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

Description

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、つまり金属ベルト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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