JPS60168952A - 車輌用無段変速装置 - 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】

〔発明の技術分野〕 不発明は車輌用無段変速装置に関する。 〔従来技術〕 従来、車輌用無段変速装置に用いられる変速機構には種
々のものが提案されてき罠。例えば、特公昭４９−４８
９０９号公報や特開昭５７−４７０６１号公報には摩擦
駆動による変速８３！構が開示されている。摩擦駆動方
式の動力の伝達は、入力系部材と出力系部材の接触部分
の摩擦力全利用して行なわれ、その摩擦力は伝達力に見
合うだけの大ささがなければならない。そのπめ、前記
特公昭４９−４８９０９号或いは特開昭５７−４７０６
１号公報において説明されているように、ボール又はテ
ーノぞローラと斜面（又はカム面）？有するカム式調圧
機構を用いて、常に伝達力に見合った圧接力？前記接触
部分に加わえるようになっている。 しかし力から、この方式は伝達力に応じて際限なく圧接
力全高めるため、場合によっては接触部分の入出力部材
の双方、若しくはそのいずれ〃１會損傷させることがあ
った。損傷音道けるためには。 伝達力の最大値まで耐え得るだけの耐力を入出力部材に
附与すれば工いが、そうすれば変速機構は非常に大きな
ものになる。 〔発明の概要〕 従２て、不発明けかかる欠点全除去し、車輌の原動力で
ある機関の出力軸と走行負荷間にあって適切な大きさ金
有する変速機とすべき優れた車輌用無段変速装置會提供
するものである。 〔発明の実施例〕 以下、不発明の車輌用無段変速装置を添付図面に示され
た好適な実施例を合焦して更ＶＣ詳細に読切する。 第１図は本発明の一実施例を示す車輌用無段変速装置の
基本構成図である。第１図において、１は車輌の動力源
である機関％２は機関１の回転力全制御する気化器のス
ロットル弁、３は機関１の機関出力軸、４は機関出力軸
３に設けたスプロケット５お↓びスプロケット６並びに
チェーン７にて構成された第１伝達機構、８は入力伝動
板９゜出力伝動板１０１円錐形の回転子１１．変速出力
軸１２．変速リング１３．変速軸１４．加圧機構１５、
および（ロ）転子１１の補助リング１６にて構成される
屋擦駆動の無段変速機構葡それぞれ示している３、なお
、入力伝動板９の同転部にスプロケット６が設けられで
いる。 更に、１７は変速出力＠１２に設けられた歯車１８と車
軸２２上にメタル２８ケ介して（ロ）転自在に設けられ
た歯３ｉＬ１９にて構成された第２伝達機構２０は車軸
２２上にあって（ロ）転方同には拘束され軸方向には摺
動自在にスプライン結合された摺動子であって、両軍１
９に設けられた穴１９　ａ　ＶＣ係合する突起部２０　
ａｋ備え、摺動子２０と歯車１９はレバ、−２１にて左
右に摺動されて必要に応じ係合するいわゆるドグクラッ
チと称する機構葡成す。２３は車軸２２に設けられた車
輪、３０は変速軸１４′に！駆動する可逆１！２１転可
能な回転電機３１を制御する制御装置、３２ｉ−ｊスロ
ットル弁２を作動させるアクセルレバ−（図示せず）に
し動じて作動するスロットル角度センサ、３３は車輪２
３の１四転全検出する車速センサ％３４は機関１の回転
数を検出する（口）転センサ、３５，３６．３７は第１
伝達機構４．第２伝達機構１７．無段変速機構８などイ

【保唆し、且つそれぞれ機構の有する各回転軸部ち、入
力伝動板９の軸部、変速軸１４゜変速出力軸１２．車１
１１］２２′ｊｋ支承するベアリング２４．２５，２６
．２７および１／バー２１全保持するケース會示してい
る。 この↓うな構成において、最初に変速機能について脱明
する。第１図にボされる変速部機構は。 前述した特公昭５７−１３２２１号公報に開示されｔｃ
’Ｑ明の機構に相当するものであって、入力伝動板９と
１回転子１１．！：変速リング１３．−ｔＴＬ、て変速
リング１３と（ロ）転子１１と小力伝動板１０のそれぞ
れの組合せが形成する伝達機構は、いわゆる遊星歯車伝
達機構に類似するものであり、それぞれの伝達機構の変
速比即ち前者にあっては入力伝動板９と（ロ）転子１１
．後者にあっては出力伝動板１０と回転子１１の各変速
比は変速リング１３の位置によって決定される。従って
、究極的に入力伝動板９に対する出力伝達板１０の減速
比もまた変速リング１３の位置に↓つで決定される。い
ま。 変速リング１３の回転子１１に対する圧接点が第１図に
示すＬ側の位置に移動すると、変速比は大きくなり、最
大は無限大即ち出力伝動板１０の（ロ）転が零なる値を
取り、第１図に示されるＨ側に移動するとその比が小さ
くなり、最小はそれぞれの寸法の決定に工って決められ
る所定値（一般的には１．５〜２程度）音数る。すなわ
ち、変速リング１３の位置全選択することによって変速
比（減速比）全無限大力・ら所定値まで無段階に得られ
るのである。 なお、入力伝動板９．出力伝動板１０．回転子１１そし
て変速リング１３が相互に接触する接点において、圧接
力があり、滑りが生じないのは加圧機構１５に↓る圧力
発生に基づく。すなわち。 加圧機構１５は公知のカム式調圧機構で、出力伝動板１
０と変速出力軸１２の軸対向するそれぞれの面に斜面葡
有するカム面葡設け、〃・刀・るカム面間に球体を設け
たものであって、この工うにして構成された加圧＠構１
５は第２図に示される直線Ａのごとく伝達力に応じた圧
接力が生じ、上記のそれぞれの接点に必要な圧接力會与
えるため各接点にて（ロ）伝力が滑りなく伝達されるの
である。尚、第２図の旧ｉＢは加圧機構にバネ金剛いた
場合會下し、この方式では直線Ａとの交点ｑ↓りも軽負
荷にυいては圧接力が過剰となＶ、損失が増加し。 交点ｑエフも重負荷においては、滑りが生ずることにな
る。 次に％車輌の各走行状態における各機構の動作全説明す
る。 最初に、レバ−２１會図中の矢印の方向へ動〃１し、歯
車１９と摺動子２ｏが結合状部にある時について述べる
。今、車輌が停止中で機関１が回転している時（これ會
アイドル状態という）、尚然車輪２３け１ｇ１転ぜず、
従って車軸２２は勿論のこと、車！１ｌ１２２と第２伝
達機構１７にて結合されている変速出力軸１２もまた回
転せず、更に加圧機構１５會介した出力伝動板１ｏも捷
だ（ロ）転はしていない。 一方１機関出力軸３はスロットル弁２の角度量に応じて
（ロ）輪中であり、当然第１伝達機構４を介した入力伝
動板９は（ロ）転じている。し刀為し、その回転数は第
１伝達機構４の有する変速比に応じ。 一般には機関出力軸３に比べ少ない値全取る。さて５人
力伝動板９が回転し、出力伝動板１ｏが回転停止の条件
を満足するには、変速比は無限大であらねばならぬこと
は周知の事実である。よって、変速リング１３は第１図
のＬ方向に最大の位置會占めねばならない。変速リング
１３の所定位置は。 スロットル開度センサ３２と車速センサ３３の出力會受
けて制御装置３０が変速軸１４を左右方向に駆動する回
転電機３１を作動させて決定される。 従って、前記の変速比無限大位置もｔたスロットル開度
センサ３２の開度零なる信号？もって決定される。 続いて、車輌全発進させようとする時５通常スロットル
弁２全開き１機関１の回転数音上昇させると共に機関１
の駆動トルクも高める。従って。 スロットル開度と機関回転数によって決定されるｔＶｃ
応じて変速リング１３ｉ無限大位置〃）ら徐々に第１図
のＨ方向に移動させれば、それに伴って出力伝動板１０
が回転を開始し、第２伝達機構１７を介して車軸２２も
また所定の駆動トルク金もって１ｏｌ動じ始め、車輌は
前進を開始する。 車輌の前進の速度は、スロットル弁２の開度址に応じた
機関１の１回転の上昇と変速リング１３の移動に伴う変
速機構８の変速比の変化に応じて決定される。従って、
スロットル弁２の開度全決定するアクセルレバ−Ｋ　１
ｌｉ５動したスロットル角度センサ３２と車速センサ３
３と回転センサ３４のそれぞれの信号を用いることによ
って運転者の意志が反映されるアクセルレバ−によって
車輌の前進速度全決定することが可能である。また１発
進後の走行においてもアクセルレバ−による速度制御が
なされるが、この時もまた発進時と同様スロットル弁２
の角度と変速機構８の変速比の変化に［６じて決定され
る８　し炉し、走行においてはスロットル弁２の角度操
作による機関１お工び駆動力変化での対応が主であジ、
変速機構８の変速比変化での対応は従とするものである
。 次に、車輌の停止について述べる。 走行車輌の停止にはブレーキ音用い強制的に停止する法
と、スロットル弁２全閉じ、機関１の出力全最少にした
後走行抵抗の駆動力ニジ大なる全もって停止させる法と
の２通りの方法がある。一般的にｉｊ％これらｔ組合せ
て機関１の出力ｒ最少にし、車速全低下させた後ブレー
キ金用いて停止させるが、いずれにしても車輪２３が停
止後も機関ｌが回転していなければならない。つまり、
前述したアイドル回転以下つ必要がある。このため。 車輪２３の停止と同時に変速機構８の変速比は無限大に
する必要がある。ところで１機関１は通常。 アイドル状態である時その出力は最も小さく且つアイド
ル回転以下の回転域では（ロ）転を維持できないもので
ある。従って、車輌を運転者の意志に応じて速やかに停
止し且つその時に機関１の（１）ｊ転を止めないように
するには変速リング１３が運転者の停止意志発揮１■前
即ちスロットル閉若しくはブレーキ制動直前の位置ηλ
らスロットル弁２の閉鎖による機関１の出力の減少に↓
つで若しくはブレーキ制動に工っで車輪２３の回転が低
下し、車輪２３の回転に第２伝達機構１７．変速機構８
お工ひ第１伝達機構４の夫々の変速率全果じた回転が機
関１のアイドル回転附近若しくはそれ以下になろうとす
ると５これ全回転センサ３４にて検出し。 制御装置３０をもって一転電機３１を作動させて変速機
構８の変速比音大きくするように変速リング１３會第１
図のＬ方向へ移動させる工うにすれば車輪２３の回転が
低下しても機関１の回転ケ止めることなく最終的に車輌
全停止させることが可能となる。 以上の走行状態における各機構の動作において。 今、もし車輌非走行の際運転者が車輌を自己の力で移動
させようとする時、車輪２３は左右いずれも容易に回転
しない。すなわち、前述の通り車輌の停止中は変速機構
８の変速比は無限大にある。 従って、■輪２３？ｌｌ−外力に工って回転させようと
する力は無限大倍されて機関出力軸３へと伝達される。 実際は、伝達トルク上にあっては無限大倍はらり得す１
例えば１０〜１５倍に落ちつくが。 それにしても大きな抵抗力となって車輪２３の回転を阻
止することは周知の事実である。従って。 車輌停止中にあって且つ運転者に走行の意志のない場合
、レバー２１を第１図に示す位置とし、歯車１９と摺動
子２０の係合を外せは変速機構８の変速比に無関係に車
輪２３は自在に回転する。従って、ここに運転者は容易
に車輌全移動させることが可能となる。 以上が車輌の走行若しくは停止における前記実施例にお
ける変速装置の動作であるが、それらの状態における機
関１の軸トルクと変速機構８の伝達トルクおよび車輪２
３の負荷トルクの１欄係を次に説明する。 まず、機関１の軸トルク特性全第３図にボす。 第３図において、ａ−ｄの曲縁はそれぞれスロットル弁
２の角度が所定値の時の機関出力軸３の回転数に対する
軸トルク會示じ、曲線ａはスロットル開放時で以下記号
順にスロットル開度皺が小さい時の値をボす。第４商は
変速機構８の変速リング】３の各位置における出力伝動
板１０に伝達できる最大トルク曲線ヲ示し、入力伝動板
９の入力トルクに応じ曲Ｍｌや曲線■の値音数る。 曲線■に示す浦ジ、変速リング１３の位置が変速比大な
る位置即ち第１図に示すＬ側にエフ位置すると、伝達ト
ルクは大きくなり最大値Ｑｐに達する。Ｑ、炉ら原点に
同うＩ１８１部分は、伝達トルクの大きさに応じて変速
比無限大位置がシフトすることｅｙし、伝達トルク零即
ち出力伝動板１０の負荷が零である時は原点にて変速比
無限大ゲ取り。 伝達トルクがＱ、の時、即ち出力伝動板の負荷がＱ。 の時はリング位置に、点で変速比無限大となる。この変
速比無限大位置が伝達トルク即ち出力伝動板１０の負荷
に工って変化するのは、伝達トルクに応じて各圧接点に
生ずる圧接力が第２図のｒＩ線Ａに示すように変化し、
入力伝動板９．出力伝動板１０、回転子１１おＬび変速
リング１３のそれぞれ圧接部がその圧力に応じて接触弾
性変形音生じ５変速に寄与する谷部の寸法が若干ずつ変
化するためである。 さて、従来より機関１の出力の設定は、一般に車輌の所
足勾配下での発進或いは所定走行抵抗下での所定最高速
が得られるように決定され、そして機関１の軸トルクは
変速機にて変速比と効率の積に応じる値に増減されて車
輪２３に伝達され、車輪２３の°走行抵抗とバランスを
取る工うになされている。変速比は車輌の軍略によって
異ＶＣするが、従来変速機構では最小変速比と最大変速
比の比率は一般に２〜５の値ｒ取る。従って、伝達トル
クの増率も概ね２〜５の値？取る。し〃・るに不発明に
用いる無段変速機構８は第３図にも明らかなように伝達
トルクの増率は１０倍程度？有する。 従って、今、＠関１のスロットル角度が同一であれば、
無段変速機構８會用いると従来変速機構に比べ２〜５倍
の発進時走行抵抗にも咀、することが可能となる。第４
図に示す曲ｉｌｋ機関１のスロットル弁２の開度が全開
にて且つ機関出力軸回転数Ｎ！である即ち第３図に示す
８１点の軸トルクに対応する変速機構８の出力伝動板１
０の伝達トルクとし１曲線ＩＩ　ｋ同様に第３図ＶＣ下
す０１点の１袖トルりに対応するものとする。このよう
に定め、車輪２３の発進走行抵抗がＱ＋であるとすれば
、ｍ輌はスロットル弁２が＠３図に示す曲線Ｃなる軸ト
ルク音量す角度にまで達し且つ変速リング１３がＫＯ位
置に達した時に発進全開始する。 車輪２３が（ロ）転を開始すると、車輪２３と路面との
摩擦係数に起因する量の走行抵抗が減するため、スロッ
トル弁２の開度並びに変速リング８の位置が発進開始前
と同一であっても機関１の軸トルクと（ロ）転数の関係
は第３Ｎに示すＣ□点から０２点へ移行し、＠関１の回
転はＮ１りらＮ２へ増加すること刀・らその増加分車速
は増加する。更に、スロットル弁２の開度？広け、第３
図に示す曲線すなる軸トルクを出すように成せば、＠関
１の回転数はＮ３まで高まり、さらに車速か速まること
は言うまでもない。なお、スロットル弁２の開度のみで
なく、変速機構８の変速比葡もこれに合せて変えれば効
率よく機関１の出力全利用して、車輌が走行できること
は周知の事実である。 ところで、車輌が欲する最大伝達トルクがＱ＋であると
するならば、スロットル弁２の全開時における第４図の
ＹＡｋ越えて最大Ｑ、に達する伝達トルクのうち、（Ｑ
ｐ　Ｑ＋）分のトルクは余剰トルクであり、変速機構８
がこれ全伝達する能力？保有する必要はない。よって変
速機構８の伝達能力全最大Ｑｔとさせた車輌にて、万一
スロットル弁２葡全開にして且つ変速リング１３の位置
かに１とし。 車輌に負荷とされる坂會登らんとする等の過剰走行抵抗
を与えれば、変速機構８を損傷することは明ら〃へであ
る。従って、車輌の小型化、高効率葡求めるなら、前述
したように変速機構８の許容伝達トルクはＱｌとし、そ
の能力全保有するのみの形状寸法となすと共に、スロッ
トル弁２の開度が全開においては変速リング１３の位置
會第４図に示すに２なる点エフ原点方向に位置せしめな
い即ち第１図に示すＬ　１ｊｌｌｌへ↓９移動させぬＬ
う制御装置３０にて回転電機３１會制御すればよい。 以上は変速比に無限大値勿有する岸擦駆動変速機構ケ備
えた装置について述べたが、無限大値紫有しないが、変
速比の変化中の大きな摩擦駆動変速機構ケ備えた装置に
あっても同等の効果金奏するものである。また、他の摩
擦駆動式にあって且つ調圧機構音用するものにおいても
同等の効果會萎する。 〔発明の効果〕 前述したように１本発明の車輌用無段変速装置によれは
、伝達トルクにＬじて圧接力が変化する調圧機構付摩擦
駆動無段変速機構ケ備えた車輌において、スロットル弁
などのアクセル手段に応動する機関の軸トルクが所定値
以上は変速機構の変速比葡所定値以上にさせぬ工うに構
成したため。 変速機構會むやみに大きくすることなく車輪に必要なト
ルク會附与でき、ま７Ｃ機関出力會減する必要もなく、
工っで通常走行域では機関の出カケ最大限に利用できる
と共に変速機構の有する変速比域を十分に利用すること
ができる優れた車輌用無段変速襞Ｍｋ提供するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る車輌用無段変速装置の
基本構造會示す構成説明図、第２図、第３図お工び第４
図はそれぞれ各部の特性會示す特性図である。 １・・・機関、２・・・スロットル弁、３・・・機関出
力叫１゜４・・・第１伝達機構、８・・変速＠構、１７
・・第２伝達機構、２０・・・摺動子、２２・・・車軸
、２３・・・車輪。 ３０・・・制御装置、３１・・・１０１転電機、３２・
・スロットル角度センサ、３３・・・車速センサ、３４
・・回転センサ。 な２５図中同一符号は同一部分又は相当する部分ヶ示す
。 代理人　大　岩　増　雄 第１図 Ｉ 第２図 第３図 回転むＮ 手続補正書（自発） ５９７１９ 昭和　年　月　日 ２、発明の名称 車輌用無段変速装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名　称　
（６０１）三菱電機株式会社 代表者片由仁八部 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面６、補正の内
容 （１）　本願において、明細書第５頁第１１行に記載の
「前述した」を削除し、また明細書第５頁第１９行に記
載の「機関１」を「機関１の回転」に訂正致します。 （２）本願の図面において、第２図を添付図の如く訂正
致します。 ７、添付書類の目録 （１）　訂正図面（第２図）　１通 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）伝達トルクに応動して圧接点に圧接力葡与える調
   圧機構？有する摩擦駆動式無段変速機構と、該Ｉ≠擦擦
   動動式無段変速機構入力軸？！−機関の出力軸に係合す
   る第１の伝達手段と５前記摩擦駆動式無段変速機構の出
   力［１Ｍ＋’に車輌の車軸に係合する第２の伝達手段と
   、前記摩擦駆動式無段変速＠構の変速比全史なくとも前
   記機関？状勢するアクセル手段に［６動して制御する制
   御手段であって前記アクセル手段に状勢される前記機関
   の軸トルクが所足値葡越えると前記摩擦駆動式無段変速
   機構の変運比會所定値以上にしないよう制御する制御装
   置と？含むｉ輌用無股賀速襞ｌｆ。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の車輌用無段変速装
   置において、前！；［１８機関の軸トルクの検出に前記
   アクセル手段の開岐會もってなすことを特徴とする車輌
   用無段変速装置、