JP2014190506A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無段変速装置に関し、回転数増加による不要なローディングを抑止して、無負荷時の駆動損失を抑制する。
【解決手段】共通する入力軸１１を有する一対の摩擦車式無段変速機Ａ，Ｂを、ガイドリング２２を中心に対向配置した無段変速装置であって、出力リング１３の対向面に形成された一対の環状溝２１と、ガイドリング２２の環状溝２１と対向する位置に形成された貫通中空部２４と、貫通中空部２４に移動可能に挿入されて一対の環状溝２１間に配置される転動体２３とを備え、貫通中空部２４の開口形状は、ガイドリング２２の径方向に対して所定の角度で傾斜する少なくとも一つ以上の傾斜縁部２４ｂを有し、出力リング１３がガイドリング２２に対して相対的に回転すると、傾斜縁部２４ｂが転動体２３をガイドリング２２の径方向内方に変位させて環状溝２１の少なくとも一部に圧接させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無段変速装置に関し、特に、共通する入力軸を有する一対の摩擦車式無段変速機を、入力軸に回転可能に設けたガイドリングを中心に各々の出力リングが対向するように配置した無段変速装置に関する。

従来、無段変速機として円錐状（テーパ状）の遊星歯車機構を用いた摩擦車式無段変速機が知られている。例えば、特許文献１には、入力軸のトルクを、キャリア、テーパローラ及び、リングローラを介して出力軸へと伝達し、変速リングとテーパローラとの接触位置を変えることで、出力軸を入力軸に対して順転、停止もしくは、逆転させるようにした摩擦車式無段変速機が開示されている。

また、共通する入力軸を有する一対の摩擦車式無段変速機を、入力軸に回転可能に設けたガイド部材を中心に各々の出力リングが対向するように配置した無段変速装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−５６９８５号公報 特開２００９−２８１４０４号公報

ところで、同一構造の一対の摩擦車式無段変速機がガイドリングを中心に対称配置された構成であっても、各々の摩擦車式無段変速機には製造誤差や組み付け誤差が存在する。そのため、一対の摩擦車式無段変速機を共通の出力軸で駆動させても、各々の摩擦車式無段変速機に回転数差が発生することで、摩擦伝動を行う部材間の滑り量を増加させるといった課題がある。

このような回転数差を許容させるべく、特許文献２記載の技術では、ローディング時に径方向外方に変位させた転動体をガイドリングの径方向を軸心として自転させている。しかしながら、転動体を径方向外方に変位させる係る構造では、回転数の増加に伴い遠心力の影響も大きくなる。そのため、不要なローディングが発生して、無負荷時の駆動損失を増加させる可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、回転数増加による不要なローディングの発生を抑止して、無負荷時の駆動損失を効果的に抑制することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の無段変速装置は、共通する入力軸を有する一対の摩擦車式無段変速機を、前記入力軸に回転可能に設けたガイドリングを中心に各々の出力リングが対向するように配置した無段変速装置であって、前記出力リングの対向面にそれぞれ形成された一対の環状溝と、前記ガイドリングの前記環状溝と対向する位置に形成された少なくとも一つ以上の貫通穴と、前記貫通穴に少なくともガイドリングの径方向内方に移動可能に挿入されて、前記一対の環状溝間に配置される転動体と、を備え、前記貫通穴の開口形状は、ガイドリングの径方向に対して所定の角度で傾斜する少なくとも一つ以上の傾斜縁部を有し、前記出力リングが前記ガイドリングに対して相対的に回転すると、前記傾斜縁部が前記転動体をガイドリングの径方向内方に変位させて前記環状溝の少なくとも一部に圧接させることを特徴とする。

また、前記環状溝は、ガイドリングの径方向内方に環状の傾斜面を有し、当該傾斜面には、前記転動体がガイドリングの径方向内方に変位した際に圧接されるものであってもよい。

また、前記貫通穴の開口形状は、前記ガイドリングの径方向と直交する直線状の縁部と、一対の前記傾斜辺とを有する略三角状に形成されてもよい。

また、前記転動体が球状に形成されるものであってもよい。

本発明の無段変速装置によれば、回転数増加による不要なローディングの発生を抑止して、無負荷時の駆動損失を効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る無段変速機装置を示す模式的な部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る無段変速機装置のローディング機構部を示す模式的な部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る無段変速機装置のガイドリングを示す模式的な側面図である。 本発明の一実施形態に係る無段変速機装置において、（ａ）はローディング時のガイドリングと転動体との位置関係を示す模式的な側面図、（ｂ）はローディング時のローディング機構部を示す模式的な部分断面図である。 従来の無段変速機装置において、ローディング時のガイドリングと転動体との位置関係を示す模式的な側面図である。 本発明の一実施形態に係る無段変速機装置において、回転数増加に伴う無負荷時の駆動損失を従来例と比較した図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る無段変速装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、本実施形態の無段変速装置は、一対の遊星摩擦車式無段変速機Ａ，Ｂが、共通する出力軸１１に設けられたガイドリング２２を中心に対称に配置されて構成されている。一対の遊星摩擦車式無段変速機Ａ，Ｂは同一構造で構成されているため、以下、遊星摩擦車式無段変速機Ｂについては詳細な説明を省略する。

遊星摩擦車式無段変速機Ａは、キャリア１０と、入力軸１１と、遊星摩擦車１２と、出力リング１３と、変速リング１４と、出力軸１８と、ローディング機構部２０と、を備えている。

キャリア１０は、外周部が屈曲した略平板円盤状に形成されており、その外周部には遊星摩擦車１２の入力端が回転可能に支持されている。また、キャリア１０の中心部には、入力軸１１の入力端が回転可能に支持されている。

入力軸１１は、入力側から順に第１ローラ１１ａと、第２ローラ１１ｂとを備えている。これら第１ローラ１１ａ及び、第２ローラ１１ｂは、入力側から出力側に向かって外径が小さくなる円錐状（テーパ状）に形成されている。なお、遊星摩擦車式無段変速機Ｂの第１ローラ１１ａ及び、第２ローラ１１ｂは、入力軸１１に図示しないボールスプラインを介して連結されたスリーブ１１ｃの両端部にそれぞれ設けられている。

遊星摩擦車１２は複数個（例えば３〜５個）設けられており、その回転軸が入力側から出力側に向かって入力軸１１の軸心に近づくように傾斜して配置されている。また、遊星摩擦車１２は、入力側から順に第１テーパローラ１２ａと、第２テーパローラ１２ｂと、第３テーパローラ１２ｃとを備えている。

第１テーパローラ１２ａ及び、第３テーパローラ１２ｃは、入力側から出力側に向かって外径が小さくなる円錐状（テーパ状）に形成されている。この第１テーパローラ１２ａには、第１ローラ１１ａが圧接されると共に、第３テーパローラ１２ｃには、第２ローラ１１ｂ及び、出力リング１３が圧接されている。すなわち、遊星摩擦車１２は、入力軸１１を中心に公転しながら自転するように構成されている。

第２テーパローラ１２ｂは、入力軸１１に対して外方に位置する外周面が入力軸１１の軸心と平行となるように、入力側から出力側に向かって外径が大きくなる円錐状（テーパ状）に形成されている。この第２テーパローラ１２ｂには、変速リング１４の内周面が圧接されている。すなわち、遊星摩擦車１２は、第２テーパローラ１２ｂと変速リング１４との圧接点で変速リング１４の内周面を公転しながら自転するように構成されている。

変速リング１４は、入力軸１１と平行に設けられたネジ軸１５に螺合されている。このネジ軸１５の端部には、図示しないステップモータが設けられており、変速指示に応じてネジ軸１５が回転することで、変速リング１４を軸方向の所定位置に移動させる。すなわち、変速リング１４が所定位置に移動して、第２テーパローラ１２ｂと変速リング１４との圧接点が変化すると、この圧接点における半径の変化に応じて回転数も変化するように構成されている。なお、遊星摩擦車式無段変速機Ｂのネジ軸１５には逆向きのネジが形成されており、遊星摩擦車式無段変速機Ａ及び遊星摩擦車式無段変速機Ｂの変速リング１４は、互いに逆向きに同一距離を移動する。

次に、図２，３に基づいて、本実施形態のローディング機構部２０の詳細構造を説明する。

ローディング機構部２０は、出力リング１３に形成された一対の環状溝２１と、入力軸１１（図１参照）の軸方向中心位置に配置されたガイドリング２２と、球状の転動体２３とを備え構成されている。

環状溝２１は、ガイドリング２２を中心に対向する一対の出力リング１３の対向面にそれぞれ形成されている。この環状溝２１の径方向内方には、所定の角度で傾斜する環状傾斜面２１ａが設けられている。環状傾斜面２１ａの傾斜角度は、ローディング力等を考慮して適宜最適な値に設定することが可能である。

ガイドリング２２の中心ボス部には、入力軸１１が回転可能に挿通されている（図３参照）。また、ガイドリング２２の外周には、出力軸１８の歯車１９と噛合するギヤ２２ｂが形成されている（図１参照）。さらに、ガイドリング２２の環状溝２１と対向する位置には、複数個の貫通中空部（貫通穴）２４が周方向に等間隔で形成されている。

図３に示すように、貫通中空部２４には、球状の転動体２３が移動可能に挿入されている。すなわち、貫通中空部２４の開口面積は、転動体２３の断面積よりも大きく形成されている。この貫通中空部２４の開口形状は、径方向と直交する直線状の外周側縁部２４ａと、外周側縁部２４ａの両端から径方向に対して所定の角度で傾斜する直線状の一対の傾斜縁部２４ｂと、外周側縁部２４ａと平行な直線状の中心側縁部２４ｃと、傾斜縁部２４ｂと中心側縁部２４ｃとの間を切り欠いて形成された一対の切欠縁部２４ｄとを有する略五角形状に形成されている。なお、貫通中空部２４の開口形状は、一対の傾斜縁部２４ｂと、中心側縁部２４ｃとを有する略三角状に形成されてもよい。傾斜縁部２４ｂの傾斜角度は、ローディング力等を考慮して適宜最適な値に設定することが可能である。

遊星摩擦車式無段変速機Ａ，Ｂの非回転時、すなわち、出力リング１３とガイドリング２２とが相対的に変位しない時は、図３に示すように、転動体２３は外周側縁部２４ａ及び、一対の傾斜縁部２４ｂに接触し、転動体２３と中心側縁部２４ｃとの間には所定の隙間が形成されている。

一方、遊星摩擦車式無段変速機Ａ，Ｂの回転時は、ガイドリング２２に出力軸１８の負荷が作用するため、出力リング１３はガイドリング２２に対して回転する。このように、出力リング１３とガイドリング２２とが相対的に変位すると、転動体２３は、図４（ａ）に示すように、傾斜縁部２４ｂ（図示例では左側の傾斜縁部２４ｂ）によって押し込まれて径方向内方へと変位する。これにより、転動体２３は、図４（ｂ）に示すように、環状溝２１の環状傾斜面２１ａに圧接され、さらに一対の出力リング１３を互いに離間する方向に押し広げることで、ローディングが行われる。このローディング時に発生する遊星摩擦車式無段変速機Ａ，Ｂの回転数差は、球状の転動体２３がガイドリング２２の径方向を軸心として回転することで許容されるように構成されている。

次に、本実施形態に係る無段変速装置の作用効果について説明する。

図５に示す従来の無段変速装置では、出力リング（不図示）がガイドリング２２０に対して回転すると、転動体２３０は貫通中空部２４０の直線部２４０ａによって径方向外方に変位される。そのため、回転数の増加に伴う遠心力の影響により不要なローディングが発生して、無負荷時の駆動損失を増加させるといった課題がある（図６の破線Ｙ参照）。

これに対し、本実施形態の無段変速装置では、出力リング１３がガイドリング２２に対して回転すると、転動体２３は傾斜縁部２４ｂによって押し込まれて径方向内方へと変位する（図４（ａ）参照）。すなわち、回転数が増加しても、遠心力の影響による不要なローディングの発生は効果的に抑止されるように構成されている。

したがって、本実施形態の無段変速装置によれば、回転数の増加による不要なローディングを効果的に抑止して、無負荷時の駆動損失を確実に低減することができる（図６の実線Ｘ参照）。

また、本実施形態の無段変速装置では、遊星摩擦車式無段変速機Ａ，Ｂに生じる回転数差（出力リング１３の回転数差）は、球状の転動体２３がガイドリング２２の径方向を軸心として自転することで吸収される。すなわち、一方の出力リング１３は、他方の出力リング１３と同期することなく回転できるように構成されている。

したがって、本実施形態の無段変速装置によれば、共通の入力軸１１に一対の遊星摩擦車式無段変速機Ａ，Ｂを対称に配置しても、出力リング１３の強制的な同期を回避することが可能となり、摩擦伝動を行う部材間の滑り量の増加を確実に抑止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、貫通中空部２４の開口縁を形成する外周側縁部２４ａ、一対の傾斜縁部２４ｂ、中心側縁部２４ｃは直線状に限定されず、これら何れか一部又は全部を円弧状に形成することも可能である。また、遊星摩擦車式無段変速機Ａ，Ｂを、トロイダル式無段変速機等、他の摩擦車式無段変速機に置き換えて適用することも可能である。

Ａ，Ｂ 遊星摩擦車式無段変速機
１０ キャリア
１１ 入力軸
１２ 遊星摩擦車
１３ 出力リング
１４ 変速リング
１８ 出力軸
２０ ローディング機構部
２１ 環状溝
２２ ガイドリング
２３ 転動体
２４ 貫通中空部（貫通穴）
２４ｂ 傾斜縁部

Claims (4)

1. 共通する入力軸を有する一対の摩擦車式無段変速機を、前記入力軸に回転可能に設けたガイドリングを中心に各々の出力リングが対向するように配置した無段変速装置であって、
   前記出力リングの対向面にそれぞれ形成された一対の環状溝と、
   前記ガイドリングの前記環状溝と対向する位置に形成された少なくとも一つ以上の貫通穴と、
   前記貫通穴に少なくともガイドリングの径方向内方に移動可能に挿入されて、前記一対の環状溝間に配置される転動体と、を備え、
   前記貫通穴の開口形状は、ガイドリングの径方向に対して所定の角度で傾斜する少なくとも一つ以上の傾斜縁部を有し、
   前記出力リングが前記ガイドリングに対して相対的に回転すると、前記傾斜縁部が前記転動体をガイドリングの径方向内方に変位させて前記環状溝の少なくとも一部に圧接させる
   ことを特徴とする無段変速装置。
2. 前記環状溝は、ガイドリングの径方向内方に環状の傾斜面を有し、当該傾斜面には、前記転動体がガイドリングの径方向内方に変位した際に圧接される請求項１に記載の無段変速装置。
3. 前記貫通穴の開口形状は、前記ガイドリングの径方向と直交する直線状の縁部と、一対の前記傾斜縁部とを有する略三角状に形成される請求項１又は２に記載の無段変速装置。
4. 前記転動体が球状に形成される請求項１から３の何れか一項に記載の無段変速装置。

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