JP2009103166A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の軸方向の長さを短縮して、より小型化が可能となるベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】回転軸13に設けられた第１の平面部101aと、可動プーリ15bの内周に設けられた第２の平面部101bと、第１の平面部101aと第２の平面部101bとの間に介在する平板110と、を備え、平板110によって、固定プーリ15aと可動プーリ15bとを回転不能に支持し、平板110の軸方向への移動を係止する突当部102を、回転軸13に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト式無段変速機に関し、特に、固定プーリと可動プーリとの摺動構造に関するものである。

ベルト式無段変速機は、金属製のベルトを介して入力側から出力側への動力伝達を行う。このベルト式無段変速機は、固定プーリに対して、可動プーリを軸方向に摺動させて移動させることによりベルトの有効半径を変化させて、変速比を変更する。

このようなベルト式無段変速機では、トルクの方向が切り替わる場合に、固定プーリに対して可動プーリが相対回転を起こすと、ベルトを構成する駒が回転方向に変位して金属製のベルトが破損してしまう場合がある。そのため、固定プーリと可動プーリとの相対回転を防止するためにこれらを精度良く管理する必要がある。

従来このような固定プーリと可動プーリとの摺動構造に関して、特許文献１には、ボールスプラインによって固定プーリと可動プーリとを嵌め合わせるプーリ構造が記載されている。

また、特許文献２には、ローラスプラインによって固定プーリと可動プーリとを摺動自在に配置する無段変速機が記載されている。

また、特許文献３には、互いにスプライン歯が形成された可動シーブと固定シーブとが嵌合されているベルト式無段変速機が記載されている。
特開２００５−２９３７１７号公報 特開２００６−１３２５４９号公報 特開２００５−３４４７４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のようなボールスプラインを用いた場合は、部品点数が多くなり、また、スプライン溝の加工精度が要求される。さらに、ボールを固定するためのスナップリングを組付ける際の作業時間がかかる等、コストが上昇してしまうといった問題がある。また、大きなトルクを受け持つために、ボールの数が増え、固定プーリ及び可動プーリの軸方向の長さが大きくなってしまう。

また、前述の特許文献２に記載のようなローラを用いた場合は、ボールスプラインと同様に、スプライン溝の加工精度が要求される。また、ローラを固定するためのスナップリング等の組付けによる作業時間がかかる等、コストが上昇してしまう。さらに、軸方向の突け当て面の面圧が高くなるため、ローラの端部接触面の硬度を高くする必要があり、やはりコストが上昇してしまう。

また、前述の特許文献３に記載のような双方スプラインを用いた場合は、スプライン歯を転造により作成するために、固定プーリと回転プーリとの公差により回転ガタが大きくなり、使用できるベルトに制限がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、部品点数を増加させることなく、回転ズレを防止できると共に、回転軸の軸方向の長さを短縮して、より小型化が可能となるベルト式無段変速機を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様によると、固定プーリ１５ａを有する回転軸１３と、回転軸１３の外周に配置され、回転軸１３の軸方向に摺動可能に勘合された可動プーリ１５ｂと、回転軸１３に設けられた第１の平面部１０１ａと、可動プーリ１５ｂの内周に設けられた第２の平面部１０１ｂと、第１の平面部１０１ａと第２の平面部１０１ｂとの間に介在する平板１１０と、を備え、平板１１０によって、固定プーリ１５ａと可動プーリ１５ｂとを回転不能に支持し、平板１１０の軸方向への移動を係止する突当部１０２を、回転軸１３に設けたことを特徴とする。

本発明によると、回転軸に固定状態に設けられた固定プーリの回転トルクを、第１の平面部と第２の平面部との間に介在する平板により可動プーリに伝えるので、部品点数を増やすことなく固定プーリと可動プーリとの回転ズレを精度良く管理できると共に、トルクを受け持つ面積を広くとることができ、回転軸の軸方向の長さを縮小でき、ベルト式無段変速機を小型化することが可能となる。

以下に、本発明の実施の形態のベルト式無段変速機について、図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態のベルト式無段変速機（ＣＶＴ）の構成の一例を示す正面断面図である。

図示しないエンジンにより駆動される出力軸１の回転は、無段変速機のケース９に内装される発進装置としてのトルクコンバータ２と、前後進切換機構３と、無段変速機構４とに伝達される。

トルクコンバータ２は、所謂ロックアップを制御するロックアップクラッチ５を備えており、ロックアップクラッチ５は、タービン軸６に連結されている。ロックアップクラッチ５の一方側は、供給室（以下、アプライ室）７ａ、他方側は開放室（以下、リリース室）７ｂとして形成される。リリース室７ｂ内に供給した油圧をアプライ室７ａを介して循環させることによりトルクコンバータ２は作動状態となる。一方、アプライ室７ａに油圧を供給し、リリース室７ｂ内の油圧を下げることによりロックアップクラッチ５は、フロントカバー８と係合してロックアップ状態となる。このリリース室７ｂ内の圧力を調整することによりロックアップクラッチ５を意図的に滑らせるようにしたスリップ圧制御が行われる。

前後進切換機構３は、トルクコンバータ２の出力軸であるタービン軸６の回転を無段変速機構４に正（前進）方向に伝達するための前進用クラッチと、逆（後退）方向に伝達するための後退用ブレーキとを備えている。クラッチ油室に油圧を供給して前進用クラッチを接続状態とすると、タービン軸６の回転は無段変速機構４に正方向に伝達され、ブレーキ油室に油圧を供給して後退用ブレーキを接続状態とすると、逆方向に減速して伝達される。

無段変速機構４は、前後進切換機構３に連結される入力軸（プライマリ軸）１３と、これと平行に配置された出力軸（セカンダリ軸）１４とを備えている。

プライマリ軸１３にはプライマリプーリ１５が設けられている。プライマリプーリ１５は、プライマリ軸１３の外周に固定状態に設けられた固定プーリ１５ａと、プライマリ軸１３の外周に配置され、軸方向に摺動可能に嵌合される可動プーリ１５ｂとを有する。固定プーリ１５ａに対して可動プーリ１５ｂが摺動されることにより、プーリのベルト１７が接触するプーリ面の間隔、つまりプーリ溝幅が可変に形成される。

固定プーリ１５ａ及び可動プーリ１５ｂは、それぞれが向かい合う面に、円周状の平面部により形成される固定シーブ面１５ｃ及び可動シーブ面１５ｄを備える。

セカンダリ軸１４にはセカンダリプーリ１６が設けられている。セカンダリプーリ１６は、セカンダリ軸１４の外周に固定状態に設けられた固定プーリ１６ａと、セカンダリ軸１４の外周に配置され、軸方向に摺動可能に嵌合される可動プーリ１６ｂとを有する。固定プーリ１６ａに対して可動プーリ１６ｂが摺動されることにより、プーリ溝幅が可変に形成される。

なお、固定プーリ１６ａ及び可動プーリ１６ｂは、それぞれが向かい合う面に、円周状の平面部により形成される固定シーブ面１６ｃ及び可動シーブ面１６ｄを備える。

これら固定プーリ１５ａ及び可動プーリ１５ｂ又は固定プーリ１６ａ及び可動プーリ１６ｂは、図２において後述する摺動構造により、摺動可能に構成されている。

プライマリプーリ１５とセカンダリプーリ１６との間には、ベルト１７が掛け渡されている。これら両方のプーリ１５、１６の溝幅を変化させて、それぞれのプーリ１５、１６に対する巻付け径の比率を変化させることにより、プライマリ軸１３の回転がセカンダリ軸１４に無段階に変速されて伝達されることになる。

セカンダリ軸１４の回転は、減速歯車及びディファレンシャル装置１８を有する歯車列を介して車輪に伝達されるようになっている。なお、前輪駆動車の場合には、車輪は前輪となる。

次に、プライマリプーリ１５及びセカンダリプーリ１６の周辺の構成をさらに詳しく説明する。

プライマリプーリ１５の溝幅を変化させるために、プライマリ軸１３には、円筒部とディスク部とを有するプランジャ隔壁２１が固定され、このプランジャ隔壁２１の外周側端部に摺動可能に接触するプライマリシリンダ２２が、可動プーリ１５ｂのプーリ面のプライマリ軸方向背面側に固定されており、プランジャ隔壁２１とプライマリシリンダ２２（可動プーリ１５ｂ）との間には、作動油室２３ａが形成されている。一方、プライマリシリンダ２２の開口端側内面にはプライマリ軸方向に延出する円盤状のプレート（隔壁）２４が固定され、このプレート２４とプランジャ隔壁２１との間に、バランス油室２３ｂが形成されている。従って、バランス油室２３ｂはプランジャ隔壁２１を挟んで作動油室２３ａと対向して設けられる。

セカンダリプーリ１６の溝幅を変化させるために、セカンダリ軸１４にはテーパー状の円筒部を有するプランジャ隔壁２６が固定され、このプランジャ隔壁２６の外周面に摺動可能に接触するセカンダリシリンダ２７が、可動プーリ１６ｂのプーリ面のセカンダリ軸方向背面側に固定されており、プランジャ隔壁２６とセカンダリシリンダ２７（可動プーリ１６ｂ）との間には作動油室２８ａが形成されている。一方、セカンダリシリンダ２７の開口端内側にはセカンダリ軸方向に延出する円盤状のプレート２９が設けられ、このプレート２９とプランジャ隔壁２６との間にはバランス油室２８ｂが形成されている。

従って、プライマリシリンダ２２内の作動油室２３ａ内に作動油を供給してその容積を大きくすると、可動プーリ１５ｂはプライマリシリンダ２２とともに固定プーリ１５ａ側に移動してプーリ溝幅が狭くなり、容積を小さくするとプーリ溝幅が広くなる。また、セカンダリシリンダ２７内の作動油室２８ａ内に作動油を供給してその容積を大きくする可動プーリ１６ｂは、セカンダリシリンダ２７とともに固定プーリ１６ａ側に移動してプーリ溝幅が狭くなり、容積を小さくするとプーリ溝幅が広くなる。

ケース９は、プライマリ軸１３の一端をベアリングを介して回転自在に支持するサイドカバー９ａを備え、このサイドカバー９ａに作動油が流通する油路１０が配置される。ここで、ケース９は、前後進切換機構３と無段変速機構４を内装する円筒状のケース本体９ｂと、このケース本体９ｂの開口部を閉塞するサイドカバー９ａと、ケース本体９ｂのエンジン側に固定され、トルクコンバータ２を内装するコンバータハウジング９ｃとから構成される。

ＣＶＴが作動しているときには、作動油室２３ａ内の作動油にはプライマリプーリ１５の回転によって遠心力に起因する油圧が発生し、その遠心油圧は可動プーリ１５ｂをベルト１７に押し付ける方向に作用するが、この方向とは逆方向の遠心油圧がバランス油室２３ｂに発生する。同様に、作動油室２８ａにはセカンダリプーリ１６の回転によって遠心油圧が発生するが、この方向とは逆方向の遠心油圧がバランス油室２８ｂに発生する。このようにして、作動油室２３ａ、２８ａに生じる遠心油圧がバランス油室２３ｂ、２８ｂに生じる遠心油圧により相殺されて、遠心油圧によるプライマリプーリ１５、セカンダリプーリ１６の溝幅の変化が抑制できる。

次に、本実施の形態の固定プーリ１５ａ及び可動プーリ１５ｂの摺動構造を、より詳細に説明する。

なお、以降はプライマリプーリ１５を例に説明するが、セカンダリプーリ１６の構成についても同様である。

図２は、固定プーリ１５ａ及び可動プーリ１５ｂの断面図である。なお、図２（ａ）はプライマリプーリ１５の断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

前述のように固定プーリ１５ａと可動プーリ１５ｂとは、プライマリ軸１３の軸方向に摺動可能に構成される。

ここで、固定プーリ１５ａに対して可動プーリ１５ｂが周方向に相対回転した場合には、ベルト１７を構成する駒が回転方向に変位し、ベルト１７を構成する金属製のベルトが破損してしまう場合がある。そのため、固定プーリと可動プーリとの相対回転を防止するためにこれらを精度良く管理する必要がある。

そこで、本実施の形態では、この図２に示すような特徴的な構成を備えた。すなわち、固定プーリ１５ａと可動プーリ１５ｂとの間に、平板１１０を介在した摺動構造により、摺動可能に構成されている。

具体的には、固定プーリ１５ａには、プライマリ軸１３の外周面に略平面を有する平面部１０１ａが形成されている。そして、この平面部１０１ａに対して略垂直の立設面を有する突当部１０２が、平面部１０１ａの固定プーリ１５ａ側に形成されている。

可動プーリ１５ｂは、プライマリ軸１３を外周で囲繞する可動プーリ軸部１５０を備える。この可動プーリ軸部１５０には、固定プーリ１５ａ側の平面部１０１ａと略並行に、略平面を有する平面部１０１ｂが形成されている。

そして、この平面部１０１ａと平面部１０１ｂとの間に、平板１１０が狭持される。

平板１１０は、直方体形状を有しており、平面部１０１ａに対峙する面と、平面部１０１ｂに対峙する面とが略並行に形成されている。この平板１１０は、プライマリ軸１３の軸方向に関して、一方がプランジャ隔壁２１に接触させて、プランジャ隔壁２１よりその動きが規制される。他方が突当部１０２に接触させて、突当部１０２によりその動きが規制されている。すなわち、平板１１０は、プランジャ隔壁２１と突当部１０２とに狭持されて軸方向への移動が係止されている。言い換えると、平板１１０は、固定プーリ１５ａに固定され、可動プーリ１５ｂに対して摺動可能に構成されている。

なお、プライマリ軸１３において、平板１１０は、軸中心から近い（すなわち面圧が高い）平面部１０１ａではなく、軸中心から離れている（すなわち面圧が低い）平面部１０１ｂで摺動可能に構成されている。このように構成することにより、平板１１０の要求高度を低くすることができる。

図２（Ｂ）に示すように、平面部１０１ａと、平面部１０１ｂとによって狭持された平板１１０によって、固定プーリ１５ａの回転トルクが可動プーリ１５ｂに伝達される。

特に、固定プーリ１５ａ側の平面部１０１ａ、可動プーリ１５ｂ側の平面部１０ｂ及び平板１１０は、全て略平面によって構成されるため、ボールやローラ等のような点や線で接する構成よりも、トルクを受け持つ面積が大きくなると共に、加工精度を高めることにより回転ガタの発生を小さく管理することができる。

回転ガタを精度よく管理することができる。

なお、図２（Ｂ）において、平板１１０の左右には若干の空間が示されているが、これは、トルクを受け持たない部分である平板１１０の左右部分は、可動プーリ軸部１５０の内壁の左右立設部に接触させる必要がないことを示す。

すなわち、固定プーリ１５ａの回転トルクを可動プーリ１５ｂへと伝えるのは平面部１０１ａと平面部１０１ｂとに狭持された平板１１０の上下面のみである。これらの各面は回転ガタが発生しないように加工精度を高く管理する必要がある。すなわち、平板１１０の厚み方向の加工精度を高く管理する必要がある。

一方、平板１１０の左右面及び、軸方向に並行かつ平面部１０１ｂに対して垂直に形成された左右立設部は、回転トルクを受け持たないため、予め所定の間隙を隔てるように加工する。すなわち、平板１１０の左右の大きさが、平面部１０１ｂの左右立設部よりも小さくなるように加工する。この左右方向の大きさ加工精度の高さが要求されないため、平面部１０１ａ及び１０１ｂに対峙する面と左右立設部とを含めた四辺の加工精度を高く管理するよりも加工コストを低く抑えることができる。

なお、プーリ組立ての際の作業性を考慮して、可動プーリ１５ｂの可動プーリ軸部１５０の平面部１０１ｂの端部（図２（Ａ）においてＸで示す部分）に、面取りやＲ面等の加工を施すと、組立て性の向上のために好適である。

図３は、固定プーリ１５ａ及び可動プーリ１５ｂの加工方法の説明図である。なお、図３（Ａ）は、可動プーリ１５ｂの可動プーリ軸部１５０の加工方法の説明図であり、図３（Ｂ）は、固定プーリ１５ａ側のプライマリ軸１３の加工方法の説明図である。

可動プーリ１５ｂにおいて、可動プーリ軸部１５０は、中空円筒状に予め加工されている。これに対して、例えばブローチ加工により、可動プーリ軸部１５０の内面に略矩形の形状を切削加工することによって、平面部１０１ｂが形成される。

また、図３（Ｂ）に示すように、プライマリ軸１３に、略平面及び立設面を切削加工することによって、平面部１０１ａ及び突当部１０２が形成される。

以上のように構成された本発明の実施の形態について、次に効果を説明する。

本発明の実施の形態では、固定プーリ１５ａと可動プーリ１５ｂと狭持される平板１１０を備えた。このように構成することによって、スプライン加工よりも加工が容易な平面部のみによって、固定プーリ１５ａ及び可動プーリ１５ｂを構成することができ、加工コストを小さくすることが可能となる。

また、平板１１０を、固定プーリ１５ａ側の平面部１０１ａと、可動プーリ１５ｂ側の平面部１０１ｂとによって狭持するように構成したので、スプライン加工によるボール軸受やローラ軸受等と比較して、平面部の加工精度を高くすることができる。また、ボールやローラ等で必要となる外れ防止のためのピンやリング等が不要となる。従って、固定プーリ１５ａと可動プーリ１５ｂとの回転ガタを、高い精度で管理することが可能となると共に、加工コスト及び組立てコストを低く抑えることが可能となる。

また、平板１１０の板厚を変更することによって、固定プーリ１５ａと可動プーリ１５ｂとのガタ量を容易に調整することが可能となる。例えば、異なる板厚の平板１１０を予め用意しておき、固定プーリ１５ａの平面部１０１ａと可動プーリ１５ｂの平面部１０１ｂとの間隔に応じて適切な板厚の平板１１０を選択することにより、回転ガタ量を精度良く管理することが可能となる。

また、スプライン加工によるボール軸受やローラ軸受等と比較して、平板１１０は、回転トルクの負荷を受け持つ面積を大きくとることが可能となる。このため、平板１１０は、単位面積当たりにかかる面圧が小さくなるので、平板１１０、固定プーリ１５ａの平面部１０１ａ及び可動プーリ１５ｂの平面部１０１ｂの面積を小さくすることができる。これにより、プライマリ軸１３（またはセカンダリ軸１４）の軸方向の長さを小さくすることが可能となり、その結果、ベルト式無段変速機を軸方向に小型化することが可能となる。

また、平板１１０は、単位面積当たりにかかる面圧が小さくなるので、平板１１０、固定プーリ１５ａの平面部１０１ａ及び可動プーリ１５ｂの平面部１０１ｂの要求硬度を小さくすることができ、加工コストを小さくすることが可能となる。

なお、可動プーリ１５ｂにおいて、可動プーリ１５ｂの変速比が最大（可動プーリ１５ｂがプランジャ隔壁２１側に最も移動した状態）では、可動プーリ軸部１５０の端部は何処にも接触させない、又は、プランジャ隔壁２１に接触させることが一般的である。これに対して、変速比が最大時に、可動プーリ軸部１５０の内周奥手側を平板１１０の端部に突き当たるように構成してもよい。このように構成することによって、余分な空間が少なくなり、プライマリ軸１３（またはセカンダリ軸１４）の軸方向の長さを小さくすることができる。なお、このように構成する場合は、平板１１０、プランジャ隔壁２１、可動プーリ１５ｂ等の強度を高くする必要がある。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本実施形態のベルト式無段変速機（ＣＶＴ）の構成の一例を示す正面断面図である。 固定プーリ１５ａ及び可動プーリ１５ｂの断面図である。 固定プーリ１５ａ及び可動プーリ１５ｂの加工方法の説明図である。

符号の説明

１ 出力軸
２ トルクコンバータ
１３ 入力軸（プライマリ軸）
１４ 出力軸（セカンダリ軸）
１５ プライマリプーリ
１５ａ 固定プーリ
１５ｂ 可動プーリ
１６ セカンダリプーリ
１６ａ 固定プーリ
１６ｂ 可動プーリ
１７ ベルト
２１ プランジャ隔壁
２６ プランジャ隔壁
１０１ａ 平面部
１０１ｂ 平面部
１０２ 突当部
１１０ 平板
１５０ 可動プーリ軸部

Claims (6)

1. 固定プーリを有する回転軸と、
   前記回転軸の外周に配置され、前記回転軸の軸方向に摺動可能に勘合された可動プーリと、
   前記回転軸に設けられた第１の平面部と、
   前記可動プーリの内周に設けられた第２の平面部と、
   前記第１の平面部と前記第２の平面部との間に介在する平板と、
   を備え、
   前記平板によって、前記固定プーリと前記可動プーリとを回転不能に支持し、
   前記平板の軸方向への移動を係止する突当部を、前記回転軸に設けたことを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 前記第１の平面部は、前記回転軸の外周に、前記回転軸の端部から前記突当部へと軸方向と並行に形成され、
   前記第２の平面部は、前記可動プーリーの内周に、前記可動プーリの軸方向と並行に形成され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. 前記可動プーリは、前記平板と前記第２の平面部との間で摺動可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト式無段変速機。
4. 前記回転軸に固定状態に設けられた円筒部とディスク部を有し、前記可動プーリとの間で油室を形成するプランジャ部を備え、
   前記突当部と前記プランジャ部とにより、前記平板の軸方向への移動を係止することを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載のベルト式無段変速機。
5. 前記第１の平面部と前記第２の平面部との間隙に応じて、前記平板の厚みが選択されることを特徴とする請求項１から４の何れか一つに記載のベルト式無段変速機。
6. 前記可動プーリは、前記回転軸を囲繞して、前記回転軸と軸を共通とする可動プーリ軸を備え、
   前記可動プーリ軸の内周に、前記第２の平面部と、軸方向に並行かつ前記第２の平面部に対して垂直に形成された左右立設部と、を備え、
   前記平板は、前記左右立設部と所定の間隔を隔てて、前記第１の平面部と第２の平面部との間に介在することを特徴とする請求項１から５の何れか一つに記載のベルト式無段変速機。

Images