(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に一体に設けられる固定シーブと、前記回転軸に軸方向に摺動自在に設けられる可動シーブと、前記固定シーブと前記可動シーブに相互に対向して形成された円錐面に接触する動力伝達要素とを有するベルト式無段変速機であって、
前記回転軸にスプライン係合して軸方向に摺動自在に設けられ、前記固定シーブの円錐面と対向する円錐面を有する円錐板状の可動シーブ本体と、
前記回転軸に軸方向に摺動自在に嵌合するボス部から前記可動シーブ本体の背面に傾斜して伸び、前記可動シーブ本体とにより前記可動シーブを形成し、前記可動シーブ本体に加わる曲げモーメントを前記回転軸に伝達する円錐ドラム形状のシーブ支えと、
前記可動シーブ本体の背面側に前記シーブ支えよりも外側に位置して設けられ、前記可動シーブを軸方向に移動させる油圧機構とを有し、
前記シーブ支えは前記可動シーブ本体と別体に形成され、該可動シーブ本体に接合されずスプリングにより前記可動シーブ本体に押し付けられている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、前記シーブ支えの内面と前記可動シーブ本体の背面との間に空洞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３】
請求項１または２に記載のベルト式無段変速機において、前記シーブ支えは前記動力伝達要素の径方向の作動範囲の中間より外側の位置で前記可動シーブ本体の曲げモーメントを受け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１，２または３のいずれか１項に記載のベルト式無段変速機において、前記油圧機構を構成する円筒部材と前記可動シーブ本体とを一体に形成したことを特徴するベルト式無段変速機。
【請求項５】
請求項１，２または３のいずれか１項に記載のベルト式無段変速機において、前記油圧機構を構成する円筒部材と前記シーブ支えとを一体に形成した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、前記動力伝達要素が金属製のベルトであ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のベルト式無段変速機（ＣＶＴ）は、駆動側の回転軸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軸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。
【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つまり固定シーブ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つまり可動シーブとを有し、可動シーブが軸方向に摺動することによりプライマリプーリの溝幅が変化する。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シーブと、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シーブとを有し、可動シーブが軸方向に摺動することによりセカンダリプーリの溝幅が変化する。それぞれの可動シーブの動作は、可動シーブ背面部に設けられた油圧機構によって行われる。
【０００４】
油圧機構には、可動シーブ背面部に固定されたシリンダと、回転軸に固定されてシリンダの内周面に摺動自在に接触するプランジャとを有するタイプに加え、回転軸に固定されたシリンダと、可動シーブの背面部に固定されシリンダの内周面に接触するプランジャとを有するタイプとがある。これらのシリンダとピストンとにより形成される油圧室に油圧を供給することにより可動シーブが軸方向へ駆動される。
【０００５】
プライマリプーリとセカンダリプーリには、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、それぞれのプーリ溝幅を変化させることにより動力伝達要素の巻き付け径を変化させ、プライマリ軸の回転をセカンダリ軸に無段階に変化させて伝達できるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のベルト式ＣＶＴにおける可動シーブは、ベルトが接触する円錐面が形成された円盤部と回転軸に摺動自在に装着される中空軸部とを有している。中空軸部の内周面に形成されたスプライン溝と回転軸の外周面に形成されたスプライン溝との間には、たとえば、特開2000-170859号公報に示されるように、ボールスプラインが組み込まれている。したがって、可動シーブと回転軸との間に作用する回転トルクと、ベルトの張力により可動シーブに作用する曲げモーメントは、ボールスプラインを介して伝達されることになる。このため、中空軸部を含めた可動シーブの長さ寸法が大きくなり、ＣＶＴの小型化および軽量化を図ることが困難となっている。
【０００７】
可動シーブと回転軸との間にボールスプラインを介在させることなく、可動シーブを円盤状としたタイプのＣＶＴが特開平5-52245号公報に示されている。この場合には、円盤状の可動シーブに加わる曲げモーメントを支持するために、可動シーブの外周部にシリンダを設け、回転軸に固定された固定片の外周面をシリンダの内周面に摺動自在に接触させて可動シーブを支持するようにしており、可動シーブの大型化が避けられない。
【０００８】
本発明の目的は、ベルト式無段変速機の小型化および軽量化を達成することにある。
【０００９】
【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、回転軸に一体に設けられる固定シーブと、前記回転軸に軸方向に摺動自在に設けられる可動シーブと、前記固定シーブと前記可動シーブに相互に対向して形成された円錐面に接触する動力伝達要素とを有するベルト式無段変速機であって、前記回転軸にスプライン係合して軸方向に摺動自在に設けられ、前記固定シーブの円錐面と対向する円錐面を有する円錐板状の可動シーブ本体と、前記回転軸に軸方向に摺動自在に嵌合するボス部から前記可動シーブ本体の背面に傾斜して伸び、前記可動シーブ本体とにより前記可動シーブを形成し、前記可動シーブ本体に加わる曲げモーメントを前記回転軸に伝達する円錐ドラム形状のシーブ支えと、前記可動シーブ本体の背面側に前記シーブ支えよりも外側に位置して設けられ、前記可動シーブを軸方向に移動させる油圧機構とを有し、前記シーブ支えは前記可動シーブ本体と別体に形成され、該可動シーブ本体に接合されずスプリングにより前記可動シーブ本体に押し付けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のベルト式無段変速機は、前記シーブ支えの内面と前記可動シーブの背面との間に空洞部を形成したことを特徴とする。本発明のベルト式無段変速機は、前記シーブ支えは前記動力伝達要素の径方向の作動範囲の中間より外側の位置で前記可動シーブ本体の曲げモーメントを受けることを特徴とする。本発明のベルト式無段変速機は、前記油圧機構を構成する円筒部材と前記可動シーブ本体とを一体に形成したことを特徴する。本発明のベルト式無段変速機は、前記油圧機構を構成する円筒部材と前記シーブ支えとを一体に形成したことを特徴とする。本発明のベルト式無段変速機は、前記動力伝達要素が金属製のベルトであることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、可動シーブを円錐板状の可動シーブ本体とその背面側のシーブ支えとにより形成することにより可動シーブは小型、軽量となりベルト式無段変速機を小型、軽量とすることができる。さらに、可動シーブを駆動する油圧は可動シーブのベルトの作動範囲の中央より外側に集中するため、可動シーブのたわみ変形が減少し、油圧を低下することができるので燃費の向上が可能となる。
【００１２】
【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。
【００１３】
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は図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【００１４】
ベルト式無段変速機は、駆動側の回転軸としてのプライマリ軸１に設けられたプライマリプーリ１０と、従動側の回転軸としてのセカンダリ軸２に設けられたセカンダリプーリ２０とを有し、両方のプーリには動力伝達要素としての金属製のベルト３が巻き掛けられている。このベルト３は多数のスチール製のエレメント３ａとこれらを挟持する複数枚のスチールバンド３ｂとにより無端状に形成されている。なお、プライマリ軸１は図示しないエンジン等の原動機へ、また、セカンダリ軸２は図示しないドライブシャフトへ、それぞれ連結されている。
【００１５】
プライマリ軸１の一端は軸受４により回転支持されており、他端は図示しない軸受により回転支持されている。セカンダリ軸２の一端は軸受５により回転支持され、他端は図示しない軸受により回転自在に支持されている。これらの軸受はボールベアリングであり、プライマリ軸１およびセカンダリ軸２をラジアル方向およびスラスト方向に支持している。
【００１６】
プライマリプーリ１０は、プライマリ軸１と一体に形成された固定シーブ１１と、プライマリ軸１に軸方向に摺動自在に装着された可動シーブ１２とを備えている。可動シーブ１２は固定シーブ１１の表面側に形成された円錐面１１ａと対向する円錐面１２ａが形成された円錐板状の可動シーブ本体１３を有し、両方の円錐面の間にベルト３が挟み付けられている。図２に示すように、プライマリ軸１の外周面には軸方向に伸びる凹凸部が形成され、これらの凹凸部に直接係合する凹凸部が可動シーブ本体１３の内周面に形成されている。これらの凹凸部によるスプライン係合により、可動シーブ本体１３はプライマリ軸１と一体に回転してトルクの伝達が行われるとともに軸方向に摺動自在となっている。
【００１７】
プライマリ軸１には円錐ドラム形状のシーブ支え１４がそのボス部１４ａで軸方向に摺動自在に装着されている。このシーブ支え１４はボス部１４ａから可動シーブ本体１３の背面１３ｂにまで傾斜して伸びており、可動シーブ本体１３に加わる曲げモーメントをプライマリ軸１に伝達する。このように、可動シーブ１２は可動シーブ本体１３とシーブ支え１４とにより構成されており、可動シーブ本体１３の背面１３ｂとシーブ支え１４の内面との間には空洞部１５が形成されている。可動シーブ本体１３とシーブ支え１４は、両方を固定させることなく当接させるようにしても良く、ボルトや溶接などにより固定するようにしても良く、両方を一体に成形するようにしても良い。
【００１８】
シーブ支え１４の大径端は、ベルト３の径方向可動範囲の中央より外側に位置しており、ベルト３の張力により可動シーブ本体１３に生じる曲げモーメントをプライマリ軸１へ伝達して可動シーブ本体１３のたわみ変形を抑制する。シーブ支え１４のボス部１４ａとプライマリ軸１との摺動面にはスプラインは形成されておらず、シーブ支え１４にはプライマリ軸１のトルクは伝達されないためシーブ支え１４の厚み寸法を小さくすることができる。
【００１９】
可動シーブ１２を可動シーブ本体１３とシーブ支え１４とにより形成することにより、可動シーブ本体１３には回転トルクが加わり、大きな曲げモーメントが加わらないので、可動シーブ１２のベルト３による張力に対するたわみ剛性を保つことができる。また、可動シーブ本体１３の背面１３ｂとシーブ支え１４との間には空洞部１５が形成されているので、高いたわみ剛性を確保しつつ可動シーブ１２を小型、軽量な構造とすることができる。
【００２０】
可動シーブ１２を軸方向に駆動するために、可動シーブ本体１３の背面１３ｂには油圧機構が設けられている。この油圧機構は可動シーブ本体１３の背面１３ｂにシーブ支え１４よりも径方向外方に位置させて設けられた円筒形状のシリンダ１６を有し、プライマリ軸１に固定されたプランジャつまりピストン１７の外周面がシリンダ１６の内周面に摺動接触している。シリンダ１６とピストン１７と可動シーブ１２とによりプライマリ油室１８が区画形成され、プライマリ軸１にはプライマリ油室１８内に向けて作動油を供給する供給ポート１ａが設けられている。この供給ポート１ａはプライマリ軸１に設けられた油路１ｂを介して図示しない油圧供給源に連通している。したがって、プライマリ油室１８内の油圧を増減することにより可動シーブ１２が軸方向に移動して、固定シーブ１１との溝幅を調整することができる。
【００２１】
このとき、供給された作動油による油圧力は、図１に示すＡ部、つまりは可動シーブ本体１３の背面１３ｂのシーブ支え１４接合部とシリンダ１６接合部との間の部分に集中してかかることになる。そのため、可動シーブ本体１３の円錐面１３ａにかかる曲げモーメントはこの油圧力により相殺され、可動シーブ本体１３のたわみ変形量を抑制することができる。たわみ変形量が減少すると、ベルト３の滑りが減少し伝達されるトルク容量が増すことになる。よって、ベルト３の張力を低下させても同等のトルクを伝達することができるので、可動シーブ１２の作動時にプライマリ油室１８に供給する油圧を低下することができ、燃費の向上が可能となる。
【００２２】
セカンダリプーリ２０の構造もプライマリプーリ１０とほぼ同様であり、セカンダリプーリ２０、セカンダリ軸２と一体に形成された固定シーブ２１と、セカンダリ軸２に軸方向に摺動自在に装着された可動シーブ２２とを備えている。可動シーブ２２は固定シーブ２１の表面側に形成された円錐面２１ａと対向する円錐面２２ａが形成された円錐板状の可動シーブ本体２３を有し、両方の円錐面の間にベルト３が挟み付けられている。可動シーブ本体２３は、プライマリ軸２にスプライン係合しており、可動シーブ本体２３はセカンダリ軸２と一体に回転してトルクの伝達が行われるとともに軸方向に摺動自在となっている。
【００２３】
セカンダリ軸２には円錐ドラム形状のシーブ支え２４がそのボス部２４ａで軸方向に摺動自在に装着されている。このシーブ支え２４はボス部２４ａから可動シーブ本体２３の背面２３ｂにまで傾斜して伸びており、可動シーブ本体２３に加わる曲げモーメントをセカンダリ軸２に伝達する。可動シーブ本体２３の背面２３ｂとシーブ支え２４の内面との間には空洞部２５が形成されている。
【００２４】
可動シーブ２２を軸方向に駆動するために、可動シーブ本体２３の背面２３ｂには油圧機構が設けられている。この油圧機構は可動シーブ本体２３の背面２３ｂにシーブ支え２４よりも径方向外方に位置させて設けられた円筒としてのシリンダ２６を有し、セカンダリ軸２に固定されたピストン２７の外周面がシリンダ２６の内周面に摺動接触している。シリンダ２６とピストン２７と可動シーブ２２とによりセカンダリ油室２８が区画形成され、セカンダリ軸２にはセカンダリ油室２８内に向けて作動油を供給する供給ポート２ａが設けられている。この供給ポート２ａはセカンダリ軸２に設けられた油路２ｂを介して図示しない油圧供給源に連通している。
【００２５】
次にこのベルト式無段変速機の変速動作について説明する。プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ２０の溝幅をそれぞれ調整することにより、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ２０のプーリ比を無段階に変化させることができる。図１では、プライマリ側の可動シーブ１２は固定シーブ１１に最も近い位置にあり、セカンダリ側の可動シーブ２２は固定シーブ２１から最も遠い位置にある。よって、プライマリプーリ１０のベルト巻掛け直径が最も大きく、セカンダリプーリ２０のベルト巻掛け直径が最も小さい状態、すなわち減速比が最も小さい状態を示している。この状態から減速比を大きく変化させる場合には、プライマリ油室１８とセカンダリ油室２８に供給される油圧を調整することにり、可動シーブ１２を固定プーリ１１から離れるように移動させ、可動シーブ２２を固定シーブ２１に近づくように移動させる。プーリ溝幅の制御は、スロットル開度や車両の運転状況等に応じて図示しない油圧制御機構により行われるようになっている。
【００２６】
図３は本発明のベルト式無段変速機の変形例を従来例と比較して示す断面図であり、上半分が変形例を示し、下半分が従来例を示す。
【００２７】
図３は無段変速機のプライマリプーリ１０の部分を示し、セカンダリプーリ２０は省略されている。図１に示す無段変速機では別体となっているのに対して、図３に示す場合には、シリンダ１６とシーブ支え１４とが一体となって屈曲して成形されている。この場合、シーブ支え１４と一体となったシリンダ１６は、可動シーブ本体１３の背面１３ｂに対して油圧力により十分押し付けられているので、溶接などによる接合構造とはなっていない。そのため、シーブ支え１４と一体となったシリンダ１６を板金部品をベースとして製作することが可能であり、部品コストの低減が可能となる。
【００２８】
シーブ支え１４とピストン１７との間には、シーブ支え１４を可動シーブ本体１３に押し付けるためのスプリング３０が設けられている。スプリング３０の巻線の先端部はそれぞれシーブ支え１４とピストン１７とに噛み込まれ、シーブ支え１４の回転止めを兼ねている。なお、このスプリング３０は図１に示す場合にも用いても良い。図３に示す変形例においては、図１に示した部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００２９】
図３に示す本発明によるベルト式無段変速機について、図３の下半分に示す従来の構造のベルト式無段変速機とを比較すると、従来の可動シーブ３１は円盤部３２とこれと一体となった中空軸部３３とにより形成され、中空軸部３３の内周面とプライマリ軸１の外周面との間にはボールスプライン３４が組み込まれている。そして、ボールスプライン３４によって回転トルクと曲げモーメントを受けるようにしている。このように、従来の可動シーブ３１は中空軸部３３が一体となっているので、軸方向の長さを短縮することができないのに対して、本発明にあっては、図３に比較して示すように、プライマリプーリ１０の軸方向の長さが短縮される。また本発明にあっては、従来の可動シーブ３１では剛性確保のために肉厚となっている部分に空洞部１５が設けられているので、可動シーブ１２の大幅な軽量化が可能となる。
【００３０】
以上、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。例えば、本発明は、必要に応じてプライマリプーリもしくはセカンダリプーリのどちらか一方にのみ適用されてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、可動シーブを円錐板状の可動シーブ本体とその背面側のシーブ支えとにより形成することにより可動シーブを小型、軽量とすることができる。また、可動シーブ本体をボールスプラインを用いずに回転軸と係合するため、可動シーブが小型、軽量となり、ベルト式無段変速機を小型、軽量とすることができる。さらに、可動シーブを駆動する油圧は可動シーブのベルトの作動範囲の中央より外側に集中するため、可動シーブのたわみ変形が減少し、油圧を低下することができるので燃費の向上が可能となる。
【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】図１に示すベルト式無段変速機におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】本発明のベルト式無段変速機の変形例を従来例と比較して示す断面図である。
【符号の説明】
１    プライマリ軸
２    セカンダリ軸
３    ベルト
１０  プライマリプーリ
１１，２１  固定シーブ
１２，２２  可動シーブ
１３，２３  可動シーブ本体
１４，２４  シーブ支え
１５，２５  空洞部
１６，２６  シリンダ
１７，２７  ピストン
１８  プライマリ油室
２０  セカンダリプーリ
２８  セカンダリ油室
３１  可動シーブ
３２  円盤部
３３  中空軸部
３４  ボールスプライン
【図１】
0004809526.tif 000002
【図２】
0004809526.tif 000003
【図３】
0004809526.tif 000004