JP6519327B2 - Toroidal type continuously variable transmission - Google Patents
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Description
この発明は、例えば車両(自動車)用の自動変速装置、建設機械(建機)や農業機械(農機)用の自動変速装置、航空機(固定翼機、回転翼機、飛行船等)等で使用されるジェネレータ(発電機)用の自動変速装置、ポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の自動変速装置に組み込んで使用される、トロイダル型無段変速機の改良に関する。 This invention is used, for example, in automatic transmissions for vehicles (cars), automatic transmissions for construction machines (construction machines) and agricultural machines (agriculture machines), aircraft (fixed wing machines, rotary wing machines, airships, etc.) The present invention relates to improvement of a toroidal continuously variable transmission used by being incorporated in an automatic transmission for adjusting the operating speed of various industrial machines such as an automatic transmission for a generator (generator) and a pump.
自動車用変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、多くの刊行物に記載されると共に一部で実施されていて周知である。図6〜8は、この様なトロイダル型無段変速機の従来構造の1例を示している。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、互いに同軸に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。又、前記入力軸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、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、前記出力歯車4と共に、同期して回転する。
The use of toroidal type continuously variable transmissions as transmissions for motor vehicles is described in many publications and is implemented and known in part. 6 to 8 show an example of the conventional structure of such a toroidal type continuously variable transmission. This toroidal type continuously variable transmission is called a double cavity type, and supports the
又、前記両入力側ディスク2、2と前記両出力側ディスク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、それぞれ支持部材であるトラニオン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。前記各トラニオン7、7は、それぞれの長さ方向両端部に、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9、9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を前記枢軸9、9の軸方向に変位させる事により行う。
Further, a plurality of (usually two to three)
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11により一方(図6〜7の左方)の入力側ディスク2を、ローディングカム式の押圧装置12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、前記各パワーローラ6、6を介して前記両出力側ディスク5、5に伝わり、前記出力歯車4から取り出される。
At the time of operation of the toroidal type continuously variable transmission as described above, the
又、前記入力軸1と前記出力歯車4との回転速度の比を変える場合で、先ずこれら入力軸1と出力歯車4との間で減速を行う場合には、前記各トラニオン7、7を、図7に示す位置に揺動させる。そして、前記各パワーローラ6、6の周面をこの図7に示す様に、前記両入力側ディスク2、2の内側面の中心寄り部分と前記両出力側ディスク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、増速を行う場合には、前記各トラニオン7、7を図7と反対方向に揺動させる。そして、前記各パワーローラ6、6の周面を、図7に示した状態とは逆に、前記両入力側ディスク2、2の内側面の外周寄り部分と前記両出力側ディスク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、前記各トラニオン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、入力軸1と出力歯車4との間で、中間の速度比(変速比)を得られる。
When the rotational speed ratio between the input shaft 1 and the output gear 4 is changed, first, when decelerating is performed between the input shaft 1 and the output gear 4, the
上述の様な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、遊星歯車機構等の歯車式の差動ユニットと組み合わせて無段変速装置を構成する事が、特許文献1等、やはり多くの刊行物に記載されて、従来から広く知られている。この様な無段変速装置を自動車用の自動変速装置として実用化する為には、上述したトロイダル型無段変速機を通過するトルク(通過トルク)を測定して、このトロイダル型無段変速機の変速比やエンジンの出力等を制御する必要がある。 When such a toroidal type continuously variable transmission as described above is incorporated into an actual continuously variable transmission for an automobile, it is possible to construct a continuously variable transmission by combining it with a gear type differential unit such as a planetary gear mechanism. First, also described in many publications, are widely known in the art. In order to put this type of continuously variable transmission into practical use as an automatic transmission for automobiles, the torque (passing torque) passing through the above-described toroidal type continuously variable transmission is measured, and this toroidal type continuously variable transmission It is necessary to control the gear ratio of the engine and the output of the engine.
前記通過トルクは、エンジンの回転数やアクセル開度から間接的に求める事もできるが、各種状況に応じて誤差が大きくなる為、実際的ではない。これに対して、前記特許文献1には、前記通過トルクを直接測定できるトロイダル型無段変速機が記載されている。この特許文献1に記載されたトロイダル型無段変速機は、出力側ディスクと遊星歯車機構の太陽歯車との間でトルクを伝達する中空回転軸の端部及び中間部に、第一、第二のエンコーダを設けると共に、前記出力側ディスクの両端部を支持する為に設けた1対の支柱の一部に支持した第一、第二の回転検出センサの検出部を、前記第一、第二のエンコーダの被検出部に近接対向させたものである。トルクの伝達に伴って前記中空回転軸が弾性的に捩れ変形すると、前記第一、第二のエンコーダの円周方向の位相がずれるので、前記第一、第二の回転検出センサの出力信号同士の間の位相差に基づいて、前記トルク(通過トルク)を求められる。 The passing torque can also be determined indirectly from the number of revolutions of the engine and the degree of accelerator opening, but this is not practical because the error becomes large according to various situations. On the other hand, Patent Document 1 describes a toroidal continuously variable transmission capable of directly measuring the passing torque. The toroidal type continuously variable transmission described in the patent document 1 has first and second end portions and an intermediate portion of a hollow rotary shaft that transmits torque between an output side disk and a sun gear of a planetary gear mechanism. Of the first and second rotation detection sensors supported by a part of a pair of support columns provided to support both ends of the output-side disc, Is closely opposed to the detected portion of the encoder. When the hollow rotary shaft is elastically torsionally deformed in accordance with the transmission of torque, the phases of the first and second encoders in the circumferential direction are shifted, so the output signals of the first and second rotation detection sensors are mutually different. The torque (passing torque) can be obtained based on the phase difference between them.
しかしながら、上述の特許文献1に記載された構造の場合には、通過トルクの測定感度を確保し易くする観点から、改良の余地がある。
即ち、上述の特許文献1に記載された構造の場合には、通過トルクの負荷に伴う前記中空回転軸の弾性的な捩れ変形量が小さい為、前記位相差の変化量も小さくなる。この結果、前記通過トルクの測定感度を高くする事が難しい。
However, in the case of the structure described in Patent Document 1 described above, there is room for improvement from the viewpoint of easily ensuring the measurement sensitivity of the passing torque.
That is, in the case of the structure described in the above-mentioned patent document 1, since the amount of elastic twist deformation of the hollow rotating shaft accompanying the load of passing torque is small, the amount of change of the phase difference is also small. As a result, it is difficult to increase the measurement sensitivity of the passing torque.
本発明は、上述の様な事情に鑑み、トロイダル型無段変速機の通過トルクの測定感度を確保し易い構造を実現すべく発明したものである。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described circumstances, the present invention has been invented in order to realize a structure in which it is easy to ensure the measurement sensitivity of the passing torque of a toroidal type continuously variable transmission.
本発明のトロイダル型無段変速機は、相対回転を自在として互いに同軸に且つ互いの内側面同士を対向させた状態で配置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、出力側両ディスク同士の間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パワーローラを回転自在に支持した複数個の支持部材と、これら各支持部材を変位させて、前記入力側、出力側両ディスク同士の間の変速比を変えるアクチュエータと、前記入力側、出力側両ディスク同士を軸方向に関して互いに近付く方向に押圧する押圧装置とを備える。
又、この押圧装置は、前記入力側ディスクの外側面に設けられた円周方向に関する凹凸である被駆動側カム面と、この被駆動側カム面と軸方向に対向する内側面を円周方向に関する凹凸である駆動側カム面とし、前記入力側ディスクと同軸に且つこの入力側ディスクとの回転方向の相対変位を自在に設けられたカム板と、前記駆動側カム面と前記被駆動側カム面との間に挟持された複数個の転動体とを備えた、ローディングカム式のものである。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、第一エンコーダと、第二エンコーダと、第一センサと、第二センサとを備える。
このうちの第一エンコーダは、前記カム板又はこのカム板と同期して回転する部材(例えば、このカム板にトルクを伝達する駆動軸や、この駆動軸にトルクを伝達するエンジンのクランクシャフト)と、前記入力側ディスク又はこの入力側ディスクと同期して回転する部材(例えば、この被駆動側カム面を有する入力側ディスクを外嵌支持した入力軸や、この入力軸に外嵌支持された他の入力側ディスク)と、前記各転動体と同期して公転する部材(前記カム板に入力されるトルクの大きさが変化する事に伴って、このカム板及び前記入力側ディスクに対し回転方向に相対変位する部材。例えば、前記各転動体を保持する円輪状の保持器)との中から選択される、2つの対象部材のうち、一方の対象部材に(一体に又は別体の部材として)設けられ、自身の被検出部の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、前記第二エンコーダは、前記2つの対象部材のうち、他方の対象部材に(一体に又は別体の部材として)設けられ、自身の被検出部の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、前記第一センサは、前記第一エンコーダの被検出部に自身の検出部を対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持され、この第一エンコーダの被検出部のうちで自身の検出部を対向させた部分の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、前記第二センサは、前記第二エンコーダの被検出部に自身の検出部を対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持され、この第二エンコーダの被検出部のうちで自身の検出部を対向させた部分の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
そして、前記第一、第二両センサの出力信号同士の間の位相差と、前記変速比とに基づいて、前記カム板に入力されるトルク(トロイダル型無段変速機の通過トルク)を測定(算出)自在としている。
The toroidal type continuously variable transmission according to the present invention has an input side disk and an output side disk which are disposed coaxially with each other with their inner side surfaces facing each other freely for relative rotation, and both the input side and the output side. A plurality of power rollers sandwiched between the disks, a plurality of support members rotatably supporting the power rollers, and displacement of the respective support members allow the disks on both the input side and the output side And a pressing device for pressing both the input side and the output side disks in a direction approaching each other in the axial direction.
Further, in this pressing device, a driven cam surface, which is an unevenness in the circumferential direction, provided on the outer surface of the input disc, and an inner surface axially facing the driven cam surface are circumferentially arranged. And a cam plate coaxial with the input-side disc and freely provided with relative displacement in the rotational direction relative to the input-side disc, the drive-side cam surface and the driven-side cam It is a loading cam type | mold thing provided with the several rolling element clamped between surfaces.
In particular, in the case of the toroidal type continuously variable transmission of the present invention, the first encoder, the second encoder, the first sensor, and the second sensor are provided.
The first encoder is a cam plate or a member that rotates in synchronization with the cam plate (for example, a drive shaft that transmits torque to the cam plate, or a crankshaft of an engine that transmits torque to the drive shaft) A member rotating in synchronization with the input side disk or the input side disk (for example, an input shaft on which the input side disk having the driven side cam surface is externally supported, or the external surface is supported on the input shaft Another input-side disc) and a member that revolves in synchronization with the rolling elements (rotation of the cam plate and the input-side disc with changes in the magnitude of the torque input to the cam plate) A member which is relatively displaced in the direction, for example, an annular member holding the rolling elements, one of the two target members (one member or a separate member) As) It is is varied alternately in the circumferential direction of the characteristic of the detector itself.
In addition, the second encoder is provided on the other target member (integrally or as a separate member) of the two target members, and alternately changes the characteristics of its own detected portion in the circumferential direction. ing.
The first sensor is supported by a portion which does not rotate even in use in a state in which the detection portion of the first encoder is opposed to the detection portion of the first encoder. The output signal is changed in accordance with the characteristic change of the portion in which the detection unit is opposed.
The second sensor is supported by a portion which does not rotate even in use in a state in which the detection portion of the second encoder is opposed to the detection portion of the second encoder. The output signal is changed in accordance with the characteristic change of the portion in which the detection unit is opposed.
Then, based on the phase difference between the output signals of the first and second sensors and the transmission ratio, the torque (passing torque of the toroidal type continuously variable transmission) input to the cam plate is measured. (Calculation) It is free.
本発明を実施する場合に、好ましくは、前記第一エンコーダを、前記一方の対象部材の外周部に設ける。
又、好ましくは、前記第二エンコーダを、前記他方の対象部材の外周部に設ける。
In the practice of the present invention, preferably, the first encoder is provided on the outer peripheral portion of the one target member.
In addition, preferably, the second encoder is provided on an outer peripheral portion of the other target member.
本発明を実施する場合、前記第一(第二)センサのタイプは、前記一方(他方)の対象部材の回転に応じたパルス信号を取得できるものであれば、どの様なタイプでも良く、使用するセンサのタイプによって、前記一方(他方)の対象部材の一部(例えば外周部)の形状、加工、成形等を適宜決定すれば良い。換言すれば、前記第一(第二)エンコーダと前記第一(第二)センサとの組み合わせは、対象部材の回転に応じたパルス信号を取得できるものであれば、各種の組み合わせを採用する事ができる。
例えば、前記一方(他方)の対象部材の一部(例えば外周部)に(一体に又は別体の部材として)設けられる、前記第一(第二)エンコーダは、被検出部に除肉部(凹部、透孔、切り欠き等)と充実部(凸部、柱部、舌片等)とを円周方向に関して交互に配置した磁性材製のものとする事もできるし、又は、被検出面にS極に着磁した部分とN極に着磁した部分とを円周方向に関して交互に配置した多極磁石とする事もできる。
前記第一(第二)エンコーダとして、上述の様な磁性材製のものを使用する場合には、前記第一(第二)センサとして、電磁ピップアップ式回転センサや、検出部に、ホール素子、ホールIC、MR素子(GMR素子、TMR素子、AMR素子を含む)等の磁気検出素子と永久磁石とを組み込んだ磁気検出センサを使用する事ができる。
これに対し、前記第一(第二)エンコーダとして、上述の様な多極磁石を使用する場合には、前記第一(第二)センサとして、検出部に、上述の様な磁気検出素子を組み込んだ磁気検出センサを使用する事ができる。この場合、この磁気検出センサに永久磁石を設ける必要はない。
When the present invention is carried out, any type of first (second) sensor type may be used as long as it can acquire a pulse signal according to the rotation of the one (other) target member. Depending on the type of sensor to be used, the shape, processing, molding, etc. of a part (for example, the outer peripheral part) of the one (the other) target member may be appropriately determined. In other words, if the combination of the first (second) encoder and the first (second) sensor can acquire a pulse signal according to the rotation of the target member, various combinations should be adopted. Can.
For example, the first (second) encoder provided on a part (for example, the outer peripheral portion) of the one (the other) target member (integrally or as a separate member) It can also be made of a magnetic material in which concave portions, through holes, notches, etc.) and solid portions (convex portions, pillars, tongues, etc.) are alternately arranged in the circumferential direction, or a detection surface It is also possible to use a multipole magnet in which the part magnetized to the S pole and the part magnetized to the N pole are alternately arranged in the circumferential direction.
When the above-mentioned magnetic material is used as the first (second) encoder, an electromagnetic pick-up rotation sensor or a Hall element is used as the first (second) sensor. A magnetic detection sensor incorporating a magnetic detection element such as a Hall IC, an MR element (including a GMR element, a TMR element, an AMR element) and a permanent magnet can be used.
On the other hand, in the case where the multipolar magnet as described above is used as the first (second) encoder, the magnetic detection element as described above is used as the first (second) sensor in the detection unit. The built-in magnetic detection sensor can be used. In this case, it is not necessary to provide a permanent magnet in the magnetic detection sensor.
本発明を実施する場合、より具体的には、次の検出手段1、2を採用する事ができる。
「検出手段1」
前記第一、第二両対象部材を磁性鋼等の磁性材製とし、これら第一、第二両対象部材の外周部にギヤの様な凹凸形状を成型する。そして、これら両外周部を、第一、第二両エンコーダの被検出部とする。
これと共に、前記第一、第二両センサとして、それぞれ前記電磁ピックアップ式回転センサを使用する。
「検出手段2」
前記第一、第二両対象部材を磁性鋼等の磁性材製とし、これら第一、第二両対象部材の外周面に、S極に着磁した部分とN極に着磁した部分とを円周方向に関して交互に配置する。そして、これら両外周面を、第一、第二両エンコーダの被検出部とする。
これと共に、前記第一、第二両センサとして、それぞれ前記磁気検出センサ(永久磁石を備えていないもの)を使用すると共に、これら第一、第二両センサを単一のセンサホルダにより一体化して、1個のセンサユニットを構成する。
More specifically, when the present invention is implemented, the following detection means 1 and 2 can be employed.
"Detection means 1"
The first and second target members are made of a magnetic material such as magnetic steel, and the outer peripheral portions of the first and second target members are shaped into a concavo-convex shape like a gear. And these both outer peripheral parts are made into the to-be-detected part of a 1st, 2nd both encoder.
At the same time, the electromagnetic pickup rotation sensor is used as each of the first and second sensors.
"Detection means 2"
The first and second target members are made of a magnetic material such as magnetic steel, and the outer peripheral surface of the first and second target members is a portion magnetized to the S pole and a portion magnetized to the N pole. Arrange alternately in the circumferential direction. And these both outer peripheral surfaces are made into the to-be-detected part of a 1st, 2nd both encoder.
At the same time, the magnetic detection sensor (having no permanent magnet) is used as both the first and second sensors, and the first and second sensors are integrated by a single sensor holder. , Constitute one sensor unit.
又、本発明を実施する場合には、例えば、前記第一エンコーダを設ける前記一方の対象部材を、前記カム板若しくはこのカム板と同期して回転する部材、又は、前記各転動体と同期して公転する部材(例えば、これら各転動体を保持する円輪状の保持器)とし、且つ、前記第二エンコーダを設ける前記他方の対象部材を、前記入力側ディスク又はこの入力側ディスクと同期して回転する部材とした上で、追加的に、第三エンコーダと、第三センサとを設ける事ができる。
このうちの第三エンコーダは、前記出力側ディスク又はこの出力側ディスクと同期して回転する部分に(一体に又は別体の部材として)設けられ、自身の被検出部の特性を円周方向に関して交互に変化させたものとする。
又、前記第三センサは、前記第三エンコーダの被検出部に自身の検出部を対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持され、この第三エンコーダの被検出部のうちで自身の検出部を対向させた部分の特性変化に対応して出力信号を変化させるものとする。
そして、前記第二センサの出力信号の周期(又は周波数)と、前記第三センサの出力信号の周期(又は周波数)とに基づいて、前記変速比を測定(算出)自在とする。
尚、前記第三エンコーダと前記第三センサとの組み合わせも、前記第一(第二)エンコーダと前記第一(第二)センサとの組み合わせの場合と同様、前記出力側ディスク又はこの出力側ディスクと同期して回転する部分の回転に応じたパルス信号を取得できるものであれば、各種の組み合わせを採用する事ができる。
Further, in the case of practicing the present invention, for example, the one target member provided with the first encoder is synchronized with the cam plate or a member rotating in synchronization with the cam plate, or synchronized with each rolling element Of the other target member provided with the second encoder, in synchronization with the input-side disc or the input-side disc In addition to the rotating member, a third encoder and a third sensor can be provided.
The third encoder is provided (integrally or as a separate member) on the output-side disc or a part that rotates in synchronization with the output-side disc, and the characteristics of its own detected part in the circumferential direction It shall be changed alternately.
Further, the third sensor is supported by a portion that does not rotate even in use in a state in which the detection portion of the third encoder faces the detection portion of the third encoder, and the third sensor is The output signal is changed in accordance with the characteristic change of the portion in which the detection unit of FIG.
Then, the transmission ratio can be measured (calculated) freely based on the cycle (or frequency) of the output signal of the second sensor and the cycle (or frequency) of the output signal of the third sensor.
The combination of the third encoder and the third sensor is also the same as the combination of the first (second) encoder and the first (second) sensor, the output side disc or the output side disc Various combinations can be adopted as long as it can acquire a pulse signal according to the rotation of the part rotating in synchronization with the above.
又、本発明のトロイダル型無段変速機は、複数の歯車を組み合わせて成る歯車式の差動ユニット(例えば、遊星歯車装置)、及び、これらトロイダル型無段減速機と差動ユニットとの間の動力伝達状態を切り換える為のクラッチ装置と共に、無段変速装置を構成する事ができる。 Further, the toroidal type continuously variable transmission of the present invention includes a gear type differential unit (for example, a planetary gear device) formed by combining a plurality of gears, and between the toroidal type continuously variable reduction device and the differential unit. The continuously variable transmission can be configured together with a clutch device for switching the power transmission state of
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、このトロイダル型無段変速機の通過トルク(押圧装置を構成するカム板に入力されるトルク)の測定感度を確保し易くできる。
即ち、本発明の場合には、前記カム板又はこのカム板と同期して回転する部材と、前記入力側ディスク又はこの入力側ディスクと同期して回転する部材と、前記各転動体と同期して公転する部材との中から選択される、2つの対象部材(に設けられた第一、第二両エンコーダ)の回転方向の相対変位を、第一、第二両センサの出力信号同士の間の位相差として検出し、この位相差と、入力側、出力側両ディスク同士の間の変速比とに基づいて、前記通過トルクを測定する事ができる。特に、本発明の場合には、トルク伝達軸の軸方向2箇所位置に比べて、単位通過トルク当たりの回転方向の相対変位量が大きくなる、前記2つの対象部材に、前記第一、第二両エンコーダが設けられている。この為、前記通過トルクの測定感度を確保し易くできる。
According to the toroidal continuously variable transmission of the present invention configured as described above, it is easy to ensure the measurement sensitivity of the passing torque (torque input to the cam plate constituting the pressing device) of the toroidal continuously variable transmission it can.
That is, in the case of the present invention, the cam plate or the member rotating in synchronization with the cam plate, the input side disk or the member rotating in synchronization with the input side disk, and the synchronization with the rolling elements Relative displacement of the two target members (the first and second encoders provided on them) in the rotational direction, which are selected from among the members rotating and revolving, between the output signals of the first and second sensors The passing torque can be measured based on the phase difference and the transmission ratio between the input and output disks. In particular, in the case of the present invention, the first and second target members have a larger relative displacement amount per unit passing torque in the rotational direction than the two axial positions of the torque transmission shaft. Both encoders are provided. Therefore, the measurement sensitivity of the passing torque can be easily ensured.
[実施の形態の第1例]
本発明の実施の形態の第1例に就いて、図1〜4を参照しつつ説明する。
本例の特徴は、主として、ローディングカム式の押圧装置12a及び一方(図1の左方)の入力側ディスク2aの設置部に、トロイダル型無段変速機を通過するトルク(通過トルク)を測定する為の構成を負荷した点にある。その他の部分の構成及び作用は、基本的には、前述の図6〜8に示した従来構造の場合と同様である。
First Example of Embodiment
A first example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The feature of this example mainly measures the torque (passing torque) passing through the toroidal type continuously variable transmission to the installation portion of the loading cam
即ち、本例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2a、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2a、2は、互いに同軸に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。又、前記入力軸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5a、5を、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5a、5は、前記出力歯車4と共に、同期して回転する。又、前記両入力側ディスク2a、2と前記両出力側ディスク5a、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(図7〜8参照)挟持している。これら各パワーローラ6、6は、それぞれ支持部材であるトラニオン7、7(図7〜8参照)の内側面に、支持軸8、8(図7〜8参照)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。前記各トラニオン7、7は、それぞれの長さ方向両端部に、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9、9(図8参照)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(変速動作)は、油圧式のアクチュエータ10、10(図8参照)によりこれら各トラニオン7、7を前記枢軸9、9の軸方向に変位させる事により行う。
That is, the toroidal type continuously variable transmission of this embodiment is called a double cavity type, and supports the
又、本例の場合も、運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸11により一方(図1の左方)の入力側ディスク2aを、ローディングカム式の押圧装置12a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2a、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、前記各パワーローラ6、6を介して前記両出力側ディスク5a、5に伝わり、前記出力歯車4から取り出される。
Also in the case of this example, at the time of operation, one (left side in FIG. 1)
前記押圧装置12aは、前記入力軸1の基端部(図1の左端部)周囲に配置された円板状のカム板13と、環状の保持器14により転動自在に保持された複数組(例えば4組)の転動体であるローラ15、15とを備える。前記カム板13は、アンギュラ型の玉軸受等の、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承可能な転がり軸受16により、前記入力軸1の基端部周囲に、この入力軸1と同心に、且つ、この入力軸1に対する相対回転を自在に支持されている。尚、前記転がり軸受16を構成する軌道輪は、図1に示す様に、前記入力軸1や前記カム板13と別体に設ける事もできるし、図2に示す様に、これら入力軸1やカム板13と一体に設ける事もできる。又、前記カム板13の内側面(図1〜2の右側面)は、円周方向に関する凹凸である駆動側カム面17としている。更に、この駆動側カム面17と軸方向に対向する、前記一方の入力側ディスク2aの外側面(図1〜2の左側面)を、この駆動側カム面17と同様の形状を有する被駆動側カム面18としている。そして、前記保持器14のポケット内に転動自在に保持した状態で、前記駆動側カム面17と被駆動側カム面18との間に挟持した前記各ローラ15、15を、前記入力軸1の中心に対して放射方向の軸を中心とする転動自在に支持している。前記保持器14は、前記各ローラ15、15と同期して公転する。
The
この様な構成を有する押圧装置12aは、前記駆動軸11から前記カム板13に入力されるトルク(=前記通過トルク)の大きさに比例した押圧力を機械的に発生する。具体的には、前記カム板13に入力されるトルクが大きくなる程、前記各ローラ15、15が、前記駆動側、被駆動側両カム面17、18の底部寄り部分から頂部寄り部分に向けて移動する事により、前記カム板13と前記一方の入力側ディスク2aとの間隔を拡げる。この様な作用により、前記押圧装置12aは、前記トルクの大きさに比例した押圧力を発生する。そして、この押圧力により、前記両入力側ディスク2a、2同士を互いに近づく方向に押圧する事で、前記各パワーローラ6、6の周面と前記両入力側ディスク2a、2の内側面及び前記両出力側ディスク5a、5の内側面との接触部であるトラクション部の面圧を確保し、これら各トラクション部に於ける有害な滑りの発生を、防止又は抑制する。又、前記押圧装置12aが前記押圧力を発生する際に、前記一方の入力側ディスク2aは、前記カム板13に対し、この押圧力(前記トルク)に応じた分だけ、軸方向及び回転方向に相対変位する。
The
又、本例のトロイダル型無段変速機は、第一〜第三エンコーダ19〜21と、第一〜第三センサ22〜24とを備えている。
このうちの第一エンコーダ19は、前記カム板13の外周部に、このカム板13と同心、且つ、このカム板13と一体的に設けられている。又、前記第二エンコーダ20は、前記一方の入力側ディスク2aの外周部に、この一方の入力側ディスク2aと同心、且つ、この一方の入力側ディスク2aと一体的に設けられている。前記第三エンコーダ21は、一方(図1の左方)の出力側ディスク5aの外周部に、この一方の出力側ディスク5aと同心に、且つ、この一方の出力側ディスク5aと一体的に設けられている。本例の場合、これら第一〜第三エンコーダ19〜21は、それぞれが磁性鋼等の磁性材である対象部材(前記カム板13、前記一方の入力側ディスク2a、前記一方の出力側ディスク5a)の外周面に、複数ずつの凹部と凸部とを、円周方向に関して交互に且つ等ピッチに形成して成る。即ち、これら各対象部材の外周部を、ギヤの様な凹凸形状に成形して成る。これにより、これら各対象部材(12、2a、5a)の外周面(前記第一〜第三エンコーダ19〜21の被検出部)の磁気特性を、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで変化させている。又、本例の場合、これら第一〜第三エンコーダ19〜21の被検出部同士で、1周当たりの磁気特性の変化回数を、互いに等しくしている。
Moreover, the toroidal type continuously variable transmission of this example is provided with the first to
Among them, the
又、前記第一センサ22は、自身の検出部を前記第一エンコーダ19の被検出部に径方向に近接対向させた状態で、使用時にも回転しない部分であるケーシング25に支持固定されている。又、前記第二センサ23は、自身の検出部を前記第二エンコーダ20の被検出部に径方向に近接対向させた状態で、前記ケーシング25に支持固定されている。又、前記第三センサ24は、自身の検出部を前記第三エンコーダ21の被検出部に径方向に近接対向させた状態で、前記ケーシング25に支持固定されている。この状態で、前記第一〜第三センサ22〜24はそれぞれ、前記第一〜第三エンコーダ19〜21の被検出部のうちで自身の検出部を対向させた部分の磁気特性変化に対応して出力信号を変化させる。この為に、前記第一〜第三センサ22〜24としてそれぞれ、安価な電磁ピップアップ式回転センサや、検出部にホール素子、ホールIC、MR素子(GMR素子、TMR素子、AMR素子を含む)等の磁気検出素子と、永久磁石とを組み込んだ磁気検出センサを使用している。尚、本例の場合には、前記押圧装置12aが発生する押圧力の変化に伴って、前記一方の入力側ディスク2a及び前記第一エンコーダ19が軸方向に変位する。この為、この様な変位が生じた場合でも、この第一エンコーダ19の被検出部と前記第一センサ22の検出部との径方向の対向状態が維持される(この第一センサ22の出力強度が過度に低下しない)様に、各部の寸法が規制されている。又、前記第一〜第三センサ22〜24の出力信号は、これら第一〜第三センサ22〜24のそれぞれから1本ずつ引き出されたハーネスを通じて、図示しない演算器に送信できる様にしている。
Further, the
又、本例の場合、前記第一、第二両センサ22、23の出力信号である1対のパルス信号のうち、何れか一方をA相とし、他方をB相とした場合に、前記駆動軸11から前記カム板13にトルクが入力されていない中立状態での、これらA相とB相との間の位相差θは、図3の(a)に示す様に、電気角で0(rad)=0(度)に設定されている。但し、本発明を実施する場合、この中立状態での位相差θは、0以外の値{例えば、電気角でπ(rad)=180(度)}に設定する事もできる。何れにしても、本例の場合には、この様な中立状態での位相差θを設定する為に、前記第一、第二両センサ22、23及び前記第一、第二両エンコーダ19、20の構成や相対位置等を規制している。
In the case of this example, when one of the pair of pulse signals which are output signals of the first and
上述の様な構成を有する本例のトロイダル型無段変速機の場合、運転時には、前記第二センサ23の出力信号の周期(及び周波数)が、前記一方の入力側ディスク2aの回転速度に応じて変化する。又、前記第三センサ24の出力信号の周期(及び周波数)が、前記一方の出力側ディスク5aの回転速度に応じて変化する。従って、これら第二、第三両センサ23、24の出力信号の周期(又は周波数)に基づいて{例えば、これら両周期(又は周波数)同士の比を計算する事により}、前記入力側、出力側両ディスク(2a、2)、(5a、5)同士の間の変速比Rを測定(算出)する事ができる。
In the case of the toroidal-type continuously variable transmission of this example having the above-mentioned configuration, the period (and frequency) of the output signal of the
又、前記駆動軸11から前記カム板13にトルクTが入力される事により、このカム板13の外周部に設けられた前記第一エンコーダ19と、前記一方の入力側ディスク2aの外周部に設けられた前記第二エンコーダ20とが回転方向に相対変位すると、例えば図3の(a)→(b)の順に示す様に、前記位相差θが変化する。ここで、この位相差θとA相のパルス周期φとの比である位相差比ν=θ/φは、前記トルクT(前記回転方向の相対変位)に見合った値をとる。即ち、これら位相差比νとトルクTとの間には、所定の相関関係がある。但し、この相関関係は、図4に例示する様に、前記入力側、出力側両ディスク(2a、2)、(5a、5)同士の間の変速比Rに応じて、異なったものとなる。尚、図4に於いて、実線イは、変速比Rが1(等速)の場合の当該相関関係を示しており、破線ロは、変速比Rが1未満(減速領域)の或る値をとる場合の当該相関関係を示しており、鎖線ハは、変速比Rが1より大きい(増速領域)の或る値をとる場合の当該相関関係を示している。従って、本例の場合、前記変速比Rごとに異なる当該相関関係を予め調べておけば、これらの相関関係を表す式やマップを利用して、前記変速比Rと前記位相差比νとから、前記トルクTを求める事ができる。尚、前記変速比RやこのトルクTを求める処理は、前記演算器が行う。
Further, when torque T is input from the
上述の様な本例のトロイダル型無段変速機によれば、このトロイダル型無段変速機の通過トルク(=前記トルクT)の測定感度を確保し易くできる。即ち、本例の場合には、前記カム板13の外周部に設けられた前記第一エンコーダ19と、前記一方の入力側ディスク2aの外周部に設けられた前記第二エンコーダ20との回転方向の相対変位を、前記第一、第二両センサ22、23の出力信号同士の間の位相差比νとして検出し、この位相差比νと、前記変速比Rとに基づいて、前記通過トルクを測定する事ができる。特に、本例の場合には、トルク伝達軸の軸方向2箇所位置(例えば、前述の特許文献1に記載された従来構造に於ける、中空回転軸の中間部及び端部)に比べて、単位通過トルク当たりの回転方向の相対変位量が大きくなる、前記カム板13と前記一方の入力側ディスク2aとのそれぞれの外周部に、前記第一、第二両エンコーダ19、20が設けられている。この為、前記通過トルクの測定感度を確保し易くできる。この結果、本例のトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構等の歯車式の差動ユニットと組み合わせて無段変速装置を構成する場合に、各種制御(例えばクラッチ締結力制御)の適正化が実現可能となり、油圧ポンプの低容量化に伴う小型化(ポンプロス低減による燃費改善)や、各部の設計最適化(シャフト寸法の短縮やギヤ小径化等)による軽量化(燃費改善)等に有効な効果を発揮する事ができる。
According to the toroidal continuously variable transmission of the present embodiment as described above, it is possible to easily ensure the measurement sensitivity of the passing torque (= the torque T) of the toroidal continuously variable transmission. That is, in the case of this example, the rotational directions of the
又、本例の場合には、それぞれがトロイダル型無段変速機の外周部となる、前記カム板13の外周部に前記第一エンコーダ19を、前記一方の入力側ディスク2aの外周部に第二エンコーダ20を、それぞれ設けると共に、これら第一、第二両エンコーダ19、20の被検出部に対して径方向外側から対向する部分に、前記第一、第二両センサ22、23を設ける構成を採用している。この為、前述の特許文献1に記載された従来構造の様に、トロイダル型無段変速機の径方向中心寄り部分に、第一、第二両エンコーダ及び第一、第二両センサを設置する構成を採用する場合に比べて、前記第一、第二両エンコーダ19、20及び前記第一、第二両センサ22、23の設置スペースの確保や、これら第一、第二両センサ22、23のそれぞれから引き出したハーネスの配設を、容易に行う事ができる。
In the case of this embodiment, the
又、本例の場合には、前記第一、第二両センサ22、23同士が互いに近接した位置(トロイダル型無段変速機の軸方向一端部に設けられた前記押圧装置12aの径方向外側)に設置されている為、この点からも、これら第一、第二両センサ22、23のそれぞれから引き出したハーネスの配設を、容易に行う事ができる。
Further, in the case of the present embodiment, a position where the first and
更に、本例の場合には、前記第二エンコーダ20及び前記第二センサ23を、前記変速比Rの測定と、前記トルクTの測定との、双方の測定に利用している。従って、この分だけ、設置するエンコーダ及びセンサの数を少なくする事ができ、トロイダル型無段変速機の低コスト化に寄与できる。
Furthermore, in the case of this example, the
[実施の形態の第2例]
本発明の実施の形態の第2例に就いて、図5を参照しつつ説明する。
本例の場合には、第一センサ22aと第二センサ23aとを、合成樹脂により造られたセンサホルダ26に包埋する事で、単一のセンサユニット27を構成している。そして、前記第一センサ22aの検出部を第一エンコーダ19の被検出部に、前記第二センサ23aの検出部を第二エンコーダ20の被検出部に、それぞれ径方向に対向させた状態で、前記センサユニット27をケーシング25に支持固定している。
この様な構成を有する本例の場合には、前記第一、第二両センサ22a、23aが、単一のセンサユニット27として前記ケーシング25に支持固定されている為、このケーシング25の変形に伴う、不要な位相差比νの変化が生じる事を防止できる。従って、通過トルクの測定の信頼性を向上させる事ができる。又、前記第一、第二両センサ22a、23aのハーネスを1本にまとめて前記センサユニット27から引き出す事ができる為、このハーネスの配設を、より容易に行う事ができる。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
Second Example of Embodiment
A second example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the case of this example, the
In the case of this example having such a configuration, since the first and
The other configurations and functions are the same as those of the first example of the embodiment described above.
本発明を実施する場合、第一〜第三のエンコーダは、対象部材(カム板、入力側ディスク、出力側ディスク等)と別体に造られたものを、この対象部材に対して支持固定する構成を採用する事もできる。
又、第一エンコーダ又は第二エンコーダは、押圧装置を構成する各転動体と同期して公転する部材(例えば、これら各転動体を保持した保持器)に設ける事もできる。
又、第三エンコーダは、一方の出力側ディスクと同期して回転する他の部分(他方の出力側ディスク、出力歯車等)に設ける事もできる。
又、入力側、出力側両ディスク同士の間の変速比の測定は、第二、第三両エンコーダ及び第二、第三両センサを利用しない、従来から知られた各種の方法を採用する事もできる。この場合には、第三エンコーダ及び第三センサを省略する事ができる。
又、本発明のトロイダル型無段変速機は、ハーフトロイダル型に限らず、フルトロイダル型とする事もできる。更に、本発明のトロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型であるかシングルキャビティ型であるかを問わず、実施できる。
In the case of practicing the present invention, the first to third encoders support and fix an object made separately from the target member (cam plate, input side disk, output side disk, etc.) to the target member. The configuration can also be adopted.
Further, the first encoder or the second encoder can be provided on a member (for example, a holder holding each rolling element) which revolves in synchronization with each rolling element constituting the pressing device.
Also, the third encoder can be provided in another part (the other output side disk, output gear, etc.) that rotates in synchronization with one output side disk.
Also, to measure the transmission ratio between the input and output disks, any conventionally known method that does not use the second and third encoders and the second and third sensors is adopted. You can also. In this case, the third encoder and the third sensor can be omitted.
Further, the toroidal type continuously variable transmission of the present invention is not limited to the half toroidal type, but can be a full toroidal type. Furthermore, the toroidal type continuously variable transmission of the present invention can be implemented regardless of whether it is a double cavity type or a single cavity type.
1 入力軸
2、2a 入力側ディスク
3 ボールスプライン
4 出力歯車
5、5a 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 枢軸
10 アクチュエータ
11 駆動軸
12、12a 押圧装置
13 カム板
14 保持器
15 ローラ
16 転がり軸受
17 駆動側カム面
18 被駆動側カム面
19 第一エンコーダ
20 第二エンコーダ
21 第三エンコーダ
22、22a 第一センサ
23、23a 第二センサ
24 第三センサ
25 ケーシング
26 センサホルダ
27 センサユニット
Reference Signs List 1
Claims (1)
これら入力側、出力側両ディスク同士の間に挟持された複数個のパワーローラと、
これら各パワーローラを回転自在に支持した複数個の支持部材と、
これら各支持部材を変位させて、前記入力側、出力側両ディスク同士の間の変速比を変えるアクチュエータと、
前記入力側、出力側両ディスク同士を軸方向に関して互いに近付く方向に押圧する押圧装置とを備え、
この押圧装置は、前記入力側ディスクの外側面に設けられた円周方向に関する凹凸である被駆動側カム面と、この被駆動側カム面と軸方向に対向する内側面を円周方向に関する凹凸である駆動側カム面とし、前記入力側ディスクと同軸に且つこの入力側ディスクとの回転方向の相対変位を自在に設けられたカム板と、前記駆動側カム面と前記被駆動側カム面との間に挟持された複数個の転動体とを備えた、ローディングカム式のものである、
トロイダル型無段変速機であって、
前記カム板又はこのカム板と同期して回転する部材と、前記入力側ディスク又はこの入力側ディスクと同期して回転する部材と、前記各転動体と同期して公転する部材との中から選択される、2つの対象部材のうち、一方の対象部材に設けられ、自身の被検出部の特性を円周方向に関して交互に変化させた第一エンコーダと、
前記2つの対象部材のうち、他方の対象部材に設けられ、自身の被検出部の特性を円周方向に関して交互に変化させた第二エンコーダと、
前記第一エンコーダの被検出部に自身の検出部を対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持され、この第一エンコーダの被検出部のうちで自身の検出部を対向させた部分の特性変化に対応して出力信号を変化させる第一センサと、
前記第二エンコーダの被検出部に自身の検出部を対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持され、この第二エンコーダの被検出部のうちで自身の検出部を対向させた部分の特性変化に対応して出力信号を変化させる第二センサとを備え、
これら第一、第二両センサの出力信号同士の間の位相差と、前記変速比とに基づいて、前記カム板に入力されるトルクを測定自在とした事を特徴とする、
トロイダル型無段変速機。 An input-side disc and an output-side disc which are disposed coaxially with each other and with their inner side faces facing each other so as to allow relative rotation freely,
A plurality of power rollers sandwiched between the input and output disks;
A plurality of support members rotatably supporting the respective power rollers;
An actuator for displacing each of the support members to change a gear ratio between the input and output disks;
A pressing device for pressing both the input and output disks in a direction in which they approach each other in the axial direction;
The pressing device includes a driven cam surface as unevenness in the circumferential direction provided on the outer surface of the input side disc, and an inner side surface facing the driven cam surface in the axial direction as unevenness in the circumferential direction. And a cam plate coaxially with the input side disc and freely provided with relative displacement in the rotational direction relative to the input side disc, the drive side cam surface and the driven side cam surface, and Of a loading cam type, with a plurality of rolling elements sandwiched between
A toroidal type continuously variable transmission,
Select from the cam plate or a member rotating in synchronization with the cam plate, the input side disk or a member rotating in synchronization with the input side disk, and a member rotating in synchronization with the rolling elements A first encoder provided on one of the two target members and having the characteristics of its detected portion alternately changed in the circumferential direction;
A second encoder provided on the other target member of the two target members and having the characteristics of its own detected portion alternately changed in the circumferential direction;
In a state in which the detection portion of the first encoder is opposed to the detection portion of the first encoder, the portion is supported by a portion that does not rotate even in use, and a portion of the detection portion of the first encoder with the detection portion opposed A first sensor that changes an output signal in response to a change in the characteristic of
In a state in which the detection portion of the second encoder is opposed to the detection portion of the second encoder, the portion is supported by a portion that does not rotate even in use, and a portion of the detection portion of the second encoder with the detection portion opposed A second sensor that changes the output signal in response to the characteristic change of
It is characterized in that the torque input to the cam plate can be measured based on the phase difference between the output signals of the first and second sensors and the transmission ratio.
Toroidal continuously variable transmission.
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