JP2007321804A - Continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は無段変速装置に関するもので、主に自動車や各種産業機械において利用することができる。 The present invention relates to a continuously variable transmission, and can be used mainly in automobiles and various industrial machines.
自動車用無段変速機には、主に金属ベルト式CVTおよびハーフトロイダル式CVT(トラクションドライブ式)が実用化されている。本出願人は、従来の無段変速機の諸課題(小型軽量化、効率向上)を解決する新機構の無段変速機として、一対のプーリ間に歯付きリングがクランプされ、プーリと歯付きリングとの間で動力伝達および無段変速を可能とした無段変速装置を提案している(特許文献1)。 For continuously variable transmissions for automobiles, mainly metal belt type CVT and half toroidal type CVT (traction drive type) have been put into practical use. The present applicant, as a continuously variable transmission of a new mechanism that solves the problems (smaller and lighter, improved efficiency) of the conventional continuously variable transmission, a toothed ring is clamped between a pair of pulleys, the pulley and the toothed A continuously variable transmission that enables power transmission and continuously variable transmission with a ring has been proposed (Patent Document 1).
特許文献1に記載されている無段変速装置は、図3および図4に示すとおり、Vプーリの溝にリングを挟み込んで両者間でトルクを伝達させ、かつ、両者間の接触部をVプーリの半径方向に移動させることで変速比を変化させるようにしたものである。 As shown in FIGS. 3 and 4, the continuously variable transmission described in Patent Document 1 includes a ring inserted into a groove of a V pulley to transmit torque between them, and a contact portion between the two is a V pulley. The gear ratio is changed by moving in the radial direction.
軸受を介してケーシング10に対して回転自在に、互いに平行な一対の回転軸12,14が取り付けてある。これらの回転軸12,14間でトルク伝達を行い、一方の回転軸(12または14)を入力軸とすると、他方の回転軸(14または12)が出力軸となる関係にある。回転軸12は一対のプーリ部材16で構成されたVプーリを支持している。各プーリ部材16はスプライン18によって回転軸12の軸方向に移動可能であり、かつ、回転方向にはロックされてトルク伝達可能である。
A pair of
各プーリ部材16はプーリ幅調節機構20を備えている。このプーリ幅調節機構20はフェイスカムタイプで、プーリ部材16とケーシング10の側壁との間に一対のカム板22,24が介在させてあり、カム板22,24の相対回転角度によって軸方向寸法が変化するようになっている。一方のカム板22とプーリ部材16との間にはスラスト軸受44が介在させてある。また、そのカム板22には、ケーシング10のスリーブ28に回転自在に支持された歯車30と噛み合う歯車26が設けてある。図4の左右に示されている歯車30は連結部材32で一体化してあり、同じ角度位置を占めるようになっている。歯車30が回転すると、カム板22が回転すると同時に、その回転方向によって、カム板24から離反する向きまたはその逆向きに、軸方向に移動する。このようにして、一対のプーリ部材16が接近または離反する方向に移動し、溝幅が変化する。
Each
回転軸14には小歯車34が固定してある。小歯車34は歯付きリング36と噛み合っている。歯付きリング36の外周には、小歯車34の歯と噛み合う歯と、平滑な円筒状ガイド面38が形成してあり、このガイド面38にてガイドローラと接する。図3に示してある3つのガイドローラ40a,40b,40cのうちの2つ、つまり、ガイドローラ40aとガイドローラ40cだけが図4に現れている。ガイドローラ40a,40bはそれぞれピンと軸受を介して回転自在にアーム42に取り付けてある。ガイドローラ40cは、小歯車34の両側に配置した一対の円板で構成されている。
A
ガイドローラ40a,40b,40cは所定の間隔でアーム42上に配置してあり、これらのガイドローラ相互の位置関係は固定的である。アーム42は、図4に示すように、回転軸14と同軸にケーシング10のスリーブ28に旋回自在に支持されている。歯付きリング36は3つのガイドローラ40a,40b,40cで外周から拘束されているため、中心軸がなくても回転が可能である(心なしローラ)。ガイドローラ40a,40bを担持したアーム42を旋回させることによって、回転軸14の軸芯周りに歯付きリング36の回転中心O(図3)を移動させることができる。歯付きリング36の外周の歯は小歯車34と常に噛みあった状態にある。歯付きリング36とプーリ部材16との間にすきまが生じないようにプーリ部材16とアーム42を制御すれば、歯付きリング36が回転軸14の軸芯周りに移動するのに伴ってプーリ部材16との接触部が移動し、一定の小歯車34の回転数に対しプーリ部材16の速度を連続的に変えることができる。このようにして、いわゆるCVTが構成される。
The
たとえば回転軸12を入力側とすると、歯付きリング36をプーリ部材16の半径方向内側に押し込んだ状態が減速状態となる。そして、プーリ部材16からトルクが入力されると、プーリ部材16から歯付きリング36に力が作用し、さらにほぼ同じ大きさの力が小歯車34へ作用し、回転軸(出力軸)14にトルクが伝達される。
For example, when the
また、特許文献1に記載された無段変速装置は、図5に示すように、上述のトラクションドライブ系に歯車Z1、Z2とワンウェイクラッチ46を直列に接続した歯車伝達系を並列に付加したものである。自動車の発進時のように高減速状態では、図5(A)に示すように、Vプーリ16は歯付きリング36から離れているか、歯付きリング36を挟む力が小さくなっている。よって、トラクションドライブによるトルク伝達は行なわれない。一方、歯車Z2の内径に挿入したワンウェイクラッチ46は歯車Z1から歯車Z2へのトルクを伝達するが、逆向きにはフリーとなっている。よって、図5(A)のような発進時には、入力軸のトルクは歯車Z1→歯車Z2→ワンウェイクラッチ46の順に出力軸に伝えられる。
As shown in FIG. 5, the continuously variable transmission described in Patent Document 1 includes a gear transmission system in which gears Z1, Z2 and a one-
自動車が発進した後は、減速比を小さくするように、図示しない手段によってVプーリ16の溝幅が狭められる。この状態を示すのが図5(B)である。歯車Z1と歯車Z2の歯数で決まる減速比よりもトラクションドライブによる減速比が小さくなると、入力軸からのトルクはトラクションドライブによって伝達され、歯車Z2に組み込んだワンウェイクラッチ46は空転状態となる。
特許文献1に記載された無段変速装置は、入力軸に支持されたプーリ幅が可変のV型プーリを軸方向に移動させる手段として、フェイスカムおよびねじにより行なうことを提案している。さらに、作動性を向上させるため、回転抵抗を小さくする手段としてねじをボールねじにすることを提案している。しかしながら、Vプーリは入力軸に滑り案内され軸方向に移動する構造で、しかも、Vプーリは歯付きリングを挟持しているためモーメント荷重が作用して作動不良を起こすおそれがあった。 The continuously variable transmission described in Patent Document 1 proposes that a V-type pulley supported by an input shaft and having a variable pulley width is moved by a face cam and a screw as means for moving in the axial direction. Furthermore, in order to improve operability, it has been proposed that the screw is a ball screw as a means for reducing the rotational resistance. However, the V pulley has a structure that slides along the input shaft and moves in the axial direction. Further, since the V pulley holds the toothed ring, there is a possibility that a moment load acts to cause a malfunction.
この発明の目的は、上述の問題点すなわちVプーリの作動不良をなくした無段変速装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a continuously variable transmission that eliminates the above-described problem, that is, malfunction of a V pulley.
この発明の無段変速装置は、ケーシングに回転自在に支持された第一の回転軸と、ケーシングに回転自在に支持された第二の回転軸と、第一の回転軸に軸方向移動可能かつトルク伝達可能に支持された一対のプーリ部材で構成されたVプーリと、Vプーリと係合し外周を支えられた歯付きリングと、第二の回転軸周りに歯付きリングを移動させるための機構とを具備し、Vプーリをリニアボールベアリングを用いて第一の回転軸上に支持したことを特徴とするものである。 The continuously variable transmission according to the present invention includes a first rotary shaft that is rotatably supported by the casing, a second rotary shaft that is rotatably supported by the casing, and an axially movable shaft that is movable with respect to the first rotary shaft. A V-pulley configured by a pair of pulley members supported so as to be able to transmit torque, a toothed ring engaged with the V-pulley and supported by the outer periphery, and a toothed ring for moving the toothed ring around the second rotation axis And a V pulley is supported on the first rotating shaft using a linear ball bearing.
この発明によれば、第一の回転軸と各プーリ部材との間にリニアボールベアリングを設けたことにより、Vプーリの作動抵抗が小さくなり、モーメント荷重を受けても作動不良を起こすことがなく、より高い信頼性を得ることができる。 According to this invention, since the linear ball bearing is provided between the first rotating shaft and each pulley member, the operating resistance of the V pulley is reduced, and no malfunction occurs even if it receives a moment load. Higher reliability can be obtained.
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1および図2にこの発明の実施の形態を示す。ここで、図1は図2のI−O−I線に沿う断面図、図2は図1のII−II線に沿う断面図である。無段変速装置の基本構造は、軸方向に可動の一対のプーリ部材56からなるVプーリの溝にリング76を挟んだ構造である。リング76は外周に歯車の歯をもっているため、以下では歯付きリングと呼ぶこととする。ケーシング50内に、互いに平行な回転軸52,54がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。
1 and 2 show an embodiment of the present invention. Here, FIG. 1 is a sectional view taken along line I-O-I in FIG. 2, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. The basic structure of the continuously variable transmission is a structure in which a
ケーシング50は、その内部を仕切り壁86で二室に区分し、一方の区画をトラクションドライブ部P、他方を歯車によるトルク伝達部(以下、歯車減速機部という)Qとしてある。まず、トラクションドライブ部Pについて述べる。
The inside of the
回転軸52は一対のプーリ部材56で構成されたVプーリを支持している。各プーリ部材56はボールスプライン58によって回転軸52の軸方向に移動可能であり、かつ、回転方向にはロックされてトルク伝達可能である。さらに、各プーリ部材56と回転軸52との間にはリニアボールベアリング112が設けてある。
The rotating
各プーリ部材56はプーリ幅調節機構60を備えている。図1に例示したプーリ幅調節機構60はボールねじタイプで、ナット62の内周に形成したらせん溝とねじ軸64の外周に形成したらせん溝とで循環通路を形成し、複数のボールを循環走行させるようになっている。ナット62はケーシング50等の静止部材に固定してある。したがって、ねじ軸64が自身の回転に伴って軸方向に変位する。ねじ軸64は、プーリ部材56のボス部に嵌合させた軸受84の外輪に先端を当ててある。
Each
ねじ軸64は歯車66を備えており、2つの歯車66は変速軸70に一体に設けられた歯車68と噛み合うため、変速軸70の回転に伴い一対の歯車66は同期して回転する。その結果、左右のプーリ幅調節機構60におけるねじ軸64が同じ方向に回転する。ナット64はケーシング50に固定してあるため、駆動機構(108,110)により変速軸70を介して歯車66を回転させると、その回転運動がねじ軸64の軸方向移動に変換され、歯車66の回転方向によって、軸受84を介してプーリ部材56を押す向き、または、プーリ部材56から離れる向きの軸方向力が発生する。右側のプーリ幅調節機構60と左側のプーリ幅調節機構60とでは逆ねじとしてあるため、ねじ軸64が同じ方向に回転すると、それらは互いに逆方向に移動することになる。このようにして、一対のプーリ部材56が接近または離反する方向に移動し、Vプーリの溝幅が変化する。
The
変速軸70は端部にウォームホイール108を担持している。このウォームホイール108と噛み合うウォーム110を回転させることにより変速軸70を回転駆動するようになっている。
The
もう一つの回転軸54には小歯車74が固定してある。小歯車74は歯付きリング76と噛み合っている。歯付きリング76は、小歯車74の歯と噛み合う歯と、平滑な円筒状ガイド面78(図2)を有し、このガイド面78にてガイドローラと接する。図2に示すように、3つのガイドローラ80a,80b,80cが設けてあり、図1にはそのうちの2つ、つまり、ガイドローラ80aとガイドローラ80cとが現れている。ガイドローラ80a,80bはそれぞれピンと軸受を介して回転自在にアーム82に取り付けてある。ガイドローラ80cは、小歯車74の両側に配置した一対の円板で構成されている。
A
アーム82は、図2に示されているように輪状で、所定の間隔でガイドローラ80a,80b,80cが配置してある。これらのガイドローラ相互の位置関係は固定的である。少なくとも1つのガイドローラはプーリ部材56と歯付きリング76との接触部の歯付きリング中心周り180°付近で歯付きリング76と接するように配置するのが望ましく、ここではガイドローラ80aがそれに該当する。アーム82は、図1から理解できるように2枚の板材で構成され、回転軸54と同軸にケーシング50のスリーブ72に旋回自在に支持されている。
The
歯付きリング56は3つのガイドローラ80a,80b,80cで外周から拘束されているため、中心軸がなくても回転が可能である(心なしローラ)。ガイドローラ80a,80bを担持したアーム82を旋回させることによって、回転軸54の軸芯周りに歯付きリング76の回転中心を移動させることができる。歯付きリング76の外周の歯は小歯車74と常に噛みあった状態にある。歯付きリング76とプーリ部材56との間にすきまが生じないようにプーリ部材56とアーム82を制御すれば、歯付きリング76が回転軸54の軸芯周りに移動するのに伴ってプーリ部材56との接触点が変化し、一定のプーリ部材56の回転数に対し小歯車74の速度を連続的に変えることができる。このようにして、いわゆるCVTが構成される。
Since the
入出力方向は任意に選択できるが、以下、回転軸52を入力軸とした場合を例にとって説明すると、歯付きリング76をプーリ部材56の半径方向内側に押し込んだ状態が減速状態となる。そして、プーリ部材56から回転力が入力されると、プーリ部材56から歯付きリング76に力が作用し、ほぼ同じ大きさの力が小歯車74へ作用する。小歯車74からの反力が歯付きリング76をプーリ部材56間に押し込む方向に働くため、伝達トルクの増大に伴い自動的に接触力が大きくなる。
Although the input / output direction can be arbitrarily selected, hereinafter, a case where the rotating
ガイドローラ80a,80bを担持したアーム82を旋回させ、回転軸54の軸芯周りに歯付きリング76の回転中心を移動させるためのアクチュエータを設ける。アクチュエータとして直動アクチュエータや回転アクチュエータを採用することができる。直動アクチュエータの具体例としては、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、モータとボールねじの組み合わせ、などが挙げられる。アクチュエータは、その種類に拘らず、変速比、変速指令および伝達トルク等に応じ、加圧方向および加圧力を制御することができる。
An actuator for turning the
次に、歯車減速機部Qについて述べる。 Next, the gear reducer part Q will be described.
入力軸52は、仕切り壁86を越えて歯車減速機部Qまで延びており、歯車88を担持している。入力軸52と同軸に、出力軸90がケーシング50の外壁に支持させてある。この出力軸90は、ケーシング50との間に介在させた軸受92と、入力軸52の端部との間に介在させた軸受94とで回転自在に支持される。出力軸90は歯車96をもっている。出力軸90が貫通するケーシング50の外壁部分はオイルシール98で軸封がしてある。
The
回転軸(以下では接続軸と呼ぶ)54も仕切り壁86を越えてトルク伝達部Qまで延び、ワンウェイクラッチ100を介して歯車102を担持している。接続軸54の端部はケーシング50の外壁に軸受104を介して支持させてある。入力軸52の歯車88と接続軸54の歯車102は互いに噛み合っている。接続軸54にはもう一つの歯車106が固定してあり、この歯車106は出力軸90の歯車96と噛み合っている。ワンウェイクラッチ100は周知のように転がり軸受に似た構造で、内輪に対して外輪が一方向へは自由に回転するが、逆方向へは自由な回転を阻止して共回りするようにしたもので、種々のタイプが知られている。したがって、ワンウェイクラッチ100の具体的な構成としては、周知のもののなかから適宜選択して採用することができる。なお、ここでは歯車102にワンウェイクラッチ100を内蔵させた例を示したが、歯車88に内蔵させることもできる。
A rotating shaft (hereinafter referred to as a connecting shaft) 54 also extends beyond the
歯車式トルク伝達部Qは、入力軸52、接続軸54、出力軸90に取り付けた4枚の歯車88,102,106,96で減速機を構成している。発進時(起動時)は、入力軸52からのトルクは、歯車88と歯車102を介して減速され、ワンウェイクラッチ100を介してカウンタシャフトつまり回転軸54に伝達され、歯車106と歯車96を介してさらに減速されて出力軸90に伝達される。
The gear-type torque transmission portion Q constitutes a speed reducer with four
発進後(起動後)、トラクションドライブ部Pの減速比が上記減速機による減速比よりも小さくなると、ワンウェイクラッチ100の作用で歯車102は空転し、入力軸52からのトルクはトラクションドライブ側から歯車106を介して出力軸90に伝達される。
After the start (after startup), when the reduction ratio of the traction drive unit P becomes smaller than the reduction ratio by the reduction gear, the
なお、仕切り壁86の入力軸52,接続軸54が貫通する部分に軸封を施してないばかりでなく、仕切り壁86の下部に貫通穴87があけてあり、トラクションドライブ部Pと歯車減速機部Qを連通させて油を共用することが予定されている。
The
50 ケーシング
52 回転軸(入力軸または出力軸)
54 回転軸(接続軸)
56 プーリ部材
58 ボールスプライン
60 プーリ幅調節機構
62 ナット
64 ねじ軸
66 歯車
68 歯車
70 変速軸
72 スリーブ
74 小歯車
76 歯付きリング
78 円筒状ガイド面
80a,80b,80c ガイドローラ
82 アーム
84 軸受
86 仕切り壁
87 貫通穴
88 歯車
90 軸(出力軸または入力軸)
92 軸受
94 軸受
96 歯車
98 オイルシール
100 ワンウェイクラッチ
102 歯車
104 軸受
106 歯車
108 ウォームホイール
110 ウォーム
112 リニアボールベアリング
P トラクションドライブ部
Q 歯車減速機部
50
54 Rotating shaft (connection shaft)
56
92
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006150003A JP2007321804A (en) | 2006-05-30 | 2006-05-30 | Continuously variable transmission |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006150003A JP2007321804A (en) | 2006-05-30 | 2006-05-30 | Continuously variable transmission |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007321804A true JP2007321804A (en) | 2007-12-13 |
Family
ID=38854809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006150003A Withdrawn JP2007321804A (en) | 2006-05-30 | 2006-05-30 | Continuously variable transmission |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007321804A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112443638A (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-05 | 莫德超 | Speed variator |
-
2006
- 2006-05-30 JP JP2006150003A patent/JP2007321804A/en not_active Withdrawn
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