JP2011064319A - 円錐摩擦車式無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦車の変形に伴うリング外接触面の接触点の移動による局所面圧を抑える。
【解決手段】リング２５の内接触面７０は直線部７０ａを有し、外接触面７１は単一円弧の湾曲部７１ａからなる。湾曲部の接触点Ｐを、該湾曲部が接触する摩擦車２３の径大部Ｊ側にオフセット配置する。入力側摩擦車２２の変形により接触点が移動しても（Ｐ→Ｐ_１）、移動側が長くなり、角部に局所面圧が生じることを抑える。
【選択図】図３

Description

本発明は、互いに平行に配置されかつ径大部と径小部とが軸方向に逆になるように配置された１対の円錐形状の摩擦車と、これら両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリングとを有し、前記リングを軸方向に移動して無段変速する円錐摩擦車式無段変速装置に係り、詳しくは上記リングの構成に関する。

従来、図４（ａ）に示すように、入力側となる円錐形状の摩擦車２２と、出力側となる円錐形状の摩擦車２３と、入力側摩擦車２２を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持される金属製のリング１２５と、を有し、上記両摩擦車の軸線を平行にかつその径大部と径小部とが軸方向に逆になるように配置し、前記リング１２５を軸方向に移動することにより無段に変速する円錐摩擦車式無段変速装置（コーンリング式無段変速装置という）１０１が知られている。

上記コーンリング式無段変速装置１０１は、トラクション用オイル等のオイル環境下でかつ伝達トルクに対応する等の大きな軸力を付与して、前記リング１２５と両摩擦車２２，２３との接触部に油膜を介在した状態で大きな接触圧を作用して動力伝達する。

従来、図４（ｂ）に示すように、上記リング１２５は、入力側摩擦車２２と接触する内接触面１２６が、中心領域に位置する直線部１２６ａと、該中心領域の両側に比較的大きな曲率からなる曲面部１２６ｂ及び１２６ｃとからなり、また出力側摩擦車２３と接触する外接触面１２７が、比較的大きな半径Ｒ（中心Ｏ）からなる湾曲部１２７ａからなる（特許文献１参照）。これにより、リング１２５の内接触面１２６を直線部１２６ａにて直線的に接触して該リングの振れを抑えると共に、外接触面１２７を湾曲部１２７ａの点（接触点Ｐ）で接触して滑らかな変速を図っている。

特表２００９−５０６２７９号公報（段落［０１８１］〜［０１８４］，図７参照） 特開２００７−３０３６７８号公報

上記リング１２５は、内面直線部１２６ａの幅方向中央点Ｑを通る外面湾曲部１２７ａの曲率中心線（半径線）Ｒが該湾曲部の幅方向中央に位置するように設定されている。即ち、リング外接触面１２７は、幅方向中央部Ｐが内面直線部１２６ａから最も離れた点となり、頂点が出力側摩擦車２３と接触する接触点Ｐになるように設定されている。このように、内面接触部中央Ｑと外面接触部Ｐとがリング１２５の幅方向中央に位置すると、両摩擦車２２，２３からリング１２５に作用する大きな挟圧力Ｆが同一線（Ｒ）方向となり、リング１２５にモーメントが発生することを抑えて、動力伝達ロスを減少して伝達効率上好ましい。

しかし、コーンリング式無段変速装置１０１は、リング１２５と両摩擦車２２，２３との接触部に大きな接触圧を作用し、該極圧状態での油膜の剪断力を介して動力伝達する関係上、両摩擦車２２，２３には互いに離れる方向の大きな荷重が作用する。無段変速装置１０１を車輌駆動用として用い、大きな荷重が作用する場合、特に低速状態（アンダドライブ状態）での使用において、伝達トルクが大きく、かつ入力側摩擦車２２は径小部にあって剛性も低いため、入力側摩擦車、特にその径小部分の変形が大きい（図４（ａ）の軸線ラインｌ→ｌ’参照）。

すると、図４（ｃ）に示すように、入力側摩擦車２２は、その径小部側が出力側摩擦車２３から離れる方向、即ち入力側摩擦車２２の接触傾斜面２２ｅの傾斜角αが大きくなるように変形し、内面直線部１２６ａの接触により上記変形に応じてリング１２５も傾き、湾曲部１２７ａからなる外面接触点Ｐ_１が出力側摩擦車２３の径小部側に移動する。これにより、リング１２５の外面接触点Ｐ_１が角部分の近くに移って該部分に局所面圧が発生し、リング１２５、ひいては無段変速装置１０１の耐久性を低下すると共に、伝達効率を低下する。

そこで、本発明は、リングの外面接触点を、上記摩擦車の変形により移る方向に長く設定し、もって上記課題を解決した円錐摩擦車式無段変速装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、互いに平行な軸線（ｌ−ｌ，ｎ−ｎ）上に配置されかつ径大部と径小部とが軸方向に逆になるように配置された１対の円錐形状の摩擦車（２２，２３）と、これら両摩擦車の一方（２２）を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面（２２ｅ，２３ｅ）に挟持されるリング（２５）と、を有し、前記リングを軸方向に移動することにより無段に変速する円錐摩擦車式無段変速装置（３）において、
前記リング（２５）は、その一方側接触面（７０）が該リングの回転方向に対して垂直な断面において直線部（７０ａ）を有し、その他方側接触面（７１）が該リングの回転方向に対して垂直な断面において連続的な湾曲部（７１ａ）を有し、
前記湾曲部（７１ａ）は、前記直線部（７０ａ）からの距離が最も離れた点（接触点Ｐ）が該湾曲部の幅方向中央（ｏ）より前記他方側接触面が接する前記摩擦車（２３）の径大部（Ｊ）側にオフセットして配置され、前記点（Ｐ）から該湾曲部の径小部側縁部（ｔ）までの距離が径大部側縁部（ｕ）までの距離より長く設定されてなる、
ことを特徴とする円錐摩擦車式無段変速装置にある。

好ましくは、前記一方側接触面が、前記リングの内側である内接触面（７０）であり、
前記他方側接触面が、前記リングの外側である外接触面（７１）である。

前記湾曲部（７１ａ）は、単一の点（Ｏ）を中心とした円弧（Ｒ）からなる。

前記湾曲部（７１ａ）における前記点（Ｐ）は、前記直線部（７０ａ）の垂直２等分線（Ｒ）上に設定されてなる。

前記リング（２５）の回転面（ｍ−ｍ）は、該リングが接触する前記摩擦車の傾斜面（２２ｅ，２３ｅ）に垂直な角度に対して該摩擦車の軸線（ｌ−ｌ）に垂直な方向に起きた角度に設定されてなる。

前記リング（２５）の幅方向端の側面（７３，７５）が、前記摩擦車の軸線（ｌ−ｌ，ｎ−ｎ）に垂直な面からなり、
前記リングの回転面（ｍ−ｍ）は、前記軸線に垂直な角度からなる。

前記他方側接触面（７１）が、すべて前記湾曲部（７１ａ）からなる。

前記リング（２５）を囲むように配置された前記一方の摩擦車が入力部材（２２）であり、１対の摩擦車の他方の摩擦車が出力部材（２３）である。

前記一方の摩擦車（２２）の径小部側軸部（２２ｂ）が、ケース（１２）に装着されたベアリング（２７）のインナレースに回転止め（例えばスプライン６０ｃ又はキー）を介して遊嵌関係で支持されてなる。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、他方側接触面の湾曲部は、直線部から距離が最も離れた湾曲部上の点（接触点という）が該湾曲部が接触する他方の摩擦車の径大部側にオフセットして配置されるので、接触圧により一方の摩擦車、特にその径小部側が変形して、上記接触点が径小部側に移動しても、該径小部側の縁部までの距離が長くなっており、縁（角）部分に局所面圧が生じることを阻止し、リングの耐久性、ひいては無段変速装置の耐久性を向上すると共に、リングに不自然な力を作用せず、伝達効率を向上することができる。

請求項２に係る本発明によると、リングの内接触面を直線部とし、外接触面を湾曲部としたので、一方の摩擦車の径小部側が変形して、前記接触点が径小部側に移動しても、該径小部側の縁部までの距離が長くなって、縁（角）部分に局所面圧が生じることを阻止して、リングの耐久性を向上することができる。

請求項３に係る本発明によると、湾曲部が単一の点を中心とした円弧からなるので、摩擦車の変形によってもリングの他方側接触面は滑らかに移動して、一方側接触面が直線部からなり、リングの回転振れを抑制することと相俟って、優れた伝達性能を維持することができる。

請求項４に係る本発明によると、リングの一方側接触面に作用する力と他方側接触面に作用する力とが同一線上となり、リングにモーメントが作用することを抑えて、他方側接触面の接触点移動による耐久性の低下を防止したものでありながら、リングの回転を安定して伝達効率の低下をも防止することができる。

請求項５に係る本発明によると、リングの回転面が、軸線に垂直な方向に起き上がった角度に設定したので、リングの回転に不自然な力を発生せず、伝達効率を向上することができる。

請求項６に係る本発明によると、リングの側面が軸線に垂直な面にて構成し、前記接触点をオフセット配置しても、リング全体が平行四辺形としての自然な形状となり、かつリングの回転面も、軸線に垂直な面となって、直径の短い合理的な構成となる。

請求項７に係る本発明によると、他方側接触面がすべて湾曲部からなるので、摩擦車変形による上記接触点の移動を最大に許容して、リングの耐久性を向上し得る。

請求項８に係る本発明によると、リングを囲む一方の摩擦車が入力部材であるので、伝達トルクの大きい減速（アンダドライブ）状態での摩擦車の変形によるリングの耐久性を向上し得る。

請求項９に係る本発明によると、両摩擦車の他方側の軸部を隔壁等のケースで支持する場合、一方の摩擦車は、組付け上遊嵌関係でベアリングに支持する必要があり、該遊嵌関係による軸支持で一方の摩擦車に変形が生じても、上述したリングの構成で接触点の移動の許容範囲を広げることにより吸収することができる。

本発明を適用したハイブリッド駆動装置を示す正面断面図。 その円錐摩擦車（コーンリング）式無段変速装置を示す正面断面図。 本発明による円錐摩擦車式無段変速装置のリングを示す横断面図で、（ａ）は、無負荷（摩擦車に変形のない）状態を示し、（ｂ）は、負荷（摩擦車に変形を生じる）状態を示す。 従来の技術を示す図で、（ａ）は、円錐摩擦車式無段変速装置の概略を示す断面図、（ｂ）は、無負荷状態でのリングを示す横断面図、（ｃ）は、負荷状態でのリングを示す横断面図。

図面に沿って、本発明を適用したハイブリッド駆動装置を説明する。ハイブリッド駆動装置１は、図１及び図２に示すように、電気モータ２と、コーンリング式無段変速装置（円錐摩擦車式無段変速装置）３と、ディファレンシャル装置５と、図示しないエンジンの出力軸と連動する入力軸６と、ギヤ伝動装置７とを有する。上記各装置及び軸は、２個のケース部材９，１０を合せて構成されるケース１１に収納されており、かつ該ケース１１は、隔壁１２により第１の空間Ａと第２の空間Ｂとに油密状に区画されている。

電気モータ２は、第１のケース部材９に固定されたステータ２ａと出力軸４に設けられたロータ２ｂとを有し、出力軸４は、一方側端部が第１のケース部材９にベアリング１３を介して回転自在に支持されていると共に他方側端部が第２のケース部材１０にベアリング１５を介して回転自在に支持される。出力軸４の一方側には歯車（ピニオン）からなる出力ギヤ１６が形成されており、該出力ギヤ１６はアイドラ歯車１７を介して入力軸６に設けられた中間ギヤ（歯車）１９に噛合している。

アイドラ歯車１７の軸１７ａは一方側端部が隔壁１２にベアリング２０を介して回転自在に支持されており、他方側端部が第２のケース部材１０にベアリング２１を介して回転自在に支持されている。前記アイドラ歯車１７は、側面視（軸方向から見た状態）、電気モータ２と一部径方向にオーバラップした状態で配置されている。

コーンリング式無段変速装置３は、入力部材である円錐形状の摩擦車２２と、出力部材である同じく円錐形状の摩擦車２３と、金属製のリング２５とからなる。前記両摩擦車２２，２３は、その軸線が互いに平行にかつ径大部と径小部が軸方向に逆になるように配置されており、上記リング２５が、これら両摩擦車２２，２３の対向する傾斜面に挟持されるようにかつ両摩擦車のいずれか一方例えば入力側摩擦車２２を取囲むように配置されている。両摩擦車の少なくとも一方には大きなスラスト力が作用しており、上記リング２５は上記スラスト力に基づく比較的大きな挟圧力により挟持されている。具体的には、出力側摩擦車２３と無段変速装置出力軸２４との間には軸方向で対向する面に波状のカムからなる軸力付与手段（図示せず）が形成されており、出力側摩擦車２３に、伝達トルクに応じた矢印Ｄ方向のスラスト力が発生し、該スラスト力に対抗する方向に支持されている入力側摩擦車２２との間でリング２５に大きな挟圧力が生じる。

入力側摩擦車２２は、その一方側（径大部）端部がローラベアリング２６を介して第１のケース部材９に支持されると共に、その他方側（径小部）端部がテーパードローラベアリング２７を介して隔壁１２に支持されている。出力側摩擦車２３は、その一方側（径小部）端部がローラ（ラジアル）ベアリング２９を介して第１のケース部材９に支持されると共に、その他方側（径大部）端部がローラ（ラジアル）ベアリング３０を介して隔壁１２に支持されている。該出力側摩擦車２３に上述した矢印Ｄ方向のスラスト力を付与した出力軸２４は、その他方側端がテーパードローラベアリング３１を介して第２のケース部材１０に支持されている、入力側摩擦車２２の他方側端部は、ベアリング２７のインナレースを段部及びナット３２により挟持されており、該入力側摩擦車２２にリング２５を介して作用する出力側摩擦車２３からの矢印Ｄ方向のスラスト力が、上記テーパードローラベアリング２７により担持される。一方、出力軸２４には、出力側摩擦車２３に作用するスラスト力の反力が反矢印Ｄ方向に作用し、該スラスト反力が上記テーパードローラベアリング３１により担持される。

上記リング２５は、ボールスクリュ等の軸方向移動手段により軸方向に移動して、入力側摩擦車２２及び出力側摩擦車２３の接触位置を変更して、入力部材２２と出力部材２３との間の回転比を無段に変速する。上記伝達トルクに応じたスラスト力Ｄは、上記両テーパードローラベアリング２７，３１を介して一体的なケース１１内にて互いに打消され油圧等の外力としての平衡力を必要としない。

ディファレンシャル装置５はデフケース３３を有しており、該デフケース３３は、その一方側端部が第１のケース部材９にベアリング３５を介して支持されていると共に他方側端部が第２のケース部材１０にベアリング３６を介して支持されている。該デフケース３３の内部には軸方向に直交するシャフトが取付けられており、該シャフトにデフキャリヤとなるベベルギヤ３７，３７が係合されており、また左右のアクスル軸３９ｌ，３９ｒが支持され、これらアクスル軸に上記デフキャリヤと噛合するベベルギヤ４０，４０が固定されている。更に、上記デフケース３３の外部には大径のデフリングギヤ（歯車）４１が取付けられている。

前記無段変速装置出力軸２４に歯車（ピニオン）４４が形成されており、該歯車４４は前記デフリングギヤ４１が噛合している。前記モータ出力ギヤ（ピニオン）１６、アイドラ歯車１７及び中間ギヤ（歯車）１９、並びに無段変速装置出力ギヤ（ピニオン）４４及びデフリングギヤ（歯車）４１が前記ギヤ伝動装置５を構成している。上記モータ出力ギヤ１９とデフリングギヤ４１とが、軸方向でオーバラップするように配置されており、更に中間ギヤ１９及び無段変速装置出力ギヤ４４が、モータ出力ギヤ１９及びデフリングギヤと軸方向でオーバラップするように配置されている。なお、無段変速装置出力軸２４にスプライン係合されているギヤ４５は、シフトレバーのパーキング位置にて出力軸をロックするパーキングギヤである。また、ギヤとは、歯車及びスプロケットを含む噛合回転伝達手段を意味するが、本実施の形態においては、ギヤ伝動装置は、すべて歯車からなる歯車伝動装置を意味する。

前記入力軸６は、ローラベアリング４８にて第２のケース部材１０に支持され、かつその一端にて無段変速装置３の入力部材２２にスプラインＳにより係合（駆動連結）しており、かつその他端側は、第２のケース部材１０により形成される第３の空間Ｃ内に収納されるクラッチ（図示せず）を介してエンジンの出力軸に連動している。第２のケース部材１０の上記第３の空間Ｃ側は開放されており、図示しないエンジンに連結される。

前記ギヤ伝動装置５は、電気モータ２及び前記第１の空間Ａと第３の空間Ｃとの軸方向間部分となる第２の空間Ｂ内に収納されており、該第２の空間Ｂは、第２のケース部材１０と隔壁１２とにより形成される。前記隔壁１２の軸支持部分（２７，３０）は、オイルシール４７，４９により油密状に区画されていると共に、第２のケース部材１０及び第１のケース部材９の軸支持部分もオイルシール５０，５１，５２により軸封されて、上記第２の空間Ｂは油密状に構成されており、該第２の空間ＢにはＡＴＦ等の潤滑用オイルが所定量充填されている。第１のケース部材９及び隔壁１２で形成される第１の空間Ａも、同様に油密状に構成されており、該第１の空間Ａには、剪断力、特に極圧状態における剪断力の大きなトラクション用オイルが所定量充填されている。

ついで、上述したハイブリッド駆動装置１の作動について説明する。本ハイブリッド駆動装置１は、ケース１１の第３の空間Ｃ側を内燃エンジンに結合され、かつ該エンジンの出力軸をクラッチを介して入力軸６に連動して用いられる。エンジンからの動力が伝達される入力軸６の回転は、スプラインＳを介してコーンリング式無段変速装置３の入力側摩擦車２２に伝達され、更にリング２５を介して出力側摩擦車２３に伝達される。

この際、両摩擦車２２，２３とリング２５との間は、出力側摩擦車２３に作用する矢印Ｄ方向のスラスト力により大きな接触圧が作用し、かつ第１の空間Ａはトラクション用オイルが充填されているので、上記両摩擦車とリングとの間には、該トラクション用オイルの油膜が介在した極圧状態となる。この状態では、トラクション用オイルは大きな剪断力を有するので、該油膜の剪断力により両摩擦車とリングとの間に動力伝達が行われる。これにより、金属同士の接触でありながら、摩擦車及びリングが摩耗することなく、所定のトルクを滑ることなく伝達し得、かつリング２５を軸方向に滑らかに移動することにより、両摩擦車との接触位置を変更して無段に変速する。

該無段変速された出力側摩擦車２３の回転は、その出力軸２４、出力ギヤ４４及びデフリングギヤ４１を介してディファレンシャル装置５のデフケース３３に伝達され、左右のアクスル軸３９ｌ，３９ｒに動力分配されて、車輪（前輪）を駆動する。

一方、電気モータ２の動力は、出力ギヤ１６、アイドラ歯車１７及び中間ギヤ１９を介して入力軸６に伝達される。該入力軸６の回転は、先の説明と同様に、コーンリング式無段変速装置３を介して無段に変速され、更に出力ギヤ４４、デフリングギヤ４１を介してディファレンシャル装置５に伝達される。上記各ギヤ１６，１７，１９，４４，４１，３７，４０からなるギヤ伝動装置７は、潤滑用オイルが充填される第２の空間Ｂに収納されており、各ギヤの噛合に際して潤滑用オイルが介在して滑らかに動力伝達される。この際、第２の空間Ｂの下方位置に配置されたデフリングギヤ４１（図２参照）は、大径ギヤからなることと相俟って、潤滑用オイルをかき上げ、他のギヤ（歯車）１６，１７，１９，４４並びベアリング２７，３０，２０，２１，３１，４８に確実にかつ充分な量の潤滑用オイルを供給する。

上記エンジン及び電気モータの作動形態、即ちハイブリッド駆動装置１として作動形態は、必要に応じて各種採用可能である。一例として、車輌発進時、クラッチを切断すると共にエンジンを停止し、電気モータ２のトルクのみにより発進し、所定速度になると、エンジンを始動して、エンジン及び電気モータの動力により加速し、巡航速度になると、電気モータをフリー回転又は回生モードとして、エンジンのみにより走行する。減速、制動時は、電気モータを回生してバッテリを充電する。また、クラッチを発進クラッチとして使用し、エンジンの動力により、モータトルクをアシストとして用いつつ発進するように用いてもよい。

ついで、図２及び図３に沿って、本発明に係る円錐摩擦車（コーンリング）式無段変速装置３について説明する。該無段変速装置３は、前述したように、入力側摩擦車２２、出力側摩擦車２３及びリング２５からなり、これら両摩擦車及びリングが鋼等の金属からなる。両摩擦車２２，２３は、その軸線ｌ−ｌ、ｎ−ｎが互いに平行になるように配置され、かつ傾斜面が直線からなる円錐形状からなり、対向する両傾斜面２２ｅ，２３ｅの間にリング２５が挟持される。リング２５は、両摩擦車のいずれか一方、具体的には入力側摩擦車２２を囲むように配置され、その周方向に垂直な面での断面が略々平行四辺形からなり、その回転面ｍ−ｍは、軸線ｌ−ｌに対して略々直交するように設定されている。

コーンリング式無段変速装置３は、両摩擦車２２，２３の一方側軸部２２ａ，２３ａを第１のケース部材９にベアリング２６，２９を介して支持した状態で、他方側軸部２２ｂ，２３ｂに隔壁１２を挿入して組付けられる。この際、両ベアリング２７，３０の両方のインナレースを圧入して組付けるのは、軸精度上困難であり、一方が遊嵌（すきま嵌め）関係となる。具体的には、入力側摩擦車２２の軸部２２ｂが遊嵌して支持される。出力側摩擦車２３の他方側軸部２３ｂと隔壁１２との間には、それぞれアウタレースを隔壁に圧入、抜止めすると共にインナレースを軸部に圧入、抜止めしてローラベアリング３０が装着される。

入力側摩擦車２２の他方側軸部２２ｂを支持するテーパードローラベアリング２７は、そのアウタレースが隔壁１２に圧入されることにより、そのローラ及びインナレースと共に隔壁１２に装着されている。インナレース２７ａの内径側にはスリーブ６０が圧入されて一体に固定されている。スリーブ６０は、その一端側（円錐形状側）が外径方向に拡がる鍔部６０ａとなっており、かつその内径側には、その円錐形状側から先端側に向って大径インロー部６０ｂ，スプライン部６０ｃ，小径インロー部６０ｄが順次形成されている。

一方、入力側摩擦車２２の他方側軸部２２ｂは、その円錐形状側から先端に向って段付き部ａ，大径支持部ｂ，スプライン部ｃ，小径支持部ｄ，そして雄ネジ部ｅが順次形成されている。該他方側軸部２２ｂが、上記ベアリング２７に一体に圧入されたスリーブ６０に挿入するように、隔壁１２が組付けられる。この際、該スリーブ６０の大径インロー部６０ｂと軸部２２ｂの大径支持部ｂが遊嵌（すきま嵌め）状態で嵌合すると共に小径インロー部６０ｄと小径支持部ｄとが遊嵌状態で嵌合し、かつ両スプライン部６０ｃ，ｃが係合する。これにより、出力側摩擦車２３の他方側軸部２３ｂにそのインナレースを圧入した状態でローラベアリング３０に支持されると共に、入力側摩擦車２２の他方側軸部２２ｂは上記遊嵌による融通によって隔壁１２を挿入し得る。更に、雄ネジ部ｅにナット３２が螺合して、スリーブ６０の鍔部６０ａを段付き部ａに当接すると共にナット３２をインナレース２７ａの外方側面に押付けて、軸部２２ｂは、ベアリング２７に対して軸方向移動が規制されるように締付けられる。

図３は、リングの回転方向に対して垂直な面（両摩擦車の軸線ｌ−ｌ，ｎ−ｎを含む平面）による断面図であり、（ａ）は、無段変速装置３の無負荷又は軽負荷状態で摩擦車が変形していない自然状態を示し、（ｂ）は、無段変速装置の負荷状態で摩擦車が変形した状態を示す。この際、上述したように、入力側摩擦車２２は、その径小部Ｇ側の軸部２２ｂが上述したように遊嵌関係で隔壁１２に支持され、かつ該径小部Ｇは細径となって剛性が低く、更に使用時間の長い巡航速度である増速側となるため、入力側摩擦車２２の径小部Ｇ側での変形がリング２５に及ぼす影響が顕著になる。

本発明に係るリング２５は、図３（ａ）に示すように、入力側摩擦車２２の傾斜面２２ｅに接触する内（一方側）接触面７０と、出力側摩擦車２３の傾斜面２３ｅと接触する外（他方側）接触面７１と、該リングの回転方向、即ち摩擦車の軸線ｌ−ｌに直交する平面からなる左右の側面７３，７５とを有する。上記内接触面７０は、リングの回転方向に対して垂直な断面において所定長さｐの直線部７０ａを有しており、該直線部の左右側には比較的大きな曲率からなる曲面部７０ｂ，７０ｃが形成されている。外接触面７１は、リングの回転方向に対して垂直な断面において連続的な湾曲部７１ａからなり、好ましくは単一の中心点Ｏからなる比較的大きな半径Ｒの円弧からなる。

上記内接触面７０の直線部７０ａは、その接触側である入力側摩擦車２２の径大部Ｈ側に片寄って（オフセットして）配置されており、径小部Ｇ側の曲面部７０ｃが径大部側の曲面部７０ｂより長く設定されている。該直線部７０ａの中央点Ｑを通る外面湾曲部７１ａ上の点Ｐが、上記直線部７０ａから最も離れた点となる。即ち、内接触面７０は、上記直線部７０ａで入力側摩擦車２２と接触し、外接触面７１は、上記直線部７０ａ（正確にはその中央点Ｑ）から最も離れた点Ｐで出力側摩擦車２３と接触し、上記点が接触点Ｐとなる。該接触点Ｐは、湾曲部７１ａの幅方向中心ｏに対して上記中央点Ｑのオフセットと反対側にオフセットして配置されている。

即ち、上記円弧からなる湾曲部７１ａの半径Ｒの中心Ｏは入力側摩擦車２２の径大部Ｈ側に位置しており、上記直線部７０ａの中央点Ｑを通る上記半径線Ｒが、直線部７０ａの垂直２等分線となる。該中央点Ｑを通る上記半径線Ｒの湾曲部７１ａ上の交点である前記接触点Ｐは、該湾曲部の幅方向中心点ｏに対して、該湾曲部（外接触面７１）が接触する出力側摩擦車２３の径小部Ｊ側にオフセットされた位置に配置され、従って上記接触点Ｐから湾曲部７１ａの径小部Ｋ側縁部ｔまでの距離が径大部Ｊ側縁部ｕまでの距離より長く設定される。なお、上記湾曲部７１ａは、外接触面７１の幅方向全面に形成されており、後述する摩擦車変形に伴う接触点Ｐの移動の許容範囲を広げて好ましいが、必ずしも幅方向全面でなく、側面に近い部分を他の曲面又は傾斜面にしてもよい。

上記リング２５の回転面ｍ−ｍ（図２参照）は、リングが接触する摩擦車２２，２３の傾斜面２２ｅ，２３ｅに垂直な角度に対して摩擦車の軸線に垂直な方向に起きた角度に設定されている。好ましくは、上記リングの回転面ｍ−ｍは、上記軸線ｌ−ｌ，ｎ−ｎに対して垂直な面からなり、前記側面７３，７５も、軸線に垂直な面からなる。

前記コーンリング式無段変速装置３は、伝達トルクに応じた接触圧でリング２５を両摩擦車２２，２３が挟持することにより動力伝達される。無負荷若しくは軽負荷又はリングが入力側摩擦車２２の径大部Ｈ側に位置する減速（アンダドライブ）状態にあっては、摩擦車の変形が小さく、リング２５は、図３（ａ）に示す状態にある。この状態では、リング２５は、その内接触面７０が直線部７０ａに接触し、その外接触面７１が湾曲部７１ａの接触点Ｐ近傍で接触し、リングは振れを抑えられた状態で、かつ直線部７０ａ（中央点Ｑ）に作用する入力側摩擦車２２からの力Ｆと湾曲部７１ａの接触点Ｐに作用する出力側摩擦車２３からの力Ｆが同一線（Ｒ）上に作用し、モーメントが作用することなく、回転面ｍ−ｍにて滑らかに回転し、高い伝達効率で動力伝達する。

コーンリング式無段変速装置３に大きな負荷が作用し、特に入力側摩擦車２２が変形し易い径小部Ｇ側にリング２５が位置する減速（アンダドライブ）状態にあっては、図３（ｂ）に示す状態になる。即ち、入力側摩擦車２２の接触側傾斜面２２ｅの傾斜角αが増加する方向に変形し、直線部７０ａで直線的に接触しているリング２５も上記変形に伴い傾ぐ。すると、外接触面７１の湾曲部７１ａにおける出力側摩擦車２３との接触点Ｐは、該摩擦車２３の径小部Ｋ側に移動する（Ｐ→Ｐ_１）。

湾曲部７１ａの無負荷状態での接触点Ｐは、予め径大部Ｊ側にオフセット配置されているので、上記摩擦車の変形に伴い接触点Ｐ_１が移動しても、径小部Ｋ側は長く構成されており、該接触点Ｐ_１が湾曲部の縁（角）部ｔまで移動することは抑えられ、湾曲部７１ａの中間位置に止まる。従って外接触面７１の角部ｔ部分に局所面圧が作用することを防止して、リング２５が疲労破壊することを減少する。これにより、リング２５、ひいてはコーンリング式無段変速装置３の耐久性を向上し、その高い伝達効率による動力伝達を長期に亘って維持することができる。

なお、上記説明は、無段変速装置をハイブリッド駆動装置に適用した実施の形態に沿って説明したが、これに限らず、例えばギヤ伝動装置がリバース用ギヤ伝動装置とし、又はトルクの一部を分離して伝達して無段変速装置出力と合成するプラネタリギヤを用い、無段変速装置の変速域を拡大したり又はその伝達トルクの一部を分担するギヤ伝動装置等の他のギヤ伝動装置として、本発明は、ハイブリッド駆動装置以外の駆動装置にも適用可能である。更に、本発明は、無段変速装置単体で使用することも可能であり、その場合、自動車等の運輸機械に適用することが好ましいが、産業機械等の他の動力伝達装置に用いることも可能である。

３ 円錐摩擦車式（コーンリング式）無段変速装置
１２ ケース（隔壁）
２２ 円錐形状の一方の摩擦車（入力部材）
２２ｂ 径小部側の軸部
２２ｅ 傾斜面
Ｇ 径小部
Ｈ 径大部
２３ 円錐形状の他方の摩擦車（出力部材）
２３ｅ 傾斜面
Ｋ 径小部
Ｊ 径大部
２５ リング
７０ 一方側（内）接触面
７０ａ 直線部
Ｑ 中央点
７１ 他方側（外）接触面
７１ａ 湾曲部
Ｐ，Ｐ_１ （接触）点
Ｒ 円弧半径
Ｏ 中心点
ｏ 中央
ｔ，ｕ 縁部
ｌ−ｌ，ｎ−ｎ 軸線
ｍ−ｍ 回転面
７３，７５ 側面

Claims (9)

1. 互いに平行な軸線上に配置されかつ径大部と径小部とが軸方向に逆になるように配置された１対の円錐形状の摩擦車と、これら両摩擦車の一方を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリングと、を有し、前記リングを軸方向に移動することにより無段に変速する円錐摩擦車式無段変速装置において、
   前記リングは、その一方側接触面が該リングの回転方向に対して垂直な断面において直線部を有し、その他方側接触面が該リングの回転方向に対して垂直な断面において連続的な湾曲部を有し、
   前記湾曲部は、前記直線部からの距離が最も離れた点が該湾曲部の幅方向中央より前記他方側接触面が接する前記摩擦車の径大部側にオフセットして配置され、前記点から該湾曲部の径小部側縁部までの距離が径大部側縁部までの距離より長く設定されてなる、
   ことを特徴とする円錐摩擦車式無段変速装置。
2. 前記一方側接触面が、前記リングの内側である内接触面であり、
   前記他方側接触面が、前記リングの外側である外接触面である、
   請求項１記載の円錐摩擦車式無段変速装置。
3. 前記湾曲部は、単一の点を中心とした円弧からなる、
   請求項１又は２記載の円錐摩擦車式無段変速装置。
4. 前記湾曲部における前記点は、前記直線部の垂直２等分線上に設定されてなる、
   請求項１ないし３のいずれか記載の円錐摩擦車式無段変速装置。
5. 前記リングの回転面は、該リングが接触する前記摩擦車の傾斜面に垂直な角度に対して該摩擦車の軸線に垂直な方向に起きた角度に設定されてなる、
   請求項１ないし４のいずれか記載の円錐摩擦車式無段変速装置。
6. 前記リングの幅方向端の側面が、前記摩擦車の軸線に垂直な面からなり、
   前記リングの回転面は、前記軸線に垂直な角度からなる、
   請求項５記載の円錐摩擦車式無段変速装置。
7. 前記他方側接触面が、すべて前記湾曲面からなる、
   請求項１ないし６のいずれか記載の円錐摩擦車式無段変速装置。
8. 前記リングを囲むように配置された前記一方の摩擦車が入力部材であり、１対の摩擦車の他方の摩擦車が出力部材である、
   請求項１ないし７のいずれか記載の円錐摩擦車式無段変速装置。
9. 前記一方の摩擦車の径小部側軸部が、ケースに装着されたベアリングのインナレースに回転止めを介して遊嵌関係で支持されてなる、
   請求項１ないし８のいずれか記載の円錐摩擦車式無段変速装置。

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