JPH11502591A - 連続可変変速比変速機に関する改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ローラ（６）が第一の軸またはプリセション軸（１０）の周囲で第一の自由運動をするときに変速比が変化するハーフトロイダル・トラクション・ローラ式連続可変変速比変速機（ＣＶＴ）用バリエータ。さらに、ローラ取り付け部が第二の軸または傾斜軸（１６）の周りにさらに自由運動を行う。前記プリセション軸（１０）がレースの軸に垂直な面に対してある角度（「キャスタ角」）で傾斜し、かつ変速比角の各平衡値が前記ローラ（６）の傾斜軸（１６）の周囲の独特の角度方向と相関する。

Description

【発明の詳細な説明】 連続可変変速比変速機に関する改良 本発明はバリエータ、すなわちトロイダルレース・ローリングトラクション式 の連続可変変速比変速機（以下「ＣＶＴ」と称す）機構に関し、とくに、入力デ ィスクおよび出力ディスクに形成した半トロイダルレースにより画定される空隙 の中心の内方向側にローラを置く、いわゆる「ハーフトロイダル」式のバリエー タに関する。このバリエータはローラが環状空隙のほぼ直径方向に配置されるい わゆる「フルトロイダル」式のバリエータと対照をなすものである。 公知のハーフトロイダル式バリエータでは、運転者が前記技術分野で「接線シ フト」として知られるようになった方法を用いて伝達変速比の変更を行うのが通 例であった。従来は各キャリッジとその関連ローラをいわゆるプリセション軸（ precession axis）を中心として回転自在に取り付け、ローラが入力ディスクお よび出力ディスクに接触する半径を変更することにより、伝達変速比の変更を行 っていた。各ローラとそのキャリッジの取り付け方法も、２つのディスクが形成 するトーラスの中心円に対してほぼ接線方向に全体がプリセション軸を移動する ように制御できる取り付け方であった。ローラのプリセション軸に対する回転に より伝達変速比が変わるのであるが、そのローラの回転を接線方向移動により行 い、それによってローラとディスク間の接点にステアリング角を導入し、ローラ を新たな変速比に導く。しかしながら、ハーフトロイダル式ＣＶＴ分野では周知 のとおり、接線シフトによって変速比を変更する場合は、ローラキャリッジに外 方向の大きな力がかかるために、摩擦を極力少なくして直線運動も回転運動も可 能とするには、軸受に影響を与えずにはおかないという設計上の問題がある。 しかし、このハーフトロイダル式ＣＶＴの接線シフト操作に代わる方法もいく つか提案されている。その一案が米国特許第３００８３３７号に提示されている 。それによれば、入力ディスクと出力ディスク間の環状空隙に架かるローラ（３ 個）の各キャリッジを既述のようにプリセション軸に対する回転自在に取り付け るのはもとより、ディスクの共通軸に平行な第二の軸または「傾斜」軸にも回転 自在 に取り付ける。変速比の変更は各ローラキャリッジの傾斜軸の回りでの回転によ り、ステアリング角を導入し、キャリッジをプリセション軸の回りで回転させて 行う。この構成により、ローラのとる変速比角度が、入力ディスクと出力ディス クが伝達するトルクの総和が各ローラをその傾斜軸に軸支する手段にかかる制御 力に一致する角度となる、いわゆる「トルク制御」式ＣＶＴが可能となる。その 力は、米国特許第３００８３３７号の場合は、油圧により与えられる。 トロイダルレースＣＶＴ技術分野全般において、またとりわけハーフトロイダ ル式技術分野では周知の通り、ＣＶＴは各ローラの回転軸とディスクの共通軸と が交差して始めて特定の伝達された変速比で平衡状態となり得る。この状態が得 られないと、ローラは「ステアリング角」をとり、したがって、伝達変速比を平 衡状態を回復する値に変更中の状態とならざるを得ない。米国特許第３００８３ ３７号の構成、とりわけプリセション軸および傾斜軸の方向は、各ローラのその 傾斜軸に対する傾斜が中間位置のときのみ平衡が存在する構成となっている。言 い換えれば、ローラの変速比角度がある平衡値から別の平衡値へ移行するには各 ローラがその中間傾斜位置を離れないことには始まらず、新たな変速比値が得ら れて中間傾斜位置が回復されてようやく終わる。したがって、いずれの平衡変速 比値にも同一の中間傾斜値を伴わねばならないので、変速機の各平衡変速比と各 ローラのその傾斜軸を中心とする特定の角度方向との間にはなんら独特の相関は ない。この操作モードはとかくレスポンスおよびとりわけ安定性において満足が 得られないことがある。 本発明はこれとは異なる、各ローラの各平衡変速比角とそのローラの傾斜軸の 周囲の独特の角度方向とが相関する、レスポンスと安定性向上の潜在性を持つ傾 斜制御式ＣＶＴを得るに至る構成があってしかるべきであるとの認識からなされ たものである。 本発明は請求の範囲によって記述され、その内容は本明細書の開示に含まれる ものと解釈すべきである。次に、本発明の実施形態を添付の簡潔な図面を参照し て説明する。 第１図は本発明の実施形態によるおおよその横断面図である。 第２図は同じ実施形態による軸方向断面図である。 第３図は第１図のIII方向から見た一構成部分を示す図である。 第４図は上記構成部分の詳細を示す図である。 第２図はハーフトロイダル・ローリングトラクション式ＣＶＴのバリエータの ２つのディスク１、２を示す。このディスクには半トロイダルレース３および４ があり、両ディスクは共通のバリエータ軸５の周囲を独自に回転できる。後述の ように取り付けられたローラ６の縁はレース３および４に接触して動き、その間 でトラクションを伝達する。このローラは実際には２つまたは３つ、ときにはそ れ以上を一組とし、軸５の周囲に互いに角度間隔をおいて配置される。図示のよ うに、バリエータがその伝達中の変速比で平衡状態のときは常に、ローラ軸７が バリエータ軸５と交差する。しかし、第３図に示すように、ローラのプリセショ ン軸１０となるローラキャリッジの主たる構成部８は横方向面１１に対して角度 Ｃで傾斜しており、この角度を以後キャスタ角と称する。 第１図および第２図に示すとおり、キャリッジ部８はＣＶＴのころがり軸受１ ３内の固定構造１２に取り付け、軸１０に対して自由に回転する。部材８の取り 付け部内の軸方向移動はスラスト軸受１４により防止する。部材８により担持す るころがり軸受１５は別に回転軸１６を決め（第２図）る。この軸はバリエータ 軸５にほぼ平行で、以後これを傾斜軸と称する。軸受１５はキャリッジ部８の移 動を軸１６の方向では自在とすることが好ましい。そうすることにより、ローラ ６の軸５の方向への移動の制限と相まって、ローラおよびディスク間の適切な接 触が製造あるいは組立時の誤差あるいは操作中にゆがみが生じた場合にも保証さ れる。油圧シリンダ１８をキャリッジ部８内に形成し、溝部１９ディスク３０９ により、ＣＶＴの中央電子制御システム２３により制御するバルブ２２を介して ポンプ２０およびドレン２１に連結する。部分２３は、部分２４で指示されるペ ダル制御からの運転者要求を始めとして、車両またはＣＶＴを含む他のドライブ ラインに適切なすべてのパラメータを指示する入力を受ける。 シリンダ１８は中心孔２８を形成したピストン２７を含む。前記ピストンは、 円形端のスリーブ２９を介してディスク３０を圧迫する。このディスク３０は、 軸受１５に回転自在に取り付けた軸３２を保持する突起部３１を備えている。円 筒状のケーシング３４はディスク３０に対してシリンダがピストンにかぶる形で 動くように取り付ける。ローラ６は、ケーシング３４からローラを分離している スラストレース３５により軸方向に支持されている。ころがり軸受３６は、シー リングリング４０を担持しディスク３０と一体の栓状部３７とともにローラ６を ディスク３０と整合状態に保つ。ピストン２７内の中心孔２８はスリーブ２９内 の対応する孔を介し、ディスク３０内に形成した溝部４２と連通し、そこから一 方向バルブ４３を介してディスク３０およびケーシング３４間の空隙４４に連通 する。バルブ４３は、空隙４４に、左側シリンダおよび右側シリンダ２８内に随 時存在する２つの油圧のうち高い方を伝えるように作動する。スリーブ２９の円 形端は軸１６を中心とした傾斜が存在するときは常に部分２７および部分３０間 の不整合を調整する。 既に説明の通り、キャリッジ部８は固定構造１２により束縛されるため、プリ セション軸１０を中心として回転できるのみで、レース３および４およびローラ ６の縁との間の適切なトラクション伝達接触を維持するために必要な「末端荷重 」は空隙４４の油圧により生じるが、ＣＶＴが始めて付勢される場合でもディス ク３０とシリンダ３４とを最小限の力で確実に分離するには、予荷重をスプリン グ４５により与えると好都合であろう。部分３０および３４の寸法、ポンプ２０ の出力および制御システム２３のプログラミングは所要の末端荷重が得られる適 切な油圧が生じるように選択しなければならない。 ローラ６はレース３および４により形成するトーラスの中心４６（第１図）か らかなり外れているので、ローラにかかるトラクション力により傾斜モーメント が前記中心の周囲に生じる。この中心が傾斜軸１６に適当に接近していれば（図 では一致している）、油圧により生じるカウンタモーメントにより、バリエータ の入力トルクと出力トルクの和に比例するトラクション力を制御することができ る。ついでローラ６およびディスク２、３間の「理想」垂直力を同じ油圧制御圧 力を用いてローラの回転軸に与えることができる。シリンダ１８内の圧力の合力 により軸１６を中心とする傾斜モーメントが生じ、この傾斜モーメントとトラク ション力から生じるモーメントとの間に不釣合いがある場合には、傾斜移動が起 こることによってローラが新たな変速比と新たな平衡に向かう。したがって傾斜 角（軸１６を中心として）は傾斜モーメントとトラクション力モーメントとの代 数和により決定される。このバリエータの構成により、シリンダ空隙１８および ４４内が要求のトラクション力に適切な荷重となる平衡状態に達するまでのプリ セション軸１０の周囲での回転が決定され、その平衡状態において軸１６に対す る傾斜角が軸１０に対する独特のプリセション角と相関する。冒頭で既に説明の 通り、これは米国特許第３００８３３７号の図面に示された構造の挙動と対照的 であり、その特許の場合はキャスタ角は存在せず、ローラ（２０）の平衡変速比 角位置は「傾斜軸」（リブ７０により画定）に対してローラの中間位置と一致す るのみであり、その中間位置から離れればローラが一の平衡変速比角から別の平 衡変速比角へと移行するにすぎない。 軸受３６はローラ６からのトラクション力をキャリッジ部８に伝え、スラスト 軸受３５は油圧「末端荷重」をケーシング３４からローラに伝達する。なお、本 発明によれば、ローラとディスク間の末端荷重は、たとえば荷重をローラでなく ディスクに直接軸方向にかける、あるいは他の方法でローラにかけて生じさせる こともあり得ようが、既に説明した通り、ここで示したように内側からローラに かけることが好ましい。前記荷重はローラとプリセション軸１０の周りで旋回す る軸受１３との間にある空隙４４内に生じるのが好都合である。これは米国特許 第４４８４４８７号等による従来の提案と対照的であり、同特許の場合はキャス タ角が存在しないため、油圧により生じる内向き末端荷重の反応がバリエータの 固定構造により奪われる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年２月２０日 【補正内容】 補正明細書 しかし、このハーフトロイダル式ＣＶＴの接線シフト操作に代わる方法もいく つか提案されている。その一案が米国特許第３００８３３７号に提示されている 。それによれば、入力ディスクと出力ディスク間の環状空隙に架かるローラ（３ 個）の各キャリッジを既述のようにプリセション軸に回転自在に取り付けるのは もとより、ディスクの共通軸に平行な第二の軸または「傾斜」軸にも回転自在に 取り付ける。変速比の変更は各ローラキャリッジの傾斜軸での回転により、ステ アリング角を導入し、キャリッジをプリセション軸に対して回転させて行う。こ の構成により、ローラのとる変速比角度が、入力ディスクと出力ディスクが伝達 するトルクの総和が各ローラをその傾斜軸に軸支する手段にかかる制御力に一致 する角度となる、いわゆる「トルク制御」式ＣＶＴが可能となる。その力は、米 国特許第３００８３３７号の場合は、油圧により与えられる。 トロイダルレースＣＶＴ技術分野全般において、またとりわけハーフトロイダ ル式技術分野では周知の通り、ＣＶＴは各ローラの回転軸とディスクの共通軸と が交差して始めて特定の伝達された変速比で平衡状態となり得る。この状態が得 られないと、ローラは「ステアリング角」をとり、したがって、伝達変速比を平 衡状態を回復する値に変更中の状態とならざるを得ない。米国特許第３００８３ ３７号の構成、とりわけプリセション軸および傾斜軸の方向、すなわち向きは、 各ローラのその傾斜軸に対する傾斜が中間位置のときのみ平衡が存在する構成と なっている。言い換えれば、ローラの変速比角度がある平衡値から別の平衡値へ 移行するには各ローラがその中間傾斜位置を離れないことには始まらず、新たな 変速比値が得られて中間傾斜位置が回復されてようやく終わる。したがって、い ずれの平衡変速比値にも同一の中間傾斜値を伴わねばならないので、変速機の各 平衡変速比と各ローラのその傾斜軸に対する特定の向きとの間にはなんら独特の 相関はない。この操作モードはとかくレスポンスおよびとりわけ安定性において 満足が得られないことがある。 米国特許第３００８３３７号は以上の特徴を請求項１の特徴部分にすべて開示 している。 ドイツ特許公告明細書第１４５０７７７号は、プリセション軸と傾斜軸とを有 するフルトロイダルレース・ローリングトラクション・バリエータを開示してお り、後述するようにプリセション軸がバリエータディスクの回転軸の横方向に延 びる面に関してキャスタ角で傾斜する。 本発明はこれとは異なる、各ローラの各平衡変速比角とそのローラの傾斜軸に 対する独特の傾斜方向とが相関する、レスポンスと安定性向上の潜在性を持つ傾 斜制御式ＣＶＴを得るに至る構成があってしかるべきであるとの認識からなされ たものである。 したがって、本発明は、バリエータ軸の回転自在に取り付けた一対のディスク と、前記ディスク間に置きトラクションを前記ディスク間に伝達するローラと、 前記ローラをローラ軸に回転自在にかつ傾斜軸を中心として傾斜するように取り 付けたキャリアと、前記キャリアを担持する支持部とを有し、前記支持部を前記 バリエータ軸に垂直な面に対してある角度で傾斜するプリセション軸に回転自在 に取り付け、それによって前記支持部が前記プリセション軸の周囲で回転するこ とにより自由運動をするときに変速比が変更され、かつ前記傾斜軸を中心とする 各傾斜角度が前記プリセション軸の周囲の関連する独特の回転角度に相関すると きに平衡状態が達成されることを特徴とする、連続可変変速機に用いるハーフト ロイダルレース・ローリングトラクション・バリエータを提供するものである。 次に、本発明の実施形態を添付の簡潔な図面を参照して説明する。 第１図は本発明の実施形態によるおおよその横断面図である。 第２図は同じ実施形態による軸方向断面図である。 第３図は第１図のＩＩＩ方向から見た一構成部分を示す図である。 第４図は上記構成部分の詳細を示す図である。 補正請求の範囲 １．（ａ）バリエータ軸（５）に回転するように取り付けられた一対のディスク （１、２）と、 （ｂ）前記ディスクの間に配置されて、これらの間に牽引力を伝達するローラ（ ６）と、 （ｃ）前記ローラ（６）がローラ軸（７）に回転するように取り付けられて、傾 斜軸（１６）を中心として傾斜するキャリア（３０）と、 （ｄ）前記キャリアが坦持されるサポート部材（８）と を有している、連続可変変速機用のハーフ・トロイダル・レース・ローリング・ トラクションバリエータにおいて、 前記サポート部材（８）は前記バリエータ軸（５）に対して垂直におかれた面 （１１）に対してある角度（ｃ）で傾斜しているプリセション軸（１０）に回転 するように取り付けられており、前記サポート部材（８）が前記プリセション軸 に対して回転して自由運動をしたときに、変速比の変化が生じ、また前記傾斜軸 （１６）を中心とする各傾斜角度が前記プリセション軸（１０）の関連した独特 の回転角度と相関しているときに平衡状態に達することを特徴とするハーフ・ト ロイダル・トラクション・バリエータ。 ２．ディスク（１、２）が同軸かつ実質的に固定した中心の周囲に回転し、前記 ローラ（６）を前記ディスク（１、２）に圧迫してトラクション伝達接触させる ために必要な末端荷重を第一の軸（７）方向で前記ローラ（６）に及ぼすことを 特徴とする請求項１に記載のバリエータ。 ３．前記末端荷重が油圧により、前記プリセション軸（７）の周囲で前記ローラ （６）とともに回転するピストン及びシリンダ手段（３０、３４）により生じる ことを特徴とする請求項２に記載のバリエータ。 ４．前記ローラ（６）取り付け部が油圧により生じる制御力に応答して前記傾斜 軸（１６）の周りに回転し、かつ前記末端荷重の大きさがその制御力の大きさの 関数であることを特徴とする請求項３に記載のバリエータ。 ５．前記ローラ取り付け部の前記傾斜軸の周りので方向が前記制御力により生じ るモーメントと前記ローラにかかるトラクション力により生じるモーメントとの 代数和により決定されることを特徴とする請求項４に記載のバリエータ。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ローラが第一の軸またはプリセション軸の周囲で回転して第一の自由運動を するときに変速比が変化し、かつ前記ローラ取り付け部が第二の軸または傾斜軸 の周囲で回転してさらに自由運動し、前記プリセション軸がレースの軸に垂直な 面に対してある角度（「キャスタ角」）で傾斜し、かつ変速比角の各平衡値が前 記ローラの傾斜軸の周囲での独特の角度方向と相関するハーフトロイダル・トラ クション・ローラ式連続可変変速比変速機（ＣＶＴ）用バリエータ。 ２．ディスクが同軸かつ実質的に固定した中心の周囲で回転し、前記ローラを前 記ディスクに圧迫してトラクション伝達接触させるために必要な末端荷重を回転 軸方向で前記ローラに及ぼす請求項１に記載のバリエータ。 ３．前記末端荷重が油圧により、前記プリセション軸の周囲で前記ローラととも に回転するピストン及びシリンダ手段により生じる請求項２に記載のバリエータ 。 ４．前記ローラ取り付け部が油圧により生じる制御力に応答して前記傾斜軸の周 囲で回転し、かつ前記末端荷重の大きさがその制御力の大きさの関数である請求 項３に記載のバリエータ。 ５．前記ローラ取り付け部の前記傾斜軸の周囲での方向が前記制御力により生じ るモーメントと前記ローラにかかるトラクション力により生じるモーメントとの 代数和により決定される請求項４に記載のバリエータ。