JPS6179061A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は■ベルトを用いたカム機構付無段変速機に関す
る。

［従来技術］ ■ベルト式無段変速機はプーリがその挟圧ノｊにより■
ベルトを挾みつけてｉ−ルクを伝達するため、　。

■ベルトとプーリ間にスリップを生じずにトルクを伝達
するためには必要に応じた挾圧力を常にプーリに作用さ
せる必要がある。

プーリの必要挾圧力は Ｆ＝　（ｃｏｓ　ｅ／　２Ｒｖ　）　Ｔ・・・（１）Ｆ
：必要挾圧力 Ｔ：伝達トルク Ｒ：■ベルトの有効半径 Ｖ：摩擦係数 ｅ・・・プーリの斜角 （１）式で明らかなように、必要挾圧力Ｆは伝達トルク
Ｔと■ベルトの有効半径Ｒ（またはトルク比）により変
化する。挾圧力が必要量に比べて過大になるほど伝達効
率や耐久性の低下を招くため、なるべく必要量に近く設
定する必要がある。

挾圧力を可変に発生する手段として従来油圧やカムが考
えられてきた。

油圧を用いる場合、（１）式に示すようにトルクやトル
ク比に応じて油圧を変化させようとするとトルク検出装
置が必要となったり急激なトルク増加に対して油圧の立
ち上がりが遅れたりするため、挾圧力を厳密に必要量に
調整することが困難であった。

カムを用いる場合、カムはトルクに比例した挾圧力を発
生する上にカム面を曲面にしてカム角度をトルク比に応
じて変化させることにより、（１）式に示される必要挾
圧力を発生するようにカムを設計することができる。ま
た油圧のようなオイルポンプ等の動力源を必要としない
ため、その分動力損失を低下できる。

入力軸または出力軸の少なくとも一方にカムを設けで、
少なくとも他の一方に遠心力、油圧、電磁力等のアクチ
ュエータを設けることにより、挾圧力を確保しつつ変速
を可能にできる。この例を第１１．１２図に示す。

第１１図は入力軸側に電磁ブレーキ１０１とボールネジ
１０２を用いた変速アクチュエータ１０３、出力軸側に
一方のカムレース１０４Ａ　、他方のカムレース１０４
Ｂ、カム面１０４ａ、　１０４ｂ、ローラ１０９（第１
３．１４．１５図）を有するカム１０４を設けた例であ
る。カム１０４は式（１）にしたがって■ベルト１０５
がスリップしない挾圧力を出力軸側可動フランジ１０６
に左向きに作用させている。入力軸１０７の回転中、入
力軸側可動フランジ１０８を右向きに押しつけるように
電磁ブレーキ１０１がスリーブ１１０に対して制動力を
与えている。電磁ブレーキ１０１の制動力と入力軸側可
動フランジ１０８を押しつける力は比例するので、電磁
ブレーキ１０１の制動力を増減させることにより変速を
行なうことができる。電磁ブレーキ１０１の制動力によ
る入力軸側可動フランジ１０８の押しつけ力がカム１０
４による出力軸側可動フランジ１０６の挾圧力と均衡を
とると、変速は行なわれずに一定トルク比が維持される
。電磁ブレーキ１０１の制動力をこれより弱めるとカム
１０４による挾圧力が打ち勝って入力軸側可動フランジ
１０８および出力軸側可動フランジ１０６はともに左側
に移動してダウンシフトする。

逆に電磁ブレーキ１０１の制動力を強めるとアップシフ
トする。

第１２図は入力軸２０１と出力軸２０２の両側にカム２
０３．２０４と油圧ピストン２０５を設けた例である。

入出力側油圧ピストンの油圧を調整することにより（油
圧回路は図示せず）変速を行なう。挾圧力はカム２０３
．２０４により確保するので油圧をその分低くできる。

［発明が解決しようとする圃題点］ Ｖベルト式無段変速機の挾圧力発生手段としてカムを用
いると上記のような利点があるが車両のように例えば慣
性負荷等により伝達トルクの方向が逆転する装置に用い
るとバックラッシュを発生するという問題点がある。こ
れを第１１図に示したＶベルト式無段変速機について説
明する。

第１１図において矢印六方向から見て左回転を正方向と
する。第１１図は出力軸側可動フランジ１０６が広がっ
ているので最小減速比走行状態であり、出力軸側可動フ
ランジ１０６は右側によっているので、カム１０４は第
１３図のような縮んだ状態にある。変速機がダウンシフ
トするにつれて出力軸側可動フランジ１０６では左側に
移動するので、カム１０４は第１４図のような状態にな
る。図中の矢印は正トルク伝達時の駆動トルクと負荷ト
ルクの方向を示しており、カム１０４はそのトルクに比
例した軸力を発生している。ここでもしトルク方向が逆
転して負トルクが伝達されると駆動トルクと負荷トルク
の方向は第１５図の矢印方向となるためカム１０４は第
１４図から第１５図の状態となり、このときカム面１０
４ａ、１０４ｂとローラ１０９の間でバックラッシュが
発生する場合があった。

本発明は、正方向カムと負方向カムの２種類のカムを並
列に設けて、これらを伝動トルク発生手段により常に作
動方向へ付勢して、バックラッシュを防止し、衝撃を伴
なわないで負方向のトルクを伝達可能にするＶベルト式
無段変速機の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のＶベルト式無段変速機は、第１図に示す如く入
力軸１および該入力軸１に平行して配された出力軸２３
と、固定フランジ３Ａ１４Ａと該固定フランジ３Ａ、４
Ａ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３Ａ１４Ａと一体的に回転する可動フランジ３Ｂ、
４Ｂとからなる入力プーリ３および出力プーリ４と、こ
れら入力プーリ３および出力ブー９４間を伝動するＶベ
ルト５と、前記入力プーリ３の可動フランジ３日を軸方
向に押圧する入力側サーボ機構６と、前記出力プーリ４
の可動フランジ４Ｂを軸方向に押圧する出力側サーボ機
構７とからなるＶベルト式無段変速機において、前記サ
ーボ機構６．１の少なくとも一方は、入力軸１または出
力軸２３と一体回転するカム部材７４、該カム部材７４
と可動フランジ４Ｂのいずれか一方を正トルク入力部材
とし他方を負トルク入力部材とするとともに、前記正ト
ルク入力部材と負トルク入力部材との間に挿入され、可
動フランジ４Ｂおよび固定フランジ４ＡによるＶベルト
５の挾圧力をＶベルト５の正方向の伝動トルクに比例さ
せるとともに可動フランジ４Ｂを軸方向に変位させる正
方向カム８５、該正方向カム８５と並列的に設けられ可
動フランジ４Ｂおよび固定フランジ４ＡによるＶベルト
５の挾圧力をＶベルト５の負方向の伝動トルクに比例さ
せるとともに可動フランジ４Ｂを軸方向に変位させ、前
記正トルク入力部材と、舶記負トルク入力部材と回転自
在に設けられた負方向カム部材１１との間に挿入された
負方向カム８８、前記負方向カム部材７７と前記負トル
ク入力部材との間に挿入され、前記正方向カム８５と負
方向カム８６とを作動方向に付勢するトーションコイル
スプリング８４などのトルク発生手段からなるカム機構
を備えることを構成とする。

［発明の作用、効果］ 本発明のＶベルト式無段変速機は上記構成により、正方
向カムと負方向カムの２種類のカムを並列に設けて、こ
れらをトルク発生手段により常に作動方向へ付勢してい
るので伝動トルクの方向が逆転した場合のバックラッシ
ュを防止できる。

［実施例］ 本発明のＶベルト式無段変速機を第１図から第５図に示
す実施例に曇づき説明する。

第１図は本発明にがかるＶベルト式無段変速機の第１実
施例を示す。

１はＶベルト式無段変速機の入力軸、２は入力軸と平行
して並列されたＶベルト式無段変速機の出力プーリ軸、
３は入力軸１上に設けられた入力プーリ、４は出力プー
リ軸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
ーリの実効径を変化さヒる入力側サーボ機構、７は出力
プーリの実効径を変化させる出力側サーボ機構、８はカ
ム機構である。

入力軸１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ベアリング１１および１２により
■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。

出力プーリ軸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ベアリング２２および後
記するカム部材７４とベアリング２６を介してベアリン
グ２２により■ベルト式無段変速機ケース１０にそれぞ
れ回転自在に支持され、出力軸２３はベアリング２４．
２５により■ベルト式無段変速機ケース１０に回転自在
に支持され、後記するカム部材７４に連結したスリーブ
２８を介して当接されている。

入力プーリ３は、一端（図示右側〉は外周ねじ１６およ
びナツト１３が形成され、他端外周には外周　　　　　
□ねじ１４とナツト１５とキー溝３２が設けられたスリ
ーブ状部３３と一体に形成されたフランジ部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４１３６が形
成されるとともに第１のねじであるボールねじ３７が設
けられたスリーブ状ハブ部３８と、該スリーブ状ハブ部
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とからなる。

出力プーリ４は、外周にキー溝４１、ねじ４２、および
ナツト４３が形成され、出力プーリ軸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のスリーブ状部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４９が設けられ、スリーブ状ハブ部４１と該ス
リーブ状ハブ部４１と一体に形成されたフランジ部４８
とからなる正トルク入力部材である可動フランジ４Ｂ、
およびキー溝４１および４９内に入れられ固定フランジ
４Ａと可動フランジ４Ｂと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７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
が両面に設けられている。

入力側サーボ機構６は、前記入力プーリの可動フランジ
３Ｂのボールねじ３７にボール６０を介して第２のねじ
であるボールねじ６１が内周に形成され、−１ｉ’６２
１はスラストベアリング６５を介して前記ナラ１−１５
に当接された可動フランジの駆動子であるスリーブ６２
、ケース１０に固定され、スリーブ６２をトルクを増減
し制動する渦流式電磁式のブレーキ６３からなる。また
入力プーリが右回転の場合、ねじは左ねじとする。

出力側サーボ機構７のカム機構８は、出力プーリ軸２端
に形成された前記ナツト４３にスラストベアリング７１
を介して連結し他方にカムレース部８１を有する負トル
ク入力部材であるカム部材７４と、スラストベアリング
７５を介してカム部材７４と連結し他方にカムレース部
８２を有する負方向カム部材７７と、該カムレース部８
１．８２と他方のカムレース部８３である前記可動フラ
ンジ４Ｂの図示右端部４２１との間に介在された正方向
カム８５、負方向カム８６と前記カム部材１４と負方向
カム部材１７との間に挿入され前記正方向カム８５と負
方向カム８６を作動方向に付勢するトルク発生手段であ
るトーションコイルスプリング８４とからなり、正方向
カム８５、負方向カム８６はカムレース部８１．８２の
作用面８１Ａ１８２Ａと可動フランジ４Ｂの作用面８３
Ａとの間に挾まり、可動フランジ４Ｂを図示左方向に押
圧する伝達トルクに比例した押圧力を発生する。

つぎにこのＶベルト式無段変速機の作用を説明する。

第１図は出力プーリ４の可動フランジ４Ｂは広がってい
るので入力プーリおよび出力プーリ間の減速比が最小減
速比走行状態を表わし、この状態のときカム機構８は、
第２．３図に示す如くカムレース部８１．８２と８３間
の巾が最小となるよう双方の作用面８１△、８２Ａｔｊ
よび８３Ａの凹所にローラ７９が位置している。最大減
速比走行時には第４．５図に示す如くカムレース部８１
．８２と８３の間は広がる。トーションコイルスプリン
グ８４は第４．５図の矢印方向のトルクを常に発生して
いるので、伝達トルクが小さい場合でも惰力を発生する
ことができ、正方向カム８５および負方向カム８６は常
に作動可能な状態にある。

第１図では内側に正方向カム８５、外側に負方向カム８
６が設けられている。カム部材７４と負方向カム部材７
７の間にトーションコイルスプリング８４があり、各カ
ム部材１４、−７７に対して第４．５図の矢印方向に１
−ルクをかけて各々のカムを常に押しつけている。第４
．５図においてトルクと軸力の伝達経路は次のようにな
る。

１）トルク伝達経路 可動フランジ４Ｂ □正方向トルク 一一一負方向トルク ２〉軸力伝達経路 可動フランジ４Ｂ １〜−ジョンコイルスプリング８４は負方向トルクを伝
達するので、負方向トルクよりも大きなトルクを発生す
るように設定する必要がある。トーションコイルスプリ
ング８４の伝動トルクを負方向トルクよりも大ぎく設定
した場合、正方向カム８５と、匂方向カム８６は伝動ト
ルクの方向によらず各々第４．５図のような状態を保持
するため伝動トルクの方向が逆転した時でもバックラッ
シュは発生しない。

第６．７図１よ本発明のＶベルト式無段変速機の第２実
施例を示す。

本実施例のカム機構８は、トルク発生手段としてコンプ
レッションコイルスプリング８４ａを使用したものであ
る。

第８．９図は本発明のＶベルト式無段変速機の第３実施
例を示す。

本実施例のカム機構８は、トルク発生手段として、カム
部材７４の外周と負方向カム部材７１の内周をシリンダ
ー７７ａとし、カム部材７４に油圧供給油路７４ｂ１負
方向力ム部材７７に油圧排出油路７７ｂかうなる油圧ロ
ータリーアクチュエータ７７ｃを使用したものである。

第１０図は本発明のＶベルト式無段変速機の第４実施例
を示す。

本実施例は、第１実施例の負方向カム８６を負方向カム
部材１１より出力がわに配置したものであり、トルク発
生手段にトーションコイルスプリング８４を使用してい
る。

上記いずれの実施例でも入力側サーボ機構６を入力軸、
出力側サーボ機構７を出力軸側に設けているが、出力軸
２３を入力軸、入力軸１′を出力軸として用いることも
できる。また第１２図のカム２０３．２０４の代わりに
カム機構８を入力側と出力側の両側に設けてもよい。

サーボ機構６は電磁ブレーキとボールネジを用いた例で
あるが、他に油圧アクチュエータや遠心力アクチュエー
タ等を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例にがかるＶベルト式無段変
速機の断面図、第２．３．４．５図は本発明のＶベルト
式無段変速機の第１実施例にかかるカム機構の正面図、
第６．７図は本発明の第２実施例にかがるＶベルト式無
段変速機の断面図、第８．９図は本発明の第３実施例に
がかるＶベルト式無段変速機の断面図、第１０図は本発
明の第４実施例にがかるＶベルト式無段変速機の断面図
、第１１．１２図は従来のＶベルト式無段変速機の断面
図、第１３．１４．１５図はそのカム機構の正面図であ
る。 図中　　１・・・入力軸　２・・・出力プーリ軸　３・
・・入カプーリ　４・・・出力プーリ　５・・・Ｖベル
ト　６・・・サーボ機構　７・・・サーボ機ｍ８・・・
カム機構２３・・・出力軸　７４・・・正方向カム部材
　７７・・・負方向カム部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）入力軸および該入力軸に平行して配された出力軸と
   、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、 前記入力プーリの可動フランジを軸方向に押圧する入力
   側サーボ機構と、前記出力プーリの可動フランジを軸方
   向に押圧する出力側サーボ機構とからなるＶベルト式無
   段変速機において、 前記サーボ機構の少なくとも一方は、入力軸または出力
   軸と一体回転するカム部材、該カム部材と可動フランジ
   のいずれか一方を正トルク入力部材とし他方を負トルク
   入力部材とするとともに、前記正トルク入力部材と負ト
   ルク入力部材との間に挿入され、可動フランジおよび固
   定フランジによるＶベルトの挾圧力をＶベルトの正方向
   の伝動トルクに比例させるとともに可動フランジを軸方
   向に変位させる正方向カム、該正方向カムと並列的に設
   けられ可動フランジおよび固定フランジによるＶベルト
   の挾圧力をＶベルトの負方向の伝動トルクに比例させる
   とともに可動フランジを軸方向に変位させ、前記正トル
   ク入力部材と、前記負トルク入力部材と回転自在に設け
   られた負方向カム部材との間に挿入された負方向カム、
   前記負方向カム部材と前記負トルク入力部材との間に挿
   入され、前記正方向カムと負方向カムとを作動方向に付
   勢するトルク発生手段からなるカム機構を備えることを
   特徴とするＶベルト式無段変速機。 ２）前記トルク発生手段は、トーションコイルスプリン
   グ、コンプレッションコイルスプリングまたは、流体ア
   クチュエ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Ｖベルト式無段変速機。