JPH116552A - 無段変速機 - Google Patents

無段変速機

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JPH116552A
JPH116552A JP16258897A JP16258897A JPH116552A JP H116552 A JPH116552 A JP H116552A JP 16258897 A JP16258897 A JP 16258897A JP 16258897 A JP16258897 A JP 16258897A JP H116552 A JPH116552 A JP H116552A
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rotation
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main shaft
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Yoshiaki Tsukada
善昭 塚田
Kazuhiko Nakamura
一彦 中村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無段変速機の変速比のレンジを拡大し、自動
発進機能まで実現する。 【解決手段】 変速機主軸21に回転自在に支持した駆
動回転部材29及び従動回転部材30を、キャリア3
1,32に回転自在に支持した変速回転部材39に接触
部P1 ,P2 において接触させ、これら接触部P1 ,P
2 の位置を変速回転部材部材39の母線に沿って移動さ
せて変速を行う変速機において、電磁ブレーキや電気モ
ータよりなるキャリア回転制御手段35でキャリア3
1,32の回転に制動力を加えたり、キャリア31,3
2を積極的に回転駆動することにより、変速比のレンジ
を増加方向及び減少方向に拡大する。またキャリア3
1,32が自由回転可能な状態から徐々に回転を止めて
いけば、変速比が無限大の状態から次第に減少するので
車両の自動発進が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動回転部材及び
従動回転部材を変速回転部材に接触させるとともに、そ
の接触部を移動させることにより駆動回転部材から従動
回転部材への動力伝達と変速とを行う無段変速機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】かかる無段変速機は、例えば特公昭47
−447号公報に記載されているように既に知られてい
る。この種の無段変速機は、駆動回転部材が接触する円
錐状の第1摩擦伝達面及び従動回転部材が接触する円錐
状の第2摩擦伝達面から構成された変速回転部材を備え
てなり、駆動回転部材の接触部を第1摩擦伝達面の底面
側に移動させるとともに従動回転部材の接触部を第2摩
擦伝達面の頂点側に移動させることにより変速比をLO
W側に変化させ、また駆動回転部材の接触部を第1摩擦
伝達面の頂点側に移動させるとともに従動回転部材の接
触部を第2摩擦伝達面の底面側に移動させることにより
変速比をTOP側に変化させるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな無段変速機では変速比のレンジに制限があり、充分
な変速比のレンジを確保することが難しく、そのために
自動発進クラッチを別途設ける必要があった。
【0004】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、無段変速機の変速比のレンジを拡大し、自動発進機
能まで実現することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明は、ケーシングと、ケー
シング内に設けた変速機主軸に回転自在に支持された駆
動回転部材と、変速機主軸に支持された従動回転部材
と、変速機主軸に沿って移動自在なキャリアと、変速機
主軸の軸線を中心線とする円錐母線に沿うようにキャリ
アに支持された支持軸と、前記支持軸に回転自在に支持
され、該支持軸の軸線に対して傾斜し且つ互いに傾斜方
向を反対にした第1、第2母線を該軸線回りに回転させ
て形成した第1摩擦伝達面及び第2摩擦伝達面が、それ
ぞれ前記駆動回転部材及び従動回転部材に接触する変速
回転部材とを備えてなり、それら接触部を前記第1、第
2母線に沿って移動させることにより変速を行う無段変
速機において、ケーシングに対するキャリアの変速機主
軸回りの回転速度を制御するキャリア回転制御手段を設
けたことを特徴とする。
【0006】上記構成によれば、キャリアをケーシング
に固定して回転速度をゼロに設定すると、変速回転部材
と駆動回転部材及び従動回転部材との接触部の移動によ
る通常の変速が行われる。またキャリアの自由回転が可
能な状態、キャリアの自由回転に制動力を加えた状態、
キャリアを積極的に回転駆動する状態を切り換えること
により、接触部の移動による変速比の制御に加えて更に
きめ細かい変速比の制御が可能となり、変速比のレンジ
を拡大することができる。このことは自動発進機能を実
現できることを意味する。つまりキャリアが自由回転可
能な状態から徐々に回転を止めていけば自動発進が可能
となる。
【0007】また請求項2に記載された発明は、請求項
1の構成に加えて、前記キャリア回転制御手段が、キャ
リアからケーシングへのトルク伝達を制御するブレーキ
であることを特徴とする。
【0008】上記構成によれば、キャリアを所定速度で
自由回転させて無段変速機の変速比のレンジを増加方向
に向けて拡大することができる。
【0009】また請求項3に記載された発明は、請求項
1の構成に加えて、前記キャリア回転制御手段が、ケー
シングに対してキャリアを回転駆動するアクチュエータ
であることを特徴とする。
【0010】上記構成によれば、キャリアを積極的に回
転させて無段変速機の変速比のレンジを増加方向及び減
少方向に向けて拡大することができるだけでなく、キャ
リア回転制御手段の駆動力で従動回転部材を駆動するこ
ともできる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0012】図1〜図5は本発明の第1実施例を示すも
ので、図1は車両用パワーユニットの縦断面図、図2は
図1の要部拡大図、図3は図2の要部拡大図(LOWレ
シオ)、図4は図2の要部拡大図(TOPレシオ)、図
5は図2の5−5線断面図である。
【0013】図1に示すように、このパワーユニットP
は自動二輪車に搭載されるものであって、エンジンE及
び無段変速機Tを収納するケーシング1を備える。ケー
シング1は、センターケーシング2と、センターケーシ
ング2の左側面に結合される左ケーシング3と、センタ
ーケーシング2の右側面に結合される右ケーシング4と
に3分割される。センターケーシング2及び左ケーシン
グ3に一対のボールベアリング5,5を介して支持され
たクランクシャフト6は、同じくセンターケーシング2
及び左ケーシング3に支持されたシリンダブロック7に
摺動自在に嵌合するピストン8にコネクティングロッド
9を介して連接される。
【0014】クランクシャフト6の左端には発電機10
が設けられており、この発電機10は左ケーシング3の
左側面に結合された発電機カバー11により覆われる。
右ケーシング4の内部に延出するクランクシャフト6の
右端にドライブギヤ12が固定される。
【0015】図2を併せて参照すると明らかなように、
無段変速機Tの変速機主軸21には前記ドライブギヤ1
2に噛合するドリブンギヤ25が固定される。ドリブン
ギヤ25は変速機主軸21にスプライン結合された内側
ギヤ半体26と、この内側ギヤ半体26に複数個のゴム
ダンパー28…を介して僅かに相対回転し得るように結
合されて前記ドライブギヤ12に噛合する外側ギヤ半体
27とから構成される。ドライブギヤ12からドリブン
ギヤ25を経て変速機主軸21に伝達されるエンジント
ルクが変動したとき、前記ゴムダンパー28…の変形に
よりショックの発生が軽減される。
【0016】変速機主軸21の外周には、半径方向外側
を向く摩擦接触面を備えた駆動回転部材29がスプライ
ン結合されるとともに、半径方向内側を向く摩擦接触面
を備えた従動回転部材30がニードルベアリング22を
介して相対回転自在に支持される。概略円錐状に形成さ
れたキャリア第1半体31が変速機主軸21の外周にニ
ードルベアリング23を介して相対回転可能且つ軸方向
摺動可能に支持され、このキャリア第1半体31に概略
カップ状のキャリア第2半体32が結合される。キャリ
ア第2半体32の外周にはギヤ321 が形成される。
【0017】図1及び図2から明らかなように、センタ
ーケーシング2に固定したカバー部材50に電磁ブレー
キよりなるキャリア回転制御手段35が支持される。セ
ンターケーシング2及びカバー部材50間に支持した増
速軸42に第1増速ギヤ43及び第2増速ギヤ44が設
けられており、キャリア第2半体32のギヤ321 が第
1増速ギヤ43に噛み合うとともに、キャリア回転制御
手段35の回転軸に設けた第3増速ギヤ45が第2増速
ギヤ44に噛み合っている。このように、キャリア第2
半体32のギヤ321 の回転を増速してキャリア回転制
御手段35に伝達するので、小容量のキャリア回転制御
手段35によって大きな制動力を発生させることができ
る。
【0018】而して、キャリア回転制御手段35に対す
る通電を遮断して回転軸36の制動を解除すると、両キ
ャリア半体31,32は変速機主軸21回りに自由に回
転することができる。またキャリア回転制御手段35に
通電して回転軸36を制動すると、両キャリア半体3
1,32の変速機主軸21回りの回転に制動力を与え、
或いは両キャリア半体31,32をケーシング1に対し
て回転不能に固定することができる。尚、両キャリア半
体31,32の回転が制動或いは拘束されても、その軸
線L方向の移動は可能である。
【0019】図3及び図4から明らかなように、キャリ
ア第1半体31に形成された複数の窓孔311 …を横切
るように複数の支持軸37…が架設されており、各支持
軸37にニードルベアリング38,38を介して変速回
転部材39が回転自在且つ軸方向摺動自在に支持され
る。支持軸37…は変速機主軸21の軸線Lを中心線と
する円錐母線上に配置されている。各変速回転部材39
は底面を共有する円錐状の第1摩擦伝達面40及び第2
摩擦伝達面41から構成されており、第1摩擦伝達面4
0は駆動回転部材29に第1接触部P1 において当接す
るとともに、第2摩擦伝達面41は従動回転部材30に
第2接触部P2 において当接する。
【0020】図2に示すように、キャリア第2半体32
の内部に、変速機主軸21の回転数に応じて両キャリア
半体31,32を軸方向に摺動させて無段変速機Tの変
速比を変更する遠心機構51が設けられる。遠心機構5
1は、変速機主軸21に固定された固定カム部材52
と、変速機主軸21に軸方向摺動自在に支持されて前記
固定カム部材52と一体に回転する可動カム部材53
と、固定カム部材52のカム面521 及び可動カム部材
53のカム面531 間に配置された複数の遠心ウエイト
54…とから構成される。可動カム部材53とキャリア
第2半体32とをボールベアリング55で結合すること
により、両者は相対回転を許容された状態で軸方向に一
体に移動する。
【0021】変速機主軸21の右端近傍はセンターケー
シング2に固定したカバー部材50にボールベアリング
56を介して支持されており、そのカバー部材50とキ
ャリア第2半体32との間に縮設したスプリング57の
弾発力で、キャリア第1半体31及びキャリア第2半体
32は左方向に付勢される。従って、変速機主軸21の
回転数が増加すると遠心力で遠心ウエイト54…が半径
方向外側に移動して両カム面521 ,531 を押圧する
ため、可動カム部材53がスプリング57の弾発力に抗
して右方向に移動し、この可動カム部材53にボールベ
アリング55を介して接続されたキャリア第2半体32
がキャリア第1半体31と共に右方向に移動する。
【0022】図3及び図4に示すように、変速比が何れ
の状態でも変速機主軸21の軸線Lから測った駆動回転
部材29の第1接触部P1 の距離Aは一定値となり、支
持軸37から測った駆動回転部材29の第1接触部P1
の距離Bは可変値(BL ,B T )となる。また、支持軸
37から測った従動回転部材30の第2接触部P2 の距
離Cは可変値(CL ,CT )となり、変速機主軸21の
軸線Lから測った従動回転部材30の第2接触部P2
距離Dは一定値となる。
【0023】駆動回転部材29の回転数をNDRとし、従
動回転部材30の回転数をNDNとして変速比RをR=N
DR/NDNで定義すると、変速比Rは、 R=NDR/NDN=(B/A)×(D/C) により与えられる。
【0024】図1及び図2から明らかなように、変速機
主軸21の外周にボールベアリング58を介して相対回
転自在に支持された出力ギヤ59の右端と、前記従動回
転部材30の左端との間に調圧カム機構60が設けられ
る。図5から明らかなように、調圧カム機構60は、出
力ギヤ59の右端に形成した複数の凹部591 …と従動
回転部材30の左端に形成した複数の凹部301 …との
間にボール61…を挟持したものであり、出力ギヤ59
と従動回転部材30とに間には従動回転部材30を右方
向に付勢する予荷重を与えるように皿バネ62が介装さ
れる。従動回転部材30にトルクが作用して出力ギヤ5
9との間に相対回転が生じると、調圧カム機構60によ
り従動回転部材30が出力ギヤ59から離反する方向
(右方向)に付勢される。
【0025】第3減速ギヤ63が、左ケーシング3との
間に配置したボールベアリング64、変速機主軸21と
の間に配置したニードルベアリング65及び出力ギヤ5
9との間に配置したボールベアリング66によって回転
自在に支持される。左ケーシング3及び中央ケーシング
2にボールベアリング67及びニードルベアリング68
を介して減速軸69が支持されており、減速軸69に設
けた第1減速ギヤ70及び第2減速ギヤ71がそれぞれ
前記出力ギヤ59及び第3減速ギヤ63に噛合する。左
ケーシング3から外部に突出する第3減速ギヤ63の軸
部先端に、無端チェーン72を巻き掛けた駆動スプロケ
ット73が設けられる。従って、変速機主軸21の回転
は出力ギヤ59、第1減速ギヤ70、第2減速ギヤ7
1、第3減速ギヤ63、駆動スプロケット73及び無端
チェーン72を介して駆動輪に伝達される。
【0026】次に、キャリア回転制御手段35により両
キャリア半体31,32の回転を拘束したときの作用を
説明する。
【0027】図3に示すように、エンジンEの低速回転
時にはドライブギヤ12により駆動されるドリブンギヤ
25の回転数が低いため、遠心機構51の遠心ウエイト
54…に作用する遠心力も小さくなり、両キャリア半体
31,32はスプリング57の弾発力で左方向に移動す
る。キャリア第1半体31が左方向に移動すると、駆動
回転部材29の第1接触部P1 が第1摩擦伝達部材40
の底面側に移動して距離Bは最大値BL に増加するとと
もに、従動回転部材30の第2接触部P2 が第2摩擦伝
達面41の頂点側に移動して距離Cが最小値CL に減少
する。
【0028】このとき、前記距離A,Dは一定値である
ため、距離Bが最大値BL に増加し、距離Cが最小値C
L に減少すると、前記変速比Rが大きくなってLOWレ
シオに変速される。
【0029】一方、図4に示すように、エンジンEの高
速回転時にはドライブギヤ12により駆動されるドリブ
ンギヤ25の回転数が高いため、遠心機構51の遠心ウ
エイト54…に作用する遠心力も大きくなり、両キャリ
ア半体31,32は遠心力で半径方向外側に移動する遠
心ウエイト54…の作用でスプリング57の弾発力に抗
して右方向に移動する。キャリア第1半体31が右方向
に移動すると、駆動回転部材29の第1接触部P1 が第
1摩擦伝達面40の頂点側に移動して距離Bが最小値B
T に減少するとともに、従動回転部材30の第2接触部
2 が第2摩擦伝達面41の底面側に移動して距離Cが
最大値CT に増加する。
【0030】このとき、前記距離A,Dは一定値である
ため、距離Bが最小値BT に減少し、距離Cが最大値C
T に増加すると、前記変速比Rが小さくなってTOPレ
シオに変速される。
【0031】上述のようにして、車両の走行中に駆動回
転部材29の回転は変速回転部材39…を介して従動回
転部材30に所定の変速比Rで伝達され、更に従動回転
部材30の回転は調圧カム機構60を介して出力ギヤ5
9に伝達される。このとき、従動回転部材30に作用す
るトルクで出力ギヤ59との間に相対回転が生じると、
調圧カム機構60により従動回転部材30が出力ギヤ5
9から離反する方向に付勢される。この付勢力は皿バネ
62による付勢力と協働して、駆動回転部材29の第1
接触部P1 を第1摩擦伝達面40に圧接する面圧と、従
動回転部材30の第2接触部P2 を第2摩擦伝達面41
に圧接する面圧とを発生させる。
【0032】次に、キャリア回転制御手段35に対する
通電を解除或いは弱めて両キャリア半体31,32を回
転可能にしたときの作用を説明する。
【0033】車両の発進時に予めキャリア回転制御手段
35に対する通電を解除しておき、両キャリア半体3
1,32がケーシング1に対して自由に回転できる状態
にしておく。エンジンEのクランクシャフト6の回転が
ドライブギヤ12及びドリブンギヤ25を介して変速機
主軸21に伝達されたとき、仮に両キャリア半体31,
32が回転不能に固定されていれば、変速機主軸21の
トルクは駆動回転部材29、変速回転部材39及び従動
回転部材30を経て車輪に伝達されるが、実際にはキャ
リア回転制御手段35に対する通電が解除されているた
め、両キャリア半体31,32が空転して従動回転部材
30にトルクが伝達されることはない。即ち、無段変速
機Tの変速比は無限大の状態になる。
【0034】この状態からキャリア回転制御手段35に
対する通電量を次第に増加させ、両キャリア半体31,
32の回転に制動力を加えていくと、その回転数の低下
に伴って変速比が無限大から減少する。そして両キャリ
ア半体31,32がケーシング1に回転不能に固定され
たとき、変速比は図3に示すLOWの状態になる。この
ように、車両の発進時に両キャリア半体31,32を自
由に回転し得る状態からケーシング1に回転不能に固定
された状態へと移行させることにより、変速比を無限大
からからLOWまで変化させてスムーズな発進を可能に
することができる。両キャリア半体31,32の回転を
上述のように制御することにより、自動発進クラッチを
廃止しても発進が可能になる。またキャリア回転制御手
段35による制動力を予め所定値に設定しておけば、無
段変速機Tに過剰なトルクが入力したときに両キャリア
半体31,32をケーシング1に対してスリップさせ、
トルクリミッターとして機能させることもできる。
【0035】本実施例では自動遠心クラッチよりなる自
動発進クラッチを用いていないので、エンジンブレーキ
を作動させたときにエンジン回転数がアイドル回転数に
近づいてもエンジンEと車輪との接続が保たれる。従っ
て、自動遠心クラッチが係合解除した後に継続してエン
ジンブレーキを作動させるために従来必要であった一方
向クラッチを廃止することができる。
【0036】次に、本発明の第2実施例を説明する。
【0037】第1実施例のキャリア回転制御手段35
は、キャリア第1半体31及びキャリア第2半体32の
回転を制動する電磁ブレーキから構成されているのに対
し、第2実施例のキャリア回転制御手段35は、キャリ
ア第1半体31及びキャリア第2半体32を回転駆動す
る電気モータ等のアクチュエータから構成されている。
キャリア回転制御手段35に通電すると回転軸36が回
転し、その回転がギヤ361 ,321 を介してキャリア
第2半体32に伝達され、キャリア第2半体32をキャ
リア第1半体31と一体で回転させる。キャリア回転制
御手段35にはブレーキ装置が付設されており、両キャ
リア半体31,32をケーシング1に回転不能に拘束す
ることもできる。
【0038】而して、キャリア回転制御手段35で両キ
ャリア半体31,32を従動回転部材32と同方向に駆
動してやれば、従動回転部材32の回転数が増加して変
速比が小さい側にシフトし、逆にキャリア回転制御手段
35で両キャリア半体31,32を従動回転部材32と
逆方向に駆動してやれば、従動回転部材32の回転数が
減少して変速比が大きい側にシフトする。このように、
遠心機構51による変速制御にキャリア回転制御手段3
5による変速制御を組み合わせることにより、無段変速
機Tの変速比を一層きめ細かく制御することができる。
勿論、両キャリア半体31,32をケーシング1に拘束
すれば、遠心機構51による前記LOW状態とTOP状
態との間の通常の変速が可能である。
【0039】またエンジンEが停止した状態でも、キャ
リア回転制御手段35で両キャリア半体31,32を正
転方向又は逆転方向に駆動すれば、車両を前進走行又は
後進走行させることができるため、車両を押して移動さ
せる際の取り回しが容易になる。
【0040】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0041】例えば、実施例ではキャリア回転制御手段
35として電磁ブレーキ及び電気モータを例示したが、
それを油圧ブレーキ及び油圧アクチュエータに置き換え
ることも可能である。
【0042】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載された発明
によれば、ケーシングに対するキャリアの変速機主軸回
りの回転速度を制御するキャリア回転制御手段を設けた
ので、キャリアをケーシングに固定して回転速度をゼロ
に設定して変速回転部材と駆動、受動回転部材との接触
部の移動による通常の変速を行えるのは勿論のこと、キ
ャリアに制動力や駆動力を加えて更にきめ細かい変速比
の制御を行って変速比のレンジを拡大することができ
る。またキャリアが自由回転可能な状態から徐々に回転
を止めていけば、変速比が無限大の状態から次第に減少
するので車両の自動発進が可能となる。
【0043】また請求項2に記載された発明によれば、
前記キャリア回転制御手段が、キャリアからケーシング
へのトルク伝達を制御するブレーキであるので、キャリ
アを所定速度で自由回転させて無段変速機の変速比のレ
ンジを増加方向に向けて拡大することができる。
【0044】また請求項3に記載された発明によれば前
記キャリア回転制御手段が、ケーシングに対してキャリ
アを回転駆動するアクチュエータであるので、キャリア
を積極的に回転させて無段変速機の変速比のレンジを増
加方向及び減少方向に向けて拡大することができるだけ
でなく、キャリア回転制御手段の駆動力で従動回転部材
を駆動することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】車両用パワーユニットの縦断面図
【図2】図1の要部拡大図
【図3】図2の要部拡大図(LOWレシオ)
【図4】図2の要部拡大図(TOPレシオ)
【図5】図2の5−5線断面図
【符号の説明】
1 ケーシング 21 変速機主軸 29 駆動回転部材 30 従動回転部材 31 キャリア第1半体(キャリア) 32 キャリア第2半体(キャリア) 35 キャリア回転制御手段 37 支持軸 39 変速回転部材 40 第1摩擦伝達面 41 第2摩擦伝達面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーシング(1)と、 ケーシング(1)内に設けた変速機主軸(21)に回転
    自在に支持された駆動回転部材(29)と、 変速機主軸(21)に支持された従動回転部材(30)
    と、 変速機主軸(21)に沿って移動自在なキャリア(3
    1,32)と、 変速機主軸(21)の軸線を中心線とする円錐母線に沿
    うようにキャリア(31,32)に支持された支持軸
    (37)と、 前記支持軸(37)に回転自在に支持され、該支持軸
    (37)の軸線に対して傾斜し且つ互いに傾斜方向を反
    対にした第1、第2母線を該軸線回りに回転させて形成
    した第1摩擦伝達面(40)及び第2摩擦伝達面(4
    1)が、それぞれ前記駆動回転部材(29)及び従動回
    転部材(30)に接触する変速回転部材(39)と、を
    備えてなり、それら接触部を前記第1、第2母線に沿っ
    て移動させることにより変速を行う無段変速機におい
    て、 ケーシング(1)に対するキャリア(31,32)の変
    速機主軸(21)回りの回転速度を制御するキャリア回
    転制御手段(35)を設けたことを特徴とする無段変速
    機。
  2. 【請求項2】 前記キャリア回転制御手段(35)が、
    キャリア(31,32)からケーシング(1)へのトル
    ク伝達を制御するブレーキであることを特徴とする、請
    求項1に記載の無段変速機。
  3. 【請求項3】 前記キャリア回転制御手段(35)が、
    ケーシング(1)に対してキャリア(31,32)を回
    転駆動するアクチュエータであることを特徴とする、請
    求項1に記載の無段変速機。
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