CN103797274B - 无级变速器 - Google Patents

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    • F16H15/52Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of another member

Abstract

无级变速器具备:由轴(50)上的第一及第二旋转部件(10、20)夹持的多个行星滚珠(40);将各行星滚珠(40)保持为偏转自如的行星架(60);将各行星滚珠(40)配置于外周面上的太阳辊(30);从第一旋转部件(10)朝各行星滚珠(40)的按压力的反作用力作用的转矩的输入轴(11);从第二旋转部件(20)朝各行星滚珠(40)的按压力的反作用力作用的转矩的输出轴(21);由输入轴(11)与输出轴(21)的各保持面(13、23)夹持的推力轴承(TB);静止时的保持面(13)形成为与推力轴承(TB)的一方的滚道(91)间的间隔在径向外侧比径向内侧宽,静止时的保持面(23)形成为与推力轴承(TB)的另一方的滚道(92)间的间隔在径向外侧比径向内侧宽。

Description

无级变速器
技术领域
[0001]本发明涉及无级变速器,该无级变速器具备具有共通的旋转轴线的多个旋转要素以及相对于该旋转轴线呈放射状地配置有多个的滚动部件,且通过使由各旋转要素中的两个旋转要素夹持的各滚动部件偏转而使输入输出之间的变速比无级地变化。
背景技术
[0002]以往,作为这种无级变速器,已知有被称为所谓牵引行星齿轮机构的无级变速器。该牵引行星齿轮机构具备:变速器轴,该变速器轴成为旋转中心;多个旋转要素,该多个旋转要素能够以上述变速器轴的中心轴线作为第一旋转中心轴线相对旋转;滚动部件,该滚动部件具有与上述第一旋转中心轴线平行的另一第二旋转中心轴线,且以第一旋转中心轴线为中心呈放射状地配置有多个;支承轴,该支承轴使上述滚动部件自转,并对上述滚动部件进行支承;以及固定要素,该固定要素相对于变速器轴被固定,且经由上述支承轴的从滚动部件突出的各突出部分保持上述滚动部件。在该牵引行星齿轮机构中,利用对置配置的第一旋转要素与第二旋转要素夹持各滚动部件,并且将各滚动部件配置于第三旋转要素的外周面上,通过使该滚动部件偏转而使变速比无级地变化。
[0003] 例如,在下述的专利文献I中公开了这种无级变速器。在该无级变速器中,转矩(动力)的输入轴连结于作为第一以及第二旋转要素的第一以及第二环部件中的任意一方,转矩的输出轴连结于另一方。进而,该输入轴与输出轴配置成能够借助配置于相互之间的轴承进行以第一旋转中心轴线为中心的相对旋转。该输入轴与输出轴具有相互对置的圆盘部。该输入轴的圆盘部比输出轴的圆盘部薄。例如,该输入轴与输出轴借助配置于各圆盘部间且处于外径侧的滚子轴承和配置于各圆盘部间且处于内径侧的球轴承相对旋转。滚子轴承是为了降低阻力矩的目的而配置的,且使各滚道(race)与平行配置的各圆盘部的平面部分抵接。
[0004] 在下述的专利文献2中公开了这种无级变速器。在该专利文献2的无级变速器中,与专利文献I同样,也具备输入轴与输出轴,在各自的圆盘部之间配置有外径侧的滚子轴承与内径侧(内周面侧)的球轴承。另外,在该专利文献2的无级变速器中,使滚子轴承的各自的滚道与平行配置的各圆盘部的平面部分抵接,但输出轴的圆盘部的内径侧比滚子轴承的内径侧更为倾斜。
[0005] 专利文献I:日本特表2008 — 516165号公报
[0006] 专利文献2:美国专利申请公开第2010/0173743号说明书
[0007]然而,在该无级变速器中,产生轴线方向的按压力,以便将第一以及第二旋转要素压靠于滚动部件。例如,利用设置在第一旋转要素与输入轴之间、第二旋转要素与输出轴之间的扭力凸轮等按压力产生装置产生该按压力。因此,在输入轴与输出轴作用有该按压力的反作用力,因此,存在各圆盘部产生挠曲的可能性。进而,各圆盘部的挠曲对由各圆盘部夹持的轴承施加按压力,担心导致该轴承的驱动损失增大、耐久性降低。特别是,对于该圆盘部的挠曲、驱动损失的增大等,按压力产生装置所产生的按压力越大则越明显。对于圆盘部的挠曲,能够通过加厚其壁厚而减小。但是,圆盘部的壁厚的增大会导致无级变速器在轴线方向上增大而体积增大,因此会进一步导致重量的增加,因此,作为抑制轴承的驱动损失的增大等的对策是无用的。
发明内容
[0008]因此,本发明的目的在于提供一种能够改进上述以往例所存在的缺陷、提高输入轴与输出轴之间的轴承的驱动效率、耐久性的无级变速器。
[0009]为了实现上述目的,本发明的无级变速器的特征在于,该无级变速器具备:变速器轴,该变速器轴成为旋转中心;能够相对旋转的第一旋转要素以及第二旋转要素,上述第一旋转要素以及第二旋转要素在上述变速器轴上对置配置,且具有共通的第一旋转中心轴线;滚动部件,该滚动部件具有与上述第一旋转中心轴线平行的第二旋转中心轴线,以上述第一旋转中心轴线为中心呈放射状地配置有多个上述滚动部件,且上述滚动部件由上述第一旋转要素以及第二旋转要素夹持;上述滚动部件的支承轴,该支承轴具有上述第二旋转中心轴线,且两端从上述滚动部件突出;保持部件,该保持部件经由上述支承轴的各自的突出部保持上述滚动部件,使得上述滚动部件偏转自如;第三旋转要素,将各上述滚动部件配置于该第三旋转要素的外周面上,该第三旋转要素能够相对于上述变速器轴、上述第一旋转要素以及第二旋转要素相对旋转;变速装置,该变速装置利用各上述滚动部件的偏转动作使上述第一旋转要素与上述第二旋转要素之间的旋转比变化,从而改变变速比;转矩的输入轴,该输入轴具有以上述第一旋转中心轴线为旋转中心的圆盘部,并且与上述第一旋转要素连结,从上述第一旋转要素朝向各上述滚动部件的按压力的反作用力作用于上述输入轴;转矩的输出轴,该输出轴具有以上述第一旋转中心轴线为旋转中心且与上述输入轴的圆盘部对置的圆盘部,并且与上述第二旋转要素连结,从上述第二旋转要素朝向各上述滚动部件的按压力的反作用力作用于上述输出轴;以及轴承,该轴承由上述输入轴的圆盘部的保持面与上述输出轴的圆盘部的保持面夹持。进而,静止时的上述输入轴的保持面形成为,该输入轴的保持面与上述轴承的一方的滚道之间的间隔在径向外侧比在径向内侧宽,静止时的上述输出轴的保持面形成为,该输出轴的保持面与上述轴承的另一方的滚道之间的间隔在径向外侧比在径向内侧宽。
[0010]在此,优选在上述输入轴的保持面与上述轴承的一方的滚道之间设置有在静止时对该滚道的径向外侧部分施加载荷的输入轴侧的弹性部件,并且,在上述输出轴的保持面与上述轴承的另一方的滚道之间设置有在静止时对该滚道的径向外侧部分施加载荷的输出轴侧的弹性部件。
[0011]在本发明的无级变速器中,当按压力的反作用力作用于输入轴与输出轴而各自的圆盘部挠曲的情况下,在该按压力增大的同时,各自的保持面的径向外侧部分逐渐靠近各自的滚道的径向外侧部分。也就是说,在该无级变速器中,即便按压力增大,也不会从各自的保持面对各滚道施加过度的载荷。因而,根据该无级变速器,能够抑制轴承的驱动损失的增大、耐久性的降低,因此能够提高燃料利用率、耐久性。并且,根据该无级变速器,由于能够容许圆盘部的挠曲,因此能够减薄其厚度,能够抑制无级变速器的轴长的增大、重量的增加。
附图说明
[0012]图1是示出本发明所涉及的无级变速器的实施例的结构的局部剖视图。
[0013]图2是对行星架的支承轴的引导部进行说明的图。
[OOM]图3是对隔板(iris plate)进行说明的图。
[0015]图4是示出本发明所涉及的无级变速器的实施例的结构的局部剖视图。
[0016]图5是说明推力轴承的保持面的形状与对轴承的作用的图。
[0017]图6是对按压力与保持面的倾斜角的关系进行说明的图。
[0018]图7是对变形例的保持面、推力轴承以及弹性部件进行说明的图。
[0019]图8是对变形例的推力轴承与弹性部件对轴承的作用进行说明的图。
[0020]图9是对变形例的推力轴承与弹性部件对轴承的作用进行说明的图。
[0021]图10是对推力轴承的驱动损失与球轴承的驱动损失进行说明的图。
[0022]图11是示出行星架的变形例的图。
具体实施方式
[0023]以下,参照附图对本发明所涉及的无级变速器的实施例进行详细说明。另外,本发明并不限定于该实施例。
[0024][实施例]
[0025]基于图1〜图11对本发明所涉及的无级变速器的实施例进行说明。
[0026]首先,使用图1对本实施例的无级变速器的一例进行说明。图1的标号I表示本实施例的无级变速器。
[0027]形成该无级变速器I的主要部分的无级变速机构是所谓的牵引行星齿轮机构,具备:相互之间能够相对旋转的第一至第三旋转要素10、20、30,该第一至第三旋转要素10、20、30具有共通的第一旋转中心轴线Rl;滚动部件40,该滚动部件40以上述第一旋转中心轴线Rl为中心呈放射状地配置有多个,且分别具有在后述的基准位置与上述第一旋转中心轴线Rl平行的另一第二旋转中心轴线R2;作为变速器轴的轴50,该轴50配置于第一至第三旋转要素10、20、30的旋转中心;以及保持部件60,该保持部件60对各滚动部件40进行保持,使得各滚动部件40偏转自如。该无级变速器I通过使第二旋转中心轴线R2相对于第一旋转中心轴线Rl倾斜而使滚动部件40偏转,由此改变输入输出间的变速比γ。以下,只要未特别提及,则将沿着第一旋转中心轴线R1、第二旋转中心轴线R2的方向称为轴线方向,将围绕第一旋转中心轴线Rl的方向称为周方向。并且,将与该第一旋转中心轴线Rl正交的方向称为径向,其中,将朝向内侧的一侧称为径向内侧、将朝向外侧的一侧称为径向外侧。
[0028]在该无级变速器I中,利用对置配置的第一旋转要素10与第二旋转要素20夹持各滚动部件40,并且将各滚动部件40配设于第三旋转要素30的外周面上,在第一旋转要素10、第二旋转要素20、第三旋转要素30之间进行经由各滚动部件40进行的转矩传递。在该无级变速器I中,将第一以及第二旋转要素10、20中的任意一方作为转矩(动力)的输入部,将另一方作为转矩的输出部。因此,在该无级变速器I中,成为输入部的任意旋转要素与成为输出部的任意旋转要素之间的旋转速度(转数)之比为变速比γ。例如,该无级变速器I配设在车辆的动力传递路径上。此时,该输入部连结于发动机、马达等动力源侧,该输出部连结于驱动轮侧。在该无级变速器I中,将转矩被输入至作为输入部的旋转要素的情况下的各旋转要素的旋转动作称作正向驱动,将与正向驱动时反向的转矩被输入至作为输出部的旋转要素的情况下的各旋转要素的旋转动作称作逆向驱动。例如,关于该无级变速器I,按照之前的车辆的例示,如加速等情况那样转矩从动力源侧输入至作为输入部的旋转要素而使该旋转要素旋转时成为正向驱动,如减速等情况那样与正向驱动时反向的转矩从驱动轮侧输入至作为输出部的旋转中的旋转要素时成为逆向驱动。
[0029]对于该无级变速器1,将第一以及第二旋转要素10、20中的至少一方压靠于滚动部件40,由此使第一至第三旋转要素10、20、30与滚动部件40之间产生适当的切向力(牵引力),能够在它们之间进行转矩传递。并且,该无级变速器I使各滚动部件40在包含自身的第二旋转中心轴线R2与第一旋转中心轴线Rl的偏转平面上偏转,使第一旋转要素10与第二旋转要素20之间的旋转速度(转数)之比变化,由此来改变输入输出间的旋转速度(转数)之比。
[0030]在此,在该无级变速器I中,第一以及第二旋转要素10、20起到所谓的牵引行星齿轮机构中的齿圈的功能。并且,第三旋转要素30作为牵引行星齿轮机构的太阳辊发挥功能。并且,滚动部件40作为牵引行星齿轮机构的滚珠型小齿轮发挥功能,保持部件60作为行星架发挥功能。以下,将第一以及第二旋转要素10、20分别称作“第一以及第二旋转部件10、20”。并且,将第三旋转要素30称作“太阳辊30”,将滚动部件40称作“行星滚珠40”。并且,将保持部件60称作“行星架60”。以下的例示中,将行星架60作为固定要素,固定于轴50。
[0031]该轴50固定于未图示的壳体、车体等无级变速器I的固定部,形成不会相对于固定部相对旋转的圆筒状的固定轴。该轴50的内部空间成为润滑油的油路。
[0032]第一以及第二旋转部件10、20是中心轴线与第一旋转中心轴线Rl—致的圆盘部件(盘)、圆环部件(环),且配设为在轴线方向对置并夹持各行星滚珠40。在该例示中,双方均为圆环部件。
[0033]该第一以及第二旋转部件10、20具有与将在后边详细描述的各行星滚珠40的径向外侧的外周曲面接触的接触面。该各接触面例如形成与行星滚珠40的外周曲面的曲率相同曲率的凹圆弧面、与该外周曲面的曲率不同曲率的凹圆弧面、凸圆弧面或者平面等形状。在此,以在处于后述的基准位置的状态下,从第一旋转中心轴线Rl到与各行星滚珠40接触的接触点的距离为相同长度的方式形成各接触面,使得第一以及第二旋转部件10、20相对于各行星滚珠40的各接触角Θ为相同的角度。该接触角Θ是指从基准到与各行星滚珠40接触的接触点的角度。在此,以径向为基准。各接触面相对于行星滚珠40的外周曲面进行点接触或者面接触。并且,各接触面形成为,当从第一以及第二旋转部件10、20向行星滚珠40施加轴线方向的力(按压力)时,对该行星滚珠40施加有朝向径向内侧且倾斜方向的力(法线力)。
[0034]在该例示中,使第一旋转部件10作为无级变速器I的正向驱动时的转矩输入部发挥作用,使第二旋转部件20作为无级变速器I的正向驱动时的转矩输出部发挥作用。因而,输入轴(第一旋转轴)11连结于第一旋转部件10,输出轴(第二旋转轴)21连结于第二旋转部件20 ο该输入轴11与输出轴21能够相对于轴50进行周方向的相对旋转。并且,该输入轴11与输出轴21相互间也能够进行周方向的相对旋转。
[0035]输入轴具备11筒状部Ila与圆盘部11b,从无级变速器整体来看配置于作为转矩输入部的第一旋转部件10侧。该输入轴11既可是具有筒状部I Ia与圆盘部Ilb的一体成型部件,亦可是由螺栓等固定部件连接筒状部Ila与圆盘部Ilb而成的部件。
[0036]筒状部Ila是从径向外侧覆盖圆筒状或者圆柱状的旋转轴12、并且固定于该旋转轴12的圆筒状的部件,其中心轴线与第一旋转中心轴线Rl—致。该例示中,在筒状部Ila的内周面与旋转轴12的外周面之间形成有花键轴承,筒状部Ila与旋转轴12通过花键嵌合被固定在一起。该旋转轴12是以与轴50同心的方式配置于轴50的一端的输入用的旋转轴,能够经由轴承(例如滚子轴承、滚针轴承等)B1进行相对于轴50的周方向的相对旋转。因而,该例示的输入轴11借助筒状部Ila所被固定的旋转轴12与轴承BI进行相对于转轴50的周方向的相对旋转。
[0037]圆盘部Ilb是从筒状部Ila的一端朝径向外侧延伸设置的圆盘状的部件,其中心轴线与第一旋转中心轴线Rl—致。该圆盘部I Ib的外径与第一旋转部件10的外径为大致同等的大小。
[0038]在该输入轴11与第一旋转部件10之间设置有产生轴力的轴力产生部71。该轴力是指用于将第一旋转部件10压靠于各行星滚珠40的按压力。该轴力产生部71配置于输入轴11的圆盘部Ilb的外径侧与第一旋转部件10之间。在此作为该轴力产生部71利用扭力凸轮。因此,该轴力产生部71通过输入轴11侧的卡合部件与第一旋转部件10侧的卡合部件卡合,而使在输入轴11与第一旋转部件10之间产生轴力,并且传递旋转转矩,并使输入轴11与第一旋转部件10以一体地旋转。由该轴力所产生的反作用力朝图1的箭头Fl的方向作用于输入轴11 ο
[0039] 输出轴21具备第一筒状部21a、圆盘部21b、第二筒状部21c。该输出轴21既可为具有第一筒状部21a、圆盘部21b与第二筒状部21c的一体成型的部件,亦可为通过螺栓等固定部件连接第一筒状部21a、圆盘部21b与第二筒状部21c而成的部件。
[0040]第一筒状部21a是从径向外侧覆盖第一以及第二旋转部件10、20的圆筒状部件,其中心轴线与第一旋转中心轴线Rl—致。此外,该第一筒状部21a以从径向外侧覆盖轴力产生部71、输入轴11的圆盘部Ilb的方式沿轴线方向延伸设置。
[0041]圆盘部21b是从该第一筒状部21a的延伸设置端部朝径向内侧且朝输入轴11的筒状部Ila的外周面延伸设置的圆盘状部件,其中心轴线与第一旋转中心轴线Rl—致。即,该圆盘部21b相对于输入轴11的圆盘部I Ib对置配置。
[0042]第二筒状部21c是从径向外侧覆盖输入轴11的筒状部Ila的圆筒状的部件,其中心轴线与第一旋转中心轴线Rl—致,并从圆盘部21b的内径侧沿轴线方向延伸设置。
[0043]在该无级变速器I中,在第二筒状部21c的内周面与筒状部Ila的外周面之间配设有轴承(例如滚子轴承、滚针轴承等)B2。并且,在输入轴11与输出轴21的各圆盘部llb、21b之间配设有推力轴承(在此为推力滚子轴承、推力滚针轴承、推力球轴承等)TB。因此,输出轴21能够经由该轴承B2、推力轴承TB进行相对于输入轴11的相对旋转。
[0044]在该输出轴21与第二旋转部件20之间配设有用于产生将第二旋转部件20压靠于各行星滚珠40的按压力(轴力)的轴力产生部72。该轴力产生部72使用与轴力产生部71相同的扭力凸轮。该例示中,输出轴21与轴力产生部72经由环状部件22连结。该环状部件22例如通过螺栓等固定部件连接于输出轴21的第一筒状部21a的另一端(与上述延伸设置端部相反侧的端部)。该环状部件22延伸设置到相比第一筒状部21a靠径向内侧的位置。轴力产生部72配置在该延伸设置的环状部件22的内径侧与第二旋转部件20之间。对于该轴力产生部72,通过环状部件22侧的卡合部件与第二旋转部件20侧的卡合部件间的卡合,在环状部件22与第二旋转部件20之间产生轴力,并且传递旋转转矩,并使环状部件22与第二旋转部件20—体地旋转。因此,由该轴力产生的反作用力朝图1的箭头F2的方向作用于输入轴21。并且,该输出轴21能够实现与第二旋转部件20之间的旋转转矩的传递,能够与第二旋转部件20—体地旋转。
[0045]另外,在该无级变速器I中,能够将第一旋转部件10作为转矩输出部、将第二旋转部件20作为转矩输入部,在该情况下,将作为输入轴11设置的部件用作输出轴,将作为输出轴21设置的部件用作输入轴。
[0046] 太阳辊30与轴50同心配置,相对于该轴50进行沿周方向的相对旋转。在该太阳辊30的外周面隔开大致相等间隔呈放射状地配置有多个行星滚珠40。因此,在该太阳辊30中,其外周面成为行星滚珠40自转时的滚动面。如果该太阳辊30能够借助自身的旋转动作使各行星滚珠40滚动(自转),则该太阳辊30也能够伴随各行星滚珠40的滚动动作(自转动作)进行旋转。
[0047]在该例示中,将太阳辊30形成为被分割成第一分割构造体31与第二分割构造体32的二分构造,第一分割构造体31与第二分割构造体32分别具有与各行星滚珠40接触的触点。这是因为,通过分散太阳辊30与行星滚珠40之间的接触力以降低面压力,能够减少自转损失、能够抑制动力传递效率的降低、且能够提高耐久性。各触点存在于距各行星滚珠40的重心的距离相同、且距第一旋转中心轴线Rl的距离也相同的位置。
[0048] 第一分割构造体31经由径向轴承RBl、RB2安装于轴50,能够相对于该轴50进行周方向的相对旋转。例如,该第一分割构造体31既可由一体成型的一个部件构成、亦可以是利用螺栓或销等固定部件连接多个部件而一体化的部件、抑或是通过压入或铆接使多个部件一体化而成的部件。该第一分割构造体31形成为:位于包含各行星滚珠40的中心的平面的一方的外径比位于该平面的另一方的外径大。该第一分割构造体31在其外径较大的一方的外周面上具备与各行星滚珠40接触的一方的触点。并且,在该第一分割构造体31的小径的另一方的外周面上例如经由角接触轴承AB配置有具备与各行星滚珠40接触的另一方的触点的第二分割构造体。由此,在该无级变速器I中,第一分割构造体31与第二分割构造体32能够相互在周方向相对旋转,并且,角接触轴承AB吸收推力载荷,从而太阳辊30与行星滚珠40之间的损失能量减小,因此能够抑制动力传递效率的降低。
[0049]行星滚珠40是在太阳辊30的外周面上滚动的滚动部件。该行星滚珠40优选为完整的球状体,但也可以是至少在滚动方向上呈球形的、例如橄榄球那样的剖面呈椭圆形状的球体。该行星滚珠40由贯通其中心的支承轴41支承而旋转自如。例如,行星滚珠40能够借助配设在该行星滚珠40与支承轴41的外周面之间的轴承而相对于以第二旋转中心轴线R2作为旋转轴线的支承轴41进行相对旋转(即自转)。该行星滚珠40能够以支承轴41为中心在太阳辊30的外周面上滚动。该支承轴41的两端从行星滚珠40突出。
[0050]如图1所示,作为该支承轴41的基准的位置是第二旋转中心轴线R2与第一旋转中心轴线Rl平行的位置。该支承轴41能够在包含在该基准位置形成的自身的旋转中心轴线(第二旋转中心轴线R2)与第一旋转中心轴线Rl的偏转平面内与行星滚珠40—起在基准位置和从该基准位置倾斜的位置之间摆动(偏转)。该偏转是在该偏转平面内以行星滚珠40的中心为支点进行的。[0051 ]行星架60以不妨碍各行星滚珠40的偏转动作的方式保持支承轴41的各突出部。该行星架60例如具有中心轴线与第一旋转中心轴线Rl—致的第一以及第二圆盘部61、62。该第一以及第二圆盘部61、62相互对置、且二者之间隔开能够配置太阳辊30、行星滚珠40的间隔配置。该行星架60将第一以及第二圆盘部61、62中的至少一方的内径侧固定于轴50的外径侧,从而无法相对于该轴50进行沿周方向的相对旋转、沿轴线方向的相对移动。在此,将第一圆盘部61固定于轴50,并且利用未图示的多根支承轴连接该第一圆盘部61与第二圆盘部62,将行星架60形成为笼状。
[0052]在该无级变速器I设置有用于在各行星滚珠40进行偏转时将支承轴41朝偏转方向引导的引导部63、64。在该例不中,将该引导部63、64设置于行星架60。引导部63、64是将从行星滚珠40突出的支承轴41朝偏转方向引导的径向的引导槽、引导孔,在第一以及第二圆盘部61、62的各自的对置的部分针对每个行星滚珠40形成引导部63、64(图2)。即,所有的引导部63、64从轴线方向(例如图1的箭头A的方向)观察分别呈放射状。
[0053]在该无级变速器I中,当各行星滚珠40的偏转角处于基准位置、即为O度时,第一旋转部件1与第二旋转部件20以相同的旋转速度(相同转数)旋转。即,此时,第一旋转部件1与第二旋转部件20的旋转比(旋转速度或者转数之比)为1,变速比γ为I。另一方面,当使各行星滚珠40从基准位置偏转时,从支承轴41的中心轴线(第二旋转中心轴线R2)到与第一旋转部件10接触的接触点的距离发生变化,并且从支承轴41的中心轴线到与第二旋转部件20接触的接触点的距离发生变化。因此,第一旋转部件10或者第二旋转部件20中的任意一方相比基准位置时以高速进行旋转,而另一方则以低速进行旋转。例如,当使行星滚珠40朝一方偏转时,第二旋转部件20相比第一旋转部件10低速旋转(减速),当使行星滚珠40朝另一方偏转时,第二旋转部件20相比第一旋转部件10高速旋转(增速)。因此,在该无级变速器I中,通过改变该偏转角,能够使第一旋转部件10与第二旋转部件20之间的旋转比(变速比γ)无级地变化。此外,在此,当增速时(γ〈I),使图1的上侧的行星滚珠40朝纸面逆时针方向偏转、并且使下侧的行星滚珠40朝纸面顺时针方向偏转。并且,当减速时(γ>1),使图1的上侧的行星滚珠40朝纸面时顺时针方向偏转、并且使下侧的行星滚珠40朝纸面逆时针方向偏转。
[0054] 在该无级变速器I设置有改变该变速比γ的变速装置。变速比γ伴随行星滚珠40的偏转角的变化而改变,作为该变速装置,使用使各行星滚珠40偏转的偏转装置。在此,该变速装置具有圆盘状的隔板(偏转要素)80。
[0055] 该隔板80例如经由径向内侧的轴承安装于轴50,且能够相对于该轴50进行以第一旋转中心轴线Rl为中心的相对旋转。使用未图示的马达等致动器(驱动部)进行该相对旋转。该驱动部的驱动力经由图3所示的蜗杆81传递给隔板80的外周部分。
[0056]该隔板80配置于各行星滚珠40的输入侧(与第一旋转部件10接触的接触部侧)或者输出侧(与第二旋转部件20接触的接触部侧)、且配置在行星架60的外侧或者内侧。在该例示中,配置于输出侧且是行星架60的内侧,即配置于太阳辊30及各行星滚珠40与第二圆盘部62之间。在该隔板80形成有限制孔(iris hole)82,支承轴41的一方的突出部插入于该限制孔82。在假定以限制孔82的径向内侧的端部为起点的径向作为基准线L的情况下,限制孔82呈随着从径向内侧趋向径向外侧而沿周方向逐渐远离基准线L的弧状(图3)。另外,图3是从图1的箭头A方向观察的图。
[0057]通过隔板80朝图3的纸面顺时针方向旋转,支承轴41的一方的突出部沿限制孔82朝隔板80的中心侧移动。此时,由于支承轴41的各突出部插入到行星架60的引导槽63、64,因此,插入到限制孔82的一方的突出部朝径向内侧移动。并且,通过隔板80朝图3的纸面逆时针方向旋转,该一方的突出部沿限制孔82朝隔板80的外周侧移动。此时,该一方的突出部借助引导槽63、64的作用朝径向外侧移动。这样,支承轴41能够借助引导槽63、64与限制孔82沿径向移动。因此,行星滚珠40能够实现上述的偏转动作。
[0058]然而,如上所述,轴力产生部71、72所产生的轴力的反作用力分别作用于输入轴11与输出轴21。因此,在输入轴11中,存在以推力轴承TB附近为支点、在圆盘部Ilb产生朝向输出轴21的圆盘部21b的挠曲(倾斜)的可能性。并且,在输出轴21中,存在以推力轴承TB附近为支点、在圆盘部21b产生朝向输入轴11的圆盘部Ilb的挠曲(倾斜)的可能性。进而,该圆盘部llb、21b的挠曲会使配置于圆盘部llb、21b之间的环状的推力轴承TB产生夹压力。因此,在推力轴承TB中,圆盘部llb、21b的挠曲的程度越大,各滚道越按压滚道间的滚动部件(在此为滚针或滚子),因此妨碍滚动部件的顺畅的滚动动作,并且,存在滚动部件、滚道等的磨损加剧的可能性。即,担心因圆盘部llb、21b的挠曲而导致推力轴承TB的驱动损失增大、耐久性降低。
[0059]作为抑制该圆盘部llb、21b的挠曲的产生的方法,考虑增加各圆盘部llb、21b的厚度tln、tc>ut。然而,伴随与此,无级变速器I的轴线方向的体积扩大、重量增加,因此,对于圆盘部llb、21b,难以将其厚度tin、tcmt增加到完全消除挠曲的程度。因此,对于圆盘部llb、21b的厚度tin、t™t,综合考虑该挠曲的抑制程度以及强度(耐久性)的确保、对无级变速器I的轴长增大以及重量增加的抑制等,设定在确保强度的同时挠曲也处于容许范围内的设定条件下。所谓挠曲的容许范围内,换言之是指在确保了耐久性的基础上、推力轴承TB的驱动损失处于容许范围内。另外,该厚度tin、toUt是指圆盘部llb、21b的保持推力轴承TB的部分的最大壁厚。
[0060]例如,在沿径向观察的情况下,输出轴21的圆盘部21b的从保持推力轴承TB的部分(支点)到反力的施加部分(力点)的距离比输入轴11的圆盘部Ilb的从保持推力轴承TB的部分(支点)到反作用力的施加部分(力作用点)的距离长。因此,当各自的厚度tin^ut均等的情况下,相比输入轴11,输出轴21的烧曲大。此外,由于输入轴11按压嵌合(thrust engage)于旋转轴12,因此因轴力的反作用力而整体倾倒的可能低。与此相对,输出轴21经由轴承B2安装于输入轴11,因此,根据该轴承B2的晃动的大小,输出轴21整体倾倒。因此,加上该倾斜,圆盘部21b施加于推力轴承TB的力大于圆盘部Ilb施加于推力轴承TB的力。由于上述理由,当按照上述的设定条件设定输出轴21的圆盘部21b的厚度t-的情况下,能够使输入轴11的圆盘部I Ib的厚度^„比圆盘部21b的厚度tcmt薄。
[0061]因此,在本实施例中,使圆盘部Ilb的厚度^比圆盘部21b的厚度tcmt薄。由此,各圆盘部llb、21b能够在确保强度的同时将挠曲(倾斜)抑制在容许范围内。进而,伴随与此,在该无级变速器I中,能够抑制推力轴承TB的驱动损失的增大、耐久性的降低,因此燃料利用率以及耐久性提高。此外,在该无级变速器I中,能够抑制轴长的增大、重量的增加。
[0062] 在此,对于该无级变速器I,通过在对该圆盘部I Ib、2Ib的厚度tin、tout进行设定(tin<tc>ut)的同时、或者除了进行该设定外还形成为如下的结构,也能够抑制推力轴承TB的驱动损失的增大、耐久性的降低。
[0063] 对于圆盘部llb、21b,如果不加厚壁厚而使其牢固,则结果无法完全抑制挠曲。并且,对于圆盘部21b,无论形成为多么牢固的厚度tcmt,都会因输入轴11与输出轴21之间的轴承B2的晃动而无法完全抑制其倾斜。因此,该无级变速器I构成为:容许圆盘部llb、21b发生挠曲(倾斜),且即便在发生该挠曲(倾斜)时也能够抑制推力轴承TB的驱动损失的增大、耐久性的降低。
[0064]具体而言,如图4以及图5的上图所示,在圆盘部llb、21b形成有支承推力轴承TB的滚道91、92的环状的保持面13、23。因此,在此,对于无级变速器I处于静止状态时的保持面
13、23,将该保持面13、23与各滚道91、92的间隔形成为径向外侧比径向内侧宽。具体地说,使各保持面13、23以随着趋向径向外侧而与滚道91、92间的间隔变宽的方式倾斜。因此,在无级变速器I的静止状态下,形成保持面13、23与滚道91、92的径向内侧部分线接触而保持推力轴承TB的形状。
[0065]保持面13、23的倾斜角是指以滚道91、92的径向内侧部分为基点的保持面13、23相对于径向的角度。保持面13的倾斜角设定成如下的角度:当作用于输入轴11的反作用力(SP由轴力产生部71产生的按压力)最大时,保持面13与滚道91在轴线方向面接触的角度。即,该倾斜角是当伴随输入转矩的增大而按压力达到最大时保持面13与径向平行的角度。并且,保持面23的倾斜角也同样设定成如下的角度:当作用于输出轴21的反作用力(由轴力产生部72产生的按压力)达到最大时保持面23与径向平行,该保持面23与滚道92在轴线方向面接触的角度。即,对于该无级变速器I,保持面13、23的倾倒状态设定成:最大按压力时的因圆盘部llb,21b的挠曲(倾斜)而产生的保持面13、23的倾斜角,与无级变速器I静止时的保持面13、23相对于径向的倾斜角为相等的角度。
[0066]在此,反观以往的构造,在按压力增大的同时,会对推力轴承TB的各滚道逐渐施加大的载荷。这是由于:在无级变速器I的静止状态下,圆盘部的保持面已经与推力轴承TB的各滚道抵接,如图6所示,在按压力增大的同时,保持面的倾斜角增大,与此相应,由推力轴承TB的晃动而导致的滚道的倾斜角也变大。另一方面,对于本实施例的保持面13、23的倾斜角,由于随着按压力增大圆盘部llb、21b的挠曲(倾斜)增大,因此,如图6所示,本实施例的保持面13、23的倾斜角随着按压力的增大而逐渐减小,在最大按压力时成为O度。图5中,上图示出无级变速器I静止时或低按压时的保持面13、23与推力轴承TB的状态,下图示出最大按压力时的保持面13、23与推力轴承TB的状态。
[0067]这样,根据该无级变速器I,不会从保持面13、23朝推力轴承TB施加有过度的载荷(特别是轴线方向的载荷)。因此,在该无级变速器I中,能够抑制推力轴承TB的驱动损失的增大、耐久性的降低,燃料利用率以及耐久性提高。此外,在该无级变速器I中,将圆盘部llb、21b的厚度tin、tc>u^薄至容许挠曲的大小,因此还能够抑制轴长的增大和重量的增加。进而,在该无级变速器I中,通过应用上述的圆盘部I lb、2Ib的厚度tin、Uut的设定(tin<t™t),能够进一步缩短轴长、减轻质量。
[0068]另外,该无级变速器I中,还可以将保持面13、23的倾倒状态设定成:与因最大按压力时的圆盘部llb、21b的挠曲(倾斜)而产生的保持面13、23的倾斜角相比,无级变速器I静止时的保持面13、23相对于径向的倾斜角更大。由此,在最大按压力时,保持面13、23与推力轴承TB的各滚道91、92在轴线方向面接触。对于该无级变速器I,即便以这种方式构成也能够抑制推力轴承TB的驱动损失的增大、耐久性的降低,因此能够得到与上述例示同样的效果O
[0069] 变形例
[0070]以下对本实施例的无级变速器I的变形例进行说明。
[0071]在图4所示的本实施例的无级变速器I中,使保持面12、23倾斜。因此,当无级变速器I处于静止状态时或按压力低时,存在因推力轴承TB的晃动而各滚道91、92相对于径向无法保持正确的姿态而倾倒的可能性。并且,此时还存在推力轴承TB整体相对于径向倾斜的可能性。因此,当按压力低时,担心导致驱动损失增大、耐久性降低。
[0072]另一方面,在本实施例的无级变速器I中,随着按压力的增大,来自保持面13、23的载荷点还分散到径向外侧,因此,各滚道91、92的倾斜角逐渐减小。也就是说,当在各滚道91、92倾倒的状态下按压力增加时,保持面13(23)将各滚道91、92推回至正确的姿态。因此,在该无级变速器I中,随着按压力的增大,推力轴承TB的驱动损失增大、耐久性降低的可能性降低。
[0073]因此,在该变形例的无级变速器I中,如图7所示,构成为如下的方式:在保持面13与滚道91之间以及保持面23与滚道92之间分别配设环状的弹性部件95、96,当无级变速器I处于静止状态或按压力低时,利用该弹性部件95、96的弹性力将各滚道91、92保持在正确的姿态。
[0074]对于该输入轴11侧与输出轴21侧的各弹性部件95、96,在无级变速器I处于静止状态或按压力低时,对各滚道91、92的径向外侧部分施加载荷,并且对各保持面12、23的径向内侧部分施加载荷。例如,作为该弹性部件95、96,可以使用碟簧之类的部件。
[0075]在该变形例的无级变速器I中,当无级变速器I处于静止状态时或按压力低时,弹性部件95、96从与保持面12、23之间的间隙大的各滚道91、92的径向外侧部分施加载荷,从而使推力轴承TB产生轴线方向的夹压力。因此,该无级变速器I在无级变速器I处于静止状态时或按压力低时,能够抑制各滚道91、92或推力轴承TB自身的倾倒,正确地保持该推力轴承TB的姿态。因此,根据该变形例的无级变速器1,当无级变速器I处于静止状态时或按压力低时,能够抑制推力轴承TB的驱动损失的增大、耐久性的降低,因此能够提高燃料利用率和耐久性。
[0076]另一方面,在该变形例的无级变速器I中,当从低按压力时起增大按压力时,弹性部件95、96由保持面12、23逐渐压溃,在该过程中,各滚道91、92的倾斜角增大。然而,在该无级变速器I中,在弹性部件95、96被完全压溃的时刻,如图8所示,保持面12、23和滚道91、92间的位置关系与上述的实施例中的情况大致相同,因此,此后直到图9所示的最大按压时为止,与上述的实施例同样,滚道91、92的倾斜角减小。因此,根据该变形例的无级变速器1,无论按压力的大小如何均能够抑制推力轴承TB的驱动损失的增大、耐久性的降低,因此能够提尚燃料利用率和耐久性。
[0077]另外,对于在上述的实施例、变形例中示出的推力轴承TB,随着其外径的增大,圆周速度变高,驱动损失增大。因此,在实施例、变形例的无级变速器I中,优选缩小推力轴承TB的外径,更优选为将推力轴承TB配置在相比各行星滚珠40的重心靠径向内侧的位置,从而降低驱动损失。另外,对于推力轴承TB,伴随小型化,该推力轴承TB容易受到保持面12、23的挠曲的影响。然而,在该实施例、变形例的无级变速器I中,形成为如下的结构:对保持面
12、23预先赋予倾斜角,或将圆盘部llb、21b的厚度tin、tcmt设定为“tin<tcmt)”,由此来抑制推力轴承TB的驱动损失的增大、耐久性的降低,因此,能够在抑制轴长的增大和重量的增加的同时实现推力轴承TB的小型化,能够通过该小型化来进一步降低推力轴承TB的驱动损失。
[0078]在此,在该实施例或变形例的无级变速器I中,代替推力轴承TB,还可以应用例如球轴承等其他的轴承。然而,通常情况下,对于轴承,随着小型化(小径化),内部的滚动部件的数量减少,因此存在无法耐受高输入转矩的可能性。并且,当应用球轴承的情况下,使用钢球作为滚动部件,因此滚动部件与滚道之间为点接触,担心之间的面压力变高而增大球轴承的驱动损失。并且,在这种无级变速器I中,由于使用比所谓ATF具有更高剪切应力τ的牵引油,因此担心随着球轴承的面压力升高而剪切应力变高,球轴承的驱动损失增大。
[0079]为此,在该实施例或变形例的无级变速器I中,优选仍使用推力轴承TB,其中,尤为优选的是应用推力滚子轴承或推力滚针轴承。之所以如此选定是因为:与球轴承相比,推力滚子轴承或推力滚针轴承即便小型化仍能够确保滚动部件(滚子或滚针)的数量较多,因此能够应对高输入转矩。并且,在推力滚子轴承或推力滚针轴承中,滚动部件与滚道之间为线接触,因此,与点接触的球轴承相比,能够降低滚动部件与滚道之间的面压力,与球轴承相比能够将驱动损失的增大抑制在较低的程度(图10)。另外,该图10是对推力滚子轴承或推力滚针轴承的驱动损失和球轴承的驱动损失进行说明的图,将横轴设为牵引油或者ATF的压力粘性系数α与赫兹面压力(hertz surface pressure)P的乘积值,将纵轴设为牵引油或者ATF的剪切应力τ。
[0080]并且,在上述的实施例或变形例的无级变速器I中,作为变速装置(偏转装置)具备圆盘状的隔板80,导致轴长相应变长。为此,对于无级变速器1,通过在行星架设置作为变速装置(偏转装置)的功能,能够抑制轴长的增大。例如,对于该无级变速器1,在图1或图4的结构中,去除隔板80,并将行星架60替换为图11所示的行星架160。
[0081]该行星架160具备:与行星架60相同形成有引导部63的第一圆盘部61;以及具有作为变速装置(偏转装置)的功能的第二圆盘部162。在该行星架160中,第一圆盘部61与行星架60同样固定于轴50。另一方面,第二圆盘部162能够相对于该轴50沿周方向相对旋转。为了进行该相对旋转,使用未图示的马达等致动器(驱动部)。对于该第二圆盘部162,针对每个行星滚珠40形成有相对于径向大致平行地偏移的引导部164。该引导部164是供支承轴41的突出部插入的引导槽或引导孔。当着眼于一个行星滚珠40而从轴线方向(图1、图4的箭头A的方向)观察的情况下,引导部164形成为一部分与第一圆盘部61的径向的引导部63重叠且倾斜的状态。该引导部164的与引导部63重合的重合部分是保持支承轴41的突出部的部分,伴随第二圆盘部162的沿周方向的旋转而在径向移动。因此,在第二圆盘部162旋转的同时,该支承轴41与行星滚珠40进行偏转动作。另外,在图11的例示中,通过使第二圆盘部162朝纸面顺时针方向旋转而使变速比朝增速侧变速,通过使第二圆盘部162朝纸面逆时针方向旋转而使变速比朝减速侧变速。
[0082]并且,在具备该图11的结构的无级变速器I中,还可以设置例如与图4所示的第二圆盘部62相当的部件(即形成有径向的引导部64的部件)。此时,只要将该部件配置在隔着行星滚珠40而在轴线方向上与第一圆盘部61对置的位置(行星滚珠40与第二圆盘部162之间、或者相比第二圆盘部162在轴线方向靠外侧(例如图4中的纸面左侧))即可。
[0083] 标号说明:
[0084] I…无级变速器;10...第一旋转部件(第一旋转要素);11…输入轴;Ilb…圆盘部;13...保持面;20...第二旋转部件(第二旋转要素);21…输出轴;21b…圆盘部;23...保持面;30…太阳辊(第三旋转要素);40…行星滚珠(滚动部件);41…支承轴;50...轴(变速器轴);60、160."行星架(保持部件);71、72."轴力产生部;80-隔板;91、92."滚道;95、96."弹性部件;164…引导部;Rl...第一旋转中心轴线;R2...第二旋转中心轴线;TB...推力轴承。

Claims (2)

1.一种无级变速器,其特征在于, 该无级变速器具备: 变速器轴,该变速器轴成为旋转中心; 能够相对旋转的第一旋转要素以及第二旋转要素,上述第一旋转要素以及第二旋转要素在上述变速器轴上对置配置,且具有相同的第一旋转中心轴线; 滚动部件,该滚动部件具有与上述第一旋转中心轴线平行的第二旋转中心轴线,以上述第一旋转中心轴线为中心呈放射状地配置有多个上述滚动部件,且上述滚动部件由上述第一旋转要素以及第二旋转要素夹持; 上述滚动部件的支承轴,该支承轴具有上述第二旋转中心轴线,且两端从上述滚动部件突出; 保持部件,该保持部件经由上述支承轴的各自的突出部保持上述滚动部件,使得上述滚动部件偏转自如; 第三旋转要素,将各上述滚动部件配置于该第三旋转要素的外周面上,该第三旋转要素能够相对于上述变速器轴、上述第一旋转要素以及第二旋转要素相对旋转; 变速装置,该变速装置利用各上述滚动部件的偏转动作使上述第一旋转要素与上述第二旋转要素之间的旋转比变化,从而改变变速比; 转矩的输入轴,该输入轴具有以上述第一旋转中心轴线为旋转中心的圆盘部,并且与上述第一旋转要素连结,从上述第一旋转要素朝向各上述滚动部件的方向的按压力的反作用力作用于上述输入轴; 转矩的输出轴,该输出轴具有以上述第一旋转中心轴线为旋转中心且与上述输入轴的圆盘部对置的圆盘部,并且与上述第二旋转要素连结,从上述第二旋转要素朝向各上述滚动部件的方向的按压力的反作用力作用于上述输出轴;以及轴承,该轴承由上述输入轴的圆盘部的保持面与上述输出轴的圆盘部的保持面夹持,静止时的上述输入轴的圆盘部的保持面形成为,该输入轴的圆盘部的保持面与上述轴承的一侧的滚道之间的间隔在径向外侧比在径向内侧宽,静止时的上述输出轴的圆盘部的保持面形成为,该输出轴的圆盘部的保持面与上述轴承的另一侧的滚道之间的间隔在径向外侧比在径向内侧宽。
2.根据权利要求1所述的无级变速器,其中, 在上述输入轴的圆盘部的保持面与上述轴承的一侧的滚道之间设置有在静止时对该滚道的径向外侧部分施加载荷的输入轴侧的弹性部件,并且,在上述输出轴的圆盘部的保持面与上述轴承的另一侧的滚道之间设置有在静止时对该滚道的径向外侧部分施加载荷的输出轴侧的弹性部件。
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