JPH039341B2 - - Google Patents

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
動車等を始めとする車体の無段変速装置に使用さ
れるもので、変速プーリに嵌合したベルトが可動
プーリ片によつて押圧される力、即ち推力を車体
の速度と負荷条件に応じて変化させ、所定の変速
比をタイムリーに自動調節できる無段変速装置に
関するものである。

（従来の技術） 今日、自動二輪車、自動車等のベルト式無段変
速装置としては、固定プーリ片と可動プーリ片か
らなる変速プーリ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つて形
成されるＶ溝にベルトが掛架された構成になり、
その変速プーリには各可動プーリ片が一般に油圧
あるいはスプリング力によつてベルトを押圧する
推力を発生させる変速プーリが採用されて来た。

そして、この場合、油圧により推力を発生させ
る装置で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つて制御していた。（例えば
米国特許第4601680号明細書参照） また、推力を発生させる他の手段としては、可
動プーリ片をスプリング力によつて移動させる手
段も広く使用されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記油圧方式を用いた変速装置では電
子制御装置によつ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り付けなけれ
ばならないため、高価で複雑な構造を有する装置
になる問題があつた。また、一方、スプリングを
用いた変速プーリを入力軸及び出力軸に用いた変
速装置では車体のスピード及び負荷によつてそれ
に応じた可動プーリ片の推力が発生しにくく、入
力側及び出力側のベルトの巻き掛け径が敏感に変
化しない問題があつた。

本発明はこのような問題点を改善するため、特
に油圧方式にとつて変わる変速装置を提案するも
ので、自動二輪車、自動車変速プーリの可動プー
リ片の推力を敏感に変化させ、入力側及び出力側
のベルトの巻き掛け径をタイムリーに調節するこ
とができる新規なベルト式無段変速装置を提供す
ることを目的とするものである。

（問題点を解決する手段） 即ち、上記目的を達成するため本発明は入力軸
と出力軸に夫々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つて
形成されたＶ状溝に動力伝達用ベルトを掛架した
ベルト式無段変速装置において、前記入力軸に配
設した可動プーリ片の背部に該背部後方の軸に固
着した固定片と、該可動プーリ片の背面から突出
した内外延設部によつて空間部を形成し、この空
間部内に自由に移動可能な遠心推力付与支持材を
収設し、該入力軸の回転数に応じて可動プーリ片
に推力を付与すると共に、他方、出力軸に配設し
た可動プーリ片とストツパーの夫々延長筒状部に
傾斜面を有するカム片を設け、該カム片を互いに
接触係合せしめてカム機構付のトルク伝達部とな
し、更に出力軸に配設した可動プーリ片ボス部よ
り該プーリ背面へ延びた延長筒体の一部にベアリ
ングを介して上面に溝を有する筒体を設け、該筒
体上面の溝部内にフオーク先端部を配設して該フ
オークに油圧シリンダー、スプリング力等の手段
により変速プーリのＶ溝幅が狭まる方向に推力を
生じる如く構成せしめた点にある。

なお、本発明においては入力軸に配設した変速
プーリは可動プーリ片の背部に該背部後方の軸上
に固定配置された固定片と該可動プーリ片の背面
から突出した内外延出部によつて空間部を形成
し、この空間部内に自由に移動可能な遠心推力付
与材を収設し、更に前記内延設部に固定したカム
片とこれに係合する他のカム片を接触係合させた
カム機構付のトルク伝達部を有するものは勿論で
あるが、更に、前記の構成に加えて前記可動プー
リ片の背部にコイルスプリングを配してスプリン
グ力により推力を得るものも含まれる。

また、本発明において使用される遠心推力付与
材は、最も一般的には鋼球の如きボールが使用さ
れるが、その他、不定形状材、角体材、パウダー
類、液体等もその１種又は２種以上混合して使用
される。

また、出力軸側の可動プーリ片に推力を生じさ
せるためのフオークの回動力は外力によつて与え
られるが、その手段としては手動、油圧シリンダ
ー、又は反撥弾性スプリング等、種々の手段があ
り、これらの中より適宜の手段を介して与えられ
る。

（作用） 本発明装置によると車体の始動時、入力側にお
いては遠心推力付与材の遠心力が小さく可動プー
リ片の推力は小さく、一方、出力側においては大
きな始動トルクが付加されているためにカム機構
付のトルク伝達部の作用によつて可動プーリ片の
推力が上昇し、これによつてベルトは出力軸にお
いて巻き掛け径の大きい状態となり、車体を容易
に始動させる。

また、入力側の回転数が上昇すると入力側にお
いて遠心推力付与体の遠心力が大きくなり、可動
プーリ片の推力は大きく、一方、車体にかかる負
荷も小さくなつてベルトは出力軸において巻き掛
け径の稍小さい状態に移行して車体を増速させ
る。

更に、車体を急加速させる場合には、車体にか
かる負荷も大きくなり、出力側のカム機構付のト
ルク伝達部の作用による可動プーリ片の推力が上
昇し、車体を減速側へ移行させる。

このように、入力軸の回転数による可動プーリ
片の遠心推力と出力軸にかかるトルクによつて生
じるカム推力とのバランスによつてベルトの入力
軸と出力軸における巻き掛け径が自動的に決定さ
れる。

従つて、上記システムを自動車の無段変速シス
テムとして用いるとき、エンジンのアイドリング
回転によりクラツチONでエンジン回転数を上昇
してゆくと大きな始動トルクにより先ず、入力側
変速プーリは固定プーリ片と同様な働きとして始
動し、ある程度の車速が上昇し、出力側変速プー
リのトルクが減少してくると、カム推力が減少し
入力側変速プーリの遠心推力が相対的に大きくな
り、増速側に向かい、これらをコントロールする
ことにより車のエンジン特性を理想的な状態で用
いることが可能になる。

（実施例） 以下、更に添付図面を参照し、本発明の実施例
を説明する。

先ず、本発明変速システムの特徴をその基本的
構成を示す第１図に基づいて説明すると、本発明
は入力軸１及び出力軸２に夫々変速プーリ片V₁，
V₂を設け、それら両プーリV₁，V₂間にベルトＢ
を巻き掛けてなる装置において、特にその入力側
変速プーリV₁及び出力側変速プーリV₂に下記の
如き構成を有する変速プーリが配設されている。

即ち、入力側の変速プーリV₁においては、こ
れに設けられたスプラインに固定プーリ片３が嵌
入、固着されており、他方、これに対向するよう
に可動プーリ片４が固定プーリ片のシーブ軸５上
に設けられたスプライン又はキー６に嵌入され、
動力伝達用ベルト、即ちＶベルトＢを係合するＶ
状溝が形成されている。

前記可動プーリ片４は固定プーリ片のシーブ軸
５の長手方向に対して移動可能に装設されてお
り、この可動プーリ片４の背部には内外延設部７
ａ，７ｂが突設され、それと該背部後方の軸上に
固定された固定片８によつて空間部９が形成さ
れ、遠心推力付与材１０、例えば鋼球が該空間部
９内を自由に移動可能に収設されている。この遠
心推力付与材１０は通常、φ2.5mm程度の鋼球であ
り、前記空間部９の容積の略60〜100％を占めて
いる。

一方、前記出力軸２に取り付けられた変速プー
リV₂においては、出力軸２に固定プーリ片１２
が嵌入され、ボルトによつて固着されると共に、
他方、これに相対して可動プーリ片１３が固定プ
ーリ片のシーブ軸１４に嵌め込まれている。

可動プーリ片１３はその背面後方の軸１４にス
トツパー１７が固定されており、可動プーリ片１
３のボス部１５に設けられた筒状カム片１６と、
前記軸１４に固定されたストツパー１７に設けた
筒状カム片１８と噛み合つてカム機構付のトルク
伝達部１９が形成されている。このトルク伝達部
１９は各カム片１６，１８の歯部がその傾斜面で
互いに係合し、可動プーリ片１３が回転するとト
ルクが出力軸２へ伝達され、またこの噛み合いか
ら生じる軸方向の分力が可動プーリ片１３に効率
的な推力を与えるものである。

更に、上記可動プーリ片１３に推力を与える手
段として第１図においては、可動プーリ片１３の
背側に延長筒体２０が連結されており、その延長
筒体２０をシーブ軸１４上で回転方向及び長手方
向に摺動自在とすると共に、該延長筒体２０上に
ベアリング２１を設け、そのベアリング２１を介
してその上にもう１つのリング体２２を配設し、
該リング体２２上に溝部２３を具有させてその溝
部２３内にフオーク２４の先端２４ａを位置さ
せ、第２図に示されるようにフオーク２４の回転
の中心を図示しない外力、例えば油圧シリンダー
力、スプリング力（アームを介してスプリングの
たわみ量を固定又は可変可能、即ち、スプリング
力を可変）によつて可動プーリ片１３に対し、そ
の推力を可変できるように配設している。

そして、上記の如く構成された入力側変速プー
リV₁と出力軸変速プーリV₂の間にベルトＢを巻
き掛けることによつて変速プーリV₁より変速プ
ーリV₂にベルトＢを介して動力を伝達する本発
明に係る所要の変速システムを構成する。

第３図は本発明の変速装置の変形実施例であ
り、入力軸の変速プーリV₁においては、固定プ
ーリ片３がスプラインに嵌入固定され、他方、こ
れに対向可動プーリ片４が固定プーリ片のシーブ
軸５に嵌入されている。

この可動プーリ片４には第１図と同様に内外延
設部７ａ，７ｂと固定片８によつて空間部９が形
成され、この空間部９内に遠心力付与材１０が充
填されているが、更には、前記可動プーリ片の内
延設部７ａに筒状カム片２５がボルトによつて固
着され、また他方、このカム片２５に噛み合う他
の筒状カム片２６が軸５に固定されてカム機構付
のトルク伝達部２７を形成している。なお、この
トルク伝達部２７により生じる推力は可動プーリ
片４を固定プーリ片３から遠ざける方向に働く。

このトルク伝達部２７は第１図の出力軸におけ
る可動プーリ片４に設けたものと同じであるが、
第４図に示すように内延設部７ａに固定された筒
状カム片２５の歯部２８とシーブ軸５に固定され
た筒状カム片２６の歯部２９とが、該歯部に設け
た傾斜面３０で当接している。

即ち、第３図に示す入力軸の変速プーリにおい
ては、可動プーリ片４の推力発生は遠心力付与材
による遠心推力と、カム機構付のトルク伝達部に
よる推力が発生する。

但し、この場合、カム機構付のトルク伝達部２
７上によつて生じる推力は遠心推力とは逆の方向
に働く。従つて、入力側の変速プーリV₁の回転
が上昇すると、これにつれて遠心推力付与材１０
に生じる遠心力が増大し、可動プーリ片４は遠心
推力F₁とトルク伝達部２７によつて生じる逆方
向のトルクカム推力F₂によつて結局F₁−F₂を受
ける。

これによつて入力側変速プーリの可動プーリ片
４に生ずる推力が増大すると、入力側変速プーリ
側のベルト巻掛ピツチ径が大きくなり、逆に出力
側変速プーリV₂側のベルト巻掛ピツチ径が小さ
くなつて増速側へ移行する。

ただ、この場合、車体を急加速させる際、入力
軸側のトルク伝達部のカムによる推力が遠心推力
に比べて大きくなり、入力側のベルト巻掛ピツチ
径を小さくして急加速に必要な変速比を自動的に
調節することが可能である。

また、出力軸２の可動プーリ片１３の背面に延
設された延長筒体２０にベアリング２１を介して
上面に溝部２３を有する筒体２２を設け、溝部２
３内にフオーク先端部２４を配しているが、フオ
ーク２４は回動し、前記ベアリング２１を介して
可動プーリ片１３に推力を与える。

第５図乃至第９図は前記第１図に示した変速装
置における入力側変速プーリの各変形例を示し、
出力側変速プーリは第１図と同様であるので夫々
省略している。

このうち、第５図は第１図の入力側変速プーリ
の変形としてＶ溝底にベアリング２８を設け、そ
の表面にＶベルトＢの底部が接した状態で入力側
変速プーリV₁によりの回転力をベアリング２８
で遮断し、ベルトＢ及び出力側変速プーリV₂に
伝達を遮断する場合であり、これによつて、ベル
トクラツチとして作用させることができる。

勿論、その他の作用については上述した作用と
同様である。

第６図は更に前記第１図における入力側変速プ
ーリV₁の第２の変形例であり、可動Ｖプーリ片
２の外延設部７ｂにスラスト方向に対して一体に
スプリング押さえ７ｃを設け、それと対向する固
定片８との間にＶ溝幅が広がる方向に推力F₃を
作用するコイルスプリング２９を介設し、前記遠
心推力F₁、トルクカム推力F₂とによる合成推力
（F₁−F₂−F₃）と、出力側変速プーリV₂（図示せ
ず）の可動プーリ片に生ずる推力（f₁＋f₂）とバ
ランスにより両変速プーリV₁，V₂間の変速比を
コントロールする方式である。

なお、その他の構成に関しては第１図で説明し
たと同様である。

第７図は同じく入力側変速プーリV₁のみ第６
図の変形とした例で、可動プーリ片４の延設部７
ｂにスラスト方向に一体にスプリング押さえ７ｃ
を設け、これと固定片８の背側との間にスプリン
グ２８を介設してその両端末を例えばキリ穴と突
出ピンの係合などによりスプリングの巻締まりお
よび巻きゆるみ両方向に対して係止するようにな
したものであり、前記可動プーリ片４が軸１に対
して回転方向およびスラスト方向に自在となす如
く、第６図で示したスプライン又はキー６は設け
られていない。

なお、その他については第６図と略同様であ
り、説明は省略する。

第８図は第１図における入力側変速プーリV₁
の更に他の変形で前記第１図に比し入力側変速プ
ーリV₁の可動プーリ片４の延設部７ｂに一体に
スプリング押さえ７ｃを設けると共に固定片８の
延設部にもスプリング押さえ８ａを設け、それら
両スプリング押さえ７ｃ，８ａの間にＶ溝幅が縮
まる方向にスプリング推力F₃を作用する如くコ
イルスプリング２９を設けている。

この場合には入力側変速プーリV₁の可動プー
リ片４に生ずる推力は（F₁＋F₃）で、一方、図
示しない出力側変速プーリV₂の可動プーリ片１
３に生ずる推力は（f₁＋f₂）で、両推力のバラン
スによつて入力側と出力側の両変速プーリの回転
比が自動的にコントロール可能である。

なお、その他の内容については前述した各例と
同様である。

第９図は第８図の更に変形として入力側変速プ
ーリV₁のスプリング押さえ７ｃおよび８ａとス
プリング２８の両端末を例えばスプリング押さえ
７ａ，８ａに突出ピンを設け、一方、スプリング
２８両端末にキリ穴を設けてこれら両者を係合
し、スプリングのねじれ反力によつて可動プーリ
片４と軸１間を軸１と回転方向に対して一体のス
プリング押さえ８ａを介して回転力を伝達するよ
うにしたものである。

なお、第８図と異なる点は可動プーリ片４がス
プライン又はキーにより係止されず、軸１上を回
転方向に自在としている点である。しかし、固定
片８は軸１とスプライン又はキー６により一体と
なつている。

なお、その他の内容については第８図で示した
装置と同様である。

以上、第５図〜第９図は、入力側変速装置の
種々の態様であるが、更に各入力側変速装置には
第３図で示したようなカム機構付トルク伝達部を
設け、固定プーリ片と可動プーリ片の間の幅が広
がる方向の推力を付与することも任意である。

なお、上記各例においてプーリ片の延設部及び
固定片より囲まれた空間部（この空間部の形状は
必要な遠心力特性に応じて変化するが、一般的に
は略三角形状である）には遠心力付与材１０とし
て図においては複数のボール（必要なる遠心力特
性によりその量は加減する）が装填されている
が、この装填量はその空間の容積が最小のとき、
ボール（小鋼球）の見掛けの容積が60〜100％、
通常略90％程度とすることが好適である。

しかし、勿論、この量は必要な遠心推力に応じ
て適宜決められる。

又、図示していないが第５図〜第９図の構成に
おいてすべてを通じ第１図に示すように出力側変
速プーリV₂の可動プーリ片１３には筒状カム片
１６が設けられると共に、これに対向して軸２に
固定の筒状カム片１８が設けられており、カム機
構付トルク伝達部を形成している。

そして、このカム機構付トルク伝達部によるカ
ムの作用は、互いに噛合状態としてカムの作用に
よりトルクが上昇するとき、カムによる推力が可
動Ｖプーリ片と固定Ｖプーリ片間のＶ溝幅が縮ま
る方向に推力を生じ、フオークベアリングによる
推力と相俟つて合成推力で変速プーリに与えられ
る回転数、トルクに応じて上記合成推力を自動調
節自在なる如く作用する。

かくして、上記本発明変速装置を自動車の無段
変速システムとして用いるとき、エンジンのアイ
ドリング回転よりクラツチONでエンジン回転数
を増大してゆくと、大きな始動トルクにより先
ず、入力側変速プーリは固定Ｖプーリと同様の働
きとして始動し、ある程度、車速が上昇し、出力
及び駆動側変速プーリのトルクが減少してくる
と、カム推力f₂が減少し、出力側の遠心推力が相
対的に大きくなり、増速側に向かう。

原理的には以上の如くであるが、実用上はエン
ジンの回転数に対する出力特性（最大出力、トル
ク特性及び省燃費特性）に合致する如く入力側変
速プーリV₁の空間部９の形状、出力側変速プー
リV₂のシリンダーの有効面積および流体圧、各
軸に生ずるトルクにより発生するカム推力を適性
なカムアングルによりコントロールするとによつ
てトータル時に車のエンジン特性を理想的な条件
で用いることが出来る如く調節して、よりコンパ
クトに容易にトルクコントロールすることが可能
となる。

（発明の効果） 以上のように本発明の変速装置によれば、入力
軸及び出力軸に取り付けた各変速プーリの可動プ
ーリ片の推力が回転数によつて変化し、かつ、ト
ルク変動によつて変化する機構になつており、更
にそれらの補助手段としてスプリング力による推
力、油圧による推力発生手段を具備しているため
に、車体の速度及び負荷によつて各可動プーリ片
の推力を自動的に、かつ、敏感に調節してベルト
のプーリ巻き掛け径を変動させて所定の変速比を
得ることが可能になり、構造の簡素化と共に、極
めて実用性に富んでいる。

更に、入力軸の可動プーリ片に遠心推力と逆方
向のトルクカム推力を付与するカム機構付のトル
ク伝達部を設けることにより、車体を急加速され
る際に入力軸のトルク伝達部のカムによる推力
が、遠心推力よりも大きくなるために車体を急加
速させるに必要な状態にベルトをタイムリーに移
行させることができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る変速装置の１例を示す一
部断面概要図、第２図は、第１図におけるＡ−Ａ
断面図、第３図は前記変速装置における入力側変
速プーリの変形実施例を示す一部断面概要図、第
４図はカム機構付トルク伝達部のカム片を示した
図、第５図乃至第９図は前記変速装置における入
力側変速プーリの他の各変形例を示す一部断面概
要図である。 １……入力軸、２……出力軸、V₁……入力側
変速プーリ、V₂……出力側変速プーリ、Ｂ……
ベルト、３，１２……固定プーリ片、４，１３…
…可動プーリ片、７ａ，７ｂ……可動プーリ片内
外延設部、８……固定片、１６，１８……トルク
カム片、１７……ストツパー、２０……延長筒
体、２１……ベアリング、２２……リング体、２
４……フオーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力軸と出力軸に夫々固定プーリ片と、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
   リ片によつて形成されたＶ状溝に動力伝達用ベル
   トを掛架したベルト式無段変速装置において、前
   記入力軸に配設した可動プーリ片の背部に該背部
   後方の軸に固着した固定片と該可動プーリ片の背
   面から突出した内外延設部によつて空間部を形成
   し、この空間部内に自由に移動可能な遠心力付与
   材を収設して該入力軸の回転数に応じて前記可動
   プーリ片に推力を付与せしめる一方、出力軸に配
   設した可動プーリ片のボス部と該プーリ片の背面
   後方の軸に固定したストツパーに互いに噛合する
   カム片を設け、かつ、更に前記可動プーリ片に連
   結した延長筒体の一部にベアリングを介してフオ
   ーク先端部を配設し、該フオークにより変速プー
   リのＶ溝幅が狭まる方向に推力を与える如く構成
   してなることを特徴とするベルト式無段変速装
   置。 ２ 入力軸に配設した可動プーリ片の背部に該背
   部後方の軸に固着した固定片とこの可動プーリ片
   の背後から突出した内外延設部によつて空間部を
   形成し、この空間部内に自由に移動可能な遠心推
   力付与材を収設すると共に、更に軸に固定した筒
   状のカム片と内延設部に固定した筒状のカム片と
   を噛合せたカム機構付のトルク伝達部を設けてな
   る特許請求の範囲第１項記載のベルト式無段変速
   装置。 ３ 出力軸に配設した可動プーリに推力を与える
   補助手段として、可動プーリ片とこのプーリ片の
   背部後方の軸に固定したストツパーとの間に可動
   プーリ片と固定プーリ片との間のＶ状溝が縮まる
   方向に付勢されたコイルスプリングを介設してな
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載のベルト
   式無段変速装置。 ４ 出力軸に配設した可動プーリ片に推力を与え
   る補助手段として、可動プーリ片とこのプーリ片
   の背部後方の軸に固定した筒状部との間に可動プ
   ーリ片と固定プーリ片との間のＶ状溝が縮まる方
   向にコイルスプリングを付勢介設し、更に前記プ
   ーリ片の背部の外延設部と該筒状部に油圧シリン
   ダー部を設けてなる特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載のベルト式無段変速装置。 ５ 入力側変速プーリがＶ状溝の底部にベアリン
   グを有している特許請求の範囲第１〜４項の何れ
   かの項に記載のベルト式無段変速装置。 ６ 入力軸に配設した可動プーリ片に推力を与え
   る補助手段として、軸に固定した固定片と可動プ
   ーリ片の外延設部に固定したスプリング押さえと
   の間に可動プーリ片と固定プーリ片Ｖ状溝が拡が
   る方向に作用するコイルスプリングを有している
   特許請求の範囲第１〜４項の何れかの項に記載の
   ベルト式無段変速装置。 ７ 入力軸に配設した可動プーリ片に推力を与え
   る補助手段として、軸に固定した固定片と可動プ
   ーリ片の外延設部に固定したスプリング押さえと
   の間に可動プーリ片と固定プーリ片との間のＶ状
   溝が縮まる方向に作用するコイルスプリングを設
   けた特許請求の範囲第１〜４項の何れかの項に記
   載のベルト式無段変速装置。 ８ 入力軸に配設した可動プーリ片に推力を与え
   る補助手段として、コイルスプリングの両端部が
   固定片とスプリング押さえに設けた係止部に固着
   される特許請求の範囲第１〜４項の何れかの項に
   記載のベルト式無段変速装置。