JP2012127457A - Continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共通の回転軸を有する複数の回転要素と、その回転軸に対して放射状に複数配置した転動部材と、を備え、各回転要素の内の2つに挟持された各転動部材を傾転させることによって入出力間の変速比を無段階に変化させる無段変速機に関する。 The present invention includes a plurality of rotating elements having a common rotating shaft, and a plurality of rolling members arranged radially with respect to the rotating shaft, and each rolling element sandwiched between two of the rotating elements. The present invention relates to a continuously variable transmission that continuously changes a gear ratio between input and output by tilting a member.
従来、この種の無段変速機としては、回転中心となる変速機軸と、この変速機軸の中心軸を第1回転中心軸とする相対回転可能な複数の回転要素と、その第1回転中心軸と平行な別の第2回転中心軸を有し、第1回転中心軸を中心にして放射状に複数配置した転動部材と、を備え、対向させて配置した第1回転要素と第2回転要素とで各転動部材を挟持すると共に、各転動部材を第3回転要素の外周面上に配置し、その転動部材を傾転させることで変速比を無段階に変化させる所謂トラクション遊星ギヤ機構を備えたものが知られている。この無段変速機には、転動部材を自転させると共に支持する支持軸(回転軸)と、この支持軸における転動部材からの夫々の突出部分を介して当該転動部材を保持する固定要素と、が転動部材毎に用意されている。その固定要素を成す夫々の円盤部材には、支持軸の夫々の突出部分を保持すると共に転動部材の傾転時に径方向へと案内するガイド溝又はガイド孔が形成されている。例えば、下記の特許文献1及び2には、この種の無段変速機について開示されている。これら特許文献1及び2の無段変速機は、転動部材を傾転させる為のアイリスプレート(円盤部材)を備えている。そのアイリスプレートは、支持軸の端部が挿入されるアイリス溝を備えており、そのアイリス溝において、自身の回転と共に支持軸の端部を最減速の変速比となる最減速部分と最増速の変速比となる最増速部分との間で案内する。尚、特許文献1のアイリス溝は、最減速部分から更に延在させた変速機軸と同心円の弧状部(つまり周方向に沿った弧状部)を有しており、アイリスプレートを最減速の状態のまま更に回転させることができる。その弧状部は、アイリスプレートにおける径方向の内側に設けられている。この特許文献1の無段変速機においては、その最減速の状態から更にアイリスプレートを回転させることで、アイリスプレートの外周側に設けた傾斜路によりクラッチがスラストベアリング側に押し付けられ、入力側からの動力伝達が遮断される。即ち、この特許文献1のアイリス溝の弧状部は、変速比を最減速の状態に維持したまま動力伝達を遮断する為のものである。また、特許文献2の無段変速機においては、第1回転要素と第2回転要素とを夫々入力側と出力側とした場合、その第1回転要素と固定要素の入力側の円盤部材との間にアイリスプレートが配設されている。 Conventionally, as this type of continuously variable transmission, a transmission shaft serving as a rotation center, a plurality of rotational elements capable of relative rotation with the central axis of the transmission shaft as a first rotation central axis, and the first rotation central shaft And a plurality of rolling members radially arranged around the first rotation center axis, the first rotation element and the second rotation element disposed opposite to each other. So-called traction planetary gears, in which each rolling member is sandwiched between the outer peripheral surface of the third rotating element and the gear ratio is steplessly changed by tilting the rolling member. One with a mechanism is known. The continuously variable transmission includes a support shaft (rotary shaft) that rotates and supports the rolling member, and a fixed element that holds the rolling member via respective protruding portions of the support shaft from the rolling member. Are prepared for each rolling member. Each disk member constituting the fixing element is formed with a guide groove or a guide hole for holding each projecting portion of the support shaft and guiding in the radial direction when the rolling member is tilted. For example, Patent Documents 1 and 2 below disclose this type of continuously variable transmission. These continuously variable transmissions of Patent Documents 1 and 2 include an iris plate (disk member) for tilting the rolling member. The iris plate is provided with an iris groove into which the end of the support shaft is inserted. In the iris groove, the end of the support shaft is rotated at its own speed so that the end of the support shaft has the maximum speed reduction ratio and the maximum speed increase. Guidance is made between the maximum speed increasing portion at which the gear ratio becomes. Note that the iris groove of Patent Document 1 has an arcuate portion concentric with the transmission shaft further extended from the most decelerating portion (that is, an arcuate portion along the circumferential direction), and the iris plate is in the state of the most decelerating state. It can be further rotated. The arc-shaped portion is provided on the inside of the iris plate in the radial direction. In the continuously variable transmission of this Patent Document 1, by further rotating the iris plate from the most decelerated state, the clutch is pressed to the thrust bearing side by the ramp provided on the outer peripheral side of the iris plate, and from the input side Is interrupted. That is, the arcuate portion of the iris groove of Patent Document 1 is for interrupting power transmission while maintaining the speed ratio at the maximum deceleration state. Further, in the continuously variable transmission of Patent Document 2, when the first rotating element and the second rotating element are the input side and the output side, respectively, the first rotating element and the disk member on the input side of the fixed element An iris plate is disposed between them.
ところで、上述したようなアイリスプレートを転動部材の傾転機構(変速機構)に利用する場合には、支持軸からアイリス溝の溝壁に対して径方向の力が加わっており、その力によりアイリスプレートを回転させようとする。これが為、或る一定の変速比で保持するときには、例えば、そのアイリスプレートの回転を停止させる力を加え続ける必要がある。従って、この無段変速機においては、変速比の保持の為に、その力を発生させるエネルギが必要になり、燃費の悪化を招く虞がある。このことは、変速比が最増速又は最減速のときも同様である。 By the way, when the iris plate as described above is used for the tilting mechanism (transmission mechanism) of the rolling member, a radial force is applied from the support shaft to the groove wall of the iris groove. Try to rotate the iris plate. For this reason, when holding at a certain speed ratio, for example, it is necessary to continuously apply a force for stopping the rotation of the iris plate. Therefore, in this continuously variable transmission, energy for generating the force is required to maintain the gear ratio, which may lead to deterioration in fuel consumption. This is the same when the gear ratio is the maximum speed increase or the maximum speed reduction.
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、燃費性能を向上させることのできる無段変速機を提供することを、その目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a continuously variable transmission that can improve the inconvenience of the conventional example and improve the fuel efficiency.
上記目的を達成する為、本発明は、回転中心となる固定軸としての変速機軸と、前記変速機軸上で対向させて配置した共通の第1回転中心軸を有する相対回転可能な第1及び第2の回転要素と、前記第1回転中心軸と平行な第2回転中心軸を有し、該第1回転中心軸を中心にして放射状に複数配置して前記第1及び第2の回転要素に挟持させた転動部材と、前記第2回転中心軸を有し、前記転動部材から両端を突出させた当該転動部材の支持軸と、前記各転動部材を外周面上に配置し、前記変速機軸並びに前記第1及び第2の回転要素に対する相対回転が可能な第3回転要素と、前記変速機軸に固定され、且つ、前記支持軸の夫々の突出部を径方向に案内するガイド溝又はガイド孔の形成された固定要素と、前記変速機軸に対して前記第1回転中心軸を中心に相対回転することで前記各転動部材の傾転動作を可能にする傾転要素を備え、前記第1回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点及び前記第2回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点を当該各転動部材の傾転動作によって変えることで、変速比となる入力側の前記第1回転要素と出力側の前記第2回転要素との間の回転比を変化させる変速装置と、を備え、径方向外側に向かうに従い径方向の基準線に対して周方向に離れていく孔又は溝であり、挿入された前記支持軸の一方の突出部が一方の端部に向けて移動することで前記転動部材が増速側へと傾転動作を行い、該突出部が他方の端部に向けて移動することで前記転動部材が減速側へと傾転動作を行う絞り孔又は絞り溝が前記傾転要素に形成された無段変速機において、前記絞り孔又は前記絞り溝は、前記第1回転中心軸が中心となる同心円の円弧状に形成された部位であり、変速比が最増速のときに前記支持軸の一方の突出部の保持が可能な円弧部を有することを特徴としている。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a first and a first relatively rotatable shaft having a transmission shaft as a fixed shaft serving as a rotation center and a common first rotation center shaft arranged opposite to each other on the transmission shaft. 2 rotation elements and a second rotation center axis parallel to the first rotation center axis, and a plurality of the rotation elements arranged radially about the first rotation center axis are arranged in the first and second rotation elements. A rolling member sandwiched between the rolling member and the second rotation center axis, the supporting shaft of the rolling member projecting at both ends from the rolling member, and the respective rolling members are disposed on the outer peripheral surface; A third rotating element capable of relative rotation with respect to the transmission shaft and the first and second rotating elements; a guide groove fixed to the transmission shaft and guiding each protrusion of the support shaft in a radial direction; Alternatively, the first element is fixed to the fixed element having the guide hole and the transmission shaft. A tilting element that enables tilting operation of each rolling member by relatively rotating around a central axis is provided, and each contact point between the first rotating element and each rolling member and the second The first rotating element on the input side and the second rotating element on the output side that become a gear ratio are obtained by changing the respective contact points between the rotating element and each rolling member by the tilting operation of each rolling member. A hole or a groove that moves away from the radial reference line in the circumferential direction toward the outer side in the radial direction, and one of the inserted support shafts The rolling member moves toward one end so that the rolling member tilts toward the speed increasing side, and the protruding member moves toward the other end to move the rolling member. In a continuously variable transmission in which a throttle hole or throttle groove that tilts toward the deceleration side is formed in the tilt element. The throttle hole or the throttle groove is a portion formed in a concentric circular arc shape with the first rotation center axis as a center, and one protruding portion of the support shaft when the speed ratio is the maximum speed increase. It has the circular arc part which can hold | maintain.
ここで、前記絞り孔又は前記絞り溝は、前記第1回転中心軸が中心となる同心円の円弧状に形成され、変速比が最減速のときに前記支持軸の一方の突出部の保持が可能な円弧部を更に有することが望ましい。 Here, the throttle hole or the throttle groove is formed in a concentric circular arc shape with the first rotation center axis as the center, and can hold one protrusion of the support shaft when the speed ratio is the maximum speed reduction. It is desirable to further have a circular arc portion.
また、前記傾転要素は、前記各転動部材に対して出力側の前記第2回転要素の側に配置することが望ましい。 Moreover, it is desirable that the tilting element is disposed on the output side of the second rotating element with respect to the rolling members.
本発明に係る無段変速機に依れば、変速比が最増速のときに支持軸から傾転要素に作用する力が径方向の傾転力だけとなり、その力によって傾転要素に回転モーメントが発生しない。従って、この無段変速機においては、その回転モーメントを相殺する為の回転モーメント、つまり変速比を最増速の状態のまま保つ為の変速比維持モーメントを傾転要素に働かせなくてもよく、その変速比維持モーメントを発生させる為の動力を必要としない。故に、この無段変速機は、変速比が最増速のときに車両の燃費を向上させることができる。 According to the continuously variable transmission according to the present invention, when the speed ratio is the maximum speed increase, the force acting on the tilting element from the support shaft is only the tilting force in the radial direction, and the force rotates to the tilting element. No moment is generated. Therefore, in this continuously variable transmission, the rotational moment for canceling the rotational moment, that is, the transmission ratio maintaining moment for keeping the transmission ratio at the maximum speed, need not be applied to the tilting element. No power is required to generate the gear ratio maintaining moment. Therefore, this continuously variable transmission can improve the fuel consumption of the vehicle when the gear ratio is at the maximum speed.
以下に、本発明に係る無段変速機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a continuously variable transmission according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
[実施例]
本発明に係る無段変速機の実施例を図1から図15に基づいて説明する。
[Example]
An embodiment of a continuously variable transmission according to the present invention will be described with reference to FIGS.
最初に、本実施例の無段変速機の一例について図1を用いて説明する。図1の符号1は、本実施例の無段変速機を示す。 First, an example of a continuously variable transmission according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 in FIG. 1 indicates a continuously variable transmission according to this embodiment.
この無段変速機1の主要部を成す無段変速機構は、共通の第1回転中心軸R1を有する相互間での相対回転が可能な第1から第3の回転要素10,20,30と、その第1回転中心軸R1と後述する基準位置において平行な別の第2回転中心軸R2を各々有する複数の転動部材40と、第1から第3の回転要素10,20,30の回転中心に配置した変速機軸としてのシャフト50と、このシャフト50に固定し、夫々の転動部材40を傾転自在に保持する固定要素と、を備えた所謂トラクション遊星ギヤ機構と云われるものである。この無段変速機1は、第2回転中心軸R2を第1回転中心軸R1に対して傾斜させ、転動部材40を傾転させることによって、入出力間の変速比γを変えるものである。以下においては、特に言及しない限り、その第1回転中心軸R1や第2回転中心軸R2に沿う方向を軸線方向と云い、その第1回転中心軸R1周りの方向を周方向と云う。また、その第1回転中心軸R1に直交する方向を径方向と云い、その中でも、内方に向けた側を径方向内側と、外方に向けた側を径方向外側と云う。
The continuously variable transmission mechanism that forms the main part of the continuously variable transmission 1 includes first to third rotating
この無段変速機1においては、第1回転要素10と第2回転要素20と第3回転要素30との間で各転動部材40を介したトルクの伝達が行われる。例えば、この無段変速機1においては、第1から第3の回転要素10,20,30の内の1つがトルク(動力)の入力部となり、残りの回転要素の内の少なくとも1つがトルクの出力部となる。これが為、この無段変速機1においては、入力部となる何れかの回転要素と出力部となる何れかの回転要素との間の回転速度(回転数)の比が変速比γとなる。例えば、この無段変速機1は、車両の動力伝達経路上に配設される。その際には、その入力部がエンジンやモータ等の動力源側に連結され、その出力部が駆動輪側に連結される。この無段変速機1においては、入力部としての回転要素にトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を正駆動と云い、出力部としての回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を逆駆動と云う。例えば、この無段変速機1は、先の車両の例示に従えば、加速等の様に動力源側からトルクが入力部たる回転要素に入力されて当該回転要素を回転させているときが正駆動となり、減速等の様に駆動輪側から出力部たる回転中の回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力されているときが逆駆動となる。
In the continuously variable transmission 1, torque is transmitted through the rolling
この無段変速機1においては、シャフト50の中心軸(第1回転中心軸R1)を中心にして放射状に複数個の転動部材40を配置する。その夫々の転動部材40は、対向させて配置した第1回転要素10と第2回転要素20とで挟持させると共に、第3回転要素30の外周面上に配設する。また、夫々の転動部材40は、自身の回転中心軸(第2回転中心軸R2)を中心にした自転を行う。この無段変速機1は、第1及び第2の回転要素10,20の内の少なくとも一方を転動部材40に押し付けることによって、第1から第3の回転要素10,20,30と転動部材40との間に適切な接線力(トラクション力)を発生させ、その間におけるトルクの伝達を可能にする。また、この無段変速機1は、夫々の転動部材40を自身の第2回転中心軸R2と第1回転中心軸R1とを含む傾転平面上で傾転させ、第1回転要素10と第2回転要素20との間の回転速度(回転数)の比を変化させることによって、入出力間の回転速度(回転数)の比を変える。
In the continuously variable transmission 1, a plurality of rolling
ここで、この無段変速機1においては、第1及び第2の回転要素10,20が遊星歯車機構で云うところのリングギヤの機能を為すものとなる。また、第3回転要素30は、トラクション遊星ギヤ機構のサンローラとして機能する。また、転動部材40はトラクション遊星ギヤ機構におけるボール型ピニオンとして機能し、固定要素60はキャリアとして機能する。以下、第1及び第2の回転要素10,20については、各々「第1及び第2の回転部材10,20」と云う。また、第3回転要素30については「サンローラ30」と云い、転動部材40については「遊星ボール40」と云う。また、固定要素60については、「キャリア60」と云う。
Here, in the continuously variable transmission 1, the first and second
また、シャフト50は、図示しない筐体や車体等における無段変速機1の固定部に固定したものであり、その固定部に対して相対回転させぬよう構成した円柱状の固定軸とする。
Further, the
第1及び第2の回転部材10,20は、中心軸を第1回転中心軸R1に一致させた円盤部材(ディスク)や円環部材(リング)であり、軸線方向で対向させて各遊星ボール40を挟み込むように配設する。この例示においては、双方とも円環部材とする。
The first and second
この第1及び第2の回転部材10,20は、後で詳述する各遊星ボール40の径方向外側の外周曲面と接触する接触面を有している。その夫々の接触面は、例えば、遊星ボール40の外周曲面の曲率と同等の曲率の凹円弧面、その外周曲面の曲率とは異なる曲率の凹円弧面、凸円弧面又は平面等の形状を成している。ここでは、後述する基準位置の状態で第1回転中心軸R1から各遊星ボール40との接触部分までの距離が同じ長さになるように夫々の接触面を形成して、第1及び第2の回転部材10,20の各遊星ボール40に対する夫々の接触角θが同じ角度になるようにしている。その接触角θとは、基準から各遊星ボール40との接触部分までの角度のことである。ここでは、径方向を基準にしている。その夫々の接触面は、遊星ボール40の外周曲面に対して点接触又は面接触している。また、夫々の接触面は、第1及び第2の回転部材10,20から遊星ボール40に向けて軸線方向の力が加わった際に、その遊星ボール40に対して径方向内側で且つ斜め方向の力(法線力)が加わるように形成されている。
Each of the first and second
この例示においては、第1回転部材10を無段変速機1の正駆動時におけるトルク入力部として作用させ、第2回転部材20を無段変速機1の正駆動時におけるトルク出力部として作用させる。従って、その第1回転部材10には入力軸11が連結され、第2回転部材20には出力軸21が連結される。
In this example, the first rotating
その出力軸21は、中心軸を第1回転中心軸R1に一致させた円盤部21aと円筒部21bとを備えている。その円筒部21bは、円盤部21aの内周側に設けられており、その内周面がラジアル軸受RB1,RB2を介してシャフト50の外周面に取り付けられている。従って、出力軸21とこれに連結された第2回転部材20は、シャフト50に対する周方向の相対回転を行うことができる。
The
また、入力軸11についても、中心軸を第1回転中心軸R1に一致させた出力軸21と同様の円盤部11aと円筒部11bとを備えている。その円筒部11bは、その内周面がラジアル軸受RB3,RB4を介して出力軸21の円筒部21bの外周面に取り付けられている。この入力軸11は、そのラジアル軸受RB3,RB4と下記のアンギュラ軸受ABによって、出力軸21に対する周方向の相対回転を行うことができる。
The input shaft 11 also includes a disk portion 11a and a cylindrical portion 11b that are the same as the
ここで、入力軸11における円盤部11aと出力軸21における円盤部21aの夫々の外周側の平面の間には、トルクカム71と環状部材72とアンギュラ軸受ABとが配設されている。その環状部材72と出力軸21は、そのアンギュラ軸受ABを介して相対回転できる。トルクカム71は、入力軸11側の係合部材と環状部材72側の係合部材とが係合することで、入力軸11と環状部材72との間で軸力を発生させると共に回転トルクを伝達させ、これらを一体になって回転させる。その軸力は、第1回転部材10と第2回転部材20とに伝わり、これらが各遊星ボール40を押圧する際の押圧力となる。
Here, a
サンローラ30は、中心軸を第1回転中心軸R1に一致させた円筒状のものであり、ラジアル軸受RB5,RB6によってシャフト50に対する周方向への相対回転を行える。このサンローラ30の外周面には、複数個の遊星ボール40が放射状に略等間隔で配置される。従って、このサンローラ30においては、その外周面が遊星ボール40の自転の際の転動面となる。このサンローラ30は、自らの回転動作によって夫々の遊星ボール40を転動(自転)させることもできれば、夫々の遊星ボール40の転動動作(自転動作)に伴って回転することもできる。また、このサンローラ30をシャフト50に対して軸線方向へと移動させないように、ラジアル軸受RB5,RB6の側面には、例えばスナップリング等の係止部材31,32が配設されている。
The
遊星ボール40は、サンローラ30の外周面上を転がる転動部材である。この遊星ボール40は、完全な球状体であることが好ましいが、少なくとも転動方向にて球形を成すもの、例えばラグビーボールの様な断面が楕円形状のものであってもよい。この遊星ボール40は、その中心を通って貫通させた支持軸41によって回転自在に支持する。例えば、遊星ボール40は、支持軸41の外周面との間に配設した軸受(図示略)によって、第2回転中心軸R2を回転軸とした支持軸41に対する相対回転(つまり自転)ができるようにしている。従って、この遊星ボール40は、支持軸41を中心にしてサンローラ30の外周面上を転動することができる。その支持軸41の両端は、遊星ボール40から突出させておく。尚、遊星ボール40と支持軸41との間には、その軸受等による微小のガタ(隙間)が存在している。
The
その支持軸41の基準となる位置は、図1に示すように、第2回転中心軸R2が第1回転中心軸R1と平行になる位置である。この支持軸41は、その基準位置で形成される自身の回転中心軸(第2回転中心軸R2)と第1回転中心軸R1とを含む傾転平面内において、基準位置とそこから傾斜させた位置との間を遊星ボール40と共に揺動(傾転)することができる。その傾転は、その傾転平面内で遊星ボール40の中心を支点にして行われる。
The reference position of the
キャリア60は、夫々の遊星ボール40の傾転動作を妨げないように支持軸41の夫々の突出部を保持する。このキャリア60は、例えば、中心軸を第1回転中心軸R1に一致させた第1及び第2の円盤部61,62を対向させて配置し、その第1及び第2の円盤部61,62を複数本の連結軸(図示略)で連結して、全体として籠状となるようにしている。これにより、このキャリア60は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール40は、第1及び第2の円盤部61,62の間に配置し、その開放部分を介して第1回転部材10と第2回転部材20とに接している。ここで、このキャリア60は、第1及び第2の円盤部61,62の内周面をシャフト50の外周面に固定している。
The
この無段変速機1には、夫々の遊星ボール40の傾転時に支持軸41を傾転方向へと案内する為のガイド部が設けられている。この例示では、そのガイド部をキャリア60に設ける。ガイド部は、遊星ボール40から突出させた支持軸41を傾転方向に向けて案内する径方向のガイド溝63,64であり、第1及び第2の円盤部61,62の夫々の対向する部分に遊星ボール40毎に形成する(図2)。つまり、全てのガイド溝63と全てのガイド溝64は、軸線方向から観ると夫々に放射状を成している。ガイド溝63は、第1円盤部61の周方向を溝幅としたものである。同様に、ガイド溝64は、第2円盤部62の周方向を溝幅とする。また、ガイド溝63,64は、夫々に傾転時の支持軸41の端面の軌跡に沿った溝底を有している。支持軸41とガイド溝63,64との間には、傾転動作を実現させる為、そして円滑にする為に、溝幅方向に隙間が設けられている。その隙間は、例えば、傾転動作の為のサンローラ30と遊星ボール40との間におけるサイドスリップを引き起こせるだけの大きさにする。尚、ガイド部としては、そのガイド溝63,64と同等の形状を有するガイド孔に置き換えてもよい。
The continuously variable transmission 1 is provided with a guide portion for guiding the
この無段変速機1においては、夫々の遊星ボール40の傾転角が基準位置、即ち0度のときに、第1回転部材10と第2回転部材20とが同一回転速度(同一回転数)で回転する。つまり、このときには、第1回転部材10と第2回転部材20の回転比(回転速度又は回転数の比)が1となり、変速比γが1になっている。一方、夫々の遊星ボール40を基準位置から傾転させた際には、支持軸41の中心軸から第1回転部材10との接触部分までの距離が変化すると共に、支持軸41の中心軸から第2回転部材20との接触部分までの距離が変化する。これが為、第1回転部材10又は第2回転部材20の内の何れか一方が基準位置のときよりも高速で回転し、他方が低速で回転するようになる。例えば第2回転部材20は、遊星ボール40を一方へと傾転させたときに第1回転部材10よりも低回転になり(減速)、他方へと傾転させたときに第1回転部材10よりも高回転になる(増速)。従って、この無段変速機1においては、その傾転角を変えることによって、第1回転部材10と第2回転部材20との間の回転比(変速比γ)を無段階に変化させることができる。尚、ここでの増速時(γ<1)には、図1における上側の遊星ボール40を紙面反時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール40を紙面時計回り方向に傾転させる。また、減速時(γ>1)には、図1における上側の遊星ボール40を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール40を紙面反時計回り方向に傾転させる。
In this continuously variable transmission 1, when the tilt angle of each
この無段変速機1には、その変速比γを変える変速装置が設けられている。変速比γは遊星ボール40の傾転角φの変化に伴い変わるので、その変速装置としては、夫々の遊星ボール40を傾転させる傾転装置を用いる。ここでは、この変速装置が円盤状のアイリスプレート(傾転要素)81を備えている。そのアイリスプレート81は、その径方向内側のラジアル軸受RB7を介してシャフト50に取り付けられており、そのシャフト50に対して第1回転中心軸R1を中心とする相対回転を行える。その相対回転には、モータ等のアクチュエータ(駆動部)を用いる。また、ここで例示するアイリスプレート81は、夫々の遊星ボール40の入力側(第1回転部材10との接触部側)と第1円盤部61との間に配置する。このアイリスプレート81には、支持軸41の一方の突出部が挿入される絞り孔(アイリス孔)82が形成されている。その絞り孔82は、径方向内側の端部が起点の径方向を基準線Lと仮定する場合、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて基準線Lから周方向に離れていく弧状になっている(図3)。尚、その図3は、図1の矢印Aの方向から観た図である。
The continuously variable transmission 1 is provided with a transmission that changes its speed ratio γ. Since the gear ratio γ changes with a change in the tilt angle φ of the
ここで、変速比γを減速側へと変速させる際(減速時)の力の関係について説明する。減速時には、図1の矢印Bの方向から観た図4に示すように、遊星ボール40における第1回転部材10との接触部(以下、「入力側接触部」という。)に第1回転部材10の回転方向に沿った接線力Finが働く。一方、第2回転部材20との接触部(以下、「出力側接触部」という。)には、第2回転部材20の回転方向とは逆向きの接線力Foutが働く。その遊星ボール40と支持軸41との間、支持軸41とガイド溝63,64との間に隙間が存在しているので、支持軸41は、その接線力Fin,Foutによって、図4の紙面反時計回り方向へとずれ角φ1だけずれる。ずれ角φ1は、概ね支持軸41とガイド溝63,64との間の隙間により決まる。接線力Foutは、その支持軸41のずれ角φ1の分だけベクトルの向きがずれる。更に、その支持軸41のずれにより、アイリスプレート81と第2円盤部62とには、支持軸41から押圧力F3,F4が働く。尚、図4においては、説明の便宜上、支持軸41とガイド溝63,64との間の隙間を実際よりも極端に大きく描いている。
Here, the relationship of the force when shifting the speed ratio γ toward the deceleration side (during deceleration) will be described. At the time of deceleration, as shown in FIG. 4 as viewed from the direction of arrow B in FIG. 1, the first rotating member is in contact with the first rotating
また、支持軸41のずれにより、サンローラ30の回転方向と遊星ボール40の回転方向との間にもずれが生じている。これが為、サンローラ30と遊星ボール40との間においては、サンローラ30の回転速度Vsunと遊星ボール40の回転速度Vballとにより決まるサイドスリップ速度Vssが発生している(図5)。そのサイドスリップ速度Vssによりサンローラ30を軸線方向(紙面右方向)に動かそうとする力が働くが、そのサンローラ30の軸線方向への移動は規制されているので、遊星ボール40には、その反作用として逆方向(紙面左方向)に動かそうとする力Faが生じる(図6)。そして、この遊星ボール40は第1及び第2の回転部材10,20とサンローラ30の3点で拘束されているので、その力Faは、遊星ボール40を図6の紙面時計回り方向に動かす力となる。更に、支持軸41のずれにより、出力側接触部の接線力Foutの一部は、幾何学的に遊星ボール40を図6の紙面時計回り方向に回転させる接線力Fbとなる(図6,7)。尚、その図7は、図6の矢印Cの方向から遊星ボール40を観た図である。このように、遊星ボール40の表面には、その力Faと接線力Fbとの合力による接線力が作用する。この合力による接線力は、図6の紙面時計回り方向の回転モーメントになり、支持軸41からアイリスプレート81に対して力F1を作用させる(図6,8)。その力F1は、径方向内側に向けた力であり、遊星ボール40の減速時の傾転力となる。この力F1は、アイリスプレート81の絞り孔82に作用するが、ガイド溝63,64には作用しない。図8の「δ」は、支持軸41とキャリア60の接触角、つまり支持軸41と絞り孔82との接触角を表している。
Further, due to the shift of the
このように、アイリスプレート81には、支持軸41から周方向の押圧力F3と径方向内側に向けた傾転力F1とが働く(図8)。減速時には、その傾転力F1がアイリスプレート81に作用しているので、そのアイリスプレート81を図9の紙面時計回り方向に回転させることで、サイドスリップにより支持軸41の入力側の突出部がガイド溝63に沿って径方向内側へと動き、遊星ボール40が図6の紙面時計回り方向に傾転していく。
Thus, the pressing force F3 in the circumferential direction and the tilting force F1 directed radially inward from the
ところで、減速時に或る変速比で固定する為には、周方向の押圧力F3と傾転力F1の周方向成分F1aとの合力を受け止める必要がある。そこで、先ず、その押圧力F3については、第1円盤部61のガイド溝63で受け止めさせることにする。これが為、ガイド溝63については、減速時に支持軸41がガイド溝63の側壁に当接するように、溝幅Wと側壁の支持軸41に対する位置とを設定する。これにより、この無段変速機1においては、減速動作から変速比γを固定する際に、傾転力F1の周方向成分F1aだけを受け止めればよくなる。従って、この無段変速機1は、減速動作から変速比γを固定して、その変速比γに維持する為のエネルギが小さくなり、車両の燃費を向上させることができる。例えば、その周方向成分F1aは、アイリスプレート81に受け止めさせる。アイリスプレート81には、その周方向成分F1aを受け止めさせるべく、回転モーメントを発生させる。その回転モーメントは、夫々の遊星ボール40における周方向成分F1aによりアイリスプレート81に発生する回転モーメントと同じ大きさで且つ逆向きである。以下、この回転モーメントのことを変速比維持モーメントMγという。減速時の変速比維持モーメントMγは、その周方向成分F1aとアイリスプレート回転半径Rpと遊星ボール40の個数Nbとで決まる(下記の式1)。この無段変速機1においては、減速動作から変速比γを固定して、その変速比γに維持する為に、その変速比維持モーメントMγをアイリスプレート81に発生させればよい。故に、この無段変速機1においては、その変速比維持モーメントMγの発生に要する動力が小さくなり、車両の燃費が向上する。尚、アイリスプレート回転半径Rpとは、第1回転中心軸R1からアイリスプレート81における支持軸41との当接部分までの距離のことである。
By the way, in order to fix at a certain gear ratio at the time of deceleration, it is necessary to receive the resultant force of the circumferential pressing force F3 and the circumferential component F1a of the tilting force F1. Therefore, first, the pressing force F3 is received by the
Mγ=F1a*Rp*Nb … (1) Mγ = F1a * Rp * Nb (1)
次に、変速比γを増速側へと変速させる際(増速時)の力の関係について説明する。増速時においても、遊星ボール40の表面上には、図1の矢印Bの方向から観た図10に示すように、入力側接触部に第1回転部材10の回転方向に沿った接線力Finが働き、出力側接触部に第2回転部材20の回転方向とは逆向きの接線力Foutが働く。支持軸41の入力側は、その接線力Fin,Foutによって、減速時の押圧力F3と同じ向きの力F3をアイリスプレート81に対して作用させている。また、支持軸41の出力側には、接線力Fin,Foutによって、減速時の押圧力F4と同じ向きの力F4が作用している。
Next, the relationship of force when shifting the speed ratio γ to the speed increasing side (at the time of speed increasing) will be described. Even at the time of acceleration, the tangential force along the rotational direction of the first rotating
ここで、増速時には、アイリスプレート81を図3の紙面反時計回り方向へと回転させることで、支持軸41を減速時とは逆向き(図10の紙面時計回り方向)にずらす必要がある。つまり、その支持軸41のずれを作り出すことにより、サンローラ30の回転速度Vsunと遊星ボール40の回転速度Vballとにより決まるサイドスリップ速度Vssを発生させ(図11)、このサイドスリップ速度Vssによる紙面右方向に動かそうとする力Faを遊星ボール40に生じさせる必要がある(図12)。その力Faは、遊星ボール40を図12の紙面反時計回り方向に動かす力となる。その支持軸41のずれにより、出力側接触部の接線力Foutの一部は、幾何学的に遊星ボール40を図12の紙面反時計回り方向に回転させる接線力Fbとなる(図12,13)。尚、その図13は、図12の矢印Dの方向から遊星ボール40を観た図である。増速時には、その力Faと接線力Fbとの合力による接線力を遊星ボール40の表面に作用させ、その遊星ボール40に図12の紙面反時計回り方向の回転モーメントを働かせる。その回転モーメントは、支持軸41からアイリスプレート81に対して力F1を作用させる(図12,14)。その力F1は、径方向外側に向けた力であり、遊星ボール40の増速時の傾転力となる。この力F1は、アイリスプレート81の絞り孔82に作用するが、ガイド溝63,64には作用しない。増速時には、周方向の力F3と傾転力F1の周方向成分F1aとの合力に打ち勝つ図14の紙面反時計回り方向の回転モーメント(以下、「増速モーメント」という。)Muをアイリスプレート81に作用させることで、サイドスリップを発生させ、遊星ボール40を傾転動作させていく。
Here, at the time of acceleration, it is necessary to shift the
増速時に或る変速比γで固定する為には、その力F3と周方向成分F1aとの合力を受け止める必要がある。しかしながら、増速時には、減速時のように、その力F3をガイド溝63で受け止めさせることはできない。従って、この無段変速機1においては、増速動作から変速比γを固定して、その変速比γに維持する際に、力F3と周方向成分F1aとの合力をアイリスプレート81に受け止めさせる。その際の変速比維持モーメントMγは、その合力によりアイリスプレート81に発生する回転モーメントと同じ大きさで且つ逆向きであり、増速モーメントMuよりも小さい。その増速時の変速比維持モーメントMγは、その合力Fxとアイリスプレート回転半径Rpと遊星ボール40の個数Nbとで決まる(下記の式2)。故に、増速モーメントMuは、その変速比維持モーメントMγよりも大きな値に設定する。
In order to fix at a certain speed ratio γ during acceleration, it is necessary to receive the resultant force of the force F3 and the circumferential component F1a. However, at the time of acceleration, the force F3 cannot be received by the
Mγ=Fx*Rp*Nb … (2) Mγ = Fx * Rp * Nb (2)
この無段変速機1においては、その変速比維持モーメントMγが小さいほど、その変速比維持モーメントMγの発生に要するアイリスプレート81への動力が小さくなり、車両の燃費が向上する。ここで、変速比γを最増速の状態で固定するときには、式2の変速比維持モーメントMγを必要としない。つまり、変速比γが最増速のときには、これ以上増速方向にアイリスプレート81を回転させる必要が無いので、変速比維持モーメントMγを下げることができ、車両の燃費の向上が可能になる。支持軸41は、その変速比維持モーメントMγを下げることで、図10のずれの状態から減速時と同じ図4のずれの状態になる。これにより、力F3が減速時の押圧力F3になるので、合力Fxではなく、傾転力F1の周方向成分F1aのみに基づいた式1の変速比維持モーメントMγを設定することができる。この変速比γが最増速のときには、傾転力F1が減速時と同じように径方向内側を向く。尚、この変速比維持モーメントMγの低下は、増速途中で変速比γを固定するときにも実行可能である。
In this continuously variable transmission 1, the smaller the gear ratio maintaining moment Mγ, the smaller the power to the
このように、変速比γが最増速のときには、変速比維持モーメントMγを下げることができるので、減速時と同等にまで車両の燃費を向上させることができる。しかしながら、変速比γが最増速のときの燃費については、更に向上させる余地がある。例えば、支持軸41と絞り孔82との接触角δが0度の場合には、傾転力F1が全て径方向内側に向けて働くことになるので、アイリスプレート81を回転させる周方向成分F1aが発生しなくなる。
In this way, when the speed ratio γ is the maximum speed increase, the speed ratio maintaining moment Mγ can be reduced, so that the fuel efficiency of the vehicle can be improved to the same level as during deceleration. However, there is room for further improvement in fuel efficiency when the speed ratio γ is the maximum speed increase. For example, when the contact angle δ between the
そこで、この無段変速機1においては、絞り孔82における最増速側の端部を第1回転中心軸R1が中心となる同心円の円弧状に形成する。つまり、この絞り孔82は、従来の絞り孔の最増速側に円弧部82aを延設し、変速比γが最増速のときに支持軸41を円弧部82aで保持させるようにする。
Therefore, in the continuously variable transmission 1, the end portion on the highest speed side of the
その円弧部82aの長さは、ガイド部63の溝幅W以上に設定する。これにより、変速比γが最増速のときには、支持軸41を円弧部82aに保持し続けることができると共に、力F3をガイド部63に受け持たせることができる。
The length of the
この無段変速機1においては、変速比γが最増速になってから更にアイリスプレート81を増速側の方向に回転させ、支持軸41を円弧部82aに位置させる(図15)。アイリスプレート81の回転は、支持軸41が円弧部82aに乗ってから停止させる。支持軸41が円弧部82aに位置しているときには、支持軸41と絞り孔82との接触角δが0度なので、傾転力F1が全て径方向内側に向けて働くことになる。また、力F3は、ガイド溝63で受けている。これが為、アイリスプレート81には、自身を回転させる力が加わらなくなる。従って、この無段変速機1においては、変速比γが最増速のときに変速比維持モーメントMγを発生させる必要がなくなるので、車両の燃費を向上させることができる。
In the continuously variable transmission 1, after the speed ratio γ reaches the maximum speed, the
ここで、最増速の変速比γは、主に車両を発進させる際に利用されるので、最減速よりも多用される。従って、この無段変速機1においては、円弧部82aを最増速側に設けることで、燃費性能の向上効果が高くなる。
Here, the speed ratio γ of the highest speed is mainly used when starting the vehicle, and is therefore used more frequently than the speed reduction. Therefore, in the continuously variable transmission 1, the effect of improving the fuel efficiency is enhanced by providing the
ここでは最増速のときについてのみ示したが、絞り孔82には、最減速側の端部にも同様の円弧部を設けてもよい。これにより、この無段変速機1は、最増速のときだけでなく、最減速のときにも変速比維持モーメントMγを発生させる必要がなくなり、更なる車両の燃費向上が可能になる。
Although only the case of the maximum speed increase is shown here, the
また、その絞り孔82は、変速に要する主部(円弧部82a以外)を弧状にしている。但し、その主部については、変速比γの変更に適した形状であれば如何様な形状でもよい。つまり、絞り孔は、最増速側の端部、そして必要とあれば最減速側の端部を第1回転中心軸R1が中心となる同心円の円弧状にすればよい。
The
更に、ここではアイリスプレート81を各遊星ボール40と第1円盤部61との間に配設したが、アイリスプレート81は、その第1円盤部61の外側(図1の第1円盤部61よりも紙面右側)に配設してもよく、上記の例示と同様の効果を得ることができる。この場合、アイリスプレート81には、上記の例示と同様の絞り孔82を形成してもよいが、これと同等の形状からなる溝(絞り溝)であってもよい。
Further, here, the
また更に、アイリスプレートは、出力側に配設してもよい。例えば、このアイリスプレートは、各遊星ボール40と第2円盤部62との間に配設してもよく、第2円盤部62の外側(図1の第2円盤部62よりも紙面左側)に配設してもよい。この場合には、絞り孔の径方向内側が最増速側となり、径方向外側が最減速側となる。従って、円弧部は、径方向内側の端部に設ける。この場合においても、その絞り孔には、径方向外側、つまり最減速側の端部に円弧部を設けてもよい。また、第2円盤部62の外側に配置するアイリスプレートには、その絞り孔と同等の形状からなる溝(絞り溝)を形成してもよい。
Furthermore, the iris plate may be disposed on the output side. For example, this iris plate may be disposed between each
ここで、上述した円弧部は、傾転力F1の周方向成分F1aによる回転モーメントに抗する変速比維持モーメントMγを不要にする。しかしながら、支持軸41からの力以外の外力、例えば振動等の外乱に起因してアイリスプレートが回転してしまう可能性がある場合には、その回転を抑える必要がある。従って、この場合の無段変速機1においては、振動等によるアイリスプレートの回転を止める為の回転抑止モーメントをアイリスプレートに発生させる必要がある。この場合でも、変速比維持モーメントMγが不要になっているので、十分に車両の燃費を向上させることができている。
Here, the arc portion described above eliminates the need for the gear ratio maintaining moment Mγ that resists the rotational moment caused by the circumferential component F1a of the tilting force F1. However, when there is a possibility that the iris plate rotates due to external force other than the force from the
但し、この無段変速機1においては、アイリスプレートを出力側に設けることによって、入力側に設けられたときよりも、その回転抑止モーメントを低減させることができ、更なる車両の燃費向上が可能になる。その理由は、以下の通りである。アイリスプレートを入力側に設けた場合、アイリスプレート回転半径Rpは、変速比γが最減速のときよりも最増速のときに大きくなる。一方、アイリスプレートを出力側に設けた場合、アイリスプレート回転半径Rpは、変速比γが最増速のときよりも最減速のときに大きくなる。回転抑止モーメントは、変速比維持モーメントMγと同様に、アイリスプレート回転半径Rpが大きくなるほど大きくなる。従って、アイリスプレートを出力側に設けた場合には、最減速よりも多用される最増速の変速比γの位置が絞り孔又は絞り溝の径方向内側に配置されることになり、入力側に設けるよりも回転抑止モーメントを低減させることができるからである。 However, in the continuously variable transmission 1, by providing the iris plate on the output side, the rotation suppression moment can be reduced as compared with the case where the iris plate is provided on the input side, and the fuel efficiency of the vehicle can be further improved. become. The reason is as follows. When the iris plate is provided on the input side, the iris plate rotation radius Rp becomes larger when the speed ratio γ is the highest speed increase than when the speed reduction ratio γ is the highest speed reduction. On the other hand, when the iris plate is provided on the output side, the iris plate rotation radius Rp becomes larger when the speed ratio γ is at the maximum speed than when the speed ratio is at the maximum speed. The rotation suppression moment increases as the iris plate rotation radius Rp increases, like the gear ratio maintenance moment Mγ. Therefore, when the iris plate is provided on the output side, the position of the speed ratio γ of the maximum speed that is used more frequently than the maximum speed reduction is disposed on the radially inner side of the throttle hole or throttle groove. This is because the rotation suppression moment can be reduced as compared with the case of the above.
以上のように、本発明に係る無段変速機は、燃費性能を向上させる技術に有用である。 As described above, the continuously variable transmission according to the present invention is useful for a technique for improving fuel consumption performance.
1 無段変速機
10 第1回転部材(第1回転要素)
20 第2回転部材(第2回転要素)
30 サンローラ(第3回転要素)
40 遊星ボール(転動部材)
41 支持軸
50 シャフト(変速機軸)
60 キャリア(固定要素)
61 第1円盤部
62 第2円盤部
63,64 ガイド溝
81 アイリスプレート(傾転要素)
82 絞り孔
82a 円弧部
R1 第1回転中心軸
R2 第2回転中心軸
1 continuously
20 Second rotating member (second rotating element)
30 Sun Roller (third rotating element)
40 Planetary ball (rolling member)
41
60 Carrier (fixed element)
61
82
Claims (3)
前記変速機軸上で対向させて配置した共通の第1回転中心軸を有する相対回転可能な第1及び第2の回転要素と、
前記第1回転中心軸と平行な第2回転中心軸を有し、該第1回転中心軸を中心にして放射状に複数配置して前記第1及び第2の回転要素に挟持させた転動部材と、
前記第2回転中心軸を有し、前記転動部材から両端を突出させた当該転動部材の支持軸と、
前記各転動部材を外周面上に配置し、前記変速機軸並びに前記第1及び第2の回転要素に対する相対回転が可能な第3回転要素と、
前記変速機軸に固定され、且つ、前記支持軸の夫々の突出部を径方向に案内するガイド溝又はガイド孔の形成された固定要素と、
前記変速機軸に対して前記第1回転中心軸を中心に相対回転することで前記各転動部材の傾転動作を可能にする傾転要素を備え、前記第1回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点及び前記第2回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点を当該各転動部材の傾転動作によって変えることで、変速比となる入力側の前記第1回転要素と出力側の前記第2回転要素との間の回転比を変化させる変速装置と、
を備え、
径方向外側に向かうに従い径方向の基準線に対して周方向に離れていく孔又は溝であり、挿入された前記支持軸の一方の突出部が一方の端部に向けて移動することで前記転動部材が増速側へと傾転動作を行い、該突出部が他方の端部に向けて移動することで前記転動部材が減速側へと傾転動作を行う絞り孔又は絞り溝が前記傾転要素に形成された無段変速機において、
前記絞り孔又は前記絞り溝は、前記第1回転中心軸が中心となる同心円の円弧状に形成された部位であり、変速比が最増速のときに前記支持軸の一方の突出部の保持が可能な円弧部を有することを特徴とした無段変速機。 A transmission shaft as a fixed shaft serving as a rotation center;
First and second rotational elements capable of relative rotation having a common first rotational center axis disposed opposite to each other on the transmission shaft;
A rolling member having a second rotation center axis parallel to the first rotation center axis, and a plurality of radial members arranged radially about the first rotation center axis and sandwiched between the first and second rotation elements When,
A support shaft of the rolling member having the second rotation center axis and projecting both ends from the rolling member;
A third rotating element that is arranged on an outer peripheral surface and capable of rotating relative to the transmission shaft and the first and second rotating elements;
A fixing element fixed to the transmission shaft and formed with a guide groove or a guide hole for guiding each protrusion of the support shaft in the radial direction;
The first rotation element and each rolling member are provided with a tilting element that allows the rolling member to tilt by rotating relative to the transmission shaft about the first rotation center axis. The first rotation on the input side that becomes the gear ratio is changed by changing the contact point between the second rotation element and each rolling member by the tilting operation of each rolling member. A transmission for changing a rotation ratio between the element and the second rotating element on the output side;
With
It is a hole or groove that goes away in the circumferential direction with respect to the radial reference line as it goes outward in the radial direction, and one protruding portion of the inserted support shaft moves toward one end, The rolling member performs a tilting operation toward the speed increasing side, and the projecting portion moves toward the other end so that the rolling member performs a tilting operation toward the decelerating side. In the continuously variable transmission formed on the tilting element,
The throttle hole or the throttle groove is a portion formed in a concentric circular arc shape centered on the first rotation center axis, and holds one protrusion of the support shaft when the speed ratio is the maximum speed increase. A continuously variable transmission having a circular arc portion that can be used.
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CN114248944A (en) * | 2022-01-13 | 2022-03-29 | 福建中量智汇科技有限公司 | Iris centering device of unmanned aerial vehicle parking apron |
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