JP6432207B2 - Toroidal continuously variable transmission - Google Patents
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Description
この発明は、自動車用変速装置として、或いはポンプ等の各種産業用機械の運転速度を調節する為の変速装置として利用する、トロイダル型無段変速機に関する。 The present invention relates to a toroidal continuously variable transmission that is used as a transmission for an automobile or as a transmission for adjusting the operating speed of various industrial machines such as pumps.
自動車用変速機を構成する変速機の一種としてトロイダル型無段変速機が、特許文献1等の多くの刊行物に記載される等により広く知られており、一部で実施されている。又、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせて無段変速装置を構成し、このうちのトロイダル型無段変速機単体としての変速比(減速比)に比べて、無段変速装置全体としての速度比(増速比)の調節範囲を大きくする構造も、例えば特許文献2に記載される等により、従来から知られている。図3〜6は、この特許文献2に記載された、無段変速装置の従来構造の1例を示している。尚、以下の説明では、明瞭化の為、トロイダル型無段変速機単体に関しては変速比の語を使用し、無段変速装置に関しては速度比の語を使用する。
2. Description of the Related Art A toroidal continuously variable transmission is widely known as a kind of transmission constituting an automobile transmission, and is described in many publications such as
前記特許文献2に記載された無段変速装置は、トロイダル型無段変速機1と、前段、中段、後段の3段階のユニットを備えた遊星歯車式変速機2とを、低速用クラッチ3と高速用クラッチ4とを介して組み合わせて成る。そして、これら両クラッチ3、4の断接状態を切り換えると共に、前記トロイダル型無段変速機1の変速比を調節する事により、入力軸5と出力軸6との間の速度比を無限大に調節可能としている。即ち、前記低速用クラッチ3を接続すると共に前記高速用クラッチ4の接続を断った低速モード状態で、前記トロイダル型無段変速機1の変速比を調節する事により、前記入力軸5を一方向に回転させた状態のまま、前記出力軸6を、停止状態を挟んで、両方向に回転させられる様にしている。これに対して、前記高速用クラッチ4を接続すると共に前記低速用クラッチ3の接続を断った高速モード状態で、前記トロイダル型無段変速機1の変速比を増速側に変化させる程、前記無段変速装置全体としての速度比も増速側に変化させる様にしている。
The continuously variable transmission described in
上述の様なトロイダル型無段変速機1は、特許請求の範囲に記載した外側ディスクに相当する1対の入力側ディスク7a、7bと、特許請求の範囲に記載した内側ディスクに相当する一体型の出力側ディスク8と、4個のパワーローラ9、9とを備える。そして、これら両入力側ディスク7a、7bは、前記入力軸5を介して互いに同心に、且つ、同期した回転を自在として結合されている。又、前記出力側ディスク8は、前記両入力側ディスク7a、7b同士の間に、これら両入力側ディスク7a、7bと同心に、且つ、これら両入力側ディスク7a、7bに対する相対回転を自在として支持されている。更に、前記各パワーローラ9、9は、これら各ディスク7a、7b、8の軸方向に関して、この出力側ディスク8の軸方向両側面とこれら両入力側ディスク7a、7bの軸方向片側面との間に、それぞれ2個ずつ、合計4個挟持されている。そして、これら両入力側ディスク7a、7bの回転に伴って回転しつつ、これら両入力側ディスク7a、7bから前記出力側ディスク8に動力を伝達する。
The toroidal type continuously
前記出力側ディスク8はその軸方向両端部を、それぞれがスラストアンギュラである1対の玉軸受10、10等の転がり軸受により、回転自在に支持している。又、前記各パワーローラ9、9はそれぞれ、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11、11の内側面に、回転自在に支持している。又、これら各トラニオン11、11の両端部を支持する為に1対の支持板12a、12bをケーシング13の内側に、互いに平行に且つ上下方向に間隔を空けて配置されたアクチュエータボディー14及び連結板15と、1対の支柱16、16とを介して設けている。これら両支柱16、16はそれぞれ、前記入力軸5を挟んで径方向反対側に互いに同心に設けられた1対の支持ポスト部17a、17bを、環状乃至は枠状の支持部18により連結して成る。前記入力軸5は、この支持部18の内側を挿通している。
The output side disk 8 is rotatably supported at both ends in the axial direction by rolling bearings such as a pair of
又、前記両支柱16、16の下端部は、前記アクチュエータボディー14の上面に凹凸嵌合により、取付位置並びに取付方向を規制した状態で、それぞれボルト19、19により結合固定している。これに対して前記両支柱16、16の上端部は前記連結板15の下面に、それぞれボルト20、20により、やはり凹凸嵌合に基づいて取付位置を規制した状態で結合固定している。この様にして前記アクチュエータボディー14の上面と前記連結板15の下面との間に掛け渡した前記1対の支柱16、16に設けた、前記各支持ポスト部17a、17bのうち、下側の支持ポスト部17a、17aを、前記1対の支持板12a、12bのうちの下側の支持板12aに形成した支持孔21a、21aに、がたつきなく内嵌している。又、上側の支持ポスト部17b、17bを、前記1対の支持板12a、12bのうちの上側の支持板12bに形成した支持孔21b、21bに、がたつきなく内嵌している。
Further, the lower ends of the
前記各トラニオン11、11は、それぞれ、支持梁部22と、1対ずつの折れ曲がり部23a、23b及び傾転軸24a、24bとを備える。このうちの支持梁部22は、前記各パワーローラ9、9を支持する為の部分で、これら各パワーローラ9、9はこの支持梁部22の内側面に、偏心軸25と、複数の転がり軸受26a、26b、26c、26dとにより支持されている。この状態で前記各パワーローラ9、9は、前記偏心軸25の先半部を中心とする回転を自在に、且つ、この偏心軸25の基半部を中心とする、前記各ディスク7a、7b、8の軸方向の揺動変位を可能に支持される。又、前記両折れ曲がり部23a、23bは、前記支持梁部22の両端部から前記各ディスク7a、7b、8の径方向に関して内側に折れ曲がっている。そして、前記両折れ曲がり部23a、23bの互いに反対側の側面である外側面に前記両傾転軸24a、24bを、互いに同心に設けている。
Each of the
それぞれが上述の様に構成され、それぞれの支持梁部22の内側面に前記各パワーローラ9、9を支持した、前記各トラニオン11、11は、前記両支持板12a、12b同士の間に掛け渡す状態で、前記各傾転軸24a、24bを中心とする揺動及びこれら各傾転軸24a、24bの軸方向の変位を可能に支持している。この為に、前記両支持板12a、12bの四隅部分に、それぞれ円形の保持孔27a、27bを、これら両支持板12a、12bを貫通する状態で形成している。そして、これら各保持孔27a、27bの内周面と前記各傾転軸24a、24bの外周面との間に、それぞれラジアルニードル軸受28、28を設けている。これら各ラジアルニードル軸受28、28は、外周面が部分球面状の凸曲面である外輪29、29を備え、これら各外輪29、29を前記各保持孔27a、27bに、がたつきなく、且つ、これら各保持孔27a、27bの軸方向に関する変位及び若干の揺動変位を可能に内嵌している。前記各ラジアルニードル軸受28、28を構成するニードル30、30は、前記各傾転軸24a、24bの外周面に設けた内輪軌道と前記各外輪29、29の内周面に設けた外輪軌道との間に、転動自在に設けている。
Each of the
尚、前記アクチュエータボディー14と前記連結板15とのうち、アクチュエータボディー14は、前記ケーシング13の下部に固定している。又、前記連結板15は前記ケーシング13内に、長さ方向(図3、4の左右方向、図5の表裏方向)及び幅方向の位置を規制した状態で設置している。この位置規制を行う為に、前記連結板15の上面と、前記ケーシング13の天板部31の下面との間に位置決めスリーブ32、32を掛け渡している。前記出力側ディスク8の軸方向両端部は、この様にして前記ケーシング13内の所定位置に固定した1対の支柱16、16の中間部に設けられた前記両支持部18、18に、前記両玉軸受10、10により、回転自在に支持している。
Of the
上述の様なトロイダル型無段変速機1の変速比を調節するには、前記アクチュエータボディー14内に収納したアクチュエータ33a、33bにより、前記各トラニオン11、11を前記各傾転軸24a、24bの軸方向に変位させる。言い換えれば、これら各傾転軸24a、24bに関する前記各トラニオン11、11の位置を、中立位置から、変速比を調節すべき方向に応じた方向に変位させる。この変位により、前記各ディスク7a、7b、8の軸方向側面と前記各パワーローラ9、9の周面との転がり接触部(トラクション部)に作用する力の方向が変化する。具体的には、前記各ディスク7a、7b、8の回転方向に関する接線方向に対し傾斜した方向の分力が発生する。そして、この分力に基づいて前記各トラニオン11、11が前記各パワーローラ9、9と共に、前記各傾転軸24a、24bを中心として傾斜し、その結果、前記各ディスク7a、7b、8の径方向に関する前記各トラクション部の位置が変化し、前記変速比の調節が行われる。この変速比が所望値になった状態で、前記各トラニオン11、11の位置を前記中立位置に戻せば、前記変速比が調節後の値に保持される。
In order to adjust the gear ratio of the toroidal-type continuously
前記トロイダル型無段変速機1によるトルク伝達時には、駆動軸34により一方(図3、4の左方)の入力側ディスク7aを、押圧装置35を介して回転駆動する。この際、この押圧装置35が発生する押圧力に基づいて、前記トロイダル型無段変速機1のトルク伝達に寄与する部材である、前記各ディスク7a、7b、8や前記各パワーローラ9、9、並びに、これら各パワーローラ9、9を支持している前記各トラニオン11、11が弾性変形する。前記押圧装置35が発生する押圧力は、前記トロイダル型無段変速機1により伝達するトルクが大きくなる程大きくなり、それに伴って前記各部材7a、7b、8、9、11の弾性変形量も多くなる。この結果、これら各ディスク7a、7b、8の軸方向に関する、前記各パワーローラ9、9の位置が変動する。図3〜6に示した従来構造の1例の場合には、前記各偏心軸25、25の先半部の周囲に回転自在に支持された前記各パワーローラ9、9が、これら各偏心軸25、25の基半部を中心として、前記各ディスク7a、7b、8の軸方向に揺動変位する事で補償する。
When torque is transmitted by the toroidal continuously
尚、トロイダル型無段変速機を構成する各部材の弾性変形に拘らず、各ディスクの軸方向に関する各パワーローラの位置を適正に維持する為の構造として、特許文献3に記載された構造がある。この特許文献3に記載された構造の場合、トラニオンを構成する支持梁部の内側面(各ディスクの径方向に関する内側の側面)を円筒状凸面とすると共に、この支持梁部とパワーローラの外側面との間に設けるスラスト玉軸受を構成する外輪の外側面に、部分円筒面状の凹部を、この外側面を径方向に横切る状態で設けている。そして、前記円筒状凸面とこの凹部とを係合させ、前記トラニオンに対して前記外輪を、各ディスクの軸方向に関する揺動変位を可能に支持している。この様な特許文献3に記載された構造の場合には、前記パワーローラをこれら各ディスクの軸方向に変位させる必要が生じると、前記外輪を前記円筒状凸面の中心軸を中心として揺動変位させる事で、前記パワーローラの周面と前記各ディスクの軸方向側面との接触状態を適正に維持する事ができる。 Incidentally, as a structure for properly maintaining the position of each power roller with respect to the axial direction of each disk, regardless of the elastic deformation of each member constituting the toroidal-type continuously variable transmission, the structure described in Patent Document 3 is used. is there. In the case of the structure described in Patent Document 3, the inner side surface (the inner side surface in the radial direction of each disk) constituting the trunnion is a cylindrical convex surface, and the outer side of the support beam portion and the power roller A concave portion having a partial cylindrical surface is provided on the outer surface of the outer ring constituting the thrust ball bearing provided between the outer surface and the outer surface in a radial direction. And the said cylindrical convex surface and this recessed part are engaged, and the said outer ring is supported with respect to the said trunnion so that the rocking displacement regarding the axial direction of each disk is possible. In the case of such a structure described in Patent Document 3, if the power roller needs to be displaced in the axial direction of each of these disks, the outer ring is oscillated and displaced about the central axis of the cylindrical convex surface. By doing so, the contact state between the peripheral surface of the power roller and the axial side surface of each disk can be properly maintained.
各ディスク7a、7b、8の軸方向に関する各パワーローラ9、9の変位を許容する構造の如何に拘わらず、トロイダル型無段変速機1を構成する、各トラニオン11、11と1対の支持板12a、12bとの位置関係は頻繁に変化する。先ず、前記トロイダル型無段変速機1の変速比の調節開始時には、各保持孔27a、27bの内周面と各外輪29、29の外周面との摩擦により前記両支持板12a、12bに、各傾転軸24a、24bの軸方向の力が加わる。この力の作用方向は、図5の左右両側で、上下逆方向になるので、前記両支持板12a、12bが、この図5の左右方向に対して傾斜する傾向になる。又、実際に変速比が変化し始めると、前記各傾転軸24a、24bを中心として前記各トラニオン11、11が、前記両支持板12a、12bに対し揺動変位する。更に、大きなトルク伝達時には、前記各トラニオン11、11が前記各パワーローラ9、9から加わる大きなスラスト荷重により弾性変形し、これに伴って、前記各トラニオン11、11の両端部に設けた1対ずつの傾転軸24a、24bの同心性が損なわれる(これら両傾転軸24a、24bの中心軸同士が僅かに傾斜する)。この傾斜は、それぞれの外周面を部分球面状とした前記各外輪29、29の揺動変位により補償するが、この補償に伴って、前記各トラニオン11、11と前記両支持板12a、12bとの位置関係が僅かにずれる。この様な位置関係のずれが発生すると、これら両支持板12a、12bは、前記図5の左右方向に対して傾斜する傾向になるだけでなく、図4の左右方向(図5の表裏方向)に対しても傾斜する傾向になる。又、組み付け誤差等により、前記両支持板12a、12bが、前記図5の左右方向、或いは、図4の左右方向に傾斜した状態で、前記ケーシング13内に設置されている場合には、前記各トラニオン11、11から前記両支持板12a、12bに加わる力の釣り合いが取れず、これら両支持板12a、12bがより傾斜し易くなる。そして、前記両支持板12a、12bの傾斜角度が大きくなると、これら両支持板12a、12bの端縁と、前記各トラニオン11、11の両端面の一部で、前記各傾転軸24a、24bからそれぞれ支持梁部22側に外方に(前記各ディスク7a、7b、8の径方向外方に)外れた肩部と{又は、支持板12a、12bの内側面と、トラニオン11、11の肩部の外周縁(支持梁部22の外側面と肩部との連続部)と}が当接する可能性がある。
Regardless of the structure that allows the displacement of the
又、前記トロイダル型無段変速機1によるトルク伝達時には、押圧装置35が発生する押圧力に基づいて、トラクション部から前記各パワーローラ9、9、前記各転がり軸受26a、26b、26c、26dを介して前記各トラニオン11、11の支持梁部22、22にスラスト荷重(各ディスク7a、7b、8の径方向の力)が加わる。このスラスト荷重は、前記各トラニオン11、11の傾転軸24a、24bから前記各ラジアルニードル軸受28、28を介して前記両支持板12a、12bの保持孔27a、27bの内周面に加わる。従って、前記各トラニオン11、11と、これら両支持板12a、12bとの位置関係が中立状態にある場合には、前記スラスト荷重は、これら両支持板12a、12b内で打ち消し合う(相殺される)。尚、前記中立状態とは、前記トロイダル型無段変速機1の変速比を一定とした(変速動作を行っていない)状態で、前記各トラニオン11、11の位置が、前述した中立位置に存在する状態を言う。
Further, when torque is transmitted by the toroidal continuously
一方、前記両支持板12a、12bの傾斜角度が大きくなって、これら両支持板12a、12bの端縁と、前記各トラニオン11、11の肩部とが当接した状態では、前記スラスト荷重により前記両支持板12a、12bの端縁が前記各トラニオン11、11の肩部に押し付けられ、前記当接部の面圧が大きくなる(両支持板12a、12bの端縁が各トラニオン11、11の肩部に食い込む傾向となる)。この押し付け力は、最大で、前記各トラニオン11、11の傾転軸24a、24bから前記両支持板12a、12bの保持孔27a、27bの内周面に加わるスラスト荷重に基づいて、これら各内周面に作用する摩擦力と同程度になる。前記当接部の面圧が大きくなった状態で、前記トロイダル型無段変速機1の変速比の調節を行い、前記各トラニオン11、11を前記各傾転軸24a、24bを中心として揺動変位させると、前記両支持板12a、12bの端縁と前記各トラニオン11、11の肩部とが互いに擦れ合い、この擦れ合い部に、金属接触に伴う著しい摩耗が生じる可能性がある。そして、この擦れ合い部の摩耗が進行すると、前記各トラニオン11、11と前記両支持板12a、12bとの位置関係を適正に維持し難くなって、前記トロイダル型無段変速機1の変速動作を安定して行う事が難しくなる可能性がある。
On the other hand, when the inclination angles of the
特許文献4には、各トラニオンの肩部に形成した有底の円孔に剛球を圧入固定し、これら各剛球をこれら各肩部から突出させ、これら各剛球を1対の支持板の内側面に当接させた構造が記載されている。これにより、前記各トラニオンとこれら両支持板との位置関係の変化を許容して、トロイダル型無段変速機の変速動作を安定して行わせる事ができる。但し、前記特許文献4に記載された構造の場合、前記各円孔を高精度に加工する必要があるだけでなく、部品管理及び組立作業が何れも面倒であり、更には、異物混入に就いても十分な注意を払う必要がある為、製造コストが嵩む事が避けられない。又、前記特許文献4に記載された構造の場合、球状である前記各剛球と、前記両支持板の内側面とを当接させている為、これら両支持板の傾斜方向によっては、前記各剛球と、これら両支持板の内側面との当接部の面圧が高くなる可能性がある。 In Patent Document 4, a rigid sphere is press-fitted and fixed in a bottomed circular hole formed in a shoulder portion of each trunnion, the rigid spheres protrude from the shoulder portions, and the rigid spheres are connected to the inner surfaces of a pair of support plates. The structure made to contact | abut is described. As a result, a change in the positional relationship between each trunnion and the two support plates is allowed, and the shifting operation of the toroidal continuously variable transmission can be performed stably. However, in the case of the structure described in Patent Document 4, it is not only necessary to process each circular hole with high accuracy, but both the parts management and the assembly work are troublesome, and further, contamination by foreign matters is caused. However, since it is necessary to pay sufficient attention, it is inevitable that the manufacturing cost increases. In the case of the structure described in Patent Document 4, the spherical hard balls and the inner surfaces of the two support plates are in contact with each other. There is a possibility that the surface pressure of the abutting portion between the hard sphere and the inner side surfaces of both of the support plates becomes high.
本発明は、上述の様な事情に鑑み、長期間に亙って円滑な変速動作を確保し易くできる、トロイダル型無段変速機の構造を実現すべく発明したものである。 The present invention has been invented to realize a structure of a toroidal type continuously variable transmission that can easily ensure a smooth speed change operation over a long period of time in view of the circumstances as described above.
本発明のトロイダル型無段変速機は、1対の外側ディスクと、内側ディスクと、4個の支持部材と、1対の支持板と、4個のパワーローラとを備える。
このうちの1対の外側ディスクは、回転軸のうちで軸方向に互いに離隔した2箇所位置に、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、前記回転軸と同期した回転を自在として支持している。
又、前記内側ディスクは、前記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前記両外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、前記回転軸に対する相対回転を自在に支持されたもので、一体に構成するか、若しくは1対の素子を結合して成る。
又、前記各支持部材は、前記回転軸の軸方向に関して、前記内側ディスクの軸方向両側面と前記両外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ2個ずつ(合計4個)、前記回転軸に対し捩れの位置で、且つ、それぞれの両端部に設けられた傾転軸を中心とする揺動変位を可能に設けられている。
又、前記両支持板は、前記各支持部材を、前記各傾転軸の軸方向変位を可能に支持する為のものである。
又、前記各パワーローラは、前記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、前記内側ディスクの軸方向両側面と前記両外側ディスクの軸方向片側面とに当接している。
The toroidal continuously variable transmission according to the present invention includes a pair of outer disks, an inner disk, four support members, a pair of support plates, and four power rollers.
A pair of the outer disks are rotated in a state where the axial side surfaces of the rotating disks are opposed to each other at two positions separated from each other in the axial direction in the rotating shaft. Rotation synchronized with the shaft is supported freely.
In addition, the inner disk rotates relative to the rotating shaft around the middle portion of the rotating shaft, with both axial side surfaces having a circular arc cross section facing one axial side surface of the outer disks. It is supported freely, and is formed as a single unit or by combining a pair of elements.
In addition, two each of the support members are located at positions between both axial side surfaces of the inner disk and one axial side surface of the outer disks with respect to the axial direction of the rotating shaft (four in total), It is provided at a position twisted with respect to the rotating shaft and capable of swinging displacement about the tilting shafts provided at both ends.
The both support plates are for supporting the support members such that the tilting shafts can be displaced in the axial direction.
Each of the power rollers is rotatably supported by each of the support members, and has a spherical convex surface that is in contact with both axial sides of the inner disk and axial sides of the outer disks. It touches.
特に本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、前記両支持板の互いに対向する内側面のうち、前記各傾転軸の軸方向に関する前記各支持部材の両端面の一部で、これら各傾転軸から前記各ディスクの径方向に外れた部分に対向する部分に、これら各ディスクの中心軸の軸方向に伸長する(長軸を有する)部分楕円球状の凸部を設けている。 Particularly in the toroidal-type continuously variable transmission according to the present invention, among the opposing inner surfaces of the two support plates, a part of both end surfaces of the support members in the axial direction of the tilt shafts. A portion having an elliptical spherical shape (having a major axis) extending in the axial direction of the central axis of each disk is provided at a portion facing a portion of each of the disks that deviates in the radial direction from each tilting axis.
更に、前記各凸部の断面形状のうち、前記各ディスクの中心軸と前記各支持部材の傾転軸とに平行な仮想平面に関する断面形状である部分凸円弧の周方向端部に於ける接線と、前記両支持板の内側面とのなす角度を、これら両支持板の内側面と前記各凸部とが当接した状態でのこれら両支持板の傾斜角度(前記各支持部材とこれら両支持板との位置関係が中立状態にある時のこれら両支持板に対する傾斜角度)よりも大きくしている。 Further , among the cross-sectional shapes of the respective convex portions, tangents at the circumferential end portions of the partial convex arcs that are cross-sectional shapes with respect to a virtual plane parallel to the central axis of each of the disks and the tilting axis of each of the supporting members. And the angle formed between the inner side surfaces of the two support plates and the angle of inclination of the two support plates in a state where the inner side surfaces of the two support plates are in contact with the convex portions (the support members and the two positional relationship between the supporting plate is greater than the angle of inclination) with respect to these two support plates when in the neutral state.
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、長期間に亙り円滑な変速動作を確保し易くする事ができる。
即ち、1対の支持板の内側面のうち、各傾転軸の軸方向に関する各支持部材の両端面の一部で、これら各傾転軸から各ディスクの径方向に外れた部分に対向する部分に、これら各ディスクの中心軸の軸方向に伸長する部分楕円球状の凸部を設けている。従って、前記トロイダル型無段変速機の変速比を調節する事に伴い、前記両支持板が傾斜すると、前記各凸部と、前記各支持部材の端面のうち前記各傾転軸から前記各ディスクの径方向に外れた部分とが当接する。この為、前記両支持板が傾斜した場合であっても、これら両支持板の端縁が前記各支持部材の端面に食い込む事はなく、これら各支持部材が前記各傾転軸を中心に揺動変位した場合にも、前記両支持板の端縁とこれら各支持部材の端面とが擦れ合って、この擦れ合い部で著しい摩耗が発生するのを防止できる。従って、前記各支持部材と前記両支持板との位置関係を長期間に亙り適正に維持でき、前記トロイダル型無段変速機の変速動作を長期間に亙り安定して行う事ができる。
特に本発明の場合、前記凸部を、前記各ディスクの中心軸の軸方向に伸長する部分楕円球状としている為、前記両支持板の傾斜方向に拘わらず、前記凸部と、前記各支持部材の端面との当接部の面圧を抑えられて(適正な大きさに規制できて)、当該部分での摩耗の発生をより効果的に抑えられる。
更に、前記各凸部の断面形状のうち、前記各ディスクの中心軸と前記各支持部材の傾転軸とに平行な仮想平面に関する断面形状である部分凸円弧の周方向端部に於ける接線と、前記両支持板の内側面とのなす角度を、これら両支持板の内側面と前記各凸部とが当接した状態でのこれら両支持板の傾斜角度よりも大きくしている為、前記各凸部と、前記支持部材の端面との当接部の面圧をより低く抑える事ができる。
According to the toroidal type continuously variable transmission of the present invention configured as described above, it is possible to easily ensure a smooth speed change operation over a long period of time.
That is, of the inner side surfaces of the pair of support plates, a part of both end surfaces of each support member with respect to the axial direction of each tilting shaft is opposed to a portion that is deviated from each tilting shaft in the radial direction of each disk. The part is provided with a partially elliptical convex part extending in the axial direction of the central axis of each disk. Therefore, when the two support plates are inclined as the gear ratio of the toroidal-type continuously variable transmission is adjusted, the discs are separated from the tilt shafts of the convex portions and the end surfaces of the support members. The part which deviated from the diameter direction of this contact | abuts. For this reason, even when the two support plates are inclined, the edges of the two support plates do not bite into the end surfaces of the support members, and the support members swing around the tilt axes. Even in the case of dynamic displacement, it is possible to prevent the end edges of the both support plates from rubbing against the end surfaces of the respective support members and causing significant wear at the rubbing portions. Therefore, the positional relationship between the support members and the two support plates can be properly maintained over a long period of time, and the shifting operation of the toroidal type continuously variable transmission can be stably performed over a long period of time.
In particular, in the case of the present invention, since the convex portion is a partial oval shape extending in the axial direction of the central axis of each disk, the convex portion and each support member regardless of the inclination direction of the both support plates. The surface pressure of the abutting portion with the end surface can be suppressed (it can be regulated to an appropriate size), and the occurrence of wear at that portion can be more effectively suppressed.
Further, among the cross-sectional shapes of the respective convex portions, tangents at the circumferential end portions of the partial convex arcs that are cross-sectional shapes with respect to a virtual plane parallel to the central axis of each of the disks and the tilting axis of each of the supporting members. And because the angle formed between the inner side surfaces of the two support plates is larger than the inclination angle of the two support plates in a state where the inner side surfaces of the two support plates and the convex portions are in contact with each other , The surface pressure of the contact portion between each of the convex portions and the end surface of the support member can be further reduced.
図1、2は、本発明の実施の形態の1例を示している。尚、本例を含めて、本発明の特徴は、長期間に亙って円滑な変速動作を確保し易くすべく、1対の支持板12cの内側面に、各ディスク7a、7b、8(図3参照)の中心軸αの軸方向に伸長する部分楕円球状の凸部36、36を設けた点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図3〜6に記載した構造を含めて、従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、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。尚、本例の場合、基本的には、1対の支持板12cが上下対称に配置される。そこで、以下の説明では、上側の支持板12cの構造に就いてのみ説明する。
1 and 2 show an example of an embodiment of the present invention. It should be noted that the characteristics of the present invention, including this example, are such that each
本例のトロイダル型無段変速機は、支持板12cの互いに対向する内側面のうち、各トラニオン11の肩部37に対向する部分、即ち、この支持板12cの四隅部分に設けた円形の保持孔27c、27cの左右両側に隣接する部分に、前記各ディスク7a、7b、8の中心軸αの軸方向{図1の(A)の上下方向}に伸長する(中心軸αと平行な長軸を有する)部分楕円球状の凸部36、36を設けている。即ち、これら各凸部36、36の前記中心軸αに直交する仮想平面に関する断面形状{図1の(A)のa−a断面}の曲率半径raを、同じく前記中心軸αと前記各トラニオン11の傾転軸24a、24bとに平行な仮想平面に関する断面形状{図1の(A)のb−b断面}の曲率半径rbよりも小さくしている(ra<rb)。そして、この様な凸部36、36を、前記各トラニオン11の肩部37に隙間を介して対向させている。この隙間の大きさ{各傾転軸24a、24b(図5参照)の軸方向に関する厚さ}は、前記各凸部36、36の形状等の条件によって変化するが、一般的な乗用車用のトロイダル型無段変速機の場合で、1.5mm程度以下である。
The toroidal-type continuously variable transmission of this example is a circular holding portion provided on a portion facing the
特に本例の場合、前記各凸部36、36の断面形状のうち、前記中心軸αと前記各トラニオン11の傾転軸24a、24bとに平行な仮想平面に関する断面形状である部分凸円弧の周方向端部に於ける接線βと、前記支持板12cの内側面との成す角度θを、この支持板12cが、図2の左右方向に対し傾斜する事で、この支持板12cの内側面と前記各凸部36、36とが当接した状態に於けるこの支持板12cの傾斜角度(前記各トラニオン11とこの支持板12cとの位置関係が中立状態にある時のこの支持板12cに対する傾斜角度)φよりも大きくしている(θ>φ)。
Particularly in the case of this example, among the cross-sectional shapes of the respective
尚、前記角度θは、前記各凸部36、36の断面形状のうち、前記中心軸αと前記各トラニオン11の傾転軸24a、24bとに平行な仮想平面に関する断面形状である部分凸円弧の曲率半径をrbとし、前記各凸部36、36の前記中心軸αの軸方向長さをLとした場合、次の(1)で表される。
又、前記各凸部36、36の断面形状のうち、前記中心軸αの軸方向に直交する仮想平面に関する断面形状である部分凸円弧の曲率半径ra(及び各凸部36、36の幅w)は、次の様に規制する。即ち、前記両支持板12cが、前述した図5の左右方向に対して傾斜し、前記各凸部36、36と前記各トラニオン11の肩部37とが当接した(各凸部36、36が各トラニオン11の肩部37に押し付けられた)場合でも、これら各凸部36、36と各トラニオン11の肩部37との当接部の最大ヘルツ圧力Pmaxが、これら各トラニオン11の塑性面圧(これら各トラニオン11の肩部37が塑性変形し始める面圧)Plimを超えない(Pmax<Plim)様に、前記曲率半径raを定める。ここで、前記最大ヘルツ圧力Pmaxは、前記各凸部36、36と前記各トラニオン11の肩部37との当接部の接触楕円の長半径をaとし、同じく短半径をbとし、前記各凸部36、36から前記各トラニオン11の肩部37に加わる荷重をFcとすると、次の(2)式で表される。
一方、前記各トラニオン11の降伏応力をσyとすると、前記各肩部37の硬度を平均接触圧力に換算した値であるPmは、テイバー(Tabor)の関係から次の(3)式の様になる。
上述の様な凸部36、36を設けた支持板12cを組み込んだ本例のトロイダル型無段変速機によれば、長期間に亙り円滑な変速動作を確保し易くする事ができる。
即ち、前記支持板12cの内側面のうち、前記各傾転軸24a、24bの軸方向に関して前記各トラニオン11の肩部37に対向する部分に、前記各ディスク7a、7b、8の中心軸αの軸方向に伸長する部分楕円球状の凸部36、36を設けている。従って、前記トロイダル型無段変速機の変速比を調節する事に伴い、前記支持板12cが傾斜すると、前記各凸部36、36と、前記各肩部37とが当接する。この為、この支持板12cが傾斜した場合であっても、この支持板12cの端縁が前記各トラニオン11の肩部37に食い込む事はなく、これら各トラニオン11が前記各傾転軸24a、24bを中心に揺動変位した場合にも、前記支持板12cの端縁とこれら各トラニオン11の肩部37とが強く擦れ合って、この擦れ合う部で著しい摩耗が発生するのを防止できる。
According to the toroidal continuously variable transmission of this example incorporating the
That is, on the inner surface of the
特に本例の場合、前記各凸部36、36を、前記中心軸αの軸方向に伸長する部分楕円球状としている為、前記支持板12cの傾斜方向(図5の左右方向、或いは、図2、4の左右方向)に拘わらず、前記各凸部36、36と、前記各トラニオン11の肩部37との当接部の面圧を抑えられて(適正な大きさに規制できて)、当該部分での摩耗の発生をより効果的に抑えられる。
特に本例の場合、前記各凸部36、36の断面形状のうち、前記中心軸αと前記各トラニオン11の傾転軸24a、24bとに平行な仮想平面に関する断面形状である部分円弧の曲率半径rbを、前記関係(θ>φ)を満たす様に規制している。この為、前記支持板12cが、前記図2の左右方向に対して傾斜した場合の、前記各凸部36、36と前記各トラニオン11の肩部37との当接部の面圧をより低く抑えられる。
In particular, in the case of this example, each of the
In particular, in the case of this example, the curvature of the partial arc that is a cross-sectional shape related to a virtual plane parallel to the central axis α and the tilting axes 24 a and 24 b of the
更に、本例の場合には、前記軸方向長さLを、前記関係(θ>φ)を満たす事ができる範囲でできる限り小さくし、前記各凸部36、36のうち、前記中心軸αの軸方向に関する中央部付近と、前記各トラニオン11の肩部37とが当接する様にしている。この為、前記各凸部36、36とこれら各肩部37との当接部の面圧が高くなった場合にも、前記各凸部36、36の一部に応力が集中する事を防止できる。
Furthermore, in the case of this example, the axial length L is made as small as possible within a range that can satisfy the relationship (θ> φ), and the central axis α The vicinity of the central part in the axial direction of the
本発明のトロイダル型無段変速機は、前述の図3〜6に示した様な、遊星歯車式変速機と組み合わせて大きな速度比を得られる無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機として利用するだけでなく、遊星歯車式変速機と組み合わせる事なく、単独で自動車用自動変速機等を構成するトロイダル型無段変速機として利用する事もできる。
又、トラニオンとパワーローラとの係合部の構造に関しても、スラスト玉軸受の外輪をトラニオンの支持梁部に対し、部分円筒面同士の係合により揺動変位可能に支持する構造と、スラスト玉軸受の外輪の外側面とトラニオンの支持梁部の内側面との間にスラスト軸受を設けて、各ディスクの軸方向に関するパワーローラの変位を可能にする構造との何れの構造でも実施する事もできる。
The toroidal type continuously variable transmission of the present invention is a toroidal type continuously variable transmission that constitutes a continuously variable transmission capable of obtaining a large speed ratio in combination with a planetary gear type transmission as shown in FIGS. In addition, it can be used as a toroidal continuously variable transmission that constitutes an automatic transmission for automobiles alone without being combined with a planetary gear type transmission.
In addition, regarding the structure of the engaging portion between the trunnion and the power roller, a structure in which the outer ring of the thrust ball bearing is supported by the supporting beam portion of the trunnion so as to be able to swing and displace by engagement of the partial cylindrical surfaces, and the thrust ball A thrust bearing may be provided between the outer surface of the outer ring of the bearing and the inner surface of the support beam portion of the trunnion so that the power roller can be displaced in the axial direction of each disk. it can.
1 トロイダル型無段変速機
2 遊星歯車式変速機
3 低速用クラッチ
4 高速用クラッチ
5 入力軸
6 出力軸
7a、7b 入力側ディスク
8 出力側ディスク
9 パワーローラ
10 玉軸受
11 トラニオン
12a〜12c 支持板
13 ケーシング
14 アクチュエータボディー
15 連結板
16 支柱
17a、17b 支持ポスト部
18 支持部
19 ボルト
20 ボルト
21a、21b 支持孔
22 支持梁部
23a、23b 折れ曲がり部
24a、24b 傾転軸
25 偏心軸
26a〜26d 転がり軸受
27a、27b 保持孔
28 ラジアルニードル軸受
29 外輪
30 ニードル
31 天板部
32 位置決めスリーブ
33a、33b アクチュエータ
34 駆動軸
35 押圧装置
36 凸部
37 肩部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記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これら両外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、前記回転軸に対する相対回転を自在に支持された、一体の、若しくは1対の素子を結合して成る内側ディスクと、
前記回転軸の軸方向に関して、この内側ディスクの軸方向両側面と前記両外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ2個ずつ、前記回転軸に対し捩れの位置で、且つ、それぞれの両端部に設けられた傾転軸を中心とする揺動変位を可能に設けられた支持部材と、
これら各支持部材を、前記各傾転軸の軸方向変位を可能に支持する為の1対の支持板と、
前記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、前記内側ディスクの軸方向両側面と前記両外側ディスクの軸方向片側面とに当接させた4個のパワーローラと
を備えるトロイダル型無段変速機に於いて、
前記両支持板の互いに対向する内側面のうち、前記各傾転軸の軸方向に関する前記各支持部材の両端面の一部で、これら各傾転軸から前記各ディスクの径方向に外れた部分に対向する部分に、これら各ディスクの軸方向に伸長する部分楕円球状の凸部を設けており、これら各凸部の断面形状のうち、前記各ディスクの中心軸と前記各支持部材の傾転軸とに平行な仮想平面に関する断面形状である部分凸円弧の周方向端部に於ける接線と、前記両支持板の内側面とのなす角度を、これら両支持板の内側面と前記各凸部とが当接した状態に於けるこれら両支持板の傾斜角度よりも大きくしている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。 Of the rotating shafts, two positions that are separated from each other in the axial direction are supported so as to freely rotate in synchronization with the rotating shaft, with the respective axial side surfaces facing each other having arcuate cross sections. A pair of outer disks;
Around the intermediate portion of the rotating shaft, the axially opposite side surfaces having a circular arc cross section are opposed to the axially one side surfaces of both outer disks, and are integrally supported to freely rotate relative to the rotating shaft. Or an inner disk formed by combining a pair of elements;
With respect to the axial direction of the rotating shaft, two each in a position between the axial both side surfaces of the inner disk and the one axial side surface of the outer disks, respectively, at a twisted position with respect to the rotating shaft, and A support member provided to be capable of swinging displacement about a tilt axis provided at both ends;
A pair of support plates for supporting each of these support members so as to enable axial displacement of each of the tilting shafts;
Four power rollers which are rotatably supported by the respective support members and have spherical peripheral surfaces which are in contact with both axial side surfaces of the inner disk and one axial side surface of the outer disks. In a toroidal continuously variable transmission comprising:
Of the inner surfaces of the two support plates facing each other, a part of both end surfaces of the support members with respect to the axial direction of the tilt shafts, which are separated from the tilt shafts in the radial direction of the disks. Are formed in a part oval spherical convex part extending in the axial direction of each disk, and among the cross-sectional shapes of each convex part, the central axis of each disk and the tilt of each support member An angle formed between a tangent line at a circumferential end of a partially convex arc that is a cross-sectional shape with respect to a virtual plane parallel to the axis and an inner surface of each of the support plates is defined as an inner surface of each of the support plates and each of the protrusions. A toroidal-type continuously variable transmission characterized in that it is larger than the inclination angle of both of the support plates in a state where the part abuts .
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