(57)【要約】【課題】少なくとも高速走行時における走行用動力の伝達特性を向上させ、無段変速機構を変更することなく変速比幅を大きくする。【解決手段】車両用変速機は、入力軸３６及び出力軸１３に設けられたプライマリシーブ３０及びセカンダリシーブ３２との間に可撓体３４を掛回し、油圧により各シーブ３０，３２の溝幅を相対的に変化させて変速させる巻掛式無段変速機構２３を備える。車両用原動機１２の回転軸１２ａと入力軸３６の間に第１クラッチ２６が介装され、回転軸１２ａに出力軸１３を直接連結する歯車式変速機構１４が第２クラッチ２８を介して設けられる。歯車式変速機構１４は、巻掛式無段変速機構２３の最大変速比未満の変速比で回転軸１２ａの回転を出力軸１３に伝達するように構成され、第１及び第２クラッチ２６，２８がそれぞれ摩擦クラッチから成る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸(36)及び出力軸(13)に設けられたプライマリシーブ(30)及びセカンダリシーブ(32)との間に可撓体(34)を掛回し、各シーブ(30,32)の溝幅を変化させて変速させる巻掛式無段変速機構(23)を備える車両用変速機において、
車両用原動機(12)の回転軸(12a)と前記入力軸(36)の間に第１クラッチ(26)が介装され、
前記回転軸(12a)に前記出力軸(13)を直接連結する歯車式変速機構(14)が第２クラッチ(28)を介して設けられた
ことを特徴とする車両用変速機。
【請求項２】
歯車式変速機構(14)は、巻掛式無段変速機構(23)の最大変速比未満の変速比で回転軸(12a)の回転を出力軸(13)に伝達するように構成された請求項１記載の車両用変速機。
【請求項３】
第１及び第２クラッチ(26,28)がそれぞれ摩擦クラッチから成る請求項１又は２記載の車両用変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻掛式無段変速機構を備える車両用変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両に用いられている変速機は歯車式のものが多い。この歯車式の変速機は変速比の設定の自由度が高く、また伝達効率が高いという利点を有しているが、有段であって事実上、変速段階に限界があり、このため内燃機関の如き原動機の出力による車両駆動力を走行負荷、車速に応じた理想特性に適合させるのに限界があった。
【０００３】
この点を解消するための一つとして、巻掛式無段変速機構が開発されるに至っている（例えば、特許文献１参照。）。この巻掛式無段変速機構は、プライマリシーブ、セカンダリシーブ及びＶ字型断面の可撓体を備え、無端の可撓体をプライマリシーブ及びセカンダリシーブに巻掛け、その可撓体のプライマリシーブ及びセカンダリシーブに巻掛けられる部分の回転半径を油圧により変化させることにより、その変速比を無段階で変化させるものである。
【０００４】
ここで、プライマリシーブ及びセカンダリシーブは可撓体が巻掛けられるものであり、この可撓体により原動機の出力を伝達させるとすると、そのプライマリシーブ及びセカンダリシーブの可撓体が巻掛けられる部分の回転半径を変化させる油圧は比較的高いものとなる。このため、この巻掛式無段変速機構を制御するための油圧を生じさせるポンプとしては、原動機の出力により直接的に駆動させる比較的大型のポンプが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２０７６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、巻掛式無段変速機構は、プライマリシーブ及びセカンダリシーブと可撓体との間の摩擦により、原動機の出力を伝達させるものであり、車両を走行させる場合に常に油圧を必要とする。このことから、車両走行時にあっては、油圧を生じさせるポンプにより原動機の動力が消費されることになり、走行のために使用される動力が低下し、走行用動力の伝達特性を向上させることに限界が生じる課題があった。
【０００７】
また、このような巻掛式無段変速機構では、変速比幅を広くしようとすると、プライマリシーブ及びセカンダリシーブの可動域を広くする必要があり、車両への搭載性を悪化させることになる。このため、巻掛式無段変速機構では、変速比幅をあまり大きくすることができない課題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、少なくとも高速走行時における走行用動力の伝達特性を向上させ得る車両用変速機を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、無段変速機構を変更することなく、変速比幅を大きくし得る車両用変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、入力軸及び出力軸に設けられたプライマリシーブ及びセカンダリシーブとの間に可撓体を掛回し、各シーブの溝幅を変化させて変速させる巻掛式無段変速機構を備える車両用変速機の改良である。
【００１１】
その特徴ある構成は、車両用原動機の回転軸と入力軸の間に第１クラッチが介装され、回転軸に出力軸を直接連結する歯車式変速機構が第２クラッチを介して設けられたところにある。
【００１２】
この車両用変速機では、歯車式変速機構が、巻掛式無段変速機構の最大変速比未満の変速比で回転軸の回転を出力軸に伝達するように構成されることが好ましく、第１及び第２クラッチはそれぞれ摩擦クラッチから成ることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両用変速機では、車両用原動機の回転軸と無段変速機構における入力軸の間に第１クラッチを介装し、車両用原動機の回転軸を出力軸を直接連結する歯車式変速機構を第２クラッチを介して設けたので、高速走行時に第１クラッチを切断した状態で第２クラッチを接続することにより、無段変速機構を迂回して原動機の動力を出力軸に伝達させることができる。すると、その高速走行時には、無段変速機構において高い油圧は不要と成り、油圧を生じさせるオイルポンプにより消費される動力を減少させることができる。これにより、走行のために使用される動力は増加し、少なくとも高速走行時における走行用動力の伝達特性を向上させることが可能になる。
【００１４】
一方、歯車式変速機構が、巻掛式無段変速機構の最大変速比未満の変速比で回転軸の回転を出力軸に伝達するように構成されたものであれば、従来からある巻掛式無段変速機構を変更することなく、その無段変速機構を含む車両用変速機における全体の変速比幅を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明実施形態の変速機の車両用原動機の回転動力を歯車式変速機構を介して出力軸に連結させた状態を示す構成図である。
【図２】その変速機の車両用原動機の回転動力を巻掛式無段変速機構を介して出力軸に連結させた状態を示す図１に対応する構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、車両１０には、変速比を可変可能であって可変された変速比を持って車両用原動機１２の回転動力を出力軸１３に伝達する無段変速機構２３が設けられる。この実施の形態における無段変速機構２３は巻掛式無段変速機構（ＣＶＴ）２３であって、この巻掛式無段変速機構（ＣＶＴ）２３は、入力軸３６に設けられたプライマリシーブ（入力側シーブ）３０と、出力軸１３に設けられたセカンダリシーブ（出力側シーブ）３２及びＶ字型断面の可撓体３４を備える。
【００１８】
プライマリシーブ３０は、軸方向に移動可能な可動側シーブ半体３０ａと、軸方向に移動不能な固定側シーブ半体３０ｂとを備える。プライマリシーブ３０の可動側シーブ半体３０ａは、油圧シリンダ（入力側シリンダ）３０ｃに導入される油圧（入力側シリンダ圧）により、軸方向に移動可能に構成される。可動側シーブ半体３０ａと固定側シーブ半体３０ｂは同軸に設けられて、回転中心から径方向外側に向かうにしたがって、互いの間隔が拡大するように構成される。これにより、可動側シーブ半体３０ａが軸方向に移動すると、可動側シーブ半体３０ａと固定側シーブ半体３０ｂの間隔が変化し、可撓体３４の幅に相当する位置が径方向にずれて、可撓体３４がプライマリシーブ３０に巻掛けられる部分の回転半径が変化するように構成される。
【００１９】
一方、セカンダリシーブ３２は、軸方向に移動可能な可動側シーブ半体３２ａと、軸方向に移動不能な固定側シーブ半体３２ｂとを備える。セカンダリシーブ３２の可動側シーブ半体３２ａは、油圧シリンダ（出力側シリンダ）３２ｃに導入される油圧（出力側シリンダ圧）により、軸方向に移動可能に構成される。可動側シーブ半体３２ａと固定側シーブ半体３２ｂは同軸に設けられて、回転中心から径方向外側に向かうにしたがって、互いの間隔が拡大するように構成される。これにより、可動側シーブ半体３２ａが軸方向に移動すると、可動側シーブ半体３２ａと固定側シーブ半体３２ｂの間隔が変化し、可撓体３４の幅に相当する位置が径方向にずれて、その可撓体３４がセカンダリシーブ３２に巻掛けられる部分の回転半径が変化するように構成される。
【００２０】
このようなプライマリシーブ３０及びセカンダリシーブ３２を備える巻掛式無段変速機構（ＣＶＴ）２３は、その入力軸３６からプライマリシーブ３０へ導入された回転を、可撓体３４を介してセカンダリシーブ３２から、その出力軸１３へ伝達する。この実施の形態における可撓体は無端ベルト３４である場合を示す。そして、無端ベルト３４がプライマリシーブ３０及びセカンダリシーブ３２に巻掛けられる部分の回転半径をそれぞれ変化させることにより、入力軸３６から出力軸１３に伝達される回転比率を無段階で変化させるものである。
【００２１】
なお、出力軸１３にはプロペラシャフト１５が連結され、プロペラシャフト１５にはディファレンシャル２１を介して一対のアクスルシャフト２２が接続される。ここで、プロペラシャフト１５は、車両用原動機１２の出力をディファレンシャル２１に伝える軸であり、ディファレンシャル２１は、プロペラシャフト１５からの動力を両アクスルシャフト２２に分けて伝える作動装置である。そして各アクスルシャフト２２は、ディファレンシャル２１によって分けられた動力を駆動輪１０ａに伝える軸である。
【００２２】
巻掛式無段変速機構（ＣＶＴ）２３の入力軸３６と、車両用原動機１２の回転軸１２ａとの間には第１クラッチ２６が介装される。この第１クラッチ２６は、多板式の摩擦クラッチであって、無段変速機構（ＣＶＴ）２３の入力軸３６には第１ドリブンギヤ３７が形成される。回転軸１２ａには第１クラッチ２６を介して第１連結軸２７が連結され、その第１クラッチ２６を介して回転軸１２ａに連結された第１連結軸２７には、その第１ドリブンギヤ３７に歯合する第１ドライブギヤ３８が設けられる。
【００２３】
図２に示すように、第１クラッチ２６が接続されると、原動機１２の出力により第１連結軸２７は第１ドライブギヤ３８とともに回転し、その第１ドライブギヤ３８に歯合する第１ドリブンギヤ３７を介して入力軸３６が回転するように構成される。この実施の形態における巻掛式無段変速機構（ＣＶＴ）２３は、その入力軸３６の回転を減速させて出力軸１３に伝達させるものであって、車両用原動機１２の回転軸１２ａの回転を、例えば、変速比が０．４〜２．５の範囲内で変速させて出力軸１３に伝達させるように構成されるものとする。そして、この巻掛式無段変速機構（ＣＶＴ）２３は、車両１０を発進させるときのような低速時や町中を走る中速時に主に使用されるものとする。
【００２４】
一方、車両１０には、少なくとも１つの変速比を持って車両用原動機１２の回転動力を出力軸１３に伝達する歯車式変速機構１４が設けられる。即ち、車両用原動機１２の回転軸１２ａに出力軸１３を直接連結する歯車式変速機構１４が第２クラッチ２８を介して設けられる。具体的には、第１連結軸２７の周囲にその第１連結軸２７と同軸に空転可能な第２連結軸２９が設けられ、その第２連結軸２９と車両用原動機１２の回転軸１２ａとの間に第２クラッチ２８が介装される。この第２クラッチ２８にあっても、多板式の摩擦クラッチであって、無段変速機構（ＣＶＴ）２３のセカンダリシーブ３２を貫通して設けられた出力軸１３には第２ドリブンギヤ１６が形成される。そして、第２クラッチ２８を介して回転軸１２ａに連結された第２連結軸２９には、その第二ドリブンギヤ１６に歯合する第二ドライブギヤ１８が設けられる。
【００２５】
このように、原動機１２の回転軸１２ａに出力軸１３を直接連結する歯車式変速機構１４は、第２ドライブギヤ１８と第２ドリブンギヤ１６を備え、この第２ドライブギヤ１８と第２ドリブンギヤ１６のギヤ比は、巻掛式無段変速機構２３の最大変速比との関係で決定される。そして、歯車式変速機構１４における変速比は、巻掛式無段変速機構２３の最大変速比未満になる様に決定される。例えば、上述したように、巻掛式無段変速機構２３の変速比幅が０．４〜２．５の範囲内であれば、歯車式変速機構１４における変速比は０．４未満になるように、第２ドライブギヤ１８と第２ドリブンギヤ１６のギヤ比が決定される。よって、この実施の形態における歯車式変速機構１４は、原動機１２の回転軸１２ａの回転を減速させずに出力軸１３に伝達させるように構成されたものを示す。
【００２６】
そして、第２クラッチ２８を接続すると、図１に示すように、車両用原動機１２の動力により回転する回転軸１２ａにより第２連結軸２９を介して第２ドライブギヤ１８が回転し、その第２ドライブギヤ１８に歯合する第２ドリブンギヤ１６が出力軸１３とともに回転する。このように歯車式変速機構１４は、車両用原動機１２の回転動力を出力軸１３に伝達するように構成され、減速させずに回転を伝達させることから、車両を比較的高速で走行させる場合に使用されるものとする。
【００２７】
次に、このように構成された車両用変速機の動作を説明する。
【００２８】
この車両１０では、第１及び第２クラッチ２６，２８の双方を切断すると、車両用原動機１２の回転軸１２ａは、第１及び第２連結軸２７，２９のいずれからも切断されることになる。すると、車両用原動機１２の回転動力が出力軸１３に伝達されることはなく、停車している車両１０にあっては、発進する様なことはない。
【００２９】
停車している車両１０を発進させるには、図２に示すように、第２クラッチ２８を切断した状態で、第１クラッチ２６を接続する。第１クラッチ２６が接続されると、原動機１２の出力により第１連結軸２７は第１ドライブギヤ３８とともに回転し、その第１ドライブギヤ３８に歯合する第１ドリブンギヤ３７を介して入力軸３６が回転する。その回転は、入力軸３６からプライマリシーブ３０へ導入され、可撓体である無端ベルト３４を介してセカンダリシーブ３２から、その出力軸１３へ伝達される。出力軸１３からはプロペラシャフト１５に伝達されて駆動輪１０ａが回転することにより、車両１０を発進させることができる。
【００３０】
ここで、第１クラッチ２６として、多板式の摩擦クラッチを用いたので、入力軸３６が回転していない状態から車両１０を発進させる場合であっても、原動機１２の回転軸１２ａの回転を徐々に入力軸３６に伝達することにより、車両１０を滑らかに発進させることができる。
【００３１】
発進した車両１０を町中で走行させるように、車両を中速程度の速度で走行させる場合も巻掛式無段変速機構２３が用いられる。即ち、この無段変速機構２３は、車速等に応じて、可撓体である無端ベルト３４がプライマリシーブ３０及びセカンダリシーブ３２に巻掛けられる部分の回転半径をそれぞれ変化させ、入力軸３６から出力軸１３に伝達される回転比率を無段階で変化させる。このようにして、原動機１２の出力による車両駆動力を走行負荷、車速に応じた理想特性に適合させることにより、燃料消費の経済性や走行性能を向上させることができる。
【００３２】
一方、車両１０を比較的高速で走行させる場合には、歯車式変速機構１４が用いられる。この歯車式変速機構１４を用いて変速させるには、図１に示すように、第１クラッチ２６を切断して無段変速機構２３における入力軸３６を回転軸１２ａから切断し、その状態で第２クラッチ２８を接続させる。すると、その第２クラッチ２８を介して回転軸１２ａに第２ドライブギヤ１８が連結され、車両用原動機１２の動力により回転する回転軸１２ａにより第２ドライブギヤ１８が回転し、その第２ドライブギヤ１８に歯合する第２ドリブンギヤ１６が出力軸１３とともに回転することになる。このように車両用原動機１２の回転動力を歯車式変速機構１４に駆動連結させると、この歯車式変速機構１４は、車両用原動機１２の回転動力を減速させずに出力軸１３に伝達する。このため、車両１０を比較的高速で走行させることができる。
【００３３】
ここで、出力軸１３に第２ドリブンギヤ１６が設けられ、その第２ドリブンギヤ１６に歯合する第２ドライブギヤ１８が設けられた第２連結軸２９は、第２クラッチ２８が切断されていても、中低速時に無段変速機構２３が用いられて出力軸１３が回転していると、常に回転することになる。
【００３４】
一方、車両１０を比較的高速で走行させる場合には、第１クラッチ２６を切断して第２クラッチ２８を接続させることになるけれども、その連結時に第２連結軸２９は既に回転しているので、その回転軸１２ａを第２連結軸２９に速やかに連結させることが可能になる。仮に、その回転軸１２ａの回転速度と第２連結軸２９の回転速度が異なるような場合であっても、第２クラッチ２８として、多板式の摩擦クラッチを用いたので、原動機１２の回転軸１２ａの回転を第２連結軸２９に徐々に伝達することにより、その連結を滑らかに行うことができる。
【００３５】
このように、高速走行時に第１クラッチ２６を切断した状態で第２クラッチ２８を接続することにより、本発明の車両用変速装置では、無段変速機構２３を迂回して原動機１２の動力を出力軸１３に伝達させることができる。すると、その高速走行時には、無段変速機構２３において高い油圧は不要と成り、油圧を生じさせる図示しないオイルポンプにより消費される動力を減少させることができる。これにより、走行のために使用される動力は増加し、少なくとも高速走行時における走行用動力の伝達特性を向上させることが可能になる。
【００３６】
このように、高速走行時に、車両用原動機１２の回転動力を歯車式変速機構１４に駆動連結させると、巻掛式無段変速機構２３は使用されない。けれども、出力軸１３はセカンダリシーブ３２に設けられているので、無端ベルト３４を介してプライマリシーブ３０も回転することになる。すると、歯車式変速機構１４を用いた高速走行時には、巻掛式無段変速機構２３における入力軸３６に第１ドライブギヤ３８及び第１ドリブンギヤ３７を介して連結された第１連結軸２７も回転することになる。
【００３７】
一方、高速走行状態から中低速走行に戻ると、歯車式変速機構１４に代えて無段変速機構２３を再び用いることになる。その時は、第２クラッチ２８を切断し、その状態で、第１クラッチ２６を再び接続し、車両用原動機１２の回転軸１２ａを第１連結軸２７に連結させることになる。けれども、その連結時に第１連結軸２７は既に回転しているので、その回転軸１２ａを第１連結軸２７に速やかに連結させることが可能になる。
【００３８】
そして、無段変速機構２３を再び用いる場合に、その回転軸１２ａの回転速度と第１連結軸２７の回転速度が異なるような場合であっても、第１クラッチ２６として、多板式の摩擦クラッチを用いたので、原動機１２の回転軸１２ａの回転を第１連結軸２７に徐々に伝達することにより、その移行を滑らかに行うことができる。
【００３９】
また、上述したように、無段変速機構２３に代えて歯車式変速機構１４を用いる場合には、第１クラッチ２６を切断するとともに第２クラッチ２８を接続させることが必要であり、歯車式変速機構１４に代えて無段変速機構２３を用いる場合には、第２クラッチ２８を切断するとともに第１クラッチ２６を接続させることが必要である。
【００４０】
けれども、第１及び第２クラッチ２６，２８として、それぞれ多板式の摩擦クラッチを用いたので、第１クラッチ２６が完全に切断される以前に第２クラッチ２８が接続されても、又は、第２クラッチ２８が完全に切断される以前に第１クラッチ２６が接続されても、それらにより各回転数の差を吸収することにより、その移行を滑らかに行うことができる。
【００４１】
また、この歯車式変速機構１４は、互いに歯合する第２ドリブンギヤ１６と第２ドライブギヤ１８により，その変速比は決定され、この実施の形態でしめしたように、歯車式変速機構１４が、巻掛式無段変速機構２３の最大変速比未満の変速比で回転軸１２ａの回転を出力軸１３に伝達するようにすれば、従来からある巻掛式無段変速機構２３を変更することなく、その無段変速機構２３を含む車両用変速機における全体の変速比幅を大きくすることが可能になるのである。
【００４２】
なお、上述した実施の形態では、可撓体として無端ベルト３４が用いられる場合を説明したけれども、可撓体は無端のチェーンであっても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１２  車両用原動機
１２ａ  回転軸
１３  出力軸
１４  歯車式変速機構
１６  第２ドリブンギヤ
１８  第２ドライブギヤ
２３  巻掛式無段変速機構
２６  第１クラッチ
２８  第２クラッチ
３０  プライマリシーブ
３２  セカンダリシーブ
３４  ベルト（可撓体）
３６  入力軸
【図１】
2015190536.tif 000003
【図２】
2015190536.tif 000004