JP5469020B2

JP5469020B2 - ベルト式無段変速機

Info

Publication number: JP5469020B2
Application number: JP2010192684A
Authority: JP
Inventors: 英明前田
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: JP2012047324A

Description

本発明は、駆動側プーリや従動側プーリを構成するプーリ部材の構造に特徴を有するベルト式無段変速機に関する。

従来、無段変速機を備えた車両においては、駆動側プーリや従動側プーリを構成するプーリ部材の回転を検出し、この検出結果に基づいて各プーリに設けられた油圧室の油圧を制御することにより、変速比やベルト張力の調整が行われている。

下記特許文献１に係る無段変速機では、プーリを構成する可動シーブ側の可動部材の外面の形状変化を検出してパルスを発生するパルス発生手段を設けると共に、前記可動部材の外面に所定形状の凸部を周方向に並べて形成した所定形状部を設けた構成とされている。この無段変速機では、パルス発生手段により発生されたパルスの立下り同士の間隔Ｔ１／Ｔ０に基づいて、プーリの回転速度又は変速比の少なくとも一方を求めることが可能とされている。

また、特許文献２に開示されている無段変速装置は、駆動側プーリの回転数を検出するための入力側回転数検出装置と、従動側プーリの回転数を検出するための出力側回転数検出装置とを備えた構成とされている。駆動側プーリ及び従動側プーリは、それぞれ固定シーブと可動シーブとを備えており、固定シーブの円周部に入力側回転数検出装置を構成するパルス信号用歯が所定のピッチで設けられている。入力側回転数検出装置及び出力側回転数検出装置は、上述のパルス信号用歯に対向する位置に設けられたピックアップにおいてパルス信号用歯の回転を検出し、ピックアップにおいて発生するパルス信号の周期に基づいて駆動側プーリ及び従動側プーリの回転数を算出することができる。

特開２００５−１３３８０５号公報特開２００５−０４８９１０号公報

上述した特許文献１に係る無段変速機では、一定のセンシング精度を発揮することができるが、可動シーブ側の他の可動部材の外面に設けられる所定形状部を構成する凸部の形状が複雑であり、製造コストが高いという問題がある。また、無段変速機においては、可動シーブに隣接する位置に設けられた油圧サーボとの間にスプリングが配置されるのが通例であるが、特許文献１に開示されている構成ではこのスプリングの倒れや座屈を防止することができず、これらの問題を解消するための構成を別途設ける等しなければならないという問題がある。また、このような部材を別途設けることとすると、その分だけ省スペース化や軽量化が困難となってしまうという問題がある。

また、特許文献２に開示されている無段変速装置では、パルス信号用歯を別途設ける必要があり、これにより部材点数が増えるという問題がある。また部品点数の増加に伴い、省スペース化や軽量化、製造コストの抑制等を図れないという問題がある。さらに、パルス信号歯等の部材を別途取り付ける構成とした場合は、その位置精度等によりセンシング精度にばらつきが生じてしまい、センシング精度の向上を図ることが困難である。また、上記特許文献１の場合と同様に、特許文献２においても、可動シーブとこれに隣接する位置に配置される油圧サーボとの間に形成される作動油室内におけるスプリングの倒れや座屈を防止に対しては何ら方策が示されていない。

そこで、本発明は、部材点数を最小限とすることにより省スペース化や軽量化、製造コストの抑制を図ることが可能であると共に、可動シーブの回転の検知精度が高く、作動油室内に配置されるスプリングの倒れや座屈を防止可能なベルト式無段変速機の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明のベルト式無段変速機は、駆動側に設けられたシャフトに取り付けられた駆動側プーリと従動側に設けられたシャフトに取り付けられた従動側プーリとに亘ってベルトを掛け渡し、前記駆動側プーリ及び前記従動側プーリの少なくとも一方において挟圧を作用させることにより前記ベルトの捲き掛け径を制御可能なものである。本発明のベルト式無段変速機は、前記駆動側プーリ及び従動側プーリのうち少なくとも一方が、前記シャフトに固定された固定シーブと、前記シャフトに沿って移動することにより前記固定シーブに対して近接離反することが可能な可動シーブと、油圧サーボと、凹凸による面の形状変化を検出することにより可動シーブ側の回転を検知可能な回転検知センサとを備えている。また、本発明のベルト式無段変速機は、前記油圧サーボが、前記可動シーブに対して装着されるカップ状の固定ピストンと、前記可動シーブ及び固定ピストンを組み合わせることにより構成される作動油室と、前記作動油室内において一端側が前記可動シーブ側に装着され、他端側が前記固定ピストン側に装着されたスプリングとを備えている。さらに、前記固定ピストンは、外接円の径が略一定であって、内外壁に亘って形成された凹凸が複数、略全周に亘って形成された凹凸形状部を有し、前記回転検知センサが、前記凹凸形状部の外周面の形状変化を検知可能なように配置されている。また、前記スプリングの前記固定ピストン側の端部は、前記凹凸形状部の内周面によってガイドされている。

本発明のベルト式無段変速機は、カップ状の固定ピストンを有し、この固定ピストンに外接円の径が略一定であって、径方向外側及び内側に向けて凹凸形状となるように形成された凹凸形状部が略全周に亘って設けられている。また、凹凸形状部は、回転検知センサが前記凹凸形状部の外周面の形状変化を検知可能なように配置されている。したがって、本発明のベルト式無段変速機は、駆動側プーリや従動側プーリの部材点数を最小限に抑制し、省スペース化や軽量化、製造コストの抑制を図ることが可能である。

また、本発明のベルト式無段変速機では、固定ピストンの外周に凹凸形状部を形成したものであるため、上述した従来技術におけるパルス信号用歯ように凹凸形状を有する部材等を別途取り付ける必要がなく、取り付け位置精度等によるセンシング精度のばらつきやセンシング精度の低下が生じない。したがって、本発明のベルト式無段変速機は、可動シーブ側の回転を精度よく検知することが可能である。

本発明のベルト式無段変速機は、可動シーブ及び固定ピストンを組み合わせることにより構成される作動油室内において、スプリングの一端側が前記可動シーブ側に装着され、他端側が凹凸形状部の内周面によってガイドされた状態で固定ピストン側に装着されている。したがって、本発明のベルト式無段変速機では、可動シーブ及び固定ピストンの間に配されるスプリングの倒れや座屈を防止することが可能である。

また、凹凸形状部においては、凹凸が内周面側にも形成されているため、スプリングと固定ピストンとの接触面積が小さく、スプリングが伸縮する際に作用する摩擦力も小さい。したがって、本発明のベルト式無段変速機では、スプリングがスムーズに伸縮可能であり、スプリングや固定ピストン（凹凸形状部）の摩耗を最小限に抑制することが可能である。

さらに、スプリングの可動シーブ側の部分が凹凸形状部において内周面側に向けて突出している凸部に当接した状態になり、凹凸形状部を外れた位置に存在する固定ピストンの内周面とスプリングの長手方向中間部との間には一定のクリアランスが形成された状態になる。したがって、スプリングが圧縮されて撓んだ状態になったとしても、スプリングが固定ピストンの内周面などに引っかかることを防止しうる。

本発明によれば、部材点数を最小限とし省スペース化や軽量化、製造コストの抑制を図ることが可能であると共に、可動シーブ側の回転の検知精度が高く、可動シーブ及び固定ピストンの間に形成された作動油室内におけるスプリングの倒れや座屈を防止可能なベルト式無段変速機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る無段変速機の展開断面図である。図１に示す無段変速機のスケルトン図である。図１に示す無段変速機の従動プーリ近傍を拡大した展開断面図である。カップ部を示す図であり、（ａ）は底面側から正面視した図、（ｂ）はフランジ部側から正面視した図、（ｃ）は周面側から正面視した図、（ｄ）は周面において内外壁に亘って形成された凹凸（凹凸形状部）を示す拡大図である。カップ部を示す斜視図である。

続いて、本発明の一実施形態に係るベルト式無段変速機Ｘ（以下、単に「無段変速機Ｘ」とも称す）について説明する。無段変速機Ｘは、ＦＦ横置き式の自動車用変速機であり、図１や図２に示すように大略、入力軸３、前後進切替装置４、無段変速装置Ａ、デファレンシャル装置３０などで構成されている。入力軸３は、エンジン出力軸１によりトルクコンバータ２を介して駆動されるものであり、トルクコンバータ２のタービンランナ２ｂに接続されている。前後進切替装置４は、入力軸３の回転を正逆切り替えて駆動軸１０に伝達する装置である。また、無段変速装置Ａは、駆動プーリ１１と従動プーリ２１と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５とを備えている。デファレンシャル装置３０は、従動軸２０の動力を出力軸３２に伝達するものである。

本実施形態の無段変速機Ｘにおいては、入力軸３と駆動軸１０とは同一軸線上に配置され、従動軸２０とデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機Ｘは全体として３軸構成とされている。本実施形態において用いられるＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。

無段変速機Ｘを構成する各部品は変速機ケース５の中に収容されている。トルクコンバータ２と前後進切替装置４との間には、オイルポンプ６が配置されている。オイルポンプ６は、トルクコンバータ２のポンプインペラ２ａにより駆動されるポンプギア９を備えている。

前後進切替装置４は、図１や図２に示すように、遊星歯車機構４０と前進用ブレーキ５０と後進用クラッチ５１とで構成されている。遊星歯車機構４０のサンギヤ４１が入力部材である入力軸３に連結され、リングギヤ４２が出力部材である駆動軸１０に連結されている。遊星歯車機構４０はシングルピニオン方式であり、前進用ブレーキ５０はピニオンギヤ４３を支えるキャリア４４と変速機ケース５との間に設けられ、後進用クラッチ５１はキャリア４４とサンギヤ４１との間に設けられている。後進用クラッチ５１を解放して前進用ブレーキ５０を締結すると、入力軸３の回転が逆転され、かつ減速されて駆動軸１０へ伝えられる。逆に、前進用ブレーキ５０を解放して後進用クラッチ５１を締結すると、遊星歯車機構４０のキャリア４４とサンギヤ４１とが一体に回転するので、入力軸３と駆動軸１０とが直結される。

無段変速装置Ａの駆動プーリ１１は、駆動軸（プーリ軸）１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上において軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂの背後に設けられた油圧サーボ１２とを備えている。可動シーブ１１ｂの外周部には、背面側へ延びるピストン部１２ａが一体に形成され、このピストン部１２ａの外周部が駆動軸１０に固定されたシリンダ１２ｂの内周部に摺接している。可動シーブ１１ｂとシリンダ１２ｂとの間には、油圧サーボ１２の作動油室１２ｃが形成されており、この作動油室１２ｃへの油圧を制御することにより、変速制御を実施することができる。

従動プーリ２１は、従動軸（プーリ軸）２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上を軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂの背後に設けられた油圧サーボ２２とを備えている。可動シーブ２１ｂの外周部には、背面側へ延びるシリンダ部２２ａが一体に形成され、このシリンダ部２２ａの内周部に従動軸２０に固定されたピストン部２２ｂ（固定ピストン）が摺接している。可動シーブ２１ｂとピストン部２２ｂとの間に油圧サーボ２２の作動油室２２ｃが形成され、この作動油室２２ｃの油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。また、作動油室２２ｃ内には、初期推力を与えるスプリング２４が配置されている。

可動シーブ２１ｂ及び油圧サーボ２２の構造についてさらに詳細に説明すると、ピストン部２２ｂは、図１及び図３に示すようにカップ部２３ａとフランジ部２３ｂとを有するカップ状の外観形状を有する金属製の部材である。カップ部２３ａの底面２３ｃの略中央には、軸挿通孔２３ｄが設けられており、この軸挿通孔２３ｄに従動軸２０が挿通され、フランジ部２３ｂの端部が上述したシリンダ部２２ａの内壁面に当接した状態となるように配置されている。これにより、カップ部２３ａの内部に作動油室２２ｃが形成されている。

また、カップ部２３ａの周面２３ｅには、凹凸形状部２５が略全周に亘って設けられている。凹凸形状部２５は、底面２３ｃ側からフランジ部２３ｂ側に向けて直線状に延びる凹凸２５ａをカップ部２３ａの周方向に複数連続的に形成した部分である。凹凸形状部２５に対して略真上の位置には、回転検知センサ２５が凹凸形状部２５の外周面の形状変化を検知可能なように配置されている。すなわち、カップ部２３ａが従動軸２０を中心として回転すると、凹凸形状部２５をなす凹凸２５ａが順次回転検知センサ２５の下方を通過し、これが回転検知センサ２５によって凹凸形状部２５の外周面の形状変化として検知される。

図３に示すように、スプリング２４は、一端側が可動シーブ２１ｂ側に位置し、他端側がカップ部２３ａの底面２３ｃ側に位置するように配置されており、可動シーブ２１ｂが固定シーブ２１ａに対して近接離反のに連動して従動軸２０の軸方向に伸縮する。スプリング２４は、可動シーブ２１ｂ側の端部が凹凸形状部２５の内周面（凹凸２５ａ）によってガイドされている。

従動軸２０の一端部はエンジン側に向かって延び、この一端部に出力ギヤ２７ａが固定されている。出力ギヤ２７ａはデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びる出力軸３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

上述したように、本実施形態の無段変速機Ｘは、可動シーブ２１ｂを構成するカップ状のピストン部２２ｂに略全周に亘って連続するように凹凸２５ａが形成された凹凸形状部２５を有する。また、凹凸形状部２５において、ピストン部２２ｂは外接円の径が略一定とされており、凹凸２５ａによる表面形状の変化を回転検知センサ２６（図１においては図示せず省略）によって的確に検知可能とされている。したがって、本実施形態の無段変速機Ｘでは、従来技術のように回転検知センサ２６によって回転を検知するための孔や凹凸等を備えた部材を別途設ける必要がなく、部材点数を最小限に抑制し、省スペース化や軽量化、製造コストの抑制を図ることが可能である。また、従来技術のように回転検知用の部材を別途取り付ける必要がないため、取り付け位置精度等によるセンシング精度のばらつきやセンシング精度の低下が生じない。したがって、本実施形態の無段変速機Ｘは、可動シーブ２１ｂの回転を精度よく検知することが可能である。

本実施形態の無段変速機Ｘでは、作動油室２２ｃ内において、スプリング２４のピストン部２２ｂ側の端部が凹凸形状部２５の内周面によってガイドされているため、スプリング２４の倒れや座屈を防止することが可能である。また、凹凸形状部２５においては、凹凸２４がピストン部２２ｂ（カップ部２３ａ）の内外壁に亘って形成されている。そのため、カップ部２３ａの内側においてスプリング２４の端部が凹凸部２５ａに当接した状態になるが、凹凸形状部２５を外れた位置においてスプリング２４の中間部とカップ部２３ａの内壁面との間には僅かなクリアランスが形成された状態になる。したがって、スプリング２４が圧縮されて撓んだ状態になったとしても、スプリング２４はピストン部２２ｂの内周面などに引っかかることなくスムーズに作動する。

また、上述したようにスプリング２４のピストン部２２ｂ側の部分が凹凸部２５ａに当接した状態になるため、カップ部２３ａの内壁とスプリング２４との接触面積が小さく、スプリング２４の伸縮に際して作用する摩擦力も小さい。したがって、本実施形態の無段変速機Ｘでは、スプリング２４がスムーズに伸縮可能であり、スプリング２４やピストン部２２ｂの摩耗を最小限に抑制することが可能である。

本実施形態においては、従動側プーリ２１において油圧サーボ２２をなすカップ部２３ａに回転検知センサ２６によって検知可能な凹凸形状部２５を設け、凹凸形状部２５によってスプリング２４をガイドする等の特徴的な構成を採用したものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、駆動プーリ１１側の油圧サーボ１２等においても同様の構成を採用することが可能である。

２０従動軸（シャフト）
２１従動プーリ
２１ａ固定シーブ
２１ｂ可動シーブ
２２油圧サーボ
２２ｂピストン部（固定ピストン）
２２ｃ作動油室
２３ａカップ部
２３ｅ周面
２４スプリング
２５凹凸形状部
２５ａ凹凸
２６回転検知センサ
Ｘ無段変速機

Claims

駆動側のシャフトに取り付けられた駆動側プーリと従動側のシャフトに取り付けられた従動側プーリとに亘ってベルトを掛け渡し、前記駆動側プーリ及び前記従動側プーリの少なくとも一方において挟圧を作用させることにより前記ベルトの捲き掛け径を制御可能なベルト式無段変速機であって、
前記駆動側プーリ及び従動側プーリのうち少なくとも一方が、
前記シャフトに固定された固定シーブと、
前記シャフトに沿って移動することにより前記固定シーブに対して近接離反することが可能な可動シーブと、
油圧サーボと、
凹凸による面の形状変化を検出することにより可動シーブ側の回転を検知可能な回転検知センサとを備えており、
前記油圧サーボが、
前記可動シーブに対して装着されるカップ状の固定ピストンと、
前記可動シーブ及びピストンを組み合わせることにより構成される作動油室と、
前記作動油室内において一端側が前記可動シーブ側に装着され、他端側が前記固定ピストン側に装着されたスプリングとを備えており、
前記固定ピストンが、外接円の径が略一定であって、内外壁に亘って形成された凹凸が複数、略全周に亘って形成された凹凸形状部を有し、
前記回転検知センサが、前記凹凸形状部の外周面の形状変化を検知可能なように配置されており、
前記スプリングの前記ピストン側の端部が、前記凹凸形状部の内周面によってガイドされていることを特徴とするベルト式無段変速機。