JPH01255759A - 変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ベルトを利用した変速装置に関するものであ
り、自動車等の運搬機械の他農業機械、産業機械等の無
段変速装置として広く利用するととができるものである
。

（従来技術） 変速ベルトと、プーリ片の間隔を任意に変更することが
できる機構を有するプーリの組合せから成るベルト式変
速装置は、従来より小型二輪車や小工作機械、農機等に
去く応用されている。

近年、このベルト式変速装置の高伝動効率、静粛性、軽
量性に着目し、より大形の機械即ち乗用車やＮＣ工作機
械への応用が研究されている。

ところでこれらの機械に装着するためには相当の高トル
クを伝動可能であり、且つ低速から高速へ広範な変速レ
ンジを持つことが必要である。

しかしながら、現在の変速ベルトの技術水準で、この仕
様を満足するためには、変速ベルトは大径かつ巾広にな
らざるを得す、変速装置自体が大形になってしまう。

そこで、ベルト式変速機構と歯車やチェーン等の減速機
構を入出力軸間に機構学的に並列に配置し、これを適時
クラッチにより切換で低速回転の高トルク伝動時、ある
いは高速回転時の伝動は歯屯等（こより伝動を行う機構
が提案されている。しかし、この種の変速装置のベルト
式変速機構と、歯車等との切換は人力軸又は出力軸の回
転数あるいはトルクを検出し、その信号によってクラッ
チを断続するものであるため、切換特に動力伝動が一時
的に中断されたりベルトによる場合と歯車による場合の
変速比が同期せず、切換時に速度変動、ｆ１萄変動によ
る衝撃発生が避けられないものであった。

そこで、−上記の変速装置における歯車等と出力軸どの
間に設けられるクラッチとして一方向クラッチを採用す
る提案がされている。

即ち、従来技術の変速装置は歯車等と出力軸等を一方向
クラッチにより接続し、且つベルト式変速装置における
最も大きな減速比は歯車等の減速比よりも小さく設定す
る。

従来の変速装置の作用は低速域においては歯車から一方
クラッチを経て出力軸へ動力を伝動し、この際にはベル
ト式変速機構はクラッチを断絶することにより無負荷状
となる。

逆に高速域においては、ベルト式変速機構のクラッチを
接続し、ベルト式変速機構を経て出力軸に動力を伝動す
るがこの時には一方の歯車等は一方向クラッチの作用に
より出力軸のまわりを空回りする。

（発明が解決しようとする問題点） 前記した一方向クラッチを有する変速装置は、原理的に
はベルト変速機構と歯車変速等をスムーズに切換ること
かできるものではある。

しかし・、この種の変速装置を自動車トラック、オート
バイ等の車輌に応用する場合、頻繁な加）戊速、急加速
、急減速を必要とされ、その際における走行条件に応じ
た変速状態で歯車等とベルト変速機構の切換を行う必要
がある。

即ち、車輌が発進し通常走行収態で加速する場合には歯
車等とベルト変速の間の変速比はある程度の差がある方
が好ましいが走行中の再加速を行う場合にはベルト変速
はより高い減速比、即ちより減速状態にあることが望ま
しい。

このように変速装置を車輌に応用する場合その走行状況
に応じて複雑に変速状態、切換状態を制御する必要があ
るが、現在のところこれを解決する手段は開示されてい
ない。

本発明は従来技術の有するかがる欠点に着目し、簡単な
機構で、走行状態に応じた理想的な変速を行うことがで
きる変速装置を開示することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） しかして上述の目的を達成するための本発明の特徴は、
入出力軸間にベルト式変速機構と今一つの機械的動力伝
達機構が並置され、且つ該動力伝達機構が出力軸に対し
て一方向クラッチを介して連結されている変速装置にお
いて、ベルト式変速機構は駆動側及び従動側プーリの何
れか一方にアクチュータにより移動可能である可動プー
リ片を有し、他方のプーリはトルクカム機構又はアクチ
ュータにより移動可能である可動プーリ片を有し、且つ
従動側プーリは出力軸に対して該出力軸の回転数が上昇
すれは接続される遠心推力クラッチを介して取り付けら
れている変速装置にある。

ここでトルクカム機構とは、変速プーリの可動プーリ片
が軸又は固定された係止部材と軸方向に対して斜め状の
カムを介して嵌合する構成を有したものである。トルク
カム機構は上記する構成であるため、可動プーリ片に回
転力即ちトルクがかかった時カムに軸方向分力が発生し
、この力により可動プーリ片を軸方向へ移動させようと
するトルクカム機構はこの軸方向の力により直接又はス
プリングやアクチュータによる力の補助として利用し、
可動プーリ片を所定の位置へ移動させるものである。

以下、本発明の作用について本装置を自動車に装着した
場合を例にとって説明する。自動車の発進時、低速走行
時には出力軸の回転数は低く、そのため出力軸と従動側
プーリ間の遠心推力クラッチには高い推力が発生せず、
開放状態となっている。

そのためエンジンのトルクは歯車等から一方向クラッチ
を経て出力軸に伝達される。

この時、変速プーリは空回り試に回転する。そのたの、
トルクカムには軸方向推力は発生せず、駆動プーリと従
動プーリは設定される一定の回転数で回転する。この時
の減速比は好ましくはあらかじめ歯車等の減速比と同等
又は若干高い減速比即ち低速側に設定する。この状態で
車輌の速度が上界すると出力軸に遠心推力クラッチが設
けられているため車輌の速度を直接感知して遠心推力ク
ラッチが作動し、従動プーリど出力軸に設けられた機械
的噛み合いクラッチが連結される。このとき、即ち噛み
合いクラッチが結合した時の変速プーリの減速比は、歯
車等のそれに比べて同じか低い状態、即ちより高速側に
設定される。そして今度は出力軸は先に設定された変速
プーリの減速比をもって回転される。この状態で変速プ
ーリの駆動側アクチュータにより駆動側可動プーリに推
力を加えると変速ベルトは増速側へ移行しながら動力伝
達を歯車より受は継ぐ。

即ち、この時歯車等機械的動力伝達機構により出力軸へ
伝達される回転数は変速ベルトにより、伝達される回転
数より低いため一方クラッチは開放され歯車等は空転す
る。

以下は変速プーリのアクチュータ作動により変速が行わ
れるが、減速中に再び急加速を行った場合にはトルクカ
ムにトルクが加わり可動プーリ片が迅速に軸方向に移動
して減速側に変速される。

また、この特売に設定された変速プーリの減速比よりも
大きい減速比、即ち歯車等の減速比と変速プーリの設定
減速比の中間にまで減速比を増加させることができる。

（実施例） 以下更に本発明の具体的実施例について説明する。

第１図は本発明の具体的実施例の変速装置の正面断面図
である。図において（３０）は本発明の具体的実例であ
る変速装置を示す。本変速装置（３０）は、平行状に配
置された人力軸（３１）および出力軸（３２）の間にベ
ルト式変速機構（３３）と伝動機構（３４）の２つの機
構により並列状にそれぞれ単独で動力を伝動可能に係合
配置されたものである。

以下個々の部材について説明する。

ベルト式変速機構（３３）は、入力端プーリ（３５）及
び出力側プーリ（３６）の間に変速ベルト（５）が係合
されたものである。入力側プーリ（３５）は、入力軸側
（３１）に対して固定された固定プーリ片（２）と、該
固定プーリ片（２）に対向して入力軸（３１）に対して
回転方向には一体的に、軸方向には摺動可能に固定され
た可動プーリ片（３）により構成される。

可動プーリ片（３）は背面に円筒状のっぽ（７０）を有
し、該可動プーリ片（３）の後部の入力軸（３１）上に
固定された支持部材（３７）の外周部がつば（７０）の
内壁に当接し、両者の内部に油圧室（３８）が形成され
ている。

また、前記する油圧室（３８）内にはスプリング（４）
が可動プーリ片（３）を固定プーリ片（２）方向へ押し
圧力面へ挿入されていると共に入力軸（３１）に設けら
れた孔（３９）により外部の油圧装置（図示せず）と油
圧室（３８）が結合されている。対する出力側プーリ（
３６）は、出力軸（３２）上に軸受（４０）を介して回
転可能、且つ軸方向には一体に取り付けられた回転プー
リ片（１１）上に可動プーリ片（１２）を設けたもので
ある。可動プーリ片（１２）の構造はいわゆるトルクカ
ム方式の推進機構を有するものである。

即ち、可動プーリ片（１２）の後端面（４１）は第２図
のように斜め切断面を有し、同じく回転プーリ片（１１
）上に固定され、斜め切断面を有する凹部が設けられた
支持体（４２）と当接し、移動プーリ片（１２）が出力
軸（３２）に対して矢印Ａ方向へ回転した時矢印Ｂ方向
へ推進するべく構成されている。また、移動プーリ片（
１２）はスプリング（１３）により矢印（Ｂ）方向へ押
圧されている。

尚、前記スプリング（１３）の押圧力は駆動側スプリン
グ（４）の押圧力と平衡し、油圧を加えない状態におい
てベルトが弛まぬように緊張状態に保持するよう設定さ
れる。これを具体的スプリング単体の押圧力により表現
すると従動側スプリング（１３）は、駆動側スプリング
（４）よりも１．２〜２倍程度強力に設定することが好
ましい。前記する従動側プーリ（３６）は出力軸（３２
）上を自由に回転し断続クラッチ（４３）により出力軸
（３２）と一体に回転するように結合されている。断続
クラッチ（４３）は、♂ｊ端部に内向するクラッチ爪（
１８）を有すると共に前端部外周が回転プーリ片（１１
）の円筒状のっぽ（７１）に接するディスク（１７）が
設けられている。

そして、該断続クラッチ（４３）は出力軸（３２）に対
して回転方向には一体に、軸方向には摺動可能であり、
且つ回転プーリ片（１１）の後端部に設けられたクラッ
チ爪（１８“）とクラッチ爪（１８）が互いに入り込み
試に配置されている。

また、前記するディスク（１７）と回転プーリ片（１１
）の背面で鋼球室（４５）が形成され、該鋼球室（４５
）内には鋼球（１５）が挿入されている。鋼球（１５）
は通常周方向に一列に配列される程度の大きさものが利
用されるが、粒径が０．５〜２ｍｍ程度の粉粒体状のも
のも利用可能であり、粉粒体状のものを利用する場合に
はより小形化が図られる。

また、ディスク（１７）はスプリング（２０）によって
固定プーリ片（１１）側へ押圧されている。その他クラ
ッチ（４３）はスプリング（４８）で出力軸（３２）方
向へ押圧されたローラーピン（１９）を有し、該ローラ
ーピン（１９）は出力軸（３２）に設けられた二条の輪
溝（４６）　（４７）の一方に貫入されている。

今一つの伝動機構（３４）は、本実施例の場合歯付ベル
ト（８）及び歯付プーリ（７）　（７°）より成り、入
力軸（３１）の回転を減速して出力軸（３２）に伝動す
るものである。そして、入力軸（３１）側の歯付プーリ
（７°）は入力軸（３１）に一体に固定され、出力軸（
３２）側の歯付プーリ（７）は、出力軸（３２）に一方
向クラッチ（５１）を介して取り付けられている。本実
施例の一方向クラッチは歯付プーリ（７）が出力軸（３
２）に対して矢印入方向に回転する場合には一体的に結
合し、逆に回転する場合には両者は互いに開放されるも
のである。本実施例の場合一方向クラッチの構造はクラ
ッチと鍵車を利用したものを採用したが仙にボール等を
利用したものでもよい。

また、伝動機構（３４）の減速比は前記したようにベル
ト変速機構（３５）の平衡状態の減速比よりも１゜２〜
１．７倍大きく設定することが好ましいが、安全上ベル
ト変速機構によって減速可能である最大減速比に少なく
とも等しいか大きい減速比であることが好ましい。

以下、本実施例の各部の作用について本実施例の変速装
置を自動車用変速機に利用した場合を例に経時的に説明
する。

最初、自動車を発進した直後、即ち出力軸の回転数が低
く、高い減速比を要する時、本実施例の変速機は第１図
のように、出力軸に取り付けられたディスク（１７）は
スプリング（２０）により固定プーリ片（１１）方向へ
押され、位置決めのローラーピン（１９）が位置決め用
の溝（４７）に嵌合し、固定プーリ片（１１）とディス
ク（１７）の各クラッチ爪（１８）（１８”）がはずれ
た状態で作動する。この時動力伝達は、人力軸（３１）
から歯付プーリ（７°）に伝えられ歯付ベルト（８）を
介して歯付ブーｌバフ）に伝動し、一方向クラッチ（５
１）を経て出力軸を回転する。この際、ベルト変速機構
（３３）は、上述のように従動側プーリ（３６）が、ク
ラッチ（４３）により出力軸（３２）と切り、雄されて
いるため従動側プーリ（３６）が空回り状態となる。

次にエンジンの回転が一定値まで上昇し、相当のトルク
を発生するようになった時、鋼球室（４５）中の鋼球（
１５）が遠心力により外側へ移行する。それにつれてデ
ィスク（１７）が固定プーリ片（１１）から離れる方向
へ移動し、ローラーピン（１９）が溝（４７）を離れて
溝（４６）に嵌入し、クラッチ爪（１８）及び（１８゛
）が相互に嵌合する。

上記する状態においては、従動プーリ（３６）は出力軸
（３２）と結合され動力は、先述の歯付プニリ（７）歯
付ベルト（８）歯付プーリ（７゛）を経由した伝動と並
行して入力軸（３１）から駆動側プーリ（３５）、変速
ベルト（５）、従動プーリ（３６）からクラッチ（４３
）を経て出力軸（３２）に伝動される。この時即ちクラ
ッチ（４３）が嵌合した直後のベルト変速機構の減速比
は歯付プーリのそれより小さいため出力軸（３２）はよ
り高回転で回転する。

そうすることにより変速ベルトは駆動側プーリとより大
きい有効径で係合し、入出力軸間のベルト式変速機構（
３３）の減速比が減少する。この時ベルト式変速機構（
３３）と伝動機構（３４）による減速比は異なり両者に
より出力軸（３２）は異なる速度で回転されることにな
るが、歯付プーリ（７）と出力軸（３２）の結合は一方
向クラッチを介したものであるため、出力軸（３２）は
ベルト式変速機構（３３）を介して回転される。これを
今少し詳細に説明すると、一方向クラッチ（４３）は歯
付プーリ（７）が出力軸（３２）に対して矢印入方向へ
回転しようとする時は一体的に結合するが、ベルト式変
速機構（３３）の減速比が伝動機構（３４）の変速機構
のそれより小さい時、歯付プーリ（７）の回転数は従動
プーリの回転数より小さい。

従って、歯付プーリ（７）は出力軸（３２）を相対的に
矢印入方向とは逆方向へ回転しようとする。

しかし、歯付プーリ（７）は軸（３２）に矢印入方向回
転時には一体に回転し、逆回転時には相互に自由である
一方向クラッチ（４６）を介して接続されているので、
歯付プーリ（７）は出力軸（３２）上を空転することと
なる。以後は入力軸油圧室内の作動油圧と出力軸のトル
クカムの発生推力のバランスのもとにベルト変速比が変
わるため、油圧室（３８）内の作動油圧を制御すること
により駆動プーリ（３３）の可動プーリ片（３）を移動
させ任意の減速比に変速することが出来る。これら一連
の速度、即ち伝動機構（３０）を経由した高減速域から
ベルト変速機構（３３）による低減速域までの変速にお
いては出力軸（３２）は常に人力軸からの回転力が付与
されており、変速機構の切り換え時のショックはない。

本発明の変速装置はトルクカム式の変速プーリを採用す
るため、低中速域からの急加速即ちブレーキ等の操作に
より高速走行から相当減速した状態下での再可加速にお
いて、特に以下のような作用を行う。

即ち、このような再加速の場合変速プーリは）伐速比が
大きい程加速が大きく好ましい。そこで、再加速の際に
はエンジン出力を増加させると共に駆動プーリの可動プ
ーリ片（３）を減速方向即ちＢ方向へ移動させる。そう
することにより変速ベルトは減速方向へ移行するが本発
明の場合は更に変速プーリのトルクカムに回転トルクが
加わり、スプリング（１３）の押圧力を増加してより迅
速減速方向へ移行する。また、減速比は歯付ベルトから
の切り換え直後の減速比即ち通常の発進時のベルト変速
機構と歯車、歯付ベルト等との平Ｋｌｉ状態の減速比よ
りも更にトルクカムによる推力分だけ大きな減速比まで
上昇させることができるため、円滑な急加速を行うこと
が可能である。また、本実施例においては可動プーリ片
を押圧するスプリング（４）（１３）の強度に強弱を設
けたため自動車の減速時にはエンジンブレーキの作用も
有する。

即ち自動車が高速による一定走行の後減速するとき、変
速装置は出力軸が車体の慣性力により駆動され、逆に入
力軸（３１）にはエンジンがブレーキの作用を行うこと
により負荷が加えられ、通常の加速状態の場合とは動力
伝達経過が全く逆転する。

この場合大きなエンジンブレーキ効果を得るためには変
速プーリは減速方向に移行させなければならないがトル
クカムに加わるトルクカムは加速時に比べて負側である
ためトルクカム機構は逆に加速側に移行しようとする。

しかし、本実施例の場合には油圧室内の油圧を下げると
移動プーリ（３）（１２）を押圧するスプリング（４）
（１３）の押圧力が従動プーリ側を強く設定されている
ためプーリ（３）は減速方向へバランスし保持される。

そのためエンジンによる大きな制動力を得ることができ
また前記した再加速にもすみやかに対応し強力な加速を
得ることができる。

更にブレーキ等により相当程度まで速度が低下すると鋼
球に加わる遠心力が低下しスプリング（２０）によりデ
ィスク（１７）が押しもどされクラッチ爪（１０）（１
８）が離されてベルト変速機構は自由回転し、歯付ベル
トにより動力が伝動される。

以下本発明の構成において遠心クラッチを出力軸側に配
したのは、出力軸の回転数即ち車輌の速度に対応した制
御を行うためである。

また、本実施例においてはトルクカム機構を出力側に配
し、油圧作動の可動プーリ片を有するプーリを駆動側に
配した。これは、通常入力側よりも出力側の方がトルク
が大きいため全体形状を小形化する目的で採用されたも
のであり好ましいものであるが、本発明はこれにこだわ
るものではなく入力側にトルクカム機構を配してもかま
わない。

本実施例において油田の作動はクラッチが完全に嵌合し
た後行うことが必要であるが、このクラッチ作動の作動
を確認する手段としては例えばクララの後部に小形スイ
ッチ（５０）を配置する方法がある。

（効果） 本発明の変速装置は一方クラッチとクラッチによりベル
ト変速装置と歯付ベルト等の伝動機構の切り換えをイテ
う変速装置においてベルト変速機溝に一方をトルクカム
推力プーリ、一方をアクチュータによる駆動するブーり
である組合せを採用したことによりｈ口；戊速、特に中
低速域からの急加速が円滑に行うことができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的実施例の変速装置の正面断面図
であるり、第２図は第１図の変則装置のトルクカム部分
の斜視図である。 （４）（２０）・・・スプリング （５）・・・ベルト （３０）・・・変速装置 （３１）・・・人力軸 （３２）・・・出力軸 （３３）・・・ベルト式変速機構 （３４）・・・動力伝達機構 （３８）・・・油圧室 （４１）・・・トルクカム （４３）・・・遠心クラッチ 特許出願人　　三ツ星ベルト株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入出力軸間にベルト式変速機構と今一つの動力伝達
   機構が並置され、且つ該動力伝達機構が出力軸に対して
   一方向クラッチを介して連結されている変速装置におい
   てベルト式変速機構は駆動側及び従動側プーリの何れか
   一方にアクチュータにより移動可能である可動プーリ片
   を有し、他方のプーリはトルクカム機構により移動可能
   である可動プーリ片を有し、且つ従動側プーリは出力軸
   に対して該出力軸の回転数が上昇すれば接続される遠心
   クラッチを介して取り付けられていることを特徴とする
   変速装置。