JP2006292153A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で安価に製作でき、しかもあらゆる条件下で、安定したハンチング防止効果を得られる構造を実現する。
【解決手段】 それぞれがパワーローラ３、３を回転自在に設けた各トラニオン４、４を、油圧式のアクチュエータ６、６により変位させる事により、変速比を調節する。この変位は、これら各アクチュエータ６、６毎に１対ずつ設けた油圧室１０ａ、１０ａ内に圧油を給排する事により行なう。この給排の為に設けた１対の給排路２１ａ、２１ｂの途中にそれぞれ、絞り弁２２と、油圧室１０ａ、１０ｂ内に圧油が流れる場合にのみ開く逆止弁２３とを、互いに並列に設ける。上記絞り弁２２が、上記各トラニオン４、４の変位が過度に急激に行なわれる事を防止するダンピング作用を発揮して、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車用自動変速装置として利用するトロイダル型無段変速機の改良に関する。具体的には、トロイダル型無段変速機を通過するトルクが急激に変動したり、或いは、このトロイダル型無段変速機の変速比を急激にしかも大きく変化させた場合にも、変速比を安定した状態で変化させるべく発明したものである。

自動車用自動変速機として使用されるトロイダル型無段変速機が、特許文献１、非特許文献１、２等の多くの刊行物に記載され、且つ、一部で実施されていて周知である。図２〜４は、この様な従来から知られているトロイダル型無段変速機の１例を示している。このトロイダル型無段変速機は、互いに対向する軸方向側面をトロイド曲面とした入力側ディスク１、１と出力側ディスク２、２との間に複数個のパワーローラ３、３を挟持して成る。運転時には、上記入力側ディスク１、１の回転が、これら各パワーローラ３、３を介して上記出力側ディスク２、２に伝達される。これら各パワーローラ３、３は、それぞれトラニオン４、４に回転自在に支持されており、これら各トラニオン４、４は、それぞれ上記両ディスク１、２の中心軸に対し捩れの位置にある枢軸５、５を中心とする揺動変位を自在に支持されている。上記両ディスク１、２同士の間の変速比を変える場合は、油圧式のアクチュエータ６、６により上記各トラニオン４、４を上記枢軸５、５の軸方向に変位させる。

上記各アクチュエータ６、６を構成する為、上記各トラニオン４、４の下方に設けられたアクチュエータボディ７内にこれら各トラニオン４、４と同数のシリンダ８、８を、上記各枢軸５、５と同心に設けている。そして、これら各シリンダ８、８内にそれぞれピストン９、９を油密に嵌装し、これら各シリンダ８、８内でこれら各ピストン９、９を軸方向両側から挟む位置に、上記各アクチュエータ６、６毎に１対ずつの油圧室１０ａ、１０ｂを設けている。上記変速比を変えるべく、上記各トラニオン４、４を上記枢軸５、５の軸方向に変位させる際には、上記各アクチュエータ６、６毎に１対ずつ設けた油圧室１０ａ、１０ｂのうちの一方の油圧室１０ａ（又は１０ｂ）に圧油を送り込み、他方の油圧室１０ｂ（又は１０ａ）から圧油を排出する。

この様な、上記各アクチュエータ６、６の油圧室１０ａ、１０ｂ内への圧油の給排は、制御弁１１を構成するスプール１２を、ステッピングモータ１３で軸方向に変位させる事により、上記各アクチュエータ６、６同士の間で同期制御する。又、何れか（図４の左側）のトラニオン４の動きを、当該トラニオン４に結合されたロッド１４と、プリセスカム１５と、リンク腕１６とを介して、上記制御弁１１を構成するスリーブ１７にフィードバックしている。この制御弁１１は、上記ステッピングモータ１３により上記スプール１２が変位させられた方向に応じて、上記各油圧室１０ａ、１０ｂ内への圧油の給排を開始する。そして、上記各トラニオン４、４が上記各枢軸５、５を中心として所望量揺動した状態で、上記各油圧室１０ａ、１０ｂ内への圧油の給排を停止する。

即ち、上記各アクチュエータ６、６に設けた上記各油圧室１０ａ、１０ｂ内への圧油の給排に基づき、上記各トラニオン４、４を上記枢軸５、５の軸方向に変位させると、上記各パワーローラ３、３の周面と上記入力側、出力側各ディスク１、２の内側面との転がり接触部（トラクション部）に作用する、接線方向の力の向きが変化（転がり接触部にサイドスリップが発生）する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン４、４が上記枢軸５、５を中心に揺動（傾斜）し、上記各パワーローラ３、３の周面と上記入力側、出力側各ディスク１、２の内側面との接触位置が変化する。上記各パワーローラ３、３の周面を、上記入力側ディスク１、１の内側面の径方向外寄り部分と、上記出力側ディスク２、２の内側面の径方向内寄り部分とに転がり接触させれば、上記両ディスク１、２同士の間の変速比が増速側になる。これに対して、上記各パワーローラ３、３の周面を、上記入力側ディスク１、１の内側面の径方向内寄り部分と、上記出力側ディスク２、２の内側面の径方向外寄り部分とに転がり接触させれば、上記両ディスク１、２同士の間の変速比が減速側になる。何れの場合でも、上記トラニオン４、４は、上記ステッピングモータ１３による上記スプール１２の変位方向及び変位量に応じて、所定方向に所定角度だけ揺動する。以上の説明から明らかな通り、上記各アクチュエータ６、６に設けた上記各油圧室１０ａ、１０ｂ内への圧油の給排は、所望の変速速度（変速比を変更する速さ）に応じた速度で行なう必要がある。

又、上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、上記各アクチュエータ６、６毎に設けられた１対の油圧室１０ａ、１０ｂ同士の間に、前記入力側ディスク１と前記出力側ディスク２との間で伝達する、所謂２Ｆｔと呼ばれる力（トルク）に比例した圧力差が生じる。即ち、例えば加速時に上記入力側ディスク１から上記出力側ディスク２に動力を伝達する状態では、この入力側ディスク１から上記各トラニオン４、４に、上記各パワーローラ３、３を介して、Ｆｔなる力が、これら入力側ディスク１とパワーローラ３との転がり接触部の接線方向に一致する、前記枢軸５、５の軸方向に、この入力側の転がり接触部でのトルク伝達に基づいて加わる。同時に、このパワーローラ３と上記出力側ディスク２との転がり接触部から上記各トラニオン４、４に、上記各パワーローラ３、３を介して、Ｆｔなる力が、この出力側の転がり接触部でのトルク伝達の反作用として、上記入力側の転がり接触部と同方向に加わる。エンジンブレーキによる減速時の様に、上記出力側ディスク２から上記入力側ディスク１に動力を伝達する状態では、上記各トラニオン４、４には、逆方向の力（２Ｆｔ）が加わる。

何れにしても、上記各トラニオン４、４に加わる２Ｆｔなる力は、上記各アクチュエータ６、６を構成する、前記各ピストン９、９により支承する事になる。この為、上記各トラニオン４、４毎にこれら各ピストン９、９を挟む状態で設けた１対の油圧室１０ａ、１０ｂ同士の間の油圧の差を、上記２Ｆｔなる力に比例して変化させる。即ち、上記入力側ディスク１と上記出力側ディスク２との間で伝達する力が小さい場合には上記両油圧室１０ａ、１０ｂ同士の間の圧力差を小さくし、この力が大きい場合にはこの圧力差を大きくする。以上の説明から明らかな通り、上記入力側ディスク１と上記出力側ディスク２との間で伝達する力が変動した場合にも、上記各アクチュエータ６、６に設けた上記各油圧室１０ａ、１０ｂ内への圧油の給排を行なう必要がある。

トロイダル型無段変速機の変速比を短時間で大きく変化させる（変速速度を大きくする）場合や、トロイダル型無段変速機を通過する力が短時間で大きく変動した場合には、上記各アクチュエータ６、６毎に設けられた１対の油圧室１０ａ、１０ｂ内への圧油の給排を短時間で行なう必要がある。この様な場合に、単純な圧油の給排路により上記各油圧室１０ａ、１０ｂ内への圧油の給排を勢い良く行なうと、これら各油圧室１０ａ、１０ｂ内の油圧が収束する（目標油圧に達してその値を維持する）迄に、或る程度時間を要する事になる。そして、上記油圧が収束するまでの間は、上記入力側、出力側両ディスク１、２に対する、上記各トラニオン４、４に支持されたパワーローラ３、３の位置が不安定になる。この結果、上記入力側ディスク１と上記出力側ディスク２との間の変速比が不安定になり（細かく変動するハンチングが発生し）、運転者等に不快感を与える原因になる。

この様なハンチングを防止する為の技術として従来から、特許文献２に記載された発明が知られている。但し、この特許文献２に記載された従来技術の場合には、上記ハンチング防止を、変速比設定用の制御弁の開度調節により行なうとしている。この為、この開度調節の為の制御が複雑になり、計算速度の速い制御器や作動速度が速い制御弁が必要になり、コストが嵩むだけでなく、ハンチング防止の面から、あらゆる条件下で安定した作用を得る事は難しいものと考えられる。

特開２００１−３１７６０１号公報 特開平５−３９８５０号公報 青山元男著、「別冊ベストカー 赤バッジシリーズ２４５／クルマの最新メカがわかる本」、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日、ｐ．９２−９３ 田中裕久著、「トロイダルＣＶＴ」、株式会社コロナ社、２０００年７月１３日

本発明のトロイダル型無段変速機は、上述の様な事情に鑑みて、簡単な構成で安価に製作でき、しかもあらゆる条件下で、安定したハンチング防止効果を得られる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、入力側ディスク及び出力側ディスクと、複数のパワーローラと、これら各パワーローラと同数のトラニオンと、アクチュエータとを備える。
このうちの入力側ディスク及び出力側ディスクは、相対回転を自在として、互いに同心に支持されている。
又、上記各パワーローラは、上記両ディスク同士の間に挟持されている。
又、上記各トラニオンは、上記各パワーローラを回転自在に支持した状態で、それぞれの両端部に互いに同心に設けた枢軸を中心とする揺動変位を自在とされている。
又、上記アクチュエータは、シリンダ内にピストンを油密に嵌装して成る。そして、このピストンを軸方向両側から挟む状態でこのシリンダ内に設けられた１対の油圧室内への圧油の給排に基づいて、上記各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に変位させる。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記アクチュエータに設けた、上記両油圧室内に圧油を給排する為の１対の給排路の途中にそれぞれ、当該給排路を流れる圧油の流量を絞る絞り手段と、当該給排路を油圧室内に圧油が流れる場合にのみ開く逆止弁とを互いに並列に設けている。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、簡単な構成で安価に製作できるにも拘らず、あらゆる条件下で、安定したハンチング防止効果を得られる。この理由に就いて、以下に説明する。
先ず、トロイダル型無段変速機の変速比を変化させる場合や、トロイダル型無段変速機を通過する力（トルク）が変動した場合には、アクチュエータ毎に設けた１対の油圧室のうちの一方の油圧室に圧油を送り込み、他方の油圧室から圧油を排出する。そして、上記変速比の変速速度が速い場合や、上記トルクの変動が急激であった場合には、上記一方の油圧室への圧油の送り込みを勢い良く行なおうとする。

従来構造の場合には、この様な一方の油圧室内への圧油の急激な送り込みに伴って、上記他方の油圧室からの圧油の排出も急激に行なっていた。この為、上記アクチュエータによる各トラニオンの変位が急激に（大きな速度で）行なわれ、このアクチュエータを所望位置で停止させる事が難しかった。即ち、上記一方の油圧室内への圧油の急激な送り込みと、上記他方の油圧室からの圧油の急激な排出とに伴い、上記アクチュエータが所望位置を通り過ぎた位置まで移動し、それからこの所望位置に戻る動作（ハンチング）を発生していた。

これに対して本発明の場合には、絞り手段が上記他方の油圧室からの圧油排出に対する抵抗になる。従って、上記アクチュエータを構成するピストンの軸方向変位、延ては各トラニオン並びにこれら各トラニオンに支持した各パワーローラの、各枢軸の軸方向に関する変位が、過度に急速に行なわれる事はない。この為、上記アクチュエータを所望位置に（この所望位置を通り過ぎる事なく）停止させて、変速比制御に関するハンチングの発生を防止できる。この場合でも、一方の油圧室内への圧油の送り込みを急激に行なおうとする（この一方の油圧室内に導入する油圧を高くする）限り、上記絞り手段を通過する（単位時間毎の）圧油の量は多くなる。従って、変速比の変速速度が速い場合やトルクの変動が急激であった場合、上記一方の油圧室内への圧油の送り込みを急激に行なおうとすれば、上記他方の油圧室からの圧油の排出も比較的短時間で行なえる。この結果、ハンチングの発生を防止しつつ、必要とする変速速度の確保を図ったり、１対の油圧室同士の間に必要とする油圧の差を短時間で確保できる。

図１は、本発明に係るトロイダル型無段変速機の１例を示している。各キャビティ（互いに対向する入力側ディスクと出力側ディスクとの間部分）毎に１対ずつ設けたトラニオン４、４の両端部に１対の枢軸５、５を、これら各トラニオン４、４毎に互いに同心に設けている。そして、これら各枢軸５、５を、それぞれヨークと呼ばれる支持板１８、１８に対し、ラジアルニードル軸受１９、１９により、各方向の揺動及び軸方向の変位を可能に支持している。又、上記各トラニオン４、４毎に、下側の枢軸５、５に結合固定したロッド１４、１４を、アクチュエータボディ７に内蔵したアクチュエータ６、６により押し引き自在としている。

上記各アクチュエータ６、６は、上記アクチュエータボディ７内に上記各枢軸５、５と同心に設けた各シリンダ８、８内に、ピストン９、９を油密に嵌装して成る。そして、これら各シリンダ８、８内でこれら各ピストン９、９を軸方向両側から挟む位置に、１対の油圧室１０ａ、１０ｂを設けている。入力側ディスク１と出力側ディスク２との間（図２〜３参照）の変速比を変える際には、上記各アクチュエータ６、６毎に１対ずつ設けた油圧室１０ａ、１０ｂのうちの一方の油圧室１０ａ（又は１０ｂ）に圧油を送り込み、他方の油圧室１０ｂ（又は１０ａ）から圧油を排出して、上記各トラニオン４、４を上記枢軸５、５の軸方向に変位させる。この結果、各パワーローラ３、３の周面と上記入力側、出力側各ディスク１、２の内側面との転がり接触部に作用する、接線方向の力の向きが変化して、上記各トラニオン４、４が上記枢軸５、５を中心に揺動し、上記各パワーローラ３、３の周面と上記入力側、出力側各ディスク１、２の内側面との接触位置が変化する。尚、各トラニオン４、４同士の間には同期ケーブル２０ａ、２０ｂを掛け渡して、上記各アクチュエータ６、６を制御する油圧系の故障時にも、上記各トラニオン４、４の揺動角度を、機械的に一致させる様にしている。以上の構成及び作用に就いては、従来から広く知られているトロイダル型無段変速機の場合と同様である。

特に、本例のトロイダル型無段変速機に於いては、上記各アクチュエータ６、６毎に１対ずつ設けた、上記両油圧室１０ａ、１０ｂ内に圧油を給排する為の１対の給排路２１ａ、２１ｂの途中にそれぞれ、絞り弁２２と逆止弁２３とを、互いに並列に設けている。このうち、特許請求の範囲に記載した絞り手段に相当する絞り弁２２は、当該給排路２１ａ、２１ｂを流れる圧油の流量を絞る機能を有する。又、上記逆止弁２３は、当該給排路２１ａ、２１ｂを上記両油圧室１０ａ、１０ｂ内に圧油が流れる場合にのみ開く（これら両油圧室１０ａ、１０ｂから圧油が排出される場合には閉じる）。

上述の様に構成する本例のトロイダル型無段変速機の場合も、変速比を変化させる場合や、トロイダル型無段変速機を通過する力（トルク）が変動した場合には、上記各アクチュエータ６、６毎に１対ずつ設けた油圧室１０ａ、１０ｂのうちの一方の油圧室１０ａ（１０ｂ）に圧油を送り込み、他方の油圧室１０ｂ（１０ａ）から圧油を排出する。そして、上記変速比の変速速度が速い場合や、上記トルクの変動が急激であった場合には、上記一方の油圧室１０ａ（１０ｂ）への圧油の送り込みを勢い良く行なうべく、油圧源とこの一方の油圧室１０ａ（１０ｂ）との間に存在する制御弁１１（図２、４参照）の流路を大きく開く。同時に、この制御弁１１が、上記他方の油圧室１０ｂ（１０ａ）と、オイルパン２４（図２参照）等の油溜とを通じさせる流路を大きく開く。

本例の場合には、この様に、油圧源と上記一方の油圧室１０ａ（１０ｂ）との間の流路、並びに上記他方の油圧室１０ｂ（１０ａ）と油溜との間の流路を、何れも大きく開いた状態でも、上記各アクチュエータ６、６による前記各トラニオン４、４の変位が、過度に速く行なわれる事はない。即ち、本例の場合には、前記絞り弁２２が上記他方の油圧室１０ｂ（１０ａ）からの圧油排出に対する抵抗になる。言い換えれば、変位を安定させる為のダンパとして機能する。従って、上記各アクチュエータ６、６を構成する前記各ピストン９、９の軸方向変位、延ては上記各トラニオン４、４並びにこれら各トラニオン４、４に支持した前記各パワーローラ３、３の、前記各枢軸５、５の軸方向に関する変位が、過度に急速に行なわれる事はない。

この為、上記各アクチュエータ６、６を所望位置に（この所望位置を通り過ぎる事なく）停止させて、変速比制御に関するハンチングの発生を防止できる。この場合でも、上記一方の油圧室１０ａ（１０ｂ）内への圧油の送り込みを急激に行なおうとする｛この一方の油圧室内１０ａ（１０ｂ）に導入する油圧を高くする｝限り、上記絞り弁２２を通過する（単位時間毎の）圧油の量は多くなる。従って、変速比の変速速度が速い場合やトルクの変動が急激であった場合、上記一方の油圧室１０ａ（１０ｂ）内への圧油の送り込みを急激に行なおうとすれば、上記他方の油圧室１０ｂ（１０ａ）からの圧油の排出も比較的短時間で行なえる。この結果、ハンチングの発生を防止しつつ、必要とする変速速度の確保を図ったり、１対の油圧室１０ａ、１０ｂ同士の間に必要とする油圧の差を短時間で確保できる。

本発明の好ましい実施の形態の１例を示す、図２のＡ−Ａ断面に相当する図。 従来から知られているトロイダル型無段変速機の１例を示す断面図。 図２のＢ−Ｂ断面図。 同Ａ−Ａ断面図。

符号の説明

１ 入力側ディスク
２ 出力側ディスク
３ パワーローラ
４ トラニオン
５ 枢軸
６ アクチュエータ
７ アクチュエータボディ
８ シリンダ
９ ピストン
１０ａ、１０ｂ 油圧室
１１ 制御弁
１２ スプール
１３ ステッピングモータ
１４ ロッド
１５ プリセスカム
１６ リンク腕
１７ スリーブ
１８ 支持板
１９ ラジアルニードル軸受
２０ａ、２０ｂ 同期ケーブル
２１ａ、２１ｂ 給排路
２２ 絞り弁
２３ 逆止弁
２４ オイルパン

Claims (1)

1. 相対回転を自在として互いに同心に支持された入力側ディスク及び出力側ディスクと、これら両ディスク同士の間に挟持された複数のパワーローラと、これら各パワーローラを回転自在に支持した状態でそれぞれの両端部に互いに同心に設けた枢軸を中心とする揺動変位を自在とされた、上記各パワーローラと同数のトラニオンと、シリンダ内にピストンを油密に嵌装して成り、このピストンを軸方向両側から挟む状態でこのシリンダ内に設けられた１対の油圧室内への圧油の給排に基づいて上記各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に変位させるアクチュエータとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、このアクチュエータに設けた、上記両油圧室内に圧油を給排する為の１対の給排路の途中にそれぞれ、当該給排路を流れる圧油の流量を絞る絞り手段と、当該給排路を油圧室内に圧油が流れる場合にのみ開く逆止弁とを互いに並列に設けた事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
   
   

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