JPH01238755A - ベルト式無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はベルト式無段変速装置に係り、特に自動車等を
初めとする車体の無段変速装置に使用されるもので、変
速プーリに係合されたベルトが可動プーリ片によって押
圧させる力、即ち推力を入動軸（駆動軸）の回転数の変
化によって敏感に変動させることにより出力軸（従動軸
）の回転数を制御してなるベルト式無段変速装置に関す
る。

（従来技術） 今日、自動車用のベルト式無段変速装置としては固定プ
ーリ片と可動プーリ片が夫々平行に配置された入力軸と
出力軸に装着され、夫々のプーリ片によって形試させる
■溝に■ベルトが掛架された構成になり、各可動プーリ
片がベルトを押圧する推力発生して一般に油圧あるいは
遠心力によって推力を発生させる変速プーリが採用され
ていた。

油圧により推力を発生させる装置は各可動プーリ片の背
部に油圧シリンダーを設け、このシリンダー内へ供給す
るオイル量を電子制御装置によって制御していた。（例
えば、米国特許第４，６０１゜６８０号明細書に開示） また、推力を発生させる他の手段としては、軸の回転数
に伴う遠心力を利用して可動プーリ片を移動させるプー
リが使用されていた。このプーリの構造としては例えば
、特公昭５１−６８１５号公報で代表されるように固定
■プーリ片と、可動■プーリ片からなる変速プーリにお
いて、可動■ブーリ片前面に囲い板を有してその内部に
回転時、遠心力により運動して可動■プーリ片を固定■
プーリ片に対して相対的に軸線方向に動かしプーリの有
効径を変化させるおもりを収設せしめた構成からなって
おり、そのおもりとして一般に銅球（ボール）が用いら
れ、通常、放射状のガイドが付設されていて、このガイ
ドにボールが一個宛挿入され、プーリの回転に伴なって
ボールがガイド溝に沿ってラジアル方向に移動するよう
になっている。

尚、上記遠心推力式変速プーリを入力軸に使用する場合
には、出力軸には可動プーリ片の背部にコイルスプリン
グを介装した変速プーリが装着されていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、油圧方式を用いた変速装置では電子制御装置に
よってオイル量を制御していたため、電子制御装置が取
り込むデータ量が多く、またそのため数多くのセンサー
を取付けなければならないため、高価な装置になる問題
があった。

一方、前記遠心推力式変速プーリを入力軸に取り付けた
装置では、特に低回転領域において変速に必要な可動プ
ーリ片の推力が得られず、逆に高回転領域になるとプー
リの回転数の二乗に比例して鋼球群の遠心力が急激に大
きくなり過剰な推力が発生する問題があった。そのため
、ベルトが入力側から出力側に動力を伝達する際には、
入力軸回転数を大きくすると共にプーリ径を大きくして
プーリの回転数の上昇に伴う推力の上昇を徐々に大きく
する必要があった。そのため、従来の変速装置は低回転
領域において実用化が困難であり、また変速プーリ自信
を大きくする必要があった。

また、この装置においては固定プーリ片と可動プーリ片
間の■溝巾を可変する抵抗等が要因になり、入力回転の
変化に対して遠心力の変化が遅れ、即ち応答遅れが生じ
、加速時と減速時とで入力回転の変化に対する出力回転
数の変化を示す曲線が大きくずれてヒステリシスロスを
発生させる変速特性になっていた。そのため、このよう
なヒステリシスロスを発生する変速装置は車体に使用す
れば入力軸の回転数が同じでも出力軸の回転数が相違す
るために、安全性、操作性に欠けていた。

本発明はこのような問題点を改善するものであり、軸の
回転数に応じて変速プーリの推力を敏感に変化させるこ
とにより、入力軸と出力軸との回転数においてヒステリ
シスロスの小さい変速特性を有し、且つ外部より変速プ
ーリの推力を調節可能にしたベルト式無段変速装置を提
供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明は入力軸と出力軸に固定プーリ片と、
このプーリ片に対向して軸上の長手方向に摺動可能に配
設した可動プーリ片とを設け、これらの両プーリ片によ
って形成された■状溝に動力伝動用ベルトを掛架したベ
ルト式無段変速装置であり、前記入力軸に配設した可動
プーリ片の背部には油圧シリンダ一部を、固定プーリ片
の背部外周部には流体溜め部を設け、ピトー管をこの管
の先端開口部が前記流体溜め部に挿入した状態で−〇− 固定し、このピトー管と油圧シリンダー間に連通した流
体通路を配し、前記流体溜め部に流体を常時補給する流
体供給部を備え、更に前記油圧シリンダー内の流体を強
制的に排出可能にした圧力調節手段を設けた構成とする
。

また、本発明では前記出力軸に配設した可動プーリ片と
この背部に設けられたストッパーとの間にコイルスプリ
ングを介在して可動プーリ片を常時固定プーリ片側へ押
圧し、前記可動プーリ片とストッパーの延長筒状部の一
方に傾斜面を有する突出部を他方にこれと噛み合う窪み
部を設け、該突出部と窪み部の傾斜面を接触係合させた
カム機構を有するトルク伝達部を備えてなるベルト式無
段変速装置も含む。

（作用） 本発明装置によると、まず人力軸が回転すると、その回
転数に応じてピトー管が流体溜め部内の流体の流速変化
と圧力変化を敏感に感知して、流体を油圧シリンダー内
外へ供給もしくは排出して可動プーリ片の推力をタイム
リーに調節し、またこれに伴い出力軸の可動プーリ片も
スプリング及びカム機構を有するトルク伝達部の作動に
よって敏感に推力が変化して出力軸の回転数を即座に変
化させる。

また、入力回転の増速あるいは減速時においても、前記
入力軸の回転数の変化に対してピトー管が油圧シリンダ
ーの内圧の変化を助長して、油圧シリンダーの内圧の変
化感度を高めることで、ヒステリシスロスの小さい変速
特性にすることができる。

更に、前記油圧シリンダーの内圧を圧力調節手段によっ
て減圧することにより急加速を可能にする。

（実施例） 第１図は本発明に係るベルト式無段変速装置の縦断面図
である。

本発明に係るベルト式無段変速装置（１）は自動車等に
取り付けられる無段変速機構（ＣＶＴ）に適用されるも
のであり、エンジン等のクランク軸に間接的に連結され
た入力軸（駆動軸）（２）と出力軸（従動軸）（３）と
が平行に配置され、これらの軸（２）（３）に取り付け
られた変速ブー）バ４）　（５）間には動力伝動用ベル
ト（Ｂ）が掛架されている。

前記入力軸（２）に取り付けられた変速ブーｌ共４）に
おいては、固定プーリ片（６）がボルト（７）（又図示
しないがスプライン、キーその他の方式でもめ良い）に
よって該軸（２）に固定され、他方これに対向する位置
には可動プーリ片（８）が固定プーリ片のシーブ軸（９
）上に嵌入され、同時にスプライン又はキー（１０）に
嵌め込まれ、軸（２）と共に回転するようになっている
。この固定プーリ片（６）の背部外周部にリング状の流
体溜め部（１１）が設けられ、少なくとも１つ以上のピ
トー管（１２）がその先端開口部（１３）をこの流体溜
め部（１１）内に挿入されている。

上記ピトー管（１２）は入力軸（２）と共に回転しない
ように設置されたロータリージヨイント（１４）に挿入
され、固定プーリ片（６）の回転数に応じて変化する流
体溜め部（１１）内の流体の速度及び圧力を感知する。

尚、ロータリージヨイント（１４）はロツド（１５）に
よって回転停止されている。

また一方、可動プーリ片（８）の背部には油圧シリンダ
ー（１６）が設けられている。この油圧シリンダー（１
６）は固定プーリ片のシーブ軸（９）に固着された固定
板（１７）と可動プーリ片の筒状側壁（１８）から構成
され、圧力媒体となる流体の供給と排出によって内圧が
変化し可動プーリ片（８）を図中矢印方向へ移動可能に
している。勿論、上記固定板（１７）の頂面にバッキン
グを装着してもよい。

そして、前記油圧シリンダー（１６）は人力軸（２）と
ロータリージヨイント（１４）内に設けられた流体通路
（１９）を介してピトー管（１２）に連通しており、流
体はピトー管（１２）の先端開口部（１３）から流入、
流出され、常時人力軸（２）の回転数に応じた油圧シリ
ンダー（１６）の内圧を調節している。

また、前記流体溜め部（１１）には、流体を常に補給す
る流体供給部（２０）があって、これは本装置（１）の
下方の受皿（２１）に溜められた流体、即ちオイルをパ
イプ（２２）を介して、タンク（２３）内へ回収し、ポ
ンプ（２４）によって流体供給口（２５）から流体溜め
部（１１）へ補給するもので、流体は常にリサイクルさ
れる。尚、流体溜め部（１１）から溢れ出た流体は自然
に落下する。

また、前記変速プーリ（４）には油圧シリンダー（１６
）内の流体を適宜に排出して内圧を外部より調節するこ
とが可能な圧力調節子１ｆｆ（２Ｂ）が設けられている
。この手段（２６）はパイプ（２７）を介してロータリ
ージョイン（１４）に連結され、流体を一方向へ流す油
圧制御弁（２８）からなっている。

即ち、その代表的に例として第２図に示すようにこの油
圧制御弁（２８）には流体の通路となる貫通孔（２９）
を有する筒体（３０）内に棒状の弁体（３１）とスプリ
ング（３２）が内蔵されており、上記弁体（３１）はそ
の頭部（３３）が油路（３５）から導入された外圧によ
りスプリング力に抗して押しつけられスライド可能にな
っている。外圧を与えない場合には、流体の油通は遮断
されるが、外圧を与えると弁体（３１）はスプリング力
に抗して移動し、弁体（３１）と筒体（３０）間の空間
部（３４）を介して油路が形成され、流体は排出する。

また、−力量内軸（３）に取り付けられた変速プーリ（
５）においては、スプラインに固定プーリ片（３６）が
嵌入されボルト（３７）によって固着され、他方これに
対向するように可動プーリ片（３８）が固定シーブ片の
シーブ軸（３９）上に嵌入されてベルト（Ｂ）を係合す
る■状溝を形成している。

前記可動プーリ片（３８）は固定シーブ片のシーブ軸（
３９）上を摺動自在で軸方向に対して移動可能なように
なっているが、この可動プーリ片（３８）の右側方向の
シーブ軸（３９）上にはフランジ状のストッパー（４０
）がボルト（４１）によって固定され、また該ストッパ
ー（４０）と可動プーリ片（３８）の間には反撥弾性を
有するコイルスプリング（４２）が常に可動プーリ片（
３８）を固定プーリ片（３６）の方向へ押圧する状態に
取り付けられている。

更に、第８図に示すように可動プーリ片の延長筒状部（
４３）には少なくとも１つ以上の突出部（４４）があり
、この突出部の側面は長手方向に対して角度θ１、θ２
（夫々的２５°〜５０°）の傾斜面（４５）になってい
る。尚、θ１、θ２は通常は差を有するが、等しくても
よい。一方、ストッパーの延長筒状部（４６）には前記
突出部（４４）の側面の傾斜面（４５）に当接する傾斜
面（４７）をもった窪み部（４８）を有する。前記可動
プーリ片とストッパーの延長筒状部（４３）　（４６）
は突出部（４４）と窪み部（４８）が噛み合った状態に
なり、しかも夫々の傾斜面（４５）（４７）が当接する
ことにより、可動プーリ片（３８）に推力が生じ、また
可動プーリ片（３８）が出力軸（３）にトルクを伝達す
るカム機構付のトルク伝達部（５０）を備えている。

即ち、可動プーリ片（３８）が回転すると可動プーリ片
の突出部（４３）とストッパーの窪み部（４８）とが噛
み合って傾斜面（４５）　（４７）同志で当接し、可動
プーリ片（３８）のトルクがストッパー（４０）から出
力軸（３）へ伝達される。また、前記トルク伝達部（５
０）の傾斜面同志の噛み合い力から生じる軸方向の分力
とスプリング力は可動プーリ片（３８）に効率的な推力
を与えている。

次に本発明のベルト式無段変速装置（１）の作動につい
て説明する。まず、入力軸（２）が回転しその回転数が
小さい領域ではピトー管（１２）で感知する流体の速度
、圧力が小さいために油圧シリンダー（１６）の内圧も
小さくなって可動プーリ片（８）の推力も小さい。それ
に対して出力軸（３）にかかるトルクは大きく、この軸
に取り付けられた変速プーリ（５）における可動プーリ
片（３８）はカム機構付のトルク伝達部（５０）によっ
て生じる軸方向の分力とスプリング力によって大きな推
力が発生し、ベルト（Ｂ）を両プーリの所定位置におさ
める。

更に入力軸側が大きく増速する過程では、それにつれて
ピトー管（１２）は増加する回転数に応じた流速と圧力
を感知して流体を油圧シリンダー（１６）内へ供給して
油圧シリンダー（１６）の内圧を高め、これにより可動
プーリ片（８）の推力を大きくしてベルト（Ｂ）を所定
のピッチ径へ位置させる。

また一方、入力軸側の減速時には油圧シリンダー（１６
）内の内圧がピトー管（１２）が感知される圧力よりも
大きくなって油圧シリンダー（１６）内の流体は主とし
てピトー管（１２）の先端開口部（１３）より排出され
、油圧シリンダー（１６）は入力軸（２）の回転数に応
じた内圧に設定され、ベルト（Ｂ）は所定のピッチ径ヘ
タイムリーに移動する。

尚、排出された流体は受皿（２１）に溜められ再利用さ
れる。

また、車体を急加速する場合、外圧を与えることによっ
て、圧力調節手段（２６）を作動させて油圧シリンダー
（１６）内の流体を排出させ、これによって強制的に可
動プーリ片（８）の推力を減少させ、出力軸を減速側に
移行させることも可能になる。

即ち、油路（３５）より流体を流入させる事により弁体
（３１）をスプリング（３２）の反撥力に抗して左方向
へ移動させ、空間部（３４）を貫通孔（２９）の位置ま
で移動させたときパイプ（２７）の流体を外部へ流出さ
せ、油圧シリンダーの内圧を減少させる。またこの内圧
が減少しすぎると弁体（３１）は逆方向へ移動してスプ
リング（３２）の反撥力に比例した位置におさまること
になる。

（効果） 以上のように本発明の構成によれば、入力軸に装着した
変速プーリのピトー管が流体溜め部内の流体の速度から
圧力を敏感に感知して油圧シリンダー内外へ流体の供給
、排出を自動的に行う機能を有しており、これによって
可動プーリ片の推力を入力軸の回転数に応じて即座に変
化させる特性があり、これによって入力軸の増速時と減
速時における出力軸の回転数の変化曲線も大きく変化せ
ず、ヒステリシスロスの小さい変速特性が得られ、また
外部より油圧シリンダーの内圧を変化させることにより
急激な変速も可能になり実用的に効果の大きいものにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るベルト式無段変速装置の縦断面図
、第２図は本発明の変速装置に使用する圧力調節手段を
構成する油圧制御弁の縦断面図、そして第８図は出力軸
に取り付けた変速プーリの可動プーリ片とストッパー間
のカム機構付のトルク伝達部の斜視図である。 （１）・・・ベルト式無段変速装置 （２）・・・入力軸 （３）・・・出力軸 （４）（５）・・・変速プーリ （６）、（３６）・・・固定ブーり片 （８）、（３８）・・・可動プーリ片 （１１）・・・流体溜め部 （１２）・・・ピトー管 （１６）・・・油圧シリンダー （２０）・・・流体供給部 （２６）・・・圧力調節手段 （２８）・・・油圧制御弁 （４０）・　・・ストッパー （４２）・・・コイルスプリング （４３）　（４６）・・・延長筒状部 （４４）・・・突出部 （４５）　（４７）・・・傾斜面 （４８）・・・窪み部 （５０）・・・トルク伝達部 特許出願人　　三ツ星ベルト株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力軸と出力軸に固定プーリ片と、このプーリ片に
   対向して軸の長手方向に摺動可能に配設した可動プーリ
   片とを設け、これらの両プーリ片によって形成されたＶ
   状溝に動力伝動用ベルトを掛架したベルト式無段変速装
   置であり、前記入力軸に配設した可動プーリ片の背部に
   は油圧シリンダー部を、一方の固定プーリ片の背部外周
   部には流体溜め部を夫々設け、ピトー管をこの管の先端
   開口部が前記流体溜め部に挿入した状態で固定してこの
   ピトー管と油圧シリンダーの間に連通した流体通路を配
   し、該流体溜め部に流体を常時補給する流体供給部を備
   え、そして前記油圧シリンダー内の流体を強制的に排出
   可能にした圧力調節手段を設けたことを特徴とするベル
   ト式無段変速装置。 ２、前記出力軸に配設した可動プーリ片とこの背部に固
   定したストッパーとの間にコイルスプリングを介在させ
   て可動プーリ片を常時固定プーリ片側へ押圧し、前記可
   動プーリ片とストッパーの延長筒状部を傾斜面を有する
   突出部と傾斜面を有する窪み部で噛み合わせた状態とし
   、前記突出部と窪み部を夫々の傾斜面で接触係合させた
   カム機構付のトルク伝達部を設けた請求項１記載のベル
   ト式無段変速装置。 ３、流体供給部は受皿に溜められた流体を回収し、ポン
   プによって流体溜め部に常時補給するよう構成される請
   求項１記載のベルト式無段変速装置。 ４、圧力調節手段が外力によつてスプリング力に抗して
   弁体を移動させて流体の油路を形成させる油圧制御弁を
   流体通路に連結させてなる請求項１記載のベルト式無段
   変速装置。