JP3660047B2 - 金属vベルト式無段変速機 - Google Patents
金属vベルト式無段変速機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3660047B2 JP3660047B2 JP07199596A JP7199596A JP3660047B2 JP 3660047 B2 JP3660047 B2 JP 3660047B2 JP 07199596 A JP07199596 A JP 07199596A JP 7199596 A JP7199596 A JP 7199596A JP 3660047 B2 JP3660047 B2 JP 3660047B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulley
- endless belt
- driven
- clutch
- continuously variable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/66—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings
- F16H61/662—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings with endless flexible members
- F16H61/66272—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings with endless flexible members characterised by means for controlling the torque transmitting capability of the gearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
- F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
- F16H37/021—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuous variable friction gearing
- F16H37/022—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuous variable friction gearing the toothed gearing having orbital motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
- F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
- F16H9/24—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using chains or toothed belts, belts in the form of links; Chains or belts specially adapted to such gearing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmissions By Endless Flexible Members (AREA)
- Pulleys (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライブシャフトに支持したドライブプーリとドリブンシャフトに支持したドリブンプーリとに、金属リングに多数の金属ブロックを装着した無端ベルトを巻き掛けて成る金属Vベルト式無段変速機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の金属Vベルト式無段変速機は一般にドライブシャフト側に発進用クラッチを備えており、発進用クラッチが係合解除される車両の停止時には、ドライブプーリ及びドリブンプーリはエンジンからの動力伝達を遮断されて停止した状態にある。従って、急制動によりベルト式無段変速機のレシオが完全にLOW側に戻り切らない状態で車両が停止すると、次の発進に備えてレシオをLOW側に戻す場合にドライブプーリ及びドリブンプーリが停止した状態で変速を行う必要があり、その変速のために極めて大きな油圧を必要とする問題がある。
【0003】
そこで、特開平4−165149号公報に記載されているようにドリブンシャフト側に発進用クラッチを設ければ、発進用クラッチが係合解除される車両の停止時においてもドライブプーリ及びドリブンプーリが回転した状態にあるため、僅かな油圧で変速を行うことが可能となってオイルポンプの容量を小さくすることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、金属Vベルト式無段変速機のプーリに油圧で軸方向推力を与えて無端ベルトを半径方向外側に移動させるには、プーリと無端ベルトとの間の摩擦係数μと、プーリのV溝の傾斜角αとに一定の大小関係を持たせることが必要である。
【0005】
本発明は、前記摩擦係数μと前記傾斜角αとの間の関係を考察することにより、伝達効率ηの低下を最小限に抑えながら金属Vベルト式無段変速機の伝達可能トルクを効果的に増加させることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、ドライブシャフトに支持したドライブプーリとドリブンシャフトに支持したドリブンプーリとに、金属リングに多数の金属ブロックを装着した無端ベルトを巻き掛け、前記ドリブンシャフトをクラッチを介して被動部材に接続した金属Vベルト式無段変速機において、無端ベルトが各プーリとの摩擦力に打ち勝って半径方向外側に移動し得るようにドライブプーリ及びドリブンプーリのV溝の傾斜角αを11°より小さい範囲で設定するに当り、各プーリと無端ベルトとの間の静摩擦係数をμsとし動摩擦係数をμaとしたとき、前記傾斜角αの設定範囲が、 tan-1μa<α< tan-1μs の範囲内で、且つその設定による伝達効率ηの低下が実用上支障のない範囲内に制限されていることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図1〜図14は本発明の一実施例を示すもので、図1はベルト式無段変速機の縦断面図のマップ、図2は図1のA部拡大図、図3は図1のB部拡大図、図4は図1のC部拡大図、図5は図1のD部拡大図、図6は図3の6−6線断面図、図7はベルト式無段変速機のスケルトン図、図8は無端ベルトに作用する力の釣合いを説明する図、図9は無端ベルトの押付力と張力との関係を説明する図、図10は伝達可能トルクと軸間力との関係を示すグラフ、図11は入力回転数と伝達可能トルクとの関係を示すグラフ、図12及び図13はレシオと伝達効率との関係を示すグラフ、図14はプーリ傾斜角と伝達可能トルクとの関係を示すグラフである。
【0008】
先ず、図1〜図7を参照してベルト式無段変速機の全体構造を説明する。
【0009】
ベルト式無段変速機は車両の車体前部に横置きに配置したエンジンの右側に接続されるもので、車体前後方向に延在する割面を介して結合された左ケーシング1及び右ケーシング2を備える。右ケーシング2の右側面には、幅狭の中間ケーシング3及び右カバー4が重ね合わせて結合される。ベルト式無段変速機は、エンジンのクランクシャフト5と同軸に配設されたドライブシャフト6と、このドライブシャフト6の上部後方に配設されたドリブンシャフト7と、このドリブンシャフト7の下部後方に配設されたセカンダリシャフト8とを備えており、このセカンダリシャフト8の略下方に差動装置9が配設される。
【0010】
中間ケーシング3に設けたボールベアリング10及び右ケーシング2に設けたボールベアリング11により支持されたドライブシャフト6は、その左端がフライホイール12を介してクランクシャフト5の右端に接続される。ドライブシャフト6の中間部にはドライブプーリ13が設けられ、また右端には遊星歯車式減速機構14、フォワードクラッチ15及びリバースブレーキ16よりなる前後進切換機構が設けられる。
【0011】
中間ケーシング3に設けたボールベアリング17及び右ケーシング2に設けたローラベアリング18により支持されたドリブンシャフト7は、その左端に冷却性能の高い湿式多板型クラッチよりなる発進用クラッチ19を備えるとともに、その中間部にドリブンプーリ20を備える。ドライブシャフト6のドライブプーリ13とドリブンシャフト7のドリブンプーリ20とは、2条の金属リング211 ,211 に多数の金属ブロック212 を装備した無端ベルト21により接続される。
【0012】
前記フライホイール12は、クランクシャフト5の右端に固着された円盤状の第1マス25と、ドライブシャフト6の左端に固着されて前記第1マス25に対向する円盤状の第2マス26と、第1マス25及び第2マス26間に配設されて両マス25,26の相対回転により圧縮される複数のスプリング27…と、両マス25,26の相対回転により摩擦力を発生する摩擦力発生手段28とを備える。第1マス25及び第2マス26間には両マス25,26を相対回転可能に支持するボールベアリング29が設けられる。また第1マス25の外周には図示せぬスタータモータのピニオンに噛合するスタータギヤ30が設けられる。
【0013】
ドライブシャフト6の左端に固着した第1オイルポンプ駆動ギヤ31が、外接ギヤポンプよりなるオイルポンプ32の入力軸に固着した第2オイルポンプ駆動ギヤ33に噛合しており、従ってドライブシャフト6の回転によりオイルポンプ32が駆動される。
【0014】
ドライブシャフト6に設けられたドライブプーリ13は、ドライブシャフト6の外周に一対のニードルベアリング34,35を介して相対回転自在に支持したスリーブ軸36と一体の固定側プーリ半体37と、スリーブ軸36の外周にボールスプラインを介して摺動自在に支持されて前記固定側プーリ半体37に対して接近・離間可能な可動側プーリ半体38とを備える。スリーブ軸36に固着した隔壁部材39と、可動側プーリ半体38に固着した隔壁部材40と、可動側プーリ半体38とにより、可動側プーリ半体38を固定側プーリ半体37に向けて押圧する油室41が画成される。油室41には、無端ベルト21に所定の初期荷重を与えるためのスプリング42が縮設される。
【0015】
スリーブ軸36の隔壁部材39と可動側プーリ半体38の隔壁部材40との間に、前記隔壁部材39を挟んで油室41に対向するキャンセラ43が画成される。キャンセラ43の内周部に、前記オイルポンプ32からオイルを供給するフィードパイプ44の出口端が直接開口する。このように、オイルポンプ32からフィードパイプ44を介してキャンセラ43に直接オイルを供給することにより、従来必要であったオイルを案内するガイド部材を廃止して部品点数の削減を図ることができる。而して、キャンセラ43内に供給されたオイルに作用する遠心力を油室41内のオイルに作用する遠心力に対抗させることにより、可動側プーリ半体38に不要なスラスト力が作用することが防止される。
【0016】
ドライブシャフト6の右端に設けられた前後進切換機構の遊星歯車式減速機構14は、ドライブシャフト6にスプライン結合したサンギヤ45と、内周をドライブシャフト6に相対回転自在に支持したプラネタリキャリヤ46と、内周をドライブシャフト6に相対回転自在に支持したリングギヤ側板47の外周に形成したリングギヤ48と、前記プラネタリキャリヤ46に支持したインナプラネタリギヤ49…及びアウタプラネタリギヤ50…とを備える。インナプラネタリギヤ49…及びアウタプラネタリギヤ50…は相互に噛合し、且つインナプラネタリギヤ49…はサンギヤ45に噛合するとともにアウタプラネタリギヤ50…はリングギヤ48に噛合する。
【0017】
前記プラネタリキャリヤ46の内周及び前記リングギヤ側板47の内周は、ドライブシャフト6にスプライン結合したサンギヤ45の右側面及びドライブシャフト6の右端に固着したスラストワッシャ51間に、3個のスラストベアリング52,53,54を介して支持される。即ち、サンギヤ45の右側面にスラストベアリング52を介してプラネタリキャリヤ46の内周左側面が重ね合わされ、このプラネタリキャリヤ46の内周右側面にスラストベアリング53を介してリングギヤ側板47の内周左側面が重ね合わされ、このリングギヤ側板47の内周右側面にスラストベアリング54を介してスラストワッシャ51の左側面が重ね合わされる。
【0018】
前後進切換機構のフォワードクラッチ15は、スリーブ軸36の右端に固着され、且つ前記プラネタリキャリヤ46の外周に結合されたクラッチアウタ55と、サンギヤ45に結合されたクラッチインナ56と、クラッチアウタ55及びクラッチインナ56間に配設された複数の摩擦板57…と、クラッチアウタ55の内部に収納されて前記摩擦板57…を押圧可能なクラッチピストン58と、クラッチピストン58を押し戻すスプリング59とを備える。クラッチアウタ55及びクラッチピストン58間に画成される油室60にオイルを供給してクラッチピストン58を駆動すると、摩擦板57…が相互に密着してクラッチアウタ55及びクラッチインナ56が一体化され、スリーブ軸36がドライブシャフト6に結合されてドライブプーリ13がドライブシャフト6と一体で回転する。
【0019】
前後進切換機構のリバースブレーキ16は、リングギヤ48の外周と中間ケーシング3の内周との間に配設された複数の摩擦板61…と、中間ケーシング3に摺動自在に支持されて前記摩擦板61…押圧可能なブレーキピストン62と、ブレーキピストン62を押し戻すスプリング63…とを備える。ブレーキピストン62と中間ケーシング3との間に画成される油室64にオイルを供給してブレーキピストン62を駆動すると、摩擦板61…が相互に密着してリングギヤ48が中間ケーシング3に結合される。これにより、ドライブシャフト6の回転はサンギヤ45、インナプラネタリギヤ49…、アウタプラネタリギヤ50…、プラネタリキャリヤ46を介してクラッチアウタ55に伝達される。これにより、ドライブシャフト6の回転は逆回転となってドライブプーリ13に伝達される。
【0020】
ドライブシャフト6及びスリーブ軸36を支持する前記ボールベアリング10は、中間ケーシング3と該中間ケーシング3を貫通するボルト65で固定されたベアリングホルダ66との間に挟持される。前記ボルト65の頭部はリバースブレーキ16の油室64内に配設されており、これにより前記ボルト65の半径方向外側に油室64を形成する場合に比べて、ブレーキピストン62の外径を小型化してリバースブレーキ16をコンパクト化することができる。
【0021】
ドライブシャフト6の右端側内部に同軸に嵌合する2本の給油管により、ドライブプーリ13の油室41に給油する油路67と、フォワードクラッチ15の油室60に給油する油路68と、フォワードクラッチ15を潤滑する油路69とが形成される。前記油路67からドライブシャフト6及びスリーブ軸36間に流入したオイルは、ドライブシャフト6の外周に沿って左右に分流して一対のニードルベアリング34,35を潤滑する。
【0022】
左側のニードルベアリング35の左側には一対のシールリング70,71が設けられており、両シールリング70,71の中間位置がドライブシャフト6の左端側内部に形成された油路72に連通する。従って、左側のニードルベアリング35を潤滑したオイルの一部は右側のシールリング70を通過して左側のシールリング71に阻止され、そこから油路72に流入して第1オイルポンプ駆動ギヤ31のスプライン結合部を潤滑する。
【0023】
ドリブンプーリ20の固定側プーリ半体75はドリブンシャフト7に一体に形成されており、可動側プーリ半体76はドリブンシャフト7の外周にボールスプラインを介して摺動自在に支持される。ドリブンシャフト7に固着した隔壁部材77と、可動側プーリ半体76に固着した隔壁部材78と、可動側プーリ半体76とにより、可動側プーリ半体76を固定側プーリ半体75に向けて押圧する油室79が画成される。油室79には、無端ベルト21に所定の初期荷重を与えるためのスプリング80が縮設される。また、ドリブンシャフト7の隔壁部材77と可動側プーリ半体76の隔壁部材78との間に、前記隔壁部材77を挟んで油室79に対向するキャンセラ81が画成される。
【0024】
ドリブンシャフト7の左端に設けられる発進用クラッチ19は、ドリブンシャフト7に固着したクラッチアウタ82と、ドリブンシャフト7の外周に一対のニードルベアリング83,83を介して相対回転自在に支持したクラッチインナ84と、クラッチアウタ82及びクラッチインナ84間に配設した複数の摩擦板85…と、クラッチアウタ82の内部に収納されて前記摩擦板85…を押圧可能なクラッチピストン86と、このクラッチピストン86を押し戻すスプリング87とを備える。クラッチアウタ82及びクラッチピストン86間に画成される油室88にオイルを供給してクラッチピストン86を駆動すると、摩擦板85…が相互に密着してクラッチアウタ82及びクラッチインナ84が結合され、クラッチインナ84はドリブンシャフト7と一体に回転する。
【0025】
クラッチインナ84にはパーキングギヤ89及び出力ギヤ90が一体に形成される。セカンダリシャフト8には第1中間ギヤ91及び第2中間ギヤ92が一体に形成されており、第1中間ギヤ91は前記出力ギヤ90に噛合するとともに、第2中間ギヤ92は差動装置9のファイナルギヤ93に噛合する。
【0026】
上記構造を備えたベルト式無段変速機は、前後進切換機構のフォワードクラッチ15を係合させてドライブプーリ13を支持するスリーブ軸36をドライブシャフト6に直結し、且つ発進用クラッチ19を係合させて出力ギヤ90をドリブンシャフト7に結合することにより、エンジンのクランクシャフト5の回転をフライホイール12→フォワードクラッチ15→スリーブ軸36→ドライブプーリ13→無端ベルト21→ドリブンプーリ20→ドリブンシャフト7→発進用クラッチ19→出力ギヤ90→第1中間ギヤ91→第2中間ギヤ92→ファイナルギヤ93→差動装置9の経路を介して伝達し、左右の車軸を正転駆動して車両を前進させることができる。
【0027】
また、前記フォワードクラッチ15に代えてリバースブレーキ16を係合させれば、前述したようにドライブシャフト6の回転が減速され且つ逆回転となってドライブプーリ13に伝達され、これにより左右の車軸を逆転駆動して車両を後進させることができる。
【0028】
上述のようにして車両が前後進するとき、ドライブプーリ13の油室41及びドリブンプーリ20の油室79に作用する油圧に差を持たせることにより、ドライブプーリ13及びドリブンプーリ20の一方の溝幅を増加させるとともに他方の溝幅を減少させて、ドライブシャフト6からドリブンシャフト7に伝達される駆動力の変速比を無段階に変化させることができる。
【0029】
上記構成を備えたベルト式無段変速機において、ドライブプーリ13及びドリブンプーリ20のV溝の傾斜角(プーリ回転面とプーリ・ベルト接触面との成す角度、以下プーリ傾斜角αと言う)は、8°に設定されている。以下、その理由を説明する。
【0030】
図8は無端ベルト21に作用する力の釣合いを説明する図である。
【0031】
α;プーリ傾斜角
μ;プーリと無端ベルトとの間の摩擦係数
N;無端ベルトがプーリから受ける垂直抗力
F;無端ベルトがその張力によってプーリに押し付けられる押付力
Q;油圧により発生するプーリの軸方向推力
但し、N,F,Qはプーリの単位中心角あたりの値である。
【0032】
プーリと無端ベルトとの間には垂直抗力N及び摩擦係数μに応じた摩擦力μNが作用する。この摩擦力は無端ベルトがプーリの半径方向外側に移動しようとするときには、図示したように半径方向内側に向かっており、無端ベルトがプーリの半径方向内側に移動しようとするときには半径方向外側に向かっている。
【0033】
無端ベルトがプーリから受ける軸方向の荷重はN cosα+μN sinαであって、この荷重は油圧により発生するプーリの軸方向推力Qと釣り合っている。
【0034】
Q=N cosα+μN sinα …(1)
また無端ベルトがプーリから受ける半径方向の荷重はN sinα−μN cosαであって、この荷重は無端ベルトの張力による押付力Fの半分のF/2と釣り合っている(無端ベルトの左右両端面がプーリから受ける半径方向の荷重の合計が押付力Fに釣り合う)。
【0035】
F/2=N sinα−μN cosα …(2)
ここで、軸方向推力Qを発生させたときに無端ベルトを半径方向外側に移動させるための必要条件は、Qが正値であるときにFが正値であることである。即ち、摩擦係数μとプーリ傾斜角αとが以下の関係を満たすことが必要である。
【0036】
(1)式をNについて解いて(2)式に代入すると、
F/2=Q( sinα−μ cosα)/( cosα+μ sinα) …(3)
が得られ、ここでQは正値であり、また0°<α<90°であるから cosα+μ sinαも正値であるため、結局Fが正値であるためには、
sinα−μ cosα>0 …(4)
であれば良い。
【0037】
而して、(4)式から、
tanα>μ …(5)
が得られる。
【0038】
(5)式の意味するところは、プーリの可動側プーリ半体を油圧で固定側プーリ半体に対して付勢することにより無端ベルトを半径方向外側に移動させるためには、 tanα>μの条件を満たす必要があるということである。つまり、プーリ傾斜角αが大きければ、油圧による軸方向推力で無端ベルトを楔状にプーリの半径方向外側に押し出す力が該無端ベルトとプーリとの間の摩擦力に打ち勝つため、無端ベルトを半径方向外側に移動させることができる。しかしながら、プーリ傾斜角αが小さい場合には、油圧による軸方向推力が無端ベルトを楔状にプーリの半径方向外側に押し出す力も小さくなるため、無端ベルトをプーリとの間の摩擦力に打ち勝って半径方向外側に移動させることができない。
【0039】
プーリと無端ベルトとの間の摩擦係数μには静摩擦係数μsと動摩擦係数μaとがあり、静摩擦係数μsは動摩擦係数μaよりも大きい値を持つ(μs>μa)。従って、プーリの停止時に油圧で無端ベルトを半径方向外側に移動させるためには、
tanα>μs …(6)
を満たす必要があり、そのためにプーリ傾斜角αを大きくする必要がある。またプーリの回転時に油圧で無端ベルトを半径方向外側に移動させるためには、
tanα>μa …(7)
を満たす必要があり、そのためのプーリ傾斜角αは小さくても良い。
【0040】
車両が急制動してベルト式無段変速機のレシオがLOWでない状態で駆動輪の回転が停止したとき、次の発進に備えてレシオをLOWに戻す必要がある。この場合、ベルト式無段変速機がドリブンシャフト7側に発進用クラッチ19を備えておらず、ドライブシャフト6側に発進用クラッチ19を備えていると仮定すると、発進用クラッチ19が係合解除されている車両の停止時にはベルト式無段変速機のドライブプーリ13及びドリブンプーリ20が回転していないため、プーリ傾斜角αを tanα>μsを満たすように大きく設定しないと、無端ベルト21をドリブンプーリ20の半径方向外側に移動させてレシオをLOWに戻すために極めて大きな油圧を必要とする。
【0041】
しかしながら、本実施例では発進用クラッチ19がドリブンシャフト7側に設けられているので、発進用クラッチ19が係合解除されている車両の停止時にもベルト式無段変速機のドライブプーリ13及びドリブンプーリ20が回転しているため、プーリ傾斜角αを tanα>μaを満たすように小さく設定しても、無端ベルト21をドリブンプーリ20の半径方向外側に移動させてレシオをLOWに戻すことが僅かな油圧で行える。
【0042】
しかも、ドライブプーリ13及びドリブンプーリ20が停止した状態でレシオをLOWに戻すには、ドライブプーリ13の油室41に作用する油圧に対して、その4倍程度の油圧をドリブンプーリ20の油室79に作用させる必要があるが、ドライブプーリ13及びドリブンプーリ20が回転した状態でレシオをLOWに戻すには、前記油圧の比は2倍程度で充分である。
【0043】
このように、ドリブンシャフト7側に発進用クラッチ19を設けたことにより、ドライブプーリ13及びドリブンプーリ20が回転した状態で容易に変速を行うことが可能となるため、従来の如くプーリ傾斜角αは tanα>μsを満たす必要はなく、従来使用できなかったプーリ傾斜角α、つまり、
μa< tanα<μs …(8)
を満たす傾斜角αを使用することが可能となる。換言すれば、ドリブンシャフト7側に発進用クラッチ19を設ければ、プーリ傾斜角αを従来よりも小さく設定しても変速が可能となり、且つその変速に要する油圧も小さくて済むことになる。
【0044】
而して、実験値に基づいて静摩擦係数μsをμs=0.17に、また動摩擦係数μaをμa=0.08に設定した場合、前記(8)式を満たすプーリ傾斜角αは、
4.57°<α<9.64° …(9)
となる。ドライブシャフト6側に発進用クラッチ19を備えている従来のベルト式無段変速機では、前述した理由からプーリ傾斜角αが「11°」に設定されているのに対し、本実施例のベルト式無段変速機ではプーリ傾斜角αは、前記(9)式の範囲内にある「8°」に設定されている。
【0045】
上述したようにプーリ傾斜角αを小さく設定すると、プーリと無端ベルトとのスリップを防止しながらベルト式無段変速機の伝達可能トルクを増加させることができる。なぜならば、プーリ傾斜角αを小さくした場合、同一軸推力に対して無端ベルトの押付力F(無端ベルトの張力T)は大幅に減少する一方、プーリから受ける垂直抗力Nは殆ど変化しないため、無端ベルトがスリップしない範囲に無端ベルトの押付力F(張力T)を維持しながら、プーリから受ける垂直抗力Nを増加させて、伝達可能トルクの増加を図ることができるからである。以下、その理由を更に詳細に説明する。
【0046】
前記(3)式において、摩擦係数μr(動摩擦係数μaのプーリ半径方向成分)を0.07に設定し、プーリ傾斜角αがα=11°の場合及びα=8°の場合についてF/Qを試算すると、α=11°の場合にはF/Q=0.25になり、またα=8°の場合にはF/Q=0.14になる。ここで、遠心力の影響は無視している。
【0047】
而して、油圧により発生するプーリの軸方向推力QをQ=1000kgfとすると、無端ベルトがその張力によってプーリに押し付けられる押付力F(以下、ベルト押付力Fという)は、α=11°の場合にはF=250kgfになり、またα=8°の場合にはF=140kgfになる。
【0048】
図9に示すように、張力Tでプーリに巻き掛けられた無端ベルトの微小部分(中心角dβを有する部分)に作用する半径方向の力の釣合いを考えると、
T(β) sin(dβ/2)+{T(β)+dT} sin(dβ/2)
=F(β)dβ …(10)
が成立し、dβは微小角度であるから sin(dβ/2)=dβ/2とすると、前記(10)式は、
T(β)=F(β) …(11)
となる。つまり上式はベルト押付力Fが無端ベルトの張力Tに等しいことを示しており、これは無端ベルトの張力T(即ち、ベルト押付力F)が等しい場合には、プーリ傾斜角αが小さい程プーリの軸方向推力Q(即ち、伝達可能トルクTin)が大きくなることを示している。
【0049】
このことは、横軸にベルト式無段変速機の伝達可能トルクTinを取り、縦軸に無端ベルトの張力Tと正の相関関係があるベルト押付力Fを取った図10のグラフからも明らかである。レシオi(ドライブシャフト回転数/ドリブンシャフト回転数)が0.61の場合、1.00の場合及び1.64の何れの場合にも、プーリ傾斜角が小さい程、同一の軸間力F(張力T)に対して伝達可能トルクTinが増加していることが分かる。
【0050】
図11のグラフは、入力回転数(ドライブシャフト回転数)Ninに対する伝達可能トルクTinの変化を、異なるプーリ傾斜角αについて示すもので、全ての回転数領域でプーリ傾斜角αが小さくなるほど伝達可能トルクTinが増加することが分かる。
【0051】
図12及び図13は、レシオiに対する伝達効率ηの変化を、異なるプーリ傾斜角αについて示すもので、図12は入力回転数Ninが2000rpm、伝達可能トルクTinが5kgfmの場合を、また図13は入力回転数Ninが4000rpm、伝達可能トルクTinが10kgfmの場合に相当する。これらのグラフから明らかなように、プーリ傾斜角αが小さくなるほど伝達効率ηが低下しているが、(9)式で示した4.57°<α<9.64°の範囲内では伝達効率ηの低下は僅かであるため実用上支障はない。
【0052】
以上のことから、伝達効率ηの低下を最小限に抑えながら伝達可能トルクTinを効果的に増加させ得るプーリ傾斜角αとして、製造上の誤差等を見越して5°<α<9°の範囲内に設定することが望ましく、本実施例ではα=8°に設定されている。
【0053】
上述したように、ドリブンシャフト7側に発進用クラッチ19を設けたことにより、プーリ傾斜角αをμa< tanα<μsの範囲内の小さな値に設定することが可能となる。これにより、無端ベルト21の金属リング211 ,211 の材料強度や断面積を増加させたり、ドライブシャフト6とドリブンシャフト7との軸間距離の増加を受容してドライブプーリ13及びドリブンプーリ20を大径化し、金属リング211 ,211 の曲げ応力を低下させたりすることなく、無端ベルト21の張力Tの増加を回避しながらドライブプーリ13及びドリブンプーリ20の軸方向推力Qを増加させて、無端ベルト21をスリップさせることなく伝達可能トルクTinを増加させることができる。
【0054】
またプーリ傾斜角αを小さくしたことにより同一のレシオ変化に対するプーリのストロークが小さくなるため、プーリ自体の軸方向厚さが小さくなることと相俟ってベルト式無段変速機の軸方向寸法を小型化することができる。更に、伝達可能トルクTinを一定とすると、同一変速量に対する吸入/排出オイル量を減少させることができるので、レシオ変化の応答性を高めることができ、しかもオイルポンプ32の容量を小さくしてベルト式無段変速機を小型化するとともに、オイルポンプの負荷の低減による効率の向上を図ることができる。
【0055】
図14は、プーリ傾斜角αを変化させた場合の伝達可能トルクTinの変化を示すもので、α=11°の場合にはTin=14.3であるのに対し、α=9°の場合にはTin=15.8に増加し、α=5°の場合には更にTin=19.6に増加していることが分かる。
【0056】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0057】
例えば、実施例では車両用のベルト式無段変速機を例示したが、本発明は工作機械等の他の用途のベルト式無段変速機に対しても適用することができる。また実施例ではドリブンシャフト7に発進用クラッチ19を設けているが、ドリブンシャフト7に変速用クラッチを設け、ドライブシャフト6に発進用クラッチ19を設けることも可能である。
【0058】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、無端ベルトが各プーリとの摩擦力に打ち勝って半径方向外側に移動し得るようにドライブプーリ及びドリブンプーリのV溝の傾斜角αを11°より小さい範囲で設定するに当り、各プーリと無端ベルトとの間の静摩擦係数をμsとし動摩擦係数をμaとしたとき、前記傾斜角αの設定範囲が、 tan-1μa<α< tan-1μs の範囲内で、且つその設定による伝達効率ηの低下が実用上支障のない範囲内に制限されているので、伝達効率ηの低下を最小限に抑えながら伝達可能トルクを効果的に増加させ得るプーリ傾斜角αの設定が可能となる。即ち、伝達効率ηの低下を最小限に抑えながらプーリ傾斜角を小さくして無端ベルトの張力を低下させることができ、これにより、無端ベルトのスリップを回避しながら伝達可能トルクを増加をさせることができ、また同一のレシオ変化に対するプーリのストロークが小さくなるため、プーリ自体の軸方向厚さが小さくなることと相俟って金属Vベルト式無段変速機の軸方向寸法を小型化することができるばかりか、レシオ変化の応答性を高めることができる。
【0059】
また金属Vベルト式無段変速機のドリブンシャフトにクラッチを設けたので、クラッチを係合解除した状態でもドライブプーリ及びドリブンプーリを容易に回転させることが可能となるため、プーリ及び無端ベルト間の摩擦係数を動摩擦係数とすることができ、従って、前記傾斜角αの設定範囲を、 tan-1μa<α< tan-1μs に制限しても、無端ベルトが各プーリとの摩擦力に打ち勝って半径方向外側に移動可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ベルト式無段変速機の縦断面図のマップ
【図2】 図1のA部拡大図
【図3】 図1のB部拡大図
【図4】 図1のC部拡大図
【図5】 図1のD部拡大図
【図6】 図3の6−6線断面図
【図7】 ベルト式無段変速機のスケルトン図
【図8】 無端ベルトに作用する力の釣合いを説明する図
【図9】 無端ベルトの押付力と張力との関係を説明する図
【図10】 伝達可能トルクと軸間力との関係を示すグラフ
【図11】 入力回転数と伝達可能トルクとの関係を示すグラフ
【図12】 レシオと伝達効率との関係を示すグラフ
【図13】 レシオと伝達効率との関係を示すグラフ
【図14】 プーリ傾斜角と伝達可能トルクとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
6 ドライブシャフト
7 ドリブンシャフト
13 ドライブプーリ
19 クラッチ(発進用クラッチ)
20 ドリブンプーリ
21 無端ベルト
211 金属リング
212 金属ブロック
Claims (1)
- ドライブシャフト(6)に支持したドライブプーリ(13)とドリブンシャフト(7)に支持したドリブンプーリ(20)とに、金属リング(211 )に多数の金属ブロック(212 )を装着した無端ベルト(21)を巻き掛け、前記ドリブンシャフト(7)をクラッチ(19)を介して被動部材に接続した金属Vベルト式無段変速機において、
無端ベルト(21)が各プーリ(13,20)との摩擦力に打ち勝って半径方向外側に移動し得るようにドライブプーリ(13)及びドリブンプーリ(20)のV溝の傾斜角αを11°より小さい範囲で設定するに当り、
各プーリ(13,20)と無端ベルト(21)との間の静摩擦係数をμsとし動摩擦係数をμaとしたとき、前記傾斜角αの設定範囲が、 tan-1μa<α< tan-1μs の範囲内で、且つその設定による伝達効率ηの低下が実用上支障のない範囲内に制限されていることを特徴とする、金属Vベルト式無段変速機。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07199596A JP3660047B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 金属vベルト式無段変速機 |
US08/818,792 US5800298A (en) | 1996-03-27 | 1997-03-14 | Metal V-belt type continuously variable transmission |
KR1019970009972A KR100256622B1 (ko) | 1996-03-27 | 1997-03-22 | 금속 v벨트식 무단변속기 |
CN97104920A CN1095955C (zh) | 1996-03-27 | 1997-03-26 | V形金属带式的连续可调传动装置 |
DE69709211T DE69709211T2 (de) | 1996-03-27 | 1997-03-27 | Stufenlos verstellbares Getriebe mit metallischem Gliederkeilriemen |
EP97302196A EP0798492B1 (en) | 1996-03-27 | 1997-03-27 | Metal v-belt type continuously variable transmission |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07199596A JP3660047B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 金属vベルト式無段変速機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09264390A JPH09264390A (ja) | 1997-10-07 |
JP3660047B2 true JP3660047B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=13476578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07199596A Expired - Fee Related JP3660047B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 金属vベルト式無段変速機 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5800298A (ja) |
EP (1) | EP0798492B1 (ja) |
JP (1) | JP3660047B2 (ja) |
KR (1) | KR100256622B1 (ja) |
CN (1) | CN1095955C (ja) |
DE (1) | DE69709211T2 (ja) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3913849B2 (ja) | 1997-08-04 | 2007-05-09 | 本田技研工業株式会社 | 金属vベルト式無段変速機 |
JPH1163176A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-05 | Honda Motor Co Ltd | 遊星歯車装置の潤滑油供給構造 |
JP3955369B2 (ja) * | 1997-10-23 | 2007-08-08 | 富士重工業株式会社 | 自動変速装置 |
DE69802370T2 (de) * | 1998-01-21 | 2002-07-25 | Van Doorne's Transmissie B.V., Tilburg | Stufenloses Getriebe |
DE19822426C2 (de) * | 1998-05-19 | 2000-03-23 | Daimler Chrysler Ag | Antriebsvorrichtung für Nebenaggregate einer Hubkolbenbrennkraftmaschine |
JP3042684B2 (ja) * | 1998-07-03 | 2000-05-15 | 本田技研工業株式会社 | ベルト式無段変速機の変速制御方法 |
DE19856501A1 (de) * | 1998-12-08 | 2000-06-29 | Getrag Getriebe Zahnrad | Getriebe |
US6152844A (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-28 | Daugherty; B. Eugene | Variable diameter pulley for a transmission |
DE19922410A1 (de) * | 1999-05-14 | 2000-11-16 | Volkswagen Ag | Stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
ES2232076T3 (es) | 1999-07-27 | 2005-05-16 | Van Doorne's Transmissie B.V. | Correa de transmision y transmision en la que es empleada. |
EP1288530A1 (en) * | 2001-09-04 | 2003-03-05 | Van Doorne's Transmissie B.V. | Efficient high torque continuously variable transmission |
US7249892B2 (en) * | 2002-07-23 | 2007-07-31 | Nsk Ltd. | Rolling bearing |
DE10349470A1 (de) * | 2003-10-23 | 2005-06-02 | Zf Friedrichshafen Ag | Stufenloses Umschlingungsgetriebe |
NL1024918C2 (nl) | 2003-12-01 | 2005-06-02 | Bosch Gmbh Robert | Continu variabele transmissie. |
JP4851105B2 (ja) * | 2005-03-07 | 2012-01-11 | バンドー化学株式会社 | ベルト伝動装置 |
DE102005031009A1 (de) * | 2005-07-02 | 2007-01-18 | Zf Friedrichshafen Ag | Sicherungsverbindung für die Losscheibe eines Variators bei einem stufenlosen verstellbaren Automatgetriebe |
JP2009522514A (ja) * | 2005-12-28 | 2009-06-11 | ロベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング | 車両の駆動系におけるベルト式無段変速機および摩擦クラッチの制御方法 |
NL1031825C2 (nl) * | 2006-05-16 | 2007-11-20 | Gear Chain Ind Bv | Continu variabele transmissie. |
US20070298921A1 (en) * | 2006-06-02 | 2007-12-27 | Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg | Plate-link chain and rocker member for a belt-driven conical-pulley transmission |
NL1038481C2 (en) | 2010-12-28 | 2012-07-02 | Bosch Gmbh Robert | Transverse element with a protruding conical stud for a drive belt. |
WO2013097880A1 (en) | 2011-12-29 | 2013-07-04 | Robert Bosch Gmbh | Hydraulically actuated continuously variable transmission for a vehicular drive line provided with an engine |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5338436B2 (ja) * | 1975-02-21 | 1978-10-16 | ||
NL168307C (nl) * | 1977-08-04 | 1982-03-16 | Doornes Transmissie Bv | Drijfriem. |
US4380444A (en) * | 1981-04-27 | 1983-04-19 | John Dolza | Variable ratio belt drive |
US4459872A (en) * | 1981-12-28 | 1984-07-17 | Ford Motor Company | Clutch actuator |
US4673379A (en) * | 1984-09-26 | 1987-06-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Infinitely variable transmission |
FI72378C (fi) * | 1985-09-09 | 1987-05-11 | Urpo Mantovaara | Kilremskiva och -vaexel. |
JPS62184270A (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-12 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ベルト駆動式無段変速機 |
US4941863A (en) * | 1988-03-28 | 1990-07-17 | Kubota Ltd. | Stepless speed change mechanism in belt transmission device |
US5073157A (en) * | 1990-02-20 | 1991-12-17 | Power Engineering & Manufacturing, Ltd. | Mechanically variable transmission |
JP2687041B2 (ja) * | 1990-10-29 | 1997-12-08 | 本田技研工業株式会社 | ベルト式無段変速機 |
JP2500287B2 (ja) * | 1991-07-11 | 1996-05-29 | バンドー化学株式会社 | 無段変速システム |
JP2973666B2 (ja) * | 1991-12-03 | 1999-11-08 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用ベルト式無段変速機 |
JPH0559024U (ja) * | 1992-01-16 | 1993-08-03 | 三ツ星ベルト株式会社 | リング式動力伝動装置 |
US5328412A (en) * | 1992-10-21 | 1994-07-12 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Apparatus and method for generating a variable pulley sheave profile |
JP3186894B2 (ja) * | 1993-04-19 | 2001-07-11 | 日産自動車株式会社 | Vベルト式無段変速機 |
US5407394A (en) * | 1993-05-05 | 1995-04-18 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Guide for an adjustable pulley in a continuously variable transmission |
JP3182483B2 (ja) * | 1993-12-21 | 2001-07-03 | 本田技研工業株式会社 | ベルト式無段変速機 |
JPH07305751A (ja) * | 1994-05-10 | 1995-11-21 | Hitachi Ltd | 無段変速機、及びこれを備えた自動車用無段変速装置 |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP07199596A patent/JP3660047B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-03-14 US US08/818,792 patent/US5800298A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-03-22 KR KR1019970009972A patent/KR100256622B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-03-26 CN CN97104920A patent/CN1095955C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-03-27 EP EP97302196A patent/EP0798492B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-27 DE DE69709211T patent/DE69709211T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69709211T2 (de) | 2002-06-13 |
DE69709211D1 (de) | 2002-01-31 |
KR100256622B1 (ko) | 2000-05-15 |
JPH09264390A (ja) | 1997-10-07 |
US5800298A (en) | 1998-09-01 |
EP0798492B1 (en) | 2001-12-19 |
CN1095955C (zh) | 2002-12-11 |
KR970066171A (ko) | 1997-10-13 |
EP0798492A1 (en) | 1997-10-01 |
CN1163995A (zh) | 1997-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3660047B2 (ja) | 金属vベルト式無段変速機 | |
JP3913849B2 (ja) | 金属vベルト式無段変速機 | |
US4467670A (en) | Belt drive continuously-variable speed automatic transmission | |
AU2013264683B2 (en) | Vehicle power transmission device | |
JP6217740B2 (ja) | 動力伝達装置 | |
US6581745B2 (en) | Driving force distributing apparatus for a four-wheel drive vehicle | |
JP2620490B2 (ja) | ベルトコンバータ | |
US4489622A (en) | Dual wet output clutch for power selection in a continuously variable transmission | |
US6332856B1 (en) | Continuously variable transmission | |
US3382727A (en) | Servomechanism | |
JPH0228748B2 (ja) | ||
US3769858A (en) | Transmission | |
JP3002474B2 (ja) | 自動変速機における摩擦クラッチ操作装置 | |
JPS61105345A (ja) | 巻掛け伝動式無段変速機のプ−リ構造 | |
JPS59124436A (ja) | 車両用無段変速機 | |
JP2024007149A (ja) | トルクリミッタ | |
JPH11132300A (ja) | ベルト式無段変速機付き伝動装置 | |
JP2006291999A (ja) | トルクカム装置およびベルト式無段変速機 | |
AU690068B2 (en) | Ratio change control method and related gear transmission device, in particular for a vehicle | |
JP2570767B2 (ja) | 多板クラッチ | |
JPH039340B2 (ja) | ||
JP2003227559A (ja) | 無段変速機 | |
JPH037819B2 (ja) | ||
JPH0338463B2 (ja) | ||
JPS60215152A (ja) | 摩擦無段変速機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040317 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040331 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040531 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040714 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040913 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041102 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041228 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050223 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050316 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080325 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090325 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100325 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100325 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110325 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |