JP2018112210A - ベルト式無段変速機のプーリ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト式無段変速機の可動側プーリ半体が閉じ限界位置に達したときのサージ圧の発生を簡単な構造で防止する。【解決手段】ベルト式無段変速機のプーリ１４は、回転軸１２の外周および可動側プーリ半体２３の内周間に区画される油溜まり２８を備え、可動側プーリ半体２３が固定側プーリ半体２２に対して接近する方向に閉じるとき、閉じ限界位置の手前で油溜まり２８が密閉され、そこから閉じ限界位置まで油溜まり２８の容積が減少することで、油溜まり２８のオイルが絞り部１２ｆを介して排出される。これにより、可動側プーリ半体２３が固定側プーリ半体２２に対して接近して閉じ限界位置に達する前に絞り部１２ｆを通過するオイルの抵抗によりダンピングを発生させ、可動側プーリ半体２３が閉じ限界位置で急激に停止して油室２７にサージ圧が発生するのを防止することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、回転軸に固設された固定側プーリ半体と、前記回転軸に相対回転不能に支持されて油室に作用する油圧により前記固定側プーリ半体に対して軸方向に開閉可能な可動側プーリ半体とを備えるベルト式無段変速機のプーリ構造に関する。

ベルト式無段変速機のドライブプーリ（プライマリプーリ）の可動側プーリ半体（可動シーブ）の開き方向の限界位置を規制するストッパを設け、ストッパによりプーリの溝幅を所定値に固定してＬＯＷ変速比の精度を確保するものが、下記特許文献１により公知である。

またベルト式無段変速機のドライブプーリ（プライマリプーリ）の可動側プーリ半体の外筒部にストッパ部を一体に形成し、ストッパ部をシリンダ部材に当接させて弾性変形させることで反力を発生させ、その反力を利用して可動側プーリ半体に金属ベルトを挟圧する挟圧力を発生させるものが，下記特許文献２により公知である。

特許第５１７８６０２号公報 特開２００８−２０８８６１号公報

ところで、ベルト式無段変速機のプーリの可動側プーリ半体の閉じ限界位置をストッパで規制する場合、変速比の変更時に油圧で付勢されて移動する可動側プーリ半体が閉じ限界位置でストッパに衝突して停止したとき、その衝撃によってプーリの油室にサージ圧が発生してしまい、プーリの耐久性に悪影響が及ぶ可能性がある。これを防止するために、サージ圧に耐え得るようにプーリの強度を高めようとすると、プーリの寸法や重量が増加してしまう問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ベルト式無段変速機の可動側プーリ半体が閉じ限界位置に達したときのサージ圧の発生を簡単な構造で防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、回転軸に固設された固定側プーリ半体と、前記回転軸に相対回転不能に支持されて油室に作用する油圧により前記固定側プーリ半体に対して軸方向に開閉可能な可動側プーリ半体とを備えるベルト式無段変速機のプーリ構造であって、前記回転軸の外周および前記可動側プーリ半体の内周間に区画される油溜まりを備え、前記可動側プーリ半体が前記固定側プーリ半体に対して接近する方向に閉じるとき、閉じ限界位置の手前で前記油溜まりが密閉され、そこから前記閉じ限界位置まで前記油溜まりの容積が減少することで、前記油溜まりのオイルが絞り部を介して排出されることを特徴とするベルト式無段変速機のプーリ構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記回転軸の内部には前記油室に連通する油路が形成され、前記絞り部は、前記回転軸を径方向に貫通して前記油溜まりを前記油路に連通させる絞り孔により構成されることを特徴とするベルト式無段変速機のプーリ構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記絞り部は、前記回転軸の外周および前記可動側プーリ半体の内周間の隙間により構成されることを特徴とするベルト式無段変速機のプーリ構造が提案される。

なお、実施の形態の出力軸１２は本発明の回転軸に対応し、実施の形態の軸方向油路１２ｃは本発明の油路に対応し、実施の形態の絞り孔１２ｆは本発明の絞り部に対応し、実施の形態の回転軸の外周および可動側プーリ半体の内周間の隙間は本発明の絞り部に対応する。

請求項１の構成によれば、ベルト式無段変速機のプーリは、回転軸の外周および可動側プーリ半体の内周間に区画される油溜まりを備え、可動側プーリ半体が固定側プーリ半体に対して接近する方向に閉じるとき、閉じ限界位置の手前で油溜まりが密閉され、そこから閉じ限界位置まで油溜まりの容積が減少することで、油溜まりのオイルが絞り部を介して排出される。これにより、可動側プーリ半体が固定側プーリ半体に対して接近して閉じ限界位置に達する前に絞り部を通過するオイルの抵抗によりダンピングを発生させ、可動側プーリ半体が閉じ限界位置で急激に停止して油室にサージ圧が発生するのを防止することができる。その結果、プーリにサージ圧に耐える高い強度を持たせることが不要になり、プーリを小型化および軽量化しながら耐久性を確保することができる。

また請求項２の構成によれば、回転軸の内部には油室に連通する油路が形成され、絞り部は、回転軸を径方向に貫通して油溜まりを油路に連通させる絞り孔により構成されるので、絞り孔の寸法や形状によりダンピング性能を容易に調整できるだけでなく、絞り孔は油溜まりから径方向内側に延びるため、油溜まりのオイルが遠心力により絞り孔から容易に排出されてしまうのを防止してダンピング性能を確保することができる。

また請求項３の構成によれば、絞り部は、回転軸の外周および可動側プーリ半体の内周間の隙間により構成されるので、絞り孔のような特別の絞り部を加工する必要がなくなって構造が簡素化される。

ベルト式無段変速機の構造を示す図。 ドリブンプーリ近傍の詳細図（油溜まりの密閉位置）。 ドリブンプーリ近傍の詳細図（閉じ限界位置）。

以下、図１〜図３に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、エンジンに接続された入力軸１１の回転を駆動輪に接続された出力軸１２に無段変速して伝達するベルト式無段変速機は、入力軸１１上に設けられたドライブプーリ１３と出力軸１２上に設けられたドリブンプーリ１４とに金属ベルト１５を巻き掛けて構成される。なお、図１において、入力軸１１および出力軸１２の軸線の上側は変速比が最小となるＯＤ（オーバードライブ）状態を示し、入力軸１１および出力軸１２の軸線の下側は変速比が最大となるＬＯＷ（ロー）状態を示している。

ドライブプーリ１３は、入力軸１１に固設された固定側プーリ半体１６と、入力軸１１に滑りキー１８を介して軸方向摺動可能かつ相対回転不能に支持された可動側プーリ半体１７とからなり、可動側プーリ半体１７は固定側プーリ半体１６に対して接近・離間可能である。入力軸１１に固設されたピストン１９が可動側プーリ半体１７と一体に形成されたシリンダ２０に摺動自在に嵌合しており、ピストン１９、シリンダ２０および可動側プーリ半体１７間に油室２１が区画される。

ドリブンプーリ１４は、出力軸１２に固設された固定側プーリ半体２２と、出力軸１２に滑りキー（不図示）を介して軸方向摺動可能かつ相対回転不能に支持された可動側プーリ半体２３とからなり、可動側プーリ半体２３は固定側プーリ半体２２に対して接近・離間可能である。出力軸１２に固設されたピストン２５が可動側プーリ半体２３と一体に形成されたシリンダ２６に摺動自在に嵌合しており、ピストン２５、シリンダ２６および可動側プーリ半体２３間に油室２７が区画される。

従って、ドライブプーリ１３の油室２１に加わる油圧を減少させてドリブンプーリ１４の油室２７に加わる油圧を増加させると、ドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７が固定側プーリ半体１６から離間して溝幅が増加し、かつドリブンプーリ１４の可動側プーリ半体２３が固定側プーリ半体２２に接近して溝幅が減少し、ドライブプーリ１３に対する金属ベルト１５の巻き付き径が減少してドリブンプーリ１４に対する金属ベルト１５の巻き付き径が増加することで、変速比がＬＯＷに向けて増加する。

逆に、ドライブプーリ１３の油室２１に加わる油圧を増加させてドリブンプーリ１４の油室２７に加わる油圧を減少させると、ドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７が固定側プーリ半体１６に接近して溝幅が減少し、かつドリブンプーリ１４の可動側プーリ半体２３から固定側プーリ半体２２が離間して溝幅が増加し、ドライブプーリ１３に対する金属ベルト１５の巻き付き径が増加してドリブンプーリ１４に対する金属ベルト１５の巻き付き径が減少することで、変速比がＯＤに向けて減少する。

図２に示すように、出力軸１２は固定側プーリ半体２２側の大径部１２ａと、可動側プーリ半体２３側の小径部１２ｂとを有する段付き形状であり、可動側プーリ半体２３の内周面は、出力軸１２の大径部１２ａに摺動自在に嵌合する大径部２３ａと、出力軸１２の小径部１２ｂに摺動自在に嵌合する小径部２３ｂとを備える。

出力軸１２の内部には軸方向に延びる軸方向油路１２ｃが形成されており、この軸方向油路１２ｃから分岐する第１径方向油路１２ｄが油室２７に常時連通する。可動側プーリ半体２３の大径部２３ａの内周面には、小径部２３ｂに接するように環状の凹部が形成されており、この凹部の内周面と出力軸１２の外周面との間に環状の油溜まり２８が区画される。出力軸１２には、軸方向油路１２ｃから分岐する第２径方向油路１２ｅが形成されており、この第２径方向油路１２ｅは油溜まり２８に連通可能である。さらに出力軸１２には、軸方向油路１２ｃから分岐する絞り孔１２ｆが形成されており、この絞り孔１２ｆの径方向外端は可動側プーリ半体２３の大径部２３ａの内周面に常時対向する。そして出力軸１２の大径部１２ａおよび小径部１２ｂ間の段差部よりなる固定ストッパ１２ｇと、可動側プーリ半体２３の大径部２３ａおよび小径部２３ｂ間の段差部よりなる可動ストッパ２３ｃとにより、可動側プーリ半体２３の閉じ位置（最も固定側プーリ半体２２に接近する限界位置）を規制する閉じ位置規制ストッパ２９が構成される。

なお、可動側プーリ半体２３は出力軸１２に図示せぬ滑りキーを介し相対回転不能かつ軸方向摺動自在となるように支持されており、第１径方向油路１２ｄおよび第２径方向油路１２ｅは滑りキーと干渉しないように、滑りキーに対して異なる位相で配置される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図１において、ベルト式無段変速機のドライブプーリ１３の油室２１に加わる油圧が減少して可動側プーリ半体１７が固定側プーリ半体１６から離間し、ドリブンプーリ１４の油室２７に加わる油圧が増加して可動側プーリ半体２３が固定側プーリ半体２２に接近すると、ドライブプーリ１３の溝幅が増加してドリブンプーリ１４の溝幅が減少することで変速比がＯＤ側からＬＯＷ側に変化する。

変速比がＬＯＷ側に変化する過程で、出力軸１２の軸方向油路１２ｃは第１径方向油路１２ｄを介してドリブンプーリ１４の油室２７に常時連通し、かつ出力軸１２の軸方向油路１２ｃは第２径方向油路１２ｅを介して出力軸１２の外周に区画された油溜まり２８に連通するが、図２に示すように、閉じ位置規制ストッパ２９を構成する出力軸１２の固定ストッパ１２ｇに可動側プーリ半体２３の可動ストッパ２３ｃが当接した瞬間に、油溜まり２８と第２径方向油路１２ｅとの連通が遮断されて油溜まり２８が密閉されるとともに、絞り孔１２ｆが油溜まり２８に連通する。

この状態から、可動側プーリ半体２３が固定側プーリ半体２２に向けて更に接近し、出力軸１２の固定ストッパ１２ｇに可動側プーリ半体２３の可動ストッパ２３ｃが当接するまでの間、図３に示すように、出力軸１２の大径部１２ａおよび小径部１２ｂの断面積差と可動側プーリ半体２３のストロークとの積に相当する分だけ油溜まり２８の容積が縮小することで、油溜まり２８のオイルが絞り孔１２ｆを通過して軸方向油路１２ｃに押し出され、あるいは油溜まり２８のオイルが出力軸１２の外周および可動側プーリ半体２３の内周間の隙間αとを通過して第２径方向油路１２ｅあるいは外部空間に押し出される。

このようにしてオイルが絞り孔１２ｆを通過するとき、オイルの粘性係数をμとし、絞り孔１２ｆの長さをＬとし、絞り孔１２ｆの断面積をａとし、出力軸１２の段差部の受圧面積をＡとし、可動側プーリ半体２３の移動速度をＶとすると、Hagen-Poiseuilleの法則により層流における粘性による減衰力である
Ｆ＝８πμＬＡ² ／ａ² Ｖ
の減衰力が発生することで、固定側プーリ半体２２に向かって移動する可動側プーリ半体２３が制動される。その結果、出力軸１２の固定ストッパ１２ｇに対する可動側プーリ半体２３の可動ストッパ２３ｃの衝突速度が低減し、可動側プーリ半体２３を付勢する油室２７の油圧が急増してサージング現象が発生するのが防止される。その結果、ドリブンプーリ１４にサージ圧に耐える高い強度を持たせることが不要になり、ドリブンプーリ１４を小型化および軽量化しながら耐久性を確保することができる。

特に、油溜まり２８のオイルが押し出される絞り孔１２ｆを設けたことにより、絞り孔１２ｆの寸法や形状によりダンピング性能を容易に調整できるだけでなく、絞り孔１２ｆは油溜まり２８から径方向内側に延びるため、油溜まり２８のオイルが遠心力により絞り孔１２ｆから容易に排出されてしまうのを防止してダンピング性能を確保することができる。

なお、絞り孔１２ｆを廃止し、容積が縮小する油溜まり２８のオイルを、出力軸１２の外周および可動側プーリ半体２３の内周間の隙間αを通過して第２径方向油路１２ｅあるいは外部空間に押し出しても良い。このようにすれば、絞り孔１２ｆのような特別の絞り部を加工する必要がなくなって構造が一層簡素化される。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではドリブンプーリ１４の閉じ位置規制ストッパ２９に対して本発明を適用しているが，ドライブプーリ１３の閉じ位置規制ストッパに対して同様に本発明を適用することができる。

１２ 出力軸（回転軸）
１２ｃ 軸方向油路（油路）
１２ｆ 絞り孔（絞り部）
２２ 固定側プーリ半体
２３ 可動側プーリ半体
２７ 油室
２８ 油溜まり
α 隙間（絞り部）

Claims (3)

1. 回転軸（１２）に固設された固定側プーリ半体（２２）と、前記回転軸（１２）に相対回転不能に支持されて油室（２７）に作用する油圧により前記固定側プーリ半体（２２）に対して軸方向に開閉可能な可動側プーリ半体（２３）とを備えるベルト式無段変速機のプーリ構造であって、
   前記回転軸（１２）の外周および前記可動側プーリ半体（２３）の内周間に区画される油溜まり（２８）を備え、前記可動側プーリ半体（２３）が前記固定側プーリ半体（２２）に対して接近する方向に閉じるとき、閉じ限界位置の手前で前記油溜まり（２８）が密閉され、そこから前記閉じ限界位置まで前記油溜まり（２８）の容積が減少することで、前記油溜まり（２８）のオイルが絞り部（１２ｆ，α）を介して排出されることを特徴とするベルト式無段変速機のプーリ構造。
2. 前記回転軸（１２）の内部には前記油室（２７）に連通する油路（１２ｃ）が形成され、前記絞り部は、前記回転軸（１２）を径方向に貫通して前記油溜まり（２８）を前記油路（１２ｃ）に連通させる絞り孔（１２ｆ）により構成されることを特徴とする、請求項１に記載のベルト式無段変速機のプーリ構造。
3. 前記絞り部は、前記回転軸（１２）の外周および前記可動側プーリ半体（２３）の内周間の隙間（α）により構成されることを特徴とする、請求項１に記載のベルト式無段変速機のプーリ構造。
   

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