JPH0321776B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直結クラツチ付流体継手を装着したＶ
ベルト式の車両用無段変速機構に関する。

Ｖベルト式の車両用無段変速機は、スムーズな
変速と燃費を改善することが可能であるが、停止
中の変速が困難であるため変速比が小さい状態で
停車したとき、つぎに発進する際にトルクが小さ
くなりスムーズな発進ができにくい欠点があつ
た。この欠点を改善し、車両発進時におけるトル
ク不足をおぎない、車両が常時スムーズに発進で
きるようにする為にトルクコンバータあるいはフ
ルユードカツプリング等の流体継手を用いること
が有効であるが、これら流体継手を用いた場合、
スリツプロスが生じ燃費が不良になるという問題
が生じる。

本発明は叙上の欠点および問題を解消する為に
機械的に係合する遠心式クラツチ付流体継手を介
在させて、車両が常時スムーズに発進できるとと
もにトルクコンバータ等を介在させることによつ
て生じるスリツプロスをなくして、燃費の改善が
可能な車両用無段変速機を提供することを一次的
な目的とする。更に無段変速機に遠心式直結クラ
ツチ付流体継手を装着することにより、上記問題
点を解消すると共に無段変速機の構造の単純化、
コンパクト化を図ることを２次的な目的とする。

すなわち、本発明はＶベルト式無段変速機を用
いる車両がスムースな変速と燃費が改善ができる
という特徴を生かしながら、複雑な構造および制
御方式を用いないで、車両の発進時におけるトル
クが小さいというＶベルト式無段変速機を用いる
車両が持つ欠点を補い、しかもスリツプロスをな
くすという技術課題を解決し、Ｖベルト式無段変
速機構の持つ機能を最大限に発揮した車両用変速
機構を提供することを目的とする。

本発明の車両用無段変速機は、それぞれ入力軸
および出力軸に装着され、実効径が可変される入
力側プーリおよび出力側プーリと両プーリ間を伝
動するＶベルトからなる無段変速機構と、無段変
速機構の入力軸側の固定シーブに連結され、か
つ、無段変速機構の入力軸とエンジン出力軸の間
に介在され無段変速機構の入力軸とエンジン出力
軸とを遠心力により連結する機械的に係合する遠
心式クラツチを持つ流体継手と、無段変速機構の
出力軸に連結される前進後進切換用遊星歯車機構
とを備えた構成である。

つぎに本発明を図に示す実施例に基づき説明す
る。

第１図は本発明の直結クラツチ付流体継手を備
えたＶベルト式の車両用無段変速機を示す。この
車両用無段変速機１００は、Ｖベルト式無段変速
機構２００と、該変速機構２００の入力側に連結
された遠心式である直結クラツチ付トルクコンバ
ータ３００と、本実施例では該変速機構２００の
出力側に連結されている前進後進切換用遊星歯車
機構４００と、該遊星歯車機構４００の出力側に
連結された減速歯車機構５００と、該減速歯車機
構５００に連結されたデイフアレンシヤルギア６
００により構成される。

１はエンジン出力軸に連結した前記無段変速機
１００の入力軸、２はＶベルト式無段変速機構２
００の入力軸をなす管状の第１中間軸であり、入
力軸１と第１中間軸２は直結クラツチ付トルクコ
ンバータ３００を介して連結されている。３は前
記無段変速機１００の出力軸、４は出力軸３の外
側に同軸状に配され、Ｖベルト式無段変速機構２
００の出力軸である管状の第２中間軸であり、該
第２中間軸４と出力軸３とは、前進後進切換用遊
星歯車機構４００、第３中間軸５、減速歯車機構
５００、デイフアレンシヤルギア６００とを介し
て連結されている。６，７はそれぞれ第１中間軸
２と第２中間軸４に摺動自在に嵌合された可動フ
ランジであり、それぞれ中間軸２，４に添つた管
状の軸受部６Ａ，７Ａを有し、該可動フランジ６
および７を側壁としてそれぞれの中間軸２および
４に同心状に設けられた第１のシリンダ８が一体
に溶接され第１のシリンダ９が一体に形成されて
いる。１０および１１はそれぞれ第１中間軸２お
よび第２中間軸４と一体形成された固定フランジ
であり、可動フランジ６と固定フランジ１０およ
び可動フランジ７と固定フランジ１１はそれぞれ
対応してＶベルト１２を受け入れるＶ字空間１３
および１４を形成すると共にプーリＡおよびＢを
構成している。１５および１６はそれぞれ第１の
シリンダ８および９内に挿設された第１の固定壁
であり、シリンダ８および９内壁に接するフラン
ジ部１５Ａおよび１６Ａと、該フランジ部１５
Ａ，１６Ａに連続する管状部１５Ｂおよび１６Ｂ
と、該管状部１５Ｂ，１６Ｂに連続し、それぞれ
の中間軸２および４に固定される固定部１５Ｃお
よび１６Ｃとを有する。該第１の固定壁１５およ
び１６はシリンダの側壁である可動フランジ６お
よび７との間にそれぞれ第１の環状油室１７およ
び１８を形成する。１９および２０はそれぞれ第
１のシリンダ８，９に外嵌する第２のシリンダ２
１および２２と一体に形成された第２の固定壁で
あり、第１の固定壁の固定部１５Ｃおよび１６Ｃ
と接して中間軸２および４に固定されている。該
第２のシリンダ２１の先端部（図示右側）は外側
半径方向に折り曲げられフランジ状部２１Ａを成
し、該フランジ状部２１Ａ外周側に歯２１Ｂが形
成されている。２３は自動変速機ケース７００の
上記フランジ状部２１Ａに対応する所定位置に装
着された電磁ピツクアツプである。該電磁ピツク
アツプ２３と上記フランジ状部２１Ａとで入力側
プーリ回転数すなわち第１中間軸２の回転数の検
出装置を構成している。上記第２の固定壁１９お
よび２０は、第２の固定壁に一体の第２のシリン
ダ２１および２２と上記第１の固定壁の管状部１
５Ｂおよび１６Ｂとの間に摺動可能に挿設された
環状板状の受圧板２４および２５との間に第２の
環状油室２６および２７を形成している。２８お
よび２９はそれぞれ第１中間軸２と可動フランジ
６および第２中間軸４と可動フランジ７の摺動面
の双方に設けた軸方向の溝に挿入した球体であ
り、可動フランジ６，７と中間軸２，４の相対的
回転を阻止する作用をなすものである。

無段変速機構２００は、Ｖベルト１２と、プー
リＡおよびＢと、プーリＡおよびＢの油圧サーボ
ＣおよびＤにより構成される。この無段変速機構
２００は、上記入力側プーリ回転数検出装置さら
に車速、スロツトル開度等からの検出情報が入力
されて、第１の油室１７および１８と第２の油室
２６および２７とを有する油圧サーボＣおよびＤ
へ供せられる油圧をコントロールすることによつ
て、可動フランジ６および７が駆動されてＶ字空
間１３と１４の巾が増減され、これに伴ないプー
リＡおよびＢと接動するＶベルト１２の回転半径
が増減して車両の走行状態に応じた無段階の変速
がなされる。

直結クラツチ付トルクコンバータ３００は、ポ
ンプインペラ３０１、タービンランナ３０２、ス
テータ３０３、ワンウエイクラツチ304およびト
ルクコンバータ外殻３０５とタービンランナ３０
２を直結するように作動する遠心式直結クラツチ
３０６からなる。

直結クラツチ３０６は、第２図〜第７図に示す
ように、環状デイスク４２および摩擦シユー組立
体４４から成る公知の構造を有するをものであ
る。該デイスク４２はタービンランナ３０２のハ
ブ３０に同心的に取付けられかつタービン部材す
なわちタービンランナ３０２と共に回転するよう
に例えばリベツト３１によつてそのハブ３０に固
定されている。環状デイスク４２は、タービンラ
ンナ３０２の形状および曲りにほぼ一致するよう
にかつデイスク４２およびクラツチ３０６を取付
けるのに最小の間隙でよいように、第２図に示さ
れているように曲げられている。第３図および第
４図において、デイスク４２は外周に一連のポケ
ツトすなわち開口５０を有している。開口の形状
は、各開口５０の両側のＴ形突起５２が開口５０
の端部を越えて半径方向に伸長しているタブ５４
を形成するように、なつている。タブ５４はシユ
ー組立体４４と協働してそのシユー組立体を開口
５０内に保つ。各開口の中央には、シユー組立体
４４と係合するようになつていてシユーと外殻３
０５の表面３２とのくさび止め係合すなわち自己
付勢係合を与えるようになつているカム面すなわ
ちくさび面５６が設けられている。

摩擦シユー組立体４４は第５図および第６図に
特に示されている。シユー組立体４４は、主に前
記表面３２の円弧形にほぼ一致するほぼ円弧形を
している長方形シユー６０から成つている。シユ
ー６０はばね６２、摩擦ライニング６４および接
触底部すなわちカムフオロアインサート６６が組
込まれている。摩擦ライニング６４はシユー６０
の外側の凸形円弧状面６８に接合されている。

ばね６２は、例えばねじ穴７２に受けられたね
じ７０によつて固定される。ねじ７０は、例えば
４個ありかつばね６２にあけられた穴を通して受
けられている。ばね６２は中央本体部分８０と曲
り端部８２とを有し、その曲り端部８２はタブ５
４が受けられる切欠き８４を有する。切欠きの端
部にはリツプ８６がある。ばね６２は、更に、接
触底部すなわちインサート６６に一致するように
設計されている中央開口８８を有している。

インサート６６はシユー６０の適当な大きさの
穴９２内に受けられている軸部分９０を有してい
る。インサート６６は一対の係合面９４を有する
大きな長方形部分９１を有し、その係合面はカム
フオロア面すなわちくさびフオロア面として作用
する。係合面９４の一つはカム５６と係合し、シ
ユー６０を後述するように作動させる。

シユー組立体４４は、始め、摩擦ライニング６
４を外殻３０５の表面３２に接合しかつばね６２
およびインサート６６を固定することによつてト
ルクコンバータ３００に組込まれ、それから、タ
ブ５４をばね６２の切欠き部分８４内に入れかつ
リツプ８６と係合させるようにして、ポケツトす
なわち開口５０内に組込まれている。

シユー６０の長さに比較したばねの長さは、シ
ユー組立体４４が第３図に示されているように左
に完全に引込められた位置にあるときばね６２の
右側の部分８２でリツプ８６がなおタブ５４と係
合しているような、寸法である。タブ５４は、こ
のようにして、あらゆる条件の下でシユー組立体
４４を開口５０内に保つ作用をする。加えて、ば
ね６２は、シユー組立体４４を第３図に示される
ように半径方向内方に偏倚してその組立体の外方
移動に抵抗するように形成されかつ焼入されてい
る。

直結クラツチ３０６は、下記のごとく作動す
る。タービンランナ３０２が回転しないときつま
り遠心力が発生していないとき、シユー組立体４
４が第３図に示された左位置にある。インペラ３
０１が回転されるとタービンランナ３０２は回転
し始め、さらにタービンランナ３０２の回転速度
が増加すると、シユー組立体４４は遠心力に応答
して外側に動こうとする。所定の回転速度に達す
ると、シユー６０および摩擦ライニング６４が係
合し、この初期係合がシユー組立体４４をデイス
ク４２に関してカム５６に沿つて図示右側へ移動
させ、かつインサート６６によつて接触されたく
さび面すなわちカム面５６の作用により、シユー
６０は表面３２と係合して第４図に示す状態にな
り、直結クラツチ３０６がトルクコンバータ外殻
３０５に滑りのない状態で係合される。また、こ
のカム面のくさび係合角を変えることで、係合ト
ルク容量を調整できる。この係合されることによ
つてタービンランナ３０２は外殻３０５およびポ
ンプインペラ３０１と共に一体に回転する。

ドライブラインにトルク７の逆転が起ると、ク
ラツチ３０６の固有の特性によりくさび効果は除
去され、クラツチ３０６は解放され、トルクコン
バータ３００はトルクコンバータ状態に戻る。

遠心式直結クラツチ３０６の係合、解放および
再係合は、あらゆる外部の制御を必要とすること
なく固有の構造により起る。

この直結クラツチ付トルクコンバータ３００は
車両発進時におけるトルク不足をおぎない、車両
が常時スムーズに発進できるようにすると同時に
トルクコンバータの装着によつて起こるスリツプ
ロスを防止する働きをするものである。

本発明の場合、回転速度に応答する遠心式直結
クラツチを用いているので、クラツチの係合およ
び解放を適切に調時するために複雑な機械的、液
圧的あるいは電子的速度検出制御装置を必要とし
ないという特有な効果を有する。

また上記実施例は本発明を限定するものではな
く、他の色々なタイプの遠心式クラツチを採用す
ることができるのは当然である。

前進後進切換用遊星歯車機構４００は、無段変
速機構２００の出力軸である第２中間軸４と多板
クラツチ４０１を作動させる油圧サーボ４０２の
シリンダ４０２Ａを有するドラム４０３を介して
連結されたリングギヤ４０４と、遊星歯車機構４
００の出力軸である第３中間軸５とスプライン嵌
合で連結されるとともに該ドラム４０３と上記多
板クラツチ４０１を介して連結されたサンギア４
０５と、該サンギア４０５とリングギア４０４と
の間に回転自在に歯合されたプラネタリアギア４
０６および該プラネタリアギア４０６を回転自在
に支持するとともに多板ブレーキ４０７を介して
自動変速機ケース７００に係合されたプラネタリ
アキヤリヤ４０８と、多板クラツチ４０１を作動
させる油圧サーボ４０２と、多板ブレーキ４０７
を作動させる油圧サーボ４０９により構成され
る。この前進後進切換用遊星歯車機構４００は、
多板クラツチ４０１が係合し、多板ブレーキ４０
７が解放しているとき減速比１の前進ギアが得ら
れ、多板クラツチ４０１が解放し、多板ブレーキ
４０７が係合しているとき減速比0.7の後進ギア
となる。この後進時の減速比0.7は通常の自動車
用変速機の後進時の減速比に比較し小さいが、本
実施例では、Ｖベルト式無段変速機構において得
られる減速比（たとえば24）と、減速歯車機構５
００において減速を行つているので、全体として
適切な減速比が得られる。

減速歯車機構５００は、Ｖベルト式無段変速機
構２００で得られる変速範囲が通常の車両用変速
装置により達成される変速範囲より低いことを補
うためのものであり、入出力軸間で減速比1.45の
変速を行ないトルクの増大を行なつている。

デイフアレンシヤルギア６００は出力軸３と連
結され、3727：１の最絡減速を行つている。

以上のごとく本発明の車両用無段変速機は次の
ような効果を奏するものである。

ａ 直結クラツチ付き流体継手を車両用多段変速
機構に用いた場合における変速時には、直結ク
ラツチを解放（ロツクアツプ解除）しておかな
いと変速シヨツクが大きくなる。また、直結ク
ラツチとして従来知られていた遠心式クラツチ
付流体継手を車両用多段式変速機構に適用した
場合、車速が一定速度以上となり、一旦該クラ
ツチがトルクコンバータ外殻に係合してしまう
と、変速時といえどもその係合状態を解除でき
ない。したがつて、変速シヨツクが生じないよ
うにするために、その係合状態を完全に維持す
るのではなく、ある程度クラツチとトルクコン
バータ外殻との間にすべりを持たせている。し
かし、本発明の機械的に係合する遠心式クラツ
チ付き流体継手は無段階的に変速できるＶベル
ト式無段変速機構に用いられるものであるた
め、一旦該クラツチがトルクコンバータ外殻に
係合したときには、わざわざ滑りを持たせてお
く必要のないものである。

このように、本発明に用いられる機械的に係
合する遠心式クラツチ付き流体継手は従来知ら
れていた遠心式クラツチ付き流体継手とは異な
る機能を発揮するものであり、Ｖベルト式無段
変速機構との組み合わせにより、Ｖベルト式無
段変速機構を用いる車両がスムースな変速と燃
費が改善ができるという特徴を生かしながら、
複雑な構造および制御方式を用いないで、車両
の発進時におけるトルクが小さいというＶベル
ト式無段変速機を用いる車両が持つ欠点を補
い、しかもスリツプロスをなくすという技術課
題を解決したものである。

すなわち、本発明はＶベルト式無段変速機構
と機械的に係合する遠心式クラツチ付き流体継
手とを有機的に組み合わせることで、それぞれ
の有する機能を最大限に発揮した車両用変速機
を提供したものである。

ｂ 機械的に係合する遠心式クラツチは比較的簡
単な構造を持つものであり、流体継手に適用し
たときにも回転速度に応じた遠心力によりクラ
ツチの係合、解放制御が自動的に適切に行える
ため、液圧式クラツチのように複雑な構造は不
要であり、しかも、流体継手の外部に液圧制御
装置を設けて、これによりクラツチ係合、解放
の制御をする必要もない。

したがつて、構造の単純化、軸方向寸法の短
縮ができる。

ｃ 前記液圧式クラツチ付きの流体継手を車両用
変速機に用いる場合は、クラツチの係合、解放
の制御のためにはピストン作動用オイルの供給
制御をする必要があるので、変速機の入力軸と
出力軸との直結を解放するタイミングが遅れる
ことがある。これに対して、機械的に係合する
遠心式クラツチを用いる場合は、例えばエンジ
ンブレーキ作動中にはクラツチの解放が自動的
にできるように、回転速度により変速機の入力
軸と出力軸との係合、解放の制御が自動的に行
われるため、液圧クラツチを用いる場合のよう
に変速機の入力軸と出力軸との直結状態の解放
タイミングがずれるおそれはなく、たとえば上
記直結状態の解放タイミングのずれによりエン
ジンがストツプするおそれがない。

ｄ デイスクの周側面に設けたポケツト部内にく
さび止め係合角をもつカム面を形成することに
より、入力軸駆動用ハウジングの内周面と係合
する摩擦部材が遠心力だけでなく、摩擦部材が
カム面に乗り上げることにより、ハウジングと
クラツチとの摩擦力が増加して、ロツクアツプ
容量を上げることができる。しかもカム面のく
さび係合角を小さくすることにより、より低速
でロツクアツプを行うことが可能となり燃費の
向上を図れる。

ｅ Ｖベルト式無段変速機構のプーリ径を可変と
するために液圧サーボを用いる場合には、液圧
サーボ用に高圧の液圧をオイルポンプから吐出
させる必要がある。一方、液圧クラツチ付き流
体継手を用いると、この液圧クラツチは比較的
低圧で作動するため上記オイルポンプから吐出
された高圧の液圧をドレーンして低圧に調圧す
る必要がある。このため、ドレーンに伴うオイ
ルポンプの駆動ロス、燃費の悪化が生じること
になる。しかし、本願発明は機械的に係合する
遠心式クラツチを用いるのでクラツチ作動用の
吐出オイルと液圧が不要になるので、ドレーン
に伴う分、燃費の節約になる。

このように本発明はＶベルト式無段変速機構と
無段変速機構の入力軸とエンジン出力軸の間に介
在され無段変速機構の入力軸とエンジン出力軸と
を遠心力により連結する機械的に係合する遠心式
クラツチ付き流体継手とを有機的に組み合わせ、
それぞれの有する機能を最大限に発揮して、前記
したa.〜e.記載の効果が奏せられ、車両が常時ス
ムースに発進できるとともにトルクコンバータ等
を介在させることによつて生じるスリツプロスを
なくして、装置のコンパクト化と燃費の改善が図
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるＶベルト式の車両用無
段変速機の断面図、第２図は直結クラツチ付トル
クコンバータの断面図、第３図および第４図は遠
心式直結クラツチの作動説明図、第５図は直結ク
ラツチの主要部品であるシユー組立体の正面図、
第６図はその平面図、第７図は直結クラツチの環
状デイスクの部分図である。 図中、２……入力軸すなわち第１中間軸、４…
…出力軸すなわち第２中間軸、Ａ……入力側プー
リ、Ｂ……出力側プーリ、１２……Ｖベルト、Ｃ
……プーリＡの油圧サーボ、Ｄ……プーリＢの油
圧サーボ、２００……Ｖベルト式無段変速機構、
３００……直結クラツチ付トルクコンバータ、３
０６……遠心式直結クラツチ、４００……前進後
進切換用遊星歯車機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジン出力軸と、 該エンジン出力軸に連結された外殻と該外殻に
   形成されたポンプインペラと該ポンプインペラの
   動力を流体的に伝達せしめられるタービンランナ
   とからなる流体継手と 前記エンジン出力軸と同心的に配設され、前記
   流体継手のタービンランナと連結される入力軸
   と、 該入力軸と前記エンジン出力軸との間に配設さ
   れ遠心力により前記入力軸とエンジン出力軸を機
   械的に係合せしめる遠心式直結クラツチと、 前記入力軸と平行的に配設された出力軸と、 前記入力軸および出力軸に装着され、実効径が
   可変とされる入力プーリおよび出力プーリと、 前記両プーリ間を伝動するＶベルトからなる無
   段変速機構と、 前記エンジン出力軸の回転を正逆に切換制御せ
   しめる前後進切換機構とを備え、 前記遠心式直結クラツチは、前記入力軸に連結
   せしめられ、径方向外側部に開口部を備えたデイ
   スクと、 該開口部に収容され、遠心力により径方向外側
   に付勢せしめられる摩擦シユーと該摩擦シユーの
   径方向外側に配設される摩擦材と前記摩擦シユー
   の径方向内側に配設され前記開口部内を周方向に
   摺動自在に配設せしめられるばね部材と該ばね部
   材の径方向内側に配設され前記開口部の径方向外
   側面に形成されたカムに当接せしめられ周方向に
   摺動自在に配設された突起部とからなる摩擦シユ
   ー組立体とを有し、 前記カムは、前記入力軸が所定回転数以上の低
   速回転時から遠心力に伴つて前記摩擦シユーの摩
   擦材を該摩擦材の径方向外側に配設された前記外
   郭に常時係合せしめるべく前記突起部を前記カム
   に沿つて周方向に摺動せしめるように前記カム面
   の傾斜角を小さく形成せしめたことを特徴とする
   車両用無段変速機構。