JP4870507B2 - Return spring design method for belt type continuously variable transmission and return spring designed by the design method - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用等のベルト式無段変速機においてベルトに対する挟圧力を得るために備えられるリターンスプリングの設計方法及びその設計方法により設計されたリターンスプリングに係る。特に、本発明は、リターンスプリングの半径方向外側への変形を抑制するための対策に関する。 The present invention relates to a return spring design method provided for obtaining a clamping pressure against a belt in a belt-type continuously variable transmission for automobiles and the like, and a return spring designed by the design method. In particular, the present invention relates to a measure for suppressing deformation of the return spring in the radially outward direction.
従来より、例えば下記の特許文献1に開示されているように、自動車用エンジンの出力側に搭載される変速機としてベルト式無段変速機が知られている。このベルト式無段変速機は、互いに平行に配置された2つのシャフトと、各シャフトにそれぞれ個別に設けられたプライマリプーリ及びセカンダリプーリとを有している。これらプライマリプーリ及びセカンダリプーリは、共に、固定シーブと可動シーブとを組み合わせた構成となっていて、これらシーブ間にV字形状の溝が形成されている。また、可動シーブは固定シーブに対して接離可能な構成となっている。そして、プライマリプーリのV溝及びセカンダリプーリのV溝に渡ってVベルトが巻き掛けられており、可動シーブに軸線方向の挟圧力を発生させるための油圧室が各プーリそれぞれに対応して別個に設けられている。これにより、各油圧室の油圧を個別に制御することで、各プーリの溝幅が変更されてVベルトの巻き掛け半径が変化し、その変速比が変更されるようになっている。
Conventionally, as disclosed in, for example,
ところで、自動車の故障時などにおいて車体を牽引する必要が生じた場合(以下、被牽引時と呼ぶ)、自動車の車輪が路面に接した状態で牽引されることになるため、車輪の回転力が差動装置(所謂デファレンシャルギヤユニット)や最終減速機(所謂ファイナルギヤユニット)等を介して無段変速機に入力され、この無段変速機のセカンダリプーリが車輪の回転力を受けて回転する状態となる。つまり、無段変速機が車輪の回転力によって作動された状態となる。 By the way, when it is necessary to pull the vehicle body in the event of a failure of the vehicle (hereinafter referred to as towed), the wheel of the vehicle is towed in contact with the road surface. Input to the continuously variable transmission via a differential (so-called differential gear unit), final reduction gear (so-called final gear unit), etc., and the secondary pulley of the continuously variable transmission rotates in response to the rotational force of the wheels It becomes. That is, the continuously variable transmission is activated by the rotational force of the wheels.
このような被牽引時にあっては、被牽引車両のエンジンは駆動していないため、油圧ポンプも作動しておらず、上記挟圧力を発生させるための油圧室には油圧が作用していない状況である。つまり、油圧による上記挟圧力が得られていない状態で無段変速機が作動した状況となっている。このような状況では、油圧による挟圧力の不足が原因で、プーリとベルトとの間でスリップが発生し、プーリ及びベルトの各当接面に摩耗が生じるなどしてその摩擦係数が変化してしまい、無段変速機の次回の通常作動時(エンジン出力を減速して車輪に伝達するための作動時)における動力伝達性能に悪影響を与えてしまう可能性がある。 In such a towed state, the engine of the towed vehicle is not driven, the hydraulic pump is not operated, and no hydraulic pressure is applied to the hydraulic chamber for generating the clamping pressure. It is. That is, the continuously variable transmission is in a state where the clamping pressure by the hydraulic pressure is not obtained. In such a situation, due to insufficient clamping pressure due to hydraulic pressure, slip occurs between the pulley and the belt, and the friction coefficient changes due to wear on each contact surface of the pulley and the belt. Therefore, there is a possibility that the power transmission performance during the next normal operation of the continuously variable transmission (when the engine output is decelerated and transmitted to the wheels) is adversely affected.
この点に鑑み、例えば下記の特許文献2では、上記油圧による挟圧力が得られていない状況であっても、可動シーブに対して挟圧力を与えることができるようにセカンダリプーリにコイルスプリング(以下、リターンスプリングと呼ぶ)を備えさせている。つまり、可動シーブに対し、固定シーブに向かう方向への付勢力をリターンスプリングによって与えておき、上記被牽引時に上記油圧による挟圧力が得られていない状況であっても、リターンスプリングの付勢力によって上記挟圧力が得られ、これにより上記スリップを回避できるようにしている。
ところで、上述したようなリターンスプリングを備えたベルト式無段変速機において、Vベルトの巻き掛け半径を小さくするべくプーリの溝幅が大きくなるように可動シーブを固定シーブから後退させた状況では、リターンスプリングが圧縮された状態となる。この場合、この圧縮に伴ってリターンスプリングの外径寸法は大きくなる。 By the way, in the belt type continuously variable transmission provided with the return spring as described above, in a situation where the movable sheave is moved backward from the fixed sheave so that the groove width of the pulley is increased to reduce the winding radius of the V belt. The return spring is in a compressed state. In this case, the outer diameter of the return spring increases with this compression.
このようにしてリターンスプリングの外径寸法が大きくなる状況において、このリターンスプリングの外周側(半径方向外側)への変形量は必ずしも全周囲に亘って均一にはならず、部分的に変形量が大きくなる場合がある。また、リターンスプリングはプーリと共に比較的高い速度で回転しているため、大きな遠心力が作用している。このため、上記外周側への変形量に差が生じてリターンスプリングの重心位置がスプリングの軸心からずれている状況では、そのずれ方向への遠心力が特に大きく作用することになって、そのずれ方向における外周側への変形量がよりいっそう大きくなる。 Thus, in the situation where the outer diameter of the return spring becomes large, the amount of deformation of the return spring toward the outer peripheral side (radially outward) is not necessarily uniform over the entire circumference, and the amount of deformation is partially. May be larger. Further, since the return spring rotates together with the pulley at a relatively high speed, a large centrifugal force acts. For this reason, in a situation where a difference occurs in the amount of deformation to the outer peripheral side and the position of the center of gravity of the return spring is deviated from the axial center of the spring, the centrifugal force in the direction of deviation acts particularly greatly. The amount of deformation toward the outer peripheral side in the shift direction is further increased.
図5は、セカンダリプーリaに備えられたリターンスプリングbの外周囲のうち図中下側部分において外周側への変形量が大きくなった状況を示している。尚、この図5におけるcは固定シーブ、dは可動シーブ、eはセカンダリシャフト、fはセカンダリピストン、gはVベルトである。 FIG. 5 shows a situation in which the amount of deformation toward the outer peripheral side increases in the lower part of the outer circumference of the return spring b provided in the secondary pulley a. In FIG. 5, c is a fixed sheave, d is a movable sheave, e is a secondary shaft, f is a secondary piston, and g is a V-belt.
このようにしてリターンスプリングbの外周側への変形量が部分的に極端に大きくなる状況では、この高速回転するリターンスプリングbの外周面が、その外周側に配設されているセカンダリピストンfの内周面に当接することになり、リターンスプリングbの外周面やセカンダリピストンfの内周面が摩耗するなどといった不具合を招いてしまう可能性がある。 In this way, in a situation where the amount of deformation of the return spring b toward the outer peripheral side is partially extremely large, the outer peripheral surface of the return spring b rotating at high speed is the same as that of the secondary piston f disposed on the outer peripheral side. It will contact | abut to an internal peripheral surface, and there exists a possibility of causing the malfunction that the outer peripheral surface of the return spring b and the internal peripheral surface of the secondary piston f wear.
このような不具合を解消する手段として、上記被牽引時には、車輪と無段変速機との間の動力伝達経路を遮断するようにし、これによってリターンスプリングを廃止することが考えられる。例えば、この動力伝達経路中のギヤの噛み合い状態を解除する等といった手法である。 As a means for solving such a problem, it is conceivable that the power transmission path between the wheel and the continuously variable transmission is interrupted during the towing, thereby eliminating the return spring. For example, there is a technique such as releasing the meshing state of the gear in the power transmission path.
しかし、これでは被牽引作業の前段階で動力伝達経路を遮断させるための作業(ギヤの噛み合いを解除する作業)が必要になり、作業が煩雑であり、且つ牽引により自動車を移動させるまでの時間を長く要してしまうことになる。 However, this requires a work for cutting off the power transmission path in the previous stage of the towed work (work for releasing the meshing of the gears), the work is complicated, and the time until the vehicle is moved by towing Will take a long time.
また、上記特許文献2では、リターンスプリングを軸方向に複数個備えさせ、個々のスプリングの半径方向の変形量を抑えることが開示されている。
Further,
しかし、この特許文献2の構成では、リターンスプリングの配設個数の増加に伴って部品点数や組み付け作業の増加を招くことになるため好ましくない。
However, the configuration of
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ベルト式無段変速機に備えられるリターンスプリングとして単一のスプリングを使用した場合であっても、その半径方向外側への変形を抑制することができるリターンスプリング設計方法及びその設計方法により設計されたリターンスプリングを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and the object of the present invention is to use a single spring as a return spring provided in a belt-type continuously variable transmission even in the radial direction thereof. A return spring design method capable of suppressing outward deformation and a return spring designed by the design method.
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、リターンスプリングの有効巻き数を適切に設定することにより、ベルトに対する挟圧力を充分に得ながらも、リターンスプリングの半径方向外側への変形量を外周側の部材に接触しない範囲に抑えることができるようにしている。
-Principle of solving the problem-
The solution principle of the present invention devised in order to achieve the above object is to set the effective number of windings of the return spring appropriately to obtain a sufficient clamping force against the belt, but to the outside of the return spring in the radial direction. The amount of deformation can be suppressed within a range that does not contact the outer peripheral member.
−解決手段−
具体的に、本発明は、固定シーブ及びこの固定シーブに向かって進退移動可能な可動シーブをそれぞれ備えた駆動側プーリと従動側プーリとの間にベルトが掛け渡され、駆動側プーリの回転力を、ベルトを介して従動側プーリに伝達可能な構成となっていると共に、上記可動シーブを固定シーブに向かって進退移動させることで各プーリの半径方向におけるベルトの巻き掛け位置を変更して変速比が変更可能な構成とされている一方、駆動側プーリ及び従動側プーリのうち少なくとも一方におけるベルトに対するシーブの挟圧力を確保するためのリターンスプリングが備えられたベルト式無段変速機のリターンスプリング設計方法を前提とする。そして、上記リターンスプリングは軸心方向の両端が移動不能に装着されることにより上記プーリと共に回転するものであって且つ有効巻き数部分のピッチが一定である場合に、このリターンスプリングの有効巻き数を、上記ベルトに対するシーブの挟圧力としてプーリとベルトとの間でスリップを生じさせない必要挟圧力以上が得られる有効巻き数であって、且つ、下記の式(1)
N=(a+0.5)±0.15 …(1)
(Nはリターンスプリングの有効巻き数、aは1以上の整数)
を満たす有効巻き数のうち最小の巻き数に設定するようにしている。
-Solution-
Specifically, in the present invention, a belt is stretched between a driving pulley and a driven pulley each having a fixed sheave and a movable sheave that can move forward and backward toward the fixed sheave, and the rotational force of the driving pulley is Can be transmitted to the driven pulley via the belt, and the movable sheave moves forward and backward toward the fixed sheave to change the belt winding position in the radial direction of each pulley to change the speed. A return spring for a belt-type continuously variable transmission that has a return spring for securing a sheave clamping force with respect to the belt in at least one of the driving pulley and the driven pulley while the ratio is variable The design method is assumed. When the return spring rotates together with the pulley by mounting both ends in the axial direction immovably and the pitch of the effective winding number portion is constant, the effective winding number of the return spring is Is an effective number of windings for obtaining a necessary clamping pressure or more that does not cause slip between the pulley and the belt as a clamping pressure of the sheave to the belt, and the following formula (1)
N = (a + 0.5) ± 0.15 (1)
(N is the number of effective turns of the return spring, a is an integer of 1 or more)
The minimum number of windings among the effective number of windings satisfying the above condition is set.
また、この設計方法により設計されたリターンスプリングも本発明の技術的思想の範疇である。つまり、固定シーブ及びこの固定シーブに向かって進退移動可能な可動シーブをそれぞれ備えた駆動側プーリと従動側プーリとの間にベルトが掛け渡され、駆動側プーリの回転力を、ベルトを介して従動側プーリに伝達可能な構成となっていると共に、上記可動シーブを固定シーブに向かって進退移動させることで各プーリの半径方向におけるベルトの巻き掛け位置を変更して変速比が変更可能な構成とされたベルト式無段変速機に対し、駆動側プーリ及び従動側プーリのうち少なくとも一方におけるベルトに対するシーブの挟圧力を確保するために備えられたリターンスプリングを前提とする。このリターンスプリングに対し、スプリング軸心方向の両端が移動不能に装着されることにより上記プーリと共に回転するものであり且つ有効巻き数部分のピッチが一定であると共に、上記ベルトに対するシーブの挟圧力としてプーリとベルトとの間でスリップを生じさせない必要挟圧力以上が得られる有効巻き数であって、且つ、下記の式(1)
N=(a+0.5)±0.15 …(1)
(Nはリターンスプリングの有効巻き数、aは1以上の整数)
を満たす有効巻き数のうち最小の巻き数をもって形成している。
A return spring designed by this design method is also within the scope of the technical idea of the present invention. That is, a belt is stretched between a driving pulley and a driven pulley each having a fixed sheave and a movable sheave capable of moving forward and backward toward the fixed sheave, and the rotational force of the driving pulley is transmitted via the belt. The transmission can be transmitted to the driven pulley, and the movable sheave can be moved back and forth toward the fixed sheave to change the belt winding position in the radial direction of each pulley to change the gear ratio. The belt-type continuously variable transmission is assumed to have a return spring provided to secure the sheave clamping pressure with respect to the belt in at least one of the driving pulley and the driven pulley. With respect to this return spring, both ends in the spring axial direction are mounted immovably so that the pulley rotates and the pitch of the effective winding number portion is constant, and the sheave clamping pressure with respect to the belt An effective number of windings that provides a necessary clamping pressure or more that does not cause slip between the pulley and the belt, and the following formula (1)
N = (a + 0.5) ± 0.15 (1)
(N is the number of effective turns of the return spring, a is an integer of 1 or more)
It is formed with the minimum number of windings among the effective number of windings satisfying the above.
このようにしてリターンスプリングの有効巻き数を設定すれば、このリターンスプリングが圧縮された状態での外周側への変形量(上述した如く部分的に外周側への変形量が大きくなる状況におけるその部分の変形量;最大変形領域での変形量)を小さくできる。これは、リターンスプリングの有効巻き数とリターンスプリングの外周側への変形量(上記最大変形領域での変形量)との間に相関があることに起因する。つまり、リターンスプリングの有効巻き数を多くしていくにしたがって、同一圧縮量であっても、リターンスプリングの半径方向外側への変形量(上記最大変形領域での変形量)の増減が周期的に繰り返され(図3参照)、上記式(1)の条件を満たす場合には、この変形量の増減周期の極小値(図3において「本発明の有効巻き数設計値」とした変曲点部分)を迎えることになるからである。 If the effective number of turns of the return spring is set in this way, the amount of deformation to the outer peripheral side when the return spring is compressed (in the situation where the amount of deformation to the outer peripheral side partially increases as described above) The amount of deformation of the portion; the amount of deformation in the maximum deformation region) can be reduced. This is because there is a correlation between the effective number of turns of the return spring and the amount of deformation of the return spring toward the outer periphery (the amount of deformation in the maximum deformation region). In other words, as the effective number of turns of the return spring is increased, even if the compression amount is the same, the amount of deformation of the return spring radially outward (the amount of deformation in the maximum deformation region) increases and decreases periodically. Repeatedly (see FIG. 3), when the condition of the above formula (1) is satisfied, the inflection point portion which is the minimum value of the increase / decrease period of the deformation amount (the “effective winding number design value of the present invention” in FIG. 3) ).
このため、リターンスプリングの重心位置がスプリングの軸心から大きくずれてしまうこともなくなり、このリターンスプリングがプーリと共に回転して大きな遠心力が作用したとしても、このリターンスプリングの外周側への変形量が部分的に極端に大きくなるといった状況は生じない。その結果、リターンスプリングの外周面が、その外周側に配設されている部材(例えばピストン部材)の内周面に当接したりすることがなく、リターンスプリングの外周面やその外周側に配設されている部材の内周面の摩耗を回避することができる。 For this reason, the position of the center of gravity of the return spring is not greatly deviated from the center of the spring, and even if this return spring rotates with the pulley and a large centrifugal force acts, the amount of deformation of the return spring toward the outer peripheral side There will be no situation where is partially extremely large. As a result, the outer peripheral surface of the return spring does not come into contact with the inner peripheral surface of a member (for example, a piston member) disposed on the outer peripheral side, and is disposed on the outer peripheral surface of the return spring or on the outer peripheral side thereof. It is possible to avoid wear on the inner peripheral surface of the member that is being used.
また、リターンスプリングの有効巻き数として、より具体的には以下のように設定される。つまり、上記有効巻き数を、ベルトの巻き掛け位置が最も内周側に位置してリターンスプリングが可動シーブによって圧縮された状態となっても未だ密着限界に達することのない有効巻き数に設定している。ここでいう「密着限界」とは、コイルスプリングで成るリターンスプリングが圧縮され、軸心方向で互いに隣り合うスプリング線材同士が当接し、それ以上の圧縮が行えなくなる圧縮状態をいう。 More specifically, the effective number of turns of the return spring is set as follows. In other words, the effective number of windings is set to an effective number of windings that does not reach the contact limit even when the belt winding position is located on the innermost side and the return spring is compressed by the movable sheave. ing. The “adhesion limit” herein refers to a compressed state in which return springs formed of coil springs are compressed, and spring wire rods adjacent to each other in the axial direction come into contact with each other, and further compression cannot be performed.
これにより、ベルトの巻き掛け位置を内周側に向かって移動させる際に、その途中でリターンスプリングが密着限界に達してしまってベルトの巻き掛け位置をそれ以上に内周側へ移動させることが不能になるといった状況を回避することができ、ベルト式無段変速機に所望の変速比を得ることが可能になる。 As a result, when the belt winding position is moved toward the inner circumferential side, the return spring reaches the contact limit in the middle, and the belt winding position can be moved further to the inner circumferential side. It is possible to avoid such a situation that it becomes impossible, and it is possible to obtain a desired gear ratio in the belt type continuously variable transmission.
また、上記各解決手段により設計されたリターンスプリングの適用形態として、従動側プーリとベルトとの間でスリップを生じさせない挟圧力を得るものとして適用することが挙げられる。上記リターンスプリングは、上述した如く自動車の被牽引時に機能を発揮するものであり、この際、車輪の回転力が無段変速機に入力されることになる。つまり、無段変速機にあっては、車輪の回転力は、先ず従動側プーリに入力される。この従動側プーリに対して上述の如く設計されたリターンスプリングを適用することにより、従動側プーリでのスリップを防止し、その結果、駆動側プーリにおいてもスリップが防止されることになる。 Further, as an application form of the return spring designed by each of the above solution means, it can be applied to obtain a clamping pressure that does not cause a slip between the driven pulley and the belt. The return spring exhibits a function when the automobile is towed as described above, and at this time, the rotational force of the wheels is input to the continuously variable transmission. That is, in the continuously variable transmission, the rotational force of the wheels is first input to the driven pulley. By applying the return spring designed as described above to the driven pulley, slipping at the driven pulley is prevented, and as a result, slipping is also prevented at the driving pulley.
本発明では、リターンスプリングの有効巻き数を適切に設定することにより、ベルトに対する挟圧力を充分に得ながらも、リターンスプリングの外周側への変形量を抑えることができる。このため、リターンスプリングの外周面やその外周側に配設されている部材の内周面の摩耗を回避することができ、ベルト式無段変速機の耐久性の向上を図ることができる。 In the present invention, by appropriately setting the effective number of windings of the return spring, it is possible to suppress the amount of deformation of the return spring toward the outer peripheral side while sufficiently obtaining the clamping pressure on the belt. For this reason, it is possible to avoid wear on the outer peripheral surface of the return spring and the inner peripheral surface of the member disposed on the outer peripheral side, and it is possible to improve the durability of the belt type continuously variable transmission.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車用のベルト式無段変速機(所謂CVT:Continuously Variable Transmission)に備えられたリターンスプリングに本発明を適用した場合について説明する。また、以下の実施形態では、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)車両に搭載されたベルト式無段変速機について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment demonstrates the case where this invention is applied to the return spring with which the belt-type continuously variable transmission (what is called CVT: Continuously Variable Transmission) for motor vehicles was equipped. In the following embodiments, a belt type continuously variable transmission mounted on an FF (front engine / front drive) vehicle will be described.
(トランスアクスルの全体構成)
先ず、ベルト式無段変速機が搭載されたトランスアクスルの全体構成について説明する。
(Overall structure of transaxle)
First, the overall configuration of a transaxle equipped with a belt type continuously variable transmission will be described.
図1は、本実施形態におけるトランスアクスルのスケルトン図である。この図1に示すように、エンジン1のクランクシャフト1aの回転動力は動力伝達系2を介して車輪3に伝達されるようになっている。また、エンジン1及び動力伝達系2は、エンジン制御装置(ECU)4により制御される。
FIG. 1 is a skeleton diagram of a transaxle in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the rotational power of the
上記動力伝達系2は、クラッチとしてのトルクコンバータ10、前後進切り替え機構20、ベルト式無段変速機30、最終減速機40、差動装置50を有しており、これらの構成は基本的に例えば特開2004−360736号公報に示された構成と同様であるので、以下で簡単に説明する。
The
上記トルクコンバータ10は、ポンプインペラ13aとタービンランナ13bとの回転速度差が大きいときにトルク増幅機として機能し、両者の回転速度差が小さくなると、流体継手として機能する。
The
このトルクコンバータ10の動作としては、エンジン1のクランクシャフト1aの回転に伴い、ドライブプレート11及びフロントカバー12を介してポンプインペラ13aが回転し、オイルポンプ14から供給される作動液の流れによりタービンランナ13bが引きずられるようにして回転し始める。ポンプインペラ13aとタービンランナ13bとの回転速度差が大きい時に、ステータ13cが作動液の流れをポンプインペラ13aの回転を助ける方向に変換する。
As the operation of the
そして、車両の発進後、車速が所定速度に達すると、ロックアップクラッチ15が作動され、エンジン1からフロントカバー12に伝えられた動力が入力シャフト16に機械的且つ直接に伝達されるようになる。また、フロントカバー12から入力シャフト16に伝達されるトルクの変動は、ダンパ機構17によって吸収される。
When the vehicle speed reaches a predetermined speed after the vehicle starts, the
前後進切り替え機構20は、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構21と、フォワードクラッチ22と、リバースブレーキ23とを有している。
The forward /
遊星歯車機構21のサンギヤ21aが上記入力シャフト16に、また、遊星歯車機構21のキャリア21bがベルト式無段変速機30のプライマリシャフト31にそれぞれ連結されており、フォワードクラッチ22及びリバースブレーキ23を制御することにより動力伝達経路を変更して前進回転動力(正回転方向)や後進回転動力(逆回転方向)に切り替える。
The
ベルト式無段変速機30は、プライマリシャフト31のプライマリプーリ(駆動側プーリ)34とセカンダリシャフト32のセカンダリプーリ(従動側プーリ)35とにベルト33を巻き掛け、プライマリプーリ34及びセカンダリプーリ35のV溝幅を油圧アクチュエータ(駆動手段)36,37で調整することにより、ベルト33の巻き掛け径を変更して無段変速機30による変速比を制御する構成となっている。上記ベルト33は、多数の金属製の駒及び複数本のスチールリングを有して構成されている。
The belt-type continuously
プライマリシャフト31は、トルクコンバータ10の入力シャフト16と略同軸となるように転がり軸受61,62を介してフロントケース5及びリヤケース6に支持されている。一方のセカンダリシャフト32は、プライマリシャフト31と平行となるように転がり軸受63,64を介してフロントケース5及びリヤケース6に支持されている。
The
プライマリプーリ34は、プライマリシャフト31の外周に一体に形成される固定シーブ34aと、プライマリシャフト31の外周に軸方向変位可能に装着される可動シーブ34bとからなり、可動シーブ34bを油圧アクチュエータ36で駆動することにより両シーブ34a,34b間のV溝幅が変更される。
The
一方のセカンダリプーリ35は、セカンダリシャフト32の外周に一体に形成される固定シーブ35aと、セカンダリシャフト32の外周に軸方向変位可能に装着される可動シーブ35bとからなり、可動シーブ35bを油圧アクチュエータ37で駆動することにより両シーブ35a,35b間のV溝幅が変更される。
One
尚、セカンダリプーリ35の側方には、パーキングギヤ38が設けられている。
A
最終減速機40は、互いに噛合する二つのカウンタドリブンギヤ41,42と、ファイナルドライブギヤ43とを有している。
The
第1のカウンタドリブンギヤ41は、ベルト式無段変速機30のセカンダリシャフト32と連結されるシャフト44に固定されている。
The first counter driven gear 41 is fixed to a
第2のカウンタドリブンギヤ42及びファイナルドライブギヤ43は、セカンダリシャフト32と略平行に配置されたインターミディエートシャフト45にそれぞれ軸方向に離隔して固定されている。
The second counter driven
尚、シャフト44は、転がり軸受65,66を介して、また、インターミディエートシャフト45は、転がり軸受67,68を介してそれぞれ支持されている。
The
差動装置50は、最終減速機40から受ける回転動力を左右一対のアクスルシャフト51,52に連結される車輪3に適宜の比率で分配して伝達するものであり、デフケース53内に配置されている。
The
(セカンダリプーリ35の構成)
次に、本形態の特徴とする部材であるリターンスプリングが装着されているセカンダリプーリ35の構成について説明する。
(Configuration of secondary pulley 35)
Next, the configuration of the
図2は、セカンダリプーリ35及び周辺部の構成を示す断面図である。この図2に示すように、セカンダリプーリ35は、セカンダリシャフト32の外周における転がり軸受63と転がり軸受64との間に配置されている。また、セカンダリシャフト32は、軸線B1を中心として回転可能であり、その内部には軸線方向に延びる2つの油路71,72が形成されている。これら油路71,72は図示しない油圧制御装置の油圧回路に連通されている。一方の油路71には、セカンダリシャフト32の半径方向に延びてセカンダリシャフト32の外周面に開口する2系統の油路73,74が連通されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
また、セカンダリシャフト32の外周における一方(図中右側)の油路74の開口部分と転がり軸受63との間には、段部32aが形成されている。
Further, a
上記セカンダリプーリ35の可動シーブ35bは、厚肉の筒部35cと、この筒部35cにおける固定シーブ35a側の端部に連続形成されて固定シーブ35aとの間でV溝を形成する半径方向部35dとを備えている。
The
また、上記段部32aと転がり軸受63との間には環状のピストン部材75が装着されている。このピストン部材75は、上記段部32aに嵌め込まれ且つ半径方向外側に延びる第1半径方向部75aと、この第1半径方向部75aの外周端から可動シーブ35bの半径方向部35d側に向けて延びる円筒部75bと、この円筒部75bにおける端部から外周側に向けて湾曲しつつ延びる第2半径方向部75cとを有している。そして、上記円筒部75bと第2半径方向部75cとの間の境界部分には後述するリターンスプリング8の一端を支持するためのスプリング座75dが形成されている。
An
また、可動シーブ35bの筒部35cの内周面には軸線方向に延びる溝35eが形成されている一方、セカンダリシャフト32の外周面には軸線方向に延びる溝32bが形成されている。これら溝35e及び溝32bは、円周方向に所定間隔をおいて複数形成されている。そして、可動シーブ35b側の溝35eとセカンダリシャフト32側の溝32bとが円周方向で同一の位相となるように、セカンダリシャフト32と可動シーブ35bとが位置決めされ、両溝35e,32bに跨る複数のボール(不図示)が配置されている。つまり、上記溝35e,32b及びボールにより、セカンダリシャフト32と可動シーブ35bとは軸線方向に滑らかに相対移動可能であるが、円周方向には相対移動が不可能な状態とされている。
A
一方、可動シーブ35bには、上記半径方向部35dの外周側端部近傍位置からピストン部材75の外周部分に向かって延びる円筒形状のガイド部材35fが一体形成されている。このガイド部材35fの内周面は上記ピストン部材75の外周側端部である第2半径方向部75cの先端に当接している。この第2半径方向部75cの先端には樹脂製のシールリング75eが取り付けられている。これにより、上記可動シーブ35bの半径方向部35d及びガイド部材35fと上記ピストン部材75とにより囲まれた空間が油圧室9として形成されている。そして、この油圧室9には上記油路74が連通されており、上記油路71,74を経て油圧室9に油圧が作用した場合には、図2の下側半分に示すように、可動シーブ35bが固定シーブ35aに向かってセカンダリシャフト32上を移動し、V溝の溝幅を狭くしてベルト33の巻き掛け径を大きくするようになっている。尚、図2の上側半分は、可動シーブ35bが固定シーブ35aから後退(離間)し、V溝の溝幅を広くしてベルト33の巻き掛け径を小さくした状態を示している。
On the other hand, the
そして、上記可動シーブ35bとピストン部材75との間にはリターンスプリング8が圧縮状態で介在されている。詳しくは、上述した如く、ピストン部材75における円筒部75bと第2半径方向部75cとの間にはスプリング座75dが形成されている。また、可動シーブ35bの背面側(油圧室9に臨む側)の面であって、上記スプリング座75dに対向する部分にはスプリング固定リング81が装着されている。そして、これらスプリング座75dとスプリング固定リング81との間にリターンスプリング8が装着され、可動シーブ35bに対して固定シーブ35aに向かう方向への付勢力を付与している。また、このリターンスプリング8の装着状態では、このリターンスプリング8の両端は移動不能に固定された状態にある。更に、このリターンスプリング8は、有効巻き数部分では線材のピッチが一定(等ピッチ)に設定されている。
A
このようなリターンスプリング8が備えられていることにより、自動車の被牽引時、つまり、油圧室9に油圧が作用しておらず、且つ車輪3の回転力によって無段変速機30が作動している状態となっても、リターンスプリング8の付勢力によってベルト33に対するシーブ35a,35bの挟圧力が充分に得られ、セカンダリプーリ35とベルト33との間でスリップが発生しないようになっている。
By providing such a
(リターンスプリング8の設計)
次に、本実施形態の特徴とするリターンスプリング8の設計方法について説明する。このリターンスプリング8は、バネ鋼等の金属で成るコイルスプリングで成っており、線径が例えば5mm、スプリング外径が例えば50mmに設定されている。これら材料及び各寸法はこれに限るものではなく、例えば線径が3mm、スプリング外径が40mmといったものであってもよい。
(Design of return spring 8)
Next, a method for designing the
本実施形態の特徴は、このリターンスプリング8の有効巻き数の設定にある。以下に具体的に説明する。
The feature of this embodiment is the setting of the effective winding number of the
このリターンスプリング8の設計段階において有効巻き数を設定するにあたっては、以下の条件を満たすように設計される。
In setting the effective number of turns in the design stage of the
つまり、上記ベルト33に対するシーブの挟圧力(固定シーブ35aと可動シーブ35bとの間で得られるベルト33に対する挟圧力)として、各シーブ35a,35bとベルト33との間で上記被牽引時にスリップを生じさせない必要挟圧力(例えば10N程度の力)以上が得られる有効巻き数であって、下記の式(1)
N=(a+0.5)±0.15 …(1)
(Nはリターンスプリングの有効巻き数、aは1以上の整数)
を満たす有効巻き数に設定される。
That is, as a clamping pressure of the sheave to the belt 33 (a clamping pressure to the
N = (a + 0.5) ± 0.15 (1)
(N is the number of effective turns of the return spring, a is an integer of 1 or more)
The effective number of turns satisfying
一般に、リターンスプリング8は、使用時の圧縮状態の発生応力を上げずにシーブの挟圧力を大きくするには有効巻き数を多くしていく必要があるが、上記式(1)によって得られる有効巻き数の複数の値(約1.5、約2.5、約3.5、約4.5、…;何れも±0.15の製造バラツキを含む値)のうち必要最小値となる巻き数、つまり、上記必要挟圧力以上の挟圧力が得られる有効巻き数以上の巻き数のうち、上記式(1)の条件を満たす最小の値をリターンスプリング8の有効巻き数として設定する。
In general, the
例えば必要挟圧力以上が得られる有効巻き数が「3.2」であった場合には、リターンスプリング8の有効巻き数としては「約3.5」に設定されることになる。また、必要挟圧力以上が得られる有効巻き数が「3.8」であった場合には、リターンスプリング8の有効巻き数としては「約4.5」に設定されることになる。
For example, when the effective number of windings for obtaining the necessary clamping pressure or more is “3.2”, the effective number of windings of the
図3は、リターンスプリング8の有効巻き数と半径方向外側への変形量(上記最大変形領域での変形量)との関係を示す図である。このように、リターンスプリング8の有効巻き数を変化させていくと、リターンスプリング8の半径方向外側への変形量(最大変形領域での変形量)の増減が周期的に繰り返される。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the effective number of turns of the
従来では、必要挟圧力が得られる有効巻き数でリターンスプリングが形成されていた。つまり、必要挟圧力以上が得られ且つ最小限の有効巻き数とするいった技術的思想の基でリターンスプリングが形成されていた(図3における破線Aの巻き数)。 Conventionally, the return spring has been formed with an effective number of turns that can provide the necessary clamping pressure. That is, the return spring was formed based on the technical idea that the necessary clamping pressure or more was obtained and the minimum effective number of turns was obtained (the number of turns indicated by the broken line A in FIG. 3).
これに対し、本発明では、上述した如くリターンスプリング8の有効巻き数を変化させていくに伴って増減が周期的に繰り返されるリターンスプリング8の半径方向外側への変形量に着目し、リターンスプリング8の有効巻き数を増加させていった際に、必要挟圧力が得られる有効巻き数を超えた後、リターンスプリング8の半径方向外側への変形量の極小値(変曲点)を最初に迎える有効巻き数の値(図3における破線Bの巻き数)をリターンスプリング8の有効巻き数として設定するものである。
On the other hand, in the present invention, as described above, paying attention to the amount of deformation of the
尚、図3における破線Cは、リターンスプリング8が圧縮されて、軸心方向で互いに隣り合うスプリング線材同士が当接して、それ以上の圧縮が行えなくなる圧縮状態である「密着限界」を迎える有効巻き数である。つまり、この値よりも大きいな有効巻き数に設定したのでは、可動シーブ35bが最も後退する位置に達する前に(ベルト33の巻き掛け径を最も小さくする前に)「密着限界」を迎えてしまうことになる。
Note that the broken line C in FIG. 3 indicates that the
以上のようにしてリターンスプリング8の有効巻き数を設定し、この有効巻き数で形成されたリターンスプリング8をベルト式無段変速機30に適用している。これによれば、図4に示すように、リターンスプリング8が可動シーブ35bとピストン部材75との間で圧縮された状態であっても外周側への変形量を小さくできる。このため、リターンスプリング8の重心位置がスプリング8の軸心から大きくずれてしまうこともなくなり、このリターンスプリング8がセカンダリプーリ35と共に回転して大きな遠心力が作用したとしても、このリターンスプリング8の外周側への変形量が部分的に極端に大きくなるといった状況は生じない。その結果、リターンスプリング8の外周面が、その外周側に配設されているピストン部材75の内周面に当接したりすることがなく、リターンスプリング8の外周面やピストン部材75の内周面の摩耗を回避することができる。
The effective number of turns of the
−その他の実施形態−
以上説明した実施形態は、セカンダリプーリ35に装着されているリターンスプリング8の設計に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、プライマリプーリ34にもリターンスプリングが装着されている場合には、このプライマリプーリ34側のリターンスプリングの設計に適用することも可能である。
-Other embodiments-
In the embodiment described above, the case where the present invention is applied to the design of the
30 ベルト式無段変速機
33 ベルト
34 プライマリプーリ(駆動側プーリ)
35 セカンダリプーリ(従動側プーリ)
35a 固定シーブ
35b 可動シーブ
8 リターンスプリング
30 Belt type continuously
35 Secondary pulley (driven pulley)
35a
Claims (4)
上記リターンスプリングは軸心方向の両端が移動不能に装着されることにより上記プーリと共に回転するものであって且つ有効巻き数部分のピッチが一定である場合に、このリターンスプリングの有効巻き数を、上記ベルトに対するシーブの挟圧力としてプーリとベルトとの間でスリップを生じさせない必要挟圧力以上が得られる有効巻き数であって、且つ、下記の式(1)
N=(a+0.5)±0.15 …(1)
(Nはリターンスプリングの有効巻き数、aは1以上の整数)
を満たす有効巻き数のうち最小の巻き数に設定することを特徴とするベルト式無段変速機のリターンスプリング設計方法。 A belt is stretched between a driving pulley and a driven pulley, each having a fixed sheave and a movable sheave capable of moving forward and backward toward the fixed sheave, and the rotational force of the driving pulley is transferred to the driven side via the belt. In addition to being configured to transmit to the pulley, the movable sheave is moved forward and backward toward the fixed sheave to change the belt winding position in the radial direction of each pulley so that the gear ratio can be changed. On the other hand, a return spring design method for a belt-type continuously variable transmission provided with a return spring for securing the sheave clamping force against the belt in at least one of the driving pulley and the driven pulley,
When the return spring rotates together with the pulley by being mounted so that both ends in the axial direction are immovable and the pitch of the effective winding portion is constant, the effective winding number of the return spring is The effective number of windings for obtaining the required clamping pressure or more that does not cause slip between the pulley and the belt as the clamping pressure of the sheave to the belt, and the following formula (1)
N = (a + 0.5) ± 0.15 (1)
(N is the number of effective turns of the return spring, a is an integer of 1 or more)
A return spring design method for a belt-type continuously variable transmission, characterized in that the minimum number of windings among the effective number of windings satisfying the above is set.
スプリング軸心方向の両端が移動不能に装着されることにより上記プーリと共に回転するものであり且つ有効巻き数部分のピッチが一定であると共に、上記ベルトに対するシーブの挟圧力としてプーリとベルトとの間でスリップを生じさせない必要挟圧力以上が得られる有効巻き数であって、且つ、下記の式(1)
N=(a+0.5)±0.15 …(1)
(Nはリターンスプリングの有効巻き数、aは1以上の整数)
を満たす有効巻き数のうち最小の巻き数をもって形成されていることを特徴とするベルト式無段変速機のリターンスプリング。 A belt is stretched between a driving pulley and a driven pulley, each having a fixed sheave and a movable sheave capable of moving forward and backward toward the fixed sheave, and the rotational force of the driving pulley is transferred to the driven side via the belt. In addition to being configured to transmit to the pulley, the movable sheave is moved forward and backward toward the fixed sheave to change the belt winding position in the radial direction of each pulley so that the gear ratio can be changed. With respect to the belt type continuously variable transmission, in the return spring provided to ensure the clamping pressure of the sheave against the belt in at least one of the driving side pulley and the driven side pulley,
Both ends in the spring axial direction are mounted immovably so that they rotate together with the pulley, the pitch of the effective winding number portion is constant, and the sheave clamping force against the belt is between the pulley and the belt. The effective number of turns at which the necessary clamping pressure or more that does not cause slippage can be obtained, and the following formula (1)
N = (a + 0.5) ± 0.15 (1)
(N is the number of effective turns of the return spring, a is an integer of 1 or more)
A return spring for a belt-type continuously variable transmission, which is formed with a minimum number of effective windings satisfying the above.
上記有効巻き数は、ベルトの巻き掛け位置が最も内周側に位置してリターンスプリングが可動シーブによって圧縮された状態となっても未だ密着限界に達することのない有効巻き数に設定されていることを特徴とするベルト式無段変速機のリターンスプリング。 In the return spring of the belt type continuously variable transmission according to claim 2,
The effective number of windings is set to an effective number of windings that does not yet reach the contact limit even when the belt winding position is located on the innermost side and the return spring is compressed by the movable sheave. A return spring for a belt-type continuously variable transmission.
従動側プーリとベルトとの間でスリップを生じさせない挟圧力を得るものとして適用されることを特徴とするベルト式無段変速機のリターンスプリング。 In the return spring of the belt type continuously variable transmission according to claim 2 or 3,
A return spring for a belt-type continuously variable transmission, which is applied to obtain a clamping pressure that does not cause a slip between a driven pulley and a belt.
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