JP4562410B2 - プーリユニットおよび乾式無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、ベルトが巻き掛けられるベルト巻掛用のＶ溝を備えたプーリと、このベルト巻掛用のＶ溝の幅を変える送りねじ機構とを備えるプーリユニットに関する。また、本発明は、ドライブプーリとドリブンプーリとの間にベルトを巻き掛け、両プーリのＶ溝の幅を変えて両プーリに対するベルト巻き掛け径を変えることにより、無段階の変速を行う乾式無段変速機に関する。

乾式無段変速機のドライブプーリおよびドリブンプーリは、軸方向に不動の固定シーブと軸方向に移動可能な可動シーブとを互いの円錐内面を向き合わせ、これら両シーブの円錐内面間でベルト巻掛用のＶ溝を形成して構成されている。ドライブプーリおよびドリブンプーリは、可動シーブを固定シーブに対して軸方向に移動させてＶ溝の幅を調整することにより、ベルト巻き掛け径を変えられるようになっている。

かかる乾式無段変速機は、可動シーブを軸方向に移動させる送りねじ機構が設けられ、この送りねじ機構は、可動シーブ側に相対回転可能に取り付けられる円筒形の雌ねじ部材と、雌ねじ部材の内周に挿入されかつ固定シーブ側に相対回転可能に取り付けられる円筒形の雄ねじ部材とを備え、雌ねじ部材の回転力を推進力に変換して、雌ねじ部材が雄ねじ部材に対して軸方向に移動することにより、可動シーブを固定シーブに接近または離間させる構成のものである（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−１１３９１８号公報

従来の乾式無段変速機は、送りねじ機構の作動時、すなわち変速動作を行う場合は、可動シーブとともに雌ねじ部材が雄ねじ部材に対して軸方向に伸縮移動するため、送りねじ機構内部の空間（雌ねじ部材および雄ねじ部材内部に形成される内部空間）容積が変化する。この内部空間の軸方向は、通常可動シーブや軸受等の構成部品で閉塞されているため、例えば雌ねじ部材が雄ねじ部材に対して伸長すると、内部空間の容積が大きくなり内部空間は負圧になる。反対に雌ねじ部材が収縮すると内部空間の容積が小さくなり、内部空間は圧縮され高圧になる。このため、内部空間の容積変化は空気抵抗となり、可動シーブの移動がスムーズに行えず、乾式無段変速機の性能に悪影響を及ぼすおそれがあった。

本発明は、送りねじ機構の内部空間内と外部とを連通する流通路を形成し、送りねじ機構の作動時に、内部空間内の空気抵抗の悪影響を受けず、可動シーブがスムーズに移動できるようにすることを課題とする。

本発明の請求項１に係るプーリユニットは、円錐内面を備えた固定シーブと、固定シーブの円錐内面と対向してベルト巻掛用のＶ溝を形成する円錐内面を備えかつ軸に移動自在に外嵌される可動シーブと、Ｖ溝の幅を調整する送りねじ機構とを備え、送りねじ機構は、可動シーブ側に相対回転可能に取り付けられる円筒形の雌ねじ部材と、雌ねじ部材の内周に挿入され、かつ固定シーブ側に相対回転可能に取り付けられる円筒形の雄ねじ部材とを備え、雌ねじ部材の回転力を推進力に変換して、雌ねじ部材が雄ねじ部材に対して移動することにより、可動シーブを固定シーブに接近または離間させるプーリユニットにおいて、雄ねじ部材側には、雌ねじ部材および雄ねじ部材内部に形成される内部空間と外部とを連通する流通路が形成されているものであり、前記流通路は、前記雄ねじ部材を前記固定シーブ側と相対回転可能に支持するための軸受における軌道輪の外面に沿うように形成されている。
本発明の請求項２に係るプーリユニットは、円錐内面を備えた固定シーブと、固定シーブの円錐内面と対向してベルト巻掛用のＶ溝を形成する円錐内面を備えかつ軸に移動自在に外嵌される可動シーブと、Ｖ溝の幅を調整する送りねじ機構とを備え、送りねじ機構は、可動シーブ側に相対回転可能に取り付けられる円筒形の雌ねじ部材と、雌ねじ部材の内周に挿入され、かつ固定シーブ側に相対回転可能に取り付けられる円筒形の雄ねじ部材とを備え、雌ねじ部材の回転力を推進力に変換して、雌ねじ部材が雄ねじ部材に対して移動することにより、可動シーブを固定シーブに接近または離間させるプーリユニットにおいて、可動シーブ側には、雌ねじ部材および雄ねじ部材内部に形成される内部空間と外部を連通する流通路が形成されているとともに、この流通路は、部材で塞がれていないものであり、前記流通路は、前記雌ねじ部材を前記可動シーブ側と相対回転可能に支持するための軸受における軌道輪の外面に沿うように形成されている。
なお、前記外部とは、送りねじ機構の外部を意味する。

本発明のプーリユニットの送りねじ機構の作動時には、その雌ねじ部材が雄ねじ部材に対して伸縮することで可動シーブを移動させ、可動シーブと固定シーブ間のＶ溝の幅を調整する。この雌ねじ部材の移動に伴って送りねじ機構の内部空間の容積が変化するが、この内部空間と外部とは、流通路を介して連通されているため、内部空間が圧縮される場合には、内部空間内の空気は、流通路を介して外部に迅速に流出され、反対に内部空間が大きくなる場合には、外部の空気は、流通路を介して負圧となる内部空間内に迅速に流入し、送りねじ機構による空気抵抗を減少させることができる。

また、部材で塞がれていない流通路を設ける位置は、雄ねじ部材側に代えて可動シーブ側に設けることもできるとともに、雄ねじ部材側および可動シーブ側の両方に設けてもよい。

好ましくは、入力軸に設けられるドライブプーリと、出力軸に設けられるドリブンプーリと、両プーリのベルト巻掛用Ｖ溝の幅を調整する送りねじ機構とを備えた乾式無段変速機において、前記両プーリおよび送りねじ機構を前記プーリユニットとすることにある。

本発明は、送りねじ機構の内部空間内と外部とを連通する流通路が形成されているので、可動シーブを固定シーブに接近または離間させる送りねじ機構の作動時に、内部空間容積の変化に伴う空気抵抗を減少でき、可動シーブをスムーズに移動でき、乾式無段変速機の性能に悪影響を及ぼすことはない。

以下、本発明の詳細について図１〜図３で示される実施形態を参照して詳細に説明する。

図１〜図３に本発明の一実施形態を示している。図１は、乾式の無段変速機の低速状態を示す断面図、図２は、図３のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は、乾式の無段変速機の高速状態の要部を示す断面図である。

図１に示す乾式の無段変速機１は、入力軸２に設けられるドライブプーリ４と、出力軸３に設けられるドリブンプーリ５との間にベルト６を巻き掛け、送りねじ機構７ａ，７ｂで両プーリ４，５のＶ溝８，９の幅を変えて両プーリ４，５に対するベルト巻き掛け径を相対的に変更させることにより、変速比を調整するようにしたものである。なお、ドライブプーリ４と一方の送りねじ機構７ａとで、また、ドリブンプーリ５と他方の送りねじ機構７ｂとでそれぞれプーリユニットが主構成されている。

ドライブプーリ４は、入力軸２の外周に一体に形成された固定シーブ１１と、入力軸２に沿って移動可能な可動シーブ１２とで構成されている。また、ドリブンプーリ５は、出力軸３の外周に一体に形成された固定シーブ１３と、出力軸３に沿って移動可能な可動シーブ１４とで構成されている。なお、ドライブプーリ４側の可動シーブ１２と、ドリブンプーリ５側の可動シーブ１４とは、ベルト６に対して互いに反対側に配置されている。

両可動シーブ１２，１４は、円筒ボス部１２ａ,１４ａと、この円筒ボス部１２ａ,１４ａの一端から径方向に延設されたフランジ部１２ｂ,１４ｂとから構成されている。ドライブプーリ４の円筒ボス部１２ａは、入力軸２の外周に軸方向移動自在にスプライン嵌合され、かつ、ドリブンプーリ５の円筒ボス部１４ａは、出力軸３の外周に軸方向移動自在にスプライン嵌合されている。なお、両プーリ４，５のフランジ状の固定シーブ１１,１３と、可動シーブ１２,１４のフランジ部１２ｂ,１４ｂとの互いに対向する円錐内面により、Ｖ溝８，９が形成されている。

両円筒ボス部１２ａ,１４ａの一端部には取付大径部１９,１９がそれぞれ形成され、この取付大径部１９,１９には、薄肉鋼板からなるブラケット２１ａ,２１ｂが、第１軸受２２,２２を介して回転可能でかつ軸方向不動に取り付けられている。すなわち、各ブラケット２１ａ,２１ｂは、第１軸受２２,２２の外輪２２ａに嵌合固定され、かつ、第１軸受２２の内輪２２ｂは、取付大径部２５,２５に外嵌固定されている。第１軸受２２の内輪２２ｂは、フランジ部１２ｂ,１４ｂの背面側に突設された環状の位置決め部２６,２６に当接され、第１軸受２２,２２とフランジ部１２ｂ,１４ｂの位置決め部２６,２６よりも径外側との間には、間隙２７,２７がそれぞれ形成されている。

両ブラケット２１ａ,２１ｂの外周には、樹脂製のリングギヤ２４ａ,２４ｂが、それぞれ一体に設けられている。ドライブ側のリングギヤ２４ａは、不図示のモータにより回転する入力歯車２３とアイドラギヤ３５とに噛合されており、ドリブン側のリングギヤ２４ｂは、アイドラギヤ３５に噛合されている。なお、入力歯車およびアイドラギヤは、不図示の変速機ケースに転がり軸受（符号略）を介して回転自在に支持されている。この入力歯車およびアイドラギヤの歯部は、リングギヤの軸方向変位量を考慮して長くなっている。

前記送りねじ機構７ａ,７ｂは、ボールねじ装置からなり、可動シーブ１２,１４を軸方向に移動させることにより、Ｖ溝８,９の幅（固定シーブ１１,１３と、可動シーブ１２,１４との両円錐内面の間隔）を調整するものである。送りねじ機構７ａ,７ｂは、円筒形の雌ねじ部材１５ａ,１５ｂと、雌ねじ部材１５ａ,１５ｂの内周に挿入される円筒形の雄ねじ部材１６ａ,１６ｂと、雌ねじ部材１５ａ,１５ｂの内周面のねじ溝と雄ねじ部材１６ａ,１６ｂの外周面に形成される複数条の独立したねじ溝との間に介装されて循環移動する複数個のボール１７,１７とを備えている。

一方の送りねじ機構７ａの雄ねじ部材１６ａの一端部は、第２軸受２９を介して入力軸２に相対回転可能に取り付けられている。また、他方の送りねじ機構７ｂの雄ねじ部材１６ａの一端部は、第２軸受２９を介して出力軸３に相対回転可能に取り付けられている。なお、両雄ねじ部材１６ａ,１６ｂは、図示省略のケーシングに回転不可能に固定されている。

両雄ねじ部材１６ａ,１６ｂの内周面と、入力軸２または出力軸３との間には、可動シーブの円筒ボス部１２ａ,１４ａが収容される収容部３６ａ,３６ｂが形成されている。しかも、両雌ねじ部材１５ａ,１５ｂの内周面と、入力軸２または出力軸３との間には、前記収容部３６ａ,３６ｂを含む内部空間３７ａ,３７ｂがそれぞれ形成されている。内部空間３７ａ,３７ｂは、雌ねじ部材１５ａ,１５ｂが雄ねじ部材１６ａ,１６ｂに対して軸方向に伸縮移動することで、大きさが変化するようになっている。雌ねじ部材１５ａ,１５ｂの可動シーブ１２,１４側には、第１軸受２２,２２およびブラケット２１ａ,２１ｂが位置するため、内部空間３７ａ,３７ｂの一端側が閉塞される。また、内部空間３７ａ,３７ｂの他端側（可動シーブ１２,１４と軸方向反対側）は、第２軸受２９,２９により閉塞されている。

両雄ねじ部材１６ａ,１６ｂの一側（可動シーブ１２,１４と軸方向反対側）の内周面には、第２軸受２９,２９の外輪２９ａ,２９ａに沿うように連通溝３８ａ,３８ｂがそれぞれ形成され、この連通溝３８ａ,３８ｂと外輪２９ａ,２９ａとにより、送りねじ機構７ａ,７ｂ内部の内部空間３７ａ,３７ｂと外部とを連通する流通路３３ａ,３３ｂが、それぞれ形成されている。この流通路３３ａ,３３ｂは、可動シーブ１２,１４に対して軸方向反対側の雄ねじ部材１６ａ,１６ｂ外面に開口するように形成されている。しかも、流通路３３ａ,３３ｂは、例えば図２に示す如く周方向の２ヵ所に設けられているが、仮想線で示すように４ヶ所やそれ以上の複数箇所または複数であってもよい。

上記構成において、入力軸２の駆動力は、ドライブプーリ４、ベルト６、ドリブンプーリ５および出力軸３に伝達される。

図１に示す低速回転状態から図３に示す高速回転状態に変速する場合について説明する。

モータが作動すると、その回転力が入力歯車２３に伝達され、入力歯車２３は、入力歯車２３に噛合しているリングギヤ２４ａを回転させる。このリングギヤ２４ａはブラケット２１ａと共に雌ねじ部材１５ａを回転させる。雌ねじ部材１５ａは、一方のボールねじ機構７ａにより雄ねじ部材１６ａに対して回転しながら、図１に示す右側に螺進する。このとき、一方の送りねじ機構７ａの内部空間３７ａは、大きくなるため負圧になろうとするが、流通路３３ａを介して外部の空気を内部空間３７ａ内に迅速に取り入れることができ、可動シーブ１２の移動をスムーズに行える。雌ねじ部材１５ａは、可動シーブ１２を移動させるため、Ｖ溝８の幅が小さくなり、ベルトの巻き掛け径を大きくできる。

また、リングギヤ２４ａは、アイドルギヤ３５を介してドリブンプーリ５側のリングギヤ２４ｂを同時に回転させる。このため、ドリブンプーリ５側の雌ねじ部材１５ｂが回転しながら図１に示す右側に螺進し、Ｖ溝９間隔が大きくなるように可動シーブ１４を移動させ、ベルト６の巻き掛け径を小さくする。このとき、他方の送りねじ機構７ｂの内部空間３７ｂは、小さくなり、高圧になろうとするが、内部空間３７ｂ内の空気は、流通路３３ｂを介して迅速に排出され、可動シーブ１４の移動をスムーズに行える。

次に、高速回転状態から低速回転状態に変速する場合には、入力歯車２３が前記とは反対に回転する。かかる場合には、一方の送りねじ機構７ａの内部空間３７ａは、小さくなり、かつ、他方の送りねじ機構７ｂの内部空間３７ｂは、大きくなるが、それぞれの流通路３３ａ,３３ｂを介して内部空間３７ａ,３７ｂと外部との空気の流通が良好となり、両プーリ４，５の可動シーブ１２,１４は、スムーズに移動する。

乾式の無段変速機の長期使用により、両プーリ４，５とベルト６との摩擦により、ベルト６が摩耗し摩耗粉が発生するが、両流通路３３ａ,３３ｂは、可動シーブ１２，１４のフランジ部１２ｂ,１４ｂに対してベルト６と反対側の離間した位置に設けられているので、摩耗粉を内部空間３７ａ,３７ｂ内に吸い込むことはほとんどない。従って、摩耗粉が内部空間３７ａ,３７ｂ内に侵入することによるトラブル（第１および第２軸受内への侵入や、可動シーブおよび入力軸間のスプライン嵌合への噛み込み等）を防止できる。

以下、本発明の他の実施の形態を示す。なお、前記図１〜図３に示す実施の形態と同一部材は、同一符号を付してそれぞれの説明は省略する。

図４〜図６に示す他の実施の形態は、可動シーブ１２,１４の円筒ボス部１２ａ,１４ａの取付大径部１９,１９から位置決め部２６,２６の径方向にわたって、連通溝３８ａ，３８ｂがそれぞれ形成されている。この流通溝３８ａ，３８ｂと第１軸受２２，２２の内輪２２ａ，２２ａとにより、可動シーブ１２,１４の背面側の間隙２７,２７と送りねじ機構７ａ，７ｂの内部空間３７ａ，３７ｂとを連通する流通路３３ａ，３３ｂが、それぞれ形成されている。かかる実施の形態においても、雌ねじ部材１５ａ,１５ｂの雄ねじ部材１６ａ,１６ｂに対する伸縮移動により、内部空間３７ａ，３７ｂの容積が変化するが、この内部空間３７ａ，３７ｂと外部との空気の流通をスムーズに行える。

なお、流通路３３ａ，３３ｂは、図１では送りねじ機構７ａ，７ｂの反プーリ側（第２）軸受２９付近に、また、図４ではプーリ側（第１）軸受２２付近に設けられているが、流通路３３ａ，３３ｂを反プーリ側（第２）軸受２９付近とプーリ側（第１）軸受２２付近との両方に設けてもよい。この場合、可動シーブ１２，１４の遠心フィンによって送りねじ機構７ａ，７ｂの内部空間３７ａ，３７ｂの空気が引っ張られて流動することによって、送りねじ機構７ａ，７ｂの内部空間３７ａ，３７ｂの冷却性が向上するとともに、可動シーブ１２，１４とリングギヤ２４ａ，２４ｂ間の換気冷却性が向上する。

本発明は、前記それぞれの実施の形態に限定されるものではない。例えば、送りねじ機構７ａ，７ｂは、ボールを備えることなく、雄ねじ部材１６ａ,１６ｂと雌ねじ部材１５ａ,１５ｂとを直接に噛合させたものであってもよい。

本発明の最良の形態に係る乾式無段変速機の低速状態を示す断面図 図３のＡ−Ａ線矢視断面図 図１の乾式無段変速機の高速状態を示す要部断面図 本発明の他の実施形態に係る乾式無段変速機の断面図 図６のＢ−Ｂ線矢視断面図 図４の乾式無段変速機の高速状態を示す要部断面図

符号の説明

７ａ,７ｂ 送りねじ機構
８,９ Ｖ溝
１１，１３ 固定シーブ
１２,１４ 可動シーブ
１６ａ,１６ｂ 雄ねじ部材
３３ａ,３３ｂ 流通路
３７ａ,３７ｂ 内部空間

Claims (3)

1. 円錐内面を備えた固定シーブと、
   固定シーブの円錐内面と対向してベルト巻掛用のＶ溝を形成する円錐内面を備えかつ軸に移動自在に外嵌される可動シーブと、
   Ｖ溝の幅を調整する送りねじ機構とを備え、
   送りねじ機構は、可動シーブ側に相対回転可能に取り付けられる円筒形の雌ねじ部材と、雌ねじ部材の内周に挿入され、かつ固定シーブ側に相対回転可能に取り付けられる円筒形の雄ねじ部材とを備え、雌ねじ部材の回転力を推進力に変換して、雌ねじ部材が雄ねじ部材に対して移動することにより、可動シーブを固定シーブに接近または離間させるプーリユニットにおいて、
   雄ねじ部材側には、雌ねじ部材および雄ねじ部材内部に形成される内部空間と外部とを連通する流通路が形成されているとともに、
   この流通路は、部材で塞がれていないものであり、
   前記流通路は、前記雄ねじ部材を前記固定シーブ側と相対回転可能に支持するための軸受における軌道輪の外面に沿うように形成されていることを特徴とするプーリユニット。
2. 円錐内面を備えた固定シーブと、
   固定シーブの円錐内面と対向してベルト巻掛用のＶ溝を形成する円錐内面を備えかつ軸に移動自在に外嵌される可動シーブと、
   Ｖ溝の幅を調整する送りねじ機構とを備え、
   送りねじ機構は、可動シーブ側に相対回転可能に取り付けられる円筒形の雌ねじ部材と、雌ねじ部材の内周に挿入され、かつ固定シーブ側に相対回転可能に取り付けられる円筒形の雄ねじ部材とを備え、雌ねじ部材の回転力を推進力に変換して、雌ねじ部材が雄ねじ部材に対して移動することにより、可動シーブを固定シーブに接近または離間させるプーリユニットにおいて、
   可動シーブ側には、雌ねじ部材および雄ねじ部材内部に形成される内部空間と外部を連通する流通路が形成されているとともに、
   この流通路は、部材で塞がれていないものであり、
   前記流通路は、前記雌ねじ部材を前記可動シーブ側と相対回転可能に支持するための軸受における軌道輪の外面に沿うように形成されていることを特徴とするプーリユニット。
3. 入力軸に設けられるドライブプーリと、出力軸に設けられるドリブンプーリと、両プーリのベルト巻掛用Ｖ溝の幅を調整する送りねじ機構とを備えた乾式無段変速機において、
   前記両プーリおよび送りねじ機構を請求項１または２に記載のプーリユニット構成とした、ことを特徴とする乾式無段変速機。

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