JPH0126424B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、円環体デイスク間に配置され、かつ
該円環体デイスクと係合する牽引ローラにより入
力軸上に取り付けた円環体デイスクから出力軸上
に取り付けた円環体デイスクに運動が伝達される
無段可変牽引ローラ変速機に関する。

このようなトロイダル牽引ローラ変速機が長期
にわたつて高速で大きいトルクを伝達することを
可能にするため、牽引ローラは円環体デイスク間
のトロイダルキヤビテイの中心の内側に位置して
いる。このような構造は円環体デイスクと牽引ロ
ーラとの接触面積内において比較的小さいスピン
を生じるが、円環体デイスクの表面と牽引ローラ
に対する比較的高いトラクシヨン係数が得られ、
かつ摩耗がしにくい。牽引ローラと円環体デイス
クとの係合のために必要な接触力は円環体デイス
クを牽引ローラとの係合状態に加圧することによ
つて得られる。

このような牽引ローラ変速機は本出願人の所有
する米国特許第4086820号および同第3810398号明
細書に開示されている。この構造においては、回
転運動伝達装置が設けられ、該装置内では牽引ロ
ーラの支持構造が張力手段により相互に連結さ
れ、該張力手段は円環体デイスク間に延長しかつ
牽引ローラに加えられる力および振動を平衡さ
せ、一方ローラ支持構造の変速比変更用ピボツト
動作のためローラ組立体の横方向へのシフトを行
うためのローラ組立体のほとんど摩擦のない横方
向動作を可能にする。牽引ローラと牽引デイスク
とを係合させるため、牽引デイスクは負荷に依存
する接触力を発生するカム構造により互に向き合
つた方向に押される。適正な大きさの接触力を加
える方法は、特にカム構造はある使用時間を経る
と摩耗を生ずるので、非常に問題である。駆動装
置が一定の負荷で作動される場合、その負荷用カ
ム構造は本質的に一定の位置に保たれる。長時間
の運転によつて、駆動装置内の振動はカムの傾斜
面に対してフレツテイングを与え、それにより傾
斜角度の局部的な変化を生じ、接触力の変化を起
こしてしまう。

また、カム構造により加えられる軸方向力は加
えられるトルクに正比例するが、しばしばこのこ
とは駆動装置の幾何学的形状のために駆動装置の
所要の接触力が適正な値にならない。最大の変速
比の点においては、牽引ローラはデイスクの軸線
に対して比較的小さい角度を持つ場所で円環体デ
イスクの１つと接触している。その結果、牽引ロ
ーラと円環体デイスクとの間のくさび作用が発生
し、比較的高い接触力を生じる。さらに、接触力
は純粋に軸方向へのものではなく、円環体デイス
クの軸線と接触位置の間の角度に依存する半径方
向への成分を有し、またこのような半径方向成分
は牽引ローラ支持構造のわずかな半径方向への撓
みを生じる。このことも再び円環体デイスクの軸
方向への動きをさらに増大させる。一方、円環体
デイスクの軸方向移動により牽引ローラはそれら
の支持構造上でローラ回転軸の側方に移動され、
各ローラの２つの接触点において等しい軸方向力
を負担する。しかしながら、高い変速比ではロー
ラはデイスクの小さい直径の位置で円環体デイス
クと接触しているので、この移動は円環体デイス
クの互に向き合つた方向への軸方向移動をさらに
増大させることになる。その結果、カム構造の乗
り上げを阻止するためにかなりのカムのリフトが
必要となる。したがつて、多くの駆動装置は２つ
のカム構造を有し、一方は入力軸に設けられ、他
方は出力軸に設けられる。しかしながら、この構
造は単に問題を悪化させるだけであろう。なぜな
らば、入力軸と出力軸のトルクは変速比の変化の
末端の点では非常に異なつているからであり、通
常、小さいトルクを受ける方のカム構造は応答せ
ず、一方より大きいトルクを受ける方のカム構造
は両カム構造の軸方向移動までを行うことができ
ない。

本発明は、上述の欠点をなくし、比較的簡単な
構造、良好な特性を有し、耐久性に優れ小型化の
可能な無段可変牽引ローラ変速機を提供すること
を目的とする。この目的を達成するための本発明
の要旨は同軸の入力軸および出力軸と、前記軸の
それぞれと一緒に回転するよう該軸により支持さ
れかつ互に面するよう対向して配置された一対の
円環体要素と、前記円環体要素の一方から他方に
運動を伝達するように前記円環体要素に対し半径
方向に対称にかつ前記円環体要素と係合するよう
前記円環体要素間に配置された少なくとも２個の
運動伝達用牽引ローラと、前記牽引ローラの各々
のためのピボツト支持構造とからなり、それぞれ
の牽引ローラの背面側にはピボツト軸受が設けら
れ、前記ピボツト支持構造は前記牽引ローラと共
に前記入力軸および出力軸の軸線を含む平面に対
して直角な軸線の回りでピボツト運動できる無段
可変牽引ローラ変速機であつて、各ピボツト支持
構造の前記ピボツト軸受の少なくとも１つは前記
入力軸および出力軸の軸線に対して接近または離
間するよう相対運動を許容するような態様で独立
的に運動可能に支持され、また前記牽引ローラを
前記円環体要素と固く摩擦係合させるため前記ピ
ボツト軸受を前記入力軸および出力軸の軸線に向
けて加圧する手段が設けられている無段可変牽引
ローラ変速機にある。

以下、本発明を図面に示す実施例にしたがつて
さらに説明する。

第１図に示すように、回転運動伝達装置はハウ
ジング１０を有し、該ハウジング１０は中央部分
１３、該中央部分１３の一端に配置された前部分
１１および該中央部分１３の反対端に配置された
後部分１２よりなる。ハウジング部分１１，１２
および１３は引張りボルト１４により一緒に保持
されている。同軸の入力軸１５と出力軸１６はそ
れぞれハウジング１０の前部分１１と後部分１２
を通つて延び、また入力軸軸受１７と出力軸軸受
１８および中央支持軸受１９と２０により回転可
能に支持され、あるいは別の方式では、１本の軸
が他方の軸の中の中心孔の中に延在してその中に
支持されても良い。

入力軸１５は入力円環体要素を形成する入力牽
引デイスク２１を担持し、出力軸１６は該入力牽
引デイスクとは反対側に配置された出力円環体要
素を形成する出力牽引デイスク２２を担持してい
る。牽引デイスク２１と２２は反対側のトロイダ
ル面２３と２４を有し、入力牽引デイスクから出
力牽引デイスクへの運動の伝達のためそれらの間
に牽引ローラ２５と２６を係合させるようになつ
ている。牽引ローラ２５と２６はローラ支持構造
２９内に軸支された軸２８上の軸受２７により支
持されている。軸２８は入力牽引デイスクおよび
出力牽引デイスクとの確実な係合のために必要な
時にはローラを軸に対して直角方向にわずかに移
動させ得るように偏心軸受部分３０と４０を有し
ている。軸方向への支持は、1974年１月29日に発
行された本出願人の米国特許第3788713号または
米国特許第3486391号に開示された型式の軸方向
スラスト軸受および密封組立体３１により牽引ロ
ーラ２５と２６のために使用することができる。

出力牽引デイスク２２はそれと一緒に回転する
ため出力軸１６上に支持された軸方向出力スラス
ト部材３２の上に取付けられている。静圧スラス
ト軸受および密封構造３４は軸方向スラスト部材
３２とハウジング部分１２との間に配置され、ス
ラスト部材３２と出力牽引デイスク２２のための
軸方向の支持物を形成する。同様に、入力牽引デ
イスク２１は軸方向入力スラスト部材３３の上に
設けられ、該スラスト部材３３はその入力軸と一
緒に回転するよう入力軸１５の上に設けられ、か
つスラスト部材３３とハウジング部分１１との間
に配置された静圧スラスト軸受３９により軸方向
に支持されている。静圧スラスト軸受３９と３４
は好ましくは本発明者の米国特許第3788713号明
細書に開示された型式のものである。静圧流体は
単に軸受３４のために第１図に示すように通路３
６を通つて軸受に供給される。

ピボツト構造２９は第２図により詳細に示され
ている。ローラ２５と２６はピボツト軸受５０と
５１によりハウジング１０内に支持され、これら
のピボツト軸は入力軸および出力軸に対して半径
方向に対称に配置されている。すなわち、２個の
ローラは互に直径方向反対側にあり、ローラ２５
と２６の接触力により生じた半径方向の軸受荷重
を受け止める張力シート５３と５４の上にラジア
ル軸受５２により支持されている。接触力は牽引
ローラ２５と２６を互に向き合つた方向に加圧し
て牽引デイスク２１，２２と後で説明するような
方式で固く摩擦係合させることによつて発生させ
る。両方の反対側の牽引ローラ２５と２６の接触
力は同じであり、反対方向に向かう半径方向合力
は張力シートにより平衡され、その結果ハウジン
グ１０はそのような力および牽引ローラ２５，２
６により引き起こされる振動を受けることはな
い。

このような構造では、変速比の変更はピボツト
軸の角度位置を変えることによつてすなわち、入
力および出力牽引デイスクと牽引ローラーとの接
触軌道円径を変えることによつて行なわれること
が知られている。そして接触軌道円径の変更は相
対するピボツト軸５１と５２とをそれらの軸方向
に互に反対方向にわずかに移動させることによつ
て、デイスクと牽引ローラーとの接触点をデイス
クの母線方向に変化させる運動を発生させること
により達成される。

このようなピボツト軸の軸方向移動はそれぞれ
ピボツト軸５０および５１と組合わされたピスト
ン−シリンダ構造５６，５８により行うことがで
きる。ピボツト軸５０と５１は軸受５２により回
転可能に支持されるが、これらのピボツト軸は張
力シート５３と５４が弾性を有しかつそれらの揺
動を可能にするように支持手段５９，６０により
支持されている限り、互に反対の軸方向に移動す
ることができる。

ピボツト軸５０と５１のための軸受５２はスリ
ーブ６１内に偏心的に設けられ、該スリーブ６１
は軸受５５により張力シート５４内に回転可能に
支持され、またシリンダ６６およびスリーブ６１
と６２の係合アーム６４と６５内に運動可能に配
置された動力ピストン６３により回転させること
ができる。第３図は動力ピストン６３の半分を示
し、それぞれの偏心スリーブ６１と６２はそれぞ
れの端部の近くにある。図示した実施例において
は、動力ピストン６３は、偏心スリーブのアーム
６４および６５と係合しかつ偏心スリーブ６１，
６２を円滑に回転させるためのローラ６７と６８
を有し、該偏心スリーブの円滑な回転によりピボ
ツト軸５０と５１並びにそれと共に牽引ローラ２
５と２６を互に向き合つた方向にかつ牽引デイス
ク２１および２２と固く係合するよう移動する。

ピストン−シリンダ構造５６は、ハウジング部
分１３と組み合わされかつその中にピボツト軸５
０に連結された動力ピストンを配置したシリンダ
７２よりなる。動力ピストン７２は該動力ピスト
ン７２の運動を制御するよう意図された制御ピス
トン７６を受け入れる円筒形キヤビテイ７４を有
している。制御用円筒形キヤビテイ７８はシリン
ダのハウジング７０と制御ピストン７６との間に
形成され、該制御ピストン７６にはポンプ８０に
より加圧された制御キヤビテイ７８用の流体が管
８２を通つて流入でき、制御流体の圧力は制御装
置８４により調整できる。全ポンプ圧力で加圧さ
れた流体は制御ピストン７６の中の中心に延びる
管路８６および管８８を通つて、またピストン７
６内の通路９０を通つて動力ピストン７２の内側
のピストンキヤビテイ７４に流入する。動力ピス
トン７２は逃し通路９２を有し、該通路９２がピ
ストン７６の制御された外方向への動作により、
あるいは反対方向へのピストン７２の進行動作に
より開かれる時には、該通路９２を通つて加圧流
体がピストンキヤビテイ７４から放出される。通
路９２は動力ピストン７２の背後の背圧キヤビテ
イ９４および圧力逃し弁９６の連通し、該圧力逃
し弁９６はキヤビテイ内の背圧を比較的一定の値
に維持し、そこから流体が好ましくは様々な軸受
のための加圧された潤滑材として役立つよう放出
される。

制御用のシリンダキヤビテイ７８はピストンキ
ヤビテイ７４よりも大きいので、キヤビテイ７８
内の流体は制御ピストンをピストンキヤビテイ７
４内の流体の全ポンプ圧に抗して所望の位置に動
作させることができる。動力ピストン７２は本質
的に制御ピストン７６の動作に追従する。例えば
もし制御ピストン７６が通路９２を閉じるよう内
側方向に動作する場合、ポンプ圧がピストンキヤ
ビテイ７４内に形成され、ピストン７２は通路９
２が再び開かれるまで制御ピストン７６の動作に
追従する。もし制御ピストン７６が後退するなら
ば、ピストンキヤビテイ７４内の流体圧力は逃し
弁の圧力まで低下し、動力ピストン７２は通路９
２がほぼ閉じられようとするまで制御ピストン７
６に追従する。

動力ピストン７２の動作および該動力ピストン
７２に加えられる力、したがつてピボツト軸５０
に加えられる力は本質的にピストンキヤビテイ７
４と背圧キヤビテイ９４との間の圧力差に実際的
に依存し、同じ圧力差は単に反転するだけでシリ
ンダ５８内のピストン９５に加えられる。なぜな
らば、シリンダ室９８はピストンキヤビテイ７４
と連通し、ピストン９５の反対側のシリンダ室１
００は背圧キヤビテイ９４と連通しているからで
ある。したがつて、一方の側のピストン７２とピ
ボツト軸５０が１つの方向に加圧される場合、ピ
ストン９５とピボツト軸５１は同じ軸方向力で反
対方向に加圧される。

シリンダ６６に加圧流体を流入させると偏心ス
リーブ６１と６２が回転され、ピボツト軸５０と
５１および牽引ローラ２５と２６は互い向き合つ
た方向に向かつて牽引デイスク２１および２２と
固く摩擦係合するよう動作させられる。入力軸１
５および牽引デイスク２１を１つの方向に回転さ
せると、牽引デイスク２２および出力軸１６は反
対方向に回転させられる。変速比を変えるために
ピボツト軸５０と５１をピボツト運動させること
はピボツト軸５０と５１を反対方向にわずかに軸
方向移動させることによつて達成される。このよ
うな軸方向移動は牽引ローラをそれらの中立位置
から離れる方向に移動させ、接触点を牽引デイス
クの１つとのより大きい接触軌道円に移動させ、
また他方の牽引デイスクとのより小さい接触軌道
円に移動させる。所望の変速比への変化が完了し
た後、ピボツト軸はそれらの中立位置に戻り、こ
の位置では牽引ローラは与えられた接触軌道円、
すなわち与えられた変速比で牽引デイスクと係合
した状態を保つ。

前記構造は本発明に関連する概念の唯一の解決
策ではない。ピボツト軸の軸方向移動のために２
個の流体結合されたピストン−シリンダ組立体を
使用するのではなくて、ピストン−シリンダ構造
５６と同様な圧力的に独立した制御構造を使用す
ることもでき、この場合、制御圧力信号はピボツ
ト軸５０と５１の各々においてピストン−シリン
ダ構造に供給される。

また、偏心スリーブの回転並びにピボツト軸の
軸方向移動のために、例えば第４図に示すような
機械的リンク装置を使用してもよい。

ここでは、偏心スリーブ６１と６２は機械的リ
ンク装置により、その中にピストン１０４を配置
した可動シリンダ１０２よりなるピストンおよび
可動シリンダ構造１００に連結されている。シリ
ンダ１０２は第１のピボツトレバー１０６の遊端
にリンク結合され、ピストン１０４は第２のピボ
ツトレバー１０８の遊端にリンク結合され、両者
はハウジングの上にピボツト運動可能に取り付け
られている。第１のレバー１０６は第１の作動ア
ーム１１０により偏心スリーブ６１に結合され、
第２のレバー１０６は第２の作動アーム１１２に
より偏心スリーブ６２に結合されているので、ピ
ストン１０４とシリンダ１０２を相対運動させる
と、偏心スリーブは反対方向に回動し（第５図お
よび第４図に示すように配置されている場合）、
ピボツト軸および牽引ローラ２５と２６を互に向
き合つた方向に加圧しかつ、それと同時に、ピボ
ツト軸に対して一方については一方向に、また他
方のピボツト軸については反対方向に軸方向への
力を加える。

ピボツト軸を互に反対方向に移動させるための
手段はピボツト軸の一端部にのみ示されている
が、これらはピボツト軸の両端に設けても良い。
しかしながら、図示した構造で十分な動作を得る
ことができ、またピボツト軸のための張力シート
の支持を行う場合、通常の軸受が使用できる。な
ぜならば、互いに接近又は離間する方向に向けて
の軸端部のわずかな移動により引き起こされる傾
斜はピボツト軸を支持する張力シートの撓みによ
り容易に吸収できるからである。

ピストンおよび可動シリンダ構造１００の代わ
りに、完全に機械的な駆動装置を使用してもよ
く、この場合レバー１０６と１０８は機械的な駆
動装置と組み合わされ、このような構造は特に軽
負荷の変速機のために適当なものと考えられる。

リンク装置すなわち特にアーム１１０と１１２
の構造により、牽引ローラに加えられる接線方向
への力の変化（変速機を介して伝達されるトルク
の変化に対応する）は、直ちに偏心スリーブに伝
達され、牽引ローラの接触圧力を調整する。

同様に、制御力の変化は制御力をも変化させる
だけではなくて接触方向への力をも変化させる。
ローラ組立体は偏心スリーブの回転が固定された
状態で回転するので、偏心による有効なモーメン
ト腕の長さが変化し、接触力は減速位置および増
速位置の両方で増大する。これらの所望の効果の
間のバランスはピボツト軸の中心に対する偏心ス
リーブの中心の位置によつて変えることができ
る。高い増速駆動比においては、回転速度は最大
であり、利用できるトラクシヨン係数は最小であ
る。したがつて本発明の場合には軸方向カムの場
合よりもトラクシヨン係数へのより良好な適合を
はかることが可能であり、すなわち減速駆動時の
力は減少され、装置の寿命が延び、したがつて装
置をよりコンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は装置の要素の全体的配置を示す動作伝
達装置の断面図、第２図は第１図の−線断面
図で、ハウジングを有していないローラ支持構造
のためのサスペンシヨン構造を示す図、第３図は
牽引ローラを支持するピボツト軸を互に向き合つ
た方向に加圧するための作動機構を第２図の−
線に沿つてとつた平面図、第４図は第２図と類
似する図であるが、ピボツト軸の操作のためのリ
ンク構造を示す図、第５図は第４図の−線に
沿つてとつたリンク構造の側面図である。 １０……ハウジング、１５……入力軸、１６…
…出力軸、２１，２２……牽引デイスク、２５，
２６……牽引ローラ、５０，５１……ピボツト
軸、５６，５８……ピストンシリンダ構造、６
１，６２……偏心スリーブ、６３……動力ピスト
ン、６４，６５……アーム、６６……シリンダ、
７０……シリンダ、７２……動力ピストン、７６
……制御ピストン、９５……ピストン、９６……
逃し弁、１０２……可動シリンダ、１０４……ピ
ストン、１０６，１０８……ピボツトレバー、１
１０，１１２……作動アーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同軸の入力軸および出力軸と、前記軸のそれ
   ぞれと一緒に回転するよう該軸により支持されか
   つ互に面するよう対向して配置された一体の円環
   体要素と、前記円環体要素の一方から他方に運動
   を伝達するように前記円環体要素に対し半径方向
   に対称にかつ前記円環体要素と係合するよう前記
   円環体要素間に配置された少なくとも２個の運動
   伝達用牽引ローラと、前記牽引ローラの各々のた
   めのピボツト支持構造とからなり、それぞれの牽
   引ローラの背面側にはピボツト軸受が設けられ、
   前記ピボツト支持構造は前記牽引ローラと共に前
   記入力軸および出力軸の軸線を含む平面に対して
   直角な軸線の回りでピボツト運動できる無段可変
   牽引ローラ変速機であつて、各ピボツト支持構造
   の前記ピボツト軸受の少なくとも１つは前記入力
   軸および出力軸の軸線に対して接近または離間す
   るよう相対運動を許容するような態様で独立的に
   運動可能に支持され、また前記牽引ローラを前記
   円環体要素と固く摩擦係合させるため前記ピボツ
   ト軸受を前記入力軸および出力軸の軸線に向けて
   加圧する手段が設けられている無段可変牽引ロー
   ラ変速機。 ２ 前記ピボツト軸受の各々は偏心開口を持つス
   リーブ内に支持され、またピボツト軸を互に向き
   合つた方向に加圧するため前記スリーブを回転さ
   せる手段が設けられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の無段可変牽引ローラ変速
   機。 ３ 前記スリーブを回転させるための前記手段は
   前記ピボツト軸間に配置された流体作動式のピス
   トンであり、前記偏心スリーブは該スリーブを回
   転させるため前記ピストンにより係合されるアー
   ムを有していることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の無段可変牽引ローラ変速機。 ４ ピストン−シリンダ構造が前記ピボツト軸の
   軸方向端部に配置されかつその軸方向端部に連結
   され、変速比を変化させるために相対するピボツ
   ト軸を互いに反対方向に軸方向に移動させ、かつ
   前記牽引ローラにより前記ピボツト軸に加えられ
   る軸方向への力を補償するため前記ピボツト軸に
   軸方向への力を加えることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の無段可変牽引ローラ変速機。 ５ 少なくとも前記ピボツト軸の一方に結合され
   たピストンは従動ピストンでありかつそれ自体で
   制御ピストンの遊端を受け入れるシリンダを形成
   し、前記制御ピストンの後端は拡大した直径を有
   し、かつ制御流体に対して露出され、前記制御流
   体を前記制御ピストンの後端に隣接する領域に流
   入させるための手段が設けられ、該手段は前記制
   御流体の圧力を制御するための制御装置を含み、
   前記制御装置は前記制御流体を加圧流体供給源か
   ら受け入れ、さらに前記加圧流体を前記加圧流体
   供給源から前記制御ピストンと前記従動ピストン
   との間の空間に供給するための手段が設けられ、
   前記従動ピストンは前記制御ピストンにより開閉
   されるよう配置された放出開口を有し、それによ
   り前記従動ピストンを前記制御ピストンの動作に
   従動させることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の無段可変牽引ローラ変速機。 ６ 前記放出開口は所定の放出圧力を維持する逃
   し弁と連通していることを特徴とする特許請求の
   範囲第５項記載の無段可変牽引ローラ変速機。 ７ 前記制御ピストンは複動ピストンとして構成
   され、前記複動ピストンの一方の側は前記加圧流
   体供給源の加圧流体に対して露出され、他方の側
   は前記制御開口からの放出流体圧力に対して露出
   され、前記複動ピストン側のピボツト軸に対して
   従動ピストン側のピボツト軸に対する力と本質的
   に同じであるが反対方向への力を加えることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の無段可変牽
   引ローラ変速機。 ８ 前記スリーブを回転するための前記手段は、
   一端において前記スリーブにリンク結合されかつ
   前記ピボツト軸の軸線を含む平面に対して角度を
   なして延長するアームよりなるリンク装置であ
   り、また前記アームを軸方向に動作させて前記偏
   心スリーブの回転を行わせかつそれと同時に前記
   ピボツト軸に対して軸方向への力を加えるように
   前記アームの他端に結合された手段が設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の無段可変牽引ローラ変速機。 ９ 前記アームを動作させるための前記手段は一
   端部においてピボツト運動可能にされたレバーで
   あり、それらの他端は駆動装置に結合され、前記
   アームは前記レバーの中間部分に結合された他端
   部を有していることを特徴とする特許請求の範囲
   第８項記載の無段可変牽引ローラ変速機。 １０ 前記駆動装置はその中にピストンを配置し
   た可動シリンダよりなり、前記ピストンは前記レ
   バーの一方の他端にリンク結合されかつ前記シリ
   ンダは前記レバーの他方の他端にリンク結合さ
   れ、また前記ピストンと前記シリンダを互に反対
   方向に動差させるため前記可動シリンダに加圧流
   体を供給する手段が設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第９項記載の無段可変牽引ロ
   ーラ変速機。