JPH05296312A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転入力によりポンプを駆動しその吐出圧で
モータを回転させるように構成され、構造簡単で小型軽
量化が可能であると共に変速特性を変えることが可能で
あり、変速操作が容易であって効率が良く、安価である
無段変速機を提供する。 【構成】 この発明の無段変速機（１）は、回転により
駆動されるベーンポンプ（３）と、その吐出圧を受けて
駆動され回転力を出力すると共に流出流体をベーンポン
プ（３）へ戻すように構成されたベーンモータ（５）
と、ベーンポンプ（３）とベーンモータ（５）の各ハウ
ジング（７，９）をそれぞれのベーンロータ（３５，３
７）に対する偏心方向に移動可能に支持する支持手段
（１７，１９）と、ハウジング（７，９）を移動操作し
それぞれの偏心量を変えてベーンモータ（５）の出力回
転数を調節する変速操作手段（２３３，２３５）とを備
えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両などに用いられ
る無段変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＨＳＴ（静油圧無段変速機）は操作性と
制御性の良さや小型で大きなトルク容量が得られる等、
多くの利点を持つことから広く用いられる。ＨＳＴは基
本的にエンジンにより回転駆動される油圧ポンプとこの
ポンプの吐出圧により駆動される油圧モータとを備えて
いる。

【０００３】「パワーデザイン、１９９１、（２９
巻）、第１号、Ｐ９〜Ｐ１７の特集」にはポンプとモー
タとに斜板式ピストンポンプと斜板式ピストンモータと
を用いたＨＳＴが記載されている。図１０はこれと類似
構成のＨＳＴを示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１０のように、斜板
式の各ピストンポンプ３０１とピストンモータ３０３と
を用いたＨＳＴは斜板３０５の傾角を調節してピストン
ポンプ３０１の吐出圧や吐出油量を変化させピストンモ
ータ３０３の回転数を変えて変速するものであり、傾角
の調節機構や逆止弁３０７などが必要であって構造が複
雑であり、高価である。又、摩擦損失が大きく、効率が
悪い。又、ピストンモータ３０３の斜板３１１の傾角は
固定式であって、傾角調整ができないから、一定の変速
特性しか得られない。

【０００５】そこで、この発明は、回転入力によりポン
プを駆動しその吐出圧でモータを回転させるように構成
され、構造簡単で小型軽量化が可能であって、効率が良
く、安価であると共に変速操作が容易であって、（請求
項１および請求項２）、かつ変速特性を変えることが可
能である（請求項２）無段変速機の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明の無段変速機
は、回転入力により駆動されるベーンポンプと、その吐
出圧を受けて駆動され回転力を出力すると共に流出流体
をベーンポンプへ戻すように閉回路構成とされたベーン
モータと、これらのベーンポンプとベーンモータの各ハ
ウジングをそれぞれのベーンロータに対する偏心方向に
移動可能に支持する支持手段と、これらのハウジングを
連動移動操作し各偏心量を変えてベーンモータの出力回
転数を調節する操作手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】また、第２の発明の無段変速機は、回転入
力により駆動されるベーンポンプと、その吐出圧を受け
て駆動され回転力を出力すると共に流出流体をベーンポ
ンプへ戻すように閉回路構成とされたベーンモータと、
これらのベーンポンプとベーンモータの各ハウジングを
それぞれのベーンロータに対する偏心方向に移動可能に
支持する支持手段と、これらのハウジングをそれぞれ独
立に移動操作しそれぞれの偏心量を変えてベーンモータ
の出力回転数を調節する変速操作手段とを備えたことを
特徴とする。

【０００８】

【作用】回転入力によりベーンポンプが駆動され、その
吐出圧によりベーンモータが駆動されて回転力が出力さ
れる。

【０００９】第１の発明の無段変速機では、ベーンポン
プとベーンモータの変速操作手段によりハウジングを連
動して移動操作するとそれぞれのベーンロータの偏心量
が変化し、ポンプの吐出量とモータの回転数とが連続的
に変わる。こうして無段変速が行われる。

【００１０】また第２の発明の無段変速機では、ベーン
ポンプとベーンモータの各変速操作手段により各ハウジ
ングを移動操作するとそれぞれのベーンロータの偏心量
を独立に変えることができる。例えば、ベーンポンプの
偏心量を一定にした状態でベーンモータの偏心量を変え
ると、ベーンモータの回転数が連続的に変化して無段変
速が行われる。又、ベーンポンプの偏心量を他の一定量
に保った状態でベーンモータの偏心量を変えると変速特
性が変わる。こうして、変速特性を変えることができ、
原動機と被駆動機とに好適な変速特性を選択することが
できる。

【００１１】ベーンポンプとベーンモータとを用いた構
成は簡単であり、小型軽量化が可能であり、安価であ
る。又、変速操作手段による変速操作は容易であり、軽
負荷領域においては斜板式のピストンポンプとピストン
モータよりも摩擦損失が少なく、効率がよい。

【００１２】

【実施例】図１と図２により第１の発明の第１実施例の
説明をする。

【００１３】この実施例は車両においてエンジンの駆動
力を補機に伝達する無段変速機に用いられている。な
お、符号を付していない部材等は図示されていない。

【００１４】図１と図２のように、この無段変速機１は
ベーンポンプ３とベーンモータ５とを備えている。

【００１５】図２のように、ベーンポンプ３とベーンモ
ータ５の各ハウジング７，９はケーシング１１の円筒溝
１３，１５内に回転自在に収められている。図１のよう
に、各ハウジング７，９の外周には互いに噛合った歯車
１７，１９が設けられ、図２のようにベーンポンプ３の
歯車１７はコントロールモータ２１のロータ軸２３に固
定された歯車２５と噛合っている。こうして、各ハウジ
ング７，９はコントロールモータ２１により連動回転す
るように構成されている。円筒溝１３，１５と歯車１
７，１９とにより支持手段が構成され、コントロールモ
ータ２１と歯車２５により操作手段が構成されている。

【００１６】各ハウジング７，９の内周にはカムリング
２７，２９が形成されており、これらとケーシング１１
との間に形成され作動油が満たされた油圧室３１，３３
にはロータ３５，３７（ベーンロータ）が配置されてい
る。これらのロータ３５，３７はそれぞれと一体の軸部
３９，４１を介してケーシング１１に回転自在に支承さ
れている。各軸部３９，４１とケーシング１１の間には
シール４３，４５が配置されてオイル洩れを防止してい
る。

【００１７】図１に示すように各ロータ３５，３７には
放射状の溝４７，４９が設けられ、これらの溝４７，４
９にはそれぞれベーン５１，５３が径方向移動自在に係
合している。図２のようにケーシング１１には油路５
５，５７が設けられ、ベーンポンプ３の吐出側とベーン
モータ５の流入側とを連通し、ベーンモータ５の流出側
とベーンポンプ３の吸込側とを連通している。

【００１８】ベーンポンプ３のベーン５１はロータ３５
の回転により遠心力でカムリング２７に押付けられ、ベ
ーンモータ５ではベーンポンプ３の吐出圧の一部が溝４
９に導びかれベーン５３が背後から押圧されてカムリン
グ２９に押付けられるようにされている。

【００１９】こうして、無段変速機１が構成されてい
る。

【００２０】ベーンポンプ３はプーリ５９を介してエン
ジンに回転駆動され、ベーンモータ５はベーンポンプ３
の吐出圧をベーン５３に受けて回転駆動され、オルタネ
ータ６１を回転駆動すると共にプーリ６３を介してパワ
ーステアリング用のオイルポンプを回転駆動する。

【００２１】各ハウジング７，９の回転中心はカムリン
グ２７，２９の中心に対して偏心しており、コントロー
ルモータ２１により各ハウジング７，９が回転するとカ
ムリング２７，２９の中心は図１に示したような軌跡６
５，６７を描き、ベーンロータ３５，３７のカムリング
２７，２９に対する偏心が同時に変化する。図１のよう
に、ベーンポンプ３の偏心量を０にすると吐出量が０と
なり、ベーンモータ５の駆動が停止される。このときベ
ーンモータ５の偏心量は最大となっている。この状態か
らコントロールモータ２１により各ハウジング７，９を
回転させると、ベーンポンプ３の偏心量はしだいに増加
し、吐出量も増加する。同時にベーンモータ５の偏心量
はしだいに減少し、一定流入油量に対する回転数が増え
る。ベーンポンプ３の偏心量が最大となったとき、ベー
ンモータ５の偏心量は最小となる。こうして無段変速が
行われる。

【００２２】このように、ベーンポンプ３とベーンモー
タ５とを用い、各偏心量を連動調節して変速する構成
は、従来例に較べて簡単で安価であり、小型軽量化が可
能である。又、コントロールモータ２１による変速操作
は容易であり、作動油をベーンポンプ３とベーンモータ
５との間で循環させるようにしたから圧力損失が少ない
上にベーンポンプ３とベーンモータ５は斜板式ピストン
ポンプとピストンモータに較べて摩擦損失が少ないから
効率がよい。すべての油路をケーシング１１に形成し、
油圧ホースなどを用いないからユニットからの油洩れの
ような故障が生じない。

【００２３】次に、図３により第２実施例の無段変速機
６９の説明をする。なお、左右の方向は図３での左右の
方向であり、符号を付していない部材等は図示されてい
ない。

【００２４】この無段変速機６９はベーンポンプ７１と
ベーンモータ７３とを備えている。ベーンポンプ７１と
ベーンモータ７３の各ハウジング７５，７７はケーシン
グ７９の内周との間に形成された摺動部８１，８３（支
持手段）により左右方向移動自在に支持されている。ハ
ウジング７５，７７間にはカム８５が配置されており、
ケーシング７９の左右両端部にはハウジング７５，７７
をそれぞれカム８５に押付けるばね８７，８７が配置さ
れている。カム８５は軸８９を介してコントロールモー
タに連結され操作手段を構成しており、カム８５が回転
するとばね８７が伸びてハウジング７５が右へ移動しハ
ウジング７７が左へ移動する。

【００２５】各ハウジング７５，７７の内周のカムリン
グ９１，９３とケーシング７９との間には作動油が満た
された油圧室９５，９７が形成され、これらの油圧室９
５，９７にはロータ９９，１０１（ベーンロータ）が配
置されている。これらのロータ９９，１０１は軸１０
３，１０５を介してケーシング７９に回転自在に支承さ
れている。

【００２６】ロータ９９，１０１にはそれぞれ放射状の
溝１０７，１０９が設けられ、これらの溝１０７，１０
９にはそれぞれベーン１１１，１１３が径方向移動自在
に係合している。ケーシング７９にはベーンポンプ７１
の吸込口１１５と吐出口１１７及びベーンモータ７３の
流入口１１９と流出口１２１とが設けられ、吸込口１１
５と流出口１２１及び吐出口１１７と流入口１１９とは
ケーシング７９に設けられた油路により連通されてい
る。

【００２７】こうして、無段変速機６９が構成されてい
る。

【００２８】ベーンポンプ７１は軸１０３を介してエン
ジンに回転駆動され、ベーンモータ７３はベーンポンプ
７１の吐出圧をベーン１１３に受けて駆動され、回転力
を出力する。上記のように、カム８５の操作により各ハ
ウジング７５，７７が移動するとカムリング９１，９３
に対する各ロータ９９，１０１の偏心が同時に変化す
る。図３のようにベーンポンプ７１の偏心量を０にする
と吐出量が０となり、ベーンモータ７３の駆動が停止さ
れる。このときベーンモータ７３の偏心量は最大となっ
ている。又、ベーンポンプ７１の偏心量を増やすと、同
時にベーンモータ７３の偏心量が減少する。こうして無
段変速が行われる。

【００２９】第１実施例と同様に、この無段変速機６９
は構造が簡単で安価であり、小型軽量化が可能である。
又、変速操作が容易であり、効率がよい。

【００３０】次に、図４と図５とにより第３実施例の無
段変速機１２３の説明をする。なお、左右の方向は図４
での左右の方向であり、符号を付していない部材等は図
示されていない。

【００３１】この無段変速機１２３はベーンポンプ１２
５とベーンモータ１２７とを備えている。

【００３２】ベーンポンプ１２５とベーンモータ１２７
の各ハウジング１２９，１３１は一体に形成されてお
り、これらはケーシング１３３の内周に形成された摺動
部１３５，１３７（支持手段）により左右に移動自在に
支持されている。ケーシング１３３には図５に示す操作
レバー１３９の軸部１４１が揺動自在に支承されると共
に揺動軸１４３がハウジング１２９，１３１に設けられ
た長穴１４５に係合している。操作レバー１３９はコン
トロールモータにより矢印１４６のように揺動操作され
てハウジング１２９，１３１を左右に移動させる。操作
レバー１３９とコントロールモータにより操作手段が構
成されている。

【００３３】各ハウジング１２９，１３１に設けられた
カムリング１４７，１４９とケーシング１３３との間に
は作動油が満たされた油圧室１５１，１５３が形成さ
れ、これらの油圧室１５１，１５３にはロータ１５５，
１５７（ベーンロータ）が配置されている。これらのロ
ータ１５５, １５７は軸１５９，１６１を介してケーシ
ング１３３に回転自在に支承されている。

【００３４】ロータ１５５，１５７にはそれぞれ放射状
の溝１６３，１６５が設けられ、これらの溝１６３，１
６５にはそれぞれベーン１６７，１６９が径方向移動自
在に係合している。ケーシング１３３にはベーンポンプ
１２５の吸込口１７１と吐出口１７３及びベーンモータ
１２７の流入口１７５と流出口１７７とが設けられ、吸
込口１７１と流出口１７７及び吐出口１７３と流入口１
７５とはケーシング１３３に設けられた油路により連通
している。

【００３５】こうして、無段変速機１２３が構成されて
いる。

【００３６】ベーンポンプ１２５は軸１５９を介してエ
ンジンに回転駆動され、ベーンモータ１２７はベーンポ
ンプ１２５の吐出オイル圧により駆動され、回転力を出
力する。上記のように、操作レバー１３９の操作により
ハウジング１２９，１３１が移動するとカムリング１４
７，１４９に対する各ロータ１５５，１５７の偏心が同
時に変化する。図４のように、ベーンポンプ１２５の偏
心量を０にすると吐出量が０となり、ベーンモータ１２
７の駆動が停止される。このときベーンモータ１２７の
偏心量は最大となっている。又ベーンポンプ１２５の偏
心量を増加させると、同時にベーンモータ１２７の偏心
量が減少する。こうして無段変速が行われる。

【００３７】上記各実施例と同様に、この無段変速機１
２３は構造が簡単で安価であり、小型軽量化が可能であ
る。又、変速操作が容易で、効率がよい。又、第２実施
例と較べると、ばね８７を用いないだけハウジング１２
９，１３１の動きが正確で、従って変速制御が正確であ
る。

【００３８】つぎに、図６ないし図９により第２の発明
の無段変速機の一実施例の説明をする。

【００３９】この実施例は車両においてエンジンの駆動
力を補機に伝達する無段変速機に用いられている。な
お、左右の方向は図６ないし図８での左右方向であり、
符号を付していない部材等は図示されていない。

【００４０】図６ないし図８のように、この無段変速機
２０１はベーンポンプ２０３とベーンモータ２０５とを
備えている。

【００４１】ベーンポンプ２０３とベンモータ２０５の
各ハウジング２０７，２０９はケーシング２１１に設け
られたチャンバ２１３，２１５内に配置され、各チャン
バ２１３，２１５との間に形成された摺動部２１７，２
１９（支持手段）により左右移動自在に支持されてい
る。ハウジング２０７，２０９のそれぞれ左と右にはカ
ム２２１，２２３が配置されており、ケーシング２１１
とハウジング２０７，２０９との間にはハウジング２０
７，２０９をカム２２１，２２３に押付けるばね２２
５，２２７が配置されている。各カム２２１，２２３は
軸２２９，２３１を介してそれぞれのコントロールモー
タに連結されている。各カム２２１，２２３と各ばね２
２５，２２７と各コントロールモータとによりベーンポ
ンプ２０３とベーンモータ２０５の変速操作手段２３
３，２３５がそれぞれ構成されている。各ハウジング２
０７，２０９の内周２３７，２３９とケーシング２１１
との間には作動油が満たされた油圧室２４１，２４３が
形成され、これらの油圧室２４１，２４３にはベーンロ
ータ２４５，２４７が配置されている。これらのベーン
ロータ２４５，２７４は軸２４９，２５１を介してケー
シング２１１に回転自在に支承されている。ベーンロー
タ２４５，２４７にはそれぞれ放射状の溝２５３，２５
５が設けられ、これらの溝２５３，２５５にはそれぞれ
ベーン２５７，２５９が径方向移動自在に係合してい
る。ハウジング２０７，２０９側のベーン２５７，２５
９の先端には耐摩耗性を高める共にハウジング２０７，
２０９との接触状態を改善して油洩れを防ぐチップ２６
１，２６３が固着されている。軸２４９はエンジン側に
連結され、軸２５１は補機側に連結されている。

【００４２】ケーシング２１１にはベーンポンプ２０３
の吸込口２６５と吐出口２６７及びベーンモータ２０５
の流入口２６９と流出口２７１とが設けられており、吸
込口２６５と流出口２７１及び吐出口２６７と流入口２
６９とはケーシング２１１に設けられた油路を介して連
通されている。又、図６のようにハウジング２０７が最
も左側に寄り、ハウジング２０９が最も右側に寄った状
態で、ハウジング２０７とベーンロータ２４５との偏心
量及びハウジング２０９とベーンロータ２４７との偏心
量は最大（ａ_max ）になっている。図６の状態から各カ
ム２２１，２２３を回転させると各ばね２２５，２２７
が撓み、ハウジング２０７が右へ移動しハウジング２０
９が左へ移動して、各偏心量は減少する。

【００４３】こうして、無段変速機２０１が構成されて
いる。

【００４４】ベーンポンプ２０３はエンジンにより回転
駆動されベーンモータ２０５はベーンポンプ２０３の吐
出圧をベーン２５９に受けて駆動され、回転力を補機側
に出力する。ベーンポンプ２０３の吐出量は図６のよう
に偏心量がａ_max のとき最大であり、偏心量を小さくす
る程減少し偏心量を０にすると吐出量は０になる。又、
ベーンモータ２０５は偏心量がａ_max のときトルクが最
大になると共に、一定流入油量に対する回転数は最小に
なり、偏心量を最小にするとトルクは最小になると共
に、一定流入油量に対する回転数は最大になる。

【００４５】入力回転数を一定にした状態でベーンポン
プ２０３の偏心量を図６のようにａ_max に保ち、ベーン
モータ２０５の偏心量を変えると図９に示すグラフＡの
ようなトルク対出力回転数の特性（変速特性）が得られ
る。又、図７のようにベーンポンプ２０３の偏心量をａ
_max より小さいａ₁ にした状態でベーンモータ２０５の
偏心量を変えると、ベーンポンプ２０３の吐出量が減少
しただけグラフＡよりトルク及び出力回転数の小さいグ
ラフＢのような変速特性が得られる。グラフＣはベーン
ポンプ２０３の偏心量を図８のようにａ₁ より更に小さ
いａ₂ にしたときの変速特性である。

【００４６】このように、ベーンポンプ２０３とベーン
モータ２０５の偏心量を各変速操作手段２３３，２３５
で調節することにより変速特性を変えることができるか
らエンジンや補機の使用状態に応じて最適の変速特性を
選ぶことができる。変速特性を変えるにはベーンポンプ
２０３とベーンモータ２０５の偏心量を同時に変えても
よく、又上記の説明と反対にベーンモータ２０５の偏心
量を一定にした状態でベーンポンプ２０３の偏心量を変
えてもよい。

【００４７】ベーンポンプ２０３とベーンモータ２０５
とを用い、各偏心量を調節して変速する構成は、従来例
に較べて構造が簡単で安価であり、小型軽量化が可能で
ある。コントロールモータによる変速操作は容易であ
り、作動油をベーンポンプ２０３とベーンモータ２０５
との間で循環させるようにしたから圧力損失が少ない上
に、ベーンポンプ２０３とベーンモータ２０５は斜板式
のピストンポンプとピストンモータに較べて摩擦損失が
少ないから効率がよい。又、すべての油路をケーシング
２１１に成形し油圧ホースなどを使わないから、ユニッ
トからの油洩れのような故障が生じない。

【００４８】なお、ベーンポンプとベーンモータの各ハ
ウジングの外周を回転自在に支承すると共に内周を外周
に対して偏心させ、各ハウジングを回転させることによ
り偏心量を変えるように構成してもよい。

【００４９】

【発明の効果】入力側のベーンポンプと出力側のベーン
モータとで構成すると共に、第１の発明の無段変速機は
各ハウジングを連動して移動操作しベーンロータの偏心
量を調節するように構成したから，構造簡単で安価であ
ると共に、小型軽量化が可能であり、変速操作が容易
で、効率がよい。また第２の発明の無段変速機は、各ハ
ウジングを独立して移動操作しベーンロータの偏心量を
調節するように構成したから，構造簡単で安価であると
共に、小型軽量化が可能であり、変速操作が容易で、効
率がよく、広い範囲で変速特性を変えることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の第１実施例の断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】第１の発明の第２実施例の断面図である。

【図４】第１の発明の第３実施例の断面図である。

【図５】第３実施例の操作レバーの断面図である。

【図６】第２の発明の一実施例のベーンポンプとベーン
モータとの偏心量を最大にした状態を示す断面図であ
る。

【図７】第２の発明の一実施例のベーンポンプの偏心量
を図６より小さくした状態を示す断面図である。

【図８】第２の発明の一実施例のベーンポンプの偏心量
を図７より小さくした状態を示す断面図である。

【図９】一実施例の上記各図の状態でのトルク−出力回
転数特性を示すグラフである。

【図１０】従来例の断面図である。

【符号の説明】 １，６９，１２３，２０１ 無段変速機 ３，７１，１２５，２０３ ベーンポンプ ５，７３，１２７，２０５ ベーンモータ ７，９，７５，７７，１２９，１３１，２０７，２０９
ハウジング １３，１５ 円筒溝（支持手段） １７，１９ 歯車（支持手段） ２１ コントロールモータ（操作手段） ２５ 歯車（操作手段） ３５，３７，９９，１０１，１５５，１５７、２４５，
２４７ ベーンロータ ８１，８３，１３５，１３７，２１７，２１９ 摺動部
（支持手段） ８５，２２１，２２３ カム（操作手段） １３９ 操作レバー（操作手段） ２３３，２３５ 変速操作手段 ａ_max ，ａ₁ ，ａ₂ 偏心量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 光 栃木県栃木市大宮町2388番地 栃木富士産 業株式会社内 (72)発明者 朝日 雅彦 栃木県栃木市大宮町2388番地 栃木富士産 業株式会社内 (72)発明者 日向野 昇 栃木県栃木市大宮町2388番地 栃木富士産 業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転入力により駆動されるベーンポンプ
   と、その吐出圧を受けて駆動され回転力を出力すると共
   に流出流体をベーンポンプへ戻すように構成されたベー
   ンモータと、これらのベーンポンプとベーンモータの各
   ハウジングをそれぞれのベーンロータに対する偏心方向
   に連動して移動可能に支持する支持手段と、これらのハ
   ウジングを連動移動操作しそれぞれの偏心量を変えてベ
   ーンモータの出力回転数を調節する変速操作手段とを備
   えたことを特徴とする無段変速機。
2. 【請求項２】 回転入力により駆動されるベーンポンプ
   と、その吐出圧を受けて駆動され回転力を出力すると共
   に流出流体をベーンポンプへ戻すように構成されたベー
   ンモータと、これらのベーンポンプとベーンモータの各
   ハウジングをそれぞれのベーンロータに対する偏心方向
   に移動可能に支持する支持手段と、これらのハウジング
   をそれぞれ独立に移動操作しそれぞれの偏心量を変えて
   ベーンモータの出力回転数を調節する変速操作手段とを
   備えたことを特徴とする無段変速機。