JP2002509598A - 無段摩擦車式変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ハウジング（１）、入力軸（３）、トルク軸（３４）、トロイド状内面付きの２つの入力ディスク（５、１５）とトロイド状内面付きの２つの出力ディスク（６、１６）であって、それぞれ入力ディスクと出力ディスクが１つづつ対を成し、両出力ディスクが互いに鏡面対称に並べて配置されている入力ディスク（５、１５）と出力ディスク（６、１６）、トルクを入力ディスクからそれに対応した出力ディスクに伝達するための複数の摩擦車、出力軸（１０）、および出力ディスクと出力軸との間の歯車装置（８、９）を備えた無段摩擦車式変速機において、変速機ハウジング（１）に保持枠（２）が釈放可能に固定され、この保持枠（２）が、上側Ｕ状部材（２８）と、下側Ｕ状部材（２９）と、上側Ｕ状部材を下側Ｕ状部材に結合するポット状軸受支持要素（７）とを有し、ポット状軸受支持要素（７）上に、歯車（８）に対する少なくとも１つの軸受（２４）が、その内輪が固定して配置され外輪が歯車（８）と一緒に回転するように、配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】 無段摩擦車式変速機 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念部分に記載の無段摩擦車式変速機に関 する。 このような無段摩擦車式変速機は通常、１本の共通軸上に同軸的に互いに対を 成して配置され、その内面がトロイド状に形成されている入力ディスクと出力デ ィスク、および入力ディスクと出力ディスクとの間に配置された複数の摩擦車を 有している。これらの摩擦車は、入力ディスク並びに出力ディスクと摩擦接触し 、出力ディスクに入力ディスクから伝達されるトルクを、出力ディスクに摩擦接 触によって伝達する。摩擦車の回転数は、摩擦車の入力ディスクとの接触点と回 転軸との距離が、大きくなればなるほど、増加する。これに対して、出力ディス クの回転数は、摩擦車と出力ディスクとの接触点が、回転軸に接近すればするほ ど、増大する。従って、摩擦車を揺動することによって、出力ディスクの回転数 は無段階に任意に調整される。この目的のために、摩擦車の回転軸は、揺動装置 を介して制御できるホルダに支持されている。 このような無段摩擦車式変速機の原理は、１９３９年に開示された米国特許第 ２１５２７９６号明細書に既に記載されている。そこでは、二対の凹面状の入力 ディスクと出力ディスクが設けられ、その両ディスク間に摩擦車が配置され、揺 動可能に支持されている。これによって、入力軸を介して入力ディスクおよび摩 擦車に伝達されるトルクは、摩擦車の相対位置に関係して、それに応じた伝達比 で、出力ディスク、歯車段および中空軸を介して、遊星歯車装置の形をした加算 伝動装置に導かれる。遊星歯車装置のキャリヤは、例えば自動車の駆動車輪に結 合されている出力軸を駆動する。その出力軸は入力軸に対して平行に延び、入力 軸に対して間隔を隔てて配置されている。出力歯車および両出力ディスクは、ス リーブ上に回転可能に支持されている。このスリーブはその両端が軸受台に支持 されている。それぞれの入力ディスクと出力ディスクとの間に軸受台を配置する ために、両ディスク間に十分大きな構造空間を設ける必要がある。 米国特許第３７３９６５８号明細書における変速機も同様に、二対の入力ディ スクと出力ディスクを有し、両ディスク間に摩擦車が配置され、揺動可能に支持 されている、可逆式無段変速機を有している。この構造の場合、ハウジングの構 造部品である軸受台が存在し、この軸受台は空間的に両出力ディスク間に位置し て配置されている。出力ディスクから流れ出る動力は、デフとして作用する遊星 歯車装置を介して中空軸に導かれる。その中空軸は出力歯車に固く結合され、球 軸受を介して軸受台に回転可能に支持されている。 その出力歯車は、トルクコンバータのハウジングに固く結合されている歯車に 、駆動接続されている。このトルクコンバータは変速機の出力軸を駆動する。出 力軸の入力端にトルクコンバータを配置するために、変速機の入力軸と出力軸と の軸間距離を非常に大きくする必要がある。従って、必要な構造空間はいつでも 用意できるものではないので、この変速機の用途は限定される。 米国特許第４８９３５１７号明細書において、ハウジングを貫通して延びる入 力軸を備えた無段摩擦車式変速機が知られている。そのハウジングは隔壁によっ て２つの中空室に仕切られ、各中空室内にそれぞれ、入力ディスクとそれに対向 して位置する出力ディスクが、その両ディスク間に位置する摩擦車と共に、支持 されている。その両中空室内における入力ディスク並びに出力ディスクは１本の 共通の軸上に位置している。所望の速度比を得るために、摩擦車はその共通軸に 対して揺動できる。二対の入力ディスクと出力ディスクは、両出力ディスクが並 んで位置し、詳しくは両中空室を互いに分離する隔壁の両側に位置するように、 両中空室内に互いに鏡面対称に配置されている。その隔壁に、両出力ディスクか ら一緒に出力トルクを供給される歯車が、支持されている。 このトルクは出力軸に結合されたもう１つの歯車を介して出力軸に伝達される 。この出力軸は、入力軸に対して平行に延び、詳しくは、出力軸は一方の中空室 を貫通し、その一端が隔壁に支持されているように配置されている。 その隔壁は、それに支持された歯車およびそれに付属する軸受およびスペーサ と一緒に、予め組み立てられたユニットとしてハウジングの中にはめ込まれ、こ のハウジングにねじ結合される。しかしこの予組立方式は僅かな部品点数に限ら れ、従って依然として、変速機を完成するための組立費用は非常に高い。変速機 の構造様式で条件づけられる別の欠点は、非常に大きな力が変速機ハウジングに 導入されることにある。これは、堅牢な構造を必要とし、それに応じて非常に重 くなる。 米国特許第５０３３３２２号明細書には、基本的に上述の摩擦車式変速機と同 じ構造をした無段摩擦車式変速機が記載されている。即ち、それぞれ入力ディス クと、出力ディスクと、両ディスク間に揺動可能に支持された摩擦車とから成る ２つの伝動装置を有する無段摩擦車式変速機が記載されている。このような摩擦 車式変速機において、一方の伝動装置が制御装置によって制御されるときには常 に、他方の伝動装置の摩擦車のホルダが振動に曝されることを防止するために、 この公知の摩擦車式変速機の場合、第１の摩擦車ホルダ組と第２の摩擦車ホルダ 組との相対運動を阻止する機械装置が設けられている。この装置は上下の横棒（ 即ち継鉄）から成り、各横棒はそれぞれ、摩擦車のホルダ（ジャーナル）に対す る軸受を受け、ハウジング固定のピボットを中心として揺動可能に配置されてい る。横棒対は、相対運動を防止するために、長手方向に延びるロッドを介して互 いに固く結合されている。それによって、ホルダに摩擦車を通して作用する振動 が抑えられて、第２の伝動装置における滑りが減少されねばならない。 米国特許第４９３４２０６号明細書における摩擦車式変速機の場合、出力歯車 が一方ではスリーブに固く結合されている。このスリーブは軸受によって隔壁に 支持され、その他端が出力ディスクに移行している。この連動継手のために、出 力歯車はカラー（つば）を備えている。このカラーはまた同時に、出力歯車にお けるもう１つの出力ディスクを（スプライン継手を介して）相対回転不能に支持 し固定するために設けられている。大きなトルクがかかる場合、出力ディスクと 出力歯車との固い結合は不利である。更に、出力ディスクを変速機主軸に直接支 持することは、この軸受と出力歯車におけるカラーの外径との間に偏心が生ずる ことが避けられないので、不利な影響を及ぼす。 本発明の課題は、出力歯車が大きく荷重を受けることができ、組立が簡単であ るという特長を有する摩擦車式変速機を作ることにある。 本発明によればこの課題は、冒頭に述べた形式の無段摩擦車式変速機において 、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の手段によって解決される。本発明の有利 な実施態様は、従属請求の範囲に記載されている。 本発明によって得られる利点は特に、出力歯車に対する軸受装置が大きく荷重 を受けることができることにある。軸方向構造長さは、軸受が（出力歯車に関し て）横に、即ち軸方向に突出していないので、主に利用される歯車の幅によって 決定される。この軸受が固定内輪および回転外輪の構造にされていることによっ て、大きな歯車幅にもかかわらず、短い軸方向構造を実現することができる。 以下、本発明の有利な実施例が示されている図を参照して、本発明を詳細に説 明する。 図１は本発明に基づく摩擦車式変速機の断面図、 図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 各図において同一部分には同一符号が付されている。１は摩擦車式変速機（な いしトロイダル変速機）のハウジングである。その入力軸３は図示していない始 動要素、例えば自動車のトルクコンバータあるいは駆動機の湿式始動クラッチに 結合されている。ハウジング１内に２つの伝動装置が、入力軸３に対して同軸的 に配置されている。その一方の伝動装置は入力ディスク５と出力ディスク６を有 し、他方の伝動装置は入力ディスク１５と出力ディスク１６を有している。両伝 動装置の入力ディスク５、１５および出力ディスク６、１６は、それぞれ互いに 向かい合う表面がトロイド状に形成されている。両伝動装置にそれぞれ特に２つ の摩擦車１１、２１が設けられている。これらの摩擦車１１、２１は、これらが 入力軸３の長手軸線１８に関して揺動できるように、揺動可能なホルダ１２、２ ２に取り付けられている。摩擦車１１、２１は、それらと向かい合う入力ディス ク５、１５および出力ディスク６、１６の表面と摩擦接触している。各伝動装置 における摩擦車は、入力軸３の軸線に対して対称に配置されている。 いま摩擦車１１、２１が、詳細に図示されていない揺動装置によって、入力軸 ３の長手軸線に関して傾けられると、摩擦車１１、２１の外周面の接触点が、図 ２に示されている位置から、入力ディスク並びに出力ディスクのトロイド状表面 に沿って移動し、これによって、入力速度と出力速度の伝達比が、連続的に、即 ち無段階に調整される。 全ディスク５、１５、６、１６はトルク軸３４上に支持されている。このトル ク軸３４はハウジング１に対して僅かに軸方向に相対移動できる。一方の伝動装 置の入力ディスク５はトルク軸３４に固く取り付けられているが、その上を軸方 向に滑れるように支持されている。他方の伝動装置の入力ディスク１５も、かみ 合い連動歯２５によってトルク軸３４に固く結合されている。両伝動装置の両出 力ディスク６、１６は、変速機内に互いに鏡面対称に並べて配置されている。こ れらの両出力ディスク６、１６は共通のスリーブ１４上に配置されている。出力 ディスク１６は歯車８に固く結合され、この歯車８はトルク軸３４を回転可能に 包囲している。この歯車８は、出力軸１０に固く結合されている歯車９とかみ合 っている。これによって、入力ディスク５から出力ディスク６に伝達されるトル クおよび入力ディスク１５から出力ディスク１６に伝達されるトルクは、スリー ブ１４に固く結合された両出力ディスク６、１６から歯車８に伝達される。２４ は歯車８の軸受、３２は出力軸１０の軸受である。 出力ディスクと出力歯車８との固い継手は、好適には次のように構成されてい る。 （図において右に位置する）内側リング５５は、出力歯車８に例えば溶接によ って固く結合されている。この内側リング５５はその外周面に外歯を有している 。この外歯に外側リング５６の内歯がかみ合っている。内側リング５５および外 側リング５６の内歯および外歯は、一緒にかみ合い連動歯５７を形成している。 外側リング５６は出力ディスク１６に例えば溶接によって固く結合されている 。このようにして、出力ディスク１６と出力歯車８との間に固い継手が存在し、 この継手によって両出力ディスク６、１６の動力が合計され、出力歯車８に導か れ、最終的に出力軸１０の歯車９に導かれる。 内側リング５５、外側リング５６を固定するために、構造状態が許す限りにお いて溶接継手に代わって、ねじ継手を利用することもできる。 異なった実施例において、内側リング５５を完全に省くこともできる。その場 合、もともと存在する出力歯車８の歯の一部がかみ合い連動歯の一部として採用 される。その場合、外側リング５６の内歯は、この歯に合わせて形成しなければ ならない。 出力ディスク１６と出力歯車８との間の上述した固い継手は、一方では大きな トルクを伝達することを可能にする。他方では、出力ディスク１６を出力歯車８ の方向に軸方向に移動することによって、連動継手が形成されるので、簡単な組 立が保証される。また上述の連動継手は、それが変速機の軸方向において構造空 間を必要としないという利点を有する。 出力歯車８を支持するための軸受２４は、ポット状軸受支持要素７のカラー５ ８上に互いに並べて配置されている。軸受２４の内輪はカラー５８に関して固定 し、軸受２４の外輪は出力歯車８と共に回転する。軸方向に互いに並べて配置さ れた軸受は、主に出力歯車８の歯車幅に相当する軸方向長さを占めている。上述 の配置構造によって、特に軸方向構造長さを短くできる。軸受２４はカラー５８ に止め輪５９によって、出力歯車８に止め輪６０によって、軸方向に固定されて いる。組立の際、出力歯車８は軸受２４と共に予め組み立てられたユニットとし てカラー５８上にはめ込まれ、止め輪５９によって固定される。 ４はローラ状押圧装置であり、これはカム軌道付き入力ディスク１５とカム軌 道付きディスク３５との間に設けられている。このディスク３５は軸受２３を介 して入力軸上に軸方向に移動可能に支持され、且つこの入力軸に固く結合されて いる。ディスク３５は押圧装置４によって入力ディスク１５を軸方向に出力ディ スク１６に向けて押圧する。３６はスラストディスクであり、入力ディスク５が 軸受３７を介してこのスラストディスク３６に支持されている。入力ディスク５ は入力軸３上においてスラストディスク３６によって出力ディスク６に向けて移 動される。 ７はポット状軸受支持要素７であり、これはトルク軸３４およびスリーブ１４ によって貫通されている。軸受支持要素７は、歯車８と出力ディスク６との間に 、これらの部品を互いに分離するように、配置されている。軸受支持要素７は、 これが出力ディスク１６に固く結合された歯車８を収容するように、形成されて いる。歯車８に出力軸１０の歯車９がかみ合っている。 スリーブ１４はポット状軸受支持要素７の孔内にニードル軸受３３を介して支 持されている。軸受支持要素７は、ハウジング１内に配置された保持枠２に支持 されている。この保持枠２は、上側Ｕ状部材２８と下側Ｕ状部材２９に、釈放可 能にあるいは永続的に結合され、即ちねじ結合あるいは溶接結合されている。保 持枠２は軸受支持要素７および上下のＵ状部材２８、２９によって形成されてい る。Ｕ状部材はジャーナル４２、４３を介して上側横棒４０、４１を、ジャーナ ル４８、４９を介して下側横棒５０、５１を支持し、これらの横棒４０、４１、 ５０、５１に、摩擦車１１、２１のホルダ１２、２２が支持されている。 歯車８の軸受装置は固定内輪を有し、従って出力歯車は軸受の外輪と共に回転 する。このような軸受支持要素の形成および軸受２４の配置によって、歯車８が 幅広く、従って大きく荷重することができるにもかかわらず、摩擦車式変速機を 軸方向に比較的短く形成することができる。 １９はポット状軸受支持要素７と保持枠２との固定装置例えばねじ結合装置で ある。２０、３０は横棒４０、４１のジャーナル４２、４３に対する固定装置で あり、４６、４７は横棒５０、５１のジャーナル４８、４９に対する固定装置で ある。 出力軸１０はその軸受３２が保持部分３１に支持されている。この保持部分３ １は下部Ｕ状部材２９における切欠き開口４５に部分的に入り込んでいる。軸受 ３２は歯車９によって包囲され、保持部分３１は変速機ハウジングに支持されて いるか、ないしは保持枠２内に、あるいは図示のように油圧制御装置２６に固定 されている。軸受３２は保持部分３１に釈放可能に固定され、出力軸１０が回転 する際、軸受３２の内輪あるいは外輪は停止している。 本発明に基づく摩擦車式変速機の運転中において、例えば自動車のエンジンか らやって来るトルクは、入力軸および押圧装置４、３５を介して駆動ディスク１ ５に伝達され、更にそれに伝達されたトルクは、その摩擦車を介して出力ディス ク１６に導かれ、更に、駆動ディスク１５のトルクはかみ合い連動歯２５を介し てトルク軸３４に伝達され、その軸受１３を介して駆動ディスク５に伝達され、 この駆動ディスク５は更にその摩擦車を介して出力ディスク６を押圧する。即ち 第１の伝動装置並びに第２の伝動装置において、トルクは入力ディスクから出力 ディスクに、両者間に配置され予め選定された傾斜面内で転動する摩擦車を介し て伝達される。 両出力ディスク６、１６は一緒に歯車８に動力を供給し、この歯車８は出力動 力を、歯車９を介して出力軸１０に、所望の伝達比で伝達する。 符号の説明 １ ハウジング ２ 保持枠 ３ 入力軸 ４ 押圧装置 ５ 入力ディスク ６ 出力ディスク ７ 軸受支持要素 ８ 歯車 ９ 歯車 １０ 出力軸 １１ 摩擦車 １２ ホルダ １３ 軸受 １４ スリーブ １５ 入力ディスク １６ 出力ディスク １７ 中空室 １８ 長手軸線 １９ 固定装置 ２０ 固定装置 ２１ 摩擦車 ２２ ホルダ ２３ 軸受 ２４ 軸受 ２５ かみ合い連動歯 ２６ 油圧制御装置 ２７ 中空室 ２８ 上側Ｕ状部材 ２９ 下側Ｕ状部材 ３０ 固定装置 ３１ 保持部 ３２ 軸受 ３３ ニードル軸受 ３４ トルク軸 ３５ カム軌道付きディスク ３６ スラストディスク ３７ 軸受 ３８ ねじ孔 ３９ 継手開口 ４０ 上側横棒 ４１ 上側横棒 ４２ ジャーナル ４３ ジャーナル ４４ 部片 ４５ 切欠き開口 ４６ 固定装置 ４７ 固定装置 ４８ ジャーナル ４９ ジャーナル ５０ 下側横棒 ５１ 下側横棒 ５５ 内側リング ５６ 外側リング ５７ かみ合い連動歯 ５８ カラー ５９ 止め輪 ６０ 止め輪

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年５月６日（１９９９．５．６） 【補正内容】 請求の範囲 １． − ハウジング（１）、 − 入力軸（３）、 − 入力軸に対して同軸的に配置されたトロイド状内面付きの２つの入力ディス ク（５、１５）、 − 入力軸に対して同軸的に配置され両入力ディスク（５、１５）をトルク伝達 的に接続するトルク軸（３４）、 − 入力軸に対して同軸的に配置されトルク伝達的に接続されたトロイド状内面 付きの２つの出力ディスク（６、１６）、その場合、それぞれ入力ディスクと出 力ディスクが１つづつ対を成し、両出力ディスクが互いに鏡面対称に並べて配置 されている、 − トルクを入力ディスクからそれに対応した出力ディスクに伝達するために、 各対の入力ディスクと出力ディスクとの間に揺動可能に配置された複数の摩擦車 （１１、２１）、 − 各摩擦車（１１、２１）に対するホルダ（１２、２２）、 − 摩擦車のホルダに対する揺動装置、 − 一方の入力ディスク（１５）を他方の入力ディスク（５）の方向におよび出 力ディスクの方向に押し付けるための、一方の入力ディスク（１５）と共働する 押圧装置（４）、 − トルク伝達結合された出力ディスクとの間に配置され、この出力ディスクに かみ合い連動歯を介して連結されている出力歯車としての歯車（８）と、出力軸 （１０）に結合された歯車（９）とから成る歯車装置（８、９）、および − 出力歯車（８）が軸受（２４）を介して支持されている定置軸受支持要素 （７）、 を備えた無段摩擦車式変速機において、 − 変速機ハウジング（１）に、上側Ｕ状部材（２８）と下側Ｕ状部材（２９） を有する保持枠（２）が、釈放可能に固定され、 − 軸受支持要素（７）がポット状に形成され、上側Ｕ状部材（２８）を下側Ｕ 状部材（２９）に結合し、 − 歯車（８）に対する少なくとも１つの軸受（２４）が、ポット状軸受支持要 素に、その内輪が固定して配置され外輪が歯車（８）と一緒に回転するように、 配置されている、 ことを特徴とする無段摩擦車式変速機。 ２． 歯車（８）が、互いに直接隣接して配置された２つの軸受（２４）を介 して支持され、その軸受の幅が、歯車（８）の幅にほぼ相当していることを特徴 とする請求の範囲第１項記載の無段摩擦車式変速機。 ３． １つないし複数の軸受（２４）が、ポット状軸受支持要素（７）に形成 された段部、ポット状軸受支持要素（７）における止め輪（２９）、歯車（８） に形成された段部および歯車（８）における止め輪（６０）によって、軸方向に 固定されていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の無段摩擦 車式変速機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ハウジング（１）、入力軸（３）、この入力軸（３）に対して同軸的に 配置されたトルク軸（３４）、入力軸（３）に対して同軸的に配置されたトロイ ド状内面付きの２つの入力ディスク（５、１５）と、入力軸（３）に対して同軸 的に配置されたトロイド状内面付きの２つ出力ディスク（６、１６）であって、 それぞれ入力ディスクと出力ディスクが１つづつ対を成し、両出力ディスクが互 いに鏡面対称に並べて配置されている入力ディスク（５、１５）と出力ディスク （６、１６）、トルクを入力ディスクからそれに対応した出力ディスクに伝達す るために、各対の入力ディスクと出力ディスクとの間に揺動可能に配置された複 数の摩擦車（１１、２１）、各摩擦車（１１、２１）に対するホルダ（１２、２ ２）、摩擦車のホルダに対する揺動装置、入力ディスクを出力ディスクの方向に 押圧するための入力ディスクに対する押圧装置（４）、出力軸（１０）、および 出力ディスクと出力軸との間の歯車装置（８、９）を備えた無段摩擦車式変速機 において、変速機ハウジング（１）に、保持枠（２）が釈放可能に固定され、こ の保持枠（２）が、上側Ｕ状部材（２８）と、下側Ｕ状部材（２９）と、上側Ｕ 状部材を下側Ｕ状部材に結合するポット状軸受支持要素（７）とを有し、ポット 状軸受支持要素（７）上に、歯車（８）に対する少なくとも１つの軸受（２４） が、その内輪が固定して配置され外輪が歯車（８）と一緒に回転するように、配 置されていることを特徴とする無段摩擦車式変速機。 ２． 歯車（８）が、互いに直接隣接して配置された２つの軸受（２４）を介 して支持され、この軸受の幅が、歯車（８）の幅にほぼ相当していることを特徴 とする請求の範囲第１項記載の無段摩擦車式変速機。 ３． 軸受（２４）が、ポット状軸受支持要素（７）における止め輪および歯 車（８）における止め輪によって、軸方向に固定されていることを特徴とする請 求の範囲第１項又は第２項に記載の無段摩擦車式変速機。