JP2016080109A - 変速機の変速機構 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により変速時のＶベルトのねじれを好適に防止すると共に回転軸及びプーリーの軽量化を可能にする変速機の変速機構を提供する。
【解決手段】回転軸１０の外周面に軸方向に沿って一対の直線溝を所定間隔空けて平行溝１１ａ,１１ｂを設け、その平行溝１１ａ，１１ｂの各両端を一対の湾曲溝１２ａ,１２ｂによってそれぞれ接続する。そして平行溝１１ａ,１１ｂ内に第１摺動軸４０ａ及び第２摺動軸４０ｂをそれぞれ配置し、プーリーの第１半体と第１摺動軸４０ａを第１接続ピンによって、第２半体と第２摺動軸４０ｂを第２接続ピンによってそれぞれ一体化すると共に、第１摺動軸４０ａと第２摺動軸４０ｂとの間の溝内に球体６０を密に詰める。
【選択図】図２

Description

本発明は変速機の変速機構に関し、より詳細には簡易な構成により変速時のＶベルトのねじれを好適に防止すると共に回転軸及びプーリーの軽量化を可能にする変速機の変速機構に関するものである。

ベルト式無段変速機は駆動プーリーと従動プーリー及びこれらプーリーに巻き掛けられるＶベルトから構成され、各プーリーは回転軸の軸方向に変位可能な可動半プーリーと、回転軸に固設される固定半プーリーとから成り、各可動半プーリーがそれぞれ連続的に変位し、その結果各プーリー溝幅がそれぞれ連続的に変化し、これらプーリー間におけるＶベルトの巻付け半径の比が連続的に変化することにより、駆動プーリーに入力される動力をその巻付け半径の比に応じた回転数に変速している。一般に、駆動側の可動半プーリーと従動側の可動半プーリーは対角線に配置されている。もし、駆動側の可動半プーリーと従動側の可動半プーリーが共に同じ側（例えば、左側）に配置されている場合、例えばプーリー間の巻付け半径の比を小さくする場合、駆動側の可動半プーリーは右方向に変位する一方、従動側の可動半プーリーは左方向に変位する。Ｖベルトの軸方向位置は、｛可動半プーリーの位置＋固定半プーリーの位置（定点）｝／２で規定されるため、この場合、駆動プーリーにおけるＶベルトの軸方向位置は右方向に変位する一方、従動プーリーにおけるＶベルトの軸方向位置は逆に左方向に変位する。このように、プーリー間においてＶベルトの軸方向位置がズレることになる。プーリー間においてＶベルトの軸方向位置がズレると、Ｖベルトはねじれてしまい伝達効率が悪くなる。従って、Ｖベルトの軸方向位置のズレ（ミスアライメント）が相殺されるように、すなわち、駆動プーリーにおけるＶベルトの軸方向位置が右方向（左方向）に変位する場合、従動プーリーにおけるＶベルトの軸方向位置も右方向（左方向）に変位するように、各可動半プーリーは対角線に配置されている。

ところで、プーリーを構成する２つの半プーリーにネジ駆動式の移動機構が個別に設けられ、これにより各半プーリーが回転軸の軸方向に沿って移動することが出来る無段変速機が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。上記移動機構は、雄ねじが形成された長軸（ボルト）に雌ねじが形成されたナットがボールを介して嵌め込まれ、そのナットの外周面に半プーリーが一体接合し、長軸が回転することにより半プーリーが回転軸の軸方向に移動する。そして上記移動機構はセンサを介して電気／電子的に制御されるように構成されている。

特表２００５−５０６５００号公報

上述した通り、従来のベルト式無段変速機では変速時のＶベルトのねじれを出来る限り小さくするために各可動半プーリーは対角線に配置されている。
しかし、可動半プーリーの移動量は油圧によって制御されるため、プーリー間におけるＶベルトの軸方向位置のズレ（ミスアライメント）を完全になくすこと、すなわち駆動側のＶベルトの軸方向位置が右方向（左方向）に変位する場合、従動側のＶベルトの軸方向位置も同量だけ右方向（左方向）に変位するように制御することは難しかった。
また、従来のベルト式無段変速機では半プーリーの一方は回転軸に固設されているため、軸と固く一体化されている半プーリーの根本の応力が大きく必然的に回転軸を太くせざるを得なかった。
また、上記特許文献１に記載の無段変速機については、各半プーリーに対しネジ駆動式の移動機構が設けられているため、プーリー間におけるＶベルトの軸方向位置のズレをなくすことは可能であると考えられる。
しかし、全体で４個のネジ駆動式の移動機構が設けられ、これら４個の移動機構（半プーリー）の移動量を同時に制御しなければならず、その結果、制御が複雑になると共に製造コストが増大するという問題点を有している。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は、簡易な構成により変速時のＶベルトのねじれを好適に防止すると共に回転軸及びプーリーの軽量化を可能にする変速機の変速機構を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る変速機の変速機構では、第１半体（２１ａ）と第２半体（２１ｂ）とから成るプーリー（２０）と、前記プーリー（２０）を支持すると共に前記プーリー（２０）と一体に回転する回転軸（１０）と、前記第１半体（２１ａ）及び前記第２半体（２１ｂ）間に狭持される動力伝達部材（３０）とを備えた変速機の変速機構であって、前記回転軸（１０）の外周面には該回転軸（１０）の軸方向に沿って一対の直線溝が所定の間隔空けて設けられた平行溝（１１ａ,１１ｂ）ならびに該平行溝（１１ａ,１１ｂ）の各両端を接続する一対の湾曲溝（１２ａ,１２ｂ）がそれぞれ形成され、前記平行溝（１１ａ,１１ｂ）内には前記第１半体（２１ａ）と一体に該平行溝内を摺動する第１摺動軸（４０ａ）ならびに前記第２半体（２１ｂ）と一体に該平行溝内を摺動する第２摺動軸（４０ｂ）がそれぞれ配置され、該第１摺動軸（４０ａ）および該第２摺動軸（４０ｂ）との間には転動体（６０）がそれぞれ詰められていることを特徴とする。

上記構成では、上記平行溝（１１ａ,１１ｂ）及び上記湾曲溝（１２ａ,１２ｂ）は全体として閉じた環状溝を構成し、その溝内には第１及び第２摺動軸（４０ａ,４０ｂ）並びに転動体（６０）が詰められている。そのため、第１摺動軸４０ａと第２摺動軸４０ｂは常に逆方向に同じ量だけ変位する。つまり、プーリーの第１半体（２１ａ）と同第２半体（２１ｂ）との中点（中線）の軸方向位置は、第１半体（２１ａ）及び第２半体（２１ｂ）の各移動方向及び各移動量に拘わらず常に定位置に保持される。従って、第１半体（２１ａ）と第２半体（２１ｂ）との中点の軸方向位置は、動力伝達部材（３０）の軸方向位置（中線ＣＬ）に等しいため、動力伝達部材（３０）の軸方向位置は常に定位置に保持される。これにより、一対のプーリー（２０,２０）について、各動力伝達部材（３０）の各軸方向位置（中線ＣＬ）が一致するようにそれぞれ配置することにより、変速時において各動力伝達部材（３０）の各軸方向位置が常に一致し、プーリー間において動力伝達部材（３０）のねじれ（ミスアライメント）が生じなくなる。

本発明に係る上記変速機構の第２の特徴は、前記第１半体（２１ａ）と前記第１摺動軸（４０ａ）ならびに前記第２半体（２１ｂ）と前記第２摺動軸（４０ｂ）は第１接続ピン（５０ａ）および第２接続ピン（５０ｂ）によってそれぞれ一体化されることである。

上記構成では、上記半体（２１ａ、２１ｂ）と上記摺動軸（４０ａ、４０ｂ）を簡易な部材によって連結し、上記摺動軸（４０ａ、４０ｂ）は上記半体（２１ａ、２１ｂ）を回転軸（１０）の軸方向に沿って移動させるスライド機構を成すことが可能となる。

本発明に係る上記変速機構の第３の特徴は、前記第１半体（２１ａ）と前記第２半体（２１ｂ）が何れも前記回転軸（１０）の軸方向に相対移動可能に前記第１半体（２１ａ）及び前記第２半体（２１ｂ）を前記回転軸（１０）に一体化する係合手段を備えることである。

上記構成では、プーリー（２０）の第１半体（２１ａ）及び第２半体（２１ｂ）は何れも係合手段によって回転軸（１０）の軸方向に相対移動可能に構成され、回転軸（１０）に緩く（ルーズに）一体化されている。その結果、回転軸（１０）及び上記半体（２１ａ,２１ｂ）に対する強度・剛性要求が緩和され、これにより回転軸（１０）、第１半体（２１ａ）及び第２半体（２１ｂ）を軽量化することが可能となる。

本発明に係る変速機の変速機構によれば、プーリー（２０）の第１半体（２１ａ）及び第２半体（２１ｂ）が何れも回転軸（１０）の軸方向に相対移動可能に構成され、第１半体（２１ａ）及び第２半体（２１ｂ）のうち一方がある方向にある量だけ移動する場合、他方はその逆方向に同じ量だけ移動するように構成されている。そのため、第１半体（２１ａ）及び第２半体（２１ｂ）によって挟持される動力伝達部材（３０）の軸方向位置が一旦位置決めされると、第１半体（２１ａ）及び第２半体（２１ｂ）の各移動方向および各移動量に拘わらず動力伝達部材（３０）の軸方向位置は常に定位置（初期設定位置）に保持される。従って、一対のプーリー（２０,２０）について各動力伝達部材（３０）の各軸方向位置が互いに一致するように各動力伝達部材（３０）が位置決めされる場合、第１半体（２１ａ）及び第２半体（２１ｂ）の各移動方向および各移動量に拘わらず、各動力伝達部材（３０）の各軸方向位置は常に一致するように保持される。これにより、変速時における動力伝達部材（３０）のねじれ（ミスアライメント）を好適に防止することが出来る。
また、本変速機構ではプーリー（２０）の第１半体（２１ａ）及び第２半体（２１ｂ）は何れも回転軸（１０）の軸方向に相対移動可能に構成され、回転軸（１０）に緩く（ルーズに）一体化されている。従って、回転軸（１０）及び上記半体（２１ａ,２１ｂ）に対する強度・剛性要求が緩和され、これにより回転軸（１０）、第１半体（２１ａ）及び第２半体（２１ｂ）を軽量化することが可能となる。

本発明に係る変速機の変速機構を示す縦断面説明図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 一方の摺動軸が右方向に２鉄球ぶんだけ変位する場合の他方の摺動軸の移動方向および移動量を示す説明図である。 本発明に係る一対のプーリー間における各Ｖベルトの軸方向位置を示す説明図である。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明に係る変速機の変速機構１００を示す説明図である。なお、図１は縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
この変速機構１００では、プーリー２０の第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂが何れも回転軸１０の長手方向（以下、「軸方向」という。）に相対移動可能に構成され、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂのうち一方がある方向にある量だけ移動する場合、他方がその逆方向に同じ量だけ移動するように構成されている。そのため、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂによって挟持されるＶベルト３０の軸方向位置が一旦位置決めされると、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂの各移動方向および各移動量に拘わらずＶベルト３０の軸方向位置は常に初期設定位置に保持される。従って、一対のプーリー２０,２０について各Ｖベルト３０の各軸方向位置（中線ＣＬ）が互いに一致するように各Ｖベルト３０が位置決めされる場合、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂの各移動方向および各移動量に拘わらず、各Ｖベルト３０の各軸方向位置は常に一致するように保持される。これにより、変速時におけるＶベルト３０のねじれ（ミスアライメント）を好適に防止することが出来る。また、本変速機構１００では第１半体２１ａ,２１ｂを回転軸１０に固設する必要がないため、回転軸１０に対する強度・剛性要求が緩和され、これにより回転軸１０及びプーリー２０のダウンサイズ化が可能となる。

上記変速機構１００の構成としては、エンジン（図示せず）からの動力を伝達する回転軸１０と、回転軸１０と一体となって回転すると共に、軸方向に変位してＶベルト３０の巻付け径を連続的に変化させるプーリー２０と、一対のプーリー２０,２０間に巻き掛けられ動力を伝達するＶベルト３０と、回転軸１０の外周面に設けられた平行溝１１ａ,１１ｂ内をプーリー２０と一体となって摺動する摺動軸４０ａ,４０ｂと、プーリー２０と摺動軸４０ａ,４０ｂを一体化する接続ピン５０ａ,５０ｂと、摺動軸４０ａ,４０ｂ間に密に配置される鉄球６０と、プーリー２０を軸方向に相対移動可能に回転軸１０に一体化させるローラー７０ａ,７０ｂ（図２）とを具備して構成される。なお、本発明の詳細な説明においてプーリー２０の左半分の構成については添字ａ、同右半分の構成については添字ｂをそれぞれ付記することとした。以下各構成について更に説明する。

プーリー２０は、軸方向に相対移動可能な第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂと、回転軸１０に係止され油室２３ａ,２３ｂをそれぞれ形成する第１カバー２２ａ及び第２カバー２２ｂと、油室２３ａ,２３ｂからの作動油（オイル）の漏洩を防止する第１シールリング２４ａ及び第２シールリング２４ｂとから構成される。従って、各油室２３ａ,２３ｂに供給される作動油の油圧（側圧）に応じて、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂは軸方向にそれぞれ摺動することが可能である。従って、その各油室２３ａ,２３ｂに供給される作動油の油圧（側圧）を変えることにより、第１半体２１ａと第２半体２１ｂによって形成されるプーリー幅（溝幅）ｄを変えることが可能である。

また、Ｖベルト３０は多数のエレメント３１とその両側に嵌め込まれた２本のリング３２,３２とから成り、エレメント３１に形成されたＶ字面がリング３２によって各プーリー面に押圧され、そのＶ字面とプーリー面との摩擦力によってエンジンからの回転動力を駆動プーリーから従動プーリーへ伝達する。従って、第１半体２１ａと第２半体２１ｂの各側圧をそれぞれ増減させることによってプーリー幅ｄを変化させ、Ｖベルト３０の両プーリーに対する巻付け半径を変化させることにより、エンジンからの駆動力を巻付け半径の比に応じた変速比で駆動プーリーから従動プーリーへ伝達することが可能となる。

回転軸１０は中空構造を成し、内部に作動油が流れる油路が形成されていると共にその内周面にはプーリー２０の各油室２３ａ,２３ｂに作動油を供給する油圧供給穴１４が複数形成されている。

また、図２に示されるように、回転軸１０の外周面には本発明に係る２つの第１直線溝１０ａ及び第２直線溝１０ｂが軸方向に沿って且つ周方向に関し所定の間隔を空けて平行に設けられ、これにより平行溝１１ａ,１１ｂが形成されている。この平行溝１１ａ,１１ｂの各端部は、本発明に係る２つの第１湾曲溝１２ａ及び第２湾曲溝１２ｂによって接続され、その結果、全体として平行溝１１ａ,１１ｂ及びこれら湾曲溝１２ａｂ,１２ｂは閉じた環状溝を構成している。

第１直線溝１１ａ及び第２直線溝１１ｂの各内部には第１摺動軸４０ａ及び第２摺動軸４０ｂがそれぞれ配置され、第１摺動軸４０ａと第２摺動軸４０ｂとの間の溝には鉄球６０が密に詰まっている。例えば本実施例では、１２個の鉄球６０が第１摺動軸４０ａと第２摺動軸４０ｂとの間の溝にそれぞれ詰まっている。より詳細には第１直線溝１１ａ及び第２直線溝１１ｂにはそれぞれ５個の鉄球６０が詰まっている一方、第１湾曲溝１２ａ及び第２湾曲溝１２ｂにはそれぞれ７個の鉄球６０が詰まっている。これにより、一方の摺動軸がある方向にある鉄球６０ぶんだけ変位する場合、他方の摺動軸は逆方向に同じ鉄球６０ぶんだけ変位する。一例を示すと、図３に示されるように第１摺動軸４０ａが右方向に２鉄球分（２Ｉ.ｂ.）だけ変位する場合、第２摺動軸４０ｂは左方向に２鉄球分（２Ｉ.ｂ.）だけ変位する。つまり、一方の移動量が他方の移動量を打ち消すように、第１摺動軸４０ａ及び第２摺動軸４０ｂは変位する。これにより、第１接続ピン５０ａと第２接続ピン５０ｂとの中線ＣＬの軸方向位置は常に定位置に保持される。従って、図１に戻って、Ｖベルト３０の軸方向位置（中線ＣＬ）は、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂの各移動方向および各移動量に拘わらず常に定位置（初期設定位置）に保持される。従って、図４に示されるように、本発明に係る一対のプーリー２０,２０について各Ｖベルト３０の中線ＣＬが互いに一致するように配置する場合、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂの各移動方向および各移動量に拘わらず、各Ｖベルト３０の各中線ＣＬ（軸方向位置）はプーリー間において常に一致する。これにより、プーリー間において各Ｖベルト３０の軸方向位置は常に一致するため、変速時におけるＶベルト３０のねじれ（ミスアライメント）を好適に防止することが出来る。

第１湾曲溝１２ａおよび第２湾曲溝１２ｂの各軸方向位置に重複する回転軸１０の外周面には、第１ローラー７０ａ及び第２ローラー７０ｂがそれぞれ嵌め込まれる第１切欠き溝１３ａ及び第２切欠き溝１３ｂが周方向に沿って上記湾曲溝１２ａ,１２ｂと干渉しないように、３箇所それぞれ形成されている。なお、図示されてはいないが、上記半体２１ａ,２１ｂの各内周面には、上記第１切欠き溝１３ａ及び第２切欠き溝１３ｂとそれぞれ対を成す切欠き溝がそれぞれ形成され、上記第１ローラー７０ａ及び第２ローラー７０ｂがそれぞれ嵌め込まれる。これにより、回転軸１０と上記半体２１ａ,２１ｂは上記ローラー７０ａ,７０ｂによって軸方向に相対移動可能に一体化される。

以上の通り、上記変速機構１００によれば、プーリー２０の第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂが何れも回転軸１０の軸方向に相対移動可能に構成され、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂのうち一方がある方向にある量だけ移動する場合、他方がその逆方向に同じ量だけ移動するように構成されている。そのため、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂによって挟持されるＶベルト３０の軸方向位置が一旦位置決めされると、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂの各移動方向および各移動量に拘わらずＶベルト３０の軸方向位置は常に初期設定位置に保持される。従って、一対のプーリー２０,２０について各Ｖベルト３０の各軸方向位置が互いに一致するように各Ｖベルト３０が位置決めされる場合、第１半体２１ａ及び第２半体２１ｂの各移動方向および各移動量に拘わらず、各Ｖベルト３０の各軸方向位置は常に一致するように保持される。これにより、変速時におけるＶベルト３０のねじれ（ミスアライメント）を好適に防止することが出来る。また、本変速機構１００では第１半体２１ａ,２１ｂを回転軸１０に固設する必要がないため、回転軸１０及び上記半体２１ａ,２１ｂに対する強度・剛性要求が緩和され、これにより回転軸及び上記半体２１ａ,２１ｂのダウンサイズ化が可能となる。

なお、本発明の実施例は上記実施例のみに限定されず、本発明の技術的特徴の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良等を加えることが可能である。例えば、上記環状溝の平行溝１１ａ,１１ｂは等長である（すなわち第１直線溝１１ａと第２直線溝１１ｂは長さが共に等しい）必要はなく、平行溝１１ａ,１１ｂは不等長であっても良い。同様に、第１摺動軸４０ａおよび第２摺動軸４０ｂは等長である必要はなく、不等長であっても良い。

また、上記鉄球６０に代えて軸方向に伸縮しない可とう性を有するフレキシブルシャフト、チェーン又はワイヤ等を第１摺動軸４０ａと第２摺動軸４０ｂとの間の溝に設けることも可能である。

また、上記ローラー７０ａ,７０ｂ及び切欠き溝１３ａ,１３ｂに代えて、回転軸１０の外周面にスプライン溝を上記半体２１ａ,２１ｂの外周面にスプライン歯を形成して上記半体２１ａ,２１ｂを回転軸１０の軸方向に相対移動可能に構成しても良い。

１０ 回転軸
１１ａ 第１直線溝
１１ｂ 第２直線溝
１２ａ 第１湾曲溝
１２ｂ 第２湾曲溝
１３ａ 第１切欠き溝
１３ｂ 第２切欠き溝
１４ 油圧供給穴
２０ プーリー
２１ａ 第１半体
２１ｂ 第２半体
２２ａ 第１カバー
２２ｂ 第２カバー
２３ａ 第１油室
２３ｂ 第２油室
２４ａ 第１シールリング
２４ｂ 第２シールリング
３０ Ｖベルト
３１ エレメント
３２ リング
４０ａ 第１摺動軸
４０ｂ 第２摺動軸
５０ａ 第１接続ピン
５０ｂ 第２接続ピン
６０ 鉄球
１００ 変速機の変速機構

Claims (3)

1. 第１半体と第２半体とから成るプーリーと、
   前記プーリーを支持すると共に前記プーリーと一体に回転する回転軸と、
   前記第１半体及び前記第２半体間に狭持される動力伝達部材とを備えた変速機の変速機構であって、
   前記回転軸の外周面には該回転軸の軸方向に沿って一対の直線溝が所定の間隔空けて設けられた平行溝ならびに該平行溝の各両端を接続する一対の湾曲溝がそれぞれ形成され、前記平行溝内には前記第１半体と一体に該平行溝内を摺動する第１摺動軸ならびに前記第２半体と一体に該平行溝内を摺動する第２摺動軸がそれぞれ配置され、該第１摺動軸および該第２摺動軸との間には転動体がそれぞれ詰められていることを特徴とする変速機の変速機構。
2. 前記第１半体と前記第１摺動軸ならびに前記第２半体と前記第２摺動軸は第１接続ピンおよび第２接続ピンによってそれぞれ一体化されることを特徴とするとする請求項１に記載の変速機の変速機構。
3. 前記第１半体と前記第２半体が何れも前記回転軸の軸方向に相対移動可能に前記第１半体及び前記第２半体を前記回転軸に一体化する係合手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の変速機の変速機構。

Images