JP2007057039A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無段変速装置の滑らかな変速操作を維持する。
【解決手段】 無段変速装置は、ハウジング10に回転自在に支持された第一の軸12と、ハウジング10に回転自在に支持された第二の軸36と、第一の軸12に支持された溝幅が可変のＶプーリ16と、両側面にてＶプーリ16と接触し外周を支えられたリング30と、第二の軸36回りにリング30を移動させるためのガイド機構（40等）とから構成され、Ｖプーリ16の表面硬度よりもリング30の表面硬度を低くしてある。
【選択図】 図１

Description

この発明は自動車や各種産業機械において利用される無段変速装置に関する。

無段変速装置（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）は昔から多くの考案がなされている。特許文献１にはトラクションドライブ式無断変速装置の一例が記載されている。この無段変速装置は、軸方向に可動な一対のプーリ部材で外周に歯を切ったリングを軸方向両側から挟んだ構造である。そして、プーリ部材を支持する第一の軸と、リングの歯とかみ合う歯車をもった第二の軸との間でトルクを伝達するようになっている。
特開２００４−２６３８５７号公報

特許文献１のものでは、互いに接触してトルクを伝達するＶプーリとリングの硬度は特に規定されていない。したがって、両者に等しく摩耗が発生することになる。ところが、Ｖプーリの摩耗が同一半径部に集中すると、そこに大きな溝のようなものができてしまい、滑らかな変速が阻害される。

この発明の主要な目的は、特許文献１に記載されたタイプの無段変速装置における上述の問題点を除去して、滑らかな変速操作を維持することにある。

この発明の無段変速装置は、ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持された溝幅が可変のＶプーリと、両側面にてＶプーリと接触し外周を支えられたリングと、第二の軸回りにリングを移動させるためのガイド機構とから構成され、Ｖプーリの表面硬度よりも歯付きリングの表面硬度を低くしたことを特徴とするものである。

歯付きリングの表面硬度をＶプーリのそれよりも低くすることにより、摩耗を選択的に歯付きリングで生じさせ、Ｖプーリの摩耗を抑制する。摩耗は塑性流動圧の低い方で大きくなるため、表面硬度を低くすると摩耗しやすくなる。歯付きリングの摩耗量が増加することになるが、これに対しては、歯付きリングの幅寸法の初期値を大きく設定しておくことにより対応することができる。

この発明によれば、Ｖプーリの摩耗が低減し、滑らかな変速操作を長期間、維持することができる。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。ここで、図１はこの発明の実施の形態を示す無段変速装置の断面図、図２はこの発明の無断変速装置の構想図である。

図１および図２から理解できるように、この無段変速装置は、軸方向に可動な一対のプーリ部材１６ａ，１６ｂでリング３０を軸方向両側から挟んだ構造である。この実施の形態ではリング３０は外周に歯車のような歯をもっているため、以下では歯付きリングと呼ぶこととする。

図２において、符号１０はハウジングを概括的に指している。すなわち、ここではハウジングは単一の部材ではなく、全体として装置の外殻を構成する複数の部材を包括的にハウジングと呼んでいる。図示するように、ハウジング１０内に、互いに平行な二本の軸１２，３６がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。そして、これらの軸１２，３６は、一方の軸（１２または３６）を入力軸とすると、他方の軸（３６または１２）が出力軸となる関係にある。

軸１２はＶプーリ１６を構成する一対のプーリ部材１６ａ，１６ｂを支持している。各プーリ部材１６ａ，１６ｂはボス部とディスク部とからなり、ディスク部が向かい合ってＶ溝を形成している。ディスク部はボス部の端部から半径方向に立ち上がっている。ボス部は軸１２に摺動自在に嵌め合わせてあり、ボールスプライン１４によって軸１２の軸方向に移動可能である。ボス部の外周には軸受１８が配置してある。なお、ボールスプライン１４の構造は、軸１２とプーリ部材１６ａ，１６ｂに形成した溝間にボールを介在させた周知のとおりのものである。

各プーリ部材１６ａ，１６ｂは溝幅調節機構２０を備えている。溝幅調節機構２０はここではボールねじタイプで、ねじ軸２２と、ナット２６と、複数のボール２８を含んでいる。ねじ軸２２は外周にボール２８を転動させるためのらせん溝を有し、かつ、外周に歯を切ったフランジ２４を有し、軸受１８を介してプーリ部材１６ａ，１６ｂのボス部に回転自在に支持されている。ナット２６は内周にボール２８を転動させるためのらせん溝を有し、ハウジング１０に固定されている。

通常のボールねじと同様に、ねじ軸２２のらせん溝とナット２６のらせん溝との間にボール２８が介在し、ボール２８がらせん溝に沿って循環走行してねじ軸２２とナット２６の滑らかな相対回転および軸方向移動を許容する。この場合、ナット２６は固定されているため、ねじ軸２２が回転すると同時に軸方向に相対移動する。したがって、ねじ軸２２のフランジ２４を外部の駆動手段（図示省略）によって回転させると、その回転方向によって、ねじ軸２２が軸方向に移動し、軸受１８を介してプーリ部材１６ａ，１６ｂを相互に接近する向きに移動させ、または、プーリ部材１６ａ，１６ｂが相互に離反する向きに移動するのを許容する。

歯付きリング３０の側面の断面形状はＶプーリ１６のＶ溝の断面形状と実質的に一致している。より具体的には、歯付きリング３０の側面の断面形状は、平面とするほか、副曲率を設けた曲面とすることもできる。歯付きリング３０は歯車３４とかみ合い、その歯車３４は軸３６に固定してある。歯付きリング３０は、歯車３４の歯とかみ合う歯の軸方向両側に平滑な円筒状ガイド面３２を有し、そのガイド面３２にてガイドローラ４２，４４と接する。歯付きリング３０のガイドには、図示するように歯付きリング３０の外周面と接して転動するガイドローラ４２，４４を採用するほか、歯付きリング３０との接触荷重は小さいため、歯付きリング３０と滑り接触する滑り軸受（シュー）を採用してもよい。

歯付リング３０はプーリ部材１６ａ，１６ｂ挟んだ表面硬度を低くしてある。具体的には、歯付リング３０にはＳＵＪ２、ＳＣＭ等の材料を用い、表面硬度をＨＲＣ５５以上としてプーリ部材１６ａ，１６ｂに対して硬度差をつけてある。

図２に示すように、この実施の形態では四つのガイドローラ４２，４４が設けてあり、図１にはそのうちの二つ、つまり、歯車３４の両側に配置した一対の円板４２ａ，４２ｂで構成されるガイドローラ４２と、同図の上部に現れているガイドローラ４４の断面が示してある。ガイドローラ４２は軸３６に対して回転自在に支持されている。それ以外のすべてのガイドローラ４４はそれぞれピン４６を介して回転自在にガイドプレート４０に支持されている。したがって、ガイドローラ４２，４４相互の位置関係は固定的である。これらのガイドローラ４２，４４のうち、図２の左端に現れているガイドローラ４４は歯付きリング３０の振れ防止の役割をも果たす。ガイドプレート４０は軸３６と同軸に、カラー３８に旋回自在に支持されている。

カラー３８とガイドプレート４０との間に転がり軸受４８が介在させてある。このように、カラー３８とガイドプレート４０との間に転がり軸受４８を介在させることにより、カラー３８もしくはガイドプレート４０または両者の摩耗が抑制される。その結果、ガイドプレート４０が円滑に旋回して安定した変速性を確保することができる。

歯付きリング３０は三つ以上のガイドローラ４２，４４で外周から拘束されているため、中心軸がなくても回転が可能である（心なしローラ）。ガイドローラ４２，４４はガイドプレート４０で連結してあり、ガイドプレート４０を旋回させることによって中心Ｏ₁回りに歯付きリング３０の回転中心を移動させることができる。したがって、歯付きリング３０の外周に切られた歯は歯車３４と常にかみ合った状態にある。歯付きリング３０とＶプーリ１６との間にすきまが生じないようにＶプーリ１６とガイドプレート４０を制御すれば、歯付きリング３０が中心Ｏ₁回りに移動することにより、Ｖプーリ１６との接触点が変化し、一定の歯車３４の回転数に対し、Ｖプーリ１６の速度を連続的に変えることができる。このようにして、いわゆるＣＶＴが構成される。

歯付リング３０を外周から拘束して案内するガイドローラを担持したガイドプレート４０と、このガイドプレート４０に作用して、Ｖプーリ１６と歯付きリング３０との間にすきまが生じないように一定荷重で歯付きリング３０をＶプーリ１６に押し当てるための図示しない駆動装置とで、歯付リング３０を移動させるためのガイド機構を構成する。

Ｖプーリ１６を支持する軸１２を入力側とすると、歯付きリング３０を押し込んだ状態が減速状態となる。伝達トルクが同じであれば、歯付きリング３０を押し込んだときのＶプーリ１６による挟みつけ力は大きくすべきで、逆に歯付きリング３０とＶプーリ１６との接触点が大径側にあるときは小さくてもよい。挟み込み力によるＶプーリ１６の曲げ応力を考えた場合、大径接触時の挟み込み力を軽減できる、Ｖプーリ１６を入力とするこの方法が、出力とするよりもベターである。

図２に矢印で示す方向にＶプーリ１６から回転力が入力されると、Ｖプーリ１６から歯付きリング３０に力Ｆが作用し、ほぼ同じ大きさの力が歯車３４から作用する。歯車３４からの反力が歯付きリング３０をＶプーリ１６に押し込む方向に働くため、伝達トルクの増大に伴い自動的に接触力が大きくなる。

この発明の実施の形態を示す無段変速装置の断面図 無段変速装置の構想図

符号の説明

１０ ハウジング
１２ 軸
１４ ボールスプライン
１６ Ｖプーリ
１６ａ，１４ｂ プーリ部材
Ｐ 接触部
１８ 軸受
２０ 溝幅調節機構
２２ ねじ軸
２４ フランジ
２６ ナット
２８ ボール
３０ 歯付きリング
３２ ガイド面
３４ 歯車
３６ 軸
３８ カラー
４０ ガイドプレート
４２ ガイドローラ
４２ａ，４２ｂ 側板
４４ ガイドローラ
４６ ピン
４８ 転がり軸受

Claims (1)

1. ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持された溝幅が可変のＶプーリと、両側面にてＶプーリと接触し外周を支えられたリングと、第二の軸回りにリングを移動させるためのガイド機構とから構成され、Ｖプーリの表面硬度よりも歯付きリングの表面硬度を低くした無段変速装置。

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