JPS6131761A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 帆栗↓匁■■分野 本発明は無段変速機に関する。

詳述すれば、本発明は、自動車両の原動機から車輪へと
動力を連続可変速にて伝達しうるちのにして、作用モー
ドがはっきりと２つの相、ないしモードに分ＩＪられる
無段変速機であって、変速機の比を変えるべく調節しう
る、変速ユニットと称する第１ユニットと、通常は変速
ユニッＩ・と変速機の出力段との間に設（Ｊられていて
、ギヤ群を備えているとともに、変速機をいづれかのモ
ードで作用させるべく異ったコンビネーションに設定し
うる第２ユニットとからなる無段変速機に関ずろ。

町木９球應− 前述の構成の無段変速機は公知である。その変速機の作
用を説明すれば、今、変速機の入力段か定速にて原動機
により駆動されているとともに、第１モードに設定され
ているとすると、変速機の出力段もしくは最終部材は反
転方向に回転している。そこへ、反対側ないし第２位置
に近ずくように変速ユニットの設定を順次変えると、最
終部材の回転速度が順次減少し、やがて、第２位置に達
する前に、速度がゼロとなる点に達する。このように回
転速度がゼロとなる時での変速機の状態は一般に［変速
アイドル（ｇｅａｒｅｄ　１ｄｌｅ）Ｊとして知られて
いる。更に第２位置へと変速ユニットの設定を変えてや
ると、最終部材は前進方向に回転し始め、やがてその回
転速度も増加する。第２位置に達した後、第２ユニット
が第２モードとなるように調節され、かつ、変速ユニッ
トの設定はもとの第１位置へど順次復帰されれば、最終
部材はそれでも前進方向に回連し続けるが、その回転速
度は確実に最大値となる。

英国特許第１０７８７９１号にはこのような変速機が開
示されているが、詳述すれば、この英国特許による変速
機において用いられている変速ユニットは、原動機によ
り回転させられる少くともも１つの入力ディスクと、こ
の入力ディスクの片面に形成した環状レースとからなる
回転糸導式動力伝達型である。この変速ユニットの出力
段は、入力ディスクの片面における環状レースと同一形
状で、この環状レースと共に共通の仮想円環体の一部を
構成する環状レースが形成されている出力ディスクで構
成されている。原動機により回転される入力ディスクの
駆動力は、複数のローラ一群を介して出力ディスクに伝
達される。このローラ一群は、入力ディスクと出力ディ
スクとに夫々形成しである環状レースに可動自在に挾持
されているとともに、ローラ一群の直径方向が仮想円環
体（ｔｏｒｕｓ）の中心円に対してほぼ接線方向となる
ように回転すると同時に、回転軸芯が入出力ディスクの
共通軸芯と交叉している。ローラ一群の直径方向が前述
の仮想円環体の中心円に対して接線方向となるように保
持しつつ、ローラ一群を構成する各ローラーの回転軸芯
と人出力ディスクの共通軸芯とがなす交叉角度を変える
べくローラ一群の設定を調節すれば、入出力ディスク間
の回転速度比、従って、総じて変速機の伝達比を変える
ことができる。

本発明は前述の型式の変速機に係わるものの、特に、２
つのモードで作用する傍ら、変速ユニットとじて回転糸
導式動力伝達型のものを用いている無段変速機に係わる
ものである。尚、前掲の英国特許第１０７８７９１号に
開示されている変速ユニソ）・は、回転糸導式動力伝達
型で（ｊあるが、それも２つの人力ディスクを用い、１
つの出力ディスクを両入力ディスクの間に介装した［双
盤形（ｄｏｕｂｌｅ−ｓｉｄｅｄ）　Ｊである。これに
対し、本発明が対象とする変速機（」、どちらかと言う
と英国公開特許出願第２１２２２８９Ａ号に開示されて
いるのと同じく、１つの入力ディスクと、それまた１つ
の出力ディスクとを用いた［−片盤形（ｓｉｎｇｌｅ−
ｓｉｄｅｄ）　］である。この片片影は双盤形に比へて
部品が少なくてすむ利点があるものの、人出力ディスク
を軸方向に付勢し、ローラーが一方のディスクから他方
のディスクへと適切なトルクを伝達できるように、両デ
ィスクに介装した前記ローラーを確実に入出力ディスク
により挾持するのに必要な相当の押勢力を得るのか難し
いことがわかった。片盤形回転糸導式動力伝達型無段変
速機においでは、前述の押勢力の発生源（Ｊ人力ディス
クに作用するのが普通であり、この場合、出力ディスク
は、入力ディスクを駆動する入カノヤフ）・に固定した
回転スラストベアリングで支承する。

錦明の構成 本発明は特に前述のスラストベアリングを用いた変速機
において、前述のスラストベアリングの回転部品を変速
機の第２ユニツ）・の構成部品として共用することで、
構造を簡単にした変速機を提供するのを目的とするもの
である。そのため、本発明による回転糸導式動力伝達型
変速機は、少くとも第１および第２モードとを有すると
ともに、出力部材か回転スラストへアリングにより支持
されている変速ユニットを備える傍ら、前述のスラスト
ベアリングの回転部が第１モートにて作用する変速機の
第２ユニットのコンビネーションの一部をもなしており
、また、斯るコンビネーションが互いに並設した２つの
一方向駆動制御部材を備えていて、変速機の出力段が第
１方向に回転する第１モートの成る時期にはいづれか一
方の一方向駆動制御部材を介して駆動力が自動的に伝達
されるが、出力段が前記第１方向とは反対の第２方向に
回転する残りの第１モードの時期には他方の一方向駆動
制御部材を介して駆動力が自動的に伝達されるように構
成されている。

第１モード時には、回転ベアリング部は、並設置、た両
一方向駆動制御部材に連動し、そこから直接変速機の出
力段に駆動力が伝達されるので、出力段は回転ベアリン
グ部と同速、同方向に回転する。

スラストヘアリングとしでは、変速ユニツＩ・の人力部
材と出力部材とに夫々固定した第１および第２レースと
、第１および第２レースとの間に介装されて、両レース
に対して転がり回転するローラーとから構成したもので
あっても良い。このローラーは前述の回転部を構成して
いて、各レースの相対回転により回転されろようにして
いる。

第２モード時では、変速機の出力段は、方向の反転を含
む経路を介して変速ユニットの出力部材のみに連結され
る。この回転の反転は遊星歯車装置のギヤ群により達せ
られるようにしてもよく、この場合、遊星歯車の支持体
は固定し、太陽歯車と環状体とは夫々変速ユニットと変
速機ｔ１」力投とに連結する。

回転スラストベアリングは、主伝達軸、即ち、入出力デ
ィスクの回転軸と交叉する軸芯を中心に回転するように
ケージにより支持され、２つの環状レースに沿って転が
りつつ回転するローラーで構成しても良い。主伝達軸と
ローラーの回転軸芯との交叉角度は直角とは限らず、変
速機の変速レンジをどうするかによって必要とされる角
度に設定すれば良い。

特に主伝達軸とローラーの回転軸芯との交叉角度が直角
である場合、ベアリングが耐えうる最大スラストが、１
つのローラーて構成するのではなく、ｉ数のローラーよ
りなるローラー装置を利用することによって得られる。

この場合、ローラー装置を構成する各ローラーは共通軸
芯を中心として回転するように配置する。この共通軸芯
は、いづれかｊつのローラーに固定、もしくは、一体形
成したスピンドルで構成し、残りのローラーはこのスピ
ンドルに装架するのが好ましい。この構成においてケー
ジか回転すれば、主伝達軸に対してローラーが互いに異
った半径方向の位置に置かれているが為にローラー間で
相対回転が起るらのの、ローラー間の界面は、例えばス
ピンドルに軸芯方向に沿って形成した油路から供給され
る潤滑液により潤滑されるようにしであるので、前述の
相対回転に起因する損失、例えば摩耗を最少限にするこ
とができる。

哀施例 以後、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施
例を詳述する。

第１図と第２図とに示しノこ回転糸導式動力伝達型（Ｔ
ｏｒｏｉｄａｌ−ｒａｃｅ、　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｒａ
ｃ［ｉｏｎ　ｔｙｐｅ）無段変速機は、大別して２つの
構成ユニット、即ちハウジングｌと、人力ディスク３と
出力ディスク４とを含み、支持機構６ａで軸芯６を中心
に回転自在に支持し、かつ、両ディスク３．４の間に介
装してあって、一方のディスク（入力ディスク３）から
他方のディスク（出力ディスク４）へと回転糸導による
動力伝達を行うローラー５からなる変速ユニット２とて
構成されている。尚、第１図においでは、前述の構成の
変速ユニット３は、入力シャフト８を中心としてその片
側の構成しか示しておらず、また、ローラー５としては
複数個用いているものの、１個しか図示していない。ロ
ーラー５の回転軸芯６は、公知の如く伝動軸芯７、即し
、両ディスク３，４？こ七っての共通回転軸芯であると
同時に、入力シャフト８の長手軸芯に対して常に交叉す
るように傾斜している。換言すれば、図示していないが
、ローラー５の支持体は、ローラー５の回転軸芯６と伝
動軸芯７との交叉角度を変えることで、入力シャフト８
、しいては人力ディスク３の回転速度と、１ｉｒｒ記デ
イスク３とは反対方向に回転する出力ディスク４の回転
速度との速度比が変えられるように、移動自在に装架さ
れている。このような構成は詳述するまでもなく公知で
ある。

入力ディスク３はスプライン係合方式により人カソヤフ
ト８に装架してあるので、入力シャフト８と一体回転す
ると同時に、入力シャフト８に沿って軸芯方向に所定距
離だけ移動自在である。実際は、ハウジング１と入力デ
ィスク３の背面との間の環状隙間１３には傘形座金ＩＩ
が設置プられているとともに、流体源１２からの流体圧
か作用しているので、入力ディスク３は出力ディスク４
の方へと常時付勢されており、両ディスク３，４の間に
介装したローラー５が人力ディスク３から出力ディスク
４へと所要）・ルクを伝達ずへく両ディスク３．４に当
接している。他方、出力ディスク３はスラストベアリン
グ装置１４の一部分をも構成していることから、入力シ
ャフト８とは独立して伝動軸芯７を回転するように支持
されている。入力ディスク３への対面方向とは反対側に
おける出力ディスク４の背面には環状レース（環状案内
面）Ｉ５が形成されており、この環状レース１５と、入
力シャフト８に固着させた環状迫台Ｉ７に形成した環状
レースＩ６との間に複数のローラー１９（第１図では１
個のみ図示）が軸芯１９を中心に回転自在に介装されて
前述のスラストベアリング装置１４を形成している。第
２図において詳細に示すように、ローラー１８は、ベア
リング２２を介してシャフト８に回転自在に装架したケ
ージ２１におけるベアリング２０に支持され、また、前
記ケージ２１は、互いに並設した一方向回転駆動部材２
４とロック部材２５とに、第２図において概略的に一部
分のみ図示した筒状構造体２３を介して連結しである。

一方向回転駆動部材２４としでは、輪止め、または、そ
の他のラチェット式一方向クラッチでも良く、要するに
、少くとも２つの構成部品があって、いづれかの構成部
品が成る方向へ回転すれば他方の構成部品も一緒に回転
するが、そのいづれかの構成部品が反対方向に回転する
と、他方の構成部品には回転力が伝達されない構成にな
っている。また、ロック部材２５としでは、例えば流体
作動式歯型クラッチであっても良い。前述のようにケー
ジ２１と連結された両部材２４．２５は、第１図に示す
ように、出力ギヤ２７を備えた中空出力ノヤフト２６に
連結されている。この出力ンヤフト２６は、変速機の出
力軸を構成するものであって、ギヤ２７と被駆動ギヤ２
９との間に張設したチェーン２８を介して外部装置を駆
動するようになっている。

変速ユニット２の出力ディスク４は、ローラーＩ８、ケ
ージ２３一方向回転駆動部材２４またはロック部材２５
を含む伝達系を介して出力シャフト２６と連結されてい
る他に、クランヂ３０゜ハウジング１の支持部３３に回
転自在に支持された、遊星歯車装置３２の太陽歯車３１
とを含む別の伝達系を介しても、出力シャフト２６と連
結されている。尚、遊星歯車装置３２を構成する遊星歯
車３４（第１図に１個のみ図示）はハウジングｌに、環
状体３５は出力シャフト２６に夫々固定されている。

今、ローラー５が第１図において実線で示した位置に設
定され、かつ、第１図において４０を以って示１．た公
知のモード切漁祷櫂か−　グラ１．千９０を解放してい
るものの、一方向回転駆動部材２４とロック部材２５の
出力側を出力ギヤ２７と連結する状態に設定されている
場合、変速機は第１モードで稼働するこ七になる。この
場合、口〜ラ−５は入力ディスク３の回転方向とは反対
方向に出力ディスク４を常に回転させているのであるか
ら、ローラー５が図示のように実線位置に設定されてい
ると出力ディスク４は、入力ディスク３の回転速間より
も大きい最大速度で回転される。従って、環状レース１
５と１６の回転間に、回転速度のみならず、回転方向に
ついても違いが生じるので、ローラ〜１８も回転し、そ
れに伴ってケーン２１が回転する。一方向回転駆動部材
２４とロック部材２５とが、ロック部材が係合して一方
向回転駆動部材のオーバーライドを阻止すべく構成され
ているから、ロック部材２５を介してケージ２１から出
力ギヤ２７に駆動力が伝達され、かくて、出力ギヤ２７
は最大反転速度にて回転する。

ところが、第１図と第２図とにおいて仮想１ｓ５ｂで示
した実線位置とは反対側の極限位置へと口−ラー５の位
置を変えると、伝動軸芯７に対する軸芯６と１９の夫々
の傾きで互いに反対の速度比が得られる状態が達成され
るので、環状レース１５と１６とは互いに反対方向に等
速にて回転し、ケージ２１と出力ギヤ２７とが静止する
。この場合、変速機は事実上、中立状態になったことに
なり、この状態は一般に［変速アイドル状態（ｇｅａｒ
ｅｄｉｄｌｅ）　Ｊとして知られている。この状態にな
るとロック部材２５、を解放する。ローラーが仮想線５
ｂで示した極限位置へと動き続けているとすれば、環状
レース１５の角速度の大きさは、環状レース１６のそれ
に対して減少し続けることになるので、ケージ２１は速
度を増しつつ、変速アイドル状態を越す前に回転してい
た時の回転方向とは反対方向に再び回転する。これによ
り一方向回転駆動部材２４が自動的に係合し、かくて、
出力ギヤ２７は前進方向に駆動される。

かくて、設定位置５ｂと５ａ間でローラー５が移動する
傍ら、モード切換機構４０を第１モードに設定すれば、
変速機は変速アイドル状態から前進駆動の低変速比に設
定されることになる。設定位置５ａは、ローラー５が斯
る設定位置５ａにある時に、クラッチ３０が係合し、か
つ、ケージ２１と出力ギヤ２７との連動を遮断するよう
に、即ち、第１モードから第２モードへと切換わるよう
にモード切換機構４０を設定すれば、出力ディスク４か
ら出力ギヤ２７に伝達される変速比が瞬間的に変ること
がないようにする見地から選定されている。前述のよう
に変速比が瞬間的に変ることは、従来「同期変速」とし
て知られているところである。この時、出力ディスク４
から出力ギヤ２７への動力伝達は、クラッチ３０と、遊
星歯車装置３２を構成する太陽歯車３１．遊星歯車３４
．環状体３５を介して行なわれることになる。尚、遊星
歯車装置３２の前記３つの構成部品は、第２モードで適
切な変速レンジを設定しうるばかりではなく、出ツノデ
ィスク４と出力ギヤ２７との間での動力伝達方向を変え
ることで、第１モードの後段にて起るのと同様に出力ギ
ヤ２７が前進方向に回転し続１ノるこきができるように
構成されている。

今、［Ｊ−ラ−５の設定位置を実線て示したもとの位置
へと順次戻して行くと、出力ディスク４、しいでは、出
力ギヤ２７の回転速度が、出力ギヤ２７か最大府道速度
で回転するようになるまで増加し、一方向回転駆動部材
２４はその時常時オーバライドされて出力ギヤ２７との
連動から外されている。

第１図と第２図とに示したように、ローラー１８の作用
面には丸みをもたり、それに応じて環状レース１５と１
６をも丸みのある凹所とする必要かあるのは言うまでも
ない。第３図に示すように、ローラー１８の作用面の丸
みの半径４２は、本発明においては通常ベアリング業界
では常識とされていた値よりも意図的に小さい値とする
こ七かでき、そうすれば、端部荷重力（ｅｎｄ　１ｏａ
ｄ　ｒｏｒｃｅｓ）が作用している状況でローラーのセ
ンターリング作用を改善することでローラーの遠心力に
よる影響に対抗させることができる。他方、ローラーの
横方半径４３としでは、寿命、弾性ハイドロダイナミッ
ク潤滑作用などを最大化するのに適した値に選定する。

第１図と第２図に示した構成の変速機の諸元の一例を下
記に挙げておく。

・　ローラー５が第１図の実線位置に設定されてる時の
入力ディスク３に対する出力ディスク４の変速比Ｒ（但
し、士の符号は無視）、ＶＭＺＸ はＩ５゜ ・　ギヤ２７に対するギヤ２９の比Ｒ３は２゜・　遊星
歯車装置３２による減速比Ｅ２は２゜・　伝動軸芯７か
ら測定した環状レース１５と１６の夫々の半径の比Ｅ、
は１．０５ｏこの比Ｅ、は、ローラー１８の傾き、即ち
、ローラー１８の回転軸芯１９の傾きを定めることにな
る。

ローラー５が、回転方向は互いに反対方向ではあるが等
速で回転する速度比が達成される状態（設定位置５ｂ）
にあれば、「変速アイドルＪの状態になり比Ｅ１を定め
る基準には、正確な反転全速オーバドライブ比が得られ
るための条件もその一つとして含まれている。

・　ローラー５が設定位置５ｂにある時での「変速アイ
ドル」状態におけるディスク３と４回転速度比Ｒｖｏ（
但し、士の負号は無視）は０９５゜ ・　ローラー５が設定位置５ａにあって同期変速が行な
われる時でのディスク３と４の回転速度比ＲＶ８ＹＮｃ
Ｈ（但し、士の負号は無視）はは０．４９゜ 第４図に示した本発明の別実施例では、第１図に示した
ローラー８の代りにローラー装置５０を用いている。こ
のローラー装置５０の回転軸芯５１は伝動軸芯７と直交
するようになっているので、第３図に示したように、ロ
ーラーの作用面と、それが当接する環状レースとを大き
な丸みをもった曲面にしなければならない原因となって
いた遠心力による影響は第４図の実施ではあり得ない。

従って、レース５２と５３は平坦面で構成されており、
かつ、ローラー装置５０のローラーは円筒形であるとと
もに、所定の弾性ハイドロダイナミック潤滑作用が得ら
れるように輪郭が定められている。

各ローラー装置５０を１個のローラーで構成した場合、
軸芯５Ｉに沿うそのローラーの寸法からして、１つの半
径（軸芯７に対して）においてローラーとレース５２．
５３との間で完壁な転がり作用が行なわれ、かくて、相
対運動、それに伴う摩耗が増大し、他の半径においても
損失が生ずることになる。従って、第４図に示した本発
明の実施例では、ローラー装置５０を、互いに積層した
複数のローラー５４〜５８で構成している。このうち、
ローラー５４は、事実上マスターローラーであって、ロ
ーラー用ケージ６４のハブ６１を構成する部材に形成し
たベアリング６０に回転自在に受承されているスピンド
ル５９と一体形成されている。尚、ハブ６１は、ベアリ
ング６９により入力シャフト８上で支持されている。ロ
ーラー５５〜５８は単なる環状体で構成されたものであ
って、外端６２がケージ６４に装架されたベアリング６
３に回転自在に支承されているスピンドル５９を中心に
回転する。尚、ベアリング６３とケージ６４とは、第３
図に示したベアリング２０とケージ２１とに夫々相当す
る。入力シャフト８．ハブ６１、スピンドル５９には油
路６５〜６７が形成されていて、この油路６５〜６７を
介して、入力シャフト８に穿設した主油路６８からロー
ラー装置５０の構成部品とその関連ベアリングなどに潤
滑油が供給される。作用について説明すれば、第１図と
第２図に示した実施例において説明したのと同様にレー
ス５２と５３が相対回転していると、それにつられてロ
ーラー５４〜５８も回転するが、その回転速度はマスタ
ーローラーである特定のローラー５４が位置決めされて
いる所までの伝動軸芯７からの半径に相当する。軸芯５
Ｉの方向に沿う各ローラーの寸法は小さいので、互いに
隣合ったローラーの平坦面の相対回転はわずかじか行な
われず、それに、摩擦が起るとしても、前記平坦面の界
面にも前述のように潤滑油が供給されているから、摩擦
による悪影響はさけられる。尚、ローラー５５〜５８は
、リング座金７０とスラスト座金７１とによりローラー
５４へと軸方向に付勢されているので、ローラー５５〜
５８が回転中不安定になるようなことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による変速機の概略縦断面図、第２図
は、第１図に示した変速機の要部のみを示す部分拡大縦
断面図、第３図は、第１図と第２図とに示した変速機に
お（３る変速ユニットの変形例を示す部分拡大断面図、
第４図は、本発明の別実施例にＪミろ変速機の縦断面図
である。 ■・・・・ハウジング、２・・・変速ユニット、３・・
人力ディスク、４・・　出）〕ディスク、５　・・ロー
ラー、８・・・・人力シャフト、１８・・・・ローラー
、２１　　ケージ、２４・　一方向回転駆動部材、２５
　・・・ロック部材、２６・・・・中空出力シャフト、
２７・　出力ギヤ、３２・・・・遊星歯車装置、４０・
・・・・・モード切換機構。 特許出願人　ナンヨナル・リザーチ・ディベロップメン
ト・コーポレイション

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも第１および第２モードとを有し、第１モ
   ードを掃引（ｓｗｅｅｐ）するに伴って変速機出力が方
   向反転する回転牽導式動力伝達型無段変速機であって、
   回転スラストベアリングに支持された出力部材を含む変
   速ユニットと、モードを切換えるために異ったギヤ比に
   設定しうるギヤ群を含む第２ユニットとからなる前記変
   速機において、前記回転スラストベアリングの回転部が
   、第１モードにて作用する第２ユニットのコンビネーシ
   ョンの一部をもなしており、かつ、前記コンビネーショ
   ンが互いに並設した一方向回転駆動部材とロック部材と
   を含んでいて、変速機出力がいづれかの方向に回転して
   いる第１モードの一時期には前記一方向回転駆動部材と
   ロック部材のいづれかを介して駆動力が自動的に伝達さ
   れるが、変速機出力が他方の方向へ回転しているモード
   の残りの時期では、前記ロック部材を介して駆動力が伝
   達されるように構成したことを特徴とする無段変速機。