JP2005106080A - ベルト式無段変速機の変速プーリおよびベルト式無段変速機用平プーリ - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルト式無段変速機の駆動プーリ5の可動シーブ7を固定シーブ6に対し変速範囲で接離させて変速し、変速範囲を越えて可動シーブ7を固定シーブ6から最大に離隔させて、駆動プーリ5に巻き掛けられていたVベルト9をベルト溝8底部の平プーリ10上に落とし込むことにより両シーブ6、7とVベルト9との間の動力伝達を遮断（クラッチオフ状態に）する変速プーリについて、クラッチオフ状態における動力遮断状態を確実に実現するとともに、動力伝達直前におけるスリップ音の発生を防止する。
【解決手段】 平プーリ10の可動シーブ7側端部にのみフランジ19を設け、かつ外周面を可動シーブ7側から固定シーブ6側に向かって外径が拡大するテーパ状とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ベルト式無段変速機の変速プーリに関するものである。

従来より、回転動力を変速して伝達する装置としてベルト式無段変速機がある。このベルト式無段変速機は平行配置された駆動軸及び従動軸と、これらの軸にそれぞれ設けられた駆動プーリ及び従動プーリと、これら両プーリに巻き掛けられた変速ベルトとを備えており、上記変速ベルトによって駆動軸の回転動力を従動軸に伝達するとともに、上記2つのプーリのうちの少なくとも一方のプーリのベルト巻き掛け径を変化させることによって、変速比を変えて動力伝達を行っている。

この種のベルト式無段変速機の駆動又は従動プーリとして、回転軸に回転一体にかつ摺動不能に固定された固定シーブと、固定シーブとの間にV字型のベルト溝を形成するように対向配置されて回転軸に回転一体にかつ摺動可能に支持された可動シーブと、上記ベルト溝の底部に相当する回転軸上に回転自由にかつ摺動不能に支持された内周クラッチ用平プーリとからなる変速プーリが知られている（例えば、特許文献１参照）。この変速プーリでは可動シーブを軸方向に移動させて両シーブ間を離接させることによって、上記ベルト溝に巻き掛けられたVベルトからなる変速ベルトの有効半径を可変として変速する一方、該可動シーブを固定シーブに対し変速範囲を越えて略最大に離隔させて変速ベルトをベルト溝底部に落ち込ませ、その変速ベルトをベルト溝底部にある平プーリに巻き掛けることによって該変速ベルトと可動及び固定シーブとの間の動力伝達を遮断（クラッチオフ状態）するようにしている。
特公平02-048788号公報

ところで、上記特許文献１に記載された上記ベルト式無段変速機においては、平プーリの可動シーブ側の端部にのみフランジが設けられた平プーリが用いられている。このため、変速ベルトが平プーリ上で固定シーブ側に摺動自由となって変速ベルトが固定シーブと接触する可能性があり、クラッチオフ状態において変速ベルトと固定シーブとを確実に非接触な状態で保持できないという問題がある。

そこで、平プーリの両端部にフランジを設けることが考えられる。ところが、この場合にはクラッチオフ状態からクラッチオン状態への移行の際の動力を伝達をする直前にスリップ音が発生するという問題が新たに生じる。つまり、クラッチオフ状態からクラッチオン状態への移行の際には、まず可動シーブがクラッチオフ状態位置から固定シーブに移動接近することにより、まず可動シーブが平プーリ上の変速ベルトにおける可動シーブ側の側面と接触する。その状態で可動シーブが移動を継続することにより、上記変速ベルトが固定シーブ側に摺動し、その変速ベルトにおける固定シーブ側の側面が平プーリに設けられた固定シーブ側フランジに接触する。さらに該変速ベルトが押し動かされることによって該フランジを乗り越え、固定シーブに接触することにより変速ベルトと可動及び固定シーブ（駆動回転軸）との間で動力が伝達され始める。このとき、変速ベルトが固定シーブ側フランジに接した瞬間にベルトに面圧がかかり可動シーブと該フランジとで動力を伝達しようとするため、動力伝達直前のスリップ音が発生する。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ベルト式無段変速機の変速プーリにおいて、クラッチオフ状態における動力遮断状態を確実に実現しつつ、動力伝達直前における上記スリップ音の発生を防止することにある。

本発明は、上記目的の達成のため、平プーリの可動シーブ側端部にのみフランジを設ける一方で、該平プーリの外周面を可動シーブ側端部から固定シーブ側端部に向かって外径が拡大するテーパ面とすることによって、クラッチオフ状態においては変速ベルトを固定及び可動シーブと非接触な状態で該平プーリ上に保持する一方、動力伝達開始時においては変速ベルトを該平プーリ上からスムーズに固定シーブに接触させて、スリップ音の発生を防止するようにしたものである。

第1の発明は、回転軸に回転一体にかつ軸方向に摺動不能に固定された固定シーブと、上記固定シーブに相対向して上記回転軸に回転一体にかつ軸方向に摺動自在に支持された可動シーブと、上記両シーブ間のベルト溝の底部に相当する上記回転軸に相対回転可能に支持された平プーリとを備え、上記可動シーブを固定シーブに対し接離させることによって、上記ベルト溝に巻き掛けられた変速ベルトの巻き掛け径を変更させて変速する一方、上記可動シーブを固定シーブから略最大に離隔させることによって、上記変速ベルトを上記平プーリに巻き掛けて上記両シーブと変速ベルトとの間の動力伝達を遮断するベルト式無段変速機の変速プーリが対象である。

そして、上記平プーリを、上記可動シーブ側の端部に設けられたフランジと、上記可動シーブ側端部から固定シーブ側端部に向かって外径が拡大するテーパ状に形成された外周面とを有するものとする。

本発明では、可動シーブを変速範囲で軸方向に移動させることにより可動シーブが固定シーブに対して接離し、それによって両シーブ間のベルト溝に巻き掛けられた変速ベルトのベルト巻き掛け径が変化して変速がなされる。そして、上記可動シーブを変速範囲を越えて固定シーブから離隔させることによって変速状態からクラッチオフ状態に切り換えられる。

クラッチオフ状態では、上記変速ベルトは両シーブ間の溝底部に落ち込むことになり、その変速ベルトは該溝底部に設けられた平プーリに巻き掛けられる。それによって、変速ベルトと可動及び固定シーブ（駆動回転軸）との間の動力伝達が遮断（クラッチオフ状態）される。このとき、平プーリの外周面がテーパ状に形成されていることで、平プーリ上の変速ベルトには可動シーブ側に付勢力が加えられ、変速ベルトの固定シーブ側への摺動が抑制される。そうして、変速ベルトは固定シーブに対して確実に非接触状態にされる。一方、該平プーリの可動シーブ側端部にはフランジが設けられていることにより、可動シーブ側に付勢された変速ベルトはフランジと係合し、それによって可動シーブ側への移動が制限される。そうして、変速ベルトは可動シーブに対しても確実に非接触状態にされる。

そして、上記変速プーリがクラッチオフ状態からクラッチオン状態に移行するときには、可動シーブをクラッチオフ状態位置から軸方向に固定シーブに移動接近させることにより、まず可動シーブが平プーリ上の変速ベルトと接触し、変速ベルトが固定シーブ側に移動を開始する。上記可動シーブが固定シーブ側にさらに移動することで、変速ベルトは固定シーブ側にさらに移動するが、平プーリの固定シーブ側端部にはフランジが設けられていないため、変速ベルトはそのまま固定シーブと接触する。その後、変速プーリは平プーリから浮上して、固定及び可動シーブに狭持され、動力の伝達が開始される。

この場合においては、両フランジ付き平プーリを用いた場合のように、変速ベルトが固定シーブに接触する直前に、変速ベルトが平プーリの固定シーブ側フランジと接触することはなく、そのことによるスリップ音の発生を防止することができる。

第2の発明は、上記平プーリの外周面のテーパ角度を2°以上5°以下とする。テーパ角度が2°未満であれば、クラッチオフ状態において上記平プーリ上の変速ベルトに働く上記可動シーブ側への付勢力が弱いため、変速ベルトの固定シーブ側への摺動を抑制することができない可能性がある一方、テーパ角度が5°を越えると、該可動シーブ側への付勢力が強いため、変速ベルトが上記フランジを乗り越え、変速ベルトが可動シーブに接触する可能性があるためである。

第3の発明は、上記平プーリに設けられたフランジの高さを1mm以上3mm以下とする。フランジ高さが1mm未満であれば、フランジが低いため、クラッチオフ状態において上記可動シーブ側に付勢された変速ベルトが該フランジを乗り越え、変速ベルトが可動シーブと接触する可能性がある一方、フランジ高さが3mmを超えると、上記可動シーブとフランジが干渉する可能性があるためである。

第4の発明は、回転軸に支持された固定及び可動シーブの間のベルト溝底部に、上記回転軸に対し相対回転可能に支持されるベルト式無段変速機用平プーリが対象である。

そして、上記平プーリを軸方向の一端部に設けられたフランジと、上記軸方向の一端部から他端に向かって外径が拡大するテーパ状に形成された外周面とを備えているものとする。

本発明によれば、平プーリの外周面をテーパ状に形成したこと、および可動シーブ側端部にフランジを設けたことによって、クラッチオフ状態においては、変速ベルトを可動及び固定シーブから確実に非接触状態にすることができ、それによって回転軸との間の動力伝達を確実に遮断することができる。

また、平プーリにおける固定シーブ側端部のフランジを省略したことにより、動力伝達開始時においては、両側フランジ付き平プーリを用いる場合のように動力伝達直前に変速ベルトとフランジとが接触することがなく、そのことによるスリップ音の発生を防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機Aの一部を示しており、図１の左半分はクラッチオン状態を、図１の右半分はクラッチオフ状態を示している。1は駆動回転軸であって、この駆動回転軸1は軸本体2と、この軸本体2に一体的に外嵌合された円筒状のスリーブ3とからなり、このスリーブ3（駆動回転軸1）上には変速プーリからなる駆動プーリ5が支持されている。

上記駆動プーリ5は、駆動回転軸1のスリーブ3上にキー12によって回転一体にかつ軸方向に摺動不能に結合されたフランジ状の固定シーブ6と、駆動回転軸1のスリーブ3上に固定シーブ6に対向するようにボス部7aにて回転一体にかつ軸方向に摺動可能に支持されたフランジ状の可動シーブ7と、これら両シーブ6、7間に形成されたベルト溝8の底部に相当する駆動回転軸1のスリーブ3上にベアリング11を介して相対回転可能かつ軸方向に摺動不能に支持された平プーリ10とからなる。

上記可動シーブ7は、そのボス部7aに軸方向に延びるキー溝14が設けられており、スリーブ3の外周面に固定されたキー13が上記キー溝14内に位置している。これによって、上記可動シーブ7は、回転方向についてはキー13とキー溝14とが互いに係合することによって回転軸1と一体的に回転する一方、軸方向についてはキー13がキー溝14内で軸方向に相対移動することによって回転軸1に対して軸方向に摺動する。

上記駆動回転軸1上には可動シーブ7の背面側（図１では下側）に、該可動シーブ7を固定シーブ6に対して接離させるためのカム機構15が設けられている。このカム機構15は回動カム16を備え、該回動カム16は可動シーブ7のボス部7aにベアリング17を介して支持されている。こうして、回転カム16は駆動回転軸1回りに相対回転可能にかつ軸方向に可動シーブ7と移動一体に連結されている。回動カム16の駆動プーリ5と反対側端面には、変速カム部16aが形成されている。また回動カム16の外周には回動レバー18が回動一体に突設されている。

また、図外の上記駆動回転軸1の軸本体2において回動カム16の背面側（回動カム16に対し駆動プーリ5と反対側）に位置する部分にはリング状の固定カムが回転軸1に対して相対回転可能に支持されており、該固定カムの上記回動カム16の変速カム部16aと対応した位置に、該変速カム部16aとカム接触する接触部が配置されている。この固定カムは、例えばケーシングに回転不能に取付固定される。

そして、外部からの入力信号に従って上記回動レバー18を操作することによって、上記変速カム部16a及び固定カム側の接触部の形状に沿って回動カム16が回動し、上記可動シーブ7が軸方向に移動して固定シーブ6に対し接離する。その結果、そのベルト溝8の有効半径つまり駆動プーリ5でのベルト巻き掛け径が変化する。

上記駆動プーリ5にはVベルト9が巻き付けられている一方、該Vベルト9は図外の従動回転軸上の従動プーリにも巻き掛けられており、該Vベルト9により、駆動回転軸1の動力が上記のごとく変速されて従動回転軸に伝達される。

具体的には、駆動プーリ5の可動シーブ7を固定シーブ6に対して接離させて駆動プーリ5のベルト巻き掛け径を変更し、例えば可動シーブ7を固定シーブ6に接近させて駆動プーリ5を閉じたときには、駆動プーリ5のベルト巻き掛け径を従動プーリよりも大きくすることにより、駆動回転軸1の回転を増速して従動回転軸（従動プーリ）に伝達する高速状態になる（図１の左半分参照）一方、逆に可動シーブ7を固定シーブ6から離隔させて駆動プーリ5を開いたときには、駆動プーリ5のベルト巻き掛け径を従動プーリよりも小さくすることにより、駆動回転軸1の回転を減速して従動回転軸（従動プーリ）に伝える低速状態になる。

また、可動シーブ7を固定シーブ6から変速範囲を越えて略最大に離隔させたときは、ベルト溝8がVベルト9を支持できない程度以上に広がることにより、Vベルト9が該ベルト溝8の底部に落ち込み、そのベルト溝8底部にある平プーリ10に巻き掛けられる（図１の右半分参照）。このとき、駆動回転軸1から従動回転軸（従動プーリ）への動力伝達は遮断（クラッチオフ状態）される。

上記平プーリ10は、図２に示すように、軸方向の一端部に全周に亘って径方向に突出したフランジ19が設けられ、かつ外周面は上記軸方向の一端部から他端に向かって外径が拡大するテーパ面20となっている。尚、平プーリ10における軸方向の他端部にはフランジが設けられていない。また、フランジ19の軸方向他端部側の側面には所定の逃がし角が付けられている。そして、図１に示すように、上記平プーリ10は、フランジ19側が可動シーブ7側となるように駆動回転軸1のスリーブ3に対して支持されている。

次に、図３を参照しながら、上記駆動プーリ5のクラッチオフ状態からクラッチオン状態への移行時の動作について説明する。クラッチオフ状態においては（図３のP1参照）、上記平プーリ10上のVベルト9は、テーパ面20の傾斜により可動シーブ7側向きの付勢力Fが作用することによって、固定シーブ6側に移動することなく固定シーブ6と非接触となる一方、可動シーブ7側向きに付勢されたVベルト9はストッパの役割を果たすフランジ19と係合することによって、フランジ19を越えて軸方向可動シーブ7側に移動することはなく可動シーブ7とも非接触となる。その結果、Vベルト9は両シーブ6、7（駆動回転軸1）との動力伝達が確実に遮断された状態で平プーリ10上に保持される。

なお、上記平プーリ10のテーパ角θは、例えば、2〜5°のものが好ましい。こうすることで、クラッチオフ状態における上記Vベルト9に十分な付勢力Fを与えることができると共に、必要以上の付勢力Fを与えることによってVベルト9が上記フランジ19を乗り上げることもなく、Vベルト9は両シーブ6、7（駆動回転軸1）との動力伝達が確実に遮断できる。

また、上記平プーリ10のフランジ高さhは、例えば、1〜3mmのものが好ましい。こうすることで、クラッチオフ状態において上記可動シーブ7側に付勢されたVベルト9がこのフランジ19に乗り上げることを防止できる一方、このフランジ19が上記可動シーブ7と干渉することを防止することができる。

クラッチオフ状態からクラッチオン状態へ移行を開始したときには（図３のP2参照）、上記可動シーブ7をクラッチオフ状態の位置から固定シーブ6に移動接近させることによって、可動シーブ7がVベルト9に接触する。

さらに移行が進むと（図３のP3参照）、上記可動シーブ7が固定シーブ6側にさらに移動することによって、上記Vベルト9は可動シーブ7により固定シーブ6側に押し動かされ、Vベルト9と固定シーブ6とが接触する。

そして、クラッチオン状態になるときには（図３のP4参照）、上記可動シーブ7が固定シーブ6側にさらに移動することによって、Vベルトが両シーブ6、7に狭持されるとともに、Vベルト9は平プーリ10から浮上し駆動プーリ5に巻き掛けられた状態となる。その結果、両シーブ6、7（駆動回転軸1）とVベルト9との動力伝達が開始される。

以上説明したように、この実施形態においては、平プーリ10の可動シーブ側端部にフランジ19を設けると共に、外周面を可動シーブ7側端部から固定シーブ6側端部へ向かって外径が拡大するテーパ面20とすることによって、固定シーブ6側端部にフランジを設けなくても、クラッチオフ状態においてはVベルト9を平プーリ10上で固定シーブ6及び可動シーブ7と確実に非接触な状態に保持することができる。また、動力伝達開始時においては、固定シーブ6側端部にフランジが設けられていないため、動力伝達直前にVベルト9と該平プーリの固定シーブ6側フランジとが接触することがなく、このことによるスリップ音の発生を防止することができる。

尚、本願発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形態を包含するものである。

つまり、上記実施形態ではベルト式無段変速機の変速プーリとして、駆動プーリ5のみを開閉して変速するタイプを例示しているが、本発明は、変速プーリからなる駆動及び従動プーリの各固定シーブ及び可動シーブを互いに逆向きになるように配置し、その各プーリの可動シーブをそれぞれ連動機構により連動して可動するようにしたベルト式変速機の変速プーリに対しても適用することができるのは勿論である。

以上説明したように、本発明にかかるベルト式無段変速機の変速プーリ及び平プーリは、クッラチオフ状態においては、変速ベルトと駆動回転軸との間の動力伝達を確実に遮断した状態で保持できると共に、動力伝達開始時におけるスリップ音の発生を防止することができるという効果を有し、自動車や農業機械等のベルト式無段変速機の変速プーリ及びその変速機等に用いられる平プーリとして有用である。

本発明の実施形態に係る無段変速機を示す断面図である。 平プーリを示す断面図である。 クラッチオフ状態からクラッチオン状態への移行時の挙動を示す拡大説明図である。

符号の説明

A ベルト式無段変速機
1 駆動回転軸
5 駆動プーリ（変速プーリ）
6 固定シーブ
7 可動シーブ
8 ベルト溝
9 Vベルト（変速ベルト）
10 平プーリ
19 フランジ
20 テーパ面（外周面）

Claims (4)

1. 回転軸に回転一体にかつ軸方向に摺動不能に固定された固定シーブと、
   上記固定シーブに相対向して、上記回転軸に回転一体にかつ軸方向に摺動自在に支持された可動シーブと、
   上記両シーブ間のベルト溝の底部に相当する上記回転軸に相対回転可能に支持された平プーリとを備え、
   上記可動シーブを固定シーブに対し接離させることによって、上記ベルト溝に巻き掛けられた変速ベルトの巻き掛け径を変更させて変速する一方、上記可動シーブを固定シーブから略最大に離隔させることによって、上記変速ベルトを上記平プーリに巻き掛けて上記両シーブと変速ベルトとの間の動力伝達を遮断するベルト式無段変速機の変速プーリであって、
   上記平プーリは、
   上記可動シーブ側の端部に設けられたフランジと、
   上記可動シーブ側端部から固定シーブ側端部に向かって外径が拡大するテーパ状に形成された外周面とを有していることを特徴とするベルト式無段変速機の変速プーリ。
2. 請求項１のベルト式無段変速機の変速プーリにおいて、
   平プーリの外周面のテーパ角度は2°以上5°以下であることを特徴とするベルト式無段変速機の変速プーリ。
3. 請求項１又は２のベルト式無段変速機の変速プーリにおいて、
   平プーリに設けられたフランジ高さは1mm以上3mm以下であることを特徴とするベルト式無段変速機の変速プーリ。
4. 回転軸に支持された固定及び可動シーブの間のベルト溝底部に、上記回転軸に対し相対回転可能に支持されるベルト式無段変速機用平プーリであって、
   軸方向の一端部に設けられたフランジと
   上記軸方向の一端部から他端に向かって外径が拡大するテーパ状に形成された外周面とを備えていることを特徴とする平プーリ。

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