JP2020024001A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】チェーンベルトの構成を複雑にすることなく、チェーンベルトにおけるピンやリンクの脱落を抑制することができ、しかも、部材コストや加工コストを低減することができるベルト式無段変速機を提供する。【解決手段】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と、一対のプーリ３，５とベルト６との間で滑りが生じないようにベルト挟圧力を変更する油圧アクチュエータ２０とを備えたベルト式無段変速機１において、チェーンベルト６の弦部６ａを押圧してチェーンベルト６に張力を付与するテンショナー２４と、ベルト挟圧力が所定値より大きい場合にテンショナー２４がチェーンベルトを押圧する押圧力を、ベルト挟圧力が所定値より小さい場合の押圧力より小さくするテンション調整機構２７とを備えている。【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によって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の一例が特許文献１に記載されている。そのベルトは、チェーンによって構成されていて、複数のピンと、それらのピンによって連結されるリンクとを備えている。具体的には、リンクの両端部に、ピンが挿入される貫通孔がそれぞれ形成されている。隣り合うリンク同士のうち、一方のリンクにおける一方の貫通孔と、他方のリンクにおける他方の貫通孔とが互いに隣接するように、互いに隣接するリンク同士がチェーンベルトの長さ方向にずらして配置されている。また、チェーンベルトの幅方向に複数枚、リンクが積層されている。そして、前記幅方向で両側のリンクからピンの両端部が突出するように、前記幅方向に交互に配置された前記一方の貫通孔と前記他方の貫通孔とにピンを挿入して複数のリンクが環状に連結されてチェーンベルトが構成されている。

特開２０１６−１４８４１９号公報

特許文献１に記載された構成では、チェーンベルトでトルクを伝達すると、チェーンベルトで伝達するトルクに応じた張力がチェーンベルトに生じる。これにより、リンクの貫通孔の内面とピンの外周面とは互いに押し付けられ、それらの間に前記張力に応じた摩擦力が生じる。その摩擦力は、ピンの長さ方向へのリンクの移動を抑制するように作用する。これに対して、チェーンベルトでトルクを伝達しない場合には、張力が小さくなるから、それに伴って上記の摩擦力が小さくなり、ピンの両端部からリンクが脱落しやすくなる。そこで、例えば、ピンの両端部に抜け止めピンを設けることによってリンクの脱落を抑制する技術が提案されている。しかしながら、ピンの両端部に抜け止めピンを設けるためには、ピンの両端部に抜け止めピンを溶接し、または、抜け止めピンを取り付ける孔を形成することとなる。その結果、チェーンベルトの部品点数が増大して加工工数や加工コストが増大し、また、チェーンベルトの構造が複雑になるなどの不都合がある。

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、チェーンベルトの構成を複雑にすることなく、チェーンベルトにおけるピンやリンクの脱落を抑制することができ、しかも、部材コストや加工コストを低減することができる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と、前記一対のプーリと前記ベルトとの間で滑りが生じないように前記一対のプーリの間で伝達するトルク容量に応じて前記ベルトを挟み付けるベルト挟圧力を変更する油圧アクチュエータとを備え、前記ベルトは複数のリンクをピンによって環状に連結して構成されたチェーンベルトであるベルト式無段変速機において、前記チェーンベルトのうち、前記一対のプーリの間に架け渡されている弦部を押圧して前記チェーンベルトに張力を付与するテンショナーと、前記ベルト挟圧力が所定値より大きい場合に前記テンショナーが前記チェーンベルトを押圧する押圧力を、前記ベルト挟圧力が前記所定値より小さい場合の前記押圧力より小さくするテンション調整機構とを備えていることを特徴とするものである。

この発明によれば、ベルト挟圧力の大きさに応じて、テンショナーがチェーンベルトを押圧する押圧力がテンション調整機構によって変化される。つまり、ベルト挟圧力が所定値よりも小さい場合には、テンショナーがチェーンベルトを押圧する押圧力が大きくなり、チェーンベルトに張力が付与される。一方、ベルト挟圧力が所定値よりも大きい場合には、テンショナーがチェーンベルトを押圧する押圧力が小さくなり、張力が小さくなる。その結果、ベルト挟圧力が所定値よりも小さい場合には、上述したように、テンショナーによってチェーンベルトに張力が付与され、チェーンベルトを構成しているリンクとピンとの間の摩擦力が大きくなる。そして、摩擦力によってピンの長さ方向へのピンやリンクの移動を抑制することができる。つまり、ピンに、リンクの抜け止め用の部材を設けたり、ピンの両端部をかしめたりすることなく、リンクの脱落を抑制することができる。また、抜け止め用の部材が不要になるため、チェーンベルトの部品点数を少なくすることができると共に、部材コストや加工コストを低減することができる。

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側面図である。 この発明の実施形態におけるテンショナーによってベルトに張力を付与している状態を示す図である。

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。ここ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とはケース７に支持されており、また、ケース７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８と第１可動シーブ９とによって構成されている。第１固定シーブ８は入力軸２に一体に形成されている。第１可動シーブ９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８，９における円錐面１０，１１は入力軸２の軸線方向で対向している。各円錐面１０，１１によって第１Ｖ溝１２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９における円錐面１１とは反対側に、第１可動シーブ９を軸線方向に移動させる第１アクチュエータ１３が設けられている。第１アクチュエータ１３はオイルポンプなどの油圧源１４からオイルが供給されることにより、第１可動シーブ９を第１固定シーブ８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１５と第２可動シーブ１６とによって構成され、第２固定シーブ１５は出力軸４に一体に形成されている。第２可動シーブ１６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１５，１６における円錐面１７，１８は出力軸４の軸線方向で対向している。各円錐面１７，１８によって第２Ｖ溝１９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１６における円錐面１８とは反対側に、第２可動シーブ１６を軸線方向で第２固定シーブ１５側に移動させる第２アクチュエータ２０が設けられている。第２アクチュエータ２０は、この発明の実施形態における油圧アクチュエータに相当するものであり、上述した油圧源１４からオイルが供給されることにより、第２可動シーブ１６を第２固定シーブ１５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１６を第２固定シーブ１５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８と第２固定シーブ１５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９と第２可動シーブ１６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ベルト６の一部を模式的に示す上面図であり、図４は、この発明の実施形態に係るベルト６の一部を模式的に示す側面図である。ここに示すベルト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、複数のリンク２１をロッカーピン（以下、単にピンと記す。）２２によって環状に連結して構成されている。リンク２１は長円形の板状の部材であって、その長手方向での両端部にピン保持部２３が形成されている。ここに示す例では、ピン保持部２３に、２本のピン２２がリンク２１に対して相対回転可能に挿入されている。

ピン２２の断面形状はほぼ楕円状に形成されている。また、前記２本のピン２２は、図４に示すように、それらの外周面のうち、互いに向かい合っている面で互いに回動可能に接触し、さらに、上記の外周面のうち、ピン保持部２３の内周面に向かい合っている面とピン保持部２３の内周面とが接触するように構成されている。なお、ピン保持部２３同士の間の中央部分に、リンク２１を板厚方向に貫通する貫通孔が形成されていてもよい。その貫通孔の内径をピン保持部２３の外径よりも小さく設定すると、前記貫通孔にピン２２が進入することを抑制できる。

そして、上記のリンク２１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２１同士のうち、一方のリンク２１における一方のピン保持部２３と、他方のリンク２１における他方のピン保持部２３とが互いに隣接するように、互いに隣接するリンク２１同士が図３に示すように、ピン保持部２３同士の間の長さ分、チェーンベルトの長さ方向にずらして配置されている。そして、前記幅方向で両側の各リンク２１からピン２２の両端部が突出するように、前記幅方向に交互に配置された前記一方のピン保持部２３と前記他方のピン保持部２３とにピン２２を挿入されている。こうすることにより各リンク２１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２２の両端部は前記幅方向で外側に配置されたリンク２１から突出しているため、各プーリ３，５の円錐面１０，１１，１７，１８にピン２２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。

上述した構成のＣＶＴ１は、第１Ｖ溝１２の溝幅および第２Ｖ溝１９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１０，１１，１７，１８と上述したピン２２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１３に供給する油量を変化させることにより、第１Ｖ溝１２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１２の溝幅の変化に応じて第２Ｖ溝１９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２０に供給する油圧を変化させて、ＣＶＴ１で伝達するトルク容量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。つまり、第２アクチュエータ２０に供給する油圧を変化させることによりチェーンベルト６の張力が変更される。

また、上記構成のＣＶＴ１には、チェーンベルト６に張力を付与するテンショナー２４が設けられている。テンショナー２４は、図１に示す例では、チェーンベルト６の外側に配置されていて、チェーンベルト６の弦部６ａを外側から内側に向かって押し込むように構成されている。具体的には、テンショナー２４は弦部６ａに押し付けられるヘッド２５と、弦部６ａにヘッド２５を押しつけるスプリング２６とを備えている。ヘッド２５は、要は、弦部６ａを押圧してチェーンベルト６に張力を生じさせるように構成されていればよく、したがって、例えば、弦部６ａに噛み合うように構成されたスプロケットであってよい。また、ヘッド２５には、ロッド２８が連結されている。そのロッド２８に、スプリング２６の一方の端部が連結されている。スプリング２６の他方の端部はケース７などの固定部に固定されている。

さらに、ヘッド２５はロッド２８を介して第３アクチュエータ２７のピストン２９に連結されている。第３アクチュエータ２７は、この発明の実施形態におけるテンション調整機構に相当し、ここに示す例では油圧式のアクチュエータ２７によって構成されている。第３アクチュエータ２７はピストン２９と、当該ピストン２９を収容するシリンダ３０と、それらピストン２９とシリンダ３０とによって区画された油圧室３１を有している。そして、油圧室３１内に、ベルト挟圧力を発生させるために第２アクチュエータ２０に供給される油圧とほぼ同じ圧力の油圧（以下、シーブ油圧と記す。）が供給されるようになっている。こうすることにより、ＣＶＴ１でトルクを伝達している場合には、スプリング２６の弾性力に抗してヘッド２５を弦部６ａから離隔させる推力を生じるように構成されている。また、ＣＶＴ１でトルクを伝達しないことにより、第３アクチュエータ２７にシーブ油圧が供給されないときには、あるいは、前記シーブ油圧（ベルト挟圧力）が予め定めた所定値より小さいときには、スプリング２６の弾性力によってヘッド２５が弦部６ａに押し付けられ、チェーンベルト６に張力が付与されるように構成されている。

ここで、ヘッド２５と弦部６ａとの接触点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と、最小変速比が設定された場合における弦部６ａとの交点付近である。上記構成のＣＶＴ１では、前記交点付近で弦部６ａとヘッド２５とが接触するように構成されている。したがって、弦部６ａからヘッド２５が離隔している場合における、接触点Ｐとヘッド２５との間の距離あるいは長さは、変速比に拘わらずにほぼ同じになっている。なお、弦部６ａ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り、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。

次に、上記構成のＣＶＴ１の作用および効果について説明する。図示しないエンジンが駆動されると、それに伴って油圧源１４が駆動されて油圧を発生する。ＣＶＴ１でトルクを伝達する場合には、各プーリ３，５とチェーンベルト６との間で滑りが生じないように、伝達するトルク容量に応じて第２アクチュエータ２０の油圧が増大させられる。その結果、チェーンベルト６の張力が増大し、チェーンベルト６の長さ方向で互いに隣接するリンク２１同士がピン２２を介して引っ張られる。この状態では、ピン２２の外周面とピン保持部２３の内周面とが互いに押し付けられている。したがって、ピン２２とリンク２１との間には、前記張力あるいはピン２２の外周面とピン保持部２３の内周面とを互いに押し付ける押付力に応じた摩擦力が生じる。その摩擦力は、ピン２２の軸線方向にピン２２やリンク２１を移動させる荷重に対して抗力として作用する。そのため、ピン保持部２３からピン２２が抜け出たり、ピン２２の端部からリンク２１が脱落したりすることを抑制できる。

一方、テンショナー２４は非動作状態となっている。すなわち、第３アクチュエータ２７の油圧室３１にシーブ油圧が供給され、スプリング２６の弾性力に抗する推力が生じている。これにより、テンショナー２４がチェーンベルト６の弦部６ａを押圧する押圧力が小さくなる。図１に示す例では、第３アクチュエータ２７で生じる推力によって、ヘッド２５はチェーンベルト６の弦部６ａから離隔している。

これに対して、図示しないエンジンを停止することに伴って、ＣＶＴ１でトルクを伝達しない場合には、各アクチュエータ１３，２０に対する油圧の供給が停止される。それに伴ってチェーンベルト６の張力は小さくなり、また、ピン２２の外周面とピン保持部２３の内周面とを互いに押し付ける押付力が小さくなる。

また、第３アクチュエータ２７の油圧室３１に、上記のシーブ油圧（ベルト挟圧力）が供給されなくなるので、第３アクチュエータ２７で生じる推力が小さくなる。そして、第３アクチュエータ２７で生じる推力よりもスプリング２６の弾性力が大きくなると、図５に示すように、スプリング２６の弾性力によってヘッド２５がチェーンベルト６の弦部６ａに向かって移動して接触し、ついには、チェーンベルト６の外側から内側に弦部６ａが押圧される。すなわち、ベルト挟圧力が所定値より小さい場合には、ベルト挟圧力が所定値よりも大きい場合に比較して、チェーンベルト６を押圧する押圧力が大きくなる。その結果、チェーンベルト６に張力が生じて、ピン２２の外周面とピン保持部２３の内周面とが互いに押し付けられ、それらの間に、前記張力あるいは前記押付力に応じた摩擦力が生じる。その摩擦力の大きさは、ピン保持部２３からピン２２が抜け出たり、ピン２２の端部からリンク２１が脱落したりすることを抑制できる大きさに設定されている。そのような摩擦力や張力を生じさせる、ピストン２９のストローク量やスプリングの弾性力の大きさは実験により予め定めることができる。

したがって、上述した構成のＣＶＴ１では、ベルト挟圧力の大きさに連動してチェーンベルト６に張力が付与される。すなわち、エンジンの停止時などの各アクチュエータ１３，２０に油圧が供給されない場合や、ベルト挟圧力が所定値より小さい場合には、テンショナー２４によって弦部６ａが押圧され、チェーンベルト６に張力が付与される。これにより、ピン２２とリンク２１との間に摩擦力が生じ、その摩擦力によってピン２２やリンク２１の脱落を抑制できる。そのため、ピン２２やリンク２１の脱落を抑制する、抜け止め用の部材（ピン）を設けることがなく、廃止できる。また、チェーンベルト６を構成する部品点数を少なくして、チェーンベルト６の部材コストや製造コストを低減することができる。これに対して、エンジンが駆動されてＣＶＴ１でトルクを伝達する場合や、ベルト挟圧力が所定値より大きい場合には、第３アクチュエータ２７によってテンショナー２４がチェーンベルト６の弦部６ａを押圧する押圧力が小さくされ、チェーンベルト６の張力が過大になることはない。つまり、チェーンベルト６は耐久性を損なわない範囲で、張力が付与された状態に維持される。

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。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２３に１本または３本以上のピン２２を挿入してもよく、または、ピン保持部２２やピン２２の断面形状を種々の形状に形成してもよい。

１…ベルト式無段変速機、 ２…入力軸、 ３…プライマリプーリ、 ４…出力軸、 ５…セカンダリプーリ、 ６…チェーンベルト、 ６ａ…弦部、 ８，１５…固定シーブ、 ９，１６…可動シーブ、 １２，１９…Ｖ溝、 １３，２０，…アクチュエータ、 ２１…リンク、 ２２…ピン、 ２４…テンショナー、 ２７…アクチュエータ（テンショナー調整装置）。

Claims (1)

1. 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と、前記一対のプーリと前記ベルトとの間で滑りが生じないように前記一対のプーリの間で伝達するトルク容量に応じて前記ベルトを挟み付けるベルト挟圧力を変更する油圧アクチュエータとを備え、前記ベルトは複数のリンクをピンによって環状に連結して構成されたチェーンベルトであるベルト式無段変速機において、
   前記チェーンベルトのうち、前記一対のプーリの間に架け渡されている弦部を押圧して前記チェーンベルトに張力を付与するテンショナーと、
   前記ベルト挟圧力が所定値より大きい場合に前記テンショナーが前記チェーンベルトを押圧する押圧力を、前記ベルト挟圧力が前記所定値より小さい場合の前記押圧力より小さくするテンション調整機構とを備えている
   ことを特徴とするベルト式無段変速機。

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