JP2018165526A - ベルト式無段変速機の可変速プーリ支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジアル方向への振動を抑制して音振を小さくする。【解決手段】プーリ軸２４に設けられた固定シーブ２２と、プーリ軸２４にスライド自在に嵌合され且つ回り止めされて固定シーブ２２に対向配置された可動シーブ２３と、その可動シーブ２３をプーリ軸２４に沿って軸方向に移動させるねじ機構３０とを備え、ねじ機構３０は、ねじ軸３１とそのねじ軸３１にねじ係合されたナット３３を備え、ねじ軸３１とナット３３のうちの一方がプーリ支持対象１０に固定される固定側部品とされ、他方が回転トルクの負荷により軸方向に移動する可動側部品とされ、可動シーブ２３と可動側部品との間に第一のスラスト軸受４１が配置されるベルト式無段変速機の可変速プーリ支持装置とした。【選択図】図１

Description

この発明は、ベルト式無段変速機の可変速プーリ支持装置に関する。

自動車エンジンの回転を変速して出力する無段変速機として、駆動側の可変速プーリと従動側の可変速プーリ間にＶベルトをかけ渡し、駆動側可変速プーリと従動側可変速プーリのプーリ溝幅を互いに逆方向に変化させて変速比を無段階に可変するＶベルト式無段変速機が従来から知られている。

駆動側、従動側の各可変速プーリは、プーリ軸に設けられた固定シーブに対して可動シーブを対向配置し、その可動シーブをプーリ軸に沿ってスライド自在に支持し、且つ、プーリ軸に対して回り止めし、上記可動シーブをボールねじ機構により軸方向に移動させてプーリ溝幅を制御している。

ボールねじ機構は、ねじ軸の外周に形成されたねじ溝と、ナットの内周に形成されたねじ溝間に、多数のボールを循環可能に組込んだものである。

例えば、特許文献１では、ボールねじ機構におけるねじ軸を筒状とし、その筒状のねじ軸を変速機のケーシングに固定し、ナットを可動シーブに回動自在に連結し、そのナットに回転トルクを付与して、ナットとともに可動シーブをプーリ軸の軸方向に移動させるようにしている。

また、特許文献２では、ボールねじ機構におけるナットをケーシングに固定し、筒状のねじ軸を可動シーブに回動自在に連結し、そのねじ軸に回転トルクを付与して、ねじ軸とともに可動シーブをプーリ軸の軸方向に移動させるようにしている。

特開２００３−１３９２０７号公報 特開２００５−２７３７３５号公報

ところで、上記特許文献１，２に記載されたベルト式無段変速機のボールねじ機構では、駆動源に接続されるギヤが形成されたナットを、深溝玉軸受を介してプーリに固定している。

このため、ギヤの噛み合いによって生じるラジアル方向への振動がプーリに伝わったり、あるいは、逆に、プーリに生じるラジアル方向への振動がギヤに伝わることで、プーリとギヤとの間で相互に影響して、発生する音や振動が大きくなることがある、という問題がある。

そこで、この発明の課題は、ベルト式無段変速機のプーリとギヤとの間の相互間に作用するラジアル方向への振動を抑制して音振を小さくすることである。

上記の課題を解決するために、この発明は、プーリ軸に設けられた固定シーブと、前記プーリ軸にスライド自在に嵌合され且つ回り止めされて前記固定シーブに対向配置された可動シーブと、その可動シーブを前記プーリ軸に沿って軸方向に移動させるねじ機構とを備え、
前記ねじ機構は、筒状のねじ軸と、そのねじ軸にねじ係合されたナットを備え、前記ねじ軸と前記ナットのうちの一方がプーリ支持対象に固定される固定側部品とされ、他方が回転トルクの負荷により軸方向に移動する可動側部品とされ、前記可動シーブと前記可動側部品との間に第一のスラスト軸受が配置されるベルト式無段変速機の可変速プーリ支持装置を採用した。

ここで、前記可動側部品は前記ナットであり、前記第一のスラスト軸受は前記可動シーブと前記ナットとの間に配置されるスラストニードル軸受である構成を採用することができる。

また、前記プーリ支持対象と前記固定側部品とは直接固定されている構成とすることができる。

前記プーリ支持対象又は前記固定側部品と前記プーリ軸との間に第二のスラスト軸受が配置される構成を採用することができる。

また、前記第二のスラスト軸受はスラストニードル軸受である構成を採用することができる。

この発明は、ベルト式無段変速機の可動側部品が、スラスト軸受で構成される第一のスラスト軸受を介して可動シーブに回転自在に連結される構成としたので、プーリとギヤとの間の相互間に作用するラジアル方向への振動を抑制して音振を小さくすることができる。

この発明の一実施形態を示す縦断面図 図１の要部拡大断面図 図２の平面図

以下、この発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図１に示すように、プーリ支持対象としてのケーシング１０内には、Ｖベルト式無段変速機２０が組み込まれている。Ｖベルト式無段変速機２０は、駆動側の可変速プーリＰ_１と、従動側の可変速プーリＰ_２と、その両プーリＰ_１、Ｐ_２間に掛け渡されたＶベルト２１とからなる。

図１に示すように、駆動側の可変速プーリＰ_１は、固定シーブ２２と、その固定シーブ２２に対向配置された可動シーブ２３を有する。固定シーブ２２と可動シーブ２３の対向面には、テーパ面２２ａ、２３ａが設けられ、そのテーパ面２２ａ、２３ａ間に断面Ｖ字形のプーリ溝Ｇが設けられている。

固定シーブ２２は、プーリ軸２４に一体化されている。一体化に際し、ここでは、プーリ軸２４に固定シーブ２２を一体的に設けているが、プーリ軸２４に固定シーブ２２を嵌合してキー止めし、あるいは、ピン止めしてもよい。また、スプラインやセレーションによる嵌合として回り止めし、止め輪の取り付けにより軸方向に固定してもよい。

可動シーブ２３は、プーリ軸２４にスライド自在に嵌合され、且つ、回り止めされている。回り止めに際し、プーリ軸２４に滑りキー２５を設け、一方、可動シーブ２３の内径面には軸方向に延びるキー溝２６を設け、そのキー溝２６に滑りキー２５をスライド自在に嵌合している。

上記のような滑りキー２５による回り止めに代えて、プーリ軸２４に可動シーブ２３をスプラインによる嵌合あるいはセレーションによる嵌合として、プーリ軸２４に対し、可動シーブ２３をスライド自在とし、且つ、回り止めとしてもよい。

駆動側可変速プーリＰ_１における可動シーブ２３は、ねじ機構３０によって軸方向に移動される。図２に示すように、ねじ機構３０は、筒状のねじ軸３１の外径面に形成されたねじ溝３２と、ナット３３の内径面に形成されたねじ溝３４間に多数のボール３５を組み込んだボールねじからなる（以下、ボールねじ３０とも称する。）。上記多数のボール３５は、ナット３３及びねじ軸３１間に形成された図示省略の循環路に沿って、循環可能とされている。

ねじ軸３１とナット３３のうちの一方が、ケーシング１０に回転方向に固定される固定側部品とされ、他方が、回転トルクの負荷により軸方向に移動する可動側部品とされる。ここでは、ねじ軸３１はねじ機構３０の固定側部品として機能し、ナット３３はねじ機構３０の可動側部品として機能するようになっている。

可動側部品であるナット３３は、第一の軸受要素４０を介して可動シーブ２３に回転自在に連結されている。

第一の軸受要素４０は、可動シーブ２３の軸方向端面（背面）と、それに対向するナット３３の軸方向端面との間に配置される第一のスラスト軸受４１で構成されている。この実施形態では、第一のスラスト軸受４１は、可動シーブ２３とナット３３との間に、複数のニードルを放射状に配置したスラストニードル軸受を採用している。

また、固定側部品であるねじ軸３１は、ケーシング１０に直接固定されている。この実施形態では、ケーシング１０の内面に対してねじ軸３１の端面が直接当接しており、ケーシング１０の外側からそのケーシング１０の貫通孔１２を通って、ねじ軸３１の穴３１ａに向かって差し込まれた回転方向を固定するピン１１によって、ねじ軸３１はケーシング１０に回転方向に固定されている。なお、回転方向への移動はピン１１により規制されており、軸方向への移動は可能であるが、軸方向への移動は軸方向からの荷重により規制されている。

固定側部品のケーシング１０に対する回転方向を固定する構造としては、固定側部品とケーシング１０とが直接接触して、回転方向を固定することが望ましい。

ケーシング１０又はねじ軸３１と、プーリ軸２４との間には、第二の軸受要素５０が配置される。第二の軸受要素５０は、プーリ軸２４の軸端にねじ込まれた止めナット２７の内側端面と、それに対向するねじ軸３１の軸方向端面との間に配置される第二のスラスト軸受５１で構成されている。このような構成とすることで、ねじ軸３０のラジアル方向の荷重を受けとめている。この実施形態では、第二のスラスト軸受５１は、止めナット２７とねじ軸３１との間に、複数のニードルを放射状に配置したスラストニードル軸受を採用している。止めナット２７はプーリ軸２４とともに一体に軸回り回転する。

プーリ軸２４は、ナット３３の軸心に形成された嵌合孔に挿通され、プーリ軸２４とナット３３とは、互いに相対回転可能である。また、プーリ軸２４は、ねじ軸３１に設けられた嵌合孔に挿通されて、プーリ軸２４とねじ軸３１とは、第三の軸受要素６０を介して軸回り回転自在に支持されている。ここでは、第三の軸受要素６０として、プーリ軸２４の外面とねじ軸３１の嵌合孔の内面との間に、複列のニードル軸受６１を配置している。

プーリ軸２４の両端は、それぞれケーシング１０との間に組み込まれた支持軸受６２，６２によって、そのケーシング１０に回転自在に支持されている。支持軸受６２としては、例えば、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受を採用することができる。

ナット３３の端部外周には、変速ギヤ４３が嵌合されている。変速ギヤ４３は、ナット３３に対して回り止めされ、そのナット３３の端部に取り付けられた止め輪４５によって軸方向に固定されている。

変速ギヤ４３は駆動ギヤ４６と噛合している。駆動ギヤ４６は図示省略したモータによって回転駆動される。その駆動ギヤ４６の回転を変速ギヤ４３に伝達することにより、変速ギヤ４３とともにナット３３が回転する。

このとき、ナット３３は、ボール３５を介して回転方向に固定されたねじ軸３１とねじ係合しているため、ナット３３が回転しつつ軸方向へ移動するとともに、変速ギヤ４３は駆動ギヤ４６に噛合する状態を保持してナット３３とともに軸方向へ移動する。変速ギヤ４３の軸方向への移動を可能とするため、その変速ギヤ４３及び駆動ギヤ４６のそれぞれを平歯車としている。

変速ギヤ４３は、駆動側可変速プーリＰ_１と従動側可変速プーリＰ_２間に組み込まれた変速軸７０の一端部上に設けられた平歯車からなる入力ギヤ７１と噛合して、ナット３３の回転を変速軸７０に伝達しており、その変速軸７０の回転は他端部に設けられた出力ギヤ７２から出力される。

上記変速軸７０においては、両端部がケーシング１０に支持された転がり軸受７３によって回転自在に支持されている。

従動側の可変速プーリＰ_２は、前述の駆動側可変速プーリＰ_１と同様に、固定シーブ２２と、その固定シーブ２２に対向配置された可動シーブ２３からなる。

これらの固定シーブ２２及び可動シーブ２３は、駆動側可変速プーリＰ_１の固定シーブ２２及び可動シーブ２３に対して左右逆の配置とされている点で、駆動側可変速プーリＰ_１と相違している。固定シーブ２２に設けられたプーリ軸２４で、可動シーブ２３を回転自在に、且つ、スライド自在に支持している等、可動シーブ２３の支持構造については、駆動側の可変速プーリＰ_１の可動シーブ２３と同一とされている。このため、同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。

また、可動シーブ２３をボールねじ３０で移動させる点、そのボールねじ３０を形成するねじ軸３１をケーシング１０で支持する支持構造、プーリ軸２４の両端部をケーシング１０で回転自在に支持する支持構造についても、駆動側の可変速プーリＰ_１と同一であるため、同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。

従動側において、ボールねじ３０のナット３３に支持された変速ギヤ４３は、変速軸７０に設けられた出力ギヤ７２に噛合して、駆動側可変速プーリＰ₁の可動シーブ２３と従動側可変速プーリＰ_２の可動シーブ２３は連動回転するようになっている。

この実施の形態で示すＶベルト式無段変速機は、上記の構造からなり、駆動ギヤ４６を駆動すると、その駆動ギヤ４６の回転は変速ギヤ４３に伝達され、駆動側可変速プーリＰ_１のボールねじ３０におけるナット３３が回転する。

このとき、ナット３３は、ケーシング１０に回転方向に固定されたねじ軸３１に対して、ボール３５を介してねじ係合しているため、ナット３３は回転しつつ軸方向に移動し、そのナット３３に回転自在に連結された可動シーブ２３が、プーリ軸２４に沿って軸方向に移動し、固定シーブ２２との対向部間に形成されたプーリ溝の溝幅が変化する。

また、駆動側可変速プーリＰ_１のナット３３の回転は、変速ギヤ４３からこれに噛合する入力ギヤ７１に伝達されて変速軸７０が回転し、その変速軸７０の回転は、出力ギヤ７２から従動側可変速プーリＰ_２の変速ギヤ４３に伝達されるため、従動側可変速プーリＰ_２におけるボールねじ３０のナット３３が回転する。

このとき、従動側可変速プーリＰ_２におけるナット３３も、駆動側可変速プーリＰ_１のナット３３と同様に、回転方向に固定されたねじ軸３１に対してボール３５を介してねじ係合しているため、ナット３３は回転しつつ軸方向に移動し、そのナット３３に回転自在に連結された可動シーブ２３がプーリ軸２４に沿って軸方向に移動し、固定シーブ２２との対向部間に形成されたプーリ溝の溝幅が変化する。

この場合、駆動側可変速プーリＰ_１と従動側可変速プーリＰ_２とは固定シーブ２２と可動シーブ２３が左右逆の配置とされているため、駆動側可変速プーリＰ_１と従動側可変速プーリＰ_２とはプーリ溝幅が互いに逆方向に変化する。すなわち、駆動側可変速プーリＰ_１のプーリ溝幅が広くなると従動側可変速プーリＰ_２のプーリ溝幅が狭くなり、逆に、駆動側可変速プーリＰ_１のプーリ溝幅が狭くなると従動側可変速プーリＰ_２のプーリ溝幅が広くなる。そのプーリ溝幅の変化によって駆動側可変速プーリＰ_１から従動側可変速プーリＰ_２への変速比が変化する。

この発明では、可動側部材であるナット３３と可動シーブ２３との間を、スラスト軸受からなる第一の軸受要素４０で支持したので、ラジアル方向の荷重をねじ機構３０で受けることで、ギヤの噛み合いによって生じるラジアル方向への振動が、可動シーブ２３（プーリ）に伝わることを防止でき、また、逆に、可動シーブ２３（プーリ）に生じるラジアル方向への振動がギヤに伝わることを防止することができる。

このため、プーリとギヤとの間で発生する音や振動を抑制することができる。すなわち、ベルト式無段変速機のプーリとギヤとの間の相互間に作用するラジアル方向への振動を抑制して音振を小さくすることができる。

この実施形態では、可動シーブ２３をプーリ軸２４に沿って軸方向に移動させるねじ機構としてボールねじ３０を採用したが、ねじ機構はボールねじ３０に限定されるものではない。例えば、筒状のねじ軸３１の外径面及びナット３３の内径面のそれぞれに、台形ねじを螺旋状に形成した滑りねじであってもよい。

また、この実施形態では、ねじ軸３１はねじ機構３０の固定側部品として機能し、ナット３３はねじ機構３０の可動側部品として機能するようになっていたが、これを逆にして、ねじ軸３１はねじ機構３０の可動側部品として機能し、ナット３３はねじ機構３０の固定側部品として機能する構成に、この発明を適用してもよい。

この場合、ねじ軸３１を可動シーブ２３に回転自在に連結し、ねじ軸３１の外径面に変速ギヤ４３を取り付け、変速比の変更に際し、その変速ギヤ４３に回転トルクを伝達する。また、可動側部材であるねじ軸３１と可動シーブ２３との間を、スラスト軸受からなる第一の軸受要素４０で支持することとなる。

１０ ケーシング（プーリ支持対象）
２２ 固定シーブ
２３ 可動シーブ
２３ｂ ボス部
２４ プーリ軸
３０ ボールねじ（ねじ機構）
３１ ねじ軸
３２ ねじ溝
３３ ナット
３４ ねじ溝
３５ ボール
４０ 第一の軸受要素
４１ 第一のスラスト軸受
５０ 第二の軸受要素
５１ 第二のスラスト軸受
６０ 第三の軸受要素
６１ ニードル軸受
６２ 支持軸受

Claims (5)

1. プーリ軸（２４）に設けられた固定シーブ（２２）と、前記プーリ軸（２４）にスライド自在に嵌合され且つ回り止めされて前記固定シーブ（２２）に対向配置された可動シーブ（２３）と、その可動シーブ（２３）を前記プーリ軸（２４）に沿って軸方向に移動させるねじ機構（３０）とを備え、
   前記ねじ機構（３０）は、筒状のねじ軸（３１）と、そのねじ軸（３１）にねじ係合されたナット（３３）を備え、前記ねじ軸（３１）と前記ナット（３３）のうちの一方がプーリ支持対象（１０）に固定される固定側部品とされ、他方が回転トルクの負荷により軸方向に移動する可動側部品とされ、前記可動シーブ（２３）と前記可動側部品との間に第一のスラスト軸受（４１）が配置される
   ベルト式無段変速機の可変速プーリ支持装置。
2. 前記可動側部品は前記ナット（３３）であり、前記第一のスラスト軸受（４１）は前記可動シーブ（２３）と前記ナット（３３）との間に配置されるスラストニードル軸受である
   請求項１に記載のベルト式無段変速機の可変速プーリ支持装置。
3. 前記プーリ支持対象（１０）と前記固定側部品とは直接固定されている請求項１又は２に記載のベルト式無段変速機の可変速プーリ支持装置。
4. 前記プーリ支持対象（１０）又は前記固定側部品と前記プーリ軸（２４）との間に第二のスラスト軸受（５１）が配置される
   請求項１に記載のベルト式無段変速機の可変速プーリ支持装置。
5. 前記第二のスラスト軸受（５１）はスラストニードル軸受である請求項４に記載のベルト式無段変速機の可変速プーリ支持装置。

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