(57)【要約】【課題】  ベルト式無段変速機の可動側プーリ半体の移動端を規制するストッパに起因して発生する摩擦係数の低下、伝達効率の低下、プーリや金属エレメントの摩耗量の増加等の問題を解消する。【解決手段】  ドライブプーリ１３およびドリブンプーリ１４に金属ベルト１５を巻き掛けたベルト式無段変速機は、ＬＯＷ変速比において、ドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７は軸方向に拘束されずにドリブンプーリ１４の可動側プーリ半体２３は閉じストッパ３０に当接して閉じ方向の移動を規制され、ＯＤ変速比において、ドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７は軸方向に拘束されずにドリブンプーリ１４の可動側プーリ半体２３は開きストッパ３１に当接して開き方向の移動を規制される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側プーリ半体（１６）に対して可動側プーリ半体（１７）が軸方向に開閉可能なドライブプーリ（１３）と、固定側プーリ半体（２２）に対して可動側プーリ半体（２３）が軸方向に開閉可能なドリブンプーリ（１４）と、前記ドライブプーリ（１３）および前記ドリブンプーリ（１４）に巻き掛けられた金属ベルト（１５）とを備え、前記ドライブプーリ（１３）および前記ドリブンプーリ（１４）の溝幅を油圧で変化させることで変速比をＬＯＷおよびＯＤ間で変化させるベルト式無段変速機であって、
ＬＯＷ変速比において、前記ドライブプーリ（１３）の可動側プーリ半体（１７）は軸方向に拘束されずに前記ドリブンプーリ（１４）の可動側プーリ半体（２３）は閉じストッパ（３０）に当接して閉じ方向の移動を規制され、ＯＤ変速比において、前記ドライブプーリ（１３）の可動側プーリ半体（１７）は軸方向に拘束されずに前記ドリブンプーリ（１４）の可動側プーリ半体（２３）は開きストッパ（３１）に当接して開き方向の移動を規制されることを特徴とするベルト式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定側プーリ半体に対して可動側プーリ半体が軸方向に開閉可能なドライブプーリと、固定側プーリ半体に対して可動側プーリ半体が軸方向に開閉可能なドリブンプーリと、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリに巻き掛けられた金属ベルトとを備え、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの溝幅を油圧で変化させることで変速比をＬＯＷおよびＯＤ間で変化させるベルト式無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速機のドライブプーリ（プライマリプーリ）の可動側プーリ半体（可動シーブ）の開き方向の限界位置を規制するストッパを設けたものが、下記特許文献１により公知である。このように、可動側プーリ半体をストッパに押し付けてプーリの溝幅を所定値に固定すれば、ＬＯＷ変速比の精度を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１７８６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５はドライブプーリ０１とドリブンプーリ０２とに無端状の金属ベルト０３を巻き掛けたベルト式無段変速機を軸方向に見た模式図であり、金属ベルト０３は、ドライブプーリ０１の出口からドリブンプーリ０２の入口に向かう張り側の弦と、ドリブンプーリ０２の出口からドライブプーリ０１の入口に向かう緩み側の弦とを備える。張り側の弦では、金属リング０４に支持された金属エレメント０５…が相互に密着し、金属エレメント０５…間の押し力によりドライブプーリ０１からドリブンプーリ０２に駆動力を伝達する。一方、緩み側の弦では、金属エレメント０５…間に隙間が発生して駆動力の伝達は行われない。
【０００５】
緩み側の弦の下流側に連続するドライブプーリ０１の入口側のアイドルアーク領域では金属エレメント０５…間に隙間が残っているが、その下流側に位置して張り側の弦に連続するアクティブアーク領域では金属エレメント０５…が相互に密着する。ドリブンプーリ０２では、その入口から出口までの全領域がアクティブアーク領域であって金属エレメント０５…が相互に密着する。なお、図５の緩み側の弦およびアイドルアーク領域において、金属エレメント０５…間の隙間は誇張して描かれている。
【０００６】
ところで、上記特許文献１に記載されたもののように、ドライブプーリの可動側プーリ半体を油圧でストッパに押し付けてＬＯＷ変速比の精度を確保する場合、次のような問題が発生する。すなわち、ＬＯＷ変速比においてドライブプーリの可動側プーリ半体がストッパに当接すると、油圧によるプーリ推力（固定側プーリ半体および可動側プーリ半体間に金属ベルトを挟圧する力）に可動側プーリ半体およびストッパの当接による反力が重畳するため、前記反力を打ち消すために可動側プーリ半体を付勢する油圧を変化させる必要がある。
【０００７】
このとき、上述したようにドライブプーリにはアクティブアーク領域およびアイドルアーク領域が存在しているため、可動側プーリ半体を付勢する油圧の変化により固定側プーリ半体および可動側プーリ半体のプーリＶ面を弾性変形させ、アクティブアーク領域およびアイドルアーク領域の大きさを変化させることで、プーリＶ面の摩擦力を増加させて金属ベルトのスリップを防止したり、プーリＶ面および金属ベルト間の面圧を適正値に維持して異常摩耗の発生を防止したりすることができる。しかしながら、上記制御はプーリの剛性の影響を受けるため、そのときの伝達トルクに応じた適切な大きさのアクティブアーク領域を確保することが難しく、 可動側プーリ半体がストッパに当接する前後で金属ベルトのスリップ量が変化し、摩擦係数の低下、伝達効率の低下、プーリや金属エレメントの摩耗量の増加等の問題が発生することになる。
【０００８】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ベルト式無段変速機の可動側プーリ半体の移動端を規制するストッパに起因する問題を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、固定側プーリ半体に対して可動側プーリ半体が軸方向に開閉可能なドライブプーリと、固定側プーリ半体に対して可動側プーリ半体が軸方向に開閉可能なドリブンプーリと、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリに巻き掛けられた金属ベルトとを備え、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの溝幅を油圧で変化させることで変速比をＬＯＷおよびＯＤ間で変化させるベルト式無段変速機であって、ＬＯＷ変速比において、前記ドライブプーリの可動側プーリ半体は軸方向に拘束されずに前記ドリブンプーリの可動側プーリ半体は閉じストッパに当接して閉じ方向の移動を規制され、ＯＤ変速比において、前記ドライブプーリの可動側プーリ半体は軸方向に拘束されずに前記ドリブンプーリの可動側プーリ半体は開きストッパに当接して開き方向の移動を規制されることを特徴とするベルト式無段変速機が提案される。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、ＬＯＷ変速比において、ドライブプーリの可動側プーリ半体は軸方向に拘束されずにドリブンプーリの可動側プーリ半体は閉じストッパに当接して閉じ方向の移動を規制される。仮にＬＯＷ変速比においてドライブプーリの可動側プーリ半体を開きストッパで軸方向に拘束すると、可動側プーリ半体が開きストッパから受ける反力を相殺すべく可動側プーリ半体を付勢する油圧が変化させる必要があるため、可動側プーリ半体が開きストッパに当接する前後でドライブプーリのアクティブアーク領域の大きさが変化し、金属ベルトのスリップ量が変化して摩擦係数の低下、伝達効率の低下、プーリや金属エレメントの摩耗量の増加等の問題が発生する。しかしながら、本発明ではアクティブアーク領域だけを有してアイドルアーク領域を有しないドリブンプーリ側に、ＬＯＷ変速比においてドリブンプーリの可動側プーリ半体を軸方向に拘束する閉じストッパを設けたので、可動側プーリ半体が閉じストッパに当接する前後でドリブンプーリのアクティブアーク領域の大きさが変化することがなくなり、摩擦係数の低下、伝達効率の低下、プーリや金属エレメントの摩耗量の増加等の問題が解消する。
【００１１】
また請求項１の構成によれば、ＯＤ変速比において、ドライブプーリの可動側プーリ半体は軸方向に拘束されずにドリブンプーリの可動側プーリ半体は開きストッパに当接して開き方向の移動を規制される。仮にＯＤ変速比においてドライブプーリの可動側プーリ半体を閉じストッパで軸方向に拘束すると、可動側プーリ半体が閉じストッパから受ける反力を相殺すべく可動側プーリ半体を付勢する油圧が変化させる必要があるため、可動側プーリ半体が閉じストッパに当接する前後でドライブプーリのアクティブアーク領域の大きさが変化し、金属ベルトのスリップ量が変化して摩擦係数の低下、伝達効率の低下、プーリや金属エレメントの摩耗量の増加等の問題が発生する。しかしながら、本発明ではアクティブアーク領域だけを有してアイドルアーク領域を有しないドリブンプーリ側に、ＯＤ変速比においてドリブンプーリの可動側プーリ半体を軸方向に拘束する開きストッパを設けたので、可動側プーリ半体が開きストッパに当接する前後でドリブンプーリのアクティブアーク領域の大きさが変化することがなくなり、摩擦係数の低下、伝達効率の低下、プーリや金属エレメントの摩耗量の増加等の問題が解消する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ベルト式無段変速機の構造を示す図。
【図２】入力トルクに対するプーリおよび金属ベルト間の摩擦係数の関係を示すグラフ。
【図３】入力トルクに対する駆動力の伝達効率の関係を示すグラフ。
【図４】ＬＯＷ変速比での耐久試験後のプーリの摩耗深さを示すグラフ。
【図５】プーリのアクティブアーク領域およびアイドルアーク領域の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１〜図４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１に示すように、エンジンに接続された入力軸１１の回転を駆動輪に接続された出力軸１２に無段変速して伝達するベルト式無段変速機は、入力軸１１上に設けられたドライブプーリ１３と出力軸１２上に設けられたドリブンプーリ１４とに金属ベルト１５を巻き掛けて構成される。なお、図１において、入力軸１１および出力軸１２の軸線の上側は変速比が最小となるＯＤ（オーバードライブ）状態を示し、入力軸１１および出力軸１２の軸線の下側は変速比が最大となるＬＯＷ（ロー）状態を示している。
【００１５】
ドライブプーリ１３は、入力軸１１に固設された固定側プーリ半体１６と、入力軸１１に滑りキー１８を介して軸方向摺動可能かつ相対回転不能に支持された可動側プーリ半体１７とからなり、可動側プーリ半体１７は固定側プーリ半体１６に対して接近・離間可能である。入力軸１１に固設されたピストン１９が可動側プーリ半体１７と一体に形成されたシリンダ２０に摺動自在に嵌合しており、ピストン１９、シリンダ２０および可動側プーリ半体１７間に油室２１が区画される。
【００１６】
ドリブンプーリ１４は、出力軸１２に固設された固定側プーリ半体２２と、出力軸１２に滑りキー２４を介して軸方向摺動可能かつ相対回転不能に支持された可動側プーリ半体２３とからなり、可動側プーリ半体２３は固定側プーリ半体２２に対して接近・離間可能である。出力軸１２に固設されたピストン２５が可動側プーリ半体２３と一体に形成されたシリンダ２６に摺動自在に嵌合しており、ピストン２５、シリンダ２６および可動側プーリ半体２３間に油室２７が区画される。
【００１７】
従って、ドライブプーリ１３の油室２１に加わる油圧を減少させてドリブンプーリ１４の油室２７に加わる油圧を増加させると、ドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７が固定側プーリ半体１６から離間して溝幅が増加し、かつドリブンプーリ１４の可動側プーリ半体２３が固定側プーリ半体２２に接近して溝幅が減少し、ドライブプーリ１３に対する金属ベルト１５の巻き付き径が減少してドリブンプーリ１４に対する金属ベルト１５の巻き付き径が増加することで、変速比がＬＯＷに向けて増加する。
【００１８】
逆に、ドライブプーリ１３の油室２１に加わる油圧を増加させてドリブンプーリ１４の油室２７に加わる油圧を減少させると、ドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７が固定側プーリ半体１６に接近して溝幅が減少し、かつドリブンプーリ１４の可動側プーリ半体２３から固定側プーリ半体２２が離間して溝幅が増加し、ドライブプーリ１３に対する金属ベルト１５の巻き付き径が増加してドリブンプーリ１４に対する金属ベルト１５の巻き付き径が減少することで、変速比がＯＤに向けて減少する。
【００１９】
ドリブンプーリ１４の可動側プーリ半体２３には滑りキー２４が一対のクリップ２８，２９で固定されており、可動側プーリ半体２３が固定側プーリ半体２２に向けて接近してＬＯＷ変速比に達すると、滑りキー２４の図中左端が出力軸１２に設けた段部よりなる閉じストッパ３０に当接可能である（図１のａ部参照）。また可動側プーリ半体２３が固定側プーリ半体２２から離反してＯＤ変速比に達すると、可動側プーリ半体２３を出力軸１２に摺動自在に支持する筒状のボス部３２の図中右端が、出力軸１２に固定したピストン２５の基部よりなる開きストッパ３１に当接可能である（図１のｂ部参照）。
【００２０】
変速比がＯＤに向けて変化するとドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７が固定側プーリ半体１６に向けて接近するが、変速比がＯＤに達しても、可動側プーリ半体１７の段部３３は入力軸１１の段部３４に当接せず（図中のｃ部参照）、可動側プーリ半体１７の移動が規制されることはない。また変速比がＬＯＷに向けて変化するとドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７が固定側プーリ半体１６から離反するが、変速比がＬＯＷに達しても、可動側プーリ半体１７のボス部３５の図中左端は、入力軸１１に固定したピストン１９の基部に当接せず、（図中のｄ部参照）、可動側プーリ半体１７の移動が規制されることはない。
【００２１】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【００２２】
図１において、ドライブプーリ１３の油室２１に加わる油圧を減少させてドリブンプーリ１４の油室２７に加わる油圧を増加させると、ドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７が固定側プーリ半体１６から離間して溝幅が増加し、かつドリブンプーリ１４の可動側プーリ半体２３が固定側プーリ半体２２に接近して溝幅が減少することで変速比がＬＯＷ側に変化し、やがてドリブンプーリ１４の可動側プーリ半体２３に設けた滑りキー２４が閉じストッパ３０に当接して変速比がＬＯＷに固定される。
【００２３】
このように、本実施の形態はドリブンプーリ１４側に設けた閉じストッパ３０でＬＯＷ変速比を確立するものであるが、比較例として、逆にドライブプーリ１３側に設けた開きストッパで可動側プーリ半体１７の開き側への移動を規制してＬＯＷ変速比を確立する場合を考える。
【００２４】
この比較例では、変速比がＬＯＷに達してドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７が油圧によるプーリ推力で開きストッパに押し付けられると、油圧によるプーリ推力が可動側プーリ半体１７および開きストッパの当接による反力で付勢されてしまうため、金属ベルト１５およびプーリＶ面の摩耗を防止するために油圧によるプーリ推力を減少させる必要がある。図５に示すように、ドライブプーリ１３にはアクティブアーク領域およびアイドルアーク領域が存在しており、油圧によるプーリ推力の減少によりドライブプーリ１３の固定側プーリ半体１６および可動側プーリ半体１７が局部的に弾性変形し、アクティブアーク領域が縮小してアイドルアーク領域が拡大することで、プーリＶ面の摩擦力を減少させて異常摩耗の発生が防止される。
【００２５】
しかしながら、アクティブアーク領域およびアイドルアーク領域の変化量はプーリの剛性の影響を受けるため、そのときの伝達トルクに応じた適切な大きさのアクティブアーク領域を確保することが難しく、 可動側プーリ半体１７が開きストッパに当接する前後で金属ベルト１５のスリップ量が変化し、摩擦係数の低下、伝達効率の低下、プーリや金属エレメントの摩耗量の増加等の問題が発生する懸念がある（表１の上欄参照）。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
それに対し、ドリブンプーリ１４側に可動側プーリ半体２３の閉じストッパ３０を設けた本実施の形態では、変速比がＬＯＷに向けて変化する過程で可動側プーリ半体２３が閉じストッパ３０に当接してプーリ推力の増加を阻止する反力荷重が発生し、この反力荷重を相殺すべくドリブンプーリ１４の油室２７に加える油圧を増加させても、そもそもドリブンプーリ１４にはアクティブアーク領域だけしか存在しないため、アクティブアーク領域およびアイドルアーク領域の比率が変化することはない。その結果、可動側プーリ半体２３が閉じストッパ３０に当接する前後で金属ベルト１５のスリップ量が急変することが回避され、摩擦係数の低下、伝達効率の低下、プーリや金属エレメントの摩耗量の増加等の発生が軽減される（表１の下欄参照）。
【００２８】
また本実施の形態はドリブンプーリ１４側に設けた開きストッパ３１でＯＤ変速比を確立するものであるが、逆にドライブプーリ１３側に設けた閉じストッパで可動側プーリ半体１７の閉じ側への移動を規制してＯＤ変速比を確立する比較例の場合を考える。
【００２９】
この比較例では、変速比がＯＤに達してドライブプーリ１３の可動側プーリ半体１７が油圧によるプーリ推力で閉じストッパに押し付けられると、油圧によるプーリ推力が可動側プーリ半体１７および閉じストッパの当接による反力で相殺されてしまうため、金属ベルト１５のスリップを防止するために油圧によるプーリ推力を増加させる必要がある。しかしながら、そのプーリ推力を増加によりドライブプーリ１３の固定側プーリ半体１６および可動側プーリ半体１７のプーリＶ面が弾性変形し、アクティブアーク領域が拡大してアイドルアーク領域が縮小するため、可動側プーリ半体１７が閉じストッパに当接する前後で金属ベルト１５のスリップ量が変化し、摩擦係数の低下、伝達効率の低下、プーリや金属エレメントの摩耗量の増加等の問題が発生する懸念がある（表１の上欄参照）。
【００３０】
それに対し、ドリブンプーリ１４側に可動側プーリ半体２３の開きストッパ３１を設けた本実施の形態では、変速比がＯＤに向けて変化する過程で可動側プーリ半体２３が開きストッパ３１に当接して反力荷重が発生し、この反力荷重を相殺すべくドリブンプーリ１４の油室２７に加える油圧を減少させても、そもそもドリブンプーリ１４にはアクティブアーク領域だけしか存在しないため、アクティブアーク領域およびアイドルアーク領域の比率が変化することはない。その結果、可動側プーリ半体２３の開きストッパ３１への当接に伴うアクティブアーク領域およびアイドルアーク領域の比率の変化が回避され、摩擦係数の低下、伝達効率の低下、プーリや金属エレメントの摩耗量の増加等の発生が軽減される（表１の下欄参照）。
【００３１】
図２のグラフは、ベルト式無段変速機の入力トルクに対する金属ベルト１５およびプーリ間の摩擦係数を示すものである。図２（Ａ）はＬＯＷ変速比の場合であり、ドリブンプーリ１４側に閉じストッパ３０を設けた実施の形態（◇参照）の摩擦係数が、ドライブプーリ１３側に開きストッパを設けた比較例（□参照）を上回っていることが分かる。また図２（Ｂ）はＯＤ変速比の場合であり、ドリブンプーリ１４側に開きストッパ３１を設けた実施の形態（◇参照）の摩擦係数が、ドライブプーリ１３側に閉じストッパを設けた比較例（□参照）を若干ではあるが上回っていることが分かる。
【００３２】
図３のグラフは、ベルト式無段変速機の入力トルクに対するベルト式無段変速機の駆動力の伝達効率を示すものである。図３（Ａ）はＬＯＷ変速比の場合であり、ドリブンプーリ１４側に閉じストッパ３０を設けた実施の形態（◇参照）の伝達効率が、ドライブプーリ１３側に開きストッパを設けた比較例（□参照）を上回っていることが分かる。また図３（Ｂ）はＯＤ変速比の場合であり、ドリブンプーリ１４側に開きストッパ３１を設けた実施の形態（◇参照）の伝達効率が、ドライブプーリ１３側に閉じストッパを設けた比較例（□参照）を若干ではあるが上回っていることが分かる。
【００３３】
図４のグラフは、ＬＯＷ変速比において行った耐久試験により発生したドライブプーリ１３の摩耗深さを示すもので、実施の形態の摩耗量が比較例の摩耗量に比べて大幅に減少していることが分かる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３５】
例えば、閉じストッパ３０および開きストッパ３１の具体的構造は実施の形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１３      ドライブプーリ
１４      ドリブンプーリ
１５      金属ベルト
１６      ドライブプーリの固定側プーリ半体
１７      ドライブプーリの可動側プーリ半体
２２      ドリブンプーリの固定側プーリ半体
２３      ドリブンプーリの可動側プーリ半体
３０      閉じストッパ
３１      開きストッパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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