JP2005291235A - チェーン式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】チェーン式無段変速機で発生する騒音を伴う振動が、動力の伝達経路等を通じて他の部分に伝播、拡大することを防止する。
【解決手段】本発明のチェーン式無段変速機は、入力側と出力側の各プーリ組立体Ａ，Ｂと、両プーリ組立体が備えるプーリ１，２間に巻き掛けられる無端チェーン３とを備える。無端チェーン３は、両プーリ１，２それぞれの無端チェーン巻き掛け用周溝に巻き掛けられている。入力軸１３と出力軸１９の各継手部１３ａ，１９ａと、プーリ軸４，５の各継手部４ａ，５ａとの係合面間、ならびに、各プーリ軸４，５を支持する軸受１１，１７の被固定面とハウジング１０の固定面との間に、制振部材１５，１６，２１，２２を設けた構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として車両に搭載するのに適したチェーン式無段変速機に関する。

自動車などの車両に用いられるチェーン式無段変速機は、エンジン側に設けられたドライブプーリ（入力側プーリ）と、駆動輪側に設けられたドリブンプーリ（出力側プーリ）と、これら両プーリ間に巻き掛けられる無端チェーンとを備えている。各プーリは、円錐台形状で軸方向に変位しない固定円錐シーブと、同じく円錐台形状で軸方向に変位可能な可動円錐シーブとを、互いの円錐面が対向するよう配置したものである。

このような無段変速機に用いる無端チェーンには、多数のリンクを第１および第２の２種のピン（第２のピンは、ストリップもしくはインターピースと称されることがある）で相互に連結した構成になっているものがある（例えば特許文献１参照）。
特開平８−３１２７２５号公報

上記構成の無端チェーンでは、一方のピン、例えば無端チェーン構成部材である第１ピンの外端部が無端チェーンの幅方向両側に突出しており、この外端部が固定円錐シーブや可動円錐シーブの円錐面に接触することで両者間に摩擦が生じ、この摩擦力により入力側プーリの回転動力が無端チェーンに伝達され、また無端チェーンから出力側プーリに動力が伝達される。

上記の無端チェーンでは、第１ピンどうしの間には無端チェーンの長さ方向に沿って間隔がある。無端チェーンの回送中、各リンクが無端チェーンの回送経路に沿ってほぼ直線状に移動して来て、入力側もしくは出力側のプーリに巻き付くところでは、第１ピンの外端部が次々と各シーブの円錐面に当たり、打撃音を連続的に発生する。これがチェーン式無段変速機の騒音となる。

このようにチェーン式無段変速機で発生する騒音を伴う振動は、入力側プーリのプーリ軸に係合する入力軸や、出力側プーリのプーリ軸に係合する出力軸等の動力伝達経路を通じて、車体全体に伝播し騒音を拡大させる、という問題がある。チェーン式無段変速機の振動は、プーリ軸を回転可能に支持する軸受を介してハウジングにも伝わる、という問題もある。

本発明によるチェーン式無段変速機は、入力軸側に係合する継手部を備えかつ軸受を介して固定部材に相対回転可能に支持される入力側プーリ組立体と、出力軸側に係合する継手部を備えかつ軸受を介して固定部材に相対回転可能に支持される出力側プーリ組立体と、両プーリ組立体が備えるプーリ間に巻き掛けられる無端チェーンとを備え、各プーリは、２つの円錐シーブをそれらの円錐面を向き合わせて無端チェーン巻き掛け用周溝を形成し、無端チェーンは、両プーリそれぞれの上記周溝に巻き掛けられ、上記円錐面と無端チェーンの構成部材との摩擦力により動力伝達するチェーン式無段変速機であって、上記入力軸および出力軸とこれら各軸にそれぞれ係合する継手部との係合面間、ならびに上記軸受の被固定面と上記固定部材の固定面との間に、制振部材を設けた、ことを特徴とするものである。

上記の構成によれば、上記両プーリ組立体のプーリと無端チェーンの構成部材との接触に伴って発生する振動は、上記制振部材により吸収もしくは減衰され、入力軸、出力軸、ハウジング等の固定部材に伝わらないか、あるいは、ほとんど伝わらない。これにより、当該無段変速機のほぼ全体が、騒音や振動に関して、自動車の車体等、無段変速機を搭載している機械装置の本体部分とは分離されることになり、無段変速機で発生する騒音と振動とは、当該無段変速機に閉じ込められ、動力伝達経路や固定部材への支持部を通じて、機械装置の本体部分に伝播されることが抑制される。

本発明によれば、動力伝達経路や固定部材への支持部を通じての振動の伝播を防止もしくは抑制することで、騒音や振動をその発生個所に閉じ込め、チェーン式無段変速機を搭載する車体等の機械装置の全体において、騒音のレベルを大幅に低減することができる。

以下、本発明の実施上の最良の形態に係るチェーン式無段変速機を、添付図を参照して説明すると、図１は、同チェーン式無段変速機の構成図、図２は、図１の無段変速機の要部の拡大断面図、図３は、図１の無段変速機の一部である制振部材の分解斜視図である。

図１に示すチェーン式無段変速機は、入力側プーリ組立体Ａと、出力側プーリ組立体Ｂとを備える。入力側プーリ組立体Ａは、円錐台形状をなす固定円錐シーブ１ａと可動円錐シーブ１ｂとからなるドライブプーリ１を備える。出力側プーリ組立体Ｂは、円錐台形状をなす固定円錐シーブ２ａと可動円錐シーブ２ｂとからなるドリブンプーリ２を備える。ドライブプーリ１とドリブンプーリ２との間に無端チェーン３が巻き掛けられる。

ドライブプーリ１の固定円錐シーブ１ａと可動円錐シーブ１ｂは、それぞれの円錐面１ｃ，１ｄを向き合わせて両円錐面１ｃ，１ｄ間に無端チェーン３巻き掛け用のＶ字形周溝を形成した状態で、固定円錐シーブ１ａは入力側プーリ軸４に軸方向不動に、可動円錐シーブ１ｂは入力側プーリ軸４にスプライン嵌合されて一体回転可能かつ軸方向変位可能に取り付けられており、これによって、ドライブプーリ１は、入力側プーリ軸４に一体回転可能に設けられている。

ドリブンプーリ２の固定円錐シーブ２ａと可動円錐シーブ２ｂは、それぞれの円錐面２ｃ，２ｄを向き合わせて両円錐面１ｃ，１ｄ間に無端チェーン３巻き掛け用のＶ字形の周溝を形成した状態で、固定円錐シーブ２ａは出力側プーリ軸５に軸方向不動に、可動円錐シーブ２ｂは出力側プーリ軸５にスプライン嵌合されて一体回転可能かつ軸方向変位可能に取り付けられており、これによって、ドリブンプーリ２は、入力側プーリ軸４に平行配置された出力側プーリ軸５に一体回転可能に設けられている。

ドライブプーリ１において、その可動円錐シーブ１ｂの図１上左側となる背面側に、軸方向の推力を発生するアクチュエータ６が設けられている。アクチュエータ６の駆動により、可動円錐シーブ１ｂは、軸方向に無段階に変位し、その円錐面１ｄは固定円錐シーブ１ａの円錐面１ｃとで形成する無端チェーン３巻き掛け用周溝の溝幅が無段階的に変更される。

ドリブンプーリ２において、その可動円錐シーブ２ｂの図１上右側となる背面側に、軸方向の推力を発生するアクチュエータ７が設けられている。アクチュエータ７の駆動により、可動円錐シーブ２ｂは軸方向に無段階に変位し、その円錐面２ｄは固定円錐シーブ２ａの円錐面２ｃとで形成する無端チェーン３の巻き掛け用周溝の溝幅が無段階に変更される。

以上のドライブプーリ１側およびドリブンプーリ２側それぞれの無端チェーン３の巻き掛け用周溝の溝幅の無段階変更に伴って無端チェーン３の巻き掛け径が無段階に変更されて無段階の変速が行われる。

アクチュエータ６，７としては、例えば、ボールねじ装置や油圧シリンダ、あるいは、入力側プーリ軸４や出力側プーリ軸５の回転に伴う遠心力を利用して軸方向の推力を発生する機構などとすることができる。各アクチュエータ６，７それぞれの一端は、入力側プーリ軸４および出力側プーリ軸５それぞれに設けられた受止め環８，９に受止められている。

アクチュエータ６は、アクチュエータ７とは逆動作するようになっており、アクチュエータ６が可動円錐シーブ１ｂを、無端チェーン３巻き掛け用周溝の溝幅を狭くする方向に変位させるときには、アクチュエータ７は、可動円錐シーブ２ｂを、無端チェーン３巻き掛け用周溝の溝幅を広くする方向に変位させる。

以上の構成を備えた無段変速機において、入力側プーリ軸４は、ハウジング（固定部材）１０に、軸受１１を介して相対回転可能に片持ち支持され、かつ、端部に備えた筒状のプーリ側継手部４ａがエンジン側の入力軸１３の端部に備えた入力軸側継手部１３ａに同軸にスプライン等で係合されている。そして、プーリ側継手部４ａと入力軸側継手部１３ａとの係合面Ｓ１，Ｓ２間には制振部材１５が介装されている。

制振部材１５は、入力側プーリ軸４から入力軸１３への振動伝播を遮断するためのもので、入力側プーリ軸４と入力軸１３との対向部に沿って一体に形成されてもよいが、本実施形態では、図３に明示するように、プーリ側継手部４ａの内端面と入力軸側継手部１３ａの先端面との間に介装される円板部１５ａと、プーリ側継手部４ａのスプラインと入力軸側継手部１３ａのスプラインとの間に介装されるスプライン部１５ｂと、プーリ側継手部４ａの先端面と入力軸側継手部１３ａの段落面との間に介装される環状円板部１５ｃとに分割して形成されている。

制振部材１５は、樹脂系、ゴム系、アスファルト系、金属系等の粘弾性材料からなる。金属系の材料には、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｎｉ−Ｔｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、ジュラルミン系等がある。Ｍｎ−Ｃｕ系合金は、制振性だけでなく成形性、加工性、非磁性等に優れている。Ｆｅ−Ａｌ系合金は高温制振性に優れている。樹脂系の材料には、フッ素系、シリコン系、ウレタン系、エステル系、アミド系等が挙げられる。

入力側プーリ軸４は、軸受１１を介してハウジング１０の筒部１０ａに相対回転可能に支持される。このハウジング１０の筒部１０ａの内周面Ｓ３（固定面）と軸受１０の外輪の外周面Ｓ４（被固定面）との間に、筒状の制振部材１６が介装されている。この制振部材１６は、上記制振部材１５と同様の材料で構成される。

出力側プーリ軸５は、端部に備えた筒状のプーリ側継手部５ａが出力軸１９の端部に備えた出力軸側継手部１９ａに同軸にスプライン等で係合されている。そして、プーリ側継手部５ａと出力軸側継手部１９ａとの係合面Ｓ５，Ｓ６間には制振部材２１が介装されている。

制振部材２１は、出力側プーリ軸５から出力軸１９への振動伝播を遮断するためのもので、出力側プーリ軸５と出力軸１９との対向部に沿って一体に形成されてもよいが、本実施形態では、図３に明示するように、プーリ側継手部５ａの内端面と出力軸側継手部１９ａの先端面との間に介装される円板部２１ａと、プーリ側継手部５ａのスプラインと出力軸側継手部１９ａとの間に介装されるスプライン部２１ｂと、プーリ側継手部５ａの先端面と出力軸側継手部１９ａの段落面との間に介装される環状円板部２１ｃとに分割して形成されている。この制振部材２１も、上記制振部材１５と同様の材料で構成される。

入力側プーリ軸４と同様に、出力側プーリ軸５も、ハウジング（固定部材）１０の筒部１０ｂに、軸受１７を介して相対回転可能に片持ち支持される。このハウジング１０の筒部１０ｂの内周面Ｓ７（固定面）と軸受１７の外輪の外周面Ｓ８（被固定面）との間に、筒状の制振部材２２が介装されている。この制振部材２２も、上記制振部材１５と同様の材料で構成される。

入力側プーリ軸４の軸受１１による支持部に設ける制振部材１６は、軸受１１の内輪の内周面と入力側プーリ軸４との間に介装してもよいし、出力側プーリ軸５の軸受１７による支持部に設ける制振部材２１は、軸受１７の内輪の内周面と出力側プーリ軸５との間に介装してもよい。

入力側プーリ軸４および出力側プーリ軸５は、図示例のように片持ち支持に限らず、軸方向両側に軸受を設けて、これら軸受により各軸４，５の両端部を回転可能に支持するようにしてもよい。その場合、各軸の軸受による支持部にそれぞれ制振部材を介装させることが望ましい。

次に、図４ないし図７を参照して、図１の無端チェーン３の構成部材を説明する。図４は無端チェーン３の部分平面図、図５は無端チェーン３の部分斜視図、図６は、無端チェーン３を構成するリンクの側面図、図７は、図６のリンクに挿通される第１ピンの側面図である。

無端チェーン３は、長さ方向両端部に貫通孔３１１，３１２を有する複数のリンク３１（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ）を、無端チェーン３の長さ方向Ｌ（図１では回送方向と同じ）にも幅方向Ｗにも配列して、第１ピン３２と第２ピン３３とにより、屈曲自在に連結したものである。なお、以下の説明では、各リンク３１にある２個の貫通孔３１１，３１２のうち、無端チェーン３の回送方向Ｌの前方に位置する貫通孔３１１を前貫通孔、後方に位置する貫通孔３１２を後貫通孔という。

リンク３１は、複数のものを互いに間隔をおいて無端チェーンの幅方向Ｗに配列してリンク列（例えば、リンク３１Ａの列、リンク３１Ｂの列）とし、このリンク列を複数、互いに無端チェーン３の長さ方向Ｌに位置をずらせて無端チェーン３の長さ方向Ｌに配列して、一のリンク列のリンク（例えば、３１Ａ）の後貫通孔３１２と他のリンク列のリンク（３１Ｂもしくは３１Ｃ）の前貫通孔３１１とを無端チェーン３の幅方向Ｗに整列対向させている。各貫通孔３１１，３１２には、第１ピン３２および第２ピン３３に対する固定部３１１ａ，３１２ａと可動部３１１ｂ，３１２ｂとが形成されている。

第１ピン３２と第２ピン３３とは、２本一組として互いに接触する状態で、無端チェーン３の幅方向Ｗに整列する貫通孔３１１，３１２に挿通されている。そして、第１ピン３２は、一のリンク列のリンク３１（例えば３１Ａ）の後貫通孔３１２の固定部３１２ａに圧入により固定され、他のリンク列のリンク３１（例えば３１Ｂ）の前貫通孔３１１の可動部３１１ｂ内に、第２ピン３３の対向面と転がりもしくはすべり接触可能に挿通されている。これに対して、第２ピン３３は、一のリンク列のリンク３１（例えば３１Ａ）の後貫通孔３１２の可動部３１２ｂ内に、第１ピン３２の対向面と転がりもしくはすべり接触可能に挿通され、他のリンク列のリンク３１（例えば３１Ｂ）の前貫通孔３１１の固定部３１１ａに圧入により固定されている。

第１と第２の両ピン３２，３３のうち、第２ピン３３は、ストリップもしくはインターピースとして第１ピン３２よりも僅かに短くされており、これにより、第１ピン３２の外端面のみがプーリ１，２の円錐面１ｃ，２ｃ，１ｄ，２ｄに摩擦接触可能になっている。第１ピン３２の外端面は凸面形状を有し、無端チェーン３の引張力を摩擦力でプーリ１，２に伝達できるようになっている。

第１と第２の両ピン３２，３３の組において、第１ピン３２を基準とした場合、この第１ピン３２と第２ピン３３との接触位置の軌跡は、円のインボリュートＳとされている。この実施形態では、第１ピン３２の接触面３２ａが、図７に示すように、断面において半径Ｒｂ、中心Ｍの基礎円を持つインボリュート形状を有し、第２ピン３３の接触面が平坦面（断面形状が直線）とされている。第１ピン３２と第２ピン３３との接触位置の軌跡からなるインボリュートＳは、第１ピン３２と第２ピン３３の各組において一定ではなく、インボリュートＳの基礎円半径が異なる２種以上のピンの組が用意されて、これらのピンの組が無端チェーン３の長さ方向Ｌに沿ってランダムに配置されている。

これにより、各リンク３１が無端チェーン３の回送経路の直線部分からプーリ１，２周りの円弧部分へ、また円弧部分から直線部分へ移行する際、前貫通孔３１１の可動部３１１ｂにおいて、第２ピン３３が第１ピン３２に対して転がり接触（厳密には、若干のすべり接触を含む）しながら回転し、後貫通孔３１２の可動部３１２ｂにおいては、第１ピン３２が第２ピン３３に対して転がり接触（厳密には、若干のすべり接触を含む）しながら回転する。

図示の実施形態では、第１ピン３２および第２ピン３３のうち、長尺である第１ピン３２の接触面をインボリュート形状とし、第２ピン３３の接触面を平坦面としたが、短寸である第２ピン３３の接触面をインボリュート形状としてもよく、また、第１ピン３２および第２ピン３３の各接触面をそれぞれ曲面に形成してもよく、要するに、第１ピン３２と第２ピン３３との接触位置の軌跡が円のインボリュートとなればよい。

また、図示の実施形態では、前貫通孔３１１と後貫通孔３１２とのピッチ（正確には、前貫通孔３１１での第１ピン３２と第２ピン３３との接触位置から、後貫通孔３１２での第１ピン３２と第２ピン３３との接触位置までのピッチ）が一定であるリンク３１を用いたが、上記ピッチが異なる複数種類のリンクを用いてもよい。その場合、ピッチが大きいリンクについて、その貫通孔３１１，３１２に挿通されるピンの組に対して設定されるインボリュートの基礎円は、ピッチの小さなリンクの貫通孔３１１，３１２に挿通されるピンの組のインボリュートの基礎円より大きくするのが好ましい。

本発明の最良の形態に係るチェーン式無段変速機の構成図。 図１の無段変速機の要部の拡大断面図。 図１の無段変速機の一部である制振部材の分解斜視図。 図１の無段変速機の無端チェーンの部分平面図。 図４の無端チェーンの部分斜視図。 図４の無端チェーンを構成するリンクの側面図。 図６のリンクに挿通される第１ピンの側面図。

符号の説明

Ａ 入力側プーリ組立体
Ｂ 出力側プーリ組立体
１ ドライブプーリ
２ ドリブンプーリ
３ 無端チェーン
４ 入力側プーリ軸
４ａ プーリ側継手部
５ 出力側プーリ軸
５ａ プーリ側継手部
１０ ハウジング（固定部材）
１３ 入力軸
１３ａ 入力軸側継手部
１５ 制振部材
１６ 制振部材
１９ 出力軸
１９ａ 出力軸側継手部
２１ 制振部材
２２ 制振部材

Claims (2)

1. 入力軸側に係合する継手部を備えかつ軸受を介して固定部材に相対回転可能に支持される入力側プーリ組立体と、出力軸側に係合する継手部を備えかつ軸受を介して固定部材に相対回転可能に支持される出力側プーリ組立体と、両プーリ組立体が備えるプーリ間に巻き掛けられる無端チェーンとを備え、各プーリは、２つの円錐シーブをそれらの円錐面を向き合わせて無端チェーン巻き掛け用周溝を形成し、無端チェーンは、両プーリそれぞれの上記周溝に巻き掛けられ、上記円錐面と無端チェーンの構成部材との摩擦力により動力伝達するチェーン式無段変速機であって、上記入力軸および出力軸とこれら各軸にそれぞれ係合する継手部との係合面間、ならびに上記軸受の被固定面と上記固定部材の固定面との間に、制振部材を設けた、ことを特徴とするチェーン式無段変速機。
2. 上記両プーリ組立体は、それぞれ、固定部材としてのハウジングの筒部に上記軸受を介して相対回転可能に支持されたプーリ軸と、このプーリ軸に固定された固定円錐シーブと、該プーリ軸に軸方向変位可能に取り付けられた可動円錐シーブとを備え、上記プーリ軸はその端部に上記継手部を備えてなる、ことを特徴とする請求項１に記載のチェーン式無段変速機。
   

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