JP2005291317A - プーリ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両等におけるＶベルト式無段変速機構に必要なプーリ構造において、シール部からの漏れ量の低減及び均一化を実現可能とし、変速動作の制御性向上等を図る。
【解決手段】 回転軸２１と、この回転軸外周に固定状態に設けられた固定プーリ２と、回転軸の外周に固定プーリ２とシーブ面が対向するように配置され、回転軸に対して軸方向に摺動可能に嵌め合わされた可動プーリ２２と、この可動プーリの背面側内周面と回転軸の外周面間に設けられ、可動プーリの回転を規制するボールスプライン３と、可動プーリの背面側に形成された可動プーリ駆動用の作動液室５とを備え、可動プーリのシーブ面側内周面と、このシーブ面側内周面と対向する前記回転軸外周面との間の微小な隙間が、作動液室５のシール部６とされたプーリ構造において、スプライン３の嵌合径Ｄ１とシール部６の嵌合径Ｄ２とを同一とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両等におけるＶベルト式無段変速機構に必要なプーリ構造に関する。

Ｖベルト式無段変速機構には、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているように、無端状のＶベルトをその有効半径が変化可能となるように巻きつけるプーリ構造が不可欠である。このプーリ構造は従来、例えば特許文献１にも記載されているように、図２に示す構成となっていた。
即ち、回転軸１と、この回転軸１の一端側（図中左側）外周に固定状態（図では一体）に設けられた固定プーリ２と、回転軸１の他端側（図中右側）外周に固定プーリ２とシーブ面が対向するように配置され、回転軸１に対してボール等のスプライン３により回転を規制されて連結されて軸方向に摺動可能とされた可動プーリ４と、この可動プーリ４の背面側（図中右側）に形成された可動プーリ駆動用の作動液室５とを備え、可動プーリ４のシーブ面側（図中左側）内周面と、このシーブ面側内周面と対向する回転軸１の外周面との間の微小な隙間が、作動液室５のシール部６とされた構成となっていた。

そして、スプライン３の嵌合径（嵌め合いの基準となる径）とシール部６の嵌合径は、それぞれＤ１，Ｄ２とされ、後述する如く異なる径（Ｄ２＞Ｄ１）とされていた。また、回転軸１の外周におけるスプライン３の両側位置には、後述する軸側溝７を切削加工し転動部材９を装填するなどのための第１段部１ａと、異なる径Ｄ１，Ｄ２を実現するための第２段部１ｂとが形成されていた。
なお、スプライン３は、回転軸１の周方向における例えば３箇所に設けられており、回転軸１の外周に形成された軸側溝７と、可動プーリ４の内周に形成されたボス側溝８と、これら軸側溝７及びボス側溝８により形成される軸方向の棒状空間に複数装填された例えばボール状の転動部材９と、この転動部材９の脱落を防止すべく可動プーリ４の背面側（図中右側）内周と回転軸１の所定位置（軸側溝７の終端側）とに装着されたスナップリング１０、１１とより構成される。

また、可動プーリ４の背面には、筒状のシリンダ外周部材１２が固定され、このシリンダ外周部材１２の内側にはシリンダ壁部材１３が摺動可能に装着されている。シリンダ壁部材１３の内周部は、回転軸１の第１段部１ａと、この第１段部１ａよりも他端側に装着されたスナップリング１３ａとの間に挟みつけられた状態で、回転軸１に取付けられている。そして、前述した作動液室５は、上記シリンダ外周部材１２及びシリンダ壁部材１３と回転軸１の外周面などで囲まれる空間として形成されており、回転軸１の内部に形成された流路１４と、可動プーリ４に形成された流路１５とを経由して、作動液（通常は油）が室内全体に供給される構成となっている。また、作動液室５内（可動プーリ４とシリンダ壁部材１３との間）には、スプリング１６（この場合コイル状の圧縮バネ）が装填され、可動プーリ４が固定プーリ２に近づく向き（図中左方）に付勢されている。また、シリンダ壁部材１３の外周には、シール部材１７が取付けられ、シリンダ壁部材１３の外周とシリンダ外周部材１２の内周との間（摺動面間）がシールされている。

以上の構成において、作動液室５に作動液が供給され、この作動液の圧力とスプリング１６の付勢力が、ベルトからの反力等を上回ると、可動プーリ４が固定プーリ２の側（図中左側）に押されて、可動プーリ４と固定プーリ２のシーブ面４ａ，２ａ（傾斜面）の間隔が狭くなり、ここに巻かれたＶベルトの有効半径が大きくなる。逆に、作動液の圧力等がベルトからの反力等を下回ると、可動プーリ４が反対側（図中右側）に押されて、可動プーリ４と固定プーリ２のシーブ面４ａ，２ａの間隔が広がり、ここに巻かれたＶベルトの有効半径が小さくなる。このため、このようなプーリ構造が入力側と出力側に設けられることで、無段変速が可能となる。なお、図２（ａ）に示す可動プーリ４の位置が、開方向のストロークエンド（プーリ間の間隔が最大となりベルト有効半径が最小となる位置）であり、図２（ｂ）に示す可動プーリ４の位置が、閉方向のストロークエンド（プーリ間の間隔が最小となりベルト有効半径が最大となる位置）である。

なお従来、可動プーリ４のボス側溝８は、切削用の刃が外面に形成された工具を貫通させて内周面に溝を形成するブローチ加工により行なわれていたため、可動プーリ４のシール部６を構成する一端内周面は、上記工具の刃が当らないように大径にする必要があり、そのために第２段部１ｂが設けられ、前述の嵌合径Ｄ２はＤ１より十分大きく設定されていた。

特開平１１−１３８４５号公報 特許第３３０６２１７号公報

ところが、上述した従来のプーリ構造は、第２段部１ｂがある分だけ回転軸１の軸長を長くしなければならない問題があり、この問題が構造全体を小型化する上で障害となっていた。なお第２段部１ｂは、可動プーリ４が固定プーリ２の側に最も移動した閉方向ストロークエンドの状態（図２（ｂ）に示す）まで、可動プーリ４の嵌合径Ｄ１の内周部（スプライン３が設けられる部分）が回転軸１のシール部６を構成する外周に当接（干渉）しないようにする逃げとしての機能を発揮する部分であり、軸側溝７の端よりも十分一端側（図中左側）に位置する必要があり、その分だけ回転軸１の軸長が相当長くなっていた。

また、第２段部１ｂがあるために、シール部６の最小長さＬＳ１（図２（ａ）に示す）が十分確保できず、このシール部６からの作動液の漏れ量が多く、開方向のストロークエンドにおいて作動液の供給量が相当多く必要であるという問題があった。また同様の理由から、シール部６の最大長さＬＳ２（図２（ｂ）に示す）と上記最小長さＬＳ１との差が相当大きくなり、このシール部６からの作動液の漏れ量が可動プーリ４の位置によって大きく変動するという問題もあった。なお、上記漏れ量が変動すると、作動液室５の圧力制御が困難になり、ひいては変速動作の制御性が悪くなり、車両の燃費等を左右するベルト伝達効率の最適化等も困難になるという実害がある。
そこで本発明は、上述した問題が解消され、小型化が図れるとともに、シール部からの漏れ量の低減及び均一化が実現できて、変速動作の制御性向上等が図れるプーリ構造を提供することを目的としている。

本願のプーリ構造は、回転軸と、この回転軸外周に固定状態に設けられた固定プーリと、前記回転軸の外周に前記固定プーリとシーブ面が対向するように配置され、前記回転軸に対して軸方向に摺動可能に嵌め合わされた可動プーリと、この可動プーリの背面側内周面と前記回転軸の外周面間に設けられ、前記可動プーリの回転を規制するボール等のスプラインと、前記可動プーリの背面側に形成された可動プーリ駆動用の作動液室とを備え、前記可動プーリのシーブ面側内周面と、このシーブ面側内周面と対向する前記回転軸外周面との間の微小な隙間が、前記作動液室のシール部とされたプーリ構造において、
前記スプラインの嵌合径と前記シール部の嵌合径とを同一としたことを特徴とするものである。

ここで、「前記スプラインの嵌合径と前記シール部の嵌合径とを同一とした」とは、例えば図２に示した構造において、前述の第２段部１ｂが不要となるように、二つの嵌合径Ｄ１とＤ２を略同一にすることを意味する。具体的には、図２のような構成において、シール部６やスプライン３の機能が十分発揮される条件に加えて、可動プーリ４のスプライン３が形成される背面側内周の実際の内径が、回転軸１のシール部６を構成する外周の実際の外径よりも僅かに大きくなり、かつ、可動プーリ４のシール部６を構成するシーブ面側内周の実際の内径が、回転軸１のスプライン３が形成される部分の実際の外径よりも僅かに大きくなるように、関係する内外径の加工目標寸法や誤差精度が設定されている。
なお、可動プーリ４のスプライン３が形成される背面側内周の実際の内径が、回転軸１のシール部６を構成する外周の実際の外径よりも小さいと、閉方向のストロークエンドに向かって可動プーリが移動する際に、これら内外径が干渉するのを避けるため、前述の第２段部１ｂのような逃げが必要となる。また、可動プーリ４のシール部６を構成するシーブ面側内周の実際の内径が、回転軸１のスプライン３が形成される部分の実際の外径よりも小さいと、可動プーリを固定プーリに対して嵌め合わせる組立作業が実現不可能となる。
また、「ボール等のスプライン」とは、ボールスプライン又はコロスプライン、或いはこれらと同様の構造のスプライン（軸とボスの間にボール状又は円筒状などの転動体を装填した構造により、回転を規制しつつ軸方向の相対動作を許容する機械要素）である。

このプーリ構造では、例えば図１に示すように、上述した如く二つの嵌合径Ｄ１とＤ２を同一とした。このため、可動プーリを固定プーリに対して嵌め合わせる組立作業が実現できる構成でありながら、可動プーリが閉方向ストロークエンドに向かって移動する際に、可動プーリのスプラインが形成される背面側内周が、回転軸のシール部を構成する外周を覆うように移動可能となる（図１（ｂ）参照）。このため、前述の第２段部１ｂのような逃げが不要となり、この逃げが不要となった分だけ、可動プーリや回転軸の軸方向長さを短縮すること、或いはこの方向に空きスペースを作り出すことが可能となる。
また、上記空きスペースの少なくとも一部を利用して、シール部の最小長さＬＳ１（図１（ａ）に示す）を従来より長く確保することができるため、例えば図１に示すような逃げ２２ｂを可動プーリに形成することによって、シール部の最大長さＬＳ２（図１（ｂ）に示す）と上記最小長さＬＳ１との差をゼロ又はゼロに近い値とすることが容易に可能となる。このため、作動液の供給量を低減できるとともに、シール部からの作動液の漏れ量が可動プーリの位置によって変動する問題を解消できるか又は格段に改善できる。

本発明のプーリ構造によれば、前述の第２段部１ｂのような逃げが不要となり、軸方向の小型化やスペース生成が可能となる。また、可動プーリと軸間のシール部の長さを増やして均一化することが可能となり、変速動作の制御性向上等が図れる。

以下、本発明の実施の形態例を図１に基づいて説明する。
本例は、既述した図２の構成に本発明を適用したものであり、図２の構成と同様の要素には同符号を使用して重複する説明を省略する。なお、無段変速装置の全体構成等については、前述の特許文献等に開示された公知例と同様でよいので、説明を省略する。
本例のプーリ構造は、図１に示す回転軸２１と可動プーリ２２とを有する。回転軸２１と可動プーリ２２の各嵌合径Ｄ１，Ｄ２は、既述した意味において同一（Ｄ１＝Ｄ２）とされている。またこれにより、回転軸２１は、前述の第１段部１ａに相当する第１段部２１ａを有するが、前述の第２段部１ｂに相当する段部（逃げ）の無い構成となっている。そして、このような段部の無い構成により、可動プーリ２２の軸方向長さＬＰ２（いいかえると、図１（ａ）の如く開方向ストロークエンドにある可動プーリ２２のシーブ面２２ａの内周位置から、第１段部２１ａまでの距離寸法）が、図２（ａ）に示す従来の可動プーリ４の軸方向長さＬＰ１よりも短縮されている。

また、可動プーリ２２の内周中央付近（シール部６を構成する部分と、スプライン３が形成される部分の間）には、内径が嵌合径Ｄ１，Ｄ２よりも格段に大きい逃げ（凹部）２２ｂが形成されている。この逃げ２２ｂにより、シール部６の最大長さＬＳ２（図１（ｂ）に示す）とシール部６の最小長さＬＳ１（図１（ａ）に示す）との差がゼロ又はゼロに近い値とされている。なお、前述の第２段部１ｂに相当する段部が無くなったことにより得られる軸方向の空きスペースの少なくとも一部を利用して、シール部６の最小長さＬＳ１（図１（ａ）に示す）を従来より長くしてもよい（図１には、図２よりも僅かに最小長さＬＳ１を長くしたものを例示している）。
なお従来、可動プーリ４のボス側溝８は、ブローチ加工により行なわれていたが、本例の可動プーリ２２のボス側溝８は、通常の切削加工（例えば、フライス、ギヤシェーパ、スロッタなどによる加工）により行なえばよい。

以上の構成において、作動液が供給され、作動液の圧力等がベルト反力等を上回ると、可動プーリ２２が固定プーリ２の側（図中左側）に押されて、可動プーリ２２と固定プーリ２のシーブ面２２ａ，２ａ（傾斜面）の間隔が狭くなり、ここに巻かれたＶベルトの有効半径が大きくなる。逆に、作動液の圧力等がベルト反力等を下回ると、可動プーリ２２が反対側（図中右側）に押されて、可動プーリ２２と固定プーリ２のシーブ面２２ａ，２ａの間隔が広がり、ここに巻かれたＶベルトの有効半径が小さくなる。このため、このようなプーリ構造が入力側と出力側に設けられることで、従来と同様に無段変速が可能となる。なお、図１（ａ）に示す可動プーリ２２の位置が、開方向のストロークエンドであり、図１（ｂ）に示す可動プーリ２２の位置が、閉方向のストロークエンドである。

以上説明した本例のプーリ構造では、上述した如く二つの嵌合径Ｄ１とＤ２を同一とした。このため、可動プーリ２２を固定プーリ４に対して嵌め合わせる組立作業が実現できる構成でありながら、可動プーリ２２が閉方向ストロークエンドに向かって移動する際に、可動プーリ２２のスプライン３が形成される背面側内周が、回転軸２１のシール部６を構成する外周を覆うように移動可能となる（図１（ｂ）参照）。このため、前述の第２段部１ｂのような逃げが不要となり、この逃げが不要となった分だけ、可動プーリ２２や回転軸２１の軸方向長さを短縮すること、或いはこの方向に空きスペースを作り出すことが可能となる。

また、上記空きスペースの少なくとも一部を利用して、シール部６の最小長さＬＳ１（図１（ａ）に示す）を従来より長く確保することができるため、例えば図１に示すような逃げ２２ｂを可動プーリ２２に形成することによって、シール部の最大長さＬＳ２（図１（ｂ）に示す）と上記最小長さＬＳ１との差をゼロ又はゼロに近い値とすることが容易に可能となる。このため、作動液の供給量を低減できるとともに、シール部６からの作動液の漏れ量が可動プーリ２２の位置によって変動する問題を解消できるか又は格段に改善できる。
なお、図２に示したような段部１ｂの有る構成であっても、可動プーリ４の内周に上記逃げ２２ｂと同様の逃げを形成することによって、シール部６の長さ（即ちシール長）を均一化することは可能である。しかしこの場合、シール長は常に最小長さＬＳ１（或いはそれに近い値）となるため、最小長さＬＳ１をある程度長く確保できること（即ち、作動液の漏れ量がいつも許容量以下となるようなシール長が維持できること）が必要となるが、従来では軸方向に余裕スペースが無いため、このような条件を満足することが困難であった。しかし、本発明を適用すれば軸方向に余裕スペースが生まれるため、このような事情が格段に改善される。

また本例では、従来の嵌合径Ｄ１を拡径して嵌合径Ｄ２と同一としているので、スプライン３の有効半径が従来よりも大きくなっている。このため、スプライン３の伝達トルク容量の向上（或いは、負荷低減によるボール等の小型化等）が実現できる利点もある。

なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、上記形態例（図１）では、段部１ｂが不要となったことにより得られた軸方向のスペースを主に軸方向の小型化に利用しているが、本発明はこのような態様に限定されない。得られた空きスペースを利用して、他の部材を配置したり、他の部材を軸方向に大きくして余裕を持たせたりしてもよいことは、当然である。
また、従来の嵌合径Ｄ２を縮径して嵌合径Ｄ１と同一としてもよい。このようにすると、各プーリのシーブ面を中心軸側に拡大することが可能となる。
また、本発明の思想は、入力側のプーリ（いわゆるプライマリプーリ）と出力側のプーリ（いわゆるセカンダリプーリ）のうちの、何れか一方に適用してもよいし、両方に適用することもできる。
また、本発明のプーリ構造は、車両以外の変速機構にも適用可能であることは、いうまでもない。

プーリ構造を示す断面図である。 従来のプーリ構造を示す断面図である。

符号の説明

２ 固定プーリ
２ａ，２２ａ シーブ面
３ スプライン
５ 作動液室
６ シール部
Ｄ１，Ｄ２ 嵌合径

Claims (1)

1. 回転軸と、この回転軸外周に固定状態に設けられた固定プーリと、前記回転軸の外周に前記固定プーリとシーブ面が対向するように配置され、前記回転軸に対して軸方向に摺動可能に嵌め合わされた可動プーリと、この可動プーリの背面側内周面と前記回転軸の外周面間に設けられ、前記可動プーリの回転を規制するボール等のスプラインと、前記可動プーリの背面側に形成された可動プーリ駆動用の作動液室とを備え、前記可動プーリのシーブ面側内周面と、このシーブ面側内周面と対向する前記回転軸外周面との間の微小な隙間が、前記作動液室のシール部とされたプーリ構造において、
   前記スプラインの嵌合径と前記シール部の嵌合径とを同一としたことを特徴とするプーリ構造。

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