JP2017096417A

JP2017096417A - ベルト式無段変速機

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Publication number: JP2017096417A
Application number: JP2015229713A
Authority: JP
Inventors: 彬伊地知; Akira Ijichi; 直之柴田; Naoyuki Shibata; 啓輔二宮; Hirosuke Ninomiya
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-11-25
Also published as: JP6421741B2

Abstract

【課題】ベルトが破断した場合における前記破断したベルトとケースとの衝突を防止もしくは抑制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】ベルト式無段変速機において、駆動プーリ３を挟んで従動プーリ５とは反対側におけるケース７の内面と、最も大きい変速比γｍａｘが設定されて車両が前進走行している場合における従動プーリ５から駆動プーリ３に向けて進行しているベルト６の直線部２１の延長線２３との交点Ｐ１、および、駆動プーリ３を挟んで従動プーリ５とは反対側におけるケース７の内面と、最も小さい変速比γｍｉｎが設定されて車両が前進走行している場合における従動プーリ５から駆動プーリ３に向けて進行しているベルト６の直線部２１の延長線２４との交点Ｐ２の間に対応するケース７の内面に、衝撃緩和部２５，２６，２９が設けられている。【選択図】図１

Description

この発明は、一対のプーリと、それらプーリに巻き掛けられたベルトとにより構成されたベルト式無段変速機に関するものである。

この種のベルト式無段変速機の一例が特許文献１に記載されている。そのベルト式無段変速機は、ベルトとしてチェーンを用いたチェーンベルト式の無段変速機であって、駆動力源で発生させたトルクが入力される入力プーリと、入力プーリからチェーンベルトを介して伝達されたトルクを出力する出力プーリとを備え、各プーリのそれぞれが回転軸に一体の固定シーブと、固定シーブに対して接近および離隔するように回転軸の軸線方向に移動可能な可動シーブとによって構成されている。各シーブの対向面は円錐面となっており、それらの円錐面によってチェーンベルトが巻き掛けられるベルト溝が形成されており、各プーリにおけるベルト溝の幅が変更されることにより、各プーリでのチェーンベルトの巻き掛け半径が変更されて変速比が連続的に変更されるようになっている。

特開２０１３−７４３８号公報

特許文献１に記載された構成では、固定シーブに向けて可動シーブを接近させ、それらのシーブによってチェーンベルトを挟み付ける。各シーブの対向面は上述したように円錐面となっているため、各シーブによってチェーンベルトを挟み付けると、そのチェーンベルトはプーリの半径方向で外側に向けた荷重を受ける。このようにチェーンベルトが半径方向で外側に向けた荷重を受けている状態でチェーンベルトが破断すると、破断したチェーンベルトが半径方向で外側に向けて移動し、チェーンベルト式無段変速機を収容するケースの内面に衝突して大きい打撃音が生じる可能性がある。

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り、ベルトが破断した場合における前記破断したベルトとケースとの衝突を防止もしくは抑制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、この発明は、駆動力源からトルクが入力される駆動プーリと、駆動輪にトルクを出力する従動プーリと、それらの駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けられてトルクを伝達するベルトとがケース内に収容され、前記各プーリにおける前記ベルトが巻き掛けられている溝幅が変更されることにより前記各プーリにおける前記ベルトの巻掛け半径が変更されて変速比が連続的に変更されるように構成されたベルト式無段変速機において、前記駆動プーリを挟んで前記従動プーリとは反対側における前記ケースの内面と、最も大きい変速比が設定されて車両が前進走行している場合であって前記各プーリの間に掛け渡された前記ベルトの２つの直線部のうち前記従動プーリから前記駆動プーリに向けて進行している前記ベルトの直線部の延長線との交点、および、前記駆動プーリを挟んで前記従動プーリとは反対側における前記ケースの内面と、最も小さい変速比が設定されて車両が前進走行している場合であって前記ベルトの２つの直線部のうち前記従動プーリから前記駆動プーリに向けて進行している前記ベルトの直線部の延長線との交点の間に対応する前記ケースの内面に、前記ベルトが破断した場合にその破断したベルトと接触させられて前記破断したベルトの運動エネルギを緩和する衝撃緩和部が設けられていることを特徴とするものである。

この発明によれば、駆動プーリを挟んで従動プーリとは反対側の駆動プーリに対向する内面に衝撃緩和部が設けられている。この衝撃緩和部は、車両が前進走行している場合に、破断したベルトと前記ケースの内面とが衝突する可能性が高い箇所に設けられている。具体的には、最大変速比での前進走行時に従動プーリから駆動プーリに向かって進行するベルトの直線部の延長線と前記ケースの内面との交点、および、最小変速比での前進走行時における前記直線部の延長線と前記ケースの内面との交点の間に対応する前記ケースの内面に設けられている。また、この衝撃緩和部は、破断したベルトと接触することによりその破断したベルトの運動エネルギを緩和するように構成されている。そのため、ベルトが破断した場合に、ケースの内面に破断したベルトが運動エネルギを維持した状態で直接衝突して大きな打撃音やそれに伴う振動などが生じることを防止もしくは抑制できる。また、衝撃緩和部が設けられる位置は上述した範囲に限られるため、ケースの内面の全体に亘って衝撃緩和部を設ける場合に比較して、装置全体の重量の増加を抑制できる。また、部材コストや加工コストなどの増大を抑制できる。

この発明に係るベルト式無段変速機を収容するケースの一部を破断して示す断面図である。この発明に係るベルト式無段変速機を収容するケースの一部を破断して示す他の断面図である。図２に示すこの発明における衝撃緩和部の断面図である。この発明に係るベルト式無段変速機を収容するケースの一部を破断して示す更に他の断面図である。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図である。

図５に、この発明に係るベルト式無段変速機の構成の一例を示してある。そのベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴと記す。）１は、従来知られたものとほぼ同様に構成されており、図示しないエンジンなどの駆動力源からトルクが伝達される入力軸２と、その入力軸２に連結されたプライマリプーリ３と、入力軸２と平行に配置されかつ図示しない駆動輪などの出力部材にトルクを伝達する出力軸４と、その出力軸４に連結されたセカンダリプーリ５と、それらのプーリ３，５に巻き掛けられた無端状のベルト６とによって構成されている。上述した構成のＣＶＴ１がケース７の内部に収容されている。なお、プライマリプーリ３がこの発明における駆動プーリに相当し、セカンダリプーリ５がこの発明における従動プーリに相当している。

プライマリプーリ３は、円錐形状の第１固定シーブ８と第１可動シーブ９とによって構成され、その第１固定シーブ８は入力軸２に一体化されている。第１可動シーブ９は、入力軸２と一体に回転するとともに軸線方向に移動できるようにスプラインなどにより入力軸２に取り付けられている。そして、各シーブ８，９における円錐面１０，１１が、入力軸２の軸線方向において互いに対向しており、それら円錐面１０，１１によって第１Ｖ溝１２が形成されている。また、第１可動シーブ９における円錐面１１とは反対側に、第１油圧アクチュエータ１３が設けられており、第１油圧アクチュエータ１３にオイルを供給することにより、第１可動シーブ９が第１固定シーブ８に向けて押圧されるようになっている。

セカンダリプーリ５もプライマリプーリ３と同様に構成されている。すなわち、ベルト６が接触するシーブ面が円錐面とされた第２固定シーブ１４と第２可動シーブ１５とを備え、その第２固定シーブ１４が出力軸４に一体化されている。第２可動シーブ１５は出力軸４と一体に回転するとともに軸線方向に移動できるように出力軸４にスプラインなどにより取り付けられている。そして、それら各シーブ１４，１５における円錐面１６，１７が、出力軸４の軸線方向において互いに対向しており、それら円錐面１６，１７によって第２Ｖ溝１８が形成されている。また、第２可動シーブ１５における円錐面１７とは反対側に第２油圧アクチュエータ１９が設けられており、第２油圧アクチュエータ１９にオイルを供給することにより、第２可動シーブ１５が第２固定シーブ１４に向けて押圧されるようになっている。なお、上述した第１Ｖ溝１２および第２Ｖ溝１８がこの発明におけるベルト溝に相当している。

上述した構成のプライマリプーリ３とセカンダリプーリ５とに、無端状のベルト６が巻き掛けられている。ここで、そのベルト６の構成の一例について簡単に説明すると、図５に示すベルト６は、いわゆるチェーンベルトであって、互いに平行に配置された図示しない複数のピンと、それらのピンによって環状に連結される図示しない複数のリンクとによって構成されている。前記リンクは、ピンが挿入される連通孔を有する環状の板部材であって、その両端部分にピンの外径とほぼ同一の内径のピン保持部が形成され、それぞれのピン保持部に挟まれた中央部分の幅が、ピンの外径よりも小さく形成されている。そして、複数のリンクをベルト６の幅方向に積層するとともに、ベルト６の幅方向で互いに隣り合うリンク同士を、ピン保持部間の距離分、ベルト６の長手方向にずらして配置する。このようにずらして配置した各リンクのピン保持部にピンを挿入することにより複数のリンクを環状に連結してベルト６が構成されている。なお、リンクとピンとは相対回転することができるように構成されている。

上述した構成のＣＶＴ１では、各油圧アクチュエータ１３，１９のそれぞれに油圧が供給されると、各可動シーブ９，１５が各固定シーブ８，１４に向けて押圧され、各Ｖ溝１２，１８にベルト６が挟み付けられる。そして、それら各Ｖ溝１２，１８とベルト６との間の摩擦力によってトルクが伝達される。この摩擦力つまり各油圧アクチュエータ１３，１９に供給される油圧はアクセル開度などに基づく要求駆動力に応じて変化させられる。そしてプライマリプーリ３が回転した場合には、そのプライマリプーリ３によってベルト６が引っ張られ、これに伴ってセカンダリプーリ５がプライマリプーリ３と同方向に回転させられる。

また、第１油圧アクチュエータ１３にオイルを供給して第１可動シーブ９を第１固定シーブ８に接近させると、プライマリプーリ３における第１Ｖ溝１２の幅が狭くなってベルト６が半径方向で外側に押し出され、その巻き掛け半径が増大される。これと併せてセカンダリプーリ５では、ベルト６が第２固定シーブ１４と第２可動シーブ１５との間隔すなわち第２Ｖ溝１８の幅を押し拡げて巻き掛け半径が減少される。すなわち、変速比が小さくなる。なお、第１Ｖ溝１２の幅が最も狭い状態が、上述した構成のＣＶＴ１で設定可能な最小変速比γｍｉｎである。

これとは反対に第１油圧アクチュエータ１３からオイルを排出して第１固定シーブ８から第１可動シーブ９を離隔させると、第１Ｖ溝１２の幅が拡がってベルト６が半径方向で内側に移動し、その巻き掛け半径が減少される。これと併せてセカンダリプーリ５では、第２固定シーブ１４と第２可動シーブ１５との間隔すなわち第２Ｖ溝１８の幅が狭くなってベルト６の巻き掛け半径が増大される。すなわち、変速比が大きくなる。なお、第１Ｖ溝１２の幅が最も拡がった状態が、上述した構成のＣＶＴ１で設定可能な最大変速比γｍａｘである。

図１は、この発明に係るベルト式無段変速機を収容するケースの一部を破断して示す断面図である。図１に示すように、ケース７の上下方向すなわち車両の上下方向でプライマリプーリ３より上側にセカンダリプーリ５が配置されている。プライマリプーリ３の上側に、図示しないシフト装置に連動して動作する機構、例えば、シフト装置でパーキングレンジが設定された際に、出力軸４や駆動輪の回転をロックする図示しないパーキングロック機構などが設けられる。そのため、プライマリプーリ３と、プライマリプーリ３に対応するケース７の内面との間にスペース２０が形成されている。このスペース２０にこの発明における衝撃緩和部が設けられる。衝撃緩和部については後述する。一方、セカンダリプーリ５の周囲に上述した機構は設けられていないため、セカンダリプーリ５に対応するケース７の内面はセカンダリプーリ５の形状に沿った曲面となっている。

また、図１に、ＣＶＴ１で設定できる最小変速比γｍｉｎを設定した場合におけるベルト６を実線で記載してあり、ＣＶＴ１で設定できる最大変速比γｍａｘを設定した場合におけるベルト６を図１に点線で記載してある。いずれの変速比を設定した場合であっても、ベルト６のうち各プーリ３，５に巻き掛かっている部分は各プーリ３，５での巻き掛かり半径に応じた形状となっており、それ以外の部分つまり第１Ｖ溝１２およびベルト６の接触点と、第２Ｖ溝１８およびベルト６の接触点との間の部分は直線状になっている。なお、以下の説明ではこれら直線状の部分のうち、車両の前進走行時にプライマリプーリ３が図１に矢印Ａで示す方向に回転した場合に、セカンダリプーリ５からプライマリプーリ３に向かって進行する直線状の部分を第１直線部２１と記し、プライマリプーリ３からセカンダリプーリ５に向かって進行する直線状の部分を第２直線部２２と記す。

さらに、最小変速比γｍｉｎを設定した場合における第１直線部２１の延長線を細い実線で図１に記載してある。この細い実線で記載してある前記延長線を以下の説明では第１延長線２３と記す。また、最大変速比γｍａｘを設定した場合における第１直線部２１の延長線を細い点線で図１に記載してある。この細い点線で記載してある前記延長線を以下の説明では第２延長線２４と記す。そして、図１に示すように、プライマリプーリ３を挟んでセカンダリプーリ５とは反対側のケース７の内面のうち、該内面と第１延長線２３との交点Ｐ１、および、該内面と第２延長線２４との交点Ｐ２の間に亘って、この発明における衝撃緩和部に相当する弾性部材２５が設けられている。図１に示す弾性部材２５はゴムやバネなどによって構成されている。

上述した構成のＣＶＴ１の作用について説明する。最大変速比γｍａｘが設定されかつ車両が前進走行する場合には、図１に矢印Ａで示す方向にプライマリプーリ３が回転させられ、このプライマリプーリ３の回転によってベルト６が引っ張られる。そして、そのベルト６によってセカンダリプーリ５がプライマリプーリ３と同方向に回転させられる。なお、ベルト６は各プーリ３，５の円錐面１０，１１，１６，１７によって挟み付けられているため、各プーリ３，５での半径方向で外側に向けた荷重を受けている。また、プライマリプーリ３によってベルト６が引っ張られるため、上述した第２直線部２２の張力より、第１直線部２１における張力が大きくなっている。

こうしてベルト６を介してプライマリプーリ３とセカンダリプーリ５との間でトルクを伝達している状態で、ベルト６が破断した場合には、その破断によって生じたベルト６の各端部やいわゆるフリーとなった直線部２１は、各プーリ３，５の半径方向で外側に押し出されるとともに全体としてベルト６の進行方向に沿ってプライマリプーリ３側に移動する。具体的には、上述したように最大変速比γｍａｘが設定されている場合には、破断によって生じたベルト６の各端部やフリーとなった直線部２１は主として第２延長線２４に沿ってケース７の内面に向かって移動する。一方、車速が増大されることに伴って小さい変速比に変更され、最小変速比γｍｉｎが設定されている場合には、最大変速比γｍａｘが設定されている場合に比較してベルト６の進行速度が高くなっており、その運動エネルギも高くなっている。この最小変速比γｍｉｎが設定されている場合にベルト６が破断すると、破断したベルト６の各端部やいわゆるフリーとなった直線部２１は主として第１延長線２３に沿ってケース７の内面に向かって移動する。

図１に示す例では、プライマリプーリ３に対応するケース７の内面のうち、第１延長線２３との交点Ｐ１、および、第２延長線２４との交点Ｐ２の間に亘って弾性部材２５が設けられている。そのため、設定可能な変速比のうちいずれの変速比を設定している場合であっても、前記破断したベルト６の各端部やフリーとなった直線部２１は弾性部材２５に衝突する。そして弾性部材２５が弾性変形することにより、破断したベルト６の運動エネルギが吸収もしくは低減される。その結果、前記破断したベルト６が運動エネルギを維持した状態でケース７に直接衝突することを防止もしくは抑制できる。そのため、衝突によって大きな打撃音や振動が生じることを抑制できる。また、弾性部材２５が設けられる箇所は上述したケース７の内面のうち上下方向で交点Ｐ１と交点Ｐ２との間に限られるため、ケース７の内面の全体に亘って弾性部材２５を設ける場合に比較して、装置全体の重量の増加を抑制できる。また、部材コストや加工コストなどの増大を抑制できる

図２に示す例は、弾性部材２５に替えて、塑性変形するように構成された複合構造体２６を設けた例である。その複合構造体２６は図３に示すように、ケース７の上下方向に延びかつ幅の狭い金属製の薄板である複数の縦板２７を備え、それらの縦板２７が上述した入力軸２の軸線方向に一定の間隔で配列されている。また、互いに隣接する縦板２７同士の間であってかつ各縦板２７の幅方向での各端部側に横板２８がそれぞれ取り付けられている。各横板２８は湾曲して形成されており、各横板２８の窪んだ部分が図３に示すように、縦板２７の内側にそれぞれ配置されている。すなわち、複合構造体２６は全体として蛇腹状に構成されている。そして、上述したように破断したベルト６と複合構造体２６とが衝突した際に複合構造体２６が塑性変形することにより破断したベルト６の運動エネルギを吸収もしくは低減させる。そのため、前記破断したベルト６が運動エネルギを維持した状態でケース７に直接衝突して大きな打撃音や振動を生じることを防止もしくは抑制できる。

図４に示す例は、弾性部材２５や複合構造体２６に替えて、破断したベルト６の移動方向を変更する衝突緩和板２９を設けた例である。その衝突緩和板２９はプライマリプーリ３の外径に沿うように湾曲して形成されており、この衝突緩和板２９における上下方向の各端部がケース７の内面に取り付けられている。上述したように破断したベルト６の各端部やフリーとなった直線部２１は衝突緩和板２９に接触しかつその形状に沿って移動する。すなわち、破断したベルト６の運動エネルギが衝突緩和板２９によって分散され、その結果、破断したベルト６が運動エネルギを維持した状態でケース７の内面に衝突して大きな打撃音や振動を生じることを防止もしくは抑制できる。

なお、ベルト６は各プーリ３，５の間でトルクを伝達すればよいので、上述したチェーンベルトに替えて、無端状のリングの円周方向に複数のエレメントを積層して構成されたプッシュベルトであってもよい。

１…ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）、３…プライマリプーリ（駆動プーリ）、５…セカンダリプーリ（従動プーリ）、６…ベルト、７…ケース、２１，２２…ベルトの直線部、２３，２４…延長線、Ｐ１，Ｐ２…交点、２５，２６，２９…衝撃緩和部。

Claims

駆動力源からトルクが入力される駆動プーリと、駆動輪にトルクを出力する従動プーリと、それらの駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けられてトルクを伝達するベルトとがケース内に収容され、前記各プーリにおける前記ベルトが巻き掛けられている溝幅が変更されることにより前記各プーリにおける前記ベルトの巻掛け半径が変更されて変速比が連続的に変更されるように構成されたベルト式無段変速機において、
前記駆動プーリを挟んで前記従動プーリとは反対側における前記ケースの内面と、最も大きい変速比が設定されて車両が前進走行している場合であって前記各プーリの間に掛け渡された前記ベルトの２つの直線部のうち前記従動プーリから前記駆動プーリに向けて進行している前記ベルトの直線部の延長線との交点、および、
前記駆動プーリを挟んで前記従動プーリとは反対側における前記ケースの内面と、最も小さい変速比が設定されて車両が前進走行している場合であって前記ベルトの２つの直線部のうち前記従動プーリから前記駆動プーリに向けて進行している前記ベルトの直線部の延長線との交点の間に対応する前記ケースの内面に、前記ベルトが破断した場合にその破断したベルトと接触させられて前記破断したベルトの運動エネルギを緩和する衝撃緩和部が設けられている
ことを特徴とするベルト式無段変速機。