JPS63163062A - 無段変速機と有段変速機とを備えた車両用複合変速機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無段変速機と有段変速機とを備えた複合変速
機に関する。かかる複合変速機は、乗用車やトラックや
バスの他、各種運搬車両、建設車両等、主として内燃機
関を原動機とする車両に適用される。

（従来技術及びその問題点〕 上記種類の車両における変速機は、その利用目的や使用
形態により差はあるにしても、（Ｉ）積荷、道路状、況
、運行目的により速度比を大幅に変化させ得ること、即
ち大きな変速比が得られること（但し、速度比＝出力軸
の回転速度／人力軸の回転速度＝１７減速比、変速比＝
最大変速比／最低変速比）（■　）変速操作が容易であ
り、できれば前後進の切換え以外は操作不要であること
（ｍ）燃料消費を少なくするため、原動機の最もエネル
ギ効率の高い領域を多用できるように、変速機の速度比
を細かく変えられること即ち変速機が多段になっている
こと（ＩＶ）変速ショックがないこと又はなるべく小さ
いこと（Ｖ）燃料消費を少なくするため、変速機の伝達
効率が高いこと（Ｖ１）使用目的に対して十分な耐久性
があること（■）小形、軽量かつ安価であること、等が
要求される。

これに対して、速度比を細かく変えるために変速機を多
段化すれば、変速操作が複雑になって上記要求（ｎ）及
び（ｍ）に反し、また変速機の構造が複雑化するので、
上記要求（ＩＩ）及び（■）にも反する。従って、上記
各要求性（Ｉ）〜（■）を満たすためには、変速比が連
続的に無段に変えられる無段変速機を使用することが望
ましい。

無段変速機は上記要求（Ｉ）〜（■）にはある程度応え
られるものであるが、完全なものではない。即ち、無段
変速機では、最低速度比即ち最大減速比の時の大きな出
力トルクに耐え、かつ大きな変速比を確保し、その上十
分な耐久性を得るためには、勢い変速機が大形にならざ
るを得ない。詳述すると、例えばトロイダル形無段変速
機を使用した場合には、第５図において、大きな変速比
を得るためには伝動ローラ（図示せず）と入力ディスク
Ａとの接触点に右ける入力ディスクＡの半径Ｒ７と、伝
動ローラと出力ディスクＢとの接触点における出力ディ
スクＢの半径Ｒ２との比Ｒ２／　Ｒ＋を大きくせねばな
らない。また、最低速度比時には、入力ディスクＡの半
径Ｒ１が小さく、伝動ローラとの接触点での曲率半径が
小さい上に、同じ入力トルクに対する垂直荷重Ｆｖが、
より高い速度比の場合の垂直荷ｆｉＦ、　′よりも大き
くなるので、人力ディスクＡの面圧が高くなって耐久性
を損なう。従って、耐久性を向上させるためには変速機
そのものを大形化しなければならなくなる。

これに対して従来から動力回生（循環）方式の無段変速
機が使用されている。これは、無段変速機構と固定比変
速機構とを並列に配置し、出力の一部を入力側に戻すこ
とに上り、無段変速機の変速比以上の変速比を得ようと
するものである。かかる無段変速機構を用いると、前記
要求（ｒ）〜（■）は概ね充足するものの、要求（Ｖ）
〜（■）は充足されない。

従って、本発明は、上記従来例における問題点を解決す
ること、即ち運転操作が容易でかつ省燃費を実現し得る
変速機を、比較的安価に提供することにある。

〔問題点を解決するための手段、作用〕上記目的を達成
するために、本発明においては、有段変速機構と無段変
速機構とを、機構学上並列に配置し、必要に応じて両機
構の何れかを選択して使用できるようにしたのである。

更に具体的には、有段変速機構が高速域用で、無段変速
機構が低速域用となるようにし、その場合付段変速機構
の最低の速度比と無段変速機構による最高の速度比とを
ほぼ同一となるようにしたり、最低の速度比を無段変速
機構による変化範囲よりも高速側にしたり又は重複させ
ることができる。また、有段変速機構が、無段変速機構
の最低の速度比よりも更に小さい速度比の微速段を有す
るようにすること、及び、無段変速機構と機構上直列に
副変速機構を設けることができる。なお副変速機は、有
段変速機構及び無段変速機構と機構上直列に設けること
もできる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面をもとに説明する。第１図
に示した実施例では、有段変速機構と無段変速機構とが
形の上で直列に配置されている。詳述すると、ハウジン
グ１０内には入力軸１２が軸受１４及び１６により回転
可能に支承され、その上には人力ディスク１８が相対回
転不能に固定されるとともに出力ディスク２０が相対回
転可能に遊嵌されている。両ディスク間には伝動ローラ
２２が傾動可能に介装されている。入力軸１２の右端（
第１図において）にはギヤ２４及び連結部２６が固定さ
れ、ギヤ２８が出力ディスク２０とともに回転するよう
になっている。

上記入力軸１２と同一直線上には出力軸３０が配置され
、軸受３１等により回転可能に支承されている。出力軸
３０には左端から順に、第１、第２、第３、第４、第５
及び第６のギヤ３２．３８．４４．５０．５６、及び６
２が相対回転可能に遊嵌され、第１のギヤ３２は連結部
３４とギヤ３６とから成り、第２のギヤ３８は連結部４
２とギヤ４０とから成り、第３のギヤ４４は連結部４６
とギヤ４８とから成り、第４のギヤ５０は連結部５４と
ギヤ５２とから成り、第５のギヤ５６は連結部５８とギ
ヤ６０とから成り、そして第６のギヤ６２は連結部６４
とギヤ６６とから成る。

また、出力軸３０上には第１、第２、第３及び第４のク
ラッチ７２．７４．７６及び７８が相対回転不能かつ軸
方向に移動可能に取り付けられ、第１のクラッチ７２は
連結部２６又は３４に、第２のクラッチ７４は連結部４
２又は４６に、第３のクラッチ７６は連結部５４又は５
８に、そして、第４のクラッチ７８は連結部６４に各々
噛合可能となっている。

出力軸３０と平行に二本の軸８０及び９２がその両側に
配置されており、一方の軸８０は軸受８２及び８４によ
り回転可能に支承されており、他方の軸９０は軸受９２
及び９４により回転可能に支承されている。一方の軸８
０の左端にはギヤ８６が固定されて、前記ギヤ２Ｂと噛
合しており、右端にはギヤ８８が固定されアイドルギヤ
９０を介して上記ギヤ６６と噛合している。他方の軸９
２には左端から順に第１、第２、第３、第４、第５及び
第６のギヤ９４．９６．９８．１００．１０２及び１０
６が固定され、第１のギヤ９４はギヤ２４と、第２のギ
ヤ９６はギヤ３６と、第３のギヤ９８はギヤ４０と、第
４のギヤ１００はギヤ４８と、第５のギヤ１０２はギヤ
１０４を介してギヤ５２と、そして第６のギヤ１０６は
ギヤ６０と各々噛合している。

次に本実施例の作動を説明する。

まず無段変速機構Ａを使用する場合について説明する。

この時には、すべてのクラッチ７２．７４．７６及び７
８を中立位置にしておく（これにより有段変速機構Ｂは
作動しない）。この状態では、人力軸１２即ち入力ディ
スク１８の回転数に伝動ローラ２２の傾動角度により決
定される速度比を乗じたものが出力ディスク２０の回転
数になり、回転方向は入力ディスクと反対である。この
速度比は伝動ローラ２２の傾動角度を変えることにより
、連続的にかつ任意に選択できる。出力ディスク２０の
回転はギヤ２８及び８６を介して軸８０に伝達され、軸
８０は出力ディスク２０とは反対方向に回転する。軸８
０の回転は、ギヤ８８．９０及び６６を介して出力軸３
０に伝動され、出力軸３０は軸８０と同方向即ち入力軸
１２と同方向に回転する。

一方、有段変速機Ｂを使うときは、適当な方向により無
段変速機Ａは最大速度比位置に変速しておく。この状態
で、例えば第１のクラッチ７２を連結部２６に連結すれ
ば、ギヤ２４と９４とが噛合されてＨ３（直結）になり
、連結部３４に連結すればギヤ３６と９６とが噛合され
てＨ２になる。また第２のクラッチ７４を連結部４２に
連結すればギヤ４０と９８とが噛合されてＨ，になり、
連結部４６に連結すればギヤ４８と１００とが噛合され
てＨｏになる。以上Ｈ３〜Ｈ０が高速段であり、出力軸
３０は各対ギヤの組合せで決まる回転数で、入力軸１２
と同方向に回転する。

また、第３のクラッチ７６を連結部５４に連結すればギ
ヤ５２．１０４及び１０２が噛合されて後進段Ｒとなり
、連結部５８に連結すればギヤ６０と１０６とが噛合さ
れて微速段ＬＬとなる。

このときには無段変速機Ａは最低速度比位置に変速して
おく。以上Ｈｓ　、　Ｈ２、Ｈ＋　、　Ｈａ　、　Ｒ。

及びＬＬにより有段変速機が構成され、第４のクラッチ
７８を連結部６４の連結すればギヤ８８、９０及び６６
が噛合わされて低速段しく無段変速状態）になる。

無段変速機構Ａにより変速を行なった場合、及び有段変
速機Ｂにより変速を行なった場合における、車速とエン
ジン回転数との関係が第２図に示されている。同図から
明らかなように、有段変速機構Ｂの高速段の第１段Ｈ８
が無段変速機構Ｂによる低速段のうち最も高速側の領域
に重複しており、第２段Ｈ２はこれから高速側に外れて
いる。

微速段ＬＬ及び後退段Ｒは低速段のうち最も低速側の領
域から更に低速側に外れている。

次に本発明の別の実施例について第３図をもとに説明す
る。この実施例の特徴は、有段変速機構Ｂと無段変速機
構Ａとが形の上で並列に配置されていること、及び微速
段ＬＬは無段変速機構Ａと機構上直列に配置された制度
換器Ｃを介することにある。

始めに有段変速機構Ｂについて詳述すると、出力軸１０
０上の第１のクラッチ１０２を連結部１０４に連結する
と、入力軸１０６に固定されたギヤ１０８と出力１００
に取り付けたギヤ１１Ｏとが【噛合し、これが高速段の
第３段Ｈ３となり、連結部１１２に連結するとギヤ１１
４と１１６とが噛合され、これが第２段Ｈ２となる。ま
た第２のクラッチ１２０を連結部１２２に連結するとギ
ヤ１２４と１２６とが噛合し、これが第３段Ｈ３となり
、連結部１２８と連結すると軸１３０に取り付けられた
ギヤ１３２とギヤ１３４とが＋６合し、これは低速段り
即ち後述する無段変速状態となる。各段において、出力
軸１−００は８対のギヤの組合せにより決まる回転数で
、人力軸１０６と反対方向に回転する。

これに対して無段変速機構Ａにあっては、軸１４０に固
定されたギヤ１４２は上記入力軸１０６に固定されたギ
ヤ１４４と連結機構１４６を介して連結さ４ており、軸
１４０は入力軸１０６と同方向に回転する。軸１４０と
ともに回転する入力ディスク１４８の回転は伝動ローラ
１５０によって出力ディスク１５２に伝達され、伝動ロ
ーラ１５０の傾動角度によって速度比が変更、決定され
る。従って、上記第２のクラッチ１２０を連結部１２８
に連結すると、出力ディスク１５２とともに回転するギ
ヤ１５４と軸１３０上ギヤ１５６とが噛合して、出力デ
ィスク１５２の回転を出力軸１００に伝動する。

また、第３のクラッチ１６０を連結部１６２に連結する
と、ギヤ１６４と１６６とが噛合し、これが微速段ＬＬ
となり、連結部１６８に連結すると、軸１３０に遊嵌さ
れたギヤ１７０を介して軸１４０に固定されたギヤ１７
２と出力軸１４０上のギヤ１７２とが噛合され、これが
後進段Ｒとなる。

無段変速機構Ａによる変速領域と有段変速機構Ｂによる
変速との関係が第４図に示されており、同図から明らか
なように、高速段の第１段Ｈ１が低速段の変化範囲の上
限に一致している。なお、微速段ＬＬは無段変速機構Ａ
を介しているので、同図中斜線を引いた領域内で変化す
るが、勿論最低速側に固定しても良い。

次に、上記実施例により得られる効果について述べる。

まず始めに、第１及び第２の実施例に共通の効果につい
て説明する。無段変速機構Ａの変速領域と、有段変速機
構の変速領域とを併せて、実質的に大きな変速比を得る
ことができる。発進、加速及び中・低速走行は無段変速
機構Ａを用いた低速段のみで走行でき、これにより従来
の手動変速機では発進及び加速時に頻繁に行なわねばな
らなかった変速操作から開放される。従って変速以外の
操舵等に集中でき、安全運転が可能となるとともに、運
転者の疲労が少なくなる。また有段変速機構Ｂで発生し
易い低速段での変速ショックが解消する。中・高速走行
は有段変速機構Ｂのみを用いて行なえる。無段変速機構
Ａは有段変速機構Ｂよりも伝達効率が悪いが、全体の走
行距離に比べれば低速段を使用する場合は少なく、効率
の悪さが車両の燃費に影雪する度合は小さい。

中・高速走行は有段変速機構Ｂのみを用いて走行できる
。高速段では変速機の速度比が大きいため、従来の変速
機でも変速ショックは余り問題になっていない。また中
・高速走行状態では、変速操作の頻度は少ないので、有
段変速であっても変速操作の煩わしさは少ない。高速段
は従来の手動変速機と同じ構造の官設変速機なので、伝
達効率が高く、無段変速機構のみの場合のような燃費の
低下がない。

また手動変換機では数段を要する変速領域を無段変速機
構Ａの低速段１段だけでまかなえるので、余分な段数を
高速段に振り向けて高速段を多段化することができる。

これ、により、原動機のエネルギ効率の高い領域を多用
できるようになり、燃費を改善できる。また、駐車、幅
寄せ等車両を細かく移動する場合には、通常走行の最低
速度よりも更に低速で走行できることが望ましいが、無
段変速機構の最小速度比位置よりも更に小さい速度比の
微速段ＬＬが設けられているので、かかる場合にも対処
できる。この点に関し第１の実施例においては、微速段
は通常は走行中に変速する必要がないので、無段変速機
構Ａを介さないで動力を伝達するようになって右り、そ
の結果、無段変速機構の使用頻度が減少し寿命が延びる
。

また、第２の実施例によれば、低速段での走行において
無段変速機構の最大速度比の使用頻度が高いのが普通な
ので、この場合に有段変速機構を用いることにより、燃
費を向上しかつ無段変速機構の寿命を延長することがで
きる。なお、第１の実施例によれば、上記第２の実施例
における作用効果を、更に無段変速機構の変速範囲まで
拡大することができる。

第２の実施例の効果として以下のものが挙げられる。前
述したように、速度比が大きいときは変速ショックが小
さいので、無段変速機構の最大速度比よりも少し大きい
有段変速比位置に変速しても変速ショックは小さい。そ
のため、高速段の速度比を大きく設定するか、又は速度
比の段階を細かくすることができ、これにより燃費が向
上し、また反対に高速段の変速段数を減らして変速機を
簡単にできる。

第１の実施例では微速段ＬＬのために大きな減速比をも
った歯車が必要であり、そのために歯車が大形化する。

これに対して第２の実施例では、無段変速機構への最低
速度比の減速比を利用できるので、副変速機Ｃの減速比
が小ざくてすみ、これにより歯車を小形化できる。副変
速機のこの段を使う場合には、無段変速機構Ａを最低速
度比に固定しておいても良い。また、有段変速機構Ｂに
よる高速段は副変速機Ｃを介さないので、効率が良い。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
その趣旨を損ねない範囲において適宜変更、改良できる
ことは勿論である。

（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明によれば、有段変速機構
と無段変速機構とを機構上並列に配置して何れか一方を
選択して使用できるようにしたので、必要に応じて走行
状態に適した変速段を利用することにより、快適で効率
的な走行が可能となる効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す機構模式図、第２
図はその作図説明図、第３図は第２の実施例を示す機構
模式図、下４図はその作動説明図、第５図は従来の問題
点を説明するための説明図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ！２−−−　人力軸　　　７２．７４．７６．７８−　
　クラッチ１８−一〜　人力ディスク８０．９２−−一
　軸２−−−　出力ディスク ２２−ｍ−伝動ローラ ３０−−一　出力軸 第２図 車速 車速 第３図 手続補正書 昭和６２年２月６日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示　昭和６１年特許願第３０６２９５号２
、発明の名称　無段変速機と有段変速機とを備えた車両
用複合変速機 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３番２号名称　（
４２０）　　日本精工株式会社４、代理人 ５、補正の対象　　「明細書」 ８、補正の内容　別紙のとおり 明細書の浄書内容に変更なし　さ ゛；”　Ｆ［） し＋ｌ−Ｉ　Ｊ 別紙の通り、明細書１通を提出致します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）有段変速機構と無段変速機構とを機構上並列に配置
   し、該有段変速機構又は該無段変速機構の何れかを選択
   して使用できるようになっていることを特徴とする車両
   用複合変換機。 ２）前記有段変速機構が高速域用で、前記無段変速機構
   が低速域用である特許請求の範囲第１項に記載の複合変
   速機。 ３）前記有段変速機構の最低の速度比と、前記無段変速
   機構による最高の速度比とがほぼ同一である特許請求の
   範囲第１項に記載の複合変速機。 ４）前記有段変速機構の最低の速度比が、前記無段変速
   機構による変速比の変化範囲よりも高速側にある特許請
   求の範囲第２項に記載の複合変速機。 ５）前記有段変速機構の最低の速度比が、前記無段変速
   機構による速度比の変化範囲に重複する特許請求の範囲
   第２項の複合変速機。 ６）前記有段変速機構が、前記無段変速機構の最低の速
   度比よりも更に小さい速度比の微速段を有する特許請求
   の範囲第２項の複合変速機。 ７）前記無段変速機構と機構上直列に副変速機構を設け
   た特許請求の範囲第１項に記載の複合変速機。 ８）前記有段変速機構及び無段変速機構と機構上直列に
   副変速機を設けた特許請求の範囲第１項の複合変速機。