JPH0378505B2

JPH0378505B2 -

Info

Publication number: JPH0378505B2
Application number: JP61054000A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takano; Nashi Matsuo
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1986-03-11
Filing date: 1986-03-11
Publication date: 1991-12-13
Also published as: US4779488A; US4858492A; JPS62209262A; US4864891A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は自動車、建設機械、農用機械、船舶等
におけるエンジン駆動伝動システム、特に変速シ
ステムに関するものである。（従来の技術）近時、自動車を始めとする動力においてイージ
ードライブを目的として自動変速システムが実用
化されており、そのニーズは年々高くなつている
が、従来よりの方式は流体トルコンシステムを活
用したものが実用に供されており、動力伝達効率
が悪く、又、構造が複雑で加工コストが高い等、
多くの欠点が存在する。そこで、近時、これらの欠点を解消するため、
特開昭59−93552号公報、特開昭59−89855号公
報、特開昭59−205040号、231244号各公報などに
より遊星歯車式変速装置が多数提案される一方、
エンジンよりの回転力をＶベルトと変速ベルトに
よりある変速比までは無段で変速し、それに加え
てクラツチによる切替えで有段の変速とを組合わ
せた方式が検討されている。（発明が解決しようとする問題点）ところで、後者のベルト式変速機構においては
遊星歯車式変速装置又は歯車変速ユニツト等から
なる副変速装置を用いずベルト変速システムのみ
で大きな変速比をもたせることが理想的である
が、例えば自動車などにおいては実使用時のエン
ジン回転数の領域が広く、通常、1000r.p.m〜
6000r.p.m以上で、又、一般に負荷トルクが大き
いことからベルトの性能上、大きなトルクを許容
するためには車の実走時最大トルク条件下、駆動
側Ｖ変速プーリの最小有効ピツチ径を大きくする
ことが要求される。ところが、逆に車の高速条件下では駆動側Ｖ変
速プーリの有効径が最大の条件下となるため、Ｖ
変速システムの変速幅が広い程、ベルトの最大ト
ルク条件下で許容される最小有効ピツチ径に対し
てその変速比分、駆動側変速プーリの最大有効ピ
ツチ径が大きくなり、エンジン回転数の高速領域
においてベルトの周速が非常に大きくなり、その
遠心力によりベルト伝達を不能とする難を有して
いた。本発明は叙上の如き事実に対処し、その難点を
打開することを課題とし、ベルト変速システムに
クラツチ、正逆転切替装置及び少なくとも２段の
変速比をもつ歯車式副変速装置を組合わせること
により、最終出力回転の正逆軸回転と、大きな変
速比、即ちベルト変速システムの無段変速比幅に
歯車式副変速装置による有段変速幅を乗じた分、
大きな変速幅の範囲を略無段階に変速せしめるこ
とを目的とするものである。（問題点を解決するための手段）しかして、上記目的を達成するための本発明の
特徴とするところを第１図に従つて説明すると、
以下の通りである。エンジン出力軸延長上の軸S₁に一体に設けた駆
動側Ｖベルト式変速プーリP₁と、従動軸S₂上に
一体に設けた従動側変速プーリP₂との間にＶベ
ルトＢを懸架し、エンジン出力延長上の軸S₁より
の回転を変速プーリP₁、ベルトＢ、変速プーリ
P₂を介して従動軸S₂に伝える。従動軸S₂の延長上には摩擦クラツチＣを設け、
その出力側クラツチ片６より延びる出力側筒状軸
S₁₀延長上に直結又はベアリング３０を介して歯
車G₁を直結の場合は一体に、ベアリング３０を
介する場合は回転自在に取り付ける。一方、前記歯車G₁に対向的に噛合う歯車G₂を
第１の出力軸S₃の延長上を設ける。そして、軸S₃
の延長上には更にスラスト方向自在で回転方向一
体の歯車G₆，G₈を設け、これに対向して第２の
出力軸S₄上に一体的な歯車G₇，G₉を設ける。歯車G₆，G₈は一体であり、外力により軸S₃上
をスラスト方向に移動し、第２の出力軸S₄上の歯
車G₇，G₉と選択的に噛合い、２段ギヤ変速を行
うことになる。なお、前記出力軸S₃，S₄はその間で回転方向を
自在とするために前記歯車G₂の軸の延長上に軸
S₃と一体に別の歯車G₄を設け、前記従動軸S₂上
の摩擦クラツチＣの出力側筒状軸S₁₀上で歯車G₁
の側部に歯車又はクラツチを介して取り付けられ
た歯車G₃を外力によつてスライドさせ、歯車G₃
と歯車G₄との間に逆転用遊車G₅を介在せしめて
伝動せしめる。以上のようにして変速プーリP₁，P₂によるＶ
ベルト式変速システムの変速比と、上記歯車式変
速装置の組合わせによりセミ無段変速的機能をも
たせて構成してなるものである。（作用）次に上記発明の装置にもとづく作用を説明す
る。摩擦クラツチＣをOFFとし、Ｖベルトによる
変速を最減速、出力回転方向左右切替用クラツチ
のうち、外力により歯車G₁とG₂とを噛み合わせ
たときを正回転、歯車G₃，G₄を歯車G₅を介して
連結噛合せしめたときを逆回転とし、正、逆何れ
かに噛合せしめた状態で、次にギヤ変速の噛合を
低速（Low）側の歯車G₈，G₉の噛合とし、常法
により変速プーリP₁，P₂の可動側プーリ片に推
力を与え、自動車に適用した場合について述べる
と、エンジン回転数、スロツトル開度、本発明出
力軸の回転数よりエンジンに生ずる負荷トルクを
代用特性として検出し、エンジンの出力特性、
又、車としての走行特性に適合するようにＶベル
ト式変速プーリP₁，P₂の可動側プーリ片に推力
を与え、ベルト速度の変速比を制御する。即ち、ベルト変速比が増速側へ向かい、最増速
又はそれに近い位置に達したとき、摩擦クラツチ
ＣをOFFとし、Ｖベルト変速を最減速又はそれ
に近い位置まで戻し、同時に歯車速度を高速
（High）側の歯車G₆，G₇の噛合になる如く外力、
例えばシフター移動、シリンダ推力移動などによ
り位置せしめた後、摩擦クラツチをONする。逆に上記の状態より本発明出力軸G₄の回転数
を低下させる場合、先ず摩擦クラツチＣをOFF
とし、歯車変速を歯車G₈G₉の噛合とし、同時に
Ｖベルト変速を最増速又はそれに近い位置に設定
した後、摩擦クラツチをONとする。（実施例）以下更に添付図面を参照し、本発明の実施例
を説明する。第１図は本発明に係る装置の１例を示し、同図
において、P₁はエンジン出力延長長上の軸S₁に
一体に取り付けられた駆動側Ｖベルト式変速プー
リ、P₂は前記変速プーリP₁に対向し、従動軸S₂
に一体に取り付けられた駆動側Ｖベルト式変速プ
ーリであつて、前記両変速プーリP₁，P₂間には
ＶベルトＢが懸架されてＶベルト式変速装置を構
成している。しかして、上記の構成においてエンジン出力軸
延長上の軸S₁及び従動軸S₂の延長上には夫々ベア
リング３１，３４，３２，３６，３８を介してギ
ヤケース１０が取り付けられていて、その内部に
後述する一連の歯車機構と摩擦クラツチＣが収納
されている。このうち、摩擦クラツチＣは前記従動軸S₂の延
長上に設けられ、入力側と出力側の両クラツチ
C₁，C₂よりなり、その出力側クラツチ片C₂の出
力側の筒状軸S₁₀は延長して従動軸S₂を被覆し、
その終端はギヤケース１０に設けられたベアリン
グ３６に回転可能に保持されており、中間にベア
リング３０を介して歯車G₁が回転自在に設けら
れている。なお、この歯車G₁はベアリングを介すること
なく、筒状軸S₁₀延長上に直結して設けてもよい
が、上記の如くベアリング３０を介した場合には
図示のように歯車G₁の側部に更に歯車g₁を設け、
該歯車g₁に対向的に筒状軸S₁₀の延長上に該軸と
スプライン、キーによりスラスト方向自在で、回
転方向に一体回転する歯車G₃の側部に設けた歯
車g₃を噛合させる。この両側部に設けた歯車g₁，g₃は第２図の如く
互いに噛合するクラツチg₁′，g₃′からなるドツグ
クラツチをもつて代替することを可能である。一方、前記ギヤケース１０内において、ベアリ
ング３３と３７，３５と３８に支持されて第１、
第２の出力軸S₃，S₄が設けられており、出力軸S₃
上に前記筒状軸S₁₀上の歯車G₁に対向的に噛合う
歯車G₂が配設されている。この歯車G₂は出力軸S₃と一体で、延長上に歯
車G₄を有しており、筒状軸S₁₀上の歯車G₃を外力
によつてスライドさせ歯車G₃と歯車G₄との間の
適宜逆転用遊車G₅を介在せしめて伝動可能とな
つている。又、前記出力軸S₃の延長上にはスプライン又は
キーによりスラスト方向自在で回転方向には一体
なる如く歯数の異なる両歯車G₆，G₈が一体に設
けられており、その歯車G₆，G₈に対向的に第２
の出力軸G₄の延長上に歯車G₇，G₉が一体に配設
されている。ここで、歯車G₆，G₈は一体であり、外力によ
り出力軸G₃上をスラスト方向に移動し、第１図
の如き歯車G₆とG₇が噛合した状態と、外力によ
り歯車G₆とG₈が右方に移動し、歯車G₈とG₉が噛
合することによつて２段のギヤ変速を行うことが
できる。以下に本発明装置のよりエンジン出力軸延長上
の駆動側の動力を出力側の軸より出力として取り
出す態様を列記する。 (イ) エンジン出力軸延長上に駆動側Ｖベルト式変
速プーリを設け、それに対向的に従動軸に従動
側変速プーリを設け、その従動軸と摩擦クラツ
チの入力軸とを連繋し、該クラツチの出力軸と
正逆転切替装置の入力軸とを連繋し、その切替
装置の出力軸と２段変速比をもつ副変速装置の
入力軸とを連繋し、その出力軸より出力を取り
出す。 (ロ) 前記(イ)において摩擦クラツチの出力軸と２段
変速をもつ副変速装置の入力軸とを連繋し、そ
の出力と正逆転切替装置の入力軸とを連繋し、
該切替装置の出力軸より出力を取り出す。 (ハ) エンジン出力軸延長上と、摩擦クラツチの入
力軸とを連繋し、その出力軸に駆動側変速プー
リを設け、それと対向的に従動軸に従動側変速
プーリを設け、その従動軸に正逆転切替装置の
入力軸を連繋し、切替装置の出力軸と２段変速
をもつ副変速装置の入力軸とを連繋し、その出
力軸より出力を取り出す。 (ニ) 前記(ハ)において従動軸と２段変速をもつ副変
速装置の入力軸とを連繋し、その出力と正逆転
切替装置の入力軸とを連繋し、切替装置の出力
軸より出力を取り出す。次に前記構成における摩擦クラツチについて説
明する。第３図は本発明装置に使用する多板摩擦クラツ
チの１例であり、入力側のクラツチ片となす段状
円筒体１が設けられており、これにはその内部に
摺動体２が収設されていて、円筒体１内壁と摺動
体２との間に第３図に示す如く軸内を貫通するオ
イル又はエヤー孔３よりオイル又はエヤーが注入
される圧力室４を形成してシリンダーを構成す
る。一方、円筒体１の内周面延長上にスプライン
又はキー溝５が設けられている。そして、一方、
上記シリンダーにはその内部において対向的に軸
S₂上に夫々ベアリングを介して出力側のクラツチ
片をなす段状支持体６が設けられ、その段状支持
体６には円筒部７と側壁部８が設けられて、円筒
部外面スプライン又はキー溝が設けられていて、
前記入力側クラツチ片の段状円筒体１の内周面の
スプライン又はキー溝と、出力側クラツチ片の段
状支持体６の円筒部外周面のスプライン又はキー
溝に交互に隣接する如く位置して摩擦板９が前記
スプライン又はキー溝に噛合うスプライン又はキ
ー溝を有して複数組配設されている。かくして、この多板摩擦クラツチ中のシリンダ
ー部に対しポートよりオイル又はエヤーを流入せ
しめて、その圧力によりシリンダー推力を生ぜし
めることにより前記摩擦板間に摩擦力を生ぜし
め、所謂、クラツチONとなし、それによつて軸
S₂と出力側摩擦クラツチ片の筒状軸S₁₀を連結さ
せることができる。なお、叙上は摩擦板９を複数組、配設した多板
型であるが、これは１組の単板型であつても可能
である。かくして、叙上の如き構成によりＶ変速プーリ
によりＶ変速システムの変速比と歯車変速の組合
わせにより所要の変速機能が達成されるが、今、
左右回転用歯車の減速比を無視し、Ｖベルト変速
システムによる変速比をR₁：１／R₁、歯車変速
による変速比をR₁：１／R₂とすると、R₁＝R₂の
ときのトータル変速幅はR₁ ⁴＝R₂ ⁴となる。本発明方式の場合、R₁≧R₂とすることが前記
歯車変速で低速、高速切替で摩擦クラツチＣを
ONにしたときのシヨツクをなくすことができる
が、R₁＞R₂とするときベルト変速比に比しトー
タルの変速幅が少なくなる。逆にR₁＜R₂とする
とトータル変速幅は多くとれるが高低切替時のシ
ヨツクは大きくなる。従つて、実用上は用途、目的によつてR₁とR₂
の関係を設計することが必要である。以下、更に実例を用い、本発明の全体のシステ
ムをさきの動力取り出し態様における(イ)の態様を
用いた場合と、一般的な変速システムであるベル
ト変速システムのみで設計する場合につして比較
する。なお、条件は次の通りである。エンジンの最大トルク
10^kg-m／3600r.p.m（エンジン）高速走行時トルク8^kg-m〜6000r.p.m（エンジン）ベルト重量 1.2Kg／ｍベルトの許容張力
380Kg／本（許容ベルト幅より） (イ) 本発明の場合ベルト変速システムによる変速比 2.239 歯車変速装置による変速比 1.8 (ロ) 比較対象ベルト変速システムによる変速比 4.03 叙上の条件において、許容張力をσ（Kg）、ベル
ト速度ｖ（ｍ／sec）、負荷Ｈ（ps）、ベルト重量
（Kg／ｍ）、ベルトの動摩擦係数μ、小プーリ中に
おけるベルトの接触角度θとするとき、（尚ベル
ト重量はスペース上許容できる最大ベルト幅のと
きの重量とする） σ＝75He〓〓／ｖ（e〓〓−１）＋Wv²／ｇまず、最高速時の条件で数値を代入すると、 Wv³／ｇ−σv＋75He〓〓／e〓〓−１＝０但しｇは重量の加速度 σ＝380、Ｈ＝８×6000／71667、Ｗ＝1.2、 θ＝150°、μ＝0.5 ここで許容ベルト速度ｖはｖ＝42ｍ／sesとな
る。このときの駆動側許容ピツチ径ＤはＤ＝60×10v／6000π＝60×10³×426000π＝133.7 このときの本発明に於ける最大トルク時の駆動
側変速プーリ有効ピツチ径は 133.7／√2.239＝89.4 そして、それのベルト変速システムのみによる
変速比は 133.7／√4.03＝66.6となる。又、最大トルク条件時のベルトに生ずる最大張
力は本発明のとき、 σ＝75H／ｖe〓〓／ｖ（e〓〓−１）＋Wv²／ｇ＝341（K
gｆ）但しｖ＝π89.4×36000／60×10³＝16.85ｍ／sec 比較対象のとき σ＝431 但しｖ＝π×66.6×36000／60×10³＝12.55ｍ
／ sec となり、本発明の場合は第１表に示す如く、最大
トルク時も最高速時も共にベルトの許容張力を満
足するが、従来方式の場合は所要Ｖ変速比が大き
いため最大トルク条件時の有効ピツチ径が小さく
なり、従つて、ベルトに生ずる最大張力が許容張
力を大幅にオーバーしてしまうため実用化できな
い。即ち、比較対象の場合、最大トルク時のベルト
有効ピツチ径をφ66.6より大きくすると、変速比
の関係上、当然最高速時の有効ピツチ径が大きく
なり、その分、ベルト遠心張力が増大し、ベルト
許張力をオーバーすることになり、その対策とし
てベルトの重量を軽くすることが必要であるが、
ベルトの横剛性も必要であり、ベルトの軽量化も
限度がある。即ち、従来方式に比し本発明の方式は相対的に
最大トルク時の駆動側ベルトの有効ピツチ径を大
きく、又、最大トルク時（最高速時）においては
駆動側ベルトの有効ピツチ径を小さく設計できる
こから、よりコンパクトに高耐久性を有するシス
テムの設計が可能となる。

【表】（発明の効果）本発明装置は上記の如き構成をなしたものであ
り、以上の方式により、 (1) 本発明のＶベルト変速システムと歯車変速シ
ステムを組合わせることにより必要なトータル
変速比に対して歯車変速を設けた分だけＶベル
ト変速比を小さく設計することが可能となり、
ベルトの許容最大周速より制限されるベルトの
プーリ中における有効最大プーリ径を大きくす
ることができるため、ベルトの耐久性を高め、
又、ベルトの変速時に於ける移動距離が短くな
るとこから変速時のレスポンスを良くするなど
顕著な効果を有する。 (2) Ｖベルト変速システムと歯車変速システムと
摩擦クラツチとの組合わせにより、公知のオー
トマチツク車に用いられているキツクダウン、
キツクアツプの機能を本発明の方式で充分に発
揮できる。これを自動車についてみると、第４図の如くで
ある。即ち、本発明の出力軸よりプロペラシヤフト、
デフアレンシヤルを介して車輪を回転させたると
きの車速と本発明の方式との関係を第４図に示し
ているが、スタートのＡ点よりアクセルをふみ込
み車速が上昇してＡ→Ｂに加速し、Ｂ点で摩擦ク
ラツチをOFFとして、Ｂ→Ｃ間で歯車（ギヤ）
変速を高速側へシフトし、摩擦クラツチをONす
ると、ギヤ変速比の増加分、Ｃ→Ｄ間でキツクア
ツプ効果を有する。そしてＤよりＥまで加速し、
その間でベルト変速も増速側へ移行する。Ｅ点よ
り急加速を必要と仮定するとき、Ｅ点で摩擦クラ
ツチをOFFとし、ベルト変速を増速側へ移行す
ると同時にギヤー変速を低速側へシフトし、摩擦
クラツチをONしエンジン回転をアツプさせるこ
とにより急加速させる、所謂、キツクダウン効果
を有する。Ｇ→Ｈまで急加速し、急加速を終わつ
た点Ｈで、摩擦クラツチをOFFとし、Ｈ→Ｉ間
でギヤ変速を増速側へ、ベルト変速を減速側に移
行したる後、摩擦クラツチをONし、Ｊ→Ｋ間必
要中高速条件下より車速を減速方向へ向かい、点
Ｋで摩擦クラツチをOFFとし、Ｋ→Ｌ間でギヤ
変速を低速側シフトさせ、Ｌ→Ｍ間で摩擦クラツ
チをONするとＬ→Ｍ間でエンジンブレーキを生
じ、Ｍ→Ｎまでエンジンブレーキを働かせて、停
止まで走行する如きシステムで最後のＬ→Ｍは所
謂、キツクダウン効果を有する。かくして、本発明装置によれば低燃費、小スペ
ースのオートマチツクドライブを可能にする変速
伝動システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る変速伝動装置の１例を示
す概要図、第２図は筒状軸延長上の歯車側部に設
けられるクラツチ例を示す図、第３図は摩擦クラ
ツチの１例を示す断面概要図、第４図は車速と本
発明方式の減速比との関係を示す図表である。 S₁……エンジン出力軸延長上の軸、S₂……従動
軸、S₃，S₄……出力軸、S₁₀……筒状軸、P₁，P₂
……変速プーリ、Ｂ……ベルト、G₁〜G₉……歯
車、１……段状円筒体、２……摺動体、３……オ
イル又はエヤー孔、４……圧力室、５……スプラ
イン又はキー溝、６……段状支持体、７……円筒
部、８……側壁部、９……摩擦板。

Claims

【特許請求の範囲】１エンジン出力軸延長線上の軸に駆動側Ｖベル
ト式変速プーリを設け、それに対向して従動軸上
に従動側Ｖベルト式変速プーリを設け、前記両変
速プーリ間にＶベルトと懸架してなる装置におい
て、前記従動軸延長上に摩擦クラツチを配設し、
該摩擦クラツチの出力側クラツチ片の出力側筒状
軸延長上に歯車を設けると共に、前記出力軸延長
線上の軸及び従動軸の延長上にベアリングを介し
て取り付けたギヤケース内に第１、第２の出力軸
をベアリングで支持して配設し、前記出力側筒状
延長上の歯車を第１出力軸に装着した正逆転切替
ギヤユニツトに係合可能とし、更に該第１出力軸
にその長手方向に対して移動可能に嵌装した歯車
と第２出力軸に装着した歯車とを選択的に係合可
能として少なくとも２段の変速比を有する歯車式
変速装置を具備せしめてなることを特徴とする動
力変速伝動装置。２摩擦クラツチが従動軸に同心一体に設けられ
た段状円筒体からなる入力側クラツチ片と、該段
状円筒体内部に圧力室を形成し、摺動可能に収設
された摺動体と、前記入力側にクラツチ片に対向
して従動軸にベアリングを介して回転自在に、か
つスラスト方向には夫々の軸と一体に設けられた
段状支持体からなる出力側クラツチ片と、段状円
筒体の内壁面と段状支持体の側壁との間で段状円
筒体の円筒部内面及び段状支持体の円筒部外面に
夫々形成されたスプライン又はキー溝に噛合して
互いに隣接し相互に配設された単数又は複数の摩
擦板とからなる摩擦クラツチである特許請求の範
囲第１項記載の動力変速伝動装置。３摩擦クラツチの出力側クラツチ片の筒状軸上
の係合体が歯車、チエーン用スプロケツト、歯付
ベト用歯付プーリ又はＶプーリであり、スプロケ
ツトにはチエーン、歯付ベルトには歯付ベルト、
ＶプーリにはＶベルトが併用されて伝動がなされ
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の動力変
速伝動装置。４Ｖベルト式変速装置による無段変速比と、少
なくとも２段の変速比を有する歯車式変速装置に
よる有段変速比とを乗じた変速比をＲとすると
き、総変速比が0.5R〜2.0Rの範囲である特許請
求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の動力変
速伝動装置。