JP2010181017A

JP2010181017A - ベルト式無段変速機

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Publication number: JP2010181017A
Application number: JP2009027837A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Ishiura; 一昭石浦; Tomoaki Yanagida; 朋亮柳田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2029-02-09
Also published as: JP5206462B2

Abstract

【課題】可動シーブの倒れを抑制することができるプーリを備えるベルト式無段変速機を提供すること。
【解決手段】固定シーブ３と該固定シーブ３に対して前後動するように配置された可動シーブ４とによってベルト５を挟み付け、これら固定シーブ３と可動シーブ４とからなるプーリ１に対する前記ベルト５の巻掛け半径を変化させることにより変速を行うベルト式無段変速機において、前記可動シーブ４の背面側に該可動シーブ４を前記固定シーブ３に向けて押圧する押圧機構２０が設けられるとともに、前記可動シーブ４の背面における外周側の部分に前記押圧機構２０の押圧力を前記可動シーブ４に伝達する張り出し部１２が軸線方向に向けて突設され、前記可動シーブ４の背面のうち前記張り出し部１２より内周側の部分に前記固定シーブ３に向けた押圧力を受けない非押圧領域１３が設けられていることによる。
【選択図】図１

Description

この発明は、プーリに巻き掛けたベルトを介して動力の伝達を行うベルト式無段変速機に関するものである。

このベルト式無段変速機は、互いに平行に配列された動力側に伝動可能に接続された入力軸と、駆動輪側に伝動可能に接続された出力軸と、入力軸と出力軸とにそれぞれ設けられたプーリとを備えている。このプーリに多数のエレメントと複数のリングとにより構成されたベルトを巻き掛けて、その接触面の摩擦力により動力を伝達する。また、プーリは固定シーブと可動シーブとが設けられており、可動シーブ背面側に設けられたピストン機構の前後動により、プーリに形成されるＶ字状のプーリ溝間の距離が変更される。このため、プーリ溝間に巻き掛けられたベルトの巻き掛け半径が変わり、入力回転数と出力回転数との比、つまり変速比を変更することができる。その変速比を変更するために、可動シーブを軸線方向に移動させるピストン機構の制御は、可動プーリの背面側に設けられた油圧室に圧油を給排することにより行われる。なお、他方のプーリにおける可動シーブの背面側にも油圧室が設けられており、無段変速機に入力されるトルクに応じた油圧をその油圧室に供給することにより、入力トルクに応じた挟圧力、すなわち伝達トルク容量を設定する構成とされている。

このようなベルト式無段変速機の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたベルト式無段変速機は、上記の構成・効果に加えてベルトの巻き掛け半径を変えるために、プーリに挟圧力を与える際に発生する虞のある可動シーブの倒れを抑制する油圧アクチュエータと弾性部材とのいずれか一方により構成される固定シーブおよび他方により構成される可動シーブによる付勢手段が設けられた構成となっている。さらに、油圧アクチュエータと弾性部材とのいずれか一方により構成される前記付勢手段により芯ずれ防止手段も設けられている。

また、この特許文献１に記載されたベルト式無段変速機は、油圧アクチュエータが第１の油圧室と第２の油圧室とを含むものであり、この２つの油圧室の油圧を制御することと前記弾性部材の作用とによって、シーブの軸方向の移動を行って変速比を変化させ、またシーブの倒れや芯ずれを防止する。このシーブの軸方向の移動による溝幅の変化にともない発生する芯ずれ量に応じて、前記油圧アクチュエータを駆動することにより芯ずれ量を補正し、可動シーブのベルトの挟圧力による倒れを抑制もしくは軽減するものである。

特開２００７−１７０５０４号公報

しかしながら特許文献１に記載されているベルト式無段変速機の油圧アクチュエータでは、可動プーリ裏面外周部も付勢されて、可動プーリの裏面全体のみで付勢するよりは倒れを軽減できるが、結局、可動プーリの裏面内周部を含む裏面全体も付勢されるため、それほど大きな効果を期待できない。また、可動シーブ側に油圧室を２つ設けなければならず、部品点数が増えてしまい、生産性が低下し、ひいてはコストが高くなってしまう虞があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、可動シーブの倒れを抑制することができるプーリを備えたベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、固定シーブと該固定シーブに対して前後動するように配置された可動シーブとによってベルトを挟み付け、これら固定シーブと可動シーブとからなるプーリに対する前記ベルトの巻掛け半径を変化させることにより変速を行うベルト式無段変速機において、前記可動シーブの背面側に該可動シーブを前記固定シーブに向けて押圧する押圧機構が設けられるとともに、前記可動シーブの背面における外周側の部分に前記押圧機構の押圧力を前記可動シーブに伝達する張り出し部が軸線方向に向けて突設され、前記可動シーブの背面のうち前記張り出し部より内周側の部分に前記固定シーブに向けた押圧力を受けない非押圧領域が設けられていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、押圧機構により伝えられる押圧力が前記可動シーブに突設された張り出し部を介して行われ、前記張り出し部より内周側の部分に前記押圧力を受けない非押圧領域が設けられていることにより、相対的に可動シーブの背面における外周側の部分に押圧力が加えられる。そのため、ベルトを構成するエレメントとの接触位置を支点にしたシーブ下側部分の変形や、それに伴う可動シーブにいわゆる倒れが生じない。それに伴い、エレメントの沈み込みやエレメントの傾きが要因となる、いわゆる下当り接触などの現象が回避もしくは抑制されてトルク容量の低下や燃費の悪化を防ぐことができる。また、請求項１の発明によれば、プーリの大型化や高剛性化をせずにシーブ倒れを抑制でき、そのため、コスト・重量の増加なくトルク容量や燃費を向上できる。

この発明のプーリの第１の構成例を示す縦断面図である。この発明のプーリのシーブ倒れを表す概略図である。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る無段変速機における入力側のプーリ（プライマリプーリ）１を示しており、ここに示すプーリ１は、回転軸（プーリシャフト）２と一体化されている固定シーブ３とこれに対向するように前記プーリシャフト２に嵌合させられた可動シーブ４とによって構成されている。これらのシーブ３，４の対向面は、テーパ状に形成され、これらのテーパ面によって、ベルト５を巻き掛ける（挟み込む）巻き掛け溝６が形成されている。なお、ベルト５は、従来のものと同様の構成であって、姿勢を揃えて環状に配列した多数のエレメントにリング（フープ）を巻き掛けて結束して構成されている。

上記の可動シーブ４の背面側（図１の左側）には、可動シーブ４側に開口したシリンダ部材８が配置されており、前記プーリシャフト２に嵌合している前記可動シーブ４のボス部７がそのシリンダ部材８の内部に挿入されている。そして、このボス部７の外周面と前記シリンダ部材８の内周面に前後動自在に接触したピストン部材９が設けられている。そのピストン部材９の内周部と外周部とにはシールリング１０が配置され、したがってシリンダ部材８の内部に油圧室１１が形成されている。

そして、前記可動シーブ４の背面における外周側の部分に前記ピストン部材９に向けた軸線方向に突出した張り出し部１２が形成されており、その張り出し部１２の先端部が前記ピストン部材９に当接させられている。したがって、ピストン部材９による推力が、張り出し部１２を介して、可動シーブ４の背面のうちその外周側の部分に作用するように構成されている。また、可動シーブ４の背面側で、その張り出し部１２と前記ボス部７との間の部分は解放空間となっており、可動シーブ４の背面における解放空間に相当する部分が、ピストン部材９から推力を受けない非押圧領域１３となっている。

前記プーリシャフト２にはその中心軸線に沿って油路１４が形成され、この油路１４から半径方向に向けて分岐した分岐油路１５，１６が形成されている。一方の分岐油路１５は、プーリシャフト２の外周面のうち前記ボス部７が嵌合している部分に開口しており、そのボス部７には半径方向に貫通した貫通孔１７が形成され、したがってこれら分岐油路１５および貫通孔１７を介して前記油圧室１１に圧油が供給されるようになっている。また、プーリシャフト２の外径は、可動シーブ４が嵌合している部分で大径であり、前記ボス部７が嵌合している部分で相対的に小径になっており、このように外径が変化する部分に段差部１８が形成されている。そして、可動シーブ４およびそのボス部７の内径も、プーリシャフト２の外径に合わせて大小に変化しており、その結果、前記の段差部１８に密閉空間１９が形成されている。その密閉空間１９に他方の分岐油路１６が開口している。

上記のようにプーリシャフト２に設けられた油路１４、分岐油路１５，１６、前記の段差部１８に形成された密閉空間１９、シリンダ部材８に形成された油圧室１１、シールリング１０、ピストン部材９などにより油圧アクチュエータ２０が構成されている。なお、図中符号２１はボールスプラインを示し、このボールスプライン２１によって前記可動シーブ４を滑らかに軸線方向に前後動させるように構成されている。また、符号２２，２３は軸受を示し、プーリシャフト２はこれらの軸受２２，２３によって回転自在に支持されている。なお、プーリ１をプライマリプーリとしたが、プーリ１の形状などを調整することでセカンダリプーリにも適用可能である。

つぎに、プーリ１の動作を図１に基づいて説明する。プーリ１には、上記に記載した油圧アクチュエータ２０が形成されており、図示しない油圧ポンプと油圧制御装置とにより油圧が制御・供給される。供給された油圧はプーリシャフト２に設けられた油路１４から分岐油路１５を介し、さらにボス部７の半径方向に貫通した貫通孔１７からシリンダ部材８の内部に形成された油圧室１１にオイルが供給されるようになっている。そして供給されたオイルのポンプによる圧力と油圧室１１が回転運動することによるオイルの遠心力によって生じる圧力とが、可動シーブ４の背面の張り出し部１２に当接し、ボス部７に隔てられて設けられたピストン部材９の圧力の受け面に付与される。

ピストン部材９の圧力の受け面に付与された圧力は、張り出し部１２とピストン部材９とが当接している面を介して伝達される。そしてピストン部材９と張り出し部１２とが当接し、可動シーブ４と一体化した状態で、油圧による可動シーブ４の前後動が行われる。なお、プーリシャフト２に設けられた分岐油路１６にもオイルの油圧が供給され、分岐油路１６を介してプーリシャフト２と可動シーブ４の嵌合する段差部１８の密閉空間１９にオイルが供給される。この密閉空間１９に供給されるオイルによって、シャフト２の外径と可動シーブ４が嵌合している部分に対して潤滑がなされる。

そして、可動シーブ４の前後動が行われると固定シーブ３と可動シーブ４との間に形成されるテーパ状の巻き掛け溝６の幅が変化する。巻き掛け溝６の幅が変化すると挟まれているベルト５の巻き掛け半径がプーリの狭圧力とベルトの張力とによって変更される。このとき、プーリ１が摩擦伝動している状態でベルト５の巻き掛け半径が変更できるので連続的に変速比が変更される。そして、油圧による可動シーブ４の前後動が行われ、ベルト５に狭圧力を与える際に、可動シーブ４とベルト５のエレメントと固定シーブ３との接触面に互いに力が作用する。この可動シーブ４とベルト５のエレメントと固定シーブ３との接触面に力が作用することにより、いわゆるシーブ倒れが発生してしまう場合がある。

図２にこのシーブ３，４の倒れについての概略図が示されている。実線はプーリが停止した状態などの場合でシーブが正常である状態を表している。また、点線はトルク上昇などの要因でシーブの倒れが発生した場合の仮想線を表している。固定シーブ３と可動シーブ４とに対して油圧による応力が作用することにより、固定シーブ３と可動シーブ４とに変形が引き起こされる。このシーブ３，４の変形により、巻き掛け溝６の内周側にベルト５のエレメントが矢印Ａの方向に沈み込んでしまう現象（エレメントの沈み込み）や、エレメントが図２の矢印Ｂのような方向に作用するモーメントにより傾いてしまう現象が発生する虞がある。またさらに、倒れ現象が発生することにより、固定シーブ３と可動シーブ４とに対してベルト５のエレメントが巻き掛け溝６の内周側で接触する現象（下当たり接触）も発生してしまう虞がある。

通常、可動シーブ４の背面内周側にも油圧によるシーブを押す力が作用するような構成が一般的である。このような構成の場合、ベルト５の巻き掛け溝６の外周側では固定シーブ３と可動シーブ４とベルト５のエレメントとに作用する力は互いの反力とベルト５の巻き掛け溝６の外周側に作用する圧力とにより均衡を保ちやすい状態である。しかし、可動シーブ４の内周側に圧力が付与される場合、可動シーブ４とベルト５のエレメントとの接触位置を支点としたモーメントが可動シーブ４の変形を増大させる方向に作用し、シーブ倒れを引き起こし易くなってしまう。

本発明では、この両シーブ３，４が変形することによるシーブ倒れが、可動シーブ４の内周側にも推力が作用するために発生しやすくなることを回避もしくは抑制する。そのために、可動シーブ４の背面側で、その張り出し部１２と前記ボス部７との間の部分に、ピストン部材９からの推力を受けない非押圧領域１３が設けられた構成となっている。そのため、ピストン部材９から推力を張り出し部１２が受けると、可動シーブ４はベルト５のエレメントとの接触位置より下の位置、すなわち可動シーブ４の内周側に推力を受けなくなり、シーブ倒れを抑制もしくは回避できる。また、シーブ倒れを抑制するために、シーブの構造を補強するためのプーリの重量やコストの増加がなくシーブ倒れを抑制できる。さらにシーブ倒れが抑制できるためトルクをロスなく伝達でき、燃費を上げることができる。

３…固定シーブ、４…可動シーブ、５…ベルト、１２…張り出し部、１３…非押圧領域、２０…油圧アクチュエータ（押圧機構）。

Claims

固定シーブと該固定シーブに対して前後動するように配置された可動シーブとによってベルトを挟み付け、これら固定シーブと可動シーブとからなるプーリに対する前記ベルトの巻掛け半径を変化させることにより変速を行うベルト式無段変速機において、
前記可動シーブの背面側に該可動シーブを前記固定シーブに向けて押圧する押圧機構が設けられるとともに、
前記可動シーブの背面における外周側の部分に前記押圧機構の押圧力を前記可動シーブに伝達する張り出し部が軸線方向に向けて突設され、
前記可動シーブの背面のうち前記張り出し部より内周側の部分に前記固定シーブに向けた押圧力を受けない非押圧領域が設けられている
ことを特徴とするベルト式無段変速機。