JP2009222177A - ベルト式無段変速機の組立構造 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動軸及び従動軸の軸方向のガタを解消し、両プーリの軸方向位置を正確に合致させることができる、組み付け性に優れた無段変速機の組立構造を提供する。
【解決手段】駆動軸１０の他方側を軸支する軸受１６とトランスミッションケース５ｃとの間に軸方向ガタ詰め用の第１のシム３５を配置し、従動軸２０の一方側を軸支する軸受２５とリヤカバー５ａとの間に駆動プーリと従動プーリのベルト中心を揃えるための第２のシム３６を配置し、従動軸２０の他方側を軸支する軸受２６とトランスミッションケース５ｃとの間に軸方向ガタ詰め用の第３のシム３７を配置した。
【選択図】 図３

Description

本発明はベルト式無段変速機の組立構造、特に駆動軸及び従動軸をハウジングに軸受を介して支持する場合に、その軸方向ガタを無くすための組立構造に関するものである。

一般に、ベルト式無段変速機では、エンジンから入力された動力がトルクコンバータを介して入力軸に伝達され、入力軸から駆動プーリ、Ｖベルト、従動プーリを介してデファレンシャル装置に伝達され、出力軸が駆動される。駆動プーリを支持する駆動軸、及び従動プーリを支持する従動軸はハウジングに軸受を介して回転自在に支持されている。

特許文献１には、トランスミッションケースとリヤカバーとの間に駆動プーリと従動プーリとを有する無段変速装置を収容したベルト式無段変速機が開示されている。駆動プーリの駆動軸の一方側と他方側とは軸受を介してリヤカバーとトランスミッションケースとにより軸支され、従動プーリの従動軸の一方側と他方側とは軸受を介してリヤカバーとトランスミッションケースとにより軸支されている。従動軸の他方側はトランスミッションを貫通するように延長され、当該延長部に出力ギヤが設けられている。駆動軸と従動軸の軸方向ガタを解消するために、駆動軸の一端部及び従動軸の一端部を支持する軸受がリヤカバーに対してベアリングリテーナを用いて固定されている。ベアリングリテーナは、リヤカバーの外側から挿入したボルトによって締付固定される。

特許文献１では、駆動軸と従動軸の軸方向ガタを無くすことはできるが、トランスミッションケースやリヤカバーの寸法ばらつき、駆動プーリ及び従動プーリの寸法ばらつきによって、駆動プーリに巻き掛けられるＶベルトの中心位置と従動プーリに巻きかけられるＶベルトの中心位置との軸方向位置にずれが生じ、Ｖベルトに傾きが生じ、Ｖベルトの信頼性を低下させるという問題がある。また、前進時と後進時とで駆動軸及び従動軸に作用するスラスト荷重は逆転するが、そのスラスト荷重をリヤカバーのみによって受けるため、リヤカバーに相応の強度が必要になり、肉厚を大きくするなど重量増加を招く欠点がある。さらに、上述のように駆動軸及び従動軸をリヤカバーに固定するため、リヤカバーの外側からボルトを挿入し、このボルトをベアリングリテーナのねじ孔に螺合させなければならず、作業性が悪い。また、ベアリングリテーナ、ボルトの他に、ボルト挿入孔のオイル漏れ防止用のＯリングなど部品点数が多くなるため、作業工数が増大するとともにコスト高になるという問題がある。

特許文献２にも、特許文献１と同様に、駆動軸と従動軸の一端部を支持する軸受をリヤカバーに対してベアリングリテーナを用いて固定した構造の無段変速機が開示されている。この場合は、駆動軸の一端部を支持する軸受とリヤカバーとの間にシムを配置し、このシムの厚みを可変できるようにして、駆動プーリと従動プーリの軸方向位置を調整している。しかし、この場合も駆動軸と従動軸とをベアリングリテーナを用いてリヤカバーに一体的に組み付ける構造であるため、ベアリングリテーナの取り付け作業性が悪く、部品点数が多くなるとともに、リヤカバーの肉厚を大きくするなど重量増加を招く欠点がある。
特開２００５−２９９８０４号公報 特開２００５−２４９１６２号公報

そこで、本発明の目的は、駆動軸及び従動軸の軸方向のガタを解消し、両プーリの軸方向位置を正確に合致させることができる、組み付け性に優れた無段変速機の組立構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、トランスミッションケースとリヤカバーの間に駆動プーリと従動プーリとを有する無段変速装置を収容し、駆動プーリの駆動軸の一方側と他方側とを軸受を介してリヤカバーとトランスミッションケースとにより軸支し、従動プーリの従動軸の一方側と他方側とを軸受を介してリヤカバーとトランスミッションケースとにより軸支し、従動軸の他方側をトランスミッションケースを貫通するように延長して、当該延長部に出力ギヤを設けた構造のベルト式無段変速機において、上記駆動軸の一方側を軸支する軸受とリヤカバーとの間、又は駆動軸の他方側を軸支する軸受とトランスミッションケースとの間に、駆動軸の軸方向ガタ詰め用の第１のシムを配置し、上記従動軸の一方側を軸支する軸受とリヤカバーとの間に、駆動プーリと従動プーリのベルト中心を揃えるための第２のシムを配置し、上記従動軸の他方側を軸支する軸受とトランスミッションケースとの間に、従動軸の軸方向ガタ詰め用の第３のシムを配置したことを特徴とするベルト式無段変速機の組立構造を提供する。

トランスミッションケースとリヤカバーとの間に駆動プーリと従動プーリとを有する無段変速装置を支持する場合、トランスミッションケース及びリヤカバーの寸法ばらつき、駆動プーリ及び従動プーリ（軸受を含む）の寸法ばらつきに対して、駆動プーリ及び従動プーリの軸方向ガタを解消するとともに、駆動プーリのベルト中心と従動プーリのベルト中心とを揃える必要がある。本発明ではまず、駆動軸の一方側を軸支する軸受とリヤカバーとの間、又は駆動軸の他方側を軸支する軸受とトランスミッションケースとの間に、駆動軸の軸方向ガタ詰め用の第１のシムを配置する。これによって、駆動軸の軸方向ガタが解消される。次に、従動軸の一方側を軸支する軸受とリヤカバーとの間に、駆動プーリと従動プーリのベルト中心を揃えるための第２のシムを配置する。これによって両プーリ間に巻きかけられたＶベルトの傾きを解消でき、Ｖベルトの信頼性を向上させることができる。最後に、従動軸の他方側を軸支する軸受とトランスミッションケースとの間に、従動軸の軸方向ガタ詰め用の第３のシムを配置することで、従動軸の軸方向ガタが解消される。

本発明では、駆動軸及び従動軸の両端部を軸受を介してトランスミッションケースとリヤカバーとに嵌合することで、組み立てることができる。つまり、従来のようにリヤカバーに対して駆動軸と従動軸とを軸方向に拘束して組み付ける必要がないので、ベアリングリテーナ及び締結用ボルトが不要になり、部品点数が少なく、構造を簡素化できるとともに、組み付け作業が容易になる。また、駆動軸及び従動軸に作用する一方向のスラスト荷重はトランスミッションケースで受け、逆方向のスラスト荷重はリヤカバーで受けるので、リヤカバーに必要な強度を低減でき、リヤカバーを薄肉・軽量化できる。

第１〜第３のシムの選定方法として、次のように行うのがよい。まず、駆動軸の両端部に一対の軸受を装着し、トランスミッションケースとリヤカバーとの駆動軸の軸受支持部間寸法を測定するとともに、一対の軸受間の寸法を測定し、両寸法の差から第１のシムを選定する。次に、従動軸の両端部に一対の軸受を装着し、当該従動軸を軸受を介してリヤカバーに装着した時の従動プーリと駆動プーリとの軸方向ずれを測定し、このずれから第２のシムを選定する。最後に、従動軸の一対の軸受間の寸法と第２のシムの厚みとの和を測定すると共に、トランスミッションケースとリヤカバーとの従動軸の軸受支持部間寸法を測定し、両寸法の差から第３のシムを選定する。このようにして３個のシムを選定すれば、個々の製品の部品ばらつきに応じて駆動プーリ及び従動プーリの軸方向位置を精度よく調整することができるので、軸方向のガタやＶベルトの傾きのない信頼性の高い無段変速機を組み立てることができる。シムの選定は、各部の寸法を測定することにより自動化できるので、作業上の負担増加にならない。

以上のように、本発明によれば、３種類のシムを使用することによって、駆動軸及び従動軸の軸方向のガタを解消するとともに、駆動プーリと従動プーリのベルト中心を揃えることができ、Ｖベルトの耐久性を向上させ、信頼性の高い無段変速機を構成できる。また、従来のようにリヤカバーに駆動プーリと従動プーリとを一体に組み付ける必要がないので、組付作業性に優れ、部品点数も少なく低コストな無段変速機の組立構造を実現できる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
図１，図２は本発明にかかるベルト式無段変速機の一例を示す。この無段変速機はＦＦ横置き式の自動車用変速機であり、大略、エンジン出力軸１によりトルクコンバータ２を介して駆動される入力軸３、入力軸３の回転を正逆切り替えて駆動軸１０に伝達する前後進切替装置４、駆動プーリ１１と従動プーリ２１と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５とからなる無段変速装置９、従動軸２０の動力を出力軸３２に伝達するデファレンシャル装置３０などで構成されている。入力軸３と駆動軸１０とは同一軸線上に配置され、従動軸２０とデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機は全体として３軸構成とされている。ここで用いられるＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。

無段変速機を構成する各部品はハウジング５の中に収容されている。ここで、ハウジング５は、後側（反エンジン側）のリヤカバー５ａと、前側（エンジン側）のコンバータハウジング５ｂと、中間のトランスミッションケース５ｃとの３部品で構成されている。トルクコンバータ２はコンバータハウジング５ｂ内に収容され、無段変速装置９はリヤカバー５ａとトランスミッションケース５ｃとの間に収容され、前後進切替装置４、出力ギヤ２７及びデファレンシャル装置３０はコンバータハウジング５ｂとトランスミッションケース５ｃとの間に収容されている。トルクコンバータ２と前後進切替装置４との間には、オイルポンプ６が配置されている。このオイルポンプ６はトルクコンバータ２のポンプインペラ２ａにより駆動される。トルクコンバータ２のタービンランナ２ｂは入力軸３に連結されている。

前後進切替装置４は、遊星歯車機構４０と前進用ブレーキ５０と後進用クラッチ６０とで構成され、遊星歯車機構４０のサンギヤ４１が入力部材である入力軸３に連結され、リングギヤ４２が出力部材である駆動軸１０に連結されている。遊星歯車機構４０はシングルピニオン方式であり、前進用ブレーキ５０はピニオンギヤ４３を支えるキャリア４４とトランスミッションケース５ｃとの間に設けられ、後進用クラッチ６０はキャリア４４とサンギヤ４１との間に設けられている。後進用クラッチ６０を解放して前進用ブレーキ５０を締結すると、入力軸３の回転が逆転され、かつ減速されて駆動軸１０へ伝えられる。そして、無段変速装置９を経て出力軸３２がエンジン回転方向と同方向に回転するため、前進走行状態となる。逆に、前進用ブレーキ５０を解放して後進用クラッチ６０を締結すると、遊星歯車機構４０のキャリア４４とサンギヤ４１とが一体に回転するので、入力軸３と駆動軸１０とが直結される。そして、無段変速装置９を経て出力軸３２がエンジン回転方向と逆方向に回転するため、後進走行状態となる。

無段変速装置９の駆動プーリ１１は、駆動軸１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂとを備えている。可動シーブ１１ｂの外周部には、背面側へ延びるピストン部が一体に形成され、このピストン部の外周部が駆動軸１０に固定されたシリンダ１２の内周部に摺接している。可動シーブ１１ｂとシリンダ１２との間に油圧室１３が形成され、この油圧室１３への油圧を制御することにより、変速制御が実施される。

従動プーリ２１は、従動軸２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂとを備えている。可動シーブ２１ｂの外周部には背面側へ延びるシリンダ部が一体に形成され、このシリンダ部の内周部に従動軸２０に固定されたピストン２２が摺接している。可動シーブ２１ｂとピストン２２との間に油圧室２３が形成され、この油圧室２３の油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。なお、油圧室２３には初期推力を与えるバイアススプリング２４が配置されている。

従動軸２０の他端部はエンジン側に向かって延び、この端部に出力ギヤ２７が固定されている。出力ギヤ２７はデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びる出力軸３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

ここで、駆動軸１０及び従動軸２０の支持構造について、図３を参照しながら詳しく説明する。図３に示すように、駆動軸１０の後側（反エンジン側）端部にはシリンダ１２が圧入嵌合され、続いてボールベアリング１４の内側レース１４ａが圧入嵌合され、駆動軸１０の軸端にロックナット１７を締結することにより、シリンダ１２と内側レース１４ａとを駆動軸１０の段差部１０ａに押しつけて固定している。これにより、駆動軸１０に可動シーブ１１ｂ、シリンダ１２、ボールベアリング１４が一体的に組み付けられる。ボールベアリング１４の外側レース１４ｂはリヤカバー５ａのベアリング支持部５ａ₁ に嵌合されている。ボールベアリング１４は、従来のようにリヤカバー５ａに対してベアリングリテーナ等を用いて固定する必要はなく、外側レース１４ｂをベアリング支持部５ａ₁ の底面に当接するまで嵌合させるだけでよい。

駆動軸１０の前側（エンジン側）端部には、ボールベアリング１６の内側レース１６ａが圧入嵌合され、外側レース１６ｂがトランスミッションケース５ｃのベアリング支持部５ｃ₁ に嵌合されて支持されている。このとき、ベアリング支持部５ｃ₁ の底面と外側レース１６ｂの側面との隙間に第１シム３５が挿入され、駆動軸１０の軸方向ガタが解消される。このように、駆動軸１０の両端部は、それぞれボールベアリング１４，１６を介してリヤカバー５ａとトランスミッションケース５ｃとによって回転自在に支持されている。なお、駆動軸１０の軸方向ガタを解消するための第１シム３５は、駆動軸１０の前側のボールベアリング１６の端面に配置する場合に限らず、後側のボールベアリング１４の端面に配置してもよい。

従動軸２０の後側（反エンジン側）端部には、ボールベアリング２５の内側レース２５ａが圧入嵌合され、外側レース２５ｂがリヤカバー５ａのベアリング支持部５ａ₂ に嵌合されている。このとき、ベアリング支持部５ａ₂ の底面と外側レース２５ｂの側面との隙間に、駆動プーリ１１と従動プーリ２１のベルト中心を揃えるための第２シム３６が挿入されている。なお、ボールベアリング２５もリヤカバー５ａに対して固定する必要がなく、単に外側レース２５ｂをベアリング支持部５ａ₂ に嵌合させるだけでよい。

従動軸２０の前側（エンジン側）にはバイアススプリング２４を介してピストン２２が挿入され、ピストン２２は従動軸２０に圧入嵌合される。そして、ピストン２２の背後の従動軸２０上にボールベアリング２６の内側レース２６ａが圧入嵌合され、続いて出力ギヤ２７が従動軸２０にスプライン嵌合され、従動軸２０の軸端にロックナット２８を締結することにより、出力ギヤ２７、ボールベアリング２６の内側レース２６ａを介してピストン２２を軸方向に押圧し、ピストン２２を従動軸２０の段差部２０ａに押し当てて固定している。これによって、従動軸２０に可動シーブ２１ｂ、バイアススプリング２４、ピストン２２、ボールベアリング２６及び出力ギヤ２７を一体的に組み付けることができる。トランスミッションケース５ｃのベアリング支持部５ｃ₂ にボールベアリング２６の外側レース２６ｂを嵌合することにより、従動軸２０の前側端部を回転自在に支持できる。このとき、ベアリング支持部５ｃ₂ の底面と外側レース２６ｂとの隙間に第３シム３７が挿入され、従動軸２０の軸方向ガタが解消される。ベアリング支持部５ｃ₂ の底面には開口孔５ｃ₃ が形成されており、この開口孔５ｃ₃ の内径は出力ギヤ２７の外径より大きいので、出力ギヤ２７は開口孔５ｃ₃ を貫通してトランスミッションケース５ｃとコンバータハウジング５ｂとの間の空間に挿入される。

上記のように、従動軸２０の両端部は、それぞれボールベアリング２５，２６を介してリヤカバー５ａとトランスミッションケース５ｃとによって回転自在に支持されている。出力ギヤ２７とデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１はヘリカルギヤであるため、従動軸２０にはスラスト荷重が作用し、そのスラスト荷重は前進時と後進時とで逆転する。従動軸２０の両側に設けられるボールベアリング２５，２６がリヤカバー５ａ，トランスミッションケース５ｃに対してそれぞれ軸方向に固定されていないので、スラスト荷重が逆転すると、その荷重をリヤカバー５ａとトランスミッションケース５ｃとで交互に分担できる。そのため、リヤカバー５ａに過大な負荷がかからず、リヤカバー５ａを薄肉・軽量化できる。また、いずれか一方のボールベアリングのみにスラスト荷重が集中することもない。

次に、第１〜第３のシム３５，３６，３７の具体的な選定方法を図４，図５を参照して説明する。
（１）第１シム３５の選定
まず、トランスミッションケース５ｃの開口面からベアリング支持部５ｃ₁ までの深さＧを測定し、リヤカバー５ａの開口面からベアリング支持部５ａ₁ までの深さＦを測定し、ＧとＦとの和（Ｆ＋Ｇ）を計算する。次に、駆動プーリ１１の両側のボールベアリング１４，１６間の寸法Ｈを測定し、（Ｆ＋Ｇ）−Ｈを計算する。この値（Ｆ＋Ｇ）−Ｈが第１シム３５の厚みＫに相当するので、第１シム３５を選定できる。
（２）第２シム３６の選定
次に、駆動プーリ１１の寸法Ｂを測定する。この寸法Ｂは、固定シーブ１１ａの基準径位置とボールベアリング１４の端面との間の距離である。次に、従動プーリ２１の固定シーブ２１ａの基準径位置とボールベアリング２５の端面との距離Ｃ＋Ｄを測定する。次に、リヤカバー５ａのベアリング支持部５ａ₁ と５ａ₂ との深さの差Ｅを測定し、Ｂ−Ｅ−（Ｃ＋Ｄ）を計算する。この値Ｂ−Ｅ−（Ｃ＋Ｄ）は、駆動プーリ１１と従動プーリ２１の固定シーブの基準径位置における間隔Ａに相当するものであり、この間隔ＡがＶベルト１５の幅寸法に対応するように第２シム３６を選定する。ここで、第２シム３６の厚みをＩとする。
（３）第３シム３７の選定
トランスミッションケース５ｃの開口面からベアリング支持部５ｃ₂ までの深さＰを測定し、既に測定した値Ｆ，Ｅを用いてＰ＋（Ｆ−Ｅ）を計算する。次に、従動プーリ２１の両側のボールベアリング２５，２６間の寸法Ｎを測定し、このＮと第２シムの厚みＩとの和（Ｎ＋Ｉ）を計算する。最後に、Ｑ＝Ｐ＋（Ｆ−Ｅ）−Ｎ−Ｉを計算することで、厚みＱの第３シム３７を選定できる。

上記のように、各部の寸法を計測することによって最適なシムを選定したので、リヤカバー５ａやトランスミッションケース５ｃの寸法ばらつき、駆動プーリ１１及び従動プーリ２１の寸法ばらつきがあっても、駆動軸１０及び従動軸２０のガタを解消できるとともに、両プーリのベルト中心位置を揃えることができ、Ｖベルト１５の信頼性を高めることができる。各部の寸法は、リヤカバー５ａ、トランスミッションケース５ｃ、アッセンブリ化された駆動プーリ１１及び従動プーリ２１から自動的に計測できるので、シムの選定も自動化することができる。そのため、作業上の負担にならない。

本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、出力ギヤ２７がデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合う例を示したが、これは３軸構成の場合であり、４軸構成の場合には、出力ギヤ２７とデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１との間にリダクションギヤを介在させてもよい。

本発明にかかる無段変速機の一例の展開断面図である。 図１に示す無段変速機のスケルトン図である。 無段変速装置の構造を示す拡大断面図である。 第１〜第３シムの選定方法を説明するための無段変速装置の寸法図である。 第１〜第３シムの選定方法を説明するためのリヤカバー、駆動プーリ及び従動プーリの寸法図である。

符号の説明

５ ハウジング
５ａ リヤカバー
５ａ₁ ，５ａ₂ ベアリング支持部
５ｃ トランスミッションケース
５ｃ₁ ，５ｃ₂ ベアリング支持部
９ 無段変速装置
１０ 駆動軸
１１ 駆動プーリ
１４，１６ ボールベアリング（軸受）
１５ Ｖベルト
１７ ロックナット
２０ 従動軸
２１ 従動プーリ
２５，２６ ボールベアリング（軸受）
２７ 出力ギヤ
２８ ロックナット
３５ 第１シム
３６ 第２シム
３７ 第３シム

Claims (2)

1. トランスミッションケースとリヤカバーの間に駆動プーリと従動プーリとを有する無段変速装置を収容し、駆動プーリの駆動軸の一方側と他方側とを軸受を介してリヤカバーとトランスミッションケースとにより軸支し、従動プーリの従動軸の一方側と他方側とを軸受を介してリヤカバーとトランスミッションケースとにより軸支し、従動軸の他方側をトランスミッションケースを貫通するように延長して、当該延長部に出力ギヤを設けた構造のベルト式無段変速機において、
   上記駆動軸の一方側を軸支する軸受とリヤカバーとの間、又は駆動軸の他方側を軸支する軸受とトランスミッションケースとの間に、駆動軸の軸方向ガタ詰め用の第１のシムを配置し、
   上記従動軸の一方側を軸支する軸受とリヤカバーとの間に、駆動プーリと従動プーリのベルト中心を揃えるための第２のシムを配置し、
   上記従動軸の他方側を軸支する軸受とトランスミッションケースとの間に、従動軸の軸方向ガタ詰め用の第３のシムを配置したことを特徴とするベルト式無段変速機の組立構造。
2. 上記駆動軸の両端部に一対の軸受を装着し、上記トランスミッションケースとリヤカバーとの上記駆動軸の軸受支持部間寸法を測定するとともに、上記一対の軸受間の寸法を測定し、両寸法の差から上記第１のシムを選定し、
   上記従動軸の両端部に一対の軸受を装着し、当該従動軸を軸受を介してリヤカバーに装着した時の従動プーリと駆動プーリとの軸方向ずれを測定し、このずれから上記第２のシムを選定し、
   上記従動軸の一対の軸受間の寸法と第２のシムの厚みとの和を測定すると共に、上記トランスミッションケースとリヤカバーとの上記従動軸の軸受支持部間寸法を測定し、両寸法の差から上記第３のシムを選定してな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の組立構造。

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