JP3734150B2

JP3734150B2 - フルトロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP3734150B2
Application number: JP2000374524A
Authority: JP
Inventors: 泰治美佐田; 伸二安原
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: JP2002174315A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の変速装置として用いられるフルトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のフルトロイダル型無段変速機におけるバリエータ１０１の一部の構造を示す概略図である。図において、当該バリエータ１０１には、車両の動力源により回転駆動される入力軸１０２が設けられており、入力ディスク１０３は入力軸１０２にスプライン結合して一体回転が可能である。入力ディスク１０３の外周には、リング１０９が圧入されている。一方、出力部１０４は、入力軸１０２に対して相対回転自在に支持されている。この出力部１０４は、出力部材１０５と、この出力部材１０５に一体回転可能に支持された出力ディスク１０６とを備えている。出力ディスク１０６の外周には、リング１１０が圧入されている。
【０００３】
上記入力ディスク１０３及び出力ディスク１０６の互いに対向する側面には、それぞれ、凹湾曲状の軌道面１０３ａ及び１０６ａが形成されている。両軌道面１０３ａ，１０６ａの間には、この両軌道面１０３ａ，１０６ａに最外周縁を当接させた状態で回転する円盤状のローラ１０７が円周等配に３個（１個のみ図示）挟持されている。ローラ１０７はキャリッジ１０８によって、回転軸１０７ａ周りに回転自在に支持されている。また、出力部材１０５の左方（図示省略）にも、上記の構成とほぼ同様な構成の入力ディスク、出力ディスク、ローラ及びキャリッジが、出力部材１０５に対して左右対称に配置されている。
【０００４】
入力軸１０２が回転駆動されると、入力ディスク１０３からローラ１０７を介して出力ディスク１０６にトルクが伝達される。キャリッジ１０８に支持されたローラ１０７は、トルクを伝達することによりキャリッジ１０８に生じる反力と、出力ディスク１０６を駆動するのに必要なトルクとのアンバランスを解消すべく、回転軸１０７ａを傾斜させる。これにより、ローラ１０７の位置が図の二点鎖線に示すように変化し、両ディスク１０３，１０６間の速度比が連続的に変化する。
【０００５】
上記回転軸１０７ａが図の反時計回り方向に傾斜してその傾斜角度が大きくなり、ローラ１０７が入力ディスク１０３の軌道面１０３ａの外周端部に達すると、リング１０９がストッパとなってローラ１０７が軌道面１０３ａから飛び出すことを防止する。逆に、回転軸１０７ａが図の時計回り方向に傾斜してその傾斜角度が大きくなり、ローラ１０７が出力ディスク１０６の軌道面１０６ａの外周端部に達すると、リング１１０が同様にストッパとなってローラ１０７が軌道面１０６ａから飛び出すことを防止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のフルトロイダル型無段変速機では、入力ディスク１０３の外周及び出力ディスク１０６の外周にそれぞれリング１０９及び１１０が必要である。これらは、圧入される部材であるため、内径等も精度良く仕上げなければならない。また、各リング１０９，１１０を入出力ディスク１０３，１０６に圧入する作業は容易ではない。従って、リング１０９及び１１０の製造及び圧入に時間がかかり、このことが、各ディスクに関する製造コストを増大させる一因となっている。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、圧入作業を要する飛び出し防止用のリングをディスクに設ける必要性を無くすことにより、フルトロイダル型無段変速機の製造コストを低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一側面に凹湾曲状の軌道面を有する一対の入力ディスクと、各入力ディスクの軌道面にそれぞれ対向する凹湾曲状の軌道面を有する一対の出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両軌道面に最外周縁を当接させた状態で回転しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、前記ローラの回転軸を傾斜可能に支持するキャリッジと、前記キャリッジに対して進退方向に駆動力を付与する油圧装置とを備えたフルトロイダル型無段変速機において、
前記ローラの外周縁部が所定距離まで接近したか否かを検出する非接触式の一対のセンサよりなるセンサ装置が設けられ、この一対のセンサは、前記入力ディスク又は出力ディスクの径方向外側から当該ディスクの径方向内側を指向した状態で、前記入力ディスク及び出力ディスクに対応してこれらのディスクの外縁の径方向外側でかつ当該外縁に近接して配置されていることを特徴とする。
【０００８】
上記のように構成されたフルトロイダル型無断変速機では、ローラの外周縁部が所定距離まで接近したか否かを検出する非接触式の一対のセンサを採用したので、これらのセンサからの検出信号を利用してローラの傾斜角度を制限するようにすれば、ローラの飛び出し防止用のリングを入出力ディスクに設ける必要性を無くすことができる。
また、上記一対のセンサを、入力ディスク又は出力ディスクの径方向外側から当該ディスクの径方向内側を指向した状態で、入力ディスク及び出力ディスクに対応してこれらのディスクの外縁の径方向外側でかつ当該外縁に近接して配置するようにしたので、ディスクへの圧入作業を必要とする従来の飛び出し防止用のリングに比べて、フルトロイダル型無断変速機に対する組み込みがより簡便になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態によるフルトロイダル型無段変速機のバリエータ１部分を示す概略図である。このフルトロイダル型無段変速機において、上記バリエータ１には、車両の動力源により回転駆動される入力軸３が設けられており、その両端近傍にはそれぞれ入力ディスク５が支持されている。
【００１０】
各入力ディスク５の一側面には、凹湾曲状の軌道面５ｂが形成されており、その内周には複数条の溝を切ったスプライン穴５ａが形成されている。入力ディスク５は、そのスプライン穴５ａを、入力軸３に設けられたスプライン軸３ａに結合させることによって、入力軸３と一体回転可能に組み付けられている。右側の入力ディスク５は、入力軸３に一体に設けられた係止部３ｂによって図示の状態から右方への移動が規制されている。また、左側の入力ディスク５の軌道面５ｂと反対側の背面には、当該背面全体を覆うケーシング６と、ケーシング６の内周に内接したバックアップ板７と、入力軸３に固定され、入力ディスク５及びバックアップ板７が軸方向の左方に移動することを規制する係止リング８及び止め輪９と、係止リング８の外周に装着され、バックアップ板７に予圧を付与するワッシャ１０とが設けられている。
【００１１】
上記バックアップ板７の外周にはＯリング１１が装着されており、ケーシング６の内面と、入力ディスク５の背面と、バックアップ板７とによって囲まれた入力軸３の周りの空間に油室Ａが形成されている。油室Ａは、入力軸３の中心軸方向に設けられた油路３ｃ及びその右端部近傍から径方向に設けられた油路３ｄと連通している。また、油路３ｃは、入力軸３の端部に挿入された固定部材２の内部に設けられた油路２ａと連通している。この油路２ａは、油圧装置１２と接続されている。このようにして、ケーシング６及びバックアップ板７をシリンダとし、入力ディスク５をピストンとする油圧シリンダ装置が構成されている。
【００１２】
上記入力軸３の軸方向中央部には、バリエータ１の出力部１３が入力軸３に対して相対回転自在に支持されている。この出力部１３は、出力部材１４と、この出力部材１４にそれぞれ一体回転可能に支持された一対の出力ディスク１５とを備えている。各出力ディスク１５の、入力ディスク５の軌道面５ｂに対向する一側面には、凹湾曲状の軌道面１５ｂが形成されている。また、上記出力部材１４の外周には、動力伝達用のチェーン１６と噛み合うスプロケットギヤ１４ａが形成されている。
【００１３】
上記各入力ディスク５の軌道面５ｂと、これに対向する出力ディスク１５の軌道面１５ｂとの間は、トロイド状隙間として構成されており、このトロイド状隙間には、各軌道面５ｂ，１５ｂと圧接して最外周縁を当接させた状態で回転する金属製の円盤状のローラ１７が円周等配に３個（１個のみ図示）設けられている。従って、ローラ１７は左右一対のトロイド状隙間に計６個配置されている。各ローラ１７はキャリッジ１８によって回転軸１７ａ周りに回転自在に支持されているとともに、当該キャリッジ１８によって各軌道面５ｂ，１５ｂとの相対位置を調整できるようになっている。
【００１４】
上記バリエータ１において、油圧装置１２から油室Ａに、端末負荷としての油圧が付与されると、左側の入力ディスク５が右方に付勢され、ローラ１７を介して左側の出力ディスク１５が右方に付勢される。これにより、左側の出力ディスク１５から出力部材１４を介して、右側の出力ディスク１５が右方に付勢される。さらに、右側の出力ディスク１５からローラ１７を介して右側の入力ディスク５が押圧されるが、この入力ディスク５は係止部３ｂにより止められているため、上記端末負荷がバリエータ１全体に付与され、左右の各ローラ１７が両ディスク５，１５間に所定の圧力で挟持された状態となる。
【００１５】
この状態において、入力軸３に動力が付与されると、入力ディスク５から出力ディスク１５に対して、上記６個のローラ１７を介してトルクが伝達される。キャリッジ１８に支持されたローラ１７は、トルクを伝達することによりキャリッジ１８に生じる反力と、出力ディスク１５を駆動するのに必要なトルクとのアンバランスを解消すべく、キャリッジ１８の軸線周りに回転軸１７ａを傾斜させる。これにより、ローラ１７の位置が図の二点鎖線に示すように変化し、両ディスク５，１５間の速度比が連続的に変化する。なお、左右各３個のローラ１７は、左右対称になるように同期して回転軸１７ａを傾斜させ、それらの傾斜角度は６個のローラすべてについて一致している。
【００１６】
一方、上記バリエータ１のハウジング４には、前記ローラ１７の外周縁部が所定距離まで接近したか否かを検出する非接触式の一対のセンサ１９Ｌ及び１９Ｒよりなるセンサ装置が取り付けられている。これらのセンサ１９Ｌ，１９Ｒは、全６個のローラ１７のうち、センサ配置が容易な任意の一つのローラ１７に対応して配置されている。また、センサ１９Ｌ及び１９Ｒはそれぞれ、当該ローラ１７を挟持する入力ディスク５の軌道面５ｂの外縁及び出力ディスク１５の軌道面１５ｂの外縁に近接して配置されている。
すなわち、図１及び図２に示すように、上記一対のセンサ１９Ｌ，１９Ｒは、入力ディスク５又は出力ディスク１５の径方向外側から当該ディスク５，１５の径方向内側を指向した状態で、入力ディスク５及び出力ディスク１５に対応してこれらのディスク５，１５の外縁の径方向外側でかつ当該外縁に近接して配置されている。
各センサ１９Ｌ，１９Ｒは、例えば、ローラ１７が所定距離まで接近したとき、その内部に渦電流を発生させることに基づいて動作する高周波形の近接スイッチである。
【００１７】
ここで、左側のセンサ１９Ｌは、ローラ１７の回転軸１７ａが時計回り方向に所定角度α傾斜したとき（図２参照）、ローラ１７との相対距離が上記所定距離になるように配置されている。従って、このときセンサ１９Ｌは、ローラ１７の検出信号を出力する。同様に、右側のセンサ１９Ｒは、ローラ１７の回転軸１７ａが反時計回り方向に所定角度α傾斜したとき、ローラ１７との相対距離が上記所定距離になるように配置されている。従って、このときセンサ１９Ｒは、ローラ１７の検出信号を出力する。上記所定角度αとは、ローラ１７の回転軸１７ａの傾斜をバリエータ１の変速領域に対応する範囲内に規制して、ローラ１７が軌道面５ｂ，１５ｂから飛び出さないための傾斜許容限度若しくはそれより若干手前の角度に相当する。
【００１８】
図３は、上記フルトロイダル型無段変速機における油圧装置１２（図１）の基本構成を示す図である。説明の簡略化のため、１個のローラ１７に関しての回路構成を示しているが、実際には、シリンダ１２１が各ローラ１７ごとに設けられている。
図において、ローラ１７にはキャリッジ１８が接続されている。シリンダ１２１の油室１２１ａ及び１２１ｂに供給される油圧の差圧により、キャリッジ１８には前進又は後退方向に駆動力が付与される。油室１２１ａに対しては、第１ポンプ１２２から当該油室１２１ａを経て電磁圧力制御弁１２３が接続され、油タンク１２４に至る回路が図示のように構成されている。また、油室１２１ｂに対しては、第２ポンプ１２５から当該油室１２１ｂを経て電磁圧力制御弁１２６が接続され、油タンク１２４に至る回路が図示のように構成されている。上記第１ポンプ１２２と第２ポンプ１２５との間にはシャトル弁１２７が接続されており、このシャトル弁１２７の出力が、出力ディスク１５の背面の油室Ａ（図１）に供給されている。
【００１９】
上記電磁圧力制御弁１２３，１２６は、制御装置２１からの指令により制御される。また、上述のセンサ１９Ｌ及び１９Ｒの検出信号が制御装置２１に入力されている。電磁圧力制御弁１２３及び１２６を制御することにより、油室１２１ａ及び１２１ｂの圧力を制御して、キャリッジ１８に前進又は後退方向の駆動力を付与することができるようになっている。
【００２０】
上記の構造において、図２の実線に示すように、ローラ１７の回転軸１７ａが所定角度αにまで傾くと、所定距離に接近したローラ１７をセンサ１９Ｌが検出し、制御装置２１に検出信号が送られる。制御装置２１は、これを受けて、電磁圧力制御弁１２３，１２６を制御し、各油室１２１ａ，１２１ｂの油圧の差圧を低減して、キャリッジ１８の駆動力（前進方向又は後退方向）を減少させる。これにより、ローラ１７の回転軸１７ａはそれ以上傾斜しない。従って、軌道面５ｂ，１５ｂからローラ１７が飛び出すことはない。
【００２１】
また、図２の二点鎖線に示すように、ローラ１７の回転軸１７ａが逆方向の所定角度αにまで傾くと、所定距離に接近したローラ１７をセンサ１９Ｒが検出し、制御装置２１に検出信号が送られる。制御装置２１は、これを受けて、電磁圧力制御弁１２３，１２６を制御し、各油室１２１ａ，１２１ｂの油圧の差圧を低減して、キャリッジ１８の駆動力（後退方向又は前進方向）を減少させる。これにより、ローラ１７の回転軸１７ａはそれ以上傾斜しない。従って、軌道面５ｂ，１５ｂからローラ１７が飛び出すことはない。
なお、上記いずれの方向へのローラ１７の傾斜においても、油圧系の応答の遅延を考慮して、所定角度αを傾斜許容限度より若干手前の角度とすれば、より確実にローラ１７の飛び出しを防止することができる。
【００２２】
このようにして、従来のように入出力ディスクにリングを圧入することなく、ローラ１７の飛び出しを防止することができる。従って、リングの製造及び圧入という面倒な工程を排除して、各ディスク５，１５に関する製造コストを低減しつつ、ローラの飛び出しを防止することができる。
【００２３】
なお、上記実施形態において、各センサ１９Ｌ，１９Ｒは、一つのローラ１７に対してのみ設けた。これは、６個のローラは同期して同じ動作をするため、いずれか一つのローラの位置を検出すれば十分だからである。しかしながら、センサの故障等、安全性や信頼性の面から、複数のローラに対して各一対のセンサを設けてもよい。
また、上記実施形態においては、各センサ１９Ｌ，１９Ｒをハウジング４に取り付けたが、何に取り付けるかは種々変更が可能であり、要は、検出対象のローラ１７の近傍であって各ディスク５，１５の軌道面の外縁に近接した位置に配置し、フルトロイダル型無段変速機における何らかの固定側部材に取り付ければよい。
また、上記実施形態では、センサ１９Ｌ，１９Ｒとして近接スイッチを採用したが、光電スイッチを用いることもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、ディスクへの圧入作業を必要とするローラの飛び出し防止用のリングを設ける必要性が無くなるので、フルトロイダル型無段変速機の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるフルトロイダル型無段変速機のバリエータ部分を示す概略図である。
【図２】上記バリエータ部分において、ローラが軌道面の外縁近傍に達した状態を示す図である。
【図３】上記フルトロイダル型無段変速機における油圧装置の基本構成を示す図である。
【図４】従来のフルトロイダル型無段変速機におけるバリエータの一部の構造を示す概略図である。
【符号の説明】
３入力軸
４ハウジング
５入力ディスク
５ｂ軌道面
１２油圧装置
１５出力ディスク
１５ｂ軌道面
１７ローラ
１７ａ回転軸
１８キャリッジ
１９Ｌ，１９Ｒセンサ
２１制御装置

Claims

一側面に凹湾曲状の軌道面を有する一対の入力ディスクと、各入力ディスクの軌道面にそれぞれ対向する凹湾曲状の軌道面を有する一対の出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両軌道面に最外周縁を当接させた状態で回転しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、前記ローラの回転軸を傾斜可能に支持するキャリッジと、前記キャリッジに対して進退方向に駆動力を付与する油圧装置とを備えたフルトロイダル型無段変速機において、
前記ローラの外周縁部が所定距離まで接近したか否かを検出する非接触式の一対のセンサよりなるセンサ装置が設けられ、この一対のセンサは、前記入力ディスク又は出力ディスクの径方向外側から当該ディスクの径方向内側を指向した状態で、前記入力ディスク及び出力ディスクに対応してこれらのディスクの外縁の径方向外側でかつ当該外縁に近接して配置されていることを特徴とするフルトロイダル型無段変速機。