JPH10205608A - ベルト無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンバインにおける増速変速時には駆動プー
リ部分から「ビビーッ！」というような異音の出ること
があり、これを大袈裟な改造無く解消させる。 【解決手段】 駆動プーリ７を、軸方向に固定され、か
つ、一体回転状態で駆動軸７Ｃに支持された固定プーリ
片７Ａと、この固定プーリ片７Ａに対して遠近移動可能
で、かつ、駆動軸７Ｃに一体回転状態で外嵌される可動
プーリ片７Ｂとで構成するとともに、可動プーリ片７Ｂ
と駆動軸７Ｃとの嵌合部における軸径方向の間隙が、軸
方向における固定プーリ７Ａの反対側ほど大となるテー
パ嵌合状態に構成されているベルト無段変速装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンバインや芝刈
機等の作業機の走行系に好適なベルト無段変速装置に係
り、詳しくは、変速操作時の異音を解消させる技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】駆動プーリが割りプーリに構成されたベ
ルト無段変速装置では、可動プーリ片が固定プーリ片か
ら軸方向に最も離れると最低速状態になり、最も近づく
と最高速状態になるものであり、例えば、特開平８‐２
７５６６４号公報に示されたコンバインの走行系に用い
られたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ベルト無段変速装
置では、可動プーリ片及び固定プーリ片と伝動ベルトと
の接触部が傾斜面であり、可動プーリ片を固定プーリ片
に押付け操作すると、前記傾斜面による分力によって伝
動ベルトを押し拡げて高速側に変速されるようになり、
この高速側への増速変速操作は、ベルトと両プーリ片と
の摩擦に逆らった無理押し操作となることから、操作力
が重いとともに、増速変速操作中ではベルトとプーリと
の押圧力が増大する。

【０００４】その押圧力増大のためか、コンバインにお
ける増速変速時には駆動プーリ部分から「ビビーッ！」
というような異音の出ることが多く、耳障りであった。
特に、大トルクに対応するべく、図４、図５に示すよう
に、ベースベルト１９の上下に多数の樹脂ブロック２０
を一体化して成るブロックベルト３１を用いたものでは
上記異音が顕著に出る傾向にあった。本発明の目的は、
大袈裟な改造を加えることなく増速変速時における異音
を軽減又は解消させる点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

〔構成〕第１発明は、一対のプーリのうちの駆動プーリ
を、ベルト巻回半径が可変調節可能な割りプーリ構造に
構成してあるベルト無段変速装置において、軸方向に固
定され、かつ、一体回転状態で駆動軸に支持された固定
プーリ片と、この固定プーリ片に対して遠近移動可能
で、かつ、駆動軸に一体回転状態で外嵌される可動プー
リ片とで駆動プーリを構成するとともに、可動プーリ片
と駆動軸との嵌合部における軸径方向の間隙が、軸方向
における固定プーリの反対側ほど大となるテーパ嵌合状
態に構成されていることを特徴とする。

【０００６】第２発明は、第１発明において、テーパ嵌
合による可動プーリ片の駆動軸に対する倒れ角が、可動
プーリ片が固定プーリ片に近づくほど小さくなるように
構成されていることを特徴とする。

【０００７】〔作用〕請求項１の構成によれば、可動プ
ーリ片と駆動軸との嵌合部における軸径方向の間隙が、
軸方向における固定プーリの反対側ほど大となるテーパ
嵌合状態に構成されているから、図３に誇張して示すよ
うに、可動プーリ片を駆動軸に対して倒し移動すること
が可能になる。つまり、変速操作されない状態では可動
プーリ片は駆動軸と軸心を共にした状態で一体回転して
いるが、増速操作によって可動プーリ片が強制移動され
て可動プーリ片と伝動ベルトとの接触圧が増大すると、
図３（ロ）に示すように、ベルト巻回部分における開き
角が大きくなる方向に可動プーリ片が倒れ移動して、ベ
ルトとの接触角度が大きくなって、伝動ベルトを外径側
に押出す分力割合が大きく、すなわち、伝動ベルトを横
方向に圧縮する成分が小さくなる。

【０００８】故に、増速操作が開始されて可動プーリ片
に操作力が加わると、伝動ベルトを横方向に圧縮しなが
ら可動プーリ片が倒れ移動することになり、従来のよう
に可動プーリ片が倒れ移動しない場合に比べて、可動プ
ーリ片と伝動プーリとの接触圧の単位時間当りの増大割
合が少なくなり、伝動ベルトのスリップ率が小さくな
る。従って、この変速開始時の変速ショックの軽減によ
り、前述した変速時の異音を軽減又は解消することが可
能になるのである。

【０００９】ところで、ベルトとプーリとの接触面角度
を大きくすれば異音が解消可能であるなら、設計当初か
ら接触面角度を大きくしておけば良いかと思われるが、
そうすれば可動プーリ片の横移動距離が長くなって装置
が大型化するとか、伝動ベルト幅が大になって撓み易く
なり、ベルト剛性を上げる必要が生じる等、新たな問題
が発生するおそれがあって都合が悪い。従って、増速変
速時のみ、プーリと伝動ベルトとの接触面角度を通常の
駆動状態よりも大きくすることにより、前述した不都合
なく異音を解消させることが可能になるのである。

【００１０】上記異音は、伝動ベルトの移動速度に対す
る可動プーリ片の横移動操作速度の割合が高く、これら
両者が明確にスリップする低速側で生じ易いが、伝動ベ
ルトの移動速度に対する可動プーリ片の横移動操作速度
の割合が低く、前記スリップが比較的少ない高速側では
殆ど異音が発生しないことが確認されている。

【００１１】しかして、請求項２の構成では、その異音
の先ず生じない高速側においては駆動軸と可動プーリ片
との間隙を小さくする等により、倒れが少なくなるよう
にしてあるから、高速域での増速操作では、低速域での
増速操作時では生じる変速操作開始時の可動プーリ片の
倒れ移動が無い又は殆ど無く、迅速にベルト巻回半径が
変更されるので、優れた変速応答性が得られるようにな
る。

【００１２】〔効果〕請求項１又は２のいずれに記載の
ベルト無段変速装置でも、ベルトと駆動軸における可動
プーリ片嵌合部分、又は可動プーリ片の駆動軸内嵌部分
のいずれかをテーパ加工する程度の比較的簡単な改造に
より、装置の大型化等の新たな不都合無く、増速変速時
におけるベルト鳴き等の異音を抑制又は解消できるよう
になった。

【００１３】請求項２に記載のベルト無段変速装置で
は、増速変速に伴う異音が高速側では先ず生じないこと
の認識により、低速域における異音防止効果と、高速域
での迅速な変速レスポンスによる優れた変速操作性とが
得られるものにできた。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１にコンバインの伝動装置が
示され、１はベルト無段変速機構、２はミッション、３
はクローラ走行装置である。ミッション２は、ベルト無
段変速機構１の従動軸６に連動される入力軸１０を備
え、ＰＴＯプーリ１１、ＰＴＯ油圧クラッチＣｐ、前後
進切換機構Ａ、高低３段の副ギヤ変速機構１２、左右の
サイドクラッチ・ブレーキ１３，１３、左右の車軸１
４，１４等を備えている。前後進切換機構Ａは、前進用
油圧クラッチＣｆと、後進用油圧クラッチＣｂとを備え
て構成され、いずれか一方を択一的に選択して入り操作
するものである。

【００１５】前後進切換機構Ａは、前述した前進及び後
進用の各油圧クラッチＣｆ，Ｃｂ、前進用の入力及び出
力ギヤ２５ａ，２５ｂ、後進用の入力及び出力ギヤ２６
ａ，２６ｂ等から構成されている。前進用油圧クラッチ
ＣｆをＯＮにすると、入力軸１０の動力が前進用の各ギ
ヤ２５ａ，２５ｂを介して副ギヤ変速機構１２の入力ギ
ヤ２７に伝動する前進状態が現出され、後進用油圧クラ
ッチＣｂをＯＮにすると、入力軸１０の動力が前進用入
力ギヤ２５ａ、後進用の各ギヤ２６ａ，２６ｂ介して副
ギヤ変速機構１２の入力ギヤ２７に伝動する後進状態が
現出されるようになる。尚、入力軸１０の動力はＰＴＯ
クラッチ１５を介して刈取装置に伝動されている。

【００１６】ベルト無段変速機構１は、図２に示すよう
に、エンジン動力を受ける入力プーリ４を取付けた駆動
軸５と、ミッション２への出力軸となる従動軸６とを備
えるとともに、駆動軸５に構成された駆動割プーリ７
と、従動軸６に構成された従動割プーリ８とを備えた両
割プーリ構造である。変速操作としては、変速レバー９
の操作によって駆動割プーリ７のベルト巻回半径を拡縮
操作するものであり、その拡縮変化に従動割プーリ８の
ベルト巻回半径の縮拡変化が追従する。又、変速レバー
９の操作力を補助する電動モータを利用した公知のアシ
スト機構Ｂが装備されている。

【００１７】従動割プーリ８は、従動軸６が一体形成さ
れた固定側のプーリ片８Ａのボス部８ａに可動側プーリ
片８Ｂを相対回転自在に外嵌し、ボス部８ａにスプライ
ン外嵌されたホルダー２８と可動側プーリ片８Ｂとに亘
る状態のカム部２９とによって構成されている。カム部
２９は、可動側プーリ片８Ｂを固定側プーリ片８Ａに対
して軸方向スライド可能で、かつ、一体回転する状態に
連動させる筒状のものに構成されている。例えば、軸方
向に突出する爪を複数備えた一対のドッグリングを対向
配備して構成されている。又、ベルト巻回半径が大きく
なる方向に可動側プーリ片８Ｂを固定側プーリ片８Ａに
対して軸方向に押圧付勢する巻きバネ３０を設けてあ
り、この巻きバネ３０はカム部２９を囲繞外嵌する状態
に装備されており、カム部２９がバネガイドとなるよう
に設定されている。

【００１８】図２に示すように、入力プーリ４を備えた
入力軸５に取付けた駆動割プーリ７は、入力軸５と一体
の固定側プーリ片７Ａと、この固定側プーリ片７Ａに相
対回転不能で、かつ、軸方向にスライド可能な可動側プ
ーリ片７Ｂとで構成されている。駆動割プーリ７の可動
プーリ片７Ｂに、ベアリングを介してリング部材３４が
外嵌され、リング部材３４に固定された一対のピン３４
ａが、無段変速機構１のベルトケース側の凹部３３に入
り込んで、リング部材３４が回り止めされている。円筒
状のカム部材３６がベアリングを介して入力軸５に外嵌
されており、図６に示すように、直線状の底部３５ａと
左右対象な一対の傾斜面３５ｂとで構成された凹部３５
が、カム部材３６に一体形成されており、リング部材３
４のピン３４ａのローラー３４ｂが、カム部材３６の一
対の凹部に入り込んでいる。

【００１９】図２に示す状態は、駆動割プーリ７の可動
プーリ片７Ｂが固定プーリ片７Ｂから紙面左方に最も離
れ、従動割プーリ８の可動プーリ片８Ｂが固定プーリ片
８Ａに最も接近した最低速位置の状態である。そして、
この状態からカム部材３６を右又は左に移動させると、
傾斜面３５ｂを介して、リング部材３４及び駆動割プー
リ７の可動プーリ片７Ｂが、固定プーリ片７Ａ側に押し
操作されて接近して、駆動割プーリ７での伝動ベルト３
１の巻回半径が大きくなっていき、これに伴って従動割
プーリ８の可動プーリ片８Ｂが、固定プーリ片８Ａから
紙面右方に離れていくのであり、ベルト無段変速機構１
が高速側に変速操作されていく。

【００２０】次に、駆動割りプーリ７の構造について詳
述する。図２、図３に示すように、可動プーリ片７Ｂ
は、固定プーリ片７Ａと一体形成された駆動軸７Ｃに、
軸方向スライド移動可能で、かつ、複数のボール２２に
よって一体回転状態で外嵌されている。そして、駆動軸
７Ｃの固定プーリ片７Ａの付け根部分は外径が一定な平
行軸部１６に形成されるが、可動プーリ７Ｂに内嵌され
る部分は、その軸先端側（図２における紙面左側）ほど
径が小さくなるテーパ軸部１７に形成されている。つま
り、可動プーリ片７Ｂと駆動軸７Ｃとの嵌合部における
軸径方向の間隙が、軸方向における固定プーリ７Ａの反
対側ほど大となるテーパ嵌合状態となるように構成され
ているのである。

【００２１】尚、テーパ軸部１７における最大径部（平
行軸部１６と同径）と最小径部との実径差は２０〜３０
μｍであり、肉眼では殆ど真っ直ぐにしか見えないた
め、図２、図３ではテーパを誇張して描いてある。

【００２２】図２と図３（イ）とには可動プーリ片７Ｂ
が最も固定プーリ片７Ａから離れた最低速状態が示さ
れ、このとき可動プーリ片７Ｂのボス部１８はその殆ど
がテーパ軸部１７上に位置している。このとき、ボス部
１８の内外のシール３７，３８は、内側シール３７は平
行軸部１６上に、かつ、外側シール３８はテーパ軸部１
７上に夫々位置している。

【００２３】従って、この状態での増速変速操作によ
り、可動プーリ片７Ｂを固定プーリ片７Ａに向けての強
制シフトを開始すると、伝動ベルト３１を横に圧縮しな
がら、図３（ロ）に示すように、ボス部１８内面がテー
パ軸部１７に沿う状態に傾いて、可動プーリ片７Ｂのベ
ルト接触面７ｂにおけるベルト巻回側が開き移動する方
向に倒れ移動し、その状態で伝動ベルト３１を外径側に
押しやるようになる。

【００２４】つまり、駆動プーリ７における両プーリ片
７Ａ，７Ｂで形成されるベルト挟角θを、増速変速時に
はθ＋αに大きくでき、伝動ベルト３１を外径方向に押
す成分を強めてベルトスリップによる異音が生じ難いよ
うにされている。そして、図３（ハ）に示すように、可
動プーリ片７Ｂが固定プーリ片７Ａに接近した高速状態
では、ボス部１８における平行軸部１６上に位置する割
合いが大きくなって、駆動軸７Ｃと平行な状態でシフト
移動される状態となっており、高速域では増速変速操作
しても可動プーリ片７Ｂが倒れ移動することなく、迅速
に軸方向に移動しての素早い変速作動が得られるように
なっている。

【００２５】尚、前述したようにテーパ軸部１７の径差
は僅かであるので、内外のシール３７，３８は、そのゴ
ム製リップ部（図示せず）は十分に軸外径に追従し、テ
ーパ軸部１７でも平行軸部１６でも良好にシール機能す
る。又、ボス部１８内径と平行軸部１６との径差も、実
際より誇張して描いてある。

【００２６】伝動ベルト３１は、図４、図５に示すよう
に、心材が埋設されたゴム製のベースベルト１９の上下
に、左右に摩擦面２０ａ，２３ａが形成された樹脂ブロ
ック２０，２３の多数を、ピン２１止め一体化して成る
ブロックベルトに構成されており、コンバイン等の重負
荷に対応した大トルク伝達が可能である。

【００２７】〔別実施形態〕前述の実施形態では、駆動
軸７Ｃをテーパ加工してあるが、可動プーリ片７Ｃのボ
ス部１８の内径を、固定プーリ片７Ａに反対側ほど大き
くなるテーパ面に形成した構造でも良い。この場合に
は、高速域でも、そこからの増速変速時には可動プーリ
片７Ｂが倒れ移動し得る状態であるが、変速操作が終了
すると回転慣性により、実際にはボス部１８と駆動軸７
Ｃとは平行な状態で一体回転するようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンバインの伝動系を示す線図

【図２】ベルト無段変速機構の構造を示す断面図

【図３】駆動プーリの構造、及び倒れ挙動を示す断面図
であり、（イ）は最低速状態、（ロ）は最低速状態での
高速側へのシフト開始時の状態、（ハ）は最高速状態を
夫々示す

【図４】伝動ベルトの構造を示す横断面図

【図５】伝動ベルトの構造を示す縦断面図

【図６】駆動プーリでのカムとローラとの関係を示す部
分図

【符号の説明】

７ 駆動プーリ ８ 従動プーリ ７Ａ 固定プーリ片 ７Ｂ 可動プーリ片 ７Ｃ 駆動軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のプーリのうちの駆動プーリを、ベ
   ルト巻回半径が可変調節可能な割りプーリ構造に構成し
   てあるベルト無段変速装置であって、 前記駆動プーリを、軸方向に固定され、かつ、一体回転
   状態で駆動軸に支持された固定プーリ片と、この固定プ
   ーリ片に対して遠近移動可能で、かつ、前記駆動軸に一
   体回転状態で外嵌される可動プーリ片とで構成するとと
   もに、 前記可動プーリ片と前記駆動軸との嵌合部における軸径
   方向の間隙が、軸方向における前記固定プーリの反対側
   ほど大となるテーパ嵌合状態に構成されているベルト無
   段変速装置。
2. 【請求項２】 前記テーパ嵌合による前記可動プーリ片
   の前記駆動軸に対する倒れ角が、前記可動プーリ片が前
   記固定プーリ片に近づくほど小さくなるように構成され
   ている請求項１に記載のベルト無段変速装置。