JP2000065169A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減速比率を無段階に変速しながら高出力を伝
達する。 【解決手段】 入力軸１と一体のサンギヤ２１が回転す
ると、プラネタリギヤ２２，２３を介して出力軸３０と
一体のリングギヤ２８に回転が伝達される。このとき、
リングギヤ２８を固定するとキャリア３がサンギヤ２１
と反対方向に回転し、出力軸３０は回転しない。また、
入力軸１と一体のギヤ１２ａが回転し、ギヤ１２ｂも回
転してギヤポンプ１２が駆動され、オイルは油路１ａ，
油路３ｂを通って開口部３ｃから吐き出され、その反作
用でキャリア３に入力軸１と同方向の力が働き、ＡＴ車
のクリープが可能になる。調整部材９を左右に移動させ
て吐出流量及び吐出圧力を調整すると減速比率が０から
１：１まで変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、入力軸から入力
された動力及び回転数を、無段階に変速された動力及び
回転数として出力可能な無段変速機に関し、特に自動車
の変速機として最適な無段変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の無段変速機としては、Ｖ
ベルトを用いて原動側プーリと従動側プーリの溝幅を変
えることにより、両プーリの伝達ピッチ径を変化させて
変速するものが知られている。図６は、このようなベル
ト式無段変速機の作動原理を示す説明図、図７及び図８
は、そのそれぞれ異なる作動状態を示す斜視図である。

【０００３】これは、図６に示すように、Ｖ字状の溝を
有する原動側プーリ１０１及び従動側プーリ１０２をそ
れぞれ第１，第２の円錐車１０１ａ，１０１ｂ及び１０
２ａ，１０２ｂに分割し、第２の円錐車１０１ｂ，１０
２ｂを第１の円錐車１０１ａ，１０２ａの軸上を摺動さ
せることにより、Ｖベルト１０３と原動側プーリ１０１
及び従動側プーリ１０２との接触する回転半径を無段階
に変化させるようにしたものである。

【０００４】このような構成からなる原動側及び従動側
プーリ１０１，１０２をそれぞれ入力軸及びそれに平行
な出力軸に取着し、そのいずれか一方（図では原動側プ
ーリ１０１）の回転半径を小さく、他方（図では従動側
プーリ１０２）の回転半径を大きくすることにより、図
７に示す減速状態となり、その回転半径を等しくすると
等速回転、逆にすると図８に示す増速状態（オーバドラ
イブ）となってその間無段変速が可能になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の無断変速機にあっては、Ｖベルトの側面とプ
ーリの内面との摩擦のみで動力の伝達を行っていたた
め、摩擦による動力の伝達ロスが大きく高出力の動力伝
達を行うことができなかった。また、入力軸から入った
回転数を、最大減速比として出力軸より出力したとして
も、出力軸の回転を０回転にすることができず、これを
０回転にするには、入力軸の回転数を０にするしかなか
った。

【０００６】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、減速比率を０から１：１まで無段階に変速しな
がら高出力を伝達し得る無段変速機を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、入力軸と、この入力軸に遊星歯車機構を
介して連結する出力軸と、上記入力軸に回転自在に装着
された上記遊星歯車機構の遊星歯車支持部材に内蔵さ
れ、上記入力軸の端部から吸入したオイルを上記遊星歯
車支持部材の開口部へ吐出する油圧ポンプと、上記入力
軸及び上記出力軸の回転数と上記オイルの温度に応じて
上記油圧ポンプの吐出流量及び吐出圧力を調整する制御
手段とを設けた無段変速機を提供するものである。

【０００８】また上記の無段変速機において、上記制御
手段は、上記入力軸に摺動可能に装着され上記遊星歯車
支持部材の開口部を開閉する流量調整弁を構成するポペ
ットバルブと、このポペットバルブに摺動並びに相対回
転可能に装着した調整部材と、この調整部材と上記ポペ
ットバルブとの間に係着した圧力調整スプリングとを有
し、上記調整部材を軸線方向に変位させて上記油圧ポン
プの吐出流量及び吐出圧力を調整することにより、上記
入力軸の回転数に対する上記出力軸の回転数の減速比率
を０から１：１まで無段階に変速し得るようにするのが
よい。

【０００９】また、上記の無段変速機において、上記出
力軸を固定した状態では、上記入力軸の回転により、上
記遊星歯車支持部材に上記入力軸と同一回転方向の力が
働くようにするのが好ましい。

【００１０】さらに上記の無段変速機において、上記入
力軸と、上記遊星歯車支持部材と、上記油圧ポンプと、
この油圧ポンプの吐出流量及び吐出圧力を調整する制御
手段とにより、上記入力軸と上記遊星歯車支持部材との
接続を断続可能なクラッチを構成することも可能であ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は、この発明の一実
施形態を示す縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う
要部断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う要部断面
図、図４は、図１を模式的に示す構成並びに油圧回路
図、図５はその制御系を示すブロック図である。

【００１２】まず、図１を参照してこの発明による無段
変速機の概略構成を説明する。図示しない動力源に連結
された入力軸１の外周部には、一対のボールベアリング
２，２を介して一体的に結合された３部材からなるプラ
ネタリキャリア（以下「キャリア」という）３が回転自
在に設けてあり、このキャリア３は一対のボールベアリ
ング４，４を介して固定部５に回転自在に支持されてい
る。

【００１３】入力軸１の中心部にはキャリア３の環状溝
３ａに連通する油路１ａを有し、この環状溝３ａは油路
３ｂを介してキャリア３の左端に形成した開口部３ｃに
連通している。また、入力軸１の図で左側の外周部に
は、ポペットバルブ６が軸線方向に摺動自在に設けてあ
り、その外周部に形成したテーパ部６ａとキャリア３の
開口部３ｃとによって流量調整弁７を構成している。

【００１４】ポペットバルブ６の左端外周部にはボール
ベアリング８を介して調整部材９を摺動並びに相対回転
可能に設け、ボールベアリング８とポペットバルブ６の
段部６ｂとの間には座金１０を介して圧力調整スプリン
グ１１を係着してあり、調整部材９を図で左右に移動さ
せることにより、圧力調整スプリング１１を介してポペ
ットバルブ６のテーパ部６ａとキャリア３の開口部３ｃ
との間に形成される絞り開度を変化させることができ
る。

【００１５】キャリア３の油路３ｂの途中に形成された
ポンプ室３ｄ内には、互いに歯合するギヤ１２ａ，１２
ｂからなるギヤポンプ１２を設けてあり、ギヤ１２ａを
入力軸１に固設し、ギヤ１２ｂをキャリア３に設けた軸
１３に一対のボールベアリング１４，１４を介して回転
自在に軸着している。これにより、入力軸１の回転に同
動してギヤ１２ａが回転すると、これに歯合するギヤ１
２ｂも回転してギヤポンプ１２が駆動される。

【００１６】キャリア３の油路３ｂは、図２に示すよう
に、入力軸１の油路１ａに連通するギヤポンプ１２のオ
イル吸い込み口３ｂ′と開口部３ｃに連通するオイル吐
き出し口３ｂ″とを有し、入力軸１の回転によりギヤポ
ンプ１２が駆動されると、オイルは入力軸１の油路１ａ
から吸い込まれ、ギヤポンプ１２の吸い込み口３ｂ′に
入り、吐き出し口３ｂ″から油路３ｂを通って開口部３
ｃに吐き出される。

【００１７】このとき、調整部材９を図１に示す状態か
ら右方に移動させ、圧力調整スプリング１１を介してポ
ペットバルブ６のテーパ部６ａがキャリア３の開口部３
ｃを完全に閉塞した状態となる。さらに調整部材９を右
方に移動させると、ポペットバルブ６は停止したまま調
整部材９が油圧調整スプリング１１を圧縮しながらポペ
ットバルブ６上を右方に摺動してギヤポンプ１２の吐出
油圧が調整される。

【００１８】入力軸１は、ギヤポンプ１２のギヤ１２ａ
のほかにサンギヤ２１も一体に固設し、キャリア３は、
サンギヤ２１に順次歯合する遊星歯車としてのプラネタ
リギヤ２２，２３を軸２４，２５によりボールベアリン
グ２６，２７を介して回転自在に軸着して遊星歯車支持
部材に充当される。プラネタリギヤ２３に歯合するリン
グギヤ２８は、ボールベアリング２９を介して入力軸１
の外周部に回転自在に装着してあり、これらにより遊星
歯車機構を構成している。このリングギヤ２８には出力
軸３０を一体に形成し、出力軸３０を一対のボールベア
リング３１，３１を介して固定部３２に回転自在に支持
している。

【００１９】このような構成からなる無段変速機は、図
５に示すように、その入力軸１及び出力軸３０の入力回
転数４１，出力回転数４２及び不図示の温度計により検
出された検出油温４３の信号を入力して調整部材９を軸
線方向に変位させるＣＰＵ及びＲＯＭ，ＲＡＭ等からな
るマイクロコンピュータ（以下「ＣＰＵ」という）４０
を有しており、これにより、流量調整弁７の絞り開度を
調整する流量調整手段４４及び圧力調整スプリング１１
の付勢力を調整する圧力調整手段４５をそれぞれ制御す
ることができる。

【００２０】次に、上記のように構成された実施形態の
作用を説明する。図３を参照して、入力軸１が時計方向
に回転すると、これと一体のサンギヤ２１が同方向に回
転し、プラネタリギヤ２２を介してプラネタリギヤ２３
も時計方向に回転する。このとき、プラネタリギヤ２３
に歯合するリングギヤ２８を固定状態に保つと、プラネ
タリギヤ２３がリングギヤ２８に噛み合いながらその内
側を反時計方向に公転するため、プラネタリギヤ２３を
軸着したキャリア３も反時計方向に回転する。

【００２１】すなわち、入力軸１が回転しても出力軸３
０の回転数を０回転にすることができる。このとき、図
２に示すように、キャリア３に内蔵されたギヤポンプ１
２のギヤ１２ａは、入力軸１の右回転の回転数と、キャ
リア３の左回転の回転数とをプラスした回転数で時計方
向に回転し、それに歯合するギヤ１２ｂは反時計方向に
回転する。なお、キャリア３が回転しないときは、ギヤ
ポンプ１２は入力軸１の回転数のみで駆動される。

【００２２】ギヤポンプ１２が駆動されると、前述した
ように、入力軸１の油路１ａに吸い込まれたオイルは、
キャリア３内のギヤポンプ１２の吸い込み口３ｂ′から
吸い込まれギヤポンプ１２を通って吐き出し口３ｂ″か
ら吐き出される。この状態では、ギヤポンプ１２がオイ
ルを吐き出す力の反作用としてキャリア３に図２で常時
時計方向の力が作用しているため、自動車の無段変速機
として用いた場合には、流体継手を用いたＡＴ車で発生
するクリープ現象を作り出すことが可能になる。

【００２３】また、図１に示した調整部材９を軸線方向
に移動させてギヤポンプ１２から吐き出すオイルの流量
及び圧力を調整することにより、キャリア３は入力軸１
と同一回転方向に徐々に回転することになり、減速比０
から１：１までの中間減速比を作り出すことができる。
このとき、図５に示した制御系により、入出力回転数４
１，４２及び検出油温４３の信号をＣＰＵ４０に入力
し、それに応じて油圧ポンプ１２の吐出流量及び吐出圧
力を調整することにより、種々のパターンの出力と回転
数を得ることが可能になる。

【００２４】さらに、調整部材９を図１で右方に移動さ
せ、ポペットバルブ６のテーパ部６ａによりキャリア３
の開口部３ｃを完全に閉塞してギヤポンプ１２から吐き
出されるオイルを停止させるようにすると、ギヤ１２
ａ，１２ｂは回転不能になり、入力軸１とキャリア３と
は一体となって同一回転数で回転することになる。これ
により、図３に示すプラネタリギヤ２２，２３も回転す
ることができず、リングギヤ２８及びこれと一体の出力
軸３０は入力軸１と同一回転数で回転し、減速比率は
１：１となる。

【００２５】また、図１においてキャリア３より左側の
部分だけを取り出すと、この部分は、入力軸１の回転と
キャリア３との接続を断続するクラッチとして用いるこ
とが可能であり、その場合はキャリア３が出力部材に充
当される。

【００２６】なお、上記の実施形態では、キャリア３に
組み込むオイルポンプを外接形のギヤポンプとしたが、
この発明はそれに限るものではなく、内接形のギヤポン
プ、円弧状の歯形を有する外歯車とトロコイド歯形を有
する内歯車とからなるトロコイドポンプ、ケーシングに
摺接するベーンを回転子内に設けたベーンポンプ、ピス
トンまたはプランジャを斜板，カム，クランク等によっ
て往復運動させてオイルを送り出すピストンポンプ等も
必要に応じて用いることが可能である。

【００２７】また、この発明による無段変速機は、特に
自動車用の変速機として最適のものではあるが、その用
途はそれに限るものではなく、各種産業機械，作業機
械，工作機械等に広く利用することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による無段
変速機は、入力軸を遊星歯車機構を介して出力軸に連結
するとともに、遊星歯車支持部材に内蔵して油圧ポンプ
の吐出流量及び吐出圧力を制御することにより減速比率
を無段階に変速しながら高出力を伝達することが可能に
なる。

【００２９】そして、上記の無段変速機において、油圧
ポンプの吐出流量と吐出圧力を制御する制御手段が、遊
星歯車支持部材の開口部を開閉するポペットバルブと、
調整部材とポペットバルブとの間に係着された圧力調整
スプリングとを有するようにすると、調整部材を軸線方
向へ摺動させるだけで減速比率を０から１：１まで連続
的に変化させることができる。

【００３０】また、上記の無段変速機において、出力軸
を固定した状態で遊星歯車支持部材に回転力が働くよう
にすると、自動車のＡＴ車で発生するクリープを発生さ
せることが可能になる。

【００３１】さらに、上記の無段変速機において、油圧
ポンプの吐出流量及び吐出圧力を調整することにより、
入力軸と遊星歯車支持部材との接続を断続可能なクラッ
チを構成することにより、従来の無段変速機で必要とし
た多板式のクラッチを設ける必要がなく、構成を簡略化
することができ、耐久性も大幅に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す縦断面図である。

【図２】同じくその図１のＡ−Ａ線に沿う要部断面図で
ある。

【図３】同じくその図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図であ
る。

【図４】同じくその図１を模式的に示す構成並びに油圧
回路図である。

【図５】同じくその制御系を示すブロック図である。

【図６】従来の無段変速機の作動原理を示す説明図であ
る。

【図７】同じくその減速状態を示す斜視図である。

【図８】同じくその増速状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１：入力軸 ３：プラネタリキャリア ６：ポペットバルブ ７：流量調整弁 ９：調整部材 １１：圧力調整スプリング １２：ギヤポンプ ２１：サンギヤ ２２，２３：プラネタリギヤ ２８：リングギヤ ３０：出力軸 ４０：ＣＰＵ ４１：入力回転数 ４２：出力回転数 ４３：検出油温 ４４：流量調整手段 ４５：圧力調整手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と、該入力軸に遊星歯車機構を介
   して連結する出力軸と、前記入力軸に回転自在に装着さ
   れた前記遊星歯車機構の遊星歯車支持部材に内蔵され、
   前記入力軸の端部から吸入したオイルを前記遊星歯車支
   持部材の開口部へ吐出する油圧ポンプと、前記入力軸及
   び前記出力軸の回転数と前記オイルの温度に応じて前記
   油圧ポンプの吐出流量及び吐出圧力を調整する制御手段
   とを設けたことを特徴とする無段変速機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の無段変速機において、前
   記制御手段は、前記入力軸に摺動可能に装着され前記遊
   星歯車支持部材の開口部を開閉する流量調整弁を構成す
   るポペットバルブと、該ポペットバルブに摺動並びに相
   対回転可能に装着した調整部材と、該調整部材と前記ポ
   ペットバルブとの間に係着した圧力調整スプリングとを
   有し、前記調整部材を軸線方向に変位させて前記油圧ポ
   ンプの吐出流量及び吐出圧力を調整することにより、前
   記入力軸の回転数に対する前記出力軸の回転数の減速比
   率を０から１：１まで無段階に変速し得るようにしたこ
   とを特徴とする無段変速機。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の無段変速機
   において、前記出力軸を固定した状態では、前記入力軸
   の回転により、前記遊星歯車支持部材に前記入力軸と同
   一回転方向の力が働くようにしたことを特徴とする無段
   変速機。
4. 【請求項４】 請求項１記載の無段変速機において、前
   記入力軸と、前記遊星歯車支持部材と、前記油圧ポンプ
   と、該油圧ポンプの吐出流量及び吐出圧力を調整する制
   御手段とにより、前記入力軸と前記遊星歯車支持部材と
   の接続を断続可能なクラッチを構成したことを特徴とす
   る無段変速機。