JP2010014269A - 無段変速装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】共にプーリ溝幅を変更可能な二つのプーリ(ドライブプーリ11とドリブンプーリ12)の間に掛け回された駆動力伝達手段(チェーン13)により、一方のプーリの回転駆動力を他方のプーリに伝達する無段変速装置において、駆動力伝達手段のプーリ巻き付き側に設けた被噛合部(凹部17a)と、プーリの軸部(プーリ軸部14)に、軸部に対し進出退避自在に軸部半径方向に移動可能に設置され、変速領域が最Hi時及び最Lo時の少なくとも一方のとき、進出状態になって被噛合部に噛合することができる可動噛合部(可動歯16)とを有する。
【選択図】図1
Description
従来の「無段変速機構」は、Vベルトを用いて回転力の伝達を確実に行うために、駆動回転軸に付されたプーリと従動回転軸に付されたプーリとの間でVベルトにより回転駆動力の伝達を行い、且つ上記2つのプーリの内の少なくとも一方が可変ピッチプーリであるVベルト式無段変速機構において、Vベルトが歯付きVベルトであり、且つ少なくとも一方の可変ピッチプーリがV溝底に上記Vベルトの歯と噛み合う歯車を有することを特徴としている。
つまり、可変ピッチプーリのV溝底の軸に設置した歯(即ち、噛合手段)と、この歯に噛み合って駆動力を伝達する駆動力伝達手段(Vベルトやチェーン等)との協調した動きが阻害されてしまうことになり、駆動力の伝達ができなくなると共に駆動力伝達手段が傷付くことも起こり得る。
(第1実施の形態)
図1は、この発明の第1実施の形態に係る無段変速装置の概略説明図である。図1に示すように、無段変速装置(CVT)10は、ドライブプーリ(プライマリプーリ)11とドリブンプーリ(セカンダリプーリ)12と共に、ドライブプーリ11とドリブンプーリ12の間に掛け回された駆動力伝達手段13を有しており、ドリブンプーリ12の軸部(プーリ軸部)14には、可動歯固定部品15を介して可動歯(可動噛合部)16が装着されている。
図2及び図3に示すように、ドリブンプーリ12の軸部14の外周面に装着された可動歯固定部品15には、可動歯固定部品15の外表面に対し退避自在に突出して、つまり、可動歯固定部品15の半径方向に移動自在に、可動歯固定部品15の全周に渡って可動歯16が組み込まれている。この可動歯16は、CVT10の最Hi(例えば、オーバドライブ:OD)時、可動歯固定部品15の外表面から突出し、チェーン13と噛み合った状態になる。
つまり、CVT10の最Hi時及び最Lo時の少なくとも一方のとき、即ち、駆動力伝達手段(チェーン)13がプーリのV溝底に存在するとき、可動歯固定部品15の外表面から突出し、チェーン13と噛み合った状態になる。
また、可動歯16は、可動歯組込孔19から突出した状態で、ドリブンプーリ12のV溝底に位置するチェーン13の凹部17aに噛み合うために十分な、可動歯固定部品15の中心軸方向長さ及び突出量を有している。
次に、上記構成を有するCVT10の作動について説明する。
そして、プーリ比が0.6前後のときが状態(A)、プーリ比が略0.5〜0.6のときが状態(B)、プーリ比が略0.4〜0.5のときが状態(C)、プーリ比が0.4前後のときが状態(D)となる。
次に、徐々に変速比を最Hi時に近づけて凹部17aと可動歯16が接触するような状態(図7及び図8の(B)参照)では、凹部17aと可動歯16は接触するが、それによって発生する摩擦力は小さく、チェーン滑りを抑制することができない。
図9は、駆動状態のチェーンに対し可動歯が可動歯組込孔から突出している状態の断面説明図である。図10は、駆動状態のチェーンに対し可動歯が可動歯組込孔に沈み込んでいる状態の断面説明図である。図11は、チェーンが可動歯の突起状段部に接触している状態の力の関係を示す断面説明図である。
Σ滑り反力d<Σ滑り力aの場合→チェーン13が滑る………(1)
Σ滑り反力d>Σ滑り力aの場合→チェーン13の滑りが少ないか無い………(2)
最終的に、CVT10の変速比が最Hi時になった(図3参照)場合は、可動歯16とチェーンリンク17の凹部17aのピッチが一致するため、チェーン巻付き部の可動歯16が全て噛み合う。この結果、滑り反力dの総和が最大となって(図7及び図8の(D)参照)、式(2)のような状態、即ち、滑りが少ない状態或いは滑りが無い状態となり、最Hi時における燃費が向上する。
図12は、この発明におけるスリップレス状態と従来のスリップ状態をプーリ比とスリップ率の関係において示す説明図である。図12には、この発明に係るCVT10における最Hi時でのスリップレス状態S1と従来のスリップ状態S2、及びドリブンプーリの軸の滑り(SEC軸すべり)状態S3とドライブプーリの軸の滑り(PRI軸すべり)状態S4を、それぞれ示している。
この結果、プーリ比が最Hi時の場合と最Hi時より小さい場合(図8(D)参照)で、ドリブンプーリ12とチェーン13がスリップ状態になるのを抑制することができるので、無段変速における燃費性能の向上と有段変速における高効率を併せ持つことが可能になる。
図13は、チェーンリンクの凹部と可動歯が噛合した状態における可動歯固定部品内部の可動歯を示す断面説明図である。図13に示すように、チェーンリンク17の凹部17aと可動歯16が噛合した状態で、可動歯16の係止部16bと可動歯固定部品15の段差面20bとの間に間隙sを有するように、即ち、可動歯16の係止部16bと可動歯固定部品15の段差面20bが当接しないようにする。ここで、段差面20bは、可動歯16の突出を規制する突出規制部として機能する。
なお、可動歯16は、付勢部材21を介して、可動歯組込孔19から突出可能に軸部14半径方向に可動するが、別部材としての付勢部材21を用いることなく、同様の機能を持たせるように構成しても良い。
また、可動歯22を安定的に保持すると共に可動歯16と同様に機能させるため、可動歯22に、係止部16bと同様に機能する係止部22c,22dを設けても良い。
図15は、この発明の第2実施の形態に係る可動歯構造におけるプーリの軸部にチェーンが巻き付いている状態を示す説明図である。図15に示すように、可動歯30は、プーリの軸部14外表面に、円筒状の可動歯ガイド31を介して、複数個(例えば、12個を図示)装着されている。つまり、可動歯ガイド31は、可動歯30が取り付けられる可動歯固定部品として機能する。各可動歯30は、円環(リング)状のスプリング32の付勢力に付勢された状態で、可動歯ガイド31に組み込まれており、その上端側を、可動歯ガイド31外表面側に突出させている。
つまり、可動歯30は、第1実施の形態に係る可動歯構造における、コイルスプリング等の付勢部材21(図5参照)を、コイルスプリングに代えてリング状のスプリング32としている。このスプリング32により、可動歯30はプーリの軸部14の半径方向外側に突出するように付勢されている。リング状のスプリング32により付勢力を得るための構成及びそれに関連する構成以外の、その他の構成及び作用は、第1実施の形態に係る可動歯構造におけるものと同様である。
ており、両下側長辺部が外向きフランジ状に突設されて係止面30aを有すると共に、係止面30aの裏面側に、スプリング32を装着するための複数の可動歯スプリング装着溝33を有している。可動歯スプリング装着溝33は、スプリング32が埋設状態に収納することができる形状を有し、可動歯30の長辺方向に略等間隔離間して複数列(例えば、3列を図示)配置されている。
この可動歯ガイド31は、円筒中心軸方向に沿う分割線で二分割されており、プーリ(例えば、ドリブンプーリ12)の軸部14外表面に、軸部14と一体的に組み付けた後、周面の両端部近傍に設けた溝31aに固定用のスナップリング(図示しない)を取り付けることにより、組み付け状態で固定される。
図20は、可動歯ガイド内の可動歯保持状態を部分的に示す説明図である。図20に示すように、可動歯30は、チェーン13と噛み合った状態で、スプリング32の付勢力により、その上端側をチェーン13の凹部17aに位置させているが、このとき、スプリング32の突部32aのスプリング32周方向側には、可動歯30の上端側内面(裏面)との間に隙間Dが形成される。スプリング32は、可動歯30の上端側内面(裏面)との間で、この隙間Dを設けることができるように、その形状や付勢力等の構造及び機能を備えている。
ここで、リング状のスプリング32は、プーリの軸部14外周に装着されて軸部14外周で縮径或いは拡径動作し、拡径時、軸部14外周に配置された複数の可動波30を一体的に突出させる。つまり、スプリング32は、各可動波30毎に装着されてプーリの軸部14の半径方向に伸縮動作し、伸縮時、可動波30を突出させる付勢部材として機能する。
このように、リング状のスプリング32を用いることで、プーリ径方向のストロークを必要としないので、可動歯30への付勢力付与手段を備えても、プーリの軸部14の構造に影響を与えず軸部14の強度を十分確保することができる。
また、リング状のスプリング32は、付勢力付与の安定性を保つため、可動歯30に組み付ける突部32aを設けている。これにより、スプリング32は、スプリング周方向に移動することなく、非連結部32bが移動しないので、可動歯ガイド31への組み付け時の位置を保持することができる。
更に、スプリング32は、大きな付勢力が必要な場合、スプリング板厚やリング径を変更することで対応することができる。
図21は、この発明の第3実施の形態に係る可動歯構造におけるプーリの軸部にチェーンが巻き付いている状態を示す説明図である。図21に示すように、この可動歯構造においては、可動歯30への付勢力付与手段として、複数の突部を有するスプリング32の代わりに突部が一つしかないスプリング40が用いられる。その他の構成及び作用は、第2実施の形態に係る可動歯構造と同様である。
そして、スプリング40を、可動歯ガイド31に取り付けられた可動歯30に組み付ける際、組み付けられる複数(例えば、3個)のスプリング40の非連結部32bが、プーリ軸方向に一列にならず、それぞれスプリング周方向にずらして配置されている。
また、移動阻止部40aにより、スプリング40の周方向への移動を阻止することができるので、スプリング40が移動することにより、プーリ軸方向に複数箇所設けたスプリングの切断箇所(非連結部32b)が一つの可動歯30に集中してしまうのを防止することができる。このため、スプリングの付勢力をより安定して作用させることができる。
また、複数のスプリング40は、非連結部32bがそれぞれ周方向にずれて配置されるので、付勢力の発生が不安定な箇所である非連結部32bを、一つの可動歯30に集中させることがないので、付勢力をより安定して発生させることができる。
図23は、この発明の第4実施の形態に係る可動歯構造におけるプーリの軸部にチェーンが巻き付いている状態を示す説明図である。図23に示すように、この可動歯構造においては、可動歯30への付勢力付与手段として、1個のスプリング32の代わりに複数個のスプリング45を用いている。その他の構成及び作用は、第2実施の形態に係る可動歯構造と同様である。
この発明の第5実施の形態に係る可動歯構造における可動歯は、軸部(プーリ軸)14の周方向(プーリ軸周方向)に突出する係止部(第1実施の形態、図5の16b参照)に代えて、プーリ軸14の軸方向(プーリ軸方向)に突出する係止部を有しており、この係止部に対応する可動歯固定部品に組み込まれて構成されている。その他の構成及び作用は、第1実施の形態に係る可動歯構造と同様である。
なお、可動歯50は、可動歯固定部品51に組み込まれた際に、可動歯固定部品51の外表面から突出した状態で、ドリブンプーリ12のV溝底に位置するチェーン13の凹部17aに噛み合うために十分な、可動歯固定部品51の中心軸方向長さ及び突出量を有している。
このように、係止部50bをプーリ軸方向のみに形成したことにより、第1実施の形態のように係止部(図5の16b)がプーリ軸周方向に形成される場合に比して、可動歯50の歯数が同じ条件なら歯幅をプーリ軸周方向へ拡大することができるため、複数の可動歯50のそれぞれの強度を向上させることができる。また、可動歯50の歯幅が同じ条件なら歯数を増大することができるため、複数の可動歯50の一歯当たりのトルク分担率を低減することができ、可動歯50の耐久性を向上させることができる。
この発明の第6実施の形態に係る可動歯構造においては、可動歯の上方移動を規制する係止部が、2箇所ではなく3箇所設けられている。その他の構成及び作用は、第5実施の形態に係る可動歯構造と同様である。
図30は、この発明の第6実施の形態に係る可動歯構造の可動歯部分をプーリ軸方向に沿う断面で示す説明図である。図31は、図30の可動歯が組み込まれる可動歯固定部品を示す斜視説明図である。
また、係止部55bを複数箇所(ここでは、3箇所を例示)設けたことにより、可動歯55を付勢する付勢部材21による負荷を分散させて平均化することができるため、可動歯55が組み込まれる可動歯固定部品56の強度を確保することができる。
この発明の第7実施の形態に係る可動歯構造においては、可動歯の突出を規制する係止部が可動歯固定部品の円環部と係止する係止面の形状を、凸状或いは凹状としている。その他の構成及び作用は、第5実施の形態に係る可動歯構造と同様である。
また、この発明において、前記可動噛合部は、前記二つのプーリのプーリ比が最Hi時より小さい場合、前記軸部の半径方向に可動し前記駆動力伝達手段との間に斜面摩擦力を発生させて、前記プーリと前記駆動力伝達手段のスリップ率を低減させ、前記プーリ比が最Hi時、前記駆動力伝達手段が十分に噛み合った状態となって、前記プーリと前記駆動力伝達手段がスリップしない状態或いは殆どスリップしない状態にすることが好ましい。
また、この発明において、前記軸部に形成された前記可動噛合部の突出を規制する突出規制部に係止する前記可動噛合部の係止部を、前記プーリの軸方向のみに設置したことが好ましい。
また、この発明において、前記係止部の係止面を凸状或いは凹状の傾斜面により形成したことが好ましい。
また、この発明において、前記被噛合部は、前記チェーンリンクに形成された、前記可動噛合部側に開口する凹部であることが好ましい。
また、この発明において、前記可動噛合部は、付勢部材により前記プーリの軸部の半径方向外側に突出するように付勢されていることが好ましい。
また、この発明において、前記付勢部材は、前記プーリの軸部外周に装着されて前記軸部外周で縮径或いは拡径動作し、拡径時、前記軸部外周に配置された複数の前記可動噛合部を一体的に突出させるリング状スプリングであることが好ましい。
また、この発明において、前記リング状スプリングは、前記リング状スプリングのスプリング周方向への移動を阻止する移動阻止部を有することが好ましい。
なお、上述した各実施の形態1〜7においては、説明したそれぞれの構成に限るものではなく、他の実施の形態において説明した対応する構成について適宜組み合わせても良く、その組み合わせた構成も、当然、この発明に係る無段変速装置に含まれるものである。
11 ドライブプーリ
12 ドリブンプーリ
12a 固定プーリ
12b 可動プーリ
13 チェーン(駆動力伝達手段)
14 軸部
15,51,56,61 可動歯固定部品
15a 分割線
15b 溝
16,22,30,50,55,60 可動歯
16a 突起状段部
16b,20a,22c,22d,50b,55b,60b 係止部
16c,50c 傾斜面
17 チェーンリンク
17a 凹部
18 ピン
19 可動歯組込孔
19a 拡幅部
20 隔壁部
20b 段差面
21 付勢部材
22a 突起状段部
22b 脚部
31 可動歯ガイド
32,40,45 スプリング
30a 係止面
31a 溝
31b 段差面
32a 突部
32b 非連結部
33 可動歯スプリング装着溝
34 可動歯組込孔
35 ガイドスプリング装着溝
36 隔壁部
37 係止突部
40a 移動阻止部
45a 突部
45b 脚部
50a 突条凸部
51a,56a,61a 円環部
51b,56b 横桟部
52 スペーサ
53 溝部
55a 突条凸部
a 滑り力
b 斜面摩擦力
c ばね力
d 滑り反力
e 歯幅
s 間隙
D 隙間
F SEC軸歯ばね力
F0 荷重
F1,F2 垂直分力
L スナップリング
S SEC軸スリップ率
S1 スリップレス状態
S2 スリップ状態
S3 ドリブンプーリの軸の滑り状態
S4 ドライブプーリの軸の滑り状態
Claims (15)
- 共にプーリ溝幅を変更可能な二つのプーリの間に掛け回された駆動力伝達手段により、一方のプーリの回転駆動力を他方のプーリに伝達する無段変速装置において、
前記駆動力伝達手段のプーリ巻き付き側に設けた被噛合部と、
前記プーリの軸部に、前記軸部に対し進出退避自在に軸部半径方向に移動可能に設置され、変速領域が最Hi時及び最Lo時の少なくとも一方のとき、進出状態になって前記被噛合部に噛合することができる可動噛合部と
を有することを特徴とする無段変速装置。 - 前記駆動力伝達手段がプーリ溝底に位置してプーリ巻き付き径が小さいとき、前記駆動力伝達手段と前記プーリの軸部とが接触状態になって前記可動噛合部が前記被噛合部に噛合することを特徴とする請求項1に記載の無段変速装置。
- 前記可動噛合部は、
前記二つのプーリのプーリ比が最Hi時より小さい場合、前記軸部の半径方向に可動し前記駆動力伝達手段との間に斜面摩擦力を発生させて、前記プーリと前記駆動力伝達手段のスリップ率を低減させ、
前記プーリ比が最Hi時、前記駆動力伝達手段が十分に噛み合った状態となって、前記プーリと前記駆動力伝達手段がスリップしない状態或いは殆どスリップしない状態にすることを特徴とする請求項1または2に記載の無段変速装置。 - 前記可動噛合部は、
前記被噛合部と噛み合った状態で、前記軸部に形成された前記可動噛合部の突出を規制する突出規制部との間に間隙を有するように設置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の無段変速装置。 - 前記軸部に形成された前記可動噛合部の突出を規制する突出規制部に係止する前記可動噛合部の係止部を、前記プーリの軸方向のみに設置したことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の無段変速装置。
- 前記係止部の係止面を凸状或いは凹状の傾斜面により形成したことを特徴とする請求項5に記載の無段変速装置。
- 前記駆動力伝達手段は、
ピンを用いて円環状に連結された複数のチェーンリンクのそれぞれが前記ピンを軸として前記ピンの周りに自在に回動するチェーンからなることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の無段変速装置。 - 前記被噛合部は、
前記チェーンリンクに形成された、前記可動噛合部側に開口する凹部であることを特徴とする請求項7に記載の無段変速装置。 - 前記二つのプーリは、
駆動力が入力するドライブプーリと、前記駆動力伝達手段を介して前記ドライブプーリから回転駆動力が伝達されるドリブンプーリであることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の無段変速装置。 - 前記可動噛合部は、
付勢部材により前記プーリの軸部の半径方向外側に突出するように付勢されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の無段変速装置。 - 前記付勢部材は、
前記可動噛合部毎に装着されて前記プーリの軸部の半径方向に伸縮動作し、伸縮時、前記可動噛合部を突出させるコイルスプリングであることを特徴とする請求項10に記載の無段変速装置。 - 前記付勢部材は、
前記プーリの軸部外周に装着されて前記軸部外周で縮径或いは拡径動作し、拡径時、前記軸部外周に配置された複数の前記可動噛合部を一体的に突出させるリング状スプリングであることを特徴とする請求項10に記載の無段変速装置。 - 前記リング状スプリングは、前記可動噛合部のそれぞれの内部に配置される突部を有し、前記突部と前記可動噛合部の間に、前記リング状スプリングの付勢変形を許容する隙間を設けて、配置されていることを特徴とする請求項12に記載の無段変速装置。
- 前記リング状スプリングは、前記リング状スプリングのスプリング周方向への移動を阻止する移動阻止部を有することを特徴とする請求項12に記載の無段変速装置。
- 前記リング状スプリングは、リング周方向に切り離す非連結部を有し、前記非連結部を、前記可動噛合部に装着された複数の前記リング状スプリング間でずらして配置したことを特徴とする請求項12から14のいずれか一項に記載の無段変速装置。
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