JP2009243571A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二つの円錐部材で環状の伝達部材を狭圧しながら動力を伝達する変速機において狭圧力をより高い精度で調節できるようにする。
【解決手段】インプットシャフト３２に接続されたインプットコーン３４とアウトプットシャフト３８に接続されたアウトプットコーン３６とを互いに逆向きに平行に配置し狭圧力調節機構５０によりアウトプットシャフト３８に作用するトルクにより両コーンでリング６０を狭圧する変速機において、狭圧力調節機構５０によりリング６０に作用する狭圧力に対する予圧を設定するためのシム７０をアウトプットシャフト３８に設ける。これにより、動力伝達装置２０を構成する部材に製造公差や組み付け誤差が生じるものとしても、高さの異なる複数のシムから適宜選択するだけで、リング６０に作用させる予圧を適正化することができる。この結果、リング６０に作用させる狭圧力の精度を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達装置に関し、詳しくは、入力軸と該入力軸に平行に配置された出力軸とを有し、該入力軸に入力された動力を無段階に変速して該出力軸に出力する無段変速機を備える動力伝達装置に関する。

従来、この種の変速機装置としては、入力軸に接続された円錐部材と出力軸に接続された円錐部材とを互いに逆方向に平行に配置し、円錐部材にリングを挿入してこのリングを二つの円錐部材で狭圧して構成された無段変速機を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、リングを軸方向に移動させることにより変速比の変更を伴って入力軸に入力された動力をリングを介して出力軸に出力している。
特表２００６−５０１４２５号公報

上述したタイプの動力伝達装置では、二つの円錐部材でリングを狭圧しながら動力を伝達するから、トラクション性能を確保するためにリングの狭圧力を調節するための狭圧力調節機構が用いられる。この場合、部材の製造公差や組み付け誤差などを考えると、狭圧力調節機構によりリングに作用する狭圧力は装置毎にバラツキが生じるから、リングの狭圧力をより高い精度で調節するための手法が求められている。

本発明の動力伝達装置は、二つの円錐部材で環状の伝達部材を狭圧する際の狭圧力をより高い精度で調節できるようにすることを主目的とする。

本発明の動力伝達装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力伝達装置は、
入力軸と該入力軸に平行に配置された出力軸とを有し、該入力軸に入力された動力を無段階に変速して該出力軸に出力する無段変速機を備える動力伝達装置であって、
前記入力軸と前記出力軸とにそれぞれ接続され、互いに逆向きに配置された二つの円錐部材と、
前記二つの円錐部材に狭圧され、該二つの円錐部材間で動力の伝達を行なう環状の伝達部材と、
前記伝達部材をスライドすることにより変速比を変更可能なスライド手段と、
前記二つの円錐部材のうちの一方に取り付けられ、機械的な機構により前記伝達部材に作用する狭圧力を調節する狭圧力調節手段と、
前記狭圧力調節手段により前記伝達部材に作用する狭圧力に対して予圧を設定するための予圧設定手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力伝達装置では、入力軸と出力軸とにそれぞれ接続され互いに逆向きに配置された二つの円錐部材と、この二つの円錐部材に狭圧され二つの円錐部材間で動力の伝達を行なう環状の伝達部材と、伝達部材をスライドすることにより変速比を変更可能なスライド手段と、二つの円錐部材のうちの一方に取り付けられ機械的な機構により伝達部材に作用する狭圧力を調節する狭圧力調節手段とにより無段変速機を構成し、狭圧力調節手段により伝達部材に作用する狭圧力に対して予圧を設定するための予圧設定手段を設ける。したがって、部材に製造公差や組み付け誤差が生じるものとしても、予圧設定手段を調整するだけで、伝達部材の狭圧力を高い精度で調節することができる。ここで、「予圧設定手段」は、シムであるものとすることもできる。

こうした本発明の動力伝達装置において、前記二つの円錐部材のうち前記出力軸に接続された円錐部材は、該出力軸に対して軸方向の一方向の移動が許容されると共に他方向の移動が禁止されるよう形成されており、前記狭圧力調節手段は、前記出力軸に作用するトルクを軸方向に作用する力に変換することにより前記出力軸に接続された円錐部材を移動させて前記狭圧力を調節する手段であり、前記予圧設定手段は、前記出力軸に取り付けられてなるものとすることもできる。この態様の本発明の動力伝達装置において、軸方向の端部側でカバーにより蓋をして前記動力伝達装置を構成する部材を収容するケースを備え、前記出力軸は、前記カバーに外周が当接する軸受けにより回転自在に且つ軸方向に支持されており、前記予圧設定手段は、前記軸受けと前記カバーとの軸方向の間隔を設定する環状の部材であるものとすることもできる。こうすれば、サイズの異なる複数の予圧設定手段を交換しながら伝達部材に必要な予圧を設定する際にその交換作業を容易なものとすることができる。この結果、作業負担を低減させることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての動力伝達装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の動力伝達装置２０は、車両に搭載されたエンジン（図示せず）から発進装置（例えばトルクコンバータなど）を介して入力された動力を変速して左右の前輪に伝達可能なトランスアクスル装置として構成されており、図示するように、発進装置の出力軸２２に接続され発進装置からの動力を正転と逆転との切替を伴って出力する前後進切換機構２４と、前後進切換機構２４に接続されたインプットシャフト３２とこのインプットシャフト３２に平行に配置されたアウトプットシャフト３８とを有しインプットシャフト３２に入力された動力を無段階に変速してアウトプットシャフト３８に出力する無段変速機としてのＣＶＴ３０と、ＣＶＴ３０のアウトプットシャフト３８に減速ギヤ２６を介して連結されると共に左右の前輪に連結されたデファレンシャルギヤ２８とを備え、これらはトランスアクスルハウジング２１ａとコンバータハウジング２１ｂとリアケース２１ｃとからなるケース２１に収容されている。なお、このケース２１の内部には、前後進切換機構２４とデファレンシャルギヤ２８とが配置される空間とＣＶＴ３０が配置される空間とを仕切る仕切プレート２１ｄが設けられている。

前後進切換機構２４は、ダブルピニオンの遊星歯車機構とブレーキＢ１およびクラッチＣ１とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構は、外歯歯車のサンギヤ２４ａと、このサンギヤ２４ａと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ２４ｂと、サンギヤ２４ａに噛合する複数の第１ピニオンギヤおよびこの第１ピニオンギヤに噛合すると共にリングギヤ２４ｂに噛合する複数の第２ピニオンギヤを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア２４ｃとを備え、サンギヤ２４ａには出力軸２２が、キャリア２４ｃにはＣＶＴ３０のインプットシャフト３２が、各々連結されている。遊星歯車機構のリングギヤ２４ｂは、ブレーキＢ１によりケース２１に接続されており、ブレーキＢ１をオンオフすることにより、リングギヤ２４ｂを自由に回転するものとしたり、その回転を禁止したりする。遊星歯車機構のサンギヤ２４ａとキャリア２４ｃは、クラッチＣ１により接続されており、クラッチＣ１をオンオフすることにより、サンギヤ２４ａとキャリア２４ｃとを連結したり切り離したりする。前後進切換機構２４は、ブレーキＢ１をオフすると共にクラッチＣ１をオンすることにより出力軸２２の回転をそのままＣＶＴ３０のインプットシャフト３２に伝達して車両を前進させたり、ブレーキＢ１をオンすると共にクラッチＣ１をオフすることにより出力軸２２の回転を逆方向に変換してＣＶＴ３０のインプットシャフト３２に伝達して車両を後進させたりする。また、ブレーキＢ１をオフすると共にクラッチＣ１をオフすることにより出力軸２２とＣＶＴ３０のインプットシャフト３２とを切り離すこともできる。なお、実施例では、前後進切換機構２４をダブルピニオンの遊星歯車機構とブレーキＢ１とクラッチＣ１とにより構成するものとしたが、ダブルピニオンの遊星歯車機構に代えてシングルピニオンの遊星歯車機構により構成するものとしてもよいし、その他の構成とするものとしてもよい。

ＣＶＴ３０は、インプットシャフト３２が一体的に形成された円錐形状のインプットコーン３４と、インプットコーン３４と略同一形状でインプットコーン３４と逆向きとなるようアウトプットシャフト３８に連結されたアウトプットコーン３６と、インプットコーン３４に挿入されてインプットコーン３４とアウトプットコーン３６とにより挟まれるよう配置されたリング６０と、リング６０を回転自在に支持しリング６０をスライド可能なスライディングガイド（図示せず）と、インプットコーン３４とアウトプットコーン３６との間のリング６０への狭圧力を調節する狭圧力調節機構５０とを備え、スライディングガイドによりリング６０をスライドさせることによりインプットシャフト３２からの動力を無段階に変速してアウトプットシャフト３６に出力する。図２に、ＣＶＴ３０の変速の様子を示す。図示するように、リング６０を図中手前側にスライドさせることによりインプットコーン３４からの動力を比較的小さな減速比をもって変速してアウトプットコーン３６に伝達し、リング６０を図中奥側にスライドさせることによりインプットコーン３４からの動力を比較的大きな減速比をもって変速してアウトプットコーン３６に伝達する。

インプットコーン３４およびインプットシャフト３２は、図１中右端では仕切プレート２１ｄに取り付けられスラスト力を受けることができないが比較的大きなラジアル力を受けることができる円筒ころ軸受けとして形成された軸受け４１により回転自在に支持されると共に左端ではトランスアクスルハウジング２１ａに取り付けられスラスト力を受けることができる円錐ころ軸受けとして形成された軸受け４２により回転自在に支持されている。一方、アウトプットコーン３６は、図１中右端では仕切プレート２１ｄに取り付けられ円筒ころ軸受けとして形成された軸受け４５により回転自在に支持されると共に左端ではトランスアクスルハウジング２１ａに取り付けられ円筒ころ軸受けとして形成された軸受け４６により回転自在に支持されている。また、アウトプットコーン３６に連結されたアウトプットシャフト３８の図１中右端ではコンバータハウジング２１ｂに取り付けられ円錐ころ軸受けとして形成された軸受け４９により回転自在に支持されている。

アウトプットシャフト３８の端部には、図１の拡大部分に示すように、小径の段差部３８ａが形成されており、この段差部３８ａに軸受け４９が配置されている。この軸受け４９は、外周面がコンバータハウジング２１ｂの凹部の内周面に当接しており、軸受け４９の軸方向の面は環状のシム７０を介してコンバータハウジング２１ｂと当接している。図３にシム７０の外観斜視図を示す。シム７０は、アウトプットシャフト３８とコンバータハウジング２１ｂとの軸方向の間隔を設定するために用いられる。このシム７０を設ける理由については後述する。

仕切プレート２１ｄには、インプットコーン３４の軸受け４１が配置された位置よりも内側（図１中左側）にオイルシール４３が取り付けられると共にアウトプットコーン３６の軸受け４５が配置された位置よりも内側（図１中左側）にオイルシール４７が取り付けられている。また、トランスアクスルハウジング２１ａには、インプットコーン３４の軸受け４２が配置された位置よりも内側（図１中右側）にオイルシール４４が取り付けられると共にアウトプットコーン３６の軸受け４６が配置された位置の内側（図１中右側）にオイルシール４８が取り付けられている。これにより、ケース２１の内部空間を、トランスアクスルハウジング２１ａとリアカバー２１ｃとにより形成される空間（第１の空間）と、トランスアクスルハウジング２１ａと仕切プレート２１ｄとにより形成される空間（第２の空間）と、トランスアクスルハウジング２１ａとコンバータハウジング２１ｂと仕切プレート２１ｄとにより形成される空間（第３の空間）とに区画しており、第１の空間と第３の空間とには第１の空間に配置された軸受け４２，４６や第３の空間に配置された軸受け４１，４５，４９や前後進切換機構２４，デファレンシャルギヤ２８などの機械部分を潤滑するための潤滑オイルが充填され、第２の空間に配置されたＣＶＴ３０におけるトルクを伝達するためのトラクションオイルが充填されている。このトラクションオイルは、このＣＶＴ３０がインプットコーン３４およびアウトプットコーン３６とリング６０との間に形成される弾性流体潤滑状態の油膜の剪断力により動力を伝達する機構であることから、潤滑オイルに比して高い圧力粘度係数を有する特殊なオイルが用いられている。

スライディングガイドは、図示しないが、トランスアクスルハウジング２１ａに形成されたガイドレールに沿ってリング６０を回転自在に支持しながらスライド可能に構成されている。上端部にガイドレールに沿ってスライド可能に取り付けられたスライダと、上端部と下端部にそれぞれリング６０を回転自在に保持するための一対二組のローラとが形成されている。また、スライド機構としては、スライディングガイドの下端部にガイドレールに平行に形成された貫通孔に摺動可能に挿入されたロッドと、ロッドの先端に取り付けられ中央部にトランスアクスルハウジング２１ａに固定された回転軸が形成されると共に他端にＵ字形状のＵ字部が形成されたレバーと、回転軸に対して偏心した位置にレバーのＵ字部に挿入される凸部が取り付けられたモータとを備え、モータを回転駆動することによりロッドを上下に傾けてスライディングガイドをスライドさせる。即ち、モータが回転駆動されると、モータの回転軸に対して偏心した凸部によりレバーが回転軸を中心として揺動するため、これにより、レバーに連結されたロッドを上下方向に傾けて、リング６０をスライドさせるのである。

狭圧力調節機構５０は、アウトプットコーン３６に内蔵されており、機械的な機構によりインプットコーン３４とアウトプットコーン３６とによりリング６０に作用する狭圧力を調節する。図４は狭圧力調節機構５０の構成の概略を示す構成図であり、図５は狭圧力調節機構５０を部分的に拡大した部分拡大図である。狭圧力調節機構５０は、図示するように、アウトプットシャフト３８の先端部に形成されたスプラインにスプライン嵌合されアウトプットシャフト３８に対して軸方向に移動不能に固定された固定部材５２と、アウトプットコーン３６の内周面に形成されたスプラインにスプライン嵌合されアウトプットシャフト３８に対してアウトプットコーン３６と共に軸方向に移動可能に形成された移動部材５４と、固定部材５２に形成された複数の半球状のボール受け５２ａと移動部材５４に形成された複数の半球状のボール受け５４ａとの間に配置された複数のボール５６と、固定部材５２と移動部材５４との間に設けられ固定部材５２をバネ受けとして移動部材５４を軸方向に付勢するバネ５８と、アウトプットコーン３６に取り付けられアウトプットコーン３６をアウトプットシャフト３８に対して軸方向に移動可能に支持する支持部材５９と、を備え、アウトプットシャフト３８に作用するトルクを軸方向の力に変換してアウトプットコーン３６に作用させることによりリング６０の狭圧力を調節する。図５に示すように、アウトプットシャフト３８にトルクが作用していないときには、固定部材５２のボール受け５２ａと移動部材５４のボール受け５４ｂとは丁度向かい合う位置にあり、移動部材５４はボール５６からの何らの力も受けないが（図５（ａ）参照）、アウトプットシャフト３８にトルクが作用すると、固定部材５２のボール受け５２ａと移動部材５４のボール受け５４ａとの間にねじれが生じて固定部材５２からの反力を用いてボール５６で移動部材５４を押す出す力が生じる（図５（ｂ）参照）。前述したように、移動部材５４にはアウトプットコーン３６が取り付けられているから、移動部材５４の移動に伴ってアウトプットコーン３６も押し出されることになる。このとき、アウトプットコーン３６を押し出す力はアウトプットシャフト３８に作用するトルクが大きいほど大きくなり、これにより、リング６０の狭圧力が調節される。

こうして構成された動力伝達装置２０の組み付けは、まず、トランスアクスルハウジング２１ａにリアカバー２１ｃを取り付け、トランスアクスルハウジング２１ａに軸受け４２，４６とオイルシール４４，４８とを順に取り付ける。続いて、インプットコーン３４とアウトプットコーン３６とを軸受け４２，４６とオイルシール４４，４８とを取り付けた部位に挿入し、インプットコーン３４にリング６０およびスライディングガイドを取り付ける。そして、トランスアクスルハウジング２１ａに仕切プレート２１ｄを取り付けてＣＶＴ３０として第２の空間に収容し、仕切プレート２１ｄにオイルシール４３を取り付けてインプットコーン３４をシールして軸受け４１を取り付け、仕切プレート２１ｄにオイルシール４７を取り付けてアウトプットシャフト３８をシールして軸受け４５を取り付ける。さらに、インプットコーン３４のインプットシャフト３２に前後進切換機構２４を取り付け、デファレンシャルギヤ２８を組み込み、軸受け４９をアウトプットコーン３６に接続されたアウトプットシャフト３８の段差部３８ａに取り付けると共にシム７０を取り付け、トランスアクスルハウジング２１ａにコンバータハウジング２１ｂを取り付けることにより完成する。こうしてシム７０を配置することにより、アウトプットシャフト３８はシム７０の高さ分だけ図１中左側に押し出され、このアウトプットシャフト３８に接続されたアウトプットコーン３６を押し出す。これにより、狭圧力調節機構５０が作動していないときの予圧としてリング６０に作用する。即ち、シム７０により、狭圧力調節機構５０によりリング６０に作用する狭圧力に対する予圧を設定することができるのである。従って、動力伝達装置２０を構成する部材に製造公差や組み付け誤差が生じるものとしても、高さの異なる複数のシムから適正なシムを適宜選択することにより、リング６０に作用させる予圧を適正化し、リング６０に作用させる狭圧力の精度を高めることができる。なお、シム７０の選択は、例えば、アウトプットシャフト３８に予め定めた荷重を加えてバネ５８のストローク量を計測すると共に計測したストローク量が適正か否かを調べることにより行なうことができる。ストローク量を計測した結果、ストローク量が適正量に対して大きいときには現在組み付けているシムに対して高さの低いシムに組み付け直してストローク量を再度計測し、ストローク量が適正量に対して小さいときには現在組み付けているシムに対して高さの高いシムに組み付け直してストローク量を再度計測する。このとき、シム７０を軸受け４９とコンバータハウジング２１ｂとの間に配置するようにしたから、高さの異なる複数のシムを交換しながら適正なシム７０を選択する際のシムの交換作業を容易に行なうことができ、作業工数を少なくすることができる。

以上説明した実施例の動力伝達装置２０によれば、狭圧力調節機構５０によりリング６０に作用する狭圧力に対する予圧を設定するためのシム７０を設けたから、動力伝達装置２０を構成する部材に製造公差や組み付け誤差が生じるものとしても、高さの異なる複数のシムから適宜選択するだけで、リング６０に作用させる予圧を適正化することができる。この結果、リング６０に作用させる狭圧力の精度を高めることができる。しかも、シム７０をアウトプットシャフト３８の端部に形成された段差部３８ａに取り付けられた軸受け４９とコンバータハウジング２１ｂとの間に設けたから、高さの異なる複数のシムを交換しながらリング６０に必要な予圧を設定する際にその交換作業を容易に行なうことができ、作業工数を減らすことができる。

実施例の動力伝達装置２０では、シム７０を軸受け４９とコンバータハウジング２１ｂとの間に設けるものとしたが、アウトプットシャフト３８の段差部３８ａと軸受け４９との間に設けるものとしてもよいし、図６の変形例の動力伝達装置２０Ｂに示すように、固定部材５２とアウトプットシャフト３８との間にシム７０Ｂを設けるものとしてもよい。

実施例の動力伝達装置２０では、また、狭圧力調節機構５０としては、アウトプットシャフト３８に取り付けられた固定部材５２と、アウトプットコーン３６に取り付けられた移動部材５４と、固定部材５２に形成された複数の半球状のボール受け５２ａと移動部材５４に形成された複数の半球状のボール受け５４ａとの間に配置された複数のボール５６とにより構成するものとしたが、アウトプットシャフト３８に作用するトルクを軸方向の力に変換してアウトプットコーン３６に作用させることができるものであれば、如何なる機構により構成するものとしても構わない。また、実施例の動力伝達装置２０では、狭圧力調節機構５０をアウトプットコーン３６に内蔵するものとしたが、アウトプットコーン３６に代えてインプットコーン３４に内蔵するものとしてもよい。

実施例の動力伝達装置２０では、インプットシャフト３２とインプットコーン３４とを一体的に形成するものとしたが、別体として形成するものとしてもよい。この場合、アウトプットコーン３６に代えてインプットコーン３４に対して狭圧力調節機構を設けるものとすれば、アウトプットシャフト３８とアウトプットコーン３６とを一体的に形成することも可能である。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業などに利用可能である。

本発明の一実施例としての動力伝達装置２０の構成の概略を示す構成図である。 ＣＶＴ３０の変速の様子を示す説明図である。 シム７０の外観を示す外観斜視図である。 狭圧力調節機構５０の構成の概略を示す構成図である。 狭圧力調節機構５０を部分的に拡大した部分拡大図である。 変形例の動力伝達装置２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，２０Ｂ 動力伝達装置、２１ ケース、２１ａ トランスアクスルハウジング、２１ｂ コンバータハウジング、２１ｃ リアケース、２１ｄ 仕切プレート、２２ 出力軸、２４ 前後進切換機構、２４ａ サンギヤ、２４ｂ リングギヤ、２４ｃ キャリア、２６ 減速ギヤ、２８ デファレンシャルギヤ、３０ ＣＶＴ、３２ インプットシャフト、３４ インプットコーン、３６ アウトプットコーン、３８ アウトプットシャフト、４１，４２，４５，４６，４９ 軸受け、４３，４４，４７，４８ オイルシール、５０ 狭圧力調節機構、５２ 固定部材、５２ａ，５４ａ ボール受け、５４ 移動部材、５６ ボール、５８ バネ、５９ 支持部材、６０ リング、７０，７０Ｂ シム。

Claims (4)

1. 入力軸と該入力軸に平行に配置された出力軸とを有し、該入力軸に入力された動力を無段階に変速して該出力軸に出力する無段変速機を備える動力伝達装置であって、
   前記入力軸と前記出力軸とにそれぞれ接続され、互いに逆向きに配置された二つの円錐部材と、
   前記二つの円錐部材に狭圧され、該二つの円錐部材間で動力の伝達を行なう環状の伝達部材と、
   前記伝達部材をスライドすることにより変速比を変更可能なスライド手段と、
   前記二つの円錐部材のうちの一方に取り付けられ、機械的な機構により前記伝達部材に作用する狭圧力を調節する狭圧力調節手段と、
   前記狭圧力調節手段により前記伝達部材に作用する狭圧力に対して予圧を設定するための予圧設定手段と、
   を備える動力伝達装置。
2. 請求項１記載の動力伝達装置であって、
   前記二つの円錐部材のうち前記出力軸に接続された円錐部材は、該出力軸に対して軸方向の一方向の移動が許容されると共に他方向の移動が禁止されるよう形成されており、
   前記狭圧力調節手段は、前記出力軸に作用するトルクを軸方向に作用する力に変換することにより前記出力軸に接続された円錐部材を移動させて前記狭圧力を調節する手段であり、
   前記予圧設定手段は、前記出力軸に取り付けられてなる
   動力伝達装置。
3. 請求項２記載の動力伝達装置であって、
   軸方向の端部側でカバーにより蓋をして前記動力伝達装置を構成する部材を収容するケースを備え、
   前記出力軸は、前記カバーに外周が当接する軸受けにより回転自在に且つ軸方向に支持されており、
   前記予圧設定手段は、前記軸受けと前記カバーとの軸方向の間隔を設定する環状の部材である
   動力伝達装置。
4. 前記予圧設定手段は、シムである請求項１なしい３いずれか１項に記載の動力伝達装置。

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