JP2002181150A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラニオンをより内側に配置することができ
て、無段変速機の容量を大きくすることができるととも
に、トラニオンの軽量化を図ることができるトロイダル
型無段変速機を提供する。 【解決手段】 パワーローラ７１の周面７１ａが球面状
の凸面に形成され、この周面７１ａの外側面７１ｂ側の
端部には、円柱の側面形状をした加工用面７１ｃが形成
されている。パワーローラ７１の外側面７１ｂには凹部
７１ｃが形成され、この凹部７１ｃにスラスト転がり軸
受３２の内輪の転送面が形成されている。トラニオン７
２の両側部のクランク状の枢軸７３，７３は、パワーロ
ーラ７１の上端部外側に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の変速機等
に使用されるトロイダル型無段変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用変速機として、従来、例えば、
図３および図４に示すようなトロイダル型無段変速機が
知られている。このトロイダル型無段変速機は、入力軸
１と中心軸を同じくして入力側ディスク２が設けられる
とともに、入力軸１と中心軸を同じくして配置された出
力軸３の端部に出力側ディスク４が固定されている。ト
ロイダル型無段変速機を収めたケーシングの内側には、
枢軸５，５を中心として揺動する複数個（この例では２
個）のトラニオン６，６が設けられている。すなわち、
各枢軸５，５はそれぞれ、入力側、出力側両ディスク
２，４の軸方向（図３および図４において左右方向）に
関してこれら両ディスク２，４の中間部に、これら両デ
ィスク２，４の軸方向に対し直交する方向でかつこれら
両ディスク２，４の中心軸に対し捻れの位置に配置され
て、各トラニオン６，６の両端部外側面に設けられてい
る。

【０００３】また、各トラニオン６，６の中間部には、
変位軸７，７の基端部が支持されており、各枢軸５，５
を中心として各トラニオン６，６を揺動させることによ
り、各変位軸７，７の傾斜角度が変化するようになって
いる。各変位軸７，７には、それぞれパワーローラ８，
８が回転自在に支持されている。これら各パワーローラ
８，８は、入力側、出力側両ディスク２，４の間に挟持
されている。すなわち、これらの入力側、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、枢軸５を中心とする円弧を、入力軸１及び出力軸３
を中心に回転させた場合に得られる凹面に形成され、こ
れらの内側面２ａ，４ａに、球面状の凸面に形成された
各パワーローラ８，８の周面８ａ，８ａが当接されてい
る。

【０００４】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が設けられ、この押圧
装置９によって、入力側ディスク２が出力側ディスク４
に向けて押圧されている。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１１により保持さ
れた複数個（例えば４個）のローラ１２とを備えてい
る。カム板１０の片側面（図３および図４において左側
面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１３が形
成され、入力側ディスク２の外側面（図３および図４に
おいて右側面）にも、同様のカム面１４が形成されてお
り、これらの間に、複数個のローラ１２が入力軸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さ
れている。

【０００５】このように構成されたトロイダル型無段変
速機においては、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を入力側
ディスク２の外側面のカム面１４に押圧する。その結
果、入力側ディスク２が、両パワーローラ８，８に押圧
されるとともに、一対のカム面１３，１４と複数個のロ
ーラ１２との押し付け合いに基づいて入力側ディスク２
が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、
両パワーローラ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に固定された出力軸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）を変える場合であって、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、図３に示すように、各パワ
ーローラ８，８の周面８ａ，８ａが、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ように、各
変位軸７，７を傾斜させる。一方、増速を行なう場合に
は、枢軸５，５を中心として各トラニオン６、６を揺動
させ、図４に示すように、各パワーローラ８，８の周面
８ａ，８ａが、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ように、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。

【０００７】図５および図６は、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。このトロイダル型無
段変速機では、入力側ディスク２と出力側ディスク４と
がそれぞれ、入力軸１５の外周部にニードル軸受１６，
１６を介して回転自在に支持されている。また、カム板
１０が入力軸１５の端部（図５において左端部）の外周
面にスプライン係合され、鍔部１７により入力側ディス
ク２から離間する方向への移動を阻止されている。そし
て、このカム板１０とローラ１２，１２とにより、入力
軸１５の回転に基づいて、入力側ディスク２を出力側デ
ィスク４に向けて押圧しつつ回転させる、ローディング
カム式の押圧装置９を構成している。出力側ディスク４
には、出力歯車１８がキー１９，１９により結合され、
これら出力側ディスク４と出力歯車１８とが一体的に回
転するようになっている。出力歯車１８およびこの出力
歯車１８と噛合された図示しない歯車等が、出力側ディ
スク４の回転を取り出す為の動力取り出し手段を構成し
ている。

【０００８】一対のトラニオン６，６の両端部に設けた
枢軸５，５は、一対の支持ポスト２０，２０に、揺動自
在および軸方向（図５において表裏方向、図６において
左右方向）に変位自在に支持されている。一対の支持ポ
スト２０，２０は、十分な剛性を有する板状に形成され
ており、各支持ポスト２０，２０の中央部に形成された
円孔２１，２１がそれぞれ、ケーシング２２の内面およ
びケーシング２２内に設けたシリンダケース２３の側面
に固設した支持ピン２４ａ，２４ｂに外嵌されることに
より、ケーシング２２の内側に、揺動自在および各枢軸
５，５の軸方向に変位自在に支持されている。また、各
支持ポスト２０，２０の両端部にはそれぞれ、円形の支
持孔２５，２５が形成されており、これらの各支持孔２
５，２５にそれぞれ、トラニオン６，６の両端部に設け
た各枢軸５，５が、外輪２６，２６を備えたラジアルニ
ードル軸受２７，２７により支持されている。これらの
構成により、各トラニオン６，６が、各枢軸５，５を中
心として揺動自在およびこれら各枢軸５，５の軸方向に
変位自在に、ケーシング２２内に支持されている。

【０００９】各トラニオン６，６の中間部に形成された
円孔４０，４０にはそれぞれ、変位軸７，７が支持され
ている。各変位軸７は、互いに平行でかつ偏心した支持
軸部２８と枢支軸部２９とを備えている。各支持軸部２
８は、各円孔４０の内側に、ラジアルニードル軸受３０
を介して揺動自在に支持されている。また、各枢支軸部
２９の外周部には、パワーローラ８がラジアルニードル
軸受３１を介して回転自在に支持されている。

【００１０】なお、上記一対の変位軸７，７は、入力軸
１５を中心として、点対象の位置（１８０度反対側の位
置）になるように配置されている。また、これら各変位
軸７，７の各枢支軸部２９，２９が各支持軸部２８，２
８に対し偏心している方向は、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６において左右逆
方向）とされている。また、各枢支軸部２９，２９の軸
方向は、入力軸１５の軸方向（図５において左右方向、
図６において表裏方向）に対しほぼ直交する方向とされ
ている。したがって、各パワーローラ８，８は、入力軸
１５の軸方向に亙る若干の変位が許容されて支持されて
いる。その結果、構成各部品の寸法精度のばらつき、あ
るいは動力伝達時の弾性変形等に起因して、各パワーロ
ーラ８，８が入力軸１５の軸方向に多少変位しても、こ
の変位を吸収でき、構成各部品に無理な力が加わること
がない。

【００１１】また、各パワーローラ８，８の外側面と各
トラニオン６，６の中間部内側面との間にはそれぞれ、
パワーローラ８，８の外側面の側から順に、スラスト玉
軸受等のスラスト転がり軸受３２，３２と、後述する外
輪３３，３３に加わるスラスト荷重を支承するスラスト
ニードル軸受等のスラスト軸受３４，３４とが設けられ
ている。このうちのスラスト転がり軸受３２，３２は、
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、各パワーローラ８，８の回転を許容してい
る。また、各スラスト軸受３４，３４は、各パワーロー
ラ８，８から各スラスト転がり軸受３２，３２の外輪３
３，３３に加わるスラスト荷重を支承しつつ、枢支軸部
２９，２９および外輪３３，３３が支持軸部２８，２８
を中心に揺動することを許容している。

【００１２】また、各トラニオン６，６の一端部（図６
において左端部）にはそれぞれ、駆動ロッド３５，３５
が結合され、各駆動ロッド３５，３５の中間部外周面に
は、駆動ピストン３６が固設されている。各駆動ピスト
ン３６，３６はそれぞれ、シリンダケース２３内に設け
た駆動シリンダ３７，３７内に油密に嵌装されている。
さらに、ケーシング２２内に設けた支持壁３８と入力軸
１５との間には、一対の転がり軸受３９，３９が設けら
れて、入力軸１５がケーシング２２内に回転自在に支持
されている。

【００１３】このように構成されたトロイダル型無段変
速機においては、入力軸１５の回転が押圧装置９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、一対のパワーローラ８，８を介し
て出力側ディスク４に伝達され、さらにこの出力側ディ
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、一対の駆動ピストン３６，３６を互いに逆方向に
変位させる。そうすると、これら各駆動ピストン３６，
３６の変位に伴って一対のトラニオン６，６がそれぞ
れ、逆方向に変位する。例えば、図６において下側のパ
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。その結果、こ
れら各パワーローラ８，８の周面８ａ，８ａと入力側デ
ィスク２および出力側ディスク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各トラニオン６，
６が、支持ポスト２０，２０に枢支された枢軸５，５を
中心として、図５において互いに逆方向に揺動する。そ
の結果、上述の図３および図４に示したように、各パワ
ーローラ８，８の周面８ａ，８ａと各内側面２ａ，４ａ
との当接位置が変化し、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】なお、動力伝達時に構成各部品が弾性変形
する結果、各パワーローラ８，８が入力軸１５の軸方向
に変位すると、これら各パワーローラ８，８を枢支して
いる各変位軸７，７が、各支持軸部２８，２８を中心と
して僅かに揺動する。この揺動の結果、各スラスト転が
り軸受３２，３２の外輪３３，３３の外側面と各トラニ
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、各スラスト軸受３４，３４が存在す
るため、この相対変位に要する力は小さい。したがっ
て、上述のように各変位軸７，７の傾斜角度を変化させ
るための力が小さくて済む。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、パワーロー
ラ８は、従来、図７に示すように、外側面８ｂが平面に
形成されており、この平面の外側面８ｂにスラスト転が
り軸受３２の内輪の転送面が形成されているので、スラ
スト転がり軸受３２が周面（トラクション面）８ａより
外側（図７において上側）に突出して配置されている。
その結果、図８に示すように、パワーローラ８を支持し
ているトラニオン５１が外側に突出しているとともに、
両側部のクランク状の枢軸５２のオフセット量が大きく
なっている。特に、半頂角が大きい場合、周面（トラク
ション面）８ａの有効範囲が外側に寄るため、よりこれ
らの傾向が強くなる。また、周面（トラクション面）８
ａの加工精度を向上させるには、シュー（研削治具）を
受けるために、図７に示すように、周面８ａの外側面８
ｂ側の端部に高さｔが３〜５ｍｍ程度の円柱の側面形状
をした加工用面８ｃが必要になるので、これらの傾向が
顕著となる。

【００１６】このように、トラニオン５１が外側に突出
すると、これを覆うケースとの干渉が生じるので、これ
を回避するためにキャビティ径を小さくせざるを得なく
なり、その結果無段変速機のキャパシティ（容量）が小
さくなってしまうという問題がある。また、トラニオン
５１のクランク状の枢軸５２のオフセット量が大きくな
ると、屈曲部の応力集中が大きくなるので、トラニオン
５１の強度を上げる必要が生じ、このためトラニオン５
１が大型化し、無段変速機の重量が大きくなってしまう
という問題がある。

【００１７】本発明は、上記事情に鑑みて為されたもの
で、トラニオンをより内側に配置することができて、無
段変速機の容量を大きくすることができるとともに、ト
ラニオンの軽量化を図ることができるトロイダル型無段
変速機を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、回転
自在に支持された入力軸と、この入力軸と共に回転自在
な入力側ディスクと、この入力側ディスクと中心軸を同
じくして配置され、かつこの入力側ディスクに対して回
転自在に支持された出力側ディスクと、これら入力側、
出力側両ディスクの軸方向に関してこれら両ディスクの
中間部に、これら両ディスクの軸方向に対し直交する方
向でかつこれら両ディスクの中心軸に対し捻れの位置に
配置されて当該位置で両側部の枢軸を中心に揺動する複
数のトラニオンと、これら各トラニオンに支持された変
位軸に回転自在に支持され、入力側、出力側両ディスク
の間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パ
ワーローラの外側面と前記各トラニオンの内側面との間
に設けたスラスト転がり軸受とを備え、入力側、出力側
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、前記各パワーローラの周面を外側面
側の端部に円柱の側面形状をした加工用面を備えた球面
状の凸面として、この周面と前記内側面とを当接させて
いるトロイダル型無段変速機において、前記パワーロー
ラの外側面に凹部が形成され、この凹部に前記スラスト
転がり軸受の内輪の転送面が形成されていることを特徴
とする。

【００１９】請求項１に記載の発明においては、パワー
ローラ外側面とトラニオン外側面との間に配設されるス
ラスト転がり軸受がより内側に配置されるので、トラニ
オンがより内側に配置される。したがって、従来と同様
のレイアウトに対してキャビティ径を大きくすることが
できるので、無段変速機の容量を大きくすることができ
る。また、トラニオンの枢軸のオフセット量が小さくな
るので、その分トラニオンが軽量化する。さらに、オフ
セット量が小さくなることから枢軸の屈曲部に生じる応
力集中が緩和され、枢軸の強度が向上するので、枢軸を
小型化することができる。これらにより、トラニオンの
軽量化を図ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１および図２は、本実施の形態
に係るトロイダル型無段変速機のパワーローラの部分を
示す断面図である。本実施の形態では、図１および図２
に示す以外の部分の構造は、図５および図６に示す従来
の構造と同じである。本実施の形態に係るパワーローラ
７１の周面７１ａが球面状の凸面に形成され、この周面
７１ａの外側面７１ｂ側の端部には、高さｔが３〜５ｍ
ｍ程度の円柱の側面形状をした加工用面７１ｃが形成さ
れている。また、パワーローラ７１の外側面７１ｂに
は、皿状の凹部７１ｄが形成されている。凹部７１ｄの
底面には、スラスト転がり軸受（スラスト玉軸受）３２
の内輪軌道４２が形成されている。内輪軌道４２と、外
輪３３の内側面に形成された外輪軌道４３との間には、
円環状の保持器４４に保持された複数個の玉４１が転動
自在に配設されている。外輪３３の外側（図１および図
２において上側）には、スラスト軸受３４を介してトラ
ニオン７２が設けられており、このトラニオン７２の両
側部のクランク状の枢軸７３，７３は、パワーローラ７
１の上端部外側に配置されている。

【００２１】このように構成されたトロイダル型無段変
速機にあっては、パワーローラ７１の外側面７１ｂに形
成された凹部７１ｄの底面がスラスト転がり軸受３２の
内輪の転送面を構成しているので、スラスト転がり軸受
３２を従来よりも内側（トラニオン７２と反対側）に位
置させることができる。その結果、トラクション面の加
工精度を維持することができるように、パワーローラ７
１の周面（トラクション面）７１ａの外側面７１ｂ側端
部に円柱の側面形状をした加工用面７１ｃを設けつつ、
トラニオン７２の外側への突出量を小さくできるので、
従来と同様のレイアウトに対してその分キャビティ径を
大きくでき、無段変速機の容量を大きくすることができ
る。

【００２２】また、スラスト転がり軸受３２を従来より
も内側（トラニオン７２と反対側）に位置させることが
できるので、トラニオン７２の両側部のクランク状の両
枢軸７３，７３のオフセット量を小さくすることができ
る。その結果、両枢軸７３，７３の屈曲部に生じる応力
集中を緩和することができるので、トラニオン７２の強
度が大きくなる。したがって、両枢軸７３，７３のオフ
セット量が小さくなったことによるトラニオン７２の軽
量化に加えて、強度が向上したことによる小型化に伴う
軽量化を図ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パワーローラ外側面とトラニオン内側面との間に配設さ
れるスラスト転がり軸受をより内側に配置することがで
きるので、トラニオンをより内側に配置することができ
る。したがって、従来と同様のレイアウトに対してキャ
ビティ径を大きくできるので、無段変速機の容量を大き
くすることができる。さらに、トラニオンの枢軸のオフ
セット量を小さくすることができるので、トラニオンを
軽量化することができることに加え、枢軸の屈曲部に生
じる応力集中を緩和することができることから、枢軸の
強度を向上させることができるので、枢軸を小型化する
ことができ、これらによりトラニオンの軽量化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るトロイダル型無段変
速機のパワーローラの部分を示す断面図である。

【図２】同じくパワーローラおよびトラニオンの部分を
示す断面図である。

【図３】トロイダル型無段変速機の基本構成を最大減速
時の状態で示す側面図である。

【図４】同じく最大減速時の状態で示す側面図である。

【図５】従来から知られているトロイダル型無段変速機
の具体的構造の一例を示す要部断面図である。

【図６】図４のX−X線断面図である。

【図７】従来のパワーローラの部分を示す断面図であ
る。

【図８】同じくパワーローラおよびトラニオンの部分を
示す断面図である。

【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 出力ディスク ４ａ 内側面 ７ 変位軸 ９ 押圧装置 １５ 入力軸 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 スラスト転がり軸受 ３３ 外輪 ３４ スラスト軸受 ４１ 玉 ４２ 内輪軌道 ４３ 外輪軌道 ４４ 保持器 ７１ パワーローラ ７１ａ 周面（トラクション面） ７１ｂ 外側面 ７１ｃ 加工用面 ７１ｄ 凹部 ７２ トラニオン ７３ 枢軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に支持された入力軸と、この入
   力軸と共に回転自在な入力側ディスクと、この入力側デ
   ィスクと中心軸を同じくして配置され、かつこの入力側
   ディスクに対して回転自在に支持された出力側ディスク
   と、これら入力側、出力側両ディスクの軸方向に関して
   これら両ディスクの中間部に、これら両ディスクの軸方
   向に対し直交する方向でかつこれら両ディスクの中心軸
   に対し捻れの位置に配置されて当該位置で両側部の枢軸
   を中心に揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニ
   オンに支持された変位軸に回転自在に支持され、入力
   側、出力側両ディスクの間に挟持された複数個のパワー
   ローラと、これら各パワーローラの外側面と前記各トラ
   ニオンの内側面との間に設けたスラスト転がり軸受とを
   備え、入力側、出力側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、前記各パワー
   ローラの周面を外側面側の端部に円柱の側面形状をした
   加工用面を備えた球面状の凸面として、この周面と前記
   内側面とを当接させているトロイダル型無段変速機にお
   いて、 前記パワーローラの外側面に凹部が形成され、この凹部
   に前記スラスト転がり軸受の内輪の転送面が形成されて
   いることを特徴とするトロイダル型無段変速機。