JP2019044810A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成や制御がシンプルでありつつ、レイアウトの自由度が高く、幅広い変速比が得られるベルト式無段変速機の提供を目的とする。【解決手段】ベルト式無段変速機Ｘは、一次側プーリ１０と、二次側プーリ２０と、中間プーリ３０とを有する。中間プーリ３０は、中間一次側シーブ対３２及び中間二次側シーブ対３４を有する。一次側ベルト６０は、一次側プーリ１０と中間一次側シーブ対３２とに架け渡されている。また、二次側ベルト７０は、二次側プーリ２０と中間二次側シーブ対３４とに架け渡されている。中間一次側シーブ対３２は、中間一次側可動シーブ３５と中間一次側固定シーブ部３９ａとを有し、中間二次側シーブ対３４は、中間二次側可動シーブ３７と、中間二次側固定シーブ部３９ｂとを有する。中間一次側可動シーブ３５及び中間二次側可動シーブ３７は、一体的に移動可能とされている【選択図】図２

Description

本発明は、ベルト式無段変速機に関する。

従来、下記特許文献１に開示されているようなベルト式無段変速機が提供されている。特許文献１に開示されているベルト式無段変速機は、一次側回転軸に設けられた一次側可変プーリと、二次側回転軸に設けられた二次側可変プーリと、複数の中間可変プーリとを備え、可変プーリ間に巻き掛けられた複数の伝動ベルトにより動力伝達可能とされたものである。

特開昭６３−２５９２６１号公報

ここで、上述した特許文献１のベルト式無段変速機は、一次側回転軸と二次側回転軸との間の動力伝達が中間軸を介して行われるように直列に接続された構成とされている。そのため、このベルト式無段変速機は、旧来のものに比べると幅広い変速比を取れる可能性がある。

しかしながら、特許文献１のベルト式無段変速機では、複数設けられた中間可変プーリ毎に動力を付与するためのピストンや油路などが必要となる。そのため、特許文献１のベルト式無段変速機は、装置構成や駆動制御などが複雑であり、レイアウトの自由度が低い等の問題がある。

そこで本発明は、装置構成や駆動制御などがシンプルでありつつ、レイアウトの自由度が高く、幅広い変速比を得ることが可能なベルト式無段変速機の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明のベルト式無段変速機は、一次側回転軸に設けられた一次側プーリと、二次側回転軸に設けられた二次側プーリと、中間軸に中間一次側シーブ対及び中間二次側シーブ対が設けられた中間プーリと、前記一次側プーリと前記中間一次側シーブ対とに亘って架け渡された一次側ベルトと、前記二次側プーリと前記中間二次側シーブ対とに亘って架け渡された二次側ベルトとを有し、前記中間一次側シーブ対が、前記中間軸の軸線方向に移動可能な中間一次側可動シーブと、前記中間一次側可動シーブと対をなす中間一次側固定シーブとを有し、前記中間二次側シーブ対が、前記中間軸の軸線方向に移動可能な中間二次側可動シーブと、前記中間二次側可動シーブと対をなす中間二次側固定シーブとを有し、前記中間一次側可動シーブ、及び前記中間二次側可動シーブが、一体的に前記中間軸の軸線方向に移動可能とされていることを特徴とするものである。

本発明のベルト式無段変速機においては、中間プーリをなす中間一次側可動シーブ、及び中間二次側可動シーブが、一体的に中間軸の軸線方向に移動可能とされている。そのため、本発明のベルト式無段変速機は、中間一次側可動シーブ、及び中間二次側可動シーブに対して駆動力を付与するための構成を複数設けなくても、中間一次側可動シーブ及び中間二次側可動シーブを中間軸の軸線方向に移動させて、変速比を変化させることができる。従って、本発明によれば、装置構成や駆動制御がシンプルであって、レイアウトの自由度の高いベルト式無段変速機を提供できる。

また、本発明のベルト式無段変速機においては、一次側プーリ及び中間一次側シーブ対に亘って一次側ベルトを架け渡して構成される一次側の変速機構（以下、一次側変速機構とも称する）と、二次側プーリ及び中間二次側シーブ対に亘って二次側ベルトを架け渡して構成される二次側の変速機構（以下、二次側変速機構とも称する）とが設けられている。また、本発明のベルト式無段変速機は、一次側変速機構と二次側変速機構とが直列に配置された構成とされている。従って、本発明によれば、幅広い変速比を得ることが可能なベルト式無段変速機を提供できる。

本発明によれば、装置構成や駆動制御などがシンプルでありつつ、レイアウトの自由度が高く、幅広い変速比を得ることが可能なベルト式無段変速機を提供できる。

本発明の一実施形態に係るベルト式無段変速機のスケルトン図である。 図１のベルト式無段変速機に採用されている無段変速装置を示すスケルトン図である。 図２に示した無段変速装置の動作の一態様を示したスケルトン図である。 図２に示した無段変速装置の動作の一態様を示したスケルトン図である。 図２に示した無段変速装置をＦＦレイアウトの車両に搭載した例を示したスケルトン図である。

以下、本発明の一実施形態に係るベルト式無段変速機Ｘ（以下、単に「無段変速機Ｘ」とも称す）について、無段変速機Ｘを搭載した車両を例に挙げ、図面を参照しつつ詳細に説明する。ベルト式無段変速機Ｘは、無段変速装置Ａに特徴を有するものであるが、以下の説明においては、先ず車両の概要について説明した後、無段変速装置Ａの構成について詳細に説明する。

≪車両構成について≫
本実施形態の車両は、エンジン１から出力された動力を無段変速機Ｘに入力可能な構成とされている。無段変速機Ｘは、図１に示すように大略、入力軸３、前後進切替装置４、無段変速装置Ａなどで構成されている。入力軸３は、エンジン出力軸１ａによりトルクコンバータ２を介して駆動されるものであり、トルクコンバータ２のタービンランナ２ｂに接続されている。前後進切替装置４は、入力軸３の回転を正逆切り替えて駆動軸７に伝達する装置である。トルクコンバータ２と前後進切替装置４との間には、オイルポンプ６が配置されている。オイルポンプ６は、トルクコンバータ２のポンプインペラ２ａにより駆動されるポンプギアを備えている。

前後進切替装置４は、図１に示すように、遊星歯車機構４０と前進用ブレーキ５０と後進用クラッチ５１とで構成されている。遊星歯車機構４０のサンギヤ４１が入力部材である入力軸３に連結され、リングギヤ４２が出力部材である駆動軸７に連結されている。遊星歯車機構４０はシングルピニオン方式であり、前進用ブレーキ５０はピニオンギヤ４３を支えるキャリア４４と変速機ケース５との間に設けられ、後進用クラッチ５１はキャリア４４とサンギヤ４１との間に設けられている。後進用クラッチ５１を解放して前進用ブレーキ５０を締結すると、入力軸３の回転が逆転され、かつ減速されて駆動軸７へ伝えられる。逆に、前進用ブレーキ５０を解放して後進用クラッチ５１を締結すると、遊星歯車機構４０のキャリア４４とサンギヤ４１とが一体に回転するので、入力軸３と駆動軸７（一次側回転軸）とが直結される。

≪無段変速装置Ａの構成について≫
図２に示すように、無段変速装置Ａは、一次側プーリ１０、二次側プーリ２０、中間プーリ３０、一次側ベルト６０、二次側ベルト７０、及び差回転吸収部材８０を備えている。

一次側プーリ１０は、駆動軸７に対して設けられたプーリである。一次側プーリ１０は、一次側可動シーブ１２と、一次側固定シーブ１４とを備えている。一次側可動シーブ１２は、駆動軸７の軸線方向に移動可能かつ回転可能とされたシーブである。また、一次側固定シーブ１４は、一次側可動シーブ１２と対をなすシーブであり、一次側可動シーブ１２に対して対向配置されている。

二次側プーリ２０は、無段変速装置Ａから動力を出力するための出力軸９に対して設けられたプーリである。出力軸９は、駆動軸７と同軸に配置されている。二次側プーリ２０は、二次側可動シーブ２２と、二次側固定シーブ２４とを備えている。二次側可動シーブ２２は、駆動軸７の軸線方向に移動可能かつ回転可能とされたシーブである。また、二次側固定シーブ２４は、二次側可動シーブ２２と対をなすシーブであり、二次側可動シーブ２２に対して対向配置されている。

上述した一次側可動シーブ１２及び二次側可動シーブ２２は、それぞれ駆動軸７及び出力軸９の軸線α方向に隣接するように配置されている。そのため、無段変速装置Ａにおいては、軸線α上に動力の伝達方向上流側から下流側に向けて一次側固定シーブ１４、一次側可動シーブ１２、二次側可動シーブ２２、及び二次側固定シーブ２４の順番に並ぶように配置されている。

また、一次側可動シーブ１２及び二次側可動シーブ２２の間には、差回転吸収部材８０が設けられている。差回転吸収部材８０は、例えばベアリングやブシュなどによって構成することができる。本実施形態では、差回転吸収部材８０として、ベアリングが採用されている。無段変速装置Ａにおいては、差回転吸収部材８０を設けることにより、一次側可動シーブ１２及び二次側可動シーブ２２の間で発生する差回転を吸収可能とされている。

中間プーリ３０は、中間一次側シーブ対３２及び中間二次側シーブ対３４を備えたプーリである。中間プーリ３０は、中間軸３３の軸線β方向に中間一次側シーブ対３２及び中間二次側シーブ対３４が並ぶように形成されている。また、中間プーリ３０は、上述した一次側プーリ１０に対して中間一次側シーブ対３２が対向し、二次側プーリ２０に対して中間二次側シーブ対３４が対向するように配置されている。

中間プーリ３０は、上述した駆動軸７及び出力軸９に対して略平行に設けられた中間軸３３に対して中間一次側可動シーブ３５、中間二次側可動シーブ３７、及び中間固定シーブ３９が設けられた構成とされている。また、中間固定シーブ３９は、中間一次側固定シーブ部３９ａと、中間二次側固定シーブ部３９ｂとを備えた構成とされている。

中間一次側シーブ対３２は、中間一次側可動シーブ３５と、中間固定シーブ３９の中間一次側固定シーブ部３９ａ（中間一次側固定シーブ）との組合せによって対をなすように構成されたものである。中間一次側可動シーブ３５は、中間軸３３に対して一体的に形成されている。そのため、中間一次側可動シーブ３５は、中間軸３３の軸線方向に中間軸３３と共に移動可能かつ回転可能とされている。また、中間一次側可動シーブ３５の背後には、スプリング３６が配置されている。これにより、中間一次側可動シーブ３５は、軸線βに沿って中間二次側可動シーブ３７に向かう方向に付勢された状態とされている。

中間二次側シーブ対３４は、中間二次側可動シーブ３７と、中間固定シーブ３９の中間二次側固定シーブ部３９ｂ（中間二次側固定シーブ）との組合せによって対をなすように構成されたものである。中間二次側可動シーブ３７は、中間軸３３に対して一体的に形成されている。そのため、中間二次側可動シーブ３７は、中間軸３３及び中間一次側可動シーブ３５と共に、中間軸３３の軸線方向に移動可能とされている。

中間二次側可動シーブ３７の背後には、油圧サーボ３８が設けられている。中間二次側可動シーブ３７の外周部には、油圧サーボ３８のシリンダ３８ａの内周部に摺接している。中間二次側可動シーブ３７とシリンダ３８ａとの間には、油圧サーボ３８の作動油室３８ｂが形成されており、この作動油室３８ｂへの油圧を制御することにより、中間軸３３及び中間一次側可動シーブ３５と共に中間二次側可動シーブ３７を軸線β方向に移動させることができる。

すなわち、作動油室３８ｂにスプリング３６の付勢力を上回る油圧を作用させることにより、中間一次側可動シーブ３５のシーブ幅が拡大し、中間二次側可動シーブ３７のシーブ幅が縮小する方向（図中左側）に、中間一次側可動シーブ３５及び中間二次側可動シーブ３７を移動させることができる。これとは逆に、作動油室３８ｂに作用する油圧がスプリング３６の付勢力を下回ると、中間一次側可動シーブ３５のシーブ幅が縮小し、中間二次側可動シーブ３７のシーブ幅が拡大する方向（図中右側）に、中間一次側可動シーブ３５及び中間二次側可動シーブ３７を移動させることができる。そのため、無段変速機Ｘは、作動油室３８ｂに作用する油圧を制御することにより、変速制御を実施することができる。

一次側ベルト６０は、一次側プーリ１０と、中間プーリ３０の中間一次側シーブ対３２とに亘って架け渡されたベルトである。一次側ベルト６０は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成されたいわゆるＶベルトによって構成されている。

二次側ベルト７０は、上述した一次側ベルト６０と同様に、いわゆるＶベルトによって構成されている。二次側ベルト７０は、二次側プーリ２０と、中間プーリ３０の中間二次側シーブ対３４とに亘って架け渡されている。

無段変速機Ｘは、上述した作動油室３８ｂにオイルを供給するための油路９０を有する。油路９０の上流側には、オイルポンプ６が配置されている。そのため、エンジン１が作動している状態においては、オイルポンプ６が作動し、油路９０の上流端からオイルパン内のオイルを汲み上げ、圧送することができる。

≪無段変速装置Ａの動作について≫
続いて、無段変速装置Ａの動作について、図面を参照しつつ詳細に説明する。無段変速装置Ａは、作動油室３８ｂの油圧を調整することにより変速制御を実施することができる。具体的には、作動油室３８ｂからオイルを排出させて油圧を低下させると、図３に示すように、スプリング３６の付勢力により、中間プーリ３０の中間一次側可動シーブ３５及び中間二次側可動シーブ３７が押される。これにより、中間一次側可動シーブ３５のシーブ幅が縮小し、中間二次側可動シーブ３７のシーブ幅が拡大する。これに伴い、中間一次側可動シーブ３５におけるベルト巻き掛け径が大きくなり、一次側ベルト６０に張力が発生する。この張力の影響により、一次側プーリ１０のシーブ幅が拡大する。すなわち、一次側可動シーブ１２が一次側固定シーブ１４から離反する方向に移動する。

また、一次側プーリ１０のシーブ幅が拡大すると、二次側プーリ２０のシーブ幅は縮小する。すなわち、一次側プーリ１０の一次側可動シーブ１２の動きに連動して、二次側プーリ２０の二次側可動シーブ２２が二次側固定シーブ２４に近接する方向に移動する。これにより、二次側プーリ２０における巻き掛け径が大きくなると共に、中間二次側シーブ対３４における巻き掛け径が小さくなり、二次側ベルト７０にも張力が発生する。これにより、動力が伝達可能な状態になる。

一方、作動油室３８ｂの油圧を上昇させると、図４に示すように、油圧を低下させたときとは逆の挙動を示す。具体的には、作動油室３８ｂの油圧がスプリング３６の付勢力を上回ると、中間一次側可動シーブ３５及び中間二次側可動シーブ３７がスプリング３６の付勢方向とは逆方向に押される。これにより、中間一次側可動シーブ３５のシーブ幅が拡大し、中間二次側可動シーブ３７のシーブ幅が縮小する。これに伴い、中間一次側可動シーブ３５におけるベルト巻き掛け径が小さくなり、一次側ベルト６０に張力が発生する。この張力の影響により、一次側プーリ１０のシーブ幅が縮小する。すなわち、一次側可動シーブ１２が一次側固定シーブ１４に近接する方向に移動する。

また、一次側プーリ１０のシーブ幅が縮小すると、二次側プーリ２０のシーブ幅は拡大する。すなわち、一次側可動シーブ１２の動きに連動して、二次側プーリ２０の二次側可動シーブ２２が二次側固定シーブ２４に離反する方向に移動する。これにより、二次側プーリ２０における巻き掛け径が小さくなると共に、中間二次側シーブ対３４における巻き掛け径が大きくなり、二次側ベルト７０にも張力が発生する。これにより、動力が伝達可能な状態になる。

上述したように、本実施形態の無段変速機Ｘでは、中間プーリ３０をなす中間一次側可動シーブ３５、及び中間二次側可動シーブ３７が、一体的に中間軸３３の軸線方向に移動可能とされている。そのため、無段変速機Ｘは、中間一次側可動シーブ３５、及び中間二次側可動シーブ３７に対して駆動力を付与するための油路９０等を複数設けなくても、変速比を変化させることができる。従って、無段変速機Ｘは、装置構成や駆動制御がシンプルであって、レイアウトの自由度が高い。

また、上述した無段変速機Ｘでは、一次側プーリ１０及び中間一次側シーブ対３２に亘って一次側ベルト６０を架け渡して構成される一次側変速機構と、二次側プーリ２０及び中間二次側シーブ対３４に亘って二次側ベルト７０を架け渡して構成される二次側変速機構とが直列に配置された構成とされている。そのため、無段変速機Ｘによれば、従来公知の単段型の無段変速機に比べて格段に幅広い変速比を得ることができる。

なお、本実施形態で例示した無段変速装置Ａは、いわゆるＦＲレイアウトの車両、ＦＦレイアウトの車両、ＦＲレイアウトの車両、ＭＲレイアウトの車両、ＲＲレイアウトの車両など、いかなる車両にも搭載可能である。例えば、無段変速装置ＡをＦＦレイアウトの車両に搭載する場合には、図５に示すように出力軸９からの出力をデファレンシャルギアに入力可能とすることで実現可能である。

また、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明のベルト式無段変速機は、車両全般において好適に利用可能である。

７ ：駆動軸
９ ：出力軸
１０ ：一次側プーリ
２０ ：二次側プーリ
３０ ：中間プーリ
３２ ：中間一次側シーブ対
３３ ：中間軸
３４ ：中間二次側シーブ対
３５ ：中間一次側可動シーブ
３７ ：中間二次側可動シーブ
３９ａ ：中間一次側固定シーブ部（中間一次側固定シーブ）
３９ｂ ：中間二次側固定シーブ部（中間二次側固定シーブ）
６０ ：一次側ベルト
７０ ：二次側ベルト
Ａ ：無段変速装置
Ｘ ：ベルト式無段変速機

Claims (1)

1. 一次側回転軸に設けられた一次側プーリと、
   二次側回転軸に設けられた二次側プーリと、
   中間軸に中間一次側シーブ対及び中間二次側シーブ対が設けられた中間プーリと、
   前記一次側プーリと前記中間一次側シーブ対とに亘って架け渡された一次側ベルトと、
   前記二次側プーリと前記中間二次側シーブ対とに亘って架け渡された二次側ベルトとを有し、
   前記中間一次側シーブ対が、前記中間軸の軸線方向に移動可能な中間一次側可動シーブと、前記中間一次側可動シーブと対をなす中間一次側固定シーブとを有し、
   前記中間二次側シーブ対が、前記中間軸の軸線方向に移動可能な中間二次側可動シーブと、前記中間二次側可動シーブと対をなす中間二次側固定シーブとを有し、
   前記中間一次側可動シーブ、及び前記中間二次側可動シーブが、一体的に前記中間軸の軸線方向に移動可能とされていることを特徴とするベルト式無段変速機。

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