JP2015206425A - Half-toroidal type continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動源に接続された入力軸と、前記入力軸に相対回転不能に支持された入力ディスクと、前記入力軸に相対回転自在に支持された出力ディスクと、前記入力軸を挟むように配置された一対のトラニオンと、前記一対のトラニオンに支持されて前記入力ディスクおよび前記出力ディスク間に挟持されるパワーローラとを備えるハーフトロイダル型無段変速機に関する。 The present invention sandwiches an input shaft connected to a drive source, an input disk supported so as not to rotate relative to the input shaft, an output disk supported so as to be rotatable relative to the input shaft, and the input shaft. And a power roller supported by the pair of trunnions and clamped between the input disk and the output disk.
入力ディスクおよび出力ディスク間に挟持したパワーローラを傾転させることでレシオを無段階に変化させるハーフトロイダル型無段変速機は、入力ディスクおよび出力ディスクとパワーローラとの接触点に介在するトラクションオイルを圧縮してガラス化することで得られるトラクション力でトルクを伝達するため、ローダにより入力ディスクおよび出力ディスク間にパワーローラを挟持する荷重である押し付け力を発生させることで、前記接触点にグロススリップが発生するのを防止する必要がある。適切な押し付け力はハーフトロイダル型無段変速機への入力トルクおよびレシオにより決定されるが、押し付け力が不足すると前記接触点にグロススリップが発生してトルク伝達が不可能になり、また押し付け力が過大であると前記接触点のスピン損失や各部の軸受の損失が増加して動力伝達効率が低下する問題がある。 The half-toroidal continuously variable transmission, which changes the ratio steplessly by tilting the power roller sandwiched between the input disc and output disc, is a traction oil that intervenes at the contact point between the input disc and output disc and the power roller. In order to transmit torque with the traction force obtained by compressing the glass to vitrify, the loader generates a pressing force, which is a load for sandwiching the power roller between the input disk and the output disk, so that the gloss is applied to the contact point. It is necessary to prevent the occurrence of slip. The appropriate pressing force is determined by the input torque and ratio to the half-toroidal continuously variable transmission. However, if the pressing force is insufficient, a gross slip will occur at the contact point and torque transmission will be impossible. If it is excessively large, there is a problem that the spin loss at the contact point and the loss of the bearings at each part increase to lower the power transmission efficiency.
かかるハーフトロイダル型無段変速機のローダとして、油圧を用いるものが下記特許文献1により公知であり、トルクカムを用いるものが下記特許文献2により公知である。
As a loader of such a half-toroidal continuously variable transmission, one using a hydraulic pressure is known from the following Patent Document 1, and one using a torque cam is known from the following
ところで、油圧を用いたローダは、入力軸および入力ディスク間にピストンおよびシリンダを配置し、油圧でピストンを駆動することで押し付け力を発生させるため、ハーフトロイダル型無段変速機の入力トルクおよびレシオに応じて最適の押し付け力を発生させることが可能であるが、ソレノイドバルブ等の電気デバイスが必要になって油圧回路の構造が複雑化するだけでなく、オイルポンプの負荷が増大してしまう問題がある。 By the way, a loader using hydraulic pressure has a piston and a cylinder arranged between an input shaft and an input disk, and generates a pressing force by driving the piston with hydraulic pressure. Therefore, the input torque and ratio of the half-toroidal continuously variable transmission are reduced. It is possible to generate an optimal pressing force according to the pressure, but not only the structure of the hydraulic circuit is complicated due to the need for an electric device such as a solenoid valve, but the load of the oil pump increases. There is.
またトルクカムを用いたローダは、入力軸に設けたカム面と入力ディスクに用いたカム面との間に複数の転動体を配置したものであり、簡単な構造で入力トルクに応じた押し付け力を発生させることが可能であるが、レシオに応じて押し付け力を変化させることができないため、レシオによっては押し付け力が過剰となって動力伝達効率の低下を招く問題がある。 In addition, a loader using a torque cam has a plurality of rolling elements arranged between a cam surface provided on an input shaft and a cam surface used for an input disk. Although it can be generated, the pressing force cannot be changed in accordance with the ratio. Therefore, depending on the ratio, there is a problem that the pressing force becomes excessive and the power transmission efficiency is lowered.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ハーフトロイダル型無段変速機において、簡単な構造で適正な押し付け力を発生させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to generate an appropriate pressing force with a simple structure in a half-toroidal continuously variable transmission.
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と、前記入力軸に相対回転不能に支持された入力ディスクと、前記入力軸に相対回転自在に支持された出力ディスクと、前記入力軸を挟むように配置された一対のトラニオンと、前記一対のトラニオンに支持されて前記入力ディスクおよび前記出力ディスク間に挟持されるパワーローラとを備えるハーフトロイダル型無段変速機であって、前記トラニオンは、トラニオン本体と、前記トラニオン本体に対してトラニオン軸線方向に移動自在に支持された中間部材と、前記中間部材に前記パワーローラを回転自在かつ揺動自在に支持するパワーローラ支持部材と、前記トラニオン本体および前記中間部材間に配置されたカム機構とを備え、前記カム機構は、前記トラニオン本体に形成された第1カム面と、前記中間部材に形成された第2カム面と、前記第1カム面および前記第2カム面に当接する転動体とからなり、前記第1、第2カム面は相互に平行であってトラニオン軸線に対して傾斜することを特徴とするハーフトロイダル型無段変速機が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an input shaft connected to a drive source, an input disk supported so as not to rotate relative to the input shaft, and relative to the input shaft are provided. An output disk rotatably supported, a pair of trunnions arranged so as to sandwich the input shaft, and a power roller supported by the pair of trunnions and sandwiched between the input disk and the output disk. The trunnion is a half-toroidal continuously variable transmission, wherein the trunnion is a trunnion body, an intermediate member that is supported so as to be movable in the trunnion axis direction with respect to the trunnion body, and the power roller is rotatable on the intermediate member. A cam roller disposed between the trunnion body and the intermediate member; Comprises a first cam surface formed on the trunnion body, a second cam surface formed on the intermediate member, and a rolling element in contact with the first cam surface and the second cam surface. A half-toroidal continuously variable transmission is proposed in which the first and second cam surfaces are parallel to each other and inclined with respect to the trunnion axis.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記パワーローラが前記入力ディスクあるいは前記出力ディスクに接触する接触点とトラニオン軸線とを結ぶ方向がパワーローラ軸線に対して成す角度をθとし、前記第1、第2カム面がトラニオン軸線に対してなす角度をαとし、前記接触点のトラクション係数をMとしたとき、tanα=M÷cosθが成立することを特徴とするハーフトロイダル型無段変速機が提案される。 According to the second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the direction connecting the contact point where the power roller contacts the input disk or the output disk and the trunnion axis is the power roller axis. Tan α = M ÷ cos θ is satisfied, where θ is the angle formed with respect to the trunnion axis and α is the angle between the first and second cam surfaces and the traction coefficient of the contact point is M. A characteristic half-toroidal continuously variable transmission is proposed.
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記パワーローラが前記入力ディスクあるいは前記出力ディスクに接触する接触点とトラニオン軸線とを結ぶ方向がパワーローラ軸線に対して成す角度をθとし、前記第1、第2カム面がトラニオン軸線に対してなす角度をαとし、前記接触点のトラクション係数をMとし、前記接触点における伝達力に対する所定の安全率をSf(Sf>1)としたとき、tanα=M÷cosθ÷Sfが成立することを特徴とするハーフトロイダル型無段変速機が提案される。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the direction connecting the contact point where the power roller contacts the input disk or the output disk and the trunnion axis is the power roller axis. An angle formed with respect to the trunnion axis is defined as θ, an angle formed by the first and second cam surfaces with respect to the trunnion axis, a traction coefficient of the contact point as M, and a predetermined safety factor for the transmission force at the contact point. A half-toroidal continuously variable transmission is proposed in which tan α = M ÷ cos θ ÷ Sf is established when Sf (Sf> 1).
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、前記カム機構は、トラニオン軸線方向に複数個配置されるとともに、トラニオン軸線を挟む方向に複数個配置されることを特徴とするハーフトロイダル型無段変速機が提案される。 According to the invention described in claim 4, in addition to the configuration of any one of claims 1 to 3, a plurality of the cam mechanisms are arranged in the trunnion axis direction, and the trunnion axis line is arranged. A half-toroidal continuously variable transmission is proposed, which is arranged in a plurality in the sandwiching direction.
尚、実施の形態のボール34は本発明の転動体に対応する。
In addition, the ball |
請求項1の構成によれば、ハーフトロイダル型無段変速機は、駆動源に接続された入力軸と、入力軸に相対回転不能に支持された入力ディスクと、入力軸に相対回転自在に支持された出力ディスクと、入力軸を挟むように配置された一対のトラニオンと、一対のトラニオンに支持されて入力ディスクおよび出力ディスク間に挟持されるパワーローラとを備える。 According to the configuration of claim 1, the half-toroidal continuously variable transmission includes an input shaft connected to a drive source, an input disk supported so as not to rotate relative to the input shaft, and supported relative to the input shaft so as to be relatively rotatable. And a pair of trunnions arranged so as to sandwich the input shaft, and a power roller supported by the pair of trunnions and sandwiched between the input disk and the output disk.
トラニオンは、トラニオン本体と、トラニオン本体に対してトラニオン軸線方向に移動自在に支持された中間部材と、中間部材にパワーローラを回転自在かつ揺動自在に支持するパワーローラ支持部材と、トラニオン本体および中間部材間に配置されたカム機構とを備え、カム機構は、トラニオン本体に形成された第1カム面と、中間部材に形成された第2カム面と、第1カム面および第2カム面に当接する転動体とからなり、第1、第2カム面は相互に平行であってトラニオン軸線に対して傾斜するので、所定の入力トルクが入力するときに入力ディスクおよび出力ディスクが伝達トルクの接線力成分によりパワーローラをトラニオン軸線方向に付勢する荷重をカム機構でパワーローラの押し付け力に変換し、パワーローラが入力ディスクあるいは出力ディスクに対してグロススリップするのを防止することができる。このとき、カム機構は入力トルクおよびレシオに応じた必要充分な押し付け力を発生するので、過剰な押し付け力による動力伝達効率の低下を防止することができる。 The trunnion includes a trunnion body, an intermediate member that is supported so as to be movable in the trunnion axis direction with respect to the trunnion body, a power roller support member that rotatably and swingably supports a power roller on the intermediate member, a trunnion body, A cam mechanism disposed between the intermediate members, the cam mechanism including a first cam surface formed on the trunnion body, a second cam surface formed on the intermediate member, a first cam surface, and a second cam surface. Since the first and second cam surfaces are parallel to each other and are inclined with respect to the trunnion axis, the input disk and the output disk receive the transmission torque when a predetermined input torque is input. The load that urges the power roller in the trunnion axial direction due to the tangential force component is converted to the pressing force of the power roller by the cam mechanism, and the power roller is the input disk. Rui can be prevented from gross slip with respect to the output disc. At this time, the cam mechanism generates a necessary and sufficient pressing force according to the input torque and the ratio, so that it is possible to prevent a decrease in power transmission efficiency due to an excessive pressing force.
また従来の油圧を用いたローダで必要となるソレノイドバルブ等の電気デバイスが不要であるため、ハーフトロイダル型無段変速機の油圧回路の構造を簡素化できるだけでなく、油圧を発生するオイルポンプの負荷を低減することができる。しかも従来の入力軸と入力ディスクとの間にトルクカム機構を配置したローダに比べて、そのトルクカム機構を廃止することによりハーフトロイダル型無段変速機の入力軸線方向の寸法を小型化することができる。 In addition, since an electric device such as a solenoid valve required for a conventional loader using hydraulic pressure is unnecessary, not only can the structure of the hydraulic circuit of the half-toroidal continuously variable transmission be simplified, but also an oil pump that generates hydraulic pressure can be used. The load can be reduced. Moreover, as compared with the conventional loader in which the torque cam mechanism is disposed between the input shaft and the input disk, the dimension in the input axis direction of the half toroidal continuously variable transmission can be reduced by eliminating the torque cam mechanism. .
また請求項2の構成によれば、パワーローラが入力ディスクあるいは出力ディスクに接触する接触点とトラニオン軸線とを結ぶ方向がパワーローラ軸線に対して成す角度をθとし、第1、第2カム面がトラニオン軸線に対してなす角度をαとし、接触点のトラクション係数をMとしたとき、tanα=M÷cosθが成立するので、カム機構により発生する押し付け力をパワーローラのグロススリップを防止し得る押し付け力に一層精度良く一致させることができる。 According to the second aspect of the present invention, the angle between the contact point where the power roller contacts the input disk or the output disk and the trunnion axis with respect to the power roller axis is θ, and the first and second cam surfaces Is α and the contact point traction coefficient is M, tan α = M ÷ cos θ holds, so that the pressing force generated by the cam mechanism can prevent the gloss slip of the power roller. It is possible to match the pressing force with higher accuracy.
また請求項3の構成によれば、パワーローラが入力ディスクあるいは出力ディスクに接触する接触点とトラニオン軸線とを結ぶ方向がパワーローラ軸線に対して成す角度をθとし、第1、第2カム面がトラニオン軸線に対してなす角度をαとし、接触点のトラクション係数をMとし、接触点における伝達力に対する所定の安全率をSf(Sf>1)としたとき、tanα=M÷cosθ÷Sfが成立するので、カム機構により発生する押し付け力をパワーローラのグロススリップを防止し得る押し付け力に対して所定の安全率を乗じた大きさに設定することができる。 According to the third aspect of the present invention, the angle between the contact point where the power roller contacts the input disk or the output disk and the trunnion axis with respect to the power roller axis is θ, and the first and second cam surfaces Is α, the traction coefficient of the contact point is M, and the predetermined safety factor for the transmission force at the contact point is Sf (Sf> 1), tan α = M ÷ cos θ ÷ Sf is Therefore, the pressing force generated by the cam mechanism can be set to a magnitude obtained by multiplying the pressing force that can prevent the gloss slip of the power roller by a predetermined safety factor.
また請求項4の構成によれば、カム機構は、トラニオン軸線方向に複数個配置されるとともに、トラニオン軸線を挟む方向に複数個配置されるので、トラニオン本体から中間部材に伝達される押し付け力を複数のカム機構で分担して支持することで、中間部材の姿勢を安定させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, a plurality of cam mechanisms are arranged in the direction of the trunnion axis, and a plurality of cam mechanisms are arranged in the direction sandwiching the trunnion axis, so that the pressing force transmitted from the trunnion body to the intermediate member is generated. By sharing and supporting by a plurality of cam mechanisms, the posture of the intermediate member can be stabilized.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1および図2に示すように、シングルキャビティ型のハーフトロイダル型無段変速機Tは、ケーシング11に回転自在に支持されて図示せぬ駆動源に接続された入力軸12を備えており、入力軸12は概略コーン状の入力ディスク13が固設されるとともに、概略コーン状の出力ディスク14がベアリング15を介して相対回転自在に支持される。ケーシング11には、一対のトラニオン16,16が入力軸12を挟むように配置されており、各トラニオン16は、クランク状に形成されたトラニオン本体17と、トラニオン本体17に4個のカム機構18…を介して支持された中間部材19と、中間部材19に揺動自在に支持されたパワーローラ支持部材20とを備える。パワーローラ支持部材20にスラストベアリング21およびラジアルベアリング22を介してパワーローラ23が回転自在に支持されており、パワーローラ23は入力ディスク13および出力ディスク14に相互に対向するトロイダル面に当接する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the single cavity half-toroidal continuously variable transmission T includes an
ケーシング11に結合した油圧制御ブロック25内に、各トラニオン16をトラニオン軸線L1方向に駆動する油圧アクチュエータ26が配置される。油圧アクチュエータ26は、トラニオン本体17に設けられたピストン27と、ピストン27が摺動自在に嵌合するシリンダ28と、ピストン27の上下一側に区画された増速用油室29と、ピストン27の上下他側に区画された減速用油室30とから構成されており、増速用油室29および減速用油室30に差圧が作用することで、一対のトラニオン本体17,17がトラニオン軸線L1方向に沿って相互に逆方向に駆動される。
A
一対のトラニオン本体17,17の上部および下部が、各々球面継手31…を介して上部リンク32および下部リンク33の両端部に枢支されており、一方のトラニオン本体17が上動して他方のトラニオン本体17が下動するときに、その動きが同期するようになっている。
The upper and lower portions of the pair of
図3〜図6に示すように、トラニオン本体17に形成した平坦面17aにはトラニオン軸線L1方向に直線状に延びるガイド突起17bが設けられており、このガイド突起17bに中間部材19の平坦面19aに形成した直線状のガイド溝19bが摺動自在に嵌合する。4個のカム機構18…の各々は、トラニオン本体17の平坦面17aに形成した凹部17cと、中間部材19の平坦面19aに形成した凹部19cと、両凹部17c,19cに挟持されたボール34とで構成される。
3-6, the
中間部材19は平坦面19aと反対側に形成された円弧面19dを備えており、円弧面19dには円弧状のガイド突起19eが設けられる。一方、パワーローラ支持部材20には中間部材19のガイド突起19eに摺動自在に嵌合する円弧状のガイド溝20aが設けられており、ガイド突起19eおよびガイド溝20aによりパワーローラ支持部材20はトラニオン本体17に対して揺動自在に支持される。
The
図8に拡大して示すように、トラニオン本体17の凹部17cと、中間部材19の凹部19cとには、相互に平行であってトラニオン軸線L1に対して角度αで傾斜する第1、第2カム面C1,C2が形成されており、これらの第1、第2カム面C1,C2にボール34が当接する。
As shown in FIG. 8 in an enlarged manner, the
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
先ず、ハーフトロイダル型無段変速機Tの変速作用について説明する。油圧アクチュエータ26,26で一対のトラニオン16,16をトラニオン軸線L1に沿って相互に逆方向に駆動すると、パワーローラ23,23が入力ディスク13および出力ディスク14から受ける反力でトラニオン本体17,17がトラニオン軸線L1まわりに回転することで、パワーローラ23,23の入力ディスク13との接触点が入力軸12に対して半径方向外側に移動するとともに、出力ディスク14との接触点が入力軸12に対して半径方向内側に移動するため、入力ディスク13の回転が増速して出力ディスク14に伝達され、ハーフトロイダル型無段変速機Tのレシオが連続的に減少する。
First, the shifting action of the half toroidal type continuously variable transmission T will be described. When the pair of
一方、一対のトラニオン16,16をトラニオン軸線L1に沿って前述とは逆方向に駆動すると、パワーローラ23,23の入力ディスク13との接触点が入力軸12に対して半径方向内側に移動するとともに、出力ディスク14との接触点が入力軸12に対して半径方向外側に移動するため、入力ディスク13の回転が減速して出力ディスク14に伝達され、ハーフトロイダル型無段変速機Tのレシオが連続的に増加する。
On the other hand, when the pair of
次に、図5、図6および図8に基づいてカム機構18の作用を説明する。
Next, the operation of the
ハーフトロイダル型無段変速機Tの入力軸12に所定の入力トルクが入力されると、例えば一方のパワーローラ23は入力ディスク13との接触点から下向きのトルク伝達接線力Ftを受け、出力ディスク14との接触点から下向きのトルク伝達接線力Ftを受ける(図5参照)。その結果、パワーローラ23を支持するトラニオン16は2Ftの荷重で下向きに付勢され、この下向きの2Ftの荷重は油圧アクチュエータ26が発生する上向きの2Ftの荷重で支持される。このとき、上向きに付勢されたトラニオン16と、下向きに付勢されたパワーローラ23と一体の中間部材19とは、2Ftの荷重でトラニオン軸線L1方向に相対移動する(図6(B)の矢印A,B参照)。
When a predetermined input torque is input to the
図8は2Ftの荷重が入力したカム機構18の拡大図である。2Ftの荷重は4個のカム機構18…が均等に分担するため、1個のカム機構18のトラニオン16側の第1カム面C1とボール34との接触点P1には、
F1=2Ft÷4=Ft/2 …(1)
の荷重がトラニオン軸線L1方向に作用する。第1カム面C1は角度α傾斜しているため、第1カム面C1がボール34を押圧する荷重F2は、
F2=F1÷sinα=(Ft/2)÷sinα …(2)
であり、ボール34は中間部材19側の第2カム面C2をF2=(Ft/2)÷sinαで押圧する。第2カム面C2は角度α傾斜しているため、中間部材19がボール34との接触点P2において受けるパワーローラ軸線L2方向の荷重F3は、
F3=F2×cosα=(Ft/2)÷tanα …(3)
となる。即ち、1個のカム機構18は、パワーローラ23をパワーローラ軸線L2方向にF3=(Ft/2)÷tanαの押し付け力で押圧する。
FIG. 8 is an enlarged view of the
F1 = 2Ft ÷ 4 = Ft / 2 (1)
Is applied in the direction of the trunnion axis L1. Since the first cam surface C1 is inclined at the angle α, the load F2 with which the first cam surface C1 presses the
F2 = F1 ÷ sin α = (Ft / 2) ÷ sin α (2)
The
F3 = F2 × cos α = (Ft / 2) ÷ tan α (3)
It becomes. That is, one
図7は、パワーローラ23のトラニオン軸線L1と直交する方向の断面を示すもので、パワーローラ23は入力ディスク13に接触点P3において接触し、出力ディスク14に接触点P4において接触しており、トラニオン軸線L1および接触点P3を結ぶ方向とパワーローラ軸線L2とが成す角度はθであり、トラニオン軸線L1および接触点P4を結ぶ方向とパワーローラ軸線L2とが成す角度は同じくθである。4個のカム機構18…がパワーローラ23をパワーローラ軸線L2方向に押圧する押し付け力は4×F3=2Ft÷tanαであり、その押し付け力は接触点P3においてパワーローラ23が入力ディスク13を押圧する押し付け力F4と、接触点P4においてパワーローラ23が出力ディスク14を押圧する押し付け力F4とに分解され、それら二つの押し付け力F4は、
F4=4×F3÷2÷cosθ=Ft÷tanα÷cosθ …(4)
である。
FIG. 7 shows a cross section of the
F4 = 4 × F3 ÷ 2 ÷ cos θ = Ft ÷ tan α ÷ cos θ (4)
It is.
入力軸線L3から入力ディスク13側の接触点P3までの半径をr1とし、駆動源から入力軸12に入力される入力トルクをTinとし、ハーフトロイダル型無段変速機Tのキャビティ数をN(本実施の形態ではN=1)とし、パワーローラ23の数をn(本実施の形態ではn=2)とすると、入力軸12に入力される入力トルクTinは、トルク伝達接線力Ftを用いて、
Tin=N×n×r1×Ft …(5)
で与えられるため、トルク伝達接線力Ftは、
Ft=Tin÷N÷n÷r1 …(6)
で表される。
The radius from the input axis L3 to the contact point P3 on the
Tin = N × n × r1 × Ft (5)
The torque transmission tangential force Ft is given by
Ft = Tin ÷ N ÷ n ÷ r1 (6)
It is represented by
(6)式を(4)式に代入すると、カム機構18により接触点P3においてパワーローラ23が入力ディスク13を押圧する押し付け力F4は、
F4=Tin÷N÷n÷r1÷tanα÷cosθ …(7)
で表される。
When the equation (6) is substituted into the equation (4), the pressing force F4 that the
F4 = Tin ÷ N ÷ n ÷ r1 ÷ tan α ÷ cos θ (7)
It is represented by
一方、接触点P3における摩擦係数を表すトラクション係数をMとすると、接触点P3においてグロススリップが発生しないためのパワーローラ23の押し付け力F4′は、
F4′=Ft÷M=Tin÷N÷n÷r1÷M …(8)
で与えられる。
On the other hand, when the traction coefficient representing the friction coefficient at the contact point P3 is M, the pressing force F4 ′ of the
F4 ′ = Ft ÷ M = Tin ÷ N ÷ n ÷ r1 ÷ M (8)
Given in.
(7)式に示す、カム機構18により接触点P3においてパワーローラ23が入力ディスク13を押圧する押し付け力F4と、(8)式に示す、接触点P3においてグロススリップが発生しないためのパワーローラ23の押し付け力F4′とを比較すると明らかなように、
tanα=M÷cosθ …(9)
に設定すればF4′=F4が常に成立し、パワーローラ23が入力ディスク13に対してグロススリップしないための過不足のない押し付け力F4をカム機構18により発生させることができる。しかも、そのための条件である(9)式は、何れも定数である第1カム面C1および第2カム面C2の角度αと、トラニオン軸線L1および接触点P3,P4を結ぶ方向がパワーローラ軸線L2と成す角度θと、トラクション係数Mだけを含んでおり、入力トルクを含まないだけでなく、接触点P1の半径r1および接触点P4の半径r2、つまりハーフトロイダル型無段変速機Tのレシオを含まないので、入力トルクおよびレシオに関わらずに適切な押し付け力F4を得ることができる。
A pressing force F4 that the
tan α = M ÷ cos θ (9)
If it is set, F4 ′ = F4 is always established, and the
同様に、(7)式および(8)式を比較すると明らかなように、
tanα=M÷cosθ÷Sf(Sf>1) …(10)
に設定すれば、F4′×Sf=F4が常に成立し、パワーローラ23が入力ディスク13に対してグロススリップしないための押し付け力に対して所定の安全率Sfを乗じた力F4をカム機構18により発生させることができる。しかも、そのための条件はハーフトロイダル型無段変速機Tの入力トルクおよびレシオを含まないので、入力トルクおよびレシオに関わらずに適切な押し付け力F4を得ることができる。
Similarly, as is clear when comparing Equations (7) and (8),
tan α = M ÷ cos θ ÷ Sf (Sf> 1) (10)
If F4 ′ × Sf = F4 is always established, a force F4 obtained by multiplying the pressing force for preventing the
以上、入力ディスク13側の接触点P3の押し付け力F4について検討したが、次に、出力ディスク14側の接触点P4の押し付け力F4について検討する。
The pressing force F4 of the contact point P3 on the
出力ディスク14側の接触点P4の入力軸線L3からの半径はr2であり、かつ出力ディスク14から出力される出力トルクToutは、レシオをiとすると、
Tout=Tin×i …(11)
で与えられる。
The radius from the input axis L3 of the contact point P4 on the
Tout = Tin × i (11)
Given in.
カム機構18により出力ディスク14側の接触点P4においてパワーローラ23が出力ディスク14を押圧する押し付け力F4は、(7)式のTinをToutに変更し、かつr1をr2に変更することで、
F4=Tout÷N÷n÷r2÷tanα÷cosθ …(12)
で与えられる。また接触点P4においてグロススリップが発生しないためのパワーローラ23の押し付け力F4′は、(8)式の入力トルクTinを出力トルクToutに変更し、r1をr2に変更することで、
F4′=Tout÷N÷n÷r2÷M …(13)
で与えられる。
The pressing force F4 by which the
F4 = Tout ÷ N ÷ n ÷ r2 ÷ tan α ÷ cos θ (12)
Given in. Further, the pressing force F4 ′ of the
F4 ′ = Tout ÷ N ÷ n ÷ r2 ÷ M (13)
Given in.
(12)式および(13)式を比較すると明らかなように、(9)式に示すようにtanα=M÷cosθに設定すればF4′=F4が常に成立し、カム機構18によりパワーローラ23が出力ディスク14に対してグロススリップしないための過不足のない押し付け力F4を得ることができる。しかも、そのための条件はハーフトロイダル型無段変速機Tの入力トルクおよびレシオを含まないので、入力トルクおよびレシオに関わらずに適切な押し付け力F4を得ることができる。
As is clear from the comparison between the equations (12) and (13), as shown in the equation (9), if tan α = M ÷ cos θ is set, F4 ′ = F4 is always established, and the
同様に、(12)式および(13)式を比較すると明らかなように、(10)式に示すようにtanα=M÷cosθ÷Sfに設定すれば、F4′×Sf=F4が常に成立し、パワーローラ23が入力ディスク13に対してグロススリップしないための押し付け力に対して安全率Sfを乗じた力F4をカム機構18により発生させることができる。しかも、そのための条件はハーフトロイダル型無段変速機Tの入力トルクおよびレシオを含まないので、入力トルクおよびレシオに関わらずに適切な押し付け力F4を得ることができる。
Similarly, as is clear from the comparison between the equations (12) and (13), if tan α = M ÷ cos θ ÷ Sf is set as shown in the equation (10), F4 ′ × Sf = F4 is always established. The
本実施の形態のカム機構18が入力トルクおよびレシオに応じた押し付け力F4を発生可能な理由は、以下のように考えられる。
The reason why the
即ち、レシオが一定の状態で入力トルクが例えば2倍になると、パワーローラ23に加わるトルク伝達接線力Ftも2倍になり、カム機構18に入力するトラニオン軸線L1方向の荷重2Ftも2倍になり、カム機構18が発生するパワーローラ23の押し付け力F4も2倍になる。
That is, when the input torque is doubled with the ratio being constant, the torque transmission tangential force Ft applied to the
また入力トルクが一定の状態でレシオが減少して入力軸線L3から入力ディスク13側の接触点P3までの半径r1が例えば2倍になると、パワーローラ23に加わるトルク伝達接線力Ftが2分の1になり、カム機構18に入力するトラニオン軸線L1方向の荷重2Ftも2分の1になり、カム機構18が発生するパワーローラ23の押し付け力F4も2分の1になる。
When the ratio decreases and the radius r1 from the input axis L3 to the contact point P3 on the
以上のように、入力トルクやレシオが変化しても、その変化に応じてパワーローラ23の押し付け力が自動的に変化するため、全ての入力トルク領域および全てのレシオ領域で適切な押し付け力を得ることができる。
As described above, even if the input torque or ratio changes, the pressing force of the
図9は、接触点P3,P4においてパワーローラ23が入力ディスク13を押圧する押し付け力が、ハーフトロイダル型無段変速機Tのレシオに応じてどのように変化するかを示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing how the pressing force with which the
本実施の形態によれば、(8)式により求めたパワーローラ23にグロススリップが発生しないための押し付け力(実線参照)に安全率(例えば1.1)を乗算した最終的な押し付け力(破線参照)が得られるように、(10)式を用いて前記角度αが決定される。鎖線は、前記特許文献2に記載されたトルクカム機構により発生する押し付け力を示しており、この押し付け力はレシオが小さい領域および大きい領域で過剰になっており(斜線部参照)、その分だけ無駄なフリクションが発生して動力伝達効率の低下を招く問題がある。しかしながら、本実施の形態によれば、全てのレシオ領域で過不足のない押し付け力を発生させ、パワーローラ23のグロススリップを防止しながら動力伝達効率の低下を回避することができる。
According to the present embodiment, the final pressing force (for example, 1.1) multiplied by the pressing force (see the solid line) for preventing the occurrence of gross slip in the
以上のように、本実施の形態によれば、入力軸12に所定の入力トルクが入力するときに入力ディスク13および出力ディスク14が伝達トルクの接線力成分によりパワーローラ23をトラニオン軸線L1方向に付勢する荷重をカム機構18でパワーローラ23の押し付け力に変換し、パワーローラ23が入力ディスク13あるいは出力ディスク14に対してグロススリップするのを防止することができる。このとき、カム機構18は入力トルクおよびレシオに応じた必要充分な押し付け力を発生するので、過剰な押し付け力による動力伝達効率の低下を防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, when a predetermined input torque is input to the
またカム機構18…をトラニオン軸線L1方向に複数個配置するとともに、トラニオン軸線L1を挟む方向に複数個配置したので、トラニオン本体17から中間部材19に伝達される押し付け力を複数のカム機構18…を分担して支持することで、中間部材19の姿勢を安定させることができる。しかも従来の油圧を用いたローダで必要となるソレノイドバルブ等の電気デバイスが不要であるため、ハーフトロイダル型無段変速機Tの油圧回路の構造を簡素化できるだけでなく、油圧を発生するオイルポンプの負荷を低減することができる。更に、従来の入力軸と入力ディスクとの間にトルクカム機構を配置したローダに比べて、そのトルクカム機構を廃止することにより、ハーフトロイダル型無段変速機Tの入力軸線L3方向の寸法を小型化することができる。
Further, since a plurality of
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。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態のハーフトロイダル型無段変速機Tはシングルキャビティ型のものであるが、ダブルキャビティ型のものであっても良い。 For example, the half-toroidal continuously variable transmission T according to the embodiment is a single cavity type, but may be a double cavity type.
12 入力軸
13 入力ディスク
14 出力ディスク
16 トラニオン
17 トラニオン本体
18 カム機構
19 中間部材
20 パワーローラ支持部材
23 パワーローラ
34 ボ−ル(転動体)
C1 第1カム面
C2 第2カム面
L1 トラニオン軸線
L2 パワーローラ軸線
P3 接触点
P4 接触点
12
C1 first cam surface C2 second cam surface L1 trunnion axis L2 power roller axis P3 contact point P4 contact point
Claims (4)
前記トラニオン(16)は、トラニオン本体(17)と、前記トラニオン本体(17)に対してトラニオン軸線(L1)方向に移動自在に支持された中間部材(19)と、前記中間部材(19)に前記パワーローラ(23)を回転自在かつ揺動自在に支持するパワーローラ支持部材(20)と、前記トラニオン本体(17)および前記中間部材(19)間に配置されたカム機構(18)とを備え、
前記カム機構(18)は、前記トラニオン本体(17)に形成された第1カム面(C1)と、前記中間部材(19)に形成された第2カム面(C2)と、前記第1カム面(C1)および前記第2カム面(C2)に当接する転動体(34)とからなり、前記第1、第2カム面(C1,C2)は相互に平行であってトラニオン軸線(L1)に対して傾斜することを特徴とするハーフトロイダル型無段変速機。 An input shaft (12) connected to a drive source, an input disk (13) supported so as not to rotate relative to the input shaft (12), and an output disk supported so as to be rotatable relative to the input shaft (12) (14), a pair of trunnions (16) disposed so as to sandwich the input shaft (12), and the input disk (13) and the output disk (14) supported by the pair of trunnions (16) A half-toroidal continuously variable transmission comprising a power roller (23) sandwiched therebetween,
The trunnion (16) includes a trunnion body (17), an intermediate member (19) supported to be movable in the direction of the trunnion axis (L1) with respect to the trunnion body (17), and the intermediate member (19). A power roller support member (20) that rotatably and swingably supports the power roller (23), and a cam mechanism (18) disposed between the trunnion body (17) and the intermediate member (19). Prepared,
The cam mechanism (18) includes a first cam surface (C1) formed on the trunnion body (17), a second cam surface (C2) formed on the intermediate member (19), and the first cam A rolling element (34) contacting the surface (C1) and the second cam surface (C2), and the first and second cam surfaces (C1, C2) are parallel to each other and have a trunnion axis (L1) A half-toroidal continuously variable transmission that is inclined with respect to
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