JP2010002000A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の低減とコンパクト化を実現可能な無段変速機を提供する。
【解決手段】無段変速機は、車両に搭載される無段変速機であって、プライマリシャフトに取り付けられたプライマリプーリ２３０と、セカンダリシャフトに取り付けられたセカンダリプーリ２４０と、プライマリプーリ２３０およびセカンダリプーリ２４０に巻き掛けられ、永久磁石が設けられたベルト２５０と、ベルト２５０の外周側に設けられ、ベルト２５０に取り付けられた永久磁石とともにベルト２５０を駆動する電磁力を発生させる電磁石８００とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、無段変速機に関し、特に、車両に搭載される無段変速機に関する。

特開昭５７−１９０１４６号公報（特許文献１）には、伝動円板と伝動ベルトとの間の回転モーメントの伝達が、摩擦力に加えて磁力によって行なわれることを特徴とするＶベルト伝動装置が示されている。

特開昭５３−５２８６０号公報（特許文献２）には、磁気吸着力によりベルト伝動機構から他の伝動機構へ運動伝達する伝動装置が記載されている。

特開平１１−２９９００５号公報（特許文献３）には、車両の後進時にはモータジェネレータを逆回転させることにより変速機構による前後進の切り替えを不要とした駆動制御装置が記載されている。
特開昭５７−１９０１４６号公報 特開昭５３−５２８６０号公報 特開平１１−２９９００５号公報

従来の無段変速機では、使用頻度の低い後進時にのみ使用するために、トルクコンバータとプライマリプーリとの間にプラネタリギヤを設けることが多く、スペース効率が悪く、部品点数も増大するという問題がある。また、車両の後進時には、ある程度低速のギヤ比が必要であり、シングルピニオンタイプのプラネタリギヤでは実現が難しいため、ダブルピニオンタイプのプラネタリギヤが用いられることが多い。ダブルピニオンタイプのプラネタリギヤを用いた場合、部品点数がさらに増大する。

なお、特許文献１に記載の伝動装置では、磁力によってベルトとプーリとの接触力を高めているだけであり、磁力によってベルトを駆動しているわけではない。また、特許文献２に記載の発明は、無段変速機に関するものではない。さらに、特許文献３に記載の発明は、モータジェネレータを正逆回転させることにより前後進を切り替えるものであって、磁力を利用したものではない。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、部品点数の低減とコンパクト化を実現可能な無段変速機を提供することにある。

本発明に係る無段変速機は、車両に搭載される無段変速機であって、回転力が入力されるプライマリシャフトと、プライマリシャフトに取り付けられたプライマリプーリと、回転力を減速して出力可能なセカンダリシャフトと、セカンダリシャフトに取り付けられたセカンダリプーリと、プライマリプーリおよびセカンダリプーリに巻き掛けられ、永久磁石が設けられた巻掛部材と、巻掛部材の外周側に設けられ、該巻掛部材に取り付けられた永久磁石とともに巻掛部材を駆動する電磁力を発生させる電磁石とを備える。

上記構成によれば、巻掛部材に取り付けられた永久磁石とともに巻掛部材を駆動する電磁力を発生させる電磁石を設けることにより、巻掛部材の任意の方向の駆動をアシストすることができる。この結果、従来の無段変速機で必要とされることが多かったダブルピニオンタイプのプラネタリギヤを設ける必要がなく、無段変速機において部品点数の低減とコンパクト化を図ることが可能となる。

好ましくは、上記無段変速機において、永久磁石および電磁石は、巻掛部材を車両の後進方向に駆動可能である。

従来の無段変速機では、車両の後進時にダブルピニオンタイプのプラネタリギヤが必要とされることが特に多かった。これに対し、本発明に係る無段変速機によれば、巻掛部材を車両の後進方向に駆動可能な電磁石を設けることにより、無段変速機において部品点数の低減とコンパクト化を図ることが可能となる。

好ましくは、上記無段変速機において、電磁石は、車両の前進時における最減速比時の状態において巻掛部材に沿うように設けられる。

これにより、特に低速ギヤ比が必要とされる車両の後進時において、電磁石による巻掛部材の駆動のアシストを行なうことができる。

より具体的な一例として、上記無段変速機において、電磁石は、巻掛部材における車両の後進時にプライマリプーリからセカンダリプーリに向けて回転力を伝達する側の弦の外周側に設けられる。

上記構成によれば、回転力を伝達する側の弦の外周側に電磁石を設けることにより、電磁石による巻掛部材の駆動を効率良く行なうことができる。

なお、本願明細書において、「車両の前進時」または「車両の後進時」とは、無段変速機が車両を前進可能または後進可能な状態に設定されていることを意味し、実際に車両が前進または後進していることを意味するものではない。

本発明によれば、無段変速機において、部品点数の低減とコンパクト化を図ることができる。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

図１は、本発明の１つの実施の形態に係る無段変速機の構成を示す図である。図１を参照して、ベルト式の無段変速機は、車両に搭載される。無段変速機は、基本的な構成として、トルクコンバータ１００と、変速機構部２００と、クラッチ３００と、ギヤ４００，５００と、デフピニオンギヤ６００と、ディファレンシャル機構７００とを含む。

トルクコンバータ１００は、内燃機関からの回転力を変速機構部２００に伝達する。変速機構部２００は、内燃機関から回転力が入力される駆動側のプライマリシャフト２１０と、回転力を出力する従動側のセカンダリシャフト２２０と、プライマリシャフト２１０に設けられたプライマリプーリ２３０と、セカンダリシャフト２２０に設けられたセカンダリプーリ２４０と、ベルト２５０とを含む。プライマリシャフト２１０とセカンダリシャフト２２０とは、互いに間隔を隔てて平行に配置されている。変速機構部２００は、プライマリシャフト２１０の回転数とセカンダリシャフト２２０の回転数との比率、すなわち変速比を無段階に（連続的に）変化させる。

ディファレンシャル機構７００は、変速機構部２００に対して相互に動力伝達可能に設けられている。変速機構部２００からの動力伝達を受けたディファレンシャル機構７００は、車両旋回時の左右車輪の回転速度を変えながら、両輪に均等な駆動力を伝達する。

ディファレンシャル機構７００は、デフピニオンギヤ６００およびギヤ５００，４００を介してセカンダリシャフト２２０に連結されている。

次に、図２，図３を用いて、変速機構部２００による変速作用について説明する、図２は、無段変速機の最減速比時の状態を示し、図３は、無段変速機の最増速比時の状態を示す。図２および図３を参照して、プライマリプーリ２３０は、プライマリシャフト２１０とともに、仮想軸であるプライマリシャフト２１０の中心軸を中心に回転する。プライマリプーリ２３０は、固定シーブ２３１と、可動シーブ２３２と、可動シーブ２３２を固定シーブ２３１に対して進退可能に駆動する油圧アクチュエータ２３３とを含む。

セカンダリプーリ２４０は、セカンダリシャフト２２０とともに、仮想軸であるセカンダリシャフト２２０の中心軸を中心に回転する。セカンダリプーリ２４０は、固定シーブ２４１と、可動シーブ２４２と、可動シーブ２４２を固定シーブ２４１に対して進退可能に駆動する油圧アクチュエータ２４３とを含む。

固定シーブ２３１，２４１は、それぞれ、プライマリシャフト２１０およびセカンダリシャフト２２０に固定されており、プライマリシャフト２１０，２２０に対して周方向および軸方向に移動しないように固定されている。固定シーブ２３１，２４１と可動シーブ２３２，２４２との間には、Ｖ字状のプーリ溝２３４，２４４が形成されている。油圧アクチュエータ２３３，２４３は、可動シーブ２３２，２４２を固定シーブ２３１，２４１に対して近接させたり、離間させたりすることで、プーリ溝２３４，２４４の溝幅を変化させる。これにより、プライマリプーリ２３０およびセカンダリプーリ２４０に対するベルト２５０の巻き掛け半径（有効係り径）が大小に変化し、変速が実行される。

図７は、比較例に係る無段変速機の構成を示す図である。図７を参照して、比較例に係る無段変速機は、基本的な構成として、トルクコンバータ１００Ａと、変速機構部２００Ａと、クラッチ３００Ａと、ギヤ４００Ａ，５００Ａと、デフピニオンギヤ６００Ａと、ディファレンシャル機構７００Ａとを含む点で、本実施の形態に係る無段変速機と共通している。また、本比較例に係る無段変速機は、変速機構部２００Ａの構成部品として、プライマリシャフト２１０Ａ、セカンダリシャフト２２０Ａ、プライマリプーリ２３０Ａ、セカンダリプーリ２４０Ａおよびベルト２５０Ａを含み、変速機構部２００Ａが変速比を無段階に変化させる点でも、本実施の形態に係る無段変速機と共通している。

図７に示す比較例では、上記以外の構成として、トルクコンバータ１００Ａとプライマリプーリ２３０Ａとの間に、ブレーキ３００Ｂおよびプラネタリギヤ３００Ｃを設けている。車両の前進時には、クラッチ３００Ａを係合、ブレーキ３００Ｂを開放とする。他方、車両の後進時には、クラッチ３００Ａを開放、ブレーキ３００Ｂを係合とする。これにより、前進／後進の切換えを行なうことができる。

しかしながら、図７のような無段変速機では、トルクコンバータ１００Ａとプライマリプーリ２３０Ａとの間に、ブレーキ３００Ｂおよびプラネタリギヤ３００Ｃを設けることが必須であるため、この部分のスペースの利用が制約される。また、車両の後進時に低速のギヤ比を確保するため、プラネタリギヤ３００Ｃとしては、ダブルピニオンタイプのプラネタリギヤが用いられる。そのため、部品点数がさらに増大する。

これに対し、本実施の形態に係る無段変速機では、図４に示すように、ベルト２５０の外周側にベルト２５０を駆動可能な電磁石８００を設けている。なお、電磁石８００は、車両の前進時における最減速比時の状態（図２の状態）においてベルト２５０に沿うように設けられている。電磁石８００は、車両の前進方向および車両の後進方向にベルト２５０を駆動可能である。電磁石８００は、車両の前進時には、トルクコンバータ１００およびクラッチ３００を介して変速機構部２００に伝達される動力をアシストする。他方、車両の後進時には、クラッチ３００は開放され、電磁石８００から付与される駆動力で前進時とは逆の方向にベルト２５０が駆動される。

図４に示すように、電磁石８００は、２つの電磁石８１０，８２０を含む。ただし、電磁石８００の配置は、図４に示すものに限定されない。たとえば、電磁石８００は、１つだけ設けられてもよいし、３つ以上設けられてもよい。また、電磁石８００は、プライマリプーリ２３０の外周上に配置されてもよい。好ましくは、電磁石８００は、ベルト２５０における車両の後進時にプライマリプーリ２３０からセカンダリプーリ２４０に向けて回転力を伝達する側の弦（図４中のＡ）の外周側に設けられる。このようにすることで、電磁石８００によるベルト２５０の駆動を効率良く行なうことができる。なお、図４において、車両の後進時には、プライマリプーリ２３０およびセカンダリプーリ２４０は、それぞれ、矢印ＤＲ２３０方向および矢印ＤＲ２４０方向に回転する。

図５は、ベルト２５０を構成するエレメントを示す図である。ベルト２５０は、主として押圧方向に駆動力を伝達するプッシュ式ベルトであり、図５に示すエレメント２５００を周方向に並べることによって形成される。図５を参照して、エレメント２５００は、外周側に位置する永久磁石２５０１と、内周側に位置し、Ｖ字状のプーリ溝２３４，２４４に嵌り合うテーパ部２５０２とを有する。

次に、図６を用いて、電磁石８００によるベルト２５０の駆動機構について説明する。図６に示すように、ベルト２５０は、外周側にＮ極が位置するエレメント２５００と外周側にＳ極が位置するエレメント２５００とを交互に並べることによって形成される。電磁石８００は、ベルト２５０の軌道に沿うように設けられ、Ｎ極とＳ極とが交互に形成されるように構成される。電磁石８００に流す電流を切り替え、電磁石８００の極性を切り替えることにより、ベルト２５０が駆動される。すなわち、ベルト２５０は、一般的なリニアモータと同様の原理で駆動される。

本実施の形態に係る無段変速機によれば、ベルト２５０を車両の後進方向に駆動可能なベルト２５０を駆動する電磁力を発生させる電磁石８００を設けることにより、トルクコンバータ１００とプライマリプーリ２３０との間に位置するブレーキ３００Ｂおよびプラネタリギヤ３００Ｃ（図７参照）を省略することができる。したがって、無段変速機の部品点数を低減するとともに、無段変速機をコンパクト化することができる。また、後進時の駆動力確保のためプラネタリギヤ３００Ｃを省略できない場合であっても、ダブルピニオンタイプのプラネタリギヤからシングルピニオンギヤタイプのプラネタリギヤへと変更して、部品点数を低減することが可能となる。

上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る無段変速機は、車両に搭載される無段変速機であって、回転力が入力されるプライマリシャフト２１０と、プライマリシャフト２１０に取り付けられたプライマリプーリ２３０と、回転力を減速して出力可能なセカンダリシャフト２２０と、セカンダリシャフト２２０に取り付けられたセカンダリプーリ２４０と、プライマリプーリ２３０およびセカンダリプーリ２４０に巻き掛けられ、永久磁石が設けられた「巻掛部材」としてのベルト２５０と、ベルト２５０の外周側に設けられ、ベルト２５０に取り付けられた永久磁石２５０１とともにベルト２５０を駆動する電磁力を発生させる電磁石８００とを備える。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の１つの実施の形態に係る車両の無段変速機の構成を示す図である。 図１に示す無段変速機の最減速比時の状態を示す図である。 図１に示す無段変速機の最増速比時の状態を示す図である。 図１に示す無段変速機に含まれる電磁石の配置の一例を示す図である。 図１に示す無段変速機に含まれる巻掛部材を構成するエレメントを示す図である。 図１に示す無段変速機における電磁石による巻掛部材の駆動機構を説明する図である。 比較例に係る車両の無段変速機の構成を示す図である。

符号の説明

１ 無段変速機、１００，１００Ａ トルクコンバータ、２００，２００Ａ 変速機構部、２１０，２１０Ａ プライマリシャフト、２２０，２２０Ａ セカンダリシャフト、２３０，２３０Ａ プライマリプーリ、２３１ 固定シーブ、２３２ 可動シーブ、２３３ 油圧アクチュエータ、２３４ プーリ溝、２４０，２４０Ａ セカンダリプーリ、２４１ 固定シーブ、２４２ 可動シーブ、２４３ 油圧アクチュエータ、２４４ プーリ溝、２５０，２５０Ａ ベルト、３００，３００Ａ クラッチ、３００Ｂ ブレーキ機構、３００Ｃ プラネタリギヤ、４００，４００Ａ，５００，５００Ａ ギヤ、６００，６００Ａ デフピニオンギヤ、７００，７００Ａ ディファレンシャル機構、８００，８１０，８２０ 電磁石、２５００ エレメント、２５０１ 永久磁石、２５０２ テーパ部。

Claims (4)

1. 車両に搭載される無段変速機であって、
   回転力が入力されるプライマリシャフトと、
   前記プライマリシャフトに取り付けられたプライマリプーリと、
   前記回転力を減速して出力可能なセカンダリシャフトと、
   前記セカンダリシャフトに取り付けられたセカンダリプーリと、
   前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに巻き掛けられ、永久磁石が設けられた巻掛部材と、
   前記巻掛部材の外周側に設けられ、該巻掛部材に取り付けられた前記永久磁石とともに前記巻掛部材を駆動する電磁力を発生させる電磁石とを備えた、無段変速機。
2. 前記永久磁石および前記電磁石は、前記巻掛部材を前記車両の後進方向に駆動可能である、請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記電磁石は、前記車両の前進時における最減速比時の状態において前記巻掛部材に沿うように設けられる、請求項２に記載の無段変速機。
4. 前記電磁石は、前記巻掛部材における前記車両の後進時に前記プライマリプーリから前記セカンダリプーリに向けて回転力を伝達する側の弦の外周側に設けられる、請求項１から請求項３のいずれかに記載の無段変速機。

Images