JP4060778B2

JP4060778B2 - ベルト式無段変速機

Info

Publication number: JP4060778B2
Application number: JP2003357549A
Authority: JP
Inventors: 直樹藤代; 尚吉岡
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2023-10-17
Also published as: JP2005121149A

Description

本発明は、それぞれプーリ幅可変のドライブプーリおよびドリブンプーリ間に金属ベルト（金属チェーンとも称されるが、本明細書では金属ベルトと称して説明する）を巻き掛けて構成されるベルト式無段変速機に関し、さらに詳しくは、ベルト式無段変速機における金属ベルトの振動を低減させる構造に関する。

ベルト式無段変速機には、プーリ幅可変のドライブプーリと、プーリ幅可変のドリブンプーリと、ドライブプーリとドリブンプーリとの間に巻き掛けられた金属ベルトとを備え、ドライブプーリおよびドリブンプーリのプーリ幅を変化させてドライブプーリおよびドリブンプーリの有効径を変化させることにより所望の変速比を得るように構成されたものがある。このような構成のベルト式無段変速機は従来から種々提案されており、実用に供されている。

このような構成のベルト式無段変速機に用いられる金属ベルトには、いわゆるチェーンタイプの構成をなすものがある。チェーンタイプの金属ベルトは、一対のピン孔を有するリンクプレートと、ピン孔に挿入されるロッカーピンとを備え、ピン孔を介してリンクプレートを交互に組み合わせ、ピン孔にロッカーピンを挿入することで、リンクプレートがロッカーピンにより互いに屈曲自在に連結されるように構成される。
特開２０００−３０４１１５号公報特開２００２−２１６４９２号公報

ところが、プーリの回転時に金属ベルトの弦部が振動し、この振動によりロッカーピンが起振されてリンクプレートとロッカーピンとの間隙部で高周波振動を生じ、振動するロッカーピンがプーリと接触するときに高周波騒音が発生してしまう。そこで、例えば、実開昭５６−１２９６３９号公報で開示されるように、テンショナーを金属ベルト（前記公報においてはチェーン）に押し当ててベルト振動を低減させ、ベルト振動により発生する騒音を抑制する方法や、特開２０００−３０４１１５号公報で開示されるように、金属ベルト（前記公報においては巻き掛け手段）の一部を受容レールに受容させてベルト振動を低減させる方法が考えられる。

また例えば、実開平２−６０７４５号公報で開示されるように、金属ベルト（前記公報においてはチェーン）の両側に第１の磁石を配設するとともに、断面コの字状のガイドフレームの両内側面および底部に第２、第３の磁石をそれぞれ配設し、金属ベルトを第１、第２の磁石により水平方向の中間位置に、そして、第１、第３の磁石により垂直方向にそれぞれ非接触状態で付勢する方法も考えられる。

しかしながら、上述のような従来技術においては、ロッカーピンに直接制振力を作用させることができないため、ロッカーピンの高周波振動を低減させる効果が充分に得られないという問題があった。例えば、（特開２０００−３０４１１５号公報で開示される）受容レールを用いてベルト振動を低減させる方法においては、リンクプレートに直接制振力が作用してリンクプレートの振動を低減させることはできるが、ロッカーピンには直接制振力を作用させることができず、ロッカーピンの高周波振動はリンクプレートの振動低減により間接的に低減されるにすぎない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ベルト式無段変速機の金属ベルトに構成されるロッカーピンの高周波振動を低減させることにより、ロッカーピンとプーリとの接触時に発生する高周波騒音を抑制することを目的とする。

このような目的達成のため、本発明におけるベルト式無段変速機は、プーリ幅可変のドライブプーリと、プーリ幅可変のドリブンプーリと、ドライブプーリとドリブンプーリとの間に巻き掛けられた金属ベルトとを備え、ドライブプーリおよびドリブンプーリのプーリ幅を変化させてドライブプーリおよびドリブンプーリの有効径を変化させることにより所望の変速比を得るように構成されたベルト式無段変速機であって、金属ベルトが、一対のピン孔を有するリンクプレートと、ピン孔に挿入されるロッカーピンとを備え、ピン孔を介してリンクプレートを交互に組み合わせ、ピン孔にロッカーピンを挿入することで、リンクプレートがロッカーピンにより互いに屈曲自在に連結されてなるチェーンタイプの金属ベルトであり、金属ベルトを少なくとも部分的に受容するガイドレールと、ガイドレールを変速比の変化に応じた金属ベルトの通過軌跡の変化に合わせて変位可能に保持するレール保持部とを備え、ガイドレールに、ガイドレールにおける金属ベルトの受容部内に磁界を発生させる磁界発生器が設けられており、磁界発生器は、金属ベルトの側方に金属ベルトを挟んで互いに２つずつ対向して配置され、当該２つずつの磁界発生器はそれぞれ、対向する磁界発生器に対して反対の磁極を向けるとともに、金属ベルトの通過方向に対し垂直で互いに対向する方向と垂直な方向へ前記ロッカーピンを挟むように並んで配置される。

また、上述の発明において、ガイドレールが樹脂材料を用いて形成されるとともに、レール保持部が金属材料を用いて形成されることが好ましい。

本発明によれば、磁界発生器によりガイドレールにおける金属ベルトの受容部内に磁界が発生するため、この磁界の中でロッカーピンが磁界（磁力）の向きに対して垂直方向に振動すると、フレーミングの右手の法則によりロッカーピンに電磁誘導作用による渦電流が流れる。そうすると、フレーミングの左手の法則により、この渦電流と磁界との間にロッカーピンの振動方向とは逆向きの電磁力が発生する。これにより、金属ベルトの振動により起振されて生じるロッカーピンの高周波振動を低減させることができるため、ロッカーピンとプーリとの接触時に発生する高周波騒音を抑制することができる。また、ガイドレールが変速比の変化に応じた金属ベルトの通過軌跡の変化に合わせて変位可能であるため、金属ベルトの取り得る全ての軌道に磁界発生器を追従させることができ、ロッカーピンに対する振動抑制力を効果的に得ることができる。

また、磁界発生器がロッカーピンを挟んで分割配置されることで、受容部内に均等に磁界を発生させることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係るベルト式無段変速機１を図１および図２に示している。このベルト式無段変速機１は、エンジン（図示せず）の出力軸とフライホイールＦＷを介して繋がる変速機入力軸２と、これに平行に配設された変速機カウンタ軸３と、これら両軸２，３の間に配設された金属ベルト機構４と、入力軸２の上に配設された遊星歯車式前後進切換機構２０とを備えて構成される。また、このベルト式無段変速機１には、油圧ポンプ（図示せず）、変速制御バルブ（図示せず）等が設けられ、油圧ポンプからの作動油が油路を通り、変速制御バルブにより制御されて金属ベルト機構４に送られて変速制御がなされる。

金属ベルト機構４は、変速機入力軸２上に回転自在に配設されたドライブプーリ５と、変速機カウンタ軸３上にこれと一体回転するように配設されたドリブンプーリ８と、両プーリ５，８間に掛けられた金属ベルト７と、金属ベルト７を少なくとも部分的に受容するガイドレール５０とから構成されている。

ドライブプーリ５は、変速機入力軸２の上に回転自在に配設された固定プーリ半体５ａと、この固定プーリ半体５ａに対して軸方向に相対移動可能な可動プーリ半体５ｂとから構成される。可動プーリ半体５ｂの側方にはドライブ側シリンダ室６が形成され、変速制御バルブから油路を介して供給される油圧により、可動プーリ半体５ｂを軸方向に移動させる軸方向推力（ドライブプーリ軸方向推力）が発生する。

ドリブンプーリ８は、変速機カウンタ３の上に結合して配設された固定プーリ半体８ａと、この固定プーリ半体８ａに対して軸方向に相対移動可能な可動プーリ半体８ｂとから構成される。可動プーリ半体８ｂの側方にはドリブン側シリンダ室９が形成され、変速制御バルブから油路を介して供給される油圧により、可動プーリ半体８ｂを軸方向に移動させる軸方向推力（ドリブンプーリ軸方向推力）が発生する。

このようにドライブ側シリンダ室６およびドリブン側シリンダ室９へ供給される油圧（プーリ側圧制御油圧）を制御することにより、金属ベルト７にスリップが発生しないプーリ軸推力が設定できるとともに、ドライブプーリ５およびドリブンプーリ８のプーリ幅を可変設定することができ、金属ベルト７の両プーリ５，８に対する巻き掛け半径を連続的に変化させて変速比を無段階に（連続的に）制御させることができる。

遊星歯車式前後進切換機構２０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構を備え、変速機入力軸２に結合されたサンギヤ２１と、固定プーリ半体５ａに結合されたリングギヤ２２と、後進用ブレーキ２５により固定保持可能なキャリア２３と、サンギヤ２１とリングギヤ２２とを連結可能な前進用クラッチ２４とを有して構成される。前進用クラッチ２４が係合されると、サンギヤ２１、リングギヤ２２およびキャリア２３が変速機入力軸２と一体的に回転し、駆動プーリ５は変速機入力軸２と同一方向（前進方向）に駆動される。一方、後進用ブレーキ２５が係合されるとキャリア２３が固定保持され、リングギヤ２２がサンギヤ２１と逆方向（後進方向）に駆動される。

以上のような構成の金属ベルト機構４、遊星歯車式前後進切換機構２０を介して変速されて変速機カウンタ軸３に伝達されたエンジンからの動力は、ギヤ２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂを介してディファレンシャル機構２９に伝達され、ここから図示しない左右の車輪に分割して伝達される。

ここで、金属ベルト７について図３および図４を参照しながら説明する。金属ベルト７は、リンクプレート７１と、リンクプレート７１を互いに屈曲自在に連結するためのロッカーピン７５とから構成される。リンクプレート７１は、金属材料を用いて図示する形状に形成され、リンクプレート７１の左右には、ロッカーピン７５を挿入するための一対のピン孔７１ａ，７１ａが形成されている。

ロッカーピン７５は、金属材料を用いて図示する形状に形成され、図３に示すように、一対のロッカーピン７５，７５を互いに（左右対称に）対向させた状態で、リンクプレート７１のピン孔７１ａに挿入することで、リンクプレート７１がロッカーピン７５，７５により互いに屈曲自在に連結されるように構成される。また、ロッカーピン７５の両端部は、互いに内方へ傾斜するテーパ状に形成されており、ロッカーピン７５の両端側面がドライブプーリ５およびドリブンプーリ８の内側側面に当接して、金属ベルト７が両プーリ５，８に巻き掛けられるようになっている。

そして、リンクプレート７１をリンクプレート７１のピン孔７１ａを介して図３および図４に示すように交互に組み合わせ、リンクプレート７１が交互に組み合わさるピン孔７１ａに一対のロッカーピン７５，７５を互いに（左右対称に）対向させた状態で挿入することにより、リンクプレート７１がロッカーピン７５により互いに屈曲自在に連結されたチェーンタイプの金属ベルト７が形成される。

続いて、ガイドレール５０について図５〜図１０を参照しながら説明する。ガイドレール５０は、樹脂材料を用いて図５〜図７に図示する形状に形成され、レール保持部６５に保持されている（図１を参照）。ガイドレール５０の中央部には、方形枠状の受容部５１が形成されており、図１０に示すように、その内部に金属ベルト７が部分的に受容されるようになっている。

ガイドレール５０の上部には、上ガイド部５２が受容部５１の天井部から（受容部５１の）開口方向へ延びて形成されており、金属ベルト７の上方への移動を規制するようになっている。ガイドレール５０の下部には、下ガイド部５３が受容部５１の底部から（受容部５１の）開口方向へ延びて形成されており、金属ベルト７の下方への移動を規制するようになっている。ガイドレール５０の底部には、側面視逆Ｕ字型の軸係合部５４が下方へ延びて形成されており、レール保持部６５の軸部６７と係合するようになっている。

レール保持部６５は、図８および図９に示すように、プレート部６６と、プレート部６６の上部に設けられた軸部６７と、４つのナットサート６８とを備えて構成される。プレート部６６は、金属薄板を用いて図示する形状に形成され、ナットサート６８および取付ネジを用いてベルト式無段変速機１の内部に設けられたプレート取付部３０（図２を参照）に取付固定される。プレート部６５の中央部には、ドライブプーリ５の固定プーリ半体５ａと干渉するのを防止するための逃げ孔６６ａが形成されている。図９に示すように、プレート部６５の上部には軸部取付穴６６ｂが形成されており、軸部６７が取付固定されている。また、プレート部６６の周部４箇所にはナットサート取付穴６６ｃが形成されており、ナットサート６８がそれぞれ取付固定されている。

軸部６７は、ガイドレール５０の軸係合部５４（内幅）より僅かに小さい径を有する軸状に形成されており、軸係合部５４と係合するように構成される。そして、ガイドレール５０の軸係合部５４とレール保持部６５の軸部６７とが係合することにより、ガイドレール５０が軸部６７を中心軸として揺動可能であるとともに、軸係合部５４に沿ってスライド移動可能な状態でレール保持部６５に保持される。これにより、ガイドレール５０は、金属ベルト７を部分的に受容した状態で、レール保持部６５によって、変速比の変化に応じた金属ベルト７の通過軌跡の変化に合わせて変位可能に保持される。なお、軸係合部５４の深さは、金属ベルト７の通過軌跡の変化によって、軸係合部５４が軸部６７から外れない深さとなっている。

さて、ガイドレール５０に構成される受容部５１の側壁部には、４つの磁界発生器６０が配設されている。磁界発生器６０は、磁性材料を用いて直方体状に形成された永久磁石であり、図１０に示すように、金属ベルト７の両側方（金属ベルト７の進行方向に対し垂直方向）、すなわち受容部５１の側壁部にロッカーピン７５を挟んでそれぞれ２個ずつ互いに対向して分割配置される。これにより、受容部５１内に均等に磁界を発生させることができる。

またこのとき、磁界発生器６０は、互いに異なる極が対向するように取り付けられることが好ましい。このようにすれば、ガイドレール５０の受容部５１内において、受容部５１を通過する金属ベルト７の進行方向に対して垂直一方向に磁界（磁力）を発生させることができる。なお、図１０において、受容部５１の左側壁部に位置する磁界発生器６０はＮ極を金属ベルト７に向けて配置されており、受容部５１の右側壁部に位置する磁界発生器６０はＳ極を金属ベルト７に向けて配置されている。

このように構成されるベルト式無段変速機１において、金属ベルト機構４における動力伝達時（金属ベルト７の回転時）には、金属ベルト７の弦部振動によりロッカーピン７５が起振されてリンクプレート７１のピン孔７１ａにおいて高周波振動を起こす。このとき、金属ベルト７を部分的に受容するガイドレール５０により、リンクプレート７１に制振力が作用してリンクプレート７１の振動が低減される。さらに、ガイドレール５０に配設された磁界発生器６０により、ガイドレール５０の受容部５１内において、受容部５１内を通過する金属ベルト７の進行方向に対し垂直一方向に磁界（磁力）が発生し、受容部５１内を通過する金属ベルト７には、変速比に拘わらず常に磁力が作用する。

そのため、この磁界の中でロッカーピン７５が磁界（磁力）の向きに対して垂直方向に振動すると、フレーミングの右手の法則によりロッカーピン７５に電磁誘導作用による渦電流が流れる。そうすると、フレーミングの左手の法則により、この渦電流と磁界との間にロッカーピン７５の振動方向とは逆向きの電磁力が発生し、この電磁力がロッカーピン７５に制振力として直接作用する。これにより、ロッカーピン７５の高周波振動が低減し、ロッカーピン７５と両プーリ５，８との接触時に発生する高周波騒音が抑制される。また、ガイドレール５０が変速比の変化に応じた金属ベルト７の通過軌跡の変化に合わせて変位可能であるため、金属ベルト７の取り得る全ての軌道に磁界発生器６０を追従させることができ、ロッカーピン７５に対する振動抑制力を効果的に得ることができる。

さらに、振動周波数に比例して渦電流の起電力が増加し、渦電流と磁界との間で生じる電磁力も増加するため、高周波振動になるほど制振効果が高くなる。また、磁界発生器６０の磁力を増大させれば、同様に制振効果が高くなるため、低周波振動にも対応でき、振動を低減させたい周波数領域に応じて磁界発生器６０の磁力を調整することで、所望の周波数領域の振動を低減させることができる。さらに、ロッカーピン７５の高周波振動が低減されるため、金属ベルト機構４の動力伝達率および耐久性の向上が期待できる。

また、レール保持部６５に構成される軸部６７の材質を金属材料とすることで、磁界発生器６０から発生する磁力によりガイドレール５０をレール保持部６５の軸部６７に引き付ける力が作用し、金属ベルト７をガイドレール５０に押さえ付ける効果（テンショナー効果）を増大させることができる。さらに、このテンショナー効果は磁界発生器６０の磁力を調整することで増減させることができ、さらには、レール保持部６５の軸部６７と磁界発生器６０との距離を調整することで、テンショナー効果を所望の変速比の範囲で増減させることができる。

なお、金属ベルト７の進行方向に対して垂直方向に磁界（磁力）が発生するため、この磁界を金属ベルト７が通過する際に発生する電磁力が金属ベルト７の進行方向と逆方向に制動力として作用するが、金属ベルト７に作用する回転力はこの電磁力と比べて充分に大きいため、この電磁力による影響は無視できる。

ところで、本発明の発明者が、本発明による磁界発生器６０を備えたベルト式無段変速機１と、磁界発生器６０を備えていない従来のベルト式無段変速機とにおける騒音測定実験を実施し、その性能比較を行っている。そして、この騒音測定実験で得られた騒音レベルの周波数特性の結果を図１１に示す。図１１から分かるように、本発明によるベルト式無段変速機１から発生する騒音レベルが従来のベルト式無段変速機と比べて全体的に低くなっている。これにより、磁界発生器６０によって、本発明によるベルト式無段変速機１から発生する騒音が磁界発生器６０を備えていない従来のベルト式無段変速機と比べて抑制されることが確認された。

このため、以上のような構成のベルト式無段変速機１によれば、磁界発生器６０によりガイドレール５０における金属ベルト７の受容部５１内に磁界が発生するため、この磁界の中でロッカーピン７５が磁界（磁力）の向きに対して垂直方向に振動すると、フレーミングの右手の法則によりロッカーピン７５に電磁誘導作用による渦電流が流れる。そうすると、フレーミングの左手の法則により、この渦電流と磁界との間にロッカーピン７５の振動方向とは逆向きの電磁力が発生する。これにより、金属ベルト７の振動により起振されて生じるロッカーピン７５の高周波振動を低減させることができるため、ロッカーピン７５と両プーリ５，８との接触時に発生する高周波騒音を抑制することができる。また、ガイドレール５０が変速比の変化に応じた金属ベルト７の通過軌跡の変化に合わせて変位可能であるため、金属ベルト７の取り得る全ての軌道に磁界発生器６０を追従させることができ、ロッカーピン７５に対する振動抑制力を効果的に得ることができる。

また、磁界発生器６０がロッカーピン７５を挟んで分割配置されることで、受容部５１内に均等に磁界を発生させることができる。

なお、上述の実施形態において、磁界発生器６０として永久磁石を用いているが、これに限られるものではなく、例えば電磁石等、ガイドレールにおける金属ベルトの受容部内に磁界を発生させる磁界発生器がガイドレールに設けられていればよい。

本発明に係るベルト式無段変速機の側断面図である。図１における矢視II−IIより見た断面図である。金属ベルトの側面図である。金属ベルトの平面図である。ガイドレールを下方から見た斜視図である。ガイドレールの側面図である。ガイドレールの底面図である。レール保持部の側面図である。図８における矢視IX−IXより見た断面図である。ガイドレールに配設された磁界発生器の正面図である。本発明に係るベルト式無段変速機と従来のベルト式無段変速機とにおける騒音レベルの周波数特性を示すグラフである。

符号の説明

１ベルト式無段変速機
５ドライブプーリ
７金属ベルト
８ドリブンプーリ
５０ガイドレール
６０磁界発生器
６５レール保持部
７１リンクプレート（７１ａピン孔）
７５ロッカーピン

Claims

プーリ幅可変のドライブプーリと、プーリ幅可変のドリブンプーリと、前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリとの間に巻き掛けられた金属ベルトとを備え、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリのプーリ幅を変化させて前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの有効径を変化させることにより所望の変速比を得るように構成されたベルト式無段変速機であって、
前記金属ベルトが、一対のピン孔を有するリンクプレートと、前記ピン孔に挿入されるロッカーピンとを備え、前記ピン孔を介して前記リンクプレートを交互に組み合わせ、前記ピン孔に前記ロッカーピンを挿入することで、前記リンクプレートが前記ロッカーピンにより互いに屈曲自在に連結されてなるチェーンタイプの金属ベルトであり、
前記金属ベルトを少なくとも部分的に受容するガイドレールと、
前記ガイドレールを前記変速比の変化に応じた前記金属ベルトの通過軌跡の変化に合わせて変位可能に保持するレール保持部とを備え、
前記ガイドレールに、前記ガイドレールにおける前記金属ベルトの受容部内に磁界を発生させる磁界発生器が設けられており、
前記磁界発生器は、前記金属ベルトの側方に前記金属ベルトを挟んで互いに２つずつ対向して配置され、前記２つずつの前記磁界発生器はそれぞれ、前記対向する前記磁界発生器に対して反対の磁極を向けるとともに、前記金属ベルトの通過方向に対し垂直で前記互いに対向する方向と垂直な方向へ前記ロッカーピンを挟むように並んで配置されることを特徴とするベルト式無段変速機。
前記ガイドレールが樹脂材料を用いて形成されるとともに、前記レール保持部が金属材料を用いて形成され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。