JPH039340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、カム機構を備えた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、Ｖベルト式無段変速機においては、Ｖベ
ルトの挟持力を得るためにカム機構を使用するこ
とが知られている。第１図はこの一例を示すもの
であり、一方のレース２８２と他方のレース２８
７との間に鋼球ころ２８８を挟持したカム機構を
Ｖベルト式無段変速機に使用することにより、可
動フランジおよび固定フランジとＶベルトとの挟
圧力をＶベルトの伝動トルクに比例させるように
なつている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のカム機構は、両レース間
に配設されるのが鋼球コロであつてレースと鋼球
コロが点接触しているので、このようなカム機構
を有するＶベルト式無段変速機を車両用として使
用した場合、発進時やエンジンブレーキ時等のト
ルクが大のときに第１図にＡで示すように応力集
中が生じることから、カム機構の耐久性が乏しい
といつた問題点がある。これを避けるために鋼球
コロを大型化すれば耐久性は確保されるが、カム
機構全体が大きくなりコンパクト化することがで
きない。

そこで、レースとレース間に配設される部材と
を線接触させる構造を採ることにより、コンパク
ト化を達成しつつ耐久性を向上させることが考え
られる。しかし、例えば円錐コロを用いて単に線
接触させる構造にしたものでは、発進時やエンジ
ンブレーキ時等のトルクが大の時にレースに変形
が生じ、その結果レースと円錐コロが点接触にな
り、応力集中が生じるのを避けられないという問
題が残る。

本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされ
たものであり、カム機構をコンパクトな構造と
し、このコンパクトな構造によりＶベルトの挟持
力を伝動トルクに応じて発生させるとともに、最
大トルクが生じた場合に応力が集中するのを防止
し、よつてカム機構の耐久性の向上を図つたＶベ
ルト式無段変速機を提供することを目的としてい
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、
前記各可動フランジを軸方向に変位させるそれぞ
れのサーボ機構と、前記入力軸に設けられ前記入
力プーリの可動フランジおよび固定フランジと前
記Ｖベルトとの挟持力を前記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、前記カム機構は前記入力軸に
スプライン嵌合する一方のカムレースと前記可動
フランジに当接する他方のカムレースとの間にテ
ーパードローラーを介在させるとともに、該テー
パードローラーは半径方向内側に向かつて両カム
レースの作用面より細くされていることを特徴と
するものである。

［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、そのカム機構におけるテーパ
ードローラーは半径方向内側に向かつて両カムレ
ースの作用面より細くされているので、通常走行
時においてはテーパードローラーの半径方向外側
部分でカムレースと線接触することとなり、鋼球
コロを使用した場合に比して応力が集中するのを
防止できる。さらに、発進時やエンジンブレーキ
時等においては、半径方向外側部分にてカムレー
スと線接触していたテーパードローラーは、大き
な荷重がカムレースに加わりカムレースの変形が
生じることによりテーパードローラーの半径方向
内側部分においてもカムレースと接触するように
なることから、発進時やエンジンブレーキ時等の
大きな荷重がかかる場合にあつても応力の分布が
平均化される。したがつて、どのような荷重が作
用する場合にあつても応力が集中するのが防止さ
れるので、カム機構のコンパクト化を達成しつつ
その耐久性を向上させることができる。

［実施例］ つぎに、本発明を第２〜６図に示す実施例に基
づいて説明する。

第２図において、１はエンジン、１０は変速機
ケース軸、１１はエンジン、１０は変速機ケー
ス、１１はエンジンの出力軸、１２はその先端に
締結されたフライホイール、２はＶベルト式無段
変速機、３はクラツチ機構であり、本実施例では
単板式の乾式摩擦クラツチを用いている。４は前
進後進切換機構、５はデイフアレンシヤル機構で
ある。

フライホイール１２は中心部がボルト１２１で
エンジン出力軸１１の端面１１１に締結されたデ
イスク１２３と、その外周に締結された環状ウエ
イト１２５とからなり、環状ウエイト１２５には
デイスクのエンジン１と反対がわ（他方がわ、以
下同じ）に内部にクラツチルームを形成するため
の筒状部１２７が延設され、筒状部１２７の他方
がわ端にはクラツチ面１２８を形成するための内
周縁１２９が形成されている。

Ｖベルト式無段変速機２は、前記エンジン出力
軸と同軸心上で直列して配されている中空の入力
軸２１、入力軸と平行して並列されたＶベルト式
無段変速機の中空の出力軸２２、入力軸２１上に
設けらた入力プーリ２３、中空の出力軸２２上に
設けられた出力プーリ２４、入力プーリ２３およ
び出力プーリ２４の間を伝動するＶベルト２５、
入力プーリ２３の実効径を変化させるサーボ機構
２６、出力プーリ２４の実効径を変化させるサー
ボ機構２７、入力プーリに設けられたカム機構２
８からなる。

入力軸２１は、軸心は中空とされベアリング２
１１および２１２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、エン
ジンがわに段２１３、他方がわに外周スプライン
２１４および先端ねじ２１５が形成されている。

出力軸２２は、軸心は中空とされ、本実施例で
は後記する固定フランジのスリーブと一体に形成
されベアリング２２１および２２２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２３は、一端（図示右端）はスラス
トベアリング２１６を介して前記入力軸の段２１
３に当接され、他端外周には外周スプライン２３
１とキー溝２３２が設けられたスリーブ状部２３
３と、スリーブ状部２３３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２３
４が周接されたフランジ部２３５とからなる固定
フランジ２３Ａ、該固定フランジ２３Ａのスリー
ブ部２３３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２３２と対応する
キー溝２３６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２３７が設けられたスリー
ブ状ハブ部２７８と、該ハブ部２７８と一体に形
成されたフランジ部２３９とからなる可動フラン
ジ２３Ｂ、およびキー溝２３２および２３６内に
入れられ固定フランジ２３Ａと可動フランジ２３
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なうためのボールキー２３０
からなる。

出力プーリ２４は、外周にキー溝２４１、スプ
ライン２４２、ねじ２４３、およびスプライン２
４９が形成され、出力軸２２と一体に形成された
スリーブ状部２４４と、該スリーブ状部２４４と
一体に形成されたフランジ部２４５とからなる固
定フランジ２４Ａと、該固定フランジ２４Ａのス
リーブ部２４４に軸方向への変位自在に外嵌さ
れ、内周に前記キー溝２４１と対応するキー溝２
４５０が設けられ、外周に第１のねじである被動
ねじ２４６が形成されたスリーブ状ハブ部２４７
と該ハブ部２４７と一体に形成されたフランジ部
２４８とからなる可動フランジ２４Ｂ、およびキ
ー溝２４１および２４５０内に入れられ固定フラ
ンジ２４Ａと可動フランジ２４Ｂ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
行なうためのボールキー２４０からなる。

Ｖベルト２５は、それぞれ前記入力プーリ２３
および出力プーリ２４の固定フランジ２３Ａおよ
び固定フランジ２４Ａと可動フランジ２３Ｂおよ
び可動フランジ２４ＢのなすＶ字形の作用面に当
接し摩擦面を形成する作用面２５１および２５２
が両側に設けられている。

入力プーリのサーボ機構２６は、前記入力プー
リの可動フランジ２３Ｂの被動ねじ２３７に螺合
する第２のねじである駆動ねじ２６１が内周に形
成され、一端はスラストベアリング２６５を介し
て後記するカム機構の他方のカムレース２８７に
当接された可動フランジの駆動子であるスリーブ
２６２、該スリーブ２６２とケース１０との間に
設けられスリーブ２６２を制動する湿式多板電磁
式のダウンシフトブレーキ２６３、スリーブ２６
２の外周に配された筒状のスプリングガイド２６
４、該スプリングガイド２６４とスリーブ２６２
との間に配され可動フランジ２３Ｂにエンジンが
わ端に連結され、他方がわ端は筒状のスプリング
ガイド２６４の他方がわ端に連結された第１のア
ツプシフト用トーシヨンコイルスプリング２６
６、スプリングガイドの外周に配され、エンジン
がわ端はスプリングガイド２６４のエンジンがわ
端に連結され、他方がわ端はスリーブ２６２の他
方がわ端に連結された第２のアツプシフト用トー
シヨンコイルスプリング２６７からなる。

出力プーリのサーボ機構２７は、前記可動フラ
ンジ２４Ｂの被動ねじ２４６に螺合する第２のね
じである駆動ねじ２７１が内周に形成された駆動
子であるスリーブ２７２と、該スリーブ２７２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２７３と、スリーブ２７２と可
動フランジ２４Ｂ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コイルスプリ
ング２７４と、出力軸のスプライン２４２と嵌合
するスプラインが形成され、可動フランジ２４Ｂ
側である一方の面はベアリング２７５を介してス
リーブ２７２の端面に当接され他方の面はベアリ
ング２２１のインナレースを介してナツト２７６
で係止され、前記スリーブ２７２を軸方向に支持
する支持リング２７７とからなる。

カム機構２８は、第３図にも示す如く入力軸２
１に外嵌されたスナツプリング２１８と入力軸端
に形成された前記ねじ２１５に螺合されたナツト
２１７により軸方向に固定されるとともに入力軸
２１のスプライン２１４とスプライン嵌合した内
周スプライン２８１が形成された一方のカムレー
ス２８２と、前記他方のカムレース２８７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２８８と、該ローラー２８８のカバーリング２
８９とからなり、ローラー２８８はレース２８２
と２８７の作用面２９２と２８６との間にはさま
り、入力軸２１と固定フランジ２３Ａとの回転方
向の変位に対応して可動フランジ２３Ｂを図示右
方向に押圧する押圧力を変化させる。このカム機
構２８においてはカムレース２８２および２８７
はころであるテーパードローラー２８６とは線接
であり応力分布はＢの如くなるため鋼球ころを用
いた場合に比較し、許容応力が大きくなるととも
に耐久性が増大する。

つぎにこのＶベルト式無段変速機の作用を設明
する。

(イ) 定速走行時はブレーキ２６３および２７３が
共に解放される。

トルクの伝動は、入力軸２１→カム機構の一
方のレース２８２→テーパードローラー２８８
→他方のレース２８７→入力プーリ２３→Ｖベ
ルト２５→出力プーリ２４→出力軸２２の順で
なされる。Ｖベルト２５による伝達トルクの大
きさはＶベルト２５に加わる挟圧力に比例し、
該挟持力は可動プーリ２３Ｂおよび該可動プー
リと螺合したスリーブ２６２を介して他方のカ
ムレース２８７に当接され、カム機構の原理に
より入力プーリ２３は回転方向に微動し、テー
パードローラー２８８により軸方向に作用する
挟圧力Fc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２５を挾む可
動フランジ２３Ｂに加わる挟圧力を伝達トルク
に対応して変化させ、これによりＶベルト２５
の作用面と可動フランジ２３Ｂおよび固定フラ
ンジ２３Ａ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図においては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は最低減速比のときに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
からカム機構２８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ベルトとプーリとの不
必要な挾圧力の発生が低減できることが判る。

(ロ) アツプシフトはブレーキ２７３を係合させて
なされる。

スリーブ２６２および２７２は可動フランジ
のスリーブ部２７８および２４７と相対回転
し、可動フランジ２３Ｂは入力プーリ２３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２４Ｂは出力プーリ２４の有効径
を減少させる方向（図示右方）に変位し、変速
比の低減が行われる。変速比が制御設定値にな
つた時点で２７３は解放される。

このアツプシフト時出力プーリのサーボ機構
のトーシヨンスプリング２７４は捩られてエネ
ルギーの蓄積がなされる。

(ハ) ダウンシフトはブレーキ２６３を係合させて
なされる。

ブレーキ２６３が係合するとスリーブ２６２
を固定し可動フランジ２３Ｂを入力プーリ２３
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２７４はスリーブ２７２
を可動駆動して戻り、可動フランジ２４Ｂ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２３の可動フランジ
２３Ｂの変位はカム機構による可動フランジ２
３Ｂの押圧力に逆らつてなされる。変速比が制
御設定値になつたときブレーキ２６３を解放す
る。このダウンシフト時、入力プーリサーボ機
構２６の第１および第２のアツプシフトスプリ
ング２６６および２６７は捩れてエネルギーの
蓄積がなされる。

このＶベルト式無段変速機においてはブレー
キ２６３，２７３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
前の変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変速比が変
更することが防止でき安全性に優れる。

クラツチ機構３は、入力プーリ２３とエンジ
ン１との間に設けられた係合部３１、入力プー
リの他方がわに設けられ前記係合部３１を操作
する操作部３３、および入力軸２１の中空に挿
通されたプツシユロツド３５からなる。係合部
３１は、中心に前記プツシユロツド３５のエン
ジンがわ端３５１に当接したハブ３１１が固着
され、前記クラツチルームのエンジンがわ部に
配されたダイヤフラムスプリング３１３、該ダ
イヤフラムスプリング３１３の外周に係合され
た環状のプレツシヤプレート３１５、該プレツ
シヤープレート３１５と前記フライホイールの
環状ウエイト１２５との間に配され、両面にク
ラツチフエーシング３１７および３１９が貼着
されたクラツチプレート３２３、入力プーリ２
３とダイヤフラムスプリング３１３の間に配さ
れ、中心にＶベルト式無段変速機の入力軸のエ
ンジン側部２１９にスプライン嵌合されたハブ
３２１、該ハブ３２１とクラツチプレート３２
３を連結するダンパスプリング３２５とからな
る。操作部３３は、変速機ケース１０に枢着さ
れたプツシユレバー３３１、変速機ケースに設
けられた摺動キヤツプ３３３、エンジンがわは
プツシユロツド３５の他方がわ端３５２に当接
され、他方がわ端はレリースベアリング３３５
を介して前記摺動キヤツプ３３３の内壁に回転
自在に支持されたベアリングレース３３７から
なり、プツシユレバー３３１が手動または自動
操作により支点まわりに図示反時計方向に回転
駆動されたとき摺動キヤツプはエンジンがわに
摺動されてプツシユレバー３５をエンジンがわ
に押圧し、ダイヤフラムスプリング３１３の中
心をエンジン方向に変位させてプレツシヤプレ
ート３１５をエンジン方向に引つぱり、第１お
よび第２のクラツチフエーシング３１７と３１
９との間に挟接されていたクラツチプレート３
２３を解放しフライホイール１２とＶベルト式
無段変速機入力軸２１との連結を解除する。

前進後進切換機構４は、ドツグクラツチ４１
（ブレーキ装置）、第１のシンプルプラネタリギア
セツト４３、第２のシンプルプラネタリギアセツ
ト４５からなる。

ドツグクラツチ４１は操作レバーにリンクされ
たフオーク４１１、該フオークに係合され軸方向
にスライドされるブレーキ用スリーブ４１３、第
１のギア４１５（スプラインピース）、第２のギ
ア４１７（スプラインピース）、スリーブ４１３
と第２ギア４１７との間に設けられたシンクロギ
ア４１９（シンクロナイザーリング）からなる。

第１のプラネタリギアセツト４３はＶベルト式
無段変速機の出力軸２２に設けられた前記スプラ
イン２４９にスプライン嵌合したサンギア軸４３
０上に形成されたサンギア４３１、ドツグクラツ
チ４１の第２ギア４１７に連結されるとともに第
２プラネタリギアセツト４５のサンギア４５１に
連結されたリングギア４３３、ドツグクラツチ４
１の第１ギア４１５に連結されるとともに第２リ
ングギア４５３に連結されたキヤリヤ４３５、お
よびプラネタリギア４３７からなり、第２プラネ
タリギアセツト４５は前記サンギア４５１、リン
グギア４５３とデフアレンシヤル機構のギアボツ
クスに連結された出力スリーブ４５０に設けたス
プライン４５９にスプライン嵌合されたキヤリヤ
４５５およびプラネタリギア４５７からなる。そ
して前進後進切換機構４は、手動または自動によ
りドツグクラツチ４１のスリーブ４１３が第２ギ
ア４１７と歯合されリングギア４３３およびサン
ギア４５１がケース１０１に固定されたとき設定
変速比前進運動がなされ、スリーブ４１３が第１
ギア４１５に歯合されキヤリヤ４３５とリングギ
ア４５３がケース１０に固定されたとき設定変速
比の後進運動となる。

デフアレンシヤル機構５は、前記前進後進切換
機構４の出力軸である出力スリーブ４５０を入力
軸とし、該入力軸４５０に一体的に連結されたギ
アボツクス５２、差動小ギア５３，５４、該差動
小ギアに歯合した差動大ギア５５，５６、該差動
大ギアにスプライン嵌合された一方の出力軸５７
および前記Ｖベルト式無段変速機の出力軸２２、
第１および第２のサンギア４３１，４５１、およ
び出力スリーブ４５０を挿貫して配された他方の
出力軸５８からなる。

１３および１４はデイフアレンシヤル機構５の
出力軸５７および５８の端に設けられた等速ジヨ
イントである。

第５図は本発明の他の実施例を示す。

本実施例では一方のカムレース２８２の作用面
２９２および他方のカムレース２８７の作用面２
８６の中心面を伝動軸からａ＝60度傾斜させ、こ
れによりテーパードローラー２８８に加わる応力
分布を第３図の場合に比較して均等化し、さらに
許容応力の増大と耐久性の向上を図つている。傾
斜角ａは30度以上70度以下の範囲が望ましい。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示す。本
実施例ではテーパードローラー２８８テーパー角
ｂを一方のカムレース２８２の作用面２９２と他
方のカムレース２８７の作用面２８６との広がり
角ｃより僅かに大きくし、テーパードローラーに
加わる応力分布の均一化を行なつている。これに
より第３図に示す両作用面の広がり角ｃとテーパ
ードローラーのテパー角ｂとが等しい場合に比較
し中心がわの応力の最大値が低減でき、許容応力
と耐久性が向上する。

また、第６図に示す実施例のものにおいても、
テーパードローラー２８８の中心軸および該テー
パードローラー２８８を挟持する両カムレース２
８２，２８７の作用面の中心を、第５図に示すよ
うに、入力軸２１に直交する面に対し所定の角度
傾射させるようにすることもできる。

以上説明したように、本発明のＶベルト式無段
変速機２は、その入力軸２１において一方のカム
レース２８２と他方のカムレース２８４との間に
テーパードローラー２８８を介在させたカム機構
２８を使用しているので、カム機構２８自体の許
容応力は高くなり且つ耐久性は向上する。

そして、テーパードローラー２８８のテーパー
角ｂを該テーパードローラー２８８を挟持する両
カムレース２８２，２８７の作用面２８６の広が
り角ｃより大きく設定して、テーパードローラー
２８８が半径方向内側に向かつて前記各カムレー
ス２８２，２８７の作用面より細くなる構成とし
たことにより、許容応力および耐久性が増大す
る。さらに、前記のようにテーパードローラー２
８８の中心軸および該テーパードローラー２８８
を挟持する両カムレース２８２，２８７の作用面
の中心を入力軸２１に直交する面に対し所定の角
度傾斜させることにより、許容応力および耐久性
を一層増大できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカム機構の拡大図、第２図は本
発明に係るＶベルト式無段変速機の一実施例を示
す断面図、第３図は本発明のＶベルト式無段変速
機におけるカム機構の部分を示す拡大図、第４図
はカム機構の機能を説明するためのグラフ、第５
図はカム機構の他の例を示す拡大図、第６図はカ
ム機構のさらに他の例を示す拡大図である。 ２１……入力軸、２２……出力軸、２３……入
力プーリ、２３Ａ……固定フランジ、２３Ｂ……
可動フランジ、２４……出力プーリ、２４Ａ……
固定フランジ、２４Ｂ……可動フランジ、２５…
…Ｖベルト、２６……サーボ機構、２７……サー
ボ機構、２８……カム機構、２８２……一方のカ
ムレース、２８７……他方のカムレース、２８８
……テーパードローラー。

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、前記各可動フランジを軸方向に変位さ
   せるそれぞれのサーボ機構と、前記入力軸に設け
   られ前記入力プーリの可動フランジおよび固定フ
   ランジと前記Ｖベルトとの挾圧力を前記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、前記カム機構は前
   記入力軸にスプライン嵌合する一方のカムレース
   と前記可動フランジに当接する他方のカムレース
   との間にテーパードローラーを介在させるととも
   に、該テーパードローラーは半径方向内側に向か
   つて両カムレースの作用面より細くされているこ
   とを特徴とするＶベルト式無段変速機。 ２ 前記テーパードローラーの中心軸および該テ
   ーパードローラーを挟持する前記両カムレースの
   作用面の中心を、前記入力軸に直交する面に対し
   所定の角度傾斜させ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。