JPS5997355A - 車両用ｖベルト式無段変速機 - 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】 本発明はＶベルトを用い１＝無段変速機に関する。

従来Ｖベルト式無段変速機は、変速比くまたは減速比）
の変更およびプーリとＶベルトとの挟圧力の増減を油圧
により行っていた。この油圧による制御は、油圧サーボ
のシリンダの容積および油圧回路の他の部所で必要とさ
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
難であった。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、プーリおよびＶベルトの
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ベルトとの耐久性の低下と、
動力伝達効率の低下の原因となっていた。

本発明の目的は、プーリとＶベルトとの挟圧力を伝達ｉ
〜シルク圧死して精密に増減でき、これによりブーりお
よびＶベルトの耐久性の向上と、動力伝達効率の向上と
が可能となるペル１〜式無段変速機の提供にある。

本発明の他の目的は、可動フランジのサーボ機構に故障
が生じた場合にも、変速比が固定でき、安全性の高いＶ
ベルト式無段変速機の提供にある。

本発明の■ペル１一式無段変速機は、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７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７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
れら人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または該可動フランジと連動す
る部材に形成した第１のねじ、該第１のねじに螺合した
第２のねじを有し、第１のねじと第２のねじとを相対回
転させて可動７ランジを軸方向に変位させる駆動子およ
び該駆動子の駆動機構からなる各可動フランジのサーボ
機構と、少なくも入力軸または出力軸の一方に設けられ
、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化分１」させるカム機構と
から構成される。

つぎに本発明を図に示す実施例に基づき説明する。

１はＶベルト式無段変速機の入ツノ軸、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は出ノｊ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は人力プーリ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はへカブーりに設け
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７−る固定フランジのス
リーブ部と一体に形成されベアリング２１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。

人力プーリ３は、一端（図示右端）はスラストベアリン
グ１６を介して前記人力軸の段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
外周に入力軸の回転速度検出のためのスリット３４が周
設されたフランジ部３５とからなる固定７ランジ３Ａ、
該固定フランジ３Ａのスリーブ部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）苗３６が形成されるとともに外周壁に
第１のねしである被動ねじ３７７）を設けられたスリー
ブ状ハブ部３８と、該ハブ部３８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３２６“よび３Ｇ内に入れられ固定７ランシ３Ａと可
動フランジ３Ｂ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と一体に形成され
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と
、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１ｆ４４５が設りられ、外周に第１のねじである被動
ねじ４６が形成されたスリーブ状ハブ部４７と該ハブ部
４１と一体に形成された７ランジ部４８とからなる可動
７ランジ４Ｂ１およびキー溝４１および４５内に入れら
れ固定７ランジ４Ａと可動フランジ４Ｂどの回転を一体
的に行うためのボールキー４０からなる。

■ベルト５は、それぞれ前記入力プーリ３および出力ブ
ー１月の固定７ランジ３Ａおよび固定７ランジ４Ａと可
動７ランジ３Ｂおよび可動７ランジ４Ｂとのなず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
ラノン３Ｂの被動ねじ３１に螺合する第２のねじである
駆動ねじ６１が外周に形成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
アップシフトブレーキ６３、ダウンシフト用プラネタリ
ギアセット６４、湿式多板電磁式のダウンシフトブレー
キ６６とからなる。

プラネタリギアゼット６４は前記スリーブ６２に連結さ
れＩＣリングギア６４Ｒ１前記固定７ランジのスプライ
ン３１と嵌合する内周スプライン８３が形成され、可動
フランジ側である一方の側面は前記スリーブ６２の端面
６２１とスラス１−ベアリング８５を介して当接され他
方の側面は後記するカム機構の作用面８Ｇとされた他方
のカムレース８７に連結されているキ。

１！リヤ６４Ｃ１該伯方のカムレース８７にベアリング
６５を介して回転自在に支持されたサンギア６４３、お
よびリングギア６４Ｒとサンギア６４３とに歯合される
とともにキャリヤ６４Ｃに回転自在に支持されたプラネ
タリギア１３４ｐからなり、前記ザンギ７−６４８とケ
ース１０との間にはダウンシフトブレーキ６６が設けら
れ、サンギア６４８はダウンシフトブレーキ６Ｇで制御
される。なお、スリーブ６２の駆動ねじ６１と可動フラ
ンジ３Ｂの被動ねじとのねじの方向を逆にすることで、
アップシフトブレーキ６３とダウンシフトブレーキ６６
との位置を逆にすることも可能である。

出力プーリのサーボ機構７は、前記可動７ランジ４Ｂの
被動ねじ４６に螺合す金弟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１ノー１７２と、該
スリーブ７２とケース１０とを固定する湿式多板ｒｆＡ
磁式のアップシフト用ブレーキ７３と、スリーブ１２と
可動フランジ４Ｂとの間に両端が連結されて取付【プら
れたダウンシフト用トーションコイルスプリング１４と
、出力軸のスプライン４２と嵌合する内周スプラインが
形成され、可動７ランジ４Ｂがねである一方の面はベア
リング７５を介してスリーブ７２の端面７２１に当接さ
れ、他方の面はナツト７６で係止され、前記スリーブ７
２を軸方向に支持する支持リング７７とからなる。

カムＩＩ　４Ｍ８は、第２図にも示す如く入力軸１に設
けられた段１３１と入力軸端のねじ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８１と、これらカムレース間に介在されたテーパー
トローラ−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８２と８１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どの回転右向の変位に対応して可動７ランジ３Ｂを
図示右方向に抑圧する抑圧力を変化させる。カムＩＩＩ
構はテーパートローラ−８８の代りにボールベアリング
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づる。

（イ）定速走行時はブレーキ６３．６６および７３が全
て解放される。

トルクの伝動は、入力軸１→力ム機構の一方のレース８
２→テーパートローラ−８８→他方のレース８７→入カ
プーリ３→■ベルト５→出力プーリ４→出力軸２の順で
なされる。■ベルト５による伝達トルクの大きさはＶベ
ルト５に加わる挟圧力に比例し、該挟圧力は可動プーリ
３Ｂおよび該可動プーリと螺合したスリーブ６２を介し
て伯（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、テーパートロー
ラ−８３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
５を挾む可動フランジ３Ｂ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５の作用面と
可動フランジ３Ｂおよび固定７ランジ３Δの作用面との
面圧が変化して当接面の挟圧）ｊを変化させる。第４図
においてＦｌは最高減速比のときにＶベルトがスリップ
しない必要挟圧ツノ、Ｆ２は最低減速比のときにＶベル
トがスリップしない必要挟圧力、ＦＯは従来の油圧サー
ボを用いたときの挟圧力、Ｆｓはスプリングによる挟圧
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１〜ルクが５ｋｇｍ
以下でも挟圧力と伝達トルクが正比例し、Ｖベルトのプ
ーリとの不必要な挟圧力の発生が低減できることが明確
となる。

（ロ）アップシフトはブレーキ６３おＪ：び７３を係合
させてなされる。

スリーブ６２および７２は可動フランジのスリーブ部３
８および４１ど相対回転し、可動フランジ３Ｂは入力プ
ーリ３の有効径を増大さける方向（図示右方）に変位し
、可動７ランジ４Ｂは出力ブーりの有効径を減少させる
方向く図示右方）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った時点でブレーキ６３および
７３は解放される。

このとき出力プーリのサーボ機構の１−一ションスプリ
ング７４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６６の係合によりなされ
る。

ブレーキ６６が係合するとプラネタリギアセット６４の
サンギア６４８が固定され、リングギア６４Ｒはスリー
ブ６２を入力軸の回転方向に増速させ可動フランジ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、トーションスプリング７４はスリーブ７２を回転
駆動して戻りＳ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７ランジ３Ｂの変位はカム機構による可動フラ
ンジ３Ｂの押圧力に逆らってなされる。減速比が制御Ｉ
Ｉ設定値になったときブレーキ６６を解放する。

この■ペル１〜式無段変速磯においてはブレーキ６３．
６６．７３の電磁ブレーキが故障してブレーキが係合不
能になった場合においては故障前の減速比のまま走行で
きる。よっ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慶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。

上記実施例では入力プーリがわにのみアップジノ１〜ブ
レーギ６３、ダウンシフトブレーキ６６、プラネタリギ
アレッド６Ｇを有するサーボ機構６を用いたが同じサー
ボ機構を出ノｊブーりのサーボ機構に設けても良いこと
は当然である。またブレーキとしては、実施例の如く湿
式の他に乾式の摩擦ブレーキを使用しても良い。

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可動フランジ３Ｂの駆動機構
として第１実施例に示した出ノｊブーりの可動プーリ４
Ｂのサーボ機構と同一の構成のサーボ機構７Ａを用いて
いる。サーボ機構７Ａは駆動子であるスリーブ６２、ス
リーブ６２とタース１０とを固定する湿式多板電磁式の
ダウンシフトブレーキ７８、一端は可動プーリ３Ｂに固
定され他端はスリーブ６２に固定されたアップシフ１〜
用トーシヨンスプリング７９とを有する。

本実施例のＶベルト式無段変速機は、定常走行時はダウ
ンシフトブレーキ１８およびアップシフトブレーキ７３
をともに解放し、ダウンシフト時はブレーキ７８のみを
係合し、アップシフト時はブレーキ７３のみを係合する
。入力ブーり可動フランジ３Ｂのトーションスプリング
７９は常に所定の捩りが付与されており、たとえばアッ
プシフト時にはさらに捩られ、ダウンシフト時には戻さ
れる。

第６図は本発明の第３実施例を示吏。

本実施例では第２実施例におけるカム機構８を入力軸１
の入力プーリ３の図示右側に配置している。カム機構８
Ａは、入力軸１に設けられたつば状部１８の入力プーリ
がわ而１９と、入力プーリ固定７ランジ３Ａのスリーブ
部３３の端面３３Ａとを作用面とし入力軸１を可動７ラ
ンジ３Ｂと反対方向に微動させ、入力軸１にスプライン
嵌合されナツト１７で軸方向に係止された係止リング１
０１との間でスラストベアリングを介して伝達トルクに
対応し゛た挟圧力を■ベルト５に加える。

第７図は第４実施例を示す。

本実施例ではカム機構８Ｂを出力軸２上に設けている。

カム機構８Ｂは、一方のレース８７は出力プーリの固定
７ランジ４Ａのスリーブ部４４にスプライン嵌合され、
スラストベアリング８５を介してスリーブ７２の端面７
２１に当接された一方のカムレース８７と、スリーブ部
４４上に外嵌され、スリーブ部４４にスプライン嵌合さ
れた支持リング５８とスラストベアリング８２１とを介
してスリーブ部４４に螺合されたナツト５９により係止
された他方のカムース８２と、テーパートローラ−８８
とからなる。本実施例ではカムレース８２に一体に形成
された回転ドラム２Ａが出力部材となっている。

第８図は第５実施例を示す。

本実施例では入力プーリの可動フランジ３Ｂのサーボ機
構７Ｂは、ダウンシフトプレーギア８と、アップシフト
トーションスプリング７９ど、他方のカムレース８７の
外周に形成した第１のねじである駆動ねじ８７Ａと、ス
リーブ６２の内周に形成され前記駆動ねじ８７Ａに螺合
した第２のねじである被動ねじ６１と、スリーブ６２の
可動７ランジがわ端面６２２と可動フランジ３Ｂとの間
に介在させたスラストベアリング６２３とで構成される
と共に、スリーブ６２とトランスミッションケース１０
との間に設けた前記ダウンシフトブレーキ７８は、摩擦
係合部７０をケース１０にスプライン嵌合したブレーキ
プレーｌ〜７８１、スリーブ６２に連結させ、外周にス
プライン７８２が形成されたハブドラム７８３ムよび前
記ブ・レーキプレート７８１間に配されると共に前記パ
ブドラム７８３にスプライン嵌合されたフリクションプ
レー１−７８４で構成し、スリーブ６２の軸方向への変
位を許容さけている。また出力プーリの可動フランジ４
１３のサーボ機構ＩＣも同様な構成を有し、アップシフ
ｌ−ブレーキ７３、ダウンシフトスプリング１４、軸方
向に変位自在であると共に可動７ランジがね端面７２２
は可動フランジ４Ｂにスラストベアリング７２３を介し
て当接したスリーブ７２、前記スリーブに形成された第
２のねじである被動ねじ１１と螺合した第１のねじであ
る駆動ねじ７７１が外周に段【ノられている支持リング
７７からなる。

本実施例では、ダウンシフトブレーキ７８またはノ′ツ
ブジフトブレーキ７３が係合されたとき駆動子−（−あ
るスリーブ６２または７２が軸方向に変位して可動フラ
ノン３Ｂまたは４Ｂを押圧する。

第９図は第６実施例を示す。

本実施例では可動フランジのサーボ機構９は螺合した一
対のスリーブ９１．９２からなる駆動子９０およびこれ
らスリーブ９１を９２を相対回転させるサーボモータ９
３からなる。スリーブ９１は、　Ｏｍがカム機構のカム
レース８７にスラストベアリング８５を介して当接され
ると共にギア９４が設けられ、スリーブ９２は、他端が
スラストベアリング９Ｇを介して可。

動フランジ３Ｂに当接するとともに一端にギア９５が設
けられ、サーボモータ９３の出力軸にはギア９４と歯合
した第１ドライブギア９１と、該第１のドライブギア９
７と歯数が異なり、ギア９５と歯合した第２ドライブギ
ア９８とが設けられている。モータ９３の回転方向によ
り駆動子９０の軸方向の長さが増減し、可動フランジ３
Ｂの押圧力を変化させて入力プーリ３の実効径を増大さ
せたり減少させたりする。このように駆動子の駆動ＵＨ
としてブレーキの代りにサーボモータなどのドライブ機
構を用いることも可能である。

以上の如く不発、ｇ＃ｖベルト式無段変速機は、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
置ノられ、固定７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７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、これら人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７ランジまたは該可動７ラ
ンジに連動する部材に形成した第１のねじ、該第１のね
じに螺合した第２のねじを有し、第１のねじと第２のね
じとが相対回転して可動フランジを軸方向に変位させる
駆動子および該駆動子の駆動機構からなる各可動フラン
ジのサーボ機構と、少なくも入力軸または出力軸の一方
に設けられ、可動７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１〜の伝動１−ルクに圧死させる
カム機構とからなるので、プーリとＶベルトとの挟圧力
を伝達トルクに比イ列して増減でき、これによりプーリ
よびＶベルトの耐久性の向上と動力伝達効率の向上が可
能となる。また可動７ランジのサーボ機構に故障が生じ
た場合にも、変速比が固定でき、安全性が高い。

【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１一式無段変速機の第２実施例を示す断面
図、第６図は本発明のＶベルト式無段変速機の第３実施
例を示′ｒＪ断面図、第７図は本発明のＶベルト式無段
変速機の第４実施例を示づ断面図、第８図は本発明のＶ
ベルト式無段変速機の第５実施例を示す断面図、第９図
は本発明のＶベルト式無段変速機の第６実施例を示す断
面図である。 図中　１・・・入力軸　２・・・出力軸　３・・・入力
プーリ　４・・・出力プーリ　　５・・・Ｖベルト　６
．７、７Ａ、７８１７Ｃ，９・・・可動フランジのサー
ボ１ｊｌＩ椙８．８△、８Ｂ・・・カム機構 第２図 第４図 に９ 伝達トｌムク

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７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７ランジと
   一体的に回転する可動７ランジとからなる入力ブーりお
   よび出カブ・−りと、Ｃれら入力ブーりおよび出力ブー
   り間を伝動するＶベルトと、前記各可動フランジまたは
   該可動７ランジと連動する部材に形成した第１のねじ、
   該第１のねじに螺合した第２のねじを有し、第１のねじ
   と第２のねじとを相対回転させて可動７ランジを軸方向
   に変位させる駆動子および該駆動子の駆動機構からなる
   各可動７ランジのサーボ機構と、少なくも入力軸または
   出力軸の一方に設けられ、可動７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
   伊ｊ、させるカム機構とからなるＶベルト式無段変速機
   。 ２）駆動機構は駆動子を制動するブレーキであることを
   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）駆動機構は駆動子を回転駆動させるサーボモータで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の■ベ
   ルト式無段変速機。 ４）駆動力機構は、駆動子を回転駆動させるｈ−ション
   スプリングであることを特徴とする特ｖ１請求の範囲第
   １項記載のＶベルト式無段変速機。