JP2007032749A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 フルタイム４ＷＤ車用として、動力の取り出し経路を簡略化する事により、小型・軽量化と伝達効率の向上とを可能にできる構造を実現する。
【解決手段】 第一トロイダル型無段変速ユニット３６部分の変速比と、第二トロイダル型無段変速ユニット３７部分の変速比とを、互いに独立して調節可能とする。このうち、上記第一トロイダル型無段変速ユニット３６を構成する第一出力側ディスク１１の軸方向他面と、上記第二トロイダル型無段変速ユニット３７を構成する第二入力側ディスク１０の軸方向他面とを対向させる。そして、上記第一出力側ディスク１１に、前輪を駆動する動力を取り出す為の出力歯車２９を設ける。又、上記第二トロイダル型無段変速ユニット３７を構成する第二出力側ディスク１２に、後輪を駆動する動力を取り出す為の第二プロペラシャフト４５を接続する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、常時四輪に駆動力を伝達する四輪駆動車（フルタイム４ＷＤ車）用、或は前置エンジン前輪駆動車（ＦＦ車）用の変速機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、動力の取り出し経路を簡略化する事により、小型・軽量化と伝達効率の向上とを可能にするものである。

フルタイム４ＷＤ車用、或はＦＦ車用のトロイダル型無段変速機として従来から、特許文献１、２に記載されたものが知られている。図３は、このうちの特許文献１に記載された構造を示している。この従来構造は、フルタイム４ＷＤ車の駆動を、センターデフを使用せず、しかも少ない動力損失で行なえる様にする為のもので、１本の入力軸１の両端部に２個の入力側ディスク２ａ、２ｂを固定している。又、この入力軸１の周囲に、それぞれが円管状である２本の出力軸３ａ、３ｂを、独立して回転自在に支持している。更に、これら両出力軸３ａ、３ｂに固定の出力側ディスク４ａ、４ｂと上記両入力側ディスク２ａ、２ｂとの間に、それぞれ複数個ずつのパワーローラ５ａ、５ｂを設けている。そして、上記両出力軸３ａ、３ｂの回転力を、１対の伝達軸６ａ、６ｂに、互いに独立して取り出し自在としている。

上述した様な構成を有する従来のトロイダル型無段変速機の場合、一方の出力側ディスク４ａから一方の伝達軸６ａに取り出した回転運動により前輪を、他方の出力側ディスク４ｂから他方の伝達軸６ｂに取り出した回転運動により後輪を、それぞれ駆動する事で、四輪駆動車の駆動を行なう。この場合に於いて、進路変更時には、上記各パワーローラ５ａ、５ｂを回転自在に支持した各トラニオン７ａ、７ｂのうち、一方のトラニオン７ａ、７ａの傾斜角度と、他方のトラニオン７ｂ、７ｂの傾斜角度とを異ならせる制御を行なう。この様な制御により、進路変更時に於ける前輪と後輪との回転速度差を吸収しつつ、四輪駆動車の駆動を行なえる。

上述の様な特許文献１に記載された従来構造の場合、１対の出力側ディスク４ａ、４ｂの回転を前輪駆動用及び後輪駆動用として取り出す為に、何れも歯車伝達機構を使用し、互いに独立した伝達軸６ａ、６ｂに取り出す様にしている。歯車伝達機構を多用する事は、歯車同士の噛合部での摩擦損失に基づく効率低下の割合を多くする。又、前輪駆動用と後輪駆動用とに、互いに独立した伝達軸６ａ、６ｂを、それぞれ前記入力軸１と平行に設ける事は、構造を複雑にし、四輪駆動車用のトロイダル型無段変速機の大型化、重量増大に結び付く為、好ましくない。特許文献２に記載された従来構造の場合も、同様の問題を有する。

特開平５−１５７１５１号公報 特開２００１−１６５２６６号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、動力の取り出し経路を簡略化する事により、小型・軽量化と伝達効率の向上とを可能にでき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、１本の入力軸と、第一、第二両入力側ディスクと、第一、第二両出力側ディスクと、第一、第二各パワーローラと、第一、第二両出力手段とを備える。
このうちの入力軸は、一端を動力源に接続された状態で、この動力源により回転駆動される。
又、上記第一、第二両入力側ディスクは、上記入力軸の周囲に、この入力軸の回転に伴って回転駆動される状態に設けられており、それぞれの軸方向片面を断面が円弧形の入力側凹面としている。
又、上記第一、第二両出力側ディスクは、それぞれの軸方向片面を断面が円弧形の出力側凹面としており、この出力側凹面と上記入力側凹面とを対向させた状態で、上記入力軸に対する回転を自在としてこの入力軸の周囲に支持されている。
又、上記第一、第二各パワーローラは、部分球面状凸面であるそれぞれの周面を上記各入力側、出力側両凹面に転がり接触させた状態で、上記第一、第二両入力側ディスクと上記第一、第二両出力側ディスクとの間に、それぞれ複数個ずつ挟持されている。
又、上記第一、第二両出力手段は、上記第一、第二両出力側ディスクの回転運動を互いに独立して取り出す為のものである。
そして、上記動力源側に配置された第一入力側ディスクと第一出力側ディスクと第一パワーローラとで、第一トロイダル型無段変速ユニットを構成している。
又、上記動力源から遠い側に配置された第二入力側ディスクと第二出力側ディスクと第二パワーローラとで、第二トロイダル型無段変速ユニットを構成している。
更に、上記第一トロイダル型無段変速ユニット部分の変速比と、上記第二トロイダル型無段変速ユニット部分の変速比とを、互いに独立して調節可能としている。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記第一出力側ディスクの軸方向他面と上記第二入力側ディスクの軸方向他面とを対向させている。これと共に、この第一出力側ディスクに上記第一出力手段の入力部を設け、上記第二出力側ディスクに上記第二出力手段の入力部を設けている。

上述の様な本発明のトロイダル型無段変速機は、例えば前述の特許文献１に記載された従来構造の場合と同様に、第一、第二両入力側ディスクから第一、第二両出力側ディスクに伝達された回転運動を、互いに独立して取り出す。この為、一方の出力側ディスクから取り出した回転運動により前輪を、他方の出力側ディスクから取り出した回転運動により後輪を、それぞれ駆動する様に構成すれば、第一、第二両トロイダル型無段変速ユニットの変速比を互いに異ならせる制御を行なう事で、進路変更時に於ける前輪と後輪との回転速度差を吸収しつつ、四輪駆動車の駆動を行なえる。

特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、動力源から遠い側に配置された上記第二トロイダル型無段変速ユニットを構成する第二出力側ディスクを、入力軸のうちで上記駆動源と反対側端部に配置しているので、この第二出力側ディスクからの動力の取り出し機構を簡単に構成できる。即ち、出力軸或いは伝達軸を、上記入力軸と同心に配置し、この出力軸或いは伝達軸と上記第二出力側ディスクとを係合させれば、この第二出力側ディスクからの動力の取り出しを行なえる。この為、この第二出力側ディスクからの動力の取り出しを行なう為の取り出し機構を簡単に構成して、小型・軽量化と伝達効率の向上とを図れる。

図１〜２は、本発明トロイダル型無段変速機の実施の形態の１例を示している。尚、図１は、本発明のトロイダル型無段変速機を組み込んだ、フルタイム４ＷＤ車用駆動系の全体構成を略示しており、図２はこのうちのトロイダル型無段変速機部分の具体的構造を示している。トロイダル型無段変速機部分の基本的構成に就いては、一部を除いて、図１と図２とで同じであるから、同等部分には同一符号を付して、以下の説明を行なう。

本例のトロイダル型無段変速機は、１本の入力軸８と、第一、第二両入力側ディスク９、１０と、第一、第二両出力側ディスク１１、１２と、第一、第二各パワーローラ１３、１４と、第一、第二両出力手段１５、１６とを備える。
このうちの入力軸８の一端（図１〜２の左端）は、トルクコンバータ或いは電磁クラッチ等の発進クラッチ１７と、遊星歯車機構等の前後進切換機構１８とを介して、動力源であるエンジン１９のクランクシャフトに接続されている。この構成により上記入力軸８を、上記発進クラッチ１７の接続時に伴って、上記前後進切換機構１８の切り換え状態に応じた方向に回転駆動自在としている。又、上記入力軸８は、ハウジングの内側に設けた複数の支持壁に対し、それぞれが複列或いは単列のアンギュラ型である、複数の転がり軸受２０ａ〜２０ｅにより、直接又は他の部材を介して、回転のみ自在に（軸方向の変位を阻止した状態で）支持している。

又、上記第一、第二両入力側ディスク９、１０は、それぞれの軸方向片面（図１〜２の右側面）を、断面が円弧形のトロイド曲面である入力側凹面としたもので、上記入力軸８の周囲に、この入力軸８の回転に伴って回転駆動される状態に設けられている。この為に本例の場合には、この入力軸８の中間部２個所位置に、第一、第二両カム板２１、２２を固定している。このうちの前段側（上記エンジン１９側）の第一カム板２１は、背面（図２の左面）の内径寄り部分を上記入力軸８の中間部外周面に形成した鍔部２３に突き当てた状態で、この入力軸８の中間部にスプライン係合させている。そして、互いに対向する上記第一カム板２１の前面（図２の右面）に形成した駆動側カム面と、上記第一入力側ディスク９の外側面（図２の左面）に形成した被駆動側カム面との間に複数のローラを挟持して、ローディングカム式の、第一押圧装置２４を構成している。

これに対して、後段側（上記エンジン１９から遠い側）の第二カム板２２は、上記入力軸８の中間部にスプライン係合した状態で、上記各転がり軸受２０ａ〜２０ｅのうちの転がり軸受２０ｃと止め輪２５とにより、上記ハウジングの内側に設けた支持壁に対し、軸方向の変位を阻止した状態（スラスト荷重を支承可能な状態）で、回転自在に支持している。そして、互いに対向する上記第二カム板２２の前面（図２の右面）に形成した駆動側カム面と、上記第二入力側ディスク１０の外側面（図２の左面）に形成した被駆動側カム面との間に複数のローラを挟持して、ローディングカム式の、第二押圧装置２６を構成している。

上記第一、第二両入力側ディスク９、１０を上記入力軸８の中間部周囲に、ラジアルニードル軸受２７ａ、２７ｂを介して、この入力軸８に対する若干の回転及び軸方向の変位を可能に支持すると共に、これら両入力側ディスク９、１０と上記入力軸８との間に上記第一、第二両押圧装置２４、２６を設けている。そして、この構成により、上記入力軸８の回転に伴って上記両入力側ディスク９、１０を、前記第一、第二両出力側ディスク１１、１２に向け押圧しつつ回転駆動する様に構成している。尚、上記入力軸８と上記第一、第二両入力側ディスク９、１０との間に設ける押圧装置は、図２に示す様なローディングカム式のものに限らず、図１に示す様な油圧式の押圧装置２４ａ、２６ａであっても良い。

又、上記第一、第二両出力側ディスク１１、１２は、それぞれの軸方向片面（図１〜２の左側面）を、断面が円弧形のトロイド曲面である出力側凹面としたもので、この出力側凹面と上記第一、第二両入力側ディスク９、１０の入力側凹面とを対向させた状態で、上記入力軸８の中間部周囲に、この入力軸８に対する回転を自在として支持している。この為に本例の場合には、この入力軸８の中間部外周面と上記第一、第二両出力側ディスク１１、１２との間にラジアルニードル軸受２８ａ、２８ｂを介して、これら両出力側ディスク１１、１２を、上記入力軸８に対する回転及び若干の軸方向変位を可能に支持している。

上記第一、第二両出力側ディスク１１、１２のうち、前段側の第一出力側ディスク１１の軸方向他面（図１〜２の右側面）には出力歯車２９を、キー３０を介して同心に結合している。従って、この出力歯車２９は、上記第一出力側ディスク１１と、同期して回転する。又、この出力歯車２９を、前記各転がり軸受２０ａ〜２０ｅのうちの転がり軸受２０ｂと前記止め輪２５とにより、前記ハウジングの内側に設けた支持壁に対し、軸方向の変位を阻止した状態（スラスト荷重を支承可能な状態）で、回転自在に支持している。

これに対して、後段側の第二出力側ディスク１２の軸方向他面（図２の右側面）には出力スリーブ３１を、キー３０ａを介して同心に、この第二出力側ディスク１２の軸方向他面とこの出力スリーブ３１の前面（図２の左側面）とを当接させた状態で、結合している。従って、この出力スリーブ３１は、上記第二出力側ディスク１２と、同期して回転する。又、この出力スリーブ３１を、前記各転がり軸受２０ａ〜２０ｅのうちの転がり軸受２０ｄ、２０ｅにより、前記ハウジングの内側に設けた支持壁及び上記入力軸８の後端部（図１〜２の右端部）に対し、軸方向の変位を阻止した状態（スラスト荷重を支承可能な状態）で、回転自在に支持している。即ち、上記出力スリーブ３１の背面（図２の右側面）の径方向中間部に形成した支持筒部３２の外周面と上記支持壁との間に上記転がり軸受２０ｄを、この支持筒部３２の内周面と上記入力軸８の後端部に螺着したローディングナット３３の外周面との間に上記転がり軸受２０ｅを、それぞれ上記第二出力側ディスク１２に加わるスラスト荷重を支承可能な状態で設けている。

又、前記第一、第二各パワーローラ１３、１４のうち、各第一パワーローラ１３、１３は、それぞれ第一トラニオン３４、３４の内側面に回転自在に支持した状態で、前記第一入力側ディスク９と上記第一出力側ディスク１１との間に挟持している。この状態で、部分球面状凸面である、上記各第一パワーローラ１３、１３の周面を、それぞれ、上記第一入力側ディスク９の入力側凹面及び上記第一出力側ディスク１１の出力側凹面とに転がり接触させている。これら第一入力側ディスク９及び第一出力側ディスク１１と、上記各第一パワーローラ１３、１３とが、第一トロイダル型無段変速ユニット３６を構成する。

一方、各第二パワーローラ１４、１４は、それぞれ第二トラニオン３５、３５の内側面に回転自在に支持した状態で、前記第二入力側ディスク１０と上記第二出力側ディスク１２との間に挟持している。この状態で、部分球面状凸面である、上記各第二パワーローラ１４、１４の周面を、それぞれ、上記第二入力側ディスク１０の入力側凹面及び上記第二出力側ディスク１２の出力側凹面とに転がり接触させている。これら第二入力側ディスク１０及び第二出力側ディスク１２と、上記各第二パワーローラ１４、１４とが、第二トロイダル型無段変速ユニット３７を構成する。この第二トロイダル型無段変速ユニット３７の変速比と、上記第一トロイダル型無段変速ユニット３６の変速比とは、互いに独立して調節自在としている。変速比の調節機構に就いては、従来から広く知られている構造と同じである。

又、前記第一、第二両出力手段１５、１６のうち、前輪を回転駆動する為の第一出力手段１５は、前記出力歯車２９を含んで構成している。即ち、この出力歯車２９の回転を、アイドル歯車３８、第一被駆動歯車３９、第一プロペラシャフト４０を介して、第一デファレンシャルギヤ４１に伝達する様にしている。そして、この第一デファレンシャルギヤ４１の出力部である１対の第一駆動軸４２、４２により、フルタイム４ＷＤ車の前輪を回転駆動する様に構成している。

一方、上記第一、第二両出力手段１５、１６のうち、後輪を回転駆動する為の第二出力手段１６は、前記出力スリーブ３１を含んで構成している。この為に、ハウジングの端部等に、深溝型玉軸受等の転がり軸受４３により回転自在に支持した出力軸４４の前端部（図２の左端部）と上記出力スリーブ３１の背面に形成した前記支持筒部３２の先端部（図２の右端部）とを凹凸係合させている。即ち、上記出力軸４４の前端部に形成したトルク爪４８、４８の先端に設けた係止凸部と、上記支持筒部３２の先端縁に設けた係止凹部とを、回転方向に関して凹凸係合させ、上記出力スリーブ３１から上記出力軸４４への動力伝達を可能にしている。更に、この出力軸４４の回転は、図示しない自在継手及び第二のプロペラシャフト４５を介して、第二デファレンシャルギヤ４６に伝達する様にしている。そして、この第二デファレンシャルギヤ４６の出力部である１対の第二駆動軸４７、４７により、フルタイム４ＷＤ車の後輪を回転駆動する様に構成している。

上述の図１〜２に示す様な構造を有するトロイダル型無段変速機は、例えば前述の特許文献１に記載された従来構造の場合と同様に、第一、第二両入力側ディスク９、１０から第一、第二両出力側ディスク１１、１２に伝達された回転運動を、互いに独立して取り出す。即ち、この第一出力側ディスク１１から前記出力歯車２９を含む第一出力手段１５により取り出した回転運動により前輪を、上記第二出力側ディスク１２から上記出力スリーブ３１を含む第二出力手段１６により取り出した回転運動により後輪を、それぞれ駆動する。又、前記エンジン１９の動力を上記前輪に伝達する為の前記第一トロイダル型無段変速ユニット３６の変速比と、同じく後輪に伝達する第二トロイダル型無段変速ユニット３７の変速比とは、互いに独立して調節自在である。従って、これら第一、第二両トロイダル型無段変速ユニット３６、３７の変速比を互いに異ならせる制御を行なう事で、進路変更時に於ける前輪と後輪との回転速度差を吸収しつつ、四輪駆動車の駆動を行なえる。

特に、図示のトロイダル型無段変速機の場合には、動力源である上記エンジン１９から遠い側に配置された、上記第二トロイダル型無段変速ユニット３７を構成する上記第二出力側ディスク１２を、前記入力軸８のうちで上記エンジン１９と反対側端部に配置しているので、この第二出力側ディスク１２からの動力の取り出し機構を簡単に構成できる。例えば、図示の例では、前記出力軸４４を上記入力軸８と同心に配置し、この出力軸４４の前端部に設けたトルク爪４８、４８の先端部と、上記第二出力側ディスク１２に結合した出力スリーブ３１の支持筒部３２の先端縁とを係合させている。この様な構造は、前述の特許文献１、２に記載された従来構造の様な、歯車伝達機構に比べて簡単に構成でき、しかも伝達ロスも殆どない。この為、上記第二出力側ディスク１２からの動力の取り出しを行なう為の取り出し機構を簡単に構成すると共に、この機構部分での伝達ロスを低減して、小型・軽量化と伝達効率の向上とを図れる。

本発明の実施の形態の１例を示す略断面図。 同じく要部断面図。 従来構造の１例を示す略断面図。

符号の説明

１ 入力軸
２ａ、２ｂ 入力側ディスク
３ａ、３ｂ 出力軸
４ａ、４ｂ 出力側ディスク
５ａ、５ｂ パワーローラ
６ａ、６ｂ 伝達軸
７ａ、７ｂ トラニオン
８ 入力軸
９ 第一入力側ディスク
１０ 第二入力側ディスク
１１ 第一出力側ディスク
１２ 第二出力側ディスク
１３ 第一パワーローラ
１４ 第二パワーローラ
１５ 第一出力手段
１６ 第二出力手段
１７ 発進クラッチ
１８ 前後進切換機構
１９ エンジン
２０ａ〜２０ｅ 転がり軸受
２１ 第一カム板
２２ 第二カム板
２３ 鍔部
２４、２４ａ 第一押圧装置
２５ 止め輪
２６、２６ａ 第二押圧装置
２７ａ、２７ｂ ラジアルニードル軸受
２８ａ、２８ｂ ラジアルニードル軸受
２９ 出力歯車
３０、３０ａ キー
３１ 出力スリーブ
３２ 支持筒部
３３ ローディングナット
３４ 第一トラニオン
３５ 第二トラニオン
３６ 第一トロイダル型無段変速ユニット
３７ 第二トロイダル型無段変速ユニット
３８ アイドル歯車
３９ 被駆動歯車
４０ 第一プロペラシャフト
４１ 第一デファレンシャルギヤ
４２ 第一駆動軸
４３ 転がり軸受
４４ 出力軸
４５ 第二プロペラシャフト
４６ 第二デファレンシャルギヤ
４７ 第二駆動軸
４８ トルク爪

Claims (1)

1. 一端を動力源に接続されてこの動力源により回転駆動される１本の入力軸と、この入力軸の周囲に、この入力軸の回転に伴って回転駆動される状態に設けられ、それぞれの軸方向片面を断面が円弧形の入力側凹面とした、第一、第二両入力側ディスクと、それぞれの軸方向片面を断面が円弧形の出力側凹面とし、この出力側凹面と上記入力側凹面とを対向させた状態で、上記入力軸に対する回転を自在としてこの入力軸の周囲に支持された第一、第二両出力側ディスクと、部分球面状凸面であるそれぞれの周面を上記各入力側、出力側両凹面に転がり接触させた状態で、上記第一、第二両入力側ディスクと上記第一、第二両出力側ディスクとの間にそれぞれ複数個ずつ挟持された第一、第二各パワーローラと、これら第一、第二両出力側ディスクの回転運動を互いに独立して取り出す為の第一、第二両出力手段とを備え、上記動力源側に配置された第一入力側ディスクと第一出力側ディスクと第一パワーローラとで第一トロイダル型無段変速ユニットを構成し、上記動力源から遠い側に配置された第二入力側ディスクと第二出力側ディスクと第二パワーローラとで第二トロイダル型無段変速ユニットを構成し、上記第一トロイダル型無段変速ユニット部分の変速比と、この第二トロイダル型無段変速ユニット部分の変速比とを、互いに独立して調節可能としたトロイダル型無段変速機に於いて、上記第一出力側ディスクの軸方向他面と上記第二入力側ディスクの軸方向他面とを対向させると共に、この第一出力側ディスクに上記第一出力手段の入力部を設け、上記第二出力側ディスクに上記第二出力手段の入力部を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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