JP2007303618A - Belt type continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、この2つのプーリーに掛け渡されたベルトを有し、各プーリの溝幅を変更することで、プライマリプーリに入力された回転をベルトを介してセカンダリプーリに伝達する際、無段階に変速比を変更可能なベルト式無段変速機に関する。 The present invention has a primary pulley, a secondary pulley, and a belt that is stretched between the two pulleys, and changes the groove width of each pulley so that rotation input to the primary pulley can be transmitted via the belt to the secondary pulley. The present invention relates to a belt-type continuously variable transmission that can change a gear ratio steplessly when it is transmitted to a pulley.
従来から、ベルト式無段変速機として特許文献1に記載の方式が知られている。この方式は、セカンダリプーリに対しスプリングにより一定の押圧力を付与してベルトを狭持し、一方、プライマリプーリに対してはモータにより軸方向位置を制御しつつ押圧力を付与することで、変速比を変更している。
しかしながら、特許文献1に記載の方式によるベルト式無段変速機にあっては、下記に列挙する課題があった。
1)プライマリプーリとセカンダリプーリの溝幅を変更して変速制御する際、入力トルクに応じて最適なベルト狭持力よりも過剰な力で押圧すると、ベルトに作用する負荷が過大となり、ベルトの耐久性が低下する。
2)スプリングによって付与可能な狭持力を越えない範囲で制御する必要があり、入力トルクが制限されるため、小型車両以外への適用が困難である。
3)モータにより変速比を制御する際、モータ自身がベルト狭持力を越えるトルクを発生する必要があり、リダクションギヤ等を介在させたとしても、モータの大型化が避けられない。
However, the belt type continuously variable transmission according to the method described in Patent Document 1 has the following problems.
1) When changing the groove width of the primary pulley and the secondary pulley and performing shift control, if the pressure is pressed with an excessive force rather than the optimum belt clamping force according to the input torque, the load acting on the belt becomes excessive, and the belt Durability decreases.
2) It is necessary to control within a range that does not exceed the holding force that can be applied by the spring, and the input torque is limited, so that it is difficult to apply to other than small vehicles.
3) When the speed ratio is controlled by the motor, it is necessary for the motor itself to generate a torque exceeding the belt clamping force, and even if a reduction gear or the like is interposed, an increase in the size of the motor cannot be avoided.
一方、特許文献1とは異なるシステムとして、各プーリにシリンダ室を設け、油圧制御によって変速制御する方式も知られているが、この方式では、やはり下記に列挙する課題がある。
4)変速時には、溝幅を変更するため、各シリンダ室の油圧と共に容積を変更する必要があり、オイルポンプ負荷が非常に大きい。
5)一定変速比における走行時であっても、トルク伝達を可能とするために高い油圧でベルトを狭持する必要があるため、常にオイルポンプ負荷が大きくエネルギーロスが大きい。
6)変速比はプライマリプーリとセカンダリプーリの狭持力の比で決定されるため、ある変速比を達成するには、常に狭持力をフィードバック制御等によって管理する必要があり、プーリの溝幅に応じてシリンダ室に供給する油圧を制御するメカニカルフィードバック機構や、高価な油圧センサやリニアソレノイド等を設ける必要があり、コストアップを招く。
7)油圧制御を行う場合、コントロールバルブユニットを設ける必要があるが、コントロールバルブユニットに要求される製造精度が非常に高く、また、複数のバルブ等を設定する必要があり、大型化やコストアップを招く。
On the other hand, as a system different from Patent Document 1, there is also known a system in which a cylinder chamber is provided in each pulley and shift control is performed by hydraulic control. However, this system also has the following problems.
4) Since the groove width is changed at the time of shifting, it is necessary to change the volume together with the hydraulic pressure of each cylinder chamber, and the oil pump load is very large.
5) Even when traveling at a constant gear ratio, it is necessary to pinch the belt with a high hydraulic pressure to enable torque transmission, so the oil pump load is always large and the energy loss is large.
6) Since the gear ratio is determined by the ratio of the pinching force between the primary pulley and the secondary pulley, to achieve a certain gear ratio, the pinching force must always be managed by feedback control or the like, and the groove width of the pulley Accordingly, it is necessary to provide a mechanical feedback mechanism for controlling the hydraulic pressure supplied to the cylinder chamber, an expensive hydraulic sensor, a linear solenoid, and the like, resulting in an increase in cost.
7) When performing hydraulic control, it is necessary to provide a control valve unit. However, the manufacturing accuracy required for the control valve unit is extremely high, and it is necessary to set multiple valves, resulting in an increase in size and cost. Invite.
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、コストアップを招くことなくエネルギーロスを抑制可能なベルト式無段変速機を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a belt type continuously variable transmission capable of suppressing energy loss without causing an increase in cost.
上記目的を達成するため、本発明のベルト式無段変速機では、入力軸と一体に設けられた第1固定プーリと、入力軸上を軸方向に摺動することで前記第1固定プーリとの間の溝幅を変更する第1可動プーリと、を有するプライマリプーリと、出力軸と一体に設けられた第2固定プーリと、出力軸上を軸方向に摺動することで前記第2固定プーリとの間の溝幅を変更する第2可動プーリと、を有するセカンダリプーリと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの間に掛け渡されたベルトと、回転運動を軸方向運動に可逆変換し、前記第1可動プーリを前記第1固定プーリ側に押圧する第1アクチュエータと、回転運動を軸方向運動に可逆変換し、前記第2可動プーリを前記第2固定プーリ側に押圧する第2アクチュエータと、前記第1アクチュエータに回転運動を供給するモータと、前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータとが同期して逆向きの軸方向運動となるように前記第1アクチュエータの回転運動を前記第2アクチュエータに伝達する同期手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the belt type continuously variable transmission of the present invention, the first fixed pulley provided integrally with the input shaft, and the first fixed pulley by sliding in the axial direction on the input shaft. A primary pulley having a first movable pulley that changes a groove width between the first pulley, a second fixed pulley provided integrally with the output shaft, and the second fixed pulley by sliding in the axial direction on the output shaft. A secondary pulley having a second movable pulley that changes a groove width between the pulley, a belt stretched between the primary pulley and the secondary pulley, and reversibly converting rotational motion into axial motion. A first actuator that presses the first movable pulley toward the first fixed pulley, and a second actuator that reversibly converts rotational motion into axial motion and presses the second movable pulley toward the second fixed pulley. And the above Synchronous transmission of the rotational motion of the first actuator to the second actuator so that the motor that supplies the rotational motion to the actuator and the first actuator and the second actuator are synchronized and have opposite axial motions. Means.
すなわち、モータが回転すると、第1アクチュエータにより第1可動プーリが軸方向に移動する。このとき、同期手段により第1アクチュエータの回転運動が第2アクチュエータに伝達され、第2アクチュエータにより第2可動プーリが第1可動プーリと逆向きの軸方向に移動する。ベルト式無段変速機は、プライマリプーリとセカンダリプーリとの溝幅の関係に基づいて変速比を決定する。このとき、ベルトの周長は一定であるため、一方のプーリの溝幅を狭めたときには、他方のプーリの溝幅を広げる必要がある。そこで、同期手段により一方のプーリの溝幅の変更と同期して他方のプーリの溝幅も変更させることで、1つのモータで2つのプーリの溝幅を同時に制御することができる。 That is, when the motor rotates, the first movable pulley is moved in the axial direction by the first actuator. At this time, the rotational movement of the first actuator is transmitted to the second actuator by the synchronization means, and the second movable pulley moves in the axial direction opposite to the first movable pulley by the second actuator. The belt type continuously variable transmission determines the speed ratio based on the relationship between the groove widths of the primary pulley and the secondary pulley. At this time, since the circumferential length of the belt is constant, when the groove width of one pulley is reduced, it is necessary to increase the groove width of the other pulley. Therefore, by changing the groove width of the other pulley in synchronization with the change of the groove width of one pulley by the synchronization means, the groove width of the two pulleys can be controlled simultaneously by one motor.
また、第1アクチュエータ及び第2アクチュエータは共に可逆変換(回転運動を軸方向運動に変換可能とすると共に、軸方向運動を回転運動に変換可能とすることを意味する)するため、各可動プーリの軸方向に作用する力(狭持力に対向する反力)は回転運動にも変換される。このとき、第1アクチュエータと第2アクチュエータは逆向きの軸方向運動となるため、同期手段において、各アクチュエータに作用する力から変換される回転運動は、互いに打ち消し合う方向に作用することとなる。よって、モータは変速時において可動プーリの摺動抵抗等のみ担当すればよく、これにより、小さなモータ駆動力で変速比を制御することができる。 In addition, both the first actuator and the second actuator are reversibly converted (meaning that rotational motion can be converted into axial motion and that axial motion can be converted into rotational motion). A force acting in the axial direction (a reaction force opposite to the holding force) is also converted into a rotational motion. At this time, since the first actuator and the second actuator move in opposite axial directions, the rotary motion converted from the force acting on each actuator in the synchronizing means acts in the direction of canceling each other. Therefore, the motor only needs to take charge of the sliding resistance of the movable pulley at the time of shifting, and the gear ratio can be controlled with a small motor driving force.
以下、本発明のベルト式無段変速機を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for realizing the belt type continuously variable transmission of the present invention will be described based on an embodiment shown in the drawings.
図1は実施例1のベルト式無段変速機の構成を表す部分断面図及び概略側面図である。変速機ハウジングHHには、入力軸Inputに対して略垂直に設けられた第1隔壁H1と、この第1隔壁H1と軸方向に離間して設けられ出力軸Outputに対して略垂直に設けられた第2隔壁H2と、各回転要素を外周から覆う筒状の外周壁H3を有する。 1 is a partial cross-sectional view and a schematic side view illustrating a configuration of a belt-type continuously variable transmission according to a first embodiment. The transmission housing HH is provided with a first partition H1 provided substantially perpendicular to the input shaft Input, and provided in an axially separated manner from the first partition H1 and provided substantially perpendicular to the output shaft Output. The second partition wall H2 has a cylindrical outer peripheral wall H3 that covers each rotating element from the outer periphery.
第1隔壁H1には、内周にボールスプラインが形成された入力軸支持孔H10と、後述するカウンタシャフト44を回転可能に支持するプライマリ側カウンタシャフト支持孔H11が形成されている。
The first partition wall H1 is formed with an input shaft support hole H10 in which a ball spline is formed on the inner periphery, and a primary counter shaft support hole H11 that rotatably supports a
第2隔壁H2には、内周にボールスプラインが形成された出力軸支持孔H20と、カウンタシャフト44を回転可能に支持するセカンダリ側カウンタシャフト支持孔H21が形成されている。
The second partition wall H2 includes an output shaft support hole H20 having a ball spline formed on the inner periphery, and a secondary counter shaft support hole H21 that rotatably supports the
外周壁H3の内側であって、第1隔壁H1のエンジン側には、後述する変速比制御用モータ4を固定支持するモータ支持部HMが設けられている。 Inside the outer peripheral wall H3 and on the engine side of the first partition wall H1, a motor support portion HM for fixing and supporting a gear ratio control motor 4 described later is provided.
入力軸Inputは、図外のエンジンから出力された駆動力を、トルクコンバータ、前後進切換機構等を介して伝達された駆動力をベルト式無段変速機に伝達する。ベルト式無段変速機によって入力軸Inputの駆動力が適宜変速された出力軸Outputの駆動力は、図外のデファレンシャル等を介して駆動輪に伝達される。 The input shaft Input transmits the driving force output from the engine (not shown) to the belt type continuously variable transmission via the torque converter, the forward / reverse switching mechanism or the like. The driving force of the output shaft Output obtained by appropriately shifting the driving force of the input shaft Input by the belt type continuously variable transmission is transmitted to the driving wheels via a differential or the like not shown.
〔ベルト式無段変速機の構成〕
プライマリプーリ1は、入力軸Inputと一体に設けられた第1固定プーリ1aと、入力軸Input上を軸方向に摺動することで第1固定プーリ1aとの間の溝幅を変更する第1可動プーリ1bとを有する。セカンダリプーリ2は、出力軸Outputと一体に設けられた第2固定プーリ2aと、出力軸Output上を軸方向に摺動することで第2固定プーリ2aとの間の溝幅を変更する第2可動プーリ2bとを有する。プライマリプーリ1とセカンダリプーリ2との間にはベルト3が掛け渡され、入力軸Inputの駆動力を出力軸Outputに伝達する。実施例1のベルト3は無端バンドと複数のエレメントが組み合わされた圧縮コマ送りタイプを使用しているが、他のチェーンベルト、ゴムベルト、複合ベルト等のタイプを使用しても良く、特に限定しない。
[Configuration of belt type continuously variable transmission]
The primary pulley 1 changes the groove width between the first
〔第1アクチュエータ及び第2アクチュエータの構成〕
第1アクチュエータ6は、外周に軸方向スプラインが形成された第1円筒部6bと、変速機ハウジングHHに形成された入力軸支持孔H10との間でボールねじ機構を構成する第2円筒部6aと、第2円筒部6aの端面に形成された押圧部6cと、第1円筒部6bのスプラインと内周において軸方向移動可能に嵌合し、回転運動を第1円筒部6bに入力する第1外歯ギヤ42とを有する。第1アクチュエータ6のボールねじ機構は、回転運動を軸方向運動に可逆変換するように構成されている。
[Configuration of first actuator and second actuator]
The
第1外歯ギヤ42と第1隔壁H1との間にはスラストベアリングSB1が設けられている。また、押圧部6cと第1可動プーリ1bとの間にはスラストベアリングSB2が設けられている。
A thrust bearing SB1 is provided between the first
第2アクチュエータ7は、外周に軸方向スプラインが形成された第1円筒部7bと、変速機ハウジングHHに形成された出力軸支持孔H20との間でボールねじ機構を構成する第2円筒部7aと、第2円筒部7aの端面に形成された押圧部7cと、第1円筒部7bのスプラインと内周において軸方向移動可能に嵌合し、回転運動を第1円筒部7bに入力する第2外歯ギヤ46とを有する。第2アクチュエータ7のボールねじ機構は、回転運動を軸方向運動に可逆変換するように構成されている。
The second actuator 7 includes a second
第2外歯ギヤ46と第2隔壁H2との間には、スラストベアリングSB3が設けられている。また、押圧部7cと第2可動プーリ2bとの間には、後述する圧力源5が設けられると共に、この圧力源5と第2可動プーリ2bとの間にはスラストベアリングSB4が設けられている。
A thrust bearing SB3 is provided between the second
第1外歯ギヤ42には、変速比制御用モータ4のモータ駆動軸に取り付けられたモータ用外歯ギヤ41が噛み合うと共に、カウンタシャフト44に取り付けられた第1カウンタギヤ43が噛み合うように構成されている。また、第2外歯ギヤ46には、カウンタシャフト44に取り付けられた第2カウンタギヤ45と噛み合うように構成されている。
The first
第2円筒部6aと入力軸支持孔H10との間に構成されたボールねじ機構のねじリード方向を、例えば図1(b)に示す概略図において反時計回りに回転運動が入力された場合、第1可動プーリ1bを第1固定プーリ1a側に押し出す方向とすると、第2円筒部7bと出力軸支持孔H20との間に構成されたボールねじ機構のねじリード方向は、第2可動プーリ2bを第2固定プーリ2aから離間させる方向となるように構成されている(特許請求の範囲に記載の同期手段に相当)。
When a rotational motion is input in the counterclockwise direction in the screw lead direction of the ball screw mechanism formed between the second
〔圧力源の構成〕
図2は圧力源5の構成を表す概略図である。圧力源5は、軸方向に伸縮可能なダイヤフラム51と、初期セット荷重変更部8から構成されている。図2(a)はダイヤフラム51が伸張した状態を表し、図2(b)はダイヤフラム51が収縮した状態を表すものであり、あくまで1つのダイヤフラムから構成されている。
[Configuration of pressure source]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the
ダイヤフラム51内には、セカンダリプーリ2がトルク伝達を可能なクランプ力相当の圧力が封入されている。このダイヤフラム51には、初期セット荷重変更部8からダイヤフラム51内に圧力を供給する油圧供給パイプ88が接続されている。
In the
初期セット荷重変更部8は、荷重変更モータ81と、荷重変更円筒部84から構成されている。
The initial set load changing unit 8 includes a
荷重変更モータ81の駆動軸には、外歯ギヤ82が取り付けられている。この外歯ギヤ82には、外歯を有すると共に内周にウォーム83aが形成された荷重変更ギヤ83が噛合している。
An
荷重変更ギヤ83の内側には、初期セット荷重変更部材87が設けられている。この初期セット荷重変更部材87は、外周にウォーム83aと噛み合うことで軸方向にストローク可能なウォームホイールが形成された軸部87aと、後述するスプリング85を保持するリテーニングプレート87bから構成されている。尚、ウォームギヤは、不可逆式とされており、荷重変更モータ81側からの駆動力のみによってストローク可能であり、初期セット荷重変更部材87に作用する軸方向の力が荷重変更ギヤ83等に回転運動として伝達されることはない。
An initial set
荷重変更円筒部84は、円筒部84hと、円筒部84hのスプリング収装部84b側を閉塞する第1蓋部84fと、円筒部84hのシリンダ室84c側を閉塞する第2蓋部84gと、スプリング収装部84bとシリンダ室84cとを画成する隔壁84eから構成されている。
The load changing
第1蓋部84fには、初期セット荷重変更部材87が摺動する貫通孔84faが形成されている。スプリング収装部84bには、リテーニングプレート87bと、クランプ力相当の圧力を発生可能なスプリング85と、ピストン86に連結されたリテーニングプレート86aが収装されている。
The
隔壁84eには、ピストン86の軸部86bが摺動する貫通孔84dが形成されている。シリンダ室84cには、油と、リテーニングプレート86aに接続された軸部86bを介して油圧を発生させるピストン面86cが収装されている。
The
〔圧力源の作用〕
ここで、圧力源5の作用について説明する。ダイヤフラム51には一定の圧力が作用している。このとき、この圧力以上の力でダイヤフラム51が押圧されると、ダイヤフラム51は軸方向に収縮するため容積が小さくなり、その収縮分の油がシリンダ室84c内に還流される。すると、シリンダ室84cのピストン86は、スプリング85の力に抗して図2中右側にストロークを開始する。
[Operation of pressure source]
Here, the operation of the
スプリング85は、収縮することで変位分の圧力変動は発生(収縮時は圧力上昇方向)するものの、所定の圧力以上を維持しながらダイヤフラム51の収縮を許容することができる。
Although the
ここで、スプリング85の初期セット荷重は、初期状態におけるばねの長さによって決定されることから、リテーニングプレート87bの初期位置を制御することで変更可能である。よって、初期セット荷重を変更したい場合には、荷重変更モータ81を回転駆動し、荷重変更ギヤ83を回転させることで、初期セット荷重変更部材87を軸方向にストロークさせる。これにより、スプリング85の初期セット荷重を変更することができるため、ダイヤフラム51に作用する圧力がどの状態からダイヤフラム51の収縮を許容するかを設定することができる。尚、初期セット荷重の変更が、ベルト式無段変速機の変速制御に与える影響については、ベルト式無段変速機の作用において後述する。
Here, since the initial set load of the
〔ベルト式無段変速機の作用〕
図1に基づいて、ベルト式無段変速機の作用について説明する。
[Operation of belt type continuously variable transmission]
The operation of the belt type continuously variable transmission will be described with reference to FIG.
(変速比定常状態)
まず、変速比が定常状態にあっては、プライマリプーリ1とセカンダリプーリ2の溝幅は一定である。圧力源5には、トルク伝達が可能なクランプ力相当の圧力が封入されているため、この圧力が第2可動プーリ2bを押圧する。この押圧力によってセカンダリプーリ2の溝幅は狭くなろうとする力を発生し、ベルト3を外径側に広げようとする。
(Gear ratio steady state)
First, when the gear ratio is in a steady state, the groove widths of the primary pulley 1 and the
セカンダリプーリ2においてベルト3を外径側に広げようとすると、プライマリプーリ1の溝幅が決定されているときは、ベルト3がプライマリプーリ1の内径側に入り込もうとして、第1可動プーリ1bを押し広げるため、これらの作用反作用の関係に基づいて、各プーリ1,2とベルト3との間に狭持力が発生する。
If the
各プーリ1,2がベルト3を押圧した状態で入力軸Inputから駆動力が入力されると、プライマリプーリ1とベルト3の摩擦力及びセカンダリプーリ2とベルト3の摩擦力により、各エレメントに圧縮力が作用すると共に、無端バンドの張力差によってプライマリプーリ1からセカンダリプーリ2に駆動力が伝達され、出力軸Outputが駆動する。
When driving force is input from the input shaft Input while the
このとき、第1可動プーリ1bからの反作用によって、第1アクチュエータ6は図1(a)中、エンジン側に押し戻される力が作用する。すると、ボールねじ機構は、回転運動を軸方向運動に可逆変換するように構成されているため、押圧部6cへの軸方向運動の入力により第1アクチュエータ6に回転運動すなわちトルクが発生する。このトルクは第2円筒部6aのスプラインを介して第1外歯ギヤ42に作用し、第1カウンタギヤ43に伝達される。
At this time, due to the reaction from the first
一方、第2アクチュエータ6は図1(a)中、エンジン側から離間する方向に押し戻される力が作用する。すると、ボールねじ機構は、回転運動を軸方向運動に可逆変換するように構成されているため、押圧部7cへの軸方向運動の入力により第2アクチュエータ7に回転運動すなわちトルクが発生する。このトルクは第2円筒部7aのスプラインを介して第2外歯ギヤ46に作用し、第2カウンタギヤ45に伝達される。
On the other hand, the
図1(b)は、モータ用外歯ギヤ41と、第1外歯ギヤ42と、第1カウンタギヤ43及び第2カウンタギヤ45と、第2外歯ギヤ46と回転関係を表す概略図である。
FIG. 1B is a schematic diagram showing the rotational relationship between the motor
第2円筒部6aと入力軸支持孔H10との間に構成されたボールねじ機構のねじリード方向を、例えば図1(b)に示す概略図において反時計回りに回転運動が入力された場合、第1可動プーリ1bを第1固定プーリ1a側に押し出す方向とすると、第2円筒部7bと出力軸支持孔H20との間に構成されたボールねじ機構のねじリード方向は、第2可動プーリ2bを第2固定プーリ2aから離間させる方向となるように構成されている。
When a rotational motion is input in the counterclockwise direction in the screw lead direction of the ball screw mechanism formed between the second
よって、第1外歯ギヤ42に作用するトルクは、第1カウンタギヤ43及び第2カウンタギヤ45を介して第2外歯ギヤ46に作用するトルクと打ち消し合うことで、変速比を維持するためのエネルギーを必要とすることなく、変速比定常状態を維持することができる。
Therefore, the torque acting on the first
(変速状態)
次に、変速比がある変速比から変更される状態にあっては、変速比制御用モータ4から回転運動が第1外歯ギヤ42に入力される。すると、第1外歯ギヤ42が回転運動し、第1アクチュエータ6を回転させる。この回転運動によって第1アクチュエータ6は軸方向にストロークする。このとき、第1カウンタギヤ43も同期して回転するため、第2カウンタギヤ45も回転し、第2外歯ギヤ46を介して第2アクチュエータ7も回転する。この回転運動によって第2アクチュエータ7は第1アクチュエータ6がストロークする方向とは逆向きの軸方向にストロークする。
(Shift state)
Next, in a state where the gear ratio is changed from a certain gear ratio, a rotational motion is input from the gear ratio control motor 4 to the first
すなわち、ベルト3の周長は一定であるため、一方のプーリの溝幅を狭めたときには、他方のプーリの溝幅を広げる必要がある。そこで、第1外歯ギヤ42の回転を第1カウンタギヤ43及び第2カウンタギヤ45を介して第2外歯ギヤ46に伝達することにより、一方のプーリの溝幅の変更と同期して他方のプーリの溝幅も変更させることができる。言い換えると、1つの変速比制御用モータ4で2つのプーリ1,2の溝幅を同時に制御することができる。
That is, since the circumferential length of the
また、上述したように、第1アクチュエータ6及び第2アクチュエータ7は共に可逆変換(回転運動を軸方向運動に変換可能とすると共に、軸方向運動を回転運動に変換可能とすることを意味する)するため、各可動プーリ1b,2bの軸方向に作用する力(狭持力に対向する反力)は回転運動にも変換される。
As described above, both the
このとき、第1アクチュエータ6と第2アクチュエータ7は逆向きの軸方向運動となるため、各アクチュエータ6,7に作用する力から変換される回転運動は、互いに打ち消し合う方向に作用することとなる。よって、変速比制御用モータ4は、変速時において第1可動プーリ1b及び第2可動プーリ2bの摺動抵抗等のみ担当すればよく、これにより、小さなモータ駆動力で変速比を制御することができる。
At this time, since the
また、変速比制御用モータ4の回転数を検出するモータ回転数検出センサ等を設け、このセンサ検出値に基づいて変速比制御用モータ4を制御することで、モータ回転数に基づくプーリ溝幅、すなわち変速比を検出することが可能となり、油圧制御型ベルト式無段変速機に適用されているようなメカニカルフィードバック機構等を設ける必要が無く、コストダウンを図ることができる。 In addition, a motor rotation speed detection sensor or the like that detects the rotation speed of the gear ratio control motor 4 is provided, and the gear ratio control motor 4 is controlled based on the sensor detection value, whereby the pulley groove width based on the motor rotation speed is controlled. That is, it becomes possible to detect the gear ratio, and there is no need to provide a mechanical feedback mechanism or the like that is applied to a hydraulically controlled belt-type continuously variable transmission, thereby reducing costs.
(変速状態における圧力源の作用)
ここで、変速状態での圧力源5の作用について説明する。図3はプライマリプーリ1の溝幅とセカンダリプーリ2の溝幅との関係を表す図である。ベルト式無段変速機は、プライマリプーリ1とセカンダリプーリ2の溝幅を制御することで変速比を変更する。このとき、ベルト3の周長は一定であるため、幾何学的な関係から、プライマリプーリ1の溝幅の変化率とセカンダリプーリ2の溝幅の変化率は若干非線形な関係を取る。よって、変速する際には、第1アクチュエータ6が回転運動したのと同じ量の回転運動によって第2アクチュエータ7がストロークしてしまい、幾何学的な関係を満たさなくなる。
(Operation of pressure source in shifting state)
Here, the operation of the
そこで、圧力源5に設けられたダイヤフラム51によって軸方向のストロークを吸収することとした。これにより、ある定常的な圧力が作用した状態で変速することができる。
Therefore, the stroke in the axial direction is absorbed by the
(初期セット荷重の変更)
次に、初期セット荷重の変更について説明する。ベルト式無段変速機にあっては、極端なベルト滑り防止の観点から、走行状態すなわち入力トルク状態に応じて必要なベルト狭持力が異なる。各プーリ1,2とベルト3との間に滑りが発生すると、プーリ表面を傷つけて異音の原因となったり、ベルト3自身の耐久性の低下を招く虞があるからである。
(Change of initial set load)
Next, the change of the initial set load will be described. In the belt-type continuously variable transmission, the necessary belt clamping force differs depending on the running state, that is, the input torque state, from the viewpoint of extreme belt slip prevention. This is because slippage between the
このとき、一定のベルト狭持力によって保持することとすると、あらゆる走行状態において対応すべく、最大入力トルクに対応した狭持力を圧力源5に持たせなければならない。しかしながら、各プーリ1,2とベルト3との間の狭持力に伴う過剰な摩擦力は、ベルト3の耐久性の低下、及びトルク伝達効率の低下を招く虞がある。
At this time, if the belt is held by a constant belt clamping force, the
そこで、走行状態に応じて初期セット荷重を変更することとした。例えば、入力トルクが小さい走行状態にあっては、低めの初期セット荷重(すなわち、初期セット荷重変更部材87が図2中右側に位置する状態)とすることで、スプリング85が発生する力を小さくすることができる。よって、第2可動プーリ2bがストロークを開始する際の狭持力を小さくすることができる。
Therefore, the initial set load was changed according to the running state. For example, in a traveling state where the input torque is small, the force generated by the
一方、入力トルクが大きい走行状態にあっては、高めの初期セット荷重(すなわち、初期セット荷重変更部材87が図2中左側に位置する状態)とすることで、スプリング85が発生する力を大きくすることができる。よって、第2可動プーリ2bがストロークを開始する際の狭持力を大きくすることができる。
On the other hand, in a traveling state where the input torque is large, the force generated by the
このように、ベルト狭持力を走行状態に応じて最適に制御することで、不要なベルトフリクションを最小化することが可能となり、ベルトの耐久性及びトルク伝達効率等の向上を図ることができる。 Thus, by controlling the belt clamping force optimally according to the running state, it is possible to minimize unnecessary belt friction and improve the durability and torque transmission efficiency of the belt. .
以上説明したように、実施例1のベルト式無段変速機にあっては、下記に列挙する作用効果を得ることができる。 As described above, in the belt type continuously variable transmission according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1)実施例1のベルト式無段変速機では、入力軸Inputと一体に設けられた第1固定プーリ1aと、入力軸Input上を軸方向に摺動することで第1固定プーリ1aとの間の溝幅を変更する第1可動プーリ1bと、を有するプライマリプーリ1と、出力軸Outputと一体に設けられた第2固定プーリ2aと、出力軸Output上を軸方向に摺動することで第2固定プーリ2aとの間の溝幅を変更する第2可動プーリ2bと、を有するセカンダリプーリ2と、プライマリプーリ1とセカンダリプーリ2との間に掛け渡されたベルト3と、回転運動を軸方向運動に可逆変換し、第1可動プーリ1bを第1固定プーリ1a側に押圧する第1アクチュエータ6と、回転運動を軸方向運動に可逆変換し、第2可動プーリ2bを第2固定プーリ2a側に押圧する第2アクチュエータ7と、第1アクチュエータ6に回転運動を供給する変速比制御用モータ4と、第1アクチュエータ6と第2アクチュエータ7とが同期して逆向きの軸方向運動となるように第1アクチュエータ6の回転運動を第2アクチュエータ7に伝達するカウンタギヤ43,45等(同期手段)と、を備えた。
(1) In the belt type continuously variable transmission of the first embodiment, the first fixed
すなわち、変速比制御用モータ4が回転すると、第1アクチュエータ6により第1可動プーリ1bが軸方向に移動する。このとき、同期手段により第1アクチュエータ6の回転運動が第2アクチュエータ7に伝達され、第2アクチュエータ7により第2可動プーリ2bが第1可動プーリ1bと逆向きの軸方向に移動する。ベルト式無段変速機は、プライマリプーリ1とセカンダリプーリ2との溝幅の関係に基づいて変速比を決定する。このとき、ベルト3の周長は一定であるため、一方のプーリの溝幅を狭めたときには、他方のプーリの溝幅を広げる必要がある。そこで、同期手段により一方のプーリの溝幅の変更と同期して他方のプーリの溝幅も変更させることで、1つの変速比制御用モータ4で2つのプーリの溝幅を同時に制御することができる。
That is, when the gear ratio control motor 4 rotates, the first
また、第1アクチュエータ6及び第2アクチュエータ7は共に可逆変換(回転運動を軸方向運動に変換可能とすると共に、軸方向運動を回転運動に変換可能とすることを意味する)するため、各可動プーリ1b,2bの軸方向に作用する力(狭持力に対向する反力)は回転運動にも変換される。このとき、第1アクチュエータ6と第2アクチュエータ7は逆向きの軸方向運動となるため、同期手段において、各アクチュエータに作用する力から変換される回転運動は、互いに打ち消し合う方向に作用することとなる。よって、変速比制御用モータ4は変速時において可動プーリ1b,2bの摺動抵抗等のみ担当すればよく、これにより、小さなモータ駆動力で変速比を制御することができる。
Further, both the
(2)第2アクチュエータ7と第2可動プーリ2bとの間に介装され、トルク伝達に必要なベルト狭持力を付与しつつ軸方向に変位可能な圧力源5を設けた。
(2) A
よって、オイルポンプやモータ駆動力等によるベルト狭持力を発生させる必要が無く、エネルギー損失を抑制することができる。また、圧力源5は軸方向に変位可能であるため、幾何学的な関係から、プライマリプーリ1の溝幅の変化率とセカンダリプーリ2の溝幅の変化率は若干非線形な関係を取ったとしても、圧力源5に設けられたダイヤフラム51によって軸方向のストロークを吸収することが可能となり、ある定常的な圧力が作用した状態で変速することができる。
Therefore, it is not necessary to generate a belt clamping force by an oil pump or a motor driving force, and energy loss can be suppressed. Further, since the
尚、実施例1では、圧力源5を第2アクチュエータ7と第2可動プーリ2bとの間に介装させたが、第1アクチュエータ6と第1可動プーリ1bとの間のみに介装させてもよいし、第1アクチュエータ6と第1可動プーリ1bとの間と第2アクチュエータ7と第2可動プーリ2bとの間の両方に設けてもよい。但し、どちらか一方のプーリに設けることで、ベルト3を介して圧力源5の狭持力が他方のプーリにも伝達されるため、一方のみで足りることは言うまでもない。
In the first embodiment, the
(3)圧力源5の圧力を調整する初期セット荷重変更部8(圧力調整手段)を設けた。よって、ベルト狭持力を走行状態に応じて最適に制御することで、不要なベルトフリクションを最小化することが可能となり、ベルトの耐久性及びトルク伝達効率等の向上を図ることができる。尚、実施例1では油圧によって圧力源5の圧力を供給することとしたが、ガス式のタイプ等によって圧力を付与してもよい。
(3) An initial set load changing portion 8 (pressure adjusting means) for adjusting the pressure of the
(4)初期セット荷重変更部8は、ピストン86と、シリンダ室84cと、ピストン86を押圧する弾性体であるスプリング85と、該スプリング85の初期セット荷重を変更可能な初期セット荷重変更部材87とを有することとした。よって、スプリング85の収縮量を制御するのみで簡単に初期セット荷重を変更することができる。尚、実施例1では弾性体としてスプリング85を用いたが、他の弾性体、例えばゴムや樹脂を用いて構成しても良い。
(4) The initial set load changing unit 8 includes a
(5)初期セット荷重変更部8は、荷重変更モータ81と、スプリング85の初期位置をピストン86のストローク方向に移動させる初期セット荷重変更部材87と、荷重変更モータ81の回転運動を初期セット荷重変更部材87の移動方向に変換する不可逆式のギヤ機構と、を有することとした。よって、荷重変更モータ81により初期セット荷重を変更した後の定常状態においては、ピストンストローク方向に作用する力が不可逆式のギヤ機構により回転運動に変換されることがない。よって、定常状態を維持するエネルギーを必要とせず、エネルギー損失を抑制することができる。
(5) The initial set load changing unit 8 is configured to convert the
(6)第1及び第2アクチュエータ6,7は、外周に軸方向スプラインが形成された第1円筒部6b,7bと、変速機ハウジングHHの第1及び第2隔壁H1,H2との間でボールねじ機構を構成する第2円筒部6a,7aと、第2円筒部6a,7aの端面に形成された押圧部6c,7cと、スプラインと嵌合し回転運動が入力される第1及び第2外歯ギヤ42,46と、を有すると共に、同期手段は、第1及び第2アクチュエータ6,7の第1及び第2外歯ギヤ42,46それぞれと噛み合う第1及び第2カウンタギヤ43,45であることととした。よって、簡易な構成で各アクチュエータ及び同期手段を達成することができる。
(6) The first and
1 プライマリプーリ
1a 第1固定プーリ
1b 第1可動プーリ
2 セカンダリプーリ
2a 第2固定プーリ
2b 第2可動プーリ
3 ベルト
4 変速比制御用モータ
5 圧力源
6 第1アクチュエータ
6a,7a 第1円筒部
6b,7b 第2円筒部
6c,7c 押圧部
7 第2アクチュエータ
8 初期セット荷重変更部
41 モータ用外歯ギヤ
42 第1外歯ギヤ
43 第1カウンタギヤ
44 カウンタシャフト
45 第2カウンタギヤ
46 第2外歯ギヤ
51 ダイヤフラム
81 荷重変更モータ
83 荷重変更ギヤ
83a ウォーム
84 荷重変更円筒部
84b スプリング収装部
84c シリンダ室
85 スプリング
86 ピストン
86a リテーニングプレート
86b 軸部
86c ピストン面
87 初期セット荷重変更部材
87a 軸部
87b リテーニングプレート
88 油圧供給パイプ
Input 入力軸
Output 出力軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Input Input axis
Output Output axis
Claims (6)
出力軸と一体に設けられた第2固定プーリと、出力軸上を軸方向に摺動することで前記第2固定プーリとの間の溝幅を変更する第2可動プーリと、を有するセカンダリプーリと、
前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの間に掛け渡されたベルトと、
回転運動を軸方向運動に可逆変換し、前記第1可動プーリを前記第1固定プーリ側に押圧する第1アクチュエータと、
回転運動を軸方向運動に可逆変換し、前記第2可動プーリを前記第2固定プーリ側に押圧する第2アクチュエータと、
前記第1アクチュエータに回転運動を供給するモータと、
前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータとが同期して逆向きの軸方向運動となるように前記第1アクチュエータの回転運動を前記第2アクチュエータに伝達する同期手段と、
を備えたことを特徴とするベルト式無段変速機。 A primary pulley comprising: a first fixed pulley provided integrally with the input shaft; and a first movable pulley that changes a groove width between the first fixed pulley and the first fixed pulley by sliding in the axial direction on the input shaft. When,
A secondary pulley comprising: a second fixed pulley provided integrally with the output shaft; and a second movable pulley that changes a groove width between the second fixed pulley and the second fixed pulley by sliding in the axial direction on the output shaft. When,
A belt stretched between the primary pulley and the secondary pulley;
A first actuator that reversibly converts rotational motion into axial motion and presses the first movable pulley toward the first fixed pulley;
A second actuator that reversibly converts rotational motion into axial motion and presses the second movable pulley toward the second fixed pulley;
A motor for supplying rotational motion to the first actuator;
Synchronization means for transmitting the rotational motion of the first actuator to the second actuator so that the first actuator and the second actuator are synchronized in opposite axial motion;
A belt type continuously variable transmission.
前記第1アクチュエータと前記第1可動プーリとの間及び/又は前記第2アクチュエータと前記第2可動プーリとの間に介装され、トルク伝達に必要なベルト狭持力を付与しつつ軸方向に変位可能な圧力源を設けたことを特徴とするベルト式無段変速機。 The belt-type continuously variable transmission according to claim 1,
It is interposed between the first actuator and the first movable pulley and / or between the second actuator and the second movable pulley, and in the axial direction while applying a belt clamping force necessary for torque transmission. A belt type continuously variable transmission comprising a displaceable pressure source.
前記圧力源の圧力を調整する圧力調整手段を設けたことを特徴とするベルト式無段変速機。 The belt type continuously variable transmission according to claim 2,
A belt type continuously variable transmission comprising pressure adjusting means for adjusting the pressure of the pressure source.
前記圧力調整手段は、ピストンと、シリンダ室と、前記ピストンを押圧する弾性体と、該弾性体の初期セット荷重を変更可能な初期セット荷重変更部材と、を有することを特徴とするベルト式無段変速機。 In the belt type continuously variable transmission according to claim 3,
The pressure adjusting means includes a piston, a cylinder chamber, an elastic body that presses the piston, and an initial set load changing member that can change an initial set load of the elastic body. Step transmission.
前記初期セット荷重変更部は、荷重変更モータと、前記弾性体の初期位置を前記ピストンストローク方向に移動させる初期セット荷重変更部材と、前記荷重変更モータの回転運動を前記初期セット荷重変更部材の移動方向に変換する不可逆式のギヤ機構と、を有することを特徴とするベルト式無段変速機。 The belt type continuously variable transmission according to claim 4,
The initial set load change unit includes a load change motor, an initial set load change member that moves an initial position of the elastic body in the piston stroke direction, and a rotational movement of the load change motor that moves the initial set load change member. A belt type continuously variable transmission comprising: an irreversible gear mechanism for converting the direction.
前記第1及び第2アクチュエータは、外周に軸方向スプラインが形成された第1円筒部と、変速機ハウジングとの間でボールねじ機構を構成する第2円筒部と、前記第2円筒部の端面に形成された押圧部と、前記スプラインと嵌合し回転運動が入力される外歯ギヤと、をそれぞれ有すると共に、
前記同期手段は、第1及び第2アクチュエータの前記外歯ギヤそれぞれと噛み合うカウンタギヤであることを特徴とするベルト式無段変速機。
The belt type continuously variable transmission according to any one of claims 1 to 5,
The first and second actuators include a first cylindrical portion having an axial spline formed on the outer periphery, a second cylindrical portion constituting a ball screw mechanism between the transmission housing, and an end surface of the second cylindrical portion. Each having a pressing portion formed on the external gear, and an external gear that is fitted to the spline and receives rotational motion,
The belt-type continuously variable transmission, wherein the synchronization means is a counter gear that meshes with each of the external gears of the first and second actuators.
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