説明

無段変速装置

【課題】 より簡易な機構で無段変速装置のリングをVプーリに押し付けた状態を維持する。
【解決手段】 無段変速装置は、ハウジング10に回転自在に支持された第一の軸12と、ハウジング10に回転自在に支持された第二の軸36と、第一の軸12に支持された溝幅が可変のVプーリ16と、両側面にてVプーリ16と接触し外周を支えられたリング30と、第二の軸36回りにリング30を移動させるための機構とから構成され、前記機構が、第二の軸36に対して回転自在に支持されたガイドプレート40と、ガイドプレート40に回転自在に支持されリング30の外周と接する複数のガイドローラ42,44と、エンジンの吸気負圧に基づきガイドプレート40を第二の軸36を中心として回転させることによりリング30をVプーリ16に押し付けるダイヤフラムシリンダ48を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は自動車や各種産業機械において利用される無段変速装置に関する。
【背景技術】
【0002】
無段変速装置(CVT:Continuously Variable Transmission)は昔から多くの考案がなされている。特許文献1にはトラクションドライブ式無断変速装置の一例が記載されている。この無段変速装置は、軸方向に可動な一対のプーリ部材からなるVプーリで、外周に歯を切ったリングを軸方向両側から挟んだ構造である。そして、Vプーリを支持する第一の軸と、リングの歯とかみ合う歯車をもった第二の軸との間でトルクを伝達するようになっている。
【特許文献1】特開2004−263857号公報
【特許文献2】特開2005−172065号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
特許文献2には、上記タイプの無段変速装置において、伝達トルクゼロのときにリングが不安定になることに着目して、最低限の力でリングをVプーリに押し付けておく必要があること、そして、そのためにばね力、油圧、電磁力等を利用することが記載されている。
【0004】
ところが、リングの挙動を安定させることの必要性は、伝達トルクがゼロのときに限らず、ゼロに近い領域でも同様に存在する。しかし、そのためには、伝達トルクに合わせて上記のばね力、油圧、電磁力等を変化させるための特別の制御手段が必要となる。
【0005】
この発明の主要な目的は、特許文献1に記載されたタイプの無段変速装置において、より簡易な機構でリングをVプーリに押し付けた状態を維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明の無段変速装置は、ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持された溝幅が可変のVプーリと、両側面にてVプーリと接触し外周を支えられたリングと、第二の軸回りにリングを移動させるための機構とから構成され、前記機構が、第二の軸に対して回転自在に支持されたガイドプレートと、ガイドプレートに回転自在に支持されリングの外周と接する複数のガイドローラと、エンジンの吸気負圧に基づきガイドプレートを第二の軸を中心として回転させることによりリングをVプーリに押し付けるダイヤフラムシリンダを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、エンジンの吸気負圧に連動してガイドプレート荷重を変えることができ、特別な制御装置も不要で、理想的なガイドプレート荷重を得ることができる。自動車用に適用した場合、エンジンの吸気負圧を利用することができ、荷重を発生させる手段を別途必要としないため特に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
【0009】
図1にこの発明の実施の形態である無段変速装置の断面を示し、図2にこの発明の無断変速装置の構想図を示す。これらの図から理解できるように、この無段変速装置は、軸方向に可動な一対のプーリ部材16a,16bでリング30を軸方向両側から挟んだ構造である。この実施の形態ではリング30は外周に歯車のような歯をもっているため、以下では歯付きリングと呼ぶこととする。
【0010】
図1において、符号10はハウジングを概括的に指している。すなわち、ここではハウジングは単一の部材ではなく、全体として装置の外殻を構成する複数の部材を包括的にハウジングと呼んでいる。図示するように、ハウジング10内に、互いに平行な二本の軸12,36がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。そして、これらの軸12,36は、一方の軸(12または36)を入力軸とすると、他方の軸(36または12)が出力軸となる関係にある。
【0011】
軸12はVプーリ16を構成する一対のプーリ部材16a,16bを支持している。各プーリ部材16a,16bはボス部とディスク部とからなり、ディスク部が向かい合ってV溝を形成している。ディスク部はボス部の端部から半径方向に立ち上がっている。ボス部は軸12に摺動自在に嵌め合わせてあり、ボールスプライン14によって軸12の軸方向に移動可能である。ボス部の外周には軸受18が配置してある。なお、ボールスプライン14の構造は、軸12とプーリ部材16a,16bに形成した溝間にボールを介在させた周知のとおりのものである。
【0012】
各プーリ部材16a,16bは溝幅調節機構20を備えている。溝幅調節機構20はここではボールねじタイプで、ねじ軸22と、ナット26と、複数のボール28を含んでいる。ねじ軸22は外周にボール28を転動させるためのらせん溝を有し、かつ、外周に歯を切ったフランジ24を有し、軸受18を介してプーリ部材16a,16bのボス部に回転自在に支持されている。ナット26は内周にボール28を転動させるためのらせん溝を有し、ハウジング10に固定されている。
【0013】
通常のボールねじと同様に、ねじ軸22のらせん溝とナット26のらせん溝との間にボール28が介在し、ボール28がらせん溝に沿って循環走行してねじ軸22とナット26の滑らかな相対回転および軸方向移動を許容する。この場合、ナット26は固定されているため、ねじ軸22が回転すると同時に軸方向に相対移動する。したがって、ねじ軸22のフランジ24を外部の駆動手段(図示省略)によって回転させると、その回転方向によって、ねじ軸22が軸方向に移動し、軸受18を介してプーリ部材16a,16bを相互に接近する向きに移動させ、または、プーリ部材16a,16bが相互に離反する向きに移動するのを許容する。
【0014】
歯付きリング30の側面の断面形状はVプーリ16のV溝の断面形状と実質的に一致している。より具体的には、歯付きリング30の側面の断面形状は、平面とするほか、副曲率を設けた曲面とすることもできる。歯付きリング30は歯車34とかみ合い、その歯車34は軸36に固定してある。歯付きリング30は、歯車34の歯とかみ合う歯の軸方向両側に平滑な円筒状ガイド面32を有し、そのガイド面32にてガイドローラ42,44と接する。歯付きリング30のガイドには、図示するように歯付きリング30の外周面と接して転動するガイドローラ42,44を採用するほか、歯付きリング30との接触荷重は小さいため、歯付きリング30と滑り接触する滑り軸受(シュー)を採用してもよい。
【0015】
図2に示すように、この実施の形態では四つのガイドローラ42,44が設けてあり、図1にはそのうちの二つ、つまり、歯車34の両側に配置した一対の円板42a,42bで構成されるガイドローラ42と、同図の上部に現れているガイドローラ44の断面が示してある。ガイドローラ42は軸36に対して回転自在に支持されている。それ以外のすべてのガイドローラ44はそれぞれピン46を介して回転自在にガイドプレート40に支持されている。したがって、ガイドローラ42,44相互の位置関係は固定的である。これらのガイドローラ42,44のうち、図2の左端に現れているガイドローラ44は歯付きリング30の振れ防止の役割をも果たす。ガイドプレート40は軸36と同軸に、カラー38に旋回自在に支持されている。
【0016】
歯付きリング30は三つ以上のガイドローラ42,44で外周から拘束されているため、中心軸がなくても回転が可能である(心なしローラ)。ガイドローラ42,44はガイドプレート40で連結してあり、ガイドプレート40を旋回させることによって中心O1回りに歯付きリング30の回転中心を移動させることができる。したがって、歯付きリング30の外周に切られた歯は歯車34と常にかみ合った状態にある。歯付きリング30とVプーリ16との間にすきまが生じないようにVプーリ16とガイドプレート40を制御すれば、歯付きリング30が中心O1回りに移動することにより、Vプーリ16との接触点が変化し、一定の歯車34の回転数に対し、Vプーリ16の速度を連続的に変えることができる。このようにして、いわゆるCVTが構成される。
【0017】
Vプーリ16を支持する軸12を入力側とすると、歯付きリング30を押し込んだ状態が減速状態となる。伝達トルクが同じであれば、歯付きリング30を押し込んだときのVプーリ16による挟み付け力は大きくすべきで、逆に歯付きリング30とVプーリ16との接触点が大径側にあるときは小さくてもよい。挟み付け力によるVプーリ16の曲げ応力を考えた場合、大径接触時の挟み付け力を軽減できる、Vプーリ16を入力とするこの方法が、出力とするよりもベターである。
【0018】
図2に矢印で示す方向にVプーリ16から回転力が入力されると、Vプーリ16から歯付きリング30に力Fが作用し、ほぼ同じ大きさの力が歯車34から作用する。歯車34からの反力が歯付きリング30をVプーリ16に押し込む方向に働くため、伝達トルクの増大に伴い自動的に接触力が大きくなる。
【0019】
低負荷時すなわち伝達トルクがゼロかゼロに近い領域のとき、歯付きリング30が不安定になりやすい。そこで、歯付きリング30の挙動を安定させてVプーリ16に押し付けた状態を維持するためのアクチュエータとして、図3に示すようなダイヤフラムシリンダ48を採用する。このダイヤフラムシリンダ48は、エンジンの吸気負圧を利用して吸引力を発生させ、図2では、ガイドプレート40を反時計方向に旋回させるように作用させる。
【0020】
具体例を挙げるならば、ガイドプレート40を動かしてVプーリ16に歯付きリング30を押し付けるために必要な荷重が25kgfで、エンジン吸気負圧が−500mmHgの場合、ダイヤフラムシリンダ48の受圧部サイズが約φ70mmであればよい。
【0021】
なお、ガイドプレート40に負荷する荷重を発生させる手段としてバキュームポンプを採用することも可能であるが、自動車用に適用した無段変速装置の場合、エンジンの吸気負圧を利用してそれに連動してガイドプレートを動かすことにより、バキュームポンプ等を別途要することなく、特別な制御装置も不要で、理想的な荷重を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】この発明の実施の形態を示す無段変速装置の断面図
【図2】無段変速装置の構想図
【図3】ダイヤフラムシリンダの断面図
【符号の説明】
【0023】
10 ハウジング
12 軸
14 ボールスプライン
16 Vプーリ
16a,14b プーリ部材
P 接触部
18 軸受
20 溝幅調節機構
22 ねじ軸
24 フランジ
26 ナット
28 ボール
30 歯付きリング
32 ガイド面
34 歯車
36 軸
38 カラー
40 ガイドプレート
42 ガイドローラ
42a,42b 側板
44 ガイドローラ
46 ピン
48 ダイヤフラムシリンダ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持された溝幅が可変のVプーリと、両側面にてVプーリと接触し外周を支えられたリングと、第二の軸回りにリングを移動させるための機構とから構成され、前記機構が、第二の軸に対して回転自在に支持されたガイドプレートと、ガイドプレートに回転自在に支持されリングの外周と接する複数のガイドローラと、エンジンの吸気負圧に基づきガイドプレートを第二の軸を中心として回転させることによりリングをVプーリに押し付けるダイヤフラムシリンダを有する無段変速装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2007−57037(P2007−57037A)
【公開日】平成19年3月8日(2007.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−244750(P2005−244750)
【出願日】平成17年8月25日(2005.8.25)
【出願人】(000102692)NTN株式会社 (9,006)
【Fターム(参考)】