JP5126016B2 - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト式無段変速機の技術分野に関する。

特許文献１に記載のベルト式無段変速機では、各リンクそれぞれを連結する一対のジョイントピンの両方をシーブと接触させている。一方、特許文献２に記載のベルト式無段変速機では、一対のジョイントピンの一方のみをシーブと接触させている。
特表２００５−５１３３６８号公報 特許第３４７７５４５号公報

特許文献１に記載された技術では、シーブに対し常に２本のジョイントピンを接触させるため、摩擦損失が大きい。他方、特許文献２に記載された技術では、常に一方のジョイントピンのみをシーブと接触させるため、ジョイントピン端面の面圧が高く、ジョイントピンまたはシーブの摩耗が激しい。

本発明の目的は、耐摩耗性向上と摩擦損失の低減との両立を図るベルト式無段変速機を提供することにある。

本発明では、チェーンのプーリへの巻き掛け半径が小径または大径のとき一方のジョイントピンのみがシーブと接触し、巻き掛け半径が大径または小径のときに両方のジョイントピンがシーブと接触するように、一対のジョイントピンの端面形状およびシーブ形状を設定した。

本発明では、チェーンのプーリへの巻き掛け半径、すなわち、運転条件に応じてシーブと接触するジョイントピンが１本または２本に変化するため、耐摩耗性向上と摩擦損失の低減との両立を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。

図１は、実施例１のベルト式無段変速機の構成図である。
実施例１のベルト式無段変速機１は、入力側プーリ２と出力側プーリ３とに無端状のチェーン４を巻き掛けて構成している。
入力側プーリ２は、入力軸５と接続し、出力側プーリ３は、出力軸６と接続する。入力軸５は、図外のエンジンと接続し、出力軸６は、減速ギア７，８を介して図外の駆動輪と接続する。

両プーリ２，３は、共に固定シーブ２ａ，３ａと可動シーブ２ｂ，３ｂを有する。入力側プーリ２の固定シーブ２ａは、入力軸５に一体的に固定する。出力側プーリ３の固定シーブ３ａは、出力軸６に一体的に固定する。入力側プーリ２の可動プーリ２ｂは、入力軸５にスプライン嵌合する。出力側プーリ３の可動プーリ３ｂは、出力軸６にスプライン嵌合する。よって、可動プーリ２ｂ，３ｂは、入力軸５，出力軸６に対し一体回転可能、かつ、軸方向移動可能である。固定シーブ２ａ，３ａおよび可動シーブ２ｂ，３ｂは、それぞれ円錐台形状に形成する。

入力側プーリ２において、固定シーブ２ａは円錐面２ｃを有し、可動シーブ２ｂは円錐面２ｄを有する。円錐面２ｃと円錐面２ｄによりＶ字状の周溝空間を構成する。
出力側プーリ３において、固定シーブ３ａは円錐面３ｃを有し、可動シーブ３ｂは円錐面３ｄを有する。円錐面３ｃと円錐面３ｄによりＶ字状の周溝空間を構成する。

ベルト式無段変速機１は、可動シーブ２ｂ，３ｂを適宜のアクチュエータ（不図示）を用いて軸方向移動させ、両プーリ２，３の周溝空間における溝幅を変更する。これによりチェーン４の巻き掛け半径を無段階に変更し、無段変速を可能とする。上記アクチュエータとしては、例えば、油圧シリンダやモータ駆動のボールネジ機構等を用いることができる。

図２(a)は、実施例１のチェーン４の斜視図、図２(b)は、図２(a)の要部拡大図である。
チェーン４は、幅方向に積層した複数のリンク９をチェーン長さ方向に位置をずらして重ね合わせ、各リンク９の前端部と後端部に形成した開口部４ａ，４ｂを、前後のリンク９の開口部４ｂ，４ａと位置合わせし、開口部４ａ，４ｂに一対の第１，第２ジョイントピン１０，１１を挿通することで無端状に連結したものである。両ジョイントピン１０，１１は、積層したリンク９の厚み（幅方向長さ）よりも長く設定し、その両端を積層したリンク９よりも幅方向外側へ突出させる。

ベルト式無段変速機１の作動時には、両ジョイントピン１０，１１のうち少なくとも第２ジョイントピン１１の端面１１ａを両プーリ２，３の円錐面２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄに接触させることで、入力側プーリ２からチェーン４を介して出力側プーリ３へとトルクを伝達する。

両ジョイントピン１０，１１の対向面は、リンク９が両プーリ２，３の位置で屈曲する際、相対的に転がり転動接触移動するように、例えば、それぞれを円弧状に形成する。ここで、転がり摺動接触とは、転がり接触と滑り接触の少なくとも一方を含む接触状態をいう。チェーン４の進行方向に隣接するリンク９同士が交互に屈曲する際、両ジョイントピン１０，１１を転がり摺動接触移動させることで、リンク９の摩耗を抑制できる。

続いて、実施例１のベルト式無段変速機１の特徴部分について説明する。
実施例１のベルト式無段変速機１では、低速段選択時（減速変速比）、すなわち、入力側プーリ２への巻き掛け半径が小径、出力側プーリ３への巻き掛け半径が大径となるとき、両ジョイントピン１０，１１を円錐面２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄと接触させる。また、高速段選択時（増速変速比）、すなわち、入力側プーリ２への巻き掛け半径が大径、出力側プーリ３への巻き掛け半径が小径となるとき、第２ジョイントピン１１を円錐面２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄと接触させる。

上記構成を実現するために、実施例１では、両ジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａの形状を互いに異ならせると共に、入力側プーリ２の円錐面２ｃ，２ｄの形状と出力側プーリ３の円錐面３ｃ，３ｄの形状とを異ならせる。

図３(a)は、図１のＡ部拡大図、図３(b)は、図１のＢ部拡大図である。
第２ジョイントピン１１の端面１１ａは、例えば、一定半径の（例えば、R100）の曲面とする。一方、第１ジョイントピン１０の端面１０ａは、チェーン４の外側に位置する端縁外周側を第２ジョイントピン１１の端面１１ａと同一形状とし、チェーン４の内側に位置する端縁内周側を端面１１ａよりも小半径（例えば、R100）の曲面とする。

入力側プーリ２の円錐面２ｃ，２ｄは、入力側プーリ２の内側に膨らんだ曲面（例えば、R100）とする。そして、出力側プーリ３の円錐面３ｃ，３ｄは、出力側プーリ３の外側に膨らんだ曲面（例えば、R100）とする。

次に、作用を説明する。
実施例１のベルト式無段変速機１では、上記構成としたことで、入力側プーリ２では、減速変速比のときのジョイントピン１０，１１の位置（以下、減速変速比ピン位置）では、両端面１０ａ，１１ａを円錐面２ｃ，２ｄと接触させ、増速変速比のときのジョイントピン１０，１１の位置（以下、増速変速比ピン位置）では、一方の端面１１ａのみを円錐面２ｃ，２ｄと接触させることができる。

また、出力側プーリ３においても、減速変速比ピン位置では両端面１０ａ，１１ａを円錐面３ｃ，３ｄと接触させ、増速変速比ピン位置では一方の端面１１ａのみを円錐面３ｃ，３ｄと接触させることができる。

従来から、一対のジョイントピンによりリンクを連結したチェーンでは、プーリに巻き掛けるとき、一対のジョイントピン同士の接触面が相対角度を持つことによってチェーンを屈曲可能としている。このため、両ジョイントピンの端面がシーブに対して回転し、ジョイントピン端面とシーブとの間の摩擦損失が大きくなるため、伝達効率が低下する。

一方、摩擦損失を低減すべく、両ジョイントピンのうち一方を他方よりも短尺に形成することで、一方のピン端面のみをシーブに接触させる構成を採用した場合、２本のピン端面をシーブと接触させる場合と比較して、ピン端面の面圧が高いため、ピンまたはシーブの摩耗が激しくなる。

これに対し、実施例１のベルト式無段変速機１では、図４に示すように、入力側プーリ２の増速変速比ピン位置で一方の第２ジョイントピン１１の端面１１ａがシーブ２ａ，２ｂと接触し、減速変速比ピン位置で両方のジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａがシーブ２ａ，２ｂと接触する。また、出力側プーリ３の増速変速比ピン位置で一方の第２ジョイントピン１１の端面１１ａがシーブ３ａ，３ｂと接触し、減速変速比ピン位置で両方のジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａがシーブ３ａ，３ｂと接触する。

つまり、シーブと接触するジョイントピンの本数を運転条件（巻き掛け半径）に応じて１本または２本に切り替える構成としたことにより、端面１０ａ，１１ａとシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ間の耐摩耗性向上と、チェーン４の摩擦損失の低減との両立を図ることができる。

また、減速変速比ピン位置で２本のジョイントピン１０，１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させ、増速変速比ピン位置で１本の第２ジョイントピン１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させている。このため、減速側の変速比で高トルクとなり、増速側の変速比で低トルクとなる運転条件の場合、高負荷時のピン１０，１１および両プーリ２，３の耐久性を向上させ、低負荷時の効率を向上させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のベルト式無段変速機１にあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) チェーン４の入力プーリ２，３への巻き掛け半径に応じて、第１，第２ジョイントピン１０，１１のうち、シーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触するジョイントピンの数が異なる（１本または２本）ように第１，第２ジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａの形状およびシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの形状を設定した。これにより、端面１０ａ，１１ａとシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ間の耐摩耗性向上と、チェーン４の摩擦損失の低減との両立を図ることができる。

(2) 入力側プーリ２への巻き掛け半径が小径、出力側プーリ３への巻き掛け半径が大径のとき、第１，第２ジョイントピン１０，１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させ、入力側プーリ２への巻き掛け半径が大径、出力側プーリ３への巻き掛け半径が小径のとき、第２ジョイントピン１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させる。これにより、減速側の変速比で高トルクとなり、増速側の変速比で低トルクとなる運転条件の場合、高負荷時のピン１０，１１および両プーリ２，３の耐久性を向上させ、低負荷時の効率を向上させることができる。

実施例２のベルト式無段変速機１では、両ジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａの形状は、実施例１と同一とし、円錐面２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄの形状を実施例１と異ならせている。なお、他の構成については実施例１と同一であるため、図示ならびに説明を省略する。

実施例２では、図５に示すように、入力側プーリ２の円錐面２ｃ，２ｄは、入力側プーリ２の外側に膨らんだ曲面（例えば、R100）とする。そして、出力側プーリ３の円錐面３ｃ，３ｄは、出力側プーリ３の内側に膨らんだ曲面（例えば、R100）とする。

次に、作用を説明する。
実施例２のベルト式無段変速機１では、入力側プーリ２の減速変速比ピン位置で一方の第２ジョイントピン１１の端面１１ａがシーブ２ａ，２ｂと接触し、増速変速比ピン位置で両方のジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａがシーブ２ａ，２ｂと接触する。また、出力側プーリ３の減速変速比ピン位置で一方の第２ジョイントピン１１の端面１１ａがシーブ３ａ，３ｂと接触し、増速変速比ピン位置で両方のジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａがシーブ３ａ，３ｂと接触する。

つまり、増速変速比ピン位置で２本のジョイントピン１０，１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させ、減速変速比ピン位置で１本の第２ジョイントピン１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させている。このため、増速側の変速比で高トルクとなり、減速側の変速比で低トルクとなる運転条件の場合、高負荷時のピン１０，１１および両プーリ２，３の耐久性を向上させ、低負荷時の効率を向上させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例２のベルト式無段変速機１にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下の効果を奏する。

(3) 入力側プーリ２への巻き掛け半径が大径、出力側プーリ３への巻き掛け半径が小径のとき、第１，第２ジョイントピン１０，１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させ、入力側プーリ２への巻き掛け半径が小径、出力側プーリ３への巻き掛け半径が大径のとき、第２ジョイントピン１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させる。これにより、増速側の変速比で高トルクとなり、減速側の変速比で低トルクとなる運転条件の場合、高負荷時のピン１０，１１および両プーリ２，３の耐久性を向上させ、低負荷時の効率を向上させることができる。

実施例３では、両ジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａの形状は、実施例１と同一とし、円錐面２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄの形状を実施例１と異ならせている。なお、他の構成については実施例１と同一であるため、図示ならびに説明を省略する。

実施例３では、図６に示すように、入力側プーリ２の円錐面２ｃ，２ｄは、入力側プーリ２の外側に膨らんだ曲面（例えば、R100）とする。そして、出力側プーリ３の円錐面３ｃ，３ｄは、出力側プーリ３の外側に膨らんだ曲面（例えば、R100）とする。

次に、作用を説明する。
実施例３のベルト式無段変速機１では、入力側プーリ２の減速変速比ピン位置で一方の第２ジョイントピン１１の端面１１ａがシーブ２ａ，２ｂと接触し、増速変速比ピン位置で両方のジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａがシーブ２ａ，２ｂと接触する。また、出力側プーリ３の減速変速比ピン位置で両方のジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａがシーブ３ａ，３ｂと接触し、増速変速比ピン位置で一方の第２ジョイントピン１１の端面１１ａがシーブ３ａ，３ｂと接触する。

つまり、シーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの耐摩耗性（硬度等に起因する。）がチェーン４の半径に対応した位置によって異なり、大径側のシーブ面耐摩耗性が小径側に対して低い場合、チェーン４が大径側を走行するときの両プーリ２，３の耐久性を向上させ、チェーン４が小径側を走行するときは効率を向上させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例３のベルト式無段変速機にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下の効果を奏する。

(4) 入力側プーリ２への巻き掛け半径が小径、出力側プーリ３への巻き掛け半径が大径のとき小径側では第２ジョイントピン１１、大径側では第１，第２ジョイントピン１０，１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させ、入力側プーリ２への巻き掛け半径が大径、出力側プーリ３への巻き掛け半径が小径のとき、小径側では第２ジョイントピン１１、大径側では第１，第２ジョイントピン１０，１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させる。これにより、大径側のシーブ面耐摩耗性が小径側に対して低い場合、チェーン４が大径側を走行するときの両プーリ２，３の耐久性を向上させ、チェーン４が小径側を走行するときは効率を向上させることができる。

実施例４では、両ジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａの形状は、実施例１と同一とし、円錐面２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄの形状を実施例１と異ならせている。なお、他の構成については実施例１と同一であるため、図示ならびに説明を省略する。

実施例４では、図７に示すように、入力側プーリ２の円錐面２ｃ，２ｄは、入力側プーリ２の内側に膨らんだ曲面（例えば、R100）とする。そして、出力側プーリ３の円錐面３ｃ，３ｄは、出力側プーリ３の内側に膨らんだ曲面（例えば、R100）とする。

次に、作用を説明する。
実施例４のベルト式無段変速機１では、入力側プーリ２の減速変速比ピン位置で両方のジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａがシーブ２ａ，２ｂと接触し、増速変速比ピン位置で一方の第２ジョイントピン１１の端面１１ａがシーブ２ａ，２ｂと接触する。また、出力側プーリ３の減速変速比ピン位置で一方のジョイントピン１１の端面１１ａがシーブ３ａ，３ｂと接触し、増速変速比ピン位置で両方のジョイントピン１０，１１の端面１０ａ，１１ａがシーブ３ａ，３ｂと接触する。

つまり、シーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの耐摩耗性（硬度等に起因する。）がチェーン４の半径に対応した位置によって異なり、小径側のシーブ面耐摩耗性が大径側に対して低い場合、チェーン４が小径側を走行するときの両プーリ２，３の耐久性を向上させ、チェーン４が大径側を走行するときは効率を向上させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例４のベルト式無段変速機にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下の効果を奏する。

(5) 入力側プーリ２への巻き掛け半径が小径、出力側プーリ３への巻き掛け半径が大径のとき小径側では第１，第２ジョイントピン１０，１１、大径側では第２ジョイントピン１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させ、入力側プーリ２への巻き掛け半径が大径、出力側プーリ３への巻き掛け半径が小径のとき、小径側では第１，第２ジョイントピン１０，１１、大径側では第２ジョイントピン１１をシーブ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと接触させる。これにより、小径側のシーブ面耐摩耗性が大径側に対して低い場合、チェーン４が小径側を走行するときの両プーリ２，３の耐久性を向上させ、チェーン４が大径側を走行するときは効率を向上させることができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例により説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に示したものに限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない程度の設計変更等があっても本発明に含まれる。

実施例１のベルト式無段変速機の構成図である。 実施例１のチェーン４の斜視図(a)および要部拡大図(b)である。 図１のＡ部拡大図(a)およびＢ部拡大図(b)である。 実施例１の減速変速比ピン位置と増速変速比ピン位置におけるジョイントピンの端面とシーブとの接触状態を示す図１のＡ部およびＢ部拡大図である。 実施例２の減速変速比ピン位置と増速変速比ピン位置におけるジョイントピンの端面とシーブとの接触状態を示す図１のＡ部およびＢ部拡大図である。 実施例３の減速変速比ピン位置と増速変速比ピン位置におけるジョイントピンの端面とシーブとの接触状態を示す図１のＡ部およびＢ部拡大図である。 実施例４の減速変速比ピン位置と増速変速比ピン位置におけるジョイントピンの端面とシーブとの接触状態を示す図１のＡ部およびＢ部拡大図である。

符号の説明

１ ベルト式無段変速機
２ 入力側プーリ
２ａ 固定シーブ
２ｂ 可動シーブ
２ｃ，２ｄ 円錐面
３ 出力側プーリ
３ａ 固定シーブ
３ｂ 可動シーブ
３ｃ，３ｄ 円錐名
４ チェーン
４ａ，４ｂ 開口部
５ 入力軸
６ 出力軸
７，８ 減速ギア
９ リンク
１０ 第１ジョイントピン
１０ａ 端面
１１ 第２ジョイントピン
１１ａ 端面

Claims (5)

1. 入力側プーリおよび出力側プーリの円錐台形状シーブに、各リンク同士をそれぞれ一対のジョイントピンで無端状に連結したチェーンを巻き掛けたベルト式無段変速機において、
   前記チェーンのプーリへの巻き掛け半径が小径または大径のとき一方のジョイントピンのみがシーブと接触し、巻き掛け半径が大径または小径のときに両方のジョイントピンがシーブと接触するように、一対のジョイントピンの端面形状およびシーブ形状を設定したことを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
   前記入力側プーリへの巻き掛け半径が小径、前記出力側プーリへの巻き掛け半径が大径のとき、両方のジョイントピンをシーブと接触させ、
   前記入力側プーリへの巻き掛け半径が大径、前記出力側プーリへの巻き掛け半径が小径のとき、一方のジョイントピンのみをシーブと接触させることを特徴とするベルト式無段変速機。
3. 請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
   前記入力側プーリへの巻き掛け半径が小径、前記出力側プーリへの巻き掛け半径が大径のとき、一方のジョイントピンのみをシーブと接触させ、
   前記入力側プーリへの巻き掛け半径が大径、前記出力側プーリへの巻き掛け半径が小径のとき、両方のジョイントピンをシーブと接触させることを特徴とするベルト式無段変速機。
4. 請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
   前記入力側プーリへの巻き掛け半径が小径、前記出力側プーリへの巻き掛け半径が大径のとき、小径側では一方のジョイントピンのみをシーブと接触させ、大径側では両方のジョイントピンをシーブと接触させ、
   前記入力側プーリへの巻き掛け半径が大径、前記出力側プーリへの巻き掛け半径が小径のとき、小径側では一方のジョイントピンのみをシーブと接触させ、大径側では両方のジョイントピンをシーブと接触させることを特徴とするベルト式無段変速機。
5. 請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
   前記入力側プーリへの巻き掛け半径が小径、前記出力側プーリへの巻き掛け半径が大径のとき、小径側では両方のジョイントピンをシーブと接触させ、大径側では一方のジョイントピンのみをシーブと接触させ、
   前記入力側プーリへの巻き掛け半径が大径、前記出力側プーリへの巻き掛け半径が小径のとき、小径側では両方のジョイントピンをシーブと接触させ、大径側では一方のジョイントピンのみをシーブと接触させることを特徴とするベルト式無段変速機。

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