JP2949833B2 - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はベルト式無段変速機に関するものである。

〔従来技術〕

ベルト式無段変速機の１つに、互いに平行な一対の回
転軸と、該一対の回転軸にそれぞれ設けられ、該回転軸
に固設された固定回転体と、該回転軸に軸方向には移動
可能であるが回転方向には一体的に設けられた可動回転
体とから成り、動力伝達ベルトが巻き掛けられるＶ溝を
それぞれ形成する一対の可変プーリと、 前記可動回転体の外周部から前記回転軸の軸心と平行
に前記動力伝達ベルト側と反対側に突設された円筒状の
外周壁と、円筒部とフランジ部から成り該円筒部の一端
部が前記回転軸に固定され他端部から該フランジ部が外
周側へ延設され、該フランジ部の外周縁部が前記外周壁
の内側に摺動可能に嵌合された第１ピストンと、前記回
転軸に固定され前記第１ピストンの円筒部の外周面と対
向する内周面を備えた有底円筒状のシリンダと、前記第
１ピストンの円筒部の外周面と前記シリンダの内周面と
の間に摺動可能に嵌合され、前記外周壁の先端面と当接
し且つ同外周壁と一体回転可能とされた環状の第２ピス
トンとを含み、前記可動回転体を軸方向に駆動して前記
可変プーリーの有効径を変更する油圧駆動装置とを備え
た形式のものがある。

上記のような油圧駆動装置、すなわちダブルピストン
形式の油圧駆動装置を備えたベルト式無段変速機におい
ては、前記可動回転体の外周部に設けられた円筒状の外
周壁に、動力伝達ベルト駆動時、該動力伝達ベルトのプ
ーリへの噛み込み及び解放に伴う軸方向への押圧力が繰
り返し付勢されるため、該外周壁と前記第２ピストンと
の当接面に微振動が発生する。そのような微振動状態下
でお互いに擦れ合うことによってフレッティングが生
じ、両者が固着する可能性が生じてしまう。これは、油
圧駆動装置の分解が困難になるという事態を招来する恐
れがあるため、この固着を防止する手段が講じられてい
る。例えば、実開昭62−131449号公報及び実願平１−12
4432号，実願平１−131149号の明細書に記載のベルト式
無段変速機においては、前記当接面の内側に位置し、前
記第１ピストンと第２ピストンが対向して形成する空間
部に潤滑油を供給することによって当接面を潤滑すると
いう内容が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第２ピストンと前記外周壁との当接面
は、組付け状態（動力伝達ベルト非駆動時）において均
一に面当たりするような構成となっている。このため、
第５図に示すように、第２ピストン１とシリンダとの間
に形成される第２油室２内の油圧が増大するに伴い第２
ピストン１は軸方向動力伝達ベルト側に力を受けること
となる。該第２ピストン１は外周側は前記外周壁３に当
接しているが内周側は第１ピストンの筒状部の外周面と
摺動可能となっているのみで軸方向へは支持されていな
い。このため、第２ピストン１は上述した軸方向への力
によって内周側が窪むように撓んでしまい、前記外周壁
３と第２ピストン１との当接面は内周側を接点として片
当りとなり、当接面内周側の面圧が局部的に高くなって
しまう。

これにより、当接面を潤滑するために該合わせ面の内
周側に形成される空間部４内に導かれた潤滑油も、第２
ピストン１の撓みによる外周壁３との片当たりによって
内周側でシールされ十分な潤滑作用を行う間もなく第２
ピストン１の前記外周壁３との当接部に形成される数個
の大気解放溝５より遠心力によって排出されてしまい、
更には、上記当接面の一部で面圧が局部的に高くなって
いることからフレッティングによる両部材の固着が生じ
やすくなってしまうという問題があった。

本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、本
発明が解決しようとする課題は、油圧の増加に伴い前記
当接面の接触面積を増大させることによって当接面の面
圧を低く抑え、当接面内にスムーズに潤滑油を供給する
ことにより固着を好適に防止することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上述した課題を解決するため以下の手段を
とる。

すなわち請求項１の発明によるベルト式無段変速機で
は、互いに平行な一対の回転軸と、該一対の回転軸にそ
れぞれ設けられ、該回転軸に固設された固定回転体と、
該回転軸に軸方向には移動可能であるが回転方向には一
体的に設けられた可動回転体とから成り、動力伝達ベル
トが巻き掛けられるＶ溝をそれぞれ形成する一対の可変
プーリと、前記一対の回転軸にそれぞれ設けられて前記
可動回転体を軸方向へ駆動する一対の油圧駆動装置とを
備え、 該一対の油圧駆動装置の少なくとも一方が、前記可動
回転体の外周部から前記回転軸の軸心と平行に前記動力
伝達ベルト側と反対側に突設された円筒状の外周壁と、
円筒部とフランジ部から成り該円筒部の一端部が前記回
転軸に固定され他端部から該フランジ部が外周側へ延設
され、該フランジ部の外周縁部が前記外周壁の内側に摺
動可能に嵌合された第１ピストンと、前記回転軸に固定
され前記第１ピストンの円筒部の外周面と対向する内周
面を備えた有底円筒状のシリンダと、前記第１ピストン
の円筒部の外周面と前記シリンダの内周面との間に摺動
可能に嵌合され、前記外周壁の先端面と当接し同外周壁
と一体回転可能とされた環状の第２ピストンとを含み、 前記可動回転体と第１ピストンとの間に形成される第
１の油室及び前記第２ピストンとシリンダとの間に形成
される第２の油室に作動油がそれぞれ供給されることに
よって前記可動回転体を軸方向に駆動するようになって
いると共に前記第１ピストンと第２ピストンとが対向し
て形成する空間部に潤滑油が供給されるベルト式無段変
速機において、 前記外周壁の先端面と、それに当接する第２ピストン
の当接面のうち、少なくとも一方の面を前記空間部側に
開口した状態となるテーパ状に形成する。

また、請求項２の発明によるベルト式無段変速機は、
請求項１の構成において、前記少なくとも一方の面のテ
ーパ形状が、前記第２ピストンを前記外周壁側に押圧す
る油圧が低い場合には、外周側で前記外周壁の先端面も
しくは第２ピストンの当接面に接触し、かつ前記第２ピ
ストンを前記外周壁側に押圧する油圧が高い場合には、
前記外周壁の先端面もしくは第２ピストンの当接面との
接触面積が増大する形状であることを特徴としている。

〔作用〕

上記の請求項１あるいは請求項２の発明によるベルト
式無段変速機においては、前記第２ピストンと外周壁と
の当接面が内側、すなわち第１ピストンと第２ピストン
とが対向して形成する前記空間部側に開口するように、
両部材のうち少なくとも一方が、テーパ状にされた構造
となっているため、前記第２油室内の油圧が低い状態に
おいては、第２ピストンの撓みが生じていないか若しく
は少ないため当接面は外周側が当接しており、内側は前
記第１ピストンと第２ピストンが対向して形成する空間
に対して開口している。そのため、該空間内に供給され
た潤滑油は、上記開口から当接面内に遠心力によって導
かれるため、十分に当接面内を潤滑する。また第２油室
の油圧が高まり第２ピストンが大きく撓んだ状態におい
ては、両部材端面が広い面積で当接することとなり、当
接面の面圧の上昇を抑制することになる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を示す第１図乃至第４図に基
づいて詳細に説明する。

先ず、第４図について説明する。図示しないエンジン
の動力は流体継手10、ベルト式無段変速機12、副変速機
14、中間ギヤ装置16、及び差動装置18を経て駆動軸20に
連結された図示しない駆動輪へ伝達されるようになって
いる。

液体継手10は、エンジンのクランク軸22と接続されて
いるポンプインペラ24と、ベルト式無段変速機12の入力
軸26に固定されたタービンランナ28と、ダンパ機構30を
介して入力軸26に固定されたロックアップクラッチ32と
を備えている。ロックアップクラッチ32は、例えば車速
あるいはエンジン回転速度が所定値以上になると作動さ
せられて、クランク軸22と入力軸26とを直結状態にする
ものである。

ベルト式無段変速機12は、入力軸26及び出力軸34にそ
れぞれ設けられた可変プーリ36及び38と、それら可変プ
ーリ36及び38に巻き掛けられた伝動ベルト40とを備えて
いる。

可変プーリ36及び38は、入力軸26及び出力軸34に固定
された固定回転体42及び44と、入力軸26及び出力軸34に
それぞれ回転不能且つ軸方向に移動可能に設けられる可
動回転体46及び48とから成っている。固定回転体42及び
44と可動回転体46及び48はそれぞれ対向して配置されて
おり、両回転体は伝動ベルト掛け渡されるＶ溝を形成し
ている。

前記可動回転体46及び48が本実施例の油圧駆動装置と
して機能する油圧シリンダ50及び52によって軸方向に移
動させられることによりＶ溝の幅が変化し、動力ベルト
40の有効掛かり径を変更させる。すなわちベルト式無段
変速機12の変速比γ（＝入力軸26の回転速度N_in/出力軸
34の回転速度N_out）が変更されるようになっている。

入力軸26側の油圧シリンダ50は専ら変速比γを変更す
るために作動させられ、出力軸34側の油圧シリンダ52は
伝達ベルト40の滑りが生じない範囲で最小の挟圧力が得
られるように作動させられる。なお、オイルポンプ54は
前記油圧シリンダ50,54に適切な作動油を配分する図示
しない油圧制御装置の油圧線を構成するもので、図示し
ない連結軸によってクランク軸22と連結されてエンジン
により常時駆動される。

ベルト式無段変速機12で変速された駆動力は、ラビニ
ヨオ型複合遊星歯車装置を備え、前進２段及び後進１段
の変速機構を有している副変速機14へ伝達される。そし
て前記副変速機14へ伝達された動力は、図示されないシ
フトレバーの切り換えによって適切な回転状態に変更さ
れる。

副変速機14から出力された駆動力は中間ギヤ装置を介
して差動装置18へと伝達され左右の駆動軸20へそれぞれ
配分され、その後図示しない駆動輪へ伝達される。

次に、第１図，第２図及び第３図に基づいて油圧シリ
ンダの構造について説明する。

第１図に示すように、油圧シリンダ50は、可動回転体
46の外周部に入力軸26の軸心と平行に前記伝動ベルト40
側と反対側に突設された円筒状の外周壁80と、円筒部82
とフランジ部84から成り該円筒部82の一端部が入力軸26
に固定され他端部から該フランジ部84が外周側へ延設さ
れると共に、該フランジ部84の外周縁部が前記外周壁80
の内側に摺動可能に嵌合された第１ピストン86と、第１
ピストン86の円筒部82の外周面と対向する内周面を備え
て入力軸26に固定された有底円筒状のシリンダ部材88
と、外周壁80の先端面と当接して、その外周壁80に差し
込まれた４個の位置決めピン91によって一体回転可能に
なっており、第１ピストン86の円筒部82の外周面及びシ
リンダ部材88の内周面と摺動可能に嵌合された環状の第
２ピストン90とを備えて構成されている。

可動回転体46と第１ピストン86が対向して形成する第
１油室94と、第２ピストン90とシリンダ部材88とが対向
して形成する第２油室96は図示されない連通穴によって
連通しており、それら第１油室94及び第２油室96に、前
記油圧制御装置により調圧された作動油が供給されるこ
とによって、その作動油油圧に対応して可動回転体46及
び第２ピストン90が固定回転体42に対して接近または離
間させられる。第１図の状態は、可動回転体46と固定回
転体42とが最も離間した状態を示しており、可変プーリ
36のベルトの有効掛かり径が最小で変速比γが最大とな
った状態である。上記のように構成されたダブルピスト
ン形式の油圧シリンダ50の場合、同径のシングルピスト
ン形式の油圧シリンダに比較して２倍近くの推力が得ら
れるようになっている。なお、100は摺動嵌合部を油密
にシールするためのシール部材である。

外周壁80と第２ピストン90との合わせ面に潤滑油を供
給する手段として、油路92が形成されている。油路92
は、第１ピストン86及びシリンダ部材88内を貫通して設
けられている。該油路92の一方端は入力軸26を回転可能
に支持するベアリング102側に向かって開口しており、
また他方端は第１ピストン86の外周面であって円筒部82
とフランジ部84の間に開口している。一方上記ベアリン
グ102にはハウジング内に設けられた油路104お及び絞り
106を介して潤滑油が供給されている。

したがって、油路104から供給された潤滑油はベアリ
ング102を介して油路92に導かれ、該油路92の他方端側
の開口から、第１ピストン86のフランジ部84と第２ピス
トン90が対向して形成する空間部108内に供給される。
そして、その潤滑油は可変プーリ36の回転に伴って発生
する遠心力によって該空間部108の内周側から外周側へ
と流動し、外周壁80と第２ピストン90の当接面部分に運
ばれる。

一方、第２ピストン90の外周壁80との当接面は、入力
軸26の垂直方向の面に対して角度θだけ第２油室96側へ
傾斜したテーパー面に形成されている。よって、第２図
に示す如く、外周壁80と第２ピストン90の当接面は、第
２油室96の油圧が小さい時若しくは第２ピストン90に加
わる軸方向可動回転体46側（図示左方向）への荷重が小
さい時は、外周側が片当たりする形で両部材が当接して
おり、内周側が空間部108に向かって開口した状態とな
っている。

上述のように構成された本実施例の可変プーリ36にお
いては、第２図に示すように、変速比γが大きいときす
なわち第２油室96の油圧が小さい状態のとき、上記当接
面は、両部材が外周側で片当たりしており空間部108側
に開口しているため、空間部108内に供給された潤滑油
はその開口から当接面内に入り込み十分に当接面内を潤
滑するこことなる。その後は、外周側から徐々に染み出
すかあるいは図示されない大気解放溝から排出される。

また、第３図に示すように、変速比γが小さいときす
なわち第２油室96の油圧が大きくなり第２ピストン90の
内周側が窪むように撓んだ状態においては、その撓み分
だけ合わせ面を構成する第２ピストンの内周側が徐々に
外周壁80と接触することとなり当接面の接触面積が増大
し該当接面の面圧は低減されることとなる。よって第２
油室96の油圧が高くなった状態においても、空間部108
内に供給された潤滑油は、従来のように面圧の高い内周
側シールされることなく効果的に当接面内を潤滑するこ
ととなり、フレッティングによる両者の固着が好適に防
止される。

以上、本発明を図示した特定の実施例について説明し
てきたが、本発明は係る実施例に限定されることなく本
発明の範囲内において、その他種々の実施例が可能なも
のである。

例えば、本実施例においては、空間部108内に供給さ
れる潤滑油は油路104、ベアリング102、シリンダ部材88
及び第１ピストン86を貫通して形成される油路98を介し
て供給されていたが、該空間108と第１油室94及び第２
油室96とを連通する油路を形成して、該第１油室94及び
第２油室96に供給される作動油を空間108内に導いて当
接面の潤滑に利用することも可能である。

また、第２ピストン90の当接面を角度θ傾斜させてテ
ーパー状にすることによって、該当接面の外周側が当接
し内周側を開口した状態に組付けたが、当接面の内周側
が離間して開口するよう両部材に角度θの傾斜をつけて
形成することも可能である。なお上記角度θは第２ピス
トン90の強度又は第２油室96の最大油圧等を考慮にいれ
て適宜決定されるものである。

〔効果〕

本発明によれば、第１ピストンのフランジ部と対向す
る第２ピストンによって形成される空間部に供給される
潤滑油が、好適に当接面内に行き渡ると共に合わせ面の
面圧の上昇が効果的に抑制されるため、伝動ベルトの可
変プーリへの噛み込み及び解放に伴って上記当接面相互
間が微振動させられてもフレッティングによる両部材の
固着が防止できる。

また潤滑不十分による上記当接面外周側の酸化が防止
されるため、酸化に伴う錆が無段変速機内の油圧回路に
混入して該油圧回路の機能を妨げることも防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第４図に示す実施例の油圧駆動装置の要部断
面図である。第２図及び第３図は、本発明の作用を説明
するため第１図における主要な部分を拡大した断面図で
あり、第２図は変速比γが大きい状態を示した拡大断面
図、第３図は変速比γが小さい状態を示した拡大断面図
である。第４図は本発明の一実施例であるベルト式無段
変速機の構成を示す模式図である。第５図は従来技術の
問題点を説明する断面図である。 符号の説明 12……ベルト式無段変速機 26……入力軸（回転軸） 34……出力軸（回転軸） 36,38……可変プーリ 40……伝動ベルト 42,44……固定回転体 46,48……可動回転体 50,52……油圧シリンダ（油圧駆動装置） 80……外周壁 82……円筒部 84……フランジ部 86……第１ピストン 88……シリンダ部材 90……第２ピストン 98……油路 94……第１油室 96……第２油室 108……空間部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに平行な一対の回転軸と、該一対の回
   転軸にそれぞれ設けられ、該回転軸に固設された固定回
   転体と、該回転軸に軸方向には移動可能であるが回転方
   向には一体的に設けられた可動回転体とから成り、動力
   伝達ベルトが巻き掛けられるＶ溝をそれぞれ形成する一
   対の可変プーリと、前記一対の回転軸にそれぞれ設けら
   れて前記可動回転体を軸方向へ駆動する一対の油圧駆動
   装置とを備え、 該一対の油圧駆動装置の少なくとも一方が、前記可動回
   転体の外周部から前記回転軸の軸心と平行に前記動力伝
   達ベルト側と反対側に突設された円筒状の外周壁と、円
   筒部とフランジ部から成り該円筒部の一端部が前記回転
   軸に固定され他端部から該フランジ部が外周側へ延設さ
   れ、該フランジ部の外周縁部が前記外周壁の内側に摺動
   可能に嵌合された第１ピストンと、前記回転軸に固定さ
   れ前記第１ピストンの円筒部の外周面と対向する内周面
   を備えた有底円筒状のシリンダと、前記第１ピストンの
   円筒部の外周面と前記シリンダの内属面との間に摺動可
   能に嵌合され、前記外周壁の先端面と当接し且つ同外周
   壁と一体回転可能とされた管状の第２ピストンとを含
   み、 前記可動回転体と第１ピストンとの間に形成される第１
   の油室及び前記第２ピストンとシリンダとの間に形成さ
   れる第２の油室に作動油がそれぞれ供給されることによ
   って前記可動回転体を軸方向に駆動するようになってい
   ると共に前記第１ピストンと第２ピストンとが対向して
   形成する空間部に潤滑油が供給されるベルト式無段変速
   機において、 前記外周壁の先端面と、それに当接する第２ピストンの
   当接面のうち、少なくとも一方の面が前記空間部側に開
   口した状態となるテーパ状に形成されていることを特徴
   とするベルト式無段変速機。
2. 【請求項２】前記少なくとも一方の面のテーパ形状が、
   前記第２ピストンを前記外周壁側に押圧する油圧が低い
   場合には、外周側で前記外周壁の先端面もしくは第２ピ
   ストンの当接面に接触し、かつ前記第２ピストンを前記
   外周壁側に押圧する油圧が高い場合には、前記外周壁の
   先端面もしくは第２ピストンの当接面との接触面積が増
   大する形状であることを特徴とする請求項１に記載のベ
   ルト式無段変速機。