JP6437241B2 - Continuously variable transmission - Google Patents
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Description
本発明は無段変速機に関する。 The present invention relates to a continuously variable transmission.
従来、第1軸と第2軸の回転速度比を無段階で変速させるベルト式無段変速機として、相対する一対のシーブを第1軸に同行回転可能に取付けてなり、両シーブのシーブ面の間隔を調整可能にされてなる第1プーリと、相対する一対のシーブを第2軸に同行回転可能に取付けてなり、両シーブのシーブ面の間隔を調整可能にされてなる第2プーリと、第1プーリ及び第2プーリに巻掛けられる可撓巻掛け部材とを有してなるものがある。巻掛け部材は、第1プーリにおける両シーブのシーブ面の間に挟まれるとともに、第2プーリにおける両シーブのシーブ面の間に挟まれる。 Conventionally, as a belt-type continuously variable transmission that continuously changes the rotation speed ratio between the first shaft and the second shaft, a pair of opposed sheaves are attached to the first shaft so as to be able to rotate together, and the sheave surfaces of both sheaves A first pulley having an adjustable interval, and a second pulley having a pair of opposed sheaves attached to the second shaft so as to be able to rotate together, and an interval between the sheave surfaces of both sheaves being adjustable. And a flexible winding member wound around the first pulley and the second pulley. The winding member is sandwiched between the sheave surfaces of both sheaves in the first pulley, and is sandwiched between the sheave surfaces of both sheaves in the second pulley.
ベルト式無段変速機では、第1プーリを構成する両シーブのシーブ面の間隔を拡縮することにより、第1プーリの径方向に巻掛け部材を移動させて、第1プーリの有効径(プーリのシーブ面における巻掛け部材との接触部の回転半径)を変更できる。また、第2プーリを構成する両シーブのシーブ面の間隔を拡縮することにより、第2プーリの径方向に巻掛け部材を移動させて、第2プーリの有効径を変更できる。第1プーリの有効径が拡大(又は縮小)すると同期して、第2プーリの有効径を相対的に縮小(又は拡大)するように変更調整することで、第1軸の回転速度に比して第2軸の回転速度を増速(又は減速)し、所望の変速比を実現できる。 In the belt-type continuously variable transmission, the effective diameter of the first pulley (pulley) is increased by moving the winding member in the radial direction of the first pulley by expanding or reducing the distance between the sheave surfaces of the sheaves constituting the first pulley. The radius of rotation of the contact portion of the sheave surface with the winding member can be changed. In addition, by expanding or reducing the distance between the sheave surfaces of both sheaves constituting the second pulley, the effective diameter of the second pulley can be changed by moving the winding member in the radial direction of the second pulley. When the effective diameter of the first pulley is enlarged (or reduced), the effective diameter of the second pulley is changed and adjusted so that the effective diameter of the second pulley is relatively reduced (or enlarged), thereby comparing with the rotation speed of the first shaft. Thus, the rotational speed of the second shaft can be increased (or decelerated) to achieve a desired gear ratio.
従来のベルト式無段変速機には以下の問題原がある。
(1)第1プーリと第2プーリのそれぞれにおける両シーブの間隔が拡縮されるシーブ面の間に可撓巻掛け部材を挟んで、該巻掛け部材を各プーリの径方向に移動させるものであり、巻掛け部材の構造、制作に困難を伴う。
The conventional belt type continuously variable transmission has the following problems.
(1) A flexible winding member is sandwiched between sheave surfaces in which the distance between both sheaves in each of the first pulley and the second pulley is expanded and contracted, and the winding member is moved in the radial direction of each pulley. There is a difficulty in the structure and production of the winding member.
(2)無段変速機では、動力伝達時に、第1プーリのシーブ面と巻掛け部材との滑りを防止し、第2プーリのシーブ面と巻掛け部材との滑りを防止するため、巻掛け部材に付与する張力を、伝達トルクの増減分に見合うように増減制御する必要がある。 (2) In the continuously variable transmission, when transmitting power, the slipping between the sheave surface of the first pulley and the winding member is prevented, and the slipping between the sheave surface of the second pulley and the winding member is prevented. It is necessary to control increase / decrease of the tension applied to the member so as to match the increase / decrease of the transmission torque.
ところが、ベルト式無段変速機では、巻掛け部材に付与する張力の制御は、第1プーリと第2プーリの有効径の相対的な変更調整によりなされる。従って、第1プーリと第2プーリの各有効径の調整は、前述の如くに第1軸と第2軸に所望の変速比を実現するための相対的な変更調整だけでなく、巻掛け部材が第1プーリと第2プーリの各シーブ面に対して滑りを生ずることのない張力を巻掛け部材に付与するための相対的な変更調整も必要となり、それらの相対的な変更調整を同時に両立させる必要があって、複雑で困難を伴う。 However, in the belt type continuously variable transmission, the tension applied to the winding member is controlled by changing and adjusting the effective diameters of the first pulley and the second pulley. Therefore, the adjustment of the effective diameters of the first pulley and the second pulley is not only a relative change adjustment for realizing a desired gear ratio on the first shaft and the second shaft as described above, but also a winding member. It is also necessary to make relative changes and adjustments to apply tension to the winding member that does not cause slippage on the sheave surfaces of the first pulley and the second pulley. Complicated and difficult.
第1軸と第2軸に所望の変速比を実現するためだけでなく、巻掛け部材が第1プーリと第2プーリの各シーブ面に対して滑りを生ずることのない張力を巻掛け部材に付与するためにも、第1プーリと第2プーリの各シーブ面の間隔を拡縮させてそれらの各有効径を相対的に変更調整する必要があり、第1プーリと第2プーリの各シーブ面の間隔を調整するための駆動源(油圧ポンプ、モータ等)が、第1軸と第2軸の両側で大容量化(重量、スペース)するという不都合も伴う。 Not only to achieve a desired transmission ratio between the first shaft and the second shaft, but also the tension applied to the winding member so that the winding member does not slip on the sheave surfaces of the first pulley and the second pulley. In order to apply, it is necessary to enlarge and reduce the distance between the sheave surfaces of the first pulley and the second pulley to relatively change and adjust the effective diameters of the sheave surfaces of the first pulley and the second pulley. The drive source (hydraulic pump, motor, etc.) for adjusting the distance between the first shaft and the second shaft is also increased in capacity (weight, space).
(3)無段変速機では、必要な変速幅を得るための第1プーリと第2プーリの各シーブ面の間隔調整量を小さくし、変速操作時間の短縮、変速操作スペースの狭小化を図るため、第1プーリと第2プーリの各シーブ角を小さくすることが望まれる。 (3) In the continuously variable transmission, the distance adjustment amount between the sheave surfaces of the first pulley and the second pulley to obtain the required shift width is reduced, thereby shortening the shift operation time and narrowing the shift operation space. Therefore, it is desirable to reduce the sheave angles of the first pulley and the second pulley.
ところが、ベルト式無段変速機では、第1プーリと第2プーリの各シーブ角を小さくすると、ベルトが各プーリにクサビ効果で食い込み、緩み側のベルトが各プーリに絡みついて外れにくくなる。 However, in the belt-type continuously variable transmission, when the sheave angles of the first pulley and the second pulley are made small, the belt bites into each pulley due to the wedge effect, and the loose side belt becomes entangled with each pulley and becomes difficult to come off.
本発明の課題は、簡易でコンパクト、かつ作動性の優れた無段変速機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a continuously variable transmission that is simple, compact, and excellent in operability.
請求項1に係る発明は、変速操作手段により、第1軸と第2軸の間に所望の回転速度比を無段階で実現させる無段変速機において、相対する一対のシーブを第1軸に同行回転可能に取付けてなり、両シーブのシーブ面の間隔を調整可能にされてなる第1プーリと、相対する一対のシーブを第2軸に同行回転可能に取付けてなり、両シーブのシーブ面の間隔を調整可能にされてなる第2プーリと、第1プーリにおける両シーブのシーブ面の間に挟まれる第1リングと、第2プーリにおける両シーブのシーブ面の間に挟まれる第2リングと、第1リング及び第2リングに巻掛けられる巻掛け部材とを有してなり、第1プーリの一対のシーブが固定シーブと、固定シーブに対して軸方向に移動する可動シーブとからなり、両シーブは互いに逆向きに傾斜するテーパ状シーブ面を備え、第2プーリの一対のシーブが固定シーブと、固定シーブに対して軸方向に移動する可動シーブとからなり、両シーブは互いに逆向きに傾斜するテーパ状シーブ面を備えてなる無段変速機であって、変速操作手段は、第1プーリにおける両シーブのシーブ面の間隔を調整するとともに、第2プーリにおける両シーブのシーブ面の間隔を調整することにより、第1プーリの有効径R1を拡大した分だけ第2プーリの有効径R2を縮小させ、或いは第1プーリの有効径R1を縮小した分だけ第2プーリの有効径R2を拡大させるものであり、第1軸に回転入力Fが付与され、動力を伝達するとき、第1リングは、第1プーリとの接触点Pが第1軸を中心に転がり運動をして回転入力Fと反対方向に移動して、その中心O1が第1軸を中心に転がり運動をして回転入力Fと反対方向に移動するとともに、第2リングはその中心O2が第2軸を中心に転がり運動をして回転出力Gと同一方向に移動し、この第1リングの中心O1と第2リングの中心O2の移動により、両リングの中心間距離が増加するものとされるようにしたものである。 According to a first aspect of the present invention, in the continuously variable transmission in which a desired rotational speed ratio is continuously realized between the first shaft and the second shaft by the speed change operation means , a pair of opposed sheaves are used as the first shaft. The sheave surface of both sheaves is attached so that the sheave surface of both sheaves can be rotated together with the first pulley and the sheave surfaces of both sheaves are adjustable. A second pulley that is adjustable, a first ring sandwiched between sheave surfaces of both sheaves in the first pulley, and a second ring sandwiched between sheave surfaces of both sheaves in the second pulley from the, Na and a wrapping member to be wound around the first ring and the second ring is, the pair of sheaves and fixed sheaves of the first pulley, a movable sheave moves in the axial direction with respect to the fixed sheave Both sheaves in opposite directions A tapered sheave surface having an inclined tapered sheave surface, wherein the pair of sheaves of the second pulley includes a fixed sheave and a movable sheave that moves in an axial direction with respect to the fixed sheave, and both sheaves are inclined in opposite directions. The speed change operating means adjusts the distance between the sheave surfaces of both sheaves in the first pulley, and adjusts the distance between the sheave surfaces of both sheaves in the second pulley, The effective diameter R2 of the second pulley is reduced by an amount corresponding to the increase in the effective diameter R1 of the first pulley, or the effective diameter R2 of the second pulley is increased by an amount corresponding to the reduction of the effective diameter R1 of the first pulley. When the rotational input F is applied to the first shaft and power is transmitted, the contact point P with the first pulley moves in a direction opposite to the rotational input F by rolling around the first shaft. The center O1 Rolls around the first axis and moves in the direction opposite to the rotational input F, and the second ring moves around the second axis in the same direction as the rotational output G by rolling around the second axis. The distance between the centers of both the rings is increased by the movement of the center O1 of the first ring and the center O2 of the second ring .
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において更に、前記第1リングと第2リングがそれらの外周に歯車面を備えたリングからなり、巻掛け部材が第1リングと第2リングに滑りなく巻掛けられる歯付巻掛け部材からなるようにしたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first ring and the second ring further comprise a ring having a gear face on the outer periphery thereof, and the winding member is the first ring and the second ring. It is made of a toothed winding member that can be wound around without slipping .
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明において更に、前記第1軸は、第1プーリが設けられている部分の一端側と他端側を軸受により枢支されるとともに、第2軸は、第2プーリが設けられている部分の一端側と他端側を軸受により枢支され、前記変速操作手段は、第1軸の他端側で、軸受と第1プーリの可動シーブとに挟まれる部分の外周に押圧カラーを相対回転可能に嵌合し、可動シーブの外側端面とこれに相対する押圧カラーの端面との間にスラスト軸受を介装し、押圧カラーの外周に螺設したボールねじ溝のボールを介して被動ギヤの内周に螺設したボールねじ溝を螺合し、この被動ギヤを回転可能かつ軸方向不動に支持し、電動モータにより駆動される変速操作軸の一端に設けた駆動ギヤを上記被動ギヤに噛合いさせ、前記変速操作手段は、第2軸の他端側で、軸受と第2プーリの可動シーブとに挟まれる部分の外周に押圧カラーを相対回転可能に嵌合し、可動シーブの外側端面とこれに相対する押圧カラーの端面との間にスラスト軸受を介装し、押圧カラーの外周に螺設したボールねじ溝にボールを介して被動ギヤの内周に螺設したボールねじ溝を螺合し、この被動ギヤを回転可能かつ軸方向不動に支持し、電動モータにより駆動される変速操作軸の一端に設けた駆動ギヤを上記被動ギヤに噛合いさせてなるようにしたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the first shaft is pivotally supported by a bearing on one end side and the other end side of the portion where the first pulley is provided, The second shaft is pivotally supported by a bearing on one end side and the other end side of the portion where the second pulley is provided, and the speed change operating means is movable on the other end side of the first shaft. A press collar is fitted to the outer periphery of the portion sandwiched between the sheaves so as to be relatively rotatable, and a thrust bearing is interposed between the outer end surface of the movable sheave and the end surface of the press collar opposite to the outer surface of the movable sheave. A speed change operation that is driven by an electric motor by screwing a ball screw groove screwed on the inner periphery of the driven gear through a ball of the screwed ball screw groove and supporting the driven gear rotatably and axially stationary. Engage the driven gear on one end of the shaft with the driven gear. The speed change operating means is fitted to the outer periphery of the portion sandwiched between the bearing and the movable sheave of the second pulley on the other end side of the second shaft so as to be relatively rotatable, and the outer end surface of the movable sheave and the outer end surface thereof. A thrust bearing is interposed between the opposite end faces of the pressing collar, and a ball screw groove screwed on the inner periphery of the driven gear via a ball is screwed to a ball screw groove screwed on the outer periphery of the pressing collar, The driven gear is supported rotatably and axially stationary, and a drive gear provided at one end of a speed change operation shaft driven by an electric motor is engaged with the driven gear .
(a)第1リングと第2リングは、図3に示す如く、巻掛け部材に作用する初期張力Tと伝達力Wによって、第1プーリと第2プーリに押付けられて接触し、この接触点Pに作用する接触圧力に基づくトラクションドライブ効果、又はフリクションドライブ効果により動力を伝達する。これにより、第1軸に付与された回転入力が第1プーリ、第1リング、巻掛け部材、第2リング、第2プーリを介して第2軸に伝達され、第2軸から回転出力として取出される。 (a) As shown in FIG. 3, the first ring and the second ring are pressed against and contacted with the first pulley and the second pulley by the initial tension T and the transmission force W acting on the winding member. Power is transmitted by a traction drive effect based on contact pressure acting on P or a friction drive effect. Thereby, the rotation input given to the first shaft is transmitted to the second shaft through the first pulley, the first ring, the winding member, the second ring, and the second pulley, and is taken out as the rotation output from the second shaft. Is done.
(b)動力を伝達していないとき(空転時を含む)、図3(A)に示す如く、第1プーリに挟まれている第1リングに巻掛けた巻掛け部材には、張り側、緩み側とも同じ初期張力Tが作用し、第1リングは両方の張力T、Tにより第1プーリにおける両シーブのシーブ面に1つの接触点Pで押付けられる。このとき、第1リングは、張り側の巻掛け部材に作用する張力Tが上記接触点Pまわりに及ぼすモーメントMaと、緩み側の巻掛け部材に作用する張力Tが上記接触点Pまわりに及ぼすモーメントMbとがつり合う(Ma=Mb)特定姿勢で安定化する(この特定姿勢において、接触点Pから張り側の巻掛け部材と緩み側の巻掛け部材のそれぞれに垂下した直線の長さをLa、Lbとするとき、Ma=T・La、Mb=T・Lbとなり、Ma=Mbより、La=Lbとなる)。 (b) When power is not transmitted (including when idling), as shown in FIG. 3 (A), the winding member wound on the first ring sandwiched between the first pulleys has a tension side, The same initial tension T acts on the loose side, and the first ring is pressed at one contact point P against the sheave surfaces of both sheaves in the first pulley by both tensions T and T. At this time, the first ring has a moment Ma exerted around the contact point P by the tension T acting on the tension side winding member and a tension T acting on the loose side winding member around the contact point P. The moment Mb balances (Ma = Mb) and stabilizes in a specific posture (in this specific posture, the length of a straight line hanging from the contact point P to each of the tension-side winding member and the loose-side winding member is La. , Lb, Ma = T · La and Mb = T · Lb. From Ma = Mb, La = Lb).
このとき、同様に、第2リングも特定姿勢で安定化する。 At this time, similarly, the second ring is also stabilized in a specific posture.
(c)次に、第1軸に回転入力Fが付与され、動力を伝達するとき、図3(B)に示す如く、第1プーリに挟まれている第1リングに巻掛けた巻掛け部材には、張り側で初期張力Tと伝達力Wの合力が作用し、緩み側には初期張力Tのみが作用し、上記伝達力Wにより引っ張られる第1リングは、第1プーリとの接触点Pが第1軸を中心に転がり運動をして回転入力Fと反対方向に移動する。このとき、第1リングは、張り側の巻掛け部材に作用する張力Tと伝達力Wの合力が上記接触点Pまわりに及ぼすモーメントMaと、緩み側の巻掛け部材に作用する張力Tが上記接触点Pまわりに及ぼすモーメントMbとがつり合う(Ma=Mb)特定姿勢で再び第1プーリにおける両シーブのシーブ面に上記1つの接触点Pで押付けられて安定化する(この特定姿勢において、接触点Pから張り側の巻掛け部材と緩み側の巻掛け部材のそれぞれに垂下した直線の長さをLa、Lbとするとき、Ma=(T+W)La、Mb=T・Lbとなり、Ma=Mbより、La=T・Lb/(T+W)となる)。 (c) Next, when the rotational input F is applied to the first shaft and the power is transmitted, as shown in FIG. 3B, the winding member wound around the first ring sandwiched between the first pulleys In this case, the resultant tension of the initial tension T and the transmission force W acts on the tension side, and only the initial tension T acts on the loose side, and the first ring pulled by the transmission force W is in contact with the first pulley. P rolls around the first axis and moves in the direction opposite to the rotation input F. At this time, in the first ring, the moment Ma exerted around the contact point P by the resultant force T and the transmission force W acting on the tension-side winding member and the tension T acting on the loose-side winding member are described above. The moment Mb exerted around the contact point P is balanced (Ma = Mb), and the sheave surface of both sheaves in the first pulley is again pressed against the sheave surface of the first pulley at the one contact point P to be stabilized (in this specific posture, the contact When the lengths of the straight lines hanging from the point P to the tension member and the slack member are La and Lb, Ma = (T + W) La, Mb = T · Lb, and Ma = Mb (La = T · Lb / (T + W)).
このとき、同様に、第2リングも特定姿勢で再び安定化する。 At this time, similarly, the second ring is again stabilized in the specific posture.
(d)上述(a)、(b)より、動力を伝達していないときにも、動力を伝達するときにも、常に、第1リングと第2リングは張力T、伝達力Wによって一義的に定まる特定姿勢にて第1プーリ又は第2プーリにおける両シーブのシーブ面に押付けられて安定化し、それらの各リングの姿勢を安定保持するためのガイドローラ等を必要としない。 (d) From the above-mentioned (a) and (b), the first ring and the second ring are always unambiguous by the tension T and the transmission force W both when the power is not transmitted and when the power is transmitted. Therefore, a guide roller or the like is not required to stably hold the posture of each ring by pressing against the sheave surfaces of both sheaves of the first pulley or the second pulley in a specific posture determined by
(e)上述(d)の通り、動力を伝達していないときにも、動力を伝達するときにも、常に、第1リングと第2リングは張力T、伝達力Wによって一義的に定まる特定姿勢にて第1プーリ又は第2プーリにおける両シーブのシーブ面に押付けられて安定化するから、第1軸の正転運転だけでなく、第1軸の逆転運転、又は第2軸から回転入力(エンジンブレーキ等)が付与される運転についても、動力伝達できる。 (e) As described above (d), the first ring and the second ring are always uniquely determined by the tension T and the transmission force W, both when power is not transmitted and when power is transmitted. Since it is pressed against the sheave surface of both sheaves in the first pulley or the second pulley in the posture and stabilized, not only the forward rotation operation of the first shaft but also the reverse rotation operation of the first shaft or the rotation input from the second shaft Power can also be transmitted for driving to which (engine brake or the like) is applied.
(f)第1プーリと第2プーリのそれぞれにおける両シーブの間隔が拡縮されるシーブ面の間に剛体の第1リングと第2リングを挟み、変速時にはそれらの各リングを各プーリの径方向に移動させるものであり、各リングの構造、製作が簡易になる。 (f) A rigid first ring and second ring are sandwiched between sheave surfaces in which the distance between both sheaves in each of the first pulley and the second pulley is expanded and contracted, and these rings are connected in the radial direction of each pulley at the time of shifting. The structure and production of each ring is simplified.
(g)上述(c)の通り、第1軸に回転入力Fが付与され、動力を伝達するとき、第1リングは、第1プーリとの接触点Pが第1軸を中心に転がり運動をして回転入力Fと反対方向に移動する。これを換言すると、第1リングはその中心O1が第1軸を中心に転がり運動をして回転入力Fと反対方向に移動する。このとき、第2リングはその中心O2が第2軸を中心に転がり運動をして回転出力Gと同一方向に移動する。この第1リングの中心O1と第2リングの中心O2の移動は、両リングの中心間距離(スパン)が増加することを意味する(動力を伝達していないときに両リングの中心O1、O2は、第1軸と第2軸の中心を結んだ直線上にあって、そのスパンをSo(図4(A))とするのに対し、動力を伝達するときの両リングの中心O1、O2は、第1軸と第2軸を中心にする上述の方向に移動してそのスパンをSw(So<Sw)(図4(B))とする)。 (g) As described above (c), when the rotational input F is applied to the first shaft and power is transmitted, the first ring causes the contact point P with the first pulley to roll around the first shaft. And move in the opposite direction to the rotation input F. In other words, the center O1 of the first ring rolls around the first axis and moves in the direction opposite to the rotation input F. At this time, the center O2 of the second ring rolls around the second axis and moves in the same direction as the rotational output G. This movement of the center O1 of the first ring and the center O2 of the second ring means that the distance (span) between the centers of both rings increases (the centers O1, O2 of both rings when power is not transmitted). Is on a straight line connecting the centers of the first axis and the second axis, and its span is So (FIG. 4A), whereas the centers O1 and O2 of both rings when power is transmitted. Moves in the above-mentioned direction around the first axis and the second axis, and the span is Sw (So <Sw) (FIG. 4B).
即ち、第1リングと第2リングのスパンが増加し、結果として、両リングに巻き回されている巻掛け部材は弾性的に伸び、その張力を増加する。従って、動力伝達時に、伝達力Wの増加分に見合う張力が巻掛け部材に生じ、この張力が第1リングと第2リングを第1プーリのシーブ面と第2プーリのシーブ面に押付ける力を自動的に増すものになり、両リングの滑りを防止するものになる。 That is, the span of the first ring and the second ring is increased, and as a result, the winding member wound around both the rings is elastically stretched to increase its tension. Accordingly, a tension corresponding to the increase in the transmission force W is generated in the winding member during power transmission, and this tension presses the first ring and the second ring against the sheave surface of the first pulley and the sheave surface of the second pulley. Automatically increases and prevents slipping of both rings.
従って、伝達力の増加時に、第1リングと第2リングが第1プーリと第2プーリの各シーブ面に対して滑ることのないように、第1プーリと第2プーリの各シーブ面の間隔を意図的に調整する必要がない。第1軸と第2軸に所望の変速比を実現するためにだけ、第1プーリと第2プーリの各シーブ面の間隔を調整すれば足り、簡易にして作動性の優れた無段変速機を構築できる。 Therefore, when the transmission force increases, the distance between the sheave surfaces of the first pulley and the second pulley is such that the first ring and the second ring do not slide relative to the sheave surfaces of the first pulley and the second pulley. There is no need to intentionally adjust. A continuously variable transmission that is simple and excellent in operability by adjusting the distance between the sheave surfaces of the first pulley and the second pulley only in order to achieve a desired gear ratio between the first shaft and the second shaft. Can be built.
(h)第1リングと第2リングが剛体からなるため、各リングが各プーリに引張側で食い込む力が緩み側を各プーリから離脱させる力となり、第1プーリと第2プーリの各シーブ角を小さくしても、各リングが各プーリに絡み付いて外れにくくなるおそれがない。従って、第1プーリと第2プーリの各シーブ角を小さくし、結果として、必要な変速幅を得るための第1プーリと第2プーリの各シーブ面の間隔調整量を小さくし、変速操作時間の短縮、変速操作スペースの狭小化を図ることができる。 (h) Since the first ring and the second ring are rigid bodies, the force that each ring bites into each pulley on the pull side becomes the force that causes the loose side to separate from each pulley, and each sheave angle of the first pulley and the second pulley Even if it is made small, there is no possibility that each ring will be entangled with each pulley and difficult to come off. Therefore, each sheave angle of the first pulley and the second pulley is reduced, and as a result, the distance adjustment amount between the sheave surfaces of the first pulley and the second pulley for obtaining a necessary shift width is reduced, and the shift operation time is reduced. Can be shortened and the space for shifting operation can be reduced.
図1、図2に示す無段変速機100は、自動車のドライブトレーンに適用される他、自動車以外においても用いられる。
The continuously
無段変速機100は、例えばエンジン側に接続されている第1軸1(入力軸)とタイヤ側に接続されている第2軸2(出力軸)との間に設けられ、第1軸1と第2軸2の回転速度比を無段階で変速させる。
The continuously
無段変速機100は、第1プーリ10、第2プーリ20、第1リング30、第2リング40、可撓巻掛け部材50を有する。
The continuously
無段変速機10は、相対する一対のシーブ11、12を第1軸1に同行回転可能に取付けてなり、変速操作手段60により両シーブ11、12のシーブ面11A、12Aの間隔を調整可能にされている。本実施例において、無段変速機10の一方のシーブ11は第1軸1に一体をなして固定化されている固定シーブ11とされる。無段変速機10の他方のシーブ12は第1軸1の外周にスプライン結合され、固定シーブ11に対して軸方向に移動する可動シーブ12とされる。第1軸1は、第1プーリ10(シーブ11、12)が設けられている部分の一端側と他端側を軸受1A、1Bにより枢支される。両シーブ11、12は互いに逆向きに傾斜するテーパ状シーブ面11A、12Aを備え、両シーブ面11A、12Aの間にシーブ角θのV溝13を形成する。
The continuously
第2プーリ20は、相対する一対のシーブ21、22を第2軸2に同行回転可能に取付けてなり、変速操作手段60により両シーブ21、22のシーブ面21A、22Aの間隔を調整可能にされている。本実施例において、第2プーリ20の一方のシーブ21は第2軸2に一体をなして固定化されている固定シーブ21とされる。第2プーリ20の他方のシーブ22は第2軸2の外周にスプライン結合され、固定シーブ21に対して軸方向に移動する可動シーブ22とされる。第2軸2は、第2プーリ20(シーブ21、22)が設けられている部分の一端側と他端側を軸受2A、2Bにより枢支される。両シーブ21、22は互いに逆向きに傾斜するテーパ状シーブ面21A、22Aを備え、両シーブ面21A、22Aの間にシーブ角θのV溝23を形成する。
The
第1リング30は、第1プーリ10における両シーブ11、12のシーブ面11A、12Aの間に挟まれる。第1リング30は、図2に示す如く、円環状の剛体リングからなり、両側面を動力伝達面31、32とする。第1リング30は、周方向の一部を両シーブ11、12のシーブ面11A、12Aが形成するV溝13に嵌合し、両動力伝達面31、32を両シーブ面11A、12Aに隙間のない接触状態で係合する。
The
第2リング40は、第2プーリ20における両シーブ21、22のシーブ面21A、22Aの間に挟まれる。第2リング40は、図2に示す如く、円環状の剛体リングからなり、両側面を動力伝達面41、42とする。第2リング40は、周方向の一部を両シーブ21、22のシーブ面21A、22Aが形成するV溝23に嵌合し、両動力伝達面41、42を両シーブ面21A、22Aに隙間のない接触状態で係合する。
The
巻掛け部材50は、第1プーリ10における両シーブ11、12のシーブ面11A、12Aの間に挟まれた第1リング30と、第2プーリ20における両シーブ21、22のシーブ面21A、22Aの間に挟まれた第2リング40とに、一定の初期張力を付与された状態で巻掛けられる。本実施例において、第1リング30と第2リング40はそれらの外周に歯車面33、43を備えたスプロケットリングとされ、巻掛け部材50はそれらの歯車面33、43に噛合いして滑りなく巻掛けられるスプロケットチェーンからなるものとされる。尚、第1リング30と第2リング40はそれらの外周に歯車面を備えた歯付リングとされ、巻掛け部材50はそれらの歯車面に噛合いして滑りなく巻掛けられる歯付ベルトからなるものとされても良い。
The winding
従って、無段変速機100にあっては、変速操作手段60により、第1プーリ10における両シーブ11、12のシーブ面11A、12Aの間隔、ひいてはV溝13の溝幅を調整し、第1リング30の動力伝達面31、32が接触状態で係合する第1プーリ10の有効径R1を変更するとともに、第2プーリ20における両シーブ21、22のシーブ面21A、22Aの間隔、ひいてはV溝23の溝幅を調整し、第2リング40の動力伝達面41、42が接触状態で係合する第2プーリ20の有効径R2を変更し、第1軸1の回転速度N1と第2軸2の回転速度N2をN2=(R1/R2)・N1の如くに変速する。このとき、変速操作手段60は、変速したときにも巻掛け部材50が弛まないように、以下の如くにして、第1プーリ10の有効径R1を拡大(又は縮小)した分だけ、第2プーリ20の有効径R2を縮小(又は拡大)させることとしている。
Therefore, in the continuously
変速操作手段60は、本実施例では、第1軸1の他端側で、軸受1Bと第1プーリ10の可動シーブ12とに挟まれる部分の外周に押圧カラー61を相対回転可能に嵌合し、可動シーブ12の外側端面とこれに相対する押圧カラー61の端面との間にスラスト軸受62を介装し、押圧カラー61の外周に螺設したボールねじ溝61Aに不図示のボールを介して被動ギヤ63の内周に螺設した不図示のボールねじ溝を螺合し、この被動ギヤ63を軸受64によって回転可能かつ軸方向不動に支持している。変速操作手段60は、電動モータにより駆動される変速操作軸60Sの一端に設けた駆動ギヤ65を上述の被動ギヤ63に噛合いさせている。
In this embodiment, the speed change operating means 60 is fitted on the other end side of the first shaft 1 so that the
変速操作手段60は、第2軸2の他端側で、軸受2Bと第2プーリ20の可動シーブ22とに挟まれる部分の外周に押圧カラー71を相対回転可能に嵌合し、可動シーブ22の外側端面とこれに相対する押圧カラー71の端面との間にスラスト軸受72を介装し、押圧カラー71の外周に螺設したボールねじ溝71Aに不図示のボールを介して被動ギヤ73の内周に螺設した不図示のボールねじ溝を螺合し、この被動ギヤ73を軸受74によって回転可能かつ軸方向不動に支持している。変速操作手段60は、電動モータにより駆動される変速操作軸60Sの一端に設けた駆動ギヤ75を上述の被動ギヤ73に噛合いさせている。
The speed change operating means 60 is fitted on the outer periphery of the portion sandwiched between the bearing 2B and the
尚、変速操作手段60は、電動モータ等の電気/機械的操作手段に限らず、手動により変速操作軸60Sを駆動する等の手動操作手段によるものでも良い。
The shift operation means 60 is not limited to an electric / mechanical operation means such as an electric motor, but may be a manual operation means such as manually driving the
これにより、電動モータに加える回転角制御により、変速操作軸60Sが所望の変速比を第1軸1と第2軸2の間に実現可能にする回転角度位置に設置されると、(i)駆動ギヤ65と被動ギヤ63の噛合いを介して、押圧カラー61と、この押圧カラー61がスラスト軸受62を介してバックアップしている第1プーリ10の可動シーブ12を上記回転角度位置に対応する軸方向位置に設定し、固定シーブ11のシーブ面11Aと可動シーブ12のシーブ面12Aの間隔、ひいてはV溝13の溝幅を変化させ、第1リング30に関する第1プーリ10の有効径R1(第1プーリ10のシーブ面11A、12Aにおける巻掛け部材50との接触部の回転半径)を変更すると同時に、(ii)駆動ギヤ75と被動ギヤ73の噛合いを介して、押圧カラー71と、この押圧カラー71がスラスト軸受72を介してバックアップしている第2プーリ20の可動シーブ22を上記回転角度位置に対応する軸方向位置に設定し、固定シーブ21のシーブ面21Aと可動シーブ22のシーブ面22Aの間隔、ひいてはV溝23の溝幅を変化させ、第2リング40に関する第2プーリ20の有効径R2(第2プーリ20のシーブ面21A、22Aにおける巻掛け部材50との接触部の回転半径)を変更する。このとき、第1プーリ10と第2プーリ20は、それらのシーブ11、12とシーブ21、22を同一寸法形状に設定している。また、変速操作手段60は、押圧カラー61、被動ギヤ63、駆動ギヤ65と押圧カラー71、被動ギヤ73、駆動ギヤ75を同一形状に設定している。これにより、第1軸1の側のボールねじ(押圧カラー61のボールねじ溝61A等)の向きと、第2軸2の側のボールねじ(押圧カラー71のボールねじ溝71A等)の向きの設定により、変速操作手段60によって第1プーリ10における固定シーブ11のシーブ面11Aと可動シーブ12のシーブ面12Aの間隔を拡大(又は縮小)したら、同じ量だけ第2プーリ20における固定シーブ21のシーブ面21Aと可動シーブ22のシーブ面22Aの間隔を縮小(又は拡大)させるものとしている。即ち、変速操作手段60は、第1プーリ10の有効径R1が拡大(又は縮小)すると同期して、第2プーリ20の有効径R2を相対的に縮小(又は拡大)するように変更調整し、第1軸1の回転速度N1に比して第2軸2の回転速度N2を増速(又は減速)し、所定の変速比N2=(R1/R2)・N1を実現するものである。
Thus, when the speed
従って、本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)第1リング30と第2リング40は、図3に示す如く、巻掛け部材50に作用する初期張力Tと伝達力Wによって、第1プーリ10と第2プーリ20に押付けられて接触し、この接触点Pに作用する接触圧力に基づくトラクションドライブ効果、又はフリクションドライブ効果により動力を伝達する。これにより、第1軸1に付与された回転入力が第1プーリ10、第1リング30、巻掛け部材50、第2リング40、第2プーリ20を介して第2軸2に伝達され、第2軸2から回転出力として取出される。
Therefore, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
(a) The
(b)動力を伝達していないとき(空転時を含む)、図3(A)に示す如く、第1プーリ10に挟まれている第1リング30に巻掛けた巻掛け部材50には、張り側、緩み側とも同じ初期張力Tが作用し、第1リング30は両方の張力T、Tにより第1プーリ10における両シーブ11、12のシーブ面11A、12Aに1つの接触点Pで押付けられる。このとき、第1リング30は、張り側の巻掛け部材50に作用する張力Tが上記接触点Pまわりに及ぼすモーメントMaと、緩み側の巻掛け部材50に作用する張力Tが上記接触点Pまわりに及ぼすモーメントMbとがつり合う(Ma=Mb)特定姿勢で安定化する(この特定姿勢において、接触点Pから張り側の巻掛け部材50と緩み側の巻掛け部材50のそれぞれに垂下した直線の長さをLa、Lbとするとき、Ma=T・La、Mb=T・Lbとなり、Ma=Mbより、La=Lbとなる)。
(b) When power is not transmitted (including when idling), as shown in FIG. 3A, the winding
このとき、同様に、第2リング40も特定姿勢で安定化する。
At this time, similarly, the
(c)次に、第1軸1に回転入力Fが付与され、動力を伝達するとき、図3(B)に示す如く、第1プーリ10に挟まれている第1リング30に巻掛けた巻掛け部材50には、張り側で初期張力Tと伝達力Wの合力が作用し、緩み側には初期張力Tのみが作用し、上記伝達力Wにより引っ張られる第1リング30は、第1プーリ10との接触点Pが第1軸1を中心に転がり運動をして回転入力Fと反対方向に移動する。このとき、第1リング30は、張り側の巻掛け部材50に作用する張力Tと伝達力Wの合力が上記接触点Pまわりに及ぼすモーメントMaと、緩み側の巻掛け部材50に作用する張力Tが上記接触点Pまわりに及ぼすモーメントMbとがつり合う(Ma=Mb)特定姿勢で再び第1プーリ10における両シーブ11、12のシーブ面11A、12Aに上記1つの接触点Pで押付けられて安定化する(この特定姿勢において、接触点Pから張り側の巻掛け部材50と緩み側の巻掛け部材50のそれぞれに垂下した直線の長さをLa、Lbとするとき、Ma=(T+W)La、Mb=T・Lbとなり、Ma=Mbより、La=T・Lb/(T+W)となる)。
(c) Next, when the rotational input F is applied to the first shaft 1 and power is transmitted, it is wound around the
このとき、同様に、第2リング40も特定姿勢で再び安定化する。
At this time, similarly, the
(d)上述(a)、(b)より、動力を伝達していないときにも、動力を伝達するときにも、常に、第1リング30と第2リング40は張力T、伝達力Wによって一義的に定まる特定姿勢にて第1プーリ10又は第2プーリ20における両シーブ11、12のシーブ面11A、12A、両シーブ21、22のシーブ面21A、22Aに押付けられて安定化し、それらの各リング30、40の姿勢を安定保持するためのガイドローラ等を必要としない。
(d) From the above (a) and (b), the
(e)上述(d)の通り、動力を伝達していないときにも、動力を伝達するときにも、常に、第1リング30と第2リング40は張力T、伝達力Wによって一義的に定まる特定姿勢にて第1プーリ10又は第2プーリ20における両シーブ11、12のシーブ面11A、12A、両シーブ21、22のシーブ面21A、22Aに押付けられて安定化するから、第1軸1の正転運転だけでなく、第1軸1の逆転運転、又は第2軸2から回転入力(エンジンブレーキ等)が付与される運転についても、動力伝達できる。
(e) As described in (d) above, the
(f)第1プーリ10と第2プーリ20のそれぞれにおける両シーブ11、12又は21、22の間隔が拡縮されるシーブ面11A、12A又は21A、22Aの間に剛体の第1リング30と第2リング40を挟み、変速時にはそれらの各リング30、40を各プーリ10、20の径方向に移動させるものであり、各リング30、40の構造、製作が簡易になる。
(f) The rigid
(g)上述(c)の通り、第1軸1に回転入力Fが付与され、動力を伝達するとき、第1リング30は、第1プーリ10との接触点Pが第1軸1を中心に転がり運動をして回転入力Fと反対方向に移動する。これを換言すると、第1リング30はその中心O1が第1軸1を中心に転がり運動をして回転入力Fと反対方向に移動する。このとき、第2リング40はその中心O2が第2軸2を中心に転がり運動をして回転出力Gと同一方向に移動する。この第1リング30の中心O1と第2リング40の中心O2の移動は、両リング30、40の中心間距離(スパン)が増加することを意味する(動力を伝達していないときに両リング30、40の中心O1、O2は、第1軸1と第2軸2の中心を結んだ直線上にあって、そのスパンをSo(図4(A))とするのに対し、動力を伝達するときの両リング30、40の中心O1、O2は、第1軸1と第2軸2を中心にする上述の方向に移動してそのスパンをSw(So<Sw)(図4(B))とする)。
(g) As described in (c) above, when the rotational input F is applied to the first shaft 1 and power is transmitted, the
即ち、第1リング30と第2リング40のスパンが増加し、結果として、両リング30、40に巻き回されている巻掛け部材50は弾性的に伸び、その張力を増加する。従って、動力伝達時に、伝達力Wの増加分に見合う張力が巻掛け部材50に生じ、この張力が第1リング30と第2リング40を第1プーリ10のシーブ面11、12と第2プーリ20のシーブ面21、22に押付ける力を自動的に増すものになり、両リング30、40の滑りを防止するものになる。
That is, the span of the
従って、伝達力の増加時に、第1リング30と第2リング40が第1プーリ10と第2プーリ20の各シーブ面11A、12A又は21A、22Aに対して滑ることのないように、第1プーリ10と第2プーリ20の各シーブ面11A、12A又は21A、22Aの間隔を意図的に調整する必要がない。第1軸1と第2軸2に所望の変速比を実現するためにだけ、第1プーリ10と第2プーリ20の各シーブ面11A、12A又は21A、22Aの間隔を調整すれば足り、簡易にして作動性の優れた無段変速機を構築できる。
Accordingly, the
(h)第1リング30と第2リング40が剛体からなるため、各リング30、40が各プーリ10、20に引張側で食い込む力が緩み側を各プーリ10、20から離脱させる力となり、第1プーリ10と第2プーリ20の各シーブ角を小さくしても、各リングが各プーリに絡み付いて外れにくくなるおそれがない。従って、第1プーリ10と第2プーリ20の各シーブ角θを小さくし、結果として、必要な変速幅を得るための第1プーリ10と第2プーリ20の各シーブ面11A、12A又は21A、22Aの間隔調整量を小さくし、変速操作時間の短縮、変速操作スペースの狭小化を図ることができる。
(h) Since the
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration of the present invention is not limited to this embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. It is included in the present invention.
本発明によれば、簡易でコンパクト、かつ作動性の優れた無段変速機を提供することができる。 According to the present invention, a continuously variable transmission that is simple, compact, and excellent in operability can be provided.
1 第1軸
2 第2軸
10 第1プーリ
11 固定シーブ
12 可動シーブ
11A、12A シーブ面
13 V溝
20 第2リング
21 固定シーブ
22 可動シーブ
21A、22A シーブ面
23 V溝
30 第1リング
31、32 動力伝達面
33 歯車面
40 第2リング
41、42 動力伝達面
43 歯車面
50 巻掛け部材
60 変速操作手段
60S 変速操作軸
61、71 押圧カラー
61A、71A ボールねじ溝
62、72 スラスト軸受
63、73 駆動ギヤ
65 駆動ギヤ
100 無段変速機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st axis |
60S speed change operation shaft
61, 71 Press color
61A, 71A Ball screw groove
62, 72 Thrust bearing
63, 73 Drive gear
65
Claims (3)
相対する一対のシーブを第1軸に同行回転可能に取付けてなり、両シーブのシーブ面の間隔を調整可能にされてなる第1プーリと、
相対する一対のシーブを第2軸に同行回転可能に取付けてなり、両シーブのシーブ面の間隔を調整可能にされてなる第2プーリと、
第1プーリにおける両シーブのシーブ面の間に挟まれる第1リングと、
第2プーリにおける両シーブのシーブ面の間に挟まれる第2リングと、
第1リング及び第2リングに巻掛けられる巻掛け部材とを有してなり、
第1プーリの一対のシーブが固定シーブと、固定シーブに対して軸方向に移動する可動シーブとからなり、両シーブは互いに逆向きに傾斜するテーパ状シーブ面を備え、
第2プーリの一対のシーブが固定シーブと、固定シーブに対して軸方向に移動する可動シーブとからなり、両シーブは互いに逆向きに傾斜するテーパ状シーブ面を備えてなる無段変速機であって、
変速操作手段は、第1プーリにおける両シーブのシーブ面の間隔を調整するとともに、第2プーリにおける両シーブのシーブ面の間隔を調整することにより、第1プーリの有効径R1を拡大した分だけ第2プーリの有効径R2を縮小させ、或いは第1プーリの有効径R1を縮小した分だけ第2プーリの有効径R2を拡大させるものであり、
第1軸に回転入力Fが付与され、動力を伝達するとき、第1リングは、第1プーリとの接触点Pが第1軸を中心に転がり運動をして回転入力Fと反対方向に移動して、その中心O1が第1軸を中心に転がり運動をして回転入力Fと反対方向に移動するとともに、第2リングはその中心O2が第2軸を中心に転がり運動をして回転出力Gと同一方向に移動し、この第1リングの中心O1と第2リングの中心O2の移動により、両リングの中心間距離が増加するものとされる無断変速機。 In a continuously variable transmission that realizes a desired rotational speed ratio steplessly between the first shaft and the second shaft by means of speed change operation means ,
A first pulley having a pair of opposed sheaves attached to the first shaft so as to be able to rotate along with the first sheave, and the interval between the sheave surfaces of both sheaves being adjustable;
A second pulley having a pair of opposed sheaves attached to the second shaft so as to be able to rotate along with the second shaft, wherein the distance between the sheave surfaces of both sheaves is adjustable;
A first ring sandwiched between sheave surfaces of both sheaves in the first pulley;
A second ring sandwiched between sheave surfaces of both sheaves in the second pulley;
Ri Na and a wrapping member to be wound around the first ring and the second ring,
The pair of sheaves of the first pulley includes a fixed sheave and a movable sheave that moves in the axial direction with respect to the fixed sheave. Both sheaves have tapered sheave surfaces that are inclined in opposite directions.
A pair of sheaves of the second pulley includes a fixed sheave and a movable sheave that moves in an axial direction with respect to the fixed sheave, and both sheaves are tapered sheave surfaces that are inclined in opposite directions. There,
The speed change operation means adjusts the distance between the sheave surfaces of both sheaves in the first pulley and adjusts the distance between the sheave surfaces of both sheaves in the second pulley, thereby increasing the effective diameter R1 of the first pulley. The effective diameter R2 of the second pulley is reduced, or the effective diameter R2 of the second pulley is increased by the amount that the effective diameter R1 of the first pulley is reduced,
When the rotational input F is applied to the first shaft and power is transmitted, the contact point P with the first pulley moves in a direction opposite to the rotational input F by rolling around the first shaft. Then, the center O1 rolls around the first axis and moves in the direction opposite to the rotation input F, and the second ring rolls around the second axis and rotates around the second axis. A continuously variable transmission that moves in the same direction as G, and that the distance between the centers of both rings is increased by the movement of the center O1 of the first ring and the center O2 of the second ring .
前記変速操作手段は、第1軸の他端側で、軸受と第1プーリの可動シーブとに挟まれる部分の外周に押圧カラーを相対回転可能に嵌合し、可動シーブの外側端面とこれに相対する押圧カラーの端面との間にスラスト軸受を介装し、押圧カラーの外周に螺設したボールねじ溝のボールを介して被動ギヤの内周に螺設したボールねじ溝を螺合し、この被動ギヤを回転可能かつ軸方向不動に支持し、電動モータにより駆動される変速操作軸の一端に設けた駆動ギヤを上記被動ギヤに噛合いさせ、The speed change operating means is fitted to the outer periphery of the portion sandwiched between the bearing and the movable sheave of the first pulley on the other end side of the first shaft so as to be relatively rotatable, and the outer end surface of the movable sheave and the outer end surface thereof. A thrust bearing is interposed between the opposite end faces of the pressing collar, and a ball screw groove screwed to the inner periphery of the driven gear is screwed through a ball screw groove screwed to the outer periphery of the pressing collar, The driven gear is supported rotatably and axially stationary, and a drive gear provided at one end of a speed change operation shaft driven by an electric motor is engaged with the driven gear.
前記変速操作手段は、第2軸の他端側で、軸受と第2プーリの可動シーブとに挟まれる部分の外周に押圧カラーを相対回転可能に嵌合し、可動シーブの外側端面とこれに相対する押圧カラーの端面との間にスラスト軸受を介装し、押圧カラーの外周に螺設したボールねじ溝にボールを介して被動ギヤの内周に螺設したボールねじ溝を螺合し、この被動ギヤを回転可能かつ軸方向不動に支持し、電動モータにより駆動される変速操作軸の一端に設けた駆動ギヤを上記被動ギヤに噛合いさせてなる請求項2に記載の無段変速機。The speed change operating means is fitted to the outer periphery of the portion sandwiched between the bearing and the movable sheave of the second pulley on the other end side of the second shaft so as to be relatively rotatable, and the outer end surface of the movable sheave and the outer end surface thereof. A thrust bearing is interposed between the opposite end faces of the pressing collar, and a ball screw groove screwed on the inner periphery of the driven gear via a ball is screwed to a ball screw groove screwed on the outer periphery of the pressing collar, 3. The continuously variable transmission according to claim 2, wherein said driven gear is supported rotatably and axially stationary, and a drive gear provided at one end of a speed change operating shaft driven by an electric motor is engaged with said driven gear. .
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