JP6304001B2

JP6304001B2 - ベルト式無段変速機

Info

Publication number: JP6304001B2
Application number: JP2014244295A
Authority: JP
Inventors: 彬伊地知
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2034-12-02
Also published as: JP2016109153A

Description

この発明は、一対のプーリと、それらプーリに巻き掛けられたベルトとにより構成されたベルト式無段変速機に関するものである。

特許文献１には、変速機ケースに設けられた開口部を閉塞するカバー部材がケースに取り付けられ、カバー部材の中央部を変速機ケースの内部から外側方向に所定の荷重で押圧する板バネなどの押圧手段を備え、板バネとカバー部材との間にゴムシートを設け、板バネとゴムシートとによりケースの振動を抑制させる構成が記載されている。

特開２００６−３１６８６６号公報

特許文献１の構成では、ケース上面の揺れに対してカバー部材に内蔵された板バネとゴムシートを取り付けることにより振動を抑制できるが、カバー部材を取り付けるために追加部材が必要でコストがかかるという問題がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、既存の部品を利用してチェーンベルトにおけるピンがシーブを押し広げる荷重の変化に起因して、ケースが振動することを抑制することができるベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ベルトを挟み込むことによる摩擦力でトルクを伝達する一対のプーリと、前記一対のプーリのうちの出力側のプーリが取り付けられている回転軸と一体に回転するパーキングギヤと、前記一対のプーリおよび前記パーキングギヤを収容しているケース内の所定位置を中心に回動して前記パーキングギヤに噛み合いまたは噛み合いを解除するパーキングポールとを有する無段変速機において、前記パーキングポールのうちの前記パーキングギヤに対向する部分とは反対側の背面部と前記背面部に対向する前記ケースの内面との少なくともいずれか一方に、前記パーキングポールが前記パーキングギヤとの噛み合いを解除させられている状態で前記背面部と前記ケースの内面との間に挟み込まれる吸振材が設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の無段変速機において、前記パーキングポールは、前記所定位置に軸支される支軸を挟んだ一方側に設けられた作用点である爪部、および前記一方側とは逆の他方側に設けられた力点を有し、前記力点に付与される力に応じて前記爪部が前記パーキングギヤに設けられた凹部に係合する係合位置と前記係合が解除された解除位置との間で前記支軸を中心に回転し、前記背面部は、前記爪部を設けた部分とは反対側になっていることを特徴とするものである。
さらに、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の無段変速機において、前記背面部は、前記爪部を設けた部分よりも厚みが厚くなっていることを特徴とするものである。

パーキングポールのうちのパーキングギヤに対向する部分とは反対側の背面部とパーキングポールの背面部に対向するケースの内面との少なくともいずれか一方に、パーキングポールがパーキングギヤとの噛み合いを解除させられている状態でパーキングポールの背面部とケースの内面との間に挟み込まれる吸振材が設けられることにより、ケース上面の振動の発生を抑えることが可能となる。

また、既存のパーキングポールをそのまま活用して吸振材を追加するのみでケースの振動を抑制できるため、コストアップを最小限に抑えることができる。

この発明に係るベルト式無段変速機の構成の一例を説明するための断面図である。チェーンベルトの構成の一例を説明するための拡大図である。この発明のパーキング機構の一例を示すケースの側面図である。図１の要部の拡大図であり、パーキングポールがＬ字型であることを示した図である。

この発明で対象とすることができるベルト式無段変速機は、固定シーブと可動シーブとをそれぞれ有する一対のプーリと、各シーブに接触する動力伝達面を有するチェーンベルトとを備えている。そのように構成されたベルト式無段変速機の構成の一例を図１に示している。図１に示すベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴと記す）１は、従来知られたものとほぼ同一に構成されており、エンジンなどの動力源からトルクが伝達される入力軸２と、その入力軸２に連結されたプライマリプーリ３と、駆動輪などの出力部材にトルクを伝達する出力軸４と、その出力軸４に連結されたセカンダリプーリ５と、それらのプーリ３，５に巻き掛けられた無端状のチェーンベルト６とによって構成されている。なお、入力軸２と出力軸４とは平行に配置されている。

プライマリプーリ３は、円錐形状の第１固定シーブ７と第１可動シーブ８とによって構成され、その第１固定シーブ７が、入力軸２に一体に形成されている。また、第１可動シーブ８は、入力軸２と一体に回転するとともに、軸線方向に移動することができるようにスプラインなどにより入力軸２に係合している。具体的には、第１可動シーブ８の内周部分には、背面側（図中における左側）に延出した中空状の第１ボス部９が一体に形成されており、その第１ボス部９の内周面と、入力軸２の外周面とがスプライン係合している。そして、それら各シーブ７，８における円錐面１０，１１が、入力軸２の軸線方向で対向して配置されており、それら円錐面１０，１１により第１Ｖ溝１２が形成されている。

また、第１可動シーブ８の外周部には、背面側に突出した第１円筒部１３が形成されており、その第１円筒部１３の内周面に液密状に接触する第１シリンダ１４が、入力軸２に嵌合している。この第１シリンダ１４は、環状に形成された部材であって、その中空部が入力軸２に嵌合している。また、第１シリンダ１４は、すり鉢状に形成され、その外周部分が、外側を向くように屈曲し、その端面が第１円筒部１３の内周面に対向している。そして、第１シリンダ１４と第１円筒部１３とを液密状に封止するための第１シール部材１５が、上記端面と第１円筒部１３の内周面との間に設けられている。なお、第１シリンダ１４は、第１可動シーブ８が第１固定シーブ７から最も離隔した際に、第１ボス部９の先端面と接触しないように入力軸２に嵌合している。なおまた、上記第１シリンダ１４は、入力軸２の端部から嵌合させ、入力軸２に形成された段差部に接触させることにより、軸線方向に位置決めされている。

上述したように第１シリンダ１４と第１円筒部１３とを形成することにより、それらの部材に囲われた空間（以下、第１油圧室と記す）１６が液密状に維持されるので、図２に示す例では、第１油圧室１６にオイルを供給することにより、第１可動シーブ８を第１固定シーブ７側に押圧するように構成されている。すなわち、油圧によって第１可動シーブ８に押圧力を作用させる油圧アクチュエータとして機能するように構成されている。

ここで、上記第１油圧室１６にオイルを供給する構成について簡単に説明する。図１に示す例では、入力軸２には、所定の長さの第１中空部１７が入力軸２の端部から形成されている。その第１中空部１７における先端部（図中における右側の部分）には、入力軸２の外周面に向けた第１貫通孔１８が形成されている。また、第１ボス部９には、第１油圧室１６に連通した第２貫通孔１９が形成されている。そして、第１中空部１７の開口部には、図示しないトルクコンバータや前後進切替機構などの他の装置とともにＣＶＴ１を囲うケース２０と一体に形成された第１油路２１が連通している。したがって、第１中空部１７から第１貫通孔１８および第２貫通孔１９を介して第１油圧室１６にオイルが供給される。なお、第１ボス部９と入力軸２とが係合した部分を潤滑するように、第１貫通孔１８から入力軸２の外周側に流動したオイルが供給されるように構成されている。

図１に示すセカンダリプーリ５も、上記プライマリプーリ３と同様に構成されている。その構成を簡単に説明する。図２に示すセカンダリプーリ５は、出力軸４の一方の端部（図中における左側の端部）に円錐形状の第２固定シーブ２２が一体に形成されている。また、円錐形状の第２可動シーブ２３の背面側に第２ボス部２４が延出して形成されており、その第２ボス部２４と出力軸４とがスプライン係合している。すなわち、第２可動シーブ２３は、出力軸４と一体に回転するとともに、軸線方向に移動することができるように係合している。そして、第２固定シーブ２２における円錐面２５と、第２可動シーブ２３における円錐面２６とが、軸線方向で対向して配置されており、それら各円錐面２５，２６により第２Ｖ溝２７が形成されている。

また、第２可動シーブ２３の外周部には、背面側に突出した第２円筒部２８が形成されており、その第２円筒部２８の内周面に液密状に接触する第２シリンダ２９が、出力軸４に嵌合している。この第２シリンダ２９は、環状に形成された部材であって、その中空部が出力軸４に嵌合している。また、第２シリンダ２９は、すり鉢状に形成され、その外周部分が、外側を向くように屈曲し、その端面と第２円筒部２８の内周面とが対向している。そして、上記端面と第２円筒部２８とを液密状に封止するために、その端面と第２円筒部２８との間に第２シール部材３０が設けられている。さらに、第２可動シーブ２３を第２固定シーブ２２側に押圧するリターンスプリング３１が、第２可動シーブ２３と第２シリンダ２９との間に設けられている。なお、第２シリンダ２９は、第２可動シーブ２３が第２固定シーブ２２から最も離隔した際に、第２ボス部２４の先端面と接触しないように配置され、また、上記第２シリンダ２９は、出力軸４の端部から嵌合させ、出力軸４に形成された段差部に接触させることにより、軸線方向に位置決めがされている。

上述したように第２シリンダ２９と第２円筒部２８とを形成することにより、それらの部材に囲われた空間（以下、第２油圧室と記す）３２が液密状に維持されるので、図２に示す例では、その第２油圧室３２にオイルを供給することにより、第２可動シーブ２３を第２固定シーブ２２側に押圧するように構成されている。すなわち、油圧によって第２可動シーブ２３に押圧力を作用させる油圧アクチュエータとして機能するように構成されている。

ここで、第２油圧室３２にオイルを供給する構成について簡単に説明する。図２に示す例では、出力軸４における上記第２固定シーブ２２が形成された側の端部から所定の長さの第２中空部３３が出力軸４に形成されている。その第２中空部３３における先端部（図中における右側の部分）、より具体的には、第２可動シーブ２３が嵌合している部分には、出力軸４の外周面に向けた第３貫通孔３４が形成されている。また、第２ボス部２４には、第２油圧室３２に連通した第４貫通孔３５が形成されている。そして、第２中空部３３の開口部には、ケース２０と一体に形成された第２油路３６が連通している。したがって、第２中空部３３から第３貫通孔３４および第４貫通孔３５を介して第２油圧室３２にオイルが供給される。なお、第２ボス部２４と出力軸４とが係合した部分を潤滑するように、第３貫通孔３４から出力軸４の外周側に流動したオイルが供給されるように構成されている。

そして、出力軸４の他方側の端部には、出力ギヤ３７がスプライン係合しており、その出力ギヤ３７を介して図示しない駆動輪にトルクが伝達されるように構成されている。

上述したように構成されたプライマリプーリ３とセカンダリプーリ５とに、無端状のチェーンベルト６が巻き掛けられている。より具体的には、それぞれのＶ溝１２，２７に亘って、チェーンベルト６が巻き掛けられている。ここで、チェーンベルト６の構成の一例を、図２を参照しつつ説明する。なお、図２における横方向がチェーンベルト６の長手方向を示しており、縦方向がチェーンベルト６の厚み方向を示している。図２に示すチェーンベルト６は、チェーンベルト６の幅と同一の長さに形成され、かつ互いに平行に配置された複数のピン３８と、そのピン３８により環状に連結される複数のリンク３９とによって構成されている。ここに示すリンク３９は、ピン３８が通される連通孔４０が形成された環状の板部材であって、その両端部分にピン３８の外径とほぼ同一の内径のピン保持部４１が形成されている。より具体的には、それぞれのピン保持部４１に挟まれた中央部分の幅が、ピン３８の外径よりも小さく形成され、ピン３８がピン保持部４１からチェーンベルト６の長手方向に移動しないように形成されている。そして、複数のリンク３９をチェーンベルト６の幅方向に積層するとともに、隣り合うリンク３９同士を、ピン保持部４１間の距離分、チェーンベルト６の長手方向にずらして配置した後に、積層されたリンク３９からピン３８の両端部が幅方向に突出するように、ピン保持部４１にピン３８を挿入してリンク３９を環状に連結している。なお、リンク３９とピン３８とは相対回転することができるように構成されている。

また、リンク３９の両端にそれぞれ貫通孔を形成して、その貫通孔にピン３８を挿入するように構成していてもよい。すなわち、ピン３８やリンク３９の形状または構成は、特に限定されない。

つぎに、図１に示すＣＶＴ１の作用について説明する。図２に示すＣＶＴ１は、入力軸２を介してエンジンから第１固定シーブ７および第１可動シーブ８にトルクが伝達される。そのように第１固定シーブ７と第１可動シーブ８とに伝達されたトルクは、円錐面１０，１１とピン３８の端面とに生じる摩擦力によってチェーンベルト６に伝達される。そして、チェーンベルト６のトルクは、円錐面２５，２６とピン３８の端面とに生じる摩擦力によって第２固定シーブ２２および第２可動シーブ２３に伝達され、そのトルクが出力軸４を介して出力ギヤ３７に伝達される。

上述したように第１固定シーブ７および第１可動シーブ８とチェーンベルト６とは、摩擦力によってトルクを伝達し、第２固定シーブ２２および第２可動シーブ２３とチェーンベルト６とも同様に摩擦力によってトルクを伝達する。その摩擦力を発生させるように上述した第２油圧室３２に油圧が供給される。具体的には、第２可動シーブ２３を押圧する荷重を増大させるように油圧を増大させる。そのように油圧を増大させると、第２固定シーブ２２と第２可動シーブ２３とがチェーンベルト６を挟み付ける挟圧力が増大する。その結果、チェーンベルト６の張力が増大して、チェーンベルト６と第１固定シーブ７および第１可動シーブ８との摩擦力が増大し、かつチェーンベルト６と第２固定シーブ２２および第２可動シーブ２３との摩擦力が増大する。

また、プライマリプーリ３およびセカンダリプーリ５に巻き掛けられるチェーンベルト６の巻き掛け半径を変化させることにより変速比を変化させるように構成されている。具体的には、要求される変速比に応じて第１油圧室１６に供給する油量を制御し、第１可動シーブ８を軸線方向に移動させて第１Ｖ溝１２の溝幅を変化させることにより変速するように構成されている。なお、チェーンベルト６の周長は一定であり、上記のように第２可動シーブ２３は、第２固定シーブ２２側に押圧されている。したがって、第１Ｖ溝１２の溝幅を変化させることにより、第２Ｖ溝２７の溝幅がそれに追従して変化する。

また、上述したように変速比を変更すると、チェーンベルト６の巻き掛け半径が変化するため、変速比に応じて第１固定シーブ７および第１可動シーブ８にピン３８が接触し始める位置、または第２固定シーブ２２および第２可動シーブ２３にピン３８が接触し始める位置が変化する。同様に変速比に応じて第１固定シーブ７および第１可動シーブ８からピン３８が抜ける位置、または第２固定シーブ２２および第２可動シーブ２３からピン３８が抜ける位置が変化する。

上述したように構成されたＣＶＴ１は、ピン３８が各シーブ７，８（２２，２３）に接触し始めること、またはピン３８が各シーブ７，８（２２，２３）から抜け出ることに起因してケース２０が膜振動する可能性がある。そのケース２０が膜振動する原理について説明する。なお、ピン３８が各シーブ７，８に接触し始めること、またはピン３８が各シーブ７，８から抜け出ることに起因してケース２０が膜振動する原理と、ピン３８が各シーブ２２，２３に接触し始めること、またはピン３８が各シーブ２２，２３から抜け出ることに起因してケース２０が膜振動する原理とはほぼ同一なので、以下の説明では、ピン３８が各シーブ７，８に接触し始めること、またはピン３８が各シーブ７，８から抜け出ることに起因してケース２０が膜振動する原理について説明する。

上述したように複数のピン３８がチェーンベルト６の長手方向に所定の間隔を空けて配置されているので、ＣＶＴ１がトルクを伝達している際には、断続的にピン３８が第１固定シーブ７と第１可動シーブ８とに接触する。そのようにピン３８が第１固定シーブ７と第１可動シーブ８とに接触し始める際には、各シーブ７，８を押し広げる。これは、チェーンベルト６に張力が作用しており、また上記第１油圧室１６にオイルが供給されて第１可動シーブ８が第１固定シーブ側に押圧されているためである。そのように各シーブ７，８を押し広げる荷重に基づくモーメントが入力軸２に作用するので、ピン３８が各シーブ７，８に接触し始める位置における第１Ｖ溝１２の幅が広がるように、各ベアリング４２，４４を支点として、入力軸２が撓む。この際、入力軸２の軸線方向において、チェーンベルト６が巻き掛けられている箇所と同一の位置が、最も大きく撓む。また、入力軸２は、その入力軸２の回転方向におけるピン３８が各シーブ７，８に接触し始める位置に向けて撓む。

また、ＣＶＴ１がトルクを伝達している際には、断続的にピン３８が第１固定シーブ７と第１可動シーブ８とから抜け出る。そのようにピン３８が第１固定シーブ７と第１可動シーブ８とから抜け出る際には、ピン３８を押圧する押圧力に対抗した反力がなくなる。そのように押圧力に対抗した反力がなくなると、ピン３８が抜け出る位置における第１Ｖ溝１２の幅が狭まるように、第１油圧室１６に供給された油圧に基づくモーメントが入力軸２に作用するので、各ベアリング４２，４４を支点として、入力軸２が撓む。この際、入力軸２の軸線方向において、チェーンベルト６が巻き掛けられている箇所と同一の位置が、最も大きく撓む。また、入力軸２は、その入力軸２の回転方向におけるピン３８が各シーブ７，８から抜け出る位置と反対方向の位置に向けて撓む。

上述したようにＣＶＴ１がトルクを伝達している際に入力軸２が撓み変形すると、第２ベアリング４４が傾斜する場合がある。具体的には、円周方向におけるピン３８が各シーブ７，８に接触し始める位置と同一の位置、またはピン３８が各シーブ７，８から抜け出る位置とは円周方向で反対側の位置（１８０度回転した位置）で、第２ベアリング４４がケース２０を押圧するように傾斜する場合がある。それとは反対に、円周方向におけるピン３８が各シーブ７，８に接触し始める位置とは円周方向で反対側の位置、またはピン３８が各シーブ７，８から抜け出る位置と同一の位置で、第２ベアリング４４がケース２０から離隔するように傾斜する場合がある。

上述したようにピン３８は、リンク３９に挿入されており、チェーンベルト６の長手方向に所定の間隔を空けて配置されている。したがって、各シーブ７，８を押し広げる荷重が断続的に変化するので、入力軸２や第２ベアリング４４、あるいはケース２０が振動する可能性がある。

次に、パーキング機構について説明する。図３は、本発明のパーキング機構の一例を示すケースの側面図である。パーキング機構は、出力軸４と連動するパーキングギヤ６０と、支軸６２の周りで回動自在に支持されたパーキングポール６１とを備える。パーキングギヤ６０は、ここでは、出力軸４に固定される。パーキング機構は、パーキングギヤ６０を回転不可能なロック状態と回転可能なアンロック状態とに切り替えるように構成されている。

パーキングポール６１は、作用点としての爪部６３を備え、力点６４に付与される力に応じて爪部６３がパーキングギヤ６０の凹部６５に係合する係合位置と該係合が解除された解除位置との間で回動し得るように支持される。パーキングポール６１は、運転席に設けられるシフトレバーの操作に連動して上述の係合位置と解除位置との間で変位される。

次に、ケース２０の振動の抑制について説明する。図１、図３に示すように、パーキングポール６１のうちのパーキングギヤ６０に対向する部分とは反対側の背面部とパーキングポール６１の背面部に対向するケース２０の内面のいずれか一方に、パーキングポール６１がパーキングギヤ６０との噛み合いを解除させられている状態でパーキングポール６１の背面部とケース２０との間に吸振材７０が設けられている。

ケース２０とパーキングポール６１の背面部との間に防振材７０を設けることにより、ケース２０上面の膜振動の発生を吸振材７０により抑えることが可能となる。図４は、図１のパーキングポール６１と吸振材７０のあるセカンダリプーリ周辺を拡大した図である。ケース２０と吸振材７０との接触面積を増やし振動低減効果を上げるため、パーキングポール６１の断面を図４に示すようにＬ字型にしてもよい。

また、既存のパーキングポール６１をそのまま活用して吸振材７０を追加するのみでケース２０の膜振動を抑制できるため、コストアップを最小限に抑えることができる。

１…ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）、２…入力軸、３…プライマリプーリ、４…出力軸、５…セカンダリプーリ、６…チェーンベルト、７，２２…固定シーブ、８，２３…可動シーブ、１６，３２…油圧室、２０…ケース、２１，３６…油路、２８…ピン、３９…リンク、４０…連通孔、４２，４４，５０，５３，５４…ベアリング、５７…潤滑用油路、６０…パーキングギヤ、６１…パーキングポール、６２…支軸、６３…爪部、６５…凹部、吸振材…７０。

Claims

ベルトを挟み込むことによる摩擦力でトルクを伝達する一対のプーリと、
前記一対のプーリのうちの出力側のプーリが取り付けられている回転軸と一体に回転するパーキングギヤと、
前記一対のプーリおよび前記パーキングギヤを収容しているケース内の所定位置を中心に回動して前記パーキングギヤに噛み合いまたは噛み合いを解除するパーキングポールとを有する無段変速機において、
前記パーキングポールのうちの前記パーキングギヤに対向する部分とは反対側の背面部と前記背面部に対向する前記ケースの内面との少なくともいずれか一方に、前記パーキングポールが前記パーキングギヤとの噛み合いを解除させられている状態で前記背面部と前記ケースの内面との間に挟み込まれる吸振材が設けられていることを特徴とする無段変速機。
請求項１に記載の無段変速機において、
前記パーキングポールは、前記所定位置に軸支される支軸を挟んだ一方側に設けられた作用点である爪部、および前記一方側とは逆の他方側に設けられた力点を有し、前記力点に付与される力に応じて前記爪部が前記パーキングギヤに設けられた凹部に係合する係合位置と前記係合が解除された解除位置との間で前記支軸を中心に回転し、
前記背面部は、前記爪部を設けた部分とは反対側になっている
ことを特徴とする無段変速機。
請求項２に記載の無段変速機において、
前記背面部は、前記爪部を設けた部分よりも前記支軸方向の厚みが厚くなっていることを特徴とする無段変速機。