JP2010196776A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定シーブと反対側に設けられた壁部への可動シーブの接触を防止できる無段変速機を提供する。
【解決手段】無段変速機は、プライマリシャフト２００に固定された固定シーブ２６０と、プライマリシャフト２００の中心軸２０１方向に移動可能な可動シーブ２７０と、プーリ溝２８０に装着された金属ベルト４００とを備える。無段変速機はまた、プライマリシャフト２００に固定され、中心軸２０１方向において可動シーブ２７０に対し固定シーブ２６０と反対側に設けられた、筒部２９５および環状鍔部２９６を備える。可動シーブ２７０は、筒部２９５に対し摺動可能な摺動部２７７を有する。可動シーブ２７０が固定シーブ２６０から離れる側に移動するとき、摺動部２７７と環状鍔部２９６との間に、密閉され、内部に非圧縮性流体が充満された、流体室２３０が形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、無段変速機に関し、特に、変速プーリのプーリ幅を変化させて変速を行なう無段変速機に関する。

従来の一般的な無段変速機は、油圧により自在に溝幅を変化させることが可能な一対の変速プーリと、変速プーリに巻き掛けられた伝動ベルトとを備える。従来の無段変速機に関する技術は、たとえば特開２００１−０６５６５２号公報（特許文献１）、特開昭６２−０９３５５８号公報（特許文献２）、および特開２００６−２７５１４７号公報（特許文献３）に開示されている。

特開２００１−０６５６５２号公報 特開昭６２−０９３５５８号公報 特開２００６−２７５１４７号公報

従来の無段変速機は、回転シャフトに固定された固定シーブと回転シャフトの軸方向に移動可能な可動シーブとを含む変速プーリを備え、油圧室内の油圧の増減により可動シーブを軸方向に移動させて変速する。このような無段変速機においては、可動シーブが固定シーブから離れる側に移動したとき、油圧室の壁部を構成する部材への可動シーブの接触（底付き）が発生する場合がある。

可動シーブが上記壁部に接触した状態で、伝動ベルトの引張力（すなわち、伝動ベルトが一対の変速プーリ間で回転シャフトの径方向内側向きに引っ張られることにより、伝動ベルトが固定シーブおよび可動シーブを押圧する力）が可動シーブに作用することにより、変速プーリに局部的な過大曲げ荷重が発生する。その結果、疲労強度確保のために、高荷重に耐えうる剛性確保が必要になる。つまり、回転シャフトや、回転シャフトに螺着されるねじに関し、大径化、高強度材の使用などが必要になるため、無段変速機の高容量化、小型軽量化および高燃費の妨げとなる。

従来、油圧室内の油圧を制御することにより可動シーブと油圧室の壁部との接触を防止する技術は存在するが、一対の変速プーリの両方の油圧室内の油圧を制御する必要があり、油圧の高精度な制御が必要である。また、制御弁などの設備追加を必要とすることからコストが増大する問題があった。また、油圧をフィードバック制御するときに、油圧の制御設定値に対して実際の値が変動する、油圧振動が発生する問題があった。

また、無段変速機が車両に搭載される場合、車両の停止時には通常、減速比を最大とするように伝動ベルトが配置される。このとき、油圧室内の油により可動シーブが固定シーブに近接する側へ押圧され、伝動ベルトが減速比を小さくする側へ移動すると、車両の再発進時に駆動力不足や不安定挙動の発生を招来する問題があった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、可動シーブに対し固定シーブと反対側に設けられた壁部への可動シーブの接触を防止できる、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、回転可能に設けられた回転シャフトと、回転シャフトに固定された固定シーブと、回転シャフトの軸方向に移動可能であって回転シャフトとともに回転する可動シーブと、固定シーブおよび可動シーブの対向面によって形成されたＶ字形状のプーリ溝に装着されたベルトとを備える。無段変速機はまた、回転シャフトに固定され、軸方向において可動シーブに対し固定シーブと反対側に設けられた壁部を備える。可動シーブは、壁部に対し軸方向に摺動可能な摺動部を有する。可動シーブが軸方向に沿って固定シーブから離れる側に移動するとき、摺動部と壁部との間に流体室が形成される。上記流体室は、密閉され、内部に非圧縮性流体が充満されている。

上記無段変速機において、非圧縮性流体を流体室に供給する流体通路が形成されており、可動シーブが軸方向に沿って固定シーブから離れる側に移動したとき、流体通路が閉塞されて流体室の内部と外部とが非連通状態になることにより、流体室が密閉されてもよい。

上記無段変速機において、流体通路は、回転シャフトに形成されていてもよい。
上記無段変速機において、流体室は、回転シャフトを周方向に取り巻く環状に形成されていてもよい。

上記無段変速機において、可動シーブが軸方向において固定シーブから最も離れる位置にあるとき、ベルトが可動シーブを押圧する押圧力と、非圧縮性流体の圧力とが、可動シーブに対し作用することにより、可動シーブが位置決めされてもよい。

本発明の無段変速機によると、可動シーブに対し固定シーブと反対側に設けられた壁部へ可動シーブが接触することを防止することができる。

本実施の形態の無段変速機の構成を示す断面模式図である。 図１中の無段変速機の最減速比時の状態を示す模式図である。 図１中の無段変速機の最増速比時の状態を示す模式図である。 図１に示す領域ＩＶ付近を拡大してプライマリプーリの構成を示す断面模式図である。 無段変速機の最増速比時における可動シーブ周辺の状態を示す断面模式図である。 無段変速機の最減速比時における可動シーブ周辺の状態を示す断面模式図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

なお、以下に説明する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、以下の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、上記個数などは例示であり、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。

図１は、本実施の形態の無段変速機１００の構成を示す断面模式図である。図１に示すベルト式の無段変速機１００は、自動車などの車両に搭載される。無段変速機１００は、変速機構部１３０を備える。

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（入力側）のプライマリシャフト２００と、回転力を出力する従動側（出力側）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。

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には、変速機構部１３０が収容されている。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。

プライマリプーリ２５０は、無段変速機１００の入力側の回転シャフトであるプライマリシャフト２００に設けられる、入力側の変速プーリである。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を駆動する油圧駆動部としての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の外周面から径方向外方側に向けて延びており、円板状に形成されている。

可動シーブ２７０は、固定シーブ２６０に対して、プライマリシャフト２００の仮想の中心軸方向に間隔を隔てて、プライマリシャフト２００に設けられている。可動シーブ２７０は、プライマリシャフト２００に対して軸方向に移動可能に設けられている。可動シーブ２７０は、プライマリシャフト２００に対して周方向に移動しないように設けられており、プライマリシャフト２００とともに回転する。

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とは、互いに対向する対向面として形成されている。動力伝達面２６５，２７５によって、金属ベルト４００がはめ込まれるプーリ溝２８０が規定されている。金属ベルト４００は、２つの動力伝達面２６５，２７５によって形成されたＶ字形状のプーリ溝２８０に装着されている。

セカンダリプーリ３５０は、無段変速機１００の出力側の回転シャフトであるセカンダリシャフト３００に設けられる、出力側の変速プーリである。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、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駆動部としての油圧アクチュエータ３９０とを備えている。

固定シーブ３６０は、セカンダリシャフト３００に一体成形されており、セカンダリシャフト３００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３６０は、セカンダリシャフト３００の外周面から径方向外方側に向けて延びており、円板状に形成されている。

固定シーブ３６０の表面のうち、可動シーブ３７０と対向する部分は、金属ベルト４００と接触する動力伝達面３６５とされている。動力伝達面３６５は、セカンダリシャフト３００の径方向外方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している。

可動シーブ３７０は、固定シーブ３６０に対して、セカンダリシャフト３００の仮想の中心軸方向に間隔を隔てて、セカンダリシャフト３００に設けられている。可動シーブ３７０は、セカンダリシャフト３００に対して軸方向に移動可能に設けられている。可動シーブ３７０は、セカンダリシャフト３００に対して周方向に移動しないように設けられており、セカンダリシャフト３００とともに回転する。

可動シーブ３７０は、内部にセカンダリシャフト３００が挿入される筒状の筒部と、この筒部のうち、固定シーブ３６０側の端部に連設された円板状の鍔部とを備えている。可動シーブ３７０の鍔部は、円環状に形成されている。

可動シーブ３７０の筒部は、円筒状に形成されており、セカンダリシャフト３００の中心軸方向に向けて延びている。可動シーブ３７０は、セカンダリシャフト３００の中心軸方向に移動可能に設けられている一方で、セカンダリシャフト３００の周方向に回転できないようになっている。

可動シーブ３７０の鍔部の表面のうち、固定シーブ３６０と対向する部分は、金属ベルト４００と接触する動力伝達面３７５とされている。動力伝達面３７５は、セカンダリシャフト３００の径方向外方に向かうにしたがって、固定シーブ３６０から離れるように傾斜している。

固定シーブ３６０の動力伝達面３６５と、可動シーブ３７０の動力伝達面３７５とは、互いに対向する対向面として形成されている。動力伝達面３６５，３７５によって、金属ベルト４００がはめ込まれるプーリ溝３８０が規定されている。金属ベルト４００は、２つの動力伝達面３６５，３７５によって形成されたＶ字形状のプーリ溝３８０に装着されている。

この無段変速機１００においては、金属ベルト４００が、プライマリシャフト２００に取付けられたプライマリプーリ２５０およびセカンダリシャフト３００に取付けられたセカンダリプーリ３５０に、巻きかけられて使用される。金属ベルト４００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。

金属ベルト４００は、プライマリプーリ２５０の内周面であるプーリ溝２８０に面する動力伝達面２６５，２７５と、セカンダリプーリ３５０の内周面であるプーリ溝３８０に面する動力伝達面３６５，３７５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、金属ベルト４００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。

車両の走行状態に応じて油圧アクチュエータ２９０，３９０を制御して、溝幅を無段階に変えられるプーリ溝２８０，３８０の溝幅を変えることで、金属ベルト４００のプライマリプーリ２５０およびセカンダリプーリ３５０に対する巻付け半径が変わる。これにより、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。

図２は、図１中の無段変速機１００の最減速比時の状態を示す模式図である。図３は、図１中の無段変速機１００の最増速比時の状態を示す模式図である。ここで、最減速比時とは、駆動力源であるエンジンから入力された動力によって車両の動輪を回転させる通常制御状態において、プライマリシャフト２００の回転数に対するセカンダリシャフト３００の回転数の比が最も小さくなるときである。また最増速比時とは、上記通常制御状態において、プライマリシャフト２００の回転数に対するセカンダリシャフト３００の回転数の比が最も大きくなるときである。

図２および図３に示すように、油圧アクチュエータ２９０，３９０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に対する金属ベルト４００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。つまり、プライマリプーリ２５０およびセカンダリプーリ３５０は、金属ベルト４００のプーリへの有効係り径を変化させることが可能である、可変径プーリである。

図２に示すように、セカンダリプーリ３５０およびセカンダリシャフト３００の単位時間内における回転数は、最減速比時において最も小さくなる。可動シーブ３７０は、最減速比時において、固定シーブ３６０に最も近接する。図３に示すように、セカンダリプーリ３５０およびセカンダリシャフト３００の単位時間内における回転数は、最増速比時において最も大きくなる。可動シーブ２７０は、最増速比時において、固定シーブ２６０に最も近接する。

図４は、図１に示す領域ＩＶ付近を拡大してプライマリプーリ２５０の構成を示す断面模式図である。図４において、プライマリシャフト２００の仮想の中心軸２０１より上側は、最減速比の時のプライマリプーリ２５０を示し、中心軸２０１より下側は、最増速比の時のプライマリプーリ２５０を示す。図１および図４に示すように、プライマリシャフト２００の一方の端部２０２は、軸受２１０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。プライマリシャフト２００の他方の端部２０３は、軸受２１１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。

プライマリシャフト２００は、他方の端部２０３から一方の端部２０２に向けて延びる大径部２０４と、この大径部２０４より小径とされ、大径部２０４に対して端部２０２側に隣り合う中径部２０５と、この中径部２０５よりも小径に形成され、中径部２０５に対して端部２０２側に隣り合う小径部２０６とを備えている。大径部２０４と中径部２０５との境界位置には、段差部２０７が形成されており、中径部２０５と小径部２０６との境界位置には、段差部２０８が形成されている。

中径部２０５の外表面には、中心軸２０１方向に向けて延び、中径部２０５の周方向に間隔を隔てて形成された複数のスプライン（係合部）２０９が形成されている。プライマリシャフト２００の端部２０２には、ナット２４０が螺着されている。端部２０２において、プライマリシャフト２００の外周面には、ナット２４０が螺着可能なように、ねじ切り加工が施されている。プライマリシャフト２００のうち、ナット２４０に対して端部２０３側に隣り合う部分に、軸受２１０が圧入されている。

固定シーブ２６０は、プライマリシャフト２００のうち、軸受２１１に対して端部２０２側に隣り合う位置に形成されており、大径部２０４に一体成形されている。固定シーブ２６０は、プライマリシャフト２００の外周面から径方向外方側に向けて延びており、円板状に形成されている。

固定シーブ２６０は、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円板状の鍔部を含む。固定シーブ２６０の鍔部の表面のうち、可動シーブ２７０と対向する部分は、金属ベルト４００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、固定シーブ２６０に対して軸受２１１と反対側に、プライマリシャフト２００の仮想の中心軸２０１方向に間隔を隔てて、プライマリシャフト２００に設けられている。

可動シーブ２７０は、内部にプライマリシャフト２００が挿入される筒状の筒部２７１と、この筒部２７１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円板状の鍔部２７２とを含む。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、金属ベルト４００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の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。

鍔部２７２は、円環状に形成されており、固定シーブ２６０側の筒部２７１の端部に連設されている。鍔部２７２の内径は、筒部２７１の内径より大きくなるように形成されている。このため、鍔部２７２の内表面と、筒部２７１の内表面との境界部分には、段差部２７３が形成されている。

可動シーブ２７０の外周面のうち、鍔部２７２の筒部２７１側における外径は、筒部２７１の鍔部２７２側の端部の外径よりも大きくなっている。このため、可動シーブ２７０の外周面において、筒部２７１と、鍔部２７２との境界部分には、段差部２７４が形成されている。

可動シーブ２７０の表面のうち、動力伝達面２７５と反対側に位置する側面には、円筒状のシリンダ部２７６が形成されている。このシリンダ部２７６は、中心軸２０１方向に沿って延びており、端部２０２側に突出している。

大径部２０４と中径部２０５との境界位置に段差部２０７が形成され、鍔部２７２と筒部２７１との境界部分に段差部２７３が形成されていることにより、可動シーブ２７０の内表面がプライマリシャフト２００の外周面に対し大径となる。そのため、可動シーブ２７０とプライマリシャフト２００の外周面との隙間に空間２２４が形成されている。鍔部２７２の内表面とプライマリシャフト２００の外周面との間には空間２２４が介在している。鍔部２７２の内表面は、プライマリシャフト２００の外周面に対し、隙間を隔てて対向している。

空間２２４は、プライマリシャフト２００を周方向に取り巻き、かつ中心軸２０１方向に沿うように延びる、円筒形状に形成されている。空間２２４の内側の壁部を構成するプライマリシャフト２００の外周面は、径方向内側に窪んでいる。これにより、可動シーブ２７０と固定シーブ２６０とが最も近接するように可動シーブ２７０が中心軸２０１方向に移動した場合でも、確実に空間２２４が形成される構成とされている。

筒部２７１は、円筒状に形成されており、中心軸２０１方向に向けて延びている。筒部２７１の内表面には、スプライン２０９に対応するスプライン（係合部）が中心軸２０１方向に沿って形成されている。このため、可動シーブ２７０は、中心軸２０１方向に移動可能に設けられている一方で、プライマリシャフト２００の周方向に回転できないようになっている。

筒部２７１の、固定シーブ２６０から離れる側の端部には、後述するハウジング部２９２の筒部２９５に対し中心軸２０１方向に摺動可能な摺動部２７７が連接されている。摺動部２７７の外径は、筒部２７１の外径よりも大きくなっている。摺動部２７７は、円環形状を有している。摺動部２７７は、端部２０２側の筒部２７１の端部の外周面が径方向外側に張り出した、フランジ形状に形成されている。

可動シーブ２７０の摺動部２７７の外周縁部は、シール部材２７９を介在させて、ハウジング部２９２の筒部２９５の内周側と近接対向している。摺動部２７７と筒部２９５との間には、シール部材２７９が介在している。シール部材２７９は、たとえばＯリングのような、弾性変形して可動シーブ２７０とハウジング部２９２との隙間を密封できる環状のシール材である。プライマリプーリ２５０は、可動シーブ２７０とハウジング部２９２との間に介在するシール部材２７９を含む。

プライマリシャフト２００の内部には、中心軸２０１方向に延びる流体通路２２０と、径方向に延びる流体通路２２１，２２３とが形成されている。流体通路２２１，２２３は、流体通路２２０の内壁面からプライマリシャフト２００の外周面に至るように、中心軸２０１方向に間隔を隔てて形成されている。流体通路２２１は、流体通路２２０と、後述する流体室２３０とを連通する。また、可動シーブ２７０の内部に形成された流体通路２２２、可動シーブ２７０とプライマリシャフト２００の外周面との隙間の空間２２４、および流体通路２２３を経由する経路によって、流体通路２２０と、後述する油圧アクチュエータ２９０の油圧室２９１とが連通されている。

油圧アクチュエータ２９０は、可動シーブ２７０に対して、固定シーブ２６０と反対側に設けられている。油圧アクチュエータ２９０は、可動シーブ２７０と協働して油圧室２９１を規定する、ハウジング部（油圧室規定部材）２９２を備える。油圧室２９１は、ハウジング部２９２および可動シーブ２７０によって囲まれている。

流体通路２２０から流体通路２２１，２２３を経由して、油に代表される非圧縮性流体が油圧室２９１内に供給され、油圧室２９１内の流体圧を上昇させる。油圧アクチュエータ２９０は、油圧室２９１内の流体圧を増減させて可動シーブ２７０をプライマリシャフト２００の軸方向に移動させ、可動シーブ２７０を固定シーブ２６０に対して近接させたり、離隔させたりすることで、プーリ溝２８０の溝幅を変化させる。

ハウジング部２９２は、プライマリシャフト２００の中心軸２０１方向に延在する、中空円筒形状のスリーブ部２９３を有する。スリーブ部２９３は、プライマリシャフト２００と中心軸２０１を共有する、円筒形状に形成されている。スリーブ部２９３は、ハウジング部２９２の最もプライマリシャフト２００から離れる位置に形成されている。スリーブ部２９３は、可動シーブ２７０のシリンダ部２７６に対して、プライマリシャフト２００の径方向外側に形成されている。

ハウジング部２９２は、スリーブ部２９３の内周側において、シール部材２９９を介在させて可動シーブ２７０のシリンダ部２７６の外周側と近接対向している。可動シーブ２７０とハウジング部２９２との間には、シール部材２９９が介在している。シール部材２９９は、たとえばＯリングのような、弾性変形して可動シーブ２７０とハウジング部２９２との隙間を密封できる環状のシール材である。プライマリプーリ２５０は、可動シーブ２７０とハウジング部２９２との間に介在するシール部材２９９を含む。

ハウジング部２９２はまた、可動シーブ２７０の摺動部２７７に対してプライマリシャフト２００の径方向外側に形成された、中空円筒形状の筒部２９５を有する。筒部２９５は、中心軸２０１方向に延びるスリーブ形状に形成されている。筒部２９５は、プライマリシャフト２００と中心軸２０１を共有する。筒部２９５の内周面は、滑らかな円柱面に形成されている。そのため、中心軸２０１方向に往復動する可動シーブ２７０の摺動部２７７が、筒部２９５の内周面に対し接触状態で摺り動くことが可能とされている。

筒部２９５には、中心軸２０１方向において可動シーブ２７０に対し固定シーブ２６０と反対側の端部に、筒部２９５の内側へ張り出す円環形状の環状鍔部２９６が設けられている。環状鍔部２９６は、ハウジング部２９２の端部２０２側の端部を形成する。環状鍔部２９６の内周縁部は、軸受２１０およびプライマリシャフト２００の段差部２０８により挟持され係止されている。環状鍔部２９６において、ハウジング部２９２は、プライマリシャフト２００に固定されている。

可動シーブ２７０の摺動部２７７と環状鍔部２９６との間には、流体室２３０が形成されている。流体室２３０は、プライマリシャフト２００を周方向に取り巻く環状に形成されている。流体室２３０には、流体通路２２０，２２１を経て、油などの非圧縮性流体が供給される。筒部２９５および環状鍔部２９６は、中心軸２０１方向において可動シーブ２７０に対し固定シーブ２６０と反対側に設けられた、壁部を構成する。当該壁部は、流体室２３０の壁面の一部を形成している。

図４において中心軸２０１より上側に示すプライマリプーリ２５０が最減速比のとき、可動シーブ２７０によって流体通路２２１が閉塞されることにより、流体室２３０の内部と外部とが非連通状態となる。このとき流体室２３０の内部には、可動シーブ２７０の摺動部２７７、ハウジング部２９２の筒部２９５ならびに環状鍔部２９６、およびプライマリシャフト２００の外周面によって囲まれた、密閉空間が形成されている。

セカンダリプーリ３５０において、可動シーブ３７０は、固定シーブ３６０に対してセカンダリシャフト３００の仮想の中心軸方向に間隔を隔てて、セカンダリシャフト３００に設けられている。可動シーブ３７０は、セカンダリシャフト３００の径方向外方側に向けて張り出す円板状の鍔部３７２を含む。可動シーブ３７０の表面のうち、動力伝達面３７５と反対側に位置する側面には、円筒状のシリンダ部３７６が形成されている。このシリンダ部３７６は、セカンダリシャフト３００の仮想の中心軸方向に沿って延びており、固定シーブ３６０と反対側に突出している。

油圧アクチュエータ３９０は、可動シーブ３７０に対して、固定シーブ３６０と反対側に位置している。油圧アクチュエータ３９０は、可動シーブ３７０と協働して油圧室を規定する、ハウジング部３９２を備える。また油圧アクチュエータ３９０は、ハウジング部３９２および可動シーブ３７０の鍔部３７２を互いに離隔するように付勢する、コイルバネなどの弾性部材を備えている。油圧アクチュエータ３９０の油圧室は、ハウジング部３９２および可動シーブ３７０によって囲まれている。

油圧アクチュエータ３９０は、上記油圧室内の油圧を増減させて可動シーブ３７０をセカンダリシャフト３００の軸方向に移動させ、可動シーブ３７０を固定シーブ３６０に対して近接させたり、離隔させたりすることで、プーリ溝３８０の溝幅を変化させる。

ハウジング部３９２は、シール部材３９９を介在させて可動シーブ３７０のシリンダ部３７６と近接対向している。可動シーブ３７０とハウジング部３９２との間には、シール部材３９９が介在している。

以上の構成を備える無段変速機１００において、可動シーブ２７０が中心軸２０１方向に往復移動したときの挙動について説明する。図５は、無段変速機１００の最増速比時における可動シーブ２７０周辺の状態を示す断面模式図である。

図５中に矢印で示すＤＲ１方向とは、中心軸２０１方向に沿う方向であって、プライマリシャフト２００の端部２０２から端部２０３へ向かう（つまり、可動シーブ２７０側から固定シーブ２６０側へ向かう）方向である。ＤＲ２方向とは、ＤＲ１方向と反対向きの中心軸２０１方向に沿う方向であって、プライマリシャフト２００の端部２０３から端部２０２へ向かう（つまり、固定シーブ２６０側から可動シーブ２７０側へ向かう）方向である。図５に示す最増速比時において、可動シーブ２７０はＤＲ１方向へ移動して、中心軸２０１方向において固定シーブ２６０に最も近接し、環状鍔部２９６から最も離れる位置に配置されている。

最増速比時に、流体通路２２０と流体室２３０とは、流体通路２２１を介して連通されている。また流体通路２２０と油圧室２９１とは、流体通路２２３、空間２２４および流体通路２２２を介して連通されている。可動シーブ２７０の摺動部２７７に対し固定シーブ２６０側の油圧室２９１と、摺動部２７７に対し環状鍔部２９６側の流体室２３０とは、いずれも流体通路２２０と連通している。油圧室２９１内の流体の圧力が、流体室２３０内の流体の圧力と釣り合い、かつ、金属ベルト４００の引張力と釣り合って、摺動部２７７は中心軸２０１方向に移動しない静止状態にある。

図６は、無段変速機１００の最減速比時における可動シーブ２７０周辺の状態を示す断面模式図である。図６に示す最減速比時において、可動シーブ２７０は固定シーブ２６０から離れる側のＤＲ２方向へ移動して、中心軸２０１方向において固定シーブ２６０から最も離れ環状鍔部２９６に最も近接する位置にある。

図５に示す最増速時の状態から、セカンダリプーリ３５０の油圧アクチュエータ３９０が可動シーブ３７０を固定シーブ３６０に近づける方向に移動させる。このとき、固定シーブ３６０および可動シーブ３７０によって金属ベルト４００が押圧される。そのため、金属ベルト４００がセカンダリシャフト３００から離れるように移動し、セカンダリシャフト３００周りの金属ベルト４００の巻き掛け径が増加する。

このとき同時に、プライマリシャフト２００周りの金属ベルト４００の巻き掛け径が減少して、プライマリシャフト２００に近づくように金属ベルト４００が移動する。そのため、可動シーブ２７０に対して、金属ベルト４００により動力伝達面２７５が押圧される押圧力が作用する。可動シーブ２７０に押圧力が作用するのとタイミングを合わせ、油圧室２９１内から油を流出させて、油圧室２９１内部の圧力を減少させる。これにより、可動シーブ２７０は、中心軸２０１方向に沿って固定シーブ２６０から離れる側に移動する。

可動シーブ２７０が環状鍔部２９６に近接する側へ移動し、環状鍔部２９６と対向する摺動部２７７の対向面が、プライマリシャフト２００に形成された流体通路２２１の端部２０２側の内壁を越えると、プライマリシャフト２００の外周面側の流体通路２２１の開口部が可動シーブ２７０の筒部２７１によって覆われる。一方の開口部が被覆されることにより流体通路２２１が閉塞され、流体室２３０の内部と外部とが非連通状態となり、流体室２３０が密閉される。

可動シーブ２７０は、スプライン２０９によって、プライマリシャフト２００に対し中心軸２０１方向に往復動可能かつ一体回転可能に嵌合されている。このスプライン２０９は、筒部２７１の内表面において、鍔部２７２側に形成されている。つまり、筒部２７１の摺動部２７７側の内表面は、スプライン２０９が形成されていない滑らかな円柱面に形成されている。摺動部２７７側の可動シーブ２７０の内表面とプライマリシャフト２００の外周面との間には、微小な隙間が形成される。この隙間は、当該隙間を経由して流体室２３０から流体通路２２１へ非圧縮性流体が漏洩するのを抑制でき、流体室２３０の密閉性を十分確保できる程度に微小な寸法に形成されている。

流体室２３０が密閉された状態で、可動シーブ２７０が環状鍔部２９６に更に近接する側に移動すると、流体室２３０の容積が減少する。流体室２３０内の容積減少に伴い、流体室２３０の内部に充満されている非圧縮性流体の圧力が上昇する。摺動部２７７と環状鍔部２９６との間に形成される密閉空間の流体室２３０と、流体室２３０の内部に充満された非圧縮性流体とは、ＤＲ２方向への可動シーブ２７０の移動を制限する、オイルダンパの機能を有している。

可動シーブ２７０の摺動部２７７は、ハウジング部２９２の筒部２９５および環状鍔部２９６により形成されるシリンダ部の内部に嵌入する、ピストン部として機能している。ピストン部としての摺動部２７７は、シリンダ部の内部に充満されている非圧縮性流体の圧力によって、シリンダ部の底部（すなわち環状鍔部２９６）に対して浮いているフローティング状態で保持される。

このようにすれば、図６に示す可動シーブ２７０が軸方向において固定シーブ２６０から最も離れる位置にあるとき、可動シーブ２７０の摺動部２７７とハウジング部２９２の環状鍔部２９６とは、流体室２３０内の上昇した圧力によって緩衝されることにより、非接触の状態に保たれる。

金属ベルト４００の引張力が可動シーブ２７０に伝達されるとき、ハウジング部２９２が可動シーブ２７０と接触していると、可動シーブ２７０とハウジング部２９２との接触部分に局部的な大荷重が作用し、ハウジング部２９２は可動シーブ２７０から分布荷重を受ける。つまり、プライマリプーリ２５０の動力伝達面２６５，２７５に金属ベルト４００が接触する一部分（具体的には、プライマリプーリ２５０のセカンダリシャフト３００から離れる側であって、図４に示す図上側）において、金属ベルト４００の引張力が可動シーブ２７０を経由してハウジング部２９２に伝達される。一方、プライマリプーリ２５０のセカンダリシャフト３００に近接する側（図４に示す図下側）では、動力伝達面２６５，２７５に金属ベルト４００が接触しないので、ハウジング部２９２に伝達される荷重は相対的に小さくなる。

ハウジング部２９２が上記のような分布荷重を受けると、ハウジング部２９２が固定されているプライマリシャフト２００に、曲げモーメントが発生する。この曲げモーメントが、プライマリプーリ２５０を曲げるように作用し、図４に示す無段変速機１００の配置において、プライマリシャフト２００の端部２０２を図下側方向へ移動させる。曲げモーメントが過大になると、ナット２４０が螺着されている小径部２０６に応力集中が発生する。そのため、プライマリプーリ２５０の疲労強度確保が必要とされていた。

これに対し、本実施の形態のプライマリプーリ２５０では、摺動部２７７と環状鍔部２９６とは非接触の状態にあり、摺動部２７７と環状鍔部２９６との間の流体室２３０には非圧縮性流体が充満されている。上述したように、可動シーブ２７０の筒部２７１の内部にプライマリシャフト２００が挿入されており、流体室２３０は、プライマリシャフト２００の周囲全体を囲う環状に形成されている。そのため、金属ベルト４００の引張力が可動シーブ２７０へ伝達された場合、流体室２３０内の非圧縮性流体の圧力は、プライマリシャフト２００の周囲に設けられたハウジング部２９２に対し均等に作用する。

したがって、本実施の形態の無段変速機１００では、可動シーブ２７０を介してハウジング部２９２へ伝達される金属ベルト４００の引張力が、ハウジング部２９２の全体で分担されており、ハウジング部２９２が分布荷重を受けることが抑制される。また、非圧縮性流体の圧力が可動シーブ２７０をプライマリシャフト２００の周方向全体に作用するために、プライマリプーリ２５０の傾きの発生が抑制される。そのため、プライマリシャフト２００に作用する曲げモーメントが緩和されている。

その結果、プライマリシャフト２００の疲労強度を向上させることができるので、プライマリシャフト２００に一層大きなトルクを負荷させることができ、プライマリシャフト２００の高容量化が可能となる。または、プライマリシャフト２００の小径化および軽量化、もしくは安価な低強度材料によりプライマリシャフト２００を形成することにより、プライマリプーリ２５０のコスト低減を達成することができる。

流体室２３０は、可動シーブ２７０が中心軸２０１方向に沿って固定シーブ２６０から離れる側に移動したときに流体通路２２１が閉塞されることにより、密閉されるように形成されている。そのため、摺動部２７７が環状鍔部２９６に接近するように可動シーブ２７０が移動した場合にのみ、流体室２３０内の非圧縮性流体の圧力が可動シーブ２７０に作用する。

流体通路２２１が形成されておらず、流体室２３０が常時密閉された空間として形成されていると、可動シーブ２７０が環状鍔部２９６から離れ固定シーブ２６０に近付く側へ移動しようとしたときに、流体室２３０内の流体圧により可動シーブ２７０を環状鍔部２９６側へ引っ張る力が作用し、可動シーブ２７０の移動に対する抵抗が発生する。本実施の形態のように、流体通路２２１の開閉により流体室２３０内部を密閉空間とする構成とすれば、可動シーブ２７０が環状鍔部２９６に接近したときにのみ流体室２３０内の圧力を可動シーブ２７０に作用させることができるので、可動シーブ２７０が環状鍔部２９６から離れるときに流体室２３０内の圧力が可動シーブ２７０の移動の妨げとなることを回避することができる。

図６に示す、可動シーブ２７０が軸方向において固定シーブ２６０から最も離れる位置にある状態において、油圧室２９１の内部の圧力が低下すると、流体室２３０内部の圧力によって摺動部２７７が押圧され、可動シーブ２７０が固定シーブ２６０側へ移動しようとする。可動シーブ２７０が固定シーブ２６０側へ移動すると、プライマリプーリ２５０に巻き掛けられた金属ベルト４００がプライマリシャフト２００の径方向外側へ移動し、車両の再発進時に駆動力不足や挙動不安定が発生する。

しかしながら、流体通路２２１が形成されていると、可動シーブ２７０の移動に伴い流体室２３０と流体通路２２１とが連通して、流体室２３０内の流体が流体通路２２１へ排出されるので、流体室２３０は減圧される。可動シーブ２７０を押圧していた流体室２３０内部の圧力が低下するので、可動シーブ２７０はそれ以上移動しない。したがって、金属ベルト４００の移動量を制限して、車両の再発進時の不具合の発生を抑制することができる。

また、流体室２３０に非圧縮性流体を供給する流体通路２２０，２２１は、プライマリシャフト２００の内部が穿設されて形成されている。このようにすれば、流体室２３０に流体を供給するために他の部材を設ける必要はなく、部材数増加によるコスト増大を回避することができ、かつ省スペース化できるので無段変速機１００を小型化することができる。

また、流体室２３０をプライマリシャフト２００を周方向に取り巻く環状に形成することにより、環状の流体室２３０内に充満された非圧縮性流体の圧力がプライマリシャフト２００周りのハウジング部２９２に対し均等に作用するために、ハウジング部２９２が分布荷重を受けることを確実に抑制することができる。

可動シーブ２７０のハウジング部２９２への衝突を緩和するためには、たとえばバネやゴムなどに代表される弾性体を摺動部２７７と環状鍔部２９６との間に配置してダンパ機構を設けることも考えられる。しかし、弾性体を用いたダンパ機構では、金属ベルト４００の引張力が弾性体の一箇所に集中するために、弾性体の早期の磨耗や破損を招来する。かつ、ハウジング部２９２への分布荷重の作用を回避することはできない。

本実施の形態のように、可動シーブ２７０とハウジング部２９２との間にオイルダンパを設ける構成とすれば、パスカルの原理により、流体室２３０内の非圧縮性流体の圧力をプライマリシャフト２００周りのハウジング部２９２全体に対し均等に作用させ、ハウジング部２９２への分布荷重の作用を確実に抑制することができる。

また、図６に示す、可動シーブ２７０が軸方向において固定シーブ２６０から最も離れる位置にあるとき、可動シーブ２７０に対し、金属ベルト４００が可動シーブ２７０を押圧する押圧力がＤＲ２方向に作用する。また、可動シーブ２７０に対し、流体室２３０内に閉じ込められた非圧縮性流体の圧力が、ＤＲ１方向に作用する。

金属ベルト４００の押圧力と流体室２３０内の非圧縮性流体の圧力とが、可動シーブ２７０に対し反対方向に作用し、可動シーブ２７０に作用する中心軸２０１方向の力成分が釣り合うことにより、可動シーブ２７０が位置決めされる。可動シーブ２７０は、流体室２３０内部の非圧縮性流体の圧力によりＤＲ１方向に押圧され、可動シーブ２７０と環状鍔部２９６とは非接触の状態で位置決めされる。

このようにすれば、可動シーブ２７０が環状鍔部２９６に最接近するときの可動シーブ２７０の位置決めのために、油圧室２９１内の油圧を制御する必要はない。金属ベルト４００が環状鍔部２９６側へ可動シーブ２７０を押圧する力と、流体室２３０内部の圧力との作用によって、可動シーブ２７０が適切に位置決めされるように、流体室２３０の容積を設定することができる。この構造上の規定によって、可動シーブ２７０を固定シーブ２６０側から環状鍔部２９６側へ押圧するだけで、可動シーブ２７０の中心軸２０１方向における位置を決定することができ、簡単な構成で可動シーブ２７０の位置決めを容易に行なうことができる。

なお、これまでの説明においては、無段変速機１００の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の可動シーブ２７０とハウジング部２９２との間に流体室２３０が形成される例について説明した。本発明の無段変速機は上記の構成に限られるものではなく、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に流体室２３０が設けられてもよい。

また、ハウジング部２９２の壁部（すなわち筒部２９５および環状鍔部２９６）、摺動部２７７、およびプライマリシャフト２００によって、流体室２３０が規定される例について説明した。本発明の流体室２３０は、この構成に限られない。可動シーブ２７０が固定シーブ２６０から離れるように移動するとき、内部に非圧縮性流体が充満されて可動シーブ２７０とハウジング部２９２とを非接触状態に保つことができれば、任意の部材によって流体室２３０を形成することが可能である。

また、プライマリプーリ２５０の可動シーブ２７０を移動させる油圧アクチュエータ２９０が設けられ、油圧室２９１内に非圧縮性流体が供給される構成について説明したが、流体室２３０内部に非圧縮性流体を供給可能であれば、油圧室２９１を形成しなくてもよい。つまり、セカンダリプーリ３５０側の油圧アクチュエータ３９０の油圧制御によって可動シーブ２７０を移動させる構成であってもよい。その場合、可動シーブ２７０の動力伝達面２７５と反対側の面に、可動シーブ２７０を固定シーブ２６０に近接するように付勢するリターンスプリングとして機能し得る、コイルバネなどの弾性部材を備えてもよい。

また、摺動部２７７の内表面とプライマリシャフト２００の外周面との間に微小な隙間が形成される例について説明したが、流体室２３０が密閉されるとき摺動部２７７の内表面とプライマリシャフト２００の外周面との間に、Ｏリングに代表されるシール部材が介在して設けられてもよい。このようにすれば、流体室２３０の密封性をより向上させることができる。シール部材は摺動部２７７とプライマリシャフト２００とのいずれかに取り付けられていればよいが、プライマリシャフト２００の外周面にシール部材を取り付ける構成とすれば、自己張力作用によってプライマリシャフト２００にシール部材を密着させることができるので好ましい。

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。この発明の範囲は上記した説明ではなくて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。

１００ 無段変速機、２００ プライマリシャフト、２０１ 中心軸、２０２，２０３ 端部、２０９ スプライン、２２０〜２２３ 流体通路、２２４ 空間、２３０ 流体室、２４０ ナット、２５０ プライマリプーリ、２６０，３６０ 固定シーブ、２６５，２７５ 動力伝達面、２７０，３７０ 可動シーブ、２７１ 筒部、２７２ 鍔部、２７６ シリンダ部、２７７ 摺動部、２７９ シール部材、２８０，３８０ プーリ溝、２９０，３９０ 油圧アクチュエータ、２９１ 油圧室、２９２ ハウジング部、２９３ スリーブ部、２９５ 筒部、２９６ 環状鍔部、２９９ シール部材、３００ セカンダリシャフト、３５０ セカンダリプーリ、４００ 金属ベルト。

Claims (5)

1. 回転可能に設けられた回転シャフトと、
   前記回転シャフトに固定された固定シーブと、
   前記回転シャフトの軸方向に移動可能であって前記回転シャフトとともに回転する可動シーブと、
   前記固定シーブおよび前記可動シーブの対向面によって形成されたＶ字形状のプーリ溝に装着されたベルトと、
   前記回転シャフトに固定され、前記軸方向において前記可動シーブに対し前記固定シーブと反対側に設けられた壁部とを備え、
   前記可動シーブは、前記壁部に対し前記軸方向に摺動可能な摺動部を有し、
   前記可動シーブが前記軸方向に沿って前記固定シーブから離れる側に移動するとき、前記摺動部と前記壁部との間に、密閉され、内部に非圧縮性流体が充満された流体室が形成される、無段変速機。
2. 前記非圧縮性流体を前記流体室に供給する流体通路が形成されており、
   前記可動シーブが前記軸方向に沿って前記固定シーブから離れる側に移動したとき、前記流体通路が閉塞されて前記流体室の内部と外部とが非連通状態になることにより、前記流体室が密閉される、請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記流体通路は、前記回転シャフトに形成されている、請求項２に記載の無段変速機。
4. 前記流体室は、前記回転シャフトを周方向に取り巻く環状に形成されている、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. 前記可動シーブが前記軸方向において前記固定シーブから最も離れる位置にあるとき、前記ベルトが前記可動シーブを押圧する押圧力と、前記非圧縮性流体の圧力とが、前記可動シーブに対し作用することにより、前記可動シーブが位置決めされる、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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