JP2006132549A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】スナップリングを排除して部品点数および組付工数を削減し、トルク伝達性能に優れたローラスプライン部を備えた無段変速機を提供する。
【解決手段】固定シーブ１１ａがプーリ軸１０に一体形成され、可動シーブ１１ｂがプーリ軸１０にローラスプライン部１３を介して軸方向に移動自在にかつ一体回転可能に支持される。ローラスプライン部１３は、プーリ軸１０の外周面に形成された軸方向のスプライン溝１３ａと、可動シーブ１１ｂの内周面に形成された軸方向のスプライン溝１３ｂと、両スプライン溝の間に摺動自在に配置されたローラ１４とで構成される。スプライン溝１３ａはフライスカッタにより加工されたものであり、スプライン溝１３ａの終端部に、スプライン溝の終端部のＲ面１３ｃを除去する幅の直交溝１３ｄを形成する。ローラ１４の軸方向位置を、プーリ軸１０に取り付けられた規制部材１２ｂと、直交溝１３ｄの端面とで規制する。
【選択図】 図４

Description

本発明は無段変速機、特に可動シーブを固定シーブに対して軸方向に摺動自在にかつ一体回転可能に支持するローラスプライン部の構造に関するものである。

一般に、ベルト式無段変速機のプーリは、固定シーブがプーリ軸に一体形成または固定され、可動シーブがプーリ軸に軸方向に摺動自在にかつ一体回転可能に支持された構造となっている。このように可動シーブをプーリ軸に対して軸方向に摺動自在に、かつ一体回転可能に支持するため、ボールスプラインが使用されている。しかし、ボールスプラインの場合、プーリ軸および可動シーブに設けられたスプライン溝とボールとの接触が点接触であるため、トルク伝達上不利であるという問題がある。

そこで、特許文献１に記載のように、ローラスプラインを用いた無段変速機が提案されている。この無段変速機では、図９に示すように、固定シーブ１００と一体構造のプーリ軸１０１の外周面にスプライン溝１０２を形成し、プーリ軸１０１上に摺動自在に支持された可動シーブ１０３の内周面にもスプライン溝１０４を形成し、両スプライン溝１０２，１０４の間にローラ１０５を配置してある。ローラ１０５を用いた場合には、ローラ１０５とスプライン溝１０２，１０４との接触が線接触となるので、ボールを用いた場合に比べてトルク伝達性能が向上する。

ところで、上記構造の無段変速機の場合、ローラ１０５の軸方向移動を規制するため、可動シーブ１０３の内周面に一対のスナップリング１０６，１０７が装着されている。軸方向外側のスナップリング１０６はローラ１０５が外部へ抜けるのを防止するためであり、軸方向内側のスナップリング１０７はローラ１０５がスプライン溝１０２のＲ面１０２ａに乗り上げるのを防止するためである。すなわち、プーリ軸１０１のスプライン溝１０２は一般にフライスカッタによる切削加工により形成されるが、スプライン溝１０２の終端部の溝底にはカッタの円弧に沿ったＲ面１０２ａが必然的に形成される。このようなＲ面１０２ａにローラ１０５が乗り上げると、軸方向の移動が阻害されるため、ローラ１０５の乗り上げを軸方向内側のスナップリング１０７で規制している。

しかしながら、上記のような２本のスナップリング１０６，１０７を可動シーブ１０３の内周に配設すると、部品点数が増えるだけでなく、組付工数の増加を招くことになる。しかも、軸方向外側のスナップリング１０６を装着する部位に不要な軸方向スペースＳが存在するため、スペース効率が悪くなり、軸方向寸法の増加を招く結果となる。
さらに、２個のスナップリング１０６，１０７の間にローラ１０５が配置されるので、ローラ１０５の軸方向寸法が制約され、トルク伝達の面で不利であるという欠点がある。可動シーブ１０３の軸方向寸法を長くすれば、ローラ１０５の軸長を長くできるが、これではプーリ、ひいては無段変速機の軸方向寸法の増大を招く結果となる。
特開２００１−３０８０１号公報

そこで、本発明の目的は、スナップリングを排除して部品点数および組付工数を削減するとともに、トルク伝達性能に優れたローラスプライン部を備えた無段変速機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、固定シーブがプーリ軸に一体形成あるいは固定されるとともに、可動シーブがプーリ軸にローラスプライン部を介して軸方向に移動自在にかつ一体回転可能に支持されたプーリを備え、上記ローラスプライン部は、上記プーリ軸の外周面に形成された軸方向のスプライン溝と、上記可動シーブの内周面に形成された軸方向のスプライン溝と、両スプライン溝の間に摺動自在に配置されたローラとで構成された無段変速機において、上記プーリ軸に形成されたスプライン溝はその終端部にＲ面が残るように加工されたものであり、上記スプライン溝の終端部に、このスプライン溝と直交し、かつスプライン溝の終端部に残るＲ面を除去する幅の直交溝が形成され、上記ローラの軸方向位置は、上記プーリ軸に取り付けられ、上記可動シーブの反固定シーブ側への移動を規制する規制部材と、上記直交溝の端面とで規制されていることを特徴とする無段変速機を提供する。

本発明では、第１に、プーリ軸のスプライン溝の加工時にスプライン溝の終端部に必然的に残るＲ面へのローラの乗り上げを防止するため、スプライン溝の終端部にスプライン溝と直交する溝を加工し、Ｒ面を除去している。直交溝の幅はＲ面を除去できる幅である。スプライン溝の加工方法としては、例えばフライスカッタと呼ばれる円盤状カッタで加工してもよいし、ボールエンドミルで加工してもよい。いずれの場合も、スプライン溝の終端に工具の曲面に沿ったＲ面が残る。
第２に、ローラの軸方向位置を規制するため、一端側はプーリ軸に取り付けられた規制部材で規制し、他端側は直交溝の端面で規制している。規制部材は可動シーブの反固定シーブ側への移動を規制する部材であり、可動シーブの背面側に設けられる油圧サーボのシリンダでもよいし、ピストンでもよい。
このように構成することで、従来のような２個のスナップリングを可動シーブの内周面に取り付ける必要がなく、部品点数の削減、組付工数の削減を実現できる。また、ローラの軸方向位置をプーリ軸に取り付けられた規制部材と直交溝の端面とで規制しているので、ローラの収納位置をスプライン溝の奥側（固定シーブ側）へ延長できる。そのため、プーリの軸方向寸法を増大させずにローラの軸長を長くでき、トルク伝達性能が向上するとともに、ローラ抜けに対しても有利である。

請求項２のように、可動シーブが固定シーブ側へ最大限移動した状態で、ローラの重心が可動シーブ内に位置するように、可動シーブから露出するローラの部位に軽量部を形成しておくのがよい。
ローラの軸長を、規制部材の取付位置から直交溝の端面までの軸方向距離に近く設定すれば、ローラの軸方向の動きを規制でき、可動シーブの軸方向の動きが円滑になる。ただし、可動シーブが固定シーブ側へ最大限移動した状態では、ローラの一部が可動シーブから露出するため、回転に伴う遠心力によってローラがスプライン溝に対して傾く可能性がある。
このような傾きを防止するため、可動シーブから露出するローラの部位に軽量部を形成しておけば、ローラの軸心が可動シーブ内に常に位置しているため、ローラの傾きを防止できる。

以上のように、本発明によれば、プーリ軸に形成されるスプライン溝の終端部にスプライン溝と直交する溝を加工し、Ｒ面を除去したため、Ｒ面へのローラの乗り上げを防止できる。また、プーリ軸に取り付けられた規制部材と直交溝の端面とでローラの軸方向位置を規制するため、スナップリングが不要になり、部品点数の削減、組付工数の削減を実現できる。さらに、ローラの軸方向位置をプーリ軸に取り付けられた規制部材と直交溝の端面とで規制しているので、ローラの軸長を長くでき、可動シーブとプーリ軸との間のトルク伝達性能が向上するとともに、ローラ抜けを確実に防止できる。

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３は本発明にかかる無段変速機の一例を示す。
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によりトルクコンバータ２を介して駆動される入力軸３、入力軸３の回転を正逆切り替えて駆動軸１０に伝達する前後進切替装置４、駆動プーリ１１と従動プーリ２１と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５とからなる無段変速装置Ａ、従動軸２０の動力を出力軸３２に伝達するデファレンシャル装置３０などで構成されている。入力軸３と駆動軸１０とは同一軸線上に配置され、従動軸２０とデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機は全体として３軸構成とされている。
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、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。

無段変速機を構成する各部品は変速機ケース５の中に収容されている。トルクコンバータ２と前後進切替装置４との間には、オイルポンプ６が配置されている。このオイルポンプは、図３に示すように、変速機ケース５に固定されたオイルポンプボデー７と、オイルポンプボデー７に対して固定されたオイルポンプカバー８と、オイルポンプボデー７とオイルポンプカバー８との間に収容されたポンプギヤ９とで構成されている。ポンプギヤ９はトルクコンバータ２のポンプインペラ２ａにより駆動される。なお、トルクコンバータ２のタービンランナ２ｂは入力軸３に連結されている。

前後進切替装置４は、図３に示すように、遊星歯車機構４０と前進用ブレーキ５０と後進用クラッチ５１とで構成され、遊星歯車機構４０のサンギヤ４１が入力部材である入力軸３に連結され、リングギヤ４２が出力部材である駆動軸１０に連結されている。遊星歯車機構４０はシングルピニオン方式であり、前進用ブレーキ５０はピニオンギヤ４３を支えるキャリア４４と変速機ケース５との間に設けられ、後進用クラッチ５１はキャリア４４とサンギヤ４１との間に設けられている。後進用クラッチ５１を解放して前進用ブレーキ５０を締結すると、入力軸３の回転が逆転され、かつ減速されて駆動軸１０へ伝えられる。逆に、前進用ブレーキ５０を解放して後進用クラッチ５１を締結すると、遊星歯車機構４０のキャリア４４とサンギヤ４１とが一体に回転するので、入力軸３と駆動軸１０とが直結される。

前後進切替装置４の構造について具体的に説明する。キャリア４４には、前進用ブレーキ５０のクラッチハブと後進用クラッチ５１のクラッチドラムとを兼ねる円筒部４４ａが設けられており、この円筒部４４ａがエンジン側へ突出している。円筒部４４ａの外周には前進用ブレーキ５０のブレーキディスク５０ａが配置され、円筒部４４ａの内周には後進用クラッチ５１のクラッチディスク５１ａが配置されている。ここで、ブレーキディスク５０とは摩擦ディスクとプレート部材の両方を含むものであり、クラッチディスク５１ａとは摩擦ディスクとプレート部材の両方を含むものである。前進用ブレーキ５０のピストン５０ｂは、変速機ケース５に形成された油圧室５０ｃに供給される油圧により作動され、ピストン５０ｂによってブレーキディスク５０ａは締結される。ピストン５０ｂの圧力によって押されたブレーキディスク５０ａの端部を支える反力部材として、静止部材であるオイルポンプカバー８から円筒状のシリンダ部８ａが一体に突設されている。

サンギヤ４１のエンジン側側部には、後進用クラッチ５１のクラッチハブとなる円筒部４１ａが一体に突設されており、この円筒部４１ａの外周に後進用クラッチ５１のクラッチディスク５１ａが支持されている。オイルポンプカバー８の前後進切替装置４に面する側面には凹型の油圧室５１ｂが形成され、この油圧室５１ｂに供給される油圧によりピストン５１ｃが作動され、後進用クラッチ５１は締結される。ピストン５１ｃは断面コ字形に形成されており、クラッチディスク５１ａと対面するピストン５１ｃの側面には、相対回転を許容するスラストベアリング５２が配置されている。そのため、ピストン５１ｃの軸方向圧力はクラッチディスク５１ａに効果的に伝達され、かつピストン５１ｃが後進用クラッチ５１のクラッチディスク５１ａと連れ回りするのが防止される。なお、クラッチディスク５１ａの背後にはキャリア４４が配置されているため、ピストン５１ｃの圧力によって押されたクラッチディスク５１ａの端部をキャリア４４の端面で支えることができる。

無段変速装置Ａの駆動プーリ１１は、駆動軸（プーリ軸）１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上にローラスプライン部１３を介して軸方向移動自在に、かつ一体回転可能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油圧サーボ１２とを備えている。ローラスプライン部１３については、後で詳しく説明する。可動シーブ１１ｂの外周部には、背面側へ延びるピストン部１２ａが一体に形成され、このピストン部１２ａの外周部が駆動軸１０に固定されたシリンダ１２ｂの内周部に摺接している。可動シーブ１１ｂとシリンダ１２ｂとの間に油圧サーボ１２の作動油室１２ｃが形成され、この作動油室１２ｃへの油圧を制御することにより、変速制御が実施される。

従動プーリ２１は、従動軸（プーリ軸）２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上にローラスプライン部２３を介して軸方向移動自在に、かつ一体回転可能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油圧サーボ２２とを備えている。このローラスプライン部２３の構造は、駆動プーリ１１のローラスプライン部１３と同様である。可動シーブ２１ｂの外周部には、背面側へ延びるシリンダ部２２ａが一体に形成され、このシリンダ部２２ａの内周部に従動軸２０に固定されたピストン２２ｂが摺接している。可動シーブ２１ｂとピストン２２ｂとの間に油圧サーボ２２の作動油室２２ｃが形成され、この作動油室２２ｃの油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。なお、作動油室２２ｃには初期推力を与えるスプリング２４が配置されている。

従動軸２０の一端部はエンジン側に向かって延び、この一端部に出力ギヤ２７ａが固定されている。出力ギヤ２７ａはデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びる出力軸３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

ここで、ローラスプライン部１３の構造について、図４〜図７を参照しながら詳しく説明する。
図４に示すように、駆動軸１０の外周面には軸方向のスプライン溝１３ａが形成され、このスプライン溝１３ａと対向する可動シーブ１１ｂの内周面にも軸方向のスプライン溝１３ｂが形成され、両スプライン溝１３ａ，１３ｂの間にローラ１４が摺動自在に配置されている。スプライン溝１３ａ，１３ｂおよびローラ１４は周方向に適数個（例えば３個）配置されている。駆動軸１０に形成されたスプライン溝１３ａはフライスカッタにより加工されたものであり、図４に二点鎖線で示すように、加工時はスプライン溝１３ａの終端部にＲ面１３ｃが残る。なお、スプライン溝１３ａの加工はフライスカッタを用いる場合に限らず、ボールエンドミルと呼ばれる棒状カッタを使用してもよい。ボールエンドミルを使用した場合は、スプライン溝１３ａの終端部に球面状のＲ面が残る。スプライン溝１３ａの終端部には、このスプライン溝１３ａと直交し、かつＲ面１３ｃを除去する幅の直交溝１３ｄが形成されている。この直交溝１３ｄは、図６に示すようにフライスカッタにより部分的に形成されたＲ溝に限るものではなく、駆動軸１０の全周に形成された周溝でもよい。このようにスプライン溝１３ａのＲ面１３ｃが除去されているため、ローラ１４がＲ面１３ｃへ乗り上げるのが防止される。

ローラ１４の軸方向位置は、駆動軸１０に固定されたシリンダ１２ｂの内周部（ワッシャ１６）と、直交溝１３ｄの端面とで規制される。ローラ１４の軸長はスプライン溝１３ａの長さとほぼ同長に設定されているため、可動シーブ１１ｂが軸方向に移動した時、ローラ１４は殆ど移動することがない。シリンダ１２ｂの内側にはワッシャ１６が配置され、ローラ１４はワッシャ１６に当接して軸方向移動が規制される。シリンダ１２ｂは、駆動軸１０の一端部を変速機ケース５に対して回転自在に支持するベアリング１７の内側レース１７ａとともに、ロックナット１８により駆動軸１０に締結されている。

この実施例のローラ１４は、図７に示すように、中央部に大径部１４ａを持ち、一端側に小径部１４ｂを持ち、他端側に大径部１４ａより小径で小径部１４ｂより大径な中径部１４ｃを持つ構造となっている。大径部１４ａは可動シーブ１１ｂのスプライン溝１３ａの内面に当接して可動シーブ１１ｂを回転方向に支える役割を果たす。中径部１４ｃは必要に応じて設けられるが、ここでは直交溝１３ｄと対応する部分に形成される。小径部１４ｂはローラ１４の一端側を軽量化し、ローラ１４の重心位置をできるだけスプライン溝１３ｂの奥側とするためのものである。図５に示すように可動シーブ１１ｂが固定シーブ１１ａ側へ移動したとき、ローラ１４の一部が外部に露出し、回転に伴う遠心力でローラ１４が傾く可能性があるが、ローラ１４の外部に露出した部分は小径部１４ｂのために軽量であり、ローラ１４の重心位置が常に可動シーブ１１ｂ内に位置しているため、遠心力が作用してもローラ１４の傾きを防止できる。
なお、小径部１４ｂに代えて、図８に示すように、ローラ１４’の一端部に中空穴１４ｄを形成しても同様の効果を発揮できる。
さらに、中径部１４ｃを省略して大径部１４ａとしても良い。

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、可動シーブの反固定シーブ側への移動を規制し、かつローラの軸方向移動を規制する規制部材として、駆動軸１０に固定されたシリンダ１２ｂあるいは従動軸２０に固定されたピストン２２ｂを用いたが、可動シーブの後方への動きを規制するためプーリ軸に固定された部品であれば、いかなる部品でも規制部材とすることができる。
また、上記実施例では、ローラ１４の一端部に軽量部として小径部１４ｂまたは穴１４ｄを設けたが、可動シーブが固定シーブ側へ最大限移動した状態でローラが傾かない寸法に設定されておれば、ローラを全長に亘って一定の外径を持つ円柱形部品としてもよい。

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スケルトン図である。 図１に示す無段変速機の前後進切替装置の詳細断面図である。 駆動プーリのＬｏｗ時の拡大断面図である。 駆動プーリのＨｉｇｈ時の拡大断面図である。 図４のVI−VI線断面図である。 ローラの一例の側面図である。 ローラの他の例の側面図である。 従来のプーリのローラスプライン部の断面図である。

符号の説明

３ 入力軸
４ 前後進切替装置
１１ 駆動プーリ
１１ａ 固定シーブ
１１ｂ 可動シーブ
１２ｂ シリンダ（規制部材）
１３ ローラスプライン部
１３ａ スプライン溝
１３ｂ スプライン溝
１３ｃ Ｒ面
１３ｄ 直交溝
１４ ローラ
１５ ベルト
２１ 従動プーリ
２３ ローラスプライン部
３０ デファレンシャル装置
３２ 出力軸

Claims (2)

1. 固定シーブがプーリ軸に一体形成あるいは固定されるとともに、可動シーブがプーリ軸にローラスプライン部を介して軸方向に移動自在にかつ一体回転可能に支持されたプーリを備え、
   上記ローラスプライン部は、上記プーリ軸の外周面に形成された軸方向のスプライン溝と、上記可動シーブの内周面に形成された軸方向のスプライン溝と、両スプライン溝の間に摺動自在に配置されたローラとで構成された無段変速機において、
   上記プーリ軸に形成されたスプライン溝はその終端部にＲ面が残るように加工されたものであり、
   上記スプライン溝の終端部に、このスプライン溝と直交し、かつスプライン溝の終端部に残るＲ面を除去する幅の直交溝が形成され、
   上記ローラの軸方向位置は、上記プーリ軸に取り付けられ、上記可動シーブの反固定シーブ側への移動を規制する規制部材と、上記直交溝の端面とで規制されていることを特徴とする無段変速機。
2. 上記可動シーブが固定シーブ側へ最大限移動した状態で、上記ローラの重心が可動シーブ内に位置するように、可動シーブから露出する上記ローラの部位に軽量部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。

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