JP2014222084A - マルチディスク変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチディスク変速機の大きさを抑制しつつ、伝達可能なトルク容量を大きくする。【解決手段】マルチディスク変速機１は、入力軸２０と、出力軸３０と、入力軸２０に設けられるプライマリディスク４１と出力軸３０に設けられプライマリディスク４１と部分的に重なりあうセカンダリディスク４２とを有する２つの駆動モジュール４０と、入力軸２０と出力軸３０との間、かつ、２つの駆動モジュール４０の外側に配置される一対の押付ローラ６０と、２つのアイドルローラ５１を有し、入力軸２０と出力軸３０との間、かつ、２つの駆動モジュール４０の間に設けられるアイドル機構５０と、一対の押付ローラ６０及びアイドル機構５０を、入力軸２０と出力軸３０との間で移動させる変速機構８０と、一対の押付ローラ６０を、２つの駆動モジュール４０及びアイドル機構５０に押し付ける押付機構７０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、マルチディスク変速機に関する。

特許文献１には、入力軸に設けられたプライマリディスクと出力軸に設けられたセカンダリディスクとを部分的に重ね合わせてディスク重合領域を設け、この領域で両ディスクを一対の押付ローラで挟んで接触させることで、入力軸の回転を出力軸に伝達するマルチディスク変速機が開示されている。

マルチディスク変速機においては、一対の押付ローラが両ディスクを挟む位置を変更することによって変速が実現される。すなわち、両ディスクを挟む位置を、入力軸に近づければ変速比がＬｏｗ側（変速比大側）に変化し、出力軸に近づければ変速比がＨｉｇｈ側（変速比小側）に変化する。

特開２０１０−５３９９５号公報

マルチディスク変速機では、両ディスクの接触部に発生する摩擦力によりトルクを伝達するので、ディスクの枚数を増やして接触部を増やすことで伝達可能なトルク容量を大きくすることができる。

しかしながら、ディスクの枚数が多くなると、内側に配設されるディスクほど接触部の面圧が低下して摩擦力が小さくなり、また、接触面積も大きくなることから伝達ロスも大きくなる。このため、ディスクの枚数を増やすことで得られるトルク容量には限界がある。

そこで、押付ローラから両ディスクに作用させる押付力を大きくすることが考えられるが、この場合は、押付機構が大型化し、変速機が大型化するという問題がある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、マルチディスク変速機の大きさを抑制しつつ、伝達可能なトルク容量を大きくすることを目的とする。

本発明のある態様によれば、マルチディスク変速機であって、動力源からの回転が入力される入力軸と、前記入力軸に対して平行に配置される出力軸と、前記入力軸に設けられるプライマリディスクと前記出力軸に設けられ前記プライマリディスクと部分的に重なりあうセカンダリディスクとを有する２つの駆動モジュールと、前記入力軸と前記出力軸との間、かつ、前記２つの駆動モジュールの外側に配置される一対の押付ローラと、２つのアイドルローラを有し、前記入力軸と前記出力軸との間、かつ、前記２つの駆動モジュールの間に設けられるアイドル機構と、前記一対の押付ローラ及び前記アイドル機構を、前記入力軸と前記出力軸との間で移動させる変速機構と、前記一対の押付ローラを、前記２つの駆動モジュール及び前記アイドル機構に押し付ける押付機構と、を備えることを特徴とするマルチディスク変速機が提供される。

上記態様によれば、２つの駆動モジュールの間に設けられるアイドル機構が押付力を受けることで、一対の押付ローラから作用させる押付力を大きくすることなく、駆動モジュールが１つの場合にプライマリディスク及びセカンダリディスクに作用する押付力と同じ押付力を、２つの駆動モジュールがそれぞれ備えるプライマリディスク及びセカンダリディスクに作用させることができる。これにより、トルク伝達経路が２つになり、１つの駆動モジュールが負担する伝達トルクが半分になるので、マルチディスク変速機の大きさを抑制しつつ、駆動モジュールが１つの場合に対して、伝達可能なトルク容量を倍増させることができる。

マルチディスク変速機の全体概略図である。 プライマリディスク、セカンダリディスク及び押付ローラの関係を示した図である。

以下、添付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。

図１は、本発明の実施形態に係るマルチディスク変速機（以下、「変速機」という。）１の全体概略図である。

変速機１は、動力源としてのエンジン１０と図示しないディファレンシャルギヤとの間に設けられ、エンジン１０から入力された回転を変速し、ディファレンシャルギヤに出力する変速機である。変速機１は、入力軸２０と、出力軸３０と、２つの駆動モジュール４０と、アイドル機構５０と、一対の押付ローラ６０と、押付機構７０と、変速機構８０と、を備える。なお、図１の押付機構７０及び変速機構８０は、模式的に示したものである。

入力軸２０はエンジン１０と同軸に設けられ、出力軸３０は入力軸２０と平行に設けられる。入力軸２０及び出力軸３０は、図示しない変速機ケースにそれぞれ回転自在に支持される。

駆動モジュール４０は、入力軸２０の回転を出力軸３０に伝達する機構であり、プライマリディスク４１と、セカンダリディスク４２とを備えて構成される。

プライマリディスク４１は、複数枚の円形のディスクで構成され、スペーサ４３により所定の間隔を設けて配置される。プライマリディスク４１及びスペーサ４３は、入力軸２０に形成されたスプライン２１と噛合う歯形が内径側にそれぞれ形成され、入力軸２０に、軸方向に摺動可能に取り付けられる。

セカンダリディスク４２は、複数枚の円形のディスクで構成され、スペーサ４４により所定の間隔を設けて配置される。セカンダリディスク４２及びスペーサ４４は、出力軸３０に形成されたスプライン３１と噛合う歯形が内径側にそれぞれ形成され、出力軸３０に、軸方向に摺動可能に取り付けられる。

これにより、駆動モジュール４０は、入力軸２０及び出力軸３０に、軸方向に摺動可能に設けられる。

プライマリディスク４１とセカンダリディスク４２とは、互い違いに、かつ、両ディスク４１、４２が部分的に重なり合う領域（以下、「ディスク重合領域」という。）が形成されるように配置される（図２参照）。

アイドル機構５０は、２つの駆動モジュール４０の間に設けられ、２つのアイドルローラ５１を備える。２つのアイドルローラ５１は、ベアリング５２を介して保持部５３に回転自在に保持されており、後述する一対の押付ローラ６０と直列に、かつ、互いの転動面が接触するように配置される。

押付ローラ６０は、ベアリング６１を介して保持部６２に回転自在に保持されており、２つの駆動モジュール４０のディスク重合領域及びアイドル機構５０を挟んで両側に配置される。

押付ローラ６０は、後述する押付機構７０によってディスク面に対して垂直な方向に移動することができる。

押付機構７０によって一対の押付ローラ６０から２つの駆動モジュール４０及びアイドル機構５０に押付力を作用させると、２つの駆動モジュール４０を介して、アイドル機構５０の２つのアイドルローラ５１に押付力が伝達される。このとき、一方側の押付ローラ６０とアイドルローラ５１との間で一方の駆動モジュール４０に押付力が作用し、同様に、他方側の押付ローラ６０とアイドルローラ５１との間で他方の駆動モジュール４０に押付力が作用する。これにより、２つの駆動モジュール４０がそれぞれ備えるプライマリディスク４１及びセカンダリディスク４２が弾性変形して接触し、入力軸２０の回転が２つの駆動モジュール４０により出力軸３０に伝達される。

このように、２つの駆動モジュール４０がトルク伝達経路を形成するので、２つの駆動モジュール４０が伝達トルクを半分ずつ負担することになる。

また、駆動モジュール４０は、入力軸２０及び出力軸３０に、軸方向に摺動可能に設けられるので、押付ローラ６０からの押付力が作用していないときは、押付ローラ６０側に移動することができる。これにより、押付力が作用していない状態でディスク４１、４２がアイドルローラ５１に押されて接触し、入力軸２０の回転が出力軸３０に伝達されることを防止できる。

また、一対の押付ローラ６０から作用する押付力は、アイドル機構５０が最終的に受けることになる。ここで、２つのアイドルローラ５１の転動面が接触していることから、押付力は、２つのアイドルローラ５１が互いを押す力として伝達され、ベアリング５２及び保持部５３には作用しない。したがって、ベアリング５２及び保持部５３は、アイドルローラ５１を保持できるだけの強度を有していればよいので、ベアリング５２及び保持部５３を小型化でき、これに合わせてアイドルローラ５１も小型化できる。これにより、アイドル機構５０を小型化でき、変速機１の大きさを抑制できる。

なお、２つの駆動モジュール４０とアイドル機構５０とは、図１に示すように、入力軸２０及び出力軸３０の軸方向に直列に設けられるので、入力軸２０及び出力軸３０と直交する方向の変速機１の大きさは、駆動モジュール４０の数やアイドル機構５０の大きさによらず一定にできる。

押付機構７０は、図示しない変速機ケースに固定された回動軸７１と、回動軸７１にそれぞれ揺動可能に連結される一対のクランプアーム７２、７３と、一対のクランプアーム７２、７３の自由端側に設けられる押付力発生機構７４とで構成される。

押付力発生機構７４は、一対のクランプアーム７２、７３を、回動軸７１を中心にして揺動させる機構である。押付機構７０は、押付力発生機構７４により一対のクランプアーム７２、７３の間隔を狭めることで、図１に示す矢印のように、押付ローラ６０をディスク面に対して垂直な方向に移動させることができ、これにより、２つの駆動モジュール４０及びアイドル機構５０に押付力を作用させることができる。押付ローラ６０から２つの駆動モジュール４０及びアイドル機構５０に作用する押付力を減少させる、あるいは、作用させないようにするには、一対のクランプアーム７２、７３の間隔を拡げればよい。

変速機構８０は、ステップモータ８１を回転駆動することで、押付ローラ６０及びアイドル機構５０を、図２に示すように、入力軸２０と出力軸３０とを結ぶ軸連結線Ｏに沿って移動させる機構である。これにより、プライマリディスク４１とセカンダリディスク４２との接触位置を変更し、変速機１の変速比を無段階又は有段階に変更することができる。具体的には、プライマリディスク４１とセカンダリディスク４２との接触位置を入力軸２０側に変更すると変速機１の変速比がＬｏｗ側（変速比大側）に変更され、逆に、出力軸３０側に変更すると変速機１の変速比がＨｉｇｈ側（変速比小側）に変更される。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

マルチディスク変速機は、押付ローラから押付力を作用させてプライマリディスク及びセカンダリディスクを接触させ、接触部に発生する摩擦力によりトルクを伝達するので、ディスクの枚数を増やして接触部を増やすことで、伝達可能なトルク容量を大きくすることができる。

しかしながら、ディスクの枚数が多くなると、内側に配設されるディスクほど接触部の面圧が低下して摩擦力が小さくなり、また、接触面積も大きくなることから伝達ロスも大きくなる。そこで、押付ローラから両ディスクに作用させる押付力を大きくすることが考えられるが、この場合は、各部の構造が大型化し、変速機の大型化を招くことになる。

これに対して、本実施形態では、２つの駆動モジュール４０の間に設けられるアイドル機構５０が押付力を受けることで、一対の押付ローラ６０から作用させる押付力を大きくすることなく、駆動モジュール４０が１つの場合にプライマリディスク４１及びセカンダリディスク４２に作用する押付力と同じ押付力を、２つの駆動モジュール４０がそれぞれ備えるプライマリディスク４１及びセカンダリディスク４２に作用させることができる。これにより、トルク伝達経路が２つになり、１つの駆動モジュール４０が負担する伝達トルクが半分になるので、変速機１の大きさを抑制しつつ、駆動モジュール４０が１つの場合に対して、伝達可能なトルク容量を倍増させることができる。特に、入力軸２０及び出力軸３０と直交する方向の変速機１の大きさは、２つの駆動モジュール４０とアイドル機構５０とが、入力軸２０及び出力軸３０の軸方向に直列に設けられるので、駆動モジュール４０が１つの場合と同じ大きさにできる（請求項１に対応する効果）。

また、一対の押付ローラ６０から作用する押付力を、最終的にアイドル機構５０が受けることになるが、２つのアイドルローラ５１の転動面が接触していることから、押付力は、２つのアイドルローラ５１が互いを押す力として伝達され、ベアリング５２及び保持部５３には作用しない。したがって、ベアリング５２及び保持部５３を小型化でき、これに合わせてアイドルローラ５１も小型化できる。これにより、アイドル機構５０を小型化でき、変速機１の大きさを抑制できる（請求項２に対応する効果）。

また、駆動モジュール４０は、入力軸２０及び出力軸３０に、軸方向に摺動可能に設けられるので、押付ローラ６０からの押付力が作用していないときは、押付ローラ６０側に移動することができる。これにより、押付力が作用していない状態でディスク４１、４２がアイドルローラ５１に押されて接触し、入力軸２０の回転が出力軸３０に伝達されることを防止できる（請求項３に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、変速機１が、２つの駆動モジュール４０を備えた構成としているが、３つ以上の駆動モジュール４０を備えた構成としてもよい。

また、２つの駆動モジュール４０を、入力軸２０及び出力軸３０に、軸方向に摺動可能に設けているが、ディスク４１、４２の板厚を薄くして弾性変形時の撓み反力を小さくし、押付力が作用していない状態でアイドルローラ５１に押されてディスク４１、４２が接触しても入力軸の回転が出力軸に伝達されないようにして、入力軸２０及び出力軸３０に固定してもよい。また、ディスク４１、４２の弾性変形時の撓み反力に応じて、一方の駆動モジュール４０のみを摺動可能に設けてもよい。

１ マルチディスク変速機
１０ エンジン（動力源）
２０ 入力軸
３０ 出力軸
４０ 駆動モジュール
４１ プライマリディスク
４２ セカンダリディスク
５０ アイドル機構
５１ アイドルローラ
６０ 押付ローラ
７０ 押付機構
８０ 変速機構

Claims (3)

1. マルチディスク変速機であって、
   動力源からの回転が入力される入力軸と、
   前記入力軸に対して平行に配置される出力軸と、
   前記入力軸に設けられるプライマリディスクと前記出力軸に設けられ前記プライマリディスクと部分的に重なりあうセカンダリディスクとを有する２つの駆動モジュールと、
   前記入力軸と前記出力軸との間、かつ、前記２つの駆動モジュールの外側に配置される一対の押付ローラと、
   ２つのアイドルローラを有し、前記入力軸と前記出力軸との間、かつ、前記２つの駆動モジュールの間に設けられるアイドル機構と、
   前記一対の押付ローラ及び前記アイドル機構を、前記入力軸と前記出力軸との間で移動させる変速機構と、
   前記一対の押付ローラを、前記２つの駆動モジュール及び前記アイドル機構に押し付ける押付機構と、
   を備えることを特徴とするマルチディスク変速機。
2. 請求項１に記載のマルチディスク変速機であって、
   前記２つのアイドルローラは、互いの転動面が接触する、
   ことを特徴とするマルチディスク変速機。
3. 請求項１又は２に記載のマルチディスク変速機であって、
   少なくとも１つの前記駆動モジュールは、前記入力軸及び前記出力軸に、軸方向に摺動可能に設けられる、
   ことを特徴とするマルチディスク変速機。

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