WO2011111455A1

WO2011111455A1 - 円錐摩擦車リング式無段変速装置

Info

Publication number: WO2011111455A1
Application number: PCT/JP2011/052556
Authority: WO
Inventors: 貢山下; 昭次高橋; 誠士森山
Original assignee: アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2011-09-15
Also published as: JP5029716B2; JP2011185408A

Abstract

　変速操作時のオイル撹拌によるエネルギロスを減少しつつ、滑らかに変速操作が可能な円錐摩擦車リング式無段変速装置を提供する。送りねじ軸（６１）の回転により、移動部材（６３）がガイドレール（６２）に案内されて軸方向に移動し、リング（２５）を傾動して両摩擦車（２２）（２３）との接触位置を変更することにより変速する。送りねじ軸（６１）及びナット部（６５）はオイルレベル（６５ａ）の上方に位置し、ガイドレール（６２）及びスライド部（６６）はオイル溜り（５９）に浸っている。

Description

円錐摩擦車リング式無段変速装置

　本発明は、互いに平行に配置されかつ大径側と小径側とが軸方向に逆になるように配置された１対の円錐形状の摩擦車と、これら両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリングとを有し、前記リングを軸方向に移動して無段変速する円錐摩擦リング式無段変速装置に係り、詳しくは前記リングを軸方向に移動する変速操作装置（手段）の潤滑に関する。

　従来、入力側となる円錐形状の摩擦車と、出力側となる円錐形状の摩擦車と、両摩擦車の対向する傾斜面に挟持される金属製のリングと、を有し、上記両摩擦車の軸線を平行にかつその大径部と小径部とが軸方向に逆になるように配置し、前記リングを軸方向に移動することにより無段に変速する円錐摩擦リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴという）が知られている。

　上記コーンリング式ＣＶＴの変速操作装置として下記特許文献１及び特許文献２に記載されたものがある。特許文献１に記載の変速操作装置は、上記リングを挟んで該リングを回転自在かつ軸方向に一体に移動し得るフォークと、該フォークを移動方向にピンを介して揺動自在に支持する送りナットと、該送りナットを前記移動方向に送る送りねじ軸と、を備え、該送りねじ軸により送りナットを軸方向に移動することにより、前記フォークをピンを中心に移動方向に傾かせて、前記入力側摩擦車と出力側摩擦車との間で挟持されて回転しているリングをその回転軸に対して傾ける。これにより、リングは、摩擦車に対してヘリカルラインとなり、軸方向に移動して変速操作される。

　引用文献２に記載の変速操作装置は、２本の平行軸により軸方向移動自在に支持されたフレームに回転自在に前記リングを支持すると共に、該フレームを前記両摩擦車の軸線を含む平面内でかつ上記軸線に直交する回転軸を中心に回転自在に支持する。上記フレームを上記回転軸を中心に傾けることにより、前記リングは、摩擦車に対してヘリカルラインとなり、軸方向に移動して変速操作される。

特開平３－２８８０４９号公報特表２００６－５０１４２５号公報

　前記特許文献１及び２に示されるコーンリング式ＣＶＴは、例えオイルが充填されたケース内空間に収納されているとしても、前記変速操作装置に係る潤滑構成については何等記載されていない。

　そこで、本発明は、変速操作装置（手段）を適正に潤滑して、滑らかに変速操作し得ると共に潤滑に伴うエネルギロスを減らした円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）を提供することを目的とするものである。

　本発明は、油密状の空間（Ａ）内において互いに平行な軸線（ｌ－ｌ）（ｎ－ｎ）上に配置されかつ大径側と小径側とが逆になるように配置された１対の円錐形状の摩擦車（２２）（２３）と、これら両摩擦車の一方（２２）を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリング（２５）と、該リングを移動して変速操作する変速操作手段（６０）と、を備え、
　前記リング（２５）の一部が前記空間下部のオイル溜り（５９）に浸され、該オイルを介在した前記リング（２５）と１対の摩擦車（２２）（２３）との接触により動力伝達し、かつ前記変速操作手段（６０）により前記リング（２５）を移動することにより無段に変速する円錐摩擦車リング式無段変速装置において、
　前記変速操作手段（６０）は、
　前記両摩擦車（２２）（２３）の対向する傾斜面に沿って平行に配置された送りねじ軸（６１）及びガイドレール（６２）と、
　前記送りねじ軸（６１）に螺合するナット部（６５）及び前記ガイドレール（６２）に案内されるスライド部（６６）を有し、前記送りねじ軸（６１）の回転により前記傾斜面に平行に移動する移動部材（６３）と、
　前記移動部材（６３）に、少なくとも該移動部材の移動方向に対して一体に配置され、かつ前記リング（２５）を回転自在にかつ前記移動方向に位置決めして支持する支持部材（６７，６９）と、を備え、
　前記ガイドレール（６２）及びスライド部（６６）が、前記オイル溜り（５９）に浸るように配置され、
　前記送りねじ軸（６１）及びナット部（６５）が、前記移動方向全可動範囲に亘って前記オイル溜りのオイルのオイルレベル（５９ａ）の上方に配置されてなる、
　ことを特徴とする円錐摩擦車リング式無段変速装置にある。

　例えば、図２を参照して、前記ガイドレール（６２）及びスライド部（６６）が、前記移動方向全可動範囲に亘って前記オイル溜り（５９）に浸るように配置されてなる。

　例えば、図３，図４を参照して、前記移動部材（６３）における前記スライド部（６６）を有する側の端（６３ｄ）に、前記リング（２５）の外周側を覆うオイルガイド（７２）を固定し、
　該オイルガイド（７２）は、先端が前記接触部に近づくように前記リング（２５）に沿って延びてなる。

　例えば、図２～図４を参照して、前記支持部材は、前記両摩擦車（２２）（２３）の軸線（ｌ－ｌ）（ｎ－ｎ）を含む平面に対してそれぞれ異なる位置に配置された第１の支持部材（６７）及び第２の支持部材（６９）からなり、
　前記第１及び第２の支持部材（６７）（６９）は、前記リング（２５）が前記接触部に対して回転上流側に位置する状態では、前記リングを前記軸方向に位置決めし、かつ前記リングが前記接触部に対して回転下流側に位置する状態では、前記リングの前記軸方向の移動を許容するように支持する１対の作動部（７０，７０）をそれぞれ有し、
　前記第２の支持部材（６９）が、前記オイル溜り（５９）に浸るように配置され、
　前記第１の支持部材（６７）が、前記移動方向全可動範囲において前記オイル溜りのオイルレベル（５９ａ）の上方に配置されてなる。

　例えば図２を参照して、前記円錐摩擦車リング式無段変速装置（３）は、車輌に搭載され、
　前記車輌の前進時において、前記リング（２５）が、前記オイル溜り（５９）から前記接触部に向って上方に回転（Ｋ）してなる。

　例えば、図３，図４を参照して、前記移動部材（６３）は、前記リング（２５）の外周に沿って延び、前記ナット部（６５）と前記スライド部（６６）を連結する円弧状の連結部（６３ａ）を有し、
　該連結部の内周面に、前記リングを受入れる凹溝（７１）を形成してなる。

　なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

　請求項１に係る本発明によると、リングの変速操作方向である移動方向に延びる送りねじ軸及びそれに螺合するナット部は、上記移動方向全域に亘ってオイルレベルの上方に配置されるので、送りねじ軸の回転及びナット部の移動に伴うオイルの撹拌ロスがなく、変速操作によるエネルギロスを減少できるものでありながら、リングの回転によりオイルが掻き上げられて、ナット部との螺合が進行されつつある送りねじ軸部分にオイルが供給されて、送りねじ軸の潤滑必要部分には適切な潤滑が行われる。

　請求項２に係る本発明によると、移動部材を移動方向に案内するガイドレール及びスライド部は、その移動方向全域に亘ってオイル溜りに浸っているので、充分に潤滑されて移動部材を滑らかに移動でき、確実かつ正確に変速操作を行うことができるものでありながら、ガイドレール及びスライド部によるスライド作動によるオイル溜りの撹拌は少なく、オイル撹拌によるエネルギロスへの影響は小さい。

　請求項３に係る本発明によると、オイル溜りに浸っている移動部材の端からリングと摩擦車との接触部分の近くまで、リングの外周側を覆うようにオイルガイドを設けたので、リングの回転により掻上げられ、該リングの回転に連れ回れるオイルは、オイルガイドに導かれて上記接触部に確実に供給され、充分な量のオイルを介在した状態でのリングと両摩擦車との接触により、オイル剪断力に基づく摩擦動力伝達を確実に行うことができ、かつリングの上記接触部の移動による変速操作を滑らかにかつ確実に行うことができる。

　請求項４に係る本発明によると、無段変速装置の正逆いずれの回転であっても、摩擦車との接触部の回転上流側に位置する第１又は第２の支持部材が、その作動部によりリングの軸方向位置を規定し、かつ回転下流側に位置する第２又は第１の支持部材は、その作動部がリングに押されて軸方向に移動するので、移動部材の移動によりリングが傾斜して変速操作することができ、また第１又は第２の支持部材は、リングの回転上流側を摘むように支持してリングを傾斜するので、移動部材の移動速度に追従した変速速度により変速操作され、かつ移動部材の移動を停止すると、リングは自律的に中立位置に保持され、無段変速装置は一定速状態となり、両摩擦車の回転速度を監視する等によるフィードバック等の制御を必要とすることなく、容易に変速操作を行うことができるものでありながら、第２の支持部材は、オイル溜りに浸っており、第１の支持部材は、リングの回転により連れ回られたオイルが供給されて、リングの円滑で摩擦損失の少ない回転を保持することができる。

　請求項５に係る本発明によると、コーンリング式ＣＶＴが車輌に搭載された、車輌にあっては、前進は、後進に比して圧倒的に多くの時間がその状態にあり、かつ比較的大きなトルク容量及び大きな変速域での変速操作が行われるが、該前進時にあっては、リングがオイル溜りから前記接触部に向って上方に回転するので、例えばオイルガイドによりリングにより掻き上げられた充分な量のオイルを接触部に供給して、滑らかで確実な動力伝達及び変速作動を行うことができる。

　また、該前進状態では、第２の支持部材がリングの軸方向位置を規定しつつ回転支持するが、該第２の支持部材は、オイル溜りに浸って上記リングを滑らかに回転しつつ軸方向位置を正確かつ確実に位置決めすることができる。

　請求項６に係る本発明によると、移動部材の円弧状の連結部は、その内周面にリングを受入れる凹溝を有するので、該連結部のリングの外径方向の突出量を小さくでき、コーンリング式ＣＶＴのコンパクト化を図ることができると共に、リングに連れ回るオイルを案内して、該オイルを必要箇所に導くことができる。

本発明を適用し得るハイブリッド駆動装置を示す展開断面図。本発明に係る円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）を示す側面図。上記コーンリング式ＣＶＴの変速操作手段部分を示す一部断面した正面図。その斜視図。支持部材の作動部を示す概略図で、（Ａ）はリングの軸方向位置を規定した状態、（Ｂ）はリングの軸方向移動を許容した状態を示す。作動部に回転部材を用いた支持部材を示し、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）はそのＢ矢視図。

　図面に沿って、本発明を適用したハイブリッド駆動装置を説明する。ハイブリッド駆動装置１は、図１に示すように、電気モータ２と、円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）３と、ディファレンシャル装置５と、図示しないエンジンの出力軸と連動する入力軸６と、ギヤ伝動装置７とを有する。上記各装置及び軸は、２個のケース部材９，１０を合せて構成されるケース１１に収納されており、かつ該ケース１１は、隔壁１２により第１の空間Ａと第２の空間Ｂとに油密状に区画されている。

　電気モータ２は、第１のケース部材９に固定されたステータ２ａと出力軸４に設けられたロータ２ｂとを有し、出力軸４は、一方側端部が第１のケース部材９にベアリング１３を介して回転自在に支持されていると共に他方側端部が第２のケース部材１０にベアリング１５を介して回転自在に支持される。出力軸４の一方側には歯車（ピニオン）からなる出力ギヤ１６が形成されており、該出力ギヤ１６はアイドラ歯車１７を介して入力軸６に設けられた中間ギヤ（歯車）１９に噛合している。

　コーンリング式ＣＶＴ３は、入力部材である円錐形状の（一方の円錐形）摩擦車２２と、出力部材である同じく円錐形状の（他方の円錐形）摩擦車２３と、金属製のリング２５とからなる。前記両摩擦車２２，２３は、その軸線ｌ－ｌ，ｎ－ｎが互いに平行にかつ大径側と小径側が軸方向に逆になるように配置されており、上記リング２５が、これら両摩擦車２２，２３の対向する傾斜面に挟持されるようにかつ両摩擦車のいずれか一方例えば入力側摩擦車２２を取囲むように配置されている。両摩擦車の少なくとも一方には大きなスラスト力が作用しており、上記リング２５は上記スラスト力に基づく比較的大きな挟圧力により挟持されている。具体的には、出力側摩擦車２３と無段変速装置出力軸２４との間には軸方向で対向する面にボールを介在した傾斜カムからなる軸力付与手段（図示せず）が形成されており、出力側摩擦車２３に、伝達トルクに応じた矢印Ｄ方向のスラスト力が発生し、該スラスト力に対抗する方向に支持されている入力側摩擦車２２との間でリング２５に大きな挟圧力が生じる。

　入力側摩擦車２２は、その一方側（大径側）端部がローラベアリング２６を介して第１のケース部材９に支持されると共に、その他方側（小径側）端部がテーパードローラベアリング２７を介して隔壁１２に支持されている。出力側摩擦車２３は、その一方側（小径側）端部がローラ（ラジアル）ベアリング２９を介して第１のケース部材９に支持されると共に、その他方側（大径側）端部がローラ（ラジアル）ベアリング３０を介して隔壁１２に支持されている。該出力側摩擦車２３に上述した矢印Ｄ方向のスラスト力を付与した出力軸２４は、その他方側端がテーパードローラベアリング３１を介して第２のケース部材１０に支持されている。入力側摩擦車２２の他方側端部は、ベアリング２７のインナレースを段部及びナット３２により挟持されており、該入力側摩擦車２２にリング２５を介して作用する出力側摩擦車２３からのスラスト力が、上記テーパードローラベアリング２７により担持される。一方、出力軸２４には、出力側摩擦車２３に作用するスラスト力の反力が反矢印Ｄ方向に作用し、該スラスト反力が上記テーパードローラベアリング３１により担持される。

　上記リング２５は、本発明に係る変速操作手段（後述）により軸方向に移動して、入力側摩擦車２２及び出力側摩擦車２３の接触位置を変更して、入力部材２２と出力部材２３との間の回転比を無段に変速する。上記伝達トルクに応じたスラスト力Ｄは、上記両テーパードローラベアリング２７，３１を介して一体的なケース１１内にて互いに打消され油圧等の外力としての平衡力を必要としない。

　ディファレンシャル装置５はデフケース３３を有しており、該デフケース３３は、その一方側端部が第１のケース部材９にベアリング３５を介して支持されていると共に他方側端部が第２のケース部材１０にベアリング３６を介して支持されている。該デフケース３３の内部には軸方向に直交するシャフトが取付けられており、該シャフトにデフキャリヤとなるベベルギヤ３７，３７が係合されており、また左右のアクスル軸３９ｌ，３９ｒが支持され、これらアクスル軸に上記デフキャリヤと噛合するベベルギヤ４０，４０が固定されている。更に、上記デフケース３３の外部には大径のデフリングギヤ（歯車）４１が取付けられている。

　前記無段変速装置出力軸２４にギヤ（ピニオン）４４が形成されており、該歯車４４に前記デフリングギヤ４１が噛合している。前記モータ出力ギヤ（ピニオン）１６、アイドラ歯車１７及び中間ギヤ（歯車）１９、並びに無段変速装置出力ギヤ（ピニオン）４４及びデフリングギヤ（歯車）４１が前記ギヤ伝動装置７を構成している。上記モータ出力ギヤ１６とデフリングギヤ４１とが、軸方向でオーバラップするように配置されており、更に中間ギヤ１９及び無段変速装置出力ギヤ４４が、モータ出力ギヤ１６及びデフリングギヤ４１と軸方向でオーバラップするように配置されている。なお、無段変速装置出力軸２４にスプライン係合されているギヤ４５は、シフトレバーのパーキング位置にて出力軸をロックするパーキングギヤである。また、ギヤとは、歯車及びスプロケットを含む噛合回転伝達手段を意味するが、本実施の形態においては、ギヤ伝動装置は、すべて歯車からなる歯車伝動装置である。

　前記入力軸６は、ローラベアリング４８にて第２のケース部材１０に支持され、かつその一端にて無段変速装置３の入力部材２２にスプラインＳにより係合（駆動連結）しており、かつその他端側は、第２のケース部材１０により形成される第３の空間Ｃ内に収納されるクラッチ（図示せず）を介してエンジンの出力軸に連動している。第２のケース部材１０の上記第３の空間Ｃ側は開放されており、図示しないエンジンに連結される。

　前記ギヤ伝動装置７は、電気モータ２及び前記第１の空間Ａと第３の空間Ｃとの軸方向間部分となる第２の空間Ｂ内に収納されており、該第２の空間Ｂは、第２のケース部材１０と隔壁１２とにより形成される。前記隔壁１２の軸支持部分（２７，３０）は、オイルシール４７，４９により油密状に区画されていると共に、第２のケース部材１０及び第１のケース部材９の軸支持部分もオイルシール５０，５１，５２により軸封されて、上記第２の空間Ｂは油密状に構成されており、該第２の空間ＢにはＡＴＦ等の潤滑用オイルが所定量充填されている。第１のケース部材９及び隔壁１２で形成される第１の空間Ａも、同様に油密状に構成されており、該第１の空間Ａには、剪断力、特に極圧状態における剪断力の大きなトラクション用オイルが所定量充填されている。

　ついで、上述したハイブリッド駆動装置１の作動について説明する。本ハイブリッド駆動装置１は、ケース１１の第３の空間Ｃ側を内燃エンジンに結合され、かつ該エンジンの出力軸をクラッチを介して入力軸６に連動して用いられる。エンジンからの動力が伝達される入力軸６の回転は、スプラインＳを介してコーンリング式無段変速装置３の入力側摩擦車２２に伝達され、更にリング２５を介して出力側摩擦車２３に伝達される。

　この際、両摩擦車２２，２３とリング２５との間は、出力側摩擦車２３に作用する矢印Ｄ方向のスラスト力により大きな接触圧が作用し、かつ第１の空間Ａはトラクション用オイルが充填されているので、上記両摩擦車とリングとの間には、該トラクション用オイルの油膜が介在した極圧状態となる。この状態では、トラクション用オイルは大きな剪断力を有するので、該油膜の剪断力により両摩擦車とリングとの間に動力伝達が行われる。これにより、金属同士の接触でありながら、摩擦車及びリングが摩耗することなく、所定のトルクを滑ることなく伝達し得、かつリング２５を軸方向に滑らかに移動することにより、両摩擦車との接触位置を変更して無段に変速する。

　該無段変速された出力側摩擦車２３の回転は、その出力軸２４、出力ギヤ４４及びデフリングギヤ４１を介してディファレンシャル装置５のデフケース３３に伝達され、左右のアクスル軸３９ｌ，３９ｒに動力分配されて、車輪（前輪）を駆動する。

　一方、電気モータ２の動力は、出力ギヤ１６、アイドラ歯車１７及び中間ギヤ１９を介して入力軸６に伝達される。該入力軸６の回転は、先の説明と同様に、コーンリング式無段変速装置３を介して無段に変速され、更に出力ギヤ４４、デフリングギヤ４１を介してディファレンシャル装置５に伝達される。上記各ギヤ１６，１７，１９，４４，４１，３７，４０からなるギヤ伝動装置７は、潤滑用オイルが充填される第２の空間Ｂに収納されており、各ギヤの噛合に際して潤滑用オイルが介在して滑らかに動力伝達される。この際、第２の空間Ｂの下方位置に配置されたデフリングギヤ４１は、大径ギヤからなることと相俟って、潤滑用オイルをかき上げ、他のギヤ（歯車）１６，１７，１９，４４並びベアリング２７，３０，２０，２１，３１，４８に確実にかつ充分な量の潤滑用オイルを供給する。

　上記エンジン及び電気モータの作動形態、即ちハイブリッド駆動装置１として作動形態は、必要に応じて各種採用可能である。一例として、車輌発進時、クラッチを切断すると共にエンジンを停止し、電気モータ２のトルクのみにより発進し、所定速度になると、エンジンを始動して、エンジン及び電気モータの動力により加速し、巡航速度になると、電気モータをフリー回転又は回生モードとして、エンジンのみにより走行する。減速、制動時は、電気モータを回生してバッテリを充電する。また、クラッチを発進クラッチとして使用し、エンジンの動力により、モータトルクをアシストとして用いつつ発進するように用いてもよい。

　ついで、図２ないし図４に沿って、本発明に係る円錐摩擦リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）３について説明する。該無段変速装置３は、前述したように、入力側摩擦車２２、出力側摩擦車２３及びリング２５からなり、これら両摩擦車及びリングが鋼等の金属により形成される。両摩擦車２２，２３は、その軸線ｌ－ｌ、ｎ－ｎ（図１参照）が水平方向にあって互いに平行になるように配置され、かつ傾斜面が直線からなる円錐形状からなり、対向する両傾斜面の間にリング２５が挟持される。リング２５は、両摩擦車のいずれか一方、具体的には入力側（第１の円錐形）摩擦車２２を囲むように配置され、その周方向に垂直な面での断面が略々平行四辺形からなり、その回転面ｍ－ｍは、軸線ｌ－ｌに対して略々直交するように設定されている。

　上記コーンリング式ＣＶＴ３は、有底筒状の第１のケース部材９により一端側及びその全周側を覆われており、上記第１のケース部材９の開口側は隔壁１２により蓋されて、第１の空間Ａに油密状に収納されている。出力側（他方の円錐形）摩擦車２３の軸２３ａが入力側（一方の円錐形）摩擦車２２の軸２２ａより所定量上方に位置するように、両摩擦車は斜めに配置されており、入力側摩擦車２２は、その上方、下方及び出力側摩擦車２２と反対方向側方においてケース部材９との間に余裕をもって配置されている。上記入力側摩擦車２２を囲んでいるリング２５は、該入力側摩擦車とケース部材９との間の空間に配置されると共に、該リング２５を軸方向に移動する変速操作手段（装置）６０が配置されている。なお、図２において、ケース部材９の上方部分９Ａは、電気モータ２が配置される部分、９Ｂは、ディファレンシャル装置５が配置される部分である。また、上記ケース部材９との間の上記入力側摩擦車２２の下方空間Ｊはトラクション用オイルのオイル溜り５９（オイルレベルを５９ａで表記）となっている。

　前記変速操作手段６０は、入力側摩擦車２２の上方空間Ｆに配置された送りねじ軸６１と、前記オイル溜り５９となる下方空間Ｊに配置されたガイドレール６２と、入力側摩擦車２２の出力側摩擦車２３反対面を囲むように側方空間Ｇに配置された移動部材６３と、を有する。送りねじ軸６１及びガイドレール６２は前記入力側摩擦車２２を挟んだ上下位置にあって互いに平行に配置されており、かつ両円錐形摩擦車２２，２３が対向する斜面に沿うように平行に配置されている。送りねじ軸６１は、ケース部材９に回転自在に支持されていると共に、モータ等の変速駆動手段が連動されており、アクセルペダル等の運転者の意思及び車輌の走行状況に応じた制御部からの駆動信号により適宜回転駆動される。

　移動部材６３は、前記送りねじ軸６１及びガイドレール６２に亘って軸方向移動自在に支持されており、その上部に送りねじ軸６１に螺合するボールナット部６５が固定されていると共に、その下部に前記ガイドレール６２に軸方向移動自在に支持されるスライド部６６が固定されている。そして、上記移動部材６３におけるボールナット部６５と反対面である内面側に上（第１の）支持部材６７が設置されており、上記スライド部の反対側である内面画に下（第２の）支持部材６９が設置されている。上記上支持部材６７と下支持部材６９とは、入力側及び出力側の両摩擦車２２，２３の軸線ｌ－ｌ，ｎ－ｎを含む平面に対して、異なる側に配置されることになるが、両支持部材６７，６９は、それぞれ上記軸線平面から最も離れた位置にてリング２５を支持するように配置されている。なお、上記リング２５を変速操作する軸方向移動とは、互いに平行な上記送りねじ軸６１及びガイドレール６２に沿って移動部材６３が移動する方向、即ちリングが接触する両摩擦車２２，２３の対向する斜面に沿う方向を意味し、両摩擦車の軸線とは異なる。

　前記上支持部材６７及び下支持部材６９は、リング２５を挟むように支持し得ると共に、移動部材６３と一体に移動して、リング２５を軸方向に移動するものであるが、上及び下支持部材６７,６９は、リング２５が両摩擦車２２，２３との接触部に引込まれる回転方向上流側にあってはリング２５を両面から支持して軸方向に規定するように（摘むように）連動するが、上記接触部から押出される回転方向下流側にあってはリング２５の軸方向移動（振れ）を許容する構造からなる。従って、リング２５は、摩擦車の正逆どちらの回転にあっても、その上流側に位置する上下いずれかの支持部材６７又は６９により摘むように支持され、移動部材６３の移動又は停止に基づく位置に応じて位置決めされ、上下いずれか他方の支持部材６９又は６７は、その際の上記移動又は停止におけるリング２５の振れを許容して、リング２５は自律的に支持される。

　なお、上下の支持部材６７，６９は、図３に示すように、同じ構成からなり、リング２５の左右に配置される１対の作動部７０，７０を有するが、左右の作動部７０，７０の厚さ（径方向長さ）又は作用位置が異なるのは、リング２５が摩擦車の軸線ｌ－ｌに垂直な平面ｍ－ｍになるように構成するため、断面を平行四辺形に形成したことに起因し、リング２５の左右においてその中央部に支持力を作用するようにして、リングにモーメントが作用しないようにするためである。

　また、リング２５は、軸方向移動を規定する回転上流側の支持部材６７又は６９と両摩擦車との接触部とでその傾斜角（軸線に直交する傾斜角０も含む）が定まるが、上記支持部材は、接触部と最も離れた位置にてリングを支持するので、リングの傾斜角は安定して、正確な変速操作並びに一定速の速度維持操作を容易に行うことができ、かつ移動部材６３の移動速度に応じたリングの傾斜角が容易かつ確実に設定でき、素速い応答速度での変速が可能となる。

　前記移動部材６３は、上端に位置するボールナット部６５と下端に位置するスライド部６６に亘って、入力側摩擦車２２の外側に沿うように円弧状に延びる連結部６３ａを有しており、該連結部６３ａの内周面には、前記リング２５を受入れるように、所定幅及び所定深さの凹溝７１が形成されている。また、上記移動部材６３の下端部先端６３ｄにはオイルガイド７２が固定されている。オイルガイド７２は、断面コ字状でかつ所定角度の円弧状からなり、その凹部７２ａに上記リング２５を受入れる板金部材からなる。該オイルガイド７２の先端は、出力側摩擦車２３と干渉しない範囲でリングと摩擦車との接触部に近づく位置にあって自由端となっており、上記リング２５の外周に沿って延びている。なお、上記凹溝７１及びオイルガイド７２の凹部７２ａは、変速操作に際してリング２５が傾動しても、該リングと干渉しない幅に設定されている。また、移動部材６３は、その内周面にリング２５を受入れる凹溝７１を有するので、その分リング外径側に突出する寸法を小さくでき、コーンリング式ＣＶＴ３のコンパクト性を向上し得る。

　そして、前記変速操作手段６０は、そのガイドレール６２及びスライド部６６がその軸方向（移動方向）全可動範囲に亘って前記オイル溜り５９に浸っている。更に、下支持部材６９も、移動部材６３の軸方向（移動方向）全可動範囲に亘って上記オイル溜り５９に浸っている。一方、移動部材６３の上部に位置するボールナット部６５及び送りねじ軸６１は、その軸方向（移動方向）全可動範囲に亘ってオイルレベル５９ａの上方に位置している。更に、上支持部材６７も、移動部材６３の軸方向（移動方向）全可動範囲に亘ってオイルレベル５９ａの上方に位置して、オイル溜り５９に浸ることはない。なお、車輌前進時におけるコーンリング式ＣＶＴ３の正回転時、入力側摩擦車２２は、図２の矢印Ｋ方向に回転し、上記リング２５は、その軸方向（移動方向）全可動範囲において、オイル溜り５９に浸っている状態から両摩擦車２２，２３との接触部に向って上方に回転する。また、上記実施の形態では、ガイドレール６２及びスライド部６６が、その移動方向全可動範囲に亘ってオイル溜り５９に浸っているが、必ずしも全可動範囲に亘って浸っていなくてもよく、ガイドレール６２の軸方向一部がオイルレベル５９ａの上方に位置するように配置してもよい。

　従って、コーンリング式ＣＶＴ３の正逆転にかかわらず、最高速位置から最低速位置に亘るどの変速位置にあっても、常に変速操作手段６０は、そのガイドレール６２及びスライド部６６がオイル溜り５９に浸っており、送りねじ軸６１及びボールナット部６５からなる送りねじ機構は、オイルレベル５９ａの上方に位置する。送りねじ軸６１の回転により、移動部材６３を両摩擦車２２，２３の対向傾斜面に沿って平行に移動する際、ガイドレール６２及びスライド部６６からなるスライド機構は、常にオイル溜りに位置して、移動部材６３を滑らかに平行移動するが、送りねじ機構は、常にオイルレベル５９ａの上方に位置して、オイル溜り５９のオイルを攪拌することはなく、該オイル攪拌によるエネルギロスを生じない。そして、車輌の前進時、リング２５も図２の矢印Ｋ方向に回転し、該リング２５は、オイル溜り５９内においてオイルを掻上げ、該リングに引きづられたオイルは、オイルガイド７２に案内されながら、上記両摩擦車２２，２３との接触部に導かれる。該オイルガイド７２による充分な量のトラクションオイルが、リング２５と両摩擦車２２，２３との接触部に介在し、これにより前述した剪断力による確実な摩擦動力伝達が行われると共に、回転に伴う滑らかなリング２５の軸方向移動が行われ、正確で素速い変速操作が行われる。更に、オイルの一部は、リング２５と共に連れ回って、上支持部材６７に供給され、また遠心力により飛散されて送りねじ軸６１及びボールナット部６５に供給される。そして、リング２５に付着している更に一部のオイルは、移動部材６３の凹溝７１に案内されて、オイル溜り５９に戻される。

　前記リング２５から飛散されて送りねじ軸６１に供給されるオイルは、ボールナット部６５との螺合が進行しようとする上記ねじ軸６１に供給され、上記リング２５の移動に合せて、送りねじ軸とナット部とが螺合する箇所からなる潤滑を必要とする上記送りねじ軸部分に適格に供給されて、送りねじ軸がオイルレベル５９ａの上方にあっても適切な潤滑により滑らかに移動部材６３を移動し得る。また、ガイドレール６２とスライド部６６とはオイル溜り５９に浸って、充分な潤滑により滑らかに移動部材６３を案内すると共に、上記スライド部６６のスライド作動は、オイル溜り５９に浸っていてもオイル溜りの攪拌への影響は少ない。

　コーンリング式ＣＶＴ３の正転時にあっては、オイル溜り５９に浸っている下支持部材６９がリング２５の軸方向移動を規定する作動部となり、該作動部７０はオイル溜り５９内においてリング２５を滑らかに回転しつつ、その軸方向移動を規定し得る。一方、上支持部材６７は、リング２５の軸方向移動を許容するため、リング２５に付着したオイルにより充分に潤滑されて、リング２５の回転を損うことはない。

　一方、車輌の後進時にあっては、リング２５が反矢印Ｋ方向に回転し、オイル溜り５９に浸っているリング２５に掻上げられたオイルは、移動部材６３の凹溝７１に案内されて連れ回られ、上支持部材６７に導かれる。コーンリング式ＣＶＴ３の逆転時にあっては、上支持部材６７がリングの軸方向移動を規定する作動部となるが、上記凹溝７１に案内された比較的充分なオイルにより潤滑されて、リング２５を滑らかに回転しつつ、その軸方向移動を規定する。そして、リング２５の回転に伴って更に連れ回られたオイルは、リングと摩擦車との接触部に供給され、前記剪断力による摩擦伝動及びリング２５の軸方向移動が行われる。この際、正転時に比較して逆転時にあっては、リングの軸方向位置決め作動部となる上支持部材６７及びリングと摩擦車との接触部におけるオイル量は少ないが、車輌の後進状態は、前進時に比して圧倒的にその使用時間が少なく、かつその必要トルク容量及び変速域も小さいので、上記比較的少ないオイル量であっても、摩擦動力伝達及び変速操作に支障を来たすことはなく、正確かつ滑らかに動力伝達及び変速操作を行うことができる。

　ついで、前記支持部材６７，６９の具体的な構成について、図５及び図６に沿って説明する。なお、上下の支持部材は同じ構成からなるので、一方のみ示して他方を省略する場合がある。

　図５は、スイングアーム方式の支持部材６７，６９を示す。該支持部材の左右作動部７０，７０は、枢支軸７３を中心に回動自在に支持されているスイングアーム８５からなる。左右スイングアーム８５，８５は、リング２５に対して鏡面対称に構成され、それぞれ移動部材６３に固定された枠７１に枢支軸７３を介して回転自在に支持され、その先端にリング側面に接触し得るカム面（摺接面）７５が形成されており、リングに近づく方向に回動に対してそれ以上の回動を規制するストッパ７６が移動部材６３の枠７１等により形成されている。

　ハイブリッド駆動装置１を搭載した車輌が前進している状態では、図４（Ａ）に示すように、コーンリング式ＣＶＴ３が正転方向（リング２５が矢印方向）に回転し、摩擦車との接触部に対してリング２５の回転方向上流側となる下支持部材６９が作動する。即ち、リング２５が矢印方向の回転により、両スイングアーム８５，８５は、それぞれ引きずられてリング２５に互いに近づく方向に回転し、ストッパ７６に当接する。この状態では、両スイングアーム８５，８５の先端カム面７５がリング２５の両側面を支持するように軸方向位置を規定し、リング２５は、該支持部材６９によりその回転上流側を位置決め支持されて回転する。なお、この状態での両スイングアームカム面７５，７５の間隙は、リング２５の幅より僅かに広く設定されており、オイルを介在してリング２５の回転を許容しつつ軸方向移動を規制するようになっている。右スイングアーム８５に示されるように、スイングアームをリングに近づける方向に回転付勢するスプリング７７を設けて、スイングアームが作動位置になるように付勢することが好ましい。なお、該スプリング７７はなくてもよい。

　一方、摩擦車接触部に対するリング２５の回転方向下流側となる上支持部材６７は、図５（Ｂ）に示すように、リング２５に当接するスイングアーム８５（右側参照）は、該リング２５の回転により引きずられてストッパ７６から離れる方向に回動する。従って、スイングアーム８５は、リング２５の軸方向移動（振れ）を妨げることなく、リング２５は自由に軸方向に移動して、リングの傾斜を妨げることはない。

　従って、送りねじ軸６１の回転によりボールナット部６５を移動することにより、移動部材６３は、ガイドレール６２に案内されて、両摩擦車２２，２３の対向傾斜面に沿って平行に移動する。この状態で、リング回転の上流側となる下支持部材６９は、その作動部である左右スイングアーム８５がストッパ７６に近接した状態にあってリング２５を軸方向に位置決め支持しているので、リング２５は、その回転上流側を下支持部材６９に摘まれた状態で軸方向に移動し、上支持部材６７がリング２５の軸方向移動を許容していることが相俟って、上記移動部材６３の移動速度に対応した角度で傾斜する。これにより、リング２５は、入力側摩擦車２２に対してヘリカル状になるので、上記角度に応じた速度で軸方向に移動し、入力側及び出力側の両摩擦車２２，２３との接触位置を変更することによりコーンリング式ＣＶＴ３は変速操作される。

　送りねじ軸６１を停止することにより、移動部材６３の軸方向移動を停止すると、上下支持部材６７，６９も停止する。この状態では、回転上流側である下支持部材６９のスイングアーム８５はリング２５を軸方向に位置決め支持した状態にあってその位置に停止しており、上支持部材６７の両スイングアーム８５はリング２５の軸方向移動を許容する状態にある。従って、リング２５は、回転上流側を一定位置に摘まれた状態で回転を続けるので、自律的にヘルカル角度が０、即ち両摩擦車の軸線ｌ－ｌ，ｎ－ｎに対して垂直となる平面ｍ－ｍで回転することになり、該位置での所定回転比に保持されて一定回転での回転を継続する。

　車輌が後進して、コーンリング式ＣＶＴ３が逆転すると、上支持部材６７が、図５（Ａ）に示す摩擦車接触部に対するリング２５の回転方向上流側となり、下支持部材６９が、図５（Ｂ）に示す、リング２５の回転方向下流側となり、前述した正転時と同様に、逆転時も作動する。

　図６に沿って、支持部材６７，６９の他の実施の形態について説明する。支持部材６７，６９は、移動部材６３における枠７１の内径側に２本の頭付軸７３，７３が植設され、かつ止めピン９０により枠７１に抜止めされている。これら軸７３にはそれぞれアーム８５，８５が回転自在に支持されており、かつアームボス８５ａと上記枠７１との間にトーションスプリング９１が介在して、両アームをリング２５に近づく方向に付勢している。また、アーム８５がリング２５に近づく所定位置において、該アームが当接してその位置に保持されるストッパ７６が上記枠７１に設けられている。各両アーム８５，８５は、下支持部材６９にあっては、リング２５の正転方向にてそれぞれ先端が近づく方向に回動付勢されており、上支持部材６７にあっては、リング２５の逆転方向にてそれぞれ先端が近づく方向に回動付勢されている。

　図６（Ａ），（Ｂ）に示す作動部７０_１は、上記アーム８５の先端に支持軸９２が固定されており、該支持軸９２にはその頭９２ａとアーム８５との間に挟持されてボール（又はローラ）ベアリング９３が装着されている。なお、左右のボールベアリング９３は、断面が平行四辺形からなるリング２５の側面に丁度当接するように、枠７１の肉厚を変えることにより径方向位置が異なっている。

　従って、リング２５の摩擦車接触部に対して回転上流側に位置する支持部（正転であっては下支持部材６９、逆転であっては上支持部材６７）の作動部材７０_１は、アーム８５がトーションスプリング９１により該リングに近づく方向に回転してストッパ７６に当接した位置となる。この状態では、両ボールベアリング９３，９３がリング２５を挟持して軸方向に位置決めされる。この際、ボールベアリング９３は、そのアウタレースがリング２５の側面に当接して回転し、リング２５の回転を損うことがなく、かつ該リング２５の軸方向位置を正確にかつ長期に亘って摩耗することなく位置決めすることができる。

　一方、リング２５の回転下流側に位置する支持部材（正転であっては上支持部材６７、逆転であっては下支持部材６９）の作動部材７０_１は、リング２５に引きずられてアーム８５がストッパ７６から離れるように回動して、リング２５に押されて該リングの軸方向移動を許容する。この際も同様に、当接側のボールベアリング９３は、リングに当接して回転し、リング２５の回転を損うことがない。

　なお、上記実施の形態は、アーム８５の先端に回転部材としてボールベアリングを装着したが、回転部材は、ボールベアリングに限らず、ニードルベアリング，軸受鋼，合成樹脂又は鉄の外周にフッ素樹脂等の自己潤滑性に優れた樹脂をコーティングしたローラ，ブッシュであってもよい。また、アームの先端に、セラミック又は基台の表面にフッ素コーティングしたシューを取り付けてもよい。更に、作動部に、底面が傾斜面となる収容空間を有するケージと、該ケージの収容空間に、リングの回転方向に移動自在に収納されるボール又は駒等のスプラグと、を備えたワンウェイクラッチを用いてもよい。

　本発明に係る円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）は、運輸装置、産業装置、生産機械等のあらゆる動力伝達装置に利用可能であり、特に自動車に変速装置として搭載して好適である。

３　　　　円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）
２２　　　一方の（入力側）摩擦車
２３　　　他方の（出力側）摩擦車
２５　　　リング
５９　　　オイル溜り
５９ａ　　オイルレベル
６０　　　変速操作手段
６１　　　送りねじ軸
６２　　　ガイドレール
６３　　　移動部材
６３ａ　　連結部
６５　　　（ボール）ナット部
６６　　　スライド部
６７　　　第１の（上）支持部材
６９　　　第２の（下）支持部材
７０，７０_１　　　作動部
７１　　　凹溝
７２　　　オイルガイド
Ａ　　　　空間
ｌ－ｌ，ｎ－ｎ　　　軸線

Claims

　油密状の空間内において互いに平行な軸線上に配置されかつ大径側と小径側とが逆になるように配置された１対の円錐形状の摩擦車と、これら両摩擦車の一方を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリングと、該リングを移動して変速操作する変速操作手段と、を備え、
　前記リングの一部が前記空間下部のオイル溜りに浸され、該オイルを介在した前記リングと１対の摩擦車との接触により動力伝達し、かつ前記変速操作手段により前記リングを移動することにより無段に変速する円錐摩擦車リング式無段変速装置において、
　前記変速操作手段は、
　前記両摩擦車の対向する傾斜面に沿って平行に配置された送りねじ軸及びガイドレールと、
　前記送りねじ軸に螺合するナット部及び前記ガイドレールに案内されるスライド部を有し、前記送りねじ軸の回転により前記傾斜面に平行に移動する移動部材と、
　前記移動部材に、少なくとも該移動部材の移動方向に対して一体に配置され、かつ前記リングを回転自在にかつ前記移動方向に位置決めして支持する支持部材と、を備え、
　前記ガイドレール及びスライド部が、前記オイル溜りに浸るように配置され、
　前記送りねじ軸及びナット部が、前記移動方向全可動範囲に亘って前記オイル溜りのオイルのオイルレベルの上方に配置されてなる、
　ことを特徴とする円錐摩擦車リング式無段変速装置。
　前記ガイドレール及びスライド部が、前記移動方向全可動範囲に亘って前記オイル溜りに浸るように配置されてなる、
　請求項１記載の円錐摩擦車リング式無段変速装置。
　前記移動部材における前記スライド部を有する側の端に、前記リングの外周側を覆うオイルガイドを固定し、
　該オイルガイドは、先端が前記接触部に近づくように前記リングに沿って延びてなる、
　請求項１又は２記載の円錐摩擦車リング式無段変速装置。
　前記支持部材は、前記両摩擦車の軸線を含む平面に対してそれぞれ異なる位置に配置された第１の支持部材及び第２の支持部材からなり、
　前記第１及び第２の支持部材は、前記リングが前記接触部に対して回転上流側に位置する状態では、前記リングを前記軸方向に位置決めし、かつ前記リングが前記接触部に対して回転下流側に位置する状態では、前記リングの前記軸方向の移動を許容するように支持する１対の作動部をそれぞれ有し、
　前記第２の支持部材が、前記オイル溜りに浸るように配置され、
　前記第１の支持部材が、前記移動方向全可動範囲において前記オイル溜りのオイルレベルの上方に配置されてなる、
　請求項１ないし３のいずれか記載の円錐摩擦車リング式無段変速装置。
　前記円錐摩擦車リング式無段変速装置は、車輌に搭載され、
　前記車輌の前進時において、前記リングが、前記オイル溜りから前記接触部に向って上方に回転してなる、
　請求項１ないし４のいずれか記載の円錐摩擦車リング式無段変速装置。
　前記移動部材は、前記リングの外周に沿って延び、前記ナット部と前記スライド部を連結する円弧状の連結部を有し、
　該連結部の内周面に、前記リングを受入れる凹溝を形成してなる、
　請求項１ないし５のいずれか記載の円錐摩擦車リング式無段変速装置。