JPH02253036A - ベルト式無段変速装置および変速プーリ - 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） 本発明はベルト式無段変速装置および変速プーリに係り
、特に自動車等を初めとする車輌の無段変速装置に使用
されるもので、変速プーリに係合されたベルトが可動プ
ーリ片によって押圧させる力、即ち推力を入力軸（駆動
軸）の回転数の変化によって敏感に変動させることによ
り出力軸（従動軸）の回転数を制御してなるベルト式無
段変速装置および変速プーリに関する。

（従来技術） 自動車用のベルト式無段変速装置として固定プーリ片と
可動プーリ片が夫々平行に配置された人力軸と出力軸に
装着され、夫々のプーリ片によって形成させる■溝に■
ベルトが担架された構成になり、各可動プーリ片がベル
トを押圧する推力として油圧あるいは遠心力による変速
プーリが提案されている。油圧による推力装置は一般に
各可動プーリ片の背部に油圧シリンダーを設け、このシ
リンダー内へ供給する作動油量を電子制御装置によって
制御するものである。（例えば、米国特許第４゜６０１
．６８０号明細書に開示） また、遠心力による変速プーリは、例えば、特公昭５１
−６８１５号公報で代表されるように固定■プーリ片と
、可動プーリ片からなる変速■プーリにおいて、可動プ
ーリ片背面に囲い板を有してその内部に回転時、遠心力
により運動して可動プーリ片を固定プーリ片に対して相
対的に軸線方向に動かしプーリの有効径を変化させるお
もりを収設せしめた構成からなっており、そのおもりと
して一般に鋼球（ボール）が用いられ、通常、放射状の
ガイドが付設されていて、このガイドにボールが一個宛
挿入され、プーリの回転に伴なってボールがガイド溝に
沿ってラジアル方向に移動するようになっている。

尚、上記遠心推力式変速プーリを人力軸に使用する場合
には、出力軸には可動プーリ片の背部にコイルスプリン
グを介装した変速プーリが装着されていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、油圧方式を用いた変速装置では電子制御装置に
よってオイル量を制御していたため、電子制御装置が取
り込むデータ量が多く、またそのため数多くのセンサー
を取付けなければならないため、高価な装置になる問題
があった。

一方、前記遠心推力式変速プーリを人力軸に取り付けた
装置では、特に低回転領域において変速に必要な可動プ
ーリ片の推力が得られず、逆に高回転領域になるとプー
リの回転数の二乗に比例して鋼球群の遠心力が急激に大
きくなり過剰な推力が発生する問題があった。そのため
、ベルトが入力端から出力側に動力を伝達する際には、
人力軸回転数を大きくすると共にプーリ径を大きくして
プーリの回転数の上昇に伴う推力の上昇を徐々に大きく
する必要があった。そのため、従来の変速装置は低回転
領域において実用化が困難であり、また変速プーリ自身
を大きくする必要があった。

また、この装置においては固定プーリ片と可動プーリ片
間の■溝ｌコを可変する抵抗等が要因になり、入力回転
の変化に対して遠心力の変化が遅れ、即ち応答遅れが生
じ、加速時と減速時とで入力回転の変化に対する出力回
転数の変化を示す曲線が大きくずれてヒステリシスロス
を発生させる変速特性になっていた。そのため、このよ
うなヒステリシスロスを発生する変速装置は車体に使用
すれば入力軸の回転数が同じでも出力軸の回転数が相違
するために、安全性、操作性に欠けていた。

本発明はこのような問題点を改善するものであり、軸の
回転数に応じて変速プーリの推力を敏感に変化させるこ
とにより、入力軸と出力軸この回転数においてヒステリ
シスロスの小さい変速特性を有し、且つ外部より変速プ
ーリの推力を調節可能にしたベルト式無段変速装置を提
供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明は入力軸と出力軸に固定プーリ片と、
このプーリ片に対向して軸上の長手方向に摺動可能に配
設した可動プーリ片とを設け、これらの両プーリ片によ
って形成された■状溝に動力伝動用ベルトを担架したベ
ルト式無段変速装置であり、前記入力軸に配設した可動
プーリ片の背部には油圧シリンダー部を、固定プーリ片
の背部外周部には流体溜め部を設け、該流体溜め部内に
前記油圧シリンダーと連通するピトー管が、その開孔の
位置が移動可能に挿入されている構成とする。

ここで、ピトー管の移動は負荷変動に応じて行なうこと
が望ましく、また回転数の上昇に応じてピトー圧の低下
する方向、即ちピトー管の開孔係数が減少するように流
体の流れに対して開孔が平行になる方向あるいは流速自
体が低下する回転中心方向へ移動することが望ましい。

上記の構成においてはピトー管の流体溜め部とはまった
く別個に油圧発生源を設け、この油圧発生源を圧力制御
弁を会して油圧シリンダーと接続する一方、ピトー管を
圧力制御弁に接続しピトー管の変化に応じて圧力制御弁
を動作させ油圧シリンダーを作動させる構成も可能であ
る。

また、本発明では前記出力軸に配設した可動プーリ片と
この背部に設けられたストッパーこの間にコイルスプリ
ングを介在して可動プーリ片を常時固定プーリ片側へ押
圧し、前記可動プーリ片とストッパーの延長筒状部の一
方に傾斜面を有する突出部を他方にこれと噛み合う窪み
部を設け、該突出部と窪み部の傾斜面を接触係合させた
カム機構を有するトルク伝達部を備えてなるベルト式無
段変速装置も含む。

（作用） 本発明装置によると、まず人力軸が回転すると、その回
転数に応じてピトー管が流体溜め部内の流体の流速変化
と圧力変化を敏感に感知して、流体を油圧シリンダー内
外へ供給もしくは排出して可動プーリ片の推力をタイム
リー６ご調節し、またこれに伴い出力軸の可動プーリ片
もスプリング及びカム機構を有するトルク伝達部の作動
によって敏感に推力が変化して出力軸の回転数を即座に
変化させる。

また、入力回転の増速あるいは減速時においても、前記
入力軸の回転数の変化に対してピトー管が油圧シリンダ
ーの内圧の変化を助長して、油圧シリンダーの内圧の変
化感度を高めることで、ヒステリシスロスの小さい変速
特性にすることができる。

そして更に本発明のベルト式無段変速装置は、ピトー管
を流体溜め部内においてその傾きを変化させ、あるいは
半径方向に平行移動して開孔の位置を移動することによ
りピトー管の開孔係数を変化させ、あるいは開孔を流速
が異なる位置に移動させることができ、上記開孔係数や
位置の変化によっても油圧シリンダーの内圧を変化させ
ることができる。

また、ピトー管の移動を回転数に応じて開孔係数が減少
する方向に行なえば、シリンダーの内圧をより直線的に
変化させることができる。

すちなわ、流体の圧力は回転数の二乗に比例するのでビ
ート管の位置が一定であれば回転数の上昇に応じ回転数
の二乗に比例してピトー圧力は上昇するが回転数の上昇
に応じて開孔係数が減少する方向ヘビトー管を移動すれ
ばこの圧力上昇カーブを直線状に補正することができる
。ピトー管を回転数の上昇とともに中心側へ移動させて
も同様の結果が得られる。

（実施例） 第１図は本発明に係るベルト式無段変速装置の断面図で
ある。

本発明に係るベルト式無段変速装置（１）は自動車等に
取り付けられる無段変速機構（ＣＶＴ）に適用されるも
のであり、エンジン等のクランク軸に間接的に連結され
た人力軸（駆動軸）（２）と出力軸（従動軸）（３）と
が平行に配置され、これらの軸（２＞　（３）に取り付
けられた変速プーリ（４）（５）間には動力伝動用ベル
ト（Ｂ）が担架されている。

前記人力軸（２）に取り付けられた変速プーリ（４）に
おいては、固定プーリ片（６）がボルト（７）（又図示
しないがスプライン、キーその他の方式でも良い）によ
って該軸（２）に固定され、他方これに対向する位置に
は可動プーリ片（８）が固定プーリ片のシーブ軸（９）
上に嵌入され、同時にスプライン又は滑りキー（１０）
に嵌め込まれ、軸（２）と共に回転するとともに軸方向
には摺動可能になっている。

この固定プーリ片（６）の背部外周部にリング状の流体
溜め部（１１）が設けられ、少なくとも１一つ以上のピ
トー管（１２）がその先端開口部（１３）をこの流体溜
め部（１１）内に挿入されている。

上記ピトー管（１２）は固定プーリ片（６）の回転数に
応じて変化する流体溜め部（１１）内の流体の速度及び
圧力を感知するものであり、ベルト式変速装置（１）の
ハウジング（１４）に固定され固定プーリ片（６）の背
面にあって固定プーリ片（６）の平面に対して平行であ
る面に管を回転することができるロータリージヨイント
（１５）に接続されている。

そして、該ロータリージヨイント（１５）は、一端に一
対のマイタ歯車（６０）（６０’）が設けられ、マイク
歯車（６０’）には、一端がハウジング（１４）外に突
出された回転軸（６１）が設けられている。

そして、ハウジング（１４）外に突出された回転軸（６
１）の端にはレバー（６２）が固定され、該レバー（６
２）はワイヤー（図示せず）でエンジンのスロットルに
連結されており、アクセルの踏み角に関係してレバー（
６２）が揺動し、回転軸（６１）、マイク歯車（６０）
を経てロータリージヨイント（１５）が回転しピトー管
が回転して、その開孔（６６）の位置が移動する。

また一方、可動プーリ片（８）の背部には油圧シリンダ
ー（１６）が設けられている。この油圧シリンダー（１
６）は固定プーリ片のシーブ軸（９）に固着された固定
板（１７）と可動プーリ片の筒状側壁（１８）およびス
プリング（６３）から構成され、圧力媒体となる作動油
その他の流体の供給と排出によって内圧が変化し可動プ
ーリ片（８）を矢印方向へ移動可能にしている。勿論、
上記固定板（１７）の頂面にバッキングを装着してもよ
い。スプリング（６３）は可動プーリ片（８）を固定プ
ーリ片（６）側へ押圧すべく圧縮試態で固定板（１７）
と筒状側壁（１８）によって形成される空間内に挿入さ
れている。

そして、前記油圧シリンダー（１６）は入力軸（２）内
に設けられた流体通路（１９）を介して人力軸（２）の
一端に連通され、ハウジング（１４）の軸受部に設けら
れた空洞（６４）に開孔している そして、ハウジング（１４）の空洞部（６４）は油圧ホ
ース（６５）又はケース内通路によって、ロータリージ
ヨイント（１５）に接続されており、油圧シリンダー（
１６）とピトー管（１２）は流体通路（１９）、空洞（
６４）、油圧ホース（６５）、ロータリージヨイント（
１５）より成る一連の油圧回路によってピトー管（１２
）および流体溜め部（１１）に接続されている。

そのため、流体溜め部（１１）内の流体はピトー管（１
２）の先端開孔部（１３）から流入、排出され、常時入
力軸（２）の回転数に応じて油圧シリンダー（１６）の
内圧を調節している。

また、前記流体溜め部（１１）には、流体を常に補給す
る流体供給部（２０）があって、これは本装置（１）の
ハウジング（１４）内に溜められた流体、即ち油等をパ
イプ（２２）を介して、タンク（２３）内へ回収し、ポ
ンプ（２４）によって流体供給口（２５）から流体溜め
部（１１）へ補給するもので、流体は常にリサイクルさ
れる。尚、流体溜め部（１１）から溢れ出た流体は自然
に落下する。

また、一方出力軸（３）に取り付けられた変速プーリ（
５）においては、固定プーリ片（３６）が出力軸（３）
に一体的に固着され、他方これに対向するように可動プ
ーリ片（３８）が固定シーブ片のシーブ軸（３９）上に
嵌入されてベルト（Ｂ）を係合する■状溝を形成してい
る。

前記可動プーリ片（３８）は固定シーブ片のシーブ軸（
３９）上を摺動自在で軸方向に対して移動可能なように
なっているが、この可動プーリ片（３８）の右側方向の
シーブ軸（３９）上にはフランジ状のストッパー（４０
）がボルト（４１）によって固定され、また該ストッパ
ー（４０）と可動プーリ片（３８）の間には反撥弾性を
有するコイルスプリング（４２）が常に可動プーリ片（
３８）を固定プーリ片（３６）の方向へ押圧する状態に
取り付けられている。

更に、紹３図に示すように可動プーリ片の延長筒状部（
４３）には少なくとも１つ以上の突出部（４４）があり
、この突出部の側面は長手方向に対して角度θ１、θ２
（夫々的２０°〜７０°　）の傾斜面（４５）になって
いる。尚、θ１、θ２は通常は差を有するが、等しくて
もよい。一方、ストッパーの延長筒状部（４６）には前
記突出部（４４）の側面の傾斜面（４５）に当接する傾
斜面（４７）をもった窪み部（４８）を有する。前記可
動プーリ片とストッパーの延長筒状部（４３）　（４，
６）は突出部（４４）と窪み部（４８）が噛み合った状
態になり、しかも夫々の傾斜面（４５）（４７）が当接
することにより、可動プーリ片（３８）に推力が生じ、
また可動プーリ片（３８）が出力軸（３）にトルクを伝
達するカム機構付のトルク伝達部（５０）を備えている
。

即ち、可動プーリ片（３８）が回転すると可動プーリ片
の突出８ｔＳ　（４３）とストッパーの窪み部（４８）
とが噛み合って傾斜面（４５）（４７）同志で当接し、
可動プーリ片（３８）のトルクがストッパー（４０）か
ら出力軸（３）へ伝達される。また、前記トルク伝達部
（５０）の傾斜面同志の噛み合い力から生じる軸方向の
分力とスプリング力は可動プーリ片（３８）に効率的な
推力を与えている。

次に本発明のベルト式無頭変速装置（１）の作動につい
て説明する。まず、人力軸（２）が回転しその回転数が
小さい領域ではピトー管（１２）で感知する流体の速度
、圧力が小さいために油圧シリンダー（１６）の内圧も
小さくなって可動プーリ片（８）はスプリング（６３）
のみの小さい推力で押圧される。それに対して出力軸（
３）にかかるトルクは大きく、この軸に取り付けられた
変速プーリ（５）における可動プーリ片（３８）はカム
機構付のトルク伝達部（５０）によって生じる軸方向の
分力とスプリング力によって大きな推力が発生し、ベル
ト（Ｂ）を両プーリの所定位置におさめる。

更に入力軸側が大きく増速する過程では、それにつれて
ピトー管（１２）は増加する回転数に応じた流速と圧力
を感知して流体を油圧シリンダー（１６）内へ供給して
油圧シリンダー（１６）の内圧を高め、これにより可動
プーリ片（８）の推力を大きくしてベルト（Ｂ）を所定
のピッチ径へ位置させる。

また一方、人力軸側の減速時には油圧シリンダー（１６
）内の内圧がピトー管（１２）が感知される圧力よりも
大きくなって油圧シリンダー（１６）内の流体は主とし
てピトー管（１２）の先端開口部（１３）より排出され
、油圧シリンダー（１６）は入力軸（２）の回転数に応
じた内圧に設定され、ベルト（Ｂ）は所定のピッチ径へ
タイムリーに移動する。

尚、排出された流体はハウジング（１４）内に溜められ
再利用される。

尚、油圧シリンダ（１６）内のスプリング（６３）は、
可動プーリ片（８）の動作を補助し、加速的１ｉ！をよ
り直線的な理想的な状態に設定する作用を行なう。

ただし、所要変速中が狭い場合は上記スプリング（６３
）は必ずしも必要としない。

以上のように、本発明のベルト式変速装置は、入力軸の
回転数および出力軸の受ける負荷に対応して、油圧シリ
ンダー内の内圧が変化し、適切な変速比を得るものであ
る。

そして更に、上記実施例においてレバー（６２）を回転
すれば、ピトー管（１２）が、ロータリージヨイント（
１５）を中心に揺動し、開孔（６３）の可動プーリ片半
径方向の位置および流体の流れ方向に対する角度が変化
する。そのため、レバー（６２）を操作することによっ
て入力軸の回転に対する油圧シリンダー（１６）内の油
圧変化の感度を調整することができる。現実には、先の
実施例のようにレバー（６２）はアクセルに連動され、
アクセルが通常踏み込み状態の時、即ち巡航状態の時は
第２図の実線の位置に配され、アクセルの踏み込み量が
大きい時、即ち急加速時には二点鎖線の位置へ配される
。流体溜め部（１１）内の流体の流れは矢印のように流
体溜め部（１１）の周方向に一致する。

また、その流速は外周方向はど速い。そのため、アクセ
ルの踏み込み量が大きい時、ピトー管の開孔（６３）は
作動油の流れ方向に対しである角度をもって作動油内に
置かれ、更に実線の状態に比べて流速の小さい位置に置
かれる。それ故にピトー管（１２）内の圧力は巡航状態
の時より低下し、油圧リンダ（１６）内の圧力もそれに
応じて低下して可動プーリ片（８）は固定プーリ片（６
）からより離れる方向に移動する。

以上、実施例においてピトー管の開孔を油溜め内で移動
させる手段としては、ロータリージヨイントを用いてピ
トー管を回転させる手段を用いた。

これはピトー管の流れに対する角度および半径方向の位
置を同時に変更できるものであり、好ましい態様である
。しかし、この他の態様としてはピトー管を直線ガイド
に取付、そのガイドを可動プーリ片の半径方向に配し、
ピトー管をガイドに沿って平行移動させる手段も可能で
ある。

この手段はピトー管の流れに対する角度を変えることな
く半径方向の位置のみを変化させるものであるが、逆に
ピトー管のアーム部分（第２図においては（７０）　）
を短かくすることによって流れに対する角度のみを変更
することも可能である。

第４図はピトー管を流体溜め部内で移動させる機構の他
の実施例を示すものである。第４図の機構は特に回転数
の上昇に対するプーリ片の移動量を直線的に変化させた
い場合に推奨される。第４−図の機構においては、ピト
ー管（１００）はロータリージヨイント（１０１）によ
って流体溜め部（１０２）内で自由に揺動可能に取り付
けられている。

−そして、上記ロータリージヨイント（１０１）にはワ
イヤー（１０３）　（１０４）が懸掛されワイヤー（１
０３）（１０４）を引くことによってロータリージヨイ
ント（１０１）は揺動する。そして、ワイヤー（１０３
）はスプリング（１０５）を介してシフトレバ−（１０
８）に接続され、ワイヤー（１０４）はスプリング（１
０６）を介してアクセル（図示せず）に接続されている
。

今、第４図の機構においてプーリが比較的低回転で回転
しスプリング（１０５）（１０６）のバランスによって
ピトー管は実線の位置にあると仮定する。このままの状
態でプーリ回転数が上昇するとピトー管が感知するピト
ー圧は上昇するが、この圧力は前記したように回転数の
二乗に比例した値となる。

しかし、第４図の機構においては流速の増加によってピ
トー管が流れ方向に押圧されピトー管が二点鎖線の位置
へ移動する。そのため、ピトー管の開孔（１０７）は流
れに対してより平行である面を向いて対向しピトー管の
開孔係数は低下する。そのため、ピトー管のピトー圧は
減少し遠心力の圧力の上昇と相俟ってピトー圧は回転数
に比例した値に近い値をもって変動する。

（効果） 以上のように本発明の構成によれば、入力軸に装着して
変速プーリのピトー管が流体溜め部内の流体の速度から
圧力を敏感に感知して油圧シリンダー内外へ流体の供給
、排出を自動的に行なう機能を有しており、これによっ
て可動プーリ片の推力を入力軸の回転数に応じて即座に
変化させる特性があり、これによって入力軸の増速時と
減速時における出力軸の回転数の変化曲線も大きく変化
せず、ヒステリシスロスの小さい変速特性が得られる。

更に、本発明のベルト式変速装置は、ピトー管の開孔の
位置を移動することができるので、と１・−管の感度を
負葡の状態に応じて変化させることができ、より実用的
効果が大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るベルト式無段変速装置の縦断面図
、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は出力軸に取
り付けた変速プーリの可動プーリ片とストッパー間のカ
ム機構付のトルク伝達部の斜視図であり、第４図はピト
ー管の移動機構の他の実施例を示す機構図である。 （１）・・・ベルト式無段変速装置 （２）・・・入力軸 （３）・・・出力軸 （４）（５）・・・変速プーリ （６）（３６）・・・固定プーリ片 （８）（３８）・・・可動プーリ片 （１１）（１０２）・・・流体溜め部 （１２）　（１００）・・・ピトー管 （１５）・・・ロータリージヨイント （１６）・・・油圧シリンダー （２０）・・・流体供給部 （４０）・・・ストッパー （４２）・・・コイルスプリング ＝２２− （４３）（４６）・ （４４）・　・　・ （４５）（４７）・ （４８）・　・　・ （５０）・　・　・ （６３）・　・　・ （６６）・　・　・ ・・延長筒状部 突出部 ・・傾斜面 窪み部 トルク伝達部 スプリング 開孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力軸と出力軸に固定プーリ片と、このプーリ片に
   対向して軸の長手方向に摺動可能に配設した可動プーリ
   片とを設け、これらの両プーリ片によつて形成されたＶ
   状溝に動力伝動用ベルトを担架したベルト式無段変速装
   置であり、前記入力軸又は出力軸に配設した可動プーリ
   片の背部には油圧シリンダー部を、一方の固定プーリ片
   の背部外周部には流体溜め部を有し、該流体溜め部内に
   前記油圧シリンダと連通するピトー管がその開孔の位置
   が移動可能に挿入されていることを特徴とするベルト式
   無段変速装置。 ２、ピトー管は、固定プーリ片の回転数の上昇に伴なっ
   てピトー管の開孔係数が減少する方向に移動するように
   構成されていることを特徴とする請求項１記載のベルト
   式無段変速装置。 ３、ピトー管は固定プーリ片の回転数の上昇に伴なって
   回転中心方向へ移動するよう構成されていることを特徴
   とする請求項１又は２のいずれかに記載のベルト式無段
   変速装置。 ４、固定プーリ片と該固定プーリ片に対向して軸方向に
   摺動可能である可動プーリ片を有する変速プーリにおい
   て、固定プーリ片には流体溜め部が固定され、一方可動
   プーリ片はシリンダーによつて駆動され前記流体溜め部
   内には前記油圧シリンダーと連通するピトー管がその開
   孔の位置が移動可能に挿入されていることを特徴とする
   変速プーリ。 ５、ピトー管は、固定プーリ片の回転数の上昇に伴なっ
   てピトー管の開孔係数が減少する方向に移動するように
   構成されていることを特徴とする請求項４記載の変速プ
   ーリ。 ６、ピトー管は固定プーリ片の回転数の上昇に伴なって
   中心方向へ移動するよう構成されていることを特徴とす
   る請求項４又は５のいずれかに記載の変速プーリ。 ７、固定プーリ片と該固定プーリ片に対向して軸方向に
   摺動可能である可動プーリ片を有する変速プーリにおい
   て、固定プーリ片には流体溜め部が固定され、一方可動
   プーリ片は油圧シリンダーによつて駆動され前記流体溜
   め部内にピトー管がその開孔の位置が移動可能に挿入さ
   れ、更に該ピトー管は、油圧シリンダーの圧力制御弁に
   接続され、ピトー管の圧力変化に応じて圧力制御弁が動
   作されることを特徴とする変速プーリ。