JP2007298139A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルポンプに要求される能力を軽減することによる低コスト化と共に、燃費性能の向上を図ることのできるベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】プライマリ側およびセカンダリ側の回転軸上に、軸方向かつ周方向に相対運動不能な固定シーブと軸方向に相対移動可能な可動シーブとからなる可変プーリを備え、それらの可変プーリへのベルトの巻き掛け半径を変化させることにより所望の変速比を得ることができるようにしたベルト式無段変速機において、セカンダリ側の回転軸ＳＳ上に少なくとも軸方向に移動可能に設けられた第１の伝達歯車４１０と、該第１の伝達歯車４１０に噛合い、出力軸側へ動力を伝達すべく設けられた第２の伝達歯車４２０とからなる歯車機構４００を備え、歯車機構４００は、その噛合い反力がセカンダリ側可変プーリ３２０の可動シーブ３２４にベルト挟圧力を付与するようにヘリカルギヤで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プライマリ側およびセカンダリ側の回転軸上に、軸方向に移動不能な固定シーブと軸方向に相対移動可能な可動シーブとからなる可変プーリを備え、それらの可変プーリへのベルトの巻き掛け半径を変化させることにより所望の変速比を得ることができるようにしたベルト式無段変速機に関する。

従来から、車両用の変速装置として、ベルト式無段変速機が知られている。この種のベルト式無段変速機は、互いに平行に配列されたプライマリシャフト（駆動側回転軸）およびセカンダリシャフト（従動側回転軸）と、プライマリシャフトに装着されたプライマリプーリと、セカンダリシャフトに装着されたセカンダリプーリとを備える。プライマリプーリおよびセカンダリプーリは、何れも、回転軸に対し固設ないしは一体に形成された固定シーブと、該固定シーブに対して軸方向に相対移動可能な可動シーブとを含むものである。また、プライマリプーリおよびセカンダリプーリに対しては、それぞれの可動シーブを対応する固定シーブに対して接近離間させるための油圧室が設けられている。各油圧室の油圧は別個に制御され、これにより、プーリの溝幅が変更されてベルトの巻き掛け半径が変化し、変速比が所望の値に設定されると共に、ベルトの張力が調整される。

ところで、各可動シーブは、上述のように固定シーブに対して軸方向に移動可能であり、油圧室に供給される油圧力に応じてベルト挟圧力を発生させるように構成されている。例えば、特許文献１参照。

特開２００４−２７０８０４号公報

ところで、上述の特許文献１に記載のように、ベルト挟圧力を油圧室に供給される油圧力に応じて発生させる構成では、ベルトの滑りを防止する程の高い油圧力を生じさせるためには、その圧力源として、充分な吐出圧能力を備える大型ないしは高価なオイルポンプを搭載することが必要とされる。さらには、油圧力が大きくなればなる程、オイルポンプの仕事量が増加するので、燃費性能が低下するという問題を含んでいる。

そこで、本発明の目的は、かかる従来の問題を解消し、オイルポンプに要求される能力を軽減することによる低コスト化と共に、燃費性能の向上を図ることのできるベルト式無段変速機を提供することにある。

本発明の一形態によるベルト式無段変速機は、プライマリ側およびセカンダリ側の回転軸上に、軸方向かつ周方向に相対運動不能な固定シーブと軸方向に相対移動可能な可動シーブとからなる可変プーリを、それぞれ、備え、それらの可変プーリへのベルトの巻き掛け半径を変化させることにより所望の変速比を得ることができるようにしたベルト式無段変速機において、前記セカンダリ側の回転軸上に少なくとも軸方向に移動可能に設けられた第１の伝達歯車と、該第１の伝達歯車に噛合い、出力軸側へ動力を伝達すべく設けられた第２の伝達歯車とからなる歯車機構を備え、前記歯車機構は、その噛合い反力が前記セカンダリ側可変プーリの可動シーブにベルト挟圧力を付与すべく作用するように構成されていることを特徴とする。

この形態によれば、セカンダリ側の回転軸上に少なくとも軸方向に移動可能に設けられた第１の伝達歯車と、該第１の伝達歯車に噛合い、出力軸側へ動力を伝達すべく設けられた第２の伝達歯車とからなる歯車機構が、その噛合い反力がセカンダリ側可変プーリの可動シーブにベルト挟圧力を付与すべく作用するように構成されているので、少なくともその噛合い反力の分、セカンダリ側可変プーリの油圧力によるベルト挟圧力を軽減することができる。その結果として、オイルポンプの能力を軽減することができ、低コスト化および燃費性能の向上を図ることができる。

ここで、前記第１の伝達歯車は、前記セカンダリ側可変プーリの可動シーブに一体的に連結されていることが好ましい。

この形態によれば、第１の伝達歯車と可動シーブとを一体的に連結する連結部でもって、セカンダリ側可変プーリの油圧室を形成することができるので、セカンダリ側可変プーリの構成部品点数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。さらに、構成部品点数の低減により、セカンダリ側可変プーリの短軸化による小型化も可能となる。

また、前記第１の伝達歯車および前記セカンダリ側可変プーリの可動シーブの少なくともいずれか一方が、前記セカンダリ側の回転軸に周方向に相対回転不能に連結されていてもよい。

この形態によれば、セカンダリ側の回転軸と第１の伝達歯車およびセカンダリ側可変プーリの可動シーブの少なくともいずれか一方との間に、軸方向に移動可能で周方向に相対回転不能な連結構造、例えば、スプライン構造を設ければよいので、加工工数が低減可能であり低コスト化を図ることができる。

さらに、前記歯車機構より出力軸側に前後進切換え機構が設けられていることが好ましい。

この形態によれば、ベルト式無段変速機において前後進切換が行なわれたとしても、歯車機構の回転方向は変わらないので、常に、セカンダリ側可変プーリの可動シーブにベルト挟圧力を付与するようにその噛合い反力を及ぼすことができる。

以下、図面と共に本発明によるベルト式無段変速機の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係るベルト式無段変速機としてのトランスアクスル１００の内部機構を示すスケルトン図である。トランスアクスル１００は、不図示のトランスアクスルハウジング、トランスアクスルケースおよびトランスアクスルリヤカバーを含み、トランスアクスルハウジングは、不図示のエンジンの側方に配置され、トランスアクスルケースは、トランスアクスルハウジングのエンジンとは反対側の開口端に固定されている。また、トランスアクスルリヤカバーは、トランスアクスルケースのトランスアクスルハウジングとは反対側の開口端に固定されている。

そして、トランスアクスルハウジングの内部には、トルクコンバータ２００が配置されており、トランスアクスルケースおよびトランスアクスルリヤカバーの内部には、クラッチ２５０、ベルト式無段変速機構３００、歯車機構４００、前後進切換え機構５００、および最終減速機（差動装置）６００が配置されている。

トルクコンバータ２００は、ドライブプレート２０２と、ドライブプレート２０２を介してエンジンのクランクシャフトに固定されるフロントカバー２０４とを有する。フロントカバー２０４には、図１に示されるように、ポンプインペラ２０６が連結されている。また、トルクコンバータ２００は、ポンプインペラ２０６と対向する状態で回転可能なタービンランナ２０８を含む。

タービンランナ２０８は、クランクシャフトと概ね同軸に延びる入力シャフト２１０に固定されている。更に、ポンプインペラ２０６およびタービンランナ２０８の内側にはステータ２１２が配置されている。ステータ２１２は、ワンウェイクラッチ２１４を介してトランスアクスルケースから延在する中空軸２１６に支持されており、ステータ２１２の回転方向は、ワンウェイクラッチ２１４によって一方向にのみ回転可能に設定されている。上述の入力シャフト２１０は、この中空軸２１６の内部に挿通され、そして、入力シャフト２１０のフロントカバー２０４側の端部には、ダンパ機構２１８を介してロックアップクラッチ２２０が取り付けられている。

上述のポンプインペラ２０６、タービンランナ２０８およびステータ２１２は、作動液室を画成し、この作動液室には、トルクコンバータ２００とクラッチ２５０との間に配置されたオイルポンプ２２２から作動液が供給される。そして、エンジンが作動し、フロントカバー２０４およびポンプインペラ２０６が回転すると、作動液の流れによりタービンランナ２０８が引きずられるようにして回転し始める。また、ステータ２１２は、ポンプインペラ２０６とタービンランナ２０８との回転速度差が大きい時に、作動液の流れをポンプインペラ２０６の回転を助ける方向に変換する。

これにより、トルクコンバータ２００は、ポンプインペラ２０６とタービンランナ２０８との回転速度差が大きい時には、トルク増幅機として作動し、両者の回転速度差が小さくなると、流体継手として作動する。そして、車両の発進後、車速が所定速度に達すると、ロックアップクラッチ２２０が作動され、エンジンからフロントカバー２０４に伝えられた動力が入力シャフト２１０に機械的かつ直接に伝達されるようになる。また、フロントカバー２０４から入力シャフト２１０に伝達されるトルクの変動は、ダンパ機構２１８によって吸収される。

トルクコンバータ２００とクラッチ２５０との間のオイルポンプ２２２は、ロータ２２４を有し、このロータ２２４は、ハブ２２６を介してポンプインペラ２０６と接続されている。また、ハブ２２６は、ロータ２２４に対してスプライン嵌合されており、オイルポンプ２２２の本体は、トランスアクスルケース側に固定されている。従って、エンジンの動力は、ポンプインペラ２０６を介してロータ２２４に伝達されることになり、これにより、オイルポンプ２２２が駆動される。

ベルト式無段変速機構３００は、入力シャフト２１０と概ね同軸に延びる上述のプライマリシャフト（駆動側回転軸）ＳＰと、プライマリシャフトＳＰと平行をなすように配置されたセカンダリシャフト（従動側回転軸）ＳＳとを有する。プライマリシャフトＳＰは、軸受３０２および３０４によって回転自在に支持されており、セカンダリシャフトＳＳは、軸受３０６および３０８によって回転自在に支持されている。そして、プライマリシャフトＳＰには、プライマリプーリ３１０が、セカンダリシャフトＳＳには、セカンダリプーリ３２０がそれぞれ装備されている。

プライマリプーリ３１０は、プライマリシャフトＳＰの外周に一体に形成された固定シーブ３１２と、プライマリシャフトＳＰの外周に軸方向に摺動自在に装着された可動シーブ３１４とにより可変プーリとして構成されている。固定シーブ３１２と可動シーブ３１４とは互いに対向し合い、両者間には、略Ｖ字形状のプーリ溝３１６が形成される。また、可動シーブ３１４は、固定シーブ３１２に対してプライマリシャフトＳＰの軸方向に移動可能であり、無段変速機構３００は、可動シーブ３１４をプライマリシャフトＳＰの軸方向に移動させて可動シーブ３１４と固定シーブ３１２とを接近・離間させるプライマリ油圧アクチュエータ３１８を有している。

同様に、セカンダリプーリ３２０も、セカンダリシャフトＳＳの外周に一体に形成された固定シーブ３２２と、セカンダリシャフトＳＳの外周に軸方向に摺動自在に装着された可動シーブ３２４とにより可変プーリとして構成されている。固定シーブ３２２と可動シーブ３２４とは互いに対向し合い、両者間には、略Ｖ字形状のプーリ溝３２６が形成される。また、可動シーブ３２４も、固定シーブ３２２に対してセカンダリシャフトＳＳの軸方向に移動可能であり、無段変速機構３００は、可動シーブ３２４をセカンダリシャフトＳＳの軸方向に移動させて可動シーブ３２４と固定シーブ３２２とを接近・離間させるセカンダリ油圧アクチュエータ３２８を有している。

上述のプライマリプーリ３１０のプーリ溝３１６と、セカンダリプーリ３２０のプーリ溝３２６とには、多数の金属製の駒および複数本のスチールリングにより構成されるベルト３３０が巻き掛けられている。そして、プライマリ油圧アクチュエータ３１８による油圧、および後述する歯車機構４００による反力と共に作用するセカンダリ油圧アクチュエータ３２８による油圧が別個に制御され、これにより、プライマリプーリ３１０およびセカンダリプーリ３２０の溝幅が変更されてベルト３３０の巻き掛け半径が変化する。この結果、無段変速機構３００による変速比が所望の値に設定されると共に、ベルト３３０の張力が調整されることになる。なお、セカンダリシャフトＳＳを支持する軸受３０６はトランスアクスルリヤカバーに固定されており、軸受３０６とセカンダリプーリ３２０との間には、不図示のパーキングギヤが設けられている。

さらに、図１に示されるように、ベルト式無段変速機構３００のセカンダリシャフトＳＳには、歯車機構４００の第１の伝達歯車４１０が軸方向に移動可能に設けられている。この第１の伝達歯車４１０は後述するように可動シーブ３２４に連結されている。そして、この歯車機構４００は、この第１の伝達歯車４１０に噛合い出力軸側へ動力を伝達すべく、後述する前後進切換え機構５００の入力軸５０２に設けられた第２の伝達歯車４２０を有している。

前後進切換え機構５００は、入力軸５０２とこれと同軸の出力軸５０４とを断続するドグクラッチ機構５１０を有している。さらに、前後進切換え機構５００は、入力軸５０２に同軸で遊転可能に支持されたリバースドライブギヤ５１２、リバースドライブギヤ５１２と噛み合うリバースアイドラーギヤ５１４、リバースアイドラーギヤ５１４と噛み合う第１のカウンターギヤ５１６、第１のカウンターギヤ５１６と共にカウンターシャフト５１８に固設された第２のカウンターギヤ５２０、および、第２のカウンターギヤ５２０と噛合い出力軸５０４に固設されたリバースドリブンギヤ５２２を有している。

本実施の形態による前後進切換え機構５００では、前進時においてドグクラッチ機構５１０が入力軸５０２と出力軸５０４とを連結するように作動され、第２の伝達歯車４２０を介して入力軸５０２に入力された動力が、同一回転方向のまま出力軸５０４に伝達される。一方、後進時においては、ドグクラッチ機構５１０が不図示の切換スリーブ等の操作により入力軸５０２とリバースドライブギヤ５１２とを連結するように作動され、第２の伝達歯車４２０を介して入力軸５０２に入力された動力が、リバースアイドラーギヤ５１４、第１のカウンターギヤ５１６、カウンターシャフト５１８、第２のカウンターギヤ５２０を介してリバースドリブンギヤ５２２に逆回転方向で伝達される。このリバースドリブンギヤ５２２は出力軸５０４に固設されており、結局、出力軸５０４は入力軸５０２に対し逆回転される。

最終減速機６００は、前後進切換え機構５００の出力軸５０４に固設されたファイナルドライブギヤ６１０と差動歯車機構を内臓する中空のデフケース６２０の外周に固設されたリングギヤ６３０とを含んでいる。このリングギヤ６３０は、ファイナルドライブギヤ６１０と噛み合っている。差動歯車機構は、図示は省略するが、デフケース６２０の内部にピニオンシャフトを支持しており、ピニオンシャフトには、２体のピニオンギヤが固定されている。各ピニオンギヤには、２体のサイドギヤが噛み合わされており、各サイドギヤには、左右のフロントドライブシャフトがそれぞれ別個に接続され、各フロントドライブシャフトには、車輪（前輪）が固定される。

さて、図２は、上述の本発明の実施形態によるベルト式無段変速機構３００の要部を示す拡大断面図であり、同図は、無段変速機構３００のセカンダリプーリ３２０に関連する構成を示している。セカンダリシャフトＳＳは軸線を中心として回転可能であり、セカンダリシャフトＳＳの内部には軸線方向に油路ＳＳＡおよびＳＳＢが形成されている。これらの油路ＳＳＡおよびＳＳＢは不図示の油圧制御装置の油圧回路に連通されている。さらに、セカンダリシャフトＳＳには、その外周面に向け半径方向に伸ばされ、油路ＳＳＡに連通された油路ＳＳＣおよびＳＳＤが設けられている。油路ＳＳＣと油路ＳＳＤとは、軸線方向の異なる位置に設けられており、具体的には、油路ＳＳＣの方が油路ＳＳＤよりもセカンダリシャフトＳＳの第１の伝達歯車４１０が設けられている端部に近い位置に配置されている。

一方、可動シーブ３２４は、回転軸としてのセカンダリシャフトＳＳの外周面に沿って摺動する内筒部３２４Ａと、内筒部３２４Ａの固定シーブ３２２側の端部から外周側に向けて連続された半径方向部３２４Ｂとを有している。そして、内筒部３２４Ａの半径方向部３２４Ｂ側の外周には棚段部３２４Ｃが形成されている。さらに、本実施の形態においては、セカンダリシャフトＳＳの固定シーブ３２２と反対側の端部は段部ＳＳＥを介して小径部ＳＳＦとして形成されている。

更に、セカンダリプーリ３２０は、上述のセカンダリ油圧アクチュエータ３２８の一部を構成する円盤状の隔壁部材３２８Ａを含んでいる。図２からわかるように、該隔壁部材３２８Ａはその中心孔がセカンダリシャフトＳＳの小径部ＳＳＦに圧入され、セカンダリシャフトＳＳの段部ＳＳＥに中心孔周縁が当接された状態で固定保持されている。

一方、本実施の形態における第１の伝達歯車４１０には、その基部４１０Ａにシリンダ部材３２８Ｂが一体に連結されている。このシリンダ部材３２８Ｂは、径方向に延びる径方向部３２８Ｃと、径方向部３２８Ｃの端部からセカンダリシャフトＳＳの軸線と概ね平行に延びる筒状部３２８Ｄとを有している。そして、シリンダ部材３２８Ｂはその筒状部３２８Ｄの先端部が可動シーブ３２４の棚段部３２４Ｃに嵌合されると共に、可動シーブ３２４の背面に溶接により固定されている。そして、隔壁部材３２８Ａの外周端にはシール部材３２８Ｅが設けられている。隔壁部材３２８Ａの外周端のシール部材３２８Ｅはシリンダ部材３２８Ｂの筒状部３２８Ｄの内周面に摺接する。

かくて、可動シーブ３２４とシリンダ部材３２８Ｂの筒状部３２８Ｄおよび隔壁部材３２８Ａとの間に上述のセカンダリ油圧アクチュエータ３２８の一部を構成する油圧室３２８Ｐが画成されている。なお、この油圧室３２８Ｐに対しては、油路ＳＳＣを介して、油圧が供給される。また、この油圧室３２８Ｐ内には、可動シーブ３２４を変速比が大きくなる方向に付勢するスプリング３２８Ｓが、可動シーブ３２４と隔壁部材３２８Ａとの間に介設されている。従って、この油圧室３２８Ｐ内の油圧を制御することにより、可動シーブ３２４を固定シーブ３２２に対して移動させてベルト３３０の巻き掛け半径を変化させ、ることにより、所望の変速比やベルト挟圧力を得ることができる。

また、図２に詳細に示されるように、本実施形態における第１の伝達歯車４１０の基部４１０Ａの内周部にはスプライン４１０Ｂが形成され、セカンダリシャフトＳＳの小径部ＳＳＦの外周部に形成されたスプラインＳＳＳと軸方向に移動自在で周方向に相対回転不能に係合されている。そして、第１の伝達歯車４１０はヘリカルギヤで構成され、同じくこの第１の伝達歯車４１０に噛み合う第２の伝達歯車４２０もヘリカルギヤで構成されている。これらのヘリカルギヤの捩じり方向は、第１の伝達歯車４１０から第２の伝達歯車４２０に動力が伝達される際に、その噛合い反力が第１の伝達歯車４１０に図２において左方向にスラストを発生させるように設定されている。かくて、この噛合い反力が第１の伝達歯車４１０から第２の伝達歯車４２０への動力の伝達に伴い、シリンダ部材３２８Ｂを介して可動シーブ３２４を固定シーブ３２２側に押圧する力、換言すると、ベルト挟圧力として作用する。従って、少なくともその噛合い反力の分、セカンダリ側可変プーリ３２０の油圧アクチュエータ３２８の油圧力によるベルト挟圧力を軽減することができる。かくて、ベルト３３０を挟圧する力が増大され、ベルト３３０の左右方向への振れが軽減されるので、ベルトの耐久性が向上する。

この実施形態によると、第１の伝達歯車４１０が、油圧アクチュエータ３２８の油圧室３２８Ｐを形成するシリンダ部材３２８Ｂを介してセカンダリ側可変プーリ３２０の可動シーブ３２４に対して一体的に連結されているので、セカンダリ側可変プーリ３２０の構成部品点数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。さらに、構成部品点数の低減により、セカンダリ側可変プーリ３２０の短軸化による小型化も可能となる。

また、本実施形態においては、第１の伝達歯車４１０の内周部とセカンダリシャフトＳＳの外周部とにスプラインを形成し、セカンダリ側可変プーリ３２０とセカンダリシャフトＳＳとの周方向の相対回転が不能となるようにしたが、これは、第１の伝達歯車４１０およびセカンダリ側可変プーリ３２０の可動シーブ３２４の両者とセカンダリシャフトＳＳとの間に、かかる周方向に相対回転不能な連結手段としてのスプラインを設けるようにしてもよいことは云うまでもない。また、第１の伝達歯車４１０の内周部に代え、可動シーブ３２４とセカンダリシャフトＳＳとの間に、かかるスプラインを形成するようにしてもよい。いずれにしても、第１の伝達歯車４１０およびセカンダリ側可変プーリ３２０の可動シーブ３２４の少なくともいずれか一方が、セカンダリシャフトＳＳに周方向に相対回転不能に連結される形態によれば、加工工数が低減可能であり低コスト化を図ることができる。

さらに、歯車機構４００より出力軸側に前後進切換機構５００が設けられている本実施の形態によれば、ベルト式無段変速機において前後進切換えが行なわれたとしても、歯車機構４００における第１の伝達歯車４１０および第２の伝達歯車４２０の回転方向は変わらないので、常に、セカンダリ側可変プーリ３２０の可動シーブ３２４にベルト挟圧力を付与するようにその噛合い反力を及ぼすことができる。

本発明に係るベルト式無段変速機の実施形態における内部機構を示すスケルトン図である。 図１の実施形態の一部を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

３００ ベルト式無段変速機構
３１０ プライマリプーリ
３２０ セカンダリプーリ
３１２ プライマリ側固定シーブ
３１４ プライマリ側可動シーブ
３２２ セカンダリ側固定シーブ
３２４ セカンダリ側可動シーブ
３２８ セカンダリ側油圧アクチュエータ
３２８Ｂ シリンダ部材（連結部材）
４００ 歯車機構
４１０ 第１の伝達歯車
４２０ 第２の伝達歯車
５００ 前後進切換え機構
ＳＰ プライマリシャフト
ＳＳ セカンダリシャフト

Claims (4)

1. プライマリ側およびセカンダリ側の回転軸上に、軸方向かつ周方向に相対運動不能な固定シーブと軸方向に相対移動可能な可動シーブとからなる可変プーリを、それぞれ、備え、それら可変プーリへのベルトの巻き掛け半径を変化させることにより所望の変速比を得ることができるようにしたベルト式無段変速機において、
   前記セカンダリ側の回転軸上に少なくとも軸方向に移動可能に設けられた第１の伝達歯車と、該第１の伝達歯車に噛合い、出力軸側へ動力を伝達すべく設けられた第２の伝達歯車とからなる歯車機構を備え、
   前記歯車機構は、その噛合い反力が前記セカンダリ側可変プーリの可動シーブにベルト挟圧力を付与すべく作用するように構成されていることを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 前記第１の伝達歯車は、前記セカンダリ側可変プーリの可動シーブに一体的に連結さ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. 前記第１の伝達歯車および前記セカンダリ側可変プーリの可動シーブの少なくともいずれか一方が、前記セカンダリ側の回転軸に周方向に相対回転不能に連結されてい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. 前記歯車機構より出力軸側に前後進切換え機構が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のベルト式無段変速機。
   
   

Images