JP2008267420A - Continuously variable transmission device - 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を備えた無段変速装置に関する。 The present invention relates to a continuously variable transmission provided with a toroidal continuously variable transmission that can be used in transmissions of automobiles and various industrial machines.
図4および図5は、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が組み込まれたギヤード・ニュートラル型の無段変速装置を示している。この無段変速装置は、トロイダル型無段変速機47と、第1〜第3遊星歯車式変速ユニット48,49,50とを組み合わせて構成され、円管状の入力軸18と、出力軸51とを有する。これらの入力軸18と出力軸51との間には、伝達軸52を、これらの両軸18,51と同心にかつこれら両軸18,51に対して相対回転自在に設けている。そして、第1および第2遊星歯車式変速ユニット48,49は入力軸18と伝達軸52との間に掛け渡された状態で、第3遊星歯車式変速ユニット50は出力軸51と伝達軸52との間に掛け渡された状態で、それぞれ設けられている。
4 and 5 show a geared-neutral type continuously variable transmission in which a double cavity type toroidal continuously variable transmission used as a transmission for an automobile is incorporated. This continuously variable transmission is configured by combining a toroidal type continuously
このうちのトロイダル型無段変速機47は、入力軸18の周囲に、回転自在および軸方向に変位自在に支持された入力側ディスク2A,2Bおよび一体型の出力側ディスク53とを備えている。出力側ディスク53の軸方向両端部は、一対のスラストアンギュラ玉軸受57,57等の転がり軸受により、回転自在に支持されている。
Of these, the toroidal-type continuously
図5に示すように、トロイダル型無段変速機47を納めたケーシング59の内側には、入力軸18に対し捻れの位置にある枢軸(傾転軸)5,5を中心として揺動する一対のトラニオン6,6が設けられている。各トラニオン6,6は、支持板部7の長手方向(図5において上下方向)の両端部に、この支持板部7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8,8を有しており、これらの折れ曲がり壁部8,8の先端部同士は、連結部材54,54により連結されている。そして、この折れ曲がり壁部8,8によって、トラニオン6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8,8の外側面(支持板部7と反対側の面)には、各枢軸5,5が互いに同心的に設けられている。
As shown in FIG. 5, inside the
支持板部7の中央部には円孔10が形成され、この円孔10には変位軸9の基端部9aが支持されている。そして、各枢軸5,5を中心として各トラニオン6,6を揺動させることにより、これら各トラニオン6,6の中央部に支持された変位軸9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6,6の内側面から突出する変位軸9の先端部9bの周囲には、パワーローラ11が回転自在に支持されており、各パワーローラ11,11は、入力側ディスク2A,2Bと出力側ディスク53との間に挟持されている。なお、各変位軸9,9の基端部9aと先端部9bは、互いに偏心している。
A
一対のトラニオン6,6の両端部はそれぞれ、一対のヨーク23A,23Bに対して揺動自在および軸方向(図5において上下方向)に変位自在に支持されている。これらのヨーク23A,23Bは、一対の支柱61,61により支持されている。すなわち、上側のヨーク23Aは、支柱61の球面ポスト64およびこれを支持する連結板65によって変位自在に支持されている。また、下側のヨーク23Bは、支柱61の球面ポスト68およびこれを支持する上側シリンダボディ60によって変位自在に支持されている。この支柱61の中央部に形成された挿通孔63には、入力軸18が挿通されている。また、前述したように、各トラニオン6,6を構成する支持板部7の中央部に形成された円孔10には、基端部9aと先端部9bとが互いに平行で且つ偏心した変位軸9の基端部9aが、回転自在に支持されている。また、各支持板部7の内側面から突出する各変位軸9の先端部9bの周囲には、パワーローラ11が回転自在に支持されている。
Both ends of the pair of
なお、一対のトラニオン6,6毎に設けられた一対の変位軸9,9は、入力軸18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9,9の先端部9bが基端部9aに対して偏心している方向は、入力側ディスク2A,2Bおよび出力側ディスク53の回転方向に対して同方向(図5において上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸18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18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、後述する押圧装置23a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18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 pair of
また、各パワーローラ11,11の外側面と各トラニオン6,6を構成する支持板部7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。
In addition, a thrust rolling bearing is provided between the outer surface of each
また、スラストニードル軸受25は、各トラニオン6,6を構成する支持板部7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、各パワーローラ11から各外輪28に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ11および外輪28が各変位軸9の基端部9aを中心として揺動変位することを許容する。
Further, the thrust needle bearing 25 is sandwiched between the inner surface of the support plate portion 7 constituting each
更に、各トラニオン6,6の一端部(図5において下端部)にはそれぞれ駆動ロッド(トラニオン軸)29が設けられており、各駆動ロッド29の中間部外周面に駆動ピストン(油圧ピストン)30が固設されている。そして、これら各駆動ピストン30はそれぞれ、駆動シリンダ31内に油密に嵌装されることにより油圧駆動装置を構成している。この場合、駆動シリンダ(シリンダボディ)31は、上側シリンダボディ60と下側シリンダボディ62とによって形成されている。
Further, a drive rod (trunnion shaft) 29 is provided at one end (the lower end in FIG. 5) of each
また、トラニオン6,6の下部の駆動ロッド29の外周には、ヨーク23Bの近傍に、ケーブルサポート100が一体に取り付けられている。また、このケーブルサポート100の外周には、一方のトラニオン6の動作を他方のトラニオン6に伝達するための同期ケーブル102が襷掛け状に掛け渡されている。
A
また、入力軸18の基端部(図4において左端部)には、図示しない駆動源であるエンジンのクランクシャフトが、駆動軸72を介して結合され、このクランクシャフトにより入力軸18が回転駆動するようになっている。また、両入力側ディスク2A,2Bの内側面2a,2bおよび出力側ディスク53の軸方向両側面(内側面)53a,53aと各パワーローラ11,11の周面11aとの転がり接触部(トラクション部)に、適正な面圧を付与するための押圧装置23aとして、油圧式のものを使用している。また、ケーシング59の前端壁73に内蔵した油圧源である図示しないオイルポンプにより、押圧装置23aおよび変速のためにトラニオン6,6を変位させるための駆動シリンダ31、低速用クラッチ44aおよび高速用クラッチ45aを断接させるための油圧シリンダに、圧油を供給自在としている。
Further, a crankshaft of an engine (not shown) as a drive source (not shown) is coupled to a base end portion (left end portion in FIG. 4) of the
また、出力側ディスク53に、中空回転軸75の基端部(図4において左側)をスプライン結合させている。そして、この中空回転軸75を、エンジンから遠い側(図4において右側)の入力側ディスク2Bの内側に挿通して、出力側ディスク53の回転力を取り出し自在としている。中空回転軸75の先端部(図5において右端部)で上記入力側ディスク2Bの外側面から突出した部分に、第1遊星歯車式変速ユニット48を構成するための第1太陽歯車76を固設している。
Further, the base end portion (left side in FIG. 4) of the hollow
また、入力軸18の先端部(図4において右端部)で中空回転軸75から突出した部分と入力側ディスク2Bとの間に、第1キャリア77を掛けて渡すように設けて、この入力側ディスク2Bと入力軸18とが、互いに同期して回転するようにしている。そして、第1キャリア77の軸方向両側面の円周方向等間隔位置(一般的には3〜4箇所位置)に、それぞれがダブルピニオン型である第1および第2遊星歯車式変速ユニット48,49を構成するための遊星歯車78,79,80を回転自在に支持している。さらに、第1キャリア77の片半分(図5において右半分)周囲に、第1リング歯車81を回転自在に支持している。
In addition, the
なお、第1キャリア77は、図6に拡大して示すように、断面がL字形で全体を円環状とした中間支持板242と、それぞれが円輪状に形成された第1および第2連結板243,244との間に、それぞれ複数本ずつ(例えば3本ずつ)の第1および第2遊星軸245,246を、上記第1および第2連結板243,244同士の間に複数本(例えば3本)の第3遊星軸247を、それぞれ掛け渡して成る。また、これらの各遊星軸245,246,247の周囲に前記各遊星歯車78,79,80を、それぞれラジアルニードル軸受248a,248b,248cを介して、回転自在に支持している。
The
上記各遊星歯車78,79,80のうち、トロイダル型無段変速機47寄り(図4において左寄り)で第1キャリア77の径方向の内側に設けた遊星歯車78は、第1太陽歯車76に噛合している。また、トロイダル型無段変速機47から遠い側(図4において右側)で第1キャリア77の径方向の内側に設けた遊星歯車79は、伝達軸52の基端部(図4において左端部)に固設した、第2太陽歯車82に噛合している。また、第1キャリア77の径方向の外側に設けた、残りの遊星歯車80は、内側に設けた遊星歯車78,79よりも軸方向寸法を大きくして、これら両遊星歯車78,79に噛合させている。さらには、残りの遊星歯車80と第1リング歯車81とを噛合させている。なお、径方向外寄りの遊星歯車を、第1、第2の遊星歯車式変速ユニット48,49同士の間で互いに独立させる代わりに、幅広のリング歯車をこれら両遊星歯車に噛合させる構造も採用可能である。なお、第1キャリア77は、回転自在に支持されて遊星歯車78,79,80を太陽歯車81,82に対して公転および自転自在に支持している。
Among the
一方、第3遊星歯車式変速ユニット50を構成するための第2キャリア83を、出力軸51の基端部(図4において左端部)に結合固定している。そして、この第2キャリア83と第1リング歯車81とを、低速用クラッチ44aを介して結合している。また、伝達軸52の先端寄り(図4において右端寄り)部分に第3太陽歯車84を固設している。この第3太陽歯車84の周囲に、第2リング歯車85を配置し、この第2リング歯車85とケーシング59等の固定の部分との間に、高速用クラッチ45aを設けている。さらには、第2リング歯車85と第3太陽歯車84との問に配置した復数組の遊星歯車86,87を、第2キャリア83に回転自在に支持している。これら各遊星歯車86,87は、互いに噛合するとともに、第2キャリア83の径方向の内側に設けた遊星歯車86を第3太陽歯車84に、同じく外側に設けた遊星歯車87を第2リング歯車85に、それぞれ噛合している。
On the other hand, the
このように構成された無段変速装置の場合、入力軸18から一対の入力側ディスク2A,2B、各パワーローラ11,11を介して一体型の出力側ディスク53に伝わった動力は、中空回転軸75を通じて取り出される。そして、低速用クラッチ44aを接続し、高速用クラッチ45aの接続を断った状態では、トロイダル型無段変速ユニット47の変速比を変えることにより、入力軸18の回転速度を一定にしたまま、出力軸51の回転速度を、停止状態を挟んで正転、逆転に変換自在となる。すなわち、この状態では、入力軸18とともに正方向に回転する第1キャリア77と、中空回転軸75とともに逆方向に回転する第1太陽歯車76との差動成分が、第1リング歯車81から、低速用クラッチ44a、第2キャリア83を介して、出力軸51に伝達される。この状態では、トロイダル型無段変速機47の変速比を所定値にすることで出力軸51が停止させられる他、このトロイダル型無段変速機47の変速比を上記所定値から増速側に変化させることにより、出力軸51が車両を後退させる方向に回転させられる。これに対して、トロイダル型無段変速機47の変速比を上記所定値から減速側に変化させることにより、出力軸51が車両を前進させる方向に回転させられる。
In the case of the continuously variable transmission configured as described above, the power transmitted from the
さらに、低速用クラッチ44aの接続を断ち、高速用クラッチ45aを接続した状態では、出力軸51を、車両を前進させる方向に回転させる。すなわち、この状態では、入力軸18と共に正方向に回転する第1キャリア77と、中空回転軸75とともにこの第1キャリア77と逆方向に回転する第1太陽歯車76との差動成分に応じて回転する、第1遊星歯車式変速ユニット48の遊星歯車78の回転が、別の遊星歯車80を介して、第2遊星歯車式変速ユニット49の遊星歯車79に伝わり、第2太陽歯車82を介して、伝達軸52を回転させる。そして、この伝達軸52の先端部に設けた第3太陽歯車84と、この第3太陽歯車84とともに第3遊星歯車式変速ユニット50を構成する第2リング歯車85および遊星歯車86,87との噛合に基づき、第2キャリア83およびこの第2キャリア83に結合した出力軸51を、前進方向に回転させる。この状態では、トロイダル型無段変速機47の変速比を増速側に変化させるほど、出力軸51の回転速度を速くすることができる。
Further, in a state where the low speed clutch 44a is disconnected and the high speed clutch 45a is connected, the
このような無段変速装置に組み込まれたトロイダル型無段変速機47において、入力軸18と出力歯車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30,30を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン30,30の変位に伴って、一対のトラニオン6,6が互いに逆方向に変位する。その結果、これら各パワーローラ11,11の周面11a,11aと入力側ディスク2A,2Bの内側面2a,2bおよび出力側ディスク53の軸方向両側面53a,53a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6,6が、支持板23,23に枢支された枢軸5,5を中心として、互いに逆方向に揺動する。
In the toroidal type continuously
その結果、各パワーローラ11,11の周面11a,11aと各内側面2a,2b,53aとの当接位置が変化し、入力軸18と出力歯車との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸18と出力歯車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およびこれら各パワーローラ11に付属の外輪28が、各変位軸9の基端部9aを中心として僅かに回動する。これら各外輪28の外側面と各トラニオン6を構成する支持板部7の内側面との間には、各スラストニードル軸受25が存在するため、前記回動は円滑に行なれる。したがって、前述のように各変位軸9,9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 positions between the
以上のような、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせた変速装置は今までに多数提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Many transmissions combining the toroidal type continuously variable transmission and the planetary gear mechanism as described above have been proposed so far (see, for example, Patent Document 1).
ところで、運転中、遊星歯車78,79,80・・・には常に動力が伝えられるとともに、キャリア77がエンジンの回転数と同じ回転数で回転するため、遊星歯車78,79・・・に作用する遠心力も当該歯車を支持するニードル軸受248a,248b・・・に負荷される。そのため、ニードル軸受248a,248b・・・および歯面を冷却するための潤滑油を相当量供給する必要がある。
Meanwhile, during operation, power is always transmitted to the
そのため、図6に示される従来の構造では、後段の出力軸51側から供給される潤滑油が、キャリア77に支持された油捕捉部材(オイルキャッチャー)300の径方向内側の油孔302から噴出してこの油捕捉部材300に保持される。このとき、出力軸51とキャリア77(入力軸18)とは反対方向に回転しているため、噴出した潤滑油と油捕捉部材300とが衝突することになる。この衝突力は攪拌抵抗として作用するため、変速機の動力伝達効率を低下させる一因となってしまう。
Therefore, in the conventional structure shown in FIG. 6, the lubricating oil supplied from the
本発明は、前記事情に鑑みて為されたものであり、変速機の動力伝達効率を低下させることなく潤滑油を油捕捉部材に捕捉させることができる無段変速装置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 an object of the present invention is to provide a continuously variable transmission that can capture lubricating oil in an oil capturing member without reducing the power transmission efficiency of the transmission. To do.
前記目的を達成するために、本発明は、互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラとを有するトロイダル型無段変速機と、前記入力側ディスクおよび出力側ディスクと同心的に且つ回転自在に支持されるとともに、遊星歯車を太陽歯車に対して公転および自転自在に支持するキャリアを有する遊星歯車機構とを備え、前記入力側ディスクと前記キャリアとが同期して回転する無段変速装置において、前記キャリアに支持され且つ遊星歯車機構側に対して飛散供給される潤滑油を捕捉する油捕捉部材を備え、この油捕捉部材には、当該油捕捉部材に衝突する油の衝突力からキャリアの回転方向の分力を生じさせるフィンが設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides an input disk and an output disk that are supported concentrically and rotatably with their inner surfaces facing each other, and are sandwiched between these two disks. A toroidal-type continuously variable transmission having a plurality of power rollers, the input-side disk and the output-side disk being supported concentrically and rotatably, and the planetary gear can revolve and rotate with respect to the sun gear. A planetary gear mechanism having a carrier supported by the carrier, wherein the input side disk and the carrier rotate synchronously, and are supported by the carrier and scattered and supplied to the planetary gear mechanism side. An oil capturing member that captures the lubricating oil is provided, and this oil capturing member generates a component force in the rotation direction of the carrier from the collision force of the oil that collides with the oil capturing member. Wherein the fins are provided that.
本発明によれば、油捕捉部材に設けられたフィンの作用により、油捕捉部材に衝突する油の衝突力からキャリアの回転方向の分力が生じる。すなわち、潤滑油の飛散供給によりキャリアの回転が促される。したがって、変速機の動力伝達効率を低下させることなく潤滑油を油捕捉部材に捕捉させることができる。 According to the present invention, due to the action of the fin provided on the oil catching member, a component force in the rotation direction of the carrier is generated from the collision force of the oil colliding with the oil catching member. That is, the rotation of the carrier is promoted by the supply of scattered lubricant. Therefore, the lubricating oil can be captured by the oil capturing member without reducing the power transmission efficiency of the transmission.
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、遊星歯車機構側に対する潤滑油の供給形態にあり、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ないし図6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 supply form of the lubricating oil to the planetary gear mechanism side, and the other configurations and operations are the same as the conventional configurations and operations described above. Therefore, the features of the present invention will be described below. Only the other parts are referred to, and the same reference numerals as those in FIGS.
図1に示すように、本実施形態の無段変速装置では、入力軸18の先端部で中空回転軸75(図4参照)から突出した部分と入力側ディスク2Bとの間に、第1キャリア77を掛けて渡すように設けてあり、この第1キャリア77の第3遊星軸247には、遊星歯車機構側に対して飛散供給される潤滑油を捕捉する油捕捉部材300が支持されている。また、本実施形態では、図示しない後段の出力軸51(図4参照)側から供給される潤滑油が、キャリア77に支持された油捕捉部材300の径方向内側の油孔302から噴出して、油捕捉部材300に捕捉されるようになっている。
As shown in FIG. 1, in the continuously variable transmission according to the present embodiment, the first carrier is provided between a portion protruding from the hollow rotary shaft 75 (see FIG. 4) at the tip of the
また、本実施形態において、油捕捉部材300には、油捕捉部材300に衝突する油の衝突力からキャリア77の回転方向の分力を生じさせるフィン300aが設けられている。具体的には、図2に示すように、油捕捉部材300が環状を成しており、この環状の油捕捉部材300の全周にわたって所定の間隔で複数のフィン300aが設けられている。図3にも示すように、各フィン300aは、油捕捉部材300の径方向外側から径方向内側に向けてキャリア77の回転方向Rにほぼ沿って延びており、油捕捉部材300の径方向に対して所定の角度を成して傾いている。つまり、フィン300aの傾きは、図3に示すように、フィン300aに対して径方向内側から潤滑油Lが衝突した際にキャリア7の回転方向Rに対して衝突力の分力(キャリア77の回転方向の分力)Fが生じる向きに設定されている。
In the present embodiment, the
以上の構成によれば、油捕捉部材300に設けられたフィン300aの作用により、油捕捉部材300に衝突する油の衝突力からキャリア77の回転方向Rの分力Fが生じる。すなわち、潤滑油の飛散供給によりキャリア77の回転が促される。したがって、変速機の動力伝達効率を低下させることなく潤滑油を油捕捉部材300に捕捉させることができる。
According to the above configuration, the component force F in the rotation direction R of the
本発明は、ハーフトロイダル型の他、トラニオンを有さないフルトロイダル型を含むトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを備えた様々な無段変速装置に適用することができる。 The present invention can be applied to various continuously variable transmissions including a toroidal continuously variable transmission including a full toroidal type having no trunnion and a planetary gear mechanism in addition to a half toroidal type.
11 パワーローラ
2A 入力側ディスク
53 出力側ディスク
47 トロイダル型無段変速機
48,49,50 遊星歯車式変速ユニット
76,81,82,84 太陽歯車
77 第1キャリア(キャリア)
78,79,80 遊星歯車
300 油捕捉部材
300a フィン
DESCRIPTION OF
78, 79, 80
Claims (4)
前記入力側ディスクおよび出力側ディスクと同心的に且つ回転自在に支持されるとともに、遊星歯車を太陽歯車に対して公転および自転自在に支持するキャリアを有する遊星歯車機構と、
を備え、
前記入力側ディスクと前記キャリアとが同期して回転する無段変速装置において、
前記キャリアに支持され且つ遊星歯車機構側に対して飛散供給される潤滑油を捕捉する油捕捉部材を備え、この油捕捉部材には、当該油捕捉部材に衝突する油の衝突力からキャリアの回転方向の分力を生じさせるフィンが設けられていることを特徴とする無段変速装置。 A toroidal type non-rotation having an input side disk and an output side disk that are supported concentrically and rotatably with their inner surfaces facing each other, and a plurality of power rollers sandwiched between these disks. A step transmission,
A planetary gear mechanism having a carrier that is concentrically and rotatably supported by the input-side disk and the output-side disk, and that supports the planetary gear so as to revolve and rotate with respect to the sun gear;
With
In the continuously variable transmission in which the input disk and the carrier rotate synchronously,
An oil catching member that captures the lubricating oil supported by the carrier and scattered and supplied to the planetary gear mechanism side is provided. The oil catching member rotates the carrier from the collision force of the oil colliding with the oil catching member. A continuously variable transmission comprising a fin for generating a directional component force.
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