JPH10115355A - 従動２軸無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 円滑に変速でき動力伝達能力が大きく、かつ
動力伝達効率がよく小型化出来る四輪駆動用従動２軸無
断変速装置を提供する。 【解決手段】 第１従動軸１１と第２従動軸１３と、原
動スリーブ１７の両端にトルクカム２０を介して第１原
動車１８と第２原動車１９を設け、第１原動車１８と第
１従動車１２−１に圧接接合する５個の第１ボール転動
子群２１−１と第２原動車１９と第２従動車１２−２に
圧接係合する第２ボール転動子群２１−２を原動軸１５
の周りに放射状に配置する。ボール転動子を平面側で支
承する半月状の揺動部材２２を溝２６に係合させた第１
アウターリング２４と第２アウターリング２５を並設
し、第１ボール転動子群２１−１の揺動部材２２と第２
ボール転動子群２１−２の揺動部材２２を背中合せにし
て固定スパイダー２７の溝２８に嵌装し，揺動部材２２
を揺動させる油圧第１及び第２リングシリンダー３２，
３３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は四輪駆動自動車の無
段変速装置として好適な回転力の伝達に複数のボール転
動子を介して行う従動２軸無段変速装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】現用の四輪駆動機構は、エンジン出力軸
をトルコン及びクラッチ装置を介して変速装置に接続
し、変速装置の次段に駆動力分配装置を介して前後輪を
駆動するようにしている。

【０００３】このように従来の四輪駆動機構は、エンジ
ン出力を１つの変速装置で変速する形式を採っているた
め、エンジン出力に見合った大型の変速装置を必要とし
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、四
輪駆動用の変速装置を小型化することができ、しかも運
転中も無段変速し得るるものを提供することを課題とす
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたもので、回転力の伝達にボール転
動子を介して行う無段変速装置を２組巧妙に組み合せ、
エンジン出力を半分づゝ各無段変速装置で変速する構成
とすることにより、小型化を可能としたものである。

【０００６】即ち、第１の発明は、ケーシングの両側
に、内側端に第１従動車を備えた第１従動軸と、同じく
内側端に第２従動車を備えた第２従動軸を、前記両従動
車を対向させて同一軸線上に設け、前記両従動車間にス
プラインを介して原動スリーブを遊嵌した原動軸を両従
動軸内に回動自在に設け、前記原動スリーブの両端にト
ルクカムを介して第１原動車と第２原動車とを設け、第
１原動車と第１従動車に圧接係合する適数の第１ボール
転動子群を前記原動軸の周りに放射状に配置し、また第
２原動車と第２従動車に圧接係合する前記第１ボール転
動子群と同数の第２ボール転動子群を原動軸の周りに放
射状に配置すると共に、前記ボール転動子を平面側の凹
部で支承する半月状の第１ボール転動子群の揺動部材の
弧面側と第２ボール転動子群の揺動部材の弧面側を背中
合せにして支持手段に揺動自在に取付け、且つ第１ボー
ル転動子群の揺動部材と第２ボール転動子群の揺動部材
とを同時に相反する方向に揺動させる駆動手段を設けた
ことを特徴とする従動２軸無段変速装置である。

【０００７】また、第２の発明は、ケーシングの両側
に、内側端に内外２つのリムを持つ従動車を備えた第１
従動軸と、同じく内側端に内外２つのリムを持つ従動車
を備えた第２従動軸を、前記両従動車を対向させて同一
軸線上に設け、前記両従動車間にスプラインを介して原
動スリーブを遊嵌した原動軸を両従動軸内に回動自在に
設け、前記原動スリーブの両端にトルクカムを介して第
１原動車と第２原動車とを設け、停止位置以外は第１原
動車と第１従動車の内外何れか一方のリムが球面部に圧
接接合し、停止位置の時は第１従動車の両リムが離れる
形状とした適数の截頭第１ボール転動子群を前記原動軸
の周りに放射状に配置し、同じく停止位置以外は第２原
動車と第２従動車の内外何れか一方のリムが球面部に圧
接係合し、停止位置の時は第２従動車の両リムが離れる
形状とした前記截頭第１ボール転動子群と同数の截頭第
２ボール転動子群を原動軸の周りに放射状に配置すると
共に、前記截頭ボール転動子を平面部の凹部で支承する
半月状の前記截頭第１ボール転動子群の揺動部材の弧面
側と截頭第２ボール転動子群の揺動部材の弧面側をそれ
ぞれ背中合せにして支持部材に揺動自在に取付け、且つ
第１ボール転動子群の揺動部材と第２ボール転動子群の
揺動部材とを同時に相反する方向に揺動させる駆動手段
を設けたことを特徴とする従動２軸無段変速装置であ
る。

【０００８】

【作用】第１の発明は、原動軸が回転すると、スプライ
ン，原動スリーブを介して第１原動車と第２原動車が回
転し、その回転はボール転動子を介して第１従動車と第
２従動車に伝達され、ボール転動子の傾斜に応じた原動
車と接触するボール転動子の回転有効径と従動車と接触
するボール転動子の回転有効径によって決る変速比に応
じた回転が行なわれる。

【０００９】そして、揺動部材の駆動手段を作動させ
て、ボール転動子の自転軸の傾斜を変え、原動車側と従
動車側に接するボール転動子の回転有効径を変えること
により、第１従動車と第２従動車の回転を無段変速する
ことができる。

【００１０】第２の発明は、動力を伝達するボール転動
子として截頭ボール転動子を用い、従動車として内外に
２つのリムを持つ従動車を用いた点が第１の発明と相違
し、従動車の外側のリムが截頭ボール転動子の球面に接
触した時と、内側のリムが截頭ボール転動子の球面に接
触した時では従動車の同転方向が逆になり、また内外の
リム双方が球面から離れた時は停止状態となるものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は５個のボール転動子を用い
た第１の発明の実施例の縦断正面図、図２はそのＡ−Ａ
線断面図、図３は内部に組込んだ部品の分解斜視図であ
る。

【００１２】図１〜図３において、１１は内側端に皿状
の第１従動車１２−１を設けた第１従動軸、１３は同じ
く内側端に皿状の第２従動車１２−２を設けた第２従動
軸で、前記第１従動車１２−１と第２従動車１２−２を
対向させて同一軸線上に配置され、ケーシング１４にそ
れぞれ回動自在に取付けられている。

【００１３】１５はスプライン１６に原動スリーブ１７
を遊嵌した原動軸で、前記第１及び第２従動軸１１，１
３内に枢着され、端部は第１従動軸１１側に出してあ
る。

【００１４】１８，１９は前記原動スリープ１７の両端
にトルクカム２０をそれぞれ介して連繋した第１原動車
と第２原動車、２１−１，２１−２は半月状の揺動部材
２２の平面部の凹部２２ａに配置した小ボール群２３を
介して支承されるボール転動子で、運転時は球面を前記
第１原動車１８又は第２原動車１９と従動車１２−１又
は１２−２に接触させ、それを支持する揺動部材２２は
図３に示すよな弾性撓みをもつ第１アウターリング２４
及び第２アウターリング２５の原動軸１５の軸線方向に
設けた溝２６に揺動自在に嵌装されている。

【００１５】２７は両側に所要数のセパレータ用突起２
７ａを備え、ケーシング１４に固定されたボール転動子
２１のセパレータ用の固定スパイダーで、前記揺動部材
２２はこの固定スパイダー２７に設けた溝２８にも嵌装
していて、所定位置で揺動部材２２が揺動するように構
成されている。

【００１６】固定スパイダー２７の両側に装着された第
１ボール転動子群の半月状の揺動部材２２と、第２ボー
ル転動子群の半月状の揺動部材２２は、弧面側を背申合
せにして固定スパイダー２７の溝２８に嵌装され、その
外側間と、第１アウターリング２４と第２アウターリン
グ２５間には圧縮コイルスプリング２９，３０が設けら
れている。 なお、３１は座球である。

【００１７】３２，３３は両側に設けた油圧第１リング
シリンダーと油圧第２シリンダーで油圧制御装置により
同時に駆動され、第１ボール転動子群と第２ボール転動
子群の揺動部材を相反する方向に同時に揺動させるよう
になっている。

【００１８】３４は前輪車軸駆動軸、３５は後輪車軸駆
動軸で、原動軸１５と平行にケーシング１４に枢着され
ると共に、差動歯車装置３６で連繋されている。

【００１９】そして、これら前輪車軸駆動動軸３４と後
輪車軸駆動軸３５は、前記第１従動軸１１と第２従動軸
１３にそれぞれ巻掛伝動装置３６，３７を介して連繋さ
れている。

【００２０】以上のように構成されるので、原動軸１５
が回転すると、スプライン１６を介して原動スリーブ１
７が回動し、トルクカム２０，２０を介して第１原動車
１８と第２原動車１９が回転する。

【００２１】第１原動車１８と第２原動車１９の回転
は、それぞれに接触するボール転動子２１，２１を介し
て第１従動車１２−１と第２従動車１２−２に伝達さ
れ、更に巻掛伝動装置３６，３７を介して前輪車軸駆動
軸３４及び後輪車軸駆動軸３５に伝達される。なお、こ
れら駆動軸を差動歯車装置３８で連繋しているのは同期
をとるためであり、トルクカム２０，２０を設けたのは
負荷が掛った時第１原動車１８と第２原動車１９を負荷
に応じて軸方向に移動させて第１ボール転動子１２−１
と第２ボール転動子１２−２との圧接力を自動調整し、
スリップを防ぐと共に、伝達効率を上げるためである。

【００２２】このような運転状態で図示しない油圧制御
装置で、圧縮コイルスプリング２９，３０に抗して油圧
第１リングシリンダー３２と油圧第２リングシリンダー
３３を同時に作動させると、半月状の各揺動部材２２が
駆動され、小ボール群２３を介して支承されている第１
ボール転動子１２−１と第２ボール転動子１２−２の自
転軸の傾斜が変化し、その傾斜に応じて図４に示すよう
に第１従動車１２−１と第２従動車１２−２の回転が無
段変速されることになる。

【００２３】即ち、両従動車の逆転回転が〔Ｉ〕の場合
は高速、〔ＩＩ〕の場合は中速、〔ＩＩＩ〕の場合は低
速になる。

【００２４】こゝで、原動車の回転有効径（ボール転動
子との圧接部中心）をａ，原動車と圧接するボール転動
子の同転有効径をｂ，従動車と圧接するボール転動子の
回転有効径をｃ，従動車の回転有効径をｄとすれば、変
速比Ｖ_ａは次式で表わされ負符号より明かなように逆転
変速となる。

【００２５】

【数１】

【００２６】本発明にかゝる無段変速装置は、ボール転
動子を用いた２組の無段変速機構を対称的に配置して入
力を２分して変速するように構成したので、小型化さ
れ、図５に示すように半月状の揺動部材２２で第１ボー
ル転動子２１−１及び第２ボール転動子２１−２を支承
すると共に、その弧面側を背中合せにして、原動車及び
従動車とボール転動子との圧接力ｆａ，ｆｄによって生
じるスラスト方向の力ｆ１を背中合せ部で相殺するよう
に構成し、またラジアル方向の力ｆ２は弾性撓みをもつ
第１アウターリング２４と第２アウターリング２５で均
等負担させる。

【００２７】更にヘルツ面積を含む仮想円錐Ｃ_ａ，
Ｃ_ｂ，Ｃ_ｃ，Ｃ_ｄの頂点Ｏ_ａ，Ｏ_ｂ，Ｏ_ｃ，Ｏ_ｄは同じ
側に位置するので、接触巾に於ける内外の回転径比ｂ１
／ａ１，とｂ２／ａ２及び、ｄ１／ｃ１と ｄ２／ｃ２
の差は極めて少なくなり、従って、原動車１８，１９，
従動車１２−１，１２−２の接触リム部の曲率はボール
転動子２１−１，２１−２のそれに極めて近い値を採る
事が出来るので、広いヘルツ面積が得られ、耐荷重性が
高まり、伝達能力が大で効率の良い接触条件が得られ
る。

【００２８】図６は４個のボール転動子を用いた第２の
発明の実施例の縦断正面図、図７はそのＢ−Ｂ線断面
図、図８は内部に組込んだ部品の分解斜視図である。

【００２９】この実施例が前記実施例と異なる大きな相
違点は、ボール転動子として截頭ボール転動子を使用
し、且つ内外２つのリムを備えた従動車を用いた点であ
り、このことにより、前記実施例の利点、特長と共に、
截頭ボール転動子の自転軸の傾斜角制御による正逆転及
び停止が出来るようにしたことである。

【００３０】また設計的には、異なる機構によるボール
転動子の揺動駆動手段を用い、且つ別の機構による出力
の取り出し方をしている点である。

【００３１】即ち、第１従動軸４１と第２従動軸４３を
同一軸線上に配置してケーシング４４に枢着し、各従動
軸の内側端に内外２つのリムＲ１，Ｒ２を備えた第１従
動車４２−１と第２従動車４２−２を設け、左側端を第
１従動軸４１より外に出した原動軸４５を第１従動軸４
１と第２従動軸４３内に枢着すると共に、スプライン４
６を介して原動スリーブ４７を遊嵌し、この原動スリー
ブ４７の両端にトルクカム５０を介して第１原動車４８
と第２原動車４９を設け、第１截頭ボール転動子５１−
１と第２截頭ボール転動子５１−２を背中合せにした半
月状の揺動部材５２、５２にそれぞれ枢着させている。

【００３２】揺動部材５２．５２を第１アウターリング
５３及び第２アウターリング５４の溝５５と固定スパイ
ダー５６の溝５７に揺動自在に嵌装させることは前記実
施例の場合と同じであるが、その揺動駆動手段として
は、揺動部材５２にセクターギヤ５２１を設け、それと
噛合するラック５５１を第１アウターリング５３及び第
２アウターリング５４の溝５５に削設し、第１アウター
リング５３と第２アウターリング５４を油圧第１シリン
ダー５８と油圧第２シリンダー５９によって同時に駆動
するようにした点が相違する。

【００３３】また、前輪車軸駆動軸６０との連繋は、第
１従動軸４１に設けたギヤ６１とそれと噛合するギヤ６
２とによって行い、後輪車軸駆動軸には第２従動軸４３
を直接用いるようにした点が相違する。

【００３４】また、各截頭ボール転動子５１−１，５１
−２の半月状の揺動部材への取付け方が、前記実施例と
は相違している。

【００３５】即ち、この実施例では、截頭ボール転動子
５１−１，５１−２に図６及び図８に示すようにレース
溝５１−１ａ，５１−２ａを設け、このレース溝にボー
ルベアリングのように小ボール群を配装した角接触玉軸
受の外輪６３を嵌合させ、このた角接触玉軸受の外輪６
３を吸着用磁石６４を内蔵した半月状の揺動部材５２の
凹部５２ａに嵌装して、各截頭ボール転動子が揺動部材
５２に対して回動し得るように取付けられている。

【００３６】また、この実施例では、負荷が無くなった
場合、第１原動車４８と第２原動車４９が原動スリーブ
４７側に戻るよう、弱いコイルバネ６５，６５が設けら
れている。

【００３７】次に図６に示す状態における動作について
説明すれば、今原動軸４５が回転すると、スプライン４
６を介して原動スリーブ４７が回転し、トルクカム５
０，５０を介して第１原動車４８と第２原動車４９が回
転する。

【００３８】そして第１従動軸４３と従動軸６０に負荷
が掛っている場合は、コイルバネ６５，６５に抗して第
１原動車４８と第２原動車４９がトルクカム５０，５０
によって原動軸上を摺動し、截頭ボール転動子５１−
１，５１−２にそれぞれ圧接し、第１原動車４８と第２
原動車４９の回転は、截頭ボール転動子５１−１，５１
−２を介して第１従動車４２−１と第２従動車４２−２
の外側のリムＲ１を介して第１従動車４２−１と第２従
動車４２−２に伝達して、第１従動軸４１と第２従動軸
４３を回転させ、更にギヤ６１，６２を介して前輪車軸
駆動軸６０を回転させる。この場合、各従動車の内側の
リムＲ２は截頭ボール転動子から離れている。

【００３９】こゝで、図９の〔Ｉ〕に示すように第１原
動車４８と第２原動車４９の回転有効径（圧接部中心）
をａ．第１原動車４８及び第２原動車４９と截頭ボール
転動子５１−１及び５１−２間の回転有効径をｂ、従動
車の外倒リムＲ１と圧接する截頭ボール転動子５１−１
及び５１−２の同転有効径をｃ，従動車の外側リムＲ１
の回転有効径をｄとすると、変速比Ｖ_ｂは次式で表わさ
れ、負符号より明かなように逆転減変速となる。

【００４０】

【数２】

【００４１】そして、図示しない油圧制御装置で、油圧
第１シリンダー５８と油圧第２シリンダー５９を同時に
作動させて、第１及び第２截頭ボール転動子５１−１，
５１−２の自転軸を図９の〔ＩＩ〕のように寝かせるよ
うに揺動させると、第１及び第２従動車４１，４３は低
速側へ逆転変速される。

【００４２】次にその状態から油圧第１シリンダー５８
及び油圧第２シリンダー５９を更に作動させると、図１
０の〔ＩＩＩ〕の状態、即ち停止位置まで第１及び第２
截頭ボール転動子５１−１を揺動させると、第１従動車
４１と第２従動車４３の内外両リムＲ１，Ｒ２は第１截
頭ボール転動子５１−１と第２截頭ボール転動子５１−
２から離れ、第１及び第２原動車４８，４９が回転して
も第１及び第２従動車４１−４３には回転を伝達しない
状態となり、第１及び第２従動軸４１、４３は停止状態
となる。

【００４３】そして、この停止位置を越えて更に油圧第
１シリンダー５８と油圧第２シリンダー５９を作動させ
て各ボール転動子を揺動させると、図１０の〔ＩＶ〕の
ように今度は、従動車の外側のリムＲ１が截頭ボール転
動子から離れ、内側のリムＲ２が接触するよになり、従
動車は正転することになる。

【００４４】こゝで、従動車の内側のリムＲ２と圧接す
る截頭ボール転動子の回転有効径をｃ’，リムＲ２の回
転有効径をｄ’とすれば正転時の変速比Ｖ_ｂ’は次式の
ようになる。

【００４５】

【数３】

【００４６】図１０の〔ＩＩＩ〕の停止状態において、
各截頭ボール転動子磁石６４によって半月状の揺動部材
５１−１，５１−２に吸着されているので、飛び出して
従動車のリムＲ１，Ｒ２に接触することはなく、また原
動車４８，４９は截頭ボール転動子が従動車リムＲ１，
Ｒ２から離れ無負荷状態になるので、トルクカム５０．
５０の働きが消失し、コイルスプリング６５，６５によ
り原動車４８，４９を原動スリーブ方向に移動させて、
原動車４８，４９に圧接接触していた截頭ボール転動子
から離脱することになる。

【００４７】以上のように、本実施例においては、停止
位置（中立状態）を境にして逆転の無段変速と、正転と
なる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明からわかるように、第１の発
明及び第２の発明は、何れも原動軸の回転をボール転動
子を用いた２組の無段変速機構を介して従動２軸を無段
変速する形式であるため、これを四輪駆動用の無段変速
装置として用いるとき、従来の駆動機構より小型化され
ると共に変速装置の他に設けていたトランスファー装置
や減速装置等が不用となり、駆動機構を簡略化する効果
がある。

【００４９】また、第２の発明によると、更に、逆転
（ドライブ走行Ｄ）の無段変速、停止（中立Ｎ）及び正
転（リバースＲ）変速が１つの装置で出来るので、正逆
転装置と中立装置も省略し得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例の縦断正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】第１の発明の実施例の内部に組み込んだ部品の
分解斜視図である。

【図４】第１の発明の実施例の変速動作説明図である。

【図５】第１の発明の勝れている点の説明図である。

【図６】第２の発明の実施例の縦断正面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。

【図８】第２の発明の実施例の内部に組込んだ部品の分
解斜視図である。

【図９】第２の発明の逆転時における動作説明図であ
る。

【図１０】第２の発明の停止時及び正転時の動作説明図
である。

【符号の説明】

１１ 第１従動軸 １２−１ 第１従動車 １２−２ 第２従動車 １３ 第２従動軸 １４ ケーシング １５ 原動軸 １６ スプライン １７ 原動スリーブ １８ 第１原動車 １９ 第２原動車 ２０ トルクカム ２１−１ 第１ボール転動子 ２１−２ 第２ボール転動子 ２２ 揺動部材 ２３ 小ボール群 ２４ 第１アウターリング ２５ 第２アウターリング ２６ 溝 ２７ 固定スパイダー ２８ 溝 ２９，１０ 圧縮コイルスプリング ３１ 座球 ３２ 油圧第１リングシリンダー ３３ 油圧第２シリンダー ３４ 前輪車軸駆動軸 ３５ 後輪車軸駆動軸 ３６ 巻掛伝動装置 ３７ 巻掛伝動装置 ３８ 差動歯車装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングの両側に、内側端に第１従動
   車を備えた第１従動軸と、同じく内側端に第２従動車を
   備えた第２従動軸を、前記両従動車を対向させて同一軸
   線上に設け、前記両従動車間にスプラインを介して原動
   スリーブを遊嵌した原動軸を両従動軸内に回動自在に設
   け、前記原動スリーブの両端にトルクカムを介して第１
   原動車と第２原動車とを設け、第１原動車と第１従動車
   に圧接係合する適数の第１ボール転動子群を前記原動軸
   の周りに放射状に配置し、また第２原動車と第２従動車
   に圧接係合する前記第１ボール転動子群と同数の第２ボ
   ール転動子群を原動軸の周りに放射状に配置すると共
   に、前記ボール転動子を平面側の凹部で支承する半月状
   の揺動部材を第１ボール転動子群の揺動部材の弧面側と
   第２ボール転動子群の揺動部材の弧面側を背中合せにし
   て支持手段に揺動自在に取付け、且つ第１ボール転動子
   群の揺動部材と第２ボール転動子群の揺動部材とを同時
   に相反する方向に揺動させる駆動手段を設けたことを特
   徴とする従動２軸無段変速装置。
2. 【請求項２】 ケーシングの両側に、内側端に内外２つ
   のリムを持つ第１従動車を備えた第１従動軸と、同じく
   内側端に内外２つのリムを持つ第２従動車を備えた第２
   従動軸を、前記両従動車を対向させて同一軸線上に設
   け、前記両従動車間にスプラインを介して原動スリーブ
   を遊嵌した原動軸を両従動軸内に回動自在に設け、前記
   原動スリーブの両端にトルクカムを介して第１原動車と
   第２原動車とを設け、停止位置以外は第１原動車と第１
   従動車の内外何れか一方のリムが球面部に圧接係合し、
   停止位置の時は第１従動車の両リムが離れる形状とした
   適数の截頭第１ボール転動子群を前記原動軸の周りに放
   射状に配置し、同じく停止位置以外は第２原動車と第２
   従動車の内外何れか一方のリムが球面部に圧接係合し、
   停止位置の時は第２従動車の両リムが離れる形状とした
   前記截頭第１ボール転動子群と同数の截頭第２ボール転
   動子群を原動軸の周りに放射状に配置すると共に、前記
   截頭ボール転動子を平面部の凹部で支承する半月状の前
   記截頭第１ボール転動子群の揺動部材の弧面側と截頭第
   ２ボール転動子群の揺動部材の弧面側をそれぞれ背中合
   せにして支持手段に揺動自在に取付け、且つ第１ボール
   転動子群の揺動部材と第２ボール転動子群の揺動部材と
   を同時に相反する方向に揺動させる駆動手段を設けたこ
   とを特徴とする従動２軸無段変速装置。