(57)【要約】【課題】サイズを増加させることなく、シーブの変形を低減でき得る無段変速機を提供する。【解決手段】無段変速機は、複数のプーリ１０と、当該複数のプーリ１０に掛け渡された伝達ベルト２０と、を備える。各プーリ１０は、プーリ軸１２と、当該プーリ軸１２に固着された固定シーブ１４と、プーリ軸１２に沿って進退自在の可動シーブ１６と、を備えている。固定シーブ１４および可動シーブ１６は互いに対向配置されており、両シーブ１４，１６の間には幅可変のプーリ溝１８が形成される。各シーブ１４，１６の背面１４ｂ，１６ｂには、環状のリブ１７が突出形成されている。この環状リブ１７を設けることにより、シーブ１４，１６の肉厚増加を防止、ひいては、変速機のサイズ増加を防止しつつ、シーブ１４，１６の剛性を向上することができ、結果として、シーブ１４，１６の変形を低減できる。【選択図】図１
2010106941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト式またはチェーン式の無段変速機に用いられる無段変速機用プーリであって、
回転駆動するプーリ軸と、
それぞれが前記プーリ軸とともに回転するべく前記プーリ軸に取り付けられた円盤状部材であり、互いに対向配置された一対のシーブと、
を備え、
前記一対のシーブのうち少なくとも一方のシーブは、他方のシーブと対向しない面である背面側に突出形成されたリブであって、当該シーブと同心円の環状形状である環状リブが設けられている、
ことを特徴とする無段変速機用プーリ。
【請求項２】
請求項１に記載の無段変速機用プーリであって、
前記環状リブは、前記シーブの周縁または周縁近傍に設けられることを特徴とする無段変速機用プーリ。
【請求項３】
複数のプーリと、前記複数のプーリに掛け渡されるベルトまたはチェーンと、を備えた無段変速機であって、
前記プーリは、
回転駆動するプーリ軸と、
それぞれが前記プーリ軸とともに回転するべく前記プーリ軸に取り付けられた円盤状部材であり、互いに対向配置された一対のシーブと、
を備え、
前記一対のシーブのうち少なくとも一方のシーブは、他方のシーブと対向しない面である背面側に突出形成されたリブであって、当該シーブと同心円の環状形状である環状リブが設けられている、
ことを特徴とする無段変速機。
【請求項４】
請求項３に記載の無段変速機であって、
前記環状リブは、前記シーブの周縁または周縁近傍であって、他の部材と接触しない位置に設けられることを特徴とする無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式またはチェーン式の無段変速機、および、当該無段変速機に用いられる無段変速機用プーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のプーリに掛け渡されたベルトまたはチェーンの掛かり径を連続的に変化させることで変速比を無段で変化させる無段変速機が知られている。こうした無段変速機に用いられる無段変速機用プーリは、通常、回転軸であるプーリ軸と、当該プーリ軸と共に回転する一対のシーブと、を備えている。各シーブは、プーリ軸に取り付けられた円盤状部材で、プーリ軸に固着された固定シーブと、プーリ軸に沿って進退自在の可動シーブと、がある。この二種類のシーブの対向面は、周縁に近づくにつれ、シーブ間距離が大きくなるような傾斜面となっており、両シーブの間には略Ｖ字状のプーリ溝が形成される。このプーリ溝の溝幅は、可動シーブがプーリ軸に沿って進退することにより連続的に変化する。また、このプーリ溝には、断面略Ｖ字状のベルトまたはチェーン（以下「ベルト等」という）が掛け渡される。そして、プーリ溝の溝幅の変動（可動シーブの進退）に応じて、ベルト等の掛かり半径が変動することにより、変速比が無段で変化することになる。
【０００３】
ここで、シーブはプーリ溝を構成するものであり、ベルト等に直接接触する。剛性不足により、このシーブに曲げや局所的な変形が発生した場合、プーリ溝に掛け渡されたベルト等に滑りが発生し、変速機の効率低下や耐久性悪化を招く場合がある。そのため、円盤状部材であるシーブについては、高い剛性を有することが望ましい。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０６６５９号公報
【特許文献２】特開２００２−１０６６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、特許文献１には、プーリ軸からシーブの背面（プーリ溝を形成する面とは反対側の面）に向かって延びる部材でもって当該シーブを支持し、これにより、シーブの剛性を確保する技術が開示されている。かかる技術によれば、シーブの変形等を防止することができる。しかし、この技術においては、当該シーブを支持する部材を配置するためのスペースが必要であり、プーリ全体のサイズが大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】
特許文献２には、トランスミッション全体を小型にするために、シーブの周縁から突出する環状壁部を別の機構（具体的には可動シーブを進退させる進退機構）の一部として機能させる技術が開示されている。かかる技術によれば、トランスミッション全体のサイズを低減することができる。しかし、この技術では、前記別の機構から作用する荷重が、環状壁部を介してシーブに伝達されてしまい、シーブの変形等が誘発される恐れがあった。
【０００７】
そこで、本発明では、サイズを増加させることなく、シーブの変形を低減でき得る無段変速機および無段変速機用プーリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の無段変速機用プーリは、ベルト式またはチェーン式の無段変速機に用いられる無段変速機用プーリであって、回転駆動するプーリ軸と、それぞれが前記プーリ軸とともに回転するべく前記プーリ軸に取り付けられた円盤状部材であり、互いに対向配置された一対のシーブと、を備え、前記一対のシーブのうち少なくとも一方のシーブは、他方のシーブと対向しない面である背面側に突出形成されたリブであって、当該シーブと同心円の環状形状である環状リブが設けられている、ことを特徴とする。好適な態様では、前記環状リブは、前記シーブの周縁または周縁近傍に設けられる。
【０００９】
他の本発明である無段変速機は、複数のプーリと、前記複数のプーリに掛け渡されるベルトまたはチェーンと、を備えた無段変速機であって、前記プーリは、回転駆動するプーリ軸と、それぞれが前記プーリ軸とともに回転するべく前記プーリ軸に取り付けられた円盤状部材であり、互いに対向配置された一対のシーブと、を備え、前記一対のシーブのうち少なくとも一方のシーブは、他方のシーブと対向しない面である背面側に突出形成されたリブであって、当該シーブと同心円の環状形状である環状リブが設けられている、ことを特徴とする。好適な態様では、前記環状リブは、前記シーブの周縁または周縁近傍であって、他の部材と接触しない位置に設けられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シーブの周縁または周縁近傍に環状リブが設けられている。換言すれば、最も変形しやすい周縁周辺の肉厚が確保され、剛性が向上される。その結果、サイズを増加させることなく、もしくは必要最小限の増加でシーブの変形を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である無段変速機の概略構成図である。この無段変速機は、変速比を無段で（連続的に）変化させる変速機で、自ら駆動する駆動側プーリ１０ａ、駆動側プーリ１０ａの駆動に応じて従動する従動側プーリ１０ｂ（以下、駆動側、従動側を区別しない場合は単に「プーリ１０」という）、および、両プーリ１０ａ，１０ｂに掛け渡された伝達ベルト２０を備える。各プーリ１０ａ，１０ｂには、伝達ベルト２０が掛けられる溝であって、幅可変であるプーリ溝１８が形成されている。このプーリ溝１８の幅を変更することで、伝達ベルト２０の掛かり半径（プーリ軸中心からベルトの掛かり位置までの距離）が変更されるようになっている。そして、伝達ベルト２０の掛かり半径が連続的に変更されることで、変速比も連続的に変化されることになる。以下、各部の構成について詳説する。
【００１２】
駆動側プーリ１０ａおよび従動側プーリ１０ｂは、基本的にほぼ同じ構成である。すなわち、両プーリ１０ａ，１０ｂは、いずれも、回転軸であるプーリ軸１２、当該プーリ軸１２に固着された固定シーブ１４、および、当該プーリ軸１２に沿って進退自在の可動シーブ１６を備える。固定シーブ１４は、プーリ軸１２と同心になるように当該プーリ軸１２に固着された略円盤状の部材である。この固定シーブ１４のうち、可動シーブ１６との対向面１４ａには、周縁に近づくほど可動シーブ１６との距離が大きくなるようなテーパが施されている。一方、固定シーブ１４のうち可動シーブ１６とは反対側の面（以下「背面１４ｂ」という）には、テーパは施されておらず、プーリ軸１２に直交する方向に延びている。したがって、固定シーブ１４全体としては、周縁に近づくにつれ、徐々に肉薄になる構成となっている。ただし、後に詳説するように、本実施形態では、固定シーブ１４の背面１４ｂの周縁に、環状のリブ１７を設けている。そのため、固定シーブ１４は、周縁に近づくにつれて肉薄にはなるものの、周縁においては、環状リブ１７の厚み分、肉厚となっている。
【００１３】
可動シーブ１６も、固定シーブ１４とほぼ同じ径を有した円盤状部材である。ただし、この可動シーブ１６は、固定シーブ１４と異なり、プーリ軸１２に沿って進退自在となっている。この可動シーブ１６も、固定シーブ１４と同様に、固定シーブ１４との対向面１６ａにはテーパが施され、反対側の面である背面１６ｂはプーリ軸１２に直行する方向へと延びている。また、可動シーブ１６の背面１６ｂの周縁には、環状のリブ１７が突出形成されている。
【００１４】
ここで、これまでの説明、および、図１などから明らかなとおり、テーパが施された対向面１４ａ，１６ａを備える固定シーブ１４および可動シーブ１６との間には、略Ｖ字状であって、周縁に近づくほど溝幅が大きくなるプーリ溝１８が形成されることになる。このプーリ溝１８は、伝達ベルト２０が掛け渡される溝である。このプーリ溝１８の溝幅が変更することで、伝達ベルト２０の掛かり径、ひいては、無段変速機の変速比が変更される。
【００１５】
ここで、このプーリ溝１８の溝幅は、可動シーブ１６の進退に伴い変化する。この可動シーブ１６の進退を許容しつつ、当該可動シーブ１６をプーリ軸１２とともに回転させるために、可動シーブ１６の中央には、スプライン溝歯（図示せず）が施された軸孔が形成されている。スプライン溝歯は、周方向に均等に並び、かつ、軸方向に延びる複数の凹凸である。別の見方をすれば、スプライン溝歯は、断面形状が略歯車状の凹凸であるともいえる。この軸孔のスプライン溝歯は、プーリ軸１２のうち可動シーブ１６に対応する位置の外周面に形成されたスプライン溝歯と係合（歯合）するようになっている。そして、この係合により可動シーブ１６は、プーリ軸１２に対する周方向への相対移動が阻害される。換言すれば、この係合により、可動シーブ１６は、プーリ軸１２とともに回転するとともに、プーリ軸１２に沿って進退可能となっている。なお、この可動シーブ１６の進退は、例えば、油圧機構などからなる駆動機構（図示せず）により実現される。ここで、可動シーブ１６を進退駆動させる駆動機構は、環状リブ１７に直接接触しない構成であれば、その構成は特に限定されない。
【００１６】
伝達ベルト２０は、駆動側プーリ１０ａの回転を従動側プーリ１０ｂに伝達する伝達部材で、複数の金属製コマ２４と、当該複数のコマ２４を連結するベルト２２と、を備える。各コマ２４は、鋼等の金属からなり、プーリ溝１８に対応した形状の略Ｖ字状部分を有している。このコマ２４が、プーリ溝１８に嵌まり込み、プーリ溝１８の溝幅に応じて径方向に移動することで、伝達ベルト２０の掛かり径、ひいては、変速比が変化するようになっている。
【００１７】
ここで、図２は、この伝達ベルト２０が掛け渡された際の無段変速機の概略正面図である。この図２において、太線で示した部位は、伝達ベルト２０とシーブ１４，１６（プーリ溝１８の側面）とが、互いに接触する部位を示している。この図２から明らかなとおり、伝達ベルト２０が掛け渡された際、各プーリ１０のシーブ１４，１６は、当該伝達ベルト２０に部分的に接触し、当該伝達ベルト２０から局所的な負荷を受けることになる。かかる局所的な負荷は、シーブ１４，１６の局所的な変形を招く場合がある。そして、かかるシーブ１４，１６の局所的な変形は、伝達ベルト２０の滑り量の増加を招き、結果として、変速効率の悪化や、変速機の寿命低下などの問題を招くことになる。かかる問題を防止するために、従来、各シーブ１４，１６を背面側から支持する支持部材を別途設け、これにより、シーブ１４，１６の剛性向上を図ることが提案されている。しかし、かかる支持部材を別途設けることはプーリ１０の軸方向サイズの増大を招き、望ましくない。
【００１８】
そこで、本実施形態では、サイズの増大を防止しつつシーブ１４，１６の変形を防止するために、シーブ１４，１６の背面１４ｂ，１６ｂに環状リブ１７を設けている。かかる環状リブ１７は、シーブ１４，１６の補強部材として機能し、当該シーブ１４，１６の変形を防止することができる。特に、テーパ面（対向面１４ａ，１６ａ）を有するシーブ１４，１６の場合、周縁に近づくほど肉薄になり、強度が低下しがちである。かかる強度低下しやすい周縁に環状リブ１７を設けることにより、シーブ１４，１６全体の厚みを抑えつつも、十分な強度を確保することができる。そして、その結果、軸方向のサイズ増大を防止しつつ、シーブ１４，１６の変形を防止できる。なお、本実施形態では、最も肉薄となる周縁に環状リブ１７を設けているが、必ずしも、周縁である必要はなく、シーブ１４，１６の変形を防止できるのであれば、周縁より若干中心寄りに環状リブ１７を設けてもよい。
【００１９】
また、この環状リブ１７は、他部材と接触しない位置に設けることが望ましい。すなわち、通常、可動シーブ１６の背面１６ｂには、当該可動シーブ１６を軸方向に進退駆動させる駆動機構（例えば油圧機構）の一部（例えば油圧で進退するピストンなど）が接続されることが多い。かかる駆動機構の一部が環状リブ１７に接触すると、当該駆動機構から受ける力の影響で、シーブ１６の変形を招く恐れがある。かかるシーブ１６の変形を防止するためには、環状リブ１７は、他部材とは接触しない位置に設けることが望ましい。
【００２０】
次に、この環状リブ１７の効果についてシミュレーションした結果について説明する。図３は、シミュレーションの条件を説明する図である。また、図４〜図６は、それぞれ、シミュレーションの結果を示すグラフである。
【００２１】
はじめに、シミュレーションの条件について説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）は、それぞれ、シミュレーションで用いたシーブ１４，１６の斜視図、および、断面図である。この図３（ａ）、図３（ｂ）から明らかなとおり、本シミュレーションでは、シーブ１４，１６の形状を、中央に軸孔が形成された略円盤状としている。このシーブ１４，１６の半径Ｒは、約９０ｍｍとする。また、環状リブ１７は、シーブ１４，１６の周縁に沿って設けられており、その幅Ｗは約５ｍｍとする。シミュレーションでは、この環状リブ１７の高さＨとシーブ１４，１６の変形量との関係を求める。
【００２２】
図４、図５は、シーブ１４，１６の中心から約９０ｍｍの位置、すなわち、シーブ１４，１６の周縁に１０００ニュートンの荷重Ａ（図３（ｂ）参照）を付加するシミュレーションの結果を示すグラフである。このうち図４（ａ）は、半径位置と面変位との関係を示すグラフで、横軸は半径位置を、縦軸は面変位量を示している。また、図４（ｂ）は、周方向位置と面変位との関係を示すグラフで、横軸は周方向位置を、縦軸は面変位量を示している。この図４（ａ）、図４（ｂ）において、実線は、環状リブ１７の高さＨが０の場合（すなわち環状リブ１７が無い場合）の面変位量を示す曲線である。同様に、細実線はＨ＝５ｍｍの、破線はＨ＝１０ｍｍの、一点鎖線はＨ＝２０ｍｍの、二点鎖線はＨ＝３０ｍｍの場合における面変位量を示す曲線である。図５は、環状リブ１７の高さＨと最大面変位量との関係を示すグラフで、横軸は環状リブ１７の高さＨを、縦軸は、最大面変位量を、それぞれ示している。
【００２３】
この図４（ａ）、図４（ｂ）、および、図５を参照すれば明らかなとおり、環状リブ１７が無い場合（Ｈ＝０、図４（ａ）、図４（ｂ）における太実線）、シーブ１４，１６の面変位量が大きいことが分かる。一方で、環状リブ１７を設けると、当該リブ１７の高さＨが５ｍｍであっても、大幅に変位量が低減することが分かる。単純に、最大変位量のみに着目すると、環状リブ１７が無い場合に比して、環状リブ１７高さＨが５ｍｍで約３０％、１０ｍｍで約４５％、最大面変位量を低減できていることが分かる。
【００２４】
次に、他のシミュレーション結果について説明する。図６は、シーブ１４，１６の中心から約６０ｍｍの位置、すなわち、シーブ１４，１６の中間付近に１０００ニュートンの荷重Ｂ（図３（ｂ）参照）を付加するシミュレーションの結果を示すグラフである。このうち図６（ａ）は、図４（ａ）と同様に、半径位置と面変位との関係を示すグラフで、横軸は半径位置を、縦軸は面変位量を示す図である。そして、この図６（ａ）において、実線、細実線、破線、一点鎖線、二点鎖線が示す曲線は、それぞれ、Ｈ＝０、Ｈ＝５ｍｍ、Ｈ＝１０ｍｍ、Ｈ＝２０ｍｍ、Ｈ＝３０ｍｍの場合における半径位置と面変位量を示す曲線である。また、図６（ｂ）は、図５と同様に、環状リブ１７の高さＨと最大面変位量との関係を示すグラフで、横軸は環状リブ１７の高さＨを、縦軸は、最大面変位量を、それぞれ示している。
【００２５】
この図６（ａ）、図６（ｂ）から明らかなとおり、シーブ１４，１６の中間位置に荷重を付加する場合であっても、環状リブ１７を設けることにより、環状リブ１７が無い場合（Ｈ＝０）に比して、面変位量を低減できることが分かる。図５に基づいて単純に、最大変位量のみに着目すると、環状リブ１７が無い場合に比して、環状リブ１７高さＨが５ｍｍで約３０％、１０ｍｍで約４５％、最大面変位量を低減できていることが分かる。
【００２６】
つまり、環状リブ１７を設けることにより、荷重付加時における面変位を大幅に低減できることが分かる。そして、面変位を低減することにより、伝達ベルト２０の滑りが低減され、ひいては、変速効率の悪化や変速機の寿命低下などが防止される。また、シーブ１４，１６全体を肉厚にするのではなく、最も変位しやすい周縁にのみ環状リブ１７を設けることで、シーブ１４，１６全体の大型化を防止しつつ、シーブ１４，１６の面変位を低減できる。また、この環状リブ１７は、他部材、例えば、可動シーブ１６を進退駆動させる駆動機構（例えば油圧機構）などと接触しない位置に設けられている。そのため、他部材からの荷重付加によるシーブ１４，１６の変位も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態である無段変速機の概略構成図である。
【図２】無段変速機の概略正面図である。
【図３】シミュレーションに用いるシーブの（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図４】シーブ周縁に荷重付加するシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図５】シーブ周縁に荷重付加するシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図６】シーブ中間位置に荷重付加するシミュレーションの結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１０  プーリ、１２  プーリ軸、１４  固定シーブ、１６  可動シーブ、１７  環状リブ、１８  プーリ溝、２０  伝達ベルト、２２  ベルト、２４  金属製コマ。
【図１】
2010106941.tif 000003
【図２】
2010106941.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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