JP4550924B2 - Multi-speed transmission - Google Patents
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Description
本発明は、車両用変速機等に適用され、薄い円板状ディスクの弾性変形を利用して駆動伝達部分を接触させる方式の摩擦伝導機構を備えた多段変速機に関する。 The present invention relates to a multi-stage transmission which is applied to a vehicle transmission or the like and includes a frictional conduction mechanism of a type in which a drive transmission portion is brought into contact by utilizing elastic deformation of a thin disk-shaped disk.
従来、ディスクを用いた変速機としては、複数のコーンディスクと複数のフランジディスクによる摩擦伝導機構を備えたバイエル変速機と呼ばれるものが知られている(例えば、特許文献1の第3図及び第4図参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a transmission using a disk, a so-called Bayer transmission having a frictional conduction mechanism including a plurality of cone disks and a plurality of flange disks is known (for example, FIG. 3 and FIG. (See Fig. 4).
このバイエル変速機は、入力軸に入力された動力を、歯車を介して多数のスプライン軸に伝達し、さらに複数のコーンディスク群に均等に配分する。コーンディスク群は、中央に配置された複数のフランジディスク群の間に交互に挟まれた配置とされ、バネとフェースカムによる圧接力で押し付けられる。また、コーンディスク群は、フランジディスク群の外周上の3箇所に配置され、変速操作リンク機構が設けられ、コーンディスク群をフランジディスク群に出入りさせることにより変速操作を行う。 In this Bayer transmission, the power input to the input shaft is transmitted to a large number of spline shafts via gears, and further distributed evenly to a plurality of cone disk groups. The cone disk group is alternately arranged between a plurality of flange disk groups arranged at the center, and is pressed by a pressing force of a spring and a face cam. Further, the cone disk group is arranged at three positions on the outer periphery of the flange disk group, provided with a shift operation link mechanism, and performs a shift operation by moving the cone disk group into and out of the flange disk group.
入力軸からの動力は、コーンディスク群から油膜を介してフランジディスク群に伝達され、フェースカムを経て出力軸に伝達される。このとき、フランジディスク群の接触点がコーンディスク群の中心に近いほど出力軸が低速となり、フランジディスク群の接触点がコーンディスク群の外周に近いほど出力軸が高速となる。
しかしながら、従来のバイエル変速機にあっては、中央に配置されたフランジディスク群の外周部に形成されたフランジ部分にてコーンディスク群を挟み込む構造であり、出力側のフランジ駆動半径が固定径として決められている。このため、入力側のコーンディスク群の可変駆動半径に比べ出力側のフランジディスク群のフランジ駆動半径が大きくなり、変速比として、1以下の減速側変速比が得られるのみとなる。つまり、設定可能な変速比の範囲が狭くなり、例えば、増速側変速比の要求がある場合、この要求に応えることができない、という問題があった。 However, the conventional Bayer transmission has a structure in which the cone disk group is sandwiched by the flange portion formed on the outer peripheral portion of the flange disk group disposed in the center, and the flange drive radius on the output side is set as the fixed diameter. It has been decided. For this reason, the flange drive radius of the output side flange disk group is larger than the variable drive radius of the input side cone disk group, and only a reduction-side speed ratio of 1 or less is obtained as the speed ratio. That is, there is a problem that the range of the speed ratio that can be set becomes narrow. For example, when there is a request for the speed increasing side gear ratio, this demand cannot be met.
また、スティックさせずに安定動作させるため、中央に配置されたフランジディスク群の外周上の3箇所にコーンディスク群を配置し、かつ、3箇所のコーンディスク群を可動軸で保持し、隣接するコーンディスク群の空間位置に変速操作リンク機構を配置する構成が採用されている。このため、軸側ほど厚くなるテーパー形状のコーンディスク群が重量増になると共に、構造が複雑で、部品点数も多く、可動スペースが必要であるため、高コストになると共に、軽量化やコンパクト化を達成できない、という問題があった。 Further, in order to stably operate without sticking, the cone disk groups are arranged at three positions on the outer periphery of the flange disk group arranged at the center, and the three cone disk groups are held by the movable shaft and adjacent to each other. A configuration is adopted in which a speed change operation link mechanism is arranged at a spatial position of the cone disk group. This increases the weight of the tapered cone disk group that becomes thicker on the shaft side, and the structure is complex, the number of parts is large, and movable space is required. There was a problem that could not be achieved.
さらに、中央に配置されたフランジディスク群の外周部に形成されたフランジ部分にて平面形状のコーンディスク群を挟み込む突条と平面による接触構造であるため、トルク伝達接触部の接触形状が、周方向駆動半径の長い長円形状や楕円形状になる。したがって、トルク伝達接触部のうち、周方向に拡大された接触面積部分にて、トルク伝達接触中心点の周りを相対回転するこじり圧接が発生し、伝達トルクのスピン損失が大きくなる、という問題があった。 Furthermore, the contact structure of the torque transmission contact portion is a circumferential contact structure with a protrusion and a flat surface sandwiching the flat cone disk group at the flange portion formed on the outer peripheral portion of the flange disk group disposed in the center. An ellipse or ellipse with a long direction driving radius is formed. Therefore, in the contact area of the torque transmission contact portion that is enlarged in the circumferential direction, relative rotation around the torque transmission contact center point occurs, and there is a problem that spin loss of the transmission torque increases. there were.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、低コスト化・軽量化・コンパクト化を達成しながら、増速比を含む高い変速比の設定自由度を持つ変速機能と、トルク伝達/遮断を切り替えるクラッチ機能を併せて発揮することができると共に、各変速比位置で伝達トルクのスピン損失を低減することができる多段変速機を提供することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to the above-described problems, and achieves a gear shifting function having a high degree of freedom in setting a gear ratio, including a speed increasing ratio, while achieving low cost, light weight, and compactness, and torque transmission / It is an object of the present invention to provide a multi-stage transmission that can exhibit a clutch function for switching off and can reduce spin loss of transmission torque at each gear ratio position.
上記目的を達成するため、本発明の多段変速機では、
原動機に接続され、変速機ケース部材に支持される入力軸と、
前記入力軸に平行配置され、変速機ケース部材に支持される出力軸と、
前記入力軸に設けられ、外周端を前記出力軸に近接配置した円板状の入力ディスクと、
前記出力軸に設けられ、外周端を前記入力軸に近接配置した円板状の出力ディスクと、
前記入力ディスクと前記出力ディスクが互いに重なり合うディスク重合領域のうち、前記入力軸の軸心と前記出力軸の軸心を結ぶ軸心連結線上に沿って移動可能に設けられ、要求変速比に応じた位置にて両ディスクを挟持押圧し、両ディスクの弾性変形によりトルク伝達接触部を形成する一対の押圧手段と、を備え、
前記入力ディスクは、そのディスク面に前記入力軸の軸心から異なる半径にて同心状に形成された複数の入力側突条を有し、
前記出力ディスクは、そのディスク面に前記出力軸の軸心から異なる半径にて同心状に形成された複数の出力側突条を有し、
前記複数の入力側突条と前記複数の出力側突条は、前記軸心連結線の長さを複数の要求変速比に応じて入力側駆動半径と出力側駆動半径に振り分けた設定とし、前記軸心連結線上にて両突条の頂部同士を対向配置したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the multi-stage transmission of the present invention,
An input shaft connected to the prime mover and supported by the transmission case member;
An output shaft disposed in parallel to the input shaft and supported by a transmission case member;
A disc-shaped input disk provided on the input shaft and having an outer peripheral end disposed close to the output shaft;
A disc-shaped output disk provided on the output shaft and having an outer peripheral end disposed close to the input shaft;
Of the disk overlap region where the input disk and the output disk overlap each other, the input disk and the output disk are provided so as to be movable along an axis connection line connecting the axis of the input shaft and the axis of the output shaft. A pair of pressing means that sandwich and press both discs at a position and form a torque transmission contact portion by elastic deformation of both discs,
The input disk has a plurality of input side protrusions formed concentrically at different radii from the axis of the input shaft on the disk surface;
The output disk has a plurality of output-side protrusions formed concentrically at different radii from the axis of the output shaft on the disk surface;
The plurality of input-side ridges and the plurality of output-side ridges are set such that the length of the shaft connection line is divided into an input-side drive radius and an output-side drive radius according to a plurality of required speed ratios, The tops of both protrusions are arranged opposite to each other on the shaft connecting line.
よって、本発明の多段変速機にあっては、一対の押圧手段により両ディスクを挟持押圧すると、弾性変形によりトルク伝達接触部が形成される。このトルク伝達接触部を、軸心連結線上の中間位置に形成すると、入力側接触円の軸心からの入力側駆動半径と、出力側接触円の軸心からの出力側駆動半径が同じとなり、入力軸と出力軸の間で等速比が得られる。この等速比の位置から入力軸側に移動させた位置にトルク伝達接触部を形成すると、入力側駆動半径が短くなり、出力側駆動半径が長くなり、入力軸と出力軸との間で減速比(ロー側変速比)が得られる。一方、等速比の位置から出力軸側に移動させた位置にトルク伝達接触部を形成すると、入力側駆動半径が長くなり、出力側駆動半径が短くなり、入力軸と出力軸との間で増速比(ハイ側変速比)が得られる。
そして、押圧手段により両ディスクを挟持押圧する押圧力を解除すると、入力軸から出力軸へのトルク伝達が遮断される。
さらに、入力ディスクに有する複数の入力側突条と出力ディスクに有する複数の出力側突条は、軸心連結線の長さを複数の要求変速比に応じて入力側駆動半径と出力側駆動半径に振り分けた設定とされ、軸心連結線上にて両突条の頂部同士が対向配置される。つまり、突条同士による接触構造であるため、トルク伝達接触部の接触形状が小さくて丸い円形状となり、接触面積も小面積になる。したがって、トルク伝達接触中心点の周りを相対回転することで発生するこじり圧接が抑えられ、伝達トルクのスピン損失が低減される。
この結果、従来のバイエル変速機に比べて構造が簡単で部品点数も少なく、低コスト化・軽量化・コンパクト化を達成しながら、増速比を含む高い変速比の設定自由度を持つ変速機能と、トルク伝達/遮断を切り替えるクラッチ機能を併せて発揮することができると共に、各変速比位置で伝達トルクのスピン損失を低減することができる。
Therefore, in the multi-stage transmission of the present invention, when both disks are sandwiched and pressed by a pair of pressing means, a torque transmission contact portion is formed by elastic deformation. If this torque transmission contact portion is formed at an intermediate position on the shaft connection line, the input side drive radius from the axis of the input side contact circle is the same as the output side drive radius from the axis of the output side contact circle, A constant speed ratio is obtained between the input shaft and the output shaft. If the torque transmission contact part is formed at a position moved from the constant speed ratio position to the input shaft side, the input side drive radius is shortened, the output side drive radius is lengthened, and the speed is reduced between the input shaft and the output shaft. Ratio (low side transmission ratio) is obtained. On the other hand, if the torque transmission contact portion is formed at a position moved from the constant speed ratio position to the output shaft side, the input side drive radius becomes longer, the output side drive radius becomes shorter, and between the input shaft and the output shaft, The speed increasing ratio (high side gear ratio) is obtained.
When the pressing force for holding and pressing both disks by the pressing means is released, torque transmission from the input shaft to the output shaft is interrupted.
Further, the plurality of input side ridges included in the input disk and the plurality of output side ridges included in the output disk have an input side driving radius and an output side driving radius according to a plurality of required transmission gear ratios. The tops of the two ridges are arranged opposite to each other on the axial connection line. That is, since it is a contact structure by protrusions, the contact shape of the torque transmission contact portion is small and round, and the contact area is also small. Accordingly, the twisting pressure contact generated by relative rotation around the torque transmission contact center point is suppressed, and the spin loss of the transmission torque is reduced.
As a result, it has a simpler structure and fewer parts compared to conventional Bayer transmissions, while achieving cost reduction, weight reduction, and compactness, while having a high gear ratio setting freedom including speed ratio In addition, the clutch function for switching between torque transmission / interruption can be exhibited together, and the spin loss of the transmission torque can be reduced at each gear ratio position.
以下、本発明の多段変速機を実現する最良の形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for realizing the multi-stage transmission of the present invention will be described based on a first embodiment shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/U(多段変速機の一例)が適用された車両用自動変速システムを示す全体概略図である。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall schematic diagram showing a vehicular automatic transmission system to which a multi-disc multi-stage transmission unit T / U (an example of a multi-stage transmission) according to a first embodiment is applied.
実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uが適用された車両用自動変速システムは、図1に示すように、エンジン1(原動機)と、変速機ケース2と、入力軸3と、マルチディスク多段変速ユニットT/Uと、出力軸4と、リバースギア5と、リバースアイドラーギア6と、出力ギア7と、シンクロ機構8と、ファイナルギア9と、デファレンシャルギアユニット10と、左右の駆動軸11,12と、左右の駆動輪13,14と、を備えている。
As shown in FIG. 1, an automatic transmission system for a vehicle to which a multi-disc multi-stage transmission unit T / U of
前記マルチディスク多段変速ユニットT/Uは、複数枚の入力ディスク15により構成されたプライマリディスク群150と、複数枚の出力ディスク16により構成されたセカンダリディスク群160と、押圧手段としての一対の押圧ローラー17,17と、入力軸3を支持する入力軸支持枠18,18と、出力軸4を支持する出力軸支持枠19,19と、を備えている。
The multi-disc multi-stage transmission unit T / U includes a
すなわち、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uが適用された車両用自動変速システムは、入力軸3と出力軸4と左右の駆動軸11,12による三軸構成とされる。また、Dレンジ(ドライブレンジ)の選択時、前記マルチディスク多段変速ユニットT/Uにより7速自動変速での前進走行を達成し、Rレンジ(リバースレンジ)の選択時、前記シンクロ機構8の同期噛み合いにより1速の後退走行を達成する。
That is, the vehicular automatic transmission system to which the multi-disc multi-stage transmission unit T / U of the first embodiment is applied has a three-axis configuration including the
図2は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uを示す全体斜視図である。図3は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uを示す図2のA−A線断面図である。以下、マルチディスク多段変速ユニットT/Uの全体構成について説明する。 FIG. 2 is an overall perspective view showing the multi-disc multi-stage transmission unit T / U according to the first embodiment. 3 is a cross-sectional view of the multi-disk multi-stage transmission unit T / U according to the first embodiment taken along line AA in FIG. Hereinafter, the overall configuration of the multi-disc multi-stage transmission unit T / U will be described.
実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uは、図2に示すように、入力軸3と、出力軸4と、複数枚の入力ディスク15により構成されたプライマリディスク群150と、複数枚の出力ディスク16により構成されたセカンダリディスク群160と、一対の押圧ローラー17,17(押圧手段)と、入力軸支持枠18,18(変速機ケース部材)と、出力軸支持枠19,19(変速機ケース部材)と、ローラー回転軸20と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the multi-disc multi-stage transmission unit T / U according to the first embodiment includes an
前記入力軸3は、エンジン1に接続され、入力軸支持枠18,18に回転可能に両端支持される。この入力軸3には、図2及び図3に示すように、外周端を出力軸4に近接配置した円板状の入力ディスク15を軸方向に等間隔にて複数枚配列することにより構成されたプライマリディスク群150を有する。
The
前記出力軸4は、入力軸3に平行配置され、出力軸支持枠19,19に回転可能に両端支持される。この出力軸4には、図2及び図3に示すように、外周端を入力軸3に近接配置した円板状の出力ディスク16を軸方向に等間隔にて複数枚配列することにより構成されたセカンダリディスク群160を有する。
The
前記一対の押圧ローラー17,17は、複数枚の入力ディスク15の隣接する軸方向隙間のそれぞれに出力ディスク16を挿入配置することで、プライマリディスク群150とセカンダリディスク群160が互いに重なり合うディスク重合領域を形成する。そして、このディスク重合領域のうち、入力軸3の軸心O3と出力軸4の軸心O4を結ぶ軸心連結線CL上に沿って移動可能に設けられ、要求変速比に応じた位置にて両ディスク群150,160を両側位置から挟持押圧し、両ディスク群150,160の弾性変形によりトルク伝達接触部を形成する。
The pair of pressing
前記一対の押圧ローラー17,17は、プライマリディスク群150とセカンダリディスク群160を挟持押圧しながら、両ディスク群150,160の回転にしたがって転動する。そして、一対の押圧ローラー17,17は、要求変速比(変速段)の変化がなく位置固定であるとき、軸心連結線CLと平行なローラー回転軸線を保ち、要求変速比(変速段)の変化により位置移動するとき、軸心連結線CL上に沿った移動方向に応じてローラー回転軸線の微小傾動を許容する取り付けとしている。つまり、押圧ローラー17は、図3に示すように、一対の押圧ローラー17,17を回転可能に支持するローラー回転軸20を、意図的に微小隙間(ガタ)を残したままの支持としている。
The pair of pressing
前記入力ディスク15は、図3に示すように、そのディスク面に入力軸3の軸心O3から同心状に形成された異なる半径による複数の入力側突条15a,15b,15c,15d,15e,15f,15gを有している。前記出力ディスク16は、図3に示すように、そのディスク面には出力軸4の軸心O4から同心状に形成された異なる半径による複数の出力側突条16a,16b,16c,16d,16e,16f,16gを有している。前記入力側突条15a,15b,15c,15d,15e,15f,15gの各半径と、前記出力側突条16a,16b,16c,16d,16e,16f,16gの各半径は、複数の要求変速比に応じて、軸心連結線CLの長さを入力側半径と出力側半径に振り分けた設定としている。
The
前記一対の押圧ローラー17,17は、図3に示すように、挟持押圧力の解除時に微小隙間が保たれた前記入力側突条15a,15b,15c,15d,15e,15f,15gと前記出力側突条16a,16b,16c,16d,16e,16f,16gの頂部同士を、要求される1速段(低速段)から7速段(高速段)までの有段階の変速比に応じて挟持押圧する。なお、入出力側突条15a,16gの組み合わせで1速段を達成する。入出力側突条15b,16fの組み合わせで2速段を達成する。入出力側突条15c,16eの組み合わせで3速段を達成する。入出力側突条15d,16dの組み合わせで4速段を達成する。入出力側突条15e,16cの組み合わせで5速段を達成する。入出力側突条15f,16bの組み合わせで6速段(OD段)を達成する。入出力側突条15g,16aの組み合わせで7速段(スーパーOD段)を達成する。
As shown in FIG. 3, the pair of pressing
前記一対の押圧ローラー17,17は、前記軸心連結線CLと一致する方向に移動可能な移動枠21に回転可能に支持され、移動枠21に設定された皿バネ22(付勢手段)による付勢力をトルク伝達接触部への挟持押圧力とする。
すなわち、移動枠21は、図2に示すように、プライマリディスク群150とセカンダリディスク群160が互いに重なり合うディスク群重合領域の外周部を囲み、軸心連結線CLと一致する方向に移動可能に配置している。そして、移動枠21のうち、ディスク面に対向する一対のローラー保持枠部21a,21aに、軸心連結線CLと平行な一対のローラー回転軸20,20を支持している。また、移動枠20のうち、一対のローラー保持枠部21a,21aを両端部位置にて連結する一対の連結枠部21b,21bに、一対のローラー保持枠部21a,21aの間隔を狭める方向に付勢力を付与する皿バネ22を設けている。
The pair of pressing
That is, as shown in FIG. 2, the moving
前記移動枠21は、ステッピングモータ23(モータアクチュエータ)により回転するスクリューネジ24を使って、軸心連結線CLの方向に移動可能に設けている。
すなわち、入力軸3を支持する入力軸支持枠18に第1スクリューネジ支持構造25を設け、出力軸4を支持する出力軸支持枠19に第2スクリューネジ支持構造26を設け、ローラー保持枠部21aにボールスクリュー構造27を設けている。そして、第1スクリューネジ支持構造25と第2スクリューネジ支持構造26とボールスクリュー構造27に跨ってスクリューネジ24を支持すると共に、スクリューネジ24の端部にステッピングモータ23を設けている。
The moving
That is, the first screw
前記一対の押圧ローラー17,17による付勢力調整手段は、皿バネ22による付勢力Fdを調整するカム面28a,28aを形成したテンプレート28,28と、カム面28a,28aの面形状に沿って移動するカムフォロア29,29と、を有して構成している。
すなわち、前記テンプレート28,28は、コイルスプリング30,30による付勢力Fsが、互いに引き離す方向に作用する設定により、移動枠21の両端位置にそれぞれ一対配置される。前記カムフォロア29,29は、一対のローラー保持枠部21a,21aの端部位置に設けられ、皿バネ22による付勢力Fdが、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aとの接触面に作用する設定としている。そして、一対の押圧ローラー17,17に加わる付勢力F(皿バネ22による付勢力Fdとコイルスプリング30による付勢力Fsの付勢力差(Fd−Fs))を、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状の設定により調整している。
The urging force adjusting means by the pair of pressing
That is, a pair of the
図4は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットの入出力ディスクの端部間隔保持構造を示す図3のB部拡大断面図である。図5は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットの入出力ディスクの詳細構造を示す図3のC部拡大断面図である。以下、マルチディスク多段変速ユニットT/Uの入出力ディスク15,16の構成について説明する。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG. 3 showing a structure for holding the end portion spacing of the input / output disc of the multi-disc multi-stage transmission unit of the first embodiment. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion C in FIG. 3 showing the detailed structure of the input / output disk of the multi-disk multi-stage transmission unit of the first embodiment. Hereinafter, the configuration of the input /
前記プライマリディスク群150と前記セカンダリディスク群160は、入力軸3の外周部位置と出力軸4の外周部位置に、軸方向に隣接する入力ディスク15と出力ディスク16の端部隙間を一定間隔に保つ端部間隔保持構造を有する。
すなわち、入力軸3の外周部位置に有する端部間隔保持構造は、図4に示すように、入力軸3と隣接する入力ディスク15,15とで形成されるディスク基部空間に、それぞれカラー31を配置することで、複数枚の入力ディスク15,15を等間隔に配列している。そして、入力軸3に螺合する締め付けナット32と、入力軸3に形成されたストッパ突起3aを用い、締め付けナット32を一端側から締め付けることで、複数枚の入力ディスク15,15を、等間隔に保ちながら入力軸3に挟持固定している。
また、前記カラー31の外周位置には、保持器により保持された一対のボール33,33が配置され、この一対のボール33,33により、複数枚の出力ディスク16,16の外周端部を等間隔に保つようにしている。なお、出力軸4の外周部位置に有する端部間隔保持構造についても同様である(図3を参照)。
The
That is, as shown in FIG. 4, the end gap holding structure at the outer peripheral portion of the
In addition, a pair of
前記複数の入力側突条15a,15b,15c,15d,15e,15f,15gと前記出力側突条16a,16b,16c,16d,16e,16f,16gは、入力軸3側の入力側突条15aと、出力軸4側の出力側突条16aの高さを最も高くし、外周側へ向けて突条の高さが徐々に低くなるように設定している(図3を参照)。
すなわち、上記端部間隔保持構造と相俟って、前記一対の押圧ローラー17,17によるディスクへの挟持押圧力を解除したとき、対向する入出力側突条15a,16g、入出力側突条15b,16f、入出力側突条15c,16e、入出力側突条15d,16d、入出力側突条15e,16c、入出力側突条15f,16b、入出力側突条15g,16aの隙間を確保している。
The plurality of
That is, in combination with the end interval holding structure, when the holding pressing force to the disk by the pair of pressing
前記複数の入力側突条15a,15b,15c,15d,15e,15f,15gと前記出力側突条16a,16b,16c,16d,16e,16f,16gは、図5に示すように、三角断面形状の頂部15’,16’を軸方向に下り傾斜角を有する傾斜頂部形状とし、対向する傾斜頂部形状同士を、接触角θを有して押圧するようにしている。
The plurality of
前記入力ディスク15は、図5に示すように、ディスク両面のうち一方の面に断面三角形状の入力側突条15eを形成した2枚のプレートを用意し、前記2枚のプレートの他方のディスク面同士を、入力側突条15eの位置を一致させて貼り合わせることにより構成している。前記出力ディスク16は、図5に示すように、ディスク両面のうち一方の面に断面三角形状の出力側突条16cを形成した2枚のプレートを用意し、前記2枚のプレートの他方のディスク面同士を、出力側突条16cの位置を一致させて貼り合わせることにより構成している。そして、前記入力ディスク15と前記出力ディスク16は、板材からのプレス加工により、断面三角形状の突条を形成したプレートを製造するようにしている。なお、入出力ディスク15,16の素材としては、例えば、耐摩耗性に富む疲労強度の高い特殊合金鋼等が使用される。また、接触面間に油膜を常に保持するため、遠心潤滑や掻き上げ潤滑等を用いて接触部に潤滑油が供給される。
As shown in FIG. 5, the
図6は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットの付勢力調整用のテンプレートとカムフォロアを示す平面図である。図7は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットのテンプレートとカムフォロアによる付勢力調整状態を示す図で、(a)は付勢力解除状態をあらわし、(b)は最大付勢力付与状態をあらわす。以下、マルチディスク多段変速ユニットT/Uでの押圧ローラー17,17への付勢力調整手段の構成について説明する。
FIG. 6 is a plan view showing an urging force adjusting template and a cam follower of the multi-disc multi-stage transmission unit according to the first embodiment. 7A and 7B are diagrams showing an urging force adjustment state by the template and the cam follower of the multi-disc multi-stage transmission unit according to the first embodiment. FIG. 7A shows an urging force release state, and FIG. 7B shows a maximum urging force application state. The configuration of the biasing force adjusting means for the
前記一対のテンプレート28,28は、図6に示すように、入力軸支持枠18,18と出力軸支持枠19,19に端部が固定された支持ピン34,34に対しピン軸方向に摺動可能に設けられている。そして、一対のテンプレート28,28の両端部にコイルスプリング30,30を介装し、コイルスプリング30,30による付勢力Fsが、一対のテンプレート28,28を互いに引き離す方向に作用する設定とされている。
As shown in FIG. 6, the pair of
前記一対のカムフォロア29,29は、図6及び図7に示すように、皿バネ22による付勢力Fdが、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aとの接触面に作用する設定とされる。すなわち、一対の押圧ローラー17,17に加わる付勢力Fを、皿バネ22による付勢力Fdとコイルスプリング30による付勢力Fsの付勢力差(Fd−Fs)により得る構成とし、この付勢力Fを、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状の設定により、変速条件に応じた最適な挟持押圧力を得るように調整している。
As shown in FIGS. 6 and 7, the pair of
前記一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状は、下記のように設定される。
The surface shapes of the cam surfaces 28a, 28a of the pair of
まず、一対のカムフォロア29,29が、図6に示すリバースレンジ位置(REV)とニュートラルレンジ位置(N)にあるときは、図7(a)に示すように、コイルスプリング30の縮み量を最大とすることで、コイルスプリング30による付勢力Fsが最大になるように設定する。
First, when the pair of
一方、一対のカムフォロア29,29が、図6に示すパーキングレンジ位置(P)にあるときは、図7(b)に示すように、コイルスプリング30の伸び量を最大とすることで、コイルスプリング30による付勢力Fsが最小になるように設定する。
On the other hand, when the pair of
さらに、一対のカムフォロア29,29が、図6に示すドライブレンジ位置(D)にあるときは、コイルスプリング30を1速段から7速段に向かうにしたがって段階的に縮めることで、コイルスプリング30による付勢力Fsが、1速段から7速段に向かうにしたがって大きくなるように設定する。
Furthermore, when the pair of
加えて、一対のカムフォロア29,29が、図6に示すドライブレンジ位置(D)にあるときは、隣接する変速段へ移行する変速中(アップシフト中やダウンシフト中)、コイルスプリング30を一時的に縮めることで、変速中のコイルスプリング30による付勢力Fsが、変速前後の変速段でのコイルスプリング30の付勢力Fsよりも大きくなるように設定する。
In addition, when the pair of
次に、作用を説明する。
実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uにおける作用を、「ディスクの弾性変形を利用した変速原理」、「弾性変形ディスクにより駆動力を伝達する多段変速機の有利性」、「Rレンジ選択時のクラッチ作用」、「Pレンジ選択時のパーキング作用」、「N→D切り替え時の発進作用」、「Dレンジ選択時の自動変速作用」、「変速レスポンスの向上作用」に分けて説明する。
Next, the operation will be described.
The operation of the multi-disc multi-stage transmission unit T / U of the first embodiment is described as “the principle of speed change using elastic deformation of the disk”, “advantage of the multi-stage transmission that transmits the driving force by the elastic deformation disk”, “R range selection” “Clutch action at time”, “Parking action when P range is selected”, “Starting action when switching N → D”, “Automatic shifting action when D range is selected”, “Shifting response improving action” .
[ディスクの弾性変形を利用した変速原理]
図8は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uにおけるディスクの弾性変形を利用した変速原理を示す原理説明平面図である。図9は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uにおけるディスクの弾性変形を利用した変速原理を示す原理説明正面図である。
[Speed change principle using elastic deformation of disk]
FIG. 8 is a principle explanatory plan view showing a shift principle using elastic deformation of the disk in the multi-disk multi-stage transmission unit T / U of the first embodiment. FIG. 9 is a principle explanatory front view showing a speed change principle using elastic deformation of the disk in the multi-disk multi-speed transmission unit T / U of the first embodiment.
変速原理を説明する多段変速機として、図8及び図9に示すように、入力軸に設けられ、外周端を出力軸に近接配置した円板状の入力ディスクと、出力軸に設けられ、外周端を入力軸に近接配置した円板状の出力ディスクと、入力ディスクと出力ディスクが互いに重なり合うディスク重合領域のうち、入力軸の軸心と前記出力軸の軸心を結ぶ軸心連結線上に沿って移動可能に設けられ、要求変速比に応じた位置にて両ディスクを挟持押圧し、両ディスクの弾性変形によりトルク伝達接触部を形成する一対の押圧手段と、を有するものを想定する。 As shown in FIG. 8 and FIG. 9, a multi-stage transmission for explaining the speed change principle is provided on the input shaft, the disc-shaped input disk having the outer peripheral end disposed close to the output shaft, and the output shaft. A disk-shaped output disk whose end is arranged close to the input shaft, and a disk overlapping region where the input disk and the output disk overlap with each other, along an axis connecting line connecting the axis of the input shaft and the axis of the output shaft. And a pair of pressing means that sandwich and press both disks at a position corresponding to the required gear ratio and form a torque transmission contact portion by elastic deformation of both disks.
この多段変速機にあっては、図8に示すように、一対の押圧手段により両ディスクを挟持押圧すると、入力ディスクと出力ディスクが部分的に弾性変形することにより、トルク伝達接触部が形成される。すなわち、両持ち梁(ディスク)に集中荷重を加えたとき、集中荷重を加えた部分の梁が大きく撓むという原理を使って、入出力ディスクにトルク伝達接触部を形成するようにしている。 In this multi-stage transmission, as shown in FIG. 8, when both discs are sandwiched and pressed by a pair of pressing means, the input disc and the output disc are partially elastically deformed to form a torque transmission contact portion. The That is, when a concentrated load is applied to a doubly supported beam (disk), the torque transmission contact portion is formed on the input / output disk using the principle that the beam at the portion where the concentrated load is applied is greatly bent.
そして、トルク伝達接触部を、入力軸の軸心と出力軸の軸心を結ぶ線上の中間位置(図9のP1位置)に形成すると、入力側接触円の軸心からの入力側駆動半径R2と、出力側接触円の軸心からの出力側駆動半径R2が同じとなり、入力軸と出力軸の間で等速比が得られることになる。 When the torque transmission contact portion is formed at an intermediate position (P1 position in FIG. 9) on the line connecting the axis of the input shaft and the axis of the output shaft, the input side drive radius R2 from the axis of the input side contact circle. Thus, the output side drive radius R2 from the axis of the output side contact circle becomes the same, and a constant speed ratio is obtained between the input shaft and the output shaft.
また、トルク伝達接触部を、等速比の位置(図9のP1位置)から入力軸側に移動させた位置(図9のP2位置)に形成すると、入力側接触円の軸心からの入力側駆動半径R1が短くなり、出力側接触円の軸心からの出力側駆動半径R3が長くなり、入力軸と出力軸との間で減速比(ロー側変速比)が得られる。 Further, if the torque transmission contact portion is formed at the position (P2 position in FIG. 9) moved from the constant speed ratio position (P1 position in FIG. 9) to the input shaft side, the input from the shaft center of the input side contact circle is performed. The side drive radius R1 is shortened, the output side drive radius R3 from the axis of the output side contact circle is lengthened, and a reduction ratio (low side transmission ratio) is obtained between the input shaft and the output shaft.
さらに、トルク伝達接触部を、等速比の位置(図9のP1位置)から出力軸側に移動させた位置(図9のP3位置)に形成すると、入力側接触円の軸心からの入力側駆動半径R3が長くなり、出力側接触円の軸心からの出力側駆動半径R1が短くなり、入力軸と出力軸との間で増速比(ハイ側変速比)が得られる。 Further, when the torque transmission contact portion is formed at the position (P3 position in FIG. 9) moved from the constant speed ratio position (P1 position in FIG. 9) to the output shaft side, the input from the axis of the input side contact circle is input. The side drive radius R3 becomes longer, the output side drive radius R1 from the axis of the output side contact circle becomes shorter, and a speed increasing ratio (high side speed ratio) is obtained between the input shaft and the output shaft.
[弾性変形ディスクにより駆動力を伝達する多段変速機の有利性]
上記のように、本発明の多段変速機は、弾性変形ディスクにより駆動力を伝達するトラクションドライブ方式の多段変速機ということができる。そして、この多段変速機は、広い範囲で変速比の設定自由度を持つ変速機能を発揮する、クラッチ機能を発揮する、低コスト化・軽量化・コンパクト化を狙うことができる、効率の良いトルク伝達接触部の冷却や潤滑を狙うことができる、という有利性を備えている。以下、各有利性について説明する。
[Advantages of a multi-stage transmission that transmits driving force by an elastically deformable disk]
As described above, the multi-stage transmission of the present invention can be said to be a traction drive type multi-stage transmission that transmits a driving force by an elastically deformable disk. This multi-stage transmission exhibits a gear shifting function with a wide range of gear ratio setting freedom, a clutch function, and an efficient torque that can aim for cost reduction, weight reduction, and compactness. It has the advantage of being able to aim at cooling and lubrication of the transmission contact portion. Hereinafter, each advantage will be described.
(変速機能)
本発明の多段変速機は、増速比を含む高い変速比の設定自由度を持つ変速機能を発揮する。
例えば、変速比の設定範囲(レシオカバー)が8〜11となり、高速燃費向上を狙える多段化要求に応えることができる。特に、終減速機等により等速比位置を増速比側にシフトとした場合には、減速比側の変速比設定自由度がさらに増す。また、ディスク枚数を自由に設定できることで、汎用化が狙えるし、ディスク枚数の追加で伝達トルクアップを狙うこともできる。
(Shifting function)
The multi-stage transmission of the present invention exhibits a speed change function having a high degree of freedom in setting a speed ratio including the speed increasing ratio.
For example, the gear ratio setting range (ratio cover) is 8 to 11, and it is possible to meet the demand for multi-stage that aims to improve high-speed fuel consumption. In particular, when the constant speed ratio position is shifted to the speed increasing ratio side by a final reduction gear or the like, the speed ratio setting freedom on the speed reducing ratio side is further increased. Further, since the number of disks can be set freely, generalization can be aimed at, and transmission torque can be increased by adding the number of disks.
(クラッチ機能)
本発明の多段変速機は、押圧手段により両ディスクを挟持押圧する押圧力を解除すると、入力ディスクと出力ディスクは弾性復元力により平板状のプレートディスクに戻り、部分的な弾性変形により形成されたトルク伝達接触部が無くなる。このため、入力軸から出力軸へのトルク伝達が遮断され、入力軸から出力軸へのトルク伝達と、入力軸から出力軸へのトルク遮断を切り替えるクラッチ機能を発揮する。
例えば、車両用無段変速機(ベルトCVTやトロイダルCVT等)の場合、常にトルク伝達接触部を有し、変速機能のみを持つため、ニュートラル状態を確保するべくクラッチ機構やトルクコンバータ等のクラッチ機能部品を併用する必要がある。これに対し、本発明の多段変速機では、クラッチ機能部品を省略することが可能である。
(Clutch function)
In the multi-stage transmission of the present invention, when the pressing force for holding and pressing both disks by the pressing means is released, the input disk and the output disk are returned to the flat plate disk by the elastic restoring force, and are formed by partial elastic deformation. There is no torque transmission contact. For this reason, torque transmission from the input shaft to the output shaft is interrupted, and a clutch function that switches between torque transmission from the input shaft to the output shaft and torque interruption from the input shaft to the output shaft is exhibited.
For example, in the case of a continuously variable transmission for a vehicle (belt CVT, toroidal CVT, etc.), since it always has a torque transmission contact portion and has only a speed change function, a clutch function such as a clutch mechanism or a torque converter to ensure a neutral state It is necessary to use parts together. On the other hand, in the multi-stage transmission of the present invention, it is possible to omit the clutch functional parts.
(低コスト化・軽量化・コンパクト化)
本発明の多段変速機は、ディスクを挟持押圧する押圧力がトルク伝達接触部にて互いに相殺され、入力軸と出力軸には荷重が作用しないため、高い剛性を持つ構造とする必要が無く、小さな径の入出力軸とすることができるし(変速比幅の拡大にも有効)、ディスクを薄い鋼板によりプレス成形等にて製造することができる。
入出力軸と円板状の入出力ディスクと押圧手段を構成要素とするため、従来のバイエル変速機に比べ、構造が簡単で、部品点数も少ない。
入力軸と出力軸の間の領域にて押圧手段を移動させるだけの僅かな可動スペースが必要なだけであり、従来のバイエル変速機に比べ、可動スペースが大幅に減少する。
入力ディスクと出力ディスクを互いに重合させているため、ユニット長としてディス径の1.5倍強の長さを確保すれば良く、狭いスペース内に多段変速機が収まる。
これらの相乗作用により、車両に既に搭載されている周知の多段変速機と比べた場合、コスト面と重量面と必要スペース面の全てにおいて、低コスト化・軽量化・コンパクト化を達成することができる。
(Low cost, light weight, compact size)
In the multi-stage transmission of the present invention, the pressing force for sandwiching and pressing the disk is canceled by the torque transmission contact portion, and no load acts on the input shaft and the output shaft, so there is no need to have a structure with high rigidity, The input / output shaft can have a small diameter (also effective for increasing the gear ratio width), and the disk can be manufactured by press molding or the like using a thin steel plate.
Since the input / output shaft, the disk-shaped input / output disk, and the pressing means are used as components, the structure is simpler and the number of parts is smaller than that of a conventional Bayer transmission.
Only a small movable space is required to move the pressing means in the region between the input shaft and the output shaft, and the movable space is greatly reduced as compared with the conventional Bayer transmission.
Since the input disk and the output disk are superposed on each other, it is sufficient to ensure a unit length of more than 1.5 times the diameter of the disk, and the multi-stage transmission can be accommodated in a narrow space.
By these synergistic effects, it is possible to achieve cost reduction, weight reduction, and compactness in all aspects of cost, weight, and required space when compared with known multi-stage transmissions already installed in vehicles. it can.
(冷却・潤滑機能)
本発明の多段変速機は、固定された入力軸と出力軸の2軸構造であり、かつ、トルク伝達接触部が1箇所に集中するため、その部分を狙って油を吹き付けるだけで、冷却効果の高い潤滑を行うことができるし、遠心潤滑や掻き上げ潤滑等を活用することで、オイルポンプを不要とすることも可能である。
(Cooling / lubrication function)
The multi-stage transmission of the present invention has a fixed input shaft and output shaft, and the torque transmission contact portion is concentrated in one place. It is possible to eliminate the need for an oil pump by utilizing centrifugal lubrication, scraping lubrication, or the like.
[Rレンジ選択時のクラッチ作用]
図10は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uが適用された車両用自動変速システムにおけるRレンジ選択時のテンプレートとカムフォロワの位置関係を示す平面図である。
[Clutch action when R range is selected]
FIG. 10 is a plan view showing the positional relationship between the template and the cam follower when the R range is selected in the vehicle automatic transmission system to which the multi-disc multi-stage transmission unit T / U according to the first embodiment is applied.
車両用自動変速システムでのRレンジ選択による後退走行時には、マルチディスク多段変速ユニットT/Uの押圧ローラー17,17による挟持押圧を解除してトルク伝達を遮断し、シンクロ機構8のカップリングスリーブ8aを図1の右方向にストロークし、リバースギア5を入力軸3に固定する。
During reverse running by selecting the R range in the automatic transmission system for a vehicle, the clamping pressure by the
すなわち、Rレンジ選択時には、一対のカムフォロア29,29が、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状のうち、図10に示すリバースレンジ位置(REV)にある。このときは、コイルスプリング30の縮み量が最大とされ、これに伴いコイルスプリング30の付勢力Fsが最大になる。したがって、コイルスプリング30の付勢力Fsが、皿バネ22による付勢力Fdと等しい、あるいは、皿バネ22による付勢力Fdより僅かに大きくなる(図15を参照)。その結果、付勢力差(Fd−Fs)がほぼゼロになることで、一対の押圧ローラー17,17によるディスクの挟持押圧が解除され、マルチディスク多段変速ユニットT/Uによるトルク伝達が遮断される、つまり、クラッチ解除機能が発揮されることになる。
That is, when the R range is selected, the pair of
したがって、Rレンジ選択時には、図1に示すように、エンジン1からの駆動トルクが、入力軸3→シンクロ機構8→リバースギア5→リバースアイドラーギア6→出力ギア7→ファイナルギア9→デファレンシャルギアユニット10→左右の駆動軸11,12→左右の駆動輪13,14へと伝達され、後退1速が達成される。
Therefore, when the R range is selected, as shown in FIG. 1, the drive torque from the
[Pレンジ選択時のパーキング作用]
図11は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uが適用された車両用自動変速システムにおけるPレンジ選択時のテンプレートとカムフォロワの位置関係を示す平面図である。図12は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uが適用された車両用自動変速システムにおけるPレンジ選択時にディスクに形成されるトルク伝達接触部を示す正面図である。
[Parking action when P range is selected]
FIG. 11 is a plan view showing the positional relationship between the template and the cam follower when the P range is selected in the vehicle automatic transmission system to which the multi-disc multi-stage transmission unit T / U according to the first embodiment is applied. FIG. 12 is a front view showing a torque transmission contact portion formed on the disc when the P range is selected in the vehicle automatic transmission system to which the multi-disc multi-stage transmission unit T / U according to the first embodiment is applied.
車両用自動変速システムでのPレンジ選択による停車時には、入出力ディスク15,16を互いに強く締結することで、入出力ディスク15,16が、一体的に固定連結されることによりロック状態とされ、出力軸4を固定するパーキング機能が発揮される。
When the vehicle is stopped by selecting the P range in the automatic transmission system for a vehicle, the input /
すなわち、Pレンジ選択時には、一対のカムフォロア29,29が、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状のうち、図11に示すパーキングレンジ位置(P)にある。このときは、コイルスプリング30の伸び量が最大とされ、これに伴ってコイルスプリング30の付勢力Fsが最小になる。したがって、皿バネ22による付勢力Fdとコイルスプリング30の付勢力Fsの付勢力差(Fd−Fs)が最大になることで(図15を参照)、一対の押圧ローラー17,17により入出力ディスク15,16を強く挟持押圧する。
That is, when the P range is selected, the pair of
この結果、図12に示すように、一対の押圧ローラー17,17の設定位置を中心としてその周囲にわたってトルク伝達接触部TCが複数形成され、入出力ディスク15,16が相対回転を許容しないロック状態とされる。
As a result, as shown in FIG. 12, a plurality of torque transmission contact portions TC are formed around the set positions of the pair of pressing
[N→D切り替え時の発進作用]
図13は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uが適用された車両用自動変速システムにおけるNレンジ選択からDレンジ選択へ切り替え時のテンプレートとカムフォロワの位置関係を示す平面図で、(a)はニュートラル選択時をあらわし、(b)はニュートラルから1速段への選択時をあらわし、(c)は1速段フル負荷選択時をあらわし、(d)は1速段軽負荷選択時をあらわし、(e)は1速段から2速段への選択時をあらわし、(f)は2速段選択時をあらわす。
[Starting action when switching from N to D]
FIG. 13 is a plan view showing the positional relationship between the template and the cam follower when switching from the N range selection to the D range selection in the vehicle automatic transmission system to which the multi-disc multi-stage transmission unit T / U of the first embodiment is applied. a) shows when neutral is selected, (b) shows when neutral to 1st gear is selected, (c) shows when 1st gear full load is selected, and (d) shows when 1st gear is lightly loaded. (E) indicates the time when the first gear is selected to the second gear, and (f) indicates the time when the second gear is selected.
車両用自動変速システムでのNレンジ選択時には、マルチディスク多段変速ユニットT/Uの押圧ローラー17,17による挟持押圧を解除してトルク伝達を遮断し、シンクロ機構8のカップリングスリーブ8aを図1の左方向にストロークした位置とする。
When the N range is selected in the automatic transmission system for a vehicle, the clamping pressure by the
このNレンジ選択により、一対のカムフォロア29,29が、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状のうち、図13(a)に示すニュートラルレンジ位置(N)にあるときは、コイルスプリング30の縮み量を最大とすることで、コイルスプリング30の付勢力Fsが最大になる。したがって、コイルスプリング30の付勢力Fsが、皿バネ22による付勢力Fdより僅かに大きくなり(図15を参照)、その結果、付勢力差(Fd−Fs)が負の値になることで、一対の押圧ローラー17,17によるディスクの挟持押圧が解除され、マルチディスク多段変速ユニットT/Uによるトルク伝達が遮断されたニュートラル状態とされる。
With this N range selection, when the pair of
そして、Nレンジ選択からDレンジ選択に切り替えると、一対のカムフォロア29,29が、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状のうち、図13(b)に示すように1速側に向かって移動するときは、移動に伴いコイルスプリング30を徐々に伸ばしてゆくことで、コイルスプリング30の付勢力Fsが徐々に小さくなる。したがって、皿バネ22による付勢力Fdとコイルスプリング30の付勢力Fsの付勢力差(Fd−Fs)が増大し、一対の押圧ローラー17,17によるディスクの挟持押圧力が高まる。
Then, when switching from the N range selection to the D range selection, the pair of
このN→D切り替え時、アクセル開度が高開度域であることによりフル負荷であると判断されると、一対のカムフォロア29,29が、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状のうち、図13(c)に示す1速フル負荷位置とされ、コイルスプリング30の伸び量を最大とすることで、コイルスプリング30の付勢力Fsが最小になる。したがって、皿バネ22による付勢力Fdとコイルスプリング30の付勢力Fsの付勢力差(Fd−Fs)が全変速段中で最も大きくなることで(図15を参照)、一対の押圧ローラー17,17により1速段の入力側突条15aと出力側突条16gが交わる位置で入出力ディスク15,16を挟持押圧し、1速段の変速比により車両をフル負荷発進させることができる。
At the time of switching from N to D, if it is determined that the accelerator opening is a full load due to the high opening range, the pair of
このN→D切り替え時、アクセル開度が低開度域であることにより軽負荷であると判断されると、一対のカムフォロア29,29が、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状のうち、図13(d)に示す1速軽負荷位置とされ、コイルスプリング30の伸び量を最大域とすることで、コイルスプリング30の付勢力Fsがフル負荷時より少し大きくなる。したがって、皿バネ22による付勢力Fdとコイルスプリング30の付勢力Fsの付勢力差(Fd−Fs)が、フル負荷1速に次いで大きくなることで(図15を参照)、一対の押圧ローラー17,17により1速段の入力側突条15aと出力側突条16gが交わる位置で入出力ディスク15,16を挟持押圧し、1速段の変速比により車両を軽負荷発進させることができる。
At the time of switching from N to D, if it is determined that the accelerator opening is in a low opening range and the load is light, the pair of
なお、フル負荷や軽負荷に対応する挟持押圧力の調整に関しては、この機能を、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状の設定に代え、例えば、エンジン1からの入力トルクの大きさにより作動するローディングカムを設け、カム動作量を利用して負荷に対応する挟持押圧力の調整を行うようにしても良い。
For adjusting the clamping pressure corresponding to the full load or the light load, this function is replaced with the setting of the surface shapes of the cam surfaces 28a, 28a of the pair of
[Dレンジ選択時の自動変速作用]
図14は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uが適用された車両用自動変速システムにおけるDレンジ選択時のトルク伝達接触部を示す拡大断面図である。図15は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uが適用された車両用自動変速システムにおけるDレンジ選択時に各変速段にてトルク伝達接触部に作用する付勢力(=挟持押圧力)の関係を示す付勢力特性図である。
[Automatic shifting when D range is selected]
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing a torque transmission contact portion when the D range is selected in the vehicle automatic transmission system to which the multi-disc multi-stage transmission unit T / U according to the first embodiment is applied. FIG. 15 shows an urging force (= clamping pressing force) acting on the torque transmission contact portion at each gear position when the D range is selected in the vehicle automatic transmission system to which the multi-disc multi-speed transmission unit T / U according to the first embodiment is applied. It is a biasing force characteristic diagram showing the relationship.
車両用自動変速システムでのDレンジ選択による前進走行時には、図1に示すように、エンジン1からの駆動トルクが、入力軸3→マルチディスク多段変速ユニットT/U→出力軸4→出力ギア7→ファイナルギア9→デファレンシャルギアユニット10→左右の駆動軸11,12→左右の駆動輪13,14へと伝達される。このとき、マルチディスク多段変速ユニットT/Uの押圧ローラー17,17による挟持押圧位置を移動することにより前進7速を達成する。
During forward traveling by selecting the D range in the automatic transmission system for a vehicle, as shown in FIG. 1, the driving torque from the
例えば、Dレンジでの走行時、1速から2速へのアップシフト指令が出力されると、一対のカムフォロア29,29が、図13(c)または図13(d)の1速位置から図13(e)に示すように2速側に向かって移動するときは、移動に伴いコイルスプリング30を徐々に縮めてゆくことで、コイルスプリング30の付勢力Fsが徐々に大きくなる。したがって、皿バネ22による付勢力Fdとコイルスプリング30の付勢力Fsの付勢力差(Fd−Fs)が減少し、一対の押圧ローラー17,17によるディスクの挟持押圧力が低下する。
For example, when traveling in the D range, if an upshift command from the first speed to the second speed is output, the pair of
そして、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状のうち、図13(f)に示す2速位置まで移動すると、コイルスプリング30が伸びることで、コイルスプリング30の付勢力Fsが、図13(e)の変速中より小さくなる。したがって、皿バネ22による付勢力Fdとコイルスプリング30の付勢力Fsの付勢力差(Fd−Fs)は、1速から2速への変速中に一時的に小さく抑えられ、2速になる直前位置から再び大きくなるという変化を経過し、一対の押圧ローラー17,17により2速段の入力側突条15bと出力側突条16fが交わる位置で入出力ディスク15,16を挟持押圧し、2速段にアップシフトさせることができる。
And if it moves to the 2nd speed position shown in FIG.13 (f) among the surface shapes of the cam surfaces 28a and 28a of a pair of
この2速段での走行時には、図14に示すように、2速段にて挟持押圧力を受ける入力側突条15bと出力側突条16fは、三角断面形状の頂部15’,16’同士の接触となるため、トルク伝達接触部の接触幅W(例えば、2mm程度)が小さく、接触形状もほぼ丸い形状で接触面積が小さくなる。したがって、接触面積が広いほど大きくなるトルク伝達接触部TCでの伝達トルクのスピン損失を小さく抑えることができる。
When traveling at the second gear, as shown in FIG. 14, the input-
さらに、入力側突条15bと出力側突条16fの三角断面形状の頂部15’,16’を軸方向に下り傾斜角を有する傾斜頂部形状としているため、対向する傾斜頂部形状同士が、僅かに接触角θ(例えば、1.7°程度)を有して押圧されることになる。したがって、滑りを抑えた傾斜面嵌合によるトルク伝達となり、高いトルク伝達効率を達成することができる。
Further, since the apex portions 15 'and 16' of the triangular cross-sectional shape of the input-
上記自動変速作用は、Dレンジでの走行時、2速段から3速段へのアップシフト時、3速段から4速段へのアップシフト時、5速段から6速段(OD)へのアップシフト時、6速段から7速段(スーパーOD)へのアップシフト時にも同様な作用を示す。さらに、Dレンジでの走行時における各ダウンシフト時にも同様な作用を示す。 The above automatic shifting action is from the 5th gear to the 6th gear (OD) when driving in the D range, when shifting up from 2nd gear to 3rd gear, when shifting up from 3rd gear to 4th gear. The same effect is exhibited during upshifting from 6th gear to 7th gear (super OD). Further, the same effect is exhibited at the time of each downshift when traveling in the D range.
上記のように、一対のカムフォロア29,29が、図13に示すドライブレンジ位置(D)にあるときは、コイルスプリング30を1速段から7速段に向かうにしたがって段階的に縮めることで、コイルスプリング30の付勢力Fsが1速段から7速段に向かうにしたがって大きくなるように、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状が設定されている。この設定により、一対の押圧ローラー17,17による挟持押圧力となる付勢力差(Fd−Fs)は、図15に示すように、1速段フル負荷の選択時に最も大きく、2速段から7速段に向かうにしたがって段階的に小さくなる。
したがって、1速段での伝達トルクが最も大きく、7速段での伝達トルクが最も小さくなるのに対応し、1速段から7速段までの各変速段にて、滑ることなく適正な接触面積を得る挟持押圧力を付与することができる。
As described above, when the pair of
Therefore, in order to cope with the fact that the transmission torque at the first gear is the largest and the transmission torque at the seventh gear is the smallest, at each gear position from the first gear to the seventh gear, proper contact without slipping is achieved. A clamping pressing force for obtaining an area can be applied.
加えて、一対のカムフォロア29,29が、図13に示すドライブレンジ位置(D)にあるときは、隣接する変速段へ移行するアップシフトやダウンシフトの変速中、コイルスプリング30を一時的に縮めることで、変速中のコイルスプリング30の付勢力Fsが、変速前後の変速段でのコイルスプリング30の付勢力Fsよりも大きくなるように、一対のテンプレート28,28のカム面28a,28aの面形状が設定されている。この設定により、一対の押圧ローラー17,17による挟持押圧力となる変速中の付勢力差(Fd−Fs)が、変速前後の変速段での付勢力差(Fd−Fs)より小さくなる。
したがって、1速段から2速段等へのアップシフト中や2速段から1速段等へのダウンシフト中、一対の押圧ローラー17,17を移動させるために必要なトルクが軽減され、変速動作のためのステッピングモータ23への負荷軽減により、小型のステッピングモータ23を用いながらも円滑な自動変速を行うことができる。
In addition, when the pair of
Therefore, during the upshift from the first gear to the second gear or the downshift from the second gear to the first gear, etc., the torque required to move the pair of pressing
[変速レスポンス向上作用]
図16は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uが適用された車両用自動変速システムにおけるDレンジ走行時のダウンシフト中に生じる微小ステア作用を示す作用説明図である。図17は、実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uが適用された車両用自動変速システムにおけるDレンジ走行時のアップシフト中に生じる微小ステア作用を示す作用説明図である。
[Speed change response improving effect]
FIG. 16 is an operation explanatory diagram showing a minute steer effect that occurs during a downshift at the time of traveling in the D range in the vehicle automatic transmission system to which the multi-disc multi-stage transmission unit T / U according to the first embodiment is applied. FIG. 17 is an operation explanatory diagram showing a minute steer effect that occurs during an upshift during D-range traveling in the vehicle automatic transmission system to which the multi-disc multi-stage transmission unit T / U according to the first embodiment is applied.
実施例1では、一対の押圧ローラー17,17は、変速段の変化がなく位置固定であるとき、軸心連結線CLと平行なローラー回転軸線を保ち、変速段の変化により位置移動するとき、軸心連結線CL上に沿った移動方向に応じてローラー回転軸線の微小傾動を許容する取り付けとしている。
In the first embodiment, when the pair of pressing
したがって、Dレンジ走行時のダウンシフト中においては、図16に示すように、一対の押圧ローラー17,17が、接触する入力ディスク15の回転により、図16の仮想線位置から実線位置まで右方向に傾動する微小ステア作用を示す。このため、押圧ローラー17,17のディスク接触点の位置に生じる力が傾き、図16の矢印に示すダウンシフト方向DSと一致する分力が軸心連結線CL上にあらわれ、この分力がダウンシフト変速速度を加速させ、変速レスポンスの向上を図ることができる。
Therefore, during the downshift during the D range traveling, as shown in FIG. 16, the pair of pressing
また、Dレンジ走行時のアップシフト中においては、図17に示すように、一対の押圧ローラー17,17が、接触する入力ディスク15の回転により、図17の仮想線位置から実線位置まで左方向に傾動する微小ステア作用を示す。このため、押圧ローラー17,17のディスク接触点の位置に生じる力が傾き、図17の矢印に示すアップシフト方向USと一致する分力が軸心連結線CL上にあらわれ、この分力がアップシフト変速速度を加速させ、変速レスポンスの向上を図ることができる。
In addition, during the upshift during the D range traveling, as shown in FIG. 17, the pair of pressing
ちなみに、上記押圧ローラー17,17の微小ステア作用により、1速段から7速段までのフルストロークに要する時間、あるいは、7速段から1速段までのフルストロークに要する時間が、1秒未満の所要時間で完了することが確認された。
By the way, the time required for the full stroke from the first gear to the seventh gear or the time required for the full stroke from the seventh gear to the first gear is less than 1 second due to the minute steering action of the
次に、効果を説明する。
実施例1のマルチディスク多段変速ユニットT/Uにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the multi-disc multi-stage transmission unit T / U according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1)原動機(エンジン1)に接続され、変速機ケース部材(入力軸支持枠18,18)に支持される入力軸3と、前記入力軸3に平行配置され、変速機ケース部材(出力軸支持枠19,19)に支持される出力軸4と、前記入力軸3に設けられ、外周端を前記出力軸4に近接配置した円板状の入力ディスク15と、前記出力軸4に設けられ、外周端を前記入力軸3に近接配置した円板状の出力ディスク16と、前記入力ディスク15と前記出力ディスク16が互いに重なり合うディスク重合領域のうち、前記入力軸3の軸心O3と前記出力軸4の軸心O4を結ぶ軸心連結線CL上に沿って移動可能に設けられ、要求変速比に応じた位置にて両ディスク15,16を挟持押圧し、両ディスク15,16の弾性変形によりトルク伝達接触部TCを形成する一対の押圧手段(押圧ローラー17,17)と、を備え、前記入力ディスク15は、そのディスク面に前記入力軸3の軸心O3から異なる半径にて同心状に形成された複数の入力側突条15a,15b,15c,15d,15e,15f,15gを有し、前記出力ディスク16は、そのディスク面に前記出力軸4の軸心O4から異なる半径にて同心状に形成された複数の出力側突条16a,16b,16c,16d,16e,16f,16gを有し、前記複数の入力側突条15a,15b,15c,15d,15e,15f,15gと前記複数の出力側突条16a,16b,16c,16d,16e,16f,16gは、前記軸心連結線CLの長さを複数の要求変速比に応じて入力側駆動半径と出力側駆動半径に振り分けた設定とし、前記軸心連結線CL上にて両突条の頂部同士を対向配置した。このため、低コスト化・軽量化・コンパクト化を達成しながら、増速比を含む高い変速比の設定自由度を持つ変速機能と、トルク伝達/遮断を切り替えるクラッチ機能を併せて発揮することができると共に、各変速比位置で伝達トルクのスピン損失を低減することができる。
(1) An
(2)前記複数の入力側突条15a,15b,15c,15d,15e,15f,15gと前記複数の出力側突条16a,16b,16c,16d,16e,16f,16gは、軸側の突条の高さを最も高くし、外周側へ向けて突条の高さが徐々に低くなるように設定した。このため、一対の押圧ローラー17,17によるディスクへの挟持押圧力を解除したとき、対向する入力側突条と出力側突条の隙間を確保でき、引き摺りによるフリクション損失を低減することができる。
(2) The plurality of
(3)前記複数の入力側突条15a,15b,15c,15d,15e,15f,15gと前記複数の出力側突条16a,16b,16c,16d,16e,16f,16gは、三角断面形状の頂部15’,16’を軸方向に下り傾斜角を有する傾斜頂部形状とし、対向する傾斜頂部形状同士を、接触角θを有して押圧する。このため、ディスク平面度にバラツキがあっても、弾性変形と三角断面形状の突条により接触形状の安定化を図ることができると共に、滑りを抑えた傾斜面嵌合によるトルク伝達作用を示し、高いトルク伝達効率を達成することができる。
(3) The plurality of
(4)前記入力ディスク15と前記出力ディスク16は、前記ディスク平面の一方面に断面三角形状の突条を形成し、2枚の前記ディスク平面の他方面同士を、貼り合わせることにより構成した。このため、断面三角形状の突条を形成した入力ディスク15と出力ディスク16の剛性アップと軽量化の両立を図ることができる。加えて、突条部分に空間が形成されることで、この空間を放熱用の樹脂充填空間等として利用することもできる。
(4) The
(5)前記入力ディスク15と前記出力ディスク16は、板材からのプレス加工により、断面三角形状の突条を形成したプレートを製造する。このため、断面三角形状の突条を形成した入力ディスク15と出力ディスク16を、低コストにて製造することができる。
(5) The
(6)前記入力軸3は、複数枚の入力ディスク15を軸方向に配列することにより構成されるプライマリディスク群150を有し、前記出力軸4は、複数枚の出力ディスク16を軸方向に配列することにより構成されるセカンダリディスク群160を有し、前記一対の押圧手段(押圧ローラー17,17)は、前記複数枚の入力ディスク15の隣接する軸方向隙間のそれぞれに出力ディスク16を挿入配置することで、前記プライマリディスク群150と前記セカンダリディスク群160が互いに重なり合うディスク重合領域を形成し、このディスク重合領域の両側位置から挟持押圧する。このため、入力ディスク15の枚数設定と出力ディスク16の枚数設定により、要求される伝達トルク容量に対応することができると共に、ディスク枚数を増すことで挟持押圧力の低減を図ることができる。
(6) The
以上、本発明の多段変速機を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例1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。 The multi-stage transmission according to the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration is not limited to the first embodiment, and the gist of the invention according to each claim of the claims. As long as they do not deviate, design changes and additions are permitted.
実施例1では、複数枚の入力ディスク15により構成されるプライマリディスク群150と、複数枚の出力ディスク16により構成されるセカンダリディスク群160を有するマルチディスクの例を示した。しかし、1枚の入力ディスクと1枚の出力ディスクによるシングルディスクの例や、2枚の入力ディスクと1枚の出力ディスクや1枚の入力ディスクと2枚の出力ディスクによる片側ダブルディスクの例としても良い。
In the first embodiment, an example of a multi-disk having a
実施例1では、入力ディスク15に入力側突条15a,15b,15c,15d,15e,15f,15gを形成し、出力ディスク16に出力側突条16a,16b,16c,16d,16e,16f,16gを形成し、一対の押圧ローラー17,17により段階的な押圧位置で挟持押圧力を付与することで、7速段を持つ多段変速機とする例を示した。しかし、突条の数の設定により7速段以外の多段変速機とする例としても良い。
In the first embodiment, the
実施例1では、押圧手段として、押圧ローラー17を用いる例を示した。しかし、押圧手段としては、先端が球面の押圧ピンや押圧ボール等、他の手段を用いても良い。
In Example 1, the example which uses the
実施例1では、一対の押圧ローラー17,17に対し、挟持押圧力を皿バネ22により付与し、挟持押圧力の調整をテンプレート28,28とカムフォロワ29,29を用い、皿バネ22とコイルバネ30による付勢力差により行う例を示した。しかし、挟持押圧力を油圧により付与し、挟持押圧力の調整を油圧調整により行うような例としても良い。
In the first embodiment, a clamping pressing force is applied to the pair of pressing
実施例1では、変速のために移動枠21を移動させる手段として、ステッピングモータ23とスクリューネジ24を用いる例を示した。しかし、変速のために移動枠21を油圧アクチュエータにより移動させるような例としても良い。
In the first embodiment, the stepping
実施例1では、本発明の多段変速機として、エンジン車の車両用自動変速システムへ適用したマルチディスク多段変速ユニットT/Uの例を示した。しかし、エンジン車に限らず、ハイブリッド車や電気自動車や燃料電池車等の他の車両の多段変速機としても適用することができる。また、伝達されるトルク容量に応じてディスクの枚数(1枚〜複数枚)を加減することで、車両への用途に限らず、様々な機器類等に搭載されている多段変速機としても適用することができる。 In the first embodiment, an example of a multi-disc multi-stage transmission unit T / U applied to an automatic transmission system for an engine vehicle is shown as a multi-stage transmission of the present invention. However, the present invention can be applied not only to engine vehicles but also to multistage transmissions of other vehicles such as hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles. In addition, by adjusting the number of discs (one to several) according to the torque capacity to be transmitted, it can be applied not only to vehicles but also to multistage transmissions installed in various devices. can do.
T/U マルチディスク多段変速ユニット(多段変速機)
1 エンジン(原動機)
3 入力軸
4 出力軸
15 入力ディスク
150 プライマリディスク群
15a,15b,15c,15d,15e,15f,15g 入力側突条
15’ 頂部
16 出力ディスク
160 セカンダリディスク群
16a,16b,16c,16d,16e,16f,16g 出力側突条
16’ 頂部
17,17 押圧ローラー(押圧手段)
18,18 入力軸支持枠(変速機ケース部材)
19,19 出力軸支持枠(変速機ケース部材)
21 移動枠
22 皿バネ(付勢手段)
23 ステッピングモータ(モータアクチュエータ)
24 スクリューネジ
O3 入力軸3の軸心
O4 出力軸4の軸心
CL 軸心連結線
TC トルク伝達接触部
θ 接触角
T / U multi-disc multi-speed transmission unit (multi-speed transmission)
1 engine (motor)
3
150
160
18, 18 Input shaft support frame (transmission case member)
19, 19 Output shaft support frame (transmission case member)
21 Moving
23 Stepping motor (motor actuator)
24 Screw screw
O 3 Input shaft 3 axis
O 4 Output shaft 4 axis
CL shaft connection line
TC Torque transmission contact part θ Contact angle
Claims (6)
前記入力軸に平行配置され、変速機ケース部材に支持される出力軸と、
前記入力軸に設けられ、外周端を前記出力軸に近接配置した円板状の入力ディスクと、
前記出力軸に設けられ、外周端を前記入力軸に近接配置した円板状の出力ディスクと、
前記入力ディスクと前記出力ディスクが互いに重なり合うディスク重合領域のうち、前記入力軸の軸心と前記出力軸の軸心を結ぶ軸心連結線上に沿って移動可能に設けられ、要求変速比に応じた位置にて両ディスクを挟持押圧し、両ディスクの弾性変形によりトルク伝達接触部を形成する一対の押圧手段と、を備え、
前記入力ディスクは、そのディスク面に前記入力軸の軸心から異なる半径にて同心状に形成された複数の入力側突条を有し、
前記出力ディスクは、そのディスク面に前記出力軸の軸心から異なる半径にて同心状に形成された複数の出力側突条を有し、
前記複数の入力側突条と前記複数の出力側突条は、前記軸心連結線の長さを複数の要求変速比に応じて入力側駆動半径と出力側駆動半径に振り分けた設定とし、前記軸心連結線上にて両突条の頂部同士を対向配置したことを特徴とする多段変速機。 An input shaft connected to the prime mover and supported by the transmission case member;
An output shaft disposed in parallel to the input shaft and supported by a transmission case member;
A disc-shaped input disk provided on the input shaft and having an outer peripheral end disposed close to the output shaft;
A disc-shaped output disk provided on the output shaft and having an outer peripheral end disposed close to the input shaft;
Of the disk overlap region where the input disk and the output disk overlap each other, the input disk and the output disk are provided so as to be movable along an axis connection line connecting the axis of the input shaft and the axis of the output shaft. A pair of pressing means that sandwich and press both discs at a position and form a torque transmission contact portion by elastic deformation of both discs,
The input disk has a plurality of input side protrusions formed concentrically at different radii from the axis of the input shaft on the disk surface;
The output disk has a plurality of output-side protrusions formed concentrically at different radii from the axis of the output shaft on the disk surface;
The plurality of input-side ridges and the plurality of output-side ridges are set such that the length of the shaft connection line is divided into an input-side drive radius and an output-side drive radius according to a plurality of required speed ratios, A multi-stage transmission characterized in that the tops of both ridges are arranged opposite to each other on an axis connecting line.
前記複数の入力側突条と前記複数の出力側突条は、軸側の突条の高さを最も高くし、外周側へ向けて突条の高さが徐々に低くなるように設定したことを特徴とする多段変速機。 The multi-stage transmission according to claim 1, wherein
The plurality of input side ridges and the plurality of output side ridges are set such that the height of the ridges on the shaft side is the highest and the height of the ridges gradually decreases toward the outer peripheral side. Multi-stage transmission characterized by
前記複数の入力側突条と前記複数の出力側突条は、三角断面形状の頂部を軸方向に下り傾斜角を有する傾斜頂部形状とし、対向する傾斜頂部形状同士を、接触角を有して押圧することを特徴とする多段変速機。 In the multi-stage transmission according to claim 1 or 2,
The plurality of input-side ridges and the plurality of output-side ridges have a triangular cross-sectional top having an inclined top shape having a downward inclination angle in the axial direction, and the opposing inclined top shapes having a contact angle. A multi-stage transmission characterized by pressing.
前記入力ディスクと前記出力ディスクは、前記ディスク平面の一方面に断面三角形状の突条を形成し、2枚の前記ディスク平面の他方面同士を、貼り合わせることにより構成したことを特徴とする多段変速機。 The multi-stage transmission according to any one of claims 1 to 3,
The input disk and the output disk are formed by forming a protrusion having a triangular cross-section on one surface of the disk plane, and bonding the other surfaces of the two disk planes to each other. transmission.
前記入力ディスクと前記出力ディスクは、板材からのプレス加工により、断面三角形状の突条を形成したプレートを製造することを特徴とする多段変速機。 The multi-stage transmission according to claim 4, wherein
The multi-stage transmission is characterized in that the input disk and the output disk are manufactured by pressing from a plate material to form a plate having a triangular section.
前記入力軸は、複数枚の入力ディスクを軸方向に配列することにより構成されるプライマリディスク群を有し、
前記出力軸は、複数枚の出力ディスクを軸方向に配列することにより構成されるセカンダリディスク群を有し、
前記一対の押圧手段は、前記複数枚の入力ディスクの隣接する軸方向隙間のそれぞれに出力ディスクを挿入配置することで、前記プライマリディスク群と前記セカンダリディスク群が互いに重なり合うディスク重合領域を形成し、このディスク重合領域の両側位置から挟持押圧することを特徴とする多段変速機。 The multi-stage transmission according to any one of claims 1 to 5,
The input shaft has a primary disk group configured by arranging a plurality of input disks in the axial direction;
The output shaft has a secondary disk group configured by arranging a plurality of output disks in the axial direction;
The pair of pressing means forms a disk overlap region in which the primary disk group and the secondary disk group overlap each other by inserting and arranging output disks in each of adjacent axial gaps of the plurality of input disks, A multi-stage transmission characterized in that it is clamped and pressed from both side positions of the disk overlapping region.
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