JPH03249459A - 機械式無段変速機 - 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］ この発明は機械式無段変速機に係り、特にリングコーン
式無段変速機構と遊星差動歯車機構とを有し、これらリ
ングコーン式無段変速機構と遊星差動歯車機構との組合
せにより正逆回転及び停止の全範囲における任意の変速
比を無段階に操作する機械式無段変速機に関する。

［従来の技術］ 無段変速機としては、トルクコンバータとして知られる
流体式自動変速装置やＶベルト変速装置、あるいはＣＶ
Ｔとして知られるベルト式自動変速装置があり、その他
にはリングコーン式やバイエル式、傾斜円盤式等の機械
式無段変速装置等かある。

また、前記無段変速機としては、特開昭６３−４７９４
１号公報に開示されるものがある。この公報に開示され
る摩擦無段変速機は、リングコーン式のみの構成を有し
ており、円錐形転子の突出部はリテーナ上の長い孔に進
入している。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来の機械式無段変速機においては、リング
コーン式無段変速機構と遊星差動歯車機構との組合せた
ものがあり、正回転から停止を経て逆回転までの全範囲
における要求される任意の変速比を無段階に操作してい
る。

しかし、前記無段変速機構外周の第１ブレーキと遊星差
動歯車機構外周の第２ブレーキと有するものはなかった
。

このため、前記機械式無段変速機の前進高速時にロック
アツプ機能を生じせしめることができず、効率の低いリ
ングコーンを使用することとなり、回転力の伝達効率が
悪く、実用上不利であるという不都合がある。

また、前記機械式無段変速機によってフリークラッチ機
能を生じせしめることもできないことにより、停止中の
変速操作が不可能であり、使い勝手が悪いという不都合
がある。

更に、流体式トルクコンバータにおいては、Ｄレンジに
おけるアイドリング時に這出し現象であるクリープが生
ずものであり、安全性が低いことにより、より安全性の
高い機械式無段変速機が切望されていた。

［発明の目的］ そこでこの発明の目的は、上述不都合を除去するために
、無段変速機構を入力軸外周に設けるとともに、遊星差
動歯車機構を出力軸外周に設け、無段変速機構と遊星差
動歯車機構間に且つ入力軸に軸支した中間軸を設け、機
械式無段変速機の前進高速時に第１ブレーキを弛め且つ
第２ブレーキを締め付けてロックアツプ機能を生じせし
めるとともに第１及び第２ブレーキを夫々弛めてフリー
クラッチ機能を生じせしめるべく無段変速機構外周に第
１ブレーキを設けるとともに遊星差動歯車機構外周に第
２ブレーキを設けたことにより、機械式無段変速機の前
進高速時にロックアツプ機能を生じせめることかでき、
回転力の伝達効率を向上し得るとともに、フリークラッ
チ機能を生じせしめることもでき、停止中の変速操作を
可能とし得る機械式無段変速機を実現するにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するためにこの発明は、リングコーン式
無段変速機構と遊星差動歯車機構との組合せにより正逆
回転及び停止の全範囲における要求される任意の変速比
を無段階に操作する機械式無段変速機において、同一の
中心軸線を有する入力軸と中間軸と出力軸とを設け、前
記無段変速機構を入力軸外周に設けるとともに前記遊星
差動歯車機構を出力軸外周に設け、前記無段変速機構と
遊星差動歯車機構間に且つ前記入力軸に軸支した前記中
間軸を設け、前記機械式無段変速機の前進高速時に第１
ブレーキを弛め且つ第２ブレーキを締め付けてロックア
ツプ機能を生じせしめるとともに第１及び第２ブレーキ
を夫々弛めてフリークラッチ機能を生じせしめるべく前
記無段変速機構外周に第１ブレーキを設けるとともに前
記遊星差動歯車機構外周に第２ブレーキを設けたことを
特徴とする。

［作用コ 上述の如く構成したことにより、機械式無段変速機の前
進高速時に第１ブレーキを弛めるとともに、第２ブレー
キを締め付けた際には、ロックアツプ機能を生じせしめ
、回転力の伝達効率を向上しているとともに、第１及び
第２ブレーキを夫々弛めた際には、フリークラッチ機能
を生じせしめ、停止中の変速操作を可能としている。

［実施例］ 以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する
。

第１〜６図はこの発明の第１実施例を示すものである。

第２図において、２はリングコーン式の機械式無段変速
機、４は変速コントロールレバー６は変速コントロール
レバー４のアームである。

前記機械式無段変速機２は、第１図に示す如く、リング
コーン式無段変速機構８と遊星差動歯車機構１０とを有
し、これら機構８．１０の組合せにより正回転、停止、
逆回転の全範囲における任意の変速比を無段階に操作す
るものである。

つまり、前記機械式無段変速機２に、同一の中心軸線を
存する入力軸１２と中間軸１４と出力軸１６とが設けら
れ、前記リングコーン式無段変速機構８を入力軸１２外
周に設けるとともに、前記遊星差動歯車機構１０を出力
軸１６外周に設け、リングコーン式無段変速機構８と遊
星差動歯車機構１０間に且つ前記入力軸１２に軸支して
前記中間軸１４を設ける。

前記リングコーン式無段変速機構８は、複数個、例えば
３あるいは５個の浅い円錐形状のコーン１８を前記入力
軸１２の周囲に配設し、コーン１８の円錐の母線の一本
を入力軸１２に対して平行に配設するとともに、各コー
ン１８を互いに入力軸１２を中心として円周等間隔に配
設する。また、これらコーン１８に円形枠材であるリン
グ２０が外接すべく配設されている。

前記入力軸１２にトルクカム２２を設け、入力軸１２と
トルクカム２２とによりドライブホイール２４を結合し
、入力軸１２とドライブホイール２４間に生じたトルク
差を解消している。

また、前記ドライブホイール２４を、第１図において前
記コーン１８の右端側に配設するとともに、左端側には
ドリブンホイール２６を配設し、このドリブンホイール
２６を前記中間軸１４外周に軸支する。

前記入力軸１２の出力側端部にサンギヤ２８を設けると
ともに、中間軸１４のリングギヤ３０を設け、サンギヤ
２８とリングギヤ３０間に複数個の遊星歯車３２を設け
、この遊星歯車３２を前記出力軸１６に軸支する。

また、前記リングコーン式無段変速機構８のリング２０
外周にリング２０を入力軸１２の軸方向にスライド移動
可能に支持するセレーションドラム３４を設け、このセ
レーションドラム３４の外周にベルト状第１ブレーキ３
６を設けるとともに、前記遊星差動歯車機構１０のリン
グギヤ３０外周にベルト状第２ブレーキ３８を設ける。

前記第１ブレーキ３６は、ケース４０に対してリング２
０の回転を拘束するものであり、第２ブレーキ３８は、
ケース４０に対してリングギヤ３０の回転を拘束するも
のである。

そして、前記機械式無段変速機２の前進高速時に第１ブ
レー＋−３６を弛めてリング２０を入力軸１２の軸方向
にスライド移動可能とするとともに、リング２０の回転
をも自由とし、且つ第２ブレーキ３８を締め付はリング
ギヤ３０の回転を拘束してロックアツプ機能を生じせし
めるとともに、第１、第２ブレーキ３６．３Ｂを夫々弛
めてリング２０及びリングギヤ３０の回転を夫々自由と
しフリークラッチ機能を生じせしめるべく構成する。

また、前記機械式無段変速機２の入力軸１２とドライブ
ホイール２４との間にトルク差が生じた場合に、ドライ
ブホイール２４をコーン１８に押圧してリング２０、ド
リブンホイール２６、コーン１８、ドライブホイール２
４を互いに押圧し、ドライブホイール２４からの回転力
がコーン１８を介してリング２０及びドリブンホイール
２６に伝達されるものである。このとき、前記第１ブレ
ーキ３６によってリング２０を締め付けている場合には
、リング２０がケース４０に回転方向に拘束され、第５
図に示す如く、コーン１８は接点Ｒを転動回転中心とし
て、コーン１８のコーン軸４２の周りに自転しつつ入力
軸１２の周りに公転する。そして、ドリブンホイール２
６は、コーン１８によってドライブホイール２４と反対
方向に回転するものであり、このときのドリブンホイー
ル２６の角速度ωＮ（＝リングギヤ３０の角速度ωＣ）
は次式で求められる。

ωＮ＝ ωｃ＝−ωＡＸ　（Ｒａ　＠ｒ　２）／（Ｒｃ争ｒｌ） ここで、Ｒａ　／　ＲｃをＲとすれば、ωＮ＝ （りＣ＝−ｃｔ＋ＡＸＲ＠ｒ２／ｒｌ　　−−一■ただ
し、ωＡ：入力軸１２の角速度 （＝ドライブホイール２４の角速度） ＲＣ：　ドリブンホイール２６の半径 Ｒａ：　ドライブホイール２４の半径 ｒ１：コーン軸４２から見た接点Ｒと接点Ｍ間の距離 ｒ２：コーン軸４２から見た接点Ｒと接点Ｎ間の距離 なお、第１ブレーキ３６は締め付は状態とする。

前記トルクカム２２は、入力軸１２からの駆動トルクあ
るいはドリブンホイール２６側からの逆駆動トルクに略
比例した圧力を、接点Ｍ、　　Ｎ、　　Ｒに付与する働
きを有し、トルクの伝達を確実にするとともに、トルク
がない状態では各接点の圧力が小となることによってリ
ング２０の移動操作を軽くすることができるものである
。

前記遊星差動歯車機構１０の夫々の軸の角速度の関係は
次式で求められる。

ωＳ＝（ωＡ＋ｉ―　争ωＣ）／（１＋１ｓ）−−−■ ただし、ωＳ二出力軸１６の角速度 ｉｓ：Ｚｃ（リングギヤ３０の歯数）／Ｚａ（サンギヤ
２８の歯数） ２≦ｉｓ　＝Ｚｃ／Ｚａ＜１１ 前記リングコーン武勲段変速機構８の入力軸１２は、遊
星差動歯車機構１０のサンギヤ２８の駆動軸であり、リ
ングコーン武勲段変速機構８のドリブンホイール２６の
中間軸１４は遊星差動歯車機構１０の第２の駆動軸であ
るから、■を■に代入して、これらの機構を結合すると
、 ωＳ＝ωＡ／（１＋１ｓ） （１−ｉｌＩ　＊Ｒｅ　ｒ２／ｒ　１）−ｍ−■ と、■式が得られる。

この■式中の０内の１９、Ｒｓ　　ｒ　２　／　ｒ　１
　ノ夫々の価を適切に選択することにより、ωＳの価は
正、Ｏ（ゼロ）、負の範囲の価をとるものであり、ｌａ
　とＲは定まった価を有することによってｒ２／ｒｌＯ
価によって正回転、停止、逆回転を選択できるものであ
る。

そして、例えば、ｒ２＝０とすると、 ωＳ＝ωＡ／（１＋ｉａ）　　　　　−ｍ−■となり、
コーン１８に接するリング２０の接点Ｒがドリブンホイ
ール２６の接点に限りなく近い位置に移動し、たとえド
ライブホイール２４が回転しても、ドリブンホイール２
６の回転をケース４０に対して拘束することとなる。

このとき、前記遊星差動歯車機構１０は、単なる遊星歯
車３２による減速機構として作動する。

また、■式の０内をＯとなるように、 ｉ＠　ｅＲ＊　ｒ２／ｒ　１＝１　　　−−−■とすれ
ば、 ωＳＳ二 色なり、入力軸１２の回転の如何に係わらず、出力軸１
６の回転はＯとなる。これは変速機構における中立、あ
るいは減速比が無限大である状態を表す。

一般に、前記リングコーン武勲段変速機構８において、
Ｒｃ　／　Ｒａの価は略０．　７であり、また仮に中立
状態でのｒ２／ｒｌの価を０．　５とおけば、０式から
、 ｉｓ　　＝　１／　（０，７Ｘ０．　５）≠２．８６−
−−〇 の価を得る。この■を０式に代入すると、ωＳ＝ωＡ／
３．８８＝０．２５９ωＡ−ｍ−■ となり、前記機械式無段変速機２は正回転における最小
減速比が３゜８６となっていることを表している。そし
て、ｒ　２／　ｒ　１の価が０．　５よりも小であれば
正回転、０．５よりも大であれば逆回転となる。リング
コーン式の機械式無段変速機２においては通常略０．　
７以下の価で使用されるので、この範囲のｒ２／ｒ１を
用いてωＳ／ωＡの角速度比のグラフを描けば、第６図
に示す如き直線関係が成立するものである。

次に作用について説明する。

前記機械式無段変速機２の正回転時の最小減速比のステ
ージである前進高速時に第１ブレーキ３６を弛めるとと
もに、第２ブレーキ３８を締め付けた際には、第１ブレ
ーキ３６を弛めてリング２０を入力軸１２の軸方向にス
ライド移動可能とするとともに、リング２０の回転をも
自由として効率の低いリングコーンユニット側を切り離
し、且つ第２ブレーキ３８を締め付はリングギヤ３０の
回転を拘束して歯車機構側のみで回転力を伝達させ、ロ
ックアツプ機能を生じせしめる。

また、第１及び第２ブレーキ３Ｂ、３８を夫々弛めた際
には、第１、第２ブレーキ３８．３８を夫々弛めてリン
グ２０及びリングギヤ３０の回転を夫々自由とし、クラ
ッチを切った状態であるフリークラッチ機能を生じせし
める。

更に、前記第１ブレーキ３６を締め付けるとともに、第
２ブレーキ３８を弛めた際には、第１ブレーキ３６によ
ってリング２０を入力軸１２の軸方向にスライド移動可
能とするとともに、リング２０の回転を拘束するもので
ある。

これにより、前記機械式無段変速機２の前進高速時にロ
ックアツプ機能を生じせめることかでき、前進高速時に
効率の低いリングコーンを切り離すことができることに
よって回転力の伝達効率を向」ニジ得て、実用上有利で
ある。

また、前記機械式無段変速機２によってフリークラッチ
機能を生じせしめることができることにより、停止中の
変速操作を可能とすることができ、使い勝手を向上し得
るものである。

更に、停止ステージにおいては、理論的に減速比が無限
大となることにより、エンジンブレーキの効果が大とな
り、無負荷回転状態となって流体式トルクコンバータの
Ｄレンジにおけるアイドリング時の這出し現象であるク
リープが生ずるのを簡単に防止することができ、安全性
を向上させ得る。

更にまた、設定された変速比の範囲の中で、正回転、停
止、逆回転の間のあらゆる変速比が無段階且つ連続的に
設定できるとともに、−本の変速コントロールレバー４
で容易に操作できるものである。

第７図はこの発明の第２実施例を示すものである。この
第２実施例において上述第１実施例と同一機能を果たす
箇所には同一符号を付して説明する。

この第２実施例の特徴とするところは、遊星歯車５０の
回転軸５２を入力軸１２の出力側端部に設けた回転体５
４により軸支するとともに、ドリブンホイール２６をサ
ンギヤ２８に固定した点にある。

すなわち、遊星差動歯車機構５６は、サンギヤ２８と、
リングギヤ３０と、遊星歯車５０と、回転軸５２により
遊星歯車５０に連絡される第１歯車５８と、この第１歯
車５８に噛合すべく出力軸１６に設けられる第２歯車６
０とからなるものである。

また、第７図に示す如く、ドリブンホイール２６は、中
間軸１４に固定されるサンギヤ２８に固定すべく設けら
れる。

さすれば、右側の入力軸１２から入力された駆動トルク
の略１／４は前記遊星差動歯車機構５６に直接伝達され
るとともに、残りの略３／４はリングコーン式無段変速
機構８に伝達され、これらの機構５６．８を介して出力
軸１６に伝達されるものである。

これにより、上述第１実施例と同様に、前記機械式無段
変速機２の前進高速時にロックアツプ機能を生じせめる
ことができ、回転力の伝達効率を向上し得て、実用上有
利である。

また、上述第１実施例と同様に、フリークラッチ機能を
生じせしめることができることにより、停止中の変速操
作を可能とすることができる。

更に、減速比が無限大となることにより、エンジンブレ
ーキの効果が大となり、無負荷回転状態となって流体式
トルクコンバータのＤレンジにおけるアイドリング時の
這出し現象であるクリープが生ずるのを簡単に防止する
ことができる。

［発明の効果コ 以上詳細に説明した如くこの発明によれば、無段変速機
構を入力軸外周に設けるとともに、遊星差動歯車機構を
出力軸外周に設け、無段変速機構と遊星差動歯車機構間
に且つ入力軸に軸支した中間軸を設け、機械式無段変速
機の前進高速時に第１ブレーキを弛め且つ第２ブレーキ
を締め付けてロックアツプ機能を生じせしめるとともに
第１及び第２ブレーキを夫々弛めてフリークラッチ機能
を生じせしめるべく無段変速機構外周に第１ブレーキを
設けるとともに遊星差動歯車機構外周に第２ブレーキを
設けたので、機械式無段変速機の前進高速時にロックア
ツプ機能を生じせめることができ、回転力の伝達効率を
向上し得て、実用上有利である。また、前記機械式無段
変速機によってフリークラッチ機能を生じせしめること
ができることにより、停止中の変速操作を可能とするこ
とができ、使い勝手を向」ニし得る。更に、減速比が無
限大となることにより、エンジンプレーキノ効果が大と
なり、アイドリング時の這出し現象であるクリープが生
ずるのを簡単に防止することができ、安全性を向上させ
得る。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図はこの発明の第１実施例を示し、第１図は機
械式無段変速機の前進操作時のｒ２／ｒ１＝０の正転最
小減速比位置の断面図、第２図は機械式無段変速機の概
略斜視図、第３図は中心線上部にフリークラッチ機能を
生じさせた状態と中心線下部にロックアツプ機能を生じ
させた状態とを夫々示す機械式無段変速機の概略断面図
、第４図は機械式無段変速機の後退操作時のｒ２／ｒｌ
〉０．５の逆転位置の断面図、第５図は機械式無段変速
機の概略図、第６図はｒ２／ｒｌとωＡ／ωＳ（減速比
）とωＳ／ωＡの角速度比との関係を示す図である。 第７図はこの発明の第２実施例を示す機械式無段変速機
の概略図である。 図において、２は機械式無段変速機、４は変速コントロ
ールレバー　６はアーム、８はリングコーン式無段変速
機構、１０は遊庁差動歯車機構、１２は入力軸、１４は
中間軸、１６は出力軸、１８はコーン、２０はリング、
２２はトルクカム、２４はドライブホイール、２６はド
リブンホイール、２８はサンギヤ、３０はリングギヤ、
３２は遊星歯車、３４はセレーションドラム、３６は第
１ブレーキ、３８は第２ブレーキ、４０はケースである
。 特　　　許　出願人　　鈴木自動車工業株式会社代　理
　人　弁理士　　西　　郷　　義　　美第３ 国 ｒｍ　　〒肛　恢Ｌ １１Ｕ町りＹ−ご 第 図 第６図 ｒ２／ｒ１ 第 １’￥７ ６ 手続主甫正書：（方式） 平成２年　４月１１日 １、事件の表示 特願平２−０４８１９８号 ２、発明の名称 機械式無段変速機 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　静岡県浜名郡可美村高塚３００番地名称（２
０８）鈴木自動車工業 株式会社 ４、代　理　人　〒１０１　　ｂ　　０３−２９２−４
４１１　　（代表）住　所　　東京都千代田区神田小川
町２丁目８番地６、補正の対象

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、リングコーン式無段変速機構と遊星差動歯車機構と
   の組合せにより正逆回転及び停止の全範囲における要求
   される任意の変速比を無段階に操作する機械式無段変速
   機において、同一の中心軸線を有する入力軸と中間軸と
   出力軸とを設け、前記無段変速機構を入力軸外周に設け
   るとともに前記遊星差動歯車機構を出力軸外周に設け、
   前記無段変速機構と遊星差動歯車機構間に且つ前記入力
   軸に軸支した前記中間軸を設け、前記機械式無段変速機
   の前進高速時に第１ブレーキを弛め且つ第２ブレーキを
   締め付けてロックアップ機能を生じせしめるとともに第
   １及び第２ブレーキを夫々弛めてフリークラッチ機能を
   生じせしめるべく前記無段変速機構外周に第１ブレーキ
   を設けるとともに前記遊星差動歯車機構外周に第２ブレ
   ーキを設けたことを特徴とする機械式無段変速機。