JP5120134B2 - 摩擦車式無段変速機 - Google Patents
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Description
入出力コーンディスクを同軸に対向配置して具え、これら入出力コーンディスク間にパワーローラ(摩擦車)を介在させて構成する。
これによりパワーローラは、入出力コーンディスクとの間における油膜の剪断を介して入出力コーンディスクとの間でトランクション伝動が可能となり、入出力コーンディスク間で動力の受け渡しを行うことができる。
変速比が目標変速比になったところで、トラニオンおよびパワーローラを傾転軸線方向オフセット位置から中立位置に戻し、パワーローラが上記した自己傾転を行わなくなるようにすることで目標変速比を維持する。
例えばかかる問題に鑑み、特許文献1に記載のように、入力ディスクへの回転入力を断接する入力クラッチを設ける提案が従来よりなされている。
このため、当該ローディング機構および入力クラッチを相互に軸線方向へ並べてタンデムに配置することとも相まって、摩擦車式無段変速機の軸線方向寸法が大きくなり、車載性が低下するという問題を生じていた。
相互に同軸配置した入出力ディスク間に摩擦車を具え、該摩擦車を、ローディング機構が発生したスラストにより入出力ディスク間に挟圧して、該入出力ディスク間での動力伝達を可能となし、前記入力ディスクへの回転入力を断接する入力クラッチを具えた摩擦車式無段変速機を要旨構成の基礎前提とし、
前記ローディング機構は、油圧に応動して前記スラストを発生するローディングピストンを有した油圧式ローディング機構とし、
該油圧式ローディング機構のローディングピストンが、前記入力クラッチのクラッチ板を相互に押圧締結させて該押圧締結状態のクラッチ板を介し前記スラストを前記入出力ディスク間に付与するよう構成したことを特徴とするものである。
摩擦車を入出力ディスク間に挟圧すべく油圧式ローディング機構が発生したスラストを入力クラッチの締結にも用いることとなり、
入力クラッチを締結させるためのピストンなどのクラッチ締結動作機構が不要であり、その分、ローディング機構および入力クラッチを相互に軸線方向へ並べてタンデムに配置するといえども、摩擦車式無段変速機の軸線方向寸法が大きくなるのを緩和することができ、車載性が低下するという問題を軽減することができる。
図1は、本発明の一実施例になる摩擦車式無段変速機を示し、本実施例ではこの摩擦車式無段変速機をトロイダル型無段変速機として構成する。
このトロイダル型無段変速機は、伝動容量を倍化するため、変速機ケース1内に2個のトロイダル伝動ユニット、つまり、フロント側トロイダル伝動ユニット2、およびリヤ側トロイダル伝動ユニット3をタンデムに収納した、所謂ダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機とする。
該トロイダル伝動ユニット2,3は、出力コーンディスク(出力ディスク)6,7が相互に背中合わせになるようにして同軸に配置し、
背中合わせの出力コーンディスク(出力ディスク)6,7を一体ユニットに構成する。
パワーローラ8,9はそれぞれ、対応する入出力コーンディスク4,6および5,7間で上記の動力伝達を行うよう軸線O2の周りに回転可能な内輪8a,9aと、これら内輪8a,9aを回転自在に支持した外輪8b,9bとで構成する。
トラニオン11,12は、相互に隣接する上端(図1の手前側端)同士、および、相互に隣接する下端(図1の向こう側端)同士をそれぞれ、対応する入出力コーンディスク4,6および5,7の対向トロイド面により規定される内輪8a,9aの首振り軸線O3の周りで回転し得るよう、図示せざるアッパーリンクおよびロアリンクにより相互に連節し、
これによりパワーローラ8,9を、対応する入出力コーンディスク4,6および5,7間から追い出されることなく、当該入出力コーンディスク4,6および5,7との接触状態を保ち得るようにする。
フロント側入力コーンディスク4は、ボールスプライン14によりバリエータシャフト13に回転係合させるも、軸線方向にスライド可能とする。
リヤ側入力コーンディスク5は、遊星歯車組15のキャリア16によりバリエータシャフト13に対し軸線方向相対変位可能に回転係合させると共に、該キャリア16を介してバリエータシャフト13に対し抜け止めする。
一体ユニットの出力コーンディスク6,7は、その軸線方向両端近傍において変速機ケース1に横架したリンクポスト18,19によりスラストベアリング21,22を介し軸線方向に位置決めし、これにより中空出力軸17も軸線方向位置に位置決めする。
遊星歯車組15のキャリア16内にカウンターシャフト24を回転自在に支持し、該カウンターシャフト24の前後端にそれぞれカウンターギヤ24a,24bを一体成形する。
バリエータシャフト13の後端に突き合わせて相対回転可能に出力軸25を設け、この軸25に出力歯車26を一体結合する。
前方のカウンターギヤ24aをバリエータギヤ23に噛合させ、後方のカウンターギヤ24bを出力歯車26に噛合させることにより、バリエータシャフト13および出力軸25間を駆動結合する。
なお入力軸31は、図示せざるトルクコンバータなどを経てエンジンに結合する。
この入力クラッチ34は、入力軸31に結着したクラッチドラム35と、クラッチハブ36と、クラッチドラム35の内周にスプライン嵌合したクラッチ板およびクラッチハブ36の外周にスプライン嵌合したクラッチ板の交互配置になるクラッチパック37とで構成し、
クラッチハブ36の内周をスプライン38によりバリエータシャフト13に回転係合させる。
かかる配置のクラッチパック37を介しフロント側入力コーンディスク4を図1の右方へ附勢し、その反力でバリエータシャフト13を図1の左方へ附勢して、パワーローラ8,9をそれぞれ、対応する入出力コーンディスク4,6間および5,7間に挟圧するためのスラストを発生するローディング機構41を以下に詳述する。
シリンダ42はクラッチドラム35内に位置させ、ローディングピストン43はその外周部が、クラッチパック37を挟んでフロント側入力コーンディスク4の円環状突起4aと軸線方向に対向する直径となす。
なおローディングピストン43の内周はクラッチハブ36の前方へ延在する中心円筒部上に摺動自在に嵌合し、またリターンスプリング45をローディングピストン43およびクラッチハブ36間に縮設することで、これらローディングピストン43およびクラッチハブ36がタンデムピストン構造を提供するようになす。
そして皿バネ47のバネ力は、ローディング機構41が前記のスラストを発生させていない間においても、パワーローラ8,9をそれぞれ、対応する入出力コーンディスク4,6間および5,7間に僅かな力で挟圧して、ローディング機構41が前記のスラストを発生させ始めるトルクの立ち上がり当初からその伝達が可能となるようにするプリロード用の初期スラストを発生させるバネ力とする。
シリンダ室44への油圧でローディングピストン43が図1の右方へストロークされて、クラッチパック37のクラッチ板を相互に押圧すると、入力クラッチ34の締結により入力軸31へのエンジン回転がクラッチドラム35、クラッチパック37、クラッチハブ37、スプライン38を順次経てバリエータシャフト13に伝達される。
このとき、ローディングピストン43は、室44内への入力トルクに応じた油圧により入力トルク対応のスラストを発生して、プリロード用の皿バネ47によるバネ力との共働により、バリエータシャフト13および入力コーンディスク5を図1の左方へ附勢し、この時のスラスト反力が入力コーンディスク4を図1の右方へ附勢する。
なお、ローディングピストン43が上記のスラストを発生させていない間においても、プリロード用の皿バネ47がそのバネ力でパワーローラ8,9を対応する入出力コーンディスク4,6間および5,7間に挟圧しているため、
ローディングピストン43が上記のスラストによりクラッチパック37のクラッチ板を相互に押圧し始めて入力クラッチ34が締結開始したときから、パワーローラ8,9は対応する入出力コーンディスク4,6間および5,7間での動力伝達を行うことができる。
このスラスト荷重でパワーローラ8,9が入出力コーンディスク4,6間および5,7間からその径方向外方へ追い出されるのを、トラニオン11,12の上端間を連節した図示せざる前記したアッパーリンク、および、トラニオン11,12の下端間を連節した図示せざる前記したロアリンクにより阻止する。
バリエータシャフト13から入力コーンディスク4,5への回転は、これらに油膜の剪断を介して係合するパワーローラ8,9に伝達され、パワーローラ8,9を軸線O2 の周りに回転させる。
パワーローラ8,9は、これらに油膜の剪断を介して係合する出力コーンディスク6,7に回転を伝達し、この回転を中空出力軸17からバリエータギヤ23、カウンターシャフト24および出力軸25から取り出すことができる。
図示しなかったが、各トラニオン11,12の下端にはサーボピストンを同軸に結合して設け、これらサーボピストンをコントロールバルブ(図示せず)により同位相(同じ変速方向)で同期してストロークさせることにより変速制御を行う。
パワーローラ8,9が傾転軸線O2 の周りに回転分力を受け、傾転軸線O2 の周りに同期して同位相で首振り回転(傾転)される。
伝動比が目標とする変速比になったところで、パワーローラ8,9を上記オフセットが0の非変速中立位置に戻すことにより、当該伝動比を維持することができる。
例えば、トロイダル伝動ユニット2,3(バリエータ)の伝達可能な許容トルク上限値を超えた大きなトルクが入力されたときは、入力クラッチ34の伝達トルク容量を当該許容トルク上限値以下に制限して入力クラッチ34をスリップさせることにより、トロイダル伝動ユニット2,3(バリエータ)の破損防止を図る必要がある。
このときローディングピストン43からのスラストも制限されて、パワーローラ8,9を入出力コーンディスク4,6間および5,7間に挟圧する力が不足することとなる。
かかるパワーローラ挟圧力の不足を補うのに必要な油圧を室46へ供給し、これによりクラッチハブ36および入力ディスク4間を対応する力で相互に離反する方向に附勢する。
これら入力ディスク5,4の附勢力は、パワーローラ8,9を対応する入出力コーンディスク4,6間および5,7間に挟圧することになるが、この挟圧力を提供する室46への油圧が前記したごとく、室44への油圧制限(ローディングピストン43のスラスト制限)によるパワーローラ挟圧力の不足を補うのに必要な油圧値であることから、
パワーローラ8,9を対応する入出力コーンディスク4,6間および5,7間に、入力トルク対応の力で挟圧し続けることができ、トロイダル伝動ユニット2,3(バリエータ)が動力伝達不能になる事態を回避することができる。
入力クラッチ34を締結させるためのピストンなどのクラッチ締結動作機構が不要であり、その分、ローディング機構41および入力クラッチ34を相互に軸線方向へ並べてタンデムに配置するといえども、トロイダル型無段変速機の軸線方向寸法が大きくなるのを緩和することができ、車載性が低下するという問題を軽減することができる。
ローディングピストン43が入力クラッチ34のクラッチパック(クラッチ板)37を相互に押圧締結させて、上記パワーローラ挟圧用のスラストを入出力ディスク4,6間および5,7間に付与する構成であるため、
簡易で、安価な構成により上記の作用効果を実現することができる。
入力クラッチ34のクラッチハブ36を、両入力ディスク4,5に共通なバリエータシャフト13に対し駆動結合させたため(スプライン38)、以下の作用効果が奏し得られる。
他方の入力ディスクへトルクが伝達されるまでにスプラインなどのガタ要素が多数介在することとなり、両入力ディスク4,5間に一時的にガタに起因した相対回転が発生してトラクションロスが発生したり、変速制御への悪影響が発生する。
両入力ディスク4,5へのトルク伝達経路中におけるガタ要素が同数となり、両入力ディスク4,5間に相対回転が発生することがなく、この相対回転によりトラクションロスが発生したり、変速制御へ悪影響が及ぶという問題を回避することができる。
前記したように、パワーローラ8,9の挟圧力を不変に保ったまま、入力クラッチ34の伝達トルク容量を制限することができ、許容上限値を超えた入力トルクによりトロイダル伝動ユニット2,3(バリエータ)が破損されたり、その耐久性が低下するのを入力クラッチ34のスリップにより防止することができる。
ローディング機構41がスラストを発生させ始めて、入力クラッチ34の締結開始によるトルクの立ち上がり当初からトルク伝達を行うことが可能となり、トルクの立ち上がり応答を高めることができる。
本実施例においては図1におけると同様、バリエータシャフト13および入力軸31の相互突き合わせ部に配置する入力クラッチ34のクラッチパック37を、出力コーンディスク6から遠いフロント側入力コーンディスク4の背面外周部に突設した円環状突起4aと対面する位置に配置するが、
クラッチハブ36を、バリエータシャフト13ではなく、フロント側入力コーンディスク4に回転係合させたものである。
本実施例においては図1におけると同様、入力クラッチ34のクラッチパック37を、出力コーンディスク6から遠いフロント側入力コーンディスク4の背面外周部に突設した円環状突起4aと対面する位置に配置し、クラッチハブ36をバリエータシャフト13に回転係合させるが、図1における室46を設定しないものである。
2 フロント側トロイダル伝動ユニット
3 リヤ側トロイダル伝動ユニット
4 入力コーンディスク(入力ディスク)
5 入力コーンディスク(入力ディスク)
6 出力コーンディスク(出力ディスク)
7 出力コーンディスク(出力ディスク)
8 パワーローラ(摩擦車)
9 パワーローラ(摩擦車)
11 トラニオン
11a クランク部
12 トラニオン
12a クランク部
13 バリエータシャフト
14 ボールスプライン
15 遊星歯車組
16 キャリア
17 中空出力軸
18,19 リンクポスト
21,22 スラストベアリング
23 バリエータギヤ
24 カウンターシャフト
25 出力軸
26 出力歯車
31 入力軸
32 オイルポンプ
33 中空固定軸
34 入力クラッチ
35 クラッチドラム
36 クラッチハブ
37 クラッチパック
38 スプライン
41 ローディング
42 シリンダ
43 ローディングピストン
44 シリンダ室
45 リターンスプリング
46 油室
47 皿バネ(弾性手段)
Claims (4)
- 相互に同軸配置した入出力ディスク間に摩擦車を具え、該摩擦車を、ローディング機構が発生したスラストにより入出力ディスク間に挟圧して、該入出力ディスク間での動力伝達を可能となし、前記入力ディスクへの回転入力を断接する入力クラッチを具えた摩擦車式無段変速機において、
前記ローディング機構は、油圧に応動して前記スラストを発生するローディングピストンを有した油圧式ローディング機構とし、
該油圧式ローディング機構のローディングピストンが、前記入力クラッチのクラッチ板を相互に押圧締結させて該押圧締結状態のクラッチ板を介し前記スラストを前記入出力ディスク間に付与するよう構成したことを特徴とする摩擦車式無段変速機。 - 一対の摩擦車式無段変速ユニットを、出力ディスクが背中合わせとなるよう同軸に配して具え、両摩擦車式無段変速ユニットの入力ディスクに、共通なバリエータシャフトを介して回転を入力するようにした、請求項1に記載の摩擦車式無段変速機において、
前記入力クラッチのクラッチハブを前記バリエータシャフトに駆動結合させたことを特徴とする摩擦車式無段変速機。 - 請求項2に記載の摩擦車式無段変速機において、
前記入力クラッチのクラッチハブを、前記油圧式ローディング機構の第2ピストンとしても作用するよう構成して配置し、該第2ピストンおよび前記ローディングピストンに対する油圧を個別に制御し得るよう構成したことを特徴とする摩擦車式無段変速機。 - 請求項3に記載の摩擦車式無段変速機において、
前記第2ピストンと、この第2ピストンに近い側の入力ディスクとの間に、プリロードを作用させる弾性手段を介在させ、このプリロードにより前記摩擦車を初期荷重で前記入出力ディスク間に挟圧しておくよう構成したことを特徴とする摩擦車式無段変速機。
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