JPH0830522B2 - トロイダル形無段変速機を用いた自動変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車等の車両に適用されるトロイダル
形無段変速機を用いた自動変速装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のトロイダル形無段変速機としては、例えば特開
昭58−54262号公報に記載されているようなものがあ
る。そのトロイダル形無段変速機を自動車の自動変速機
として用いて、エンジンの駆動軸とトロイダル形無段変
速機の入力軸との間に発進クラッチを介在させた場合、
前進・後退切換ギヤを前進段にシフトした状態で発進ク
ラッチを切った時に自動車が後退したり、或いは前進・
後退切換ギヤを後退段にシフトした状態で発進クラッチ
を切った時に自動車が前進したりすると、駆動輪から駆
動力が入力されてトロイダル形無段変速機の入出力ディ
スクが逆転することになり、その結果、油圧による変速
制御機構が制御不能になるという問題点があった。

上記問題点を防ぐため、従来は前記発進クラッチとア
クスルシャフトとの間にワンウェイクラッチを介在さ
せ、このワンウェイクラッチの作動によって入出力ディ
スクの逆転を防止するようにしていた。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、この場合には、自動車が動いて前進・
後退切換ギヤが逆転することによりワンウェイクラッチ
がロックした状態でエンストを生じると、切換ギヤが抜
けなくなってシフトレバーをＤ（ドライブ）レンジ又は
Ｒ（リバース）レンジからＮ（ニュートラル）レンジ又
はＰ（パーキング）レンジへ切り換えることができなく
なる。一般に、自動車用自動変速機では発進時の安全性
を確保するため、Ｎレンジ又はＰレンジでなければエン
ジンを始動することができない構造となっていることか
ら、上記ワンウェイクラッチを設けた装置ではエンジン
を再始動することができないという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、前進・後退切換機構を前進段にシフトし
た状態で発進クラッチを切った時に自動車が後退した
り、或いは前進・後退切換機構を後退段にシフトした状
態で発進クラッチを切った時に自動車が前進したりした
時には、駆動輪とトロイダル形無段変速機との間を締結
しているクラッチを切って当該トロイダル形無段変速機
を逆転させないようにすると共に、前進・後退切換機構
を前進段又は後退段から他のエンジン始動が可能な位置
へ移動可能とすることにより、上記問題点を解決するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、この発明は、入力軸と走
行駆動装置の駆動軸とを発進クラッチを介して連結する
と共に、駆動輪に連結された出力軸と前記入力軸との間
を、トロイダル形無段変速機及び第１のクラッチを有す
る第１の動力伝達系と、前進・後退切換機構及び第２の
クラッチを有する第２の動力伝達系とで連結し、前記ト
ロイダル形無段変速機の出力側の逆転を防止するワンウ
ェイクラッチを設け、少なくとも前記前進・後退切換機
構で前進段又は後退段を選択している時に、前記発進ク
ラッチを切ることにより車両が当該選択方向と逆方向に
移動して前記ワンウェイクラッチがロックし且つエンジ
ンが停止した際に前進・後退切換機構を前進段又は後退
段から他のエンジン始動が可能な位置へ切換可能とする
ように前記第１のクラッチ及び第２のクラッチを選択的
に制御する制御装置を設けたことを特徴としている。

〔作用〕

而して、この発明では、前進段を選択しているときに
発進クラッチを切ったため車両が後退したり、或いは後
退段を選択しているときに発進クラッチを切ったため車
両が前進したことにより、ワンウェイクラッチがロック
してエンジンが停止した場合には、トロイダル形無段変
速機が逆転するのを防止すると共に、駆動輪とトロイダ
ル形無段変速機との間を締結している第１のクラッチ及
び第２のクラッチを選択的に制御してその動力伝達系を
遮断し、前進・後退切換機構を前進段又は後退段から他
のエンジン始動の可能な位置へ移動可能として、エンジ
ンの再始動を可能とする。

〔実施例〕

以下、この発明を添付した図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示すもので、前置エ
ンジン前輪駆動車に適用した概略説明図である。

まず、構成を説明すると、図中１が入力軸、２は中間
軸、３は出力軸であり、これらの三軸1,2,3は互いに平
行に配置され且つ図示しないハウジングに軸受を介して
夫々回転自在に支持されている。

上記入力軸１の軸方向の一端には、発進用クラッチ４
を介して、走行駆動装置の一具体例を示すエンジン５の
駆動軸６が断続可能に連結されていると共に、同軸方向
の中途部にはトロイダル駆動ギヤ７が固定され、さら
に、同軸方向の他側には、入力側切換部Ａが設けられて
いる。トロイダル駆動ギヤ７は、中間軸２に設けたトロ
イダル形無段変速機Ｂのトロイダル入力ギヤ８と常時噛
合している。

トロイダル形無段変速機Ｂは、中間軸２に回転自在に
支持され且つ外周部に前記トロイダル入力ギヤ８が一体
に形成されたローディングカム９と、同軸２に回転自在
に支持された入力ディスク10と、この入力ディスク10及
びローディングカム９の対向端面に夫々形成された周方
向へ波形に連続するカム面間に介在された複数個のロー
ディングローラ11と、同軸２に固定された出力ディスク
12と、この出力ディスク12及び入力ディスク10間に介在
された一対のパワーローラ13,14とから構成している。
上記入力ディスク10及び出力ディスク12の各対向端面
は、軸方向断面で見て半円形となるようにトロイダル面
に形成されており、このトロイダル面で形成されるトロ
イダルキャビティ内に前記パワーローラ13,14が傾転自
在に配設され、両パワーローラ13,14が両ディスク10,12
に転接されている。

また、前記入力側切換部Ａは、互いに入力軸１に回転
自在に支持された前進ギヤ15及び後退ギヤ16と、両ギヤ
15,16間に軸方向へ移動可能に介在されて前進ギヤ15に
常時噛合し且つ後退ギヤ16には選択的に噛合可能なスリ
ーブ17と、このスリーブ17を軸方向へ移動させるための
シフトフォーク18とから構成されている。そして、前進
ギヤ15と入力軸１との間には、例えば油圧によって切換
作動される湿式多板クラッチからなる第２のクラッチと
しての入力側クラッチ19を介在させている。入力側クラ
ッチ19は、入力軸１と一体に回転するドライブプレート
19aと、前進ギヤ15と一体的に回転するフリクションプ
レート19bとからなり、液圧装置40から供給される液圧
力によってON.OFF制御される。

41は、液圧装置40を駆動制御するための制御装置であ
り、例えば入出力インタフェース回路、演算処理装置、
記憶装置等を有するマイクロコンピュータを具えて構成
され、この制御装置41から出力される制御信号に基づい
て液圧装置40が入力側クラッチ19及び後述する出力側ク
ラッチ25に液圧力を付与する。

制御装置41のマイクロコンピュータには、例えば変速
機の出力軸の回転数を検出して車速に対応した車速信号
を出力する車速センサ42と、エンジン５の回転数を検出
して駆動状態を表すエンジン回転数信号を出力するエン
ジン回転数センサ43と、スロットル弁の開度を検出して
そのスロットル開度に応じたスロットル開度信号を出力
するスロットル開度センサ44と、変速機のシフトポジシ
ョンを検出してそのシフトポジションに対応したシフト
ポジション信号を出力するシフトポジションセンサ45と
が接続されていて、それらの車速信号，エンジン回転数
信号，スロットル開度信号及びポジション信号に基づい
て制御装置41が制御信号を出力する。

また、上記入力側切換部Ａは、出力軸３に設けた出力
側切換部Ｃと連動するよう構成されている。この出力側
切換部Ｃは、出力軸３に回転自在に支持された前進ギヤ
20及び後退ギヤ21と、両ギヤ20,21間に軸方向へ移動可
能に介在して前記スリーブ17と一体に移動して一方のギ
ヤに選択的に噛合され且つ入力軸１と回転方向へ一体を
なすスリーブ22と、このスリーブ22を軸方向へ移動させ
るためのシフトフォーク23とから構成されている。そし
て、前進ギヤ20が直接入力側前進ギヤ15と常時噛合して
いると共に、後退ギヤ21は、図示しない中間ギヤ（この
ギヤは、前進時の回転方向に対して逆転させるために用
いられる。）を介して入力側後退ギヤ16と常時噛合して
いる。

また、出力軸３にはクラッチ入力ギヤ24が回転自在に
支持されていて、このクラッチ入力ギヤ24と出力軸３と
の間には、前記入力側クラッチ19と同様の湿式多板クラ
ッチからなる第１のクラッチとしての出力側クラッチ25
を介在させている。この出力側クラッチ25は、出力軸３
と一体に回転するドライブプレート25aと、クラッチ入
力ギヤ24と一体に回転するフリクションプレート25bと
からなり、前記液圧装置40から供給される液圧力によっ
てON・OFF制御される。

さらに、クラッチ入力ギヤ24には、中間軸２と一体に
回転するトロイダル出力ギヤ26が常時噛合している。そ
して、中間軸２には、エンジン５の駆動力を出力軸３側
へ伝えることはできるが、これとは逆の出力軸３から入
力されるトルクをエンジン側に伝達することはできない
ワンウェイクラッチ27を設けており、これにより中間軸
２の逆転、すなわちトロイダル形無段変速機Ｂの逆転を
防止している。さらにまた、出力軸３には出力ギヤ28が
固定されていると共に、この出力ギヤ28にはデフ入力ギ
ヤ29が常時噛合されていて、このデフ入力ギヤ29に連動
するディファレンシャルギヤ30及びアクスルシャフト31
を介して、出力軸３に伝えられたトルクが駆動輪32であ
る前輪32に伝達される。

なお、上記トロイダル駆動ギヤ７と、トロイダル形無
段変速機Ｂと、中間軸２と、トロイダル出力ギヤ26と、
クラッチ入力ギヤ24と、第１のクラッチとしての出力側
クラッチ25とで動力がトロイダル部を通る第１の動力伝
達系を構成していると共に、第２のクラッチとしての入
力側19と、入力側切換部Ａと、出力側切換部Ｃと、中間
ギヤとで動力がトロイダル部を通らない第２の動力伝達
系を構成している。また、入力側切換部Ａと、出力側切
換部Ｃと、中間ギヤとで前進・後退切換機構を構成して
いる。

次に、作用について説明する。

今、車両を発進させるため、図示しないイグニッショ
ンキースイッチを投入してエンジンを駆動すると共に、
制御装置41を作動させると、車速センサ42からの車速信
号とエンジン回転数センサ43からのエンジン回転数信号
とスロットル開度センサ44からのスロットル開度信号と
シフトポジションセンサ45からのシフトポジション信号
とが当該制御装置41に供給されるようになる。

この状態から、車両を前進走行させるため、図示しな
いシフトレバーの作動を介してこれに連動する入力側シ
フトフォーク18及び出力側シフトフォーク23を作動さ
せ、入力側スリーブ17と入力側前進ギヤ15との噛合を確
保しつつ、出力側スリーブ22を出力側前進ギヤ20に噛合
させると、その前進段にシフトされている状態を表すシ
フトポジション信号が制御装置41に入力され、これによ
り制御装置41が液圧装置40に制御信号を出力する。その
結果、液圧装置40が、出力側クラッチ25のみを作動（O
N）するように液圧力を出力するため、入力側クラッチ1
9が非作動（OFF）状態を保持する一方、出力側クラッチ
25が作動状態となってクラッチ入力ギヤ24と出力軸３と
が回転方向に一体となる。

この状態から、運転者が発進クラッチ４を接続してエ
ンジン５の駆動軸６と入力軸１とを連結すると、エンジ
ン５により発生した駆動力が発進クラッチ４を介して入
力軸１に伝達され、この入力軸１からトロイダル駆動ギ
ヤ７、トロイダル入力ギヤ８、ローディングカム９、ロ
ーディングローラ11、入力ディスク10、パワーローラ1
3,14及び出力ディスク12を介して中間軸２に伝達され、
さらに、出力側クラッチ25が締結されているため当該中
間軸２と一体のトロイダル出力ギヤ26からクラッチ入力
ギヤ24及び出力側クラッチ25を介して出力軸３に伝達さ
れる。これと同時に、入力軸１と一体に入力側クラッチ
19のドライブプレート19aと前進ギヤ15及び20も回転す
るが、当該入力側クラッチ19が切られているため、この
回転部分には回転力は伝達されない。

従って、出力軸３は、トロイダル形無段変速機Ｂを介
して伝達さたトルクにより回転駆動され、そのトロクが
出力するギヤ28からデフ入力ギヤ29、ディファレンシャ
ルギヤ30及びアクスルシフト31を介して駆動輪である前
輪32に伝達され、これにより車両が前進走行を開始す
る。そして、パワーローラ13,14を傾転させ、入力ディ
スク10との接触中心から中間軸２の軸心線までの距離
を、出力ディスク12との接触中心から中間軸２の軸心線
までの距離より長くすると、その傾転量に応じて車速が
上昇する。このような変速状態が、一般に言うＤ（ドラ
イブ）レンジである。

しかる後、車速が予め設定された基準車速値に達する
と、制御装置41からの制御信号が変化して出力側クラッ
チ25が切られ、その後、入力側クラッチ19が接続され
る。すると、クラッチ入力ギヤ24から出力軸３へのトル
ク伝達が不能となる一方、入力軸１と一体に回転する入
力側クラッチ19のドライブプレート19aからフリクショ
ンプレート19bにトルクが伝達され、このフレクション
プレート19bと一体の入力側切換部Ａの前進ギヤ15か
ら、これに噛合する出力側切換部Ｃの前進ギヤ20に伝達
され、さらに、この前進ギヤ20に噛合するスリーブ22か
ら出力軸３へと伝達される。このような変速状態が、所
謂OD（オーバドライブ）レンジである。

次に、車両を後退させるときには、シフトレバーをＲ
（リバース）レンジにシフトし、シフトフォーク18,23
の作動を介して入・出力切換部A,Cの各スリーブ17,22を
後退ギヤ16,21に夫々噛合させる。すると、その後退段
を表すポジション信号が制御装置41に入力され、これに
より制御装置41が液圧装置40に制御信号を出力し、出力
側クラッチ25が切られると共に、入力側クラッチ19が接
続される この状態から、運転者が発進クラッチ４を接続してエ
ンジン５の駆動軸６と入力軸１とを連結すると、入力軸
１に伝達された駆動力が入力側クラッチ19から入力側切
換部Ａの後退ギヤ16に伝達され、この後退ギヤ16から中
間ギヤを介して出力側切換部Ｃの後退ギヤ21に伝達さ
れ、これに噛み合うスリーブ22から出力軸３へと伝達さ
れる。その結果、第２の動力伝達系を介して出力軸３が
前進時と逆方向に回転駆動され、それが駆動輪32に伝達
され、車両が後退する。

以上が、この発明の係わる自動変速装置の通常の作動
である。

かかる自動変速装置において、Ｄレンジにシフトして
いる状態で発進クラッチ４を切ることにより車両が後退
すると、駆動輪32から入力された駆動力がアクスルシャ
フト31、ディファレンシャルギヤ30、デフ入力ギヤ29及
び出力ギヤ28を介して出力軸３に伝達され、この出力軸
３から出力側クラッチ25、クラッチ入力ギヤ24及びトロ
イダル出力ギヤ26を介して中間軸２に伝達される。その
ため、中間軸２が逆転すると、これに設けられたワンウ
ェイクラッチ27が作動して中間軸２の逆転を阻止する。

このとき、急激な荷重の負荷によりエンジン５が停止
すると、制御油圧が零となり油圧作動の出力側クラッチ
25が切られ、出力軸３及び第１の動力伝達系間が遮断さ
れる。その結果、動力を伝達しないフリーな状態となる
ため、シフトレバーの動作が可能となり、Ｄレンジから
エンジン始動の可能なＮレンジ又はＰレンジへシフトす
ることができる。

そこで、ＤレンジからＮレンジ又はＰレンジへシフト
することにより、その後、エンジン５を再始動すること
ができる。しかる後、再びＤレンジへシフトしてから、
前述したようにして車両を前進させると、ワンウェイの
クラッチ27のロックが自動的に解除される。

また、Ｒレンジへシフトしている状態で発進クラッチ
４を切ることにより車両が前進すると、駆動輪32から出
力軸３に伝達された駆動力が出力側切換部Ｃの後退ギヤ
21、スリーブ22及び中間ギヤから入力側切換部Ａの後退
ギヤ16、スリーブ17、入力側クラッチ19、入力軸１、ト
ロイダル駆動ギヤ７、トロイダル入力ギヤ８、ローディ
ングカム９、入力ディスク10、パワーローラ13,14及び
出力ディスク12を介して中間軸２に伝達され、これによ
り中間軸２が逆転する。これにより、中間軸２に設けら
れたワンウェイクラッチ27の作動により、中間軸２の逆
転が阻止される。

このとき、同様に急激な荷重の負荷によりエンジン５
が停止すると、制御油圧が零となり油圧作動の入力側ク
ラッチ19が切られて出力軸３及び入力軸１間が遮断され
る。その結果、動力伝達系が動力を伝達しないフリーな
状態となるため、シフトレバーの動作が可能となり、Ｒ
レンジからＮレンジ又はＰレンジへシフトすることがで
きるようになる。

そこで、ＲレンジからＮレンジ又はＰレンジへシフト
してからエンジン５を再始動し、しかる後、再びＲレン
ジへシフトして車両を後退させると、ワンウェイクラッ
チ27のロックが自動的に解除される。

而して、この実施例では、駆動輪32から入力される駆
動力を受けてトロイダル形無段変速機Ｂの逆転を防止す
るワンウェイクラッチ27がロックされ、且つエンジンが
停止すると、駆動輪32とトロイダル形無段変速機Ｂとの
間を連結しているクラッチが切られるため、前進・後退
切換機構が前進段又は後退段からＮレンジ又はＰレンジ
のエンジン始動可能な位置へ切り換えることができるよ
うになる。そこで、Ｎレンジ又はＰレンジへシフトする
ことにより、エンジンを再始動させることができる。従
って、前進・後退切換機構を前進段に入れた状態で発進
クラッチ４を切ることにより車両が後退したり、或いは
後退段に入れた状態で発進クラッチ４を切ることにより
車両が後退した場合にも、トロイダル入出力ディスクが
逆転されることがなく、さらに、エンストを生じても迅
速にエンジンを再始動することができる。

なお、上記実施例であ、走行駆動装置としてエンジン
を適用した例について説明したが、これに限定されるも
のではなく、電動機その他の動力発生装置を用いること
ができることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、前進段
を選択しているときに発進クラッチを切ったため車両が
後退したり、或いは後退段を選択しているときに発進ク
ラッチを切ったため車両が前進したことにより、ワンウ
ェイクラッチがロックしてエンジンが停止すると、駆動
輪とトロイダル形無段変速機との間を締結している第１
のクラッチ及び第２のクラッチを選択的に制御してその
動力伝達系を遮断し、トロイダル形無段変速機が逆転す
るのを防止すると共に、前進・後退切換機構を前進段又
は後退段から他のエンジン始動可能な位置へ移動できる
構成とした。そのため、トロイダル形無段変速機の逆転
を確実に阻止することができると共に、エンストを生じ
た時にも迅速に対応することができ、速やかにエンジン
を再始動させて、車両をスムースに再発進させることが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す説明図である。 １……入力軸、２……中間軸、３……出力軸、４……発
進クラッチ、５……エンジン（走行駆動装置）、６……
駆動軸、10……入力ディスク、12……出力ディスク、1
3,14……パワーローラ、15,20……前進ギヤ、16,21……
後退ギヤ、19……入力側クラッチ（第２のクラッチ）、
25……出力側クラッチ（第１のクラッチ）、27……ワン
ウェイクラッチ、40……液圧装置、41……制御装置、42
……車速センサ、43……エンジン回転数センサ、44……
スロットル開度センサ、45……シフトポジションセン
サ、Ａ……入力側切換部、Ｂ……トロイダル形無段変速
機、Ｃ……出力側切換部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸と走行駆動装置の駆動軸とを発進ク
   ラッチを介して連結すると共に、駆動輪に連結された出
   力軸と前記入力軸との間を、トロイダル形無段変速機及
   び第１のクラッチを有する第１の動力伝達系と、前進・
   後退切換機構及び第２のクラッチを有する第２の動力伝
   達系とで連結し、前記トロイダル形無段変速機の出力側
   の逆転を防止するワンウェイクラッチを設け、少なくと
   も前記前進・後退切換機構で前進段又は後退段を選択し
   ている時に、前記発進クラッチを切ることにより車両が
   当該選択方向と逆方向に移動して前記ワンウェイクラッ
   チがロックし且つエンジンが停止した際に前進・後退切
   換機構を前進段又は後退段から他のエンジン始動が可能
   な位置へ切換可能とするように前記第１のクラッチ及び
   第２のクラッチを選択的に制御する制御装置を設けたこ
   とを特徴とするトロイダル形無段変速機を用いた自動変
   速装置。