JP2018168858A - Continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プライマリプーリとセカンダリプーリとこれらに巻き掛けられるチェーン等の動力伝達要素を有する無段変速機に関する。 The present invention relates to a continuously variable transmission having a primary pulley, a secondary pulley, and a power transmission element such as a chain wound around them.
車両用の無段変速機には、入力側のプライマリ軸に設けられた溝幅可変のプライマリプーリと、出力側のセカンダリ軸に設けられた溝幅可変のセカンダリプーリとを有し、これらのプーリにはチェーン等の動力伝達要素が巻き掛けられる。プライマリプーリはプライマリ軸に一体に設けられる固定シーブと、プライマリ軸に軸方向に摺動自在に装着されてプライマリ軸と一体に回転する可動シーブとを有し、固定シーブと可動シーブとの間の溝には動力伝達要素が巻き掛けられる。セカンダリプーリは、セカンダリ軸に一体に設けられる固定シーブと、セカンダリ軸に軸方向に摺動自在に装着されるとともに一体に回転する可動シーブとを有し、固定シーブと可動シーブとの間に形成される溝には動力伝達要素が巻き掛けられる。 A continuously variable transmission for a vehicle has a variable-width primary pulley provided on an input-side primary shaft and a variable-width secondary pulley provided on an output-side secondary shaft, and these pulleys A power transmission element such as a chain is wound around the frame. The primary pulley has a fixed sheave provided integrally with the primary shaft, and a movable sheave that is slidably mounted in the axial direction on the primary shaft and rotates integrally with the primary shaft, and is disposed between the fixed sheave and the movable sheave. A power transmission element is wound around the groove. The secondary pulley has a fixed sheave integrally provided on the secondary shaft and a movable sheave that is slidably mounted on the secondary shaft in the axial direction and rotates integrally, and is formed between the fixed sheave and the movable sheave. A power transmission element is wound around the groove.
特許文献1、2には、動力伝達要素としてチェーンが使用される無断変速機が記載されている。 Patent Documents 1 and 2 describe a continuously variable transmission in which a chain is used as a power transmission element.
特許文献1に記載された無段変速機は、変速応答性を高めるとともに騒音の発生を抑制するために、可動シーブと固定シーブはそれぞれプーリ本体とこれに固定された動力伝達面形成部材とを有し、プーリ本体の剛性が動力伝達面形成部材の剛性よりも高くされている。特許文献2に記載されたチェーン式無段変速機は、減速時に発生するチェーンのジャー音を低減するために、プライマリプーリの固定シーブと可動シーブのシーブ面間の中心位置と、セカンダリプーリの固定シーブと可動シーブのシーブ面間の中心位置との軸方向距離をミスアライメントとしている。これにより、デファレンシャル装置から出力ギヤへ加わるスラスト荷重に応じてセカンダリ軸は、所定の範囲内で軸方向移動可能に支持される。 In the continuously variable transmission described in Patent Document 1, the movable sheave and the fixed sheave each include a pulley body and a power transmission surface forming member fixed thereto in order to improve the shift response and suppress the generation of noise. And the rigidity of the pulley body is higher than the rigidity of the power transmission surface forming member. In the chain type continuously variable transmission described in Patent Document 2, the center position between the fixed sheave of the primary pulley and the sheave surface of the movable sheave and the fixing of the secondary pulley are reduced in order to reduce the chain jar noise generated during deceleration. The axial distance between the sheave and the center position between the sheave surfaces of the movable sheave is misaligned. Thus, the secondary shaft is supported so as to be movable in the axial direction within a predetermined range in accordance with the thrust load applied to the output gear from the differential device.
チェーンを動力伝達要素とする無段変速機においては、チェーンのピッチ間距離が大きいため、車両走行時にチェーンノイズが発生する。チェーンノイズの発生を抑制すべく、種々の実験結果がなされた結果、チェーンの起振力とプーリ固有の曲げモードとが重なると、軸受における振動が増大し、増大した振動がトランスミッションケースに伝搬されて、チェーンノイズが大きくなってしまうということが判明した。チェーンノイズを抑制するには、軸受を支持するトランスミッションケースの剛性を補強したり、ケースカバーを取り付けたりすることが考えられるが、このような対策では変速機の重量やコストを高めてしまう。また、変速機によっては、設計レイアウトの制約によりケースを補強したり、カバーを取り付けたりすることができない場合がある。 In a continuously variable transmission having a chain as a power transmission element, chain noise is generated when the vehicle travels because the distance between the pitches of the chain is large. As a result of various experimental results to suppress the occurrence of chain noise, if the vibration force of the chain and the bending mode unique to the pulley overlap, the vibration in the bearing increases and the increased vibration is propagated to the transmission case. It turned out that the chain noise becomes large. In order to suppress chain noise, it is conceivable to reinforce the rigidity of the transmission case that supports the bearing or to attach a case cover, but such measures increase the weight and cost of the transmission. Also, depending on the transmission, there are cases where the case cannot be reinforced or the cover cannot be attached due to restrictions on the design layout.
本発明の目的は、無段変速機の振動を抑制し、無段変速機から発生する振動騒音を低減することにある。 An object of the present invention is to suppress vibration of a continuously variable transmission and reduce vibration noise generated from the continuously variable transmission.
本発明の無段変速機は、回転軸に一体に設けられた固定シーブと、前記回転軸に軸方向に摺動して前記回転軸と一体回転する中空軸部および前記中空軸部の基端部に一体に設けられた可動シーブ本体部を有する可動シーブとからなるプーリとを備え、前記プーリの溝にチェーンが巻き掛けられる無段変速機において、前記中空軸部の軸方向中央部に設けられ、前記回転軸に軸方向に摺動自在に噛み合う噛み合い部と、前記中空軸部の基端部に設けられ、前記回転軸の外周面に摺動自在に嵌合する基端側嵌合部と、前記中空軸部の先端部に設けられ、前記回転軸の外周面に摺動自在に嵌合する先端側嵌合部と、を有し、回転軸の軸振動の腹の位置を、前記先端側嵌合部の軸方向中央部に配置した。 A continuously variable transmission according to the present invention includes a fixed sheave integrally provided on a rotating shaft, a hollow shaft portion that slides axially on the rotating shaft and rotates integrally with the rotating shaft, and a proximal end of the hollow shaft portion A continuously variable transmission in which a chain is wound around a groove of the pulley, and provided at a central portion in the axial direction of the hollow shaft portion. An engagement portion that is slidably engaged with the rotation shaft in the axial direction, and a proximal end fitting portion that is provided at a proximal end portion of the hollow shaft portion and is slidably fitted to the outer peripheral surface of the rotation shaft. And a distal end side fitting portion that is provided at the distal end portion of the hollow shaft portion and is slidably fitted to the outer peripheral surface of the rotating shaft, and the position of the antinode of the shaft vibration of the rotating shaft is It arrange | positioned in the axial direction center part of the front end side fitting part.
本発明の無段変速機においては、回転軸に発生する加振力がプーリの先端側嵌合部に集中的に加えられ、回転軸を支持する軸受からトランスミッションケースに伝搬される振動が抑制される。これにより、無段変速機から発生する振動騒音を低減することができる。 In the continuously variable transmission according to the present invention, the excitation force generated in the rotating shaft is concentratedly applied to the front end side fitting portion of the pulley, and the vibration propagated from the bearing supporting the rotating shaft to the transmission case is suppressed. The Thereby, the vibration noise generated from the continuously variable transmission can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1に示されるように、無段変速機10は、それぞれ回転軸としてのプライマリ軸11とセカンダリ軸12とを有しており、それぞれの軸は相互に平行となって配置される。プライマリ軸11の両端部は軸受13a、13bにより図示しないトランスミッションケースに回転自在に支持され、セカンダリ軸12の両端部は軸受14a、14bによりトランスミッションケースに回転自在に支持される。プライマリ軸11にはエンジントルクが入力され、セカンダリ軸12は駆動輪に変速後のエンジントルクを出力する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the continuously
プライマリ軸11にはプーリつまりプライマリプーリ15が設けられており、プライマリプーリ15は、プライマリ軸11に一体に設けられた固定シーブ16と、固定シーブ16に対向してプライマリ軸11に軸方向に摺動自在に装着される可動シーブ17とを有している。可動シーブ17は、プライマリ軸11に軸方向に摺動してプライマリ軸11と一体に回転する中空軸部17aと、中空軸部17aの基端部に一体に設けられた可動シーブ本体部17bとを有している。
The
セカンダリ軸12にはプーリつまりセカンダリプーリ21が設けられており、セカンダリプーリ21は、セカンダリ軸12に一体に設けられた固定シーブ22と、固定シーブ22に対向してセカンダリ軸12に軸方向に摺動自在に装着される可動シーブ23とを有している。可動シーブ23は、セカンダリ軸12に軸方向に摺動してセカンダリ軸12と一体回転する中空軸部23aと、中空軸部23aの基端部に一体に設けられた可動シーブ本体部23bとを有している。
The
プライマリプーリ15における固定シーブ16の動力伝達面24aと可動シーブ本体部17bの動力伝達面24bとの間には、可動シーブ17の軸方向移動により幅が可変となった溝25aが形成される。セカンダリプーリ21における固定シーブ22の動力伝達面26aと可動シーブ本体部23bの動力伝達面26bとの間には、溝25bが形成される。両方のプーリの溝25a、25bにチェーン27が装着され、それぞれのプーリに巻き掛けられる。変速比が最低速側となったときには、プライマリプーリ15に対するチェーン27の巻き掛け径は最小となり、セカンダリプーリ21に対する巻き掛け径は最大となる。変速比が最高速側となったときには、プライマリプーリ15に対する巻き掛け径は最大となり、セカンダリプーリ21に対する巻き掛け径は最小となる。図1においては、セカンダリプーリ21に対するチェーン27の巻き掛け径が最大径となった状態が実線で示されている。このときのプライマリプーリ15に対して実線で示すチェーン27の位置は、最小巻き掛け径を示す。
Between the
図1においては、可動シーブ17の上半分が固定シーブ16に最接近した状態で示され、下半分が固定シーブ16から最も離れた状態で示されている。一方、可動シーブ23は上半分が固定シーブ22から最も離れた状態で示され、下半分が固定シーブ22に最接近した状態で示されている。
In FIG. 1, the upper half of the
プライマリプーリ15の中空軸部17aには第1のシリンダ31が装着され、シリンダ31の円筒部31aの内周面には、可動シーブ17に設けられた隔壁部17cが摺動自在に接触している。プライマリ軸11には第2のシリンダ32が固定され、シリンダ32の先端はシリンダ31の外面に当接している。中空軸部17aには隔壁部33が固定され、隔壁部33はシリンダ32の円筒部32aの内周面に摺動自在に接触している。シリンダ31と可動シーブ17とにより第1のプライマリ油室34aが区画形成され、シリンダ32と隔壁部33とにより第2のプライマリ油室34bが区画形成される。
A
プライマリ軸11の一端部には油路35が形成され、油路35はプライマリ軸11に形成された連通孔36と、中空軸部17aに形成された連通孔37を介して第1のプライマリ油室34aに連通している。プライマリ軸11の他端部には油路38が形成され、油路38はプライマリ軸11に形成された連通孔39を介して第2のプライマリ油室34bに連通している。両方のプライマリ油室34a、34bに供給される作動油により、プライマリプーリ15の可動シーブ17は固定シーブ16に接近する位置と離れる位置とに駆動され、溝25aの幅が調整される。
An
セカンダリ軸12にはプランジャ41が取り付けられており、プランジャ41は外径が相違した部分を有し、断面形状は段付きとなっている。可動シーブ23の円筒部23cの内周面は、プランジャ41の大径部41aに摺動自在に接触している。プランジャ41と可動シーブ23とによりセカンダリ油室42が区画形成される。プランジャ41と可動シーブ23との間にはコイルばね43が装着され、コイルばね43により可動シーブ23には固定シーブ22に向かう方向のばね力が付勢されている。
A
セカンダリ軸12の一端部には油路44が形成され、油路44はセカンダリ軸12に形成された連通孔45を介してセカンダリ油室42に連通している。セカンダリ油室42に供給される作動油により、セカンダリプーリ21の可動シーブ23は固定シーブ22に接近する位置と離れる位置とに駆動され、溝25bの幅が調整される。可動シーブ23の円筒部23cにはカバー部材46が固定され、カバー部材46とプランジャ41とによりバランス油室47が形成され、バランス油室47にはトランスミッションケース内の潤滑油が流入する。
An
セカンダリ軸12には出力歯車48が設けられており、プライマリ軸11に入力されるエンジントルクは、無段変速機10により変速されて出力歯車48から駆動輪に出力される。
The
プライマリプーリ15における可動シーブ17の中空軸部17aの軸方向中央部の内周面には、噛み合い部51が設けられており、この噛み合い部51は、プライマリ軸11に設けられたスプライン等からなる噛み合い部に軸方向に摺動自在に噛み合っている。可動シーブ本体部17bの内径部分を中空軸部17aの基端部とすると、中空軸部17aはチェーン27から離れる方向のプライマリ軸11の端部に向けて突出しており、突出端を中空軸部17aの先端部とする。中空軸部17aの基端部には、プライマリ軸11の外周面に摺動自在に嵌合する基端側嵌合部52が設けられている。一方、中空軸部17aの先端部には、プライマリ軸11の外周面に摺動自在に嵌合する先端側嵌合部53が設けられている。
A meshing
同様に、セカンダリプーリ21における可動シーブ23の中空軸部23aの軸方向中央部の内面には、噛み合い部51が設けられており、この噛み合い部51は、セカンダリ軸12に設けられたスプライン等からなる噛み合い部に軸方向に摺動自在に噛み合っている。可動シーブ本体部23bの内径部分を中空軸部23aの基端部とすると、中空軸部23aはチェーン27から離れる方向のセカンダリ軸12の端部に向けて突出しており、突出端を中空軸部23aの先端部とする。中空軸部23aの基端部には、セカンダリ軸12の外周面に摺動自在に嵌合する基端側嵌合部52が設けられている。一方、中空軸部23aの先端部には、セカンダリ軸12の外周面に摺動自在に嵌合する先端側嵌合部53が設けられている。
Similarly, a meshing
図2は無段変速機10を回転させたときにおけるセカンダリ軸12に発生する曲げモードの状態を示す断面図である。曲げモードは、セカンダリ軸12とともに回転するチェーン27の起振力により発生する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state of a bending mode generated in the
図2における破線は、チェーン27の起振力に起因したセカンダリ軸12の曲げモーメントを示している。図2に示されるように、セカンダリ軸12の曲げモードの振幅は、可動シーブ23の基端側嵌合部52の軸方向中央部が小さくなり、セカンダリ軸12の両端部に向けて増加し、ピーク点を経た後にセカンダリ軸12の両端面に僅かに小さくなる。セカンダリ軸12の両端部における軸振動は軸受14a、14bを介してトランスミッションケースに伝搬され、無段変速機10は振動騒音を発生する。
A broken line in FIG. 2 indicates a bending moment of the
セカンダリ軸12の曲げモードは、図2の破線で示すように、基端側嵌合部52の軸方向中央部が波形の節Aになり、ピーク点の位置が波形の腹Bになる。この腹Bの位置に先端側嵌合部53の軸方向中央部が接触するように、可動シーブ23の中空軸部23aの長さと先端側嵌合部53の長さとを設定すると、先端側嵌合部53の部分のセカンダリ軸12の腹Bに面圧がかかり、接触箇所の変形が増える。これによって接触箇所の剛性が高くなり、セカンダリ軸12の曲げモードの振幅が小さくなる。このように、セカンダリ軸12の曲げモードの腹Bの位置に先端側嵌合部53を設定すると、セカンダリプーリ21は振動抑制構造になり、軸受14aに伝搬される振動が抑制され、軸受14aからトランスミッションケースに伝搬される振動が抑制される。トランスミッションに伝搬される振動が抑制されるので、無段変速機10からチェーン27の起振力に起因して発生する振動騒音が低減される。
As shown by a broken line in FIG. 2, the bending mode of the
なお、図2に示された振動波形は、セカンダリ軸12を4200〜4800rpmの間の回転数で回転させたときに現れる曲げモードを示す。
The vibration waveform shown in FIG. 2 indicates a bending mode that appears when the
図3はセカンダリ軸12の一部を示す拡大断面図であり、節Aの位置と腹Bの位置が拡大して示されており、節Aと腹Bとの間の距離はL0となっている。図3においては、チェーン27のセカンダリプーリ21に対する最大巻き掛け径がDmaxで示され、可動シーブ23の基端側嵌合部52の基端面52aと先端側嵌合部53の先端面53aとの間の軸方向長さがL1で示されている。図3に示されるように、可動シーブ23の軸方向長さL1は、最大巻き掛け径Dmaxよりも小さい値に設定されている(L1<Dmax)。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the
可動シーブ23が軸方向に移動しても、噛み合い部51がセカンダリ軸12の噛み合い部と噛み合った状態を維持するために、噛み合い部51の長さを所定値に設定する必要があり、噛み合い部51の長さを短くすることはできない。噛み合い部51と基端側嵌合部52の長さを維持しつつ、可動シーブ23の軸方向長さL1を、最大巻き掛け径Dmaxよりも短い値に設定すると、先端側嵌合部53の軸方向中央部がセカンダリ軸12の曲げモードの腹Bの位置に設定されるとともに、先端側嵌合部53に加わる面圧、つまりセカンダリ軸12と可動シーブ23との間の単位面積当たりの接触荷重が高められる。面圧が高くなることでセカンダリ軸12の接触部の変形が増えることで接触箇所の剛性が高まる。その結果、チェーン27の起振力に起因したセカンダリ軸12の曲げモードの腹Bの位置に先端側嵌合部53を配置することと相俟って、セカンダリ軸12の曲げモードの振幅が抑制される。
Even when the
特に、チェーン27の巻き掛け径が最大となる低速段の変速比のときに、セカンダリプーリ21の可動シーブ本体部23bには、溝25bを広げる方向に撓められるように大きな締結荷重が加わるので、先端側嵌合部53の面圧を高めることにより、セカンダリ軸12の振動抑制効果を高めることができる。
In particular, at a low speed gear ratio at which the winding diameter of the
図4は上述した本発明の無段変速機10の先端側嵌合部53の局所最大接触荷重と、比較例である先端側嵌合部の局所最大接触荷重とを示す荷重特性グラフである。本発明においてはL1/Dmaxを0.94とした。一方、比較例においてはL1/Dmaxを約1とした。図4に示されるように、本発明においては、局所最大接触荷重(面圧)を比較例よりも2倍以上に高められる。
FIG. 4 is a load characteristic graph showing the local maximum contact load of the front end side
図5は上述した本発明と比較例とについての振動方向と先端側嵌合部に加わる面圧の大きさと分布を概念的に示す面圧特性線図であり、図5(A)は本発明の特性を示し、図5(B)は比較例の特性を示す。図5に示されるように、セカンダリ軸12の振動方向をV方向とすると、下側の受圧領域Eと上側の受圧領域Fとにそれぞれ径方向の接触荷重が加わる。本発明においては、図5(A)に示されるように、それぞれの受圧領域E、Fにおける接触荷重が、図5(B)に示した比較例の受圧領域E、Fにおける接触荷重よりも大きくなる。これにより、二点鎖線で示すように、セカンダリ軸12に発生する曲げモードが抑制され、その結果、軸受14aに加わる振動を低減することができる。下側の受圧領域Eの方が上側の受圧領域Fよりも接触荷重が大きくなる。
FIG. 5 is a surface pressure characteristic diagram conceptually showing the vibration direction and the size and distribution of the surface pressure applied to the distal end fitting portion of the present invention and the comparative example described above, and FIG. FIG. 5B shows the characteristics of the comparative example. As shown in FIG. 5, assuming that the vibration direction of the
図6は無段変速機を回転駆動してチェーン音の発生状態を本発明と比較例とについて測定した結果を示す。図6において、横軸はセカンダリ軸12の回転数であり、縦軸はチェーン音である。実線は、本発明のチェーン音を示し、一点鎖線は、比較例のチェーン音を示す。本発明においては、チェーン音を低減することができ、図6に示されるように、回転数が4300〜4500rpmの範囲において特に顕著に低減されることが判明した。
FIG. 6 shows the result of measuring the state of occurrence of chain noise for the present invention and the comparative example by rotationally driving the continuously variable transmission. In FIG. 6, the horizontal axis represents the rotational speed of the
図7は、プライマリプーリ15の一部を示す断面図である。プライマリプーリ15についても、セカンダリプーリ21と同様であり、チェーン27の起振力に起因したプライマリ軸11の曲げモードの腹Bの位置に先端側嵌合部53を配置することで、セカンダリ軸12の曲げモードの振幅が低減し、軸受13aに伝搬される振動が抑制される。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of the
さらに、セカンダリプーリ21と同様に、プライマリプーリ15においても可動シーブ17の基端側嵌合部52の基端面52aと先端側嵌合部53の先端面53aとの間の軸方向長さL1は、チェーン27のプライマリプーリ15に対する最大巻き掛け径Dmaxよりも短く設定されている。
Further, similarly to the
セカンダリプーリ21に加えて、プライマリプーリ15を振動抑制構造とすると、チェーンノイズの発生をより低減することができる。ただし、セカンダリプーリ21とプライマリプーリ15の少なくとも一方を振動抑制構造としても良い。
If the
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
11 プライマリ軸
12 セカンダリ軸
15 プライマリプーリ
16 固定シーブ
17 可動シーブ
17a 中空軸部
17b 可動シーブ本体部
21 セカンダリプーリ
22 固定シーブ
23 可動シーブ
23a 中空軸部
23b 可動シーブ本体部
27 チェーン
34a、34b プライマリ油室
42 セカンダリ油室
51 噛み合い部
52 基端側嵌合部
52a 基端面
53 先端側嵌合部
53a 先端面
11
Claims (3)
前記中空軸部の軸方向中央部に設けられ、前記回転軸に軸方向に摺動自在に噛み合う噛み合い部と、
前記中空軸部の基端部に設けられ、前記回転軸の外周面に摺動自在に嵌合する基端側嵌合部と、
前記中空軸部の先端部に設けられ、前記回転軸の外周面に摺動自在に嵌合する先端側嵌合部と、
を有し、回転軸の軸振動の腹の位置を、前記先端側嵌合部の軸方向中央部に配置した、無段変速機。 A fixed sheave integrally provided on the rotary shaft, a hollow shaft portion that slides axially on the rotary shaft and rotates integrally with the rotary shaft, and a movable sheave integrally provided on the proximal end portion of the hollow shaft portion A continuously variable transmission including a pulley including a movable sheave having a main body, wherein a chain is wound around the groove of the pulley;
A meshing portion provided at a central portion in the axial direction of the hollow shaft portion and meshing slidably in the axial direction with the rotating shaft;
A proximal end fitting portion provided at a proximal end portion of the hollow shaft portion and slidably fitted to an outer peripheral surface of the rotating shaft;
A tip-side fitting portion that is provided at a tip portion of the hollow shaft portion and slidably fits on an outer peripheral surface of the rotating shaft;
A continuously variable transmission in which the position of the antinode of the shaft vibration of the rotating shaft is disposed at the axially central portion of the distal end side fitting portion.
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