JP2008175305A - 変速制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】2組の無段変速部が取り付けられたケーシングの変形を抑制できるトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】入力ディスク2および出力ディスク3およびパワーローラ8を有する無段変速部が2組設けられており、各無段変速部のパワーローラ8を支持する支持機構11と、支持機構11が取り付けられ、かつ、2組の無段変速部を収容するケーシング10と、2組の無段変速部の出力ディスクを回転可能に支持し、かつ、ケーシング10に取付けられる中間壁37と、支持機構11を往復動させるアクチュエータ25,28とを有し、2組の無段変速部同士の間に中間壁37が配置されているトロイダル型無段変速機において、ケーシング10に、中間壁37が取り付けられるリブ49が設けられており、アクチュエータ25,28がリブ29に固定されている。
【選択図】図1
【解決手段】入力ディスク2および出力ディスク3およびパワーローラ8を有する無段変速部が2組設けられており、各無段変速部のパワーローラ8を支持する支持機構11と、支持機構11が取り付けられ、かつ、2組の無段変速部を収容するケーシング10と、2組の無段変速部の出力ディスクを回転可能に支持し、かつ、ケーシング10に取付けられる中間壁37と、支持機構11を往復動させるアクチュエータ25,28とを有し、2組の無段変速部同士の間に中間壁37が配置されているトロイダル型無段変速機において、ケーシング10に、中間壁37が取り付けられるリブ49が設けられており、アクチュエータ25,28がリブ29に固定されている。
【選択図】図1
Description
この発明は、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを介在させた無段変速部を2組有するトロイダル型無段変速機に関するものである。
従来、車両、運搬機械、産業機械などにおいて、動力源から出力されたトルクの伝達経路に設けられる変速機として、トロイダル型無段変速機が知られている。このトロイダル型無段変速機のうち、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを介在させた無段変速部を2組有するダブルキャビティ形式のトロイダル型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に記載されたトロイダル型無段変速機は、2組のトロイダル無段変速機構を同軸上に配置している。また、入力ディスクと出力ディスクとの間には摩擦ごまが介在され、入力ディスクから、出力ディスクへとトルクを伝達する場合に、摩擦ごまの傾転角に応じて回転速度が変化する(変速される)。また、2個の出力ディスクは共通の出力軸に固定され、この出力軸は前記出力ディスクの間に配置されている。また、出力ディスクには、前記入力ディスク同士の間で駆動ギヤが固定され、この駆動ギヤに噛み合う従動ギヤが設けられている。さらに前記駆動ギヤおよび従動ギヤを、軸受を介して保持する中間壁が設けられ、その中間壁が変速機ハウジングの一部に連結されている。前記中間壁は2つのカバーを組み合わせて構成され、中間壁に近接している固定部材、例えばバルブボディに一体に設けたリブに対して、ボルトにより結合されている。なお、バルブボディは、摩擦ごまを油圧により傾転駆動するための油圧コントロールバルブを収容しており、そのバルブボディは変速機ハウジングに対して固定されている。なお、変速機のケーシングの構造に関する技術の一例は、特許文献2ないし4にも記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載されているトロイダル型無段変速機においてトルク伝達をおこなう場合、入力ディスクおよび出力ディスクに対してパワーローラが接触する部分で荷重が発生するとともに、その荷重が前記バルブボディを経由して変速機ケーシングに伝達されるため、その変速機ケーシングが変形する可能性がある。その結果、パワーローラの傾転角の制御精度、入力ディスクおよび出力ディスクに対するパワーローラの接触半径の制御精度、入力ディスクおよび出力ディスクに対するパワーローラの接触荷重の制御精度などが低下するとともに、動力伝達効率が低下する虞があった。
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、入力ディスクおよび出力ディスクおよびパワーローラを支持する支持機構が取り付けられたケーシングが変形することを抑制することの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ものである。
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、同一軸線を中心として回転可能に配置された入力ディスクおよび出力ディスクと、この入力ディスクおよび出力ディスクに接触するパワーローラとを有する無段変速部が2組設けられており、各無段変速部のパワーローラを、前記軸線に直交する平面に沿って往復動可能に支持し、かつ、前記軸線と平行な平面内で傾転可能に支持する支持機構と、この支持機構が取り付けられ、かつ、前記2組の無段変速部を収容するケーシングと、前記2組の無段変速部の出力ディスクを回転可能に支持し、かつ、前記ケーシングに取付けられる中間壁と、前記支持機構を前記軸線に直交する平面内で往復動させるアクチュエータとを有し、前記軸線に沿った方向で、前記2組の無段変速部同士の間に前記中間壁が配置されているトロイダル型無段変速機において、前記ケーシングに、前記中間壁が取り付けられるリブが設けられており、前記アクチュエータが前記リブに固定されていることを特徴とするものである。
請求項2の発明は、請求項1の構成に加えて、前記ケーシングにおける前記中間壁が取り付けられる部分の全範囲に亘って前記リブが設けられていることを特徴とするものである。
請求項3の発明は、請求項1または2の構成に加えて、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクに対して前記パワーローラが接触する部分に潤滑油を供給する油路を有し、この油路が前記リブに設けられていることを特徴とするものである。
請求項1または2の発明によれば、入力ディスクと出力ディスクとの間でパワーローラを経由させてトルク伝達をおこなう場合、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクに対して前記パワーローラが接触する部分で荷重が発生し、その荷重が、支持機構およびアクチュエータを経由してケーシングに伝達される。このケーシングはリブにより補強されており、強度が高まっているため、そのケーシングの変形を抑制できる。したがって、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクに対する前記パワーローラの接触半径・接触圧力の制御精度の低下、前記パワーローラの傾転角の制御精度の低下、入力ディスクと出力ディスクとの間における動力伝達効率の低下を抑制できる。
請求項3の発明によれば、請求項1または2の効果に加えて、油路をリブの配置領域として利用でき、トロイダル型無段変速機の大型化を抑制できる。
つぎに、この発明をより具体的に説明する。この発明で対象とする変速機は、入力回転数と出力回転数との比である変速比を変更可能であり、特に、その変速比を連続的(無段階)に変更可能な無段変速機に用いた場合に有効である。この発明で対象とする無段変速機、より具体的には、トロイダル型無段変速機は、入力ディスクおよび出力ディスクとを同一軸線上で回転可能に配置するとともに、これらのディスクの間にパワーローラを挟み込み、そのパワーローラを介して各ディスクの間でトルクを伝達するように構成した無段変速機である。さらに、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを介在させた無段変速部を1組として、2組の無段変速部を有するトロイダル型無段変速機を、この発明は対象とする。そして2組の無段変速部は、内部中空のケーシングに取り付けられている。より具体的には、ケーシングの内部に2組の無段変速部が設けられている。また、入力ディスクおよび出力ディスクの軸線に直交する平面に沿って動作可能に支持し、かつ、軸線と平行な平面内で傾転可能に支持する支持機構が設けられている。この支持機構には、例えば、トラニオンと呼ばれる腕部材、そのトラニオンを軸受を介して支持し、かつ、揺動可能なリンク部材、このリンク部材がケーシングに固定されるポスト(マウント部)などの構成部品が含まれており、これらの構成部品により、この発明における「支持機構」の概念が抽出されている。
また、変速機の変速比を制御するアクチュエータが設けられており、そのアクチュエータとしては、油圧シリンダまたは電動シリンダまたは空気圧シリンダなどを有するものを採用することができ、その推力に応じて支持機構が動作し、かつ、パワーローラが中立位置から変位させられて、パワーローラが傾転する。このパワーローラの傾転により、入力ディスクおよび出力ディスクに対するパワーローラの接触半径の変化、すなわち、変速比の変化が生じる。また、前記アクチュエータとして、ステッピングモータの回転を、ラック・アンド・ピニオン機構を用いて、直線運動に変換し、その推力を支持機構に与えることも可能である。これらのアクチュエータのうち、何れの構成を採用する場合でも、そのアクチュエータは金属材料により構成されたボディに、前記した各種のシリンダ、またはステッピングモータなどが取り付けられており、そのボディは高強度・高剛性を有したブロック形状、または板形状、またはフレーム形状の構造物である。前記ボディを構成する金属材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄などを用いることが可能である。このアクチュエータをケーシングに固定する場合、そのケーシングに雌ねじを設けボルトを締め付けて固定する構成、前記ケーシングにスタッドボルトを取り付け、ナットを締め付けて固定する構成などの固定機構を用いることができる。このように、動力の発生原理やその動力の変換原理が異なる機構に基づいて、この発明における「アクチュエータ」の概念が抽出されている。この発明における中間壁は、無段変速部の出力ディスクに動力伝達可能に連結された出力部材を支持し、かつ、ケーシングに取付けられている。この中間壁は、出力部材に加えられるスラスト荷重およびラジアル荷重を、前記ケーシングに伝達する機構である。すなわち、荷重を受ける、もしくは荷重に耐え得る強度もしくは剛性を有する構造物であればよく、平板状の壁に限らず、トラス構造または格子構造のフレームでもよい。また、この発明における油路は、潤滑油が通過する通路であり、孔、穴、溝、窪み、凹部、ポートなどの構成が、前記油路に含まれる。
図1および図2には、トロイダル型無段変速機1の具体例を模式的に示してある。図1は、入力ディスク2および出力ディスク3の回転中心となる軸線A1と直交する第1の平面(図示せず)に沿った方向における縦断面図であり、前記軸線A1は水平に配置されている。また、図2は、前記軸線A1に沿った方向(軸線と平行な方向)における縦断面図である。このトロイダル型無段変速機1は、例えば、車両の駆動力源(図示せず)から車輪(図示せず)に至る動力伝達経路に配置される。ここで、駆動力源は、車輪に伝達される動力を出力する装置であり、動力の発生原理が異なる複数種類の駆動力源、または単数の駆動力源のいずれでもよい。用いることの可能な駆動力源としては、内燃機関(エンジン)、電動機、モータ・ジェネレータ、油圧モータ、フライホイールシステムなどが挙げられる。このトロイダル型無段変速機1は、トロイダル面26,27を対向させた入力ディスク2と出力ディスク3とが、二対、同一の軸線A1上に配置されている。これらの図1および図2に示す例では、軸線A1に沿った方向、言い換えれば、軸線A1と平行な方向で所定間隔をおいて2個の入力ディスク2が配置されている。また、前記軸線A1に沿った方向で、前記入力ディスク2同士の間に出力ディスク3が、いわゆる背合わせに配置されている。さらに、前記軸線A1に沿った方向で、前記出力ディスク3同士の間に、トロイダル型無段変速機1の出力部材としての出力ギヤ4が配置されている。
そして、前記入力ディスク2および出力ディスク3および出力ギヤ4の中心を入力軸5が貫通して設けられており、2個の入力ディスク2は、この入力軸5と一体となって回転し、かつ軸線A1に沿った方向に移動できるように取り付けられている。これに対して出力ディスク3および出力ギヤ4は、前記入力軸5に対して回転自在に嵌合しており、かつ各出力ディスク3と出力ギヤ4とが一体となって回転するように、円筒部材6に連結されている。この円筒部材6の内部に前記入力軸5が挿入されている。また、前記軸線A1に沿った方向で前記入力軸5の一方の端部には、前記入力ディスク2が、前記入力軸5に対して軸線A1に沿った方向に動作することを規制するストッパ6が取り付けられている。これとは反対側の端部には、挟圧力発生機構7が設けられている。この挟圧力発生機構7は、各対の入力ディスク2と出力ディスク3とを互いに接近させる方向に押圧する挟圧力を発生させる機構であり、例えば、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、カム機構などを用いることが可能である。
さらに、各対の入力ディスク2と出力ディスク3との間にそれぞれ複数のパワーローラ8が挟み込まれている。これらの入力ディスク2および出力ディスク3と、その入力ディスク2および出力ディスク3に挟み込まれたパワーローラ8とにより、1組の無段変速部9が構成されている。つまり、図1に示す例は、2組の無段変速部9が同軸上に配置された、ダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機1であり、このトロイダル型無段変速機1がケーシング10の内部に設けられている。前記パワーローラ8は、入力ディスク2と出力ディスク3との間でのトルクの伝達を媒介するいわゆる伝動部材であって、ほぼ円盤状をなし、入力ディスク2と出力ディスク3との間に、前記軸線A1を中心とする円周方向に等間隔で配置されている。各パワーローラ8は、各ディスク2,3の回転に伴って自転可能であり、かつ、各ディスク2,3の間で傾く(傾転する)ことが可能であるように、保持機構により保持されている。
この保持機構は、パワーローラ8を保持するトラニオン11と、このトラニオン11を支持するアッパリンク12およびロアリンク13を有している。まず、トラニオン11について説明すると、このトラニオン11は軸受(図示せず)により前記パワーローラ8を回転可能に支持しており、各トラニオン11には、前記第1の平面に沿って上方に向けて突出された第1の軸部14が設けられており、その第1の軸部14が、球軸受15を介してアッパリンク12により支持されている。そのアッパリンク12は、第1の支持軸16を支点として揺動可能に構成されている。この第1の支持軸16は、前記軸線A1と平行に延ばされており、アッパリンク12は前記第1の平面内で揺動可能である。前記第1の支持軸16はアッパポスト17に取り付けられており、そのアッパポスト17が、前記ケーシング10に固定されている。前記ケーシング10は略水平に配置された天井(天板)18と、その天井18から上下方向に連続された側壁19とを有しており、ケーシング10の下部には開口部20が形成されている。そして、前記アッパポスト17は、固定機構、例えばボルトまたはナット(図示せず)の締め付けによりケーシング10の天井18に固定されている。
一方、前記トラニオン11には、前記第1の平面に沿って下方に向けて突出された第2の軸部21が設けられており、その第2の軸部21が、球軸受22を介してロアリンク13により支持されている。そのロアリンク13は、第2の支持軸23を支点として揺動可能に構成されている。この第2の支持軸23は、前記軸線A1と平行に延ばされており、ロアリンク13は前記第1の平面内で揺動可能である。前記第2の支持軸23はロアポスト24に取り付けられており、そのロアポスト24が、シリンダボデー25に固定されている。このシリンダボデー25は前記ケーシング10に固定されているが、その固定機構については後述する。上記のように、各トラニオン11は、アッパリンク12およびロアリンク13により球軸受15,22を介して支持されており、そのアッパリンク12およびロアリンク13が揺動可能であることにより、各トラニオン11は、前記第1の平面内で往復動可能に構成されている。つまり、図1において、前記トラニオン11は上下方向に往復動可能であるとともに、各トラニオン11は、第1の平面に沿った中心線B1を中心として傾転可能に構成されている。前記トロイダル型無段変速機1は、図3に示すトラニオン11の傾転中心(中心線B1)が、前記パワーローラ8の接触点S1,S2同士を結ぶ線分C1から外れた位置にある構成のハーフトロイダル型の無段変速機である。ここで、接触点S1とは、前記パワーローラ8と、入力ディスク2のトロイダル面26とが接触する箇所であり、接触点S2とは、前記パワーローラ8と、出力ディスク3のトロイダル面27とが接触する箇所である。
つぎに、前記トラニオン11を前記中心線B1に沿って往復動させるアクチュエータについて説明する。前記ケーシング10内にはシリンダカバー25およびロアカバー28が設けられており、そのシリンダカバー25およびロアカバー28は、ボルト29の締め付けにより前記ケーシング10に固定されている。具体的には前記中心線S1に沿った上下方向(高さ方向)で、シリンダボデー25の下部にロアカバー28が配置されている。そして、水平方向でシリンダボデー25およびロアカバー28の両端に軸孔30,31がそぞれ設けられており、その軸孔30,31に前記ボルト29が挿入されている。つまり、シリンダボデー25およびロアカバー28は、略水平方向の両端が、前記ケーシング10により支持されている。図5は、前記シリンダボデー25の平面図であり、前記シリンダボデー25における前記ロアカバー28側の領域には、凹部、つまり、シリンダ32が設けられている。図1および図5の具体例では、2組の無段変速部9に対して1個のシリンダボデー25を共用する構成となっており、そのシリンダボデー25に合計4箇所のシリンダ32が設けられている。図5において、上側に設けられた2個のシリンダ32が、一方の無段変速部9の一部を構成しており、図5において、下側に設けられた2個のシリンダ32が、他方の無段変速部9の一部を構成している。各シリンダ32は、略水平な平面内で前記トラニオン11の第2の軸部21を中心として設けられているとともに、各シリンダ32に接続する軸孔25Aが設けられている。これらの軸孔25Aは、図1に示すように、シリンダボデー25を上下方向に貫通するように設けられている。
さらに、一方の無段変速部9の一部を構成する2箇所のシリンダ32と、他方の無段変速部9の一部を構成する2箇所のシリンダ32との間に相当する箇所には、前記シリンダボデー25に開口部25Bが設けられている。また、ロアアカバー28には、前記開口部25Bの真下に開口部28Bが設けられている。なお、図5は、シリンダボデー25の平面図であるため、便宜上、開口部25Bと28Bとが重なって示されている。そして、図1に示すように、前記中間壁37のうち、前記上側壁部37Aは前記シリンダボデー25の上方に配置されており、図5に示すように、前記下側壁部37Bは前記開口部25B,28B内に配置されている。なお、図5においては省略されているが、前記軸孔30,31は、前記リブ19の真下に相当する箇所以外の箇所、例えば、シリンダボデー25の四隅、ロアカバー28の四隅にも設けられており、これらの軸孔に挿入されたボルトが、前記ケーシング10に設けられた雌ねじ部(図示せず)にねじ込まれている。すなわち、シリンダボデー25およびロアカバー28を固定するボルトは図1に示された2本だけではない。
さらにまた、前記ロアカバー28には、前記4箇所の軸孔25Aの真下に相当する位置に、全て軸孔28Aが設けられている。さらに、前記第2の軸部21には、ピストン33がそれぞれ取り付けられている。このピストン33はいずれも各軸孔27A,28Aに挿入されており、前記第2の軸部21に取り付けられたナット34を締め付けることにより、前記トラニオン11とピストン33とが前記中心線B1に沿った方向に一体的に移動する構成となっている。このピストン33の外周に連続して外向きフランジ34が形成されており、その外向きフランジ34により前記シリンダ32内が2つの油室に区画されている。シリンダ32内に形成された第1の油室35および第2の油室36は、油路(図示せず)を経由して油圧制御装置(図示せず)に接続されている。この油圧制御装置は、電磁弁(図示せず)などを有しており、この電磁弁の機能により、第1の油室35および第2の油室36の油圧をそれぞれ制御することにより、前記中心線B1に沿った方向におけるトラニオン11の動作量(ストローク量)、トラニオン11の動作の向き、トラニオン11の停止位置などが調整される構成を有している。なお、前記油圧制御装置および電磁弁は、前記ピストンボデー25に設けてもよいし、そのピストンボデーとは別にバルブボデーを設け、そのバルブボデーをピストンボデー25に固定する構成採用してもよい。図1に示された無段変速部9は一方の構成であるが、他方の無段変速機9も同様に構成されている。さらに、1個のアッパリンク12および1個のロアリンク13により、2組の無段変速部9に設けられた4本のトラニオン11が支持されている。
つぎに、前記出力ギヤ4を支持する機構を説明する。前記軸線A1に沿った方向で、前記2組の無段変速部9同士の間には中間壁37が配置されている。より具体的には、前記軸線A1に沿った方向で、前記出力ディスク3同士の間に中間壁37が位置している。この中間壁37は前記軸線A1に沿った方向に2分割された第1の構成片38および第2の構成片39を有しており、その第1の構成片38と第2の構成片39とを重ね合わせて前記中間壁37が構成されている。この第1構成片38および第2構成片39は、前記第1の平面内におけ外周形状が略近似しており、第1構成片38と第2の構成片39とが接触している部分は、その外周縁部であり、接触部分の内側には空間40が形成されている。また、第1の構成片38には軸孔41が設けられ、第2の構成片39にも軸孔42が設けられている。そして、この軸孔41,42にはそれぞれ軸受43が取り付けられており、その軸受43により前記円筒部材6が回転可能に支持されている。この軸受43は、ラジアル軸受およびスラスト軸受としての機能を兼備している。すなわち、前記円筒部材6および入力軸5は、前記中間壁37を貫通するように配置されている。
図4は、前記第1の平面内における前記ケーシング10および前記中間壁37の概略形状を示す模式図である。前記中間壁37は、前記第1の平面内で略正方形または長方形に構成された上側壁部37Aと、その上側壁部37Aの下側に連続された下側壁部37Bとを有している。そして、前記上側壁部37Aに軸受43が取り付けられ、下側壁部37Bに軸受47が取り付けられている。さらに、前記出力ギヤ4が前記中間壁37の空間40内に配置されている。また、前記ケーシング10に取り付けられた軸受44により前記入力軸5が回転可能に支持されている。前記空間40内には従動ギヤ45が設けられており、その従動ギヤ45と前記出力ギヤ4とが噛合されている。また、従動ギヤ45は出力軸46と一体回転するように構成されており、その出力軸46が軸受47,48により回転可能に支持されている。そして、前記軸受47は中間壁37に支持されており、軸受48は前記ケーシング10により支持されている。上記の出力軸46と前記入力軸5とは相互に平行に配置されており、前記入力軸の軸線A1は、前記出力軸46の軸線(図示せず)よりも上方に配置されている。
さらに、前記ケーシング10の内面には、前記中間壁37の外周形状に沿った、つまり、第2の平面で中間壁37の外周形状に近似するようにリブ49が連続して形成されている。つまり、前記リブ49はケーシング10の天井18から側壁19に亘って形成されている。このリブ49は、前記第2の平面に沿った方向に凸部(突条)を形成したものであり、リブ49は全体として略アーチ形状を有している。言い換えれば、アルファベットの「U」を上下逆にした形状を有している。また、そのリブ49には雌ねじ部50が形成されている。そして、前記中間壁37の外周には軸孔51が設けられており、その軸孔51に挿入されたボルト52が前記雌ねじ部50にねじ込まれて締め付けられて、前記中間壁37が前記ケーシング10に固定されている。また、前記リブ49はアーチ形状に構成されており、そのリブ49の両端、具体的には下端が前記シリンダボデー25の上面に接触している。さらに、前記リブ49からケーシング10に亘って雌ねじ部53が形成されており、前記シリンダボデー25およびロアカバー28を固定するボルト29がその雌ねじ部53にねじ込まれている。さらに、前記ケーシング10の下部にはオイルパン54が取り付けられている。このオイルパン54は、ボルト59の締め付けにより前記ケーシング10に固定されている。このオイルパン54には、前記潤滑油および油圧制御装置で用いる作動油が貯溜されている。さらにまた、前記ケーシング10に孔をあけて油路55が設けられており、その油路55の一部は前記リブ49を貫通している。なお、前記ケーシング10およびシリンダボデー25およびロアカバー28などの構成部品は、金属材料、例えば、鋳鉄、アルミニウム合金などにより構成されており、オイルパン54は上記と同種の金属材料、または他の金属材料、例えば圧延鋼板により構成されている。
つぎに、前記トロイダル型無段変速機1を制御する機構について説明すると、前記入力ディスク2の回転数を検知する入力回転数センサ56、出力ディスクの回転数を検知する出力回転数センサ57、トラニオン11のストロークを検知するストロークセンサ58が設けられている。これらのセンサとしては、非接触型のセンサを用いることが可能であり、具体的には、回転数センサ56,57としては、光式センサ(ロータリエンコーダ)、磁気式センサ(レゾルバ)、電磁ピックアップセンサ、磁気抵抗素子センサなどを用いることが可能である。また、ストロークセンサ58としては、静電容量型近接センサ、渦電流変位センサなどを用いることが可能である。何れのセンサを用いる場合も、入力ディスク2または出力ディスク3またはトラニオン11側に設けられる構成部(図示せず)と、その構成部との相対位置関係に基づいて信号を出力する信号出力部56A、57A、58Aとを有しており、その信号出力部56A、57A、58Aが、前記ケーシング10に設けられている。そして、これらのセンサの信号出力部56A,57A,58Aの検知信号が入力される電子制御装置(コントローラ)が設けられている。この電子制御装置には、車速、アクセル開度などの信号が入力され、トロイダル型無段変速機1の変速比を制御するプログラムが、電子制御装置に予め記憶されている。また、この電子制御装置からは、油圧制御装置を制御する信号が出力される。
上記のトロイダル型無段変速機1におけるトルクの伝達原理、およびトロイダル型無段変速機1における変速比の制御について説明する。前記油路55を経由して供給される潤滑油、すなわちトラクションオイルが、前記入力ディスク2および出力ディスク3のトロイダル面26,27に供給される。また、エンジンまたは電動機などの駆動力源のトルクが入力軸5に伝達されると、その入力ディスク2にトラクションオイルを介して接触しているパワーローラ8にトルクが伝達され、さらにそのパワーローラ8から出力ディスク3にトラクションオイルを介してトルクが伝達される。その場合、トラクションオイルは加圧されることによりガラス転移し、それに伴う大きい剪断力によってトルクを伝達するので、各ディスク2,3は入力トルクに応じた圧力がパワーローラ8との間に生じるように、挟圧力発生機構7により押圧される。また、パワーローラ8の周速と各ディスク2,3のトルク伝達点(パワーローラがトラクションオイルを介して接触している接触点S1,S2)の周速とが実質的に同じであるから、パワーローラ8が傾転して、このパワーローラ8と入力ディスク2との接触点S1の半径r1と、出力ディスク3とパワーローラ8との接触点S2の半径r2とに応じて、各ディスク2,3の回転数(回転速度)が異なり、その回転数(回転速度)の比率が変速比となる。
このトロイダル型無段変速機1の変速比の制御について説明すると、前記油圧制御装置の電磁弁を制御して第1の油室35および第2の油室36の油圧を制御することにより、前記中心線B1に沿った方向におけるトラニオン11の動作が制御される。まず、図3に示す前記パワーローラ8の回転中心線D1が、前記軸線A1と直交する状態で、前記トラニオン11が停止している場合は、前記変速比は略一定に維持される。このように、「前記パワーローラ8の回転中心線D1が、前記軸線A1と直交する状態で、前記トラニオン11が停止している位置」が「中立位置」である。これに対して、前記変速比を変更する場合は、中立位置に停止しているトラニオン11を、前記中心線B1に沿って何れか一方の向きで動作させる。すると、パワーローラ8と各ディスク2,3との接触点で、パワーローラ8を傾転させる力(サイドスリップ力)が生じて、各パワーローラ8が傾転する。ここで、前記変速比の目標変化量に基づいて、前記トラニオン11の目標ストローク量もしくは目標ストローク位置が求められており、前記トラニオン11の実ストローク量が目標ストローク量に到達するか、または実ストローク位置が目標ストローク位置に到達すると、前記トラニオン11が中心線B1に沿って、前記とは逆向きに動作されて、前記トラニオン11が中立位置に復帰させられ、そのパワーローラ8の傾転が止まる。
このようにして、トロイダル型無段変速機1で目標とする変速比に維持される。上記したトラニオン11の動作の制御において、前記中立位置で停止しているトラニオン11を、前記入力ディスク2の回転方向と同方向に動作させると、前記サイドスリップ力により前記パワーローラ8が傾転し、前記入力ディスク2における接触半径r1が小さくなり、かつ、前記出力ディスク3における接触半径r2が大きくなる変速、すなわち、変速比が大きくなるダウンシフトがおこなわれる。これに対して、前記中立位置で停止しているトラニオン11を、前記入力ディスク2の回転方向とは逆方向に動作させると、前記サイドスリップ力により前記パワーローラ8が傾転し、前記入力ディスク2における接触半径r1が大きくなり、かつ、前記出力ディスク3における接触半径r2が小さくなる変速、すなわち、変速比が小さくなるアップシフトがおこなわれる。
前記のようにして、入力ディスク2から出力ディスク3にトルクが伝達されると、そのトルクは出力ギヤ4を経由して従動ギヤ45に伝達される。出力ギヤ4および従動ギヤ45がはすば歯車で構成されていた場合、ギヤ同士の噛み合い力により円筒部材6および出力軸46に対して一方向のスラスト荷重が伝達される。しかしながら、この荷重は軸受43,47を経由して中間壁37に伝達されて、ケーシング10で受け止められるため、前記2組の無段変速部9において、入力ディスク2および出力ディスク3に対するパワーローラ8の接触点S1,S2で、その圧力が不均一になることを回避できる。
つぎに、前記トラニオン11からバルブボデー25を経由して前記ケーシング10に伝達される荷重について説明する。ここでは、前記駆動力源の動力が入力ディスク2を経由して出力ディスク3に伝達され、かつ、図1において前記入力ディスク2が時計方向に回転する場合を例として説明する。この場合、図1の左側に示されたトラニオン11が保持しているパワーローラ8と、入力ディスク2との接触点では、そのトラニオン11を図1で上側に押圧する向きの荷重が発生する。この荷重は、図1で左側に示されたシリンダ32の前記第1の油室35の圧油を経由して前記シリンダボデー25に伝達され、ケーシング10に対して上向きの荷重F1が発生する。これに対して、図1の右側に示されたトラニオン11が保持しているパワーローラ8と、入力ディスク2との接触点では、そのトラニオン11を図1で下側に押圧する向きの荷重が発生する。この荷重は、図1で右側に示されたシリンダ32の前記第2の油室36の圧油を経由してロアカバー28に伝達される。ロアカバー28に伝達された荷重は、更に前記ボルト29を経由してケーシング10に伝達されて下向きの荷重F2が発生する。
また、前記左右のトラニオン11に加えられる荷重の一部は、前記ロアリンク13にも伝達され、前記ロアポスト24を図1で右側に向けて押圧する荷重F3が発生する。さらに、前記左右のトラニオン11に加えられる荷重の一部は、前記アッパリンク12にも伝達され、前記アッパポスト12を図1で左側に向けて押圧する荷重F4が発生する。このようにケーシング10に加えられる荷重が図4に概念的に示されている。すなわち、荷重が加えられていないケーシング10全体の形状が、実線の正方形もしくは長方形で示されている。なお、図4は前記第2平面と平行な平面で表されている。これに対して、前記荷重F1ないしF4が発生すると、荷重F1と荷重F4とが合成され、かつ、荷重F2と荷重F3とが合成されて、前記ケーシング10全体を破線で示すように平行四辺形にしようとする向きの荷重となる。なお、前記荷重F1ないしF4の向きおよび大きさについて説明すると、駆動力源からトルクが前記トロイダル型無段変速機1に入力される場合と、車両が惰力走行して、運動エネルギに応じたトルクが車輪からトロイダル型無段変速機1に入力される場合とでは、前記荷重F1ないしF4の向きがそれぞれ逆向きになる。また、前記トロイダル型無段変速機1の変速比により、前記荷重F1ないしF4の大きさが異なる。
そして、図1および図2の具体例では、前記第2の平面内で、前記ケーシング10がリブ49により補強されており、第2の平面に沿った方向における強度(剛性)が高められているため、前記F1ないしF4の荷重により前記ケーシング10が変形することを抑制できる。したがって、「ケーシング10が弾性変形または塑性変形してしまい、前記トラニオン10の動作量に対するパワーローラ8の傾転角の制御精度が低下すること、変速比の制御精度が低下すること、入力ディスク2および出力ディスク3に対するパワーローラ8の接触圧力の制御精度が低下すること、トロイダル型無段変速機1の動力伝達効率が低下すること」を、未然に回避することができる。また、「前記入力回転数センサ56の信号出力部56Aと、入力ディスク2に設けられた構成部との相対位置関係(隙間量)が変化してしまい、入力回転数センサ56の検知精度が低下すること、または、出力回転数センサ57の信号出力部57Aと、出力ディスク3に設けられた構成部との相対位置関係(隙間量)が変化してしまい、出力回転数センサ57の検知精度が低下すること、または、前記ストロークセンサ58の信号出力部58Aと、トラニオン11に設けられた構成部との相対位置関係(隙間量)が変化してしまい、そのストロークセンサ58の検知精度が低下すること」を、未然に回避できる。また、前記潤滑油を供給する油路55の一部がリブ49に設けられているため、前記ケーシング10の外側に油路を設けずに済み、ケーシング10の大型化を抑制できる。
図6は、トロイダル型無段変速機1の他の具体例を示す図である。この図6においては、前記リブ49が、前記ケーシング10およびオイルパン54の内面に亘ってそれぞれ設けられている。なお、オイルパン54の底面にはリブは設けられていない。この図6においても、図1の場合と同様に、前記バルブボデー25およびロアカバー28が、ボルト29の締め付けにより、前記ケーシング10のリブ49に固定されている。また図6に示すように、オイルパン54の外面にリブを設けることも可能である。この図6の具体例において、その他の構成は図1の具体例と同じである。そして、図6の具体例においても、ケーシング10にリブ49が設けられているため、図1の具体例と同様の効果を得られる。また、図6の具体例においては、オイルパン54にもリブが設けられているため、一層強度が向上する。
図1ないし図6に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、軸線A1が、この発明の軸線に相当し、トラニオン11およびアッパリンク12およびロアリンク13およびアッパポスト17およびロアポスト24が、この発明の支持機構に相当し、出力ギヤ4が、この発明の回転要素に相当し、シリンダボデー25およびロアカバー28および油圧制御装置および電磁弁が、この発明のアクチュエータに相当する。なお、上記の説明では、入力ディスクおよび出力ディスクの軸線が略水平に配置されている場合について説明しているが、その軸線が略垂直に配置されているトロイダル型無段変速機にも適用可能である。また、車両に搭載されるトロイダル型無段変速機以外に、産業機械、運搬機械などに用いられるトロイダル型無段変速機にも適用可能である。
1…トロイダル型無段変速機、 2…入力ディスク、 3…出力ディスク、 4…出力ギヤ、 8…パワーローラ、 9…無段変速部、 11…トラニオン、 12…アッパリンク、 13…ロアリンク、 25…シリンダボデー、 28…ロアカバー、 37…中間壁、 49…リブ、 55…油路、 A1…軸線。
Claims (3)
- 同一軸線を中心として回転可能に配置された入力ディスクおよび出力ディスクと、この入力ディスクおよび出力ディスクに接触するパワーローラとを有する無段変速部が2組設けられており、各無段変速部のパワーローラを、前記軸線に直交する平面に沿って往復動可能に支持し、かつ、前記軸線と平行な平面内で傾転可能に支持する支持機構と、この支持機構が取り付けられ、かつ、前記2組の無段変速部を収容するケーシングと、前記2組の無段変速部の出力ディスクを回転可能に支持し、かつ、前記ケーシングに取付けられる中間壁と、前記支持機構を前記軸線に直交する平面内で往復動させるアクチュエータとを有し、前記軸線に沿った方向で、前記2組の無段変速部同士の間に前記中間壁が配置されているトロイダル型無段変速機において、
前記ケーシングに、前記中間壁が取り付けられるリブが設けられており、前記アクチュエータが前記リブに固定されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。 - 前記ケーシングにおける前記中間壁が取り付けられる部分の全範囲に亘って前記リブが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のトロイダル型無段変速機。
- 前記入力ディスクおよび前記出力ディスクに対して前記パワーローラが接触する部分に潤滑油を供給する油路を有し、この油路が前記リブに設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のトロイダル型無段変速機。
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WO2014038296A1 (ja) * | 2012-09-04 | 2014-03-13 | 本田技研工業株式会社 | 無段変速機 |
JP2015232342A (ja) * | 2014-06-09 | 2015-12-24 | 日本精工株式会社 | トロイダル型無段変速機 |
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- 2007-01-18 JP JP2007009578A patent/JP2008175305A/ja active Pending
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