JP4372997B2 - バリエータ変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、以下の説明でバリエータと呼ぶ、トロイダルレース転がり摩擦形式の無段可変比変速装置に関する。
【０００２】
そのような装置には主軸が用いられ、その主軸がたとえば内燃機関などのエンジンから駆動力を受け取って、その軸に取り付けられた２つの入力ディスクに伝達する。入力ディスク間に２つの出力ディスクが背中合わせに取り付けられ、軸に対して回転自在である。
【０００３】
そのような構造では、入力ディスクおよび出力ディスク間に設けられたトロイダル空間内に配置された複数のローラを介して入力ディスクから出力ディスクに運動が伝達される。
【０００４】
単一の入力ディスクを入力軸に回転可能に取り付け、複数の動力伝達ローラをはめ込むトロイダル空間を形成するようにして単一の出力ディスクを入力ディスクに向き合わせた単一空間形バリエータも周知である。そのような構造はここで概略的に説明する問題を伴う可能性が低いが、本発明がこの単一空間形構造にも適用可能であることは理解されるであろう。
【０００５】
ローラは端部荷重装置によって油圧力を加えられることによってそれぞれの入力および出力ディスクの表面と接触して、入力ディスクから出力ディスクに動力を伝達することができる。動力は出力ディスクから、たとえばチェーンドライブを介して遊星歯車装置などのさらなる変速機構成部材に移送される。
【０００６】
チェーンを経た駆動力は軸に横方向の荷重を加え、高い動力伝達レベルでは、軸をたわませる可能性がある。たわみの度合いは比較的小さいが、２つの出力ディスクの位置に重大な影響を与え、これによって一部のローラに対する荷重が増加し、すなわち押圧作用が加わる一方、残りのローラの一部に対する荷重が減少し、それによって駆動力を入力ディスクから出力ディスクに効果的に移送できなくなる可能性がある。
【０００７】
軸のたわみの影響は、実際には入力および出力ディスク間のトロイダル空間のゆがみであることは理解されるであろう。
【０００８】
上記問題に対する解決策を要約すると、軸の比較的低レベルのたわみを受け入れて、ディスクの取り付け部にある程度の追従性を与えることによって、軸がたわみを受けた時、ディスクが互いに平行な平面上で回転し、それによってキャビティの形状を維持することができるようにすることである。
英国特許第Ａ４３６３６３号は、トーラスディスクおよびローラを有して、中心軸にキー連結されたカラーと噛み合う前面上の１つまたは複数の歯またはドッグによってディスクの１つが支持軸に取り付けられるようにした可変速度動力伝達機構を開示している。そのような構造は、確かにディスクおよび軸間にある程度の相対移動を与えるが、この構造の改良が可能である。
【０００９】
本発明は、軸と共転するが、直角以外の回転面を取ることができるように、ディスクの１つまたは複数を軸に取り付けた変速装置を提供することを目的としている。
【００１０】
したがって、本発明は、入力軸と、この軸に共転可能に取り付けられた１つまたは複数の入力ディスクと、出力ディスクアセンブリとを備え、入力ディスクと出力ディスクアセンブリと間に１つまたは複数のトロイダル空間を形成しており、さらにその空間内に配置された複数のローラと、ローラをそれぞれのディスクと接触した状態に維持して駆動力を伝達するために端部荷重加圧手段とを備えたバリエータ変速装置であって、ディスクの１つが中間相対的可撓性部材によって軸に取り付けられていることを特徴とするバリエータ変速装置を提供している。
【００１１】
相対的可撓性部材は、半径方向内側位置でスリーブに取り付けることができ、スリーブは軸に共転可能に取り付けられている。
たとえば、スリーブは、軸と共転可能であると共に軸に対して軸方向に移動可能であるようにスプライン連結することができる。
相対的可撓性部材は、クランプリングによってスリーブに取り付けることができる。
可撓性部材は半径方向外側位置でクラッチリングに取り付けることができる。
クラッチリングに、１つのディスクの対応のリセスに係合可能な突起を設けることができ、あるいは、ディスクに、クラッチリングの対応のリセスに係合可能な突起を設けてもよい。
相対的可撓性部材は、半径方向外側位置で外側クランプリングによって固定することができる。
【００１２】
リアクションプレートを軸に取り付けることができ、このリアクションプレートは２組以上のピンを含み、そのピン組のうちの１組が可撓性部材のクリアランス開口を貫通して上記の１つのディスクの表面と接触することができ、残りのピンの組のうちの１組が相対的可撓性部材に半径方向内側位置で係合する。
装置は、軸にねじ付けられてピン組のそれぞれによってリアクションプレートを一方のディスクと接触する位置に押し付けるクランプナットアセンブリを含むことができる。
【００１３】
他方のディスクは軸と共転可能に取り付けられると共に、軸方向移動を阻止する当接手段を含むことができる。
【００１４】
出力ディスクアセンブリは、部分球体協働表面を有する軸受け手段に取り付けることができ、それによってディスクアセンブリは軸に対して回転すると共に、軸に対して直角以外の回転面を取ることができる。
【００１５】
以上の発展として、可撓性部材を端部荷重機構のリアクションプレートに固定することもできる。
上記発展において、可撓性部材をボルト装置またはリベット装置によってリアクションプレートおよびスリーブに固定することができる。
いずれの構造でも、可撓性部材をボルトまたはリベット装置によってディスクに固定することができる。
さらなる発展では、いずれの構造の可撓性部材も、端部荷重を受けた時に軸の軸線にほぼ直交する位置にあるように事前成形されるか、予荷重を加えられることができる。
【００１６】
次に、添付の図面を参照しながら本発明をさらに説明する。
図面を参照すると、入力軸１０と、２つの入力ディスク１２、１４と、２つの出力ディスク１６、１８と、入力および出力ディスク間に形成されたトロイダル空間２４、２６内に配置された２組のローラ２０、２２と、２つの出力ディスク１６、１８に取り付けられたチェーンドライブ２８とを有する無段可変比変速装置、すなわちバリエータが示されている。
【００１７】
２つの入力ディスク１２、１４は、たとえばスプライン連結部によって軸１０と共転可能に取り付けられているのに対して、出力ディスク１６、１８は軸１０に対して回転自在である。
入力ディスク１４は限定的な軸方向移動を行うが、ディスク１２は軸１０に設けられた図示しない当接部によって軸上での軸方向移動が阻止されている。
【００１８】
ディスク１４が、たとえば油圧によって第１図において左方向に作動する荷重を受けて、ローラ組２０、２２が入力および出力ディスクのトロイダル表面と接触した状態に維持されることによって、駆動力を内燃機関などの動力源からチェーンドライブ２８を介して自動車変速機のさらなる構成部材、たとえば図示しない遊星歯車装置に伝達することができる。
【００１９】
チェーンドライブ２８は軸１０に曲げ荷重を加えるであろうから、トロイダル空間２４、２６の形状にゆがみが生じることは理解されるであろう。このため、ローラ２０、２２の一部に対する荷重が増加する一方、残りのローラに対する荷重が減少する可能性があることも理解されるであろう。
【００２０】
一部のローラに対する荷重が増加することは、不当に高い応力がそれらのローラ内に発生するために容認できないであろうし、また残りのローラに対する荷重が減少することは、入力および出力ディスク間に滑りが発生するために入力および出力ディスク間で駆動力の効率を低下させがちである。
【００２１】
軸１０に加えられる曲げ荷重によって発生する可能性があるトロイダル空間２４、２６の形状のゆがみの影響をなくすか、相当に軽減するために、本発明は、入力および出力ディスクが、互いにほぼ平行であると共に、たわみが発生した時にもほぼ平行を維持する回転面を取ることができる構造を提供している。
【００２２】
第２図、第３図および第４図を参照すると、駆動力を伝達するためにディスク１４を軸１０に共転可能に取り付けるだけでなく、ディスクの回転面が軸１０に直角すなわち垂直以外になることもできるようにするアセンブリ３０が示されている。
【００２３】
アセンブリ３０は、半径方向内側位置でクランプリング３６およびねじ３８によってスプライン付きスリーブ３４に取り付けられたダイアフラム３２などの相対的可撓性部材を含み、スプライン付きスリーブ３４はディスク１４の中心のクリアランス内孔に挿通されている。この特定構造では、相対的可撓性部材が、ばね鋼板（たとえば、ばね鋼ＢＳ１４４９：ＣＳ８０）からプレス加工品として製造される。しかし、当該技術の専門家には他の適当な変更例も明らかであろう。
【００２４】
スリーブ３４は、軸１０上に形成されたスプライン上を軸方向に移動可能であり、スリーブ３４の軸方向移動は軸１０に形成された肩部４０によって制限される。第３図〜第６図に示されているように、ギャップＧがディスクと軸との間に設けられて、これによって所望の相対移動に対応することができる。
【００２５】
半径方向外側位置において、ダイアフラム３２はクランプリング４４およびねじ４６によってクラッチリング４２に取り付けられている。
クラッチリング４２の外周上に矩形の歯４８が形成されており、ディスク１４の外周上に設けられた対応の歯５０の間に、たとえばドッグクラッチのように噛み合うことができる。歯４８および歯５０のかみ合いによって駆動力をダイアフラム３２からディスク１４に伝達することができると共に、ディスク１４を軸１０に対して位置決めすることができる。もちろん、ディスクに突起を設けて、クラッチリング側の対応のリセスに係合させることも可能であることは理解されるであろう。
【００２６】
円形のリアクションプレート５２が軸１０に取り付けられて、２組のピン５４、５６を担持しており、これらのピンはプレート５２の座ぐり穴５８、６０にそれぞれはめ込まれている。各組は２本のピンを有するが、必要ならばさらに多くのピンを使用することもできる。
【００２７】
ナット６４およびこのナット６４にボルトで留められたロックプレート６６を含むナットサブアセンブリ６２によってアセンブリ３０に予荷重が加えられる。
ナット６４とプレート５２との間に皿ばねワッシャ６８が配置されている。
ナット６４の回転によって皿ばねワッシャ６８を介してプレート５２に圧力が加えられ、ピン５６がクランプリング３６の開口に係合することによって、プレートがダイアフラム３２と共に回転する。
同時に、ダイアフラム３２のクリアランス開口に挿通されたピン５４がディスク１４の後面と接触する。
そのようにアセンブリに予荷重を加えてから、クランプリング６６を所定位置に固定してナット６４の回転を防止する。
【００２８】
ディスク１４に予荷重を加えることによって、空間２６内のローラが入力ディスク１４および出力ディスク１８の両方に接触することは理解されるであろう。
クラッチリング４２の歯４８がディスク１４の外周面の歯５０と噛み合っているため、駆動力を軸１０からディスク１４に伝達することができることも理解されるであろう。
【００２９】
アセンブリ３０はハウジング６８および端部キャップ７０も含み、これらは図示しない方法で所定位置に保持される。
軸１０は、ディスク１４の後面とプレート５２の前面との間に形成された空間に油圧を加えることができるようにする入口７２を含む。ダイアフラム３２に開口が設けられているため、この空間に作動油を満たすことができる。加えられた油圧がスリーブ３４を当接部４０と接触する位置に押し付けるため、ディスク１４とダイアフラム３２との間に隙間ができる。
【００３０】
アセンブリはシールＳを備えて、作動油を所望容積内に収容できるようにしている。
このため、軸１０がたわみを受けた時、ディスク１４の回転時に相対的可撓性ダイアフラム３２がたわむことができ、これによって駆動力を軸１０からディスク１４に連続的に伝達するだけでなく、トロイダル空間２６の形状を維持することができる。
【００３１】
ディスク１４がそのように取り付けられているのに加えて、ディスク１２は、たとえばスプライン構造と、ディスク１２が第１図において左方向に移動しすぎないにするストップとによって従来通りに取り付けることができるので、軸１０がたわみを受けた時、ディスク１２の平面は軸１０の回転軸線に直角の状態のままである。当然ながら、ディスク１４に関して以上に説明したようにしてディスク１２を取り付けることもできる。
【００３２】
協働面が部分球体である軸受けに出力ディスク１６、１８を取り付けることによってそれらの出力ディスク１６、１８に追従性を与えることができ、これによって出力ディスク１６、１８は軸１０の回転軸線に直角以外の回転面を取ることができる。
【００３３】
上記構造を逆にして、入力ディスク１２、１４が出力ディスクになり、出力ディスクが入力ディスクになるようにしてもよいことは理解されるであろう。さらに、本発明は、軸のたわみが可能性であるような軸受け支持が行われる単一空間形バリエータに用いることができることも理解されるであろう。さらに、二重空間形バリエータを用いた時、所望ならば出力および入力ディスクの両方にたわみドライブを設けてもよいことも理解されるであろう。
【００３４】
上記例の変更例が第５図および第６図に示されており、これらはそれぞれたわみドライブの構成部材を充分に示すことができるようにわずかに異なった角度でとった断面図である。この構造では、第３図および第４図の場合と同様な構成部材には同様な参照番号を付けて、必ずしもここではさらに説明しない。
【００３５】
変更構造では、ディスク１４はやはり相対的可撓性部材３２によって取り付けられているが、この部材は幾分異なった方法で固定されている。たとえば、その部材の外端部は、１対のクランプリング１０２、１０４間に部材３２を固定することができるブラインドリベット１００によってディスクに固定されている。複数のそのようなリベットが部材３２の外周に沿って円周方向に間隔を置いて設けられて、連結部におけるトルク伝達を確実に行うことができる充分な強度を集合的に与えている。部材３２の内端部はやはりスプライン付きスリーブ３４に固定されているが、これはリアクションプレート５２にも固定されている。この特定例では、複数のボルト１０６がスリーブ３４および可撓性部材３２を貫通して、ボルト１０６のねじ山１１０を受け取る対応のねじ部分１０３を設けたリアクションプレート１０６にねじ込まれている。ボルトがリアクションプレートを貫通してスリーブ３４にねじ込まれる逆の構造を使用することもできる。好適な構造では、可撓性部材は、端部荷重を受けた時に軸にほぼ直交する位置を取り、軸がたわみを受けた場合にこれからそれるだけであるように事前成形されるか、予荷重を加えられる。実際に、休止中は第５図の可撓性部材の中央部分およびスリーブ３４が、油圧端部荷重が加えられた時にディスク１４が移動する量に等しい量だけ空間の方に変位しているように構成されている。第５図の構造は、全油圧端部荷重に対応した位置に示されており、リアクションプレート５２がディスク１４から離れた位置に変位してロックナット６４に当接しているように図示されている。油圧端部荷重が加えられるまでは、ばね６８がディスクに荷重を加えることができ、その際に図示しない小さいギャップをリアクションプレートとロックナット６４との間に形成する。油圧端部荷重が加えられた時に必要な移動に対応するのがこのギャップである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用できる形式の無段可変比変速装置の概略的説明図である。
【図２】 本発明に従ったディスクアセンブリの１つの分解図である。
【図３】 第２図のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】 第２図のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】 本発明の変更例の断面図である。
【図６】 本発明の変更例の断面図である。

Claims (17)

1. 入力軸（１０）と、その軸（１０）に共転可能に取り付けられた１ つまたは複数の入力ディスク（１２，１４）と、出力ディスクアセンブリ（１６，１８）とを備え、入力ディスク（１２，１４）と出力ディスクアセンブリ（１６，１８）との間に１ つまたは複数のトロイダル空間（２４，２６）を形成しており、さらに空間（２４，２６）内に配置された複数のローラ（２０，２２）と、ローラをそれぞれのディスク（１２，１４，１６，１８）と接触した状態に維持して駆動力を伝達するために端部荷重加圧手段とを備えたバリエータ変速装置であって、ディスク（１２，１４，１６，１８）の１つが中間相対的可撓性部材（３２）によって軸に取り付けられ、半径方向に移動せずに、軸方向移動と前記軸（１０）の軸線に垂直な前記ディスク（１２，１４，１６，１８）面が前記軸線に対して傾く方向に回転移動が可能となることを特徴とするバリエータ変速装置。
2. 相対的可撓性部材（３２）は、半径方向内側位置でスリーブ（３４）に取り付けられ、そのスリーブ（３４）は軸（１０）に共転可能に取り付けられている請求の範囲第１項記載の装置。
3. スリーブ（３４）は、軸（１０）と共転可能であると共に軸（１０）に対して軸方向に移動可能であるようにスプライン連結されている請求の範囲第２項記載の装置。
4. 相対的可撓性部材（３２）は、クランプリング（３６）によってスリーブ（３４）に取り付けられている請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項記載の装置。
5. 可撓性部材（３２）は、半径方向外側位置でクラッチリング（４２）に取り付けることができる請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項記載の装置。
6. クラッチリング（４２）に突起（４８）が設けられ、ディスクに対応のリセスが設けられて、突起がディスクの対応の突起（５０）の間に係合可能である請求の範囲第５項記載の装置。
7. 相対的可撓性部材（３２）は、半径方向外側位置で外側クランプリング（４４）によって固定されている請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項記載の装置。
8. さらに、軸（１０）に取り付けられたリアクションプレート（５２）を備えており、そのリアクションプレート（５２）は２組以上のピン（５４，５６）を含み、ピンの組のうちの１組（５４）が可撓性部材のクリアランス開口を貫通して１つのディスク（１４）の表面と接触することができ、ピンの組の残りのうちの１組のピン（５６）が相対的可撓性部材（３２）に半径方向内側位置で係合する請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１項記載の装置。
9. さらに、軸（１０）にねじ付けられて、ピンの組（５４，５６）のそれぞれによってリアクションプレート（５２）を１つのディスク（１４）と接触する位置に押し付けるクランプナットアセンブリ（６４）を含む請求項８記載の装置。
10. ディスクの他方（１２）は軸（１０）と共転可能に取り付けられていると共に、軸方向移動を阻止する当接手段を含む請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項記載の装置。
11. 出力ディスクアセンブリ（１６，１８）は、部分球体協働表面を有する軸受け手段に取り付けられて、それによってディスクアセンブリが軸（１０）に対して回転すると共に、軸（１０）に対して直角以外の回転面を取ることができるようにした請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１項記載の装置。
12. 可撓性部材（３２）は、端部荷重機構のリアクションプレート（５２）に固定されている請求の範囲第１項記載の装置。
13. 可撓性部材（３２）は、ボルト装置（１０６）またはリベット装置によってリアクションプレート（５２）およびスリーブに固定されている請求の範囲第１２項記載の装置。
14. 可撓性部材（３２）は、ボルト（４６）またはリベット装置によってディスク（１４）に固定されている請求の範囲第１項乃至第１３項のいずれか１項記載の装置。
15. 可撓性部材は、端部荷重を受けた時に軸の軸線にほぼ直交する位置にあるように事前成形されるか、予荷重を加えられる先行の請求の範囲のいずれか１項記載の装置。
16. バリエータは、２つの入力ディスクと出力ディスクとを含み、出力ディスクは背中合わせに配置され、２つの入力ディスク間に挟まれている先行の請求の範囲のいずれか１項記載の装置。
17. バリエータは、２つの入力ディスクと２つの出力ディスクとを含み、入力ディスクは背中合わせに配置され、２つの出力ディスク間に挟まれている請求の範囲第１項乃至第１５項のいずれか１項記載の装置。

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