JPH0448978B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、２個の可変プーリ間にＶ字形又は台
形断面の無端ベルトを掛け渡し、該無端ベルトが
それぞれの可変プーリに接触する半径方向位置を
変化させることによつて、２個の可変プーリの軸
間の回転速度比を無段階に変換させるベルト式無
段自動変速装置、特に車両用自動変速装置に応用
した車両用ベルト式無段自動変速装置に関するも
のである。

（従来の技術） 従来、ベルト式無段自動変速装置は、車両用と
して利用するためには、逆転用の歯車機構を必要
とし、また、可変プーリの径に制限があつて減速
比を大きくとることができない。したがつて、出
力軸から車輪駆動軸までの間の減速比を歯車式自
動変速装置より大きくする必要があるが、歯車式
自動変速装置に比べて構造が簡単であり、形状も
小さいので、原動機、変速装置及び差動装置を一
体的に組み込むのには適している。

この、従来の車両用ベルト式無段自動変速装置
は、入力軸側に支持されたプライマリ・プーリと
出力側に支持されたセカンダリ・プーリとの間を
無端ベルトが連結する構造になつていて、上記プ
ライマリ・プーリ及びセカンダリ・プーリは、そ
れぞれ固定フランジとそれに対して相対的に移動
する可動フランジとから成つている。

また、例えば、多板式クラツチ、プラネタリ歯
車装置及び多板式ブレーキによつて前後進切換装
置が形成され、該前後進切換装置が上記プライマ
リ・プーリ及びセカンダリ・プーリから成る可変
プーリの入力軸側又は出力軸側に配設されて、車
両の前進又は後進の切り換えを行うようになつて
いる。

ところで、上記前後進切換装置のプラネタリ歯
車装置は、サンギヤ、プラネタリピニオン及びリ
ングギヤを有しており、入力側から伝達された動
力は、前後進切換装置を介して可変プーリに伝達
されるようになつているが、例えば、プラネタリ
キヤリア入力でサンギヤ出力の場合においては、
サンギヤと可変プーリの軸とが連結されていて、
両者が一緒に回転するようになつている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来の車両用ベルト式無段自動
変速装置においては、上記可変プーリの軸及び前
後進切換装置の各ギヤがそれぞれ独立してハウジ
ングに支持されているため、支持構造が複雑にな
つて車両用ベルト式無段自動変速装置の寸法が大
きくなつてしまう。

また、上記無端ベルトの張力によつて可変プー
リの軸が偏心すると、該軸に連結された前後進切
換装置の歯車要素もそれに伴つて偏心し、該歯車
要素と他の歯車要素間の噛み合い誤差が生じて、
騒音が発生したり、各ギヤの耐久性が低下したり
してしまう。

本発明は、上記従来の車両用ベルト式無段自動
変速装置の問題点を解決し、支持構造を簡素化
し、車両用ベルト式無段自動変速装置の寸法が大
きくなるのを防止するとともに、可変プーリの軸
が偏心するのに伴い騒音が発生するのを防止し、
かつ、前後進切換装置のギヤの耐久性を向上させ
ることができる車両用ベルト式無段自動変速装置
を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、２個
の可変プーリ間にＶ字形又は台形断面の無端ベル
トを掛け渡し、該無端バルトがそれぞれの可変プ
ーリに接触する半径方向位置を変化させることを
可能としたベルト式無段変速機と、ハウジングに
回転自在に支持され、一方の可変プーリの軸に別
体で、かつ、同軸的に配設された伝動軸と、上記
一方の可変プーリと上記伝動軸間を連結する前後
進切換装置とを備えていて、上記伝動軸と他方の
可変プーリの軸間の回転速度比を無段階に変換可
能とするとともに、回転方向を変換可能としてい
る。

上記一方の可変プーリは、軸の両端がハウジン
グによつて回転自在に支持され、上記前後進切換
装置は、プラネタリ歯車装置、多板式ブレーキ及
び多板式クラツチを備えている。

そして、上記プラネタリ歯車装置は、上記一方
の可変プーリの軸にスプライン連結される第１歯
車要素、上記伝動軸に連結される第２歯車要素、
及び第３歯車要素を有し、該第３歯車要素を固定
することによつて第１歯車要素と第２歯車要素間
に逆転の回転速度比を与える。

また、上記多板式ブレーキは、上記第３歯車要
素をハウジングに選択的に固定し、上記多板式ク
ラツチは、上記第１歯車要素と第２歯車要素を選
択的に連結する。

（作用及び発明の効果） 本発明によれば、上記のように一方の可変プー
リの軸の両端をハウジングによつて回転自在に支
持し、プラネタリ歯車装置の第１歯車要素を一方
の可変プーリの軸にスプライン連結している。し
たがつて、プラネタリ歯車装置の第１歯車要素が
上記一方の可変プーリの軸を介してハウジングに
支持されるので支持構造が簡素化され、車両用ベ
ルト式無段自動変速装置を小型化することができ
る。

また、プラネタリ歯車装置の第１歯車要素を一
方の可変プーリの軸にスプライン連結している。
したがつて、多板式ブレーキを係合すると、プラ
ネタリ歯車装置及びベルト式無段変速機を介して
伝動軸と他方の可変プーリの軸間で逆転駆動の動
力伝達が行われる。

この時、ベルト式無段変速機を介した動力伝達
によつて一方の可変プーリの軸が偏心することが
あつても、スプライン連結の部分でプラネタリ歯
車装置の第１歯車要素の心ずれを吸収することが
できる。

その結果、プラネタリ歯車装置の第１歯車要素
と他の歯車要素は適正に噛み合うことになり、円
滑な動力伝達を行うことができ、ギヤノイズの発
生を防止することができる。

さらに、プラネタリ歯車装置の第１歯車要素と
第２歯車要素を選択的に連結する多板式クラツチ
を備えている。したがつて、多板式クラツチを係
合すると、多板式クラツチ及びベルト式無段変速
機を介して伝動軸と他方の可変プーリの軸間で正
転駆動の動力伝達が行われる。

この時、ベルト式無段変速機を介した動力伝達
によつて一方の可変プーリの軸が偏心することが
あつても、伝動軸と一方の可変プーリ間は多板式
クラツチを介して動力伝達が行われ、プラネタリ
歯車装置は動力伝達に関与しないので、ギヤノイ
ズの発生を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。

第１図は車両用ベルト式無段自動変速装置の概
要図、第２図はプライマリ・プーリ、セカンダ
リ・プーリ及び差動歯車筐間の回転連結状態を示
す概要図、第３図は本発明の車両用ベルト式無段
自動変速装置の断面図である。

図において、トルクコンバータ１は内燃機関等
の原動機Ａの出力軸に連結されたボンプインペラ
２、後述する入力軸７に連結されたタービンラン
ナ３及び一方向クラツチによりハウジング１００
に支承されたステータ４で構成される。また、ピ
ストン５が上記タービンランナ３又は入力軸７に
対して摺動自在とされるか、又は入力軸７に摺動
自在とされたタービンランナ３に固着されてい
る。そして、該ピストン５に設けられた摩擦板６
が、ポンプインペラ２と固着されたトルクコンバ
ータ１のケーシングに対向して、上記ケーシング
とピストン５とで直結クラツチを構成している。

変速装置の入力軸７は、ハウジング１００に回
転自在に支承されており、その一端は上記タービ
ンランナ３に連結され、他端は同一軸上に配列さ
れた中間軸８の端部を包囲し、相対回転自在に嵌
合している。そして、該中間軸８は、一端が上述
したように入力軸７の端部によつて包囲され、中
間部及び他端がハウジング１００に支承される。

また、入力軸７の端部には、クラツチドラム９
が同心的に固着され、一方、中間軸８の入力軸側
端部にはクラツチハブ１０がスプライン係合によ
つて同心的に連結されている。そして、クラツチ
ドラム９及びクラツチハブ１０の円筒状部材間に
多板式クラツチ１１が配設され、クラツチドラム
９に摺動自在に設けられたピストン１２により多
板式クラツチ１１が作動させられて入力軸７と中
間軸８とが係脱される。なお１３はピストン１２
を作動させるシリンダである。

ところで、中間軸８には、該軸８にスプライン
係合しているサンギヤ１４、該軸８に同心的に回
転自在とされたリングギヤ１５、上記サンギヤ１
４と噛合するプラネタリピニオン１６、上記リン
グギヤ１５と噛合するプラネタリピニオン１６′
と、これらプラネタリピニオン１６、１６′を相
互に噛合わせた状態で回転自在に支承するプラネ
タリキヤリヤ１７とから構成されるプラネタリ歯
車装置１８が設けられている。

そして、該プラネタリ歯車装置１８のプラネタ
リキヤリヤ１７の外周は、上記クラツチドラム９
にスプライン係合されており、上記リングギヤ１
５の外周とハウジング１００の間に多板式ブレー
キ１９が配設されるとともに、ハウジング１００
にシリンダ２０が形成される。該シリンダ２０内
には、ピストン２１が摺動自在に収納されてお
り、それにより多板式ブレール９１が作動して、
上記リングギヤ１５がハウジング１００に対して
係脱されるようになつている。

上記構成において、多板式クラツチ１１が係合
させられると、入力軸７の回転が中間軸８に伝達
されて車両が前進する。一方、多板式クラツチ１
１が解放させられ、多板式ブレーキ１９が係合さ
せられると、リングギヤ１５がハウジング１００
に係止され入力軸７の回転が逆転され中間軸８に
伝達される。

こうして、入力軸７側から中間軸８側に向けて
配列された上記多板式クラツチ１１、プラネタリ
歯車装置１８および多板式ブレーキ１９によつ
て、入力軸７と中間軸８との間に正逆転装置、す
なわち前後進切換装置１１０が構成される。

上記前後進切換装置１１０においては、前進時
に上記多板式クラツチ１１が係合されるだけで入
力軸７の回転が出力軸８に直接伝達され、プラネ
タリ歯車装置１８のギヤ間の噛み合いを必要とし
ないので、噛み合いによるノイズを低減するだけ
でなく、プラネタリ歯車装置１８の耐久性を向上
させることができる。

また、前後進切換装置１１０は、上述したよう
にサンギヤ１４とリングギア１５の間にプラネタ
リピニオン１６，１６′を配設したダブルピニオ
ン形プラネタリ歯車装置１８を利用しているの
で、前進の場合と後進の場合とで出力が変化しな
い。

更に、上記多板式ブラーキ１９は、上記プラネ
タリ歯車装置１８の径方向外側に配設され、該プ
ラネタリ歯車装置１８のリングギヤ１５の外周
に、上記多板式ブレーキ１９の回転側薄板が固定
されるため、前後進切換装置１１０をコンパクト
にすることができる。

次に、上記中間軸８には、前後進切換装置に隣
接してプライマリ・プーリ３１が配設されてい
て、後述するセカンダリ・プーリ４１と共に可変
プーリを形成している。該プライマリ・プーリ３
１は、上記中間軸８と同心的に一体に構成された
固定フランジ３２と、中間軸８に対して同心的に
配設され、かつ、軸方向に摺動する可動フランジ
３３とからなつている。

また、上記サンギヤ１４と軸８は、プライマ
リ・プーリ３１の支持位置の近傍でスプライン連
結されている。

上記可動フランジ３３には、円筒盤３５が一体
に形成され、中間軸８に固定したシリンダ３６の
周盤３７と同心的に配列されている。そして、内
周が中間軸８に固定され、外周が上記円筒盤３５
の内周に嵌合された第１のピストン３８と該第１
のピストン３８と上記シリンダ３６の周壁３７と
の間の嵌合された第２のピストン３９とによりダ
ブルピストン式の流体圧サーボ４０が構成され
る。

ここで、上記前後進切換装置１１０とプライマ
リ・プーリ３１の間には、両者を分離する壁１１
１が設けられ、該壁１１１の中央に設けられた貫
通孔１１７を上記中間軸８が貫通するようになつ
ている。該壁１１１には、上記前後進切換装置１
１０に向けて開口する凹部１１２が形成されてい
て、該凹部１１２内には該前後進切換装置１１０
を構成する要素の少なくとも一部、例えばピスト
ン２１が収容されている。また、上記壁１１１に
は、上記貫通孔１１７の軸心側にベアリング１１
３が配設されている。

したがつて、凹部１１２に収容された前後進切
換装置１１０の少なくとも一部が、軸方向上にお
いて上記ベアリング１１３と重なつた位置に配設
されることになるので、重なつた長さだけ装置の
軸方向寸法を小さくすることができる。

ところで、上記プライマリ・プーリ３１は、そ
の一端がベアリング１１３により、他端がベアリ
ング１１４によつてハウジング１００に直接支持
されている。しかも、各ベアリング１１３，１１
４は、固定フランジ３１及び可動フランジ３３に
近接させて配置される。

一方、可変プーリを介して回転速度比を変化さ
せた後の出力を取り出すために、出力軸２５が上
記中間軸８に平行になるように設けられている。
該出力軸２５は上記中間軸８と同様にベアリング
１１５、１１６によりハウジング１００に直接支
持されていて、しかも、ベアリング１１５，１１
６が固定フランジ４２及び可動フランジ４３に近
接させて配置される。

このように、中間軸８及び出力軸２５が、共に
強固にハウジング１００に支持されることになる
ので、後述する無端ベルト５１の張力によつて両
軸８，２５に加えられる応力に対して剛性を保つ
ことができ、常に両軸８，２５を平行な状態に維
持することができる。

また、上記出力軸２５には、上記プライマリ・
プーリ３１と共に可変プーリを構成するセカンダ
リ・プーリ４１の固定フランジ４２が一体に形成
されていて、出力軸２５に対して同心的に配設さ
れた可動フランジ４３が、該出力軸２５上を軸方
向に摺動することができるようになつている。

また、該可動フランジ４３に一体に形成した円
筒盤４５が、出力軸２５に固定したシリンダ４６
の周盤４７と同心的に配列されている。そして、
内周が出力軸２５に固定され、外周が上記円筒盤
４５の内周に嵌合された第１のピストン４８と、
該第１のピストン４８と上記シリンダ４６の周盤
４７との間に嵌合された第２のピストン４９とに
よりダブルピストン式の流体圧サーボ５０が構成
される。

上記シリンダ４６内には螺旋スプリング４４が
設けられ、可動フランジ４３を固定フランジ４２
に向けて常に押圧する弾性力を付与している。

５１はプライマリ・プーリ３１及びセカンダ
リ・プーリ４１のそれぞれのフランジの相対向す
る円錐状傾斜面に掛け渡される無端ベルトであ
る。該無端ベルト５１は、上記円錐状傾斜面に係
合する傾斜面５２，５２に開口するスリツト５
３，５３を穿設形成した金属製ブロツク５４を厚
さ方向に多数並べ、上記スリツト５３，５３に挿
入した無端の金属バンドで連設して形成したもの
である（例えば特開昭54−52253号公報参照）。そ
して、上記プライマリ・プーリ３１，セカンダ
リ・プーリ４１及び無端ベルト５１によつてベル
ト式無段変速機が構成される。

ところで、左右の車輪に動力を伝達するための
車輪駆動軸２７，２７′、該車輪駆動軸２７，２
７′に固着した傘歯車を含む差動歯車装置を内蔵
した差動歯車筐２８が、上記車輪駆動軸２７，２
７′が出力軸２５に平行になるようにハウジング
１００に回転自在に支承されている。そして、上
記出力軸２５にはスプロケツトホイール２６が設
けられ、一方、該差動歯車筐２８の外周に設けた
スプロケツトホイール２９と上記スプロケツトホ
イール２６との間にチエイン６１が掛け渡されて
いて、出力軸２５の回転が車輪駆動軸２７，２
７′に伝達される。

上記出力軸２５のスプロケツトホイール２６
は、出力軸２５に直接固着してもよいが、図示の
実施例では出力軸２５と同心的に回転するように
なつている。すなわち、出力軸２５に固定したサ
ンギヤ５５、該サンギヤ５５に噛合し、上記サン
ギヤ５５と同心的位置にハウジング１００に固定
したリングギヤ５７及びプラネタリピニオン５６
を回転自在に支承するプラネタリキヤリヤ５８に
より減速歯車装置１１８が構成される。そして、
該プラネタリキヤリヤ５８は、上記スプロケツト
ホイール２６と連結され、出力軸２５の回転を減
速してスプロケツトホイール２６に伝達する。

一方、車両をパーキングさせる際に動力伝達系
をロツクするため、セカンダリ・プーリ４１の固
定フランジ４２の外周縁にパーキング用の係合爪
１２０が設けられている。該係合爪１２０は、動
力伝達系において上記減速歯車装置１１８の前方
に配設されているので、タイヤから係合爪１２０
に逆に伝達されるトルクを減らすことができる。
また、該減速歯車装置１１８は、動力伝達系にお
いて上記前後進切換装置１１０より後方に配設さ
れている。したがつて、係合爪１２０を係止させ
たにもかかわらず、タイヤからのトルクにより前
後進切換装置１１０内のギヤのズレ等によって完
全なパーキングを行うことができなくなるといつ
た問題はなくなる。

なお、中間軸８の外壁及びプライマリ・プーリ
３１の可動フランジ３３の軸の内壁には、軸方向
の凹溝が対向するように形成され、該凹溝中に複
数個の球体６２，６２……が挾持される。また、
出力軸２５の外壁及びセカンダリ・プーリ４１の
可動フランジ４３の軸の内壁にも同様に軸方向の
凹溝が対向して形成され、該凹溝中に複数個の球
体６３，６３……が挾持される。これら凹溝と球
体６２，６３の係合により、可動フランジ３３，
４３は軸８，２５と一体的に回転させられるとと
もに、球体６２，６３に支承されるため軸方向の
手動抵抗が低減させられる。

また、出力軸２５の一端にはガバナバルブ１０
１が設けられ、油ポンプ１０２によつて形成され
る流体圧に出力軸２５、すなわち車輪の走行速度
に比例した因子が加えられるように調整される。

以上のように構成される車両用ベルト式無段自
動変速装置においては、マニユアルバルブ（図示
せず）を前進位置に操作すると、スロツトルバル
ブ（図示せず）及びガバナバルブ１０１により調
整されたラインプレツシヤがシリンダ１３に導入
され、多板式クラツチ１１が係合されて入力軸７
と中間軸８とが結合される。

この時、上記ラインプレツシヤを中間軸８の軸
孔１０３、油孔１０４及び可動フランジ３３の軸
筒部に穿設した油孔１０５を介して流体圧サーボ
４０のシリンダ室に導入する一方、上記ラインプ
レツシヤを出力軸２５の軸孔１０６、油孔１０７
及び可動フランジ４３の軸筒部に穿設した油孔１
０８を介して流体圧サーボ５０のシリンダ室に導
入すると、プライマリ・プーリ３１及びセカンダ
リ・プーリ４１のそれぞれの可動フランジ３３，
４３は固定フランジ３３，３４は固定フランジ３
３，４２に向かつて押圧され、その円錐状傾斜面
によつて無端ベルト５１の傾斜面５２が挾圧さ
れ、中間軸８の回転が上記無端ベルト５１を介し
て出力軸２５に伝達される。

そして、プライマリ・プーリ３１の流体圧サー
ボ４０に作用する作動流体の圧力をセカンダリ・
プーリ４１の流体圧サーボ５０に作用する作動流
体の圧力より大にするときは、プライマリ・プー
リ３１に係合する無端ベルト５１の有効駆動半径
が次第に大となるとともに、セカンダリ・プーリ
４１に係合する無端ベルト５１の有効駆動半径は
次第に小となり、ベルト式変速機は無段階に出力
軸２５を増速することになる。

そして、出力軸２５の回転はサンギヤ５５、プ
ラネタリピニオン５６、プラネタリキヤリヤ５８
及びリングギヤ５７で構成される減速歯車装置に
より所定の減速比でスプロケツトホイール２６に
伝達され、更にチエイン６１、スプロケツトホイ
ール２９、差動歯車筐２８を介して左右の車輪駆
動軸２７，２７′に伝達される。

ここで、マニユアルバルブを後進位置に操作す
ると、ラインプレツシヤがシリンダ２０に送ら
れ、ピストン２１が多板式ブレーキ１９を作動さ
せる。その結果、リングギヤ１５がハウジング１
００に係止され、中間軸８は、プラネタリ歯車装
置１８を介して入力軸７に対し所定の減速比で逆
転させられる。そして、プライマリ・プーリ３１
及びセカンダリ・プーリ４１の流体圧サーボ４
０，５０には上記と同様のラインプレツシヤが作
用して、車輪駆動軸２７，２７′は後進方向に回
転駆動される。

次に、マニユアルバルブを中立位置に操作する
と、シリンダ１３，２０、流体圧サーボ４０のラ
インプレツシヤはドレインされるので、セカンダ
リ・プーリ４１の流体圧サーボ５０内の螺旋スプ
リング４４の弾性力は、その可動フランジ４３を
固定フランジ４１に近接するように押圧する。こ
の時、セカンダリ・プーリ４１に係合する無端ベ
ルト５１の係合位置が半径方向に押し出されるの
で、車両の停止中における中間軸８に対する出力
軸２５の減速率が最も大きくなる。

上記構成からなる車両用ベルト式無段自動変速
装置においては、第２図に示すように出力軸２５
と車輪駆動軸２７，２７′は平行にされ、かつ両
軸間をチエイン６１で駆動伝達するので、歯車で
駆動伝達する場合と比較して、出力軸２５と車輪
駆動軸２７，２７′間の減速率を任意に選ぶこと
ができる。

また、動力伝達経路を短く、かつ軽量とするこ
とができ、出力軸２５の流体圧サーボ５０への作
動流体の供給を出力軸２５の端部から行うことが
でき、中間軸８、出力軸２５、車輪駆動軸２７の
配置の自由度が大となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能
であり、それらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。

例えば、本発明において流体継手として、図示
のトルクコンバータのほかフルカン継手など任意
の流体継手を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用ベルト式無段自動変速
装置の概要図、第２図は動力伝達系の概要図、第
３図は本発明の車両用ベルト式無段自動変速装置
の断面図である。 Ａ……原動機、１……トルクコンバータ、７…
…入力軸、８……中間軸、１０……クラツチハ
ブ、１１……多板式クラツチ、１４……サンギ
ア、１５……リングギア、１６，１６′……プラ
ネタリピニオン、１８……プラネタリ歯車装置、
１９……多板式ブレーキ、２５……出力軸、２
６，２９……スプロケツトホイール、２７，２
７′……車輪駆動軸、２８……差動歯車筐、３１
……プライマリ・プーリ、３２，４２……固定フ
ランジ、３３，４３……可動フランジ、４０，５
０……流体圧サーボ、４１……セカンダリ・プー
リ、４４……スプリング、５１……無端ベルト、
６１……チエイン、１１０……前後進切換装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２個の可変プーリ間にＶ字形又は台形断面の
   無端ベルトを掛け渡し、該無端ベルトがそれぞれ
   の可変プーリに接触する半径方向位置を変化させ
   ることを可能としたベルト式無段変速機と、ハウ
   ジングに回転自在に支持され、一方の可変プーリ
   の軸と別体で、かつ、同軸的に配設された伝動軸
   と、前記一方の可変プーリと前記伝動軸間を連結
   する前後進切換装置とを備え、前記伝動軸と他方
   の可変プーリの軸間の回転速度比を無段階に変換
   可能とするとともに、回転方向を変換可能とする
   車両用ベルト式無段自動変速装置において、前記
   一方の可変プーリは、軸の両端がハウジングによ
   つて回転自在に支持され、前記前後進切換装置
   は、プラネタリ歯車装置、多板式ブレーキ及び多
   板式クラツチを備え、前記プラネタリ歯車装置
   は、前記一方の可変プーリの軸にスプライン連結
   される第１歯車要素、前記伝動軸に連結される第
   ２歯車要素、及び第３歯車要素を有し、該第３歯
   車要素を固定することによつて第１歯車要素と第
   ２歯車要素間に逆転の回転速度比を与えるもので
   あり、前記多板式ブレーキは、前記第３歯車要素
   をハウジングに選択的に固定するものであり、前
   記多板式クラツチは、前記第１歯車要素と第２歯
   車要素を選択的に連結するものであることを特徴
   とする車両用ベルト式無段自動変速装置。