(57)【要約】【課題】可動シーブと回転軸の間のバックラッシュを低減でき、動力伝達効率を向上させることができ、製造コストを削減できるとともに、商品性を向上させることができる無段変速機を提供する。【解決手段】無段変速機１は、駆動軸１１と、駆動プーリ１０と、従動軸２１と、従動プーリ２０と、駆動プーリ１０と従動プーリ２０との間に掛け渡された金属ベルト３０と、を備える。駆動プーリ１０は、駆動軸１１に軸線方向に移動不能に設けられ、一体に回転する固定シーブ１２と、駆動軸１１に軸線方向に摺動可能に設けられ、一体に回転する可動シーブ１３と、可動シーブ１３の固定シーブ１２と反対側の端部に圧入され、端部の外周面に嵌合する環状のリング部材１５と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力によって駆動される回転自在の駆動軸と、
当該駆動軸に設けられた駆動プーリと、
前記駆動軸に沿って設けられた回転自在の従動軸と、
前記従動軸に設けられた従動プーリと、
前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に掛け渡され、当該駆動プーリから当該従動プーリに動力を伝達する無端の動力伝達部材と、を備え、
前記駆動プーリ及び前記従動プーリの少なくとも一方のプーリは、
当該一方のプーリが設けられた前記駆動軸及び前記従動軸の一方である回転軸に軸線方向に移動不能に設けられ、当該回転軸と一体に回転する固定シーブと、
前記回転軸に軸線方向に摺動可能に設けられ、前記回転軸と一体に回転する可動シーブと、
当該可動シーブの前記固定シーブと反対側の端部に圧入され、当該端部の外周面に嵌合する環状の圧入部材と、を有することを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前記圧入部材は、前記可動シーブの前記端部よりも軸線方向の外方に突出し、前記回転軸の外周面に摺接する中空の突出部を有していることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端の金属ベルトや金属チェーンを２つのプーリ間に掛け渡した無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無段変速機として、特許文献１に記載されたものが知られている。この無段変速機は、ベルト式のものであり、２つのプーリと、これらの間に掛け渡された無端の金属ベルトとを備えている。各プーリは、固定シーブと可動シーブとを組み合わせたものであり、回転軸上に設けられている。可動シーブは、回転軸に対してスプライン嵌め合いによって摺動可能に取り付けられており、その固定シーブと反対側の端部には、環状の支持部材が取り付けられている。
【０００３】
この支持部材は、回転軸に対して作用する可動シーブのラジアル荷重を支持するものであり、断面Ｌ字形に形成され、円筒部及びフランジ部を一体に備えている。この支持部材の場合、その円筒部が可動シーブの内孔に圧入されることによって、可動シーブに取り付けられている。また、支持部材は、円筒部の内周面で回転軸に嵌合しており、それにより、回転軸の回転中、可動シーブから回転軸に対してラジアル荷重が作用したときに、円筒部が回転軸に当接することによって、ラジアル荷重が支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４２９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の無段変速機によれば、支持部材を可動シーブに取り付ける際、支持部材の円筒部が可動シーブの内孔に圧入されるので、この圧入時の加重によって、可動シーブの内孔が拡げられることで、回転軸のスプライン歯と可動シーブのスプライン歯との隙間が拡がり、バックラッシュが増大してしまう。その結果、金属ベルトのプーリに対する滑りが増大してしまい、動力の伝達効率の低下を招くことで、商品性が低下する可能性がある。
【０００６】
また、同じ理由により、可動シーブ及び支持部材を回転軸に対して精度よく心合わせする必要があるので、可動シーブの内孔及び支持部材の円筒部において、高い加工精度が要求され、その分、製造コストの増大を招いてしまう。さらに、その加工精度が低い場合には、可動シーブが回転軸に対してスムーズに摺動しなくなることで、適切な変速比を得るのが遅れ、結果的に、商品性が低下する可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、可動シーブと回転軸の間のバックラッシュを低減でき、動力伝達効率を向上させることができ、製造コストを削減できるとともに、商品性を向上させることができる無段変速機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】
上記目的を達成するために、請求項１に係る無段変速機１は、動力によって駆動される回転自在の駆動軸１１と、駆動軸１１に設けられた駆動プーリ１０と、駆動軸１１に沿って設けられた回転自在の従動軸２１と、従動軸２１に設けられた従動プーリ２０と、駆動プーリ１０と従動プーリ２０との間に掛け渡され、駆動プーリ１０から従動プーリ２０に動力を伝達する無端の動力伝達部材（金属ベルト３０）と、を備え、駆動プーリ１０及び従動プーリ２０の少なくとも一方のプーリは、一方のプーリが設けられた駆動軸１１及び従動軸２１の一方である回転軸に軸線方向に移動不能に設けられ、回転軸と一体に回転する固定シーブ１２，２２と、回転軸に軸線方向に摺動可能に設けられ、回転軸と一体に回転する可動シーブ１３，２３と、可動シーブ１３の固定シーブ１２と反対側の端部に圧入され、端部の外周面に嵌合する環状の圧入部材（リング部材１５）と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この無段変速機によれば、環状の圧入部材が、可動シーブの固定シーブと反対側の端部に圧入され、端部の外周面に嵌合しているので、特許文献１の場合と異なり、可動シーブが圧入部材によって回転軸側に締め付けられる状態になることで、可動シーブと回転軸との間の隙間すなわちバックラッシュを低減することができる。それにより、特許文献１の場合と比べて、金属ベルトのプーリに対する滑りを低減でき、動力伝達効率を向上させることができるとともに、商品性を向上させることができる。
【００１０】
また、同じ理由により、圧入部材を可動シーブに取り付けるための構成として、特許文献１のような内孔を可動シーブに形成する必要がなくなることで、その分、可動シーブの製作が容易になり、製造コストを削減することができる。その結果、商品性をさらに向上させることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の無段変速機１において、圧入部材（リング部材１５）は、可動シーブ１３の端部よりも軸線方向の外方に突出し、回転軸の外周面に摺接する中空の突出部（支持部１５ｂ）を有していることを特徴とする。
【００１２】
この無段変速機によれば、圧入部材が、可動シーブの端部よりも軸線方向の外方に突出し、回転軸の外周面に摺接する中空の突出部を有しているので、この突出部によって、可動シーブを回転軸に対して心合わせすることができるとともに、可動シーブから回転軸に対してラジアル荷重が作用したときでも、そのラジアル荷重を圧入部材で支持することができる。その結果、商品性をより一層、向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る無段変速機及びこれを適用した車両の動力系の構成を模式的に示す図である。
【図２】無段変速機の駆動プーリの構成を示す断面図である。
【図３】リング部材の構成を示す断面図である。
【図４】リング部材の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る無段変速機について説明する。図１に示すように、本実施形態の無段変速機１は、車両Ｖの駆動系に適用されており、この車両Ｖは、４輪タイプのもので、一対の駆動輪ＤＷ，ＤＷ及び一対の従動輪（図示せず）を備えている。なお、以下の説明では、便宜上、図１及び図２の左側を「左」、右側を「右」という。
【００１５】
同図に示すように、この車両Ｖは、動力源として、ガソリンエンジンタイプの内燃機関（以下「エンジン」という）３を備えている。このエンジン３は、トルクコンバータ４、入力軸５、無段変速機１、フォワードクラッチ６、前後進切換機構７及び差動ギヤ機構８などを介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結されており、エンジン３の動力がこれらの要素１，４〜８を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。
【００１６】
このトルクコンバータ４は、エンジン３のクランクシャフト３ａと入力軸５との間に設けられ、両者を連結している。このトルクコンバータ４は、ロックアップ・クラッチ４ａを備えており、このロックアップ・クラッチ４ａは、その動作が制御装置（図示せず）によって制御される。このトルクコンバータ４は、ロックアップ・クラッチ４ａが遮断されているときには、クランクシャフト３ａの回転を、オイルを介して入力軸５に伝達するとともに、ロックアップクラッチ４ａが接続されているときには、クランクシャフト３ａの回転をそのまま入力軸５に伝達する。
【００１７】
この入力軸５は、図示しない軸受を介してミッションケース（図示せず）に回転自在に支持されており、この入力軸５上には、中空の駆動軸１１、無段変速機１の後述する駆動プーリ１０、フォワードクラッチ６及び前後進切換機構７が互いに同心に配置されている。この無段変速機１の構成については後述する。
【００１８】
フォワードクラッチ６は、入力軸５と駆動軸１１との間を接続・遮断するものであり、駆動軸１１の左端部に一体に取り付けられたアウタクラッチ板６ａと、入力軸５の無段変速機１と前後進切換機構７との間の部位に一体に取り付けられたインナクラッチ板６ｂなどで構成されている。このフォワードクラッチ６は、その動作が前述した制御装置によって制御される。その場合、フォワードクラッチ６が接続されているときには、入力軸５及び駆動軸１１が互いに連結される一方、フォワードクラッチ６が遮断されているときには、両者の間が遮断される。
【００１９】
また、前後進切換機構７は、ダブルピニオンタイプの遊星歯車機構７ａとリバースブレーキ７ｂとを組み合わせたものである。この遊星歯車機構７ａでは、そのサンギヤが入力軸５に同心に固定され、キャリアがフォワードクラッチ６のアウタクラッチ板６ａに連結されているとともに、リングギヤがリバースブレーキ７ｂに連結されている。このリバースブレーキ７ｂは、その動作が前述した制御装置によって制御される。この場合、リバースブレーキ７ｂが接続されているときには、リングギヤがミッションケースに連結されて回転不能に保持される一方、遮断されているときにには、リングギヤが回転可能に解放される。
【００２０】
さらに、エンジン３の回転すなわち入力軸５の回転は、無段変速機１を介して従動軸２１に伝達されるようになっており、この従動軸２１の右端部には、ギヤ２１ａが設けられている。このギヤ２１ａは、出力軸４０上に設けられた大小のギヤ４１，４２を介して、差動ギヤ機構８のギヤ８ａに機械的に連結されている。それにより、入力軸５の回転は、差動ギヤ機構８に伝達される。
【００２１】
以上の構成により、この車両Ｖでは、エンジン３の運転中、フォワードクラッチ６が接続され、かつリバースブレーキ７ｂが遮断されているときには、入力軸５と駆動軸１１が一体に回転し、エンジン３の動力が無段変速機１及び出力軸４０を介して駆動輪ＤＷに伝達される。それによって、車両Ｖが前進走行可能になる。また、フォワードクラッチ６が遮断され、リバースブレーキ７ｂが接続されているときには、駆動軸１１が入力軸５と逆方向に回転することで、車両Ｖが後進走行可能になる。
【００２２】
次に、前述した無段変速機１について説明する。この無段変速機１は、ベルト式のものであり、駆動プーリ１０と、従動プーリ２０と、これらのプーリ１０，２０に巻き掛けられた金属ベルト３０（動力伝達部材）などで構成されている。この場合、駆動プーリ１０及び従動プーリ２０は同様に構成されているので、以下、駆動プーリ１０を例にとって説明する。
【００２３】
図２に示すように、駆動プーリ１０は、中空の駆動軸１１上に設けられており、この駆動軸１１は、金属製のもので、軸受１８と図示しない軸受によって、ミッションケースに回転自在に支持されている。
【００２４】
駆動プーリ１０は、金属製のもので、固定シーブ１２、可動シーブ１３、シリンダ部材１４及びリング部材１５などを備えており、これらの要素１２〜１５はいずれも、駆動軸１１と同心に配置されている。固定シーブ１２は、駆動軸１１と一体に形成された円盤状の壁部１２ａを有しており、壁部１２ａの右側面は、径方向の外側に向かうほど、可動シーブ１３との間隔がより広くなる傾斜面１２ｂになっている。
【００２５】
また、可動シーブ１３は、円盤状の壁部１３ａと、壁部１３ａの内端から右方に延びる基部１３ｃと、壁部１３ａの外端から右方に延びる円筒部１３ｆとを一体に有している。壁部１３ａの左側面は、径方向の外側に向かうほど、固定シーブ１２との間隔がより広くなる傾斜面１３ｂになっている。これらの傾斜面１２ｂ，１３ｂによって、Ｖ字溝が固定シーブ１２と可動シーブ１３の間に形成されており、前述した金属ベルト３０は、このＶ字溝に嵌った状態で、駆動プーリ１０に巻き掛けられている。
【００２６】
また、基部１３ｃは、円筒状のものであり、その内孔で駆動軸１１の外周面に嵌合している。基部１３ｃの右半部の内周面には、スプライン歯１３ｄが全周に渡って形成されている。さらに、駆動軸１１の対応する位置の外周面にも、スプライン歯１１ａが全周に渡って形成されており、これらのスプライン歯１３ｄ，１１ａは互いに噛み合っている。すなわち、可動シーブ１３は、スプライン嵌め合いにより、軸線方向に摺動可能でかつ一体に回転するように、駆動軸１１に取り付けられている。
【００２７】
また、基部１３ｃの右半部は、円筒状で、その外周面がそれ以外の部分よりも小径の取付部１３ｅになっており、この取付部１３ｅには、前述したリング部材１５が取り付けられている。
【００２８】
このリング部材１５は、金属製のものであり、図３に示すように、リング状の円環部１５ａと、この円環部１５ａの右端に一体に形成された支持部１５ｂとを備えている。この円環部１５ａの内周面は、上記取付部１３ｅの外周面よりも若干、小径に構成されており、この円筒部１５ａを取付部１３ｅに圧入することによって、リング部材１５は、抜け止め状態で取付部１３ｅに取り付けられている。
【００２９】
また、支持部１５ｂは、断面円形の孔１５ｄを有しており、この孔１５ｄを介して、駆動軸１１に摺接している。それにより、この支持部１５ｃによって、可動シーブ１３が駆動軸１１に対して心合わせされているとともに、駆動軸１１の回転中、可動シーブ１３に作用するラジアル荷重が支持される。さらに、支持部１５ｂにおいては、円筒部１５ａに取付部１３ｅに圧入したときに作用する荷重を適切に逃がし、伝わらないようにすると、穴１５ｄが圧入による寸法変化を生じることがなく、リング部材１５と駆動軸１１の心合わせが容易になる。そのため、本実施形態では、円筒部１５ａを取付部１３ｅに圧入したときに作用する荷重を逃がすための構成の一例として、断面Ｕ字状の内溝１５ｃがリング部材１５に設けられている。なお、本実施形態では、リング部材１５が圧入部材に相当し、支持部１５ｂが突出部に相当する。
【００３０】
一方、シリンダ部材１４は、軸受１８及び固定部材１９を介して、軸線方向に移動不能に駆動軸１１に固定されており、駆動軸１１から径方向の外側に延びる壁部１４ａと、この壁部１４ａの先端から可動シーブ１３側に一体に延びる円筒部１４ｂとを有している。
【００３１】
このシリンダ部材１４と可動シーブ１３との間の空間は、油室１６になっている。また、可動シーブ１３の円筒部１３ｆの右端部には、断面コ字状の環状溝が形成されており、この環状溝には、オイルシール１７が装着されている。このオイルシール１７を介して、可動シーブ１３の円筒部１３ｆとシリンダ部材１４円筒部１４ｂとの間が液密状態に保持されており、それにより、油室１６は液密状態に保持されている。この油室１６には、図示しない給油路を介して、作動油が供給される。
【００３２】
駆動プーリ１０は、以上のように構成されており、従動プーリ２０は、以下に述べるように、駆動プーリ１０と同様に構成されている。すなわち、従動プーリ２０は、従動軸２１上に設けられており、この従動軸２１は、金属製のもので、駆動軸１１と平行に配置されているとともに、軸受（図示せず）によって、ミッションケースに回転自在に支持されている。
【００３３】
従動プーリ２０は、金属製のもので、固定シーブ２２、可動シーブ２３及びシリンダ部材２４などを備えており、これらの要素２２〜２４はいずれも、前述した要素１２〜１４と同様に構成されているので、その詳細な説明は省略する。固定シーブ２２及び可動シーブ２３の間には、Ｖ字溝が形成されており、前述した金属ベルト３０は、このＶ字溝に嵌った状態で、従動プーリ２０に巻き掛けられている。
【００３４】
また、従動プーリ２０の可動シーブ２３には、図示しないが、リング部材１５と同じリング部材が取り付けられている。それにより、このリング部材によって、可動シーブ２３が従動軸２１に対して心合わせされているとともに、従動軸２１の回転中、可動シーブ２３に作用するラジアル荷重が支持される。
【００３５】
また、この従動プーリ２０の場合、可動シーブ２３とシリンダ部材２４との間の空間が、駆動プーリ１０の油室１６と同様の油室２６になっており、この油室２６には、図示しない給油路を介して、作動油が供給される。
【００３６】
以上のように構成された無段変速機１では、２つの油室１６，２６への作動油の供給量が、制御装置によって制御される。より具体的には、制御装置は、エンジン３の運転状態、図示しないアクセルペダルの操作量及び車両Ｖの速度などに基づいて、無段変速機１の変速比の目標となる目標変速比を設定し、この目標変速比に基づいて、油室１６，２６内への作動油の供給量を制御する。それにより、無段変速機１の実際の変速比が目標変速比になるように、可動シーブ１３と固定シーブ１２との間のＶ字溝の幅、及び可動シーブ２３と固定シーブ２２との間のＶ字溝の幅が制御される。
【００３７】
以上のように、本実施形態の無段変速機１によれば、環状のリング部材１５が、可動シーブ１３の取付部１３ｅに圧入され、取付部１３ｅの外周面に嵌合しているので、特許文献１の場合と異なり、可動シーブ１３がリング部材１５によって駆動軸１１側に締め付けられる状態になることで、可動シーブ１３と駆動軸１１との間のバックラッシュを低減することができる。さらに、このリング部材１５と同様のリング部材が従動プーリ２０の可動シーブ２３にも設けられているので、上記と同じ効果を可動シーブ２３においても得ることができる。それにより、特許文献１と比べて、金属ベルト３０の駆動プーリ１０及び従動プーリ２０に対する滑りを低減でき、金属ベルト３０の摩耗を低減できることで、結果的に、動力伝達効率を向上させることができるとともに、商品性を向上させることができる。
【００３８】
また、同じ理由により、リング部材１５を可動シーブ１３に取り付けるための構成として、特許文献１のような内孔を可動シーブ１３に形成する必要がなくなることで、その分、可動シーブ１３の製作が容易になり、製造コストを削減することができる。その結果、商品性をさらに向上させることができる。
【００３９】
さらに、リング部材１５の支持部１５ｂが、可動シーブ１３の端部よりも軸線方向の外方に突出し、その孔１５ｄで駆動軸１１の外周面に摺接しているので、この支持部１５ｂによって、可動シーブ１３を駆動軸１１に対して心合わせすることができるとともに、可動シーブ１３から駆動軸１１に対してラジアル荷重が作用したときでも、そのラジアル荷重をリング部材１５で支持することができる。それにより、商品性をより一層、向上させることができる。
【００４０】
なお、可動シーブ１３と駆動軸１１との間のバックラッシュを、前述したリング部材１５よりもさらに減少させる必要がある場合には、リング部材１５に代えて、図４に示すリング部材５０を用いてもよい。このリング部材５０は、金属製のものであり、図４に示すように、リング状の円環部５０ａと、この円環部５０ａの右端に一体に形成された支持部５０ｂとを備えている。
【００４１】
この円環部５０ａの内周面は、上記取付部１３ｅの外周面よりも若干、小径に構成されており、この円環部５０ａを取付部１３ｅに圧入することによって、リング部材５０は、抜け止め状態で取付部１３ｅに取り付けられている。また、この円環部５０ａは、リング部材１５の円環部１５ａよりも径方向の厚みが大きく設定されていることで、可動シーブ１３を駆動軸１１側に締め付ける締め付け力が、リング部材１５よりも大きくなっている。それにより、このリング部材５０を用いることで、可動シーブ１３と駆動軸１１との間のバックラッシュをより低減することができる。
【００４２】
また、可動シーブ１３と駆動軸１１との間のバックラッシュをより低減する手法はこれに限らず、リング部材１５の円環部１５ａの内径寸法をより小さくして、圧入代をより大きく設定することで、バックラッシュをより低減するように構成してもよい。
【００４３】
なお、実施形態は、本発明の無段変速機１を車両Ｖの動力系に適用した例であるが、本発明の無段変速機はこれに限らず、船舶などの他の産業機器にも適用可能である。
【００４４】
また、実施形態は、圧入部材として、リング部材１５を用いた例であるが、本発明の圧入部材はこれに限らず、可動シーブの固定シーブと反対側の端部に圧入され、この端部の外周面に嵌合する環状のものであればよい。さらに、実施形態は、圧入部材としてのリング部材１５を、駆動プーリ１０及び従動プーリ２０の双方に設けた例であるが、本発明の圧入部材を駆動プーリ１０及び従動プーリ２０の一方のみに設けてもよい。
【００４５】
また、実施形態は、動力伝達部材として、金属ベルト３０を用いた例であるが、本発明の動力伝達部材はこれに限らず、駆動プーリと従動プーリとの間に掛け渡され、駆動プーリから従動プーリに動力を伝達する無端のものであればよい。例えば、動力伝達部材として、無端の金属チェーンや、無端の合成樹脂製ベルト、無端の合成ゴムベルト、無端の金属と合成樹脂を組み合わせたベルトを用いてもよい。
【００４６】
さらに、実施形態は、駆動軸１１及び従動軸２１を互いに平行に配置した例であるが、本発明の駆動軸及び従動軸の配置はこれに限らず、従動軸が駆動軸に沿って設けられた関係であればよい。例えば、従動軸を駆動軸に対して若干、傾いた状態で設けてもよい。
【００４７】
また、実施形態は、固定シーブ１２を回転軸である駆動軸１１と一体に形成した例であるが、本発明の固定シーブはこれに限らず、回転軸に軸線方向に移動不能に設けられ、回転軸と一体に回転するものであればよい。例えば、固定シーブ１２を、駆動軸１１と別体の部材とし、軸線方向に移動不能でかつ駆動軸１１と一体に回転するように駆動軸１１に取り付けてもよい。
【００４８】
さらに、実施形態は、スプライン歯１１ａ，１３ｄ同士を噛み合わせ、スプライン嵌め合いとすることによって、可動シーブ１３を摺動自在かつ一体回転するように駆動軸１１に取り付けた例であるが、これに代えて、ボールスプラインやローラスプラインなどを用いて、可動シーブ１３を駆動軸１１に取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  無段変速機
１０  駆動プーリ
１１  駆動軸
１２  固定シーブ
１３  可動シーブ
１５  リング部材（圧入部材）
１５ｂ  支持部（突出部）
２０  従動プーリ
２１  従動軸
２２  固定シーブ
２３  可動シーブ
３０  金属ベルト（動力伝達部材）
【図１】
2014181794.tif 000003
【図２】
2014181794.tif 000004
【図３】
2014181794.tif 000005
【図４】
2014181794.tif 000006