JP5817246B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、車両の変速を行う無段変速機に関する。

従来のベルト又はチェーン式の無段変速機において、プーリの回転に伴ってチェーン等の巻掛動力伝達体が共振等により振動することによって、運転者に不快な騒音や振動を与えることがある。

これを防止するために、それぞれ１つの軸方向に変位可能な円すい円板と１つの軸方向で不動の円すい円板とを有している第１の円すい円板対及び第２の円すい円板対と、トルク伝達のためにこれらの円すい円板対の間に配置されている巻掛動力伝達体（巻き掛け手段）とを備えている円すい円板巻き掛け変速機であって、巻掛動力伝達体を少なくとも部分的に受容する受容レールが設けられている変速機が知られている（特許文献１参照）。

特開２０００−３０４１１５号公報

前述の従来技術では、変速に伴って受容レールがスムースに回動するために、また、レールと巻掛動力伝達体とのフリクション増大による燃費悪化や強度の低下を防ぐために、受容レールと受容レールの支柱とは遊びを設けている。

しかしながら、この遊びは、受容レールの振動を抑制する効果を低減するものである。特に、最Ｌｏｗ付近など減速比が大きい状態では、燃費や強度に対する影響は小さいが、振動による影響度が大きくなる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、無段変速機において、振動や騒音を抑制できる無段変速機を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様は、駆動力源から出力された動力が入力される入力プーリと車両の駆動系の出力側に接続されるプーリとに巻掛動力伝達体を掛け回し、入力プーリ及び出力プーリの溝幅を変更することで駆動力源の回転速度を無段階に変速して出力する無段変速機に適用される。

この無段変速機において、入力プーリと出力プーリとの間に掛け渡されている巻掛動力伝達体を収装すると共に、溝幅の変更により移動する巻掛動力伝達体の移動に伴って、軸を支点として揺動するガイドレールを備える。

ガイドレールは、軸を把持する把持部が形成され、把持部と軸との嵌合が、この無段変速機の減速比が大きいほどきつくなることを特徴とする。

本発明によると、減速比が大きい最Ｌｏｗ付近において、把持部と軸との嵌合をきつくして摩擦を大きくすることにより、ガイドレールが軸に対して振動することを抑制する。この結果、減速比が最Ｌｏｗ付近における巻掛動力伝達体の振動を起因とする騒音の発生を抑制することができる。

本発明の実施形態の無段変速機を有する車両の概略構成図である。 本発明の実施形態の無段変速機の説明図である。 本発明の実施形態のガイドレールの動作の説明図である。 本発明の実施形態の把持部付近の拡大図である。

以下に、本発明の実施形態の無段変速機を説明する。

図１は、本発明の実施形態の無段変速機を有する車両の概略構成図である。

車両１は、エンジン２と、トルクコンバータ３と、前後進切換機構４と、無段変速機５と、コントローラ６とを備える。

トルクコンバータ３は、駆動源であるエンジン２と前後進切換機構４との間に設けられる。トルクコンバータ３はエンジン２で発生した回転を前後進切換機構４に伝達する。トルクコンバータ３は、エンジン２から回転が伝達されたポンプインペラが回転し、内部の油を介してタービンランナに回転が伝達される。トルクコンバータ３は、油を介さずにエンジン２の回転を前後進切換機構４に伝達するロックアップ機構を備える。

前後進切換機構４は、トルクコンバータ３と無段変速機５との間に設けられる。前後進切換機構４は、遊星歯車４ａと、前進クラッチ４ｂと、後進ブレーキ４ｃとを備える。

前進クラッチ４ｂは、前進クラッチピストン室（図示せず）に油が供給されると締結し、前進クラッチピストン室から油が排出されると解放する。後進ブレーキ４ｃは後進ブレーキピストン室（図示せず）に油が供給されると締結し、後進ブレーキピストン室から油が排出されると解放する。

車両１の前進時には前進クラッチ４ｂが締結され、後進ブレーキ４ｃが解放され、トルクコンバータ３から伝達された回転は、回転方向が変更されずに無段変速機５に伝達される。車両１の後進時には前進クラッチ４ｂが解放され、後進ブレーキ４ｃが締結され、トルクコンバータ３から伝達された回転は、回転方向が逆転して無段変速機５に伝達される。前進クラッチ４ｂおよび後進ブレーキ４ｃが解放されると、トルクコンバータ３と無段変速機５との連結が解除されるので、無段変速機５へ回転が伝達されなくなる。

無段変速機５は、入力プーリ１０と、出力プーリ１１と、巻掛動力伝達体としてのチェーン１２とを備える。

入力プーリ１０は、固定シーブ１０ａと可動シーブ１０ｂとが対向配置され、固定シーブ１０ａのシーブ面と可動シーブ１０ｂのシーブ面との間でＶ字状のプーリ溝１０ｃを形成する。入力プーリ１０には前後進切換機構４から回転が伝達される。

可動シーブ１０ｂは、入力プーリ室（図示せず）に油が給排されることで軸方向へ前後進する。これによって入力プーリ１０のプーリ溝１０ｃの幅が変更される。

出力プーリ１１は、固定シーブ１１ａと可動シーブ１１ｂとが対向配置され、固定シーブ１１ａのシーブ面と可動シーブ１１ｂのシーブ面との間でＶ字状のプーリ溝１１ｃを形成する。

可動シーブ１１ｂは、出力プーリ室（図示せず）に油が給排されることで軸方向へ前後進する。これによって出力プーリ１１のプーリ溝１１ｃの幅が変更される。

チェーン１２は、入力プーリ１０および出力プーリ１１に巻き掛けられ、入力プーリ１０に伝達された回転を出力プーリ１１に伝達する。出力プーリ１１に伝達された回転が減速機８及び差動装置９を介して駆動輪７に伝達されて車両１は走行する。

無段変速機５は、入力プーリ室および出力プーリ室に給排される油を調整することで、チェーン１２と、入力プーリ１０および出力プーリ１１との接触半径を変更し、連続的に変速比を変更する。

コントローラ６は、入力プーリ回転速度センサ２０からの信号、出力プーリ回転速度センサ２１からの信号、インヒビタスイッチ２２からの信号などに基づいて前進クラッチ４ｂ、後進ブレーキ４ｃ、入力プーリ室および出力プーリ室への油の給排を制御する。コントローラ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成され、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを読み出すことで、コントローラ６の各機能が発揮される。

次に、本実施形態の無段変速機５の構成を説明する。

図２は、本実施形態の無段変速機５の説明図である。

無段変速機５において、入力プーリ１０と出力プーリ１１とにチェーン１２が巻掛けられている。チェーン１２は、これら入力プーリ１０と出力プーリ１１とに掛け渡されて、回転を伝達する。

入力プーリ１０は、可動シーブ１０ｂを移動させることによって溝１０ｃの幅を変更してチェーン１２の巻掛け径を変更する。出力プーリ１１は、可動シーブ１１ｂを移動させることによって溝１１ｃの幅を変更してチェーン１２の巻掛け径を変更する。これら可動シーブ１０ｂと可動シーブ１１ｂとの動作は互いに応動しており、一方の溝幅を拡大した場合は他方の溝幅が縮小される。これによりチェーン１２の全体の巻掛け長さは変更しない。

ここで、チェーン１２は、入力プーリ１０と出力プーリ１１との間に掛け渡される部分（図２における弦部Ａ及び弦部Ｂ）は、これらプーリに接触しておらず、回転によってトルクが伝達することにより弦振動が発生する。この弦振動の周波数ｆは、次のような数式によって算出される。
ｆ＝ｖ／２ｌ ただしｖ＝（Ｓ／ρ）＾０．５・・・（１）
ｖ：振動波の速度
ｌ：弦長
Ｓ：弦の張力
ρ：弦の密度

チェーン１２の弦部の長さと密度とは一定であるので、弦振動周波数ｆはチェーンの張力Ｓに依存する。

アクセルオン等の加速時では、エンジン２からのトルクが入力プーリ１０から出力プーリ１１にチェーン１２を介して伝達される。このときチェーン１２は、これらプーリの回転に伴って弦部Ａに引張方向の力が、弦部Ｂに圧縮方向の力が付加される。このため、これら弦部Ａと弦部Ｂとの弦振動周波数ｆが異なり、互いに打ち消し合って、振動が小さくなる。また、加速時は、エンジン２を含むパワートレイン全体が騒音を発しており、チェーン１２の弦振動による騒音の影響度は小さい。

一方、アクセルオフなど、加速から減速となる過渡時には、エンジン２から入力されるトルクが０に近づく。この場合は、チェーン１２は、弦部Ａと弦部Ｂとの引張力がそれぞれ０に近づき、弦部Ａと弦部Ｂとの引張力の差が０に近づく。この結果として、弦部Ａ及び弦部Ｂで発生する弦振動周波数が近づくため、互いに共振し、チェーン１２にこの弦振動周波数付近の騒音が発生する。この騒音は、エンジン２のマウント等を介して車両に伝達する。

特に、加速から減速となった場合は、エンジン２の回転速度や車速の低下によりパワートレインで発生する暗騒音が低下するので、相対的に無段変速機５で発生する騒音の影響度が大きくなる。

このチェーン１２の振動に起因する騒音を防ぐために、本実施形態の無段変速機５は、図２に示すガイドレール４０をチェーン１２に設けた。

なお、図２に示す例は、入力プーリ１０におけるチェーン１２の巻掛け径が小さく、出力プーリ１１におけるチェーン１２の巻掛け径が大きく設定されており、減速比が最も大きい最Ｌｏｗ付近の例を示す。

ガイドレール４０は、入力プーリ１０の溝１０ｃ、及び、出力プーリ１１の溝１１ｃに挟まれ、これらプーリのシーブ面に干渉しない位置に備えられる。ガイドレール４０は、チェーン１２の弦部Ａを収装する収装部４１と、軸５０を把持する把持部４５とを備え、変速に伴うチェーン１２の弦部Ａの移動に伴って、軸５０を支点として揺動する。

収装部４１は、上底部４２と、下底部４３と、上底部４２及び下底部４３を連結する連結部４４とから構成される。

上底部４２は、弦部Ａにおけるチェーン１２の外周側を支持する。下底部４３は、弦部Ａにおけるチェーン１２の内周側を支持する。連結部４４は、チェーン１２を回転軸方向の両側から支持する。

把持部４５は、下底部４３から起立する一組の平面部４５ａ、４５ｂを有しており、平面部４５ａ、４５ｂは、互いに向かい合うと共に所定の間隙を有している。この一組の平面部４５ａ、４５ｂの間に、軸５０が嵌合する。

軸５０は、揺動するガイドレール４０の支点となる。軸５０は、軸方向に直交する断面が楕円形状を有しており、楕円形状の長径が、把持部４５の平面部４５ａ、４５ｂの間隔と略一致するように形成する。軸５０は、後述するように、減速比最Ｌｏｗ付近で、楕円形状の長半径が把持部４５と嵌合する。

次に、ガイドレール４０の動作を説明する。

図３は、本実施形態のガイドレール４０の動作を示す説明図である。また、図４は、ガイドレール４０の把持部４５付近の拡大図である。

図３において、チェーン１２は、実線で示す最Ｌｏｗ状態と、二点鎖線で示す最Ｈｉ状態との間で移動する。ガイドレール４０は、弦部Ａにおいて、実線で示す最Ｌｏｗ状態と、二点鎖線で示す最Ｈｉ状態との間を、軸５０を支点として揺動する。

実線で示す最Ｌｏｗ状態において、ガイドレール４０の把持部４５は、楕円形状の軸５０の長径で接する。一方、二点鎖線で示す最Ｈｉ状態において、ガイドレール４０の把持部４５は、楕円形状の軸５０の短径に近い位置で接する。

すなわち、ガイドレール４０の把持部４５は、減速比がＬｏｗ側に向かうに従って、軸５０の径が大きくなる部分を把持するようになる。図４（Ａ）は最Ｌｏｗ状態での把持部４５の拡大図を示す。図４（Ａ）に示すように、最Ｌｏｗ状態では、把持部４５は、軸５０の最も径が大きい部分を把持する。最Ｌｏｗ状態では把持部４５と軸５０との遊びがなくなる。

一方で、ガイドレール４０の把持部４５は、減速比がＨｉ側に向かうに従って、軸５０の径が小さくなる部分を把持するようになる。図４（Ｂ）は最Ｈｉ状態での把持部４５の拡大図を示す。図４（Ｂ）に示すように、最Ｈｉ状態では、把持部４５は、軸５０の径が最Ｌｏｗ状態と比較して小さい部分を把持する。すなわち、最Ｈｉ付近では把持部４５と軸５０との遊びが大きくなる。

軸５０は、減速比が最Ｌｏｗになるほど径が太くなる形状を有していので、ガイドレール４０の把持部４５は、減速比が最Ｌｏｗになるほど径が太くなる軸５０を把持することにより、減速比が最Ｌｏｗになるほど軸５０との遊びが小さくなる。

以上のように、本発明の実施形態の無段変速機では、チェーン１２の弦部に、チェーン１２を収装すると共に、プーリの溝幅の変更により移動するチェーン１２に軸５０を支点として揺動するガイドレール４０を備えた。軸５０は、楕円形状を有しており、ガイドレール４０の把持部４５は、減速比が最Ｌｏｗになるほど軸５０の径が大きくなる部分を把持する。すなわち、把持部４５と軸５０との嵌め合いが、減速比が大きいほどきつくなる。

このように構成することによって、チェーン１２の振動による騒音の影響度が大きい減速比が最Ｌｏｗ付近において、把持部４５と軸５０との摩擦を大きくして、ガイドレール４０が軸５０に対して振動することを抑制する。この結果、減速比が最Ｌｏｗ付近におけるチェーン１２の振動による騒音の発生を抑制することができる。

また、減速比が小さいＨｉ側では、把持部４５と軸５０との遊びは大きくなる。これにより、変速に伴ってガイドレール４０がスムースに回動することができる。またガイドレール４０とチェーン１２とのフリクションを増大させないので、減速比Ｈｉ側における燃費悪化やガイドレール４０及びチェーン１２の強度の低下を防止することができる。

軸５０は、最Ｌｏｗ付近で把持部４５と長径で接する略楕円形状としたので、特殊な加工を必要とせず、コントローラ６による制御も必要ないので、コストを上昇することなく騒音の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、軸５０を楕円として説明したがこれに限られず、最Ｌｏｗになるほど把持部４５と軸５０との嵌め合いがきつくなるような形状であればよい。例えば、軸５０の二カ所に軸対する突起部を設け、最Ｌｏｗ付近で把持部４５が突起部を挟むように構成してもよい。

なお、本発明の実施形態では、チェーン式無段変速機を例に説明したが、これに限られない。例えば、多数のコマをベルトで連結したＶベルトをプーリで挟持するベルト式の無段変速機においても、本発明を同様に適用することができる。

１ 車両
２ エンジン
３ トルクコンバータ
４ 前後進機構
５ 無段変速機
６ コントローラ
７ 駆動輪
８ 減速機
９ 差動装置
１０ 入力プーリ
１１ 出力プーリ
１２ チェーン(巻掛動力伝達体)
４０ ガイドレール
４１ 収装部
４２ 上底部
４３ 下底部
４４ 連結部
４５ 把持部
５０ 軸

Claims (2)

1. 駆動力源から出力された動力が入力される入力プーリと車両の駆動系の出力側に接続される出力プーリとに巻掛動力伝達体を掛け回し、前記入力プーリ及び前記出力プーリの溝幅を変更することで前記駆動力源の回転速度を無段階に変速して出力する無段変速機において、
   前記入力プーリと前記出力プーリとの間に掛け渡されている前記巻掛動力伝達体を収装すると共に、前記溝幅の変更により移動する前記巻掛動力伝達体の移動に伴って、軸を支点として揺動するガイドレールを備え、
   前記ガイドレールは、前記軸を把持する把持部が形成され、前記把持部と前記軸との嵌合が、前記無段変速機の減速比が大きいほどきつくなることを特徴とする無段変速機。
2. 前記軸は、略楕円形状を有し、
   前記把持部は、前記減速比が最も大きいときに、前記略楕円形状の長径を把持することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。

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