(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来、車両に設けられたエンジン等の主駆動源からの駆動力が伝達されることによりケース内で回転する中空の入力軸と、入力軸と平行に配置された出力軸と、入力軸の回転中心軸線上に設けられた複数の回転半径調節機構と、出力軸に軸支される複数の揺動リンクと、一方の端部に回転半径調節機構に回転自在に外嵌される入力側環状部を有し、他方の端部が揺動リンクの揺動端部に連結されるコネクティングロッドとを備える四節リンク機構型の無段変速機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1の入力軸、出力軸、回転半径調節機構、揺動リンク及びコネクティングロッドは、てこクランク機構を構成している。揺動リンクと出力軸との間には、出力軸に対して一方側に相対回転しようとするときに出力軸に揺動リンクを固定し、他方側に相対回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構としてのワンウェイクラッチが設けられている。
【0004】
回転半径調節機構は、中心から偏心して穿設された貫通孔を有する円盤状の回転部と、貫通孔の内周面に設けられたリングギヤと、入力軸に固定されリングギヤに噛合する第1ピニオンと、調節用駆動源からの駆動力が伝達されるキャリアと、キャリアで自転及び公転自在に夫々軸支されると共にリングギヤに夫々噛合する2つの第2ピニオンとで構成される。第1ピニオンと2つの第2ピニオンは、それらの中心軸線を頂点とする三角形が正三角形となるように配置されている。
【0005】
そして、主駆動源で回転する入力軸と調節用駆動源で回転するキャリアとの回転速度が同一の場合は、入力軸の入力中心軸線に対する回転部の中心点の偏心量は維持され、回転半径調節機構の回転軌跡の半径も一定のまま維持される。主駆動源で回転する入力軸と調節用駆動源で回転するキャリアとの回転速度が異なる場合は、入力軸の回転中心軸線に対する回転部の中心点の偏心量が変化し、回転半径調節機構の回転運動の半径も変化する。
【0006】
そして、回転半径調節機構の回転運動の半径が変化することにより、揺動リンクの揺動端部の振れ幅も変化して、変速比を切り換え、入力軸に対する出力軸の回転速度を制御する。
【0007】
このような無段変速機では、3つのピニオンの中心軸線を頂点とする正三角形の中心点と入力軸の入力中心軸線との間の距離と、この正三角形の中心点と回転部の中心点との間の距離とを等しく設定することにより、入力軸の回転中心軸線と回転部の中心点とを重ね合わせて偏心量を0とすることができる。偏心量が0のときには、入力軸が回転している場合であっても揺動リンクの揺動端部の振れ幅が0となり、出力軸が回転しない状態となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
四節リンク機構型の無段変速機では、カム部を含む入力軸のバランスが、騒音及び振動の抑制のためには重要となる。しかしながら、四節リンク機構型の無段変速機のカム部を含む入力軸は、無段変速機そのものの構造の複雑さと相まって、入力軸のバランスを調整するための重りを付けられる場所がほとんどなく、また、同様の理由により、予め重りを付けておき、重りを削ることで調整するための重りを設ける場所がほとんどない。
【0010】
本発明は、以上の点に鑑み、入力軸のバランス調整が容易な無段変速機、及び入力軸のバランス調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するため、本発明は、主駆動源の駆動力により回転する入力軸と、該入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、該出力軸に軸支される揺動リンクを有し、前記入力軸の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換するてこクランク機構と、前記出力軸に対して前記揺動リンクが一方へ相対的に回転しようとするときに前記出力軸に前記揺動リンクを固定し、前記出力軸に対して前記揺動リンクが他方へ相対的に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構とを備え、前記てこクランク機構は、回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、該回転半径調節機構と前記揺動リンクとを連結するコネクティングロッドとを備える無段変速機であって、前記回転半径調節機構は、前記入力軸と一体に回転するカム部を備え、隣接する該カム部の合わせ面には、合せ面穴が設けられ、該合わせ面穴に、前記カム部を含めた前記入力軸のバランス調整用の調整部材を挿入自在であることを特徴とする。
【0012】
また、本発明は、主駆動源の駆動力の伝達によりケース内で回転する入力軸と、該入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、該出力軸に軸支される揺動リンクを有し、前記入力軸の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換するてこクランク機構と、前記出力軸に対して前記揺動リンクが一方へ相対的に回転しようとするときに前記出力軸に前記揺動リンクを固定し、前記出力軸に対して前記揺動リンクが他方へ相対的に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構とを備え、前記てこクランク機構は、回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、該回転半径調節機構と前記揺動リンクとを連結するコネクティングロッドとを備え、前記回転半径調節機構は、前記入力軸と一体に回転するカム部を備える無段変速機の前記カム部を含む入力軸のバランス調整方法であって、前記カム部には、隣接する前記カム部同士が重なり合う合わせ面の少なくとも一方には、合わせ面穴が設けられ、前記カム部を含む前記入力軸のバランスを検査するバランス検査工程と、該バランス検査工程で、前記入力軸のバランスの調整が必要であると判定された場合には、前記合わせ面穴に、バランスを調整すべく所定重量に重さを調整した調整部材を挿入する挿入工程とを有することを特徴とする。
【0013】
本発明によれば、隣接するカム部同士が重なり合う合わせ面に合わせ面穴を設け、この合わせ面穴の中に入力軸のバランスを調整するための調整部材を挿入する。従って、カム部を含む入力軸の外面に重りなどを付ける必要がなく、且つ所定の重さに調整した調整部材を合わせ面穴に挿入するだけで済むため、容易に入力軸のバランス調整を行うことができる。
【0014】
また、本発明においては、回転半径調節機構が、カム部に対して偏心した状態でカム部に回転自在に設けられた回転部を備えるものであり、隣接するカム部の合わせ面が回転部の中心に位置する場合、調整部材の重心が合わせ面に位置するように構成することが好ましい。かかる構成によれば、回転部の中心と入力軸が回転する際に生じる調整部材の遠心力の方向とが一致し、バランスよく回転部を回転させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図1から
図6を参照して、本発明の無段変速機及びこの無段変速機の入力軸のバランス調整方法の実施形態を説明する。本実施形態の無段変速機は、変速比h(h=入力軸の回転速度/出力軸の回転速度)を無限大(∞)にして出力軸の回転速度を「0」にできる変速機、所謂IVT(Infinity Variable Transmission)の一種である。
【0017】
図1を参照して、四節リンク機構型の無段変速機1は、内燃機関などのエンジンや電動機等の主駆動源ENGからの駆動力が伝達されることで回転中心軸線P1を中心に回転する入力軸端部2aと、回転中心軸線P1に平行に配置され、図示省略したデファレンシャルギヤを介して車両の駆動輪(図示省略)に回転動力を伝達させる出力軸3と、回転中心軸線P1上に設けられた6つの回転半径調節機構4とを備える。なお、デファレンシャルギヤの代わりにプロペラシャフトを設けてもよい。
【0018】
図1及び
図2を参照して、各回転半径調節機構4は、カム部としてのカムディスク5と、回転部としての回転ディスク6とを備える。カムディスク5は、円盤状であり、回転中心軸線P1から偏心されると共に、1つの回転半径調節機構4に対して2個1組となるように、各回転半径調節機構4に設けられている。また、カムディスク5には、回転中心軸線P1の方向に貫通する貫通孔5aが設けられている。また、カムディスク5には、回転中心軸線P1に対して偏心する方向とは逆の方向に開口し、カムディスク5の外周面と貫通孔5aを構成する内周面とを連通させる切欠孔5bが設けられている。
【0019】
各1組のカムディスク5は、夫々位相を60度異ならせて、6組のカムディスク5で回転中心軸線P1の周方向を一回りするように配置されている。
【0020】
カムディスク5は、隣接する回転半径調節機構4のカムディスク5と一体的に形成されて一体型カム部5cが構成されている。この一体型カム部5cは、一体成型で形成してもよく、または、2つのカム部を溶接して一体化してもよい。各回転半径調節機構4の2個1組のカムディスク5同士はボルト(図示省略)で固定されている。回転中心軸線P1上の最も主駆動源側に位置するカムディスク5は入力軸端部2aと一体的に形成されている。このようにして、入力軸端部2aと複数のカムディスク5とで、カムディスク5を備える入力軸2が構成されることとなる。
【0021】
入力軸2は、カムディスク5の貫通孔5aが連なることによって構成される挿通孔60を備える。これにより、入力軸2は、主駆動源ENGとは反対側の一方端が開口し他方端が閉塞した中空軸形状に構成される。主駆動源側の他方端に位置するカムディスク5は、入力軸端部2aと一体的に形成されている。このカムディスク5と入力軸端部2aとを一体的に形成する方法としては、一体成型を用いてもよく、また、カムディスク5と入力軸端部2aとを溶接して一体化してもよい。
【0022】
また、各1組のカムディスク5には、カムディスク5を受け入れる受入孔6aを備える円盤状の回転ディスク6が偏心された状態で回転自在に外嵌されている。
【0023】
図2に示すように、回転ディスク6は、カムディスク5の中心点をP2、回転ディスク6の中心点をP3として、回転中心軸線P1と中心点P2の距離Raと、中心点P2と中心点P3の距離Rbとが同一となるように、カムディスク5に対して偏心している。
【0024】
回転ディスク6の受入孔6aには、1組のカムディスク5の間に位置させて内歯6bが設けられている。
【0025】
カムシャフト51の挿通孔60には、回転中心軸線P1と同心に、且つ、回転ディスク6の内歯6bと対応する個所に位置させて、ピニオン70がカムディスク5を有する入力軸2と相対回転自在となるように配置されている。ピニオン70は、ピニオンシャフト72と一体に形成されている。なお、ピニオン70は、ピニオンシャフト72と別体に構成して、ピニオン70をピニオンシャフト72にスプライン結合で連結させてもよい。本実施形態においては、単にピニオン70というときは、ピニオンシャフト72を含むものとして定義する。
【0026】
ピニオン70は、カムディスク5の切欠孔5bを介して、回転ディスク6の内歯6bと噛合する。ピニオンシャフト72には、隣接するピニオン70の間に位置させてピニオン軸受74が設けられている。このピニオン軸受74を介して、ピニオンシャフト72は、入力軸2を支えている。ピニオンシャフト72には、遊星歯車機構などで構成される差動機構8が接続されている。ピニオン70には、差動機構8を介して調節用駆動源14の駆動力が伝達される。
【0027】
回転ディスク6は、カムディスク5に対して距離Raと距離Rbとが同一となるように偏心されているため、回転ディスク6の中心点P3を回転中心軸線P1と同一軸線上に位置するようにして、回転中心軸線P1と中心点P3との距離、即ち偏心量R1を「0」とすることもできる。
【0028】
回転ディスク6の周縁には、一方(入力軸2側)の端部に大径の入力側環状部15aを備え、他方(出力軸3側)の端部に入力側環状部15aの径よりも小径の出力側環状部15bを備えるコネクティングロッド15の入力側環状部15aが、軸方向に2個並べて2個一組のボールベアリングからなるコンロッド軸受16を介して回転自在に外嵌されている。出力軸3には、ワンウェイクラッチ17を介して、揺動リンク18がコネクティングロッド15に対応させて6個設けられている。本実施形態においては、揺動リンク18がワンウェイクラッチ17の外輪としての機能を兼ね備えている。
【0029】
ワンウェイクラッチ17は、揺動リンク18と出力軸3との間に設けられ、揺動リンク18が出力軸3に対して一方側に相対的に回転しようとするときに揺動リンク18を出力軸3に固定し(固定状態)、他方側に相対的に回転しようとするときに出力軸3に対して揺動リンク18を空転させる(空転状態)。
【0030】
揺動リンク18は、環状に形成されており、その下方には、コネクティングロッド15の出力側環状部15bに連結される揺動端部18aが設けられている。揺動端部18aには、出力側環状部15bを軸方向で挟み込むように突出した一対の突片18bが設けられている。一対の突片18bには、出力側環状部15bの内径に対応する差込孔18cが穿設されている。差込孔18c及び出力側環状部15bには、揺動軸としての連結ピン19が挿入されている。これにより、コネクティングロッド15と揺動リンク18とが連結される。
【0031】
本実施形態においては、揺動リンク18の揺動端部18aが、ケース80の下方に溜まった潤滑油の油溜に油没するように、揺動端部18aを出力軸3の下方に配置されている。これにより、揺動端部18aを油溜で潤滑できると共に、揺動リンク18の揺動運動により、油溜の潤滑油を掻き揚げて、無段変速機1の他の部品を潤滑させることができる。
【0032】
なお、本実施形態の説明において、変速比は、入力軸の回転速度/出力軸の回転速度と定義する。
【0033】
図3は、回転半径調節機構4の偏心量R1(回転半径)を変化させた状態のピニオンシャフト72と回転ディスク6との位置関係を示す。
図3Aは偏心量R1を「最大」とした状態を示しており、回転中心軸線P1と、カムディスク5の中心点P2と、回転ディスク6の中心点P3とが一直線に並ぶように、ピニオンシャフト72と回転ディスク6とが位置する。このときの変速比hは最小となる。
【0034】
図3Bは偏心量R1を
図3Aよりも小さい「中」とした状態を示しており、
図3Cは偏心量R1を
図3Bよりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比hは、
図3Bでは
図3Aの変速比hよりも大きい「中」となり、
図3Cでは
図3Bの変速比hよりも大きい「大」となる。
図3Dは偏心量R1を「0」とした状態を示しており、回転中心軸線P1と、回転ディスク6の中心点P3とが同心に位置する。このときの変速比hは無限大(∞)となる。本実施形態の無段変速機1は、回転半径調節機構4で偏心量R1を変えることにより、回転半径調節機構4の回転半径を調節自在としている。
【0035】
図4は、回転半径調節機構4の偏心量R1を変化させた場合の揺動リンク18の揺動範囲の変化を示している。
図4Aは、偏心量R1が最大のときの揺動リンク18の揺動範囲を示し、
図4Bは、偏心量R1が中のときの揺動リンク18の揺動範囲を示し、
図4Cは、偏心量R1が小のときの揺動リンク18の揺動範囲を示している。
図4から偏心量R1が小さくなるにつれて揺動範囲が狭くなることが分かる。そして、偏心量R1が「0」になると、揺動リンク18は揺動しなくなる。
【0036】
本実施形態においては、回転半径調節機構4と、コネクティングロッド15と、揺動リンク18とで、てこクランク機構20(四節リンク機構)が構成される。そして、てこクランク機構20によって、入力軸2の回転運動が揺動リンク18の揺動運動に変換される。本実施形態の無段変速機1は合計6個のてこクランク機構20を備えている。偏心量R1が「0」でないときに、入力軸2を回転させると共に、ピニオンシャフト72を入力軸2と同一速度で回転させると、各コネクティングロッド15が60度ずつ位相を変えながら、偏心量R1に基づき入力軸2と出力軸3との間で揺動端部18aを出力軸3側に押したり、入力軸2側に引いたりを交互に繰り返して、揺動リンク18が揺動する。
【0037】
コネクティングロッド15の出力側環状部15bは、出力軸3にワンウェイクラッチ17を介して設けられた揺動リンク18に連結されているため、揺動リンク18がコネクティングロッド15によって押し引きされて揺動すると、揺動リンク18が押し方向側又は引張り方向側の何れか一方に揺動リンク18が回転するときだけ、出力軸3が回転し、揺動リンク18が他方に回転するときには、出力軸3に揺動リンク18の揺動運動の力が伝達されず、揺動リンク18が空回りする。各回転半径調節機構4は、60度毎に位相を変えて配置されているため、出力軸3は各回転半径調節機構4で順に回転させられる。
【0038】
調節用駆動源14を制御する制御部(図示省略)を備えている。制御部は、CPUやメモリ等により構成された電子ユニットであり、メモリに保持された制御プログラムをCPUで実行することにより、調節用駆動源14を制御して、回転半径調節機構4の偏心量R1を調節する機能を果たす。
【0039】
図5に示すように、本実施形態の無段変速機1は、1組のカムディスク5を重ね合わせる面を合わせ面80として、合わせ面80には、合わせ面穴81が設けられている。1組のカムディスク5に夫々設けられた合わせ面穴81は、同一形状に構成される。合わせ面80は、回転ディスク6の中心に位置している。
【0040】
合わせ面穴81には、筒状の調整部材90を、その内周面を削ることにより所定の重さとなるように調整した後で圧入(挿入)される。このとき、調整部材90は、合わせ面穴81の奥まで挿入することで、調整部材90の重心がちょうど合わせ面80に位置するように構成されている。なお、合わせ面穴81の奥には、挿入される調整部材90が抜け落ちることを防止すべく縮径された縮径部81aが設けられている。
【0041】
次に、本実施形態のカムディスク5を含む入力軸2のバランス調整方法について説明する。まず、カムディスク5を含む入力軸2を回転させてバランスの検査を行う(バランス検査工程)。回転バランスの検査方法については、エンジンのクランクシャフトなどにおいてもよく用いられる公知の検査方法であるため、その説明を省略する。
【0042】
バランス検査工程において、バランスを調整する必要があると判定された場合には、カムディスク5を含む入力軸2を一度分解し、要求される重さとなるように内周面を切削した筒状の調整部材90を、該当する合わせ面穴81に圧入する(挿入工程)。そして、再度、カムディスク5を含む入力軸2を組み立てる。その後、再度バランス検査工程を実行し、バランス調整が必要であれば、再度挿入工程を実行し、バランス調整の必要がなければ、入力軸2が完成する。
【0043】
本実施形態の無段変速機1及び入力軸2のバランス調整方法によれば、カムディスク5を含む入力軸2の外面に重りなどを付ける必要がなく、且つ所定の重さに調整した調整部材を合わせ面穴81に挿入するだけで済むため、容易に入力軸2のバランス調整を行うことができる。
【0044】
また、隣接するカムディスク5の合わせ面80が回転ディスク6の中心に位置しており、調整部材90の重心が合わせ面80に位置するように、調整部材90が合わせ面穴81に圧入されている。かかる構成によれば、回転ディスク6の中心と入力軸2が回転する際に生じる調整部材90の遠心力の方向とが一致し、バランスよく回転ディスク6を回転させることができる。
【0045】
なお、本実施形態においては、隣接するカムディスク5同士の両方の合わせ面80に夫々対応する合わせ面穴81を設けて、調整部材90を挿入するものを説明した。しかしながら、本発明の無段変速機、及び入力軸のバランス調整方法は、これに限らない。例えば、調整部材90の遠心力によって、回転ディスク6の回転バランスが多少損なわれる虞があるものの、隣接するカムディスク同士の一方の合わせ面にのみ合わせ面穴81を設け、この合わせ面穴81に調整部材90を圧入してもよい。
【0046】
また、本実施形態においては、入力軸端部2aと複数のカムディスク5とで入力軸2を構成し、入力軸2が、カムディスク5の貫通孔5aが連なることによって構成される挿通孔60を備えるものを説明した。
【0047】
しかしながら、本発明の入力軸はこれに限らず、例えば、入力軸の構成部品として、一端が開口し他端が閉塞する形状の挿通孔を有する中空の入力軸芯部を設け、円盤状のカムディスクに入力軸芯部を挿通できるように貫通孔を本実施形態のものよりも大きく形成して、各カムディスクを入力軸芯部の外周面にスプライン結合させて、複数のカムディスクを備える入力軸を構成させてもよい。
【0048】
この場合、中空の入力軸芯部には、カムディスクの切欠孔に対応させて切欠孔が設けられる。そして、入力軸芯部内に挿入されるピニオンは、入力軸芯部の切欠孔及びカムディスクの切欠孔を介して、回転ディスクの内歯と噛合する。
【0049】
また、本実施形態においては、一方向回転阻止機構として、ワンウェイクラッチ17を用いているが、本発明の一方向回転阻止機構は、これに限らず、例えば、揺動リンクから出力軸にトルクを伝達可能な揺動リンクの出力軸に対する回転方向を切換自在に構成されるツーウェイクラッチであってもよい。