JP5779129B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は無段変速機に関するものである。

従来、無段変速機のプーリの推力をバネによって与えるのものが、特許文献１に開示されている。特許文献１の無段変速機では、可動プーリ片と軸方向に移動可能なスライド式バネストッパーとの間に圧縮バネを設け、さらにスライド式バネストッパーと固定された固定片との間に引張バネを設けている。これにより、Ｖ溝の幅が大きくなるように可動プーリ片が移動する場合に、スライド式バネストッパーが軸方向に移動し、可動プーリ片に与える推力が適正な値となるようにしている。

特開平０５−１４９４０２号公報

しかし、上記の発明では、スライド式バネストッパーが軸方向にのみ移動するので、Ｖ溝の幅が大きくなるように可動プーリ片が移動するにつれて、引張バネ、および圧縮バネにより、可動プーリ片を固定プーリ片側へ付勢する力が大きくなる。そのため、Ｖ溝の幅が大きくする場合に、可動プーリ片を動かすには大きな力が必要となり、可動プーリ片の移動性が悪くなり、ベルト挟持力が過剰となる、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、Ｖ溝の幅が大きくなるように可動プーリ片が移動する場合でも、ベルト挟持力が過剰になることを抑制することを目的とする。

本発明のある態様に係る無段変速機は、固定プーリと、固定プーリの軸方向に移動する可動プーリと、固定プーリと可動プーリとによって形成されるＶ溝の溝幅が変更されることで、固定プーリおよび可動プーリとの接触半径が変更されるベルトとを備えた無段変速機であって、一方の端部が可動プーリの背面に当接し、固定プーリの軸方向へ伸縮する第１弾性手段と、固定プーリの周方向に複数配置され、第１弾性手段のもう一方の端部が当接し、第１弾性手段によって軸方向へ力を受ける保持手段と、可動プーリが固定プーリの軸方向に移動する場合に、保持手段を軸方向および固定プーリの径方向に移動させるスライド機構と、保持手段を固定プーリの径方向内側に向けて付勢する第２弾性手段とを備えることを特徴とする無段変速機。

この態様によると、保持手段が移動する場合に、スライド機構によって軸方向に加えて、径方向にも移動可能となるので、Ｖ溝の溝幅が大きくなるように可動プーリを移動させる場合でも、プーリが回転することによって生じる遠心力によって可動プーリが移動し易くなり、固定プーリおよび可動プーリによって発生するベルト挟持力が過剰となることを抑制することができる。

第１実施形態の無段変速機の概略断面図である。 図１のII-II断面の概略図である。 第２実施形態の保持部材の連結状態を示す図である。 第３実施形態の傾斜部の断面図である。 第３実施形態の変形例を示す図である。 第４実施形態の傾斜部の断面図である。 第４実施形態の変形例を示す図である。

本発明の第１実施形態の構成について図１、２を用いて説明する。図１は本実施形態の無段変速機の概略断面図である。図１においては、プライマリプーリ、セカンダリプーリの上半分に変速比が最Ｈｉｇｈとなっている状態、下半分に変速比が最Ｌｏｗとなっている状態を示す。図２は図１のII-II断面の概略図である。

無段変速機１は、駆動源に連結されたプライマリプーリ２と、駆動輪に連結されたセカンダリプーリ３と、ベルト４と、保持部材５と、バンド６と、バネ７と、ガイド部９とを備える。

プライマリプーリ２は、固定プーリ２ａと、固定プーリ２ａに対向配置された可動プーリ２ｂとを備える。プライマリプーリ２は、固定プーリ２ａのシーブ面と可動プーリ２ｂのシーブ面とによってＶ字状のプーリ溝を形成する。可動プーリ２ｂは、例えば遠心ローラーによって軸部２ｃに沿って移動し、プーリ溝の溝幅を変更する。

セカンダリプーリ３は、固定プーリ３ａと、固定プーリ３ａに対向配置された可動プーリ３ｂとを備える。セカンダリプーリ３は、固定プーリ３ａのシーブ面と可動プーリ３ｂのシーブ面とによってＶ字状のプーリ溝を形成する。可動プーリ３ｂは、ベルト４によって可動プーリ３ｂを固定プーリ３ａとは反対側に押す力と、バネ７を介して固定プーリ３ａ側に押す力との差によって軸部３ｃに沿って移動し、プーリ溝の溝幅を変更する。

ベルト４はプライマリプーリ２とセカンダリプーリ３との間に掛け回され、プライマリプーリ２とセカンダリプーリ３との間で動力を伝達する。プライマリプーリ２とベルト４との接触半径、およびセカンダリプーリ３とベルト４との接触半径が変更されることで、無段変速機１は、変速比を無段階に変更する。

ガイド部９は、可動プーリ３ｂの背面側に配置され、軸部３ｃに連結されており、固定プーリ３ａと一体となって回転する。ガイド部９は、可動プーリ３ｂに対して固定プーリ３ａ側とは反対方向に拡径するテーパ状の傾斜部１０と、径方向外側に向けて突出する凸部１１と、保持部材５が固定プーリ３ａ側とは反対側へ移動することを制限する第１ストッパー１２と、保持部材５が固定プーリ３ａ側へ移動することを制限する第２ストッパー１３とを備える。

傾斜部１０は、固定プーリ３ａの周方向に所定の間隔で複数設けられる。凸部１１は、周方向に隣り合う傾斜部１０の間に設けられる。つまり、ガイド部９には傾斜部１０と凸部１１とによって、傾斜部１０を底面とし、周方向に隣り合う凸部１１の向かい合う面を側面とした凹部１４が周方向に複数形成される。

保持部材５は、傾斜部１０と同一形状のテーパ状の底部５ａを備え、複数設けられた傾斜部１０と同じだけ周方向に複数設けられる。なお、保持部材５の数は必ずしも傾斜部１０の数と同一である必要はなく、傾斜部１０の数より少なくてもよい。保持部材５は、ガイド部９に形成される凹部１４内に配置される。保持部材５の底部５ａが傾斜部１０と摺接して保持部材５は移動するので、保持部材５がバネ７によって軸方向に力を受けて移動すると、保持部材５は傾斜部１０に沿って径方向にも移動する。保持部材５は、バンド６によって径方向内側に向けて付勢される。保持部材５の底部５ａは傾斜部１０に摺接し、傾斜部１０は固定プーリ３ａ側となるにつれて縮径するので、保持部材５はバンド６によって固定プーリ３ａ側へ向く力を受ける。

バンド６は、複数設けられた保持部材５の外周壁に当接し、径方向に伸縮し、保持部材５を径方向内側に向けて付勢する。バンド６による径方向内側に向けた付勢力は、可動プーリ３ｂが最Ｌｏｗ変速比となる位置において、セカンダリプーリ３の回転速度が最Ｌｏｗ変速比で設定されているときの最高回転速度となった場合に、可動プーリ３ｂが軸方向に動かず、セカンダリプーリ３がベルト４を保持できるように設定される。従って、例えば最Ｌｏｗ変速比においてセカンダリプーリ３の回転速度が高くなるような運転シーン（例えば、マニュアルモードで最Ｌｏｗ変速比固定状態にて発進し加速する運転シーンや、高車速走行中にアクセルペダルやシフトレバー操作によりダウンシフトされる運転シーン）であっても、可動プーリ３ｂが軸方向に移動することなく、最Ｌｏｗ変速比を維持することができる。この時、セカンダリプーリ３に対するベルト４の接触半径が大きいため、セカンダリプーリ３の回転速度は比較的低い。従って、バンド６に作用する遠心力も小さく、可動プーリ３ｂを保持することができる。ここで、最高回転速度とは、例えば、３０００ｒｐｍである。

バネ７は、可動プーリ３ｂと保持部材５との間に配置され、一方の端部が可動プーリ３ｂの背面に当接し、もう一方の端部が保持部材５に当接する。バネ７は、軸方向に伸縮することで、可動プーリ３ｂと保持部材５とが離間するように付勢力を発生する。バネ７は、保持部材５が第１ストッパー１２に当接する場合に、保持部材５の径方向内側の端部付近に当接するように配置される。これにより、バネ７から保持部材５にかかるモーメントを小さくすることできる。仮に、バネ７の径を大きく設定し、バネ７と保持部材５とが保持部材５の径方向外側の端部付近で当接する場合、バネ７から保持部材５にかかるモーメントが大きくなり、傾斜部１０と底部５ａとが離間するように保持部材５が傾く恐れがあるが、上記構成により保持部材５が傾くことを抑制することができる。

次に本実施形態の作用について説明する。

無段変速機１の変速比は、プライマリプーリ２によるベルト挟持力と、セカンダリプーリ３によるベルト挟持力とのバランスによって設定される。プライマリプーリ２によるベルト挟持力が大きくなり、プライマリプーリ２のプーリ溝の溝幅が小さくなると、セカンダリプーリ３のプーリ溝の溝幅はベルト４によって押し広げられ、可動プーリ３ｂは固定プーリ３ａとは逆方向に移動する。そのため、変速比はＨｉｇｈ側へ変更される。

一方、プライマリプーリ２によるベルト挟持力が小さくなると、可動プーリ３ｂはバンド６およびバネ７によって発生する力によって固定プーリ３ａ側に移動し、セカンダリプーリ３のプーリ溝の溝幅が小さくなる。そのため、変速比はＬｏｗ側へ変更される。

本実施形態では、プライマリプーリ２におけるベルト挟持力に応じてセカンダリプーリ３の可動プーリ３ｂが移動し、変速比が変更される。可動プーリ３ｂは、ベルト４を介して可動プーリ３ｂを固定プーリ３ａとは反対方向に押す力と、バネ７およびバンド６によって可動プーリ３ｂを固定プーリ３ａ側に押す力とが釣り合う位置に保持される。

変速比がＨｉｇｈ側へ変更される場合には、可動プーリ３ｂが、固定プーリ３ａとは反対側の軸方向に移動し、バネ７が縮むので、保持部材５を固定プーリ３ａとは反対方向の軸方向に押す力が大きくなる。

保持部材５の底部５ａは傾斜部１０に摺接するので、保持部材５を固定プーリ３ａとは反対方向の軸方向に押す力が大きくなると、保持部材５が傾斜部１０から受ける反力も大きくなり、反力の分力である径方向外側に向かう力も大きくなる。そして、バンド６による付勢力よりも径方向外側に向かう力が大きくなると、バンド６が拡径し、保持部材５は固定プーリ３ａとは反対方向の軸方向、および径方向外側に向けて移動する。

バンド６が拡径すると、バンド６による付勢力が大きくなり、バンド６による付勢力と径方向外側に向かう力とが釣り合う位置で保持部材５は停止する。

このように可動プーリ３ｂが固定プーリ３ａとは反対方向に移動する場合にバネ７が収縮するが、保持部材５が軸方向及び径方向に移動することで、バネ７の収縮量を少なくすることができ、セカンダリプーリ３によるベルト挟持力が小さくなり、ベルト挟持力が過剰となることを抑制することができる。

また、変速比がＨｉｇｈ側となっている場合には、セカンダリプーリ３の回転速度が速くなるので保持部材５に掛かる遠心力が大きくなる。そのため、保持部材５が傾斜部１０から受ける反力が小さくなり、バネ７を介して可動プーリ３ｂを固定プーリ３ａ側へ押す力が小さくなる。つまり、保持部材５に掛かる遠心力が保持部材５を固定プーリ３ａと反対方向に移動させるよう作用して、バネ７の収縮量を少なくすることができ、セカンダリプーリ３によるベルト挟持力が小さくなり、ベルト挟持力が過剰となることを抑制することができる。

変速比がＨｉｇｈ側となっている状態から、ブレーキペダルが踏み込まれ、変速比をＬｏｗ側へ変更する場合には、ブレーキペダルが踏み込まれることで、車両が減速し、セカンダリプーリ３の回転速度が遅くなる。これにより、保持部材５に掛かる遠心力が小さくなり、バンド６による付勢力が径方向外側に向かう力よりも大きくなり、バンド６が縮径する。そして、保持部材５は固定プーリ３ａ側へ移動し、バネ７が縮み、バネ７によって可動プーリ３ｂを固定プーリ３ａ側へ軸方向に押す力が大きくなり、可動プーリ３ｂは固定プーリ３ａ側へ移動する。

このように、変速比がＨｉｇｈ側となっている状態からブレーキペダルが踏み込まれた場合には、変速比をＬｏｗ側へ変更することをアシストすることができる。

本発明の第１実施形態の効果について説明する。

無段変速機１は、変速比がＨｉｇｈ側へ変更され、保持部材５が軸方向に移動する場合に、保持部材５を軸方向および径方向に移動させる傾斜部１０を備える。これにより、軸方向にのみ移動する場合と比較して保持部材５の軸方向への移動量を少なくすることができ、無段変速機１の軸方向の長さを短くすることができ、無段変速機１を小型化することができる（請求項１に記載の効果）。

保持部材５は径方向にも移動可能であり、保持部材５は固定プーリ３ａおよび可動プーリ３ｂと共に回転し、保持部材５は径方向外側に向けた遠心力を受ける。これにより、保持部材５が傾斜部１０に加える荷重が小さくなり、保持部材５と傾斜部１０との摩擦力が低減される。そのため、保持部材５は軸方向への移動が容易となり、例えば可動プーリ３ｂおよび保持部材５が固定プーリ３ａとは反対側の軸方向へ容易に移動可能となる。つまり、可動プーリ３ｂが固定プーリ３ａとは反対側の軸方向へ移動する場合に、固定プーリ３ａ側へ可動プーリ３ｂを押す力が小さくなり、ベルト挟持力が過剰となることを抑制することができる（請求項１に記載の効果）。

本実施形態を用いない従来技術でも固定プーリなどの回転により遠心力が作用するが、保持部材は径方向への移動が不可となっているので、保持部材と、保持部材が摺動する面との摩擦力が低減せず、本実施形態を用いない従来技術では、本実施形態の効果を得ることはできない。

バンド６によって保持部材５を径方向内側に向けて付勢することで、保持部材５に固定プーリ３ａ側に向かう力を与えることができ、ベルト挟持力を適切に保つことができる。また保持部材５に係る遠心力による径方向外側への保持部材５の移動を抑制することができる。また、変速比がＨｉｇｈ側となっている状態からブレーキペダルが踏み込まれた場合に、変速比をＬｏｗ側へ変更することをアシストすることができ、Ｌｏｗ側へ素早く変速させることができる（請求項２、３、４に記載の効果）。

固定プーリ３ａとは反対側へ保持部材５が移動することを規制する第１ストッパー１２を設けることで、保持部材５が凹部１４から外れることを防止することができる（請求項６に記載の効果）。

保持部材５が第１ストッパー１２に当接した場合に、バネ７は保持部材５の径方向内側の端部付近に当接する。これにより、保持部材５が固定プーリ３ａ側へ移動した場合でも、保持部材５がバネ７によるモーメントによって傾くことを抑制することができる（請求項７に記載の効果）。

固定プーリ３ａ側へ保持部材５が移動することを規制する第２ストッパー１３を設けることで、保持部材５が凹部１４から外れることを防止することができる。また、例えば変速比が最Ｌｏｗとなった場合に、バネ７の収縮過多とならないよう保持部材５の固定プーリ３ａ側への移動を規制することで、ベルト挟持力が過剰となることを抑制することができる（請求項８に記載の効果）。

保持部材５、傾斜部１０などをセカンダリプーリ３に設けることで、変速比に応じてセカンダリプーリ３におけるベルト挟持力を適切な力にすることができる。変速比がＨｉｇｈ側へ変更される場合は、セカンダリプーリ３のプーリ溝の溝幅は大きくなり、保持部材５は固定プーリ３ａとは反対側の軸方向に移動する。変速比がＨｉｇｈ側へ変更されると、セカンダリプーリ３の回転速度は速くなり、保持部材５の遠心力は大きくなる。これによって、保持部材５は傾斜部１０に沿って固定プーリ３ａとは反対側に移動し易くなり、ベルト挟持力が過剰となることを抑制することができる。また、変速比がＬｏｗ側へ変更される場合は、セカンダリプーリ３の回転速度は遅くなり、保持部材５の遠心力は小さくなる。そのためバンド６による付勢力によって保持部材５が固定プーリ３側に移動し易くなり、ベルト挟持力が不足することを抑制することができる（請求項１１に記載の効果）。

次に本発明の第２実施形態について説明する。

本実施形態では図３に示すように周方向に隣り合う保持部材２０はバネ２１によって連結されている。バネ２１は、周方向において保持部材２０同士を近づける引張り力を発生する。この引張り力により保持部材２０は径方向内側に付勢される。

本発明の第２実施形態の効果について説明する。

保持部材２０をバネ２１によって連結することでも第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に本発明の第３実施形態について説明する。

本実施形態では図４に示すように傾斜部３０は傾斜角が異なる複数の面で構成されている。図４は傾斜部３０の軸方向における断面図である。傾斜角とはセカンダリプーリ３の軸部３ｃに対して傾斜する角度のことを言う。

傾斜部３０は、第１傾斜部３１と、第１傾斜部３１よりも固定プーリ側に配置され、第１傾斜部３１よりも傾斜角が小さい第２傾斜部３２とを備える。

なお、傾斜部３０は、図５に示すように窪んだ曲面形状としても良い。

本発明の第３実施形態の効果について説明する。

傾斜部３０を傾斜角が異なる複数の面で構成することで、可動プーリを固定プーリ側へ押す力を傾斜部３０の面によっても変更することができる。特に、本実施形態では、傾斜部３０を、第１傾斜部３１と、第１傾斜部３１よりも固定プーリ側に配置され、第１傾斜部３１よりも傾斜角が小さい第２傾斜部３２とによって構成することで、保持部材が第２傾斜部３２と当接している場合に、可動プーリを固定プーリとは反対側の軸方向に移動し易くなり、変速比をＨｉｇｈ側へ素早く変更することができる（請求項９に対応する効果）。また、傾斜部３０を曲面形状とし、傾斜部３０において第２ストッパー１３側より第１ストッパー１２側の曲率半径を小さくすることで、上述した第１傾斜部３１及び第２傾斜部３２とした形態と同様の効果を得ることができる（請求項１０に対応する効果）。

次に本発明の第４実施形態について説明する。

本実施形態では図６に示すように傾斜部４０は傾斜角が異なる複数の面で構成されている。図６は傾斜部４０の軸方向における断面図である。傾斜角とはセカンダリプーリ３の軸部３ｃに対して傾斜する角度のことを言う。

傾斜部４０は、第１傾斜部４１と、第１傾斜部４１よりも固定プーリ側に配置され、第１傾斜部４１よりも傾斜角が大きい第２傾斜部４２とを備える。

なお、図７に示すように傾斜部４３の中央付近が突出する曲面形状としても良い。

本発明の第４実施形態の効果について説明する。

傾斜部４０を、第１傾斜部４１と、第１傾斜部４１よりも固定プーリ側に配置され、第１傾斜部４１よりも傾斜角が大きい第２傾斜部４２とによって構成することで、保持部材が第２傾斜部４２と当接している場合に、ベルト挟持力を大きくすることができる（請求項９に対応する効果）。また、傾斜部３０を曲面形状とし、傾斜部３０において第２ストッパー１３側より第１ストッパー１２側の曲率半径を大きくすることで、上述した第１傾斜部４１及び第２傾斜部４２とした形態と同様の効果を得ることができる（請求項１０に対応する効果）。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本実施形態では、セカンダリプーリ３に保持部材５などを設けたが、プライマリプーリ２に設けてもよい。

１ 無段変速機
２ プライマリプーリ
３ セカンダリプーリ
３ａ 固定プーリ
３ｂ 可動プーリ
４ ベルト
５、２０ 保持部材（保持手段）
５ａ 底部（スライド機構）
６ バンド（第２弾性手段）
７ バネ（第１弾性手段）
１０、３０、３３、４０、４３ 傾斜部（スライド機構）
１２ 第１ストッパー
１３ 第２ストッパー
２１ バネ（第２弾性手段）

Claims (10)

1. 固定プーリと、前記固定プーリの軸方向に移動する可動プーリと、前記固定プーリと前記可動プーリとによって形成されるＶ溝の溝幅が変更されることで、前記固定プーリおよび前記可動プーリとの接触半径が変更されるベルトとを備えた無段変速機であって、
   一方の端部が前記可動プーリの背面に当接し、前記固定プーリの軸方向へ伸縮する第１弾性手段と、
   前記固定プーリの周方向に複数配置され、前記第１弾性手段のもう一方の端部が当接し、前記第１弾性手段によって前記軸方向へ力を受ける保持手段と、
   前記可動プーリが前記固定プーリの軸方向に移動する場合に、前記保持手段を前記軸方向および前記固定プーリの径方向に移動させるスライド機構と、
   前記保持手段を前記固定プーリの径方向内側に向けて付勢する第２弾性手段とを備えることを特徴とする無段変速機。
2. 前記第２弾性手段は、前記保持手段の外周壁に当接し、前記径方向に伸縮可能な円環状弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記円環状弾性部材は、バンドであることを特徴とする請求項２に記載の無段変速機。
4. 前記第２弾性手段は、前記固定プーリの周方向において隣り合う前記保持手段を連結するバネであることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
5. 前記固定プーリとは反対側へ前記保持手段が移動することを規制する固定プーリ反対側移動規制ストッパーを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の無段変速機。
6. 前記保持手段が前記固定プーリ反対側移動規制ストッパーに当接した場合に、前記第１弾性手段は前記保持手段の前記径方向内側の端部に当接することを特徴とする請求項５に記載の無段変速機。
7. 前記固定プーリ側へ前記保持手段が移動することを規制する固定プーリ側移動規制ストッパーを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の無段変速機。
8. 前記スライド機構は、前記保持手段に設けた第１傾斜面と、前記固定プーリに連結するガイド部に設けた第２傾斜面とによって形成され、
   前記第２傾斜面は、傾斜角が異なる複数の面によって形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の無段変速機。
9. 前記スライド機構は、前記保持手段に設けた第１曲面と、前記固定プーリに連結するガイド部に設けた第２曲面とによって形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の無段変速機。
10. 駆動源に連結するプライマリプーリと、
    駆動輪に連結するセカンダリプーリと、
    前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリと間に掛け回されたベルトとを備え、
    前記固定プーリおよび前記可動プーリは前記セカンダリプーリを構成することを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の無段変速機。

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