(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動側の回転シャフトに設けられたプーリ溝幅可変のプライマリプーリと、従動側の回転シャフトに設けられたプーリ溝幅可変のセカンダリプーリと、前記両方のプーリに掛け渡されるベルトとを有するベルト式無段変速機であって、
前記駆動側と前記従動側のそれぞれの回転シャフトのうち少なくとも一方の回転シャフトを、コーン面を有する第１フランジ部が一体となった第１シャフト部と、前記第１シャフト部の外径よりも大きな外径の傾斜面を有する第２フランジ部が一体に設けられ中空孔が形成された第２シャフト部とにより構成し、
前記第１フランジ部と前記コーン面の背面側に向かって傾斜する前記第２フランジ部とが一体となって固定プーリを形成し、
前記固定プーリの径方向中央部に、前記第１シャフト部の外径よりも大きな内径を有し前記中空孔に連通する空隙部を形成したことを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項２】
請求項１記載のベルト式無段変速機において、前記第１シャフト部と前記第２シャフト部とをそれぞれ別体として、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを接合して一体構造の前記固定プーリを形成することを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項３】
請求項２記載のベルト式無段変速機において、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを摩擦溶接により接合することを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項４】
請求項３記載のベルト式無段変速機において、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部の接触面を回転シャフトの回転中心軸線に対してほぼ垂直としたことを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のベルト式無段変速機において、前記空隙部に連通して作動油を外部に排出する油抜き通路を有することを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のベルト式無段変速機において、前記中空孔内に作動油供給孔が形成された給油パイプを設けた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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＶ字型のベルトが掛け渡されるプーリを有するベルト式無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のベルト式無段変速機（ＣＶＴ）は、駆動側の回転シャフトであるプライマリ軸に設けられたプライマリプーリと、プライマリ軸に平行な従動側の回転シャフトであるセカンダリ軸に設けられたセカンダリプーリとを有している。これらのプーリには、金属製のベルトやチェーンなどの帯状の動力伝達要素が掛け渡されており、プライマリプーリとセカンダリプーリに対する動力伝達要素の巻き付け径を変化させることにより、プライマリ軸の回転はセカンダリ軸に無段階に変化して伝達される。
【０００３】
プライマリプーリはプライマリ軸に固定される固定プーリと、プライマリ軸に軸方向に摺動自在に装着されプライマリ軸とともに回転する可動プーリとを有し、可動プーリが軸方向に摺動することによりプーリ溝幅が変化する。同様に、セカンダリプーリはセカンダリ軸に固定される固定プーリと、セカンダリ軸に軸方向に摺動自在に装着されセカンダリ軸とともに回転する可動プーリとを有し、可動プーリが軸方向に摺動することによりプーリ溝幅が変化する。それぞれの固定プーリは固定シーブとも言われ、可動プーリは可動シーブとも言われている。
【０００４】
プライマリ軸およびセカンダリ軸は、従来、中実軸または中空軸となっており、鍛造加工により軸と固定プーリとを一体に成形したり、たとえば特開昭61-105368 号公報に開示されるように、軸と固定プーリとを別々に形成した後に、固定プーリを軸に嵌合して固定するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、それぞれの回転シャフトにはラジアル力が加わり、固定プーリおよび可動プーリのコーン面にはスラスト力が加わるので、これらの合成力に打ち勝つように、回転シャフトの径を太くしたり、コーン面とシャフトとの接合部の厚みを大きくしなければならず、回転シャフトは重量が大きい構造となっていた。ベルトのトルク容量はコーン面の支え方に依存しており、従来では、シャフトとコーン面との接合部の肉厚を厚くすることによってコーン面の倒れを防止し、トルク容量の低下を抑えるようにしているが、プーリの重量が重くなるという問題点がある。プーリを含めたシャフトの重量が大きくなると、ベルト式無段変速機の慣性力が大きくなり、車両の加速性能を高めることができなくなる。
【０００６】
本発明の目的は、充分な剛性を確保しつつ、プーリを有するシャフトの重量を低減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のベルト式無段変速機は、駆動側の回転シャフトに設けられたプーリ溝幅可変のプライマリプーリと、従動側の回転シャフトに設けられたプーリ溝幅可変のセカンダリプーリと、前記両方のプーリに掛け渡されるベルトとを有するベルト式無段変速機であって、前記駆動側と前記従動側のそれぞれの回転シャフトのうち少なくとも一方の回転シャフトを、コーン面を有する第１フランジ部が一体となった第１シャフト部と、前記第１シャフト部の外径よりも大きな外径の傾斜面を有する第２フランジ部が一体に設けられ中空孔が形成された第２シャフト部とにより構成し、前記第１フランジ部と前記コーン面の背面側に向かって傾斜する前記第２フランジ部とが一体となって固定プーリを形成し、前記固定プーリの径方向中央部に、前記第１シャフト部の外径よりも大きな内径を有し前記中空孔に連通する空隙部を形成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明のベルト式無段変速機は、前記第１シャフト部と前記第２シャフト部とをそれぞれ別体して、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを接合して一体構造の前記固定プーリを形成することを特徴とする。
【００１１】
本発明のベルト式無段変速機は、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを摩擦溶接により接合することを特徴とする。
【００１２】
本発明のベルト式無段変速機は、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部の接触面を回転シャフトの回転中心軸線に対してほぼ垂直としたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のベルト式無段変速機は、前記空隙部に連通して作動油を外部に排出する油抜き通路を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明のベルト式無段変速機は、前記中空孔内に作動油供給孔が形成された給油パイプを設けたことを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、固定プーリの径方向中央部には空隙部が形成されているので、固定プーリを含めた回転シャフトの重量を低減することができる。固定プーリのコーン面の背面側には傾斜面が設けられているので、コーン面に加わるスラスト力はコーン背面の径方向外周部で支持されることになり、コーン面の倒れを少なくして固定プーリの剛性を充分に保つことができる。固定プーリは２つの部品を接合することによって成形されるので、それぞれの部品を鍛造加工などによって容易に製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態であるベルト式無段変速機を示す断面図であり、図２はセカンダリプーリを示す断面図である。
【００１８】
ベルト式無段変速機は、プライマリ軸つまり駆動側の回転シャフト１１に設けられたプライマリプーリ１２と、セカンダリ軸つまり従動側の回転シャフト１３に設けられたセカンダリプーリ１４とを有し、両方のプーリ１２，１４には金属製のベルト１５が掛け渡されている。このベルト１５は多数のスチール製のコマとこれらを挟持する複数枚のスチールバンドとにより形成されており、ベルトとはチェーンなどの無端状の動力伝達要素の意味としてこの明細書においては使用されている。なお、ベルト１５としては、多数の金属製のブロックをそれぞれに形成された嵌合溝に張力帯で連結するようにし、張力帯の端面あるいは端面とブロックの端面とでプーリに接触させるようにして潤滑油を供給しないようにしたドライベルトタイプのものを使用することができる。
【００１９】
プライマリプーリ１２は駆動側の回転シャフト１１に一体となった固定プーリ１６と、回転シャフト１１に軸方向に摺動自在に装着された可動プーリ１７とを有し、固定プーリ１６の表面側に形成された円錐面つまりコーン面１８と可動プーリ１７の表面側に形成されたコーン面１９とが相互に対向し合っている。可動プーリ１７の内周面と回転シャフト１１の外周面とにより形成されるボールスプライン溝にはボール２０が組み込まれ、可動プーリ１７は軸方向に摺動するとともにボール２０を介して回転シャフト１１とともに一体に回転する。
【００２０】
セカンダリプーリ１４は従動側の回転シャフト１３に一体となった固定プーリ２１と、回転シャフト１３に軸方向に摺動自在に装着された可動プーリ２２とを有し、固定プーリ２１の表面側に形成されたコーン面２３と可動プーリ２２の表面側に形成されたコーン面２４とが相互に対向し合っている。可動プーリ２２の内周面と回転シャフト１３の外周面とにより形成されるボールスプライン溝にはプライマリプーリ１２と同様にボール２０が組み込まれ、可動プーリ２２は軸方向に摺動するとともにボール２０を介して回転シャフト１３とともに一体に回転する。
【００２１】
プライマリ側の可動プーリ１７を軸方向に駆動するために、可動プーリ１７の背面側にはシリンダ２５が取り付けられ、回転シャフト１１に固定されたプランジャつまりピストン２６がシリンダ２５の内周面に摺動自在に接触している。このピストン２６とシリンダ２５とによりプライマリ油室２７が形成され、このプライマリ油室２７内に供給される作動油によって固定プーリ１６と可動プーリ１７との間の溝幅が調整される。
【００２２】
セカンダリ側の可動プーリ２２を軸方向に駆動するために、可動プーリ２２の背面側にはシリンダ３１が取り付けられ、回転シャフト１３に固定されたピストン３２がシリンダ３１の内周面に摺動自在に接触している。このピストン３２とシリンダ３１とによりセカンダリ油室３３が形成され、このセカンダリ油室３３内に供給される作動油によって固定プーリ２１と可動プーリ２２との間の溝幅が調整される。
【００２３】
それぞれのシリンダ２５，３１は底壁部でボルト３４によってそれぞれの可動プーリ１７，２２に取り付けられているが、シリンダ２５，３１の開口端部で可動プーリ１７，２２にかしめにより取り付けるようにすることもできる。また、シリンダ２５，３１をそれぞれの回転シャフト１１，１３に取り付け、ピストン２６，３２を可動プーリ１７，２２に取り付けるようにしても良い。
【００２４】
駆動側の回転シャフト１１は、コーン面１８を有する第１フランジ部１６ａが一体となった第１シャフト部１１ａと、第２フランジ部１６ｂが一体となり中空孔３５を有する第２シャフト部１１ｂとを有し、両方のフランジ部１６ａ，１６ｂが一体となって固定プーリ１６が形成されている。同様に、従動側の回転シャフト１３は、コーン面２３を有する第１フランジ部２１ａが一体となった第１シャフト部１３ａと、第２フランジ部２１ｂが一体となり中空孔３６を有する第２シャフト部１３ｂとを有し、両方のフランジ部２１ａ，２１ｂが一体となって固定プーリ２１が形成されている。それぞれの固定プーリ１６，２１の径方向中央部には、中空孔３５，３６に連通する空隙部３７，３８が形成されている。
【００２５】
このように、それぞれの固定プーリ１６，２１には、中央部に空隙部３７，３８が形成されていることから、コーン面１８，２３を有する正面側のフランジ部１６ａ，２１ａと、背面側のフランジ部１６ｂ，２１ｂとを一体とした形状となっている。さらに、それぞれの固定プーリ１６，２１の背面は、内周部側の傾斜面３９ａ，４０ａと外周部側の径方向面３９ｂ，４０ｂとを有している。
【００２６】
図２はシリンダ３１がその開口端部でかしめにより取り付けられた可動プーリ２２を有するセカンダリプーリ１４を示す拡大断面図であり、図１に示す場合と同様に、回転シャフト１３はそれぞれのフランジ部２１ａ，２１ｂが一体となって形成された固定プーリ２１を有している。
【００２７】
図３は図２に示した回転シャフト１３の製造方法を示す断面図であり、第１フランジ部２１ａが一体となった第１シャフト部１３ａと、第２フランジ部２１ｂが一体となった第２シャフト部１３ｂとをそれぞれ鍛造加工などにより図３に示す形状に成形する。次いで、図３に示すように、フランジ部２１ａの接触面Ｓ1 とフランジ部２１ｂの接触面Ｓ2 とを押し付け力を加えて接触させた状態で、それぞれのシャフト部１３ａ，１３ｂを回転させる。これにより、両方の接触面が摩擦熱によって発熱し、摩擦溶接つまり摩擦圧接により両方のフランジ部２１ａ，２１ｂは金属組織的に一体に接合され、図４に示すように、中央部に空隙部３８を有する固定プーリ２１が成形されることになる。
【００２８】
図４に示すように、回転シャフト１３のうち可動プーリ２２の内径に対応したシャフト１３の外径をＤ1 とし、空隙部３８の内径をＤ2 とし、傾斜面４０ａと径方向面４０ｂとの境界径をＤ3 とする、空隙部３８の内径Ｄ2 は、外径Ｄ1 よりも大きく設定されている。また、境界径Ｄ3 つまり第２フランジ部２１ｂの外径は外径Ｄ1 よりも大きく設定されている。
【００２９】
無段変速機が作動しているときには、図４に示すように、回転シャフト１３には径方向の負荷つまりラジアル力Ｒが加わり、固定プーリ２１には軸方向の負荷つまりスラスト力Ｓが加わることになる。本発明の回転シャフト１３は、第２フランジ部２１ｂの外径Ｄ3 が外径Ｄ1 および外径Ｄ2 よりも大きく設定され、傾斜面４０ａを有する第２フランジ部２１ｂの外周端がコーン背面を固定プーリ２１の外周部に位置しているので、スラスト力Ｓが加わってもコーン面２３の倒れを少なくすることができる。また、固定プーリ２１の径方向中央部には空隙部３８が形成されているので、固定プーリ２１を含めた回転シャフト１３の重量を軽減することができる。
【００３０】
しかも、固定プーリ２１の製造は、それぞれ別部品となった２つのシャフト部１３ａ，１３ｂを鍛造などにより予め成形した後に、摩擦溶接技術などによってそれぞれのシャフト部１３ａ，１３ｂをフランジ部２１ａ，２１ｂの部分で接合するようにしたので、空隙部３８を有する形状の固定プーリ２１を容易に低コストで製造することができる。また、摩擦溶接によって接合するようにしたので、２つのシャフト部１３ａ，１３ｂの素材を相互に相違させることができる。
【００３１】
従来のように、固定プーリの背面側を傾斜面とすることなく径方向面とした場合には、コーン面と背面との間の厚みを大きくし、コーン面とシャフトとの接合部を厚くする必要があり、シャフトの重量が大きくならざるを得なかったが、本発明にあっては、固定プーリ２１を含めた回転シャフト１３の重量を、充分な剛性を確保しつつ低減することができる。駆動側の回転シャフト１１についても同様であるが、両方のシャフト１１，１３のうち少なくともいずれか一方のシャフトを図４に示す構造とするようにしても良い。しかも、固定プーリ２１は２つの部材を接合して成形するようにしたので、加工コストおよび材料コストの低減を図ることができる。
【００３２】
図５は本発明の他の実施の形態であるベルト式無段変速機の回転シャフト１３を示す断面図であり、第１シャフト部１３ａに一体に成形される第１フランジ部２１ａの背面側には、第１シャフト部１３ａの回転中心軸線に対してほぼ垂直となった接触面Ｓ1 が形成されている。同様に、第２シャフト部１３ｂに一体に成形される第２フランジ部２１ｂの接触面Ｓ2 も軸線に対してほぼ垂直となっている。したがって、両方のシャフト部１３ａ，１３ｂをそれぞれの接触面Ｓ1,Ｓ2 で突き合わせて接触させた状態で摩擦溶接を行うと、軸方向の押し付け力を確実に接触面の圧接力とすることができる。これにより、図４に示すものとほぼ同様の回転シャフト１３を製造することができる。
【００３３】
図６は本発明の他の実施の形態であるベルト式無段変速機の回転シャフト１３を示す断面図であり、この場合には、コーン面２３の背面側には前述した径方向面４０ｂが設けられておらず、背面側は全体的に傾斜面４０ａとなっている。
【００３４】
図７および図８はそれぞれ他の実施の形態であるベルト式無段変速機の回転シャフトを示す断面図であり、図７に示す固定プーリ２１には空隙部３８を外部に連通させる油抜き通路４１が形成されており、空隙部３８内の作動油を排出するようにしている。この通路４１は回転シャフト１３を成形した後に、切削加工などによって機械加工される。
【００３５】
図８に示す回転シャフト１３には空隙部３８に連通した中空孔３６が可動プーリ２２の位置まで伸びており、この中空孔３６の中には給油パイプ４２が設けられ、この給油パイプ４２に形成された給油孔４３を介してセカンダリ油室３３に作動油を供給することができる。給油パイプ４２の先端部には、中空孔３６の内周面に接触するシールリング４４が装着されている。このように、中空孔３６の中に給油パイプ４２を挿入することによって、空隙部３８内に溜まる油の量を少なくすることができる。なお、符号４５は中空孔３６とセカンダリ油室３３とを連通させるための給油孔である。
【００３６】
図２から図８はセカンダリ軸つまり従動側の回転シャフト１３を示すが、プライマリ軸つまり駆動側の回転シャフト１１についても同様とすることができ、いずれか一方のシャフトを図示する形状としても良い。また、図５から図８に示すタイプの回転シャフトについても、図５に示すように、両方のフランジ部の接触面が回転中心軸線に対してほぼ垂直方向となるようにシャフト部を成形するようにしても良い。
【００３７】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、固定プーリの径方向中央部には空隙部が形成されているので、固定プーリを含めた回転シャフトの重量を低減することができる。
【００３９】
固定プーリのコーン面の背面側には傾斜面が設けられているので、コーン面に加わるスラスト力はコーン背面の径方向外周部で支持されることになり、コーン面の倒れを少なくして固定プーリの剛性を充分に保つことができる。
【００４０】
固定プーリは２つの部品を接合することによって成形されるので、それぞれの部品を鍛造加工などによって容易に製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００４１】
空隙部を油溜まり部として利用することにより、空隙部から作動油を潤滑部などに供給することができる。
【００４２】
空隙部内に給油パイプを配置することにより、空隙部内の作動油の溜まり量を少なくしつつ、空隙部を給油パイプの取付部としても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるベルト式無段変速機を示す断面図である。
【図２】ベルト式無段変速機のセカンダリプーリを示す断面図である。
【図３】図２に示した回転シャフトの製造方法を示す断面図である。
【図４】図３に示す方法により製造された回転シャフトの一部を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態であるベルト式無段変速機における回転シャフトの一部を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態であるベルト式無段変速機における回転シャフトの一部を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態であるベルト式無段変速機における回転シャフトの一部を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態であるベルト式無段変速機における回転シャフトの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１１      回転シャフト（プライマリ軸）
１１ａ    第１シャフト部
１１ｂ    第２シャフト部
１２      プライマリプーリ
１３      回転シャフト（セカンダリ軸）
１３ａ    第１シャフト部
１３ｂ    第２シャフト部
１４      セカンダリプーリ
１５      ベルト
１６      固定プーリ
１６ａ    第１フランジ部
１６ｂ    第２フランジ部
１７      可動プーリ
１８，１９  コーン面
２１      固定プーリ
２１ａ    第１フランジ部
２１ｂ    第２フランジ部
２２      可動プーリ
２３，２４  コーン面
３５，３６  中空孔
３７，３８  空隙部
３９ａ，４０ａ  傾斜面
３９ｂ，４０ｂ  径方向面
Ｓ1,Ｓ2   接触面
【図１】
0004681719.tif 000002
【図２】
0004681719.tif 000003
【図３】
0004681719.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004681719.tif 000007
【図７】
0004681719.tif 000008
【図８】
0004681719.tif 000009