JP2005030494A

JP2005030494A - ベルト式無段変速機

Info

Publication number: JP2005030494A
Application number: JP2003196240A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kato; 芳章加藤; Yoshihiro Kono; 義裕河野
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-02-03
Also published as: US20050014584A1; EP1498639A1

Abstract

【課題】特にセカンダリプーリに発生する遠心油圧をキャンセルし、かつ、油量収支の向上を図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】ベルト式無段変速機において、被動側プーリの可動プーリピストン室と隣接する固定壁と、前記可動プーリを直接押圧するピストンとの間の空間を遠心油圧キャンセル室とし、前記被動側プーリを支持する従動軸に遠心キャンセル油を供給する軸心油路と、前記遠心油圧キャンセル室と前記軸心油路とを連通する連通路を設け、前記遠心油圧キャンセル室と前記連通路の間を前記遠心キャンセル油が液密に流通することとした。
【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、被動側プーリの固定壁の背面に遠心油圧キャンセル室を設けている。よって、オーバードライブ状態等において、被動側プーリの回転数が上昇したとしても、遠心油圧をキャンセルすることが可能となり、安定した変速制御を達成している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１８２７９１号公報（図２参照）。
【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、遠心油圧キャンセル室へ油を供給するポートと、大気開放するポートが隣接しているため、遠心油圧キャンセル室の有効受圧面積の内周側半径は大気開放位置となる。このとき、ピストンの有効受圧面積の内周側半径に比べ、遠心油圧キャンセル室の有効受圧面積の内周側半径が大きくなってしまい、十分な遠心キャンセル力が得られないという問題があった。また、大気開放された油は無駄に捨てられているだけであり、油量収支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、特に被動側プーリに発生する遠心油圧をキャンセルし、かつ、油量収支の向上を図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】
上述の課題を解決するために、本願発明では、ベルト式無段変速機において、プーリの可動プーリピストン室と隣接する固定壁と、前記可動プーリを直接押圧するピストンとの間の空間を遠心油圧キャンセル室とし、前記プーリを支持する軸に遠心キャンセル油を供給する軸心油路と、前記遠心油圧キャンセル室と前記軸心油路とを連通する連通路を設け、前記遠心油圧キャンセル室と前記連通路の間を前記遠心キャンセル油が液密に流通することとした。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
請求項１に記載のベルト式無段変速機にあっては、プーリに設けられた遠心油圧キャンセル室に遠心キャンセル油を供給する際、軸心油路と遠心油圧キャンセル室との間を液密に流通することとした。これにより、遠心油圧キャンセル室の有効受圧面積の内周側半径を軸心油路近傍に設定することが可能となり、確実に遠心油圧をキャンセルすることができる。特に被動側プーリにあっては高回転になりやすいため、顕著に効果を得ることができる。
【０００８】
請求項２に記載のベルト式無段変速機にあっては、ダブルピストン型のベルト式無段変速機とし、プーリのシリンダ室とクランプ室との間に遠心油圧キャンセル室を設けた。これにより、シリンダ室及びクランプ室に作用する両方の遠心油圧を一つの室でキャンセルすることが可能となり、オーバードライブ状態のように従動軸の回転数が非常に高い状態であっても、安定した変速制御を達成することができる。
【０００９】
請求項３に記載のベルト式無段変速機にあっては、遠心油圧キャンセル室に油を供給する軸芯油路をプーリの谷部まで延長し、この谷部において大気開放することとした。これにより、遠心油圧キャンセル室に供給する油の余剰分を、ベルトとプーリの間の潤滑及び冷却用の油として利用することが可能となり、油量収支の向上を図ることができる。また、大気開放位置を、遠心油圧キャンセル室への油供給位置とオフセット配置することで、遠心油圧キャンセル室の有効受圧面積の内径側をより軸芯側に移動することが可能となり、更に効率よく遠心油圧をキャンセルすることができる。
【００１０】
【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。
【００１１】
（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。１はトルクコンバータ、１ａはロックアップクラッチ、３はＣＶＴ、４はオイルポンプである。
【００１２】
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。
【００１３】
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３０及びプライマリクランプ室２０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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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３０，セカンダリプーリシリンダ室６０，プライマリクランプ室２０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。
【００１７】
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。
【００１８】
プライマリプーリシリンダ室３０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３０は液密状態を維持している。
【００１９】
プライマリクランプ室２０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。
【００２０】
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。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２０を液密状態に維持している。
【００２１】
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１６ｉ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を液密状態に維持している。
【００２２】
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１６ｈにより軸方向の移動を規制している。
【００２３】
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とセカンダリクランプ室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。
【００２４】
セカンダリプーリシリンダ室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。
【００２５】
セカンダリプーリ４０には、セカンダリプーリシリンダ室６０とセカンダリクランプ室５０の間であって、固定壁４１とピストン４４に区画された遠心油圧キャンセル室５５が設けられている。この遠心油圧キャンセル室５５へは、従動軸１６の軸心に設けられた軸心油路１６ｆ及び径方向油路１６ｇ及び固定壁４１に設けられた油路４１ｄを介して潤滑油が供給される。尚、本実施の形態では従動軸１６の軸心からオフセットした位置に軸心油路１６ｆを設けているが、この構成に限られるものではなく、軸心に設けてもよい。
【００２６】
このとき、遠心油圧キャンセル室５５と従動軸１６に設けられた軸心油路１６ｆは、従動軸１６に設けられた固定プーリ１６ａ近傍まで延長され、径方向油路１６ｈから大気開放されている。そして、径方向油路１６ｈを介してベルト１５へ潤滑油を供給している。また、遠心油圧キャンセル室５５と軸心油路１６ｆとの間は、径方向油路１６ｇ，４１ｄを介して液密に連通されており、遠心油圧キャンセル室５５と軸心油路１６ｆとの間で遠心キャンセル油が流通するよう構成されている。よって、後述するように遠心油圧キャンセル室５５の有効受圧面積の内周側半径を軸心油路１６ｆ近傍に設定することが可能となり、確実に遠心油圧をキャンセルすることができる（請求項１に対応）。尚、詳細については後述する。
【００２７】
プライマリクランプ室２０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２０，５０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６６，６７及び６８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とセカンダリクランプ室５０とを連通する油路６５ｂが設けられている。また、リブ６８の内周には、図外のコントロールバルブユニットからセカンダリプーリ用の変速用油圧を供給する油路８８ａが設けられている。
【００２８】
図５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。
【００２９】
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。
【００３０】
油路８２には、オリフィス９１ａを有する油路８２ａ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８４ａ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。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変速制御弁８５及びセカンダリ変速制御弁８７に供給される。
【００３１】
変速制御弁８５により調圧された油圧は、油路８５ａを介してＰＰ／Ｃ．Ｖ８６の背圧として供給され、同様に変速制御弁８７により調圧された油圧は、油路８７ａを介して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３０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。
【００３２】
油路８２には、プライマリクランプ室２０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２０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。
【００３３】
プレッシャレギュレータバルブ８４からドレンされた油圧は、プーリ潤滑弁９２により調圧され、プーリ潤滑弁９２からドレンされた油圧（潤滑油）は、油路９２ａを介して、軸芯油路１６ｆへ供給される。
【００３４】
（遠心油圧キャンセル論理）
次に、遠心油圧キャンセル室５５における遠心油圧キャンセル論理について説明する。図４はセカンダリプーリ４０の拡大断面図である。ここで、セカンダリプーリシリンダ室６０の遠心油圧をＦｓ、セカンダリクランプ室５０の遠心油圧をＦｃとすると、下記式により表される。
Ｆｓ＝ρω^２（ｒ_２ ^２−ｒ_１ ^２）
Ｆｃ＝ρω^２（Ｒ_２ ^２−Ｒ_１ ^２）
となる。ここで、ρは油密度、ωは従動軸１６の回転数、ｒ２はセカンダリクランプ室５０の有効受圧面積の外径、ｒ１はセカンダリクランプ室５０の有効受圧面積の内径、Ｒ２はセカンダリプーリシリンダ室６０の有効受圧面積の外径、Ｒ１はセカンダリプーリシリンダ室６０の有効受圧面積の内径である。セカンダリプーリシリンダ室６０の遠心油圧Ｆｓは、固定壁４１との関係からプーリ溝幅を縮める方向（図４中左側）に作用する。また、セカンダリクランプ室５０の遠心油圧Ｆｃは、固定壁４３との関係からプーリ溝幅を縮める方向（図４中左側）に作用する。
【００３５】
このとき、遠心油圧キャンセル室５５に作用する遠心油圧をＦｅとすると、本実施の形態における大気開放位置は、遠心油圧キャンセル室５５と離れた位置（１６ｈ）に設けられている。よって、遠心油圧キャンセル室５５の有効受圧面積の外径はｒ２、内径は軸心油路１６ｆ近傍のＲ（≦Ｒ１）と考えられる。よって、下記式により表される。
Ｆｅ＝ρω^２（ｒ_２ ^２−Ｒ^２）
遠心油圧キャンセル室５５の遠心油圧Ｆｅは、固定壁４１との関係からプーリ溝幅を広げる方向（図４中右側）に作用する。よって、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の両方に作用する遠心油圧を高いレベルでキャンセルすることができる。
【００３６】
また、この遠心油圧は、径方向油路１６ｇから遠心油圧キャンセル室５５へ油を供給すると共に、径方向油路１６ｈからベルト１５とセカンダリプーリとの接触面に潤滑油として供給する。これにより、遠心油圧キャンセル室５５へ油を供給すると共に、大気開放された油を潤滑及び冷却用の油として利用することが可能となり、大気開放圧を効率よく利用することができる。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態１におけるベルト式無段変速機にあっては、セカンダリプーリシリンダ室６０とセカンダリクランプ室５０との間に遠心油圧キャンセル室５５を設けたことで、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に作用する両方の遠心油圧を一つの室でキャンセルすることが可能となり、オーバードライブ状態のように従動軸の回転数が非常に高い状態であっても、安定した変速制御を達成することができる（請求項２に対応）。
【００３８】
また、可動プーリ４２の外径側に設けられた延長部４２ａと、クランプ用ピストン４４の径方向外側に延在されたピストン延長部によって区画された室を遠心油圧キャンセル室５５とした。すなわち、クランプ用ピストン４４と対向する側に遠心油圧キャンセル室を確保すると共に、その外径側に延在されたピストン延長部の分を、セカンダリプーリシリンダ室６０と対向する側の遠心油圧キャンセル室として確保することができる。これにより、高いレベルで遠心油圧をキャンセルすることができる。尚、セカンダリプーリシリンダ室６０の有効受圧面積の内径側（ｒ１）と、クランプ室の有効受圧面積の外径側（Ｒ２）とを近づけるよう、両室を径方向にオフセット配置することで更に効率よく遠心油圧をキャンセルしてもよい。
【００３９】
また、遠心油圧キャンセル室５５に油を供給する軸芯油路１６ｆをセカンダリプーリの谷部まで延長し、この谷部において大気開放することとした。これにより、遠心油圧キャンセル室５５に供給する油の余剰分を、ベルト１５とプーリ４２の間の潤滑及び冷却用の油として利用することが可能となり、油量収支の向上を図ることができる。また、大気開放位置（１６ｈ）を、遠心油圧キャンセル室５５への油供給位置（１６ｇ）とオフセット配置することで、遠心油圧キャンセル室５５の有効受圧面積の内径側をより軸芯側に移動することが可能となり、更に効率よく遠心油圧をキャンセルすることができる（請求項３に対応）。
【００４０】
尚、本実施の形態ではダブルピストン型のベルト式無段変速機に適用したが、この構成に限られるものではなく、例えばシングルピストン型のベルト式無段変速機に適用しても、有効に遠心油圧をキャンセルすることができる。また、本実施の形態では、遠心キャンセル室をセカンダリプーリに設けたが、同様にプライマリプーリに設けてもよい。
【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セカンダリプーリを表す拡大断面図である。
【図５】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
１６ｆ軸心油路
１６ｇ径方向油路
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
５５遠心油圧キャンセル室
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プライマリ変速制御弁
８７セカンダリ変速制御弁
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
９２プーリ潤滑弁
１００ライン圧ソレノイド

Claims

ベルト式無段変速機において、
可動プーリピストン室と隣接する固定壁と、前記可動プーリを直接押圧するピストンとの間の空間を遠心油圧キャンセル室とし、
プーリを支持する軸に遠心キャンセル油を供給する軸心油路と、前記遠心油圧キャンセル室と前記軸心油路とを連通する連通路を設け、
前記遠心油圧キャンセル室と前記連通路の間を前記遠心キャンセル油が液密に流通する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、
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、
前記クランプ室と前記シリンダ室の間に前記遠心油圧キャンセル室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または２に記載のベルト式無段変速機において、
前記軸心油路は、前記プーリの谷部で大気開放することを特徴とするベルト式無段変速機。