JP5136529B2 - 円錐摩擦車式無段変速装置 - Google Patents
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Description
本発明は、互いに平行に配置されかつ径大部と径小部とが軸方向に逆になるように配置された1対の円錐形状の摩擦車と、これら両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリングとを有し、前記リングを軸方向に移動して無段変速する円錐摩擦車式無段変速装置に係り、詳しくは上記リングの構成に関する。
従来、図4(a)に示すように、入力側となる円錐形状の摩擦車22と、出力側となる円錐形状の摩擦車23と、入力側摩擦車22を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持される金属製のリング125と、を有し、上記両摩擦車の軸線を平行にかつその径大部と径小部とが軸方向に逆になるように配置し、前記リング125を軸方向に移動することにより無段に変速する円錐摩擦車式無段変速装置(コーンリング式無段変速装置という)101が知られている。
上記コーンリング式無段変速装置101は、トラクション用オイル等のオイル環境下でかつ伝達トルクに対応する等の大きな軸力を付与して、前記リング125と両摩擦車22,23との接触部に油膜を介在した状態で大きな接触圧を作用して動力伝達する。
従来、図4(b)に示すように、上記リング125は、入力側摩擦車22と接触する内接触面126が、中心領域に位置する直線部126aと、該中心領域の両側に比較的大きな曲率からなる曲面部126b及び126cとからなり、また出力側摩擦車23と接触する外接触面127が、比較的大きな半径R(中心O)からなる湾曲部127aからなる(特許文献1参照)。これにより、リング125の内接触面126を直線部126aにて直線的に接触して該リングの振れを抑えると共に、外接触面127を湾曲部127aの点(接触点P)で接触して滑らかな変速を図っている。
上記リング125は、内面直線部126aの幅方向中央点Qを通る外面湾曲部127aの曲率中心線(半径線)Rが該湾曲部の幅方向中央に位置するように設定されている。即ち、リング外接触面127は、幅方向中央部Pが内面直線部126aから最も離れた点となり、頂点が出力側摩擦車23と接触する接触点Pになるように設定されている。このように、内面接触部中央Qと外面接触部Pとがリング125の幅方向中央に位置すると、両摩擦車22,23からリング125に作用する大きな挟圧力Fが同一線(R)方向となり、リング125にモーメントが発生することを抑えて、動力伝達ロスを減少して伝達効率上好ましい。
しかし、コーンリング式無段変速装置101は、リング125と両摩擦車22,23との接触部に大きな接触圧を作用し、該極圧状態での油膜の剪断力を介して動力伝達する関係上、両摩擦車22,23には互いに離れる方向の大きな荷重が作用する。無段変速装置101を車輌駆動用として用い、大きな荷重が作用する場合、特に低速状態(アンダドライブ状態)での使用において、伝達トルクが大きく、かつ入力側摩擦車22は径小部にあって剛性も低いため、入力側摩擦車、特にその径小部分の変形が大きい(図4(a)の軸線ラインl→l’参照)。
すると、図4(c)に示すように、入力側摩擦車22は、その径小部側が出力側摩擦車23から離れる方向、即ち入力側摩擦車22の接触傾斜面22eの傾斜角αが大きくなるように変形し、内面直線部126aの接触により上記変形に応じてリング125も傾き、湾曲部127aからなる外面接触点P1が出力側摩擦車23の径小部側に移動する。これにより、リング125の外面接触点P1が角部分の近くに移って該部分に局所面圧が発生し、リング125、ひいては無段変速装置101の耐久性を低下すると共に、伝達効率を低下する。
そこで、本発明は、リングの外面接触点を、上記摩擦車の変形により移る方向に長く設定し、もって上記課題を解決した円錐摩擦車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。
本発明は、互いに平行な軸線(l−l,n−n)上に配置されかつ径大部と径小部とが軸方向に逆になるように配置された1対の円錐形状の摩擦車(22,23)と、これら両摩擦車の一方(22)を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面(22e,23e)に挟持されるリング(25)と、を有し、前記リングを軸方向に移動することにより無段に変速する円錐摩擦車式無段変速装置(3)において、
前記リング(25)は、その一方側接触面(70)が該リングの回転方向に対して垂直な断面において直線部(70a)を有し、その他方側接触面(71)が該リングの回転方向に対して垂直な断面において連続的な湾曲部(71a)を有し、
前記湾曲部(71a)は、前記直線部(70a)からの距離が最も離れた点(接触点P)が該湾曲部の幅方向中央(o)より前記他方側接触面が接する前記摩擦車(23)の径大部(J)側にオフセットして配置され、前記点(P)から該湾曲部の径小部側縁部(t)までの距離が径大部側縁部(u)までの距離より長く設定されてなる、
ことを特徴とする円錐摩擦車式無段変速装置にある。
前記リング(25)は、その一方側接触面(70)が該リングの回転方向に対して垂直な断面において直線部(70a)を有し、その他方側接触面(71)が該リングの回転方向に対して垂直な断面において連続的な湾曲部(71a)を有し、
前記湾曲部(71a)は、前記直線部(70a)からの距離が最も離れた点(接触点P)が該湾曲部の幅方向中央(o)より前記他方側接触面が接する前記摩擦車(23)の径大部(J)側にオフセットして配置され、前記点(P)から該湾曲部の径小部側縁部(t)までの距離が径大部側縁部(u)までの距離より長く設定されてなる、
ことを特徴とする円錐摩擦車式無段変速装置にある。
好ましくは、前記一方側接触面が、前記リングの内側である内接触面(70)であり、
前記他方側接触面が、前記リングの外側である外接触面(71)である。
前記他方側接触面が、前記リングの外側である外接触面(71)である。
前記湾曲部(71a)は、単一の点(O)を中心とした円弧(R)からなる。
前記湾曲部(71a)における前記点(P)は、前記直線部(70a)の垂直2等分線(R)上に設定されてなる。
前記リング(25)の回転面(m−m)は、該リングが接触する前記摩擦車の傾斜面(22e,23e)に垂直な角度に対して該摩擦車の軸線(l−l)に垂直な方向に起きた角度に設定されてなる。
前記リング(25)の幅方向端の側面(73,75)が、前記摩擦車の軸線(l−l,n−n)に垂直な面からなり、
前記リングの回転面(m−m)は、前記軸線に垂直な角度からなる。
前記リングの回転面(m−m)は、前記軸線に垂直な角度からなる。
前記他方側接触面(71)が、すべて前記湾曲部(71a)からなる。
前記リング(25)が囲むように配置された前記一方の摩擦車が入力部材(22)であり、1対の摩擦車の他方の摩擦車が出力部材(23)である。
前記一方の摩擦車(22)の径小部側軸部(22b)が、ケース(12)に装着されたベアリング(27)のインナレースに回転止め(例えばスプライン60c又はキー)を介して遊嵌関係で支持されてなる。
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。
請求項1に係る本発明によると、他方側接触面の湾曲部は、直線部から距離が最も離れた湾曲部上の点(接触点という)が該湾曲部が接触する他方の摩擦車の径大部側にオフセットして配置されるので、接触圧により一方の摩擦車、特にその径小部側が変形して、上記接触点が径小部側に移動しても、該径小部側の縁部までの距離が長くなっており、縁(角)部分に局所面圧が生じることを阻止し、リングの耐久性、ひいては無段変速装置の耐久性を向上すると共に、リングに不自然な力を作用せず、伝達効率を向上することができる。
請求項2に係る本発明によると、リングの内接触面を直線部とし、外接触面を湾曲部としたので、一方の摩擦車の径小部側が変形して、前記接触点が径小部側に移動しても、該径小部側の縁部までの距離が長くなって、縁(角)部分に局所面圧が生じることを阻止して、リングの耐久性を向上することができる。
請求項3に係る本発明によると、湾曲部が単一の点を中心とした円弧からなるので、摩擦車の変形によってもリングの他方側接触面は滑らかに移動して、一方側接触面が直線部からなり、リングの回転振れを抑制することと相俟って、優れた伝達性能を維持することができる。
請求項4に係る本発明によると、リングの一方側接触面に作用する力と他方側接触面に作用する力とが同一線上となり、リングにモーメントが作用することを抑えて、他方側接触面の接触点移動による耐久性の低下を防止したものでありながら、リングの回転を安定して伝達効率の低下をも防止することができる。
請求項5に係る本発明によると、リングの回転面が、軸線に垂直な方向に起き上がった角度に設定したので、リングの回転に不自然な力を発生せず、伝達効率を向上することができる。
請求項6に係る本発明によると、リングの側面が軸線に垂直な面にて構成し、前記接触点をオフセット配置しても、リング全体が平行四辺形としての自然な形状となり、かつリングの回転面も、軸線に垂直な面となって、直径の短い合理的な構成となる。
請求項7に係る本発明によると、他方側接触面がすべて湾曲部からなるので、摩擦車変形による上記接触点の移動を最大に許容して、リングの耐久性を向上し得る。
請求項8に係る本発明によると、リングが囲む一方の摩擦車が入力部材であるので、伝達トルクの大きい減速(アンダドライブ)状態での摩擦車の変形によるリングの耐久性を向上し得る。
請求項9に係る本発明によると、両摩擦車の他方側の軸部を隔壁等のケースで支持する場合、一方の摩擦車は、組付け上遊嵌関係でベアリングに支持する必要があり、該遊嵌関係による軸支持で一方の摩擦車に変形が生じても、上述したリングの構成で接触点の移動の許容範囲を広げることにより吸収することができる。
図面に沿って、本発明を適用したハイブリッド駆動装置を説明する。ハイブリッド駆動装置1は、図1及び図2に示すように、電気モータ2と、コーンリング式無段変速装置(円錐摩擦車式無段変速装置)3と、ディファレンシャル装置5と、図示しないエンジンの出力軸と連動する入力軸6と、ギヤ伝動装置7とを有する。上記各装置及び軸は、2個のケース部材9,10を合せて構成されるケース11に収納されており、かつ該ケース11は、隔壁12により第1の空間Aと第2の空間Bとに油密状に区画されている。
電気モータ2は、第1のケース部材9に固定されたステータ2aと出力軸4に設けられたロータ2bとを有し、出力軸4は、一方側端部が第1のケース部材9にベアリング13を介して回転自在に支持されていると共に他方側端部が第2のケース部材10にベアリング15を介して回転自在に支持される。出力軸4の一方側には歯車(ピニオン)からなる出力ギヤ16が形成されており、該出力ギヤ16はアイドラ歯車17を介して入力軸6に設けられた中間ギヤ(歯車)19に噛合している。
アイドラ歯車17の軸17aは一方側端部が隔壁12にベアリング20を介して回転自在に支持されており、他方側端部が第2のケース部材10にベアリング21を介して回転自在に支持されている。前記アイドラ歯車17は、側面視(軸方向から見た状態)、電気モータ2と一部径方向にオーバラップした状態で配置されている。
コーンリング式無段変速装置3は、入力部材である円錐形状の摩擦車22と、出力部材である同じく円錐形状の摩擦車23と、金属製のリング25とからなる。前記両摩擦車22,23は、その軸線が互いに平行にかつ径大部と径小部が軸方向に逆になるように配置されており、上記リング25が、これら両摩擦車22,23の対向する傾斜面に挟持されるようにかつ両摩擦車のいずれか一方例えば入力側摩擦車22を取囲むように配置されている。両摩擦車の少なくとも一方には大きなスラスト力が作用しており、上記リング25は上記スラスト力に基づく比較的大きな挟圧力により挟持されている。具体的には、出力側摩擦車23と無段変速装置出力軸24との間には軸方向で対向する面にカム機構からなる軸力付与手段(図示せず)が形成されており、出力側摩擦車23に、伝達トルクに応じた矢印D方向のスラスト力が発生し、該スラスト力に対抗する方向に支持されている入力側摩擦車22との間でリング25に大きな挟圧力が生じる。
入力側摩擦車22は、その一方側(径大部)端部がローラベアリング26を介して第1のケース部材9に支持されると共に、その他方側(径小部)端部がテーパードローラベアリング27を介して隔壁12に支持されている。出力側摩擦車23は、その一方側(径小部)端部がローラ(ラジアル)ベアリング29を介して第1のケース部材9に支持されると共に、その他方側(径大部)端部がローラ(ラジアル)ベアリング30を介して隔壁12に支持されている。該出力側摩擦車23に上述した矢印D方向のスラスト力を付与した出力軸24は、その他方側端がテーパードローラベアリング31を介して第2のケース部材10に支持されている。入力側摩擦車22の他方側端部は、ベアリング27のインナレースを段部及びナット32により挟持されており、該入力側摩擦車22にリング25を介して作用する出力側摩擦車23からの矢印D方向のスラスト力が、上記テーパードローラベアリング27により担持される。一方、出力軸24には、出力側摩擦車23に作用するスラスト力の反力が反矢印D方向に作用し、該スラスト反力が上記テーパードローラベアリング31により担持される。
上記リング25は、ボールスクリュ等の軸方向移動手段により軸方向に移動して、入力側摩擦車22及び出力側摩擦車23の接触位置を変更して、入力部材22と出力部材23との間の回転比を無段に変速する。上記伝達トルクに応じたスラスト力Dは、上記両テーパードローラベアリング27,31を介して一体的なケース11内にて互いに打消され油圧等の外力としての平衡力を必要としない。
ディファレンシャル装置5はデフケース33を有しており、該デフケース33は、その一方側端部が第1のケース部材9にベアリング35を介して支持されていると共に他方側端部が第2のケース部材10にベアリング36を介して支持されている。該デフケース33の内部には軸方向に直交するシャフトが取付けられており、該シャフトにデフキャリヤとなるベベルギヤ37,37が係合されており、また左右のアクスル軸39l,39rが支持され、これらアクスル軸に上記デフキャリヤと噛合するベベルギヤ40,40が固定されている。更に、上記デフケース33の外部には大径のデフリングギヤ(歯車)41が取付けられている。
前記無段変速装置出力軸24に歯車(ピニオン)44が形成されており、該歯車44は前記デフリングギヤ41が噛合している。前記モータ出力ギヤ(ピニオン)16、アイドラ歯車17及び中間ギヤ(歯車)19、並びに無段変速装置出力ギヤ(ピニオン)44及びデフリングギヤ(歯車)41が前記ギヤ伝動装置5を構成している。上記モータ出力ギヤ16とデフリングギヤ41とが、軸方向でオーバラップするように配置されており、更に中間ギヤ19及び無段変速装置出力ギヤ44が、モータ出力ギヤ16及びデフリングギヤと軸方向でオーバラップするように配置されている。なお、無段変速装置出力軸24にスプライン係合されているギヤ45は、シフトレバーのパーキング位置にて出力軸をロックするパーキングギヤである。また、ギヤとは、歯車及びスプロケットを含む噛合回転伝達手段を意味するが、本実施の形態においては、ギヤ伝動装置は、すべて歯車からなる歯車伝動装置を意味する。
前記入力軸6は、ローラベアリング48にて第2のケース部材10に支持され、かつその一端にて無段変速装置3の入力部材22にスプラインSにより係合(駆動連結)しており、かつその他端側は、第2のケース部材10により形成される第3の空間C内に収納されるクラッチ(図示せず)を介してエンジンの出力軸に連動している。第2のケース部材10の上記第3の空間C側は開放されており、図示しないエンジンに連結される。
前記ギヤ伝動装置7は、電気モータ2及び前記第1の空間Aと第3の空間Cとの軸方向間部分となる第2の空間B内に収納されており、該第2の空間Bは、第2のケース部材10と隔壁12とにより形成される。前記隔壁12の軸支持部分(27,30)は、オイルシール47,49により油密状に区画されていると共に、第2のケース部材10及び第1のケース部材9の軸支持部分もオイルシール50,51,52により軸封されて、上記第2の空間Bは油密状に構成されており、該第2の空間BにはATF等の潤滑用オイルが所定量充填されている。第1のケース部材9及び隔壁12で形成される第1の空間Aも、同様に油密状に構成されており、該第1の空間Aには、剪断力、特に極圧状態における剪断力の大きなトラクション用オイルが所定量充填されている。
ついで、上述したハイブリッド駆動装置1の作動について説明する。本ハイブリッド駆動装置1は、ケース11の第3の空間C側を内燃エンジンに結合され、かつ該エンジンの出力軸をクラッチを介して入力軸6に連動して用いられる。エンジンからの動力が伝達される入力軸6の回転は、スプラインSを介してコーンリング式無段変速装置3の入力側摩擦車22に伝達され、更にリング25を介して出力側摩擦車23に伝達される。
この際、両摩擦車22,23とリング25との間は、出力側摩擦車23に作用する矢印D方向のスラスト力により大きな接触圧が作用し、かつ第1の空間Aはトラクション用オイルが充填されているので、上記両摩擦車とリングとの間には、該トラクション用オイルの油膜が介在した極圧状態となる。この状態では、トラクション用オイルは大きな剪断力を有するので、該油膜の剪断力により両摩擦車とリングとの間に動力伝達が行われる。これにより、金属同士の接触でありながら、摩擦車及びリングが摩耗することなく、所定のトルクを滑ることなく伝達し得、かつリング25を軸方向に滑らかに移動することにより、両摩擦車との接触位置を変更して無段に変速する。
該無段変速された出力側摩擦車23の回転は、その出力軸24、出力ギヤ44及びデフリングギヤ41を介してディファレンシャル装置5のデフケース33に伝達され、左右のアクスル軸39l,39rに動力分配されて、車輪(前輪)を駆動する。
一方、電気モータ2の動力は、出力ギヤ16、アイドラ歯車17及び中間ギヤ19を介して入力軸6に伝達される。該入力軸6の回転は、先の説明と同様に、コーンリング式無段変速装置3を介して無段に変速され、更に出力ギヤ44、デフリングギヤ41を介してディファレンシャル装置5に伝達される。上記各ギヤ16,17,19,44,41,37,40からなるギヤ伝動装置7は、潤滑用オイルが充填される第2の空間Bに収納されており、各ギヤの噛合に際して潤滑用オイルが介在して滑らかに動力伝達される。この際、第2の空間Bの下方位置に配置されたデフリングギヤ41(図2参照)は、大径ギヤからなることと相俟って、潤滑用オイルをかき上げ、他のギヤ(歯車)16,17,19,44並びベアリング27,30,20,21,31,48に確実にかつ充分な量の潤滑用オイルを供給する。
上記エンジン及び電気モータの作動形態、即ちハイブリッド駆動装置1として作動形態は、必要に応じて各種採用可能である。一例として、車輌発進時、クラッチを切断すると共にエンジンを停止し、電気モータ2のトルクのみにより発進し、所定速度になると、エンジンを始動して、エンジン及び電気モータの動力により加速し、巡航速度になると、電気モータをフリー回転又は回生モードとして、エンジンのみにより走行する。減速、制動時は、電気モータを回生してバッテリを充電する。また、クラッチを発進クラッチとして使用し、エンジンの動力により、モータトルクをアシストとして用いつつ発進するように用いてもよい。
ついで、図2及び図3に沿って、本発明に係る円錐摩擦車(コーンリング)式無段変速装置3について説明する。該無段変速装置3は、前述したように、入力側摩擦車22、出力側摩擦車23及びリング25からなり、これら両摩擦車及びリングが鋼等の金属からなる。両摩擦車22,23は、その軸線l−l、n−nが互いに平行になるように配置され、かつ傾斜面が直線からなる円錐形状からなり、対向する両傾斜面22e,23eの間にリング25が挟持される。リング25は、両摩擦車のいずれか一方、具体的には入力側摩擦車22を囲むように配置され、その周方向に垂直な面での断面が略々平行四辺形からなり、その回転面m−mは、軸線l−lに対して略々直交するように設定されている。
コーンリング式無段変速装置3は、両摩擦車22,23の一方側軸部22a,23aを第1のケース部材9にベアリング26,29を介して支持した状態で、他方側軸部22b,23bに隔壁12を挿入して組付けられる。この際、両ベアリング27,30の両方のインナレースを圧入して組付けるのは、軸精度上困難であり、一方が遊嵌(すきま嵌め)関係となる。具体的には、入力側摩擦車22の軸部22bが遊嵌して支持される。出力側摩擦車23の他方側軸部23bと隔壁12との間には、それぞれアウタレースを隔壁に圧入、抜止めすると共にインナレースを軸部に圧入、抜止めしてローラベアリング30が装着される。
入力側摩擦車22の他方側軸部22bを支持するテーパードローラベアリング27は、そのアウタレースが隔壁12に圧入されることにより、そのローラ及びインナレースと共に隔壁12に装着されている。インナレース27aの内径側にはスリーブ60が圧入されて一体に固定されている。スリーブ60は、その一端側(円錐形状側)が外径方向に拡がる鍔部60aとなっており、かつその内径側には、その円錐形状側から先端側に向って大径インロー部60b,スプライン部60c,小径インロー部60dが順次形成されている。
一方、入力側摩擦車22の他方側軸部22bは、その円錐形状側から先端に向って段付き部a,大径支持部b,スプライン部c,小径支持部d,そして雄ネジ部eが順次形成されている。該他方側軸部22bが、上記ベアリング27に一体に圧入されたスリーブ60に挿入するように、隔壁12が組付けられる。この際、該スリーブ60の大径インロー部60bと軸部22bの大径支持部bが遊嵌(すきま嵌め)状態で嵌合すると共に小径インロー部60dと小径支持部dとが遊嵌状態で嵌合し、かつ両スプライン部60c,cが係合する。これにより、出力側摩擦車23の他方側軸部23bにそのインナレースを圧入した状態でローラベアリング30に支持されると共に、入力側摩擦車22の他方側軸部22bは上記遊嵌による融通によって隔壁12を挿入し得る。更に、雄ネジ部eにナット32が螺合して、スリーブ60の鍔部60aを段付き部aに当接すると共にナット32をインナレース27aの外方側面に押付けて、軸部22bは、ベアリング27に対して軸方向移動が規制されるように締付けられる。
図3は、リングの回転方向に対して垂直な面(両摩擦車の軸線l−l,n−nを含む平面)による断面図であり、(a)は、無段変速装置3の無負荷又は軽負荷状態で摩擦車が変形していない自然状態を示し、(b)は、無段変速装置の負荷状態で摩擦車が変形した状態を示す。この際、上述したように、入力側摩擦車22は、その径小部G側の軸部22bが上述したように遊嵌関係で隔壁12に支持され、かつ該径小部Gは細径となって剛性が低く、更に使用時間の長い巡航速度である増速側となるため、入力側摩擦車22の径小部G側での変形がリング25に及ぼす影響が顕著になる。
本発明に係るリング25は、図3(a)に示すように、入力側摩擦車22の傾斜面22eに接触する内(一方側)接触面70と、出力側摩擦車23の傾斜面23eと接触する外(他方側)接触面71と、該リングの回転方向、即ち摩擦車の軸線l−lに直交する平面からなる左右の側面73,75とを有する。上記内接触面70は、リングの回転方向に対して垂直な断面において所定長さpの直線部70aを有しており、該直線部の左右側には比較的大きな曲率からなる曲面部70b,70cが形成されている。外接触面71は、リングの回転方向に対して垂直な断面において連続的な湾曲部71aからなり、好ましくは単一の中心点Oからなる比較的大きな半径Rの円弧からなる。
上記内接触面70の直線部70aは、その接触側である入力側摩擦車22の径大部H側に片寄って(オフセットして)配置されており、径小部G側の曲面部70cが径大部側の曲面部70bより長く設定されている。該直線部70aの中央点Qを通る外面湾曲部71a上の点Pが、上記直線部70aから最も離れた点となる。即ち、内接触面70は、上記直線部70aで入力側摩擦車22と接触し、外接触面71は、上記直線部70a(正確にはその中央点Q)から最も離れた点Pで出力側摩擦車23と接触し、上記点が接触点Pとなる。該接触点Pは、湾曲部71aの幅方向中心oに対して上記中央点Qのオフセットと反対側にオフセットして配置されている。
即ち、上記円弧からなる湾曲部71aの半径Rの中心Oは入力側摩擦車22の径大部H側に位置しており、上記直線部70aの中央点Qを通る上記半径線Rが、直線部70aの垂直2等分線となる。該中央点Qを通る上記半径線Rの湾曲部71a上の交点である前記接触点Pは、該湾曲部の幅方向中心点oに対して、該湾曲部(外接触面71)が接触する出力側摩擦車23の径小部J側にオフセットされた位置に配置され、従って上記接触点Pから湾曲部71aの径小部K側縁部tまでの距離が径大部J側縁部uまでの距離より長く設定される。なお、上記湾曲部71aは、外接触面71の幅方向全面に形成されており、後述する摩擦車変形に伴う接触点Pの移動の許容範囲を広げて好ましいが、必ずしも幅方向全面でなく、側面に近い部分を他の曲面又は傾斜面にしてもよい。
上記リング25の回転面m−m(図2参照)は、リングが接触する摩擦車22,23の傾斜面22e,23eに垂直な角度に対して摩擦車の軸線に垂直な方向に起きた角度に設定されている。好ましくは、上記リングの回転面m−mは、上記軸線l−l,n−nに対して垂直な面からなり、前記側面73,75も、軸線に垂直な面からなる。
前記コーンリング式無段変速装置3は、伝達トルクに応じた接触圧でリング25を両摩擦車22,23が挟持することにより動力伝達される。無負荷若しくは軽負荷又はリングが入力側摩擦車22の径大部H側に位置する減速(アンダドライブ)状態にあっては、摩擦車の変形が小さく、リング25は、図3(a)に示す状態にある。この状態では、リング25は、その内接触面70が直線部70aに接触し、その外接触面71が湾曲部71aの接触点P近傍で接触し、リングは振れを抑えられた状態で、かつ直線部70a(中央点Q)に作用する入力側摩擦車22からの力Fと湾曲部71aの接触点Pに作用する出力側摩擦車23からの力Fが同一線(R)上に作用し、モーメントが作用することなく、回転面m−mにて滑らかに回転し、高い伝達効率で動力伝達する。
コーンリング式無段変速装置3に大きな負荷が作用し、特に入力側摩擦車22が変形し易い径小部G側にリング25が位置する減速(アンダドライブ)状態にあっては、図3(b)に示す状態になる。即ち、入力側摩擦車22の接触側傾斜面22eの傾斜角αが増加する方向に変形し、直線部70aで直線的に接触しているリング25も上記変形に伴い傾ぐ。すると、外接触面71の湾曲部71aにおける出力側摩擦車23との接触点Pは、該摩擦車23の径小部K側に移動する(P→P1)。
湾曲部71aの無負荷状態での接触点Pは、予め径大部J側にオフセット配置されているので、上記摩擦車の変形に伴い接触点P1が移動しても、径小部K側は長く構成されており、該接触点P1が湾曲部の縁(角)部tまで移動することは抑えられ、湾曲部71aの中間位置に止まる。従って、外接触面71の角部t部分に局所面圧が作用することを防止して、リング25が疲労破壊することを減少する。これにより、リング25、ひいてはコーンリング式無段変速装置3の耐久性を向上し、その高い伝達効率による動力伝達を長期に亘って維持することができる。
なお、上記説明は、無段変速装置をハイブリッド駆動装置に適用した実施の形態に沿って説明したが、これに限らず、例えばギヤ伝動装置がリバース用ギヤ伝動装置とし、又はトルクの一部を分離して伝達して無段変速装置出力と合成するプラネタリギヤを用い、無段変速装置の変速域を拡大したり又はその伝達トルクの一部を分担するギヤ伝動装置等の他のギヤ伝動装置として、本発明は、ハイブリッド駆動装置以外の駆動装置にも適用可能である。更に、本発明は、無段変速装置単体で使用することも可能であり、その場合、自動車等の運輸機械に適用することが好ましいが、産業機械等の他の動力伝達装置に用いることも可能である。
3 円錐摩擦車式(コーンリング式)無段変速装置
12 ケース(隔壁)
22 円錐形状の一方の摩擦車(入力部材)
22b 径小部側の軸部
22e 傾斜面
G 径小部
H 径大部
23 円錐形状の他方の摩擦車(出力部材)
23e 傾斜面
K 径小部
J 径大部
25 リング
70 一方側(内)接触面
70a 直線部
Q 中央点
71 他方側(外)接触面
71a 湾曲部
P,P1 (接触)点
R 円弧半径
O 中心点
o 中央
t,u 縁部
l−l,n−n 軸線
m−m 回転面
73,75 側面
12 ケース(隔壁)
22 円錐形状の一方の摩擦車(入力部材)
22b 径小部側の軸部
22e 傾斜面
G 径小部
H 径大部
23 円錐形状の他方の摩擦車(出力部材)
23e 傾斜面
K 径小部
J 径大部
25 リング
70 一方側(内)接触面
70a 直線部
Q 中央点
71 他方側(外)接触面
71a 湾曲部
P,P1 (接触)点
R 円弧半径
O 中心点
o 中央
t,u 縁部
l−l,n−n 軸線
m−m 回転面
73,75 側面
Claims (9)
- 互いに平行な軸線上に配置されかつ径大部と径小部とが軸方向に逆になるように配置された1対の円錐形状の摩擦車と、これら両摩擦車の一方を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリングと、を有し、前記リングを軸方向に移動することにより無段に変速する円錐摩擦車式無段変速装置において、
前記リングは、その一方側接触面が該リングの回転方向に対して垂直な断面において直線部を有し、その他方側接触面が該リングの回転方向に対して垂直な断面において連続的な湾曲部を有し、
前記湾曲部は、前記直線部からの距離が最も離れた点が該湾曲部の幅方向中央より前記他方側接触面が接する前記摩擦車の径大部側にオフセットして配置され、前記点から該湾曲部の径小部側縁部までの距離が径大部側縁部までの距離より長く設定されてなる、
ことを特徴とする円錐摩擦車式無段変速装置。 - 前記一方側接触面が、前記リングの内側である内接触面であり、
前記他方側接触面が、前記リングの外側である外接触面である、
請求項1記載の円錐摩擦車式無段変速装置。 - 前記湾曲部は、単一の点を中心とした円弧からなる、
請求項1又は2記載の円錐摩擦車式無段変速装置。 - 前記湾曲部における前記点は、前記直線部の垂直2等分線上に設定されてなる、
請求項1ないし3のいずれか記載の円錐摩擦車式無段変速装置。 - 前記リングの回転面は、該リングが接触する前記摩擦車の傾斜面に垂直な角度に対して該摩擦車の軸線に垂直な方向に起きた角度に設定されてなる、
請求項1ないし4のいずれか記載の円錐摩擦車式無段変速装置。 - 前記リングの幅方向端の側面が、前記摩擦車の軸線に垂直な面からなり、
前記リングの回転面は、前記軸線に垂直な角度からなる、
請求項5記載の円錐摩擦車式無段変速装置。 - 前記他方側接触面が、すべて前記湾曲面からなる、
請求項1ないし6のいずれか記載の円錐摩擦車式無段変速装置。 - 前記リングが囲むように配置された前記一方の摩擦車が入力部材であり、1対の摩擦車の他方の摩擦車が出力部材である、
請求項1ないし7のいずれか記載の円錐摩擦車式無段変速装置。 - 前記一方の摩擦車の径小部側軸部が、ケースに装着されたベアリングのインナレースに回転止めを介して遊嵌関係で支持されてなる、
請求項1ないし8のいずれか記載の円錐摩擦車式無段変速装置。
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