JP6595776B2 - 無段変速機のプーリ及び無段変速機 - Google Patents
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Description
他方で、無段変速機のプーリには、チェーン等の動力伝達部材を所定の位置に保持するための高い剛性を確保する必要がある。
すなわち、無段変速機では動力伝達部材とプーリ(プーリを構成するシーブ)との間の摩擦抵抗で駆動力を発生させているが、駆動力の発生に有利なように動力伝達部材とプーリとの接触面積を広くすると、接触面において周速度の差が発生し、動力伝達損失を増大させてしまう。このため、動力伝達のロスを軽減するために、動力伝達部材とプーリとの接触面積を最小化することが望まれるが、狭い範囲に力が集中することとなるために、プーリを構成するシーブに倒れや歪み、変形等を生じやすくなる。シーブに倒れ等が生じると、動力伝達部材による動力伝達効率や振騒性能に悪影響を及ぼす。そこで、無段変速機のプーリにおいては、シーブの倒れ等を防止するために、動力伝達部材による荷重を支持するだけの剛性を確保する必要がある。
また、プーリの剛性を確保する手法としては、プーリを構成するシーブの裏面側にシーブと同心円の環状のリブを設ける構成が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
このため、コーン面を構成するシーブの表面に凹凸があると円滑な動力伝達が阻害されてしまう。したがって、シーブの表面側に開口が現れてしまう上記特許文献1に記載の構成は、無段変速機のプーリには適用することができない。
このため、特許文献2に記載の構成のように、シーブと同心円の環状リブを設けただけでは、リブの設けられていない部分で動力伝達部材とシーブとが接触した場合に当該接触部分からシーブが倒れたり変形するおそれがある。
しかし、単に放射状のリブを設けた場合には、シーブの外周側ほどリブ同士の間隔が広くなってリブの存在しない面積が広くなる。このため、リブの存在する部分と存在しない部分とで剛性の不均一が生じ、シーブ表面が偏摩耗するおそれがある。
また、プーリにはシーブの内周側よりも外周側に動力伝達部材が位置するときほど、その締め付け力に対して剛性を持たせる必要がある。しかし、シーブの外周側において十分な剛性を確保できるリブ間隔となるようにリブの本数を増加すると、シーブの内周側ではリブの本数が過剰となり軽量化に反することになる。
また、シーブは高い面圧に耐え得る強度を持たせるために鋼を成形することで形成されるが、鋼製品は、鍛造や板金プレス等のように金型を用いて加圧、塑性変形させて成形せざるを得ず、鋳造と比較して成形の自由度が低い。このため、シーブの内周側において必要以上にリブ同士の間隔が狭くなると、金型側のリブ幅が狭くなるため金型の寿命が短縮し、シーブの製造性が悪化するとの問題もある。
回転軸の軸周りに円盤状に張り出した張出部に第1の傾斜面を有し、前記回転軸と前記張出部とが一体的に成形された固定側のシーブと、
円盤状の本体の円中心に設けた貫通孔に前記回転軸を挿通させることにより前記回転軸に摺動可能に装着され、前記第1の傾斜面と対向し前記第1の傾斜面とともにV字状のプーリ溝を構成する第2の傾斜面を前記円盤状の本体に設け、前記回転軸に沿って移動させることで前記固定側のシーブに対して接離可能に構成された可動側のシーブと、
を備え、
前記第1の傾斜面及び第2の傾斜面のうちの少なくとも一方の裏面側には、前記回転軸周りに放射状に複数のリブが形成され、
前記複数のリブは、それぞれ前記回転軸に近いシーブの内周側に配置されたリブ内周部と、このリブ内周部から複数に枝分かれしシーブの外周側に配置されたリブ外周部とを備えて構成されており、
前記複数のリブは、隣り合う前記リブ外周部同士の間隔がほぼ均等となるように配置されることを特徴とする。
請求項1に記載のプーリを一対備え、
前記一対のプーリのプーリ溝に無端状の動力伝達部材が架け渡され、前記可動側のシーブを前記回転軸に沿って移動させることで前記プーリ溝の溝幅を変化させ、前記一対のプーリに対する動力伝達部材の有効巻付け径の比率を変えることにより無段階に変速するように構成されていることを特徴とする。
このため、シーブの内周側におけるリブ(リブ内周部)の本数を必要以上に増やすことなく軽量化を実現しつつ、シーブの内周側よりも高い剛性が要求されるシーブの外周側においてはリブ(リブ外周部)による十分な補強を行うことができる。
これにより、シーブの製造性を悪化させることなく、シーブの倒れや変形、歪み等を生じにくい無段変速機のプーリを実現することができる。
また、リブ外周部は、1本のリブ内周部から枝分かれしたものである。このように、リブ内周部とリブ外周部とを一繋がりの構成とすることで、シーブの途中で倒れ等が生ずるのを防止して全体としての剛性を向上させることができる。
このため、シーブの内周側とシーブの外周側とにバランスよくリブを配置することができ、剛性の不均一を生じにくいシーブを構成することができる。
このため、シーブの内周側におけるリブの本数を必要以上に増やすことなく、シーブの内周側よりも高い剛性が要求されるシーブの外周側においてリブによる十分な補強を行うことができる。
これにより、シーブの製造性を悪化させることなく、シーブの倒れや変形、歪み等を防止して、動力伝達効率のよい無段変速機を実現することができる。
なお、図2及び図3では、第1のプーリ(プライマリプーリ)の回転軸及び固定側のシーブを図示しているが、第2のプーリ(セカンダリプーリ)における回転軸及び固定側のシーブの形状等もこれと同様である。
図示は省略するが、チェーン30は、例えば、金属製のプレート(コマ)をピンで連結することにより構成されている。なお、動力伝達部材はチェーンに限定されない。例えば動力伝達部材は、複数の金属製のエレメント(コマ)と、これを挟持する2本の金属製のベルトとにより構成された金属製のベルト等であってもよい。
回転軸1は、中実、中空いずれでもよいが、図1に示すように、中空の管状に形成することが好ましい。回転軸1を中空とした場合には、その分回転軸1の軽量化を図ることができる。
固定側のシーブ2は、図1に示すように、回転軸1に近いシーブ2の内周側における回転軸1の軸線方向の厚みが厚く、シーブ2の外周側に向かって徐々に厚みが薄くなっており、半径方向の断面がほぼ錘状となっている。
第1の傾斜面21は、チェーン30を一対のプーリ10,20のプーリ溝10a,20aに架け渡した際に、チェーン30が接触するコーン面である。
第1の傾斜面21は、後述する第2の傾斜面31とともに、V字状のプーリ溝10aを構成する。
また、シーブ2の最外周には、シーブ2の外周縁に沿ってシーブ2の裏面側(すなわち、第1の傾斜面21の裏面側)に立設された、環状リブ24が形成されている。
本実施形態では、リブ23及び環状リブ24は一繋がりとなっている。
具体的には、本実施形態のシーブ2には、第1の傾斜面21の裏面側の肉厚部分を一部肉抜きした肉抜き部22が複数設けられており、この肉抜きの結果、第1の傾斜面21の裏面側にリブ23及び環状リブ24が残される。
リブ23及び環状リブ24が一繋がりとなっていることにより、リブ23と環状リブ24とが一体として裏面側からシーブ2を補強することができ、両者が分離されている場合よりも高い剛性を実現することが期待できる。
なお、肉抜き部22の深さや形状等は特に限定されない。例えば本実施形態では、図1に示すように、肉抜き部22の底部が、側面視において回転軸1の軸線に対してほぼ直交する角度に形成された平面状となっているが、肉抜き部22の底部は、第1の傾斜面21とほぼ平行する平面となるように形成されてもよい。
これにより、各リブ23は、回転軸1に近いシーブ2の内周側における本数よりもシーブ2の外周側における本数が多くなっている。
図3に示すように、本実施形態では、分岐部23bは、リブ23の延在方向のほぼ中央部に配置されている。なお、分岐部23bの位置は、図示例に限定されず、シーブ2の大きさ、リブ23の数・大きさ・配置等に応じて適宜最適な位置が設定される。
また、複数のリブ23は、シーブ2の外周側に配置された隣り合うリブ外周部23c同士の間隔がほぼ均等となるように配置されることが好ましい。このように、リブ外周部23cが配置されることにより、シーブ2に剛性の不均一が生じにくく、シーブ2の表面が偏摩耗するのを防止することができる。
なお、リブ外周部23c同士の間隔は、リブ内周部23a同士の間隔と同程度かこれよりも狭い方が好ましい。無段変速機100においては、チェーン30が一対のプーリ10,20のプーリ溝10a,20aに架け渡された場合、チェーン30が回転軸1に近いシーブ2の内周側のコーン面(すなわち、第1の傾斜面21及び第2の傾斜面31)に接触したときよりも外周側に接触したときの方がシーブ2により大きな力がかかり、シーブ2の外周側ほど倒れや変形等が生じやすくなる。この点、シーブ2の外周側に位置するリブ外周部23c同士の間隔を狭くして、リブ外周部23cを密に配置すれば、それだけシーブ2の外周側が補強され、倒れや変形等を生じにくくなる。
すなわち、シーブ2は、強度を増すために、鋼を材料とし、これを鍛造や板金プレス等のように金型を用いて加圧、塑性変形させて成形することで形成される。シーブ2をできるだけ軽量化するためには、リブ23の幅は、金型による成形が可能な幅であって、シーブ2に必要とされる強度を実現可能な最も細い幅に設定されることが好ましい。なお、リブ23は全体が同じ幅でなくてもよく、例えば、シーブ2の内周側に配置されるリブ内周部23aよりも、より高い剛性が要求されるシーブ2の外周側に配置されるリブ外周部23cの幅を広くしてもよい。
可動側のシーブ3における固定側のシーブ2の第1の傾斜面21に対向する側の面は、シーブ3の内周側からシーブ3の外周側に向かって固定側のシーブ2から離間する方向に傾斜する第2の傾斜面31となっている。
第2の傾斜面31は、チェーン30を一対のプーリ10,20に架け渡した際に、チェーン30が接触するコーン面である。
第2の傾斜面31は、前述の第1の傾斜面21とともに、V字状のプーリ溝10aを構成しており、このプーリ溝10aに無端状の動力伝達部材であるチェーン30が架け渡されている。
なお、突出部33の内周面34に、周方向に沿ってボールスプライン溝が形成されていてもよい。この場合には、ボールスプライン溝と回転軸1の外周面との間に図示しない鋼球(ボール)等を組み込むことにより、可動側のシーブ3が回転軸1に対してより円滑に摺動可能となるとともに、回転軸1が回転した際にはシーブ3も回転軸1とともに一体的に回転して回転軸1に伝達された動力を適切に伝えることができる。なお、突出部33と回転軸1との嵌合部分はボールスプライン構造となっているものに限定されず、回転軸1を、その外周面に回転力を伝達するための歯を設けたスプライン軸とし、突出部の内周面にこの歯と噛み合う歯を設けたスプライン構造となっていてもよい。
シリンダ部35は、可動側のシーブ3を回転軸1の軸方向に進退動作させる油圧機構(図示せず)を構成する図示しない油圧室を形成する部であり、シーブ3と同一の部材によって一体に塑性加工されることで形成されている。
図示は省略するが、回転軸1には、シリンダ部35の内周面に摺動自在に接触するプランジャ(ピストン)が固定されており、このプランジャとシリンダ部35とにより油圧室が形成される。そして、この油圧室内に供給される作動油を調整することによって固定側のシーブ2と可動側のシーブ3との間に形成されるプーリ溝10aの溝幅が調整されるようになっている。
なお、シリンダ部35は、シーブ3と同一の部材によって一体に塑性加工されているものに限定されない。例えばシリンダ部35をシーブ3とは別部材とし、シーブ3にネジ止め等により固定してもよい。
また、プランジャ(ピストン)についても、回転軸1と一体に形成されていてもよいし、回転軸1とは別部材として、回転軸1等にネジ止め等により固定されていてもよい。
回転軸4は、第1のプーリ10の回転軸1と同様の構成であるため、説明を省略する。
また、シーブ5の最外周には、シーブ5の外周縁に沿ってシーブ5の裏面側に立設された、環状リブ54が形成されている。
第1のプーリ10と同様に、本実施形態のシーブ5の第1の傾斜面51の裏面側には、肉抜き部52が複数設けられており、この肉抜きの結果、第1の傾斜面51の裏面側にリブ53及び環状リブ54が一繋がりとなって残されている。
可動側のシーブ6における固定側のシーブ5の第1の傾斜面51に対向する側の面は、シーブ6の内周側からシーブ6の外周側に向かって固定側のシーブ5から離間する方向に傾斜する第2の傾斜面61となっている。
第2の傾斜面61は、チェーン30を一対のプーリ10,20に架け渡した際に、チェーン30が接触するコーン面である。
第2の傾斜面61は、固定側のシーブ5の第1の傾斜面51とともに、V字状のプーリ溝20aを構成しており、このプーリ溝20aに無端状の動力伝達部材であるチェーン30が架け渡されている。
なお、第1のプーリ10の可動側のシーブ3と同様に、突出部63の内周面64に、周方向に沿ってボールスプライン溝を形成し、ボールスプライン溝と回転軸4の外周面との間に図示しない鋼球(ボール)等を組み込んでボールスプライン構造としてもよい。
シリンダ部65は、可動側のシーブ6を回転軸4の軸方向に進退動作させる油圧機構(図示せず)を構成する図示しない油圧室を形成する部であり、シーブ6と同一の部材によって一体に塑性加工されることで形成されている。
すなわち、図示は省略するが、第1のプーリ10と同様に、第2のプーリ20の回転軸4には、シリンダ部65の内周面に摺動自在に接触するプランジャ(ピストン)が固定されており、このプランジャとシリンダ部65とにより油圧室が形成される。そして、この油圧室内に供給される作動油を調整することによって固定側のシーブ5と可動側のシーブ6との間に形成されるプーリ溝20aの溝幅が調整されるようになっている。
本実施形態の第1のプーリ10及び第2のプーリ20の固定側のシーブ2,5及び可動側のシーブ3,6は、例えば、塊状の鋼等の金属材料を図示しない金型を用いて成形することにより形成される。
このとき、固定側のシーブ2,5を成形する金型は、リブ23,53及び環状リブ24,54を残して肉抜き部22,52を形成するように形状設計される。
この点、本実施形態のように、リブ23,53をリブ内周部23aとこのリブ内周部23aから複数に枝分かれしたリブ外周部23cとで構成した場合には、固定側のシーブ7の内周側においては金型成形可能な間隔でリブ内周部23aを配置できるとともに、固定側のシーブ7の外周側においては十分かつ均一な剛性を得られる本数のリブ外周部23cを配置することができる。
そして、第1のプーリ10及び第2のプーリ20のプーリ溝10a,20aに動力伝達部材であるチェーン30を架け渡すことで、無段変速機100が完成する。
この点、図4及び図5に示すように、固定側のシーブ7の裏面側に単なる放射状のリブ73を設けた場合には、シーブ7の内周側における金型による成形の限界を考えてリブ73の間隔が設定される。このため、固定側のシーブ7の外周部において十分な剛性を確保できるだけのリブ73を配置することができない。
これに対して、本実施形態のように、リブ23,53をリブ内周部23aとこのリブ内周部23aから複数に枝分かれしたリブ外周部23cとで構成した場合には、固定側のシーブ2,5の外周部において十分な剛性を確保することができ、固定側のシーブ2,5の倒れや変形等を防止することができる。
すなわち、本実施形態における無段変速機100のプーリ10,20では、固定側のシーブ2,5の内周側におけるリブ23,53の本数(すなわち、リブ内周部23a,53aの本数)を必要以上に増やすことなく軽量化を図りつつ、固定側のシーブ2,5の内周側よりも高い剛性が要求される固定側のシーブ2,5の外周側においてはリブ23,53(すなわち、リブ外周部23c,53c)による十分な補強を行うことができる。
これにより、固定側のシーブ2,5の製造性を悪化させることなく、固定側のシーブ2,5の倒れや変形、歪み等を生じにくく、動力伝達効率に優れた無段変速機のプーリを実現することができる。
また、リブ外周部23c,53cは、分岐部23b,53bにおいて1本のリブ内周部23a,53aから枝分かれしたものである。このように、リブ内周部23a,53aとリブ外周部23c,53cとは一繋がりとなっていることから、動力伝達部材であるチェーン30がコーン面(すなわち、第1の傾斜面21,51及び第2の傾斜面31,61)のいずれの部分に接触している場合でも、圧力に耐えられるだけの剛性を確保することができ、固定側のシーブ2,5の倒れや変形、歪み等を生じにくい。
このため、固定側のシーブ2,5の内周側と外周側とにバランスよくリブ23,53を配置することができ、剛性の不均一を生じにくい固定側のシーブ2,5を構成することができる。これにより、固定側のシーブ2,5における剛性の不均一に起因するコーン面(すなわち、第1の傾斜面21,51及び第2の傾斜面31,61)の偏摩耗を防止することができる。
これにより、固定側のシーブ2,5の製造性を悪化させることなく、固定側のシーブ2,5の倒れや変形、歪み等を防止して、動力伝達効率のよい無段変速機を実現することができる。
リブ23,53は、固定側のシーブ2,5、可動側のシーブ3,6の裏面側のうち少なくともいずれか一方に設けられていればよく、可動側のシーブ3,6のみに設けられていてもよいし、固定側のシーブ2,5、可動側のシーブ3,6の両方に設けられていてもよい。
2 固定側のシーブ
3 可動側のシーブ
4 回転軸
5 固定側のシーブ
6 可動側のシーブ
10 第1のプーリ
10a プーリ溝
20 第2のプーリ
20a プーリ溝
21 第1の傾斜面
23 リブ
30 チェーン
31 第2の傾斜面
100 無段変速機
Claims (2)
- 回転軸の軸周りに円盤状に張り出した張出部に第1の傾斜面を有し、前記回転軸と前記張出部とが一体的に成形された固定側のシーブと、
円盤状の本体の円中心に設けた貫通孔に前記回転軸を挿通させることにより前記回転軸に摺動可能に装着され、前記第1の傾斜面と対向し前記第1の傾斜面とともにV字状のプーリ溝を構成する第2の傾斜面を前記円盤状の本体に設け、前記回転軸に沿って移動させることで前記固定側のシーブに対して接離可能に構成された可動側のシーブと、
を備え、
前記第1の傾斜面及び第2の傾斜面のうちの少なくとも一方の裏面側には、前記回転軸周りに放射状に複数のリブが形成され、
前記複数のリブは、それぞれ前記回転軸に近いシーブの内周側に配置されたリブ内周部と、このリブ内周部から複数に枝分かれしシーブの外周側に配置されたリブ外周部とを備えて構成されており、
前記複数のリブは、隣り合う前記リブ外周部同士の間隔がほぼ均等となるように配置されることを特徴とする無段階変速機のプーリ。 - 請求項1に記載のプーリを一対備え、
前記一対のプーリのプーリ溝に無端状の動力伝達部材が架け渡され、前記可動側のシーブを前記回転軸に沿って移動させることで前記プーリ溝の溝幅を変化させ、前記一対のプーリに対する動力伝達部材の有効巻付け径の比率を変えることにより無段階に変速するように構成されていることを特徴とする無段変速機。
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