JP2000320635A

JP2000320635A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP2000320635A
Application number: JP11134489A
Authority: JP
Inventors: Masami Tanaka; 正美田中; Nobuo Goto; 伸夫後藤; Norihisa Kobayashi; 功久小林
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP4003347B2; US6416439B1

Abstract

(57)【要約】【課題】ラジアルニードル軸受２３ｃの負荷容量を確
保すると共に組み付け性を良好にし、しかもトラニオン
６の剛性確保と小型・軽量化とを両立させる設計の容易
化を図る。【解決手段】上記ラジアルニードル軸受２３ｃを構成
する外輪２４ｂの一端部にのみ鍔部４０ａを形成し、こ
の鍔部４０ａを上記トラニオン６の段部３８に対向させ
る。総ニードル軸受の構造を採用しても、組み付け性を
良好にし、しかも各ニードル２５、２５によりトラニオ
ン６が摩耗する事を防止できる。更に、上記ラジアルニ
ードル軸受２３ｃの軸方向寸法の短縮と外輪軌道４４ａ
の仕上作業の容易化とを図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車用
の変速機として利用するトロイダル型無段変速機の改良
に関し、組立容易で、しかもトラニオンの支持部の負荷
容量を十分に確保自在な構造を実現するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用変速機として、図９〜１０に略
示する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究
されている。このトロイダル型無段変速機は、ハーフト
ロイダル型と呼ばれるもので、例えば実開昭６２−７１
４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に
入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置
した出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定してい
る。トロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側
で上記入力側、出力側両ディスク２、４の軸方向中間位
置には、トラニオン６、６を設けている。これら各トラ
ニオン６、６は、それぞれ上記入力軸１並びに出力軸３
の方向（図９〜１０の左右方向）に対し直角方向（図９
〜１０の表裏方向）でこの中心軸とは交差しない捻れの
位置にある枢軸５、５を中心に揺動する。

【０００３】即ち、これら各トラニオン６、６は、それ
ぞれの両端部外面に上記枢軸５、５を、互いに同心に設
けている。又、これら各トラニオン６、６の中間部には
変位軸７、７の基端部を支持し、上記枢軸５、５を中心
として上記各トラニオン６、６を揺動させる事により、
上記各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としてい
る。上記各トラニオン６、６に支持した変位軸７、７の
周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支
持している。そして、これら各パワーローラ８、８を、
上記入力側、出力側両ディスク２、４の、互いに対向す
る内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。これら各
内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸５を中
心とする円弧を回転させて得られる凹面をなしている。
そして、球状凸面に形成した上記各パワーローラ８、８
の周面８ａ、８ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させ
ている。

【０００４】上記入力軸１と入力側ディスク２との間に
は、ローディングカム式の押圧装置９を設け、この押圧
装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディス
ク４に向け弾性的に押圧自在としている。この押圧装置
９は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１
１により転動自在に保持した複数個（例えば４個）のロ
ーラ１２、１２とから構成している。上記カム板１０の
片側面（図９〜１０の右側面）には、円周方向に亙る凹
凸であるカム面１３を形成し、上記入力側ディスク２の
外側面（図９〜１０の左側面）にも、同様の形状を有す
るカム面１４を形成している。そして、上記複数個のロ
ーラ１２、１２を、上記入力軸１の中心に関し放射方向
の軸を中心とする回転自在に支持している。

【０００５】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回転
すると、カム面１３が複数個のローラ１２、１２を、入
力側ディスク２の外側面に形成したカム面１４に押圧す
る。この結果、上記入力側ディスク２が、上記複数のパ
ワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記両カム面
１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合
いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そし
て、この入力側ディスク２の回転が、前記複数のパワー
ローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達され、こ
の出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。

【０００６】入力軸１と出力軸３との回転速度比（変速
比）を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で
減速を行なう場合には、前記各枢軸５、５を中心として
前記各トラニオン６、６を所定方向に揺動させる。そし
て、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図９
に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り
部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分と
にそれぞれ当接する様に、前記各変位軸７、７を傾斜さ
せる。反対に、増速を行なう場合には、上記枢軸５、５
を中心として上記各トラニオン６、６を反対方向に揺動
させる。そして、上記各パワーローラ８、８の周面８
ａ、８ａが図１０に示す様に、入力側ディスク２の内側
面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａ
の中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各変
位軸７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を
図９と図１０との中間にすれば、入力軸１と出力軸３と
の間で、中間の変速比を得られる。

【０００７】又、図１１〜１２は、実願昭６３−６９２
９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィル
ムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変
速機の１例を示している。入力側ディスク２と出力側デ
ィスク４とは円管状の入力軸１５の周囲に、それぞれニ
ードル軸受１６、１６を介して、回転自在に支持してい
る。又、カム板１０は上記入力軸１５の端部（図１１の
左端部）外周面にスプライン係合させ、鍔部１７により
上記入力側ディスク２から離れる方向への移動を阻止し
ている。そして、このカム板１０とローラ１２、１２と
により、上記入力軸１５の回転に基づいて上記入力側デ
ィスク２を、上記出力側ディスク４に向け押圧しつつ回
転させる押圧装置９を構成している。上記出力側ディス
ク４には出力歯車１８を、キー１９、１９により結合
し、これら出力側ディスク４と出力歯車１８とが同期し
て回転する様にしている。

【０００８】１対のトラニオン６、６の両端部に設けた
枢軸５、５はそれぞれ１対の支持板２０、２０に、揺動
並びに軸方向（図１１の表裏方向、図１２の左右方向）
に亙る変位自在に支持している。即ち、トロイダル型無
段変速機の本体部分を収納したハウジング２１内に上記
１対の支持板２０、２０を、入力側、出力側両ディスク
２、４を両側から挟む状態で、互いにほぼ平行に、それ
ぞれ支持ポスト４５ａ、４５ｂを中心とする若干の変位
自在に配置している。そして、上記両支持板２０、２０
の互いに整合する部分に形成した円孔２２、２２の内側
に、上記各トラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、
５を、ラジアルニードル軸受２３、２３により、揺動及
び軸方向に亙る変位自在に支持している。上記各円孔２
２、２２及び上記各枢軸５、５は、上記両ディスク２、
４の中心軸の方向（図１１の左右方向、図１２の表裏方
向）に対し直角方向（図１１の表裏方向、図１２の左右
方向）でこの中心軸とは交差しない捻れの位置にある。
又、上記各ラジアルニードル軸受２３、２３は、それぞ
れ１個の外輪２４と複数本ずつのニードル２５、２５と
から成る。このうちの外輪２４は、外周面を球状凸面と
し、内周面を円筒面状の外輪軌道としている。又、上記
各ニードル２５、２５は、保持器２６により、転動自在
に保持している。尚、上記外輪２４の外周面を球面とす
る理由は、上記各支持ポスト４５ａ、４５ｂを中心とし
て上記各支持板２０、２０が変位し、上記各円孔２２、
２２の中心軸と上記各枢軸５、５の中心軸とが不一致に
なった場合でも、上記各ニードル２５、２５の転動面と
相手軌道面との間にエッジロードが加わるのを防止する
為である。

【０００９】この様にして、それぞれの両端部を上記各
支持板２０、２０に支持した上記各トラニオン６、６の
中間部には、それぞれ円孔２７、２７を形成している。
そして、これら各円孔２７、２７部分に、変位軸７、７
を支持している。これら各変位軸７、７は、互いに平行
で且つ偏心した支持軸部２８、２８と枢支軸部２９、２
９とを、それぞれ有する。このうちの各支持軸部２８、
２８を上記各円孔２７、２７の内側に、別のラジアルニ
ードル軸受３０、３０を介して、回転自在に支持してい
る。又、上記各枢支軸部２９、２９の周囲にパワーロー
ラ８、８を、更に別のラジアルニードル軸受３１、３１
を介して、回転自在に支持している。

【００１０】尚、上記１対の変位軸７、７は、上記入力
軸１５に対して１８０度反対側位置に設けている。又、
これら各変位軸７、７の各枢支軸部２９、２９が各支持
軸部２８、２８に対し偏心している方向は、上記入力
側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関し同方向
（図１２で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、
上記入力軸１５の配設方向に対しほぼ直交する方向とし
ている。従って、上記各パワーローラ８、８は、上記入
力軸１５の軸方向（図１１の左右方向、図１２の表裏方
向）に亙る若干の変位自在に支持される。この結果、回
転力の伝達状態で構成各部材に加わる大きな荷重に基づ
く、これら構成各部材の弾性変形に起因して、上記各パ
ワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向に変位する
傾向となった場合でも、上記構成各部品に無理な力を加
える事なく、この変位を吸収できる。

【００１１】又、上記各パワーローラ８、８の外側面と
上記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パ
ワーローラ８、８の外側面の側から順に、スラスト玉軸
受３２、３２とスラストニードル軸受３３、３３とを設
けている。このうちのスラスト玉軸受３２、３２は、上
記各パワーローラ８、８に加わるスラスト方向の荷重を
支承しつつ、これら各パワーローラ８、８の回転を許容
するものである。又、上記各スラストニードル軸受３
３、３３は、上記各パワーローラ８、８から上記各スラ
スト玉軸受３２、３２を構成する外輪３４、３４に加わ
るスラスト荷重を支承しつつ、前記各枢支軸部２９、２
９及び上記外輪３４、３４が、前記支持軸部２８、２８
を中心に揺動する事を許容する。

【００１２】更に、上記各トラニオン６、６の一端部
（図１２の左端部）にはそれぞれ駆動ロッド３５、３５
を結合し、これら各駆動ロッド３５、３５の中間部外周
面に駆動ピストン３６、３６を固設している。そして、
これら各駆動ピストン３６、３６を、それぞれ駆動シリ
ンダ３７、３７内に油密に嵌装している。

【００１３】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機の場合には、入力軸１５の回転は、押圧装置９を介し
て入力側ディスク２に伝わる。そして、この入力側ディ
スク２の回転が、１対のパワーローラ８、８を介して出
力側ディスク４に伝わり、更にこの出力側ディスク４の
回転が、出力歯車１８より取り出される。入力軸１５と
出力歯車１８との間の回転速度比を変える場合には、上
記１対の駆動ピストン３６、３６を互いに逆方向に変位
させる。これら各駆動ピストン３６、３６の変位に伴っ
て上記１対のトラニオン６、６が、それぞれ逆方向に変
位し、例えば図１２の下側のパワーローラ８が同図の右
側に、同図の上側のパワーローラ８が同図の左側に、そ
れぞれ変位する。この結果、これら各パワーローラ８、
８の周面８ａ、８ａと上記入力側ディスク２及び出力側
ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、
接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向き
の変化に伴って上記各トラニオン６、６が、支持板２
０、２０に枢支された枢軸５、５を中心として、互いに
逆方向に揺動する。この結果、前述の図９〜１０に示し
た様に、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと
上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入
力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比が変化す
る。

【００１４】尚、この様に上記入力軸１５と出力歯車１
８との間で回転力の伝達を行なう際には、構成各部材の
弾性変形に基づいて上記各パワーローラ８、８が、上記
入力軸１５の軸方向に変位し、これら各パワーローラ
８、８を枢支している前記各変位軸７、７が、前記各支
持軸部２８、２８を中心として僅かに回動する。この回
動の結果、前記各スラスト玉軸受３２、３２の外輪３
４、３４の外側面と上記各トラニオン６、６の内側面と
が相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前
記各スラストニードル軸受３３、３３が存在する為、こ
の相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各
変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて
済む。

【００１５】又、上述の様な構成各部材の弾性変形等の
基づき、前記各枢軸５、５の中心軸と、前記各円孔２
２、２２の中心軸とが若干ずれる場合がある。この様な
場合でも、前記各ラジアルニードル軸受２３、２３を構
成する外輪２４、２４が揺動変位する事により、これら
各外輪２４、２４の中心軸と上記各枢軸５、５の中心軸
とが不一致になる事を防止して、これら各枢軸５、５を
中心とする上記各トラニオン６、６の揺動変位を円滑に
行なわせる。又、上記各円孔２２、２２の中心軸と各枢
軸５、５の中心軸とが不一致になった場合でも、上記各
外輪２４、２４の外周面と上記各円孔２２、２２の内周
面とが強く当接する事を防止して、上記各トラニオン
６、６が上記各枢軸５、５の軸方向に変位する事も、円
滑に行なわせる。

【００１６】尚、上述の様に各枢軸５、５を支持板２
０、２０に揺動及び軸方向に亙る変位自在に支持する為
の構造として、図１３に示す様に、保持器２６（図１
２）を設けずにニードル２５、２５の数を増やした、総
ニードル型のラジアルニードル軸受２３ａ、２３ａを使
用する構造も、従来から知られている。

【００１７】図１２に示した様に、各枢軸５、５を支持
板２０、２０に揺動及び軸方向に亙る変位自在に支持す
る為に、保持器２６付のラジアルニードル軸受２３、２
３を使用する場合には、これら各ニードル軸受２３、２
３の負荷容量が不十分になる場合がある。即ち、ハーフ
トロイダル型のトロイダル型無段変速機の運転時に各パ
ワーローラ８、８には、入力側、出力側両ディスク２、
４から大きなスラスト荷重が加わる。そしてこのスラス
ト荷重は、スラスト玉軸受３２、３２、スラストニード
ル軸受３３、３３、トラニオン６、６を介して、上記各
ラジアルニードル軸受２３、２３に、ラジアル荷重とし
て加わる。この様にしてこれら各ラジアルニードル軸受
２３、２３に加わるラジアル荷重は、エンジンの出力等
によっても変わるが、排気量が２〜３リットル程度の乗
用車用の変速機の場合で、２トン前後になる場合があ
る。

【００１８】この様に大きなラジアル荷重を支承すべ
く、上記各ラジアルニードル軸受２３、２３の負荷容量
を確保する為には、これら各ラジアルニードル軸受２
３、２３を構成するニードル２５、２５の数を（これら
各ニードル２５、２５の径を小さくする事なく）多くす
る必要がある。ところが、上記保持器２６を組み込んだ
場合には、上記各ラジアルニードル軸受２３、２３の径
を大きくしない限り、上記ニードル２５、２５の数を増
やす事ができない。

【００１９】これに対して、図１３に示す様な総ニード
ル型のラジアルニードル軸受２３ａ、２３ａの場合に
は、これら各ラジアルニードル軸受２３ａ、２３ａの径
を大きくする事なく、ニードル２５、２５の数を増や
し、負荷容量を確保できる。但し、図１３に示す様な従
来構造の場合には、組立作業が面倒になるだけでなく、
隣接する部材の耐久性確保も難しくなる。

【００２０】即ち、図１３に示す様な総ニードル型のラ
ジアルニードル軸受２３ａ、２３ａの場合、外輪２４の
内径側に複数本のニードル２５、２５を配置したままの
状態では、これら各ニードル２５、２５の軸方向に亙る
位置決めを図れない。具体的には、外輪２４の内径側に
複数本のニードル２５、２５を配置したまま、これら外
輪２４及びニードル２５、２５を各枢軸５、５に外嵌す
る事はできない。この為、上記各ラジアルニードル軸受
２３ａ、２３ａを上記各枢軸５、５の周囲に組み付ける
作業は、上記各外輪２４、２４をこれら各枢軸５、５の
周囲に配置した後、これら各外輪２４、２４の内周面と
各枢軸５、５の外周面との間に、上記各ニードル２５、
２５を１本ずつ挿入する事により行なう必要がある。こ
の様な作業は非常に面倒であり、トロイダル型無段変速
機の組立作業の能率化を妨げて、コスト上昇の原因にな
る為、好ましくない。

【００２１】又、軸受鋼等の硬質金属により造られたニ
ードル２５、２５の端面が、比較的軟らかな金属により
造られたトラニオン６、６の端面と擦れ合う為、長期間
に亙る使用に伴って、これら各トラニオン６、６の端面
に、摩耗に基づく凹みが形成される場合がある。トロイ
ダル型無段変速機の運転時に、上記各トラニオン６、６
には、各パワーローラ８、８から大きなスラスト荷重が
加わり、これら各トラニオン６、６の両端部に大きな応
力が発生する。この為、これら各トラニオン６、６の両
端面に摩耗に基づく凹みが存在すると、応力集中により
この凹み部分から亀裂等の損傷を発生する可能性が生
じ、耐久性確保が難しくなる。

【００２２】

【先発明の説明】この様な問題を解消する為、特願平１
０−３３３０７９号には、図１４〜１７に示す様な、ト
ロイダル型無段変速機に関する発明が記載されている。
１対のトラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５は
それぞれ１対の支持板２０、２０に、揺動並びに軸方向
（図１４〜１５の左右方向）に亙る変位自在に支持して
いる。そして、これら両支持板２０、２０の互いに整合
する部分に形成した円孔２２、２２の内側に、上記各ト
ラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５を、ラジア
ルニードル軸受２３ｂ、２３ｂにより、揺動及び軸方向
（図１４〜１７の左右方向）に亙る変位自在に支持して
いる。これら各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂ
は、それぞれ１個の外輪２４ａと複数本ずつのニードル
２５、２５とから成る。このうちの外輪２４ａは、外周
面を球状凸面とし、内周面を円筒面状の外輪軌道として
いる。この外周面を構成する球状凸面の曲率の中心は、
上記外輪２４ａの中心軸上に存在する。

【００２３】先発明のトロイダル型無段変速機を構成す
る、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂは、保
持器を持たない総ニードル軸受である。又、上記外輪２
４ａはその両端部内周面に、内向フランジ状の鍔部４
０、４０を形成している。これら両鍔部４０、４０同士
の間隔Ｄ₄₀は、上記各ニードル２５、２５の軸方向長さ
Ｌ₂₅よりも僅かに大きく（Ｄ₄₀＞Ｌ₂₅）している。従っ
て、これら各ニードル２５、２５は、上記各鍔部４０、
４０の互いの内側面同士の間に、転動自在に配置されて
いる。

【００２４】又、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、
２３ｂを構成する外輪２４ａを、トラニオン６、６の端
部外周面で上記各枢軸５、５の基端部に形成した段部３
８、３８と、これら各枢軸５、５の先端部に係止した円
輪状の抑えリング３９、３９或はこれら各枢軸５、５の
先端部に外嵌固定したプーリ４３、４３との間で挟持し
ている。尚、上記各段部３８、３８と抑えリング３９、
３９或はプーリ４３、４３との間隔は、上記各外輪２４
ａ、２４ａの軸方向長さよりも僅かに大きくしている。
従って、これら各外輪２４ａ、２４ａの軸方向両端面と
上記各段部３８、３８及び抑えリング３９、３９とが強
く擦れ合う事はなく、上記各外輪２４ａ、２４ａの内側
での上記各枢軸５、５の揺動変位は円滑に行なわれる。

【００２５】上述の様に構成する先発明のトロイダル型
無段変速機の場合には、前記各支持板２０、２０に形成
した円孔２２、２２の内側に上記各トラニオン６、６の
両端部に形成した枢軸５、５を支持する為の、ラジアル
ニードル軸受２３ｂ、２３ｂの負荷容量の確保と、これ
ら各枢軸５、５に対する各ラジアルニードル軸受２３
ｂ、２３ｂの組み付け作業の容易化とを図れる。

【００２６】先ず第一に、上記各ラジアルニードル軸受
２３ｂ、２３ｂとして、保持器を持たない総ニードル軸
受を使用しているので、これら各ラジアルニードル軸受
２３ｂ、２３ｂの径を大きく（したりニードル２５、２
５の径を小さくしたり）する事なく、ニードル２５、２
５の数を増やして、上記各ラジアルニードル軸受２３
ｂ、２３ｂの負荷容量の確保を図れる。そして、これら
各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂの負荷容量を確
保する事により、トロイダル型無段変速機を出力（特に
トルク）の大きなエンジンを搭載した自動車の変速機と
して使用した場合にも、上記各ラジアルニードル軸受２
３ｂ、２３ｂの構成各部材の転がり疲れ寿命を確保し
て、上記トロイダル型無段変速機の信頼性及び耐久性の
向上を図れる。

【００２７】又、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、
２３ｂを構成する複数本のニードル２５、２５を各外輪
２４ａの内径側に配置した状態で、これら各ニードル２
５、２５の軸方向両端面は、この外輪２４ａの両端部内
周面に形成した鍔部４０、４０に当接若しくは近接対向
する。従って、上記各ニードル２５、２５を上記外輪２
４ａの内径側に配置した状態で、これらニードル２５、
２５及び外輪２４ａを、上記枢軸５に外嵌する作業を行
なえる。

【００２８】即ち、予め上記外輪２４ａの内径側に複数
本のニードル２５、２５を密に配置し、上記ラジアルニ
ードル軸受２３ｂを組み立てて、このラジアルニードル
軸受２３ｂを複数組、それぞれ図１６に示す様にガイド
チューブ４１に外嵌しておく。このガイドチューブ４１
の外径は、上記枢軸５の外径とほぼ同じである。そし
て、このガイドチューブ４１を、上記枢軸５の先端部に
形成した小径部４２に外嵌した状態で、上記ラジアルニ
ードル軸受２３ｂを上記枢軸５に向け滑らせて、図１７
に示す様に、１個ずつこの枢軸５に外嵌し、この枢軸５
の周囲に組み付ける。上記ガイドチューブ４１は、この
様にして行なう組み付け作業の後、上記枢軸５から取り
外しておく。この様にして、この枢軸５に対する上記ラ
ジアルニードル軸受２３ｂの組み付け作業を行なう為、
この組み付け作業の容易化を図れる。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上述した先発明に係る
トロイダル型無段変速機は、ラジアルニードル軸受２３
ｂの負荷容量を十分に確保し、しかも組立作業の能率化
も図れるが、外輪２４ａの内周面に形成した外輪軌道４
４の仕上加工作業が面倒になる。又、トロイダル型無段
変速機全体としての小型・軽量化と上記各トラニオン
６、６の剛性確保との両立が難しい。本発明のトロイダ
ル型無段変速機は、この様な事情に鑑みて発明したもの
である。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明のトロイダル型無
段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と
同様に、ハウジングと、このハウジングの内側に互いに
同心に、且つ互いに独立した回転自在に支持された入力
側、出力側両ディスクと、これら両ディスクを周囲から
挟む状態で上記ハウジング内に配置された複数の支持板
と、これら各支持板の互いに整合する部分に形成された
円孔と、上記両ディスクの中心軸の方向に対し直角方向
でこの中心軸とは交差しない捻れの位置にある、互いに
同心の１対の枢軸を中心として揺動する複数個のトラニ
オンと、これら各枢軸の外周面と上記各円孔の内周面と
の間に設けた、外周面が球状凸面である外輪及びこの外
輪の内径側に設けた複数本のニードルから成る複数組の
ラジアルニードル軸受と、上記各トラニオン毎に支持さ
れた変位軸と、これら各変位軸に回転自在に支持され、
上記入力側、出力側両ディスクの内側面同士の間に挟持
されたパワーローラとを備える。そして、上記両ディス
クの互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の
凹面とし、上記各パワーローラの周面を球面状の凸面と
して、これら各パワーローラの周面と上記各ディスクの
内側面とを当接させて成る。特に、本発明のトロイダル
型無段変速機に於いては、上記各ラジアルニードル軸受
は、保持器を持たない総ニードル軸受である。又、上記
外輪はその一端部内周面にのみ、その内側面を上記各ニ
ードルの軸方向一端面と対向させる、内向フランジ状の
鍔部を形成したものである。そして、この鍔部は上記ト
ラニオンの端面に対向している。

【００３１】

【作用】上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段
変速機により、入力側ディスクと出力側ディスクとの間
で回転力の伝達を行なわせる作用、並びにこれら両ディ
スク同士の間の変速比を変化させる作用は、前述した様
な従来から知られているトロイダル型無段変速機の場合
と同様である。特に、本発明のトロイダル型無段変速機
の場合には、前述した先発明に係るトロイダル型無段変
速機の場合と同様に、各支持板に形成した円孔の内側に
各トラニオンの両端部に形成した枢軸を支持する為の、
ラジアルニードル軸受の負荷容量の確保と、組み付け作
業の容易化とを何れも図れる。又、このラジアルニード
ル軸受を構成する複数のニードルの端面とトラニオンの
端面とが擦れ合う事を防止して、このトラニオンに摩耗
に基づく凹みが形成されるのを防止し、このトラニオン
の耐久性確保を図れる。更に、本発明のトロイダル型無
段変速機の場合には、上記ラジアルニードル軸受を構成
する外輪の内周面に設ける外輪軌道の仕上加工作業が容
易になる。又、前述した先発明に係るトロイダル型無段
変速機の場合に比べて、上記ラジアルニードル軸受の軸
方向寸法の短縮化が可能になり、トロイダル型無段変速
機全体としての小型・軽量化と各トラニオンの剛性確保
との両立を図る設計が容易になる。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の実施の形態
の２例の構造を、前述した先発明に係る構造と比較した
状態で示している。各図の（Ａ）は先発明に係る構造
を、（Ｂ）は、トラニオン６の剛性向上を意図した、本
発明の実施の形態の第１例を、（Ｃ）はトラニオン６の
小型・軽量化を意図した、本発明の実施の形態の第２例
を、それぞれ示している。又、図１〜２の（Ａ）〜
（Ｃ）は、何れもパワーローラ８の位置を互いに一致さ
せた状態で描いている。尚、本発明の特徴は、トラニオ
ン６の両端部に互いに同心に設けた１対の枢軸５、５
を、ハウジング２１内に若干の変位自在に設けた１対の
支持板２０、２０（図１２〜１４参照）に、回転及び揺
動変位自在に支持する為のラジアルニードル軸受２３ｃ
部分にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した
従来構造或は先発明に係る構造と同様であるから、同等
部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略に
し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

【００３３】図１〜２（Ａ）〜（Ｃ）の何れに記載した
構造の場合も、トラニオン６の両端部に設けた枢軸５、
５はそれぞれ１対の支持板２０、２０に、揺動並びに軸
方向（図１〜２の左右方向）に亙る変位自在に支持して
いる。そして、これら両支持板２０、２０の互いに整合
する部分に形成した円孔２２、２２（図１２〜１４参
照）の内側に、上記トラニオン６の両端部に設けた枢軸
５、５を、ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｃによ
り、揺動及び軸方向（図１〜２の左右方向）に亙る変位
自在に支持している。これら各ラジアルニードル軸受２
３ｂ、２３ｃは何れも、それぞれ１個の外輪２４ａ、２
４ｂと複数本ずつのニードル２５、２５とから成る。こ
のうちの外輪２４ａ、２４ｂは、外周面を球状凸面と
し、内周面を円筒面状の外輪軌道４４、４４ａとしてい
る。この外周面を構成する球状凸面の曲率の中心は、上
記外輪２４ａ、２４ｂの中心軸上に存在する。

【００３４】上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３
ｃは、保持器を持たない総ニードル軸受である。前述し
た先発明のトロイダル型無段変速機を構成するラジアル
ニードル軸受２３ｂ、２３ｂの場合、図１〜２（Ａ）に
示す様に、外輪２４ａの両端部内周面に内向フランジ状
の鍔部４０、４０を形成している。これに対して、本発
明のトロイダル型無段変速機を構成するラジアルニード
ル軸受２３ｃ、２３ｃの場合、図１〜２（Ｂ）〜（Ｃ）
に示す様に、上記各外輪２４ｂ、２４ｂは、その一端部
内周面にのみ、内向フランジ状の鍔部４０ａを形成して
いる。そして、この鍔部４０ａを、上記トラニオン６の
端面に対向させている。この鍔部４０ａの内側面から上
記外輪２４ｂの他端面までの距離で、上記外輪軌道４４
ａを形成した部分の幅Ｗ_44a は、上記各ニードル２５、
２５の軸方向長さＬ₂₅よりも僅かに大きく（Ｗ_44a ＞Ｌ
₂₅）している。従って、これら各ニードル２５、２５
は、上記外輪軌道４４ａの内径側に、転動自在に配置さ
れている。

【００３５】又、図示の例では、上記各ラジアルニード
ル軸受２３ｃ、２３ｃを構成する外輪２４ｂを、トラニ
オン６の端部外周面で上記各枢軸５、５の基端部に形成
した段部３８、３８と、これら各枢軸５、５の先端部に
係止した円輪状の抑えリング３９、３９或はこれら各枢
軸５、５の先端部に外嵌固定したプーリ４３、４３（図
１２〜１４参照）との間で挟持している。尚、上記各段
部３８、３８と抑えリング３９、３９或はプーリ４３、
４３との間隔は、上記各外輪２４ｂ、２４ｂの軸方向長
さよりも僅かに大きくしている。従って、前記各円孔２
２、２２内での、上記各外輪２４ｂ、２４ｂの揺動変位
は、円滑に行なわれる。

【００３６】上述の様に構成する本発明のトロイダル型
無段変速機の場合には、前記各支持板２０、２０に形成
した円孔２２、２２の内側に上記各トラニオン６、６の
両端部に形成した枢軸５、５を支持する為の、ラジアル
ニードル軸受２３ｃ、２３ｃの負荷容量の確保と、これ
ら各枢軸５、５に対する各ラジアルニードル軸受２３
ｃ、２３ｃの組み付け作業の容易化とを図れる。又、こ
れら各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃを構成する
複数のニードル２５、２５の端面と上記各トラニオン
６、６の端面である上記各段部３８、３８とが擦れ合う
事を防止できる。そして、これら各トラニオン６、６の
段部３８、３８に、摩耗に基づく凹みが形成されるのを
防止し、これら各トラニオン６、６の耐久性確保を図れ
る。更に、上記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃ
を構成する外輪２４ｂ、２４ｂの内周面に設ける外輪軌
道４４ａの仕上加工作業が容易になる。又、前述した先
発明に係るトロイダル型無段変速機の場合に比べて、上
記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの軸方向寸法
の短縮化が可能になり、トロイダル型無段変速機全体と
しての小型・軽量化と上記各トラニオン６、６の剛性確
保との両立を図る設計が容易になる。

【００３７】先ず第一に、上記各ラジアルニードル軸受
２３ｃ、２３ｃとして、保持器を持たない総ニードル軸
受を使用しているので、これら各ラジアルニードル軸受
２３ｃ、２３ｃの径を大きく（したりニードル２５、２
５の径を小さくしたり）する事なく、ニードル２５、２
５の数を増やして、上記各ラジアルニードル軸受２３
ｃ、２３ｃの負荷容量の確保を図れる。そして、これら
各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの負荷容量を確
保する事により、本発明のトロイダル型無段変速機を出
力（特にトルク）の大きなエンジンを搭載した自動車の
変速機として使用した場合にも、上記各ラジアルニード
ル軸受２３ｃ、２３ｃの構成各部材の転がり疲れ寿命を
確保して、上記トロイダル型無段変速機の信頼性及び耐
久性の向上を図れる。

【００３８】又、上記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、
２３ｃを構成する複数本のニードル２５、２５を各外輪
２４ｂの内径側に配置した状態で、これら各ニードル２
５、２５の軸方向一端面は、この外輪２４ｂの一端部内
周面に形成した鍔部４０ａに当接若しくは近接対向す
る。従って、上記各ニードル２５、２５が上記外輪２４
ｂの他端開口から抜け出る事を防止しさえすれば、これ
ら各ニードル２５、２５を上記外輪２４ｂの内径側に配
置した状態で、これらニードル２５、２５及び外輪２４
ｂを、上記枢軸５に外嵌する作業を行なえる。

【００３９】即ち、前述した先発明の場合と同様に、予
め上記外輪２４ｂの内径側に複数本のニードル２５、２
５を密に配置し、上記ラジアルニードル軸受２３ｃを組
み立てて、このラジアルニードル軸受２３ｃを１乃至複
数組、図３に示す様にガイドチューブ４１に外嵌してお
く。又、このガイドチューブ４１には、上記ラジアルニ
ードル軸受２３ｃと共に、環状の抑え治具４６を外嵌し
ておく。この抑え治具４６は、このラジアルニードル軸
受２３ｃを構成する外輪２４ｂの両端面のうち、上記鍔
部４０ａを設けていない他端側に対向させて、この他端
側開口から上記各ニードル２５、２５が抜け出るのを防
止しつつ、上記外輪２４ｂを押し動かせる様にしてい
る。尚、上記ガイドチューブ４１に複数組のラジアルニ
ードル軸受２３ｃを外嵌する場合には、押し動かし方向
（図３の左方向）に関して最も手前側（図３の右側）の
ラジアルニードル軸受２３ｃの他端側にのみ、上記抑え
治具４６を設ければ足りる。

【００４０】上記ガイドチューブ４１の外径は、上記枢
軸５の外径とほぼ同じである。そして、このガイドチュ
ーブ４１を、上記枢軸５の先端部に形成した小径部４２
に外嵌した状態で、上記抑え治具４６により押しつつ、
上記ラジアルニードル軸受２３ｃを上記枢軸５に向け滑
らせて、図４に示す様に、１個ずつこの枢軸５に外嵌
し、この枢軸５の周囲に組み付ける。上記ガイドチュー
ブ４１は、この様にして行なう組み付け作業の後、上記
枢軸５から取り外しておく。この様にして、この枢軸５
に対する上記ラジアルニードル軸受２３ｃの組み付け作
業を行なう為、この組み付け作業の容易化を図れる。

【００４１】又、本発明の場合には、上記ラジアルニー
ドル軸受２３ｃを構成する上記各ニードル２５、２５の
軸方向両端面のうちの一端面は、上記外輪２４ｂに形成
した鍔部４０ａに対向する。この外輪２４ｂは、上記各
ニードル２５、２５と同様に、高炭素クロム軸受鋼等の
軸受鋼の如き、硬い材料により造る為、上記鍔部４０ａ
の内側面の摩耗が著しくなる事はない。又、仮にこの内
側面が摩耗した場合でも、トロイダル型無段変速機の運
転時に上記鍔部４０ａに大きな応力が発生する事はない
ので、上記外輪２４ｂの耐久性が低下する事はない。上
記鍔部４０ａの外側面は前記段部３８に対向するが、こ
の部分の対向面積は広く、摺接した場合でも、摺接部に
作用する面圧は低く、摺接面で金属接触が発生しない
為、問題となる様な摩耗が発生する事はない。

【００４２】これに対して、上記各ニードル２５、２５
の軸方向他端面は、上記枢軸５の先端部（図１〜２の右
端部）に係止した抑えリング３９或はプーリ４３（図１
３〜１４参照）の側面に対向する。この為、これら抑え
リング３９及びプーリ４３の一部に、摩耗に基づく凹み
が形成される可能性がある。但し、トロイダル型無段変
速機の運転時に、これら抑えリング３９及びプーリ４３
に大きな応力が発生する事はない。従って、これら抑え
リング３９及びプーリ４３に多少の凹みが形成されたと
しても、トロイダル型無段変速機全体としての耐久性が
損なわれる事はない。

【００４３】又、本発明の場合には、前記各ラジアルニ
ードル軸受２３ｃ、２３ｃを構成する外輪２４ｂの一端
部にのみ、上記鍔部４０ａを設けている為、前述した先
発明の場合に比べて、上記外輪２４ｂの内周面に設ける
外輪軌道４４ａの仕上加工作業が容易になる。この点に
就いて、図５〜８により説明する。

【００４４】先ず第一に、先発明の様に、外輪２４ａの
両端部に鍔部４０、４０が存在した場合には、図５
（Ａ）に矢印で示す様に、外輪軌道４４を研磨する為の
砥石４８を、スラスト方向だけでなくラジアル方向にも
変位させなければならない。これに対して、本発明の様
に外輪２４ｂの一端部にのみ鍔部４０ａを設けた構造の
場合には、図５（Ｂ）に矢印で示す様に、外輪軌道４４
ａを研磨する為の砥石４８を、スラスト方向にのみ変位
させれば良い。この様に、研磨の為の砥石４８の変位方
向が一方向で済む分、仕上加工の為の時間の短縮を図れ
る。

【００４５】第二に、先発明の様に、外輪２４ａの両端
部に鍔部４０、４０が存在した場合には、図６（Ａ）に
示す様に、鍔部４０の内径寸法Ｒ₄₀よりも小さな外径を
有する砥石しか使用できない。これに対して、本発明の
様に外輪２４ｂの一端部にのみ鍔部４０ａを設けた構造
の場合には、図６（Ｂ）に示す様に、仕上加工すべき外
輪軌道４４ａの内径Ｒ_44a よりも僅かに小さな外径を有
する砥石まで使用できる。この様に、外径の大きな砥石
を使用できる分、砥石の外径面と外輪軌道４４ａとの摺
接面積を増大し、しかも砥石の変位量を少なく抑えて、
仕上加工の為の時間の短縮を図れる。

【００４６】第三に、先発明の様に、外輪２４ａの両端
部に鍔部４０、４０が存在した場合には、図７（Ａ）に
示す様に、砥石４８のストロークＬ₄₈を、軸方向両端側
で厳密に規制する必要がある。即ち、仕上加工すべき外
輪軌道４４と上記各鍔部４０、４０の内側面との間に
は、図８に示す様に、研削逃げの為の凹溝４９が形成さ
れている。仕上加工の際に上記砥石４８のストロークＬ
₄₈は、上記外輪軌道４４は完全に研削できるが、砥石４
８が上記各鍔部４０の内側面に当たらない様に、図８に
示したＬ_min とＬ_max との間（Ｌ_min ＜Ｌ₄₈＜Ｌ_max ）
に規制しなければならない。これに対して、本発明の様
に外輪２４ｂの一端部にのみ鍔部４０ａを設けた構造の
場合には、この外輪２４ｂの他端側のストローク規制を
厳密に行なう必要はない。その分、研削加工装置の設定
が容易になり、上記外輪２４の加工作業が容易になる。

【００４７】更に、本発明の場合には、前述した先発明
に係るトロイダル型無段変速機の場合に比べて、上記各
ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの軸方向寸法の短
縮化が可能になり、トロイダル型無段変速機全体として
の小型・軽量化と上記各トラニオン６の剛性確保との両
立を図る設計が容易になる。この点に就いて、図２によ
り説明する。

【００４８】図２（Ａ）に示す先発明の構造の場合、外
輪２４ａの両端部に鍔部４０、４０が存在する為、トラ
ニオン６の剛性を確保しようとした場合には、このトラ
ニオン６の端面である段部３８は図２の鎖線α位置に、
このトラニオン６の端部に設けた枢軸５の端面の位置は
同図の鎖線β位置に、それぞれ存在する。これに対し
て、本発明の場合には、外輪２４ｂの一端部にのみ鍔部
４０ａを設けている為、ラジアルニードル軸受２３ｃの
負荷容量が、上記先発明のラジアルニードル軸受２３ｂ
の負荷容量と同じであれば、小型・軽量化、又はトラニ
オン６の剛性向上を図れる。

【００４９】先ず、図２（Ｂ）は、トラニオン６の剛性
向上を図った場合を示している。この場合には、枢軸５
の先端面位置は、同図（Ａ）に示した先発明の場合と同
じである。この場合には、上記トラニオン６の端部で上
記枢軸５を設けた側壁４７部分の厚さ寸法を、上記先発
明の場合に比べて、先発明に使用する外輪２４ａと本発
明に使用する外輪２４ｂとの軸方向寸法の差である△Ｔ
分だけ、大きくできる。そして、この分、上記トラニオ
ン６に大きなスラスト荷重を支承させる事が可能になっ
て、大きなトルク伝達を行なえるトロイダル型無段変速
機の実現を図れる。

【００５０】次に、図２（Ｃ）は、トラニオン６の軸方
向寸法の短縮化を図った場合を示している。この場合に
は、トラニオン６の端面位置は、同図（Ａ）に示した先
発明の場合と同じである。この場合には、枢軸５の先端
面位置を、上記先発明の場合に比べて、先発明に使用す
る外輪２４ａと本発明に使用する外輪２４ｂとの軸方向
寸法の差である△Ｔ分だけ、上記トラニオン６の中央に
近くできる。そして、この分、上記トラニオン６の軸方
向寸法の短縮化が可能になって、小型・軽量なトロイダ
ル型無段変速機の実現を図れる。

【００５１】尚、上述の説明は、各キャビティ毎に２個
のパワーローラを設ける、２ローラ型のトロイダル型無
段変速機に本発明を適用する場合に就いて説明した。但
し、本発明は、この様な２ローラ型のものに限らず、各
キャビティ毎に３個のパワーローラを設ける、３ローラ
型のトロイダル型無段変速機にも適用できる。

【００５２】

【発明の効果】本発明は以上に述べた通り構成され作用
するので、先発明の場合と同様に、ラジアルニードル軸
受の負荷容量を、このラジアルニードル軸受を大径化し
たり、組み付け作業を面倒にする事なく大きくし、しか
も隣接する部材の摩耗を防止できる。この為、小型でし
かも優れた耐久性を有し、しかも安価なトロイダル型無
段変速機の実現に寄与できる。更に本発明の場合には、
仕上加工作業の容易化と、小型・軽量化と上記各トラニ
オンの剛性確保とを両立させる為の設計の容易化を図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の２例を先発明に係る構造
と共に示す、要部断面図。

【図２】図１の右端部拡大断面図。

【図３】枢軸にラジアルニードル軸受を組み付ける状態
を示す、図１（Ｂ）（Ｃ）の右部に相当する断面図。

【図４】同じく組み付け完了後の状態を示す、図１
（Ｂ）（Ｃ）の右部に相当する断面図。

【図５】外輪軌道を仕上加工する為に砥石を動かす状態
を示しており、（Ａ）は先発明の場合を、（Ｂ）は本発
明の場合を、それぞれ示す略断面図。

【図６】外輪軌道を仕上加工する為に使用する砥石とし
て使用可能な最大径を示しており、（Ａ）は先発明の場
合を、（Ｂ）は本発明の場合を、それぞれ示す略断面
図。

【図７】外輪軌道を仕上加工する為に使用する砥石を軸
方向に変位させる際のストロークの規制範囲を示してお
り、（Ａ）は先発明の場合を、（Ｂ）は本発明の場合
を、それぞれ示す略断面図。

【図８】外輪の端部に形成した凹溝を示す為の部分断面
図。

【図９】従来から知られているトロイダル型無段変速機
の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。

【図１０】同じく最大増速時の状態で示す側面図。

【図１１】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第１
例を示す断面図。

【図１２】図１１のＸ−Ｘ断面図。

【図１３】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第２
例を示す、図１２と同方向から見た要部断面図。

【図１４】先発明の実施の形態の１例を示す、図１２と
同方向から見た要部断面図。

【図１５】図１４のＹ部拡大断面図。

【図１６】枢軸にラジアルニードル軸受を組み付ける状
態を示す、図１４のＺ部に相当する断面図。

【図１７】同じく組み付け完了後の状態を示す、図１４
のＺ部に相当する断面図。

【符号の説明】

１入力軸２入力側ディスク２ａ内側面３出力軸４出力側ディスク４ａ内側面５枢軸６トラニオン７変位軸８パワーローラ８ａ周面９押圧装置１０カム板１１保持器１２ローラ１３、１４カム面１５入力軸１６ニードル軸受１７鍔部１８出力歯車１９キー２０支持板２１ハウジング２２円孔２３、２３ａ、２３ｃラジアルニードル軸受２４、２４ｂ外輪２５ニードル２６保持器２７円孔２８支持軸部２９枢支軸部３０ラジアルニードル軸受３１ラジアルニードル軸受３２スラスト玉軸受３３スラストニードル軸受３４外輪３５駆動ロッド３６駆動ピストン３７駆動シリンダ３８段部３９抑えリング４０、４０ａ鍔部４１ガイドチューブ４２小径部４３プーリ４４、４４ａ外輪軌道４５ａ、４５ｂ支持ポスト４６抑え治具４７側壁４８砥石４９凹溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林功久神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J051 AA03 BA03 BB02 BD02 BE09 CA05 CB07 ED20 FA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、このハウジングの内側に
互いに同心に、且つ互いに独立した回転自在に支持され
た入力側、出力側両ディスクと、これら両ディスクを周
囲から挟む状態で上記ハウジング内に配置された複数の
支持板と、これら各支持板の互いに整合する部分に形成
された円孔と、上記両ディスクの中心軸の方向に対し直
角方向でこの中心軸とは交差しない捻れの位置にある、
互いに同心の１対の枢軸を中心として揺動する複数個の
トラニオンと、これら各枢軸の外周面と上記各円孔の内
周面との間に設けた、外周面が球状凸面である外輪及び
この外輪の内径側に設けた複数本のニードルから成る複
数組のラジアルニードル軸受と、上記各トラニオン毎に
支持された変位軸と、これら各変位軸に回転自在に支持
され、上記入力側、出力側両ディスクの内側面同士の間
に挟持されたパワーローラとを備え、上記両ディスクの
互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面
とし、上記各パワーローラの周面を球面状の凸面とし
て、これら各パワーローラの周面と上記各ディスクの内
側面とを当接させて成るトロイダル型無段変速機に於い
て、上記各ラジアルニードル軸受は、保持器を持たない
総ニードル軸受であり、上記外輪はその一端部内周面に
のみ、その内側面を上記各ニードルの軸方向一端面と対
向させる、内向フランジ状の鍔部を形成したものであ
り、この鍔部は上記各トラニオンの端面に対向している
事を特徴とするトロイダル型無段変速機。