JPH0672654B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

トロイダル型無段変速機

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JPH0672654B2
JPH0672654B2 JP25208086A JP25208086A JPH0672654B2 JP H0672654 B2 JPH0672654 B2 JP H0672654B2 JP 25208086 A JP25208086 A JP 25208086A JP 25208086 A JP25208086 A JP 25208086A JP H0672654 B2 JPH0672654 B2 JP H0672654B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はトロイダル型無段変速機に関するものである。
(従来の技術) トロイダル型無段変速機としては従来、例えば特開昭61
-27359号公報に示された如きものが知られている。これ
に代表される従来のトロイダル型無段変速機は模式的に
示す第2図の如く、同軸配置した入出力コーンディスク
1,2間に夫々の対向コーン面1a,2aに摩擦係合するようパ
ワーローラ3を介在させ、入力コーンディスク4及びそ
の背後に同軸設置したドライブプレート4間にローディ
ングカム5を介在させる。
動力伝達に当っては、ドライブプレート4からの動力を
ローディングカム5を介して入力コーンディスク1に伝
達し、入力コーンディスクの回転はパワーローラ3の軸
線3a周りにおける回転を介し出力コーンディスク2に伝
達され、これより出力することができる。この動力伝達
中ローディングカム5は入力コーンディスク1をドライ
ブプレート4から遠去ける方向のスラストを伝達トルク
に応じて発生する。このスラストによりパワーローラ3
は入出力コーンディスク1,2間に挟圧されてこれらとの
摩擦係合を補償され、上記の動力伝達を可能にする。
又、パワーローラ3をその回転軸線3aと直交する首振り
軸線Oの周りに首振り回動させると、入出力コーンディ
スク1,2のパワーローラ接触軌跡円径r1,r2が変化し、
無段変速を行わせることができる。
(発明が解決しようとする問題点) しかし従来のトロイダル型無段変速機においては、ロー
ディングカム5によるパワーローラ押付力を伝達トルク
に応じた値にし得るものの、第3図中a1,a2により最大
負荷時と無負荷時とのパワーローラ押付力を示すよう
に、これをパワーローラ首振り角、つまり変速比に応
じて変化させるものでなかった。
しかるに、パワーローラの要求押付力は第3図にb1,b2
により示す如く伝達トルクに応じて変化するだけでな
く、パワーローラ首振り角に応じても変化する。その
理論説明を第2図に基づき入力コーンディスク1とパワ
ーローラ3との接点に関連して行うに、当該接点におけ
るトラクション力Fkは伝達トルクをT1とすると、Fk=T1
/2r1で表わされる。一方、首振り軸線Oを中心とするコ
ーン面1a,2aの母線曲率半径をR0とし、首振り軸線Oか
ら入出力コーンディスク1,2の回転軸線に至る距離から
半径R0を差引いた距離e0の半径R0に対する比e0/R0をk
とすると、上記r1はr1=R0(1+k−cos)で表わさ
れる。従って、これら両式より前記Fkとなる。この式を参考にして、前記接点におけるパワー
ローラの垂直方向要求押付力Fcはトラクション係数をμ
とすると、 であることが判る。従って、コーンディスク回転軸線方
向の要求パワーローラ押付力Faで表わされ、この要求押付力Faを第3図に最大負荷時と
無負荷時とにつき代表的に示すとb1,b2の如くになる。
ここで、要求押付力が最大となるパワーローラ首振り角
mを求めるに、(1)式から要求押付力Faをパワーロ
ーラ首振り角に関して微分すると、 が得られ、この が0となる時のが最大要求押付力に対応する首振り角
mであり、 となる。
かかる要求押付力特性b1,b2に対し従来のトロイダル型
無段変速機によるパワーローラ押付力特性はa1,a2の如
くパワーローラ首振り角に関係なく一定であったた
め、要求押付力の最大値を基準にしてa1,a2のレベルを
決定せざるをえず、パワーローラ首振り角がmから
外れるにつれてパワーローラ押付力が過大となり、この
領域で無段変速機の使用寿命が第4図にdで示す如く著
しく低下するのを禁じ得なかった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、上述の点に鑑みパワーローラ押付力を伝達ト
ルクのみならず、パワーローラ首振り角に応じても変化
するようになしたもので、前記型式のトロイダル型無段
変速機において、 前記入出力コーンディスクを相互に接近する方向に付勢
する弾性部材を設け、 特定首振り位置のパワーローラと接する箇所より径方向
外方にある前記コーン面の部分を、母線の曲率半径が残
部より大きい形状として、パワーローラが前記特定首振
り位置以外となる変速比で入出力コーンディスクが相互
に接近するようにし、 この接近により前記弾性部材の弾力が小さくなるような
該弾性部材を配置したことを特徴とする。
(作用) パワーローラの回転を介して入力コーンディスクから出
力コーンディスクへの伝動中、ローディングカムは伝達
トルクに応じたスラストにより入出力コーンディスク間
にパワーローラを挟圧して上記の動力伝達を可能にす
る。又、この間パワーローラを首振り回動させると、入
出力コーンディスクのパワーローラ接触軌跡円径が変形
し、無段変速を行うことができる。
ところでこの変速中、パワーローラが上記特定首振り位
置以外となる変速比で入出力コーンディスクは、夫々の
コーン面の母線曲率半径が前記の如くに選定されている
ことによって、相互に接近する。この接近により前記弾
性部材は、入出力コーンディスクを相互に接近させよう
とする弾力を減じられ、パワーローラ押付力を低下させ
る。
よって、上記特定変速比でパワーローラ押付力を最大と
し、それ以外の変速比でパワーローラ押付力を小さくす
ることができ、パワーローラ押付力特性を要求特性に近
似させ得る。このため、パワーローラ押付力が過大とな
る領域をなくし得て、トロイダル型無段変速機の使用寿
命を延長することができる。
(実施例) 以下、図示の実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明トロイダル型無段変速機の一実施例で、
図中10は変速機ケース、11は入力コーンディスク、12は
出力コーンディスク、13はパワーローラ、14はドライブ
プレート、15はローディングカムを夫々示す。入出力コ
ーンディスク11,12は入力軸16上に軸線方向へ変位可能
にして回転自在に支持し、入力軸16を軸受17,18により
変速機ケース10内に回転自在に支持する。
入出力コーンディスク11,12間に、夫々の対向コーン面1
1a,12aに摩擦係合させて一対のパワーローラ13(一方は
便宜上2点鎖線で示す)を介在させ、各パワーローラ13
を軸受19によりトラニオン20に回転自在に支持する。ト
ラニオン20はパワーローラ回転軸線13aと直交する首振
り軸線O1周りに回転可能にして変速機ケース10に支持
し、パワーローラ13を軸線O1の周りに首振り回動可能と
する。
ドライブプレート14は出力コーンディスク12から遠い入
力コーンディスク11の側に配して入力軸16上にスプライ
ン結合すると共に、入力軸上のフランジ16aにより入力
コーンディスク11から遠去かる方向の変位を制限する。
そして、入力コーンディスク11及びドライブプレート14
間にローディングカム15及び弾性部材としての皿ばね21
を介在させる。ローディングカム15はドライブプレート
14を反力受けとして入力コーンディスク11を伝達トルク
に応じたスラストにより出力コーンディスク12に向け押
圧する周知のものとし、皿ばね21は入力コーンディスク
11の図中右行によりプリロードを減じられて入力コーン
ディスク11の図中右方への弾力を低下するものとする。
入力コーンディスク11から遠い出力コーンディスク12の
側に中間歯車22を配置し、これを入力軸16に遊嵌して出
力コーンディスク12に一体結合し、中間歯車22には出力
歯車23を噛合させる。入力軸16には更に中間歯車22と対
向するスラストメンバ24を結着し、これら中間歯車22及
びスラストメンバ24間にスラストベアリング25,26を介
在させる。これらスラストベアリング25,26のアウタレ
ースは変速機ケース10のレース受部10aに嵌合し、スラ
ストベアリング25のインナレースは中間歯車22に、又ス
ラストベアリング26のインナレースは入力軸16上に夫々
嵌合する。そして、両スラストベアリング25,26のアウ
タレース間にスラスト受けリング27を介在させ、これを
レース受部10a内に係着する。スラストベアリング26を
インナレースとスラストメンバ24との間には別の皿ばね
28を縮設し、これにより変速機の動力伝達開始を補償す
る程度の初期パワーローラ押付力を確保する。
本発明においては更に、入出力コーンディスク11,12の
対向コーン面11a,12aを以下の形状とする。即ち、第3
図につき前述した通り要求パワーローラ押付力が最大と
なる首振り角mに対応した図示するパワーローラ首振
り位置でパワーローラ13と接する箇所より径方向内方に
あるコーン面11a,12aの部分を、母線の曲率半径R0及び
曲率中心O1が従来と同じになるような形状とする。しか
し、当該パワーローラ接触箇所より径方向外方にあるコ
ーン面11a,12aの部分は、母線の曲率半径がR0より、
α,β(α=βでもよい)だけ大きなものとし、当該コ
ーン面部分が点線で示す曲率半径R0の面よりもパワーロ
ーラ13から遠い方に位置するよう夫々の曲率中心O2,O3
を定める。なお、これら曲率中心O2,O3は図示の如くコ
ーン面11a,12aのパワーローラ接触点と首振り軸線O1
を結ぶ線上に配して、コーン面11a,12aのパワーローラ
接触点より径方向外方部分を径方向内方部分に滑らかに
連続させるのが良い。又、上記のα,βは夫々第3図に
b1,b2で例示したパワーローラ要求押付力に対応するよ
う、皿ばね21のばね力との関連において任意に決定する
ことができる。
上記実施例の作用を次に説明する。
入力軸16からドライブプレート14への動力はローディン
グカム15を介して入力コーンディスク11に伝わり、その
後パワーローラ13の軸線13a周りの回転を介し出力コー
ンディスク12に伝達されることにより、中間歯車22及び
出力歯車23を順次経て取出すことができる。この動力伝
達中ローディングカム15は入力コーンディスク11及びド
ライブプレート14間に伝達トルクに応じた離反方向のス
ラストを発生し、皿ばね21の弾力とで入力コーンディス
ク11を図中右方へ、又ドライブプレート14を図中左方へ
夫々付勢する。入力コーンディスク11の付勢力はパワー
ローラ13、出力コーンディスク12、中間歯車22及びスラ
ストベアリング25を介してリング27により受止められ、
これによりパワーローラ13を入出力コーンディスク11,1
2間に挟圧して(パワーローラ13を入出力コーンディス
ク11,12に押付けて)上記の動力伝達を可能にする。又
ドライブプレート14の付勢力は入力軸16、スラストメン
バ24及びスラストベアリング26を経てリング27により受
止められ、スラストベアリング25からの付勢力をリング
27内で打消すことができ、この付勢力が変速機ケース10
に伝わるのを回避し得る。
一方上記の動力伝達中、トラニオン20によりパワーロー
ラ13を軸線O1周りに首振り回動させると、入出力コーン
ディスク11,12のパワーローラ接触軌跡円径が連続変化
し、無段変速機を行わせることができる。
ところでこの変速中、パワーローラ13が図示の最大要求
押付力に対応した首振り角m(第3図も参照)以外へ
首振りすると、パワーローラ13がコーン面11a又は12aの
母線曲率半径R0+α又はR0+βの部分に摩擦係合するこ
ととなる。このため、点線で示す母線曲率半径R0の部分
との比較から明らかなように、入力コーンディスク11は
前記の付勢力により出力コーンディスク12に接近し、ド
ライブプレート14から離れる。この間、ローディングカ
ム15は引続き伝達トルクに応じたスラストを発生し続け
るが、皿ばね21は入力コーンディスク11がドライブプレ
ート14から離れた分、弾力を低減される。そしてこの弾
力低下量は、コーン面11a,12aの形状に起因してパワー
ローラ13が図示の首振り角mから遠去かるにつれて大
きくなる。従って、ローディングカム15及び皿ばね21に
よるパワーローラ押付力は、第3図にc1(最大負荷時)
及びc2(無負荷時)で示す如く伝達トルクのみならずパ
ワーローラ首振り角(変速比)に応じても変化すること
となり、しかもパワーローラ首振り角がmから外れる
につれパワーローラ押付力が低下して要求特性b1,b2
近似することとなる。これがため、パワーローラ押付力
が特に大負荷時において要求に対し過大となるのを防止
でき、変速機の使用寿命を第4図にeで示す如く全パワ
ーローラ首振り角に亘り延長することができる。
(発明の効果) かくして本発明トロイダル型無段変速機は上述の如く、
パワーローラ13が特定首振り位置(図示例では=m
の位置)以外となる変速比で、入出力コーンディスク1
1,12が相互に接近するよう夫々のコーン面11a,12aを形
成し、この接近で当該接近を助勢するよう配した弾性部
材(皿ばね21)の弾力を低下させる構成としたから、パ
ワーローラ押付力を上記変速比以外で低下させて要求に
マッチさせることができ、パワーローラ押付力が過大と
なって変速機の寿命が低下するのを防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明トロイダル型無段変速機の一実施例を示
す要部縦断側面図、 第2図は従来のトロイダル型無段変速機の模式図、 第3図は本発明トロイダル型無段変速機のパワーローラ
押付力変化特性を従来のトロイダル型無段変速機のそれ
と比較して示す線図、 第4図は本発明変速機と従来型変速機との使用寿命を比
較して示す線図である。 10……変速機ケース、11……入力コーンディスク 12……出力コーンディスク 11a,12a……対向コーン面 13……パワーローラ、13a……同回転軸線 O1……同首振り軸線、14……ドライブプレート 15……ローディングカム、16……入力軸 20……トラニオン、21……皿ばね(弾性部材) 22……中間歯車、23……出力歯車 25,26……スラストベアリング 27……スラスト受けリング

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対をなす入出力コーンディスクの対向コー
    ン面にパワーローラを摩擦係合させて具え、パワーロー
    ラの回転を介し入力コーンディスクからの動力を出力コ
    ーンディスクに伝達する伝動中、伝達トルクに応じたロ
    ーディングカムからのスラストにより入出力コーンディ
    スク間にパワーローラを挟圧して前記摩擦係合を補償す
    ると共に、パワーローラの回転軸線と直交する首振り軸
    線周りにおける首振り回動により変速を行うようにした
    トロイダル型無段変速機において、 前記入出力コーンディスクを相互に接近する方向に付勢
    する弾性部材を設け、 特定首振り位置のパワーローラと接する箇所より径方向
    外方にある前記コーン面の部分を、母線の曲率半径が残
    部より大きい形状として、パワーローラが前記特定首振
    り位置以外となる変速比で入出力コーンディスクが相互
    に接近するようにし、 この接近により前記弾性部材の弾力が小さくなるよう該
    弾性部材を配置したことを特徴とするトロイダル型無段
    変速機。
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JPH0672656B2 (ja) * 1989-03-31 1994-09-14 日産自動車株式会社 トロイダル無段変速機のローディングカム装置
GB9002060D0 (en) * 1990-01-30 1990-03-28 Fellows Thomas G Improvements in or relating to transmissions of the toroidal-race rolling-traction type
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JP4172095B2 (ja) * 1999-06-11 2008-10-29 日本精工株式会社 トロイダル型無段変速機

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