JP2005188694A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ディスクの軌道面からのローラの飛び出しやローラ角度の急変を規制したトロイダル型変速機を得る。
【解決手段】 ローラ１７が所定角度まで傾斜することにより検出信号を出力するセンサ１９Ｌ、１９Ｒと、油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆへの油圧を遮断して油圧ピストン２７Ａ〜Ｆの動きを停止する油圧遮断手段とを設ける。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば自動車の変速装置として用いられるトロイダル型無段変速機 に関する。

トロイダル型無段変速機の主要部であるバリエータは、凹湾曲状の軌道面を有する入力ディスク及び出力ディスクを、軌道面同士が互いに対向するように配置し、両ディスク間に複数個のローラを配置して、このローラが各ディスクの軌道面に圧接された構成を有している。入力ディスクは、エンジンにより回転駆動される入力軸に取り付けられており、この入力軸の回転により、入力ディスクからローラを介して出力ディスクにトルクが伝達される。ローラの回転軸は、支持部材であるキャリッジによって支持されており、ローラはトルクを伝達することによりキャリッジに生じる反力と、出力ディスクを駆動するのに必要なトルクとのアンバランスを解消すべく、回転軸を傾斜させる。これにより、ローラの位置が変化し、両ディスク間の速度比が連続的に変化する。また、このようなバリエータにはキャリッジに対してその進退方向に駆動力を付与する油圧シリンダが接続されており、この油圧シリンダはキャリッジに繋げられた油圧ピストンを有している。

さらに、上記のようなバリエータには、油圧シリンダに作動油を供給する油圧機構が設けられている。そして、この油圧機構は、入力ディスク及び出力ディスクに対してローラを押したり、引いたりする油圧を油圧シリンダに発生させ、トルク伝達時にローラに作用する反力を各油圧の差圧によって支えるようになっている。
このようなトロイダル型無段変速機を備えた車両の走行中において、走行状態に異変が生じ、ローラの回転軸が傾斜していきその傾斜角度が大きくなりすぎることがある。そのため、例えば特許文献１では、ローラの回転軸が所定角度にまで傾斜すると、そのローラの位置をハウジングに取り付けられたセンサが検出し、この検出信号に応じて電磁圧力制御弁を制御して油圧シリンダ内の差圧を低減している。
特開２００２−１７４３１５号公報（請求項１）

しかしながら、上記のような従来のトロイダル型無段変速機は、電磁圧力制御弁を油圧シリンダの作動油出口側で、しかも所要長さの配管を介したところに取り付けている。そのために、電磁圧力制御弁を調節しても、油圧ポンプで発生した油圧シリンダや配管内の油圧を瞬時に止めることはできない。従って、ローラがある傾斜角度に達するのと同時に、キャリッジに連結された油圧ピストンを瞬時に停止することができない。よって、ディスクの軌道面からのローラの飛び出しをより確実に規制する技術が望まれる場合がある。また、急激な外乱によりローラ角度が急激に変化すると変速機の挙動に影響を与えるため、これを規制する技術が望まれる場合がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、ディスクの軌道面からのローラの飛び出しやローラ角度の急変を規制したトロイダル型変速機を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、側面に凹湾曲状の軌道面を有する入力ディスクと、この入力ディスクの軌道面に対向する凹湾曲状の軌道面を有する出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両軌道面に接して回転しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、前記ローラの回転軸を傾斜可能に支持するキャリッジと、前記キャリッジに繋がる油圧ピストンを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダに作動油を供給する油圧機構と、を備えたトロイダル型無段変速機において、前記ローラの挙動を検知することにより検出信号を出力するセンサと、前記検出信号を受けることにより、前記油圧シリンダへの油圧を遮断して前記油圧ピストンの動きを停止する油圧遮断手段と、が設けられていることを特徴とする。
上記のように構成されたトロイダル型無段変速機は、ローラが所定角度まで達すると、これをセンサが検出する。油圧機構は、センサの検出信号を受けて油圧シリンダへの油圧を遮断して油圧ピストンの動きを停止する。したがって、ローラ傾斜角度や傾斜角速度、押引力、押引速度等、ローラの挙動を表す所量が所定基準に達すると同時に油圧ピストンに繋がるキャリッジの動きを止めることができる。これにより、ローラがそれ以上傾斜しない。

上記の本発明における油圧遮断手段は、前記油圧シリンダの作動油を給排する流路を遮断可能な遮断弁を備えていることが好ましい。
このような構成とされたトロイダル型無段変速機では、遮断弁を作動させることにより、油圧シリンダの作動油を給排する流路が遮断されるので、遮断弁の作動と同時に油圧シリンダへの油圧を遮断することができる。

また、上記の本発明における遮断弁は、前記油圧シリンダの作動油入口側に設けられていることが好ましい。これにより、油源（油圧ポンプ）から油圧シリンダに供給される作動油の流路が遮断されるので、油圧シリンダへの油圧を確実に遮断することができる。

さらに、上記の本発明における遮蔽弁は、前記油圧シリンダの作動油入口部及び作動油出口部に一体に設けられていることが好ましい。この場合には、油圧シリンダの直近で作動油の流路が遮断されるので、油圧シリンダへの油圧をより確実に遮断することができる。

上記の通り、本発明によれば、ローラが所定角度に傾斜したときに、油圧シリンダに備えられた油圧ピストンを停止して、ディスクの軌道面からのローラの飛び出しやローラ角度の急変を規制したトロイダル型変速機を得ることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明にかかるトロイダル型無段変速機の一種であるフルトロイダル型無段変速機の一実施形態を示すバリエータ１の概略図である。このバリエータ１には、車両の動力源により回転駆動される入力軸３が設けられており、その両端近傍にはそれぞれ入力ディスク５が支持されている。
各入力ディスク５の一側面には凹湾曲状の軌道面５ｂが形成されており、また、内周には複数条の溝を切ったスプライン穴５ａが形成されている。入力ディスク５は、そのスプライン穴５ａを、入力軸３に設けられたスプライン軸３ａに結合させることによって、入力軸３と一体回転可能に組み付けられている。右側の入力ディスク５は、入力軸３に一体に設けられた係止部３ｂによって図示の状態から右方への移動が規制されている。

また、左側の入力ディスク５の軌道面５ｂと反対側の背面には、当該背面全体を覆うケーシング６と、ケーシング６の内周に内接したバックアップ板７と、入力軸３に固定され、出力ディスク５及びバックアップ板７が軸方向の左方に移動することを規制する係止リング８及び止め輪９と、係止リング８の外周に装着され、バックアップ板７に予圧を付与するワッシャ１０とが設けられている。
上記バックアップ板７の外周にはＯリング１１が装着されており、ケーシング６の内面と、入力ディスク５の背面と、バックアップ板７とによって囲まれた入力軸３の周りの空間に油室Ａが形成されている。油室Ａは、入力軸３の中心軸方向に設けられた油路３ｃ及びその右端部近傍から径方向に設けられた油路３ｄと連通している。また、油路３ｃは、入力軸３の端部に挿入された固定部材２の内部に設けられた油路２ａと連通している。この油路２ａは、油圧機構１２と接続されている。このようにして、ケーシング６及びバックアップ板７をシリンダとし、入力ディスク５をピストンとする油圧シリンダ装置が構成されている。

上記入力軸３の軸方向中央部には、バリエータ１の出力部１３が入力軸３に対して相対回転自在に支持されている。この出力部１３は、出力部材１４と、この出力部材１４にそれぞれ一体回転可能に支持された一対の出力ディスク１５とを備えている。各出力ディスク１５の、入力ディスク５の軌道面５ｂに対向する一側面には、凹湾曲状の軌道面１５ｂが形成されている。また、上記出力部材１４の外周には、動力伝達用のチェーン１６と噛み合うスプロケットギヤ１４ａが形成されている。

上記各入力ディスク５の軌道面５ｂと、これに対向する出力ディスク１５の軌道面１５ｂとの間は、トロイド状隙間として構成されており、このトロイド状隙間には、各軌道面５ｂ，１５ｂと圧接して回転する円盤状のローラ１７が円周等配に３個（１個のみ図示）設けられている。従って、ローラ１７は左右一対のトロイド状隙間に計６個配置されている。各ローラ１７はキャリッジ１８によって回転軸１７ａ周りに回転自在に支持されているとともに、当該キャリッジ１８によって各軌道面５ｂ，１５ｂとの相対位置を調整できるようになっている。

上記バリエータ１において、油圧機構１２から油室Ａに、端末負荷としての油圧が付与されると、左側の入力ディスク５が右方に付勢され、ローラ１７を介して左側の出力ディスク１５が右方に付勢される。これにより、左側の出力ディスク１５から出力部材１４を介して、右側の出力ディスク１５が右方に付勢される。さらに、右側の出力ディスク１５からローラ１７を介して右側の入力ディスク５が押圧されるが、この入力ディスク５は係止部３ｂにより止められているため、上記端末負荷がバリエータ１全体に付与され、左右の各ローラ１７が両ディスク５，１５間に所定の圧力で挟持された状態となる。

この状態において、入力軸３に動力が付与されると、入力ディスク５から出力ディスク１５に対して、上記６個のローラ１７を介してトルクが伝達される。キャリッジ１８に支持されたローラ１７は、トルクを伝達することによりキャリッジ１８に生じるリアクション力と、出力ディスク１５を駆動するのに必要なトルクとのアンバランスを解消すべく、キャリッジ１８の軸線周りに回転軸１７ａを傾斜させる。これにより、ローラ１７の位置が図の二点鎖線に示すように変化し、両ディスク５，１５間の速度比が連続的に変化する。なお、左右各３個のローラ１７は、左右対称になるように同期して回転軸１７ａを傾斜させ、それらの傾斜角度は６個のローラすべてについて一致している。

一方、上記バリエータ１のハウジング４には、ローラ１７の挙動を検知するために、ローラ１７が所定角度まで傾斜することにより検出信号を出力する一対のセンサ１９Ｌ及び１９Ｒが取り付けられている。これらのセンサ１９Ｌ．１９Ｒは、全６個のローラ１７のうち、センサ配置が容易な任意の１つのローラ１７に対応して配置されている。また、センサ１９Ｌ及び１９Ｒは、それぞれローラ１７を挟持する入力ディスク５の軌道面５ｂの外縁及び出力ディスク１５の軌道面１５ｂの外縁に近接して配置されている。各センサ１９Ｌ，１９Ｒは、例えば、ローラ１７が所定距離まで近接したとき、その内部に過電流を発生させることに基づいて動作する高周波形の近接スイッチである。

ここで左側のセンサ１９Ｌは、図２の実線示すようにローラ１７の回転軸１７ａが時計回り方向に所定角度傾斜したとき、ローラ１７との相対距離が上記所定距離になるように配置されている。従って、このときセンサ１９Ｌは、ローラ１７の検出信号を出力する。同様に、右側のセンサ１９Ｒは、図２の二点鎖線で示すようにローラ１７の回転軸１７ａが反時計回り方向に所定角度傾斜したとき、ローラ１７との相対距離が上記所定距離になるように配置されている。従って、このときのセンサ１９Ｒは、ローラ１７の検出信号を出力する。上記所定角度とは、ローラ１７の回転軸１７ａの傾斜をバリエータ１の変速領に対応する範囲内に規制して、ローラ１７が軌道面１５ｂから飛び出さないための傾斜許容限度若しくはそれより若干手前の角度に相当する。そして、これらセンサ１９Ｌ、１９Ｒが制御装置２０につながっており、検出信号が当該制御装置２０に入力される。

図３は、上記フルトロイダル型無段変速機の油圧機構１２（図１）における第一実施形態の基本構成を示している。各ローラ１７には、当該各ローラ１７毎に油圧シリンダが設けられている。この油圧機構１２は、第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆの各油室ａ、ｂに作動油を供給するものである。なお、説明の簡略化のため、６個のローラ１７のうち第１及び第６のローラ１７に関しての構成を示している。図において、第１のローラ１７にキャリッジ１８が接続されており、このキャリッジ１８には、第１、第２の油室ａ，ｂを有し当該キャリッジ１８に対して進退方向に駆動力を付与する第１油圧シリンダ３０Ａが接続されている。また、この第１油圧シリンダ３０Ａはキャリッジ１８に繋げられた油圧ピストン２７Ａを有している。

また、第６のローラ１７にキャリッジ１８が接続されており、このキャリッジ１８には、第１、第２の油室ａ，ｂを有し当該キャリッジ８に対して進退方向に駆動力を付与する第６油圧シリンダ３０Ｆが接続されている。また、この第６油圧シリンダ３０Ｆはキャリッジ１８に繋げられた油圧ピストン２７Ｆを有している。なお、第２〜第５の各ローラ１７にも上記と同様の構成により第２〜第５油圧シリンダ３０Ｂ〜Ｅが接続されている。そして、これら第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆが油圧配管５０、５１等を介して連通されている。

第１油圧シリンダ３０Ａの第１、第２の油室ａ，ｂの作動油入口部４５には、それぞれ油圧配管５２、５３を介して第１及び第２の油圧ポンプ２１、２２が接続されている。これら第１及び第２の油圧ポンプ２１，２２は、油圧配管５４を介して油タンク２３に接続されている。そして、第１及び第２の油圧ポンプ２１、２２が第１、第２の油室ａ，ｂに作動油をそれぞれ供給して油圧を与えている。
また、前記各油室ａ、ｂの作動油出口部４６、４６には、それぞれ油圧配管５０，５１を介して他の第２〜第５油圧シリンダ３０Ｂ〜Ｅが連通しており、さらに油圧配管５５，５６を介して第６油圧シリンダ３０Ｆの作動油入口部４５、４５が接続されている。このようにして、第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆの各油室ａ，ｂへ油圧ポンプ２１，２２から作動油が供給され油圧が与えられている。

また、第６シリンダ３０Ｆの第１、第２の油室ａ，ｂには、油圧配管５７，５８を介して電磁圧力制御弁２４、２５が接続されている。電磁圧力制御弁２４、２５は、制御装置２０により制御されている。また、これらの電磁圧力制御弁２４、２５はそれぞれ油圧配管５９，６０を介して油タンク２３に接続されている。
以上の構成によって、油圧機構１２には第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆの各第１、第２の油室ａ，ｂに作動油を供給する油圧回路が構成され、この油圧回路はローラ１７を押したり、引いたりする油圧Ｐ１，Ｐ２を当該各油室ａ，ｂにそれぞれ発生させる。また、第２ポンプ２２の出力は、出力ディスク１５の背面の油室Ａ（図１）にも供給されている。

前記制御装置２０は、例えば車両のアクセルペダルに応じて前記電磁圧力制御弁２４，２５を制御することにより、第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆの第１、第２の油室ａ，ｂの油圧Ｐ１，Ｐ２を調整している。そして、各油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆは、油室ａ，ｂのいずれか一方の油室を低圧側の油室とし、他方の油室を高圧側の油室として、キャリッジ１８に前進又は後退方向の駆動力を付与することができるようになっている。この駆動力によりキャリッジ１８及びローラ１７を低圧側の油室の方に移動させる。これにより、ローラ１７が入力ディスク５から出力ディスク１５にトルクを伝達するときに、ローラ１７に作用する反力を前記Ｐ１、Ｐ２の差圧で支えるようになっている。

さらに、油圧機構１２にはセンサ１９Ｌ、１９Ｒからの検出信号を受けることにより、第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆへの油圧を遮断して各油圧ピストン２７Ａ〜Ｆの動きを停止する油圧遮断手段が設けられている。以下、この油圧遮断手段について詳細に説明する。
図３に示すように、第１、第２油圧シリンダ３０Ａ，３０Ｂの各油室ａ、ｂの作動油を給排する流路を遮断可能な遮断弁２６が油圧配管上に設けられている。前記油圧遮断手段は、制御装置２０で遮断弁２６を作動（閉じる）させ、油室ａ、ｂへの作動油の流れを遮断するものである。図において、遮断弁２６が、第１油圧シリンダ３０Ａの油室ａ、ｂの各作動油入口部４５、４５と、第６シリンダ３０Ｆの油室ａ、ｂの各作動油出口部４６、４６とに一体に設けられている。

すなわち、遮断弁２６は、連通する第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆの各油室ａ，ｂを挟み込むようにその前後に設けられており、これら遮断弁２６を閉じることにより、各油室ａ，ｂへの作動油の流れを遮断できるようになっている。全ての遮断弁２６は制御装置２０に接続されており、当該制御装置２０からの指令により制御されている。なお、本実施形態では遮断弁２６に電磁弁が使用されており、当該電磁弁に備えられたソレノイドを励磁状態又は非励磁状態に切り換えることによって作動油の流れが止められる。また、制御装置２０には、予めローラ１７が所定角度にまで傾いたときのセンサ１９の検出信号が入力されている。そして、センサ１９から検出信号を受けた制御装置２０の指令が遮断弁２６に出力され当該遮断弁２６が作動するようになっている。

上記の構成において、図２の実線に示すように、ローラ１７の回転軸１７ａが所定角度αにまで傾くと、所定距離に接近したこのローラ１７をセンサ１９Ｌが検出し、制御装置２０に検出信号が送られる。制御装置２０はこれを受けて、全ての遮断弁２６に同時に指令を出力する。そして、第１油圧シリンダ３０Ａの各作動油入口部４５、４５と、第６シリンダ３０Ｆの各作動油出口部４６、４６とに設けられている遮断弁２６が閉じられ、作動油の流れが遮断される。したがって、これら遮断弁２６の作動と同時に、第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆへの油圧が遮断され、油圧ピストン２７Ａ〜Ｆの動きが停止する。これにより、ローラ１７が所定角度αに達するのと同時に油圧ピストン２７Ａ〜Ｆに連結されたキャリッジ１８の動きを止めることができるので、当該ローラ１７がそれ以上傾斜しない。

また、図２の二点鎖線に示すように、ローラ１７の回転軸１７ａが逆方向の所定角度αにまで傾くと、所定距離に接近したこのローラ１７をセンサＲが検出し、制御装置２０に検出信号が送られる。制御装置２０は、これを受けて、全ての遮断弁２６に指令を出力し、上記と同様に当該遮断弁２６の作動と同時に、第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆへの油圧が遮断され、油圧ピストン２７Ａ〜Ｆの動きが停止する。これにより、ローラ１７が所定角度αに達するのと同時に油圧ピストン２７Ａ〜Ｆに連結されたキャリッジ１８の動きを止めることができるので、当該ローラ１７がそれ以上傾斜しない。

なお、制御装置２０にはセンサ１９からの信号を受けて遮断弁２６を作動させた後、すぐにこの遮断弁２６を開ける指令を出力するような設定が記憶されている。遮断弁２６を作動させた後、これを開けるまでの時間は１秒以内に設定されている。したがって、各油圧ピストン２７Ａ〜Ｆの動きを停止させた後、すぐにその動きがもどるようになっており、ローラ１７は所定角度αに達した一瞬の間だけその動きが止められる。これにより、無理な力がキャリッジ１８やローラ１７に加えられたままの状態となることがない。

本実施形態にかかるフルトロイダル型無段変速機によれば、ローラ１７が所定角度αまで達するのと同時に、油圧機構１２は第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆへの油圧を遮断して油圧ピストン２７Ａ〜Ｆの動きを停止するので、ローラ１７がそれ以上傾斜しない。これにより、ローラ１７が入力ディスク５及び出力ディスク１５の軌道面５ｂ、１５ｂから飛び出すのを規制することができる。
また、油圧ポンプ２１，２２からの作動油の流れが作動油入口部４５側で止められ、しかも、油圧遮蔽弁２６が第１、第６油圧シリンダ３０Ａ、３０Ｆの作動油入口部４５及び作動油出口部４６に一体に設けられているので、油圧機構１２は第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆへの油圧を確実に遮断してローラ１７の動きを確実に規制することができる。

図４は、上記フルトロイダル型無段変速機の油圧機構１２（図１）における第二実施形態の基本構成を示している。本実施形態が第一実施形態と異なる点は、遮断弁２６が全ての油室ａ，ｂの作動油入口部４５と作動油出口部４６に設けられている点である。第１シリンダ３０Ａの場合、遮断弁２６が第１、第２の油室ａ、ｂの各作動油入口部４５及び作動油出口部４６に一体に設けられている。第２〜第６油圧シリンダ３０Ｂ〜Ｆもこれと同様に、遮断弁２６が各油室ａ，ｂの作動油入口部４５及び作動油出口部４６に一体に設けられている。このような構成とすることで、ローラ１７が所定角度αまで傾斜するのと同時に、第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆの全ての油室ａ，ｂを完全に閉塞して、配管内の作動油による油圧反応の遅延を防ぐことができる。これにより、油圧機構１２は第１〜第６油圧シリンダ３０Ａ〜Ｆへの油圧を瞬時に停止して、軌道面５ｂ、１５ｂからのローラ１７の飛び出しがより確実に規制される。

なお、上記実施例はすべて例示であって、制限的なものではない。本実施形態では、ローラ１７が所定角度αに達したことを近接スイッチで検出しているが、例えば、油圧ピストン２７Ａの位置を検出してもよいし、配管内の油圧の数値を読みとるようにしてもよい。つまり、ローラの傾斜や押引運動に伴って変動する種々の物理量等の所量を検出する手段であればよい。また、遮断弁２６を設ける箇所を適宜変更することもできる。

本発明にかかるフルトロイダル型無段変速機 のバリエータを示す概略図である。 バリエータ部分において、ローラが軌道面の外縁近傍に達した状態を示す概略図である。 フルトロイダル型無段変速機の油圧機構における第一実施形態の基本構成を示す図である。 フルトロイダル型無段変速機の油圧機構における第二実施形態の基本構成を示す図である。

符号の説明

１ バリエータ
２ 入力ディスク
１２ 油圧機構
１５ 出力ディスク
１７ ローラ
１７ａ 回転軸
１８ キャリッジ
１９ センサ
２０ 制御装置
２１ 油圧ポンプ
２４ 電磁圧力制御弁
２５ 電磁圧力制御弁
２６ 遮断弁
３０Ａ 油圧シリンダ
２７Ａ 油圧ピストン
４５ 作動油入口部
４６ 作動油出口部

Claims (4)

1. 側面に凹湾曲状の軌道面を有する入力ディスクと、この入力ディスクの軌道面に対向する凹湾曲状の軌道面を有する出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両軌道面に接して回転しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、前記ローラの回転軸を傾斜可能に支持するキャリッジと、前記キャリッジに繋がる油圧ピストンを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダに作動油を供給する油圧機構と、を備えたトロイダル型無段変速機において、
   前記ローラの挙動を検知することにより検出信号を出力するセンサと、
   前記検出信号を受けることにより、前記油圧シリンダへの油圧を遮断して前記油圧ピストンの動きを停止する油圧遮断手段と、が設けられていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記油圧遮断手段は、前記油圧シリンダの作動油を給排する流路を遮断可能な遮断弁を備えている請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
3. 前記遮断弁は、前記油圧シリンダの作動油入口側に設けられている請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。
4. 前記遮蔽弁は、前記油圧シリンダの作動油入口部及び作動油出口部に一体に設けられている請求項２または３に記載のトロイダル型無段変速装置。

Images