乾式ベルト式無段変速機
【課題】ベルトとプーリとが設けられたベルト・プーリ室に油が漏れることを防止するシール性能の高い乾式ベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】乾式ベルト式無段変速機１において、可動シーブ１１を固定シーブ１０に向けて押圧する油圧室１５ｃが可動シーブ１１を挟んで固定シーブ１０とは反対側に設けられるとともに、可動シーブ１１が回転軸９の外周側に所定のクリアランスを設けて嵌合している嵌合部が、油圧室１５ｃに油圧を給排する油路１７もしくは油圧室１５ｃに連通しており、その嵌合部に油圧室１５ｃの圧油がクリアランスを経てベルト巻き掛け溝側に漏洩することを阻止する第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとが回転軸９の軸線方向に所定の間隔をあけて配置され、これら第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間の圧油を嵌合部から排出する排出油路２３が設けられている。
【解決手段】乾式ベルト式無段変速機１において、可動シーブ１１を固定シーブ１０に向けて押圧する油圧室１５ｃが可動シーブ１１を挟んで固定シーブ１０とは反対側に設けられるとともに、可動シーブ１１が回転軸９の外周側に所定のクリアランスを設けて嵌合している嵌合部が、油圧室１５ｃに油圧を給排する油路１７もしくは油圧室１５ｃに連通しており、その嵌合部に油圧室１５ｃの圧油がクリアランスを経てベルト巻き掛け溝側に漏洩することを阻止する第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとが回転軸９の軸線方向に所定の間隔をあけて配置され、これら第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間の圧油を嵌合部から排出する排出油路２３が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一対のプーリと、それらのプーリに巻き掛けられたベルトとで構成された乾式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、伝動ベルトを利用して変速比を連続的に変化させることのできるベルト式無段変速機が知られている。このベルト式無段変速機は、互いに平行に配置されたプライマリプーリとセカンダリプーリと、それらプーリに巻き掛けられて動力を伝達するベルトとで構成されている。また、各プーリは、回転軸と一体に形成された固定シーブと、回転軸の軸線方向に移動可能に保持された可動シーブとで構成されており、各シーブが互いに対向する面（以下、プーリ面と記す。）が円錐状に形成され、そのプーリ面にベルトが接触して動力が伝達されるように構成されている。つまり、プーリとベルトとの摩擦力を利用して動力が伝達されるように構成されている。
【０００３】
一方、ベルト式無段変速機は、上述したようにプーリとベルトとの摩擦力を利用して動力を伝達するように構成されているので、ベルトの側面、すなわちプーリ面と接触する面に摩擦係数の大きい樹脂材料の皮膜を形成することによって、ベルトとプーリ面との摩擦力を増加させるように構成された、いわゆる乾式ベルト式無段変速機が知られている。この乾式ベルト式無段変速機は、ベルトとプーリ面とが接触している箇所を無潤滑状態、すなわち潤滑オイルを供給せずに摩擦力を得るように構成されている。しかしながら、可動シーブを軸線方向に移動させるために、通常、油圧アクチュエータを利用しているため、油圧アクチュエータからベルトが設けられている箇所へオイルが流入すると、ベルトの側面とプーリ面とで滑りが生じてしまう可能性がある。そのため、特許文献１に記載されたベルト式無段変速機は、可動シーブの中空部分の両端部と回転軸との間にＯリングなどのシール材を設けることによって、油圧アクチュエータからベルトが設けられている箇所にオイルが流入しないように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０３６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発明は、油圧アクチュエータに給排される圧油が高圧であるため、油圧アクチュエータに連通される可動シーブの油圧アクチュエータ側の端部と回転軸との間に設けられたシール材には高油圧がかかり、そのシール部材から油が漏れてスプライン部に溜まり、スプライン部に溜まったその油がベルトとプーリ面とが接触している箇所に漏れるおそれがある。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ベルトとプーリとが設けられたベルト・プーリ室に油が漏れることを防止するシール性能の高い乾式ベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、回転軸と一体に回転する固定シーブと、その回転軸の軸線方向に移動可能でかつ前記回転軸と一体に回転するよう前記回転軸に嵌合させられて前記固定シーブとともにベルト巻き掛け溝を形成する可動シーブとによってプーリが形成され、そのベルト巻き掛け溝にベルトを巻き掛けてトルクを伝達する乾式ベルト式無段変速機において、前記可動シーブを前記固定シーブに向けて押圧する油圧室が前記可動シーブを挟んで前記固定シーブとは反対側に設けられるとともに、前記可動シーブが前記回転軸の外周側に所定のクリアランスを設けて嵌合している嵌合部が、前記油圧室に油圧を給排する油路もしくは前記油圧室に連通しており、その嵌合部に前記油圧室の圧油が前記クリアランスを経て前記ベルト巻き掛け溝側に漏洩することを阻止する第１シール部材と第２シール部材とが前記回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて配置され、これら第１シール部材と第２シール部材との間の圧油を前記嵌合部から排出する排出油路が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記排出油路は、前記可動シーブの半径方向において外径側に前記圧油を排出することを特徴とする乾式ベルト式無段変速機である。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記嵌合部に前記第２シール部材に対して前記回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて第３シール部材が配置され、前記第２シール部材とその第３シール部材とにより密閉された空間が、大気圧よりも圧力が高い高圧部であることを特徴とする乾式ベルト式無段変速機である。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記可動シーブと前記固定シーブとが一体に回転できかつ軸線方向に移動できるように、自己潤滑性を備えたキー部材が、前記嵌合部における前記第２シール部材と前記第３シール部材との間に設けられていることを特徴とする乾式ベルト式無段変速機である。
【００１１】
さらに、請求項５の発明は、請求項３または４の発明において、前記第１シール部材と前記第２シール部材とは前記可動シーブの前記油圧室側の端部に設けられ、前記第３シール部材は前記回転軸の前記固定シーブ側に設けられ、前記可動シーブの前記端部の内径は前記回転軸の前記固定シーブ側の外径よりも小さく、かつ、前記可動シーブの他方の端部の内径は前記回転軸の前記油圧室側の外径よりも大きく形成されているとともに、前記高圧部は、前記可動シーブの前記端部の内径と前記回転軸の前記油圧室側の外径との間の前記第２シール部材と、前記可動シーブの前記他方の端部の内径と前記回転軸の前記固定シーブ側の外径との間の前記第３シール部材とによって構成されることを特徴とする乾式ベルト式無段変速機である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、嵌合部に油圧室の圧油がクリアランスを経てベルト巻き掛け溝側に漏洩することを阻止する第１シール部材と第２シール部材とが回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて配置され、これら第１シール部材と第２シール部材との間の圧油を嵌合部から排出する排出油路が設けられている。したがって、可動シーブを固定シーブに向けて押圧する油圧室の圧油が嵌合部に進入しようとするが、嵌合部に設けられた第１シール部材がその圧油が流入することを抑制または防止することができる。
【００１３】
また、この発明によれば、第１シール部材に高圧がかかり圧油が漏れた場合、第１シール部材から所定間隔をあけて嵌合部に設けられた第２部材が、その漏れた圧油が高圧部に流入することを抑制または防止することができ、さらにシール性を向上させることができる。
【００１４】
また、この発明によれば、軸線方向における第１シール部材と第２シール部材との間には排出油路が設けられているため、この排出路には、第１シール部材から漏れた油と第２シール部材により高圧部に流入することを防止されている圧油とが溜まり、プーリの回転による遠心力が半径方向外方に作用して、可動シーブの半径方向において外径側にその溜まった圧油を排出させることができ、その結果、ベルト巻き掛け溝に圧油が漏洩することを防止または抑制することができる。
【００１５】
特に、請求項３の発明によれば、嵌合部における前記第２シール部材とその第３シール部材とにより密閉された空間（高圧部）が、大気圧よりも圧力が高くなるように構成されている。したがって、第１シール部材と第２シール部材との間の嵌合部よりも圧力が高いため、第１シール部材に高圧がかかり第１シール部材と第２シール部材との間に漏れた圧油は、第２シール部材を挟んで高圧部側に流入することはできずに、第１シール部材と第２シール部材との間に形成された排出油路にその圧油が溜まり、プーリの回転による遠心力が半径方向外方に作用して、可動シーブの半径方向において外径側にその溜まった圧油を排出させることができる。その結果、圧力差を用いてベルト巻き掛け溝に圧油が漏洩することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る乾式ベルト式無段変速機の一例を示す模式図である。
【図２】車両にこの発明に係る乾式ベルト式無段変速機を搭載したときの動力伝達経路を説明するための概略図である。
【図３】この発明に係る乾式ベルト式無段変速機の組み付け工程の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎに、この発明に係るベルト式無段変速機の構成の一例について説明する。図２は、この発明に係るベルト式無段変速機を車両に搭載した場合の動力伝達経路を示しており、ベルト式無段変速機１には、エンジンや電動機などの動力源２から動力が伝達され、伝達されたトルクや回転数を変化させてカウンタギヤユニット３およびデファレンシャルギヤ４を介して車輪５に出力するように構成されている。このベルト式無段変速機１の基礎となる構成は従来知られたものと同様であって、動力源２から動力が伝達されて回転するプライマリプーリ６と、そのプライマリプーリ６と平行に配置されてプライマリプーリ６から動力が伝達されることによって回転するセカンダリプーリ７と、それらのプーリ６，７に巻き掛けられて動力を伝達するベルト８とで構成されている。
【００１８】
ここで、各プーリ６，７の構成を図１を参照しつつ具体的に説明する。プライマリプーリ６とセカンダリプーリ７との構成は略同一であるので、図１にはプライマリプーリ６の一部の断面のみを示している。図１に示すプーリ６は、動力源２に連結された入力軸９（回転軸）と一体に形成された固定シーブ１０と、その固定シーブ１０と対向して配置されかつ入力軸９の軸線方向に移動可能に配置された可動シーブ１１とによって構成されている。なお、入力軸９は、ハウジング１２に設けられた軸受１３によって回転自在に保持されている。これらの各シーブ１０，１１は、互いに対向した面（以下、プーリ面１０ａ，１１ａと記す。）が円錐状に形成されており、それら対向したプーリ面１０ａ，１１ａ同士の間に形成されたベルト巻き掛け溝にベルト８が巻き掛けられて、各プーリ面１０ａ，１１ａとベルト８の側面とが摩擦接触することによって動力を伝達するように構成されている。図１に示す例では、各プーリ面１０ａ，１１ａとベルト８との摩擦力を増大させるために、ベルト８の側面には、摩擦係数の大きい合成樹脂材料の皮膜を形成し、プーリ面１０ａ，１１ａとベルト８との接触面には、潤滑油を介在させずに動力を伝達するように構成されている。つまり、この発明にかかるベルト式無段変速機は、ハウジング内のベルト８と各プーリ６，７とが設けられたベルト・プーリ室１２ａには、油が漏れないように構成された乾式ベルト式無段変速機である。
【００１９】
また、可動シーブ１１を固定シーブ１０に向けて押圧する油圧室が可動シーブ１１を挟んで固定シーブ１０とは反対側に設けられている。具体的には、可動シーブ１１を固定シーブ１０の軸線方向に移動させるために、可動シーブ１１に設けられた円筒軸部１４の端部側に油圧アクチュエータ１５が設けられている。油圧アクチュエータ１５は、可動シーブ１１を固定シーブ１０側に押圧するように構成されており、円筒軸部１４の端部の外周側に突出したピストン１５ａと、円筒軸部１４の端部を覆うように形成されたシリンダ１５ｂとによって構成されている。すなわち、円筒軸部１４の端部とピストン１５ａとシリンダ１５ｂとによって形成された空間を油圧室１５ｃとして圧油を供給することによって、円筒軸部１４の端部とピストン１５ａとに軸線方向の荷重を作用させて、可動シーブ１１に対して固定シーブ側への推力を与えるように構成されている。具体的には、入力軸９の図に示す左側の端部から軸線方向における油圧アクチュエータ１５が設けられている位置までの中心軸線上に形成された穴１６と、その穴１６の端部から入力軸９の外周面に連通するように形成された貫通孔１７とを制御用油路として、図示しないオイルポンプから油圧を供給・排出するように構成されている。なお、ピストン１５ａの外周面とシリンダ１５ｂの内周面との間にはＯリングなどのシール部材１５ｄが設けられており、油圧室１５ｃからオイルが漏洩することを抑制もしくは防止している。また、円筒軸部１４の油圧アクチュエータ側の先端部１４ａは、円錐台状に形成されており、貫通孔１７と油圧室１５ｃとの間で油圧が給排され易いように、半径方向にスリットが設けられている。
【００２０】
また、この発明に係るベルト式無段変速機は、ベルト８と各プーリ面１０ａ，１１ａとに潤滑油を供給せずに動力を伝達するように構成されているので、油圧アクチュエータ１５のシリンダ１５ｂとピストン１５ａとから漏洩したオイルや後述する嵌合部を通過して排出された圧油を一時的に溜めて図示しないオイルパンなどに排出するように設けられたハウジング１２が、円筒軸部１４の外周側と油圧アクチュエータ１５とを収容するように形成され、そのハウジング１２の内部の空間を油室１８として、上述した圧油が流入するように構成されている。また、ハウジング１２と円筒軸部１４の外周面とには、油室１８から圧油が漏洩しないように、シール部材１９が設けられている。なお、このハウジング１２の下方部には図示しないドレーンポートが形成されており、油室内の圧油が重力によって排出されるように構成されている。また、入力軸９は軸受１３によって回転自在に保持されており、その軸受１３は、図に示すようにハウジング１２に形成されている。そのため、油室１８に流入した圧油を軸受１３に供給するように構成して、軸受１３の潤滑性を向上させるように構成させてもよい。すなわち、油室１８をオイル流通部として機能させて、油室１８の壁面もしくはシリンダ１５ｂの外周面に沿って潤滑油が軸受１３に供給されるように構成してもよい。
【００２１】
また、可動シーブ１１が入力軸９の軸線方向に移動できるように、可動シーブ１１の内周部が中空状に形成されており、その中空状に形成された部分に入力軸９が挿入されている。さらに、可動シーブ１１のプーリ面１１ａとは反対側に延出した円筒状に形成された円筒軸部１４が一体に形成されている。つまり、可動シーブ１１および円筒軸部１４の内周部に入力軸９が挿入されている。これら可動シーブ１１および可動シーブ１１に一体に形成された円筒軸部１４の内周側と入力軸９の外周側とは、それらの間に半径方向において所定のクリアランスが設けられて嵌合しており、それら可動シーブ１１および円筒軸部１４と入力軸９とが嵌合している嵌合部が油圧室１５ｃに油圧を給排する油路もしくは油圧室１５ｃに連通している。このように構成された可動シーブ１１と固定シーブ１０とが一体に回転でき、かつ軸線方向に移動できるように、円筒軸部１４の内周面と入力軸９の外周面とが自己潤滑性を備えたインボリュートスプラインやボールスプラインあるいは樹脂キーなどのキー部材２０によって嵌合されている。すなわち、円筒軸部１４の内周面と入力軸９の外周面とのいずれか一方に軸線方向に所定の長さを有する凹部を形成し、他方にその凹部と嵌合する突起部を形成して、円筒軸部１４の内周面と入力軸９の外周面とが嵌合するように構成されている。なお、この発明にかかる嵌合部とは、可動シーブならびに円筒軸部が軸線方向において移動する際に、可動シーブならびに円筒軸部の内周面と軸部の外周面とが嵌合している箇所であるものとする。
【００２２】
この発明にかかる嵌合部には、その嵌合部に油圧室の圧油がクリアランスを経てベルト巻き掛け溝側に漏洩することを阻止する第１シール部材と第２シール部材とが回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて配置され、これら第１シール部材と第２シール部材との間の圧油を嵌合部から排出する排出油路が設けられている。具体的には、円筒軸部１４の油圧アクチュエータ側の内周面には、所定の間隔をあけて２つの環状溝２１，２２が形成されており、円筒軸部１４の先端部側の環状溝２１にはＯリング等の第１シール部材２１ａが、もう一方の環状溝２２にはＯリング等の第２シール部材２２ａがそれぞれ設けられている。また、円筒軸部１４の油圧アクチュエータ側の内周面には、それら第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間の圧油を嵌合部から排出する環状の排出油路２３が形成されており、さらに、この排出油路２３に溜まった圧油を可動シーブ１１の半径方向において外径側に排出する排出孔２３ａが、排出油路２３と油室１８とを連通するように設けられている。なお、第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａと排出油路２３とが設けられた円筒軸部１４の内周面を圧油排出面１４ｂと称することとする。
【００２３】
可動シーブ１１を軸線方向に移動させるために円筒軸部１４の端部に設けられた油圧アクチュエータ１５の油圧を変化させた場合、油圧室１５ｃと連通している円筒軸部１４の端部の内周面と入力軸９の外周面との間の嵌合部（言い換えると、円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂと入力軸９の外周面との間のクリアランス）には、円筒軸部１４の円錐台状に形成された先端部側からプーリ６の巻きかけ溝側に向かって圧油が進入しようとするが、円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂの環状溝２２に設けられた第１シール部材２１ａがその圧油が流入することを抑制または防止することができる。また、第１シール部材２１ａには高圧がかかるために圧油が抑制できずに漏れてしまった場合、第１シール部材２１ａから所定間隔をあけて圧油排出面１４ｂに設けられた第２シール部材２２ａが、その漏れた圧油が後述する高圧部に流入することを抑制または防止することができ、さらにシール性を向上させることができる。さらに、軸線方向における第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間には排出油路２３が設けられているため、この排出路２２には、第１シール部材２１ａから漏れた油と第２シール部材２２ａにより後述する高圧部に流入することを防止されている圧油とが溜まり、プーリの回転による遠心力が半径方向外方に作用して、排出路２２に連通した排出孔２３ａを介して略大気圧である油室１８にその溜まった圧油を排出させることができ、その結果、ベルト・プーリ室に圧油が流入することを防止または抑制することができる。
【００２４】
さらに、可動シーブ１１のプーリ面側（言い換えると、開口端部側）の内周部は、半径方向ならびに軸線方向において溝部２４が形成されており、その溝部に自己潤滑性を有する樹脂ブッシュ２４ａが設けられている。また、可動シーブ１１の油圧アクチュエータ側の内周部（言い換えると、可動シーブ１１と円筒軸部１４とが連通している箇所の内周部）には、軸線方向において固定シーブ側に移動する際に入力軸９の後述する摺動面の縁部と接触しないように、半径方向ならびに軸線方向において溝部２５（以降、この溝部を摺動溝部と呼ぶ。）が形成されている。さらに、可動シーブ１１に設けられた樹脂ブッシュ２４ａが軸線方向において摺動する入力軸９の摺動面９ａには、その面の軸線方向の縁部側に環状溝２６が形成され、その環状溝２６にOリング等の第３シール部材２６ａが設けられている。この第３シール部材２６ａは、可動シーブ１１が軸線方向において移動する際に摺動溝部２５または樹脂ブッシュ２４ａと摺動面９ａとの半径方向の間のクリアランスを密閉するものであって、かつ、第２シール部材２２ａとともに密閉した空間２７が大気圧よりも高圧になるように構成されている。なお、大気圧よりも高圧に構成された第２シール部材２２ａと第３シール部材２３ａとの密閉空間２７を高圧部と呼ぶこととする。
【００２５】
つぎに、この発明に係る高圧部について説明する。この発明に係る高圧部は、可動シーブの一方の端部（言い換えると、可動シーブに設けられた円筒軸部の端部）の内径と回転軸の油圧室側の外径との間の第２シール部材と、可動シーブの他方の端部の内径と回転軸の固定シーブ側の外径との間の第３シール部材とによって密閉された大気圧よりも圧力が高い空間である。高圧部の構成の一例を、図３を用いて、プーリの組み付け工程とともに示す。まずはじめに、プーリ６の組み付け工程では、可動シーブ１１のプーリ面１１ａと固定シーブ１０のプーリ面１０ａとが対向するように、図３（ａ）に示すように、可動シーブ１１の中空状に形成された部分を入力軸９に挿入する。ここで、入力軸９の摺動面９ａの外径と入力軸９の油圧アクチュエータ側の面９ｂの外径とでは、摺動面９ａのほうが大きく形成されており、また、円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂの内径と摺動溝部２５の内径とでは、摺動溝部２５のほうが大きく形成されている。このため、入力軸９に可動シーブ１１を軸線方向において固定シーブ側に挿入していく過程において、入力軸９の油圧アクチュエータ側の面９ｂと円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂとの勘合部を第２シール部材２２ａが密閉するとともに、入力軸９の摺動面９ａと可動シーブ１１の摺動溝部２５または樹脂ブッシュ２４ａとの勘合部を第３シール部材２６ａが密閉することにより、第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとの間に密閉された空間が生じる。言い換えると、入力軸９に可動シーブ１１を軸線方向において固定シーブ側に挿入していく過程において、入力軸９の油圧アクチュエータ側の外周面９ｂと円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂとの間に設けられている第２シール部材２２ａが、軸線方向の固定シーブ側から円筒軸部１４の端部側に大気が流出することを防止し、さらに、可動シーブ１１の摺動溝部２５または樹脂ブッシュ２４ａと入力軸９の摺動面９ａとの間に設けられている第３シール部材２６ａが、軸線方向において円筒軸部側から固定シーブ側に大気が流出することを防止することにより、大気を高圧部２７に閉じ込める構成となっている。なお、図３（ａ）における密閉された空間は、略大気圧である。また、図３の斜線は、密閉された空間（高圧部）を示している。
【００２６】
つぎに、高圧部２７の大気圧を高めるために、プーリの組み付けの工程では、図３（ｂ）に示すように、シリンダ１５ｂを用いて円筒軸部１４を軸線方向の固定シーブ側に押し付ける。具体的には、可動シーブ１１を入力軸９に挿入し図３（ａ）における密閉された空間が生じた後に、中空状に形成されたシリンダ１５ｂを入力軸９に挿入する。シリンダ１５ｂは、入力軸９に挿入されて軸線方向の固定シーブ側に移動する際に、その内周部が円筒軸部１４の円錐台状に形成された先端部１４ａと接触し、円筒軸部１４の端部１４ａを軸線方向の固定シーブ側に押しつつ、入力軸９の油圧アクチュエータ側の外周面９ｂの縁部９ｃに固定されるとともに、円筒軸部１４の端部を覆うこのシリンダ１５ｂの開口端部と円筒軸部１４の端部の外周側に設けられたピストン１５ａの外周部とによって油圧室１５ｃが形成される。このとき、シリンダ１５ｃの内周部に軸線方向の固定シーブ側に押される円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂに設けられた第２シール部材２２ａは、気密性を保ちつつ軸線方向の固定シーブ側に移動するため、第３シール部材２６ａとの軸線方向における距離が短くなる。第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとの軸線方向における距離が短くなることで、第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとが閉じた空間（高圧部）は図３（ａ）に示す前述した略大気圧である密閉された空間よりも小さくなり、かつ、その小さくなった空間内の大気は圧縮され、大気圧よりも高圧となる。つまり、図３（ｂ）に示すプーリ組み付け後の高圧部２７は、図３（ａ）における密閉された空間の圧力または大気圧よりも高圧である。なお、図３（ｂ）におけるプーリの位置は、組み付け後のプライマリプーリの初期位置（言い換えると、最減速の位置）を示すものであって、セカンダリプーリの場合では最増速位置を示すものである。
【００２７】
次に、図３（ｃ）を用いて、変速時の高圧部について説明する。ベルト８が巻きかけられたプライマリプーリ６のベルト巻き掛け半径を最大（つまり、プライマリプーリ６を最増速の位置）にする場合、円筒軸部１４の端部とピストン１５ａとシリンダ１５ｂとによって形成された油圧室１５ｃに圧油を供給することによって、背面に油圧アクチュエータ１５が設けられた可動シーブ１１は、軸線方向において固定シーブ側に移動し、対向する固定シーブ１０との軸線方向の距離は最小となる。このとき、可動シーブ１１は高圧部２７の気密性を保ちつつ軸線方向の固定シーブ側に移動するため、油圧アクチュエータ１５に軸線方向の固定シーブ側に押される円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂに設けられた第２シール部材２２ａは、図３（ｂ）に示す巻き掛け半径が最小である場合の第３シール部材２６ａとの軸線方向における距離よりも、第３シール部材２６ａとの軸線方向の距離が短くなる。第２シール部材２２ａと第３シール部材との軸線方向における距離がさらに短くなることで、第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとが閉じた高圧部は図３（ｂ）に示す前述した密閉された空間よりもさらに小さくなり、かつ、そのさらに小さくなった空間内の大気はさらに圧縮され、図３（ｂ）における高圧部２７の圧力よりもさらに高圧となる。つまり、図３（ｃ）に示すプーリ６のベルト巻き掛け半径が最大である時の高圧部２７は、図３（ｂ）に示すベルト巻き掛け半径が最小である場合における高圧部２７の圧力よりも高圧である。なお、図３（ｃ）におけるプーリの位置は、組み付け後の変速時におけるプライマリプーリの最増速の位置を示すものであって、セカンダリプーリの場合では最減速位置を示すものである。
【００２８】
つまり、図３に示すように、この発明に係る高圧部の構成の一例において、第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとの間の密閉された空間つまり高圧部２７は、温度が一定であるとするとボイルの法則により、図３（ａ）に示す組み付け時の高圧部２７よりも図３（ｂ）に示すベルト巻き掛け半径最小時の高圧部２７の方が圧力は高く、さらに図３（ｂ）に示すベルト巻き掛け半径最小時の高圧部２７よりも図３（ｃ）に示すベルト巻き掛け半径最大時の高圧部２７の方が圧力は高い。また、プーリ組み付け後の高圧部２７は、圧力は常に大気圧よりも高くなるように設定されている。言い換えると、組み付けおよび変速による可動シーブ１１の軸線方向における移動に伴って、高圧部２７の圧力は、大気圧よりも上昇する構成または下降しても大気圧よりも低くならない構成となっている。なお、この発明に係る高圧部は、大気圧よりも高圧であるように構成されていればよく、例えば、高圧部に気体を注入して高圧になるように構成されてもよい。
【００２９】
したがって、プーリのベルト巻き掛け半径を最小から最大にするために、円筒軸部１４の端部に設けられた油圧アクチュエータ１５の油圧を変化させ可動シーブ１１を軸線方向に移動させた場合、油圧室１５ｃと連通している円筒軸部１４の端部の内周面１４ｂと入力軸９の外周面９ｂとの間の嵌合部（言い換えると、円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂと入力軸９の外周面９ｂとの間のクリアランス）には、油圧室１５ｃに供給されその油圧室１５ｃの圧力を高めて可動シーブ１１を軸線方向に移動させる圧油が進入し、圧油排出面１４ｂに設けられた第１シール部材２１ａに高圧がかかりその圧油が漏れた際に、その漏れた圧油が第１シール部材２１ａから所定間隔をあけて圧油排出面１４ｂに設けられた第２シール部材２２ａを挟んで高圧部側に流入しようとする。しかし、第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとの間の高圧部２７は、第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間の嵌合部（言い換えると、クリアランス）または略大気圧である排出油路２３よりも圧力が高いため、第１シール部材２１ａに高圧がかかり第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間のクリアランスに漏れた圧油は、第２シール部材２２ａを挟んで高圧部側に流入することはできずに、第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間に形成された排出油路２３にその圧油が溜まり、プーリ６の回転による遠心力が半径方向外方に作用して、排出路２２に連通した排出孔２３ａを介して略大気圧である油室１８にその溜まった圧油を排出させることができる。その結果、ベルト巻き掛け溝側（つまり、プーリとベルトとが設置されているベルト・プーリ室）に圧油が漏洩することを圧力差を用いて防止することができる。
【００３０】
なお、上述した構成はプライマリプーリを例に挙げて説明したが、セカンダリプーリを対象とした構成であってもよい。また、この発明に係るベルト式無段変速機は、車両に搭載されたものに限定されず、産業機械や航空機あるいは船舶などに利用するベルト式無段変速機であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…乾式ベルト式無段変速機、 ６…プーリ、 ８…ベルト、 ９…回転軸、 １０…固定シーブ、 １１…可動シーブ、 １４…円筒軸部、 １５…油圧アクチュエータ、 １５ｃ…油圧室、 １７…油路、 ２０…キー部材、 ２１ａ…第１シール部材、 ２２ａ…第２シール部材、 ２３…排出油路、 ２６ａ…第３シール部材、 ２７…高圧部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一対のプーリと、それらのプーリに巻き掛けられたベルトとで構成された乾式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、伝動ベルトを利用して変速比を連続的に変化させることのできるベルト式無段変速機が知られている。このベルト式無段変速機は、互いに平行に配置されたプライマリプーリとセカンダリプーリと、それらプーリに巻き掛けられて動力を伝達するベルトとで構成されている。また、各プーリは、回転軸と一体に形成された固定シーブと、回転軸の軸線方向に移動可能に保持された可動シーブとで構成されており、各シーブが互いに対向する面（以下、プーリ面と記す。）が円錐状に形成され、そのプーリ面にベルトが接触して動力が伝達されるように構成されている。つまり、プーリとベルトとの摩擦力を利用して動力が伝達されるように構成されている。
【０００３】
一方、ベルト式無段変速機は、上述したようにプーリとベルトとの摩擦力を利用して動力を伝達するように構成されているので、ベルトの側面、すなわちプーリ面と接触する面に摩擦係数の大きい樹脂材料の皮膜を形成することによって、ベルトとプーリ面との摩擦力を増加させるように構成された、いわゆる乾式ベルト式無段変速機が知られている。この乾式ベルト式無段変速機は、ベルトとプーリ面とが接触している箇所を無潤滑状態、すなわち潤滑オイルを供給せずに摩擦力を得るように構成されている。しかしながら、可動シーブを軸線方向に移動させるために、通常、油圧アクチュエータを利用しているため、油圧アクチュエータからベルトが設けられている箇所へオイルが流入すると、ベルトの側面とプーリ面とで滑りが生じてしまう可能性がある。そのため、特許文献１に記載されたベルト式無段変速機は、可動シーブの中空部分の両端部と回転軸との間にＯリングなどのシール材を設けることによって、油圧アクチュエータからベルトが設けられている箇所にオイルが流入しないように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０３６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発明は、油圧アクチュエータに給排される圧油が高圧であるため、油圧アクチュエータに連通される可動シーブの油圧アクチュエータ側の端部と回転軸との間に設けられたシール材には高油圧がかかり、そのシール部材から油が漏れてスプライン部に溜まり、スプライン部に溜まったその油がベルトとプーリ面とが接触している箇所に漏れるおそれがある。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ベルトとプーリとが設けられたベルト・プーリ室に油が漏れることを防止するシール性能の高い乾式ベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、回転軸と一体に回転する固定シーブと、その回転軸の軸線方向に移動可能でかつ前記回転軸と一体に回転するよう前記回転軸に嵌合させられて前記固定シーブとともにベルト巻き掛け溝を形成する可動シーブとによってプーリが形成され、そのベルト巻き掛け溝にベルトを巻き掛けてトルクを伝達する乾式ベルト式無段変速機において、前記可動シーブを前記固定シーブに向けて押圧する油圧室が前記可動シーブを挟んで前記固定シーブとは反対側に設けられるとともに、前記可動シーブが前記回転軸の外周側に所定のクリアランスを設けて嵌合している嵌合部が、前記油圧室に油圧を給排する油路もしくは前記油圧室に連通しており、その嵌合部に前記油圧室の圧油が前記クリアランスを経て前記ベルト巻き掛け溝側に漏洩することを阻止する第１シール部材と第２シール部材とが前記回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて配置され、これら第１シール部材と第２シール部材との間の圧油を前記嵌合部から排出する排出油路が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記排出油路は、前記可動シーブの半径方向において外径側に前記圧油を排出することを特徴とする乾式ベルト式無段変速機である。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記嵌合部に前記第２シール部材に対して前記回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて第３シール部材が配置され、前記第２シール部材とその第３シール部材とにより密閉された空間が、大気圧よりも圧力が高い高圧部であることを特徴とする乾式ベルト式無段変速機である。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記可動シーブと前記固定シーブとが一体に回転できかつ軸線方向に移動できるように、自己潤滑性を備えたキー部材が、前記嵌合部における前記第２シール部材と前記第３シール部材との間に設けられていることを特徴とする乾式ベルト式無段変速機である。
【００１１】
さらに、請求項５の発明は、請求項３または４の発明において、前記第１シール部材と前記第２シール部材とは前記可動シーブの前記油圧室側の端部に設けられ、前記第３シール部材は前記回転軸の前記固定シーブ側に設けられ、前記可動シーブの前記端部の内径は前記回転軸の前記固定シーブ側の外径よりも小さく、かつ、前記可動シーブの他方の端部の内径は前記回転軸の前記油圧室側の外径よりも大きく形成されているとともに、前記高圧部は、前記可動シーブの前記端部の内径と前記回転軸の前記油圧室側の外径との間の前記第２シール部材と、前記可動シーブの前記他方の端部の内径と前記回転軸の前記固定シーブ側の外径との間の前記第３シール部材とによって構成されることを特徴とする乾式ベルト式無段変速機である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、嵌合部に油圧室の圧油がクリアランスを経てベルト巻き掛け溝側に漏洩することを阻止する第１シール部材と第２シール部材とが回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて配置され、これら第１シール部材と第２シール部材との間の圧油を嵌合部から排出する排出油路が設けられている。したがって、可動シーブを固定シーブに向けて押圧する油圧室の圧油が嵌合部に進入しようとするが、嵌合部に設けられた第１シール部材がその圧油が流入することを抑制または防止することができる。
【００１３】
また、この発明によれば、第１シール部材に高圧がかかり圧油が漏れた場合、第１シール部材から所定間隔をあけて嵌合部に設けられた第２部材が、その漏れた圧油が高圧部に流入することを抑制または防止することができ、さらにシール性を向上させることができる。
【００１４】
また、この発明によれば、軸線方向における第１シール部材と第２シール部材との間には排出油路が設けられているため、この排出路には、第１シール部材から漏れた油と第２シール部材により高圧部に流入することを防止されている圧油とが溜まり、プーリの回転による遠心力が半径方向外方に作用して、可動シーブの半径方向において外径側にその溜まった圧油を排出させることができ、その結果、ベルト巻き掛け溝に圧油が漏洩することを防止または抑制することができる。
【００１５】
特に、請求項３の発明によれば、嵌合部における前記第２シール部材とその第３シール部材とにより密閉された空間（高圧部）が、大気圧よりも圧力が高くなるように構成されている。したがって、第１シール部材と第２シール部材との間の嵌合部よりも圧力が高いため、第１シール部材に高圧がかかり第１シール部材と第２シール部材との間に漏れた圧油は、第２シール部材を挟んで高圧部側に流入することはできずに、第１シール部材と第２シール部材との間に形成された排出油路にその圧油が溜まり、プーリの回転による遠心力が半径方向外方に作用して、可動シーブの半径方向において外径側にその溜まった圧油を排出させることができる。その結果、圧力差を用いてベルト巻き掛け溝に圧油が漏洩することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る乾式ベルト式無段変速機の一例を示す模式図である。
【図２】車両にこの発明に係る乾式ベルト式無段変速機を搭載したときの動力伝達経路を説明するための概略図である。
【図３】この発明に係る乾式ベルト式無段変速機の組み付け工程の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎに、この発明に係るベルト式無段変速機の構成の一例について説明する。図２は、この発明に係るベルト式無段変速機を車両に搭載した場合の動力伝達経路を示しており、ベルト式無段変速機１には、エンジンや電動機などの動力源２から動力が伝達され、伝達されたトルクや回転数を変化させてカウンタギヤユニット３およびデファレンシャルギヤ４を介して車輪５に出力するように構成されている。このベルト式無段変速機１の基礎となる構成は従来知られたものと同様であって、動力源２から動力が伝達されて回転するプライマリプーリ６と、そのプライマリプーリ６と平行に配置されてプライマリプーリ６から動力が伝達されることによって回転するセカンダリプーリ７と、それらのプーリ６，７に巻き掛けられて動力を伝達するベルト８とで構成されている。
【００１８】
ここで、各プーリ６，７の構成を図１を参照しつつ具体的に説明する。プライマリプーリ６とセカンダリプーリ７との構成は略同一であるので、図１にはプライマリプーリ６の一部の断面のみを示している。図１に示すプーリ６は、動力源２に連結された入力軸９（回転軸）と一体に形成された固定シーブ１０と、その固定シーブ１０と対向して配置されかつ入力軸９の軸線方向に移動可能に配置された可動シーブ１１とによって構成されている。なお、入力軸９は、ハウジング１２に設けられた軸受１３によって回転自在に保持されている。これらの各シーブ１０，１１は、互いに対向した面（以下、プーリ面１０ａ，１１ａと記す。）が円錐状に形成されており、それら対向したプーリ面１０ａ，１１ａ同士の間に形成されたベルト巻き掛け溝にベルト８が巻き掛けられて、各プーリ面１０ａ，１１ａとベルト８の側面とが摩擦接触することによって動力を伝達するように構成されている。図１に示す例では、各プーリ面１０ａ，１１ａとベルト８との摩擦力を増大させるために、ベルト８の側面には、摩擦係数の大きい合成樹脂材料の皮膜を形成し、プーリ面１０ａ，１１ａとベルト８との接触面には、潤滑油を介在させずに動力を伝達するように構成されている。つまり、この発明にかかるベルト式無段変速機は、ハウジング内のベルト８と各プーリ６，７とが設けられたベルト・プーリ室１２ａには、油が漏れないように構成された乾式ベルト式無段変速機である。
【００１９】
また、可動シーブ１１を固定シーブ１０に向けて押圧する油圧室が可動シーブ１１を挟んで固定シーブ１０とは反対側に設けられている。具体的には、可動シーブ１１を固定シーブ１０の軸線方向に移動させるために、可動シーブ１１に設けられた円筒軸部１４の端部側に油圧アクチュエータ１５が設けられている。油圧アクチュエータ１５は、可動シーブ１１を固定シーブ１０側に押圧するように構成されており、円筒軸部１４の端部の外周側に突出したピストン１５ａと、円筒軸部１４の端部を覆うように形成されたシリンダ１５ｂとによって構成されている。すなわち、円筒軸部１４の端部とピストン１５ａとシリンダ１５ｂとによって形成された空間を油圧室１５ｃとして圧油を供給することによって、円筒軸部１４の端部とピストン１５ａとに軸線方向の荷重を作用させて、可動シーブ１１に対して固定シーブ側への推力を与えるように構成されている。具体的には、入力軸９の図に示す左側の端部から軸線方向における油圧アクチュエータ１５が設けられている位置までの中心軸線上に形成された穴１６と、その穴１６の端部から入力軸９の外周面に連通するように形成された貫通孔１７とを制御用油路として、図示しないオイルポンプから油圧を供給・排出するように構成されている。なお、ピストン１５ａの外周面とシリンダ１５ｂの内周面との間にはＯリングなどのシール部材１５ｄが設けられており、油圧室１５ｃからオイルが漏洩することを抑制もしくは防止している。また、円筒軸部１４の油圧アクチュエータ側の先端部１４ａは、円錐台状に形成されており、貫通孔１７と油圧室１５ｃとの間で油圧が給排され易いように、半径方向にスリットが設けられている。
【００２０】
また、この発明に係るベルト式無段変速機は、ベルト８と各プーリ面１０ａ，１１ａとに潤滑油を供給せずに動力を伝達するように構成されているので、油圧アクチュエータ１５のシリンダ１５ｂとピストン１５ａとから漏洩したオイルや後述する嵌合部を通過して排出された圧油を一時的に溜めて図示しないオイルパンなどに排出するように設けられたハウジング１２が、円筒軸部１４の外周側と油圧アクチュエータ１５とを収容するように形成され、そのハウジング１２の内部の空間を油室１８として、上述した圧油が流入するように構成されている。また、ハウジング１２と円筒軸部１４の外周面とには、油室１８から圧油が漏洩しないように、シール部材１９が設けられている。なお、このハウジング１２の下方部には図示しないドレーンポートが形成されており、油室内の圧油が重力によって排出されるように構成されている。また、入力軸９は軸受１３によって回転自在に保持されており、その軸受１３は、図に示すようにハウジング１２に形成されている。そのため、油室１８に流入した圧油を軸受１３に供給するように構成して、軸受１３の潤滑性を向上させるように構成させてもよい。すなわち、油室１８をオイル流通部として機能させて、油室１８の壁面もしくはシリンダ１５ｂの外周面に沿って潤滑油が軸受１３に供給されるように構成してもよい。
【００２１】
また、可動シーブ１１が入力軸９の軸線方向に移動できるように、可動シーブ１１の内周部が中空状に形成されており、その中空状に形成された部分に入力軸９が挿入されている。さらに、可動シーブ１１のプーリ面１１ａとは反対側に延出した円筒状に形成された円筒軸部１４が一体に形成されている。つまり、可動シーブ１１および円筒軸部１４の内周部に入力軸９が挿入されている。これら可動シーブ１１および可動シーブ１１に一体に形成された円筒軸部１４の内周側と入力軸９の外周側とは、それらの間に半径方向において所定のクリアランスが設けられて嵌合しており、それら可動シーブ１１および円筒軸部１４と入力軸９とが嵌合している嵌合部が油圧室１５ｃに油圧を給排する油路もしくは油圧室１５ｃに連通している。このように構成された可動シーブ１１と固定シーブ１０とが一体に回転でき、かつ軸線方向に移動できるように、円筒軸部１４の内周面と入力軸９の外周面とが自己潤滑性を備えたインボリュートスプラインやボールスプラインあるいは樹脂キーなどのキー部材２０によって嵌合されている。すなわち、円筒軸部１４の内周面と入力軸９の外周面とのいずれか一方に軸線方向に所定の長さを有する凹部を形成し、他方にその凹部と嵌合する突起部を形成して、円筒軸部１４の内周面と入力軸９の外周面とが嵌合するように構成されている。なお、この発明にかかる嵌合部とは、可動シーブならびに円筒軸部が軸線方向において移動する際に、可動シーブならびに円筒軸部の内周面と軸部の外周面とが嵌合している箇所であるものとする。
【００２２】
この発明にかかる嵌合部には、その嵌合部に油圧室の圧油がクリアランスを経てベルト巻き掛け溝側に漏洩することを阻止する第１シール部材と第２シール部材とが回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて配置され、これら第１シール部材と第２シール部材との間の圧油を嵌合部から排出する排出油路が設けられている。具体的には、円筒軸部１４の油圧アクチュエータ側の内周面には、所定の間隔をあけて２つの環状溝２１，２２が形成されており、円筒軸部１４の先端部側の環状溝２１にはＯリング等の第１シール部材２１ａが、もう一方の環状溝２２にはＯリング等の第２シール部材２２ａがそれぞれ設けられている。また、円筒軸部１４の油圧アクチュエータ側の内周面には、それら第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間の圧油を嵌合部から排出する環状の排出油路２３が形成されており、さらに、この排出油路２３に溜まった圧油を可動シーブ１１の半径方向において外径側に排出する排出孔２３ａが、排出油路２３と油室１８とを連通するように設けられている。なお、第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａと排出油路２３とが設けられた円筒軸部１４の内周面を圧油排出面１４ｂと称することとする。
【００２３】
可動シーブ１１を軸線方向に移動させるために円筒軸部１４の端部に設けられた油圧アクチュエータ１５の油圧を変化させた場合、油圧室１５ｃと連通している円筒軸部１４の端部の内周面と入力軸９の外周面との間の嵌合部（言い換えると、円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂと入力軸９の外周面との間のクリアランス）には、円筒軸部１４の円錐台状に形成された先端部側からプーリ６の巻きかけ溝側に向かって圧油が進入しようとするが、円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂの環状溝２２に設けられた第１シール部材２１ａがその圧油が流入することを抑制または防止することができる。また、第１シール部材２１ａには高圧がかかるために圧油が抑制できずに漏れてしまった場合、第１シール部材２１ａから所定間隔をあけて圧油排出面１４ｂに設けられた第２シール部材２２ａが、その漏れた圧油が後述する高圧部に流入することを抑制または防止することができ、さらにシール性を向上させることができる。さらに、軸線方向における第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間には排出油路２３が設けられているため、この排出路２２には、第１シール部材２１ａから漏れた油と第２シール部材２２ａにより後述する高圧部に流入することを防止されている圧油とが溜まり、プーリの回転による遠心力が半径方向外方に作用して、排出路２２に連通した排出孔２３ａを介して略大気圧である油室１８にその溜まった圧油を排出させることができ、その結果、ベルト・プーリ室に圧油が流入することを防止または抑制することができる。
【００２４】
さらに、可動シーブ１１のプーリ面側（言い換えると、開口端部側）の内周部は、半径方向ならびに軸線方向において溝部２４が形成されており、その溝部に自己潤滑性を有する樹脂ブッシュ２４ａが設けられている。また、可動シーブ１１の油圧アクチュエータ側の内周部（言い換えると、可動シーブ１１と円筒軸部１４とが連通している箇所の内周部）には、軸線方向において固定シーブ側に移動する際に入力軸９の後述する摺動面の縁部と接触しないように、半径方向ならびに軸線方向において溝部２５（以降、この溝部を摺動溝部と呼ぶ。）が形成されている。さらに、可動シーブ１１に設けられた樹脂ブッシュ２４ａが軸線方向において摺動する入力軸９の摺動面９ａには、その面の軸線方向の縁部側に環状溝２６が形成され、その環状溝２６にOリング等の第３シール部材２６ａが設けられている。この第３シール部材２６ａは、可動シーブ１１が軸線方向において移動する際に摺動溝部２５または樹脂ブッシュ２４ａと摺動面９ａとの半径方向の間のクリアランスを密閉するものであって、かつ、第２シール部材２２ａとともに密閉した空間２７が大気圧よりも高圧になるように構成されている。なお、大気圧よりも高圧に構成された第２シール部材２２ａと第３シール部材２３ａとの密閉空間２７を高圧部と呼ぶこととする。
【００２５】
つぎに、この発明に係る高圧部について説明する。この発明に係る高圧部は、可動シーブの一方の端部（言い換えると、可動シーブに設けられた円筒軸部の端部）の内径と回転軸の油圧室側の外径との間の第２シール部材と、可動シーブの他方の端部の内径と回転軸の固定シーブ側の外径との間の第３シール部材とによって密閉された大気圧よりも圧力が高い空間である。高圧部の構成の一例を、図３を用いて、プーリの組み付け工程とともに示す。まずはじめに、プーリ６の組み付け工程では、可動シーブ１１のプーリ面１１ａと固定シーブ１０のプーリ面１０ａとが対向するように、図３（ａ）に示すように、可動シーブ１１の中空状に形成された部分を入力軸９に挿入する。ここで、入力軸９の摺動面９ａの外径と入力軸９の油圧アクチュエータ側の面９ｂの外径とでは、摺動面９ａのほうが大きく形成されており、また、円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂの内径と摺動溝部２５の内径とでは、摺動溝部２５のほうが大きく形成されている。このため、入力軸９に可動シーブ１１を軸線方向において固定シーブ側に挿入していく過程において、入力軸９の油圧アクチュエータ側の面９ｂと円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂとの勘合部を第２シール部材２２ａが密閉するとともに、入力軸９の摺動面９ａと可動シーブ１１の摺動溝部２５または樹脂ブッシュ２４ａとの勘合部を第３シール部材２６ａが密閉することにより、第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとの間に密閉された空間が生じる。言い換えると、入力軸９に可動シーブ１１を軸線方向において固定シーブ側に挿入していく過程において、入力軸９の油圧アクチュエータ側の外周面９ｂと円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂとの間に設けられている第２シール部材２２ａが、軸線方向の固定シーブ側から円筒軸部１４の端部側に大気が流出することを防止し、さらに、可動シーブ１１の摺動溝部２５または樹脂ブッシュ２４ａと入力軸９の摺動面９ａとの間に設けられている第３シール部材２６ａが、軸線方向において円筒軸部側から固定シーブ側に大気が流出することを防止することにより、大気を高圧部２７に閉じ込める構成となっている。なお、図３（ａ）における密閉された空間は、略大気圧である。また、図３の斜線は、密閉された空間（高圧部）を示している。
【００２６】
つぎに、高圧部２７の大気圧を高めるために、プーリの組み付けの工程では、図３（ｂ）に示すように、シリンダ１５ｂを用いて円筒軸部１４を軸線方向の固定シーブ側に押し付ける。具体的には、可動シーブ１１を入力軸９に挿入し図３（ａ）における密閉された空間が生じた後に、中空状に形成されたシリンダ１５ｂを入力軸９に挿入する。シリンダ１５ｂは、入力軸９に挿入されて軸線方向の固定シーブ側に移動する際に、その内周部が円筒軸部１４の円錐台状に形成された先端部１４ａと接触し、円筒軸部１４の端部１４ａを軸線方向の固定シーブ側に押しつつ、入力軸９の油圧アクチュエータ側の外周面９ｂの縁部９ｃに固定されるとともに、円筒軸部１４の端部を覆うこのシリンダ１５ｂの開口端部と円筒軸部１４の端部の外周側に設けられたピストン１５ａの外周部とによって油圧室１５ｃが形成される。このとき、シリンダ１５ｃの内周部に軸線方向の固定シーブ側に押される円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂに設けられた第２シール部材２２ａは、気密性を保ちつつ軸線方向の固定シーブ側に移動するため、第３シール部材２６ａとの軸線方向における距離が短くなる。第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとの軸線方向における距離が短くなることで、第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとが閉じた空間（高圧部）は図３（ａ）に示す前述した略大気圧である密閉された空間よりも小さくなり、かつ、その小さくなった空間内の大気は圧縮され、大気圧よりも高圧となる。つまり、図３（ｂ）に示すプーリ組み付け後の高圧部２７は、図３（ａ）における密閉された空間の圧力または大気圧よりも高圧である。なお、図３（ｂ）におけるプーリの位置は、組み付け後のプライマリプーリの初期位置（言い換えると、最減速の位置）を示すものであって、セカンダリプーリの場合では最増速位置を示すものである。
【００２７】
次に、図３（ｃ）を用いて、変速時の高圧部について説明する。ベルト８が巻きかけられたプライマリプーリ６のベルト巻き掛け半径を最大（つまり、プライマリプーリ６を最増速の位置）にする場合、円筒軸部１４の端部とピストン１５ａとシリンダ１５ｂとによって形成された油圧室１５ｃに圧油を供給することによって、背面に油圧アクチュエータ１５が設けられた可動シーブ１１は、軸線方向において固定シーブ側に移動し、対向する固定シーブ１０との軸線方向の距離は最小となる。このとき、可動シーブ１１は高圧部２７の気密性を保ちつつ軸線方向の固定シーブ側に移動するため、油圧アクチュエータ１５に軸線方向の固定シーブ側に押される円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂに設けられた第２シール部材２２ａは、図３（ｂ）に示す巻き掛け半径が最小である場合の第３シール部材２６ａとの軸線方向における距離よりも、第３シール部材２６ａとの軸線方向の距離が短くなる。第２シール部材２２ａと第３シール部材との軸線方向における距離がさらに短くなることで、第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとが閉じた高圧部は図３（ｂ）に示す前述した密閉された空間よりもさらに小さくなり、かつ、そのさらに小さくなった空間内の大気はさらに圧縮され、図３（ｂ）における高圧部２７の圧力よりもさらに高圧となる。つまり、図３（ｃ）に示すプーリ６のベルト巻き掛け半径が最大である時の高圧部２７は、図３（ｂ）に示すベルト巻き掛け半径が最小である場合における高圧部２７の圧力よりも高圧である。なお、図３（ｃ）におけるプーリの位置は、組み付け後の変速時におけるプライマリプーリの最増速の位置を示すものであって、セカンダリプーリの場合では最減速位置を示すものである。
【００２８】
つまり、図３に示すように、この発明に係る高圧部の構成の一例において、第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとの間の密閉された空間つまり高圧部２７は、温度が一定であるとするとボイルの法則により、図３（ａ）に示す組み付け時の高圧部２７よりも図３（ｂ）に示すベルト巻き掛け半径最小時の高圧部２７の方が圧力は高く、さらに図３（ｂ）に示すベルト巻き掛け半径最小時の高圧部２７よりも図３（ｃ）に示すベルト巻き掛け半径最大時の高圧部２７の方が圧力は高い。また、プーリ組み付け後の高圧部２７は、圧力は常に大気圧よりも高くなるように設定されている。言い換えると、組み付けおよび変速による可動シーブ１１の軸線方向における移動に伴って、高圧部２７の圧力は、大気圧よりも上昇する構成または下降しても大気圧よりも低くならない構成となっている。なお、この発明に係る高圧部は、大気圧よりも高圧であるように構成されていればよく、例えば、高圧部に気体を注入して高圧になるように構成されてもよい。
【００２９】
したがって、プーリのベルト巻き掛け半径を最小から最大にするために、円筒軸部１４の端部に設けられた油圧アクチュエータ１５の油圧を変化させ可動シーブ１１を軸線方向に移動させた場合、油圧室１５ｃと連通している円筒軸部１４の端部の内周面１４ｂと入力軸９の外周面９ｂとの間の嵌合部（言い換えると、円筒軸部１４の圧油排出面１４ｂと入力軸９の外周面９ｂとの間のクリアランス）には、油圧室１５ｃに供給されその油圧室１５ｃの圧力を高めて可動シーブ１１を軸線方向に移動させる圧油が進入し、圧油排出面１４ｂに設けられた第１シール部材２１ａに高圧がかかりその圧油が漏れた際に、その漏れた圧油が第１シール部材２１ａから所定間隔をあけて圧油排出面１４ｂに設けられた第２シール部材２２ａを挟んで高圧部側に流入しようとする。しかし、第２シール部材２２ａと第３シール部材２６ａとの間の高圧部２７は、第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間の嵌合部（言い換えると、クリアランス）または略大気圧である排出油路２３よりも圧力が高いため、第１シール部材２１ａに高圧がかかり第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間のクリアランスに漏れた圧油は、第２シール部材２２ａを挟んで高圧部側に流入することはできずに、第１シール部材２１ａと第２シール部材２２ａとの間に形成された排出油路２３にその圧油が溜まり、プーリ６の回転による遠心力が半径方向外方に作用して、排出路２２に連通した排出孔２３ａを介して略大気圧である油室１８にその溜まった圧油を排出させることができる。その結果、ベルト巻き掛け溝側（つまり、プーリとベルトとが設置されているベルト・プーリ室）に圧油が漏洩することを圧力差を用いて防止することができる。
【００３０】
なお、上述した構成はプライマリプーリを例に挙げて説明したが、セカンダリプーリを対象とした構成であってもよい。また、この発明に係るベルト式無段変速機は、車両に搭載されたものに限定されず、産業機械や航空機あるいは船舶などに利用するベルト式無段変速機であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…乾式ベルト式無段変速機、 ６…プーリ、 ８…ベルト、 ９…回転軸、 １０…固定シーブ、 １１…可動シーブ、 １４…円筒軸部、 １５…油圧アクチュエータ、 １５ｃ…油圧室、 １７…油路、 ２０…キー部材、 ２１ａ…第１シール部材、 ２２ａ…第２シール部材、 ２３…排出油路、 ２６ａ…第３シール部材、 ２７…高圧部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体に回転する固定シーブと、その回転軸の軸線方向に移動可能でかつ前記回転軸と一体に回転するよう前記回転軸に嵌合させられて前記固定シーブとともにベルト巻き掛け溝を形成する可動シーブとによってプーリが形成され、そのベルト巻き掛け溝にベルトを巻き掛けてトルクを伝達する乾式ベルト式無段変速機において、
前記可動シーブを前記固定シーブに向けて押圧する油圧室が前記可動シーブを挟んで前記固定シーブとは反対側に設けられるとともに、
前記可動シーブが前記回転軸の外周側に所定のクリアランスを設けて嵌合している嵌合部が、前記油圧室に油圧を給排する油路もしくは前記油圧室に連通しており、
その嵌合部に前記油圧室の圧油が前記クリアランスを経て前記ベルト巻き掛け溝側に漏洩することを阻止する第１シール部材と第２シール部材とが前記回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて配置され、
これら第１シール部材と第２シール部材との間の圧油を前記嵌合部から排出する排出油路が設けられている
ことを特徴とする乾式ベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記排出油路は、前記可動シーブの半径方向において外径側に前記圧油を排出することを特徴とする請求項１に記載の乾式ベルト式無段変速機。
【請求項３】
前記嵌合部に前記第２シール部材に対して前記回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて第３シール部材が配置され、
前記第２シール部材とその第３シール部材とにより密閉された空間が、大気圧よりも圧力が高い高圧部であることを特徴とする請求項１または２に記載の乾式ベルト式無段変速機。
【請求項４】
前記可動シーブと前記固定シーブとが一体に回転できかつ軸線方向に移動できるように、自己潤滑性を備えたキー部材が、前記嵌合部における前記第２シール部材と前記第３シール部材との間に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の乾式ベルト式無段変速機。
【請求項５】
前記第１シール部材と前記第２シール部材とは前記可動シーブの前記油圧室側の端部に設けられ、
前記第３シール部材は前記回転軸の前記固定シーブ側に設けられ、
前記可動シーブの前記端部の内径は前記回転軸の前記固定シーブ側の外径よりも小さく、かつ、
前記可動シーブの他方の端部の内径は前記回転軸の前記油圧室側の外径よりも大きく形成されているとともに、
前記高圧部は、前記可動シーブの前記端部の内径と前記回転軸の前記油圧室側の外径との間の前記第２シール部材と、前記可動シーブの前記他方の端部の内径と前記回転軸の前記固定シーブ側の外径との間の前記第３シール部材とによって構成される
ことを特徴とする請求項４または５に記載の乾式ベルト式無段変速機。
【請求項１】
回転軸と一体に回転する固定シーブと、その回転軸の軸線方向に移動可能でかつ前記回転軸と一体に回転するよう前記回転軸に嵌合させられて前記固定シーブとともにベルト巻き掛け溝を形成する可動シーブとによってプーリが形成され、そのベルト巻き掛け溝にベルトを巻き掛けてトルクを伝達する乾式ベルト式無段変速機において、
前記可動シーブを前記固定シーブに向けて押圧する油圧室が前記可動シーブを挟んで前記固定シーブとは反対側に設けられるとともに、
前記可動シーブが前記回転軸の外周側に所定のクリアランスを設けて嵌合している嵌合部が、前記油圧室に油圧を給排する油路もしくは前記油圧室に連通しており、
その嵌合部に前記油圧室の圧油が前記クリアランスを経て前記ベルト巻き掛け溝側に漏洩することを阻止する第１シール部材と第２シール部材とが前記回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて配置され、
これら第１シール部材と第２シール部材との間の圧油を前記嵌合部から排出する排出油路が設けられている
ことを特徴とする乾式ベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記排出油路は、前記可動シーブの半径方向において外径側に前記圧油を排出することを特徴とする請求項１に記載の乾式ベルト式無段変速機。
【請求項３】
前記嵌合部に前記第２シール部材に対して前記回転軸の軸線方向に所定の間隔をあけて第３シール部材が配置され、
前記第２シール部材とその第３シール部材とにより密閉された空間が、大気圧よりも圧力が高い高圧部であることを特徴とする請求項１または２に記載の乾式ベルト式無段変速機。
【請求項４】
前記可動シーブと前記固定シーブとが一体に回転できかつ軸線方向に移動できるように、自己潤滑性を備えたキー部材が、前記嵌合部における前記第２シール部材と前記第３シール部材との間に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の乾式ベルト式無段変速機。
【請求項５】
前記第１シール部材と前記第２シール部材とは前記可動シーブの前記油圧室側の端部に設けられ、
前記第３シール部材は前記回転軸の前記固定シーブ側に設けられ、
前記可動シーブの前記端部の内径は前記回転軸の前記固定シーブ側の外径よりも小さく、かつ、
前記可動シーブの他方の端部の内径は前記回転軸の前記油圧室側の外径よりも大きく形成されているとともに、
前記高圧部は、前記可動シーブの前記端部の内径と前記回転軸の前記油圧室側の外径との間の前記第２シール部材と、前記可動シーブの前記他方の端部の内径と前記回転軸の前記固定シーブ側の外径との間の前記第３シール部材とによって構成される
ことを特徴とする請求項４または５に記載の乾式ベルト式無段変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−８７７９４（Ｐ２０１３−８７７９４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２６０９４（Ｐ２０１１−２２６０９４）
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【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２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【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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