JPH0193658A

JPH0193658A - 車輛用無段変速装置

Info

Publication number: JPH0193658A
Application number: JP25195787A
Authority: JP
Inventors: Tsunemasa Karasaki; 唐崎　常正
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1989-04-12

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Ｊ本発明は、エンジンの負荷状態に応じて変速比を無段階
に設定することのできる車輌用無段変速装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］エンジ
ンの変速比を負荷に応じて無段階に設定できれば、常時
、最適経済状態で車輌を運転すことができることは知ら
れている。

従来、この種の無段変速装置としては、ベルト式が広く
知られている。このベルト式無段変速装置は、ベルトを
巻装する駆動ブーりと被駆動プーリの直径を油圧などの
手段によりエンジン負荷に応じて可変して変速比を設定
するものである。

また、特開昭５９−２００８５７号公報には、入力軸に
スプライン結合された摩擦車を、出力軸に軸着された大
径の摩擦板で挟持し、このｓｍｍを上記太径の摩擦板の
中心から径方向へ移動させることにより、変速比を無段
階に設定できる、いわゆる、摩擦車式無段変速装置が開
示されている。

しかし、従来の無段変速装置は、いづれも摩擦力により
動力を伝達するものであり、伝達効率を向上させるには
、ｌ！！擦係擦合数くするか、ベルトあるいは摩擦車に
対する挟着力を高めるなどの方策が考えられるが、構造
が複雑化するばかりでなく、動力伝達中の変速操作が困
難になる。よって、従来のままの構造で伝達効率を向上
せざるには限界がある。

［発明の目的］本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構
造で、伝達効率の向上を図ることができるばかりでなく
、動力伝達中の変速を容易に行うことのできる車輌用無
段変速装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明による
車輌用無段変速装置は、エンジンに３！！！設する入力
軸に軸装された複数の駆動１１！擦板と、アクスル軸に
連設する出力軸に軸装された複数の被駆動摩擦車との間
にＬｌｌｌｌ擦合装され、さらにこの摩擦車がエンジン
の負荷状態に応じてラジアル方向へ動作させるアクチュ
エータに連設され、また上記ｌｌ！擦車のスラスト方向
には、上記アクチュエータの動作に連動して上記摩擦板
と上記＊ｍ車との間の押圧力を制御する他のアクチュエ
ータが配設されているものである。

すなわち、エンジンの出力が入力軸に伝達されると、こ
の入力軸に軸装された複数の駆動摩擦板が回転し、この
駆動摩擦車の回転力が出力軸に軸装された複数の被駆動
摩擦板に摩擦車を介して伝達され、アクスル軸が回転す
る。

また、負荷が変動すると、それに応じてアクチュエータ
が上記摩擦車をラジアル方向へ移動させ変速比を可変設
定する。同時に、このアクチュエータに連動する他のア
クチュエータが上記Ｉｇ擦板と上記摩擦車との間の押圧
力を制御し動ノｊ伝達しながらの変速を容易ならしめて
いる。

［発明の実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は車輌用無段変
速装置の要部断面図、第２図は変速部の拡大図、第３図
は第１図の■−■断面図、第４図は第３図のＴＶ−ＩＶ
所圃面図第５図は車輌用無段変速装置のシステム全体図
、第６図は車輌用無段変速装置の構成図、第７図はコン
トロールユニットのブロック図、第８図は油圧系のブロ
ック図である。

図中の符号１はトランスミッションケースであり、この
トランスミッションケース１に、一端をエンジン２に連
設する入力軸３が挿通支承されている。さらに、この入
力軸３の一端部に、始動リングギヤ４と、オイルポンプ
５が軸装されている。

また、上記入力軸３にトランスミッション人力軸６が回
動自在に挿通されており、このトランスミッション入力
軸６と上記入力軸３とが始動クラッチ７を介して連結自
在にされている。さらに、この始動クラッチ７に上記オ
イルポンプ５がレギュレータパルプ４３を介して連通さ
れている（第８図参照）。

始動時、上記始動クラッチ７に印加される油圧は低く、
上記入力軸３と上記トランスミッション入力軸６との間
は遮断され、スタータ（図示せず）の駆動力が上記リン
グギヤ４、上記入力軸３を介して上記エンジン２に伝達
される。

また、上記トランスミッションケース１には、出力軸８
が上記トランスミッション入力軸６と平行に配設されて
おり、さらに、この出力軸８と上記トランスミッション
入力軸６との丁度中間にインタミーディット軸９か配設
されている。

さらに、上記トランスミッション入力軸６と上記出力軸
８には、複数の駆動摩擦板１０と被駆動摩擦板１１が各
々スプライン結合されている。さらに、上記インタミー
ディット軸９には、上記各摩擦板１０．１１間に介在す
るトランス板１２がスプライン結合されている。また、
上記各摩擦板１０．１１と上記トランス板１２との間に
、ｒｆＪ擦車１３が介装されている。

第２図に示り゛ように、この摩擦車１３はキャリア１４
にピボットベアリング１５を介して支承されているもの
で、上記インタミーディット軸９を挟む両側に対向一対
配設されている。この摩擦車１３の間隔１　（第６図参
照）は一定であり、上記キャリア１４に追従して一体的
に移動する。

また、上記キャリア１４の上記インタミーディット軸９
に直交する側（ラジアル方向）の一方の側面にガイドロ
ッド１６が突設され、他方の側面にコントロールロッド
１７が突設されている。

この両ロッド１６，１７は上記！・ランスミッションケ
ース１に進退自在に挿通支持されている。

ざらに、上記コントロールロッド１７の先端部に螺設さ
れたねじ１７ａが回転ナツト１８に螺合されている。こ
の回転ナツト１８は、上記トランスミッションケース１
の外面に固設されたナツトハウジング１９内に、テーパ
ベアリング２０を介して回動自在に支持固定されている
。

また、上記回転ナツト１８の外周に形成されたギヤ１８
ａに噛合するビニオン２１を一端に軸装する回転軸２２
が、上記トランスミッションケース１の外面と上記ナツ
トハウジング１９にラジアルベアリング２３を介して支
承されている。また、上記回転軸２２の他端にウオーム
ホイール２４が軸装され、このウオームホイール２４に
噛合するウオーム２５が、アクチュエータの一例である
変速制御モータ２６のスピンドル２６ａに軸着されてい
る。

一方、上記インタミーディット軸９の一端には、上記摩
擦車１３を受ける７ランジ９ａが一体形成されている。

また、このインタミーディット＠９の他端に、アクチュ
エータの一例で、且つ、外側の上記トランス板１２と一
体をなす油圧シリンダ２７が設けられている。

この油圧シリンダ２７内に、ピストン２７ａが介装され
ている。このピストン２７ａが上記インタミーディット
＠９にスリーブ２７ｂを介して挿通され、且つ、このピ
ストン２７ａ、スリーブ２７ｂの端部方向への移動がス
ナップリング２７ｃにて規制されている。

また、上記油圧シリンダ２７が、上記ピストン２７ａを
挟んで油圧室２７ｄとばね室２７ｅとに区画形成されて
、このばね室２７ｅにリターンスプリング２７ｆが介装
されている。

上記油圧室２７ｄに油圧が印加されると、上記上記油圧
シリンダ２７に一体の上記トランス板１２が上記インタ
ミーディット軸９のフランジ９ａの方向へ相対移動し、
上記摩擦車１３、上記摩擦板１０．１１、および、上記
トランス板１２を上記フランジ９ａの方向へ押付ける。

なお、符号２７ｇはスプリングリテーナである。

一方、上記出力Ｉｒ＊８の上記トランスミッションケー
ス１から突出した端部に、遊星歯車装置２８が組付けさ
れている。このＸｒ１足歯車装冒２８のサンギヤ２８ａ
が上記出力軸８の端部に枢支されており、このサンギヤ
２８ａと出力軸８の端部とが定容量セフティクラッチ２
９を介して連設されている。また、このサンギヤ２８ａ
に、プラネタリギヤ２８ｂを支承するキャリア２８ｃが
枢支されており、このキャリア２８ｃにリングギヤ２８
ｄが枢支されている。さらに、このリングギヤ２８ｄが
、上記トランスミッション入力軸６に＠着されたプラネ
タリ駆動ギヤ３０に噛合されている。

なお、上記定容量セフティクラッチ２９は、変速比無限
大付近で発生する過大な内部循環トルクを逃がすもので
ある。

上記トランスミッション入力軸６の回転力は、上記摩擦
車１３を介して上記出力軸８に正転で伝達される。一方
、上記リンーグギャ２８ｄに対しては上記プラネタリ駆
動ギヤ３０を介して逆転で動力が伝達される。

さらに、上記遊星歯車装置２８のキャリア２８Ｃに軸着
されたドライブギヤ３１が、アクスル軸３２に設けた周
知の差動歯車装置３３のクラウンギヤ３３ａに噛合され
ている。

一方、符号３４はコントロールユニットである。

このコントロールユニット３４の入力側に、イグニッシ
ョンコイル３５からのエンジン回転数信号Ｎ１図示しな
いスロットルナ１１ンバ下流側に設けられたバキューム
センサ３６からのバキューム信号Ｑ１アクセルペダル３
７の０Ｎ１０ＦＦを検出するアクセルスイッチ５ＷＡＣ
からのアクセルスイッチ信号Ａｃ、セレクトポジション
３８の各ポジションに設けられたニュートラルスイッチ
ＳＷＨ。

リバーススイッチＳＷＲ、ドライブスイッチ５ＷＤ１ス
ポーテイドライブスイツチｓｗｏｓなどのＯＮ１０ＦＦ
４ＮＭを出力して、セレクトモードを判別するセケクト
ボジョン信＠　Ｐ　ｓｅ、スピードメータ３９に設けら
れた車速センサ４０からの車速信号Ｓ、および、上記摩
擦車１３の位置を検出する変速比検出ポテンショメータ
４１からの変速比検出信号ｉが入力される。

また、符号４２はバッテリであり、上記イグニッション
コイル３５にイグニッションスイッチ５ＷＩＧを介して
接続されている。

また、上記コントロールユニット３４の出力側から、上
記変速制御モータ２６に内蔵されている切換えリレーに
正転信号あるいは逆転信号が出力されるとともに、上記
油圧シリンダ２７の油圧室２７ｄに対するオイルの供給
ｍを制御するデユーティソレノイド４２へ動作パルスが
出力される。

なお、上記変速制御モータ２６にはバッテリ４２から上
記イグニッションスイッチＳ　Ｗ　ＩＧを経て抵抗Ｒを
介して動作電圧が供給される。

また、上記油圧シリンダ２７には、上記オイルポンプ５
がレギュレータバルブ４３、上記デユーチインレノイド
４２を介して連通されている。さらに、上記レギュレー
タバルブ４３に上記始動クラッチ７が連通され、エンジ
ン回転数の上昇に伴う油圧の上昇により、この始動クラ
ッチ７が自動的に接続される。

次に、上記コントロールユニット３４の構成を説明する
。

エンジン負荷検出手段３４ａでは、エンジン回転数信号
Ｎとバキューム信号Ｑから負荷状態を演算し、変速比演
算手段３４ｂに負荷信号を出力する。

また、マツプ選択手段３４Ｃでは、アクセルスイッチ信
号ＡＣとセレクトポジション信号Ｐｓｅを取入れ、ＲＯ
Ｍに記憶されている複数のマツプから該当マツプを選択
する。

このマツプは、セレクトポジション３８のセレクトモー
ド、および、アクセルペダル３７の０Ｎ１０ＦＦ動作に
応じた数だけ設けられており、その各々のマツプには各
運転領域ごとの目標変速比係数を負荷と車速から予め実
験などにより求めて記憶しである。

そして、このマツプ選択手段３４ｃで選択されたマツプ
の選択信号が上記変速比演算手段３４ｂに出力される。

この変速比演算手段３４ｂでは、上記負荷信号、および
、車速センサ４０からの車速信号Ｓから、上記選択マツ
プの該当変速比係数を取出し、目標変速比を演算して変
速比設定手段３４ｄへ目標変速比信号を出力する。

この変速比設定手段３４ｄでは、ＦＪ擦車１３の位置を
検出する変速比検出ポテンショメータ４１からの変速比
信号ｉにて現在変速比を検出し、上記変速比演算手段３
４ｂで演算された目標変速比との差を求める。そして、
その演算値を変速比増減信号として、バッフ７アンブ３
４ｅ１および、押圧力演算手段３４ｆへ出力する。

その結果、上記バッファアンプ３４ｅに接続する変速制
御モータ２６の切換えリレー（図示せず）に、上記変速
比設定手段３４ｄで演算された差に基づく正転あるいは
逆転信号が出力される。

一方、上記押圧力演算手段３４ｆには、上記変速制御モ
ータ２６の負荷検出信ｑが入力される。

この変速制御モータ２６が過負荷状態になると、イグニ
ッションスイッチ５ＷＩＧから過大電流が供給される。

この電流値を抵抗Ｒの両端の電位差から測定し、上記押
圧力演算手段３４ｆの基準電圧値と比較することにより
、変速制御モータ２６の負荷状態を検出する。

そして、上記押圧・力１４０手段３４ｆ’では、上記変
速比増減信号と負荷検出信号から、油圧シリンダ２７に
対する最適動作圧を演算りる。

すなわち、上記変速制御モータ２６が回転して変速動作
する際の摩擦車１３と各ｒＰＪｔａ板１０．１１および
トランス板１２との間の押圧力を制御し、動力を伝達し
ながら変速動作がむりなく行える上記油圧シリンダ２７
の押圧力を割出し、デユーティ比演算手段３４０に押圧
力信号として出力する。

このデユーティ比演算手段３４ｑには、上記セレクトポ
ジション信号Ｐｓｅが入力され、セレクトモードがニュ
ートラルにセットされているかどうかが判別される。上
記セレクトポジション３８がニュートラルの場合、上記
押圧力演算手段３４ｆの出力信号に拘らず、デユーティ
ソレノイド４２へＯＦＦ信丹金山力し、上記摩擦車１３
と、各摩擦板１０．１１、および、トランス板１２との
間の押圧力を解機、動力伝達を遮断する。

一方、上記セレクトポジション３８がニュートラル以外
のポジションにセットされている場合、上記デユーティ
比演詐手段３４ａからデユーチインレノイド４２へ動作
パルス幅を出力する。

このデユーティソレノイド４２が動作すると、オイルポ
ンプ５からレギュレータパルプ４３を介し圧送されるオ
イルが上記デユーティソレノイド４２の動作パルス幅に
応じて、油圧シリンダ２７の油圧室２７ｄに送給される
。

次に、上記構成による車輌用無段変速装叡の動作につい
て説明する。

始動時、図示しないスタータにて始動リングギヤ４を回
転させると、この始動リングギヤ４を軸着する入力軸３
を介しエンジン２が起動する。ところで、始動時の上記
入力軸３に連設するオイルポンプ５の油圧は低く、この
オイルポンプ５からの油圧にて動作する始動クラッチ７
はＯＦＦ状態にあり、上記入力軸３の回転力がトランス
ミッション入力軸６に伝達されることはない。

そして、上記エンジン２が起動し、エンジン回転数が次
第に上昇すると、上記オイルポンプ５の油圧も次第に上
昇し上記始動クラッチ７が接続され、上記エンジン２の
駆動力が入力軸３、始動クラッチ７を介して上記トラン
スミッション入力軸６に伝達される。

すると、このトランスミッション入力軸６にスプライン
結合されている駆動１？擦板１０が回転し、この回転力
がキャリア１４にピボットベアリング１５介して支承さ
れている摩擦車１３を介して、インタミーディット軸９
にスプライン結合されているトランス板１２が同方向へ
回転する。そして、このトランス板１２の回転力が他方
の摩擦車１３を介して被駆動摩擦板１１に伝達され、こ
の被駆ａ＊ｔ＊板１１をスプライン結合する出力軸８が
同方向へ回転する。

その結果、この出力＠８の回転力が、その端部に枢支さ
れている遊星歯車装置２８のサンギヤ２８ａに定容量セ
フティクラッチ２９を介して伝達され、このサンギヤ２
８ａが同方向へ回転する。

一方、この遊星歯車装置２８のリングギヤ２８ｄが、上
記トランスミッション入力軸６に軸着されているプラネ
タリ駆動ギヤ３０に噛合されている。よって、上記リン
グギヤ２８ｄと上記サンギヤ２８ａとは互いに逆方向へ
回転する。

そして、この遊星歯車装＠２８のキャリア２８ＣにＩＮ
１着するドライブ−１！ヤ３１に噛合する差動歯車装置
３３のクラウンギヤ３３ａが回転し、アクスル軸３２に
駆動力が伝達される。

ところで、上記遊星歯車装置２８の変速比は次式で求め
ることができる。

Ｎｒ　＋（Ｚｓ　／Ｚｒ　）　Ｎ５＝（１＋Ｚｓ　／Ｚｒ　）ＮＣ・・・・・・■（Ｚｓ　
／Ｚｒ　）−γ・・・とおけば、Ｎｒ　＋７ＮＳ　＝　
（１＋γ）Ｎｃ　　・・・・・・■、’、Ｎｃ　−（Ｎ
ｒ　＋７Ｎｓ　）／　（１＋７）＝■ここで、　　Ｎ「
：リングギャ２８ｄの回転数ＮＳ：サンギヤ２８ａの回
転数ＮＣ：キャリア２８ｃの回転数Ｚ「：リングギャ２８ｄの歯数ＺＳ：サンギヤ２８ａの歯数上記リングギヤ２８ｄは逆方向へ回転しているので、そ
の回転数を−Ｎｒとすれば、上記■式は、Ｎｃ　−（−
Ｎｒ　＋７ＮＳ　）／　（１＋γ）・・・・・・■とな
る。

上記０式から、上記サンギヤ２８ａと上記リングギヤ２
８ｄの回転数差により、上記キャリア２８Ｇは以下の表
に示す動作をする。

但し、上記入力軸３の回転を一定とし、且つ、キャリア
２８ｃの正転方向を前進（＋ＮＣ）とする。

一方、上記エンジン２が駆動す為と、コントロールユニ
ット３４にて、変速制御モータ２６と変速制御モータ２
６に対する制御信号を、既述した動作手順に従って演算
する。

上記変速制御モータ２６のスピンドル２６ａの回転力は
、ウオーム２５、ウオームホイール２４、ピニオン２１
を介して一対の回転ナツト１８に伝達される。そして、
この回転ナツト１８に螺合するコントロールロッド１７
を介して主１シリア１４がガイドロッド１６に支持され
ながら、第１図の水平方向へ移動する。

すると、このキャリア１４に支承されている摩擦ｔ１１
３の摺接位置が移動し、上記遊星歯車装置２８のサンギ
ヤ２８ａとリングギヤ２８ｄとの間に絶対値における回
転数差が生じ、その回転数差により加速、減速を含む前
進、あるいは、停止、または、後退を設定することがで
きる。

その結果、トルクに応じた最適変速比が無段階に設定さ
れる。

上記コントロールユニット３４では、例えば、セレクト
ボジシミン３８がＤｓ　　（スポーティドライブ）モー
ドにセレクトされている場合、Ｄ（ドライブ）モードに
セレクトされている場合に比し、常に高いトルクの回転
数で走行できようにすることができる。また、後退の場
合は、高い変速比に固定して、変速は行わないようにす
ることもできる。

一方、エンジン２が稼動すると、上記オイルポンプ５の
油圧がレギュレータバルブ４３、デユーティソレノイド
４２を介して油圧シリンダ２７の油圧室２７ｄに印加さ
れる。すると、ピストン２７ａが上記インタミーディッ
ト軸９に固定されているため、上記油圧シリンダ２７が
第１図の下方ヘリターンスプリング２７ｆの付勢力に抗
して相対移動する。

そして、この油圧シリンダ２７に一体の外側のトランス
板１２が、上記インクミーディット軸９に沿って移動し
、各トランス板１２、駆動摩擦板１０、被駆動＊振板１
１を摩擦車１３を介して抑圧する。その結果、上記トラ
ンスミッション入力軸６の回転力が上記出力軸８に摩擦
力により伝達される。

一方、変速時に上記摩擦車１３が移動づる場合、上記コ
ントロールユニット３４が上記デユーティソレノイド４
２に制御信号を出力し、上記油圧シリンダ２７の押圧力
を、上記ｓｔｐ車１３が動力伝達しながら移動できるよ
うな圧力に制御する。

すなわち、上記コントロールユニット３４の押圧力演算
手段３４ｆで検出された変速制御モータ２６の負荷に基
づき、この変速制御モータ２６に過大負荷がかからない
範囲に上記押圧力を制御する。

以上の結果、上記変速制御モータ２６と、上記油圧シリ
ンダ２７の動作を上記コントロールユニット３４でｉ、
ＩＪ　ｉｌＤすることにより、変速比を負荷に応じて無
段階に制御することできる。

なお、上記摩擦板１０，１１．　トランス板１２、およ
び、摩ＦＩＡ車１３を増加すれば、より高い伝達効率を
得ることができる。

また、変速制御モータ２６は油圧シリンダでもよく、ま
た、油圧シリンダ２７はデユーティソレノイド自体であ
ってもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、エンジンに連設置
る入力軸に軸装された複数の駆動Ｊ！！擦板振板アクス
ル軸に連設する出力軸に軸装された複数の被駆動摩擦板
との間にｆｌＪｉ２２車が介装され、さらにこのＦｊ擦
車がエンジンの負荷状態に応じて摩擦板のラジアル方向
へ動作させるアクチュエータに連設さ・れ、また上記摩
擦板のスラスト方向には、上記アクチュエータの動作に
連動して上記摩擦板と上記Ｊ！？！擦車との間の押圧力
を制御する他のアクチュエータが配設されているので、
Ｐｉ！擦車を使用しながら高い伝達効率を得ることがで
き、その上、負荷に応じた変速比を容易に制御すること
ができるばかりでなく、動力伝達しながら変速操作する
ことができるなど優れた効果が秦される。

また、構造が簡単であるため、取扱カー容易で１ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は車輌用無段変
速装置の要部断面図、第２図は変速部の拡大図、第３図
は第１図の■−■断面図、第４図は第３図のＩＶ−ｒＶ
断面図、第５図は車輌用無段変速装置のシステム全体図
、第６図は車輌用無段変速装置の構成図、第７図はコン
トロールユニットのブロック図、第８図は油圧系のブロ
ック図である。２・・・エンジン、６・・・入力軸、８・・・出力軸、
１０・・・駆動摩擦板、１１・・・被駆動摩擦板、１３
・・・摩擦車、２６・・・アクチュエータ（変速制御モ
ータ）、２７・・・アクチュエータ（油圧シリンダ）、
３２・・・アクスル軸。Ｄ　　　− 第５図 −３４２＝

Claims

【特許請求の範囲】

エンジンに連設する入力軸に軸装された複数の駆動摩擦
板と、アクスル軸に連設する出力軸に軸装された複数の
被駆動摩擦車との間に摩擦車が介装され、さらにこの摩
擦車がエンジンの負荷状態に応じてラジアル方向へ動作
させるアクチュエータに連設され、また上記摩擦車のス
ラスト方向には、上記アクチュエータの動作に連動して
上記摩擦板と上記摩擦車との間の押圧力を制御する他の
アクチュエータが配設されていることを特徴とする車輌
用無段変速装置。