JPH0257752A - ベルト式変速装置 - 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） 本発明はベルト式変速装置に係り、特に自動車等の車体
の変速装置であってベルトの耐久性を向上させる機構を
もった変速装置に関する。

（従来技術） 今日、自動車等においはイーシトライブを目的として自
動車変速システムが実用化されており、その代表例とし
て流体トルクコントロールシステムがあるが、動力伝達
効率が悪く、構造が複雑になる等の問題点が指摘されて
いた。

そこで、ベルト式変速機構と歯車やチェーン等の減速機
構を入出力軸間に機構学的に並列に配置し、これらを適
時クラッチにより切り換えて低速回転の高トルク伝動時
あるいは高速回転時の伝動は歯車等により伝動を行う機
構が提案された。

しかし、この種の変速装置のベルト式変速機構と、歯車
等の切り換えは入出力軸又は出力軸の回転数あるいはト
ルクを検出し、その信号によってクラッチを遮断するも
のであるため、切り換え時に動力伝動が一時的に中断さ
れたり、ベルトによる場合と歯車による場合の変速比が
同期せず切り換え時に速度変動、負荷変動による衝撃発
生が避けられないものであった。

そこで、上記の変速装置において更に歯車等と出力軸と
の間に設けられるクラッチとして一方向クラッチを採用
する提案がされてい゛る。即ち、従来技術の変速装置は
歯車等と出力軸等を一方クラッチにより接続し、且つベ
ルト式変速装置における最も大きな減速比は歯車等の減
速比よりも小さく設定している。

更に、他の■ベルトを使用した無段変速装置として、特
開昭６２−１１３９５７号公報を初めとして特開昭５９
−９３５５２号公報に開示されているように遊星歯車列
を組み込んで、小さなプーリ比巾で大きな変速比巾が得
られる無段変速装置がある。

（発明が解決しようとする課題） 前記した一方向クラッチを有する変速装置は原理的には
ベルト変速機構と、ギヤ変速等をスムーズに切り換える
ことができる。しかし、この種の変速装置を車輌に応用
して頻繁な加減速を行った場合、切り換えクラッチが急
激な負荷の変化に対応しきれず、その作動が遅れて結果
的にベルトが大きな負荷を負担し切断に至る場合があっ
た。

更に、遊星歯車を使用した無段変速装置も小さなプーリ
比巾で大きな変速比を得ることができるが、その反面従
来の装置では出力軸の回転数の変化中を大きくとってい
るために、２つの入力トルクの和に対して出力トルクが
小さい条件になり、伝達効率が悪くなっている。

本発明はこのような問題点を改善するものであり、車体
発進時あるいは低速時に発生する最大負荷をベルトによ
らず、他の機構で担持させ、むしろベルトには小さな負
荷領域を分担させてベルト耐久性を向上させ、更にはこ
のベルト変速時において出力トルクを入力トルクに近似
させて伝達効率を高くし、しかも車体発進の円滑性を改
善してなるベルト式変速装置を提供することを目的とす
る。

０課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のベルト式変速装置
においては、駆動部に連結した入力軸に駆動側変速プー
リを取り付け、この入力軸に平行に配置した従動軸に従
動側変速プーリを装着して該両変速プーリ間にベルトを
掛架したベルト伝動機構を設け、前記入力軸にサンギヤ
を固着しキャリヤを連結したプラネタリギヤをそれと噛
合せ、またこれと噛み合うリングギヤを組合せてなる遊
星歯車装置を配置し、上記入力軸から従動軸を介してリ
ングギヤの回転を遮断可能にしたクラッチ機能を具備す
ると共に前記リングギヤにその回転を阻止するリングブ
レーキ機構を装着し、リングギヤの回転をサンギヤのそ
れと同一方向に連動させ、キャリヤより出力回転を取り
出すことにある。

（作用） 本発明のベルト式変速装置によれば、まず車体の発進時
及び低速走行時において、駆動部よりの出力回転はサン
ギヤに伝えられ、このときベルト変速を介してのリング
ギヤはクラッチ機構及びリングブレーキを同時に作動さ
せることによりその回転が停止される。この状態により
サンギヤの回転と共に遊星回転するプラネタリギヤと一
体に回転するキャリヤより出力回転が取り出される。尚
、自動車の場合、上記出力回転はディファレンシャルを
介して車軸へ伝達される。

次に、キャリヤの回転（自動車の場合には車速に比例す
る）がある水準まで達すると、リングブレーキをＯＦＦ
にしてベルト変速の伝達系を作動させてベルト変速を介
してリングギヤへ回転力を伝える。この場合、サンギヤ
とリングギヤの２つの入力トルクの和を出力トルクとし
てキャリヤより引き出すことが可能になり、またサンギ
ヤとリングギヤとの入力回転方向が同一方向になってい
るためベルト変速によってリングギヤへ与える回松山に
対してキャリヤの出力回転中は減少するが、この場合の
出力回転の変速巾の不足はリングギヤに対してベルト変
速を介しての入力を遮断し、゛リングギヤの回転をブレ
ーキにより停止させた場合とブレーキを０ＦＦＬ／ベル
ト変速を作動させた最減速の場合の２段階の間に成る変
速巾を設けているためトータル変速巾を大きく取り出す
ことが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は本発明に係るベルト式変速装置の概略構成図で
ある。

本発明のベルト式変速装置において、図中（１）は駆動
部（エンジン）であって、この回転はクラッチ（２）を
介して入力軸（３）に伝達される。この入力軸（３）に
は車体の前後進装置（４）が設けられ、同時にクラッチ
機構をもつ駆動側変速プーリ（５）が固定されている。

更に、従動軸（６）が上記入力軸（３）と平行な位置に
配置され、従動側変速プーリ（７）を固着していると共
に両プーリ（５）（７）間にはベルト（８）が掛架され
、ベルト変速機構（９）を構成している。

他方、入力軸（３）の延設部にはサンギヤ（１０）が固
定され、この周囲にプラネタリギヤ（１１）が噛み合う
と共に外周にはリングギヤ（１２）がプラネタリギヤ（
１１）に噛み合った状態で配置され遊星歯車装置（１３
）を構成している。上記リングギヤ（１２）は従動軸（
６）に固定されたりダクションギャ（１４）に逆転用遊
軍（１９）を介して連結され、ベルト変速機構（９）を
作動させた際に発生するトルクをリングギヤ（１２）へ
入力させる。これにより、サンギヤ（１０）とリングギ
ヤ（１２）の回転方向は同一になる。

このリングギヤ（１２）にはこの回転を停止させるため
のリングブレーキ（１８）が設けられている。上記ブレ
ーキ（１８）は特に制限はないが、例えばバンドブレー
キ、ディスクブレーキ、多板ブレーキ、電磁ブレーキ等
が使用される。

また、上記遊星歯車装置（１３）はサンギヤ（１０）、
リングギヤ（１２）、プラネタリギヤ（１１）そしてプ
ラネタリギヤの遊星回転と一体に回転するキャリヤ（１
５）から構成されている。サンギヤ（１０）とリングギ
ヤ（１２）へ入力されたトルクはキャリヤ（１５）より
出力され、これがディファレンシャルへ連動されている
。

更に、本実施例において使用する変速プーリ（５）（７
）のうち、まず入力軸（３）に固定された駆動側変速プ
ーリ（５）は、摺動シーブが油圧によって軸の長手方向
に移動可能になり、更には回転軸上には空転体（１６）
が装置されてクラッチ機構として作動する。他方、従動
軸（６）に固着された従動側変速プーリ（７）はベルト
に推力を発生させる手段とし°Ｃ摺動シーブ側にスプリ
ング、あるいはスプリングとカム機構を、更にはこれに
油圧を設けてもよい。

尚、リングブレーキ（１８）、クラッチ（２）及び駆動
側変速プーリ（５）等に与える各油圧は、油圧コントロ
ーラ（１７）によって調節及び分配することができる。

分配の回路図は一部省略する。

また、本発明においては入力軸（３）から従動軸（６）
を介してリングギヤ（１２）への回転を入力するベルト
変速の伝達系において、上記リングギヤ（１２）への回
転を遮断するクラッチ機構として、前述のように駆動側
変速プーリの回転軸に空転体（１６）を設けているが、
それ以外に従動軸（６）とリングギヤ（１１）間にクラ
ッチ機構に取り付けることも可能であり、例えば従動軸
（６）上であって従動側変速プーリ（９）とりダクショ
ンギャ（１４）の間にクラッチ機構を配置することも可
能である。

更に、遊星歯車装置（１３）もプラネタリギヤが２段ギ
ヤであってその一方がサンギヤに噛み合い、他方がリン
グギヤに噛み合う構成を有するものでもよく、またリン
グギヤに噛み合ったプラネタリギヤとサンギヤとの間に
遊軍ギヤを介して組合せたものでもよい。但し上記いず
れの場合もサンギヤとリングギヤの回転方向は同一とす
る。

次に、上記ベルト変速装置の作動について説明する。ま
ず車体が発進する際にクラッチ（２）を始めはゆるやか
に最終的には完全に閉じると共に入力軸（３）に固着さ
れた駆動側変速プーリ（５）の摺動シーブが固定シーブ
より離れた状態になって空転体（１６）が作動し、回転
軸（６）側への動力伝達が遮断された状態でリングブレ
ーキ（１４）が始めはゆるやかに最終的には完全に作動
することにより、リングギヤ（１２）は始めリングギヤ
（１８）のスリップでゆるやかに回転するが、最終的に
は完全に回転が止まる。これによって、入力軸（３）の
トルクはサンギヤ（１０）のみへ入力され、これによっ
て遊星歯車装置（１３）が作動してキャリヤ（１５）よ
り回転トルクが出力される。尚、このブレーキ（１８）
とクラッチ（２）とを連動させその２つの働きで半クラ
ツチ状態を維持するのが望ましい。

次に車体の速度が増ひてくると、リングブレーキ（１８
）を開放してベルト変速機構を作動させて、リングギヤ
（１１）へトルクを入力させる。サンギヤ（１０）とリ
ングギヤ（１２）にトルクを入力させて遊星歯車装置（
１３）を作動させると、入力トルクにほぼ等しいトルク
をキャリヤ（１５）より出力させ、変速比巾を得ること
が出来る。

尚、サンギヤ（１０）のみの入力走行時と、ベルト変速
が最減速状態におけるサンギヤ（１０）及びリングギヤ
（１２）の合成入力により走行する場合の間の変速比は
、通常のＭＴ車又はＡＴ車の夫々−速と二速間の比に相
当する値が選択されるため、システム全体の変速巾を広
くする上で有効である。

次に、本発明に用いられる遊星歯車装置の重要な要素の
一つである回転方向、トルク等について説明する。第２
図において、 Ｚｌ、Ｚ２、Ｚ３：サンギヤ、リングギヤ、プラネタリ
ギヤの歯数 Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３：サンギヤ、リングギヤ、キャリヤの
回転数とその方向 Ｆｌ、Ｆ２　　：サンギャ、リングギヤの入力荷重とそ
の方向 Ｆ３　　　　：キャリャの出力荷重とその方向Ｔ１、Ｔ
２　　：サンギャ、リングギヤの入力トルク Ｔ３　　　　：キャリャの出力トルク とするとき、次の関係式が成立する。

Ｎ２＝Ｎ３　　（ＮＩ　　Ｎ５）Ｚｌ／Ｚ２、Ｚ２＝Ｚ
□＋２２３ Ｆ１＝Ｆ２＝Ｆ３／２ Ｔ　１＝　ｋ　Ｆ　Ｉ　Ｚ　１、Ｔ２＝　ｋ　Ｆ　Ｉ　
Ｚ２、Ｔ３＝　２　ｋ　Ｆｌ（Ｚ１＋Ｚ２）／　２　＝
　ｋ　Ｆ　１（Ｚ１＋Ｚ２）ｋ：定数 Ｔ１＋Ｔ２＝Ｔ３・・・（１） そして、Ｚ１＝２３と仮定すると、 Ｎ５＝（３Ｎ２十Ｎ１）／４・　　・（２）になる。式
（１）のように、入力トルクＴ１＋Ｔ２と出力トルクＴ
３が等しいため（ロスを無視したとき）、効率よく出力
トルクの伝達が可能である。

それに対して出力回転数Ｎ３はベルト変速により与えら
れるリングギヤの回転数Ｎ２とサンギヤの回転数Ｎ１の
影響によりその変速巾が縮められるが、この欠点を補う
ためリングギヤを停止（Ｎ２＝０）すると、ベルト変速
によって与えられる量減速時のリングギヤの回転数Ｎ２
の値との間に出力回転数Ｎ３の回転中が通常のＭＴ車や
ＡＴ車の１速〜２速拡大することが可能になる。

しかし、リングギヤの回転方向を第２図とけ逆にすると
、リングギヤの回転数Ｎ２及びトルクＴ２の関係式は Ｎ２＝Ｎ３　　（ＮＩ　　Ｎ５）Ｚ１／Ｚ２Ｔ、−Ｔ２
＝Ｔ３ 、となり、キャリヤの出力回転Ｎ３はゼロ回転をはさん
で正逆回転のみならず、回転比を無限大とするのが可能
になって、変速比巾のみについてみると一見非常に有利
な方法である。しかし、その反面出力トルクは２つの入
力トルクの差となるので伝達効率が大巾に減少すること
は明らかである。

従って、本発明ではサンギヤとリングギヤの２つの入力
トルクの和で出力トルクをキャリヤより引き出し、しか
もその場合の出力回転の変速比巾の不足は、リングギヤ
を回転停止させた場合と、ベルト変速を作動させた場合
の２段階を設けることによって必要な出力変速比を取り
出すことができる。

（効果） 以上のように本発明のベルト式変速装置においては、車
体の始動時もしくは低速時においては、４゜ ベルト変速機構を使用せずに遊星歯車装置のサンギヤの
みにトルクを入力し、プラネタリギヤからキャリヤへト
ルクを出力して変速を行うためは、ベルトに大きな負担
を与えないためにベルトの耐久性が向上し、また車体の
速度が増すとベルト変速機構を作動させてサンギヤとリ
ングギヤに夫々トルクを分散入力してキャリヤより入力
トルクにほぼ等しいトルクを出力することが可能になる
ため効率よくエンジンの出力を車軸まで伝達することが
出来る。

また、遊星歯車装置のサンギヤのみへトルクを入力する
ときと、サンギヤ及びリングギャヘトルクを分散して入
力したとき（但しベルト変速比が最減速のとき）との間
にある変速巾、例えばＭＴ車及びＡＴ車の１速と２速間
の変速巾に相当する比を設けることにより全体として出
力変速中を大きくとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るベルト式変速装置の概略構成図、
第２図は遊星歯車装置のモデル図である。 （１）・ （２）・ （３）・　・ （５）・ （６）・ （７）・ （８）・ （９）・ （１０）・ （１１）・ （１２）・ （１５）・ （１８）・ 駆動部 クラッチ 入力軸 駆動側変速プーリ 回転軸 従動側変速プーリ ベルト ベルト変速機構 サンギヤ プラネタリギヤ リングギヤ キャリヤ リングブレーキ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動部に連結した入力軸に駆動側変速プーリを取り
   付け、この入力軸に平行に配置した従動軸に従動側変速
   プーリを装着して該両変速プーリ間にベルトを掛架して
   ベルト伝動機構を設け、前記入力軸にサンギヤを固着し
   キャリヤを連結したプラネタリギヤをそれと噛合せ、ま
   たこれと噛み合うリングギヤを組合せてなる遊星歯車装
   置を配置し、上記入力軸から従動軸を介してリングギヤ
   に回転力を与えるとともにその回転を遮断可能にしたク
   ラッチ機能を具備すると共に、前記リングギヤにその回
   転を阻止するリングブレーキを装着し、前記リングギヤ
   の回転をサンギヤのそれと同一方向に連動させ、キャリ
   ヤより出力回転を取り出すことを特徴とするベルト式変
   速装置。 ２、駆動側変速プーリの回転軸に空転体を設置し、ベル
   ト底面を前記空転体に接触させてリングギヤへの回転を
   遮断してなるクラツチ機能を具備してなる請求項１記載
   のベルト式変速装置。 ３、従動軸とリングギヤ間にリングギヤへの回転　を遮
   断してなるクラッチ機能を具備してなる請求項１記載の
   ベルト式変速装置。