JPH0247618B2 - Vberutoshikimudanhensokuki - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、Ｖベルトを用いたＶベルト式無段変
速機に関するものである。

［従来の技術］ 従来のＶベルト式無段変速機においては、変速
比の変更、および入力プーリまたは出力プーリと
Ｖベルトとの挟圧力の増減を油圧によつて行うよ
うにしている（たとえば特開昭57−29845号公報
参照）。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来のＶベルト式無段変速機における油圧
による制御は、油圧サーボのシリンダの容積およ
び油圧回路の他の箇所で必要とされる最低油圧に
よる制約などのため、伝達トルクの変化に適確に
対応して精密に前記挟圧力を変更することが困難
であつた。このため伝達トルクの変動が激しい自
動車等の変速機として用いる場合、プーリとＶベ
ルトとの摩擦面に常に過大な挟圧力が生じがちで
あり、この過大な挟圧力がプーリおよびＶベルト
の耐久性の低下と、動力伝達効率の低下の原因と
なつている。

そこで、入力プーリまたは出力プーリの実効径
の変更を、前記各プーリの可動フランジを軸方向
に変位させる駆動子、該駆動子とＶベルト式無段
変速機ケースとの間に設けられた駆動子を制動す
るブレーキ、および前記可動フランジと前記駆動
子との間に挿入されたスプリングとからなるサー
ボ機構で行うとともに、プーリとＶベルトとの挟
圧力を伝達トルクに比例させる手段としてカム機
構を用いることで、プーリおよびＶベルトの耐久
性の向上と動力伝達効率の向上を可能とするＶベ
ルト式無段変速機を得ることが考えられる。しか
るに、コイルスプリングに発生する応力はコイル
線の断面形状と、スプリングに作用するねじりト
ルクの値によつて決定され、ねじりトルクの値は
コイルの巻数に反比例するため、所要のねじりト
ルクを発生するスプリングを強度条件を満足する
ように設計するためには、コイル巻数を増やさな
ければならない。このため、変速時において大き
な可動フランジ作動力を与えるようなコイルスプ
リングは、巻数が多くなり軸方向寸法が長くなる
という問題点がある。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、コイル
スプリングの軸方向寸法の短縮をはかれるととも
に、必要とするねじりトルクあるいはねじりトル
クと反力を限られたスペース内で発生させること
が可能であり、軽量、コンパクトで搭載性に優れ
たＶベルト式無段変速機を提供しようとするもの
である。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、それぞ
れ入力軸および該入力軸に平行して配された出力
軸に設けられ、固定フランジと該固定フランジに
対し軸方向に変位可能であるとともに前記固定フ
ランジと一体的に回転する可動フランジとからな
る入力プーリおよび出力プーリと、これら入力プ
ーリおよび出力プーリ間を伝動するＶベルトと、
前記可動フランジを軸方向に変位させる駆動子、
該駆動子とＶベルト式無段変速機ケースとの間に
設けられ駆動子を制動するブレーキ、および前記
可動フランジと前記駆動子との間に挿入されたス
プリングとからなるサーボ機構と、少なくとも入
力軸または出力軸の一方に設けられ前記可動フラ
ンジおよび前記固定フランジと前記Ｖベルトとの
挟圧力を前記Ｖベルトの伝達トルクに比例させる
カム機構とからなるＶベルト式無段変速機におい
て、前記スプリングを、同軸心を有し一方が他方
の内側に配された２つのコイルスプリングで構成
したことを特徴とするものである。

そして、前記２つのコイルスプリングは、前記
可動フランジがわ端が前記可動フランジに連結さ
れ、前記可動フランジと反対がわ端が前記２つの
コイルスプリングの間に配された連結筒の前記可
動フランジと反対がわ端に連結された第１のコイ
ルスプリングと、前記可動フランジがわ端が前記
連結筒の前記可動フランジがわ端部に連結され、
前記可動フランジと反対がわ端が前記駆動子に連
結されて前記第１のコイルスプリングと直列に配
置された第２のコイルスプリングとからなつてい
てもよいものである。

また、前記２つのコイルスプリングは、それぞ
れ一端は前記可動フランジに連結され、他端は前
記駆動子に連結されて並列に配置されたものであ
つてもよい。

また、前記コイルスプリングは矩形断面を有す
るものであつてよい。

さらに、前記コイルスプリングはトーシヨンス
プリングであるが、トーシヨンスプリングである
とともに圧縮コイルスプリングとして作用させる
ものであつてもよい。

［作用および発明の効果］ 上記のように構成された本発明のＶベルト式無
段変速機によれば、サーボ機構に組み込まれるス
プリングは、同軸心を有し一方が他方の内側に配
された２つのコイルスプリングを同心二重状に配
し、可動プーリと駆動子との間に直列あるいは並
列に配置しているので、軸方向寸法の短縮ができ
るとともに、必要とするねじりトルクあるいはね
じりトルクと反力を限られたスペース内で発生さ
せることが可能であり、その結果、Ｖベルト式無
段変速機としては軽量、コンパクトで搭載性に優
れたものを得ることができる。

［実施例］ つぎに、本発明を図面に示す一実施例に基づき
説明する。

第１図において１はＶベルト式無段変速機の入
力軸、２は入力軸１と平行して並列されたＶベル
ト式無段変速機の出力軸、３は入力軸１上に設け
られた入力プーリ、４は出力軸２上に設けられた
出力プーリ、５は入力プーリ３および出力プーリ
４の間を伝動するＶベルト、６は入力プーリ３の
実効径を変化させるサーボ機構、７は出力プーリ
４の実効径を変化させるサーボ機構、８は入力プ
ーリに設けられたカム機構である。

入力軸１は、ベアリング１１および１２により
Ｖベルト式無段変速機ケース１０に回転自在に支
持されるとともに、段１３、外周スプライン１４
および先端ねじ１５が形成されている。

出力軸２は、本実施例では後記する固定フラン
ジのスリーブ部と一体に形成されたベアリング２
１および２２によりＶベルト式無段変速機ケース
１０に回転自在に支持されている。

入力プーリ３は、一端（図示右端）はスラスト
ベアリング１６を介して前記入力軸の段１３に当
接され、他端外周には外周スプライン３１とキー
溝３２が設けられたスリーブ状部３３と、スリー
ブ状部３３と一体に形成された外周に入力軸の回
転速度検出のためのスリツト３４が周設されたフ
ランジ部３５とからなる固定フランジ３Ａ、該固
定フランジ３Ａのスリーブ状部３３に軸方向に変
位自在に外嵌され、内周壁に前記固定フランジの
キー溝３２と対応するキー溝３６が形成されると
ともに外周壁に第１のねじである被動ねじ３７が
設けられたスリーブ状ハブ部３８と、該ハブ部３
８と一体に形成されたフランジ部３９とからなる
可動フランジ３Ｂ、およびキー溝３２および３６
内に入れられ固定フランジ３Ａと可動フランジ３
Ｂとの軸方向の変位を許容するとともに軸まわり
の回転を一体的に行うためのボールキー３０から
なる。

出力プーリ４は、外周にキー溝４１、スプライ
ン４２、およびねじ４３が形成され、出力軸２と
同一体とされたスリーブ状部４４と、該スリーブ
状部４４と一体に形成されたフランジ部４５とか
らなる固定フランジ４Ａ、該固定フランジ４Ａの
スリーブ部４４に軸方向への変位自在に外嵌さ
れ、内周に前記キー溝４１と対応するキー溝４５
が設けられ、外周に第１のねじである被動ねじ５
６が形成されたスリーブ状ハブ部４７と該ハブ部
４７と一体に形成されたフランジ部４８とからな
る可動フランジ４Ｂ、およびキー溝４１および４
５内に入れられ固定フランジ４Ａと可動フランジ
４Ｂとの軸方向の変位を許容すると共に軸まわり
の回転を一体的に行うためのボールキー４０から
なる。

Ｖベルト５は、それぞれ前記入力プーリ３およ
び出力プーリ４の固定フランジ３Ａおよび固定フ
ランジ４Ａと可動フランジ３Ｂおよび可動フラン
ジ４ＢとのなすＶ字形の作用面に当接して摩擦面
を形成する作用面５１および５２が両側に設けら
れている。

入力プーリのサーボ機構６は、前記入力プーリ
の可動フランジ３Ｂの被動ねじ３７に螺合する第
２のねじである駆動ねじ６１が内周に形成され、
一端６２１はスラストベアリング６５を介して後
記するカム機構の他方のカムレース８７に当接さ
れた可動フランジの駆動子であるスリーブ６２、
該スリーブ６２とケース１０との間に設けられス
リーブ６２を制動する湿式多板電磁式のダウンシ
フト用ブレーキ６３、可動フランジ３Ｂとスリー
ブ６２とに両端が連結されたアツプシフト用トー
シヨンスプリング６４からなる。

トーシヨンスプリング６４は矩形断面を有する
第１のコイルスプリング６６と、該第１のコイル
スプリング６６の外周に同軸的に配された矩形断
面を有する第２のコイルスプリング６７と、第１
および第２のコイルスプリング６６および６７の
中間に配された連結筒６８とからなり、連結筒６
８は、可動フランジ３Ｂがわ端に外方向に展長さ
れたフランジ部６８１を有し、可動フランジ３Ｂ
と反対がわに内方向に展長されたフランジ部６８
２が設けられさらに該フランジ部６８２から可動
フランジ３Ｂ方向に延長されるとともにスリーブ
６２に回転自在に支持された内筒部６８３を有す
る。第１のコイルスプリング６６は可動フランジ
がわ端が可動フランジ３Ｂに連結され可動フラン
ジと反対がわ端は連結筒６８の可動フランジと反
対がわのフランジ部６８２に連結されて、連結筒
６８の内側に配置され、第２のコイルスプリング
６７の可動フランジがわ端は連結筒６８の可動フ
ランジがわのフランジ部６８１に連結され、可動
フランジと反対がわ端はスリーブ６２に固着され
たブレーキハブ６３１に連結されており、これに
より第１のコイルスプリング６６と第２のコイル
スプリング６７とは直列に配置されている。

出力プーリのサーボ機構７は、前記可動フラン
ジ４Ｂの被動ねじ４６に螺合する第２のねじであ
る駆動ねじ７１が内周に形成された駆動子である
スリーブ７２と、該スリーブ７２とケース１０と
を固定する湿式多板電磁式のアツプシフト用ブレ
ーキ７３と、スリーブ７２と可動フランジ４Ｂと
の間に両端が連結されて取付けられたダウンシフ
ト用トーシヨンスプリング７４と、出力軸のスプ
ライン４２と嵌合するスプラインが形成され、可
動フランジ４Ｂ側である一方の面はベアリング７
５を介してスリーブ７２の端面７２１に当接され
他方の面にはナツト７９で係止され、前記スリー
ブ７２を軸方向に支持する支持リング８０とから
なる。

トーシヨンスプリング７４は、矩形断面を有す
る第１のコイルスプリング７６と、該第１のコイ
ルスプリング７６の外周に同軸的に配された矩形
断面を有する第２のコイルスプリング７７と、第
１および第２のコイルスプリング７６および７７
の中間に配された連結筒７８とからなり、連結筒
７８には、可動フランジ４Ｂがわ端に半径方向で
外方に展長されたフランジ部７８１が形成され、
可動フランジ４Ｂと反対がわには半径方向で内方
に展長されたフランジ部７８２が設けられ、さら
に該フランジ部７８２から可動フランジ４Ｂ方向
に延長されるとともにスリーブ７２に回転自在に
支持された内筒部７８３とを有する。第１のコイ
ルスプリング７６は可動フランジがわ端が可動フ
ランジ４Ｂに連結され、可動フランジと反対がわ
端は連結筒７８の可動フランジと反対がわのフラ
ンジ部７８２に連結されて連結筒７８の内がわに
配置され、第２のコイルスプリング７７は可動フ
ランジがわ端は連結筒７８の可動フランジがわフ
ランジ部７８１に連結され、可動フランジと反対
がわ端はスリーブ７２に固着されたブレーキハブ
７３１に連結されており、これにより第１のコイ
ルスプリング７６と第２のコイルスプリング７７
とは直列に配置されている。コイルスプリングに
安価な円形断面のコイルスプリングを用いず矩形
断面のものを用いた理由は、軸方向寸法が制限さ
れる場合同一巻数でコイル線断面積が大きくと
れ、トーシヨナルエネルギーの吸収効率が良いた
めである。また第１のコイルスプリング６６，７
６と第２のコイルスプリング６７，７７とを直列
に配置させたのは変速時、所要とするねじりトル
クを、強度条件を満足して、軸方向寸法短縮を可
能としているためである。なお、たとえば、大型
車両のように自動変速機搭載上のスペースに余裕
がありコイル巻数が多くとれる場合は矩形断面の
コイルスプリングより、安価な円形断面のコイル
スプリングを用いた方が有利である。

カム機構８は、第２図にも示す如く入力軸１に
設けられた段１３１と入力軸端に形成された前記
ねじ１５に螺合されたナツト１７により軸方向に
固定されると共に入力軸１のスプライン１４とス
プライン嵌合した内周スプライン８１が形成され
た一方のカムレース８２と、前記他方のカムレー
ス８７と、これらカムレース間に介在されたテー
パードローラー８８と、該ローラー８８のカバー
リング８９とからなり、ローラー８８はレース８
２と８７の作用面８２Ａと８６との間に挾まり、
入力軸１と固定フランジ３Ａとの回転方向の変位
に対応して可動フランジ３Ｂを図示右方向に押圧
する押圧力を変化させる。カム機構はテーパード
ローラー８８の代りにボールを用いる方式のも
の、第３図に示す如く斜面８Ａと斜面８Ｂとが直
接当接する型式のものまたはその他の構成のもの
でもよい。

つぎにこのＶベルト式無段変速機の作用を説明
する。

(イ) 定速走行時はブレーキ６３および７３が全て
解放される。

トルクの伝動は、入力軸１→カム機構の一方
のレース８２→テーパードローラー８８→他方
のレース８７→入力プーリ３→Ｖベルト５→出
力プーリ４→出力軸２の順でなされる。Ｖベル
ト５による伝達トルクの大きさはＶベルト５に
加わる挾圧力に比例し、該挾圧力は可動プーリ
３Ｂおよび該可動プーリと螺合したスリーブ６
２を介して他方のカムレース８７に印加され、
カム機構の原理により入力プーリは回転方向に
微動し、テーパードローラー８３により軸方向
に作用する挾圧力F_Cは、伝達トルクに対し第
４図に示す如く比例して変化し、Ｖベルト５を
挾む可動フランジ３Ｂに加わる挾圧力を伝達ト
ルクに対応して変化させ、これによりＶベルト
５の作用面と可動フランジ３Ｂおよび固定フラ
ンジ３Ａの作用面との面圧が変化して当接面の
挾圧力を変化させる。第４図においてＦ１は最
高減速比のときにＶベルトがスリツプしない必
要挾圧力、Ｆ２は最低減圧比のときにＶベルト
がスリツプしない必要挾圧力、Ｆ０は従来の油
圧サーボを用いたときの挾圧力、Fsはスプリ
ングによる挾圧力を示す。第４図のグラフから
本発明のカム機構８を用いたＶベルト式無段変
速機では伝達トルクが５Kgｍ以下でも挾圧力と
伝達トルクが正比例し、Ｖベルトのプーリとの
不必要な挾圧力の発生が低減できることが明確
となる。

(ロ) アツプシフトはブレーキ７３を係合させてな
される。（ブレーキ６３は解放されている。） スリーブ６２および７２は可動フランジのス
リーブ部３８および４７と相対回転し、可動フ
ランジ３Ｂは入力プーリ３の有効径を増大させ
る方向（図示右方）に変位し、可動フランジ４
Ｂは出力プーリの有効径を減少させる方向（図
示右方）に変位し、減速比の低減が行われる。
減速比が制御設定値になつた時点でブレーキ７
３は解放される。このとき入力プーリおよび出
力プーリのサーボ機構のトーシヨンスプリング
６４および７４は捩られてそれぞれ逆方向に捩
りエネルギーの放出または蓄積がなされる。

(ハ) ダウンシフトはブレーキ６３の係合によりな
される。（ブレーキ７３は解放されている。） ブレーキ６３が係合するとスリーブ６２を固
定し可動フランジ３Ｂを入力プーリ３の有効径
の減少方向（図示左方）に変位させ、トーシヨ
ンスプリング７４はスリーブ７２を回転駆動し
て戻り、可動フランジ４Ｂを出力プーリの有効
径の増大方向（図示左方）に変位させる。この
入力プーリ３の可動フランジ３Ｂの変位はカム
機構による可動フランジ３Ｂの押圧力に逆らつ
てなされる。減速比が制御設定値になつたとき
ブレーキ６３を解放する。このとき入力プーリ
および出力プーリのサーボ機構のトーシヨンス
プリング６４および７４は捩られてそれぞれ逆
方向の捩りエネルギーの蓄積または放出がなさ
れる。

このＶベルト式無段変速機においてはブレー
キ６３，７３の電磁ブレーキが故障してブレー
キが係合不能になつた場合においては故障前の
減速比のまま走行できる。よつて油圧サーボに
より変速比を変更するＶベルト式無段変速機の
場合の油圧洩れの如く不用意に減速比が変更す
ることが防止でき安全性に優れる。

第５図は本発明の第２実施例を示す。

本実施例では入力プーリのサーボ機構６、およ
び出力プーリのサーボ機構７に設けられたアツプ
シフト用トーシヨンスプリング６４およびダウン
シフト用トーシヨンスプリング７４ともに矩形断
面を有し、可動フランジがわ端は可動フランジ３
Ａおよび４Ｂに連結され、他端はスリーブ６２お
よび７２に連結された第１のコイルスプリング６
６および７６、これら第１のコイルスプリング６
６および７６の外周に同軸的に配され、可動フラ
ンジがわ端は可動フランジ３Ａおよび４Ｂに連結
され、他端はスリーブ６２および７２に固着され
ているブレーキハブ６３１および７３１に連結さ
れた第２のコイルスプリング６７および７７とか
らなる。この場合は、内側と外側の２ケのスプリ
ングにトルクの分担がなされるため、１ケのスプ
リングの負荷トルクはおよそ半分になる。したが
つて、第１の実施例で説明した理由によりコイル
の巻数が大幅に減少し、軸方向寸法の短縮が可能
である。なお、第５図に示した第２の実施例では
エネルギー吸収効率のよい矩形断面トーシヨンス
プリングを用いた例を示したが、たとえば、大型
車両のように自動変速機搭載上のスペースに余裕
がありコイル巻数が多くとれる場合は矩形断面の
コイルスプリングより安価となる円形断面のトー
シヨンスプリングを用いた方が有利である。上記
第１および第２実施例では、変速時必要とする可
動フランジ作動力（可動フランジがベルトを押し
出す方向の作動力）を得るのに、トーシヨンスプ
リングのねじりトルクと、それを軸方向の力に増
幅するねじ機構（ねじジヤツキの原理）を用いて
いる。しかし、こうしたＶベルトを用いた無段変
速機では、所要とするトルク比を得るために、可
動フランジ３Ｂ（あるいは４Ｂ）の位置を軸方向
に移動させ制御しているため、トーシヨンスプリ
ングは少なくとも可動フランジのストローク量だ
けはコイル軸方向のたわみを許容しなければなら
ない。したがつて、こうした可動プーリの位置変
化を有効に利用するため、プーリの変位によりス
プリングを圧縮し、軸方向の力を発生してやれ
ば、変速時必要とするスプリングのねじりトルク
はその分だけ小さくすることが可能である。

このため、上記第１図および第２図の実施例に
示した構成と全く同じ構成により、コイルスプリ
ングにたくわえるべきエネルギーを圧縮とねじり
に分配し、スペースを有効に利用することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＶベルト式無段変速機の第１
実施例を示す断面図、第２図はカム機構の正面
図、第３図はカム機構の他の実施例の正面図、第
４図はカム機構の作動原理説明のためのグラフ、
第５図は本発明のＶベルト式無段変速機の第２実
施例を示す断面図である。 １…入力軸、２…出力軸、３…入力プーリ、４
…出力プーリ、３Ａ，４Ａ…固定フランジ、３
Ｂ，４Ｂ…可動フランジ、５…Ｖベルト、６，７
…可動フランジのサーボ機構、６２，７２…スリ
ーブ（駆動子）、６３，７３…ブレーキ、６４，
７４…スプリング、６６，７６…第１のコイルス
プリング、６７，７７…第２のコイルスプリン
グ、６８，７８…連結筒、８…カム機構、１０…
変速機ケース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ入力軸および該入力軸に平行して配
   された出力軸に設けられ、固定フランジと該固定
   フランジに対し軸方向に変位可能であるとともに
   前記固定フランジと一体的に回転する可動フラン
   ジとからなる入力プーリおよび出力プーリと、こ
   れら入力プーリおよび出力プーリ間を伝動するＶ
   ベルトと、前記可動フランジを軸方向に変位させ
   る駆動子、該駆動子とＶベルト式無段変速機ケー
   スとの間に設けられ駆動子を制動するブレーキ、
   および前記可動フランジと前記駆動子との間に挿
   入されたスプリングとからなるサーボ機構と、少
   なくとも入力軸または出力軸の一方に設けられ前
   記可動フランジおよび前記固定フランジと前記Ｖ
   ベルトとの挟圧力を前記Ｖベルトの伝動トルクに
   比例させるカム機構とからなるＶベルト式無段変
   速機において、 前記スプリングを、同軸心を有し一方が他方の
   内側に配された２つのコイルスプリングで構成し
   たことを特徴とするＶベルト式無段変速機。 ２ 前記２つのコイルスプリングは、前記可動フ
   ランジがわ端が前記可動フランジに連結され、前
   記可動フランジと反対がわ端が前記２つのコイル
   スプリングの間に配された連結筒の前記可動フラ
   ンジと反対がわ端に連結された第１のコイルスプ
   リングと、前記可動フランジがわ端が前記連結筒
   の前記可動フランジがわ端部に連結され、前記可
   動フランジと反対がわ端が前記駆動子に連結され
   て前記第１のコイルスプリングと直列に配置され
   た第２のコイルスプリングとからなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のＶベルト式無
   段変速機。 ３ 前記２つのコイルスプリングは、それぞれ一
   端は前記可動フランジに連結され、他端は前記駆
   動子に連結されて並列に配置されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のＶベルト式無段
   変速機。 ４ 前記コイルスプリングは矩形断面を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれかに記載のＶベルト式無段変速機。 ５ 前記コイルスプリングはトーシヨンスプリン
   グであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載のＶベルト式無段
   変速機。 ６ 前記コイルスプリングはトーシヨンスプリン
   グであるとともに圧縮コイルスプリングとして作
   用させることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載のＶベルト式無段
   変速機。