JP2011185416A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】シーブが倒れることよるベルトの下当たり接触を抑制し、さらに可動シーブの冷却性能および潤滑性能が向上するベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】プライマリプーリとセカンダリプーリとの少なくとも一方のプーリ１は、該一方のプーリ１を構成している可動片６が嵌合している回転軸２に軸線方向に前後動自在に嵌合しかつ前記可動片６を固定片５側へと押圧するピストン部材１４を有し、そのピストン部材１４の最内周部１４ｂの軸線方向での端面１４ｃと該端面１４ｃに対向する前記可動片６の軸線方向での端面６ｄとの間に所定の隙間が設定されるとともに、前記ピストン部材１４は、前記端面１４ｃより半径方向で外周側の所定箇所で前記可動片６に当接していることによる。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数のプーリにベルトを巻き掛けて動力伝達をおこなうベルト式無段変速機に関するものである。

一般に、動力源の出力側に配置される無段変速機として、ベルト式無段変速機が知られている。ベルト式無段変速機は、互いに平行に配列された動力源側に伝動可能に接続された入力軸と、駆動輪側に伝動可能に接続された出力軸と、入力軸と出力軸とにそれぞれ設けられたプーリとを備えている。そして、このプーリに多数のエレメントと複数のリングとにより構成されたベルトを巻き掛けて、その接触面の摩擦力により動力を伝達する。また、プーリには、固定シーブと可動シーブとが設けられており、可動シーブ背面側に設けられたポンプ機構の前後動により、プーリに形成されるＶ字状のプーリ溝間の距離が変更される。入力軸側と出力軸側との各プーリの可動シーブの前後動作は、ポンプ機構に設けられた油圧室の圧油の給排を入出力側のプーリの双方で協調して制御されることにより行われる。この油圧の変化により各プーリの固定シーブと可動シーブとでベルトに対して挟圧力が発生されるため、プーリ溝間に巻き掛けられたベルトの巻き掛け半径が変わり、入力回転数と出力回転数との比、すなわち変速比が変更される。

そのようなベルト式無段変速機の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のベルト式無段変速機のセカンダリプーリ軸には、固定されるセカンダリプーリ軸とは別体のセカンダリ固定シーブと、セカンダリプーリ軸に対して軸方向に移動可能でセカンダリプーリ軸と一体回転可能に支持されているセカンダリ可動シーブと、ベルトに対してベルト挟圧力を発生するセカンダリ油圧室を構成するセカンダリピストンがセカンダリ固定シーブ側からリダクションドライブギヤ側に向けて、セカンダリピストン、セカンダリ可動シーブ、セカンダリ固定シーブの順番で配置される。このセカンダリプーリ軸は、軸方向における両端部のうちセカンダリ固定シーブ側の端部からセカンダリピストンが対向する位置に向けて外径が増加する構成となっている。このようにセカンダリプーリ軸の外径が増加することにより、プーリ軸の撓みを抑制する。

また、特許文献２に記載のベルト式無段変速機は、回転部材に軸線方向に移動不可能に取り付けられた固定シーブと、回転部材に軸線方向に移動可能に取り付けられた可動シーブと、固定シーブおよび可動シーブに巻き掛けられたベルトと、回転部材に取り付けられ、かつ、油圧室を形成する油圧室構成部材と、回転部材に設けられ、かつ、油圧室構成部材を回転部材の軸線方向に位置決めする固定部材とを備えている。また、可動シーブの円筒部と油圧室構成部材とが、直接または間接的に接触しないように、可動シーブの軸線方向の移動を規制する規制部材が設けられる構成となっている。これにより、可動シーブから固定部材に伝達される力が大きくなることを抑制する。

また、特許文献３に記載のベルト式無段変速機は、可動シーブを円錐板状の可動シーブ本体と円錐ドラム形状のシーブ支えとにより形成する構成となっている。これにより、可動シーブはベルトの張力に対する高いたわみ剛性を確保しつつ、可動シーブ本体の背面とシーブ支えとの間に形成される空洞部により小型化および軽量化を達成している。

また、特許文献４に記載のベルト式無段変速機は、プライマリプーリの可動シーブに備えられた外側筒部におけるシリンダ部材に対する当接箇所にシリンダ部材に向かって延びるストッパ部が一体形成されている構成となっている。これにより、変速機の作動停止状態において、ストッパ部を介して可動シーブがシリンダ部材を押圧し、このシリンダ部材を弾性変形させることで、その反力を利用してベルト狭圧を発生させる。このような構成・作用であることから新たな部品を付加することなく、ベルト式無段変速機の作動停止状態におけるベルト狭圧を十分に発生させる。

さらに、特許文献５に記載のベルト式無段変速機のドライブプーリの可動側プーリ半体は、制御油圧室に作用する指令油圧と、制御油圧及びキャンセラー油圧室に作用する遠心油圧の差分に相当する有効遠心油圧とによって作動する。制御油圧室及びキャンセラー油圧室の内壁面を構成する可動側プーリ半体、ピストン及びシリンダに放射状にリブを形成することにより、制御油圧室及びキャンセラー油圧室内に作動油がドライブプーリの回転速度の変化に遅滞なく追従し、所望の遠心油圧が発生するように構成されている。これにより、制御油圧室に作用する指令油圧及び遠心油圧によって作動する油圧アクチュエータの回転速度が変化するとき、遠心油圧の変化の応答遅れを防止して油圧アクチュエータを的確に作動させる。

特開２００８−３０９２３２号公報 特開２００６−１１８５９７号公報 特開２００２ー１７４３０９号公報 特開２００８ー２０８８６１号公報 特開平９ー３２９２０９号公報

図７は、従来構造のベルト式無段変速機におけるプーリ３０の回転軸（シャフト）３１の撓んでいる状態とシーブ倒れの状態もしくは前述の撓んでいる状態によるシーブ倒れの状態とを表している。駆動中のベルト式無段変速機の回転軸３１には、矢印Ｅ２の方向に荷重が作用つまり軸線Ｅ１の外側で対となるプーリ（図示せず）が配置されている位置とは反対の方向に荷重が作用して撓みが生じる。回転軸３１に撓みが生じることから、回転軸が変形して矢印Ｅ３の方向に固定シーブ３２に倒れが生じるともに可動シーブ３３にも力が加わって倒れが生じる。

このようないわゆるシーブ倒れについて、特許文献１ないし５の発明の構成を検討すると、上述した特許文献１に記載された発明は、セカンダリプーリ軸の撓みを抑制するためにセカンダリプーリ軸の外径を増加させる構成が記載されている。しかしながら、この特許文献１に記載された構成では、プライマリ油圧室の油圧が、プライマリ可動シーブの背面全体に加わえてプライマリ固定シーブに対して接近あるいは離隔させるため、軸の撓みを抑制してさらにシーブ倒れによるいわゆるエレメントの下当たり接触を抑制することはできない。

また、特許文献２に記載された発明によれば、可動シーブから固定部材に伝達される力が大きくなることを抑制することはできるが、可動シーブは規制部材とは接触する構成となっているため、軸の撓みを抑制してさらにシーブ倒れによるいわゆるエレメントの下当たり接触を抑制することはできない。

また、特許文献３に記載された発明によれば、可動シーブはベルトの張力に対する高いたわみ剛性を確保しつつ、可動シーブ本体の背面とシーブ支えとの間に形成される空洞部により小型化および軽量化を可能としている。しかしながら、軸の撓みを抑制してさらにシーブ倒れによるいわゆるエレメントの下当たり接触を抑制することはできない。

さらに、特許文献４に記載された発明によれば、シリンダ部材の弾性変形によりベルト式無段変速機の作動停止状態でのベルト狭圧を十分に発生させることができる。しかしながら、可動シーブのボス部などを含む背面全体がシリンダ部材とにより構成された油圧室に作用する油圧を受けるピストン構造となっているため、シーブ倒れによるいわゆるエレメントの下当たり接触を抑制することはできない。

そして、特許文献５に記載された発明では、ピストン及びシリンダに放射状にリブを形成することにより、所望の遠心油圧が発生するように構成されて、また、ピストンによる油圧が可動シーブの背面の他にスプリングでも可動シーブの最内周側と最外周側との間で力を加える構成となっている。しかしながら、軸の撓みを抑制してさらにシーブ倒れによるいわゆるエレメントの下当たり接触を抑制することはできない。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、回転軸の撓みによるいわゆるシーブ倒れを抑制し、それにともなうベルトの下当たり接触を抑制し、さらに可動シーブに冷却性能および潤滑が向上するベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、回転可能に設けられたプライマリプーリおよびセカンダリプーリと、前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに巻き掛けられたベルトとを有し、前記各プーリは、軸線方向で互いに対向する固定片とその固定片に対して接近および離隔するように前後動させられる可動片とを有するとともに、これら固定片と可動片との間に前記ベルトを巻き掛ける溝幅の変更可能なベルト溝が形成されているベルト式無段変速機において、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの少なくとも一方のプーリは、該一方のプーリを構成している前記可動片が嵌合している回転軸に軸線方向に前後動自在に嵌合しかつ前記可動片を前記固定片側へと押圧するピストン部材を有し、そのピストン部材の最内周部の軸線方向での端面と該端面に対向する前記可動片の軸線方向での端面との間に所定の隙間が設定されるとともに、前記ピストン部材は、前記端面より半径方向で外周側の所定箇所で前記可動片に当接する当接部を有することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ベルトは、板片状の多数のエレメントを、姿勢を揃えて積層した状態で環状に配列し、その環状に配列された前記エレメントの列に複数列の帯状のリングを嵌め込んで組み付けられて構成され、前記固定片にはテーパ面が設けられており、この固定片のテーパ面との間に前記ベルトを巻き掛けるために前記可動片にはテーパ面が設けられ、この可動片のテーパ面と前記回転軸の軸線に対して垂直な線との間の角度がシーブ角となっており、前記エレメントには前記可動片のテーパ面に当接するフランク面が設けられており、このフランク面と前記回転軸の軸線に対して垂直な線との間の角度がフランク角となっており、前記微少隙間の大きさをδ、前記フランク角をθ［deg］、前記可動片の可変変形によりδ＝０であるときの接触時シーブ角をψ［deg］とすると、前記微少隙間δは、前記接触時シーブ角ψが不等号式｛（θ−０．３）＜ψ≦θ｝の範囲にあることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記可動片には、前記当接部の半径方向の外周側で前記ピストン部材に向かって張り出して円筒部が設けられ、この円筒部の内周面に嵌合するように前記ピストン部材が形成されていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記ピストン部材の前記可動片に嵌合する部位は前記可動片に対する背面側に屈曲されて湾曲部が設けられ、この湾曲部の前記可動片に対する背面側に第１補強部が設けられており、前記第１補強部は屈曲された前記湾曲部がさらに屈曲することを抑制するように設けられていることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記ピストン部材の前記可動片に当接している前記当接部は、前記可動片の方向に張り出して屈曲されて設けられており、この当接部における前記可動片に対する背面側に第２補強部が設けられており、前記第２補強部は屈曲された前記当接部がさらに屈曲することを抑制するように設けられていることを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記ピストン部材の最内周部は前記可動片に対する背面側に屈曲されて構成され、最内周部で屈曲された前記ピストン部材の前記可動片に対する背面側に第３補強部が設けられており、前記第３補強部は最内周部で屈曲されたピストン部材がさらに屈曲することを抑制するように設けられていることを特徴とするものである。

請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明において、前記回転軸の内部には油路が設けられ、前記可動片と前記回転軸との間にはスプラインが前記回転中心線に沿った方向に移動可能なように設けられ、このスプラインに潤滑油を供給するための油孔が、回転軸の内部に設けられた油路から前記回転軸の外周面へと連通するように設けられていることを特徴とするものである。

請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの発明において、前記第１補強部と第２補強部と第３補強部とが設けられた前記ピストン部材の前記可動片に対向する側でそれぞれに溝部が設けられ、前記各溝部は、オイルを流通させるように構成されていることを特徴とするものである。

したがって、請求項１の発明によれば、そのピストン部材の最内周部の軸線方向での端面と該端面に対向する可動片の軸線方向での端面との間に所定の隙間が設定されるとともに、ピストン部材は、前記端面より半径方向で外周側の所定箇所で可動片に当接していることから、可動片が固定片に対する背面側に傾斜するいわゆるシーブ倒れを抑制することができる。

また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、微少隙間δは、接触時シーブ角ψが不等号式｛（θ−０．３）＜ψ≦θ｝の範囲にあることから、可動片が固定片に対する背面側に傾斜するいわゆるシーブ倒れを抑制する場合の適切な値を設定することができる。

また、請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明による効果と同様の効果に加えて、可動片には、当接部の半径方向の外周側でピストン部材に向かって張り出して円筒部が設けられ、この円筒部の内周面に嵌合するようにピストン部材が形成されていることから、この円筒部の内周面にピストン部材を嵌合させて例えば溶接や締結部材による固定などの手段を用いずに支持することができ、生産性が向上する。

また、請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、湾曲部は可動片に対する背面側に屈曲されており、この湾曲部の可動片に対する背面側に第１補強部が設けられており、第１補強部は屈曲された湾曲部がさらに屈曲することを抑制するように設けられていることから、ピストン部材に作用する応力集中が緩和され、剛性が増してその耐久性が向上する。

また、請求項５の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、当接部は、可動片の方向に張り出して屈曲されて設けられており、この当接部における可動片に対する背面側に第２補強部が設けられており、第２補強部は屈曲された当接部がさらに屈曲することを抑制するように設けられていることから、ピストン部材に作用する応力集中をが緩和され、剛性が増してその耐久性が向上する。

また、請求項６の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、ピストン部材の最内周部は可動片に対する背面側に屈曲されて構成され、この最内周部で屈曲されたピストン部材の可動片に対する背面側に第３補強部が設けられており、第３補強部は最内周部で屈曲されたピストン部材がさらに屈曲することを抑制するように設けられていることから、ピストン部材に作用する応力集中を緩和され、剛性が増してその耐久性が向上する。

また、請求項７の発明によれば、請求項１ないし６のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、回転軸には油路が設けられ、可動片と回転軸との間にはスプラインが回転中心線に沿った方向に移動可能なように設けられ、このスプラインに潤滑油を供給するための油孔が、回転軸の内部に設けられた油路から回転軸の外周面へと連通するように設けられていることから、可動片が回転軸の軸線方向で前後動した場合であってもスプラインの潤滑を行うことができる。また、スプラインから微少隙間にオイルが供給されるため、可動片が弾性変形することにより、微少隙間δが０となって、ピストン部材の最内周部の軸線方向での端面と該端面に対向する可動片の軸線方向での端面とが接触した状態となっても両端面の接触部の摩耗を抑制できる。

そして、請求項８の発明によれば、請求項１ないし７のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、前記第１補強部と第２補強部と第３補強部とが設けられたピストン部材の可動片に対向する側でそれぞれに溝部が設けられ、各溝部は、オイルを流通させるように構成されていることにより、可動片の固定片に対する背面側でオイルを流通させることができ、可動片のテーパ面にオイルが供給されて、このテーパ面を冷却することができ、また、そのテーパ面とベルトとの接触部の摩耗を抑制することができる。

この発明におけるベルト式無段変速機の構造を模式的に示す図である。 この発明におけるベルト式無段変速機のエレメントのフランク面と可動シーブのテーパ面との構造を説明するための部分拡大図である。 この発明におけるベルト式無段変速機の可動シーブが前後動する場合の油孔とシャフトスプラインとの関係を説明するための模式図である。 この発明におけるベルト式無段変速機の動作状態を模式的に示す図である。 この発明におけるピストンに補強部および溝部が設けられている構成を模式的に示す図である。 この発明におけるピストンに補強部および溝部が設けられている構成の、冷却および潤滑するためのオイルの可動シーブ周辺の流れを説明するための模式図である。 回転軸の撓みによるシーブ倒れが発生し、エレメントが下当たり接触している状態を説明するための模式図である。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。この発明は、車両の動力源の出力側に動力伝達可能に備えられたベルト式無段変速機に関するものである。図１は、この発明のベルト式無段変速機における入力側のプーリ（プライマリプーリ）１を示している。このプライマリプーリ１は、内燃機関や電動機などの図示しない動力源などからトルクコンバータ（図示せず）を介して動力が伝達される回転軸（プライマリシャフト）２を有している。このプライマリシャフト２は、一方の端部（図１の左側）がベアリング（軸受け）３によって回転自在に支持され、他方の端部（図１の右側）がベアリング（軸受け）４によって回転自在に支持される。また、プライマリシャフト２には、これと一体化されている固定シーブ５が設けられている。さらに、このプライマリプーリ１は、プライマリシャフト２に嵌合させられて、固定シーブ５とプライマリシャフト２の軸線Ａ１の方向で対向するように設けられた可動シーブ６を備える。この可動シーブ６と固定シーブ５との対向面は、両シーブ５，６のテーパ面７，８が対向してＶ字状の巻き掛け溝９を構成する。このＶ字状の巻き掛け溝９にベルト１０が巻き掛けられる。

ベルト１０は、従来のものと同様の構成であって、姿勢を揃えて環状に配列した多数のエレメント１１に図示しないリング（もしくはフープ）を巻き掛けて結束して構成されている。このベルト１０を構成するエレメント１１には、ベルト１０が前述のＶ字状の巻き掛け溝９に巻き掛けられている状態で、両シーブ５，６のテーパ面７，８と摩擦伝動するために接触するフランク面１１ａ，１１ｂが形成されている。

一方、可動シーブ６には、プライマリシャフト２にスプライン部１２を介して嵌合させられるボス部６ａが形成されている。つまり、プライマリシャフト２に設けられたスプライン２ｃと可動シーブ６に設けられたスプライン６ｂとにより、軸線Ａ１の方向には摺動自在に、軸線Ａ１に対する周方向には動力が伝達可能なようにスプライン部１２が構成されている。このように、可動シーブ６は、プライマリシャフト２に嵌合させられて、その軸線Ａ１の方向に固定シーブ５に対して前後動する構成となっている。この前後動作は、電子制御装置（図示せず）により電子制御されて、図示しない動力源の動力などにより動作する図示しないポンプからのオイルの給排出により駆動される油圧機構１３によって行われる構成となっている。

油圧機構１３は、プライマリシャフト２の内部で軸線Ａ１の方向に有底筒状に形成されて設けられた油路２ｄと、油路２ｄからプライマリシャフト２の外周面へと連通する油孔２ｅと、ピストン１４のボス部１４ｂの内周面（外壁面１４ｄ）からボス部１４ｂの外周面（内壁面１４ｅ）へと連通する油孔１４ｆとが設けられて、油圧室１６にオイルを供給する構成となっている。油圧室１６は、ピストン１４とケーシング１７との間にオイルが給排出される空間が設けられて、シール（パッキン）１８などにより液密に構成されている。このように油圧機構１３は、図示しないポンプにより駆動されたオイルが図示しない油路などを介して、プライマリシャフト２内で油路２ｄから油孔２ｅを通って、ピストン１４のボス部１４ｂの油孔１４ｆから油圧室１６にオイルが給排出される構成となっている。

また、油圧機構１３は、可動シーブ６の固定シーブ５に対する背面６ｃに当接するピストン１４を備えている。この可動シーブ６の背面６ｃとピストン１４とが当接する当接部１５は、前述のボス部６ａの外周側に位置し、可動シーブ６の最外周に対しては内周側に位置する。このように当接部１５が配置されるために、ピストン１４には可動シーブ６側（図１の右側）に張り出して形成された押圧部１４ａが形成されている。また、ピストン１４には、軸線Ａ１の方向に摺動自在にプライマリシャフト２に嵌合させられるボス部１４ｂが設けられている。このボス部１４ｂにおける可動シーブ６のボス部６ａと対向する端面１４ｃと可動シーブ６のボス部６ａにおけるボス部１４ｂと対向する端面６ｄとの間には、所定の微少間隔が設けられた隙間δが設定される。

この微少隙間δは、当接部１５において可動シーブ６の背面６ｃとピストン１４の押圧部１４ａとが当接した状態で設定される。図２に示すように、微少隙間δの大きさδ［ｍｍ］は、前述の可動シーブ６に形成されたテーパ面７とプライマリシャフト２の軸線に対して垂直な線との間の角度をシーブ角ψ［deg（度）］とし、前述のエレメント１１に設けられたフランク面１１ａとプライマリシャフト２の軸線に対して垂直な線との間の角度をフランク角θ［deg（度）］とすると、δ＝０のとき、すなわち可動シーブ６とピストン１４とが内周側で接触したときのシーブ角（接触時シーブ角）ψが不等号式｛（θ−０．３）＜ψ≦θ｝の範囲にあるように設定される。

また、可動シーブ６の最外周部にはピストン１４側（図１の左側）に突出した円筒部６ｅが設けられ、ピストン１４には、この円筒部６ｅと嵌合する湾曲部１４ｇが形成されている。この湾曲部１４ｇは、当接部１５の外周側でケーシング１７の側すなわち可動シーブ６に対する背面側に屈曲して形成されている。このピストン１４の湾曲部１４ｇに対して可動シーブ６に形成された円筒部６ｅが嵌合する構成となっている。

さらに、前述のプライマリシャフト２の内部で軸線Ａ１の方向に形成されて設けられて油圧室１６にオイルが給排出するための油路２ｄの他に、スプライン部１２にオイルを供給するための油路２ｆが設けられている。油路２ｆは固定シーブ５のある軸受け４側のプライマリシャフト２の端面２ｇから有底筒状に設けられている。また、プライマリシャフト２の端面２ｇからプライマリシャフト２の軸線Ａ１の方向での固定シーブ５の付近までの間では、軸径が大きく、そこから油路２ｄとを隔てる壁部２ｈまでは軸径が小さくなっている。なお、プライマリシャフト２の油路２ｄと油路２ｆとの間には、壁部２ｈが設けられて隔てられているが、油路２ｄと油路２ｆとが連通している構成であってもよい。

プライマリシャフト２の端面２ｇからプライマリシャフト２の軸線Ａ１の方向での固定シーブ５の付近までの軸径が大きくなっている油路２ｆの部位の内周面からベアリング４およびベアリング４と固定シーブ５との接触部位を潤滑および冷却するための油孔２ｉが設けられている。そして、プライマリシャフト２の端面２ｇからプライマリシャフト２の軸線Ａ１の方向での固定シーブ５の付近までの軸径が小さくなっている油路２ｆの壁部２ｈの内周面からスプライン部１２にオイルを供給する油孔２ｊがスプライン２ｃに連通して設けられている。この油孔２ｊが設けられる位置は、図３に示すように、可動シーブ６の可動範囲における固定シーブ５に対する前方端（図３の（ｂ）の位置）から後方端（図３の（ａ）の位置）までの範囲で可動シーブ６がプライマリシャフト２に沿って移動した場合であっても、スプライン部１２に矢印Ｂ１に示すようにオイルが供給される構成となっている。また、スプライン部１２からは可動シーブ６の端面６ｄからオイルが漏洩するように形成されている。なお、スプライン部１２からは可動シーブ６の端面６ｄからオイルが漏洩しないように形成されていてもよい。

図４は、上述したベルト式無段変速機の内部のオイルの流れおよび力の作用状態が示されている。このベルト式無段変速機の動作は、油圧機構１３が作動することにより行われる。運転者のアクセルペダルおよびブレーキペダルの操作状態が図示しないセンサなどから検知されて電子制御装置（図示せず）などを介して変速の指令がベルト式無段変速機に出されて、図示しない動力源の動力により図示しないポンプが駆動する。ポンプが駆動することから、その駆動状態によって油圧室１６へのオイルの給排出が行われる。ポンプが駆動することからオイルが供給されると、プライマリシャフト２の内部で、オイルは油路２ｄに供給されて油孔２ｅ内を油路２ｄの内周面（外壁面１４ｄ）側からプライマリシャフト２の外周面（内壁面１４ｅ）側へとオイルが流れる。油路２ｄからプライマリシャフト２の外周面へと流れたオイルはピストン１４に設けられた油孔１４ｆを通って油圧室１６に供給される。油圧室１６に供給されたオイルは図４の矢印Ｃ１に示すようにピストン１４の固定シーブ５に対する背面（内壁面１４ｅ）を押圧する。ピストン１４が押圧されることから、ピストン１４が、可動シーブ６側に移動する。ピストン１４が移動することから、それとともにピストン１４の押圧部１４ａも移動して、当接部１５を介して可動シーブ６の背面６ｃが押圧される。可動シーブ６が押圧されることから、可動シーブ６はプライマリシャフト２の軸線Ａ１の方向に沿って固定シーブ側に移動する。

このように可動シーブ６が固定シーブ側の方向に移動することにより、固定シーブ５と可動シーブ６とにより構成されるＶ字状の巻き掛け溝９の間隔が狭められる。Ｖ字状の巻き掛け溝９の間隔が狭められることから、固定シーブ５と可動シーブ６との各テーパ面７，８に沿って、エレメント１１のフランク面１１ａ，１１ｂを当接させながらベルト１０がプライマリプーリ１に巻き掛けられている巻き掛け半径が大きくなる。すなわち、ベルト１０はプライマリプーリ１の内周側から外周側へと巻き掛けられている位置が変わる。それとともに、プライマリプーリ１のプライマリシャフト２に平行に配置されたセカンダリシャフト（図示せず）を有するセカンダリプーリ（図示せず）も、プライマリプーリ１とともに巻き掛け半径を変える。ベルト１０がプライマリプーリ１とセカンダリプーリ（図示せず）とに巻き掛けられる巻き掛け半径がそれぞれ変化することから、動力源からの動力がプライマリシャフト２を伝達されてベルト１０を介して変速比が変更されて、セカンダリシャフト（図示せず）に動力が伝達される。

一方、図示しないポンプが駆動することからオイルが排出されると、油圧室１６内のオイルは、ピストン１４に設けられた油孔１４ｆを通ってボス部１４ｂの外周面（内壁面１４ｅ）側から内周面（外壁面１４ｄ）側へと流れる。油孔１４ｆを通ったオイルは、プライマリシャフト２の油孔２ｅを介して、プライマリシャフト２の油路２ｄを通って排出される。このようにオイルが排出されることから、ピストン１４の固定シーブ５に対する背面（内壁面１４ｅ）に負圧が作用して、ピストン１４が可動シーブ６の配置された位置とは反対側（図４の左側）に後退する。ピストン１４が後退することから、それとともに可動シーブ６も固定シーブ５の配置された位置とは反対側（図４の左側）に後退する。ピストン１４が後退することから、固定シーブ５と可動シーブ６とにより構成されるＶ字状の巻き掛け溝９の間隔が拡げられる。

Ｖ字状の巻き掛け溝９の間隔が拡げられることから、固定シーブ５と可動シーブ６との各テーパ面７，８に沿って、エレメント１１のフランク面１１ａ，１１ｂを当接させながらベルト１０がプライマリプーリ１に巻き掛けられている巻き掛け半径が小さくなる。すなわち、ベルト１０はプライマリプーリ１の外周側から内周側へと巻き掛けられている位置が変わる。それとともに、プライマリプーリ１のプライマリシャフト２に平行に配置されたセカンダリプーリ（図示せず）を有するセカンダリシャフト（図示せず）も、プライマリプーリ１とともに巻き掛け半径を変える。ベルト１０がプライマリプーリ１とセカンダリプーリ（図示せず）とに巻き掛けられる巻き掛け半径がそれぞれ変化することから、動力源からの動力がプライマリシャフト２に伝達されてベルト１０を介して変速比が変更されて、セカンダリシャフト（図示せず）に動力が伝達される。

また、図示しないポンプにより、プライマリシャフト２に設けられた油路２ｆにもオイルが供給される。油路２ｆに供給されたオイルにより、油孔２ｉを介して、ベアリング４およびベアリング４と固定シーブ５との接触部位が潤滑される。さらに、プライマリシャフト２に設けられた油路２ｆに供給されたオイルは、油孔２ｊを介してスプライン部１２にも供給される。スプライン部１２にオイルが供給されて潤滑および冷却が行われる。上述した油圧機構１３によるオイルの給排出による可動シーブ６の前後動作は、車両などの走行状態であってプライマリシャフト２およびセカンダリシャフト（図示せず）が回転している状態において行われる。

このように、可動シーブ６の前後動作が行われる際、プライマリシャフト２には、軸線Ａ１のセカンダリプーリ（図示せず）が配置されている位置とは反対の方向に荷重が作用して撓みが生じる。プライマリシャフト２に撓みが生じることから、プライマリシャフト２が前述の図７の矢印Ｅ２に示したような方向に撓む。プライマリシャフト２が撓みによる変形を起こすことから、固定シーブ５と可動シーブ６とにいわゆるシーブ倒れが生じる。固定シーブ５と可動シーブ６とにいわゆるシーブ倒れが生じることから、図７に示すようなエレメント１１のフランク面１１ａ，１１ｂとに対して固定シーブ５と可動シーブ６とが傾斜した状態で当接して、図７のＥ４に示すような固定シーブ５と可動シーブ６とのテーパ面７，８の内周側で、エレメント１１のフランク面１１ａ，１１ｂの内周側が接触する、いわゆるエレメントの下当たり接触が起こる。

このようなシーブ倒れやエレメントの下当たり接触の一因として、例えば可動シーブ６の押圧力を加える位置が挙げられる。この発明においては、可動シーブ６の前後動作を直接的に行うピストン１４に、ボス部６ａの外周側に位置し、可動シーブ６の最外周に対しては内周側に位置する当接部１５が設けられて、この当接部１５によりピストン１４に押圧力が加えられる。このように、ボス部６ａの外周側で、かつ可動シーブ６の最外周に対しては内周側の位置で、ピストン１４から可動シーブ６が押圧されることから、ベルト１０の位置がこの当接部１５を含む内周側でプライマリプーリ１に巻き掛かっている場合には、シーブ倒れとは逆向きに図４の矢印Ｃ２で表される方向に偶力が作用してプライマリシャフト２が撓みによる変形を起こした状態などによるシーブ倒れが抑制される。

また、ベルト１０の位置がこの当接部１５を含む外周側でプライマリプーリ１に巻き掛かっている場合であっても、可動シーブ６に設けられた円筒部６ｅにピストン１４が嵌合されていることから、シーブ倒れを抑制できる。さらに、このように円筒部６ｅにピストン１４を嵌合させて支持できることから、溶接などの接合手段を施すことなく、また締結部材などを設けないため部品点数を削減でき、生産性が向上する。そして、可動シーブ６のボス部６ａに設けられた端面６ｄとピストン１４のボス部１４ｂに設けられた１４ｃとの間で微少隙間δが設定されることから、エレメント１１の下当たり接触が発生するような状況では、図４の矢印Ｃ２で示される偶力が作用する際に、この偶力により可動シーブ６が弾性変形することから、ボス部６ａの端面６ｄがピストン１４の端面１４ｃが接近する。このように微少隙間δが設けられていることにより、ボス部６ａの端面６ｄとピストン１４の端面１４ｃとを接近させたり離隔させるスペースがあることから、前述の図４の矢印Ｃ２で示される偶力が作用しやすくなる。これによりプライマリシャフト２の撓みなどによるシーブ倒れを抑制することができる。

また、スプライン部１２にオイルを供給するために設けられている油路２ｆに連通される油孔２ｊが、可動シーブ６の可動範囲における固定シーブ５に対する前方端（図３の（ｂ）の位置）から後方端（図３の（ａ）の位置）までの範囲で可動シーブ６が動いた場合であっても、スプライン部１２にオイルを供給できる構成となっていることから、スプライン部１２に対してオイルにより潤滑および冷却が適切におこなえる。さらに、スプライン部１２から微少隙間δにオイルが供給されるため、ピストン１４が弾性変形することにより、微少隙間δが０となって、ピストン１４の端面１４ｃとこの端面１４ｃに対向する可動シーブ６の端面６ｄとが接触した状態となって、両端面１４ｃ，６ｄの接触部が摩耗することを抑制できる。またさらに、ベアリング４およびベアリング４と固定シーブ５との接触部位にも油孔２ｉが設けられていることから、オイルにより潤滑が適切におこなえる。

つぎに、他の構成例を図面に基づいて説明する。この他の構成例が図５に示されている。図５に示すとおりこの他の構成例は、上記に示した図１の構成例において、ピストン１４の構造が変更されたピストン２０により構成されたものである。それ以外の構成に関しては上記に示した図１の構成例と同様であるため、同様の部位および構成については同じ符号を付して説明を省略する。また、作用・効果についても、同様である部分に関しては省略する。さらに、この他の構成例を示した図５には、微少隙間δが設けられていない構成が示してあるが、この他の構成例においてはこの微少隙間δがある構成であってもよい。

ピストン１４の構造が変更されたピストン２０には、ピストン１４と同様の構成に加えて、屈曲された部位に補強するためのリブ２１，２２，２３が設けられている。リブ（第１補強部）２１は、ピストン２０の湾曲部２０ｇに設けられている。このリブ２１は、ピストン２０の可動シーブ６に対する背面（内壁面２０ｅ）側で、屈曲された湾曲部２０ｇを補強するように構成される。つまり、屈曲された湾曲部２０ｇがさらに屈曲するのを抑制するように設けられている。また、このリブ２１のピストン２０の可動シーブ６に対する前面（外壁面２０ｄ）側では、リブ２１が設けられた分だけピストン２０の湾曲部２０ｇの内壁面２０ｅが後退して溝部２１ａが設けられる。この溝部２１ａは、可動シーブ６の円筒部６ｅとピストン２０の湾曲部２０ｇとが嵌合して接触してもオイルが遮られないようにするための油路の役割をする構成となっている。

リブ（第２補強部）２２は、ピストン２０の押圧部２０ａに設けられている。このリブ２２は、ピストン２０の押圧部２０ａが可動シーブ６に対する背面（内壁面２０ｅ）側で、屈曲されて張り出した背面側を補強するように形成されている。つまり、屈曲されて張り出した押圧部２０ａがさらに屈曲しないように設けられている。また、このリブ２２のピストン２０の可動シーブ６に対する前面（外壁面２０ｄ）側では、リブ２２が設けられた分だけピストン２０の押圧部２０ａの内壁面２０ｅが後退して溝部２２ａが設けられる。この溝部２２ａは、可動シーブ６の背面とピストン２０の押圧部２０ａとが接触してもオイルが遮られないようにするための油路の役割をする構成となっている。

リブ（第３補強部）２３は、ピストン２０のボス部２０ｂに設けられている。このリブ２３は、ピストン２０のボス部２０ｂが可動シーブ６に対する背面（内壁面２０ｅ）側で、屈曲されて張り出した背面側を補強するように形成されている。つまり、屈曲されて張り出したボス部２０ｂがさらに屈曲しないように設けられている。また、このリブ２３のピストン２０の可動シーブ６に対する前面（外壁面２０ｄ）側では、リブ２３が設けられた分だけピストン２０のボス部２０ｂの内壁面２０ｅが後退して溝部２３ａが設けられる。この溝部２３ａは、可動シーブ６の背面とピストン２０の押圧部２０ａとが接触してもオイルが遮られないようにするための油路の役割をする構成となっている。

この他の構成例では、リブ２１がピストン２０の湾曲部２０ｇに設けられ、リブ２２がピストン２０の押圧部２０ａに設けられ、リブ２３がピストン２０のボス部２０ｂに設けられることから、ピストン２０の剛性が増してピストン２０の挙動が確かなものとなり、動力伝達効率が向上する。このようにリブ２１，２２，２３によりピストン２０が補強されることから、鋳造などに比較して剛性を確保するのが難しいような製造方法、例えば、プレス成形などによりピストン２０が製造されて、この剛性を確保するのが難しい場合などに強度を増して剛性を確保することができる。

また、図示しないポンプにより、プライマリシャフト２に設けられた油路２ｆに供給されたオイルが、図６の矢印Ｄ１に示すように、油孔２ｊを介してオイルがスプライン部１２に供給される。供給されたオイルは、このスプライン部１２を介して一方は、直接に固定シーブ５と可動シーブ６とのＶ字状の巻き掛け溝９に供給されて、両シーブ５，６とベルト１０との接触部位の潤滑を行う。それとともに、このＶ字状の巻き掛け溝９でベルト１０や両シーブ５，６の冷却を行う。

また、他方では、溝部２３ａが設けられていることから、可動シーブ６とピストン２０とに設けられた微少隙間δおよびリブ２３とともに設けられた溝部２３ａをオイルが通る。溝部２２ａが設けられていることから、このオイルは、押圧部２０ａの軸線Ａ１に対する内周側で、ピストン２０の前面と可動シーブ６の背面とから構成される空間を通り、リブ２２とともに設けられた溝部２２ａを通る。そして、溝部２１ａが設けられていることから、溝部２２ａを通ったオイルは、押圧部２０ａの軸線Ａ１に対する外周側で、ピストン２０の前面と可動シーブ６の背面との空間を通り、可動シーブ６の円筒部６ｅとピストン２０の湾曲部２０ｇにリブ２１とともに設けられた溝部２１ａを通る。溝部２１ａを通ったオイルは、円筒部６ｅとケーシング１７との隙間から、固定シーブ５と可動シーブ６とのＶ字状の巻き掛け溝９に供給されて、両シーブ５，６とベルト１０との接触部位の潤滑を行う。それとともに、このＶ字状の巻き掛け溝９でベルト１０や両シーブ５，６の冷却を行う。

上記のとおり、この他の構成例では、ピストン２０にリブ２１とリブ２２とリブ２３とが設けられたことから、ピストン２０の剛性が増して、その挙動が確かなものとなり、動力伝達効率が向上できる。また、ピストン２０にリブ２１とリブ２２とリブ２３とともに溝部２１ａ，２２ａ，２３ａとが設けられたことから、固定シーブ５と可動シーブ６とのＶ字状の巻き掛け溝９に供給されるオイルの油量を増大することができる。

なお、この発明は、ベルト式無段変速機において、可動シーブ６のボス部６ａに設けられた端面６ｄとピストン１４のボス部１４ｂに設けられた１４ｃとの間で微少隙間δを設定される構成であればよく、それとともにスプライン２ｃとリブ２１，２２，２３と溝部２１ａ，２２ａ，２３ａが設けられている構成であればよい。そのような構成は、従動（セカンダリ）プーリに適用にも可能であるため、この発明は、従動（セカンダリ）プーリにも適用することができる。さらに、上述したベルト式無段変速機の他にもいわゆるシーブ倒れが発生するような構成、例えば、上述のようなベルトではなくチェーンなどを用いた巻き掛け式の無段変速機であって、軸間が設けられて複数のプーリが配置されて、このプーリにチェーンが巻き掛けられて、巻き掛け半径を変えることにより変速比を変更するような構成にも適用可能である。

１…プーリ（プライマリプーリ）、 ２…回転軸（プライマリシャフト）、 ５…固定片（固定シーブ）、 ６…可動片（可動シーブ）、 ６ｄ…端面、 １４…ピストン部材（ピストン）、 １４ｂ…最内周部（ボス部）、 １４ｃ…端面。

Claims (8)

1. 回転可能に設けられたプライマリプーリおよびセカンダリプーリと、前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに巻き掛けられたベルトとを有し、前記各プーリは、軸線方向で互いに対向する固定片とその固定片に対して接近および離隔するように前後動させられる可動片とを有するとともに、これら固定片と可動片との間に前記ベルトを巻き掛ける溝幅の変更可能なベルト溝が形成されているベルト式無段変速機において、
   前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの少なくとも一方のプーリは、該一方のプーリを構成している前記可動片が嵌合している回転軸に軸線方向に前後動自在に嵌合しかつ前記可動片を前記固定片側へと押圧するピストン部材を有し、
   そのピストン部材の最内周部の軸線方向での端面と該端面に対向する前記可動片の軸線方向での端面との間に所定の隙間が設定されるとともに、
   前記ピストン部材は、前記端面より半径方向で外周側の所定箇所で前記可動片に当接する当接部を有することを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 前記ベルトは、板片状の多数のエレメントを、姿勢を揃えて積層した状態で環状に配列し、その環状に配列された前記エレメントの列に複数列の帯状のリングを嵌め込んで組み付けられて構成され、前記固定片にはテーパ面が設けられており、この固定片のテーパ面との間に前記ベルトを巻き掛けるために前記可動片にはテーパ面が設けられ、この可動片のテーパ面と前記回転軸の軸線に対して垂直な線との間の角度がシーブ角となっており、前記エレメントには前記可動片のテーパ面に当接するフランク面が設けられており、このフランク面と前記回転軸の軸線に対して垂直な線との間の角度がフランク角となっており、
   前記微少隙間の大きさをδ、前記フランク角をθ［deg］、前記可動片の可変変形によりδ＝０であるときの接触時シーブ角をψ［deg］とすると、前記微少隙間δは、前記接触時シーブ角ψが不等号式｛（θ−０．３）＜ψ≦θ｝の範囲にあ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。
3. 前記可動片には、前記当接部の半径方向の外周側で前記ピストン部材に向かって張り出して円筒部が設けられ、この円筒部の内周面に嵌合するように前記ピストン部材が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のベルト式無段変速機。
4. 前記ピストン部材の前記可動片に嵌合する部位は前記可動片に対する背面側に屈曲されて湾曲部が設けられ、この湾曲部の前記可動片に対する背面側に第１補強部が設けられており、前記第１補強部は屈曲された前記湾曲部がさらに屈曲することを抑制するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のベルト式無段変速機。
5. 前記ピストン部材の前記可動片に当接している前記当接部は、前記可動片の方向に張り出して屈曲されて設けられており、この当接部における前記可動片に対する背面側に第２補強部が設けられており、前記第２補強部は屈曲された前記当接部がさらに屈曲することを抑制するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のベルト式無段変速機。
6. 前記ピストン部材の最内周部は前記可動片に対する背面側に屈曲されて構成され、最内周部で屈曲された前記ピストン部材の前記可動片に対する背面側に第３補強部が設けられており、前記第３補強部は最内周部で屈曲されたピストン部材がさらに屈曲することを抑制するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のベルト式無段変速機。
7. 前記回転軸の内部には油路が設けられ、前記可動片と前記回転軸との間にはスプラインが前記回転中心線に沿った方向に移動可能なように設けられ、このスプラインに潤滑油を供給するための油孔が、回転軸の内部に設けられた油路から前記回転軸の外周面へと連通するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のベルト式無段変速機。
8. 前記第１補強部と第２補強部と第３補強部とが設けられた前記ピストン部材の前記可動片に対向する側でそれぞれに溝部が設けられ、前記各溝部は、オイルを流通させるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のベルト式無段変速機。

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