(57)【要約】【課題】Ｖプーリの作動不良をなくする。【解決手段】無段変速装置は、ケーシング50に回転自在に支持された入力軸52と、ケーシング50に回転自在に支持された接続軸54と、入力軸52に軸方向移動可能かつトルク伝達可能に支持された一対のプーリ部材56で構成されたＶプーリと、Ｖプーリと係合し外周を支えられた歯付きリング74と、接続軸54周りに歯付きリング74を移動させるための機構とを具備し、入力軸52とＶプーリ56との間にリニアボールベアリング112が設けてある。【選択図】図１
2007321804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに回転自在に支持された第一の回転軸と、ケーシングに回転自在に支持された第二の回転軸と、第一の回転軸に軸方向移動可能かつトルク伝達可能に支持された一対のプーリ部材で構成されたＶプーリと、Ｖプーリと係合し外周を支えられた歯付きリングと、第二の回転軸周りに歯付きリングを移動させるための機構とを具備し、Ｖプーリをリニアボールベアリングを用いて第一の回転軸上に支持した無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は無段変速装置に関するもので、主に自動車や各種産業機械において利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
自動車用無段変速機には、主に金属ベルト式ＣＶＴおよびハーフトロイダル式ＣＶＴ（トラクションドライブ式）が実用化されている。本出願人は、従来の無段変速機の諸課題（小型軽量化、効率向上）を解決する新機構の無段変速機として、一対のプーリ間に歯付きリングがクランプされ、プーリと歯付きリングとの間で動力伝達および無段変速を可能とした無段変速装置を提案している（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載されている無段変速装置は、図３および図４に示すとおり、Ｖプーリの溝にリングを挟み込んで両者間でトルクを伝達させ、かつ、両者間の接触部をＶプーリの半径方向に移動させることで変速比を変化させるようにしたものである。
【０００４】
軸受を介してケーシング１０に対して回転自在に、互いに平行な一対の回転軸１２，１４が取り付けてある。これらの回転軸１２，１４間でトルク伝達を行い、一方の回転軸（１２または１４）を入力軸とすると、他方の回転軸（１４または１２）が出力軸となる関係にある。回転軸１２は一対のプーリ部材１６で構成されたＶプーリを支持している。各プーリ部材１６はスプライン１８によって回転軸１２の軸方向に移動可能であり、かつ、回転方向にはロックされてトルク伝達可能である。
【０００５】
各プーリ部材１６はプーリ幅調節機構２０を備えている。このプーリ幅調節機構２０はフェイスカムタイプで、プーリ部材１６とケーシング１０の側壁との間に一対のカム板２２，２４が介在させてあり、カム板２２，２４の相対回転角度によって軸方向寸法が変化するようになっている。一方のカム板２２とプーリ部材１６との間にはスラスト軸受４４が介在させてある。また、そのカム板２２には、ケーシング１０のスリーブ２８に回転自在に支持された歯車３０と噛み合う歯車２６が設けてある。図４の左右に示されている歯車３０は連結部材３２で一体化してあり、同じ角度位置を占めるようになっている。歯車３０が回転すると、カム板２２が回転すると同時に、その回転方向によって、カム板２４から離反する向きまたはその逆向きに、軸方向に移動する。このようにして、一対のプーリ部材１６が接近または離反する方向に移動し、溝幅が変化する。
【０００６】
回転軸１４には小歯車３４が固定してある。小歯車３４は歯付きリング３６と噛み合っている。歯付きリング３６の外周には、小歯車３４の歯と噛み合う歯と、平滑な円筒状ガイド面３８が形成してあり、このガイド面３８にてガイドローラと接する。図３に示してある３つのガイドローラ４０ａ，４０ｂ，４０ｃのうちの２つ、つまり、ガイドローラ４０ａとガイドローラ４０ｃだけが図４に現れている。ガイドローラ４０ａ，４０ｂはそれぞれピンと軸受を介して回転自在にアーム４２に取り付けてある。ガイドローラ４０ｃは、小歯車３４の両側に配置した一対の円板で構成されている。
【０００７】
ガイドローラ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは所定の間隔でアーム４２上に配置してあり、これらのガイドローラ相互の位置関係は固定的である。アーム４２は、図４に示すように、回転軸１４と同軸にケーシング１０のスリーブ２８に旋回自在に支持されている。歯付きリング３６は３つのガイドローラ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ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４０ａ，４０ｂを担持したアーム４２を旋回させることによって、回転軸１４の軸芯周りに歯付きリング３６の回転中心Ｏ（図３）を移動させることができる。歯付きリング３６の外周の歯は小歯車３４と常に噛みあった状態にある。歯付きリング３６とプーリ部材１６との間にすきまが生じないようにプーリ部材１６とアーム４２を制御すれば、歯付きリング３６が回転軸１４の軸芯周りに移動するのに伴ってプーリ部材１６との接触部が移動し、一定の小歯車３４の回転数に対しプーリ部材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。
【０００８】
たとえば回転軸１２を入力側とすると、歯付きリング３６をプーリ部材１６の半径方向内側に押し込んだ状態が減速状態となる。そして、プーリ部材１６からトルクが入力されると、プーリ部材１６から歯付きリング３６に力が作用し、さらにほぼ同じ大きさの力が小歯車３４へ作用し、回転軸（出力軸）１４にトルクが伝達される。
【０００９】
また、特許文献１に記載された無段変速装置は、図５に示すように、上述のトラクションドライブ系に歯車Ｚ１、Ｚ２とワンウェイクラッチ４６を直列に接続した歯車伝達系を並列に付加したものである。自動車の発進時のように高減速状態では、図５（Ａ）に示すように、Ｖプーリ１６は歯付きリング３６から離れているか、歯付きリング３６を挟む力が小さくなっている。よって、トラクションドライブによるトルク伝達は行なわれない。一方、歯車Ｚ２の内径に挿入したワンウェイクラッチ４６は歯車Ｚ１から歯車Ｚ２へのトルクを伝達するが、逆向きにはフリーとなっている。よって、図５（Ａ）のような発進時には、入力軸のトルクは歯車Ｚ１→歯車Ｚ２→ワンウェイクラッチ４６の順に出力軸に伝えられる。
【００１０】
自動車が発進した後は、減速比を小さくするように、図示しない手段によってＶプーリ１６の溝幅が狭められる。この状態を示すのが図５（Ｂ）である。歯車Ｚ１と歯車Ｚ２の歯数で決まる減速比よりもトラクションドライブによる減速比が小さくなると、入力軸からのトルクはトラクションドライブによって伝達され、歯車Ｚ２に組み込んだワンウェイクラッチ４６は空転状態となる。
【特許文献１】特開２００５−２３３２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載された無段変速装置は、入力軸に支持されたプーリ幅が可変のＶ型プーリを軸方向に移動させる手段として、フェイスカムおよびねじにより行なうことを提案している。さらに、作動性を向上させるため、回転抵抗を小さくする手段としてねじをボールねじにすることを提案している。しかしながら、Ｖプーリは入力軸に滑り案内され軸方向に移動する構造で、しかも、Ｖプーリは歯付きリングを挟持しているためモーメント荷重が作用して作動不良を起こすおそれがあった。
【００１２】
この発明の目的は、上述の問題点すなわちＶプーリの作動不良をなくした無段変速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の無段変速装置は、ケーシングに回転自在に支持された第一の回転軸と、ケーシングに回転自在に支持された第二の回転軸と、第一の回転軸に軸方向移動可能かつトルク伝達可能に支持された一対のプーリ部材で構成されたＶプーリと、Ｖプーリと係合し外周を支えられた歯付きリングと、第二の回転軸周りに歯付きリングを移動させるための機構とを具備し、Ｖプーリをリニアボールベアリングを用いて第一の回転軸上に支持したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、第一の回転軸と各プーリ部材との間にリニアボールベアリングを設けたことにより、Ｖプーリの作動抵抗が小さくなり、モーメント荷重を受けても作動不良を起こすことがなく、より高い信頼性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１および図２にこの発明の実施の形態を示す。ここで、図１は図２のＩ−Ｏ−Ｉ線に沿う断面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図である。無段変速装置の基本構造は、軸方向に可動の一対のプーリ部材５６からなるＶプーリの溝にリング７６を挟んだ構造である。リング７６は外周に歯車の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。ケーシング５０内に、互いに平行な回転軸５２，５４がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。
【００１７】
ケーシング５０は、その内部を仕切り壁８６で二室に区分し、一方の区画をトラクションドライブ部Ｐ、他方を歯車によるトルク伝達部（以下、歯車減速機部という）Ｑとしてある。まず、トラクションドライブ部Ｐについて述べる。
【００１８】
回転軸５２は一対のプーリ部材５６で構成されたＶプーリを支持している。各プーリ部材５６はボールスプライン５８によって回転軸５２の軸方向に移動可能であり、かつ、回転方向にはロックされてトルク伝達可能である。さらに、各プーリ部材５６と回転軸５２との間にはリニアボールベアリング１１２が設けてある。
【００１９】
各プーリ部材５６はプーリ幅調節機構６０を備えている。図１に例示したプーリ幅調節機構６０はボールねじタイプで、ナット６２の内周に形成したらせん溝とねじ軸６４の外周に形成したらせん溝とで循環通路を形成し、複数のボールを循環走行させるようになっている。ナット６２はケーシング５０等の静止部材に固定してある。したがって、ねじ軸６４が自身の回転に伴って軸方向に変位する。ねじ軸６４は、プーリ部材５６のボス部に嵌合させた軸受８４の外輪に先端を当ててある。
【００２０】
ねじ軸６４は歯車６６を備えており、２つの歯車６６は変速軸７０に一体に設けられた歯車６８と噛み合うため、変速軸７０の回転に伴い一対の歯車６６は同期して回転する。その結果、左右のプーリ幅調節機構６０におけるねじ軸６４が同じ方向に回転する。ナット６４はケーシング５０に固定してあるため、駆動機構（１０８，１１０）により変速軸７０を介して歯車６６を回転させると、その回転運動がねじ軸６４の軸方向移動に変換され、歯車６６の回転方向によって、軸受８４を介してプーリ部材５６を押す向き、または、プーリ部材５６から離れる向きの軸方向力が発生する。右側のプーリ幅調節機構６０と左側のプーリ幅調節機構６０とでは逆ねじとしてあるため、ねじ軸６４が同じ方向に回転すると、それらは互いに逆方向に移動することになる。このようにして、一対のプーリ部材５６が接近または離反する方向に移動し、Ｖプーリの溝幅が変化する。
【００２１】
変速軸７０は端部にウォームホイール１０８を担持している。このウォームホイール１０８と噛み合うウォーム１１０を回転させることにより変速軸７０を回転駆動するようになっている。
【００２２】
もう一つの回転軸５４には小歯車７４が固定してある。小歯車７４は歯付きリング７６と噛み合っている。歯付きリング７６は、小歯車７４の歯と噛み合う歯と、平滑な円筒状ガイド面７８（図２）を有し、このガイド面７８にてガイドローラと接する。図２に示すように、３つのガイドローラ８０ａ，８０ｂ，８０ｃが設けてあり、図１にはそのうちの２つ、つまり、ガイドローラ８０ａとガイドローラ８０ｃとが現れている。ガイドローラ８０ａ，８０ｂはそれぞれピンと軸受を介して回転自在にアーム８２に取り付けてある。ガイドローラ８０ｃは、小歯車７４の両側に配置した一対の円板で構成されている。
【００２３】
アーム８２は、図２に示されているように輪状で、所定の間隔でガイドローラ８０ａ，８０ｂ，８０ｃが配置してある。これらのガイドローラ相互の位置関係は固定的である。少なくとも１つのガイドローラはプーリ部材５６と歯付きリング７６との接触部の歯付きリング中心周り１８０°付近で歯付きリング７６と接するように配置するのが望ましく、ここではガイドローラ８０ａがそれに該当する。アーム８２は、図１から理解できるように２枚の板材で構成され、回転軸５４と同軸にケーシング５０のスリーブ７２に旋回自在に支持されている。
【００２４】
歯付きリング５６は３つのガイドローラ８０ａ，８０ｂ，８０ｃ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８０ａ，８０ｂを担持したアーム８２を旋回させることによって、回転軸５４の軸芯周りに歯付きリング７６の回転中心を移動させることができる。歯付きリング７６の外周の歯は小歯車７４と常に噛みあった状態にある。歯付きリング７６とプーリ部材５６との間にすきまが生じないようにプーリ部材５６とアーム８２を制御すれば、歯付きリング７６が回転軸５４の軸芯周りに移動するのに伴ってプーリ部材５６との接触点が変化し、一定のプーリ部材５６の回転数に対し小歯車７４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。
【００２５】
入出力方向は任意に選択できるが、以下、回転軸５２を入力軸とした場合を例にとって説明すると、歯付きリング７６をプーリ部材５６の半径方向内側に押し込んだ状態が減速状態となる。そして、プーリ部材５６から回転力が入力されると、プーリ部材５６から歯付きリング７６に力が作用し、ほぼ同じ大きさの力が小歯車７４へ作用する。小歯車７４からの反力が歯付きリング７６をプーリ部材５６間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。
【００２６】
ガイドローラ８０ａ，８０ｂを担持したアーム８２を旋回させ、回転軸５４の軸芯周りに歯付きリング７６の回転中心を移動させるためのアクチュエータを設ける。アクチュエータとして直動アクチュエータや回転アクチュエータを採用することができる。直動アクチュエータの具体例としては、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、モータとボールねじの組み合わせ、などが挙げられる。アクチュエータは、その種類に拘らず、変速比、変速指令および伝達トルク等に応じ、加圧方向および加圧力を制御することができる。
【００２７】
次に、歯車減速機部Ｑについて述べる。
【００２８】
入力軸５２は、仕切り壁８６を越えて歯車減速機部Ｑまで延びており、歯車８８を担持している。入力軸５２と同軸に、出力軸９０がケーシング５０の外壁に支持させてある。この出力軸９０は、ケーシング５０との間に介在させた軸受９２と、入力軸５２の端部との間に介在させた軸受９４とで回転自在に支持される。出力軸９０は歯車９６をもっている。出力軸９０が貫通するケーシング５０の外壁部分はオイルシール９８で軸封がしてある。
【００２９】
回転軸（以下では接続軸と呼ぶ）５４も仕切り壁８６を越えてトルク伝達部Ｑまで延び、ワンウェイクラッチ１００を介して歯車１０２を担持している。接続軸５４の端部はケーシング５０の外壁に軸受１０４を介して支持させてある。入力軸５２の歯車８８と接続軸５４の歯車１０２は互いに噛み合っている。接続軸５４にはもう一つの歯車１０６が固定してあり、この歯車１０６は出力軸９０の歯車９６と噛み合っている。ワンウェイクラッチ１００は周知のように転がり軸受に似た構造で、内輪に対して外輪が一方向へは自由に回転するが、逆方向へは自由な回転を阻止して共回りするようにしたもので、種々のタイプが知られている。したがって、ワンウェイクラッチ１００の具体的な構成としては、周知のもののなかから適宜選択して採用することができる。なお、ここでは歯車１０２にワンウェイクラッチ１００を内蔵させた例を示したが、歯車８８に内蔵させることもできる。
【００３０】
歯車式トルク伝達部Ｑは、入力軸５２、接続軸５４、出力軸９０に取り付けた４枚の歯車８８，１０２，１０６，９６で減速機を構成している。発進時（起動時）は、入力軸５２からのトルクは、歯車８８と歯車１０２を介して減速され、ワンウェイクラッチ１００を介してカウンタシャフトつまり回転軸５４に伝達され、歯車１０６と歯車９６を介してさらに減速されて出力軸９０に伝達される。
【００３１】
発進後（起動後）、トラクションドライブ部Ｐの減速比が上記減速機による減速比よりも小さくなると、ワンウェイクラッチ１００の作用で歯車１０２は空転し、入力軸５２からのトルクはトラクションドライブ側から歯車１０６を介して出力軸９０に伝達される。
【００３２】
なお、仕切り壁８６の入力軸５２，接続軸５４が貫通する部分に軸封を施してないばかりでなく、仕切り壁８６の下部に貫通穴８７があけてあり、トラクションドライブ部Ｐと歯車減速機部Ｑを連通させて油を共用することが予定されている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態を示す無段変速装置の縦断面図
【図２】図１のII−II断面図
【図３】従来の技術を示す無段変速装置の横断面略図
【図４】図３の無段変速装置の縦断面図
【図５】図３の無段変速装置にワンウェイクラッチを付加した場合の線図
【符号の説明】
【００３４】
５０  ケーシング
５２  回転軸（入力軸または出力軸）
５４  回転軸（接続軸）
５６  プーリ部材
５８  ボールスプライン
６０  プーリ幅調節機構
６２  ナット
６４  ねじ軸
６６  歯車
６８  歯車
７０  変速軸
７２  スリーブ
７４  小歯車
７６  歯付きリング
７８  円筒状ガイド面
８０ａ，８０ｂ，８０ｃ  ガイドローラ
８２  アーム
８４  軸受
８６  仕切り壁
８７  貫通穴
８８  歯車
９０  軸（出力軸または入力軸）
９２  軸受
９４  軸受
９６  歯車
９８  オイルシール
１００  ワンウェイクラッチ
１０２  歯車
１０４  軸受
１０６  歯車
１０８  ウォームホイール
１１０  ウォーム
１１２  リニアボールベアリング
Ｐ  トラクションドライブ部
Ｑ  歯車減速機部
【図１】
2007321804.tif 000003
【図２】
2007321804.tif 000004
【図３】
2007321804.tif 000005
【図４】
2007321804.tif 000006
【図５】
2007321804.tif 000007