JP2005320996A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

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Abstract

【課題】入力軸側プーリと出力側プーリとの軸線方向における相対位置のずれを抑制することができるベルト式無段変速機を提供すること。
【解決手段】プライマリプーリと、セカンダリプーリ60と、このプライマリプーリおよびセカンダリプーリ60とを巻き掛けるベルト100と、セカンダリプーリ60のセカンダリシャフト61と同一軸線を中心に配置される最終減速機90にセカンダリシャフト61に伝達された内燃機関10からの出力トルクが伝達される減速機80と、セカンダリシャフト61と減速機80の入力軸81との間に設けられる緩衝用油室70とを備える。入力時に伝達された減速機80から発生するスラスト力(矢印D)は、緩衝用油室70内の作動油に伝達され、緩衝される。プライマリプーリとセカンダリプーリ60との軸線方向における相対位置のずれを抑制する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ベルト式無段変速機に関し、さらに詳しくは、遊星歯車装置および差動歯車装置がベルト式無段変速機の出力側プーリの出力側プーリ軸と同一の軸線を中心に配置されるベルト式無段変速機に関するものである。
一般に、車両には、駆動源である内燃機関や電動機からの駆動力、すなわち出力トルクを車両の走行状態に応じた最適の条件で路面に伝達するために、駆動源の出力側に変速機が設けられている。この変速機には、変速比を無段階(連続的)に制御する無段変速機と、変速比を段階的(不連続)に制御する有段変速機とがある。ここで、無段変速機には、入力側プーリであるプライマリプーリと、出力側プーリであるセカンダリプーリと、ベルトとにより構成されるベルト式無段変速機がある。このプライマリプーリおよびセカンダリプーリは、平行に配置された入力側プーリ軸と出力側プーリ軸と、この各プーリ軸上を軸線方向に摺動する可動シーブと、この可動シーブに軸線方向において対向するとともに可動シーブとの間でV字形状の溝を形成する固定シーブと、可動シーブと固定シーブとの間にベルト挟圧力を発生するベルト挟圧力発生手段とにより構成されている。なお、ベルトは、プライマリプーリおよびセカンダリプーリのそれぞれに形成されるV字形状の溝に巻き掛けられている。
このベルト式無段変速機は、各ベルト挟圧力発生手段により可動シーブが各プーリ軸上をその軸線方向に摺動させ、プライマリプーリおよびセカンダリプーリのそれぞれに形成されるV字形状の溝の幅を変化させる。これにより、ベルトと、プライマリプーリおよびセカンダリプーリとの接触半径を無段階に変化させ、変速比を無段階に変化するものである。つまり、駆動源からの出力トルクを無段階に変化させるものである。
このベルト式無段階変速機の出力側プーリ軸に伝達された駆動源からの出力トルクは、最終的に最終減速機である差動歯車装置に伝達され、この差動歯車装置から車輪を介して路面に伝達され、車両を前後進させる。差動歯車装置のセカンダリプーリに対する配置は、種々考えられるが、ベルト式無段変速機および差動歯車装置を含む動力伝達装置が搭載される車両のスペースにより、例えば特許文献1に示すように、セカンダリプーリの出力側プーリ軸と同一の軸線を中心に配置される場合がある。この場合は、特許文献1に示す従来のベルト式無段変速機のように、この出力側プーリ軸からの回転を減速する減速機である遊星歯車装置がセカンダリプーリと差動歯車装置との間に配置される。つまり、遊星歯車装置がセカンダリプーリの出力側プーリ軸と同一の軸線を中心に配置される。
特開2001−227615号公報
ここで、遊星歯車装置は、サンギヤと、このサンギヤに噛み合うとともにその周囲に配置された複数個のピニオンと、この複数個のピニオンと噛み合うリングギヤとにより構成されている。これらのギヤとしては、ギヤノイズを低減するためにヘリカルギヤ(はす歯歯車)が用いられる。この遊星歯車装置にセカンダリプーリの出力側プーリ軸を介して駆動源からの出力トルクが伝達されると、遊星歯車装置の各ギヤにスラスト力が発生する。
上記従来のベルト式無段変速機では、この遊星歯車装置がセカンダリプーリの出力側プーリ軸と同一の軸線を中心に配置されるため、この出力側プーリ軸の遊星歯車装置側の端部に上記サンギヤが取り付け、あるいは入力軸と一体に形成されている。従って、サンギヤに発生したスラスト力により、出力側プーリ軸が軸線方向に移動し、セカンダリプーリが軸線方向に移動する。このとき、プライマリプーリは、プライマリプーリとセカンダリプーリとの間に巻き掛けられたベルトにより、セカンダリプーリの移動方向に追従するように移動する。
このスラスト力は、駆動源からの出力トルクの変動により、変化するものである。従って、特に駆動源からの出力トルクの変動が急激に起こると、出力側プーリ軸の軸線方向における入力側プーリ軸に対する位置ずれ、つまりプライマリプーリとセカンダリプーリとの軸線方向における相対位置のずれが瞬間的に発生する虞があった。
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、入力軸側プーリと出力側プーリとの軸線方向における相対位置のずれを抑制することができるベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、駆動源からの駆動力が伝達される入力側プーリ軸と、当該入力側プーリ軸上を軸線方向に摺動する入力側可動シーブと、当該入力側可動シーブに当該軸線方向に対向するとともに当該入力側可動シーブとの間で入力側溝を形成する入力側固定シーブと、当該入力側可動シーブと当該入力側固定シーブとの間に入力側ベルト挟圧力を発生する入力側ベルト挟圧力発生手段と、からなる入力側プーリと、前記入力側プーリ軸と平行に配置される出力側プーリ軸と、当該出力側プーリ軸上を軸線方向に摺動する出力側可動シーブと、当該出力側可動シーブに当該軸線方向に対向するとともに当該出力側可動シーブとの間で出力側溝を形成する出力側固定シーブと、当該出力側可動シーブと当該出力側固定シーブとの間に出力側ベルト挟圧力を発生する出力側ベルト挟圧力発生手段と、からなる出力側プーリと、前記入力側溝と前記出力側溝との間に巻き掛けられるベルトと、前記出力側プーリ軸と同一の軸線を中心に配置される差動歯車装置に前記出力側プーリから伝達された前記駆動力を伝達する遊星歯車装置と、前記出力側プーリと前記遊星歯車装置との間に設けられる緩衝手段と、を備えることを特徴とする。
また、この発明では、上記ベルト式無段変速機において、前記遊星歯車装置は、前記出力側プーリから出力される前記駆動力が入力され、かつ前記出力側プーリ軸の軸線上を軸線方向に摺動可能な入力軸を備え、前記緩衝手段は、前記出力側プーリ軸と前記入力軸との間に設けられていることを特徴とする。
また、この発明では、上記ベルト式無段変速機において、前記緩衝手段は、前記入力軸の摺動に応じて容積が変化する緩衝用油室であることを特徴とする。
また、この発明では、上記ベルト式無段変速機において、前記遊星歯車装置は、相互に噛み合う複数のヘリカルギヤにより構成されていることを特徴とする。
これらの発明によれば、遊星歯車装置において発生するスラスト力が出力側プーリに伝達される際に、すなわち入力軸に伝達されたスラスト力が出力側プーリ軸に伝達される際に、緩衝手段、例えば入力軸の摺動、すなわち入力軸に伝達されるスラスト力に応じて容積が変化する緩衝用油室により緩衝し、出力側プーリ軸に伝達されるスラスト力を低減する。従って、駆動源からの駆動力の変動により、特に駆動源からの駆動力の変動が急激に起こることで、スラスト力が急激に増加しても、出力側プーリ軸に伝達されるスラスト力は低減されるので、出力側プーリ軸の軸線方向における入力側プーリ軸に対する位置ずれを抑制することができる。
この発明にかかるベルト式無段変速機は、駆動源からの駆動力変動時における出力側プーリ軸の軸線方向における位置ずれを抑制することで、入力軸側プーリと出力側プーリとの軸線方向における相対位置のずれを抑制することができるという効果を奏する。
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例により、この発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。ここで、以下の説明においては、この発明にかかるベルト式無段変速機1−1,1−2を搭載する車両としてFF(フロントエンジンフロントドライブ)車を用いる。また、この車両に搭載される駆動源としては、内燃機関(ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、LPGエンジンなど)を用いるが、これに限定されるものではなく、モータなどの電動機を駆動源として用いても良い。
図1は、実施例1にかかるベルト式無段変速機のスケルトン図である。また、図2は、実施例1にかかるベルト式無段変速機の要部断面図である。図1に示すように、内燃機関10の出力側には、トランスアクスル20が配置されている。このトランスアクスル20は、トランスアクスルハウジング21と、このトランスアクスルハウジング21に取り付けられたトランスアクスルケース22と、このトランスアクスルケース22に取り付けられたトランスアクスルリヤカバー23とにより構成されている。
このトランスアクスルハウジング21内部には、トルクコンバータ30が収納されている。一方、トランスアクスルケース22とトランスアクスルリヤカバー23とにより構成されるケース内部には、実施例1にかかるベルト式無段変速機1−1を構成する入力側プーリであるプライマリプーリ50と、出力側プーリであるセカンダリプーリ60と、緩衝手段である緩衝用油室70と、遊星歯車装置である減速機80と、ベルト100が収納されている。なお、40は前後進切換機構、90は差動歯車装置である最終減速機90である。
発進機構であるトルクコンバータ30は、図1に示すように、駆動源であるからの駆動力、すなわち内燃機関10からの出力トルクを増加、あるいはそのままベルト式無段変速機1−1に伝達するものである。このトルクコンバータ30は、少なくともポンプ(ポンプインペラ)31と、タービン(タービンインペラ)32と、ステータ33と、ロックアップクラッチ34と、ダンパ装置35とにより構成されている。
ポンプ31は、内燃機関10のクランクシャフト11と同一の軸線を中心に回転可能な中空軸36に取り付けられている。つまり、ポンプ31は、中空軸36とともに、クランクシャフト11と同一の軸線を中心に回転可能である。また、ポンプ31は、フロントカバー37に接続されている。このフロントカバー37は、内燃機関の10のドライブプレート12を介して、クランクシャフト11に連結されている。
タービン32は、上記ポンプ31と対向するように配置されている。このタービン32は、上記中空軸36内部に配置され、クランクシャフト11と同一の軸線を中心に回転可能なインプットシャフト38に取り付けられている。つまり、タービン32は、インプットシャフト38とともに、クランクシャフト11と同一の軸線を中心に回転可能である。
ポンプ31とタービン32との間には、ワンウェイクラッチ39を介してステータ33が配置されている。このワンウェイクラッチ39は、上記トランスアクスルハウジング21に固定されている。また、タービン32とフロントカバー37との間には、ロックアップクラッチ34が配置されており、このロックアップクラッチ34は、ダンパ装置35を介してインプットシャフト38に連結されている。なお、上記ポンプ31やフロントカバー37により形成されるケーシングには、図示しない作動油供給制御装置から作動流体として作動油が供給されている。
ここで、このトルクコンバータ30の動作について説明する。内燃機関10からの出力トルクは、クランクシャフト11からドライブプレート12を介して、フロントカバー37に伝達される。ロックアップクラッチ34がダンパ装置35により解放されている場合は、フロントカバー37に伝達された内燃機関10からの出力トルクがポンプ31に伝達され、このポンプ31とタービン32との間を循環する作動油を介して、タービン32に伝達される。そして、タービン32に伝達された内燃機関10からの出力トルクは、インプットシャフト38に伝達される。つまり、トルクコンバータ30は、インプットシャフト38を介して、内燃機関10からの出力トルクを増加して後述するベルト式無段変速機1−1に伝達する。上記においては、ステータ33により、ポンプ31とタービン32との間を循環する作動油の流れを変化させ所定のトルク特性を得ることができる。
一方、上記ロックアップクラッチ34がダンパ装置35によりロック(フロントカバー37と係合)している場合は、フロントカバー37に伝達された内燃機関10からの出力トルクは、作動油を介さずに直接インプットシャフト38に伝達される。つまり、トルクコンバータ30は、インプットシャフト38を介して、内燃機関10からの出力トルクをそのまま後述するベルト式無段変速機1−1に伝達する。
トルクコンバータ30と後述する前後進切換機構40との間には、オイルポンプ26が設けられている。このオイルポンプ26は、ロータ27と、ハブ28と、ボディ29とにより構成されている。このオイルポンプ26は、ロータ27により円筒形状のハブ28を介して、上記ポンプ31に接続されている。また、ボディ29が上記トランスアクスルケース22に固定されている。また、ハブ28は、上記中空軸36にスプライン勘合されている。従って、オイルポンプ26は、内燃機関10からの出力トルクがポンプ31を介してロータ27に伝達されるので、駆動することができる。
前後進切換機構40は、図1に示すように、トルクコンバータ30を介して伝達された内燃機関10からの出力トルクを後述するベルト式無段変速機1−1のプライマリプーリ50に伝達するものである。この前後進切換機構40は、少なくとも切換用遊星歯車装置41とフォワードクラッチ42と、リバースブレーキ43とにより構成されている。
切換用遊星歯車装置41は、切換用サンギヤ44と、切換用ピニオン45と、切換用リングギヤ46とにより構成されている。
切換用サンギヤ44は、図示しない連結部材にスプライン勘合されている。この連結部材は、後述するプライマリプーリ50の入力側プーリ軸であるプライマリシャフト51にスプライン勘合されている。従って、切換用サンギヤ44に伝達された内燃機関10からの出力トルクは、プライマリシャフト51に伝達される。
切換用ピニオン45は、切換用サンギヤ44と噛み合い、その周囲に複数個(例えば、3個)配置されている。各切換用ピニオン45は、切換用サンギヤ44の周囲で一体に公転可能に支持する切換用キャリヤ47に保持されている。この切換用キャリヤ47は、その外周端部においてリバースブレーキ43に接続されている。
切換用リングギヤ46は、切換用キャリヤ47に保持された各切換用ピニオン45と噛み合い、フォワードクラッチ42を介して、トルクコンバータ30のインプットシャフト38に接続されている。
フォワードクラッチ42は、図示しない作動油供給制御装置からインプットシャフト38の図示しない中空部に供給された作動油により、ON/OFF制御されるものである。フォワードクラッチ42のOFF時には、インプットシャフト38に伝達された内燃機関10からの出力トルクが切換用リングギヤ46に伝達される。一方、フォワードクラッチ42のON時には、切換用リングギヤ46と切換用サンギヤ44と各切換用ピニオン45とが互いに相対回転することなく、インプットシャフト38に伝達された内燃機関10からの出力トルクが直接切換用サンギヤ44に伝達される。
リバースブレーキ43は、図示しない作動油供給制御装置から作動油が供給された図示しないブレーキピストンにより、ON/OFF制御されるものである。リバースブレーキ43がON時には、切換用キャリヤ47がトランスアクスルケース22に固定され、各切換用ピニオン45が切換用サンギヤ44の周囲を公転できない状態となる。リバースブレーキ43がOFF時には、切換用キャリヤ47が解放され、各切換用ピニオン45が切換用サンギヤ44の周囲を公転できる状態となる。
ベルト式変速機1−1の入力側プーリであるプライマリプーリ50は、前後進切換機構40を介して伝達された内燃機関10からの出力トルクを後述するベルト100により、ベルト式無段変速機1−1のセカンダリプーリ60に伝達するものである。このプライマリプーリ50、図1に示すように、入力側プーリ軸であるプライマリシャフト51と、入力側固定シーブ52と、入力側可動シーブ53と、変速比制御手段としての機能を有する入力側油室55とにより構成されている。
プライマリシャフト51は、軸受101,102により回転可能に支持されている。また、プライマリシャフト51は、中空軸であり、この図示しない中空部にはトランスアクスルリヤカバー23に形成された図示しない油供給口から入力側油室55に供給される作動流体である作動油が流入する。
入力側固定シーブ52は、入力側可動シーブ53と対向するように、プライマリシャフト51の外周に一体的に設けられている。入力側可動シーブ53は、プライマリシャフト51にこのプライマリシャフト51上を軸線方向に摺動可能にスプライン勘合されている。この入力側固定シーブ52と入力側可動シーブ53との間、すなわち入力側固定シーブ52の入力側可動シーブ53に対向する面と、入力側可動シーブ53の入力側固定シーブ52と対向する面との間で、V字形状の入力側溝100aが形成されている。
入力側油室55は、入力側可動シーブ53の入力側固定シーブ51と対向する面と反対側の背面53aと、プライマリシャフト51に固定された円板形状の入力側隔壁54とで構成されている。入力側可動シーブ53の背面53aには、トランスアクスルリヤカバー23側に突出する環状の突出部53bが形成されている。一方、入力側隔壁54には、入力側可動シーブ53側に突出する環状の突出部54aが形成されている。この突出部53bと突出部54aとの間には、シール手段、例えばOリングなどが設けられている。つまり、入力側油室55を構成する入力側可動シーブ53の背面53aと、入力側隔壁54とは、シール手段によりシールされている。
この入力側油室55には、図示しない作動油供給制御装置から図示しない油路を介して、プライマリシャフト51の図示しない中空部51aに流入した作動油が供給される。つまり、入力側油室55に作動油を供給し、この供給された作動油の圧力により、入力側可動シーブ53を軸線方向に摺動させ、この入力側可動シーブ53を入力側固定シーブ52に対して接近あるいは離隔させるものである。入力側油室55は、入力側可動シーブ53が入力側油路55に供給される作動油により、入力側固定シーブ52側への押圧力を発生することで、この入力側可動シーブ53のプライマリシャフト51上の軸線方向位置を制御して変速比を制御する変速比制御手段としての機能を有するものである。
ベルト式変速機1−1の出力側プーリであるセカンダリプーリ60は、後述するベルトによりプライマリプーリ60に伝達された内燃機関10からの出力トルクをベルト式無段変速機1−1の減速機80に伝達するものである。このセカンダリプーリ60は、図1および図2に示すように、出力側プーリ軸であるセカンダリシャフト61と、出力側固定シーブ62と、出力側可動シーブ63と、出力側ベルト挟圧力発生手段としての機能を有する出力側油室65とにより構成されている。
セカンダリシャフト61は、軸受103,104により回転可能に支持されている。また、プライマリシャフト51は、中空軸であり、この図示しない中空部には後述するドライブシャフト106が配置されている。セカンダリシャフト61の減速機80側端部には、このセカンダリシャフト61の径方向外方に突出する突出部61aが形成されている。なお、セカンダリシャフト61とドライブシャフト106との間には、図示しない作動油供給制御装置から、矢印B1に示すように、トランスアクスルケース22に形成された油供給口22a介して、出力側油室65に供給される作動流体である作動油が流入する油路106aが形成されている。また、セカンダリシャフト61には、上記油路106aと出力側油室65とを連通する連通孔61bが形成されている。
出力側固定シーブ62は、出力側可動シーブ63と対向するように、セカンダリシャフト61の外周に一体的に設けられている。上記出力側可動シーブ63は、セカンダリシャフト61にこのセカンダリシャフト61上を軸線方向に摺動可能にスプライン勘合されている。この出力側固定シーブ62と出力側可動シーブ63との間、すなわち出力側固定シーブ62の出力側可動シーブ63に対向する面と、出力側可動シーブ63の出力側固定シーブ62と対向する面との間で、V字形状の入力側溝100bが形成されている。
出力側油室65は、出力側可動シーブ63の出力側固定シーブ61と対向する面と反対側の背面63aと、セカンダリシャフト61に固定された円板形状の出力側隔壁64とに構成されている。出力側可動シーブ63の背面63aには、減速機80側に突出する環状の突出部63bが形成されている。一方、出力側隔壁64には、出力側可動シーブ63側に突出する環状の突出部64aが形成されている。この突出部63bと突出部64aとの間には、シール手段、例えばOリングなどが設けられている。つまり、出力側油室65を構成する出力側可動シーブ63の背面63aと、出力側隔壁64とは、シール手段によりシールされている。
この出力側油室65には、図示しない作動油供給制御装置から、矢印B2に示すように、油供給口22a、連通孔61b、後述する減速機80の入力軸81に形成れた連通孔81bおよび油路106aを介して作動油が供給される。つまり、出力側油室65に作動油を供給し、この供給された作動油の圧力により、出力側可動シーブ63を軸線方向に摺動させ、この出力側可動シーブ63を出力側固定シーブ62に対して接近あるいは離隔させるものである。出力側油室65は、出力側可動シーブ63が出力側油路65に供給される作動油により、図2の矢印C方向への押圧力を発生することで、セカンダリプーリ60に出力側可動シーブ63と出力側固定シーブ62との間に巻き掛けられる後述するベルト100に対する出力側ベルト挟圧力を発生させるベルト挟圧力発生手段としての機能を有するものである。
ベルト式無段変速機1−1の緩衝機構である緩衝用油室70は、出力側プーリであるプライマリプーリ60と後述する遊星歯車装置である減速機80との間、すなわち出力側プーリ軸であるプライマリシャフト61と後述する減速機80の入力軸81との間に設けられている。緩衝用油室70は、プライマリシャフト61の突出部61aと、この突出部61aと所定間隔で対向する後述する入力軸81の突出部81aとにより構成されている。ここで、所定間隔とは、後述する入力軸81がドライブシャフト106上を軸線方向に摺動できる距離よりも大きい間隔である。この突出部61aと突出部81aとの間には、シール手段、例えばOリングなどが設けられている。つまり、緩衝用油室70を構成するセカンダリシャフト61の突出部61aと、入力軸81の突出部81aとは、シール手段によりシールされている。
この緩衝用油室70には、図示しない作動油供給制御装置から、矢印B3に示すように、油供給口22a、連通孔61b、後述する連通孔81bおよび油路106aを介して作動油が供給される。つまり、緩衝用油室70は、出力側油室65に供給される作動油の一部が供給されるものである。従って、図示しない作動油供給制御装置から作動油を緩衝用油室70に供給する新たな油路を設ける必要がなく、ベルト式無段変速機1−1の大型化を抑制することができる。
ベルト式無段変速機1−1の遊星歯車装置である減速機80は、セカンダリプーリ60を介して伝達された内燃機関10からの出力トルクを最終減速機90に伝達し、セカンダリシャフト61からの回転を減速するものである。この減速機80は、入力軸81と、減速用サンギヤ82と、減速用ピニオン83と、減速用リングギヤ84とにより構成されている。ここで、減速機80は、上記出力側プーリの出力側プーリ軸、すなわちセカンダリプーリ60のセカンダリシャフト61の軸線A上に配置される。つまり、減速機80は、セカンダリシャフト61の軸中心線と、各ギヤ82,83,84の中心線とが同一となるように配置される。
入力軸81は、中空軸であり、この図示しない中空部には後述するドライブシャフト106が配置されている。この入力軸81は、ドライブシャフト106上を軸線方向に摺動可能に取り付けられている。入力軸81のセカンダリプーリ60側端部には、この入力軸81の径方向外方に突出する突出部81aが形成されている。また、この入力軸81は、セカンダリシャフト61にスプライン勘合されている。なお、入力軸81には、トランスアクスルケース22に形成された油供給口22aと、セカンダリシャフト61とドライブシャフト106との間に形成された油路106aとを連通する連通孔81bが形成されている。また、突出部81aには、パーキングブレーキ105が設けられている。
減速用サンギヤ82は、ヘリカルギヤであり、入力軸81の突出部81aが形成される端部と反対側の端部に一体に形成されている。減速用ピニオン83は、ヘリカルギヤであり、上記減速用サンギヤ82と噛み合い、その周囲に複数個(例えば、3個)配置されている。各減速用ピニオン83は、減速用キャリヤ85と後述する最終減速機90のデフケース91とにより、減速用サンギヤ82の周囲で一体に公転可能に支持されている。つまり、減速用キャリヤ85とデフケース91は、一体で回転することとなる。減速用リングギヤ84は、ヘリカルギヤであり、減速用キャリヤ47とデフケース91とによりに保持された各切換用ピニオン45と噛み合い、トランスアクスルケース22に固定されている。
ベルト式無段変速機1−1の差動歯車機構である最終減速機90は、減速機80を介して伝達された内燃機関10からの出力トルクを車輪108,109から路面に伝達するものである。この最終減速機90は、図1および図2に示すように、上記減速機80により増加された内燃機関10からの出力トルクを車輪100に伝達するものである。この最終減速機90は、中空部が形成されたデフケース91と、ピニオンシャフト92と、デフ用ピニオン93,94と、サイドギヤ95,96とにより構成されている。ここで、最終減速機90は、上記出力側プーリの出力側プーリ軸、すなわちセカンダリプーリ60のセカンダリシャフト61の軸線A上に配置される。つまり、最終減速機90は、セカンダリシャフト61の中心線と、サイドギヤ95,96の軸中心線とが同一となるように配置される。
デフケース91は、上記減速機80の減速用キャリヤ85を介して、軸受86,97により回転可能に支持されている。ピニオンシャフト92は、デフケース91の中空部に取り付けられている。デフ用ピニオン93,94は、このピニオンシャフト92に回転可能に取り付けられている。サイドギヤ95,96は、このデフ用ピニオン93,94の両方に噛合わされている。このサイドギヤ95,96は、それぞれドライブシャフト106,107に固定されている。
ドライブシャフト106は、上記中空軸であるセカンダリシャフト61内部および入力軸81内部に配置されており、サイドギヤ95が固定されている端部と反対側の端部に車輪108が取り付けられている。一方、ドライブシャフト107は、サイドギヤ96が固定されている端部と反対側の端部に車輪109が取り付けられている。
ベルト式無段変速機1−1のベルト100は、プライマリプーリ50を介して伝達された内燃機関10からの出力トルクをセカンダリプーリ60に伝達するものである。このベルトは、図1に示すように、プライマリプーリ50の入力側溝100aとセカンダリプーリ60の出力側溝100bとの間に巻き掛けられている。また、ベルト100は、多数の金属製の駒と複数本のスチールリングで構成された無端ベルトである。
次に、実施例1にかかるベルト式無段変速機1−1の動作について説明する。図3は、実施例1にかかるベルト式無段変速機の動作説明図である。車両に設けられた図示しないシフトポジション装置により、運転者が前進ポジションを選択した場合は、図示しないECU(Engine Control Unit)が、図示しない作動油供給制御装置から供給された作動油によりフォワードクラッチ42をON、リバースブレーキ43をOFFとし、前後進切換機構40を制御する。これにより、インプットシャフト38とプライマリシャフト51が直結状態となる。つまり、切換用遊星歯車装置41の切換用サンギヤ44と切換用リングギヤ46を直接連結し、内燃機関10のクランクシャフト11の回転方向と同一方向にプライマリシャフト51を回転させ、この内燃機関10からの出力トルクをプライマリプーリ50に伝達する。プライマリプーリ50に伝達された内燃機関10からの出力トルクは、ベルト100を介してセカンダリプーリ60に伝達され、このセカンダリプーリ60のセカンダリシャフト61を回転させる。
セカンダリプーリ60に伝達された内燃機関10の出力トルクは、セカンダリシャフト61から減速機80の入力軸81に伝達され、この入力軸81を回転させる。入力軸81が回転することで、減速用サンギヤ82が同一方向に回転する。減速用サンギヤ82および減速用リングギヤ84と噛み合う各減速用ピニオン83は、自転しながら、減速用サンギヤ82の周囲を公転する。各減速用ピニオン83が減速用サンギヤ82の周囲を公転することにより、この各減速用ピニオン83を支持する減速用キャリヤ85と最終減速機90のデフケース91を減速用サンギヤ82の回転方向と同一方向に回転させ、セカンダリプーリ60に伝達された内燃機関10からの出力トルクは、最終減速機90に伝達される。デフケース91に伝達された内燃機関10からの出力トルクは、デフ用ピニオン93,94およびサイドギヤ95,96を介してドライブシャフト106,107に伝達され、その端部に取り付けられた車輪108,109に伝達され、車輪108,109を回転させ、車両は前進する。
一方、車両に設けられた図示しないシフトポジション装置により、運転者が後進ポジションを選択した場合は、図示しないECUが、図示しない作動油供給制御装置から供給された作動油によりフォワードクラッチ42をOFF、リバースブレーキ43をONとし、前後進切換え機構40を制御する。これにより、切換用遊星歯車装置41の切換用キャリヤ47がトランスアクスルケース22に固定され、各切換用ピニオン45が自転のみを行うように切換用キャリヤ47に保持される。従って、切換用リングギヤ46がインプットシャフト38と同一方向に回転し、この切換用リングギヤ46と噛合っている各切換用ピニオン45もインプットシャフト38と同一方向に回転し、この各切換用ピニオン45と噛合っている切換用サンギヤ44がインプットシャフト38と逆方向に回転する。つまり、切換用サンギヤ44に連結されているプライマリシャフト51は、インプットシャフト38と逆方向に回転する。これにより、セカンダリプーリ60のセカンダリシャフト61、入力軸81、デフケース91、ドライブシャフト106,107などは、運転者が前進ポジションを選択した場合とは逆方向に回転し、車両が後進する。
また、図示しないECUは、車両の速度や運転者のアクセル開度などの所条件とECUの記憶部に記憶されているマップ(例えば、機関回転数とスロットル開度に基づく最適燃費曲線など)とに基づいて、内燃機関10の運転状態が最適となるようにベルト式無段変速機1−1の変速比を制御する。このベルト式無段変速機1−1の変速比の制御は、プライマリプーリ60の変速比制御手段である入力側油室55に図示しない作動油供給制御装置から供給される作動油の油圧を制御することで行われる。つまり、入力側可動シーブ53がプライマリシャフト51の軸線方向に移動し、入力側固定シーブ52とこの入力側可動シーブ53との間の間隔、すなわち入力側溝100aの幅を調整する。これにより、プライマリプーリ50におけるベルト100の接触半径が変化し、プライマリプーリ50の回転数とセカンダリプーリ60の回転数との比である変速比が無段階(連続的)に制御される。
一方、セカンダリプーリ60においては、ベルト挟圧力発生手段である出力側油室65に図示しない作動油供給制御装置から供給される作動油の油圧を制御することで、出力側固定シーブ62とこの出力側可動シーブ63とによりベルト100を挟み付けるベルト挟圧力が調整される。これにより、プライマリプーリ50とセカンダリプーリ60との間に巻き掛けられたベルト100の張力が制御される。
ここで、遊星歯車装置である減速機80は、相互に噛み合う減速用サンギヤ82、各減速用ピニオン83、減速用リングギヤ84がヘリカルギヤであるため、この減速機80にセカンダリプーリ60のセカンダリシャフト61を介して内燃機関10からの出力トルクが伝達されると、これら各ギヤにはスラスト力が発生する。内燃機関10からの出力トルクが変動、特に急激に変動すると、入力軸81に伝達されるスラスト力は変化する。このスラスト力が瞬間的に増加する際には、例えば図3の矢印Dに示すように、スラスト力が瞬間的に減速用サンギヤ82から入力軸81に伝達される。このスラスト力は、入力軸81の突出部81aを介して、緩衝手段である緩衝用油室70内の作動油に瞬間的に伝達される。
このとき、緩衝用油室70内の作動油の圧力が上記突出部81aを介して瞬間的に伝達されたスラスト力よりも小さいと、緩衝用油室70内の作動油の一部は、図3の矢印B4に示すように、セカンダリシャフト61の突出部61aと入力軸81の突出部81aとの間から油路106aに戻る。これにより、作動油に伝達されたスラスト力に応じて緩衝用油室70の容積が変化、すなわち入力軸81が矢印D方向にドライブシャフト106上を摺動し、この作動油に伝達されたスラスト力が緩衝される。作動油に伝達されたスラスト力が緩衝用油室70により緩衝されることで、セカンダリシャフト61の突出部61aに伝達されるスラスト力が低減される。つまり、減速機80において発生したスラスト力、すなわち入力軸81に伝達されたスラスト力が、セカンダリプーリ60のセカンダリシャフト61に伝達される際に、このスラスト力が緩衝手段である緩衝用油室70の作動油に伝達されることにより緩衝され、セカンダリシャフト61、すなわちセカンダリプーリ60に伝達されるスラスト力が低減される。
以上により、内燃機関10からの出力トルクの変動により、特に内燃機関10からの出力トルクの変動が急激に起こることで、入力軸81に伝達されるスラスト力が急激に変化しても、セカンダリシャフト61に伝達されたスラスト力は低減されるので、セカンダリシャフト61の軸線方向におけるプライマリシャフト51に対する急激な位置ずれを抑制することができる。従って、内燃機関10からの出力トルクの変動により、スラスト力が急激に増加しても、セカンダリシャフト61に伝達されるスラスト力は低減されるので、プライマリプーリ50とセカンダリプーリ60との軸線方向における相対位置のずれを抑制することができる。これにより、ベルト100がずれ、すなわち瞬間的に軸線方向に対して傾斜した状態で、ベルト100を介してプライマリプーリ50からセカンダリプーリ60に内燃機関10からの出力トルクが伝達されることを低減でき、耐久性が低下するなどの悪影響を抑制することができる。
なお、このスラスト力が瞬間的に減少する際には、図2の矢印B3に示すように、セカンダリシャフト61の突出部61aと入力軸81の突出部81aと間から油路106aの作動油が緩衝用油室70に供給される。これにより、作動油に伝達されたスラスト力に応じて緩衝用油室70の容積が変化、すなわち入力軸81が矢印D方向と反対方向にドライブシャフト106上を摺動するので、セカンダリシャフト61の軸線方向における位置は変化しない、あるいはほとんど変化しない。従って、プライマリプーリ50とセカンダリプーリ60との軸線方向における相対位置のずれを抑制することができる。
また、上記スラスト力が瞬間的に増加する際には、図3の矢印B4に示すように、緩衝用油室70内の作動油の一部が油路106aに戻るが、この油路106aに戻った作動油は、同図の矢印B2に示すように、セカンダリプーリ60の連通孔61bを介して出力側油路65に供給される。従って、セカンダリプーリ60の出力側可動シーブ63は、同図の矢印C方向への押圧力が増加し、内燃機関10の出力トルクが増加する際におけるセカンダリプーリ60の出力側ベルト挟圧力を増加させることができる。
また、緩衝手段である緩衝用油室79内には、同一の圧力の作動油が供給される。従って、セカンダリシャフト61はトランスアクスルハウジング21側に、減速機80の入力軸は、最終減速機90側に押圧された状態となり、セカンダリシャフト61の軸線方向におけるがたつきを抑制することができる。
図4は、実施例2にかかるベルト式無段変速機のスケルトン図である。図5は、実施例2にかかるベルト式無段変速機の要部断面図である。図6は、実施例2にかかるベルト式無段変速機の動作説明図である。図7−1は、トルクカムの構成例を示す図である。図7−2は、トルクカムの動作説明図である。図4に示すベルト式無段変速機1−2が、図1に示す燃料供給装置1−1と異なる点は、セカンダリプーリ60に伝達された内燃機関10からの出力トルクをセカンダリシャフト61ではなく中間部材66を介して減速機80の入力軸に伝達する点である。なお、図4に示すベルト式無断変速機1−2の基本的構成は、図1に示すベルト式無段変速機1−1の基本的構成と同様であるため、その説明は省略する。
セカンダリプーリ60は、図1および図2に示すように、ベルト挟圧力発生手段として、出力側油室65以外にトルクカム67を備える。このトルクカム67が主として出力側ベルト挟圧力を発生させ、出力側油室65はトルクカム67により発生した出力側ベルト挟圧力の不足分を発生させる。
トルクカム67は、図2および図7−1に示すように、セカンダリプーリ60の出力側可動シーブ63に環状に設けられた山谷状の第1係合部63cと、この第1係合部63cとセカンダリシャフト61の軸線方向において対向する後述する中間部材66に形成された第2係合部66cと、この第1係合部63cと第2係合部66cとの間に配置された円板形状の伝達部材68とにより構成されている。
中間部材66は、セカンダリシャフト61の軸線方向に固定された軸受け110と、その径方向に固定された軸受け111とにより、セカンダリシャフト61や出力側可動シーブ63に対してセカンダリシャフト61上で相対回転可能に支持されている。この中間部材66は、減速機80の入力軸81とスプライン勘合されている。つまり、セカンダリプーリ60に伝達された内燃機関10からの出力トルクは、この中間部材66を介して減速機80に伝達される。
中間部材66は、出力側油室65を構成する出力側隔壁としての機能を有する。つまり、実施例2にかかるベルト式無段変速機1−2における出力側油室65は、出力側可動シーブ63の背面63aと、中間部材66とにより構成されている。なお、この中間部材66には、出力側可動シーブ63側に突出する環状の突出部66aが形成されており、この突出部66aと背面63aの突出部63bとの間にシール手段、例えばOリングなどが設けられている。つまり、出力側油室65を構成する出力側可動シーブ63の背面63aと、中間部材66とは、シール手段によりシールされている。
この出力側油室65には、図示しない作動油供給制御装置から作動油が供給されるが、緩衝用油路70'を介して供給される。つまり、図5の矢印B3に示すように、油路106aに流入した作動油は、セカンダリシャフト61の突出部61aと入力軸81の突出部81aと間から緩衝用油路70に供給される。この緩衝用油路70に供給された作動油は、矢印B4に示すように、セカンダリシャフト61と中間部材66との間から出力側油室65に供給される。この供給された作動油の圧力により、矢印C方向への押圧力を発生することで、セカンダリプーリ60に出力側可動シーブ63と出力側固定シーブ62との間に巻き掛けられるベルト100に対するベルト挟圧力を発生させる。
また、中間部材66は、緩衝手段である緩衝用油室70の一部を構成する。つまり、緩衝用油室70は、セカンダリシャフト61の突出部61aと入力軸81の突出部81aと中間部材66とにより構成されている。この中間部材66には、減速機80側に突出する環状の突出部66bが形成されており、この突出部66bと入力軸81の突出部81abとの間にシール手段、例えばOリングなどが設けられている。
ここで、トルクカム67の動作について説明する。プライマリプーリ50に内燃機関10からの出力トルクが伝達され、このプライマリプーリ50が回転すると、ベルト100を介してセカンダリプーリ60が回転する。このとき、セカンダリプーリ60の出力側可動シーブ63は、この出力側固定シーブ62、セカンダリシャフト61、軸受110ともに回転するため、この出力側可動シーブ63と中間部材66との間に相対回転が発生する。そして、図7−1に示すように、第1係合部63cと第2係合部66cとが接近した状態から、伝達部材68により、図7−2に示すように第1係合部63cと第2係合部66cとが離隔した状態に変化する。これにより、トルクカム67は、セカンダリプーリ60にベルト100に対するベルト挟圧力を発生する。
次に、実施例2にかかるベルト式無段変速機1−1の動作について説明する。なお、図4に示すベルト式無断変速機1−2の基本的動作は、図1に示すベルト式無段変速機1−1の基本的動作と同様であるため、その説明は省略する。
遊星歯車装置である減速機80において発生したスラスト力が瞬間的に増加する際には、例えば図5の矢印Dに示すように、スラスト力が瞬間的に減速用サンギヤ82から入力軸81に伝達され、この入力軸81の突出部81aを介して、緩衝手段である緩衝用油室70内の作動油に瞬間的に伝達される。このとき、緩衝用油室70内の作動油の圧力が上記突出部81aを介して瞬間的に伝達されたスラスト力よりも小さいと、緩衝用油室70内の作動油の一部は、図6の矢印B5に示すように、セカンダリシャフト61の突出部61aと入力軸81の突出部81aと間から油路106aに戻る。これにより、作動油に伝達されたスラスト力に応じて緩衝用油室70の容積が変化、すなわち入力軸81が矢印D方向にドライブシャフト106上を摺動し、この作動油に伝達されたスラスト力が緩衝される。
作動油に伝達されたスラスト力が緩衝用油室70により緩衝されることで、セカンダリシャフト61の突出部61aおよび中間部材66に伝達されるスラスト力が低減される。つまり、減速機80において発生したスラスト力、すなわち入力軸81に伝達されたスラスト力が、セカンダリプーリ60のセカンダリシャフト61および中間部材に伝達される際に、このスラスト力が緩衝手段である緩衝用油室70の作動油に伝達されることにより緩衝され、セカンダリシャフト61および中間部材66、すなわちセカンダリプーリ60に伝達されるスラスト力が低減される。
以上により、内燃機関10からの出力トルクの変動により、特に内燃機関10からの出力トルクの変動が急激に起こることで、入力軸81に伝達されるスラスト力が急激に変化しても、セカンダリシャフト61および中間部材66に伝達されたスラスト力は低減されるので、セカンダリシャフト61の軸線方向におけるプライマリシャフト51に対する急激な位置ずれを抑制することができる。従って、内燃機関10からの出力トルクの変動により、スラスト力が急激に増加しても、セカンダシャフト61および中間部材66に伝達されるスラスト力は低減されるので、プライマリプーリ50とセカンダリプーリ60との軸線方向における相対位置のずれを抑制することができる。これにより、ベルト100がずれ、すなわち瞬間的に軸線方向に対して傾斜した状態で、ベルト100を介してプライマリプーリ50からセカンダリプーリ60に内燃機関10からの出力トルクが伝達されることを低減でき、耐久性が低下するなどの悪影響を抑制することができる。
また、上記中間部材66をセカンダリシャフト61や出力側可動シーブ63に対してセカンダリシャフト61上で相対回転可能に支持する軸受110,111は、緩衝用油路70に供給された作動油が出力側油室65に供給される際に潤滑される。従って、上記軸受け110,111を潤滑するための新たな油路を設ける必要がなく、ベルト式無段変速機1−2の大型化を抑制することができ、簡単な構成とすることができる。
また、上記実施例2にかかる緩衝手段である緩衝用油室70は、セカンダリシャフト61の突出部61aと入力軸81の突出部81b間に形成される空間部のみならず、セカンダリシャフト61の突出部61aと中間部材66との間に形成される空間部を有する。つまり、緩衝用油室70の最大容量が大きいので、作動油に伝達されたスラスト力をさらに緩衝することができ、セカンダリシャフト61および中間部材66に伝達されるスラスト力をさらに低減することができる。これにより、プライマリプーリ50とセカンダリプーリ60との軸線方向における相対位置のずれをさらに抑制することができる。
また、上記実施例2にかかる緩衝手段である緩衝用油室70は、上述のように、最大容量を大きく、作動油に伝達されたスラスト力をさらに緩衝することができるので、内燃機関10からの出力トルクが伝達された際に発生するスラスト力が増加する径の小さいヘリカルギヤを減速機80の各ギヤに用いることができる。これにより、減速機80の径方向の小型化がはかれ、ベルト式無段変速機1−2の大型化をさらに抑制することができる。
図8は、実施例2にかかるベルト式無段変速機の他の要部断面図である。図5に示すベルト式無段変速機1−2では、セカンダリシャフト61を回転可能に支持する一方の軸受104、すなわち中間部材66の径方向外方側で勘合する軸受104は図示しない外輪、転動体、内輪とにより構成されているが、図8に示すように、外輪104a、転動体104bと中間部材66とにより構成しても良い。つまり、軸受104の内輪として、中間部材66を用い、転動体104bと中間部材66の外周とにより、内輪側転動部を形成しても良い。これにより、図8に示すセカンダリシャフト61を回転可能に支持する一方の軸受104の径方向における幅h2が、図5に示すセカンダリシャフト61を回転可能に支持する一方の軸受104の径方向における幅h1よりも狭くなり、ベルト式無段変速機1−2の大型化を抑制することができる。
なお、上記実施例1,2においては、入力側ベルト挟圧力発生手段として入力側油室55、出力側挟圧力発生手段として出力側油室65およびトルクカム67を用いたがこれに限定されるものではなく、例えばモータなど電動機を単独であるいは併用して用いても良い。
また、上記実施1,2においては、緩衝手段として、減速機80の入力軸81の摺動に応じて容積が変化する緩衝用油室70を用いたがこれに限定されるものではない。例えば、セカンダリプーリ60と減速機80との間であるセカンダリシャフト61と入力軸81との間にバネ、ゴム、ポリウレタンエラストマなどの弾性体を設けても良い。
以上のように、この発明にかかるベルト式無段変速機は、出力側プーリの出力側プーリ軸と同一の軸線を中心に遊星歯車装置が配置されるベルト式無段変速機に有用であり、特に、入力軸側プーリと出力側プーリとの軸線方向における相対位置のずれを抑制するのに適している。
実施例1にかかるベルト式無段変速機のスケルトン図である。 実施例1にかかるベルト式無段変速機の要部断面図である。 実施例1にかかるベルト式無段変速機の動作説明図である。 実施例2にかかるベルト式無段変速機のスケルトン図である。 実施例2にかかるベルト式無段変速機の要部断面図である。 実施例2にかかるベルト式無段変速機の動作説明図である。 トルクカムの構成例を示す図である。 トルクカムの動作説明図である。 実施例2にかかるベルト式無段変速機の他の要部断面図である。
符号の説明
1−1,2 ベルト式無段変速機
10 内燃機関(駆動源)
20 トランスアクスル
30 トルクコンバータ
40 前後進切換機構
50 プライマリプーリ(入力側プーリ)
51 プライマリシャフト(入力側プーリ軸)
52 入力側固定シーブ
53 入力側可動シーブ
54 入力側隔壁
55 入力側油室(変速比制御手段)
60 セカンダリプーリ(出力側プーリ)
61 セカンダリシャフト(出力側プーリ軸)
61a 突出部
62 出力側固定シーブ
63 出力側可動シーブ
64 出力側隔壁
65 出力側油室(ベルト挟圧力発生手段)
70 緩衝用油室(緩衝手段)
80 減速機(遊星歯車装置)
81 入力軸
81a 突出部
82 減速用サンギヤ
83 減速用ピニオン
84 減速用リングギヤ
85 減速用キャリヤ
90 最終減速機(差動歯車装置)
100 ベルト
100a 入力側溝
100b 出力側溝

Claims (4)

  1. 駆動源からの駆動力が伝達される入力側プーリ軸と、当該入力側プーリ軸上を軸線方向に摺動する入力側可動シーブと、当該入力側可動シーブに当該軸線方向に対向するとともに当該入力側可動シーブとの間で入力側溝を形成する入力側固定シーブと、からなる入力側プーリと、
    前記入力側プーリ軸と平行に配置される出力側プーリ軸と、当該出力側プーリ軸上を軸線方向に摺動する出力側可動シーブと、当該出力側可動シーブに当該軸線方向に対向するとともに当該出力側可動シーブとの間で出力側溝を形成する出力側固定シーブと、からなる出力側プーリと、
    前記入力側溝と前記出力側溝との間に巻き掛けられるベルトと、
    前記出力側プーリ軸と同一の軸線を中心に配置される差動歯車装置に前記出力側プーリから伝達された前記駆動力を伝達する遊星歯車装置と、
    前記出力側プーリと前記遊星歯車装置との間に設けられる緩衝手段と、
    を備えることを特徴とするベルト式無段変速機。
  2. 前記遊星歯車装置は、前記出力側プーリから伝達される前記駆動力が伝達され、かつ前記出力側プーリ軸の軸線上を軸線方向に摺動可能な入力軸を備え、
    前記緩衝手段は、前記出力側プーリ軸と前記入力軸との間に設けら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。
  3. 前記緩衝手段は、前記入力軸の摺動に応じて容積が変化する緩衝用油室であることを特徴とする請求項2に記載のベルト式無段変速機。
  4. 前記遊星歯車装置は、相互に噛み合う複数のヘリカルギヤにより構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のベルト式無段変速機。
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