JP3734150B2 - フルトロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Description
【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 (1)
- 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。
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