JP6040359B2 - ベルト式無段変速装置の出力部制動機構 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンからの動力を出力部まで伝達する動力伝達経路に、エンジン回転数が所定の限界回転数まで減少すると前記動力伝達経路を遮断する動力クラッチ構造を介設したベルト式無段変速装置に関し、特に、該ベルト式無段変速装置で前記動力伝達経路を遮断した際の前記出力部の制動構成に関する。

従来、運搬車両等に搭載したベルト式無段変速装置は、エンジンからのエンジン出力軸に固定した駆動プーリと、該ベルト式無段変速装置からの出力部である変速出力軸に固定した従動プーリと、該従動プーリと前記駆動プーリに巻回したベルトとを備えると共に、両プーリの少なくとも一方にはピッチ径を可変とする構成（以下、「ピッチ径可変装置」とする）を備え、前記駆動プーリから従動プーリまでの経路（以下、「動力伝達経路」とする）を通って、エンジン動力が変速されて変速出力軸に出力される。そして、この動力伝達経路の途中部には、遠心力の低下に伴って駆動プーリの可動側プーリが固定側プーリから離れていき、一定距離以上離れると可動側プーリがベルトと完全に離間してエンジンからの動力がベルトに伝わらないようにするクラッチ構造（以下、「動力クラッチ構造」とする）が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。これにより、エンジンが減速し、いわゆるアイドリング状態となって遠心力が低下すると、エンジン出力軸とベルトとの接続を完全に遮断してアイドリングの安定化を図るようにしている。

実公昭４８−４４５４８号公報

しかしながら、このように変速出力軸への動力伝達が完全に遮断された状態では、低速回転のエンジンによる制動力、いわゆるエンジンブレーキが前記変速出力軸に対して全く作用しない。このため、アイドリング状態で長い下り坂を下ろうとする際等には、ディスクブレーキ装置等のフットブレーキを多用して速度を調整しなければならず、摩擦熱によりフェード現象やヴェイパーロック現象が発生してフットブレーキが効かなくなる場合がある、という問題があった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
請求項１においては、エンジンからの動力を出力部まで伝達する動力伝達経路に、エンジン回転数が所定の限界回転数まで減少すると前記動力伝達経路を遮断する、駆動側ピッチ径可変装置より成る動力クラッチ構造を介設したベルト式無段変速装置において、前記出力部に連動連結されており、駆動部の回転抵抗を制動力として前記出力部に付与可能な制動用装置と、前記制動用装置と連動するアクセルペダルを設け、前記エンジンが無負荷状態で、エンジン回転数が一定となるアイドリング状態では、前記アクセルペダルの操作量の減少に連動して、前記回転抵抗を増加させ、前記アイドリング状態よりも高いエンジン回転数となるアクセルペダルの操作状態では、前記回転抵抗を最小に設定するように、前記アクセルペダルと制動用装置との間に連動装置を具備させたものである。
請求項３においては、前記エンジンが無負荷状態でエンジン回転数が一定となるアイドリング状態では、前記アクセルペダルよるアクセル操作量の減少に連動して可動斜板の傾倒角を増加させ、前記アクセル操作量最小時には傾倒角を最大に設定すると共に、前記アイドリング状態よりも高いエンジン回転数となる駆動状態では、前記可動斜板の傾倒角を最小に設定するものである。
請求項４においては、前記出力部と可変容量型油圧ポンプとの間に、該出力部からの回転速度を減速する減速機を介設するものである。
請求項５においては、前記制動用装置は、斜板が傾倒せずに作動油の給排が一定となる固定容量型油圧ポンプを備え、前記連動装置は、前記固定容量型油圧ポンプの作動油の油圧を自在に設定して回転抵抗を変更可能な可変式調圧機構と前記アクセルペダルとをリンク機構を介して連動連結して構成するものである。
請求項６においては、前記制動用装置は、電機子の回転抵抗を制動力とする回生ブレーキ装置を備え、前記連動装置は、前記回生ブレーキ装置への負荷制御を行うコントローラと前記アクセルペダルとをリンク機構を介して連動連結して構成するものである。

本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項１により、前記アクセルペダルによるアクセル操作量が減少すると、エンジン回転数の減少とともに制動用装置の駆動部が回動しにくくなり、出力部には、エンジンブレーキと同様な制動力を付与することができ、これにより、アイドリング状態で長い下り坂を下ろうとする際のフットブレーキの使用を最小限に抑え、摩擦熱によるフェード現象やヴェイパーロック現象の発生を回避して、安定したブレーキ性能を確保することができる。更に、前記制動用装置として、潤滑用の油圧ポンプ等のような既存の装置を有効利用することができ、新たに装置を追加することがなく、装置コストが安くて済む。加えて、前記制動用装置として、回生ブレーキ等のように電力や動力を取り出し可能な装置を用いることで、単に出力部に制動力を加えて熱等としてエネルギーが無駄に消費される場合に比べ、出力部からの出力エネルギーを無駄なく有効に活用することができ、エネルギー効率の向上も図れる。
請求項２により、可動斜板を傾倒して、可変容量型油圧ポンプ内の作動油の油圧を自在に変更し、作動油の給排に伴う油圧抵抗を無段階の回転抵抗として出力部に作用させることができ、エンジンブレーキに類似した無段階の制動力を発生させ、制動操作時のフィーリングを損なうことがない。
請求項３により、アイドリング状態では、アクセル操作量が小さいほど制動力を増加させ、アクセル操作を停止すると制動力が最大になるように設定することができ、アイドリング状態では一定の制動力しか発生しないエンジンブレーキに比べ、出力部を滑らかに制動して停止することができる。更に、駆動状態では、制動力がほとんど付与されないように設定することができ、出力部におけるロス馬力を低下させてエネルギー効率の更なる向上が図れる。
請求項４により、前記ベルト式無段変速装置の出力特性によって出力部が高速回転する場合であっても、適正な回転速度に減速して前記可変容量型油圧ポンプに伝達することができ、該可変容量型油圧ポンプへの負担を減らして、ポンプ寿命の向上や制動力の安定化を図ることができる。
請求項５により、可変式調圧機構を使って、固定容量型油圧ポンプ内の作動油の油圧を自在に変更し、作動油の給排に伴う油圧抵抗を無段階の回転抵抗として出力部に作用させることができ、エンジンブレーキに類似した無段階の制動力を発生させ、制動操作時のフィーリングを損なうことがない。更に、可動斜板の傾倒とその制御に必要な構造を省くことができ、部品点数の削減による部品コストの低下、メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項６により、電機子が受ける磁気抵抗を無段階の回転抵抗として出力部に作用させることができ、エンジンブレーキに類似した無段階の制動力を発生させ、制動操作時のフィーリングを損なうことがない。更に、回転抵抗として油圧抵抗を利用する場合と比べ、より複雑な制動力制御が可能となる。

本発明に係わるベルト式無段変速装置の制動機構７７を搭載した車軸駆動部の平面一部断面図である。 同じく動力伝達構成を示すスケルトン図である。 可変容量型油圧ポンプの平面一部断面図である。 アクセルペダルの踏み込み量による可動斜板の傾倒角とエンジン回転数の変化を示す説明図である。 制動用装置６７の別形態を示すスケルトン図であって、図５（ａ）は制動用装置６７Ａのスケルトン図、図５（ｂ）は制動用装置６７Ｂのスケルトン図、図５（ｃ）は制動用装置６７Ｃのスケルトン図である。 制動機構７７Ａを搭載した車軸駆動部の動力伝達構成を示すスケルトン図である。 制動機構７７Ｂを搭載した車軸駆動部の平面一部断面図である。 同じく動力伝達構成を示すスケルトン図である。 制動機構７７Ｃを搭載した車軸駆動部の動力伝達構成を示すスケルトン図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図１の矢印Ｆで示す方向を、車軸駆動部２によって走行する運搬車両１の前進方向とし、以下で述べる各部材の位置や方向等はこの前進方向を基準とするものである。

まず、本発明に係わるベルト式無段変速装置４の制動機構７７を搭載した運搬車両１の車軸駆動部２の全体構成について、図１、図２により説明する。該車軸駆動部２は、エンジン３と、左右の車輪６・６を固定した車軸７・７を支持し駆動する車軸駆動装置５と、該車軸駆動装置５と前記エンジン３とを接続してエンジン３からのエンジン動力を車軸駆動装置５に変速して伝達する主変速機構としてのベルト式無段変速装置４とから構成される。

そして、前記車軸駆動装置５においては、そのハウジング８内には、前記ベルト式無段変速装置４からの変速出力軸９が前部に横架されると共に、該変速出力軸９の回転速度を検知する遠心ガバナ１１、図外の副変速レバーの操作に連動して副変速を行う副変速機構１２、及び前記車軸７・７間を差動連結するデフギア装置１３等が収容される。

このうちの遠心ガバナ１１は、前記変速出力軸９に取り付けられて遠心力に応じて外側に回動することにより変速出力軸９の回転速度を検出するセンサであるガバナウェイト１４と、該ガバナウェイト１４の外側への回動に連係して軸方向に移動されるリフタ１５とを有し、該リフタ１５は、ガバナフォーク１６、ガバナ軸１７等を介して、前記エンジン３のスロットルバルブと適宜のリンク機構によって連係されている。これにより、前記変速出力軸９の回転速度に応じて前記エンジン３の燃料噴射量を調節することとし、該変速出力軸９の回転数増減に伴い前記エンジン３からの出力を変更できるようにしている。

また、前記副変速機構１２においては、前記変速出力軸９が原動側を構成しており、該変速出力軸９には、右から順に、前進ギア１８と後進ギア１９が相対回転不能に固定されている。そして、前記変速出力軸９と平行に変速軸１０が横架され、該変速軸１０には、右から順に、前進従動ギア２０と後進従動ギア２１とが相対回転自在に遊嵌されており、該前進従動ギア２０は、前記前進ギア１８に噛合されると共に、前記後進従動ギア２１は、ハウジング８内に遊転自在に設けた逆転ギア２２を介して、前記後進ギア１９に噛合されている。

更に、前記変速軸１０上の前進従動ギア２０と後進従動ギア２１との間には、クラッチスライダ２３が相対回転不能かつ軸方向摺動自在に設けられており、該クラッチスライダ２３を軸方向に摺動変位して、前進従動ギア２０または後進従動ギア２１の一方に係合し、正方向または逆方向の回転を選択的に変速軸１０に付与したり、あるいは、前進従動ギア２０・後進従動ギア２１のいずれにも係合せずに、動力を伝達しない中立位置とすることもできる。前記クラッチスライダ２３は、図示せぬフォークシャフトを介して副変速レバーに連係されており、これにより、該副変速レバーの傾動操作によって、クラッチスライダ２３を前進位置、後進位置、あるいは中立位置に設定し、前進段・後進段・中立の副変速を可能としている。

また、前記デフギア装置１３は、前記車軸７・７と同一回転軸心を有するように車軸駆動装置５内に支持された中空のデフケース２５と、該デフケース２５外周面に固設されるリングギア２６と、前記デフケース２５内において車軸７・７と直交配置されデフケース２５と一体的に回転するピニオン軸２７と、該ピニオン軸２７の両端に回転自在に配置されるベベルギアであるピニオン２８・２８と、前記車軸７・７の内端側に固定され前記ピニオン２８・２８に噛合されるベベルギアであるデフサイドギア２９・２９とにより構成されている。

そして、このうちのリングギア２６は、前記変速軸１０の右端側寄りの部位に設けられた出力ギア２４に噛合されており、前記副変速機構１２からの副変速動力がデフギア装置１３に入力され、差動動力として左右の車軸７・７に伝達される。

なお、該車軸７・７上には摩擦式のディスクブレーキ装置３０・３０がそれぞれ配設されており、図示せぬブレーキペダルの操作によって、車軸７・７に対し、フットブレーキによる制動力を付与できるようにしている。

次に、前記ベルト式無段変速装置４と、その変速出力軸９の制動機構７７について、図１乃至図５により説明する。図１、図２に示すように、該ベルト式無段変速装置４において、前記エンジン３から左方に突出されるエンジン出力軸３５の左端部には、駆動側ピッチ径可変装置３４が収納される第一ケース３３と、該第一ケース３３の右側に隣接するＶ駆動プーリ３６と、該Ｖ駆動プーリ３６に前部が巻回されるＶベルト３８とが配置されている。

そして、前記エンジン出力軸３５の回転速度が増加すると、該エンジン出力軸３５に設けたウェイト等によって、Ｖ駆動プーリ３６の可動側プーリ３６ｂが固定側プーリ３６ａに向かって押動され、所定の限界速度を越えると、両プーリ３６ａ・３６ｂ間にＶベルト３８を挟持し、エンジン出力軸３５からのエンジン動力がＶ駆動プーリ３６に伝達される動力接続状態となる。更に、前記固定側プーリ３６ａと可動側プーリ３６ｂとの間の間隔が狭くなると、Ｖ駆動プーリ３６のピッチ径が増加して、減速比小の高速段となる。

これから、逆にエンジン出力軸３５の回転速度が減少すると、固定側プーリ３６ａと可動側プーリ３６ｂとの間の間隔が広くなって、Ｖ駆動プーリ３６のピッチ径が減少し、減速比大の低速段となる。更に、前記エンジン出力軸３５の回転速度が前記限界速度まで減少すると、可動側プーリ３６ｂが固定側プーリ３６ａから一定距離以上離れて、可動側プーリ３６ｂがＶベルト３８から完全に離間し、エンジン出力軸３５からのエンジン動力がＶ駆動プーリ３６に伝達されない動力遮断状態となる。このようにして動力クラッチ構造が形成されている。

一方、前記変速出力軸９の左端部には、従動側ピッチ径可変装置４０が収納された第二ケース３９と、該第二ケース３９の右側に隣接するＶ従動プーリ３７と、該Ｖ従動プーリ３７と前記Ｖ駆動プーリ３６間に後部が巻回される前記Ｖベルト３８とが配置されており、これらＶ駆動プーリ３６・Ｖベルト３８・Ｖ従動プーリ３７から動力伝達経路６２が構成される。

そして、前記従動側ピッチ径可変装置４０に設けたバネ等によって、Ｖ従動プーリ３７の可動側プーリ３７ｂが固定側プーリ３７ａに向かって常時付勢されており、Ｖベルト３８の回転に連動してＶ従動プーリ３７が回動されるようにしている。

このような構成において、図４中の線４２に示すように、前記エンジン３のスロットルバルブ４１に連動連結するアクセルペダル５９を踏み込み操作し、エンジン回転数Ｎが増加してアイドリング時のエンジン回転数（以下、「アイドリング回転数」とする）ＮＩを越えると、エンジン出力軸３５の回転速度も前記限界速度を越えて前記動力接続状態となり、前記動力伝達経路６２を介して、エンジン動力が車軸駆動装置５内に入力される駆動状態の領域４５に移行する。更に、踏み込み量Ｄが増加していくと、減速比小の高速段の変速動力が車軸駆動装置５内に入力されるようになる。

これから、逆にアクセルペダル５９を戻して、エンジン回転数Ｎが減少すると、減速比大の低速段の変速動力が車軸駆動装置５内に入力される。更に、踏み込み量Ｄが減少してＤ０となり、エンジン回転数Ｎがアイドリング回転数ＮＩまで減少すると、エンジン３がアイドリング状態の領域４４に移行する。同時に、エンジン出力軸３５の回転速度も前記限界速度まで減少し、エンジン出力軸３５とＶベルト３８間が遮断されて前記動力遮断状態となり、前記動力伝達経路６２全体が遮断されて、変速出力軸９が自由回転可能な状態（以下、「フリー状態」とする）に移行する。

また、このような変速出力軸９の右端に、本発明に係わる制動用装置６７を構成する可変容量型油圧ポンプ３１が配置されており、該可変容量型油圧ポンプ３１のポンプ軸３２が前記変速出力軸９と連結されている。

図１乃至図３に示すように、該可変容量型油圧ポンプ３１は、前記ハウジング８の前部右側面に固設されたケース４６内に収納されると共に、前記ポンプ軸３２、該ポンプ軸３２が挿嵌されてポンプ軸３２と共に回動するシリンダブロック５０、前記ケース４６内の左内壁に固設されるホルダ５４、該ホルダ５４の右部の凹球面形状の保持部５４ａに当接されて傾倒角を変更可能な可動斜板５３、該可動斜板５３に摺動自在に設けるシュー５２、該シュー５２に球体自在継手により連結するプランジャ５１、及び該プランジャ５１を前記シリンダブロック５０に出入自在に配置するプランジャ孔５０ａが設けられている。

そして、前記プランジャ５１の先端側は、プランジャ孔５０ａ内に収容するバネ５５の弾性力によって、シリンダブロック５０から可動斜板５３に向かって突出されると共に、前記プランジャ孔５０ａ内は、前記ケース４６の右部開口に覆設するバルブプレート４７内の油路４７ａ・４７ｂに連通されている。

該油路４７ａ・４７ｂのうち、吐出側油路４７ａは、可変容量型油圧ポンプ３１外部に設けた外部配管などの油路４８を介して、前記ハウジング８内の油溜まり５６に連通されると共に、該油路４７ａの途中部には固定式リリーフ弁５７が介設されている。これにより、作動油の油圧が所定の設定リリーフ圧よりも大きくなった場合には、該固定式リリーフ弁５７を介して、作動油を油路４８から前記油溜まり５６に逃がし、可変容量型油圧ポンプ３１内の作動油の油圧を所定値に設定できるようにしている。

ここで、該油溜まり５６は前記ハウジング８内の下部にあって、前記油路４８の吐出口からハウジング８内に吐出された作動油が、流下しながら前記遠心ガバナ１１・副変速機構１２・デフギア装置１３等を潤滑した後、この油溜まり５６に貯溜される。

そして、前記吸込側油路４７ｂも、可変容量型油圧ポンプ３１外部に設けた外部配管などの油路４９を介して、前記油溜まり５６に連通されると共に、該油路４９の吸込端にはフィルタ５８が設けられている。これにより、前記油溜まり５６内に貯溜されている油が、フィルタ５８で濾過されてから作動油として吸い上げられ、前記油路４９を通って吸込側油路４７ｂに供給される。

更に、前記可動斜板５３は、図示せぬコントロールレバー等のリンク機構６０を介して、前記アクセルペダル５９と連動連結されており、これらアクセルペダル５９、リンク機構６０、及び可動斜板５３から連動装置６１が構成される。

該連動装置６１において、前記アクセルペダル５９を踏み込み操作すると、前述のようにしてエンジン回転数Ｎが変更されると同時に、可動斜板５３の傾倒角θも自在に変更することができる。

以上のような可変容量型油圧ポンプ３１・固定式リリーフ弁５７等から成る制動用装置６７と前記連動装置６１とが、前記制動機構７７に備えられており、該制動機構７７において、前記ポンプ軸３２が回転しようとすると、傾倒した可動斜板５３によってプランジャ５１が前後摺動し、該プランジャ５１を収容するプランジャ穴５０ａから押し出された作動油が、前記吐出側油路４７ａから吐出して排出される。一方、前記油溜まり５６内の作動油が、前記吸込側油路４７ｂを介して、プランジャ穴５０ａ内に吸い込まれて供給される。

このような作動油の給排に伴う油圧抵抗が、ポンプ軸３２の無段階の回転抵抗として機能し、該ポンプ軸３２と連結する前記変速出力軸９には、この回転抵抗が無段階の制動力として付与されることとなる。

更に、前記油圧抵抗は作動油の油圧とともに増加することから、可動斜板５３の傾倒角θを変更して可変容量型油圧ポンプ３１内の作動油の油圧を変更することにより、油圧抵抗を無段階の回転抵抗として、ポンプ軸３２を介して前記変速出力軸９に作用させることができる。

また、このような制動機構７７による制動力の制御内容について説明する。図４の線４３に示すように、前記アイドリング状態の領域４４においては、踏み込み量ＤがＤ０の場合に、連動装置６１によって可動斜板５３の傾倒角θを最小のθｍｉｎに設定し、踏み込み量Ｄが減少すると、傾倒角θを増加させる。そして、アクセルペダル５９から足を離して踏み込み量Ｄがゼロの場合には、傾倒角θを最大のθｍａｘに設定し、これにより、作動油の油圧増によって油圧抵抗を最大とし、変速出力軸９にポンプ軸３２を介して最大の制動力を付与できるようにしている。

なお、このような制動力の基準レベルは、制動対象の運搬車両１の仕様に応じて前記固定式リリーフ弁５７を適正な設定リリーフ圧のものに交換し、可変容量型油圧ポンプ３１内の作動油の油圧レベルを変更することで、調整できるようにしている。

前記駆動状態の領域４５においては、踏み込み量Ｄの大小にかかわらず、可動斜板５３の傾倒角θをθｍｉｎに設定して中立位置に保持し、ポンプ軸３２をフリー状態とすることで、変速出力軸９に制動力がほとんど付与されないようにしている。

すなわち、エンジン３からの動力を出力部である変速出力軸９まで伝達する動力伝達経路６２に、エンジン回転数Ｎが所定の限界回転数であるアイドリング回転数ＮＩまで減少すると前記動力伝達経路６２を遮断する動力クラッチ構造である駆動側ピッチ径可変装置３４を介設したベルト式無段変速装置４において、前記変速出力軸９に連動連結されており、駆動部であるポンプ軸３２の回転抵抗を制動力として前記変速出力軸９に付与可能な制動用装置６７と、前記動力伝達経路６２遮断時には、前記エンジン３の出力操作具であるアクセルペダル５９によるアクセル操作量である踏み込み量Ｄの減少に連動して、前記回転抵抗を増加させる連動装置６１とを備えたので、前記アクセルペダル５９による踏み込み量Ｄが減少すると、エンジン回転数Ｎの減少とともに制動用装置６７の駆動部であるポンプ軸３２が回動しにくくなり、変速出力軸９には、エンジンブレーキと同様な制動力を付与することができ、これにより、アイドリング状態で長い下り坂を下ろうとする際のフットブレーキの使用を最小限に抑え、摩擦熱によるフェード現象やヴェイパーロック現象の発生を回避して、安定したブレーキ性能を確保することができる。更に、前記制動用装置として、潤滑用の油圧ポンプ等のような既存の装置を有効利用することができ、新たに装置を追加することがなく、装置コストが安くて済む。加えて、前記制動用装置として、後述する回生ブレーキ等のように電力や動力を取り出し可能な装置を用いることで、単に変速出力軸９に制動力を加えて熱等としてエネルギーが無駄に消費される場合に比べ、変速出力軸９からの出力エネルギーを無駄なく有効に活用することができ、エネルギー効率の向上も図れる。

更に、前記制動用装置６７は、可動斜板５３の傾倒によって作動油の給排を制御可能な可変容量型油圧ポンプ３１を備え、前記連動装置６１は、前記可動斜板５３と前記アクセルペダル５９とをリンク機構６０を介して連動連結して構成するので、可動斜板５３を傾倒して、可変容量型油圧ポンプ３１内の作動油の油圧を自在に変更し、作動油の給排に伴う油圧抵抗を無段階の回転抵抗として変速出力軸９に作用させることができ、エンジンブレーキに類似した無段階の制動力を発生させ、制動操作時のフィーリングを損なうことがない。

加えて、前記エンジン３が無負荷状態でエンジン回転数Ｎが一定となるアイドリング状態では、前記出力操作具であるアクセルペダル５９よるアクセル操作量である踏み込み量Ｄの減少に連動して可動斜板５３の傾倒角θを増加させ、前記踏み込み量Ｄ最小時には傾倒角θを最大のθｍａｘに設定すると共に、前記アイドリング状態よりも高いエンジン回転数Ｎとなる駆動状態では、前記可動斜板５３の傾倒角θを最小のθｍｉｎに設定するので、アイドリング状態では、踏み込み量Ｄが小さいほど制動力を増加させ、アクセル操作である踏み込み操作を停止すると制動力が最大になるように設定することができ、アイドリング状態では一定の制動力しか発生しないエンジンブレーキに比べ、変速出力軸９を滑らかに制動して停止することができる。更に、駆動状態では、制動力がほとんど付与されないように設定することができ、変速出力軸９におけるロス馬力を低下させてエネルギー効率の更なる向上が図れる。

また、前記制動用装置６７の別形態について説明する。図５（ａ）に示す制動用装置６７Ａでは、可変容量型油圧ポンプ３１の吐出側の油路４８の途中部には、前記固定式リリーフ弁５７の代わりに固定絞り弁６３を介設し、該固定絞り弁６３によって、可変容量型油圧ポンプ３１内の作動油の油圧を調整できるようにしている。

これにより、制動対象の運搬車両１の仕様に応じて、該固定絞り弁６３を適正な絞り特性のものに交換し、可変容量型油圧ポンプ３１内の作動油の油圧レベルを変更することにより、制動力の基準レベルが調整できる。更に、前記固定式リリーフ弁５７に比べて構造が簡単なため、部品コストの低減やメンテナンス性の向上も図ることができる。

図５（ｂ）に示す制動用装置６７Ｂでは、前記可変容量型油圧ポンプ３１と変速出力軸９との間に、ギア式の減速機６４が介設されている。該減速機６４は、前記変速出力軸９に固設する小径ギア６５と、前記ポンプ軸３２に固設する大径ギア６６とが互いに噛合して形成され、前記変速出力軸９の変速動力が減速されてから、ポンプ軸３２を介して可変容量型油圧ポンプ３１に入力されるようにしている。

すなわち、前記出力部である変速出力軸９と可変容量型油圧ポンプ３１との間に、該変速出力軸９の回転速度を減速する減速機６４を介設するので、前記ベルト式無段変速装置４の出力特性によって変速出力軸９が高速回転する場合であっても、適正な回転速度に減速して前記可変容量型油圧ポンプ３１に伝達することができ、該可変容量型油圧ポンプ３１への負担を減らして、ポンプ寿命の向上や制動力の安定化を図ることができる。

図５（ｃ）に示す制動用装置６７Ｃでは、そのポンプ軸３２は、前記変速出力軸９ではなく、前記変速軸１０の右端に連結されている。なお、該変速軸１０には、前述の如く、正方向または逆方向の回転が選択的に付与されることから、前記固定式リリーフ弁５７・固定絞り弁６３のような調圧機構は、吐出側の油路４８と吸入側の油路４９の両側に設ける必要がある。

これにより、前記車軸駆動装置５のハウジング８の右方外空間が狭い等して、可変容量型油圧ポンプ３１を変速出力軸９の右端に設置できない場合であっても、前記ハウジング８で空いている外空間に可変容量型油圧ポンプ３１を配置することができ、様々な仕様の運搬車両１への対応が可能となる。

次に、前記制動機構７７の別形態について、図４、図６乃至図９により説明する。なお、該制動機構７７と同様な部品・構成については、同じ符号を用いると共に詳細な説明は省略する。

図６に示す制動機構７７Ａでは、前記制動機構７７における可変容量型油圧ポンプ３１を固定容量型油圧ポンプ７０に変更すると共に、前記固定式リリーフ弁５７を可変式リリーフ弁７１に変更することにより、作動油の給排に伴う油圧抵抗の変更を、可動斜板の傾倒ではなく設定リリーフ圧の調整によって可能としたものである。

該制動機構７７Ａの制動用装置６８では、固定容量型油圧ポンプ７０内において、所定の傾倒角を有する図示せぬ固定斜板により、作動油の給排に伴う油圧レベルが一定に保たれる。一方、連動装置７２では、可変式リリーフ弁７１のリリーフ圧設定バネ７１ａが、その初期たわみ量を外部指令圧に応じて増減するピストン等を備えたリンク機構７４を介して、前記アクセルペダル５９と連動連結されている。

このような構成において、固定容量型油圧ポンプ７０のポンプ軸３２が回転しようとすると、前記可変容量型油圧ポンプ３１と同様に、作動油の給排に伴う油圧抵抗が発生するが、前記アクセルペダル５９の踏み込み操作によって設定リリーフ圧を自在に変更できるため、固定容量型油圧ポンプ７０内の作動油の油圧を自由に変更し、油圧抵抗を無段階の回転抵抗として機能させることができる。

また、図７、図８に示す制動機構７７Ｂでは、前記制動機構７７Ａにおける可変式リリーフ弁７１を可変絞り弁７６に変更することにより、作動油の給排に伴う油圧抵抗の変更を、可動斜板の傾倒ではなく絞り開度の調整によって可能としたものである。

該制動機構７７Ｂの制動用装置６９においても、固定容量型油圧ポンプ７０内において作動油の給排に伴う油圧レベルが一定に保たれる。一方、連動装置７３では、可変絞り弁７６の絞り開度を変更する弁体７６ａが、リンク機構７５を介して、前記アクセルペダル５９と連動連結されている。

このような構成において、前記アクセルペダル５９の踏み込み操作によって絞り開度を自在に変更できるため、固定容量型油圧ポンプ７０内の作動油の油圧を自由に変更し、油圧抵抗を無段階の回転抵抗として機能させることができる。

すなわち、前記制動用装置６８・６９は、斜板が傾倒せずに作動油の給排が一定となる固定容量型油圧ポンプ７０を備え、前記連動装置７２・７３は、前記固定容量型油圧ポンプ７０の作動油の油圧を自在に設定して回転抵抗を変更可能な可変式調圧機構である可変式リリーフ弁７１・可変絞り弁７６と前記出力操作具であるアクセルペダル５９とをリンク機構７４・７５を介して連動連結して構成するので、可変式リリーフ弁７１・可変絞り弁７６を使って、固定容量型油圧ポンプ７０内の作動油の油圧を自在に変更し、作動油の給排に伴う油圧抵抗を無段階の回転抵抗として出力部である変速出力軸９に作用させることができ、エンジンブレーキに類似した無段階の制動力を発生させ、制動操作時のフィーリングを損なうことがない。更に、可動斜板５３の傾倒とその制御に必要な構造を省くことができ、部品点数の削減による部品コストの低下、メンテナンス性の向上を図ることができる。

また図９に示す制動機構７７Ｃは、前述した制動機構７７・７７Ａ・７７Ｂとは異なり、前記油圧ポンプ３１・７０を回生ブレーキ装置８０に変更することにより、該回生ブレーキ装置８０の電機子の回転抵抗を制動力として付与可能としたものである。

該制動機構７７Ｃの制動用装置７８において、前記回生ブレーキ装置８０は、その入力軸８６が前記変速出力軸９に連結されており、図４に示す駆動状態の領域４５では、変速出力軸９を駆動源にして発電する発電機として作動し、前記アイドリング状態の領域４４では、変速出力軸９に無段階の制動力を付与するブレーキとして作動する。

更に、この回生ブレーキ装置８０には、直流・交流変換のための電力変換装置８１が接続され、該電力変換装置８１には、バッテリ８２とコントローラ８４が接続され、前記バッテリ８２には、照明等の出力装置８３が接続されている。一方、前記コントローラ８４には、リンク機構８５を介して、前記アクセルペダル５９が連動連結されており、これらアクセルペダル５９、リンク機構８５、及びコントローラ８４から連動装置７９が構成される。

このような構成において、前記アクセルペダル５９を踏み込み操作する際に、発電機として作動すると、電力変換装置８１で変換された直流電力がバッテリ８２に蓄えられ、必要に応じて出力装置８３によって消費される。ブレーキとして作動すると、前記コントローラ８４から電力変換装置８１に負荷制御用のブレーキ信号が送信され、該ブレーキ信号に基づいて、前記バッテリ８２に蓄えられた直流電力が、前記電力変換装置８１によって交流電力に変換された後、前記回生ブレーキ装置８０に供給され、図示せぬ電機子が受ける磁気抵抗を増加させる。

これにより、該電機子に連結された前記入力軸８６の無段階の回転抵抗を、変速出力軸９に対して、無段階の制動力として作用させることができる。

すなわち、前記制動用装置７８は、電機子の回転抵抗を制動力とする回生ブレーキ装置８０を備え、前記連動装置７９は、前記回生ブレーキ装置８０への負荷制御を行うコントローラ８４と前記出力操作具であるアクセルペダル５９とをリンク機構８５を介して連動連結して構成するので、電機子が受ける磁気抵抗を無段階の回転抵抗として出力部である変速出力軸９に作用させることができ、エンジンブレーキに類似した無段階の制動力を発生させ、制動操作時のフィーリングを損なうことがない。更に、回転抵抗として油圧抵抗を利用する場合と比べ、より複雑な制動力制御が可能となる。

更に、上述した制動用装置６７・６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃ・６８・６９・７８を、運搬車両１の走行状態に連動して作動させる構成としてもよい。例えば、運搬車両１に傾斜センサを設ける等して下り坂を走行中か否かを検知すると共に、車軸７・７に回転数センサを設ける等して車軸回転数を検知できるようにした上で、下り坂であって車軸回転数が所定の限界回転数以上になると、前記制動用装置６７・６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃ・６８・６９・７８を自動的に作動させて変速出力軸９に制動力を付与するのである。

これにより、下り坂を下ろうとする際、高速になると、前記アクセルペダル５９の踏み込み操作に関係なく自動的に制動力が付与されて減速されるため、一層確実に、フットブレーキの使用を抑え、摩擦熱によるフェード現象やヴェイパーロック現象の発生を回避して、安定したブレーキ性能を確保することができる。

本発明は、エンジンからの動力を出力部まで伝達する動力伝達経路に、エンジン回転数が所定の限界回転数まで減少すると前記動力伝達経路を遮断する動力クラッチ構造を介設した、全てのベルト式無段変速装置に適用することができる。

３ エンジン
４ ベルト式無段変速装置
９ 変速出力軸（出力部）
３１ 可変容量型油圧ポンプ
３２ ポンプ軸（駆動部）
３４ 駆動側ピッチ径可変装置（動力クラッチ構造）
５３ 可動斜板
５９ アクセルペダル（出力操作具）
６０・７４・７５・８５ リンク機構
６１・７２・７３・７９ 連動装置
６２ 動力伝達経路
６４ 減速機
６７・６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃ・６８・６９・７８ 制動用装置
７０ 固定容量型油圧ポンプ
７１ 可変式リリーフ弁（可変式調圧機構）
７６ 可変絞り弁（可変式調圧機構）
８０ 回生ブレーキ装置
８４ コントローラ
Ｄ 踏み込み量（アクセル操作量）
Ｎ エンジン回転数
ＮＩ アイドリング回転数（所定の限界回転数）
θ 傾倒角
θｍａｘ 最大の傾倒角
θｍｉｎ 最小の傾倒角

Claims (6)

1. エンジンからの動力を出力部まで伝達する動力伝達経路に、エンジン回転数が所定の限界回転数まで減少すると前記動力伝達経路を遮断する、駆動側ピッチ径可変装置より成る動力クラッチ構造を介設したベルト式無段変速装置において、
   前記出力部に連動連結されており、駆動部の回転抵抗を制動力として前記出力部に付与可能な制動用装置と、前記制動用装置と連動するアクセルペダルを設け、
   前記エンジンが無負荷状態で、エンジン回転数が一定となるアイドリング状態では、前記アクセルペダルの操作量の減少に連動して、前記回転抵抗を増加させ、
   前記アイドリング状態よりも高いエンジン回転数となるアクセルペダルの操作状態では、前記回転抵抗を最小に設定するように、前記アクセルペダルと制動用装置との間に連動装置を具備させた、
   ことを特徴とするベルト式無段変速装置の出力部制動機構。
2. 前記制動用装置は、可動斜板の傾倒によって作動油の給排を制御可能な可変容量型油圧ポンプを備え、前記連動装置は、前記可動斜板と前記アクセルペダルとをリンク機構を介して連動連結して構成することを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速装置の出力部制動機構。
3. 前記エンジンが無負荷状態でエンジン回転数が一定となるアイドリング状態では、前記アクセルペダルよるアクセル操作量の減少に連動して可動斜板の傾倒角を増加させ、前記アクセル操作量最小時には傾倒角を最大に設定すると共に、前記アイドリング状態よりも高いエンジン回転数となる駆動状態では、前記可動斜板の傾倒角を最小に設定することを特徴とする請求項２に記載のベルト式無段変速装置の出力部制動機構。
4. 前記出力部と可変容量型油圧ポンプとの間に、該出力部からの回転速度を減速する減速機を介設することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のベルト式無段変速装置の出力部制動機構。
5. 前記制動用装置は、斜板が傾倒せずに作動油の給排が一定となる固定容量型油圧ポンプを備え、前記連動装置は、前記固定容量型油圧ポンプの作動油の油圧を自在に設定して回転抵抗を変更可能な可変式調圧機構と前記アクセルペダルとをリンク機構を介して連動連結して構成することを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速装置の出力部制動機構。
6. 前記制動用装置は、電機子の回転抵抗を制動力とする回生ブレーキ装置を備え、前記連動装置は、前記回生ブレーキ装置への負荷制御を行うコントローラと前記アクセルペダルとをリンク機構を介して連動連結して構成することを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速装置の出力部制動機構。

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