JP3675329B2 - Belt type continuously variable transmission - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のトランスミッションなどに使用されるベルト式無段変速装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近の自動車用変速装置は、いわゆるCVT(Continuously Variable Transmission)と称されるベルト式無段変速装置が多用されている(例えば、特開平8−219188号公報参照)。
【0003】
一般に、この種の無段変速装置は、入力側プーリおよび出力側プーリが可動シーブおよび固定シーブを有し、一方のプーリの可動シーブおよび固定シーブは、他方のプーリの軸方向反対側となるように配置されている。各可動シーブと固定シーブとの間に形成されたV溝には、Vベルトが嵌め込まれ巻き掛けられている。エンジンの駆動力は、入力側プーリに入力され、Vベルトを介して出力側プーリに伝達され、この出力側プーリから車軸に伝達される。
【0004】
Vベルトは、プーリのシーブ面に接触する側面を有するエレメントを多数重ねて環状に整列配置し、それぞれのエレメントに可撓性のリングを巻き掛けることにより構成されている。
【0005】
変速は、推力付与手段により加えられる推力によって各可動シーブを軸方向に移動し、Vベルトの巻き掛け位置を変化させて各プーリにおけるVベルトの巻き掛け半径を変化させ、入力側プーリと出力側プーリとの間のプーリ比つまり変速比を無段階に変化させることにより行う。推力付与手段は、例えば、エンジンにより駆動されるオイルポンプから構成され、当該オイルポンプから吐出された作動油を各可動シーブの背面に供給することにより、各可動シーブに推力が加えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
Vベルトにより所要のトルクを伝達するためには、Vベルトが各プーリに対して滑ることがないように、伝達トルク容量に応じた推力を可動シーブに加える必要がある。
【0007】
トルクコンバータを介してエンジンに接続されるベルト式無段変速装置においては、プーリに対するVベルトの滑りが発生し易いのは、トルクコンバータのトルク増幅が一番大きい車両が発進する場合のように、入力側プーリにおけるVベルトの巻き掛け半径が比較的小さく、出力側プーリにおけるVベルトの巻き掛け半径が比較的大きいとき、すなわち、プーリ比が比較的大きいときである。プーリ比が大きいときに入力側プーリに過大なトルクが入力されると、この入力側プーリに対してVベルトの滑りが発生する。したがって、プーリ比が最大のときの伝達トルク容量が、ベルト式無段変速装置により伝達し得る最低限の伝達トルク容量をほぼ決定している。
【0008】
推力付与手段により可動シーブに加えられる推力を大きくすれば、プーリに対するVベルトの滑りを防止して、プーリ比が大きい場合の伝達トルク容量を高めることはできる。
【0009】
しかしながら、その反面、必要以上に大きい推力を加える結果、Vベルトに作用する引張力が大きくなり、Vベルトの耐久性が低下する虞がある。
【0010】
さらに、大きい推力を加えるためには、推力付与手段としてのオイルポンプが供給する作動油の油圧を高めなければならず、オイルポンプの駆動トルクが大きくなる。これに伴って、エンジンの負荷が大きくなり、燃費が悪くなるという不具合を招く。
【0011】
本発明者らは、ベルト式無段変速装置において、Vベルトの耐久性を低下させない点と、オイルポンプの駆動トルクを増加させない点とを満たしつつ、伝達トルク容量の向上を図る上での阻害要因は、入力側プーリのシーブ面角度と出力側プーリのシーブ面角度とを同じ角度に設定しなければならないという従来の固定観念にあると考え、各プーリのシーブ面角度を所定の条件の下で異ならせることにより、上記の2点を満たしつつ、伝達トルク容量の向上を図り得る点に着目し、本発明を完成させるに至ったのである。
【0012】
そこで、本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、Vベルトの耐久性を低下させない点と、オイルポンプの駆動トルクを増加させない点とを満たしつつ、伝達トルク容量の向上を図り得るベルト式無段変速装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【0014】
(1)固定シーブおよび可動シーブを備える第1プーリと、固定シーブおよび可動シーブを備える第2プーリと、固定シーブに向けて押し付ける推力を各可動シーブに付与する推力付与手段と、を有し、固定シーブと可動シーブとの間の間隔を変化させ、両プーリ間に巻き掛けられたVベルトにより一方のプーリから他方のプーリに回転を伝達するベルト式無段変速装置において、
第1プーリにおけるシーブ面角度と第2プーリにおけるシーブ面角度とを異ならせ、かつ、前記Vベルトは、シーブ面の角度が異なるそれぞれのプーリに接触する2つの接触面を有することにより、Vベルトの耐久性を低下させず、かつ、推力付与手段の駆動トルクを増加させることなく、Vベルトによる伝達トルク容量を高めるようにしたことを特徴とするベルト式無段変速装置である。
【0015】
(2)固定シーブおよび可動シーブを備える第1プーリと、固定シーブおよび可動シーブを備える第2プーリと、固定シーブに向けて押し付ける推力を各可動シーブに付与する推力付与手段と、を有し、固定シーブと可動シーブとの間の間隔を変化させ、両プーリ間に巻き掛けられたVベルトにより一方のプーリから他方のプーリに回転を伝達するベルト式無段変速装置において、
前記第1プーリおよび前記第2プーリのうち、プーリ比を定める側のプーリにおけるシーブ面角度を、Vベルトとの間の押付力を定める側のプーリにおけるシーブ面角度よりも小さく設定したことを特徴とするベルト式無段変速装置である。
【0016】
(3)前記Vベルトは、シーブ面の角度が異なるそれぞれのプーリに接触する2つの接触面を有することを特徴とする上記(2)に記載のベルト式無段変速装置である。
【0017】
(4)前記Vベルトは、多数重ねて環状に配置したエレメントのそれぞれに可撓性のリングを巻き掛けて構成され、
前記2つの接触面は、前記各エレメントの側面に形成されていることを特徴とする上記(3)に記載のベルト式無段変速装置である。
【0018】
(5)前記入力側プーリは、車両走行用のエンジンに接続され、
前記出力側プーリは、車軸に接続され、
前記推力付与手段は、前記エンジンにより駆動されると共に各可動シーブの背面に作動油を供給するオイルポンプから構成されていることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載のベルト式無段変速装置である。
【0019】
【発明の効果】
上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。
【0020】
請求項1に記載の発明によれば、第1プーリのシーブ面角度と第2プーリのシーブ面角度とを同じ角度に設定しなければならないという従来の固定観念を打破し、第1プーリにおけるシーブ面角度と第2プーリにおけるシーブ面角度とを異ならせることにより、Vベルトの耐久性を低下させず、かつ、推力付与手段の駆動トルクを増加させることなく、Vベルトによる伝達トルク容量、特に、プーリ比が大きいときの伝達トルク容量を高めることができる。
さらに、Vベルトは、一方の接触面を介して第1プーリにおけるシーブ面との接触が面当たりとなり、他方の接触面を介して第2プーリにおけるシーブ面との接触が面当たりとなる。Vベルトと各プーリとの接触が点当たりにならないため、シーブ面やVベルトの局部的な摩耗の発生が防止ないし低減され、長期にわたって安定したトルクの伝達が実現される。
【0021】
請求項2に記載の発明によれば、プーリ比を定める側のプーリにおけるシーブ面角度がVベルトとの間の押付力を定める側のプーリにおけるシーブ面角度よりも小さいので、Vベルトとの間の押付力を定める側のプーリを押す推力、当該プーリに対するVベルトの押付力、および、Vベルトの引張力を変えることなく、くさび効果により、プーリ比を定める側のプーリに対するVベルトの押付力を大きくすることができる。この結果、プーリ比を定める側のプーリとVベルトとの間の摩擦力が大きくなり、Vベルトの滑りを防止でき、Vベルトによる伝達トルク容量、特に、プーリ比が大きいときの伝達トルク容量を高めることができる。ここで、Vベルトの引張力が変わらないのでVベルトの耐久性は低下せず、Vベルトとの間の押付力を定める側のプーリを押す推力が変わらないので推力付与手段の駆動トルクが増加することもない。よって、請求項1の発明と同様に、Vベルトの耐久性を低下させず、かつ、推力付与手段の駆動トルクを増加させることなく、Vベルトによる伝達トルク容量、特に、プーリ比が大きいときの伝達トルク容量を高めることができる。
【0022】
請求項3に記載の発明によれば、Vベルトは、一方の接触面を介して第1プーリにおけるシーブ面との接触が面当たりとなり、他方の接触面を介して第2プーリにおけるシーブ面との接触が面当たりとなる。Vベルトと各プーリとの接触が点当たりにならないため、シーブ面やVベルトの局部的な摩耗の発生が防止ないし低減され、長期にわたって安定したトルクの伝達が実現される。
【0023】
請求項4に記載の発明によれば、Vベルトの各エレメントは、一方の接触面を介して第1プーリにおけるシーブ面との接触が面当たりとなり、他方の接触面を介して第2プーリにおけるシーブ面との接触が面当たりとなる。各エレメントと各プーリとの接触が点当たりにならないため、シーブ面やエレメントの局部的な摩耗の発生が防止ないし低減され、長期にわたって安定したトルクの伝達が実現される。
【0024】
請求項5に記載の発明によれば、伝達トルク容量を高めるにあたり、推力付与手段としてのオイルポンプにより供給される作動油の油圧を高くする必要がないため、当該オイルポンプの駆動トルクが増加せず、エンジンの負荷が増加せず、燃費が悪くなる虞がない。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0026】
図1は、本発明の実施の形態に係るベルト式無段変速装置の概略構成図である。
【0027】
図1に示すように、ベルト式無段変速装置10は、トルクコンバータ11およびクラッチ12を介してエンジン13の出力軸14に接続される入力軸15と、車両の車軸に接続される出力軸16と、入力軸15に設けられる入力側プーリ20(第1プーリに相当する)と、出力軸16に設けられる出力側プーリ30(第2プーリに相当する)とを有し、これらプーリ20、30の間にVベルト40が巻き掛けられている。入力側プーリ20は、プーリ比を定める側のプーリとして機能し、出力側プーリ30は、Vベルト40との間の押付力を定める側のプーリとして機能している。
【0028】
入力側プーリ20は、入力軸15に連結され当該入力軸15と一体となって回転する固定シーブ21と、この固定シーブ21と対向してV溝22を形成する可動シーブ23とを有する。可動シーブ23は、入力軸15に摺動可能に設けられ、軸線方向に変位可能とされている。可動シーブ23の背面側には、入力側プーリピストン室24が設けられている。
【0029】
出力側プーリ30は、出力軸16に連結され当該出力軸16と一体となって回転する固定シーブ31と、この固定シーブ31と対向してV溝32を形成する可動シーブ33とを有する。可動シーブ33は、出力軸16に摺動可能に設けられ、軸線方向に変位可能とされている。可動シーブ33の背面側には出力側プーリピストン室34が設けられている。出力側プーリ30の固定シーブ31および可動シーブ33は、入力側プーリ20の固定シーブ21および可動シーブ23に対し軸方向反対側となるように配置されている。
【0030】
Vベルト40は、各プーリ20、30のシーブ面21a、23a、31a、33aに接触する側面(フランク面)を有するエレメント41を多数重ねて環状に整列配置し、それぞれのエレメント41に可撓性の積層リング42を巻き掛けることにより構成されている(図8(A)を参照)。
【0031】
ベルト式無段変速装置10はさらに、各固定シーブ21、31に向けて押し付ける推力を各可動シーブ23、33に付与する推力付与手段を有する。推力付与手段は、エンジン13により駆動されると共に各可動シーブ23、33の背面に作動油を供給するオイルポンプ50から構成されている。
【0032】
出力側プーリピストン室34には、油圧コントロールユニット51からのライン圧PLが作用し、入力側プーリピストン室24には、ライン圧PLを変速制御弁52により減圧して得た変速制御圧PSが作用する。変速制御圧PSとライン圧PLとの差圧に応じて、各プーリ20、30に対するVベルト40の巻き掛け半径が無段階に変化し、変速比が無段階に変化する。なお、油圧コントロールユニット51内には、ライン圧PLを調整する図示しないライン圧制御系が設けられている。
【0033】
各プーリ20、30のV溝22、32の幅を変化させる制御は、マイクロコンピュータを主体に構成されたCVTコントロールユニット53によりなされる。このCVTコントロールユニット53には、図示しないエンジン回転センサ、スロットル開度センサ、入力側プーリ回転センサおよび出力側プーリ回転センサの他、油圧コントロールユニット51の変速制御弁52を駆動するソレノイド54などが接続されている。CVTコントロールユニット53はまず、車両の運転状態に基づいて目標変速比を演算し、両プーリ20、30の実際の回転数に基づいて実変速比を求め、エンジン回転数およびスロットル開度の情報から伝達トルクを演算する。次いで、CVTコントロールユニット53は、目標変速比と実変速比との偏差に応じてソレノイド54を駆動する。CVTコントロールユニット53はさらに、目標変速比と伝達トルクとに基づいて演算した必要なプーリ推力が得られるように、油圧コントロールユニット51内のライン圧制御系を制御する。
【0034】
このような制御によって、出力側プーリピストン室34および変速制御弁52に供給されるライン圧PLが調整され、変速制御弁52が入力側プーリピストン室24への作動油の給排を調整して、変速制御圧PSが目標変速比に対応した値に調圧される。
【0035】
ライン圧PLは、両プーリ20、30間に巻き掛けられたVベルト40の張力に関与し、必要以上にライン圧PLを高くすると、Vベルト40の張力が過大となり、Vベルト40の耐久性を低下させることになる。また、オイルポンプ50の駆動トルクが大きくなるため、エンジン13の負荷が大きくなり、燃費が悪くなるという不具合を招く。一方、ライン圧PLが低くてVベルト40の張力が少なすぎると、プーリ20、30に対するVベルト40の滑りにより伝達効率の低下を招くだけでなく、この場合も滑りによりVベルト40が摩耗して耐久性が低下することにもなる。
【0036】
以下に、Vベルト40による伝達トルク容量と、各プーリ20、30のシーブ面角度との関係を考察する。
【0037】
前述したように、トルクコンバータ11を介してエンジン13に接続されるベルト式無段変速装置10においては、トルクコンバータ11のトルク増幅が一番大きい車両の発進時に、Vベルト40とプーリ20、30との間に滑りが生じ易く、プーリ比が最大のときの伝達トルク容量が、ベルト式無段変速装置10により伝達し得る最低限の伝達トルク容量をほぼ決定している。
【0038】
図2〜図5を参照して、伝達トルク容量を説明する。
【0039】
図2に示すように、出力側プーリ30に作用する油圧Pは、可動シーブ33を押す推力となり、出力側プーリ30のシーブ面角度αを介して、出力側プーリ30に対するエレメント41の押付力N1になる。そして、このエレメント押付力N1が、出力側プーリ30とエレメント41との間の摩擦力を決定する一つの因子となる。
【0040】
また、出力側プーリ30に作用する油圧Pは、出力側プーリ30のシーブ面角度αを介して、Vベルト40のリング42を引っ張る引張力Tになる。このリング引張力Tは、入力側プーリ20のシーブ面角度αを介して、入力側プーリ20に対するエレメント41の押付力N2になる。そして、このエレメント押付力N2が、入力側プーリ20とエレメント41との間の摩擦力を決定する一つの因子となる。
【0041】
図3に示すように、プーリ比が大きな状態のときは、各プーリ20、30におけるVベルト40の巻き掛け角度は、入力側プーリ20における巻き掛け角度(θ1)<出力側プーリ30における巻き掛け角度(θ2)である。また、Vベルト40の巻き掛け半径は、入力側プーリ20における巻き掛け半径(r1)<出力側プーリ30における巻き掛け半径(r2)である。このため、過大なトルクが入力側プーリ20に入力されると、入力側プーリ20においてVベルト40の滑りが発生することになる。なお、図3において、Vベルト40の全長のうち斜線が付された領域は、プーリ20、30との接触範囲を表わしている。
【0042】
入力側プーリのシーブ面角度と出力側プーリのシーブ面角度とを同じ角度に設定しなければならないという従来の固定観念の下では、両プーリ20、30のシーブ面角度およびエレメント41のフランク面角度は、同じ角度α(例えば、11°など)に設定されている。
【0043】
このため、図4に示すように、出力側プーリ30に作用する油圧をΔP高めてP+ΔPにすると、それに応じて可動シーブ33を押す推力が大きくなり、出力側プーリ30に対するエレメント押付力はΔN1増加してN1+ΔN1となり、リング引張力はΔT増加してT+ΔTとなり、入力側プーリ20に対するエレメント押付力はΔN2増加してN2+ΔN2となる。入力側プーリ20とエレメント41との間の摩擦力を決定する一つの因子であるエレメント押付力がΔN2増加した分だけ、Vベルト40の滑りを防止でき、伝達トルク容量を高めることができる。
【0044】
しかしながら、出力側プーリ30に作用する油圧をΔPだけ高めたことにより、Vベルト40のリング42に作用するリング引張力がΔT増加するので、Vベルト40の耐久性、特に、リング42の耐久性が低下する虞がある。
【0045】
さらに、出力側プーリ30に作用する油圧をΔPだけ高めたことにより、オイルポンプ50の駆動トルクが大きくなり、エンジン13の負荷が大きくなり、燃費が悪くなる。
【0046】
入力側プーリのシーブ面角度と出力側プーリのシーブ面角度とを同じ角度に設定しなければならないという従来の固定観念の下で、図5に示すように、両プーリ20、30のシーブ面角度およびエレメント41のフランク面角度をともに、前述した角度α(例えば、11°など)よりも小さい角度である角度β(例えば、7°など)に設定することも考えられる。
【0047】
かかる構成の場合、出力側プーリ30に作用する油圧をΔP’高めてP+ΔP’にすると、それに応じて可動シーブ33を押す推力が大きくなり、出力側プーリ30に対するエレメント押付力がΔN1’増加してN1+ΔN1’となるものの、シーブ面角度βが小さくなった分、リング引張力Tは、シーブ面角度αのときとほとんど変わらない。リング引張力Tは変わらないが、シーブ面角度βが小さくなった分、入力側プーリ20に対するエレメント押付力はΔN2’増加してN2+ΔN2’となる。入力側プーリ20とエレメント41との間の摩擦力を決定する一つの因子であるエレメント押付力がΔN2’増加した分だけ、Vベルト40の滑りを防止でき、伝達トルク容量を高めることができる。
【0048】
このように、両プーリ20、30のシーブ面角度を小さくすれば、可動シーブ33を押す推力を大きくしてもリング引張力Tが変わらないため、リング42の耐久性の低下を抑制することはできる。
【0049】
しかしながら、依然として、出力側プーリ30に作用する油圧をΔP’だけ高めたことにより、オイルポンプ50の駆動トルクが大きくなり、燃費が悪化する、という問題を解決するには至らない。
【0050】
そこで、本実施形態のベルト式無段変速装置10にあっては、入力側プーリのシーブ面角度と出力側プーリのシーブ面角度とを同じ角度に設定しなければならないという従来の固定観念を打破し、入力側プーリ20におけるシーブ面角度と出力側プーリ30におけるシーブ面角度とを異ならせることにより、Vベルト40の耐久性を低下させず、かつ、オイルポンプ50の駆動トルクを増加させることなく、Vベルト40による伝達トルク容量を高めるようにしてある。
【0051】
詳述すると、図6に示すように、入力側プーリ20および出力側プーリ30のうち、プーリ比を定める側の入力側プーリ20におけるシーブ面角度β(例えば、7°)を、Vベルト40との間の押付力を定める側の出力側プーリ30におけるシーブ面角度α(例えば、11°)よりも小さく設定(β<α)してある。
【0052】
かかる構成によれば、入力側プーリ20および出力側プーリ30におけるシーブ面角度を同じ角度αに設定した対比例(図2を参照)と比較して、出力側プーリ30に作用する油圧Pおよび出力側プーリ30におけるシーブ面角度αは変わらないので、可動シーブ33を押す推力、出力側プーリ30に対するエレメント押付力N1、および、リング引張力Tは変わらない。その一方、入力側プーリ20におけるシーブ面角度βが角度αよりも小さいので、くさび効果により、入力側プーリ20に対するエレメント押付力N3が、対比例におけるエレメント押付力N2よりも大きくなる(N3>N2)。エレメント押付力N3が大きくなる結果、入力側プーリ20とエレメント41との間の摩擦力が大きくなり、Vベルト40の滑りを防止でき、伝達トルク容量を高めることができる。特に、プーリ比が大きいときの伝達トルク容量が向上する。
【0053】
このように、出力側プーリ30に作用する油圧Pを高くせず、かつ、Vベルト40のリング引張力Tを変えずに、伝達トルク容量を高めることができる。
【0054】
伝達トルク容量を高めるにあたり、出力側プーリ30に作用する油圧Pを高くする必要がないため、オイルポンプ50の駆動トルクが増加せず、エンジン13の負荷が増加せず、燃費が悪くなる虞がない。このことは、対比例と同じ伝達トルク容量を得るために、入力側プーリ20とエレメント41との間の摩擦力を対比例のときと同じにする場合に、出力側プーリ30に作用する油圧を下げることができることを意味する。この場合には、オイルポンプ50の駆動トルクを小さくでき、エンジン負荷の低減を通して、燃費の向上が期待される。
【0055】
さらに、出力側プーリ30に作用する油圧Pおよび出力側プーリ30におけるシーブ面角度αが変わらないため、Vベルト40のリング42にかかる引張力Tが変わらず、リング42の耐久性が低下しない。
【0056】
したがって、本実施形態のベルト式無段変速装置10によれば、Vベルト40の耐久性を低下させない点と、オイルポンプ50の駆動トルクを増加させずに燃費の悪化を招かない点とを満たしつつ、Vベルト40による伝達トルク容量の向上、特に、プーリ比が大きいときの伝達トルク容量の向上を図ることが可能となる。
【0057】
図7は、入力側プーリ20におけるシーブ面角度βを、出力側プーリ30におけるシーブ面角度αよりも小さく設定(β<α)した場合におけるプーリ比ごとの伝達トルク容量を、対比例と共に示す図である。
【0058】
図示するように、入力側プーリ20におけるシーブ面角度βを出力側プーリ30におけるシーブ面角度αよりも1°小さくすると(α−β=1°)、プーリ比がn(例えば、n=1)以上において、各プーリ20、30におけるシーブ面角度を同じ角度(α=β)に設定した対比例に対して、入力トルクを大きくすることができ、伝達トルク容量の向上を図ることができたことを確認した。入力側プーリ20におけるシーブ面角度を出力側プーリ30におけるシーブ面角度よりも2°小さくすると(α−β=2°)、伝達トルク容量の一層の向上を図ることができたことを確認した。
【0059】
なお、好ましいシーブ面角度の差は約2°であり、シーブ面角度の差の上限は、約4°である。両シーブ面角度の比で表わすと、「出力側プーリ30におけるシーブ面角度α/入力側プーリ20におけるシーブ面角度β」は好ましくは約1.22であり、上限は、約1.57ある。
【0060】
シーブ面角度の差が約2°であることが好ましいのは、ベルト変速性能との両立を図る、という理由からである。また、シーブ面角度の差に上限を設けたのは、これ以上角度差を設けても伝達トルク容量が向上しない、という理由からである。
【0061】
図8(A)〜(D)は、本実施形態におけるVベルト40のエレメント41の構成を説明するための図である。
【0062】
上述したように、本実施形態では、入力側シーブ面角度βを出力側シーブ面角度αよりも小さく設定してある(β<α)ため、図8(D)に示すように、エレメント60のフランク面が角度βをなす1つの接触面しか有していない場合には、当該エレメント60が出力側プーリ30に接触するときに、エレメント60と出力側プーリ30との間に角度差が生じ、フランク面の下側部位61において点当たりとなる。エレメント60と出力側プーリ30との接触が点当たりになると、出力側プーリ30のシーブ面31a、33aやエレメント60の下側部位61に、局部的な異常な摩耗が発生してしまう。
【0063】
そのため、本実施形態においては、Vベルト40は、シーブ面の角度αおよびβが異なるそれぞれのプーリ20、30に接触する2つの接触面を有している。2つの接触面43、44は、図8(A)(B)に示すように、各エレメント41のフランク面に形成されている。一方の接触面43は、角度βに設定され、入力側プーリ20のシーブ面21a、23a(角度β)への接触専用に使用される(図8(B))。他方の接触面44は、角度αに設定され、出力側プーリ30のシーブ面31a、33a(角度α)への接触専用に使用される(図8(C))。
【0064】
フランク面を角度αおよび角度βの2段面とした本実施形態のエレメント41によれば、前記一方の接触面43を介して、入力側プーリ20におけるシーブ面21a、23aとの接触が面当たりとなり、前記他方の接触面44を介して、出力側プーリ30におけるシーブ面31a、33aとの接触が面当たりとなる。このため、シーブ面21a、23a、31a、33aやエレメント41の局部的な摩耗の発生が防止ないし低減され、長期にわたって安定したトルクの伝達が実現される。
【0065】
なお、本発明に係るベルト式無段変速装置を自動車用変速装置に適用した実施形態について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。本発明は、加工機などに組み込まれる無段変速装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係るベルト式無段変速装置の概略構成図である。
【図2】 入力側プーリのシーブ面角度と出力側プーリのシーブ面角度とが同じ角度αに設定されている場合の、出力側プーリに対するエレメント押付力N1、リング引張力T、入力側プーリに対するエレメント押付力N2の説明に供する概念図である。
【図3】 プーリ比が大きな状態のときの、各プーリにおけるVベルトの巻き掛け角度、巻き掛け半径を示す図である。
【図4】 入力側プーリのシーブ面角度と出力側プーリのシーブ面角度とが同じ角度αに設定されている場合に、出力側プーリを押す油圧を高めたときの、エレメント押付力N1、リング引張力T、エレメント押付力N2の変化の説明に供する概念図である。
【図5】 入力側プーリのシーブ面角度と出力側プーリのシーブ面角度とが同じ角度β(β<α)に設定されている場合の、エレメント押付力N1、リング引張力T、エレメント押付力N2の説明に供する概念図である。
【図6】 入力側プーリにおけるシーブ面角度βを、出力側プーリにおけるシーブ面角度αよりも小さく設定(β<α)した本実施形態におけるエレメント押付力N1、リング引張力T、エレメント押付力N3の説明に供する概念図である。
【図7】 入力側プーリにおけるシーブ面角度βを、出力側プーリにおけるシーブ面角度αよりも小さく設定(β<α)した場合におけるプーリ比ごとの伝達トルク容量を、対比例と共に示す図である。
【図8】 図8(A)〜(D)は、本実施形態におけるVベルトのエレメントの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
10…ベルト式無段変速装置
13…エンジン
20…入力側プーリ(第1プーリ、プーリ比を定める側のプーリ)
21…固定シーブ
23…可動シーブ
21a、23a…シーブ面
30…出力側プーリ(第2プーリ、Vベルトとの間の押付力を定める側のプーリ)
31…固定シーブ
33…可動シーブ
31a、33a…シーブ面
40…Vベルト
41…エレメント
42…リング
43、44…2つの接触面
50…オイルポンプ(推力付与手段)
β…入力側プーリにおけるシーブ面角度(第1プーリにおけるシーブ面角度)
α…出力側プーリにおけるシーブ面角度(第2プーリにおけるシーブ面角度)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a belt type continuously variable transmission used for a transmission of an automobile or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent automobile transmissions, a belt type continuously variable transmission called a so-called CVT (Continuously Variable Transmission) is frequently used (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-219188).
[0003]
In general, in this type of continuously variable transmission, the input pulley and the output pulley have a movable sheave and a fixed sheave, and the movable sheave and the fixed sheave of one pulley are opposite to each other in the axial direction of the other pulley. Is arranged. A V-belt is fitted and wound around a V-groove formed between each movable sheave and the fixed sheave. The driving force of the engine is input to the input side pulley, transmitted to the output side pulley via the V belt, and transmitted from the output side pulley to the axle.
[0004]
The V-belt is configured by stacking a large number of elements having side surfaces that come into contact with the sheave surface of the pulley, arranging them in an annular shape, and winding a flexible ring around each element.
[0005]
The speed change is achieved by moving each movable sheave in the axial direction by the thrust applied by the thrust applying means, changing the winding position of the V belt to change the winding radius of the V belt in each pulley, and changing the input side pulley and the output side pulley. This is performed by steplessly changing the pulley ratio between the pulleys, that is, the gear ratio. The thrust applying means is constituted by, for example, an oil pump driven by an engine, and thrust is applied to each movable sheave by supplying hydraulic oil discharged from the oil pump to the back surface of each movable sheave.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to transmit a required torque by the V-belt, it is necessary to apply a thrust corresponding to the transmission torque capacity to the movable sheave so that the V-belt does not slide with respect to each pulley.
[0007]
In a belt-type continuously variable transmission connected to an engine via a torque converter, slippage of the V-belt with respect to the pulley is likely to occur as in the case where a vehicle having the largest torque amplification of the torque converter starts. This is when the wrapping radius of the V belt in the input pulley is relatively small and the wrapping radius of the V belt in the output pulley is relatively large, that is, when the pulley ratio is relatively large. If an excessive torque is input to the input side pulley when the pulley ratio is large, slippage of the V belt occurs with respect to the input side pulley. Therefore, the transmission torque capacity when the pulley ratio is the maximum almost determines the minimum transmission torque capacity that can be transmitted by the belt type continuously variable transmission.
[0008]
If the thrust applied to the movable sheave by the thrust applying means is increased, slippage of the V belt with respect to the pulley can be prevented, and the transmission torque capacity when the pulley ratio is large can be increased.
[0009]
However, on the other hand, as a result of applying an unnecessarily large thrust, the tensile force acting on the V-belt increases, and the durability of the V-belt may be reduced.
[0010]
Furthermore, in order to apply a large thrust, it is necessary to increase the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied by the oil pump as the thrust applying means, and the driving torque of the oil pump increases. In connection with this, the load of an engine becomes large and causes the malfunction that fuel consumption worsens.
[0011]
In the belt type continuously variable transmission, the inventors have obstructed in improving the transmission torque capacity while satisfying the point that the durability of the V-belt is not lowered and the point that the driving torque of the oil pump is not increased. The cause is considered to be the conventional fixed concept that the sheave surface angle of the input pulley and the sheave surface angle of the output pulley must be set to the same angle, and the sheave surface angle of each pulley is determined under a predetermined condition. Thus, the present invention has been completed by paying attention to the point that the transmission torque capacity can be improved while satisfying the above two points.
[0012]
Therefore, the present invention has been made to solve the problems associated with the above-described conventional technology, and satisfies the point that the durability of the V-belt is not reduced and the point that the driving torque of the oil pump is not increased. It is an object of the present invention to provide a belt type continuously variable transmission capable of improving the capacity.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following means.
[0014]
(1) a first pulley having a fixed sheave and a movable sheave, a second pulley having a fixed sheave and a movable sheave, and a thrust applying means for applying a thrust to the fixed sheave to each movable sheave, In the belt-type continuously variable transmission that changes the distance between the fixed sheave and the movable sheave and transmits the rotation from one pulley to the other pulley by a V-belt wound between both pulleys.
The sheave surface angle in the first pulley is different from the sheave surface angle in the second pulley.And the said V belt has two contact surfaces which contact each pulley from which the angle of a sheave surface differsIn this belt-type continuously variable transmission, the transmission torque capacity of the V-belt is increased without reducing the durability of the V-belt and without increasing the driving torque of the thrust applying means. is there.
[0015]
(2) a first pulley having a fixed sheave and a movable sheave, a second pulley having a fixed sheave and a movable sheave, and a thrust applying means for applying a thrust to the movable sheave to each movable sheave, In the belt-type continuously variable transmission that changes the distance between the fixed sheave and the movable sheave and transmits the rotation from one pulley to the other pulley by a V-belt wound between both pulleys.
Of the first pulley and the second pulley, the sheave surface angle in the pulley on the pulley determining side is set smaller than the sheave surface angle in the pulley on the side determining the pressing force with the V-belt. This is a belt type continuously variable transmission.
[0016]
(3) The V-belt has two contact surfaces that come into contact with respective pulleys having different sheave surface angles.Above (2)The belt type continuously variable transmission described in 1.
[0017]
(4) The V-belt is configured by winding a flexible ring around each of the elements arranged in an annular shape in a large number of layers,
The belt-type continuously variable transmission according to (3), wherein the two contact surfaces are formed on a side surface of each element.
[0018]
(5) The input-side pulley is connected to a vehicle running engine,
The output pulley is connected to an axle;
In any one of the above (1) to (4), the thrust applying means includes an oil pump that is driven by the engine and supplies hydraulic oil to the back surface of each movable sheave. It is a belt type continuously variable transmission of description.
[0019]
【The invention's effect】
The present invention configured as described above has the following effects.
[0020]
According to the first aspect of the present invention, the conventional fixed concept that the sheave surface angle of the first pulley and the sheave surface angle of the second pulley must be set to the same angle is overcome, and the sheave in the first pulley is broken. By making the surface angle different from the sheave surface angle in the second pulley, without reducing the durability of the V-belt and without increasing the driving torque of the thrust applying means, the transmission torque capacity by the V-belt, in particular, The transmission torque capacity when the pulley ratio is large can be increased.
Further, the V belt comes into contact with the sheave surface of the first pulley through one contact surface, and comes into contact with the sheave surface of the second pulley through the other contact surface. Since the contact between the V-belt and each pulley does not hit a point, the occurrence of local wear on the sheave surface or the V-belt is prevented or reduced, and stable torque transmission is realized over a long period of time.
[0021]
According to the second aspect of the present invention, the sheave surface angle in the pulley that determines the pulley ratio is smaller than the sheave surface angle in the pulley that determines the pressing force with the V belt. The pressing force of the V-belt against the pulley on the pulley-determining side by the wedge effect without changing the thrust for pushing the pulley on the pulley-determining pressing force, the pressing force of the V-belt against the pulley, and the tensile force of the V-belt Can be increased. As a result, the frictional force between the pulley that determines the pulley ratio and the V-belt is increased, and the slippage of the V-belt can be prevented, and the transmission torque capacity by the V-belt, particularly the transmission torque capacity when the pulley ratio is large is increased. Can be increased. Here, since the tensile force of the V-belt does not change, the durability of the V-belt does not deteriorate, and the thrust for pushing the pulley on the side that determines the pressing force with the V-belt does not change, so the driving torque of the thrust applying means increases. I don't have to. Therefore, as in the first aspect of the invention, the transmission torque capacity by the V-belt, particularly when the pulley ratio is large, without reducing the durability of the V-belt and without increasing the driving torque of the thrust applying means. The transmission torque capacity can be increased.
[0022]
According to the invention described in claim 3, the V belt comes into contact with the sheave surface of the first pulley via one contact surface, and the sheave surface of the second pulley via the other contact surface. Of contact is per surface. Since the contact between the V-belt and each pulley does not hit a point, the occurrence of local wear on the sheave surface or the V-belt is prevented or reduced, and stable torque transmission is realized over a long period of time.
[0023]
According to the fourth aspect of the present invention, each element of the V-belt is in contact with the sheave surface of the first pulley through one contact surface, and the second pulley through the other contact surface. Contact with the sheave surface is per surface. Since the contact between each element and each pulley does not hit a point, the occurrence of local wear on the sheave surface or the element is prevented or reduced, and stable torque transmission is realized over a long period of time.
[0024]
According to the fifth aspect of the present invention, in order to increase the transmission torque capacity, it is not necessary to increase the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied by the oil pump as the thrust applying means, so that the driving torque of the oil pump is increased. Therefore, there is no possibility that the engine load will not increase and the fuel efficiency will deteriorate.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a belt-type continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention.
[0027]
As shown in FIG. 1, a belt type continuously
[0028]
The input-
[0029]
The
[0030]
The V-
[0031]
The belt type continuously
[0032]
A line pressure PL from the
[0033]
Control for changing the widths of the
[0034]
By such control, the line pressure PL supplied to the output-side
[0035]
The line pressure PL is related to the tension of the
[0036]
Below, the relationship between the transmission torque capacity by the
[0037]
As described above, in the belt type continuously
[0038]
The transmission torque capacity will be described with reference to FIGS.
[0039]
As shown in FIG. 2, the hydraulic pressure P acting on the
[0040]
The hydraulic pressure P acting on the
[0041]
As shown in FIG. 3, when the pulley ratio is large, the winding angle of the V-
[0042]
Under the conventional fixed idea that the sheave surface angle of the input pulley and the sheave surface angle of the output pulley must be set to the same angle, the sheave surface angle of both
[0043]
Therefore, as shown in FIG. 4, when the hydraulic pressure acting on the
[0044]
However, since the ring tension acting on the
[0045]
Further, by increasing the hydraulic pressure acting on the
[0046]
Under the conventional fixed idea that the sheave surface angle of the input side pulley and the sheave surface angle of the output side pulley must be set to the same angle, as shown in FIG. It is also conceivable to set both the flank angle of the
[0047]
In such a configuration, when the hydraulic pressure acting on the
[0048]
Thus, if the sheave surface angle of both
[0049]
However, the problem that the oil pressure acting on the output-
[0050]
Therefore, in the belt type continuously
[0051]
More specifically, as shown in FIG. 6, the sheave surface angle β (for example, 7 °) in the
[0052]
According to such a configuration, the hydraulic pressure P and the output acting on the output-
[0053]
Thus, the transmission torque capacity can be increased without increasing the hydraulic pressure P acting on the output-
[0054]
In order to increase the transmission torque capacity, it is not necessary to increase the hydraulic pressure P acting on the output-
[0055]
Further, since the hydraulic pressure P acting on the
[0056]
Therefore, according to the belt type continuously
[0057]
FIG. 7 is a diagram showing the transmission torque capacity for each pulley ratio when the sheave surface angle β in the input-
[0058]
As shown in the figure, when the sheave surface angle β in the
[0059]
The preferred sheave surface angle difference is about 2 °, and the upper limit of the sheave surface angle difference is about 4 °. Expressed as a ratio of both sheave surface angles, “the sheave surface angle α in the
[0060]
The difference in the sheave surface angle is preferably about 2 ° for the reason of achieving compatibility with the belt transmission performance. Further, the reason why the upper limit is set for the difference in sheave surface angle is that the transmission torque capacity is not improved even if the angle difference is further increased.
[0061]
FIGS. 8A to 8D are diagrams for explaining the configuration of the
[0062]
As described above, in this embodiment, the input-side sheave surface angle β is set to be smaller than the output-side sheave surface angle α (β <α). Therefore, as shown in FIG. When the flank surface has only one contact surface having an angle β, when the
[0063]
Therefore, in the present embodiment, the V-
[0064]
According to the
[0065]
In addition, although embodiment which applied the belt-type continuously variable transmission concerning this invention to the transmission for motor vehicles was described, this invention is not limited to this case. The present invention can also be applied to a continuously variable transmission incorporated in a processing machine or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a belt-type continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention.
[Fig. 2] The element pressing force N1, the ring tension force T against the output pulley, the ring pulling force T, against the input pulley when the sheave surface angle of the input pulley and the sheave surface angle of the output pulley are set to the same angle α. It is a conceptual diagram with which it uses for description of element pressing force N2.
FIG. 3 is a diagram showing a winding angle and a winding radius of a V-belt in each pulley when the pulley ratio is large.
[Fig. 4] Element pressing force N1 and ring when the hydraulic pressure to press the output pulley is increased when the sheave surface angle of the input pulley and the sheave surface angle of the output pulley are set to the same angle α. It is a conceptual diagram with which it uses for description of the change of the tensile force T and the element pressing force N2.
FIG. 5: Element pressing force N1, ring tensile force T, element pressing force when the sheave surface angle of the input pulley and the sheave surface angle of the output pulley are set to the same angle β (β <α) It is a conceptual diagram with which it uses for description of N2.
FIG. 6 shows an element pressing force N1, a ring tensile force T, an element pressing force N3 in the present embodiment in which the sheave surface angle β in the input pulley is set smaller than the sheave surface angle α in the output pulley (β <α). It is a conceptual diagram with which it uses for description.
FIG. 7 is a diagram showing, together with proportionality, transmission torque capacity for each pulley ratio when the sheave surface angle β in the input pulley is set smaller than the sheave surface angle α in the output pulley (β <α). .
FIGS. 8A to 8D are diagrams for explaining the configuration of the elements of the V-belt in the present embodiment.
[Explanation of symbols]
10 ... Belt type continuously variable transmission
13 ... Engine
20 ... Input side pulley (first pulley, pulley on the side that determines the pulley ratio)
21 ... Fixed sheave
23. Movable sheave
21a, 23a ... Sheave surface
30 ... Output pulley (second pulley, pulley on the side that determines the pressing force between the V belt)
31 ... Fixed sheave
33 ... Movable sheave
31a, 33a ... Sheave surface
40 ... V belt
41 ... Element
42 ... Ring
43, 44 ... two contact surfaces
50. Oil pump (thrust applying means)
β: Sheave surface angle at the input pulley (sheave surface angle at the first pulley)
α: Sheave surface angle at the output pulley (sheave surface angle at the second pulley)
Claims (5)
第1プーリにおけるシーブ面角度と第2プーリにおけるシーブ面角度とを異ならせ、かつ、前記Vベルトは、シーブ面の角度が異なるそれぞれのプーリに接触する2つの接触面を有することにより、Vベルトの耐久性を低下させず、かつ、推力付与手段の駆動トルクを増加させることなく、Vベルトによる伝達トルク容量を高めるようにしたことを特徴とするベルト式無段変速装置。A first pulley having a fixed sheave and a movable sheave; a second pulley having a fixed sheave and a movable sheave; and a thrust applying means for applying a thrust to the movable sheave to each movable sheave. In a belt-type continuously variable transmission that changes the distance between the movable sheave and transmits rotation from one pulley to the other pulley by a V-belt wound between both pulleys.
By making the sheave surface angle in the first pulley different from the sheave surface angle in the second pulley , and the V belt has two contact surfaces that contact the respective pulleys having different sheave surface angles , the V belt A belt-type continuously variable transmission characterized in that the transmission torque capacity of the V-belt is increased without lowering the durability and without increasing the driving torque of the thrust applying means.
前記第1プーリおよび前記第2プーリのうち、プーリ比を定める側のプーリにおけるシーブ面角度を、Vベルトとの間の押付力を定める側のプーリにおけるシーブ面角度よりも小さく設定したことを特徴とするベルト式無段変速装置。A first pulley having a fixed sheave and a movable sheave; a second pulley having a fixed sheave and a movable sheave; and a thrust applying means for applying a thrust to the movable sheave to each movable sheave. In a belt-type continuously variable transmission that changes the distance between the movable sheave and transmits rotation from one pulley to the other pulley by a V-belt wound between both pulleys.
Of the first pulley and the second pulley, the sheave surface angle in the pulley on the pulley determining side is set smaller than the sheave surface angle in the pulley on the side determining the pressing force with the V-belt. A belt type continuously variable transmission.
前記2つの接触面は、前記各エレメントの側面に形成されていることを特徴とする請求項3に記載のベルト式無段変速装置。The V-belt is configured by winding a flexible ring around each of the elements arranged in an annular shape in a large number of layers,
The belt-type continuously variable transmission according to claim 3, wherein the two contact surfaces are formed on a side surface of each element.
前記出力側プーリは、車軸に接続され、
前記推力付与手段は、前記エンジンにより駆動されると共に各可動シーブの背面に作動油を供給するオイルポンプから構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一つに記載のベルト式無段変速装置。The input side pulley is connected to a vehicle running engine,
The output pulley is connected to an axle;
The said thrust provision means is comprised from the oil pump which drives a hydraulic oil to the back surface of each movable sheave while being driven by the said engine. Belt type continuously variable transmission.
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