JP6648673B2

JP6648673B2 - 無段変速機

Info

Publication number: JP6648673B2
Application number: JP2016224979A
Authority: JP
Inventors: 齋藤　達也; 達也齋藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2036-11-18
Also published as: JP2018080800A

Description

本発明は、ベルト式の無段変速機に関する。

特許文献１に記載のベルト式の無段変速機は、平行に配置された二本の回転軸と、各回転軸にそれぞれ設けられた駆動プーリであるプライマリプーリ及び受動プーリであるセカンダリプーリと、このプライマリプーリ及びセカンダリプーリに形成されたＶ字形状の溝であるベルト溝に巻き掛けられた伝動ベルトとを備えている。プライマリプーリ及びセカンダリプーリは、それぞれ回転軸に固定された垂体状の固定シーブと、その回転軸上で軸線方向に移動可能な垂体状の可動シーブとで構成されており、固定シーブ及び可動シーブの互いに対向するテーパー面で前記ベルト溝を形成している。そして、プライマリプーリ及びセカンダリプーリのベルト溝幅を変化させることにより、伝導ベルトの巻き掛け径を変化させることによって、変速比γを最大変速比γ_ｍａｘと最小変速比γ_ｍｉｎとの範囲内で連続的に変化させることができる。

また、特許文献１に記載のベルト式の無段変速機においては、伝動ベルトの回転軌道内側に、潤滑油を吐出するための吐出孔を有する潤滑油吐出部が設けられており、最大変速比γ_ｍａｘと最小変速比γ_ｍｉｎとの間の変速比γ＝１のときに、プライマリプーリの固定シーブまたは可動シーブに向けて、潤滑油吐出部の吐出孔から潤滑油を吐出している。

特開２００９−２５０２８０号公報

しかしながら、最大変速比γ_ｍａｘのときには、変速比γ＝１のときよりもプライマリプーリの可動シーブが固定シーブに対してベルト溝幅を広げる方向に移動するため、潤滑油吐出部の吐出孔から吐出された潤滑油が可動シーブに当たらず、伝動ベルトや可動シーブの摩耗が進みやすくなるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、伝動ベルトや可動シーブの摩耗を抑制することができる無段変速機を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る無段変速機は、入力側のプライマリプーリと出力側のセカンダリプーリとが、回転軸に固定された固定シーブと、前記回転軸に軸線方向で移動可能に設けられた可動シーブとによって構成されており、前記固定シーブ及び前記可動シーブの互いに対向するテーパー面で形成されたベルト巻き掛け溝に伝動ベルトが巻き掛けられ、前記可動シーブを前記軸線方向に移動させて前記ベルト巻き掛け溝の幅を変化させることにより、前記伝動ベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を連続的に変更する無段変速機において、前記伝動ベルトの回転軌道内側に、潤滑油を吐出する複数の吐出孔を有する潤滑油吐出部が設けられており、前記複数の吐出孔からの潤滑油の吐出方向は、前記プライマリプーリの前記固定シーブの小径端、前記セカンダリプーリの前記固定シーブの小径端、最大変速比γ_ｍａｘのときの前記プライマリプーリの前記可動シーブの小径端、及び、最小変速比γ_ｍｉｎのときの前記セカンダリプーリの前記可動シーブの小径端、を向いていることを特徴とするものである。

本発明に係る無段変速機においては、変速比が変化したとしても可動シーブのテーパー面に潤滑油が供給されるため、伝動ベルトや可動シーブの摩耗を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る無段変速機の模式図である。図２は、実施形態に係る無段変速機を上方から見た図である。図３は、潤滑シャフト軸線方向に対して垂直となるように、第２固定シーブ用吐出孔を潤滑シャフトに設けた場合の説明図である。図４は、潤滑シャフト軸線方向に対して斜めとなるように、第２固定シーブ用吐出孔を潤滑シャフトに設けた場合の説明図である。図５は、第２固定シーブにおける潤滑狙い範囲についての説明図である。図６は、伝動ベルト最小巻き掛かり時における第２固定シーブでの潤滑状態についての説明図である。図７は、伝動ベルト最大巻き掛かり時における第２固定シーブでの潤滑状態についての説明図である。図８は、潤滑シャフト軸線方向に対して斜めとなるように、第２可動シーブ用吐出孔を潤滑シャフトに設けた場合の説明図である。図９は、潤滑シャフトと一体で成形された第２可動シーブ用吐出孔についての説明図である。図１０は、第２可動シーブ用吐出孔に対応させて、ガイドを潤滑シャフトと一体で設けた場合についての説明図である。図１１は、潤滑シャフトとは別体で設けられた第２可動シーブ用吐出孔についての説明図である。図１２は、第２可動シーブ用吐出孔に対応させて、ガイドを潤滑シャフトとは別体で設けた場合についての説明図である。図１３は、第２可動シーブにおける潤滑狙い範囲についての説明図である。図１４は、伝動ベルト最小巻き掛かり時における第２可動シーブの潤滑状態についての説明図である。図１５は、伝動ベルト最大巻き掛かり時における第２可動シーブの潤滑状態についての説明図である。

以下、本発明をベルト式の無段変速機に適用した一実施形態について説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。図１は、実施形態に係る無段変速機１の模式図である。図２は、実施形態に係る無段変速機１を上方から見た図である。実施形態に係る無段変速機１は、伝動ベルト２が巻き掛けられるプライマリプーリ３ａとセカンダリプーリ３ｂとを備えている。

プライマリプーリ３ａは、第１回転軸４ａに固定された垂体状の第１固定シーブ３０ａと、図示しない第１アクチュエータによって第１回転軸４ａ上で移動可能に設けられた垂体状の第１可動シーブ３１ａとで構成されており、第１回転軸方向で第１固定シーブ３０ａの小径側と第１可動シーブ３１ａの小径側とが対向するように配置されている。

また、セカンダリプーリ３ｂは、第２回転軸４ｂに固定された垂体状の第２固定シーブ３０ｂと、図示しない第２アクチュエータによって第２回転軸４ｂ上で移動可能に設けられた垂体状の第２可動シーブ３１ｂとで構成されており、第２回転軸方向で第２固定シーブ３０ｂの小径側と第２可動シーブ３１ｂの小径側とが対向するように配置されている。

そして、それぞれ互いに対向する、第１固定シーブ３０ａのテーパー面３２ａと第１可動シーブ３１ａのテーパー面３３ａ、及び、第２固定シーブ３０ｂのテーパー面３２ｂと第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂにより、伝動ベルト２が嵌り込むＶ字状の溝であるベルト溝が形成されている。

無段変速機１は、プライマリプーリ３ａとセカンダリプーリ３ｂとに伝動ベルト２を巻き掛けるとともに、その巻き掛け半径を連続的に変化させて、予め設定された最大変速比γ_ｍａｘと最小変速比γ_ｍｉｎとの間で変速比を変化させるように構成されている。巻き掛け半径の変更は、各可動シーブ３１ａ，３１ｂを各回転軸４ａ，４ｂ上で移動させて、ベルト溝の幅を変化させることで行われる。なお、本実施形態においては、最大変速比γ_ｍａｘ＝２．３８６であり、最小変速比γ_ｍｉｎ＝０．４１２であって、図２では、最小変速比γ_ｍｉｎのときの各可動シーブ３１ａ，３１ｂを実線で示しており、最大変速比γ_ｍａｘのときの各可動シーブ３１ａ，３１ｂを破線で示している。

最大変速比γ_ｍａｘでは、第１可動シーブ３１ａが第１固定シーブ３０ａから最も離隔し、プライマリプーリ３ａに巻き掛けられる伝動ベルト２の巻き掛け半径が最も小さくなり、プライマリプーリ３ａに対する伝動ベルト最小巻き掛かり状態となる。また、最大変速比γ_ｍａｘでは、第２可動シーブ３１ｂが第２固定シーブ３０ｂに最も接近し、セカンダリプーリ３ｂに巻き掛けられる伝動ベルト２の巻き掛け半径が最も大きくなり、セカンダリプーリ３ｂに対する伝動ベルト最大巻き掛かり状態となる。

一方、最小変速比γ_ｍｉｎでは_、第１可動シーブ３１ａが第１固定シーブ３０ａに最も接近し、プライマリプーリ３ａに巻き掛けられる伝動ベルト２の巻き掛け半径が最も大きくなり、プライマリプーリ３ａに対する伝動ベルト最大巻き掛かり状態となる。また、最小変速比γ_ｍｉｎでは_、第２可動シーブ３１ｂが第２固定シーブ３０ｂから最も離隔し、セカンダリプーリ３ｂに巻き掛けられる伝動ベルト２の巻き掛け半径が最も小さくなり、セカンダリプーリ３ｂに対する伝動ベルト最小巻き掛かり状態となる。

実施形態に係る無段変速機１は、伝動ベルト２の回転軌道内に、プライマリプーリ３ａやセカンダリプーリ３ｂや伝動ベルト２などの冷却や潤滑のために、潤滑油を吐出する複数の吐出孔を有する２つの潤滑シャフト１０が設けられている。潤滑シャフト１０は、中空内部に所定の圧力がかかった状態で、潤滑シャフト軸線方向一端側から他端側に向かって潤滑油が供給され、前記複数の吐出孔から外部に潤滑油が吐出される。前記複数の吐出孔として、第１固定シーブ３０ａに向けて潤滑油を吐出する第１固定シーブ用吐出孔１１ａと、第１可動シーブ３１ａに向けて潤滑油を吐出する第１可動シーブ用吐出孔１２ａと、第２固定シーブ３０ｂに向けて潤滑油を吐出する第２固定シーブ用吐出孔１１ｂと、第２可動シーブ３１ｂに向けて潤滑油を吐出する第２可動シーブ用吐出孔１２ｂとが、潤滑シャフト１０に設けられている。

図２に示すように、第１固定シーブ用吐出孔１１ａからの潤滑油の吐出方向は、第１固定シーブ３０ａのテーパー面３２ａにおける小径端を向いている。また、第２固定シーブ用吐出孔１１ｂからの潤滑油の吐出方向は、第２固定シーブ３０ｂのテーパー面３２ｂにおける小径端を向いている。これにより、各固定シーブ３０ａ，３０ｂの各テーパー面３２ａ，３２ｂにおける小径端にかけられた潤滑油が、各固定シーブ３０ａ，３０ｂが回転することによって生じる遠心力により、各テーパー面３２ａ，３２ｂ上を大径端側ヘと流れて広がっていく。よって、各固定シーブ３０ａ，３０ｂや伝動ベルト２の摩耗を抑制することができる。

一方、図２に示すように、第１可動シーブ用吐出孔１２ａからの潤滑油の吐出方向は、最大変速比γ_ｍａｘのときにおける第１可動シーブ３１ａのテーパー面３３ａにおける小径端を向いている。また、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂからの潤滑油の吐出方向は、最小変速比γ_ｍｉｎのときにおける第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂにおける小径端を向いている。これにより、最大変速比γ_ｍａｘや最小変速比γ_ｍｉｎのときに、各可動シーブ３１ａ，３１ｂの各テーパー面３３ａ，３３ｂにおける小径端にかけられた潤滑油が、各可動シーブ３１ａ，３１ｂが回転することによって生じる遠心力により、各テーパー面３３ａ，３３ｂの大径端側ヘと流れて広がっていく。よって、変速比が変化し、ベルト溝の幅を広げる方向に各可動シーブ３１ａ，３１ｂが動いても、各可動シーブ３１ａ，３１ｂの各テーパー面３３ａ，３３ｂに潤滑油を供給することができ、各可動シーブ３１ａ，３１ｂや伝動ベルト２の摩耗を抑制することができる。

また、伝動ベルト２の一番の発熱部位である各固定シーブ３０ａ，３０ｂ及び各可動シーブ３１ａ，３１ｂとの接触部を効果的に冷却することができ、各固定シーブ３０ａ，３０ｂ及び各可動シーブ３１ａ，３１ｂや伝動ベルト２の耐久性の低下を抑制することができる。

以下、実施形態に係る無段変速機１において、潤滑シャフト１０の前記複数の吐出孔から潤滑油を吐出してなされる、プライマリプーリ３ａ及びセカンダリプーリ３ｂの潤滑に関して、セカンダリプーリ３ｂを例に挙げて詳細に説明する。なお、プライマリプーリ３ａの潤滑については、最大変速比γ_ｍａｘ及び最小変速比γ_ｍｉｎにおける伝動ベルト巻き掛かり状態が、上述したようにセカンダリプーリ３ｂとは逆になること以外は同様であるため、その詳細な説明は省略する。

図３は、潤滑シャフト軸線方向に対して垂直となるように、第２固定シーブ用吐出孔１１ｂを潤滑シャフト１０に設けた場合の説明図である。図４は、潤滑シャフト軸線方向に対して斜めとなるように、第２固定シーブ用吐出孔１１ｂを潤滑シャフト１０に設けた場合の説明図である。

図３に示すように、第２固定シーブ用吐出孔１１ｂは、潤滑シャフト軸線方向に対して垂直となるように潤滑シャフト１０に設けられており、第２固定シーブ用吐出孔１１ｂからの潤滑油の吐出方向が、第２固定シーブ３０ｂのテーパー面３２ｂにおける小径端を向いている。なお、第２固定シーブ用吐出孔１１ｂとしては、第２固定シーブ用吐出孔１１ｂからの潤滑油の吐出方向が、第２固定シーブ３０ｂのテーパー面３２ｂにおける小径端を向いていれば、図４に示すように、潤滑シャフト軸線方向に対して斜めとなるように潤滑シャフト１０に設けてもよい。

また、第２固定シーブ用吐出孔１１ｂを、潤滑シャフト１０と一体または別体のどちらで設けてもよく、さらには、第２固定シーブ用吐出孔１１ｂから吐出される潤滑油をガイドするガイド部材を、潤滑シャフト１０と一体または別体で設けてもよい。

図５は、第２固定シーブ３０ｂにおける潤滑狙い範囲についての説明図である。なお、図５中の「φＤ_１」は、第２固定シーブ３０ｂのテーパー面３２ｂにおける小径端での径の大きさを示している。また、「φＤ_２」は、伝動ベルト最小巻き掛かり時のベルト下端位置での径の大きさを示している。図５に示すように、第２固定シーブ用吐出孔１１ｂから吐出される潤滑油の第２固定シーブ３０ｂのテーパー面３２ｂ上における潤滑狙い範囲は、第２固定シーブ３０ｂのテーパー面３２ｂにおける小径端から、伝動ベルト最小巻き掛かり時におけるベルト下端位置までの間の範囲Ａ１としている。

図６は、伝動ベルト最小巻き掛かり時における第２固定シーブ３０ｂでの潤滑状態についての説明図である。図６に示すように、伝動ベルト最小巻き掛かり時に、第２固定シーブ３０ｂのテーパー面３２ｂにおける範囲Ａ１にかけられた潤滑油は、第２固定シーブ３０ｂが回転することによって生じる遠心力により、テーパー面３２ｂ上を大径端側に向かって流れる。これにより、予め設定された変速比の範囲内で、テーパー面３２ｂの最も小径端側に位置する伝動ベルト２とテーパー面３２ｂとの接触部分を潤滑することができる。

図７は、伝動ベルト最大巻き掛かり時における第２固定シーブ３０ｂでの潤滑状態についての説明図である。図７に示すように、伝動ベルト最大巻き掛かり時に、第２固定シーブ３０ｂのテーパー面３２ｂにおける範囲Ａ１にかけられた潤滑油は、第２固定シーブ３０ｂが回転することによって生じる遠心力により、テーパー面３２ｂ上を大径端側に向かって流れる。これにより、予め設定された変速比の範囲内で、テーパー面３２ｂの最も大径端側に位置する伝動ベルト２とテーパー面３２ｂとの接触部分を潤滑することができる。

図８は、潤滑シャフト軸線方向に対して斜めとなるように、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂを潤滑シャフト１０に設けた場合の説明図である。図８に示すように、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂは、潤滑シャフト軸線方向に対して斜めとなるように潤滑シャフト１０に設けられており、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂからの潤滑油の吐出方向が、伝動ベルト最大巻き掛かり時における第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂにおける小径端を向いている。

図９は、潤滑シャフト１０と一体で成形された第２可動シーブ用吐出孔１２ｂについての説明図である。図１０は、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂに対応させて、ガイド２０を潤滑シャフト１０と一体で設けた場合についての説明図である。

実施形態に係る無段変速機１においては、図９に示すように、潤滑シャフト軸線方向に対して斜めとなるように、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂを潤滑シャフト１０と一体で成形している。これにより、部品点数の低減により、コスト増加を抑えることができる。また、図１０に示すように、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂから吐出される潤滑油をガイドするガイド２０を、潤滑シャフト１０と一体で設けてもよい。これにより、より精度良く、第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂ上における潤滑狙い範囲に向けて潤滑油を吐出することができ、より効果的に前記潤滑狙い範囲を潤滑することができる。

図１１は、潤滑シャフト１０とは別体で設けられた第２可動シーブ用吐出孔１２ｂについての説明図である。図１２は、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂに対応させて、ガイド２０を潤滑シャフト１０とは別体で設けた場合についての説明図である。

実施形態に係る無段変速機１においては、図１１に示すように、潤滑シャフト軸線方向に対して斜めとなるように、潤滑シャフト１０とは別体である孔形成部材２１に第２可動シーブ用吐出孔１２ｂを設けてもよい。この際、孔形成部材２１は、潤滑シャフト軸線方向に対して垂直となるように潤滑シャフト１０に設けられた取り付け孔１３に、圧入や溶接などによって固定する。これにより、潤滑シャフト軸線方向に対して斜めとなるように、潤滑シャフト１０に孔を設ける場合よりも、潤滑シャフト１０の加工時間の短縮化を図ることができ、コスト増加を抑えることができる。

また、図１２に示すように、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂから吐出される潤滑油をガイドするガイド２２を、潤滑シャフト１０とは別体で設けてもよい。なお、図１２においては、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂを成形するための孔形成部材２１と一体でガイド２２を構成しており、潤滑シャフト軸線方向に対して垂直となるように潤滑シャフト１０に設けられた取り付け孔１３に、圧入や溶接などによって固定されている。ガイド２２を、潤滑シャフト１０とは別体で設けることにより、図１０に示すような潤滑シャフト１０と一体で設けられたガイド２０よりも、図１２に示すようにガイド２２の軸線方向の長さを長くして、より精度良く、第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂ上における潤滑狙い範囲に向けて潤滑油を吐出することができ、より効果的に前記潤滑狙い範囲を潤滑することができる。また、ガイド２２として複雑な形状のものを容易に設けることができる。

図１３は、第２可動シーブ３１ｂにおける潤滑狙い範囲についての説明図である。なお、図１３においては、伝動ベルト最大巻き掛かり時における第２可動シーブ３１ｂを実線で示しており、伝動ベルト最小巻き掛かり時における第２可動シーブ３１ｂを破線で示している。また、図１３中の「φＤ_３］は、第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂにおける小径端での径の大きさを示している。また、「φＤ_４」は、伝動ベルト最小巻き掛かり時のベルト下端位置での径の大きさを示している。また、「φＤ_５」は、伝動ベルト最大巻き掛かり時のベルト下端位置での径の大きさを示している。また、「φＤ_６」は、第２固定シーブ３０ｂのテーパー面３２ｂにおける大径端での径の大きさを示している。

図１３に示すように、第２可動シーブ用吐出孔１２ｂから吐出される潤滑油の第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂ上における潤滑狙い範囲は、伝動ベルト最小巻き掛かり時において、第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂにおける小径端からベルト下端位置までの間の範囲Ａ２であって、且つ、伝動ベルト最大巻き掛かり時において、ベルト下端位置より小径側となる範囲Ａ３としている。

図１４は、伝動ベルト最小巻き掛かり時における第２可動シーブ３１ｂの潤滑状態についての説明図である。なお、図１４においては、伝動ベルト最大巻き掛かり時の第２可動シーブ３１ｂを破線で示している。図１４に示すように、伝動ベルト最小巻き掛かり時に、第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂにおける範囲Ａ２にかけられた潤滑油は、第２可動シーブ３１ｂが回転することによって生じる遠心力により、テーパー面３３ｂ上を大径端側に向かって流れる。これにより、予め設定された変速比の範囲内で、テーパー面３３ｂの最も小径端側に位置する伝動ベルト２とテーパー面３３ｂとの接触部分を潤滑することができる。

図１５は、伝動ベルト最大巻き掛かり時における第２可動シーブ３１ｂでの潤滑状態についての説明図である。なお、図１５においては、伝動ベルト最小巻き掛かり時の第２可動シーブ３１ｂを破線で示している。図１５に示すように、伝動ベルト最大巻き掛かり時に、第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂにおける範囲Ａ３にかけられた潤滑油は、第２可動シーブ３１ｂが回転することによって生じる遠心力により、テーパー面３３ｂ上を大径端側に向かって流れる。これにより、予め設定された変速比の範囲内で、テーパー面３３ｂの最も大径端側に位置する伝動ベルト２とテーパー面３３ｂとの接触部分を潤滑することができる。

このように、実施形態に係る無段変速機１においては、変速に伴って、伝動ベルト巻き掛かり状態を変化させるように、第２可動シーブ３１ｂが第２回転軸４ｂ上を移動しても、第２可動シーブ３１ｂのテーパー面３３ｂと伝動ベルト２との接触部分に潤滑油が供給されるため、伝動ベルト２や第２可動シーブ３１ｂの摩耗を抑制することができる。

１無段変速機
２伝動ベルト
３ａプライマリプーリ
３ｂセカンダリプーリ
４ａ第１回転軸
４ｂ第２回転軸
１０潤滑シャフト
１１ａ第１固定シーブ用吐出孔
１１ｂ第２固定シーブ用吐出孔
１２ａ第１可動シーブ用吐出孔
１２ｂ第２可動シーブ用吐出孔
１３取り付け孔
２０ガイド
２１孔形成部材
２２ガイド
３０ａ第１固定シーブ
３０ｂ第２固定シーブ
３１ａ第１可動シーブ
３１ｂ第２可動シーブ
３２ａテーパー面
３２ｂテーパー面
３３ａテーパー面
３３ｂテーパー面

Claims

入力側のプライマリプーリと出力側のセカンダリプーリとが、回転軸に固定された固定シーブと、前記回転軸に軸線方向で移動可能に設けられた可動シーブとによって構成されており、前記固定シーブ及び前記可動シーブの互いに対向するテーパー面で形成されたベルト巻き掛け溝に伝動ベルトが巻き掛けられ、前記可動シーブを前記軸線方向に移動させて前記ベルト巻き掛け溝の幅を変化させることにより、前記伝動ベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を連続的に変更する無段変速機において、
前記伝動ベルトの回転軌道内側に、潤滑油を吐出する複数の吐出孔を有する潤滑油吐出部が設けられており、
前記複数の吐出孔からの潤滑油の吐出方向は、前記プライマリプーリの前記固定シーブの小径端、前記セカンダリプーリの前記固定シーブの小径端、最大変速比γ_ｍａｘのときの前記プライマリプーリの前記可動シーブの小径端、及び、最小変速比γ_ｍｉｎのときの前記セカンダリプーリの前記可動シーブの小径端、を向いていることを特徴とする無段変速機。