JP2005164014A - トロイダル型無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを停止し、発進クラッチを切った状態で、車体を押して移動しても、入出力ディスクとパワーローラとの接触部が無潤滑状態で回転することはなく、発進クラッチの小型化を図ることができるトロイダル型無段変速装置を提供する。
【解決手段】エンジンＥにより回転駆動される入力軸４と、この入力軸の回転に基づく動力を取出す出力軸７と、入力軸と出力軸との間に配置されたバリエータ２とを備え、バリエータは、入力軸と連動する入力ディスク６と、この入力ディスクと同軸的に配置された出力ディスク８と、入力ディスクと出力ディスクとの間に傾転自在に転接されたパワーローラ９とから構成し、エンジンの駆動力をバリエータを介する第１の動力伝達経路１１と、バリエータを介さない第２の動力伝達経路１７と、これらの出力を入力として駆動力を出力する遊星歯車機構３及び発進クラッチ２３を備え、発進クラッチ２３を、第１の動力伝達経路中のバリエータと前記遊星歯車との間に配置したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、２輪車用の変速機として用いるトロイダル型無段変速装置に関する。

トロイダル型無段変速装置は、駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取出す出力軸とからなり、入力軸と出力軸との間に配置されたバリエータとを備えている。このバリエータは、入力軸と連動する入力ディスクと、この入力ディスクと同軸的に配置された出力ディスク及び入力ディスクと出力ディスクとの間に傾転自在に転接されたパワーローラとから構成されている。

そして、バリエータは、入出力ディスクとパワーローラとの接触部に介在するトラクションオイルの剪断力で動力が伝達される。従って、バリエータが回転する際には、前記接触部に常にトラクションオイルを供給しなければならない。

前述のようなトロイダル型無段変速装置を二輪車に搭載したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１は、車体の後輪側に、内燃機関と後輪懸架装置を一体化したパワーユニットが設けられている。そして、内燃機関のピストンで回転するクランク軸にバリエータが配置され、このバリエータの出力軸から発進クラッチを介してファイナルギア（後輪）に伝達されるようになっている。

二輪車の場合、後進する必要はないが、エンジンを停止し、発進クラッチを切った状態で、車体を押して移動する状況がしばしば発生する。そのため、前述のように発進クラッチをバリエータとファイナルギアとの間に配置した場合、エンジンを停止した状態で車体を押しても発進クラッチが切れていれば、入出力ディスクとパワーローラとの接触部が無潤滑で回ることを防ぐことができる。

また、発進クラッチをエンジンとバリエータとの間に配置したものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２は、発進クラッチを切った状態で、車体を押して移動しても、バリエータによる増幅の影響は受けないが、車軸とバリエータとは常時繋がっていることになる。
特開昭６２−２７３１８２号公報 特開昭６３−７６９５１号公報

しかしながら、特許文献1のものは、発進クラッチをバリエータとファイナルギアとの間に配置しているため、バリエータの後段に発進クラッチがある。従って、減速あるいは増速されて回転数及び増幅あるいは減少したトルクが発進クラッチに入力されることになるため、容量、耐久性から発進クラッチの大型化が避けられない。

また、特許文献２のものは、出力軸とバリエータとは常時繋がっているため、発進クラッチを切っても、エンジンを停止した状態で車体を押すと、出力軸の回転がバリエータに伝達され、無潤滑状況下で入出力ディスクとパワーローラとの接触部が回転することになり、著しく短寿命になる懸念がある。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、エンジンを停止し、発進クラッチを切った状態で、車体を押して移動しても、入出力ディスクとパワーローラとの接触部が無潤滑状態で回転することはなく、発進クラッチの小型化を図ることができるトロイダル型無段変速装置を提供することにある。

この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取出す出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に配置されたバリエータとを備え、前記バリエータは、前記入力軸と連動する入力ディスクと、この入力ディスクと同軸的に配置された出力ディスクと、前記入力ディスクと出力ディスクとの間に傾転自在に転接されたパワーローラとから構成し、前記駆動源からの駆動力を前記バリエータを介する第１の動力伝達経路と、前記バリエータを介さない第２の動力伝達経路と、これらの出力を入力として駆動力を出力する差動機構及び発進クラッチを備えたトロイダル型無段変速装置において、前記発進クラッチを、前記第１の動力伝達経路中のバリエータと前記差動機構との間に配置したことを特徴とする。

請求項２は、駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取出す出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に配置されたバリエータとを備え、前記バリエータは、前記入力軸と連動する入力ディスクと、この入力ディスクと同軸的に配置された出力ディスクと、前記入力ディスクと出力ディスクとの間に傾転自在に転接されたパワーローラとから構成し、前記駆動源からの駆動力を前記バリエータを介する第１の動力伝達経路と、前記バリエータを介さない第２の動力伝達経路と、これらの出力を入力として駆動力を出力する差動機構及び発進クラッチを備えたトロイダル型無段変速装置において、前記発進クラッチを、前記第２の動力伝達経路中に配置したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、エンジンを停止し、発進クラッチを切った状態で、車体を押して移動しても、入出力ディスクとパワーローラとの接触部が無潤滑状態で回転することはなく、発進クラッチの小型化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、発進クラッチの回転数は、バリエータの変速比の影響は受けない。従って、極低速、極高速域を考慮する必要がなくなるため、発進クラッチに遠心クラッチ等が使用可能となり、クラッチ締結制御が不要になるため、クラッチ操作から解放することができ、クラッチ締結が手動の場合には、ライダーがクラッチ操作から解放され、運転がより容易になる。また、クラッチ締結自動の場合には、コントローラや機構の簡素化が図れ、コストダウンが可能となる。

以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は第１の実施形態を示し、図中１はトロイダル型無段変速装置であって、バリエータ２と差動機構としてのシングルピニオン式の遊星歯車機構３とを備えている。バリエータ２は、固定部にベアリング等を介して回転自在に支持され、かつ一端側が駆動源としてのエンジンＥに連結された入力軸４を備えている。入力軸４には押圧機構としてローディングカム５が設けられている。このローディングカム５は、入力トルクに応じた押圧力をバリエータ２に伝達できるようになっている。バリエータ２には入力軸４と連動して回転する互いに対向する入力ディスク６が設けられ、この入力ディスク６は出力軸７に対して固定された出力ディスク８が同軸的に配置され互いに同期して回転するようになっている。

入力ディスク６と出力ディスク８との間には傾転自在に転接された複数のパワーローラ９が設けられている。そして、バリエータ２は、入力軸４に伝達された回転駆動力が入力ディスク６、パワーローラ９及び出力ディスク８を介して出力軸７に伝達され、その速度比すなわち出力ディスク８の回転速度を入力ディスク６の回転速度で除した値が各パワーローラ９の傾転角によって決定される。

すなわち、各パワーローラ９が水平状態にあるときに、速度比が１の中立状態となり、これより各パワーローラ９の出力ディスク８側が入力軸４及び出力軸７の軸心から離れる方向に傾転するとこれに応じて速度比が低下し、逆に各パワーローラ９の出力ディスク８側が入力軸４及び出力軸７の軸心に接近する方向に傾転するとこれに応じて速度比が増加する。

出力軸７には第１の出力ギア１０が嵌着され、この第１の出力ギア１０は第１の動力伝達経路１１を構成する伝達軸１２に設けられた第２の出力ギア１３と連動している。一方、前記入力軸４には第１の入力ギア１４が嵌着され、この第１の入力ギア１４はバイパス軸１５に嵌着された第２の入力ギア１６に連動している。バイパス軸１５は前記遊星歯車機構３と連動して第２の動力伝達経路１７を構成している。

遊星歯車機構３について説明すると、バイパス軸１５に設けられたサンギア１８と、このサンギア１８に噛合する複数のピニオンギア１９と、各ピニオンギア１９を連繋するキャリア２０と、ピニオンギア１９に噛合するリングギア２１とを備えている。さらに、リングギア２１が中心軸２２を介して発進クラッチ２３と連結され、中心軸２２は発進クラッチ２３を介して伝達軸１２に連動している。つまり、本実施形態は、発進クラッチ２３を遊星歯車機構３のリングギア２１に接続した構造である。

ピニオンギア１９を連繋するキャリア２０には第１のファイナルギア２４が設けられ、この第１のファイナルギア２４は第２のファイナルギア２５を介して後輪の車軸２６に連結されている。

次に、前述した第１の実施形態の作用について説明する。

今、入力軸４が停止しており、かつバリエータ２が最大減速位置にあると共に、発進クラッチ２３が解放状態にある。この状態で、エンジンＥによって入力軸４を所定方向に回転開始させると、この入力軸４の回転に伴ってバリエータ２の入力ディスク６が入力軸４と同方向に同一回転速度で回転する。このとき、パワーローラ９が最大減速位置にあるので、入力ディスク６の回転がパワーローラ９を介して出力ディスク８に入力軸４と逆方向回転でかつ入力軸４よりも低速回転となるように伝達される。

次に、発進クラッチ２３を接続すると、出力軸７の回転は、第１の出力ギア１０、第２の出力ギア１３及び伝達軸１２と動力伝達される。さらに、発進クラッチ２３から遊星歯車機構３にその回転力が伝達され、リングギア２１が回転する。一方、入力軸４の回転は、第１及び第２の入力ギア１４，１６、バイパス軸１５を介して遊星歯車機構３に伝えられ、サンギア１８を駆動する。その結果、リングギア２１とサンギア１８の差動成分が、複数のピニオンギア１９を介してキャリア２０、第１のファイナルギア２４、第２のファイナルギア２５を介して後輪の車軸２６に動力が伝達される。

本実施形態においては、第１の動力伝達経路１１中のバリエータ２と遊星歯車機構３との間に発進クラッチ２３が設けられている。従って、発進クラッチ２３を解放した状態においては、車体を押したとしても、遊星歯車機構３の発進クラッチ２３に接続された部分が空転するため、バリエータ２に動力が伝達されることはない。すなわち、バリエータ２のパワーローラ９と入力ディスク６及び出力ディスク８との接触部が無潤滑状態で回転することはない。

また、遊星歯車機構３から出力されるトルクよりも小さなトルクを伝達している第１の動力伝達経路１１中のバリエータ２と遊星歯車機構３との間に発進クラッチ２３を配置しているので、発進クラッチ２３の小型化が可能となる。

図２は第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分には同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、第２の動力伝達経路１７を構成するバイパス軸１５とサンギア１８に連結された中心軸２２との間に発進クラッチ２３が設けられている。つまり、本実施形態は、発進クラッチ２３を遊星歯車機構３のサンギア１８に接続した構造である。

第２の実施形態によれば、エンジンＥの駆動によって回転する入力軸４から第１及び第２の入力ギア１４，１６を介してバイパス軸１５が回転するため、発進クラッチ２３の回転数は、エンジンＥの回転数に一致し、バリエータ２の変速比の影響は受けない。従って、極低速、極高速域を考慮する必要がなくなるため、発進クラッチ２３に遠心クラッチが使用可能となる。遠心クラッチは、ライダーをクラッチ操作から解放することができ、運転がより容易になるという効果がある。

また、本実施形態においては、第２の動力伝達経路１７を構成するバイパス軸１５とサンギア１８に連結された中心軸２２との間に発進クラッチ２３が設けられている。従って、発進クラッチ２３を解放した状態においては、車体を押したとしても、遊星歯車機構３の発進クラッチ２３に接続された部分が空転するため、バリエータ２に動力が伝達されることはない。すなわち、バリエータ２のパワーローラ９と入力ディスク６及び出力ディスク８との接触部が無潤滑状態で回転することはない。

図３は第３の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分には同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、第２の動力伝達経路１７を構成するバイパス軸１５とリングギア２１に連結された中心軸２２との間に発進クラッチ２３が設けられている。つまり、本実施形態は、発進クラッチ２３を遊星歯車機構３のリングギア２１に接続した構造である。また、遊星歯車機構３の各ピニオンギア１９を連繋するキャリア２０には第１のファイナルギア２４が設けられ、この第１のファイナルギア２４は第２のファイナルギア２５を介して後輪の車軸２６に連結されている。

また、本実施形態においては、第２の動力伝達経路１７を構成するバイパス軸１５とリングギア２１に連結された中心軸２２との間に発進クラッチ２３が設けられている。従って、上記実施形態と同様に、発進クラッチ２３を解放した状態において、車体を押したとしても、遊星歯車機構３の発進クラッチ２３に接続された部分が空転するため、バリエータ２に動力が伝達されることはない。すなわち、バリエータ２のパワーローラ９と入力ディスク６及び出力ディスク８との接触部が無潤滑状態で回転することはない。

図４は第４の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分には同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、第１の動力伝達経路１１を構成する伝達軸１２とサンギア１８に連結された中心軸２２との間に発進クラッチ２３が設けられている。つまり、本実施形態は、発進クラッチ２３を遊星歯車機構３のサンギア１８に接続した構造である。また、遊星歯車機構３の各ピニオンギア１９を連繋するキャリア２０には第１のファイナルギア２４が設けられ、この第１のファイナルギア２４は第２のファイナルギア２５を介して後輪の車軸２６に連結されている。

また、本実施形態においては、第１の動力伝達経路１４を構成するカウンタ軸１２とサンギア１８に連結された中心軸２２との間に発進クラッチ２３が設けられている。従って、上記実施形態と同様に、発進クラッチ２３を解放した状態において、車体を押したとしても、遊星歯車機構３の発進クラッチ２３に接続された部分が空転するため、バリエータ２に動力が伝達されることはない。すなわち、バリエータ２のパワーローラ９と入力ディスク６及び出力ディスク８との接触部が無潤滑状態で回転することはない。

いずれの実施形態においても、遊星歯車機構の基本式より、

以上により、リングギア２１を流れるトルクは、ファイナルギアに繋がるキャリア２０の伝達トルクの半分程度、サンギア１８を流れるトルクはキャリア２０の伝達トルクの７割弱と小さくなる。従って、従来の構成（駆動源＋バリエータ＋発進ギア＋ファイナルギア）に対し、発進クラッチ２３の容量が小さくて済み、小型化が可能となる。

なお、前記各実施形態においては、シングルピニオン遊星歯車機構の場合について説明したが、ダブルピニオン遊星歯車機構を用い、サンギア、キャリアのいずれかと第１、第２の動力伝達経路を接続し、リングギアを出力（ファイナルギア）の接続した場合も、各ギア比を調整することにより、同様の効果を得ることができる。

また、シングルピニオン、ダブルピニオンのいずれの場合も、遊星歯車機構の３要素、駆動源、バリエータ、ファイナルギアとの接続方法は前述した実施形態に限定されるものではない。さらに、各実施形態においては、ハーフトロイダル型無段変速機について説明したが、フルトロイダル型無段変速機を用いた場合においても適用でき、同様の効果を得ることができる。

この発明の第１の実施形態におけるトロイダル型無段変速装置の系統図。 この発明の第２の実施形態におけるトロイダル型無段変速装置の系統図。 この発明の第３の実施形態におけるトロイダル型無段変速装置の系統図。 この発明の第４の実施形態におけるトロイダル型無段変速装置の系統図。

符号の説明

２…バリエータ、３…遊星歯車機構（差動機構）、４…入力軸、６…入力ディスク、７…出力軸、８…出力ディスク、９…パワーローラ、１１…第１の動力伝達経路、１７…第２の動力伝達経路、２３…発進クラッチ

Claims (2)

1. 駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取出す出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に配置されたバリエータとを備え、前記バリエータは、前記入力軸と連動する入力ディスクと、この入力ディスクと同軸的に配置された出力ディスクと、前記入力ディスクと出力ディスクとの間に傾転自在に転接されたパワーローラとから構成し、
   前記駆動源からの駆動力を前記バリエータを介する第１の動力伝達経路と、前記バリエータを介さない第２の動力伝達経路と、これらの出力を入力として駆動力を出力する差動機構及び発進クラッチを備えたトロイダル型無段変速装置において、
   前記発進クラッチを、前記第１の動力伝達経路中のバリエータと前記差動機構との間に配置したことを特徴とするトロイダル型無段変速装置。
2. 駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取出す出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に配置されたバリエータとを備え、前記バリエータは、前記入力軸と連動する入力ディスクと、この入力ディスクと同軸的に配置された出力ディスクと、前記入力ディスクと出力ディスクとの間に傾転自在に転接されたパワーローラとから構成し、
   前記駆動源からの駆動力を前記バリエータを介する第１の動力伝達経路と、前記バリエータを介さない第２の動力伝達経路と、これらの出力を入力として駆動力を出力する差動機構及び発進クラッチを備えたトロイダル型無段変速装置において、
   前記発進クラッチを、前記第２の動力伝達経路中に配置したことを特徴とするトロイダル型無段変速装置。

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