JP2000161455A

JP2000161455A - ベルト式無段変速機

Info

Publication number: JP2000161455A
Application number: JP10330640A
Authority: JP
Inventors: Takao Obara; 孝男小原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】伝達ロスが少なく、運転時に発生する騒音が
低く、各部の摩耗を少なく抑えられる構造を実現する。【解決手段】入力側、出力側両回転軸１、２を支持す
る為の転がり軸受３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂを構成する転
動体である玉２１、２１及び円筒ころ２２、２２を、弾
性変形しにくいセラミック製とする。そして、上記入力
側、出力側両回転軸１、２同士の位置関係を正規なもの
として、低騒音化並びに摩耗の低減を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のベルト
式無段変速機の改良に関し、伝達効率が高く、長寿命
で、しかも運転時に発生する騒音を低く抑える事ができ
る構造を実現するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の変速機として、図１に略示す
る様なベルト式無段変速機が各種考えられ、その一部は
実際に使用されている。このベルト式無段変速機は、互
いに平行に配置された入力側回転軸１と出力側回転軸２
とを有する。このうちの入力側回転軸１は、１対の転が
り軸受３ａ、３ｂにより、図示しない変速機ケースの内
側に回転自在に支持されている。この様な入力側回転軸
１は、エンジン４により、トルクコンバータ、電磁クラ
ッチ等の発進クラッチ５を介して回転駆動される。又、
上記出力側回転軸２は、１対の転がり軸受６ａ、６ｂに
より、上記変速機ケースの内側に回転自在に支持されて
いる。この様な出力側回転軸２の回転は、減速歯車列７
及びデファレンシャルギヤ８を介して、左右１対の駆動
輪９、９に伝達される。

【０００３】上記入力側回転軸１の中間部には駆動側プ
ーリ１０を設け、これら駆動側プーリ１０と入力側回転
軸１とが同期して回転する様にしている。この駆動側プ
ーリ１０を構成する１対の駆動側プーリ板１１、１１同
士の間隔は、駆動側変位ユニット１２により調節自在で
ある。即ち、上記駆動側プーリ１０の溝幅は、この駆動
側変位ユニット１２により拡縮自在である。又、上記出
力側回転軸２の中間部には従動側プーリ１３を設け、こ
れら駆動側プーリ１３と出力側回転軸２とが同期して回
転する様にしている。この従動側プーリ１３を構成する
１対の従動側プーリ板１４、１４同士の間隔は、従動側
変位ユニット１５により調節自在である。即ち、上記従
動側プーリ１３の溝幅は、この従動側変位ユニット１５
により拡縮自在である。そして、この従動側プーリ１３
と上記駆動側プーリ１０とに、無端ベルト１６を掛け渡
している。

【０００４】上述の様に構成するベルト式無段変速機で
は、エンジン４から発進クラッチ５を介して入力側回転
軸１に伝達された動力は、上記駆動側プーリ１０から無
端ベルト１６を介して上記従動側プーリ１３に伝達され
る。尚、この無端ベルト１６として従来から、押し付け
方向に動力を伝達するものと、引っ張り方向に動力を伝
達するものとが知られている。何れにしても、上記従動
側プーリ１３に伝達された動力は、上記出力側回転軸２
から上記減速歯車列７、デファレンシャルギヤ８を介し
て駆動輪９、９に伝達される。上記入力側回転軸１と出
力側回転軸２との間の変速比を変える場合には、上記両
プーリ１０、１３の溝幅を互いに関連させつつ拡縮す
る。例えば、上記入力側回転軸１と出力側回転軸２との
間の減速比を大きくする場合には、上記駆動側プーリ１
０の溝幅を大きくすると共に、上記従動側プーリ１３の
溝幅を小さくする。この結果、上記無端ベルト１６の一
部でこれら両プーリ１０、１３に掛け渡された部分の径
が、上記駆動側プーリ１０部分で小さく、上記従動側プ
ーリ１３部分で大きくなり、上記入力側回転軸１と出力
側回転軸２との間で減速が行なわれる。反対に上記入力
側回転軸１と出力側回転軸２との間の増速比を大きく
（減速比を小さく）する場合には、上記駆動側プーリ１
０の溝幅を小さくすると共に、上記従動側プーリ１３の
溝幅を大きくする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成され作
用するベルト式無段変速機に組み込む各転がり軸受３
ａ、３ｂ、６ａ、６ｂとして従来は、一般的な軸受鋼製
の外輪、内輪及び転動体を有するものを使用していた。
一方、ベルト式無段変速機の効率を確保し、運転時に発
生する騒音を少なく抑えると共に、駆動側、従動側両プ
ーリ１０、１３や無端ベルト１６の摩耗を抑える為に
は、これら両プーリ１０、１３を支持する入力側、出力
側両回転軸１、２同士の平行度及び軸方向に亙る位置精
度を確保する必要がある。そして、これら平行度及び位
置精度を確保する為には、構成各部材の寸法並びに形状
精度、組立精度を確保する他、上記各転がり軸受３ａ、
３ｂ、６ａ、６ｂの剛性を高くする必要がある。ところ
が、一般的な軸受鋼製の外輪、内輪及び転動体を有する
転がり軸受の場合、剛性が必ずしも十分とは言えず、上
述した様な効率確保、騒音及び摩耗の低減を図る観点か
らは、改善が望まれている。転がり軸受として円すいこ
ろ軸受を使用すれば、必要な剛性を確保できるが、摩擦
抵抗の大きな円すいころ軸受を使用する事は、ベルト式
無段変速機内部での動力損失を増大させ、このベルト式
無段変速機を搭載した自動車の動力性能及び燃費性能を
悪化させる為、好ましくない。

【０００６】玉軸受の剛性を高くする為に、玉の数を増
やす事も考えられるが、玉軸受を組み込むべきスペース
が限られている事から、限界がある。又、玉の径を小さ
くして数を増やし、剛性を高める事も可能ではあるが、
その代わりに玉軸受の基本動定格荷重が低下し、出力の
大きな自動車用のベルト式無段変速機を構成した場合に
は、十分な耐久性を得る事が難しくなる為、採用できな
い場合もある。本発明は、この様な事情に鑑みて、優れ
た伝達効率と十分な耐久性とを有し、しかも運転時の騒
音が低いベルト式無段変速機を実現すべく発明したもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のベルト式無段変
速機は、従来から知られているベルト式無段変速機と同
様に、転がり軸受により回転自在に支持された入力側回
転軸と、この入力側回転軸と共に回転する、溝幅を拡縮
自在な駆動側プーリと、この入力側回転軸と平行に配置
された状態で別の転がり軸受により回転自在に支持され
た出力側回転軸と、この出力側回転軸と共に回転する、
溝幅を拡縮自在な従動側プーリと、この従動側プーリと
上記駆動側プーリとに掛け渡した無端ベルトとを備え
る。そして、これら両プーリの溝幅を互いに関連させつ
つ拡縮する事により、上記入力側回転軸と上記出力側回
転軸との間の変速比を変える。特に、本発明のベルト式
無段変速機に於いては、上記各転がり軸受を構成する、
それぞれ複数個ずつの転動体がセラミック製である。

【０００８】

【作用】上述の様に構成する本発明のベルト式無段変速
機が、入力側回転軸と出力側回転軸との間で回転力の伝
達を行なったり、或は変速比を変えたりする際の作用
は、前述した従来から知られているベルト式無段変速機
の場合と同様である。特に、本発明のベルト式無段変速
機の場合には、上記入力側、出力側両回転軸を支持する
為の転がり軸受を構成する複数個の転動体をセラミック
製としているので、転動体の径を小さくして数を増やし
たりしなくても、上記転がり軸受の剛性を高くできる。
この為、基本動定格荷重を大きくして耐久性を確保する
と共に、運転時に加わる荷重に拘らず、上記入力側、出
力側両回転軸同士の位置関係が正規位置からずれる事を
防止して、運転時の騒音並びに摩耗の低減を図れる。こ
の様に、セラミック製の転動体を使用する事により、ベ
ルト式無段変速機用の転がり軸受に特有のニーズであ
る、小型化と高剛性確保とを両立させる事ができる。そ
の結果、ベルトとプーリとの片当りによる異常摩擦防止
を、大型化する事なく防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のベルト式無段変速装置
は、前述した従来構造と同様、図１に示す様に構成して
いる。即ち、本発明のベルト式無段変速機の特徴は、互
いに平行に配置した入力側、出力側両回転軸１、２同士
の平行度並びに軸方向に関する位置関係を正規のものに
維持すべく、これら入力側、出力側両回転軸１、２を図
示しないケーシングに対し回転自在に支持する為の、転
がり軸受３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂの構造及び材質を工夫
した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述し
た従来構造と同様であるから、同等部分に関する説明
は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を
中心に説明する。

【００１０】本例の場合には、上記各入力側、出力側両
回転軸１、２をケーシング１に対し回転自在に支持する
為の各転がり軸受３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂとして、深溝
型の玉軸受（転がり軸受３ａ、３ｂ、６ａ）或は円筒こ
ろ軸受（転がり軸受６ｂ）を使用している。この為、こ
れら各転がり軸受３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂのうち、転が
り軸受３ａ、３ｂ、６ａはそれぞれ、内周面に深溝型の
外輪軌道１７を有する外輪１８と、外周面に内輪軌道１
９を有する内輪２０と、これら外輪軌道１７と内輪軌道
１９との間に転動自在に設けた、それぞれが転動体であ
る複数個の玉２１、２１とにより構成している。又、残
りの転がり軸受６ｂは、内周面に円筒凹面状の外輪軌道
１７ａを有する外輪１８ａと、外周面に円筒凸面状の内
輪軌道１９ａを有する内輪２０ａと、これら外輪軌道１
７ａと内輪軌道１９ａとの間に転動自在に設けた、それ
ぞれが転動体である複数個の円筒ころ２２、２２とによ
り構成している。これら各玉２１、２１或は円筒ころ２
２、２２を保持する保持器は省略して、その分玉２１、
２１及び円筒ころ２２、２２の数を増やし、基本動定格
荷重及び剛性の向上を図っている。但し、出力の小さな
自動車用のベルト式無段変速機の様に、基本動定格荷重
及び剛性の面で余裕があれば、保持器を設けても良い。

【００１１】上記各転がり軸受３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂ
の構成部品１８、１８ａ、２０、２０ａ、２１、２２の
うち、外輪１８、１８ａ及び内輪２０、２０ａは、ＳＵ
Ｊ２の如き高炭素クロム軸受鋼等の軸受鋼等、硬質金属
により造っている。これに対して、上記各玉２１、２１
及び円筒ころ２２、２２は、窒化珪素（Si₃ Ｎ₄ ）等の
セラミックにより造っている。

【００１２】上述の様に構成する本発明のベルト式無段
変速機の場合には、上記各転がり軸受３ａ、３ｂ、６
ａ、６ｂを構成する複数個の玉２１、２１及び円筒ころ
２２、２２をセラミック製としているので、これら各玉
２１、２１及び円筒ころ２２、２２の径を小さくして数
を増やしたりしなくても、上記各転がり軸受３ａ、３
ｂ、６ａ、６ｂの剛性を高くできる。この為、基本動定
格荷重を大きくして耐久性を確保すると共に、運転時に
加わる荷重に拘らず、前記入力側、出力側両回転軸１、
２同士の位置関係が正規位置からずれる事を抑えて、運
転時の騒音並びに摩耗の低減を図れる。

【００１３】即ち、上記各転がり軸受３ａ、３ｂ、６ａ
を玉軸受とし、玉２１、２１をＳＵＪ２製とした場合
に、これら転がり軸受３ａ、３ｂ、６ａに加わるラジア
ル荷重とラジアル方向に亙る変位との関係が図２に実線
ａで示す様になるのに対して、玉２１、２１をセラミッ
ク製とした場合には、上記ラジアル荷重とラジアル方向
に亙る変位との関係が、図２に破線ｂで示す様になる。
又、玉２１、２１をＳＵＪ２製とした場合に、上記当該
転がり軸受３ａ、３ｂ、６ａに加わるアキシアル荷重と
アキシアル方向に亙る変位との関係が図３に実線ｃで示
す様になるのに対して、玉２１、２１をセラミック製と
した場合には、上記アキシアル荷重とアキシアル方向に
亙る変位との関係が、図３に破線ｄで示す様になる。こ
れら実線ａ、ｃと破線ｂ、ｄとを比較すれば明らかな通
り、本例の様に、上記各転がり軸受３ａ、３ｂ、６ａを
玉軸受とし、玉２１、２１をセラミック製とした場合に
は、一般的な軸受鋼製の玉軸受を使用した場合に比べ
て、ベルト式無段変速機の運転時に於ける前記入力側、
出力側両回転軸１、２のの位置関係が正規位置からずれ
る事を抑える事ができる。同時に、円すいころ軸受の様
に回転抵抗の大きな転がり軸受を使用する必要がないの
で、伝達効率を低下させる事もない。

【００１４】尚、上述の説明から明らかな通り、上記各
転がり軸受３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂを構成する玉２１、
２１及び円筒ころ２２、２２をセラミック製とするだけ
でなく、外輪１８、１８ａと内輪２０、２０ａとの一方
又は双方も合わせてセラミック製とすれば、上記各転が
り軸受３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂの剛性をより向上させる
事ができる。従って、コストの面（現状では、セラミッ
ク製の軌道輪は、セラミック製の玉に比べて高価であ
る。）、或は割れ等の耐久性、信頼性の面（現状では、
セラミック製の軌道輪は、セラミック製の玉に比べて割
れ易い。）から、上記外輪１８、１８ａと内輪２０、２
０ａとの一方又は双方をセラミック製にする事ができれ
ば、上記玉２１、２１及び円筒ころ２２、２２だけでな
く、上記外輪１８、１８ａと内輪２０、２０ａとの一方
又は双方もセラミック製にする事もできる。勿論、玉２
１、２１及び円筒ころ２２、２２のみをセラミック製と
した場合でも、本発明の効果を得る事はできる。

【００１５】又、総ての転がり軸受を（円筒ころ軸受で
はなく）玉軸受とする事もできる。要は、当該転がり軸
受に要求される負荷容量とコスト、ラジアル、アキシア
ル両方向に関する剛性、達成すべき伝達効率等を勘案し
て、何れの転がり軸受を玉軸受にするかを決定する。
又、セラミック製の玉を組み込んだ玉軸受は、図示の例
の様な深溝型に限らず、アンギュラ型であっても良い。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作
用するので、省燃費、低騒音、高耐久性を有し、小型の
ベルト式無段変速機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となるベルト式無段変速機の略断
面図。

【図２】玉の材質の違いがラジアル荷重に基づくラジア
ル方向に亙る変位に及ぼす影響を示す線図。

【図３】玉の材質の違いがアキシアル荷重に基づくアキ
シアル方向に亙る変位に及ぼす影響を示す線図。

【符号の説明】

１入力側回転軸２出力側回転軸３ａ、３ｂ転がり軸受４エンジン５発進クラッチ６ａ、６ｂ転がり軸受７減速ギヤ列８デファレンシャルギヤ９駆動輪１０駆動側プーリ１１駆動側プーリ板１２駆動側変位ユニット１３従動側プーリ１４従動側プーリ板１５従動側変位ユニット１６無端ベルト１７、１７ａ外輪軌道１８、１８ａ外輪１９、１９ａ内輪軌道２０、２０ａ内輪２１玉２２円筒ころ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転がり軸受により回転自在に支持された
入力側回転軸と、この入力側回転軸と共に回転する、溝
幅を拡縮自在な駆動側プーリと、この入力側回転軸と平
行に配置された状態で別の転がり軸受により回転自在に
支持された出力側回転軸と、この出力側回転軸と共に回
転する、溝幅を拡縮自在な従動側プーリと、この従動側
プーリと上記駆動側プーリとに掛け渡した無端ベルトと
を備え、これら両プーリの溝幅を互いに関連させつつ拡
縮する事により、上記入力側回転軸と上記出力側回転軸
との間の変速比を変えるベルト式無段変速機に於いて、
上記各転がり軸受を構成する、それぞれ複数個ずつの転
動体がセラミック製である事を特徴とするベルト式無段
変速機。