JPH0612142B2 - 可変プ−リ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車や農業機械等において変速装置の一部
として使用される可変プーリ装置の改良に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来より、ベルト伝動を利用したベルト式変速装置とし
て、互いに平行に配置された１対の入出力軸の各々に、
該入出力軸の各々に対して回転一体にかつ摺動不能に固
定された固定シェイブと、各軸に可動シェイブとの間に
Ｖ字状のベルト溝を形成するように対向配置されて回転
一体にかつ摺動自在に支持された可動シェイブとからな
る可変プーリを設けるとともに、これら両可変プーリの
ベルト溝間にベルト部材を巻き掛け、各可変プーリの可
動シェイブを軸方向に移動させて固定シェイブに接離さ
せ、両シェイブ間のベルト溝に巻き掛けられるベルト部
材に対する有効半径を可変とすることにより、入出力軸
間の変速比を変えるようにしたものはよく知られてい
る。そして、通常、上記可変プーリにおける可動シェイ
ブに対する駆動制御を油圧を利用して行うようになされ
ている。しかし、この油圧を利用する場合は、油圧配管
等を必要とし、しかも可動シェイブの駆動制御が複雑に
なるとともに、装置構成が大掛かりになるという難があ
った。

ところで、こうした可変プーリにおける可動シェイブを
機械的に駆動するようにしたものとして、従来、例えば
特開昭５９−６２７６０号公報に示されるように、回転
軸に雄ねじ筒を摺動不能にかつ回転自在に支持する一
方、この雄ねじ筒に外嵌合されて螺合される雌ねじ筒を
回転軸上の可変プーリの可動シェイブに軸方向に移動一
体にかつ回転自在に取り付け、該雌ねじ筒を支持枠の案
内溝に遊嵌合し、サーボモータにより上記雄ねじ筒を回
転させて雌ねじ筒をねじ送りすることにより、可変プー
リにおける固定シェイブと可動シェイブとの間隔を変え
て可変プーリの有効半径を可変調整するようにしたもの
が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この提案のものでは、アクチュエータとしての
サーボモータの出力により雌ねじ筒をねじ送りしてプー
リの可動シェイブを駆動するため、サーボモータに対す
る作動制御および装置の構造がやはり複雑になるととも
に、高価なサーボモータを使用するのでコストアップす
るという問題がある。

本発明に斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、回転軸との相対回転により可変プーリにおける
可動シェイブを回転軸に対して移動させる手段を講じる
ことにより、回転軸の回転力を効果的に利用して可動シ
ェイブを駆動するようにし、よって可動シェイブに対す
る駆動制御を簡易にかつ簡単で安価な構造でもって行い
得るようにすることにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明の解決手段は、可変
プーリが設けられる回転軸に対して、可変プーリの可動
シェイブを軸方向に移動させるためのねじ部材を螺合支
持し、このねじ部材と回転軸とを変速操作量に応じて相
対回転させて可動シェイブを軸方向に移動させるように
したものである。

具体的には、本発明の構成は、回転軸に回転一体にかつ
摺動不能に固定された固定シェイブと、回転軸に軸方向
に摺動自在にかつ回転一体に支持された可動シェイブと
を備え、上記可動シェイブを固定シェイブに対し接離さ
せて両シェイブ間に巻き掛けられるベルト部材に対する
有効半径を可変とした可変プーリ装置を前提とする。

そして、上記回転軸上に螺合されて支持され、かつ上記
可動シェイブに軸方向に移動一体に連結され、回転軸と
の相対回転によりねじ送りされて軸方向に移動可能なね
じ部材を設ける。

また、上記ねじ部材への制動部材の接触によりねじ部材
の回転速度を減速させる減速機構と、回転軸上で回転軸
の回転速度よりも速い速度で同方向に回転する回転部材
を有していて、該回転部材のねじ部材への接触によりね
じ部材の回転速度を増速させる増速機構と、これら制動
部材または回転部材を択一的にねじ部材に接触させるこ
とで、ねじ部材を回転軸に対し相対回転させて可動シェ
イブを軸方向に移動させる変速切換機構とを設ける。

（作用） この構成により、本発明では、変速切換機構の作動によ
り、減速機構の制動部材または増速機構の回転部材がね
じ部材に択一的に接触する。制動部材との接触によりね
じ部材が制動されて減速され、この減速によりねじ部材
が回転軸と減速方向に相対回転して軸方向の一方向にね
じ送りされる。一方、回転部材は回転軸の回転速度より
も速い速度で同方向に回転しているので、該回転部材と
の接触によりねじ部材は加速されて増速され、この増速
によりねじ部材が回転軸と増速方向に相対回転して軸方
向の他方向にねじ送りにより移動する。このねじ部材の
回転軸軸方向への移動により、ねじ部材に移動一体に連
結されている可変プーリの可動シェイブが移動して該プ
ーリの有効半径が可変調整される。

したがって、こうして回転軸とそれに螺合支持されたね
じ部材との相対回転により、可変プーリの可動シェイブ
を軸方向に移動させるため、回転軸の回転力を利用して
可動シェイブを駆動でき、変速操作力が小さくなるとと
もに、構造が極めて簡単になり、その制御も容易にな
る。また、サーボモータ等が不要であるので、安価に製
作することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例に係るプーリ式
変速装置の全体構成を示しており、１は本発明でいう回
転軸としての入力軸、２は該入力軸１と平行に配設され
た出力軸であって、上記入力軸１上には駆動プーリ３が
設けられている。この駆動プーリ３は、入力軸１にキー
４により回転一体にかつ摺動不能に固定されたフランジ
状の固定シェイブ５と、該固定シェイブ５に対向するよ
うに入力軸１にボス部６ａにてキー７により摺動自在に
かつ回転一体に結合されたフランジ状の可動シェイブ６
とからなり、これら両シェイブ５，６間には断面略Ｖ字
状のベルト溝８が形成されている。

一方、上記出力軸２上には上記駆動プーリ３と同様の構
成を持つ従動プーリ９が設けられている。すなわち、こ
の従動プーリ９は、出力軸２にキー１０により回転一体
にかつ摺動不能に固定されたフランジ状の固定シェイブ
１１と、該固定シェイブ１１に上記入力軸１上の駆動プ
ーリ３における固定シェイブ５に対する可動シェイブ６
の対向方向と逆方向でもって対向するように出力軸２に
キー１３により摺動自在にかつ回転一体に結合されたフ
ランジ状の可動シェイブ１２とからなり、これら両シェ
イブ１１，１２間には断面略Ｖ字状のベルト溝１４が形
成されている。また、上記従動プーリ９の可動シェイブ
１２背面側の出力軸２にはスプリング受座１５が一体に
固定され、このスプリング受座１５と可動シェイブ１２
背面との間には可動シェイブ１２を固定シェイブ１１側
に向かう方向に付勢するスプリング１６が縮装されてい
る。そして、上記駆動プーリ３のベルト溝８と従動プー
リ９のベルト溝１４との間にはベルト部材としてのＶベ
ルト１７が巻き掛けられており、駆動プーリ３の可動シ
ェイブ６を固定シェイブ５に対して接離させて駆動プー
リ３および従動プーリ９のＶベルト１７に対する有効半
径を可変調整し、駆動プーリ３の可動シェイブ６を固定
シェイブ５に接近させたときには、駆動プーリ３の有効
半径を大にし、Ｖベルト１７の張力により従動プーリ９
の可動シェイブ１２をスプリング１６の付勢力に抗して
固定シェイブ１１から離隔させて従動プーリ９の有効半
径を駆動プーリ３よりも小さくすることにより、入出力
軸１，２間の変速比を大きくする一方、駆動プーリ３の
可動シェイブ６を固定シェイブ５から離隔させたときに
は、駆動プーリ３の有効半径を小にし、Ｖベルト１７の
張力によって従動プーリ９の可動シェイブ１２をスプリ
ング１６の付勢力によって固定シェイブ１１に接近させ
て従動プーリ９の有効半径を駆動プーリ３よりも大きく
することにより、入出力軸１，２間の変速比を小さくす
るように構成されている。

さらに、本発明の特徴として、上記駆動プーリ３におけ
る可動シェイブ６に対し固定シェイブ５と反対側の入力
軸１外周面には雄ねじ部１８が形成され、該雄ねじ部１
８には円筒状のねじ部材１９が外嵌螺合され、このねじ
部材１９は上記駆動プーリ３における可動シェイブ６の
ボス部６ａにベアリング２０を介して相対回転自在にか
つ軸方向に移動一体に連結されており、ねじ部材１９を
入力軸１に対し相対回転させることにより、該ねじ部材
１９を可動シェイブ６と共にねじ送りして入力軸１の軸
方向に移動可能とし、例えばねじ部材１９を入力軸１に
対して減速方向に相対回転させたときには、該ねじ部材
１９を可動シェイブ６が固定シェイブ５に接近する方向
（図で左方向）に移動させ、逆にねじ部材１９を入力軸
１に対して増速方向に相対回転させたときには、該ねじ
部材１９を可動シェイブ６が固定シェイブ５から離れる
方向（図で右方向）に移動させるように構成されてい
る。

また、上記入力軸１上には上記ねじ部材１９を入力軸１
に対して相対回転させる変速切換機構２１が設けられ、
この変速切換機構２１は、制動部材としての制動板３５
との接触によりねじ部材１９の回転速度を減速させる減
速機構と、入力軸１の回転速度よりも速い速度で同方向
に回転する回転部材としての摩擦リング３３を有してい
て、該摩擦リング３３のねじ部材１９への接触によりね
じ部材１９の回転速度を増速させる増速機構とを切換制
御する。上記増速機構は、上記雄ねじ部１８に対し駆動
プーリ３と反対側の入力軸１に回転一体に固定された第
１のＶベルトプーリ２２と、上記従動プーリ９に対しス
プリング受座１５と反対側の出力軸２にベアリング２
３，２４を介して回転自在に外嵌支持された円筒状スリ
ーブ２５とを備え、該スリーブ２５にはそのスプリング
受座１５と反対側方向の端部に上記第１のＶベルトプー
リ２２よりも小径の第２のＶベルトプーリ２６が回転一
体に固定され、この両Ｖベルトプーリ２２，２６間には
Ｖベルト２７が巻き掛けられている。また、上記スリー
ブ２５のスプリング受座１５側方向の端部には上記第２
のＶベルトプーリ２６よりも大径の第１の歯付プーリ２
８が回転一体に固定されている。さらに、上記入力軸１
上のねじ部材１９には上記第１の歯付プーリ２８よりも
小径の第２の歯付プーリ２９が摺動不能にかつベアリン
グ３０を介して相対回転自在に外嵌支持され、この第２
の歯付プーリ２９と第１の歯付プーリ２８との間にはタ
イミングベルト３１が巻き掛けられており、以上のベル
ト伝動構造によってねじ部材１９上の第２の歯付プーリ
２９を入力軸１と同方向にそれよりも速い回転速度で回
転駆動させるようになされている。尚、上記第１の歯付
プーリ２８は、上記ねじ部材１９のねじ送りにより第２
の歯付プーリ２９が軸方向に移動してもタイミングベル
ト３１が外れないように外周のベルト巻掛け面が広い幅
に設定されている。

そして、上記第２の歯付プーリ２９の一側（駆動プーリ
３側）には抜状の押圧リング３２が、また他側には同様
に上記板状の摩擦リング３３（回転部材）がそれぞれ配
置され、この押圧リング３２および摩擦リング３３は第
２の歯付プーリ２９を軸方向と平行に摺動自在に貫通す
る多数のピン３４，３４，…によって一体的に連結され
ていて、該第２の歯付プーリ２９と一体的に回転するよ
うになされている。

また、上記ねじ部材１９の外周には上記摩擦リング３３
と一側面で接触可能なリング板状の摩擦部１９ａが一体
形成され、この摩擦部１９ａの他側方には該摩擦部１９
ａの他側面に接触可能な上記制動板３５（制動部材）が
配置され、該制動板３５は支持部材３６に支持されて入
力軸１と平行な方向に摺動するロッド３７の中間部に一
体的に固定されている。該ロッド３７の一端部は上記押
圧リング３２と駆動プーリ３の可動シェイブ６との間の
位置まで延び、その先端部には押圧リング３２をローラ
ボール３８を介して押圧して摩擦リング３３に向かう方
向（摩擦リング３３がねじ部材１９の摩擦部１９ａに接
触する方向）に移動させる押圧部３９が形成されてい
る。一方、ロッド３７の他端部には入出力軸１，２間の
変速比を高低２段階に切り換える揺動可能な切換レバー
４０がリンク４１を介して連結されており、この切換レ
バー４１の操作によりねじ部材１９に摩擦リング３３ま
たは制動板３５を択一的に接触させて、切換レバー４１
の操作量に応じてねじ部材１９を入力軸１に対し増速方
向または減速方向に相対回転させ、ねじ部材１９と移動
一体の可動シェイブ６を軸方向に移動させる。すなわ
ち、第１図に示すように、切換レバー４０を高速位置に
位置付けたときには、ねじ部材１９の摩擦部１９ａへ制
動板３５を接触させて制動し、その回転を減速して、ね
じ部材１９を入力軸１に対し減速方向に相対回転させる
ことにより、該ねじ部材１９をその入力軸１の雄ねじ部
１８との螺合により可動シェイブ６が固定シェイブ５に
向かう方向にねじ送りして、駆動プーリ３の有効半径を
増大させ、ねじ部材１９が切換レバー４０の操作量に対
応した位置に達すると、ねじ部材１９の摩擦部１９ａの
制動板３５からの離隔により変速を終了させる。一方、
第２図に示すように、切換レバー４０を低速位置に位置
付けたときには、ねじ部材１９の摩擦部１９ａに入力軸
１よりも速い速度で同方向に回転している摩擦リング３
３を接触させてその回転を増速し、ねじ部材１９を入力
軸１に対して増速方向に相対回転させることにより、ね
じ部材１９を可動シェイブ６が固定シェイフ５から離れ
る方向にねじ送りして、駆動プーリ３の有効半径を減少
させ、ねじ部材１９が切換レバー４０の操作量に対応し
た位置に達すると、ねじ部材１９の摩擦部１９ａと摩擦
リング３３との離隔により変速を終了させるように構成
されている。

次に、上記実施例の作動について説明する。

通常の状態では、入力軸１に螺合されているねじ部材１
９の摩擦部１９ａには制動板３５および摩擦リング３３
のいずれも接触せず、ねじ部材１９は入力軸１と速度差
なしで一体的に回転する。また、上記ねじ部材１９上の
第２の歯付プーリ２９には入力軸１の回転が第１および
第２のＶベルトプーリ２２，２６間のベルト伝動ならび
に第１および第２の歯付プーリ２８，２９間のベルト伝
動によって増速されて伝達されるので、該第２の歯付プ
ーリ２９およびそれにピン３４，３４，…により回転一
体に連結された摩擦リング３３は入力軸１と同方向にそ
れよりも速い回転速度で回転している。

この状態から、例えば入出力軸１，２間の変速比を増大
させて高速モードにするときには、切換レバー４０を第
１図に示す如く高速位置に位置付ける。この切換レバー
４０の切換操作に伴い、ロッド３７が図で左方向に摺動
し、このロッド３７に連結されている制動板３５がねじ
部材１９外周の摩擦部１９ａに接触してそのねじ部材１
９の回転を制動する。この制動作用によりねじ部材１９
が入力軸１に対して相対的に減速され、この減速方向の
相対回転によりねじ部材１９が入力軸１上を駆動プーリ
３に向かう方向にねじ送りされ、そのねじ部材１９にベ
アリング２０を介して移動一体に連結されている駆動プ
ーリ３の可動シェイブ６が固定シェイブ５に近付き、駆
動プーリ３の有効半径が増大する。また、この駆動プー
リ３の有効半径の増大に伴い、Ｖベルト１７が全体的に
駆動プーリ３側に引き寄せられるとともに、このＶベル
ト１７の移動により従動プーリ９の可動シェイブ１２が
スプリング１６の付勢力に抗して固定シェイブ１１から
離れる方向に移動し、従動プーリ９の有効半径が減少す
る。その結果、駆動プーリ３の有効半径が従動プーリ９
よりも大きくなり、入力軸１の回転が増速されて出力軸
２に伝達される。

そして、上記ねじ部材１９および可動シェイブ６が切換
レバー４０の操作量に対応した位置に達すると、ねじ部
材１９の摩擦部１９ａが制動板３５から離れ、このこと
によりねじ部材１９および可動シェイブ６は切換レバー
４０の操作量に対応した位置に停止して変速が終了す
る。よって、変速比は切換レバー４０の操作量に応じた
高速状態に固定される。

一方、逆に、入出力軸１，２間の変速比を低くして低速
モードにするときには、切換レバー４０を第２図に示す
如く低速位置に位置付ける。この切換レバー４０の切換
操作に伴ってロッド３７が図で右方向に摺動し、このロ
ッド３７の端部に設けられている押圧部３９がローラボ
ール３８を介して押圧リング３２を押圧し、該押圧リン
グ３２に多数のピン３４，３４，…により一体的に連結
されている摩擦リング３３が上記摩擦部１９ａに接触し
てねじ部材１９を増速方向に駆動し、この駆動作用によ
りねじ部材１９が入力軸１に対して相対的に増速され、
この増速方向の相対回転によりねじ部材１９が入力軸１
上を駆動プーリ３から離れる方向にねじ送りされ、駆動
プーリ３の可動シェイブ６が固定シェイブ５から離れる
方向に移動して駆動プーリ３の有効半径が減少する。こ
の駆動プーリ３の有効半径の減少に伴い、Ｖベルト１７
がスプリング１６の付勢力によって全体的に従動プーリ
９側に引き寄せられるとともに、このＶベルト１７の移
動により従動プーリ９の可動シェイブ１２が固定シェイ
ブ１１に接近し、従動プーリ９の有効半径が増大する。
その結果、駆動プーリ３の有効半径が従動プーリ９より
も小さくなり、入力軸１の回転が減速されて出力軸２に
伝達される。また、上記ねじ部材１９および可動シェイ
ブ６が切換レバー４０の操作量に対応した位置に達する
と、ねじ部材１９の摩擦部１９ａが摩擦リング３３から
離れ、このことによりねじ部材１９および可動シェイブ
６の移動が停止して変速が終了し、変速比は切換レバー
４０の操作量に応じた低速状態に固定される。

したがって、この場合、入力軸１に螺合支持されたねじ
部材１９外周の摩擦部１９ａに摩擦リング３３または制
動板３５を接触させてねじ部材１９を減速または増速さ
せることにより、入力軸１とねじ部材１９とを相対回転
させて、この両者の相対回転により、駆動プーリ３の可
動シェイブ６を軸方向に移動させるため、可動シェイブ
６に対する駆動構造が極めて簡単になり、その制御も容
易になる。

しかも、入力軸１とそれに支持されたねじ部材１９との
相対回転を利用して可動シェイブ６を移動させるので、
可動シェイブ６の駆動源として従来の如き高価なサーボ
モータ等が不要であり、よって変速操作力を小さくでき
るとともに、安価に製作することができる。

また、切換レバー４０の操作に伴い、その操作量に応じ
てねじ部材１９が入力軸１と相対回転して可動シェイブ
６と共に軸方向に移動するので、切換レバー４０を操作
するだけで、その操作量に対応した位置まで可動シェイ
ブ６を移動させて該位置に停止させることができ、目的
の位置になるまで切換レバー４０を操作し続ける必要は
なく、よって変速比の切換設定を容易に行うことができ
る。

尚、上記実施例では、入力軸１に雄ねじ部１８を直接形
成して該雄ねじ部１８にねじ部材１９を螺合するように
しているが、第３図に拡大して示すように、入力軸１′
に外周に雄ねじ部５１ａを有する補助ねじ部材５１を一
体的に固定し、該補助ねじ部材５１に駆動プーリ３の可
動シェイブ６に軸方向に移動一体に連結されるねじ部材
１９′を螺合するようにしてもよい。第５図中、５２は
駆動プーリ３のベルト溝８底部に相当する入力軸１′上
に設けられたベアリングで、駆動プーリ３の有効半径が
最小になったときにベルト溝８底部に移動するＶベルト
１７を支持するものである。

また、上記実施例では、ねじ部材１９を入力軸１に対し
て減速方向に相対回転させると、ねじ部材１９が駆動プ
ーリ３から離れる方向にねじ送りされるように構成され
ているが、ねじの向きを逆にすることにより、ねじ部材
の入力軸に対する減速方向の相対回転に伴ってねじ部材
が駆動プーリに近付く方向にねじ送りされるようにして
もよいのはいうまでもないことである。

さらに、上記実施例では、入力軸１上に設けられる駆動
プーリ３の可動シェイブ６をねじ部材１９によって移動
させるようにしたが、逆に、出力軸２上の従動プーリ９
における可動シェイブ１２をねじ送りして移動させるよ
うにしてもよく、上記実施例と同様の作用効果を奏する
ことができる。

また、本発明では、変速切換機構として、上記各実施例
の如き構造のものの他、各種の公知の変速手段が採用可
能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によると、回転軸上におけ
る可変プーリの可動シェイブに軸方向に移動一体に連結
され、回転軸との相対回転によりねじ送りされて軸方向
に移動可能なねじ部材を設け、変速切換機構の作動によ
りねじ部材の回転を増速または減速させてねじ部材を回
転軸に対し相対回転させ、可動シェイブを固定シェイブ
に対し接離するよう軸方向に移動させて、両シェイブ間
に巻き掛けられるベルト部材に対する有効半径を可変調
整するようにしたことにより、回転軸とそれに支持され
たねじ部材との相対回転を効果的に利用して小さな操作
力で可変プーリの可動シェイブを軸方向に移動させるこ
とができ、可変プーリにおける可動シェイブの駆動構造
が極めて簡単になり、その制御も容易になるとともに、
従来のようなサーボモータ等が不要で安価に製作するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は高速モード時における変速装置の全体構成図、
第２図は同低速モード時の全体構成図である。第３図は
ねじ部材の変形例を示す拡大断面図である。 １，１′……入力軸、２……出力軸、３……駆動プー
リ、５……固定シェイブ、６……可動シェイブ、９……
従動プーリ、１７……Ｖベルト、１９，１９′……ねじ
部材、１９ａ……摩擦部、２１……変速切換機構、３３
……摩擦リング、３５……制動板、４０……切換レバ
ー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に回転一体にかつ摺動不能に固定さ
   れた固定シェイブと、回転軸に軸方向に摺動自在にかつ
   回転一体に支持された可動シェイブとを備え、 上記可動シェイブを固定シェイブに対し接離させて両シ
   ェイブ間に巻き掛けられるベルト部材に対する有効半径
   を可変とした可変プーリ装置において、 上記回転軸上に螺合されて支持されるとともに、上記可
   動シェイブに軸方向に移動一体にかつ回転自在に連結さ
   れ、回転軸との相対回転により軸方向に移動可能なねじ
   部材と、 上記ねじ部材への制動部材の接触によりねじ部材の回転
   速度を減速させる減速機構と、 回転軸上で回転軸の回転速度よりも速い速度で同方向に
   回転する回転部材を有し、該回転部材のねじ部材への接
   触によりねじ部材の回転速度を増速させる増速機構と、 上記制動部材または回転部材を択一的にねじ部材に接触
   させることで、ねじ部材を回転軸に対して相対回転させ
   て可動シェイブを軸方向に移動させる変速切換機構とを
   設けたことを特徴とする可変プーリ装置。