JP4158320B2 - Continuously variable transmission - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明に係る無段変速装置は、自動車用の自動変速機として利用する。特に本発明は、小型・軽量化を図りつつ、予圧付与の為の皿板ばねの耐久性確保を図るものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車用の自動変速機として、図4〜5に略示する様なトロイダル型無段変速機が、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭62−71465号公報に開示されている様に、入力軸1と同心に入力側ディスク2を支持し、この入力軸1と同心に配置された出力軸3の端部に出力側ディスク4を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシング5(後述する図7〜8参照)の内側には、上記入力軸1並びに出力軸3に対して捻れの位置にある枢軸6、6を中心として揺動するトラニオン7、7を設けている。
【0003】
これら各トラニオン7、7は、両端部外側面に上記枢軸6、6を、各トラニオン7、7毎に互いに同心に、各トラニオン7、7毎に1対ずつ設けている。これら各枢軸6、6の中心軸は、上記各ディスク2、4の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク2、4の中心軸の方向に対して直角方向若しくは直角に近い方向である、捩れの位置に存在する。又、上記各トラニオン7、7の中心部には変位軸8、8の基半部を支持し、上記枢軸6、6を中心として各トラニオン7、7を揺動させる事により、上記各変位軸8、8の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン7、7に支持された変位軸8、8の先半部周囲には、それぞれパワーローラ9、9を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ9、9を、上記入力側、出力側両ディスク2、4の内側面2a、4a同士の間に挟持している。
【0004】
上記入力側、出力側両ディスク2、4の互いに対向する内側面2a、4aは、それぞれ断面が、上記枢軸6を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ9、9の周面9a、9aを、上記内側面2a、4aに当接させている。又、上記入力軸1と入力側ディスク2との間には、ローディングカム式の押圧装置10を設け、この押圧装置10によって上記入力側ディスク2を、出力側ディスク4に向け弾性的に押圧しつつ、回転駆動自在としている。
【0005】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸1の回転に伴って上記押圧装置10が上記入力側ディスク2を、上記複数のパワーローラ9、9に押圧しつつ回転させる。そして、この入力側ディスク2の回転が、上記複数のパワーローラ9、9を介して出力側ディスク4に伝達され、この出力側ディスク4に固定の出力軸3が回転する。
【0006】
入力軸1と出力軸3との回転速度を変える場合で、先ず入力軸1と出力軸3との間で減速を行なう場合には、枢軸6、6を中心として前記各トラニオン7、7を揺動させ、各パワーローラ9、9の周面9a、9aが図4に示す様に、入力側ディスク2の内側面2aの中心寄り部分と出力側ディスク4の内側面4aの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸8、8を傾斜させる。
【0007】
反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン7、7を揺動させ、各パワーローラ9、9の周面9a、9aが図5に示す様に、入力側ディスク2の内側面2aの外周寄り部分と出力側ディスク4の内側面4aの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸8、8を傾斜させる。各変位軸8、8の傾斜角度を図4と図5との中間にすれば、入力軸1と出力軸3との間で、中間の変速比を得られる。
【0008】
更に、図6〜7は、実願昭63−69293号(実開平1−173552号)のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク2と出力側ディスク4とは円管状の入力軸11の周囲に、それぞれ回転自在に支持している。又、この入力軸11の端部と上記入力側ディスク2との間に、ローディングカム式の押圧装置10を設けている。一方、上記出力側ディスク4には、出力歯車12を結合し、これら出力側ディスク4と出力歯車12とが同期して回転する様にしている。
【0009】
1対のトラニオン7、7の両端部に互いに同心に設けた枢軸6、6は1対の支持板(ヨーク)13、13に、揺動並びに軸方向(図6の表裏方向、図7の上下方向)の変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン7、7の中間部に、変位軸8、8の基半部を支持している。これら各変位軸8、8は、基半部と先半部とを互いに偏心させている。そして、このうちの基半部を上記各トラニオン7、7の中間部に回転自在に支持し、それぞれの先半部にパワーローラ9、9を回転自在に支持している。
【0010】
尚、上記1対の変位軸8、8は、上記入力軸11に対して180度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸8、8の基半部と先半部とが偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク2、4の回転方向に関して同方向(図7で上下逆方向)としている。又、偏心方向は、上記入力軸11の配設方向に対してほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ9、9は、上記入力軸11の配設方向に関して若干の変位自在に支持される。
【0011】
又、上記各パワーローラ9、9の外側面と上記各トラニオン7、7の中間部内側面との間には、これら各パワーローラ9、9の外側面の側から順に、スラスト玉軸受14、14とスラストニードル軸受15、15とを設けている。このうちのスラスト玉軸受14、14は、上記各パワーローラ9、9に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ9、9の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受15、15は、上記各パワーローラ9、9から上記各スラスト玉軸受14、14を構成する外輪16、16に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記各変位軸8、8の先半部及び上記外輪16、16が、これら各変位軸8、8の基半部を中心として揺動する事を許容する。更に、上記各トラニオン7、7は、油圧式のアクチュエータ(油圧シリンダ)17、17により、前記各枢軸6、6の軸方向に変位自在としている。
【0012】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の場合、入力軸11の回転は前記押圧装置10を介して入力側ディスク2に伝えられる。そして、この入力側ディスク2の回転が、1対のパワーローラ9、9を介して出力側ディスク4に伝えられ、更にこの出力側ディスク4の回転が、出力歯車12より取り出される。
【0013】
入力軸11と出力歯車12との間の回転速度比を変える場合には、上記各アクチュエータ17、17により上記1対のトラニオン7、7を、それぞれ逆方向に、例えば、図7の右側のパワーローラ9を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ9を同図の上側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ9、9の周面9a、9aと上記入力側ディスク2及び出力側ディスク4の内側面2a、4aとの当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン7、7が、支持板13、13に枢支された枢軸6、6を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図4〜5に示した様に、上記各パワーローラ9、9の周面9a、9aと上記各内側面2a、4aとの当接位置が変化し、上記入力軸11と出力歯車12との間の回転速度比が変化する。
【0014】
トロイダル型無段変速機による動力伝達時には、構成各部の弾性変形に基づいて、上記各パワーローラ9、9が上記入力軸11の軸方向に変位する。そして、これら各パワーローラ9、9を支持した前記各変位軸8、8が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受14、14の外輪16、16の外側面と上記各トラニオン7、7の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受15、15が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。
【0015】
更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図8〜9に示す様に、入力軸11aの周囲に入力側ディスク2A、2Bと出力側ディスク4、4とを2個ずつ設け、これら2個ずつの入力側ディスク2A、2Bと出力側ディスク4、4とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型の構造も、従来から知られている。この図8〜9に示した構造は、上記入力軸11aの中間部周囲に出力歯車12aを、この入力軸11aに対する回転を自在として支持し、この出力歯車12aの中心部に設けた円筒部の両端部に上記各出力側ディスク4、4を、スプライン係合させている。又、上記各入力側ディスク2A、2Bは、上記入力軸11aの両端部に、この入力軸11aと共に回転自在に支持している。この入力軸11aは、駆動軸18により、ローディングカム式の押圧装置10を介して回転駆動する。この様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸11aから出力歯車12aへの動力の伝達を、一方の入力側ディスク2Aと出力側ディスク4との間と、他方の入力側ディスク2Bと出力側ディスク4との間との、2系統に分けて行なうので、大きな動力の伝達を行なえる。
【0016】
上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場合、遊星歯車機構と組み合わせて、動力循環型の無段変速装置を構成する事が、特開平1−169169号公報、同1−312266号公報、同10−196759号公報、同11−63146〜7号公報等に記載されている様に、従来から提案されている。即ち、低速走行時にはエンジンの駆動力をトロイダル型無段変速機のみで伝達し、高速走行時には上記駆動力を遊星歯車機構で伝達する事により、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機に加わるトルクの低減を図る様にしている。この様に構成する事により、上記トロイダル型無段変速機の構成各部材の耐久性を向上させる事ができる。
【0017】
図10は、上記各公報のうちの特開平10−196759号公報に記載された無段変速装置を示している。この無段変速装置は、駆動源であるエンジン19のクランクシャフト20の出力側端部(図10の右端部)と入力軸21の入力側端部(図10の左端部)との間に発進クラッチ22を設けている。又、上記入力軸21の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸23を、この入力軸21と平行に配置している。そして、この入力軸21の周囲にトロイダル型無段変速機24を、上記出力軸23の周囲に遊星歯車機構25を、それぞれ設けている。
【0018】
上記トロイダル型無段変速機24のローディングカム式の押圧装置10を構成するカム板26は、上記入力軸21の中間部で出力側端部寄り(図10の右寄り)部分に固定している。又、入力側ディスク2と出力側ディスク4とは、上記入力軸21の周囲に、ニードル軸受等、図示しない軸受により、この入力軸21に対し、互いに独立した回転を自在に支持している。そして、上記カム板26と入力側ディスク2とにより、上記押圧装置10を構成している。従って、上記入力側ディスク2は上記入力軸21の回転に伴い、上記出力側ディスク4に向け押圧されつつ回転する。又、上記入力側ディスク2の内側面2aと上記出力側ディスク4の内側面4aとの間に複数個のパワーローラ9、9を挟持して、前述の図4〜7に示した如きトロイダル型無段変速機24を構成している。
【0019】
又、上記遊星歯車機構25を構成する太陽歯車27は、前記出力軸23の入力側端部(図10の右端部)に固定している。従ってこの出力軸23は、上記太陽歯車27の回転に伴って回転する。この太陽歯車27の周囲にはリング歯車28を、上記太陽歯車27と同心に、且つ回転自在に支持している。そして、このリング歯車28の内周面と上記太陽歯車27の外周面との間に、複数個(通常は3〜4個)の遊星歯車組29、29を設けている。図示の例ではこれら各遊星歯車組29、29は、それぞれ1対ずつの遊星歯車30a、30bを組み合わせて成る。これら1対ずつの遊星歯車30a、30bは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車30aを上記リング歯車28に噛合させ、内径側に配置した遊星歯車30bを上記太陽歯車27に噛合させている。この様に各遊星歯車組29、29をそれぞれ1対ずつの遊星歯車30a、30bにより構成するのは、上記リング歯車28と太陽歯車27との回転方向を一致させる為である。従って、他の構成部分との関係で、これらリング歯車28と太陽歯車27との回転方向を一致させる必要がなければ、単一の遊星歯車をこれらリング歯車28と太陽歯車27との両方に噛合させても良い。上述の様な遊星歯車組29、29は、キャリア31の片側面(図10の右側面)に回転自在に支持している。又、このキャリア31は、前記出力軸23の中間部に、回転自在に支持している。
【0020】
又、上記キャリア31と前記出力側ディスク4とを、第一の動力伝達機構32により、回転力の伝達を可能な状態に接続している。請求項1に記載した第一の動力伝達経路を構成する、上記第一の動力伝達機構32は、互いに噛合した第一、第二の歯車33、34により構成している。従って上記キャリア31は、上記出力側ディスク4の回転に伴って、この出力側ディスク4と反対方向に、上記第一、第二の歯車33、34の歯数に応じた速度で回転する。
【0021】
一方、前記入力軸21と上記リング歯車28とは、第二の動力伝達機構35により回転力の伝達を可能な状態に接続自在としている。請求項1に記載した第二の動力伝達経路を構成する、上記第二の動力伝達機構35は、第一、第二のスプロケット36、37と、これら両スプロケット36、37同士の間に掛け渡したチェン38とにより構成している。即ち、第一のスプロケット36を上記入力軸21の出力側端部(図10の右端部)で前記カム板26から突出した部分に固定すると共に、第二のスプロケット37を伝達軸39の入力側端部(図10の右端部)に固定している。従ってこの伝達軸39は、上記入力軸21の回転に伴って、この入力軸21と同方向に、上記第一、第二のスプロケット36、37の歯数に応じた速度で回転する。
【0022】
又、無段変速装置は、請求項1に記載したモード切換手段を構成するクラッチ機構を備える。このクラッチ機構は、上記キャリア31と第二の動力伝達機構35の構成部材である上記伝達軸39との何れか一方のみを、上記リング歯車28に接続する。図10に示した構造の場合に、このクラッチ機構は、低速用クラッチ40と高速用クラッチ41とから成る。このうちの低速用クラッチ40は、上記キャリア31の外周縁部と上記リング歯車28の軸方向一端部(図10の左端部)との間に設けている。この様な低速用クラッチ40は、接続時には、前記遊星歯車機構25を構成する太陽歯車27とリング歯車28と遊星歯車組29、29との相対変位を阻止し、これら太陽歯車27とリング歯車28とを一体的に結合する。又、高速用クラッチ41は、上記伝達軸39と、上記リング歯車28に支持板42を介して固定した中心軸43との間に設けている。これら低速用クラッチ40と高速用クラッチ41とは、何れか一方のクラッチが接続された場合には、他方のクラッチの接続が断たれる。
【0023】
又、図10の例では、上記リング歯車28と、無段変速装置のハウジング(図示省略)等、固定の部分との間に、後退用クラッチ44を設けている。この後退用クラッチ44は、自動車を後退させるべく、上記出力軸23を逆方向に回転させる為に設けている。この後退用クラッチ44は、上記低速用クラッチ40と高速用クラッチ41との何れか一方が接続された状態では、接続が断たれる。又、この後退用クラッチ44が接続された状態では、上記低速用クラッチ40と高速用クラッチ41とは、何れも接続が断たれる。
【0024】
更に、図示の例では、上記出力軸23とデファレンシャルギヤ45とを、第三〜第五の歯車46〜48で構成する第三の動力伝達機構49により接続している。従って、上記出力軸23が回転すると、これら第三の動力伝達機構49及びデファレンシャルギヤ45を介して左右1対の駆動軸50、50が回転し、自動車の駆動輪を回転駆動させる。
【0025】
上述の様に構成する無段変速装置は、先ず、低速走行時には、上記低速用クラッチ40を接続すると共に、上記高速用クラッチ41及び後退用クラッチ44の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ22を接続し、前記入力軸21を回転させると、トロイダル型無段変速機24のみが、この入力軸21から上記出力軸23に動力を伝達する。この様な低速走行時に、入力側、出力側両ディスク2、4同士の間の変速比を変える際の作用は、前述の図4〜7に示した従来のトロイダル型無段変速機の場合と同様である。勿論、この状態では、上記入力軸21と出力軸23との間の変速比、即ち、無段変速装置全体としての変速比は、トロイダル型無段変速機24の変速比に比例する。又、この状態では、このトロイダル型無段変速機24に入力されるトルクは、上記入力軸21に加えられるトルクに等しくなる。
【0026】
これに対して、高速走行時には、上記高速用クラッチ41を接続すると共に、上記低速用クラッチ40及び後退用クラッチ44の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ22を接続し、上記入力軸21を回転させると、この入力軸21から上記出力軸23には、前記第二の動力伝達機構35を構成する第一、第二のスプロケット36、37及びチェン38と前記遊星歯車機構25とが、動力を伝達する。
【0027】
即ち、上記高速走行時に上記入力軸21が回転すると、この回転は上記第二の動力伝達機構35並びに高速用クラッチ41を介して中心軸43に伝わり、この中心軸43を固定したリング歯車28を回転させる。そして、このリング歯車28の回転が複数の遊星歯車組29、29を介して太陽歯車27に伝わり、この太陽歯車27を固定した上記出力軸23を回転させる。上記リング歯車28が入力側となった場合に上記遊星歯車機構25は、上記各遊星歯車組29、29が停止している(太陽歯車27の周囲で公転しない)と仮定すれば、上記リング歯車28と太陽歯車27との歯数の比に応じた変速比で増速を行なう。但し、上記各遊星歯車組29、29は上記太陽歯車27の周囲を公転し、無段変速装置全体としての変速比は、これら各遊星歯車組29、29の公転速度に応じて変化する。そこで、上記トロイダル型無段変速機24の変速比を変えて、上記各遊星歯車組29、29の公転速度を変えれば、上記無段変速装置全体としての変速比を調節できる。
【0028】
即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組29、29が、上記リング歯車28と同方向に公転する。そして、これら各遊星歯車組29、29の公転速度が遅い程、上記太陽歯車27を固定した出力軸23の回転速度が速くなる。例えば、上記公転速度とリング歯車28の回転速度(何れも角速度)が同じになれば、上記リング歯車28と出力軸23の回転速度が同じになる。これに対して、上記公転速度がリング歯車28の回転速度よりも遅ければ、上記リング歯車28の回転速度よりも出力軸23の回転速度が速くなる。反対に、上記公転速度がリング歯車28の回転速度よりも速ければ、上記リング歯車28の回転速度よりも出力軸23の回転速度が遅くなる。
【0029】
従って、上記高速走行時には、前記トロイダル型無段変速機24の変速比を減速側に変化させる程、無段変速装置全体の変速比は増速側に変化する。この様な高速走行時の状態では、上記トロイダル型無段変速機24に、入力側ディスク2からではなく、出力側ディスク4からトルクが加わる(低速時に加わるトルクをプラスのトルクとした場合にマイナスのトルクが加わる)。即ち、前記高速用クラッチ41を接続した状態では、前記エンジン19から入力軸21に伝達されたトルクは、前記ローディングカム装置10が前記入力側ディスク2を押圧する以前に、前記第二の動力伝達機構35を介して前記遊星歯車機構25のリング歯車28に伝達される。従って、入力軸21の側から上記ローディングカム装置10を介して入力側ディスク2に伝達されるトルクは殆どなくなる。
【0030】
一方、上記第二の動力伝達機構35を介して前記遊星歯車機構25のリング歯車28に伝達されたトルクの一部は、前記各遊星歯車組29、29から、キャリア31及び第一の動力伝達機構32を介して出力側ディスク4に伝わる。この様に出力側ディスク4からトロイダル型無段変速機24に加わるトルクは、無段変速装置全体の変速比を増速側に変化させるべく、トロイダル型無段変速機24の変速比を減速側に変化させる程小さくなる。この結果、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機24に入力されるトルクを小さくして、このトロイダル型無段変速機24の構成部品の耐久性向上を図れる。
【0031】
更に、自動車を後退させるべく、前記出力軸23を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両クラッチ40、41の接続を断つと共に、前記後退用クラッチ44を接続する。この結果、上記リング歯車28が固定され、上記各遊星歯車組29、29が、このリング歯車28並びに前記太陽歯車27と噛合しつつ、この太陽歯車27の周囲を公転する。そして、この太陽歯車27並びにこの太陽歯車27を固定した出力軸23が、前述した低速走行時並びに上述した高速走行時とは逆方向に回転する。
【0032】
図11は、上述した図10に示す様な無段変速装置全体としての変速比(itotal)を連続して変化させる場合に、トロイダル型無段変速機24の変速比(icvt)と、このトロイダル型無段変速機24に入力される入力トルク(Tin)と、無段変速装置の出力軸23から取り出される出力トルク(Ts )とが変化する状態の1例を示している。これら各変速比(itotal)(icvt)並びに各トルク(Tin)(Ts )の関係は、トロイダル型無段変速機24の変速幅、遊星歯車機構25の構造並びに歯数比、第二の動力伝達機構35の減速比等に応じて変わる。図11に記載した各線を得る為の条件として、トロイダル型無段変速機24の変速幅を凡そ4倍(0.5〜2.0)とし、遊星歯車機構25はそれぞれが1対ずつの遊星歯車30a、30bから成る遊星歯車組29、29を備え、第二の動力伝達機構35の減速比は凡そ2とした。又、低速用クラッチ40と高速用クラッチ41との切り換えは、無段変速装置全体としての変速比(itotal)が1の場合に行なうとした。
【0033】
上述の様な条件で試算した結果を示す図11で、縦軸は、トロイダル型無段変速機24の変速比(icvt)並びに、トロイダル型無段変速機24の入力トルク(Tin)、又は無段変速装置の出力トルク(Ts )と前記エンジン19から前記入力軸21(図10)に伝えられるトルク(Te )との比(Tin/Te )(Ts /Te )を、横軸は、無段変速装置全体としての変速比(itotal)を、それぞれ表している。尚、トロイダル型無段変速機24の変速比(icvt)を示す値がマイナスなのは、このトロイダル型無段変速機24に組み込んだ出力側ディスク4(図10)の回転方向が入力軸21の回転方向と逆になる為である。又、実線aは、上記トロイダル型無段変速機24の変速比(icvt)を、破線bは、上記出力トルク(Ts )と前記エンジン19から前記入力軸21に伝えられるトルク(Te )との比(Ts /Te )を、鎖線cは、上記入力トルク(Tin)と前記エンジン19から前記入力軸21に伝えられるトルク(Te )との比(Tin/Te )を、それぞれ表している。この様な図11の記載から明らかな通り、上述した図10に示す様な無段変速装置によれば、高速走行時にトロイダル型無段変速機24に加わるトルクを小さくできる。図11を求めた条件では、上記入力トルク(Tin)を、最大限、上記エンジン19から前記入力軸21に伝えられるトルク(Te )の14%程度にまで低減できる。
【0034】
尚、上述の様な無段変速装置に組み込むトロイダル型無段変速機24は、図10及び図4〜7に示したシングルキャビティ型のものに限らず、前述した図8〜9に示す様なダブルキャビティ型のものでも良い。ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置は、前記特開平11−63146〜7号公報等に記載されている。例えば、図12〜13は、特開平11−63147号公報に記載された無段変速装置の2例を示している。このうち、図12に示した構造は、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機24aの中心部に、前述の図10に示した構造の場合と同様に入力軸21aを挿通し、上記トロイダル型無段変速機24aの軸方向に関して入力部と反対側で、このトロイダル型無段変速機24aと遊星歯車機構25とに動力を分割したものである。これに対して図13に示した構造は、トロイダル型無段変速機24aの側方に伝達軸51を、このトロイダル型無段変速機24aと並列に配設し、このトロイダル型無段変速機24aの軸方向に関して入力部と同じ側で、このトロイダル型無段変速機24aと遊星歯車機構25とに動力を分割したものである。
【0035】
これら図12〜13に示した構造を比べた場合、図12に示した様に、トロイダル型無段変速機24aの中心部に入力軸21aを挿通した構造の方が、図13に示した様に、トロイダル型無段変速機24aの側方に伝達軸51を設けた構造よりも、小型・軽量化を図り易い。これに対して、上記図12に示した構造をそのまま採用した場合には、特開平7−198014号公報に記載されている様に、上記入力軸21aを通過する動力の大きさが嵩む。上記図12に示した構造でこの入力軸21aを通過する動力を低減する為には、上記トロイダル型無段変速機に組み込む押圧装置10を、このトロイダル型無段変速機24aの軸方向に関して入力部と反対側に設ける事が好ましい。
【0036】
軸方向に関して、押圧装置を入力部と反対側に設けた構造で、前述の様な動力循環型の無段変速装置を構成する為に利用できるトロイダル型無段変速機としては、ドイツ特許公報DE19754725A1に記載されたものが知られている。このドイツ特許公報に記載されたトロイダル型無段変速機24bは、図14に示す様に構成されている。このトロイダル型無段変速機24bを構成する入力軸11bは、その基端部(図14の左端部)を、連結ブラケット52を介して、エンジン等の図示しない駆動源の駆動軸に連結される。又、上記入力軸11bの中間部先端寄り(図14の右寄り)部分には、ローディングカム式の押圧装置10を構成する為のカム板53を、ボールスプライン54を介して支持している。更に、このカム板53の背面(図14の右面)と、上記入力軸11bの先端寄り部分に形成した係止鍔部55との間に皿板ばね56を設けて、上記押圧装置10に予圧を付与している。
【0037】
又、上記入力軸11bの中間部周囲には、円管状の入力側スリーブ57を、この入力軸11bと同心に、且つ、この入力軸11bに対する相対回転を自在に配置している。そして、上記入力側スリーブ57の基端部(図14の左端部)に入力側ディスク2Aをボールスプライン58を介して、先端部(図14の右端部)に別の入力側ディスク2Bをスプライン59を介して、それぞれ支持している。又、上記基端部側の入力側ディスク2Aと上記連結ブラケット52との間には、アンギュラ型玉軸受の如き、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在な転がり軸受60を設けている。又、上記先端側の入力側ディスク2Bと上記入力軸11bの中間部外周面との間には、ニードル軸受の如き、ラジアル荷重のみを支承自在な転がり軸受61を設けている。
【0038】
又、上記先端側の入力側ディスク2Bの外側面(図14の右側面)と前記カム板53の前面(図14の左面)とには、それぞれ円周方向に亙る凹凸面であるカム面62、63を形成している。そして、これら両カム面62、63同士の間に複数個のローラ64、64を挟持して、前記押圧装置10を構成している。従って上記入力軸11bの回転に伴って上記1対の入力側ディスク2A、2Bは、互いに近づく方向の力を付与されつつ、上記入力軸11bの周囲で、互いに同期して回転する。
【0039】
更に、上記入力側スリーブ57の中間部周囲には出力側スリーブ65を、この入力側スリーブ57と同心に、且つ、この入力側スリーブ57に対する相対回転を自在に配置している。そして、上記出力側スリーブ65の両端部に1対の出力側ディスク4、4の基半部を、スプライン係合させている。又、これら各出力側ディスク4、4の先半部内周面と上記入力側スリーブ57の中間部外周面との間には、ニードル軸受の如き、ラジアル荷重のみを支承自在な転がり軸受66、66を設けている。従って上記1対の出力側ディスク4、4は、上記入力軸11b及び上記入力側スリーブ57の周囲に、これら入力軸11b及び上記入力側スリーブ57に対する互いに同期した回転及び軸方向の変位自在に支持されている。又、上記出力側スリーブ65は、ハウジングの内部に設けた支持壁部67に、4点接触式の玉軸受等、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在な転がり軸受68により、回転のみ自在に支持している。又、上記出力側スリーブ65の外周面中間部で上記支持壁部67の側方一部分には、出力歯車12bを固設している。
【0040】
上述の様に設置した、上記各出力側ディスク4、4の内側面4a、4aと、前述の様に設置した前記各入力側ディスク2A、2Bの内側面2a、2aとの間には、それぞれ複数個ずつのパワーローラ9、9(図9参照)を、それぞれ傾斜角度の調節自在に挟持している。前記入力軸11bの回転時には、上記各入力側ディスク2A、2Bの回転が上記各パワーローラ9、9を介して上記各出力側ディスク4、4に伝わり、上記出力歯車12bから回転力が取り出される。この様にして上記入力軸11bの回転を出力歯車12bに伝達する際、前記押圧装置10が発生するスラスト力に基づいて上記各入力側ディスク2A、2Bが、上記各出力側ディスク4、4に向け押し付けられる。この状態では、前記予圧付与の為の皿板ばね56が押し潰されたり、或は構成各部材が弾性変形する事により、構成各部材が軸方向に相対変位するが、この相対変位は、前記各ボールスプライン54、58や、スラスト荷重を支承しない転がり軸受61、66の存在に基づき、円滑に許容される。
【0041】
上述の様に、上記入力軸11bの回転を出力歯車12bに伝達すると同時に、上記入力軸11bの回転は、この入力軸11bの先端部(図14の右端部)に、この入力軸11bと同心に配置された取り出しブラケット69を通じて取り出し自在としている。この取り出しブラケット69は、上記入力軸11bの先端部に転がり軸受70により支持した状態で、その外周縁部に形成した被駆動側突片71、71と、前記カム板53の背面に形成した駆動側突片72、72とを係合させている。従って、上記入力軸11bの回転は、上記取り出しブラケット69を介して、前記トロイダル型無段変速機24bを介する事なく、取り出し自在である。
【0042】
この様なトロイダル型無段変速機24bを、前述の図12に示した動力循環型の無段変速装置に組み込めば、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機24bに加わるトルクの低減を図り、このトロイダル型無段変速機24bの構成各部材の耐久性を向上させる事ができる。又、図12に示す様に、押圧装置10を入力側に配置している構造に比べて、上記入力軸11bで伝達される動力を小さくして、この入力軸11bの小径化を図れる。
【0043】
【発明が解決しようとする課題】
図14に示した従来構造の場合、予圧付与の為の皿板ばね56の耐久性確保が難しいだけでなく、部品加工が面倒でコストが嵩む。しかも、軸方向寸法の短縮と軽量化とを両立させる事が難しい。この理由は、次の通りである。
【0044】
先ず、上記皿板ばね56の耐久性確保が難しい理由は、押圧装置10の作動時に、この皿板ばね56が完全に押し潰される事による。即ち、この皿板ばね56の弾力は、トロイダル型無段変速機24bの非作動時に、入力側、出力側各ディスク2A、2B、4の内側面2a、4aと各パワーローラ9、9の周面9a、9aとの当接部に予圧を付与できるだけの、比較的小さなものであるのに対して、上記トロイダル型無段変速機24bの作動時に上記押圧装置10が発生するスラスト力は、上記各当接部が滑らない様にする為のものであり、相当に大きい。この為に上記皿板ばね56のたわみ量は、上記トロイダル型無段変速機24bの運転、停止に伴って、初期設定値と最大値との間で繰り返し変化する。この状態は、皿板ばね56にとって過酷な使用条件となり、十分な耐久性確保が難しい。
【0045】
又、部品加工が面倒でコストが嵩む理由は、上記押圧装置10を構成するカム板53を入力軸11bに対し、ボールスプライン54を介して支持している為である。これらカム板53及び入力軸11bは、同期して回転する構造にする必要があるが、図14に示した従来構造の場合、上記カム板53を上記皿板ばね56により押圧している為、このカム板53の軸方向変位も円滑化する必要があり、上記ボールスプライン54を設けている。ボールスプラインの加工は、一般的なスプラインに比べ面倒で、その分、コストが嵩んでしまう。
【0046】
更に、軸方向寸法の短縮と軽量化とを両立させる事が難しい理由は、次の通りである。先ず、上記トロイダル型無段変速機24bの軸方向寸法を短縮する為には、図14の右部に示す様に、入力側ディスク2Bの外側面内径寄り部分に凹部73を設け、上記カム板53の内径寄り部分をこの凹部73内に入り込ませる必要がある。これに対して、上記入力側ディスク2Bの内周面の軸方向長さは、前記転がり軸受61及び前記入力側スリーブ57とのスプライン係合部を設ける必要上、或る程度以上確保する必要がある。この為に図14に示した従来構造の場合には、上記凹部73を設ける事に伴う内周面の軸方向長さの減少分を、内側面2a側の内径部分を延長する事により補っている。但し、図14に斜格子で示したこの延長部分は、上記入力側ディスク2Bと上記入力側スリーブ57との結合の為にのみ設け、動力の伝達等に寄与しない部分であ。この様な部分が存在する事は、トロイダル型無段変速機24bの重量を増大させる原因となる。
本発明の無段変速装置は、この様な不都合のうち、少なくとも面倒なボールスプラインの加工を少なくして、コスト低減を図るべく発明したものである。
【0047】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置は、前述の従来から知られている無段変速装置と同様に、連結ブラケットを介して駆動源につながって、この駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、遊星歯車機構と、この遊星歯車機構と同心に配置されたトロイダル型無段変速機と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型無段変速機を介して伝達する第一の動力伝達経路と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型無段変速機を介する事なく伝達する第二の動力伝達経路とを備える。
【0048】
そして、上記遊星歯車機構は、太陽歯車とこの太陽歯車の周囲に配置したリング歯車との間に設けられ、上記太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持したキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を、上記太陽歯車とリング歯車とに噛合させて成るものである。
又、上記第一の動力伝達経路を通じて送られる動力と上記第二の動力伝達経路を通じて送られる動力とを、上記太陽歯車と上記リング歯車と上記キャリアとのうちの2個の部材に伝達自在とすると共に、これら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの残りの1個の部材に上記出力軸を結合している。
又、上記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路とを通じて上記遊星歯車機構に送られる状態を切り換えるモード切換手段を設けている。そして、このモード切換手段は、少なくとも上記第一の動力伝達経路のみで動力の伝達を行なう第一のモードと、この第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路との双方で動力の伝達を行なう第二のモードとの切換を行なうものである。
又、上記トロイダル型無段変速機は、それぞれが断面円弧状の凹面である互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された入力側ディスク及び出力側ディスクと、これら入力側ディスク及び出力側ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンの中間部に、これら各トラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、これら各トラニオンの内側面側に配置され且つ上記入力側ディスク及び出力側ディスクの間に挟持された状態で、上記各変位軸の周囲に回転自在に支持された、その周面を球状凸面としたパワーローラと、上記入力軸の回転に伴って上記入力側ディスクを、上記出力側ディスクに向けて押圧しつつ回転駆動する押圧装置と、この押圧装置の非作動時に上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとを互いに近づく方向に押圧してこれら両ディスクの内側面と上記各パワーローラの周面との当接部に予圧を付与する皿板ばねとを備えたものである。
【0049】
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記押圧装置を、上記トロイダル型無段変速機の軸方向両端部のうち、上記連結ブラケットとは反対側の端部に設けている。
又、上記皿板ばねを、上記トロイダル型無段変速機の軸方向両端部のうち、上記押圧装置とは反対側の端部に設けている。
又、本発明の場合には、上記連結ブラケットと上記入力側ディスクとの間に、これら連結ブラケットと入力側ディスクとの間に加わるラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する為の転がり軸受を設ける為、上記入力側ディスクの外側面の内径側半部に形成した円環状の支持凹部に外輪素子の先半部を、軸方向の摺動自在に内嵌している。そして、この外輪素子と上記入力側ディスクとの間に、上記押圧装置の作動に伴って上記皿板ばねが圧縮された場合に、この皿板ばねが完全に圧縮されない様にする為のストッパ機構を設けている。
又、請求項2に記載した発明の場合に、上記トロイダル型無段変速機は、入力軸の両端部に互いの内側面を対向させた状態で、且つ、互いに同期した回転を自在として支持された1対の入力側ディスクと、上記入力軸の中間部周囲に、それぞれの内側面をこれら両入力側ディスクの内側面に対向させた状態で、互いに同期した、且つ、上記入力軸に対する回転を自在に支持された1対の出力側ディスクを備えたものである。そして、上記両入力側ディスクのうちの連結ブラケット側の入力側ディスクはこの入力軸に対し、ボールスプラインを介して軸方向の移動を自在に支持されており、上記連結ブラケットと反対側の入力側ディスクは上記入力軸に対し、スプラインにより支持されている。
上述の様な請求項1〜2に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項3、4に記載した発明の様に、外輪素子の外周面基端部に形成した外向フランジ状の係止鍔部と入力側ディスクの外側面径方向中間部との間に、内径側の軸方向寸法が外径側の軸方向寸法よりも大きい、予圧付与の為の皿板ばねを、軸方向に弾性的に圧縮した状態で設ける。
そして、請求項3に記載した発明の場合には、上記外輪素子の先端面と上記支持凹部の奥面との間に存在する第一の隙間の軸方向寸法を、上記皿板ばねの内径側部分に存在する第二の隙間の軸方向寸法よりも小さくする事により、上記ストッパ機構を構成する。
或いは、請求項4に記載した発明の場合には、上記外輪素子の中間部外周面に形成した、上記入力側ディスク側の小径部と上記係止鍔部側の大径部とを連続させる段部と、上記入力側ディスクの外側面径方向中間部との間の隙間の軸方向寸法を、上記皿板ばねの内径側部分に存在する第二の隙間の軸方向寸法よりも小さくする事により、上記ストッパ機構を構成する。
【0050】
【作用】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、トロイダル型無段変速機をバイパスさせる為の第二の動力伝達経路を設けても小型且つ軽量に構成できる構造で、部品加工が容易でコストの低廉化を図れ、軸方向寸法の短縮と軽量化とを両立させる事が容易となる。更に、必要に応じて、予圧付与の為の皿板ばねの耐久性確保が容易となる。
【0051】
【発明の実施の形態】
図1〜2は、請求項1〜3に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本発明の無段変速装置の特徴は、動力循環型の無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機24cの構成部材の配置を工夫する事により、このトロイダル型無段変速機24cの小型・軽量化と、予圧付与の為の皿板ばね56aの耐久性確保とを図った点にある。その他の部分の構造及び作用に関しては、無段変速装置全体としての構造及び作用は前述の図12に示した従来構造と、トロイダル型無段変速機24cの基本的な構造及び作用に就いては前述の図14に示した従来構造と、それぞれ同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【0052】
上記トロイダル型無段変速機24cを構成する入力軸11cの中間部先端寄り(図1の右寄り)部分に、ローディングカム式の押圧装置10を構成する為のカム板53aを、スプライン74を介して支持している。このスプライン74は、前述の図14に示した従来構造の様なボールスプライン54とは異なり、単なるスプラインとしている。そして、上記カム板53aの背面(図1の右面)内径寄り部分を、上記入力軸11cの先端寄り部分に形成した係止鍔部55aに、直接突き合わせている。この様に、上記カム板53aを上記入力軸11cに支持する部分を、(ボールスプラインではなく)単なるスプライン74とする事により、この部分の加工を容易にしてコスト低減を図れる。
【0053】
又、上記カム板53aと共に上記押圧装置10を構成する入力側ディスク2B´の外側面(図1の右側面)には、前述の図14に示した従来構造の様な凹部73を形成していない。この為、上記入力側ディスク2B´の外側面は、外径側半部に形成したカム面62部分を除き、単なる平坦面としている。この様な入力側ディスク2B´は、その内周面の内側面(図1の左側面)側半部を入力側スリーブ57の端部にスプライン係合させると共に、その内周面の外側面側半部と上記入力軸11cの中間部外周面との間に転がり軸受61を設けている。この転がり軸受61の設置部分を上記カム板53aの設置部分に寄らせた事に伴い、上記入力側ディスク2B´全体の軸方向寸法は、上記図14に示した従来構造に組み込んだ入力側ディスク2Bよりも短くしている。即ち、本例に組み込む入力側ディスク2B´の内径側で内側面側端部には、図14に斜格子で示した様な延長部分は存在しない。この為、前述の図14に示した従来構造に比べて、上記入力側ディスク2B´の軸方向寸法を短くし、この入力側ディスク2B´を含んで構成するトロイダル型無段変速機24cの軽量化を図れる。
【0054】
又、上記入力側スリーブ57の基端部にボールスプライン58を介して支持した入力側ディスク2A´の外側面(図1〜2の左側面)の内径側半部に円環状の支持凹部75を形成し、この支持凹部75に外輪素子76の先半部(図1〜2の右半部)を、がたつきなく、且つ軸方向(図1〜2の左右方向)の摺動自在に内嵌している。この外輪素子76は、上記入力側ディスク2A´を上記入力軸11cの基端部(図1の左端部)に固定した連結ブラケット52に対し、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持する為の転がり軸受60aを構成する為のものである。
【0055】
この様な外輪素子76は、その内周面先端寄り部分にアンギュラ型の外輪軌道77を、その外周面基端部に外向フランジ状の係止鍔部78を、それぞれ形成している。そして、この係止鍔部78と上記入力側ディスク2A´の外側面径方向中間部との間に、予圧付与の為の皿板ばね56aを、所定量(予圧付与に必要な量)だけ圧縮した状態で設けている。この様に皿板ばね56aを設けた状態で、上記外輪素子76の先端面と上記支持凹部75との間には第一の隙間79が、上記皿板ばね56aの内径側部分には第二の隙間80が、それぞれ形成される。
【0056】
前記押圧装置10の作動に伴って上記入力側ディスク2A´に大きなスラスト力が加わると、上記皿板ばね56aが弾性的に圧縮され、上記第一、第二の隙間79、80の軸方向寸法が小さくなるが、この場合でも、上記皿板ばね56aが完全には圧縮されない様に、言い換えれば、上記第二の隙間80が消滅しない様にしている。この為に、上記第一の隙間79の軸方向寸法L79を上記第二の隙間L80よりも小さく(L79<L80)し、上記支持凹部75の奥面と上記外輪素子76の先端面とが当接した状態でも、上記第二の隙間80が存在する様にしている。即ち、本例の場合には、上記支持凹部75の奥面と上記外輪素子76の先端面とにより、上記皿板ばね56aが完全に圧縮されない様にする為のストッパ機構を構成している。
【0057】
この様にして皿板ばね56aを完全に圧縮されない様にする事により、この皿板ばね56aに加わる応力を緩和して、この皿ばね56aの耐久性を確保する為の設計が容易になる。又、図示の例の場合には、この皿ばね56aを設置する空間が、前述の図14に示した従来構造で皿板ばね56を設置する空間に比べて広い為、上記皿板ばね56aの選択の自由度が増し、この面からも、この皿板ばね56aの耐久性を確保する為の設計が容易になる。更に、前記押圧装置10の作動に伴って上記入力側ディスク2A´に大きなスラスト力が加わった場合には、前記外輪素子76の先端面と前記支持凹部75の奥面とが当接し、この外輪素子76が上記入力側ディスク2A´をバックアップする状態となる。この為、パワーローラ9、9(例えば図9参照)から上記入力側ディスク2A´に加わるスラスト荷重に拘らず、この入力側ディスク2A´の内部での応力の上昇を抑える事ができる。
【0058】
次に、図3は、請求項1、2、4に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、外輪素子76aの中間部外周面に、入力側ディスク2A´側の小径部と係止鍔部78側の大径部とを連続させる段部81を形成し、この段部81と上記入力側ディスク2A´の外側面径方向中間部との間の隙間82を規制する事により、皿板ばね56aが完全に圧縮されない様にする為のストッパ機構を構成している。その他の部分の構造及び作用は、上述した第1例の場合と同様である。
【0059】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、小型・軽量の無段変速装置を低コストで実現でき、必要に応じて耐久性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1例を示す、無段変速装置に組み込むトロイダル型無段変速機の半部切断面図。
【図2】一部を省略して示す、図1のA部拡大図。
【図3】本発明の実施の形態の第2例を示す、図2と同様の図。
【図4】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図5】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図6】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第1例を示す要部断面図。
【図7】図6のB−B断面図。
【図8】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第2例を示す要部断面図。
【図9】図8のC−C断面図。
【図10】トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の第1例を示す略断面図。
【図11】この無段変速装置全体としての変速比と、トロイダル型無段変速機のみの変速比と、各部のトルクの比との関係を示す線図。
【図12】トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の第2例を示す略断面図。
【図13】同第3例を示す略断面図。
【図14】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第3例を示す要部断面図。
【符号の説明】
1 入力軸
2、2A、2B、2A´、2B´ 入力側ディスク
2a 内側面
3 出力軸
4 出力側ディスク
4a 内側面
5 ケーシング
6 枢軸
7 トラニオン
8 変位軸
9 パワーローラ
9a 周面
10 押圧装置
11、11a、11b、11c 入力軸
12、12a、12b 出力歯車
13 支持板
14 スラスト玉軸受
15 スラストニードル軸受
16 外輪
17 アクチュエータ
18 駆動軸
19 エンジン
20 クランクシャフト
21、21a 入力軸
22 発進クラッチ
23 出力軸
24、24a、24b、24c トロイダル型無段変速機
25 遊星歯車機構
26 カム板
27 太陽歯車
28 リング歯車
29 遊星歯車組
30a、30b 遊星歯車
31 キャリア
32 第一の動力伝達機構
33 第一の歯車
34 第二の歯車
35 第二の動力伝達機構
36 第一のスプロケット
37 第二のスプロケット
38 チェン
39 伝達軸
40 低速用クラッチ
41 高速用クラッチ
42 支持板
43 中心軸
44 後退用クラッチ
45 デファレンシャルギヤ
46 第三の歯車
47 第四の歯車
48 第五の歯車
49 第三の動力伝達機構
50 駆動軸
51 伝達軸
52 連結ブラケット
53、53a カム板
54 ボールスプライン
55、55a 係止鍔部
56、56a 皿板ばね
57 入力側スリーブ
58 ボールスプライン
59 スプライン
60、60a 転がり軸受
61 転がり軸受
62 カム面
63 カム面
64 ローラ
65 出力側スリーブ
66 転がり軸受
67 支持壁部
68 転がり軸受
69 取り出しブラケット
70 転がり軸受
71 被駆動側突片
72 駆動側突片
73 凹部
74 スプライン
75 支持凹部
76、76a 外輪素子
77 外輪軌道
78 係止鍔部
79 第一の隙間
80 第二の隙間
81 段部
82 隙間[0001]
[Industrial application fields]
The continuously variable transmission according to the present invention is used as an automatic transmission for automobiles. In particular, the present invention aims to ensure the durability of the disc spring for preloading while reducing the size and weight.
[0002]
[Prior art]
As an automatic transmission for automobiles, a toroidal continuously variable transmission as schematically shown in FIGS. 4 to 5 is partially implemented. This toroidal type continuously variable transmission supports an
[0003]
Each of these
[0004]
The
[0005]
When the toroidal continuously variable transmission configured as described above is used, the
[0006]
When the rotational speeds of the
[0007]
On the contrary, when the speed is increased, the
[0008]
6 to 7 show a more specific toroidal type continuously variable transmission described in the microfilm of Japanese Utility Model Application No. 63-69293 (Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-173552). The
[0009]
The
[0010]
The pair of
[0011]
Further,
[0012]
In the case of the toroidal type continuously variable transmission configured as described above, the rotation of the
[0013]
When the rotational speed ratio between the
[0014]
At the time of power transmission by the toroidal continuously variable transmission, the
[0015]
Further, in order to increase the torque that can be transmitted, two
[0016]
When a toroidal continuously variable transmission configured and operated as described above is incorporated into an actual continuously variable transmission for an automobile, a power circulation type continuously variable transmission device can be configured in combination with a planetary gear mechanism. As described in Kaihei 1-169169, 1-312266, 10-196759, 11-63146-7, etc., it has been proposed conventionally. That is, the torque applied to the toroidal continuously variable transmission during high speed traveling is transmitted by the toroidal type continuously variable transmission only at low speeds and by the planetary gear mechanism during high speed traveling. We try to reduce it. By comprising in this way, durability of each member which comprises the said toroidal type continuously variable transmission can be improved.
[0017]
FIG. 10 shows a continuously variable transmission described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-196759 among the above-mentioned publications. This continuously variable transmission starts between an output side end (right end in FIG. 10) of the
[0018]
The
[0019]
The sun gear 27 constituting the
[0020]
Further, the
[0021]
On the other hand, the
[0022]
The continuously variable transmission isClaim 1The clutch mechanism which comprises the mode switching means described in 1 is provided. This clutch mechanism connects only one of the
[0023]
In the example of FIG. 10, a reverse clutch 44 is provided between the
[0024]
Further, in the illustrated example, the
[0025]
The continuously variable transmission configured as described above first connects the
[0026]
On the other hand, during high speed running, the
[0027]
That is, when the
[0028]
That is, the planetary gear sets 29 and 29 revolve in the same direction as the
[0029]
Accordingly, during the high speed traveling, the speed ratio of the continuously variable transmission changes to the speed increasing side as the speed ratio of the toroidal type continuously
[0030]
On the other hand, a part of the torque transmitted to the
[0031]
Further, when the
[0032]
FIG. 11 shows the transmission ratio (icvt) of the toroidal continuously
[0033]
In FIG. 11 showing the results of the trial calculation under the above-described conditions, the vertical axis represents the transmission ratio (icvt) of the toroidal type continuously
[0034]
The toroidal type continuously
[0035]
When comparing the structures shown in FIGS. 12 to 13, as shown in FIG. 12, the structure in which the
[0036]
With respect to the axial direction, a toroidal continuously variable transmission having a structure in which a pressing device is provided on the side opposite to the input portion and can be used to construct a power circulation type continuously variable transmission as described above is described in German Patent Publication DE197554725A1. Those described in (1) are known. The toroidal type continuously
[0037]
Further, around the intermediate portion of the input shaft 11b, a circular
[0038]
Further, the outer surface (right side surface in FIG. 14) of the
[0039]
Further, an
[0040]
The inner surface of each
[0041]
As described above, the rotation of the input shaft 11b is transmitted to the
[0042]
If such a toroidal-type continuously
[0043]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the conventional structure shown in FIG. 14, not only is it difficult to ensure the durability of the
[0044]
First, the reason why it is difficult to ensure the durability of the
[0045]
The reason why the parts processing is troublesome and the cost is increased is that the cam plate 53 constituting the
[0046]
Furthermore, the reason why it is difficult to achieve both reduction in axial dimension and weight reduction is as follows. First, in order to shorten the axial dimension of the toroidal-type continuously
The continuously variable transmission of the present invention has such disadvantages.Among them, at least troublesome ball spline processing should be reduced to reduce costsInvented.
[0047]
[Means for Solving the Problems]
The continuously variable transmission of the present invention is similar to the previously known continuously variable transmission,Through the connecting bracketConnected to the drive source,An input shaft that is rotationally driven by the drive source, an output shaft for extracting power based on the rotation of the input shaft, a planetary gear mechanism,Arranged concentrically with this planetary gear mechanismA toroidal-type continuously variable transmission, a first power transmission path for transmitting power input to the input shaft via the toroidal-type continuously variable transmission, and power input to the input shaft to the toroidal-type continuously variable transmission. And a second power transmission path for transmission without passing through the step transmission.
[0048]
The planetary gear mechanism is provided between a sun gear and a ring gear arranged around the sun gear, and is a planetary gear rotatably supported on a carrier concentrically and rotatably supported by the sun gear. Is engaged with the sun gear and the ring gear.
Further, the power transmitted through the first power transmission path and the power transmitted through the second power transmission path can be freely transmitted to two members of the sun gear, the ring gear, and the carrier. In addition, the output shaft is coupled to the remaining one member of the sun gear, the ring gear, and the carrier.
Further, mode switching means is provided for switching the state in which the power input to the input shaft is sent to the planetary gear mechanism through the first power transmission path and the second power transmission path. The mode switching means transmits power in at least the first mode in which power is transmitted only through the first power transmission path, and in both the first power transmission path and the second power transmission path. Switching to the second mode in which transmission is performed is performed.
Further, the toroidal continuously variable transmission includes an input side disk and an output side disk that are supported concentrically and rotatably in a state where the inner side surfaces, which are concave surfaces each having an arcuate cross section, are opposed to each other. A plurality of trunnions that swing around a pivot that is twisted with respect to the center axis of the input side disk and the output side disk, and a state that protrudes from the inner side surface of each trunnion at an intermediate portion of each trunnion In the state where the displacement shaft is supported on the inner surface of each trunnion and is sandwiched between the input-side disk and the output-side disk, the shaft is rotatably supported around each displacement shaft. A power roller having a spherical convex surface, and the input side disk as the input shaft rotates.Output diskA pressing device that rotates while pressing toward the head, and when the pressing device is not in operation, the input-side disk and the output-side disk are pressed in a direction approaching each other so that the inner surfaces of both the disks and the power rollers A disc spring that applies preload to the contact portion with the peripheral surface is provided.
[0049]
In particular, in the continuously variable transmission of the present invention, the pressing device is provided at the end of the toroidal continuously variable transmission in the axial direction opposite to the connection bracket.
Moreover, the said disc spring is provided in the edge part on the opposite side to the said press apparatus among the axial direction both ends of the said toroidal type continuously variable transmission.
Further, in the case of the present invention, in order to provide a rolling bearing for supporting the radial load and the thrust load applied between the connection bracket and the input side disk between the connection bracket and the input side disk, The front half of the outer ring element is fitted in an annular support recess formed in the inner half of the outer surface of the input side disk so as to be slidable in the axial direction. A stopper mechanism for preventing the disc spring from being completely compressed between the outer ring element and the input disk when the disc spring is compressed in accordance with the operation of the pressing device. Is provided.
Further, in the case of the invention described in
AndClaim 3In the case of the invention described in the above, the axial dimension of the first gap existing between the distal end surface of the outer ring element and the inner surface of the support recess is the first dimension existing on the inner diameter side portion of the disc spring. The stopper mechanism is configured by making it smaller than the axial dimension of the second gap.
OrClaim 4In the case of the invention described in the above, the step portion formed on the outer peripheral surface of the intermediate portion of the outer ring element and continuing the small-diameter portion on the input side disk side and the large-diameter portion on the locking collar portion side, and the input By making the axial dimension of the gap between the outer side radial direction intermediate part of the side disc smaller than the axial dimension of the second gap existing in the inner diameter side part of the disc spring, the stopper mechanism Constitute.
[0050]
[Action]
According to the continuously variable transmission of the present invention configured as described above, even if a second power transmission path for bypassing the toroidal continuously variable transmission is provided, it can be configured to be small and lightweight.Structure, parts processingEasy and low costReduction of axial dimensionsIt is easy to achieve both weight reduction and weight reduction.Furthermore, if necessary, it is easy to ensure the durability of the plate spring for preloading.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2Claims 1-3The 1st example of embodiment of this invention corresponding to is shown. The feature of the continuously variable transmission of the present invention is that the toroidal continuously
[0052]
A
[0053]
Further, on the outer side surface (the right side surface in FIG. 1) of the
[0054]
An
[0055]
Such an
[0056]
When a large thrust force is applied to the
[0057]
By preventing the
[0058]
Next,
[0059]
【The invention's effect】
Since the present invention is constructed and operates as described above,A compact and lightweight continuously variable transmission can be realized at low cost, and durability can be improved as needed..
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view of a toroidal continuously variable transmission incorporated in a continuously variable transmission, showing a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a part A in FIG.
FIG. 3 is a view similar to FIG. 2, showing a second example of an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic side view showing a basic structure of a toroidal-type continuously variable transmission in a state at the time of maximum deceleration.
FIG. 5 is a schematic side view showing the maximum speed increase state.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing a first example of a specific structure of a toroidal-type continuously variable transmission.
7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an essential part showing a second example of a specific structure of a toroidal-type continuously variable transmission.
9 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a first example of a continuously variable transmission incorporating a toroidal type continuously variable transmission.
FIG. 11 is a diagram showing the relationship among the transmission ratio of the continuously variable transmission as a whole, the transmission ratio of the toroidal type continuously variable transmission, and the torque ratio of each part;
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a second example of a continuously variable transmission incorporating a toroidal type continuously variable transmission.
FIG. 13 is a schematic sectional view showing the third example.
FIG. 14 is a cross-sectional view of an essential part showing a third example of a specific structure of a toroidal-type continuously variable transmission.
[Explanation of symbols]
1 Input shaft
2, 2A, 2B, 2A ', 2B' Input side disk
2a inner surface
3 Output shaft
4 Output disk
4a inner surface
5 Casing
6 Axis
7 Trunnion
8 Displacement axis
9 Power roller
9a circumference
10 Pressing device
11, 11a, 11b, 11c Input shaft
12, 12a, 12b Output gear
13 Support plate
14 Thrust ball bearing
15 Thrust needle bearing
16 Outer ring
17 Actuator
18 Drive shaft
19 Engine
20 Crankshaft
21, 21a Input shaft
22 Starting clutch
23 Output shaft
24, 24a, 24b, 24c Toroidal type continuously variable transmission
25 Planetary gear mechanism
26 Cam plate
27 Sun Gear
28 Ring gear
29 Planetary Gear Set
30a, 30b planetary gear
31 Career
32 First power transmission mechanism
33 First gear
34 Second gear
35 Second power transmission mechanism
36 First sprocket
37 Second sprocket
38 Chen
39 Transmission shaft
40 Low speed clutch
41 High speed clutch
42 Support plate
43 Central axis
44 Reverse clutch
45 Differential gear
46 Third gear
47 Fourth gear
48 Fifth gear
49 Third power transmission mechanism
50 Drive shaft
51 Transmission shaft
52 Connecting bracket
53, 53a Cam plate
54 Ball spline
55, 55a Locking collar
56, 56a Plate spring
57 Input side sleeve
58 Ball spline
59 Spline
60, 60a Rolling bearing
61 Rolling bearings
62 Cam surface
63 Cam surface
64 Laura
65 Output sleeve
66 Rolling bearings
67 Support wall
68 Rolling bearings
69 Removal bracket
70 Rolling bearing
71 Driven side protrusion
72 Drive side protrusion
73 recess
74 Spline
75 Support recess
76, 76a Outer ring element
77 Outer ring raceway
78 Locking collar
79 First gap
80 Second gap
81 steps
82 Clearance
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