JP2005003012A

JP2005003012A - ベルト式無段変速機

Info

Publication number: JP2005003012A
Application number: JP2003163907A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kato; 芳章加藤; Koichi Iizuka; 浩一飯塚
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】クランプ室圧と変速用油圧を独立に制御する際、油量収支の最適化を図ることで、ポンプロスを軽減することが可能なベルト式無段変速機を提供すること。
【解決手段】ダブルピストン型のベルト式無段変速機において、シリンダ室を、変速機入力軸に液密に固定された第１固定壁と、可動プーリに囲まれた室とし、クランプ室を、変速機入力軸に液密に固定された第２固定壁と、可動プーリと当接するクランプ用ピストンに囲まれた室とし、第１固定壁の変速機入力軸との第１固定部と、第２固定壁と変速機入力軸との第２固定部とを隣接して配置すると共に、前記二つの固定部に挟まれた位置に、連通路からクランプ室へ油圧を供給する油路を設けたこととした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト式無段変速機の変速油圧装置に関し、特にクランプ圧と変速用油圧を独立に制御する変速油圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機の変速油圧装置として、例えば特許文献１に記載の記述が知られている。この公報に記載の技術では、入力トルクに応じたクランプ圧を得るために、ダブルピストン室と直列にトルクカム機構が設けられている。入力トルクが増大すると、トルクカム機構によりクランプ室圧を高め、入力トルクが減少すると、トルクカム機構によりクランプ室の油圧をリリーフすることで、入力トルクに応じたクランプ圧を確保している。
【０００３】
【特許文献１】
ＵＳＰＡＴ５７１１７３０（ｆｉｇ１参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、下記に示す問題があった。すなわち、クランプ室の油圧は、入力トルクに応じてリリーフするため、クランプ室の油量収支が悪く、ポンプロスが増大し、燃費の悪化を招くという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、クランプ室圧と変速用油圧を独立に制御する際、油量収支の最適化を図ることで、ポンプロスを軽減することが可能なベルト式無段変速機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本願発明では、シリンダ室を、変速機入力軸に液密に固定された第１固定壁と、可動プーリに囲まれた室とし、クランプ室を、変速機入力軸に液密に固定された第２固定壁と、可動プーリと当接するクランプ用ピストンに囲まれた室とし、第１固定壁の変速機入力軸との第１固定部と、第２固定壁と変速機入力軸との第２固定部とを隣接して配置すると共に、第１固定部及び第２固定部の少なくとも一方であって、二つの固定部に挟まれた位置に、連通路からクランプ室へ油圧を供給する油路を設けた。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
本願発明のベルト式無段変速機にあっては、クランプ室とシリンダ室を有するダブルピストン構造としたことで、受圧面積を確保することが可能となり、低油圧で変速制御を達成することができる。例えば特許文献１に記載の発明では、ダブルピストン構造であっても、供給油路をピストン摺動部に設けているため、摺動部からのリークが多く、クランプ室を液密に構成することが困難である。これに対し、ダブルピストン構造とすると、回転軸に対してクランプ室用、及びシリンダ室用の固定壁がそれぞれ２つ必要になることに着目した。すなわち、第１固定部と第２固定部とを隣接して配置することで、液密に固定された固定部に挟まれた部分を設けることができる。更に、クランプ室圧を連通する連通路を設け、この連通路とクランプ室を接続する油路を、液密に固定された固定部に挟まれた位置に配置することで、油路のシール性を確保することができる。特に、クランプ室の油圧を極力変更することなく、変速用のシリンダ室の油圧のみ変更することで変速を達成する場合には、クランプ室の油をほとんど移動する必要がない。よって、ダブルピストンであっても一旦油圧が供給された後はさほど油量を必要とせず、油量収支の向上を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１におけるベルト式無段変速機３を表す断面図である。
【００１０】
エンジン出力軸には回転伝達機構としてトルクコンバータ１が連結されるとともに、エンジンとＣＶＴ３を直結するロックアップクラッチ１ａが備えられている。トルクコンバータ１の入力側はオイルポンプ４と接続され、エンジンの駆動力により油圧を発生する。トルクコンバータ１の出力軸１３は前後進切換機構２のリングギア２ａと連結されている。前後進切換機構２は、トルクコンバータ出力軸１３と連結したリングギア２ａ，ピニオンキャリア２ｂ，変速機入力軸１４と連結したサンギア２ｃからなる遊星歯車機構から構成されている。ピニオンキャリア２ｂには、変速機ケースにピニオンキャリア２ｂを固定する後進ブレーキ２ｅと、変速機入力軸１４とピニオンキャリア２ｂを一体に連結する前進クラッチ２ｄが設けられている。
【００１１】
変速機入力軸１４には変速機構部として、ベルト式無段変速機が備えられている。このベルト式無段変速機３は、プライマリプーリ１０と、セカンダリプーリ４０と、プライマリプーリ１０の回転力をセカンダリプーリ４０に伝達するベルト１５等からなっている。プライマリプーリ１０は、変速機入力軸１４と一体に回転する固定プーリ１４ａと、固定プーリ１４ａに対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成すると共にプライマリプーリシリンダ室２０及びプライマリクランプ室３０に作用する油圧によって変速機入力軸１４の軸方向に移動可能である可動プーリ１２からなっている。
【００１２】
セカンダリプーリ４０は、従動軸１６上に設けられている。セカンダリプーリ４０は、従動軸１６と一体に回転する固定プーリ１６ａと、固定プーリ１６ａに対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成すると共にセカンダリプーリシリンダ室６０及びセカンダリクランプ室５０に作用する油圧によって従動軸１６の軸方向に移動可能である可動プーリ４２とからなっている。
【００１３】
ここで、プライマリプーリ１０及びセカンダリプーリ４０のピストン室構造について説明する。図２はプライマリプーリ１０とセカンダリプーリ４０の拡大断面図である。
【００１４】
プライマリプーリシリンダ室２０は、変速機入力軸１４とボールスプライン１４ｆを介して一体に回転する可動プーリ１２と、可動プーリ１２の延長部１２ａと、固定壁２１により区画された室である。延長部１２ａの内周部と固定壁２１の外周部は、シール２１ａを介してシールされているため、可動プーリ１２が軸方向に移動してもプライマリプーリシリンダ室２０は液密状態を維持している。
【００１５】
プライマリクランプ室３０は、固定壁２１，２２とピストン２４とで区画された室であり、ピストン２４の外径部は可動プーリ１２の延長部１２ａと当接する。固定壁２１，２２は、それぞれ変速機入力軸１４と圧入によって液密に固定されている。更に、固定壁２２のシリンダ室側の径方向には、クランプ圧を供給する油路を構成する半穴２２ａが設けられている。また、固定壁２１の図中左側側面の径方向には、半穴２２ａと対向する位置に、クランプ圧を供給する油路を構成する半穴２１ｂが設けられている。
【００１６】
これら固定壁２１，２２に設けられた半穴２１ｂ，２２ａによりクランプ圧供給用の径方向油路が形成されている。この半穴２１ｂ，２２ａには、変速機入力軸１４のカバー側端部から供給される軸心油路１４ｂ及び、径方向油路１４ｃを介してクランプ圧が供給される。このように、隣接する圧入部材に挟まれた領域に油路を形成することで、油路の液密性の向上を図ることができる。尚、本実施の形態では半穴２１ｂ，２２ａに設けたが、この構成に限られるものではなく、例えば一方の固定壁にのみ半穴を設けても良いし、固定壁２１，２２とを離れた位置に設け、その間にクランプ圧供給油路を設けても良い。また、ピストン２４はシール２４ａ，２４ｂによってプライマリクランプ室３０を液密状態に維持している。
【００１７】
同様に、セカンダリプーリシリンダ室６０は、ボールスプライン１６ｆを介して従動軸１６と一体に回転する可動プーリ４２と、可動プーリ４２の延長部４２ａと、固定壁４１により区画された室である。延長部４２ａの内周部と固定壁４１の外周部は、シール４１ａを介してシールされているため、可動プーリ４２が軸方向に移動してもセカンダリプーリシリンダ室６０は液密状態を維持している。
【００１８】
セカンダリクランプ室５０は、固定壁４１，４３とピストン４４とで区画された室であり、ピストン４４の外径部は可動プーリ４２の延長部４２ａと当接する。また、ピストン４４はシール４４ａ，４４ｂによってセカンダリクランプ室５０を液密状態に維持している。また、固定壁４１の図中右側端部と、固定壁４３のシリンダ室側は突き当てられ、従動軸１６に設けられたリング１６ｇにより軸方向の移動を規制している。
【００１９】
固定壁４３の内径部は、従動軸１６に圧入固定されている。そして、固定壁４１の径方向であって、固定壁４３の端面付近には、従動軸１６に設けられた径方向油路１６ｅとクランプ室５０とを液密に連通する油路４１ｂが設けられている。このように、圧入部材付近に油路を形成することで、油路の液密性を向上することができる。
【００２０】
また、セカンダリプーリ４０のシリンダ室６０内であって、可動プーリ４２と固定壁４１の間には、スプリング４１ｃが配置されている。このスプリング４１ｃは、油圧が発生していない初期状態でベルト１５をクランプしている。これにより、車両牽引時等において、ベルト滑りを防止している。このように、スプリング４１ｃをシリンダ室６０内に配置するのは、以下の理由による。
【００２１】
すなわち、可動プーリ４２には軸方向に摺動可能なようにボールスプライン１６ｆが設けられており、この径方向外周側には軸方向長さを確保可能なスペースを有している。これに対し、クランプ室５０側にスプリング４１ｃを配置しようとすると、クランプ室５０の軸方向長さを確保しなければならず、変速機自体が軸方向に長くなるためである。よって、本実施の形態のように、ダブルピストン構造とする場合、スプリング４１ｃをシリンダ室６０側に配置することで、スペース効率を高めることができる。
【００２２】
プライマリクランプ室３０とセカンダリクランプ室５０の受圧面積は等しく（断面積Ａｃｌ）しており、両室３０，５０は変速機カバー７０に設けられた油路６５により連通している。図３は変速機カバー７０を表す正面図である。変速機カバー７０の外周には、リブ６６及び６７が設けられている。このリブ６６，６７の内周には、図外のコントロールバルブユニットからクランプ圧を供給する軸方向油路６５ｃと、この軸方向油路６５ｃとプライマリプーリ１０のクランプ室２０とを連通する油路６５ａと、軸方向油路６５ｃとセカンダリプーリ４０のクランプ室６０とを連通する油路６５ｂが設けられている。また、プライマリプーリシリンダ室２０とセカンダリプーリシリンダ室６０の受圧面積も等しく（断面積Ａｓｆｔ）している。これにより、プライマリプーリシリンダ室２０とセカンダリプーリシリンダ室６０を、ほぼシール性が確保された状態で連通している。
【００２３】
従動軸１６には駆動ギア１７が固着されており、この駆動ギア１７はアイドラ軸１８に設けられたアイドラギヤ１８ａ、ピニオンギヤ１８ｂ、ファイナルギア１９ａ、差動装置１９を介して図外の車輪に至るドライブシャフトを駆動する。
【００２４】
上記のような動力伝達の際に、プライマリプーリ１０の可動プーリ１２及びセカンダリプーリ４０の可動プーリ４２を軸方向に移動させてベルト１５との接触位置半径を変えることにより、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ４０との間の回転比つまり変速比を変えることができる。このようなＶ字状のプーリ溝の幅を変化させる制御は、プライマリプーリシリンダ室２０，セカンダリプーリシリンダ室６０，プライマリクランプ室３０及びセカンダリクランプ室５０への油圧制御により行われる。
【００２５】
図４は実施の形態１におけるベルト式無段変速機の油圧回路を表す回路図である。
【００２６】
プレッシャレギュレータバルブ８４は、油路８１から供給されたオイルポンプ４の吐出圧を、ライン圧として調圧する。油路８１には油路８２及び油路８３が連通されている。油路８２はプライマリプーリコントロールバルブ（以下、ＰＰ／Ｃ．Ｖと記載する）８６及びセカンダリプーリコントロールバルブ（以下、ＳＰ／Ｃ．Ｖと記載する）８８に接続されている。油路８３は信号圧の元圧を供給するパイロットバルブ８９に接続されている。
【００２７】
プレッシャレギュレータバルブ８４のリリーフ圧は、油路８１ａを介してプレッシャモディファイアバルブ９１へ供給される。プレッシャモディファイアバルブ９１は、パイロット圧を元圧とするライン圧ソレノイド１００からの信号圧により調圧され、油路８１ｂを介してプレッシャレギュレータバルブ８４の背圧として作用し、ライン圧を調圧する。
【００２８】
また、パイロットバルブ８９により調圧された油圧は、油路８３ａを介してプライマリプーリ側変速比例制御弁８５及びセカンダリプーリ側変速比例制御弁８７に供給される。
【００２９】
ここで、変速比例制御弁８５，８７の作動について説明する。基本的な作動はプライマリプーリ側及びセカンダリプーリ側とも同じであるため、プライマリプーリ側変速比例制御弁８５についてのみ説明する。
【００３０】
８５１はコントロールユニットからの電流指令値に比例してスプール駆動軸８５１ａを作動するソレノイドである。８５２は油路を切り換えるスプールである。また、スプール８５２の図中下側であって、スプール駆動軸８５１ａと対向する方向に付勢するスプリング８５３が設けられている。スプール８５２を収装するシリンダには、パイロットバルブ８９からの信号圧が入力される入力ポート８５４と、ＰＰ／Ｃ．Ｖ８６へ油圧を供給する油路８３ｃと連通するポート８５５と、油路８３ｃのフィードバック圧が入力されるポート８５６と、ドレンポート８５７，８５８が設けられている。
【００３１】
スプール８５２には、ソレノイド８５１による下方への付勢力と、ポート８５６から供給されるフィードバック圧による下方への付勢力と、スプリング８５３による上方への付勢力のバランスによってドレン量が決定され、ＰＰ／Ｃ．Ｖ８６の背圧を決定する。
【００３２】
変速比例制御弁８５，８７により調圧された油圧は、油路８３ｃを介してＰＰ／Ｃ．Ｖ８６及びＳＰ／Ｃ．Ｖ８８の背圧として供給される。ＰＰ／Ｃ．Ｖ８６では、プレッシャレギュレータバルブ８４から供給されるライン圧を調圧し、プライマリプーリシリンダ室２０へ変速用の油圧を供給する。同様に、ＳＰ／Ｃ．Ｖ８８では、プレッシャレギュレータバルブ８４から供給されるライン圧を調圧し、セカンダリプーリシリンダ室６０へ変速用の油圧を供給する。
【００３３】
また、油路８２には、プライマリクランプ室３０とセカンダリクランプ室５０とを連通する油路６５が接続されている。この油路６５には、プライマリクランプ室３０と連通する油路６５ａと、セカンダリクランプ室５０と連通する油路６５ｂが連通している。また、油路８２と油路６５との間には、電子制御により作動するクランプ力設定用減圧弁９０が設けられている。これにより、ＣＶＴコントロールユニットからの指令信号に基づいてライン圧を減圧し、プライマリプーリ１０及びセカンダリプーリ４０のクランプ圧として供給する。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態１におけるベルト式無段変速機にあっては、クランプ室２０，５０とシリンダ室３０，６０を有するダブルピストン構造としたことで、受圧面積を確保することが可能となり、低油圧で変速制御を達成することができる。また、クランプ室圧を連通する連通路６５を設け、この連通路６５とクランプ室２０を接続する油路を、液密に固定された固定部２１ｂ，２２ａに挟まれた位置に配置することで、油路のシール性を確保することができる。特に、クランプ室２０，５０の油圧を極力変更することなく、変速用のシリンダ室３０，６０の油圧のみ変更することで変速を達成する場合には、クランプ室２０，５０の油をほとんど移動する必要がないため、ダブルピストンであっても一端油圧が供給された後はさほど油量を必要とせず、油量収支の向上を図ることができる（請求項１に対応）。
【００３５】
また、変速機カバー７０にリブ６６，６７を設け、このリブ６６，６７の内周に連通路６５を形成し、連通路６５の一方が軸芯油路上に直結していることで、幾何学的に最も離れた配置関係（軸方向及び径方向の両方ともが離れた位置関係）にあるプライマリ側のクランプ室３０とセカンダリ側のクランプ室５０を連通する連通路６５をコンパクト及び軽量に形成することができる（請求項２に対応）。
【００３６】
また、クランプ室２０，５０を可動プーリ１２，４２に対してシリンダ室３０，６０よりも遠い位置に配置した。すなわち、プライマリ側及びセカンダリ側のクランプ室２０，５０は、液密に連通することが油量収支上、重要である。このとき、可動プーリ１２，４２は軸方向に移動可能なようにボールスプライン１４ｆ，１６ｆ等が設けられており、ここからのリークが多く、液密性を確保するのが困難である。よって、このボールスプライン１４ｆ，１６ｆを避けるべく、クランプ室２０，５０を可動プーリ１２，４２より極力遠い位置に配置することで、液密性の向上を図ることが可能となり、油量収支を向上することができる（請求項３に対応）。
【００３７】
また、車両牽引時等においてベルト滑りを防止するためのスプリング４１ｃを、セカンダリ側のシリンダ室６０内に設けたことで、スペース効率を高めることができる（請求項４に対応）。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるベルト式無段変速機の断面図である。
【図２】実施の形態１におけるベルト式無段変速機の拡大断面図である。
【図３】実施の形態１におけるベルト式無段変速機の変速機カバーを表す正面図である。
【図４】実施の形態１におけるベルト式無段変速機の油圧回路を表す回路図である。
【符号の説明】
１トルクコンバータ
１ａロックアップクラッチ
２前後進切換機構
３ベルト式無段変速機
４オイルポンプ
１０プライマリプーリ
１２可動プーリ
１２ａ延長部
１３トルクコンバータ出力軸
１４変速機入力軸
１４ａ固定プーリ
１５ベルト
１６従動軸
１６ａ固定プーリ
２０プライマリプーリシリンダ室
２１ａシール
２１固定壁
２２固定壁
２４ピストン
２４ａ，２４ｂシール
３０プライマリクランプ室
４０セカンダリプーリ
４１固定壁
４１ａシール
４２可動プーリ
４２ａ延長部
４３固定壁
４４ピストン
４４ａ，４４ｂシール
５０セカンダリクランプ室
５０トルクセンサ
６０セカンダリプーリシリンダ室
６５連通路
７０変速機カバー
８４プレッシャレギュレータバルブ
８５プライマリプーリ側変速比例制御弁
８７セカンダリプーリ側変速比例制御弁
８９パイロットバルブ
９０クランプ力設定用減圧弁
９１プレッシャモディファイアバルブ
１００ライン圧ソレノイド

Claims

各プーリの溝幅を変更する可動プーリに推力を発生させる可動プーリピストン室を、ベルトのクランプ力発生用のクランプ室と、変速時における差推力発生用のシリンダ室とを有する二重ピストン構造とし、
前記クランプ室の受圧面積をプライマリ側とセカンダリ側で同一とすると共に、前記各クランプ室を連通する連通路を備えたベルト式無段変速機において、
前記シリンダ室を、変速機入力軸に液密に固定された第１固定壁と、前記可動プーリに囲まれた室とし、
前記クランプ室を、変速機入力軸に液密に固定された第２固定壁と、前記可動プーリと当接するクランプ用ピストンに囲まれた室とし、
前記第１固定壁の変速機入力軸との第１固定部と、前記第２固定壁と変速機入力軸との第２固定部とを隣接して配置すると共に、前記二つの固定部に挟まれた位置に、前記連通路から前記クランプ室へ油圧を供給する油路を設けたことを特徴とするベルト式無段変速機。
請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
前記プライマリプーリと一体に回転する駆動軸の一端を回転可能に支持し、前記セカンダリプーリと一体に回転する従動軸の一端を回転可能に支持するサイドカバーを設け、
前記サイドカバーに、内周が前記連通路となるリブを設け、前記連通路の一方が軸芯油路上に直結していることを特徴とするベルト式無段変速機。
請求項１または２に記載のベルト式無段変速機において、
前記クランプ室を、前記可動プーリに対して前記シリンダ室よりも遠い位置に配置したことを特徴とするベルト式無段変速機。
請求項１ないし３に記載のベルト式無段変速機において、
前記セカンダリプーリのシリンダ室内に、油圧の発生状態に関わらずベルトのクランプ力を発生可能なスプリングを設けたことを特徴とするベルト式無段変速機。