JP2018021587A - Continuously variable transmission for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される無段変速機に関するものである。 The present invention relates to a continuously variable transmission mounted on a vehicle.
二つのプーリ間にベルト、チェーン等の無端帯状部材を巻回し、両プーリ間の動力伝達と変速を達成するベルト式無段変速機が周知である。 2. Description of the Related Art A belt-type continuously variable transmission is known in which an endless belt member such as a belt or a chain is wound between two pulleys to achieve power transmission and speed change between both pulleys.
特許文献1には、ベルト式無段変速機の変速機構として、スライドカムを用いて可動シーブを移動させる技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for moving a movable sheave using a slide cam as a transmission mechanism of a belt-type continuously variable transmission.
ベルト式無段変速機おいては、車両の走行中、即ち、両プーリ間に動力伝達が為されている状態では、常にプーリの2つのシーブ間にベルトによる推力(両シーブを離隔させようとする力)が作用しているため、変速比が一定の走行中でも、その推力に対抗する力を可動シーブに作用させる必要があり、エネルギーロス増加の一因となっている。
特許文献1に開示された技術においても、スライドカムの作動を停止させている状態(変速比一定の状態)でも、アクチュエータに前記ベルト推力に対抗する力を発生させておく必要があり、エネルギーロス増加の一因となる。
In a belt-type continuously variable transmission, while the vehicle is running, that is, when power is transmitted between the pulleys, the belt thrust between the two sheaves of the pulley (attempting to separate the sheaves). Therefore, even when the speed ratio is constant, it is necessary to apply a force against the thrust to the movable sheave, which contributes to an increase in energy loss.
Even in the technology disclosed in Patent Document 1, even when the operation of the slide cam is stopped (a state in which the speed ratio is constant), it is necessary to generate a force that opposes the belt thrust on the actuator, resulting in energy loss. Contributes to the increase.
本発明は、上記のような課題を解決するために創案されたもので、2つのプーリ間で動力伝達と変速を達成するように構成された無段変速機において、前記プーリの可動シーブを駆動するためのアクチュエータによるエネルギーロスを軽減することを目的とするものである。 The present invention was devised to solve the above-described problems, and drives a movable sheave of the pulley in a continuously variable transmission configured to achieve power transmission and speed change between two pulleys. The purpose is to reduce energy loss due to the actuator.
(1)上記の目的を達成するため、本発明の車両用無段変速機は、車両の駆動源に連結されたプライマリプーリと駆動輪に連結されたセカンダリプーリとの間に無端帯状部材を巻回して、両プーリ間の動力伝達と変速とを達成する車両用無段変速機において、前記車両用無段変速機のケーシングに固定的に連結された第1カムと、一端が前記第1カムに対向すると共に他端が前記プライマリプーリの可動シーブの背面にスラスト軸受を介して相対回転可能に連接された第2カムとを有し、前記プーリの回転方向に沿う前記第1及び第2カムの相対変位により前記プーリの回転軸方向に沿う全長が変化するように構成されたトルクカム機構を備え、前記車両の前進走行時における前記プライマリプーリから前記スラスト軸受を介して前記トルクカム機構に作用する摩擦トルクが、前記トルクカム機構の全長を増加する方向に作用するように前記第1及び第2カムを構成したことを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, a continuously variable transmission for a vehicle according to the present invention winds an endless belt-like member between a primary pulley connected to a drive source of a vehicle and a secondary pulley connected to a drive wheel. A continuously variable transmission for a vehicle that rotates to achieve power transmission and speed change between both pulleys, a first cam fixedly connected to a casing of the continuously variable transmission for the vehicle, and one end of the first cam And a second cam connected to the back surface of the movable sheave of the primary pulley via a thrust bearing so as to be relatively rotatable, and the first and second cams along the rotation direction of the pulley. A torque cam mechanism configured to change a total length along the rotation axis direction of the pulley by relative displacement of the pulley, and the torque from the primary pulley through the thrust bearing during forward travel of the vehicle Friction torque acting on the arm mechanism is characterized by being configured the first and second cam so as to act in a direction to increase the overall length of the torque cam mechanism.
(2)前記第1及び第2カムの少なくとも一方は前記プーリの回転方向に沿う斜面で構成されたカム面を備え、前記斜面は前記車両の前進走行時のプライマリプーリの回転方向に沿って前記可動シーブ背面に近づくように形成されていることが好ましい。
(3)前記第1及び第2カムが、互いに対向する環状のカム面が形成されると共に前記プライマリプーリの回転軸に相対回転可能に外嵌された2つの円筒状部材で構成されていることが好ましい。
(4)前記トルクカム機構が、前記2つの環状のカム面の間に複数のボールが介装されたボールカム機構であることが好ましい。
(2) At least one of the first and second cams includes a cam surface formed by a slope along the rotation direction of the pulley, and the slope is along the rotation direction of the primary pulley during forward travel of the vehicle. It is preferable to be formed so as to approach the movable sheave back surface.
(3) The first and second cams are formed of two cylindrical members that are formed with annular cam surfaces that face each other and are externally fitted to the rotation shaft of the primary pulley so as to be relatively rotatable. Is preferred.
(4) It is preferable that the torque cam mechanism is a ball cam mechanism in which a plurality of balls are interposed between the two annular cam surfaces.
(5)また、前記第2カムを前記プライマリプーリの回転方向に沿って回転駆動する電動アクチュエータが配設されていることが好ましい。
(6)さらに、前記第1カムは、前記第2カムと反対側の端部が前記プライマリプーリの回転軸に固定された環状部材の側面にスラスト軸受を介して連接されていることが好ましい。
(7)さらにまた、前記第1カムは、その外周面側において前記ケーシングに固定連結されていることが好ましい。
(5) Moreover, it is preferable that the electric actuator which rotationally drives the said 2nd cam along the rotation direction of the said primary pulley is arrange | positioned.
(6) Furthermore, it is preferable that the end of the first cam opposite to the second cam is connected to a side surface of an annular member fixed to the rotation shaft of the primary pulley via a thrust bearing.
(7) Furthermore, it is preferable that the first cam is fixedly connected to the casing on the outer peripheral surface side.
本発明によれば、プライマリプーリの背面側に同プーリの回転方向に沿う相対変位に応じて全長が変化するトルクカム機構を配設し、車両の前進走行時における前記プライマリプーリから前記トルクカム機構に作用する摩擦トルクが、前記トルクカム機構の全長を増加する方向に作用するように構成したので、前進走行時において前記トルクカム機構の作用により、プライマリプーリに前記ベルト推力に対抗する力を常時付加することが可能となるので、可動シーブを駆動させるためのアクチュエータにおけるエネルギーロスを軽減することができる。 According to the present invention, the torque cam mechanism whose total length changes according to the relative displacement along the rotational direction of the primary pulley is disposed on the back side of the primary pulley, and the primary pulley acts on the torque cam mechanism when the vehicle travels forward. Since the friction torque to be applied acts in a direction that increases the overall length of the torque cam mechanism, a force that counteracts the belt thrust can be constantly applied to the primary pulley by the action of the torque cam mechanism during forward travel. Therefore, energy loss in the actuator for driving the movable sheave can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することや適宜組み合わせることが可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. Each configuration of the following embodiments can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof, and can be selected or combined as appropriate.
図1は本実施形態にかかる車両用無段変速機を模式的に示す構成図であり、図1に示すように、車両を走行させるための内燃機関、電動モータ等からなる駆動源2には、遊星歯車機構等で構成された前後進切換機構4を介して、プライマリプーリ6の固定シーブ8に結合された回転軸10が連結されている。同回転軸10には、固定シーブ8のシーブ面に対向してプーリのV字状溝を形成するシーブ面を有する可動シーブ12が、軸方向に摺動可能且つ相対回転不能に配設されている。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a continuously variable transmission for a vehicle according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a
また、セカンダリプーリ14の固定シーブ16に結合された駆動軸18には、差動機構等を介して図示しない駆動輪が連結され、前記駆動軸18には固定シーブ16のシーブ面に対向してプーリのV字状溝を形成するシーブ面を有する可動シーブ20が、軸方向に摺動可能且つ相対回転不能に配設されている。
A drive wheel (not shown) is connected to the
さらに、セカンダリプーリ14の両シーブ16,20間にはV字状溝を狭める方向に付勢力を付加するスプリング22とカム機構24が介装されている。
また、両プーリ6,14間には、ベルト(無端帯状部材)26が巻き掛けられている。
Further, between the
A belt (endless belt-like member) 26 is wound between the
なお、図1には、プライマリプーリ6,セカンダリプーリ14及びベルト26について、変速比がロー側の状態とハイ側の状態とを示している。プライマリプーリ6,セカンダリプーリ14の各外側の半部にロー側の状態を示し、各内側の半部にハイ側の状態を示している。ベルト26については、ロー側の状態を実線で示し、ハイ側の状態を破線で示している。但し、破線で示したハイ状態は、プーリとベルトの半径方向の位置関係を示すのみであり、実際のベルト位置がプーリの内側半部に現れることはない。
FIG. 1 shows a state where the gear ratio is on the low side and the state on the high side for the
前記プライマリプーリ6の可動シーブ12の背面(シーブ面と反対側の面)13側には、スラスト軸受28を介して後述するトルクカム機構30が配設されている。
A
前記トルクカム機構30は、図2で詳細を示す通り、外周側が、ケーシング32(図1では図示略)にボルト34で固定された環状支持部材36の内周面に、スプライン38を介して相対回転不能に連結固定された第1カム40と、一端(図中左方)に前記第1カム40に形成された第1カム面42に対向する第2カム面44が形成され、他端(図中右方)が前記スラスト軸受28を介して可動プーリ12の背面13に連接された第2カム46を備えている。また、前記両カム面42,44間には複数のボール48が介装されている。
As shown in detail in FIG. 2, the
前記第1及び第2カム40,46は、回転軸10の外周側で、さらに可動シーブ12を回転軸10に支持するための円筒軸12aの外周側に、プライマリプーリ6(即ち、両シーブ8,12)に対して相対回転可能に外嵌された略円筒状の部材で構成されている。
The first and
前記第1及び第2カム面42,44は、円筒状の各カム40,46の互いに対向する端面に形成されており、その形状は、図3に示すように、回転軸10の軸線SCに対して傾斜した斜面に形成され、同斜面(即ち、第1及び第2カム面42,44)は、図3に矢印Aで示す車両の前進走行時におけるプライマリプーリ6の回転方向に沿って可動プーリ12の背面13に近づくような傾斜で形成されている。
The first and
図1に示すように、前記第2カム46の外周には、ボールスプライン50を介して、円環状の駆動リング52の内周が相対回転不能且つ軸方向相対変位可能に連結されている。駆動リング52は、モータ等の電動アクチュエータ54によって回転軸10の軸線SCを中心に回転駆動される。
As shown in FIG. 1, the inner periphery of an
また、前記第1カム40の第1カム面42と反対側の端部(即ち、第2カム46に対して反対側となる端部。図中左方端)は、スラスト軸受60を介して、回転軸10に螺着された固定ナット62の側面に連接されており、同固定ナット62によって軸方向左方への移動が阻止されている。
Further, the end portion of the
従って、電動アクチュエータ54により駆動リング52を回転すると、第2カム46が第1カム40に対して回転し、第1及び第2カム面42,44の相対動によってトルクカム機構30の全長が変化する。トルクカム機構30の全長が増加すれば、可動シーブ12は固定シーブ8に接近して変速比がHIGH側へ変化し、トルクカム機構30の全長が減少すれば、可動シーブ12は固定シーブ8から離隔して変速比がLOW側へ変化する。また、トルクカム機構30の全長を一定に保持すれば、変速比が一定に保持される。
Accordingly, when the
なお、回転軸10の両端は、夫々軸受64,66を介してケーシング32に支持されている。
Note that both ends of the
また、前記環状支持部材36のケーシング32側端部には、内方へ突出するフランジ部66が一体形成されており、同フランジ部66は軸受64のリテーナとして機能するものである。
Further, a
本発明の一実施形態に係る車両用無段変速機は、上述のように構成されるので、以下のような作用及び効果を得ることができる。 Since the continuously variable transmission for a vehicle according to an embodiment of the present invention is configured as described above, the following operations and effects can be obtained.
車両の前進走行中において、電動アクチュエータ54により、駆動リング52を介して第2カム46を強制的に回転軸10周りに回転させると、第1及び第2カム面42,44の作用により、トルクカム機構30の軸方向に沿う全長(図2における第1カム40の左端から第2カム46の右端までの長さ)が変化し、それに伴い可動シーブ12が回転軸10上を図中の左右方向に移動して、両プーリ6,14間での変速が達成される。また、トルクカム機構30の全長を一定に保持すれば、変速比が一定に保持される。
When the
ベルト26の推力は、各プーリ6,14において、固定シーブ8,16と可動シーブ12,20との間が離隔する方向(即ち、V字状溝が拡幅する方向)へ作用する。プライマリプーリ6においては、ベルト26の推力は、両シーブ8,12間が離隔し、変速比がLOW側へ変化する方向(即ち、トルクカム機構30の全長を減少させる方向)に作用する。
The thrust of the
従って、プライマリプーリ6の両シーブ8,12が離隔する方向(即ち、変速比がLOW側へ変化する方向)へ可動シーブ12を移動させるときには、ベルト26の推力が可動シーブ12の移動方向と同方向に作用するため、電動アクチュエータ54は比較的低い負荷(エネルギー消費)で変速を達成することが可能となる。
Therefore, when the
一方、両シーブ8,12が接近する方向(即ち、変速比がHIGH側へ変化する方向)へ可動シーブ12を移動させるときには、ベルト26の推力が可動シーブ12の移動方向と逆方向に作用するため、電動アクチュエータ54には、単に可動シーブ12単体を移動させる負荷以上の大きな負荷が掛かることとなる。
On the other hand, when the
本実施形態によれば、図3に矢印Aで示す方向への可動シーブ12の回転により、スラスト軸受28を介して第2カム46に伝達される摩擦トルクが矢印Bで示す方向に作用し、同摩擦トルクが第2カム46をトルクカム機構30の全長を増加させる方向へ回転させる(または回転させようとする)ので、トルクカム機構30から可動シーブ12に対して矢印Cで示す方向に推力が付加される。
従って、前記トルクカム機構30による推力の付加によって、同トルクカム機構30を備えていない場合に比較して、電動アクチュエータ54の負荷が軽減され、エネルギーロスが低減される。
According to the present embodiment, the frictional torque transmitted to the
Therefore, the addition of thrust by the
また、車両の前進走行中に変速比を一定に維持する場合でも、ベルト26からは両シーブ8,12を離隔させる方向(可動シーブ12を図中左方へ移動させる方向)へ推力が加わっているので、可動シーブ12の位置を維持するために前記ベルト推力に対抗する力を電動アクチュエータ54で発生させておく必要がある。
Further, even when the gear ratio is kept constant while the vehicle is traveling forward, thrust is applied from the
この場合でも、本実施形態によれば、矢印Aで示す方向への可動シーブ12の回転により、スラスト軸受28を介して第2カム46に伝達される摩擦トルクが矢印Bで示す方向に作用し、同摩擦トルクが第2カム46をトルクカム機構30の全長を増加させる方向へ回転させる(または回転させようとする)ので、トルクカム機構30から可動シーブ12に対して矢印Cで示す方向に推力が付加される。
従って、前記トルクカム機構30による推力の付加によって、同トルクカム機構30を備えていない場合に比較して、電動アクチュエータ54の負荷が軽減され、エネルギーロスが低減される。
Even in this case, according to the present embodiment, the friction torque transmitted to the
Therefore, the addition of thrust by the
特に、電動アクチュエータ54としてモータを用いた場合、モータに回転停止状態でトルクを発生させる電流を付加することとなるので、モータの回転による放熱ができない分だけモータが発熱し易くなってモータの耐久性を低下させる要因となるが、本実施形態によれば、モータに付加する電流量を低減できるので発熱量を低減して耐久性を維持できる。
In particular, when a motor is used as the
以上のように、本発明の一実施形態に係る車両用無段変速機は、トルクカム機構によって車両の前進走行時にベルト推力に対抗する方向の力を発生させることができるので、可動シーブの位置を制御するためのアクチュエータに要する負荷を軽減して、エネルギーロスを低減することができる。 As described above, the continuously variable transmission for a vehicle according to an embodiment of the present invention can generate a force in a direction that opposes the belt thrust when the vehicle is traveling forward by the torque cam mechanism. Energy loss can be reduced by reducing the load required for the actuator for control.
以上、本発明の一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、上記実施形態を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して適用することが可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and the above embodiment can be variously modified and applied without departing from the gist of the present invention. is there.
例えば、上記実施形態では、直列に並べた2つの円筒状部材の互いに対向する端面にカム面を形成してトルクカム機構を構成したが、2つのカムの内の一方を、他方のカムのカム面に当接して転動するローラカムで構成しても良い。但し、この構成でも、他方カムのカム面は、上記実施形態のカム面と同様に、車両前進走行時のプーリの回転方向に沿って可動シーブの背面に近づくような斜面で構成することが必要である。 For example, in the above embodiment, the torque cam mechanism is configured by forming the cam surfaces on the end surfaces facing each other of the two cylindrical members arranged in series, but one of the two cams is replaced with the cam surface of the other cam. You may comprise with the roller cam which contacts and rolls. However, even in this configuration, the cam surface of the other cam, like the cam surface of the above-described embodiment, needs to be configured with a slope that approaches the back of the movable sheave along the direction of pulley rotation during forward travel of the vehicle. It is.
また、上記実施形態では、トルクカム機構を可動シーブを駆動するための駆動機構の一部として用いたが、トルクカム機構は可動シーブの駆動機構とは別体で構成しても良く、別体で構成しても構造の複雑化を除いて、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the above embodiment, the torque cam mechanism is used as a part of the drive mechanism for driving the movable sheave. However, the torque cam mechanism may be configured separately from the drive mechanism of the movable sheave, or may be configured separately. Even if the structure is complicated, the same effects as those of the above embodiment can be obtained.
2 駆動源
6 プライマリプーリ
8 固定シーブ
12 可動シーブ
14 セカンダリプーリ
30 トルクカム機構
40 第1カム
46 第2カム
2 Driving
Claims (7)
前記車両用無段変速機のケーシングに固定的に連結された第1カムと、一端が前記第1カムに対向すると共に他端が前記プライマリプーリの可動シーブの背面にスラスト軸受を介して相対回転可能に連接された第2カムとを有し、前記プーリの回転方向に沿う前記第1及び第2カムの相対変位により前記プーリの回転軸方向に沿う全長が変化するように構成されたトルクカム機構を備え、
前記車両の前進走行時における前記プライマリプーリから前記スラスト軸受を介して前記トルクカム機構に作用する摩擦トルクが、前記トルクカム機構の全長を増加する方向に作用するように前記第1及び第2カムを構成した
ことを特徴とする車両用無段変速機。 In a continuously variable transmission for a vehicle, in which an endless belt-like member is wound between a primary pulley connected to a drive source of a vehicle and a secondary pulley connected to a drive wheel to achieve power transmission and speed change between the pulleys. ,
A first cam fixedly connected to a casing of the continuously variable transmission for the vehicle, one end facing the first cam, and the other end relatively rotated via a thrust bearing on the back of the movable sheave of the primary pulley A torque cam mechanism having a second cam connected to the pulley, and configured to change a total length along the rotation axis direction of the pulley by relative displacement of the first and second cams along the rotation direction of the pulley. With
The first and second cams are configured such that a friction torque that acts on the torque cam mechanism from the primary pulley through the thrust bearing during forward travel of the vehicle acts in a direction that increases the overall length of the torque cam mechanism. A continuously variable transmission for a vehicle.
ことを特徴とする請求項1記載の車両用無段変速機。 At least one of the first and second cams includes a cam surface formed by a slope along the rotation direction of the pulley, and the slope is a back surface of the movable sheave along the rotation direction of the primary pulley when the vehicle travels forward. The continuously variable transmission for a vehicle according to claim 1, wherein the continuously variable transmission is formed so as to approach the vehicle.
ことを特徴とする請求項1乃至2の何れか1項に記載の車両用無段変速機。 The first and second cams are formed of two cylindrical members that are formed with annular cam surfaces facing each other and are externally fitted to the rotation shaft of the primary pulley so as to be relatively rotatable. The continuously variable transmission for a vehicle according to any one of claims 1 to 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の車両用無段変速機。 The continuously variable transmission for a vehicle according to claim 3, wherein the torque cam mechanism is a ball cam mechanism in which a plurality of balls are interposed between the two cam surfaces.
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の車両用無段変速機。 The continuously variable transmission for a vehicle according to any one of claims 1 to 4, further comprising an electric actuator that rotationally drives the second cam along a rotation direction of the primary pulley.
ことを特徴とする請求項1乃至5記載の何れか1項に記載の車両用無段変速機。 2. The first cam is connected to a side surface of an annular member fixed to a rotation shaft of the primary pulley via a thrust bearing at an end opposite to the second cam. The continuously variable transmission for a vehicle according to any one of claims 5 to 6.
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の車両用無段変速機。 The continuously variable transmission for a vehicle according to any one of claims 1 to 6, wherein the first cam is fixedly connected to the casing on an outer peripheral surface side thereof.
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CN114483898A (en) * | 2020-11-12 | 2022-05-13 | 杭州肇鹏科技有限公司 | Stepless speed changer speed regulating device |
WO2023084591A1 (en) * | 2021-11-09 | 2023-05-19 | 本田技研工業株式会社 | Belt-type continuously variable transmission |
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