JPH01145461A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無段変速装置とりわけ油圧サーボ機構を内蔵し
たＶベルト式無段変速装置に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

自動車においては、エンジンの駆動力をファンやエアコ
ン用コンプレッサ等で代表される補機の駆動に利用して
いる。この場合、効率の面から、補機側はエンジンがア
イドル運転の時に高めの所定回転数に設定され、エンジ
ン回転数変化が大きくても補機の回転数は大きく変化し
ないように変速制御されることが望まれる。この要求は
、近年のエンジンの高速化に伴い、補機を高速化するよ
りも減速することで対応するほうが騒音対策等で適当で
ある観点からますます強くなっている。

一般に、駆動軸と従動軸との回転数制御手段として、■
ベルト車の作用直径を連続的に変化する方式の無段変速
機があり、その−例として、特開昭６０−２６８４５号
公報に、油圧サーボ機構を用いてプーリの片側を構成す
る可動円錐車の位置を制御するようにしたものが提案さ
れている。

この先行技術においては、可動円錐車の軸線方向に固定
シリンダを設け、この固定シリンダのピストンロッドを
可動円錐車の軸端に当接させ、ピストンロッドには後端
がシリンダ室に通じ先端がピストンロッド側端に開孔す
るダクトを形成し、このダクトを、駆動軸のフライウェ
イト−ばね−アームないしロッドを介してスリーブで開
閉させるようになっていた。

この構造では、可動円錐車の軸が外部のピストンロッド
と直列関係に配され５従動側負荷の変化によりブーり比
を変えようとする力が直接ピストンロッドに加えられる
油圧と対抗している。そのため、従動側の負荷の変化に
応じて駆動側負荷が一定になるようにプーリ比が変えら
れ（従動側負荷に応じプーリ比が変化する）、シたがっ
て原動機自転車の変速などはともかく、負荷変動があっ
ても一定プーリ比を保持させる必要のある補機の駆動制
御には適用できないという問題があった。

しかもこの変速機では、フライウェイトとピストンが固
定、可動の両滑車の背後にそれぞれ配され、ピストンに
穿ったダクトからの油圧を排出制御するスライダを両滑
車を迂回するアームにより結んでおり、かつ前記ピスト
ンに従動側滑車の強いバネ力に対抗させるため外部に大
型で専用の固定シリンダやポンプなどを必要とするため
、機構が大型化し、重量が増し、価格が高価となるなど
の問題があり、エンジン主軸と補機との前記変速特性を
小型、軽量な機構と良好な制御性をもって達成し離かっ
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記のような問題点を解決するために研究して
創案されたもので、その目的とするところは、プーリ比
が駆動軸の回転数が一定以上では負荷変動に係わらず回
転数に応じてのみ変化し、従動側の回転数を一定に固定
することができ、そのうえ機構の小型化、軽量化をも達
成できるこの種サーボ制御型Ｖベルト式無段変速装置を
提供することにある。

この目的を達成するため本発明は、駆動側プーリの内部
にスライドプーリ位置制御用のフライホイールとこれに
連動する油圧サーボ機構を内蔵させるのに加え、駆動側
プーリを構成する一方のスライドプーリをパワーピスト
ンと一体化してほぼ内部全域をパワーピストン室にし、
そのパワーピストン室内にフライウェイトとサーボバル
ブを配したものである。

すなわち本発明は、駆動軸に固定されたリジットプーリ
と、駆動軸と一体回転する軸部と半径方向に延びるフラ
ンジ部を有するガイドホルダと、外周側が前記フランジ
部に摺接し内周側がリジンドプーリに摺接するスライド
プーリと、ガイドホルダの背後に容量可変の等圧室を形
成するための遠心力相殺用カバーを備え、スライドプー
リは、前記軸部に摺接するパワーピストンを一体に備え
るとともに、前記フランジ部と運動伝達機構を介して並
進可能に結ばれ、かつ前記フランジ部に設けた受け部材
とパワーピストン間に介在したスプリングにより常時リ
ジットプーリ側に付勢されることでフランジ部内面との
間にパワーピストン室を構成するようになっており、前
記スライドプーリのパワーピストンには、パワーピスト
ン室内へのエンジンオイルの導出入を制御するサーボバ
ルブが外嵌され、該サーボバルブは前記ストッパ間に介
在したガバナスプリングにより常時リジットプーリ側に
付勢されており、サーボバルブの端部と受け部材との間
には、駆動軸回転数に応じてサーボバルブを軸線方向に
移動させるフライウェイトが介在されている構成とした
ものである。

〔実　施　例〕

以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図と第２図は本発明による無段変速装置の第１実施
例であり、第１図はアイドリング時のバランス状態を、
第２図は高速運転時のバランス状態をそれぞれ示してい
る。

１は駆動軸（クランク軸）、２は駆動軸と平行状に配置
された従動軸であり、ファン、コンプレッサなどの図示
しない補機の入力部と連絡されている。この従動軸２に
は固定プーリ２ａと、ドリブン側スプリング２ｃにより
固定プーリ２ａ側に押圧される可動プーリ２ｂが設けら
れている。

３は前記駆動軸１にキーを介して固定されたリジットプ
ーリ、４はこのりジットプーリ３と組をなすスライドプ
ーリであり、それら両プーリ３゜４と前記従動軸側のプ
ーリ２ａ、２ｂ間にＶベルト３４が所定の張力で張られ
ている。

５はガイドホルダであり、この実施例では中実な軸部５
ｂが一体形成され、軸部５ｂには段部を介してボルト部
５ａが一体形成され、前記駆動軸１の端面から軸線方向
に形成したねじ孔１０に。

駆動トルクがねじ込み方向に作用するように螺着されて
いる。そして軸部５ｂの後端には半径方向に張り出すフ
ランジ部５Ｃが一体に設けられ、さらにフランジ部５Ｃ
より軸線方向に後筒５ｆが突設されている。

フランジ部５ｃの外径側には軸線方向（リジットプーリ
方向）に適度の長さで延びる摺動ガイド５ｄが形成され
、この摺動ガイド５ｄよりも内径部位には、運動伝達機
構の一方を構成する突片５ｅが設けられ、さらにこの突
片５ｅと前記軸部５ｂの間には内径側が移動軌跡形成面
となった受け部材８が圧入、接着、ねじ止め等任意の手
段で固定されている。

軸部５ｂは必ずしも中実であることは必要でなく、後記
の第３実施例と同時に中空構造とし、取付はボルトより
駆動軸と一体回転するように締付は固定してもよい。

前記スライドプーリ４は、パワーピストンを一体に備え
ている。この実施例では、パワーピストンは前記ガイド
ホルダ５の軸部５ｂに摺動可能に外嵌される内筒部４ａ
を備え、外周側が前記リジッドプーリ３に内設したガイ
ド面３ａに摺接するパワーピストン部４ｂとなっている
。そしてこのパワーピストン部４ｂの端からテーパ状に
立ち上がり前記リジットプーリ３とで溝を構成するプー
リ部４ｃが連設され、プーリ部４ｃの終端には、前記ガ
イドホルダ５の摺動ガイド５ｄに外接する外筒部４ｄが
形成され、これら内筒部４ａ、パワーピストン部４ｂ、
プーリ部４Ｇおよび外筒部４ｄとフランジ部５０間に可
変容量のパワーピストン室５ｇが形成されている。そし
て、パワーピストン部４ｂの内面と前記フランジ部５ｃ
に固設した受け部材８間にパワーピストンスプリング２
０が介装され、常態においてスライドプーリ４をリジッ
ドプーリ方向に付勢している。

さらに、前記プーリ部４ｃの内側には運動伝達機構の片
側すなわち、フランジ部５ｃの突片５ｅと係合してガイ
ドホルダ５の回転トルクをスライドプーリ４に伝達する
ための突片４ｅが設けられている。この実施例では、突
片４ｅと突片５ｅは一方が二叉状の溝をなし、他方がこ
の溝に沿って軸線方向に摺動する関係に構成されている
。

前記内筒部４ａには長手方向中間部位に肉厚を貫くエン
ジンオイル供給孔４０が形成されると共に、端壁に偏し
た位置には、リジッドプーリ３の内側とパワーピストン
部４ｂで作ら九るドレーン室５ｈに連通可能なドレーン
孔４１が形成されている。また、ガイドホルダ５の軸部
５ｂにはエンジンオイルの供給路１２と排出路１３が穿
設され、供給路１２と排出路１３の先端に対応する軸部
外周には、スライドプーリ４がいずれの位置に移動した
ときにも供給路１２とエンジンオイル供給孔４ｏを導通
させるための環状溝５０と、スライドプーリ４がいずれ
の位置に移動したときにも排出路１３とドレーン孔４１
を導通させるための切欠き５１が形成されている。

６はガイドホルダ５の背後に配された遠心力相殺用カバ
ーである。該遠心力相殺用カバー６は、外周にスライド
プーリ４の外筒部４ｄと液密に嵌合しつつ一体回転する
嵌合部６ａを有し、内周にはボス６ｂが形成され、この
ボス６ｂに取付けたオイルシール２１により軸部後筒５
ｆと密接するようになっている。そして、遠心力相殺用
カバー６内は、軸部５ｂに穿設した導通孔１３０により
排出路１３と結ばれている。

７は前記スライドプーリ４の内筒部４ａに摺動可能に外
嵌された筒状のサーボバルブであり、厚さ方向を貫いて
少なくとも１つの制御孔７０が穿設されている。そして
、このサーボバルブ７は、一端部に近い外周にストッパ
リング７ｂが固着され、他端部にはアーム状またはフラ
ンジ状をなした押片７ａが設けられ、ストッパリング７
ｂと前記受け部材８間にガバナスプリング９が介装され
ることによりサーボバルブ７は常時リジッドプーリ３方
向に付勢されている。

前記制御孔７０は、バランス状態において、前記内筒部
４ａのエンジンオイル供給孔４ｏと連通が遮断され、こ
のときにサーボバルブ端部によりドレーン孔４１とパワ
ーピストン室５ｇとの連通が遮断されるような位置関係
に設けられている。

１１は駆動軸１の回転数に応じてサーボバルブ７に推力
を与え、軸線方向（反リジットプーリ方向）に移動させ
るためのフライウェイトであり、複数個（たとえば６個
）のボールからなっていて、前記サーボバルブ７の押片
７ａと受け部材８間に介装されている。

この実施例において、エンジンオイルの供給路１２は、
ガイドホルダ５の先端から軸部５ｂに配された静止通路
アッセンブリ１４に連通され、供給配管１５によりエン
ジンオイル供給系と接続されている。また、エンジンオ
イルの排出路１３はボルト部５ａに穿設され、駆動軸１
から図示しないオイルパン等に導かれている。

第３図は本発明の第２実施例を示すもので、この実施例
では、エンジンオイルを駆動軸１から供給し、駆動軸１
に戻すようにしている。すなわち、エンジンオイルの供
給路１２は軸部５ｂおよびボルト部５ａの中心に穿設さ
れ、先端を盲栓１６により閉止されると共に、これより
手前の位置で側路１７により駆動軸１の外径に導かれて
いる。また、エンジンオイルの排出路１３は前記側路１
７と接続しないように周方向で変位した位置において供
給路１２と平行状に穿設され、オイルパン等に導かれて
いる。そして、側路１７の両側の摺動面はシールリング
１８．１９によりシールされている。

なお、この実施例では上半部をエンジン停止ないしはア
イドリング状態、下半部を変速状態で示しており、他の
構成は前記第１図および第２図と同様であるから、同じ
符号をもって示すに止める。

第４図は本発明の第３実施例を示しており、上半部をエ
ンジン停止ないしアイドリング状態、下半部を変速状態
で示している。この実施例においては、ガイドホルダ５
の軸部５ｂが中空軸として構成され、これに嵌挿された
取付はボルト５ａ’により駆動軸１に締付は固定されて
いることで回転トルクの伝達を受けるようになっており
、取付はボルト５ａ’の頭部に後筒５ｆが嵌着されてい
る。

また、この実施例においては、パワーピストン部４ｂと
それよりも外径側の部分とが２分して作られ、パワーピ
ストンスプリング２０により０リング２２を挟んで一体
化されている。これに代え、第１実施例等と同じ構成を
採用できることは言うまでもない。

さらに、この実施例においては、受け部材８が運動伝達
機構を構成する突片５ｅと共用部品となっている。すな
わち、受け部材８は、第４ａ図に示すようにフランジ８
ａと椀状部８ｂとを有するようにプレス成形され、フラ
ンジ８ａはガイドホルダ５のフランジ部５ｃにねじ等の
手段で固定されるようになっている。

そして、フランジ８ａにはこれと直角方向に切起された
突片５ｅが所要間隔で形成され、夫々の突片５ｅはスラ
イドプーリ４から延びる突片４ｅの窓孔４００に軸線方
向にのみ相対移動が許されるようにはまっている。一方
、椀状部８ｂは先端が第２の受け部材８０に当接位置決
めされている。

この第２の受け部材８０は第４図と第４ａ図のように筒
状をなし、長手方向一端面がガイドホルダ５のフランジ
部内面に当接支持されるようになっていると共に、他端
には外向きフランジ８０ａが形成され、かつ筒部には円
周方向で一定間隔をおいて内向きフランジ８０ｂが切起
し形成され、外向きフランジ８０ａでパワーピストンス
プリング２０を支承し、内向きフランジ８０ｂでガバナ
スプリング９を支承している。従って、この実施例にお
いては押片７ａが円周方向で複数に分岐されたアームと
して構成され、各アーム間を筒部の各月が直交状に貫く
関係となっている。なお、第２の受け部材８０を受け部
材８と一体に形成してもよいのは勿論である。

また、この実施例ではエンジンオイルの排出路１３が取
付はボルト５ａ’　の外周に形成され、リジットプーリ
３のボス部を貫く複数の斜孔１３１によりドレーン室５
ｈと通じている。

その他は第２実施例と同じ構造であるため、同符号を付
すに止め、詳細な説明は省略する。

前記運動伝達機構を構成する突片４ｅ、５ｅの摺動部分
は単なる平面と平面との接触でもよいが。

摺動抵抗が大きいとエンジン回転の上昇時と降下時にス
ライドプーリ４の応答性が悪くなる可能性がある。第５
図（ａ）（ｂ）と第６図（ａ）（ｂ）はこの対策を示す
もので、第５図（ａ）と第６図（、）は、突片５ｅの表
面にくぼみ５０１を形成してボール５００を配置し、こ
のボール５００をホルダ５０２で保持させたものである
。第５図（ｂ）と第６図（ｂ）はボールに代えローラ５
０３を用いたものである。ボール５００やローラ５０３
の数や大きさ−は接触面圧などにより適宜選定する。こ
れらの構造を採用すれば、ころがり接触となるためスラ
イドプーリ４とガイドホルダ５との相対摺動抵抗が減少
し、スライドプーリ４がスムーズに軸方向移動される。

なお、図面では第１．第２実施例に対応させているが、
第３実施例にも適用されるのは勿論である。

〔実施例の作用−〕

次に第１図と第２図に示すものを例にとって。

動作と作用を説明する。

エンジン停止時においては、ガバナスプリング９のばね
力によりサーボバルブ７は右端（後退限）に押圧される
ため、フライウェイト１１はリフトゼロの位置即ち受け
部材８と押片７ａに挟まれた状態におかれる。また、同
時にスライドプーリ４はパワーピストン部４ｂがパワー
ピストンスプリング２０により右方に押されるため後退
限に保持される。このときにはエンジンオイル供給孔４
０と制御孔７０が連通し、ドレーン孔４１がサーボバル
ブ端部で閉じられるため、エンジンオイル供給通路１２
→環状溝５０→供給孔４０→制御孔７０を介してパワー
ピストン室５ｇにエンジンオイルが満たされ、パワーピ
ストン室５ｇのエンジンオイルは流出されない。

パワーピストン室５ｇがスライドプーリ４の内側とガイ
ドホルダ５のフランジ部５ｃの内側という大きな容積に
作られているため受圧面積が大きい。従ってパワーピス
トン室５ｇの持つ力は大きく、その分だけパワーピスト
ン室５ｇの油圧Ｐとパワーピストンスプリング２ｏのば
ね力ＳＰ１の合力が増大するため、パワービス１ヘンス
プリング２０のばね力を低減してもドリブン側スプリン
グ２ｃの強いばね力ＳＰ２に対抗してｐ＋ｓ’ｐ□〉ｓ
ｐ２の関係にすることができる。この状態においては、
遠心力相殺用カバー６はスライドプーリ４が後退限にあ
るためガイドホルダ５のフランジ部５ｃと接近し、内部
容積が小さく保持される。

上記の状態からエンジンが回転すると、駆動軸１→ボル
ト部５→軸部５ｂ→フランジ部５ｃ→突片４ｅを介して
スライドプーリ４は駆動軸１と同期回転し、フライウェ
イト１１は遠心力で推力を生じ、押片７ａを軸方向に押
圧する。ある一定の回転数を超え、フライウェイト１１
の遠心力がガバナスプリング９のばね力に打ち勝つと、
サーボバルブ７はスライドプーリ４の内筒部４ａに沿っ
て左方（反リジットプーリ方向）に移動する。このサー
ボバルブ７の移動により、制御孔７０とエンジンオイル
供給孔４０が遮断され、同時にドレーン孔４１がパワー
ピストン室５ｇと切欠き５１を連通させるため、パワー
ピストン室５ｇ内のエンジンオイルはパワーピストン部
４ｂの外側のドレーン室５ｈと遠心力相殺用カバー６内
に流出する。

これによりスライドプーリ４に作用していた圧力が低下
し、パワーピストンスプリング２ｏのばね力ＳＰよとド
リブン側スプリングのばね力ＳＰ２はｓｐ、＜ｓｐ２の
関係にあるため、ベルト張力によりスライドプーリ４は
左方への押圧力を受け、スライドプーリ４はサーボバル
ブ７に追従して内筒部４ａのドレーン孔４１がサーボバ
ルブ端部内周面で再び閉じられる位置まで移動する。こ
れにより従動軸側のプーリ径は連続的に所定変速比（た
とえば１：０．５）まで変化させられ、補機はエンジン
側の高速回転に対し減速された回転数で駆動される。

この変速過程において、ドレーン孔４１から流出したエ
ンジンオイルの一部は導通孔１３０を介して遠心力相殺
用カバー６内に流入する。この結果内圧により遠心力相
殺用カバー６が反ガイドホルダ側に押圧されるためスラ
イドブーＩＪ　４は遠心力により閉じ側（右方）に動い
てしまうことがない。　この変速状態では第２図のよう
に、エンジンオイルのパワーピストン室５ｇへの流入が
止まっているため、パワーピストン室５ｇの油圧はロッ
ク状態となり、このロックされた油圧およびパワーピス
トンスプリング２ｏのばね力ＳＰ□の合力とドリブン側
スプリング２ｃのばね力ＳＰ２とのバランスでスライド
プーリ４は定位置に保持される。このときにも前記のよ
うにパワーピストン室５ｇの容積が大きいため、安定し
た制御力が得られる。　第３実施例においては、受け部
材８がフライウェイト１１の摺動ガイドとして機能する
だけでなく、スライドプーリ４とガイドホルダ５間のト
ルク伝達手段を兼ねている。このため半径方向の寸法を
減少することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によるときには、補機をエンジン側
の回転数が低いときに高速回転させ、駆動軸側の回転数
が一定以上のときにも負荷変動に係わり無く一定の回転
数で開動させることができる。

しかもパワーピストンとスライドプーリを一体化、内部
全体をパワーピストン室としているためパワーピストン
の受圧面積を大きく取ることができ、したがって制御力
を強くまた安定したものにすることができる。

さらに、専用の作動油を要さずエンジンオイルを利用し
ているのに加え、パワーピストンをスライドプーリと一
体化し、パワーピストン内にサーボバルブとフライウェ
イトを配しているため、比較的小型、軽量な構造とする
ことができると共に、部品点数も減少することができ、
全体として低コスト化を図ることができるなどの優れた
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による無段変速装置の第１実施例をエン
ジン停止ないしはアイドリング状態で示す断面図、第２
図は同じく変速状態で示す断面図、第３図は本発明の第
２実施例を示す断面図、第４図は本発明の第３実施例を
示す断面図、第４ａ図は第３実施例の一部拡大斜視図、
第５図（ａ）（ｂ）は本発明における運動伝達機溝の実
施例を示す横断面図、第６図（ａ）（ｂ）は同じくその
縦断面図である。 １・・・駆動軸、３・・・リジッドプーリ、４・・・ス
ライドプーリ、４ａ・・・内筒部、４ｂ・・・パワーピ
ストン部、４ｄ・・・外筒部、４ｅ・・・突片、５・・
・ガイドホルダ、５ａ・・・ボルト部、５ｃ・・・フラ
ンジ部、５ｄ・・・第１の摺動ガイド、５ｅ・・・突片
、５ｇ・・・パワーピストン室、６・・・遠心力相殺用
カバー、７・・・サーボバルブ、７０・・・制御孔、９
・・・ガバナスプリング、１１・・・フライウェイト、
１２・・・エンジンオイルの供給路、１３・・・エンジ
ンオイルの排出路、２０・・・パワーピストンスプリン
グ。 特許出願人　　ヂーゼル機器株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）駆動軸に固定されたリジットプーリと、駆動軸と
   一体回転する軸部と半径方向に延びるフランジ部を有す
   るガイドホルダと、外周側が前記フランジ部に摺接し内
   周側がリジッドプーリに摺接するスライドプーリと、ガ
   イドホルダの背後に容量可変の等圧室を形成するための
   遠心力相殺用カバーを備え、 スライドプーリは、前記軸部に摺接するパワーピストン
   を一体に備えるとともに、前記フランジ部と運動伝達機
   構を介して並進可能に結ばれ、かつ前記フランジ部に設
   けた受け部材とパワーピストン間に介在したスプリング
   により常時リジットプーリ側に付勢されることでフラン
   ジ部内面との間にパワーピストン室を構成するようにな
   っており、 前記スライドプーリのパワーピストンには、パワーピス
   トン室内へのエンジンオイルの導出入を制御するサーボ
   バルブが外嵌され、該サーボバルブは前記ストッパ間に
   介在したガバナスプリングにより常時リジットプーリ側
   に付勢されており、 サーボバルブの端部と受け部材との間には、駆動軸回転
   数に応じてサーボバルブを軸線方向に移動させるフライ
   ウェイトが介在されていることを特徴とする無段変速装
   置。 （２）ガイドホルダの軸部が中実をなし、駆動軸に直結
   されている特許請求の範囲第１項記載の無段変速装置。 （３）ガイドホルダの軸部が中空状をなし、取付けボル
   トを介して駆動軸の回転伝達を受けるようになっている
   特許請求の範囲第１項記載の無段変速装置。 （４）ガイドホルダとスライドプーリの運動伝達機構が
   ころがり接触の摺動面を有しているものを含む特許請求
   の範囲第１項記載の無段変速装置。（５）受け部材と運
   動伝達機構が一体となっているものを含む特許請求の範
   囲第１項記載の無段変速装置。 （６）エンジンオイルの導入と導出が駆動軸側から行わ
   れるようになっている特許請求の範囲第１項記載の無段
   変速装置。 （７）エンジンオイルの導入がガイドホルダ側から行わ
   れ、導出が駆動軸側から行われるようになっている特許
   請求の範囲第１項記載の無段変速装置。