JP2009192019A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤ部１５１を支持するための部材を省略することができると共に、可動シーブ３７０を良好に支持することができる無段変速機を提供する。
【解決手段】無段変速機は、セカンダリシャフト３００と、セカンダリシャフト３００の小径部４５１に固定された環状の固定シーブ３６０と、セカンダリシャフト３００の小径部４５１に挿入されると共に、固定シーブ３６０に対して大径部４５２側に間隔を隔てて設けられ、固定シーブ３６０に向けて進退可能に小径部４５１に設けられた環状の可動シーブ３７０と、段差部４５０に係止され、可動シーブ３７０を中心軸線方向に移動させる油圧アクチュエータ４００と、セカンダリシャフト３００のうち、段差部４５０よりも小径部４５１に対して反対側に位置する部分に、一体成形されたギヤ部１５１とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、一般的には、無段変速機に関し、より特定的には、ベルトが巻き掛けられた一対のプーリの溝幅を可変制御して変速を行なう無段変速機に関する。

従来から各種工夫が施された無段変速機が提案されている。たとえば、特開２００４−２２５８０９号公報に記載された無段変速機は、回転筒と、この回転筒に設けられた変位側プーリ素子、固定側プーリ素子、およ従動ギヤと、駆動軸に設けられた駆動ギヤとを備えている。そして、駆動ギヤとして、合成樹脂製のギヤを採用することで、運転時の騒音の低減が図られている。

特開平１１−６５５５号公報に記載された無段変速機においては、トルクコンバータのタービンランナから延出するトルコン出力軸の軸端部を、無段変速機のプライマプーリから延出するプーリ入力軸の軸端部に内挿している。

そして、内挿した軸端部に前後進切換装置のフォワードクラッチに設けたクラッチドラムの入力部をスプライン係合している。さらに、プーリ入力軸の軸端部の外周には、フォワードクラッチに設けたハブの出力部がスプライン係合されている。そして、両軸端部の重畳分部の軸方向に入力部と出力部とをほぼ重なる位置に配設することで、前後進切換装置の幅を短縮し、無段変速装置の全幅の短縮が図られている。

特開平９−２１７８２０号公報に記載された変速機は、プーリのモジュール化が図られて、プーリの低廉化が図られた無段変速機が提案されている。

特開２００２−２４３００１号公報には、製造コストの低廉化が図られた無段変速機の正逆逆転装置が記載されている。

特開２００５−２９９８０４号公報には、セカンダリ軸および中間軸の延長部位の軸方向寸法の小型化を図ることができると共に、ケースの剛性を高めることのできるベルト式無段変速機が提案されている。
特開２００４−２２５８０９号公報 特開平１１−６５５５号公報 特開平９−２１７８２０号公報 特開２００２−２４３００１号公報 特開２００５−２９９８０４号公報

しかし、上記従来の無段変速機においては、回転軸に設けられたギヤ部には、可動部を支持するための荷重が加えられるため、ギヤ部を支持するためのナットやスペーサ等が必須の構成部品となっていた。

本発明の目的は、ギヤ部を支持するための部材を省略することができると共に、可動部を良好に支持することができる無段変速機を提供することである。

本発明に係る無段変速機は、第１軸部、該第１軸部と隣り合う位置に連設され、第１軸部よりも大径に形成された第２軸部、および第１軸部と第２軸部との境界部分に形成された段差部を含む回転軸と、第１軸部が内部に挿入されると共に、第１軸部に固定された環状の固定部と、第１軸部が内部に挿入されると共に、固定部に対して第２軸部側に間隔を隔てて設けられ、固定部に向けて進退可能に第１軸部に設けられた環状の可動部とを備える。この無段変速機は、可動部に対して、固定部と反対側に位置すると共に、段差部に係止され、可動部を中心軸線方向に移動させる駆動部と、固定部の表面のうち、可動部と対向する第１動力伝達面、および可動部の表面のうち、固定部と対向する第２動力伝達面に接触するベルトと、回転軸のうち、段差部よりも第１軸部に対して反対側に位置する部分に、一体成形されたギヤ部とを備える。

好ましくは、上記ギヤ部は、第２軸部に一体成形される。好ましくは、上記ギヤ部は、段差部から間隔をあけて位置する。好ましくは、上記第１軸部に形成され、回転軸の中心軸線方向に延びる係合部をさらに備える。そして、上記固定部および可動部は、係合部に係合し、可動部は、係合部に案内された状態で、固定部に対して進退可能に設けられる。好ましくは、上記固定部は、第１軸部に圧入される。

本発明に係る無段変速機によれば、部品点数の低減を図ることができると共に、可動部を良好に支持することができる。

本実施の形態に係る無段変速機について、図１から図５を用いて、説明する。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

図１は、この発明の実施の形態における無段変速機を示す断面図である。図１を参照して、ベルト式の無段変速機１００は、車両に搭載される。無段変速機１００は、変速機構部１３０を含む。

変速機構部１３０は、エンジンから回転力が入力される駆動側のプライマリシャフト２００と、回転力を出力する従動側のセカンダリシャフト３００と、プライマリシャフト２００に設けられたプライマリプーリ２５０と、セカンダリシャフト３００に設けられたセカンダリプーリ３５０とを含む。プライマリシャフト２００とセカンダリシャフト３００とは、互いに間隔を隔てて平行に配置されている。変速機構部１３０は、プライマリシャフト２００の回転数とセカンダリシャフト３００の回転数との比率、すなわち変速比を無段階に（連続的に）変化させる。

無段変速機１００は、ディファレンシャル部１５０を含む。ディファレンシャル部１５０は、変速機構部１３０と動力伝達可能に設けられている。ディファレンシャル部１５０は、リングギヤ１５３を含み、リングギヤ１５３は、ギヤ１５１，１５２を介在させてセカンダリシャフト３００に連結されている。変速機構部１３０から動力伝達を受けたディファレンシャル部１５０は、車両旋回時の左右車輪の回転速度を変えながら、両輪に均等な駆動力を伝達する。

無段変速機１００は、ケース体１７５を含む。ケース体１７５は、変速機構部１３０およびディファレンシャル部１５０を収容し、無段変速機１００の外形をなす。ケース体１７５は、トランスアクスルハウジング１７１と、トランスアクスルケース１７０と、トランスアクスルリヤカバー１７２とを含む。トランスアクスルケース１７０に対してエンジン側にトランスアクスルハウジング１７１が配置され、その反対側にトランスアクスルリヤカバー１７２が配置されている。

ケース体１７５は、変速機構室１３５を形成する。変速機構室１３５は、トランスアクスルケース１７０およびトランスアクスルリヤカバー１７２により形成されている。変速機構室１３５には、変速機構部１３０が収容されている。

プライマリプーリ２５０は、プライマリシャフト２００とともに、仮想軸であるプライマリシャフト２００の中心軸を中心に回転する。プライマリプーリ２５０は、固定シーブ２６０と可動シーブ２７０と、可動シーブ２７０を駆動する油圧アクチュエータ２９０とを備えている。

固定シーブ２６０は、プライマリシャフト２００に固定されており、プライマリシャフト２００に対して周方向および軸方向に移動しないように固定されている。

固定シーブ２６０は、プライマリシャフト２００の外周面からプライマリシャフト２００の径方向外方に向けて突出する鍔部を含む。

固定シーブ２６０の鍔部のうち、可動シーブ２７０と対向する部分は、ベルト３９０と接触する動力伝達面２６５とされている。動力伝達面２６５は、プライマリシャフト２００の径方向外方に向かうにしたがって、可動シーブ２７０から離れるように傾斜している。

可動シーブ２７０は、内部にプライマリシャフト２００が挿入される筒部と、この筒部に形成され、プライマリシャフト２００の径方向外方側に向けて張り出す鍔部とを含む。

そして、可動シーブ２７０の鍔部のうち、固定シーブ２６０と対向する部分は、ベルト３９０と接触する動力伝達面２７５とされている。動力伝達面２７５は、プライマリシャフト２００から径方向外方に向かうにしたがって、固定シーブ２６０から離れるように傾斜している。

そして、固定シーブ２６０の動力伝達面２６５と、可動シーブ２７０の動力伝達面２７５とによって、ベルト３９０がはめ込まれるプーリ溝２８０が規定されている。

油圧アクチュエータ２９０は、可動シーブ２７０を固定シーブ２６０に対して近接させたり、離間させたりすることで、プーリ溝２８０の溝幅を変化させる。

セカンダリプーリ３５０は、セカンダリシャフト３００とともに、仮想軸であるセカンダリシャフト３００の中心軸を中心に回転する。セカンダリプーリ３５０は、固定シーブ３６０と可動シーブ３７０と、この可動シーブ３７０を固定シーブ３６０に対して進退可能に駆動する油圧アクチュエータ４００とを備えている。

図２は、セカンダリプーリ３５０の構成を示す断面図である。この図２および上記図１を参照して、セカンダリシャフト３００の一方の端部４７０は、軸受け４２０によって、トランスアクスルリヤカバー１７２に回転可能に支持されている。そして、セカンダリシャフト３００の他方の端部４７１は、軸受け４３０によって、トランスアクスルハウジング１７１に回転可能に支持されている。

セカンダリシャフト３００の内部には、中心軸３０１方向に延びる油路５００が形成されている。セカンダリシャフト３００は、端部４７０から端部４７１に向けて延びる小径部４５１と、小径部（第１軸部）４５１に対して、端部４７１側に隣り合う部分に連設され、小径部４５１よりも大径とされた大径部（第２軸部）４５２とを備えている。大径部４５２と小径部４５１との境界部分には、段差部４５０が形成されている。

小径部４５１の表面には、端部４７０から端部４７１に向けて延びるスプライン（第１係合部）４５３が形成されている。このスプライン４５３は、小径部４５１の軸方向に延びると共に、小径部４５１の周方向に間隔を隔てて形成された複数の凹部または凸部によって形成されている。

大径部４５２におけるセカンダリシャフト３００の肉厚ｔ２は、小径部４５１における肉厚ｔ１よりも厚くなるように形成されている。

固定シーブ３６０は、小径部４５１に圧入され、小径部４５１に固定されている。このため、固定シーブ３６０は、セカンダリシャフト３００の軸方向および周方向に移動しないように固定されている。固定シーブ３６０は、内部にセカンダリシャフト３００の小径部４５１が挿入された筒部３６１と、この筒部３６１からセカンダリシャフト３００の径方向に向けて張り出す円板状の鍔部３６２とを備えている。筒部３６１の内周面には、スプライン４５３と係合可能な凹部または凸部（第２係合部）が形成されている。鍔部３６２の表面のうち、可動シーブ３７０と対向する部分は、セカンダリシャフト３００の径方向外方側に向かうにしたがって、可動シーブ３７０から離れるように傾斜する動力伝達面４１０が形成されている。

可動シーブ３７０は、固定シーブ３６０に対して、中心軸３０１に沿って、端部４７１側に間隔を隔てて配置されており、小径部４５１上を固定シーブ３６０に向けて進退可能に設けられている。

この可動シーブ３７０は、小径部４５１が挿入される筒部３７１と、この筒部３７１に連設され、小径部４５１の径方向に向けて張り出す円板状の鍔部３７２とを備えている。筒部３７１の内周面には、スプライン４５３と係合可能な凹部または凸部（第３係合部）が形成されている。

このため、可動シーブ３７０は、スプライン４５３に案内されつつ、固定シーブ３６０に対して進退可能となっているため、固定シーブ３６０に向けて正確に進退させることができる。可動シーブ３７０は、スプライン４５３と係合するため、小径部４５１の周方向に回転しないように設けられている。

鍔部３７２の表面のうち、固定シーブ３６０と対向する表面は、セカンダリシャフト３００から離れるにしたがって、固定シーブ３６０から離れるように傾斜する動力伝達面４１１とされている。

固定シーブ３６０の動力伝達面４１０と、可動シーブ３７０の動力伝達面４１１とによって、Ｖ字形状のプーリ溝３８０が規定されている。

ベルト３９０は、たとえば、可撓性を有する帯状のスチールリングと、スチールリングの長手方向に配列され、スチールリングに嵌め合わされる複数のエレメントとから構成されている。

ベルト３９０は、プライマリプーリ２５０のプーリ溝２８０の内周面と、セカンダリプーリ３５０のプーリ溝３８０の内周面とに摩擦接触する動力伝達部材として機能する。これにより、ベルト３９０は、プライマリプーリ２５０と、セカンダリプーリ３５０との間で動力を伝達する。

ギヤ１５１は、セカンダリシャフト３００のうち、段差部４５０に対して、小径部４５１と反対側に位置する部分に形成されており、中心軸３０１方向に間隔を隔てて設けられている。ギヤ１５１は、セカンダリシャフト３００に一体成形されており、たとえば、切削加工や鍛造加工等によりセカンダリシャフト３００に成形されている。

ギヤ１５１をセカンダリシャフト３００と一体とすることで、部品点数の低減を図ることができる。そして、この図２に示す例においては、ギヤ１５１は、大径部４５２上に形成されている。

油圧アクチュエータ４００は、可動シーブ３７０に対して、固定シーブ３６０と反対側に設けられている。この油圧アクチュエータ４００は、可動シーブ３７０に対して端部４７１側に配置され、可動シーブ３７０と協働して、油室４０３を規定するピストン４０１と、ピストン４０１と可動シーブ３７０との間に設けられたスプリングなどの弾性部材４０２とを備えている。

ピストン４０１は、筒状に形成されており、ピストン４０１の端部４７１側の端部は、小径部４５１と大径部４５２との境界部分に形成された段差部４５０に係止されている。

ピストン４０１は、段差部４５０側から鍔部３７２側に向かうにしたがって、内径が大きくなるように湾曲している。

鍔部３７２の表面のうち、動力伝達面４１１と反対側に位置する側面には、筒状のシリンダ部３７３が形成されている。ピストン４０１は、シリンダ部３７３内に挿入されている。そして、シリンダ部３７３は、可動シーブ３７０と一体となって、可動シーブ３７０と共に中心軸３０１方向に変位する一方で、ピストン４０１は、段差部４５０に係止されている。このため、可動シーブ３７０が変位することで、ピストン４０１とシリンダ部３７３とは互いに相対的に、互いに変位し、油圧室４０３の容量を規定する。油室４０３は、ピストン４０１と、シリンダ部３７３と、可動シーブ３７０とによって規定されている。油室４０３には、油路５００に連通する油路５１０が接続されている。

そして、油路５１０から油室４０３内にオイルが供給されることで、その油圧と弾性部材４０２からの付勢力とによって、可動シーブ３７０が固定シーブ３６０側に移動させられ、ベルト３９０を挟圧する。なお、油路５１０および油路５００は、油圧アクチュエータ４００にオイルを供給する油圧制御回路に接続されている。

このピストン４０１においては、油室４０３内で発生する遠心油圧の影響を抑制する遠心油圧キャンセラ室が設けられておらず、ピストン４０１のコンパクト化が図られている。

一般に、遠心油圧キャンセラ室を備えない場合は、油室４０３で発生する遠心油圧によって、高速走行時にベルト３９０にかかる挟圧力が過大になるという問題がある。ここで、ベルト３９０にかけられるベルト挟圧力のベルト滑りに対する指標として、安全率Ｋが用いられている。安全率Ｋは例えば公知の式（１）によって算出される。

ここで、P_OUT［MPa］は油圧アクチュエータ４００の油室４０３に供給されるベルト挟圧力制御油圧すなわちベルト張力制御油圧を示しており、βは油圧アクチュエータ４００の遠心油圧係数［MPa/(km/h)²］を、V［km/h］は車速、S_OUT［mm²］は油室４０３の受圧面積を、W［N］は弾性部材４０２の荷重を、T［Nm］は伝達トルクを、θ［rad］はプライマリプーリ２５０おびセカンダリプーリ３５０のフランク角を、D［m］はベルト３９０のプライマリプーリ２５０側の巻付径を、μ［−］がベルト３９０とセカンダリプーリ３５０との間の摩擦係数を、それぞれ表している。

この安全率Ｋが１．０を下回ると、セカンダリプーリ３５０とベルト３９０との間に滑りが生じてしまう。一方、安全率Ｋが１．０よりも大きくなるほど、ベルト３９０にかけられる挟圧力が過大となり、ベルト３９０の耐久性が低下し、ベルト効率が低下する。ここで一般的には、ベルト３９０の公差によってその摩擦係数にばらつきはあるものの、安全率Ｋは、例えば１．０から１．５の範囲に収まるように設定するものであり、好適には１．２から１．５の範囲に収まるように設定することが好ましい。

図３は、無段変速機１００の最減速比時の状態が示されている。図４は、図１中の無段変速機の最増速比時の状態を示す図である。図３および図４を参照して、油圧アクチュエータ２９０，４００の作動に伴って、プーリ溝２８０および３８０の溝幅が可変制御される。これにより、プライマリプーリ２５０およびセカンダリプーリ３５０に対するベルト３９０の巻き掛け半径（有効係り径）が大小に変化し、変速が実行される。

ここで、図２において、上記のように変速が実行される際に、ピストン４０１に加えられる荷重は、段差部４５０において支持される。

このように、ピストン４０１に加えられる油圧反力を段差部４５０において、セカンダリシャフト３００で直接支持することにより、セカンダリシャフト３００上に、ピストン４０１を支持するためのストッパやナット等の部材を設ける必要が無く、部品点数の低減を図ることができる。

さらに、ピストン４０１を支持するナット等を省略することで、セカンダリシャフト３００に、上記ナットが螺合するネジ部等を形成する必要がなく、セカンダリシャフト３００の形状を単純化することができ、セカンダリシャフト３００の製造コストの低廉化を図ることができる。

中心軸３０１方向における大径部４５２の剛性は高いため、ピストン４０１から油圧反力が中心軸３０１方向に加えられたとしても、大径部４５２は変形しがたく、ピストン４０１を良好に支持することができる。

ギヤ１５１は、段差部４５０から離れて設けられているため、段差部４５０に油圧反力が加えられたとしても、ギヤ１５１が傾く等の弊害を抑制することができ、異音の発生の抑制を図ることができる。

特に、ギヤ１５１は、段差部４５０から離れて設けられており、セカンダリシャフト３００のうち、ギヤ１５１と段差部４５０との間に位置する部分は、厚肉に形成されているため、ギヤ１５１は、油圧反力の影響を受け難くなっている。

可動シーブ３７０および固定シーブ３６０は、いずれも、同一のスプライン４５３に係合しているため、セカンダリプーリ３５０と固定シーブ３６０の芯合わせが正確になされている。

図５は、図２に示すセカンダリプーリ３５０の組立過程を示す断面図である。この図５に示すように、小径部４５１は、セカンダリシャフト３００の端部４７１側の端部にまで達している。そして、ピストン４０１を端部４７０側からセカンダリシャフト３００に挿入し、ピストン４０１の端部を段差部４５０に係止する。その後、弾性部材４０２および可動シーブ３７０を、セカンダリシャフト３００の端部４７０側から挿入する。その後、固定シーブ３６０を端部４７０側から圧入することで、セカンダリプーリ３５０を構成する。

その後、固定シーブ３６０に対して、端部４７０側に軸受け４２０を圧入すると共に、ナット４６０を、セカンダリシャフト３００の端部４７０に螺合して、固定シーブ３６０を支持する。

このように、ピストン４０１、弾性部材４０２、可動シーブ３７０等を端部４７０側から順次セカンダリシャフト３００に挿入することで、セカンダリプーリ３５０を構成することができ、セカンダリプーリ３５０を容易に組み立てることができる。

さらに、可動シーブ３７０および固定シーブ３６０のいずれも、スプライン４５３に係合させた状態で、セカンダリシャフト３００に装着されるため、組立工程中に、固定シーブ３６０と可動シーブ３７０との芯合わせを行うことができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、無段変速機に好適である。

この発明の実施の形態における無段変速機を示す断面図である。 セカンダリプーの構成を示す断面図である。 無段変速機の最減速比時の状態が示されている。 図１中の無段変速機の最増速比時の状態を示す図である。 図２に示すセカンダリプーリの組立過程を示す断面図である。

符号の説明

１００ 無段変速機，１３０ 変速機構部、１５０ ディファレンシャル部、１５１，１５２ ギヤ、２００ プライマリシャフト、２５０ プライマリプーリ、２６０ 固定シーブ、２７０ 可動シーブ、２９０，４００ 油圧アクチュエータ、４５３ スプライン。

Claims (5)

1. 第１軸部、該第１軸部と隣り合う位置に連設され、前記第１軸部よりも大径に形成された第２軸部、および前記第１軸部と前記第２軸部との境界部分に形成された段差部を含む回転軸と、
   前記第１軸部が内部に挿入されると共に、前記第１軸部に固定された環状の固定部と、
   前記第１軸部が内部に挿入されると共に、前記固定部に対して前記第２軸部側に間隔を隔てて設けられ、前記固定部に向けて進退可能に前記第１軸部に設けられた環状の可動部と、
   前記可動部に対して、前記固定部と反対側に位置すると共に、前記段差部に係止され、前記可動部を前記中心軸線方向に移動させる駆動部と、
   前記固定部の表面のうち、前記可動部と対向する第１動力伝達面、および前記可動部の表面のうち、前記固定部と対向する第２動力伝達面に接触するベルトと、
   前記回転軸のうち、前記段差部よりも前記第１軸部に対して反対側に位置する部分に、一体成形されたギヤ部と、
   を備えた、無段変速機。
2. 前記ギヤ部は、前記第２軸部に一体成形された、請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記ギヤ部は、前記段差部から間隔をあけて位置する、請求項２に記載の無段変速機。
4. 前記第１軸部に形成され、前記回転軸の中心軸線方向に延びる係合部をさらに備え、
   前記固定部および前記可動部は、前記係合部に係合し、前記可動部は、前記係合部に案内された状態で、前記固定部に対して進退可能に設けられた、請求項１から請求項３のいずれかに記載の無段変速機。
5. 前記固定部は、前記第１軸部に圧入された、請求項１から請求項４のいずれかに記載の無段変速機。

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