JP2017198243A - 車両用無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】無段変速機の機構を活用しつつ効率的に中立状態にすることが可能な車両用無段変速機を提供する。【解決手段】変速機軸（２６）と、駆動回転部材（２７）と、従動回転部材（２８）と、キャリア（２９）と、キャリア（２９）に支持される支軸（３０）と、駆動回転部材（２７）に摩擦接触する円錐状の第一摩擦伝達面（４１）および従動回転部材（２８）に摩擦接触する第二摩擦伝達面（４２）を有して支軸（３０）で回転自在かつ軸方向摺動自在に支承される変速回転部材（３１）と、を備え、従動回転部材（２８）には、従動回転部材（２８）を変速回転部材（３１）へ付勢する付勢部材（６５）が当接しており、従動回転部材（２８）を変速回転部材（３１）から離間させる方向へ移動させる操作部材（７０）を有することを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、駆動回転部材および従動回転部材に摩擦接触する変速回転部材を支持するキャリアの移動により、駆動回転部材から従動回転部材への変速可能な動力伝達を行なう車両用無段変速機に関する。

車両に搭載される車両用無段変速機には、エンジン等の動力源からの動力が伝達されるドライブフェースとして機能する駆動回転部材と、駆動輪に動力伝達するドリブンフェースとして機能する従動回転部材とを備え、ドライブフェースとドリブンフェースとの間に、軸方向に移動して両フェース間の変速比を可変可能、かつ、ドリブンフェースから離間可能な遊星回転部材として機能する変速回転部材を設けた無段変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の構成の場合、従動回転部材に連なる出力ギヤと、駆動輪に連なる出力軸との間に、動力伝達・遮断を切換えるニュートラルクラッチが設けられている。しかしながら、特許文献１のように、無段変速機および駆動輪間の動力伝達・遮断を切換える機構が無段変速機とは別に必要である。この場合、部品点数が多くなるとともにコストの増大を招くこととなる。

これを防止するため、変速機に用いる部材の他に、変速機を中立状態にするためのクラッチを用いない構造がある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、駆動回転部材を軸方向に移動させる手段を使用し、従動回転部材と変速回転部材との間で軸方向に配設される動力遮断手段を機能させることで、駆動回転部材又は従動回転部材と変速回転部材との摩擦接触を解除する。

ここで、車両の構造によっては、他の方法により駆動回転部材又は従動回転部材と変速回転部材との摩擦接触を解除することが効率的な場合もある。

特開平１０−１８４８４１号公報 特開２００１−２１４９５８号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、無段変速機の機構を活用しつつ効率的に中立状態にすることが可能な車両用無段変速機を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明にかかる車両用無段変速機（１）は、動力源（Ｅ）からの動力伝達に応じて回転する変速機軸（２６）と、変速機軸（２６）とともに回転する駆動回転部材（２７）と、変速機軸（２６）に回転自在に支承される従動回転部材（２８）と、変速機軸（２６）の軸線に沿って移動可能なキャリア（２９）と、変速機軸（２６）の軸線を中心線とする円錐母線に沿う軸線を有してキャリア（２９）に支持される支軸（３０）と、駆動回転部材（２７）に摩擦接触する円錐状の第一摩擦伝達面（４１）および従動回転部材（２８）に摩擦接触する第二摩擦伝達面（４２）を有して支軸（３０）で回転自在かつ軸方向摺動自在に支承される変速回転部材（３１）と、を備え、従動回転部材（２８）には、従動回転部材（２８）を変速回転部材（３１）へ付勢する付勢部材（６５）が当接しており、従動回転部材（２８）を変速回転部材（３１）から離間させる方向へ移動させる操作部材（７０）を有することを特徴とする。

このように、変速回転部材（３１）を用いる車両用無段変速機（１）において、従動回転部材（２８）を変速回転部材（３１）から離間させる方向へ移動させる操作部材（７０）を具備し、操作部材（７０）を操作することのみで、車両用無段変速機（１）を中立状態にすることができる。これにより、車両用無段変速機（１）に必須の部材である従動回転部材（２８）を直接的に操作することで中立状態にするため、従来のようなニュートラルクラッチ等の無段変速機とは異なる部材を付帯することがない。このため、車両用無段変速機（１）の機構を活用しつつ効率的に中立状態にすることができる。

また、上記車両用無段変速機（１）は、付勢部材（６５）は、従動回転部材（２８）の軸線と同心円状の皿バネであることとしてもよい。このように、付勢部材（６５）を皿バネとすることで、１つの部材で回転体である従動回転部材（２８）を軸方向へ均等に付勢し、安定的な予圧を従動回転部材（２８）に付与することができる。

また、操作部材（７０）は、従動回転部材（２８）を付勢部材（６５）の方向へ移動させることで、付勢部材（６５）の付勢力を従動回転部材（２８）へ伝達させないようにすることとしてもよい。このように、付勢部材（６５）の付勢力が変速回転部材（３１）にまで及ばないようにするために、操作部材（７０）を被駆動部材である従動回転部材（２８）を軸方向に直接移動させると、効率的に中立状態を作出することができる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる車両用無段変速機によれば、無段変速機の機構を活用しつつ効率的に中立状態にすることができる。

本実施形態の車両用無段変速機のロー状態を示す縦断面図である。 本実施形態の車両用無段変速機のハイ状態を示す縦断面図である。 車両用無段変速機の動作及び動力伝達経路を示す図である。 操作部材の従動回転部材に対する位置関係を示す斜視図である。 操作部材と従動回転部材の動作を示す拡大断面図であり、（ａ）が動力伝達状態を示す図であり、（ｂ）が動力遮断状態を示す図である。 車両の発進時における操作部材の変位と車速等との関係を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。まず、図１及び図２を参照して、車両用無段変速機１の全体構成を説明する。図１は、本実施形態の車両用無段変速機１のロー状態を示す縦断面図である。図２は、本実施形態の車両用無段変速機のハイ状態を示す縦断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の車両用無段変速機１は、エンジンＥ（動力源）からドリブンギヤ１３等を介して動力伝達がなされ、これに応じて回転する変速機軸２６と、変速機軸２６とともに回転する駆動回転部材２７と、変速機軸２６に相対的に回転自在に支承される従動回転部材２８と、変速機軸２６の軸線に沿って移動可能なキャリア２９と、キャリア２９に支持される複数の支軸３０と、それらの支軸３０にそれぞれ支承される変速回転部材３１とを備える。支軸３０は、変速機軸２６の軸線を中心線とする円錐母線に沿う軸線を有してキャリア２９に支持される。

駆動回転部材２７は、径方向外側に向く摩擦接触面２７ａを有してリング状に形成される。駆動回転部材２７は、変速機軸２６に相対回転不能に結合され、ボールカム等の調圧機構６１を介して変速機軸２６からの動力が伝達される。本実施形態の調圧機構６１は、変速機軸２６の動力伝達面２６ｄと駆動回転部材２７の動力伝達面２７ｄとの間に複数の凹部が設けられ、当該複数の凹部に、凹部と同数のボール６１Ｂが挟持されることで構成される。

従動回転部材２８は、駆動回転部材２７側に開放した椀状に形成され、開放端内面に径方向内側に向く摩擦接触面２８ａが設けられる。従動回転部材２８は、その径方向内側において、ニードルベアリング３２を介して変速機軸２６との間で相対回転自在に支承される出力ギヤ１７に対して、相対回転不能に結合され、ボールカム等の調圧機構６２を介して出力ギヤ１７へと動力を伝達する。本実施形態の調圧機構６２は、従動回転部材２８の動力伝達面２８ｄと出力ギヤ１７の動力伝達面１７ｄとの間に複数の凹部が設けられ、当該複数の凹部に、凹部と同数のボール６２Ｂが挟持されることで構成される。

従動回転部材２８の出力ギヤ１７側、すなわち開放端と反対側の端部には、出力ギヤ１７との結合部から径方向外側に拡がる円板状部２８ｂが形成される。円板状部２８ｂは、その軸方向において、皿バネ等の弾性部材から構成される付勢部材６５が当接する。付勢部材６５により、従動回転部材２８の円板状部２８ｂは、変速回転部材３１側に向かって付勢される。

また、円板状部２８ｂの径方向外側端部に形成される溝２８ｃには、従動回転部材２８を変速回転部材３１から離間させる方向（出力ギヤ１７の方向）へ移動させる操作部材７０が組み付いている。操作部材７０の構成については後述する。

キャリア２９は、従動回転部材２８側を小径とした略円錐状の第一キャリア半体３３と、円板状に形成されるとともに第一キャリア半体３３の大径端側すなわち従動回転部材２８とは反対側の端部に結合される第二キャリア半体３４とから構成される。第一キャリア半体３３は、ニードルベアリング３５を介して変速機軸２６に相対回転自在で且つ軸方向摺動可能に支承され、第二キャリア半体３４は、ニードルベアリング３６を介して変速機軸２６に相対回転自在で且つ軸方向摺動可能に支承される。

第一キャリア半体３３には、その周方向に等間隔をあけた複数の窓孔３７が設けられている。そして、各窓孔３７を横切るように形成される複数の支軸３０の両端が第一キャリア半体３３に支持される。複数の支軸３０は、変速機軸２６の軸線を中心線とする円錐母線に沿う軸線を有する。

これらの複数の支軸３０には、一対のニードルベアリング３８を介して変速回転部材３１が回転可能かつ軸方向摺動可能に支承される。変速回転部材３１には、駆動回転部材２７の摩擦接触面２７ａに摩擦接触する円錐状の第一摩擦伝達面４１と、従動回転部材２８の摩擦接触面２８ａに摩擦接触する円錐状の第二摩擦伝達面４２とを有する。

キャリア２９の移動機構について説明する。キャリア２９の第二キャリア半体３４には、変速機軸２６と同軸である被駆動ネジ４５が締結される。被駆動ネジ４５には、変速機軸２６にボールベアリング５６を介して回転自在に支承される駆動ネジ４６が螺合される。駆動ネジ４６は、駆動ギヤ５２と噛み合っており、駆動ギヤ５２は変速用のモータＭによって駆動される。

この構成によりモータＭが駆動すると、駆動ギヤ５２を介して駆動ネジ４６に回転動力が与えられる。すると、駆動ネジ４６に螺合した被駆動ネジ４５が軸方向に移動する。被駆動ネジ４５は、キャリア２９の第二キャリア半体３４に固定されているため、キャリア２９は、変速機軸２６の軸線方向へ移動する。

具体的には、図１に示すロー状態から、図２に示すハイ状態にするためには、モータＭを駆動して、第二キャリア半体３４を図中左方に移動させる。これにより、キャリア２９が図中左方に移動し、変速回転部材３１と駆動回転部材２７及び従動回転部材２８の接触状態を変えることで、ハイ状態（トップ状態ともいう）にすることができる。逆に、ハイ状態からロー状態にするためには、モータＭを駆動して第二キャリア半体３４を図中右方に移動させれば、キャリア２９が図中右方に移動し、ロー状態にすることができる。

図３を用いて、本実施形態の車両用無段変速機１の動作及び車両用無段変速機１における動力の伝達経路を説明する。図３は、車両用無段変速機１の動作及び動力伝達経路を示す図である。

車両用無段変速機１の筐体であるケーシング内には、作動油１５（トラクションオイル）が充填されている。車両用無段変速機１の駆動時には、従動回転部材２８が回転方向Ｒ１のように回転する。この場合、作動油１５は、従動回転部材２８の回転に伴って掻き揚げられ、第一摩擦伝達面４１や第二摩擦伝達面４２に供給される。また、作動油１５が掻き揚げられて、変速機軸２６の軸受やその周辺の潤滑が確保される。

次に動力伝達経路を説明する。図中、矢印を付した破線部分が動力の伝達経路である。まず、車両用無段変速機１は、エンジンＥ又は不図示のモータ等の動力源から、動力を変速機軸２６に供給する。変速機軸２６に供給された動力は、調圧機構６１のボール６１Ｂが軸方向に作動することによって、動力伝達点Ｐ１において、駆動回転部材２７に伝達される。そして、駆動回転部材２７は、変速回転部材３１の第一摩擦伝達面４１に当接する摩擦接触面２７ａを有するため、駆動回転部材２７に伝達された動力は、動力伝達点Ｐ２において、変速回転部材３１に伝達される。

動力は変速回転部材３１を通じて伝達され、さらに、従動回転部材２８の摩擦接触面２８ａに当接する第二摩擦伝達面４２から、動力伝達点Ｐ３において、従動回転部材２８に伝達される。動力は従動回転部材２８を通じて伝達され、調圧機構６２のボール６２Ｂが軸方向に作動することによって、動力伝達点Ｐ４において、出力ギヤ１７に伝達される。

なお、動力伝達時においては、付勢部材６５が、従動回転部材２８の円板状部２８ｂを軸方向左方（Ｄ１方向）に付勢する。これにより、従動回転部材２８と変速回転部材３１との間に予圧がかかることになる。

図４を用いて、操作部材７０と従動回転部材２８との組み付き構成を説明する。図４は、操作部材７０の従動回転部材２８に対する位置関係を示す斜視図である。図においては、従動回転部材２８及び操作部材７０の周辺部材を省略している。従動回転部材２８の溝２８ｃには、操作部材７０のフォーク状の先端部７１が組み付いている。操作部材７０は、不図示のアクチュエータにより変速機軸２６の軸方向に移動可能に構成される。これにより、従動回転部材２８も軸方向に移動可能となっている。

図５を用いて、操作部材７０と従動回転部材２８の動作と当該動作による動力伝達について説明する。図５は、操作部材７０と従動回転部材２８の動作を示す拡大断面図であり、（ａ）が動力伝達状態を示す図であり、（ｂ）が動力遮断状態を示す図である。

図５（ａ）に示すように、動力伝達状態においては、付勢部材６５が、従動回転部材２８の円板状部２８ｂを図中左方向に押圧している。これにより、従動回転部材２８には左方向に予圧がかかり、変速回転部材３１の第二摩擦伝達面４２から従動回転部材２８の摩擦接触面２８ａへの動力伝達が可能となる。

図５（ｂ）に示すように、動力を遮断する際には、操作部材７０を図中右方向へ移動する。すると、付勢部材６５は、従動回転部材２８の円板状部２８ｂと当接しているものの、付勢部材６５による従動回転部材２８を変速回転部材３１側へ移動させる力は遮断される。加えて、操作部材７０の先端部７１は、溝２８ｃを介して従動回転部材２８を図中右側に移動させているため、変速回転部材３１の第二摩擦伝達面４２と従動回転部材２８の摩擦接触面２８ａとの間には、間隙Ｓが形成される。これにより、変速機軸２６から出力ギヤ１７に出力される動力を遮断することができ、出力ギヤ１７は、駆動伝達されない中立状態となる。なお、間隙Ｓを形成することは必須ではなく、間隙Ｓが形成されなかったとしても、従動回転部材２８を付勢部材６５側へ移動することで、第二摩擦伝達面４２から摩擦接触面２８ａへの動力伝達を遮断すればよい。

図６を用いて、動力遮断状態から動力伝達状態へ移行する際の、操作部材７０の操作タイミングを説明する。図６は、車両の発進時における操作部材７０の変位と車速等との関係を示すグラフである。車両の発進時には、アクセルペダルを開放することでエンジンＥの回転数が上昇する。このとき、操作部材７０が付勢部材６５側に移動することで、付勢部材６５が従動回転部材２８から離間する側に変位し、動力は遮断されている。この場合、車両用無段変速機１の変速段はニュートラル状態（中立状態）となる。このため、車両速度は上昇しない。

時刻Ｔ１において、車両の制御部（不図示）が操作部材７０を移動させ、付勢部材６５が従動回転部材２８の円板状部２８ｂを押圧する方向へ戻ると、付勢部材６５の付勢力により従動回転部材２８に予圧がかかる。すると、従動回転部材２８と変速回転部材３１とが当接し、動力が伝達される。しかしながら、付勢部材６５からの従動回転部材２８への付勢力はあくまでも予圧であるため、動力の伝達は制限的であり、滑りが生じている、いわゆるクリープ現象を起こしている状態である。

時刻Ｔ２において、車両の制御部が、調圧機構６２を作動させて上記動力伝達点Ｐ４における動力伝達を行うと、従動回転部材２８からの動力が完全に出力ギヤ１７へ伝達される。この場合、付勢部材６５の変位は０となる。

以上説明したように、本実施形態の車両用無段変速機１においては、変速回転部材３１を用いる車両用無段変速機１において、従動回転部材２８を変速回転部材３１から離間させる方向へ移動させる操作部材７０を具備し、操作部材７０を操作することのみで、車両用無段変速機１を中立状態にすることができる。これにより、車両用無段変速機１に必須の部材である従動回転部材２８を直接的に操作することで中立状態にするため、従来のようなニュートラルクラッチ等の無段変速機とは異なる部材を付帯することがない。このため、車両用無段変速機１の機構を活用しつつ効率的に中立状態にすることができる。

また、上記車両用無段変速機１は、付勢部材６５は、従動回転部材２８の軸線と同心円状の皿バネであることとしてもよい。このように、付勢部材６５を皿バネとすることで、１つの部材で回転体である従動回転部材２８を軸方向へ均等に付勢し、安定的な予圧を従動回転部材２８に付与することができる。

また、操作部材７０は、従動回転部材２８を付勢部材６５の方向へ移動させることで、付勢部材６５の付勢力を従動回転部材２８へ伝達させないようにすることとしてもよい。このように、付勢部材６５の付勢力が変速回転部材３１にまで及ばないようにするために、操作部材７０を被駆動部材である従動回転部材２８を軸方向に直接移動させると、効率的に中立状態を作出することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１…車両用無段変速機
１５…作動油
１７…出力ギヤ
２６…変速機軸
２６ｄ…動力伝達面
２７…駆動回転部材
２７ａ…摩擦接触面
２７ｄ…動力伝達面
２８…従動回転部材
２８ａ…摩擦接触面
２８ｂ…円板状部
２８ｃ…溝
２８ｄ…動力伝達面
２９…キャリア
３０…支軸
３１…変速回転部材
３３…第一キャリア半体
３４…第二キャリア半体
４０…第一摩擦伝達面
４１…第一摩擦伝達面
４２…第二摩擦伝達面
４５…被駆動ネジ
４６…駆動ネジ
５２…駆動ギヤ
６１…調圧機構
６１Ｂ…ボール
６２…調圧機構
６２Ｂ…ボール
６５…付勢部材
７０…操作部材
７１…先端部

Claims (3)

1. 動力源からの動力伝達に応じて回転する変速機軸と、
   前記変速機軸とともに回転する駆動回転部材と、
   前記変速機軸に回転自在に支承される従動回転部材と、
   前記変速機軸の軸線に沿って移動可能なキャリアと、
   前記変速機軸の軸線を中心線とする円錐母線に沿う軸線を有して前記キャリアに支持される支軸と、
   前記駆動回転部材に摩擦接触する円錐状の第一摩擦伝達面および前記従動回転部材に摩擦接触する第二摩擦伝達面を有して前記支軸で回転自在かつ軸方向摺動自在に支承される変速回転部材と、を備え、
   前記従動回転部材には、前記従動回転部材を前記変速回転部材へ付勢する付勢部材が当接しており、
   前記従動回転部材を前記変速回転部材から離間させる方向へ移動させる操作部材を有する
   ことを特徴とする車両用無段変速機。
2. 前記付勢部材は、前記従動回転部材の軸線と同心円状の皿バネである
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用無段変速機。
3. 前記操作部材は、前記従動回転部材を前記付勢部材の方向へ移動させることで、前記付勢部材の付勢力を前記従動回転部材へ伝達させないようにする
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用無段変速機。

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