JP3767471B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の変速機として適用されるトロイダル型無段変速機の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トロイダル型無段変速機としては、例えば、特開２０００−７４１６７号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来出典には、トルク入力時に皿バネが密着するのを防止することを目的とし、入力ディスクを介してパワーローラへプリロードを付与する付勢手段として、カラーとスペーサと皿バネとローディングナットを有する構成が記載されている。
【０００４】
すなわち、図６に示すように、ダブルキャビティのトロイダル型無段変速機において、リア側の入力ディスクの背面に皿バネを配置し、その皿バネをローディングナットにより締め付けている。また、皿バネの内側には、スペーサとカラーを有し、カラーによってローディングナットが緩むのを防止すると共に、カラーの長さにより皿バネの初期荷重を設定している。また、スペーサにより皿バネのストロークを規制している。
【０００５】
上記皿バネの初期荷重設定は、カラーの長さ寸法（特開２０００−７４１６７号公報の図６のＰ）、つまり、スプライン溝との当たり面からローディングナットとの当たり面までの長さ寸法により決まるため、組み付け時には、長さ寸法が異なる複数のカラーを用意しておき、適正な初期荷重が得られるカラーを選択し、これをローディングナットにより締結固定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトロイダル型無段変速機にあっては、入力ディスクの背面と皿バネとが常に接触しているため、この接触面において摩耗が発生してしまうという問題がある。
【０００７】
この皿バネの接触面摩耗は、入力ディスクの回転によるものではなく、入力ディスクの背面がうねり変形することにより発生する。つまり、１回転につき２箇所のパワーローラ接触点から付与される荷重（ローディング力）により入力ディスクが変形するが、この変形は、図７に示すように、入力ディスクの内径穴が、一対のパワーローラ方向を長軸とする楕円形状の変形となり、この入力ディスクの内径穴楕円変形に伴って、皿バネと接触する入力ディスクの背面がうねり変形する。
【０００８】
本発明の目的は、１回転につき複数箇所のパワーローラ接触点から荷重を付与されるディスクの変形に伴う皿バネ接触面のうねりによる摩耗を抑制することができるトロイダル型無段変速機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、伝達トルクに応じてパワーローラを挟圧する押し付け力発生手段と、パワーローラにプリロードを付与する付勢手段と、を備えたトロイダル型無段変速機において、
前記トロイダル型無段変速機は、第１入力ディスクと第２入力ディスクを両端部に配置し、中央部に出力ディスクを配置することで、入出力ディスクとパワーローラによるトロイダル変速部が２組構成されたダブルキャビティのトロイダル型無段変速機であり、
前記押し付け力発生手段は、第１入力ディスクの背面位置に配置されたローディングカム機構であり、
前記付勢手段は、第２入力ディスクの背面位置に入出力ディスクと同軸的に配設された付勢機構であり、トルク伝達軸の外周位置に配置され、一端面がトルク伝達軸に接する円筒状のカラーと、該カラーの外周位置に配置され、一端面がディスク背面に接し、第２入力ディスクの軸方向移動量を規制する断面Ｌ字形のスペーサと、該スペーサの外周位置に配置され、Ｌ字内側角部に一端が接する皿バネと、前記カラーにより規制された軸方向位置を保ちながらトルク伝達軸の端部に締結され、前記皿バネの他端を圧接するローディングナットと、を有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
本発明にあっては、付勢機構の第２入力ディスクの背面と皿バネとの間に、一端面が第２入力ディスクの背面に接し他端面が皿バネに接する断面Ｌ字形のスペーサを配置したため、皿バネと第２入力ディスクの背面とが、スペーサにより直接接触することが無く、１回転につき２箇所のパワーローラ接触点から荷重を付与される第２入力ディスクの変形に伴う皿バネ接触面のうねりによる摩耗を抑制することができる。
加えて、スペーサによる第２入力ディスクの軸方向移動量の規制機能が発揮され、皿バネが密着するまで第２入力ディスクが軸方向にストロークすることによる劣化と摩耗を低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトロイダル型無段変速機を実現する実施の形態を、請求項１〜請求項２に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のトロイダル型無段変速機の変速機構を示す概略図で、エンジンからの回転駆動力は、図外のトルクコンバータおよび前後進切換え機構を介して入力軸１に入力される。
【００１３】
前記入力軸１と同軸上にトルク伝達軸２が配置され、該トルク伝達軸２の両端部位置には、第１入力ディスク３と第２入力ディスク４を、軸方向移動可能にスプライン結合している。
【００１４】
前記第１入力ディスク３の背面と入力軸１との間には、入力トルクに応じて軸方向推力を発生するローディングカム機構５（押し付け力発生手段）を介装している。
【００１５】
前記第２入力ディスク４の背面とトルク伝達軸２との間には、両入力ディスク３，４にプリロード（初期荷重）を付与する付勢機構６（付勢手段）を介装している。この付勢機構６は、両入力ディスク３，４及び後述する出力ディスク８とは同軸的に配設されている。
【００１６】
前記両入力ディスク３，４の中間位置には、トルク伝達軸２に遊装した出力ディスク８を配置している。この出力ディスク８は、２つの出力ディスクの背面を互いに合わせて一体結合したもので、出力ディスク８の外周部には出力ギア９を形成している。
【００１７】
前記第１入力ディスク３の出力ディスク８側対向面と、前記第２入力ディスク４の出力ディスク８側対向面と、前記出力ディスク８の両入力ディスク３，４に対向する対向面には、それぞれトロイド状溝３ａ，４ａ，８ａ，８ｂを形成している。
【００１８】
前記トロイド状溝３ａ，８ａとの間には、左右２個の第１パワーローラ１０，１０を油膜せん断力により動力の受け渡しを可能に挟持している。同様に、トロイド状溝４ａ，８ｂとの間には、左右２個の第２パワーローラ１１，１１を油膜せん断力により動力の受け渡しを可能に挟持している。
【００１９】
そして、第１入力ディスク３と出力ディスク８と第１パワーローラ１０，１０により第１トロイダル変速部１２を構成し、第２入力ディスク４と出力ディスク８と第２パワーローラ１１，１１により第２トロイダル変速部１３を構成している。すなわち、２組のトロイダル変速部１２，１３が構成されたダブルキャビティのトロイダル型無段変速機とされている。
【００２０】
上記変速機構において、各パワーローラ１０，１０，１１，１１は、後述する作動により変速比に応じた傾転角が得られるようにそれぞれ傾転され、両入力ディスク３，４の入力回転を無段階（連続的）に変速して出力ディスク８に伝達する。
【００２１】
図２は第１実施例のトロイダル型無段変速機の変速制御系を示す概略図で、第１パワーローラ１０，１０は、トラニオン１４，１４の一端に支持されていて、パワーローラ回転軸１５，１５を中心として回転自在である。このトラニオン１４，１４の他端部には、トラニオン１４，１４を軸方向に移動させて各パワーローラ１０，１０を傾転させる油圧アクチュエータとしてのサーボピストン１６，１６を設けている。なお、第２パワーローラ１１，１１も同様に、トラニオンの一端に支持されていて、トラニオンを軸方向に移動させて各パワーローラ１１，１１を傾転させる油圧アクチュエータとしてのサーボピストンを設けている。そして、４個のトラニオンは、これらが同期して動くように図外の同期ワイヤにより連結されている。
【００２２】
前記サーボピストン１６，１６を作動制御する油圧制御系として、ピストン１６ａ，１６ａにより画成されるハイ側油室１６ｂ，１６ｂに接続されるハイ側油路１７と、ロー側油室１６ｃ，１６ｃに接続されるロー側油路１８と、ハイ側油路１７を接続するポート１９ａとロー側油路１８を接続するポート１９ｂを有する変速制御弁１９とが設けられている。
【００２３】
前記変速制御弁１９のライン圧ポート１９ｃには、図外のオイルポンプ及びリリーフ弁を有する油圧源からのライン圧が供給される。
【００２４】
前記変速制御弁１９の変速スプール１９ｄは、トラニオン１４，１４の軸方向及び傾転方向を検知し、変速制御弁１９にフィードバックするレバー２０及びプリセスカム２１と連動すると共に、ステップモータ２２により軸方向に変位するように駆動される。
【００２５】
前記ステップモータ２２を駆動制御する電子制御系として、ＣＶＴコントロールユニット２３が設けられ、このＣＶＴコントロールユニット２３には、スロットル開度センサ２４、エンジン回転センサ２５、入力ディスク回転センサ２６、出力軸回転センサ（車速センサ）２７、インヒビタースイッチ２８、油温センサ２９等からの入力情報が取り込まれる。
【００２６】
図３は第１実施例のトロイダル型無段変速機に採用された付勢機構６を示す断面図である。
【００２７】
前記付勢機構６は、トルク伝達軸２の外周位置に配置され、一端面がトルク伝達軸２の段差部２ａに接する円筒状のカラー６１と、該カラー６１の外周位置に配置され、一端面が第２入力ディスク４の背面に接し、第２入力ディスク４の軸方向移動量を規制する断面Ｌ字形のスペーサ６２（介在部材）と、該スペーサ６２の外周位置に配置され、Ｌ字内側角部に一端が接する皿バネ６３（弾性部材）と、前記カラー６１により規制された軸方向位置を保ちながらトルク伝達軸２の端部に締結され、前記皿バネ６３の他端を圧接するローディングナット６４（締結部材）と、を有する。
【００２８】
そして、前記断面Ｌ字形のスペーサ６２を、軸方向円筒部６２ａと、軸方向円筒部６２ａの端部から外径方向に延びる径方向つば部６２ｂにより構成し、前記第２入力ディスク４の背面位置に、前記径方向つば部６２ｂの外径とほぼ一致する溝内径と径方向つば部６２ｂの厚みとほぼ一致する溝深さを持つスペーサ溝４ｂを形成した。
【００２９】
次に、作用を説明する。
【００３０】
［変速比制御作用］
トロイダル型無段変速機は、トラニオン１４，１４を傾転軸方向（図２の上下方向）に変位し、パワーローラ１０，１０を傾転させることによって変速比を変える。
【００３１】
つまり、ＣＶＴコントロールユニット２３からの目標変速比が得られる駆動指令によりステップモータ２２を回転させるとによって変速スプール１９ｄが変位すると、サーボピストン１６，１６の一方のサーボピストン室に作動油が導かれ、他方のサーボピストン室から作動油が排出され、トラニオン１４，１４が傾転軸方向に変位する。
【００３２】
これにより、パワーローラ回転軸１５，１５がディスク回転中心位置に対してオフセットする。このオフセットによりパワーローラ１０，１０と入出力ディスク３，８との接触部で発生するサイドスリップ力によりパワーローラ１０，１０が傾転する。
【００３３】
この傾転運動およびオフセットは、プリセスカム２１及びレバー２０を介して変速スプール１９ｄに伝達され、ステップモータ２２との釣り合い位置で静止し、所定の傾転角となった時点でトラニオン１４，１４に与えた変位が元のディスク回転中心位置に戻され、パワーローラ１０，１０の傾転動作を停止することでなされる。変速比は、パワーローラ１０，１０の傾転角により決まる。なお、パワーローラ１１，１１についても同様の変速比制御作用を示す。
【００３４】
［密着による皿バネの劣化や摩耗の抑制作用］
例えば、従来の特公平６−７２６５５号公報に記載されているようなトロイダル型無段変速機にあっては、プリロードを与えるための弾性部材として用いられている皿バネのストロークが大きく、かつ、入力トルクが大きい状態では、直列に配列した皿バネが密着した状態で運転されることになり、皿バネの劣化や摩耗が促進されるという問題があった。
【００３５】
これに対し、第１実施例の場合、第２入力ディスク４の軸方向移動量を規制するスペーサ６２を設けたため、第２入力ディスク４の図３右方向への軸方向移動量は、スペーサ６２とローディングナット６４との軸方向クリアランスが押し潰されるまでの量に規制され、二枚合わせによる皿バネ６３は互いに密着することが無く、上記従来技術のように、皿バネ６３が密着するまでストロークすることによる劣化と摩耗を低減することができる。
【００３６】
［ディスクうねりによる皿バネの摩耗抑制作用］
上記変速比制御において、第２入力ディスク４には、１回転につきパワーローラ１０，１０との２つの接触点から付与される軸方向の荷重により第２入力ディスク４が変形するが、この変形は、図７に示すように、第２入力ディスク４の内径穴が、一対のパワーローラ１０，１０を結ぶ方向を長軸とする楕円形状の変形となり、この第２入力ディスク４の内径穴楕円変形に伴って、第２入力ディスク４の背面がうねり変形する。
【００３７】
よって、従来のように入力ディスクと皿バネとが直接接触していると、入力ディスク背面のうねりにより、皿バネ接触面が周方向に往復相対移動し、皿バネ接触面が摩耗し、その摩耗量は時間の経過に伴って増大する。
【００３８】
これに対し、第１実施例の場合、第２入力ディスク４と皿バネ６３とは、直接接触させることなく、断面Ｌ字形のスペーサ６２を、両者４，６３の間に介在させているため、第２入力ディスク４の背面のうねりは、その大半がスペーサ６２にて吸収され、第２入力ディスク４の背面がうねっていても、スペーサ６２と皿バネ６３とは互いの接触位置が相対的にずれることがなく、皿バネ６３のディスク側接触部の摩耗が抑制される。
【００３９】
さらに、第１実施例において、大きな入力トルクが作用する時であって、特に、パワーローラ１０，１０の傾転角度がハイ側変速比の角度である場合（図１を参照）、図４に示すように、断面Ｌ字形のスペーサ６２が、第２入力ディスク４の下部を回転軸心から離れた位置まで広範囲にて支持しているため、パワーローラから第２入力ディスク４に荷重Ｆが作用すると、スペーサ６２による高い支持力により第２入力ディスク４の図４の右方向への傾き変形が小さく抑えられる。この結果、この第２入力ディスク４の傾き変形に伴う皿バネ６３の摩耗促進も抑えることができる。
【００４０】
ちなみに、特開２０００−７４１６７号公報に記載の従来技術では、図５に示すように、円筒状のスペーサが入力ディスクの下部を支持しているだけであるため、パワーローラから入力ディスクに荷重Ｆが作用すると、スペーサの支持力不足により入力ディスクが図５の右方向に傾き変形し、この入力ディスクの傾き変形に伴い皿バネの摩耗が促進されるという問題があった。
【００４１】
次に、効果を説明する。
【００４２】
(1) 付勢機構６の第２入力ディスク４の背面と皿バネ６３との間に、一端面が第２入力ディスク４の背面に接し他端面が皿バネ６３に接する断面Ｌ字形のスペーサ６２を配置したため、皿バネ６３と第２入力ディスク４の背面とが、スペーサ６２により直接接触することが無く、１回転につき２箇所のパワーローラ接触点から荷重を付与される第２入力ディスク４の変形に伴う皿バネ接触面のうねりによる摩耗を抑制することができる。
【００４３】
(2) 付勢機構６は、トルク伝達軸２の外周位置に配置され、一端面がトルク伝達軸２に接する円筒状のカラー６１と、該カラー６１の外周位置に配置され、一端面が第２入力ディスク４の背面に接し、第２入力ディスク４の軸方向移動量を規制する断面Ｌ字形のスペーサ６２と、該スペーサ６２の外周位置に配置され、Ｌ字内側角部に一端が接する皿バネ６３と、前記カラー６１により規制された軸方向位置を保ちながらトルク伝達軸２の端部に締結され、前記皿バネ６３の他端を圧接するローディングナット６４と、を有する構成としたため、上記(1)の効果に加え、スペーサ６２による第２入力ディスク４の軸方向移動量の規制機能が発揮され、皿バネ６３が密着するまで第２入力ディスク４が軸方向にストロークすることによる劣化と摩耗を低減することができる。
【００４４】
(3) 断面Ｌ字形のスペーサ６２を、軸方向円筒部６２ａと、軸方向円筒部６２ａの端部から外径方向に延びる径方向つば部６２ｂにより構成し、第２入力ディスク４の背面位置に、径方向つば部６２ｂの外径とほぼ一致する溝内径と径方向つば部６２ｂの厚みとほぼ一致する溝深さを持つスペーサ溝４ｂを形成したため、径方向つば部６２ｂによる高い支持力により第２入力ディスク４の傾き変形を抑えることができる。この結果、第２入力ディスク４の傾き変形に伴う皿バネ６３の摩耗促進を抑えることができると共に、断面Ｌ字形のスペーサ６２としながらも軸方向寸法の短縮化を図ることができる。すなわち、スペーサ６２の径方向つば部６２ｂは、スペーサ溝４ｂに収納された状態で取り付けられるため、付勢機構６の軸方向寸法を、特開２０００−７４１６７号公報に記載の従来技術並に抑えることができる。
【００４５】
（他の実施例）
以上、本発明のトロイダル型無段変速機を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のトロイダル型無段変速機の変速機構を示す概略図である。
【図２】第１実施例のトロイダル型無段変速機の変速制御系を示す概略図である。
【図３】第１実施例のトロイダル型無段変速機に採用された付勢機構を示す断面図である。
【図４】第１実施例の付勢機構の構成部品である断面Ｌ字形のスペーサによる第２入力ディスクの傾き変形防止作用を説明する図である。
【図５】従来技術の円筒状のスペーサによる入力ディスクの傾き変形作用を説明する図である。
【図６】従来のトロイダル型無段変速機に採用された付勢機構を示す断面図である。
【図７】皿バネの摩耗原因である入力ディスクのうねり変形説明図である。
【符号の説明】
１ 入力軸
２ トルク伝達軸
３ 第１入力ディスク
４ 第２入力ディスク
４ｂ スペーサ溝
５ ローディング機構（押し付け力発生手段）
６ 付勢機構（付勢手段）
６１ カラー
６２ スペーサ（介在部材）
６２ａ 軸方向円筒部
６２ｂ 径方向つば部
６３ 皿バネ（弾性部材）
６４ ローディングナット（締結部材）
８ 出力ディスク
９ 出力ギア
１０ 第１パワーローラ
１１ 第２パワーローラ
１２ 第１トロイダル変速部
１３ 第２トロイダル変速部
１４ トラニオン

Claims (2)

1. 同軸に配置された入力ディスク及び出力ディスクと、これら入出力ディスクの対向面間に動力伝達可能に挟圧した複数のパワーローラと、伝達トルクに応じて前記パワーローラを挟圧する押し付け力発生手段と、前記パワーローラにプリロードを付与する付勢手段と、を備えたトロイダル型無段変速機において、
   前記トロイダル型無段変速機は、第１入力ディスクと第２入力ディスクを両端部に配置し、中央部に出力ディスクを配置することで、入出力ディスクとパワーローラによるトロイダル変速部が２組構成されたダブルキャビティのトロイダル型無段変速機であり、
   前記押し付け力発生手段は、第１入力ディスクの背面位置に配置されたローディングカム機構であり、
   前記付勢手段は、第２入力ディスクの背面位置に入出力ディスクと同軸的に配設された付勢機構であり、トルク伝達軸の外周位置に配置され、一端面がトルク伝達軸に接する円筒状のカラーと、該カラーの外周位置に配置され、一端面がディスク背面に接し、第２入力ディスクの軸方向移動量を規制する断面Ｌ字形のスペーサと、該スペーサの外周位置に配置され、Ｌ字内側角部に一端が接する皿バネと、前記カラーにより規制された軸方向位置を保ちながらトルク伝達軸の端部に締結され、前記皿バネの他端を圧接するローディングナットと、を有することを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 請求項１に記載のトロイダル型無段変速機において、
   前記断面Ｌ字形のスペーサを、軸方向円筒部と、軸方向円筒部の端部から外径方向に延びる径方向つば部により構成し、
   前記第２入力ディスクの背面位置に、前記径方向つば部の外径とほぼ一致する溝内径と径方向つば部の厚みとほぼ一致する溝深さを持つスペーサ溝を形成したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。

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