JP2013167344A

JP2013167344A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP2013167344A
Application number: JP2012032546A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kishida; 寛孝岸田; Toshiro Toyoda; 俊郎豊田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-08-29

Abstract

【課題】部品点数を増やすことなく、ディスクとパワーローラとの間のすべりの発生を防止す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。
【解決手段】出力側ディスクの外周部に、動力伝達用の出力歯車を、出力側ディスクと同心に設け、この出力側ディスクを構成する断面円弧形の凹面である出力側内側面を、単一の部材の軸方向両側面に形成して、一体に形成している出力歯車は、はすば歯車としており、エンジンにより車輪が駆動され、車両が前進走行している時に、はすば歯車である出力歯車と図示しない他の歯車との噛合により、出力歯車に発生するギア反力が、押圧装置を設けていない入力側ディスクを配置した側に向けて作用するように、はすば歯車の歯のねじれ方向が設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トロイダル型無段変速機、特に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。

例えば特許文献１〜２に記載されている様に、自動車用自動変速装置として、トロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。図３は、この様なトロイダル型無段変速機のうちのダブルキャビティ型と呼ばれるものを示している。このトロイダル型無段変速機は、特許請求の範囲に記載した回転軸である入力回転軸１の軸方向２個所位置に、それぞれが特許請求の範囲に記載した外側ディスクである１対の入力側ディスク２ａ、２ｂを支持している。これら両入力側ディスク２ａ、２ｂは、上記入力回転軸１に対し、それぞれがトロイド曲面（断面円弧形の凹面）であって特許請求の範囲に記載した軸方向片側面に相当する入力側内側面３、３同士を互いに対向させた状態で、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持している。

又、上記入力回転軸１の中間部は、トロイダル型無段変速機を収納したケーシング４内に設置した隔壁部５に設けた通孔６を挿通している。この通孔６の内径側には、円筒状の出力筒７を、１対の転がり軸受８、８により回転自在に支持しており、この出力筒７の中間部外周面に出力歯車９を固設している。又、この出力筒７の両端部で上記隔壁部５の両外側面から突出した部分に、それぞれが特許請求の範囲に記載した内側ディスクに相当する１対の出力側ディスク１０ａ、１０ｂを、スプライン係合により、上記出力筒７と同期した回転を自在に支持している。この状態で、それぞれがトロイド曲面（断面円弧形の凹面）であって特許請求の範囲に記載した軸方向両側面に相当する、上記両出力側ディスク１０ａ、１０ｂの出力側内側面１１、１１が、上記両入力側内側面３、３に対向する。

又、上記入力回転軸１の周囲で上記入力側、出力側両内側面３、１１同士の間部分（キャビティ）に、それぞれ複数個（一般的には２個又は３個）ずつのパワーローラ１２、１２を配置している。これら各パワーローラ１２、１２はそれぞれ、上記入力側、出力側両内側面３、１１に当接（転がり接触）する周面１３、１３を球状凸面としたもので、特許請求の範囲に記載した支持部材に相当するトラニオン１４、１４の内側面に、回転及び若干の揺動変位自在に支持されている。又、これら各トラニオン１４、１４は、上記入力回転軸１に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられている。

上記入力側ディスク２ａ、２ｂと上記出力側ディスク１０ａ、１０ｂとの間の変速比を変える場合は、上記各トラニオン１４、１４を上記枢軸の軸方向（図３の表裏方向）に変位させる。この結果、上記各パワーローラ１２、１２の周面１３、１３と上記入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、１０ａ、１０ｂの入力側、出力側各内側面３、１１との転がり接触部（トラクション部）に作用する、接線方向の力の向きが変化（転がり接触部にサイドスリップが発生）する。そして、この力の向きの変化に伴って、上記各トラニオン１４、１４が上記枢軸を中心に揺動（傾斜）し、上記各パワーローラ１２、１２の周面１３、１３と上記入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、１０ａ、１０ｂの入力側、出力側各内側面３、５との接触位置が変化する。

例えば図３に示す様に、上記各パワーローラ１２、１２の周面１３、１３を、上記入力側ディスク２ａ、２ｂの入力側内側面３、３の径方向内寄り部分と、上記出力側ディスク１０ａ、１０ｂの出力側内側面１１、１１の径方向外寄り部分とに転がり接触させれば、上記両ディスク２ａ、２ｂ、１０ａ、１０ｂ同士の間の変速比が減速側になる。これに対して、図３とは逆に、上記各パワーローラ１２、１２の周面１３、１３を、上記入力側ディスク２ａ、２ｂの入力側内側面３、３の径方向外寄り部分と、上記出力側ディスク１０ａ、１０ｂの出力側内側面１１、１１の径方向内寄り部分とに転がり接触させれば、上記両ディスク２ａ、２ｂ、１０ａ、１０ｂ同士の間の変速比が増速側になる。

上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸１５により一方（図３の左方）の入力側ディスク２ａを、ローディングカム式の押圧装置１６を介して回転駆動する。この結果、前記入力回転軸１の両端部に支持された１対の入力側ディスク２ａ、２ｂが、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、上記各パワーローラ１２、１２を介して上記両出力側ディスク１０ａ、１０ｂに伝わり、前記出力歯車９から取り出される。

上述の様な図３に示した構造の場合、特許文献１に記載された構造と同様に、１対の転がり軸受８、８により、出力歯車９とこの出力歯車９と噛合する別の歯車１７との噛合部に加わる荷重を支承しつつ、各出力側ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向に関する位置決めを図っている（軸方向変位を阻止している）。即ち、上記両歯車９、１７の噛合部には、これら両歯車９、１７を構成するはすば歯車同士の噛合に基づき、スラスト荷重（アキシアル荷重）Ｆａ及びラジアル荷重Ｆｒが加わる。又、このうちのスラスト荷重Ｆａに基づき上記出力歯車９に、この出力歯車９を傾斜させる（倒す）方向のモーメントＭ（出力歯車９の中心軸と入力回転軸１の中心軸とをずらす方向のモーメント荷重Ｍ、出力歯車９のピッチ円直径を２Ｐとした場合にＭ＝Ｐ・Ｆａ）が加わる。上記各転がり軸受８、８は、上記各荷重Ｆａ、Ｆｒ並びにモーメントＭを支承しつつ、上記各出力側ディスク１０ａ、１０ｂの位置決めを図っている。

これに対して特許文献２には、図４に示す様に、出力側ディスク１０を、１対の出力側ディスク１０ａ、１０ｂ（図３）を結合固定した如き形状を有する単一の部材により構成すると共に、この出力側ディスク１０の中間部外周面に出力歯車９ａを設けた構造が記載されている。この様な構造の場合には、上述の図３に示した構造に比べ、出力歯車９並びに隔壁部５、各転がり軸受８、８（図３）が設けられていない分、トロイダル型無段変速機全体としての軸方向寸法の低減を図れる。

しかしならが、図３と図４とに示す様に、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機では、押圧装置１６で発生する押し付け力が、押圧装置１６を設けていない入力側ディスク２ｂには、ボールスプライン１８や入力回転軸１等を介して伝わる。この為、ボールスプライン１８や入力回転軸１等の摺動抵抗により、押圧装置１６を設けている入力側ディスク２ａに付与される押し付け力に比べ、押圧装置１６を設けていない入力側ディスク２ｂに付与される押し付け力が、小さくなる可能性がある。

特開平１−２２９１５８号公報特開平１１−６３１３９号公報

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、部品点数を増やすことなく、ディスクとパワーローラとの間のすべりの発生を防止す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。

前記目的を達成する為に、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、ケーシングと、このケーシング内に回転自在に支持された回転軸と、それぞれが断面円弧形である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態でこの回転軸の両端部に、この回転軸と同期した回転を自在として支持された１対の外側ディスクと、この回転軸の中間部周囲に、断面円弧形である軸方向両側面を上記各外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、上記回転軸に対する相対回転を自在に支持された内側ディスクと、軸方向に関してこれら内側ディスクの軸方向両側面と各外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられた支持部材と、これら各支持部材に回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記内側ディスクの軸方向両側面と各外側ディスクの軸方向片側面とに当接させたパワーローラと、上記１対の外側ディスクのうちの一方の外側ディスクを、この一方の外側ディスクが対向する上記内側ディスクに向け軸方向に押圧する押圧装置とを備え、上記内側ディスクの小径側端部を上記ケーシングの内面に固定した部材に対し、転がり軸受により回転自在に支持すると共に、上記内側ディスクを単一部材により構成した一体型のものとし、更に、この内側ディスクの外周縁部に動力伝達用の歯車を、この内側ディスクと同心に設けたトロイダル型無段変速機であって、上記歯車ははすば歯車であり、この歯車の歯のねじれ方向は、車両の前進走行時に、歯車に発生するギア反力が、上記押圧装置を設けていない他方の外側ディスクを配置した側に向けて作用する方向であることを特徴とする。

また、請求項２に記載のトロイダル型無段変速機は、上記ギア反力は、上記車両の前進走行時のモードが複数存在する場合に、使用時間が長いモードにおいて、上記歯車に発生するギア反力であることを特徴とする。

また、請求項３に記載のトロイダル型無段変速機は、上記ギア反力は、上記車両の前進走行時のモードが複数存在する場合に、上記トロイダル型無段変速機に入力されるトルクが大きいモードにおいて、上記歯車に発生するギア反力であることを特徴とする。

また、請求項４に記載のトロイダル型無段変速機は、上記ギア反力は、上記車両の前進走行時のモードが複数存在する場合に、上記押圧装置が発生する軸力が大きいモードにおいて、上記歯車に発生するギア反力であることを特徴とする。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、車両の前進走行時に、歯車の噛合により発生するギア反力を、押圧装置を設けていない方の外側ディスクに向けて作用させている。これにより、押圧装置を設けていない側の外側ディスクに伝わる押し付け力のボールスプラインや入力回転軸等の摺動抵抗により減少した分を、ギア反力により補助することができる。この為、部品点数を増やすことなく、ディスクとパワーローラとの間のすべりの発生の防止を図ることができる。

本発明の実施の形態の１例を説明する図。本発明の実施の形態の１例を説明する図。従来構造の第１例を説明する図。同第２例を説明する図。

図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、特許請求の範囲に記載した内側ディスクである出力側ディスクの外周縁部に設けた歯車の形状を工夫する事により、部品点数を増やすことなく、ディスクとパワーローラとの間のすべりの発生の防止を図る点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図３〜４に示した従来構造とほぼ同様であるから、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合は、出力側ディスク１９の外周部に、動力伝達用の出力歯車２０を、出力側ディスク１９と同心に設けている。出力側ディスク１９は、この出力側ディスク１９を構成する断面円弧形の凹面である出力側内側面２１を、単一の部材の軸方向両側面に形成して、一体に形成されている。又、本例の場合は、出力側ディスク１９の外周縁部に上記出力歯車２０を直接形成して、この出力側ディスク１９と出力歯車２０とを一体に形成している。

また、上記出力側ディスク１９の軸方向両側にそれぞれ存在する、各キャビティ内に、１対の支柱２２、２２を、ケーシング等の固定の部分にアクチュエータボディ２３を介して支持した状態で設けている。そして、上記各支柱２２、２２の中間部に設けた支持環２４、２４に、上記出力側ディスク１９の軸方向両端部を、スラスト玉軸受２５を介して回転自在に支持している。

また、上記出力歯車２０は、はすば歯車としており、エンジンにより車輪が駆動され、車両が前進走行している時に、はすば歯車である出力歯車２０と図示しない他の歯車との噛合により、出力歯車２０に発生するギア反力が、押圧装置２６を設けていない入力側ディスク２７ｂを配置した側に向けて作用するように、はすば歯車の歯のねじれ方向が設定されている。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、出力歯車２０と他の歯車との噛合により、出力歯車２０に発生するギア反力が、押圧装置２６を設けていない入力側ディスク２７ｂを配置した側に向けて作用するので、このギア反力が、回転軸２８を介して伝達される途中に摺動抵抗により減少した押圧装置２６からの押し付け力を補助することになり、押し付け力不足により発生するトラクション部のスリップを防止することができる。

また、上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機は、車両の前進走行時のモードが複数存在する場合には、そのモードが、使用時間が長いモードやトロイダル型無段変速機に入力されるトルクが大きいモードや押圧装置が発生する軸力が大きいモードの場合に好適である。

１入力回転軸
２ａ、２ｂ入力側ディスク
３入力側内側面
４ケーシング
５隔壁部
６通孔
７出力筒
８転がり軸受
９、９ａ出力歯車
１０、１０ａ、１０ｂ出力側ディスク
１１出力側内側面
１２パワーローラ
１３周面
１４トラニオン
１５駆動軸
１６押圧装置
１７、１７ａ別の歯車
１８ボールスプライン
１９出力側ディスク
２０出力歯車
２１出力側内側面
２２支柱
２３アクチュエータボディ
２４支持環
２５スラスト玉軸受
２６押圧装置
２７ａ、２７ｂ入力側ディスク
２８回転軸

Claims

ケーシングと、このケーシング内に回転自在に支持された回転軸と、それぞれが断面円弧形である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態でこの回転軸の両端部に、この回転軸と同期した回転を自在として支持された１対の外側ディスクと、この回転軸の中間部周囲に、断面円弧形である軸方向両側面を上記各外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、上記回転軸に対する相対回転を自在に支持された内側ディスクと、軸方向に関してこれら内側ディスクの軸方向両側面と各外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられた支持部材と、これら各支持部材に回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記内側ディスクの軸方向両側面と各外側ディスクの軸方向片側面とに当接させたパワーローラと、上記１対の外側ディスクのうちの一方の外側ディスクを、この一方の外側ディスクが対向する上記内側ディスクに向け軸方向に押圧する押圧装置とを備え、上記内側ディスクの小径側端部を上記ケーシングの内面に固定した部材に対し、転がり軸受により回転自在に支持すると共に、上記内側ディスクを単一部材により構成した一体型のものとし、更に、この内側ディスクの外周縁部に動力伝達用の歯車を、この内側ディスクと同心に設けたトロイダル型無段変速機に於いて、
上記歯車ははすば歯車であり、この歯車の歯のねじれ方向は、車両の前進走行時に、歯車に発生するギア反力が、上記押圧装置を設けていない他方の外側ディスクを配置した側に向けて作用する方向であることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
上記ギア反力は、上記車両の前進走行時のモードが複数存在する場合に、使用時間が長いモードにおいて、上記歯車に発生するギア反力であ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。
上記ギア反力は、上記車両の前進走行時のモードが複数存在する場合に、上記トロイダル型無段変速機に入力されるトルクが大きいモードにおいて、上記歯車に発生するギア反力であ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。
上記ギア反力は、上記車両の前進走行時のモードが複数存在する場合に、上記押圧装置が発生する軸力が大きいモードにおいて、上記歯車に発生するギア反力であ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。