JPS6095250A - 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】 （分野） 本発明はＶベル１〜を用いた無段変速機に関する。

〈従来技術） 従来Ｖベル１〜式１１（（段２速１幾は、変速比（また
は減速比）の変更Ｊ３よびプーリとＶべ／Ｌ、ｌ−との
挟圧力の増減を油ＬＬににり行っていた。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１〜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だ。このため伝達トル
クの変動が激しい自動中等の変速機として用いる場合、
ブーりとＶベル！〜どの摩擦面に當に過大な秋１１力が
４１−じからであり、この過大な挟圧力がブーりおＪ、
びＶベル１〜どの耐久性の低下ど、動力伝達効率の低下
の原因どなっていた。

このため本出願人は、それそ゛れ人力軸Ｊ３Ｊ、び該入
力軸に平Ｌｒして配された出力軸に設（）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Ｊる可動フラ
ンジとからなる人力ブーりおよび出ノノブーりと、これ
ら人ノｊプーリｄ３よび出力ブーり間を伝動づるＶベル
１へど、前記少なく、とし−力の可動フランジまたは該
可動フランジと連動Ｊる部材に形成した第１のねじ、該
第１のねしに螺合した第２のねじを有し、第１のねしど
第２のねじとが相対回転して可動フランジを軸り向に変
位させる駆動子、該駆動子とＶベル１へ式無段変速（環
ケースとの間に設けられ駆動子の−ｈのねじ部（Δを制
動りるブレーキ、および駆動子の第１のねじ部材と第２
のねじ部材との間に並列して挿入されたスプリングを備
えたサーボ（幾横と、少なくも入力軸または出力軸の一
力に設けられ可動フランジＪ３よび固定フランジと■ベ
ル１へとの挟圧力を■ベル１〜の伝動１〜ルクに比例さ
迂るカム機構とからなり、無段変速機にお（ノるブーり
およびＶベル１〜との耐久性の低下と、動力伝達効率の
低下の問題を解決してＪ３す、トーションコイルスプリ
ングが小型化でき、サーボ畿４ｂのサーボ荷車が小さく
でき、これによりサーボ機構をコンバク１〜化できるＶ
ベルＩ一式無段変速機を提案した。

しかるにコンプレッションスプリングとＩ〜−ジョンス
プリングの間にスムーズに駆動子を相対回転さけるため
にはコンプレッションスプリングと１−一ションスプリ
ングの間に次式 １式％） （Ｔ：１〜−ジョン１〜ルク、ｄ　ニスリーブ有効径、
Ｐ：コンプレッション荷出、β：ねじ摩擦角、β：ねじ
り一ド角） を；５＋４たり一定な関係があり、１〜−シ」ンス゛ノ
リングの設計上の制約からコンプレッションスプリング
し大きな葡小のものができなく、アクタＡ・ルノオース
は不十分となリヤ）Ｊい。

（発明の目的） 本発明の目的は、駆動子にＪ３いくねし山が軸力のかか
る方向によ−）て１＆触而を変えることに６ト」し、ね
じ山の一力の面と他方の面との４．、Ｉしり抵抗を変え
ることにより、従来のコンブレッジ３１ンスプリングと
トーションスプリングの関係の比を変えることが可能と
し、小型の１−一ションスプリンタと大狗車のコンプレ
ッションスプリングを使用し、定減速比走行０）駆動子
で光り一す−る軸ＪＪを確実にブーりとベル１〜間に発
生さＵ、変速１１．１には小さなブレーキ１ヘルクによ
り、変速的のベル１〜の１〜ルク容量が向上し、ベル１
−の信頼性し向上りることができ、１−一ションスブリ
ングおＪ、び電附ブレーキにおいて小容足のものが使用
できる無段変速１幾の提供にある。

（発明の構成） 本発明の無段変速機は、それぞれ入力軸ｄ３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づ“る可動フランジ
とからなる入力ブーりおよび出力プーリど、これら人力
プーリおにび出力ブーり間を伝動Ｊ゛るＶベル１〜と、
前記少なくとも一方の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￥Ａ１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、該駆動子と■ベルト式無段変速機ケースなど固
定部材との間に設しプられ、駆動子の制御手段、＋３よ
び可動フランジまたは該可動フランジを連動する部材と
駆動子との間に挿入された弾性手段とからなるサーボ機
構と、少なくも入り軸または出力軸の一力に設けられ可
動フランジおよび固定フランジどＶベル１〜との挟圧力
をＶベル１〜の伝動１〜ルクに比例さぜるカム機構どか
らなり、Ｏａ記第１のねじおにび第２のねじは可動フラ
ンジよｌζは該可動フランジに連動する部材と駆動子と
の間で圧縮方向の外ツノが作用したとき接触Ｊる第２フ
ランク（ねじ山の斜面）のねじり摩擦抵抗に対してその
反対側の接触面の第１フランク（ねじ山の斜面）のねじ
り摩擦抵抗を小さく設定したことを構成とする。

（発明の効！４） 上記構成により本発明の無段変速機は、電域速比走行時
に光生り−る軸力を確実にプーリとベル１−の間に発生
さｕ１変速時には小さなブレーキ１〜ルクにより、変速
ができ、変速制御が可能となり、また変速時のベルトの
１−ルク容量が向上し、ベル１〜の耐久性ｄ３よび信頼
性も向上Ｊる。ｊ−一ションスプリングＪ３Ｊ：び電磁
ブレーキに＋３いて小容量のもので済むことからコンパ
クトで低コストのちのとなり、従来のコンプレッション
スプリングと１・−ジョンスプリングの関係の比を変え
ることが可能となり、１−一ションスプリングに対する
コンプレッションスプリングが人さな葡重のものを設甜
可能となる。

（９ζ施例） つぎに本発明を第１．２．３図に示づ第１実茄例に基づ
ぎ説明する。

１はＶベル１一式無段変速機の人力軸、２は入力軸１と
平行して並列された■ペル１〜式無段変速機の出力軸、
３は入ツノ軸１上に設（）られた人力プーリ、４は出力
軸２上に設けられた出力プーリ、５は入ノＪプーリ３お
Ｊ、び出力プーリ４の間を伝動するＶベル１へ、Ｇは人
力プーリ３の実効仔を変化さけるサーボ機）：＋３．７
は出力プーリ４の実効径を変化させるυ−ボ機構、８は
入力ブーりに設【ノられたノｊム機構である。

人力軸１は、ベアリング１１および１２ににす■ベルト
式無段変速機り−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Ｊ、び先端ねじ１５
が形成されＣいる。

出力軸２は、本実絶倒では後記覆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２２によりＶベル１
へ式無段変速１幾ケース１０に回転自在に支１４されて
いる。

入力プーリ３は、−娼；（図示右端）はスラストベアリ
ング１Ｇ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が設りられｌ
ζスリーＪ状部３３と、スリーブ状部３３ど一１本に形
成され外周に入ツノ軸の回転速度検出のためのスリッＩ
〜３４が周設されたフランジ部３４ｉとからなる固定フ
ランジ３Ａ、該固定フランジ３△のスリーブ状部３３に
軸方向に変位自在に外面され、内周壁に前記固定フラン
ジの４”　１ｆｉ３２とヌ４応りる一１＝溝３６が形成
されるとともに外周壁に第２．３図に示づ如く変速時接
触する第１フランク１０１ど、該第１フランク１０１の
反対側の斜面であるとノもに電域速比７ｊ１ｊ時に接触
する第２フランク１０２どからなり、第１フランク１０
且１半角１０３台第２のフランク１０２の半角１０４よ
り小さくしである第１のねじ（被ｖｊねじ）３７が蹴り
られたスリーブ状７１１部３８と、該ハブ部３８と一体
に形成されｌこフランジ部３９とからなる可動フランジ
３Ｂ、およびキー溝３２および３Ｇ内に入れられ固定フ
ランジ３Ａと可動フランジ３Ｂとの軸方向の変位を許容
するとともに情まわりの回転を一体的に行うＩこめのボ
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、
Ｊ３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４△
と、Ｐｄ７１定フランジ４Ａのスリーブ状部４４に軸方
向への変位自在に外嵌され、内周壁に前記キー溝４１と
対応Ｊるキー溝４５０が設けられ、外周壁に第１のねじ
（被動ねじ）５６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ｊ；び４５
０内に入れられ固定フランジ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１〜５は、それぞれ前記入カプーリ３おＪ、び出
力プーリ４の固定フランジ３Δおよび固定フランジ４Ａ
と可動フランジ３ＢＪ３よび可動フランジ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【ノられている。

入力ブーりのサーボ（幾横６は、前記人力プーリの可動
フランジ３Ｂの被動ねじ３７に螺合づる第２．３図に示
づ′如く変速時接触覆る第１フランク２０１ど、該第１
フランク２０１の反対側の斜面であると共に電域速比走
行時に接触する第２フランク２０２とからなり、第１フ
ランク２０１は半角２０３を第２フランク２０２の半角
２０４より小さくしである第２のねじ（駆Ｅｈねじ）６
１が外周に形成され、一端６２１はスラストベアリング
６５を介して後記りるカム機構の他方のカムレース８７
に当接されに可動フランジの駆動子であり、スプリング
ガイド部２Ｇ２が形成されているスリーブ６２、該スリ
ーブ６２とケース１０との間に設置プられスリーブ６２
を制動する湿式多板電磁式のダウンシフトブレーキ６３
、可動フランジ３Ｂとスリーブ６２のスプリングガイド
部２６２との保持部拐の間に両端が連結されて取り付番
ノられたアップシフｈ　ｈ−ジョンスプリング６４Ａと
７ツプシフ１−用コンプレッションコイルスプリング６
４Ｂからなる。

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５６に螺合する第２のねじ（駆動ねじ）７１が
内周に形成された駆動子でありスプリングガイド部２７
２が形成されているスリーブ７２と、該スリーブ７２の
スプリングガイド部２７２とケース１０とを固定り−る
湿式多板電磁式のアップシフ１〜用ブレーキ７３と、ス
リーブ７２と可躬」フランジ４Ｂとの間に両端が連結さ
れて取イ旧プられたダウンシフト用１〜−ジョンスプリ
ング７４Ａとダウンシフ１−用コンプレッションスプリ
ング７４Ｂ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
はスラストベアリング７５を介してスリーブ７２の端面
７２１に当接され他方の面にはナツト７６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７１と
からなる。

カム（幾横８は、入力軸１に段【）られた段１３１と入
ノＪ軸端に形成された前記ねじ１５に螺合されたナツト
１７に・Ｊ：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、前記他方のノＪ
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３
Ｂを図示右方向に押圧Ｊる押圧ツノを変化さ已る。

つさ゛にこの無段変速１幾の作用を説明する。

（イ）定速走行峙はブレーキ６３ｄ３Ｊ：、び１３が全
て解放される。

１−ルクの伝動は、入力軸１→力ム機構の一方のレース
８２→テーパートローラ−８８→他方のレース８７→入
カプーリ３→Ｖベルト５→出力プーリ４→出力軸２の順
でなされる。■ベルト５ににる伝達トルクの大きさは■
ベル１へ５に加わる挟圧力に比例し、該挟圧は可動フラ
ンジ３Ｂおよび該可動フランジと螺合したスリーブ６２
を介して他方のカムレース８７に印加され、カム機構の
原理により入力ブーりは回転方向に微動し、テーパート
ローラ−８８により軸方向に作用する挟圧力は、伝達ト
ルクに対し比例して変化し、■ベル１〜５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
さゼ、これによりＶベル１−５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
て当接面の挟圧ツノを変化さゼる。

（ロ）アップシフ１〜はブレーキ７３を係合させてなさ
れる。

スリーブ６２Ｊ３よび７２は可動フランジのスリーブ状
ハブ部３８および４７と相対回転し、可動フランジ３Ｂ
はへカプーリ３の有効径を増大さＵるノリ向く図示右方
）に変位し、可動フランジ４Ｂは出力プーリの有効径を
減少さける方向く図示右方）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Ｊ：び７３はＭ赦される。

このとき出力プーリのサーボ機構のトーションスプリン
グ７４Ａは捩られてエネルギーの蓄積がなされる。

（ハ〉ダウンシフ１−はブレーキ６３の係合にＪ：りな
されブレーキ６３が係合するとスリーブ６２を固定し可
動フランジ３Ｂを入カプーリ３の有効径の減少方向く図
示左方）に変位さゼ、１〜−ジョンスプリング７４Ａは
スリーブ７２を回転駆動しで戻り、可動フランジ４Ｂを
出力プーリの有効径の増大方向く図示左方）に変位さゼ
る。この人カプーリ３の可動フランジ３Ｂの変位はカム
機４１４による可動フランジ３Ｂの押圧力に逆らってな
される。減速比が制御設定値になったときブレーキ６３
を解放する。

この無段変速機にａ３いては１−一ションスプリング６
４Ａ、　７４Ａのみでねじ３７．５６に作用して軸力を
発生していたのに対しコンプレッションスプリング６４
Ｂ、７４Ｂによる荷重が増大するため、１）１〜−ジョ
ンスプリング６４Ａ、７４Ａが従来のものより小ｌ〜ル
クのものとなりさらに必要ブレーキトルクは小さくてす
む。

２〉１〜−ジョンスプリング６４Ａ、　７４Ａを小型化
し、サーボ＋Ｍ横６．７が小さくでき、これによりサー
ボ機構６．７のコンパクト化となる。

ｌ・ニションスプリング６４Ａ１７４Ａのみの場合はね
じ３７．５６に全アクシャルフ、オースが作用している
ためアクシャルフォースを確保（“ることは困難であっ
たが、可動フランジ３Ｂ、４Ｂがスト〇−りしている変
速過度状態において、アクシャルフォースとコンプレッ
ションスプリング６４Ｂ、７４３の荷重差にブレーキ１
−ルクを作用ざぜるため今あるブレーキ１〜ルクでブレ
ーキを作用さゼ、あるアクシャルフォース以下に低下す
ればねじに作用する軸力が増加しこのブレーキ１〜ルク
では可動フランジはストロークしな（なり、アクシャル
フォースが増加リ−るまで作動しないことになる。変速
時一方のブレーキ１−ルクを作用させもう一方のブレー
キ１−ルクを補助的に作用させることにより変速機の作
動がシ１ｊ御でさる。軸力を確保し、１ヘーシヨンスプ
リングは容易な設ム１のものとなり、ブレーキトルクは
従来のものより小さくて良く、■ベルトをリーベらせる
ことのないプレー＝１−１−ルク制御が容易となる。

また、このＶベルト式無段変′Ｕ機におい１本発明の実
施例を出力側に設けてもよく、入力端Ｊ３よび出力側に
１ＵＪＪでもよい、また第１”フランク１０１．２０１
の表面に摩擦係数の小ざな皮膜をコーディングしてもよ
い。

本発明の無段変速機は、電域速比走行時（第２図）接触
している側の第２フランク１０２．２０２の半角１０４
．２０４Ｊ：リアツブシフ１〜またはダウンシフ１〜時
に接触面が逆転する時（第３図）の第１のフランク１０
１．２０１の半角１０３．２０３を小さく覆ることによ
って従来のコンプレッションスプリングとトーションス
プリングの関係の比を変えることが可能となり１〜−ジ
ョンスプリングに対するコンプレッションスプリングが
大きな荷重の６のを設計可能とし、アクシャルフォース
を上げることができ、１〜−ジョントルクが小さくでき
ることからその１〜ルクの最だけブレーキ１〜ルクが低
減できる。また、変速時、一方のブレーキ１−ルクを作
用させるのであるが、一方のブレーキ１〜ルクを補助的
に作用させることにＪ：り変速の作動が制御できる。

＠４．５図は、本発明の第２実施例を示す。

第２．３図と同番号は同じ機能（以−【・同じ）をあら
れＪ−０ 可動フランジ３Ｂの第１フランク１０１の先端面１０５
を面取りすることによって、本発明の第１実施例のねじ
山の有効半径より本実施例のねじ山の有効半径を小さく
することによって第１実施例より更にアクシャルフＡ−
スを十分確保できる。

第６図は、本発明の第３実施例を示Ｊ。

第１実施例の第１フランク１０１と２０１とのクリアラ
ンス３０２にころがり軸受用のボール３０１を介在さＵ
ボールねじＢにして第１実施例より摩擦抵抗を小さくし
たものである。

第３．４実施例にＪ３いて１〜−ジョンスプリングを省
略してもよい。

第７図は本発明の第４実施例を承り。

第１フランク１０１と２０１を断面円弧状にして両者と
のクリツノランス３０２に前記ボール３０１を介在さ１
！て第３実施例より更に摩擦抵抗を小さくしたものであ
る。

第８．９図は第３．４実施例のように前記ボールねじＢ
の場合のボール３０１の移動に対し、ボール帰環管３０
３（第８図〉を設ける場合Ａ″Ｊ、前記ボールねじ部に
スプリング３０４を内蔵させた場合の断面を示づ。

第１０．１１図は第５実施例を示す。

スリーブ６２と可動フランジ３Ｂの第１のねじ３７．３
１′と第２のねじ６１．６１′は大ねじ径部１００と小
ねじ径部２００に設（〕られ、軸力の作用する方向によ
って大ねじ径部１００１小ねじ径部２００のどちらか一
方のみねじ山が接触し、ねじ山の接触したねじ部１００
または２００のみが作用力を受（）るようにしたもので
ある。

第１０図は、可動フランジ３Ｂがストロークしていない
状態を示し、第１１図は、可動フランジが最大ストロー
クした状態を示Ｊ０ 第５実施例の大ねじ径部１００、小ねじ径部２００の形
状は実施例１〜４に示した方法で違いを持た１１大ねじ
径部１００と、小ねじ径部２００との間に（例えば第６
実施例）の如く変化を与えることも可能であり、ねじ山
の有効径も変化させることができる。

第１２．１３，１４図は第６実施例を示す。

第１２図は第５実施例のもので大ねじ径部１００に三角
ねじＡを配し、小ねじ径部２００にボールねじＢを配し
たものである。

この実施例では電域速比走行時（第１３図）は、大ねじ
径部１００の三角ねじＡが第２フランク１０２．２０２
で接触しており、小ねじ径部２００のボールねじＢのボ
ール３０１は浮いた状態となっている。

変速時（第１４図）では人ねじ径部１００の三角ねじ八
は浮いた状態となり、小ねし径部２００のボールねじＢ
は、第１フランク１０１．２　（１１−Ｃボール３０１
を介して接触している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＷＸ１実施例を組み込んだＶペル１〜
式無段変速機の断面図、第２．３図は本発明の第１実施
例にかかるねじ部の断面図、第４、巳）図は本発明の第
２実施例にかかるねじ部の断面図、第６図は本発明の第
３実施例にかかるねじ部の…ｉ面図、第７図は本発明の
第４実施例にかかるねじ部の断面図、第８．９図はボー
ル仏・の断ｉｆＩ図、第１０．１１図は本発明の第５実
施例にかかるねじ部の断面図、第１２．１３．１４図は
本発明の第６実施例にかかるねじ部の断面図である。 図中　３Ｂ・・・可動フランジ　３７・・・第１のねじ
６１・・・第２のねじ　６２・・・スリーブ　１０１．
２０１・・・第１フランク　１０２．２０２・・・第２
フランク代理人　石黒健二 第２図 り　第６図 第４図 第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １〉それぞれ人力１１’ｌｌｌ　ａ３よび該入力軸に平
   行して配された出力軸に設（プられ、固定フランジと該
   固定フランジに対し軸方向に変位１１能であるととしに
   前記固定フランジと一体的に回転Ｊる可動フランジどか
   らなる人力プーリおよび出力プーリと、これら人力ブー
   りおよび出力プーリ間を伝動する■ベル１〜と、前記少
   なくとも一方の可動フランジまたは該可動フランジと連
   動づる部材に形成した第１のねじ、および該第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、該駆動子と固定部材との間に設けられ駆Ｏ」子の
   制御手段、および可動フランジまたは該可動フランジを
   連！ＩＪＩりる部材と駆動子との間に挿入された弾性手
   段どからなるザーボ槻構と、少イー釘＜も人力軸または
   出力軸の−ｌｊに設り１うれ可動フランジおＪ、び固定
   フランジとＶベル１〜との挾１土力をＶベル１〜の伝動
   １−ルクに比例さＵるカｌＸ機構とから４ｆる無段変速
   機にＪ３いて、 前記第１のねじａ３よび第２のねじはｎ１動フランジま
   た【よ該可動フランジに連動Ｊる部材と駆動子どの間で
   圧縮ｙ）向の外力が作用したとき接触りる第２フランク
   のねじり摩擦抵抗に３・ｊシてその反３＝Ｊ２）第１フ
   ランクにボールを入れＣねしり［γ擦抵抗を第２フラン
   クより小ざく設定したことを狛徴どするＱｅ　Ｅ！＋晶
   求の範囲第１項記載の無段変速機。 ３）第１フランクのねじ山角度を第２フランクのねし山
   角度Ｊ：り小さくしてねじり１？擦抵抗を第２フランク
   より小さく設定したことを特徴とする特６′Ｉ請求の範
   囲第１項記載の無段変速機、。 ４）第１フランクの有効半径を第２フランクの有効半径
   より小さくして第１フランクのねじり摩擦抵抗を第２フ
   ランクのねじり摩擦抵抗にり小さく設定したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の無段変速機。 ５）前記第１のねしまたは前記第２のねじは、人ねし径
   部ど小ねじ径部から形成されたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の無段変速（；情。