CN103502692A - 行星摩擦轮式无级变速器 - Google Patents

行星摩擦轮式无级变速器 Download PDF

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Abstract

一种行星摩擦轮式无级变速器，有效提高转矩负载效率。具备：输入轴(12)；支架(13)；行星摩擦轮(16)，在倾斜的旋转轴(16d)上具有圆锥滚柱(16b)等；输入侧支承部(14)，将支架底部(13a)的外周的一部分切口而形成，并且旋转自如地支承旋转轴(16d)的输入侧；太阳辊(17)，与输入轴(12)设置在相同直线上；环形滚柱(19)，与行星摩擦轮(16)的辊(16c)接触而旋转；输出轴(20)，与环形滚柱(19)隔开间隔地设置；负载部(22)，具有在产生了转矩差时将环形滚柱(19)和输出轴(20)向轴向推压的滚动体；以及变速环(21)，与圆锥滚柱(16b)接触而使行星摩擦轮(16)自转。

Description

行星摩擦轮式无级变速器
技术领域
本发明涉及一种行星摩擦轮式无级变速器。
背景技术
以往，作为无级变速器，已知一种使用了圆锥状(锥状)行星齿轮机构的行星摩擦轮式无级变速器。例如，在专利文献1中公开有一种行星摩擦轮式无级变速器，经由支架、圆锥滚柱及环形滚柱将输入轴的转矩向输出轴传递，通过改变变速环与圆锥滚柱的接触位置来使输出轴相对于输入轴正转、停止或反转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-56985号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述行星摩擦轮式无级变速器中，为了进行转矩负载，而在环形滚柱与输出轴之间的圆弧槽中设置有夹装了滚动体的负载机构。该负载机构构成为，当在环形滚柱与输出轴之间产生转矩差时，滚动体将环形滚柱和输出轴向轴向推压，由此进行转矩负载。
但是，根据所述方式，由于圆锥滚柱、环形滚柱等的各接触部的摩擦力、精度的影响，可能会妨碍圆锥滚柱向轴向的移动，在圆锥滚柱与变速环的接触点可能得不到充分的推压力。
本发明是鉴于这种问题点而进行的，其目的在于，在行星摩擦轮式无级变速器中，在圆锥滚柱与变速环的接触点产生充分的推压力，提高转矩负载的效率。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的行星摩擦轮式无级变速器具备：输入轴，由外壳支承为旋转自如；支架，形成为从输入侧朝向输出侧而外径变小的截面梯形的中空圆锥状，并且在其圆锥外周面上形成有开口部，在底部的外侧面上固定上述输入轴的输出侧端部；行星摩擦轮，能够旋转地配置在上述支架的开口部内，在相对于上述输入轴的轴心倾斜的旋转轴上从输入侧起具有第一圆锥滚柱、第二圆锥滚柱及第三圆锥滚柱；输入侧支承部，将上述支架的底部外周的一部分切口而形成，并且旋转自如地支承上述行星摩擦轮的旋转轴的输入侧端部；太阳辊，与上述输入轴设置在相同直线上，与上述第一圆锥滚柱和上述第三圆锥滚柱接触而旋转；环形滚柱，与上述输入轴设置在相同直线上，其内周面与上述第三圆锥滚柱接触而旋转；输出轴，与上述环形滚柱的输出侧端部隔开间隔地、与上述输入轴设置在相同直线上，由上述外壳支承为旋转自如；负载部，在上述环形滚柱与上述输出轴之间形成的锥状的槽部具有滚动体，在该环形滚柱与该输出轴之间产生了转矩差时，该滚动体将该环形滚柱和该输出轴向轴向推压；以及变速环，设置为能够在上述输入轴的轴向上移动，并且其内周面与上述第二圆锥滚柱的外周面的至少一部分接触而使上述行星摩擦轮自转。
也可以为，上述输入侧支承部为，将上述支架底部的外周的一部分切口成V字状的槽形状而形成。
也可以为，上述行星摩擦轮的旋转轴的输入侧端部为，经由轴承由上述输入侧支承部支承为旋转自如。
也可以为，进一步具备输出侧支承部，该输出侧支承部为，将上述支架顶部的外周的一部分切口而形成，并且旋转自如地支承上述行星摩擦轮的旋转轴的输出侧端部。
也可以为，上述输出侧支承部为，将上述支架顶部的外周的一部分切口成V字状的槽形状而形成。
也可以为，上述行星摩擦轮的旋转轴的输出侧端部经由轴承由上述输出侧支承部支承为旋转自如。
发明的效果
根据本发明的行星摩擦轮式无级变速器，能够在圆锥滚柱与变速环的接触点产生充分的推压力，而有效地提高转矩负载的效率。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的行星摩擦轮式无级变速器的模式局部截面图。
图2是图1中的A向视图。
图3是图1中的B向视图。
图4是表示本发明一个实施方式的行星摩擦轮式无级变速器的负载凸轮部的模式侧视图。
图5中的(a)是表示无载荷时的负载凸轮部的状态的图4的A-A线截面图，(b)是表示载荷时的负载凸轮部的状态的图4的A-A线截面图。
图6中的(a)是表示作用于行星摩擦轮的旋转轴的推压力的模式主视图，(b)是表示行星摩擦轮的旋转轴的公转半径增加了的状态的模式主视图。
图7是表示作用于行星摩擦轮与变速环之间的接触面推压力的模式主视图。
图8中的(a)是表示其他实施方式的输入侧圆锥滚柱支承部的一部分的模式主视图，(b)是表示其他实施方式的输出侧圆锥滚柱支承部的一部分的模式主视图。
图9是表示其他实施方式的行星摩擦轮的旋转轴的公转半径增加了的状态的模式主视图。
具体实施方式
下面，根据图1～7来说明本发明一个实施方式的行星摩擦轮式无级变速器。对于相同的部件赋予相同的符号，其名称及功能也相同。因此，不再重复对其的详细说明。
如图1所示，本实施方式的行星摩擦轮式无级变速器10具备外壳主体11、输入轴12、支架13、行星摩擦轮16、太阳辊17、环形滚柱19、输出轴20、变速环21以及负载凸轮部22。另外，为了便于说明，在图1中对于行星摩擦轮式无级变速器10的下半部分的构成省略图示。
外壳主体11为，在其内部收容行星摩擦轮式无级变速器10的各机构，并且在两侧部分别设置有旋转自如地支承输入轴12和输出轴20的轴承30、31。
输入轴12经由离合器等与未图示的发动机的旋转轴连接。此外，输入轴12的输入侧插通于外壳主体11的轴承30中、输出侧与支架13连接。
支架13形成为从输入侧朝向输出侧而外径变小的横截面为梯形的圆锥状，并且在其内部形成有能够旋转地收容后述的太阳辊16的中空部。此外，在支架底部13a的外侧面固定有输入轴12的输出侧端部，在支架13的圆锥外周面上形成有收容后述的行星摩擦轮16的开口部13b。与行星摩擦轮16的个数(例如3～5个)对应地设定该开口部13b的个数。并且，在支架底面13a的外周部设置有输入侧圆锥滚柱支承部14，在支架顶部13c的外周部设置有输出侧圆锥滚柱支承部15。与行星摩擦轮16的个数(例如3～5个)对应地设定该输入侧圆锥滚柱支承部14和输出侧圆锥滚柱支承部15的个数。
如图2所示，输入侧圆锥滚柱支承部14为，将支架底部13a的外周的一部分切口成V字状而形成。即，输入侧圆锥滚柱支承部14由从支架底部13a的外周朝向轴中心而切口成V字状的V字状槽部14a构成。在该V字状槽部14a中，经由轴承14b旋转自如地支承有行星摩擦轮16的旋转轴16d的输入侧端部。
如图3所示，输出侧圆锥滚柱支承部15为，将支架顶部13c的外周的一部分切口成V字状而形成。即，输出侧圆锥滚柱支承部15由从支架顶部13c的外周朝向轴中心而切口成V字状的V字状槽部15a构成。在该V字状槽部15a中，经由轴承15b旋转自如地支承有行星摩擦轮16的旋转轴16d的输出侧端部。
行星摩擦轮16设置有多个(例如3～5个)，如图1所示，旋转轴16d以从输入侧朝向输出侧而接近太阳辊17的轴心的方式倾斜地配置。该太阳辊17被设置为，轴心与输入轴12的轴线处于相同直线上。此外，行星摩擦轮16从输入侧起按顺序具备第一圆锥滚柱16a、第二圆锥滚柱16b及第三圆锥滚柱16c。该第一圆锥滚柱16a、第二圆锥滚柱16b及第三圆锥滚柱16c被设置为能够与旋转轴16d一体地旋转。
第一圆锥滚柱16a和第三圆锥滚柱16c形成为从输入侧朝向输出侧而外径变小的圆锥状(锥状)。该第一圆锥滚柱16a与太阳辊17的第一辊17a接触、第三圆锥滚柱16c与太阳辊17的第二辊17b接触，由此构成为使太阳辊17绕旋转轴17c旋转。
第二圆锥滚柱16b为，以相对于输入轴12、旋转轴17c位于外侧的外周面与该输入轴12及旋转轴17c的轴心成为平行的方式，形成为从输入侧朝向输出侧而外径变大的圆锥状(锥状)。此外，第二圆锥滚柱16b构成为，与变速环21的内周面接触，并与支架13的旋转一起进行自转。
太阳辊17为，以其旋转轴17c与输入轴12的轴心位于相同直线上的方式，能够旋转地配设在支架13的中空部内。此外，在旋转轴17c的输入侧端部设置有与第一圆锥滚柱16a接触的第一辊17a，在旋转轴17c的输出侧端部设置有与第三圆锥滚柱16c接触的第二辊17b。该第一辊17a和第二辊17b形成为从输入侧朝向输出侧而外径变小的圆锥状(锥状)。
环形滚柱19形成为有底的圆筒状，在使开口部朝向输入侧的状态下配设为其轴心与输出轴20成为相同直线上。此外，构成为，在环形滚柱19的开口部形成有从输出侧朝向输入侧而向外侧倾斜的倾斜面19a，通过该倾斜面19a与第三圆锥滚柱16c接触而旋转。
输出轴20以其轴心与输入轴12位于相同直线上的方式，经由轴承31旋转自如地支承在外壳主体11上。此外，输出轴20的输入侧端部经由负载凸轮部22与环形滚柱19连接。
变速环21与螺纹轴21a螺合，该螺纹轴21a与输入轴12平行地设置在外壳主体11内。构成为，在该螺纹轴21a的端部设置有使螺纹轴21a旋转的未图示的步进马达，通过根据变速指示而使螺纹轴21a旋转，由此使变速环21向输入轴12的轴向(图1的X-Y方向)移动。
如图4所示，负载凸轮部22构成为，具备：圆弧状槽22a，在环形滚柱19与输出轴20之间以沿旋转方向赋予锥形的方式形成；和球体(滚动体)22b，设置在该圆弧状槽22a的内部。该负载凸轮部22构成为，当从无载荷状态(参照图5(a))成为产生转矩差的载荷状态(参照图5(b))时，球体22b将环形滚柱19和输出轴20向轴向推压，由此进行转矩负载。另外，圆弧状槽22a只要是沿旋转方向赋予锥形的槽，则例如也可以是V字状的槽。
以下，对本实施方式的行星摩擦轮式无级变速器10的作用效果进行说明。
当未图示的离合器成为连接状态而输入轴12旋转时，支架13与输入轴12一体地旋转，并且旋转轴16d由V字状槽部14a支承的行星摩擦轮16公转。此时，公转的行星摩擦轮16的第二圆锥滚柱16b为，与变速环21的内周面接触，因此向与行星摩擦轮16的公转方向相反的方向自转。此外，同时，太阳辊17为，第一辊17a与行星摩擦轮16的第一圆锥滚柱16a接触、且第二辊17b与行星摩擦轮16的第三圆锥滚柱16c接触，因此向与这些圆锥滚柱16a～16c的自转方向相反的方向旋转。
环形滚柱19为，与行星摩擦轮16的第三圆锥滚柱16c接触，因此向与第三圆锥滚柱16c的自转方向相反的方向旋转，在环形滚柱19与输出轴20之间产生转矩差。而且，当产生转矩差、而环形滚柱19和输出轴20被负载凸轮部22的球体22b向轴向推压时，输出轴20与环形滚柱19一起旋转。
如此，当在转矩负载时产生转矩差时，在经由轴承14b支承于V字状槽部14a的旋转轴16d的输入侧端部及经由轴承15b支承于V字状槽部15a的旋转轴16d的输出侧端部，作用与支架13的旋转方向反向的力(参照图6(a)的箭头X)。而且，如图6(b)所示，旋转轴16d被从公转中心向外侧推出，而行星摩擦轮16的公转半径增加，由此在第二圆锥滚柱16b与变速环21的接触部产生推压力。如图7所示，经由凸轮机构通过楔形效果而输入转矩Tin(Fin)被变换成较大的接触面推压力，由此产生此时的负载力。
因而，能够在第二圆锥滚柱16b与变速环21的接触部产生充分的推压力，并且能够有效地提高转矩负载的效率。
此外，通过有效地进行行星摩擦轮式无级变速器10的转矩负载，能够有效地降低各轴承14b、15b的负担。
此外，行星摩擦轮16的旋转轴16d为，其输入侧端部由V字状槽部14a支承、输出侧端部由V字状槽部15b支承。即，在行星摩擦轮式无级变速器10停止时，旋转轴16d的输入侧端部就位于V字状槽部14a的底部，而输出侧端部就位于V字状槽部15a的底部。
因而，能够将行星摩擦轮式无级变速器10停止时的行星摩擦轮16的位置常时保持在输入侧圆锥滚柱支承部14以及输出侧圆锥滚柱支承部15的中心位置。
另外，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适宜变形而实施。
例如，输入侧圆锥滚柱支承部14不需要形成为V字状的槽形状，也可以如图8(a)所示，将支架13的外周的一部分切口为直线状而形成。同样，输出侧圆锥滚柱支承部15也可以如图8(b)所示，将支架顶部13c的外周的一部分切口为直线状而形成。在这种情况下，如图9所示，旋转轴16d也被从公转中心向外侧推出，而行星摩擦轮16的公转半径增加，因此也能够实现与上述实施方式同样的作用效果。
符号的说明
10  行星摩擦轮式无级变速器
11  外壳主体
12  输入轴
13  支架
14  输入侧圆锥滚柱支承部(输入侧支承部)
15  输出侧圆锥滚柱支承部(输出侧支承部)
16  行星摩擦轮
16a  第一圆锥滚柱
16b  第二圆锥滚柱
16c  第三圆锥滚柱
17  太阳辊
19  环形滚柱
20  输出轴
21  变速环
22  负载凸轮部

Claims (6)

1.一种行星摩擦轮式无级变速器，具备：
输入轴，由外壳支承为旋转自如；
支架，形成为从输入侧朝向输出侧而外径变小的截面梯形的中空圆锥状，并且在其圆锥外周面上形成有开口部，在底部的外侧面上固定上述输入轴的输出侧端部；
行星摩擦轮，能够旋转地配置在上述支架的开口部内，在相对于上述输入轴的轴心倾斜的旋转轴上从输入侧起具有第一圆锥滚柱、第二圆锥滚柱及第三圆锥滚柱；
输入侧支承部，将上述支架的底部外周的一部分切口而形成，并且旋转自如地支承上述行星摩擦轮的旋转轴的输入侧端部；
太阳辊，与上述输入轴设置在相同直线上，与上述第一圆锥滚柱和上述第三圆锥滚柱接触而旋转；
环形滚柱，与上述输入轴设置在相同直线上，其内周面与上述第三圆锥滚柱接触而旋转；
输出轴，与上述环形滚柱的输出侧端部隔开间隔地、与上述输入轴设置在相同直线上，由上述外壳支承为旋转自如；
负载部，在上述环形滚柱与上述输出轴之间形成的锥状的槽部具有滚动体，在该环形滚柱与该输出轴之间产生了转矩差时，该滚动体将该环形滚柱和该输出轴向轴向推压；以及
变速环，设置为能够在上述输入轴的轴向上移动，并且其内周面与上述第二圆锥滚柱的外周面的至少一部分接触而使上述行星摩擦轮自转。
2.如权利要求1所述的行星摩擦轮式无级变速器，其中，
上述输入侧支承部为，将上述支架底部的外周的一部分切口成V字状的槽形状而形成。
3.如权利要求1或2所述的行星摩擦轮式无级变速器，其中，
上述行星摩擦轮的旋转轴的输入侧端部为，经由轴承由上述输入侧支承部支承为旋转自如。
4.如权利要求1～3中任一项所述的行星摩擦轮式无级变速器，其中，
进一步具备输出侧支承部，该输出侧支承部为，将上述支架顶部的外周的一部分切口而形成，并且旋转自如地支承上述行星摩擦轮的旋转轴的输出侧端部。
5.如权利要求4所述的行星摩擦轮式无级变速器，其中，
上述输出侧支承部为，将上述支架顶部的外周的一部分切口成V字状的槽形状而形成。
6.如权利要求4或5所述的行星摩擦轮式无级变速器，其中，
上述行星摩擦轮的旋转轴的输出侧端部为，经由轴承由上述输出侧支承部支承为旋转自如。
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