JPS59124436A - 車両用無段変速機 - 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】 本発明はＶベルト式無段変速機を用いた車両用無段変速
機に関する。

Ｖベルト式無段変速機、クラッチなどの発３！！装置、
前進後進切換機構およびディファレンシャル機構からな
る車両用無段変速機は、たとえば特開昭５７−２９８４
５号公報に示されるような２軸式とした場合はつぎのよ
うな欠点がある。

ａ）発進装置として、湿式多板ブレーキを前後進で２ケ
用いており、これをすべらせながら発進する。したがっ
て大きな熱容量を必要とするため、ブレーキディスクの
枚数が多くなり、必ず大きな冷却機能を必要とする。

ｂ）前後進切り換えとファイナルリダクション用に用い
ているプラネタリギアトレインの反力要素をブレーキで
制御するため入力トルクに対し、大きな反りがブレーキ
に作用し、大きなトルク容石が必要となる。

Ｃ）ａ）で述べたように通常、フリクションスタートと
よばれる発進方法を行なうため、坂路での発進制御がむ
ずかしい。

ｄ）オイルポンプを用いているため、変速機入力エネル
ギーの一部をオイルポンプに食われ、動力損失がある。

ｅ）ブレーキによるひきづり抵抗がある。

本発明の目的は、これらの欠点を解決するとともに、従
来の無段変速機の機能を備えた、軽量、コンパクト、低
コストな無段変速機を提供することにあり、このためつ
きのような手段を行なっている。

イ）発進＠置としてフルードカップリング、トルクコン
バータなど流体継手、または遠心式ロックアツプクラッ
チ付流体継手を用いた。

口）流体継手冷却手段として、クランクシャフト中空部
よりエンジンオイルポンプにて供給されるエンジンオイ
ルを用いた。

ハ）前後進切り換え装置として、従来から手動変速機で
用いられているタイプのドッグクラッチ（かみ合いクラ
ッチ）を用いてメカニカルなブレーキ装置とした。

二）変速制御機構として、トーショナルコイルスプリン
グと、電磁ブレーキを用いた。

ホ）前後進切り換え、ニュートラル（Ｎ）→ドライブ（
Ｄ）、ニュートラル（Ｎ）→リバース（Ｒ）切り換えを
確実にブーるため、エンジン負圧によるザーボ機構を利
用した２重巻きタイプのブレーキバンドを用いた。これ
によって流体継手によって起こるクリープを防止し、ド
ッグクラッチ（ブレーキ）の断続を容易にする。

つぎに本発明を第１図に示す実施例に基づき説明する。

１はエンジン、１０は変速機ケース、１１はエンジンの
出力軸（クランク軸）、２はＶベルト式無段変速機、３
はエンジンとＶベルト式無段変速機との間に配された流
体継手であり、本実施例では直結クラッヂ付フルードカ
ップリングを用いている。

４は前進後進切換機構、５はディファレンシャル機構で
ある。

Ｖベルト式無段変速機２は、前記エンジン出力軸と同軸
心上で直列して配されているエンジンがわ端が閉じた中
空の入力軸２１、入力軸と平行して並列されたＶベルト
式無段変速機の中空の出力軸２２、入力軸２１上に設け
らた入力プーリ２３、中空の出力軸２２上に設けられた
出力プーリ２４、入力プーリ２３および出力プーリ２４
の間を伝動するＶベルト２５、入力プーリ２３の実効径
を変化させるサーボ機構２Ｇ、出力プーリ２４の実効径
を変化させるサーボ機構２１、入力プーリに設けられた
カム機構２８からなる。

入力軸２１は、軸心は中空とされベアリング２１１およ
び２１２により変速機ケース１０に回転自在に支持され
るとともに、エンジンがわに段２１３、他方がわに外周
スプライン２１４および先端ねじ２１５が形成されてい
る。

出力軸２２は、軸心は中空とされ、本実施例では後記す
る固定７ランジのスリーブと一体に形成されベアリング
２２１および２２２により変速機ケース１０に回転自在
に支持されている。

入力プーリ２３は、一端（図示右端）はスラストベアリ
ング２１６を介して前記入力軸の段２１３に当接され、
他端外周には外周スプライン２３１とキー溝２３２が設
けられたスリーブ状部２３３と、スリーブ状部２３３と
一体に形成され外周に入力軸の回転速度検出のためのス
リット２３４が周設された７ランジ部２３５とからなる
固定フランジ２３Ａ１該固定フランジ２３Ａのスリーブ
部２３３に軸方向に変位自在に外嵌され、内周壁に前記
固定フランジのキー溝２３２と対応するキー溝２３Ｇが
形成されるとともに外周壁に第１のねじである被動ねじ
２３７が設けられたスリーブ状ハブ部２３８と、該ハブ
部２３８と一体に形成された７ランジ部２３９とからな
る可動フランジ２３Ｂ１キー溝２３２および２３６内に
入れられ固定フランジ２３Ａと可動７ランジ２３Ｂとの
軸方向の変位を許容するとともに軸まわりの回転を一体
的に行なうためのボールキー２３０および可動７ランジ
２３Ｂの外周から他方がわに筒状に延して形成したブレ
ーキドラム２３Ｇと該ブレーキドラム２３Ｃ外周に巻設
した２重巻きタイプのブレーキバンド２３Ｄとからなる
バンドブレーキ６からなる。

出力プーリ２４は、外周にキー溝２４１、スプライン２
４２、ねじ２４３、およびスプライン２４９が形成され
、出力軸２２と一体に形成されたスリーブ状部２４４と
、該スリーブ状部２４４と一体に形成された７ランジ部
２４５とからなる固定７ランジ２４Ａと、該固定フラン
ジ２４Ａのスリーブ部２４４に軸方向への変位自在に外
嵌され、内周に前記キー溝２４１と対応するキー溝２４
５０が設けられ、外周に第１のねじである被動ねじ２４
６が形成されたスリーブ状ハブ部２４７と該ハブ部２４
１と一体に形成されたフランジ部２４８とからなる可動
７ランジ２４Ｂ１およびキー溝２４１および２４５０内
に入れられ固定７ランジ２４Ａと可動フランジ２４Ｂと
の回転を一体的に行なうためのボールキー２４０からな
る。

Ｖベルト２５は、それぞれ前記入力プーリ２３１３よび
出力プーリ２４の固定７ランジ２３Ａおよび間室フラン
ジ２４Ａと可動フランジ２３Ｂおよび可動７ランジ２４
Ｂのなす■字形の作用面に当接し摩擦面を形成する作用
面２５１および２５２が両側に設けられている。

入力プーリのサーボ機構２６は、前記入力プーリの可動
７ランジ２３Ｂの被動ねじ２３７に螺合する第２のねじ
である駆動ねじ２６１が内周に形成され、一端はスラス
トベアリング２６５を介して後記するカム機構の他方の
カムレース２８１に当接された可動フランジの駆動子で
あるスリーブ２６２、該スリーブ２６２とケース１０と
の間に設けられスリーブ２６２を制動する湿式多板電磁
式のダウンシフトブレーキ２６３、スリーブ２６２の外
周に配された筒状のスプリングガイド２６４、該スプリ
ングガイド２６４とスリーブ２６２との間に配され可動
７ランジ２３Ｂにエンジンがわ端が連結され、他方がわ
端は筒状のスプリングガイド２６４の他方がわ端に連結
された第１のアップシフトスプリング２６Ｇ、スプリン
グガイドの外周に配され、エンジンがわ端はスプリング
ガイド２６４のエンジンがわ端に連結され、他方がわ端
はスリーブ２６２の他方がわ端に連結された第２のアッ
プシフトスプリング２６７からなる。

出力プーリのサーボ機構２７は、前記可動７ランジ２４
Ｂの被動ねじ２４６に螺合する第２のねじである駆動ね
じ２７１が内周に形成された駆動子であるスリーブ２７
２と、該スリーブ２１２とケース１０とを固定する湿式
多板電磁式のアップシフト用ブレーキ２１３と、スリー
ブ２１２と可動７ランジ２４１３との間に両端が連結さ
れて取４＝Ｊけられたダウンシフト用トーションコイル
スプリング２１４と、出ツノ軸のスプライン２４２と嵌
合するスプラインが形成され、可動７ランジ２４Ｂ側で
ある一方の面はベアリング２７５を介してスリーブ２７
２の端面に当接され他方の面はベアリング２２１のイン
ナレースを介してナツト２７Ｇで係止され、前記スリー
ブ２７２を軸方向に支持する支持リング２１７とからな
る。

カム機構２８は、第２図にも示す如く入力軸２１に外嵌
されたスナップリング２１８と入力軸端に形成された前
記ねじ２１５に螺合されたナツト２１７により軸方向に
固定されるとともに入力軸２１のスプライン２１４とス
プライン嵌合した内周スプライン２８１が形成された一
方のカムレース２８２と、前記他方のカムレース２８７
と、これらカムレース間に介在されたテーパートローラ
−２８８と、該ローラー２８８のカバーリング２８９と
からなり、ローラー２８８はレース２８２と２８７の作
用面２９２と２８６どの間にはさまり、入力軸１と固定
フランジ２３Ａとの回転方向の変位に対応して可動７ラ
ンジ２３３を図示右方向に押圧する押圧力を変化させる
。

つぎにこのＶベルト式無段変速機の作用を説明する。

（イ）定速走行時はブレーキ２６３および２７３が両に
解放される。

トルクの伝動は、入力軸２１→力ム機構の一方のレース
２８２→テーパートローラ−２８８→他方のレース２８
７→入カプーリ２３→Ｖベルト２５→出力プーリ２４→
出力軸２２の順でなされる。Ｖベルト２５による伝達ト
ルクの大きさはＶベルト２５に加わる挟圧力に比例し、
該挟圧は可動プーリ２３Ｂおよび該可動プーリと螺合し
たスリーブ２６２を介して他方のカムレース２８７に当
接され、カム機構の原理により人力プーリは回転方向に
微動し、テーパートローラ−２８８により軸方向に作用
する挟圧力Ｆｃは、伝達トルクに対し、第２図に示す如
く比例して変化し、Ｖベルト２５を挾む可動フランジ２
３Ｂに加わる挟圧力を伝達トルクに対応して変化させ、
これによりＶベルト２５の作用面と可動７ランジ２３Ｂ
ｔｊよび固定フランジ２３Ａ゛の作用面との面圧が変化
して当面後の挟圧力を変化させる。第４図においてはＦ
ｌは最高変速比のときにＶベルトがスリップしない必要
挟圧力、Ｆ２は最低変速比のときにＶベルトがスリップ
しない必要挟圧力、ＦＯは従来の油圧サーボを用いたと
きの挟圧力、Ｆｓはスプリングによる挟圧力を示す。第
３図のグラフからカムｉ構２８を用いたＶベルト式無段
変速機では伝達Ｉ・ルクが５ｋｇｍ以下でも挟圧力と伝
達トルクが正比例し、Ｖベルトのプーリとの不必要な挟
圧力の発生が低減できることが判る。

（ロ）アップシフトはブレーキ２７３を係合させてなさ
れる。

スリーブ２６２おにび２７２は可動フランジのスリーブ
部２３８および２４７と相対回転し、可動７ランジ２３
Ｂは入力プーリ２３の有効径を増大させる方向（図示右
方）に−変位し、可動７ランジ２４Ｂは出力プーリ２４
の有効径を減少させる方向（図示右方）に変位し、変速
比の低減が行われる。変速比が制御設定値になった時点
でブレーキ２７３は解放される。

このアップシフト時出力プーリのサーボ機構の（・−ジ
ョンスプリング２１４は捩られてエネルギーの蓄積がな
される。

（ハ）ダウンシフトはブレーキ２６３の係合させてなさ
れる。

ブレーキ２６３が係合するとスリーブ２６２を固定し可
動７ランジ２３Ｂを人力プーリ２３の有効径の減少方向
（図示左方）に変位さけ、トーションスプリング２７４
はスリーブ２１２を回転駆動して戻り、可動フランジ２
４Ｂを出力プーリの有効径の増大方向（図示左方）に変
位させる。この人力プーリ２３の可動７ランジ２３Ｂの
変位はカム機構による可動７ランジ２３Ｂの押圧力に逆
らってなされる。変速比が制御設定値になったときブレ
ーキ２６３を解放する。このダウンシフト時、入力プー
リサーボ機構２Ｇの第１および第２のアップシフトスプ
リング２６６おにび２６７は捩れてエネルギーの蓄積が
なされる。

このＶベルト式無段変速機においてはブレーキ２６３．
２７３の電磁ブレーキが故障してブレーキが係合不能に
なった場合においては故障前の変速比のまま走行できる
。よって油圧サーボにより変速比を変更するＶベルト式
無段変速機の場合の油圧洩れの如く不用意に変速比が変
更することが防止でき安全性に優れる。

フル−ドカップリング３は、入力プーリ２３とエンジン
１との間に設けられ、外周にエンジン始動用リングギア
３１１が溶接されエンジンの出力軸１１にボルト３１２
により連結されたドライブプレート３１、該ドライブプ
レート３１にボルト３２１で締結されたフロントカバー
３２、外周が該フロントカバーに溶接され、中心はフル
ードカップリングの出力軸３５にメタルベアリング３３
１を介して回転自在に支持されるとともにオイルシール
３３２を介して該出力軸３５との間隙がシールされてい
るポンプハブ３３５に溶接されたポンプインペラ３３、
ポンプインペラとフロントカバー３２との間に配された
タービンランプ−３４、Ｖベルト式無段変速機の入力軸
２１と一体に形成され、該入力軸２１がわは中空とされ
エンジンがわは塞がれた前記フルードカップリングの出
力軸３５、該出力軸３５のエンジンがわ端にスプライン
嵌合されたタービンおよび直結クラッチハブ３６、該ハ
ブ３Ｇの外周にリベツトイリされたダンパースプリング
３７１およびスプリングプレート３７２、該スプリング
プレート３７２の外周に取（＝Ｊ’　ＩＪられたウェイ
ト３７３、該ウェイト３７３の外周に配され／ｊスプリ
ング３７４、さらにその外方に配された遠心式ロックア
ツプクラッチの摩擦材３７５とからなる。

遠心式直結クラッチ３１を有し、ポンプハブ３３５の外
周と自動変速機ケース１０の側壁との間はオイルシール
１０１でシールされている。このフル−ドカップリング
３は中空とされたエンジン出力軸１１が冷却用作動油の
供給油路１１１とされ、エンジンのオイルポンプから供
給されたエンジンオイルは、該油路１１１の端に設けら
れた凹所１１２内にフロントカバー１２の中心に溶接さ
れた中心穴付センターピース３２３の中心穴を介してフ
ロントカバー３２内に供給され、出力軸３５のタービン
および直結クラッチハブ３６とポンプハブ３３５との間
にフルードカップリング内部と出力軸３５の中空部とを
連絡する穴３５５から出力軸中空部３５０１ｖベルト式
無段変速機の入力軸２１の中空部２１０を介して自動変
速機ケースのリアカバー１１０に設けたドレイン１２を
経てエンジンのオイルパンに帰還する。

前進後進切換機構４は、ドッグクラッチ４１〈ブレーキ
′ａ装置）、第１のシンプルプラネタリギアセット４３
、第２のシンプルプラネタリギアセット４５からなる。

ドッグクラッチ４１は操作レバーにリンクされたフォー
ク４１１、該フォークに係合され軸方向にスライドされ
るブレーキ用スリーブ４１３、第１のギア（スプライン
ピース）４１５、第２のギア（スプラインピース）４１
１、スリーブ４１３と第２ギア４１７との間に設けられ
たシンクロギア〈シンク［１ナイザリング）４１９から
なる。

第１のプラネタリギアセット４３はＶベルト式無段変速
機の出力軸２２に設けられた前記スプライン２４９にス
プライン嵌合したサンギア軸４３０上に形成されたサン
ギア４３１、ドッグクラッチ４１の第２ギア４１７に連
結されるとともに第２プラネタリギアセツト４５のサン
ギア４５１に連結されたリングギア４３３、ドッグクラ
ッチ４１の第１ギア４１５に連結されるとともに第２リ
ングギア４５３に連結されたキ１！リヤ４３５、および
プラネタリギア４３７がらなり、第２プラネタリギアセ
ツト４５は前記サンギア４５１、リングギア４５３とデ
フアレンジトル機構のギアボックスに連結された出力ス
リーブ４５０に設けたスプライン４５９にスプライン嵌
合されキャリヤ４５５およびプラネタリギア４５７から
なる。この前進後進切換機構４１は、手動または自動に
よりドッグクラッチ４１のスリーブ４１３が第２ギア４
１７と歯合されリングギア４３３およびサンギア４５１
がケース１０に固定されたとき設定変速比前進運動がな
され、スリーブ４１３が第１ギア４１５に歯合されキャ
リヤ４３５とリングギア４５３がケース１０に固定され
たとき設定変速比の後進運動となる。このドッグクラッ
チ４１の作動は前記Ｖベルト式無段変速機においてバン
ドブレーキ６で入力プーリを固定し、フルードカップリ
ング３でのひきづりによるＶベルト式無段変速機出力軸
２２の回転を停止させた状態でなされる。このバンドブ
レーキ６はエンジンの吸気負圧を利用した公知のサーボ
機構により作動される。

デファレンシャル機構５は、前記前進後進切換機構４の
出力軸である出力スリーブ４５０を入力軸とし、該入力
軸４５０に一体的に連結されたギアボックス５２、差動
小ギア５３．５４該差動小ギアに歯合した差動大ギア５
５．５６、該差動大ギアにスプライン嵌合された一方の
出力軸５１および前記Ｖベルト式無段変速機の出力軸箱
１および第２のサンギア４３１．４５１、および出カリ
−１４５０を挿貫して配された他方の出力軸５Ｂからな
る。

１３および１４はデファレンシャル機構５の出力軸５７
および５８の端に設けられた等速ジヨイントである。

以上の如く本発明の車両用無段変速機は、中空の入力軸
に設けられサーボ機構により実効径が可変とされる入力
プーリ、該入力軸に並列された中空の出力軸に設けられ
サーボ機構により実効径が可変とされる出力プーリ、お
よび入力プーリと出力プーリとの間を伝動する■ベルト
からなるＶベルト式無段変速機と、入力プーリのエンジ
ンがわ側方に設けられたエンジン出力軸に介してエンジ
ンオイルが循環される流体継手と、出力プーリの一方の
側方に設けた前進後進切換え機構と、該前進後進切換え
機構の一方の側方に設けられ、出力軸の１つは前記前進
後進切換え機構および前記Ｖベルト式無段変速機の出力
軸の中空部を貫通して取付けられたディファレンシャル
機構とからなるので、 Ａ）発進装置として、流体継手を用いたため、発進に対
する制御は何ら必要とされず、発進がなめらかで熱容量
が大きく、エンジンのトルク変動を吸収でき、車両室内
へのエンジン振動の伝達、変速機のトルク変動に伴う振
動等が防止できる。

Ｂ）流体継手内に遠心式ロツタアップクラッチを用いた
ため、流体継手のスリップロスをなくすことができる。

。 Ｃ）遠心式ロックアツプクラッチは、遠心力により自ら
係合するため外部からのコントロールを何ら必要とせず
、構造がシンプルで低いコストである。また従来の右段
変速機に比し、無段変速機は本質的に変速ショックがな
い機構であるため、変速のたびにＯツクアップクラッチ
を解除する必要がないので、無段変速機と遠心式ロック
アツプクラッチの組み合せは、利点が大きい。

Ｄ）流体継手の冷却としてエンジンオイルポンプより吐
出されるエンジンオイルを用いるため、変速機内に専用
のオイルポンプを必要とせず、低コストで動力損失がな
い。

Ｅ）手動式変速機で用いられているタイプのドッグクラ
ッチを用いたため、軽量、コンパクト、低コスト、ひき
づり抵抗がない。

Ｆ）２軸構造とし、入力軸方向の寸法を大幅に短縮でき
るため、車両回転半径を小さくできる。

また、等速ジヨイントの数を減らすことができる。

Ｇ）変速制御機構として、トーショナルコイルスプリン
グと、電磁ブレーキを用いたため、従来自動変速機のよ
うに油圧式摩擦伝動装置を用いず、シンプルで、低コス
トである。

Ｈ）オイルポンプ、パルプボディー等を用いないため、
従来の自動変速機に比し、油路形成のための加工工程が
大幅に低減でき、低コストで生産性に富む。

■）第１図に示した実施例の如くブレーキバンドに２重
巻きタイプを採用した場合は、通常の１重巻きに比し、
トルク容量が大きいため、サーボ機構を軽量、コンバク
］−にできる。

Ｊ）Ｖベルト式無段変速機のサーボ機構を電磁ブレーキ
とトーションスプリングとで行なうことにより、油圧サ
ーボを用いた場合に比較し、径方向の寸法を細くでき、
前進後進切換機構の係合要素にドッグクラッチを用いた
ことで、この部分の外径も細くできる。

！＜）上記サーボ機構、ドッグクラッチの採用により油
圧を用いず変速を制御でき、油圧ｔＩＩ３ｔｍのための
油圧制御回路が不用となるとともに、油路形成の必要性
がなくなるので、構造が単純化でき、製造コストが低減
できるとともにメンテナンスが容易となる。

Ｌ）ドッグクラッチおよび電磁ブレーキの操作は、手動
、自動の双方で容易に行なえるため同一の構成で手動で
も、自動でも制御できる。

等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】 第１図はは本発明の車両用無段変速機の断面図、第２図
はカム機構の拡大図、第３図はカム機構の機能説明のた
めのグラフである。 図中　２・・・Ｖベルト式無段変速１１３・・・流体継
手　４・・・前進後進切換機ｌＩ５・・・ディファレン
シャル機構 第２図 第３図 に９ 侶ｌＬトレク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中空の入力軸に設けられサーボ機構により実効径が
   可変とされる入力プーリ、該入力軸に並列された中空の
   出力軸に設けられサーボ機構により実効径が可変とされ
   る出力プーリ、および入力プーリと出力プーリとの間を
   伝動するＶベルトからなるＶベル１一式無段変速機と、
   入力プーリのエンジンがわ側方に設けられエンジン出力
   軸を介してエンジンオイルが循環される流体継手、出力
   プーリの一方の側方に設けた前進後進切換え機構と、該
   前進後進切換え機構の一方の側方に設けられ、出力軸の
   １つは前記前進後進切換え機構および前記Ｖベルト式無
   段変速機の出力軸の中空部を貫通して取付けられＩＣデ
   ィファレンシャル機構とからなる車両用無段変速機。 ２）ｖベルト式無段変速機は、それぞれ入力軸および該
   入力軸に平行して配された出力軸に設けられ、固定フラ
   ンジと該固定７ランジに対し軸方向に変位可能であると
   ともに前記固定７ランジと一体的に回転する可動７ラン
   ジとからなる入力プーリおよび出力プーリと、これら人
   力プーリおよび出力プーリ間を伝動するＶベルＩ−と、
   前記各可動フランジまたは該可動７ランジと連動する部
   材に形成した第１のねじ、該第１のねじに螺合した第２
   のねじを有し、第１のねじと第２のねじとを相対回転さ
   せて可動７ランジを軸方向に変位させる駆動子および該
   駆動子の駆動機構からなる各可動７ランジのサーボ機構
   と、少なくも入力軸または出力軸の一方に設けられ、可
   動７ランジおよび固定７ランジとＶベルトとの挟圧力を
   Ｖベルトの伝動１ヘルクに比例させるカム機構とからな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の車両用
   無段変速機。 ３）駆動機構は、駆動子を制動するブレーキであること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の車両用無段変
   速機。 ４）駆動機構は、駆動子を回転駆動させるトーションス
   プリングであることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の車両用無段変速機。 ５）ｖベルト式無段変速機は入力プーリまたは出力プー
   リを変速機ケースに固定するバンドブレーキを備え、前
   進後進切換機構は、第１および第２のプラネタリギアセ
   ットと、その構成要素を選択的に変速機ケースに固定す
   るドッグクラッチとからなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の車両用無段変速機。