JP2009024851A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化を図ることができるベルト式無段変速機を提供すること。
【解決手段】ベルト式無段変速機は、プーリ軸２１，３１と、プーリ軸２１，３１に嵌合することで、プーリ軸２１，３１と一体回転し、かつプーリ軸２１，３１に対して軸方向に摺動自在に支持される可動シーブ２３，３３とを有するプーリを備える。プーリ軸２１，３１と可動シーブ２３，３３との嵌合部Ｆの軸方向と直交する方向における嵌合断面は、楕円形状に形成されている。スプライン嵌合を用いずに、可動シーブ２３，３３とプーリ軸２１，３１とが一体回転でき、可動シーブ２３，３３がプーリ軸２１，３１に対して軸方向に摺動自在に支持することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ベルト式無段変速機に関するものである。

一般に、車両には、駆動源である内燃機関や電動機が発生する駆動力を車両の走行状態に応じた最適の条件で路面に伝達するために、駆動源の出力側に変速機が設けられている。変速機には、変速比を無段階（連続的）に制御する無段変速機と、変速比を段階的（不連続）に制御する有段変速機とがある。ここで、無段変速機には、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、ベルトとを備えるベルト式無段変速機がある。

プライマリプーリおよびセカンダリプーリは、一般的に、プーリ軸と、プーリ軸と一体径に形成される固定シーブと、プーリ軸に嵌合されることで、プーリ軸と一体回転し、かつプーリ軸に対して軸方向に摺動自在に支持される可動シーブとにより構成される。

プーリ軸と可動シーブとが嵌合する嵌合部は、プーリ軸の外周面と可動シーブの内周面とにより構成される。従来のベルト式無段変速機では、通常、プーリ軸の外周面と可動シーブの内周面とは、ともに円形状で形成されている。ここで、ベルト式無段変速機では、プーリ軸と可動シーブとの間でトルクを伝達するために、可動シーブとプーリ軸とを一体回転させることとなる。従って、スプライン嵌合などで、可動シーブがプーリ軸に嵌合されている。

スプライン嵌合としては、インボリュートスプライン嵌合、ローラスプライン嵌合、ボールスプライン嵌合などがある。ボールスプライン嵌合は、例えば特許文献１に示すように、可動シーブの内周面に形成された溝と、プーリ軸に外周面に形成された溝との間に、ボールが挿入されている。

特開２００１−３２３９７８号公報

ところで、上記特許文献１に示すようなベルト式無段変速機では、プーリ軸および可動シーブに溝を加工することとなる。また、溝に対してボールを滑らかに摺動させるために、溝に対して高い加工精度が要求される。従って、低コスト化が困難であった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コスト化を図ることができるベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明では、プーリ軸と、前記プーリ軸に嵌合することで、当該プーリ軸と一体回転し、かつ当該プーリ軸に対して軸方向に摺動自在に支持される可動シーブとを有するプーリを備えるベルト式無段変速機において、前記プーリ軸と前記可動シーブとの嵌合部の軸方向と直交する方向における嵌合断面は、楕円形状あるいは多角形状のいずれかで形成されていることを特徴とする。

また、本発明では、上記ベルト式無段変速機において、前記嵌合断面は、外接円径が前記プーリ軸の最大外径以下、内接円径が当該プーリ軸の最小以上に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、プーリ軸と可動シーブとが嵌合する嵌合部の軸方向と直交する方向における嵌合断面が楕円形状あるいは多角形状のいずれかで形成されているので、プーリ軸と可動シーブとの相対回転を規制することができる。従って、可動シーブとプーリ軸とを一体回転することができ、プーリ軸と可動シーブとの間でトルクを伝達することができる。これにより、スプライン嵌合を用いずに、可動シーブとプーリ軸とが一体回転でき、可動シーブがプーリ軸に対して軸方向に摺動自在に支持することができる。従って、可動シーブとプーリ軸とをスプライン嵌合させるための溝を可動シーブあるいはプーリ軸の少なくとも一方に形成しなくても良いので、低コスト化を図ることができる。

ここで、プーリ軸と可動シーブとの間でトルクを伝達する際に、スプライン嵌合では溝底に高い応力を発生し、さらにボールスプライン嵌合ではボールと溝との接触面にも高い応力が発生する。しかしながら、本発明によれば、スプライン嵌合を用いないので、可動シーブおよびプーリ軸に溝などを加工しなくても良いので、十分な強度を確保することができる。従って、発生する応力を緩和するために、嵌合部の軸方向における長さを長くしなくても良いので、軸方向における小型化を図ることができる。

また、本発明では、上記ベルト式無段変速機において、前記嵌合断面は楕円形状であり、前記プーリ軸のうち、前記嵌合部を構成する部分に切欠部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明では、上記ベルト式無段変速機において、前記プーリ軸のうち、前記切欠部が形成された部分の軸方向における断面が円形状であることを特徴とする。

ここで、可動シーブがプーリ軸に対して軸方向に摺動するため、プーリ軸のうち嵌合部を構成する部分の軸方向における長さは、可動シーブのうち嵌合部を構成する部分の軸方向における長さよりも長くなる。従って、プーリ軸には、プーリ軸と可動シーブとが対向する部分以外に、軸方向と直交する方向における形状が楕円形状となる部分が存在することとなる。プーリ軸と可動シーブとが対向する部分は可動シーブとプーリ軸とが接触することで一体となっているので、プーリが回転してもバランスがとれているが、プーリ軸と可動シーブとが対向する部分以外が存在することにより、プーリに回転によるアンバランスが発生する虞がある。しかしながら、本発明によれば、プーリ軸のうち、嵌合部を構成する部分の一部に切欠部が形成され、例えば切欠部が形成された部分の軸方向における断面が円形状であるので、プーリ軸のうち嵌合部を構成する部分のうち、可動シーブのうち嵌合部を構成する部分の軸方向における長さよりも長い分の軸方向と直交する方向における断面が楕円形状となることを抑制することができる。従って、プーリに回転によるアンバランスが発生することを抑制することができる。これにより、トルク変動、回転変動により発生するプーリの偏荷重を抑制することができる。

本発明にかかるベルト式無段変速機は、低コスト化を図ることができるという効果を奏する。また、プーリに回転によるアンバランスが発生することを抑制することができ、トルク変動、回転変動により発生するプーリの偏荷重を抑制することができる。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記の実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。ここで、下記の実施の形態では、内燃機関（ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなど）が発生する出力トルクを伝達するベルト式無段変速機について説明するが、これに限定されるものではなく、ベルト式無段変速機が伝達する力は、モータなどの電動機が発生する出力トルクであっても良い。

[実施の形態]
図１は、実施の形態にかかるベルト式無段変速機の構成例を示す図である。図２は、嵌合部を示す図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。なお、図１は、変速比が最大の際におけるベルト式無段変速機を示す図である。

実施の形態にかかるベルト式無段変速機１は、図１に示すように、駆動源が発生する駆動力として内燃機関１００が発生する出力トルクが入力され、複数個のベルトエレメントにより構成されるベルト４を介して、入力された内燃機関１００が発生する出力トルクを所定の変速比で車輪１６０，１６０に伝達するものである。

内燃機関１００が発生する出力トルクは、クランクシャフト１０１を介してトルクコンバータ１１０に伝達される。トルクコンバータ１１０は、発進機構であり、内燃機関１００が発生する出力トルクを所定のトルク比で前後進切換機構１２０に伝達するものである。前後進切換機構１２０は、伝達された内燃機関１００が発生する出力トルクの伝達方向を切り替えるものであり、従って、内燃機関１００が発生する出力トルクの伝達方向を前後進切換機構１２０により切り替えることで、ベルト式無段変速機１が搭載された車両が前進あるいは後進をする。前後進切換機構１２０で伝達方向が決定された内燃機関１００が発生する出力トルクは、ベルト式無段変速機１に伝達される。なお、トルクコンバータ１１０の制御、例えばロックアップのＯＮ／ＯＦＦ制御および前後進切換機構１２０の制御、すなわち出力トルクの伝達方向の切替制御は、油圧制御回路６から供給される油圧が用いられる。これらの制御を行うための油圧制御回路６の油圧制御は、制御装置５により行われる。

ベルト式無段変速機１が所定の変速比で駆動することで、変速比に応じて変換された内燃機関１００が発生する出力トルクは、ベルト式無段変速機１の後述するセカンダリプーリ３のセカンダリプーリ軸３１を介して動力伝達機構（減速機）１３０に伝達される。動力伝達機構（減速機）１３０は、ベルト式無段変速機１とディファレンシャルギヤ機構１４０とを連結するものである。動力伝達機構（減速機）１３０に伝達された内燃機関１００が発生する出力トルクは、ディファレンシャルギヤ機構１４０に伝達され、ディファレンシャルギヤ機構１４０と車輪１６０，１６０とを連結するドライブシャフト１５０，１５０を介して、車輪１６０，１６０に伝達される。

ベルト式無段変速機１は、図１に示すように、プーリであるプライマリプーリ２およびセカンダリプーリ３と、ベルト４と、制御装置５と、油圧制御回路６とにより構成されている。なお、７は、内燃機関１００の運転制御を行うＥＣＵ（Engine Control Unit）である。ＥＣＵ７は、内燃機関１００が搭載された車両の各所に取り付けられたセンサから入力された各種入力信号と、図示しない記憶部に記憶されている各種マップとに基づいて内燃機関１００の運転制御、例えば図示しない燃料噴射弁の噴射制御、スロットルバルブのスロットル開度制御、点火プラグの点火制御などを行うものである。ＥＣＵ７の構成は、既に公知のものであるため説明を省略する。

プライマリプーリ２は、入力側のプーリであり、図１に示すように、前後進切換機構１２０を介して伝達された内燃機関１００が発生する出力トルクをベルト４により、出力側のプーリであるセカンダリプーリ３に伝達するものである。プライマリプーリ２は、プライマリプーリ軸２１と、プライマリ固定シーブ２２と、プライマリ可動シーブ２３と、プライマリプーリ２にベルト挟圧力を発生させることでベルト式無段変速機１の変速比を変更するプライマリ油圧室２４とにより構成されている。

プライマリプーリ軸２１は、プーリ軸であり、軸受２５，２６により回転可能に支持されている。プライマリプーリ軸２１は、第１作動油通路２１ａと、第２作動油通路２１ｂと、プーリ軸側嵌合部２１ｃと、切欠部２１ｄとにより構成されている。なお、プライマリプーリ軸２１は、基本的に、プーリ軸側嵌合部２１ｃを除き、軸方向と直交する方向における断面形状が円形状で形成されている。

第１作動油通路２１ａは、油圧制御回路６に接続されており、油圧制御回路６からプライマリ油圧室２４に供給される作動油が流入する。また、第２作動油通路２１ｂは、油圧制御回路６に接続されており、例えば、油圧制御回路６からプライマリプーリ２の潤滑部分に供給される作動油が流入する。

プーリ軸側嵌合部２１ｃは、図２〜図４に示すように、プライマリプーリ軸２１とプライマリ可動シーブ２３とが嵌合する嵌合部Ｆを構成する部分である。プーリ軸側嵌合部２１ｃは、プライマリプーリ軸２１に嵌合されたプライマリ可動シーブ２３の後述するシーブ側嵌合部２３ｄと対向するように形成されている。ここで、プーリ軸側嵌合部２１ｃは、プライマリプーリ軸２１の外周面の一部である。プーリ軸側嵌合部２１ｃは、実施の形態では、軸方向と直交する方向における断面が楕円形状に形成されている（図３参照）。

また、プーリ軸側嵌合部２１ｃの軸方向における長さＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３は、プライマリ可動シーブ２３がプライマリプーリ軸２１に対して軸方向に摺動しても、常にシーブ側嵌合部２３ｄがプーリ軸側嵌合部２１ｃと対向することができる長さに設定されている。実施の形態では、プーリ軸側嵌合部２１ｃの軸方向における長さＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３は、シーブ側嵌合部２３ｄの軸方向における長さＬに、プライマリ可動シーブ２３がプライマリプーリ軸２１に対して軸方向に摺動できる長さＬ４（図２の二点鎖線のプライマリ可動シーブ２３と同図実線のプライマリ可動シーブ２３との移動量）を加えた長さに設定されている。

切欠部２１ｄは、プーリ軸側嵌合部２１ｃの一部として形成されている。切欠部２１ｄは、プライマリプーリ軸２１のうち、切欠部２１ｄが形成された部分の軸方向における断面が円形状に形成されている（図４参照）。ここで、切欠部２１ｄが形成された部分の軸方向と直交する方向における断面は、実施の形態では、直径がプーリ軸側嵌合部２１ｃの軸方向と直交する方向における断面の内接円形（図２に示すＤ２）と同一に形成されている。切欠部２１ｄは、実施の形態では、プーリ軸側嵌合部２１ｃの中央部に形成されている。具体的には、切欠部２１ｄは、プライマリ可動シーブ２３がプライマリプーリ軸２１に対して軸方向に摺動しても、常にシーブ側嵌合部２３ｄと対向できる位置に形成されている。ここで、切欠部２１ｄの軸方向における長さＬ３は、プライマリ可動シーブ２３がプライマリプーリ軸２１に対して軸方向に摺動できる長さＬ４と同一に設定されている。つまり、シーブ側嵌合部２３ｄの軸方向における長さＬと、プーリ軸側嵌合部２１ｃのうち切欠部２１ｄを除く部分（以下、単に「対向プーリ軸側嵌合部」と称する）の軸方向における長さＬ１＋Ｌ２とが同一となる。

プライマリ固定シーブ２２は、図１に示すように、プライマリ可動シーブ２３と対向する位置に、プライマリプーリ軸２１と一体回転するように設けられている。ここでは、プライマリ固定シーブ２２は、プライマリプーリ軸２１の外周から径方向外側に突出する環状部として形成されている。つまり、実施の形態では、プライマリ固定シーブ２２は、プライマリプーリ軸２１の外周に一体的に設けられている。なお、プライマリ固定シーブ２２は、基本的に、軸方向と直交する方向における断面形状が円形状に形成されている。

プライマリ可動シーブ２３は、可動シーブであり、プライマリプーリ軸２１に嵌合するものである。プライマリ可動シーブ２３は、ボス部２３ａと、環状部２３ｂと、突出部２３ｃと、シーブ側嵌合部２３ｄとにより構成されている。なお、プライマリ可動シーブ２３は、基本的に、シーブ側嵌合部２３ｄを除き、軸方向と直交する方向における断面形状が円形状に形成されている。

ボス部２３ａは、軸方向に延在して形成されている。環状部２３ｂは、ボス部２３ａの軸方向における両端部のうち一方の端部（プライマリ固定シーブ２２側）から径方向外側に突出して形成されている。突出部２３ｃは、環状部２３ｂの外周端部の近傍に軸方向のうち他方（プライマリピストン２８側）に突出して環状に形成されている。

シーブ側嵌合部２３ｄは、図２〜図４に示すように、嵌合部Ｆを構成する部分である。シーブ側嵌合部２３ｄは、プライマリプーリ軸２１のプーリ軸側嵌合部２１ｃと対向する部分に形成されている。ここで、シーブ側嵌合部２３ｄは、プライマリ可動シーブ２３の内周面、すなわちボス部２３ａの内周面の一部である。シーブ側嵌合部２３ｄは、実施の形態では、軸方向と直交する方向における断面がプーリ軸側嵌合部２１ｃの軸方向と直交する方向における断面と同一形状である楕円形状に形成されている（図３参照）。ここで、シーブ側嵌合部２３ｄは、プーリ軸側嵌合部２１ｃに挿入された際に、プーリ軸側嵌合部２１ｃに対して軸方向に摺動可能となるように形成されている。例えば、シーブ側嵌合部２３ｄは、軸方向と直交する方向における断面がプーリ軸側嵌合部２１ｃの軸方向と直交する方向における断面よりも若干大きく形成されている（図３参照）。また、シーブ側嵌合部２３ｄの軸方向における長さＬは、上述のように、プーリ軸側嵌合部２１ｃのうち切欠部２１ｄを除く部分の軸方向における長さＬ１＋Ｌ２と同一の長さに設定されている。

プライマリ可動シーブ２３は、シーブ側嵌合部２３ｄがプーリ軸側嵌合部２１ｃに挿入されることで、プライマリプーリ軸２１に嵌合される。このとき、シーブ側嵌合部２３ｄがプーリ軸側嵌合部２１ｃに対して軸方向に摺動自在に支持され、プライマリ可動シーブ２３がプライマリプーリ軸２１に対して摺動自在に支持されることとなる。プライマリプーリ軸２１とプライマリ可動シーブ２３とが嵌合することで形成される嵌合部Ｆの軸方向と直交する方向における嵌合断面、実施の形態では、シーブ側嵌合部２３ｄと対向プーリ軸側嵌合部とが互いに対向する部分の軸方向と直交する方向における断面は、上述のように、プーリ軸側嵌合部２１ｃおよびシーブ側嵌合部２３ｄの軸方向と直交する方向における断面が楕円形状であるので、楕円形状に形成されることとなる。嵌合部Ｆの嵌合断面が楕円形状に形成されることで、プーリ軸側嵌合部２１ｃとシーブ側嵌合部２３ｄとの回転方向における相対移動が規制されるので、プライマリプーリ軸２１とプライマリ可動シーブ２３との相対回転を規制することができる。従って、プライマリ可動シーブ２３とプライマリプーリ軸２１とを一体回転することができ、プライマリプーリ軸２１とプライマリ可動シーブ２３との間でトルクを伝達することができる。ここで、嵌合断面（プーリ軸側嵌合部２１ｃの軸方向と直交する方向における断面を基準とする）は、外接円径Ｄ１がプライマリプーリ軸２１の最大外径Ｄ３以下、内接円径Ｄ２がプライマリプーリ軸２１の最小外径Ｄ４以上に形成されている。なお、シーブ側嵌合部２３ｄと対向プーリ軸側嵌合部とが互いに対向する部分の軸方向における長さは、シーブ側嵌合部２３ｄの軸方向における長さＬから切欠部２１ｄの軸方向における長さＬ３を引いた長さＬ−Ｌ３となる。

プライマリ固定シーブ２２とプライマリ可動シーブ２３との間、すなわちプライマリ固定シーブ２２のプライマリ可動シーブ２３に対向する面と、プライマリ可動シーブ２３のプライマリ固定シーブ２２と対向する面との間で、Ｖ字形状のプライマリ溝２７が形成されている。プライマリ溝２７には、無端であるベルト４が巻き掛けられている。つまり、ベルト４は、プライマリ固定シーブ２２とプライマリ可動シーブ２３との間に挟み込まれている。

プライマリ油圧室２４は、プライマリ可動シーブ２３のプライマリ固定シーブ２２と対向する面と反対側の背面と、プライマリプーリ軸２１に固定された円筒形状のプライマリピストン２８とに構成されている。突出部２３ｃとプライマリピストン２８との間には、例えばシールリングなどの図示しないプライマリ油圧室用シール部材が設けられている。つまり、プライマリ油圧室２４を構成するプライマリ可動シーブ２３の背面とプライマリピストン２８とは、シール部材によりシールされている。なお、軸受２６およびプライマリピストン２８は、ロックナットにより、プライマリプーリ軸２１に対して固定されている。

プライマリ油圧室２４には、プライマリプーリ軸２１の第１作動油通路２１ａに流入した作動油が供給される。つまり、油圧制御回路６は、プライマリ油圧室２４に作動油を供給し、プライマリ油圧室２４の油圧により、プライマリ可動シーブ２３を軸方向に摺動させ、プライマリ可動シーブ２３をプライマリ固定シーブ２２に対して接近あるいは離隔させるものである。プライマリ油圧室２４は、プライマリ油圧室２４に供給される作動油により、プライマリ可動シーブ２３を軸方向におけるプライマリ固定シーブ側に押圧する可動シーブ押圧力をプライマリ可動シーブ２３に作用させることで、プライマリ溝２７に巻き掛けられるベルト４に対するベルト挟圧力を発生させる。つまり、プライマリプーリ２は、プライマリ油圧室２４の油圧によりベルト４に対してベルト挟圧力を発生させ、発生したベルト挟圧力により、プライマリ可動シーブ２３のプライマリ固定シーブ２２に対する軸方向位置を変更するものである。これにより、プライマリ油圧室２４は、例えばベルト式無段変速機１の変速比を変更させる機能およびプライマリプーリ２に対してベルト４がスリップすることを抑制する機能を有するものである。

セカンダリプーリ３は、出力側のプーリであり、図１に示すように、ベルト４を介してプライマリプーリ２から伝達された内燃機関１００が発生する出力トルクを動力伝達機構（減速機）１３０、ディファレンシャルギヤ機構１４０、ドライブシャフト１５０，１５０を介して車輪１６０，１６０に伝達するものである。セカンダリプーリ３は、セカンダリプーリ軸３１と、セカンダリ固定シーブ３２と、セカンダリ可動シーブ３３と、セカンダリプーリ３にベルト挟圧力を発生させることで、ベルト４の張力を調整するセカンダリ油圧室３４とにより構成されている。

セカンダリプーリ軸３１は、プーリ軸であり、軸受３５，３６により回転可能に支持されている。セカンダリプーリ軸３１は、第１作動油通路３１ａと、第２作動油通路３１ｂと、プーリ軸側嵌合部３１ｃと、切欠部３１ｄとにより構成されている。なお、セカンダリプーリ軸３１は、基本的に、プーリ軸側嵌合部３１ｃを除き、軸方向と直交する方向における断面形状が円形状で形成されている。

第１作動油通路３１ａは、油圧制御回路６に接続されており、油圧制御回路６からセカンダリ油圧室３４に供給される作動油が流入する。また、第２作動油通路３１ｂは、油圧制御回路６に接続されており、例えば、油圧制御回路６からセカンダリプーリ３の潤滑部分に供給される作動油が流入する。

プーリ軸側嵌合部３１ｃは、図２〜図４に示すように、セカンダリプーリ軸３１とセカンダリ可動シーブ３３とが嵌合する嵌合部Ｆを構成する部分である。ここで、プーリ軸側嵌合部３１ｃは、セカンダリプーリ軸３１に嵌合されたセカンダリ可動シーブ３３の後述するシーブ側嵌合部３３ｄと対向するように形成されている。ここで、プーリ軸側嵌合部３１ｃは、セカンダリプーリ軸３１の外周面の一部である。プーリ軸側嵌合部３１ｃは、実施の形態では、軸方向と直交する方向における断面が楕円形状に形成されている（図３参照）。

また、プーリ軸側嵌合部３１ｃの軸方向における長さＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３は、セカンダリ可動シーブ３３がセカンダリプーリ軸３１に対して軸方向に摺動しても、常にシーブ側嵌合部３３ｄがプーリ軸側嵌合部３１ｃと対向することができる長さに設定されている。実施の形態では、プーリ軸側嵌合部３１ｃの軸方向における長さＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３は、シーブ側嵌合部３３ｄの軸方向における長さＬに、セカンダリ可動シーブ３３がセカンダリプーリ軸３１に対して軸方向に摺動できる長さＬ４（図２の二点鎖線のセカンダリ可動シーブ３３と同図実線のセカンダリ可動シーブ３３との移動量）を加えた長さに設定されている。

切欠部３１ｄは、プーリ軸側嵌合部３１ｃの一部として形成されている。切欠部３１ｄは、セカンダリプーリ軸３１のうち、切欠部３１ｄが形成された部分の軸方向における断面が円形状に形成されている（図４参照）。ここで、切欠部３１ｄが形成された部分の軸方向と直交する方向における断面は、実施の形態では、直径がプーリ軸側嵌合部３１ｃの軸方向と直交する方向における断面の内接円形（図２に示すＤ２）と同一に形成されている。切欠部３１ｄは、実施の形態では、プーリ軸側嵌合部３１ｃの中央部に形成されている。具体的には、切欠部３１ｄは、セカンダリ可動シーブ３３がセカンダリプーリ軸３１に対して軸方向に摺動しても、常にシーブ側嵌合部３３ｄと対向できる位置に形成されている。ここで、切欠部３１ｄの軸方向における長さＬ３は、セカンダリ可動シーブ３３がセカンダリプーリ軸３１に対して軸方向に摺動できる長さＬ４と同一に設定されている。つまり、シーブ側嵌合部３３ｄの軸方向における長さＬと、プーリ軸側嵌合部３１ｃのうち切欠部３１ｄを除く部分（以下、単に「対向プーリ軸側嵌合部」と称する）の軸方向における長さＬ１＋Ｌ２とが同一となる。

セカンダリ固定シーブ３２は、図１に示すように、セカンダリ可動シーブ３３と対向する位置に、セカンダリプーリ軸３１と一体回転するように設けられている。ここでは、セカンダリ固定シーブ３２は、セカンダリプーリ軸３１の外周から径方向外側に突出する環状部として形成されている。つまり、実施の形態では、セカンダリ固定シーブ３２は、セカンダリプーリ軸３１の外周に一体的に設けられている。なお、セカンダリ固定シーブ３２は、基本的に、軸方向と直交する方向における断面形状が円形状に形成されている。

セカンダリ可動シーブ３３は、可動シーブであり、セカンダリプーリ軸３１に嵌合するものである。セカンダリ可動シーブ３３は、ボス部３３ａと、環状部３３ｂと、突出部３３ｃと、シーブ側嵌合部３３ｄとにより構成されている。なお、セカンダリ可動シーブ３３は、基本的に、シーブ側嵌合部３３ｄを除き、軸方向と直交する方向における断面形状が円形状に形成されている。

ボス部３３ａは、軸方向に延在して形成されている。環状部３３ｂは、ボス部３３ａの軸方向における両端部のうち一方の端部（セカンダリ固定シーブ３２側）から径方向外側に突出して形成されている。突出部３３ｃは、環状部３３ｂの外周端部の近傍に軸方向のうち他方（セカンダリピストン３８側）に突出して環状に形成されている。

シーブ側嵌合部３３ｄは、図２〜図４に示すように、嵌合部Ｆを構成する部分である。シーブ側嵌合部３３ｄは、セカンダリプーリ軸３１のプーリ軸側嵌合部３１ｃと対向する部分に形成されている。ここで、シーブ側嵌合部３３ｄは、セカンダリ可動シーブ３３の内周面、すなわちボス部３３ａの内周面の一部である。シーブ側嵌合部３３ｄは、実施の形態では、軸方向と直交する方向における断面がプーリ軸側嵌合部３１ｃの軸方向と直交する方向における断面と同一形状である楕円形状に形成されている（図３参照）。ここで、シーブ側嵌合部３３ｄは、プーリ軸側嵌合部３１ｃに挿入された際に、プーリ軸側嵌合部３１ｃに対して軸方向に摺動可能となるように形成されている。例えば、シーブ側嵌合部３３ｄは、軸方向と直交する方向における断面がプーリ軸側嵌合部３１ｃの軸方向と直交する方向における断面よりも若干大きく形成されている（図３参照）。また、シーブ側嵌合部３３ｄの軸方向における長さＬは、上述のように、プーリ軸側嵌合部３１ｃのうち切欠部３１ｄを除く部分の軸方向における長さＬ１＋Ｌ２と同一の長さに設定されている。

セカンダリ可動シーブ３３は、シーブ側嵌合部３３ｄがプーリ軸側嵌合部３１ｃに挿入されることで、セカンダリプーリ軸３１に嵌合される。このとき、シーブ側嵌合部３３ｄがプーリ軸側嵌合部３１ｃに対して軸方向に摺動自在に支持され、セカンダリ可動シーブ３３がセカンダリプーリ軸３１に対して摺動自在に支持されることとなる。セカンダリプーリ軸３１とセカンダリ可動シーブ３３とが嵌合することで形成される嵌合部Ｆの軸方向と直交する方向における嵌合断面、実施の形態では、シーブ側嵌合部３３ｄと対向プーリ軸側嵌合部とが互いに対向する部分の軸方向と直交する方向における断面は、上述のように、プーリ軸側嵌合部３１ｃおよびシーブ側嵌合部３３ｄの軸方向と直交する方向における断面が楕円形状であるので、楕円形状に形成されることとなる。嵌合部Ｆの嵌合断面が楕円形状に形成されることで、プーリ軸側嵌合部３１ｃとシーブ側嵌合部３３ｄとの回転方向における相対移動が規制されるので、セカンダリプーリ軸３１とセカンダリ可動シーブ３３との相対回転を規制することができる。従って、セカンダリプーリ軸３１とセカンダリ可動シーブ３３とを一体回転することができ、セカンダリプーリ軸３１とセカンダリ可動シーブ３３との間でトルクを伝達することができる。ここで、嵌合断面（プーリ軸側嵌合部３１ｃの軸方向と直交する方向における断面を基準とする）は、外接円径Ｄ１がセカンダリプーリ軸３１の最大外径Ｄ３以下、内接円径Ｄ２がセカンダリプーリ軸３１の最小外径Ｄ４以上に形成されている。なお、シーブ側嵌合部３３ｄと対向プーリ軸側嵌合部とが互いに対向する部分の軸方向における長さは、シーブ側嵌合部３３ｄの軸方向における長さＬから切欠部３１ｄの軸方向における長さＬ３を引いた長さＬ−Ｌ３となる。

セカンダリ固定シーブ３２とセカンダリ可動シーブ３３との間、すなわちセカンダリ固定シーブ３２のセカンダリ可動シーブ３３に対向する面と、セカンダリ可動シーブ３３のセカンダリ固定シーブ３２と対向する面との間で、Ｖ字形状のセカンダリ溝３７が形成されている。セカンダリ溝３７には、無端であるベルト４が巻き掛けられている。つまり、ベルト４は、セカンダリ固定シーブ３２とセカンダリ可動シーブ３３との間に挟み込まれている。

セカンダリ油圧室３４は、セカンダリ可動シーブ３３のセカンダリ固定シーブ３２と対向する面と反対側の背面と、セカンダリプーリ軸３１に固定された円筒形状のセカンダリピストン３８とに構成されている。突出部３３ｃとセカンダリピストン３８との間には、例えばシールリングなどの図示しないセカンダリ油圧室用シール部材が設けられている。つまり、セカンダリ油圧室３４を構成するセカンダリ可動シーブ３３の背面とセカンダリピストン３８とは、シール部材によりシールされている。なお、軸受３５およびセカンダリピストン３８は、ロックナットにより、セカンダリプーリ軸３１に対して固定されている。また、軸受３６およびパーキングギヤ３９は、ロックナットにより、セカンダリプーリ軸３１に対して固定されている。

セカンダリ油圧室３４には、セカンダリプーリ軸３１の第１作動油通路３１ａに流入した作動油が供給される。つまり、油圧制御回路６は、セカンダリ油圧室３４に作動油を供給し、セカンダリ油圧室３４の油圧により、セカンダリ可動シーブ３３を軸方向に摺動させ、セカンダリ可動シーブ３３をセカンダリ固定シーブ３２に対して接近あるいは離隔させるものである。セカンダリ油圧室３４は、セカンダリ油圧室３４に供給される作動油により、セカンダリ可動シーブ３３を軸方向におけるセカンダリ固定シーブ側に押圧する可動シーブ押圧力をセカンダリ可動シーブ３３に作用させることで、セカンダリ溝３７に巻き掛けられるベルト４に対するベルト挟圧力を発生させる。つまり、セカンダリプーリ３は、セカンダリ油圧室３４の油圧によりベルト４に対してベルト挟圧力を発生させ、発生したベルト挟圧力により、セカンダリ可動シーブ３３のセカンダリ固定シーブ３２に対する軸方向位置を変更するものである。これにより、セカンダリ油圧室３４は、例えばベルト４のプライマリプーリ２およびセカンダリプーリ３に対する接触半径を一定に維持し、ベルト４の張力を調整する機能を有するものである。なお、セカンダリプーリ３には、ベルト４に対してベルト挟圧力を発生する手段として、セカンダリ油圧室３４のみならずトルクカムを備えていても良い。

ベルト４は、プライマリプーリ２とセカンダリプーリ３との間で力、例えば内燃機関１００が発生する出力トルクの伝達を行うものである。ベルト４は、上述のように、プライマリプーリ２とセカンダリプーリ３とに巻き掛けられる無端ベルトである。

制御装置５は、ベルト式無段変速機１の駆動を制御、特に変速比を制御するものである。制御装置５は、油圧制御回路６と接続されており、油圧制御回路６の油圧制御を行うことで、プライマリ油圧室２４の油圧およびセカンダリ油圧室３４の油圧を調整する。従って、制御装置５は、プライマリプーリ２におけるベルト挟圧力およびセカンダリプーリ３におけるベルト挟圧力を調整し、プライマリプーリ２の回転数である入力軸回転数と、セカンダリプーリ３の回転数である出力軸回転数との比である変速比を制御するものである。ここで、制御装置５は、図示しない入力軸回転数センサにより検出された入力軸回転数と、図示しない出力軸回転数センサにより検出された出力軸回転数との比から検出された実際の変速比に基づいて、内燃機関１００の運転状態に応じて決定された目標変速比に対するフィードバック制御が行われる。また、制御装置５は、ＥＣＵ７と接続されており、ＥＣＵ７から内燃機関１００に供給される燃料の燃料供給量や、内燃機関１００に空気を導入する図示しない吸気経路の圧力、内燃機関１００の機関回転数、上記スロットル開度などが入力される。なお、制御装置５の構成は、既に公知であるトランスミッションコントロールコンピュータの構成と同様のものであるため説明を省略する。

次に、実施の形態にかかるベルト式無段変速機１の動作について説明する。内燃機関１００がＥＣＵ７により運転制御されると、内燃機関１００が発生した出力トルクにより、ベルト式無段変速機１が駆動する。また、ベルト式無段変速機１は、内燃機関１００の運転状態に応じて制御装置５により変速比が変更される。

具体的には、図１に示すように、プライマリプーリ２には、トルクコンバータ１１０および前後進切換機構１２０を介して、内燃機関１００が発生する出力トルクが伝達される。このとき、内燃機関１００が発生した出力トルクは、プライマリプーリ軸２１に伝達され、プライマリプーリ軸２１に一体に形成されたプライマリ固定シーブ２２および嵌合部Ｆによりプライマリプーリ軸２１に一体回転するプライマリ可動シーブ２３に伝達される。プライマリプーリ２は、プライマリ油圧室２４の油圧によりベルト４に対してベルト挟圧力を発生している。従って、プライマリ溝２７に巻き掛けられたベルト４とプライマリプーリ２との間に面圧が発生する。これにより、プライマリ固定シーブ２２およびプライマリ可動シーブ２３と、これらに接触するベルト４との間で摩擦力が発生し、プライマリプーリ２に伝達された内燃機関１００が発生する出力トルクにより、ベルト４がセカンダリプーリ３に向かって移動する。

また、セカンダリプーリ３は、セカンダリ油圧室３４の油圧によりベルト４に対してベルト挟圧力を発生している。従って、セカンダリ溝３７に巻き掛けられたベルト４とセカンダリプーリ３との間に面圧が発生する。これにより、セカンダリ固定シーブ３２およびセカンダリ可動シーブ３３と、ベルト４との間で摩擦力が発生し、ベルト４に伝達された内燃機関１００が発生する出力トルクは、セカンダリ固定シーブ３２に一体に形成され、嵌合部Ｆによりセカンダリ可動シーブ３３と一体回転するセカンダリプーリ軸３１に伝達され、セカンダリプーリ３に伝達される。従って、ベルト式無段変速機１に伝達され、変換された内燃機関１００が発生する出力トルクは、例えば、セカンダリプーリ軸３１と一体回転可能に支持された図示しないリダクションドライブギヤを介して動力伝達機構（減速機）１３０に伝達される。

以上のように、実施の形態にかかるベルト式無段変速機１は、スプライン嵌合を用いずに、プライマリ可動シーブ２３とプライマリプーリ軸２１とが一体回転でき、プライマリ可動シーブ２３がプライマリプーリ軸２１に対して軸方向に摺動自在に支持することができる。また、スプライン嵌合を用いずに、セカンダリ可動シーブ３３とセカンダリプーリ軸３１とが一体回転でき、セカンダリ可動シーブ３３がセカンダリプーリ軸３１に対して軸方向に摺動自在に支持することができる。つまり、スプライン嵌合を用いずに、可動シーブとプーリ軸とが一体回転でき、可動シーブがプーリ軸に対して軸方向に摺動自在に支持することができる。従って、可動シーブとプーリ軸とをスプライン嵌合させるための溝を可動シーブあるいはプーリ軸の少なくとも一方に形成しなくても良いので、ベルト式無段変速機１の低コスト化を図ることができる。

また、スプライン嵌合を用いずに、可動シーブおよびプーリ軸に溝などの応力が集中する部分の加工をせずに、可動シーブとプーリ軸との接触面積を確保することができる。従って、十分な強度を確保することができる。これにより、発生する応力を緩和するために、嵌合部Ｆの軸方向における長さを長くしなくても良いので、ベルト式無段変速機１の軸方向における小型化を図ることができる。

また、プライマリ可動シーブ２３のシーブ側嵌合部２３ｄおよびプライマリプーリ軸２１の対向プーリ軸側嵌合部は、ともに軸方向と直交する方向における断面が楕円形状であるとともに、軸方向における長さが同一である。また、プーリ軸側嵌合部２１ｃの対向プーリ軸側嵌合部を除いた部分、すなわちプライマリプーリ軸２１のうち切欠部２１ｄが形成された部分の軸方向における断面が円形状に形成されている。また、セカンダリ可動シーブ３３のシーブ側嵌合部３３ｄおよびセカンダリプーリ軸３１の対向プーリ軸側嵌合部は、ともに軸方向と直交する方向における断面が楕円形状であるとともに、軸方向における長さが同一である。また、プーリ軸側嵌合部３１ｃの対向プーリ軸側嵌合部を除いた部分、すなわちセカンダリプーリ軸３１のうち切欠部３１ｄが形成された部分の軸方向における断面が円形状に形成されている。つまり、プーリ軸側嵌合部２１ｃ,３１ｃのうち、シーブ側嵌合部２３ｄ,３３ｄの軸方向における長さよりも長い部分の軸方向と直交する方向における断面が実施の形態ではすべて円形状であり、楕円形状となることを抑制することができる。従って、プーリ軸側嵌合部２１ｃ,３１ｃがシーブ側嵌合部２３ｄ,３３ｄよりも、軸方向と直交する方向における断面が楕円形である部分が多くなることで、プーリに回転によってアンバランスが発生することを抑制することができる。これにより、ベルト式無段変速機１のトルク変動、回転変動により発生するプーリの偏荷重を抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、楕円形状としたが本発明はこれに限定されるものではない。図５は、他の嵌合部を示す図である。図６は、図５のＣ−Ｃ断面図である。図５および図６に示すように、プーリ軸側嵌合部２１ｃ,３１ｃおよびシーブ側嵌合部２３ｄ,３３ｄの軸方向と直交する方向における断面が多角形状（同図では、正６角形）であっても良い。つまり、プライマリプーリ軸２１とプライマリ可動シーブ２３とが嵌合することで形成される嵌合部Ｇの軸方向と直交する方向における嵌合断面、プーリ軸側嵌合部２１ｆ,３１ｆおよびシーブ側嵌合部２３ｅ,３３ｅの軸方向と直交する方向における断面が多角形状であるので、多角形状に形成されていても良い。嵌合部Ｇの嵌合断面が多角形状に形成されることで、プーリ軸側嵌合部２１ｆ，３１ｆとシーブ側嵌合部２３ｅ，３３ｅとの回転方向における相対移動が規制されるので、プーリ軸と可動シーブとの相対回転を規制することができる。従って、可動シーブとプーリ軸とを一体回転することができ、プーリ軸と可動シーブとの間でトルクを伝達することができる。これにより、スプライン嵌合を用いずに、可動シーブとプーリ軸とが一体回転でき、可動シーブがプーリ軸に対して軸方向に摺動自在に支持することができる。従って、ベルト式無段変速機１の低コスト化を図ることができ、ベルト式無段変速機１の軸方向における小型化を図ることができる。

以上のように、本発明にかかるベルト式無段変速機は、プーリ軸と可動シーブが嵌合するベルト式無段変速機に有用であり、特に、低コスト化を図るのに適している。

実施の形態にかかるベルト式無段変速機の構成例を示す図である。 嵌合部を示す図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 他の嵌合部を示す図である。 図５のＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

１ ベルト式無段変速機
２ プライマリプーリ（プーリ）
２１ プライマリプーリ軸（プーリ軸）
２１ａ 第１作動油通路
２１ｂ 第２作動油通路
２１ｃ プーリ軸側嵌合部
２１ｄ 切欠部
２２ プライマリ固定シーブ
２３ プライマリ可動シーブ（可動シーブ）
２３ａ ボス部
２３ｂ 環状部
２３ｃ 突出部
２３ｄ シーブ側嵌合部
２４ プライマリ油圧室
２５，２６ 軸受
２７ プライマリ溝
２８ プライマリピストン
３ セカンダリプーリ（プーリ）
３１ セカンダリプーリ軸（プーリ軸）
３１ａ 第１作動油通路
３１ｂ 第２作動油通路
３１ｃ プーリ軸側嵌合部
３１ｄ 切欠部
３２ セカンダリ固定シーブ
３３ セカンダリ可動シーブ（可動シーブ）
３３ａ ボス部
３３ｂ 環状部
３３ｃ 突出部
３３ｄ シーブ側嵌合部
３４ セカンダリ油圧室
３５，３６ 軸受
３７ セカンダリ溝
３８ セカンダリピストン
３９ パーキングギヤ
４ ベルト
５ 制御装置
６ 油圧制御回路
７ ＥＣＵ
１００ 内燃機関
１０１ クランクシャフト
１１０ トルクコンバータ
１２０ 前後進切換機構
１３０ 動力伝達機構（減速機）
１４０ ディファレンシャルギヤ機構
１５０ ドライブシャフト
１６０ 車輪

Claims (4)

1. プーリ軸と、前記プーリ軸に嵌合することで、当該プーリ軸と一体回転し、かつ当該プーリ軸に対して軸方向に摺動自在に支持される可動シーブとを有するプーリを備えるベルト式無段変速機において、
   前記プーリ軸と前記可動シーブとの嵌合部の軸方向と直交する方向における嵌合断面は、楕円形状あるいは多角形状のいずれかで形成されていることを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 前記嵌合断面は、外接円径が前記プーリ軸の最大外径以下、内接円径が当該プーリ軸の最小外径以上に形成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. 前記嵌合断面は楕円形状であり、前記プーリ軸のうち、前記嵌合部を構成する部分に切欠部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のベルト式無段変速機。
4. 前記プーリ軸のうち、前記切欠部が形成された部分の軸方向における断面が円形状であることを特徴とする請求項３に記載のベルト式無段変速機。

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