JP2788633B2 - ベルト無段変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両等に装着されるベルト無段変速機、特に
入力軸上の駆動プーリーと出力軸上の被駆動プーリにＶ
ベルトを捲回し駆動、被駆動プーリのベルト捲回面の回
転半径を制御する事により入出力軸の変速比を無段階に
制御する構成を有するベルト無段変速機に関する。 （従来の技術と問題点） かかるベルト無段変速機においては、トルクの有効な
伝達のため流体圧力によりベルトに側圧を与える等ベル
トに伝達トルクに応じた張力を与える必要があり、変速
比を変えるためベルト捲回面の半径を制御する場合もベ
ルト張力を維持しつつ行う必要がある。 特開昭55−65755号公報、特開昭60−125450号公報に
はポンプよりの油圧を駆動プーリの回転数と変速比をフ
ァクターとして調圧し、その油圧を駆動プーリの回転数
（エンジン回転数）とスロットル開度により制御される
スライドバルブを介して駆動プーリを構成する可動円錐
板を軸方向に摺動せしめる油圧シリンダに供給する事に
より、調圧された油圧によりベルトの側圧を維持しつつ
駆動プーリのベルト捲回面の半径を制御する構造が開示
されている。 この構造においては、被駆動プーリの可動円錐板の油
圧シリンダはその有効面積が駆動プーリのそれよりも小
に設定されており、変速比を高速側へスライドする場合
は、駆動プーリの径変化に伴うベルトの張力により被駆
動プーリの可動円錐板を側圧に抗して摺動せしめて被駆
動プーリのベルと捲回面の半径の制御がなされる。従っ
てベルトに不要の負荷が作用しベルトの耐久性に好まし
くない影響を及ぼす。また、変速比を低速側へスライド
する場合は駆動プーリの側圧を油圧シリンダ排油により
解除し、被駆動プーリの側圧により同様のベルト捲回面
半径の制御が行われるが、この場合駆動プーリの側圧が
必要以下に小となる事があり得る。 一方、米国特許第3600961号明細書には一定圧の高圧
油と変速比等により調圧される低圧油を得、低圧油によ
り駆動プーリ、被駆動プーリの側圧を達成し、変速時に
は高圧油をベルト捲回面半径の大となるプーリの油圧シ
リンダに供給する事により制御する構造が開示されてい
る。 しかし、この構造においても変速領域によっては必要
側圧よりも高い側圧を使用せねばならず、圧力損失が大
きい等の不利がある。 （発明の目的） 本発明は上述した従来技術の問題を解決すべく、伝達
トルクに対応する圧力流体を駆動プーリ及び被駆動プー
リに供給し、ベルト張力を維持しつつ変速可能なベルト
無段変速機を提供する事を目的とする。 （発明の構成および作用） 上記目的を達成するため、本発明においては、固定円
錐板と可動円錐板よりなる駆動、被駆動プーリを入力
軸、出力軸上に設け、駆動、被駆動プーリ間にベルトを
捲回し、各プーリの各可動円錐板を軸上を摺動させてベ
ルト捲回面半径を拡大、縮小せしめて変速比を制御する
ベルト無段変速機において、前記２つの可動円錐板は固
定円錐板について互いに反対側に配置し、かつ、該２つ
の可動円錐板を共に摺動させる共通する一つのサーボ機
構を備え、前記２つの可動円錐板の各駆動部材を、前記
共通する一つのサーボ機構に連結部材で連結し、共通す
る一つの該サーボ機構で該２つの可動円錐板の摺動を制
御するように構成した。 上記構成により、２つの可動円錐板は、夫々の駆動部
材が連結部材を介して共通する一つのサーボ機構に連結
されており、サーボ機構のパイロット弁の如き駆動部材
の移動に倣い、ベルトを介することなく、一体的に摺動
動作されることから、変速動作中においても、円錐板の
傾斜に対応したベルトの長さが確保され、かつ、ベルト
は可動円錐板を移動させるための張力負荷を受けること
がないので、ベルトの伝達トルクに対応する側圧を維持
しつつベルト捲回径を拡大、縮小することができ、ベル
トの過大な負担とその伝達損失を避けつつ必要な伝達ト
ルクを確保した変速が可能となる。 （本発明の実施例） 以下本発明の好適な一実施例を図面に基づき具体的に
説明する。 第１図は本発明によるベルト無段変速機を車両に搭載
した場合の動力伝達経路を示す概略図で、第２図はその
詳細構造を示す。 第１図においてエンジンＡの出力トルクは出力軸Ｂか
ら周知のトルクコンバータＣを介してトルクコンバータ
出力軸Ｄによりベルト無段変速機に入力される。入力ギ
アＥは前進クラッチにより入力軸Ｇと接断されるギアＦ
と噛合しており、該クラッチが接合されると駆動プーリ
Ｈにトルクが伝達され、ベルトＩにより出力軸Ｊ上の被
駆動プーリＫに及ぶ。出力軸Ｊのトルクは減速機構Ｌ、
作動機構Ｍを介して車輪を駆動する。 一方、入力ギアＥはアイドルギアを介して後退用クラ
ッチＮにより出力軸Ｊと切断される後退ギアと噛合して
おり、後進時は前進クラッチを解除し、後進クラッチＮ
を接続する事により車輪は後進する。 第２図において、（第１図に対応する部分は同一符号
で示す）エンジン出力軸Ｂはトルコンバータカバー１と
結合され、該カバー１と結合されるポンプインペラー３
の支持部材２と一体に回転する。ダービンインペラー４
はトルコンバータ出力軸Ｄと一体に結合され、該出力軸
Ｄと共に回転する変速機の入力ギアＥにより伝達トルク
が変速機に入力される。尚６は公知のロックアップクラ
ッチ、５はステータでワンウェイクラッチ８を介し軸に
支持される。トルコンバータ出力軸Ｄの後端の凹所９に
はライン圧を調圧するための伝達トルク信号を得るトル
ク検知機構10のカバー11がベアリングを介し嵌装されて
いる。 入力ギアＥはベルト無段変速機の入力軸Ｇ上に回転自
在に支持されるギアＦと常時噛合っており、ギアＦの回
転は前進クラッチ12により入力軸Ｇに伝達される。 前進クラッチ12は周知の多板クラッチで入力軸Ｇに固
定されるクラッチハウジング12a内に油圧室12fをピスト
ン12bにより画成し、油路12d、ポート12eにより供給さ
れる圧油により、ピストン12bを摺動し、クラッチハウ
ジング12aに固定される摩擦プレートと、ギアＦと一体
に固定される摩擦板とを押圧し、ギアＦのトルクを入力
軸Ｇに伝達する。12cはクラッチスプリングである。 入力軸Ｇには駆動プーリＨが一体に回転するよう設け
られる。駆動プーリＨは入力軸Ｇと一体に形成された固
定円錐板20及び軸上に軸方向に摺動可能に支持される可
動円錐板21より構成され、出力軸Ｊ上の同様の構成から
成る被駆動プーリＫとの間に無端ベルトＩが捲回されて
いる。 可動円錐板21は入力軸Ｇ上に固定される隔壁23と共に
油圧室23aを形成するシリンダ壁21aを有し、隔壁23には
油圧室23aへ圧油を供給排出する油路24を設ける。22は
シリンダカバーである。入力軸Ｇに穿設された中空部29
には、油圧室23aへの圧油供給排出を制御するバルブ26,
40及び圧油供給管62が嵌装される。28は可動円錐板21の
摺動を円滑にするためのボールベアリングである。 出力軸Ｊには減速機構Ｌを構成する小径ギア15が固定
され、小径ギア15は大径ギア16と噛合し差動機構Ｍに伝
達される。 出力軸Ｊ上に回転自在に支持される後退ギアＮは図示
しないアイドルギアを介して入力ギアＥと噛合し、後進
クラッチ13によりその回転の出力軸Ｊへの伝達が接断さ
れる。 後進クラッチ13は前進クラッチ12と同構成を有する周
知の多板クラッチでクラッチハウジング13a、ピストン1
3b、クラッチスプリング13c、油圧室13fより成り、油圧
室13fの圧油供給は出力軸Ｊに設けられた油路13d、クラ
ッチハウジング13aのポート13eにより行われる。 出力軸Ｊには更に被駆動プーリＫが一体に回動するよ
う設けられる。被駆動プーリＫは固定円錐板50及び可動
円錐板51より構成され、可動円錐板51はシリンダ壁51a
と一体に形成され、該シリンダ壁51aは出力軸上に固定
される隔壁53と共に油圧室53aを画成する。 隔壁53と可動円錐板51間には数個のスプリング60を装
着する。58は可動円錐板51の摺動を円滑にするためのボ
ールベアリング、52はシリンダカバーである。 出力軸Ｊの可動円錐板51の摺動域に亘って中空部59を
穿接し、該中空部には圧油供給管64、制御バルブ56,45
が嵌挿される。制御バルブ45,56からの圧油はポート5
5、隔壁53に設けられる油路54により油圧室53aに供給さ
れる。 次に変速信号に応答して駆動プーリＨ、被駆動プーリ
Ｋのベルト捲回面半径を制御する構造について第２図、
第３図により説明する。 Ｐは変速信号に対応する変位量を得るためのサーボ機
構でパイロット弁37と、変速機ケースに固定されるサー
ボピストン36と、該ピストンと共に油圧室36cを画成
し、パイロット弁37の移動量だけ固定ピストン上を軸方
向に摺動するサーボシリンダ35と、で構成され、該サー
ボシリンダ35には駆動プーリＨの制御弁40を移動させる
ための連結部材42がボルト44により固定され、被駆動プ
ーリＫの制御弁45を移動させる連結部材47がボルト49に
より固定される。即ち制御弁40,45はサーボ機構Ｐのサ
ーボシリンダと一体に移動するよう構成される。 41,46は連結部材42,47の制御弁側の固定部を示す。 入力軸Ｇ、出力軸Ｊの中空部29,59に嵌装され制御弁
の構造について説明する。 制御弁は可動円錐板21,51と共に摺動するピン27,57に
より連結される第１スライド弁26,56と該スライド弁の
内方に挿入されサーボシリンダ35と一体に摺動する第２
スライド弁40,45より成る。第１スライド弁26,56は可動
円錐板21,51の油圧室23a,53aの油圧ポート25,55と常に
連通する油溝26a,56aと、該油溝26a,56aと連通し、内面
に穿設されるポート26b,56bを有する。第２スライド弁4
0,45はライン圧油油路61から圧油供給管62,64によりポ
ート63,65を介してそれぞれライン圧油を供給される油
溝40d,45dと、該油溝40d,45dと連通するポート40c,45c
と、摺動により第１スライド弁56,56のポート26b,56bと
連通しライン圧油を供給する供給側油溝40a,45aとを有
し、更に摺動により第１スライド弁26,56のポート26b,5
6bと連通し、可動円錐板21,51の油圧室23a,53aを排油路
43,48それぞれに接続する排油側油溝40b,45bと排油ポー
ト40e,45eを有する。 第４図は本発明のベルト無段変速機の変速比を制御す
る油圧回路を示す。 手動バルブＴを操作して図のＬ位置にスライドすると
オイルリザーバ101からポンプ100により送出されるライ
ン圧油は調圧弁Ｑにより調圧され油路105により手動バ
ルブＴを経て前進クラッチ12に至り、該クラッチにより
トルクコンバータＣの出力トルクを入力軸Ｇに伝達し、
従って駆動プーリＨが回転する。 調圧弁Ｑはベルト無段変速機で伝達されるトルクに応
じて最適なベルト側圧を得られるよう油圧を調圧するも
ので図の実施例においては、排油路118の排油量を制御
するスライド弁121の一端にスプリング124を介してスラ
イド弁121を左方に負勢する凸子123に変速比に応動する
レバー126を当接させ、更に入力軸トルクに応動するレ
バー128を凸子122に当接させ、スプリング125を介して
スライド弁121を付勢するよう構成される。これにより
入力軸トルクと変速比に比例する油圧に調圧する。 第５図にその詳細を示す如く、トルク検知機構10によ
り、トルクに比例する変位をレバー128に与える。トル
ク検知機構はトルクコンバータの出力軸Ｄの端部に入力
ギアＥをボールベアリング14等により軸方向に摺動容易
に支持し、入力ギヤＥはハス歯ギアとして構成されてい
る。 入力ギヤＥのトルクに応じ、そのスラスト力によって
ギアＥが軸方向に移動する変位を、スプリング16′によ
りニードルベアリングを介してギアＥに当接する部材1
5′、ピン129によりレバー128に伝達する。11はカバー
である。 変速比応動レバー126はロッド127によりサーボ機構Ｐ
のサーボシリンダ35に連結される。 本発明における調圧弁構造は実施例に示すもののみで
あるとは限らない。ベルト無段変速機の伝達トルクに応
ずる油圧を得るものであればよい。例えば公知トルクセ
ンサ等により電気信号としてトルク信号を得、電磁バル
ブにより調圧してもよいし、前記公知例の如くエンジン
回転数信号と変速比信号により調圧されてもよい。 調圧されたライン圧油は、前進クラッチを作動すると
同時に、油路106,107により被駆動プーリの供給管64
に、油路108により駆動プーリの供給管62に送油され
る。一方分岐路109によるライン圧油は油路110によりサ
ーボ機構Ｐの圧油ポート36aに至り、又油路111によりガ
バナ弁Ｒに供給される。ガバナ弁Ｒは自動変速機等に使
用されている周知の遠心力による油圧制御弁で、出力軸
により駆動されて車速に比例するガバナ圧油を得る。ガ
バナ圧油は油路112によりサーボ機構Ｐのパイロット弁3
7の端部に形成される油室38にポート39を介して導入さ
れ車速信号として変速制御に用いられる。 更にガバナ圧油は分岐路113によりトルクコンバータ
のロックアップクラッチを制御する弁Ｓに信号圧として
供給される。 調圧弁Ｑよりの一方の油路114は、分岐路116によりト
ルクコンバータにライン圧油を供給し、更に、制御弁Ｓ
により油路115を介してロックアップクラッチの油圧室
に導入される。油路117はトルクコンバータの戻り油路
で、102はチェック弁、103はクーラーである。 サーボ機構Ｐのパイロット弁37は前述した如くその一
端の油圧室に車速信号圧即ちガバナ圧が供給されるが、
他端はレバー33によりエンジンのスロットル開度に比例
する力により負勢される。 スロットル開度検知機構Ｕは変速機ケースに取付けら
れる支持部材30に嵌装される。 第６図に示す如く、スロットル開度検知機構Ｕは円筒
部材130と該円筒部材130の両端部に軸方向に摺動可能に
挿入される摺動部材131,132、両摺動部材間のスプリン
グ133より構成される。 アクセルペダル又はエンジンのスロットルと連動する
ロッド135とリンクを介して連結されるレバー134により
スロットル開度に比例する変位を摺動部材131に与える
と、スプリングを介して摺動部材132が変位し、レバー3
1を回動させ、リンク136によりパイロット弁37に当接す
るレバー33に伝達される。尚、スプリング133はスロッ
トル開度と変速特性の関係からスプリングの荷重と変位
量の関係を決定する必要があり、不等ピッチのコイルス
プリング等を用いて、適切なバネレートのスプリングに
構成する必要がある。 又、レバー33を直接サーボ機構Ｐのパイロット弁37に
当接せしめたため、スロットル開度検知機構Ｕの変位量
はパイロット弁37の移動によっても影響され、サーボ弁
37は車速信号、スロットル開度信号、変速比信号によっ
て制御される事となる。 第３図において、手動レバーの操作により前進クラッ
チが作動し、駆動プーリＨ、比駆動プーリＫ、出力軸Ｊ
にトルクが伝達され車両が発進し、車速が増加すると、
パイロット弁37の油圧室38のガバナ圧が昇圧してパイロ
ット弁37を右方へ摺動せしめ、パイロット弁37の圧油供
給溝37aとサーボシリンダの油路35cが接続し、ポート36
aに供給されるライン圧油は固定ピストン36に穿設され
た油路36b及びサーボシリンダ35に穿設された油路35a,3
5bを経て油圧室36cに供給され、サーボシリンダ35を右
方へ移動せしめる。車速が増加し、パイロット弁37が右
方に移動をつづけるとパイロット弁37の移動量だけサー
ボシリンダ35も右方へ移動をつづける。即ちならい機構
となっている。 車速に対しアクセルペダルをふみ込む事によりスロッ
トル開度を大きくするとレバー33によりバイロット弁37
は左方に移動し、排油ポート37cと連通する排油溝37bが
サーボシリンダ35のポート35eと連接し、圧油供給溝37a
とサーボシリンダの油路35cの接続は断たれるため、油
圧室36cの圧油は油路35dを経て排出され、サーボシリン
ダ35も左方へ移動する。サーボシリンダ35の移動は連結
部材42,47により駆動プーリＨ、被駆動プーリＫの第２
スライド弁40,45を移動せしめる。 図示の無段変速機の状態は駆動プーリＨのベルト捲回
面半径が最小、被駆動プーリＫのそれが最大で、変速比
が最大（LOW）の状態である。 車速が上昇し、サーボシリンダ35の移動により駆動側
の第２スライド弁40が右方に移動し、圧油供給溝40aが
第１スライド弁26のポート26bと連通し、ライン圧油が
油圧室23aに供給される。 つづいて被駆動側の第２スライド弁45の排油路48と連
通する排油溝45bが第１スライド弁56のポート56bと連接
し、油圧室53aの圧油が排出され可動円錐板21,51が共に
摺動しはじめる。 可動円錐板と共に第１スライド弁26,56が摺動するた
め、上記のポートの連通関係は第２スライド弁の移動が
つづく間変らず、信号によりサーボシリンダ35の移動が
止ると、第１スライド弁26,56の摺動により上記の連通
関係が断たれた可動円錐板は停止する。可動円錐板21,5
1の摺動により駆動側のベルト捲回半径は大へ、被駆動
側のそれは小の方に制御され、変速比が小の高速段へ変
速される。 サーボ機構Ｐのパイロット弁37の移動によりレバー33
を介しスロットル開度検知機構Ｕのスプリング133は圧
縮される。変速比最小（HIGH）の状態からスロットル開
度を大にするとパイロット弁37が左方に移動し、サーボ
シリンダ35と一体に第２スライド弁40,45も移動し、ま
ず被駆動側の第２スライド弁45の圧油供給溝45aがポー
ト56bと接続して油圧室53aにライン圧油が供給され、続
いて駆動側の第２スライド弁40の排油溝40bがポート26b
と連通して油圧室23aの圧油が排出され、両可動円錐板2
1,51は変速比大の方向へ摺動しはじめる。 第１スライド弁40,45は一体に移動し、該スライド弁4
0,45と第２スライド弁40,45は一体に移動し、該スライ
ド弁40,45と可動円錐板21,51はならい機構により一体に
移動する構造となっているため、ベルト捲回面半径が大
の方向へ摺動するプーリの油圧室へ圧油供給しても可動
円錐板は摺動せず、ベルト捲回面半径を小側に摺動する
プーリの油圧室が排油路と接続した、即ち排油と、供給
の両条件が成立して始めて両可動円錐板は摺動し始め
る。従って第２スライド弁40,45の供給溝と排油溝の配
列を供給側から接続し、次に排油側の接続により可動円
錐板を摺動しはじめるよう構成する事により、可及的に
ベルト張力を維持しつつ変速が可能となる。更に排油路
に絞りをもうけ供給油路よりも小断面積にすると尚効果
がある。 （発明の効果） 以上説明した如く本発明においては、固定円錐板の可
動円錐板よりなる駆動、被駆動プーリを入力軸、出力軸
上に設け、駆動、被駆動プーリ間にベルトを捲回し、各
プーリの各可動円錐板を軸上を摺動させてベルト捲回面
半径を拡大、縮小せしめて変速比を制御するベルト無段
変速機において、駆動、被駆動プーリ夫々の２つの可動
円錐板を固定円錐板に対して互いに反対側に配置し、か
つ、２つの可動円錐板を共に摺動させる共通する一つの
サーボ機構を備え、２つの可動円錐板の各駆動部材を、
共通する一つのサーボ機構に連結部材で連結し、供給す
る一つのサーボ機構で２つの可動円錐板の摺動を制御す
るように構成したので、２つの可動円錐板は、夫々の駆
動部材が連結部材を介して共通する一つのサーボ機構に
連結されることとなり、サーボ機構のパイロット弁の如
き駆動部材の移動に倣い、ベルトを介することなく、一
体的に摺動動作されることから、変速動作中において
も、円錐板の傾斜に対応したベルトの長さが確保され、
かつ、ベルトは可動円錐板を移動させるための張力負荷
を受けることがないので、ベルトの伝達トルクに対応す
る側圧を維持しつつベルト捲回径を拡大、縮小すること
ができ、ベルトの過大な負担とその伝達損失を避けつつ
必要な伝達トルクを確保した変速が可能となる。又変速
信号発生機構として、上記のように倣い構造を有するサ
ーボ機構としたので、簡単な構造により可動円錐板の摺
動量と等しい移動量の出力を得ることが出来、比較的小
さい信号圧により又は小エネルギーの信号により大きな
作動力を得ることができる。 尚、本発明は実施例に示す構造に限定されるものでは
なくサーボ機構の作動油をプーリ側圧用圧油とは異なる
高圧油を用い、サーボ機構の摺動体によりプーリの可動
円錐板を機械的に摺動させてもよく、又、パイロット弁
の駆動は油圧信号によらず、リニアソレノイド等の電気
信号による摺動弁に替えてもよい。

【図面の簡単な説明】 第１図から第６図はこの発明の一実施例にかかるベルト
無段変速機を示し、第１図が動力伝達系の骨組図、第２
図が機構断面図、第３図が機構要部の拡大断面図、第４
図が油圧回路図、第５図および第６図が一部拡大断面図
である。 Ａ……エンジン Ｈ……駆動プーリ Ｉ……ベルト Ｋ……被駆動プーリ 20,50……固定円錐板 21,51……可動円錐板 23a,53a……油圧室 26,40,45,56……スライド弁

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．固定円錐板と可動円錐板よりなる駆動、被駆動プー
   リを入力軸、出力軸上に設け、駆動、被駆動プーリ間に
   ベルトを捲回し、各プーリの各可動円錐板を軸上を摺動
   させてベルト捲回面半径を拡大、縮小せしめて変速比を
   制御するベルト無段変速機において、 前記２つの可動円錐板は固定円錐板について互いに反対
   側に配置し、かつ、該２つの可動円錐板を共に摺動させ
   る共通する一つのサーボ機構を備え、 前記２つの可動円錐板の各駆動部材を、前記共通する一
   つのサーボ機構に連結部材で連結し、共通する一つの該
   サーボ機構で該２つの可動円錐板の摺動を制御するよう
   に構成した、 ことを特徴とするベルト無段変速機。 ２．特許請求の範囲第１項記載のベルト無段変速機にお
   いて、 前記プーリの可動円錐板は、プーリ軸方向に摺動させる
   油圧シリンダ機構を備えるとともに、該プーリ軸の中空
   部には上記油圧シリンダ機構の作動油ポートを開口して
   上記可動円錐板と連動する第１のスライド部材と、この
   第１のスライド部材の作動油ポートを作動油源または排
   油路に切替え連通可能に摺動するパイロット弁をなす第
   ２のスライド部材とを備え、該第２のスライド部材を前
   記サーボ機構に連結部材を介して連結したことを特徴と
   するベルト無段変速機。 ３．特許請求の範囲第１項記載のベルト無段変速機にお
   いて、 前記一つの共通するサーボ機構は、そのパイロット弁の
   一端部にこのパイロット弁に作用する油室を設けて車速
   に対応する信号圧油を導入し、他端意は車両又はエンジ
   ンパラメータに対応して同端部を押圧する凸子を備える
   ことを特徴とするベルト無段変速機。 ４．特許請求の範囲第３項記載のベルト無段変速機にお
   いて、 前記サーボ機構は、両可動円錐板を摺動せしめる連結部
   材を可動シリンダ側としてそのシリンダの軸方向に摺動
   自在にパイロット弁を設けてなることを特徴とするベル
   ト無段変速機。