JPS6293547A - 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】 Ａ１発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、入力軸および出力軸間に介設される無段変速
装置に関する。

（２）従来の技術 従来、かかる無段変速装置としては、トルクコンバータ
方式、ベルト駆動方式、コーン駆動方式などがある。

（３）発明が解決しようとする問題点 ところで、車両の広範囲な走行条件に対応して変速比を
変化させることにより、トルク変換を行ない、円滑な走
行を可能とする変速機は、適切な変速比、高い動力伝達
効率、容易な操作性、小型軽量であること等が求められ
、さらにエンジンの能力をフルに発揮し得るように多段
化や無段化が進められている。

ところが、従来のトルクコンバータ方式によるものでは
、ス１−−ル回転時からクラッチボ・インドまでの回転
数範囲では、ｌ・ルク比が増大する特徴があるが、その
間の効率が低く、発進、加速時の力強さに欠けること、
燃費の増大、ならびに作動原理からも装置が大型化する
等の欠点がある。

またベルト駆動方式やコーン駆動方式によるものでは、
構造が複雑であるだけでなく、変速比の調整には別の制
御手段を必要とするのでその分の重量増大、コスト増大
を強いられてしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、極
めて簡単な構造で出力軸の回転数を検知しながら走行ト
ルクに応じた制御を自動的に行なうようにして、従来の
欠点を解消した無段変速装置を提供することを目的とす
る。

Ｂ０発明の構成 （１）　　問題点を解決するための手段本発明は、入力
軸に固設されるサンギヤど、出力軸に一体化されるキャ
リアと、該キャリアで回転自在に支承されるとともにサ
ンギヤに噛合する遊星ギヤと、該遊星ギヤに噛合するリ
ングギヤとから成る遊星歯車機構と；相対回転可能にし
て出力軸を囲繞するハブと、該ハブとの間に密閉油室を
画成ずべくハブと相対回転可能に配設されるとともに前
記リングギヤに一体化されるケーシングと、密閉油室内
でハブにスプライン結合される複数の内側クラッチ板と
、それらの内側クラッチ板に重合してケーシングにスプ
ライン結合される複数の外側クラッチ板とから成る粘性
継手と；前記ハブおよび出力軸間の接続、遮断を切換可
能なクラッチ機構と；を含む。

（２）作　用 クラッチ機構によりハブと出力軸とを遮断した状態では
、粘性継手のケーシングおよびハブ間に相対回転が生ぜ
ず、入力軸および出力軸間のトルク伝達が行なわれない
。またクラッチ機構によりハブと出力軸とを連結した状
態では、ハブおよびケーシング間に相対回転を生じ、粘
性継手ではトルクを発生して出力軸に伝達する。この出
力軸の回転により′ｉｆｉ星歯車機構で決定される回転
数により、粘性継手での相対回転数も次第に小さくなり
、出力回転数に応じて発生トルクも変化し、出力回転数
は入力回転数と同一になるまで連続的に変化する。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明すると
、先ず第１図において、この無段変速装置は、たとえば
エンジンに連なる入力軸１と出力軸２との間に介設され
ており、遊星歯車機構３と、粘性継手４と、クラッチ機
構５とを備える。

遊星歯車機構３は、入力軸１に固設されるサンギヤ６と
、出力軸２に一体化されるキャリア７と、該キャリア７
で回転自在に支承されるとともにサンギヤ６に噛合する
遊星ギヤ８と、該遊星ギヤ８に噛合するリングギヤ９と
から成る。

粘性継手４は、相対回転可能にして出力軸２を囲繞する
ハブ１０と、該ハブ１０との間に密閉油室１１を画成し
てハブ１０と相対回転可能に配設されるとともにリング
ギヤ９に一体化されるケーシング１２と、密閉油室１１
内でハブ１０にスプライン結合される複数の内側クラッ
チ板１３と、それらの内側クラッチ板１３に重合してケ
ーシング１２にスプライン結合される複数の外側クラ・
ノチ板１４とから成る。

クラッチ機構５ば、ハブ１０および出力軸２間の接続、
遮断を切換可能として、ハブ１０および出力軸２間に配
設される。

第２図において、入力軸１と、出力軸２とは同一軸線上
に配置されており、入力軸１は軸受１５゜１６を介して
出力軸２およびキャリア７で回転自在に支承される。す
なわち、人力軸１は円柱状であるのに対し、出力軸２は
人力軸１よりも大径であって入力軸１側を閉塞した円筒
状に形成されており、入力軸１は軸受１５を介して出力
軸２の閉塞端に支承されるとともに、出力軸２の閉塞端
から半径方向外方に張出した鍔部１７と協働してキャリ
ア７を構成する円板部材１８に軸受１６を介して支承さ
れる。

鍔部１７には、円板部材１８側に向けて突出した複数の
円筒突部１９が突設される。該円筒突部１９の先端を円
板部材１８に当接させた状態で円板部材１８に挿通され
たねじ部材２０を円筒突部１９内に螺合して締付けるこ
とにより、鍔部１７および円板部材１８が一体化され、
これによりキャリア７が構成される。

サンギヤ６は、キャリア７における鍔部１７および円板
部材１８間で人力軸１にスプライン結合され、サンギヤ
６の軸方向移動は円板部材１８および鍔部１７で規制さ
れる。したがって、サンギヤ６は入力軸１に実質的に固
設される。

キャリア７の半径方向中間部には、入力軸１の軸線と平
行な単一の支軸２１、あるいは周方向に間隔をあけた複
数の支軸２１が固定配置される。

ずなわち支軸２１は鍔部１７および円板部材１８間で固
定的に挟持される。この支軸２１には、鍔部１７および
円板部材１８で軸方向の移動を規制するようにして遊星
ギヤ８が軸受２２を介して支承される。この遊星ギヤ８
は、サンギヤ６に噛合する。

またリングギヤ９はキャリア７を同心に囲繞するように
して配設されており、このリングギヤ９にも前記遊星ギ
ヤ８が噛合する。

かかる遊星歯車機構３において、リンギヤ９が自由回転
可能であり、しかも遊−星ギ入・８が単一である場合に
は、次の第（１）式が成立する。

Ｚｓ−Ｎｓ＋Ｚｒ−Ｎｒ＝　（Ｚｓ＋Ｚｒ）　　・Ｎｃ
−ｆｉｌここで、符号Ｎｓ　、　Ｎ　ｒ　％　Ｎ　Ｃは
人力軸１、リングギヤ９および出力軸２の回転数であり
、符号Ｚｓ、７．ｒはサンギヤ６およびリングギヤ９の
歯数である。

この第ｆｌ）弐に従えば、入力回転数が一定であっても
出力回転数は変化する。たとえば時計回りの回転方向を
正方向（＋）とし、入力軸１の回転数Ｎｓを一定とした
ときに、出力軸２を停止したとき、すなわちＮｃ＝Ｏで
あるときに、リングギヤ９の回転数Ｎｒは、 Ｚｒ となり、リングギヤ９は負の方向に回転する。すなわち
、リングギヤ９は遊星ギヤ８の自転により方向変換して
反時計回りに空転する。しかも遊星ギヤ８はＮｃ＝０で
あるから公転していない。また、出力軸２０回転を許容
すると、 Ｚｒ−Ｎｒ＝　　（Ｚｓ＋Ｚｒ）　　・Ｎｃ−Ｚｓ−Ｎ
ｓ・　（３１であるので、入力軸１の回転数Ｎｇが一定
であると、出力軸２の回転数Ｎｃが大きくなる程、リン
グギヤ９の回転数Ｎｒも正方向に増大する。つまり、反
時計方向に空転していたリングギヤ９が遊星ギヤ８の公
転に応じて時計方向に逆転し、入力軸１の回転数Ｎｓと
出力軸２の回転数Ｎｅとが等しく　　（Ｎｓ＝Ｎｃ）な
ると、第（３）式からＮｒ＝Ｎｓとなる。すなわち遊星
歯車機構３全体が一体となって同一速度で回転し、遊星
ギヤ８も自転しなくなる。

粘性継手４のハブ１０は、出力軸２を囲繞する円筒状に
形成されており、このハブ１０および出力軸２間には軸
受２３が介装される。したがってハブ１０は出力軸２に
対して相対回転可能である。

ケーシング１２は、遊星歯車機構３側に端壁２４を有す
る有底円筒体２５と、該有底円筒体２５の開口端側を閉
塞する端板２６とから成り、端壁２４および端板２６と
、ハブ１０との間にはシール部材２７．２８がそれぞれ
介装される。また、端板２６はシール部材２９を介して
有底円筒体２５の開口端に嵌合され、有底円筒体２５の
内面に嵌着される止め輪３０により軸方向外方への移動
を阻止され、またハブ１０に係止した規制板３１により
軸方向内方への移動を阻止される。したがって、有底円
筒体２５および端板２６は実質的に一体化されている。

しかも有底円筒体２５の端壁２４側にはリングギヤ９が
固設されており、リングギヤ９とケーシング１２とは実
質的に一体化される。

密閉油室１１内にはシリコンオイルなどの高粘性油と、
高粘性油の熱膨張を許容するための少量の空気とが封入
される。

第３図（ａ）において、外側クラッチ板１４の外周には
、ケーシング１２における有底円筒体２５の内面にスプ
ライン結合するための複数の係合歯３２が設けられ、半
径方向中間部には油を流通させる複数の円形油孔３３が
設けられる。また第３図（ｂｌにおいて、内側クラッチ
板１３の内周には、ハブ１０の外面にスプライン結合す
るための複数の係合歯３４が設けられ、内側クラッチ板
１３の外周には、油を流通させるために半径方向中間部
まで延びる複数の油溝３５が設けられる。

このような粘性継手４では、ハブ１０およびケーシング
１２間に相対回転が生じると、両クラッチ板１３．１４
は高粘性油を剪断しながら相対回転し、瞬間的にカップ
リング状態となる。その相対回転速度が大となると、油
温の」二昇により両クラッチ板１３．１４に複雑な温度
勾配を生じ、これに起因する歪と、密閉油室１１内の圧
力上昇との相乗作用により、隣接するクラッチ仮１３，
１４間に摩擦係合部分または隙間が極めて小さい部分が
でき、その結果、ハブ１０およびケーシング１２間がメ
タルコンタクト状態になり、より大きなトルクが伝達さ
れる。すなわち粘性継手４では、ケーシング１２および
ハブ１０間で回転数差に応じたトルクの伝達が行なわれ
る。

クラッチ機構５は、遊星歯車機構３とは反対側でハブ１
０の端部外面に設けられた第１クラツチギヤ３６と、出
力軸２にスプライン結合された第２クラツチギヤ３７と
、第１および第２クラッチギヤ３６．３７に噛合する位
置および第２クラツチギヤ３７にのみ噛合する位置間で
移動可能なクラッチ部材３８とから成り、クラッチ部材
３８は図示しない駆動手段により駆動される。

このクラッチ機構５では、第１および第２クラッチギヤ
３６．３７にクラッチ部材３８が噛合した状態でハブＩ
Ｏおよび出力軸２が接続され、クラッチ部材３８が第２
クラツチギヤ３７のみに噛合しているときにはハブ１０
および出力軸２間が遮断される。

次にこの実施例の作用について説明すると、先ず第１図
および第２図に示すようにクラッチ機構５のクラッチ部
材３８を遮断位置として、ハブ１０および出力軸２間を
遮断している状態では、ハブ１０は自由状態であり、ケ
ーシング１２およびリングギヤ９も自由状態であるので
、入力軸１が正方向に回転してもリングギヤ９は負の方
向に空転するだけであり、ハブ１０もともに空転するの
で、粘性継手４には回転差が生ぜず、したがって出力軸
２には動力が伝達されない。

次いでクラッチ機構５によりハブ１０および出力軸２を
接続すると、ハブ１０は出力軸２に固定されるので空転
を停止する。この際、リングギヤ９およびケ・−シング
１２は負の方向に回転しているので、粘性継手４ではハ
ブ１０とケーシング１２との相対回転に応じてカップリ
ング状態となり、回転数差に応じたトルクを出力軸２に
伝達し、出力軸２の負荷よりもその伝達トルクが大とな
ると出力軸２が正方向に回転し始める。

出力軸２が回転し始めると、ハブ１０も正方向に回転を
することになるが、出力軸２の回転数の増加とともに、
先に説明したように、リングギヤ９も正方向に回転して
その回転数を増大していく。

これにより、粘性継手４内の相対速度も徐々に減少し、
出力軸２の負荷（回転数）に応じて伝達トルクが変化す
る。たとえば、出力軸２に急に大負荷が作用し、瞬間的
に回転数が低下すれば、その分だけ大きなｌ・ルクが粘
性継手４に発生し、出力軸２に伝達される。

このようにして、出力軸２の回転数が次第に大　　　　
−となり、入力軸１および出力軸２の回転数が一敗する
ときには、リングギヤ９も同一回転数となり、遊星歯車
機構３および粘性継手４が一体となって回転する。すな
わち入力回転数と出力回転数とが等しくなるまで、出力
軸２の負荷と回転数とを検知しながら無段階の変速が行
なわれることになり、その関係を示すと第４図のように
なる。

第４図は、入力軸１の回転数Ｎｓを一定としたときのリ
ングギヤ９の回転数Ｎｒと、粘性継手４のスリップ回転
数Ｎ０とを、出力軸回転数Ｎｃに関連して示すもので、
発生トルクはスリップ回転数Ｎ′に比例するものである
。

なお、出力軸２への動力伝達は、あくまで粘性継手４を
介してのみ行なわれるものであり、キャリア７からの動
力伝達は、リングギヤ９を固定していないので行なわれ
ない。また、車両の定速走行時のトルクは小さいので、
これによる回転数差は無視し得る程小さい。

ところで、以」二の説明では入力軸１の回転数ＮＳを一
定として説明したが、車両においてアクセル開度を大き
くして加速すればトルクがさらに大となり、変速が一層
速やかに行なわれる。また入力軸１を逆転したときも同
様に変速作用を行なわせることができる。

Ｃ０発明の効果 以上のように本発明によれば、遊星歯車機構のリングギ
ヤと、キャリアを一体化した出力軸と相対回転可能なハ
ブとの間に粘性継手を介設し、ハブと出力軸との接続、
遮断を切換可能としたので、構造が極めて簡単であり、
入力軸の回転が一定であっても出力軸の回転を、その負
荷および回転数を検知しながら無段階に変速することが
でき、従来のものに比べると部品点数が少なく、しかも
駆動系の小型、軽量化およびコストダウンを図ることが
できる。さらに入力軸を逆転したときにも、変速作用を
行なわせることが可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明装置の概略図、第２図はその具体的構造を示す縦断
側面図、第３図は粘性継手の外側および内側クラッチ板
の正面図、第４図は本発明装置の特性図である。 １・・・入力軸、２・・・出力軸、３・・・′ｔ１足歯
車機構、４・・・粘性継手、５・・・クラッチ機構、６
・・・サンギヤ、７・・・キャリア、８・・・遊星ギヤ
、９・・・リングギヤ、１０・・・ハブ、１１・・・密
閉油室、１２・・・ケーシング、１３・・・内側クラッ
チ板、１４・・・外側クラッチ板第３図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　６５ノ第４図 出力軸回転数（Ｎｄ 手続補正書（睦） 昭和　６０年１１月２２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力軸および出力軸間に介設される無段変速装置におい
   て、入力軸に固設されるサンギヤと、出力軸に一体化さ
   れるキャリアと、該キャリアで回転自在に支承されると
   ともにサンギヤに噛合する遊星ギヤと、該遊星ギヤに噛
   合するリングギヤとから成る遊星歯車機構と；相対回転
   可能にして出力軸を囲繞するハブと、該ハブとの間に密
   閉油室を画成すべくハブと相対回転可能に配設されると
   ともに前記リングギヤに一体化されるケーシングと、密
   閉油室内でハブにスプライン結合される複数の内側クラ
   ッチ板と、それらの内側クラッチ板に重合してケーシン
   グにスプライン結合される複数の外側クラッチ板とから
   成る粘性継手と；前記ハブおよび出力軸間の接続、遮断
   を切換可能なクラッチ機構と；を含むことを特徴とする
   無段変速装置。