JP2013142456A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達機構全体としての軸長が長くなってしまうことを抑制もしくは防止することができるベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】回転軸８と一体化された固定シーブ１２と、該固定シーブ１２と対向して配置されかつ回転軸線に沿って移動することができるように設けられた可動シーブ１３と、該可動シーブ１３を前記固定シーブ１２側に押圧する油圧アクチュエータ１９とをそれぞれ有する一対のプーリ７，９にベルト１０が巻き掛けられたベルト式無段変速機において、前記油圧アクチュエータ１９は、前記可動シーブ１３から入力された動力を前記回転軸８に出力することができるように形成されたシリンダ２１を備え、該シリンダ２１の外周面にパーキングギヤ１１が一体に形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、一対のプーリの溝幅を変化することにより、それらプーリに巻き掛けられたベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を変化させるように構成されたベルト式無段変速機に関し、特に油圧アクチュエータによってプーリの溝幅を変化させるように構成されたベルト式無段変速機に関するものである。

従来知られているベルト式無段変速機は、入力軸に設けられたプライマリプーリと、入力軸と平行に配置された出力軸に設けられたセカンダリプーリと、それらプーリに巻き掛けられて動力を伝達するベルトとによって構成されている。また、それぞれのプーリは、回転軸と一体的に形成されたテーパ面を有する固定シーブと、その固定シーブのテーパ面に対向するテーパ面を有し、かつ回転軸とスプライン係合して一体に回転する可動シーブとによって構成されている。したがって、可動シーブを軸線方向に移動させて、固定シーブのテーパ面と可動シーブのテーパ面との軸線方向における距離、すなわち溝幅を変化させることにより、ベルトが巻き掛けられる巻き掛け半径を変化させることができる。すなわち、テーパ面に沿って連続的にベルトを半径方向に移動させることにより、変速比を連続的に変化させることができる。また、一般的なベルト式無段変速機は、油圧アクチュエータやトルクカムなどにより可動シーブを軸線方向に移動させもしくは押圧するように構成されている。

特許文献１に記載されたベルト式無段変速機は、セカンダリプーリにおける可動シーブをトルクカムと油圧アクチュエータとによって、軸線方向に押圧するように構成されている。また、トルクカムに作用する遠心力を低減することにより、トルクカムに要求される剛性を低減してトルクカムを小型化し、ひいてはベルト式無段変速機を小型化するように構成されている。具体的には、トルクカムを油圧アクチュエータにおける油圧室の内部に配置してトルクカムを回転軸側に配置することにより、トルクカムに作用する遠心力を低減するように構成されている。なお、特許文献１には、軸線方向における油圧アクチュエータの背面側、すなわち可動シーブが設けられている箇所とは反対側の箇所で、回転軸に回転自在に保持された出力部材が設けられ、その出力部材は、可動シーブに一体的に設けられたトルクカムを介して可動シーブと動力伝達可能に連結されている。また、出力部材には、パーキングギヤとが一体に形成されている。

特許文献２には、油圧アクチュエータによって可動シーブが軸線方向に移動するように構成されたベルト式無段変速機が記載されており、その油圧アクチュエータを構成するシリンダの外面に沿って配置され、かつ可動シーブと一体となって軸線方向に移動するようにカバー部材が設けられ、そのカバー部材の端部側、より具体的には、可動シーブとは反対側の端部の外周側にパーキングギヤが配置されたトランスミッションが記載されている。このようにパーキングギヤを設けることによって、ベルト式無段変速機とパーキングギヤとを軸線方向に並列的に配置することができるので、ベルト式無段変速機を含むトランスミッション全体としての軸長を短くすることができる。また、特許文献３には、固定シーブの外周面にパーキングギヤを設けることによって、特許文献２と同様に、トランスミッション全体としての軸長を短くすることができるベルト式無段変速機が記載されている。

なお、特許文献４には、非金属製複合ベルトを利用したベルト式無段変速機が記載されている。非金属製複合ベルトを利用したベルト式無段変速機は、ベルトとプーリとの接触面における摩擦係数を高めることができるため、可動シーブを押圧する圧力を小さくすることができる。その反面、ベルトとプーリとの接触面に潤滑剤が混入してしまうと、摩擦係数が減少してしまいベルトが滑ってしまう可能性がある。そのため、特許文献４に記載されたベルト式無段変速機は、油圧アクチュエータにおける油圧室を、可動シーブの端部、具体的には固定シーブと対向する面とは反対側の端部に設けて可動シーブの端部に油圧を作用させるように構成されている。また、油圧室と可動シーブの背面との間には、油圧室から漏洩した圧油をオイルパンなどに排出するための空間が形成されている。具体的には、ハウジングと可動シーブの背面に一体に形成されたボス部との間を封止するシール部材が設けられている。

特開２００５−３１５３０１号公報 特開２００７−３０９４６２号公報 特開平０２−０４６３４８号公報 特開２００５−２９１３１９号公報

上述した特許文献１および特許文献２には、可動シーブを軸線方向に押圧する油圧アクチュエータの背面側、すなわち可動シーブが設けられている箇所とは反対側にパーキングギヤが設けられている。そのため、パーキングギヤを設けるための部品数が多くなるとともに、パーキングギヤを配置する分、ベルト式無段変速機を含む動力伝達機構の軸長が長くなってしまう可能性があった。

この発明は上述した事情を背景としてなされたものであって、動力伝達機構全体としての軸長が長くなってしまうことを抑制もしくは防止することができ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、回転軸と一体化された固定シーブと、該固定シーブと対向して配置されかつ回転軸線に沿って移動することができるように設けられた可動シーブと、該可動シーブを前記固定シーブ側に押圧する油圧アクチュエータとをそれぞれ有する一対のプーリにベルトが巻き掛けられたベルト式無段変速機において、前記油圧アクチュエータは、前記可動シーブから入力された動力を前記回転軸に出力することができるように形成されたシリンダを備え、該シリンダの外周面にパーキングギヤが一体に形成されてい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、前記油圧アクチュエータは、前記シリンダと一体に回転するように形成され、かつ供給される圧油に応じて前記シリンダの軸線方向に押圧されるピストンを備え、該ピストンが前記可動シーブと一体化されていることを特徴とするベルト式無段変速機である。

この発明によれば、可動シーブを固定シーブ側に押圧する油圧アクチュエータにおけるシリンダが、可動シーブから入力された動力を、固定シーブと一体化された回転軸に出力するように構成され、そのシリンダの外周面にパーキングギヤが一体に形成されている。そのため、油圧アクチュエータは、可動シーブを押圧する機能に加えて、動力を伝達する機能と、パーキングロックをするための機能とを備えることができる。したがって、パーキングギヤを設けることによってベルト式無段変速機を含む動力伝達機構の軸長が長くなることを抑制もしくは防止することができる。

この発明に係るベルト式無段変速機の構成の一例を説明するための模式図である。 車両にこの発明に係るベルト式無段変速機を搭載したときの動力伝達経路を説明するための概略図である。

つぎにこの発明に係るベルト式無段変速機の構成の一例について説明する。図２は、この発明に係るベルト式無段変速機を車両に搭載した場合の動力伝達経路の一例を示しており、図２に示すベルト式無段変速機１は、エンジンや電動機などの動力源２から伝達されたトルクや回転数を変化させて、カウンタギヤユニット３およびデファレンシャルギヤ４を介して車輪５に出力するように構成されている。このベルト式無段変速機１は、動力源２から入力軸６を介して動力が伝達されて回転するプライマリプーリ７と、入力軸６と平行に配置された出力軸８にプライマリプーリ７から伝達された動力を出力するセカンダリプーリ９と、それらのプーリ７，９に巻き掛けられて相互のプーリ７，９に動力を伝達するベルト１０とによって構成されている。

ここで、各プーリ７，９の構成について具体的に説明する。なお、セカンダリプーリ９には後述するパーキングギヤ１１が設けられているが、他の構成はプライマリプーリ７とセカンダリプーリ９とを同様の構成とすることができるので、以下の説明では、セカンダリプーリ９の構成について説明する。図１にはセカンダリプーリ９の断面を示している。図１に示すセカンダリプーリ９は、出力軸８と一体化された固定シーブ１２と、その固定シーブ１２と対向して配置されかつ出力軸８の軸線方向に移動可能に保持された可動シーブ１３とによって構成されている。なお、出力軸８は、ハウジング１４に設けられた軸受１５によって回転自在に保持されている。

これらの各シーブ１２，１３は、互いに対向した面（以下、プーリ面１２ａ，１３ａと記す。）が円錐状（テーパ状）に形成されており、それら対向したプーリ面１２ａ，１３ａ同士の間に形成されたベルト巻き掛け溝１６にベルト１０が巻き掛けられて、各プーリ面１２ａ，１３ａとベルト１０の側面とが摩擦接触することによって動力を伝達するように構成されている。図１に示す例では、各プーリ面１２ａ，１３ａとベルト１０との摩擦力を増大させるために、ベルト１０の側面には、摩擦係数の大きい合成樹脂材料の皮膜を形成し、プーリ面１２ａ，１３ａとベルト１０との接触面には、軸受などに用いられている潤滑油を介在させずに動力を伝達するように構成されている。

また、可動シーブ１３が出力軸８の軸線方向に移動できるように、可動シーブ１３の内周部が中空状に形成されており、その中空状に形成された部分に出力軸８が挿入されている。さらに、可動シーブ１３の背面側、すなわちプーリ面１３ａが形成されている箇所とは反対側に、円筒状に形成されたボス部１７が一体に形成されている。つまり、可動シーブ１３およびボス部１７の中空部に出力軸８が挿入されている。なお、可動シーブ１３の内周面には、可動シーブ１３と出力軸８との摺動摩擦抵抗を低下させるために樹脂材料で形成されたブッシュ１８が嵌合されている。また、ボス部１７における可動シーブ１３と連結された端部とは反対側の端部の外径が、可動シーブ１３と連結された端部の外径より小さく形成され、その相対的に小径に形成されたボス部１７の先端側に油圧が作用して可動シーブ１３を固定シーブ１２側に押圧する油圧アクチュエータ１９が設けられている。なお、図１における上半分には、可動シーブ１３が固定シーブ１２から最も離隔した状態を示し、下半分には、可動シーブ１３が固定シーブ１２側に最も接近した状態を示している。

ここで、図１に示す油圧アクチュエータ１９の構成について具体的に説明する。図１に示す油圧アクチュエータ１９は、出力軸８と一体に回転するように構成されたインナシリンダ２０と、そのインナシリンダ２０の外周側および軸線方向における出力側、すなわち可動シーブ１３が設けられている箇所とは反対側の面側を囲うように設けられたアウタシリンダ２１と、可動シーブ１３と一体化して形成されたピストン２２とによって構成されている。

図１に示すピストン２２は、可動シーブ１３と一体化された内周側円筒部２２ａと、その内周側円筒部２２ａの外周面と隙間を空けて設けられた外周側円筒部２２ｂと、それら内周側円筒部２２ａと外周側円筒部２２ｂとの軸線方向における可動シーブ１３側の端部と一体に形成された側壁部２２ｃとによって構成されている。内周側円筒部２２ａは、ボス部１７における出力側の先端部、すなわち小径に形成された先端部（以下、単に小径部１７ａと記す。）の外周面と嵌合するように構成されている。すなわち、内周側円筒部２２ａの内径は、小径部１７ａの外径と略同一に形成されている。また、内周側円筒部２２ａに軸長は、小径部１７ａの軸長と略同一に形成されている。したがって、内周側円筒部２２ａを小径部１７ａに嵌合させることによって、ボス部１７における相対的に大径に形成された部分の出力側の端部に内周側円筒部２２ａの端部を接触させることにより、小径部１７ａの先端部と内周側円筒部２２ａの先端部とが軸線方向において略一致するように形成されている。

また、内周側円筒部２２ａと所定の隙間を空けて形成された外周側円筒部２２ｂは、一方の端部を内周側円筒部２２ａにおける可動シーブ１３側の端部と略同一の位置とし、他方の端部を内周側円筒部２２ａにおける出力側、すなわち、可動シーブ１３が設けられている側とは反対側の端部より出力側に延出するように形成されている。すなわち、外周側円筒部２２ｂの軸長が内周側円筒部２２ａの軸長より長く形成されている。また、外周側円筒部２２ｂにおける外周面には、アウタシリンダ２１と一体に回転させるためのスプライン２２ｄが形成されている。

上述したように形成された内周側円筒部２２ａと外周側円筒部２２ｂと側壁部２２ｃとを一体化して形成したピストン２２をボス部１７に嵌合させることにより、可動シーブ１３とピストン２２とが一体となって軸線方向に移動し、かつ回転するように構成されている。

また、出力軸８には、インナシリンダ２０が一体に形成されている。インナシリンダ２０は、可動シーブ１３が固定シーブ１２から最も離隔した場合におけるボス部１７の先端部より出力側に、出力軸８と一体化して設けられた側壁部２０ａと、その側壁部２０ａの端部を可動シーブ１３側に屈曲して形成された円筒部２０ｂとによって構成されている。すなわち、ピストン２２を構成する内周側円筒部２２ａおよびボス部１７における小径部１７ａを囲うようにインナシリンダ２０が形成されている。また、インナシリンダ２０における円筒部２０ｂの外径は、ピストン２２における外周側円筒部２２ｂの内径と略同一に形成され、内径は、内周側円筒部２２ａの外周面と所定の隙間が空くように形成されている。したがって、インナシリンダ２０とピストン２２とによって空間が形成され、その空間が油圧アクチュエータ１９における油圧室２３とされている。

なお、インナシリンダ２０における側壁部２０ａと、ピストン２２における側壁部２２ｃとには、可動シーブ１３を固定シーブ１２から離隔させる方向にバネ力を作用させるようにリターンスプリング２４が設けられている。また、出力軸８は、固定シーブ１２側の端部から油圧アクチュエータ１９が設けられている箇所まで中空状に形成され、かつその中空部２５から油圧室２３に連通した貫通孔２６が形成されている。すなわち、中空部２５および貫通孔２６を流路として圧油を油圧アクチュエータ１９に供給するように構成されている。

上述したようにインナシリンダ２０とピストン２２とを構成して、油圧室２３内に圧油を供給することにより、供給された圧油の油量あるいは油圧に応じてピストン２２が固定シーブ側１２に押圧され、その結果、可動シーブ１３が固定シーブ１２側に押圧される。

また、インナシリンダ２０およびピストン２２を囲うようにアウタシリンダ２１が設けられている。アウタシリンダ２１は、ピストン２２から動力が伝達され、かつ出力軸８に動力を出力するように構成されている。アウタシリンダ２１の構成について具体的に説明すると、アウタシリンダ２１は、出力軸８と一体に回転するように出力軸８に嵌合された円筒部２１ａと、インナシリンダ２０の側壁部２０ｂの出力側に形成された側壁部２１ｂと、ピストン２２における外周側円筒部２２ｂと一体に回転するように内周面にスプライン２１ｃが形成された円筒状の動力伝達部２１ｄとによって構成されている。また、動力伝達部２１ｄの一方の端部は、可動シーブ１３が固定シーブ１２から最も離隔した状態での、ピストン２２における側壁部２２ｃの外周面と略同一に形成されており、また、可動シーブ１３が固定シーブ１２側に最も接近した状態での、ピストン２２における外周側円筒部２２ｂの端部と軸線方向において所定の長さ重なるように形成されている。すなわち、可動シーブ１３が固定シーブ１２側に最も接近した場合であっても、スプライン２２ｄ，２１ｃが所定の長さ係合するように形成されている。また、動力伝達部２１ｄの外周面側には、パーキングギヤ１１が一体に形成されている。すなわち、動力伝達部２１ｄの外周面から半径方向における外周側にパーキングギヤ１１における歯が突出するように構成されている。

上述したようにアウタシリンダ２１を構成することにより、パーキングギヤ１１を設けることによって油圧アクチュエータ１９とパーキングギヤ１１とを軸線方向において同一の位置に形成することができるので、ベルト式無段変速機１を含む動力伝達機構全体としての軸長が長くなってしまうことを抑制もしくは防止することができる。また、ピストン２２からアウタシリンダ２１にトルクを伝達するように構成されているため、スプライン２１ｃ，２２ｄに作用する面圧を低下させることができる。すなわち、スプライン係合している箇所が、回転中心から離れていることにより、スプライン２１ｃ，２２ｄにおける各面に作用する荷重を低下させることができ、その結果、アウタシリンダ２１とピストン２２とに形成するスプライン２１ｃ，２２ｄの軸長を短くすることができる。さらに、ピストン２２とインナシリンダ２０とは、相対的に移動するように構成されているため、図１に示すようにピストン２２における外周側円筒部２２ｂの内周面とインナシリンダ２０における円筒部２２ｂの外周面とにシール部材２７を設けたとしても、少なからず圧油が漏洩する。その結果、漏洩した圧油がアウタシリンダ２１とピストン２２とがスプライン係合している箇所に流れるので、スプライン係合部を潤滑することができる。

なお、上述したベルト式無段変速機１は、ベルト１０と各プーリ面１２ａ，１３ａとに潤滑油を供給しないように構成された、いわゆる乾式ベルト式無段変速機であるため、ボス部１７あるいは可動シーブ１３の内周面と出力軸８の外周面との隙間や小径部１７ａとインナシリンダ２２との隙間から圧油が漏洩することを抑制もしくは防止するために、可動シーブ１３あるいはボス部１７の内周面と出力軸８の外周面との間にシール部材２７が設けられている。また、アウタシリンダ２１とピストン２２との隙間あるいはピストン２２とボス部１７との隙間から漏洩した圧油がベルト巻き掛け溝１６側に流動することを抑制もしくは防止するために、可動シーブ１３とハウジング１４との間に他のシール部材２８が設けられている。さらに、出力軸８を回転自在に保持する軸受１５を潤滑させるために供給される潤滑油がベルト巻き掛け溝１６側に流動することを抑制もしくは防止するために、固定シーブ１２の背面側とハウジング１４との間に他のシール部材２９が設けられている。

なお、この発明に係るベルト式無段変速機は、可動シーブから入力された動力を出力軸に出力するように構成されたシリンダを備えた油圧アクチュエータに、パーキングギヤが一体化されて設けられていればよく、したがって、ベルトが金属製のものであって、ベルトとプーリ面との接触面に潤滑油を供給するように構成された、いわゆる湿式ベルト式無段変速機であってもよい。また、ベルト式無段変速機を構成するいずれか一方のプーリに付設された油圧アクチュエータにパーキングギヤが設けられていればよく、したがって、プライマリプーリにパーキングギヤを設けてもよい。

１…ベルト式無段変速機、 ６…入力軸、 ７…プライマリプーリ、 ８…出力軸、 ９…セカンダリプーリ、 １０…ベルト、 １１…パーキングギヤ、 １２…固定シーブ、 １３…可動シーブ、 １９…油圧アクチュエータ、 ２１…アウタシリンダ、 ２２…ピストン。

Claims (2)

1. 回転軸と一体化された固定シーブと、該固定シーブと対向して配置されかつ回転軸線に沿って移動することができるように設けられた可動シーブと、該可動シーブを前記固定シーブ側に押圧する油圧アクチュエータとをそれぞれ有する一対のプーリにベルトが巻き掛けられたベルト式無段変速機において、
   前記油圧アクチュエータは、前記可動シーブから入力された動力を前記回転軸に出力することができるように形成されたシリンダを備え、
   該シリンダの外周面にパーキングギヤが一体に形成されていることを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 前記油圧アクチュエータは、前記シリンダと一体に回転するように形成され、かつ供給される圧油に応じて前記シリンダの軸線方向に押圧されるピストンを備え、
   該ピストンが前記可動シーブと一体化されてい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。

Images