CN103109109A - 环型无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减少由轴承产生的损耗、并且盘的加工容易、能够以低成本实现宽量程化的环型无级变速器。在该环型无级变速器中，在内侧盘(3)的小端面(3a)形成球轴承(6)的套圈(100)，且套圈(100)的至少一部分与作为动力辊和内侧盘(3)的界面的牵引面(12)在轴向上重叠。而且，支承柱(8a、8b)与和盘(3)相对的套圈(与小端面(3a)的套圈(100)相对的球轴承(6)的另一套圈)之间，插入有位置调整部件(120)。

Description

环型无级变速器

技术领域

本发明涉及能够应用于汽车、各种工业机械的变速器等的环型无级变速器。

背景技术

例如，作为汽车用变速器使用的双腔式环型无级变速器的一个例子示于图8。需要说明的是，在图8中，在一对空腔彼此之间，截面的位置沿旋转方向相互错开90度。如图所示，该环型无级变速器1包括：作为外侧盘的一对输入侧盘2a、2b；同样作为内侧盘的一体型的输出侧盘3；和多个动力辊4、4。而且，一对输入侧盘2a、2b藉助作为旋转轴的输入轴5以相互同心且自由地同步旋转的方式结合。此外，输出侧盘3以与两个输入侧盘2a、2b同心且能够相对于这两个输入侧盘2a、2b自由旋转的方式被支承在两个输入侧盘2a、2b彼此之间。而且，各动力辊4、4在输出侧盘3的轴向两侧面与两输入侧盘2a、2b的轴向单侧面之间分别被夹持有多个。于是，各动力辊4、4随着这些两输入侧盘2a、2b的旋转而旋转，同时，从这两个输入侧盘2a、2b向输出侧盘3传递动力。

输出侧盘3的轴向两端部(以下也称为小端面)分别被推力角接触轴承型的一对球轴承6、6旋转自由地支承。因此，固定设置于壳体7的内面的支承柱8a、8b由作为固定在壳体的内面的部件的圆环状的保持环9连结。该各支承柱8a、8b用于支撑支承板11a、11b，夹着输入轴5在径向相反侧相互同心地设置。支承板11a、11b支撑着作为支承各动力辊4、4使之自由旋转的支承部件的耳轴(trunnion)10、10的两端部。在该构造中，利用保持环9连结一对支承柱8a、8b，将输入轴5插入并贯穿该保持环9的内侧。

在设置于每个空腔中的各保持环9、9与比输出侧盘3的轴向两端面之间，即，在其与比设置于该输出侧盘3的两侧面的输出侧面12、12还靠近内径侧的部分之间，设置有各球轴承6、6。此外，在构成这些各球轴承6、6的一对推力轴承套圈13a、13b的外侧面(互呈相反侧的侧面)的靠近内径的部分，在整个圆周上，形成短圆筒状的突条部14、14。然后，通过将这些各突条部14、14内嵌于保持环9、9以及输出侧盘3的端部，进行各球轴承6、6的径向定位。此外，通过在一个推力轴承套圈13a、13a的外侧面与各保持环9、9之间夹持填隙(shim)板15、15，进行各球轴承6、6的轴向定位。此外，在该状态下，这些各球轴承6、6承受着期望的预压力。输出侧盘3以能够自由旋转的方式，在能够在径向和轴向上定位的状态下，被支撑在各空腔内所各自设置的一对的各支承柱8a、8b彼此之间。

这样基于一体型输出侧盘的构造，一直以来存在着各种各样的制品(例如参照专利文献1～3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-81519号公报

专利文献2：日本特开2003-314645号公报

专利文献3：日本特开2008-64139号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，由于专利文献1是使用推力滚针轴承进行轴向的一体型内侧盘的定位的，因此在轴承上产生的损耗较大。而且，由于以内侧盘的小端面侧作为滚动面，因此，至少滚针的宽度部分需要确保端面宽度，随之可能导致必须进行增大盘的尺寸或减小轴径等设计变更。在增大盘的尺寸的情况下，重量增加。而在减小轴径的情况下，容许传递转矩降低。而且，还将伴随着盘端面的精加工范围增大，用于加工的时间、成本增加。

另一方面，专利文献2是角接触推力轴承嵌入设置于一体型内侧盘的小端面的锁扣部中，以支承盘的发明，但在该情况下，由于设有锁扣部，因此，小端面附近的径向壁厚变薄，在追求宽量程化而进一步使用小端面的情况下，在该部分产生的应力变高，使得盘的使用范围受限。

此外，在专利文献3中，为了解决专利文献2的问题，在小端面设置圆筒部，在该圆筒部设置轴承，但是设置圆筒部的部分，轴向长度变得更为必要，而且加工也变得更困难。

本发明即是鉴于上述情况而提出的发明，其目的在于提供一种能够减少轴承所产生的损耗，使盘的加工变得容易，能够以低成本实现宽量程化的环型无级变速器。

解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明提供一种环型无级变速器，其特征在于，包括：壳体；旋转自由地支承在该壳体内的旋转轴；在使截面分别为圆弧形的相互的轴向单侧面彼此相对的状态下，支承于上述旋转轴的两端部，与上述旋转轴同步自由旋转的一对外侧盘；在上述旋转轴的中间部周围，在使截面为圆弧形的轴向两侧面与上述各外侧盘的轴向单侧面相对的状态下，支承于上述旋转轴并能够相对于该旋转轴自由旋转的内侧盘；在轴向上，在这些内侧盘的轴向两侧面与各外侧盘的轴向单侧面之间的位置，分别设有多个能够以相对于上述旋转轴呈扭转的位置的枢轴为中心自由摆动的支承部件；和支承于这些各支承部件，能够自由旋转，使得呈球状凸面的各周面与上述内侧盘的轴向两侧面和各外侧盘的轴向单侧面抵接的动力辊，利用球轴承将上述内侧盘的小端面支承在固定于上述壳体的内面的固定部件上并能够相对于该固定部件自由旋转，在上述内侧盘的小端面，形成有上述球轴承的套圈，上述套圈的至少一部分与作为上述动力辊和上述内侧盘的界面的牵引面在轴向上重叠。

根据上述结构，通过使轴承为球轴承，与推力滚针轴承相比，能够减少由轴承产生的损耗。此外，因为没有从小端面突出的突出物，因此容易进行盘的加工。而且，由于在内侧盘的小端面形成球轴承的套圈，套圈的至少一部分与作为动力辊和内侧盘的界面的牵引面在轴向上重叠，因此能够实现宽量程化。

发明的效果

根据本发明，在内侧盘的小端面形成球轴承的套圈，套圈的至少一部分与作为动力辊和内侧盘的界面的牵引面在轴向上重叠，因此能够提供一种能够减少由轴承产生的损耗，并且盘的加工变得容易，且能够以低成本实现宽量程化的环型无级变速器。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的环型无级变速器的主要部分截面图。

图2(a)是图1的主要部分放大图，(b)是(a)的Z部放大图。

图3是表示环型无级变速器的动力辊和耳轴的截面图。

图4是内侧盘的牵引面中心与偏转轴(枢轴)之间的关系的简要示意图。

图5是将本发明的构造(下半部分)与现有技术的构造(上半部分)进行比较显示的截面图。

图6是本发明的第二实施方式的环型无级变速器的主要部分截面图。

图7是本发明的第三实施方式的环型无级变速器的主要部分截面图。

图8是现有的具有一体型内侧盘的环型无级变速器的截面图。

符号说明

2a、2b  输入侧盘(外侧盘)

3  输出侧盘(内侧盘)

3a 小端面

4  动力辊

5  输入轴(旋转轴)

6  球轴承

7  壳体

8a、8b  支承柱(固定部件)

10  耳轴(支承部件)

12  牵引面

100 套圈

106 球轴承

110 套圈

112 球轴承

103 位置调整部件

116 位置调整部件

120 位置调整部件

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的第一实施方式。

另外，本发明的特征在于一体型内侧盘的支承构造，其它结构和作用与上述现有结构及其作用同样，因此，以下仅说明本发明的特征部分，对于此外的部分标注与图8同样的符号，仅进行简洁的说明。

图1表示了本发明的实施方式的环型无级变速器的主要部分的截面。本实施方式的环型无级变速器与图8所示的环型无级变速器1同样，包括：壳体7；旋转自由地支承于该壳体7内的输入轴(旋转轴)5；在使截面分别为圆弧形的相互的轴向单侧面彼此相对的状态下，支承于输入轴5的两端部，与输入轴5同步自由旋转的一对输入侧盘(外侧盘)2a、2b；在输入轴5的中间部周围，在使截面为圆弧形的轴向两侧面与各输入侧盘2a、2b的轴向单侧面相对的状态下，支承在旋转轴5上，能够相对于旋转轴5自由旋转的输出侧盘(内侧盘)3；在轴向上，在输出侧盘3的轴向两侧面与各输入侧盘2a、2b的轴向单侧面之间的位置，分别设有多个能够以相对于输入轴5呈扭转的位置的枢轴为中心自由摆动的耳轴(支承部件)10；旋转自由地支承于这些各耳轴10，使得呈球状凸面的各周面与输出侧盘3的轴向两侧面和各输入侧盘2a、2b的轴向单侧面抵接的动力辊4。

特别是如图2明确所示，在本实施方式中，在一体型的输出侧盘3的两小端面3a，设置有用于球轴承6的套圈100(直接形成)。

即，在输出侧盘3的两小端面3a，直接形成有使得球轴承6的滚珠在其中滚动的槽状的滚道101。

通过将轴承做成球轴承6，与推力滚针轴承相比，能够减少在轴承6上产生的损耗。此外，与使用推力滚针轴承的情况相比，仅对套圈(滚道面)100进行精加工即可，能够减少小端面3a的加工范围，因此能够降低成本。需要说明的是，轴承6并不限于推力球轴承，也可以是推力角接触球轴承。在为推力角接触球轴承的情况下，也可以省去进行输出侧盘3的径向支承的轴承。

此外，在本实施方式中，没有像上述专利文献2那样设置锁扣部，因此能够确保小端部3a附近的盘3的壁厚，能够更靠近小端部3a地使用盘3(即，能够使动力辊4与盘3的接触点向更靠近小端面3a侧地移动)，因此，能够实现宽量程化。此外，在本实施方式中，如图2所示，使动力辊4与盘3的接触点(接触椭圆)P与设置于小端面3a的套圈100在轴向上重叠规定量L(使套圈100的至少一部分与牵引面12在轴向上重叠)，由此能够实现进一步的宽量程化。此外，由于没有分体设置球轴承6的套圈，因此能够进一步缩短作为固定部件的支承柱8a、8b与盘3之间的距离。利用该效果，能够使盘3的小端面3a进一步接近支承柱8a、8b，由此能够扩大牵引面(动力辊4与盘3之间的界面)，从而有助于宽量程化。

另外，输出侧盘3的与输入侧盘2a、2b相对的面中的牵引面12的范围是动力辊4藉助润滑油(牵引油)能够接触的面的范围。另外，动力辊4和输出侧盘43藉助牵引油接触的部分，例如不是点，而是椭圆状的范围，即，能够看作接触椭圆。

牵引面的输出侧盘3的小端面侧的端部(缘)是上述输出侧盘3和动力辊4的接触椭圆(接触点P)成为输出侧盘3的最内侧时，即最靠近小端面3a侧时的接触椭圆的小端面3a侧的端部的位置。因此，如图2所示，在输出侧盘3和动力辊4的接触椭圆(接触点P)成为输出侧盘3的最内侧时，即最靠近小端面3a侧时，在接触椭圆的小端面侧的端部与套圈100重叠的情况下，牵引面的小端面侧的端部(缘部)也与套圈100重叠。

在该实施方式中，套圈100一体设置在输出侧盘3的小端面3a侧，但套圈100的沿输出侧盘3的轴向的范围例如是，从小端面3a起直至形成于套圈100的槽状的滚道101的最深的部位101a。即，如果有与槽状的滚道101的轴向位置相同的部分，则与套圈100在轴向上重叠。

图5是将本发明的构造与现有技术的构造进行比较的剖面示意图。图5的上半部分表示在小端面3a不设置轴承6的套圈100，而是将球轴承6的外圈(与盘3为不同的部件的套圈)150附设在小端面3a上的构造。另一方面，图5的下半部分表示如图1所示地在小端面3a设置有轴承6的套圈100的构造。因此，如图5中的箭头所示，图5的下半部分所示的本实施方式的发明能够扩展牵引面12。

即，在将套圈150作为与输出侧盘3不同的部件设置的情况下，该套圈150和输出侧盘3的牵引面12(中的最靠近小端面3a侧的接触椭圆所配置的部分)在轴向的位置上不重叠。因此，通过使作为与输出侧盘3不同的部件的套圈150进入输出侧盘3与球轴承6的滚珠的滚道101之间，使得牵引面12变窄。换言之，通过在输出侧盘3的小端面3a直接形成滚道101，能够使得具有滚道101的套圈100的输出侧盘3的轴向位置与牵引面12的小端面3a侧的输出侧盘3的轴向位置重叠。

此外，如图3所示，耳轴10包括：藉助推力球轴承20支承动力辊4自由旋转的柱状部21；和在该柱状部21的纵向(图3的上下方向)的两端部，以向该柱状部21的动力辊4侧弯曲的状态形成的一对弯曲壁部22、22。利用该弯曲壁部22、22，在各耳轴10、10形成用于收纳动力辊4的凹状的轴承座部。此外，在各弯曲壁部22、22的外侧面，各枢轴(偏转轴)23、23相互同心地设置。该一对枢轴23位于相对于输入轴5的中心线，即输入侧盘2a、2b和输出侧盘3的中心轴呈扭转的位置。

此外，设置于耳轴10、10的上下端部的枢轴23、23分别旋转(倾转)自由地支承于上侧的支承板11a和下侧的支承板11b。支承板11a、11b分别以上侧的支承柱8a、下侧的支承柱8b为支点摆动，由此使得一对耳轴10、10能够沿枢轴23的轴向，以互逆的方向自由移动。

此外，本实施方式的输出侧盘3是一体型的输出侧盘(内侧盘)，因此，以同时在两个空腔中到达正确位置的方式将输出侧盘3的位置定位是很重要的。因此，在本实施方式中，如图1所示，通过在支承柱8a、8b和与盘3相对的套圈103(与小端面3a的套圈100相对的球轴承6的另一方的套圈)之间插入位置调整部件120，由此能够将盘3的位置正确定位。该位置调整部件120的厚度如图4所示，按照盘3的牵引面12的中心O间的中心O’与各空腔的偏转轴23之间的距离一致的方式(前空腔的偏转轴与中心O’之间的距离L1a＝后空腔的偏转轴与中心O’之间的距离L1b)分别决定。在此，中心O’与盘3的对称中心轴一致(L2＝L3)。

牵引面12的中心O是指，在沿着输出侧盘3的中心轴并且包含中心轴的截面中，圆弧状的牵引面12的圆弧(包含圆弧的圆)的中心，在一体型的输出侧盘3的截面中，将两个牵引面12的中心O彼此之间的中心O’作为输出侧盘的中心。

利用上述位置调整部件120的厚度，该输出侧盘3的中心O’调整为距各空腔的耳轴10的偏转轴(枢轴23)的中心线呈等距离。因此，相对于如上所述将球轴承6的输出侧盘3侧的套圈100和输出侧盘3一体设置，使球轴承6的保持环9侧的套圈103与保持环9为不同的部件，将位置调整部件120夹持在保持环9与套圈103之间。

此外，在本实施方式中，没有像上述专利文献3那样使圆筒部从小端面3a突出，因此盘3的加工变得容易。

接着说明本发明的第二实施方式。

在第一实施方式中，在具有多个滚珠108的球轴承6中，使作为固定部件的保持环9侧的套圈103相对于保持环9为不同的部件，在套圈103与保持环9之间配置位置调整部件120。与此相对，在第二实施方式中，如图6所示，采用将分别设置在输出侧盘3与左、右的保持环9之间的球轴承106的保持环9侧的套圈110与保持环9一体地设置，而不设置位置调整部件120的构造。其它结构与第一实施方式相同。

在该实施方式的环型无级变速器中，在一体型的输出侧盘3与配置在其左右的保持环9、9之间，设置有承受输出侧盘的推力载荷的球轴承106。

球轴承106包括：输出侧盘3的小端面3a侧的套圈107；保持环9侧的套圈110；配置在该套圈107、110之间的滚珠(滚动体)108。

输出侧盘3的小端面侧的套圈107中，通过在输出侧盘3的小端面3a直接设置滚道109，套圈107和输出侧盘3成为一体。该滚道109沿着圆环状的小端面3a设置成圆环状的槽。

在保持环9的输出轴5所贯通的贯通孔9a的外侧，与输出侧盘3的小端面3a相对的部分成为球轴承106的保持环9侧的套圈110。在该保持环9侧的套圈110中，也在保持环9的与小端面3a相对的部分直接设置滚道111，由此使套圈110和保持环9成为一体。该滚道111作为与滚道109相对的圆环状的槽设置，使得滚珠108能够沿着该滚道111和滚道109滚动。

在这样的环型无级变速器中，输出侧盘3侧的套圈107并不仅是与输出侧盘3成为一体，球轴承106的保持环9侧的套圈110也与保持环9设置成一体，因此构造更为简单。此外，第二实施方式的环型无级变速器，除了利用位置调整部件120进行输出侧盘3的位置调整之外，能够达到与第一实施相同的作用效果。

接着，说明本发明的第三实施方式。

在第一实施方式中，在配置于一体型的输出侧盘3的左右的球轴承6的两者中，使作为固定部件的保持环9侧的套圈103与保持环9为不同的部件，在套圈103与保持环9之间配置位置调整部件120。与此相对，在第三实施方式中，如图7所示，在输出侧盘3与左右的保持环9之间分别设置的球轴承106、112中的一方的球轴承106中，与第二实施方式同样，采用将保持环9侧的套圈110与保持环9一体设置，而不设置位置调整部件120的构造，在另一方的球轴承112中，与第一实施方式同样，使保持环9侧的套圈114与保持环9为不同的部件，在套圈114与保持环9之间配置位置调整部件116。其它的结构与第一实施方式同样。

即，在第三实施方式中，在输出侧盘3的前后配置的两个球轴承106、112中，与第一实施方式同样，在输出侧盘3侧的小端面3a直接设置滚道109，由此将套圈107和输出侧盘3设置成一体。

此外，在一方的球轴承106的保持环9侧，在保持环9上直接设置滚道111，套圈110设置成与保持环9一体。

此外，在另一方的球轴承112中，保持环9侧的套圈114与保持环9为不同的部件，在作为不同的部件的套圈114上形成滚道115，并且，在套圈114与保持环9之间配置位置调整部件116，能够在输出侧盘3的输入轴5(图8所示)沿轴向进行位置的调整。由此，在第三实施方式的环型无级变速器中，能够达到结构的简化，并能够利用位置调整部件116进行输出侧盘3的位置调整。

在这样的第三实施方式的环型无级变速器的制造方法中的组装工艺中，在将输入轴5竖立至大致铅垂方向(上下方向)并固定成不致倒下的状态下，将利用保持环9使上下的支承柱8a、8b连结的一对的一体型支承柱中的一方的一体型的支承柱，以输入轴5贯通该保持环9的方式进行安装之后，使输入轴5贯通输出侧盘3，在先前安装的一体型的支承柱之上安装输出侧盘3。在其上，再以使输入轴5贯通保持环9的方式，在输出侧盘3之上安装另一方的一体型的支承柱。

此时，在一方的一体型的支承柱的保持环9与输出侧盘3之间配置一方的球轴承106，在另一方的一体型的支承柱的保持环9与输出侧盘3之间配置另一方的球轴承112。此外，在一方的球轴承106的配置中，套圈107与输出侧盘3一体设置，套圈110与保持环9一体设置，组装时不需要配置套圈107、110的操作，并且不需要配置位置调整部件116。

与此相对，在配置另一方的球轴承112时，需要配置与保持环9为不同部件的套圈114，并且需要在保持环9与套圈114之间配置位置调整部件116。

此处，在基于组装后的检查等而判断需要进行输出侧盘3的位置的再调整的情况下，产生更换位置调整部件116的需求。

在该情况下，在输出侧盘3与其上侧的一体型的支承柱之间，配置套圈114与保持环9为不同的部件的球轴承112的结构中，通过将上侧的一体型的支承柱(保持环9)卸下，能够进行位置调整部件116的更换。

与此相对，在输出侧盘3与其下侧的一体型的支承柱之间，配置套圈114与保持环9为不同的部件的球轴承112的结构中，将上侧的一体型的支承柱(保持环9)卸下，并将上侧的球轴承106(主要是滚珠108等)卸下。接着，通过将输出侧盘3卸下，将下侧的球轴承106(主要是滚珠108和套圈114)卸下，就能够进行位置调整部件116的更换。

因此，在考虑到位置的再调整(位置调整部件116的更换)的情况下，优选在组装保持环9和套圈114为不同的部件的球轴承112时，配置在输出侧盘3的上侧。即，在图7中，组装时的配置优选为左侧为上。

产业实用性

本发明能够应用于各种环型无级变速器。

Claims (4)

1.一种环型无级变速器，其包括：

壳体；

旋转自由地支承在该壳体内的旋转轴；

一对外侧盘，且在使截面分别为圆弧形的相互的轴向单侧面彼此相对的状态下，与所述旋转轴同步自由旋转地支承于所述旋转轴的两端部；

内侧盘，其在所述旋转轴的中间部周围截面为圆弧形的轴向两侧面与各所述外侧盘的轴向单侧面相对的状态下，相对于所述旋转轴自由旋转地被支承；

支承部件，其在轴向上，在所述内侧盘的轴向两侧面与各外侧盘的轴向单侧面之间的位置，分别设有多个，能够以相对于所述旋转轴呈扭转的位置的枢轴为中心自由摆动；和

动力辊，旋转自由地支承于各所述支承部件，使得呈球状凸面的各周面与所述内侧盘的轴向两侧面和各外侧盘的轴向单侧面抵接，

利用球轴承将所述内侧盘的小端面相对于固定于所述壳体的内面的固定部件旋转自由地支承，

在所述内侧盘的小端面，形成有所述球轴承的套圈，所述套圈的至少一部分与作为所述动力辊和所述内侧盘的界面的牵引面在轴向上重叠。

2.如权利要求1所述的环型无级变速器，其特征在于：

所述套圈的至少一部分在轴向上与所述动力辊和所述内侧盘的椭圆状的接触点重叠。

3.如权利要求1或2所述的环型无级变速器，其特征在于：

在与所述小端面的所述套圈相对的所述球轴承的另一方的套圈与所述固定部件之间，插入有用于调整所述内侧盘的位置的位置调整部件。

4.如权利要求3所述的环型无级变速器，其特征在于：

所述位置调整部件的厚度设定为，所述内侧盘的牵引面的中心间的中心与各空腔的所述枢轴之间的距离一致。

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