JP2014185681A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】無端可撓部材を用いた無段変速機において、無端可撓部材が巻き渡されるプーリを構成するシーブの振動を抑制する。
【解決手段】入力プーリ１２と出力プーリ１４にチェーン１６（無端可撓部材）が巻き渡される。入力および出力プーリ１２，１４は、それぞれ対をなす固定シーブ２０，３０と移動シーブ２２，３２を含む。固定シーブおよび移動シーブの各々は、互いに対向する円錐面２４，２６、３４，３６を有し、円錐面によりプーリにＶ溝が形成される。固定シーブ３０には、その外周面４４に圧接する制振プレート（制振構造体）４６が固定されている。固定シーブ３０が振動したとき、その外周面４４と制振プレート４６の摩擦により振動が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、溝幅を変更可能なＶ溝を有する２個のプーリに、無端可撓部材を巻き渡した無段変速機に関し、特にその構造に関する。

溝幅を変更可能なＶ溝を有する２個のプーリに、ベルト、チェーン等の無端可撓部材を巻き渡した無段変速機が知られている。それぞれのプーリは、円錐面が形成された対をなすシーブを含み、各々のシーブの円錐面が対向してＶ溝を形成している。このＶ溝に嵌まるようにして無端可撓部材が２個のプーリに掛け渡されている。一方のプーリの回転が無端可撓部材を介して他方のプーリに伝達される。

対をなすシーブを相対的に移動させて、これらの間の距離を変更することで、Ｖ溝の溝幅が変更される。溝幅の変更によって無端可撓部材のプーリに対する巻き掛かり半径が変更され、２個のプーリ間の速度比を変更することができる。対をなすシーブの相対距離について連続的な値が採れるようにすることで、２個のプーリ間の速度比を連続的に変更すること、つまり無段階で変更することができる。

下記特許文献１には、無端可撓部材（Ｖベルト（３））を用いた無段変速機のプーリ構造が記載されている。このプーリ構造においては、シーブ（プーリ半体（４））の振動を抑制するために、シーブの円錐面と反対側の面に振動抑制部材（７）または（１８）を設けている（第２頁左下欄第１５行〜同頁右上欄第１行、第４頁右上欄第９〜１３行参照）。シーブと振動抑制部材の間に働く摩擦作用によりシーブの振動が抑制される（第３頁右下欄第１３〜１６行、第４頁第１０〜１６行参照）。なお、上記の括弧付きの符号は、下記特許文献１にて用いられた符号であり、本願の発明の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。

特開昭６３−１１５９６６号公報

シーブが振動するとき、上記特許文献１において摩擦力が作用する位置における振幅が大きくない場合があり、十分な制振効果を得ることができないという問題があった。

本発明は、無段変速機のシーブの振動を効果的に抑制することを目的とする。

本発明に係る無段変速機は、Ｖ溝を形成する対向する円錐面を各々有する対をなすシーブをそれぞれ含む２個のプーリ間に、無端可撓部材を巻き渡し、対をなすシーブ間の距離を変更してプーリ間の伝達速度比を変更する無段変速機であって、少なくとも一つのシーブの外周面に圧接する制振構造体を有する。

また、制振構造体は、シーブを取り囲むように位置する複数の箇所または全周で、シーブに接するようにできる。

さらに、シーブの、制振構造体が接する外周面はテーパ形状とすることができる。

さらに、制振構造体は、シーブの外周面に対向して位置する円環形状の部分を有するようにでき、この円環形状の部分の少なくとも一部がシーブの外周面に圧接する。

さらにまた、対をなすシーブは、軸に対し一方が固定され他方が移動可能とすることができ、制振構造体は軸に対して固定されたシーブの円板部の中央径より内側にて当該シーブに固定されるようにできる。

振幅の大きなシーブの外周面に制振構造体を圧接することにより、効果的に摩擦力を作用させることができる。

チェーン式無段変速機の変速機構に係る構成を示す図である。 固定シーブの振動の固有モードの一つを示す図である。 固定シーブの振動の固有モードの一つを示す図である。 固定シーブの振動の固有モードの一つを示す図である。 固定シーブの断面を示す図である。 固定シーブを背面側から見た状態を示す図である。 制振プレートの接触圧を変化させたときの測定結果を示す図である。 制振プレートの接触圧を変化させたときの測定結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１には、無端可撓部材を用いた無段変速機１０の変速機構に係る構成が示されている。無段変速機１０は２個のプーリ１２，１４とこれらのプーリに巻き渡された無端可撓部材としてのチェーン１６を有する。２個のプーリの一方を入力プーリ１２、他方を出力プーリ１４と記す。入力プーリ１２は、入力軸１８に固定された固定シーブ２０と、入力軸１８上を入力軸に沿ってスライドして移動可能な移動シーブ２２を有する。固定シーブ２０と移動シーブ２２の互いに対向する面は、円錐側面の形状を有する。これらの面を円錐面２４，２６と記す。この円錐面２４，２６によりＶ字形の溝が形成され、このＶ溝内に、円錐面２４，２６に側面を挟まれるようにしてチェーン１６が位置する。出力プーリ１４も、入力プーリ１２と同様に、出力軸２８に固定された固定シーブ３０と、出力軸２８上を出力軸に沿ってスライドして移動可能な移動シーブ３２を有する。固定シーブ３０と移動シーブ３２の互いに対向する面は、円錐側面の形状を有する。これらの面を円錐面３４，３６と記す。この円錐面３４，３６によりＶ字形の溝が形成され、このＶ溝内に、円錐面３４，３６に側面を挟まれるようにしてチェーン１６が位置する。

入力プーリの移動シーブ２２の円錐面２６の反対側には、移動シーブ２２を移動させる液圧アクチュエータ３８が配置される。以降において、各シーブの円錐面の反対側をシーブの「背面側」と記す。液圧アクチュエータ３８によって移動シーブ２２は、入力軸上を入力軸に沿ってスライドする。このとき、移動シーブ２２は、回転に関しては固定され、入力軸１８と一体に回転する。出力プーリの移動シーブ３２の背面側には、移動シーブ３２を移動させる液圧アクチュエータ４０が配置される。液圧アクチュエータ４０によって移動シーブ３２は、出力軸上を出力軸に沿ってスライドする。このとき、移動シーブ３２は、回転に関しては、出力軸２８と一体に回転する。

入力プーリ１２と出力プーリ１４の固定シーブと移動シーブの配置は逆となっている。すなわち、入力プーリ１２において移動シーブ２２が図１中、右側であるのに対し、出力プーリ１４において移動シーブ３２は左側に配置される。液圧アクチュエータ３８，４０により移動シーブ２２，３２をスライドさせることにより、互いに対向する円錐面２４，３４、２６，３６の距離が変化し、これらの円錐面で形成されるＶ溝の幅が変化する。この溝幅の変化により、チェーン１６の巻き掛かり半径が変わる。すなわち、移動シーブ２２，３２が固定シーブ２０，３０から離れると溝幅が広がり、チェーン１６は溝の深い位置に移動して、巻き掛かり半径が小さくなる。逆に、移動シーブ２２，３２が固定シーブ２０，３０に近づくと溝幅が狭くなり、チェーン１６は溝の浅い位置に移動して、巻き掛かり半径が大きくなる。巻き掛かり半径の変化を、入力プーリ１２と出力プーリ１４で逆にすることにより、チェーン１６がたるまないようにされている。移動シーブ２２，３２がスライドすることにより、Ｖ溝の幅は連続的に変化し、巻き掛かり半径も連続的に変化する。これにより、入力軸１８から出力軸２８への伝達における変速比を連続的に変化させることができる。

チェーン１６は、チェーンの周回方向に配列される板状のリンクと、チェーン周回方向に隣接するリンクを連結するピン４２を含む。ピン４２は、チェーンの周回方向に所定の間隔で配列される。入力および出力プーリ１２，１４が回転すると、ピン４２は、次々とこれらのプーリ１２，１４に挟み込まれる。入力および出力プーリ１２，１４がピン４２を挟み込むとき、ピン４２から反力を受け、プーリ１２，１４は変形する。このピン４２から受ける反力が起振力となって、入力および出力プーリ１２，１４を構成する部材が振動する。起振力の周波数、およびその高調波の周波数が入力および出力プーリ１２，１４を構成する部材、特に各シーブの固有振動数に一致すると共振音が発生する。例えば、固定シーブ２０，３０は、３〜５ｋＨｚ付近に外周端がプーリの回転軸線方向に大きく振れる振動モードを有する場合があり、固定シーブ２０，３０から音が放射される。また、固定シーブ２０，３０から放射される音が問題ないレベルであっても、振動が入力軸１８、出力軸２８等の構造材を伝わって、他の場所から音が放射される場合がある。

図２〜図４には、３〜５ｋＨｚの出力プーリ１４の固有モードが示されている。入力プーリ１２についてもほぼ同様である。各図において、プーリの回転軸線方向の振幅が大きい部分が斜線、より大きい部分が二重斜線で示されている。図２に示すモードにおいて、固定シーブ３０は、一つの直径が節となり振動する。これにより、固定シーブ３０の外周の２箇所に振幅が大きい部分が生じる。図３に示すモードにおいて、固定シーブ３０は、中心付近、つまり出力軸２８付近では振幅が小さく、外周全体の振幅が大きくなっている。図４に示すモードでは、直交する二つの直径が節となって振動し、外周の４箇所に振幅の大きい部分が生じる。出力軸２８に関して反対側に位置する部分は、同相に振動し、周方向において隣の部分は逆相に振動する。いずれのモードにおいても、固定プーリの外周に振幅が大きい部分が存在することが理解できる。振動を抑制するためには、振幅が大きい部分の動きを拘束することが好ましい。

入力および出力プーリのシーブの振動により生じる音を抑えるために、少なくとも一つのシーブに制振構造を設けることができる。制振構造を設けるシーブは、音発生の抑制に関し効果のあるシーブを選択して設けることができる。この無段変速機１０においては、出力プーリの固定シーブ３０に制振構造を設けている。入力プーリの固定シーブ２０にも設けることができ、入力プーリの固定シーブ２０のみに設けることもできる。また、入力プーリおよび出力プーリの移動シーブ２２，３２の一方または双方に設けることもできる。以下においては、出力プーリの固定シーブ３０に設けられた制振構造を例として説明する。制振構造は、具体的には固定シーブ３０の外周面４４と、この外周面４４に接する制振構造体４６を含む。

図５および図６は、固定シーブ３０に設けられた制振構造の詳細を示す図である。図５は固定シーブ３０の回転軸線を含む断面を示し、図６は図５の右側から固定シーブ３０を見た状態を示す図である。制振構造体４６は、中心に大きな開口を有する全体として円環板形状を有し、以降、制振構造体４６を制振プレート４６と記す。固定シーブ３０は、出力軸２８と一体に形成されており、出力軸２８の最大外径ｒs より内側の部分をシーブ軸部分４８、外側の部分をシーブ円板部分５０と記す。また、固定シーブ３０の外周面４４は、背面側に向かって細くなるテーパ形状となっている。

制振プレート４６は、シーブ円板部分５０の背面５２の内側部分、特に、出力軸２８に隣接する部分に固定される。固定の方法は、例えば、ボルトなどの締結要素を用いたものとすることができる。制振プレート４６は、締結要素の近傍において固定シーブの背面５２に接し、ここからプーリ径方向の外側に離れた部分では、固定シーブ３０から間隔を空けて位置している。制振プレート４６の背面５２に対向する部分は、若干高低のある円板形状である。この円板形状の部分（以下、円板部分５４と記す。）の外側には、固定シーブの外周面４４に対向し、外周面４４に接する周縁部分５６が設けられている。周縁部分５６は、円板部分５４の外縁から、おおよそプーリ回転軸線の方向に延びて、皿の縁のような形状を有する。周縁部分５６はまた、固定シーブ３０を囲む円環形状を有し、この円環形状の内周面の少なくとも一部が外周面４４に接触している。接触する箇所は固定シーブ３０を取り囲むように複数とすることができ、さらに全周にわたって接触するようにもできる。また、周縁部分５６は、外周面４４のテーパに合わせてテーパ形状とすることができる。この場合、外周面４４と周縁部分５６は、固定シーブ３０を周回する帯状の領域で接触するようにできる。

制振プレート４６の周縁部分５６は、固定シーブ３０の外周面４４に対し、所定の接触圧が作用する状態で接する。この状態を以降「圧接」と記す。この接触圧は、静的な状態で発生していることが好ましいが、動的な状態、すなわち固定シーブ３０が振動している状態となってから発生するものであってもよい。前記の接触圧は、制振プレート４６自身の弾性力により発生させることができる。静的な状態で接触圧を発生させるためには、制振プレート４６を固定シーブ３０に固定する際、制振プレート４６が弾性変形するようにする。この弾性変形の反力として外周面４４に対して接触圧が発生する。

固定シーブ３０が、図２〜４に示すような固有モードで振動すると、固定シーブ３０の外周に振幅の大きな部分が出現する。固定シーブ３０の外周が振動すると、ここに接している制振プレートの周縁部分５６との間で相対移動が生じ、摩擦が発生する。このときの摩擦力が固定シーブ３０の外周の振動を抑制するように作用する。振幅が大きな部分で接していることにより、大きな制振効果を得ることができる。

また、固定シーブの外周面４４がテーパ形状とされていることで、外周面４４が制振プレート４６に近づく方向（図５中、右方向）に移動するとき、外周面４４と周縁部分５６の接触圧が増加する。これにより摩擦力が増加し、より大きな制振効果を得ることができる。また、制振プレートの周縁部分５６が円環形状であることで、外周面４４が周縁部分５６に近づく方向に移動するときに、周縁部分５６がプーリ半径方向外側に広がるように動くことが抑えられ、接触圧がより効果的に増加する。

固定シーブ３０の外周との相対移動量を大きくするために、制振プレート４６は出力プーリ１４の回転軸線方向の振幅が小さい部分に固定されることが望ましい。例えば、出力軸２８に固定することができる。また、固定シーブの円板部分５０に固定する場合であっても、なるべく内側にて固定することが望ましい。例えば、円板部分５０の内径ｒi(＝ｒs)と外径ｒo の平均値である中央径ｒm(＝(ｒi＋ｒo)/２)より内側の位置にて固定するようにできる。

図７および図８は、固定シーブ３０と制振プレート４６の接触状態を変えたときの、固定シーブ３０の振動の測定結果を示す図である。固定シーブ３０と制振プレート４６の間にシムを挿入し、シムの厚さで接触状態を変更している。厚いシムを挿入すると、制振プレート４６は固定シーブ３０から離れ、シムを薄くすると近づく。固定シーブの外周面４４は、テーパ形状となっているため、上記シムによる制振プレート４６の位置調整により固定シーブ３０と制振プレート４６の接触圧が調整できる。固定シーブ３０の外縁のプーリ回転軸線方向の振動加速度を測定し、図７では３〜５ｋＨz におけるオーバーオール（ＯＡ）の値が示され、図８では周波数分布が示されている。

図７において、シム厚がｔ1 のとき、静的状態、つまり固定シーブ３０が回転していない状態で、接触圧が０で接している。点Ｃ0 は、制振プレート４６を装着しない状態での測定結果である。点Ｃ1 〜Ｃ3 は、シムを挿入して接触圧を調整した測定結果である。点Ｃ2 が静的状態で接触圧がほぼ０となる条件である。図８は、図７に示された各測定結果に対応したグラフが示されている。破線で示すグラフは制振プレート４６を装着しない状態での測定結果である。二点鎖線が図７の点Ｃ1 の測定条件に対応し、一点鎖線が点Ｃ2 に、実線が点Ｃ3 に対応する。

図７および図８において、静的状態で接触圧がある程度加えられている状態（点Ｃ3 ）が最も制振効果が高いことが分かる。また、静的状態で接触していない場合であっても（点Ｃ1 ）、ある程度の効果が得られる。これは、動的状態において固定シーブ３０が振動し、この振動によって固定プーリの外周面４４が制振プレートの周縁部分５６に接するためと考えられる。図７において、点Ｃ2 、点Ｃ1 、点Ｃ0 と効果が少なくなっていくことから、制振プレート４６を装着したことによる効果ではなく、固定シーブ３０と制振プレート４６の摩擦による効果であることが理解できる。

固定シーブの外周面４４および制振プレートの周縁部分５４の一方または双方をテーパ形状としたことで、上述したシム調整等により固定シーブ３０と制振プレート４６の距離を調整して接触圧を容易に調整できるようになる。また、制振プレート４６の円板部分５４を半径方向に延びる複数の板状部材に置き換え、この板状部材により周縁部分５４を支持するようにしてもよい。また、制振プレート４６の周縁部分５４の周方向の複数箇所にリブまたは突起を設け、リブまたは突起の先端にて固定シーブ３０の外周面４４に接するようにしてもよい。

１０ 無段変速機、１２ 入力プーリ、１４ 出力プーリ、１６ チェーン（無端可撓部材）、１８ 入力軸、２０ 固定シーブ、２２ 移動シーブ、２８ 出力軸、３０ 固定シーブ、３２ 移動シーブ、４２ ピン、４４ 外周面、４６ 制振プレート（制振構造体）、５６ 周縁部分。

Claims (5)

1. Ｖ溝を形成する対向する円錐面を各々有する対をなすシーブをそれぞれ含む２個のプーリ間に、無端可撓部材を巻き渡し、対をなすシーブ間の距離を変更してプーリ間の伝達速度比を変更する無段変速機であって、少なくとも一つのシーブの外周面に圧接する制振構造体を有する無段変速機。
2. 請求項１に記載の無段変速機であって、制振構造体は、シーブを取り囲むように位置する複数の箇所または全周で、シーブに接している、無段変速機。
3. 請求項１または２に記載の無段変速機であって、シーブの、制振構造体が接する外周面はテーパ形状である、無段変速機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の無段変速機であって、制振構造体は、シーブの外周面に対向して位置する円環形状の部分を有し、この円環形状の部分の少なくとも一部がシーブの外周面に圧接する、無段変速機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の無段変速機であって、対をなすシーブは、軸に対し一方が固定され他方が移動可能であり、制振構造体は軸に対して固定されたシーブの円板部分の中央径より内側にて当該シーブに固定される、無段変速機。

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