JPS63308260A - 無段変速プ−リ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は無段変速ブーりに関し、持１こＶヘルドを用い
てなる無段変速プーリて、回転軸上に固定シーブを固着
し、同軸部（こ軸方向（こ摺動可能ｆまｎ１１記固定シ
ーブと対をなす摺動シーブを配し、かっ摺動シーブは常
時コイルスプリングにて背後より固定シーブ側に押圧付
勢され、この１対のシーブをもって構成された変速プー
リ上の有効径を、変速プーリに巻装されたＶベルトの張
力調整により変化せしめ得る無段変速プーリに関する。

（従来の技術） 従来、この種の無段変速プーリはその一般的構成におい
て、回転軸の軸上に適宜な手段をもって固着された固定
シーブを配し、該固定シーブと対をなす同軸上を摺動可
能に配設された摺動シーブは、同軸上に固着されたスト
ッパーと摺動シーブの背面間に介装されたコイルスプリ
ングの押圧力をもって、常時固定シーブ側に接近するよ
う構成され、この１対のシーブ間に巻装されたＶベルト
は、変速プーリの有効径の選択により、前記回転軸と対
をなす被回転軸に変速回転力を伝達せしめている。

（発明が解決しようとする問題点） この種の無段変速プーリにおいて、変速プーリに巻装し
たＶベルトによる変速伝達能力は、摺動シーブを固定シ
ーブ側に常時抑圧付勢せしめているコイルスプリングの
反発弾性力に大きく左右され、スプリングの反発弾性力
が小さい時には、Ｖベルトと変速プーリ間にはスリップ
が生じ、円滑かつ正確な動力伝達を期し難い。又反対に
スプリングの反発弾性力が大きい時には、Ｖベルトの変
速プーリへの喰込みが困難となり、変速応動が円滑に達
成できない問題点があった。即ち、変速プーリノ低速時
の諸条件に合せてコイルスプリングを選択すると、高速
時にはベルト側面にオーバーロードがかかり、Ｖベルト
には変形が生じ、ベルトライフの短命化につながる。

一方、高速時の諸条件に合わせてスプリングを選択する
と、低速時にはＶベルト側面に作用する圧接力が不足し
、Ｖベルトと変速プーリ間にスリップ現象が生じる結果
となる。このようにコイルスプリングの選定は難しく、
高速、低速共に対応可能な反発弾性力を従来のコイルス
プリングに求めることは事実不可能な状態にあった。

本発明は、従来の、この種の変速プーリに内在する、以
上のような問題点を解消させ、高速、低速走行にも十分
対応可能な無段変速プーリを提供することを目的とする
。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成させるために、本発明はつぎのような構
成としている。すなわち、本発明に係る無段変速プーリ
は、固定シーブを固着せしめた回転軸には、摺動シーブ
が同軸にそって摺動可能に配され、該摺動シーブは同軸
上に固着されたストッパーと摺動シーブ間に介装された
コイルスプリングをもって固定シーブ側に押圧付勢され
ている変速プーリにおいて、該コイルスプリングは、ス
プリングを構成する線条の素線径が中途にて相異する一
連の線条にて構成されていることを特徴とする。

（作用） 本発明において、スプリングを構成するコイル状の一連
状の線条にあって、線条の一部を素線径の大きい線条を
もって、線条の他部を素線径のこれより小さい線条をも
って構成せしめることにより、変速プーリの低速領域で
の走行時には、素線径の小さい線条スプリング部は圧縮
しきってしまい、素線径の大きい線条スプリング部のみ
が作用しており、反対に高速領域での走行時には、大、
小雨線条スプリングの両部が作用している。

（実施例） 第１図は本発明に係る無段変速プーリにＶベルトを巻掛
けた状態を示す横断面図で、第２図は本変速プーリの一
構成部材たるコイルスプリングの正面図である。

図中、（１）はボルト（２）によって回転軸（３）に固
着された固定シーブである。（４）は該固定シーブ（１
）と相対的に同回転軸（３）上にブツシュ（６）を介し
て配設された摺動シーブで、該摺動シーブ（４）は軸回
転方向に回転し、かつ回転軸（３）に沿って摺動可能に
構成されている。

そして、この摺動シーブ（４）の背面側（反固着シーブ
（１）側）の回転軸（３）上にはフランジ状ストッパー
（８）がボルト（９）をもって固着され、摺動シーブ（
４）の背面側にてシーブ（４）と一体に形成された段状
ボス部（５）とストッパー（８）間には反発弾性力を有
するコイルスプリング００が介装されている。コイルス
プリング００の両端部にはそれぞれ孔が穿設されており
、又摺動シーブ（４）の段状ボス部（５）およびストッ
パー（８）にもそれぞれ孔が穿設されており、コイルス
プリングａ０の両端部はこれら一致せしめた孔内にピン
、ねじ０■などを挿し込んで固定されている。以上の構
成により摺動シーブ（４）は常に、背面部より押圧され
、固定シーブ側に接近するよう付勢されている。（１１
）は固定シーブ（１）と摺動シーブ（４）をもって構成
される変速プーリに巻装されたＶベルトである。このコ
イルスプリングリ９こそ、本発明の主要部を構成するも
ので、コイル状に巻れたスプリングは、素線径が大小相
異る連続する一本もの線条をもって構成され、大きい素
線径を有する線条部α→とそれよりも小さい素線径を有
する線条部αＱの境界部ａＱには所定のアール侭）が形
成されている。即ち大小それぞれ素線径を異にする各線
条部）こあっては、バネ定数Ｋが極端に変化するため、
プーリは駆動時、該境界部（１Ｑには不自然な応力か集
中するなどの原因にてスプリングは切断破壊される危惧
も大きく、そのためにも過度の応力集中を緩和するため
に、該境界部にアール（Ｒ）を形成することにより、こ
の危惧を取除くことができる。

尚、第１図にあって、素線径の大きい線条部（１４）を
摺動シーブ（４）側に、素線径の小さい線条部０■をス
トッパー（８）側にそれぞれ位置せしめた場合を示した
か、この各線条部（１４）Ｑ！ｌｉの配置は逆の場合で
あっても本発明を実施する上で、特に不都合はない。

コイルスプリングＱＯのバネ定数にはコイル線条の材質
、コイル線条の素線径ｄ１コイル線条の巻径Ｄ１巻数長
しにより決まり、即ち 従って、Ｄが大きいほどＫは小さく、Ｌか多いほどＫは
小さく、又ｄが大きいほどＫは大きくなる。

そこで、バネ定数Ｋが定まった従来の線条か単一素線径
ｄから成るコイルスプリングと、一連の線条の中途にて
素線径ｄを変化せしめた線条をもって構成された本発明
にて採用されたコイルスプリングをそれぞれ使用した実
際の無段変速プーリの高速および低速駆動時におけるＶ
ベルトを過負荷の状態に置かないバネ係数を有するコイ
ルスプリングのカバー範囲の実際を第３図に示すグラフ
を用いて説明する。

実際の変速装置において、コイルスプリングのたわみ量
（圧縮量）は、ベルトの高速走行時に略一致するスプリ
ングの組み込み時に一定の反発弾性力を加える点、即ち
ａ点より低速走行時のｂ点まで変速する。そしてこの折
のプーリの移動量に一致するスプリングのたわみ量を横
軸に、Ｖベルト側面が受ける力を縦軸にとる。そして低
速走行時でのＶベルトが必要とする力の範囲を斜線域Ａ
にて、又高速走行時でのＶベルトが必要とする力の範囲
を斜線域Ｂにてこのグラフ上に示す。

変速装置にて使用されるコイルスプリングのバネ定数に
はそれぞれ定まっているため、低速斜線域Ａおよび高速
斜線域Ｂをカバーしうるためには、コイル線条の素線径
ｄを単一とした場合、一本のコイルスプリングにて両域
Ａ１Ｂをカバーすることは無理で、二本のカバー直線、
即ち高速走行用として適したバネ係数の直線１１低速走
行用として適したバネ係数の直線■が発生する。

今、使用条件から各斜線域がそれぞれベルトの受けうる
最適を力と仮定すれば、各直線１１１１は両域Ａ１Ｂを
共にカバーし、満足せしめることができていない。

そこで本発明に係る、一本のコイルスプリングにおいて
、その線条の中途にて、バネ係数Ｋを変更せしめたスプ
リングを用いた場合、バネ係数の変化により表示された
折線■にあっては、両域ｊ〜、Ｂをカバーすることかで
き、折線■の屈折部Ｃ点まではバネ定数の大小両方のス
プリング部か接触作用し、以後はバネ定数の大きい方の
スプリング部のみの接触作用により、低及び高速の両斜
線域Ａ、Ｂをカバーし、Ｖベルトの変形、スリップの発
生を抑制せしめている。

（実験例） つぎにＶベルトの寿命とベルト上の損傷の発生状況を確
認するため、実際の変速装置を用いて、その実験を行っ
た。

その折の諸条件は下記のとおりである。

０Ｖヘルドサイズ：ＲＣＶＳ（上幅３７Ｍｍ。

厚み１２朋５局長１０９０闘） ０プーリーの有効径：　　　　低速時　　高速時Ｄｎ側
：　　　２４６．ｗｘ　　１４２朋Ｄｒ側：　　　８２
Ｍ１１　２００ｍＭ０駆動プーリの回転速度　　　１７
５０ｒｐｍｏ従来のコイルスプリング バネ定数　Ｋ、＝１．４２ 素線径　　ｄｏニア、３朋 有効巻数　ＬＱ＝６ 巻　径　Ｄ、＝７０朋 スプリング自由長　ｇｏ＝１２７．５朋０本発明にて使
用されるコイルスプリングバネ定数　Ｋ、＝　１．４（
素線径小の線条部）Ｋ２　＝　４．０　（素線径大の線
条部）素線径　　ｄｌ＝６．１朋 ｄ２ニア、９朋 有効巻数　Ｌ＋＝３ 巻　　　径　Ｄ＝７０ＭＭ スプリング自由長　＃＝１２７．５朋 本発明の変速プーリにあっては、既述したとおり、低速
領域では素線径の小さい線条部αυは圧縮しきってしま
い、素線径の大きい線条部αΦのみか作用し、又高速領
域では、大、小内径の線条部ａ→αＱが作用する。

高速領域のバネ定数は上＝上＋圭−を７Ｋ　　　１．４
　４．０　２８ に＝１．０４ （１）本発明の２種の素線径を有するコイルスプリング
のバネ定数は 以上の実験テストの結果、Ｖベルト上に現われた数値お
よびベルトの観察結果は下記第１表のとおりであった。

第　　　１　　　表 第１表により、本発明に係る変速プーリ使用の場合、低
速時においてＶベルトの寿命は約２．１倍、高速特番こ
おいて約２．２倍延長し、ベルトライフの上で顕著な効
果が確認された。

前記使用条件からなる実験例を、横軸にコイルスプリン
グのたわみ量を、縦軸にベルトの側面が受ける力をとっ
て、グラフに表わすと第４図に示すとおりとなる。この
グラフからはベルトの高速走行時（Ｅ点）では従来の単
一素線径をもって構成された直線１■をもって示された
バネ定数ＫＯ−１・↓２のコイルスプリングの場合、ス
プリングのたわみ量の小さい高速時（Ｅ点）では斜線域
Ｂて表わした高速最適使用条件よりもスプリングは高い
力を出しているため、高速走行時、Ｖベルトは変形しや
すくなり、又スプリングのたわみ量か大きくなる低速時
（Ｆ点）では、斜線域Ａで表わされる低速最適条件より
もスプリング力は弱いので、低速走行時、■ベルｉ上に
はスリップ現象が発生しやすい。

一方、本発明の折線■をもって示されるバネ定数に＋＝
　１．０４　、　Ｋ２＝４．０の二段がまえのコイルス
プリングを用いた場合、高速時には、斜線域Ｂを満足せ
しめ、除々に屈折点Ｃまでバネ定数の低いコイルスプリ
ングとバネ定数の高いコイルスプリングの両スプリング
が作用し、屈折点Ｃ以後はバネ定数の高いスプリングの
みの作用となる。

このように本発明にあっては低速時、高速時共にその使
用条件を満し、これによりＶベルトのベルトライフの延
長に大きく貢献する結果となる。

尚、折線■の屈折点Ｃ部ではバネ定数が極端に変化する
ため、その分店力集中など負荷が太き（なリ、スプリン
グ折損なとの危惧も当然予想されるので、過度の応力集
中などの回避のため、素線径の変更境界部にアール（Ｒ
）を付加せしめることにより、本グラフの屈折点Ｃ中心
に表示された破線をもって示すように応力集中の分散が
可能となる。

結局のところ、バネ係数か単一な従来のコイルスプリン
グを変速プーリに用いた場合、低速あるいは高速最適条
件のいずれか一方に適するようバネ係数を選択すると他
方の条件から大きくかけ離れることとｆｌす、この状態
は結果的には変速プーリに巻掛けたＶベルトの大きな負
担となって現われる。

まさ（こ、第４図に示されたグラフにおける直線■は高
、低山最適条件域をカバーてきｆｌいまでも、せめてそ
れらの条件域に接近せしめた状況を窺い知ることができ
る。

尚、前述の実験例から、コイルスプリング００の線条部
のうち大きい素線径（ｄ２）、小さい素線径（ｄｌ）に
あってｄｔ／ｄ２が０．５以下ではスプリングにねじり
トルクがかかる際にスプリングは切断破壊される恐れか
あり、又０９８以上（但し１以下）では本発明の所期の
目的を達成することかできない。

つきに、コイルスプリングｑ１の巻径Ｑ））か３ｄ２以
下ではスプリング上に発生するねじりトルクに対し、折
損しやすく、−万１０ｄ２以上となると変速プーリ装置
自体か大型化しすきる。

さらに、コイルスプリング００の自由長（０が８ｄ２以
下ではコイルスプリングの圧縮代が小さくなり変速範囲
か小さくなりすき、−万４０ｄ２　以上ては変速プーリ
装置自体か大型化しすぎる。

（発明の効果） 本発明は変速ブーりにあって摺動シーブを固定シーブ側
に常時背後より押圧するコイルスプリングにおけるコイ
ル線条の素線径を中途にて相異せしめ、一本のコイルス
プリングにあって、はね係数を部分的に変化せしめ、摺
動シーブの固定シーブへの近接力、換言すれは変速ブー
１月こ巻装されたＶベルトの変速プーリ上での有効径の
選択を、この特異な構成からなるコイルスプリングのは
ね係数の異る各部にて分担せしめることにより、変速プ
ーリの効率的な稼動が確保され、これ（こよりＶベルト
の疲労をＫｎＭせしめることができ延いてはベルトライ
フの延命化に大きく貢献する結果となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る無段変速プーリにＶベルトを巻掛
けた状態を示す横断面図、第２図は本変速プーリの一購
成部材たるコイルスプリングの正面図、第３図は変速プ
ーリの高速および低速駆動時におけるＶベルトを過負荷
の状態に置かｔいバＫ、係数を有するコイルスプリング
のカックー範囲ヲ示すグラフ、第４図はバネ係数を部分
的に変化せしめたスプリングと単一バネ係数からなるス
プリングを用いた変速プーリのＶベルトの高速および低
速画最適条件のカバー状態を示すグラフである。 図中、（１）は固定シーブ、（３）は回転軸、（４）は
摺動ンーフ、（８）はストツバ−１Ｏ（Ｊはコイルスプ
リング、（Ｉ４）は大きい素線径を有する線条部、０■
は小さい素線径を有する線条部、（ＩＱは境界部、ｄは
素線径、Ｄは巻径、Ｌは巻数長、ｅはスプリングの自由
長を示す。 第３図 ■ 品速イｅ５還 第１図 第２図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定シーブを固着せしめた回転軸には、摺動シー
   ブが同軸にそって摺動可能に配され、該摺動シーブは同
   軸上に固着されたストッパーと摺動シーブ間に介装され
   たコイルスプリングをもって固定シーブ側に押圧付勢さ
   れている変速プーリにおいて、該コイルスプリングは、
   スプリングを構成する線条の素線径が中途にて相異する
   一連の線条にて構成されてなる無段変速プーリ。
2. （２）コイルスプリングは、コイルスプリング構成線条
   部の横断面が丸形である特許請求の範囲第１項記載の無
   段変速プーリ。
3. （３）コイルスプリングの素線径ｄ＿１、ｄ＿２（但し
   ｄ＿１＜ｄ＿２）の異る両線条部において、これら素線
   径はｄ＿１＝（０．５〜０．９８）ｄ＿２範囲にある特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の無段変速プーリ。
4. （４）コイルスプリングの巻径（Ｄ）はスプリングを構
   成する線条のうち、大きい素線径（ｄ＿２）の３〜１０
   倍の範囲にある特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
   れか１項に記載の無段変速プーリ。
5. （５）コイルスプリングの自由長さ（ｌ）はスプリング
   を構成する線条のうち、大きい素線径（ｄ＿２）の８〜
   ４０倍の範囲にある特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   いずれか１項に記載の無段変速プーリ。
6. （６）コイルスプリングの素線径ｄ＿１、ｄ＿２の異る
   各線条部の境界部には、所定のアールが設けられている
   特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載
   の無段変速プーリ。