JP2014152807A - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クランク式の車両用動力伝達装置において、コネクティングロッドおよびワンウェイクラッチのアウター部材を接続する連結ピンの周辺を的確に潤滑する。
【解決手段】 無段変速機Ｔのケーシング１１の底部に貯留した潤滑油の油面ＯＬが、車両が平坦路で停止しており、かつ偏心部材１９の偏心量がゼロのときに、ワンウェイクラッチ３６のアウター部材３８の内周面の下端ａと、コネクティングロッド３３に接続する連結ピン３７の上端ｂとの間に位置するので、変速比が如何なる状態にあっても、入力軸１２が１回転する間に連結ピン３７が必ず１回は油没することが保証され、連結ピン３７の確実な潤滑が可能になる。しかもワンウェイクラッチ３６のアウター部材３８の内周面が油面ＯＬ上に露出するため、アウター部材３８の内周面への過剰な潤滑油の付着によるワンウェイクラッチ３６のスリップが防止されて動力伝達性能が向上する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、入力軸に設けられた偏心部材と、出力軸に設けられたワンウェイクラッチのアウター部材とを往復運動するコネクティングロッドで接続し、偏心部材の偏心量を変化させることで変速比を変更するクランク式の車両用動力伝達装置に関する。

エンジンに接続された入力軸の回転をコネクティングロッドの往復運動に変換し、コネクティングロッドの往復運動をワンウェイクラッチによって出力軸の回転運動に変換するクランク式の車両用動力伝達装置において、コネクティングロッドとワンウェイクラッチのアウター部材とを接続する連結ピンを潤滑するために、オイルパイプから連結ピンに向けて潤滑油を噴射するものが、下記特許文献１により公知である。

特開２０１２−２５１６１１号公報

しかしながら、上記従来のものは、連結ピンに向けて潤滑油を噴射するためにオイルパイプを設ける必要があるため、部品点数が増加してコストアップの要因となるだけでなく、変速比が無限大の状態から車両を発進させるような場合に連結ピンが大きな荷重を受けると、連結ピンの潤滑油の油量が不足して耐久性が低下する可能性があった。

連結ピンを確実に潤滑するために、連結ピンをワンウェイクラッチのアウター部材の下部に設け、ケーシングの内部に貯留した潤滑油に油没させることが考えられるが、このようにすると、アウター部材の内周面に過剰な潤滑油が付着してしまい、アウター部材とローラとがスリップしてワンウェイクラッチの係合性能が低下してしまう可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クランク式の車両用動力伝達装置において、コネクティングロッドおよびワンウェイクラッチのアウター部材を接続する連結ピンの周辺を的確に潤滑することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動源に接続された入力軸の回転を変速して出力軸に伝達する車両用の無段変速機が、前記入力軸の軸線からの偏心量が可変であって該入力軸と共に回転する偏心部材と、前記偏心量を変化させる変速アクチュエータと、前記出力軸に接続されたワンウェイクラッチと、一端側が前記偏心部材に接続され、他端側が前記ワンウェイクラッチのアウター部材の下部に連結ピンを介して接続されて往復運動するコネクティングロッドとを備える車両用動力伝達装置であって、前記無段変速機のケーシングの底部に貯留した潤滑油の油面が、前記車両が平坦路で停止しており、かつ前記偏心部材の偏心量がゼロのときに、前記アウター部材の内周面の下端と前記連結ピンの上端との間に位置することを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

尚、実施の形態のエンジンＥは本発明の駆動源に対応し、実施の形態のミッションケース１１は本発明のケーシングに対応し、実施の形態の偏心ディスク１９は本発明の偏心部材に対応する。

請求項１の構成によれば、駆動源に接続された入力軸が回転すると偏心部材が偏心回転し、偏心部材に一端側を接続されたコネクティングロッドが往復運動することで、コネクティングロッドの他端側に接続されたワンウェイクラッチを介して出力軸が間欠回転する。変速アクチュエータにより入力軸に対する偏心部材の偏心量を変化させるとコネクティングロッドの往復運動のストロークが変化し、出力軸の間欠回転角が変化して無段変速機の変速比が変更される。

無段変速機のケーシングの底部に貯留した潤滑油の油面が、車両が平坦路で停止しており、かつ偏心部材の偏心量がゼロのときに、アウター部材の内周面の下端と連結ピンの上端との間に位置するので、変速比が如何なる状態にあっても、入力軸が１回転する間に連結ピンが必ず１回は油没することが保証され、連結ピンの確実な潤滑が可能になる。しかもワンウェイクラッチのアウター部材の内周面が油面上に露出するため、アウター部材の内周面への過剰な潤滑油の付着によるワンウェイクラッチのスリップが防止され、ワンウェイクラッチの動力伝達性能が向上する。

無段変速機の全体視図。 無段変速機の要部の一部破断斜視図。 図１の３−３線断面図。 図３の４部拡大図。 図３の５−５線断面図（ＴＤ状態）。 偏心ディスクの形状を示す図。 偏心ディスクの偏心量と変速比との関係を示す図。 ＴＤ変速比およびＵＤ変速比における偏心ディスクの状態を示す図。 図５に対応する図（ＵＤ状態）。

以下、図１〜図９に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１〜図５に示すように、自動車用の無段変速機Ｔのミッションケース１１の一対の側壁１１ａ，１１ｂに入力軸１２および出力軸１３が相互に平行に支持されており、エンジンＥに接続された入力軸１２の回転が６個の伝達ユニット１４…、出力軸１３およびディファレンシャルギヤＤを介して駆動輪に伝達される。中空に形成された入力軸１２の内部に、その入力軸１２と軸線Ｌを共有する変速軸１５が７個のニードルベアリング１６…を介して相対回転可能に嵌合する。６個の伝達ユニット１４…の構造は実質的に同一構造であるため、以下、一つの伝達ユニット１４を代表として構造を説明する。

伝達ユニット１４は変速軸１５の外周面に設けられたピニオン１７を備えており、このピニオン１７は入力軸１２に形成した開口１２ａから露出する。ピニオン１７を挟むように、入力軸１２の外周に軸線Ｌ方向に２分割された円板状の偏心カム１８がスプライン結合される。偏心カム１８の中心Ｏ１は入力軸１２の軸線Ｌに対して距離ｄだけ偏心している。また６個の伝達ユニット１４…の６個の偏心カム１８…は、その偏心方向の位相が相互に６０°ずつずれている。

偏心カム１８の外周面には、円板状の偏心ディスク１９の軸線Ｌ方向両端面に形成した一対の偏心凹部１９ａ，１９ａが、一対のニードルベアリング２０，２０を介して回転自在に支持される。偏心ディスク１９の中心Ｏ２に対して偏心凹部１９ａ，１９ａの中心Ｏ１（つまり偏心カム１８の中心Ｏ１）は距離ｄだけずれている。即ち、入力軸１２の軸線Ｌおよび偏心カム１８の中心Ｏ１間の距離ｄと、偏心カム１８の中心Ｏ１および偏心ディスク１９の中心Ｏ２間の距離ｄとは同一である。

軸線Ｌ方向に２分割された偏心カム１８の割り面には、その偏心カム１８の中心Ｏ１と同軸に一対の三日月状のガイド部１８ａ，１８ａが設けられており、偏心ディスク１９の一対の偏心凹部１９ａ，１９ａの底部間を連通させるように形成されたリングギヤ１９ｂの歯先が、偏心カム１８のガイド部１８ａ，１８ａの外周面に摺動可能に当接する。そして変速軸１５のピニオン１７が、入力軸１２の開口１２ａを通して偏心ディスク１９のリングギヤ１９ｂに噛合する。

入力軸１２の一端側はボールベアリング２１を介してミッションケース１１の一方の側壁１１ａに直接支持される。また入力軸１２の他端側に位置する１個の偏心カム１８に一体に設けた筒状部１８ｂが、ボールベアリング２２を介してミッションケース１１の他端側の側壁１１ｂに支持されており、その偏心カム１８の内周にスプライン結合された入力軸１２の他端側は、ミッションケース１１に間接的に支持される。

入力軸１２に対して変速軸１５を相対回転させて無段変速機Ｔの変速比を変更する変速アクチュエータ２３は、モータ軸２４ａが軸線Ｌと同軸になるようにミッションケース１１に支持された電動モータ２４と、電動モータ２４に接続された遊星歯車機構２５とを備える。遊星歯車機構２５は、電動モータ２４にニードルベアリング２６を介して回転自在に支持されたキャリヤ２７と、モータ軸２４ａに固定されたサンギヤ２８と、キャリヤ２７に回転自在に支持された複数の２連ピニオン２９…と、中空の入力軸１２の軸端（厳密には、前記１個の偏心カム１８の筒状部１８ｂの軸端）にスプライン結合された第１リングギヤ３０と、変速軸１５にスプライン結合された第２リングギヤ３１とを備える。各２連ピニオン２９は大径の第１ピニオン２９ａと小径の第２ピニオン２９ｂとを備えており、第１ピニオン２９ａはサンギヤ２８および第１リングギヤ３０に噛合し、第２ピニオン２９ｂは第２リングギヤ３１に噛合する。

偏心ディスク１９の外周には、ローラベアリング３２を介してコネクティングロッド３３の一端側の環状部３３ａが相対回転自在に支持される。

出力軸１３はミッションケース１１の一対の側壁１１ａ，１１ｂに一対のボールベアリング３４，３５で支持されており、その外周にはワンウェイクラッチ３６が設けられる。ワンウェイクラッチ３６は、コネクティングロッド３３のロッド部３３ｂの先端に連結ピン３７を介して枢支されたリング状のアウター部材３８と、アウター部材３８の内部に配置されて出力軸１３に固定されたインナー部材３９と、アウター部材３８の内周の円弧面とインナー部材３９の外周の平面との間に形成された楔状の空間に配置されて複数個のスプリング４０…で付勢された複数個のローラ４１…とを備える。

図６および図８に示すように、偏心ディスク１９の中心Ｏ２に対して偏心凹部１９ａ，１９ａの中心Ｏ１（つまり偏心カム１８の中心Ｏ１）は距離ｄだけずれているため、偏心ディスク１９の外周と偏心凹部１９ａ，１９ａの内周との間隔は円周方向に不均一になっており、その間隔が大きい部分に三日月状の肉抜き凹部１９ｃ，１９ｃが形成される。

図９に示すように、車両が平坦路に停止しており、かつ偏心ディスク１９の偏心量εがゼロの状態（変速比が無限大：ＵＤの状態）にあるとき、ミッションケース１１の底部に貯留した潤滑油の油面ＯＬは、ワンウェイクラッチ３６のアウター部材３８の内周面の下端ａと、アウター部材３８をコネクティングロッド３３に接続する連結ピン３７の上端ｂとの間に位置している。

次に、無段変速機Ｔの一つの伝達ユニット１４の作用を説明する。

図５および図７（Ａ）〜図７（Ｄ）から明らかなように、入力軸１２の軸線Ｌに対して偏心ディスク１９の中心Ｏ２が偏心しているとき、エンジンＥによって入力軸１２が回転するとコネクティングロッド３３の環状部３３ａが軸線Ｌまわりに偏心回転することで、コネクティングロッド３３のロッド部３３ｂが往復運動する。

その結果、図５において、コネクティングロッド３３が往復運動する過程で図中右側に押されると、スプリング４０…に付勢されたローラ４１…がアウター部材３８およびインナー部材３９間の楔状の空間に噛み込み、アウター部材３８およびインナー部材３９がローラ４１…を介して結合されることで、ワンウェイクラッチ３６が係合してコネクティングロッド３３の動きが出力軸１３に伝達される。逆にコネクティングロッド３３が往復動する過程で図中左側に引かれると、ローラ４１…がスプリング４０…を圧縮しながらアウター部材３８およびインナー部材３９間の楔状の空間から押し出され、アウター部材３８およびインナー部材３９が相互にスリップすることで、ワンウェイクラッチ３６が係合解除してコネクティングロッド３３の動きが出力軸１３に伝達されなくなる。

このようにして、入力軸１２が１回転する間に、入力軸１２の回転が所定時間だけ出力軸１３に伝達されるため、入力軸１２が連続回転すると出力軸１３は間欠回転する。６個の伝達ユニット１４…の偏心ディスク１９…の偏心方向の位相が相互に６０°ずつずれているため、６個の伝達ユニット１４…が入力軸１２の回転を交互に出力軸１３に伝達することで、出力軸１３は連続的に回転する。

このとき、偏心ディスク１９の偏心量εが大きいほど、コネクティングロッド３３の往復ストロークが大きくなって出力軸１３の１回の回転角が増加し、無段変速機Ｔの変速比が小さくなる。逆に、偏心ディスク１９の偏心量εが小さいほど、コネクティングロッド３３の往復ストロークが小さくなって出力軸１３の１回の回転角が減少し、無段変速機Ｔの変速比が大きくなる。そして偏心ディスク１９の偏心量εがゼロになると、入力軸１２が回転してもコネクティングロッド３３が移動を停止するために出力軸１３は回転せず、無段変速機Ｔの変速比が最大（無限大）になる。

入力軸１２に対して変速軸１５が相対回転しないとき、つまり入力軸１２および変速軸１５が同一速度で回転するとき、無段変速機Ｔの変速比は一定に維持される。入力軸１２および変速軸１５を同一速度で回転させるには、入力軸１２と同速度で電動モータ２４を回転駆動すれば良い。その理由は、遊星歯車機構２５の第１リングギヤ３０は入力軸１２に接続されて該入力軸１２と同一速度で回転するが、それと同一速度で電動モータ２４を駆動するとサンギヤ２８および第１リングギヤ３０が同一速度で回転するため、遊星歯車機構２５はロック状態になって全体が一体に回転する。その結果、一体に回転する第１リングギヤ３０および第２リングギヤ３１に接続された入力軸１２および変速軸１５は一体化され、相対回転することなく同速度で回転するからである。

入力軸１２の回転数に対して電動モータ２４の回転数を増速あるいは減速すると、入力軸１２に結合された第１リングギヤ３０と電動モータ２４に接続されたサンギヤ２８とが相対回転するため、キャリヤ２７が第１リングギヤ３０に対して相対回転する。このとき、相互に噛合する第１リングギヤ３０および第１ピニオン２９ａの歯数比と、相互に噛合する第２リングギヤ３１および第２ピニオン２９ｂの歯数比とが僅かに異なるため、第１リングギヤ３０に接続された入力軸１２と第２リングギヤ３１に接続された変速軸１５とが相対回転する。

このようにして入力軸１２に対して変速軸１５が相対回転すると、各伝達ユニット１４のピニオン１７にリングギヤ１９ｂを噛合させた偏心ディスク１９の偏心凹部１９ａ，１９ａが、入力軸１２と一体の偏心カム１８のガイド部１８ａ，１８ａに案内されて回転し、入力軸１２の軸線Ｌに対する偏心ディスク１９の中心Ｏ２の偏心量εが変化する。

図７（Ａ）は変速比が最小の状態（変速比：ＴＤ）を示すもので、このとき入力軸１２の軸線Ｌに対する偏心ディスク１９の中心Ｏ２の偏心量εは、入力軸１２の軸線Ｌから偏心カム１８の中心Ｏ１までの距離ｄと、偏心カム１８の中心Ｏ１から偏心ディスク１９の中心Ｏ２までの距離ｄとの和である２ｄに等しい最大値になる。入力軸１２に対して変速軸１５が相対回転すると、入力軸１２と一体の偏心カム１８に対して偏心ディスク１９が相対回転することで、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すように、入力軸１２の軸線Ｌに対する偏心ディスク１９の中心Ｏ２の偏心量εは最大値の２ｄから次第に減少して変速比が増加する。入力軸１２に対して変速軸１５が更に相対回転すると、入力軸１２と一体の偏心カム１８に対して偏心ディスク１９が更に相対回転することで、図７（Ｄ）に示すように、ついには入力軸１２の軸線Ｌに偏心ディスク１９の中心Ｏ２が重なり合って偏心量εがゼロになり、変速比が最大（無限大）の状態（変速比：ＵＤ）になって出力軸１３に対する動力伝達が遮断される。

ところで、図９に示すように、車両が平坦路に停止しており、かつ偏心ディスク１９の偏心量εがゼロの状態にあるとき、コネクティングロッド３３は往復運動を停止するが、ミッションケース１１の底部に貯留した潤滑油の油面ＯＬは、ワンウェイクラッチ３６のアウター部材３８の内周面の下端ａと、アウター部材３８をコネクティングロッド３３に接続する連結ピン３７の上端ｂとの間に位置しているため、連結ピン３７の外周の摺動面には充分な量の潤滑油が供給される。この状態から、偏心ディスク１９の偏心量εをゼロから増加させて車両が発進するとき、連結ピン３７には大きな荷重が加わるが、充分な量の潤滑油が供給された連結ピン３７が焼き付く虞はない。

また変速比がＵＤからＴＤに向けて増加すると、図５に示すように、ワンウェイクラッチ３６のアウター部材３８の揺動範囲が増加するが、入力軸１２が１回転する間に、つまりアウター部材３８が１回往復揺動する間に連結ピン３７は必ず１回は油面ＯＬ下に没するため、連結ピン３７に対する潤滑油の供給量が不足することはない。しかもオイルパイプのような特別の部材を用いて連結ピン３７に潤滑油を供給する必要がないため、部品点数およびコストの削減に寄与することができる。

またワンウェイクラッチ３６のアウター部材３８の内周面、インナー部材３９の外周面およびローラ４１…に過剰な潤滑油が付着すると、それらの当接面がスリップしてワンウェイクラッチ３６の係合応答性が低下し、動力伝達性能が低下する虞がある。しかしながら、車両が平坦路に停止しており、かつ偏心ディスク１９の偏心量εがゼロの状態にあるとき、アウター部材３８の内周面、インナー部材３９の外周面およびローラ４１…は油面ＯＬ上に露出しているため、それらに過剰な潤滑油が付着することはない。

また変速比がＵＤからＴＤに向けて変化すると、図５に示すように、コネクティングロッド３３が往復運動して潤滑油を掻き上げることで油面ＯＬが低下するため、油面ＯＬが揺れてもワンウェイクラッチ３６のアウター部材３８の内周面が油面ＯＬ下に没することはなく、ワンウェイクラッチ３６のスリップが発生する虞はない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明の駆動源は実施の形態のエンジンＥに限定されず、電動モータ等の他の駆動源であっても良い。

１１ ミッションケース（ケーシング）
１２ 入力軸
１３ 出力軸
１９ 偏心ディスク（偏心部材）
２３ 変速アクチュエータ
３３ コネクティングロッド
３６ ワンウェイクラッチ
３７ 連結ピン
３８ アウター部材
Ｅ エンジン（駆動源）
Ｌ 入力軸の軸線
ＯＬ 油面
Ｔ 無段変速機
ε 偏心量

Claims (1)

1. 駆動源（Ｅ）に接続された入力軸（１２）の回転を変速して出力軸（１３）に伝達する車両用の無段変速機（Ｔ）が、
   前記入力軸（１２）の軸線（Ｌ）からの偏心量（ε）が可変であって該入力軸（１２）と共に回転する偏心部材（１９）と、
   前記偏心量（ε）を変化させる変速アクチュエータ（２３）と、
   前記出力軸（１３）に接続されたワンウェイクラッチ（３６）と、
   一端側が前記偏心部材（１９）に接続され、他端側が前記ワンウェイクラッチ（３６）のアウター部材（３８）の下部に連結ピン（３７）を介して接続されて往復運動するコネクティングロッド（３３）とを備える車両用動力伝達装置であって、
   前記無段変速機（Ｔ）のケーシング（１１）の底部に貯留した潤滑油の油面（ＯＬ）が、前記車両が平坦路で停止しており、かつ前記偏心部材（１９）の偏心量（ε）がゼロのときに、前記アウター部材（３８）の内周面の下端と前記連結ピン（３７）の上端との間に位置することを特徴とする車両用動力伝達装置。

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