(57)【要約】【課題】少ない駆動力で駆動プーリを作動させて駆動源の駆動損失を低減するものにおいて、製造性を向上すること。【解決手段】駆動力発生装置（５）からの駆動力によって、駆動プーリ（２）と従動プーリとの間に掛け渡された無端ベルト（４）の各プーリに対する巻き付け半径を可変する無段変速機（１）であって、梃子の原理を利用して駆動力発生装置（５）からの駆動力を増幅して駆動プーリ（２）に伝達し、無端ベルト（４）が巻き付けられたプーリ溝（１３）の溝幅を可変する駆動力伝達機構（６）を備え、駆動力伝達機構（６）が、駆動プーリ（２）が取り付けられた回転軸（７）に取り付けられている。【選択図】図４
2012219906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの駆動力によって、一対のプーリ間に掛け渡された無端ベルトの前記各プーリに対する巻き付け半径を可変する無段変速機であって、
梃子の原理を利用して前記駆動源からの駆動力を増幅して前記プーリに伝達し、前記無端ベルトが巻き付けられたプーリ溝の溝幅を可変する駆動力伝達機構を備え、
前記駆動力伝達機構が、前記プーリが取り付けられた回転軸に取り付けられることを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前記駆動力伝達機構は、前記回転軸に固定されるハブと、前記ハブに対して、前記駆動源からの駆動力によって軸方向に移動する可動スリーブと、前記可動スリーブの移動によって前記駆動力を前記プーリに伝達するレバーとを備え、
前記レバーは、前記回転軸と一体に回転する支点を中心に揺動し、当該支点から前記可動スリーブによって前記駆動力が入力される力点までの距離よりも、当該支点から前記プーリに対して前記駆動力を出力する作用点までの距離が短いことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
前記駆動力伝達機構は、前記レバーを複数個備え、これらのレバーを前記回転軸の中心に対して放射状に配置したことを特徴とする請求項２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記可動スリーブ及び前記ハブは互いに嵌合する凹部と凸部を備え、これら凹部と凸部が前記可動スリーブと前記ハブとの間に油圧室を形成しており、
前記油圧室に作動油を供給する油路を前記回転軸内に形成したことを特徴とする請求項２又は請求項３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、ベルト式の無段変速機に関し、特に油圧によって変速比が可変される無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無段変速機として、Ｖ字の溝部が形成された駆動プーリと従動プーリとに無端ベルトが掛け渡したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような無段変速機は、駆動プーリ及び従動プーリのＶ字状の溝幅が変わることで各プーリに対する無端ベルトの巻き掛け半径が変化し、ロー状態からオーバードライブ状態まで無段階で変速される。無段変速機では、駆動源からの駆動力によって駆動プーリの溝幅が調整され、この駆動プーリの溝幅の調整によって無端ベルトを介して従動プーリの溝幅も調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９６２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、無段変速機においては、駆動プーリの溝幅を調整するために、駆動源から比較的大きな駆動力が要求される。この場合、特許文献１に記載の無段変速機のように、梃子の原理を利用した駆動力伝達機構を介して、駆動源からの駆動力を駆動プーリに伝達する構成が考えられる。駆動力伝達機構では、エンジンケースにレバーが揺動可能に軸支され、レバーの一端でエンジンケースに固定された駆動源の出力端に当接され、レバーの他端で回転軸に取り付けられた駆動プーリに当接される。
【０００５】
そして、レバーの揺動中心から一端までの長さと他端までの長さとを調整することで、駆動源からの駆動力を増幅して駆動プーリに伝達し、小さな駆動力で駆動プーリを駆動して駆動源の駆動損失を低減している。しかしながら、この駆動力伝達機構では、駆動源に比較的大きな駆動力が要求されないものの、エンジンケース等のケース類にレバー等の構成部品を組み付ける作業が増加する。このため、無段変速機の製造性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、少ない駆動力で駆動プーリを作動させて駆動源の駆動損失を低減するものにおいて、製造性を向上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】
【０００７】
本発明の無段変速機は、駆動源からの駆動力によって、一対のプーリ間に掛け渡された無端ベルトの前記各プーリに対する巻き付け半径を可変する無段変速機であって、梃子の原理を利用して前記駆動源からの駆動力を増幅して前記プーリに伝達し、前記無端ベルトが巻き付けられたプーリ溝の溝幅を可変する駆動力伝達機構を備え、前記駆動力伝達機構が、前記プーリが取り付けられた回転軸に取り付けられることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、駆動源からの駆動力が、駆動力伝達機構によって梃子の原理を利用して増幅された後にプーリに伝達される。よって、少ない駆動力でプーリを作動させて駆動源の駆動損失を低減することができる。さらに、駆動力伝達機構がプーリと共に回転軸に取り付けられた状態で、一体的に無段変速機に組み込まれるため、組み付け作業を容易にして無段変速機の製造性を向上できる。
【０００９】
また本発明の上記無段変速機において、前記駆動力伝達機構は、前記回転軸に固定されるハブと、前記ハブに対して、前記駆動源からの駆動力によって軸方向に移動する可動スリーブと、前記可動スリーブの移動によって前記駆動力を前記プーリに伝達するレバーとを備え、前記レバーは、前記回転軸と一体に回転する支点を中心に揺動し、当該支点から前記可動スリーブによって前記駆動力が入力される力点までの距離よりも、当該支点から前記プーリに対して前記駆動力を出力する作用点までの距離が短く形成されている。この構成によれば、可動スリーブに入力された駆動力が、レバーによって増幅されてプーリに伝達でき、簡易な構成により梃子の原理を利用した駆動力伝達機構を構成できる。
【００１０】
また本発明の上記無段変速機において、前記駆動力伝達機構は、前記レバーを複数個備え、これらのレバーを前記回転軸の中心に対して放射状に配置している。この構成によれば、駆動力がプーリの周方向に分散して作用されるため、プーリの傾きを防止できる。また、複数のレバーにより駆動力を分散することで、１つ当たりのレバーが受ける反力を減少し、レバーを強度の低い安価な材料で形成できる。
【００１１】
また本発明の上記無段変速機において、前記可動スリーブ及び前記ハブは互いに嵌合する凹部と凸部を備え、これら凹部と凸部が前記可動スリーブと前記ハブとの間に油圧室を形成しており、前記油圧室に作動油を供給する油路を前記回転軸内に形成している。この構成によれば、油圧室と油路の構造を簡素ができ、無段変速機の製造性を向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、少ない駆動力で駆動プーリを作動させて駆動源の駆動損失を低減するものにおいて、無段変速機の製造性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態に係る無段変速機の模式図である。
【図２】本実施の形態に係る無段変速機における駆動力伝達機構周辺の斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る無段変速機における駆動力伝達機構周辺の断面図である。
【図４】本実施の形態に係る動力伝達機構の駆動力の伝達動作の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る無段変速機１の模式図である。なお、本実施の形態に係る無段変速機１は、自動車だけでなく、自動二輪車、船舶等にも適用可能である。
【００１５】
図１に示すように、無段変速機１は、走行状況に応じてエンジン（内燃機関）の回転数とトルクを連続的に可変させるものであり、入力側の駆動プーリ２と出力側の従動プーリ３とに無端ベルト４を掛け渡して構成される。駆動プーリ２及び従動プーリ３は、それぞれ不図示の変速機ケースに軸支された入力側及び出力側の回転軸７、８に取り付けられている。駆動プーリ２は、回転軸７に固定された固定シーブ１１と、回転軸７に軸方向に移動可能に取り付けられた可動シーブ１２とを有している。
【００１６】
固定シーブ１１及び可動シーブ１２は、対向面が傾斜して形成されており、対向面間にＶ字状のプーリ溝１３を形成する。プーリ溝１３の溝幅は、固定シーブ１１に対して可動シーブ１２が離反又は接近されることで可変される。また、駆動プーリ２は、駆動力発生装置（駆動源）５からの油圧によって、可動シーブ１２に動力を伝達する駆動力伝達機構６を有している。駆動力伝達機構６は、詳細は後述するが、梃子の原理を利用して駆動力発生装置５からの油圧による駆動力を増幅して、可動シーブ１２に伝達する。駆動力発生装置５は、油圧によって可動シーブ１２を駆動するものであり、例えば、エンジンの動力の一部を使用して駆動されるオイルポンプ等で構成される。
【００１７】
従動プーリ３は、回転軸８に固定された固定シーブ１５と、回転軸８に軸方向に移動可能に取り付けられた可動シーブ１６とを有している。固定シーブ１５及び可動シーブ１６は、対向面が傾斜して形成されており、対向面間にＶ字状のプーリ溝１７を形成する。プーリ溝１７の溝幅は、固定シーブ１１に対して可動シーブ１２が離反又は接近されることで可変される。駆動プーリ２及び従動プーリ３の各プーリ溝１３、１７には、無端ベルト４（Ｖベルト）が巻き掛けられている。
【００１８】
このように構成された無段変速機１は、駆動プーリ２及び従動プーリ３に対する無端ベルト４の巻き掛け半径が変化されることで変速比が連続的に変えられる。具体的には、駆動力発生装置５からの油圧によって駆動プーリ２のプーリ溝１３の溝幅が狭められると、駆動プーリ２に対する無端ベルト４の巻き掛け半径が大きくなる。そして、無端ベルト４が駆動プーリ２側に引き寄せられて、従動プーリ３のプーリ溝１７の溝幅が広がって従動プーリ３に対する無端ベルト４の巻き掛け半径が小さくなる。これにより、変速比が小さくなり、オーバードライブ状態に向けて連続的に変速される。
【００１９】
また、駆動力発生装置５からの油圧が弱められると、リターンスプリング５１（図３参照）によって駆動プーリ２のプーリ溝１３の溝幅が広げられる。このとき、従動プーリ３に設けられた不図示のスプリング等によって従動プーリ３のプーリ溝１７の溝幅が狭められて、無端ベルト４が従動プーリ３側に引き寄せられる。そして、駆動プーリ２に対する無端ベルト４の巻き掛け半径が小さくなる一方で、従動プーリ３に対する無端ベルト４の巻き掛け半径が大きくなる。これにより、変速比が大きくなり、ロー状態に向けて連続的に変速される。
【００２０】
図２及び図３を参照して、無段変速機１の駆動力伝達機構６について説明する。図２は、本実施の形態に係る無段変速機１における駆動力伝達機構６周辺の斜視図である。図３は、本実施の形態に係る無段変速機１における駆動力伝達機構６周辺の断面図である。なお、図２では、説明の便宜上、無端ベルト４を省略している。
【００２１】
図２及び図３に示すように、回転軸７の一端側には、無端ベルト４が巻き掛けられた駆動プーリ２が取り付けられている。駆動プーリ２の固定シーブ１１は、回転軸７の一端部側に固定されている。駆動プーリ２の可動シーブ１２は、固定シーブ１１よりも駆動力伝達機構６寄りに、固定シーブ１１に対して離反又は接近可能に回転軸７に取り付けられている。駆動プーリ２のプーリ溝１３には、無端ベルト４が巻き掛けられており、無端ベルト４の側面が固定シーブ１１及び可動シーブ１２の対向する斜面に強く密着されている。
【００２２】
回転軸７には、駆動プーリ２に隣接して、可動シーブ１２に対して駆動力発生装置５からの駆動力を伝達する駆動力伝達機構６が取り付けられている。駆動力伝達機構６は、回転軸７に固定されたハブ２１と、駆動力発生装置５からの油圧によってハブ２１に対して軸方向に移動する可動スリーブ３１とを有している。可動スリーブ３１は、梃子機構４１を介して可動シーブ１２に連結されている。駆動力伝達機構６は、駆動力発生装置５からの油圧によって可動スリーブ３１を移動させ、この可動スリーブ３１の駆動力を梃子機構４１において増幅して、可動シーブ１２に作用させている。
【００２３】
ハブ２１は、中心部に段付の貫通孔を備える円板状に形成されている。貫通孔の可動シーブ１２側は、回転軸７が嵌合される嵌合孔部２２となっており、嵌合孔部２２の内周面２３に環状の浅溝２４が形成されている。この浅溝２４には、回転軸７の外周面６１と嵌合孔部２２の内周面２３とを液密に封止するＯリング５２が装着される。また、貫通孔の可動スリーブ３１側は、嵌合孔部２２よりも大径に形成されており、可動スリーブ３１の環状凸部３４（凸部）を収容する有底の収容孔部２５となっている。ハブ２１の可動スリーブ３１側の端面２８には、収容孔部２５を囲うように環状溝部２９が形成されており、この環状溝部２９にリターンスプリング５１が装着されている。ハブ２１は、不図示のキー等によって回転軸７と一体に回転される。
【００２４】
可動スリーブ３１は、中央に貫通孔を備える円板部３２と、貫通孔を囲うようにして円板部３２からハブ２１側に突出する環状凸部３４とを有している。円板部３２は、ハブ２１よりも薄厚で大径に形成されている。可動スリーブ３１の貫通孔は、回転軸７が嵌合される嵌合孔部３３となっている。環状凸部３４はハブ２１の収容孔部２５内（凹部）へ挿入される。環状凸部３４の突出長は、収容孔部２５の深さよりも短く形成されている。そして、環状凸部３４の突出端面３５、収容孔部２５（凹部）の内周面２６及び底面２７、回転軸７の外周面６１によって、可動スリーブ３１を駆動させるための環状の油圧室５３が形成される。
【００２５】
環状凸部３４の外周面３６には、環状の浅溝３７が形成されており、浅溝３７には環状凸部３４の外周面３６と収容孔部２５の内周面２６とを液密に封止するＤリング５４が装着されている。また、嵌合孔部３３の内周面３８には、環状の浅溝３９が形成されており、浅溝３９には嵌合孔部３３の内周面３８と回転軸７の外周面６１とを液密に封止するＤリング５５が装着されている。円板部３２は、ハブ２１の環状溝部２９に装着されたリターンスプリング５１によってハブ２１側に引き付けられている。
【００２６】
油圧室５３には、回転軸７の内部に形成された油路６２を介して作動油が供給される。油路６２は、回転軸７の延在方向に沿って形成され、回転軸７に対して放射方向に設けられた複数の連通路６３を介して油圧室５３に連通される。可動スリーブ３１は、油路６２及び連通路６３を介して油圧室５３に駆動力発生装置５からの油圧が作用されることで、リターンスプリング５１の引き付け力に抗して軸方向に移動される。すなわち、本実施の形態に係る駆動力伝達機構６では、可動スリーブ３１がピストンとして動作し、ハブ２１がシリンダとして動作する。
【００２７】
可動スリーブ３１及びハブ２１は、回転軸７の外周面に設けられた一対のストッパ５６、５７によって抜け止めされる。可動スリーブ３１側に位置するストッパ５７は、可動スリーブ３１の軸方向の移動範囲を規制している。また、可動スリーブ３１は、不図示のキー等によって回転軸７と一体に回転される。
【００２８】
梃子機構４１は、回転軸７の中心に対して放射状に延在する複数（本実施の形態では４つ）のレバー４２を有している。各レバー４２の延在方向の途中部分は、ハブ２１に立設された支持部４３に対して、第１のピン４６を介して揺動可能に連結されている。各レバー４２の放射方向外側に位置する一端部は、円板部３２の外周縁部に立設された支持部４４に対して、第２のピン４７を介して揺動可能に連結されている。各レバー４２の放射方向内側に位置する他端部は、可動シーブ１２に固定されたプレート４５に対して、第３のピン４８を介して揺動可能に連結されている。
【００２９】
この場合、第１のピン４６は、回転軸７に対してハブ２１が固定されているため、レバー４２の揺動中心となる支点として機能する。第２のピン４７は、可動スリーブ３１を介して駆動力発生装置５からの駆動力が入力される力点として機能する。第３のピン４８は、プレート４５を介して駆動力発生装置５からの駆動力を可動シーブ１２に出力する作用点として機能する。また、第１のピン４６と第２のピン４７との距離は、第１のピン４６と第３のピン４８との距離よりも長く形成されている。したがって、レバー４２は、第２のピン４７を介して入力された駆動力を増幅して、第３のピン４８を介して可動シーブ１２に出力する。
【００３０】
このように、無段変速機１のプーリ幅を油圧にて調整する場合に、梃子の原理を利用することによって、小さな油圧で無端ベルト４によるトルク伝達に必要なプーリ推力を得ることができる。したがって、駆動力発生装置５が、エンジンの一部の動力を使用するオイルポンプ等の場合には、エンジンの動力損失を小さくして燃料消費量を低減できる。また、駆動力伝達機構６は、駆動プーリ２と共に回転軸７に取り付けられる。このため、変速機ケースに対する組み付け性を向上できる。
【００３１】
さらに、無段変速機１に対して梃子機構４１が放射状に配置されるため、梃子機構４１を介して駆動プーリ２に作用する駆動力が、駆動プーリ２の周方向に分散して作用される。よって、回転軸７に対する駆動プーリ２の傾きを防止でき、さらに１つ当たりのレバー４２が受ける反力を減少させ、レバー４２を強度の低い安価な材料で形成できる。
【００３２】
図４を参照して、駆動力伝達機構６による駆動力の伝達動作について説明する。図４は、本実施の形態に係る駆動力伝達機構６による駆動力の伝達動作の説明図である。
【００３３】
図４Ａに示すように、初期状態においては、リターンスプリング５１によってハブ２１に可動スリーブ３１が引き付けられている。可動スリーブ３１は、ハブ２１の端面２８に対して接触する前方位置Ｐ１に位置している。環状凸部３４は、可動スリーブ３１が前方位置Ｐ１にある場合に、ハブ２１の収容孔部２５の深い位置まで進入して油圧室５３を狭めている。また、可動シーブ１２は、可動スリーブ３１が前方位置Ｐ１に位置することで、固定シーブ１１から離間する離間位置Ｐ３に位置付けられている。このため、駆動プーリ２のプーリ溝１３の溝幅が広げられ、駆動プーリ２に対する無端ベルト４の巻き掛け半径が小さくなっている。
【００３４】
この初期状態から駆動力発生装置５によって油圧室５３内に作動油が供給されると、図４Ｂに示すように、油圧室５３を押し広げるようにして駆動力伝達機構６が作動する。この場合、作動油は、駆動力発生装置５から回転軸７内の油路６２及び連通路６３を介して油圧室５３内に供給される。油圧室５３内に生じる油圧によって、リターンスプリング５１の引き付け力に抗して可動スリーブ３１が後方に押し出される。可動スリーブ３１の押し出しによって、レバー４２の力点に後向きの駆動力が作用し、支点を中心としてレバー４２が揺動して可動シーブ１２を固定シーブ１１に近付ける。
【００３５】
このとき、レバー４２の力点に入力された駆動力は、支点から力点までの距離と支点から作用点までの距離との割合に応じて増幅される。したがって、小さな油圧により可動シーブ１２を駆動させることが可能となっている。そして、可動スリーブ３１が、ストッパ５７に対して当接する後方位置Ｐ２に位置されることで、可動シーブ１２が、固定シーブ１１に接近する接近位置Ｐ４に位置付けられる。これにより、駆動プーリ２のプーリ溝１３の溝幅が狭めされ、駆動プーリ２に対する無端ベルト４の巻き掛け半径が大きくなる。
【００３６】
次に、この状態から油圧室５３内の油圧が弱められると、油圧室５３を狭めるように駆動力伝達機構６が作動する。この場合、可動スリーブ３１は、リターンスプリング５１の引き付け力によって前方に引き戻され、可動シーブ１２は、可動スリーブ３１の引き戻しによって固定シーブ１１から離間される。そして、可動スリーブ３１が前方位置Ｐ１に移動し、可動シーブ１２が離間位置Ｐ３に移動することで初期状態に戻される。
【００３７】
以上のように、本実施の形態に係る無段変速機１によれば、駆動力発生装置５からの駆動力が、駆動力伝達機構６によって梃子の原理を利用して増幅された後に駆動プーリ２に伝達される。よって、少ない駆動力で駆動プーリ２を作動させて駆動力発生装置５の駆動損失を低減することができる。さらに、駆動力伝達機構６が駆動プーリ２と共に回転軸７に取り付けられた状態で、一体的に無段変速機１に組み込まれるため、組み付け作業を容易として無段変速機１の製造性を向上できる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００３９】
例えば、本実施の形態に係る無段変速機は、入力側の回転軸に駆動力伝達機構を設ける構成としたが、この構成に限定されない。出力側の回転軸に設けられたプーリが、駆動プーリとして機能する場合には、出力側の回転軸に駆動力伝達機構を設けてもよい。さらに、入力側及び出力側の回転軸の両方に駆動力伝達機構を設けてもよい。
【００４０】
また、本実施の形態に係る無段変速機は、駆動源としての駆動力発生装置からの油圧によって変速される構成としたが、この構成に限定されない。駆動力発生装置は、プーリに対して駆動力を発生させるものであればよく、オイルポンプに限らず、例えば電動モータ等でもよい。この場合、駆動力発生装置は、エンジンの動力の一部を利用するものに限られない。
【００４１】
また、本実施の形態に係る無段変速機は、レバーの延在方向の途中部分に支点を設ける構成としたが、この構成に限定されない。レバーは、梃子として機能すればよく、例えば、延在方向の端部に支点を設ける構成としてもよい。
【００４２】
また、本実施の形態に係るレバーは、ピンによって可動スリーブ、ハブ、可動シーブに連結されたが、この構成に限定されない。レバーは、可動スリーブからの駆動量を可動シーブに伝達可能な構成であればよく、可動スリーブ、ハブ、可動シーブに対する連結方法は限定されない。また、レバーの支点は、ハブに設けた支持部で支持される構成に限らず、回転軸に支持される構成としてもよい。
【００４３】
また、本実施の形態に係る油圧室は、ハブに設けた収容孔部に対して可動スリーブの環状凸部を収容することで形成されたが、この構成に限られない。逆に、可動スリーブに収容孔部を設けて、ハブに環状凸部を設けて油圧室を形成してもよい。
【００４４】
また、本実施の形態に係る無段変速機は、回転軸を中心として放射状に複数のレバーを配置したが、単一のレバーによって駆動力発生装置からの駆動力がプーリに伝達される構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  無段変速機
２  駆動プーリ
３  従動プーリ
４  無端ベルト
５  駆動力発生装置（駆動源）
６  駆動力伝達機構
７、８  回転軸
１１、１５  固定シーブ
１２、１６  可動シーブ
１３、１７  プーリ溝
２１  ハブ
３１  可動スリーブ
４１  梃子機構
４２  レバー
４６  第１のピン
４７  第２のピン
４８  第３のピン
５３  油圧室
６２  油路
６３  連通路（油路）
【図１】
2012219906.tif 000003
【図２】
2012219906.tif 000004
【図３】
2012219906.tif 000005
【図４】
2012219906.tif 000006