(57)【要約】      （修正有）【課題】対称配置された一対のテーパーコーン式無段変速機を備えるとともに、それらの無段変速機間の出力の回転差に起因する滑り量を補正する差動補正機構を有する無段変速装置において、差動補正機構における動力損失を低減し、かつ意図せぬ変速を確実に防止する。【解決手段】変速用ネジ１７を長手方向にスライド可能に構成し、一対の出力リング９Ａ、９Ｂの外周にそれぞれ固定された２台の入力ギアと、入力ギアにそれぞれ噛合しかつ出力軸５に外嵌する第１〜３ピニオンギアと、カウンターギア２６を貫通する複数の遊星ギアと、第３ピニオンギアと一方の変速リング７Ａとを連結するフィードバックアームとを備え、遊星ギアの一端を第１ピニオンギアの表面に位置する小ピニオンギアに噛合させる一方で、遊星ギアの他端を、第２ピニオンギアに作動補正用ネジを介して螺着している第３ピニオンギアの一端に噛合させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸の回りに遊星配置された複数の円錐形状の遊星ホイールの一端部を前記入力軸に、他端部を前記入力軸の回りに回転可能な出力リングに、それぞれ転動面を介して圧接するとともに、前記複数の遊星ホイールの円錐面に変速リングを外嵌してなるテーパーコーン式無段変速機を、前記出力リング同士が対向するように同一軸心に沿って前後対称に配置し、
前記一対の出力リングに挟持された前記入力軸の回りに回転自在な円板状の出力ギアに、球状の転動体が挿入された貫通空間部を設けるとともに、前記一対の出力リングの対向面に前記転動体を収容可能な径方向外側に傾斜面を有する円周溝をそれぞれ形成してなる作動補正機構を備え、
前記出力ギアを、前記入力軸と平行に延びる出力軸に取り付けられたカウンターギアに噛合させてなる構成を有し、
前記一対の変速リングを前記入力軸に平行に延びる変速用ネジに沿って互いに逆方向に連動して前記遊星ホイールの円錐面上を移動させることで、前記入力軸からの入力を無段変速して前記出力ギアに出力し、その出力を前記カウンターギアを介して前記出力軸に伝達する無段変速装置において、
前記変速用ネジを長手方向にスライド可能に構成し、前記出力リングの一方を前記出力軸の回りに回転可能な第１ピニオンギアに噛合させるとともに、該出力リングの他方を前記出力軸に外嵌しかつ前記変速リングの一方にフィードバックアームを通じて連結する第２ピニオンギアに噛合させ、
一端部が前記第１ピニオンギアの表面に取り付けられた小ピニオンギアに噛合するとともに、他端部が、前記第２ピニオンギアに螺着しかつ前記出力軸に外嵌する第３ピニオンギアに噛合する遊星ギアを、前記カウンターギアを貫通するように設けたことを特徴とする無段変速装置。
【請求項２】
前記第１ピニオンギア及び第２ピニオンギアのモジュール直径と、前記出力ギア及びカウンターギアのモジュール直径とを同一にした請求項１に記載の無段変速装置。
【請求項３】
前記フィードバックアームが、一端が前記第２ピニオンギアに接続し、他端が前記変速リングの周縁部の一部を挟持するＬ字型の形状を有する請求項１又は２に記載の無段変速装置。
【請求項４】
前記遊星ホイールは、円錐形状の本体の少なくとも頂部に形成された転動面を介して前記入力軸に圧接するとともに、該本体の裾部に形成された転動面を介して前記出力リングに圧接する請求項１〜３のいずれかに記載の無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無段変速装置に関し、更に詳しくは、対称配置された一対のテーパーコーン式無段変速機を備えるとともに、それらの無段変速機間の出力の回転差に起因する滑り量を補正する差動補正機構を有する無段変速装置において、差動補正機構における動力損失を低減し、かつ意図せぬ変速を確実に防止することができる無段変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両や産業機器の分野において、一定の入力回転数に対して出力回転数を連続的に変化させることができる無段変速機（ＣＶＴ）が広く用いられている。この無段変速機の代表的なものに、小型でかつ変速範囲が広いという特徴を有する摩擦車式無段変速機がある。摩擦車式無段変速機は、部材間の摩擦力により動力伝達を行うものであるが、伝達する動力（トルク）の大きさが一定限度を超えると、部材間に過大な滑りが生じて滑り損傷を起こすおそれがある。また、部材間の摩擦力を確保するために部材に押付力を付加すると、回転する部材にスラスト力が発生して損傷に至る可能性がある。
【０００３】
そのような問題を解決するには、同一構造の摩擦車式無段変速機を、同一の回転軸上に左右対称に配置することが考えられる（例えば、特許文献１を参照）。このようにすることで、同じ大きさのトルクを伝達するのに必要な部材間の摩擦力を半減させ、かつ回転軸に作用するスラスト力を相殺することが可能になる。
【０００４】
しかしながら、左右対称に配置された摩擦車式無段変速機の間には、製造・組付けの誤差や、潤滑状態などの運転条件の相違などがあるため、同一の回転軸からの入力回転数が同じであっても、それぞれの出力回転数には差が生じることになる。この回転数差は、摩擦伝動を行う部材間の滑りにより吸収されるが、時間の経過に伴って滑り量が増大して、過大な発熱や部材の損傷を引き起こすおそれがある。
【０００５】
そこで発明者らは、左右対称に配置されたテーパーコーン式無段変速機の対向する出力部材間に、球状の転動体が挿入された貫通空間部を有する円板状のガイド部材からなる差動補正機構を設置することで、それらの出力部材間に発生する回転数差に起因する滑りを回避することができる無段変速装置を提案した（特許文献２を参照）。
【０００６】
しかしながら、上記の無段変速装置では、差動補正機構が差動する際に若干の駆動力が使われて動力が損失するため、トルクの伝達効率を向上する観点からは必ずしも望ましいものではなかった。
【０００７】
そのため発明者らは、無段変速装置に新たな差動補正機構を追加して、従来の差動補正機構における対向する出力部材間の回転差の補正の機能の少なくとも一部を分担させることで、従来の作動補正機構における動力損失を低減することを考えた。
【０００８】
図４、５に示すように、その新たな作動補正機構Ｘは、特許文献２の無段変速装置における変速用ネジ１７を長手方向にスライド可能に構成するとともに、その変速用ネジ１７に外嵌しかつフレーム１にベアリング部４０により固定された右ピニオンギア４１と、変速用ネジ１７の周方向溝に嵌合するベアリング４２を介して変速用ネジ１７に外嵌する左ピニオンギア４３とを、それぞれ一対の出力リング９Ａ、９Ｂと噛合させ、かつそれら右ピニオンギア４１と左ピニオンギア４３とを入力軸２の回転方向と逆向きの補正ネジ４４により螺着するようにしたものである。
【０００９】
この新たな作動補正機構Ｘの機能は次のようになる。一対の出力リング９Ａ、９Ｂ間に回転差が生じると、右ピニオンギア４１と左ピニオンギア４３とが変速用ネジ１７の回りを異なる速度で相対的に回転するようになる。このとき、右ピニオンギア４１はハウジング１に対して固定されているため、両者の間の回転差の大小により、左ピニオンギア４３が右ピニオンギア４１に対して補正ネジ４４の効果により、ねじ込む方向か又は抜かれる方向に移動する。この左ピニオンギア４３は変速用ネジ１７の長手方向に拘束されているので、左ピニオンギア４３の移動に伴って変速用ネジ１７は左右にスライドすることになる。それにより、変速用ネジ１７に螺着している一対の変速リング７Ａ、７Ｂが、同じ方向に連動して同距離を移動するようになる。一対のテーパコーン式無段変速機３Ａ、３Ｂは、前後対称に配置されているため、一対の変速リング７Ａ、７Ｂの両方が同方向に移動すると、例えば前段の無段変速機３Ａの出力リング７Ａでは回転数が増加し、後段の無段変速機３Ｂの出力リング７Ｂでは回転数が減少することになる。その結果、一対の出力リング７Ａ、７Ｂ間の回転差が補正されるのである。
【００１０】
しかしながら、変速用ネジ１７やハウジング１と２個のピニオンギア４１、４３との間に大きな回転差が生じると、右ピニオンギア４１をハウジング１に固定するベアリング部４０や、ピニオンギア４１、４３と出力リング９Ａ、９Ｂとの噛み合い部分に、大きな抵抗トルクが発生することが考えられる。また、左ピニオンギア４３と変速用ネジ１７との間のベアリング４２に発生する抵抗トルクは、変速用ネジ１７を回転させる方向に働くため、変速用モータ１９の保持トルクが小さいと意図せぬ変速が行われてしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実公昭３９−３３７３４号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、対称配置された一対のテーパーコーン式無段変速機を備えるとともに、それらの無段変速機間の出力の回転差に起因する滑り量を補正する差動補正機構を有する無段変速装置において、差動補正機構における動力損失を低減し、かつ意図せぬ変速を確実に防止することができる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】
上記の目的を達成する本発明の無段変速装置は、入力軸の回りに遊星配置された複数の円錐形状の遊星ホイールの一端部を前記入力軸に、他端部を前記入力軸の回りに回転可能な出力リングに、それぞれ転動面を介して圧接するとともに、前記複数の遊星ホイールの円錐面に変速リングを外嵌してなるテーパーコーン式無段変速機を、前記出力リング同士が対向するように同一軸心に沿って前後対称に配置し、前記一対の出力リングに挟持された前記入力軸の回りに回転自在な円板状の出力ギアに、球状の転動体が挿入された貫通空間部を設けるとともに、前記一対の出力リングの対向面に前記転動体を収容可能な径方向外側に傾斜面を有する円周溝をそれぞれ形成してなる作動補正機構を備え、前記出力ギアを、前記入力軸と平行に延びる出力軸に取り付けられたカウンターギアに噛合させてなる構成を有し、前記一対の変速リングを前記入力軸に平行に延びる変速用ネジに沿って互いに逆方向に連動して前記遊星ホイールの円錐面上を移動させることで、前記入力軸からの入力を無段変速して前記出力ギアに出力し、その出力を前記カウンターギアを介して前記出力軸に伝達する無段変速装置において、前記変速用ネジを長手方向にスライド可能に構成し、前記出力リングの一方を前記出力軸の回りに回転可能な第１ピニオンギアに噛合させるとともに、該出力リングの他方を前記出力軸に外嵌しかつ前記変速リングの一方にフィードバックアームを通じて連結する第２ピニオンギアに噛合させ、一端部が前記第１ピニオンギアの表面に取り付けられた小ピニオンギアに噛合するとともに、他端部が、前記第２ピニオンギアに螺着しかつ前記出力軸に外嵌する第３ピニオンギアに噛合する遊星ギアを、前記カウンターギアを貫通するように設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
上記の無段変速装置においては、第１ピニオンギア及び第２ピニオンギアのモジュール直径と、出力ギア及びカウンターギアのモジュール直径とを同一にする。
【００１５】
また、フィードバックアームは、一端が第２ピニオンギアに接続し、他端が変速リングの周縁部の一部を挟持するＬ字型の形状を有している。
【００１６】
更に、遊星ホイールを、円錐形状の本体の少なくとも頂部に形成された転動面を介して入力軸に圧接させるとともに、その本体の裾部に形成された転動面を介して出力リングに圧接させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の無段変速装置によれば、新たな差動補正機構を追加して、従来の差動補正機構の機能の少なくとも一部を分担させるようにしたので、従来の差動補正機構における動力損失を低減することができる。また、その新たな差動補正機構は、一対の変速リングを移動させる変速用ネジに回転トルクを与えることがないので、意図せぬ変速を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態からなる無段変速装置の構成図である。
【図２】図１中にＹで示された新たな作動補正機構の構成図ある。
【図３】第１〜３ピニオンギアの組立図である。
【図４】発明者らが最初に提案した無段変速装置の構成図である。
【図５】図４中にＸで示された作動補正機構の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態からなる無段変速装置の構成を示す。
【００２１】
この無段変速装置は、ハウジング１に回転自在に支持された入力軸２からの入力を、同一軸心上に前後対称（図面上は左右対称）に配置された一対のテーパーコーン式無段変速機３Ａ、３Ｂと、それらの無段変速機３Ａ、３Ｂ間の出力の回転差に起因する滑り量を補正する差動補正機構４とを通じて、入力軸と平行に延びる出力軸５に無段変速して出力するものである。
【００２２】
テーパーコーン式無段変速機３Ａ、３Ｂについて、前段（図面上は右側）のテーパーコーン式無段変速機３Ａを例にして説明する。
【００２３】
テーパーコーン式無段変速機３Ａは、入力軸２の回りに遊星配置された複数の遊星ホイール６Ａと、それら複数の遊星ホイール６Ａを外嵌する変速リング７Ａと、内周を空回りしつつ、スプリングＳの軸力により内側（図面上は左向き）に押し込まれて遊星ホイール６Ａを外側へ押し出す予圧ディスク８Ａと、入力軸２の回りに回転可能な出力リング９Ａとから主に構成されている。
【００２４】
複数の遊星ホイール６Ａは、入力軸２の回りに回転自在なキャリア１０に、それぞれ保持器１１Ａを介して回転可能に固定されており、入力軸２の回りを自転しつつ公転するようになっている。遊星ホイール６Ａの円錐状の本体１２Ａの頂部１３Ａ及び底部１４Ａには、それぞれ円錐状の転動面１５Ａが形成されており、２枚の予圧ディスク８Ａの外周に形成された円錐状の接触面１６Ａにそれぞれ対向している。遊星ホイール６Ａは、本体１２Ａの円錐面の外側が入力軸と平行になるように傾けられており、その外側の面には変速リング７Ａが外嵌している。この変速リング７Ａの上部は、入力軸２と平行な変速用ネジ１７に螺着するとともに、下部には変速用ネジ１７と平行な変速用ガイド１８が貫通している。従って、変速リング７Ａは、入力軸２の長手方向に移動可能であって、かつ回転方向に拘束された状態にある。この変速リング７Ａの入力軸２の長手方向への移動は、変速用ネジ１７を変速用モータ１９により回転駆動させることにより行われる。また、遊星ホイール６Ａの裾部２０Ａに形成された円錐状の転動面１５Ａには、入力軸２の回りに回転可能な出力リング９Ａが外側から圧接している。
【００２５】
このテーパーコーン式無段変速機３Ａにおいて、入力軸２に回転（トルク）を加えると、予圧ディスク８Ａにより外側へ予圧された遊星ホイール６Ａに初期ローディングが発生し、キャリア１０からトルクが伝達されて遊星ホイール６Ａが自転する。このとき、それぞれの遊星ホイール６Ａは、変速リング７Ａにより外嵌されているため、変速リング７Ａと本体１２Ａの円錐面との接触点において入力軸２の回りを公転する。この遊星ホイール６Ａの公転が、出力リング９Ａへ伝達されて回転出力となる。従って、変速リング７Ａを前後に移動させて遊星ホイール６Ａと円錐面との接触点を連続的に変化させることで、入力回転数を無段変速させて出力リング９Ａの出力回転数とすることができる。
【００２６】
一対のテーパーコーン式無段変速機３Ａ、３Ｂは前後対称に配置されているため、変速リング７Ａ、７Ｂは互いに逆方向へ連動して同じ距離だけ移動させる必要がある。そのため、それぞれの変速リング７Ａ、７Ｂがそれぞれ螺着する変速用ネジ１７のネジ部１７ａ、１７ｂは、互いに逆ネジの関係になっている。
【００２７】
更に、対向する一対の出力リング９Ａ、９Ｂの間の回転差を補正するための差動補正機構４が設けられている。この差動補正機構４は、出力リング９Ａ、９Ｂに挟持されるようにして、キャリア１０上に回転自在に設置された円板状の出力ギア２１から主に構成される。この出力ギア２１には、球状の転動体２２が挿入された貫通空間部２３が形成されている。貫通空間部２３は、入力軸２の長手方向から見ると、径方向外側が弧状でかつ内側が直線となった略矩形状になっている。また、一対の出力リング９Ａ、９Ｂの対向面には、転動体２２を収容可能な径方向外側に傾斜面を有する円周溝２４Ａ、２４Ｂがそれぞれ形成されている。
【００２８】
この差動補正機構４は、一対の出力リング９Ａ、９Ｂ間に回転差が生じると、転動体２２が径方向の軸を中心に回転することで、その回転差を吸収する。また、転動体２２は、径方向外側に移動することで、両方の出力リング９Ａ、９Ｂの傾斜部２５Ａ、２５Ｂを押圧して、出力リング９Ａ、９Ｂ間に押圧力を発生させることもできる。そのため、一対の出力リング９Ａ、９Ｂと出力ギア２１とは、ほぼ同じ回転数で回転するようになり、出力リング９Ａ、９Ｂのトルクは、出力ギア２１と噛合するカウンターギア２６を介して出力軸５に伝達される。
【００２９】
本発明は、上記の差動補正機構における一対の出力リング９Ａ、９Ｂ間の回転差の補正の機能の少なくとも一部を、新たな差動補正機構Ｙにおいて、変速リング７Ａ、７Ｂを移動させる変速用ネジ１７に回転トルクを加えることなく分担して行わせるようにするものである。
【００３０】
その新しい差動補正機構Ｙは、長手方向にスライド可能にされた変速用ネジ１７に加えて、図２に示すように、一対の出力リング９Ａ、９Ｂの外周にそれぞれ固定された２台の入力ギア２７Ａ、２７Ｂと、それらの入力ギア２７Ａ、２７Ｂにそれぞれ噛合しかつ出力軸５に外嵌する第１〜３ピニオンギア２８、２９、３０と、カウンターギア２６を貫通する複数の遊星ギア３１と、第３ピニオンギア３０と一方の変速リング７Ａとを連結するフィードバックアーム３２とから主に構成される。
【００３１】
第１ピニオンギア２８と第２ピニオンギア２９とは、カウンターギア２６を挟んで出力軸５に沿って前後（図面上は左右）に配置され、複数の遊星ギア３１により機械的に接続されている。具体的には、図３に示すように、遊星ギア３１の一端は、第１ピニオンギア２８の表面に位置する小ピニオンギア３３に噛合する一方で、遊星ギア３１の他端は第２ピニオンギア２９に、逆ネジの向きに形成された作動補正用ネジ３４を介して内側から螺着している断面Ｌ字状の第３ピニオンギア３０の一端に噛合する。
【００３２】
なお、上記の各部品においては、第１ピニオンギア２８及び第２ピニオンギア２９のモジュール直径（歯車の噛み合い中心の直径）の比と、出力ギア２１及びカウンターギア２６のモジュール直径の比とが同じになるように構成される。
【００３３】
フィードバックアーム３２はＬ字型の形状を有し、円板状の一端部３２ａが第２ピニオンギア２９の内側面に小ベアリング３５を介して接続するとともに、他端部３２ｂが前段（図面上では右側）の変速リング７Ａの外周の一部を挟むようにして、変速用ガイド１８の近傍で連結している。
【００３４】
このような構成を有する新たな差動補正機構Ｙの機能は次のようになる。まず、一対の出力リング９Ａ、９Ｂ間に回転差がない場合には、第１ピニオンギア２８と第２ピニオンギア２９とは同じ回転数で回転し、遊星ギア３１は回転しないため、第１ピニオンギア２８と第２ピニオンギア２９との間の距離が変化することはない。そして、一対の出力リング９Ａ、９Ｂ間に回転差が生じると、第１ピニオンギア２８と第２ピニオンギア２９とは、出力軸５の回りを異なる速度で相対的に回転するようになる。この第１ピニオンギア２８の回転は、小ピニオンギア３３を通じて遊星ギア３１に伝えられて遊星ギア３１を回転させる。なお、第１ピニオンギア２８の回転が遊星ギア３１に確実に伝達されるように、第１ピニオンギア２８は出力軸５の長手方向への移動が拘束されるように取り付けることが好ましい。遊星ギア３１が回転すると第３ピニオンギア３０が回転するため、第１ピニオンギア２８と第２ピニオンギア２９の間の回転差の大小により、第２ピニオンギア２９が第３ピニオンギア３０に対して作動補正用ネジ３４の効果で、ねじ込まれる又は抜かれるように出力軸５の長手方向に移動する。この第２ピニオンギア２９の前後（図面上は左右）への移動は、フィードバックアーム３２により一方の変速リング７Ａに伝達されるとともに、スライド可能な変速用ネジ１７を通じて他方の変速リング７Ｂにも伝達される。その結果、第２ピニオンギア２９が移動すると、一対の変速リング７Ａ、７Ｂは同じ方向に連動して同距離を移動するようになる。
【００３５】
一対のテーパコーン式無段変速機３Ａ、３Ｂは、前後対称に配置されているため、一対の変速リング７Ａ、７Ｂの両方が同方向に移動すると、例えば前段の無段変速機３Ａの出力リング９Ａでは回転数が増加し、後段の無段変速機３Ｂの出力リング７Ｂでは回転数が減少することになる。その結果、一対の出力リング７Ａ、７Ｂ間の回転差が補正されるのである。
【００３６】
例えば、第１ピニオンギア２８が入力軸２からみて反時計方向に回転する場合には、第２ピニオンギア２９は時計方向に回転してねじ込まれるので、フィードバックアーム３２は後段方向（図面上は左方向）へ移動することで、一対の出力リング７Ａ、７Ｂ間の回転差が補正される。
【００３７】
このように、無段変速装置に新たな差動補正機構Ｙを追加することで、従来の差動補正機構における機能の少なくとも一部が分担されるようになるため、従来の差動補正機構における動力損失を低減することができる。なお、新たな差動補正機構Ｙの作動時における実際の変速用ネジのスライド量は１〜２ｍｍ程度になるので、この作動補正機構Ｙでの動力損失は無視できるとしてよい。また、新たな作動補正機構は、変速用ネジに回転トルクを加えることがないため、意図せぬ変速を確実に防止することができる。
【００３８】
更には、従来の差動補正機構の動作機会が少なくなるので、その耐久性を向上することができる。また、簡易な構成からなる新たな差動補正機構Ｙを追加するだけで良いため、無段変速装置におけるトルクの伝達効率の向上を確実かつ低コストで達成することが可能になる。
【符号の説明】
【００３９】
１  ハウジング
２  入力軸
３Ａ、３Ｂ  テーパーコーン式無段変速機
４  作動補正機構
５  出力軸
６Ａ、６Ｂ  遊星ホイール
７Ａ、７Ｂ  変速リング
８Ａ、８Ｂ  予圧ディスク
９Ａ、９Ｂ  出力リング
１０  キャリア
１１Ａ  保持器
１２Ａ  本体
１３Ａ  頂部
１４Ａ  底部
１５Ａ  転動面
１６Ａ  接触面
１７  変速用ネジ
１８  変速用ガイド
１９  変速用モータ
２０Ａ  裾部
２１  出力ギア
２２  転動体
２３  貫通空間部
２４Ａ  円周溝
２５Ａ  傾斜部
２６  カウンターギア
２７Ａ、２７Ｂ  入力ギア
２８  第１ピニオンギア
２９  第２ピニオンギア
３０  第３ピニオンギア
３１  遊星ギア
３２  フィードバックアーム
３３  小ピニオンギア
３４  作動補正用ネジ
３５  小ベアリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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