JP6277026B2 - プーリ機構，プーリ機構を有する変速機及びこれを備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達部材を油圧によってクランプする可動プーリ及び固定プーリを備えたプーリ機構と、このプーリ機構を有する変速機と、この変速機を備えた車両とに関するものである。

無段変速機には、それぞれ回転軸に接続された二つのプーリ機構と、これらのプーリ機構に巻き掛けられたベルト或いはチェーン（以下、「ベルト」と総称する）とを備えたものがある。

このような無段変速機では、ベルトを介して一方のプーリ機構から他方のプーリ機構に動力が伝達される。

なお、二つのプーリ機構は、それぞれ同様に構成されている。

図６に示すように、プーリ機構は、固定プーリ３と可動プーリ１００とを備えている。

固定プーリ３及び可動プーリ１００のそれぞれは、回転軸１とともに回転する。

固定プーリ３と可動プーリ１００との間には、断面がＶ字状の溝９が形成されている。

このＶ字溝９を形成する固定プーリ３及び可動プーリ１００には、ベルト２がクランプされる。

可動プーリ１００は、固定プーリ３とは反対側（以下、「背面側」という）に向けて延設されたシリンダ１２０を有する。

このシリンダ１２０の内周面１５０は、回転軸１と平行に設けられている。

すなわち、シリンダ１２０の内径は、軸方向位置に依らず一定である。

言い換えれば、シリンダ１２０の内周面１５０は、回転軸１の軸心Ｃとの距離が軸方向位置に依らず等しくなるように形成されている。

さらに、プーリ機構は、可動プーリ１００に対して固定プーリ３とは反対側に設けられたプランジャ２００と、プランジャ２００とシリンダ１２０の内周面１５０との間をシール（密閉）するシール部材３００と、可動プーリ１００に固定プーリ３とは反対側から油圧を作用させるための受圧室４００とを備えている。

プランジャ２００は、回転軸１に対して軸方向位置が固定されている。

シール部材３００は、プランジャ２００と可動プーリ１００との間に径方向（軸方向に直交する方向）に形成される隙間をシールしている。

受圧室４００は、可動プーリ１００とプランジャ２００とシール部材３００とに囲まれる空間である。

この受圧室４００には、図示省略するオイルポンプからのオイルが供給される。

受圧室に供給されたオイルの圧力（以下、「油圧Ｐ」という）が可動プーリ１００に作用すると、可動プーリ１００を軸方向に移動させる力が発生する。

この軸方向移動力は、可動プーリ１００と固定プーリ３との間のベルト２をクランプする力（以下、「推力Ｆ」という）として作用する。

この推力Ｆは、油圧Ｐが軸方向に沿った方向に作用することで発生する。

つまり、推力Ｆは、以下の式（１）で表わされるように、油圧Ｐと可動プーリ１００における受圧面の軸方向投影面積（以下、「受圧面積Ａ」という）とに応じたものとなる。
Ｆ＝Ｐ×Ａ ・・・（１）

この推力Ｆが可動プーリ１００に作用することで、固定プーリ３と可動プーリ１００との距離、即ち、溝幅が変化する。

一方のプーリ機構における油圧をＰ_１とすれば、一方のプーリ機構における推力Ｆ_１は、下記の式（２）で表わされる。
Ｆ_１＝Ｐ_１×Ａ ・・・（２）

同様に、他方のプーリ機構における油圧をＰ_２とすれば、他方のプーリ機構における推力Ｆ_２は、下記の式（３）で表わされる。
Ｆ_２＝Ｐ_２×Ａ ・・・（３）

これらの推力の比（Ｆ_１／Ｆ_２，以下、「推力比Ｚ」という）に応じて、各プーリ機構における溝幅が変化することで、各プーリ機構におけるベルト２の巻掛半径が変更される。

よって、無段変速機の変速比が変更される。

このような無段変速機構が、例えば特許文献１に示されている。

特開２００５−３０１２号公報

ところで、最低の油圧Ｐ（以下、「最低圧Ｐ_ｍｉｎ」という）は、次の理由１，２などによって、一定の大きさに設定されている。
（理由１）油圧Ｐを最低圧Ｐ_ｍｉｎから変化させたときの変速の応答性を確保するため。
（理由２）オイルポンプに依って安定して発生可能な最低圧Ｐ_ｍｉｎが設定されるため。

このため、以下の式（４）で表わされるように、最小の推力Ｆ（以下、「最小推力Ｆ_ｍｉｎ」という）は、最低圧Ｐ_ｍｉｎに応じた大きさとなる。
Ｆ_ｍｉｎ＝Ｐ_ｍｉｎ×Ａ ・・・（４）

この最小推力Ｆ_ｍｉｎが、ベルトによって動力を伝達するのに最低限必要な推力（以下、「必要推力Ｆ_ｒｑ」という）よりも大きければ、プーリ機構に必要以上の推力（以下、「過剰推力Ｆ_ｏ」という）が作用することになる。

この過剰推力Ｆ_ｏは、以下の式（５）で表わされる。
Ｆ_ｏ＝Ｆ_ｍｉｎ−Ｆ_ｒｑ ・・・（５）

また、必要推力Ｆ_ｒｑは、伝達するトルク（以下、「伝達トルクＴ」という）に比例する。

例えば、一方のプーリ機構における巻掛半径Ｒが小さく、他方のプーリ機構における巻掛半径Ｒが大きくなるときには、一方のプーリ機構における伝達トルクＴ_１は、他方のプーリ機構における伝達トルクＴ_２よりも小さくなる。

このとき、一方のプーリ機構における必要推力Ｆ_ｒｑは小さく、他方のプーリ機構における必要推力Ｆ_ｒｑは大きくなる。

しかしながら、無段変速機では、推力比Ｚに応じて変速比が変更されるため、最小推力Ｆ_ｍｉｎが必要推力Ｆ_ｒｑよりも大きいときには、プーリ機構それぞれにおいて過剰推力Ｆ_ｏが発生してしまう。

特に、プーリ機構において、巻掛半径Ｒが小さくなって伝達トルクＴが小さいとき、言い換えれば、固定プーリと可動プーリとが離隔して溝幅が大きくなるときには、必要推力Ｆ_ｒｑが小さくなるため、過剰推力Ｆ_ｏが大きくなってしまうおそれがある。

本発明の目的の一つは、かかる課題に鑑み創案されたもので、推力を適切な大きさにすることができるようにした、プーリ機構と、このプーリ機構を有する変速機と、この変速機を備えた車両とを提供することである。

なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的として位置づけることができる。

（１）上記の目的を達成するために、本発明のプーリ機構は、動力が入力又は出力される回転軸と、前記回転軸に軸方向位置が固定された固定プーリと、前記固定プーリとは反対側に向けて延設された筒状部を有し、前記回転軸に対して軸方向に移動可能に設けられた可動プーリと、前記筒状部に対して内周側に設けられ、前記可動プーリに対して前記固定プーリとは反対側に設けられ、前記回転軸に対して軸方向位置が固定されたプランジャと、前記筒状部を含む前記可動プーリと前記プランジャとによって囲まれ、オイルが供給される受圧室と、を備え、
前記筒状部の内周面は、前記可動プーリにおける受圧面の軸方向投影面積を可変にすべく、前記固定プーリから離隔している側ほど前記回転軸の軸心との距離が大きくなることを特徴としている。

（２）前記筒状部の前記内周面と前記プランジャとの間をシールするシール部材を備えていることが好ましい。

（３）前記シール部材は、前記可動プーリが前記固定プーリに近接するほど前記プランジャから突出するように設けられていることが好ましい。

（４）前記プランジャに形成され、前記シール部材に油圧を作用させる油路を備えたことが好ましい。

（５）さらに、前記油路は、前記受圧室と連通していることが好ましい。

（６）また、前記油路には、前記受圧室のオイルによる圧力とは異なる圧力のオイルが供給されることが好ましい。

（７）前記受圧室は、二つの底面がそれぞれ多角形状をなす錐台形状であり、前記シール部材は、各辺の長さが可変な前記多角形状をなしていることが好ましい。

（８）本発明の変速機は、上記のプーリ機構を有する。

（９）また、本発明の車両は、上記のプーリ機構を有する変速機を備えている。

本発明のプーリ機構によれば、可動プーリにおける筒状部の内周面は、固定プーリから離隔している側ほど回転軸の軸心との距離が大きくなるため、可動プーリが固定プーリから離隔移動するほど（動力伝達部材の巻掛半径が小さくなるほど）、受圧室のオイルによる圧力（油圧）の受圧面を軸方向に投影した面積（受圧面積）を小さくすることができる。

したがって、可動プーリが固定プーリから離隔移動して（動力伝達部材の巻掛半径が小さくなって）伝達トルクが小さくなるにつれて、推力を抑制することができる。

例えば、受圧室の油圧の最低圧が一定の大きさに設定されていたとしても、可動プーリが固定プーリから離隔移動するほど受圧面積が小さくなるため、可動プーリと固定プーリとの溝幅が大きくなるほど推力を小さくすることができる。

よって、プーリ機構に必要以上の大きさの推力が作用しないようにすることができる。

例えば、受圧室の油圧が同じ大きさであったとしても、動力伝達部材の巻掛半径が小さくなって伝達トルクが小さくなるときには推力を抑えることができ、逆に、動力伝達部材の巻掛半径が大きくなって伝達トルクが大きくなるときには推力を確保することができる。

このようにして、必要な推力を確保しつつ過剰な推力を抑制することができ、推力を適切な大きさにすることができる。

また、上記のプーリ機構を有する変速機によれば、推力の過剰分を抑制するとともに確実に動力伝達することができる。

また、上記のプーリ機構を有する変速機を備えた車両によれば、例えばオイルポンプにより受圧室にオイルが供給されるものであれば、オイルポンプにかかるエネルギーを抑制することができ、燃費を向上させることができる。

本発明の一実施形態にかかるプーリ機構の全体構成を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかるプーリ機構の可動プーリを示す単体図である。 本発明の一実施形態にかかるプーリ機構のシール部材を取り出して要部を拡大して示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるプーリ機構のシール部材を取り出して要部を拡大して示す側面図であり、（ａ）は第一状態のシール部材を示し、（ｂ）は第二状態のシール部材を示す。 本発明の一実施形態にかかるプーリ機構の変形例を示す模式図である。この図５は、図１に対応している。 従来のプーリ機構を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明のプーリ機構にかかる実施の形態を説明する。

本実施形態では、プーリ機構が変速機に用いられたものを説明する。

この変速機は、自動車や二輪車などの車両に搭載することができる。

ここでは、変速機として無段変速機を例に挙げて説明する。

無段変速機は、それぞれの回転軸に接続された二つのプーリ機構と、これらのプーリ機構に巻き掛けられたベルト或いはチェーンなどの動力伝達部材とを備えている。

この無段変速機では、動力伝達部材を介して一方のプーリ機構から他方のプーリ機構に動力が伝達される。

以下の説明では、動力伝達部材としてベルトを用いたものを例に挙げて説明する。

二つのプーリ機構は、それぞれ同様に構成することができる。

このため、本実施形態では、一方のプーリ機構に着目して説明する。

本実施形態では、回転軸に沿う方向を軸方向とし、この軸方向に直交する方向を径方向とする。

また、径方向においては、回転軸に近い側を内側或いは内周側とし、回転軸から遠い側を外側或いは外周側とする。

なお、以下の説明では、図６を用いて説明した従来の無段変速機におけるプーリ機構と同様の構成のものについては、同様の符号を付して説明する。

〔１．一実施形態〕
〔１−１．構成〕
以下、一実施形態にかかるプーリ機構の構成について説明する。

はじめに、図１を参照して、プーリ機構を説明する。

プーリ機構は、回転軸１の回転動力を固定プーリ３及び可動プーリ１０を介してベルト（動力伝達部材）２に伝達するためのものである。

具体的に言えば、プーリ機構は、回転動力を伝達するために、固定プーリ３と可動プーリ１０との間にベルト２を挟み込むためのものである。

このプーリ機構では、可動プーリ１０を固定プーリ３に接近させる方向に推す推力Ｆを作用させる。

このために、プーリ機構は、同軸に設けられた回転軸１とともに回転するように接続された固定プーリ３及び可動プーリ１０と、推力Ｆを発生させるための種々の構成とを備えている。

以下、回転軸１，固定プーリ３及び可動プーリ１０の基本構成を説明し、その次に、推力Ｆにかかる可動プーリ１０の構成と推力Ｆを作用させるための各構成とを説明する。

〔１−１−１．基本構成〕
〔１−１−１−１．回転軸〕
回転軸１には、動力が入力又は出力される。

例えば、回転軸１は、動力が入力される場合には、エンジンや電動モータといった動力源（何れも図示省略する）の出力軸に接続される。

一方、回転軸１は、動力が出力される場合には、減速機や副変速機といった無段変速機における変速機構の入力軸などに接続される。

なお、回転軸１には、油路１ａが形成されている。

この油路１ａには、図示省略するオイルポンプからのオイルが流通する。

オイルポンプから吐出されたオイルの圧力は、圧力制御弁などの油圧制御系で調圧されて、油路１ａに供給される。

なお、オイルポンプは、図示省略するエンジンやモータなどにより駆動される。

このオイルは、詳細を後述する推力Ｆを発生させるための作動油である。

〔１−１−１−２．固定プーリ〕
固定プーリ３は、回転軸１に対して軸方向位置が固定されている。

この固定プーリ３は、可動プーリ１０側にベルト２をクランプするクランプ面（「シーブ面」とも称される）３ａを有する。

クランプ面３ａは、径方向に沿う軸に対して所定のシーブ角αで可動プーリ１０側とは反対側に傾斜している。

〔１−１−１−３．可動プーリの本体部〕
可動プーリ１０は、回転軸１に対して軸方向に移動可能に設けられている。

この可動プーリ１０は、固体プーリ３側に形成された本体部１１と、本体部１１から固定プーリ３とは反対側に延設されたシリンダ（筒状部）１２及び内筒部１３とを有する。

これらのシリンダ１２及び内筒部１３については、詳細を後述する。

可動プーリ１０の本体部１１は、固定プーリ３と同様に、固定プーリ３側にベルト２をクランプするクランプ面（「シーブ面」とも称される）１１ａを有する。

クランプ面１１ａは、径方向に沿う軸に対して所定のシーブ角αで固定プーリ３とは反対側に傾斜している。

このクランプ面１１ａを有する本体部１１は、径方向外側に向かうにつれて軸方向の長さが小さくなる形状に形成されている。

なお、ここでは本体部１１における固定プーリ３とは反対側の面（以下、「固定受圧面」という）１１ｂが径方向に沿う平面をなしている。

〔１−１−１−４．Ｖ字溝〕
固定プーリ３と可動プーリ１０の本体部１１との間には、径方向断面がＶ字状の溝（以下、「Ｖ字溝」という）９が形成されている。

このＶ字溝９を形成する固定プーリ３及び可動プーリ１０には、ベルト２がクランプされる。

具体的には、固定プーリ３のクランプ面３ａと可動プーリ１０の本体部１１のクランプ面１１ａとがベルト２に圧接している。

なお、図１には図示省略するが、固定プーリ３及び可動プーリ１０の本体部１１の各断面は、回転軸１の軸心Ｃに対して線対称に形成されている。

〔１−１−２．推力を発生させるための構成〕
次に、可動プーリ１０に推力Ｆを作用させるための構成について説明する。

かかる構成としては、可動プーリ１０に対して固定プーリ３とは反対側に設けられたプランジャ２０と、プランジャ２０と可動プーリ１０との間をシール（密閉）するシール部材３０と、可動プーリ１０に固定プーリ３とは反対側から油圧を作用させるための受圧室４０とが挙げられる。

プランジャ２０及び受圧室４０は、回転軸１と同軸に設けられている。

以下、推力Ｆにかかる可動プーリ１０のシリンダ（筒状部）１２及び内筒部１３の構成を説明し、その次に、プランジャ２０，シール部材３０，受圧室４０の順に各構成を説明する。

可動プーリ１０は、本体部１１において径方向外側の外周部１１ｃから固定プーリ３とは反対側に延設されたシリンダ１２と、本体部１１において径方向内側の内周部１１ｄから固定プーリ３とは反対側に延設された内筒部１３とを有する。

シリンダ１２の内周側には、間をあけて内筒部１３が設けられている。

このため、可動プーリ１０に対して固定プーリ３とは反対側には、固定プーリ３と反対側に開口を有する空間（受圧室４０に対応）が形成されている。

この開口は、詳細を後述するプランジャ２０及びシール部材３０により閉鎖される。

〔１−１−２−１．可動プーリのシリンダ〕
シリンダ１２は、回転軸１と同軸の筒状の部位である。

このシリンダ１２の内周面１５には、後述するシール部材３０が摺接する。

この内周面１５には、固定プーリ３から離隔するほど内径が大きくなる斜面１６が形成されている。

ここでいう内径は、斜面１６と回転軸１の軸心Ｃとの距離に対応している。

図１では、斜面１６の内径が、固定プーリ３から離隔するほど線形に大きくなるものを例示する。

ただし、斜面１６の内径は、固定プーリ３から離隔するにつれて非線形に大きくなるものとしてもよい。

また、図１では、内周面１５の全体が斜面１６であるもの、即ち、内周面１５と斜面１６とが同一のものを例示するが、内周面１５の一部に斜面１６が形成されていてもよい。

何れにしても、内周面１５の少なくとも一部は、固定プーリ３から離隔するほど内径が大きくなっている。

斜面１６には、可動プーリ１０の移動範囲に応じたシール部材３０の摺接領域が含まれることが好ましい。

ただし、斜面１６は、少なくとも上記の摺接領域の一部が含まれていればよい。

例えば、斜面１６は、内周面１５の固定プーリ３側にだけ設けられていてもよいし、その反対側にだけ設けられていてもよい。

図１及び図２に示すように、シリンダ１２の斜面１６（内周面１５）は、二つの底面が多角形状をなす錐台（以下、単に「多角錐台」という）の側面をなしている。

なお、上記の多角錐台にかかる多角形状とは、辺が直線であるものに限らず、辺が例えばゆるやかな曲線であるものなども含み、また、各頂点周辺に丸みを持たせたものを含むことを意味している。

ここでは、可動プーリ１０における本体部１１の固定受圧面１１ｂは、多角錐台における上底面の一部をなしている。

また、シリンダ１２の外周面１９が回転軸１（図２には二点鎖線で示す）に沿って円柱側面をなす曲面状に設けられている。

このため、シリンダ１２は、固定プーリ３に近づくにつれて厚みが増加する（径方向長さが大きくなる）形状に形成されている。

言い換えれば、シリンダ１２の基端部１２ａ（図１参照）が肉厚に形成されている。

図２には、錐台にかかる多角形が六角形のものを例示するが、この多角形は、その他の多角形であってもよい。

〔１−１−２−２．可動プーリの内筒部〕
内筒部１３は、回転軸１と同軸の筒状の部位であり、回転軸１の外周に隣接して設けられている。

図１に示すように、内筒部１３には、油路１３ａが形成されている。

この油路１３ａは、内筒部１３の内周側と外周側とを連通している。

具体的にいえば、油路１３ａは、内周側に設けられた回転軸１の油路１ａと連通しているとともに、外周側の設けられた受圧室４０と連通している。

なお、内筒部１３の油路１３ａは、可動プーリ１０が可動範囲内において軸方向の何れに位置していても、回転軸１の油路１ａと受圧室４０とを連通させる。

〔１−１−２−３．プランジャ〕
プランジャ２０は、回転軸１に対して軸方向位置が固定されている。

ここでは、プランジャ２０がハット形状に設けられている。

具体的に言えば、プランジャ２０は、固定プーリ３とは反対側が閉鎖されるとともに開口が固定プーリ３側に向けられた円筒状の本体部２１と、本体部２１の開口から径方向外側に突設されたフランジ部２２とを有する。

本体部２１の径方向中心には、回転軸１が貫通している。

フランジ部２２は、軸方向から視て多角錐台にかかる多角形からこれよりも小さな相似形の多角形を取り除いた形状をなしている。

ここでは、フランジ部２２が軸方向視で六角形をなしている。

フランジ部２２には、シール部材３０を出没可能に保持する保持溝２２ａと、保持溝２２ａと受圧室４０とを連通する油路２２ｂとが設けられている。

保持溝２２ａは、フランジ部２２の径方向外周側に開口を有する。

この保持溝２２ａは、フランジ部２２の全周に亘って設けられている。

油路２２ｂは、保持溝２２ａと受圧室４０とを連通しており、受圧室４０のオイルによる圧力（以下、「油圧」という）をシール部材３０に作用させる。

これらのプランジャ２０及びシール部材３０は、可動プーリ１０に受圧室４０の油圧が作用するときにその油圧を受け止める。

〔１−１−２−４．シール部材〕
シール部材３０は、プランジャ２０と可動プーリ１０におけるシリンダ１２の内周面１５に形成された斜面１６との間をシールする。

また、シール部材３０は、上記の油路２２ｂを通って作用する受圧室４０の油圧によって斜面１６に押し当てられる。

このシール部材３０は、ゴムや樹脂などの弾性変形可能な材料で形成することができる。

ここでは、シール部材３０の外周面３０ａが斜面１６に応じて傾斜する形状に形成されている。

しかしながら、固定プーリ３から離隔するほど斜面１６の内径が大きくなるため、可動プーリ１０の軸方向移動にともなって、シール部材３０の軸方向位置に対応する斜面１６の径方向位置（内径に対応）及び周方向長さ（多角形の辺の長さに対応）が変化する。

この変化に対応するために、シール部材３０は、以下の構成を備えている。

まず、シール部材３０について、斜面１６の径方向位置の変化に対応するための構成について説明する。

シール部材３０の径方向長さＬ_１は、斜面１６の径方向長さＬ_２よりも大きく形成されている。

また、シール部材３０の径方向長さＬ_１は、保持溝２２ａの深さ（径方向長さ）Ｌ_３よりも大きい。

これらより、シール部材３０は、一部が常に保持溝２２ａから突出された状態のまま保持溝２２ａから出没することで、斜面１６の径方向位置の変化分（斜面１６の径方向長さＬ_２に対応）に対応している。

言い換えれば、シール部材３０は、可動プーリ１０が固定プーリ３に近接するほどプランジャ２０に設けられた保持溝２２ａから突出し、逆に、可動プーリ１０が固定プーリ３から離隔するほどプランジャ２０に設けられた保持溝２２ａに没入するように設けられている。

次に、シール部材３０について、斜面１６の周方向長さの変化に対応するための構成について説明する。

シール部材３０は、軸方向から視て斜面１６と対応した多角形である。

詳細に言えば、シール部材３０は、軸方向視で、多角錐台にかかる多角形からこれよりも小さな相似形の多角形を取り除いた形状をなしている。

また、シール部材３０は、各辺の長さが可変な多角形をなしている。

このために、シール部材３０は、多角形の各辺に対応する箇所で連結されて構成されている。

言い換えれば、シール部材３０は、多角形の頂点のそれぞれに対応する各要素が互いに連結されて構成されている。

以下、シール部材３０のうち、隣接する二つの要素に着目して説明する。

ここでは、二つの要素のうち一方の要素を第一シール部材３１といい、他方の要素を第二シール部材３２という。

図３に示すように、第一シール部材３１と第二シール部材３２との合口は、互いに連結されている。

具体的には、第一シール部材３１と第二シール部材３２が対応する凹凸形状に形成されている。

ここでは、第一シール部材３１に凹部３１ａが形成され、第二シール部材３２に凸部３２ａが形成されている。

シール部材３０が保持溝２２ａ（図１参照）に保持されているときには、常に、第一シール部材３１の凹部３１ａに第二シール部材３２の凸部３２ａが進入した状態で配設される。

これらの凹部３１ａ及び凸部３２ａは、互いに摺動可能であり、進入度合を変更可能に構成されている。

なお、図３では、理解容易のために、第一シール部材３１と第二シール部材３２とを離隔したものを示している。

なおまた、図３では、便宜的に、シール部材３０の外周面３０ａ（図１参照）が傾斜していないものを示す。

可動プーリ１０が固定プーリ３から最も離隔するときの状態（溝幅が最も大きくなる状態）を第一状態（図１では実線で示す）とし、逆に、可動プーリ１０が固定プーリ３に最も接近するときの状態（溝幅が最も小さくなる状態）を第二状態（図１では二点鎖線で示す）とすれば、各状態のシール部材３０は、以下のようになる。

第一状態のシール部材３０は、図４（ａ）に示すように、第一シール部材３１の凹部３１ａへの第二シール部材３２の凸部３２ａの進入度合が大きい。

また、シール部材３０は、フランジ部２２（二点鎖線で示す）の保持溝２２ａ（図１参照）への収容度合（収容深さ）が大きい。

一方、第二状態のシール部材３０は、図４（ｂ）に示すように、第一シール部材３１の凹部３１ａへの第二シール部材３２の凸部３２ａの進入度合が小さい。

また、シール部材３０は、フランジ部２２（二点鎖線で示す）の保持溝２２ａ（図１参照）への収容度合（収容深さ）が小さい。

よって、シール部材３０は、多角形の各辺の長さを斜面１６の周方向長さの変化に応じて変化させている。

このようにして、プランジャ２０と斜面１６とが確実にシールされる。

〔１−１−２−３．受圧室〕
受圧室４０は、図１に示すように、回転軸１と可動プーリ１０とプランジャ２０とシール部材３０とに囲まれる空間である。

この受圧室４０には、図示省略するオイルポンプからのオイルが上述の油路１ａ，１３ａを通って供給される。

受圧室４０に供給されたオイルは、可動プーリ１０における本体部１１の固定受圧面１１ｂとシリンダ１２の内周面１５とに接触する。

シリンダ１２の内周面１５が多角錐台の側面をなし、また、本体部１１の固定受圧面１１ｂが多角錐台の上底面の一部をなしているため、受圧室４０は、多角錐台形状となっている。

詳細に言えば、受圧室４０は、多角錐台から回転軸１と可動プーリ１０の内筒部１３とを取り除いた形状をなしている。

〔１−２．作用及び効果〕
本発明の一実施形態にかかるプーリ機構は、上述のように構成されるため、以下のような作用及び効果を得ることができる。

はじめに、本実施形態にかかるプーリ機構における作用について説明する。

受圧室４０に供給されたオイルの圧力、即ち、油圧Ｐは、可動プーリ１０に固定プーリ３とは反対側から作用する。

油圧Ｐが軸方向に沿った方向に作用することで、推力Ｆが発生する。

この推力Ｆにより、可動プーリ１０が軸方向に移動され、Ｖ字溝９の幅（溝幅）が変化し、ベルト２の巻掛半径Ｒが変更される。

推力Ｆは、上記の式（１）で示されるように、油圧Ｐと可動プーリ１０におけるオイルの受圧面の軸方向投影面積、即ち、受圧面積Ａとの応じたものとなる。

可動プーリ１０が固定プーリ３から最も離隔する（溝幅が最も大きくなる）第一状態では、シール部材３０が斜面１６のうち内径の小さい箇所に押し当てられる。

このため、第一状態における受圧面積Ａは小さくなる。

一方、可動プーリ１０が固定プーリ３に最も接近する（溝幅が最も小さくなる）第二状態では、シール部材３０が斜面１６のうち内径の大きい箇所に押し当てられる。

このため、第二状態における受圧面積Ａは大きくなる。

従来構造と本実施形態のプーリ機構との比較を以下に示す。

第一状態での受圧面積Ａは、本実施形態のプーリ機構の方が従来構造よりも小さくなる。

また、第二状態での受圧面積Ａは、本実施形態のプーリ機構の方が従来構造よりも大きくなる。

次に、本実施形態にかかるプーリ機構の構成に由来する効果について示す。

シリンダ１２の内周面１５には、固定プーリ３から離隔するほど内径が大きくなる斜面１６が形成されているため、可動プーリ１０が固定プーリ３から離隔するほど、即ち、ベルト２の巻掛半径Ｒが小さくなるほど、受圧面積Ａを小さくすることができる。

したがって、ベルト２の巻掛半径Ｒが小さくなって伝達トルクＴが小さくなるにつれて、推力Ｆを抑制することができる。

例えば、受圧室４０の油圧Ｐの最低圧Ｐ_ｍｉｎが一定の大きさに設定されていたとしても、可動プーリ１０が固定プーリ３から離隔するほど受圧面積Ａが小さくなるため、可動プーリ１０と固定プーリ３との間の溝幅が大きくなるほど推力Ｆを小さくすることができる。

よって、プーリ機構において、過剰推力Ｆ_ｏを抑制して必要推力Ｆ_ｒｑを与えることができる。

すなわち、受圧室４０の油圧Ｐが同じ大きさであったとしても、ベルト２の巻掛半径Ｒが小さくなって伝達トルクＴが小さくなるときには推力Ｆを抑えることができ、逆に、ベルト２の巻掛半径Ｒが大きくなって伝達トルクＴが大きくなるときには推力Ｆを確保することができる。

このようにして、必要推力Ｆ_ｒｑが変動したとしても、必要推力Ｆ_ｒｑを確保しつつ過剰推力Ｆ_ｏを抑制することができ、推力Ｆを適切な大きさにすることができる。

例えば、第二状態に着目すれば、同じ大きさの油圧Ｐが作用する条件下において、従来構造よりも本実施形態のプーリ機構の受圧面積Ａの方が大きい。

このため、本実施形態のプーリ機構によれば、同じ大きさの推力Ｆを発生させるのに従来構造よりもオイルポンプに要求される吐出圧の最高圧を低下させることができる。

オイルポンプは吐出圧の最高圧が高くなるに従って大型化する傾向にあるが、この最高圧を低下させることにより、採用するオイルポンプの小型化に寄与する。

延いては、軽量化や燃費の向上に寄与する。

また、シリンダ１２の内周面１５とプランジャ２０との間がシール部材３０によりシールされるため、受圧室４０を確実に密閉し、油圧Ｐを確実に作用させることができる。

シール部材３０は、可動プーリ１０が固定プーリ３に近接するほどプランジャ２０に設けられた保持溝２２ａから突出するように設けられているため、可動プーリ１０の軸方向移動によりシール部材３０が押し当てられる斜面１６の径方向位置が変化、即ち、斜面１６の内径が変化したとしても、この変化に対応しつつプランジャ２０と可動プーリ１０との間をシールすることができる。

プランジャ２０には、受圧室４０に連通するとともにシール部材３０に油圧Ｐを作用させる油路２２ｂが形成されているため、受圧室４０の油圧Ｐによりシール部材３０をシリンダ１２に確実に押し当てることができ、受圧室４０を確実に密閉することができる。

受圧室４０が多角錐台形状となっており、シール部材３０が各辺の長さが可変な多角形をなしているため、シール対象の受圧室４０の形状に対応したシール部材３０により受圧室４０を確実にシールすることができる。

本実施形態のプーリ機構を有する変速機によれば、必要推力Ｆ_ｒｑを確保しつつ過剰推力Ｆ_ｏを抑制して確実に動力伝達することができ、また、オイルポンプの小型化などによりエネルギー効率を向上させ、軽量化を図ることができる。

また、本実施形態のプーリ機構を有する変速機を備えた車両によれば、オイルポンプにかかるエネルギーを抑制することができ、燃費や電費を向上させることができる。

可動プーリ１０において、シリンダ１２の基端部１２ａが肉厚に形成されているため、強度或いは剛性を確保しながら本体部１１の外周部１１ｃの軸方向長さを短くすることができる。

これにより、プーリ機構の軸方向長さの抑制に寄与する。

延いては、変速機の全長の短縮化に寄与する。

〔２．変形例〕
次に、本発明の一実施形態にかかる変形例について説明する。

本発明の変形例にかかるプーリ機構は、プランジャにおける油路が上述のものと異なる。

以下の説明では、これらの異なる点を説明する。

なお、ここでいう異なる点を除いては上述の一実施形態の構成と同様の構成になっており、これらについては、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図５に示すように、本変形例のプーリ機構では、プランジャ２０に形成された油路２０ａは、受圧室４０と連通していない。

油路２０ａには、受圧室４０の油圧Ｐとは異なる圧力のオイルが供給される。

この油路２０ａは、プランジャ２０の本体部２１及びフランジ部２２の内部に形成されている。

また、回転軸１には、上述した油路１ａに加えて、油路１ａとは異なる系統の油路１ｂが設けられている。

このようにして、異なる系統の油路１ｂから、油路１ａ，１３ａや受圧室４０の油圧Ｐとは異なる油圧Ｐ_Ｄが供給される。

例えば、オイルポンプと油路１ａとの間に設けられた圧力制御系と、オイルポンプと油路１ｂとの間に設けられた圧力制御系とが異なる。

かかる構成によれば、共通のオイルポンプによって、油路１ａと油路１ｂとに異なる油圧Ｐ，Ｐ_Ｄを作用させることができる。

なお、油路１ａにオイルを供給するオイルポンプとは別のオイルポンプを設け、この別のオイルポンプから油路１ｂにオイルが供給されてもよい。

本変形例にかかるプーリ機構は、上述のように構成されるため、上述した一実施形態のプーリ機構にかかる作用及び効果に加えて、以下のような作用及び効果を得ることができる。

油路２０ａには受圧室４０の油圧Ｐとは異なる油圧Ｐ_Ｄが供給されるため、油路２０ａに負の油圧Ｐ_Ｄのオイルが供給されれば、二点鎖線で示すように、シール部材３０をプランジャ２０に没入させるように移動させることができる。

このため、受圧室４０内のオイルをリーク（漏洩）させることができる。

よって、受圧室４０の油圧Ｐを急速に低下させることができる。

これは、プーリ機構を速やかに第一状態にするのに有効である。

例えば、所謂Ｌｏｗ戻り性能の向上に寄与しうる。

一方、油路２０ａに正の油圧Ｐ_Ｄのオイルが供給されれば、シール部材３０をプランジャ２０から突出させ内周面１５或いは斜面１６に押し当てることができる。

この正の油圧Ｐ_Ｄを調整することにより、受圧室４０のシール性を調整することできる。

このように、シール部材３０に所望の動作をさせることができる。

〔３．その他〕
以上、本発明の一実施形態及び変形例について説明したが、本発明は上述の一実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

上述した一実施形態及び変形例の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、適宜組み合わせてもよい。

上述の一実施形態では、シール部材３０の第一シール部材３１及び第二シール部材３２が互いに連結される箇所が対応する凹凸形状のものを示したが、シール部材３０が一体に形成され、シール部材３０の弾性変形により斜面１６の周方向長さの変化に対応する構成としてもよい。

シール部材３０の外周面３０ａは、斜面１６に応じて傾斜する形状のものに限らず、軸方向に沿った平面に形成されていてもよい。

この場合、斜面１６に押し当てられたシール部材３０が弾性変形して、シール部材３０と斜面１６とが密着する。

また、シール部材３０は、油路１３ａ，２２ｂを介して作用する油圧により出没される、ものに限らず、シール部材３０の弾性変形により、斜面１６の内径変化に対応する構成としてもよい。この場合、油路１３ａ，２２ｂを省略することができる。

受圧室４０の形状は、多角錐台形状に限らず、円錐台形状であってもよい。

この場合、シリンダ１２の斜面１６或いは内周面１５，プランジャ２０のフランジ部２２，シール部材３０は、円錐台形状に対応した形状に形成される。

このとき、シール部材３０が周方向に動かないように回り止めを施すのが好ましい。

さらに、例えば可動プーリ１０の軸方向移動を許容しつつプランジャ２２とシリンダ１２との間が閉塞され、受圧室４０の油圧Ｐが保持されるのであれば、シール部材３０は必須ではない。

１ 回転軸
１ａ 油路
２ ベルト（動力伝達部材）
３ 固定プーリ
３ａ クランプ面
９ Ｖ字溝
１０，１００ 可動プーリ
１１ 本体部
１１ａ クランプ面
１１ｂ 固定受圧面
１１ｃ 外周部
１１ｄ 内周部
１２，１２０ シリンダ（筒状部）
１２ａ 基端部
１３ 内筒部
１３ａ 油路
１５，１５０ 内周面
１６ 斜面
１９ 外周面
２０，２００ プランジャ
２１ 本体部
２２ フランジ部
２２ａ 保持溝
２２ｂ 油路
３０，３００ シール部材
３０ａ 外周面
３１ 第一シール部材
３１ａ 凹部
３２ 第二シール部材
３２ａ 凸部
４０，４００ 受圧室
Ａ 受圧面積
Ｃ 回転軸１の軸心
Ｆ 推力
Ｆ_ｍｉｎ 最小推力
Ｆ_ｒｑ 必要推力
Ｆ_ｏ 過剰推力
Ｆ_１ 一方のプーリ機構における推力
Ｆ_２ 他方のプーリ機構における推力
Ｌ_１ シール部材の径方向長さ
Ｌ_２ 斜面１６の径方向長さ
Ｌ_３ 保持溝２２ａの深さ
Ｐ 油圧
Ｐ_ｍｉｎ 最低圧
Ｐ_１ 一方のプーリ機構における油圧
Ｐ_２ 他方のプーリ機構における油圧
Ｐ_Ｄ 異なる油圧
Ｔ 伝達トルク
Ｒ 巻掛半径
Ｚ 推力比

Claims (9)

1. 動力が入力又は出力される回転軸と、
   前記回転軸に軸方向位置が固定された固定プーリと、
   前記固定プーリとは反対側に向けて延設された筒状部を有し、前記回転軸に対して軸方向に移動可能に設けられた可動プーリと、
   前記筒状部に対して内周側に設けられ、前記可動プーリに対して前記固定プーリとは反対側に設けられ、前記回転軸に対して軸方向位置が固定されたプランジャと、
   前記筒状部を含む前記可動プーリと前記プランジャとによって囲まれ、オイルが供給される受圧室と、を備え、
   前記筒状部の内周面は、前記可動プーリにおける受圧面の軸方向投影面積を可変にすべく、前記固定プーリから離隔している側ほど前記回転軸の軸心との距離が大きくなる
   ことを特徴とする、プーリ機構。
2. 前記筒状部の前記内周面と前記プランジャとの間をシールするシール部材を備えた
   ことを特徴とする、請求項１に記載のプーリ機構。
3. 前記シール部材は、前記可動プーリが前記固定プーリに近接するほど前記プランジャから突出するように設けられている
   ことを特徴とする、請求項２に記載のプーリ機構。
4. 前記プランジャに形成され、前記シール部材に油圧を作用させる油路を備えた
   ことを特徴とする、請求項２又は３に記載のプーリ機構。
5. 前記油路は、前記受圧室と連通している
   ことを特徴とする、請求項４に記載のプーリ機構。
6. 前記油路には、前記受圧室のオイルによる圧力とは異なる圧力のオイルが供給される
   ことを特徴とする、請求項４に記載のプーリ機構。
7. 前記受圧室は、二つの底面がそれぞれ多角形状をなす錐台形状であり、
   前記シール部材は、各辺の長さが可変な前記多角形状をなしている
   ことを特徴とする、請求項２〜５の何れか１項に記載のプーリ機構。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載のプーリ機構を有する
   ことを特徴とした、変速機。
9. 請求項１〜７の何れか１項に記載のプーリ機構を有する変速機を備えた
   ことを特徴とする、車両。

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