JP5573104B2 - Toroidal continuously variable transmission - Google Patents
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Description
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関するものである。 The present invention relates to a toroidal continuously variable transmission that can be used for transmissions of automobiles and various industrial machines.
自動車用自動変速装置として、図3〜5に示す様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、入力軸1の両端部周囲に入力側ディスク2、2を、ボールスプライン3、3を介して支持している。従ってこれら両入力側ディスク2、2は、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。又、上記入力軸1の中間部周囲に出力歯車4を、この入力軸1に対する相対回転を自在として支持している。そして、この出力歯車4の中心部に設けた円筒部の両端部に出力側ディスク5、5を、それぞれスプライン係合させている。従ってこれら両出力側ディスク5、5は、上記出力歯車4と共に、同期して回転する。
The use of a toroidal type continuously variable transmission as shown in FIGS. 3 to 5 as an automatic transmission for automobiles has been studied and implemented in part. This toroidal type continuously variable transmission is called a double cavity type, and supports input-
又、上記各入力側ディスク2、2と上記各出力側ディスク5、5との間には、それぞれ複数個ずつ(通常2〜3個ずつ)のパワーローラ6、6を挟持している。これら各パワーローラ6、6は、それぞれトラニオン7、7の内側面に、支持軸8、8及び複数の転がり軸受を介して、回転自在に支持されている。上記各トラニオン7、7は、それぞれの長さ方向(図3、5の上下方向、図4の表裏方向)両端部にこれら各トラニオン7、7毎に互いに同心に設けられた、枢軸9a、9bを中心として揺動変位自在である。これら各トラニオン7、7を傾斜させる動作は、油圧式のアクチュエータ10、10により、これら各トラニオン7、7を上記枢軸9a、9bの軸方向に変位させる事により行なうが、総てのトラニオン7、7の傾斜角度は、油圧式及び機械式に互いに同期させる。
A plurality (usually 2 to 3) of power rollers 6 and 6 are sandwiched between the
即ち、上記入力軸1と出力歯車4との間の変速比を変えるべく、上記各トラニオン7、7の傾斜角度を変える場合には、上記各アクチュエータ10、10により上記各トラニオン7、7を、互いに逆方向(上記各ディスク2、5の回転方向に関して同方向)に、例えば、図5の右側のパワーローラ6を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ6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6、6の周面と上記各入力側ディスク2、2及び各出力側ディスク5、5の内側面との当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化(当接部にサイドスリップが発生)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11、11に枢支された枢軸9a、9bを中心として、互いに逆方向に揺動(傾斜)する。この結果、上記各パワーローラ6、6の周面と上記入力側、出力側各ディスク2、5の内側面との当接位置が変化し、上記入力軸1と出力歯車4との間の回転変速比が変化する。
That is, when changing the inclination angle of the
上記各アクチュエータ10、10への圧油の給排状態は、これら各アクチュエータ10、10の数に関係なく1個の制御弁12により行ない、何れか1個のトラニオン7の動きをこの制御弁12にフィードバックする様にしている。この制御弁12は、ステッピングモータ13により軸方向(図3の表裏方向、図5の左右方向)に変位させられるスリーブ14と、このスリーブ14の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール15とを有する。又、上記各トラニオン7、7と上記各アクチュエータ10、10のピストン16、16とを連結する、これら各ピストン16、16の動きを上記各トラニオン7、7に伝達する為のロッド17、17のうち、何れか1個のトラニオン7に付属のロッド17の端部にプリセスカム18を固定している。そして、このプリセスカム18とリンク腕19とを介して、上記ロッド17の動き、即ち、軸方向の変位量と回転方向との変位量との合成値を上記スプール15に伝達する、フィードバック機構を構成している。又、同一のキャビティ部分(互いに対向する入力側ディスク2と出力側ディスク5との間部分)に設置する1対のトラニオン7、7同士の間には同期ケーブル20を襷掛けで掛け渡して、これら両トラニオン7、7の傾斜角度を、機械的に同期させている。又、異なるキャビティに設置したトラニオン7、7同士の間にも、図示しない同期ケーブルを掛け渡している。
Regardless of the number of these
変速状態を切り換える際には、上記ステッピングモータ13により上記スリーブ14を、得ようとする変速比に見合う所定位置にまで変位させて、上記制御弁12の所定方向の流路を開く。この結果、上記各アクチュエータ10、10に圧油が、所定方向に送り込まれて、これら各アクチュエータ10、10が上記各トラニオン7、7を所定方向に変位させる。即ち、上記圧油の送り込みに伴ってこれら各トラニオン7、7が、前記各枢軸9a、9bの軸方向に変位しつつ、これら各枢軸9a、9bを中心に揺動する。そして、上記何れか1個のトラニオン7の動き(軸方向及び揺動変位)が、上記ロッド17の端部に固定したプリセスカム18とリンク腕19とを介して上記スプール15に伝達され、このスプール15を軸方向に変位させる。この結果、上記トラニオン7が所定量変位した状態で、上記制御弁12の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ10、10への圧油の給排が停止される。
When switching the speed change state, the
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸21により一方(図3、4の左方)の入力側ディスク2を、図示の様なローディングカム式の、或は油圧式の押圧装置22を介して回転駆動する。この結果、前記入力軸1の両端部に支持された1対の入力側ディスク2、2が、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、上記各パワーローラ6、6を介して上記各出力側ディスク5、5に伝わり、前記出力歯車4から取り出される。
During operation of the toroidal type continuously variable transmission as described above, one input side disk 2 (left side in FIGS. 3 and 4) is connected to a loading cam type as shown by a
上記入力軸1と出力歯車4との回転速度を変える場合で、先ず入力軸1と出力歯車4との間で減速を行なう場合には、上記各アクチュエータ10、10により上記各トラニオン7、7を上記各枢軸9a、9bの軸方向に移動させ、これら各トラニオン7、7を揺動させる。そして、上記各パワーローラ6、6の周面を、上記各入力側ディスク2、2の内側面の中心寄り部分と上記各出力側ディスク5、5の内側面の外周寄り部分とにそれぞれ当接させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン7、7を逆方向に揺動させ、上記各パワーローラ6、6の周面を、上記各入力側ディスク2、2の内側面の外周寄り部分と上記各出力側ディスク5、5の内側面の中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各トラニオン7、7を傾斜させる。これら各トラニオン7、7の傾斜角度を中間にすれば、図4に示した様な等速伝達状態を含め、入力軸1と出力歯車4との間で、中間の変速比(速度比)を得られる。
When the rotational speed of the
ところで、上記の様に構成されたトロイダル型無段変速機の運転時に、入力側ディスクを出力側ディスクに押し付ける為、押圧装置に要求される押圧力の大きさは、伝達すべきトルクの大きさにより変わるだけでなく、変速比によっても変化する。つまり、変速比を変えるべく枢軸を中心としてトラニオンを揺動変位させると、各パワーローラの周面と上記各ディスクの内側面との当接点であるトラクション部の位置が変化する。そして、このトラクション部の位置変化に伴って、このトラクション部に必要な押付力を付与する為に必要な押圧力が変化する。具体的には、伝達すべきトルクが一定であると仮定すると、図6に実線αで示す様に、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間で回転力をほぼ等速で伝達する(変速比が1の近傍である)場合に、上記必要とされる押圧力が最も大きくなる。一方、上記トラニオンを傾斜させて、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間にの減速比又は増速比が大きくなる程、上記必要とされる押圧力が小さくなる。 By the way, during operation of the toroidal type continuously variable transmission configured as described above, the pressing force required for the pressing device to press the input side disk against the output side disk is the magnitude of the torque to be transmitted. Not only changes depending on the speed, but also changes depending on the gear ratio. That is, when the trunnion is oscillated and displaced about the pivot to change the gear ratio, the position of the traction portion that is the contact point between the peripheral surface of each power roller and the inner side surface of each disk changes. And with the position change of this traction part, the pressing force required in order to give required pressing force to this traction part changes. Specifically, assuming that the torque to be transmitted is constant, as shown by a solid line α in FIG. 6, the rotational force is transmitted between the input side disk and the output side disk at substantially constant speed ( When the gear ratio is in the vicinity of 1, the required pressing force is the largest. On the other hand, as the trunnion is tilted and the reduction ratio or speed increase ratio between the input side disk and the output side disk increases, the required pressing force decreases.
これに対して、図3〜5に示した従来構造に押圧装置として組み込んだローディングカム装置は、伝達すべきトルクの大きさに応じた押圧力を発生させるが、変速比を含め、トルクの変動以外の要素が変化しても、発生さえる押圧力は変わらない。この為、押圧装置としてローディングカム装置のみを有する従来構造の場合、このローディングカム装置が発生する押圧力を、図6に破線βで示す様に、最も大きな押圧力が必要とされる変速比が1の近傍である場合に合わせて設定している。従って、この様な従来構造の場合には、変速比が1の近傍以外の場合には、上記ローディングカム装置が発生する押圧力が過剰になり、しかも過剰となる程度は、上記減速比又は増速比が大きくなる程著しくなる。押圧力が過剰となり、上記トラクション部の押付力が過大になると、このトラクション部での伝達効率が悪化するだけでなく、このトラクション部を構成する前記各面の転がり疲れ寿命が短くなる。 On the other hand, the loading cam device incorporated as a pressing device in the conventional structure shown in FIGS. 3 to 5 generates a pressing force according to the magnitude of torque to be transmitted. Even if other factors change, the generated pressing force does not change. For this reason, in the case of a conventional structure having only a loading cam device as a pressing device, the pressing force generated by this loading cam device has a gear ratio that requires the largest pressing force as shown by the broken line β in FIG. It is set in accordance with the case of the vicinity of 1. Therefore, in the case of such a conventional structure, when the gear ratio is other than near 1, the pressing force generated by the loading cam device becomes excessive, and the extent to which the pressing force is excessive increases the reduction ratio or the increase. The greater the speed ratio, the more significant it becomes. When the pressing force becomes excessive and the pressing force of the traction portion becomes excessive, not only the transmission efficiency in the traction portion is deteriorated, but also the rolling fatigue life of each surface constituting the traction portion is shortened.
この様な事情に鑑みて特許文献1(特開2003−028257号公報)には、トロイダル型無段変速機に組み込んで押圧力を発生させる押圧装置をローディングカム装置と油圧アクチュエータとで構成し、ローディングカム装置は、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け合う方向の押圧力を発生させるもので、油圧アクチュエータは、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとを互いに遠ざける方向の押圧力を発生させるものとした構造が記載されている。 In view of such circumstances, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-028257) discloses that a pressing device that is incorporated in a toroidal-type continuously variable transmission and generates a pressing force includes a loading cam device and a hydraulic actuator. The loading cam device generates a pressing force in a direction in which the input side disc and the output side disc are brought close to each other, and the hydraulic actuator is a pressing force in a direction in which the input side disc and the output side disc are moved away from each other. The structure that is supposed to generate is described.
上述した、特許文献に記載された様な構造の場合、油圧アクチュエータを入力側ディスクとローディングカム装置との間に設けているため、ディスク外径にスプラインを形成する必要があり、軸方向の寸法が長くなってしまう。また、油圧アクチュエータが、入力軸と共に回転するため、高速で回転する場合には、遠心油圧の影響を受ける可能性があった。本発明は、この様な事情に鑑みて、軸寸法を短くする事ができ、しかも高速回転条件でも遠心油圧の影響を受けずに最適な押圧力を与えることができる構造を提供することを目的とする。 In the case of the structure as described in the above-mentioned patent document, since the hydraulic actuator is provided between the input side disk and the loading cam device, it is necessary to form a spline on the outer diameter of the disk. Will become longer. Further, since the hydraulic actuator rotates together with the input shaft, there is a possibility of being affected by centrifugal hydraulic pressure when rotating at high speed. In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a structure capable of shortening an axial dimension and capable of giving an optimum pressing force without being affected by centrifugal hydraulic pressure even under high-speed rotation conditions. And
前記目的を達成するために、請求項1に記載のトロイダル型無段変速機は、それぞれが断面円弧形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、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとを互いに近づけ合う方向の力を付与する押圧装置とを備えたトロイダル型無段変速機において、
入力側ディスクと出力側ディスクとの間でかつ、前記トラニオンの枢軸が枢支される支持板を支持するポストに、入力側ディスクとポストの間に作用して、押圧装置による入力側ディスクと出力側ディスクとを互いに近づけ合う方向の力をキャンセルさせる油圧室が設けられていることを特徴とする。
To achieve the above object, the toroidal continuously variable transmission according to
The input side disk and the output by the pressing device act between the input side disk and the post between the input side disk and the output side disk and act on the post supporting the support plate on which the pivot shaft of the trunnion is pivotally supported. A hydraulic chamber is provided that cancels the force in the direction in which the side disks approach each other .
本発明によれば、トロイダル型無段変速機の軸寸法を短くする事ができ、しかも高速回転条件でも遠心油圧の影響を受けずに最適な押圧力を与えることができる。 According to the present invention, the axial dimension of the toroidal-type continuously variable transmission can be shortened, and an optimum pressing force can be applied without being affected by centrifugal hydraulic pressure even under high-speed rotation conditions.
図1は、本発明の実施の形態の第1例を示している。本発明の特徴は、各入力側ディスク2、2及び出力側ディスク5、5の内側面と各パワーローラ6、6の周面との当接部であるトラクション面の押付力を確保する為、一方の入力側ディスクを他方の入力側ディスクに向けて押圧する、押圧装置の構造にある。その他の部位の構造及び作用は、前述した図3〜5に記載した構造を含め、従来から広く知られているトロイダル型無段変速機と同様である。そこで、従来構造と同等部分に関する図示並びに説明は、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。
FIG. 1 shows a first example of an embodiment of the present invention. The feature of the present invention is to secure the pressing force of the traction surface which is a contact portion between the inner surface of each of the
本例のトロイダル型無段変速機を構成する押圧装置の場合、ローディングカム装置23と共に押圧装置を構成する油圧室24を、入力側ディスク2、2と出力側ディスク5、5との間に設けている。
In the case of the pressing device constituting the toroidal type continuously variable transmission of this example, a
具体的には、支持板11(図示せず)を支持するポスト25の中心部に入力側ディスク側が開口した環状の凹部26を設け、開口した側に環状のピストン板27を配置して、油圧室24を構成する。このピストン板27の内周面と凹部の外周面との間、並びに、ピストン板27の外周面と凹部の内周面との間は、それぞれシールリングにより油密に塞いでいる。また、油圧は、ポストに形成された油路29により供給される。
Specifically, an
また、入力側ディスク2とピストン板27との間に、入力側ディスクの回転を阻害しように、軸受(滑り軸受やスラストニードル軸受)28を設けている。
Further, a bearing (sliding bearing or thrust needle bearing) 28 is provided between the
この様な構成とすることで、ローディングカム装置23による変速比が異なった場合の過剰な押付力や皿バネによる過剰な押付力を油圧室24によりキャンセルすることで、最適な押付力を与えることができる。そして、最良な伝達効率が得られ、トラクション面の転がり寿命低下を防ぐことができ、耐久性も向上する。また、油圧室は回転しないので遠心油圧による影響を考慮する必要がないので、制御が簡単となる。
By adopting such a configuration, an optimum pressing force can be given by canceling the excessive pressing force caused by the
図2は、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、実施の形態の第1例のローディングカム装置23に換えて、油圧アクチュエータ30を用いている。その他の構成は実施の形態の第1例と同様である。
FIG. 2 shows a second example of the embodiment of the present invention. In the case of this example, a
この様な構成とすることで、高速回転時に油圧アクチュエータ30に発生する遠心油圧による過剰な押付力や皿バネによる過剰な押付力を油圧室24によりキャンセルすることで、最適な押付力を与えることができる。そして、最良な伝達効率が得られ、トラクション面の転がり寿命低下を防ぐことができ、耐久性も向上する。また、油圧室は回転しないので遠心油圧による影響を考慮する必要がないので、制御が簡単となる。
By adopting such a configuration, an optimum pressing force can be given by canceling the excessive pressing force due to the centrifugal hydraulic pressure generated in the
1 入力軸
2 入力側ディスク
3 ボールスプライン
4 出力歯車
5 出力側ディスク
6 パワーローラ
7 トラニオン
8 支持軸
9、9a、9b 枢軸
10 油圧式のアクチュエータ
11 支持板
12 制御弁
13 ステッピングモータ
14 スリーブ
15 スプール
16 ピストン
17 ロッド
18 プリセスカム
19 リンク腕
20 同期ケーブル
21 駆動軸
22 押圧装置
23 ローディングカム装置
24 油圧室
25 ポスト
26 凹部
27 ピストン板
28 軸受
29 油路
30 油圧アクチュエータ
1 Input shaft
2 Input disk
3 Ball spline
4 Output gear
5 Output disk
6 Power roller
7 Trunnion
8 Support shaft
9, 9a, 9b Axis
10 Hydraulic actuator
11 Support plate
12 Control valve
13 Stepping motor
14 sleeve
15 spool
16 piston
17 Rod
18 Precess Come
19 Link arm
20 Sync cable
21 Drive shaft
22 Pressing device
23 Loading cam device
24 Hydraulic chamber
25 post
26 Recess
27 Piston plate
28 Bearing
29 Oilway
30 Hydraulic actuator
Claims (1)
入力側ディスクと出力側ディスクとの間でかつ、前記トラニオンの枢軸が枢支される支持板を支持するポストに、入力側ディスクとポストの間に作用して、押圧装置による入力側ディスクと出力側ディスクとを互いに近づけ合う方向の力をキャンセルさせる油圧室が設けられていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。 An input side disk and an output side disk that are supported concentrically and rotatably in a state in which the inner side surfaces, which are concave surfaces each having a circular arc shape, are opposed to each other, and these input side disk and output side disk A plurality of trunnions that swing about a pivot axis that is twisted with respect to the central axis of the shaft, a displacement shaft that is supported in a state protruding from the inner surface of each trunnion, and each of these trunnions A power roller disposed on the inner side of the trunnion and supported rotatably around each displacement shaft in a state of being sandwiched between the input-side disk and the output-side disk and having a circumferential convex surface. And a toroidal continuously variable transmission including a pressing device that applies a force in a direction in which the input side disk and the output side disk approach each other,
The input side disk and the output by the pressing device act between the input side disk and the post between the input side disk and the output side disk and act on the post supporting the support plate on which the pivot shaft of the trunnion is pivotally supported. A toroidal continuously variable transmission, characterized in that a hydraulic chamber is provided for canceling the force in the direction in which the side disks approach each other .
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