JPS6367460A - 無段変速機を備えた車両用動力伝達装置 - 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】 技術分野 本発明は無段変速機を備えた車両用動力伝達装置に関し
、特に、車両の加速性能を改善する技術に関するもので
ある。

従来技術 無段変速機を備えた車両用動力伝達装置においては、車
両の急加速性能を高めるために、クラッチを一時的に動
力遮断状態或いはスリップ状態としてエンジン回転速度
を高めた後クラッチを係合させることが行われている。

たとえば、特開昭６０−９８２５８号および特開昭６０
−２２２６４９号に記載されている車両用動力伝達装置
がそれである。

発明が解決すべき問題点 斯る従来の動力伝達装置によれば、車両の加速性能が一
応は改善されるが、なお、その急加速性能に未だ改善の
余地が残されていた。

また、上記従来の動力伝達装置によれば、クラッチ制御
系を複雑としたり、使用できるクラッチの構造が限定さ
れてしまう欠点があった。

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その要旨とするところは、エンジンの回転を無段階に変
速して駆動輪へ伝達する無段変速機を備えた車両用動力
伝達装置において、前記エンジンと前記無段変速機とを
直結し、その無段変速機の後段に動力遮断装置を設ける
とともに、上記無段変速機の出力軸にフライホイールを
設けたことにある。

作用および発明の効果 −ａに、車両の加速時にはエンジンの出力の一部が回転
体の回転速度を増加させるために消費されるので、加速
性能が、急加速状態となる程、エンジンの回転部分およ
びそれに直結されたフライホイール、クラッチ、無段変
速機の入力軸側回転体などの回転慣性の大きさに影響さ
れる。しかし、本発明においては、エンジンと前記無段
変速機とが直結されて慣性の大きいフライホイールなど
が除去されているので、無段変速機の入力軸系の回転慣
性モーメントが大幅に小さくなっている。このため、車
両の急加速時においてエンジンの回転部分およびそれに
直結された無段変速機の入力軸側回転体の回転速度増加
に消費されるエンジンの出力トルクが少なくなる反面、
駆動輪へ伝達される出力トルクが増加して、車両の加速
性能が好適に改善される。しかも、このためにクラッチ
の制御系を複雑としたり特別な構造のクラッチを用いる
必要がないのである。

また、本発明によれば、無段変速機の入力軸および出力
軸がエンジンとともに回転させられるので、出力軸に設
けるフライホイール以外の回転部分も実質的にフライホ
イールの機能を兼ねさせることができる。このため、出
力軸に設けるフライホイールを小さくして車両の動力伝
達装置を小型軽量化することができる。

ここで、前記無段変速機は、好適には、入力軸および出
力軸と、それら入力軸および出力軸にそれぞれ固定され
た固定回転体と入力軸および出力軸に軸方向の移動自在
にそれぞれ設けられて固定回転体との間に■溝を形成す
る可動回転体とから成る有効径が可変の一対の可変プー
リと、その一対の可変プーリ間に巻き掛けられた伝動ベ
ルトとを備えたものであり、前記フライホイールは、好
適には、前記出力軸側に設けられた固定回転体により構
成される。また、フライホイールの大きさは、無段変速
機の入力軸側から見た等価回転慣性モーメントがエンジ
ンのアイドル時に回転変動を平滑化するために必要且つ
充分な大きさとなるように決定される。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図において、エンジン１０のクランク軸１２には、
ベルト式無段変速機１４の入力軸１６が直結されており
、エンジン１０の出力トルクはベルト式無段変速機１４
の出力軸１８、クラッチ２０、駆動軸２２、および図示
しない差動装置などを経て駆動輪へ伝達されるようにな
っている。

上記ベルト式無段変速機１４は、入力軸１６および出力
軸１８にそれぞれ固定された固定回転体２４および２６
と入力軸１６および出力軸１８にそれぞれ軸方向の移動
自在に設けられて固定回転体２４および２６との間に■
溝を形成する可動回転体２８および３０とから成る一対
の可変プーリ３２および３４と、それら一対の可変プー
リ３２および３４に巻き掛けられた伝動ベルト３６と、
可動回転体２８および３０にそれぞれ推力を付与して可
変プーリ３２および３４の有効径（掛り径）を変更する
一対の油圧シリンダ３８および４０と、出力軸１８に固
定されたフライホイール４２と、を備えている。このフ
ライホイール４２の大きさは、ベルト式無段変速機１４
の速度比（出力軸１８の回転速度／入力軸１６の回転速
度）がエンジン１０のアイドル時の値に制御されたとき
にベルト式無段変速機１４の入力軸１６側から見た等価
回転慣性モーメントがエンジンのアイドル時に回転変動
を平滑化するために必要且つ充分な大きさとなるように
決定されている。

クラッチ２０は、乾式単板式或いは湿式多板式の動力遮
断装置であるが、流体クラッチ、電磁クラッチなどの他
の形式のものでも差支えない。

油圧ポンプ４４は、図示しないシャフトを介してエンジ
ン１０により駆動され、タンク４６内に還流した作動油
をライン油路４８へ圧送する。電磁調圧弁５０はコント
ローラ５２からの駆動信号に従ってライン油路４８から
戻り油路５４への逃がし油量を調節してライン油圧を調
圧する。このライン油圧は、伝動ベルト３６の張力を維
持するために前記油圧シリンダ４０へ供給される。コン
トローラ５２は、予め求められた関係から実際のスロッ
トル弁開度および速度比に基づいて必要且つ充分なベル
ト張力を決定し、このベルト張力を得るための駆動信号
を電磁調圧弁５０へ出力するのである。一方、電磁流量
制御弁５６は、ベルト式無段変速機１４の速度比を調節
するためにコントローラ５２から供給される駆動信号に
従ってライン油路４８内の作動油を油圧シリンダ３８へ
供給し、或いは油圧シリンダ３８内から戻り油路５８へ
作動油を排出する。コントローラ５２は、たとえばエン
ジン１０を最小燃費率曲線上で作動させるために予め求
められた関係から実際のスロットル弁開度に基づいて目
標回転速度或いは目標速度比を決定し、実際の入力軸１
６の回転速度或いは速度比が上記目標値と一敗するよう
に駆動信号を出力するのである。したがって、車両の急
加速時には、第２図の（ａ）に示すように、ベルト式無
段変速機１４の速度比が最小値側へ変化させられる。

また、本実施例では、エンジン１０のアイドル状態にお
いてフライホイール４２の平滑化効果が一層得られるよ
うに、クラッチ２０が解放された状態においては速度比
がその増速側へ増加させられるようになっている。たと
えば、速度比が最低値と最高値との間において予め定め
られた一定の値に変化させられるようになっている。

コントローラ５２には、図示しないセンサから入力軸１
６の回転速度、出力軸１８の回転速度、エンジン１０の
吸気配管に設けられたスロットル弁の開度などを表す信
号が供給されている。コントローラ５２は、ＣＰＵＳＲ
ＯＭ、ＲＡＭなどを含む所謂マイクロコンピュータであ
って、ＲＡＭの記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶
されたプログラムにしたがって入力信号を処理し、前記
駆動信号を出力する。

以上のように、本実施例の動力伝達装置においては、エ
ンジン１０とベルト式無段変速機１４の入力軸１６とが
直結され、そのベルト式無段変速機１４の後段にクラッ
チ２０が設けられるとともに、ベルト式無段変速機１４
の出力軸１８にフライホイール４２が設けられることに
より、ベルト式無段変速機１４の入力軸１６系の回転慣
性モーメントが大幅に小さくなっている。このため、車
両の急加速時においてエンジン１０のクランク軸１２お
よびそれに直結された無段変速機１４の入力軸１６側回
転体の回転速度増加に消費されるエンジン１０の出力ト
ルクが少なくなる反面、駆動輪へ伝達される出力トルク
が増加して、車両の加速性能が好適に改善されるのであ
る。

因に、クランク軸にフライホイールおよびクラッチが設
けられた従来の動力伝達装置においては、ベルト式無段
変速機の入力軸側の回転慣性モーメントが大きいために
、車両の加速時にはエンジンの出力の一部が回転体の回
転速度を増加させるために多く消費されて、第２図の（
ｂ）に示すように、駆動輪へ伝達される駆動トルクが低
く且つ立ち上がりが遅れる傾向にあった。このため、急
加速状態となる程、エンジンの回転部分およびそれに直
結されたフライホイール、クラッチ、無段変速機の入力
軸側回転体などの回転慣性の大きさに影響されて、充分
な加速窓が得られなかったのである。

しかし、本発明においては、前述のように、エンジンｌ
Ｏとベルト式無段変速機１４とが直結されて慣性の大き
いフライホイールなどが除去されているので、無段変速
機１４の入力軸１６系の回転慣性モーメントが大幅に小
さくなり、第２図の（Ｃ）に示すように、駆動トルクの
低下が大幅に抑制され且つその立ち上がりが好適に得ら
れて、充分な加速性能が得られるのである。

上記の作用を数式を用いて説明すると以下のようになる
。すなわち、クラッチ２０の解放時においてベルト式無
段変速機１４の入力軸１６側、換言すればエンジン１０
側から見た等価回転慣性モーメントＩは次式（１）にて
表され得るとともに、前記従来の動力伝達装置における
同様の等価回転慣性モーメントＩは（２）式にて表され
得る。

１　＝　Ｉ　Ｅ　＋　Ｉ　ＩＮ　＋　ｒ　（ｅ）”Ｍ＋
ｅ”（Ｉｃ＋ｕｔ　＋　Ｔｒ　＋　Ｉｃ　）　　・・１
１）ＩｎＩ　＋ＩＦ　＋ｌ、、　　　　　　　　　・・
・（２）但し、ＩＥはクランク軸１２０回転慣性モーメ
ント、ＩＩＮは入力軸１６全体の回転慣性モーメント、
Ｍは伝動ベルト３６の質量、ｒ　（ｅ）は入力軸側可変
プーリ３２での伝動ベルト３６の掛り径、ｅはベルト式
無段変速機１４の速度比、ｆｏｕｒは出力軸１８全体の
回転慣性モーメント、１Ｆはフライホイール４２の回転
慣性モーメント、１．はクラッチ２０の駆動側部分の回
転慣性モーメントである。また、（１）式右辺第１項お
よび第２項は入力軸１６系の回転慣性モーメント、第３
項は伝動ベルト３６の回転慣性モーメント、第４項は出
力軸１８系の回転慣性モーメントをそれぞれ表している
。

ここで、（１）式右辺第４項は変速比ｅの２乗値が乗算
されるからｅ＞ｌとすればフライホイール４２の回転慣
性モーメントを一層小さくすることができ、エンジン１
０のアイドル回転の平滑性を損なうことなく動力伝達装
置を小型軽量化することができる。或いは、フライホイ
ール４２の質量を増加させることなく等価回転慣性モー
メント■を太き（できるので、エンジン１０のアイドル
回転速度を低下させて燃費を向上させることができる。

次に、クラッチ２０の接続時においては、入力軸１６系
の慣性モーメント■８は次式（３）にて表され得るとと
もに、前記従来の動力伝達装置における同様の入力軸系
回転慣性モーメント■７は（４）式にて表され得る。

１”　−Ｉｔ　＋　ＩＩＮ　　　　　　　・・・（３）
Ｉ”　＝　Ｉｔ　＋　ＩＦ　＋　ＩＣＡ＋　ＩＩＮ　　
・・・（４）但し、ＩＣＡはクラッチ２０の全体の回転
慣性モーメントを表している。

通常、クランク軸１２の回転慣性モーメントＩ。

および入力軸１６の回転慣性モーメントＬｓは、フライ
ホイール４２の回転慣性モーメントＩ、よりも大幅に小
さいので、本実施例の動力伝達装置における入力軸系の
回転慣性モーメント■１は（４）式に示す従来のものに
比較して極めて小さくなり、車両の加速性能が好適に改
善されるのである。尚、この場合にはフライホイール４
２により出力軸１８系の慣性モーメントが増加するが、
出力軸１８系には全車両の大きな質量が慣性として付く
ため、フライホイール４２を出力軸１８に設けたことに
よる動力性能（加速性能）への影響は極めて少ない。

また、前述の実施例によれば、ベルト式無段変速機１４
の入力軸１６および出力軸１８がクラン　　′り軸１２
とともに回転させられるので、出力軸１８に設けるフラ
イホイール４２以外の回転部分も実質的にフライホイー
ルの機能を兼ねさせることができる。このため、出力軸
１８に設けるフライホイール４２を小さくして車両の動
力伝達装置を小型軽量化することができる。

また、本実施例によれば、ベルト式無段変速機１４の入
力軸１６および出力軸１８がクランク軸１２とともに常
時回転させられるので、車両の急停止時においてベルト
式無段変速機１４の速度比が充分に低速側へ戻されない
不都合が解消されるとともに、非回転時には変速し難い
形式の伝動ヘルド、たとえばベルト挟角が小さい形式の
ベルトや摩擦係数の大きいベルトを使用することができ
、伝動ベルトの選択範囲が拡大される利点がある。

以上、本発明の一実施例を図面社基づいて説明したが、
本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例の動力伝達装置においてベルト
式無段変速機１４が設けられているが、他の形式の無段
変速機であってもよいのである。

また、前述の実施例において、ベルト式無段変速機１４
の出力軸１８にフライホイール４２が設けられているが
、ベルト式無段変速機１４の構成部品と共用することが
できる。たとえば、固定回転体２６の質量を大きくする
ことによりフライホイール４２を除去することができる
。この場合には、固定回転体２６がフライホイール機能
を有することになって見掛は上フライホイールが設けら
れないことになるが、実質的にフライホイールが設けら
れておれば差支えないのである。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加え
られ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を説明する図である。 第２図は第１図の実施例の作動を従来の場合と対比して
説明するタイミングチャート図であって、（ａ）は急加
速時の速度比の変化を示す図、（′ｂ）は従来の動力伝
達装置における急加速時の駆動トルクの変化を示す図、
（Ｃ）は第１図に示す動力伝達装置における急加速時の
駆動トルクの変化を示す図である。 １０：エンジン １４：ベルト式無段変速機 １８：出力軸 ２０：クラッチ（動力遮断装置） ４２：フライホイール 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第１図 第２図 急７１Ｉ］速　　　　　　　時間 操作

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの回転を無段階に変速して駆動輪へ伝達
   する無段変速機を備えた車両用動力伝達装置において、 前記エンジンと前記無段変速機とを直結し、該無段変速
   機の後段に動力遮断装置を設けるとともに、該無段変速
   機の出力軸にフライホィールを設けたことを特徴とする
   無段変速機を備えた車両用動力伝達装置。
2. （２）前記無段変速機は、入力軸および出力軸と、該入
   力軸および出力軸にそれぞれ固定された固定回転体と該
   入力軸および出力軸に軸方向の移動自在にそれぞれ設け
   られて該固定回転体との間にＶ溝を形成する可動回転体
   とから成る有効径が可変の一対の可変プーリと、該一対
   の可変プーリ間に巻き掛けられた伝動ベルトとを備えた
   ものであり、前記フライホィールは、前記出力軸側に設
   けられた固定回転体により構成されたものである特許請
   求の範囲第１項に記載の無段変速機を備えた車両用動力
   伝達装置。