(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プーリ軸と一体形成されている固定シーブと、前記固定シーブに対して接離自在に前記プーリ軸に嵌合された可動シーブとを備えたベルト式無段変速機のプーリ装置において、
前記可動シーブのボス部の内周面に前記可動シーブの軸方向に沿って延設された断面矩形状の第１の嵌合溝と、
前記プーリ軸の外周面に前記第１の嵌合溝に相対向して延設された断面矩形状の第２の嵌合溝と、
前記第１および第２の嵌合溝により形成された空間に、前記プーリ軸の軸方向と直交する方向に遊嵌挿入された略円柱形状のローラとを備え、前記ローラの端面を介して前記プーリ軸と前記可動シーブとの間でトルク伝達することを特徴とするベルト式無段変速機のプーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベルト式無段変速機のプーリ装置に関し、特に、プーリ装置の構成部材であるプーリ軸と可動シーブとのスプライン結合に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両に搭載されるベルト式無段変速機として、入力側プライマリプーリおよび出力側セカンダリプーリの間に多数の金属エレメントからなる駆動ベルトを巻掛けておき、それぞれのプーリの固定シーブと可動シーブとの溝幅を可変制御することよって無段変速を行うようにしたものが知られている。
【０００３】
従来のプーリ装置の主な構成を、図６，７を参照して説明する。
図６は、出力側セカンダリプーリ装置１の側断面図であり、図７は、図６中のＡ−Ａ矢視断面図を示している。なお、入力側プライマリプーリ装置と出力側セカンダリプーリ装置とは基本的には略同様な構造のため、ここでは出力側セカンダリプーリ装置のみを説明することで代表する。
【０００４】
図６に示すように、出力側セカンダリプーリ装置（以下、プーリ装置）１は、プーリ軸２と一体形成されている固定シーブ３と、この固定シーブ３に対して接離自在にプーリ軸２に嵌合された可動シーブ４と、この可動シーブ４を固定シーブ３に対して接離可能に駆動する油圧サーボ機構５とから主に構成されている。
油圧サーボ機構５には、可動シーブ４の背面側と、可動シーブ４に固定された可動シリンダ６と、この可動シリンダ６に摺動自在に嵌合してプーリ軸２に係止された固定プランジャ７とで密閉された油圧室８が形成されている。この油圧室８に油圧を作用させることによって可動シーブ４を固定シーブ３側に往復動させることで各シーブ３，４間の溝幅を可変とし、無段変速が可能とされている。
【０００５】
プーリ装置１の可動シーブ４のボス部４ａと固定プランジャ７との間には、コイルスプリング９が縮設されている。このコイルスプリング９の付勢力によって、油圧室８の油圧が排圧制御される際に、可動シーブ４を固定シーブ３側に押圧して駆動ベルト１０のスリップが防止される。
【０００６】
図７（ａ）に示したように、可動シーブ４のボス部４ａ内周面には、所定径状を有する半円形状の溝部１１が可動シーブ４の軸方向に沿うように所定距離だけ延設されている。この溝部１１に相対向するようにプーリ軸２外周面にも、所定径状を有する半円形状の溝部１２がプーリ軸２の軸方向に沿うように所定距離だけ延設されている。これらの溝部１１，１２により形成された空間にボール１３を３個遊嵌挿入してボールスプライン結合とすることで、可動シーブ４がボール１３を介してプーリ軸２に摺接支持されつつ相対的な回転が阻止されるとともに、プーリ軸２と可動シーブ４とのトルク伝達や可動シーブ４の往復動が行われる。なお、ボール１３の径状は、溝部１１，１２により形成される空間の径状よりも若干縮径するよう設定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したような従来のボールスプライン結合を採用したプーリ装置１における大トルク伝達時や衝撃時には、たとえば図７（ｂ）に示すように、プーリ軸２とボール１３とが、さらに、ボール１３と可動シーブ４とがそれぞれ点接触状態となってしまう。そのため、各溝部１１，１２の一点に応力が集中してしまい、各溝部１１，１２に圧痕が形成されてしまう虞があった。さらに、各部材間が点接触によるため許容伝達トルクが低く無段変速機の高トルク化に対応できないという問題もあった。
【０００８】
そこで、この発明は、上述したような従来のベルト式無段変速機のプーリ装置が有している問題点を解決するためになされたものであって、プーリ装置の耐久性を向上することができ、しかも、プーリ装置を大型化することなく各シーブのトルク伝達容量を大きくすることが可能なベルト式無段変速機のプーリ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、プーリ軸と一体形成されている固定シーブと、前記固定シーブに対して接離自在に前記プーリ軸に嵌合された可動シーブとを備えたベルト式無段変速機のプーリ装置において、
前記可動シーブのボス部の内周面に前記可動シーブの軸方向に沿って延設された第１の嵌合溝と、前記プーリ軸の外周面に前記第１の嵌合溝に相対向して延設された第２の嵌合溝と、前記第１および第２の嵌合溝により形成された空間に、前記プーリ軸の軸方向と直交する方向に遊嵌挿入された略円柱形状のローラとを備えたことを特徴としている。
【００１０】
前記第１および第２の嵌合溝はそれぞれ断面矩形状に形成され、前記ローラの端面を介してプーリ軸と可動シーブ間でトルク伝達することを特徴としている。
【００１１】
前記第１および第２の嵌合溝はそれぞれ断面Ｖ形状に形成され、前記ローラの周面を介してプーリ軸と可動シーブ間でトルク伝達することを特徴としている。
【００１２】
前記ローラは複数設けられ、隣接するローラの軸線方向が直交するように互い違いに配置されていることを特徴としている。
【００１３】
前記ローラの長さがその直径より短いことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の最も好適と思われる実施形態について、図１，２を参照して説明する。
図１は、本発明を適用したプーリ装置の第１実施例を示した側断面図であり、図２は、図１中の要部構成を説明する断面拡大図である。なお、図中、従来例と同様な部材には同一の符号を付すものとする。
【００１５】
この第１実施例によるベルト式無段変速機のプーリ装置１には、プーリ軸２の一端側に一体形成された固定シーブ３と、プーリ軸２に対しプーリ軸方向に摺動可能となるように嵌合された可動シーブ４と、固定シーブ３に対して可動シーブ４を接離可能に駆動する油圧サーボ機構５とが備えられていて、これらの協動により駆動ベルト１０が巻き掛けられた各プーリ３，４のプーリ溝幅を可変とし、無段変速が可能とされている。
【００１６】
油圧サーボ機構５には、可動シーブ４のプーリ背面側に固着された可動シリンダ６と、プーリ軸２に係止された固定プランジャ７とが備えられ、固定プランジャ７の外面側に可動シリンダ６が摺動自在に嵌合されている。
さらに、油圧サーボ機構５には、可動シーブ４のプーリ背面側と可動シリンダ６内面側および固定プランジャ７により密閉された油圧室８が形成されていて、この油圧室８は、可動シーブ４のボス部４ａに穿設された油孔４ｂを介してプーリ軸２内の油路２ａと連通されている。これらのことにより、図示しないオイルポンプからの油圧を油路２ａおよび油孔４ｂを介して油圧室８に作用させることで可動シーブ４を固定シーブ３側に往復動させる。
【００１７】
図２（ａ）に示したように、可動シーブ４のボス部４ａの内周面の所定位置には、矩形状となるよう所定深さだけ外周方向にへこませた嵌合溝１４が、可動シーブ４の軸方向に沿うように延設されるとともに、その嵌合溝１４の中間位置には、凸形状のストッパ部１５が形成されている（図１参照）。
さらに、嵌合溝１４に相対向するプーリ軸２の外周面の所定位置には、矩形状となるよう所定深さだけ軸心方向にへこませた嵌合溝１６が、プーリ軸２の軸方向に沿うように延設されている。
【００１８】
ストッパ部１５をはさんで嵌合溝１４，１６により形成されたそれぞれの空間に、円柱形状からなるローラ１７が、その回転中心軸がプーリ軸２の軸方向と直交するようにそれぞれ遊嵌挿入されることによって、ローラスプライン結合が構成される。なお、各ローラ１７は、その両端面のエッジが面取り加工を施されているとともに、図示しない手段によって遊嵌挿入された空間から抜け止めされている。
【００１９】
上述した構成によると、可動シーブ４がローラ１７を介してプーリ軸２に摺接支持されつつ相対的な回転が阻止されるようになる。そのため、従来のようなボールスプライン結合のような点接触状態によるものではなく、大トルク伝達時や衝撃時の荷重を、たとえば図２（ｂ）に示すように、図中、ローラ１７の左端面とプーリ軸２の嵌合溝１６の左側面、および、ローラ１７の右端面と可動シーブ４の嵌合溝１４の右側面とがそれぞれ面接触状態とされることにより、衝撃荷重が容易に分散化されるので圧痕発生を防止することができ、しかも、接触面積増大にともなって伝達トルクを向上させることができる。
【００２０】
また、可動シーブ４往復動時には、ローラ１７の円筒外周面と可動シーブ４の嵌合溝１４の溝底面とが、或いは、ローラ１７の円筒外周面とプーリ軸２の嵌合溝１６の溝底面とがそれぞれ線接触状態とされることにより、点接触状態のような一点集中荷重を回避することができる。
【００２１】
それらのことにより、ローラ１７によるローラスプライン結合では、長期間使用後でも、プーリ装置１のトルク伝達機能や往復動機能に影響を及ぼすようなことが防止され、しかもそれらの各機能をプーリ装置１を大型化することなく向上させることができる。
【００２２】
次に、この発明の第２実施例について、図３〜５を参照して説明する。
図３は、本発明を適用したプーリ装置の第２実施例を示した側断面図であり、図４は、図３中の要部構成の斜視図、図５は、図３中の要部構成によるトルク伝達を説明する断面拡大図である。
なお、図中、第１実施例と同様な部材には同一の符号を付すものとする。
【００２３】
この第２実施例によるベルト式無段変速機のプーリ装置１は、第１実施例のプーリ装置１と略同様に、固定シーブ３，可動シーブ４，油圧サーボ機構５などの主な構成部材が備えられているものである。第１実施例との相違点は、まず、第１実施例のプーリ装置１が矩形状の嵌合溝１４，１６を有しているのに対し、第２実施例のものは、図４に一点鎖線で示したように、可動シーブ４のボス部４ａの内周面の所定位置に、斜面長さが等距離で挟み角度が９０度となるよう所定深さだけ外周側にへこませたＶ形嵌合溝１８が可動シーブ４の軸方向に沿うように延設されている。
さらに、同図中実線で示したように、Ｖ形嵌合溝１８に相対向するプーリ軸２の外周面の所定位置に、斜面長さが等距離で挟み角度が９０度となるよう所定深さだけ軸心側にへこませたＶ形嵌合溝１９がプーリ軸２の軸方向に沿うように延設されている。
【００２４】
さらに、図３，４に示すように、これらのＶ形嵌合溝１８，１９の対向斜面により形成された空間には、円柱形状のローラ２０が複数個（本実施形態では３個）遊嵌挿入され、隣接するローラ２０の軸線が互いに９０度の角度をもつように配置されている。すなわち、ローラ２０の向きが互い違いになるように各々挿入され、軸線が一方向を向くローラ群とそれに対して直交方向を向くローラ群とから構成される。なお、各ローラ２０の両端面のエッジには面取り加工が施されている。また、図示しない手段により、ローラ２０は空間から抜け止めされている。
【００２５】
それぞれのローラ２０の長さ（高さ）は、その直径より僅かに小さくなるように設定されている。それにより、前進負荷走行時におけるプーリ軸２から可動シーブ４へのトルク伝達は、図５（ａ）に示すように、一方のローラ群（本実施形態では３個のうち両端のローラ）のローラ周面がＶ形嵌合溝１８，１９の対向斜面に線接触して達成される。一方、後進時またはコースティング時は、図５（ｂ）に示すように、他方のローラ群（本実施形態では３個のうち真中のローラ）のローラ周面がＶ形嵌合溝１８，１９の対向斜面に線接触して達成される。その場合、各ローラ２０の直径と長さの大きさを、最大トルク伝達時のローラ２０の径方向弾性変形量を考慮して設定すること、すなわち、直径と長さの差をこの最大弾性変形量以上に設定することが好ましい。それにより、一方（他方）のローラ群のローラ周面を介してトルク伝達されている場合、他方（一方）のローラ群のローラ端面とＶ形嵌合溝１８，１９の対向斜面との間にはクリアランスが確保され、ローラ端面が可動シーブ４の摺動抵抗になることを防止している。
【００２６】
上述のように可動シーブ４がプーリ軸２に摺接支持されているため、ローラ２０の周面とＶ形嵌合溝１８，１９の対向斜面との間で線接触にてトルク伝達が行われ、トルク伝達効率を改善することができる。また、衝撃荷重も分散化して応力が集中しにくくなり、Ｖ形嵌合溝１８，１９への圧痕の形成が防止できる。さらに、可動シーブ４がプーリ軸上を摺動するときは、各ローラ２０の周面がＶ形嵌合溝１８，１９の対向斜面上を転がるため、可動シーブ４の往復動機能は十分に確保される。
【００２７】
なお、本発明によれば、各ローラ２０の直径と長さ（高さ）を略等しく設定するようにしても良い。この場合、プーリ軸２から可動シーブ４へのトルク伝達は、一方（他方）のローラ群のローラ周面とＶ形嵌合溝１８，１９の対向斜面との線接触とともに、他方（一方）のローラ群のローラ両端面とＶ形嵌合溝１８，１９の対向斜面との接触によっても達成される。ただし、各ローラの両端面は、可動シーブ４の摺動性を確保するために、略球面形状に成形しておくことが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のベルト式無段変速機のプーリ装置によれば、プーリ軸と可動シーブ間の結合を、従来のボールスプラインによる点接触結合に代えて、ローラ端面による面接触結合またはローラ周面による線接触結合としたことにより、トルク伝達効率を向上させることができる。また、衝撃荷重を分散化してプーリ軸および可動シーブの溝部への圧痕形成や摩耗を防止することができ、それにより、プーリ装置としての耐久性が向上し、シーブ容量の増大に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機のプーリ装置の第１実施例を示した側断面図である。
【図２】（ａ）は、図１中の嵌合溝と円柱形状ローラとの構成を説明する断面拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）の嵌合溝と円柱形状ローラとによるトルク伝達を説明する断面拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機のプーリ装置の第２実施例を示した側断面図である。
【図４】図３中のＶ形嵌合溝と円柱形状ローラとの構成を説明する斜視図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、Ｖ形嵌合溝と円柱形状ローラとによるトルク伝達を説明するための断面拡大図である。
【図６】従来の出力側セカンダリプーリ装置の側断面図である。
【図７】図６中のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
１      出力側セカンダリプーリ装置（プーリ装置）
２      プーリ軸
３      固定シーブ
４      可動シーブ
５      油圧サーボ機構
８      油圧室
１０    駆動ベルト
１４，１６    嵌合溝
１７    ローラ
１８，１９    Ｖ形嵌合溝
２０    ローラ
【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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【図６】
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【図７】
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