JP4453740B2 - ベルト式無段変速機のシャフト、無段変速機用固定側シーブ、その製造方法及び無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機用の固定側シーブに関し、シャフトとシーブ部とを別個に成形した後に、これらシャフトとシーブ部とをベアリングと共に一体化することにより形成される無段変速機用固定側シーブに関する。

無段変速機用のシーブはシャフトにシーブ部を成形する必要があるが、これらを一体として鍛造などにより成形する場合にはシーブ部による外径のサイズとシャフトの軸方向のサイズとが共に大きいことから、製造性が悪いという問題が存在する。

このため従来はシーブ部を別体に形成した後にシャフトにシーブ部を一体化する手法が知られている（例えば特許文献１，２参照）。
特許文献１では別体に形成したシーブ部をシャフトに対してキーとキー溝により固定して一体回転するようにしている。特許文献２では摩擦圧接によりシーブ部をシャフトに一体化している。
特開２００５−６９２５３号公報（第６頁、図１） 特開２００３−８３４２４号公報（第３−４頁、図１−４）

このように別体にシーブ部を形成した場合には、シャフトに対するシーブ部の位置決めと固定とが必要であると共に、シャフト自身においてもシャフト軸方向位置を固定した状態で回転させるためにベアリングの位置決め及び固定を行う必要がある。

特許文献１の構成を採用した場合には、図５の(Ａ)に示すごとくに、シャフトＳ１の外周に設けた大径の段差部Ｄ１の一方側にシーブ部Ｃ１をキーＫ１により嵌合することで、段差部Ｄ１にてシーブ部Ｃ１の軸方向での位置決めをして固定することになる。そして段差部Ｄ１の他方側にボールベアリングＢ１を当接させることでシャフトＳ１とシーブ部Ｃ１とからなる固定側シーブ全体の軸方向位置を決定することになる。このボールベアリングＢ１の固定は、シャフトＳ１の端部にネジ部Ｅ１を形成してナットＮ１にて締結することによりなされる。このことにより無段変速機のケースＦ１内に軸方向位置が固定された固定側シーブが回転可能に支持されることになる。

しかし図５の(Ａ)の構成では、シャフトＳ１の軸方向において、段差部Ｄ１とネジ部Ｅ１とを形成する必要があることから固定側シーブ全体としては軸方向のサイズが大きくなる傾向にある。

これを改良して図５の(Ｂ)のごとく構成することが考えられる。この構成ではシャフトＳ２において大径の段差部Ｄ２は図５の(Ａ)とは逆側に形成されている。したがってネジ部Ｅ２側からシーブ部Ｃ２を挿入して段差部Ｄ２にて軸方向の位置決めを行い、キーＫ２にてシャフトＳ２に嵌合する。そしてシーブ部Ｃ２に当接させた状態でボールベアリングＢ２を嵌合し、ネジ部Ｅ２を利用してナットＮ２にてボールベアリングＢ２を固定する。このことにより無段変速機のケースＦ２に軸方向位置が固定された固定側シーブが回転可能に支持されることになる。

しかし、図５の(Ａ)の構成では無段変速機の駆動中にシーブ面Ｐ１にてベルトから受ける力はシーブ部Ｃ１から段差部Ｄ１にかかっているが、図５の(Ｂ)の構成では、シーブ面Ｐ２にてベルトから受ける力はシーブ部Ｃ２からボールベアリングＢ２を介してナットＮ２にかかる。このためナットＮ２が緩んで固定側シーブとしての一体化状態が毀損するおそれが生じる。

尚、特許文献２では、シーブ部を最初から一体成形するよりも製造性が高いが、シャフトにフランジ部を比較的大径に一体成形する必要があり、フランジ部の存在しないシャフトに比較して製造性は低い。そして、この特許文献２の構成に対して、更にベアリングを配置する点は特許文献１の場合、すなわち図５の(Ａ)に示したごとくとなり、固定側シーブ全体としては軸方向のサイズが大きくなる傾向にあることには変わりはない。

本発明は、シャフトとシーブ部とを別個に成形した後に、ベアリングと共にシャフトとシーブ部とを一体化することにより形成される無段変速機用固定側シーブにおいて、軸方向のサイズを小さくし、かつ一体化状態が毀損することのないようにすることを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載のベルト式無段変速機のシャフトは、シーブ部と別個に成形された後に、ベアリングと共にシーブ部を一体化することにより無段変速機用固定側シーブを構成するシャフトであって、一端側に他の部分よりも大径に形成された段差部と、ベアリングを嵌合するために前記段差部に隣接して形成されたベアリング嵌合部と、シーブ部を該シーブ部の中心孔にて固定するために前記ベアリング嵌合部に隣接して形成されたシーブ部固定部とを備え、前記シーブ部固定部は、歯面大径圧入により前記シーブ部が固定される部分であり、前記歯面大径圧入は、前記シーブ部の中心孔と前記シーブ部固定部に共にスプラインを形成し、それらスプラインの山と谷とを噛み合わせた状態で圧入するものであることを特徴とする。

本シャフトにおいては、ベアリング嵌合部に嵌合したベアリングの軸方向位置を、段差部にて規定できる。そしてこのベアリングの位置固定は、シーブ部をシーブ部固定部にて固定することで、シャフトとシーブ部との一体化と同時に、ベアリングが段差部とシーブ部とにより挟持されることにより実現できる。

このように本シャフトはネジ部を有さずに１つの段差部を有することで、シャフトとシーブ部との一体化と共に、ベアリングをシャフトに固定できるので、形成された無段変速機用固定側シーブの軸方向のサイズを小さくすることができる。しかもシーブ部のスラスト力がベアリングに付与されても段差部が存在することからナットのように緩むことはなく、本シャフトにより形成された無段変速機用固定側シーブの一体化状態が毀損することはない。

シャフトのシーブ部固定部に対するシーブ部の固定は歯面大径圧入により実行できる。このようにしてシーブ部がシーブ部固定部にてベアリングに当接した状態で固定でき、容易に無段変速機用固定側シーブを製造できる。圧入が歯面大径圧入であることにより、特に回転方向においてシーブ部とシャフトとの間で十分にトルク伝達が可能なように強固に固定される。

請求項２に記載のベルト式無段変速機のシャフトでは、請求項１において、前記ベアリング嵌合部に嵌合されるベアリングは、ボールベアリングであることを特徴とする。

ベアリングとしては、ボールベアリングを用いることで、ベルト式無段変速機のシャフトを無段変速機内にて軸方向位置を固定して回転可能に支持できる。
請求項３に記載のベルト式無段変速機のシャフトでは、請求項１又は２において、無段変速機のセカンダリシーブを構成するシャフトであることを特徴とする。

本シャフトは特にセカンダリシーブにて用いることができる。したがってセカンダリシーブの軸方向のサイズを小さくすることができ、かつセカンダリシーブにおいて固定側シーブの一体化状態が毀損することはない。

請求項４に記載の無段変速機用固定側シーブは、請求項１〜３のいずれかに記載のベルト式無段変速機のシャフトと、前記ベルト式無段変速機のシャフトの段差部に当接した状態で前記ベルト式無段変速機のシャフトのベアリング嵌合部に嵌合されたベアリングと、シーブ面から受けるスラスト力方向の端部を前記ベアリングに当接した状態で前記ベルト式無段変速機のシャフトのシーブ部固定部に固定されたシーブ部とを備えたことを特徴とする。

このように無段変速機用固定側シーブを構成することにより、ベアリングは段差部とシーブ部とに挟持されて位置が固定される。すなわち１つの段差部を利用して、シャフトとシーブ部との一体化と共に、ベアリングをシャフトに固定しているので、軸方向のサイズは小さい。しかもシーブ部のスラスト力方向にはベアリングを介して段差部が存在していることから、ナットのように緩むことはなく、無段変速機用固定側シーブとしての一体化状態が毀損することはない。

請求項５に記載の無段変速機用固定側シーブ製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載のベルト式無段変速機のシャフトに対して、前記段差部とは反対端側から前記ベアリングと前記シーブ部とを順次挿入することで、前記ベアリングを前記段差部に当接した状態で前記ベアリング嵌合部に嵌合すると共に、前記シーブ部をシーブ面から受けるスラスト力方向の端部が前記ベアリングに当接した状態で前記シーブ部固定部に固定することを特徴とする。

このような手順にて別体に形成したベルト式無段変速機のシャフトに対してシーブ部を、ベアリングと共に容易に一体化できる。したがってベルト式無段変速機のシャフトもシーブ部も共に製造が容易であると共に、それらの一体化も容易であり、製造性が高い無段変速機用固定側シーブを実現できる。

そして、このようにして形成された無段変速機用固定側シーブは、１つの段差部を利用して、シャフト、ベアリング及びシーブ部を一体化しているので、軸方向のサイズは小さい。しかもシーブ部のスラスト力方向にはベアリングを介して段差部が存在していることから、ナットのように緩むことはなく、無段変速機用固定側シーブとしての一体化状態が毀損することはない。

請求項６に記載の無段変速機は、請求項４に記載の無段変速機用固定側シーブを組み込んだことを特徴とする。
このような無段変速機用固定側シーブを組み込んだ無段変速機は前述したごとくの理由により全長を短くすることが可能であり、適用される車両の小型化や軽量化に貢献できる。

［実施の形態１］
図１の縦断面図は、上述した発明が適用された無段変速機におけるセカンダリシーブ（セカンダリプーリーとも言う）２の主要部構成を示している。セカンダリシーブ２は固定側シーブ４と変位側シーブ６とを備えている。このセカンダリシーブ２では、変位側シーブ６の背面側に配置された油圧などを利用したアクチュエータ８により、固定側シーブ４に形成されたシーブ部１０と変位側シーブ６に形成されたシーブ部１２との間隔を調節している。このことでセカンダリシーブ２の有効半径を制御して、プライマリシーブ（プライマリプーリーとも言う）と共に無端ベルト１４の径方向での接触位置を変更して変速を実行している。

固定側シーブ４は、図２の断面図に示すごとくシーブ部１０、シャフト１６及びボールベアリング１８を組み合わせて一体化されることにより形成されている。これらシーブ部１０、シャフト１６及びボールベアリング１８は図３に示すごとく別体に成形されているものである。

シーブ部１０、シャフト１６及びボールベアリング１８の一体化の工程を図４に示す。まず図４の(Ａ)に示すごとく、大径の段差部１６ａが形成されているシャフト１６の一端側（図４の左端側）に向けて、これとは反対側端（図４の右端側）から、段差部１６ａに当接するまでボールベアリング１８を挿入して、段差部１６ａに隣接して形成されたベアリング嵌合部１６ｂに、例えば圧入などにより嵌合させる。この状態を図４の(Ｂ)に示す。

そして図４の(Ｂ)に示したごとく、シーブ部１０を、同じく反対側端から、端部１０ｃ（シーブ面１０ｂから受けるスラスト力方向の端部）がボールベアリング１８に当接するまでシーブ部固定部１６ｃに挿入して固定する。

このシーブ部固定部１６ｃでのシーブ部１０の固定は圧入により行われる。ここでは歯面大径圧入が行われる。すなわちシーブ部１０の中心孔１０ａと、シーブ部固定部１６ｃには共にスプラインが形成されており、スプラインの山と谷とを噛み合わせた状態で圧入される。このことによりシャフト１６にシーブ部１０が強固に固定され、特に回転方向において十分にトルク伝達が可能なように強固に固定される。このような歯面大径圧入でなくローレットなどをシーブ部固定部１６ｃ側とシーブ部１０の中心孔１０ａとの一方に形成しておいて圧入することにより強固に固定しても良い。

こうして図４の(Ｃ)に示したごとく固定側シーブ４が形成される。この固定側シーブ４をセカンダリシーブ２として無段変速機に組み込むことにより、図１に示した構成となる。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．固定側シーブ４を構成するシャフト１６は、段差部１６ａによりベアリング嵌合部１６ｂに嵌合したボールベアリング１８の軸方向位置を規定できる。そしてこのボールベアリング１８の位置固定は、シーブ部固定部１６ｃにシーブ部１０を固定することで、シャフト１６とシーブ部１０との一体化と同時に、ボールベアリング１８が段差部１６ａとシーブ部１０とにより挟持されることにより実現できる。

このようにネジ部を形成せずに１つの段差部１６ａを有することで、シャフト１６とシーブ部１０との一体化と共に、ボールベアリング１８をシャフト１６に固定できるので、セカンダリシーブとして形成された無段変速機用固定側シーブ４の軸方向のサイズを小さくすることができる。

更にシーブ面１０ｂに無端ベルト１４が接触することにより生じるシーブ部１０のスラスト力はボールベアリング１８側に向けられているが、ボールベアリング１８の背後には段差部１６ａが存在する。したがってシーブ面１０ｂから受けるスラスト力方向の端部１０ｃがボールベアリング１８に当接することでボールベアリング１８を介してスラスト力を段差部１６ａに与えても、段差部１６ａはナットのように緩むことはない。このため無段変速機用固定側シーブ４の一体化状態が毀損することはない。

（ロ）．無段変速機用固定側シーブ４の製造は、まず、シャフト１６に対して、ボールベアリング１８を段差部１６ａとは反対端側から段差部１６ａに当接する位置に嵌合する。次いでシーブ部１０においてシーブ面１０ｂから受けるスラスト力方向の端部１０ｃがボールベアリング１８に当接するまで、シーブ部１０をシーブ部固定部１６ｃに挿入して圧入により固定している。

このような手順にて別体に形成したベルト式無段変速機のシャフト１６に対してシーブ部１０をボールベアリング１８と共に容易に一体化できる。したがってベルト式無段変速機のシャフト１６もシーブ部１０も共に製造が容易であると共に、それらの一体化も容易であり、製造性が高い無段変速機用固定側シーブ４を実現できる。

しかもシャフト１６に対するシーブ部１０の固定は圧入により実現している。このような手法で固定することで、シーブ部１０がボールベアリング１８に当接した状態で、シーブ部１０をシーブ部固定部１６ｃに固定することが容易となり、小サイズで、一体化状態が毀損することがない無段変速機用固定側シーブ４を容易に製造できる。

（ハ）．このような無段変速機用固定側シーブ４を無段変速機に組み込むことにより、その全長を短くすることができ、適用される車両の小型化や軽量化に貢献できる。
（ニ）．ネジ部が不要となり、このことからナット締めが必要ないので無段変速機用固定側シーブ４の組立が効率的となる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態において、ベルト式無段変速機のシャフト１６のシーブ部固定部１６ｃに対するシーブ部１０の固定は圧入により行ったが、これ以外の接合方法、例えば溶接、あるいはキーとキー溝により接合しても良い。このことによってもシーブ部１０がボールベアリング１８に当接した状態でシーブ部固定部１６ｃに固定でき、容易に無段変速機用固定側シーブ４を製造できる。

実施の形態１の無段変速機におけるセカンダリシーブの主要部構成の縦断面図。 実施の形態１の無段変速機用固定側シーブの縦断面図。 同じく無段変速機用固定側シーブの各部を分解して示す縦断面図。 同じく無段変速機用固定側シーブ製造方法の工程説明図。 従来例及びその類似構成の要部縦断面図。

符号の説明

２…セカンダリシーブ、４…無段変速機用固定側シーブ、６…変位側シーブ、８…アクチュエータ、１０…シーブ部、１０ａ…中心孔、１０ｂ…シーブ面、１０ｃ…スラスト力方向の端部、１２…シーブ部、１４…無端ベルト、１６…ベルト式無段変速機のシャフト、１６ａ…段差部、１６ｂ…ベアリング嵌合部、１６ｃ…シーブ部固定部、１８…ボールベアリング。

Claims (6)

1. シーブ部と別個に成形された後に、ベアリングと共にシーブ部を一体化することにより無段変速機用固定側シーブを構成するシャフトであって、
   一端側に他の部分よりも大径に形成された段差部と、
   ベアリングを嵌合するために前記段差部に隣接して形成されたベアリング嵌合部と、
   シーブ部を該シーブ部の中心孔にて固定するために前記ベアリング嵌合部に隣接して形成されたシーブ部固定部と、
   を備え、
   前記シーブ部固定部は、歯面大径圧入により前記シーブ部が固定される部分であり、
   前記歯面大径圧入は、前記シーブ部の中心孔と前記シーブ部固定部に共にスプラインを形成し、それらスプラインの山と谷とを噛み合わせた状態で圧入するものである
   ことを特徴とするベルト式無段変速機のシャフト。
2. 請求項１において、前記ベアリング嵌合部に嵌合されるベアリングは、ボールベアリングであることを特徴とするベルト式無段変速機のシャフト。
3. 請求項１又は２において、無段変速機のセカンダリシーブを構成するシャフトであることを特徴とするベルト式無段変速機のシャフト。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のベルト式無段変速機のシャフトと、
   前記ベルト式無段変速機のシャフトの段差部に当接した状態で前記ベルト式無段変速機のシャフトのベアリング嵌合部に嵌合されたベアリングと、
   シーブ面から受けるスラスト力方向の端部を前記ベアリングに当接した状態で前記ベルト式無段変速機のシャフトのシーブ部固定部に固定されたシーブ部と、
   を備えたことを特徴とする無段変速機用固定側シーブ。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載のベルト式無段変速機のシャフトに対して、前記段差部とは反対端側から前記ベアリングと前記シーブ部とを順次挿入することで、前記ベアリングを前記段差部に当接した状態で前記ベアリング嵌合部に嵌合すると共に、前記シーブ部をシーブ面から受けるスラスト力方向の端部が前記ベアリングに当接した状態で前記シーブ部固定部に固定することを特徴とする無段変速機用固定側シーブ製造方法。
6. 請求項４に記載の無段変速機用固定側シーブを組み込んだことを特徴とする無段変速機。

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