JP2008064122A

JP2008064122A - 無段変速装置

Info

Publication number: JP2008064122A
Application number: JP2006239162A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ito; 雄一伊藤; Ken Yamamoto; 山本　　憲
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】摩擦係数μを大きく設計できないトラクションドライブ式無段変速装置における問題点を除去する。
【解決手段】無段変速装置は、ハウジング10に回転自在に支持された第一の軸7と、ハウジング10に回転自在に支持された第二の軸6と、第一の軸7に支持され溝幅が可変の一対のプーリ4と、外周を支えられ両側面にてプーリ4と接触する歯付きリング3と、第二の軸6回りに歯付きリング3を移動させるための機構とから構成され、プーリ4の接触面4aに油膜を切るための溝4bが形成してあり、前記溝4bはプーリ4の接触面4aの半径位置によってピッチが変化する。
【選択図】図１

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。

自動車用無段変速装置（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）には、主に金属ベルト式ＣＶＴおよびハーフトロイダル式ＣＶＴ（トラクションドライブ式）が実用化されている。上記の無段変速装置の諸課題（小型軽量化、効率向上等）を解決する新機構の無段変速装置として、１対のプーリ間に歯付きリングがクランプされ、プーリと歯付きリングとの間の動力伝達および無段変速が可能な無段変速装置が提案されている（特許文献１、２）。
特開２００４−２６３８５７号公報特開２００５−２２６８４０号公報

摩擦伝動式の無段変速装置には、油膜を介して動力を伝達するトラクションドライブ方式と、油膜を介さずに動力伝達部材の直接の接触によって動力を伝えるフリクションドライブ方式に大別される。
回転部材間の直接接触によって得られる摩擦係数は油膜を介して得られる摩擦係数より高いため、フリクションドライブはトラクションドライブよりも高いトルク伝達が可能である。ただし、フリクションドライブにおいて安定した動力伝達を得るためには広範囲の運転条件において接触部における油膜発生を抑制することが必要である。フリクションドライブにおいて油膜が発生した場合には摩擦係数が低下し、その結果過大滑りが発生し焼付き等の損傷が起こる可能性がある。

この発明の目的は、摩擦係数μを大きくして従来の無段変速装置における上述の問題点を除去することにある。

特許文献１，２の無段変速装置において、プーリ外径側では周速増加のため油膜形成され易い。転動方向の溝形成は油膜切りに効果があり、その溝ピッチが小さい程、言い換えれば接触楕円内に通過する溝が多い程、油膜形成されにくい。溝形成は面圧が上昇するため、耐久性の点から好ましくない。上記3点から、この発明は、フリクションドライブ方式での摩擦係数の安定（油膜切り）と耐久性を両立させるためにプーリに不等ピッチ溝を形成する。

すなわち、この発明の無段変速装置は、ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持され溝幅が可変の一対のプーリと、外周を支えられ両側面にてプーリと接触する歯付きリングと、第二の軸回りに歯付きリングを移動させるための機構とから構成され、プーリの接触面に油膜を切るための溝を形成した、いわゆるフリクションドライブ方式の無段変速装置であって、その溝はプーリの接触面の半径位置によってピッチが変化することを特徴とする。

この発明によれば、フリクションドライブ方式での接触部の油膜が形成されにくくなるため、より確実に動力伝達を行うことが可能になる。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。

図１はこの発明の実施の形態を示す無段変速装置の横断面図、図２は図１のＡＯＣ断面図である。これらの図から理解できるように、軸方向に可動の一対のプーリ４でＶ溝を作り、歯付きリング３を挟み込んだ構造である。図２に示すように、ハウジング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。この実施の形態では、これらの回転軸６，７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。

第一の回転軸６には小歯車２が固定してある。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を有し、前記ガイド面８にてガイドローラ１ａ，１ｂならびに小歯車２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にガイドローラ１ａ，１ｂが示してあり、図２にはそのうちのガイドローラ１ａだけが現れている。なお、小歯車２はガイドローラの機能を兼ね備えている。したがって、この実施の形態では、実質的に３つのガイドローラが歯付リング３の外周に配置してある。

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。したがって、ガイドローラ１ａ，１ｂならびに小歯車２の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ならびに小歯車２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、ハウジング１０のスリーブ１８に旋回自在に支持されている。

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３４と、内周にねじ溝を形成したナット３２と、ねじ軸３４のねじ溝とナット３２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３４は軸受１６の外輪端面で接触しながら回転運動を行う。ここでは、軸受１６として、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。

ねじ軸３４は歯車３８を備えており、一対の歯車３８が図示しない連結軸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３４が同じ方向に回転する。ナット３２はハウジング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を介して歯車３８を回転させると、その回転運動がねじ軸３４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３４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溝の幅が変化する。

歯車３８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。

歯付きリング３はガイドローラ１ａ，１ｂならびに小歯車２によって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と常に噛み合った状態にある。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が第二の回転軸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。

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による挟みつ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。挟み込み力によるプーリ４の曲げ応力を考えた場合、大径接触時の挟み込み力を軽減できる、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。

図１に矢印で示す方向にプーリ４から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へ作用する。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押込力が大きくなる。

プーリ４は、図３に示すように、歯付きリング３と接する面すなわち接触面４ａに、複数の溝４ｂが同心円状に形成してある。必ずしも同心円状に限らず、たとえばらせん状とすることも可能である。図４に接触面４ａの断面を拡大して示す。ここでは断面形状が矩形の場合が例示してある。また、溝４ｂの寸法（単位ｍｍ）が示してあり、ここでは幅０．２、深さ０．０３の溝をピッチのみ変更した場合が例示してある。すなわち、図４（Ａ）は接触面４ａの内径側の断面を示し、そこでは溝間が０．３、ピッチが０．５である。図４（Ｂ）は接触面４ａの外径側の断面を示し、そこでは溝間が０．１５、ピッチが０．３５である。このように、内径側に比べて外径側のピッチを小さく設定してある。

この発明の実施の形態を示す無段変速装置の断面図図１のＡＯＣ断面図（Ａ）はプーリの断面図、（Ｂ）はプーリの正面図（Ａ）は内径側、（Ｂ）は外径側のプーリの断面拡大図

符号の説明

１ａ，１ｂガイドローラ
２小歯車
３歯付きリング
４プーリ
４ａ接触面
４ｂ溝
６回転軸
７回転軸
８ガイド面
１０ハウジング
１２ボールスプライン
１４アーム
１６軸受
１８スリーブ
３０プーリ幅調節機構
３２ナット
３４ねじ軸
３６ボール
３８歯車

Claims

ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持され溝幅が可変の一対のプーリと、外周を支えられ両側面にてプーリと接触する歯付きリングと、第二の軸回りに歯付きリングを移動させるための機構とから構成され、プーリの接触面に油膜を切るための溝が形成してあり、前記溝はプーリの接触面の半径位置によってピッチが変化する無段変速装置。