JP2007139111A - ベルト式無段変速装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力軸2に嵌設され、軸方向に相対移動し得る可動シーブ12と軸方向には固定されている固定シーブ11からなる入力プーリ3と、出力軸4に嵌設され、軸方向に相対移動し得る可動シーブ14と軸方向には固定されている固定シーブ13からなる出力プーリ5を備え、両プーリ3・5の間に金属のベルト6を巻回し、それぞれの軸2・4に嵌設された可動シーブ12・14を軸方向に摺動することによって、プーリ幅を変更し、無段階に変速可能なベルト式無段変速装置1において、一方の軸に嵌設された可動シーブ14を付勢する付勢手段50を設け、該付勢手段50の付勢力を正駆動時と逆駆動時で異なるように構成した。
【選択図】図2
Description
ベルト式無段変速装置は、ゴムベルトであると、大きなトルクを伝達することができないので、大きなトルクを伝達する場合には金属製のベルト式の無段変速装置が使用される。該金属製ベルト式無段変速装置を変速する場合には、大きな力で金属製ベルトを押圧する必要があるため、油圧シリンダを伸縮させて可動シーブを軸方向に移動されるようにしている。
しかし、油圧シリンダで変速する場合には、油圧を用いるため、油圧ポンプやバルブや配管等が必要になり、大変複雑かつ大型の装置になっているとともに、必要以上のベルト挟圧力が作用し、伝達効率及びベルト耐久性の面でも不利になっており、さらに、油圧が何らかの原因で低下した場合、ベルト挟圧力が不足して伝達不能になってしまう。
そこで、特許文献1や特許文献2のように、駆動用及び出力用の両プーリの可動シーブに、負荷に応じた軸力を作用する調圧カム機構を設け、更にこれら調圧カム機構により発生する軸力が両プーリに作用するようにリンク機構により連結し、そして駆動用プーリの可動シーブに、比セレクタ機構により、所定変速比を選択するベルト式無段変速装置が案出されている。
しかし、駆動側プーリから出力側プーリへと回転を伝える正駆動時と、出力側プーリから駆動側プーリへと回転を伝える逆駆動時では、必要とする挟持力は違い、逆駆動時のほうがより大きな挟持力を必要とする。
そのため、一定の挟持力を発生しつづける従来の機構では、必要な圧力よりも小さな圧力となってしまい、空回りや、ベルトの摩耗の原因となり、結果的に動力伝達のロスとなっていた。
そこで、本発明では、正駆動時と逆駆動時で挟持力を異なるように構成した調圧装置を備えたベルト式無段変速装置を提供する。
一方の軸に嵌設されたシーブを付勢する付勢手段を設け、該付勢手段の付勢力を正駆動時と逆駆動時で異なるように構成したものである。
図1は本発明の一実施例に係るベルト式無段変速装置及び動力系の動力伝達概略図、図2は出力プーリの正面図、図3はカム機構の右側面図、図4はカム機構の正面断面図、図5はカム機構の一部斜視図、図6は鋼球を用いたカム溝幅の異なるカム機構の右側面図、図7は鋼球を用いたカム溝幅の異なるカム機構の正面図、図8は鋼球を用いたカム溝幅の異なるカム機構の一部斜視図、図9は鋼球を用いたカム溝深さの異なるカム機構の右側面図、図10は鋼球を用いたカム溝深さの異なるカム機構の正面断面図、図11は鋼球を用いたカム溝深さの異なるカム機構の一部斜視図、図12は副変速段におけるCVT変速比と総変速比の関係を表した図である。
ベルト式無段変速装置1は、入力軸2、入力プーリ3、出力軸4、出力プーリ5、ベルト6などで構成されている。
入力軸2は、図示せぬエンジン等の駆動源からの動力を入力プーリ3及び、後述する遊星歯車20に伝達するためのものである。該入力軸2には固定シーブ11及び可動シーブ12等から構成される入力プーリ3が嵌設されている。また出力軸4は、後述する遊星歯車20に動力を伝達するためのものであり、該出力軸4には固定シーブ13及び可動シーブ14等から構成される出力プーリ5が嵌設されている。また、前記入力プーリ3と出力プーリ5の間にはベルト6が巻回されており、入力プーリ3及び出力プーリ5の可動シーブ12・14を移動させることにより、プーリ幅を変化させ、入力速度と出力速度を無段階で変化させることが可能となっている。
本実施例では、入力軸2より入力された動力及び、出力軸4から出力する動力を合成するための複数の遊星歯車20・21と、遊星歯車20または遊星歯車21より出力された合成動力を後進するための動力または、前進するための動力に切り替えるため、また、ベルト式無段変速装置のみでは実現できなかった変速比を実現するための複数の副変速装置31が備えられている。
副変速装置31は本実施例においては、3つのドッグ式のクラッチ32a・32b・32c及び2つの摩擦式のクラッチ33a・33bを使用することにより5つの副変速段(ステージ)を設けている。但し、クラッチの構成は限定するものではなく、電磁式や歯車噛合式やパウダー式等であってもかまわない。
そこで、それぞれのステージにおける、ベルト式無段変速装置(CVT)変速比と総変速比を図12のようなグラフを用いて説明する。なお、グラフの横軸がCVT変速比、縦軸が総変速比である。
そして、ステージ2と3において、総変速比0を実現している。すなわち、ベルト式無段変速装置1のプーリ径と遊星歯車20・21の歯数と副変速装置31の歯数を適宜選択することで、エンジンにより動力を供給し、該エンジンの回転数を変化しても、入力軸2から遊星歯車機構へ入力する動力(回転数)と、入力軸2からベルト式無段変速装置により変速した後の動力(回転数)を合成させると、完全に回転数をゼロにすることが可能となる。これにより、中立位置を確保することが可能となり、停止状態から発進することが可能となる。従来では、ベルト式無段変速装置自体は変速比0を出すことができなかったので、クラッチ、もしくはトルクコンバータ等によりベルト式無段変速装置1への入力側の動力を断つようにしていた。
このように構成することで、副変速段の間でトルク切れやショックがなく有段の変速が可能となる。
ここで、金属製のベルト6を用いて無段変速装置を構成した場合には、トルク伝達のために必要なベルトを挟持する力(クランプ力)を発生させなければならないが、このクランプ力は、正駆動時と逆駆動時では適正な値が異なる事が知られている。すなわち、前述のような、入力プーリ3側から出力プーリ5へ動力を伝達する時と、逆の動力伝達が発生する時に、一側のプーリにおいては、正方向と逆方向の回転力が発生する。このとき正駆動時のクランプ力よりも逆駆動時のクランプ力は大きくなければならない。
しかし、従来の機構では、正駆動時及び逆駆動時でのクランプ力は一定であることが多く、またクランプ力を変化させるためには、油圧などを用いることになるので、複雑な構成と制御が必要であった。
そこで、本発明では、簡単な構成でクランプ力を変化させることが可能なカム機構41を提供する。
本実施例では、入力側(駆動側)にカム機構41を設けた構成について説明する。
入力プーリ3は固定シーブ11と可動シーブ12より構成されて、固定シーブ11は入力軸2上に固設される。該固定シーブ11のボス部11a上に可動シーブ12が軸方向に摺動自在に外嵌され、該固定シーブ11と可動シーブ12の間に金属ベルト6が巻回される。該可動シーブ12の背面(図2では左側面)にはバネなどで構成した弾性体50とカム機構41が設けられており、該弾性体50の一端は可動シーブ12のボス部分12aに、他側端は固定シーブ11のボス部11a上に設けられたリング11bによって支持されている。これにより可動シーブ12は固定シーブ11側に付勢され、クランプ力の一部となっている。
前記カム機構41のカムプレート43は、図3に示すように、側面視略ドーナツ状に構成されており、該カムプレート43の可動シーブ14と反対側の面には、複数のコロ42を収納するためのコロ受け溝43aを穿設している。本実施例では4つのコロ42・42・42・42とコロ受け溝43a・43a・43a・43aを設けている。コロ42は円柱形または円錐台形に構成されており、該コロ42の軸心はカムプレート43の半径方向を向くように配置され、該コロ42は円周方向に移動が可能となっている。
このような構成において、入力プーリ3が正転方向に回転したときに、コロ42は逆方向に移動しようとして斜面43cに乗り上げられるように移動する。一方、回転により金属ベルト6が引っ張られることにより中心側へ移動しようとし、その結果可動シーブ12は押し広げられる側に移動しようとする。しかし、前記コロ42は斜面43cに乗り上げられるので、可動シーブ12は狭める側に力がかかる。この両方の力が釣り合う位置で可動シーブ12は停止する。逆転時の場合は、コロ42は斜面43bに乗り上げられるようになる。
そして、接線方向の対角線で切断した断面図において、前記同様に接線方向の対角線の傾斜角が正転側が逆転側よりも大きく構成している。また、カム溝62の回転方向の幅が狭くなる割合は、正転側が逆転側よりも大きく構成している。つまり、正転側の対角線の長さは逆転側の対角線よりも短く構成している。
このように構成することにより、前記同様に、逆駆動時には正駆動時よりもクランプ力を大きくすることが可能となる。
なお、コロによるカム機構、鋼球によるカム機構はともに、軸の回転方向によって、カム溝の配置を逆にすることも可能である。また、本実施例では入力側プーリにカム機構を設けているが、出力側プーリに設けることも可能である。また、入力側、出力側ともに設けることも可能である。
2 入力軸
3 入力プーリ
4 出力軸
5 出力プーリ
6 ベルト
11 固定シーブ
12 可動シーブ
13 固定シーブ
14 可動シーブ
41 カム機構
42 コロ
43 カムプレート
50 弾性体
61 鋼球
62 カム溝
Claims (3)
- 入力軸に嵌設され、軸方向に相対移動可能な可動シーブと軸に固定された固定シーブからなる入力プーリと、出力軸に嵌設され、軸方向に相対移動し得る可動シーブと軸方向に固定された固定シーブからなる出力プーリを備え、両プーリの間に金属のベルトを巻回し、それぞれの軸に嵌設された可動シーブを軸方向に摺動することによって、プーリ幅を変更し、無段階に変速可能なベルト式無段変速装置において、
一方の軸に嵌設されたシーブを付勢する付勢手段を設け、該付勢手段の付勢力を正駆動時と逆駆動時で異なるように構成したベルト式無段変速装置。 - 前記付勢手段の付勢力を調整するカム機構を、一つのシーブの側面に配置したカムとコロにより構成し、該コロが転動するカム面の角度を正駆動方向と逆駆動方向で異なる傾斜角度としたことを特徴とする請求項1に記載のベルト式無段変速装置。
- 前記付勢手段の付勢力を調整するカム機構を、一つのシーブの側面に配置したカム溝と鋼球とにより構成し、該鋼球が転動するカム溝の深さまたは幅を正駆動方向と逆駆動方向で異なる構成としたことを特徴とする請求項1に記載のベルト式無段変速装置。
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