JP5310114B2 - 無段変速装置 - Google Patents

Description

この発明は、無段変速装置（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：ＣＶＴ）に関し、特に、プーリに付属する歯と駆動力を伝達する駆動力伝達手段が噛み合って動作する無段変速装置に関する。

従来、Ｖベルトにより回転駆動力の伝達を行なう無段変速装置として、例えば、「無段変速機構」（特許文献１参照）が知られている。

従来の「無段変速機構」は、Ｖベルトを用いて回転力の伝達を確実に行うために、駆動回転軸に付されたプーリと従動回転軸に付されたプーリとの間でＶベルトにより回転駆動力の伝達を行い、且つ上記２つのプーリの内の少なくとも一方が可変ピッチプーリであるＶベルト式無段変速機構において、Ｖベルトが歯付きＶベルトであり、且つ少なくとも一方の可変ピッチプーリがＶ溝底に上記Ｖベルトの歯と噛み合う歯車を有することを特徴としている。

特開昭６３−１２０９５０号公報

しかしながら、従来の「無段変速機構」においては、可変ピッチプーリがＶ溝底に有する、Ｖベルトの歯と噛み合う歯車が、Ｖ溝底の軸に固定されていることから、このＶ溝底の軸に付属する歯とＶベルトの歯が十分噛み合っていない場合、両方の歯のピッチが一致しないため、軸に付属する歯がＶベルトに対し短時間に衝突を繰り返すような状況を生じさせてしまうことが避けられなかった。

つまり、可変ピッチプーリのＶ溝底の軸に設置した歯と、この歯に噛み合って駆動力を伝達する駆動力伝達手段（Ｖベルトやチェーン等）のピッチが一致せずにズレが生じてしまうと、両者の協調した動きが阻害されてしまうことになり、状況によっては歯や駆動力伝達手段を傷付けてしまったり、歯の位置がずれてしまうことも起こり得る。

この発明に係る無段変速装置は、プーリの軸部に対し進出状態になって駆動力伝達手段の被噛合部に噛合する可動噛合部を、駆動力伝達手段対向面に開口する格納部に配置し、可動噛合部に加わる駆動力伝達トルクを、格納部を介して剛性の高いプーリ軸で受けている。

この発明によれば、格納部に配置した可動噛合部が進出状態になって駆動力伝達手段の被噛合部に噛合し、可動噛合部に伝達された駆動力は格納部を介して剛性の高いプーリ軸で受け止められるため、可動噛合部と駆動力伝達手段の協調した動きが阻害されず、歯や駆動力伝達手段を傷付けてしまったり、歯の位置がずれてしまうことも無いので、無段変速装置が備えるロックアップ性能を低下させることなく発揮することができる。

この発明の第１実施の形態に係る無段変速装置の構成を模式的に示す説明図である。 図１のドリブンプーリのプーリ軸にチェーンが巻き付いていない状態を示す説明図である。 図１のドリブンプーリのプーリ軸にチェーンが巻き付いている状態を示す説明図である。 図１の可動歯の装着状態をプーリ軸半径方向断面で示す説明図である。 図４の可動歯装着部分を拡大して示す断面説明図である。 この発明に係る可動歯と可動歯固定部品の構成と比較するために、この発明に係る可動歯と可動歯固定部品の構成を適用しなかった場合の比較例を示し、（ａ）は比較例における可動歯の装着状態をプーリ軸半径方向断面で示す説明図、（ｂ）は（ａ）の可動歯装着部分を拡大して示す断面説明図である。 この発明の第２実施の形態に係る無段変速装置の可動歯の装着状態をプーリ軸半径方向断面で示す説明図である。 図７の可動歯装着部分を拡大して示す断面説明図である。

以下、この発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
（第１実施の形態）
図１は、この発明の第１実施の形態に係る無段変速装置の構成を模式的に示す説明図である。図１に示すように、無段変速装置（ＣＶＴ）１０は、ドライブプーリ（プライマリプーリ）１１とドリブンプーリ（セカンダリプーリ）１２と共に、ドライブプーリ１１とドリブンプーリ１２の間に掛け回された駆動力伝達手段１３を有している。

ドリブンプーリ１２のプーリ軸１４には、プーリ軸１４を挿入させプーリ軸１４と一体化した状態に円筒形のスペーサ（プーリ軸一体化部材）１５が装着されており、スペーサ１５には、スペーサ１５を覆って可動歯固定部品（ロックガイド）１６が装着されている。可動歯固定部品１６に覆われたスペーサ１５には、可動噛合部である可動歯（ロックエレメント）１７が組み込まれており、可動歯１７は、スペーサ１５により、プーリ周方向への移動が規制されると共に、可動歯固定部品１６により、プーリ径方向及び軸方向への移動が規制される。
このＣＶＴ１０は、例えば、車両に備えられて、車両の走行速度を無段階に変化させることができる。なお、駆動力伝達手段１３としては、ベルトやチェーン等が用いられるが、ここでは、駆動力伝達手段１３としてチェーンを用いた例について説明する。

駆動源であるエンジン（図示しない）からドライブプーリ１１に入力した駆動力は、チェーン１３を介してドリブンプーリ１２へと伝達され、ドリブンプーリ１２の駆動軸（図示しない）から出力される。ドライブプーリ１１とドリブンプーリ１２は、共に、固定プーリに対し可動プーリを移動させて、固定プーリと可動プーリの間にＶ字状断面溝（Ｖ溝）を形成すると共にＶ溝幅を変更することができる。そして、駆動する側であるドライブプーリ１１と駆動される側であるドリブンプーリ１２のＶ溝幅を連続的に変えることで、駆動する側と駆動される側のチェーン１３の伝達ピッチを変化させ、これにより滑らかな無段階変速を行なうことができる。

図２は、図１のドリブンプーリのプーリ軸にチェーンが巻き付いていない状態を示す説明図である。図３は、図１のドリブンプーリのプーリ軸にチェーンが巻き付いている状態を示す説明図である。

図２及び図３に示すように、スペーサ１５を覆うようにスペーサ外周面に装着された円筒状の可動歯固定部品１６には、可動歯固定部品１６の半径方向に移動自在に複数の可動歯１７が組み込まれている。可動歯固定部品１６に組み込まれた各可動歯１７は、例えば、コイルスプリング等の付勢部材１８により、可動歯固定部品１６の外表面に対し退避自在に突出させており、ＣＶＴ１０のプーリ比が最Ｈｉ（例えば、オーバドライブ：ＯＤ）時、可動歯固定部品１６の外表面から突出し、プーリ軸１４に巻き付いたチェーン１３と噛み合った状態（図３参照）になる。

なお、可動歯１７は、ドリブンプーリ１２のプーリ軸１４に配置されている場合に限らず、ドライブプーリ１１に設けられていても良く、この場合、ＣＶＴ１０のプーリ比が最Ｌｏ時、可動歯固定部品１６の外表面から突出し、プーリ軸１４に巻き付いたチェーン１３と噛み合った状態（図３参照）になる。

チェーン１３は、薄板リング状のチェーンリンク１９を、２個一組のピン２０を用いて、重ね合わせた状態で円環状に連結することにより形成されており、ピン２０を連結軸として連結された各チェーンリンク１９は、ピン２０を軸としてピン周りに自在に回動（揺動）する。各チェーンリンク１９は、可動歯１７に巻き付く側の可動歯当接部分に、凹部（被噛合部）１９ａを有している。凹部１９ａは、可動歯１７のプーリ軸外表面からの突出形状に対応して形成されていると共に、可動歯１７のピッチと一致したピッチで配置されている。

図４は、図１の可動歯の装着状態をプーリ軸半径方向断面で示す説明図である。図４に示すように、スペーサ１５に装着された可動歯１７は、プーリ軸半径方向断面が台形状で、上面がプーリ軸方向に長い長方形の突条凸部状に形成され、下端部に、プーリ軸周方向両側に突出する外向きフランジ（鍔）状の係止部１７ａを有している。

この可動歯１７は、スペーサ１５に設けた格納部２１に、格納部底面２１ａとの間に付勢部材１８を介在させて配置されている。格納部２１は、プーリ軸１４のチェーン１３に対向する面である、スペーサ外表面（駆動力伝達手段対向面）に開口して、プーリ軸方向に延びる溝状に形成されており、係止部１７ａを有する可動歯１７を埋設状態に格納することができる形状及び大きさを有している。格納部２１に配置された可動歯１７は、その先端部を、可動歯固定部品１６の全周に渡って設けられた周面を貫通する各開口１６ａ内に位置させており、スペーサ外表面に対し進出退避自在に、プーリ軸半径方向に移動することが可能である。

格納部２１に配置された可動歯１７は、付勢部材１８の付勢力に付勢されて、先端部を可動歯固定部品１６の外周面上方へ突出させた突出状態になるが、上方から押圧力が加わることにより、付勢部材１８の付勢力に抗して先端部を可動歯固定部品１６の外周面から突出させない格納状態（図中、破線参照）になる。
可動歯１７が突出状態にあるとき、可動歯１７の両係止部１７ａ，１７ａは、その上面を、可動歯固定部品１６の裏面に接触させており、これによって、可動歯１７の上方移動が規制される。

可動歯１７の上方移動を規制する可動歯固定部品１６は、裏面のプーリ軸周方向略中央に、下方に突出する柱部１６ｂを有しており、この柱部１６ｂの突出端面を、隣接する格納部２１間のスペーサ１５の外表面に当接させている。
なお、格納部２１は、スペーサ１５に形成することに限られるものではなく、スペーサ１５を設けずに、直接、プーリ軸１４に形成しても良い。この場合、格納部２１は、プーリ軸１４の外表面（駆動力伝達手段対向面）に開口する。

このように、プーリ軸１４と一体化したスペーサ１５（或いはプーリ軸１４）に設けた格納部２１に配置された可動歯１７は、ＣＶＴ１０のプーリ比が最Ｈｉ時及び最Ｌｏ時以外では、格納部２１に埋設された状態に格納される一方、ＣＶＴ１０のプーリ比が最Ｈｉ時及び最Ｌｏ時の少なくとも一方のとき、即ち、チェーン１３がプーリ軸１４に巻き付いてプーリのＶ溝底に位置するとき、配置された格納部２１から飛び出て進出状態になりチェーン１３の凹部１９ａと噛み合った状態になる。

可動歯１７がチェーン１３と噛み合った状態のとき、可動歯１７には駆動力伝達荷重（トルク）が付加された状態になる。
図５は、図４の可動歯装着部分を拡大して示す断面説明図である。図５に示すように、可動歯１７がチェーン１３と噛み合った状態で、プーリ軸周方向に駆動力伝達荷重（トルク）ｔが付加されることになる可動歯１７は、係止部１７ａの端面下部を、格納部２１が設けられた、プーリ軸１４と一体化したスペーサ１５（或いはプーリ軸１４）に当接させることになり、プーリ軸１４と一体化したスペーサ１５（或いはプーリ軸１４）は、可動歯固定部品１６の裏面に上面を接触させた係止部１７ａからの荷重を受けることになる。
そこで、可動歯固定部品１６と可動歯１７の寸法関係を、以下に示す条件に設定する。

（１）可動歯固定部品１６の柱部１６ｂのプーリ軸周方向長さＡを、隣接する格納部２１間のスペーサ１５の外表面のプーリ軸周方向長さＢより短く（Ａ＜Ｂ）する（図４参照）。
このように設定することで、可動歯１７が、可動歯１７が格納される格納部２１の上端部（荷重を受ける部位、図５参照）に当接する前に、可動歯固定部品１６に当接するのを防ぐことができる。この結果、可動歯１７に駆動力伝達荷重（トルク）ｔが付加されたとき、可動歯１７は、格納部２１に当接することになって可動歯固定部品１６には当接しないので、後述する可動歯１７のピッチズレ（段落番号００２８，００２９参照）を防止することができる。

この結果、ピッチズレのために引き起こされる、軸に付属する歯がＶベルトに対し短時間に衝突を繰り返すような状況を生じさせないので、駆動力が確実に伝達されると共に駆動力伝達手段が傷付くこともない。
（２）可動歯固定部品１６の開口１６ａ側の端面と開口１６ａから突出する可動歯１７の係止部１７ａ境界部との間隔ａを、スペーサ１５の開口１６ａ側壁面と係止部１７ａのスペーサ１５側壁面との間隔ｂより長く（ａ＞ｂ）する（図４参照）。
このように設定することで、上記（１）の場合（Ａ＜Ｂ）と同様の効果を得ることができる。

（３）開口１６ａから突出して隣接する可動歯１７の係止部１７ａ境界部間距離Ｌ１を、隣接する可動歯１７の間に位置する可動歯固定部品１６の外周面隣接開口１６ａ間距離Ｌ２より長く（Ｌ１＞Ｌ２）する（図４参照）。
このように設定することで、隣接する両可動歯１７，１７間に位置する可動歯固定部品１６が、隣接する両可動歯１７，１７に付加される駆動力伝達荷重（トルク）ｔを受け止める駆動力受けになるのを防ぐことができる。

（４）格納部２１に埋設状態にあって可動歯固定部品１６の外周面から突出していない可動歯１７の上面と、先端部側が格納部２１から飛び出て可動歯固定部品１６の外周面から突出している可動歯１７の上面との移動距離Ｈ１を、格納部２１に埋設状態にあって可動歯固定部品１６の外周面から突出していない可動歯１７の下端面と、先端部側が格納部２１から飛び出て可動歯固定部品１６の外周面から突出している可動歯１７の下端面との移動距離Ｈ２より短く（Ｈ１＜Ｈ２）する（図４参照）。

このように設定することで、格納部２１に配置される可動歯１７の高さ（プーリ軸半径方向長さ）が、格納部２１の底面２１ａから可動歯固定部品１６の外周面の距離以下に確実に収まることになり、格納部２１に埋設状態にある可動歯１７は可動歯固定部品１６の外側に突出することなく確実に格納部２１に格納される。
ここで、可動歯１７に駆動力伝達荷重（トルク）ｔが付加されたときに、可動歯１７が可動歯固定部品１６に当接した場合について説明する。

図６は、この発明に係る可動歯と可動歯固定部品の構成と比較するために、この発明に係る可動歯と可動歯固定部品の構成を適用しなかった場合の比較例を示し、（ａ）は比較例における可動歯の装着状態をプーリ軸半径方向断面で示す説明図、（ｂ）は（ａ）の可動歯装着部分を拡大して示す断面説明図である。

図６に示す、この発明に係る可動歯と可動歯固定部品の構成を適用しなかった場合の比較例においては、可動歯１がチェーン（図示しない）の駆動力を伝達する際、その駆動力伝達荷重（トルク）ｔを可動歯固定部品２が直接受け止める構造になっている（（ｂ）参照）。このため、可動歯固定部品２の剛性が低いと、可動歯固定部品２の変形をもたらすことになり、この変形によって可動歯１のピッチズレを生じさせてしまうことになる。可動歯１のピッチズレが生じると、このような可動歯１と可動歯固定部品２の構成を有する無段変速装置における本来のロックアップ性能を低下させてしまう。

一方、可動歯固定部品２の剛性を高めるために、可動歯固定部品全体の肉厚を増大させたり、高強度材を使用したりした場合、構成部品の大型化や重量増となって軽量コンパクト化ができないばかりでなく、コストアップが避けられなくなる。

これに対し、この発明に係る無段変速装置１０にあっては、図４に示すように、可動歯１７は、プーリ軸１４と一体化したスペーサ１５（或いはプーリ軸１４）に設けた格納部２１に配置されていることから、可動歯１７に加わる駆動力伝達トルクは、格納部２１を介して、剛性の高いプーリ軸１４と一体化したスペーサ１５（或いは剛性の高いプーリ軸１４それ自体）で受けることになるので、可動歯１７のピッチズレを確実に防止することができる。よって、可動歯１７とチェーン１３の協調した動きが阻害されず、歯（可動歯１７）やチェーン１３を傷付けてしまったり、歯の位置がずれてしまうことも無いので、無段変速装置１０が備えるロックアップ性能を低下させずに確実に発揮することができる。

上述したように、可動歯固定部品１６と可動歯１７の寸法関係を（１）〜（４）の条件に設定することで、可動歯１７に加わる駆動力伝達トルクを確実にプーリ軸１４と一体化したスペーサ１５（或いはプーリ軸１４）で受け止めることができる。また、駆動力伝達トルクを受け止めるとき（即ち、ＣＶＴ１０のプーリ比が最Ｈｉ時及び最Ｌｏ時の少なくとも一方のとき）以外の変速を確実に行うことができる。

なお、可動歯固定部品１６は、プーリ軸１４と一体化したスペーサ１５（或いはプーリ軸１４）上における回転方向を正・逆何れの方向も可能なフリー構造を有していても良い。可動歯固定部品１６は、可動歯１７を所定位置に位置決めするだけで回転方向の規制を設ける必要がないため、フリー構造とすることによって形状を簡素化することができ、製造コストを抑えることができる。

（第２実施の形態）
図７は、この発明の第２実施の形態に係る無段変速装置の可動歯の装着状態をプーリ軸半径方向断面で示す説明図である。図８は、図７の可動歯装着部分を拡大して示す断面説明図である。

図７及び図８に示すように、第２実施の形態に係る無段変速装置３０は、可動歯固定部品１６に代えて、柱部１６ｂを設けていない可動歯固定部品３１を有すると共に、スペーサ１５に代えて、可動歯固定部品３１に対応し、スペーサ外表面の高さを柱部１６ｂ相当分高く（プーリ軸半径方向長さを長く）したスペーサ外表面を有するスペーサ３２を備えている。その他の構成及び作用は、第１実施の形態に係る無段変速装置１０と同様である。

スペーサ３２には、複数の格納部３３が設けられており、隣接する格納部３３間のスペーサ３２の外表面は、可動歯１７の上方移動を規制する可動歯固定部品３１の裏面のプーリ軸周方向略中央に接触している。
なお、プーリ軸１４と一体化したスペーサ３２（或いはプーリ軸１４）に設けた格納部３３は、第１実施の形態に係る無段変速装置１０の格納部２１の深さ（プーリ軸半径方向長さ）より深くなるが、格納部底面３３ａから、開口３１ａを通って突出状態にある可動歯１７が両係止部１７ａ，１７ａの上面を接触させる可動歯固定部品３１の裏面迄の距離は、格納部２１と変わりなく第１実施の形態に係る無段変速装置１０と同様である。

このような構成を有する可動歯固定部品３１と可動歯１７の寸法関係は、第１実施の形態に係る無段変速装置１０の場合の（１）即ち（Ａ＜Ｂ）を除く、（２）即ち（ａ＞ｂ）と、（３）即ち（Ｌ１＞Ｌ２）と、（４）即ち（Ｈ１＜Ｈ２）の条件に設定する。
これにより、可動歯１７がチェーン１３と噛み合った状態で、プーリ軸周方向に駆動力伝達荷重（トルク）ｔが付加されることになる可動歯１７は、係止部１７ａの端面下部のみならず係止部１７ａの端面全域を、格納部３３が設けられた、プーリ軸１４と一体化したスペーサ３２（或いはプーリ軸１４）に当接させることになり、プーリ軸１４と一体化したスペーサ３２（或いはプーリ軸１４）は、可動歯固定部品３１の裏面に上面を接触させた係止部１７ａからの荷重を受けることになる。

この結果、第１実施の形態に係る無段変速装置１０の格納部２１に比べ、可動歯１７に付加される駆動力伝達荷重（トルク）ｔを受ける部位の面積がより広くなるので、可動歯１７のピッチズレを確実に防止することができ、無段変速装置３０が備えるロックアップ性能を低下させずに確実に発揮することができる。
また、可動歯固定部品３１は、可動歯固定部品１６の柱部１６ｂを設けていないので、可動歯固定部品１６に比べ、更に簡素化した構造にすることができるので、製造が容易になる。

この発明は、無段変速装置の変速領域が最Ｈｉ時及び最Ｌｏ時の少なくとも一方のとき、格納部に配置した可動噛合部が進出状態になって駆動力伝達手段の被噛合部に噛合し、可動噛合部に伝達された駆動力は格納部を介して剛性の高いプーリ軸で受け止められるため、可動噛合部と駆動力伝達手段の協調した動きが阻害されず、歯や駆動力伝達手段を傷付けてしまったり、歯の位置がずれてしまうことも無いので、無段変速装置が備えるロックアップ性能を低下させることなく発揮することができ、無段変速装置に最適である。

１０，３０ 無段変速装置
１１ ドライブプーリ
１２ ドリブンプーリ
１３ チェーン
１４ プーリ軸
１５，３２ スペーサ
１６，３１ 可動歯固定部品
１６ａ，３１ａ 開口
１６ｂ 柱部
１７ 可動歯
１７ａ 係止部
１８ 付勢部材
１９ チェーンリンク
１９ａ 凹部
２０ ピン
２１，３３ 格納部
２１ａ，３３ａ 格納部底面

Claims (3)

1. 共にプーリ溝幅を変更可能な二つのプーリの間に掛け回された駆動力伝達手段により、一方のプーリの回転駆動力を他方のプーリに伝達する無段変速装置であって、
   前記駆動力伝達手段のプーリ巻き付き側に設けた被噛合部と、
   前記駆動力伝達手段に対向する駆動力伝達手段対向面に開口してプーリ軸或いはプーリ軸一体化部材に設けられた格納部に、前記駆動力伝達手段対向面に対し進出退避自在にプーリ軸半径方向に移動可能に配置され、変速領域が最Ｈｉ時及び最Ｌｏ時の少なくとも一方のとき、前記格納部内に位置して進出状態になり前記被噛合部に噛合する可動噛合部と
   を有する無段変速装置。
2. 可動歯固定部品は、前記駆動力伝達手段対向面上における回転方向を正・逆何れの方向も可能なフリー構造を有する請求項１に記載の無段変速装置。
3. 前記可動歯と前記可動歯固定部品の各々の寸法関係を、
   前記可動歯固定部品の前記駆動力伝達手段対向面との接触部におけるプーリ軸周方向長さＡを、前記駆動力伝達手段対向面のプーリ軸周方向長さＢより短く、
   前記可動歯固定部品の端面と前記可動歯固定部品から突出する前記可動歯の係止部境界部との間隔ａを、前記駆動力伝達手段対向面の開口側壁面と前記係止部の前記駆動力伝達手段対向面側壁面との間隔ｂより長く、
   前記可動歯固定部品の開口から突出して隣接する前記可動歯の係止部境界部間距離Ｌ１を、前記可動歯固定部品の外周面隣接開口間距離Ｌ２より長く、
   前記可動歯固定部品から突出していない前記可動歯の上面と、前記可動歯固定部品から突出している前記可動歯の上面との移動距離Ｈ１を、前記格納部の底面と、前記可動歯固定部品から突出している前記可動歯の下端面との移動距離Ｈ２より短く設定する請求項１または２に記載の無段変速装置。

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