JPH0227547B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は車両用無段変速装置に関し、特に変
速比に無限大値を有する車両用無段変速装置にお
ける制御手段の改良に係るものである。

〔従来技術〕

従来から車両に適用される無段変速装置は、主
としてＶベルト変速機と、トルクコンバータ、も
しくは遠心クラツチとを組合せて、車両の発進か
ら停止までの機能を得る構成のものが多かつた。

しかしながらこの従来構成でのトルクコンバー
タは形状、重量が共に大きく効率も悪く、また遠
心クラツチは形状の制約などから結合回転数が高
く、そしてこれらのいずれもが、車両をスムーズ
に発進させる作動を得るのにスリツプを伴なうた
め、その発熱対策上からも形状の小型化ができ
ず、装置の全体が大型化するのを避け得ないもの
であつた。

そこでこのような問題点を解決する目的で、さ
きに特公昭49−17166号、また特公昭49−48909
号、あるいは特開昭57−47061号公報などにおい
て、特に前記トルクコンバータとか遠心クラツチ
などを用いずに、所期の発進、停止作動を得る構
成として、変速比に無限大値を有する無段変速装
置が提案された。しかしこの構成の場合、たとえ
このように変速比に無限大値を有するからといつ
ても、そのまゝスムーズな発進作用が得られるも
のではなく、ひとつには機関回転の吹き上りと変
速制御との整合が必要であり、この点に関して問
題を有するものであつた。

〔発明の概要〕

この発明は従来のこのような欠点を改善するた
めに、アクセル作動に応動してまず変速作動を開
始させ、この変速作動開始後に機関回転の吹き上
りを開始させて、その整合をとり得るようにした
ものである。

〔発明の実施例〕

以下この発明に係る車両用無段変速装置の一実
施例につき、第１図および第２図を参照して詳細
に説明する。

第１図はこの実施例装置の基本構造を示す構成
図であり、また第２図はその変速制御特性を示す
図である。

第１図において、符号１は車両の動力源として
の機関を示し、２は機関１を付勢する気化器もし
くは燃料噴射装置を作動させて、機関回転数を制
御するスロツトル弁、３は機関１から出力を取り
出す機関出力軸である。４は第１伝達機構であつ
て、前記機関出力軸３に固定したスプロケツト
５、および無段変速機構８の入力軸に固定したス
プロケツト６と、これらの両者を結合するチエー
ン７とから構成されている。８は摩擦駆動を利用
した無段変速機構であり、前記スプロケツト６の
入力軸上に設けた入力伝動板９、出力伝動板１
０、回転子１１、変速出力軸１２、変速リング１
３、変速軸１４および加圧機構１５のそれぞれ
と、回転子１１を支持する補助リング１６とから
構成されている。

また１７は第２伝動機構であつて、前記変速出
力軸１２の軸上に固定した歯車１８と、この歯車
１８に噛合され、かつ車軸２２上にメタル２８を
介して回転自在に遊嵌させた歯車１９とから構成
されている。２０は車軸２２上にあつて回転方向
には拘束され、かつ軸方向には摺動自在なように
スプライン係合させた摺動子で、前記歯車１９に
形成した係合穴１９ａに係脱される係合突起２０
ａを有し、レバー２１の操作により軸上を摺動し
て歯車１９に係合、離脱可能とされた、いわゆる
ドグクラツチ機構を構成している。２３は車軸２
２に固定した車輪である。

さらに３０は制御装置であつて、前記変速軸１
４を正、逆回転自在に駆動する回転電機３１の回
転制御をなすようになつている。３２は前記スロ
ツトル弁２を作動させるところの、図示省略した
アクセルレバー、ペダル、グリツプなどの受動手
段に応動して、その作動量、つまり弁開度を検出
するスロツトル開度センサー、３３は前記車輪２
３の回転数を検出する車速センサー、３４は前記
機関１の回転数を検出する回転センサーである。

なお、３５，３６，３７は前記第１、第２伝達
機構４，１７および無段変速機構８などを保護す
ると共に、これらの各機構の回転軸を支承するそ
れぞれのベアリング２４，２６，２７およびメタ
ル２５，２８を保持し、かつ前記レバー２１を枢
支するケースである。

しかして以上の変速機構の構成は、特公昭57−
13221号公報において提案された機構に相当して
おり、この実施例においては同構成に後述の手段
を適用するものである。

続いてまずこの構成における変速機能について
述べる。

入力伝動板９、回転子１１と、変速リング１３
と、回転子１１、出力伝動板１０との組合せから
なる伝達機構は、いわゆる遊星歯車伝達機構に類
似する作動を行い、それぞれの伝達部の変速比、
すなわち前者では入力伝動板９と回転子１１、後
者では回転子１１と出力伝動板１０の各変速比
は、共に回転子１１に対する変速リング１３の圧
接位置により決定され、最終的に入力伝動板９に
対する出力伝動板１０の変速比は、この変速リン
グ１３の変速軸１４上での位置によつて決定され
ることになる。

すなわち、今、変速リング１３の回転子１１に
対する圧接点がＬ側の位置にあれば、変速比が大
きくなつて、その最大値は無限大、換言すると出
力伝動板１０の出力回転数が零になり、また圧接
点がＨ側に移動すると、変速比が次第に小さくな
つて、その最小値は機構各部の寸法によつて定め
られるが、所定値は一般的に1.5〜2.0程度に採択
される。

従つて、変速リング１３の位置を適当に選択す
ることにより、変速比、こゝでは減速比を無限大
から所定値まで無段階に得ることができる。そし
てこの変速作動に際し、各部での接触点に滑りを
生じさせないように働く圧接力は、公知の調圧機
構としての加圧機構１５により得ており、この加
圧機構１５としては、例えば出力伝動板１０と変
速出力軸１２との同心対向面にあつて、それぞれ
に回転方向に沿う斜面からなるカム面を形成させ
ると共に、各カム面間に球体を介在させた構成
で、この構成により伝達力に対応した加圧力を発
生させ、この加圧力によつて滑りのない回転伝達
力を得るのである。

次に車両の走行時における各機構の作動につい
て述べる。

こゝでは前記レバー２１が矢印方向に操作され
ていて、摺動子２０が歯車１９に結合された状態
にあるものとする。

今、機関１が回転駆動されていて、車両が停止
中のとき、すなわちアイドリング状態であれば、
当然ではあるが車輪２３は回転せず、従つて車軸
２２は勿論、第２伝達機構１７およびこれに結合
されている変速出力軸１２、また出力伝動板１０
も回転していない。一方、機関１はスロツトル弁
２の開度量対応に回転されており、機関出力軸３
からの出力により第１伝達機構４を介して入力伝
動板９が回転されるが、その回転数は第１伝達機
構４に設定された変速比に対応する値で、一般的
には機関出力軸３の回転数よりも少ない値をと
る。

こゝでこのように入力伝動板９が回転し、出力
伝動板１０が回転しない場合の条件を満足させる
ためには、変速比が無限大になければならず、よ
つてこのとき変速リング１３はＬ側の最大位置を
占めることになる。そしてこの変速リング１３に
対する変速位置の調整は、スロツトル開度センサ
ー３２と車速センサー３３とが、そのときの検出
信号を制御装置３０に出力し、制御装置３０によ
る回転電機３１の駆動制御により変速軸１４を回
転させ、この変速軸１４により変速リング１３を
作動させて行う。すなわち、前記変速比無限大の
位置関係についても、この場合、スロツトル開度
センサー３２の開度零の信号によつて制御される
のである。

また車両を発進させようとするときは、通常、
スロツトル弁２を徐々に開き、機関１の回転数を
次第に上げると共に、駆動トルクを高める。すな
わち、この作動により、スロツトル弁２の開度量
と機関１の回転数に応じて変速リング１３が無限
大位置から次第にＨ方向に移動され、これに伴な
い出力伝動板１０が回転し始め、第２伝達機構１
７を介した車軸２２の所定駆動トルクによる回転
により、車両の発進がなされるのである。

そしてこの車両発進時の速度は、スロツトル弁
２の開度量に応じた機関１の回転数と、変速リン
グ１３の移動に伴なう変速比の変化に応じて決定
され、スロツトル弁２の開度を制御するアクセル
レバーの操作に応動したスロツトル開度センサー
３２と、車速センサー３３と、回転センサー３４
とのそれぞれの信号が適切に連繋されることによ
り、これがアクセルレバーに反映されて、車両の
発進速度と変速比とを設定するのである。

そして発進後の走行においても、同様にアクセ
ルレバーの操作により速度制御がなされるが、こ
のときも前記発進時と同様にスロツトル弁２の開
度量に応じて変速比が設定され、かつ車速が決定
される。しかしこの走行時には、スロツトル弁２
の開度量による機関１の回転および駆動力の変化
の対応が主になり、無段変速機構８の変速比の対
応は従である。

また次は、車両を停止させる場合であるが、こ
の走行車両の停止には、ブレーキを用いて強制的
に停止させる手段と、スロツトル弁２を閉じて機
関１の回転数を最小にしたのち、走行抵抗により
停止させる手段との二つがあり、一般的にはこの
双方を組合せて、まず機関１の出力を最小にして
車速を低下させ、その後ブレーキを使用して停止
させるようにしているのであるが、何れにしても
車両の停止後、機関１は回転を継続していなけれ
ばならず、このために車両の停止、すなわち換言
すると車輪２３の停止と同時に、無段変速機構８
の変速比を無限大にする必要がある。

一方、機関１は通常、アイドル状態にあつて、
その出力は最も小さく、かつ回転数も低いから、
車両を運転者の意志に従つて速やかに停止させ、
同時に機関１の回転を継続させるためには、無段
変速機構８に設けた変速リング１３の位置を、運
転者の意志発揮の直前、すなわちアクセルレバー
最小、そしてブレーキ制動終了の直前までに、無
限大の位置に設定させればよく、それにはスロツ
トル弁２を閉にして機関１の出力を最小にし、ブ
レーキの制動によつて車輪２３が回転低下し、機
関１がアイドル回転もしくはそれ以下になろうと
するときに、これをいち早くスロツトル開度セン
サー３２、車速センサー３３、回転センサー３４
のそれぞれが検知して、その信号を制御装置３０
に出力し、この制御装置３０により回転電機３１
を回転作動させ、無段変速機構８の変速リング１
３をＬ方向側一杯まで移動させて、その変速比を
無限大にさせればよく、この作動により車輪２３
の回転が停止した後においても、機関１の回転を
継続させることができるのである。

第２図は以上の動作を変速制御の定量的特性と
して示す。

この第２図において、一般に直線ａは走行状態
での最大減速比直線、直線ｄは同最小減速比直線
である。こゝでこの減速比は、変速機構８の変速
比と第１、第２伝達機構４，１７のそれぞれ変速
比との積である。また例えば直線ａはスロツトル
弁２の開度が２／４〜４／４、直線ｂは同３／４
〜４／４、直線b′は同２／４〜３／４、直線ｃで
の直線b′との交点から直線ｂとの交点内は同２／
４〜３／４、直線ｃでの直線b′との交点以下と直
線ｄ，ｅは同０／４〜２／４、直線ｃでの直線ｂ
との交点以上は同０／４〜４／４であるように割
付けされている。

従つて車両の発進時においては、普通、スロツ
トル弁２を閉から一気に２／４〜３／４開度まで
開くために、車速と機関回転数との関係が、車速
零回転時の機関回転数Na点から点Ｒを経て直線
ａに移り、また通常走行時は、スロツトル弁２の
開度と車速とから、直線ｂ，b′または直線ｃ，
ｄ，ｅの何れかの線上に移り、さらに車両停止時
は、前記したように一般にスロツトル弁２を閉じ
てからブレーキをかけるために、直線ｄ，ｅから
点Ｒを経てNa点に移るものと考えられる。

しかしこゝで、発進時の点Naから点Ｒを経て
直線ａに至る移行は固定パターンではない。何故
ならば変速リング１３の移動速度と機関１の回転
の吹き上りとの早さを比較すると、後者の機関１
の回転の吹き上りの方が早いのが一般であつて、
これは発進前に機関１は無負荷の状態にあり、変
速リング１３が移動を開始する当初においてはそ
の変速比が極めて大きく、たとえ車輪２３に大き
な発進負荷がかゝつても、機関１にとつては小さ
な負荷としかなり得ないからで、このために発進
時の車速と機関回転数との関係は、第２図の曲線
ｆのようになることが多い。

そしてこの曲線ｆに示すパターンは、機関１の
回転の割合に比較して車速が出ていないことを意
味していて、発進力に劣る車両であるという感覚
を運転者に与えると共に、車両自体としても無駄
なエネルギを消費することにつながり、また振動
も発生して乗車感が悪くなるものであつた。

この実施例においてはこのような欠点を改善す
るために、車両の発進時におけるアクセル手段の
作動に際し、アクセル作動に応動して無段変速機
構が変速作動を開始した後、所定時間を経てから
機関の回転上昇が開始されるようにしたものであ
る。

すなわち、前記の欠点を除去するためには、機
関１の回転数が第２図の点Naにあるときから無
段変速機構８による変速作動が開始され、変速作
用をなす変速リング１３の移動を追つて機関１の
回転が吹き上つてくるようにすれば良いのであ
る。

一層具体的には、車両の発進時にあつて、機関
１を付勢させる気化器もしくは燃料噴射装置を作
動させるために、運転者により操作される受動手
段としてのアクセルレバーの作動量検出手段を設
け、このアクセルレバーに応動するスロツトル弁
２およびスロツトル開度センサー３２の作動に対
して、前記作動量検出手段により位相角などによ
る所定の時間差を与えるようにさせておき、車両
の発進時にアクセルレバーを作動させたときに
は、まずスロツトル開度センサー３２の出力によ
り変速作動を開始、つまりこゝでは変速リング１
３をＨ側へ移動させ始め、その後、所定時間を経
てスロツトル弁２の開作動を開始させて、気化器
もしくは燃料噴射装置により、機関１を付勢させ
るようにするのである。

そしてこの場合、機関１においては、スロツト
ル弁２が閉じられた回転数Naなるアイドル状態
のとき、その駆動力は小さいが、前記したように
無段変速機構８の変速比も初期に極めて大きいた
めに、車輪２３の駆動力がたとえ大きくても、こ
れに打ち勝つ力が充分にある。すなわち、このよ
うにして、車両の発進時にたとえアクセルレバー
を一気に踏み込んで作動させたとしても、前記第
２図の曲線ｇに示すような特性となつて、機関１
の回転が無闇に吹き上るような惧れを解消できる
のである。

なお、以上のほか、車両の停止中であつて、運
転者が走行の意志のないときには、前記レバー２
１を第１図の図示位置として、歯車１９と摺動子
２０との係合を外せば、車輪２３は無段変速機構
８の変速比に関係なく自由に回転することができ
て、運転者も容易に車両を動かすことができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によるときは、車
両の変速機構に、無限大から所定値まで連続的に
変速させ得る無段変速機構を用い、車両発進時に
あつて、機関付勢のためのアクセル手段に応動す
る変速制御手段の変速開始を、機関の回転の立上
り開始時間よりも所定時間だけ早めるようにした
ので、発進時の急激なアクセル開による機関の吹
き上りを効果的に防止でき、極めて乗車感が良く
て、スムーズな発進特性を有する優れた車両用無
段変速装置を提供し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る車両用無段変速装置の
一実施例による基本構造を示す構成図、第２図は
同上変速制御特性図である。 １……機関、２……スロツトル弁、４……第１
伝達機構、８……変速比に無限大値を有する無段
変速機構、１４……変速軸、１７……第２伝達機
構、２２……車軸、２３……車輪、３０……制御
装置、３１……回転電機、３２……スロツトル開
度センサー、３３……車速センサー、３４……回
転センサー。なお、図中、同一符号は同一または
相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 変速比に無限大値を有する無段変速機構と、
   機関の出力を前記無段変速機構に伝達する第１の
   伝達機構と、前記無段変速機構の変速出力を車軸
   に伝達する第２の伝達機構と、機関付勢手段を動
   作すべく運転者により操作される受動手段と、該
   受動手段に応動して前記無段変速機構の変速制御
   を行う変速制御装置であつて、車両の停止時前記
   無段変速機構の変速比が無限大値にあり、前記受
   動手段の作動に伴ない前記無段変速機構の変速比
   を無限大値から有限値へ変化させる変速制御装置
   ３０と、車両の発進時該変速制御装置３０により
   前記無段変速機構の変速比が無限大値から有限値
   へ変化させられる際その変化開始後所定時間を経
   てから前記機関付勢手段を動作させるべく前記受
   動手段と前記機関付勢手段とに時間差を与える作
   動量検出手段とを含んでなる車両用無段変速装
   置。 ２ 前記受動手段が、運転者によつて操作される
   アクセルレバー、ペダル、グリツプなどの手段か
   らなり、また前記機関付勢手段が気化器もしくは
   燃料噴射装置からなり、車両の発進時にあつて
   は、前記作動量検出手段の検出々力により、前記
   変速制御手段を応動させて変速比が無限大値から
   有限値へ変化開始後所定時間を経てから前記気化
   器もしくは燃料噴射装置を作動させることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の車両用無段変
   速装置。