WO2014136469A1 - マルチディスク変速機 - Google Patents

Abstract

　マルチディスク変速機は、入力軸と、出力軸と、プライマリディスクと、セカンダリディスクと、一対の押付ローラと、変速アクチュエータと、押付機構と、を備え、プライマリディスク及びセカンダリディスクは、プライマリディスク及びセカンダリディスクの中で外側に配設されるディスクほど反りが大きい。

Description

マルチディスク変速機

　本発明は、マルチディスク変速機に関する。

　ＪＰ２０１０－５３９９５Ａには、入力軸に設けられたプライマリディスクと出力軸に設けられたセカンダリディスクとを部分的に重ね合わせてディスク重合領域を設け、この領域で両ディスクを一対の押付ローラで挟んで接触させることで、入力軸の回転を出力軸に伝達するマルチディスク変速機が開示されている。

　マルチディスク変速機においては、一対の押付ローラが両ディスクを挟む位置を変更することによって変速が実現される。すなわち、両ディスクを挟む位置を、入力軸に近づければ変速比がＬｏｗ側（変速比大側）に変化し、出力軸に近づければ変速比がＨｉｇｈ側（変速比小側）に変化する。

　マルチディスク変速機では、押付ローラがプライマリディスク及びセカンダリディスクを挟んで接触させ、接触部に発生する摩擦力によりトルクを伝達する。したがって、本来接触すべきトルク伝達接触部以外の部分が接触してしまうと、摩擦抵抗によりトルク伝達効率が低下するという問題がある。

　本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、摩擦抵抗によるトルク伝達効率の低下を抑制することを目的とする。

　本発明のある態様によれば、マルチディスク変速機であって、動力源からの回転が入力される入力軸と、前記入力軸に対して平行に配置される出力軸と、前記入力軸に設けられるプライマリディスクと、前記出力軸に設けられ、前記プライマリディスクと重なり合うディスク重合領域を有するセカンダリディスクと、前記ディスク重合領域において前記プライマリディスク及び前記セカンダリディスクを挟んで両側に配置される一対の押付ローラと、前記一対の押付ローラを、前記入力軸と前記出力軸との間で移動させる変速アクチュエータと、前記一対の押付ローラを、前記プライマリディスク及び前記セカンダリディスクに押し付ける押付機構と、を備え、前記プライマリディスク及び前記セカンダリディスクは、前記プライマリディスク及び前記セカンダリディスクの中で外側に配設されるディスクほど反りが大きいマルチディスク変速機が提供される。

図１は、マルチディスク変速機を備えた車両の全体概略図である。 図２は、マルチディスク変速機をエンジン側から見た図である。 図３は、図２における下面図である。 図４は、図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。 図５は、図２のＶ－Ｖ断面図である。 図６は、ディスク重合領域を示す図である。 図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面において、トルク伝達接触部を形成した状態を示す図である。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

　図１は、本発明の実施形態に係るマルチディスク変速機を備えた車両の全体概略図である。

　車両１は、動力源としてのエンジン２と、マルチディスク変速機（以下、変速機と言う。）３と、左右の駆動軸４、５と、左右の駆動輪６、７とを備える。

　変速機３は、変速機ケース９と、入力軸１０と、プライマリディスク１１と、セカンダリディスク１２と、押付機構１３と、出力軸１４と、乾式発進クラッチ１５と、リバースギア１６と、リバースアイドラギア１７と、出力ギア１８と、シンクロ機構１９と、ファイナルギア２０と、デファレンシャルギアユニット２１とを備える。

　入力軸１０と出力軸１４とは平行に配置され、変速機ケース９によって回転可能に支持される。

　図２は変速機３をエンジン２側から見た図である。図３は図２の下面図である。図４は図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。なお、図２以降の図面については説明のため部材の一部を省略している。

　プライマリディスク１１は、２枚の円形のディスク１１ａを入力軸１０の軸方向に並べて入力軸１０に取り付けて構成され、入力軸１０と一体となって回転する。２枚のディスク１１ａの間にはスペーサ２２が設けられ、２枚のディスク１１ａは、スペーサ２２によって入力軸１０の軸方向に所定の間隔を設けて配置される。プライマリディスク１１は、ディスク１１ａの外周端が出力軸１４に近接するように配置される。プライマリディスク１１は入力軸１０とともに図２の矢印方向に回転する。また、プライマリディスク１１は、全周に亘って外周側が反るように形成されたディスクである。プライマリディスク１１の形状については、後で詳しく述べる。

　セカンダリディスク１２は、センターディスク１２ａと、センターディスク１２ａの両面側に向かい合わせて設けた２枚のサイドディスク１２ｂとを備える。セカンダリディスク１２は、センターディスク１２ａとサイドディスク１２ｂとを出力軸１４の軸方向に並べて出力軸１４に取り付けて構成され、出力軸１４と一体となって回転する。センターディスク１２ａとサイドディスク１２ｂとの間にはスペーサ２３が設けられ、センターディスク１２ａとサイドディスク１２ｂとは、スペーサ２３によって出力軸１４の軸方向に所定の間隔を設けて配置される。セカンダリディスク１２は、センターディスク１２ａの外周端、およびサイドディスク１２ｂの外周端が入力軸１０に近接するように配置される。また、セカンダリディスク１２は、全周に亘って外周側が反るように形成されたディスクである。セカンダリディスク１２の形状については、後で詳しく述べる。

　プライマリディスク１１のディスク１１ａは、セカンダリディスク１２のセンターディスク１２ａとサイドディスク１２ｂとの間に配置される。プライマリディスク１１とセカンダリディスク１２とは、入力軸１０と出力軸１４との間で、ディスクの一部が重なり合うディスク重合領域を形成する。

　ディスク重合領域において、プライマリディスク１１のディスク１１ａとセンターディスク１２ａとの間には、以下に詳述する押付機構１３による押付力が作用しない状態では、隙間が形成される。

　これに対し、押付機構１３による押付力が作用する状況では、プライマリディスク１１とセカンダリディスク１２とが弾性変形して接触し、トルク伝達接触部が形成される。変速機３においては、プライマリディスク１１とセカンダリディスク１２との間にトルク伝達接触部が形成されることで、入力軸１０から出力軸１４への回転の伝達が実現される。また、軸心連結線Ｏは、入力軸１０の軸心と出力軸１４の軸心とを結び、入力軸１０と出力軸１４とに直交する線である。なお、トルク伝達接触部については後で詳しく述べる。

　押付機構１３は、一対の押付ローラ機構３０と、一対のディスククランプ機構３１と、押付力調整機構３２と、第１アクチュエータ３３とを備える。

　第１アクチュエータ３３は、押付ローラ機構３０を軸心連結線Ｏに沿って移動させる。

　第１アクチュエータ３３は、電動モータ３４と、ボールスクリュー機構３５と、ブラケット３７とを備える。

　ボールスクリュー機構３５は、一方の端部が電動モータ３４の回転軸に連結され、電動モータ３４の回転軸の回転方向に応じて正方向または逆方向に回転する。ボールスクリュー機構３５は軸心連結線Ｏ方向に延設される。

　ブラケット３７は、ボールスクリュー機構３５が回転すると、ボールスクリュー機構３５の回転に応じてボールスクリュー機構３５の軸方向、つまり軸心連結線Ｏ方向に沿って移動する。ブラケット３７には、電動モータ３４側となるにつれてボールスクリュー機構３５からの距離が短くなるテーパ面３７ａがエンジン２側の面に形成される。ブラケット３７が電動モータ３４によって往復動されると、テーパ面３７ａに所謂カムフォロワーのように追随するプッシュロッド（図示せず）が往復動され、プッシュロッドによって乾式発進クラッチ１５のレリーズレバーが駆動されてクラッチの締結及び解放がなされる。

　ブラケット３７は、軸心連結線Ｏ方向に延設される第１シャフト３８を介して、押付ローラ機構３０の第２支持部４４、ローラフォロアサポートブロック４８に連結する。電動モータ３４によってボールスクリュー機構３５が回転されると、ブラケット３７はボールスクリュー機構３５の回転方向に応じて軸心連結線Ｏ方向に沿って前後進し、押付ローラ機構３０がブラケット３７および第１シャフト３８と一体となって軸心連結線Ｏ方向に沿って前後進する。

　図５は、図２のＶ－Ｖ断面図である。

　押付ローラ機構３０は、押付ローラ４０と、保持部４１と、押付ローラシャフト４２と、第１支持部４３と、第２支持部４４と、サポートブロック４６と、第１ローラフォロア４７とを備える。

　一対の押付ローラ機構３０は、プライマリディスク１１及びセカンダリディスク１２を挟んで両側に配置され、ガイドブロック４９に取り付けられている。ガイドブロック４９は、変速機ケース９に取り付けられる２つのガイドシャフトブロック５０の間に設けられて軸心連結線Ｏ方向に延設される２本のガイドシャフト５１に摺動可能に支持される。つまり、押付ローラ機構３０は、ガイドブロック４９を介してガイドシャフト５１に摺動可能に支持され、第１アクチュエータ３３により軸心連結線Ｏ方向に移動し、目標変速比に対応する位置にトルク伝達接触部を形成する。

　押付ローラシャフト４２は、軸心連結線Ｏ方向に交差する方向に延設され、一方の端部４２ａを第１支持部４３によって支持され、もう一方の端部４２ｂを第２支持部４４によって支持される。押付ローラシャフト４２は、第２支持部４４によって支持される端部４２ｂが球形状となっている。押付ローラシャフト４２には第１支持部４３と第２支持部４４との間に押付ローラ４０を支持する保持部４１が取り付けられる。

　第１支持部４３は、ガイドシャフト５１と平行に設けた回動軸５２を介してガイドブロック４９に回動可能に支持されている。第１支持部４３は、押付ローラシャフト４２の一方の端部４２ａをニードルベアリング５３を介して支持する。

　第２支持部４４は、押付ローラシャフト４２のもう一方の端部４２ｂをサポートブロック４６およびニードルベアリング５４を介して支持する。入力軸１０の軸方向における第２支持部４４とサポートブロック４６との間には、球形状の先端部５５ａを有するブッシュ５５が設けられ、第２支持部４４とサポートブロック４６との間に隙間が形成される。入力軸１０の軸方向において隙間はブッシュ５５よりもプライマリディスク１１側に位置し、ブッシュ５５の先端部５５ａがサポートブロック４６に当接する。第２支持部４４には軸心連結線Ｏ方向、および入力軸１０の軸方向に直交する方向に延び、第１ローラフォロア４７が取り付けられた第２シャフト５６の端部が連結する。第２支持部４４は第１ローラフォロア４７にかかる押付力によって入力軸１０の軸方向に移動する。第２支持部４４の入力軸１０の軸方向への移動に応じて、第１支持部４３、および押付ローラ４０を支持する保持部４１は、回動軸５２を中心として回動する。

　第１支持部４３は、軸心連結線Ｏ方向において、ニードルベアリング５３と押付ローラシャフト４２との間に隙間を形成するように設けられる。第２支持部４４に支持される押付ローラシャフト４２の端部４２ｂは球形状となっており、この端部４２ｂがニードルベアリング５４と当接している。これにより、押付ローラシャフト４２は、回動、かつ、軸心連結線Ｏ方向に対して傾動可能に第１支持部４３および第２支持部４４に支持される。

　保持部４１は、第１支持部４３と第２支持部４４との間に設けられ、押付ローラシャフト４２に取り付けられる。保持部４１は、押付ローラシャフト４２と一体となって回動、および傾動する。

　保持部４１には第１軸部５７が固定される。入力軸１０の軸方向から見た場合に、押付ローラシャフト４２が軸心連絡線Ｏに対して直角な方向にある場合には、第１軸部５７は軸心連絡線Ｏと一致する。また、第１軸部５７は、図４において第１軸部５７がディスク面に対して傾斜するように設けられる。

　押付ローラ４０は、第１軸部５７に回転可能に支持される。

　押付ローラ４０は、ディスク重合領域において、サイドディスク１２ｂと当接し、第１軸部５７を中心に回転する。押付ローラ４０は、第１ローラフォロア４７を介して伝達される押付力が大きくなると、ディスク１１、１２を弾性変形させて、トルク伝達接触部を形成する。

　押付ローラ４０には、保持部４１を介して付勢部４５ａ、４５ｂのバネ６０の付勢力が作用する。

　第１ローラフォロア４７は、図５に示すように第２支持部４４と連結する第２シャフト５６が内周孔４７ａに挿入され、フロントクランプアーム６７およびリアクランプアーム６８のディスク１１、１２側の側面６７ａ、６８ａに当接して転動する。

　第２支持部４４に連結する端部とは反対側の第２シャフト５６の端部は、ローラフォロアサポートブロック４８に形成された孔４８ａに挿入される。孔４８ａは、入力軸１０の軸方向に沿って形成されるオーバル形状の孔である。ローラフォロアサポートブロック４８は孔４８ａに沿って第２シャフト５６を入力軸１０の軸方向に摺動可能に支持する。また、ローラフォロアサポートブロック４８は、軸心連結線Ｏ方向に延びる第１シャフト３８を介してブラケット３７に連結しており、ブラケット３７の移動に応じて軸心連結線Ｏ方向に移動する。

　ディスククランプ機構３１は、アームシャフト６５、フロントクランプアーム６７およびリアクランプアーム６８を備える。

　アームシャフト６５は、軸心連結線Ｏ、および入力軸１０に対して直角な方向に延びる円柱状の部材である。アームシャフト６５は、入力軸１０と直交し、かつ図５に示すように入力軸１０の軸方向におけるプライマリディスク１１の中心と重なるように設けられる。

　フロントクランプアーム６７は、図３に示すように略Ｌ字状となる板状部材である。フロントクランプアーム６７は一方の端部側でアームシャフト６５に回動可能に支持されている。フロントクランプアーム６７のもう一方の端部は、後述する押付力調整機構３２の係合部７２が形成されている。フロントクランプアーム６７は、図５に示すようにディスク１１、１２側の側面６７ａ（板状部材の厚みを形成する面）が第１ローラフォロア４７に当接する。

　リアクランプアーム６８は、図３に示すように略Ｌ字状となる板状部材である。リアクランプアーム６８は一方の端部側でアームシャフト６５に回動可能に支持されている。リアクランプアーム６８のもう一方の端部は、後述する押付力調整機構３２のケース７０に連結する。リアクランプアーム６８は、図５に示すようにディスク１１、１２側の側面６８ａ（板状部材の厚みを形成する面）が第１ローラフォロア４７に当接する。

　フロントクランプアーム６７およびリアクランプアーム６８は、押付力調整機構３２によって発生する押付力によってアームシャフト６５を支点として回動し、一対の押付ローラ機構３０を挟持することで保持部４１に押付力を作用させ、押付ローラ４０からプライマリディスク１１およびセカンダリディスク１２に押付力を作用させる。

　押付力調整機構３２は、図３に示すようにケース７０と、第２軸部７１と、係合部７２と、回動部７３と、圧縮バネ７４と、第２アクチュエータ（図示せず）とを備える。

　ケース７０は、リアクランプアーム６８の端部に連結する。ケース７０は回動部７３の一部を収容し、第２軸部７１が取り付けられる。

　第２軸部７１は、アームシャフト６５と平行な円柱状の部材であり、回動部７３を回動可能に支持する。

　係合部７２は、フロントクランプアーム６７の端部に形成され、同端部からリアクランプアーム６８側に延びる連結部７５と、連結部７５のリアクランプアーム６８側の端部から第２軸部７１を囲繞するように延びる曲面部７６とを備える。曲面部７６は、第２軸部７１を中心とした円弧状の外周壁を有する。曲面部７６の外周壁には、回動部７３の第２ローラフォロア７９が接触して転動する。

　回動部７３は、回転ボディ７７と、回転伝達ブロック７８と、第２ローラフォロア７９とを備える。回転ボディ７７は、第１ボディ８０と、第２ボディ８１とを備える。

　第１ボディ８０は、第２軸部７１を挟むように延びた略Ｕ字状の部材である。第１ボディ８０は、第２軸部７１の外周壁に当接し、第２軸部７１によって回動可能、且つ摺動可能に支持される。第１ボディ８０は、開放側の端部に圧縮バネ７４の一方の端部を支持するストッパー８２を備える。

　回転伝達ブロック７８は、第２軸部７１が貫通し、第２軸部７１によって回動可能に支持される。回転伝達ブロック７８は、圧縮バネ７４のストッパー８２によって支持される端部とは反対側の端部を支持する。

　第１ボディ８０と第２ボディ８１とは接合されており、第２ボディ８１には、第２ローラフォロア７９が取り付けられる。

　回転ボディ７７は、圧縮バネ７４の復元力によって、常に第２軸部７１からストッパー８２に向かう向きに付勢されている。しかし、第２軸部７１に対して圧縮バネ７４とは反対側に位置する第２ボディ８１が回転伝達ブロック７８に当接し、第２軸部７１から圧縮バネ７４方向への回転ボディ７７の移動は規制される。

　第２ローラフォロア７９は曲面部７６の円弧状の外周壁に当接して転動する。第２ローラフォロア７９は、第２アクチュエータによって第２軸部７１を回転ボディ７７と一体となって回動し、圧縮バネ７４によって常に第２軸部７１に向けて付勢される。

　押付力調整機構３２は、第２ローラフォロア７９を第２軸部７１を中心に回動させることで、圧縮バネ７４によって第２ローラフォロア７９を第２軸部７１に向けて付勢する力の方向を変更する。これにより、フロントクランプアーム６７をリアクランプアーム６８側へ押す力、すなわち一対の押付ローラ機構３０を挟持する押付力を変更する。

　次に、トルク伝達接触部について説明する。

　図６は、ディスク重合領域を示す図である。また、図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面において、トルク伝達接触部を形成した状態を示す図である。

　上記のように、プライマリディスク１１及びセカンダリディスク１２は、全周に亘って外周側が反るように形成されたディスクである。全周に亘って外周側が反った形状には、例えば、すり鉢形状や山形状がある。

　ディスク１１ａ及びサイドディスク１２ｂは、図６に示すように、センターディスク１２ａに対して外周側が離間する向きで配設される。

　また、プライマリディスク１１及びセカンダリディスク１２は、外側に配設されるディスクほど反りが大きくなるように設定される。なお、センターディスク１２ａは平らであり、外側に配設されるディスクほど反りが大きい状態には、センターディスク１２ａが平らなディスクである場合も含まれる。

　変速機３においては、押付機構１３による押付力が作用すると、プライマリディスク１１とセカンダリディスク１２とが弾性変形して接触し、トルク伝達接触部が形成される。このとき、ディスク１１ａ及びサイドディスク１２ｂは、図７に示すように、軸心連結線Ｏと直交する方向の両外周側が、センターディスク１２ａから離間する方向に撓んだ状態となる。

　ディスクの撓み量は、ディスクの反りが大きいほど大きくなるので、ディスク１１ａの撓み量よりも、サイドディスク１２ｂの撓み量のほうが大きくなる。これにより、軸心連結線Ｏと直交する方向における各ディスク間の隙間は、押付機構１３による押付力が作用していない状態よりも大きくなる。

　そして、ディスクの位相が軸心連結線Ｏ方向に近くなるほど、各ディスク間の隙間が小さくなり、軸心連結線Ｏ方向において、ディスク１１、１２が接触する。つまり、ディスク１１、１２は、軸心連結線Ｏ方向においてのみ接触することになり、その他の部分は接触することがない。

　また、ディスク１１ａ及びサイドディスク１２ｂが撓んだ状態は、軸線連結線Ｏ方向に稜線を持った山形状となるので、軸心連結線Ｏ方向において、ディスク１１ａ及びサイドディスク１２ｂの稜線部分が直線的に接触部を形成する。したがって、トルク伝達接触部以外の部分も接触することになるが、押付ローラ４０がディスク１１、１２を押し付けているトルク伝達接触部以外は接触面圧が小さく、発生する摩擦力も小さい。また、ディスク１１、１２の表面粗さを小さくすることで、さらに摩擦力を小さくすることができる。したがって、トルク伝達接触部以外が接触することによるトルク伝達効率の低下を抑制できる。

　上記態様によれば、押付ローラ４０がプライマリディスク１１及びセカンダリディスク１２を挟んで接触させると、ディスク１１ａ及びサイドディスク１２ｂの、軸心連結線Ｏ方向と直交する方向の両外周側が、センターディスク１２ａから離間する方向に撓む。このとき、反りが大きいディスクほど大きく撓むので、軸心連結線Ｏ方向以外では、ディスク同士が接触することがない。軸心連結線Ｏ方向においては、トルク伝達接触部以外の部分も接触するが、押付ローラ４０がディスク１１、１２を押し付けているトルク伝達接触部以外は接触面圧が低く、発生する摩擦力も小さい。したがって、摩擦抵抗によるトルク伝達効率の低下を抑制できる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　例えば、上記実施形態では、２枚のディスク１１ａと２枚のサイドディスク１２ｂとを備える構成としているが、サイドディスク１２ｂを備えない構成としてもよいし、サイドディスク１２ｂの外側にさらにディスク１１ａを備える構成としてもよい。

　本願は２０１３年３月７日に日本国特許庁に出願された特願２０１３－０４５３２７に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (1)

1. 　マルチディスク変速機であって、
   　動力源からの回転が入力される入力軸と、
   　前記入力軸に対して平行に配置される出力軸と、
   　前記入力軸に設けられるプライマリディスクと、
   　前記出力軸に設けられ、前記プライマリディスクと重なり合うディスク重合領域を有するセカンダリディスクと、
   　前記ディスク重合領域において前記プライマリディスク及び前記セカンダリディスクを挟んで両側に配置される一対の押付ローラと、
   　前記一対の押付ローラを、前記入力軸と前記出力軸との間で移動させる変速アクチュエータと、
   　前記一対の押付ローラを、前記プライマリディスク及び前記セカンダリディスクに押し付ける押付機構と、を備え、
   　前記プライマリディスク及び前記セカンダリディスクは、前記プライマリディスク及び前記セカンダリディスクの中で外側に配設されるディスクほど反りが大きいマルチディスク変速機。

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