(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸と連結されてエンジンのトルク変化による捩じり振動を緩衝するためのダンピング手段と、
前記ダンピング手段と連結されて車両の前進及び後進を制御する前後進制御手段と、前記前後進制御手段と第１動力伝達部材を通じて連結されこの前後進制御手段から伝達される回転力を１次無段変速する第１無段変速手段と、
前記第１無段変速手段と第２動力伝達部材を通じて連結されこの第１無段変速手段から伝達される１次無段変速された回転力を２次無段変速して第３動力伝達部材を通じて終減速装置に伝達する第２無段変速手段とを備えた車両用無段変速機において、
前記第１無段変速手段は、
可変直径部を有し前記前後進制御手段と前記第１動力伝達部材を通じて連結される入力ディスクと、
前記入力ディスクと対称に配置され可変直径部を有しかつ前記第２動力伝達部材に連結される出力ディスクと、
前記入力ディスクの可変直径部と前記出力ディスクの可変直径部との間に摩擦接触状態に配置される少なくとも一つのローラディスクと、
前記ローラディスクを前記可変直径部で可変的に移動させる駆動手段とを備え、
前記第２無段変速手段は、
直径が変化できる固定及び可変プーリーを有し、前記第１無段変速手段の出力ディスクと前記第２動力伝達部材を通じて連結される駆動プーリーアセンブリと、
直径が変化できる固定及び可変プーリーを有し、前記終減速装置に前記第３動力伝達部材を通じて連結される被動プーリーアセンブリとを備えたことを特徴とする車両用無段変速機。
【請求項２】
エンジンの出力軸と連結されてエンジンのトルク変化による捩じり振動を緩衝するためのダンピング手段と、
前記ダンピング手段と連結されて車両の前進及び後進を制御する前後進制御手段と、前記前後進制御手段と第１動力伝達部材を通じて連結されこの前後進制御手段から伝達される回転力を１次無段変速する第１無段変速手段と、
前記第１無段変速手段と第２動力伝達部材を通じて連結されこの第１無段変速手段から伝達される１次無段変速された回転力を２次無段変速して第３動力伝達部材を通じて終減速装置に伝達する第２無段変速手段とを備えた車両用無段変速機において、
前記第１無段変速手段は、
直径が変化できる固定及び可変プーリーを有し、前記前後進制御手段と前記第１動力伝達部材を通じて連結される駆動プーリーアセンブリと、
直径が変化できる固定及び可変プーリーを有し、前記第２無段変速手段と連結される被動プーリーアセンブリとを備え、
前記第２無段変速手段は、
可変直径部を有し前記第１無段変速手段の被動プーリーアセンブリと前記第２動力伝達部材を通じて連結される入力ディスクと、
前記入力ディスクと対称に配置され可変直径部を有し、前記終減速装置と前記第３動力伝達部材を通じて連結される出力ディスクと、
前記入力ディスクの可変直径部と前記出力ディスクの可変直径部との間に摩擦接触状態に配置される少なくとも一つのローラディスクと、
前記ローラディスクを前記可変直径部で可変的に移動させる駆動手段とを備えたことを特徴とする車両用無段変速機。
【請求項３】
前記駆動手段は、
前記ローラディスクを支持する支持部材と、
この支持部材の両端に装着されるジャーナルと、
この支持部材の両端の少なくとも一端に装着されるピニオンと、
このピニオンに噛合し、前後端の少なくとも一端に形成されるピストンに作用する流体圧によって直線往復運動するラックとで構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の車両用無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用無段変速機に関する。より詳細には変速範囲を拡大して燃費及び動力性能を向上するための車両用無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の変速装置は、一般に、エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する機能を有しているが、このような変速装置は運転者の意志のとおり運転者が直接変速段を選択する手動変速装置と、車両の走行条件に応じて自動に変速が行われる自動変速装置と、各変速段の間に特定の変速領域のなしに無段に連続的な変速が行われる無段変速装置に大別される。
【０００３】
前記のような変速装置において、本発明は液圧を利用する自動変速装置の短所を補完して燃費及び動力伝達性能、そして重量の点で大きい長所を有する無段変速装置に関し、この無段変速装置は、主に、入力軸と出力軸に装着するプーリーの直径変位を利用する方式を使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記従来の無段変速装置は変速範囲が構造的に制約されて走行状態の変化に応ずる燃費及び動力性能を増大するにおいて限界を有する問題点がある。
【０００５】
本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するため提案されたものであって、本発明の目的は無段に変速される変速範囲を拡大して燃費及び動力性能を増大させる車両用無段変速機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明は、エンジンの出力軸と連結されてエンジンのトルク変化による捩じり振動を緩衝するためのダンピング手段と、
前記ダンピング手段と連結されて車両の前進及び後進を制御する前後進制御手段と、
前記前後進制御手段と第１動力伝達部材を通じて連結されこの前後進制御手段から伝達される回転力を１次無段変速する第１無段変速手段と、
前記第１無段変速手段と第２動力伝達部材を通じて連結されこの第１無段変速手段から伝達される１次無段変速された回転力を２次無段変速して第３動力伝達部材を通じて終減速装置に伝達する第２無段変速手段とを備えた車両用無段変速機において、
前記第１無段変速手段は、
可変直径部を有し前記前後進制御手段と前記第１動力伝達部材を通じて連結される入力ディスクと、
前記入力ディスクと対称に配置され可変直径部を有しかつ前記第２動力伝達部材に連結される出力ディスクと、
前記入力ディスクの可変直径部と前記出力ディスクの可変直径部との間に摩擦接触状態に配置される少なくとも一つのローラディスクと、
前記ローラディスクを前記可変直径部で可変的に移動させる駆動手段とを備え、
前記第２無段変速手段は、
直径が変化できる固定及び可変プーリーを有し、前記第１無段変速手段の出力ディスクと前記第２動力伝達部材を通じて連結される駆動プーリーアセンブリと、
直径が変化できる固定及び可変プーリーを有し、前記終減速装置に前記第３動力伝達部材を通じて連結される被動プーリーアセンブリとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図に基づいてより詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態を示す無段変速機の構成図であって、エンジン２からの回転動力は出力軸４を通じて出力が行われるが、この際、出力軸４上にはトルク変化による捩じり振動を吸収するねじりダンパ（ｔｏｒｓｉｏｎａｌ  ｄａｍｐｅｒ）６が装着される。
そして前記出力軸４上には車両の前進及び後進を制御する前後進制御手段８が配置される構造からなる。
【０００８】
前記の前後進制御手段８は太陽ギア１４と、リングギア２２と、互いに噛合っているとともにそれぞれ前記太陽ギア１４とリングギア２２と噛合う対からなるギア１０ａ、１０ｂを含む複数のダブルピニオンギアセット１０と、前記対からなるギア１０ａ、１０ｂを連結する複数の遊星キャリア１２を含む遊星ギアユニットからなる。前記遊星キャリア１２は出力軸４と連結されて入力要素として作用し、前記太陽ギア１４は第１無段変速部１６と連結される動力伝達部材１８と連結して常に出力要素として作用する構造からなっている。
【０００９】
また前記動力伝達部材１８と遊星キャリア１２との間には第１摩擦要素２０が介されてこの第１摩擦要素２０の作動によって遊星キャリア１２と太陽ギア１４が選択的に噛合われる構造からなる。
【００１０】
そしてリングギア２２は変速機ハウジング２４との間に第２摩擦要素２６を介し、この第２摩擦要素２６の作動によって選択的に反力要素として作用するようにしている。
【００１１】
前記の第１摩擦要素２０にはクラッチ手段として通常の多板クラッチを使用することができ、第２摩擦要素２６にはブレーキ手段として通常のバンドブレーキを使用することができる。
【００１２】
そして前記前後進制御手段８から出る動力伝達部材１８の一側には摩擦機構からなる第１無段変速部１６が配置される。
【００１３】
前記摩擦機構は、図２に示すように、切錐形コン形状の入力ディスク（ｉｎｐｕｔ  ｄｉｓｃ）２８と切錐形コン形状の出力ディスク（ｏｕｔｐｕｔｄｉｓｃ）３０、そして前記入力ディスク２８と出力ディスク３０との間に配置されるローラディスクアセンブリ３２を含む。
【００１４】
前記の入力ディスク２８と出力ディスク３０はその外周面が実質的に所定の曲率を有する曲面３９、４１から形成され、相互対称に配置されて前記曲面が合わせられて一つの半円形側面を形成する。
【００１５】
そして前記入力ディスク２８は前後進制御手段８と連結される動力伝達部材１８上にスプライン結合されて一体に回転するようになり、出力ディスク３０は上述の入力ディスク２８と所定の距離をもって離隔して前記の動力伝達部材１８上にベアリング３８を介して装着される。
これによって入力ディスク２８と出力ディスク３０は相互運動に対して干渉を発生しないようになる。
【００１６】
また、上記に言及しているように前記入力ディスク２８と出力ディスク３０の曲面３９、４１の間には軸方向を中心として両側に配置されて常にその端部が曲面３９、４１と接触して摩擦接触をなすローラディスク４０を有するローラディスクアセンブリ３２が配置される。
【００１７】
前記ローラディスクアセンブリ３２は、図３に示すように、ローラディスク４０を回転可能に支持する支持部材４２と；前記支持部材４２の両端に連結されるジャーナル４４、４６と、前記シャーナル４４、４６に装着されるピニオン４８と；前記ピニオン４８に噛合われてこれを回転させると共にその前端及び後端に形成されるピストン５０、５２によって直線往復運動するラック５４をさらに含んでいる。
【００１８】
前記ピストン５０、５２は変速機ケースに形成されるシリンダに挿入されて自動車の走行条件に応じてシリンダに供給される液圧によって直線往復運動をするようになり、これによる結果としてピニオン４８が回転しながらこれの支持部材４２に装着されるローラディスク４０を回動させるようになる。
【００１９】
前記支持部材４２の一側に形成されるジャーナル４４とピニオン４８の内側に形成されるジャーナル４６は変速機ケースに回転可能に支持される構造からなる。
【００２０】
そして、前記無段変速部１６の出力ディスク３０は、図１に示すように、動力伝達部材５６を通じて第２無段変速部５９に連結される。
【００２１】
前記第２無段変速部５９は、図５に示すように、出力ディスク３０と連結される動力伝達部材５６に装着され外径変化可能な駆動プーリーアセンブリ５８と、前記駆動プーリーアセンブリ５８とベルト５７によって伝動される被動プーリーアセンブリ６０を含んでなる。
【００２２】
前記被動プーリーアセンブリ６０は駆動プーリーアセンブリ５８と同様に外径可変の構造からなりその中心軸が終減速装置６３と連結される動力伝達部材６２によって出力が行われる。
【００２３】
そして前記駆動プーリーアセンブリ５８は被動プーリーアセンブリ６０とベルト５７によって連結されて動力を伝達し、その外径が可変になりながら変速作用を行うようになるが、図５はそれを可能にする一実施例の構成を示している。
即ち、駆動プーリーアセンブリ５８は固定側プーリー６４と可変側プーリー６６とからなるが、固定側プーリー６４は第１無段変速部１６の出力ディスク３０と連結される動力伝達部材５６と一体に形成されており、可変側プーリー６６はこの動力伝達部材５６上から軸方向に移動可能な状態に結合している。
【００２４】
前記可変側プーリー６６側にはケーシング部材６８が設置されてこれらの間に液圧チャンバ７０を形成しており、この液圧チャンバ７０は動力伝達部材５６に形成される流路７２を通じてエンジンの駆動力によって生ずる圧力流体が供給されるようになっている。
【００２５】
そして被動プーリーアセンブリ６０は前記と同様に固定側プーリー７４と可変側プーリー７６とからなり、前記固定側プーリー７４が動力伝達部材６２に一体に形成される。
【００２６】
また、可変側プーリー７６は前記動力伝達部材６２上で左右移動可能に結合され、この可変側プーリー７６にはケーシング部材７８が介されて液圧チャンバ８０を形成しており、前記液圧チャンバ８０には動力伝達部材６２に形成される流路８２を通じてエンジンの駆動力によって生ずる圧力流体が供給されるようになっている。
もちろん前記駆動及び被動プーリーアセンブリ５８、６０の構成は前記構成に限ることではなくこの構成から容易に発明できるものはすべて含む。
【００２７】
さらに前記被動プーリーアセンブリ６０の動力伝達部材６２が連結される差動装置８４を含んでなる。
前記差動装置８４は周知のものであって、これに対する説明は以下省略する。
【００２８】
図６は本発明による第２の実施の形態を示す構成図であって、前記第１の実施の形態と作用効果は同様であるが、エンジン２の出力軸上にトルク変動による出力軸４の捩じり振動を吸収するねじりダンパ６の代りにトルクコンバータ８８からなるものを示している。
前記トルクコンバータ８８はエンジンの出力軸４に直結されて回転するポンプインペラ９０と、前記ポンプインペラ９０と対向姿勢に配置されて噴出されるオイルによって共に回転するタービンランナ９２と、これらポンプインペラ９０とタービンランナ９２との間に配置されオイルの流れを変更してポンプインペラ９０の回転力を増加させるステータ９４を含んでなる。
【００２９】
これによってエンジンが回転しながら前記トルクコンバータ８８内に充填されているオイルがポンプインペラ９０から噴出されてタービンランナ９２に供給されながらタービンランナ９２を駆動させた後ステータ９４に流入される。
【００３０】
また、前記ステータ９４に流入されたオイルはその方向を変更して再びポンプインペラ９０に流入される作用を反復するようになるが、この際ステータ９４の回転によってステータ９４が分担するタービンランナ９２の回転力とポンプインペラ９０の回転力との間に差が発生してトルク変換が行われる。
【００３１】
図７は本発明による第３の実施の形態を示す無段変速機の構成図であって、前記第１の実施の形態と同様の部分は上述の第１の実施の形態の説明で代置する。
前記本発明による第３の実施の形態の無段変速機は、ベルト伝動からなる第２無段変速部５９と終減速装置６３の間に出発制御手段１０２が介される構造からなる。
【００３２】
前記出発制御手段１０２は第１、第２無段変速部１６、５９を経て終減速装置６３に連結される動力を選択的に断続するため、クラッチ手段である多板クラッチからなっている。
【００３３】
図８は本発明による第４の実施の形態を示す構成図であって、この第４の実施の形態と前述の第１、第２、第３の実施の形態との差異点は第１及び第２無段変速部の配置にある。即ち、第４の実施の形態では前後進制御手段８から出る動力伝達部材１８上に前述の実施の形態でベルト５７により連動される第２無段変速部５９が第１無段変速部５９’として配置され、一次的にこの無段変速部５９’によって変速が行われてから前述の実施の形態の第１無段変速部１６が第２無段変速部１６’として前記第１無段変速部５９’と終減速装置６３との間に配置される。
【００３４】
前記第４の実施の形態は第２の実施の形態による車両の装着が困る場合に他の構造を有するように設計されるので様々な車種に装着することが容易である。
【００３５】
図９は本発明による第５の実施の形態を示す構成図であって、第４の実施の形態と同様の部分は第４の実施の形態の説明で代置する。
前記本実施の形態は摩擦機構を用いて無段変速が行われる第２無段変速部１６’と終減速装置６３を連結する動力伝達部材上に出発制御手段１０２が配置される構造からなっている。
【００３６】
前記出発制御手段１０２は第１、第２無段変速部５９’、１６’を経て終減速装置６３に連結される動力を選択的に断続するため、クラッチ手段である多板クラッチからなっている。
前記クラッチ手段は車両の出発の際に漸進的に出発が行われるようにすることによって乗車感を向上させるためのものである。
【００３７】
図１０は本発明による第６の実施の形態を示す構成図であって、第４の実施の形態と作用及び効果は同様であるが、第４の実施の形態ではトルクコンバータをエンジンの出力軸に装着して構成しているが、本第６の実施の形態ではねじりダンパで代置して装着している。
前記第６の実施の形態はより簡単な構成で同様な作用及び効果を得るためのものである。
このようになる車両用無段変速機は、運転者がセレクタレバーを走行“Ｄ”レンジに選択すると、第１摩擦部材２０を作動させる。
そうするとエンジンの出力軸４の動力が遊星キャリア１２を通じて動力伝達部材１８を通じて正回転動力を出力させるようになる。
【００３８】
このように、第１、第２、第３の実施の形態において、前後進制御手段８から動力が出力されると動力伝達部材１８を通じて第１無段変速部１６の入力ディスク２８側に入力が行われる。
これによってローラディスク４０が図４の実線のように一側が入力ディスク２８の大径部と摩擦し、他側が出力ディスク３０の小径部と摩擦しながら直径差によって増速が行われ、一点鎖線のように同一直径部と摩擦しながら直結される。
【００３９】
そしてローラディスク４０が一点鎖線のように一側が入力ディスク２８の小径部と摩擦し、他側が出力ディスク３０の大径部と摩擦しながら直径差によって減速が行われる。
前記のような動作は駆動手段の駆動によるローラディスク４０の回動角によって行われるが、駆動手段はエンジンの回転状態と自動車の走行状態に応じて動作する別度の液圧機構によって行われる。
【００４０】
そして前記ローラディスク４０の回動角によって摩擦変速比が無段になるが、駆動手段を適切に制御すると極めて理想的な変速が行われるようになる。
【００４１】
前記第１無段変速部の出力ディスク３０と連結される動力伝達部材５６を通じて動力が出力されこの回転動力は第２無段変速部に入力される。
そうすると前記第２無段変速部は駆動プーリーアセンブリ５８を通じて回転動力が入力され、ベルト５７を通じて被動プーリーアセンブリ６０に回転動力を伝達するようになる。
【００４２】
そして前記出力ディスク３０の回転動力は駆動及び被動プーリーアセンブリ５８、６０の外径変化を通じて回転速度の増減が行われるが、この変換条件は、第一、ベルト５７が駆動プーリーアセンブリ５８と被動プーリーアセンブリ６０の同一直径と接触している場合と、第二、駆動プーリーアセンブリ５８のベルト５７との接触外径が被動プーリーアセンブリ６０との接触外径より大きい場合と、第三、駆動プーリーアセンブリ５８の直径が被動プーリーアセンブリ６０との直径より小さい場合とに分けて考えることができる。
第一条件の駆動及び被動プーリーアセンブリ５８、６０の外径が同一の場合には１：１の変速比を有する。また、第二条件の駆動プーリーアセンブリ５８の外径が被動プーリーアセンブリ６０の直径より大きい場合には駆動プーリーアセンブリ５８の回転数より被動プーリーアセンブリ６０の回転数が大きくなるため増速が行われ、第三条件の駆動プーリーアセンブリ５８の外径が被動プーリーアセンブリ６０の直径より小さくなる場合には駆動プーリーアセンブリ５８の回転数が被動プーリーアセンブリ６０の回転数より小さくなるため減速が行われるようになる。
このような作用によって走行レンジでは出発時点から高速走行まで変速段の区分なしに漸進的の変速が行われるようになる。
【００４３】
前記駆動プーリーアセンブリ５８と被動プーリーアセンブリ６０の外径の変化は液圧チャンバ７０、８０に供給される液圧に応じて決定されるが、このような液圧制御は通常的に無段変速車両で使用している液圧制御システムを使用することによって可能になるのでその詳細な説明は省略する。
前記のような作用によって第１、第２無段変速部１６、５９を通じて２重の変速が行われた後には終減速装置６３を通じて最終減速が行われ終減速装置をなす差動装置８４を通じて動力を伝達することによって、前進走行が行われる。
【００４４】
そしてセレクタレバーを後進“Ｒ”レンジに選択すると、第１摩擦要素２０の作動は解除され、第２摩擦要素２６の作動が行われるが、これは前後進制御手段８の遊星キャリア１２が入力要素となり、リングギア２６が反力要素として作用するようになって太陽ギア１４を通じて出力が行われる。
そうするとこの回転動力は第１、第２無段変速部１６、５９と終減速装置６３を通じて後進走行ができるようにする。
【００４５】
【発明の効果】
前記本発明の車両用無段変速機は、摩擦機構を通じて１次的に無段変速が行われ、さらに駆動及び被動プーリーアセンブリを連結するベルトによって２次的に無段変速が行われることにより変速の範囲を増大することができる。
従って、自動車の燃費及び動力性能を増大することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施の形態を示す無段変速機の構成図。
【図２】図１に示されている第１無段変速部を示す拡大部分断面図。
【図３】図１に示されている第１無段変速部のローラディスクアセンブリを示す斜視図。
【図４】第１無段変速部の作動状態を示す図。
【図５】図１に示されている第２無段変速部の詳細断面図。
【図６】本発明による第２の実施の形態を示す無段変速機の構成図。
【図７】本発明による第３の実施の形態を示す無段変速機の構成図。
【図８】本発明による第４の実施の形態を示す無段変速機の構成図。
【図９】本発明による第５の実施の形態を示す無段変速機の構成図。
【図１０】本発明による第６の実施の形態を示す無段変速機の構成図。
【符号の説明】
２    エンジン
４    出力軸
６    ねじりダンパ
８    前後進制御手段
１０    ダブルピニオンギアセット
１２    遊星キャリア
１４    太陽ギア
１６    第１無段変速部
１８    動力伝達部材
２０    第１摩擦要素
２２    リングギア
２４    変速機ハウジング
２６    第２摩擦要素
２８    入力ディスク
３０    出力ディスク
３２    ローラディスクアセンブリ
３４    曲面
３６    曲面
３８    ベアリング
３９    曲面
４０    ローラディスク
４１    曲面
４２    支持部材
４４    ジャーナル
４６    ジャーナル
４８    ピニオン
５０    ピストン
５２    ピストン
５４    ラック
５６    動力伝達部材
５７    ベルト
５８    駆動プーリーアセンブリ
５９    第２無段変速部
６０    被動プーリーアセンブリ
６２    動力伝達部材
６３    終減速手段
６４    固定側プーリー
６６    可変側プーリー
６８    ケーシング部材
７０    液圧チャンバ
７２    流路
７４    固定側プーリー
７６    可変側プーリー
７８    ケーシング部材
８０    液圧チャンバ
８２    流路
８４    差動装置
８８    トルクコンバータ
９０    ポンプインペラ
９２    タービンランナ
９４    ステータ
１０２    出発制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003567196.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003567196.tif 000008
【図８】
0003567196.tif 000009
【図９】
0003567196.tif 000010
【図１０】
0003567196.tif 000011