JP2001248702A

JP2001248702A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP2001248702A
Application number: JP2000059163A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Takemura; 浩道武村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2001-09-14
Also published as: US20010024992A1; EP1130285A1; DE60103787T2; EP1130285B1; DE60103787D1; US6520887B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量で、しかもパワーローラを支持する為の
スラスト玉軸受の構成部品の転がり疲れ寿命を確保でき
る構造を実現する。【解決手段】トラニオン６を構成する支持板部７の断
面積をＳとし、長さをＬとし、断面係数をＺとする。
（Ｓ・Ｌ）／Ｚを１０〜３５、好ましくは１５〜３０の
範囲に規制する。この結果、上記スラスト玉軸受を構成
する玉の荷重を均一化して、上記課題を解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係るトロイダル型
無段変速機は、例えば自動車用の自動変速機の変速ユニ
ットとして、或は各種産業機械用の変速機として、それ
ぞれ利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用変速機として、図３〜４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、一部
で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例
えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様
に、入力軸１と同心に第一のディスクである入力側ディ
スク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力
軸３の端部に、第二のディスクである出力側ディスク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
シングの内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し
て捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動するト
ラニオン６、６が設けられている。

【０００３】即ち、上記各トラニオン６は、図５に示す
様に、支持板部７の長さ方向（図５の左右方向）両端部
に１対の折れ曲がり壁部８、８を、この支持板部７の内
側面側（図５の下側）に折れ曲がる状態で形成してい
る。そして、上記各折れ曲がり壁部８、８の外側面（上
記支持板部７と反対側の面）に上記各枢軸５、５を、互
いに同心に設けている。又、上記支持板部７の中間部に
は、次述する変位軸９の基半部を支持する為の円孔１０
を形成している。

【０００４】それぞれがこの様な構成を有する各トラニ
オン６、６を構成する支持板部７の中間部に形成した上
記円孔１０には、変位軸９の基半部を支持している。そ
して、上記各枢軸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、これら各トラニオン６、
６の中間部に支持した変位軸９の傾斜角度の調節を自在
としている。又、これら各トラニオン６、６にそれぞれ
の基半部を支持された変位軸９のうちで、これら各トラ
ニオン６、６の内側面から突出した先半部の周囲に、そ
れぞれパワーローラ１１を回転自在に支持している。そ
して、各パワーローラ１１を、前記入力側、出力側両デ
ィスク２、４の間に挟持している。

【０００５】これら入力側、出力側両ディスク２、４の
互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、
上記枢軸５を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近
い曲線を回転させて得られる凹面をなしている。そし
て、球状凸面に形成された各パワーローラ１１、１１の
周面１１ａ、１１ａを、上記各内側面２ａ、４ａに当接
させている。

【０００６】前記入力軸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１２を設け、この押
圧装置１２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、弾性的に押圧している。上記押圧装置
１２は、前記入力軸１と共に回転するカム板１３と、保
持器１４により保持された複数個（例えば４個）のロー
ラ１５、１５とから構成している。そして、上記カム板
１３の片側面（図３〜４の左側面）には、円周方向に亙
る凹凸面であるカム面１６を形成し、前記入力側ディス
ク２の外側面（図３〜４の右側面）にも、同様のカム面
１７を形成している。そして、上記複数個のローラ１
５、１５を、上記入力軸１の中心に対して放射方向の軸
を中心とする回転自在に支持している。

【０００７】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機の使用時、上記入力軸１の回転に伴ってカム板１３が
回転すると、カム面１６によって複数個のローラ１５、
１５が、入力側ディスク２の外側面に設けたカム面１７
に押圧される。この結果、前記入力側ディスク２が、前
記複数のパワーローラ１１、１１に押圧されると同時
に、前記１対のカム面１６、１７と複数個のローラ１
５、１５の転動面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、上記各パワーローラ１１、１１を介して
前記出力側ディスク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。

【０００８】入力軸１と出力軸３との回転速度を変える
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、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６
を揺動させ、各パワーローラ１１、１１の周面１１ａ、
１１ａが図３に示す様に、入力側ディスク２の内側面２
ａ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、各変位軸９、９
を傾斜させる。

【０００９】反対に、増速を行なう場合には、上記各ト
ラニオン６、６を揺動させ、上記各パワーローラ１１、
１１の周面１１ａ、１１ａが図４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、各変位軸９、９を傾斜させる。各変位軸９、９の
傾斜角度を図３と図４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。

【００１０】更に、図６〜７は、実願昭６３−６９２９
３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１８の周囲に、それぞれニードル軸
受１９、１９を介して、回転及び軸方向の変位自在に支
持している。又、ローディングカム型の押圧装置１２を
構成する為のカム板１３は上記入力軸１８の端部（図６
の左端部）外周面にスプライン係合し、鍔部２０によっ
て上記入力側ディスク２から離れる方向への移動を阻止
されている。又、上記出力側ディスク４には出力歯車２
１を、キー２２、２２により結合し、これら出力側ディ
スク４と出力歯車２１とが同期して回転する様にしてい
る。

【００１１】それぞれが前述の図５に示す様な構成を有
する１対のトラニオン６、６の両端部は、それぞれ１対
の支持板２３、２３に、揺動並びに軸方向（図６の表裏
方向、図７の左右方向）の変位自在に支持している。そ
して、上記各トラニオン６、６を構成する支持板部７の
中間部に形成した円孔１０部分に、基半部と先半部とを
互いに平行で且つ偏心させた、変位軸９の基半部を、回
転自在に支持している。又、上記各支持板部７の内側面
から突出した、上記各変位軸９の先半部の周囲にパワー
ローラ１１を、回転自在に支持している。

【００１２】尚、上記１対のトラニオン６、６毎に設け
た１対の変位軸９、９は、上記入力軸１８に関し、１８
０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸９、
９の先半部が基半部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の回転方向に関して同方
向（図７で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、
前記入力軸１８の配設方向に対してほぼ直行する方向と
している。従って前記各パワーローラ１１、１１は、上
記入力軸１８の配設方向に若干の変位自在に支持され
る。この結果、前記押圧装置１２が発生するスラスト荷
重に基づく構成各部材の弾性変形等に起因して、上記各
パワーローラ１１、１１が上記入力軸１８の軸方向に変
位する傾向となった場合でも、構成各部材に無理な力を
加える事なく、この変位を吸収できる。

【００１３】又、上記各パワーローラ１１、１１の外側
面と上記各トラニオン６、６を構成する支持板部７の中
間部内側面との間には、上記パワーローラ１１の外側面
の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸
受２４とスラストニードル軸受２５とを設けている。こ
のうちのスラスト玉軸受２４は、上記各パワーローラ１
１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１１の回転を許容するものである。この様
なスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉２
６、２６と、これら各玉２６、２６を転動自在に保持す
る円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成
している。又、上記各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は
上記各パワーローラ１１の外側面に、外輪軌道は上記各
外輪２８の内側面に、それぞれ形成している。

【００１４】又、上記スラストニードル軸受２５は、上
記各トラニオン６、６を構成する支持板部７の内側面と
上記外輪２８の外側面との間に挟持している。この様な
スラストニードル軸受２５は、上記各パワーローラ１１
から上記各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつ
つ、これら各パワーローラ１１及び外輪２８が、前記各
変位軸９の基半部を中心として揺動変位する事を許容す
る。

【００１５】更に、上記各トラニオン６、６の一端部
（図７の左端部）にはそれぞれ駆動ロッド２９を結合
し、各駆動ロッド２９の中間部外周面に駆動ピストン３
０を固設している。そして、これら各駆動ピストン３０
を、それぞれ駆動シリンダ３１内に油密に嵌装してい
る。

【００１６】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機の場合、入力軸１８の回転は、押圧装置１２を介して
入力側ディスク２に伝えられる。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１１、１１を介
して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディ
スク４の回転が、出力歯車２１より取り出される。

【００１７】入力軸１８と出力歯車２１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３０、
３０を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピスト
ン３０、３０の変位に伴って前記１対のトラニオン６、
６が、互いに逆方向に変位し、例えば図７の下側のパワ
ーローラ１１が同図の右側に、同図の上側のパワーロー
ラ１１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１１、１１の周面１１ａ、１１ａ
と前記入力側ディスク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前記
各トラニオン６、６が、支持板２３、２３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。

【００１８】この結果、前述の図３〜４に示した様に、
上記各パワーローラ１１、１１の周面１１ａ、１１ａと
上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、前記入
力軸１８と出力歯車２１との間の回転速度比が変化す
る。この様にしてこれら入力軸１８と出力歯車２１との
間で伝達するトルクが変動し、構成各部材の弾性変形量
が変化すると、上記各パワーローラ１１、１１及びこれ
ら各パワーローラ１１に付属の外輪２８が、前記各変位
軸９の基半部を中心として僅かに回動する。これら各外
輪２８の外側面と上記各トラニオン６を構成する支持板
部７の内側面との間には、前記各スラストニードル軸受
２５が存在する為、上記回動は円滑に行なわれる。従っ
て、上述の様に各変位軸９、９の傾斜角度を変化させる
為の力が小さくて済む。

【００１９】上述の様な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の内側面側に回転自在に
支持されたパワーローラ１１には、入力側、出力側、両
ディスク２、４の内側面２ａ、４ａからスラスト荷重が
加わる。そしてこのスラスト荷重は、スラスト玉軸受２
４及びスラストニードル軸受２５を介して上記各トラニ
オン６を構成する支持板部７の内側面に伝達される。従
って、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は、図５に鎖線で誇張して示す様に、内側面
側が凹面となる方向に、僅かとは言え弾性変形する。

【００２０】そして、この弾性変形量が多くなると、上
記スラスト玉軸受２４を構成する転動体である玉２６、
２６及びスラストニードル軸受２５を構成するニードル
に加わるスラスト荷重が不均一になる。即ち、上記各ト
ラニオン６の弾性変形の結果、これら各トラニオン６の
内側面と上記各パワーローラ１１の外側面との距離が不
均一になる。そして、これら両面同士の距離が大きくな
った部分に存在する転動体に加わるスラスト荷重が小さ
くなる代わりに、この距離が小さくなった部分に存在す
る転動体に加わるスラスト荷重が大きくなる。この結
果、一部の転動体に過大なスラスト荷重が加わり、この
一部の転動体と当該転動体の転動面が当接している軌道
面との当接圧が過大となって、これら転動面及び軌道面
の疲れ寿命が著しく短くなる。

【００２１】この様な原因での転動面及び軌道面の疲れ
寿命の低下を防止する為に、特開平７−２２９５４６号
公報には、図８に示す様に、トラニオン６を構成する支
持板部７の断面形状を、内側面側（図８の上側）を長辺
とし、外側面側（図８の下側）を短辺とする等脚台形と
する技術が記載されている。そして、この外側面側の長
辺の長さ寸法を２Ｒとした場合に、上記内側面側の短辺
の長さ寸法を２・Ｒ／√３とし、上記長辺と短辺との間
隔、即ちこれら両辺同士を結ぶ線分の長さを√（２／
３）・Ｒにするとしている。

【００２２】この様に断面形状が等脚台形である支持板
部７の場合、その断面係数Ｚは０．１８８・Ｒ³ 、断面
積Ｓは１．２９Ｒ² 、となる。そして、これら断面係数
Ｚと断面積Ｓとの比Ｚ／Ｓは０．１４６Ｒとなる。この
数値（０．１４６Ｒ）は、断面形状が半円形又は長方形
である場合に比べて大きい。従って、図７に示す様な断
面形状を有する支持板部７は、比較的小さな断面積、言
い換えれば比較的軽量であるにも拘らず、十分な断面係
数を得て、曲げ剛性の大きなトラニオン６を実現でき
る。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述した実開平７−２
２９５４６号公報に記載された技術は、限られた条件の
下でトラニオン６の弾性変形を抑える面からは優れてい
る。但し、前述した転動面及び軌道面の疲れ寿命を確保
する事を考慮した場合、必ずしも上記トラニオン６の弾
性変形を少なくするだけでは十分な効果を得られない可
能性がある事が、その後の研究により分かった。

【００２４】即ち、上記トラニオン６を構成する支持板
部７の変形を完全に抑え（支持板部７が全く変形しない
様にし）ても、この支持板部７の内側面と対向する、ス
ラスト玉軸受２４を構成する外輪２８が円周方向に関し
て不均一に弾性変形する事は避けられない。この理由
は、次の通りである。即ち、トロイダル型無段変速機の
運転時に、上記スラスト玉軸受２４の内輪として機能す
るパワーローラ１１には、入力側、出力側両ディスク
２、４の内側面２ａ、４ａとの当接部である、直径方向
反対側２個所位置から、大きなスラスト荷重及びラジア
ル荷重が加わる。従って、上記パワーローラ１１から上
記スラスト玉軸受２４を構成する複数個の玉２６、２６
に加わるスラスト荷重は、円周方向に関して不均一にな
る。

【００２５】一方、上記外輪２８の軸方向に関する厚さ
は、軽量化を考慮した場合にはあまり大きくできない。
従って、トロイダル型無段変速機の運転時に上記外輪２
８は、円周方向に関して不均一に弾性変形する傾向にな
り、その結果、上記支持板部７の剛性によっては、一部
の玉２６、２６の転動面と相手軌道面との接触圧が過大
になる可能性がある。この点に就いて、図２により説明
する。尚、図２（Ａ）〜（Ｄ）は、トラニオン６の支持
板部７とスラスト玉軸受２４を構成する外輪２８との関
係を、これら両部材７、２８同士の間に存在するスラス
トニードル軸受２５（図６〜７）を省略した状態で、模
式的に示している。

【００２６】上記パワーローラ１１にスラスト荷重が加
わらず、或は円周方向に関して均等にスラスト荷重が加
わる結果、上記支持板部７と外輪２８とが何れも変形し
ていない状態では、図２（Ａ）に示す様に、これら支持
板部７の内側面と外輪２８の外側面とは互いに平行であ
る。これに対して、上記パワーローラ１１から上記各玉
２６、２６に加わるスラスト荷重が、円周方向に関して
不均一になると、上記外輪２８が、図２（Ｂ）（Ｃ）或
は（Ｄ）に示す様に弾性変形する。

【００２７】この様に外輪２８が弾性変形する場合に、
上記支持板部７の剛性が高いと、図２（Ｂ）に示す様
に、この外輪２８のみが弾性変形して上記支持板部７が
弾性変形しないか、或は外輪２８の弾性変形量に比べて
支持板部７の弾性変形量が著しく小さくなる傾向にな
る。この様な場合には、上記各玉２６、２６の転動面
と、上記パワーローラ１１の外側面に設けた内輪軌道及
び上記外輪２８の内側面に設けた外輪軌道との当接部の
面圧が一部で過大となり、上記転動面及び各軌道の転が
り疲れ寿命が著しく損なわれる可能性がある。

【００２８】上記パワーローラ１１から上記各玉２６、
２６に加わるスラスト荷重が、円周方向に関して不均一
である場合にも、上記各玉２６、２６の転動面と上記各
軌道との当接部の面圧を均一にし、これら転動面及び各
軌道の転がり疲れ寿命を確保する為には、図２（Ｃ）又
は（Ｄ）に示す様に、支持板部７を外輪２８と同方向に
弾性変形させる事が考えられる。例えば、上記外輪２８
に加わるスラスト荷重が、上記支持板部７の幅方向（図
２の左右方向）に関して両側部分で大きく中央部で小さ
い場合には、上記支持板部７の剛性を幅方向両側部分で
弱くする事により、図２（Ｃ）に示す様にこの支持板部
７を、上記外輪２８に合わせて弾性変形させる事によ
り、上記転がり疲れ寿命の確保を図れる。又、上記外輪
２８に加わるスラスト荷重が、上記支持板部７の幅方向
に関して中央部分で大きく両側部分で小さい場合には、
上記支持板部７の剛性を幅方向中央部分で弱くする事に
より、図２（Ｄ）に示す様にこの支持板部７を、上記外
輪２８に合わせて弾性変形させる事により、上記転がり
疲れ寿命の確保を図れる。

【００２９】更に、上述の様な支持板部７と外輪２８と
の弾性変形は、この支持板部７の幅方向だけでなく、長
さ方向に関しても考慮しなければならない。即ち、トロ
イダル型無段変速機の運転時に上記支持板部７は、前述
の図５に鎖線で示した様に、内側面の長さ方向中央部が
凹面となる方向に弾性変形する。従って、上記各玉２
６、２６の転動面と上記各軌道との当接部の面圧を均一
にする為には、上記長さ方向に関する弾性変形も考慮す
る必要がある。本発明は、この様な事情に鑑みて、トラ
ニオンを構成する支持板部の断面形状と長さとの関係を
規定し、この支持板部を適切に弾性変形させて、上記ス
ラスト玉軸受２４を構成する各玉２６、２６の転動面と
各軌道との当接部の面圧を極力均一にできる構造を実現
するものである。

【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、前述した従来から知られているトロイダル
型無段変速機と同様に、互いの内側面同士を対向させた
状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された第
一、第二のディスクと、これら第一、第二のディスクの
中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動す
るトラニオンと、このトラニオンを構成する支持板部の
中間部に、この支持板部の内側面から突出する状態で支
持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持
された状態で、上記第一、第二の両ディスクの間に挟持
されたパワーローラと、このパワーローラの外側面に添
設して設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方
向の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転を許容
するスラスト転がり軸受とを備える。そして、上記トラ
ニオンは、上記支持板部の長さ方向両端部に１対の折れ
曲がり壁部を、この支持板部の内側面側に折れ曲がる状
態で形成し、これら各折れ曲がり壁部の外側面に上記各
枢軸を、互いに同心に設けたものである。特に、本発明
のトロイダル型無段変速機に於いては、上記支持板部の
断面積をＳとし、この支持板部のうちで上記１対の折れ
曲がり壁部の内側面同士の間に存在する部分の長さをＬ
とし、上記支持板部の断面係数をＺとした場合に、（Ｓ
・Ｌ）／Ｚが１０〜３５（更に好ましくは１５〜３０）
である。

【００３１】

【作用】上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段
変速機の場合には、前述した従来のトロイダル型無段変
速機と同様の作用により、第一、第二の両ディスク同士
の間で回転力の伝達を行ない、又、これら両ディスクの
回転速度の比を調節する。特に、本発明のトロイダル型
無段変速機の場合には、各トラニオンを構成する支持板
部の断面積Ｓとこの支持板部の長さＬとの積Ｓ・Ｌと、
この支持板部の断面係数Ｚとの比（Ｓ・Ｌ）／Ｚを適正
範囲に規制した事により、パワーローラの回転を許容す
る為のスラスト転がり軸受の構成各部材の転がり疲れ寿
命を確保できる。即ち、本発明のトロイダル型無段変速
機の場合には、上記比（Ｓ・Ｌ）／Ｚを１０〜３５（更
に好ましくは１５〜３０）の範囲に規制する事により、
上記支持板部を、上記スラスト転がり軸受を構成する外
輪が受けるスラスト荷重に応じて弾性変形させる。この
為、このスラスト転がり軸受を構成する複数の転動体
と、パワーローラの外側面に設けた内輪軌道及び外輪の
内側面に設けた外輪軌道との当接部の面圧に、上記各転
動体毎に大きな差が生じない様にできる。この為、これ
ら各転動体の転動面と上記内輪軌道及び外輪軌道の転が
り疲れ寿命の確保を図れる。

【００３２】

【実施例】本発明の効果を確認する為に、本発明者が行
なった実験に就いて説明する。尚、本発明の特徴は、ト
ロイダル型無段変速機に組み込むトラニオン６を構成す
る支持板部７の形状及び寸法を工夫する事により、この
支持板部７の内側面とパワーローラ１１との間に設ける
スラスト玉軸受２４（図６〜７参照）の構成部材の転が
り疲れ寿命を確保する点にある。その他の部分の構造及
び作用に就いては、例えば前述の図６〜７に示したもの
を含む従来構造と同様であるから、重複する図示並びに
説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明す
る。

【００３３】上記実験に使用するトラニオン６は、図１
（Ａ）に示す様に、上記支持板部７の長さ方向｛図１
（Ａ）の左右方向｝両端部に１対の折れ曲がり壁部８、
８を、上記支持板部７の内側面側｛図１（Ａ）の上側｝
に折れ曲がる状態で形成している。そして、上記各折れ
曲がり壁部８、８の外側面に枢軸５、５を、互いに同心
に設けている。又、上記支持板部７の断面形状は、内側
面側｛図１（Ｂ）の上側｝を長さがａである長辺３２と
し、外側面側｛図１（Ｂ）の下側｝を長さがｂである短
辺３３とし、高さがｈである等脚台形としている。実験
は、上記長辺３２の長さａ、短辺３３の長さｂ、高さ
ｈ、並びに上記支持板部７自体の長さＬ｛図１（Ａ）｝
の組み合わせを次の表１に示す様に変え、それぞれに就
いて図６〜７に示す様な、入力側ディスク２と出力側デ
ィスク４とをそれぞれ１個ずつ有する、所謂シングルキ
ャビティ型のトロイダル型無段変速機に組み込み、上記
スラスト玉軸受２４の耐久性を求めた。

【００３４】

【表１】

【００３５】上記表１に示した条件から、支持板部７の
断面積Ｓ、重心周りの断面二次モーメントＩ_X 、重心位
置ｅ、断面係数Ｚ、断面積Ｓと長さＬとの積Ｓ・Ｌと断
面係数Ｚとの比（Ｓ・Ｌ）／Ｚを求めると、次の表２の
様になる。

【００３６】

【表２】

【００３７】試験条件は、次の通りである。入力軸１８の回転速度：４０００min^-1 （r.p.m.）入力トルク：３７０Ｎ・ｍ（≒３７．８kg・ｍ）使用オイル：合成潤滑油オイル温度：１００℃ 尚、この条件は、入力トルクの面から見た場合に、シン
グルキャビティ型のトロイダル型無段変速機としては過
酷で、加速試験に相当するものである。即ち、上記の様
な大きなトルクを伝達するトロイダル型無段変速機は、
一般的には、入力側ディスクと出力側ディスクとを２個
ずつ、動力の伝達方向に関して互いに並列に配置した、
所謂ダブルキャビティ型とする。

【００３８】この様な条件で行なった実験の結果を、次
の表３に示す。尚、実験は１００時間経過した時点で終
了した。表３で寿命時間が１００時間以上であるとは、
終了時点でスラスト玉軸受２４の構成部材に損傷が発生
していなかった事を示す。又、外輪剥離とは、このスラ
スト玉軸受２４を構成する外輪２８の内側面に形成した
外輪軌道に剥離が生じた事を示している。更に、外輪２
８の変形状態を表す符号Ｂ〜Ｄとは、この外輪２８とト
ラニオン６の支持板部７との弾性変形の状態が、前述の
図２（Ｂ）〜（Ｄ）の何れかに対応するものである事を
示している。

【００３９】

【表３】

【００４０】上述の様な条件で行なった実験の結果を示
す、この表３の記載から、次の事が分かる。先ず、本発
明に属し、断面積Ｓと長さＬとの積Ｓ・Ｌと、断面係数
Ｚとの比（Ｓ×Ｌ）／Ｚが、１６．０〜２９．１の範囲
である実施例１〜４は、前記スラスト玉軸受２４を構成
する外輪２８をバックアップするトラニオン６の支持板
部７が、図２（Ｃ）の様に、トロイダル型無段変速機の
運転時に生じるパワーローラ１１の弾性変形の方向と同
じ方向に変形する。そして、上記スラスト玉軸受２４を
構成する複数個の玉２６、２６の荷重分布がほぼ均一と
なり、局所的な過大荷重を防止できる。この結果、上記
実施例１〜４は、何れも、１００時間経過した時点でも
剥離を生じなかった。この事から、上記比（Ｓ×Ｌ）／
Ｚを１５〜３０の範囲に規制すれば、上記スラスト玉軸
受２４の耐久性を十分に確保できる事が分かる。

【００４１】次に、トラニオン６の支持板部７の長さＬ
が長く、断面積Ｓと長さＬとの積Ｓ・Ｌと、断面係数Ｚ
との比（Ｓ×Ｌ）／Ｚが、３４．６と少し大きい、実施
例５の場合には、図２（Ｄ）の様にトラニオン６の支持
板部７が変形する傾向になる。この為、上記スラスト玉
軸受２４を構成する外輪２８も同じ方向に少し弾性変形
する傾向になり、このスラスト玉軸受２４を構成する複
数個の玉２６、２６の荷重分布が多少不均一になる。こ
の結果、上記外輪２８の内側面に形成した外輪軌道に、
７１時間で剥離を生じた。

【００４２】又、実施例６は、トラニオン６の支持板部
７の剛性を高めた為、断面積Ｓと長さＬとの積Ｓ・Ｌ
と、断面係数Ｚとの比（Ｓ×Ｌ）／Ｚが、１０．０と、
少し小さくなり、図２（Ｂ）の様に、上記スラスト玉軸
受２４を構成する外輪２８のみが弾性変形する傾向にな
る。但し、この場合でも、上記支持板部７が少しは弾性
変形する。この為、このスラスト玉軸受２４を構成する
複数個の玉２６、２６の荷重分布が多少不均一になる。
この結果、上記外輪２８の内側面に形成した外輪軌道
に、８４時間で剥離を生じた。しかしながら、実施例
５、６に就いても、次述する、比較例１〜４と比較した
場合には、３倍以上寿命が向上している。この事から、
上記比（Ｓ×Ｌ）／Ｚを１０〜３５の範囲に規制すれ
ば、上記スラスト玉軸受２４の寿命を、従来に比べて長
くできる事がわかる。

【００４３】一方、断面積Ｓと長さＬとの積Ｓ・Ｌと、
断面係数Ｚとの比（Ｓ×Ｌ）／Ｚが、４８．６、３６．
７と大きい、比較例１、３の場合には、トラニオン６を
構成する支持板部７が、図２（Ｄ）の様に、内側面の幅
方向中央部が凹面となる方向に弾性変形し易く、弾性変
形量は大きくなる。この為、上記スラスト玉軸受２４を
構成する外輪２８も同じ方向に大きく弾性変形する傾向
になり、このスラスト玉軸受２４を構成する複数個の玉
２６、２６の荷重分布が著しく不均一になる。この結
果、上記外輪２８の内側面に形成した外輪軌道に、８時
間、１２時間で剥離を生じた。

【００４４】更に、断面積Ｓと長さＬとの積Ｓ・Ｌと、
断面係数Ｚとの比（Ｓ×Ｌ）／Ｚが、９．７、９．０と
小さい比較例２、４の場合には、トラニオン６を構成す
る支持板部７の剛性が高い為、この支持板部７が殆ど変
形しない。この為、トロイダル型無段変速機の運転時に
パワーローラ１１の直径方向反対側２個所位置に作用す
る荷重に基づくスラスト荷重により、スラスト玉軸受２
４を構成する外輪２８が図２（Ｂ）の様に変形した場合
に、このスラスト玉軸受２４を構成する複数個の玉２
６、２６の荷重分布が著しく不均一になる。この結果、
上記外輪２８の内側面に形成した外輪軌道に、２３時
間、１９時間で剥離を生じた。

【００４５】以上の結果から明らかな通り、断面積Ｓと
長さＬとの積Ｓ・Ｌと、断面係数Ｚとの比（Ｓ×Ｌ）／
Ｚを、１０〜３５、更に好ましくは１５〜３０の範囲に
規制する事により、比較的軽量であるにも拘らず、十分
な断面係数を有して曲げ剛性の大きなトラニオン６を得
られ、しかもこのトラニオン６を適切に弾性変形させる
事により、パワーローラ１１を支持する為のスラスト玉
軸受２４を構成する玉２６、２６の荷重分布を均一にで
きる。そして、このスラスト玉軸受２４の耐久性向上を
図れる。

【００４６】

【発明の効果】本発明のトロイダル型無段変速機は、以
上に述べた通り構成され作用する為、軽量且つ耐久性の
優れたトロイダル型無段変速機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラニオンの基本構成を示しており、（Ａ）は
略側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図。

【図２】トラニオンの変形状態の４例を示す、図１
（Ｂ）と同方向から見た断面図。

【図３】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４】同じく最大増速時の状態で示す側面図。

【図５】トラニオンの具体的形状を示す断面図。

【図６】従来の具体的構造の１例を示す断面図。

【図７】図６のＹ−Ｙ断面図。

【図８】トラニオンの好ましい断面形状の１例を示す、
図１（Ｂ）と同様の図。

【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支持板部８折れ曲がり部９変位軸１０円孔１１パワーローラ１２押圧装置１３カム板１４保持器１５ローラ１６カム面１７カム面１８入力軸１９ニードル軸受２０鍔部２１出力歯車２２キー２３支持板２４スラスト玉軸受２５スラストニードル軸受２６玉２７保持器２８外輪２９駆動ロッド３０駆動ピストン３１駆動シリンダ３２長辺３３短辺

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いの内側面同士を対向させた状態で、
互いに同心に、且つ回転自在に支持された第一、第二の
ディスクと、これら第一、第二のディスクの中心軸に対
し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオ
ンと、このトラニオンを構成する支持板部の中間部に、
この支持板部の内側面から突出する状態で支持された変
位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態
で、上記第一、第二の両ディスクの間に挟持されたパワ
ーローラと、このパワーローラの外側面に添設して設け
られ、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を
支承しつつ、このパワーローラの回転を許容するスラス
ト転がり軸受とを備え、上記トラニオンは、上記支持板
部の長さ方向両端部に１対の折れ曲がり壁部を、この支
持板部の内側面側に折れ曲がる状態で形成し、これら各
折れ曲がり壁部の外側面に上記各枢軸を、互いに同心に
設けたものであるトロイダル型無段変速機に於いて、上
記支持板部の断面積をＳとし、この支持板部のうちで上
記１対の折れ曲がり壁部の内側面同士の間に存在する部
分の長さをＬとし、上記支持板部の断面係数をＺとした
場合に、（Ｓ・Ｌ）／Ｚが１０〜３５である事を特徴と
するトロイダル型無段変速機。