JP3603560B2 - Single cavity toroidal type continuously variable transmission - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の変速機として使用されるシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機に関する。
【0002】
【従来の技術】
主に自動車用の変速機として従来より研究が進められているトロイダル型無段変速機は、互いに対向する面がそれぞれ円弧形状の凹断面を有する入力ディスク及び出力ディスクと、これらのディスク間に挟持される回転自在なパワーローラとを組み合わせた構造のトロイダル変速機構を備えている。入力ディスクは、トルク入力軸方向への移動が可能なようにトルク入力軸に対して駆動結合され、一方出力ディスクは、トルク入力軸に対して相対的に回転可能かつ入力ディスクから離れる方向への移動が制限されるように入力ディスクと対向して取り付けられる。
【0003】
上述のようなトロイダル型変速機構では、入力ディスクが回転するとパワーローラを介して出力ディスクが逆回転するため、トルク入力軸に入力される回転運動は、逆方向の回転運動として出力ディスクへと伝達され、出力ディスクと一体的に回転する出力ギアから取り出される。この際、パワーローラの周面が入力ディスクの外周付近と出力ディスクの中心付近とにそれぞれ当接するようにパワーローラの回転軸の傾斜角度を変化させることでトルク入力軸から出力ギアへの増速が行なわれ、これとは逆に、パワーローラの周面が入力ディスクの中心付近と出力ディスクの外周付近とにそれぞれ当接するようにパワーローラの回転軸の傾斜角度を変化させることでトルク入力軸から出力ギアへの減速が行なわれる。さらに両者の中間の変速比についても、パワーローラの回転軸の傾斜角度を適当に調節することにより、ほぼ無段階に得ることができる。
【0004】
入力ディスクとパワーローラの間及びパワーローラと出力ディスクの間に発生する摩擦力が常に適切な大きさになるよう調節するために、トルク入力軸の入力ディスク側端部に固定されたローディングナットと入力ディスクの間には、入力トルクに応じて入力軸方向への押圧力を増減させることができるローディングカム装置が配置される。ローディングカム装置は、円周方向に亘る凹凸形状を有したカム面が形成されておりトルク入力軸に係合していてトルク入力軸と一体的に回転するカムディスクと、同様のカム面がカムディスクのカム面と対向する面に設けられておりトルク入力軸と相対的に回転する入力ディスクと、これらの間に挟持される略円輪形状の保持器と、この保持器の円周方向に亘って複数箇所設けられた開口部にそれぞれ配設される転動体とから構成される。また、各転動体は、保持器の開口部において保持器の半径方向を中心軸として転動自在な状態で保持されており、各転動体の側面がカムディスク及び入力ディスクの両カム面の凹凸に当接するように組み込まれる。
【0005】
トルク入力軸は、入力ディスク側の端部に設けられた軸受と、出力ディスク側の端部に設けられた入力側軸受とにより、トロイダル型無段変速機のケーシングに対して回転自在に支持されている。これとは別に、出力ギアも出力ギア背面に設けられた出力側軸受により、トロイダル型無段変速機のケーシングに対して回転自在に支持されている。出力側軸受及び入力側軸受は、それぞれトロイダル型無段変速機のケーシングに結合された支持部材によって背面合わせに保持されており、例えばアンギュラ軸受を用いる場合には、接触角の方向が互いに逆になるように組み合わされる。
【0006】
トルク入力軸に入力される回転力を出力ギアへと伝達する際には、ローディングカム装置の働きにより、トルク入力軸が入力ディスク方向へ引き付けられ、また出力ギアが出力ディスク方向へと押し出される。このため、入力側軸受に対しては入力ディスク方向へのスラスト荷重が加わり、出力側軸受に対しては出力ディスク方向へのスラスト荷重が加わる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなトロイダル型変速機構を1つだけ備えるシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、入力ディスク及び出力ディスクの反力が大きく、出力側軸受及び入力側軸受に加わるスラスト荷重も大きいため、高トルクを伝達する場合等には軸受部の回転抵抗が著しく増大する。したがって動作時の動トルク損失が極めて大きくなることが避けられず、変速機としての伝達効率を十分に高く維持することができなかった。
【0008】
本発明は以上の事情によりなされたものであり、本発明の目的は、出力側軸受及び入力側軸受の間にかかる荷重を反対方向の油圧力を作用させて減少させることによって、各軸受で生じる動トルク損失を軽減し、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機の伝達効率を向上させることにある。特に本発明では、回転負荷または変速ポジションに応じて圧力が増減する油を、専用のポンプを設けることなく油圧力発生部へと導入することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トルク入力軸に対して駆動結合される入力ディスクと、前記トルク入力軸に対して相対的に回転可能かつ前記入力ディスクから離れる方向への移動が制限されるように前記入力ディスクと対向して取り付けられる出力ディスクと、それぞれ円弧形状の凹断面を有する前記入力ディスク及び前記出力ディスクの互いに対向する面に当接するようにこれらのディスク間に挟持される回転自在なパワーローラとから成る1組のトロイダル型変速機構と、前記出力ディスクと一体的に回転する出力ギアと、前記出力ギアの背後に設けられ前記出力ディスクから加わるスラスト荷重を支承する出力側軸受と、前記トルク入力軸の前記出力ディスク側端部に設けられ前記入力ディスクから加わるスラスト荷重を支承する入力側軸受とを備えるシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機に関するものであり、本発明の上記目的は、前記出力側軸受及び前記入力側軸受の各外輪が受ける反力と逆方向の油圧力を作用させて前記出力側軸受及び前記入力側軸受に入力されるスラスト荷重を軽減する油圧力発生部を前記出力側軸受と前記入力側軸受の間に配置し、前記油圧力発生部に変速制御用油圧回路で用いられる高圧の油を導入することで達成される。また、前記変速制御用油圧回路のライン圧を持つ油、前記変速制御用油圧回路のライン圧を調圧弁により調整した圧力を持つ油、トラクション力を受ける変速制御用高圧シリンダの圧力を持つ油、トラクション力を受ける変速制御用高圧シリンダの圧力を調圧弁により調整した圧力を持つ油、トラクション力を受ける変速制御用高圧シリンダの圧力と変速制御用低圧シリンダの圧力との差分を圧力として持つ油のいずれかを前記油圧力発生部に導入することにより、本発明の上記目的は、さらに効果的に達成される。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、出力側軸受及び入力側軸受の取り付け部に油圧力発生部を設けた構造に特徴を有するものであり、トロイダル型変速機構を中心とする他の部分に関しては従来の装置と同様に構成することができる。
【0011】
一般に、出力側軸受及び入力側軸受に作用させる油圧力を大きくするためには、油圧力発生部に高圧の油を導入する必要がある。しかしながら、この際に独立した油供給ポンプを備えた専用の油圧回路を新規配設することは、トロイダル型無段変速機全体の製造コスト削減及び軽量化の要求にそぐわないため適切ではない。
【0012】
一方、トロイダル型無段変速機では、入力トルクの増大に伴って出力ディスク及び入力ディスクからの反力が大きくなり、また増速側よりも減速側により大きな反力が現れる傾向が見られる。さらに、出力ディスク及び入力ディスクからの反力が増加すると、これらの反力を受ける出力側軸受及び入力側軸受のスラスト荷重も増すため、入力トルクの増大にしたがって各軸受部分で発生する動力伝達損失が大きくなる。なお、入力ディスクからの反力の大きさは、入力トルクの大きさに比例するが、出力ディスクとの間の変速比の大小には一切関係しない。
【0013】
以上の点より、油圧力発生部には、回転負荷に応じて、あるいは変速ポジションに応じて圧力値が増減する油を導入することが最も望ましい。そこで、本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、変速制御用油圧回路で用いられる高圧の油圧ラインを分岐させて、このラインの油の一部を油圧力発生部に導入することにより、動力伝達損失の発生を最小限に抑えつつ、常に適切な大きさの押圧力を出力側軸受及び入力側軸受に作用させることを可能にしている。
【0014】
図1は、本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機の一実施例を示した軸断面図である。前述した従来のトロイダル型変速機構と同様、トルク入力軸1と、トロイダル型変速機構2と、出力ギア3と、ローディングカム装置4と、出力側軸受5と、入力側軸受6とが備わっており、出力側軸受5及び入力側軸受6として共にアンギュラ軸受が使用されている。また本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、各軸受の外輪51、61に外向きの油圧力を作用させるための油圧力発生部7を、出力側アンギュラ軸受5及び入力側アンギュラ軸受6に隣接させて設けている。
【0015】
図2は、図1の実施例における出力側軸受5及び入力側軸受6の取り付け部付近の拡大図を示している。出力ディスク8から、出力ギア3、出力側アンギュラ軸受5、支持部材9、入力側アンギュラ軸受6、及びフランジ部材10の順にトルク入力軸1に沿って各々の構成要素が配置されている。
【0016】
支持部材9は、出力側アンギュラ軸受5と入力側アンギュラ軸受6の間に設けられ、トロイダル型無段変速機のケーシング11の内壁面上に円周方向に沿って形成された円溝に嵌合していて回転しない。支持部材9の両端面の内周部には、それぞれがトルク入力軸1と同芯の円輪形状断面を持ち互いに対向する2つのシリンダ91、92が、トルク入力軸1方向に沿って穿設されている。各シリンダ91、92内には厚肉円盤形状をしたピストン21、22が1つづつ嵌装され、これらのピストン21、22の各ピストン面が、出力側アンギュラ軸受5及び入力側アンギュラ軸受6の各外輪51、61に当接している。
【0017】
これらのシリンダ91、92及びピストン21、22によって油圧力発生部7が構成されており、トラクション力に応じて圧力上昇する高圧側の油圧回路(図3、後述)から導入した油、あるいはライン圧の油圧回路(図3、後述)から導入し調圧弁(図3、後述)によって調整した油が、ケーシング11の供給孔110から支持部材9内に設けられた共通の油路93を通じて導入され、各シリンダ91、92の底面に穿設された油穴94、95を介して各シリンダ91、92内へと供給される。油圧力発生部7は、シリンダ91、92内に供給される油が生成する油圧力に応じて各シリンダ91、92内に嵌装されたそれぞれのピストン21、22をトルク入力軸1方向に駆動することで、出力側アンギュラ軸受5及び入力側アンギュラ軸受6の各外輪51、61を押圧し、これらの外輪51、61にかかるスラスト荷重を軽減させる。したがって、各アンギュラ軸受5、6の外輪51、61が実際に受ける力は、入出力ディスクの反力からピストン21、22の油圧力を差し引いたものになるため、各アンギュラ軸受5、6の玉が外輪51、61から受けて内輪へと伝達するスラスト荷重は格段に減少する。両外輪51、61が受けるスラスト荷重は逆方向であって互いに一部相殺しあうため、それらの差分が支持部材9を介してトロイダル型無段変速機のケーシング11へと伝達される。
【0018】
図3は、油圧力発生部7に作動用の油を供給するための油圧回路の一構成例を示している。本油圧回路では、トロイダル型変速機構2の変速比制御において使用する油圧回路の主ライン73の途中に分岐が設けられており、作動用油の一部を分岐ライン74から取り出して導くことで油圧力発生部7に適切な油圧が発生するようにしている。作動用油は貯蔵タンク70内に貯蔵されており、油供給ポンプ71から送出され、調圧弁72によって変速制御に必要なライン圧力に調整されてから主ライン73へと送出される。
【0019】
主ライン73の先には、変速制御バルブ75と変速制御用油圧シリンダ76、76とが設けられており、変速制御バルブ75を開閉させることにより変速制御用油圧シリンダ76、76の高圧シリンダ及び低圧シリンダへの作動用油の供給がコントロールされる。これら2本の変速制御用油圧シリンダ76、76は、それぞれの高圧シリンダ及び低圧シリンダ内に供給される作動用油の圧力差に応じてトロイダル型変速機構2のパワーローラを互いに反対の方向(それぞれ図中のFt で示している方向)へと駆動する。これによりパワーローラ回転軸の傾斜角度が調節され、トロイダル型無段変速機の変速比を制御することができる。なお本油圧回路では、2本の変速制御用油圧シリンダ76、76において、それぞれPH で示したシリンダ室が高圧シリンダとなっており、PL で示したシリンダ室が低圧シリンダとなっている。
【0020】
さらに、高圧シリンダ内の圧力PH を持つ作動用油及び低圧シリンダ内の圧力PL を持つ作動用油を、図3の破線により示すフィードバックライン77を通じて調圧弁72へとフィードバックすることで、調圧弁72によるライン圧力の調整が適切に行われるようにしている。これにより、分岐ライン74から油圧力発生部7へと導入される油は、トロイダル型変速機構2の回転負荷又は変速ポジションに応じて増減するライン圧力を持つことになるため、出力側軸受及び入力側軸受のスラスト荷重を、入力トルクの増大に伴って大きくなる出力ディスク及び入力ディスクの反力に合わせて軽減することが可能である。
【0021】
なお、調圧弁72によって油圧の大きさを調節された高圧ラインの油の代わりに、高圧ラインの圧力を持つ油、トラクション力を受ける高圧シリンダの圧力を持つ油、トラクション力を受ける高圧シリンダの圧力を調圧弁72によって調節した圧力を持つ油、高圧シリンダと低圧シリンダとの差分を圧力として持つ油のいずれかを油圧力発生部7に導入するようにしても上記例と同様の効果が得られる。
【0022】
また、図1及び図2の実施例では、出力側アンギュラ軸受5が出力ギア3と一体化しており、出力ディスク8及び出力ギア3と共に一体回転する。本実施例では、出力ギア3の背面上に円環形状の窪みが設けられていて、出力側アンギュラ軸受5の外輪51がこの窪みに嵌まり込むことにより出力側アンギュラ軸受5が出力ギア3の内径部に潜り込む構造となっているため、出力ギア3と出力側アンギュラ軸受5の結合部分の回転剛性を高めることができる。また、通常の直列配置よりもトルク入力軸1方向の寸法が短縮され、トロイダル型無段変速機全体の小型化に貢献する。
【0023】
一方、入力側アンギュラ軸受6は、フランジ部材10を介してトルク入力軸1と一体化しており、トルク入力軸1及びトルク入力軸1と結合したフランジ部材10と共に一体回転する。本実施例では、入力側アンギュラ軸受6の外輪61が円盤形状のフランジ部材10に対して嵌合あるいは圧入結合しており、フランジ部材10もまたトルク入力軸1の出力ギア3側端部に設けられたツバ部に対して嵌合しているが、フランジ部材10とトルク入力軸1端部との結合は嵌合によるほか、圧入結合やスプライン結合を用いてもよい。これにより、入力側アンギュラ軸受6の取り付けに際し、フランジ部材10を独立した部品として分離形成できるため、トルク入力軸1の端部をアンギュラ軸受6の外輪61の案内に必要な複雑な形状に加工する必要がなくなり、製造コストの大幅な削減及び加工容易性の著しい向上が可能となる。
【0024】
以上の構成により、出力側アンギュラ軸受5及び入力側アンギュラ軸受6の各外輪51、61はそれぞれ独立して回転可能に保持されるが、両軸受の各内輪は共に支持部材9の内側面に固着されており回転しない。
【0025】
また、本実施例では、各ピストン21、22の外周部の径を出力側アンギュラ軸受5及び入力側アンギュラ軸受6の各外輪51、61の外径よりも大きく取っている。このように構成すると、シリンダ91、92内の油圧を受けるピストン面内壁の面積を広く確保できるため、大きな油圧力を発生させて出力側アンギュラ軸受5及び入力側アンギュラ軸受6に加わるスラスト荷重を一層減少させることが可能になる。
【0026】
さらに本実施例では、出力側ピストン21及び入力側ピストン22とそれぞれが当接する各軸受外輪51、61とを結合して、一体回転するように構成している。図4はこのようなピストン21、22の正面図を示しており、図5は横断面図を示している。各ピストン面上の円周方向に亘る4か所には、凸形状をした張り出し部200が形成されている。張り出し部200には径方向の段差が設けられていて、各張り出し部200の外周側の端面が内周側の端面よりも高くなっている。
【0027】
図6は上記ピストン21、22と結合するアンギュラ軸受外輪51、61の正面図を示しており、図7は横断面図を示している。出力側アンギュラ軸受5及び入力側アンギュラ軸受6の各外輪51、61の縁上には、ピストンの各張り出し部200に対応する位置に凹形状のスリット300が4つ形成されている。ただし、張り出し部200及びスリット300の個数は本実施例に限定されるものではなく、例えば3か所あるいは6か所としてもよい。
【0028】
ピストン21、22とアンギュラ軸受外輪51、61との結合時には、各ピストン面上の張り出し部200が出力側アンギュラ軸受5及び入力側アンギュラ軸受5の各外輪51、61の縁上のスリット300に嵌まり込み、張り出し部200の低い方の端面がスリット300の底面に突き当てられる。また、張り出し部200に設けられた段の側面はスリット300の外周面に当接し、アンギュラ軸受外輪51、61の案内面として機能する。このように、各ピストン21、22と出力側アンギュラ軸受5及び入力側アンギュラ軸受6の外輪51、61とがツバ結合することで、ピストン21、22と外輪5、6がそれぞれ印ろう嵌め合いとなって一体化されるため、各ピストン21、22は、出力側アンギュラ軸受5及び入力側アンギュラ軸受6の各外輪51、61の回転に応じて振れ回ることなく同芯回転される。また、ツバ結合により、シリンダ91、92で発生させた油圧力が確実にアンギュラ軸受外輪51、61へと加えられるようになる。
【0029】
その際に、アンギュラ軸受外輪51、61とツバ結合して一体回転する各ピストン21、22は、高い回転トルクに耐えられるように硬度が高い素材を用いて形成するとよい。一方で、回転するピストン21、22をトルク入力軸1方向へしゅう動させるシリンダ91、92を有する支持部材9の素材硬度は、部品表面の損壊を生じさせるかじりやこじり等を防止するために、ピストン21、22の硬度よりも低くしておくとよい。例えば、ピストン21、22の素材には焼き入れした鉄を用い、一方支持部材9は鋳鉄、真鍮、黄銅、アルミニウム等により形成する。また、しゅう動が行われるピストン21、22及びシリンダ91、92の外径側接合面上及び内径側接合面上に、それぞれテフロン(登録商標)等の低摩擦材料を薄くコーティングしておくと、かじりやこじり等の発生を一層効果的に防止することができる。なお、アンギュラ軸受51、61の回転部への潤滑はツバ接合部以外から行われるため、軸受部の焼き付きが生じることはない。
【0030】
上述のようにピストン21、22がシリンダ91、92内で回転する構造になっている場合には、シリンダ91、92外壁面及び内壁面とピストン21、22の外周面及び内周面との接合面にラビリンスを形成することで、両者の円滑な相対回転運動を許容しつつ、接合面の隙間からの油の漏出を防止して油密性を確保することができる。本実施例では、各ピストン21、22の外周面及び内周面上に2段の段付き構造が形成されており、また、これに合わせて、各シリンダ91、92の外径方向壁面及び内径方向壁面にも同様の段付き構造が形成されていて、これらの段付き構造の組み合わせによりラビリンスが構成される。それぞれの段付き構造では、外径及び内径がシリンダ底面方向からピストン面方向に向かって減少していくようにしている。
【0031】
各シリンダ91、92内へのピストン21、22の嵌装を容易にするために、支持部材9の最外周部両端に円環形状の支持補助部材9a、9bを設けて外径方向壁面の段付き構造を分離構成し、ピストン21、22の外周面に形成された段付き構造の段の切り換え部分において両支持補助部材9a、9bと支持部材9とを接合する。支持部材9及び2つの支持補助部材9a、9bは共にケーシング11に固着されていて回転せず、また支持部材9及び2つの支持補助部材9a、9bの外周面とケーシング11の内側面との間はOリング等によりシールされており、ケーシング11への装着面からの油の漏出を防止している。なお、ピストン21、22とシリンダ91、92によってラビリンスを形成しない場合には、支持補助部材9a、9bは必要ないため、1つの支持部材9により連続したシリンダ壁面を形成すればよい。
【0032】
図8及び図9は、出力側ピストン21及びシリンダ91によるラビリンスを拡大して示した図であり、図8は外径方向、図9は内径方向のものである。ラビリンスの隙間は、トルク入力軸1の径方向では狭く、トルク入力軸1に沿った方向では広くなっている。以下、回転中の出力側ピストン21及びシリンダ91間のラビリンスに貯留する油の振る舞いについて図8を用いて説明する。
【0033】
このようなラビリンスでは、トロイダル型無段変速機の動作中にシリンダ91内に供給された油の大部分は第一油溜まり500内にとどまる。また第一油溜まり500内の油のうち少量は、ピストン大径部の第一ランド隙間510を通じてトルク入力軸1に沿った方向へと移動するが、第二油溜まり520に漏れ出してとどまる。さらに第二油溜まり520内のごく少量の油だけがピストン小径部の第二ランド隙間530を通じてトルク入力軸1に沿った方向へと移動し、ピストン面方向に漏出して大気中へと開放される。
【0034】
また、本実施例では、前述のようにラビリンスを構成する段付き構造の外径及び内径を油が漏出する方向に沿って順次縮小させている。トロイダル型無段変速機の動作中には、シリンダ91内の油はピストン21の回転による遠心力の影響を受けてトルク入力軸1から離れる方向に偏る傾向があるため、段差をこのように形成することで油が第一ランド隙間510及び第二ランド隙間530の各入り口に到達しにくくなり、油の大気中への開放をより効果的に防止できる。
【0035】
以上のラビリンスによりシリンダ91内に貯留する油の漏出を極力減少させることができるため、シリンダ91内に十分な油圧が常時確保され、油を供給する駆動ポンプ(図示せず)が発生する動力損失を極めて小さく抑えられる。なお、図9に示した内径方向のラビリンスにおいても、同様の原理により出力側ピストン21とシリンダ91の接合面の油密性が十分に保たれる。また、ここでは図示していないが、入力側ピストン22及びシリンダ92によっても同様のラビリンスを形成することができ、同等の油漏出防止効果が得られる。
【0036】
特に、ここで述べたラビリンスを、前述したピストン21、22と軸受外輪51、61とのツバ結合と組み合わせて用いると、各ピストン21、22とシリンダ91、92とのラビリンス隙間が常時適正な距離に保たれるようになり、接合部からの油の漏れを最小限に抑えられる。
【0037】
【発明の効果】
以上のように、本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機によれば、軸受部にかかるスラスト荷重が軽減され、軸受部分で発生する伝達損失を減少させることができるため、トロイダル型無段変速機全体としての伝達効率が向上する。また、軸受にかかる荷重が減少することで、軸受部及び軸受周辺部材の小型化、軽量化が図れる。さらに、支持部材がケーシングに対して確実に位置決めされて、出力ディスク及び入力ディスクのうちの一方がケーシングに対して位置決めされることと、回転時の剛性を確保できることにより、変形が少なく安定性が高いシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機を構成できる。
【0038】
また、本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、ピストンと軸受外輪とをツバ結合により一体回転させたり、ピストンとシリンダとの接合面にラビリンスを形成して漏れ油量の減少を図ったりしているため、軸受にかかるスラスト荷重の軽減効果が強化されると共に、伝達効率がより一層向上する。
【0039】
特に本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機によれば、出力ディスク及び入力ディスクに加わる反力の増大に追従するように、出力側軸受及び入力側軸受に作用させる油圧力の大きさを調節できるため、あらゆる負荷条件の下で軸受にかかるスラスト荷重を軽減することが可能になり、トロイダル型無段変速機全体の動力伝達効率のさらなる向上に効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機の一実施例を示した軸断面図である。
【図2】図1に示した本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機の実施例における出力側軸受及び入力側軸受の取り付け部付近の拡大図である。
【図3】本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機で用いられる油圧回路の一実施例を示した模式図である。
【図4】本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機を構成するピストンの一実施例を示した正面図である。
【図5】図4に示したピストンの実施例の横断面図である。
【図6】本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機を構成するアンギュラ軸受外輪の一実施例を示した正面図である。
【図7】図6に示したアンギュラ軸受外輪の実施例の横断面図である。
【図8】出力側ピストン及びシリンダによるラビリンスの一例を示した外径方向の拡大図である。
【図9】図8に示したラビリンスの例の内径方向の拡大図である。
【符号の説明】
1 トルク入力軸
2 トロイダル型変速機構
3 出力ギア
4 ローディングカム装置
5 出力側(アンギュラ)軸受
6 入力側(アンギュラ)軸受
7 油圧力発生部
8 出力ディスク
9 支持部材
9a、9b 支持補助部材
10 フランジ部材
11 ケーシング
21、22 ピストン
51、61 外輪
70 貯蔵タンク
71 油供給ポンプ
72 調圧弁
73 主ライン
74 分岐ライン
75 変速制御バルブ
76 変速制御用シリンダ
77 フィードバックライン
91、92 シリンダ
93 油路
94、95 油穴
110 供給孔
200 張り出し部
300 スリット
500 第一油溜まり
510 第一ランド隙間
520 第二油溜まり
530 第二ランド隙間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a single-cavity toroidal type continuously variable transmission used as a transmission of an automobile, for example.
[0002]
[Prior art]
The toroidal type continuously variable transmission, which has been studied mainly as a transmission for automobiles, has an input disk and an output disk each having an arc-shaped concave cross section facing each other, and is sandwiched between these disks. And a toroidal speed change mechanism having a structure combining a rotatable power roller. The input disk is drivingly coupled to the torque input shaft to allow movement in the direction of the torque input shaft, while the output disk is rotatable relative to the torque input shaft and away from the input disk. It is mounted opposite the input disk so that movement is restricted.
[0003]
In the toroidal transmission described above, when the input disk rotates, the output disk rotates in the reverse direction via the power roller, so that the rotational motion input to the torque input shaft is transmitted to the output disk as a rotational motion in the opposite direction. And is taken out of the output gear rotating integrally with the output disk. At this time, the speed from the torque input shaft to the output gear is increased by changing the inclination angle of the rotation shaft of the power roller so that the peripheral surface of the power roller comes into contact with the vicinity of the outer periphery of the input disk and the vicinity of the center of the output disk, respectively. On the contrary, the torque input shaft is changed by changing the inclination angle of the rotation shaft of the power roller so that the peripheral surface of the power roller comes into contact with the vicinity of the center of the input disk and the vicinity of the outer periphery of the output disk. From the gear to the output gear. Further, an intermediate speed ratio between the two can be obtained almost steplessly by appropriately adjusting the inclination angle of the rotating shaft of the power roller.
[0004]
In order to adjust the frictional force generated between the input disk and the power roller and between the power roller and the output disk always to an appropriate level, a loading nut fixed to the input disk side end of the torque input shaft is used. A loading cam device that can increase or decrease the pressing force in the input shaft direction according to the input torque is provided between the input disks. The loading cam device has a cam surface having an uneven shape extending in a circumferential direction, is engaged with a torque input shaft and rotates integrally with the torque input shaft, and a similar cam surface has a cam. An input disk provided on the surface facing the cam surface of the disk and rotating relative to the torque input shaft, a substantially annular-shaped retainer sandwiched therebetween, and a circumferential direction of the retainer And rolling elements respectively disposed in the openings provided at a plurality of locations over the rolling elements. In addition, each rolling element is held in the opening of the retainer so as to be rotatable around the radial direction of the retainer as a center axis, and the side surface of each rolling element is uneven on both cam surfaces of the cam disk and the input disk. It is incorporated so as to abut.
[0005]
The torque input shaft is rotatably supported on a casing of the toroidal type continuously variable transmission by a bearing provided at an end on the input disk side and an input side bearing provided on an end on the output disk side. ing. Apart from this, the output gear is also rotatably supported by a casing of the toroidal-type continuously variable transmission by an output-side bearing provided on the back surface of the output gear. The output-side bearing and the input-side bearing are held back-to-back by support members coupled to the casing of the toroidal-type continuously variable transmission.For example, when an angular bearing is used, the directions of the contact angles are opposite to each other. Are combined so that
[0006]
When transmitting the torque input to the torque input shaft to the output gear, the torque input shaft is attracted toward the input disk and the output gear is pushed toward the output disk by the operation of the loading cam device. For this reason, a thrust load in the direction of the input disk is applied to the input side bearing, and a thrust load in the direction of the output disk is applied to the output side bearing.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the single-cavity toroidal-type continuously variable transmission including only one toroidal-type transmission mechanism as described above, the reaction force of the input disk and the output disk is large, and the thrust load applied to the output-side bearing and the input-side bearing is large. When high torque is transmitted, the rotational resistance of the bearing portion increases significantly. Therefore, it is inevitable that the dynamic torque loss during operation becomes extremely large, and the transmission efficiency of the transmission cannot be maintained sufficiently high.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to generate in each bearing by reducing the load applied between the output-side bearing and the input-side bearing by applying hydraulic pressure in opposite directions. An object of the present invention is to reduce the dynamic torque loss and improve the transmission efficiency of a single-cavity toroidal type continuously variable transmission. In particular, an object of the present invention is to introduce oil whose pressure increases or decreases in accordance with a rotational load or a shift position to an oil pressure generating unit without providing a dedicated pump.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an input disk that is drivingly coupled to a torque input shaft, and the input disk that is rotatable relative to the torque input shaft and is restricted from moving in a direction away from the input disk. It comprises an output disk mounted oppositely, and a rotatable power roller sandwiched between the input disk and the output disk, each having an arcuate concave cross section, so as to abut against the mutually facing surfaces of the input disk and the output disk. A set of toroidal transmission mechanisms, an output gear that rotates integrally with the output disk, an output bearing provided behind the output gear to support a thrust load applied from the output disk, and a torque input shaft. An input-side bearing provided at an end of the output disk and supporting a thrust load applied from the input disk. An object of the present invention is to provide a toroidal-type continuously variable transmission having a glue cavity type, wherein an oil pressure in a direction opposite to a reaction force received by outer rings of the output side bearing and the input side bearing acts on the output side. A hydraulic pressure generator for reducing a thrust load input to the bearing and the input-side bearing is disposed between the output-side bearing and the input-side bearing, and the hydraulic pressure generator includes a high-pressure hydraulic circuit used in a shift control hydraulic circuit. This is achieved by introducing oil. An oil having a line pressure of the shift control hydraulic circuit, an oil having a pressure adjusted by adjusting a line pressure of the shift control hydraulic circuit by a pressure regulating valve, an oil having a pressure of a shift control high pressure cylinder receiving traction force, Oil with pressure adjusted by a pressure regulating valve to adjust the pressure of the shift control high pressure cylinder receiving traction force, and oil with pressure equal to the difference between the pressure of the shift control high pressure cylinder receiving traction force and the pressure of the shift control low pressure cylinder The above object of the present invention is more effectively achieved by introducing any one of the components into the hydraulic pressure generating section.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The single-cavity toroidal-type continuously variable transmission according to the present invention is characterized by a structure in which a hydraulic pressure generating portion is provided at a mounting portion of an output-side bearing and an input-side bearing, and mainly includes a toroidal-type transmission mechanism. Can be configured similarly to the conventional device.
[0011]
Generally, in order to increase the oil pressure acting on the output-side bearing and the input-side bearing, it is necessary to introduce high-pressure oil into the oil pressure generating section. However, at this time, it is not appropriate to newly provide a dedicated hydraulic circuit having an independent oil supply pump because it does not meet the demands for reducing the manufacturing cost and weight of the entire toroidal-type continuously variable transmission.
[0012]
On the other hand, in the toroidal type continuously variable transmission, the reaction force from the output disk and the input disk increases as the input torque increases, and a larger reaction force appears on the deceleration side than on the speed increase side. Further, when the reaction force from the output disk and the input disk increases, the thrust load of the output bearing and the input bearing which receive the reaction force also increases, so that the power transmission loss generated in each bearing portion as the input torque increases. Becomes larger. The magnitude of the reaction force from the input disk is proportional to the magnitude of the input torque, but has no relation to the magnitude of the speed ratio with the output disk.
[0013]
From the above points, it is most desirable to introduce the oil whose pressure value increases or decreases according to the rotational load or the shift position into the hydraulic pressure generating unit. Therefore, in the single-cavity toroidal-type continuously variable transmission of the present invention, the high-pressure hydraulic line used in the shift control hydraulic circuit is branched, and a part of the oil in this line is introduced into the hydraulic pressure generating section. Thus, it is possible to always apply an appropriate amount of pressing force to the output-side bearing and the input-side bearing while minimizing the occurrence of power transmission loss.
[0014]
FIG. 1 is an axial sectional view showing an embodiment of a single-cavity toroidal type continuously variable transmission according to the present invention. Similar to the above-mentioned conventional toroidal transmission mechanism, it includes a
[0015]
FIG. 2 shows an enlarged view of the vicinity of the mounting portion of the output bearing 5 and the input bearing 6 in the embodiment of FIG. From the output disk 8, the respective components are arranged along the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
FIG. 3 shows an example of a configuration of a hydraulic circuit for supplying operating oil to the hydraulic
[0019]
A
[0020]
Moreover, the working oil having the pressure P L in the actuating fluid and a low pressure cylinder with pressure P H in the high pressure cylinder, by feedback into the
[0021]
In place of the oil in the high pressure line whose hydraulic pressure is adjusted by the
[0022]
1 and 2, the output side angular bearing 5 is integrated with the
[0023]
On the other hand, the input-side angular bearing 6 is integrated with the
[0024]
With the above configuration, the outer rings 51 and 61 of the output-side angular bearing 5 and the input-side angular bearing 6 are independently rotatably held, but the inner rings of both bearings are both fixed to the inner surface of the
[0025]
In the present embodiment, the diameter of the outer peripheral portion of each of the
[0026]
Further, in the present embodiment, the output-
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FIG. 6 shows a front view of the angular bearing
[0028]
When the
[0029]
At this time, each of the
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When the
[0031]
In order to facilitate the fitting of the
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8 and 9 are enlarged views of the labyrinth by the output-
[0033]
In such a labyrinth, most of the oil supplied to the cylinder 91 during operation of the toroidal type continuously variable transmission stays in the
[0034]
Further, in the present embodiment, the outer diameter and the inner diameter of the stepped structure forming the labyrinth are sequentially reduced along the direction in which the oil leaks as described above. During operation of the toroidal-type continuously variable transmission, the oil in the cylinder 91 tends to be deviated in a direction away from the
[0035]
Since the leakage of oil stored in the cylinder 91 can be reduced as much as possible by the above labyrinth, sufficient hydraulic pressure is always ensured in the cylinder 91, and a power loss generated by a drive pump (not shown) for supplying oil is generated. Can be kept extremely small. In the labyrinth in the radial direction shown in FIG. 9, the oil-tightness of the joint surface between the output-
[0036]
In particular, when the labyrinth described here is used in combination with the above-mentioned collar connection between the
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the single-cavity toroidal-type continuously variable transmission of the present invention, the thrust load applied to the bearing portion is reduced, and the transmission loss generated in the bearing portion can be reduced. The transmission efficiency of the entire transmission is improved. Further, since the load applied to the bearing is reduced, the size and weight of the bearing portion and the bearing peripheral members can be reduced. Furthermore, since the support member is reliably positioned with respect to the casing, one of the output disk and the input disk is positioned with respect to the casing, and rigidity during rotation can be secured, so that deformation is small and stability is reduced. A high single-cavity toroidal-type continuously variable transmission can be configured.
[0038]
In the single-cavity toroidal type continuously variable transmission according to the present invention, the piston and the bearing outer ring are integrally rotated by a flange connection, or a labyrinth is formed on a joint surface between the piston and the cylinder to reduce the amount of leaked oil. As a result, the effect of reducing the thrust load applied to the bearing is enhanced, and the transmission efficiency is further improved.
[0039]
In particular, according to the single-cavity toroidal-type continuously variable transmission of the present invention, the magnitude of the hydraulic pressure applied to the output-side bearing and the input-side bearing is adjusted so as to follow the increase in the reaction force applied to the output disk and the input disk. Since the adjustment can be performed, the thrust load applied to the bearing under all load conditions can be reduced, which is effective in further improving the power transmission efficiency of the entire toroidal-type continuously variable transmission.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view showing an embodiment of a single-cavity toroidal type continuously variable transmission according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a mounting portion of an output side bearing and an input side bearing in the embodiment of the single-cavity toroidal type continuously variable transmission according to the present invention shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing one embodiment of a hydraulic circuit used in the single-cavity toroidal type continuously variable transmission according to the present invention.
FIG. 4 is a front view showing an embodiment of a piston constituting the single-cavity toroidal type continuously variable transmission according to the present invention.
5 is a cross-sectional view of the embodiment of the piston shown in FIG.
FIG. 6 is a front view showing one embodiment of an angular bearing outer ring constituting the single-cavity toroidal type continuously variable transmission according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the embodiment of the angular bearing outer ring shown in FIG. 6;
FIG. 8 is an enlarged view in the outer diameter direction showing an example of a labyrinth by an output side piston and a cylinder.
FIG. 9 is an enlarged view of the example of the labyrinth shown in FIG. 8 in the inner diameter direction.
[Explanation of symbols]
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