JP6654931B2

JP6654931B2 - 可動装置および無段変速機

Info

Publication number: JP6654931B2
Application number: JP2016039617A
Authority: JP
Inventors: 大介木立; 俊彦竹田; 隆太中村
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: JP2017155840A

Description

本発明は、軸部と可動部との間にクリアランスが形成され、クリアランスにオイルが流通する可動装置および無段変速機に関する。

従来、回転軸（軸部）に一体形成された固定シーブ、および、回転軸の外周面に軸方向に移動可能に配置された可動シーブ（可動部）を有するプライマリプーリおよびセカンダリプーリと、プライマリプーリおよびセカンダリプーリとの間に掛け渡されるベルトとを含んで構成される無段変速機が設けられた車両が提案されている（例えば、特許文献１）。

無段変速機では、可動シーブにおける固定シーブと対向するコーン面とは反対側に油圧室が設けられ、油圧ポンプから油圧制御弁を介し油圧室にオイルを供給することで、可動シーブを軸方向に移動させるようになっている。また、可動シーブの内周面と回転軸の外周面との間には、クリアランスが形成され、油圧室に供給されたオイルの一部はクリアランスを流通して外部に排出される。

特開２００６−２７５２７６号公報

上記したクリアランスを流通するオイルは、油圧ポンプの仕事量を増加させるため、クリアランスを流通するオイルの流量を減少させることが望まれている。クリアランスを流通するオイルの流量を減少させるために、クリアランスを狭くすることが考えられるが、製造性が悪化したり、製造コストが増加したりしてしまうといった問題があった。

そこで、本発明は、製造性の悪化、製造コストの増加を低減しつつ、クリアランスを流通するオイルの流量を減少させることが可能な可動装置および無段変速機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の可動装置は、軸部と、前記軸部の外周面に対してクリアランスを有して配置され、オイルの油圧によって軸方向に移動可能な可動部と、を備え、前記クリアランスには、前記可動部を移動させるために供給されるオイルが流通し、前記軸部の外周面、および、前記可動部における該軸部と対向する内周面の少なくとも一方に、周方向に亘って流動抵抗溝が形成され、前記流動抵抗溝は、前記クリアランスを流通するオイルの流れ方向に沿って徐々に深くなる湾曲部、および、該湾曲部よりも下流側であって該オイルの流れに直交する直交部を有する。

また、前記流動抵抗溝は、前記可動部の前記内周面に形成されるとよい。

また、本発明の無段変速機は、固定シーブと一体的に回転する回転軸と、前記回転軸の外周面に対してクリアランスを有して配置され、オイルの油圧によって軸方向に移動可能な可動シーブと、を備え、前記クリアランスには、前記可動シーブを移動させるために供給されるオイルが流通し、前記回転軸の外周面、および、前記可動シーブにおける該回転軸と対向する内周面の少なくとも一方に、周方向に亘って流動抵抗溝が形成され、前記流動抵抗溝は、前記クリアランスを流通するオイルの流れ方向に沿って徐々に深くなる湾曲部、および、該湾曲部よりも下流側であって該オイルの流れに直交する直交部を有する。

本発明によれば、製造性の悪化、製造コストの増加を低減しつつ、クリアランスを流通するオイルの流量を減少させることができる。

自動車の動力伝達装置の構成を示す図である。セカンダリプーリの構成を示す図である。流動抵抗溝の構成を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、自動車の動力伝達装置１の構成を示す図である。図１に示すように、自動車は、動力伝達装置１を備えており、この動力伝達装置１によって、駆動源としてのエンジン１０の動力を伝達する。

エンジン１０は、内部を貫通するようにクランクシャフト１０ａが配置され、燃焼室における爆発圧力でピストンを往復動させてクランクシャフト１０ａを回転させる。エンジン１０のクランクシャフト１０ａには、トルクコンバータ１２を介して無段変速機１４が接続される。

トルクコンバータ１２は、クランクシャフト１０ａに接続されたフロントカバー１２ａと、フロントカバー１２ａに固定されたポンプインペラ１２ｂとを備える。また、トルクコンバータ１２は、フロントカバー１２ａ内において、ポンプインペラ１２ｂにタービンランナ１２ｃが対向配置されており、タービンランナ１２ｃにタービンシャフト１２ｄが接続される。

さらに、トルクコンバータ１２は、ポンプインペラ１２ｂおよびタービンランナ１２ｃの間の内周側にステータ１２ｅが配置され、内部に作動流体が封入されている。なお、ステータ１２ｅは、トルクコンバータ１２、無段変速機１４等を収容するハウジング１６に固定されている。

ポンプインペラ１２ｂおよびタービンランナ１２ｃは、多数のブレードが設けられており、ポンプインペラ１２ｂが回転することで作動流体が外周側に送出され、作動流体をタービンランナ１２ｃに送ることでタービンランナ１２ｃを回転させる。これにより、クランクシャフト１０ａからタービンランナ１２ｃに動力が伝達される。

ステータ１２ｅは、タービンランナ１２ｃから送り出された作動流体の流動方向を変化させてポンプインペラ１２ｂに還流させ、ポンプインペラ１２ｂの回転を促進させる。そのため、トルクコンバータ１２は伝達トルクを増幅することができる。

また、トルクコンバータ１２は、タービンシャフト１２ｄに固定されたクラッチプレート１２ｆがフロントカバー１２ａの内面に対向配置される。クラッチプレート１２ｆは、油圧によりフロントカバー１２ａに押し付けられることにより、クランクシャフト１０ａからタービンシャフト１２ｄに動力が伝達される。また、油圧を制御することでクラッチプレート１２ｆがフロントカバー１２ａに滑りながら当接することにより、クランクシャフト１０ａからタービンシャフト１２ｄへ伝達される動力を調整することができる。

無段変速機１４は、プライマリプーリ３０、セカンダリプーリ３２およびベルト３４を含んで構成される。プライマリプーリ３０は、タービンシャフト１２ｄに設けられ、セカンダリプーリ３２は、タービンシャフト１２ｄに対して平行に配置された回転軸１８に設けられる。ベルト３４は、リンクプレートをピンで連結したチェーンベルトで構成され、プライマリプーリ３０とセカンダリプーリ３２との間に掛け渡され、プライマリプーリ３０とセカンダリプーリ３２との間で動力を伝達する。ここでは、ベルト３４がチェーンベルトで構成される場合について説明したが、ベルト３４は、例えば、２つのリングで複数のコマ（エレメント）を挟持して構成される金属ベルトで構成されてもよい。

プライマリプーリ３０は、固定シーブ４０および可動シーブ４２を含んで構成される。固定シーブ４０および可動シーブ４２は、互いにタービンシャフト１２ｄの軸方向に対向して設けられる。また、固定シーブ４０および可動シーブ４２双方の対向面が、略円錐形状のコーン面４４となっており、このコーン面４４によってベルト３４が掛け渡される溝が形成される。

同様に、セカンダリプーリ３２は、固定シーブ５０および可動シーブ５２を含んで構成される。固定シーブ５０および可動シーブ５２は、互いに回転軸１８の軸方向に対向して設けられる。また、固定シーブ５０および可動シーブ５２双方の対向面が、略円錐形状のコーン面５４となっており、このコーン面５４によってベルト３４が掛け渡される溝が形成される。なお、セカンダリプーリ３２の構成について、詳しくは後述する。

そして、プライマリプーリ３０の可動シーブ４２は、不図示の油圧ポンプから油圧制御弁を介し供給されるオイルの油圧により、タービンシャフト１２ｄの軸方向の位置が可変に構成されている。また、セカンダリプーリ３２の可動シーブ５２は、油圧ポンプから供給されるオイルの油圧により、回転軸１８の軸方向の位置が可変に構成されている。

このように、プライマリプーリ３０は、固定シーブ４０および可動シーブ４２の対向間隔が可変であり、セカンダリプーリ３２は、固定シーブ５０および可動シーブ５２の対向間隔が可変である。そして、ベルト３４が掛け渡される溝は、固定シーブ４０および可動シーブ４２、固定シーブ５０および可動シーブ５２の径方向内方が狭く、径方向外方が広くなっている。そのため、コーン面４４、５４の対向間隔が変わり、ベルト３４が掛け渡される溝幅が変更されると、ベルト３４の掛け渡される位置が変わる。

プライマリプーリ３０を例に挙げると、コーン面４４の対向間隔が広くなり、ベルト３４が掛け渡される溝の幅が広くなると、コーン面４４のうち、ベルト３４の張架される位置が内径側となり、ベルト３４の巻き付け径が小さくなる。一方、コーン面４４の対向間隔が狭くなり、ベルト３４が掛け渡される溝の幅が狭くなると、コーン面４４のうち、ベルト３４の張架される位置が外径側となり、巻き付け径が大きくなる。こうして、無段変速機１４は、タービンシャフト１２ｄと回転軸１８との間の伝達動力を無段変速する。

回転軸１８は、ギヤ機構２０を介して、車輪２４が連結された出力軸２２に接続されており、無段変速機１４によって変速された伝達動力を、ギヤ機構２０および出力軸２２を介して車輪２４に伝達する。

図２は、セカンダリプーリ３２の構成を示す図である。なお、図２において、中心軸よりも図中上側に、固定シーブ５０と可動シーブ５２とが最も離隔した状態を示し、中心軸よりも図中下側に、固定シーブ５０と可動シーブ５２とが最も近接した状態を示す。

図２に示すように、セカンダリプーリ３２は、軸受５６を介してハウジング１６（図１参照）に回転可能に支持されている回転軸１８と一体的に回転する固定シーブ５０と、回転軸１８に相対回転不能かつ軸方向に移動可能に設けられた可動シーブ５２とが設けられる。

セカンダリプーリ３２は、油圧シリンダ５８が設けられている。油圧シリンダ５８は、油圧ポンプによって供給される油圧に応じて可動シーブ５２を軸方向に移動させることにより、固定シーブ５０および可動シーブ５２のコーン面５４の対向間隔を変化させる。

可動シーブ５２は、回転軸１８にスプライン嵌合される内側筒部６０と、内側筒部６０よりも固定シーブ５０側であってコーン面５４を有する本体部６２と、本体部６２の外周において固定シーブ５０から遠ざかる方向に延在する外周筒部６４とが一体形成されている。

油圧シリンダ５８は、可動シーブ５２の軸方向においてコーン面５４に対して背面側に配置されている有底円筒状のシリンダ部材７０と、シリンダ部材７０と可動シーブ５２との間に介挿されて可動シーブ５２を固定シーブ５０側に付勢する弾性部材７２とを含んで構成される。シリンダ部材７０は、円筒状のスペーサ７４によって軸方向への移動が阻止されている。

シリンダ部材７０は、外周部が可動シーブ５２の外周筒部６４の内周面にオイルシール７６を介して当接されている。これにより、シリンダ部材７０と可動シーブ５２との間に、油密な油圧室７８が形成される。油圧室７８には、回転軸１８に形成された中空穴１８ａ、および、中空穴１８ａから回転軸１８の外周面まで貫通した貫通孔１８ｂを介して、油圧ポンプから油圧制御弁を介し油圧が供給される。

ここで、可動シーブ５２の本体部６２における回転軸１８と対向する内周面６２ａと、回転軸１８の外周面との間には、クリアランス８０が形成されている。このクリアランス８０には、油圧室７８に供給されたオイルが、可動シーブ５２の貫通孔６６を介して供給される。

このとき、セカンダリプーリ３２では、摺動抵抗を減らすために、クリアランス８０に対してシール機構が設けられていないことから、クリアランス８０を流通したオイルは、コーン面５４側から外部に排出されることになり、油圧ポンプの仕事量が増加してしまう。

そこで、本実施形態においては、本体部６２の内周面６２ａには、周方向に亘って流動抵抗溝８２が形成されている。

図３は、流動抵抗溝８２の構成を説明する図である。図３（ａ）は、セカンダリプーリ３２におけるクリアランス８０部分の拡大断面図を示し、図３（ｂ）は、流動抵抗溝８２を流通するオイルの流れを示す図である。図３（ａ）に示すように、本体部６２の内周面６２ａには、軸方向に沿って複数（図３では２つ）の流動抵抗溝８２が形成されている。流動抵抗溝８２は、図３（ａ）において矢印線で示すオイルの流れ方向に沿って徐々に深さが深くなる湾曲部８２ａ、および、湾曲部８２ａよりも下流側であってオイルの流れ方向に直交する直交部８２ｂが形成されている。

このような流動抵抗溝８２が形成されることで、クリアランス８０を流通するオイルが流動抵抗溝８２に到達すると、図３（ｂ）に示すように、流動抵抗溝８２によってオイルの流れに乱流が発生し、クリアランス８０を流れるオイルに流動抵抗を発生させる。

具体的には、流動抵抗溝８２に到達したオイルの一部が、湾曲部８２ａに沿って流動抵抗溝８２内を流れた後、直交部８２ｂに沿ってクリアランス８０と直交する向きに流れる。したがって、直交部８２ｂに沿って流れたオイルは、クリアランス８０を流通するオイルに衝突するため、クリアランス８０を流通するオイルの流動抵抗が増加する。そして、クリアランス８０を流通するオイルの流動抵抗を増加させることで、クリアランス８０を流通する、つまり、外部に漏れてしまうオイルを減少させることができる。

このように、可動シーブ５２と回転軸１８との間に形成されたクリアランス８０にオイルが流通する際に、可動シーブ５２の内周面６２ａに流動抵抗溝８２を形成するだけで、外部に漏れてしまうオイルを減少させることができる。かくして、クリアランス８０を狭くする加工を行う必要がなく、製造性の悪化、製造コストの増加を低減しつつ、クリアランスを流通するオイルの流量を減少させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、可動シーブ５２に流動抵抗溝８２を形成するようにしたが、これに限らず、回転軸１８の外周面に流動抵抗溝８２を形成するようにしてもよい。ただし、回転軸１８の外周面に流動抵抗溝８２を形成する場合には、可動シーブ５２の軸方向の移動を考慮し、可動シーブ５２が移動する範囲内において、内周面６２ａに対して流動抵抗溝８２が対向するように、流動抵抗溝８２を軸方向に並べて形成する必要がある。

また、上記実施形態では、湾曲部８２ａおよび直交部８２ｂを有する流動抵抗溝８２を形成したが、流動抵抗溝８２の形状は一例に過ぎず、他の形状であってもよい。例えば、断面が長方形状や多角形となるように流動抵抗溝を形成してもよい。

また、上記実施形態では、軸部として回転軸１８、可動部として可動シーブ５２を有する無段変速機１４を例に挙げて流動抵抗溝８２を説明したが、これに限らず、軸部と、軸部の外周面に対してクリアランスを有して配置され、オイルの油圧によって軸方向に移動可能な可動部とを備え、クリアランスには、可動部を移動させるために供給されるオイルが流通する種々の可動装置に流動抵抗溝８２を適用することができる。

また、上記実施形態では、例えば２つの流動抵抗溝８２を設けるようにしたが、その数は限定されず、少なくとも１つを設けていればよい。

また、上記実施形態では、無段変速機１４のセカンダリプーリ３２に流動抵抗溝８２を設けるようにしたが、プライマリプーリ３０（可動シーブ４２）に流動抵抗溝８２を設けるようにしてもよい。

本発明は、軸部と、軸部に対して軸方向に移動可能な可動部を有する可動装置および無段変速機に利用できる。

１８回転軸（軸部）
５２可動シーブ（可動部）
６２ａ内周面
８０クリアランス
８２流動抵抗溝
８２ａ湾曲部
８２ｂ直交部

Claims

軸部と、
前記軸部の外周面に対してクリアランスを有して配置され、オイルの油圧によって軸方向に移動可能な可動部と、
を備え、
前記クリアランスには、前記可動部を移動させるために供給されるオイルが流通し、
前記軸部の外周面、および、前記可動部における該軸部と対向する内周面の少なくとも一方に、周方向に亘って流動抵抗溝が形成され、
前記流動抵抗溝は、
前記クリアランスを流通するオイルの流れ方向に沿って徐々に深くなる湾曲部、および、該湾曲部よりも下流側であって該オイルの流れに直交する直交部を有することを特徴とする可動装置。
前記流動抵抗溝は、
前記可動部の前記内周面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の可動装置。
固定シーブと一体的に回転する回転軸と、
前記回転軸の外周面に対してクリアランスを有して配置され、オイルの油圧によって軸方向に移動可能な可動シーブと、
を備え、
前記クリアランスには、前記可動シーブを移動させるために供給されるオイルが流通し、
前記回転軸の外周面、および、前記可動シーブにおける該回転軸と対向する内周面の少なくとも一方に、周方向に亘って流動抵抗溝が形成され、
前記流動抵抗溝は、
前記クリアランスを流通するオイルの流れ方向に沿って徐々に深くなる湾曲部、および、該湾曲部よりも下流側であって該オイルの流れに直交する直交部を有することを特徴とする無段変速機。