JPH03140657A - 無段変速装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、産業機械や車両等、各種の産業分野で広く利
用可能な無段変速装置に関するものである。

［従来の技術］ 流体ポンプ／モータを用いた無段変速装置として、いわ
ゆる流体圧伝動装置（ＨＳ　Ｔ）が知られている。しか
しながら、この装置は無段変速性に優れてはいるが、効
率が必ずしも良くなく、速度範囲も満足のい（ものでは
ない。そのため、かかるＨ８Ｔと遊星歯車機構とを併用
し、動力の伝達をＨ８Ｔと遊星歯車機構とに分担させる
ことにより、前記Ｈ８Ｔの無段変速性と、歯車伝動の高
効率性とを共に発揮させ得るようにした流体機械式の無
段変速装置（ＨＭＴ）が開発されている。

（参考文献、油圧工学（石原智男　朝倉書房）、ピスト
ンポンプモータの理論と実際（石原貞男コロナ社））。

第４図は特願昭６２　３３５６５５号に示されている無
段変速装置で、サンギヤ１、プラネタリギヤ２及びリン
グギヤ３からなりプラネタリギヤ２に人力軸４を接続し
た遊星歯車機構５と、この遊星歯車機構５を主体として
プラネタリギヤ２からサンギヤ１に向かう方向に形成さ
れる低速側の機械式伝動系ａおよびプラネタリギヤ２か
らリングギヤ３に向かう方向に形成される高速側の機械
式伝動系すと、これらの機械式伝動系ａ、ｂに対して低
速側伝動端ａ（、の近傍に一方の流体ポンプ／モータ７
の入出力軸７ａを接続し高速側伝動端ｂ０の近傍に他方
の流体ポンプ／モータ８の入出力軸８ａを接続すること
により該機械式伝動系ａ、ｂに並列に可変速の流体式伝
動系Ａ、Ｂを形成する流体伝動機構９と、前記低速側伝
動端ａ。を出力軸１０に対して断接させる低速側のクラ
ッチ１１および前記高速側伝動端ｂ０を出力軸１０に対
して断接させる高速側のクラッチ１２とを有している。

１３は前進用クラッチで、通常はサンギヤ１を低速側伝
動端ａ（、に接続しており、後退時にのみサンギヤ１を
低速側伝動端ａ□から切断する。

しかして、このように構成される無段変速装置の人力軸
４からエンジン動力を入力して出力軸１０で車輪を駆動
す不ようにすると、両クラッチ１１．１２を背反的に切
換えることで低速モードまたは高速モードのいずれかを
選択し得ることになる。すなわち、低速前進時はクラッ
チ１１．１３が「接」、クラッチ１２が「断」となるこ
とで、エンジン動力は入力時に並列に分割され、一部が
低速側の機械式伝動系ａを通じて出力軸１０に伝達され
るとともに、残りは流体式伝動系Ａを通じて出力軸１０
に伝達されることになり、高速走行時はクラッチ１２．
１３が「接」、クラッチ１１が「断」となることで、エ
ンジン動力の一部が高速側の機械式伝動系すを通じて出
力軸１０に伝達されるとともに、残りは流体式伝動系Ｂ
を通じて出力軸１０に伝達されることになる。この際、
図示装置の如くトップロックアツプモード（出力回転数
／入力回転数で表わされる速度比を最大値に維持して走
行するモード）を設定しているものでは、サンギヤ１に
直接又は間接に制動を加えることのできるブレーキ機構
１４を有しており、これにより高速走行時に流体式伝動
系Ｂをロックし、高速側の機械式伝動系すを通じてのみ
動力伝達を可能とすることで、純機械駆動を行ない高効
率が得られるようにしている。

また、低速後退時はクラッチ１１が「接」、クラッチ１
２．１３が「断」となることで、全エンジン動力は流体
式伝動系Ａを通じてのみ出力軸１０に伝達されることに
なるが、この際に、動力循環等を生じて適正な出力が得
られなくなることを防止するために、前記ブレーキ機構
１４を作動させてサンギヤ１をロックすることで、ロス
の少ない純液圧駆動を可能にしている。

［発明が解決しようとする課題］ このように、無段変速装置を車両に適用するにあたり、
サンギヤ１に直接又は間接に制動を加えることには重要
な意義があるのであるが、このための従来のブレーキ機
構１４は、図示のようにサンギヤ１と一体回転可能に風
車１４ａを設け、この風車１４ａに、固定部材１４ｂに
取着された爪１４ｃをアクチュエータ１４ｄによって係
脱させ得るように構成されている。しかし、この係脱動
作は、爪１４ａが爪１４ｃに対して緩やかに相対回転し
ている状態をつくり出して速やかに行わなければうまく
いかないため、機構、作動、制御的に難しいものがある
。湿式多板クラッチにおいても同様の問題がある。この
ため、近時、かかる方式に替えてバンドブレーキ機構を
採用することが有効な手段として考えられている。しか
るに、この種のブレーキ機構を用いて必要なブレーキト
ルクを生むためにはドラム径を大きくとならければなら
ず、単にサンギヤの周辺に配設すれば、ブレーキドラム
の外形寸法がそのまま取付スペースとして必要となり、
装置の大形化を招くことが必至となる。

本発明は、このような着眼点に立ってなされたものであ
って、機構、作動、制御、取付スペースともに簡略化さ
れたブレーキ機構を実現することにより、ロックアツプ
モードへの引き入れ及び動力循環等の防止をコンパクト
な構成で有効に果たし得るようにした無段変速装置を提
供することを目的としている。

［課題を解決するための手段〕 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成を採用したものである。

すなわち、本発明にかかる無断変速装置は、サンギヤ、
プラネタリギヤ及びリングギヤからなりプラネタリギヤ
に入力軸を接続した遊星歯車機構と、この遊星歯車機構
を主体としてプラネタリギヤからサンギヤに向かう方向
に形成される低速側の機械式伝動系およびプラネタリギ
ヤからリングギヤに向かう方向に形成される高速側の機
械式伝動系と、これらの機械式伝動系に対して低速側伝
動端の近傍に一方の流体ポンプ／モータの入出力軸を接
続し高速側伝動端の近傍に他方の流体ポンプ／モータの
入出力軸を接続することにより該機械式伝動系に並列に
可変速の流体式伝動系を形成する流体伝動機構と、前記
低速側伝動端を出力軸に対して断接させる低速側のクラ
ッチおよび前記高速側伝動端を出力軸に対して断接させ
る高速側のクラッチとを有し、両クラッチを背反的に切
換えることによって低速モードまたは高速モードのいず
れかを選択し得るように構成されたものにおいて、前記
遊星歯車機構のサンギヤに、バンドブレーキ機構のブレ
ーキドラムを一体回転可能に設け、このブレーキドラム
の制動面をリングギヤ外周を包囲する位置に配したこと
を特徴とする。

また、より簡易な構造を実現するためには、プラネタリ
ギヤからリングギヤに向かう方向に低速側の機械式伝動
系を形成しプラネタリギヤからサンギヤに何かう方向に
高速側の機械式伝動系を形成することで、前記遊星歯車
機構のリングギヤ外周ヲバンドブレーキ機構のブレーキ
ドラム制動面に設定するのがよい。

［作用］ ブレーキドラムをサンギヤに一体回転可能に設け、その
ブレーキドラム制動面をリングギヤ外周を包囲する位置
に配設すると、ブレーキドラムの中空内に遊星歯車機構
全体が収納される形となり、ブレーキドラムを導入する
観点からすれば、別設の取付スペースを必要とすること
なく、大きなドラム径を確保できることになる。また、
サンギヤとリングギヤとが互いに前記とは逆の役割を担
うように構成すると、トップロックアツプモードへの引
き入れ及び動力循環の防止をリングギヤを通じて行ない
得ることになり、リングギヤの外周自体をブレーキドラ
ム制動面喫して利用することで別途にブレーキドラムを
設ける必要をなくし、その結果、バンドブレーキ機構を
より一層簡略なものとすることが可能になる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。なお、第１図において第４図と共通する部分
には同一符号を付している。

本発明にかかる無段変速装置は、第１図に概略的に示す
ように、円周方向に等配に設けたプラネタリギヤ２の内
側にサンギヤ１を噛合させるとともに、外側にリングギ
ヤ３を噛合させることで遊星歯車機構５を構成し、プラ
ネタリギヤ２を軸承するギヤリテーナ１４の中心にエン
ジンに連結されてなる入力軸４を接続している。そして
、この遊星歯車機構５を主体とし、その周辺に、プラネ
タリギヤ２→サンギヤ１→ギヤ１５→ギヤ１６→クラツ
チ１３→ギヤ１７→ギヤ１８→伝動端ａ０からなる低速
側の機械式伝動系ａと、プラネタリギヤ２→リングギヤ
３→伝動端す。からなる高速側の機械式伝動系すとを構
成している。クラッチ１３は前進時に接続され、後退時
に切断される。

また、一対の可変容量形の流体ポンプ／モータ７．８を
通常のＨ３Ｔと同様な液圧回路１９を介して直列に接続
してなる流体伝動機構９を設けており、流体ポンプ／モ
ータ７の入出力軸７ａを前記ギヤ１７、ギヤ１８を介し
て低速側伝動端ａ□に接続するとともに、流体ポンプ／
モータ８の入出力軸を８ａギヤ２０、ギヤ２１を介して
前記高速側伝動端ｂｏに接続することにより、可変速の
流体式伝動系Ａ、Ｂを形成している（流体ポンプ／モー
タ８は低速でポンプ、高速でモータとして機能し、流体
ポンプ／モータ７は低速でモータ、高速でポンプとして
機能する）。そして、車輪に連結された出力軸１０をギ
ヤ２２、ギヤ２３を介して共通の回転要素２４に接続し
、この回転要素２４に対して、前記低速側伝動端ａ０を
断接させる低速側のクラッチ１１および前記高速側伝動
端ｂ０を断接させる高速側のクラッチ１２を設けている
。

そして、前記遊星歯車機構５のサンギヤ１に、バンドブ
レーキ機構２５を通じて制動を加えることができるよう
にしている。このバンドブレーキ機構２５は、第１図及
び第２図に示すように、底部２５ａ１をサンギヤ１の支
持シャフト１ａに固設し筒部（ブレーキドラム制動面）
２５ａ２をリングギヤ３の外周に包囲する形で配した有
底筒状のブレーキドラム２５ａと、このブレーキドラム
２５ａの前記ブレーキドラム制動面２５ａ２に対して接
離可能に周設されたバンド２５ｂと、このバンド２５ｂ
を適宜緊締させるアクチュエータ２５Ｃとから構成され
ている。アクチュエータ２５Ｃは他のアクチュエータ等
とともにマイクロコンピュータに制御させることが有効
である。

しかして、このように構成される無段変速装置搭載車両
であると、低速前進時はクラッチ１１．１３が「接」、
クラッチ１２が「断」となることで、エンジン動力は入
力時に並列に分割され、−部が低速側の機械式伝動系ａ
を通じて出力軸１０に伝達されるとともに、残りは流体
式伝動系Ａを通じて出力軸１０に伝達されることになり
、高速走行時はクラッチ１２．１３が「接」、クラッチ
１１が「断」となることで、エンジン動力の一部力（高
速側の機械式伝動系すを通じて出力軸１０に伝達される
とともに、残りは流体式伝動系Ｂを通じて出力軸１０に
伝達されることになる。しかも、トラプロッタアップモ
ード引き入れ時ではバンドブレーキ機構２５を作動させ
てサンギヤ１に制動を加えることで流体式伝動系Ｂをロ
ックし、高速側の機械式伝動系すを通じてのみ動力伝達
を可能として、純機械駆動を行ない高効率を達成するこ
とができる。また、後退時はクラッチ１１が「接」、ク
ラッチ１２．１３が「断」となることで、全エンジン動
力は流体式伝動系Ａを通じてのみ出力軸１０に伝達され
ることになるが、この際に、前記バンドブレーキ機構２
５を作動させてサンギヤ１に制動を加えロックすること
で、動力循環等を有効に防止し、ロスの少ない純液圧駆
動を実現することが可能になる。

そして、図示装置で採用しているバンドブレーキ機構は
、ブレーキドラム２５ａをサンギヤ１に固設し、そのブ
レーキドラム制動面２５ａ２をリングギヤ３の外周を包
囲する位置に配設しているだけであり、ブレーキドラム
２５ａの中空内に遊星歯車機構５全体が収納された形と
なっている。

このため、ドラム２５ａを導入する観点からすれば、別
設の取付スペースを必要とすることなく大きなドラム径
を確保することが可能となる。これに対して、例えば別
体品でつくったブレーキドラムを単にサンギヤ１の支持
シャフト１ａに固設する場合等は、支持シャフト１ａを
長寸にしてドラムと遊星歯車機構とを重合配置しなけれ
ばならず人形化が必至となる。このため、図示装置によ
ることのメリットは大きい。また、従来の爪クラッチに
比べ、このものはアクチュエータ２５ｃを比較的無造作
に作動させても、ブレーキドラム２５ａにバンド２５ｂ
が確実に緊締されて所要のロック効果が得られるため、
部品点数が少なく機構的に簡略である上に、作動、タイ
ミング制御的にも格段に容易に行うことが可能となる。

なお、コンパクト化をさらに追及するためには、第３図
に示す構成も有効である。このものは、前記実施例にお
いてサンギヤ１とリングギヤ３が果たしていた役割を逆
転させ、トラプロッタアップへの引き入れ、及び、動力
循環等の防止をリングギヤ３を通じて行い得るようにし
たものである。

具体的には、前記実施例において遊星歯車機構５のプラ
ネタリ回転数をＳｐｌ　リング回転数をＳｒ、サン回転
数を８８％　リングギヤ歯数／サンギヤ歯数＝１、／ρ
とした場合に、 ５ｐ＝Ｓｒ／　（１＋ρ）　＋ｐＳｓ／　（１＋ρ）な
る関係があり、また、入力軸４の回転数を５Ｅ（−８ｐ
）　、入出力軸８ａの回転数をＳＲ，入出力軸７ａの回
転数をＳＳとし、更にこれらの減速比を、ＰＬ＝Ｓｒ／
５ＲＳＦ２＝Ｓｓ／ＳＳとした場合に、５Ｅ＝ＳＲ／（
１＋ρ）　ＰＬ十ρＳＳ／（１＋ρ）　Ｆ２・・・■ なる関係があったのに対して、第３図に示すものは、一
方の流体ポンプ／モータ７と他方の流体ポンプ／モータ
８とを、観念上、前記と逆の配置とし、また、減速比Ｆ
１、Ｆ２に対応する箇所の減速比をｆｌ、Ｆ２とすると
、 ５Ｅ＝ＳＳ／（１＋ρ）ｆ２＋ρＳＲ／（１＋ρ）　ｆ
ｌ・・・■ なる関係となる。そこで、ｆｌ＝［”ＬＸρ、ｆ’２＝
Ｆ２／ρ となるように選べば、■式は、 ＳＥ＝ρＳＳ／（１＋ρ）　ｒ’２＋ｓＲ／（１＋ρ）
Ｆｌとなり、■式と同じ形となる。すなわち、ギヤ比を
適当に選べば、プラネタリギヤ２からリングギヤ３に向
かう方向の機械式伝動系を低速側としプラネタリギヤ２
からサンギヤ１に向かう方向の機械式伝動系を高速側と
することができる（換言すれば、流体ポンプ／モータ７
を低速でモータ、高速でポンプとして機能させ、流体ポ
ンプ／モータ８を低速でポンプ、高速でモータとして機
能させることができる）。しかして、このようにすれば
、前記実施例と同様の目的でバンドブレーキを付加する
場合に、リングギヤ３外周をブレーキドラム制動面とす
ることができる。第３図の無段変速装置は、このような
観点により構成されているもので、バンドブレーキ機構
２６は、遊星歯車機構５のブレーキドラム制動面２６ａ
（リングギヤ外周）に対して接離可能に周設されたバン
ド２６ｂと、このバンド２６ｂを適宜緊締させる図示し
ないアクチュエータとを付加しただけの簡単なものであ
る。このため、前記実施例と同様の作用効果を伴いつつ
、−層のコンパクト化を果たすことが可能になる。

以上、本発明の実施例について説明したが、ブレーキド
ラムはサンギヤと一体回転可能であればどのように取り
付けてもよい。また、リングギヤをロックする場合の減
速比の調整は他のギヤで行うことも可能である。その他
、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

［発明の効果］ 本発明は、以上のような構成を通じて構造的な大形化を
招くことなくバンドブレーキ機構を有効に採用すること
ができるため、このブレーキ機構の利点を活かして、ロ
ックアツプモードへの引き入れ及び動力循環等の防止を
機構的および制御的に簡易に行うことができるようにし
たな無段変速装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は
概略的な回路図、第２図は要部断面図である。第３図は
他の実施例を示す第２図に対応する断面図である。第４
図は従来例を示す第１図相当の回路図である。 ａ・・・低速側の機械式伝動系 ａｏ・・・低速側伝動端 ｂ・・・高速側の機械式伝動系 ｂｏ・・・高速側伝動端 Ａ、Ｂ・・・可変速の流体式伝動系 １・・・サンギヤ　　　　　２・・・プラネタリギヤ３
・・・リングギヤ　　　　４・・・入力軸５・・・遊星
歯車機構 ７・・・一方の流体ポンプ／モータ ７ａ・・・入出力軸 ８・・・他方の流体ポンプ／モータ ８ａ・・・入出力軸　　　　９・・・流体伝動機構１０
・・・出力軸　　　　　１１・・・低速側のクラッチ１
２・・・高速側のクラッチ ２５．２６・・・バンドブレーキ機構 ２５ａ・・・ブレーキドラム ２５ａ２． ２６ａ・・・ブレーキドラム制動面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）サンギヤ、プラネタリギヤ及びリングギヤからな
   りプラネタリギヤに入力軸を接続した遊星歯車機構と、
   この遊星歯車機構を主体としてプラネタリギヤからサン
   ギヤに向かう方向に形成される低速側の機械式伝動系お
   よびプラネタリギヤからリングギヤに向かう方向に形成
   される高速側の機械式伝動系と、これらの機械式伝動系
   に対して低速側伝動端の近傍に一方の流体ポンプ／モー
   タの入出力軸を接続し高速側伝動端の近傍に他方の流体
   ポンプ／モータの入出力軸を接続することにより該機械
   式伝動系に並列に可変速の流体式伝動系を形成する流体
   伝動機構と、前記低速側伝動端を出力軸に対して断接さ
   せる低速側のクラッチおよび前記高速側伝動端を出力軸
   に対して断接させる高速側のクラッチとを有し、両クラ
   ッチを背反的に切換えることによって低速モードまたは
   高速モードのいずれかを選択し得るように構成されたも
   のにおいて、 前記遊星歯車機構のサンギヤに、バンドブレーキ機構の
   ブレーキドラムを一体回転可能に設け、このブレーキド
   ラムの制動面をリングギヤ外周を包囲する位置に配した
   ことを特徴とする無段変速装置。
2. （２）サンギヤ、プラネタリギヤ及びリングギヤからな
   りプラネタリギヤに入力軸を接続した遊星歯車機構と、
   この遊星歯車機構を主体としてプラネタリギヤからリン
   グギヤに向かう方向に形成される低速側の機械式伝動系
   およびプラネタリギヤからサンギヤに向かう方向に形成
   される高速側の機械式伝動系と、これらの機械式伝動系
   に対して低速側伝動端の近傍に一方の流体ポンプ／モー
   タの入出力軸を接続し高速側伝動端の近傍に他方の流体
   ポンプ／モータの入出力軸を接続することにより該機械
   式伝動系に並列に可変速の流体式伝動系を形成する流体
   伝動機構と、前記低速側伝動端を出力軸に対して断接さ
   せる低速側のクラッチおよび前記高速側伝動端を出力軸
   に対して断接させる高速側のクラッチとを有し、両クラ
   ッチを背反的に切換えることによって低速モードまたは
   高速モードのいずれかを選択し得るように構成されたも
   のにおいて、 前記遊星歯車機構のリングギヤ外周を、バンドブレーキ
   機構のブレーキドラム制動面としたことを特徴とする無
   段変速装置。