JP3131935B2 - ベルト式無段変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、互いに対向して伝動ベ
ルトに接触する一対のプーリ部分を近接及び離間自在に
支持した割プーリ構造のベルト式無段変速装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】前述のような割プーリ構造のベルト式無
段変速装置の一例が、特開平５‐４４８０２号公報に開
示されている。この構造においては、一対のプーリ部分
を近接及び離間自在に支持した第１割プーリ（前記公報
の図１中の２２）と、第２割プーリ（前記公報の図１中
の２３）とを伝動上手側及び伝動下手側に配置して、第
１及び第２割プーリに亘り伝動ベルト（前記公報の図１
中の２４）を巻回している。

【０００３】そして、第１及び第２割プーリのうち、一
方のプーリ部分（前記公報の図１中の２２ａ）を近接さ
せて他方のプーリ部分（前記公報の図１中の２３ａ）を
離間させ、逆に、一方のプーリ部分を離間させて他方の
プーリ部分を近接させるようにして、伝動ベルトの巻回
半径を変更して変速操作を行う変速機構（前記公報の図
１中の３０，３０ａ，３０ｂ）を備えている。この場
合、伝動ベルトの張力を維持するテンションプーリ（前
記公報の図２中の２５）を備えている。このようにテン
ションプーリにより伝動ベルトの張力を維持することに
より、伝動ベルトと第１及び第２割プーリとの間のスリ
ップを防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のテンションプー
リは固定の支点周りに揺動するアームに支持されてお
り、バネ（前記公報の図２中の２６）により伝動ベルト
側に付勢された構成となっている。これにより、第１及
び第２割プーリのプーリ部分を近接及び離間操作して変
速操作を行うと、これに伴い伝動ベルトの巻回半径が変
化しテンションプーリの位置も変化するので、テンショ
ンプーリを伝動ベルト側に押すバネの変位量も変化して
テンションプーリが伝動ベルトを押圧する力、つまり伝
動ベルトの張力が変化してしまう。

【０００５】このようにテンションプーリの位置が変化
する場合、テンションプーリが伝動ベルトの張力を弱め
る側に移動しても、スリップが生じないだけの張力が伝
動ベルトに維持されるように、テンションプーリ用のバ
ネを強力なものに設定しておく必要がある。これによ
り、テンションプーリが伝動ベルトの張力を強める側に
移動した場合に、伝動ベルトの張力が逆に必要以上に高
くなってしまうので、伝動ベルトの耐久性の低下を招く
おそれがある。

【０００６】又、伝動ベルトは第１及び第２割プーリの
位置とテンションプーリの位置の３箇所で折れ曲がる。
つまり、この折れ曲がりにより繰り返し応力が発生する
箇所が３箇所も在るので、これにおいても伝動ベルトの
耐久性の面で改善の余地がある。本発明は第１及び第２
割プーリに伝動ベルトを巻回したベルト式無段変速装置
において、伝動ベルトの耐久性の低下を抑えることを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は以上のよ
うなベルト式無段変速装置において、次のように構成す
ることにある。つまり、請求項１の構成は、伝動ベルト
が巻回される入力プーリと出力プーリの夫々を、軸芯方
向に位置固定の固定プーリ部分と軸芯方向にスライド移
動自在な可動プーリ部分とで成る割りプーリ構造に構成
し、両プーリの夫々に、可動プーリ部分を軸芯方向にス
ライド移動させてのベルト巻回半径の変更調節で変速す
る変速カム機構と、伝動下手側の出力プーリに作用する
伝動負荷に応じて両プーリの可動プーリ部分を固定プー
リ部分に近づく方向にスライド移動させるトルクカム機
構とを設け、両プーリのうちの一方のプーリのベルト巻
回半径が拡大されると、他方のプーリのベルト巻回半径
が縮小されるように、両変速カム機構どうしを背反的に
連動連係させる連動変速機構を設け、伝動ベルトの張力
によって両プーリにおける固定プーリ部分と可動プーリ
部分とを押し広げて離間させようとする力よりも、伝動
ベルトの張力によってトルクカム機構が可動プーリ部分
を固定プーリ部分に近づけようとする力の方が大きくな
るように設定してあることを特徴とする。

【０００８】請求項２の構成は、請求項１の構成におい
て、連動変速機構を、変速カム機構を操作するためのカ
ムアームどうしを連動連結する操作ロッドと、両プーリ
において可動プーリ部分を固定プーリ部分に接近させる
ように付勢するバネとで構成してあることを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】請求項１の構成によると、例えば図１及び図２
に示すように、入力プーリ７から出力プーリ８に動力を
伝達すると、伝動下手側の出力プーリ８に作用する伝動
負荷によって生じる伝動ベルト６の張力に応じて、入力
又は出力プーリ７，８において可動プーリ部分１０を固
定プーリ部分９に近接させようとする力がトルクカム機
構１８に発生する。又、伝動ベルト６の張力により、入
力又は出力プーリ７，８の固定プーリ部分９と可動プー
リ部分１０とを押し広げて離間させようとする力も生じ
る。

【００１０】そこで、前記押し広げようとする力よりも
トルクカム機構による前記近接させようとする力の方が
大に設定してあるので、結果的に伝動ベルト６の張力に
より、入力又は出力プーリ７，８の両プーリ部分９，１
０を互いに近づけようとする力が作用することになる。
故に、テンションプーリ（図示せず）等のベルト緊張機
構を別途備えなくても伝動ベルト６が適切な張力で緊張
されるようになり、入力プーリ７から出力プーリ８に支
障なく動力が伝達されるのである。

【００１１】そして、両変速カム機構どうしを背反的に
連動連係させる連動変速機構により、入力及び出力プー
リ７，８のうちの一方のベルト巻回半径は大きくし、か
つ、他方のベルト巻回半径は小さくすることで変速操作
を行うが、トルクカム機構１８は伝動下手側の出力プー
リ８に作用する伝動負荷に応じて、両プーリ部分９，１
０が互いに近接する方向の力を発生させるものであり、
変速カム機構の変速位置に応じて前述の力（互いに近接
する方向の力）を発生させるものではない。

【００１２】これにより、テンションプーリを備えた従
来の型式よりも、本発明の方が伝動ベルトの張力を変動
の少ない安定したものに設定できるのであり、変速位置
によって伝動ベルトの張力が極端に大きくなると言うこ
ともない。又、本発明ではテンションプーリを備えなく
てもよいので、伝動ベルトが折れ曲がる箇所、つまり、
折れ曲がりにより繰り返し応力が発生する箇所をテンシ
ョンプーリを備えた従来の型式の３箇所から、２箇所
（入力及び出力プーリの部分）に減らすことができる。

【００１３】一般に、伝動ベルトをその張力に逆らって
拡径側に押し上げる操作となる両プーリ部分の接近に必
要な拡径操作力は、ベルト張力方向の操作となる両プー
リ部分の離間に必要な縮径操作力よりも明確に重いもの
になる。そこで、本願のもののように、一対の割りプー
リに備えた変速カム機構を前述したように連動変速機構
によって背反的に操作することにより、一方の割りプー
リの変速操作力が重いときには他方の割りプーリの変速
操作力は軽くなるので、減速操作でも増速操作でも変速
に必要な操作力を極力均一化できるようになる。

【００１４】加えて、両プーリの夫々に設けたトルクカ
ム機構による両プーリ部分を互いに接近させる方向に作
用する力と、ベルト張力によって両プーリを互いに遠ざ
けようとする力とが相殺されるようになるから、これに
よっても前述した拡径操作力を軽減することができ、変
速操作力をさらに軽くすることが可能になる。

【００１５】ところで、上述したトルクカム機構は、ベ
ルト式無段変速装置が回転しているとき、すなわちエン
ジン駆動されているときでないとスラスト力を発生させ
ることができない。従って、エンジン停止時には伝動ベ
ルトを緊張することができず、入力プーリから出力プー
リに動力伝達するこができない性質がある。

【００１６】そこで、請求項２の構成によれば、両プー
リの双方において可動プーリ部分を固定プーリ部分に接
近させるように付勢するバネを設けてあるから、バネに
よって可動プーリ部分を固定プーリ部分に常時押圧付勢
するようになって、エンジン停止時でもトルクカム機構
にはスラスト力が生じて伝動ベルトを緊張することがで
きる。故に、エンジン始動時でも、入力プーリから伝動
ベルトを介して出力プーリに動力伝達できるのである。

【００１７】又、上述のバネを、変速カム機構を操作す
るためのカムアームどうしを連動連結する操作ロッドに
設けて連動変速機構を構成してあるから、バネを設ける
ための専用の機構やスペースが不要であり、エンジン停
止時で伝動ベルトを適度に緊張する手段を構造簡単でコ
ンパクトに構成してある。

【００１８】

【発明の効果】請求項１及び２に記載のベルト式無段変
速装置では、一対の割プーリを用いたベルト式無段変速
装置において、両割りプーリの変速カム機構を背反的に
操作する連動変速機構、及び両割りプーリに備えたトル
クカム機構により、テンションプーリを備えることなく
十分なベルト緊張作用が行え、かつ、ベルト張力を変動
の少ない安定した状態に維持できて、張力が極端に大き
くなることもないようにしながら、幅広い変速域領域を
増速側でも減速側でも軽く、かつ、均一な操作力で変速
させることができるようになり、伝動ベルト自身を含め
た耐久性、及び操作性の向上が実現できた。又、伝動ベ
ルトの折れ曲がり箇所（繰り返し応力が発生する箇所）
を３箇所から２箇所に減らせたので、この面においても
耐久性を向上し得た。

【００１９】請求項２に記載のベルト式無段変速装置で
は、必須構成である連動変速機構中にバネを設ける程度
の簡単で場所を取らない構造により、エンジン停止時で
もベルト緊張機能を生む手段を合理的、経済的に装備で
きる利点がある。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。作業車の一例である乗用型田植機において、走行
用として本発明のベルト式無段変速装置を使用してい
る。図１及び図２に示すように、乗用型田植機の前部に
エンジン１及びミッションケース３が配置されており、
エンジン１及びミッションケース３の同じ側から出力軸
２と入力軸４とが突出し、この出力軸２と入力軸４とに
亘りベルト式無段変速装置が設けられている。

【００２１】次に、ベルト式無段変速装置の構成につい
て説明する。図２及び図１に示すようにエンジン１の出
力軸２に入力プーリ７、ミッションケース３の入力軸４
に出力プーリ８を備え、これら入力及び出力プーリ７，
８に亘って伝動ベルト６を巻回している。両プーリ７，
８は、出力軸２及び入力軸４にスプライン構造で軸芯方
向に位置固定される固定プーリ部分９と、出力軸２及び
入力軸４の軸芯方向にスライド移動自在な可動プーリ部
分１０とから成る割りプーリに構成されており、図２及
び図４に示すように出力軸２、入力軸４にスプライン構
造で軸芯方向に位置固定されたボス部５と、可動プーリ
部分１０の背面との各々に三角形状の突部５ａ，１０ａ
が形成され、両突部５ａ，１０ａの咬合によってトルク
カム機構１８を構成してある。

【００２２】図２及び図３に示すように両プーリ７，８
の可動プーリ部分１０に、ベアリングを介してカムアー
ム１４，１５を外嵌し、出力軸２及び入力軸４のボス部
５に、ベアリングを介してカム座１２，１３を外嵌して
あり、カム座１２，１３はピン１１によりエンジン１及
びミッションケース３に連結されている。そして、カム
アーム１４，１５及びカム座１２，１３の各々に円弧状
の傾斜カム１４ａ，１５ａ，１２ａ，１３ａを形成し、
カムアーム１４，１５とカム座１２，１３の傾斜カム１
４ａ，１５ａ，１２ａ，１３ａどうしが接当している。

【００２３】図１及び図２に示すように、入力プーリ７
のカムアーム１４に操作ロッド１６が連結されている。
これに対し、出力プーリ８のカムアーム１５にボス部１
９が回動自在に支持されて、操作ロッド１６がボス部１
９にスライド自在に挿入されており、操作ロッド１６の
端部とボス部１９との間に、自由長よりも圧縮されたバ
ネ２０が設けられており、これらの構造によって連動変
速機構２３を構成してある。そして、電動シリンダ１７
と、出力プーリ８のカムアーム１５とが連係ロッド２１
により連結されている。

【００２４】次に、ベルト式無段変速装置の伝動状態及
び変速状態について説明する。図４に示すように両プー
リ７，８のトルクカム機構１８において、ボス部５と可
動プーリ部分１０の背面の三角形状の突部５ａ，１０ａ
を充分に緩やかな傾斜を持つものに形成してあり、伝動
下手側の出力プーリ８に掛かる（作用する）伝動負荷に
応じて、両プーリ７，８の可動プーリ部分１０を固定プ
ーリ部分９側に押し操作するスラスト力が生じるように
トルクカム機構１８が機能する。

【００２５】この場合、出力プーリ８に作用する伝動負
荷が大きくなるほど、可動プーリ部分１０を固定プーリ
部分９側に押し操作するスラスト力が大きくなっていく
のであり、伝動ベルト６の張力により両プーリ７，８に
おける両プーリ部分９，１０が互いに離間しようとする
力よりも、トルクカム機構１８によって可動プーリ部分
１０を固定プーリ部分９側に押すスラスト力の方が大き
くなるように設定してある。これにより、図１及び図２
に示すようにテンションプーリ（図示せず）を備えなく
ても伝動ベルト６が適切な張力で張り、入力プーリ７か
ら出力プーリ８に支障なく動力が伝達される。

【００２６】このベルト式無段変速装置において変速操
作を行う場合には、図１に示す電動シリンダ１７を伸縮
操作して、カムアーム１４，１５を同じ方向に揺動操作
してやる。これにより、カムアーム１４，１５及びカム
座１２，１３の傾斜カム１４ａ，１５ａ，１２ａ，１３
ａの作用により、入力プーリ７の可動プーリ部分１０が
固定プーリ部分９に接近操作され、出力プーリ８の可動
プーリ部分１０が固定プーリ部分９から離間操作され
て、高速側への変速操作が行われる。逆に、入力プーリ
７の可動プーリ部分１０が固定プーリ部分９から離間操
作され、出力プーリ８の可動プーリ部分１０が固定プー
リ部分９に接近操作されて、低速側への変速操作が行わ
れるのである。

【００２７】つまり、カムアーム１４，１５を揺動操作
すると、カム座１２，１３に対して軸芯方向にカムアー
ム１４，１５が、すなわち可動プーリ部分１０，１０が
スライド移動し、固定プーリ部分９，９に対して遠近移
動させてベルト巻回半径を大小調節して変速することが
できるのであり、対向する傾斜カム１２ａ，１４ａ、及
び１３ａ，１５ａの夫々が変速カム機構２２を構成して
いる。

【００２８】この場合、エンジン１が停止している状態
ではトルクカム機構１８にスラスト力は発生しない。そ
こで、図２及び図１に示すように、カムアーム１４，１
５を接続する操作ロッド１６にバネ２０を設けて、この
バネ２０により両カムアーム１４，１５を互いに接近す
る側、つまり、カムアーム１４，１５により両プーリ
７，８の移動側の可動プーリ部分１０を、固定側の固定
プーリ部分９に接近させるように付勢することにより、
前述した連動変速機構２３を構成してある。

【００２９】その連動変速機構２３の機能により、エン
ジン１が停止している場合でもバネ２０の作用で、両プ
ーリ７，８では両プーリ部分９，１０が伝動ベルト６に
押圧される。従って、この状態でエンジン１を始動させ
れば、動力が入力プーリ７から出力プーリ８に伝達され
るのであり、このように動力の伝達が始まるとトルクカ
ム機構１８にスラスト力が発生し始めて、伝動ベルト６
の張力が適切なものに維持されるのである。

【００３０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ベルト式無段変速装置、エンジン及びミッショ
ンケース付近の側面図

【図２】ベルト式無段変速装置の横断平面図

【図３】ベルト式無段変速装置における変速操作用のカ
ム座及びカムアームの平面図

【図４】ベルト式無段変速装置におけるトルクカム機構
の平面図

【符号の説明】

６ 伝動ベルト ７ 入力プーリ ８ 出力プーリ ９ 固定プーリ部分 １０ 可動プーリ部分 １４，１５ カムアーム １６ 操作ロッド １８ トルクカム機構 ２０ バネ ２２ 変速カム機構 ２３ 連動変速機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 9/00 - 9/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝動ベルト（６）が巻回される入力プー
   リ（７）と出力プーリ（８）の夫々を、軸芯方向に位置
   固定の固定プーリ部分（９）と軸芯方向にスライド移動
   自在な可動プーリ部分（１０）とで成る割りプーリ構造
   に構成し、 前記両プーリ（７），（８）の夫々に、前記可動プーリ
   部分（１０）を軸芯方向にスライド移動させてのベルト
   巻回半径の変更調節で変速する変速カム機構（２２）
   と、伝動下手側の前記出力プーリ（８）に作用する伝動
   負荷に応じて前記両プーリ（７），（８）の前記可動プ
   ーリ部分（１０）を前記固定プーリ部分（９）に近づく
   方向にスライド移動させるトルクカム機構（１８）とを
   設け、 前記両プーリ（７），（８）のうちの一方のプーリ（７
   又は８）のベルト巻回半径が拡大されると、他方のプー
   リ（８又は７）のベルト巻回半径が縮小されるように、
   前記両変速カム機構（２２），（２２）どうしを背反的
   に連動連係させる連動変速機構（２３）を設け、 前記伝動ベルト（６）の張力によって前記両プーリ
   （７），（８）における固定プーリ部分（９）と可動プ
   ーリ部分（１０）とを押し広げて離間させようとする力
   よりも、前記伝動ベルト（６）の張力によって前記トル
   クカム機構（１８）が前記可動プーリ部分（１０）を前
   記固定プーリ部分（９）に近づけようとする力の方が大
   きくなるように設定してある ベルト式無段変速装置。
2. 【請求項２】 前記連動変速機構（２３）を、前記変速
   カム機構（２２），（２２）を操作するためのカムアー
   ム（１４），（１５）どうしを連動連結する操作ロッド
   （１６）と、前記両プーリ（７），（８）において前記
   可動プーリ部分（１０）を前記固定プーリ部分（９）に
   接近させるように付勢する状態で前記操作ロッド（１
   ６）に装備されたバネ（２０）とで構成してある請求項
   １に記載のベルト式無段変速装置。