JP2009168081A - Ｖベルト式自動変速装置の従動側プーリ - Google Patents

Abstract

【課題】Ｖベルト式自動変速装置において、再加速時におけるスムーズな自動変速を実現する従動側プーリを提供する。
【解決手段】従動軸３と、外周にカムピンが形成された固定ボス部１２を有する固定プーリ半体１と、カム溝が形成された可動ボス部２２を有する可動プーリ半体２と、固定プーリ半体１と共に回転するクラッチ部４と、ネジリコイルバネ５とからなり、カム溝は、可動ボス部２２の回転方向に沿って可動プーリフェース２１側に次第に近接する傾斜方向に形成され、前記固定ボス部１２は前記可動ボス部２２に挿入されると共に前記カム溝には前記カムピンが挿通し、ネジリコイルバネ５の一端の係止端部５２が前記可動プーリ半体２の被係止部２４に他端の係止端部５２がクラッチ部４にそれぞれ係止され、且つ前記ネジリコイルバネ５の係止端部５２と被係止部２４とは、適宜の範囲内において相互に移動自在である。
【選択図】図２

Description

本発明は、従動側プーリにおいて、エンジントルクに対応した適切な推力を可動プーリに与え、再加速時におけるスムーズな自動変速を実現するＶベルト式自動変速装置の従動側プーリに関する。

一般に、Ｖベルト式自動変速装置の従動側プーリにおいて、従動側可動プーリ側カムと、固定プーリ側ピンによる、ベルト伝達力の一部を軸方向の押圧力に変える機構（トルクカム機構）を備えたＶベルト式自動変速装置（ＣＶＴ）が存在しており、スラストスプリング（コイルバネ）の両端部をクラッチプレートと可動プーリにそれぞれ固定する機構としたものが特許文献１に開示されている。
特開平５−６０１９２号

特許文献１では、減速比が高速域状態（ＴＯＰ）から、減速比が低速域状態（ＬＯＷ）に移行する時、従動側プーリでは、ネジリコイルバネの回転方向の復元力、可動プーリ側のカムと固定プーリ側のピンとの係合による軸方向押圧力が、可動プーリを固定プーリに対し相対的に移動させる力（推力）への付勢力となる。カムは、可動プーリのボス部に形成され、且つ該ボス部の軸方向に対して傾斜状に形成された長孔の溝である。高速域状態から、低速域状態へ移行する過程において、高速域状態では、可動プーリが固定プーリに対して相対的に回転し、固定プーリ側のピンが可動プーリ側の溝孔形状のカム側面（内周面）に当接且つ押圧している。

そして、高速域状態から低速域状態へ移行する場合には、ばねによる軸方向の押圧力にて可動プーリが固定プーリ側へ移動することになる。このとき、前記可動プーリ側のカム側面（内周面）には、前記固定プーリ側のピンから受ける軸方向に傾斜する力Ｆの分力がボス部の軸方向に沿う力、すなわち、軸方向力Ｆｘとなり、可動プーリを固定プーリ側へ移動させる力となっている〔図８（Ｃ）参照〕。

低速域状態では、コイルバネの両端部がクラッチプレートと可動プーリにそれぞれ固定されており、低速域状態から高速域状態への移行時において、可動プーリが固定プーリ及びクラッチプレートに対して、相対的に回転することで、コイルバネにねじりの復元力が蓄えられ、この復元力が、高速域状態から低速域状態への移行動作において、可動プーリと同じ回転方向に働き、カムの作用により可動プーリの推力への付勢力になる。

特許文献１等に開示された従来技術では、以下に示す問題点がある。まず可動プーリ側のカム１００ａの形状については、種々の例が存在し、可動プーリ１００のボス部の軸方向に傾斜する直線形状としたものや、同様に軸方向に傾斜する曲線（円弧）形状、または折線形状にしたものが存在する。これらの例では、軸方向力Ｆｘは、Ｆに対しごく僅かな量となってしまう〔図８（Ｃ）参照〕。そのために上記例の形状としたカム１００ａでは、可動プーリ１００の推力が不足しがちであり、その不足分をコイルバネ２００の圧縮方向の押圧力追加により補う必要がある。コイルバネ２００の圧縮方向の押圧力は、エンジントルクに関係なく一定であるから、押圧力には、エンジントルクに対して不必要な部分があり、それは、フリクションロス、ベルトとプーリ間の摩擦、ベルトゴムの圧縮、引張による老朽化等の不具合の原因となる。

また、Ｖベルト３００が摩耗する前に対し、摩耗した後ではＶベルト７３００の幅が減少し、駆動側においてベルトの巻き付け径は小さくなる〔図８（Ｃ）参照〕。そのため従動側ではベルトの巻き付け径は大きくなり、この時、可動プーリは固定プーリに近付いていき、その結果捩じりコイルばねの設置状態も変化する。

Ｖベルト３００の幅が摩耗により減った場合、駆動側プーリ機構５００ではプーリ間隔が狭まらないため、プーリに接するＶベルト径は小さくなる。それに伴い従動側プーリでは、ばねの軸方向押圧力（圧縮方向）によりプーリ間隔が狭まり、且つＶベルト径は、長くなる〔図８（Ｂ）参照〕。すなわち、従動側の可動プーリのカムがさらに固定プーリ側に回転させられる。そして、高速域状態から低速域状態の移行時では、可動プーリ１００がベルト摩耗前の低速域状態の位置で、ばねの捩れ方向の力は、０（ゼロ）になる。

そのために、逃げ幅内では、可動プーリが弾性復元力が蓄えられる方向と逆に回転するため、捩じりと逆方向にばねが広がり、負の復元力が蓄積されることになる。従って、減速後の低速域状態への移行時に、従動側プーリの伝達能力が下がるといいう不都合が生じる。本発明の目的は、再加速時におけるスムーズな自動変速を実現して、再加速性の低下を抑制し、且つ従動側プーリにおいて、エンジントルクに対応した適切な推力を可動プーリに与えるＶベルト式自動変速装置を提供することにある。

そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、従動軸と、外周にカムピンが形成された固定ボス部を有する固定プーリ半体と、カム溝が形成された可動ボス部を有する可動プーリ半体と、前記固定プーリ半体と共に回転するクラッチ部と、ネジリコイルバネとからなり、前記カム溝は、前記可動ボス部の回転方向に沿って前記可動プーリフェース側に次第に近接する傾斜方向に形成され、前記固定ボス部は前記可動ボス部に挿入されると共に前記カム溝には前記カムピンが挿通し、前記ネジリコイルバネは長手方向一端の係止端部が前記可動プーリ半体の被係止部に、他端の係止端部が前記クラッチ部にそれぞれ係止され、且つ前記ネジリコイルバネの係止端部と前記被係止部とは、適宜の範囲内において相互に移動自在としてなるＶベルト式自動変速装置の従動側プーリとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、前述の構成において、前記ネジリコイルバネは巻き方向に捩りが加えられて予め弾性復元力を有してなるＶベルト式自動変速装置の従動側プーリとしたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、前述の構成において、前記被係止部は、長孔としてなるＶベルト式自動変速装置の従動側プーリとしたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明を、前述の構成において、前記被係止部は、適宜の間隔をおいて突起が形成され、前記ネジリコイルバネの係止端部は両突起間に配置されてなるＶベルト式自動変速装置の従動側プーリとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明では、Ｖベルト摩耗後に従動側プーリにおいて、高速域状態から低速域状態（LOW）に移行する時に、可動プーリ半体の回転によって、前記ネジリコイルバネの係止端部が復元力が０になった後から、さらに可動プーリ半体の回転に追従されることを防止し、ネジリコイルバネが捩じりと逆方向に広がる、即ち、負の弾性力が生じることを防止できる。これによって再加速性が下がることを防止できる。請求項２の発明によって、ネジリコイルバネには、捩じりが加えられ、予め弾性復元力を有したものとなり、さらに摩耗した後のＶベルト７に十分に対応できる。請求項３及び請求項４の発明によって、被係止部を長孔としたので、構造を簡単にできる。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１は、本発明における従動プーリ機構を示したものである。該従動プーリ機構は、図７（Ａ）に示すように、主に固定プーリ半体１と，可動プーリ半体２，クラッチ部４及びネジリコイルバネ５とから構成される。その固定プーリ半体１は、扁平円錐状の固定プーリフェース１１と中空状の固定ボス部１２とカムピン１３とから構成される。前記固定ボス部１２には、カムピン１３が装着されている。次に、可動プーリ半体２は、扁平円錐状の可動プーリフェース２１と、中空状の可動ボス部２２と、カム溝２３とから構成される。該カム溝２３は、前記可動ボス部２２の回転方向に沿って前記可動プーリフェース側に近接するように傾斜形成されている。

その固定プーリ半体１の固定ボス部１２は、図７に示すように、従動軸３に回動自在に支承されている。具体的には、ニードルベアリング及びボールベアリング等の軸受を介して、前記固定プーリ半体１の固定ボス部１２は前記従動軸３に回転自在に支承されている。前記固定ボス部１２は、前記可動ボス部２２に軸方向を一致させて挿入され、前記固定プーリ半体１に対して前記可動プーリ半体２が摺動且つ相互に回転自在となり、前記固定プーリフェース１１に可動プーリフェース２１が近接及び離間するように移動して、両間隔が拡縮自在となっている。また、固定プーリ半体１と可動プーリ半体２との間には逃げ部領域Ｓが予め設けられている。

該逃げ部領域Ｓとは、Ｖベルト７が幅方向に磨耗して、幅方向寸法が短くなった場合に、該Ｖベルト７を前記固定プーリフェース１１と可動プーリフェース２１とで良好な圧力で挟持するために、可動プーリ半体２が固定プーリ半体１側に移動することができる領域のことである〔図１,図３（Ａ）参照〕。この逃げ部領域Ｓは、Ｖベルト７の磨耗が生じない場合や、磨耗による幅方向の寸法の減少が微量の期間においては、前記可動プーリフェース２１が入り込むことはない領域である。前記可動ボス部２２のカム溝２３には、前記固定ボス部１２のカムピン１３が挿入し、可動プーリ半体２は、前記カムピン１３とカム溝２３に基づきながらカム溝２３の長さの範囲内で前記固定プーリ半体１に対して相対的に回転しつつ、前記固定プーリ半体１側に近接及び離間するように軸方向に移動する。この逃げ部領域Ｓは、前記カム溝２３にも存在し、Ｖベルト７が幅方向に磨耗して、幅方向寸法が短くなった場合に、カムピン１３が移動する領域である（図２参照）。

従動プーリの固定ボス部１２の他端側には、クラッチ部４が装着されている。該クラッチ部４は、クラッチプレート４１，クラッチウエイト４２、支持プレート４３及びクラッチアウタ４４等から構成されている。前記クラッチプレート４１には、複数のクラッチウエイト４２，４２，…が同数の枢支ピン４５にそれぞれ枢支連結されている。クラッチアウタ４４は、前記従動軸３の軸端部に固着されている。そして、前記クラッチプレート４１が前記固定ボス部１２の軸端部に固着されている。前記固定プーリ半体１に伝達された回転力は、前記固定ボス部１２を通じて前記クラッチプレート４１に伝達され、次いで、クラッチウエイト４２，４２，…が遠心力によって、クラッチアウタ４４の内周側面に当接し、該クラッチアウタ４４から従動軸３に回転力が伝達する。

前記クラッチプレート４１に装着された枢支ピン４５，４５，…に対し、揺動自在に装着されたクラッチウエイト４２，４２，…を覆うようにして、支持プレート４３が装着されている。該支持プレート４３は、前記クラッチプレート４に装着された枢支ピン４５，４５，…の先端にサークリップ等の止め環或いはカシメ等にて固着される。該支持プレート４３は、前記クラッチプレート４１に装着されたクラッチウエイト４２，４２，…を支持する役目をなす。前記クラッチアウタ４４は、図７に示すように、略カップ形状をなしている。該クラッチアウタ４４の外周は、略円筒状をなしており、その内周側面には、揺動するクラッチウエイト４２，４２，…に装着されたライニングが接触するものである。

前記可動プーリ半体２の可動プーリフェース２１の裏面側と、前記クラッチ部４のクラッチプレート４１又は支持プレート４３との間には、ネジリコイルバネ５が装着されている。具体的には、前記可動プーリフェース２１の背面側で且つ前記可動ボス部２２との間に、前記カバー部材６が配置され、該カバー部材６を介して前記ネジリコイルバネ５が装着される。該ネジリコイルバネ５は、図２（Ａ）,（Ｂ）に示すように、コイル状部５１の長手方向両端に、係止端部５２，５２が形成されている。

該係止端部５２は、コイル状部５１を構成する線材の端部付近が適宜に屈曲されて略直線となる軸片として形成され、該軸片とした係止端部５２は、前記コイル状部５１の伸縮方向（長手方向）と同一方向に形成されている。前記係止端部５２は、コイル状部５１の伸縮方向（長手方向）両端に形成されている。前記カバー部材６は、円筒状部６１の長手方向一端側にバネ受部６２が形成され、該バネ受部６２は、前記円筒状部６１の直径方向に延在するようにしてフランジ状部６２ａが形成されている。

該ネジリコイルバネ５は、図７に示すように、カバー部材６の外周側に配置され、そのコイル状部５１の一端側は、前記クラッチ部４のクラッチプレート４１又は支持プレート４３に当接し、その一端側の係止端部５２は前記クラッチプレート４１又は支持プレート４３に形成された貫通孔状等の被係止部４６に係止固定されている。また、ネジリコイルバネ５の長手方向他端側は，前記カバー部材６のバネ受部６２に当接して、その他端側の係止端部５２が前記可動プーリ半体２の可動ボス部２２又は可動プーリフェース２１に形成された被係止部２４に係止固定されている。前記係止端部５２と被係止部２４とは、適宜の範囲内において相互に移動自在としたものである。具体的には、長孔２４ａとして形成されている。また、被係止部２４の別の実施形態としては、図２（Ｄ）の２つの突起片２４ｂ,２４ｂからなるものであって、前記係止端部５２が両突起片２４ｂ,２４ｂの間を相互に移動自在としている。

前記ネジリコイルバネ５は、前記固定プーリ半体１に可動プーリ半体２が接近するように弾性的に付勢すると共に、該可動プーリ半体２を、その回転方向と同一方向に回動させるように弾性的に付勢する役目をなすものである。ここで、前記可動プーリ半体２の回転方向とは、従動軸３の回転方向と同一方向であり、また駆動側プーリとＶベルト７によって回転伝達を受けるときの回転方向のことである。この回転方向とは、２輪車が前進する方向に対応する方向である。前記固定プーリ半体１の固定プーリフェース１１と、前記可動プーリ半体２における可動プーリフェース２１との間にＶベルト７が巻き掛けられ、従動側プーリが駆動側プーリと前記Ｖベルト７によって、回転伝達される。

次に、本発明の作用を説明する。ネジリコイルバネ５と、（カムピン１３も含めて）カム溝２３の作用を図３乃至図６に基づいて説明する。図１（Ｂ）のように巻き方向の幅Ｔの捩じりが加えられて、予め弾性復元力のある状態を初期捩り設定Ｔとすると、図３及び図４は、初期捩り設定Ｔが加わらないネジリコイルバネ５が使用されたものである。図５及び図６は、初期捩り設定Ｔが加わったネジリコイルバネ５が使用されたものである。さらに、図４及び図６においてａは低速域状態（ＬＯＷ）のＶベルト７の摩耗前の停止（固定）位置、ｂは低速域状態（ＬＯＷ）のＶベルト７摩耗後の停止（固定）位置、ｃは高速域状態（ＴＯＰ）の停止（固定）位置、ｄは、クラッチ部４側のネジリコイルバネ５の固定位置〔ａ’は、以下に記す復元力Ｆ１,Ｆ２が共に０（ゼロ）になる停止（固定）位置〕である。

従動側プーリが高速域状態（TOP）から低速域状態（LOW）移行する場合、可動プーリ半体２は低速域状態から高速域状態に移行する時に生じた復元力F1の付勢を受ける。この時、Vベルト７が摩耗していると、従動側プーリ間は、ネジリコイルバネ５の軸方向押圧力（圧縮方向）により狭まる。即ち従動側の可動プーリ半体２のカム溝２３が相対的に、さらに固定プーリ半体１側に回転させられ、カム溝２３の逃げ幅まで回転する。以上のことから、ネジリコイルバネ５の、可動プーリ半体２の推力に対する付勢の過程は以下のようになる。高速域状態（TOP）から低速域状態（LOW）への移行は、可動プーリ半体２が回転しても、可動プーリ半体２に設けられた長孔２４ａ等の被係止部２４によって、ネジリコイルバネ５の係止端部５２は移動しない。従ってF１＝０になった位置ａから可動プーリ半体２が位置ｂまで回転した場合に、従来技術のような逆方向の復元力Ｆ３は生じない。低速域状態から高速域状態への移行では、正の弾性復元力F1が蓄えられる。次に高速域状態から低速域状態への移行では、前記可動プーリ半体２の回転方向の弾性復元力F1となり、可動プーリの軸方向付勢力は減少しない（図３，図４参照）。

次に、ネジリコイルバネ５に初期捩り設定Ｔが加えられたものでは、従動軸３の回転方向と同方向に弾性復元力F２が働いており、可動プーリ半体２とクラッチ部４に組み付けることで、可動プーリ半体２が固定プーリ半体１、クラッチ部４に対し相対的に回転した状態になり、ネジリコイルバネ５の復元力F2が蓄えられる。また従来技術と同様に低速域状態から高速域状態の移行時、可動プーリ半体２が回転することで、ネジリコイルバネ５の弾性復元力F1が蓄えられる（図６参照）。

従動側プーリが高速域状態から低速域状態に移行する場合、可動プーリが低速域状態から高速域状態に移行する時に生じた復元力F1＋F2の付勢を受ける。この時、Vベルト７が摩耗していると、従動側プーリ間は、ネジリコイルバネ５の軸方向押圧力（圧縮方向）により狭まる。即ち従動側の可動プーリ半体２のカム溝２３が相対的且つ固定プーリ半体１側に回転させられ、カム溝２３の逃げ部領域Ｓで回転する場合では、以下のようになる。
先ず、高速域状態から低速域状態の移行では、可動プーリが回転しても、可動プーリに設けられた長孔２４ａにより、ばねの固定端は移動しない。従ってF1＝0、F2＝0になった位置ａ’から、さらに可動プーリ半体２回転した場合に、従来技術のような逆方向の復元力F3は生じない。次に、低速域状態から高速域状態への移行では、正の復元力F1＋F2が蓄えられる。さらに、高速域状態から低速域状態の移行では、可動プーリ半体２の回転方向への復元力はF1＋F2となり、弾性復元力F1のみの場合と同様に、可動プーリ半体２の軸方向付勢力は減少しない（図５，図６参照）。

（Ａ）は可動プーリ半体,ネジリコイルバネ及びクラッチ部の略示斜視図、（Ｂ）は可動側ボス部とネジリコイルバネの拡大斜視図、（Ｃ）はネジリコイルバネの正面図、（Ｄ）はネジリコイルバネの被係止部に突起片を設けた他の実施形態の拡大図である。 （Ａ）は低速域状態における摩耗後のＶベルトによって可動プーリ半体が逃げ部領域内で固定プーリ半体に近接した状態の略示図、（Ｂ）は低速域状態における摩耗以前のＶベルトによって可動プーリ半体が固定プーリ半体に近接した状態の略示図、（Ｃ）は高速域状態における略示図である。 （Ａ）は可動プーリ半体とネジリコイルバネの分離した状態の斜視図、（Ｂ）及び（Ｃ）は係止端部と被係止部とが係止した状態の拡大図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の作用図である。 （Ａ）は可動プーリ半体とネジリコイルバネの分離した状態の斜視図、（Ｂ）及び（Ｃ）は係止端部と被係止部とが係止した状態の拡大図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の作用図である。 （Ａ）は従動側プーリの縦断側面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図縦断側面図である。 （Ａ）は従来技術の構成の略示図、（Ｂ）はＶベルトが摩耗することにより巻き掛けが変化する状態を示す略示図、（Ｃ）は従来技術の従動側プーリの拡大略示図である。

符号の説明

１…固定プーリ半体、１２…固定ボス部、１３…カムピン、２…可動プーリ半体、
２２…可動ボス部、２３…カム溝、２４…被係止部、３…従動軸、４…クラッチ部、
５…ネジリコイルバネ。

Claims (4)

1. 従動軸と、外周にカムピンが形成された固定ボス部を有する固定プーリ半体と、カム溝が形成された可動ボス部を有する可動プーリ半体と、前記固定プーリ半体と共に回転するクラッチ部と、ネジリコイルバネとからなり、前記カム溝は、前記可動ボス部の回転方向に沿って前記可動プーリフェース側に次第に近接する傾斜方向に形成され、前記固定ボス部は前記可動ボス部に挿入されると共に前記カム溝には前記カムピンが挿通し、前記ネジリコイルバネは長手方向一端の係止端部が前記可動プーリ半体の被係止部に、他端の係止端部が前記クラッチ部にそれぞれ係止され、且つ前記ネジリコイルバネの係止端部と前記被係止部とは、適宜の範囲内において相互に移動自在としてなることを特徴とするＶベルト式自動変速装置の従動側プーリ。
2. 請求項１において、前記ネジリコイルバネは巻き方向に捩りが加えられて予め弾性復元力を有してなることを特徴とするＶベルト式自動変速装置の従動側プーリ。
3. 請求項１又は２において、前記被係止部は、長孔としてなることを特徴とするＶベルト式自動変速装置の従動側プーリ。
4. 請求項１又は２において、前記被係止部は、適宜の間隔をおいて突起が形成され、前記ネジリコイルバネの係止端部は両突起間に配置されてなることを特徴とするＶベルト式自動変速装置の従動側プーリ。

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