JP2020020350A

JP2020020350A - ベルト式無段変速機

Info

Publication number: JP2020020350A
Application number: JP2018142229A
Authority: JP
Inventors: 和之市村; Kazuyuki Ichimura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2020-02-06

Abstract

【課題】軸間距離の増大を抑制して小型化が可能なベルト式無段変速機を提供する。【解決手段】ベルト６が巻き掛けられる溝幅１１，１７を連続的に変化させることによって、ベルト６の巻き掛かり半径を連続的に変化させて変速比を連続的に変化させるように構成された一対のプーリ３，５を有するベルト式無段変速機１において、ベルト６のうち、一対のプーリ３，５の間に架け渡されている弦部６ｂの内側に、弦部６ｂに噛み合ってベルト６によって駆動させられ、ベルト６で伝達されるトルクを被駆動部１２に伝達するように構成されている動力取り出し装置２１が設けられている。【選択図】図１

Description

この発明は、一対のプーリと、それらのプーリに巻き掛けられたベルトとを備え、ベルトの巻き掛かり半径を変更することにより変速比を連続的に変化させるように構成されたベルト式無段変速機に関するものである。

この種のベルト式無段変速機を備えた動力伝達装置の一例が特許文献１に記載されている。その装置では、エンジントルクを出力軸に伝達するためのベルト式無段変速機とギヤ機構とが並列に設けられている。具体的には、エンジンのクランク軸と同軸上で、エンジン側から前後進切替機構、ベルト式無段変速機のプライマリプーリの順に配置されている。ギヤ機構はクランク軸の回転中心軸線方向でエンジンとベルト式無段変速機との間に配置され、かつ、前後進切替機構を介してエンジントルクが入力されるように構成されている。また、ベルト式無段変速機のセカンダリプーリとギヤ機構の出力軸とが同軸上に配置されている。つまり、ベルト式無段変速機のプライマリプーリの回転中心軸線とセカンダリプーリの回転中心軸線との間に、前後進切替機構とギヤ機構とが配置されている。

特開２０１７−２１１０１３号公報

この種のベルト式無段変速機では、各プーリの外周部分が互いに干渉しない範囲でプライマリプーリの回転中心軸線とセカンダリプーリの回転中心軸線との間の軸間距離が可及的に短く設定されることが好ましい。一方、特許文献１に記載された構成では、クランク軸と出力軸との間にベルト式無段変速機と並列に、前後進切替機構とギヤ機構とが配置される。したがって、クランク軸の回転中心軸線と出力軸の回転中心軸線との間に前後進切替機構とギヤ機構とを介在させることになるので、クランク軸と出力軸との間の軸間が延び、それに伴って、前記プーリの間の軸間距離が長くなってしまう。その結果、装置の全体として大型化する可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、軸間距離の増大を抑制して小型化が可能なベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、ベルトが巻き掛けられる溝幅を連続的に変化させることによって、前記ベルトの巻き掛かり半径を連続的に変化させて変速比を連続的に変化させるように構成された一対のプーリを有するベルト式無段変速機において、前記ベルトのうち、前記一対のプーリの間に架け渡されている弦部の内側に、前記弦部に噛み合って前記ベルトによって駆動させられ、前記ベルトで伝達されるトルクを被駆動部に伝達するように構成されている動力取り出し装置が設けられていることを特徴とするものである。

この発明によれば、動力取り出し装置によって、ベルトで伝達されるトルクがベルトから被駆動部に分岐される。そのため、動力取り出し装置や被駆動部が一対のプーリの間の軸間距離を増大する要因になりにくい。また、動力取り出し装置はベルトの内側に設けられるため、動力取り出し装置や被駆動部の配置の自由度を向上することができる。それらの結果、スペース効率が向上して装置の全体として小型化が可能になる。さらに、動力取り出し装置は弦部に噛み合っているから、弦部が振動した場合には、動力取り出し装置によって弦部の振動を低減もしくは抑制することができる。そのため、弦部の振動を低減する部材や装置を特には設ける必要がなく、その分、部材コストを低減することができる。また、動力取り出し装置を弦部に押し付けると、いわゆるテンショナーとして機能させることができる。

この発明の実施形態に係るベルト式無段変速機を模式的に示す側面図である。この発明の実施形態に係るベルト式無段変速機を模式的に示す上面図である。この発明の実施形態に係るチェーンベルトの一部を模式的に示す図である。

図１は、この発明の実施形態に係るベルト式無段変速機を模式的に示す側面図であり、図２は、この発明の実施形態に係るベルト式無段変速機を模式的に示す上面図である。図１および図２に示すベルト式無段変速機（以下、単にＣＶＴと記す）１は、従来知られたものとほぼ同様に構成されている。ＣＶＴ１は、図示しないエンジンなどの駆動力源からトルクが伝達される入力軸２と、入力軸２と一体に回転するプライマリプーリ３と、図示しない駆動軸などの出力部材にトルクを伝達する出力軸４と、出力軸４と一体に回転するセカンダリプーリ５と、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ５とに巻き掛けられる無端状のベルト６とを備えている。入力軸２および出力軸４は互いに平行に配置されている。入力軸２と出力軸４とは図示しないケースに支持されており、また、ケース内にプライマリプーリ３とセカンダリプーリ５とベルト６などとがそれぞれ収納されている。

プライマリプーリ３は、それぞれ円錐形状の第１固定シーブ７と第１可動シーブ８とによって構成されている。第１固定シーブ７は入力軸２に一体に形成されている。第１可動シーブ８は入力軸２と一体に回転し、かつ、入力軸２の回転中心軸線方向（以下、単に軸線方向と記す。）への移動が可能なように、入力軸２にスプライン嵌合されている。各シーブ７，８における円錐面９，１０は入力軸２の軸線方向で対向している。各円錐面９，１０によって第１Ｖ溝１１が形成されている。入力軸２の軸線方向で第１可動シーブ８における円錐面１０とは反対側に、第１可動シーブ８を軸線方向に移動させる図示しない第１アクチュエータが設けられている。第１アクチュエータは例えばオイルポンプ１２などの油圧源からオイルが供給されることにより、第１可動シーブ８を第１固定シーブ７に接近させる推力を生じるように構成されている。

セカンダリプーリ５は、プライマリプーリ３とほぼ同様に構成されており、それぞれ円錐形状の第２固定シーブ１３と第２可動シーブ１４とによって構成され、第２固定シーブ１３は出力軸４に一体に形成されている。第２可動シーブ１４は、出力軸４と一体に回転しかつ出力軸４の回転中心軸線方向（以下、単に軸線方向と記す。）への移動が可能なように、出力軸４にスプライン嵌合されている。各シーブ１３，１４における円錐面１５，１６は出力軸４の軸線方向で対向している。各円錐面１５，１６によって第２Ｖ溝１７が形成されている。出力軸４の軸線方向で第２可動シーブ１４における円錐面１６とは反対側に、第２可動シーブ１４を軸線方向で第２固定シーブ１３側に移動させる図示しない第２アクチュエータが設けられている。第２アクチュエータはオイルポンプ１２などの油圧源からオイルが供給されることにより、第２可動シーブ１４を第２固定シーブ１３に接近させる推力を生じるように構成されている。なお、セカンダリプーリ５には、第２可動シーブ１４を第２固定シーブ１３側に押圧する図示しないリターンスプリングが設けられている。また、第１固定シーブ７と第２固定シーブ１３とが、ベルト６を挟んで対角線上に配置され、同様に第１可動シーブ８と第２可動シーブ１４とが、ベルト６を挟んで対角線上に配置されている。

図３はこの発明の実施形態に係るチェーンベルト６の一部を模式的に示す図である。図３に示すベルト６はチェーンによって構成されている。以下、ベルト６をチェーンベルト６と記す。チェーンベルト６は複数のピン１８と複数のリンク１９とによって構成されている。ピン１８はチェーンベルト６の幅と同一の長さに形成されている。リンク１９は長円形の板部材であって、その長手方向での両端部にピン１８の外径とほぼ同じもしくは僅かに大きい内径のピン保持部２０が形成されている。なお、ピン保持部２０同士の間の中央部分の幅は、ピン１８の外径よりも僅かに小さく設定されていてよく、これにより、ピン保持部２０に挿入されたピン１８がリンク１９の長さ方向にピン保持部２０から抜け出ることを抑制できる。

また、リンク１９はチェーンベルト６の幅方向に所定枚数、積層されるとともに、チェーンベルト６の幅方向で隣り合うリンク１９同士が、図３に示すように、ピン保持部２０同士の間の長さ分、チェーンベルト６の長さ方向にずれて配置されている。また、前記幅方向で外側に配置された各リンク１９からピン１８の両端部が突出するように、ピン保持部２０にピン１８が挿入されている。こうすることにより各リンク１９が互いに連結されて無端環状のチェーンベルト６が構成されている。また、ピン１８の両端部は前記幅方向で外側に配置されたリンク１９から突出しているため、各プーリ３，５の円錐面９，１０，１５，１６にピン１８の両端部が接触し、それらの間の摩擦力によってトルクが伝達される。さらに、リンク１９とピン１８とは相対回転するように構成されている。

なお、上述した構成のＣＶＴ１は、第１Ｖ溝１１の溝幅および第２Ｖ溝１７の溝幅を変化させることにより変速比を連続的に変化させるようになっている。また、各円錐面９，１０，１５，１６と上述したピン１８の両端部との間の摩擦力によってトルクを伝達するように構成されている。ここで、変速制御および伝達トルク容量の制御の一例を簡単に説明すると、要求されるエンジン回転数に応じてプライマリプーリ３の第１アクチュエータに供給する油量を変化させることにより、第１Ｖ溝１１の溝幅を変化させて、変速比が変更される。ベルト６の周長は一定であるため、第１Ｖ溝１１の溝幅の変化に応じて第２Ｖ溝１７の溝幅が変化する。また、車速とアクセル開度となどに基づく要求駆動力に応じてセカンダリプーリ５の第２アクチュエータに供給する油圧を変化させて、伝達するトルクに応じた摩擦力を得るようにチェーンベルト６を挟み付けるベルト挟圧力が変更される。

上記構成のＣＶＴ１には、チェーンベルト６によって駆動されるスプロケット２１が設けられている。スプロケット２１はこの発明の実施形態に係る動力取り出し装置に相当するものであって、図１および図２に示すように、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ５との間のスペースＳに配置されている。また、図示しないケースに回転可能に支持されている。スプロケット２１は、チェーンベルト６の弦部６ａ，６ｂのうち、プライマリプーリ３が上記構成のＣＶＴ１を搭載した車両の前進方向（図１での時計回り方向）へ回転する場合に緩み側（図１で上側）となる弦部６ｂの内側の噛み合い点Ｐで噛み合っている。

上記の噛み合い点Ｐについて説明する。上記構成のＣＶＴ１では、設定される変速比に拘わらず、チェーンベルト６の弦部６ａ，６ｂが通過する箇所がある。その箇所は、最大変速比が設定された場合における弦部６ａ，６ｂと、最小変速比が設定された場合における弦部６ａ，６ｂとの交点付近である。そのため、上記構成のＣＶＴ１では、前記交点で弦部６ｂとスプロケット２１とが噛み合うように、言い換えれば、ＣＶＴ１で設定される変速比に拘わらずに弦部６ｂがスプロケット２１の接線となるようにスプロケット２１の位置が設定されている。なお、弦部６ａ，６ｂは、チェーンベルト６のうち、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ５との間に架け渡されている部分であって、ＣＶＴ１でトルクを伝達する場合に各プーリ３，５の間で直線状に進行する部分である。

また、スプロケット２１には、ポンプ軸２２を介してオイルポンプ１２が連結されている。ポンプ軸２２の回転中心軸線はプライマリプーリ３およびセカンダリプーリ５の各回転中心軸線と互いに平行になっている。オイルポンプ１２は、ここに示す例では、スプロケット２１と同軸上であって、前記軸線方向でＣＶＴ１と互い隣接して配置されている。なお、上述したオイルポンプ１２が、この発明の実施形態に係る被駆動部に相当している。

したがって、上記構成のＣＶＴ１では、弦部６ｂの内側の噛み合い点Ｐからオイルポンプ１２にベルトで伝達されるトルクが分岐される。そのため、スプロケット２１が一対のプーリの間の軸間距離を増大する要因になりにくい。また、上記のスペースＳにスプロケット２１が配置されるから、スプロケット２１およびオイルポンプ１２の配置の自由度が向上し、いわゆるスペース効率が向上してＣＶＴ１の全体として小型化が可能になる。

ところで、上述した構成のＣＶＴ１では、ピン１８は、所定の間隔を開けて設けられているので、各Ｖ溝１１，１７内へのピン１８の挟み込みと各Ｖ溝１１，１７からのピン１８の離脱とが間欠的に生じる。そのため、各プーリ３，５やピン１８の応力が間欠的に変化する。そして、このような応力の間欠的な変化が要因となって、弦部６ａ，６ｂが振動することがある。しかしながら、上記構成のＣＶＴ１では、弦部６ｂの内側の噛み合い点Ｐでチェーンベルト６にスプロケット２１が噛み合っている。そのため、弦部６ｂが振動した場合には、ＣＶＴ１で設定される変速比に拘わらずに、スプロケット２１によって弦部６ｂの振動を抑制することができる。ひいては、ＣＶＴ１の振動やそれに伴う騒音を抑制することができる。また、弦部６ａ，６ｂに接触して当該弦部６ａ，６ｂの振動を抑制する部材や装置を特には設ける必要がなく、その分、部材コストを低減することができる。また、チェーンベルト６にスプロケット２１を押し付けることにより、スプロケット２１をテンショナーとして機能させることができる。

なお、この発明は上述した実施形態に限定されないのであって、特許を請求している範囲で適宜に変更して実施することができる。例えば、上記のチェーンベルト６は、剛性を向上させるためなど種々の条件に応じて、ピン保持部２０に複数のピン１８を挿入してもよく、またはピン保持部２０やピン１８の断面形状を楕円状など種々の形状に形成してもよい。

１…ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）、３…プライマリプーリ、５…セカンダリプーリ、６…チェーンベルト（ベルト）、６ａ，６ｂ…弦部、１１，１７…Ｖ溝（溝幅）、１２…オイルポンプ（被駆動部）、２１…スプロケット（動力取り出し装置）、Ｐ…噛み合い点（弦部の内側）。

Claims

ベルトが巻き掛けられる溝幅を連続的に変化させることによって、前記ベルトの巻き掛かり半径を連続的に変化させて変速比を連続的に変化させるように構成された一対のプーリを有するベルト式無段変速機において、
前記ベルトのうち、前記一対のプーリの間に架け渡されている弦部の内側に、前記弦部に噛み合って前記ベルトによって駆動させられ、前記ベルトで伝達されるトルクを被駆動部に伝達するように構成されている動力取り出し装置が設けられている
ことを特徴とするベルト式無段変速機。