JP2005291273A - ベルト式無段変速機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシング内を流れる空気を排出方向に誘導する誘導部を低コストで設けることができるベルト式無段変速機の冷却装置を提供する。
【解決手段】駆動プーリ１１および従動プーリ２１を覆うケーシング６，６０に吸気口６３と排気口６５とを設け、両プーリ１１，２１の回転に伴って吸気口６３から空気を吸入し、排気口６５から空気を排出する。排気口６５は従動プーリ２１の外周近傍に設けられ、従動プーリ２１の外側面には、気流を発生させるフィン２１ｃ，２１ｄが設けられている。排気口６５に接続される排気ダクト６６に、排気口６５からケーシング内に突出し、ケーシング内を流れる空気を排出方向に誘導する誘導部６６ｂが一体に形成されている。
【選択図】 図５

Description

本発明はベルト式無段変速機の冷却装置、特に乾式ベルトを用いた無段変速機において、ベルトを空冷するための構造に関するものである。

従来より種々の形式の無段変速機が提案され、一部が実用化されている。無段変速機は、駆動プーリと従動プーリと両プーリ間に巻き掛けられたベルトとを備えており、駆動プーリと従動プーリのプーリ溝幅を逆方向に変化させることにより、変速比を無段階に可変としたものである。そのため、変速ショックがなく、燃費向上を図ることができるという利点がある。

無段変速機には、湿式ベルト（金属ベルト）を用いたタイプと、乾式ベルトを用いたタイプとがある。前者はベルトを油で潤滑しながら駆動するものであるのに対し、後者はベルトを潤滑せず、プーリとの間に働く摩擦力を利用して駆動するものであり、前者に比べて伝達効率がよい。しかし、後者の場合には、ベルトがプーリとの摩擦熱やベルトの屈曲によって発熱するので、常時空冷する必要がある。

特許文献１には、駆動プーリおよび従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられたＶベルトとを覆うケーシングに吸気口と排気口とを設け、両プーリの回転に伴って吸気口から空気を吸入し、排気口から空気を排出するベルト式無段変速機の冷却装置が提案されている。
この冷却装置は、プーリの側面に気流を発生させるフィンを設け、吸気口側のケーシングとプーリとの隙間をプーリ回転方向の上流側を狭く、下流側を広くするための逆流防止板を設け、排気口側のケーシングとプーリとの隙間をプーリ回転方向の上流側を広く、下流側を狭くするために逆流防止板を設けることで、吸気口から排気口へと流れる換気流量を増加させ、冷却効果を高めている。
特に、排気口側に設けられる逆流防止板は、フィンに連れてケーシング内に戻ろうとする空気をせき止め、排出方向へ誘導するのに効果がある。

ところが、上記のような逆流防止板をケーシングに一体形成すると、ベルトとの干渉を避けるためにアンダーカット加工などが必要になり、コスト上昇を招く欠点がある。また、別体のプレートをケーシングの内面に固定することも可能であるが、部品数が増え、コスト上昇を招くだけでなく、プレートの緩みや脱落を防止するための対策が必要になる。
特開昭６１−２６２２６５号公報

そこで、本発明の目的は、ケーシング内を流れる空気を排出方向に誘導する誘導部を、加工工数が少なく、脱落の恐れがなく、且つ任意の形状に形成できるベルト式無段変速機の冷却装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、駆動プーリおよび従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられたＶベルトとを覆うケーシングに吸気口と排気口とを設け、上記両プーリの回転に伴って吸気口から空気を吸入し、排気口から空気を排出するベルト式無段変速機において、上記排気口は駆動プーリまたは従動プーリのいずれかの外周近傍に設けられており、上記排気口側のプーリの外側面には、気流を発生させるフィンが設けられており、上記排気口には、排気口よりケーシング内に突出し、ケーシング内の空気を排出方向に誘導する誘導部が一体に形成された排気ダクトが装着されていることを特徴とするベルト式無段変速機の冷却装置を提供する。

プーリの回転に伴い、フィンによって発生した気流は、ケーシング内を流れて排気口から排出される。このとき、空気の一部は排気口から排出されず、フィンに連れてケーシング内に戻ってしまう。この戻ろうとする空気を、排気口よりケーシング内に突出した誘導部がせき止め、排出方向に誘導する。
本発明では、上記の機能を持つ誘導部が、排気口に装着される排気ダクトに一体に形成されている。そのため、ケーシングのアンダーカット加工や、別体の誘導部を取り付ける必要がなくなり、誘導部が脱落する恐れがない。排気ダクトをケーシングに固定すれば、同時に誘導部の取付も完了するので、取付作業が簡単になり、低コストになる。

請求項２のように、排気ダクトに、排気口の外側面に当接し、誘導部のケーシング内への突出量を規定するフランジ部を一体に形成するのがよい。
誘導部の突出量は、排気効率を高め、かつベルトとの干渉を防止するために寸法精度が要求される。排気ダクトに排気口の外側面に当接するフランジ部を一体形成すれば、フランジ部を排気口の外側面に当接させることで、誘導部の突出量は自動的に決まるので、排気効率の向上およびベルトとの干渉防止を実現できる。
さらに、フランジ部は排気口の外側を覆うことになるので、排気口からの水入りを防止できるという効果もある。

本発明によれば、ケーシング内を流れる空気を排出方向に誘導する誘導部を排気ダクトに一体に形成したので、ケーシングのアンダーカット加工や別体の誘導部を取り付ける必要がなく、誘導部が脱落する恐れもない。また、排気ダクトをケーシングに固定すれば、同時に誘導部の取付も完了するので、取付作業が簡単になり、低コストな冷却装置を実現できる。
また、誘導部の形状は任意に選択できるため、ベルトの形状やプーリの形状に対応した最適な形状とすることができ、排気効率が向上するという作用効果がある。

以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。

図１〜図６は本発明にかかる無段変速機の一例の具体的構造を示し、図７はその骨格構造を示す。
この実施例の無段変速機はＦＦ横置き式の自動車用変速機であり、大略、エンジン出力軸１によりトーショナルダンパ２を介して駆動される入力軸３、駆動プーリ１１を支持する駆動軸１０、従動プーリ２１を支持する従動軸２０、駆動プーリ１１と従動プーリ２１に巻き掛けられた乾式のＶベルト１５、第１減速軸３０、第２減速軸３１、車輪と連結された出力軸３２、変速用モータ４０（図７参照）、テンショナ装置５０などで構成されている。入力軸３，駆動軸１０，従動軸２０，第１減速軸３０、第２減速軸３１および出力軸３２はいずれも非同軸で、かつ平行に配置されている。図１，図４では駆動プーリ１１が従動プーリ２１より上方に描かれているが、実際には図３に示すように駆動プーリ１１が従動プーリ２１より下方に配置されている。
この実施例で用いられるＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に長さ方向に係止された多数のブロックとで構成された公知の複合ベルトである。

入力軸３は軸受を介して変速機ケース６によって回転自在に支持され、入力軸３には、駆動軸１０のエンジン側端部に設けられたギヤ１０ａに噛み合う入力ギヤ３ａが一体に形成されている。入力ギヤ３ａとギヤ１０ａとの減速比を適切に設定することで、ベルト駆動に適した減速比で駆動軸１０を回転させることができる。

駆動プーリ１１は、駆動軸１０上に固定された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂの背後に設けられたストローク機構１２とを備え、可動シーブ１１ｂおよびストローク機構１２はＶベルト１５よりエンジン側に配置されている。この実施例のストローク機構１２は、変速用モータ４０による回転入力によって可動シーブ１１ｂを軸方向に移動させるボールネジ機構であり、可動シーブ１１ｂに軸受１２ａを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材１２ｂと、ケース６に固定された雄ねじ部材１２ｃとを備え、雌ねじ部材１２ｂの外周部には変速ギヤ１３が固定されている。

従動プーリ２１は、従動軸２０上に固定された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂの背後に設けられたストローク機構２２とを備え、可動シーブ２１ｂとストローク機構２２はＶベルト１５より反エンジン側に配置されている。このストローク機構２２も駆動プーリ１１のストローク機構１２と同様の構成を有するボールネジ機構であり、可動シーブ２１ｂに軸受２２ａを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材２２ｂと、ケース６に固定された雄ねじ部材２２ｃとを備え、雌ねじ部材２２ｂの外周部には変速ギヤ２３が固定されている。

従動軸２０の従動プーリ２１よりエンジン側の部位には、前後進切替機構２４が設けられ、その両側には前進用ギヤ２５と後進用ギヤ２６とが回転自在に支持されている。前後進切替機構２４を図７の左側へシフトすると前進（Ｄ）位置になり、右側へシフトすると後進（Ｒ）位置となる。従動軸２０のエンジン側の軸端部には発進クラッチ２７が設けられ、発進クラッチ２７は前後進切替機構２４のハブ２４ａを従動軸２０に対して断接する。前進用ギヤ２５は第１減速軸３０のギヤ３０ａに噛み合い、第１減速軸３０のギヤ３０ｂは第２減速軸３１のギヤ３１ａに噛み合い、さらに第２減速軸３１のギヤ３１ｂは差動装置３３のリングギヤ３３ａに噛み合っている。また、後進用ギヤ２６はアイドラギヤ２８を介して第１減速軸３０のギヤ３０ｂに噛み合っている。そして、差動装置３３を介して車輪に連結された出力軸３２を駆動している。

上記入力軸３の入力ギヤ３ａ、駆動軸１０のギヤ１０ａ、前後進切替機構２４、前進用ギヤ２５、後進用ギヤ２６、発進クラッチ２７、第１減速軸３０（ギヤ３０ａ，３０ｂ）、第２減速軸３１（ギヤ３１ａ，３１ｂ）および差動装置３３は、ケース６のエンジン側に形成されたギヤ室６ａ内に収容されている。このギヤ室６ａは油で潤滑されている。
一方、駆動プーリ１１と従動プーリ２１は、ギヤ室６ａと隔壁６ｃで仕切られたケース６のプーリ室６ｂ内に配置されている。プーリ室６ｂは無潤滑空間であり、空冷されている。

ケース６の外側部に変速用モータ４０（図７参照）が取り付けられている。変速用モータ４０の出力ギヤ４１は第１変速軸４５の一端に設けられた減速ギヤ４５ａに噛み合っている。第１変速軸４５はプーリ室６ｂ内に架け渡して設けられている。第１変速軸４５の他端部に設けられたギヤ４５ｂは従動プーリ２１の可動シーブ２１ｂの移動ストローク分の長さを有する平歯車であり、従動プーリ２１に設けられた変速ギヤ２３と噛み合っている。第１変速軸４５のギヤ４５ｂを回転させると、変速ギヤ２３が追随回転することでボールネジ機構２２の作用により、可動シーブ２１ｂを軸方向へ移動させることができる。つまり、変速用モータ４０によって従動プーリ２１のプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）を連続的に変化させることができる。

従動プーリ２１の変速ギヤ２３は、ケース６に架け渡して設けられた第２変速軸４６の第１アイドラギヤ４６ａとも噛み合い、さらに第２変速軸４６の第２アイドラギヤ４６ｂは駆動プーリ１１の変速ギヤ１３と噛み合っている。これらアイドラギヤ４６ａ，４６ｂも、第１変速軸４５のギヤ４５ｂと同様に、可動シーブ１１ｂ，２１ｂの移動ストローク分の長さを有する平歯車で構成されている。第２変速軸４６は、図３に示すように、駆動プーリ１１と従動プーリ２１との間であって、かつＶベルト１５の周回内に配置されている。変速用モータ４０の回転力は、第１変速軸４５，従動プーリ２１の変速ギヤ２３，第２変速軸４６を介して駆動プーリ１１の変速ギヤ１３へと伝達される。そのため、駆動プーリ１１の可動シーブ１１ａと従動プーリ２１の可動シーブ２１ａは互いに同期し、かつ互いにプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）を逆方向に変化させながら軸方向へ移動することができる。

次に、Ｖベルト１５にベルト張力を与える機構、すなわちテンショナ装置５０について説明する。
上記のようにプーリ１１，２１のプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）は変速用モータ４０によって相反方向に可変されるが、それだけでは伝達トルクによってＶベルト１５とプーリ１１，２１との間に滑りが発生してしまう。そこで、Ｖベルト１５に滑りを発生させないだけのベルト張力を与えるため、図３に示されるようなテンショナ装置５０が設けられている。テンショナ装置５０はＶベルト１５の緩み側を内側に向かって押圧するテンションローラ５１と、このテンションローラ５１をリンク５２を介して支持する揺動自在なテンショナアーム５３とを備えている。このように外側から内側に向かってＶベルト１５を押圧することで、所定のベルト張力を得るとともに、プーリ１１，２１に対するＶベルト１５の巻き付け長さを長くし、伝達効率を高めている。
ここでは、テンションローラ５１をリンク５２を介してテンショナアーム５３に取り付けたが、テンションローラ５１をテンショナアーム５３に直接取り付けてもよいことは勿論である。
また、テンションローラ５１はＶベルト１５に対して外側から圧接するものに限らず、内側から圧接するものでもよい。

テンショナアーム５３の基端部は、軸５３ａを介して変速機ケース６に揺動自在に取り付けられている。テンショナアーム５３の中間部には、軸５４を介してピン５５の基端部が回転自在に取り付けられている。ピン５５の棒状の先端部は、プーリ室６ｂの下部に設けられた油圧シリンダ５６のピストンロッド５７の中空部に挿入され、中空部の底部に当接している。油圧シリンダ５６の油圧を調整することで、テンショナアーム５３の回動付勢力を制御し、ベルト駆動に適した最適なベルト張力に調整することができる。油圧シリンダ５６内には圧縮バネ５８が配置されており、圧縮バネ５８のばね力は、たとえ油圧シリンダ５６の油圧がフェールした場合でも、走行に必要な最低限のベルト張力を付与できるばね力に設定されている。
この実施例では、ベルト１５に最低限の張力を付与するため、油圧シリンダ５６内に圧縮バネ５８を配置したが、テンショナアーム５３を揺動付勢するためのバネを別に配置してもよい。この場合、バネとしては圧縮ばね以外に、引張バネや捩りバネを用いてもよい。
また、この実施例では、テンションローラ５１がＶベルト１５を外側から内側に向かって押圧する例について説明したが、テンションローラ５１がＶベルト１５を内側から外側に向かって押圧する場合でも適用可能である。

次に、上記無段変速機の冷却装置について説明する。
図１，図４に示すように、ケース６の反エンジン側の側壁を構成するケースカバー６０には、駆動軸１０の反エンジン側の軸端部を回転自在に支持した第１ベアリング７０を保持する保持部６１と、従動軸２０の反エンジン側の軸端部を回転自在に支持した第２ベアリング７１を保持する保持部６２とが設けられている。図２に示すように、保持部６１の周囲には、駆動軸１０を中心として環状に配列された複数の吸気口６３が設けられている。

駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａおよび可動シーブ１１ｂの外側面（背面）にはフィン１１ｃ，１１ｄが形成されており、中でも固定シーブ１１ａの外側面のフィン１１ｃは広幅に形成されている。吸気口６３は固定シーブ１１ａの外側面に対面しており、フィン１１ｃより内径側に配置されている。そのため、フィン１１ｃによる遠心ポンプの作用により、吸気口６３から外気が吸い込まれ、Ｖベルト１５の外側へと送り込まれる。フィン１１ｃは、ケースカバー６０の内壁面と近接しているため、ケースカバー６０とフィン１１ｃとの隙間が狭くなり、フィン１１ｃの回転による遠心ポンプ作用を効果的に働かせることができる。

ケースカバー６０の外側面には、空気取入口６４ａから取り込んだ外気を吸気口６３へ均等に導くための樹脂製の吸気ダクト６４が固定されている。この実施例の空気取入口６４ａは、多量の空気が取り入れられるように広い面積に格子状に形成され、かつ変速機ケース６の側方へ開口している。

ケース６とケースカバー６０との接合部であって、従動プーリ２１の外周部近傍には、従動プーリ２１のほぼ接線方向に開口する排気口６５（図３，図５参照）が形成されている。この排気口６５には樹脂製の排気ダクト６６（図６参照）が接続されている。排気ダクト６６には、排気口６５に嵌合される筒型の嵌合部６６ａが形成され、この嵌合部６６ａのプーリ回転方向下流側には、ケース６内に突出し、その先端が従動プーリ２１の外周部に近接する誘導部６６ｂが一体に形成されている。誘導部６６ｂは、ケース６内を流れた空気のケース６内への逆戻りを抑制し、排出方向に誘導する役割を有する。誘導部６６ｂは、最大変速比（Ｌｏｗ）の時でも従動プーリ２１およびＶベルト１５と干渉せず、かつプーリ２１およびＶベルト１５の外周にできるだけ近接するように、その外形形状に合わせてアンダーカットされている。

排気ダクト６６には、排気口６５の外側面に当接するフランジ６６ｃが一体に形成され、誘導部６６ｂのケース６内への突出量を規定している。排気ダクト６６には取付座６６ｄが２箇所に設けられており、これら取付座６６ｄはケース６の外側面にボルトで締結される。このとき、フランジ部６６ｃが排気口６５を塞ぐ形となるので、雨水やシャワー水が排気口６５からケース６内に入るのを防止できる。なお、フランジ部６６ｃと排気口６５の外側面との間にパッキング等を介装すれば、さらに水入りを確実に防止できる。

従動プーリ２１の固定シーブ２１ａおよび可動シーブ２１ｂの外側面（背面）にもフィン２１ｃ，２１ｄが形成されている。これらフィン２１ｃ，２１ｄの回転により、プーリ室６ｂ内を流れた空気は排気口６５から外部へ排出される。このとき、空気の一部は排気口６５から排出されずにフィン２１ｃ，２１ｄに連れてプーリ室６ｂ内に戻ろうとするが、この空気を排気口６５のプーリ回転方向下流側からケース６内に突出した誘導部６６ｂがせき止め、排出方向に誘導するため、空気を排気口６５から効率よく排出することができる。

排気ダクト６６は、排気口６５との接続部近傍で横方向に屈曲しており、中間部がケース６の外側面に沿って横方向へ伸び、その先端には下方へ開口した開口部６６ｅが形成されている（図６参照）。そのため、水等が排気ダクト６６を通って排気口６５に流れ込むのを防止できる。

従動プーリ２１の固定シーブ２１ａの背後には、隔壁６ｃを介してギヤ室６ａが設けられている。ギヤ室６ａには潤滑油が封入されているため、油温上昇により、隔壁６ｃも温度上昇する。固定シーブ２１ａと隔壁６ｃとの間の空間であって、特に駆動プーリ１１寄りの空間は、新気の流通が少ないため、熱がこもりやすく、その熱でプーリ室６ｂの室温も上昇してしまう。
そこで、この実施例では図４，図５に示すように、従動プーリ２１の固定シーブ２１ａと対面する隔壁６ｃの側面に凹部８０を設け、この凹部８０に案内板８１を架け渡して固定してある。案内板８１は固定シーブ２１ａのフィン２１ｃとほぼ対向する位置に固定され、案内板８１とフィン２１ｃとの隙間は、１〜３ｍｍ程度の微小な隙間に設定されている。案内板８１で仕切られた凹部８０の一方の開口８０ａはフィン２１ｃの内径側に開口しており、他方の開口８０ｂは駆動プーリ側に開口している。そのため、フィン２１ｃの回転に伴う遠心ポンプの作用により、図４，図５に矢印で示すように、空気は駆動プーリ側の開口８０ｂから凹部８０に入り、従動プーリ側の開口８０ａから固定シーブ２１ａの内径側に吸い出される。さらに、固定シーブ２１ａの外径側へと流れ、従動プーリ２１の回転に伴って排気口６５へと排気される。
このように固定シーブ２１ａと隔壁６ｃとの間の空間に新気が導かれ、換気流量が増加するため、固定シーブ２１ａおよび隔壁６ｃが冷却され、さらにはギヤ室６ａに封入された潤滑油の油温も低下する。そのため、プーリ室６ｂ全体の冷却効果を高めることができる。

上記のように、この無段変速機の冷却装置は、駆動プーリ１１のフィン１１ｃとハウジングカバー６０の内壁面との隙間が狭いので、フィン１１ｃの遠心ポンプ作用により、駆動プーリ１１の内周側から外周側への空気の流れのみが発生し、吸気口６３から空気を効率よく吸い込むことができる。
吸気口６３から吸い込まれた空気は、駆動プーリ１１の半径方向外側へ押し出され、Ｖベルト１５の外側へと送り込まれる。そして、Ｖベルト１５の動きにつれて従動プーリ２１方向へ流れる。
さらに、従動プーリ２１のフィン２１ｃ，２１ｄの攪拌作用によって、空気はフィン２１ｃ，２１ｄの回転につれて回転するが、排気ダクト６６に設けられた誘導部６６ｂによってプーリ室６ｂ内に逆戻りする空気量が制限されるので、プーリ室６ｂ内で温められた空気を排気口６５から効率よく外部へ排気できる。
上記のように吸気口６３からの吸気量および排気口６５からの排気量が共に増加するので、プーリ室６ｂの換気流量が増加し、Ｖベルト１５およびプーリ１１，２１を効果的に冷却できる。

本発明は上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、ケースカバー６０に、駆動プーリ１１の軸心を中心として環状に複数の吸気口６３を設けたが、単一の吸気口６３を設けてもよい。
上記実施例では、吸気口６３を駆動プーリ１１の近傍に設け、排気口６５を従動プーリ２１の近傍に設けたが、これとは逆に、吸気口６３を従動プーリ２１の近傍に設け、排気口６５を駆動プーリ１１の近傍に設けてもよい。
また、上記実施例では、各プーリに設けられたストローク機構および変速用モータと、Ｖベルトをテンションローラで押圧してベルト張力を得るテンショナ装置とを組み合わせた無段変速機について説明したが、これに限るものではなく、公知のあらゆる方式の乾式無段変速機に適用できる。

本発明にかかる無段変速機の一例の展開断面図である。 図１に示す無段変速機の側面図である。 図１に示す無段変速機のプーリ室の断面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 変速機ケースの内側面図である。 排気ダクトの下方から見た斜視図および上方からみた斜視図である。 図１の無段変速機のスケルトン図である。

符号の説明

６ ケース（ケーシング）
１０ 駆動軸
１１ 駆動プーリ
１５ Ｖベルト
２０ 従動軸
２１ 従動プーリ
２１ａ 固定シーブ
２１ｃ フィン
６０ ケースカバー（ケーシング）
６３ 吸気口
６４ 吸気ダクト
６５ 排気口
６６ 排気ダクト
６６ｂ 誘導部
６６ｃ フランジ部

Claims (2)

1. 駆動プーリおよび従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられたＶベルトとを覆うケーシングに吸気口と排気口とを設け、上記両プーリの回転に伴って吸気口から空気を吸入し、排気口から空気を排出するベルト式無段変速機において、
   上記排気口は駆動プーリまたは従動プーリのいずれかの外周近傍に設けられており、
   上記排気口側のプーリの外側面には、気流を発生させるフィンが設けられており、
   上記排気口には、排気口よりケーシング内に突出し、ケーシング内の空気を排出方向に誘導する誘導部が一体に形成された排気ダクトが装着されていることを特徴とするベルト式無段変速機の冷却装置。
2. 上記排気ダクトには、上記排気口の外側面に当接し、上記誘導部のケーシング内への突出量を規定するフランジ部が一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機の冷却装置。

Images