JP2009047218A - Continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トラクション力を用いたトラクションドライブによって、入力軸の回転速度を連続的に変化させて出力軸に伝達する無段変速装置に関し、特に、円錐状の遊星ローラを用いて連続的な無段変速を行う無段変速装置に関する。 The present invention relates to a continuously variable transmission that continuously changes the rotational speed of an input shaft and transmits it to an output shaft by a traction drive that uses a traction force. The present invention relates to a continuously variable transmission that performs step shifting.
従来の無段変速装置としては、ハウジングに軸受を介してそれぞれ回動自在に支持された入力軸及び出力軸、入力軸と一体的に回転するように設けられた円錐台状のサンローラ(内輪)、入力軸に回動自在に支持されたホルダ(保持器)、ホルダに回動自在に支持されかつサンローラの外周面を転動する複数のテーパローラ(遊星ローラ)、出力軸と一体的に回転すると共にテーパローラに外接する出力リング(従動外輪)、テーパローラに一体的に設けられた円錐部に外接すると共に円錐部の母線方向にのみ往復駆動される変速リング(回転固定外輪)等を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この無段変速装置では、入力軸が回転すると、サンローラが一体的に回転し、サンローラに外接するテーパローラが回転及び公転し、テーパローラの回転により出力リングが回転し、出力リングと一体となって出力軸が回転し、変速リングの位置に応じて出力軸の回転速度が増減されるようになっている。
As a conventional continuously variable transmission, an input shaft and an output shaft that are rotatably supported by a housing via bearings, a frustoconical sun roller (inner ring) provided to rotate integrally with the input shaft , A holder (retainer) rotatably supported on the input shaft, a plurality of tapered rollers (planetary rollers) rotatably supported on the holder and rolling on the outer peripheral surface of the sun roller, and rotating integrally with the output shaft And an output ring (driven outer ring) circumscribing the taper roller, a transmission ring (rotating fixed outer ring) circumscribing a conical part integrally provided on the taper roller and reciprocatingly driven only in the generatrix direction of the conical part. It is known (see, for example, Patent Document 1).
In this continuously variable transmission, when the input shaft rotates, the sun roller rotates integrally, the taper roller that circumscribes the sun roller rotates and revolves, and the output ring rotates due to the rotation of the taper roller. The shaft rotates, and the rotational speed of the output shaft is increased or decreased according to the position of the transmission ring.
しなしながら、この無段変速装置においては、テーパローラ(遊星ローラ)とサンローラの接触面における法線荷重、テーパローラと出力リングの接触面における法線荷重、及びテーパローラの円錐部と変速リングの接触面における法線荷重は、初期の組付け精度に依存し、又、経時変化等による法線荷重の変動を補正する手段がないため、必要なトラクション力が得られず、変速動作が確実に行われない虞がある。
また、上記法線荷重に伴って入力軸及び出力軸の軸線方向にスラスト荷重が発生し、このスラスト荷重は入力軸及び出力軸の軸受あるいはハウジングが受けることになるため、軸受及びハウジングの経時的な変形あるいは軸受領域の発熱による潤滑油温度の上昇等を生じ、磨耗、動力伝達効率の低下等を招く虞がある。一方、変形等に対処するべく、ハウジングの剛性を高めると、大型化あるいは重量化を招くことになる。
さらに、駆動機構により、変速リングの位置を移動させてテーパローラとの接触位置を調整する場合、駆動機構の経時的な変化、あるいは、変速リングとテーパリングの接触領域の磨耗等により、変速リングの位置がずれて、本来の変速比に制御することが困難になる虞がある。
However, in this continuously variable transmission, the normal load on the contact surface between the taper roller (planetary roller) and the sun roller, the normal load on the contact surface between the taper roller and the output ring, and the contact surface between the conical portion of the taper roller and the transmission ring. The normal load depends on the initial assembly accuracy and there is no means to correct the fluctuation of the normal load due to changes over time, so the necessary traction force cannot be obtained and the shifting operation is performed reliably. There is no fear.
Along with the normal load, a thrust load is generated in the axial direction of the input shaft and output shaft, and this thrust load is received by the bearing or housing of the input shaft and output shaft. There is a risk that the temperature of the lubricating oil will rise due to a large deformation or heat generation in the bearing area, which may lead to wear, a decrease in power transmission efficiency, or the like. On the other hand, when the rigidity of the housing is increased to cope with deformation and the like, an increase in size or weight is caused.
Further, when the position of the transmission ring is moved by the drive mechanism to adjust the contact position with the taper roller, the change of the transmission ring may occur due to changes in the drive mechanism over time or wear of the contact area between the transmission ring and the taper ring. There is a possibility that it is difficult to control to the original gear ratio because the position is shifted.
本発明は、上記従来の装置の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化、小型化、機能上の信頼性の向上等を図りつつ、十分なトラクション力あるいは伝達トルクを確保でき、コストを低減でき、伝達効率を向上させることができ、所望の変速比に確実に設定することができる無段変速装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the circumstances of the above-described conventional apparatus, and its object is to achieve sufficient traction while simplifying the structure, downsizing, improving functional reliability, and the like. It is an object of the present invention to provide a continuously variable transmission that can secure force or transmission torque, reduce costs, improve transmission efficiency, and can reliably set a desired gear ratio.
本発明の無段変速装置は、ハウジングに回動自在に設けられた一つの入力軸と、入力軸の回転速度をトラクション力により別々に無段変速するべく,入力軸の軸線方向に垂直な面に対して対称的に向かい合うようにハウジング内に設けられた二つのトラクション変速ユニットと、二つのトラクション変速ユニットにより変速されたそれぞれの回転速度を一つの回転速度に変換して伝達する差動伝達機構と、差動伝達機構により出力される回転速度を出力するべくハウジングに回動自在に設けられた一つの出力軸と、を含む。
この構成によれば、一つの入力軸の回転駆動力は、二つのトラクション変速ユニットによりそれぞれ無段変速され、それぞれに変速された回転速度は、差動伝達機構を介して一つの回転速度に変換され、一つの出力軸から回転駆動力として出力される。
このように、一つの入力軸のトルクを二つのトラクション変速ユニットにより倍増しつつ無段変速でき、仮に二つのトラクション変速ユニット間に相対的な変速比のズレがあっても、又、変速比の値が小さく調整が難しい領域であっても、差動伝達機構がその変速比のズレを調整して一つの変速比(例えば、両者の平均値をなす変速比に対応する一つの回転速度)として出力することができる。
したがって、特に二つのトラクション変速ユニットの組付けを高精度に設定しなくても、所望の変速機能を確保することができ、変速比がゼロの付近の調整も容易に行うことができ、経時変化による二つのトラクション変速ユニットの変速比のズレの影響を防止でき、伝達効率を向上させることができる。
また、二つのトラクション変速ユニットは、入力軸の軸線方向に垂直な面に対して対称的に向かい合うように配置されているため、二つのトラクション変速ユニットにおいてそれぞれ発生する入力軸の軸線方向におけるスラスト荷重を、お互いに逆向きに作用させて相殺することができ、それ故に、ハウジングあるいは入力軸の軸受等に無理な荷重が加わるのを防止することができ、又、軸受領域等における潤滑油の温度上昇を抑制でき、それ故に接触界面に潤滑油膜を形成させてトラクション力を確実に得ることができる。
The continuously variable transmission according to the present invention is a surface perpendicular to the axial direction of the input shaft so that the input shaft provided rotatably in the housing and the rotational speed of the input shaft are continuously variable by the traction force. Two traction transmission units provided in the housing so as to face each other symmetrically, and a differential transmission mechanism for converting the respective rotational speeds shifted by the two traction transmission units into a single rotational speed and transmitting them. And one output shaft rotatably provided on the housing to output the rotational speed output by the differential transmission mechanism.
According to this configuration, the rotational driving force of one input shaft is continuously variable by the two traction transmission units, and the rotational speeds shifted to each are converted into one rotational speed via the differential transmission mechanism. And output as a rotational driving force from one output shaft.
In this way, the torque of one input shaft can be continuously variable while being doubled by the two traction transmission units, and even if there is a relative gear ratio shift between the two traction transmission units, Even in a region where the value is small and difficult to adjust, the differential transmission mechanism adjusts the shift of the gear ratio to obtain one gear ratio (for example, one rotational speed corresponding to the gear ratio that forms the average value of the two). Can be output.
Therefore, a desired speed change function can be ensured without particularly setting the assembly of the two traction speed change units with high accuracy, and the gear ratio can be easily adjusted near zero. Thus, the influence of the shift of the gear ratio between the two traction transmission units can be prevented, and the transmission efficiency can be improved.
Further, since the two traction transmission units are arranged so as to face each other symmetrically with respect to the plane perpendicular to the axial direction of the input shaft, the thrust load in the axial direction of the input shaft generated in each of the two traction transmission units. Can be canceled by acting in opposite directions to each other, and therefore, an excessive load can be prevented from being applied to the housing or the bearing of the input shaft, and the temperature of the lubricating oil in the bearing region or the like can be prevented. The rise can be suppressed, and therefore, a lubricating oil film can be formed at the contact interface to reliably obtain the traction force.
上記構成において、二つのトラクション変速ユニットは、それぞれ、入力軸と一体的に回転する円錐台状のサンローラと、サンローラの外周面を転動する複数の遊星ローラと、遊星ローラを内接させると共に回動自在に設けられた出力リングと、遊星ローラに一体的に形成された円錐部を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速するべく入力軸の軸線方向に可動に設けられた変速リングを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、一つの入力軸から入力される回転駆動力は、一方のトラクション変速ユニットにおいて、変速リングを適宜駆動しつつ、サンローラ→複数の遊星ローラ→出力リングを介して、又、他方のトラクション変速ユニットにおいて、変速リングを適宜駆動しつつ、サンローラ→複数の遊星ローラ→出力リングを介して、共に共通の差動伝達機構に導かれ、一つの出力軸から出力される。
このような構成を採用することで、二つのトラクション変速ユニットの構造を簡素化できると共に、共通部品を採用することで、部品の種類を減らして、コストを低減することができる。
In the above configuration, each of the two traction speed change units includes a truncated cone-shaped sun roller that rotates integrally with the input shaft, a plurality of planetary rollers that roll on the outer peripheral surface of the sun roller, and a planetary roller that is inscribed and rotated. A movable output ring and a conical portion formed integrally with the planetary roller are inscribed in a freely movable manner and moved in the axial direction of the input shaft so as to change the speed by moving the inscribed position. It is possible to employ a configuration that includes a provided transmission ring.
According to this configuration, the rotational driving force input from one input shaft is transmitted through the sun roller → the plurality of planetary rollers → the output ring while appropriately driving the transmission ring in one traction transmission unit, and the other In this traction transmission unit, while driving the transmission ring appropriately, both are guided to the common differential transmission mechanism via the sun roller → the plurality of planetary rollers → the output ring, and output from one output shaft.
By adopting such a configuration, the structure of the two traction transmission units can be simplified, and by adopting common parts, the types of parts can be reduced and the cost can be reduced.
上記構成において、二つのトラクション変速ユニットの一方に含まれる変速リングと二つのトラクション変速ユニットの他方に含まれる変速リングを同期して駆動する一つの駆動機構を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、一つの駆動機構で二つの変速リングを同期して駆動するため、基本的に二つのトラクション変速ユニットにおいて変速比のズレを生じないようにすることができ、変速比のズレを生じても、差動伝達機構がその変速比のズレを調整することができるため、一つの入力軸→二つのトラクション変速ユニット→一つの出力軸という駆動力の伝達を確実に行わせることができる。
In the above-described configuration, it is possible to employ a configuration that includes one drive mechanism that synchronously drives a transmission ring included in one of the two traction transmission units and a transmission ring included in the other of the two traction transmission units.
According to this configuration, since the two speed change rings are driven synchronously by one drive mechanism, basically, the gear ratio deviation can be prevented from occurring in the two traction speed change units. Even if this occurs, the differential transmission mechanism can adjust the shift of the gear ratio, so that it is possible to reliably transmit the driving force of one input shaft → two traction transmission units → one output shaft. it can.
上記構成において、差動伝達機構は、二つのトラクション変速ユニットに含まれる出力リングから出力されるそれぞれの回転速度を一つの回転速度に変換して伝達する差動歯車を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、差動伝達機構として差動歯車を採用するため、ローラ等を用いる場合に比べて二つの出力リングの回転差を調整しつつ駆動力を確実に伝達することができ、又、車両等に搭載されるデファレンシャルギヤの入力側と出力側を逆向きにして適用すれば、その基本的な設計を援用することができる。
In the above-described configuration, the differential transmission mechanism adopts a configuration including a differential gear that converts and transmits each rotational speed output from the output ring included in the two traction transmission units into one rotational speed. Can do.
According to this configuration, since the differential gear is adopted as the differential transmission mechanism, the driving force can be reliably transmitted while adjusting the rotational difference between the two output rings as compared with the case of using a roller or the like. If the input side and the output side of a differential gear mounted on a vehicle or the like are applied in opposite directions, the basic design can be used.
上記構成において、出力リングと差動伝達機構の間に介在して回転力を伝達し得ると共に入力軸の方向に押圧力を発生し得るローディングカム機構を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、入力軸の回転駆動力は、サンローラ→遊星ローラ→出力リング→ローディングカム機構→差動伝達機構を介して出力軸に伝達され、逆に、出力軸の負荷トルクは、差動伝達機構→ローディングカム機構を介して、出力リングを遊星ローラに押し付ける押圧力(法線荷重)すなわちトラクション力を増加させる。これにより、外部から負荷トルクが加わっても、トラクション力が確実に得られて出力軸は所定の変速比で確実に回転駆動される。
In the above configuration, it is possible to employ a configuration including a loading cam mechanism that can transmit a rotational force between the output ring and the differential transmission mechanism and can generate a pressing force in the direction of the input shaft.
According to this configuration, the rotational driving force of the input shaft is transmitted to the output shaft via the sun roller → the planetary roller → the output ring → the loading cam mechanism → the differential transmission mechanism. The force (normal load), that is, the traction force for pressing the output ring against the planetary roller is increased via the dynamic transmission mechanism → loading cam mechanism. As a result, even when load torque is applied from the outside, the traction force is reliably obtained, and the output shaft is reliably rotated at a predetermined gear ratio.
上記構成において、入力軸の回転速度に応じて、サンローラと遊星ローラの間でのトラクション力による回転力の伝達をオン/オフするトリガ機構が設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、サンローラと遊星ローラが常時直結(トラクション力を発生するように密接)されているのではなく、入力軸(サンローラ)の回転速度が増加すると、トリガ機構がオン作動してサンローラ(入力軸)の回転駆動力がトラクション力を介して遊星ローラに伝達されるため、サンローラすなわち入力軸の回転を所望のタイミングで出力軸に連動させることができ、一方、入力軸(サンローラ)の回転速度が減少すると、トリガ機構がオフ作動してサンローラ(入力軸)の回転駆動力は遊星ローラに伝達されないため、入力軸(サンローラ)の回転に拘わらず出力軸をフリー(外力により回転可能)にすることができる。
In the above configuration, it is possible to employ a configuration in which a trigger mechanism for turning on / off the transmission of the rotational force by the traction force between the sun roller and the planetary roller is provided according to the rotational speed of the input shaft.
According to this configuration, the sun roller and the planetary roller are not always directly connected (in close contact with each other so as to generate traction force), but when the rotation speed of the input shaft (sun roller) increases, the trigger mechanism is turned on and the sun roller Since the rotational driving force of the (input shaft) is transmitted to the planetary roller via the traction force, the rotation of the sun roller, that is, the input shaft can be interlocked with the output shaft at a desired timing, while the input shaft (sun roller) When the rotational speed decreases, the trigger mechanism is turned off and the rotational driving force of the sun roller (input shaft) is not transmitted to the planetary roller, so the output shaft is free regardless of the rotation of the input shaft (sun roller) (can be rotated by external force) Can be.
上記構成をなす無段変速装置によれば、構造の簡素化、小型化、機能上の信頼性の向上等を達成しつつ、十分なトラクション力あるいは伝達トルクを確保でき、コストを低減でき、伝達効率を向上させることができ、所望の変速比に確実に設定することができる無段変速装置を得ることができる。 According to the continuously variable transmission configured as described above, sufficient traction force or transmission torque can be secured, cost can be reduced, transmission can be achieved while achieving simplification of structure, miniaturization, improvement of functional reliability, etc. Efficiency can be improved, and a continuously variable transmission that can be reliably set to a desired gear ratio can be obtained.
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1ないし図4は、本発明に係る無段変速装置の一実施形態を示すものであり、図1は装置の内部を示す部分断面図、図2は装置の内部を示す断面図、図3は装置の概略構成を示す模式図、図4は装置の一部をなすローディングカム機構を示す概略図である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 4 show an embodiment of a continuously variable transmission according to the present invention. FIG. 1 is a partial sectional view showing the inside of the device, FIG. 2 is a sectional view showing the inside of the device, and FIG. FIG. 4 is a schematic view showing a schematic configuration of the apparatus, and FIG. 4 is a schematic view showing a loading cam mechanism forming a part of the apparatus.
この無段変速装置は、図1及び図2に示すように、ハウジング10、一つの入力軸20、二つのトラクション変速ユニットU、一つのトリガ機構80、ローディングカム機構90、差動伝達機構100、一つの出力軸110等を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the continuously variable transmission includes a
二つのトラクション変速ユニットUは、図1及び図2に示すように、それぞれ、円錐台状に形成されたサンローラ30、サンローラ30の外周面を転動する複数の遊星ローラ40、遊星ローラ40を内接させると共に回動自在に支持された出力リング50、遊星ローラ40に一体的に形成された第2円錐部42を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速する変速リング60を含む。
また、二つのトラクション変速ユニットUは、各々の変速リング60を同期して駆動する一つの駆動機構70を含む。
尚、ここでは、図1ないし図3において、入力軸20の軸線方向Lにおけるハウジング20の略中間位置に対して、左側に配置された種々の部品を「左側の」部品と称し、右側に配置された種々の部品を「右側の」部品と称するものとする。
As shown in FIGS. 1 and 2, each of the two traction transmission units U includes a
The two traction transmission units U include one
Here, in FIGS. 1 to 3, various parts arranged on the left side with respect to a substantially intermediate position of the
すなわち、図2及び図3(トリガ機構80が省略されている)に示すように、左側に位置する一方のトラクション変速ユニットUが、サンローラ30、複数の遊星ローラ40、出力リング50、変速リング60を含み、右側に位置する他方のトラクション変速ユニットUが、同様に、サンローラ30、複数の遊星ローラ40、出力リング50、変速リング60を含む構成となっている。
そして、一方のトラクション変速ユニットU及び他方のトラクション変速ユニットUは、図1ないし図3に示すように、ローディングカム機構90を挟んで、入力軸20の軸線方向Lに垂直な面(ハウジング10内の中央に位置する垂直面)に対して対称的に向かい合うように配置されている。
したがって、二つのトラクション変速ユニットUは、入力軸20の軸線方向Lにおいて発生するスラスト荷重をお互いに逆向きに作用させて相殺しつつ、それぞれに変速した回転力(回転速度)を、差動伝達機構110を介して出力軸120に伝達することができる。それ故に、ハウジング10あるいは入力軸20の後述する軸受12等に無理な荷重が加わるのを防止することができ、又、軸受領域等における潤滑油の温度上昇を抑制でき、トラクション力を確実に得ることができる。また、二つのトラクション変速ユニットUに共通部品を採用することで、部品の種類を減らして、構造を簡素化することができる。
That is, as shown in FIGS. 2 and 3 (the
As shown in FIGS. 1 to 3, one traction transmission unit U and the other traction transmission unit U have surfaces (inside the housing 10) perpendicular to the axial direction L of the
Therefore, the two traction speed change units U differentially transmit the rotational force (rotational speed) shifted to each other while canceling the thrust loads generated in the axial direction L of the
ハウジング10は、図2に示すように、入力軸20を回動自在に支持する左右のフランジ壁部11、軸受12、リングシール13、左右のフランジ壁部11を連結する連結ガイドロッド14、外周を覆うカバー15、一つの差動伝達機構100及び出力軸110を支持すると共に周りを覆うカバー16、軸受17,リングシール18等を備えている。
そして、ハウジング10内には、トラクション変速ユニットUのトラクション力が発生する接触界面、その他の摺動面、転動面等に供給される潤滑油が注入されている。
As shown in FIG. 2, the
In the
入力軸20は、図2に示すように、ハウジング10の外部に突出してエンジン等から駆動力を伝達される外部入力軸21、ハウジング10の内部に配置されて外部入力軸21と一体的に回転するように連結された内部入力軸22により形成されている。
外部入力軸21は、その内側端部において、円板状のフランジ部21a、内部入力軸22を連結する連結穴21bを備えている。フランジ部21aは、トリガ機構80の後述する端面82を画定している。
内部入力軸22は、二つのサンローラ30をお互いに向き合うように外嵌させた状態で、一体的に回転するようにかつ左側のサンローラ30をその軸線方向Lに所定量だけ移動可能に連結している。
As shown in FIG. 2, the
The
The
サンローラ30は、図2に示すように、略円錐台状に形成され、遊星ローラ40が転動する円錐面状の一部をなす外周面31、その他端側に形成された円筒部32、円筒部32の内側に形成された凹部33等を備えるように形成されている。
左側に位置するサンローラ30は、その凹部33において、トリガ機構80の遠心ウエイト81を受ける傾斜面83を画定している。一方、右側に位置するサンローラ30は、その凹部33において、内部入力軸22の端部にねじ込まれるネジ部材34を収容するように形成されている。ネジ部材34は、右側のサンローラ30を内部入力軸22と一体的に回転させるように固定するものである。
すなわち、左側のサンローラ30は、内部入力軸22と一体的に回転するようにかつ内部入力軸22の軸線方向Lに僅かに移動可能に連結され、右側のサンローラ30は、内部入力軸22と一体的に回転するように固定されている。
As shown in FIG. 2, the
The
In other words, the
遊星ローラ40は、図2に示すように、サンローラ30(外周面31)を転動する第1円錐部41、変速リング60に内接する先細り状の第2円錐部42、第1円錐部41及び第2円錐部42の共通の軸部43を備えている。
そして、左側のトラクション変速ユニットUに含まれる複数の遊星ローラ40は、図3に示すように、それぞれの軸部43がハウジング10内の右側寄りに頂点A1をもつ仮想の円錐面内に等間隔に配列されるように左側の可動ホルダ44により保持されている。また、右側のトラクション変速ユニットUに含まれる複数の遊星ローラ40は、図3に示すように、それぞれの軸部43がハウジング10内の左側寄りに頂点A2をもつ仮想の円錐面内に等間隔に配列されるように右側の可動ホルダ44により保持されている。
全ての遊星ローラ40における第2円錐部42は、図3に示すように、内部入力軸22から径方向に最も離れた位置にある母線(変速リング60が接触する稜線)M2が内部入力軸22の軸線方向Lと平行に伸長するように形成されている。
遊星ローラ40の軸部43は、可動ホルダ44に対して所定の範囲内で遊動自在に保持されている。また、可動ホルダ44は、骨組み構造(鳥籠形状)に形成され、ハウジング10内において他の部品と接触しないように、内部入力軸22とサンローラ30の円筒部32に軸受を介して保持され、入力軸20(内部入力軸22)回りに回動自在、すなわち、遊星ローラ40を公転可能に保持している。
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 3, the plurality of
As shown in FIG. 3, the second
The
出力リング50は、図2に示すように、遊星ローラ40の第1円錐部41が内接して転動する内周面51、ローディングカム機構90が介在する環状の端面部52等を備えるように形成されている。また、右側の出力リング50は、その外周において、後述する差動伝達機構100の外歯車102aに噛合する歯車53を備えている。
そして、出力リング50は、遊星ローラ40が回転及び公転することで、そのトラクション力により回転するようになっている。したがって、内周面51における法線荷重を大きくすることにより、より大きなトラクション力が得られ、回転力が確実に伝達される。
As shown in FIG. 2, the
The
変速リング60は、図1及び図2に示すように、遊星ローラ40の第2円錐部42に接触する内周面61、駆動機構70の一部をなすリードスクリュー71が螺合する雌ネジ部62、連結ガイドロッド14に外嵌されてガイドされる被ガイド部63等を備えるように形成されている。そして、変速リング60は、ハウジング10内において、入力軸20(内部入力軸22)回りに回転不能に保持された状態で、入力軸20(内部入力軸22)の軸線方向Lに所定範囲に亘って往復動自在に支持されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
駆動機構70は、図1及び図2に示すように、ハウジング10内において入力軸20(内部入力軸22)と平行に伸長するように配置されて二つの変速リング60の雌ネジ部62に螺合するリードスクリュー71、リードスクリュー71の中央部に固着された歯車72、歯車72に噛合するウォーム73、ウォーム73を回転駆動するモータ74等を備えている。
そして、モータ74が一方向に回転すると、ウォーム73→歯車72→リードスクリュー71を介して、二つの変速リング60を図1ないし図3中の軸線方向Lの中央に向けて同期して駆動し(移動させ)、一方、モータ74が逆向きに回転すると、ウォーム73→歯車72→リードスクリュー71を介して、二つの変速リング60を図1ないし図3中の軸線方向Lの両外側に向けて同期して駆動する(移動させる)ようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
When the
すなわち、変速リング60を入力軸20の軸線方向Lに移動させることで、遊星ローラ40の第2円錐部42が内周面61と内接する内接位置を移動させ、これにより、変速を行うようになっている。
具体的には、図3に示すように、二つの変速リング60が、第2円錐部42の所定の中立位置Nにおいて接触している場合、遊星ローラ40は出力リング50に対して転動し、出力リング50は回転することなく停止した状態、すなわち、出力軸110も停止した状態にある。
次に、変速リング60をハウジング10内の両側に向けて(図3中において矢印Dで示すように)、すなわち第2円錐部42の小径端部側に向けて接触位置を移動させると、出力リング50の回転速度は次第に増速され、出力軸110も増速されて回転するようになっている。
一方、変速リング60を中立位置Nから反対側(ハウジング10内の中央側)に向けて(図4中において矢印Rで示すように)、すなわち第2円錐部42の大径端部側に接触位置を移動させると、出力リング50は逆向きに回転するようになっている。
That is, by moving the
Specifically, as shown in FIG. 3, when the two transmission rings 60 are in contact at a predetermined neutral position N of the second
Next, when the
On the other hand, the
このように、一つの駆動機構70は、一方のトラクション変速ユニットUに含まれる変速リング60と他方のトラクション変速ユニットUに含まれる変速リング60を同期して駆動するため、基本的に二つのトラクション変速ユニットUにおいて変速比のズレを生じないようにすることができ、変速比のズレを生じても、差動伝達機構100がその変速比のズレを調整することができるため、一つの入力軸20→二つのトラクション変速ユニットU→一つの出力軸110という駆動力の伝達を確実に行わせることができる。
As described above, one
トリガ機構80は、入力軸20すなわちサンローラ30の回転速度に応じて、サンローラ30と遊星ローラ40の間でのトラクション力による回転力の伝達をオン/オフするものであり、図2に示すように、球状をなす複数の遠心ウエイト81、外部入力軸21のフランジ部21aに形成された端面82、左側に配置されるサンローラ30の凹部33に形成された複数の傾斜面83により構成されている。
The
そして、トリガ機構80は、サンローラ30と遊星ローラ40がお互いに空回りする状態(接触面におけるトラクション力が作用しない状態)から、入力軸20(サンローラ30)の回転速度が増加すると、遠心ウエイト81が径方向の外側に移動して傾斜面83を押圧し、サンローラ30を内部入力軸22の軸線方向L内向きに押圧する(オン作動する)。すなわち、左右のサンローラ30は、対応するそれぞれの複数の遊星ローラ40に食い込むように押圧される。その結果、トラクション力が発生して、入力軸20(サンローラ30)の回転駆動力が遊星ローラ40に伝達され、所望のタイミングで出力軸110まで伝達されることになる。
一方、入力軸20(サンローラ30)の回転速度が減少すると、遠心ウエイト81が径方向の中心寄りに移動して、傾斜面83を押す力が弱くなり、サンローラ30は対応する複数の遊星ローラ40から抜け出すように僅かに移動する(オフ作動する)。その結果、トラクション力が小さくなり、入力軸20(サンローラ30)の回転駆動力は遊星ローラ40に伝達されなくなり、入力軸20(サンローラ30)の回転に拘わらず出力軸110は自由に回転する(外力により回転する)ことができるようになる。
このように、トリガ機構80がオン作動する際に、サンローラ30はくさび作用を強めるように形成されているため、サンローラ30と遊星ローラ40との接触面における法線荷重すなわちトラクション力を確実に得ることができる。
When the rotation speed of the input shaft 20 (sun roller 30) is increased from the state in which the
On the other hand, when the rotational speed of the input shaft 20 (sun roller 30) decreases, the
As described above, when the
ローディングカム機構90は、図2ないし図4に示すように、左右の出力リング50,50の間に介在する二つの回転板91,92、回転板91,92の間に配置されたスラスト軸受93、左側の出力リング50と回転板91の間及び右側の出力リング50と回転板92の間にそれぞれ介在する転動体94等を備えている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
回転板91は、図2及び図3に示すように、左側の出力リング50と隣接するように配置され、その外周面において後述する差動伝達機構100の外歯車101aに噛合する歯車91a、左側の出力リング50と対向する側面において円弧状の複数のカム溝91b等を備えるように形成されている。尚、左側の出力リング50の端面部52には、回転板91のカム溝91bと対向して転動体94を受け入れるカム溝91cが形成されている。
回転板92は、図2及び図3に示すように、右側の出力リング50と隣接するように配置され、右側の出力リング50と対向する側面において円弧状の複数のカム溝92b等を備えるように形成されている。尚、右側の出力リング50の端面部52には、回転板92のカム溝92bと対向して転動体94を受け入れるカム溝92cが形成されている。
そして、左側に位置する回転板91と右側に位置する回転板92とは、図1ないし図3に示すように、内部入力軸22の軸線方向Lにおいてお互いに隣接して配置されている。
スラスト軸受93は、ローディングカム機構90により発生するスラスト荷重を受けるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the rotating
As shown in FIGS. 2 and 3, the rotating
The rotating
The
ローディングカム機構90は、図2ないし図4に示すように、左側のトラクション変速ユニットUの出力リング50と右側のトラクション変速ユニットUの出力リング50の間に介在して、入力軸20(内部入力軸22)の軸線方向Lに押圧力(スラスト荷重)を発生し得るものである。
すなわち、ローディングカム機構90は、出力リング50と回転板91,92の間に相対的な回転差を生じると、転動体94が移動してカム溝91b,91c及びカム溝92b,92cによりカム作用を受け、入力軸20(内部入力軸22)の軸線方向Lに押圧力(スラスト荷重)を発生する。すると、出力リング50と遊星ローラ40の接触面での法線荷重が増加し、又、スラスト荷重の反力として出力リング50と回転板91,92が一体的に回転するようになる。
具体的には、入力軸20の回転駆動力は、サンローラ30→遊星ローラ40→出力リング50→ローディングカム機構90→差動伝達機構100を介して出力軸110に伝達され、逆に、出力軸110の負荷トルクは、ローディングカム機構90を介して、出力リング50を遊星ローラ40に押し付ける押圧力(法線荷重)すなわちトラクション力を増加させるため、外部から負荷トルクが加わっても、トラクション力が確実に得られて出力軸は所定の変速比で確実に回転駆動される。
さらに、一方の回転板91と他方の回転板92は、入力軸20の軸線方向Lにおいてお互いに隣接して配置されているため、入力軸20の軸線方向Lにおける装置の集約化及び小型化を達成でき、又、入力軸20の軸線方向Lに作用するスラスト力を相殺させて、スラスト軸受93の負担を軽減させることもできる。
The
That is, when the
Specifically, the rotational driving force of the
Furthermore, since the one
差動伝達機構100は、図2及び図3に示すように、回転板91の歯車91aと噛合する外歯車101a及び内側に形成されたカサ歯車101bを一体的に有すると共に出力軸110の回りに回動自在に支持された歯車101、右側の出力リング50の歯車53と噛合する外歯車102a及び内側に形成されたカサ歯車102bを一体的に有すると共に出力軸110の回りに回動自在に支持された歯車102、二つの歯車101,102に挟まれる領域において出力軸110と一体的に回転するように連結された軸部材103、軸部材103に回動自在に支持されると共にカサ歯車101b,102bにそれぞれ噛合する二つのカサ歯車104,105等を備えている。
軸部材103は、出力軸110の軸線方向に直交する方向に伸長する軸線回りにおいて、カサ歯車104,105を回動自在に支持している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The
すなわち、差動伝達機構100は、歯車101(外歯車101a,カサ歯車101b)、歯車102(外歯車102a,カサ歯車102b)、軸部材103、カサ歯車104、カサ歯車105を含む差動歯車として形成されている。
したがって、左右の出力リング50の回転速度が同一の場合は、歯車101,102は同一の速度で出力軸110回りに回転するため、カサ歯車104,105は回転することなく歯車101,102に噛合した状態で軸部材103と一体となって回転し、出力軸110にその回転速度を伝達することになる。
一方、左右の出力リング50の回転速度が異なるとき、歯車101と歯車102は相対的に回転差を生じるため、カサ歯車104,105が回転(自転)しつつ軸部材103と一体となって出力軸110の回りに回転して、両方の歯車101,102の回転速度を平均して一つの回転速度に変換して出力軸110に伝達するようになっている。
That is, the
Therefore, when the rotation speeds of the left and right output rings 50 are the same, the
On the other hand, when the rotation speeds of the left and right output rings 50 are different, the
このように、一つの入力軸20のトルクを二つのトラクション変速ユニットUにより倍増しつつ無段変速でき、仮に二つのトラクション変速ユニットU間に相対的な変速比のズレがあっても、差動伝達機構100がその変速比のズレを調整して一つの変速比(例えば、両者の平均値をなす変速比に対応する一つの回転速度)として出力することができる。
また、差動伝達機構100として差動歯車を採用するため、ローラ等を用いる場合に比べて二つの出力リング50の回転差を調整しつつ駆動力を確実に伝達することができ、又、車両等に搭載されるデファレンシャルギヤの入力側と出力側を逆向きにして適用すれば、その基本的な設計を援用することができる。
In this way, the torque of one
In addition, since a differential gear is employed as the
出力軸110は、図2及び図3に示すように、ハウジング10に対して軸受17及びリングシール18を介して回動自在に支持されており、歯車101,102をその軸線回りに回動自在に支持すると共に、その軸線方向に直交する軸部材103を一体的に回転するように保持している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
次に、上記無段変速装置の動作について説明する。
先ず、入力軸20が停止している場合、二つのトラクション変速ユニットUにはトラクション力が発生せずトルクが伝達されないため、出力軸110は自由に回転できる状態にある(オフの状態)。
続いて、入力軸20が停止した状態から回転し始め、その回転速度が上昇すると、トリガ機構80がオン作動して(遠心ウエイト81が径方向外向きに移動して二つのサンローラ30を対応する遊星ローラ40内に入り込ませて)、サンローラ30が遊星ローラ40に押し付けられて所定レベル以上の法線荷重すなわちトラクション力が発生し、サンローラ30から遊星ローラ40にトルク(回転駆動力)が伝達される。
Next, the operation of the continuously variable transmission will be described.
First, when the
Subsequently, when the
そして、二つのトラクション変速ユニットUにおいて、一つの駆動機構70により両方の変速リング60が適宜駆動され、サンローラ30→複数の遊星ローラ40→出力リング50を経て変速されたそれぞれの回転速度が、直接又はローディングカム機構90を介して差動伝達機構100に入力されることにより一つの回転速度に変換されて、差動伝達機構100により出力される回転速度(変速比)にて、一つの出力軸110が回転する。
ここで、一つの入力軸20のトルクは、二つのトラクション変速ユニットUにより倍増されつつ無段変速され、仮に二つのトラクション変速ユニットU間に相対的な変速比のズレがあっても、又、変速比の値が小さく調整が難しい領域においても、差動伝達機構100がその変速比のズレを調整して一つの変速比(両者の平均値をなす変速比に対応する一つの回転速度)として出力するため、一つの入力軸20から二つのトラクション変速ユニットUを介して一つの出力軸110に確実に回転駆動力が伝達される。
Then, in the two traction transmission units U, both the transmission rings 60 are appropriately driven by one
Here, the torque of one
上記トラクションドライブにおいて、二つのトラクション変速ユニットUにはそれぞれ入力軸20の軸線方向Lにスラスト荷重が発生するが、二つのトラクション変速ユニットU(左右にそれぞれ位置する、サンローラ30、遊星ローラ40、出力リング50、変速リング60)は入力軸20の軸線方向Lに垂直な面に対して対称的に向かい合うように配置されているため、それぞれのスラスト荷重をお互いに逆向きに作用させて相殺することができる。その結果、ハウジング10あるいは入力軸20の軸受12等に無理な荷重が加わるのを防止することができる。
In the traction drive, a thrust load is generated in each of the two traction speed change units U in the axial direction L of the
一方、出力軸110に負荷トルクが加わった場合は、ローディングカム機構90が作動して、出力リング50を遊星ローラ40に押し付ける押圧力(法線荷重)すなわちトラクション力を増加させる。これにより、外部から負荷トルクが加わっても、トラクション力が確実に得られて出力軸110は所定の変速比で確実に回転駆動される。
On the other hand, when a load torque is applied to the
図5は、本発明に係る無段変速装置の他の実施形態を示す断面図である。
この実施形態においては、ローディングカム機構を変更した以外は、前述の実施形態と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
すなわち、この実施形態において、ローディングカム機構90´は、図5に示すように、左右の出力リング50,50の間に介在する一つの回転板91´、回転板91´と右側の出力リング50の間に配置されたスラスト軸受93´、左側の出力リング50と回転板91´の間に介在する転動体94等を備えている。
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the continuously variable transmission according to the present invention.
Since this embodiment is the same as the above-described embodiment except that the loading cam mechanism is changed, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the
回転板91´は、図5に示すように、左側の出力リング50及び右側の出力リング50と隣接するように配置され、その外周面において後述する差動伝達機構100の外歯車101aに噛合する歯車91a、左側の出力リング50と対向する側面において円弧状の複数のカム溝91b等を備えるように形成されている。尚、左側の出力リング50の端面部52には、回転板91´のカム溝91bと対向して転動体94を受け入れるカム溝91cが形成されている。
スラスト軸受93´は、ローディングカム機構90´により発生するスラスト荷重を受けるようになっている。
As shown in FIG. 5, the rotating
The
そして、ローディングカム機構90´は、図5に示すように、左側のトラクション変速ユニットUの出力リング50と右側のトラクション変速ユニットUの出力リング50の間に介在して、入力軸20(内部入力軸22)の軸線方向Lに押圧力(スラスト荷重)を発生し得るものである。
すなわち、ローディングカム機構90´は、出力リング50と回転板91´の間に相対的な回転差を生じると、転動体94が移動してカム面91b,91cによりカム作用を受け、入力軸20(内部入力軸22)の軸線方向Lに押圧力(スラスト荷重)を発生する。すると、出力リング50と遊星ローラ40の接触面での法線荷重が増加し、又、スラスト荷重の反力として出力リング50と回転板91´が一体的に回転するようになる。
具体的には、入力軸20の回転駆動力は、サンローラ30→遊星ローラ40→出力リング50→ローディングカム機構90´→差動伝達機構100を介して出力軸110に伝達され、逆に、出力軸110の負荷トルクは、ローディングカム機構90´を介して、出力リング50を遊星ローラ40に押し付ける押圧力(法線荷重)すなわちトラクション力を増加させるため、外部から負荷トルクが加わっても、トラクション力が確実に得られて出力軸は所定の変速比で確実に回転駆動される。
この実施形態においても、前述同様に、構造の簡素化、小型化、機能上の信頼性の向上等を達成しつつ、十分なトラクション力あるいは伝達トルクを確保でき、コストを低減でき、伝達効率を向上させることができ、所望の変速比に確実に設定することができる。
As shown in FIG. 5, the
In other words, when the
Specifically, the rotational driving force of the
In this embodiment as well, as described above, it is possible to secure sufficient traction force or transmission torque, achieve cost reduction, and increase transmission efficiency while achieving simplification of structure, miniaturization, improvement in functional reliability, etc. It is possible to improve, and it is possible to reliably set a desired gear ratio.
上記実施形態においては、二つのトラクション変速ユニットUとして、サンローラ30、円錐状の遊星ローラ40、出力リング50、変速リング60等を含む形式を示したが、これに限定されるものではなく、トラクション力を用いて変速を行うものであれば、その他の構造をなすトラクション変速ユニットを採用してもよい。
上記実施形態においては、差動伝達機構100として、差動歯車を含む構成を示したが、これに限定されるものではなく、両方の出力リング50から出力される回転速度が異なる場合に、両方の回転速度を変換して一つの回転速度として出力するものであれば、ローラを用いた差動伝達機構、その他の差動伝達機構を採用することができる。
上記実施形態においては、ローディングカム機構90,90´を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、出力リング50から直接的に差動伝達機構100に駆動力を伝達する構成を採用してもよい。
上記実施形態においては、トリガ機構80を一つ採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、トリガ機構80を廃止してもよく、あるいは、左右対称的に二つのトリガ機構80を採用してもよい。
In the above embodiment, the two traction transmission units U include the
In the above-described embodiment, the
In the above embodiment, the case where the
In the above embodiment, the case where one
以上述べたように、本発明の無段変速装置は、構造の簡素化、小型化、機能上の信頼性の向上等を達成しつつ、十分なトラクション力あるいは伝達トルクを確保でき、コストを低減でき、伝達効率を向上させることができ、所望の変速比に確実に設定することができるため、車両等に搭載される変速装置として適用できるのは勿論のこと、一つの入力軸から入力される回転駆動力を無段変速して一つの出力軸から出力するものであれば、その他の駆動装置、機械装置、工作機械等にも有用である。 As described above, the continuously variable transmission of the present invention can secure sufficient traction force or transmission torque and achieve cost reduction while achieving simplification of structure, miniaturization, and improvement of functional reliability. Since transmission efficiency can be improved and a desired gear ratio can be set reliably, it can be applied as a transmission device mounted on a vehicle or the like, and is input from one input shaft. As long as the rotational driving force is continuously variable and output from one output shaft, it is useful for other driving devices, mechanical devices, machine tools, and the like.
L 入力軸の軸線方向
10 ハウジング
11 フランジ壁部
12 軸受
13 リングシール
14 連結ガイドロッド
15,16 カバー
17 軸受
18 リングシール
20 入力軸
21 外部入力軸
21a フランジ部
21b 連結穴
22 内部入力軸
U トラクション変速ユニット
30 サンローラ
31 外周面
32 円筒部
33 凹部
34 ネジ部材
40 遊星ローラ
41 第1円錐部
42 第2円錐部
43 軸部
44 可動ホルダ
50 出力リング
51 内周面
52 端面部
53 歯車
60 変速リング
61 内周面
62 雌ネジ部
63 被ガイド部
70 駆動機構
71 リードスクリュー
72 歯車
73 ウォーム
74 モータ
80 トリガ機構
81 遠心ウエイト
82 端面
83 傾斜面
90,90´ ローディングカム機構
91,91´,92 回転板
91a 歯車
91b,91c,92b,92c カム溝
93,93´ スラスト軸受
94 転動体
100 差動伝達機構(差動歯車)
101,102 歯車
101a,102a 外歯車
101b,102b カサ歯車
103 軸部材
104,105 カサ歯車
110 出力軸
L Input shaft
101, 102
Claims (6)
前記入力軸の回転速度をトラクション力により別々に無段変速するべく,前記入力軸の軸線方向に垂直な面に対して対称的に向かい合うように前記ハウジング内に設けられた二つのトラクション変速ユニットと、
前記二つのトラクション変速ユニットにより変速されたそれぞれの回転速度を一つの回転速度に変換して伝達する差動伝達機構と、
前記差動伝達機構により出力される回転速度を出力するべく前記ハウジングに回動自在に設けられた一つの出力軸と、
を含む、無段変速装置。 One input shaft rotatably provided in the housing;
Two traction transmission units provided in the housing so as to face each other symmetrically with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the input shaft in order to continuously and continuously change the rotational speed of the input shaft by traction force; ,
A differential transmission mechanism that converts the respective rotational speeds shifted by the two traction transmission units into a single rotational speed and transmits the converted rotational speed;
One output shaft rotatably provided in the housing to output the rotation speed output by the differential transmission mechanism;
Including a continuously variable transmission.
ことを特徴とする請求項1に記載の無段変速装置。 Each of the two traction transmission units includes a truncated cone-shaped sun roller that rotates integrally with the input shaft, a plurality of planetary rollers that roll on the outer peripheral surface of the sun roller, and the planetary roller that is inscribed and rotated. A movable output ring and a conical portion formed integrally with the planetary roller are inscribed in a rollable manner and moved in the axial direction of the input shaft so as to change the speed by moving the inscribed position. Including a transmission ring provided in the
The continuously variable transmission according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の無段変速装置。 Including one drive mechanism for driving the transmission ring included in one of the two traction transmission units and the transmission ring included in the other of the two traction transmission units in synchronization.
The continuously variable transmission according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の無段変速装置。 The differential transmission mechanism includes a differential gear that converts and transmits each rotational speed output from an output ring included in the two traction transmission units into a single rotational speed.
4. The continuously variable transmission according to claim 2, wherein the continuously variable transmission.
ことを特徴とする請求項2ないし4のいずれか一つに記載の無段変速装置。 Including a loading cam mechanism capable of transmitting a rotational force interposed between the output ring and the differential transmission mechanism and generating a pressing force in the direction of the input shaft.
The continuously variable transmission according to any one of claims 2 to 4, characterized in that:
ことを特徴とする請求項2ないし5のいずれか一つに記載の無段変速装置。
A trigger mechanism for turning on / off the transmission of the rotational force by the traction force between the sun roller and the planetary roller according to the rotational speed of the input shaft is provided.
6. The continuously variable transmission according to any one of claims 2 to 5, wherein:
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
DE102010009381A1 (en) | 2009-02-27 | 2010-09-02 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Turn signal device |
-
2007
- 2007-08-17 JP JP2007212590A patent/JP2009047218A/en active Pending
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DE102010009381A1 (en) | 2009-02-27 | 2010-09-02 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Turn signal device |
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