JP2007247852A - Continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車や各種産業機械において利用される無段変速装置に関する。 The present invention relates to a continuously variable transmission used in automobiles and various industrial machines.
無段変速機(CVT:Continuously Variable Transmission)は昔から多くの考案がなされている(非特許文献1参照)。最近ではハーフトロイダル方式(図10)が注目を集めているが、実用化の方向は金属ベルト方式(図11)である。 Many ideas have been made for continuously variable transmissions (CVTs) (see Non-Patent Document 1). Recently, the half-toroidal method (FIG. 10) has attracted attention, but the direction of practical use is the metal belt method (FIG. 11).
トラクションドライブ装置の課題は、コンパクトで大きなトルクを効率よく伝達することである。コンパクトで大きな伝達トルクを得るには、大きな接触力を与えればよいが、接触応力が大きすぎると寿命が短くなる。接触応力を下げるために、接触面積が大きくなるように設計すると、接触部のスピン成分が増え、伝達効率が低下する。これらの課題をある程度解決しているのが、上述のハーフトロイダル式と金属ベルト方式である。しかし、完全ではなく、それぞれが欠点を持っている。ハーフトロイダル式は、パワーローラが入出力ディスク面に押し付けられた状態で揺動し変速する。ここには大きな接触圧力が作用し、油膜が形成されない場合、焼付きが生じる。これを避けるためには表面粗さを良くしなければならないが、大きな球面を高精度に加工するには高コストとならざるを得ない。さらに、構造上軸方向に長く、FF車に搭載するには無理がある。一方、金属ベルト方式は、多くのエレメントを積み重ねて曲がりやすくし、Vプーリに押し付けてトルクを伝達する。基本的にはプーリとベルトは金属接触するため摩耗が避けられない。 The problem of the traction drive device is to transmit a large torque efficiently with a compact size. In order to obtain a compact and large transmission torque, a large contact force may be applied. However, if the contact stress is too large, the life is shortened. If the contact area is designed to be large in order to reduce the contact stress, the spin component of the contact portion increases and the transmission efficiency decreases. The above-mentioned half toroidal type and metal belt type solve these problems to some extent. But not perfect, each has its own drawbacks. In the half toroidal type, the power roller swings and shifts while being pressed against the input / output disk surface. A large contact pressure acts here, and seizure occurs when an oil film is not formed. In order to avoid this, it is necessary to improve the surface roughness. However, in order to process a large spherical surface with high accuracy, the cost must be high. Furthermore, it is long in the axial direction because of its structure, and it is impossible to mount it on an FF vehicle. On the other hand, in the metal belt system, a large number of elements are stacked to facilitate bending, and the torque is transmitted by being pressed against the V pulley. Basically, wear is inevitable because the pulley and belt are in metal contact.
上述の問題点を解消した、コンパクトで大きなトルクを効率よく伝達することのできるものとして、伝達リングとVプーリの組合せによる従来にない構造のトラクションドライブ式無段変速機を本出願人は先に提案している(特許文献1)。
特許文献1に記載された無段変速装置では、出力軸中心を中心として揺動する2つのガイドローラ、リングおよびアームがある。このアームは、揺動する際にプーリの内径側に入り込んでいくことができるように2段階の厚みが設けてあり、さらに、ガイドローラの組立の関係から7ピース構造のアーム機構となっている。従来構造のアーム機構には、ガイドローラおよび出力歯車の穴と位置決めピンが設けられている。このため片側2枚から成るアームを製作する際には、それぞれの穴位置を精度良く加工する必要があり、製造上解決すべき問題点がある。 In the continuously variable transmission described in Patent Document 1, there are two guide rollers, a ring, and an arm that swing around the center of the output shaft. This arm is provided with a two-stage thickness so that it can enter the inner diameter side of the pulley when swinging, and it is an arm mechanism with a 7-piece structure because of the assembly of the guide roller. . The arm mechanism having a conventional structure is provided with a hole for a guide roller and an output gear and a positioning pin. For this reason, when manufacturing an arm composed of two pieces on one side, it is necessary to process each hole position with high accuracy, and there is a problem to be solved in manufacturing.
本発明の目的は、特許文献1に記載されたタイプの無段変速装置における述の問題点を解消することにある。 An object of the present invention is to eliminate the above-described problems in the continuously variable transmission of the type described in Patent Document 1.
本発明の無段変速装置は、ケーシングに回転自在に支持された第一の回転軸と、ケーシングに回転自在に支持された第二の回転軸と、第一の回転軸に支持されたプーリ幅が可変のVプーリと、Vプーリと係合し、外周を支えられたリングと、第二の回転軸回りにリングを移動させるための機構とから構成され、前記機構が、第二の回転軸周りに旋回可能に支持されたアームと、前記リングの外周に配置された少なくとも3個のガイドローラとを有し、各ガイドローラがアーム上の定点に位置し、かつ、アームが段付きスペーサを介在させた一対の段付き板材で構成してあることを特徴とするものである。 The continuously variable transmission of the present invention includes a first rotating shaft that is rotatably supported by a casing, a second rotating shaft that is rotatably supported by the casing, and a pulley width that is supported by the first rotating shaft. Is constituted by a variable V pulley, a ring engaged with the V pulley and supported on the outer periphery, and a mechanism for moving the ring around the second rotation axis, and the mechanism includes the second rotation axis. An arm rotatably supported around the ring, and at least three guide rollers disposed on an outer periphery of the ring, each guide roller being positioned at a fixed point on the arm, and the arm serving as a stepped spacer. It is characterized by comprising a pair of stepped plate members interposed.
本発明は、従来の技術と比較して次のような利点がある。ハーフトロイダル型に比べて接触面積を大きくしてもスピン成分が少なく、効率がよい。ハーフトロイダル型のような球面加工が不要であるため低コストである。ハーフトロイダル型より軸方向長さが短く、FF車への適用が容易である。また、金属ベルト式に比べて構造が簡単であり、低コストである。プーリとの間に油膜ができて金属ベルト式に比べて摩耗がない、したがって長寿命である。 The present invention has the following advantages over the prior art. Compared to the half toroidal type, even if the contact area is increased, the spin component is small and the efficiency is good. Since spherical processing like the half toroidal type is unnecessary, the cost is low. The axial length is shorter than that of the half toroidal type, and it is easy to apply to FF vehicles. In addition, the structure is simpler and lower in cost than the metal belt type. An oil film is formed between the pulleys and there is no wear compared to the metal belt type, and therefore the life is long.
また、アームを一対の段付き板材と段付きスペーサで構成したことにより、加工性および組立性が向上し、その結果としてコストも低減する。さらに、平板状の板材で構成した場合に比べてアームの剛性がアップする。 In addition, since the arm is composed of a pair of stepped plate members and stepped spacers, workability and assemblability are improved, and as a result, costs are reduced. Further, the rigidity of the arm is increased as compared with the case where it is configured by a flat plate material.
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。なお、説明の便宜上、本発明の開発の過程で製作した比較例について先に述べる。比較例も後に述べる実施例も基本構造は同じで、アームの構造が相違するのみである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For convenience of explanation, a comparative example manufactured in the course of development of the present invention will be described first. The basic structure is the same in the comparative example and the examples described later, and only the structure of the arm is different.
図1は比較例の無段変速装置の正面図、図2は縦断面図である。これらの図から理解できるように、軸方向に可動な一対のプーリ4でV溝を作り、リング3を挟んだ構造である。リング3は外周に歯車のような歯をもっているため、以下では歯付きリングと呼ぶこととする。図2に示すように、ケーシング10内に、互いに平行な回転軸6と回転軸7がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。これらの回転軸6,7は、相互間でトルク伝達を行い、一方の回転軸(6または7)を入力軸とすると、他方の回転軸(7または6)が出力軸となる関係にある。
FIG. 1 is a front view of a continuously variable transmission of a comparative example, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view. As can be understood from these drawings, a V-groove is formed by a pair of
図2に示すように、第一の回転軸6には小歯車2が固定してあり、小歯車2は歯付きリング3と噛み合っている。歯付きリング3は、小歯車2の歯と噛み合う歯と、平滑な円筒状ガイド面8(図5参照)を有し、そのガイド面8にてガイドローラ1a,1b,1cと接する。歯付きリング3のガイドには、図示するように歯付きリング3の外周面と接して転動するガイドローラを採用するほか、歯付きリング3との接触荷重は小さいため、歯付きリング3と滑り接触する滑り軸受(シュー)を採用してもよい。図1には3つのガイドローラ1a,1b,1cが示してあり、図2にはそのうちの2つ、つまり、ガイドローラ1aとガイドローラ1cだけが現れている。
As shown in FIG. 2, a
ガイドローラ1a,1bはそれぞれ軸と軸受を介して回転自在にアーム14に支持されている。ガイドローラ1cは小歯車2の両側に取り付けた一対の円板で構成してある。したがって、ガイドローラ1a,1b,1c相互の位置関係は固定的である。言い換えれば、ガイドローラ1a,1b,1cはアーム14上の定点に位置している。図1の左端に現れているガイドローラ1bは歯付きリング3の振れ防止の役割を持たせる。アーム14は回転軸6と同軸に、ケーシング10のスリーブ18に旋回自在に支持されている。
The
第二の回転軸7は一対のプーリ4を支持している。各プーリ4はそれぞれボールスプライン12を介して第二の回転軸7に嵌合させてあるため、各プーリ4は回転軸7の軸方向に移動可能で、回転方向には相対回転不能すなわちトルク伝達可能である。各プーリ4はプーリ幅調節機構30を備えている。プーリ幅調節機構30はボールねじタイプで、外周にねじ溝を形成したねじ軸32と、内周にねじ溝を形成したナット34と、ねじ軸32のねじ溝とナット34のねじ溝とで形成される循環路内を循環走行する複数のボール36とで構成される。ねじ軸32は軸受16を介してプーリ4のボス部に回転自在に支持されている。ここでは、プーリ幅調節機構30による軸方向力を受けることができるようにアンギュラ玉軸受を採用した場合が例示してある。
The second rotating
ねじ軸32は歯車38を備えており、一対の歯車38が連結軸20に組み付けられており、したがって、一対の歯車38は同期してのみ回転する。その結果、図2の左右のプーリ幅調節機構30におけるねじ軸32が同じ方向に回転する。ナット34はケーシング10に固定してあるため、図示しない外部駆動機構により連結軸20を介して歯車38を回転させると、その回転運動がねじ軸32の軸方向移動に変換され、歯車38の回転方向によって、軸受16を介してプーリ4を押す向き、またはプーリ4から離れる向きの軸方向力が発生する。図2の右側のプーリ幅調節機構30と左側のプーリ幅調節機構30とでは逆ねじとしてあるため、ねじ軸32が同じ方向に回転すると、それらは互いに逆方向に移動することになる。このようにして、一対のプーリ4が接近または離反する方向に移動し、V溝のプーリ幅が変化する。
The
歯車38と噛み合った歯車22を取り付けた連結軸20がアーム14の旋回に連動して回転するように制御することで、プーリ4の軸方向移動に連動して、ガイドローラ群が回転軸6の中心周りに旋回し、歯付きリング3をプーリ4に接触させながら両者間の接触点を移動させることができる。
By controlling the connecting
歯付きリング3は三つのガイドローラ1a,1b,1cで外周から拘束されているため、中心軸がなくても回転が可能である(芯なしローラ)。ガイドローラ1a,1b,1cはアーム14で連結されており、アーム14を旋回させることによって回転軸6の中心周りに歯付きリング3の回転中心を移動させることができる。したがって、歯付きリング3の外周に切られた歯は小歯車2と常に噛みあった状態にある。歯付きリング3とプーリ4間のすきまが生じないようにプーリ4とアーム14を制御すれば、歯付きリング3が回転軸6の中心周りに移動することにより、プーリ4との接触点が変化し、一定のプーリ4の回転数に対し、小歯車2の回転数を連続的に変えることができる。このようにして、いわゆるCVTが構成される。
Since the
プーリ4を支持する回転軸7を入力側とすると、歯付きリング3を押し込んだ状態が減速状態となる。伝達トルクが同じであれば、歯付きリング3を押し込んだときのプーリ4による挟み付け力は大きくすべきで、逆に歯付きリング3とプーリ4との接触点が大径側にあるときは小さくてもよい。挟み付け力によるプーリ4の曲げ応力を考えた場合、大径接触時の挟み付け力を軽減できる、プーリ4を入力とするこの方法が、出力とするよりもベターである。そして、入力軸すなわち回転軸7から図6に示す矢印の方向に回転力が入力されると、プーリ4から歯付きリング3に力が作用し、ほぼ同じ大きさの力が小歯車2から作用する。小歯車2からの反力が歯付きリング3をプーリ4間に押し込む方向に働くため、伝達トルクの増大に伴い自動的に接触力が大きくなる。
When the
アーム14は、図3および図4に示すように、4枚の板材24a,24b,26a,26bと、3枚のスペーサ28a,28b,28cを組み合わせて構成されている。すなわち、内側の一対の板材26a,26bはスペーサ28bを介して狭い間隔に保持され、その外側にスペーサ28a,28bを介して外側の一対の板材24a,24bが広い間隔に保持されている。板材24a,24b,26a,26bは平板状で、スペーサ28a,28b,28cとはねじで締結してある。また、位置決めピンを貫通させることによって全部の板材24a,24b,26a,26bが相互に精度良く位置決めしてある。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図2に示すように、ガイドローラ1aはプーリ4から離間した位置にある。そして、図1から理解できるように、アーム14は回転軸6を中心として揺動することから、同図の上部に示されているガイドローラ1aがプーリ4間に入り込むことはない。一方、図1の左側に示されているガイドローラ1bは、アーム14の揺動に伴ってプーリ4間に進入することができなければならない。図5は、歯付きリング3がガイドローラ1bと共にプーリ4間の最も内径側まで進入した状態を示している。そのために、上述の板材26a,26bで構成される狭い間隔の部分にこのガイドローラ1bは配置してある。
As shown in FIG. 2, the guide roller 1 a is located away from the
次に、図6に示す実施例について述べる。無段変速装置としての基本的構成は上述の比較例と同じで、主な相違点はアームの構造にあるため、以下ではアームについて述べる。図7および図8に示すように、2枚の段付き板材42,44と、1つの段付きスペーサ46とで、アーム40が構成されている。各段付き板材42,44は図6に示すように概ね円形に近い不整形の無端状で、図7および図8に示すように、段付きスペーサ46を介してボルト48で締結することにより、相互の間隔が広い部分と狭い部分を創出している。そして、その広い間隔部分には軸50と軸受52を介してガイドローラ1aが回転自在に取り付けてあり、狭い間隔部分には軸54と軸受56を介してガイドローラ1bが回転自在に取り付けてある。
Next, the embodiment shown in FIG. 6 will be described. Since the basic configuration of the continuously variable transmission is the same as that of the above-described comparative example and the main difference is the structure of the arm, the arm will be described below. As shown in FIGS. 7 and 8, the
スペーサ46が図9(A)のような構造では、図6に示すアーム40がプーリ4に食い込む場合に段付き板材42,44は、図9(B)の矢印に示すように荷重を受けて伸びてしまう可能性がある。一対の段付き板材42,44の間に段付きスペーサ46を用いることで、図9に矢印で示すようにアーム40に荷重がかかった際の剛性不足を補うことができる。
When the
1 ガイドローラ
2 小歯車
3 歯付きリング
4 プーリ
6 回転軸
7 回転軸
8 ガイド面
10 ケーシング
12 ボールスプライン
14 アーム
16 軸受
18 スリーブ
20 連結軸
22 歯車
24a,24b 板材
26a,26b 板材
28a,28b スペーサ
30 プーリ幅調節機構
32 ねじ軸
34 ナット
36 ボール
38 歯車
40 アーム
42,44 段付き板材
46 段付きスペーサ
48 ボルト
50,54 軸
52,56 軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
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JP2006074923A JP2007247852A (en) | 2006-03-17 | 2006-03-17 | Continuously variable transmission |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7493981B2 (en) | 2002-05-03 | 2009-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Method and arrangement for the speed control of a motor vehicle and operator-controlled element |
-
2006
- 2006-03-17 JP JP2006074923A patent/JP2007247852A/en not_active Withdrawn
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