ第１の前進レンジおよび第２の前進レンジにおける全体伝達速度比を有し得、第２のクラッチは、第１の前進レンジにある間に同期して係合し得、第１のクラッチは、第２の前進レンジにある間に同期して係合し得、バリエータを介して動力を伝達しない更なる固定比の伝達動作モードは、第１のクラッチおよび第２のクラッチを同時に使用することによって確立される。固定比の動作モードは、第１および第２のモードの交差として更に説明され、第１のクラッチおよび第２のクラッチの両方がロックされる場合、理論上は、バリエータは、動力を伝達する必要が全くない。
【００６７】
いくつかの実施形態において、図２および図４に示されるように、変速機は、遊星ギアセット６０の４つの回転要素のうちの任意の２つを選択可能に接続し、これによって要素の全てを一斉に回転させ、第３の前進レンジを確立する任意選択の第４のクラッチ２４を更に備え得る。係合されると、遊星ギアセット６０は、単一のユニットとして回転し、それにより伝達出力速度をバリエータの出力速度に等しくなるようにさせ、全体伝達速度比を拡大し、例示においては０．５〜１．８の理論的なＣＶＰレンジにおいてリングギア６６にバリエータを介して入力動力の全てを伝達する。
【００６８】
あるいは、本明細書に説明される無段変速機の構成は、複合遊星ギアセットアセンブリに代えて、２つの簡易な遊星ギアセットアセンブリを使用する。
【００６９】
図９〜図１１に示されるように、固定ハウジング（グランド）と、入力シャフト７０と、第１のリングアセンブリ３２および第２のリングアセンブリ３３を有するバリエータ３０と、第１の太陽ギア１４２、第１の太陽ギア１４２に連結され、第１のリングギア１４１に駆動係合される遊星ギアの第１のセット１４４、および第１のキャリア１４３を有する第１の遊星ギアセット１４０と、第２の太陽ギア１５２、第２の太陽ギア１５２に連結され、第２のリングギア１５１に駆動係合される遊星ギアの第２のセット１５４、および第２のキャリア１５３を有する第２の遊星ギアセット１５０と、出力シャフト８０と、第１の選択可能トルク伝達装置１６１、第２の選択可能トルク伝達装置１６２、および第３の選択可能トルク伝達装置１６３とを備え、入力シャフト７０は、バリエータ３０の第１のリングアセンブリ３２と固定接続され、バリエータの第２のリングアセンブリ３３は、第１の太陽ギア１４２および第２の太陽ギア１５２と固定接続され、第２のキャリア１５３は、第１のリングギア１４１に駆動係合され、出力シャフト８０は、第１のリングギア１４１に駆動接続され、第１の選択可能トルク伝達装置１６１（第１のブレーキ）は、第２のリングギア１５１をグランドに連結して、全体伝達速度比の第１の前進側可変範囲（「モード１」）を確立し、第２の選択可能トルク伝達装置１６２（クラッチ）は、第１のキャリア１４３を入力シャフト７０に連結して、全体伝達速度比の第２の前進側可変範囲（「モード２」）を確立し、第３の選択可能トルク伝達装置１６３（第２のブレーキ）は、第１のキャリア１４３をグランドに連結して、全体伝達速度比の後退側可変範囲（「ＲＥＶ」）を確立し、バリエータ３０は、第１のリングアセンブリの速度と第２のリングアセンブリの速度との間の制御可変比を確立し、それにより可変範囲のいずれかにおける全体伝達速度比を調整する、無段変速機１００が本明細書において提供される。
【００７０】
いくつかの実施形態において、３つの選択可能トルク伝達装置は、第１のブレーキ１６１と、クラッチ１６２と、第２のブレーキ１６３とを含む。
【００７１】
図１２〜図１４に示されるように、固定ハウジング（グランド）と、入力シャフト７０と、第１のリングアセンブリ３２および第２のリングアセンブリ３３を有するバリエータ３０と、第１の太陽ギア１４２、第１の太陽ギア１４２に連結され、第１のリングギア１４１に駆動係合される遊星ギアの第１のセット１４４、および第１のキャリア１４３を有する第１の遊星ギアセット１４０と、第２の太陽ギア１５２、第２の太陽ギア１５２に連結され、第２のリングギア１５１に駆動係合される遊星ギアの第２のセット１５４、および第２のキャリア１５３を有する第２の遊星ギアセット１５０と、出力シャフト８０と、第１の選択可能トルク伝達装置１６１、第２の選択可能トルク伝達装置１６２、および第３の選択可能トルク伝達装置１６３とを備え、入力シャフト７０は、バリエータの第１のリングアセンブリ３２と固定接続され、バリエータの第２のリングアセンブリ３２は、第２のリングギア１５３および第１の太陽ギア１４２と固定接続され、第１のキャリア１４３は、第２のキャリア１５３に駆動係合され、出力シャフト８０は、第１のリングギア１４１に駆動接続され、第１の選択可能トルク伝達装置１６１（第１のブレーキ）は、第２の太陽ギア１５２をグランドに連結して、全体伝達速度比の第１の前進側可変範囲（「モード１」）を確立し、第２の選択可能トルク伝達装置１６２（クラッチ）は、第１のキャリア１４３を入力シャフト７０に連結して、全体伝達速度比の第２の前進側可変範囲（「モード２」）を確立し、第３の選択可能トルク伝達装置１６３（第２のブレーキ）は、第２のキャリアをグランド１５３に連結して、全体伝達速度比の後退側可変範囲（「ＲＥＶ」）を確立し、バリエータ３０は、第１のリングアセンブリ３２の速度と第２のリングアセンブリ３３の速度との間の制御可変比を確立し、それにより可変範囲のいずれかにおける全体伝達速度比を調整する、無段変速機１１０が本明細書において提供される。
【００７２】
いくつかの実施形態において、３つの選択可能トルク伝達装置は、第１のブレーキ１６１と、クラッチ１６２と、第２のブレーキ１６３とを含む。
【００７３】
図１５〜図１７に示されるように、固定ハウジング（グランド）と、入力シャフト７０と、第１のリングアセンブリ３２および第２のリングアセンブリ３３を有するバリエータ３０と、第１の太陽ギア１４２、第１の太陽ギア１４２に連結され、第１のリングギア１４１に駆動係合される遊星ギアの第１のセット１４４、および第１のキャリア１４３を有する第１の遊星ギアセット１４０と、第２の太陽ギア１５２、第２の太陽ギア１５２に連結され、第２のリングギア１５１に駆動係合される遊星ギアの第２のセット１５４、および第２のキャリア１５３を有する第２の遊星ギアセット１５０と、出力シャフト８０と、第１の選択可能トルク伝達装置１６１、第２の選択可能トルク伝達装置１６２、および第３の選択可能トルク伝達装置１６３とを備え、入力シャフト７０は、バリエータ３０の第１のリングアセンブリ３２と固定接続され、バリエータ３０の第２のリングアセンブリ３３は、第１のリングギア１４１および第２の太陽ギア１５２と固定接続され、第１の太陽ギア１４２は、第２のリングギア１５１に駆動係合され、出力シャフト８０は、第２のキャリア１５３に駆動接続され、第１の選択可能トルク伝達装置１６１（第１のブレーキ）は、第２のリングギア１５１をグランドに連結して、全体伝達速度比の第１の前進側可変範囲（「モード１」）を確立し、第２の選択可能トルク伝達装置１６２（クラッチ）は、第１のキャリア１４３を入力シャフト７０に連結して、全体伝達速度比の第２の前進側可変範囲（「モード２」）を確立し、第３の選択可能トルク伝達装置１６３（第２のブレーキ）は、第１のキャリアをグランド１４３に連結して、全体伝達速度比の後退側可変範囲（「ＲＥＶ」）を確立し、バリエータ３０は、第１のリングアセンブリ３２の速度と第２のリングアセンブリ３３の速度との間の制御可変比を確立し、それにより可変範囲のいずれかにおける全体伝達速度比を調整する、無段変速機１２０が本明細書において提供される。
【００７４】
いくつかの実施形態において、３つの選択可能トルク伝達装置は、第１のブレーキ１６１と、クラッチ１６２と、第２のブレーキ１６３とを含む。
【００７５】
上述の実施形態の任意の１または複数において、バリエータ３０は、ボール型バリエータであり、バリエータ３０は、動力伝達軸を中心として回転可能に配置された複数の旋回車軸３４を回転可能に支持するキャリアアセンブリと、各々がボール３５を回転可能に更に支持する旋回車軸とを備え、第１のリングアセンブリ３２および第２のリングアセンブリ３３は、各々が、ボールの全てと継続的に接触するボール接触領域を含み、キャリアアセンブリは、旋回車軸に向きを変更させるべく、バリエータハウジングに対する狭い範囲の角度で制御される方式で動き、これによって第１のリングアセンブリと第２のリングアセンブリとの間の可変速度比を変更する。
【００７６】
上述の実施形態の任意の１または複数において、第１のリングアセンブリと第２のリングアセンブリとの間のバリエータの速度比が増加すると、第１の前進レンジ内における全体伝達速度比は、増加し、第２の前進レンジ内の全体伝達速度比は、減少し、後退範囲内の全体伝達速度比は、よりマイナスになる。
【００７７】
いくつかの実施形態において、バリエータの速度比レンジの上限付近にあるが、依然として当該レンジ内にあるバリエータの速度比において、第１の前進レンジおよび第２の前進レンジにおける全体伝達速度比は、同じであり、第２の選択可能トルク伝達装置は、第１の前進レンジにある間に同期して係合され得、第１の選択可能トルク伝達装置は、第２の前進レンジにある間に同期して係合され得、バリエータを介して動力を伝達しない更なる固定比の伝達動作モードは、第１の選択可能トルク伝達装置および第２の選択可能トルク伝達装置を同時に使用することによって確立される。
【００７８】
上述の実施形態の任意の１または複数において、変速機は、前輪駆動車および後輪駆動車の両方において利用され得る。
【００７９】
上述の実施形態の任意の１または複数において、変速機は、第１の遊星ギアセットまたは第２の遊星ギアセットの回転要素のうちの任意の２つを選択可能に接続し、これによって要素の全てを一斉に回転させ、第３の前進レンジを確立する任意選択の第４のクラッチを更に備える。
【００８０】
いくつかの実施形態において、任意選択の第４のクラッチが係合されると、ギアセット全体は、単一のユニットとして回転し、伝達出力速度をバリエータの出力速度に等しくなるようにさせ、全体伝達速度比を拡大し、理論的なＣＶＰレンジにおいてバリエータを介して出力リングギアに入力動力の全てを伝達する。
【００８１】
ここで図１８に進むとともに、図１１をなおも参照すると、一実施形態において、無段変速機２００は、固定ハウジング（グランド）２０と、入力シャフト７０と、第１のリングアセンブリ３２および第２のリングアセンブリ３３を有するバリエータ３０と、第１の太陽ギア４２、第１の太陽ギア４２と連結され、第１のリングギア４１と駆動係合された遊星ギアの第１のセット、および遊星ギアの第１のセットを支持するように構成された第１のキャリア４３を有する第１の遊星ギアセット４０と、第２の太陽ギア９２、第２の太陽ギア９２に連結され、第２のリングギア９１に駆動係合される遊星ギアの第２のセット、および遊星ギアの第２のセットを支持するように構成された第２のキャリア９３を有する第２の遊星ギアセット９０と、出力シャフト８０とを備え、入力シャフト７０は、バリエータ３０の第１のリングアセンブリ３２と固定接続され、バリエータ３０の第２のリングアセンブリ３３は、第１の太陽ギア４２および第２の太陽ギア９２と固定接続され、第２のキャリア９３は、第１のリングギア４１に駆動係合され、出力シャフト８０は、第１のリングギア４１に駆動接続され、バリエータ３０は、第１のリングアセンブリ３２の速度と第２のリングアセンブリ３３の速度との間の制御可変比を確立し、それにより可変範囲のいずれかにおける全体伝達速度比を調整する。
【００８２】
図１８に示されるように、回転動力源２５に動作可能に連結され得る入力シャフト７０と、各々が傾動可能な回転軸３４を有する複数のボール３５と接触する第１のトラクションリングアセンブリ３２およぼ第２のトラクションリングアセンブリ３３を有し、第１のトラクションリングアセンブリ３２が入力シャフト７０に連結されるバリエータアセンブリ３０と、第１の太陽ギア４２、第１のキャリア４３、および第１のリングギア４１を有し、第２のトラクションリングアセンブリ３３が第１の太陽ギア４２に連結される第１の遊星ギアセット４０と、第２の太陽ギア９２、第２のキャリア９３、および第２のリングギア９１を有し、第２のトラクションリングアセンブリ３３が第２の太陽ギア９１に連結される第２の遊星ギアセット９０と、第１のインタフェースクラッチ２６１および第２のインタフェースクラッチ２６２を有するインタフェースシフトスリーブアセンブリ２５０とを備え、第１のインタフェースクラッチ２６１は、第１のリングギア４１を第２のキャリア９３に選択可能に連結し、第２のインタフェースクラッチ２６２は、第２のリングギア９１を第１のキャリア４３に選択可能に連結する、無段変速機２００が本明細書において提供される。
【００８３】
いくつかの実施形態において、第１のインタフェースクラッチ２６１および第２のインタフェースクラッチ２６２は、ドッグクラッチを含む。
【００８４】
いくつかの実施形態において、無段変速機は、第１のリングギア４１に連結される第１の選択可能クラッチ２７１を更に備え、第１の選択可能クラッチ２７１は、第１のリングギア４１を非回転ハウジング２０に選択可能に連結する。
【００８５】
いくつかの実施形態において、無段変速機は、入力シャフト７０に連結される第２の選択可能クラッチ２７２を更に備え、第２の選択可能クラッチ２７２は、入力シャフト７０を第２のキャリア９３に選択可能に連結する。
【００８６】
いくつかの実施形態において、動力出力は、第２のリングギア９１を介して伝達される。
【００８７】
いくつかの実施形態において、第１の選択可能クラッチ２７１または第２の選択可能クラッチ２７２は、摩擦クラッチを含む。
【００８８】
いくつかの実施形態において、無段変速機は、後輪駆動車両用に構成される。
【００８９】
無段変速機のいくつかの実施形態において、インタフェースシフトスリーブアセンブリ２５２は、第１の遊星ギアセット４０および第２の遊星ギアセット９０の外側に半径方向に配置される。
【００９０】
無段変速機のいくつかの実施形態において、インタフェースシフトスリーブアセンブリ２５２は、嵌合面を第１のリングギア４１および第２のリングギア９１に選択可能に係合するように構成された複数の内歯を含む。
【００９１】
無段変速機のいくつかの実施形態において、インタフェースシフトスリーブアセンブリ２５２は、嵌合面を第１のキャリア４３および第２のキャリア９３に選択可能に係合するように構成された複数の内歯を含む。
【００９２】
いくつかの実施形態において、インタフェースシフトスリーブアセンブリ２５２の第１のリングギア４１との係合は、インタフェースシフトスリーブアセンブリ２５２の第２のキャリア９３との係合に対応する。
【００９３】
いくつかの実施形態において、インタフェースシフトスリーブアセンブリ２５２の第２のリングギア９１との係合は、インタフェースシフトスリーブアセンブリ２５２の第１のキャリア４３との係合に対応する。
【００９４】
いくつかの実施形態において、無段変速機は、出力シャフト８０を更に備える。
【００９５】
いくつかの実施形態において、無段変速機は、出力シャフト８０および第２のリングギア９１に連結された第２の回転可能なシャフト７２を更に備える。
【００９６】
いくつかの実施形態において、無段変速機は、動力入力インタフェース１５を更に備える。いくつかの実施形態において、動力入力インタフェース１５は、トルクコンバータを含む。
【００９７】
いくつかの実施形態において、無段変速機は、前輪駆動車両用に構成される。
【００９８】
ここで図１９を参照すると、回転動力源２５に動作可能に連結され得る入力シャフト７０と、各々が傾動可能な回転軸３４を有する複数のボール３５と接触する第１のトラクションリング３２および第２のトラクションリング３３を有し、第１のトラクションリングアセンブリ３２が入力シャフト７０に連結されるバリエータアセンブリ３０と、第１の太陽ギア４２、第１のキャリア４３、および第１のリングギア４１を有し、第２のトラクションリングアセンブリ３３が第１の太陽ギア４２に連結される第１の遊星ギアセット４０と、第２の太陽ギア９２、第２のキャリア９３、および第２のリングギア９１を有し、第２のトラクションリングアセンブリ３３が第２の太陽ギア９２に連結される第２の遊星ギアセット９０と、第１のインタフェースクラッチ２６１および第２のインタフェースクラッチ２６２を有するインタフェースシフトスリーブアセンブリ２５２とを備える、無段変速機３００が本明細書において提供される。
【００９９】
いくつかの実施形態において、第１のインタフェースクラッチ２６１は、第１のリングギア４１を第２のキャリア９３に選択可能に連結する。
【０１００】
いくつかの実施形態において、第２のインタフェースクラッチ２６２は、第２のリングギア９１を第１のキャリア４３に選択可能に連結する。
【０１０１】
いくつかの実施形態において、第１のインタフェースクラッチ２６１および第２のインタフェースクラッチ２６２は、ドッグクラッチを含む。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、無段変速機は、回転動力源２５への直接連結部を更に備える。
【０１０３】
本明細書において提供される変速機の任意の１または複数において、変速機は、回転動力源への直接連結部を更に備える。いくつかの実施形態において、変速機は、第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチを有するインタフェースシフトスリーブアセンブリを更に備え、第１のインタフェースクラッチおよび第２のインタフェースクラッチの一方または両方は、ドッグクラッチを有する。
【０１０４】
本明細書において提供される変速機の任意の１または複数において、バリエータは、トラクション流体を有する。
【０１０５】
動力源と、当該動力源と駆動係合された、本明細書において説明される無段変速機のいずれかと、無段変速機と駆動係合された車両出力部とを備える、車両駆動系が本明細書において提供される。いくつかの実施形態において、動力源は、車両出力部と駆動係合される。
【０１０６】
本明細書に説明される無段変速機のいずれかを備える車両が本明細書において提供される。
【０１０７】
本明細書に説明される無段変速機のいずれかを提供する段階を備える方法が本明細書において提供される。
【０１０８】
本明細書において説明される無段変速機のいずれかを有する車両駆動系を提供する段階を備える方法が本明細書において提供される。
【０１０９】
本明細書に説明される無段変速機のいずれかを有する車両を提供する段階を備える方法が本明細書において提供される。
【０１１０】
本発明の好ましい実施形態が本明細書において示され、説明されているが、そのような実施形態は、例としてのみ提供されていることが当業者には明らかであろう。本発明を逸脱することなく、当業者は、ここで多数の変形形態、変更形態、および代替形態に想到するであろう。本明細書に説明される本発明の実施形態に対する様々な代替形態は、本発明を実施する際に利用され得ることを理解されたい。以下の特許請求の範囲は、本発明の範囲を規定し、それによりこれらの特許請求の範囲における方法および構造、ならびにそれらの均等物が包含されることが意図される。
【図１】
2017537285.tif 000003
【図２】
2017537285.tif 000004
【図３】
2017537285.tif 000005
【図４】
2017537285.tif 000006
【図５】
2017537285.tif 000007
【図６】
2017537285.tif 000008
【図７Ａ】
2017537285.tif 000009
【図７Ｂ】
2017537285.tif 000010
【図７Ｃ】
2017537285.tif 000011
【図８】
2017537285.tif 000012
【図９】
2017537285.tif 000013
【図１０】
2017537285.tif 000014
【図１１】
2017537285.tif 000015
【図１２】
2017537285.tif 000016
【図１３】
2017537285.tif 000017
【図１４】
2017537285.tif 000018
【図１５】
2017537285.tif 000019
【図１６】
2017537285.tif 000020
【図１７】
2017537285.tif 000021
【図１８】
2017537285.tif 000022
【図１９】
2017537285.tif 000023
【国際調査報告】
2017537285.tif 000024
2017537285.tif 000025
2017537285.tif 000026