JP2646040B2 - Ｃｖｔ用ローラ制御装置 - Google Patents

Ｃｖｔ用ローラ制御装置

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JP2646040B2 JP2500578A JP50057889A JP2646040B2 JP 2646040 B2 JP2646040 B2 JP 2646040B2 JP 2500578 A JP2500578 A JP 2500578A JP 50057889 A JP50057889 A JP 50057889A JP 2646040 B2 JP2646040 B2 JP 2646040B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は環状レース、転動−牽引型の変速比連続可変
伝動装置（以後CVTという。）に関する。本発明は、特
に同軸の回転可能な入力及び出力ディスクのそれぞれの
上に形成された同軸で、かつ一部が環状の入力と出力の
溝、もしくはレースの間の牽引を方位可変ローラが伝達
する前記伝達のバリエータ、いわゆる変速比変更装置に
関する。
ローラが２個のレースと転がり接触するディスクの共
通軸からの半径を同時に変更することによって、２個の
相対速度が変化し、その結果変速比が変化する。従来の
技術は、環状断面の円環面に関して教示して、かつ本発
明もそれに関して開示されるが、本発明には直線を中心
にほぼ環状の輪郭の任意の開図形を回転させることによ
って円環面が作成される形式のCVTが含まれる。
特に自動車の伝動装置に関するこの分野の特許出願は
少なくとも1920年度以降から定期的に出願されてきた。
米国特許明細書第1865102号は1929年に出願されたこの
ような特許出願に授与された特許の一例である。この明
細書では、この分野の他の多くの機構と同様に、２個の
入力レースと２個の出力レースと、各入力レースから対
応する出力レースへの３個のローラ伝動駆動機構の組を
設け、バリエータ内の全てのローラはそれぞれの入力レ
ースと共通の第１半径で、又、それぞれの出力レースと
共通の第２半径で常時接触するように拘束されている。
各ローラが一般にキャリッジと呼ばれる支持部材に取
りつけた軸を中心にスピンし、全てのローラのキャリッ
ジを一組として結合させ必要時には、これらのキャリッ
ジが一致して移動して変速比を変更させ、このような運
動中に関連するローラを安定状態に保持することによっ
てそれらのローラの全てが前述の方法で同じ変速比を伝
達するように各ローラを実装することはこの分野では広
く実施されてきた。
添付図面中、図１ないし図３は全て同一の公知のバリ
エータを示している。これらの図は全て簡略化された概
略図であり、その一つに図示した部品は他の図の一方又
は双方では省略されているので３つの図面は全体として
検討されるべきものである。図１はバリエータの軸断面
図であり、図２は図１のII−II線の断面図であり、図３
は図２のIII−III線の断面図である。図１に示すよう
に、入力軸１は軸２を中心に回転可能であり、原動機３
によって駆動され、部分環状レース６及び７のそれぞれ
と共に形成された２個の入力ディスク４及び５を担持し
ている。ディスク５は主軸１に固定され、一方キー連結
８によって主軸とディスク４との相互回転は阻止される
が、限定された相対的軸方向運動は可能にされている。
ディスク４は主軸１に固定された円筒状キャップ９内で
ピストンとして動作し、キャップ内のチャンバ10は加圧
液体源11と連結されている。対向面に部分環状レース14
と15が形成された単一の出力ディスク13は入力軸１を中
心に自由に回転し、かつ限定された相対軸方向運動を行
うように軸受16に取り付けられている。ディスク13はバ
リエータの出力部材を構成し、ディスクのリム上に形成
されたギヤ17はバリエータ・ケーシング19に対して固定
された支持体上を回転自在のギヤ18によって伝動装置
（図示せず）の最終的駆動機構と係合する。レース14は
レース６と同一の円環面の表面と適合し、レース15と７
も同様の関係である。軸２の周囲で等間隔を隔ててある
が、そのうちの一つだけを図示した３個のローラ20の組
は、レース６及び14と回転接触することによって入力デ
ィスク４から出力ディスク14への駆動を伝達する。ロー
ラ20は支持フレーム21上に支承されている。支持フレー
ム26上に支承された第２の、対称に配置されたローラ25
の組はレース７から出力ディスク13の反対面に形成され
たレース15へと駆動を伝達する。必要な油圧端に負荷を
加えて液体薄膜の介入を介してディスクとローラを強制
的に互いに強く接触させることによって、双方は公知の
方法でギヤ18を介して最終駆動機構に必要な駆動力を伝
達する。この油圧力はチャンバ10内の液体から発生され
る。前述のとおり、入力ディスク４と出力ディスク13は
この負荷力に応答して僅かな軸方向運動を行うことがで
きる。
２つのローラ支持フレーム21と26は基本的に同一であ
り、フレーム21は図２に最も明解に図示されている。フ
レーム21は主軸１を受け入れるための中心開口部31を有
するほぼ三角形の形状のフレーム部材30から成ってい
る。各ローラはキャリッジ34に取り付けられた軸32の軸
33を中心にスピンし、このキャリッジ34はローラの中心
を通る線35に沿ってローラを包囲するが、この線から最
も遠い２つのローラ・セグメントは遮られない状態に留
められて、ローラが前述のようにレース6,14と接触でき
るようにされている。変速比を変更するため、各ローラ
及びそれに関連するキャリッジ34はキャリッジ34自体が
位置合わせされている同じ線35を中心にピボット式に揺
動できなければならず、このようなピボット運動を誘発
する公知の手段の一つは“接線移動”をローラとキャリ
ッジ上に加えることである。すなわち、レース６及び14
の共通円環面の中心円に対してほぼ接線方向の運動であ
る。基本的に公知であり、英国特許明細書第1395319号
に開示されている機構を図示した図２及び図３では、接
線移動とその結果生ずるピボット運動は、キャリッジ34
の対向極端にボール端37を取りつけることによって促進
され、２つのボール心は双方とも線35上に位置してい
る。端37はフレーム30上に取りつけた円筒状ソケット39
内を滑動し、一方、端38はピストン40内に形成されたボ
ール形ソケット内に係留され、前記ピストンはこれもフ
レーム30内に設けたシリンダ41内を滑動する。シリンダ
41のチャンバ42は制御弁43を介して同じ圧力に加圧され
た液体源11に連結され、この液体源によって最終負荷チ
ャンバ10に負荷力が供給される。チャンバ42内の液体圧
を変更するために弁43を使用することによって、ピスト
ン40はキャリッジ34に接線移動力を加える。前述したよ
うに、これらの運動はキャリッジ及びそのローラ20を線
35を中心に傾斜させ、ひいては変速比を変更する作用を
もたらす。
各ローラ20の中心22は常時レース６と14がその表面と
適合する仮想円環面の中心円上になければならず、変速
比単位が平衡している場合、すなわち変速比が当面は一
定である場合は、各ローラのスピン軸33はバリエータ軸
２と交叉する。変速比の変更が前述したように接線移動
と回転成分の組合せによって行われるべき場合は、更に
別の幾何学的機構が望ましく、それは図３に示してあ
る。この機構はローラ心22が常時仮想円環面の中心面50
内にある一方、ボール端37はその面の片側にあり、ボー
ル端38は別の側にあるため、線35はキャスタ角度の分野
で公知であるように、面50に対して角度Ｃをもって傾斜
している。この角度の作用は次のとおりである。ディス
ク4,13が矢印51と52で指示されるように回転すると、レ
ース６と14の間のローラ20によるトルクの伝達によって
各ローラ・キャリッジ34上にトルク反動を生じ、関連す
るピストン40をシリンダ41内に押し込む。伝動力が平衡
するためには、２つの条件が満たされなければならな
い。第１に、各ローラのスピン軸33がバリエータ軸２と
交叉しなければならない。第２に、シリンダ内の液圧に
よってピストンに加わる力はトルク反動がローラ・キャ
リッジに加える力と等しく、かつ反対方向でなければな
らず、その際、双方の力はバリエータ軸２と直角の面で
測定される。そこで、液圧がシリンダ41内で増大される
と、ピストン40は（図３に示すように）ディスク／トル
ク反動の方向に下方に駆動され、シリンダとトルク反動
力の平衡がなくなるので、平衡状態が崩壊する。従って
ローラ軸33はバリエータ軸２とは交叉しない。その結
果、シリンダの力とトルク反動力とが再度平衡化され、
かつ軸33が再び軸２と交叉して平衡状態が復元されるま
で、ディスク４と13とによってローラに戻り力が加えら
れ、キャリッジ34が線35を中心に傾斜する。傾斜度（こ
れは結果として生ずる変速比の変化と比例する。）は初
期の接線変位、すなわち移動、及びキャスタ角度の大き
さに左右される。図３に示した公知のバリエータではシ
リンダ41内の液圧の減少により生ずる反対方向での接線
移動の結果、反対方向でのローラの傾斜が生ずる。
概略的に前述し、例えば英国特許明細書第1395319号
に詳細に開示されている形式のバリエータの基本的特徴
は、“力平衡”型であることである。すなわち、任意の
所定変速比の値で伝動力が平衡するために満たされなけ
ればならない条件の一つは、トルク反動力とキャリッジ
・ピストンに加わる油圧力とが平衡していることであ
る。これらの力の何れかが変化すると、力が再度平衡す
るまで平衡状態は失われる。この特徴は英国特許明細書
第1395319号に開示された伝動装置及び本発明の伝動装
置と、環状レース、転動−牽引式の旧世代のCVTとを区
別するものである。旧世代の装置の場合はローラとキャ
リッジとが一旦配置されるとそれ自体に加わるトルク反
動には応答しない機械的装置によってローラとキャリッ
ジが位置決めされる。米国特許明細書第2130314号はこ
の種類の機械的位置決めシステムを開示しており、この
場合はローラ・キャリッジの一端がボール−ソケット継
手によって制御ピニオンに連結されている。変速比はピ
ニオンを回転させることによって変更され、ひいてはピ
ニオンへの連結点の位置を変更することによってキャリ
ッジ方向が変化する。しかし、キャリッジ／ピニオン連
結はキャリッジを経てディスク／ローラ境界に生ずるト
ルク反動がピニオンの回転軸とほぼ平衡の方向に作用す
るようにされている。従ってトルク反動力とピニオンを
回転させるためにピニオンに加えられる力の有効な平衡
は不可能であり、それ故、瞬間的な状況変更によって要
求される変速比をローラが伝達する回転位置をピニオン
が確実に探索するには力の平衡以外の手段を発見しなけ
ればならない。
図２及び図３に示した力平衡型の公知の機構では、ボ
ール端37,38はそれぞれのシリンダ内を軸線方向に同時
に移動できるので、線35はそっくり移動し、各キャリッ
ジ34は線35の瞬間位置を中心に回転可能である。しか
し、キャリッジは、両端が支持されているので、他の何
れかの軸を中心に自由に回転することはできない。英国
特許明細書第1600972号（米国特許明細書第4281559号と
同一）の図４は公知の機構の別の変更例を示しており、
この場合はローラ・キャリッジ83はローラ13の位置が制
御される単一ピストンのヘッド82と固定されている。前
述の２つの公知の機構と同様に、このキャリッジは線
（ピストン・ヘッド82の運動軸）に沿った並進運動及び
その線を中心にした回転運動が可能であるが、他の何れ
かの軸を中心に自由に回転することはできない。更に留
意すべき点は、英国特許明細書第1600972号に示したCVT
では、ピストン82によるローラの変位を受け入れること
ができるためには、ローラ13が両者の間で牽引力を伝達
する２つの回転子10,12自体がCVTの主軸と平行な方向に
同時に、かつ等しく移動できなければならない。回転子
のこのような運動が必要であることによって当然CVT全
体が一層複雑かつ高価になる。
力平衡型の別の公知のCVTの設計は米国特許明細書第3
933054号に図示され、記載されており、この場合は、各
ローラ（図中の40−42）により生ずる牽引力はピストン
66に作用する油圧力によって平衡される。この力の平衡
を所望の変速比の値といかに同期化するかに関しては米
国特許明細書第3933054号の教示は明解である。各ロー
ラ・キャリッジはヒンジ継手（ピン47）によってピスト
ン66が実装された機構に連結されている。キャリッジは
伝動装置のケーシングに固定されたカム・スロット70と
係合するカム従車50をも担持している。前述したよう
に、図１ないし図３の説明ではこの形式の伝動力が平衡
するには２つの条件が満たされなければならない。従っ
て、米国特許明細書第3933054号の伝動装置の平衡が失
われると、それを復元するために２つの関連するが別個
の運動が生じなければならない。第１に、ディスク／ロ
ーラ境界での新たなトルク反動力がシリンダ内の液体に
よりピストンにかかる新たな油圧力と平衡するまで、各
ピストン66のシリンダ65内でのほぼ軸方向の運動があ
る。第２に、ローラ40−42の傾斜角度はローラ軸が再度
伝動装置の駆動軸と交叉するまで変更されなければなら
ない。米国特許明細書第3933054号はこの第２の動作を
達成するにはスロット／従車70/50の係合が不可欠であ
ると教示している。ピストンの第１の動作に応答して、
従車50はスロット70に沿って強制的に移動されることに
よってローラ40−42の傾斜角度を変更し、ひいては変速
比を変更する。そのためにはヒンジ継手47でのピポット
式揺動と、シリンダ65内での軸を中心としたピストン66
の回転との双方が必要である。そこでは、ヒンジ継手47
の軸がローラ41とディスク溝30、31との二つの接触点と
交叉する。従って、米国特許第3933054号の教示のよう
に従車50とスロット70とが係合しないと、伝動力の平衡
が失われるのに応じて各ローラの傾斜角度は不確定にな
る。従って米国特許明細書第3933054号が教示するよう
に、有効な動作のためには、キャリッジとローラの各ア
センブリと隣接する機構との４つの接触点が必要であ
る。すなわちローラとアセンブリが牽引力を伝達する２
つの溝との接触点と、ヒンジ47を介した油圧機構との接
触点及び従車／スロットの接触点である。
本発明はローラ及びローラの傾斜及び傾斜軸に加わる
制約の全範囲を更に考察し、及びその結果明らかになっ
た、ローラの方位、ひいては変速比はローラ・キャリッ
ジの異なる、より簡単な設計で達成できるという結論か
ら、又、ローラ・キャリッジに加わる制約、特に各キャ
リッジと隣接構造との接触点の数の制約を考慮した結果
から着想されたものである。本発明は特にローラとレー
スとの接点にキャスタ角度の成分があるローラ制御シス
テムに利用できるが、それに限定されるものではない。
本発明は新規な環状レース、転動牽引型の連続可変伝動
装置（CTV）用ローラ制御装置である。
このローラ制御装置は、ローラ・アセンブリがキャリ
ッジと、それに装着された軸受と、この軸受でスピンす
るように装着されたローラとからなり、単一円環面の異
なる部分に相当する入力及び出力レースを有する同軸に
回転するディスクの間のローラ接触と伝動トルクがディ
スク−ローラ接触箇所で牽引力を生じさせ、固定部及び
可動部を含む作動機構を備え、その可動部はディスクに
対してキャスター角に配置され、作動運動の所定の行程
にわたって往復可能で、かつキャリッジに所定の制御力
を供給し、かつ作動機構及びキャリッジは制御力とディ
スクの軸に対して直角の平面でローラ・アセンブリによ
って加えられる牽引力の合力がゼロである平衡位置を探
索し、さらにキャリッジは、ローラ軸を備え、そのロー
ラ軸から離れた位置で作動機構に接触してローラ・アセ
ンブリが隣接する部品と３つの点、すなわち２つのディ
スク／ローラ接点と、作動機構との接触点だけによって
位置決めされる構造とされ、前記ローラ軸に沿う位置が
固定され、前記ローラ・アセンブリが作動機構の固定部
に対して一つ以上の軸を中心に回転可能であることを特
徴とするものである。
作動機構とローラ・アセンブリとの接触は１軸以上の
回りに相互回転できるボールジョイント又はそれと同等
のもので行われることが望ましい。
作動機構はシリンダ内を移動可能なピストンを備えて
いることが望ましい。そのピストンとシリンダの組合せ
は複動式である。ピストンとシリンダの組合せを第１の
方向に力を加えることができる単動式としてもよいが、
その場合第２のほぼ反対の方向に力を加えることができ
る第２ピストン及びシリンダを備える。
ピストンが可撓性であり、ピストン心がシリンダ軸か
ら自由に離れることができることが望ましい。ピストン
とシリンダの相対的回転はシリンダ軸を中心にしてだけ
行われ、かつローラ・アセンブリと作動機構との接触は
別の軸を中心とした回転を可能にする別の継手によって
行う。
作動機構はCVT軸とローラ心を含む平面の片側だけに
配設されることが望ましい。しかし両側に設けても良
い。その際作動機構は、第１ピストンが第１シリンダ内
で移動して第１の方向に力を加えることができる単動式
ピストン−シリンダの組合せと、第２のほぼ反対方向に
力を加えることができる第２ピストン−シリンダの組合
せと備え、かつ、第２ピストンとキャリッジとは使用中
に互いに独立に動くことができる別の部材とする。
本発明によるローラ制御システムは、制御力をキャリ
ッジに加えることができる油圧式ピストン−シリンダの
組合せと、断面がシリンダ自体の口径のほぼ一致する、
シリンダが油圧系と連通できるように形成された口とを
備えることが望ましい。そのシリンダと油圧システムと
の連通は、システムの「過負荷」又はその他の非常時状
態を示す、ピストンの許容された行程の終端への接近で
油圧系を遮り、遮蔽部の上流の液圧を上昇させ、別のピ
ストンのオーバシュートを防止するように構成される。
本発明は、ローラ制御システムを備えた環状レース、
転動−牽引型CVTを含む。そのCVTは固定ケーシング構造
を含み、少なくとも作動機構の一部がその固定ケーシン
グ構造に取り付けられている。油圧系と連通している油
圧ピストン−シリンダ組合せによって制御力がキャリッ
ジに加えられる。その油圧系はCVTの主軸と同軸のリン
グ状の通路をCVTケーシング内に含む。その通路は不完
全なリングの形状であり、リングの絶縁部分が他の部品
がCVTケーシングを通過できるようにする。
以下実施例をグラフ又は概略図を参照して詳述する。
図４は軸に対し直角のバリエータの部分断面図であ
る。
図５は同一のバリエータであり、部分的に図４のＶ−
Ｖ線での断面図として図示している。
図６は別のバリエータの一部の概略図である。
図７は基本的に軸に対して直角の、更に別のバリエー
タの詳細図である。
図８ないし図17は本発明に基づく異なるローラ制御シ
ステムの概略図である。
図18は別のバリエータのローラ、キャリッジ及び作動
機構の部分立面図、部分断面図である。
図19は別の作動機構のピストンである。
図20は図19の作動機構と連結して使用される油圧系の
構成図である。
図21は別の油圧系の一部である。
図４及び図５は入力ディスク61からケーシング63内に
収納された環状レース・バリエータの出力ディスク62へ
と駆動を伝達するローラ60を図示している。部材61,60,
62及び63は基本的に図１の部材4,20,13及び19と対応し
ている。ローラ60はキャリッジ67内の軸58を中心にスピ
ンするため軸受64,65内の軸59上に、軸58とローラ心66
の双方がキャリッジに対して固定するように実装され、
キャリッジ自体はねじ山付き連結部材68及びロックナッ
ト69によって主軸70の一端に固定されている。この主軸
の他端に取りつけた複動ピストン71はシリンダ72内を移
動し、このシリンダの２つのチャンバ73及び74は図２の
場合と同様に管路75及び76によって制御弁43を介して加
圧流体源11と連結されている。主軸70は可撓性の密封グ
ラント77を経由してシリンダ72内に入り、この密封グラ
ントはシリンダの端板78内に実装され、密封損なしで限
定的な横移動が可能である。図４の拡大挿入部に最も明
解に示すように、ピストン71の中心密封リング80は中心
としてピストンの中心でもある点82を有する球の表面と
有効に適合する外リム81を有している。このようにして
ピストンの中心82はシリンダ72の軸84に沿った移動を制
限されるが、リム81の可撓性密封グラント77の輪郭形成
によって、キャリッジ67は常時軸84を中心に回転可能で
あり、かつ直交軸92及び93を中心に回転可能である。
ローラ60はディスク61の環状レース85と86の点で接触
し、かつディスク62の対応するレース87と88の点で接触
し、図４に示すように、ディスク61と62は矢印89及び90
で示す方向に回転する。本発明に従って、３つの接触点
だけに使用す力反動力、すなわち、ディスクとローラ間
の２つの反動力と、ピストン上の第３の反動力は相互の
間で、ローラ又はキャリッジに別の物理的拘束を加えな
くても、ピストン／液体とローラ／ディスクの反動が平
衡する適宜の変速比角度をローラが探索し、保持するた
めに充分な反動力であることが発見された。このこと
は、当然、前述したように安定するためには隣接する機
構との４つの接点が必要である米国特許明細書第393305
4号の機構と特に対称的である。更に留意すべき点は、
英国特許明細書第16009672号の場合に必要であるよう
に、CVT軸に沿ったディスク61,62の同時かつ等しい移動
が可能である必要がないことである。CVT内のディスク6
1の公称軸位置は実際には図１のディスク５の場合と同
様に予め定められる。環状レース・バリエータの本質的
な構成では、ローラ心66が常時ディスク61及び62の共通
の円環面の中心円上になければならず、かつ円環面の中
央平面91にあることが必要である。従って、（ローラ心
66とピストン心82を通って引かれた）線83が移動できる
立体角度は、シリンダ72内のピストン71の位置に係わら
ずローラ心と円環面の中心円が一致できる程充分に大き
くなければならない。更に、ピストン71の中心がシリン
ダ72の固定軸84を追従するように拘束されているので、
前記軸と中央平面91との間の角度はバリエータの公称キ
ャスタ角度になる。しかし、実際のキャスタ角度C1（図
４）は平面91と線83の間にあり、かつ、この角度はシリ
ンダ72内のピストン71の位置、ひいてはピストンの中心
82が軸84上のどの位置にあるかに応じて使用中に僅かに
変動することは明らかである。更に留意すべきことは、
図４に示した本発明の実施例では、前述した適宜の変速
引角度を決定するにはローラ60がキャリッジ67内の固定
軸及び固定心66を中心にスピンするように拘束される必
要があることである。ある種の公知のキャリッジの場合
のように、前記の中心がスピン軸58を自由に上下移動可
能であるならば、更に大きい自由度が存在し、必要なロ
ーラ制御は達成されないであろう。更に詳細に述べる
と、米国特許明細書第3933054号のピン連結47により可
能にされる態様でスピン軸58がピストン71によって加え
られる制御力の方向に対してピボット運動可能であるな
らば、この場合も更に大きい自由度が存在し、必要なロ
ーラ制御は達成されないであろう。
図４の実施例における充分な変速比制御は、ローラ及
びキャリッジを作動機構（すなわち複動ピストン及びシ
リンダ71/72）に連結することによって達成され、その
場合、単一の連結点（有効にはピストン心82）は軸方向
及び径方向の拘束を受け、キャリッジは頂点を前記連結
点に有する限定された立体角度内で自由に移動でき、か
つ、作動機構全体がローラ心66の片側に位置する。それ
によって本発明書の図２のボール端37,38による公知の
二重端キャリッジ制約、又は米国特許明細書第1865102
号のトラニオン32/溝31、又は英国特許明細書第1600972
号の可動回転子10,12の場合と比較して明らかに部品が
節約できる。本明細書の図２及び３に示したような従来
の提案と比較した、図４及び図５に示した本発明の他の
利点は図４に最も明解に示すように、単一のシリンダ72
を図２の部材30のようなローラ及びキャリッジと同様に
入力ディスクと出力ディスクの間に収容しなければなら
ない三角形のフレーム上にではなく、全体をバリエータ
のケーシング63上に好適に直接かつ簡単に実装すること
ができることである。一方では、それによってシリンダ
軸84と平面91の間の公称キャスタ角度の値を大きくする
ことができ、ひいてはシリンダ軸84と平面91の間の実際
キャスタ角度C1の値を大きくすることができる。調査に
よって明らかにされたことによると、この分野では最も
多く採用されてきた例えば５−８゜のキャスタ角度と比
較して大きい20゜又はそれ以上の大きさのキャスタ角度
C1の作用値によって、一般に安定性が高まり、特にピス
トン71の軸方向運動により平衡が損なわれ、ローラ及び
キャリッジが線83を中心に傾斜し、ひいては変速比が変
化する毎に、（軸58とバリエータ軸２が交叉する）平衡
状態に迅速に復帰できる。
図４及び図５では作動機構全体がCVT軸２及びローラ
心66を含む平面の片側だけにある。それによって設計の
小型化が促進されるが、図４及び図５の部材71,72のよ
うな複動ピストン−シリンダの組合せは場合によっては
構造及び動作上の問題点が生ずることがある。図６及び
図７は本発明に基づく別の設計を示し、同様の部材には
全て図４及び図５と同一の参照番号を付してある。図６
では、ボール部材95と96がキャリッジ67の径方向の対向
端に実装され、シリンダ99,100の各々の内部を滑動する
ピストン97,98内でソケット継手と係合する。これらの
２つのシリンダのチャンバ101,102は図４のシリンダ72
の２つのチャンバと同様に弁43によって加圧源11に連結
されている。ピストン97はシリンダ99内を正確に滑動し
て、ボール95の中心がシリンダ軸84に拘束され、しか
し、ピストン98とそのシリンダ100の間の環状すきまを
跨がる可撓性の密封リング105はある程度の自由運動が
可能であり、シリンダ100によるピストン98の案内が２
つの部品間に固体同士の接触がないかのように行われる
効果をもたらす。ピストン98によってキャリッジ67に加
えられる力のキャリッジ67に対する唯一の実質的作用
は、ピストン97が複動式の場合にボール95に加える引っ
張り力に匹敵する。本発明のこの実施例では、ボール心
103は、キャリッジとその作動機構（例えば図４のピス
トン心82）との有効連結点を構成し、ボール心103とロ
ーラ心66を結ぶ線106は円環面の中央平面91との作用キ
ャスタ角度C1を規定する線として線83に代わる。従って
ボール95とピストン97の結合はキャリッジ67を拘束して
ボール心103が軸84に沿って移動可能であり、かつ、キ
ャリッジがこの軸84を中心にしてだけではなく、これと
直角の軸107を中心にして、又、軸84と107の双方に垂直
な、ひいては紙面に垂直なもう一つの直交軸を中心に回
転できるようにされている。シリンダ99と100は図示の
とおり両方ともバリエータのケーシング63上に設けるこ
とができよう。
図７はキャリッジ110内に固定心66を中心にスピンす
るように前述のように軸受64に支承されたローラ60を図
示しているが、この実施例ではキャリッジ110はピスト
ン111と112を対向端に設けて形成されている。これらの
ピストンは、バリエータの入力ディスク116と出力ディ
スク（図示せず）の間に位置するフレーム115（図２の
部材30に匹敵）内に実装された対面シリンダ113と114内
を滑動する。参照番号117と118は入力軸とバリエータ・
ケーシングをそれぞれ表しており、フレーム部材115は
後者に固定されている。ピストン111のリング119は図４
のピストン71の部材80と同様の形状であるので、ピスト
ン111の中心120はピストン71の中心82と同じ機能を有し
ており、シリンダ軸84に追従するように拘束されてい
る。ピストン112とそのシリンダ114のほぼ環状のすきま
は図６のリング105に匹敵する可撓性リング121によって
跨がれ、更に図６と同様にシリンダ・チャンバ101,102
は制御弁43を介して加圧源11に連結されている。このよ
うにキャリッジ110に加わるピストン112の作用は図６の
ピストン98の作用に匹敵し、径方向の拘束を僅かなもの
に、ピストンが複動式である場合に引っ張られた時のよ
うな力だけをキャリッジに有効に加える。従ってピスト
ン心120は図４及び図６の部材82と103と同様にキャリッ
ジとその作動機構の間の有効連結点を構成し、軸84に沿
って移動するように拘束されるだけではなく、直交軸12
3及び中心120を通過し、軸84と123の双方と、ひいては
紙面と直角である第３の軸を中心に回転することができ
る。本発明のこの実施例では、図４の場合と同様に、バ
リエータの“公称”キャスタ角度がシリンダ113の軸84
によって設定されるが、使用中の実際の僅かに変動する
キャスタ角度は図４の場合と同様に、ローラ心66とピス
トン心120を結ぶ線が円環面（図示せず、しかし図４及
び図６の部材91と同一である。）と交叉するような角度
である。図４のキャリッジ67の場合と同様にキャリッジ
110は軸84に沿って移動するように拘束された点を中心
にした限定された立体角内で移動することができ、この
角度はローラ60がバリエータに必要な変速比角度の全範
囲にわたって進行するのに充分であるだけではなく、勿
論、ピストン111のシリンダ113内の位置に関わりなくロ
ーラ心66が常時円環面の中心円（その幾何学的に可能な
唯一の位置）に位置することができるために充分な角度
である。
本発明は特許請求の範囲で公式に規定されているが、
より非公式に述べると本発明は作動機構が円環面の中心
を走る環状軌跡上のローラ心の位置を決定するローラ・
キャリッジに並進運動を加え、かつ、ローラ心が前記軌
跡を辿ることを拘束するものがなにもなく、作動機構が
常時ローラ心に必要な位置を取るのに充分な程度の回転
の自由さをキャリッジを有している多くの公知のシステ
ムと比較して大幅に簡単なローラ制御システムを提供す
ることを追求するものである。全ての図に示すように、
円環面が環状の横断面を有している場合は、その軌跡が
円環面の中心円になる。図８ないし図17は本発明の範囲
に含まれるローラ制御システムの種類の選択肢だけを概
略的に示したものである。図８ではピストン131は、シ
リンダ130内のボールと同様に軸方向と回転方向の双方
に運動でき、ローラ・キャリッジ133に固く固定された
主軸132に固く固定されている。主軸132とキャリッジ13
3は、同様に単一の一体キャリッジ・アセンブリを共に
構成するものとみなすことができる。ローラ135の中心1
34と回転軸の双方がキャリッジに対して固定され、シリ
ンダ130の正面壁136は棒132のふれを受容するように撓
むことができる。シリンダ130は複動式であり、実際に
伝動装置内に固定される。
本発明の実施例は、図４及び図５を参照してある程度
詳細に説明したように、この形式のものであることが分
かる。
図９では図８と同様にピストン131がシリンダ130内の
ボールとして回転可能であり、棒132に固定されている
が、この図の場合はシリンダ130は単動式であり、キャ
リッジ133の末端側の棒の延長部137は玉継手138によっ
て単動シリンダ140内を移動する別のボール形ピストン1
39と連結されている。ピストン139とシリンダ140により
システムにはシリンダ130が図８のように複動式である
場合にシリンダ130がもたらす逆進運動が得られる。こ
のように図９は図６及び図７を参照してより詳細に説明
した単動システムの変形例である。
図10ではシリンダ130は再び複動式であり、シリンダ
軸に沿った並進運動及び軸を中心とした回転運動だけが
可能なピストン141は棒142と固定されている。この棒の
他端は玉継手143によってキャリッジ133に連結されてい
る。
図11はシリンダが単動式であることを除いて図10と同
様である。従って図９の場合のようにシステムは逆進機
能を付与するために部材137−140により拡張されてい
る。
図12は図８及び図10の双方の変形例を示している。シ
リンダ130はこれらの双方の図の場合と同様に複動式で
あり、ピストン141は図10と同様であり、キャリッジ133
との固定連結部132は図８の場合と同様である。従っ
て、本発明に必要な特別の度合いの回転の自由さを付与
するため、シリンダ130自体は、固定された共役型のボ
ール形ハウジング145内のボールとして回転するように
実装されている。図13は、ハウジング147、145内でそれ
ぞれボールのように回転できるシリンダ140、130にピス
トン146、141をそれぞれ備えたものの例である。図９の
設計に対応する変形例である。
図14に示したシステムは図10のシステムと同様である
が、作動機構はシリンダ内を移動可能な従来のピストン
ではなく、固定心151を中心に回転可能であり、玉継手1
52によって前述のとおりキャリッジ133が固定された棒1
32に連結されたアーム150である。図15も同様である
が、唯一の相違点はローラ心134とアーム回転心の相対
位置と、その結果アームの形状が異なる点である。
図16に示したシステムは図８のシステムの更に別の変
形例である。シリンダ130はこの場合も複動式であり、
キャリッジ133は同様にピストンに固定されている。し
かし、この場合はピストン155は可撓性があるので、ピ
ストン131の中心129（図８）がシリンダ130の軸を追従
するように拘束されていた場合とは異なり、ピストン15
5の中心156は拘束されていない。システムへの必要な別
の拘束はボール157内の整合及び密封空洞を滑動する棒1
32によって行われ、このボールはシリンダ130の正面壁1
59に形成された整合されたボール形ハウジング158内で
液体損なしで回転することができる。
図17に示したシステムは図12に示したシステムの変形
例である。しかし、図12では必要な自由回転度はシリン
ダ130がボールとしてまるごとハウジング145内を回転で
きるようにすることによって付与されたのに対して、図
17の変形例では必要な二つの回転運動は分離されてい
る。出っ張り160がシリンダ130に固定され、この出っ張
りとスリーブ162に取りつけた第２の出っ張り161の間に
は回転継手を設け、この回転継手によって軸163を中心
とした相互回転が可能になる。スリーブ162自体が別の
固定軸164を中心に回転可能である。軸163と164は相互
に直角であるが交叉しない。
図８ないし図17に概略を示した実施例は、ある共通の
特徴を共有している。第１に、ローラ心が円環面の中心
円に沿って前後に並進運動できる手段を設けてある。こ
れは図14及び図15ではアーム150の端の回転運動によっ
て付与され、図８ないし図17の前記以外の図ではピスト
ン131,141及び155の行程によって付与される。第２に、
ローラが直径の周囲を自由に回転でき、ひいては変速比
を変更できる。図14及び図15ではこの回転の自由は全て
玉継手152によって付与され、図10及び図11では玉継手1
43と、ピストン141がシリンダ130の軸を中心に回転でき
る能力の複合によって付与され、これらの群の残りの図
ではピストン131,141及び155の全てがそれぞれのシリン
ダ130の軸を中心に回転できる能力によって付与され
る。第３に、ローラ135の回転の軸及び心の双方が固定
キャリッジ133に対して固定されている。
第４に円環面の中心円を追従するように拘束されたロ
ーラ心の位置はキャリッジにもその作動機構にも負荷を
かけない。この位置は製造又は組立ての際の寸法の変動
によって影響されることがある。円環面の中心円の平面
でローラ心は円環面の中心円の曲線を追従し、一方、円
環面の中心円自在は最終負荷の変化の影響を受けつつ伝
達軸の方向に移動する。ローラ心が、連結点82を中心
に、環状レースの円形断面の中心の軌跡に沿って円弧状
に移動するとともに、その円弧と直交する円弧に沿って
自由に移動できるようにキャリッジ及びその作動機構を
設計することによって、前記の負荷を回避することが可
能である。この機構は更に図8,9,12,13,16及び17の実施
例の使用中に生ずるキャスタ角度の僅かな変化にも適応
できる。
第５に、本発明の全ての実施例において、ローラがデ
ィスクに接線方向で反作用する２つの点と、制御力がロ
ーラ・アセンブリに加えられる位置には一定の、三角形
の関係がある。図８ないし図17の全てにおいて、制御力
は棒132に沿って作用し、ローラ軸とは変位された位置
でこの棒に加えられる。ローラ／ディスクの２つの接点
はこの棒に対して固定的な位置にあるが、この棒から、
又、互いに変位されている。従って同じ平面に作用する
安定した力の三角形が確立される。制御力と２つの接線
方向のローラ／ディスク反動力の幾何学的三角形状が一
定であるべきなので、ローラの中心及び軸が棒132と整
列していないような場合（しかし、固定的関係にある）
でも、この三角形状は安定している。
図18の実施例ではローラ60は入力ディスク61の部分環
状レース85と、出力ディスク62の対応する部分環状レー
ス87の間の牽引を伝達し、キャリッジ67に実装され、キ
ャリッジの一端では（図４のように）ピストン71に固定
され、ピストンの中心82はピストンが内部を移動するシ
リンダ190の軸84を追従するように拘束されている。キ
ャリッジ67の反対端は使用時にはシリンダ194内を移動
可能な別個のピストン193の平坦な作用面192と当接する
球面191として形成されている。このようにキャリッジ6
7とピストン193は分離されているだけではなく、使用中
に連動せず、従ってキャリッジ67とピストン98の間にボ
ール−ソケット形継手がある図６に示す設計とも異な
り、又、キャリッジ133もピストン139又は146に固定さ
れている図9,11及び13とも異なっている。図18の構造の
利点はローラ60を以下の簡単な連続的手段でディスク61
と62の間に配設できることである。
1.液圧力を遮断し、シリンダ194内のピストン193を押
す。
2.シリンダ190内にピストン71を挿入し、球面191の頂部
がピストン193の軸とほぼ位置合わせされるまでディス
ク61と62の間にローラ60を導入する。
3.ピストン193を弛める。次にCVTが動作を開始し、入力
ディスク61が回転しピストン71と193が液体圧に晒され
ると、ローラ60は正しい方位を取り、作用面192が球面1
91に当接して、単動式ピストン71自体では加えることが
できない復元力を加える。
更に、シリンダ190,194の内端は閉じていないが、こ
れらのシリンダの内径全体がCVTのケーシング63内に形
成された環状通路200,201と連通している。通路200,201
は各々加圧液源11と連通し、図４及び図６に概略的に示
すように制御弁43と連結され、かつ、通常のとおり戻り
管路202,203とも連通している。キャリッジ67が使用中
に急停車又は、例えば平常の路面から氷結路面への変化
のような非常時に急激な軸方向運動を行った場合は、通
路200,201とシリンダ間の断面積が大きいアクセスによ
ってシリンダ190への液体の迅速な流入とシリンダ194か
らの液体の迅速な流出が促進され、逆の場合も同様であ
る。シリンダの端が盲端であり、通常の内径が小さい吸
い込み口及び吐き出し口だけによって加圧液管路と連結
されている場合は、このような液体の迅速な流入、流出
は不可能であり、不都合な背圧が生ずるであろう。
ローラ（例えば図１の部材20）の組が同じ入力及び出
力ディスク間のトルクを伝達する場合は、同じ通路200,
201が組内の全てのローラの対応するピストン71,193と
好適に連通できる。二重端のCVTで共用される２組のロ
ーラ（同上図の部材20,25）を設けた場合は、通路200,2
01は一組のピストンと連通でき、これもケーシング63内
に形成された通路200a及び201aは別の組のピストンと連
通できる。通路200,200aはそれらの内部の圧力が等しく
なるように導管217と連結され、通路201,201aは同じ効
果のために導管218と連結されている。
図19のシリンダ190内を移動するピストン71は延長部2
05によって変形され、その端面206は円滑に湾曲した縁2
08で側壁207と一体になる。戻り管路202が通路200に入
る前記管路の縁は210で角度のある面と共に形成されて
いる。CVTの使用時に過負荷／酷使状態が発生し、その
結果、ピストン71の過度の軸方向運動（図19での左側）
が生じた場合は、表面208と210は接近して、通路200か
ら戻り管路202への流体の通常の流出に過度の抵抗があ
る。従って通路200,200a内の圧力は上昇し、これらの通
路内の圧力は他方のピストン71の全てに作用するので、
これらの他の全てのピストンにはそれらが対応して軸方
向運動の範囲を超える範囲に接近するとそれに対抗する
増強された力が加わる。従って“油圧終端”作用が設定
される。図20は加圧液源11が環状レース、転動−牽引型
の二重端CVTの２組のシリンダ20,25の作動シリンダ190,
194に動力を供給する、通路200,200a,201,201aに連結さ
れた双対ポンプ215,216からなる可能な一つの実施例を
線図で示したものである。油圧系の戻り管路202,203は
単一のローラ60aのシリンダと連結し、前記ローラは他
方の全てのローラの“主”ローラの機能を果たす。この
ローラのキャリッジ67のピストン71は延長部205を設け
ており、これはピストン71がシリンダ190内でオーバシ
ュートしそうになると、前述の“終端”機能を果たし、
この同じローラのピストン193はシリンダ194内でピスト
ンがオーバシュートしそうになると、シリンダ端壁221
に接近し、出口を遮ることによって同様の終端”機能を
果たすシール220を設けている。更に留意すべきこと
は、ディスク61,62をローラ60と強制的に接触させる終
端負荷力を発生する終端負荷シリンダ223がさしたる抵
抗の介在なく通路及びローラ作動機構に近接した油圧系
の一部に連結されているので、通路とシリンダ223内に
は常時等しい圧力が存在することである。
ローラ作動機構の主ピストン71によって終端作用を生
ずるには、中心82を有する球面の一部と一致しなければ
ならない縁208を精密に加工することが必要である。図2
1は、一つのローラ60bのより簡単な“第２ピストン"193
がオーバシュートしそうになると、このピストン油圧系
の左側で終端作用をもたらす別の設計の一部を示してい
る。隣接するローラ60cはその“第2"ピストン193が油圧
系の右側（通路201,201aに対応）に位置し、オーバシュ
ートすると油圧系の右側に終端作用を及ぼすように別の
経路で配設されている。
フロントページの続き (72)発明者 グリーンウッド，クリストファー・ジョ ン イギリス国 ピイアール５ ２ユーテ イ・ランカシア・プレストン・レイラン ド・エディンバラ クローズ・14 (72)発明者 ウインター，フィリップ・ダンカン イギリス国 ビイビイ６ ７ティエス・ ランカシア・ブラックバーン・グレイト ハーウッド・リンフィールド ロー ド・24 (56)参考文献 特開 昭53−77959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−12057（ＪＰ，Ａ) 米国特許1865102（ＵＳ，Ａ) 米国特許2130314（ＵＳ，Ａ) 英国特許1600972（ＧＢ，Ａ) 英国特許1395319（ＧＢ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ローラ・アセンブリがキャリッジ（67、11
    0、133）と、それに装着された軸受（64、65）と、この
    軸受でスピンするように装着されたローラ（60、135）
    とからなり、単一円環面の異なる部分に相当する入力及
    び出力レース（85、87）を有する同軸に回転するディス
    ク（61、62、116）の間のローラ接触と伝動トルクがデ
    ィスク−ローラ接触箇所で牽引力を生じさせ、固定部
    （72、99、113、130、145）及び可動部（71、97、111、
    131、141、150、155）を含む作動機構を備え、その可動
    部はディスクに対してキャスター角に配置され、作動運
    動の所定の行程にわたって往復可能で、かつキャリッジ
    に所定の制御力を供給し、かつ作動機構及びキャリッジ
    は制御力とディスクの軸に対して直角の平面でローラ・
    アセンブリによって加えられる牽引力の合力がゼロであ
    る平衡位置を探索し、さらにキャリッジは、ローラ軸
    （58）を備え、そのローラ軸から離れた位置（82、10
    3、120、129、143、152）で作動機構に連結して、ロー
    ラ・アセンブリが隣接する部品と３つの点、すなわち２
    つのディスク／ローラ接点（86、88）と、作動機構との
    連結点（82、103、120、129、143、152）だけによって
    位置決めされる構造とされ、 ローラ心（66、134）の前記ローラ軸に沿う位置が固定
    され、 前記ローラ・アセンブリが作動機構に対して前記作動機
    構との連結点（82、103、120、129、143、152）を通る
    二つ以上の軸を中心に回転可能であることを特徴とする
    環状レース、転動−牽引型のCVT用ローラ制御装置。
JP2500578A 1988-11-21 1989-11-17 Ｃｖｔ用ローラ制御装置 Expired - Lifetime JP2646040B2 (ja)

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