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JPS62209262A - 動力変速伝動装置 - Google Patents

動力変速伝動装置

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Publication number
JPS62209262A
JPS62209262A JP61054000A JP5400086A JPS62209262A JP S62209262 A JPS62209262 A JP S62209262A JP 61054000 A JP61054000 A JP 61054000A JP 5400086 A JP5400086 A JP 5400086A JP S62209262 A JPS62209262 A JP S62209262A
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JP
Japan
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gear
belt
shaft
speed change
speed
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JP61054000A
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Hiroshi Takano
坦 高野
Nashi Matsuo
松尾 無
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Mitsuboshi Belting Ltd
Original Assignee
Mitsuboshi Belting Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsuboshi Belting Ltd filed Critical Mitsuboshi Belting Ltd
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Priority to US07/024,615 priority patent/US4864891A/en
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Priority to US07/197,643 priority patent/US4858492A/en
Publication of JPH0378505B2 publication Critical patent/JPH0378505B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/021Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuous variable friction gearing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/19Gearing
    • Y10T74/19167In series plural interchangeably locked nonplanetary units

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

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) 本発明は自動車、建設機械、農用機械、船舶等における
エンジン駆動伝動システム、特に変速システムに関する
ものである。
(従来の技術) 近時、自動車を始めとする動力においてイージードライ
ブを目的として自動変速システムが実用化されており、
そのニーズは年々高くなっているが、従来よりの方式は
流体トルコンシステムを活用したものが実用に供されて
おり、動力伝達効率が悪く、又、構造が複雑で加工コス
トが高い等、多(の欠点が存在する。
そこで、近時、これらの欠点を解消するため、特開昭5
9−93552号公報、特開昭59−89855号公報
、特開昭59−205040号。
231244号各公報などにより遊星歯車式変速装置が
多数提案される一方、エンジンよりの回転力を■ベルト
と変速ベルトによりある変速比までは無段で変速し、そ
れに加えてクラッチによる切替えで有段の変速とを組合
わせた方式が検討されている。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、後者のベルト式変速a構においては遊星歯車
変速装置又は歯車変速ユニット等からなる副変速装置を
用いずベルト変速システムのみで大きな変速比をもたせ
ることが理想的であるが、例えば自動車などにおいては
実使用時のエンジン回転数の領域が広(、通常、100
0r、p、m〜6000r、91m以上で、又、一般に
負荷トルクが大きいことからベルトの性能上、大きなト
ルクを許容するためには車の実走時最大トルク条件下、
駆動側■変速プーリの最小有効ピッチ径を大きくするこ
とが要求される。
ところが、逆に車の高速条件下では駆動側■変速プーリ
の存効径が最大の条件下となるため、■変速システムの
変速幅が広い程、ベルトの最大トルク条件下で許容され
る最小有効ピッチ径に対してその変速比分、駆動側変速
プーリの最大有効ピッチ径が大きくなり、エンジン回転
数の高速領域においてベルトの周速が非常に大きくなり
、その遠心力によりベルト伝達を不能とする難を有して
いた。
本発明は蒸上の如き事実に対処し、その難点を打開する
ことを課題とし、ベルト変速システムにクラッチ、正逆
転切替装置及び少なくとも2段の変速比をもつ歯車式副
変速装置を組合わせることにより、最終出力回転の正逆
軸回転と、大きな変速比、即ちベルト変速システムの無
段変速比幅に歯車式副変速装置による有段変速幅を乗じ
た分、大きな変速幅の範囲を略無段階に変速せしめるこ
とを目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) しかして、上記目的を達成するための本発明の特徴とす
るところを第1図に従って説明すると、以下の通りであ
る。
エンジン出力軸延長上の軸(S+)に一体に設けた駆動
側Vベルト式変速プーリ(p+)と、従動軸(G2)上
に一体に設けた従動側変速プーリ(P2)との間に■ベ
ルト(B)を懸架し、エンジン出力軸延長上の軸(S+
)よりの回転を変速プーリ(p+)、ベルト(B)。
変速プーリ(P2)を介して従動軸(G2)に伝える。
従動軸(G2)の延長上には摩擦クラッチ(C)を設け
、その出力側クラッチ片(6)より延びる出力側筒状軸
(S+。)延長上に直結又はベアリング(30)を介し
て歯車(G1)を直結の場合は一体に、ベアリング(3
0)を介する場合は回転自在に取り付ける。
一方、前記歯車(G、)に対向的に噛合う歯車(G2)
を第1の出力軸(G3)の延長上に設ける。そして、軸
(S、)の延長上には更にスラスト方向自在で回転方向
一体の歯車(G&) (Gs)を設け、これに対向して
第2の出力軸(G4)上に一体的な歯車(Gr) (G
Jを設ける。
歯車(G6) (cs)は一体であり、外力により軸(
G3)上をスラスト方向に移動し、第2の出力軸(G4
)上の歯車(G?) (G9)と選択的に噛合い、2段
のギヤ変速を行うことになる。
なお、前記出力軸(G3) (G4)はその間で回転方
向を自在とするために前記歯車(G2)の軸の延長上に
軸(Sl)と一体に別の歯車(G4)を設け、前記従動
軸(G2)上の摩擦クラッチ(C)の出力側筒状軸(S
ho)上で歯車(CI)の側部に歯車又はクラッチを介
して取り付けられた歯車(G3)を外力によってスライ
ドさせ、歯車(G3)と歯車(G4)との間に逆転用遊
軍(G、)を介在せしめて伝動せしめる。
以上のようにして変速プーリ(Pυ(P2)によるVベ
ルト式変速システムの変速比と、上記歯車式変速装置の
組合わせによりセミ無段変速的機能をもたせて構成して
なるものである。
(作用) 次に上記発明の装置にもとづく作用を説明する。
摩擦クラッチ(C)をOFFとし、Vベルトによる変速
を最減速、出力回転方向左右切替用クラッチのうち、外
力により歯車(Gt)と(CZ)とを噛み合わせたとき
を正回転、歯車(CI) (G4)を歯車(Gs)を介
して連結噛合せしめたときを逆回転とし、正。
逆何れかに噛合せしめた状態で、次にギヤ変速の噛合を
低速(L OW)側の歯車(co) (G*)の噛合と
し、常法により変速プーリ(P+)(h)の可動側プー
リ片に推力を与え、自動車に適用した場合について述べ
ると、エンジン回転数、スロットル開度。
本発明出力軸の回転数よりエンジンに生ずる負荷トルク
を代用特性として検出し、エンジンの出力特性、又、車
としての走行特性に適合するようにVベルト式変速プー
リ(PIXP2)の可動プーリ片に推力を与え、ベルト
変速の変速比を制御する。
即ち、ベルト変速比が増速側へ向かい、最増速又はそれ
に近い位置に達したとき、摩擦クラッチ(C)をOFF
とし、Vベルト変速を最減速又はそれに近い位置まで戻
し、同時に歯車変速を高速(High)側の歯車(G&
)(G))の噛合になる如く外力、例えばシフター移動
、シリンダ推力移動などにより位置せしめた後、摩擦ク
ラッチをONする。
逆に上記の状態より本発明出力軸(G4)の回転数を低
下させる場合、先ず摩擦クラッチ(C)をOFFとし、
歯車変速を歯車(G、)と(C9)の噛合とし、同時に
Vベルト変速を最増速又はそれに近い位置に設定した後
、摩擦クラッチをONとする。
(実施例) 以下 更に添付図面を参照し、本発明の詳細な説明する
第1図は本発明に係る装置の1例を示し、同図において
、(p+)はエンジン出力軸延長上の軸(Sl)に一体
に取り付けられた駆動側Vベルト式変速プーリ、(P2
)は前記変速プーリ(p+)に対向し、従動軸(G2)
に一体に取り付けられた従動側Vベルト式変速プーリで
あって、前記両変速プーリ(h) (Pt)間にはVベ
ルト(B)が懸架されてVベルト式変速装置を構成して
いる。
しかして、上記の構成においてエンジン出力軸延長上の
軸(S、)及び従動軸(G2)の延長上には夫々ベアリ
ング(31) (34) (32) (36) (38
)を介してギヤケースG〔が取り付けられていて、その
内部に後述する一連の歯車機構と摩擦クラッチ(C)が
収納されている。
このうち、摩擦クラッチ(C)は前記従動軸(G2)の
延長上に設けられ、入力側と出力側の両クラッチ片(C
I) (CZ)よりなり、その出力側クラッチ片(C2
)の出力側の筒状軸(Sho)は延長して従動軸(Sり
を被覆し、その終端はギヤケースa0に設けられたベア
リング(36)に回転可能に保持されており、中間にベ
アリング(30)を介して歯車(G、)が回転自在に設
けられている。
なお、この歯車(Gt)はベアリングを介することなく
、筒状軸(S+。)延長上に直結して設けてもよいが、
上記の如くベアリング(30)を介した場合には図示の
ように歯車(GOの側部に更に歯車(g+)を設け、咳
歯車(g+)に対向的に筒状軸(S+。)の延長上に該
軸とスプライン、キーによりスラスト方向自在で、回転
方向に一体回転する歯車(G、)の側部に設けた歯車(
g、)を噛合させる。
この両側部に設けた歯車(g+) (G3)は第2図の
如く互いに噛合するクラッチ(g+) ’ (gs) 
’からなるドッグクラッチをもって代替することも可能
である。
一方、前記ギヤケースαω内において、ベアリング(3
3)と(37)、 (35)と(38)に支持されて第
1.第2の出力軸(Sl) (sa)が設けられており
、出力軸(Sl)上に前記筒状軸(S+。)上の歯車(
Gt)に対向的に噛合う歯車(G2)が配設されている
この歯1(Gz)は出力軸(S、)と一体で、延長上に
歯車(G4)を有しており、筒状軸(S10)上の歯車
(G、)を外力によってスライドさせ歯車(G3)と歯
車(G4)との間に適宜逆転用遊軍(G5)を介在せし
めて伝動可能となっている。
又、前記出力軸(G3)の延長上にはスプライン又はキ
ーによりスラスト方向自在で回転方向には一体なる如く
歯数の異なる両歯車(G6)(Glりが一体に設けられ
ており、その歯車(GA) (Gs)に対向的に第2の
出力軸(G4)の延長上に歯車(G?) (G9)が一
体に配設されている。
ここで、歯車(Ga) (Gs)は一体であり、外力に
より出力軸(G3)上をスラスト方向に移動し、第1図
の如き歯車(G6)と(G?)が噛合した状態と、外力
により歯車(G6)と(Gll)が右方に移動し、歯車
(Ga)と(G、)が噛合することによって2段のギヤ
変速を行うことができる。
以下に本発明装置によりエンジン出力軸延長上の駆動側
の動力を出力側の軸より出力として取り出す態様を列記
する。
(イ)エンジン出力軸延長上に駆動側Vベルト式変速プ
ーリを設け、それに対向的に従動軸に従動側変速プーリ
を設け、その従動軸と摩擦クラッチの入力軸とを連繋し
、該クラッチの出力軸と正逆転切替装置の入力軸とを連
繋し、その切替装置の出力軸と2段変速比をもつ副変速
装置の入力軸とを連繋し、その出力軸より出力を取り出
す。
(ロ)前記(イ)において摩擦クラッチの出力軸と2段
変速をもつ副変速装置の人力軸とを連繋し、その出力と
正逆転切替装置の人力軸とを連繋し、該切替装置の出力
軸より出力を取り出す。
(ハ)エンジン出力軸延長上と、゛摩擦クラッチの入力
軸とを連繋し、その出力軸に駆動側変速プーリを設け、
それと対向的に従動軸に従動側変速プーリを設け、その
従動軸に正逆転切替装置の入力軸を連繋し、切替装置の
出力軸と2段変速をもつ副変速装置の入力軸とを連繋し
、その出力軸より出力を取り出ず。
(ニ)前記(ハ)において従動軸と2段変速をもつ副変
速装置の入力軸とを連繋し、その出力と正逆転切替装置
の入力軸とを連繋し、切替装置の出力軸より出力を取り
出す。
次に前記構成における摩擦クラッチについて説明する。
第3図は本発明装置に使用する多板摩擦クラッチの1例
であり、入力側のクラッチ片となす段状円筒体(1)7
5<設けられており、これにはその内部に摺動体(2)
が収設されていて、円筒体(1)内壁と摺動体(2)と
の間に第3図に示す如く軸内を貫通するオイル又はエヤ
一孔(3)よりオイル又はエヤーが注入される圧力室(
4)を形成してシリンダーを構成する。
一方、円筒体(1)の内周面延長上にスプライン又はキ
ー溝(5)が設けられている。そして、一方、上記シリ
ンダーにはその内部において対向的に軸(G2)上に夫
々ベアリングを介して出力側のクラッチ片をなす段状支
持体(6)が設けられ、その段状支持体(6)には円筒
部(7)と側壁部(8)が設けられて、円筒部外面スプ
ライン又はキー溝が設けられていて、前記入力端クラッ
チ片の段状円筒体(1)の内周面のスプライン又はキー
溝と、出力側クラッチ片の段状支持体(6)の円筒部外
周面のスプライン又はキー溝に交互に隣接する如く位置
して摩擦板(9)が前記スプライン又はキー溝に噛合う
スプライン又はキー溝を有して複数組配設されている。
かくして、この多板摩擦クラッチ中のシリンダ一部に対
しボートよりオイル又はエヤーを流入せしめて、その圧
力によりシリンダー推力を住ぜしめることにより前記摩
擦板間に摩擦力を生ぜしめ、所謂、クラッチONとなし
、それによって軸(G2)と出力側摩擦クラッチ片の筒
状軸(S t O)を連結させることができる。
なお、蒸上は摩擦板(9)を複数組、配設した多板型で
あるが、これは1組の単板型であっても可能である。
かくして、蒸上の如き構成により■変速プーリにより■
変速システムの変速比と歯車変速の組合わせにより所要
の変速機能が達成されるが、今、左右回転用歯車の減速
比を無視し、■ベルト変速システムによる変速比をR,
: 1/R1、歯車変速による変速比をR:1/Rzと
すると、R,=R2のときのトータル変速幅はRI4=
R24となる。
本発明方式の場合、R1≧R2とすることが前記歯車変
速で低速、高速切替で摩擦クラッチ(C)をONにした
ときのショックをなくすことができるが、R,>R2と
するときベルト変速比に比しトータルの変速幅が少な(
なる。逆にR+<Rzとするとトータル変速幅は多(と
れるが高低切替時のショックは大きくなる。
従って、実用上は用途、目的によってR8とRgの関係
を設計することが必要である。
以下、更に実例を用い、本発明の全体のシステムをさき
の動力取り出し態様における(イ)の態様を用いた場合
と、一般的な変速システムであるベルト変速システムの
みで設計する場合につして比較する。
なお、条件は次の通りである。
エンジンの最大トルク 10””/3600r、p、m
  (エンジ高速走行時トルク   8 ”+1〜60
00r、p、m  (エンジヘ/IzトM1jk   
  1.2kg/mベルトの許容張力  380 kg
/本(許容ベルト幅より)(イ)本発明の場合 ベルト変速システムによる変速比  2.239歯車変
速装置による変速比     1.8(U)比較対象 ベルト変速システムによる変速比゛4.03叙上の条件
において、許容張力をσ(kg)、ベルト速度v (m
/5ec)、負荷H(ps) 、ベルト重1tW (k
g/m)、ベルトの動摩擦係数μ、小プーリ中における
ベルトの接触角度θとするとき、(尚ベルト重量はスペ
ース上許容できる最大ベルトv(e−1)   g σ =15U、  μ4す、3 ここで許容ベルト速度Vはy = 42m/secと変
速プーリ有効ピッチ径は そして、それのベルト変速システムのみによる変速比は 又、最大トルク条件時のベルトに生ずる最大張C となり、本発明の場合は第1表に示す如(、最大トル多
時も最高速時も共にベルトの許容張力を満足するが、従
来方式の場合は所要V変速比が太きいため最大トルク条
件時の有効ピッチ径が小さくなり、従って、ベルトに生
ずる最大張力が許容張力を大幅にオーバーしてしまうた
め実用化できない。
即ち、比較対象の場合、最大トルク時のベルト有効ピッ
チ径をφ66.6より大きくすると、変速比の関係上、
当然最高速時の有効ピッチ径が大きくなり、その分、ベ
ルト遠心張力が増大し、ベルト許張力をオーバーするこ
とになり、その対策としてベルトの重量を軽くすること
が必要であるが、ベルトの横剛性も必要であり、ベルト
の軽量化も限度がある。
即ち、従来方式に比し本発明の方式は相対的に最大トル
ク時の駆動側ベルトの有効ピッチ径を大きく、又、最大
トルク時(最高速時)においては駆動側ベルトの有効゛
ピッチ径を小さく設計できるこから、よりコンパクトに
高耐久性を有するシステムの設計が可能となる。
第    1    表 (発明の効果) 本発明装置は上記の如き構成をなしたものであり、以上
の方式により、(11本発明のVベルト変速システムと
歯車変速システムを組合わせることにより必要なトータ
ル変速比に対して歯車変速を設けた分だけ■ベルト変速
比を小さく設計することが可能となり、ベルトの許容最
大周速より制限されるベルトのプーリ中における有効最
大プーリ径を太き(することができるため、ベルトの耐
久性を高め、又、ベルトの変速時に於ける移動距離が短
くなるとこから変速時のレスポンスを良(するなど顕著
な効果を有する。
(2)Vベルト変速システムと歯車変速システムと摩擦
クラッチとの組合わせにより、公知のオートマチック車
に用いられているキックダウン、キックアップの機能を
本発明の方式で充分に発揮できる。
これを自動車についてみると、第4図の如(である。
即ち、本発明の出力軸よりプロペラシャフト。
デファレンシャルを介して車輪を回転させたるときの車
速と本発明の方式との関係を第4図に示しているが、ス
タートのA点よりアクセルをふみ込み車速が上昇してA
→Bに加速し、B点で摩擦クラッチをOFFとして、B
−4C間で歯車(ギヤ)変速を高速側ヘシフトし、摩擦
クラッチをONすると、ギヤ変速比の増加分、C−D間
でキックアップ効果を有する。そしてDよりEまで加速
し、その間でベルト変速も増速側へ移行する。E点より
急加速を必要と仮定するとき、E点で摩擦クラッチをO
FFとし、ベルト変速を増速側へ移行すると同時にギヤ
ー変速を低速側へシフトし、摩擦クラッチをONLエン
ジン回転をアップさせることにより急加速させる、所謂
、キックダウン効果を有する。G−Hまで急加速し、急
加速を終わった点Hで、摩擦クラッチをOFFとし、H
→I間でギヤ変速を増速側へ、ベルト変速を減速側に移
行したる後、摩擦クラッチをONL、J→に間必要中高
速条件下より車速を減速方向へ向かい、点にで摩擦クラ
ッチをOFFとし、K→L間でギヤ変速を低速側シフト
させ、L→M間で摩擦クラッチをONするとL−M間で
エンジンブレーキを生じ、M→Nまでエンジンブレーキ
を働かせて、停止まで走行する如きシステムで最後のL
−Mは所謂、キックダウン効果を有する。
か(して、本発明装置によれば低燃費、小スペースのオ
ートマチックドライブを可能にする変速伝動システムを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る変速伝動装置の1例を示す概要図
、第2図は筒状軸延長上の歯車側部に設けられるクラッ
チ例を示す図、第3図は摩擦クラッチの1例を示す断面
概要図、第四図は車速と本発明方式の減速比との関係を
示す図表である。 (Sl)・・・エンジン出力軸延長上の軸。 (S2)・・・従動軸。 (Sr) (S4)・・・出力軸、 (Sho)  ・・筒状軸。 (P+)(h)・・・変速プーリ。 (B)  ・・・ベルト。 (G1)〜(G、)・・歯車。 (1)・・・段状円筒体。 (2)・・・摺動体。 (3)・・・オイル又はエヤ一孔。 (4)・・・圧力室。 (5)・・・スプライン又はキー溝。 (6)・・・段状支持体。 (7)・・・円筒部。 (8)・・・側壁部。 (9)・・・摩擦板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、エンジン出力軸延長線上の軸に駆動側Vベルト式変
    速プーリを設け、それに対向して従動軸上に従動側Vベ
    ルト式変速プーリを設け、前記両変速プーリ間にVベル
    トを懸架してなる装置において、前記従動軸延長上に摩
    擦クラッチを配設し、該摩擦クラッチの出力側クラッチ
    片の出力側筒状軸延長上に歯車を設けて該歯車を正逆転
    切替ギヤユニットを介し伝動装置出力軸に設けた少なく
    とも2段の変速比を有する歯車式変速装置の歯車に対し
    選択的に係合可能ならしめたことを特徴とする動力変速
    伝動装置。 2、摩擦クラッチが従動軸に同心一体に設けられた段状
    円筒体からなる入力側クラッチ片と、該段状円筒体内部
    に圧力室を形成し、摺動可能に収設された摺動体と、前
    記入力側クラッチ片に対向して従動軸にベアリングを介
    して回転自在に、かつスラスト方向には夫々の軸と一体
    に設けられた段状支持体からなる出力側クラッチ片と、
    段状円筒体の内壁面と段状支持体の側壁との間で段状円
    筒体の円筒部内面及び段状支持体の円筒部外面に夫々形
    成されたスプライン又はキー溝に噛合して互いに隣接し
    相互に配設された単数又は複数の摩擦板とからなる摩擦
    クラッチである特許請求の範囲第1項記載の動力変速伝
    動装置。 3、摩擦クラッチの出力側クラッチ片の筒状軸上の係合
    体が歯車、チェーン用スプロケット、歯付ベルト用歯付
    プーリ又はVプーリであり、スプロケットにはチェーン
    、歯付ベルトには歯付ベルト、VプーリにはVベルトが
    併用されて伝動がなされる特許請求の範囲第1項又は第
    2項記載の動力変速伝動装置。 4、Vベルト式変速装置による無段変速比と、少なくと
    も2段の変速比を有する歯車式変速装置による有段変速
    比とを乗じた変速比をRとするとき、総変速比が0.5
    R〜2.0Rの範囲である特許請求の範囲第1項、第2
    項又は第3項記載の動力変速伝動装置。
JP61054000A 1986-03-11 1986-03-11 動力変速伝動装置 Granted JPS62209262A (ja)

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JP61054000A JPS62209262A (ja) 1986-03-11 1986-03-11 動力変速伝動装置
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US07/024,615 US4864891A (en) 1986-03-11 1987-03-11 Power transmission system
US07/197,643 US4858492A (en) 1986-03-11 1988-05-23 Power transmission system

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