JP4998081B2 - 円錐摩擦リング式無段変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、２個の平行に配置した円錐形摩擦車（コーン）の間にリングを介在し、該リングを軸方向に移動することにより無段変速を得る円錐摩擦リング式無段変速装置に係り、詳しくは上記リングとコーンとの間にトルク伝達に必要なトラクション力を付与する押圧装置に関する。

従来、それぞれ円錐形からなる２個の摩擦車（プライマリコーン、セカンダリコーン）の間に、プライマリコーンを取り囲む形で鋼製のリングを介在し、プライマリコーンからリングを介してセカンダリコーンに動力伝達し、かつ上記リングを軸方向に移動することにより該リングが上記２個のコーンの接触位置を変更して、無段変速する円錐摩擦リング式無段変速装置が知られている（特許文献１及び２参照）。

上記円錐摩擦リング式無段変速装置は、セカンダリコーンとセカンダリシャフトとの間に、スプリング及びトルクカムからなる押圧装置が配置されており、該押圧装置は、上記トルクカムによるセカンダリコーンとセカンダリシャフトに作用する負荷トルクに対応した軸力が上記スプリングによる軸力と相俟って、前記リングが両コーンに圧接するように作用し、トルク伝達に必要とするトラクション力を付与している。

前記トルクカムは、セカンダリコーンとセカンダリシャフトとの相対回転に基づき軸力を発生する関係上、セカンダリコーン及びセカンダリシャフトにそれぞれ連結される両カム部材の間に相対回転を生じ、このため前記スプリングにも捩りトルクが付与される。該捩りトルクは、押圧装置の押圧力に対してヒステリシスを生じて、伝達トルクに対応する押圧力の精度に悪影響を与える。

このため、従来、スプリングとセカンダリプーリ又はセカンダリシャフトとの当接面にスラストベアリングを介在し、上記ヒステリシスの発生を防止していた（特許文献１参照）。

国際公開公報 ＷＯ２００４／１１３７６６ Ａ１ 特開平１０−３３１９３５号公報

上記トルクカムの作動角（両カム部材の相対回転量）は小さく、従って前記スラストベアリングの使用角度も非常に小さな範囲となって、同じ箇所にニードルが繰返し当り続けることになる。このため、スラストベアリングの耐久性に課題を生じると共に、上記非常に小さい相対回転に対して、高価なスラストベアリングを使用することは、コスト的にも無駄である。

そこで、本発明は、上記スラストベアリングを用いないものでありながら、前記ヒステリシスの影響を低減して、高い押圧精度を保持し得、もって上述した課題を解決した円錐摩擦リング式無段変速装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、平行に配置された第１軸（４）及び第２軸（１１）にそれぞれ円錐形摩擦車（２，１０）を配置すると共に、これら両円錐形摩擦車（２，１０）の間に、軸方向移動自在にリング（３）を介在し、前記第１軸（４）と前記第２軸（１１）との間でトルクを伝達してなる、円錐摩擦リング式無段変速装置（１）において、
前記トルクに基づく相対回転により軸力を発生するトルクカム（２０）と、スプリング（１３）とからなり、前記円錐形摩擦車（２，１０）と前記リング（３）との間にトラクション力を付与する押圧装置（１２_１）（１２_２）を備え、
前記スプリング（１３）を前記トルクカム（２０）の相対回転する部材（１６，１７）の間に、該カム部材（１６，１７）と軸線（Ｘ−Ｘ）を整列するように縮設し、
該スプリング（１３）の圧縮力が作用している間において、前記圧縮力が点接触する中心部に作用するスラスト受け部（１８_１，１８_２）を設けた、
ことを特徴とする円錐摩擦リング式無段変速装置にある。

請求項２に係る発明（例えば図２参照）は、前記スラスト受け部（１８_１）は、一面の中央部（１４ａ，１５ａ）が膨出した２枚のプレート（１４，１５）であり、これらプレート（１４，１５）を前記膨出した中央部（１４ａ，１５ａ）の中心部分で互に当接してなる、
請求項１記載の円錐摩擦リング式無段変速装置にある。

請求項３に係る発明は（例えば図３参照）、前記スプリング（１３）が、多数の皿バネ（１３_１・・・）を前記軸線に沿って並べてなり、これら皿バネの内の少なくとも２枚が中央部（１３_２ａ，１３_３ａ）が一方に突出した円板状部材（１３_２，１３_３）からなり、
前記スラスト受け部（１８_２）は、前記２枚の円板状部材（１３_２，１３_３）を前記突出した中央部（１３_２ａ，１３_３ａ）の中心部分で互に当接してなる、
請求項１記載の円錐摩擦リング式無段変速装置にある。

請求項１に係る本発明によると、トルクカムとスプリングとからなる押圧装置を備え、トルクカムにより両カム部材の間に相対回転を生じ、該相対回転に基づく捩りトルクがスプリングの圧縮力作用線上に作用するものでありながら、トルクカム部材とスプリングとの軸線近傍に配置したスラスト受け部にて上記圧縮力を受けるので、円錐形摩擦車とリングとの間に必要とするトラクション力に対応する充分な軸力であっても、上記軸線近傍のトルクの小さい部分で上記軸力を支持することができ、スラストベアリングを省いた簡単な構造でもって、ヒステリシスの影響を低減して、高い精度の押圧力に基づくトラクション力を得ることができる。

請求項２に係る本発明によると、スラスト受け部が、一面の中央部が膨出した２枚のプレートからなるので、スプリングは各種の圧縮バネを用いることができ、かつプレートも低摩擦材料等の適宜な材料を用いることができ、高い精度でスラスト力を受けることができる。

請求項３に係る本発明によると、スプリングが多数の皿バネからなり、スラスト受け部は、これら皿バネの一部にて構成したので、安価で合理的な設計が可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

自動車に搭載される無段変速装置Ｕは、図１に示すように、トルクコンバータ又は多板湿式クラッチ等の発進装置３１、前後進切換え装置３２、本発明に係る円錐摩擦リング式無段変速装置１及びディファレンシャル装置３３からなり、これら各装置がケースに組み込まれて構成される。

エンジン３０によって発生した動力は、発進装置３１、該発進装置３１の後方に配設される前後進切換え装置３２を介して円錐摩擦リング式無段変速装置１の入力軸（第１軸）４へ動力伝達され、円錐摩擦リング式無段変速装置１によって無段に変速され、セカンダリシャフト１１へ出力される。更に、該セカンダリシャフト１１に設けられたセカンダリギア２１及びそれと噛合するマウントギア３４によりディファレンシャル装置３３へ動力伝達され、左右の駆動軸３５，３５に出力される。

上記の円錐摩擦リング式無段変速装置１は、プライマリコーン（第１の円錐形摩擦車）２と、セカンダリコーン（第２の円錐形摩擦車）１０と、プライマリコーン２及びセカンダリコーン１０との間に介在するリング３と、スプリング１３及びトルクカム２０からなる押圧装置１２と、によって構成されている。

プライマリコーン２は、前後進切換え装置３２と連結しているプライマリシャフト４に一体に連結されていると共にケースに回転自在に支持されているおり、一定の傾斜角を有した円錐形状をしている。また、該プライマリコーン２には、鋼製のリング３がその外周を取り囲むようにセカンダリコーン１０との間に配設されており、該リング３は、ボールネジ等によって軸方向に移動自在に設けられている。

セカンダリコーン１０は、プライマリコーン２と同じ傾斜角を有した円錐中空形状をしており、プライマリシャフト４と平行に設けられたセカンダリシャフト１１に、プライマリコーン２とは軸方向反対向きに嵌挿されて、ケース５にベアリング２２，２３により回転自在に支持されている。そして、前記セカンダリコーン１０とセカンダリシャフト１１との間に、本発明に係る押圧装置１２が介在されている。

該押圧装置１２は、皿バネ等のスプリング１３とトルクカム２０とからなり、これらが伝動方向直列状に配置されている。トルクカム２０は、対向配置するフランジ部に波状の端面カムを有する第１及び第２カム部材１６，１７と、これら両端面カムの間に介在・配置される多数のボール１９とからなり、上記両カム部材の相対回転により一方のカム部材に対して他方のカム部材が軸方向に移動するように構成されている。

第１カム部材１６は、セカンダリコーン１０に対して回転方向及び軸方向一体に連結されており、第２カム部材１７は、セカンダリシャフト１１に対して回転方向及び軸方向一体に連結されている。上記第１カム部材１６と一体のセカンダリコーン１０は、ケース５に対してベアリング２２，２３により回転自在に支持されているが、軸方向に対して所定量移動可能になっており、上記第２カム部材１７と一体のセカンダリシャフト１１は、ケース５に対して円錐コロ軸受け２５により回転自在、かつ軸方向、特にセカンダリコーン１０から離れる方向のスラスト力を担持して一体に支持されている。

そして、第１カム部材１６の中空ボス部内に前記スプリング１３が収納されて配置され、該スプリング１３は、一端が第１カム部材１６に当接し、他端が第２カム部材１７に当接して、両カム部材が互いに離れる方向に付勢している。

従って、前記押圧装置１２は、まず、スプリング１３が軸方向に固定されているセカンダリシャフト１１に対してセカンダリコーン１０を矢印Ａ方向に常時付勢している。そして、セカンダリコーン１０からセカンダリシャフト１１にトルクが伝達される際に、セカンダリシャフト１１に作用する負荷トルクに対応してトルクカム２０が相対回転し、該相対回転に基づき、軸方向に固定されているセカンダリシャフト１１に対してセカンダリコーン１０は矢印Ａ方向の力が付与される。上記スプリング１３及びトルクカム２０によりセカンダリコーン１０に作用する矢印Ａ方向の力は、軸方向へ移動が阻止されているプライマリコーン２に対して、リング３を両コーン２，１０に押付ける狭圧力として作用し、トラクションオイルの中でリング３と両コーン２，１０との間でトルク伝達に必要とする摩擦力を付与し、両コーン２，１０の間で動力伝達がなされる。

なお、上述説明は、セカンダリコーン１０からセカンダリシャフト１１へトルク伝達する正トルクについて述べたが、エンジンブレーキ等で、セカンダリシャフトからセカンダリコーンへトルク伝達する逆トルク（逆駆動）にあっても、第１及び第２カム部材１６，１７の端面カム形状が波状からなるため、同様に矢印Ａ方向の軸力が発生する。

そして、上記第１カム部材１６及び第２カム部材１７は、負荷トルクに応じて、僅かな回転角であるが相対回転し、従ってこれら両カム部材に当接するスプリング１３にも捩り力が発生する。本発明は、該スプリング１３の捩り力をスラストベアリングを用いない簡単な構造のスラスト受け部にて受けて、スプリング１３のヒステリシスを低下するものである。以下、その実施例を図２及び図３に沿って説明する。

押圧装置１２は、図２に示すように、直列に並べられた多数の皿バネ１３_１・・・からなるスプリング１３と、トルクカム２０からなり、トルクカム２０の第１カム部材１６は、外スプライン１６ｃを有する軸部１６ｂと、円筒中空形状のスプリング支持部１６ａと、端面に波形のカムが形成されているカム部１６ｄとから構成されている。軸部１６ｂがセカンダリコーン１０のボス部１０ａとスプライン係合すると共に段付部１６ｅがボス部端面と当接して、セカンダリコーン１０と回転方向及び軸方向に一体に構成されている。また、前記スプリング支持部１６ａの中空部に多数の皿バネ１３_１・・・が収納される。

トルクカム２０の第２カム部材１７は、内スプライン１７ａを有するボス部１７ｃと、端面に波状のカムが形成されているカム部１７ｄとからなり、ボス部１７にセカンダリシャフト１１がスプライン係合し、かつストッパ部材１７ｂにより当接されて、回転方向及び軸方向一体に連結されている。上記ボス部１７の先端は、後述するスラスト受け部１８_１を介して上記スプリング１３に当接しており、スプリング１３は、第１及び第２カム部材１６，１７の間に縮設して介在される。これら両カム部材１６、１７の対向するカム部１６ｄ，１７ｄとの間には多数のボール１９が介在・配置されており、両カム部材１６，１７の相対回転に基づき軸力を発生する。

セカンダリコーン１０と同軸上に配置されている第１カム部材１６と、セカンダリシャフト１１と同軸上に配置されている第２カム部材１７とは、軸線Ｘ−Ｘを共通して配置されており、かつ該軸線Ｘ−Ｘを共通にしてスプリング１３が配置されている。

スプリング１３の先端と第２カム部材ボス部１７ｃとの間に、上記スラスト受け部１８_１が上記軸線を共通にして配置されている。該スラスト受け部１８_１は、同形状の２枚の板状部材である第１及び第２プレート１４，１５からなり、該プレートの一面は、中央部１４ａ，１５ａが膨出した中高形状からなり、他面は、平坦面からなる。そして、中高形状の一面を互いに向き合うようにして、上記スプリング１３とボス部１７ｃとの間に介在される。従って、これら２枚のプレート１４，１５は、膨出した中央部１４ａ，１５ａで互いに当接しており、かつ該当接部が、上記軸線Ｘ−Ｘに略々一致して、該軸線近傍にて、スプリング１３の圧縮力を受けるスラスト受け部１８_１を構成している。

なお、スプリング１３は、他方が第１カム部材１６のスプリング支持部の底部に摩擦接触すると共に、多数の皿バネ１３_１同士も摩擦接触して、第１カム部材と一体に回転する。また、多数の皿バネ１３_１は、その中央部に孔１３ａが形成されており、また上記第１及び第２プレート１４，１５は、中央部から外れた位置に孔１４ｂ，１５ｂが形成されており、これら孔１３ａ，１４ｂ，１５ｂは互いに連通して、潤滑用等の油路を構成する。

従って、スプリング１３の付勢力は、一方を上記スラスト受け部１８_１を介して軸方向に固定されている第２カム部材１７により受けられて、第１カム部材１６を介してセカンダリコーン１０に作用する。トルクカム２０の相対回転に基づくスプリング１３の捩り力は、軸線Ｘ−Ｘ近傍にて点接触（極小面積による接触を含む）するスラスト受け部１８ _１ の中心部、即ち２枚のプレート１４，１５の膨出（中高）中央部１４ａ，１５ａの中心部分で受けられ、該スプリング１３には大きなスラスト力は作用しない。これにより、押圧装置１２_１は、プライマリコーン２及びセカンダリコーン１０とリング３との間に必要とするトラクション力に対応する充分な軸力を発生するものであっても、スラストベアリングを省いた簡単な構造で、スプリング１３のヒステリシスの影響を低減して、高い精度の押圧力に基づくトラクション力を得ることができる。

なお、本実施例にあって、２枚のプレート１４，１５は、硬度の高い焼入れ部材により構成し、特にその膨出中央部１４ａ，１５ａを高い硬度又は焼結合金等の自己潤滑性部材により構成し、スラスト受け部１８_１に発生するスラスト力を更に減少しても良い。また、スプリング１３は、皿バネに限らずコイルスプリング等の他のスプリングを適用しても良い。

図３は、本発明の実施例２に係る押圧装置１２_２を示すものであり、実施例１における第１及び第２プレート１４，１５を皿バネにより構成したものである。以下に実施例１の構成と相違する部分について説明する。

図３に示すように、第１カム部材１６に縮設された多数の皿バネ１３_１からなるスプリング１３の先端と、第２カム部材１７のボス部１７ｃと、の間に皿バネによって構成されたスラスト受け部１８_２が介在されている。該スラスト受け部１８_２を構成する第１及び第２皿バネ１３_２，１３_３は、一面の中央部１３_２ａ，１３_３ａが突出するように断面略々く字状の円形部材からなり、この突出した中央部１３_２ａ，１３_３ａの中心部分が互いに点接触するように対向して配設され、スラスト受け部１８_２を構成している。

本実施例にあっては、上記のように、スラスト受け部１８_２を多数の皿バネからなるスプリング１３の一部にて構成することが可能となり、安価で合理的な設計ができる。

本発明に係る走行車輌の伝動系統図。 実施例１に係る円錐摩擦リング式無段変速装置に用いられる押圧装置を示す断面図。 実施例２に係る押圧装置を示す断面図。

符号の説明

１ 円錐摩擦リング式無段変速装置
２ プライマリコーン（円錐形摩擦車）
３ リング
４ プライマリシャフト（第１軸）
１０ セカンダリコーン（円錐形摩擦車）
１１ セカンダリシャフト（第２軸）
１２，１２_１，１２_２ 押圧装置
１３ スプリング
１３_１，１３_２，１３_３ 皿バネ
１４ 第１プレート
１４ａ 中央部
１５ 第２プレート
１５ａ 中央部
１６ 第１カム部材
１７ 第２カム部材
１８，１８_１，１８_２ スラスト受け部
２０ トルクカム
Ｘ−Ｘ 軸線

Claims (3)

1. 平行に配置された第１軸及び第２軸にそれぞれ円錐形摩擦車を配置すると共に、これら両円錐形摩擦車の間に、軸方向移動自在にリングを介在し、前記第１軸と前記第２軸との間でトルクを伝達してなる、円錐摩擦リング式無段変速装置において、
   前記トルクに基づく相対回転により軸力を発生するトルクカムと、スプリングとからなり、前記円錐形摩擦車と前記リングとの間にトラクション力を付与する押圧装置を備え、
   前記スプリングを前記トルクカムの相対回転する部材の間に、該カム部材と軸線を整列するように縮設し、
   該スプリングの圧縮力が作用している間において、前記圧縮力が点接触する中心部に作用するスラスト受け部を設けた、
   ことを特徴とする円錐摩擦リング式無段変速装置。
2. 前記スラスト受け部は、一面の中央部が膨出した２枚のプレートであり、これらプレートを前記膨出した中央部の中心部分で互に当接してなる、
   請求項１記載の円錐摩擦リング式無段変速装置。
3. 前記スプリングが、多数の皿バネを前記軸線に沿って並べてなり、これら皿バネの内の少なくとも２枚が中央部が一方に突出した円板状部材からなり、
   前記スラスト受け部は、前記２枚の円板状部材を前記突出した中央部の中心部分で互に当接してなる、
   請求項１記載の円錐摩擦リング式無段変速装置。

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