JP2014098468A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】スプライン溝からローラが抜け出てしまうことを防止するとともに、製造コストを低減させるベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】軸部９と一体の固定シーブ１０とその固定シーブ１０に対して接近しまた離隔するように軸部９に軸線方向に移動可能に取り付けられた可動シーブ１１とを備え、軸部９の外周面に軸線方向に沿って形成されたスプライン溝２５と可動シーブ１１の内周面に軸線方向に沿って形成されたスプライン溝２６とに軸部９と可動シーブ１１との相対移動を円滑にするローラ２７が介在させられたベルト式無段変速機１において、いずれか一方のスプライン溝２５は、ローラ２７を嵌め込ませてローラ２７の軸線方向の両端部を突き当たらせてローラ２７の軸線方向の移動を規制する凹部として形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動プーリと従動プーリとに巻き掛けられたベルトを介して動力を伝達すると共に、ベルトの巻き掛かり半径を連続的に変化させることにより変速比を連続的に変更す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。

ベルト式無段変速機は、駆動側のプーリと従動側のプーリとに対するベルトの巻き掛け半径に応じて変速比が設定される巻き掛け伝動機構であり、各プーリに対する巻き掛け半径を連続的に変化させることにより、変速比を連続的に、あるいは無段階に変化させることができ、最近では車両用変速機として多用されている。各プーリは、固定シーブに一体的に形成された回転軸に対して可動シーブを回転軸の軸線方向に移動可能に保持するために、回転軸の外周面と可動シーブの内周面とに形成された軸線方向に延びるスプライン溝にボールやローラが配置されている。

ところで、スプライン溝にローラが配置されているベルト式無段変速機においては、回転軸の外周面と可動シーブの内周面との間からローラが外部へ抜け出てしまうことを防止するために、可動シーブの内周面にその軸線方向においてローラを挟んで２本のスナップリングがそれぞれ設けられている。しかしながら、２本のスナップリングを可動シーブの内周面に設けることで、部品点数と組み付け工数が増加してしまい、さらに回転軸の軸線方向の長さが長くなってしまう。その対策を施したベルト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に記載された無段変速機の構造を簡単に説明すると、プーリ軸に形成されたスプライン溝はその終端部にＲ面が残るように加工されたものであり、スプライン溝の終端部に、このスプライン溝と直交し、かつスプライン溝の終端部に残るＲ面を除去する幅の直交溝が形成され、ローラの軸方向位置は、プーリ軸に取り付けられ、可動シーブの反固定シーブ側への移動を規制する規制部材と、直交溝の端面とで規制されている。この構造は、プーリ軸に取り付けられた規制部材と直交溝の端面とでローラの軸方向位置を規制するため、スナップリングが不要になり、部品点数の削減、組付工数の削減を実現できる、とされている。さらに、ローラの軸方向位置をプーリ軸に取り付けられた規制部材と直交溝の端面とで規制しているので、ローラの軸長を長くでき、可動シーブとプーリ軸との間のトルク伝達性能が向上するとともに、ローラ抜けを確実に防止できる、とされている。

特開２００６−１３２５４９号公報

特許文献１に記載された構成では、ローラの軸線方向の位置決めを行うために、ローラの軸線方向の長さ（言い換えると規制部材と直交溝の端面との間の長さ）は、トルク伝達に必要十分な長さよりも長くしなければならない。さらに可動シーブの反固定シーブ側への移動を規制する規制部材を設けているため、製造コストが高くなってしまうおそれがあった。

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、スプライン溝からローラが抜け出てしまうことを防止するとともに、製造コストを低減させ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、軸部と一体の固定シーブとその固定シーブに対して接近しまた離隔するように前記軸部に軸線方向に移動可能に取り付けられた可動シーブとを備え、前記軸部の外周面に軸線方向に沿って形成されたスプライン溝と前記可動シーブの内周面に軸線方向に沿って形成されたスプライン溝とに前記軸部と前記可動シーブとの相対移動を円滑にするローラが介在させられたベルト式無段変速機において、前記いずれか一方のスプライン溝は、前記ローラを嵌め込ませて前記ローラの軸線方向の両端部を突き当たらせて前記ローラの軸線方向での移動を規制する凹部として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、前記凹部は、その軸線方向の両終端部が切り上げ加工により形成された円弧状の曲面であることを特徴とするベルト式無段変速機である。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記凹部を構成する円弧の曲率半径が連続的に変化していることを特徴とするベルト式無段変速機である。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記凹部は、その軸線方向の両終端部に形成された軸線方向に直交する直交溝であ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、可動シーブが固定シーブ側に接近または離隔している場合、スプライン溝は、スプライン溝に嵌め込まれたローラの端部に接触し、ローラの軸線方向の移動を規制することができるため、ローラがスプライン溝から抜け出ることを防止することができる。また、スプライン溝がローラの軸線方向の位置を規制するため、ローラの軸線方向の移動を規制するスナップリングが不要になり、製造コストを低減させることができる。また、スナップリングを備えていない従来の構成と比較して軸部の軸線方向の長さを短くすることができるため、ローラの軸線方向の長さをトルク伝達に必要十分な長さに設定することができ、その結果、製造コストを低減させることができる。

この発明に係るベルト式無段変速機の具体例を示す模式図である。 この発明に係るベルト式無段変速機を車両に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。 （ａ）は、図１におけるIII部の拡大図である。（ｂ）この発明に係るスプライン溝の垂直断面図である。 この発明に係るスプライン溝に配置されたローラの他の具体例を示す模式図である。 この発明に係るベルト式無段変速機の他の具体例を示す模式図である。

つぎに、この発明に係るベルト式無段変速機の具体例について説明する。まず、構成について説明する。ベルト式無段変速機１には、図２に示すように、エンジンや電動機などの動力源２から動力が伝達され、伝達されたトルク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の構成は従来知られたものと同様であって、動力源２から動力が伝達されて回転するプライマリプーリ６と、そのプライマリプーリ６の回転中心軸線に互いに平行に配置されてプライマリプーリ６から動力が伝達されることによって回転するセカンダリプーリ７と、それらのプーリ６，７に巻き掛けられて動力を伝達するベルト８とで構成されている。なお、プライマリプーリとセカンダリプーリとの構成は略同一であるので、以下の説明では、プライマリプーリを例に挙げて説明する。

プライマリプーリ６は、入力軸９と一体に形成された固定シーブ１０と、可動シーブ１１とによって構成されている。固定シーブ１０と可動シーブ１１とは、互いに対向した面１０ａ，１１ａ（以下、プーリ面と記す。）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同士の間に形成されたベルト巻き掛け溝１２にベルト８が巻き掛けられている。この固定シーブ１０と可動シーブ１１とは、ベルト８を挟み付ける挟圧力に基づく摩擦力に応じてベルト８に動力を伝達するように構成されている。

固定シーブ１０と一体に形成された入力軸９の一方の端部９ａ（固定シーブ側の端部）は、ハウジング１３に嵌合されている軸受１４により回転自在に支持されている。また、入力軸９の他方の端部９ｂ（可動シーブ１１側の端部）は、その中空部９ｃがケーシング１５もしくはその一部を構成しているエンドカバー１５の内面に突出した軸状の部材１５ａに嵌合しており、その外周面が後述する第１シリンダ１６に嵌合した軸受１７により回転自在に支持されている。

また、可動シーブ１１は、その固定シーブ１０と対向して配置されかつ入力軸９の軸線方向に沿って移動することができ、かつ、入力軸９と共に回転するように構成されている。可動シーブ１１は、入力軸９の軸線方向に移動できるように、その内周部１１ｂ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入力軸９が挿入されている。さらに、可動シーブ１１には、可動シーブ１１のプーリ面１１ａとは反対側に延出し円筒状に形成された円筒軸部１１ｃが一体に形成されている。つまり、可動シーブ１１および円筒軸部１１ｃの内周部に入力軸９が挿入されている。

この可動シーブ１１を軸線方向に移動させるための機構が、固定シーブ１０と対向する面とは反対側に設けられている。図１に示す例では、可動シーブ１１を固定シーブ１０側に押圧するように構成されており、油圧アクチュエータ１８が可動シーブ１１の背面に設けられている。油圧アクチュエータ１８は、第１油圧アクチュエータ１９と第２油圧アクチュエータ２０とにより構成されている。

第１油圧アクチュエータ１９は、円筒軸部１１ｃの端部に嵌合し外周側に突出した第１ピストン１９ａと、円筒軸部１１ｃの端部を覆うように形成された第１シリンダ１９ｂとを備えている。第１シリンダ１９ｂの内周部は、入力軸９のボス部の壁面に対して軸線方向にロックナット２０により押圧されて固定されている。第１ピストン１９ａの外周部は、第１シリンダ１９ｂの内面に軸線方向に沿って移動可能に配置されている。また、円筒軸部１１ｃの端部と第１ピストン１９ａと第１シリンダ１９ｂと入力軸９とにより区画された空間を第１油圧室１９ｃとしている。また、第１油圧室１９ｃからオイルが漏洩することを抑制もしくは防止するために、第１ピストン１９ａの外周部と第１シリンダ１９ｂの内面との間には、Ｏリングなどのシール部材２１が設けられている。

また、第２油圧アクチュエータ２０は、円筒軸部１１ｃに軸線方向に移動可能に配置され一方の面が第１シリンダ１９ｂの端部に係合された第２ピストン２０ａと、可動シーブ１１の背面に嵌合し第１シリンダ１９ｂを覆うように形成された第２シリンダ２０ｂとを備えている。第２シリンダ２０ｂは、その内周部が可動シーブ１１の背面に形成されたボス部に嵌合している。第２ピストン２０ａは、その内周部が円筒軸部１１ｃの外周面に軸線方向に沿って移動可能に配置され、その外周部が第２シリンダ２０ｂの内面に軸線方向に沿って移動可能に配置されている。また、円筒軸部１１ｃと第２ピストン２０ａと第２シリンダ２０ｂとにより区画された空間を第２油圧室２０ｃとしている。また、第２油圧室２０ｃからオイルが漏洩することを抑制もしくは防止するために、第２ピストン２０ａの内周部と円筒軸部１１ｃの外周面との間および第２ピストン２０ａの外周部と第２シリンダ２０ｂの内面との間には、Ｏリングなどのシール部材２２がそれぞれ設けられている。

第１油圧室１９ｃと第２油圧室２０ｃとには圧油が供給されることで、可動シーブ１１に軸線方向の荷重を作用させて、可動シーブ１１に対して固定シーブ側への推力を与えるように構成されている。そして、それら油圧室１９ｃ，２０ｃにオイルを供給もしくは排出するための油路が入力軸９に形成されている。具体的には、入力軸９の中空部９ｃから可動シーブ１１のボス部１１ｂの内周面と入力軸９の外周面との隙間に連通した油路９ｄが形成され、入力軸９の開口端９ｃに図示しないオイルポンプやアキュムレータなどの油圧源からオイルが供給されるように構成されている。また、油路９ｄの開口部は、可動シーブ１１と入力軸９とが後述するローラスプラインにより係合している部分２３（以下、スプライン係合部と記す。）を流通してシリンダ１９ｂ，２０ｂにオイルが供給されるように構成されている。このように油路を形成することにより、スプライン係合部２３にオイルを流動させて潤滑性を向上させることができる。また、油路９ｂ，９ｄを介してそれら油圧室１９ｃ，２０ｃにオイルが供給されるように構成されていることから、それら油圧室１９ｃ，２０ｃと連通した油路９ｂ，９ｄ、あるいはスプライン係合部２３の近傍の油圧が油圧室１９ｃ，２０ｃの油圧と同様となっている。

スプライン係合部２４は、図３に示すように、軸線方向に沿って円筒軸部１１ｃの内周面に形成されたスプライン溝２５と、軸線方向に沿って入力軸９の外周面に形成されたスプライン溝２６と、入力軸９と可動シーブ１１との摺動を円滑にする円柱状のローラ２７とにより構成されている。これらスプライン溝２５，２６は、図３（ａ）に示すように、軸線方向に対する垂直断面が略扇形状であって、互いに対向するようにその周方向に所定の間隔で複数形成されている。それら対向するスプライン溝２５，２６には、可動シーブ１１と固定シーブ１０とが一体に回転でき、かつ軸線方向に移動できるように、入力軸９と可動シーブ１１との摺動を円滑にする円柱状のローラ２７が摺動自在にそれぞれ介在させられている。また、スプライン溝２５，２６を摺動するローラ２７の軸線方向の長さは、入力軸９のスプライン溝２５，２６の軸線方向の長さよりも短い。なお、スプライン溝は、軸線方向に対する垂直断面が半円形状であってもよい。また、スプライン溝は、円周方向に一つ形成されたものであってもよい。また、ローラの形状は、入力軸と可動シーブとの摺動を円滑にする構成であればよく、円筒形状でもよい。

また、この発明に係る入力軸のスプライン溝２５には、ローラ２７がスプライン溝２５，２６から抜け出ることを規制するために、その軸線方向の両終端部に曲面２５ａ，２５ｂが形成されている。言い換えると、ローラ２７の軸線方向の位置を規制するために、入力軸９のスプライン溝２５は、軸線方向の断面においてその両終端部２５ａ，２５ｂが湾曲した舟形状に形成されている。さらに言い換えると、このスプライン溝２５は、軸線方向においてローラ２７が摺動する摺動面２５ｃと、その摺動面２５ｃになだらかに連続し、ローラ２７の軸線方向の移動を規制する円弧状の曲面２５ａ，２５ｂとにより構成されている。これら終端部２５ａ，２５ｂを構成する円弧の曲率半径は連続的に変化している。また、スプライン溝２５はフライスカッターやボールエンドミル等により加工されており、その両終端部は曲面が形成されるように切り上げ加工がされている。なお、この発明に係る入力軸のスプライン溝およびローラは、スプライン溝の両終端部がローラの軸線方向の移動を規制するように構成されていればよい。具体的には図４に示すように、入力軸９のスプライン溝２８の両終端部２８ａ，２８ｂが半径Ｒの円弧状に形成されており、ローラ２９の軸線方向の両端部２９ａ，２９ｂがスプライン溝２８の終端部２８ａ，２８ｂに沿うように円弧状に形成されてもよい。また、この発明に係るスプライン溝は、ローラが軸線方向に抜け出ることを規制するように構成されていればよく、可動シーブの内周面に形成してもよい。また、スプライン溝の加工は、曲面が形成されるものであればよく、上述のものに限らない。

次にこの発明に係るベルト式無段変速機の作用について説明する。セカンダリプーリ３における可動シーブ１１８が固定シーブ１０側に接近または離隔している場合、図１に示すように、スプライン溝に配置されたローラ２７は摺動するとともに軸線方向の荷重が加えられる。入力軸９のスプライン溝２５は、その終端部に形成された曲面２５ａ，２５ｂでローラ２７の軸線方向の端部に接触し、ローラ２７の軸線方向の移動を規制することができるため、ローラがスプライン溝から抜け出ることを防止することができる。

また、入力軸９のスプライン溝２５の両終端部２５ａ，２５ｂに形成された曲面がローラ２７の軸線方向の位置を規制するため、ローラ２７の軸線方向の移動を規制するスナップリングが不要となり、製造コストを低減させることができる。さらに、スナップリングを備えていない従来の構成と比較してローラ２７の軸線方向の長さをトルク伝達に必要十分な長さに短く設定することができるため、製造コストを低減させることができる。また、ローラ２７がスプライン溝から抜け出ることを防止するために、スプライン溝に直交溝を新たに加工する必要がないため、加工コストを低減させることができる。

次に、この発明に係るベルト式無段変速機の他の具体例について説明する。このベルト式無段変速機３０の構成は、前述の具体例における構成とほぼ同様のものであるため、その説明は省略し、図５に示すように、スプライン溝３１，３２とローラ３３とに係る構成についてのみ説明する。

スプライン係合部３４は、軸線方向に沿って円筒軸部１１ｃの内周面に形成されたスプライン溝３１と、軸線方向に沿って入力軸９の外周面に形成されたスプライン溝３２と、入力軸９と可動シーブ１１との摺動を円滑にするローラ３３とにより構成されている。可動シーブ１１のスプライン溝３１は、軸線方向に対する垂直断面が半円形状に形成されている。また、それらスプライン溝３１，３２は、互いに対向するようにその周方向に所定の間隔で複数形成されている。それら対向するスプライン溝３１，３２には、可動シーブ１１と固定シーブ１０とが一体に回転でき、かつ軸線方向に移動できるように、入力軸９と可動シーブ１１との摺動を円滑にするローラ３３が摺動自在にそれぞれ介在させられている。なお、可動シーブのスプライン溝は、可動シーブと入力軸とが軸線方向に沿って相対移動することができ、かつ、可動シーブと入力軸とが共に回転するようにローラが配置される構成であればよく、軸線方向に対する垂直断面が略扇状であってもよい。また、それらスプライン溝は、円周方向に一つ形成されたものであってもよい。

また、入力軸９のスプライン溝３２には、ローラ３３が軸線方向に抜け出ることを規制するために、その軸線方向の両終端部においてスプライン溝に直交する円柱状の直交溝３２ａ，３２ｂが形成されている。また、スプライン溝３２は、両端の直交溝３２ａ，３２ｂの軸線方向の間にローラ３３が摺動する摺動面３２ｃが形成されている。なお、この発明に係るスプライン溝は、ローラが軸線方向に抜け出ることを規制するように構成されていればよく、可動シーブの内周面に形成してもよい。また、スプライン溝は、軸線方向に対する垂直断面が略扇状であってもよい。

また、スプライン溝３１，３２を摺動するローラ３３は、入力軸９のスプライン溝３２の両終端部に形成された直交溝３２ａ，３２ｂに抜け出ることを規制される円柱部３３ａ，３３ｂと、それら円柱部３３ａ，３３ｂに連結されるとともに、摺動面３２ｃを摺動する円柱状の摺動部３３ｃとによって形成されている。また、ローラ３３の軸線方向の長さは、入力軸９のスプライン溝２５の軸線方向の長さよりも短い。

次にこの発明に係るベルト式無段変速機の図５の作用について説明する。セカンダリプーリ３における可動シーブ１１が固定シーブ側に接近または離隔している場合、スプライン溝３１，３２に配置されたローラ３３は摺動するとともに軸線方向の荷重が加えられる。入力軸９のスプライン溝３２は、その終端部に形成された直交溝３２ａ，３２ｂの軸線方向の端面でローラ３３の円柱部３３ａ，３３ｂの軸線方向の端面に接触し、ローラ３３の軸線方向の移動を規制することができるため、ローラがスプライン溝から抜け出ることを防止することができる。

また、入力軸９のスプライン溝３２の両終端部に形成された直交溝３２ａ，３２ｂがローラ３３の軸線方向の位置を規制するため、ローラ３３の軸線方向の移動を規制するスナップリングが不要となり、製造コストを低減させることができる。さらに、スナップリングを備えていない従来の構成と比較してローラ３３の軸線方向の長さをトルク伝達に必要十分な長さに短く設定することができるため、製造コストを低減させることができる。

１…ベルト式無段変速機、 ９…入力軸、 １０…固定シーブ、 １１…可動シーブ、 ２５…（入力軸の）スプライン溝、２５ａ，２５ｂ…（スプライン溝の）終端部、 ２６…（円筒軸部の）スプライン溝、 ２７…ローラ。

Claims (4)

1. 軸部と一体の固定シーブとその固定シーブに対して接近しまた離隔するように前記軸部に軸線方向に移動可能に取り付けられた可動シーブとを備え、前記軸部の外周面に軸線方向に沿って形成されたスプライン溝と前記可動シーブの内周面に軸線方向に沿って形成されたスプライン溝とに前記軸部と前記可動シーブとの相対移動を円滑にするローラが介在させられたベルト式無段変速機において、
   前記いずれか一方のスプライン溝は、前記ローラを嵌め込ませて前記ローラの軸線方向の両端部を突き当たらせて前記ローラの軸線方向での移動を規制する凹部と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。
2. 前記凹部は、その軸線方向の両終端部が切り上げ加工により形成された円弧状の曲面で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. 前記凹部を構成する円弧の曲率半径が連続的に変化していることを特徴とする請求項２に記載のベルト式無段変速機。
4. 前記凹部は、その軸線方向の両終端部に形成された軸線方向に直交する直交溝で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

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