JP6279755B2 - 無段変速機 - Google Patents

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Description

本発明は、プーリを備える無段変速機に関する。
従来、入力プーリと出力プーリとに帯状のベルトからなる無端伝達部材が巻き掛けられ、入力プーリと出力プーリとのＶ溝の幅を変更することにより変速比を変更する無段変速機が知られている（例えば、日本国特表２００５−５０６５００号公報参照）。
日本国特表２００５−５０６５００号公報のものでは、回転軸の内部にボールねじを設け、ボールねじによって、プーリの左右の半体の移動量が等しくなるようにし、無端伝達部材の捩れを防止している。
特表２００５−５０６５００号公報
従来の無段変速機では、回転軸内にボールねじが設けられているため、入力軸の径を大きくする必要があり、無段変速機が大型化するという問題がある。
本発明は、以上の点に鑑み、大型化を抑制できると共に、無端伝達部材の捩れを防止できる無段変速機を提供することを目的とする。
［１］上記目的を達成するため、本発明は、
入力プーリおよび出力プーリのプーリ面でＶ溝を形成し、
前記入力プーリ及び前記出力プーリのＶ溝に無端伝達部材を巻き掛けて駆動力を伝達する無段変速機であって、
前記入力プーリ及び前記出力プーリは、前記プーリ面を有する一対の半体で夫々構成され、
前記入力プーリ及び前記出力プーリの少なくとも何れか一方の一対の半体は、
変速機ケースに固定された固定部と、
前記固定部に軸方向へ移動可能に螺合締結されると共に外周側から回転を入力可能なリングギヤを有する第１部材と、
前記第１部材に対して相対回転可能且つ軸方向に一体移動となると共に、前記無端伝達部材と接触可能な第２部材と、
を夫々有し、
前記第２部材の回転中心には回転軸が配置され、
前記第２部材は前記回転軸と一体回転し、
一対の前記第１部材は、前記リングギヤを介して駆動源の駆動力が伝達されることを特徴とする。
本発明によれば、一対のプーリ半体の移動量を同一とすることができ、無端伝達部材の歪みを防止することができる。また、リングギヤを介して外側から動力を伝達するため、回転軸内から動力を伝達するものに比し、回転軸を必要以上に大径とする必要がなく、プーリも大型化が防止されるため、無段変速機の大型化を抑制することができる。
［２］また、本発明においては、一対の前記半体の前記第１部材と前記固定部の螺合締結される螺合部位の螺旋巻き方向は夫々異ならせている。かかる構成によれば、第１部材と固定部との螺合部位の螺旋加工を除いて一対の半体を同一形状で構成することができ、部品の共通化を図ることができる。また、螺旋巻き方向が異なることにより一方の半体に中間ギヤを介して回転方向を逆転して伝達させる必要がなく、中間ギヤを設けた場合と比較して無段変速機の製造コストを削減することができる。
［３］また、本発明においては、半体の第１部材と固定部の螺合締結される螺合部位を半体の径方向に間隔を存して複数設けることが好ましい。かかる構成によれば、プーリの側圧を適切に掛けることができ、プーリの撓みを防止することができる。
［４］また、本発明においては、リングギヤと噛合うピニオンと、ピニオンと一体回転するようにピニオンを軸支するピニオンシャフトとを設け、駆動源の駆動力をピニオンシャフトに伝達させることにより第１部材を回転させることができる。
本発明の無段変速機の第１実施形態を示す説明図。 第１実施形態の無段変速機を示す断面図。 第１実施形態のリングギヤを示す斜視図。 第１実施形態の無段変速機の摩擦低減部を示す斜視図。 第１実施形態の無段変速機の第２プーリを示す斜視図。 第１実施形態の無段変速機のＶ溝幅が狭くなり無端伝達部材の巻き掛け径が大きくなった状態を示す断面図。 本発明の無段変速機の第２実施形態を示す説明図。 本発明の無段変速機の第３実施形態を示す説明図。
［第１実施形態］
図１から図６を参照して、本発明の無段変速機の第１実施形態を説明する。本実施形態の無段変速機は、入力プーリと、出力プーリと、この２つのプーリに巻き掛けられるベルト（チェーンでもよい）からなる帯状の無端伝達部材とを備える。なお、本実施形態においては、入力プーリと出力プーリとは同様に構成されるため、入力プーリを詳細に説明して、出力プーリの詳細な説明は省略する。
図１に示すように、入力プーリ１は、内燃機関や電動機からの動力が伝達される回転軸としての入力軸２に設けられるものである。図２に示すように、入力軸２は、入力プーリ１を収容する変速機ケース３に回転自在に軸支されている。入力プーリ１は、一対のプーリ半体４で構成される。
プーリ半体４には、無端伝達部材５が巻き掛けられるＶ溝６を形成するプーリ面４ａが夫々設けられている。プーリ半体４は、変速機ケース３にボルト７で固定される固定部８を夫々備える。固定部８の外周には、外側雄ネジ８ａが設けられている。外側雄ネジ８ａには、Ｖ溝を形成するプーリ面４ａと同一形状の円錐状テーパー面９ａを有する移動部９が螺着されて、螺合締結されている。本実施形態においては、移動部９が本発明の第１部材に該当する。
図２に示すように、移動部９の内周面には、外側雄ネジ８ａに螺合する外側雌ネジ９ｂが形成されている。この外側雄ネジ８ａと外側雌ネジ９ｂが本実施形態における螺合部位に該当する。図３に示すように、移動部９の外周面にはリングギヤ１０が設けられている。
また、図２に示すように、移動部９のテーパー面９ａには、テーパー面９ａと同形状の円錐板状の摩擦低減部１１が配置されている。図４に示すように、摩擦低減部１１には、径方向に延びる長方形状の貫通孔１１ａが複数個所に設けられている。各貫通孔１１ａには、円柱状のころ１２が収容されている。
摩擦低減部１１の隣接する移動部９とは反対側の面には、摩擦低減部１１と同形状の円錐板状のプーリ半体ディスク１３が配置されている。プーリ半体ディスク１３は、摩擦低減部１１を介して移動部９のテーパー面９ａ（表面）を摺動する。プーリ半体ディスク１３は、無端伝達部材５と接触してＶ溝６を構成するプーリ面４ａを備える。プーリ半体ディスク１３は、移動部９と共に軸方向へ一体移動する。本実施形態においては、プーリ半体ディスク１３が本発明の第２部材に相当する。
図５に示すように、プーリ半体ディスク１３の径方向内端部には、入力軸２とスプライン結合する筒状部１３ａが設けられている。これにより、プーリ半体ディスク１３は、入力軸２を回転中心として、入力軸２と一体に回転する。また、プーリ半体ディスク１３は移動部９と相対回転可能となっている。
図２に示すように、各移動部９のリングギヤ１０には、一体回転するようにピニオンシャフト１４に夫々軸支されるピニオン１５が夫々噛合している。ピニオンシャフト１４には、一対のピニオン１５の間に位置させて従動ギヤ１６が軸支されている。従動ギヤ１６には電動機からなる駆動源１７の回転が伝達される駆動ギヤ１８が噛合している。
駆動源１７の駆動力によってピニオンシャフト１４が一方側に回転すると、図６に示すように、移動部９が互いに接近する方向に移動し、Ｖ溝６の幅が狭くなって、無端伝達部材５の巻き掛け半径が増加する。これにより、無段変速機の変速比（入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）が図２の状態と比較して大きくなる。
逆に、駆動源１７の駆動力によってピニオンシャフト１４が他方側に回転すると、図２に示すように、移動部９が互いに離隔する方向に移動し、Ｖ溝６の幅が広くなって、無端伝達部材５の巻き掛け半径が減少する。これにより、無段変速機の変速比（入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）が図６の状態と比較して小さくなる。本実施形態の無段変速機は、このように無端伝達部材５の巻き掛け半径を調節することにより変速比を変更する。
第１実施形態の無段変速機によれば、一対のプーリ半体４の移動量を同一とすることができ、無端伝達部材５の歪みを防止することができる。また、リングギヤ１０を介して入力プーリ１の外側（外周側）から動力を伝達して回転を入力可能としているため、従来のように入力軸２内から動力を伝達するものと比較して、入力軸２及び入力プーリ１を大径にする必要がなく、無段変速機の大型化を抑制することができる。
また、第１実施形態の無段変速機においては、第１部材としての移動部９と変速機ケース３とが固定部８の外側雄ネジ８ａ及び外側雌ネジ９ｂを介して螺合する螺合部位は、入力軸２の両端において螺旋巻き方向が夫々異なっている。かかる構成によれば、螺合部位を備える第１部材としての移動部９と、変速機ケース３に設けられる固定部８とを螺旋巻き方向の加工（螺旋溝加工）を除いて同一形状で構成することができ、部品の共通化を図って無段変速機の製造コストを抑えることができる。
また、第１実施形態の固定部８の径方向内端部には、隣接する移動部９側に延びる筒状部８ｂが設けられている。筒状部８ｂの外周には内側雄ネジ８ｃが設けられている。移動部９の径方向内端部には、内側雄ネジ８ｃに螺合する内側雌ネジ９ｃが設けられている。このように、螺合部位をプーリ半体４の径方向外端部のみならず、径方向内端部にも設けることにより、プーリ半体４の側圧を適切に掛けることができ、プーリ半体４の径方向外側と径方向内側とでプーリ半体４に偏った側圧が加わることを防止して、プーリ半体４の撓みを防止することができる。
また、固定部８は変速機ケース３に固定され、移動部９も変速比を維持する場合には回転しない。このため、本実施形態の無段変速機では、変速比を維持している場合には、第２部材としてのプーリ半体ディスク１３のみが回転し、固定部８及び移動部９は回転しない。従って、本実施形態の無段変速機によれば、動力伝達時におけるプーリ半体４の実質的な質量を低減させることができ、動力損失を抑制することができる。
また、本実施形態の無段変速機においては、移動部９とプーリ半体ディスク１３との間に、周方向に間隔を存して配置される複数の転動体としてのころ１２を有する摩擦低減部１１を設けている。
この摩擦低減部１１により、第１プーリ半体としての移動部９とプーリ半体ディスク１３との間の摩擦を低減させて、プーリ半体ディスク１３を回転し易くし、更なる動力損失の低減を図ることができる。また、摩擦低減部１１には転動体としてのころ１２が周方向に間隔を存して複数配置されてるため、プーリ半体ディスク１３を安定して回転させることができる。
なお、本実施形態においては、出力プーリを入力プーリ１と同様に構成したものを説明したが、本発明の出力プーリの移動半体は、これに限らず、入力プーリ１のＶ溝６の幅の増加に伴いＶ溝の幅が減少し、入力プーリ１のＶ溝６の幅の減少に伴いＶ溝の幅が増加するように構成されていればよい。従って、例えば、出力プーリの移動半体をスプリングで一方に付勢するように構成してもよい。
［第２実施形態］
次に図７を参照して、本発明の第２実施形態の無段変速機を説明する。第２実施形態の無段変速機は、変速比を変更するための駆動源１７及び従動ギヤ１６、駆動ギヤ１８の配置位置が異なる以外は第１実施形態と同一に構成されるため、第１実施形態と同一の構成については第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の駆動源１７は、入力プーリ１の入力軸２と同心に配置されている。従動ギヤ１６は、ピニオンシャフト１４の一方端（図７の左側端部）に設けられ、一対のピニオン１５よりも一方側に配置されている。第２実施形態の駆動源１７は、駆動ギヤ１８を介して従動ギヤ１６に噛合し、ピニオンシャフト１４を回転させて変速比を変更可能としている。
第２実施形態の無段変速機によっても、第１実施形態のものと同様に、一対のプーリ半体４の移動量を同一とすることができ、一対のプーリ半体４の移動量が異なることによる無端伝達部材５の歪みを防止することができる。
［第３実施形態］
次に図８を参照して、本発明の第３実施形態の無段変速機を説明する。第３実施形態の無段変速機は、第１実施形態のものと比較して、移動部９がテーパー面を備えておらず、プーリ半体ディスク１３に代えてプーリ半体本体１９が設けられ、移動部９とプーリ半体本体１９とが深溝玉軸受２０を介して相対回転自在となっている点を除き、第１実施形態のものと同様に構成されている。
プーリ半体本体１９は、入力軸２とスプライン結合しており、入力軸２に対して軸方向に移動可能であると共に、入力軸２と一体に回転する。
また、プーリ半体本体１９は、深溝玉軸受２０を介して移動部９と相対回転自在に連結されると共に、深溝玉軸受２０を介して軸方向に一体的に移動するように構成される。これにより、移動部９が軸方向に移動することによりプーリ半体本体１９も軸方向に移動可能となる。
第３実施形態の無段変速機によっても、第１実施形態のものと同様に、一対のプーリ半体４の移動量を同一とすることができ、一対のプーリ半体４の移動量が異なることによる無端伝達部材５の歪みを防止することができる。
１ 入力プーリ
２ 入力軸（回転軸）
３ 変速機ケース
４ プーリ半体
４ａ プーリ面
５ 無端伝達部材
６ Ｖ溝
７ ボルト
８ 固定部
８ａ 外側雄ネジ（螺合部位）
８ｂ 筒状部
８ｃ 内側雄ネジ（螺合部位）
９ 移動部（第１部材）
９ａ テーパー面
９ｂ 外側雌ネジ（螺合部位）
９ｃ 内側雌ネジ（螺合部位）
１０ リングギヤ
１１ 摩擦低減部
１１ａ 貫通孔
１２ ころ
１３ プーリ半体ディスク（第２部材）
１３ａ 筒状部
１４ ピニオンシャフト
１５ ピニオン
１６ 従動ギヤ
１７ 駆動源
１８ 駆動ギヤ
１９ プーリ半体本体
２０ 深溝玉軸受

Claims (3)

  1. 入力プーリおよび出力プーリのプーリ面でＶ溝を形成し、
    前記入力プーリ及び前記出力プーリのＶ溝に無端伝達部材を巻き掛けて駆動力を伝達する無段変速機であって、
    前記入力プーリ及び前記出力プーリは、前記プーリ面を有する一対の半体で夫々構成され、
    前記入力プーリ及び前記出力プーリの少なくとも何れか一方の一対の半体は、
    変速機ケースに固定された固定部と、
    前記固定部に軸方向へ移動可能に螺合締結されると共に外周側から回転を入力可能なリングギヤを有する第１部材と、
    前記第１部材に対して相対回転可能且つ軸方向に一体移動となると共に、前記無端伝達部材と接触可能な第２部材と、
    を夫々有し、
    前記第２部材の回転中心には回転軸が配置され、
    前記第２部材は前記回転軸と一体回転し、
    一対の前記第１部材は、前記リングギヤを介して駆動源の駆動力が伝達され、
    前記半体の前記第１部材と前記固定部の螺合締結される螺合部位は、前記半体の径方向に間隔を存して複数設けられることを特徴とする無段変速機。
  2. 請求項１記載の無段変速機であって、
    一対の前記半体の前記第１部材と前記固定部の螺合締結される螺合部位の螺旋巻き方向は夫々異なることを特徴とする無段変速機。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の無段変速機であって、
    前記リングギヤと噛合うピニオンと、
    前記ピニオンと一体回転するように前記ピニオンを軸支するピニオンシャフトとを備え、
    前記駆動源の駆動力が前記ピニオンシャフトに伝達されることにより前記第１部材が回転することを特徴とする無段変速機。
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