JP4243167B2 - 金属ベルト式無段変速機 - Google Patents

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本発明は、シャフトに一体に形成された固定側プーリ半体と、シャフトに支持されて固定側プーリ半体に対して接近・離間可能な可動側プーリ半体とを有するプーリに、無端状の金属リングを複数枚積層した金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持した金属ベルトを巻き掛けた金属ベルト式無段変速機に関する。
かかる金属ベルト式無段変速機は、例えば下記特許文献1により公知である。
特開平10−169736号公報
ところで、金属ベルト式無段変速機がLOWレシオの状態にあるとき、ドライブプーリの有効直径が最小になって金属ベルトがドライブシャフトに最も接近し、金属ベルト式無段変速機がODレシオの状態にあるとき、ドリブンプーリの有効直径が最小になって金属ベルトがドリブンシャフトに最も接近する。LOWレシオからODレシオまでのレシオ幅をできるだけ大きく確保するには、金属ベルトをドライブシャフトあるいはドリブンシャフトの軸線にできるだけ接近させる必要があるが、その結果としてドライブシャフトあるいはドリブンシャフトの直径が細くなると必要な強度が確保できなくなるため、従来はレシオ幅との兼ね合いでシャフトの直径を決定していた。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、金属ベルト式無段変速機の金属ベルトをシャフトの軸線にできるだけ接近させてレシオの可変領域を確保しながら、シャフトの最小直径を増加させて強度を高めることを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、シャフトに一体に形成された固定側プーリ半体と、シャフトに支持されて固定側プーリ半体に対して接近・離間可能な可動側プーリ半体とを有するプーリに、無端状の金属リングを複数枚積層した金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持した金属ベルトを巻き掛けた金属ベルト式無段変速機において、前記金属エレメントは、金属リング集合体を支持するサドル面から固定側プーリ半体および可動側プーリ半体のV面に接する一対のプーリ当接面の径方向内端のレッグ部までの距離が、前記サドル面から一対のプーリ当接面に挟まれたエレメント本体の径方向内端のテール部までの距離よりも小さく設定されるとともに、前記シャフトは、固定側プーリ半体のV面に連なる部分に、そのV面の研磨加工を可能にするための所定深さの逃げ溝を備え、その逃げ溝のシャフト軸線方向の長さは、金属ベルトが前記軸線に最も接近したときに該逃げ溝により前記テール部とシャフトとの干渉を回避すべく、前記研磨加工に必要な長さよりも可動側プーリ半体側に延長されていることを特徴とする金属ベルト式無段変速機が提案される。
尚、実施例のドライブシャフト1およびドリブンシャフト2は本発明のシャフトに対応し、実施例のドライブプーリ5およびドリブンプーリ7は本発明のプーリに対応する。
請求項1の構成によれば、金属ベルト式無段変速機の金属エレメントの形状を、金属リング集合体を支持するサドル面から一対のプーリ当接面の径方向内端のレッグ部までの距離が、前記サドル面から一対のプーリ当接面に挟まれたエレメント本体の径方向内端のテール部までの距離よりも小さくなるように設定し、つまり一対のレッグ部よりもテール部が径方向内側に突出するように設定し、かつ金属ベルト式無段変速機のシャフトの、固定側プーリ半体のV面に連なる部分に、そのV面の研磨加工を可能にするための所定深さの逃げ溝を備え、その逃げ溝のシャフト軸線方向の長さは、金属ベルトが前記軸線に最も接近したときに該逃げ溝によりテール部とシャフトとの干渉を回避すべく、前記研磨加工に必要な長さよりも可動側プーリ半体側に延長されているので、固定側プーリ半体のV面に連なるようシャフトに形成されたV面研磨加工用の前記逃げ溝の延長部によりテール部とシャフトとの干渉を回避することができ、従って一対のレッグ部がテール部よりも径方向内側に突出している従来のものに比べて、シャフトの逃げ溝の外径を大きくして該シャフトの強度を高めることができる。また金属エレメントの一対のレッグ部よりもテール部が径方向内側に突出していると、金属ベルトのプーリへの組付時に金属エレメントのテール部がシャフトと干渉する虞があるが、逃げ溝を利用してテール部がシャフトと干渉するのを回避することで、テール部との干渉を回避するためにシャフトを更に小径にする必要をなくし、その逃げ溝の外径を確保してシャフトの強度を高めることができる。
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
図1〜図3は本発明の一実施例を示すもので、図1は金属ベルト式無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のスケルトン図、図2は金属ベルトの部分斜視図、図3は金属ベルトを巻き掛けたプーリの部分拡大図である。
尚、本実施例で用いる金属エレメントの前後方向、左右方向、径方向の定義は図2に示されている。径方向はその金属エレメントが当接するプーリの径方向として定義されるもので、プーリのシャフトに近い側が径方向内側であり、プーリのシャフトに遠い側が径方向外側である。また左右方向は金属エレメントが当接するプーリのシャフトに沿う方向として定義され、前後方向は金属エレメントの車両の前進走行時における進行方向に沿う方向として定義される。
図1に示すように、車両用の金属ベルト式無段変速機Tは平行に配置されたドライブシャフト1およびドリブンシャフト2を備えており、エンジンEのクランクシャフト3の左端はダンパー4を介してドライブシャフト1の右端に接続される。
ドライブシャフト1に支持されたドライブプーリ5は、該ドライブシャフト1に対して相対回転自在な固定側プーリ半体5aと、この固定側プーリ半体5aに対して軸方向摺動自在な可動側プーリ半体5bとを備える。可動側プーリ半体5bは、作動油室6に作用する油圧により固定側プーリ半体5aとの間の溝幅が可変である。ドリブンシャフト2に支持されたドリブンプーリ7は、該ドリブンシャフト2に一体に形成された固定側プーリ半体7aと、この固定側プーリ半体7aに対して軸方向摺動自在な可動側プーリ半体7bとを備える。可動側プーリ半体7bは、作動油室8に作用する油圧により固定側プーリ半体7aとの間の溝幅が可変である。そしてドライブプーリ5とドリブンプーリ7との間に、2本の金属リング集合体に多数の金属エレメントを装着した金属ベルト9が巻き掛けられる。
ドライブシャフト1の左端に、前進変速段を確立する際に係合してドライブシャフト1の回転を同方向にドライブプーリ5に伝達するフォワードクラッチ10と、後進変速段を確立する際に係合してドライブシャフト1の回転を逆方向にドライブプーリ5に伝達するリバースブレーキ11とを備えた、シングルピニオン式の遊星歯車機構よりなる前後進切換機構12が設けられる。前後進切換機構12のサンギヤ27はドライブシャフト1に固定され、プラネタリキャリヤ28はリバースブレーキ11によりケーシングに拘束可能であり、リングギヤ29はフォワードクラッチ10によりドライブプーリ5に結合可能である。
ドリブンシャフト2の右端に設けられる発進用クラッチ13は、ドリブンシャフト2に相対回転自在に支持した第1中間ギヤ14を該ドリブンシャフト2に結合する。ドリブンシャフト2と平行に配置された中間軸15に、前記第1中間ギヤ14に噛合する第2中間ギヤ16が設けられる。ディファレンシャルギヤ17のギヤボックス18に設けた入力ギヤ19に、前記中間軸15に設けた第3中間ギヤ20が噛合する。ギヤボックス18にピニオンシャフト21,21を介して支持した一対のピニオン22,22に、ギヤボックス18に相対回転自在に支持した左車軸23および右車軸24の先端に設けたサイドギヤ25,26が噛合する。左車軸23および右車軸24の先端にそれぞれ駆動輪W,Wが接続される。
しかして、セレクトレバーでフォワードレンジを選択すると、電子制御ユニットU1により作動する油圧制御ユニットU2からの指令により、先ずフォワードクラッチ10が係合し、その結果ドライブシャフト1はドライブプーリ5に一体に結合される。続いて発進用クラッチ13が係合し、エンジンEのトルクがドライブシャフト1、ドライブプーリ5、金属ベルト9、ドリブンプーリ7、ドリブンシャフト2およびディファレンシャルギヤ17を経て駆動輪W,Wに伝達され、車両は前進発進する。セレクトレバーでリバースレンジを選択すると、油圧制御ユニットU2からの指令により、リバースブレーキ11が係合してドライブプーリ5がドライブシャフト1の回転方向と逆方向に駆動されるため、発進用クラッチ13の係合により車両は後進発進する。
このようにして車両が発進すると、油圧制御ユニットU2からの指令でドライブプーリ5の作動油室6に供給される油圧が増加し、ドライブプーリ5の可動側プーリ半体5bが固定側プーリ半体5aに接近して有効半径が増加するとともに、ドリブンプーリ7の作動油室8に供給される油圧が減少し、ドリブンプーリ7の可動側プーリ半体7bが固定側プーリ半体7aから離反して有効半径が減少することにより、金属ベルト式無段変速機TのレシオがLOW側からOD側に向けて連続的に変化する。
図2および図3に示すように、金属ベルト9は左右一対の金属リング集合体31,31に多数の金属エレメント32…を支持したもので、各々の金属リング集合体31は複数枚の金属リング33…を積層して構成される。金属板材から打ち抜いて成形した金属エレメント32は、エレメント本体34と、金属リング集合体31,31が係合する左右一対のリングスロット35,35間に位置するネック部36と、ネック部36を介して前記エレメント本体34の径方向外側に接続される概略三角形のイヤー部37とを備える。エレメント本体34の左右方向両端部には、ドライブプーリ5およびドリブンプーリ7のV面38…に当接可能な一対のプーリ当接面39,39が形成される。また金属エレメント32の進行方向前側および後側には相互に当接する主面40がそれぞれ形成され、また進行方向前側の主面40の下部には左右方向に延びるロッキングエッジ41を介して傾斜面42が形成される。更に、前後に隣接する金属エレメント32,32を結合すべく、イヤー部37の前後面に相互に嵌合可能な凸部43fおよび凹部43rが形成される。そして左右のリングスロット35,35の下縁に、金属リング集合体31,31の内周面を支持するサドル面44,44が形成される。
サドル面44,44から一対のプーリ当接面39,39の径方向内端の一対のレッグ部a,aまでの距離d1は、サドル面44,44から前記一対のレッグ部a,aに挟まれたエレメント本体34の径方向内端のテール部bまでの距離d2よりも、距離αだけ径方向外側に突出している。つまり、レッグ部a,aはテール部bよりも距離αだけ径方向外側に位置している。またドライブシャフト1が固定側プーリ半体5aに連なる部分には、研磨工具による固定側プーリ半体5aのV面38の研磨加工を可能にするための所定深さの逃げ溝1aが形成されている。逃げ溝1aの軸線L方向の長さは、実際の研磨加工に必要な長さよりも可動側プーリ半体5b側に延長されている。従って、金属ベルト式無段変速機Tの変速比がLOWであるとき、つま金属ベルト9がドライブシャフト1の軸線Lに最も接近したとき、その逃げ溝1aによりエレメント本体34のテール部bとの干渉が回避される。
図3における鎖線は従来例を示すもので、実線で示す実施例は一対のプーリ当接面39,39の径方向内端の一対のレッグ部a,aの位置が径方向外側に移動したことにより、ドライブシャフト1の逃げ溝1aの直径Deが、従来例のドライブシャフト1の逃げ溝1aの直径Dpに比べて大きくなっており、その分だけドライブシャフト1の強度を高めることができる。
尚、実施例では、一対のプーリ当接面39,39の一対のレッグ部a,aの位置よりもエレメント本体34のテール部bの位置が径方向内側に突出しており、そのテール部bが金属ベルト9の組付作業時にドライブシャフト1と干渉する虞があるが、固定側プーリ半体5aのV面38を研磨加工するための逃げ溝1aを可動側プーリ半体5b側に延長し、その逃げ溝1aを利用してテール部bとドライブシャフト1との干渉を回避できるので、前記干渉を回避するために逃げ溝1aの直径Deを小さくする必要がない。
以上のように、一対のプーリ当接面39,39のレッグ部a,aの位置を径方向外側に移動させ、かつドライブシャフト1の逃げ溝1aを軸線L方向に延長するだけの簡単な構成で、金属エレメント32とドライブシャフト1の軸線Lとの距離、厳密には金属エレメント32のサドル面44,44とドライブシャフト1の軸線Lとの距離を一定に保ったまま、ドライブシャフト1の最小直径De(逃げ溝1aの部分の直径)を拡大して強度を高めることができる。逆に、ドライブシャフト1の最小直径Deを従来と同じにすれば、その分だけ金属エレメント32をドライブシャフト1の軸線Lに接近させて金属ベルト式無段変速機Tのレシオの可変領域を拡大することができる。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、実施例では本発明をドライブプーリ5側に適用しているが、本発明はドリブンプーリ7側にも同様にして適用することができる。この場合、ドリブンシャフト2に固定側プーリ半体7aに連なる逃げ溝2aを形成し、この逃げ溝2aによりエレメント本体34のテール部bとドリブンシャフト2との干渉を回避することになる。
金属ベルト式無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のスケルトン図 金属ベルトの部分斜視図 金属ベルトを巻き掛けたプーリの部分拡大図
符号の説明
1 ドライブシャフト(シャフト)
1a 逃げ溝
2 ドリブンシャフト(シャフト)
2a 逃げ溝
5 ドライブプーリ(プーリ)
5a 固定側プーリ半体
5b 可動側プーリ半体
7 ドリブンプーリ(プーリ)
7a 固定側プーリ半体
7b 可動側プーリ半体
9 金属ベルト
31 金属リング集合体
32 金属エレメント
33 金属リング
34 エレメント本体
38 V面
39 プーリ当接面
44 サドル面
a レッグ部
b テール部
d1 距離
d2 距離

Claims (1)

  1. シャフト(1,2)に一体に形成された固定側プーリ半体(5a,7a)と、シャフト(1,2)に支持されて固定側プーリ半体(5a,7a)に対して接近・離間可能な可動側プーリ半体(5b,7b)とを有するプーリ(5,7)に、無端状の金属リング(33)を複数枚積層した金属リング集合体(31)に多数の金属エレメント(32)を支持した金属ベルト(9)を巻き掛けた金属ベルト式無段変速機において、
    前記金属エレメント(32)は、金属リング集合体(31)を支持するサドル面(44)から固定側プーリ半体(7,12)および可動側プーリ半体(8,13)のV面(38)に接する一対のプーリ当接面(39)の径方向内端のレッグ部(a)までの距離(d1)が、前記サドル面(44)から一対のプーリ当接面(39)に挟まれたエレメント本体(34)の径方向内端のテール部(b)までの距離(d2)よりも小さく設定されるとともに、
    前記シャフト(1,2)は、固定側プーリ半体(5a,7a)のV面(38)に連なる部分に、そのV面(38)の研磨加工を可能にするための所定深さの逃げ溝(1a,2a)を備え
    その逃げ溝(1a,2a)のシャフト軸線(L)方向の長さは、金属ベルト(9)が前記軸線(L)に最も接近したときに該逃げ溝(1a,2a)により前記テール部(b)とシャフト(1,2)との干渉を回避すべく、前記研磨加工に必要な長さよりも可動側プーリ半体(5b,7b)側に延長されていることを特徴とする金属ベルト式無段変速機。
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