JP2006125444A - Toroidal continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。 The present invention relates to a toroidal continuously variable transmission that can be used for transmissions of automobiles and various industrial machines.
例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図4及び図5に示すように構成されている。図4に示すように、ケーシング50の内側には入力軸(中心軸)1が回転自在に支持されており、この入力軸1の外周には、2つの入力側ディスク2,2と2つの出力側ディスク3,3とが取り付けられている。また、入力軸1の中間部の外周には出力歯車4が回転自在に支持されている。この出力歯車4の中心部に設けられた円筒状のフランジ部4a,4aには、出力側ディスク3,3がスプライン結合によって連結されている。
For example, a double-cavity toroidal continuously variable transmission used as an automobile transmission is configured as shown in FIGS. As shown in FIG. 4, an input shaft (center shaft) 1 is rotatably supported inside the
入力軸1は、図中左側に位置する入力側ディスク2とカム板7との間に設けられたローディングカム式の押圧装置12を介して、駆動軸22により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車4は、2つの部材の結合によって構成された仕切壁13を介してケーシング50内に支持されており、これにより、入力軸1の軸線Oを中心に回転できる一方で、軸線O方向の変位が阻止されている。
The input shaft 1 is rotationally driven by a
出力側ディスク3,3は、入力軸1との間に介在されたニードル軸受5,5によって、入力軸1の軸線Oを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク2は、入力軸1にボールスプライン6を介して支持され、図中右側の入力側ディスク2は、入力軸1にスプライン結合されており、これら入力側ディスク2は入力軸1と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク2,2の内側面(凹面)2a,2aと出力ディスク3,3の内側面(凹面)3a,3aとの間には、パワーローラ11(図5参照)が回転自在に挟持されている。
The
図4中右側に位置する入力側ディスク2の内周面2cには、段差部2bが設けられ、この段差部2bに、入力軸1の外周面1aに設けられた段差部1bが突き当てられるとともに、入力側ディスク2の背面(図4の右面)がローディングナット9に突き当てられている。これによって、入力側ディスク2の入力軸1に対する軸線O方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板7と入力軸1の鍔部1bとの間には、皿ばね8が設けられており、この皿ばね8は、各ディスク2,2,3,3の凹面2a,2a,3a,3aとパワーローラ11,11の周面11a,11aとの当接部に押圧力を付与する。
A
図5は、図4のA−A線に沿う断面図である。図5に示すように、ケーシング50の内側には、入力軸1に対し捻れの位置にある一対の枢軸14,14を中心として揺動する一対のトラニオン15,15が設けられている。なお、図5においては、入力軸1の図示は省略している。各トラニオン15,15は、支持板部16の長手方向(図5の上下方向)の両端部に、この支持板部16の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部20,20を有している。そして、この折れ曲がり壁部20,20によって、各トラニオン15,15には、パワーローラ11を収容するための凹状のポケット部Pが形成される。また、各折れ曲がり壁部20,20の外側面には、各枢軸14,14が互いに同心的に設けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 5, a pair of
支持板部16の中央部には円孔21が形成され、この円孔21には変位軸23の基端部(第1の軸部)23aが支持されている。そして、各枢軸14,14を中心として各トラニオン15,15を揺動させることにより、これら各トラニオン15,15の中央部に支持された変位軸23の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン15,15の内側面から突出する変位軸23の先端部(第2の軸部)23bの周囲には、各パワーローラ11,11が回転自在に支持されており、各パワーローラ11,11は、各入力側ディスク2,2および各出力側ディスク3,3の間に挟持されている。なお、各変位軸23,23の基端部23aと先端部23bとは、互いに偏心している。
A
また、各トラニオン15,15の枢軸14,14はそれぞれ、一対のヨーク23A,23Bに対して揺動自在および軸方向(図4の裏表方向、図5の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク23A,23Bにより、トラニオン15,15はその水平方向の移動を規制されている。各ヨーク23A,23Bは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。各ヨーク23A,23Bの四隅には円形の支持孔18が4つ設けられており、これら支持孔18にはそれぞれ、トラニオン15の両端部に設けた枢軸14がラジアルニードル軸受30を介して揺動自在に支持されている。また、ヨーク23A,23Bの幅方向(図4の左右方向)の中央部には、円形の係止孔19が設けられており、この係止孔19の内周面は球状凹面として、球面ポスト64,68を内嵌している。すなわち、上側のヨーク23Aは、ケーシング50に固定部材52を介して支持されている球面ポスト64によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク23Aは、球面ポスト68及びこれを支持するシリンダ31の上側シリンダボディ61によって揺動自在に支持されている。
Further, the
なお、各トラニオン15,15に設けられた各変位軸23,23は、入力軸1に対し、互いに180度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸23,23の先端部23bが基端部23aに対して偏心している方向は、両ディスク2,2,3,3の回転方向に対して同方向(図5で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸1の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ11,11は、入力軸1の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置12が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ11,11が入力軸1の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。
The
また、パワーローラ11の外側面とトラニオン15の支持板部16の内側面との間には、パワーローラ11の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受24と、スラストニードル軸受25とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受24は、各パワーローラ11に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ11の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受24はそれぞれ、複数個ずつの玉26,26と、これら各玉26,26を転動自在に保持する円環状の保持器27と、円環状の外輪28とから構成されている。また、各スラスト玉軸受24の内輪軌道は各パワーローラ11の外側面(大端面)に、外輪軌道は各外輪28の内側面にそれぞれ形成されている。
Further, between the outer surface of the
また、スラストニードル軸受25は、トラニオン15の支持板部16の内側面と外輪28の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受25は、パワーローラ11から各外輪28に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ11および外輪28が各変位軸23の基端部23aを中心として揺動することを許容する。
The thrust needle bearing 25 is sandwiched between the inner surface of the
さらに、各トラニオン15,15の一端部(図5の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド(トラニオン軸)29,29が設けられており、各駆動ロッド29,29の中間部外周面に駆動ピストン(油圧ピストン)33,33が固設されている。そして、これら各駆動ピストン33,33はそれぞれ、上側シリンダボディ61と下側シリンダボディ62とによって構成された駆動シリンダ31内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン33,33と駆動シリンダ31とで、各トラニオン15,15を、これらトラニオン15,15の枢軸14,14の軸方向に変位させる駆動装置32を構成している。
Further, drive rods (trunnion shafts) 29 and 29 are provided at one end portions (lower end portions in FIG. 5) of the
このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力軸1の回転は、押圧装置12を介して、各入力側ディスク2,2に伝えられる。そして、これら入力側ディスク2,2の回転が、一対のパワーローラ11,11を介して各出力側ディスク3,3に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク3,3の回転が、出力歯車4より取り出される。
In the case of the toroidal continuously variable transmission configured as described above, the rotation of the input shaft 1 is transmitted to the
入力軸1と出力歯車4との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン33,33を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン33,33の変位に伴って、一対のトラニオン15,15が互いに逆方向に変位する。例えば、図5の左側のパワーローラ11が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ11が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ11,11の周面11a,11aと各入力側ディスク2,2および各出力側ディスク3,3の内側面2a,2a,3a,3aとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って、各トラニオン15,15が、ヨーク23A,23Bに枢支された枢軸14,14を中心として、互いに逆方向に揺動する。
When changing the rotational speed ratio between the input shaft 1 and the
その結果、各パワーローラ11,11の周面11a,11aと各内側面2a,3aとの当接位置が変化し、入力軸1と出力歯車4との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸1と出力歯車4との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ11,11及びこれら各パワーローラ11,11に付属の外輪28,28が、各変位軸23,23の基端部23a、23aを中心として僅かに回動する。これら各外輪28,28の外側面と各トラニオン15,15を構成する支持板部16の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受25,25が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸23,23の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。
As a result, the contact position between the
ところで、このようなトロイダル型無段変速機において、動力は、入出力側ディスク2,3とパワーローラ11との間(トラクション面(転動面)間)での油(トラクション油)のせん断力によって伝達される(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。トラクション油の摩擦係数は決まっているため、高トルクを伝達するためには、入出力側ディスク2,3とパワーローラ11との接触点に大きな荷重(押し付け力)を与える必要がある。
By the way, in such a toroidal type continuously variable transmission, the power is shearing force of oil (traction oil) between the input /
前記荷重を与える方法としては、入力トルクに比例した荷重を機械的に発生させる前述したローディングカム式の押圧装置12を用いる場合と、油圧式の押圧装置を用いる場合とがある。ローディングカム式の押圧装置12のみを用いた場合、入力トルクだけに比例した推力(入力側ディスクの押し付け力)が発生することになるため、変速比によっては、ディスクとローラとの接触部に過剰な押し付け力が作用し、伝達効率の低下や耐久性の低下に繋がる虞がある。これに対し、油圧式の押圧装置を用いると、変速、オイル温度、回転数などに応じて最適な押し付け力を与えることができるため、ローディングカム式の押圧装置よりも変速機の高効率化および耐久性の向上が可能となる。
As a method of applying the load, there are a case where the above-described loading cam
しかしながら、低速時においては、入出側ディスクとパワーローラとの間での接触半径および伝達トルクに起因して、高い押し付け力が必要となる(トロイダル型無段変速機では、変速比により、ディスクとパワーローラとの間での接触半径が異なり、したがって、必要な押し付け力が異なる)ため、ディスクとパワーローラとの間の接触部位(ハーフトロイダル型の無段変速機の場合には、パワーローラ11の軸受も)の面圧が高くなり、耐久性の点で問題がある。また、耐久性を上げると、各部品の大型化を招く結果となる。
However, at low speed, a high pressing force is required due to the contact radius and the transmission torque between the input / output disk and the power roller (in a toroidal continuously variable transmission, the disk and The contact radius between the power roller and the required pressing force is different. Therefore, the contact portion between the disk and the power roller (in the case of a half-toroidal continuously variable transmission, the
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、変速比により最適な押し付け力を付与することができるとともに、従来よりも低い押し付け力で所望の変速比が得られる、耐久性が高い小型のトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can provide an optimum pressing force by a gear ratio, and a desired gear ratio can be obtained with a pressing force lower than that of the prior art. An object of the present invention is to provide a toroidal continuously variable transmission.
前記目的を達成するために、請求項1に記載のトロイダル型無段変速機は、回転トルクが入力される入力軸と、それぞれの内周面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に前記入力軸に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、前記入出力側ディスクと前記パワーローラとの間に所定の押し付け力を付与する油圧式の押圧装置とを備えたトロイダル型無段変速機であって、少なくとも前記入力側ディスクの内周面の径方向内側部位および前記出力側ディスクの内周面の径方向外側部位にそれぞれ微細溝が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the object, the toroidal continuously variable transmission according to claim 1 is configured to be concentric with an input shaft to which rotational torque is input and respective inner peripheral surfaces thereof facing each other. An input-side disk and an output-side disk rotatably supported by the input shaft, a power roller sandwiched between the input disk and the output-side disk, and between the input / output-side disk and the power roller A toroidal-type continuously variable transmission provided with a hydraulic pressing device for applying a predetermined pressing force to at least a radially inner portion of an inner peripheral surface of the input side disk and an inner peripheral surface of the output side disk Each of these is characterized in that a fine groove is provided in each radially outer portion.
本発明のトロイダル型無段変速機においては、油圧式の押圧装置を用いているため、変速比により最適な押し付け力を付与することができるとともに、少なくとも前記入力側ディスクの内周面の径方向内側部位および前記出力側ディスクの内周面の径方向外側部位、すなわち、低速(減速)時にほぼ対応する入出力側ディスクとパワーローラとの間の接触領域に微細溝が設けられているため、設計トラクション係数を上げることができる。そのため、押し付け力を下げることができるとともに、各部品(例えば、ディスク、パワーローラ、トラニオン、シャフト等)の耐性を向上させることができ、ひいては、変速機の小型化を達成することができる。 In the toroidal type continuously variable transmission of the present invention, since a hydraulic pressing device is used, an optimal pressing force can be applied depending on the transmission gear ratio, and at least the radial direction of the inner peripheral surface of the input side disk Since the inner portion and the radially outer portion of the inner peripheral surface of the output side disk, i.e., the contact region between the input / output side disk and the power roller that substantially corresponds at the time of low speed (deceleration), a fine groove is provided, Design traction coefficient can be increased. Therefore, the pressing force can be reduced, and the resistance of each component (for example, a disk, a power roller, a trunnion, a shaft, etc.) can be improved, and as a result, a reduction in the size of the transmission can be achieved.
なお、前記微細溝は、深さが1〜10μm程度、ピッチが100〜300μm程度であることが好ましい。また、微細溝の粗さが大きい場合には、転動寿命が短くなる可能性があるため、トラクション面の全面に微細溝を設けず、使用頻度が少なく且つ高荷重となる低速側のみに微細溝を設けることが好ましい。これは、加工上においても有利である。すなわち、微細溝ではその頭部または角部を丸めることが必要であり、そのための仕上げ工程を別に行なうことになるが、低速側のみに微細溝を設けて仕上げ範囲を狭めれば、加工コストを下げることができるようになる。 The fine grooves preferably have a depth of about 1 to 10 μm and a pitch of about 100 to 300 μm. Also, when the roughness of the fine groove is large, the rolling life may be shortened. Therefore, the fine groove is not provided on the entire surface of the traction surface, and the fine groove is fine only on the low speed side where the usage frequency is low and the load is high. It is preferable to provide a groove. This is also advantageous in processing. In other words, it is necessary to round off the head or corner of the fine groove, and a separate finishing process will be performed. However, if the fine groove is provided only on the low speed side and the finishing range is narrowed, the processing cost is reduced. Can be lowered.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、押圧装置による押し付け力の低減を図るためのディスク面構造にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図4および図5と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The feature of the present invention lies in the disk surface structure for reducing the pressing force by the pressing device, and the other configurations and operations are the same as the conventional configurations and operations described above. Only the characteristic part of FIG. 5 will be referred to, and other parts will be simply described with the same reference numerals as those in FIGS.
図1および図2は、本発明の実施形態に係るハーフトロイダル型無段変速機を示している。図1に示すように、入力軸1の入力側に位置する入力側ディスク2の背面2dには、入力側ディスク2を軸方向へ押圧する油圧式の押圧装置12Aが設けられている。この押圧装置12Aは、入力軸1の入力端部1aに結合される第1のシリンダ部141と、入力側ディスク2と一体の第2のシリンダ部159と、第1の環状体161と、第2の環状体160とを備えている。
1 and 2 show a half-toroidal continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a hydraulic
第1のシリンダ部141は、第2のシリンダ部159の外周に係合しており、入力側ディスク2の背面2dと対向した状態で配されている。また、第2のシリンダ部159は、筒状に形成されており、入力側ディスク2の外周縁から第1のシリンダ部141に向けて延びている。
The
第2の環状体160は、その内周面が入力軸1の外周面に嵌合されるとともに、その外周面が第2シリンダ部159の内周面に嵌合されており、入力側ディスク2の背面2dに対向した状態で配されている。また、第1の環状体161は、その内周面が入力軸1の外周面に嵌合されるとともに、その外周面が第1シリンダ部141の内周面に嵌合されており、第2の環状体160と第1のシリンダ部141との間に配されている。
The second
第1のシリンダ部141と環状体161との間の空間は、第1の油圧室(油室)170を構成している。この第1の油圧室170は、複数のシール部材171によって、流体密に保たれている。また、第2のシリンダ部159と第2の環状体160との間の空間は、第2の油圧室(油室)167を構成している。この第2の油圧室167は、複数のシール部材168によって、流体密に保たれている。また、第2の環状体160と第1の環状体161との間に位置する空間175は空気室となっている。空気室175は、複数のシール部材168,171によって流体密に保たれている。また、第2のシリンダ159は、空気室175を外部に連通させる連通溝としても機能する隙間sを第1の環状体161との間に有しており、この隙間sを介して第1の環状体161と当接可能となっている。なお、各油圧室167,170に油を供給するため、エンジン側の前記入力軸22には油路が形成されている。
A space between the
また、図2に明確に示すように、入力側ディスク2の内周面2aの径方向内側部位と、出力側ディスク3の内周面3aの径方向外側部位とにはそれぞれ、微細溝200が設けられている。この微細溝200は、その深さDが1〜10μm程度、そのピッチP1が100〜300μm程度に設定されている(図2の(b)参照)。なお、微細溝200は、別の仕上げ工程において、その頭部202または角部204に丸みが付けられる。また、微細溝200は、図2に示す以外のディスク内周面領域(例えば、ディスク内周面の全領域)に設けられていても良い。
Further, as clearly shown in FIG. 2,
上記構成では、入力軸1と出力軸(図示せず)との回転速度を変える場合であって、入力軸1と出力軸との間で減速を行なう場合には、枢軸14を中心として各トラニオン15を揺動させ、各パワーローラ11の周面11aが、入力側ディスク2の内周面2aの径方向内側部位(中心寄り部分)と出力側ディスク3の内周面3aの径方向外側部位(外周寄り部分)とにそれぞれ当接するように、各変位軸23を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、各トラニオン15を揺動させ、各パワーローラ11の周面11aが、入力側ディスク2の内周面2aの径方向外側部位(外周寄り部分)と出力側ディスク3の内周面3aの径方向内側部位(中心寄り部分)とにそれぞれ当接するように、各変位軸23を傾斜させる。すなわち、本実施形態においては、低速(減速)時にほぼ対応する入出力側ディスク2,3とパワーローラ11との間の接触領域に微細溝200が設けられているものである。
In the above configuration, when the rotational speeds of the input shaft 1 and the output shaft (not shown) are changed, and when deceleration is performed between the input shaft 1 and the output shaft, each trunnion is centered on the
以上説明したように、本実施形態のトロイダル型無段変速機においては、油圧式の押圧装置12Aが用いられているため、変速比により最適な押し付け力を付与することができる。また、本実施形態においては、少なくとも入力側ディスク2の内周面2aの径方向内側部位および出力側ディスク3の内周面3aの径方向外側部位、すなわち、低速(減速)時にほぼ対応する入出力側ディスク2,3とパワーローラ11との間の接触領域に微細溝200が設けられているため、設計トラクション係数を上げることができる。そのため、押し付け力を下げることができるとともに、各部品(例えば、ディスク2,3、パワーローラ11、トラニオン15、シャフト1等)の耐性を向上させることができ、ひいては、変速機の小型化を達成することができる。
As described above, in the toroidal type continuously variable transmission according to the present embodiment, the hydraulic
なお、微細溝200の粗さが大きい場合には、転動寿命が短くなる可能性があるため、トラクション面の全面に微細溝200を設けず、本実施形態のように、使用頻度が少なく且つ高荷重となる低速側のみに微細溝200を設けることが好ましい。これは、加工上においても有利である。すなわち、微細溝200では前述したようにその頭部202または角部204を丸めることが必要であり、そのための仕上げ工程を別に行なうことになるが、低速側のみに微細溝200を設けて仕上げ範囲を狭めれば、加工コストを下げることができるようになる。
In addition, since the rolling life may be shortened when the roughness of the
本発明は、前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。例えば、前述した実施形態では、ハーフトロイダル型の無段変速機に本発明が適用されているが、本発明は、図3に示すようなトラニオンを有さないフルトロイダル型の無段変速機にも適用することができる。すなわち、図3に示すフルトロイダル型の無段変速機において、入力側ディスク2の内周面2aの径方向内側部位と出力側ディスク3の内周面3aの径方向外側部位とにそれぞれ微細溝200を設けても良い。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof. For example, in the embodiment described above, the present invention is applied to a half-toroidal continuously variable transmission, but the present invention is applied to a full toroidal continuously variable transmission having no trunnion as shown in FIG. Can also be applied. That is, in the full toroidal continuously variable transmission shown in FIG. 3, fine grooves are respectively formed in the radially inner portion of the inner
1 入力軸
2 入力側ディスク
2a 内周面
3 出力側ディスク
3a 内周面
11 パワーローラ
200 微細溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
少なくとも前記入力側ディスクの内周面の径方向内側部位および前記出力側ディスクの内周面の径方向外側部位にそれぞれ微細溝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。 An input shaft to which rotational torque is input, an input side disk and an output side disk supported on the input shaft so as to be concentrically and freely rotatable with their inner peripheral surfaces facing each other, and the input disk A toroidal-type continuously variable transmission comprising a power roller sandwiched between the output side disk and a hydraulic pressing device that applies a predetermined pressing force between the input / output side disk and the power roller. In the machine
A toroidal continuously variable transmission, characterized in that fine grooves are provided at least in the radially inner portion of the inner peripheral surface of the input side disk and in the radially outer portion of the inner peripheral surface of the output side disc.
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- 2004-10-26 JP JP2004311397A patent/JP2006125444A/en active Pending
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