JP2006292145A - ベルト式無段変速機のプーリ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費の悪化を抑制しながら変速比指令に対する応答性を向上させる。
【解決手段】
本発明の無段変速機のプーリ駆動装置は、可動円錐板(3)に互いに逆向きに螺刻される第１及び第２の螺旋溝(4,5)に螺合する第１及び第２の回転体(7,8)と、第１及び第２の回転体(7,8)の回転を制動する制動手段(11,12,13、19)とを備え、第１又は第２の回転体(7,8)の回転を制動することで可動円錐板との間に生じる回転速度差によって可動円錐板(3)を一方の軸方向に駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト式無段変速機のプーリ駆動装置に関するものである。

特許文献１に示されているように、入力軸に連結されるプライマリプーリと出力軸に連結されるセカンダリプーリとの間にベルトを掛け回し、各プーリのシリンダに供給する油圧を変化させることでベルトとプーリとの接触半径を変化させて変速比を切り替えるベルト式無段変速機が知られている。
特開２００２−２９５６１３公報

しかし、各プーリのシリンダに供給する油圧はオイルポンプによって発生させており、車両の駆動力源であるエンジンやモータのトルクがオイルポンプを駆動させるトルク分だけ余分に必要となるので燃費が悪化する。

また、変速比指令に対する油圧供給及び油圧変化の応答遅れによって変速速度に遅れを生じる。

本発明は、燃費の悪化を抑制しながら変速比指令に対する応答性を向上させることを目的とする。

本発明のベルト式無段変速機は、可動円錐板の背面に螺刻される第１の螺旋溝と、第１の螺旋溝に螺合して可動円錐板と共に回転する、軸方向の変位を拘束された第１の回転体と、第１の回転体の回転を制動する第１の制動手段と、可動円錐板の背面において第１の螺旋溝とは逆向きに螺刻される第２の螺旋溝と、第２の螺旋溝に螺合して可動円錐板と共に回転する、軸方向の変位を拘束された第２の回転体と、第２の回転体の回転を制動する第２の制動手段とを備えて、第１の回転体の回転を第１の制動手段によって制動することで可動円錐板と第１の回転体との間に生じる回転速度差によって可動円錐板を一方の軸方向に駆動し、第２の回転体の回転を第２の制動手段によって制動することで可動円錐板と第２の回転体との間に生じる回転速度差によって可動円錐板を他方の軸方向に駆動する。

本発明によれば可動円錐板を軸方向に変位させる駆動力を、可動円錐板と、可動円錐板に螺刻された螺旋溝に螺合される回転体と、の間に生じる回転速度差によって発生させるので、可動円錐板を油圧によって制御するより応答遅れを小さくすることができ、変速比指令に対する応答性を向上させることができる。また、可動円錐板を駆動するのに油圧を必要としないので、その分オイルポンプの容量を縮小させて燃費を向上させることができる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態におけるベルト式無段変速機のプーリ駆動装置の断面構成図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図１は入力側プーリの駆動装置のみを示しているが、出力側プーリの駆動装置も同様に構成される。

入力軸１は例えばエンジンなどの駆動力源に接続されており、駆動力源の駆動力を無段変速機に入力する。固定円錐板２は入力軸１の駆動力源と反対側の端部付近に固着され、入力軸１と一体的に回転する。入力軸１及び固定円錐板２は軸方向の変位が拘束される。

可動円錐板３は、固定円錐板２と対向するように入力軸１にボールスプラインで結合され、入力軸上を摺動することでプーリ幅を変化させる。可動円錐板３はその背面であって入力軸１を中心として互いに径の異なる位置に２つのねじ部４、５（第１の螺旋溝、第２の螺旋溝）を有する。２つのねじ部４、５の溝６、１８は互いに逆向きに刻まれている。また、ねじ部４、５の溝６、１８のピッチは溝６、１８の傾角が可動円錐板３の軸に対して略４５度となるように設定される。

回転体７（第１の回転体）は、ねじ部４より少しだけ大径の円筒部材であり、その一部は回転体７と同心の環状に形成される導電性部材１１（第１の制動手段）によって構成される。回転体７の内周面の一端には可動円錐板３のねじ部４に対応する溝１６が形成され、ねじ部４に螺合される。溝１６のピッチはねじ部４の溝６と同様に傾角が可動円錐板３の軸に対して略４５度となるように設定される。回転体７の他端はハウジング９との間に介装されるボールベアリング１０によって支持される。これにより、回転体７は軸方向及び径方向の変位を拘束される。

回転体８（第２の回転体）は、ねじ部５より少しだけ大径の円筒部材であり、その一部は回転体８と同心の環状に形成される導電性部材１９（第２の制動手段）によって構成される。回転体８の内周面の一端には可動円錐板３のねじ部５に対応する溝１７が形成され、ねじ部５に螺合される。溝１７のピッチはねじ部５の溝１８と同様に傾角が可動円錐板３の軸に対して略４５度となるように設定される。回転体８の他端はハウジング９との間に介装されるボールベアリング２０によって支持される。これにより、回転体８は軸方向及び径方向の変位を拘束される。

電磁コイル１２（第１の制動手段）は、ハウジング９の内部であって回転体７の導電性部材１１と対向する位置に、導電性部材１１と同心の環状に複数個設けられる。また、電磁コイル１２はコイルの軸線が導電性部材１１を貫通する向きに配置される。

電磁コイル１３（第２の制動手段）は、図２に示すようにハウジング９の内部であって回転体８の導電性部材１９と対向する位置に、導電性部材１９と同心の環状に導電性部材１９を囲んで複数個設けられる。また、電磁コイル１３はコイルの軸線が導電性部材１９を貫通する向きに配置される。

スチールベルト１４は固定円錐板２及び可動円錐板３によって構成される入力側の可変プーリ１５と、これと同様の構成を持つ図示しない出力側の可変プーリとの間に掛け回される。

以下、本実施形態のベルト式無段変速機の作用について説明する。エンジンなどの駆動力源の駆動力が入力軸１によって入力されると、固定円錐板２及び可動円錐板３が回転する。これにより、スチールベルト１４が回転して図示しないセカンダリプーリに駆動力が伝達される。

可動円錐板３のねじ部４に螺合される回転体７、８は可動円錐板３の回転によって連れ回されて回転する。このとき、可動円錐板３及び回転体７、８の回転速度は全て同一である。

その後、変速比をシフトアップ側へ変速する変速指令が出されると外側の電磁コイル１２に通電して磁束を発生させる。磁束は電磁コイル１２の軸方向に発せられ、また導電性部材１１は磁束を直角方向に横切るように回転しているので、導電性部材１１の内部に磁束の変化によって渦電流が発生する。この渦電流によって磁界が発生することで導電性部材１１に回転抵抗が生じて回転体７の回転が制動される。

これにより、回転体７の回転速度が低下して回転体７と可動円錐板３との間に回転速度差を生じるので、回転体７は可動円錐板３に対して相対的にねじの開放方向に回転する。ここでいう開放方向とは可動円錐板３と回転体７とが互いに離れる方向である。回転体７はベアリング１０によって軸方向の変位を拘束されているので、可動円錐板３が回転しながら軸方向であって固定円錐板側へ駆動される。これにより固定円錐板２と可動円錐板３との間の幅が狭くなり、スチールベルト１４とプーリ２、３との接触半径が大きくなるので変速比は小さくなる。

またこのとき、回転体８は可動円錐板３に連れ回されて回転しながら可動円錐板３によって軸方向の固定円錐板側に推力を受ける。回転体８は可動円錐板３から推力を受けることでそれぞれのねじ山の溝１７、１８が互いに摺接しながら、回転体８の回転速度が可動円錐板３より高くなるように回転方向に推力を受ける。これにより、回転体８の回転速度が上昇して回転体８と可動円錐板３との間に回転速度差を生じるので、回転体８は可動円錐板３に対して相対的にねじの開放方向に回転することになる。よって、可動円錐板３の固定円錐板方向への変位が拘束されることはない。

可動円錐板３が固定円錐板側に駆動されて所望の変速比を得るために必要なプーリ幅になったとき、電磁コイル１２の通電をカットすることで回転体７の回転抵抗はなくなり回転体７の回転速度は可動円錐板３の回転速度と等しくなる。これにより、可動円錐板３の軸方向への移動は停止され、変速比が所望の変速比に保持される。

なお、このとき可動円錐板３はスチールベルト１４から固定円錐板２と離れる方向に推力を受けるが回転体７、８は軸方向に拘束されており、さらに可動円錐板３と回転体７、８との間にはねじ部４、５において摩擦力が作用するので軸方向に移動することはない。仮にスチールベルト１４から受ける推力が大きくて可動円錐板３が固定円錐板２から離れる方向に変位する場合には、電磁コイル１２への通電をオンオフする割合を制御することで可動円錐板３を所定位置に停止させることができる。

また、変速比をシフトダウン側へ変速する変速指令が出されると内側の電磁コイル１３に通電して磁束を発生させる。磁束は電磁コイル１３の軸方向に発せられ、また導電性部材１９は磁束を直角方向に横切るように回転しているので、上記と同様に渦電流によって発生する磁界によって回転体８の回転が制動される。

これにより、回転体８の回転速度が低下して回転体８と可動円錐板３との間に回転速度差を生じる。ここで、回転体８と可動円錐板３とが螺合しているねじ部５はねじ部４とは逆向きに溝１８が螺刻されているので、回転体８は可動円錐板３に対して相対的にねじの締結方向に回転することになる。ここでいう締結方向とは回転体８と可動円錐板３とが互いに近づく方向である。回転体８はベアリング２０によって軸方向の変位を拘束されているので、可動円錐板３が回転しながら軸方向であって固定円錐板２と離れる方向へ駆動される。これにより固定円錐板２と可動円錐板３との間の幅が広くなり、スチールベルト１４とプーリ２、３との接触半径が小さくなるので変速比は大きくなる。

またこのとき、回転体７は可動円錐板３に連れ回されて回転しながら可動円錐板３によって軸方向の固定円錐板２と反対側に推力を受ける。回転体７は可動円錐板３から推力を受けることでそれぞれのねじ山の溝６、１６が互いに摺接しながら、回転体７の回転速度が可動円錐板３より高くなるように回転方向に推力を受ける。すなわち、回転体７の回転速度が上昇して回転体７と可動円錐板３との間に回転速度差を生じるので、回転体７は可動円錐板３に対して相対的にねじの締結方向に回転することになる。これにより、可動円錐板３の固定円錐板２と反対側への変位が拘束されることはない。

可動円錐板３が固定円錐板２と離れる側に駆動されて所望の変速比を得るために必要なプーリ幅になったとき、電磁コイル１３の通電をカットすることで回転体８の回転抵抗はなくなり回転体８の回転速度は可動円錐板３の回転速度と等しくなる。これにより、可動円錐板３の軸方向への移動は停止され、変速比が所望の変速比に保持される。

なお、このときも可動円錐板３はスチールベルト１４から固定円錐板２と離れる方向に推力を受けるが上述のように軸方向に移動することはない。仮にスチールベルト１４から受ける推力が大きくて可動円錐板３が固定円錐板２から離れる方向に変位する場合には、電磁コイル１２への通電をオンオフする割合を制御することで可動円錐板３を所定位置に停止させることができる。

また、変速比を小さくするときは電磁コイル１２に流す電流を、変速比を大きくするときは電磁コイル１３に流す電流を、それぞれ多くすることでそれぞれ回転体７、８に生じる回転抵抗が大きくなり可動円錐板３との相対速度がより高くなるので、可動円錐板３の移動速度が高くなって変速速度を高くすることができる。

以上のように本実施形態では、可動円錐板３に設けた溝６、１８が逆向きの２つのねじ部４、５にそれぞれ回転体７、８を螺合して、変速比指令に応じて一方の回転体７、８の回転を制動することで可動円錐板３と回転体７、８との間に回転速度差を生じさせる。この回転速度差によって回転体７、８は可動円錐板３に対して相対的にねじの締結又は開放方向へ回転し、可動円錐板３を軸方向に駆動することができるので、変速比指令に対して迅速に変速を行うことができ、応答性を向上させることができる。また、可動円錐板３を駆動させるのに油圧を用いないので、オイルポンプの容量を縮小して燃費を向上させることができる。

また、電磁コイル１２、１３によって発生させた磁界によって回転体７、８の一部を構成する導電性部材１１、１９に渦電流を発生させ、渦電流によって回転体７、８に回転抵抗を生じさせる。ここで、指令値に対する電流の立ち上がりは油圧の立ち上がりよりも速いので、油圧によって可動円錐板３を駆動する装置に比べて変速指令に対する応答性を向上させることができる。

（第２実施形態）
図３は、本実施形態における無段変速機のプーリ駆動装置の断面構成図である。図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。なお、以下に示す構成のうち第１実施形態と同一のものには同一の符号を示して適宜説明を省略する。

可動円錐板３０はその背面に互いに同一の径を有する２つのねじ部２１、２２を有する。２つのねじ部２１、２２の溝２３、３１は互いに逆向きに刻まれている。また、ねじ部２１、２２の溝２３、３１のピッチは溝２３、３１の傾角が可動円錐板３０の軸に対して略４５度となるように設定される。

回転体２４は可動円錐板３０の外周を囲んでねじ部２１に螺合されるリング状の導電性部材である。回転体２４はハウジング９との間に介装されるニードルベアリング２６によって支持され軸方向及び径方向への変位を拘束される。

回転体２５は可動円錐板３０の外周を囲んでねじ部２２に螺合されるリング状の導電性部材である。回転体２５はハウジング９との間に介装されるニードルベアリング３２によって支持され軸方向及び径方向への変位を拘束される。

電磁コイル２７は、ハウジング９の内部であって回転体２４と対向する位置に、回転体２４と同心の環状に回転体２４を囲んで複数個設けられる。また、電磁コイル２７はコイルの軸線が回転体２４を貫通する向きに配置される。

電磁コイル２８は、図４に示すようにハウジング９の内部であって回転体２５と対向する位置に、回転体２５と同心の環状に回転体２５を囲んで複数個設けられる。また、電磁コイル２８はコイルの軸線が回転体２５を貫通する向きに配置される。

以下、本実施形態のベルト式無段変速機の作用について説明する。本実施形態の無段変速機の作動においては、第１実施形態のねじ部４、回転体７及び電磁コイル１２がそれぞれねじ部２３、回転体２４及び電磁コイル２７に対応しており、また第１実施形態のねじ部５、回転体８及び電磁コイル１３がそれぞれねじ部３１、回転体２５及び電磁コイル２８に対応している。

すなわち、変速比をシフトアップ側へ変速する変速指令が出されると電磁コイル２７に通電して回転体２４に回転抵抗を生じさせる。これにより、回転体２４と可動円錐板３０との間には回転速度差を生じるので、可動円錐板３０は固定円錐板側へ駆動されて変速比が小さくなる。

また、変速比をシフトダウン側へ変速する変速指令が出されると電磁コイル２８に通電して回転体２５に回転抵抗を生じさせる。これにより、回転体２５と可動円錐板３０との間には回転速度差を生じるので、可動円錐板３０は固定円錐板２とは反対側側へ駆動されて変速比が大きくなる。

以上のように本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、可動円錐板３０と回転体２４、２５との回転速度差によって回転体２４、２５は可動円錐板３０に対して相対的にねじの締結又は開放方向へ回転し、可動円錐板３０を軸方向に駆動することができるので、変速比指令に対して迅速に変速を行うことができ、応答性を向上させることができる。また、可動円錐板３０を駆動させるのに油圧を用いないので、オイルポンプの容量を縮小して燃費を向上させることができる。

また、電磁コイル２７、２８によって発生させた磁界によって導電性部材によって構成される回転体２４、２５に渦電流を発生させ、渦電流によって回転体２４、２５に回転抵抗を生じさせるので、油圧によって可動円錐板３０を駆動する装置に比べて変速指令に対する応答性を向上させることができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

ねじ部４、５、２１、２２の溝６、１８、２３、３１のピッチは溝６、１８、２３、３１の傾角が可動円錐板３、３０の軸に対して略４５度となるように設定されるが、これに限定されることなく回転体７、８、２４、２５の回転によって可動円錐板３、３０が軸方向に駆動され、かつ可動円錐板３、３０の軸方向への変位によって回転体７、８、２４、２５が回転方向に推力を受けるような角度に設定すればよい。

本実施形態における無段変速機のプーリ駆動装置の断面構成図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本実施形態における無段変速機のプーリ駆動装置の断面構成図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１ 入力軸
２ 固定円錐板
３ 可動円錐板
４ ねじ部（第１の螺旋溝）
５ ねじ部（第２の螺旋溝）
６ 溝
７ 回転体（第１の回転体）
８ 回転体（第２の回転体）
９ ハウジング
１０ ボールベアリング
１１ 導電性部材（第１の制動手段）
１２ 電磁コイル（第１の制動手段）
１３ 電磁コイル（第２の制動手段）
１４ スチールベルト
１５ 可変プーリ
１６ 溝
１７ 溝
１８ 溝
１９ 導電性部材（第２の制動手段）
２０ ボールベアリング
２１ ねじ部（第１の螺旋溝）
２２ ねじ部（第２の螺旋溝）
２３ 溝
２４ 回転体（第１の回転体、第１の制動手段）
２５ 回転体（第２の回転体、第２の制動手段）
２６ ニードルベアリング
２７ 電磁コイル（第１の制動手段）
２８ 電磁コイル（第２の制動手段）
２９ 可変プーリ
３０ 可動円錐板
３１ 溝
３２ ニードルベアリング

Claims (2)

1. 一対のプーリと、前記一対のプーリに掛け回されたベルトとによって構成される無段変速機であって、前記一対のプーリの少なくとも一方は、軸方向に変位しない固定円錐板と、前記固定円錐板に対して軸方向に変位可能な可動円錐板とによって構成され、前記可動円錐板を軸方向に変位させることで変速比を無段階に切り替える無段変速機において、
   前記可動円錐板の背面に螺刻される第１の螺旋溝と、
   前記第１の螺旋溝に螺合して前記可動円錐板と共に回転する、軸方向の変位を拘束された第１の回転体と、
   前記第１の回転体の回転を制動する第１の制動手段と、
   前記可動円錐板の背面において第１の螺旋溝とは逆向きに螺刻される第２の螺旋溝と、
   前記第２の螺旋溝に螺合して前記可動円錐板と共に回転する、軸方向の変位を拘束された第２の回転体と、
   前記第２の回転体の回転を制動する第２の制動手段と、
   を備え、
   前記第１の回転体の回転を前記第１の制動手段によって制動することで前記可動円錐板と前記第１の回転体との間に生じる回転速度差によって前記可動円錐板は一方の軸方向に駆動され、前記第２の回転体の回転を前記第２の制動手段によって制動することで前記可動円錐板と前記第２の回転体との間に生じる回転速度差によって前記可動円錐板は他方の軸方向に駆動されることを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 前記第１の制動手段は、前記第１の回転体の少なくとも一部において前記第１の回転体と同心の環状に形成される第１の導電性部材と、前記第１の導電性部材と対向する位置において軸線が前記第１の導電性部材を貫通するように前記第１の回転体と同心の環状に複数配置される第１の電磁コイルと、によって構成され、前記第１の電磁コイルに電流を流すことで前記第１の導電性部材に生じる渦電流によって前記第１の回転体に回転抵抗を生じさせ、
   前記第２の制動手段は、前記第２の回転体の少なくとも一部において前記第２の回転体と同心の環状に形成される第２の導電性部材と、前記第２の導電性部材と対向する位置において軸線が前記第２の導電性部材を貫通するように前記第２の回転体と同心の環状に複数配置される第２の電磁コイルと、によって構成され、前記第２の電磁コイルに電流を流すことで前記第２の導電性部材に生じる渦電流によって前記第２の回転体に回転抵抗を生じさせる、
   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。

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