JPH01299357A - ベルト駆動式無段変速機 - 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） 本発明はベルト駆動式無段変速機に関する。

（従来の技術） 近年、自動車用の変速機としてベルト駆動式無段変速機
の採用が試みられている。このベルト駆動式無段変速機
は、入力軸に備えられた有効ピッチ径可変のプライマリ
プーリと、同じく出力軸に備えられた有効ピッチ径可変
のセカンダリプーリと、両者間に巻き掛けられた動力伝
達用の無端ベルトとで構成されるベルト式無段変速機構
を基本ユニットとし、上記のプライマリプーリ及びセカ
ンダリプーリの有効ピッチ径を連続的に変更することに
より、上記の入力軸と出力軸との間における変速比を無
段階に変化させるように構成されたものである。

なお、上記ベルト式無段変速機構における有効ピッチ径
の変更は、制御の容易な油圧によって行われるのが通例
であり、その場合に、例えば一方の１ライマリ１−リの
有効ピッチ径の制御によって基本的な変速比が設定され
るとともに、上記無端ベルトの張力が伝達トルクに対応
した適正な状態となるように、他方のセカンダリプーリ
の有効ピッチ径が制御されるようになっている。

ところで、この種のベルト駆動式無段変速機では、ベル
ト・プーリ間が潤滑されるのが通例であるが、その場合
に上記プライマリブーり及びセカンダリプーリにおける
無端ベルトとの間のベルト挟持面がフラットな形状のも
のが一般に使用されていたため摩擦係数が低く、特に高
トルク伝達時にベルトスリップが発生して動力伝達効率
が悪化するという問題を抱えていた。

これに対処するために、従来では例えばセカンダリプー
リのベルト挟持面をそのままとし、その代わりにセカン
ダリプーリ油圧を、第６図の実線（ａ）で示すように、
全体に高レベルに設定することによりベルト押付力を高
変速比側から低変速比側にかけて徐々に大きくしていく
のが通例であった。この第１の従来例によれば、無端ベ
ルトはセカンダリプーリによって強く締め付けられるこ
とから、ベルトスリップの発生が防止されることになる
が、その一方で高トルク伝達時においても強力なベルト
押付力を確保するために大容量の油圧ポンプを用いなけ
ればならず、それによって動力損失が増大するという難
点がある。

そこで、このような事態を改善するための方策として、
ベルト式無段変速機構におけるトルク伝達容量を確保す
るのに、油圧レベルを大きくすることに代えて摩擦係数
を管理することで対処しようという考え方がある。その
−例として、例えば特開昭６２−１８４２７０号公報に
は、上記ベルト挟持面の低変速比領域（低速位置）から
高変速比領域（増速位Ｗ）の全領域にわたって多数の溝
を設けることで油膜切れを良好にし、ベルトとプーリと
の間の摩擦力を高めようという試みが開示されている。

この第２の従来例によれば、例えばセカンダリプーリに
おいてベルト押付力を得るための油圧を、上記第６図の
１点鎖線（ｂ）で示すように、ベルト式無段変速機構の
全変速域にわたって低レベルに設定することができるこ
とになる。

（発明が解決しようとする課Ｈ） ところで、上記公報記載の第２の従来例のように、ベル
ト挟持面の摩擦係数を全変速領域にわたって大きくする
ことにより油圧レベルを全体的に下げると、低油圧時に
おいて変速比を一定に保持できない場合が生じうる。つ
まり、ベルト押付力を得るために用いられる油圧ポンプ
からの吐出圧は、例えば定格吐出圧の１０〜２０％の範
囲で脈動するのが通例である。この場合において、例え
ばセカンダリプーリの高変速比領域に無端ベルトが位置
するときには、第６図に示すように油圧が相当低くなっ
ていることから、油圧の脈動が大きく影響して変速比が
不安定になることが懸念される。

これは、第６図の２点鎖線（ｃ）で示すように、高変速
比側における制御油圧を上昇させれば解消されるが、そ
れによりベルト押付力も更に高まるため、ベルトとプー
リとの間に油膜切れによる固体接触が生じやすくなって
、プーリや無端ベルトが早期に摩耗する等、耐久性の面
で不具合が生じる場合がある。

本発明はベルト駆動式無段変速機における上記の実情に
対処するもので、ベルト押付力を得るための油圧ポンプ
の小容量化を可能とするとともに、使用頻度の多い高変
速比側において固体接触等の不具合も生じることもなく
、しかも安定した変速比が得られるベルト駆動式無段変
速機を実現することを課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明は次のように構成し
たことを特徴とする。

すなわち、本発明では、入力軸に備えられた有効ピッチ
径可変のプライマリプーリと、同じく出力軸に備えられ
た有効ピッチ径可変のセカンダリプーリと、両者問に巻
き掛けられた動力伝達用の無端ベルトとを有するベルト
駆動式無段変速機において、上記のプライマリプーリ又
はセカンダリプーリの少なくとも一方における無端ベル
トとの挟持面の摩擦係数を、低変速比領域で大きく、高
変速比領域で小さくしている。

（作　　　用） 上記の構成によれば、ベルト駆動式美無段変速機を構成
するプライマリプーリ又はセカンダリプーリのうちの少
なくとも一方、例えばセカンダリプーリのベルト挟持面
における摩擦係数が、低変速比領域で大きくされている
ことにより、低油圧でも大きなベルト保持力が得られる
ことから、低変速比時における押付油圧を低レベルに設
定することができて、小容量の油圧ポンプを使用するこ
とが可能となる。また、ベルト挟持面の摩擦係数が高変
速比領域で小さくされていることにより、・当該領域で
の押付油圧を高めに設定しても油膜切れがベルト挟持面
に生じることがないから、ベルト・プーリ間での固体接
触等の不具合が防止されて耐久性が向上する。しかも、
高変速比領域で押付油圧を高めに設定できることから、
ベルトスリップを生じない程度のベルト保持力が確保さ
れて、変速比の安定性が向上することになる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように、本発明に係るベルト駆動式無段変
速機１は、エンジン２からの動力を取り出すためのエン
ジン出力軸３に連結された流体継手４と、その出力側に
配置された油圧式のドライブクラッチ５及び前進後退切
換機構６と、この前進後退切換機構６からの動力が入力
されるベルト式無段変速機構７と、その出力を左右の車
軸８ａ、８ｂを介して駆動輪（図示せず）に伝達する複
数のギヤ９，１０，１１．１２と差動装置１３とでなる
出力機構１４とを備えており、上記の流体継手４とドラ
イブクラッチ５との間には油圧ポンプ１５が介設されて
いる。

先ず上記の流体継手４は、エンジン出力軸３に結合され
た本体ケース１６の一側部に固設されて、上記エンジン
出力軸３と一体回転するポンプ１７と、このポンプ１７
に対向するように本体ケース１６の他側部に回転自在に
配置されて、ポンプ１７の回転により本体ケース１６に
充填されている作動油を介して回転駆動されるタービン
１８とを有し、上記のタービン１８に結合された流体継
手出力軸１９が上記本体ケース１６を貫通して反エンジ
ン方向へ突出するとともに、この流体継手出力軸１９の
中間部分に上記の油圧ポンプ１５が設置されている。

また、ドライブクラッチ５は、上記流体継手出力軸１９
と前進後退切換機構６の入力軸２０との間に介設された
複数のクラッチ板２１・・・２１と、これらのクラッチ
板２１・・・２１を締結・解放させるピストン２２とを
有し、このピストン２２の背部の油圧室２３に圧油が導
入されたときに、該ピストン２２により上記のクラッチ
板２１・・・２１が締結されて、前進後退切換機構６ヘ
エンジン出力が伝達されるようになっている。

そして、この前進後退切換機構６は、上記入力軸２０に
スライド可能に嵌合された切換部材２４と、後退用のギ
ヤ列を構成する第１〜第４ギヤ２５．２６，２７．２８
とを有し、切換部材２４が図示の位置に有るときには、
クラッチ機構２９を介して上記入力軸２０をベルト式無
段変速機構７の入力軸３０に直結し、また切換部材２４
が図示の位置から図面上、右方向にスライドされたとき
には、切換部材２４に設けられたギヤ３１が上記ギヤ列
の第１ギヤ２５に噛み合うことにより、上記入力軸２０
の回転を反転させてベルト式無段変速機構７の入力軸３
０に伝達するようになっている。

次に、上記のベルト式無段変速機構７は、入力軸３０に
備えられた有効ピッチ径可変のプライマリプーリ３２と
、同じく出力軸３３に備えられた有効ピッチ径可変のセ
カンダリプーリ３４と、両者間に巻き掛けられた無端ベ
ルト３５とで構成されている。一方のプライマリプーリ
３２は、入力軸３０に固定された固定円錐板３２ａと、
同じく入力軸３０にスライド自在に嵌合された可動円錐
板３２ｂとで両者間にＶ渭３６１が形成されるような構
成とされ、可動円錐板３２ｂを固定円錐板３２ａに向け
て軸方向に接近させた状態では両円錐板３２ａ、３２ｂ
による無端ベルト３５の挟持位置、すなわち有効ピッチ
径が大きくなり、逆に可動円錐板３２ｂを固定円錐板３
２ａがら離反させた状態では有効ピッチ径が小さくなる
。また、このプライマリプーリ３２における可動円錐板
３２ｂの背部には油圧シリンダ３２ｃが設けられている
。

また、他方のセカンダリ１−リ３４は、出力軸３３に備
えられた固定円錐板３４ａと可動円錐板３４ｂとで両者
間にＶ溝３６□が形成されるような構成とされ、この場
合においても可動円錐板３４ｂを軸方向にスライドさせ
ることで有効ピッチ径が変化するようになっている。な
お、このセカンダリプーリ３４における可動円錐板３４
ｂの背部にも油圧シリンダ３４ｃが設けられている。

そして、上記の流体継手４の本体ケース１６、前進後退
切換機構６の油圧室２３、プライマリプーリ３２の油圧
シリンダ３２ｃ及びセカンダリプーリ３４の油圧シリン
ダ３４ｃには、バルブアッセンブリ３７からの作動油通
路３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが各々接続されてい
る。このバルブアッセンブリ３７には、上記油圧ポンプ
１５によって発生した圧油が供給されるとともに、この
バルブアッセンブリ３７から上記作動油通路３８ａ、３
８ｂ、３８ｃ、３８ｄへ吐出される圧油がコントローラ
３９からの制御信号によって各々制御されるようになっ
ている。なお、セカンダリプーリ３４への作動油通路３
８ｄには、この作動油通路３８ｄの油圧を検出するため
の油圧検出器４０が設置され、この油圧検出器４０によ
って電気的に検出されたセカンダリプーリ油圧信号がコ
ントローラ３９ヘフイードバツク入力されるようになっ
ている。また、上記エンジン２のスロットルアクチュエ
ータ４１には、コントローラ３９からスロットル制御信
号が出力されるとともに、同じくエンジン２に付設され
たスロットル開度センサ４２からのスロットル開度信号
がコントローラ３９ヘフイードバツク入力されるように
なっている。また、コントローラ３９にはエンジン回転
数センサ４３によって電気的に検出されたエンジン回転
数信号が入力されるようになっている。

このようなベルト駆動式無段変速機１の構成において、
上記のベルト式無段変速機構７を構成するプライマリプ
ーリ３２の有効ピッチ径が増加し、かつセカンダリプー
リ３４の有効ピッチ径が減少した状態では変速比が増速
方向に変化し、例えばセカンダリプーリ３４についてみ
ると、無端ベルト３５が半径内方向に移動することにな
る。

逆に、プライマリプーリ３２の有効ピッチ径が減少し、
かつセカンダリプーリ３４の有効ピッチ径が増大した状
態では変速比が減速方向に変化して、上記無端ベルト３
５がセカンダリプーリ３４の半径外方向に移動すること
になる。この場合、仮にベルト式無段変速機構７へ入力
される入力トルクが一定であるとすると、変速比が小さ
いほど大きなトルク伝達性能が要求される。というのは
、一般に車両が停止状態から発進する場合等低速状態に
おいては、大きな駆動トルクが要求される反面、中高速
状態で定速走行する場合には、走行抵抗に対抗して走行
速度を維持するために最小限必要な駆動トルクしか要求
されないからである。

そこで本実施例では、第２図及び第３図に示すように、
例えばセカンダリプーリ３４における固定円錐板３４ａ
のベルト挟持面４４ａの略中央位置から外周にかけての
低変速比領域４４ａ１に、半径外方向に向かって放射状
に伸びる多数の条溝４５・・・４５を形成して、この低
変速比領域４４ａ１における摩擦係数を大きくしている
。なお、上記の条溝４５・・・４５は、第４図に示すよ
うに、上記固定円錐板３４ａの外縁付近において、溝幅
Ｗ１と山幅Ｗ２とが略同−寸法になるように形成されて
いる。この場合において、各条溝４５の溝幅ｗ１は例え
ば０．２ｍｍ程度の大きさにされるとともに、深さｄは
例えば０．０５ｍｍの大きさとされている。一方、固定
円錐板３４ａのベルト挟持面４４ａにおける上記中央位
置から出力軸用の軸穴４６にかけての高変速比領域４４
ａ２は、摩擦係数の小さいフラットな形状とされている
。

なお、上記可動円錐板３４ｂのベルト挟持面４４ｂにつ
いても、同じく外周側の低変速比領域４４ｂ１に放射状
に伸びる多数の条溝４５・・・４５が形成されるととも
に、中心側の高変速比領域４４ｂ２が摩擦係数の小さい
フラットな形状とされている。

次に、本実施例における作用について説明すると、上記
のベルト式無段変速機構７におけるプライマリプーリ用
の油圧シリンダ３２ｃには、第５図の細線（ｄ）で示す
ように、低変速比側で低く高変速比側で高くなるように
設定されたプライマリプーリ油圧が供給される一方、同
じくセカンダリプーリ用の油圧シリンダ３４ｃには、太
線（ｅ）で示すように、基本的に低変速比側で高く高変
速比側で低くなるように設定されたセカンダリプーリ油
圧が供給されるようになっている。この場合において、
上記セカンダリプーリ３４のＶ溝３６２を挟んで相対向
する両ベルト挟持面４４ａ、４４ｂにおける低変速比領
域４４ａｔ　、４４ｂ１には、多数の条溝４５・・・４
５が形成されて摩擦係数が大きくなっていることにより
、この低変速比領域４４ａｔ　、４４ｂｓに無端ベルト
３５が位置するときには両者間の摩擦力によって大きな
ベルト保持力が得られることから、セカンダリプーリ油
圧を低変速比側′において第１従来例の場合よりも低め
に設定することが可能となって小容量の油圧ポンプ１５
を使用することができる。−方、セカンダリプーリ３４
における高変速比領域４４　ａ３　、４４　ｂｚはフラ
ットな形状とされて摩擦係数が低くなっていることから
、高変速比側でのセカンダリプーリ油圧を第２従来例の
場合よりも若干高めに設定しても、油膜切れによる固体
接触がセカンダリプーリ３４と無端ベルト３５との間に
生じるおそれがなく、早期摩耗が防止されて耐久性が向
上することになる。しかも、高変速比領域４４ａ２，４
４ｂ２においてセカンダリプーリ油圧を高めに設定でき
ることから、ベルトスリップを生じない程度のベルト保
持力が確保されて、変速比の安定性が向上することにな
る。

なお、本発明はプライマリプーリ３２に実施してもよく
、またプライマリプーリ３２及びセカンダリプーリ３４
の両方に実施してもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、入力軸に備えられた有効
ピッチ径可変のプライマリプーリと、同じく出力軸３３
に備えられた有効ピッチ径可変のセカンダリプーリと、
両者間に巻き掛けられた動力伝達用の無端ベルトとを有
するベルト駆動式無段変速機を構成するプライマリプー
リ又はセカンダリプーリのうちの少なくとも一方、例え
ばセカンダリプーリのベルト挟持面における摩擦係数が
、低変速比領域で大きくされていることにより、低油圧
でも大きなベルト保持力が得られることから、低変速比
時における押付油圧を低レベルに設定することができて
、小容量の油圧ボ４プを使用することが可能となる。ま
た、上記ベルト挟持面の摩擦係数が高変速比領域で小さ
くされていることにより、当該領域での押付油圧を高め
に設定しても油膜切れがベルト挟持面に生じることがな
いから、ベルト・プーリ間での固体接触等の不具合が防
止されて耐久性が向上することになる。

しかも、高変速比領域で押付油圧を高めに設定できるこ
とから、ベルトスリップを生じない程度のベルト保持力
が確保されて、変速比の安定性が向上することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示すもので、第１図
は本実施例におけるベルト駆動式無段変速機を構成する
概略システム回路図、第２図はセカンダリプーリの固定
円錐板をベルト挟持面側からみた一部側面図、第３図は
第２図を■−■線で切断した断面図、第４図は第３図を
■−■線で切断した切断端面図、第５図は本実施例にお
ける変速比の変化に対する油圧特性を示すグラフである
。また、第６図は従来例における変速比の変化に対する
油圧特性を示すグラフである。 １・・・ベルト駆動式無段変速機、３０・・・入力軸、
３２・・・プライマリプーリ、３３・・・出力軸、３４
・・・セカンダリプーリ、３５・・・無端ベルト、４４
ａ、４４ｂ・・・挟持面（ベルト挟持面）　、４４ａｌ
　、４４ｂｌ−低変速比領域、４４　ａ　２　、４４　
ｂ　２−高変１に比ｆＲ域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力軸に備えられた有効ピッチ径可変のプライマ
   リプーリと、同じく出力軸に備えられた有効ピッチ径可
   変のセカンダリプーリと、両者間に巻き掛けられた動力
   伝達用の無端ベルトとを有するベルト駆動式無段変速機
   であって、上記のプライマリプーリ又はセカンダリプー
   リの少なくとも一方における上記無端ベルトとの挟持面
   の摩擦係数が、低変速比領域で大きく、高変速比領域で
   小さくされていることを特徴とするベルト駆動式無段変
   速機。