JP2011247388A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】トロイダル型無段変速機構を並列に配置することで、長手方向のコンパクト化が図れ、ＦＦ車や、ショートノーズ車などの小型車に好適なトロイダル型無段変速機とすることができる。
【解決手段】第一トロイダル型無段変速機構３０と、第二トロイダル型無段変速機構３１とが、入力軸４６と出力軸４７とが平行となるように、並列に配置されている。また、第一入力側ディスク３２の外側面側には、油圧式の第一押圧装置３７を設けて、第二入力側ディスク３８の外側面側には、油圧式の第二押圧装置４３を設けて、第一出力側ディスク外周面４４と第二入力側ディスク外周面４５との間には、アイドラギア４８設けられている。
【選択図】図１

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に関する。

例えば特許文献１〜２等に記載されている様に、自動車用自動変速装置の変速ユニットとして、図３〜５に示す様なトロイダル型無段変速装置を使用する事が研究され、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速装置は、ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、入力回転軸１の周囲に、１対の入力側ディスク２ａ、２ｂを支持している。これら両入力側ディスク２ａ、２ｂは上記入力回転軸１に対し、それぞれがトロイド曲面（断面円弧形の凹面）である入力側内側面３、３同士を互いに対向させた状態で、それぞれボールスプライン４、４を介して支持している。従って上記両入力側ディスク２ａ、２ｂは、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。

又、上記入力回転軸１の中間部は、トロイダル型無段変速装置を収納したケーシング５内に設置した隔壁部６に設けた通孔７を挿通している。この通孔７の内径側には、円筒状の出力筒８を、１対の転がり軸受９、９により回転自在に支持しており、この出力筒８の中間部外周面に出力歯車１０を固設している。又、この出力筒８の両端部で上記隔壁部６の両外側面から突出した部分に、１対の出力側ディスク１１、１１の外半部（互いに対向する側の半部）を、スプライン係合により、上記出力筒８と同期した回転自在に支持している。この状態で、それぞれがトロイド曲面である、上記両出力側ディスク１１、１１の出力側内側面１２、１２が、上記両入力側内側面３、３に対向する。又、上記両出力側ディスク１１、１１の内半部（互いに反対側の半部）内周面と上記入力回転軸１の中間部外周面との間に、ラジアルニードル軸受１３、１３を設けている。

又、上記入力回転軸１の周囲で上記入力側、出力側両内側面３、１２同士の間部分（キャビティ）に、それぞれ複数個（一般的には２個又は３個）ずつのパワーローラ１８、１８を配置している。これら各パワーローラ１８、１８はそれぞれ、上記入力側、出力側両内側面３、１２に転がり接触する周面１９、１９を球状凸面としたもので、支持部材であるトラニオン２０、２０の内側面に、偏心軸２１、２１と、ラジアルニードル軸受２２、２２と、スラスト玉軸受２３、２３と、スラストニードル軸受２４、２４とにより、回転及び若干の揺動変位自在に支持されている。

又、上記各トラニオン２０、２０は、それぞれの長さ方向（図３、５の上下方向、図４の表裏方向）両端部にこれら各トラニオン２０、２０毎に互いに同心に設けられた枢軸２６、２６を中心として、揺動変位自在である。これら各トラニオン２０、２０を揺動（傾斜）させる動作は、油圧式のアクチュエータ２７、２７によりこれら各トラニオン２０、２０を上記各枢軸２６、２６の軸方向に変位させる事により行なう。変速時には、上記各アクチュエータ２７、２７への圧油の給排により、上記各トラニオン２０、２０を上記各枢軸２６、２６の軸方向に変位させる。この結果、上記各パワーローラ１８、１８の周面１９、１９と上記入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、１１、１１の入力側、出力側各内側面３、１２との接触部（トラクション部）の接線方向に作用する力の方向が変化するので、上記各トラニオン２０、２０が上記各枢軸２６、２６を中心として揺動変位する。

上述の様なトロイダル型無段変速装置の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸２８により一方（図３〜４の左方）の入力側ディスク２ａを、ローディングカム式の押圧装置２９を介して回転駆動する。この結果、前記入力回転軸１の両端部に支持された１対の入力側ディスク２ａ、２ｂが、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、上記各パワーローラ１８、１８を介して上記両出力側ディスク１１、１１に伝わり、前記出力歯車１０から取り出される。尚、押圧装置として油圧式のものを使用する事も、従来から広く知られている。

上記入力回転軸１と出力歯車１０との回転速度の比を変える場合で、先ず入力回転軸１と出力歯車１０との間で減速を行なう場合には、上記各トラニオン２０、２０を図４に示す位置に揺動させ、上記各パワーローラ１８、１８の周面１９、１９をこの図４に示す様に、上記両入力側ディスク２ａ、２ｂの入力側内側面３、３の中心寄り部分と上記両出力側ディスク１１、１１の出力側内側面１２、１２の外周寄り部分とにそれぞれ転がり接触させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン２０、２０を図４と反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ１８、１８の周面１９、１９を、図４に示した状態とは逆に、上記両入力側ディスク２ａ、２ｂの入力側内側面３、３の外周寄り部分と上記両出力側ディスク１１、１１の出力側内側面１２、１２の中心寄り部分とにそれぞれ転がり接触させる。上記各トラニオン２０、２０の揺動角度を中間にすれば、上記入力回転軸１と出力歯車１０との間で、中間の速度比（変速比）を得られる。

特開平２−２８３９４９号公報 特開平６−２８０９５９号公報 特開平８−２１９２４７号公報

しかしながら、上述のような、従来のトロイダル型無段変速機のダブルキャビティの構造では、直列に配置され、長手方向のスペースを必要とし、ＦＦ車やショートノーズ車などの小型車には不向きであった。

また、入力ディスクと出力ディスクとの間のパワーローラの傾転角には制限があり、変速比をさらに必要とする場合には、ディスクを大きくすることや、遊星ギアなどの付帯装置が必要であった。

本発明は、上述の様な事情に鑑み、キャビティを直列ではなく並列に配置することで、長手方向のコンパクト化を図り、また、キャビティ毎に変速比を設定することで、さらなるワイドレシオ化が可能な構造を実現すべく発明したものである。

尚、特許文献３には、キャビティが並列に配置されたものが記載されているが、従来のダブルキャビティのトロイダル型無段変速機を２つ並列に配置したものであり、互いの入出力軸が接続され変速比が独立されておらず、本発明の様に、長手方向のコンパクト化や、さらなるワイドレシオ化は期待できない。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、入力軸と、出力軸と、それぞれがトロイド曲面である第一入力側、第一出力側両内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に配置された第一入力側、第一出力側両ディスクと、それぞれの周面を前記第一入力側、第一出力側両内側面に転がり接触させた状態で、前記第一入力側、第一出力側両ディスク同士の間に配置された複数の第一パワーローラとを備えた第一トロイダル型無段変速機構と、それぞれがトロイド曲面である第二入力側、第二出力側両内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に配置された第二入力側、第二出力側両ディスクと、それぞれの周面を前記第二入力側、第二出力側両内側面に転がり接触させた状態で、前記第二入力側、第二出力側両ディスク同士の間に配置された複数の第二パワーローラとを備えた第二トロイダル型無段変速機構とから成るトロイダル型無段変速機であって、前記第一トロイダル型無段変速機構と前記第二トロイダル型無段変速機構とを並列に配置したことを特徴とする。

また、上述の様な請求項１に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、前記第一出力側ディスクと前記第二入力側ディスクとを接続するギアを設ける。

また、上述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、前記第一トロイダル型無段変速機構と前記第二トロイダル型無段変速機構とを独立して変速させる。

本発明によれば、トロイダル型無段変速機構を並列に配置することで、長手方向のコンパクト化が図れ、ＦＦ車や、ショートノーズ車などの小型車に好適なトロイダル型無段変速機とすることができる。また、キャビティ毎に変速比を設定できるので、ディスクの大型化を招く事もなく、遊星ギアなどの付帯装置を必要とすることもなく、さらなるワイドレシオ化が可能となる。

本発明の第一の実施の形態の断面図。 本発明の第一の実施の形態の変形例の断面図。 従来から知られているトロイダル型無段変速機の１例を示す断面図。 図３のＡ−Ａ断面図。 同Ｂ−Ｂ断面図。

図１は、本発明の第一の実施の形態を示している。本発明は、変速機構としての構造及び作用は、前述の図３〜５に示した構造を含め、従来から知られている構造と同様である。このため、従来と同様に構成する部分については、図示並びに説明を省力若しくは簡略にし、以下、本発明の実施の形態の特徴部分を中心に説明する。

図１では、それぞれがトロイド曲面である第一入力側、第一出力側両内側面３５、３６同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に配置された第一入力側、第一出力側両ディスク３２、３３が、入力軸４６に支持されており、それぞれの周面を第一入力側、第一出力側両内側面３５、３６に転がり接触させた状態で、第一入力側、第一出力側両ディスク３２、３３同士の間に配置された複数の第一パワーローラ３４とを備えた第一トロイダル型無段変速機構３０と、それぞれがトロイド曲面である第二入力側、第二出力側両内側面４１、４２同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に配置された第二入力側、第二出力側両ディスク３８、３９が、出力軸４７に支持されており、それぞれの周面を前記第二入力側、第二出力側両内側面４１、４２に転がり接触させた状態で、前記第二入力側、第二出力側両ディスク３８、３９同士の間に配置された複数の第二パワーローラ４０とを備えた第二トロイダル型無段変速機構３１とが、入力軸４６と出力軸４７とが平行となるように、並列に配置されている。

また、第一入力側ディスク３２の外側面側には、油圧式の第一押圧装置３７を設けて、前記各第一パワーローラ３４の周面と前記入力側、出力側両内側面３５、３６との転がり接触部（トラクション部）に、必要となる面圧を付与する様にしており、更に、第二入力側ディスク３８の外側面側には、油圧式の第二押圧装置４３を設けて、前記各第二パワーローラ４０の周面と前記入力側、出力側両内側面４１、４２との転がり接触部（トラクション部）に、必要となる面圧を付与する様にしている。

また、第一出力側ディスク外周面４４と第二入力側ディスク外周面４５との間には、アイドラギア４８設けられている。第一出力側ディスク外周面４４と第二入力側ディスク外周面４５にギアが切られており、このギア部４９と前記アイドラギア４８が噛合することで、動力が伝達される。このようにアイドラギア４８を設けることで、背中合わせになっているトラニオン５０の傾転スペースも確保することができる。

図２は、本発明の第一の実施の形態の変形例を示している。本変形例では、第一の実施の形態に対し、出力軸が第二出力側ディスク３９の外周面５１に設けられたギアとの噛合となっている点が異なる。その他の構成は、第一の実施の形態と同様である。

本発明のトロイダル無段変速機は、自動車用の変速機や各種産業用の変速機として利用できる。また、トロイダル型無段変速機の構造に関しては、ハーフトロイダル型、フルトロイダル型の何れでも良い。

1 入力回転軸
2 a、2b 入力側ディスク
3 入力側内側面
4 ボールスプライン
5 ケーシング
6 隔壁部
7 通孔
8 出力筒
9 転がり軸受
10 出力歯車
11 出力側ディスク
12 出力側内側面
13 ラジアルニードル軸受
18 パワーローラ
19 周面
20 トラニオン
21 偏心軸
22 ラジアルニードル軸受
23 スラスト玉軸受
24 スラストニードル軸受
25 枢軸
26 アクチュエータ
27 駆動軸
28 押圧装置
30 第一トロイダル型無段変速機構
31 第二トロイダル型無段変速機構
32 第一入力側ディスク
33 第一出力側ディスク
34 第一パワーローラ
35 第一入力側内側面
36 第一出力側内側面
37 第一押圧装置
38 第二入力側ディスク
39 第二出力側ディスク
40 第二パワーローラ
41 第二入力側内側面
42 第二出力側内側面
43 第二押圧装置
46 入力軸
47 出力軸
48 アイドラギア
49 ギア部
50 トラニオン
51 外周面

Claims (3)

1. 入力軸と、出力軸と、それぞれがトロイド曲面である第一入力側、第一出力側両内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に配置された第一入力側、第一出力側両ディスクと、それぞれの周面を前記第一入力側、第一出力側両内側面に転がり接触させた状態で、前記第一入力側、第一出力側両ディスク同士の間に配置された複数の第一パワーローラとを備えた第一トロイダル型無段変速機構と、それぞれがトロイド曲面である第二入力側、第二出力側両内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に配置された第二入力側、第二出力側両ディスクと、それぞれの周面を前記第二入力側、第二出力側両内側面に転がり接触させた状態で、前記第二入力側、第二出力側両ディスク同士の間に配置された複数の第二パワーローラとを備えた第二トロイダル型無段変速機構とから成るトロイダル型無段変速機に於いて、
   前記第一トロイダル型無段変速機構と前記第二トロイダル型無段変速機構とを並列に配置したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記第一出力側ディスクと前記第二入力側ディスクとを接続するギアが設けられた請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
3. 前記第一トロイダル型無段変速機構と前記第二トロイダル型無段変速機構とが独立して変速する請求項１、２に記載のトロイダル型無段変速機。

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