ベルト式無段変速機
【課題】固定片を回転部材と一体回転可能に組み付ける場合に、その組み付け工程を簡略化することの可能な、ベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】無端状のベルト５０が巻き掛けられ、かつ、ベルト５０を介して動力伝達がおこなわれる２個のプーリと、２個のプーリのうち一方のプーリが２６設けられた回転部材２２と、回転部材２２の回転中心となる軸線Ａ１とを有し、プーリ２６が、回転部材２２と相対移動できる可動片３３と、回転部材２２と相対移動できず、かつ、回転部材２２と一体回転する固定片３１とを有しており、回転部材２２と固定片３１とが別体で構成されており、２個のプーリの回転数の比である変速比を無段階に変更できる、ベルト式無段変速機において、回転部材２２および固定片３１が、スプライン嵌合部７０，７１を介して接続部材２１に連結されて、回転部材２２と固定片３１とが一体回転する構成である。
【解決手段】無端状のベルト５０が巻き掛けられ、かつ、ベルト５０を介して動力伝達がおこなわれる２個のプーリと、２個のプーリのうち一方のプーリが２６設けられた回転部材２２と、回転部材２２の回転中心となる軸線Ａ１とを有し、プーリ２６が、回転部材２２と相対移動できる可動片３３と、回転部材２２と相対移動できず、かつ、回転部材２２と一体回転する固定片３１とを有しており、回転部材２２と固定片３１とが別体で構成されており、２個のプーリの回転数の比である変速比を無段階に変更できる、ベルト式無段変速機において、回転部材２２および固定片３１が、スプライン嵌合部７０，７１を介して接続部材２１に連結されて、回転部材２２と固定片３１とが一体回転する構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のプーリにベルトを巻き掛けて、そのプーリ同士の間で動力伝達をおこなう構成のベルト式無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、動力源から被駆動部材に至る間に形成される動力伝達経路として、変速機を設けたものが知られている。この変速機は入力回転数と出力回転数との比、つまり変速比を変更する伝動装置である。この変速機には、変速比を無段階に変更可能な無段変速機と、変速比を段階的に変更可能な有段変速機とがある。この無段変速機の一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された無段変速機は、駆動ベルトにより動力を伝達する構成のベルト式無段変速機である。このベルト式無段変速機は、平行に設けられたプライマリ軸およびセカンダリ軸を有している。そして、プライマリ軸にはプライマリプーリが設けられている。さらに、セカンダリ軸にはセカンダリプーリが設けられている。このセカンダリプーリは、セカンダリ軸の軸線に沿った方向には動かない固定片と、セカンダリ軸の軸線に沿った方向に移動可能な可動片とを有している。固定片は焼き嵌めによってセカンダリ軸に固定されている。このセカンダリ軸の外周には、シェル部材としてのプランジャが固定されている。また、可動片には、プランジャの外周面に摺動自在に接触するシリンダが設けられている。このシリンダとプランジャとの間に作動油室が形成されている。さらに、プライマリプーリおよびセカンダリプーリには駆動ベルトが巻き掛けられている。そして、作動油室に導入されるセカンダリ圧を調圧すると、作動油室の油圧に基づいて、可動片に加えられる推力が制御される。なお、ベルト式無段変速機は特許文献２にも記載されており、電気自動車の手動変速機が特許文献３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７５１５４号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５２１７号公報
【特許文献３】特開平７−１３９６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の特許文献１に記載されたベルト式無段変速機においては、固定片をセカンダリ軸に焼き嵌め固定するために、焼き嵌め専用機が必要であり、固定片をセカンダリ軸と一体回転可能に組み付ける工程が複雑化する虞があった。
【０００５】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、固定片を回転部材と一体回転可能に組み付ける場合に、その組み付け工程を簡略化することの可能なベルト式無段変速機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、無端状のベルトと、このベルトが巻き掛けられ、かつ、このベルトを介して動力伝達がおこなわれる２個のプーリと、この２個のプーリのうち一方のプーリが設けられ、かつ、動力により回転される回転部材とを有し、前記回転部材に設けられたプーリが、前記回転部材の回転中心となる軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できる可動片と、前記回転部材と相対移動できず、かつ、前記回転部材と一体回転する固定片とを有しており、前記回転部材と固定片とが別体で構成されているとともに、前記２個のプーリの回転数の比である変速比を無段階に変更することのできる、ベルト式無段変速機において、前記回転部材および前記固定片が、スプライン嵌合部を介して接続部材に連結されて、その回転部材と固定片とが一体回転する構成であることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記回転部材に伝達する動力を発生する動力源と、この動力源から前記回転部材に至る動力伝達経路に設けられ、かつ、相互に差動回転可能な３個の回転要素を有する遊星機構とを有し、３個の回転要素のうちのいずれか１個の回転要素が、前記接続部材であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明は、無端状のベルトと、このベルトが巻き掛けられ、かつ、このベルトを介して動力伝達がおこなわれる２個のプーリと、この２個のプーリのうち一方のプーリが設けられ、かつ、動力により回転される回転部材と、この回転部材の回転中心となる軸線とを有し、前記回転部材に設けられたプーリが、前記軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できる可動片と、前記軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できず、かつ、前記回転部材と一体回転する固定片とを有しており、前記回転部材と固定片とが別体で構成されており、前記固定片には前記軸線を中心として環状に形成され、かつ、前記ベルトが接触する接触面が設けられており、前記２個のプーリの回転数の比である変速比を無段階に変更することのできる、ベルト式無段変速機において、前記固定片に、前記可動片に接触して前記軸線に沿った方向における前記可動片の移動を防止するストッパが設けられており、このストッパにおける前記可動片に接触する先端が、前記軸線に沿った方向で前記接触面よりも前記可動片に近い位置まで延ばされていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、前記ストッパは、前記軸線を中心とする半径方向で前記接触面よりも内側に設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、回転部材および固定片が、接続部材にスプライン嵌合部を介して連結されており、回転部材と固定片とが一体回転できる。したがって、回転部材と固定片とを固定する焼き嵌め専用機を用いずに済み、回転部材と固定片とを固定する作業もしくは工程を簡略化できる。
【００１１】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他、動力源の動力が遊星機構を経由して回転部材に伝達される。また、３個の回転要素のうちのいずれか１個の回転要素が、動力を伝達する機能と、接続部材としての機能とを兼備する。したがって、接続部材を専用で設けずに済み、部品点数の増加を抑制できる。
【００１２】
請求項３の発明は、可動片が回転部材の軸線に沿った方向で、固定片に近づく向きで移動すると、可動片がストッパに接触するため、可動片が固定片の接触面に接触することを防止できる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、軸線に沿った方向で回転部材における可動片が取り付けられている箇所の外径は、軸線に沿った方向で回転部材における固定片が取り付けられている箇所の外径以上であるため、回転部材には、可動片が固定片に近づく可能性があるが、可動片がストッパに接触するため、請求項３の発明と同様の効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明は、車両、工作機械などに用いることが可能である。具体的には、動力源から被駆動部材に至る動力伝達経路にベルト式無段変速機が配置される。前記車両は、動力源の動力を車輪に伝達して駆動力（推力）を発生させて、地上を走行する移動体であり、この車両には、乗用車、バス、トラックなどが含まれる。この発明を車両に用いる場合、駆動力源から車輪（被駆動部材）に至る動力伝達経路に、ベルト式無段変速機を配置することが可能である。この発明を車両に用いる場合、駆動力源としては、エンジン、電動機、油圧モータ、フライホイールシステムなどのうち、少なくとも１種類の駆動力源を用いることが可能である。複数の駆動力源を用いる場合、同じ車輪に対して複数の駆動力源が伝達されるように構成された第１パワートレーン、または、各駆動力毎に異なる車輪に動力が伝達されるように構成された第２パワートレーンのいずれでもよい。第１パワートレーンはいわゆる二輪駆動車であり、第２パワートレーンは四輪駆動車が挙げられる。前記二輪駆動車においては、駆動力源の動力が前輪または後輪のいずれに伝達される構成であってもよい。また、エンジンは燃料を燃焼させた場合の熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であって、エンジンとしては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ＬＰＧエンジン、メタノールエンジンなどを用いることが可能である。さらに、電動機は、電気エネルギを運動エネルギに変換して出力する動力装置であり、直流電動機、または交流電動機のいずれでもよい。また、電動機としては、電動機としての機能（力行機能）と発電機としての機能（回生機能）とを兼備したモータ・ジェネレータを用いることも可能である。油圧モータは、圧油の流体エネルギを回転部材の運動エネルギに変換する動力装置である。さらに、フライホイールシステムは、慣性質量体の慣性エネルギを、回転部材の運動エネルギとして用いる動力装置である。
【００１５】
一方、前記工作機械は、工具（刃物を含む）により、対象物を加工する機械である。具体的には、対象物を切削、研磨、塑性変形させることができる。そして、工作機械では、工具または対象物のうち、少なくとも一方を回転させて対象物を加工することができる。この場合、動力源から工作物または工具に至る動力伝達経路に、ベルト式無段変速機を配置することが可能である。この発明において、この回転部材は、動力源の動力が伝達されて回転することが可能な要素であり、回転部材とは、回転することが可能な部材という意味であり、常時回転することを意味するものではなく、現在、回転しているという意味でもない。したがって、回転部材は、停止することも可能である。この回転部材が回転する場合は軸線を中心として回転する。この発明において、ベルトが巻き掛けられるプーリは複数個が設けられる。このため、回転部材も複数個が設けられる。このため、動力源の動力が第１回転部材を経由して第２回転部材に伝達される。この発明におけるプーリは、動力源から出力される動力の伝達方向で、上流または下流に配置されるプーリのいずれでもよい。さらに、この発明のベルト式無段変速機を、車両の駆動力源から車輪に至る動力伝達経路に用いると、車両の惰力走行時には、車両の運動エネルギがベルト式無段変速機に伝達されて、その動力で２個のプーリが回転することもできる。
【００１６】
さらに、この発明では、プーリが固定片および可動片により構成されており、可動片を軸線に沿った方向に移動させることにより、プーリからベルトに加えられる挟圧力を変更可能である。また、この発明では、回転部材と固定片とが別体で構成されている。具体的には、回転部材と固定片とは、物理的に別部材であり、回転部材および固定片が接続部材にスプライン嵌合されて、その回転部材と固定片とが一体回転する構成となっている。この発明の遊星機構としては、遊星歯車機構または遊星ローラ機構を用いることが可能である。まず、遊星歯車機構は、歯車同士の噛み合い力により動力伝達をおこなう機構である。一方、遊星ローラ機構は、ローラ同士の間に介在される作動油のせん断力により動力伝達をおこなうトラクション伝動装置である。そして、遊星機構のうちのいずれかの回転要素が、接続部材としての機能を兼ねている。
【００１７】
さらに、２個のプーリに巻き掛けられたベルトは無端状（環状）であり、押圧力により動力伝達をおこなうベルト、または引っ張り力により動力伝達をおこなうベルト（チェーン）のいずれでもよい。このベルトは、２個のプーリ同士の間で動力伝達をおこなう「巻き掛け伝動部材」として機能する。この発明における接続部材は、回転部材と固定片とを一体回転するように接続する要素であり、ベルトを介して２個のプーリで動力伝達をおこなう場合に、回転部材と固定片とが軸線を中心として相対回転することがないような強度を有する。ここで、接続部材として金属材料を用いることができる。さらに、動力源から出力される動力の伝達経路における上流側と下流側とに、２個のプーリが配置される。なお、一方のプーリは、上流側に配置されるプーリまたは下流側に配置されるプーリのいずれでもよい。
【００１８】
つぎに、この発明のベルト式無段変速機を、車両に用いた場合の具体例を、図面に基づいて説明する。図２は、車両の駆動力源から車輪（後輪）に至る動力伝達経路に、ベルト式無段変速機を配置したパワートレーンを示すスケルトン図である。図２に示された車両１には、走行のための駆動力を発生させる駆動力源としてエンジン２が設けられている。このエンジン２としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどが用いられる。このエンジン２は、燃料を燃焼させてその熱エネルギをクランクシャフト３の運動エネルギとして出力する動力装置である。このエンジン２の出力軸であるクランクシャフト３は、車両１の幅方向（左右方向）に配置されている。このクランクシャフト３は軸線Ａ１を中心として回転可能に設けられており、軸線Ａ１は略水平に配置されている。この軸線Ａ１は、工学上の仮想線であり、物理的に実在するわけではない。
【００１９】
前記エンジン２の外壁にはトランスアクスルケース４が固定されている、このトランスアクスルケース４は、軸線Ａ１に沿った方向に分割されたハウジング５およびケーシング６およびリヤカバー７を有している。ハウジング５およびケーシング６およびリヤカバー７は、共に金属材料により構成されている。この金属材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金が挙げられる。そして、ハウジング５およびケーシング６およびリヤカバー７は、別部材として成形および加工されている。また、軸線Ａ１に沿った方向で、ハウジング５とリヤカバー７との間に、ケーシング６が配置されている。そして、ハウジング５とケーシング６とが、図示しない固定機構、例えば、ボルトおよびナットを用いて締め付け固定されている。また、ケーシング６とリヤカバー７とが、図示しない固定機構、例えば、ボルトおよびナットを用いて締め付け固定されている。
【００２０】
このように構成されたトランスアクスルケース４の内部には、流体伝動装置８および前後進切換機構９およびベルト式無段変速機１０およびデファレンシャル１１が配置されている。これらの流体伝動装置８および前後進切換装置９およびベルト式無段変速機１０およびデファレンシャル１１は、エンジン２から車輪１２に至る動力伝達経路を構成する伝動装置である。なお、車輪１２は、トランスアクスルケース４の外部に設けられており、その車輪１２は、図示しない懸架装置を介して、図示しない車体により支持されている。
【００２１】
前記軸線Ａ１に沿った方向で、前後進切換装置９とエンジン２との間に、流体伝動装置８が配置されている。流体伝動装置８は、ポンプインペラ１３およびタービンランナ１４を有する。そのポンプインペラ１３とクランクシャフト３とが動力伝達可能に接続され、タービンランナ１４とインプットシャフト１５とが動力伝達可能に接続されている。このインプットシャフト１５は軸線Ａ１を中心として回転可能に配置されている。さらに、ポンプインペラ１３とインプットシャフト１５とを動力伝達可能に接続するロックアップクラッチ１６が設けられている。このように構成された流体伝動装置８においては、ロックアップクラッチ１６が解放されている場合は、ポンプインペラ１３とタービンランナ１４との間で、流体の運動エネルギにより動力伝達がおこなわれる。また、ロックアップクラッチ１６が係合された場合は、クランクシャフト３とインプットシャフト１５との間で摩擦力により動力伝達がおこなわれる。
【００２２】
一方、前後進切換装置９は、軸線Ａ１に沿った方向で、ベルト式無段変速機１０と流体伝動装置８との間に配置されている。この前後進切換装置９は、この具体例では、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構を有している。この遊星歯車機構は、前記インプットシャフト１５と一体回転するサンギヤ１７と、このサンギヤ１７の外周側に、サンギヤ１７と同軸上に配置されたリングギヤ１８と、前記サンギヤ１７に噛み合わされたピニオンギヤ１９と、このピニオンギヤ１９およびリングギヤ１８に噛み合わされたピニオンギヤ２０と、ピニオンギヤ１９，２０を自転可能に、かつ、公転可能な状態で保持したキャリヤ２１とを有している。そして、このキャリヤ２１と、ベルト式無段変速機１０のプライマリシャフト２２とが動力伝達可能に接続されている。このキャリヤ２１は、金属材料、例えば圧延鋼鈑により構成されている。
【００２３】
また、前後進切換装置９は、出力要素であるキャリヤ２１の回転方向を正逆に切り替える切替機構を有している。この実施例では、切替機構として摩擦係合装置、具体的には、フォワードクラッチ２３およびリバースブレーキ２４を用いている。このフォワードクラッチ２３は、前記インプットシャフト１５と前記キャリヤ２１とを選択的に連結・解放するものである。このフォワードクラッチ２３としては、油圧により動作する油圧クラッチ、または、電磁力により動作する電磁クラッチを用いることが可能である。さらに、リバースブレーキ２４は、前記リングリヤ２０に制動力を与えて、そのリングギヤ２０を停止させることができる。このリバースブレーキ２４としては、油圧により動作する油圧ブレーキ、または、電磁力により動作する電磁ブレーキを用いることが可能である。
【００２４】
つぎに、前記ベルト式無段変速機１０の構成を説明する。このベルト式無段変速機１０は、プライマリシャフト２２およびセカンダリシャフト２５を有している。このプライマリシャフト２２は、金属材料、例えば、炭素鋼またはクロム鋼により構成されている。また、前記プライマリシャフト２２が回転する場合の中心線が軸線Ａ１である。前記セカンダリシャフト２５が回転する場合の中心線が軸線Ｂ１である。この軸線Ａ１と軸線Ｂ１とは平行である。さらに、プライマリシャフト２２にはプライマリプーリ２６が設けられており、セカンダリシャフト２５にはセカンダリプーリ２７が設けられている。このように、エンジン２から車輪１２に至る動力の伝達方向で、上流側にプライマリプーリ２６が配置され、下流側にセカンダリプーリ２７が配置されている。ここで、上流側および下流側とは、動力伝達経路における２箇所について、その相対的な位置関係を意味している。つまり、動力伝達経路を上流側と下流側とに区別する基準があるわけではないし、動力伝達経路における個々の位置を、単独で特定しているわけでもない。以下、プライマリシャフト２２およびプライマリプーリ２６の具体例を順次説明する。
【００２５】
（第１具体例）
第１具体例を図１に基づいて説明する。図１は、軸線Ａ１に沿った方向における半断面図、図３は、軸線Ａ１と直交する平面における断面図である。プライマリシャフト２２には、軸線Ａ１に沿った方向で異なる位置に、２つの孔２８，２９が形成されている。２つの孔２８，２９は、共に軸線Ａ１に沿った方向の深さを有している。また、軸線Ａ１に沿った方向で、孔２８は孔２９よりも、リヤカバー７に近い位置に形成されている。さらに、軸線Ａ１に沿った方向で、孔２９は孔２８よりも、前後進切換装置９に近い位置に形成されている。孔２８，２９は共に軸線Ａ１を中心として形成されている。さらに、軸線Ａ１に沿った方向で、孔２８と孔２９との間に隔壁３２が形成されている。つまり、孔２８と孔２９とが、隔壁３２により仕切られている。一方、前記キャリヤ２１は円筒部３０を有しており、その円筒部３０が孔２９に挿入されている。図３に示すように、円筒部３０の外周面には外歯６０が形成されている。この外歯６０は、円周方向に沿って歯６１と歯溝６２とを交互に配置したものである。また、孔２９を形成するプライマリシャフト２２の内周面には、内歯６３が形成されている。この内歯６３は、円周方向に沿って歯６４と歯溝７５とを交互に配置したものである。そして、内歯６３と外歯６０とが噛み合わされてスプライン嵌合部７０を構成しており、キャリヤ２１とプライマリシャフト２２とが一体回転することが可能である。
【００２６】
さらに、プライマリシャフト２２には、プライマリプーリ２６が設けられている。このプライマリプーリ２６はプライマリシャフト２２と一体回転する構成である。このプライマリプーリ２６は、固定片３１および可動片３３を有する。固定片３１および可動片３３は、金属材料、例えば機械構造用合金鋼により構成されている。まず、固定片３１の構成を説明すると、固定片３１は、円筒部６５と、この円筒部６５における軸線Ａ１に沿った方向の端部から、半径方向で外側に向けて張り出された鍔部６６とを有する。前記図３では、プライマリシャフト２２および円筒部６５が便宜上同じ形状線で示されている。円筒部６５の内周には内歯６７が形成されている。この内歯６７は、円周方向に沿って歯６８と歯溝６９とを交互に配置したものである。そして、内歯６７と外歯６０とが噛み合わされてスプライン嵌合部７１を構成しており、キャリヤ２１とプライマリシャフト２２とが一体回転することが可能である。なお、内歯６３の歯先円の直径は、内歯６７の歯先円の直径と同じであり、内歯６３の歯底円の直径は、内歯６７の歯底円の直径と同じである。このように、キャリヤ２１およびプライマリシャフト２２および固定片３１は一体回転することが可能に連結されている。
【００２７】
つぎに、プライマリシャフト２２と固定片３１との連結構造を説明する。前記固定片３１における鍔部６６の内周には、内歯７２および環状溝７６が形成されている。具体的には、軸線Ａ１に沿った方向で、内歯７２と内歯３０との間に環状溝７６が設けられている。図４は、軸線Ａ１と直交する平面内における固定片３１の断面図である。この図４に示すように、内歯７２は、円周方向に沿って歯７３と歯溝７４とを交互に配置したものである。また、内歯７２の歯先円の直径は、内歯６７の歯底円の直径を越える値に構成されている。
【００２８】
一方、プライマリシャフト２２の外周には外歯７７が設けられている。この外歯７７は、軸線Ａ１に沿った方向で前後進切換装置９に近い方の端部に設けられている。この外歯７７は、図５に示すように、歯７８と歯溝７９とを円周方向に交互に配置したものである。そして、外歯７７の歯先円は環状溝７６の内径よりも小さく構成され、かつ、外歯７７の歯底円は内歯７２の歯先円よりも大きく構成されている。さらに、図１に示すように、外歯７７は、軸線Ａ１に沿った方向で環状溝７６内に配置されている。また、キャリヤ２１にプライマリシャフト２２および固定片３１がスプライン嵌合された状態で、外歯７７の歯７８と内歯７２の歯７３とが、軸線Ａ１を中心とする円周方向で同一の位相に位置している。このため、プライマリシャフト２２と固定片３１とを軸線Ａ１に沿った方向で、離れさせようとする向きの荷重が生じた場合でも、歯７８と歯７３とが接触することで、プライマリシャフト２２と固定片３１との相対移動が防止される。さらにまた、鍔部６６には、軸線Ａ１を中心とする円錐状の接触面７９が形成されている。
【００２９】
つぎに、可動片３３の構成を説明する。この可動片３３は、円筒形状に構成された円筒部３４と、その円筒部３４の外周に連続して形成されたフランジ部３５とを有している。このフランジ部３５は、軸線Ａ１を中心とする半径方向で、外側に向けて突出されている。さらに、フランジ部３５の外周にはＯリング３７が取り付けられている。また、前記円筒部３４がプライマリシャフト２２の外側を取り囲むように配置されており、円筒部３４とプライマリシャフト２２とが、スプライン嵌合部９０により連結されている。具体的には、プライマリシャフト２２の外周には外歯（図示せず）が形成され、円筒部３４の内周には内歯（図示せず）が形成されており、その内歯と外歯とが噛み合わされている。つまり、プライマリシャフト２２と可動片３３とが、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動可能であり、かつ、一体回転する構成である。また、可動片３３の円筒部３４の内周には段部８０が設けられている。この段部８０は軸線Ａ１と直交する方向の端面である。一方、プライマリシャフト２２の外周には段部８１が設けられている。この段部８１は軸線Ａ１と直交する方向の端面である。前記段部８０および段部８１は、共に軸線Ａ１を中心として環状に設けられており、軸線Ａ１を中心とする半径方向で、段部８０の一部と段部８１の一部とが重なっている。このため、プライマリシャフト２２と可動片３３とが軸線Ａ１に沿った方向に相対移動すると、段部８０と段部８１とが接触して、プライマリシャフト２２と可動片３２との相対移動が規制される。具体的には、軸線Ａ１に沿った方向で、可動片３２と固定片３１との間の距離が、予め定められた距離以下になることを防止できる。
【００３０】
つぎに、可動片３３を軸線Ａ１に沿った方向に動作させる機構について説明する。前記プライマリシャフト２２にはシリンダ３８が設けられている。このシリンダ３８は、全体として環状に構成されており、シリンダ３８は湾曲部３９および円筒部４１を有している。前記湾曲部３９は、前記プライマリシャフト２２の外側に配置されており、軸線Ａ１に沿った方向の平面内で湾曲部３９がほぼＳ字形状に湾曲されている。その湾曲部３９の外周に連続して円筒部４１が形成されている。この円筒部４１は、前記可動片３３のフランジ部３５の外側に配置されており、Ｏリング３７が円筒部４１の内周に接触してシール面を形成している。そして、湾曲部３９の内周端がプライマリシャフト２２に固定されている。また、前記プライマリシャフト２２が軸受４４を介してケーシング６により回転可能に支持されている。前記軸受４３は、内輪１６１および外輪１６２および転動体１６３を有している。
【００３１】
そして、外輪１６２をリヤカバー７に接触させ、かつ、外輪１６２を軸線Ａ１に沿った方向に位置決め固定するプレート１６６が固定されている。このプレート１６６は、ボルト１６５によりリヤカバー７に固定されている。また、プライマリシャフト２２にはナット８２が締め付け固定されており、ナット８２と、プライマリシャフト２２の外周に形成した段部８３とにより、シリンダ３８および内輪１６１が挟み付けられている。つまり、軸線Ａ１に沿った方向の荷重により、シリンダ３８および内輪１６１が挟み付けられて、プライマリシャフト２２が軸線Ａ１に沿った方向に位置決め固定されている。さらに、プライマリシャフト２２が、軸受４３により回転可能に支持されている。なお、前記固定片３１は、軸受４４により回転可能に支持されている。軸受４４は、円筒部６５の外周に取り付けられた内輪８４と、ケーシング６に支持された外輪８５と、内輪８４と外輪８５との間に介在された転動体８６とを有する。上記のようにして、プライマリシャフト２２とシリンダ３８とが一体回転するように構成されており、可動片３３の円筒部３４の端部がシリンダ３９に接触して、図１で左方向に可動片３３が移動することが規制される。円筒部３４の端部とは、軸線Ａ１に沿った方向の端部である。このように、軸線Ａ１に沿った方向で、可動片３３と固定片３１との距離が、予め定められた距離以上になることを防止できる。
【００３２】
そして、シリンダ３８と可動片３３との間に油圧室４６が形成されている。また、可動片３３の円筒部３４を半径方向に貫通する油路８７が形成されており、プライマリシャフト２２には半径方向に貫通する油路８８が形成されている。この油路８８は孔２８に接続されている。そして、油路８８は、プライマリシャフト２２の外周面と、円筒部３４との間を経由して油路８７に接続されている。さらに、フランジ部３５には円錐形状の接触面８９が形成されている。この接触面８９と接触面７９との間に溝Ｃ１が形成されている。プライマリプーリ２６にベルト５０が巻き掛けられると、ベルト５０の側面は接触面７９，８９に接触する。そして、孔２８および油路８８および油路８７を経由して油圧室４６に圧油が供給されると、油圧室４６の油圧により、可動片３３を軸線Ａ１に沿った方向に押圧する推力が発生する。具体的には、可動片３３を固定片３１に近づける向き（図１で右向き）の推力が発生する。そして、油圧室４６に供給されるオイル量が制御されて、プーリ２１におけるベルト５０の巻き掛け半径が調整される。
【００３３】
つぎに、セカンダリシャフト２５およびセカンダリプーリ２７の構成を説明する。セカンダリプーリ２７は、固定片４８および可動片４９を有している。固定片４８は、セカンダリシャフト２５と一体回転し、かつ、軸線Ｂ１に沿った方向には移動できない構成である。これに対して、可動片４９は、セカンダリシャフト２５と一体回転し、かつ、軸線Ｂ１に沿った方向に移動できる構成である。さらに、可動片４９に軸線に沿った方向の推力を与える油圧室（図示せず）が設けられている。この可動片４９と固定片４８との間に溝Ｄ１が形成されている。そして、プライマリプーリ２６およびセカンダリプーリ２７にベルト５０が巻き掛けられている。このベルト５０は、リング状の保持器（図示せず）に、円周方向に沿って複数のエレメントを積層した状態で取り付けたものである。さらに、前記セカンダリシャフト２５からデファレンシャル１１に至る経路には、伝動装置として歯車伝動装置５１が設けられている。さらに、デファレンシャル１１の出力軸であるドライブシャフト５２に、前記車輪１２が連結されている。
【００３４】
つぎに、図２に示すパワートレーンの制御および動作を説明する。例えば、車速およびアクセル開度などのパラメータに基づいて、エンジン２の駆動・停止が制御される。そして、エンジン２が運転されており、かつ、流体伝動装置８におけるロックアップクラッチ１６が解放されている場合は、ポンプインペラ１３とタービンランナ１４との間で、作動油の運動エネルギにより動力伝達がおこなわれる。これに対して、ロックアップクラッチ１６が係合された場合は、クランクシャフト３とインプットシャフト１５との間で摩擦力により動力伝達がおこなわれる。このようにして、エンジントルクがインプットシャフト１５に伝達される。
【００３５】
さらに、前後進切換装置９の制御について説明する。シフトポジションとして前進ポジションが選択された場合は、フォワードクラッチ２３が係合され、かつ、リバースブレーキ２４が解放されて、インプットシャフト１５とプライマリシャフト２２とが一体回転するように連結される。この状態においては、エンジントルクがインプットシャフト１５に伝達されると、インプットシャフト１５およびキャリヤ２１およびプライマリシャフト２２が一体回転する。これに対して、後進ポジションが選択された場合はフォワードクラッチ２３が解放され、かつ、リバースブレーキ２４が係合されて、リングギヤ１８が固定される。すると、このリングギヤ１８が反力要素となり、インプットシャフト１５の回転に伴って、キャリヤ２１およびプライマリシャフト２２が、インプットシャフト１５の回転方向とは逆の方向に回転する。
【００３６】
ついで、ベルト式無段変速機１０の変速比および伝達トルクの制御を説明する。このベルト式無段変速機１０では、ベルト５０が複数のエレメントを積層して構成されており、エレメント同士の間に生じる押圧力により、プライマリプーリ２６の動力が、セカンダリプーリ２７に伝達される。また、プライマリプーリ２６の油圧室４６に供給されるオイル量を制御することにより、プライマリプーリ２６におけるベルト５０の巻き掛け半径が調整される。このようにして、プライマリシャフト２２の回転数と、セカンダリシャフト２５の回転数との比、すなわち変速比が無段階（連続的）に変更される。さらに、セカンダリプーリ２７の油圧室（図示せず）の油圧を制御することにより、セカンダリプーリ２７からベルト５０に加えられる挟圧力が変化し、伝達トルクが制御される。このようにして、セカンダリプーリ２７に伝達されたトルクは、セカンダリシャフト２５および歯車伝動装置５１およびデファレンシャル１１を経由してドライブシャフト５２に伝達されて、駆動力が発生する。
【００３７】
つぎに、ベルト式無段変速機１０の製造工程で、第１具体例のプライマリシャフト２２に固定片３１を組み付ける工程を、図６および図７および図８に基づいて説明する。この図６および図７および図８は、内歯７２および外歯７７の展開図である。図６は、固定片３１とプライマリシャフト２２とが同軸上に配置され、かつ、プライマリシャフト２２と固定片３１とが固定（連結）される前の状態である。図６に示すように、プライマリシャフト２２と固定片３１とが固定される前には、軸線Ａ１を中心とする円周方向で、歯７８の位相と歯溝７４の位相とを一致させる。そして、プライマリシャフト２２と固定片３１とを近づける向きで、軸線Ａ１に沿った方向にプライマリシャフト２２と固定片３１とを相対移動させる。その後、歯７８が歯溝７４を通過し、外歯７７が固定片３１の環状溝７６内に至った時点で、プライマリシャフト２２と固定片３１との相対移動を終了する。
【００３８】
さらに、図７に示すように、固定片３１とプライマリシャフト２２とを軸線Ａ１を中心として相対回転させる。そして、図８に示すように、外歯７７の歯７８と、内歯７２の歯７３とが、軸線Ａ１を中心とする円周方向で同じ位相になった時点で、プライマリシャフト２２と固定片３１との相対回転を終了させる。このように、外歯７７の歯７８と、内歯７２の歯７３とが、軸線Ａ１を中心とする円周方向で同じ位相になった時点では、内歯６３の歯６４と、内歯６７の歯６８とが、軸線Ａ１を中心とする円周方向で同じ位相となる。そこで、キャリヤ２１に対して、プライマリシャフト２２および固定片３１を、軸線Ａ１に沿った方向に近づけていくと、キャリヤ２１が、固定片３１およびプライマリシャフト２２にスプライン嵌合される。
【００３９】
この第１具体例では、プライマリシャフト２２および固定片３１が、共にキャリヤ２１にスプライン嵌合されて、プライマリシャフト２２と固定片３１とが一定回転する構成である。また、プライマリシャフト２２および固定片３１が、共にキャリヤ２１にスプライン嵌合された状態で、歯７８と歯７３とが接触して、プライマリシャフト２２と固定片３１とが軸線Ａ１に沿った方向に相対移動することを防止できる。このため、第１具体例では、プライマリシャフト２２と固定片３１とを一体回転する構成とし、かつ、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動することを防止するにあたり、プライマリシャフト２２と固定片３１とを相互に焼き嵌め固定する工程および圧入する工程をおこなわずに済む。このため、焼き嵌め専用機が不要であり、プライマリシャフト２２と固定片３１との組み付け工程もしくは作業を簡略化できる。したがって、ベルト式無段変速機１０の製造コストの上昇を抑制できる。
【００４０】
さらに、第１具体例では、可動片３３に推力を与えて、可動片３３と固定片３１とでベルト５０を挟み付ける場合、固定片３１に加わるスラスト荷重、つまり、軸線Ａ１に沿った方向の荷重は、プマリシャフト２２の歯７８で受けることとなる。その結果、図１において、プライマリシャフト２２には軸線Ａ１に沿った方向で右向きの荷重が伝達される。ここで、固定片３１とプライマリシャフト２２とは、歯７８と歯７３との噛み合い力により、軸線Ａ１に沿った方向の位置決めがおこなわれる構成である。したがって、第１具体例では、プライマリシャフト２２と固定片３１とを焼き嵌めする場合のように、摩擦力でスラスト荷重を受ける構成に比べて、軸線Ａ１に沿った方向で、歯７３，７８の配置長さ、軸受４４の配置長さは、相対的に短くて済む。なお、第１具体例において、可動片３３に加わるスラスト荷重は、シリンダ３８および内輪１６１を経由してナット８２に伝達され、そのナット８２からプライマリシャフト２２に荷重が伝達される。その結果、図１において、プライマリシャフト２２には軸線Ａ１に沿った方向で左向きの荷重が伝達される。このように、プライマリシャフト２２において、右向きに加わる荷重と左向きに加わる荷重とが相殺される。
【００４１】
また、第１具体例において、プライマリシャフト２２と固定片３１とを組み立てる前の工程では、プライマリシャフト２２と固定片３１とが別々に成形および加工される。このため、固定片３１の耐久性を向上させることを目的とする表面処理、具体的には浸炭処理を固定片３１に施す場合、プライマリシャフト２２に処理を施すことなく、固定片３１に単独で浸炭処理をおこなうことができる。したがって、ベルト式無段変速機１０の生産効率が向上し、製造コストの上昇を抑制できる。さらに、第１具体例では、油圧制御装置の油圧回路から供給される圧油が孔２８および孔２９に供給される。この孔２９に供給された圧油は、キャリヤ２１の円筒部３０とプライマリシャフト２２の外周面との間、および固定片３１とプライマリシャフト２２の外周面との間を経由して溝Ｃ１に供給される。溝Ｃ１に供給された圧油はベルト５０を潤滑および冷却する。このため、ベルト５０をオイルで潤滑するために、プライマリシャフト２２を半径方向に貫通する油路、固定片３１を貫通する油路を設けずに済む。
【００４２】
この第１具体例は、請求項１および請求項２に対応する具体例である。こここで、第１具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ベルト５０が、この発明におけるベルトに相当し、プライマリプーリ２６が、この発明におけるプーリに相当し、プライマリシャフト２２が、この発明における回転部材に相当し、軸線Ａ１が、この発明における軸線に相当し、可動片３１が、この発明の可動片に相当し、固定片３３が、この発明における固定片に相当する。また、エンジン２が、この発明の動力源に相当し、前後進切換装置９を構成するシングルピニオン型の遊星歯車機構が、この発明の遊星機構に相当し、サンギヤ１７およびリングギヤ１８およびキャリヤ２１が、この発明における「３個の回転要素」に相当し、キャリヤ２１が、この発明の接続部材に相当し、接触面７９が、この発明の接触面に相当する。
【００４３】
（第２具体例）
つぎに、プライマリシャフト２２およびプライマリプーリ２６の第２具体例を、図９に基づいて説明する。図９は、プライマリシャフト２２の回転中心となる軸線Ａ１に沿った方向の半断面図である。図９において、図１の構成と同じである場合は、図１の構成と同じ符号を付してある。第２具体例では、プライマリシャフト２２において、スプライン嵌合部９０を形成する外歯の歯先円の直径が、プライマリシャフト２２の外歯７７の歯先円の直径よりも大きく構成されている。また、プライマリシャフト２２の外周において、軸線Ａ１に沿った方向で、スプライン嵌合部９０を形成する外歯と、外歯７７との間にはストレート部９１が形成されている。このストレート部９１は、プライマリシャフト２２の外周面の一部を構成しており、軸線Ａ１と直交する平面内での断面形状が円形である。そして、このストレート部９１の直径は、外歯７７の歯先円の直径と同じである。
【００４４】
また、一方、可動片３３の内周において、スプライン嵌合部９０を形成する内歯以外の部分の内径（直径）は、外歯７７およびストレート部９１の直径よりも大きい。さらに、第２具体例では、第１具体例で説明したナット８２は設けられていない。すなわち、第２具体例では、軸線Ａ１に沿った方向で、プライマリシャフト２２におけるリヤカバー７側の端部に、ストッパ９２が形成されている。このストッパ９２は、プライマリシャフト２２の外周に向けて張り出しており、ストッパ９２は軸線Ａ１を中心として環状に構成されている。また、プライマリシャフト２２の軸線Ａ１に沿った方向で、ストッパ９２と嵌合部９０との間には大径部１７０が設けられている。この大径部１７０の直径は、嵌合部９０を形成する外歯の歯先円の直径よりも大きい。なお、大径部１７０の直径はストッパ９２の直径よりも小さい。この大径部１７０の外周に、軸受４３およびシリンダ３８が取り付けられている。そして、プレート１６６とリヤカバー７とにより、外輪１６２が軸線Ａ１に沿った方向で位置決め固定された状態で、内輪１６１の端面がストッパ９２に接触して、軸受４３とプライマリシャフト２２とが軸線Ａ１に沿った方向で位置決めされる。
【００４５】
一方、前記固定片３１における鍔部６６の内周にはストッパ９３が設けられている。このストッパ９３には、移動する可動片３３が接触して、軸線Ａ１に沿った方向で可動片３３の移動範囲を規制する機構である。このストッパ９３は、接触面７９の内周端から、軸線Ａ１に沿った方向で可動片３３に向けて突出されている。また、ストッパ９３は、軸線Ａ１を中心とする円周方向に、所定間隔をおいて複数設けられている。軸線Ａ１を中心とする円周方向で、１個のストッパ９３の幅は、１個の歯７３の幅と同じである。また、軸線Ａ１を中心とする円周方向で、ストッパ９３と歯７３と同じ位相に配置されている。さらに、ストッパ９３の先端の外接円は、ストレート部９１の直径よりも大きく、かつ、可動片３３の内径（直径）よりも大きい。そして、固定片３１およびプライマリシャフト２２を、スプライン嵌合部７０，７１によりキャリヤ２１に連結した状態において、ストッパ９３は、軸線Ａ１に沿った方向で、ストレート部９１と外歯７７との間に位置する。
【００４６】
つぎに、第２具体例におけるプライマリシャフト２２とプライマリプーリ２６との組立工程を説明する。この第２具体例では、図１０に示すように、プライマリシャフト２２と固定片３１とを連結する前の工程で、プライマリシャフト２２の外周に、軸受４３が取り付けられ、ついで、シリンダ３８が取り付けられる。その後、プライマリシャフト２２と可動片３３とが、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動されて、プライマリシャフト２２の外周に可動片３３が取り付けられ、かつ、プライマリシャフト２２の外歯と、可動片３３の内歯とが噛合されて、スプライン嵌合部９０が形成される。このようにして、可動片３３とプライマリシャフト２２とが一体回転可能に連結される。その後、プライマリシャフト２２と固定片３１とが軸線Ａ１を中心として同軸上に配置され、プライマリシャフト２２と固定片３１とが、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動され、第１具体例と同様の工程により、プライマリシャフト２２と固定片３１とが連結される。この第２具体例では、軸線Ａ１を中心とする円周上で、ストッパ９２が歯７３と同じ位相に設けられているため、先にストッパ９２が、歯７８同士の間を通過し、ついで、歯７３が歯７８同士の間を通過する。なお、プライマリシャフト２２と固定片３１とのこの他の連結作業は、第１具体例の場合と同じである。このように、第２具体例では、軸線Ａ１に沿った方向で、プライマリシャフト２２の同じ側の端部、図９では右側の端部から、可動片３３および固定片３１が、プライマリシャフト２２に取り付けられる。
【００４７】
このようにして、プライマリシャフト２２に可動片３３および固定片３１を取り付けると、ベルト５０がプライマリプーリ２６に巻き掛けられる前において、可動片３３が固定片３１に近づく向きでプライマリシャフト２２に沿った移動した場合、ストッパ９２の先端と可動片３３とが接触する。このため、可動片３３と固定片２１との接触を確実に防止できる。特に、可動片３３が固定片３１の接触面７９に接触することを防止できる。したがって、接触面７９に傷が付くことを未然に回避でき、固定片３１の耐久性の低下を抑制できる。また、プライマリシャフト２２に固定片３１を取り付けた場合、ストッパ９２が軸線Ａ１に沿った方向に延ばされているため、軸線Ａ１に沿った平面内で、固定片３１を回転させる向きの荷重が生じた場合、ストッパ９２の内面がプライマリシャフト２２の外周面に接触する。したがって、固定片３１が倒れることを抑制できる。なお、この第２具体例において、第２具体例と同じ構成部分については、第１具体例と同じ作用効果を得られる。さらに、第２具体例では、固定片３１に軸線Ａ１に沿った方向の荷重が加えられた場合、第１具体例と同様の原理で図９で右向きのスラスト荷重がプライマリシャフト２２に伝達される。これに対して、可動片３５に図９で左向きのスラスト荷重が加わると、その荷重は大径部１７０に伝達される。したがって、プライマリシャフト２２に図９で左向きのスラスト荷重が伝達される。このようにして、プライマリシャフト２２には、図９で右向きのスラスト荷重と、図９で左向きの荷重とが作用して、その荷重同士が相殺される。
【００４８】
この第２具体例は、請求項３および請求項４に対応する具体例である。この第２具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ストッパ９３が、この発明のストッパに相当する。この第２具体例におけるその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、第１具体例とこの発明の構成との対応関係と同じである。また、第１具体例および第２具体例では、ベルト式無段変速機１０の組み立てが完了した状態、およびベルト式無段変速機１０の組立工程の途中においても、便宜上、共通の軸線Ａ１を用いて説明している。また、軸線Ａ１を中心とする円周方向で、歯同士、まはた歯溝同士の「位相が一致する」、または「同一位相にある」とは、円周方向における歯の中心同士、または歯溝の中心同士が一致していることを意味する。
【００４９】
なお、図２に示すパワートレーンでは、エンジン２からベルト式無段変速機１０に至る動力伝達経路に前後進切換装置９が配置されているが、ベルト式無段変速機１０から車輪１２に至る動力伝達経路に前後進切換装置が配置されたパワートレーンにおいても、この発明を適用可能である。また、前後進切換装置９は遊星歯車機構を有しているが、平行軸歯車式の前後進切換装置を用いることも可能である。また、図２に示すパワートレーンでは、エンジンから前輪に至る動力伝達経路にベルト式無段変速機が配置されているが、エンジンから後輪に至る動力伝達経路にベルト式無段変速機が配置されている場合にも、この発明を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明のベルト式無段変速機において、プライマリシャフトおよびプライマリプーリの構成の「第１具体例」を示す断面図である。
【図２】この発明におけるベルト式無段変速機を有する車両のパワートレーンを示すスケルトン図である。
【図３】図１のキャリヤをプライマリプーリおよび固定片にスプライン嵌合した状態を示す断面図である。
【図４】図１の固定片に形成された内歯を示す断面図である。
【図５】図１のプライマリプーリに形成された外歯を示す断面図である。
【図６】この発明のベルト式無段変速機において、プライマリシャフトと固定片とを連結する前の工程を示す展開図である。
【図７】この発明のベルト式無段変速機において、プライマリシャフトと固定片とを連結する途中の工程を示す展開図である。
【図８】この発明のベルト式無段変速機において、プライマリシャフトと固定片とを連結する工程の終了後を示す展開図である。
【図９】この発明のベルト式無段変速機において、プライマリシャフトおよびプライマリプーリの構成の「第２具体例」を示す断面図である。
【図１０】第２具体例で、プライマリシャフトにプライマリプーリを取り付ける工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
２…エンジン、 １０…ベルト式無段変速機、 １７…サンギヤ、 １８…リングギヤ、 ２１…キャリヤ、 ２２…プライマリシャフト、 ３１…固定片、 ３３…可動片、 ２６…プライマリプーリ、 ５０…ベルト、 ７０，７１…スプライン嵌合部、 ９３…ストッパ、 Ａ１…軸線。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のプーリにベルトを巻き掛けて、そのプーリ同士の間で動力伝達をおこなう構成のベルト式無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、動力源から被駆動部材に至る間に形成される動力伝達経路として、変速機を設けたものが知られている。この変速機は入力回転数と出力回転数との比、つまり変速比を変更する伝動装置である。この変速機には、変速比を無段階に変更可能な無段変速機と、変速比を段階的に変更可能な有段変速機とがある。この無段変速機の一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された無段変速機は、駆動ベルトにより動力を伝達する構成のベルト式無段変速機である。このベルト式無段変速機は、平行に設けられたプライマリ軸およびセカンダリ軸を有している。そして、プライマリ軸にはプライマリプーリが設けられている。さらに、セカンダリ軸にはセカンダリプーリが設けられている。このセカンダリプーリは、セカンダリ軸の軸線に沿った方向には動かない固定片と、セカンダリ軸の軸線に沿った方向に移動可能な可動片とを有している。固定片は焼き嵌めによってセカンダリ軸に固定されている。このセカンダリ軸の外周には、シェル部材としてのプランジャが固定されている。また、可動片には、プランジャの外周面に摺動自在に接触するシリンダが設けられている。このシリンダとプランジャとの間に作動油室が形成されている。さらに、プライマリプーリおよびセカンダリプーリには駆動ベルトが巻き掛けられている。そして、作動油室に導入されるセカンダリ圧を調圧すると、作動油室の油圧に基づいて、可動片に加えられる推力が制御される。なお、ベルト式無段変速機は特許文献２にも記載されており、電気自動車の手動変速機が特許文献３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７５１５４号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５２１７号公報
【特許文献３】特開平７−１３９６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の特許文献１に記載されたベルト式無段変速機においては、固定片をセカンダリ軸に焼き嵌め固定するために、焼き嵌め専用機が必要であり、固定片をセカンダリ軸と一体回転可能に組み付ける工程が複雑化する虞があった。
【０００５】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、固定片を回転部材と一体回転可能に組み付ける場合に、その組み付け工程を簡略化することの可能なベルト式無段変速機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、無端状のベルトと、このベルトが巻き掛けられ、かつ、このベルトを介して動力伝達がおこなわれる２個のプーリと、この２個のプーリのうち一方のプーリが設けられ、かつ、動力により回転される回転部材とを有し、前記回転部材に設けられたプーリが、前記回転部材の回転中心となる軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できる可動片と、前記回転部材と相対移動できず、かつ、前記回転部材と一体回転する固定片とを有しており、前記回転部材と固定片とが別体で構成されているとともに、前記２個のプーリの回転数の比である変速比を無段階に変更することのできる、ベルト式無段変速機において、前記回転部材および前記固定片が、スプライン嵌合部を介して接続部材に連結されて、その回転部材と固定片とが一体回転する構成であることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記回転部材に伝達する動力を発生する動力源と、この動力源から前記回転部材に至る動力伝達経路に設けられ、かつ、相互に差動回転可能な３個の回転要素を有する遊星機構とを有し、３個の回転要素のうちのいずれか１個の回転要素が、前記接続部材であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明は、無端状のベルトと、このベルトが巻き掛けられ、かつ、このベルトを介して動力伝達がおこなわれる２個のプーリと、この２個のプーリのうち一方のプーリが設けられ、かつ、動力により回転される回転部材と、この回転部材の回転中心となる軸線とを有し、前記回転部材に設けられたプーリが、前記軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できる可動片と、前記軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できず、かつ、前記回転部材と一体回転する固定片とを有しており、前記回転部材と固定片とが別体で構成されており、前記固定片には前記軸線を中心として環状に形成され、かつ、前記ベルトが接触する接触面が設けられており、前記２個のプーリの回転数の比である変速比を無段階に変更することのできる、ベルト式無段変速機において、前記固定片に、前記可動片に接触して前記軸線に沿った方向における前記可動片の移動を防止するストッパが設けられており、このストッパにおける前記可動片に接触する先端が、前記軸線に沿った方向で前記接触面よりも前記可動片に近い位置まで延ばされていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、前記ストッパは、前記軸線を中心とする半径方向で前記接触面よりも内側に設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、回転部材および固定片が、接続部材にスプライン嵌合部を介して連結されており、回転部材と固定片とが一体回転できる。したがって、回転部材と固定片とを固定する焼き嵌め専用機を用いずに済み、回転部材と固定片とを固定する作業もしくは工程を簡略化できる。
【００１１】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他、動力源の動力が遊星機構を経由して回転部材に伝達される。また、３個の回転要素のうちのいずれか１個の回転要素が、動力を伝達する機能と、接続部材としての機能とを兼備する。したがって、接続部材を専用で設けずに済み、部品点数の増加を抑制できる。
【００１２】
請求項３の発明は、可動片が回転部材の軸線に沿った方向で、固定片に近づく向きで移動すると、可動片がストッパに接触するため、可動片が固定片の接触面に接触することを防止できる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、軸線に沿った方向で回転部材における可動片が取り付けられている箇所の外径は、軸線に沿った方向で回転部材における固定片が取り付けられている箇所の外径以上であるため、回転部材には、可動片が固定片に近づく可能性があるが、可動片がストッパに接触するため、請求項３の発明と同様の効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明は、車両、工作機械などに用いることが可能である。具体的には、動力源から被駆動部材に至る動力伝達経路にベルト式無段変速機が配置される。前記車両は、動力源の動力を車輪に伝達して駆動力（推力）を発生させて、地上を走行する移動体であり、この車両には、乗用車、バス、トラックなどが含まれる。この発明を車両に用いる場合、駆動力源から車輪（被駆動部材）に至る動力伝達経路に、ベルト式無段変速機を配置することが可能である。この発明を車両に用いる場合、駆動力源としては、エンジン、電動機、油圧モータ、フライホイールシステムなどのうち、少なくとも１種類の駆動力源を用いることが可能である。複数の駆動力源を用いる場合、同じ車輪に対して複数の駆動力源が伝達されるように構成された第１パワートレーン、または、各駆動力毎に異なる車輪に動力が伝達されるように構成された第２パワートレーンのいずれでもよい。第１パワートレーンはいわゆる二輪駆動車であり、第２パワートレーンは四輪駆動車が挙げられる。前記二輪駆動車においては、駆動力源の動力が前輪または後輪のいずれに伝達される構成であってもよい。また、エンジンは燃料を燃焼させた場合の熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であって、エンジンとしては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ＬＰＧエンジン、メタノールエンジンなどを用いることが可能である。さらに、電動機は、電気エネルギを運動エネルギに変換して出力する動力装置であり、直流電動機、または交流電動機のいずれでもよい。また、電動機としては、電動機としての機能（力行機能）と発電機としての機能（回生機能）とを兼備したモータ・ジェネレータを用いることも可能である。油圧モータは、圧油の流体エネルギを回転部材の運動エネルギに変換する動力装置である。さらに、フライホイールシステムは、慣性質量体の慣性エネルギを、回転部材の運動エネルギとして用いる動力装置である。
【００１５】
一方、前記工作機械は、工具（刃物を含む）により、対象物を加工する機械である。具体的には、対象物を切削、研磨、塑性変形させることができる。そして、工作機械では、工具または対象物のうち、少なくとも一方を回転させて対象物を加工することができる。この場合、動力源から工作物または工具に至る動力伝達経路に、ベルト式無段変速機を配置することが可能である。この発明において、この回転部材は、動力源の動力が伝達されて回転することが可能な要素であり、回転部材とは、回転することが可能な部材という意味であり、常時回転することを意味するものではなく、現在、回転しているという意味でもない。したがって、回転部材は、停止することも可能である。この回転部材が回転する場合は軸線を中心として回転する。この発明において、ベルトが巻き掛けられるプーリは複数個が設けられる。このため、回転部材も複数個が設けられる。このため、動力源の動力が第１回転部材を経由して第２回転部材に伝達される。この発明におけるプーリは、動力源から出力される動力の伝達方向で、上流または下流に配置されるプーリのいずれでもよい。さらに、この発明のベルト式無段変速機を、車両の駆動力源から車輪に至る動力伝達経路に用いると、車両の惰力走行時には、車両の運動エネルギがベルト式無段変速機に伝達されて、その動力で２個のプーリが回転することもできる。
【００１６】
さらに、この発明では、プーリが固定片および可動片により構成されており、可動片を軸線に沿った方向に移動させることにより、プーリからベルトに加えられる挟圧力を変更可能である。また、この発明では、回転部材と固定片とが別体で構成されている。具体的には、回転部材と固定片とは、物理的に別部材であり、回転部材および固定片が接続部材にスプライン嵌合されて、その回転部材と固定片とが一体回転する構成となっている。この発明の遊星機構としては、遊星歯車機構または遊星ローラ機構を用いることが可能である。まず、遊星歯車機構は、歯車同士の噛み合い力により動力伝達をおこなう機構である。一方、遊星ローラ機構は、ローラ同士の間に介在される作動油のせん断力により動力伝達をおこなうトラクション伝動装置である。そして、遊星機構のうちのいずれかの回転要素が、接続部材としての機能を兼ねている。
【００１７】
さらに、２個のプーリに巻き掛けられたベルトは無端状（環状）であり、押圧力により動力伝達をおこなうベルト、または引っ張り力により動力伝達をおこなうベルト（チェーン）のいずれでもよい。このベルトは、２個のプーリ同士の間で動力伝達をおこなう「巻き掛け伝動部材」として機能する。この発明における接続部材は、回転部材と固定片とを一体回転するように接続する要素であり、ベルトを介して２個のプーリで動力伝達をおこなう場合に、回転部材と固定片とが軸線を中心として相対回転することがないような強度を有する。ここで、接続部材として金属材料を用いることができる。さらに、動力源から出力される動力の伝達経路における上流側と下流側とに、２個のプーリが配置される。なお、一方のプーリは、上流側に配置されるプーリまたは下流側に配置されるプーリのいずれでもよい。
【００１８】
つぎに、この発明のベルト式無段変速機を、車両に用いた場合の具体例を、図面に基づいて説明する。図２は、車両の駆動力源から車輪（後輪）に至る動力伝達経路に、ベルト式無段変速機を配置したパワートレーンを示すスケルトン図である。図２に示された車両１には、走行のための駆動力を発生させる駆動力源としてエンジン２が設けられている。このエンジン２としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどが用いられる。このエンジン２は、燃料を燃焼させてその熱エネルギをクランクシャフト３の運動エネルギとして出力する動力装置である。このエンジン２の出力軸であるクランクシャフト３は、車両１の幅方向（左右方向）に配置されている。このクランクシャフト３は軸線Ａ１を中心として回転可能に設けられており、軸線Ａ１は略水平に配置されている。この軸線Ａ１は、工学上の仮想線であり、物理的に実在するわけではない。
【００１９】
前記エンジン２の外壁にはトランスアクスルケース４が固定されている、このトランスアクスルケース４は、軸線Ａ１に沿った方向に分割されたハウジング５およびケーシング６およびリヤカバー７を有している。ハウジング５およびケーシング６およびリヤカバー７は、共に金属材料により構成されている。この金属材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金が挙げられる。そして、ハウジング５およびケーシング６およびリヤカバー７は、別部材として成形および加工されている。また、軸線Ａ１に沿った方向で、ハウジング５とリヤカバー７との間に、ケーシング６が配置されている。そして、ハウジング５とケーシング６とが、図示しない固定機構、例えば、ボルトおよびナットを用いて締め付け固定されている。また、ケーシング６とリヤカバー７とが、図示しない固定機構、例えば、ボルトおよびナットを用いて締め付け固定されている。
【００２０】
このように構成されたトランスアクスルケース４の内部には、流体伝動装置８および前後進切換機構９およびベルト式無段変速機１０およびデファレンシャル１１が配置されている。これらの流体伝動装置８および前後進切換装置９およびベルト式無段変速機１０およびデファレンシャル１１は、エンジン２から車輪１２に至る動力伝達経路を構成する伝動装置である。なお、車輪１２は、トランスアクスルケース４の外部に設けられており、その車輪１２は、図示しない懸架装置を介して、図示しない車体により支持されている。
【００２１】
前記軸線Ａ１に沿った方向で、前後進切換装置９とエンジン２との間に、流体伝動装置８が配置されている。流体伝動装置８は、ポンプインペラ１３およびタービンランナ１４を有する。そのポンプインペラ１３とクランクシャフト３とが動力伝達可能に接続され、タービンランナ１４とインプットシャフト１５とが動力伝達可能に接続されている。このインプットシャフト１５は軸線Ａ１を中心として回転可能に配置されている。さらに、ポンプインペラ１３とインプットシャフト１５とを動力伝達可能に接続するロックアップクラッチ１６が設けられている。このように構成された流体伝動装置８においては、ロックアップクラッチ１６が解放されている場合は、ポンプインペラ１３とタービンランナ１４との間で、流体の運動エネルギにより動力伝達がおこなわれる。また、ロックアップクラッチ１６が係合された場合は、クランクシャフト３とインプットシャフト１５との間で摩擦力により動力伝達がおこなわれる。
【００２２】
一方、前後進切換装置９は、軸線Ａ１に沿った方向で、ベルト式無段変速機１０と流体伝動装置８との間に配置されている。この前後進切換装置９は、この具体例では、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構を有している。この遊星歯車機構は、前記インプットシャフト１５と一体回転するサンギヤ１７と、このサンギヤ１７の外周側に、サンギヤ１７と同軸上に配置されたリングギヤ１８と、前記サンギヤ１７に噛み合わされたピニオンギヤ１９と、このピニオンギヤ１９およびリングギヤ１８に噛み合わされたピニオンギヤ２０と、ピニオンギヤ１９，２０を自転可能に、かつ、公転可能な状態で保持したキャリヤ２１とを有している。そして、このキャリヤ２１と、ベルト式無段変速機１０のプライマリシャフト２２とが動力伝達可能に接続されている。このキャリヤ２１は、金属材料、例えば圧延鋼鈑により構成されている。
【００２３】
また、前後進切換装置９は、出力要素であるキャリヤ２１の回転方向を正逆に切り替える切替機構を有している。この実施例では、切替機構として摩擦係合装置、具体的には、フォワードクラッチ２３およびリバースブレーキ２４を用いている。このフォワードクラッチ２３は、前記インプットシャフト１５と前記キャリヤ２１とを選択的に連結・解放するものである。このフォワードクラッチ２３としては、油圧により動作する油圧クラッチ、または、電磁力により動作する電磁クラッチを用いることが可能である。さらに、リバースブレーキ２４は、前記リングリヤ２０に制動力を与えて、そのリングギヤ２０を停止させることができる。このリバースブレーキ２４としては、油圧により動作する油圧ブレーキ、または、電磁力により動作する電磁ブレーキを用いることが可能である。
【００２４】
つぎに、前記ベルト式無段変速機１０の構成を説明する。このベルト式無段変速機１０は、プライマリシャフト２２およびセカンダリシャフト２５を有している。このプライマリシャフト２２は、金属材料、例えば、炭素鋼またはクロム鋼により構成されている。また、前記プライマリシャフト２２が回転する場合の中心線が軸線Ａ１である。前記セカンダリシャフト２５が回転する場合の中心線が軸線Ｂ１である。この軸線Ａ１と軸線Ｂ１とは平行である。さらに、プライマリシャフト２２にはプライマリプーリ２６が設けられており、セカンダリシャフト２５にはセカンダリプーリ２７が設けられている。このように、エンジン２から車輪１２に至る動力の伝達方向で、上流側にプライマリプーリ２６が配置され、下流側にセカンダリプーリ２７が配置されている。ここで、上流側および下流側とは、動力伝達経路における２箇所について、その相対的な位置関係を意味している。つまり、動力伝達経路を上流側と下流側とに区別する基準があるわけではないし、動力伝達経路における個々の位置を、単独で特定しているわけでもない。以下、プライマリシャフト２２およびプライマリプーリ２６の具体例を順次説明する。
【００２５】
（第１具体例）
第１具体例を図１に基づいて説明する。図１は、軸線Ａ１に沿った方向における半断面図、図３は、軸線Ａ１と直交する平面における断面図である。プライマリシャフト２２には、軸線Ａ１に沿った方向で異なる位置に、２つの孔２８，２９が形成されている。２つの孔２８，２９は、共に軸線Ａ１に沿った方向の深さを有している。また、軸線Ａ１に沿った方向で、孔２８は孔２９よりも、リヤカバー７に近い位置に形成されている。さらに、軸線Ａ１に沿った方向で、孔２９は孔２８よりも、前後進切換装置９に近い位置に形成されている。孔２８，２９は共に軸線Ａ１を中心として形成されている。さらに、軸線Ａ１に沿った方向で、孔２８と孔２９との間に隔壁３２が形成されている。つまり、孔２８と孔２９とが、隔壁３２により仕切られている。一方、前記キャリヤ２１は円筒部３０を有しており、その円筒部３０が孔２９に挿入されている。図３に示すように、円筒部３０の外周面には外歯６０が形成されている。この外歯６０は、円周方向に沿って歯６１と歯溝６２とを交互に配置したものである。また、孔２９を形成するプライマリシャフト２２の内周面には、内歯６３が形成されている。この内歯６３は、円周方向に沿って歯６４と歯溝７５とを交互に配置したものである。そして、内歯６３と外歯６０とが噛み合わされてスプライン嵌合部７０を構成しており、キャリヤ２１とプライマリシャフト２２とが一体回転することが可能である。
【００２６】
さらに、プライマリシャフト２２には、プライマリプーリ２６が設けられている。このプライマリプーリ２６はプライマリシャフト２２と一体回転する構成である。このプライマリプーリ２６は、固定片３１および可動片３３を有する。固定片３１および可動片３３は、金属材料、例えば機械構造用合金鋼により構成されている。まず、固定片３１の構成を説明すると、固定片３１は、円筒部６５と、この円筒部６５における軸線Ａ１に沿った方向の端部から、半径方向で外側に向けて張り出された鍔部６６とを有する。前記図３では、プライマリシャフト２２および円筒部６５が便宜上同じ形状線で示されている。円筒部６５の内周には内歯６７が形成されている。この内歯６７は、円周方向に沿って歯６８と歯溝６９とを交互に配置したものである。そして、内歯６７と外歯６０とが噛み合わされてスプライン嵌合部７１を構成しており、キャリヤ２１とプライマリシャフト２２とが一体回転することが可能である。なお、内歯６３の歯先円の直径は、内歯６７の歯先円の直径と同じであり、内歯６３の歯底円の直径は、内歯６７の歯底円の直径と同じである。このように、キャリヤ２１およびプライマリシャフト２２および固定片３１は一体回転することが可能に連結されている。
【００２７】
つぎに、プライマリシャフト２２と固定片３１との連結構造を説明する。前記固定片３１における鍔部６６の内周には、内歯７２および環状溝７６が形成されている。具体的には、軸線Ａ１に沿った方向で、内歯７２と内歯３０との間に環状溝７６が設けられている。図４は、軸線Ａ１と直交する平面内における固定片３１の断面図である。この図４に示すように、内歯７２は、円周方向に沿って歯７３と歯溝７４とを交互に配置したものである。また、内歯７２の歯先円の直径は、内歯６７の歯底円の直径を越える値に構成されている。
【００２８】
一方、プライマリシャフト２２の外周には外歯７７が設けられている。この外歯７７は、軸線Ａ１に沿った方向で前後進切換装置９に近い方の端部に設けられている。この外歯７７は、図５に示すように、歯７８と歯溝７９とを円周方向に交互に配置したものである。そして、外歯７７の歯先円は環状溝７６の内径よりも小さく構成され、かつ、外歯７７の歯底円は内歯７２の歯先円よりも大きく構成されている。さらに、図１に示すように、外歯７７は、軸線Ａ１に沿った方向で環状溝７６内に配置されている。また、キャリヤ２１にプライマリシャフト２２および固定片３１がスプライン嵌合された状態で、外歯７７の歯７８と内歯７２の歯７３とが、軸線Ａ１を中心とする円周方向で同一の位相に位置している。このため、プライマリシャフト２２と固定片３１とを軸線Ａ１に沿った方向で、離れさせようとする向きの荷重が生じた場合でも、歯７８と歯７３とが接触することで、プライマリシャフト２２と固定片３１との相対移動が防止される。さらにまた、鍔部６６には、軸線Ａ１を中心とする円錐状の接触面７９が形成されている。
【００２９】
つぎに、可動片３３の構成を説明する。この可動片３３は、円筒形状に構成された円筒部３４と、その円筒部３４の外周に連続して形成されたフランジ部３５とを有している。このフランジ部３５は、軸線Ａ１を中心とする半径方向で、外側に向けて突出されている。さらに、フランジ部３５の外周にはＯリング３７が取り付けられている。また、前記円筒部３４がプライマリシャフト２２の外側を取り囲むように配置されており、円筒部３４とプライマリシャフト２２とが、スプライン嵌合部９０により連結されている。具体的には、プライマリシャフト２２の外周には外歯（図示せず）が形成され、円筒部３４の内周には内歯（図示せず）が形成されており、その内歯と外歯とが噛み合わされている。つまり、プライマリシャフト２２と可動片３３とが、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動可能であり、かつ、一体回転する構成である。また、可動片３３の円筒部３４の内周には段部８０が設けられている。この段部８０は軸線Ａ１と直交する方向の端面である。一方、プライマリシャフト２２の外周には段部８１が設けられている。この段部８１は軸線Ａ１と直交する方向の端面である。前記段部８０および段部８１は、共に軸線Ａ１を中心として環状に設けられており、軸線Ａ１を中心とする半径方向で、段部８０の一部と段部８１の一部とが重なっている。このため、プライマリシャフト２２と可動片３３とが軸線Ａ１に沿った方向に相対移動すると、段部８０と段部８１とが接触して、プライマリシャフト２２と可動片３２との相対移動が規制される。具体的には、軸線Ａ１に沿った方向で、可動片３２と固定片３１との間の距離が、予め定められた距離以下になることを防止できる。
【００３０】
つぎに、可動片３３を軸線Ａ１に沿った方向に動作させる機構について説明する。前記プライマリシャフト２２にはシリンダ３８が設けられている。このシリンダ３８は、全体として環状に構成されており、シリンダ３８は湾曲部３９および円筒部４１を有している。前記湾曲部３９は、前記プライマリシャフト２２の外側に配置されており、軸線Ａ１に沿った方向の平面内で湾曲部３９がほぼＳ字形状に湾曲されている。その湾曲部３９の外周に連続して円筒部４１が形成されている。この円筒部４１は、前記可動片３３のフランジ部３５の外側に配置されており、Ｏリング３７が円筒部４１の内周に接触してシール面を形成している。そして、湾曲部３９の内周端がプライマリシャフト２２に固定されている。また、前記プライマリシャフト２２が軸受４４を介してケーシング６により回転可能に支持されている。前記軸受４３は、内輪１６１および外輪１６２および転動体１６３を有している。
【００３１】
そして、外輪１６２をリヤカバー７に接触させ、かつ、外輪１６２を軸線Ａ１に沿った方向に位置決め固定するプレート１６６が固定されている。このプレート１６６は、ボルト１６５によりリヤカバー７に固定されている。また、プライマリシャフト２２にはナット８２が締め付け固定されており、ナット８２と、プライマリシャフト２２の外周に形成した段部８３とにより、シリンダ３８および内輪１６１が挟み付けられている。つまり、軸線Ａ１に沿った方向の荷重により、シリンダ３８および内輪１６１が挟み付けられて、プライマリシャフト２２が軸線Ａ１に沿った方向に位置決め固定されている。さらに、プライマリシャフト２２が、軸受４３により回転可能に支持されている。なお、前記固定片３１は、軸受４４により回転可能に支持されている。軸受４４は、円筒部６５の外周に取り付けられた内輪８４と、ケーシング６に支持された外輪８５と、内輪８４と外輪８５との間に介在された転動体８６とを有する。上記のようにして、プライマリシャフト２２とシリンダ３８とが一体回転するように構成されており、可動片３３の円筒部３４の端部がシリンダ３９に接触して、図１で左方向に可動片３３が移動することが規制される。円筒部３４の端部とは、軸線Ａ１に沿った方向の端部である。このように、軸線Ａ１に沿った方向で、可動片３３と固定片３１との距離が、予め定められた距離以上になることを防止できる。
【００３２】
そして、シリンダ３８と可動片３３との間に油圧室４６が形成されている。また、可動片３３の円筒部３４を半径方向に貫通する油路８７が形成されており、プライマリシャフト２２には半径方向に貫通する油路８８が形成されている。この油路８８は孔２８に接続されている。そして、油路８８は、プライマリシャフト２２の外周面と、円筒部３４との間を経由して油路８７に接続されている。さらに、フランジ部３５には円錐形状の接触面８９が形成されている。この接触面８９と接触面７９との間に溝Ｃ１が形成されている。プライマリプーリ２６にベルト５０が巻き掛けられると、ベルト５０の側面は接触面７９，８９に接触する。そして、孔２８および油路８８および油路８７を経由して油圧室４６に圧油が供給されると、油圧室４６の油圧により、可動片３３を軸線Ａ１に沿った方向に押圧する推力が発生する。具体的には、可動片３３を固定片３１に近づける向き（図１で右向き）の推力が発生する。そして、油圧室４６に供給されるオイル量が制御されて、プーリ２１におけるベルト５０の巻き掛け半径が調整される。
【００３３】
つぎに、セカンダリシャフト２５およびセカンダリプーリ２７の構成を説明する。セカンダリプーリ２７は、固定片４８および可動片４９を有している。固定片４８は、セカンダリシャフト２５と一体回転し、かつ、軸線Ｂ１に沿った方向には移動できない構成である。これに対して、可動片４９は、セカンダリシャフト２５と一体回転し、かつ、軸線Ｂ１に沿った方向に移動できる構成である。さらに、可動片４９に軸線に沿った方向の推力を与える油圧室（図示せず）が設けられている。この可動片４９と固定片４８との間に溝Ｄ１が形成されている。そして、プライマリプーリ２６およびセカンダリプーリ２７にベルト５０が巻き掛けられている。このベルト５０は、リング状の保持器（図示せず）に、円周方向に沿って複数のエレメントを積層した状態で取り付けたものである。さらに、前記セカンダリシャフト２５からデファレンシャル１１に至る経路には、伝動装置として歯車伝動装置５１が設けられている。さらに、デファレンシャル１１の出力軸であるドライブシャフト５２に、前記車輪１２が連結されている。
【００３４】
つぎに、図２に示すパワートレーンの制御および動作を説明する。例えば、車速およびアクセル開度などのパラメータに基づいて、エンジン２の駆動・停止が制御される。そして、エンジン２が運転されており、かつ、流体伝動装置８におけるロックアップクラッチ１６が解放されている場合は、ポンプインペラ１３とタービンランナ１４との間で、作動油の運動エネルギにより動力伝達がおこなわれる。これに対して、ロックアップクラッチ１６が係合された場合は、クランクシャフト３とインプットシャフト１５との間で摩擦力により動力伝達がおこなわれる。このようにして、エンジントルクがインプットシャフト１５に伝達される。
【００３５】
さらに、前後進切換装置９の制御について説明する。シフトポジションとして前進ポジションが選択された場合は、フォワードクラッチ２３が係合され、かつ、リバースブレーキ２４が解放されて、インプットシャフト１５とプライマリシャフト２２とが一体回転するように連結される。この状態においては、エンジントルクがインプットシャフト１５に伝達されると、インプットシャフト１５およびキャリヤ２１およびプライマリシャフト２２が一体回転する。これに対して、後進ポジションが選択された場合はフォワードクラッチ２３が解放され、かつ、リバースブレーキ２４が係合されて、リングギヤ１８が固定される。すると、このリングギヤ１８が反力要素となり、インプットシャフト１５の回転に伴って、キャリヤ２１およびプライマリシャフト２２が、インプットシャフト１５の回転方向とは逆の方向に回転する。
【００３６】
ついで、ベルト式無段変速機１０の変速比および伝達トルクの制御を説明する。このベルト式無段変速機１０では、ベルト５０が複数のエレメントを積層して構成されており、エレメント同士の間に生じる押圧力により、プライマリプーリ２６の動力が、セカンダリプーリ２７に伝達される。また、プライマリプーリ２６の油圧室４６に供給されるオイル量を制御することにより、プライマリプーリ２６におけるベルト５０の巻き掛け半径が調整される。このようにして、プライマリシャフト２２の回転数と、セカンダリシャフト２５の回転数との比、すなわち変速比が無段階（連続的）に変更される。さらに、セカンダリプーリ２７の油圧室（図示せず）の油圧を制御することにより、セカンダリプーリ２７からベルト５０に加えられる挟圧力が変化し、伝達トルクが制御される。このようにして、セカンダリプーリ２７に伝達されたトルクは、セカンダリシャフト２５および歯車伝動装置５１およびデファレンシャル１１を経由してドライブシャフト５２に伝達されて、駆動力が発生する。
【００３７】
つぎに、ベルト式無段変速機１０の製造工程で、第１具体例のプライマリシャフト２２に固定片３１を組み付ける工程を、図６および図７および図８に基づいて説明する。この図６および図７および図８は、内歯７２および外歯７７の展開図である。図６は、固定片３１とプライマリシャフト２２とが同軸上に配置され、かつ、プライマリシャフト２２と固定片３１とが固定（連結）される前の状態である。図６に示すように、プライマリシャフト２２と固定片３１とが固定される前には、軸線Ａ１を中心とする円周方向で、歯７８の位相と歯溝７４の位相とを一致させる。そして、プライマリシャフト２２と固定片３１とを近づける向きで、軸線Ａ１に沿った方向にプライマリシャフト２２と固定片３１とを相対移動させる。その後、歯７８が歯溝７４を通過し、外歯７７が固定片３１の環状溝７６内に至った時点で、プライマリシャフト２２と固定片３１との相対移動を終了する。
【００３８】
さらに、図７に示すように、固定片３１とプライマリシャフト２２とを軸線Ａ１を中心として相対回転させる。そして、図８に示すように、外歯７７の歯７８と、内歯７２の歯７３とが、軸線Ａ１を中心とする円周方向で同じ位相になった時点で、プライマリシャフト２２と固定片３１との相対回転を終了させる。このように、外歯７７の歯７８と、内歯７２の歯７３とが、軸線Ａ１を中心とする円周方向で同じ位相になった時点では、内歯６３の歯６４と、内歯６７の歯６８とが、軸線Ａ１を中心とする円周方向で同じ位相となる。そこで、キャリヤ２１に対して、プライマリシャフト２２および固定片３１を、軸線Ａ１に沿った方向に近づけていくと、キャリヤ２１が、固定片３１およびプライマリシャフト２２にスプライン嵌合される。
【００３９】
この第１具体例では、プライマリシャフト２２および固定片３１が、共にキャリヤ２１にスプライン嵌合されて、プライマリシャフト２２と固定片３１とが一定回転する構成である。また、プライマリシャフト２２および固定片３１が、共にキャリヤ２１にスプライン嵌合された状態で、歯７８と歯７３とが接触して、プライマリシャフト２２と固定片３１とが軸線Ａ１に沿った方向に相対移動することを防止できる。このため、第１具体例では、プライマリシャフト２２と固定片３１とを一体回転する構成とし、かつ、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動することを防止するにあたり、プライマリシャフト２２と固定片３１とを相互に焼き嵌め固定する工程および圧入する工程をおこなわずに済む。このため、焼き嵌め専用機が不要であり、プライマリシャフト２２と固定片３１との組み付け工程もしくは作業を簡略化できる。したがって、ベルト式無段変速機１０の製造コストの上昇を抑制できる。
【００４０】
さらに、第１具体例では、可動片３３に推力を与えて、可動片３３と固定片３１とでベルト５０を挟み付ける場合、固定片３１に加わるスラスト荷重、つまり、軸線Ａ１に沿った方向の荷重は、プマリシャフト２２の歯７８で受けることとなる。その結果、図１において、プライマリシャフト２２には軸線Ａ１に沿った方向で右向きの荷重が伝達される。ここで、固定片３１とプライマリシャフト２２とは、歯７８と歯７３との噛み合い力により、軸線Ａ１に沿った方向の位置決めがおこなわれる構成である。したがって、第１具体例では、プライマリシャフト２２と固定片３１とを焼き嵌めする場合のように、摩擦力でスラスト荷重を受ける構成に比べて、軸線Ａ１に沿った方向で、歯７３，７８の配置長さ、軸受４４の配置長さは、相対的に短くて済む。なお、第１具体例において、可動片３３に加わるスラスト荷重は、シリンダ３８および内輪１６１を経由してナット８２に伝達され、そのナット８２からプライマリシャフト２２に荷重が伝達される。その結果、図１において、プライマリシャフト２２には軸線Ａ１に沿った方向で左向きの荷重が伝達される。このように、プライマリシャフト２２において、右向きに加わる荷重と左向きに加わる荷重とが相殺される。
【００４１】
また、第１具体例において、プライマリシャフト２２と固定片３１とを組み立てる前の工程では、プライマリシャフト２２と固定片３１とが別々に成形および加工される。このため、固定片３１の耐久性を向上させることを目的とする表面処理、具体的には浸炭処理を固定片３１に施す場合、プライマリシャフト２２に処理を施すことなく、固定片３１に単独で浸炭処理をおこなうことができる。したがって、ベルト式無段変速機１０の生産効率が向上し、製造コストの上昇を抑制できる。さらに、第１具体例では、油圧制御装置の油圧回路から供給される圧油が孔２８および孔２９に供給される。この孔２９に供給された圧油は、キャリヤ２１の円筒部３０とプライマリシャフト２２の外周面との間、および固定片３１とプライマリシャフト２２の外周面との間を経由して溝Ｃ１に供給される。溝Ｃ１に供給された圧油はベルト５０を潤滑および冷却する。このため、ベルト５０をオイルで潤滑するために、プライマリシャフト２２を半径方向に貫通する油路、固定片３１を貫通する油路を設けずに済む。
【００４２】
この第１具体例は、請求項１および請求項２に対応する具体例である。こここで、第１具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ベルト５０が、この発明におけるベルトに相当し、プライマリプーリ２６が、この発明におけるプーリに相当し、プライマリシャフト２２が、この発明における回転部材に相当し、軸線Ａ１が、この発明における軸線に相当し、可動片３１が、この発明の可動片に相当し、固定片３３が、この発明における固定片に相当する。また、エンジン２が、この発明の動力源に相当し、前後進切換装置９を構成するシングルピニオン型の遊星歯車機構が、この発明の遊星機構に相当し、サンギヤ１７およびリングギヤ１８およびキャリヤ２１が、この発明における「３個の回転要素」に相当し、キャリヤ２１が、この発明の接続部材に相当し、接触面７９が、この発明の接触面に相当する。
【００４３】
（第２具体例）
つぎに、プライマリシャフト２２およびプライマリプーリ２６の第２具体例を、図９に基づいて説明する。図９は、プライマリシャフト２２の回転中心となる軸線Ａ１に沿った方向の半断面図である。図９において、図１の構成と同じである場合は、図１の構成と同じ符号を付してある。第２具体例では、プライマリシャフト２２において、スプライン嵌合部９０を形成する外歯の歯先円の直径が、プライマリシャフト２２の外歯７７の歯先円の直径よりも大きく構成されている。また、プライマリシャフト２２の外周において、軸線Ａ１に沿った方向で、スプライン嵌合部９０を形成する外歯と、外歯７７との間にはストレート部９１が形成されている。このストレート部９１は、プライマリシャフト２２の外周面の一部を構成しており、軸線Ａ１と直交する平面内での断面形状が円形である。そして、このストレート部９１の直径は、外歯７７の歯先円の直径と同じである。
【００４４】
また、一方、可動片３３の内周において、スプライン嵌合部９０を形成する内歯以外の部分の内径（直径）は、外歯７７およびストレート部９１の直径よりも大きい。さらに、第２具体例では、第１具体例で説明したナット８２は設けられていない。すなわち、第２具体例では、軸線Ａ１に沿った方向で、プライマリシャフト２２におけるリヤカバー７側の端部に、ストッパ９２が形成されている。このストッパ９２は、プライマリシャフト２２の外周に向けて張り出しており、ストッパ９２は軸線Ａ１を中心として環状に構成されている。また、プライマリシャフト２２の軸線Ａ１に沿った方向で、ストッパ９２と嵌合部９０との間には大径部１７０が設けられている。この大径部１７０の直径は、嵌合部９０を形成する外歯の歯先円の直径よりも大きい。なお、大径部１７０の直径はストッパ９２の直径よりも小さい。この大径部１７０の外周に、軸受４３およびシリンダ３８が取り付けられている。そして、プレート１６６とリヤカバー７とにより、外輪１６２が軸線Ａ１に沿った方向で位置決め固定された状態で、内輪１６１の端面がストッパ９２に接触して、軸受４３とプライマリシャフト２２とが軸線Ａ１に沿った方向で位置決めされる。
【００４５】
一方、前記固定片３１における鍔部６６の内周にはストッパ９３が設けられている。このストッパ９３には、移動する可動片３３が接触して、軸線Ａ１に沿った方向で可動片３３の移動範囲を規制する機構である。このストッパ９３は、接触面７９の内周端から、軸線Ａ１に沿った方向で可動片３３に向けて突出されている。また、ストッパ９３は、軸線Ａ１を中心とする円周方向に、所定間隔をおいて複数設けられている。軸線Ａ１を中心とする円周方向で、１個のストッパ９３の幅は、１個の歯７３の幅と同じである。また、軸線Ａ１を中心とする円周方向で、ストッパ９３と歯７３と同じ位相に配置されている。さらに、ストッパ９３の先端の外接円は、ストレート部９１の直径よりも大きく、かつ、可動片３３の内径（直径）よりも大きい。そして、固定片３１およびプライマリシャフト２２を、スプライン嵌合部７０，７１によりキャリヤ２１に連結した状態において、ストッパ９３は、軸線Ａ１に沿った方向で、ストレート部９１と外歯７７との間に位置する。
【００４６】
つぎに、第２具体例におけるプライマリシャフト２２とプライマリプーリ２６との組立工程を説明する。この第２具体例では、図１０に示すように、プライマリシャフト２２と固定片３１とを連結する前の工程で、プライマリシャフト２２の外周に、軸受４３が取り付けられ、ついで、シリンダ３８が取り付けられる。その後、プライマリシャフト２２と可動片３３とが、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動されて、プライマリシャフト２２の外周に可動片３３が取り付けられ、かつ、プライマリシャフト２２の外歯と、可動片３３の内歯とが噛合されて、スプライン嵌合部９０が形成される。このようにして、可動片３３とプライマリシャフト２２とが一体回転可能に連結される。その後、プライマリシャフト２２と固定片３１とが軸線Ａ１を中心として同軸上に配置され、プライマリシャフト２２と固定片３１とが、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動され、第１具体例と同様の工程により、プライマリシャフト２２と固定片３１とが連結される。この第２具体例では、軸線Ａ１を中心とする円周上で、ストッパ９２が歯７３と同じ位相に設けられているため、先にストッパ９２が、歯７８同士の間を通過し、ついで、歯７３が歯７８同士の間を通過する。なお、プライマリシャフト２２と固定片３１とのこの他の連結作業は、第１具体例の場合と同じである。このように、第２具体例では、軸線Ａ１に沿った方向で、プライマリシャフト２２の同じ側の端部、図９では右側の端部から、可動片３３および固定片３１が、プライマリシャフト２２に取り付けられる。
【００４７】
このようにして、プライマリシャフト２２に可動片３３および固定片３１を取り付けると、ベルト５０がプライマリプーリ２６に巻き掛けられる前において、可動片３３が固定片３１に近づく向きでプライマリシャフト２２に沿った移動した場合、ストッパ９２の先端と可動片３３とが接触する。このため、可動片３３と固定片２１との接触を確実に防止できる。特に、可動片３３が固定片３１の接触面７９に接触することを防止できる。したがって、接触面７９に傷が付くことを未然に回避でき、固定片３１の耐久性の低下を抑制できる。また、プライマリシャフト２２に固定片３１を取り付けた場合、ストッパ９２が軸線Ａ１に沿った方向に延ばされているため、軸線Ａ１に沿った平面内で、固定片３１を回転させる向きの荷重が生じた場合、ストッパ９２の内面がプライマリシャフト２２の外周面に接触する。したがって、固定片３１が倒れることを抑制できる。なお、この第２具体例において、第２具体例と同じ構成部分については、第１具体例と同じ作用効果を得られる。さらに、第２具体例では、固定片３１に軸線Ａ１に沿った方向の荷重が加えられた場合、第１具体例と同様の原理で図９で右向きのスラスト荷重がプライマリシャフト２２に伝達される。これに対して、可動片３５に図９で左向きのスラスト荷重が加わると、その荷重は大径部１７０に伝達される。したがって、プライマリシャフト２２に図９で左向きのスラスト荷重が伝達される。このようにして、プライマリシャフト２２には、図９で右向きのスラスト荷重と、図９で左向きの荷重とが作用して、その荷重同士が相殺される。
【００４８】
この第２具体例は、請求項３および請求項４に対応する具体例である。この第２具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ストッパ９３が、この発明のストッパに相当する。この第２具体例におけるその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、第１具体例とこの発明の構成との対応関係と同じである。また、第１具体例および第２具体例では、ベルト式無段変速機１０の組み立てが完了した状態、およびベルト式無段変速機１０の組立工程の途中においても、便宜上、共通の軸線Ａ１を用いて説明している。また、軸線Ａ１を中心とする円周方向で、歯同士、まはた歯溝同士の「位相が一致する」、または「同一位相にある」とは、円周方向における歯の中心同士、または歯溝の中心同士が一致していることを意味する。
【００４９】
なお、図２に示すパワートレーンでは、エンジン２からベルト式無段変速機１０に至る動力伝達経路に前後進切換装置９が配置されているが、ベルト式無段変速機１０から車輪１２に至る動力伝達経路に前後進切換装置が配置されたパワートレーンにおいても、この発明を適用可能である。また、前後進切換装置９は遊星歯車機構を有しているが、平行軸歯車式の前後進切換装置を用いることも可能である。また、図２に示すパワートレーンでは、エンジンから前輪に至る動力伝達経路にベルト式無段変速機が配置されているが、エンジンから後輪に至る動力伝達経路にベルト式無段変速機が配置されている場合にも、この発明を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明のベルト式無段変速機において、プライマリシャフトおよびプライマリプーリの構成の「第１具体例」を示す断面図である。
【図２】この発明におけるベルト式無段変速機を有する車両のパワートレーンを示すスケルトン図である。
【図３】図１のキャリヤをプライマリプーリおよび固定片にスプライン嵌合した状態を示す断面図である。
【図４】図１の固定片に形成された内歯を示す断面図である。
【図５】図１のプライマリプーリに形成された外歯を示す断面図である。
【図６】この発明のベルト式無段変速機において、プライマリシャフトと固定片とを連結する前の工程を示す展開図である。
【図７】この発明のベルト式無段変速機において、プライマリシャフトと固定片とを連結する途中の工程を示す展開図である。
【図８】この発明のベルト式無段変速機において、プライマリシャフトと固定片とを連結する工程の終了後を示す展開図である。
【図９】この発明のベルト式無段変速機において、プライマリシャフトおよびプライマリプーリの構成の「第２具体例」を示す断面図である。
【図１０】第２具体例で、プライマリシャフトにプライマリプーリを取り付ける工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
２…エンジン、 １０…ベルト式無段変速機、 １７…サンギヤ、 １８…リングギヤ、 ２１…キャリヤ、 ２２…プライマリシャフト、 ３１…固定片、 ３３…可動片、 ２６…プライマリプーリ、 ５０…ベルト、 ７０，７１…スプライン嵌合部、 ９３…ストッパ、 Ａ１…軸線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のベルトと、このベルトが巻き掛けられ、かつ、このベルトを介して動力伝達がおこなわれる２個のプーリと、この２個のプーリのうち一方のプーリが設けられ、かつ、動力により回転される回転部材とを有し、前記回転部材に設けられたプーリが、前記回転部材の回転中心となる軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できる可動片と、前記回転部材と相対移動できず、かつ、前記回転部材と一体回転する固定片とを有しており、前記回転部材と固定片とが別体で構成されているとともに、前記２個のプーリの回転数の比である変速比を無段階に変更することのできる、ベルト式無段変速機において、
前記回転部材および前記固定片が、スプライン嵌合部を介して接続部材に連結されて、その回転部材と固定片とが一体回転する構成であることを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記回転部材に伝達する動力を発生する動力源と、この動力源から前記回転部材に至る動力伝達経路に設けられ、かつ、相互に差動回転可能な３個の回転要素を有する遊星機構とを有し、３個の回転要素のうちのいずれか１個の回転要素が、前記接続部材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。
【請求項３】
無端状のベルトと、このベルトが巻き掛けられ、かつ、このベルトを介して動力伝達がおこなわれる２個のプーリと、この２個のプーリのうち一方のプーリが設けられ、かつ、動力により回転される回転部材と、この回転部材の回転中心となる軸線とを有し、前記回転部材に設けられたプーリが、前記軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できる可動片と、前記軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できず、かつ、前記回転部材と一体回転する固定片とを有しており、前記回転部材と固定片とが別体で構成されており、前記固定片には前記軸線を中心として環状に形成され、かつ、前記ベルトが接触する接触面が設けられており、前記２個のプーリの回転数の比である変速比を無段階に変更することのできる、ベルト式無段変速機において、
前記固定片に、前記可動片に接触して前記軸線に沿った方向における前記可動片の移動を防止するストッパが設けられており、このストッパにおける前記可動片に接触する先端が、前記軸線に沿った方向で前記接触面よりも前記可動片に近い位置まで延ばされていることを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項４】
前記ストッパは、前記軸線を中心とする半径方向で前記接触面よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のベルト式無段変速機。
【請求項１】
無端状のベルトと、このベルトが巻き掛けられ、かつ、このベルトを介して動力伝達がおこなわれる２個のプーリと、この２個のプーリのうち一方のプーリが設けられ、かつ、動力により回転される回転部材とを有し、前記回転部材に設けられたプーリが、前記回転部材の回転中心となる軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できる可動片と、前記回転部材と相対移動できず、かつ、前記回転部材と一体回転する固定片とを有しており、前記回転部材と固定片とが別体で構成されているとともに、前記２個のプーリの回転数の比である変速比を無段階に変更することのできる、ベルト式無段変速機において、
前記回転部材および前記固定片が、スプライン嵌合部を介して接続部材に連結されて、その回転部材と固定片とが一体回転する構成であることを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記回転部材に伝達する動力を発生する動力源と、この動力源から前記回転部材に至る動力伝達経路に設けられ、かつ、相互に差動回転可能な３個の回転要素を有する遊星機構とを有し、３個の回転要素のうちのいずれか１個の回転要素が、前記接続部材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。
【請求項３】
無端状のベルトと、このベルトが巻き掛けられ、かつ、このベルトを介して動力伝達がおこなわれる２個のプーリと、この２個のプーリのうち一方のプーリが設けられ、かつ、動力により回転される回転部材と、この回転部材の回転中心となる軸線とを有し、前記回転部材に設けられたプーリが、前記軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できる可動片と、前記軸線に沿った方向で前記回転部材と相対移動できず、かつ、前記回転部材と一体回転する固定片とを有しており、前記回転部材と固定片とが別体で構成されており、前記固定片には前記軸線を中心として環状に形成され、かつ、前記ベルトが接触する接触面が設けられており、前記２個のプーリの回転数の比である変速比を無段階に変更することのできる、ベルト式無段変速機において、
前記固定片に、前記可動片に接触して前記軸線に沿った方向における前記可動片の移動を防止するストッパが設けられており、このストッパにおける前記可動片に接触する先端が、前記軸線に沿った方向で前記接触面よりも前記可動片に近い位置まで延ばされていることを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項４】
前記ストッパは、前記軸線を中心とする半径方向で前記接触面よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のベルト式無段変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１８５９１６（Ｐ２００９−１８５９１６Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７００３（Ｐ２００８−２７００３）
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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