JP2014098400A - ベルト式無段変速機のプーリ構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】固定シーブが倒れたりその固定シーブと一体化された回転軸がたわみ変形してしまったりする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のプーリ構造を提供する。
【解決手段】 回転軸5と一体化された固定シーブ6と、回転軸5の軸線方向に沿って固定シーブ6に接近または離隔するように設けられた可動シーブとによって構成されたプーリと、プーリに巻き掛けられたベルトと、固定シーブ6側への推力を可動シーブに作用させる推力発生手段とを備えたベルト式無段変速機のプーリ構造において、回転軸5の外周面と、回転軸5の軸線方向における可動シーブ側に向けて形成された固定シーブ6のシーブ面6aとの間に、曲率半径が大きい大径部10と、回転軸5の軸線方向における大径部10よりシーブ面6a側に形成されかつ大径部10より曲率半径が小さく形成された小径部11とを有するR部9を備えている。
【選択図】図1
【解決手段】 回転軸5と一体化された固定シーブ6と、回転軸5の軸線方向に沿って固定シーブ6に接近または離隔するように設けられた可動シーブとによって構成されたプーリと、プーリに巻き掛けられたベルトと、固定シーブ6側への推力を可動シーブに作用させる推力発生手段とを備えたベルト式無段変速機のプーリ構造において、回転軸5の外周面と、回転軸5の軸線方向における可動シーブ側に向けて形成された固定シーブ6のシーブ面6aとの間に、曲率半径が大きい大径部10と、回転軸5の軸線方向における大径部10よりシーブ面6a側に形成されかつ大径部10より曲率半径が小さく形成された小径部11とを有するR部9を備えている。
【選択図】図1
Description
この発明は、ベルトの巻き掛け半径を変更することによって変速比を変化させるベルト式無段変速機のプーリ構造に関し、特に、回転軸と一体化された固定シーブの構造に関するものである。
従来知られたベルト式無段変速機は、入力軸と一体化された固定シーブと、その固定シーブに向けて接近あるいは離隔することができかつ入力軸と共に回転する可動シーブとを備えたプライマリプーリと、入力軸の回転軸と平行に配置された出力軸と一体化された他の固定シーブと、他の固定シーブに向けて接近あるいは離隔することができかつ出力軸と共に回転する他の可動シーブとを備えたセカンダリプーリと、それら各プーリに巻き掛けられた無端状のベルトとによって構成されている。また、それぞれの可動シーブに軸線方向の荷重を作用させるアクチュエータが設けられている。このように構成されたベルト式無段変速機は、アクチュエータによって可動シーブを軸線方向に押圧して移動させることによってベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を変更する。また、ベルトと各プーリとは、摩擦力によってトルクを伝達するため、アクチュエータによって可動シーブを押圧する押圧力を制御することによって、伝達トルク容量を変化させる。そのため、アクチュエータによって可動シーブを押圧してベルトを挟み付ける挟圧力を作用させると、固定シーブはベルトから上記挟圧力に対する反力を受けるので、固定シーブと可動シーブとによって形成されたV溝が広がるように固定シーブが倒れる方向の荷重を受ける。
上記のように固定シーブがベルトから反力を受けると、固定シーブと回転軸との境界部分に応力集中が生じてしまい、ベルト式無段変速機の耐久性が低下してしまう可能性がある。そのため、特許文献1には、固定シーブと回転軸との境界部分に所定の曲率半径を有するR部を形成している。このように回転軸と固定シーブとの境界部分にR部を形成することによって、言い換えると、回転軸と固定シーブとをR部によって連結すると、その境界部分の断面積が急激に変化することがなく、応力集中を低減することができる。
上述したように固定シーブと回転軸との境界部分にR部を形成することによって応力集中を低減することができる。特に、そのR部の曲率半径を大きくすることによって、より一層応力集中を低減することができる。しかしながら、応力集中を低減するためにR部の曲率半径を大きくすると、回転軸の軸線方向に垂直な平面上での回転軸の断面積が小さくなってしまう場合があり、その場合には、断面二次モーメントが低下するため、ベルトの巻き掛け半径が小さくなるように、言い換えると、固定シーブと可動シーブとによって形成されたV溝が広がるように、回転軸がたわみ変形したり固定シーブが倒れたりしてしまう可能性がある。そのように回転軸がたわみ変形したり固定シーブが倒れたりしてしまうと、ベルトの巻き掛け半径が小さくなるので、変速比が変化してしまう可能性がある。また、ベルトの巻き掛け半径が変化するときにおけるベルトと各シーブとの摩擦によって動力損失が増大してしまう可能性がある。
一方、上述したように回転軸の断面積が小さくなってしまうことを抑制もしくは防止するために、R部の中心位置を回転軸の外周側とすると、固定シーブにおける可動シーブ側のシーブ面とR部との境界位置が回転軸の外周側となる。そのような場合には、ベルトの巻き掛け半径が小さくなってシーブ面とR部との境界位置にベルトが位置すると、ベルトとシーブ面との接触面積が低下してベルトの押圧力が低下してしまったり、ベルトとシーブ面とが片当たりとなってしまったりする可能性がある。
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って、ベルトから固定シーブに作用する反力によって固定シーブが倒れたり回転軸がたわみ変形したりすることを抑制もしくは防止するとともに、固定シーブと回転軸との境界位置に作用する応力集中を低減することができるベルト式無段変速機のプーリ構造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、前記回転軸の軸線方向に沿って前記固定シーブに接近または離隔するように設けられた可動シーブとによって構成されたプーリと、該プーリに巻き掛けられたベルトと、前記固定シーブ側への推力を前記可動シーブに作用させる推力発生手段とを備えたベルト式無段変速機のプーリ構造において、前記回転軸の外周面と、前記回転軸の軸線方向における前記可動シーブ側に向けて形成された前記固定シーブのシーブ面との間に、曲率半径が大きい大径部と、前記回転軸の軸線方向における前記大径部より前記シーブ面側に形成されかつ前記大径部より曲率半径が小さく形成された小径部とを有するR部を備え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R部は、曲率半径が徐変して形成されていることを特徴とするベルト式無段変速機のプーリ構造である。
この発明によれば、回転軸の外周面と、その回転軸と一体化された固定シーブのシーブ面との間に、曲率半径が大きい大径部を有するR部が形成されている。そのため、固定シーブがベルトから荷重を受けた場合に、固定シーブと回転軸との境界部分に作用する応力集中を低減することができる。また、回転軸の外径が小さくなることを抑制もしくは防止するために大径部を回転軸の外周側に形成したとしても、回転軸の軸線方向における大径部よりシーブ面側に曲率半径が小さい小径部を備えているため、R部とシーブ面との境界位置が回転軸の半径方向における外周側と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。言い換えれば、R部を形成することによって回転軸の外径が小さ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。その結果、回転軸の断面積が小さくなることによって回転軸がたわみ変形したり固定シーブが倒れたりすること、言い換えるとベルトの巻き掛け半径が変化することを抑制もしくは防止することができる。したがって、ベルト式無段変速機の変速比が変化したり、ベルトの巻き掛け半径が変化することに伴う動力損失が増大したりすることを抑制もしくは防止することができる。また、R部とシーブ面との境界位置を回転軸の半径方向における内周側とすることができるので、R部とシーブ面との境界位置とベルトの位置とが一致して、ベルトとシーブ面との接触面積が低下してベルトを挟む挟圧力が低下してしまったり、ベルトとシーブ面とが片当たりとなってしまったりする事態を抑制もしくは防止することができる。
つぎにこの発明に係るベルト式無段変速機のプーリ構造の一例について説明する。図4は、車両に搭載されたベルト式無段変速機1の構成の一例を示す概略図である。図4に示すベルト式無段変速機1は、図示しないエンジンや電動機などの動力源と動力伝達可能に連結されたプライマリプーリ2と、図示しないギヤトレーンなどを介して駆動輪と動力伝達可能に連結されたセカンダリプーリ3と、それら各プーリ2,3に巻き掛けられたベルト4とによって構成されている。
ここで、各プーリ2,3の具体的な構成について説明する。なお、プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3との構成は同様の構成とすることができるので、以下の説明ではプライマリプーリ2を例に挙げて説明する。図5は、そのプライマリプーリ2の構成を説明するための断面図であり、また回転軸線の上方側のみを示している。図5に示すプライマリプーリ2は、動力源と動力伝達可能に形成された入力軸5と、その入力軸5と一体化され円錐状に形成された固定シーブ6と、スプラインやキーなどによって入力軸5と共に回転しかつ入力軸5の軸線方向に沿って摺動して固定シーブ6側に接近あるいは離隔するように連結された円錐状の可動シーブ7とによって構成されている。また、可動シーブ7の背面には、図4に示すように可動シーブ7を軸線方向に押圧するアクチュエータ8が付設されている。そして、固定シーブ6と可動シーブ7とのそれぞれに形成されたテーパ状のシーブ面6a,7aとの間のV溝には、図4に示すように無端状のベルト4が巻き掛けられている。なお、入力軸5と固定シーブ6とが一体化されていればよく、したがって、入力軸5と固定シーブ6とをそれぞれ形成した後に、それら入力軸5と固定シーブ6とを溶接などによって一体化してもよく、鋳造などによって入力軸5と固定シーブ6とを一体に形成したものであってもよい。また、図5に示す例では、固定シーブ6と可動シーブ7との双方にテーパ状のシーブ面6a,7aを形成しているが、いずれか一方のシーブ6(7)にのみテーパ状のシーブ面6a(7a)を形成したものであってもよい。
このように構成されたベルト式無段変速機1は、アクチュエータ8によって可動シーブ7が軸線方向に押圧されて、可動シーブ7が固定シーブ6側に移動することによってベルト4の巻き掛け半径を増大させ、それとは反対に可動シーブ7を固定シーブ6から離隔する方向に移動させることによってベルト4の巻き掛け半径を減少させる。また、アクチュエータ8は、可動シーブ7を固定シーブ6側に押圧してベルト4を挟み付ける押圧力を制御することによってベルト4と各シーブ面6a,7aとの摩擦力を制御して、ベルト4と各プーリ2,3とのトルクの伝達容量を変化させることができる。なお、そのアクチュエータ8は、油圧によって駆動する油圧アクチュエータや電力によって駆動する電磁アクチュエータなどを使用することができる。
一方、ベルト4を挟み付ける押圧力を増大させると、ベルト4から固定シーブ6が反力を受けるため、固定シーブ6と入力軸5との境界部分、より具体的には、入力軸5の外周面と固定シーブ6におけるシーブ面6aとの境界部分に応力集中が生じる。そのため、図5に示す例では、応力集中を低減するために、固定シーブ6と入力軸5との境界部分に、所定の曲率を有したR部9が形成されている。
ここで、R部の構成について具体的に説明する。図1は、R部9の構成を説明するための図5におけるI部の拡大図である。図1に示すR部9は、曲率半径が大きい大径部10と、曲率半径が比較的小さい小径部11とを有している。具体的には、入力軸5の外周面からシーブ面6aに向けて大径部10、小径部11の順に形成されている。また、図1に示す大径部10は、入力軸5の外径が最も小さくなる位置9aを含むように形成されている。さらに、その大径部10を形成することによって入力軸5の外径が小さくならないように、言い換えると、入力軸5の半径方向において大径部10の最も回転軸5の軸線方向の位置が外周側となるように形成されている。そして、その大径部10とシーブ面6aとの間に比較的曲率半径が小さい小径部11が形成されている。
このように回転軸5の外周面と固定シーブ6のシーブ面6aとの間に比較的曲率半径が大きい大径部10を有したR部9を形成することによって、回転軸5の断面積が急激に変化するなどによって生じる応力集中を低減することができる。また、大径部10における最も回転軸5の軸線方向の位置を外周側とすることによって、回転軸5の断面積が低下してしまうことを抑制もしくは防止することができる。その結果、回転軸5の断面積が低下することによって断面二次モーメントが低下することを抑制もしくは防止することができるから、回転軸5がたわみ変形したり固定シーブ6が倒れたりすることを抑制もしくは防止することができる。したがって、固定シーブ6と可動シーブ7とのそれぞれのシーブ面6a,7aによって形成されるV溝が広がってしまうこと、すなわちベルト4の巻き掛け半径が変化してしまうことを抑制もしくは防止することができ、変速比が変化したりベルト4の巻き掛け半径が変化することに伴う動力損失が増大したりすることを抑制もしくは防止することができる。
また、大径部10と固定シーブ6におけるシーブ面6aとの間に比較的曲率半径が小さい小径部11を形成することによって、シーブ面6aとR部9との境界位置が、回転軸5の半径方向における内周側とすることができる。その結果、ベルト4の巻き掛け半径が最も小さくなるようにベルト4の位置が回転軸5の半径方向における内周側に位置したとしても、シーブ面6aとR部9との境界位置とベルト4の位置とが一致してしまうことを抑制もしくは防止することができるため、ベルト4とシーブ面6aとの接触面積が低下することに伴ってベルト4を押圧する荷重が低下したり、ベルト4が片当たりとなってしまったりすることを抑制もしくは防止することができる。
図1に示す例では、R部9を2つに区分して、大径部10と小径部11とを形成するように構成されているが、この発明に係るベルト式無段変速機のプーリ構造では、曲率半径の大きい大径部10と、その大径部10よりシーブ面側に形成された曲率半径が小さい小径部11とを備えていればよく、したがって、R部9を複数に区分して形成していてもよい。具体的には、図2に示すようにR部9を3つに区分して、曲率半径が大きい大径部10と、曲率半径が小さい小径部11との間に、大径部10より曲率半径が小さくかつ小径部11より曲率半径が大きい中間部12を設けていてもよい。
さらに、入力軸5の軸線方向における入力軸5の外周面からシーブ面6a側に向けて曲率半径が連続的に小さくなるように曲率半径が徐変して形成されていてもよく、図3にはその一例を示している。図3に示す例では、R部9が楕円状に形成されている。具体的には、楕円の長軸方向と入力軸5の軸線方向とが平行となるように、R部9が形成されている。このように楕円状にR部9を形成することによって、入力軸5の外径が小さくなる部分9aの範囲の曲率半径が大きく、シーブ面6a側に向けてその曲率半径が小さくなる。その結果、上記図1に示す例と同様の効果を奏することができる。
なお、この発明に係るベルト式無段変速機のプーリ構造は、ベルトとシーブ面との間に潤滑油を介在させるいわゆる湿式のベルト式無段変速機であってもよく、それら潤滑油を介在させずドライ状態でベルトとシーブ面とが接触するいわゆる乾式のベルト式無段変速機であってもよい。また、複数のエレメントを無段状のリングによって結束して形成されたベルトを使用したベルト式無段変速機であってもよく、ゴムなどの樹脂材料によって一体に形成された無端状のベルトであってもよい。
1…ベルト式無段変速機、 2…プライマリプーリ、 3…セカンダリプーリ、 4ベルト、 5…入力軸、 6…固定シーブ、 7…可動シーブ、 6a,7a…シーブ面、 8…アクチュエータ、 9…R部、 10…大径部、 11…小径部、 12…中間部。
Claims (2)
- 回転軸と一体化された固定シーブと、前記回転軸の軸線方向に沿って前記固定シーブに接近または離隔するように設けられた可動シーブとによって構成されたプーリと、該プーリに巻き掛けられたベルトと、前記固定シーブ側への推力を前記可動シーブに作用させる推力発生手段とを備えたベルト式無段変速機のプーリ構造において、
前記回転軸の外周面と、前記回転軸の軸線方向における前記可動シーブ側に向けて形成された前記固定シーブのシーブ面との間に、曲率半径が大きい大径部と、前記回転軸の軸線方向における前記大径部より前記シーブ面側に形成されかつ前記大径部より曲率半径が小さく形成された小径部とを有するR部を備えていることを特徴とするベルト式無段変速機のプーリ構造。 - 前記R部は、曲率半径が徐変して形成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のプーリ構造。
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JP2012248963A JP2014098400A (ja) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | ベルト式無段変速機のプーリ構造 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10502270B2 (en) | 2017-02-26 | 2019-12-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicular power transmitting system |
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2012
- 2012-11-13 JP JP2012248963A patent/JP2014098400A/ja active Pending
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