JP2012197850A - ロック機構を有する無段変速機用プーリ - Google Patents

Abstract

【課題】オイルポンプによるフリクションロスを減らし、無段変速機を搭載した車両の燃費を向上させる。
【解決手段】無段変速機用プーリ１は、軸部３１を有する固定シーブ３と、シーブ面を固定シーブ３のシーブ面に対向させた状態で軸部３１に外嵌され、オイルポンプから供給される油圧によって軸方向に移動する可動シーブ４と、可動シーブ４を機械的に軸方向にロックするロック機構６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、可動シーブを機械的に軸方向にロックするロック機構を備えた無段変速機用プーリに関する。

無段変速機は、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、これらプーリの間に巻き掛けられる動力伝達部材（ベルト又はチェーン）を備える。各プーリは、固定シーブと、固定シーブに対して移動可能な可動シーブとを備える。変速比は、可動シーブを軸方向に移動させてプーリの溝幅を変更することによって変更される。

可動シーブの移動はオイルポンプから供給される油圧によって行われる。例えば、可動シーブの背面に油室を形成し、この油室に供給する油圧を変化させることで可動シーブを移動させる。

特開２００２−３２７８１４号公報

上記構成の無段変速機において所望の変速比を維持するためには、可動シーブに油圧を常時供給し続ける必要がある。これは、油圧の供給を停止すると油室やコントロールバルブからのリークによって油圧が低下して、変速比を維持できなくなり、また、ベルト滑りが発生するからである。

しかしながら、可動シーブに油圧を常時供給するとなると、オイルポンプを常時駆動する必要があり、しかも、変速比を維持するのに必要な油圧は非常に高い油圧であるので、オイルポンプによるフリクションロスが無段変速機を搭載した車両の燃費を悪化させる原因となっていた。

特許文献１は、両プーリの可動シーブの油室を連通して両油室の圧を等しくし、油圧の給排を低減する技術を開示しているが、オイルポンプを常時駆動する必要があることには変わりがなく、なお改善の余地があった。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、オイルポンプによるフリクションロスを減らし、無段変速機を搭載した車両の燃費を向上させることを目的とする。

本発明のある態様によれば、無段変速機用プーリであって、軸部を有する固定シーブと、シーブ面を前記固定シーブのシーブ面に対向させた状態で前記軸部に外嵌され、オイルポンプから供給される油圧によって軸方向に移動する可動シーブと、前記可動シーブを機械的に軸方向にロックするロック機構と、を備えたことを特徴とする無段変速機用プーリが提供される。

上記態様によれば、ロック機構によって可動シーブが機械的に軸方向にロックされる。ロック状態では、オイルポンプから可動シーブに供給する油圧をゼロにする、又は、油圧を下げることができるので、オイルポンプによるフリクションロスを減らし、無段変速機を搭載した車両の燃費を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るプーリの全体構成図である。 ロック機構による可動シーブのロック動作を説明するための図である。 ロック機構による可動シーブのロック動作を説明するための図である。 ロック機構による可動シーブのロック動作を説明するための図である。 ロック機構による可動シーブのロック動作を説明するための図である。 ロック機構による可動シーブのロック解除動作を説明するための図である。 ロック機構による可動シーブのロック解除動作を説明するための図である。 ロック機構による可動シーブのロック解除動作を説明するための図である。 ロック機構による可動シーブのロック解除動作を説明するための図である。 ロック機構によって可動シーブをロックし、その後ロックを解除する場合のプライマリ圧及びセカンダリ圧の変化を示したタイムチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の実施形態に係る無段変速機用プーリ１の全体構成を示している。本実施形態におけるプーリ１はプライマリプーリであり、駆動源であるエンジン又はモータから回転が入力される。

変速機は、同様の構成を有するセカンダリプーリ（不図示）と、両プーリの間に巻き掛けられる動力伝達部材２とを備え、両プーリの溝幅を変更することで変速比を変更する。動力伝達部材２は、本実施形態では複数のリンクをピンで連結したチェーンであるが、後述するように他の構成であってもよい。

まず、プーリ１の構成について説明する。プーリ１は、固定シーブ３と、可動シーブ４と、シリンダ部５と、ロック機構６と、背面カバー７とを備える。

固定シーブ３は軸方向に延びる軸部３１を有する。軸部３１の内部には油圧供給通路３２とドレーン通路３３とが形成されている。油圧供給通路３２には、図示しないオイルポンプから図示しない調圧機構を経て、プライマリ圧が供給される。

軸部３１の外周面には、凹形状のロックキー収容部６１が形成されている。ロックキー収容部６１には、ロックキー６２と、ロックキースプリング６３とが収装されている。ロックキー６２は内側がくり抜かれたボタン状の可動部材で、ロックキースプリング６３によって可動シーブ４に向けて付勢されている。ロックキー収容部６１は、ドレーン通路３３と連通しており、これにより、ロックキー６２の内側に油圧が作用しないようになっている。

また、軸部３１の外周面には、軸方向に延びるキー溝３４が形成されている。可動シーブ４から延出する回り止めピン４１がキー溝３４に係合することによって、固定シーブ３と可動シーブ４との軸方向の相対変位を許容しつつ、両者の相対回転が阻止される。

可動シーブ４は、回転軸方向に延びる筒形状のスリーブ部４２を有し、スリーブ部４２を介して軸部３１に外嵌されている。可動シーブ４の背面の最外周部には、ドラム形状のシリンダ部５が固定されている。シリンダ部５は可動シーブ４と一体となって回転及び軸方向の移動を行う。

スリーブ部４２の内周面には、ロックキー受け部６４が形成されている。ロックキー受け部６４はロックキー６２の先端が嵌合しうる大きさの凹形状であり、底部にはロックキー受け部６４とスリーブ部４２の外側とを連通する連通孔６５が形成されている。連通孔６５には円柱形状のリリースピストン６６が摺動自在に収容されている。連通孔６５の外周側開口にはキャップ６７が固定されている。キャップ６７は、内外を連通する開口を有し、専らリリースピストン６６が連通孔６５から抜け落ちるのを防止するストッパとして機能する。

背面カバー７は、可動シーブ４に近づくにつれ径が段階的に大きくなる異形筒形状である。背面カバー７は、可動シーブ４と反対の側の端部が軸部３１に固定されており、可動シーブ４側の最外周端はシリンダ部５に摺接している。背面カバー７の最外周端とシリンダ部５との間にはシール部材７１が介装される。背面カバー７、可動シーブ４の背面及びシリンダ部５の間には、可動シーブ４が軸方向に変位することで容量が変化する可変容量の油室８が画成される。

また、スリーブ部４２には内外を連通する油圧導入孔４３が形成されている。軸部３１とスリーブ部４２との間には、軸部３１とスリーブ部４２との径の差によって、軸方向に延びる隙間９が形成されている。油圧供給通路３２と油室８とは、隙間９及び油圧導入孔４３を介して常時連通する。

油圧供給通路３２にプライマリ圧を供給すると、油圧導入孔４３を介して油室８にプライマリ圧が導入される。可動シーブ４は、油室８に導入されるプライマリ圧によって軸方向に移動し、これによってベルト２とプーリ１との接触半径が変化し、変速機の変速比が変化する。

ロック機構６は、可動シーブ４を機械的に軸方向にロックする機構である。本実施形態においては、ロック機構６が、ロックキー収容部６１と、ロックキー６２と、ロックキースプリング６３と、ロックキー受け部６４と、連通孔６５と、リリースピストン６６とによって構成される。

図１に示される状態は、可動シーブ４がロックされていない状態である。すなわち、ロックキー６２はスリーブ部４２の内周面に当接しており、ロックキー受け部６４に嵌合していないので、可動シーブ４は軸方向に自由に移動することができる。

この状態から可動シーブ４が固定シーブ３に向けて移動すると、ロックキー６２とロックキー受け部６４との距離が縮まる。そして、変速機の変速比がオーバードライブ用変速比（最Ｈｉｇｈ変速比、以下、「ＯＤ変速比」という。）に到達すると、ロックキー６２とロックキー受け部６４との軸方向位置が一致し、ロックキースプリング６３の付勢力によってロックキー６２が突出してロックキー受け部６４に嵌合し、可動シーブ４が軸方向にロックされる。

可動シーブ４がロックされた状態では、トルク伝達に必要な動力伝達部材２を挟持する力が、可動シーブ４がロックキー６２を押す時の反力によって確保される。そして、この状態では、プライマリ圧をゼロにしても、ロックキースプリング６３による付勢力に加え、可動シーブ４からロックキー６２にスラスト荷重が作用するので、ロックキー６２がロックキー受け部６４から抜けることはなく、ロック状態が維持される。

可動シーブ４のロックを解除するには、まず、油室８へのプライマリ圧の供給を再開し、ロックキー６２に作用しているスラスト荷重を低減する。次いで、プライマリ圧を上昇させて、ロックキースプリング６３による付勢力に抗してリリースピストン６６によってロックキー６２を押し、ロックキー受け部６４から退出させる。これによって、可動シーブ４のロックが解除される。

次に、図２Ａ〜２Ｄ、図４を参照しながらロック機構６によって可動シーブ４をロックするときの動作について説明する。図４は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリの可動シーブに供給される油圧であるプライマリ圧及びセカンダリ圧が変化する様子を示したタイムチャートである。

図２Ａは可動シーブ４が固定シーブ３から最も離れた位置にあり、変速機の変速比が最Ｌｏｗの状態を示している。この状態では、可動シーブ４はロックされていない。

図２Ａの状態から油圧供給通路３２から油室８に供給されるプライマリ圧を、ＯＤ変速比を実現する圧まで上昇させると、図２Ｂに示すように、可動シーブ４が固定シーブ３に向けて移動する。これにより、変速機の変速比は最ＬｏｗからＯＤ変速比に向けて連続的に変化する。図４のタイムチャートでは時刻ｔ１が対応する。

可動シーブ４がＯＤ変速比に対応する位置まで移動すると、図２Ｃに示すように、ロックキー６２が、ロックキースプリング６３の付勢力によってリリースピストン６６を押し除けて突出し、ロックキー受け部６４に嵌合する。これにより、可動シーブ４がＯＤ変速比に対応する位置にロックされる。図４のタイムチャートでは時刻ｔ２が対応する。

可動シーブ４がロックされたら、プライマリ圧がゼロにされる。この状態では、ベルト２から可動シーブ４に作用するスラスト荷重が、図２Ｄに破線矢印で示すようにロックキー６２に作用し、可動シーブ４はより強固にロックされる。図４のタイムチャートでは時刻ｔ３が対応する。プライマリ圧がゼロであるので、オイルポンプを停止させることができ、オイルポンプによるフリクションロスを無くして無段変速機を搭載した車両の燃費を向上させることができる。

次に、図３Ａ〜３Ｄ、図４を参照しながらロック機構６によって可動シーブ４のロックを解除するときの動作について説明する。

可動シーブ４のロックを解除するには、まず、油圧供給通路３２から油室８へのプライマリ圧の供給を再開する（図３Ａ）。これにより、可動シーブ４からロックキー６２に作用していたスラスト荷重が減少する。図４のタイムチャートでは時刻ｔ４が対応する。

次いで、プライマリ圧を、ＯＤ変速比を実現する圧よりも上昇させ、リリースピストン６６によってロックキー６２を押し下げる（図３Ｂ）。これにより、ロックキー６２はロックキー収容部６１内に収容され、可動シーブ４のロックが解除される。図４のタイムチャートでは時刻ｔ５が対応する。

そして、この状態からセカンダリ圧を上昇させると、セカンダリプーリの溝幅が狭まるのに併せてプライマリプーリの溝幅が狭まり、可動シーブ４が固定シーブ３から離れる方向に移動する（図３Ｃ）。図４のタイムチャートでは時刻ｔ６が対応する。

その後は、油圧供給通路３２から油室８へのプライマリ圧を目標とする変速比を実現する油圧まで下げる（図３Ｄ）。ロックキー６２はスリーブ部４２の内周面に当接しているので、プライマリ圧を下げてもロックキー６２はロックキー収容部６１内に収容されたままであり、ロック解除状態が維持される。図４のタイムチャートでは時刻ｔ７が対応する。

続いて、本発明の実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態によれば、ロック機構６により可動シーブ４が機械的に軸方向にロック、すなわち、所定の軸方向位置に固定される。可動シーブ４がロックされた状態では、プライマリ圧をゼロにすることができるので、オイルポンプを停止させてオイルポンプによるフリクションロスを無くし、無段変速機を搭載した車両の燃費を向上させることができる。（請求項１に対応する作用効果）。

なお、本実施形態では、ロック状態でプライマリ圧をゼロにしているが、プライマリ圧をゼロにすることは必須ではなく、ロック前の油圧よりも低い油圧（＞０）まで下げるだけでもよい。このような構成であっても、オイルポンプによるフリクションロスの低減、車両の燃費向上といった作用効果が奏され、加えて、ロック状態を解除する時にはプライマリ圧の供給遅れを小さくし、解除応答性を高めることができるという作用効果が奏される。

ロック機構６は、軸部３１から可動シーブ４のスリーブ部４２に向けてロックキースプリング６３によって付勢されるロックキー６２と、スリーブ部４２に形成され、ロックキー６２が嵌合するロックキー受け部６４とによって構成することができ、この構成によれば、可動シーブ４を軸方向に確実にロックすることができる（請求項２、３に対応する作用効果）。ロックキー６２とロックキー受け部６４との位置関係は逆であってもよく、この場合、ロックキー６２がスリーブ部４２に設けられ、ロックキー受け部６４が軸部３１に形成される。

あるいは、ロック機構６は、可動シーブ４のシーブ面を除く部位（例えば、可動シーブ４の外周端）、又は、可動シーブ４と一体となって移動する部材（例えば、シリンダ部５）に可動ロック部材を係合させて可動シーブ４を軸方向にロックする構成であってもよい。この構成によれば、ロック機構６の設計自由度が向上する（請求項４に対応する作用効果）。

また、ロック機構６は、可動シーブ４をＯＤ変速比に対応する位置に固定するように構成されるのが好適である。これにより、燃費の悪化となるＯＤ時の高圧のプライマリ圧を下げ、最も高い燃費向上効果が期待できる（請求項５に対応する作用効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態は、可動シーブ４をＯＤ変速比に対応する位置にロックする構成であるが、その他の変速比に対応する位置にロックする構成であってもよい。また、プライマリプーリではなくセカンダリプーリの可動シーブをロックする構成であってもよい。

また、動力伝達部材２は、プーリ間で動力を伝達することができればよく、チェーン以外の構成、例えば、複数のエレメントをリングで連結したベルトであってもよい。

１ プーリ
３ 固定シーブ
３２ 油圧供給通路
４ 可動シーブ
６ ロック機構
６２ ロックキー（可動ロック部材）
６３ ロックキースプリング（弾性部材）
６４ ロックキー受け部
８ 油室

Claims (5)

1. 無段変速機用プーリであって、
   軸部を有する固定シーブと、
   シーブ面を前記固定シーブのシーブ面に対向させた状態で前記軸部に外嵌され、オイルポンプから供給される油圧によって軸方向に移動する可動シーブと、
   前記可動シーブを機械的に軸方向にロックするロック機構と、
   を備えたことを特徴とする無段変速機用プーリ。
2. 請求項１に記載の無段変速機用プーリであって、
   前記ロック機構は、前記軸部及び前記可動シーブのいずれか一方から他方に向けて弾性部材によって付勢される可動ロック部材と、前記他方に形成され、前記可動ロック部材に対応する形状の受け部とを備え、
   前記ロック機構は、前記可動ロック部材を前記受け部に嵌合させることで前記可動シーブを軸方向にロックする、
   ことを特徴とする無段変速機用プーリ。
3. 請求項２に記載の無段変速機用プーリであって、
   前記ロック機構は、前記他方に形成される前記受け部に連通する連通孔と、該連通孔に挿入されるピストンとをさらに備え、
   前記ロック機構は、油圧によって前記ピストンを変位させ、前記受け部に嵌合した前記可動ロック部材を前記ピストンによって前記受け部から退出させることで前記可動シーブのロックを解除する、
   無段変速機用プーリ。
4. 請求項１に記載の無段変速機用プーリであって、
   前記ロック機構は、可動ロック部材を備え、該可動ロック部材を前記可動シーブのシーブ面を除く部位又は前記可動シーブと一体となって移動する部材に係合させて前記可動シーブを軸方向にロックする、
   ことを特徴とする無段変速機用プーリ。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の無段変速機用プーリであって、
   前記プーリは、駆動源から回転が入力されるプライマリプーリであり、
   前記ロック機構は、前記可動シーブをオーバードライブ用変速比に対応する位置にロックする、
   ことを特徴とする無段変速機用プーリ。

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