ベルト式無段変速機の冷却装置
【課題】回転速度センサによる検出精度および気流の発生効果を高め、風切り音の低減を図ることができるベルト式無段変速機の冷却装置を提供する。
【解決手段】駆動プーリ１１および従動プーリ２１を覆うケーシング６，６０に吸気口６３と排気口６５とを設け、両プーリ１１，２１の回転に伴って吸気口６３から空気を吸入し、排気口６５から空気を排出する。吸気口６３に対面する駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａの背面に、半径方向外側への気流を発生させる大フィン１１ｃと、大フィンより長さが短い小フィン１１ｃとを周方向に交互に設け、ケーシング６０に大フィンと小フィンとを検出できる回転速度センサ７５を取り付ける。
【解決手段】駆動プーリ１１および従動プーリ２１を覆うケーシング６，６０に吸気口６３と排気口６５とを設け、両プーリ１１，２１の回転に伴って吸気口６３から空気を吸入し、排気口６５から空気を排出する。吸気口６３に対面する駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａの背面に、半径方向外側への気流を発生させる大フィン１１ｃと、大フィンより長さが短い小フィン１１ｃとを周方向に交互に設け、ケーシング６０に大フィンと小フィンとを検出できる回転速度センサ７５を取り付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はベルト式無段変速機の冷却装置、特に乾式ベルトを用いた無段変速機において、ベルトを空冷するための構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より種々の形式の無段変速機が提案され、一部が実用化されている。無段変速機は、駆動プーリと従動プーリと両プーリ間に巻き掛けられたベルトとを備えており、駆動プーリと従動プーリのプーリ溝幅を逆方向に変化させることにより、変速比を無段階に可変としたものである。そのため、変速ショックがなく、燃費向上を図ることができるという利点がある。
【０００３】
無段変速機には、湿式ベルト（金属ベルト）を用いたタイプと、乾式ベルトを用いたタイプとがある。前者はベルトを油で潤滑しながら駆動するものであるのに対し、後者はベルトを潤滑せず、プーリとの間に働く摩擦力を利用して駆動するものであり、前者に比べて伝達効率がよい。しかし、後者の場合には、ベルトがプーリとの摩擦熱やベルトの屈曲によって発熱するので、常時空冷する必要がある。
【０００４】
特許文献１には、駆動プーリおよび従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられた乾式のベルトとを覆うケーシングに吸気口と排気口とを設け、両プーリの回転に伴って吸気口から空気を吸入し、排気口から空気を排出するベルト式無段変速機の冷却装置が提案されている。
この冷却装置は、両プーリの固定シーブの背面に気流を発生させるフィン（遠心ファン）を設け、吸気口と排気口の各中心線を正面からみてほぼ同一直線上に位置させ、両プーリの横外側とケーシングとの間に通風路を形成したものである。
【特許文献１】特開２００１−１５８２４６号公報
【０００５】
ところで、フィンの枚数は、最も冷却が必要な回転数において、最大冷却効果が得られるような枚数に設定されており、通常は８枚〜１２枚程度である。一方、プーリの回転速度を検出するために、磁気センサなどからなる回転速度センサをプーリの外周部に対面するケーシングに取り付け、プーリに設けられたフィンを回転速度センサで検出することにより、プーリの回転速度を検出する方法が用いられている。
しかし、冷却効果のみを考慮したフィンの枚数では、回転速度センサによる単位時間当たりの検出波形が少なく、回転速度を精度よく検出できないという問題がある。
一方、回転速度を精度よく検出するため、フィンの枚数を増加させると、フィン間の隙間が狭くなるため、気流の発生流量が減少し、冷却性能が低下するという問題がある。
【０００６】
図７は８枚のフィンを有するプーリ（固定シーブ）の背面を示す。
プーリ８０の回転に伴って、矢印で示すように中心部から吸い込み半径方向外側へ吐出する気流が発生する。このとき、フィン８１の回転方向前側は正圧面、後側は負圧面となるが、空気が負圧面に沿って流れずに渦流８２が発生する。特に、フィン８１間の隙間の断面積は、内径側より外径側が広く、しかも断面積の変化が大きいため、内周側に比べて外周側の方が負圧が高くなり、渦流８２が大きくなる。そのため、フィン８１の間を流れる気流がフィン８１の表面に沿って流れず、風切り音のような騒音の原因となるとともに、気流の発生流量が減少し、冷却効果が低下するという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、回転速度センサによる検出精度および気流の発生効果を高めるとともに、風切り音の低減を図ることができるベルト式無段変速機の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、駆動プーリおよび従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられた乾式ベルトとを覆うケーシングに吸気口と排気口とを設け、上記両プーリの回転に伴って吸気口から空気を吸入し、排気口から空気を排出するベルト式無段変速機において、上記駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方の固定シーブの背面には、半径方向外側への気流を発生させる大フィンと、大フィンより長さが短い小フィンとが周方向に交互に設けられ、上記固定シーブの外周縁と対応するケーシングの部位に、上記大フィンの端部と小フィンの端部とを検出できる回転速度センサが取り付けられていることを特徴とするベルト式無段変速機の冷却装置を提供する。
【０００９】
プーリの回転に伴ってフィンによって発生した気流により、空気はケーシングの吸気口から吸入され、ケーシングの中を流れて排気口から排出される。大フィンの枚数は、最も冷却が必要な回転数において最大冷却効果が得られるような枚数に設定されるが、大フィンだけでは回転速度センサの十分な精度が得られない。そこで、本発明では、大フィンの間に小フィンを配置し、これら大フィンと小フィンとを回転速度センサで検出することで、検出精度を向上させることができる。
大フィンの回転方向前側は正圧面、後側は負圧面となるが、大フィン間の隙間の断面積は、内径側より外径側が広く、しかも断面積の変化が大きいため、外径側の負圧面の負圧の絶対値が高くなる。そのため、負圧面に渦流が発生し、その渦流のために気流がフィン表面に沿って流れず、風切り音が発生するだけでなく、発生流量が減少し、冷却効果が低下する。これに対し、本発明のように大フィンの間に小フィンを配置すると、大フィン間の隙間の断面積変化を小さくできるため、大フィンの負圧面に発生する渦流を抑制でき、気流がフィン表面に沿って流れる整流作用を促すことができる。その結果、発生流量を増やし、冷却効果を上げることができるとともに、渦状乱流による風切り音の発生を抑制でき、騒音を低減できる。
【００１０】
請求項２のように、小フィンの長さを、大フィンの長さの０．２〜０．７倍の範囲内とするのがよい。
小フィンの長さは、少なくとも回転速度センサによって検出できる長さとする必要があるが、長くし過ぎると大フィンと差異がなくなり、気流の発生流量が減少してしまう。
本発明者の実験によると、小フィンの長さを大フィンの長さの０．２〜０．７倍の範囲内とした場合に、小フィンを設けない場合や小フィンと大フィンとを同一長さとした場合に比べて発生流量が多くなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プーリの固定シーブの背面に、半径方向外側への気流を発生させる大フィンと、大フィンより長さの短い小フィンとを交互に設けたので、大フィンと小フィンとを回転速度センサで検出することで、プーリの回転速度を高精度に検出できる。
また、大フィンの間に設けられた小フィンの作用により、大フィンの間を流れる気流が整流され、渦流の発生を防ぐことができる。その結果、気流の発生流量を増やし、冷却効果を上げることができるとともに、渦流による風切り音を防止でき、騒音を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明にかかる無段変速機の一例の具体的構造を示す。
この実施例の無段変速機は、駆動プーリ１１を支持する駆動軸１０、従動プーリ２１を支持する従動軸２０、駆動プーリ１１と従動プーリ２１に巻き掛けられた乾式のＶベルト１５を備えている。この実施例で用いられるＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に長さ方向に係止された多数のブロックとで構成された公知の複合ベルトである。
駆動プーリ１１と従動プーリ２１は、ケース６のプーリ室６ｂ内に配置されている。プーリ室６ｂは無潤滑空間であり、空冷されている。
【００１４】
駆動プーリ１１は、駆動軸１０上に一体形成または固定された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂの背後に設けられたストローク機構１２とを備えている。この実施例のストローク機構１２は、変速ギヤ１３を回転させることによって可動シーブ１１ｂを軸方向に移動させるボールネジ機構である。
【００１５】
従動プーリ２１は、従動軸２０上に一体形成または固定された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂの背後に設けられたストローク機構２２とを備え、可動シーブ２１ｂおよびストローク機構２２は駆動プーリ１１の可動シーブ１１ｂおよびストローク機構１２と反対側に配置されている。このストローク機構２２も駆動プーリ１１のストローク機構１２と同様の構成を有するボールネジ機構であり、変速ギヤ２３を回転させることによって、可動シーブ２１ｂを軸方向に移動させることができる。
【００１６】
駆動プーリ１１と従動プーリ２１との間には、変速軸４６がプーリ室６ｂ内に架け渡して設けられている。変速軸４６の一端部に設けられたギヤ４６ａは駆動プーリ１１の変速ギヤ１３と噛み合い、他端部に設けられたギヤ４６ｂは従動プーリ２１の変速ギヤ２３と噛み合っている。したがって、いずれかの変速ギヤ１３または２３を変速用モータ（図示せず）で駆動することにより、ボールネジ機構１２，２２の作用により、駆動プーリ１１の可動シーブ１１ａと従動プーリ２１の可動シーブ２１ａを互いに同期し、かつ互いにプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）を逆方向に変化させながら軸方向へ移動することができる。
【００１７】
上記のようにプーリ１１，２１のプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）は変速用モータによって相反方向に可変されるが、それだけでは伝達トルクによってＶベルト１５とプーリ１１，２１との間に滑りが発生してしまう。そこで、Ｖベルト１５に滑りを発生させないだけのベルト張力を与えるため、別にテンショナ装置が設けられている。このテンショナ装置は、例えば特許第３２６７５９６号、特許第３２９０６４７号などにより公知であるため、ここでは説明を省略する。
【００１８】
次に、上記無段変速機の冷却装置について説明する。
ケース６の一側壁を構成するケースカバー６０には、駆動軸１０の一端部を回転自在に支持した第１ベアリング７０を保持する保持部６１と、従動軸２０の一端部を回転自在に支持した第２ベアリング７１を保持する保持部６２とが設けられている。保持部６１の周囲には、駆動軸１０を中心として環状に配列された複数の吸気口６３が設けられている。
ケースカバー６０の外側面には、空気取入口６４ａから取り込んだ外気を吸気口６３へ均等に導くための樹脂製の吸気ダクト６４が固定されている。この実施例の空気取入口６４ａは、多量の空気が取り入れられるように広い面積に格子状に形成され、かつ変速機ケース６の側方へ開口している。
【００１９】
駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａの背面にはフィン１１ｃ，１１ｄが一体に形成され、可動シーブ１１ｂの背面にもフィン１１ｅが一体に形成されている。吸気口６３は固定シーブ１１ａの外側面に対面し、フィン１１ｃ，１１ｄより内径側に配置されている。そのため、フィン１１ｃ，１１ｄによる遠心ポンプの作用により、吸気口６３から外気が吸い込まれ、Ｖベルト１５の外側へと送り込まれる。フィン１１ｃ，１１ｄは、ケースカバー６０の内壁面と近接しているため、ケースカバー６０とフィン１１ｃ，１１ｄとの隙間が狭くなり、遠心ポンプ作用を効果的に働かせることができる。
【００２０】
ケース６とケースカバー６０との接合部であって、従動プーリ２１の外周部近傍には、従動プーリ２１のほぼ接線方向に開口する排気口６５が形成されている。この排気口６５には樹脂製の排気ダクト６６の一端部が接続されている。排気ダクト６６には、排気口６５の外側面に当接するフランジ６６ｂが一体に形成され、フランジ６６ｂの一部に設けられた取付座６６ｄはケースカバー６０の外側面にボルト６７で締結されている。
【００２１】
従動プーリ２１の固定シーブ２１ａおよび可動シーブ２１ｂの背面にもフィン２１ｃ，２１ｄが形成されている。これらフィン２１ｃ，２１ｄの回転により、プーリ室６ｂ内を流れた空気は排気口６５、排気ダクト６６を通って外部へ排出される。
このようにフィンの作用によって、プーリ室６ｂ内を通過する換気流量が増加するため、Ｖベルト１５およびプーリ１１，２１を効果的に冷却できる。
【００２２】
図２，図３は駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａのフィン構造を示す。
駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａの背面には、等間隔で複数個（ここでは８個）の大フィン１１ｃと、大フィン１１ｃの間に１個ずつ小フィン１１ｄとが設けられている。つまり、大フィン１１ｃと小フィン１１ｄとが周方向に交互に設けられている。大フィン１１ｃと小フィン１１ｄは、その内径側から外径側にかけて回転方向後方側へ傾斜している。大フィン１１ｃと小フィン１１ｄは固定シーブ１１ａの外周縁に沿って設けられており、大フィン１１ｃの外周縁と小フィン１１ｄの外周縁とは同一円周上に位置している。これらフィン１１ｃ，１１ｄの外周縁をケースカバー６０に取り付けられた回転速度センサ７５（図１参照）で検出することにより、駆動軸１０の回転速度を検出することができる。この実施例の回転速度センサ７５は公知の磁気センサであり、磁性体よりなるフィン１１ｃ，１１ｄが通過することにより、検出波形を出力し、単位時間あたりの検出波形の数から回転速度を検出することができる。
【００２３】
大フィン１１ｃの枚数は、最も冷却が必要な回転数において、最大冷却効果が得られるような枚数に設定されており、ここでは８枚に設定されている。また、大フィン１１ｃの形状は、図７に示す従来例と同様である。上記のように大フィン１１ｃの間に小フィン１１ｄを設けると、回転速度センサ７５の検出精度が向上するだけでなく、小フィン１１ｄの長さを最適化することで、気流の発生流量（換気流量）をさらに増加させることができる。
【００２４】
図４は、大フィン１１ｃの長さＬ１を２２ｍｍとし、小フィン１１ｄの長さＬ２を変化させたときの換気流量の変化を示す。なお、プーリの回転数は３４００ｒｐｍである。
図から明らかなように、Ｌ２＝１０ｍｍ付近で換気流量が最大値となり、Ｌ２＝０ｍｍおよびＬ２＝２２ｍｍでは減少している。Ｌ２＝０ｍｍとは小フィン１１ｄを省略した場合（大フィンが８枚のみの場合）であり、Ｌ２＝２２ｍｍとは大フィン１１ｃを１６枚設けた場合である。Ｌ２が４．５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲では換気流量が１２３０Ｌ／ｍｉｎを超え、Ｌ２＝０ｍｍや２２ｍｍの場合に比べて換気流量が明らかに多くなっている。なお、Ｌ２＝２２ｍｍの場合にはＬ２＝０ｍｍに比べて換気流量が少ないことがわかる。
小フィンの長さＬ２と大フィンの長さＬ１との比（Ｌ２／Ｌ１）を基にして上記結果を検討すると、Ｌ２／Ｌ１＝０．２〜０．７の範囲内のとき、換気流量が１２３０Ｌ／ｍｉｎを超え、Ｌ２／Ｌ１＝０および１の場合に比べて換気流量が明らかに多くなる。特に、Ｌ２／Ｌ１＝０．４５程度のとき換気流量が最も多くなることがわかる。
このように小フィン１１ｄの長さＬ２を最適化することで、換気流量が多くなるだけでなく、風切り音の低減効果がある。すなわち、大フィン１１ｃの回転方向前側は正圧面、後側は負圧面となるが、負圧面側に大きな渦が発生し、フィンの間を流れる気流を乱す。しかし、大フィン１１ｃの間に小フィン１１ｄが設けられているので、小フィン１１ｄが大フィン１１ｃの負圧面側の渦の発生を抑制し、気流を整流化する。そのため、風切り音を抑制できる。
【００２５】
図５は小フィンの長さＬ２＝１０ｍｍとした場合、図６は小フィンの長さＬ２＝２ｍｍとした場合のそれぞれの換気流速（回転数＝３４００ｒｐｍ）を濃淡図で表したものである。図中、濃度の濃い部分は換気流速が小さく、濃度の薄い部分は換気流速が大きい。
図５，図６から明らかなように、いずれの場合も固定シーブの中心部付近は流速が小さく、外周部は流速が大きい。小フィンの長さＬ２＝２ｍｍ（図６）の場合には、外周部における流速の大きな部分（濃度の薄い部分）の面積が比較的少ないのに対し、小フィンの長さＬ２＝１０ｍｍ（図５）の場合には、外周部における流速の大きな部分（濃度の薄い部分）の面積が拡大していることがわかる。
このように外周部における流速が大きくなることで、換気流量が増加し、冷却性能が向上する。
【００２６】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、大フィン１１ｃと小フィン１１ｄとの周方向の相互の間隔Ｗ１とＷ２（図２参照）が異なる例を示したが、間隔Ｗ１とＷ２を等しくしてもよいことは勿論である。つまり、大フィン１１ｃと小フィン１１ｄとが周方向に均等な間隔で配列されていてもよい。なお、Ｗ１≠Ｗ２であっても、回転速度センサ７５による検出精度は、小フィン１１ｄを持たない場合に比べて向上する。
上記実施例では、吸気口６３を駆動プーリ１１の近傍に設け、排気口６５を従動プーリ２１の近傍に設けたが、これとは逆に、吸気口６３を従動プーリ２１の近傍に設け、排気口６５を駆動プーリ１１の近傍に設けてもよい。
また、大フィンと小フィンとからなるフィン構造を駆動プーリの固定シーブに適用したが、従動プーリの固定シーブに適用してもよいことは勿論である。
上記実施例では、ケースカバー６０に、駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａの背面と対面する吸気口６３を設けたが、これに限定されるものではない。
また、上記実施例では、各プーリに設けられたストローク機構と、変速用モータと、Ｖベルトをテンションローラで押圧してベルト張力を得るテンショナ装置とを組み合わせた無段変速機について説明したが、これに限るものではなく、公知のあらゆる方式の乾式無段変速機に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかる無段変速機のプーリ室の断面図である。
【図２】図１に示す無段変速機の駆動プーリに用いられる固定シーブの側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】小フィンの長さと換気流量との関係を示す図である。
【図５】小フィンの長さを１０ｍｍとした場合の換気流速を表した濃淡図である。
【図６】小フィンの長さを２ｍｍとした場合の換気流速を表した濃淡図である。
【図７】従来のプーリのフィン構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
６ ケース（ケーシング）
１１ 駆動プーリ
１１ａ 固定シーブ
１１ｃ 大フィン
１１ｄ 小フィン
１５ Ｖベルト
２１ 従動プーリ
６０ ケースカバー（ケーシング）
６３ 吸気口
６５ 排気口
７５ 回転速度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明はベルト式無段変速機の冷却装置、特に乾式ベルトを用いた無段変速機において、ベルトを空冷するための構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より種々の形式の無段変速機が提案され、一部が実用化されている。無段変速機は、駆動プーリと従動プーリと両プーリ間に巻き掛けられたベルトとを備えており、駆動プーリと従動プーリのプーリ溝幅を逆方向に変化させることにより、変速比を無段階に可変としたものである。そのため、変速ショックがなく、燃費向上を図ることができるという利点がある。
【０００３】
無段変速機には、湿式ベルト（金属ベルト）を用いたタイプと、乾式ベルトを用いたタイプとがある。前者はベルトを油で潤滑しながら駆動するものであるのに対し、後者はベルトを潤滑せず、プーリとの間に働く摩擦力を利用して駆動するものであり、前者に比べて伝達効率がよい。しかし、後者の場合には、ベルトがプーリとの摩擦熱やベルトの屈曲によって発熱するので、常時空冷する必要がある。
【０００４】
特許文献１には、駆動プーリおよび従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられた乾式のベルトとを覆うケーシングに吸気口と排気口とを設け、両プーリの回転に伴って吸気口から空気を吸入し、排気口から空気を排出するベルト式無段変速機の冷却装置が提案されている。
この冷却装置は、両プーリの固定シーブの背面に気流を発生させるフィン（遠心ファン）を設け、吸気口と排気口の各中心線を正面からみてほぼ同一直線上に位置させ、両プーリの横外側とケーシングとの間に通風路を形成したものである。
【特許文献１】特開２００１−１５８２４６号公報
【０００５】
ところで、フィンの枚数は、最も冷却が必要な回転数において、最大冷却効果が得られるような枚数に設定されており、通常は８枚〜１２枚程度である。一方、プーリの回転速度を検出するために、磁気センサなどからなる回転速度センサをプーリの外周部に対面するケーシングに取り付け、プーリに設けられたフィンを回転速度センサで検出することにより、プーリの回転速度を検出する方法が用いられている。
しかし、冷却効果のみを考慮したフィンの枚数では、回転速度センサによる単位時間当たりの検出波形が少なく、回転速度を精度よく検出できないという問題がある。
一方、回転速度を精度よく検出するため、フィンの枚数を増加させると、フィン間の隙間が狭くなるため、気流の発生流量が減少し、冷却性能が低下するという問題がある。
【０００６】
図７は８枚のフィンを有するプーリ（固定シーブ）の背面を示す。
プーリ８０の回転に伴って、矢印で示すように中心部から吸い込み半径方向外側へ吐出する気流が発生する。このとき、フィン８１の回転方向前側は正圧面、後側は負圧面となるが、空気が負圧面に沿って流れずに渦流８２が発生する。特に、フィン８１間の隙間の断面積は、内径側より外径側が広く、しかも断面積の変化が大きいため、内周側に比べて外周側の方が負圧が高くなり、渦流８２が大きくなる。そのため、フィン８１の間を流れる気流がフィン８１の表面に沿って流れず、風切り音のような騒音の原因となるとともに、気流の発生流量が減少し、冷却効果が低下するという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、回転速度センサによる検出精度および気流の発生効果を高めるとともに、風切り音の低減を図ることができるベルト式無段変速機の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、駆動プーリおよび従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられた乾式ベルトとを覆うケーシングに吸気口と排気口とを設け、上記両プーリの回転に伴って吸気口から空気を吸入し、排気口から空気を排出するベルト式無段変速機において、上記駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方の固定シーブの背面には、半径方向外側への気流を発生させる大フィンと、大フィンより長さが短い小フィンとが周方向に交互に設けられ、上記固定シーブの外周縁と対応するケーシングの部位に、上記大フィンの端部と小フィンの端部とを検出できる回転速度センサが取り付けられていることを特徴とするベルト式無段変速機の冷却装置を提供する。
【０００９】
プーリの回転に伴ってフィンによって発生した気流により、空気はケーシングの吸気口から吸入され、ケーシングの中を流れて排気口から排出される。大フィンの枚数は、最も冷却が必要な回転数において最大冷却効果が得られるような枚数に設定されるが、大フィンだけでは回転速度センサの十分な精度が得られない。そこで、本発明では、大フィンの間に小フィンを配置し、これら大フィンと小フィンとを回転速度センサで検出することで、検出精度を向上させることができる。
大フィンの回転方向前側は正圧面、後側は負圧面となるが、大フィン間の隙間の断面積は、内径側より外径側が広く、しかも断面積の変化が大きいため、外径側の負圧面の負圧の絶対値が高くなる。そのため、負圧面に渦流が発生し、その渦流のために気流がフィン表面に沿って流れず、風切り音が発生するだけでなく、発生流量が減少し、冷却効果が低下する。これに対し、本発明のように大フィンの間に小フィンを配置すると、大フィン間の隙間の断面積変化を小さくできるため、大フィンの負圧面に発生する渦流を抑制でき、気流がフィン表面に沿って流れる整流作用を促すことができる。その結果、発生流量を増やし、冷却効果を上げることができるとともに、渦状乱流による風切り音の発生を抑制でき、騒音を低減できる。
【００１０】
請求項２のように、小フィンの長さを、大フィンの長さの０．２〜０．７倍の範囲内とするのがよい。
小フィンの長さは、少なくとも回転速度センサによって検出できる長さとする必要があるが、長くし過ぎると大フィンと差異がなくなり、気流の発生流量が減少してしまう。
本発明者の実験によると、小フィンの長さを大フィンの長さの０．２〜０．７倍の範囲内とした場合に、小フィンを設けない場合や小フィンと大フィンとを同一長さとした場合に比べて発生流量が多くなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プーリの固定シーブの背面に、半径方向外側への気流を発生させる大フィンと、大フィンより長さの短い小フィンとを交互に設けたので、大フィンと小フィンとを回転速度センサで検出することで、プーリの回転速度を高精度に検出できる。
また、大フィンの間に設けられた小フィンの作用により、大フィンの間を流れる気流が整流され、渦流の発生を防ぐことができる。その結果、気流の発生流量を増やし、冷却効果を上げることができるとともに、渦流による風切り音を防止でき、騒音を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明にかかる無段変速機の一例の具体的構造を示す。
この実施例の無段変速機は、駆動プーリ１１を支持する駆動軸１０、従動プーリ２１を支持する従動軸２０、駆動プーリ１１と従動プーリ２１に巻き掛けられた乾式のＶベルト１５を備えている。この実施例で用いられるＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に長さ方向に係止された多数のブロックとで構成された公知の複合ベルトである。
駆動プーリ１１と従動プーリ２１は、ケース６のプーリ室６ｂ内に配置されている。プーリ室６ｂは無潤滑空間であり、空冷されている。
【００１４】
駆動プーリ１１は、駆動軸１０上に一体形成または固定された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂの背後に設けられたストローク機構１２とを備えている。この実施例のストローク機構１２は、変速ギヤ１３を回転させることによって可動シーブ１１ｂを軸方向に移動させるボールネジ機構である。
【００１５】
従動プーリ２１は、従動軸２０上に一体形成または固定された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂの背後に設けられたストローク機構２２とを備え、可動シーブ２１ｂおよびストローク機構２２は駆動プーリ１１の可動シーブ１１ｂおよびストローク機構１２と反対側に配置されている。このストローク機構２２も駆動プーリ１１のストローク機構１２と同様の構成を有するボールネジ機構であり、変速ギヤ２３を回転させることによって、可動シーブ２１ｂを軸方向に移動させることができる。
【００１６】
駆動プーリ１１と従動プーリ２１との間には、変速軸４６がプーリ室６ｂ内に架け渡して設けられている。変速軸４６の一端部に設けられたギヤ４６ａは駆動プーリ１１の変速ギヤ１３と噛み合い、他端部に設けられたギヤ４６ｂは従動プーリ２１の変速ギヤ２３と噛み合っている。したがって、いずれかの変速ギヤ１３または２３を変速用モータ（図示せず）で駆動することにより、ボールネジ機構１２，２２の作用により、駆動プーリ１１の可動シーブ１１ａと従動プーリ２１の可動シーブ２１ａを互いに同期し、かつ互いにプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）を逆方向に変化させながら軸方向へ移動することができる。
【００１７】
上記のようにプーリ１１，２１のプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）は変速用モータによって相反方向に可変されるが、それだけでは伝達トルクによってＶベルト１５とプーリ１１，２１との間に滑りが発生してしまう。そこで、Ｖベルト１５に滑りを発生させないだけのベルト張力を与えるため、別にテンショナ装置が設けられている。このテンショナ装置は、例えば特許第３２６７５９６号、特許第３２９０６４７号などにより公知であるため、ここでは説明を省略する。
【００１８】
次に、上記無段変速機の冷却装置について説明する。
ケース６の一側壁を構成するケースカバー６０には、駆動軸１０の一端部を回転自在に支持した第１ベアリング７０を保持する保持部６１と、従動軸２０の一端部を回転自在に支持した第２ベアリング７１を保持する保持部６２とが設けられている。保持部６１の周囲には、駆動軸１０を中心として環状に配列された複数の吸気口６３が設けられている。
ケースカバー６０の外側面には、空気取入口６４ａから取り込んだ外気を吸気口６３へ均等に導くための樹脂製の吸気ダクト６４が固定されている。この実施例の空気取入口６４ａは、多量の空気が取り入れられるように広い面積に格子状に形成され、かつ変速機ケース６の側方へ開口している。
【００１９】
駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａの背面にはフィン１１ｃ，１１ｄが一体に形成され、可動シーブ１１ｂの背面にもフィン１１ｅが一体に形成されている。吸気口６３は固定シーブ１１ａの外側面に対面し、フィン１１ｃ，１１ｄより内径側に配置されている。そのため、フィン１１ｃ，１１ｄによる遠心ポンプの作用により、吸気口６３から外気が吸い込まれ、Ｖベルト１５の外側へと送り込まれる。フィン１１ｃ，１１ｄは、ケースカバー６０の内壁面と近接しているため、ケースカバー６０とフィン１１ｃ，１１ｄとの隙間が狭くなり、遠心ポンプ作用を効果的に働かせることができる。
【００２０】
ケース６とケースカバー６０との接合部であって、従動プーリ２１の外周部近傍には、従動プーリ２１のほぼ接線方向に開口する排気口６５が形成されている。この排気口６５には樹脂製の排気ダクト６６の一端部が接続されている。排気ダクト６６には、排気口６５の外側面に当接するフランジ６６ｂが一体に形成され、フランジ６６ｂの一部に設けられた取付座６６ｄはケースカバー６０の外側面にボルト６７で締結されている。
【００２１】
従動プーリ２１の固定シーブ２１ａおよび可動シーブ２１ｂの背面にもフィン２１ｃ，２１ｄが形成されている。これらフィン２１ｃ，２１ｄの回転により、プーリ室６ｂ内を流れた空気は排気口６５、排気ダクト６６を通って外部へ排出される。
このようにフィンの作用によって、プーリ室６ｂ内を通過する換気流量が増加するため、Ｖベルト１５およびプーリ１１，２１を効果的に冷却できる。
【００２２】
図２，図３は駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａのフィン構造を示す。
駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａの背面には、等間隔で複数個（ここでは８個）の大フィン１１ｃと、大フィン１１ｃの間に１個ずつ小フィン１１ｄとが設けられている。つまり、大フィン１１ｃと小フィン１１ｄとが周方向に交互に設けられている。大フィン１１ｃと小フィン１１ｄは、その内径側から外径側にかけて回転方向後方側へ傾斜している。大フィン１１ｃと小フィン１１ｄは固定シーブ１１ａの外周縁に沿って設けられており、大フィン１１ｃの外周縁と小フィン１１ｄの外周縁とは同一円周上に位置している。これらフィン１１ｃ，１１ｄの外周縁をケースカバー６０に取り付けられた回転速度センサ７５（図１参照）で検出することにより、駆動軸１０の回転速度を検出することができる。この実施例の回転速度センサ７５は公知の磁気センサであり、磁性体よりなるフィン１１ｃ，１１ｄが通過することにより、検出波形を出力し、単位時間あたりの検出波形の数から回転速度を検出することができる。
【００２３】
大フィン１１ｃの枚数は、最も冷却が必要な回転数において、最大冷却効果が得られるような枚数に設定されており、ここでは８枚に設定されている。また、大フィン１１ｃの形状は、図７に示す従来例と同様である。上記のように大フィン１１ｃの間に小フィン１１ｄを設けると、回転速度センサ７５の検出精度が向上するだけでなく、小フィン１１ｄの長さを最適化することで、気流の発生流量（換気流量）をさらに増加させることができる。
【００２４】
図４は、大フィン１１ｃの長さＬ１を２２ｍｍとし、小フィン１１ｄの長さＬ２を変化させたときの換気流量の変化を示す。なお、プーリの回転数は３４００ｒｐｍである。
図から明らかなように、Ｌ２＝１０ｍｍ付近で換気流量が最大値となり、Ｌ２＝０ｍｍおよびＬ２＝２２ｍｍでは減少している。Ｌ２＝０ｍｍとは小フィン１１ｄを省略した場合（大フィンが８枚のみの場合）であり、Ｌ２＝２２ｍｍとは大フィン１１ｃを１６枚設けた場合である。Ｌ２が４．５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲では換気流量が１２３０Ｌ／ｍｉｎを超え、Ｌ２＝０ｍｍや２２ｍｍの場合に比べて換気流量が明らかに多くなっている。なお、Ｌ２＝２２ｍｍの場合にはＬ２＝０ｍｍに比べて換気流量が少ないことがわかる。
小フィンの長さＬ２と大フィンの長さＬ１との比（Ｌ２／Ｌ１）を基にして上記結果を検討すると、Ｌ２／Ｌ１＝０．２〜０．７の範囲内のとき、換気流量が１２３０Ｌ／ｍｉｎを超え、Ｌ２／Ｌ１＝０および１の場合に比べて換気流量が明らかに多くなる。特に、Ｌ２／Ｌ１＝０．４５程度のとき換気流量が最も多くなることがわかる。
このように小フィン１１ｄの長さＬ２を最適化することで、換気流量が多くなるだけでなく、風切り音の低減効果がある。すなわち、大フィン１１ｃの回転方向前側は正圧面、後側は負圧面となるが、負圧面側に大きな渦が発生し、フィンの間を流れる気流を乱す。しかし、大フィン１１ｃの間に小フィン１１ｄが設けられているので、小フィン１１ｄが大フィン１１ｃの負圧面側の渦の発生を抑制し、気流を整流化する。そのため、風切り音を抑制できる。
【００２５】
図５は小フィンの長さＬ２＝１０ｍｍとした場合、図６は小フィンの長さＬ２＝２ｍｍとした場合のそれぞれの換気流速（回転数＝３４００ｒｐｍ）を濃淡図で表したものである。図中、濃度の濃い部分は換気流速が小さく、濃度の薄い部分は換気流速が大きい。
図５，図６から明らかなように、いずれの場合も固定シーブの中心部付近は流速が小さく、外周部は流速が大きい。小フィンの長さＬ２＝２ｍｍ（図６）の場合には、外周部における流速の大きな部分（濃度の薄い部分）の面積が比較的少ないのに対し、小フィンの長さＬ２＝１０ｍｍ（図５）の場合には、外周部における流速の大きな部分（濃度の薄い部分）の面積が拡大していることがわかる。
このように外周部における流速が大きくなることで、換気流量が増加し、冷却性能が向上する。
【００２６】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、大フィン１１ｃと小フィン１１ｄとの周方向の相互の間隔Ｗ１とＷ２（図２参照）が異なる例を示したが、間隔Ｗ１とＷ２を等しくしてもよいことは勿論である。つまり、大フィン１１ｃと小フィン１１ｄとが周方向に均等な間隔で配列されていてもよい。なお、Ｗ１≠Ｗ２であっても、回転速度センサ７５による検出精度は、小フィン１１ｄを持たない場合に比べて向上する。
上記実施例では、吸気口６３を駆動プーリ１１の近傍に設け、排気口６５を従動プーリ２１の近傍に設けたが、これとは逆に、吸気口６３を従動プーリ２１の近傍に設け、排気口６５を駆動プーリ１１の近傍に設けてもよい。
また、大フィンと小フィンとからなるフィン構造を駆動プーリの固定シーブに適用したが、従動プーリの固定シーブに適用してもよいことは勿論である。
上記実施例では、ケースカバー６０に、駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａの背面と対面する吸気口６３を設けたが、これに限定されるものではない。
また、上記実施例では、各プーリに設けられたストローク機構と、変速用モータと、Ｖベルトをテンションローラで押圧してベルト張力を得るテンショナ装置とを組み合わせた無段変速機について説明したが、これに限るものではなく、公知のあらゆる方式の乾式無段変速機に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかる無段変速機のプーリ室の断面図である。
【図２】図１に示す無段変速機の駆動プーリに用いられる固定シーブの側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】小フィンの長さと換気流量との関係を示す図である。
【図５】小フィンの長さを１０ｍｍとした場合の換気流速を表した濃淡図である。
【図６】小フィンの長さを２ｍｍとした場合の換気流速を表した濃淡図である。
【図７】従来のプーリのフィン構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
６ ケース（ケーシング）
１１ 駆動プーリ
１１ａ 固定シーブ
１１ｃ 大フィン
１１ｄ 小フィン
１５ Ｖベルト
２１ 従動プーリ
６０ ケースカバー（ケーシング）
６３ 吸気口
６５ 排気口
７５ 回転速度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリおよび従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられた乾式ベルトとを覆うケーシングに吸気口と排気口とを設け、上記両プーリの回転に伴って吸気口から空気を吸入し、排気口から空気を排出するベルト式無段変速機において、
上記駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方の固定シーブの背面には、半径方向外側への気流を発生させる大フィンと、大フィンより長さが短い小フィンとが周方向に交互に設けられ、
上記固定シーブの外周縁と対応するケーシングの部位に、上記大フィンの端部と小フィンの端部とを検出できる回転速度センサが取り付けられていることを特徴とするベルト式無段変速機の冷却装置。
【請求項２】
上記小フィンの長さは、上記大フィンの長さの０．２〜０．７倍の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機の冷却装置。
【請求項１】
駆動プーリおよび従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられた乾式ベルトとを覆うケーシングに吸気口と排気口とを設け、上記両プーリの回転に伴って吸気口から空気を吸入し、排気口から空気を排出するベルト式無段変速機において、
上記駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方の固定シーブの背面には、半径方向外側への気流を発生させる大フィンと、大フィンより長さが短い小フィンとが周方向に交互に設けられ、
上記固定シーブの外周縁と対応するケーシングの部位に、上記大フィンの端部と小フィンの端部とを検出できる回転速度センサが取り付けられていることを特徴とするベルト式無段変速機の冷却装置。
【請求項２】
上記小フィンの長さは、上記大フィンの長さの０．２〜０．７倍の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機の冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２９４８６（Ｐ２００６−２９４８６Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１０９８０（Ｐ２００４−２１０９８０）
【出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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