JP2006307892A - Toroidal type continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。 The present invention relates to a toroidal continuously variable transmission that can be used for transmissions of automobiles and various industrial machines.
例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図5及び図6に示すように構成されている。図5に示すように、ケーシング50の内側には入力軸(中心軸)1が回転自在に支持されており、この入力軸1の外周には、2つの入力側ディスク2,2と2つの出力側ディスク3,3とが取り付けられている。また、入力軸1の中間部の外周には出力歯車4が回転自在に支持されている。この出力歯車4の中心部に設けられた円筒状のフランジ部4a,4aには、出力側ディスク3,3がスプライン結合によって連結されている。
For example, a double-cavity toroidal continuously variable transmission used as a transmission for an automobile is configured as shown in FIGS. As shown in FIG. 5, an input shaft (center shaft) 1 is rotatably supported inside the
入力軸1は、図中左側に位置する入力側ディスク2とカム板7との間に設けられたローディングカム式の押圧装置12を介して、駆動軸22により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車4は、2つの部材の結合によって構成された仕切壁13を介してケーシング50内に支持されており、これにより、入力軸1の軸線Oを中心に回転できる一方で、軸線O方向の変位が阻止されている。
The
出力側ディスク3,3は、入力軸1との間に介在されたニードル軸受5,5によって、入力軸1の軸線Oを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク2は、入力軸1にボールスプライン6を介して支持され、図中右側の入力側ディスク2は、入力軸1にスプライン結合されており、これら入力側ディスク2は入力軸1と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク2,2の内側面(凹面)2a,2aと出力ディスク3,3の内側面(凹面)3a,3aとの間には、パワーローラ11(図6参照)が回転自在に挟持されている。
The
図5中右側に位置する入力側ディスク2の内周面2cには、段差部2bが設けられ、この段差部2bに、入力軸1の外周面1aに設けられた段差部1bが突き当てられるとともに、入力側ディスク2の背面(図5の右面)がローディングナット9に突き当てられている。これによって、入力側ディスク2の入力軸1に対する軸線O方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板7と入力軸1の鍔部1dとの間には、皿ばね8が設けられており、この皿ばね8は、各ディスク2,2,3,3の凹面2a,2a,3a,3aとパワーローラ11,11の周面11a,11aとの当接部に押圧力を付与する。
A
図6は、図5のA−A線に沿う断面図である。図6に示すように、ケーシング50の内側には、入力軸1に対し捻れの位置にある一対の枢軸14,14を中心として揺動する一対のトラニオン15,15が設けられている。なお、図6においては、入力軸1の図示は省略している。各トラニオン15,15は、支持板部16の長手方向(図6の上下方向)の両端部に、この支持板部16の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部20,20を有している。そして、この折れ曲がり壁部20,20によって、各トラニオン15,15には、パワーローラ11を収容するための凹状のポケット部Pが形成される。また、各折れ曲がり壁部20,20の外側面には、各枢軸14,14が互いに同心的に設けられている。
6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 6, a pair of
支持板部16の中央部には円孔21が形成され、この円孔21には変位軸23の基端部(第1の軸部)23aが支持されている。そして、各枢軸14,14を中心として各トラニオン15,15を揺動させることにより、これら各トラニオン15,15の中央部に支持された変位軸23の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン15,15の内側面から突出する変位軸23の先端部(第2の軸部)23bの周囲には、各パワーローラ11が回転自在に支持されており、各パワーローラ11,11は、各入力側ディスク2,2および各出力側ディスク3,3の間に挟持されている。なお、各変位軸23,23の基端部23aと先端部23bとは、互いに偏心している。
A
また、各トラニオン15,15の枢軸14,14はそれぞれ、一対のヨーク23A,23Bに対して揺動自在および軸方向(図5の上下方向、図6の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク23A,23Bにより、トラニオン15,15はその水平方向の移動を規制されている。各ヨーク23A,23Bは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。各ヨーク23A,23Bの四隅には円形の支持孔18が4つ設けられており、これら支持孔18にはそれぞれ、トラニオン15の両端部に設けた枢軸14がラジアルニードル軸受30を介して揺動自在に支持されている。また、ヨーク23A,23Bの幅方向(図5の左右方向)の中央部には、円形の係止孔19が設けられており、この係止孔19の内周面は球状凹面として、球面ポスト64,68を内嵌している。すなわち、上側のヨーク23Aは、ケーシング50に固定部材52を介して支持されている球面ポスト64によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク23Aは、球面ポスト68及びこれを支持するシリンダ31の上側バルブボディ61によって揺動自在に支持されている。
The
なお、各トラニオン15,15に設けられた各変位軸23,23は、入力軸1に対し、互いに180度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸23,23の先端部23bが基端部23aに対して偏心している方向は、両ディスク2,2,3,3の回転方向に対して同方向(図6で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸1の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ11,11は、入力軸1の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置12が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ11,11が入力軸1の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。
The
また、パワーローラ11の外側面とトラニオン15の支持板部16の内側面との間には、パワーローラ11の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受24と、スラストニードル軸受25とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受24は、各パワーローラ11に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ11の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受24はそれぞれ、複数個ずつの玉26,26と、これら各玉26,26を転動自在に保持する円環状の保持器27と、円環状の外輪28とから構成されている。また、各スラスト玉軸受24の内輪軌道は各パワーローラ11の外側面(大端面)に、外輪軌道は各外輪28の内側面にそれぞれ形成されている。
Further, between the outer surface of the
また、スラストニードル軸受25は、トラニオン15の支持板部16の内側面と外輪28の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受25は、パワーローラ11から各外輪28に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ11および外輪28が各変位軸23の基端部23aを中心として揺動することを許容する。
The thrust needle bearing 25 is sandwiched between the inner surface of the
さらに、各トラニオン15,15の一端部(図6の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド(トラニオン軸)29,29が設けられており、各駆動ロッド29,29の中間部外周面に駆動ピストン(油圧ピストン)33,33が固設されている。そして、これら各駆動ピストン33,33はそれぞれ、上側バルブボディ61と下側バルブボディ62とによって構成された駆動シリンダ31内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン33,33と駆動シリンダ31とで、各トラニオン15,15を、これらトラニオン15,15の枢軸14,14の軸方向に変位させる駆動装置32を構成している。
Further, driving rods (trunnion shafts) 29 and 29 are provided at one end portions (lower end portions in FIG. 6) of the
このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力軸1の回転は、押圧装置12を介して、各入力側ディスク2,2に伝えられる。そして、これら入力側ディスク2,2の回転が、一対のパワーローラ11,11を介して各出力側ディスク3,3に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク3,3の回転が、出力歯車4より取り出される。
In the case of the toroidal continuously variable transmission configured as described above, the rotation of the
入力軸1と出力歯車4との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン33,33を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン33,33の変位に伴って、一対のトラニオン15,15が互いに逆方向に変位する。例えば、図6の左側のパワーローラ11が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ11が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ11,11の周面11a,11aと各入力側ディスク2,2および各出力側ディスク3,3の内側面2a,2a,3a,3aとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って、各トラニオン15,15が、ヨーク23A,23Bに枢支された枢軸14,14を中心として、互いに逆方向に揺動する。
When changing the rotational speed ratio between the
その結果、各パワーローラ11,11の周面11a,11aと各内側面2a,3aとの当接位置が変化し、入力軸1と出力歯車4との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸1と出力歯車4との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ11,11及びこれら各パワーローラ11,11に付属の外輪28,28が、各変位軸23,23の基端部23a、23aを中心として僅かに回動する。これら各外輪28,28の外側面と各トラニオン15,15を構成する支持板部16の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受25,25が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸23,23の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。
As a result, the contact position between the
ところで、このようなトロイダル型無段変速機は、前述したように、入力側ディスク2と出力側ディスク3との間にパワーローラ11を配置して動力の伝達を行なうものである。また、これらのディスク2,3とパワーローラ11との間は油膜の剪断力により動力の伝達(トラクションドライブ)を行なうことができる。このトラクションドライブのためには、接触点の法線方向に押し付け荷重を与える必要がある。その法線方向の荷重を発生させるために、入力軸上にローディングカム(あるいは油圧ローディング)を配置し入力トルク等に応じて推力を発生させることができる押圧装置12を設けている。そして、前記推力を打ち消すことができるものがダブルキャビティ式であり、推力を受ける軸受が必要なくなるため、効率向上に有利である。
By the way, in such a toroidal type continuously variable transmission, the
なお、押圧装置12に伴う構造として、押圧装置12から離れて位置する入力側ディスク(図5中の右側の入力側ディスク)2と入力軸1との間にボールスプラインを配置した構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。これは、前記入力側ディスク2の背面に配置される皿バネのストローク分だけ移動する必要があり(入力軸1と入力側ディスク2とが相対的に移動するため)、転がり要素が必要になるからである。また、押圧装置12として油圧ローディングを用いる場合には、押圧装置12から離れて位置する入力側ディスク(図5中の右側の入力側ディスク)2がインローおよびスプラインにより入力軸1から動力の伝達を受ける構造も知られている(例えば、特許文献2参照)。これは、特許文献1と異なり、前記入力側ディスク2と入力軸2とが相対的に移動しないことによるものである(そのため、転がり機構が不要である)。また、押圧装置12がローディングカムの場合には、入力側ディスク2と入力軸1とが軸方向に移動不可能に固定される構造も知られている(例えば、特許文献3参照)。
As a structure associated with the
押圧装置12により発生する前記推力は最大で10トン程度となることもあり、ディスク2,3とパワーローラ11との接触点にも大きな押し付け荷重が作用することになる。これにより、ディスク2,3が大きく変形する。この変形の態様は、内径全体が楕円に変形し、ディスクが倒れるような形となる(例えば、特許文献4の図9および特許文献5の図3参照)。そのため、ディスクの背面側の内径が縮まるようになる。
The thrust generated by the
こうしたことから、通常、ディスクの背面側にスプラインを設け且つ背面から離れて位置する部位にインロー部を設けることが多く、ディスクの変形によりスプライン歯が不均一な荷重を受けてしまう。そのため、スプラインが破損してしまう虞があり、最悪の場合には、動力の伝達が不可能になる。トルクの伝達を目的としていることから、スプラインは長い方が良いが、その場合には、インロー部が短くなってしまい、ディスクの倒れが大きくなってしまう。したがって、スプラインの耐久性はもとより、ディスクのトラクション面等の損傷も問題になる。一方、インロー部とスプライン部とを逆に配置すると、加工性や組立性が悪くなる。 For this reason, a spline is usually provided on the back side of the disk and an inlay portion is provided at a position located away from the back, and the spline teeth are subjected to a non-uniform load due to the deformation of the disk. Therefore, the spline may be damaged, and in the worst case, transmission of power becomes impossible. Since the purpose is to transmit torque, a longer spline is better. However, in that case, the spigot portion is shortened, and the tilt of the disk is increased. Therefore, not only the durability of the spline but also damage to the traction surface of the disk becomes a problem. On the other hand, if the spigot part and the spline part are arranged in reverse, the workability and the assemblability deteriorate.
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、スプラインの破損を防止できるとともに、ディスクの倒れを効果的に防止でき、ディスクおよびパワーローラの耐久性を上げることができるトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a toroidal continuously variable transmission that can prevent spline breakage, effectively prevent the disk from collapsing, and increase the durability of the disk and the power roller. The purpose is to provide a machine.
前記目的を達成するために、請求項1に記載のトロイダル型無段変速機は、動力源からの回転力を伝える駆動軸と、駆動軸から回転力を受ける入力軸に結合され且つ入力軸と一体で回転する一対の入力側ディスクと、これらの各入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける一対の出力側ディスクと、前記一対の入力側ディスクのうちの一方の第1の入力側ディスクと駆動軸との間に配置され且つ駆動軸の回転力に応じて入力側ディスクをパワーローラに対して押圧する押圧装置とを備えて成るトロイダル型無段変速機において、前記押圧装置から離れて位置する第2の入力側ディスクと前記入力軸とにはそれぞれ、これらの相対的な回転を防止し且つ軸方向の相対的な移動を防止するように複数の溝とこれらの溝間に配置される転動可能な動力伝達部材とが設けられていることを特徴とする。
To achieve the above object, a toroidal continuously variable transmission according to
この請求項1に記載された発明においては、転動可能な動力伝達部材により入力軸から第2の入力側ディスクに動力を伝達することができ、前記溝以外がインロー部となるため、入力側ディスクの倒れを規制して、スプライン部が存在する場合には、スプライン部の破損を防止することができる。また、インロー部を長くすることが可能になるため、入力側ディスクの倒れを効果的に防止することができる。したがって、入力側ディスクおよびパワーローラの耐久性を上げることができる。 In the first aspect of the present invention, power can be transmitted from the input shaft to the second input side disk by the power transmission member capable of rolling, and the portion other than the groove serves as an inlay portion. When the disc falls and the spline portion is present, the spline portion can be prevented from being damaged. In addition, since the inlay portion can be lengthened, it is possible to effectively prevent the input side disk from falling. Therefore, durability of the input side disk and the power roller can be increased.
また、請求項2に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項1に記載の発明において、前記溝間に配置される前記動力伝達部材がローラであり、このローラの両端にクラウニングが施されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the toroidal-type continuously variable transmission according to the first aspect, the power transmission member disposed between the grooves is a roller, and crowning is applied to both ends of the roller. It is characterized by.
この請求項2に記載された発明においては、溝間にローラが配置されることにより、動力伝達部分を長く確保することができるため、溝全体で荷重を受けることができ、過大面圧を抑えることができる。また、ローラの両端にクラウニングが施されているため、入力側ディスクの変形により倒れが生じても、ローラの所謂「かじり」を防止することができ、結果的に、ローラや入力側ディスク等の破損を防ぐことができる。
In the invention described in
本発明のトロイダル型無段変速機によれば、押圧装置から離れて位置する第2の入力側ディスクと入力軸とにそれぞれ、これらの相対的な回転を防止し且つ軸方向の相対的な移動を防止するように複数の溝とこれらの溝間に配置される転動可能な動力伝達部材とが設けられているので、転動可能な動力伝達部材により入力軸から第2の入力側ディスクに動力を伝達することができ、また、前記溝以外がインロー部となるので、入力側ディスクの倒れを規制して、スプライン部が存在する場合には、スプライン部の破損を防止することができる。また、インロー部を長くすることが可能になるので、入力側ディスクの倒れを効果的に防止することができる。したがって、入力側ディスクおよびパワーローラの耐久性を上げることができる。 According to the toroidal type continuously variable transmission of the present invention, the second input side disk and the input shaft, which are located away from the pressing device, are prevented from rotating relative to each other and are relatively moved in the axial direction. Are provided with a plurality of grooves and a rollable power transmission member disposed between the grooves, so that the rollable power transmission member can move the input shaft to the second input side disk. Power can be transmitted, and since the portion other than the groove serves as an inlay portion, the input-side disk can be prevented from falling, and when the spline portion exists, the spline portion can be prevented from being damaged. In addition, since the inlay portion can be lengthened, it is possible to effectively prevent the input side disk from falling. Therefore, durability of the input side disk and the power roller can be increased.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、入力軸と入力側ディスクとの動力伝達構造にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図5および図6と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The feature of the present invention lies in the power transmission structure between the input shaft and the input side disk, and the other configurations and operations are the same as the conventional configurations and operations described above. Only the above will be referred to, and the other parts will be simply described with the same reference numerals as those in FIGS.
図1に示すように、本実施形態のトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式のものであり、ケーシング50の内側に入力軸1が回転自在に支持されている。この入力軸1の外周には、2つの入力側ディスク2A,2Bと2つの出力側ディスク3,3とが取り付けられている。また、入力軸1の中間部の外周には出力歯車4が回転自在に支持されている。この出力歯車4の中心部に設けられた円筒状のフランジ部4a,4aには、出力側ディスク3,3が連結されている。
As shown in FIG. 1, the toroidal type continuously variable transmission according to the present embodiment is of a double cavity type used as, for example, an automobile transmission, and an
入力軸1は、図中左側に位置する第1の入力側ディスク2Aとカム板7との間に設けられたローディングカム式の押圧装置12を介して、駆動軸22により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車4は、2つの部材の結合によって構成された仕切壁13を介してケーシング50内に支持されており、これにより、入力軸1の軸線Oを中心に回転できる一方で、軸線O方向の変位が阻止されている。
The
出力側ディスク3,3は、入力軸1との間に介在されたニードル軸受5,5によって、入力軸1の軸線Oを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の第1の入力側ディスク2Aは、入力軸1にボールスプライン6を介して支持され、図中右側の第2の入力側ディスク2Bは、入力軸1にローラ(動力伝達部材)204を介して結合されており、これら入力側ディスク2A,2Bは入力軸1と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク2A,2Bの内側面(凹面)2a,2aと出力ディスク3,3の内側面(凹面)3a,3aとの間には、パワーローラ11が回転自在に挟持されている。
The
第2の入力側ディスク2Bの背面はローディングナット9に突き当てられている。これによって、入力側ディスク2の入力軸1に対する軸線O方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板7と入力軸1の鍔部1dとの間には、皿ばね8が設けられており、この皿ばね8は、各ディスク2,2,3,3の凹面2a,2a,3a,3aとパワーローラ11,11の周面11a,11aとの当接部に押圧力を付与する。
The back surface of the second
入力軸1と第2の入力側ディスク2Bとの動力伝達構造について詳しく説明すると、押圧装置12から離れて位置する第2の入力側ディスク2Bと入力軸1とにはそれぞれ、これらの相対的な回転を防止し且つ軸方向の相対的な移動を防止するように複数の溝202(図3参照)とこれらの溝202間に配置される転動可能な動力伝達部材204とが設けられている。転動可能な動力伝達部材204としては、図1に示すようなローラ以外に、図2に示すようなボール(球)を挙げることができる。また、動力伝達部材204としてローラを用いる場合には、図4に示すようにローラ204の両端にクラウニング210が施される。
The power transmission structure between the
このように、本実施形態においては、転動可能な動力伝達部材204により入力軸1から第2の入力側ディスク2Bに動力を伝達することができ、溝202以外がインロー部となるため、入力側ディスク2Bの倒れを規制して、スプライン部が存在する場合には、スプライン部の破損を防止することができる。また、インロー部を長くすることが可能になるため、入力側ディスク2Bの倒れを効果的に防止することができる。したがって、入力側ディスク2Bおよびパワーローラ11の耐久性を上げることができる。
Thus, in the present embodiment, power can be transmitted from the
また、本実施形態においては、溝202間にローラ204が配置されることにより、動力伝達部分を長く確保することができるため、溝202全体で荷重を受けることができ、過大面圧を抑えることができる。また、ローラ204の両端にクラウニング210が施されているため、入力側ディスク2Bの変形により倒れが生じても、ローラ204の所謂「かじり」を防止することができ、結果的に、ローラ204や入力側ディスク2B等の破損を防ぐことができる。
Further, in the present embodiment, since the
本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なトロイダル型無段変速機に適用することができる。 The present invention can be applied to various toroidal type continuously variable transmissions such as a single cavity type and a double cavity type.
1 入力軸
2A,2B 入力側ディスク
3 出力側ディスク
11 パワーローラ
12 押圧装置
202 溝
204 動力伝達部材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記押圧装置から離れて位置する第2の入力側ディスクと前記入力軸とにはそれぞれ、これらの相対的な回転を防止し且つ軸方向の相対的な移動を防止するように複数の溝とこれらの溝間に配置される転動可能な動力伝達部材とが設けられていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。 Provided between the drive shaft for transmitting the rotational force from the power source, a pair of input side disks coupled to the input shaft that receives the rotational force from the drive shaft and rotating integrally with the input shaft, and each of these input side disks A pair of output-side disks that receive the rotational force of the input-side disk at a predetermined speed ratio via the power roller provided, and between the first input-side disk and the drive shaft of one of the pair of input-side disks. And a toroidal continuously variable transmission comprising a pressing device that presses the input side disk against the power roller in accordance with the rotational force of the drive shaft,
The second input disk and the input shaft, which are located away from the pressing device, respectively have a plurality of grooves and these so as to prevent their relative rotation and their relative movement in the axial direction. And a rollable power transmission member disposed between the grooves.
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