JP2002250423A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸方向寸法がコンパクトで、軸方向に付与さ
れる端末負荷に対しての耐久性に富むトロイダル型無段
変速機を提供する。 【解決手段】 端末負荷を付与する油圧シリンダ装置
（５，６，７）を、一方の入力ディスク５の背面にのみ
設ける。各出力ディスク１４の背面には、ハウジング４
に支持された一対のころ軸受１５を設け、その間に出力
部材１６を挟持させる。出力ディスク１４の中心、ころ
軸受１５の内輪１５ｂ及び出力部材１６にはスリーブ１
７を挿通させて、互いに一体回転可能とする。ころ軸受
１５は、スリーブ１７を介して出力ディスク１４を回転
自在に支持するとともに、その内輪１５ｂの側面全体で
端末負荷による軸方向への圧力を受けとめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の変
速装置として用いられるトロイダル型無段変速機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のトロイダル型無段変速機の
バリエータ部分を示す概略図である。このバリエータに
は、車両の動力源１０２により回転駆動される入力軸１
０３が設けられており、その両端近傍にはそれぞれ入力
ディスク１０５が支持されている。各入力ディスク１０
５の一側面には、凹湾曲状の軌道面１０５ｂが形成され
ており、その内周には複数条の溝を切ったスプライン穴
１０５ａが形成されている。入力ディスク１０５は、そ
のスプライン穴１０５ａを、入力軸１０３に設けられた
スプライン軸１０３ａと結合させることによって、入力
軸１０３と一体回転可能に組み付けられている。また、
各入力ディスク１０５は、入力軸１０３に固定された係
止リング１５１によって互いに離反する方向への移動が
規制されている。

【０００３】上記入力軸１０３の軸方向中央部には、出
力部材１０６ａと、この出力部材１０６ａにそれぞれ一
体回転可能に支持された一対の出力ディスク１０６ｂと
を備える出力部１０６が、入力軸１０３に対して相対回
転自在に設けられている。出力部１０６はさらに、ハウ
ジング１０１に固定された固定側部材１０６ｃ，１０６
ｄと、固定側部材１０６ｄと出力部材１０６ａとの間に
装着された玉軸受１０６ｅと、固定側部材１０６ｃと出
力部材１０６ａの一部との間に装着されたころ軸受１０
６ｆと、左側の出力ディスク１０６ｂの背面を覆うケー
シング１０６ｇと、ケーシング１０６ｇの内面と出力デ
ィスク１０６ｂの背面との間に隙間１０６ｈを設けて配
置されたバックアップ板１０６ｉと、外周にスプライン
溝が設けられ、右側の出力ディスク１０６ｂ及び出力部
材１０６ａがそれぞれスプライン結合するスリーブ１０
６ｊとを備えている。

【０００４】上記ケーシング１０６ｇの中心部は円筒状
のスリーブ１０６ｋを構成しており、スリーブ１０６ｊ
と軸方向にスプライン結合している。また、スリーブ１
０６ｋの右方の端部１０６ｋ１及び１０６ｋ２はそれぞ
れ、スリーブ１０６ｊの左方の端部１０６ｊ１及び１０
６ｊ２と当接している。また、右側の出力ディスク１０
６ｂにおける背面側中央の端部１０６ｂ１は、スリーブ
１０６ｊの右方の端部１０６ｊ３と当接している。ケー
シング１０６ｇの内部には隙間１０６ｈと連通する油路
１０６ｍが周方向に複数本設けられている。また、固定
側部材１０６ｃの内部には、油路１０６ｍと連通する油
路１０６ｎが設けられている。油路１０６ｍの右出口側
は周溝状に形成されており、ケーシング１０６ｇが回転
しても、油路１０６ｍと１０６ｎとの連通は維持され
る。油路１０６ｎには油圧動力源１０９から油圧が供給
され、この油圧が隙間１０６ｈに導入される。上記各部
のうち、各出力ディスク１０６ｂ、ケーシング１０６ｇ
（スリーブ１０６ｋを含む。）、スリーブ１０６ｊ及び
出力部材１０６ａは、一体に且つ入力軸１０３とは別に
回転する部材である。

【０００５】上記出力ディスク１０６ｂの、入力ディス
ク１０５の軌道面１０５ｂに対向する一側面には、凹湾
曲状の軌道面１０６ｐが形成されている。また、上記出
力部材１０６ａの外周には図示しないチェーンと噛み合
うスプロケットギヤ１０６ｑが形成されており、チェー
ンを介して図示しない出力軸に動力が伝達されるように
なっている。

【０００６】上記隙間１０６ｈは上記ケーシング１０６
ｇの他、図示しないシールによって密封されており、こ
の隙間１０６ｈに、油圧動力源１０９から端末負荷とし
ての油圧を供給することにより、左側の出力ディスク１
０６ｂを、対向する入力ディスク１０５方向へ付勢す
る。また同時に、その反力で、スリーブ１０６ｋ及び１
０６ｊを介して、右側の出力ディスク１０６ｂを、対向
する入力ディスク１０５方向へ付勢する。

【０００７】互いに対向する入力ディスク１０５の軌道
面１０５ｂと出力ディスク１０６ｂの軌道面１０６ｐと
の間は、トロイド状隙間として構成されており、このト
ロイド状隙間には、それぞれ各軌道面１０５ｂ，１０６
ｐと圧接して回転する３個の円盤状のローラ１０７が円
周等配に配置されている。各ローラ１０７はキャリッジ
１０８によって回転自在に支持されているとともに、当
該キャリッジ１０８によって各軌道面１０５ｂ，１０６
ｐとの相対位置を調整できるようになっている。

【０００８】上記バリエータにおいては、入力ディスク
１０５から出力ディスク１０６ｂに対して、上記６個の
ローラ１０７を介してトルクが伝達される。また、上記
６個のローラ１０７の位置をキャリッジ１０８によって
調整することにより（図４の二点鎖線参照）、出力ディ
スク１０６ｂの回転数（変速比）を増減させることがで
きる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のト
ロイダル型無段変速機では、左側の出力ディスク１０６
ｂに油圧を付与する構成及びその反力を右側の出力ディ
スク１０６ｂに伝達する構成、並びに、各出力ディスク
１０６ｂ等を入力軸１０３とは別に回転自在に支持する
複雑な構成がバリエータの中央部に存在する。従って、
これらの構成によって中央部に占める軸方向の寸法が大
きく、軸方向へのバリエータのコンパクト化が困難であ
る。また、左側の出力ディスク１０６ｂに付与される油
圧（端末負荷）の反力が、ケーシング１０６ｇからスリ
ーブ１０６ｋ及び１０６ｊを介して右側の出力ディスク
１０６ｂに伝達されるとき、端部同士（１０６ｋ１と１
０６ｊ１、１０６ｋ２と１０６ｊ２、１０６ｂ１と１０
６ｊ３）が当接しているが、これらの当接部位の面積は
非常に小さく、そのため、応力が集中する。従って、当
該当接部位において、比較的早期に摩耗や変形が生じ
る。この結果、バリエータの寿命が短くなる。

【００１０】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、軸方向寸法がコンパクトで、軸方向に付与される端
末負荷に対しての耐久性に富むトロイダル型無段変速機
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、一側面に凹湾
曲状の軌道面を有する一対の入力ディスクと、各入力デ
ィスクの軌道面にそれぞれ対向する凹湾曲状の軌道面を
有し、前記一対の入力ディスクの間に配置された一対の
出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクの
それぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置
され、両軌道面に接して回転しながら両ディスク間のト
ルク伝達を行う複数のローラと、前記各入力ディスク及
び出力ディスクの中心に挿通され、各入力ディスクが一
体回転可能に連結された入力軸とを備えたトロイダル型
無段変速機において、前記一対の入力ディスクの一方に
おける軌道面とは反対側の背面にのみ設けられ、当該入
力ディスクを、対向する出力ディスクの方向に付勢する
端末負荷を付与する油圧シリンダ装置と、当該トロイダ
ル型無段変速機のハウジングに取り付けられ、かつ、前
記各出力ディスクの軌道面とは反対側の背面にそれぞれ
内輪が配置され、各出力ディスクを回転自在に支持する
一対の軸受と、前記各出力ディスクの中心及び前記各軸
受の内輪に挿通され、これらと一体回転可能に連結され
るとともに、前記入力軸に対して相対回転可能であるス
リーブと、前記スリーブに連結されるとともに、軸方向
には前記一対の軸受間に挟持されたリング状の出力部材
とを備えたものである（請求項１）。

【００１２】上記のように構成されたトロイダル型無段
変速機では、油圧シリンダ装置から付与される端末負荷
が、軸受の内輪を介して軸方向に伝達される。従って、
端末負荷は、内輪の側面全体に作用する。このため、圧
力を受ける面積が十分に確保され、単位面積あたりの圧
力は小さくなるので、内輪の側面と、これに接触する部
材との接触部で変形や摩耗は長期にわたって生じない。
また、油圧シリンダ装置は一方の入力ディスクの背面に
のみ設けられ、一対の出力ディスク間には油圧シリンダ
装置が設けられていない。

【００１３】また、上記トロイダル型無段変速機におい
て、軸受の内輪は、対応する各出力ディスクと一体に形
成されていてもよい（請求項２）。この場合、出力ディ
スクと内輪との間での摩耗は起こり得ない。また、部品
点数も減少する。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施の形
態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本
発明の一実施形態によるトロイダル型無段変速機のバリ
エータ１部分を示す概略図である。このトロイダル型無
段変速機において、上記バリエータ１には、車両の動力
源により回転駆動される入力軸３が設けられており、そ
の両端近傍にはそれぞれ入力ディスク５が支持されてい
る。

【００１５】各入力ディスク５の一側面には、凹湾曲状
の軌道面５ｂが形成されており、その内周には複数条の
溝を切ったスプライン穴５ａが形成されている。入力デ
ィスク５は、そのスプライン穴５ａを、入力軸３に設け
られたスプライン軸３ａに結合させることによって、入
力軸３と一体回転可能に組み付けられている。右側の入
力ディスク５は、入力軸３に一体に設けられた係止部３
ｂによって図示の状態から右方への移動が規制されてい
る。また、左側の入力ディスク５の軌道面５ｂと反対側
の背面には、当該背面全体を覆うケーシング６と、ケー
シング６の内周に内接したバックアップ板７と、入力軸
３に固定され、入力ディスク５及びバックアップ板７が
軸方向の左方に移動することを規制する係止リング８及
び止め輪９と、係止リング８の外周に装着され、バック
アップ板７に予圧を付与するワッシャ１０とが設けられ
ている。

【００１６】上記バックアップ板７の外周にはＯリング
１１が装着されており、ケーシング６の内面と、入力デ
ィスク５の背面と、バックアップ板７とによって囲まれ
た入力軸３の周りの空間に油室Ａが形成されている。油
室Ａは、入力軸３の中心軸方向に設けられた油路３ｃ及
びその右端部近傍から径方向に設けられた油路３ｄと連
通している。また、油路３ｃは、入力軸３の端部に挿入
された固定部材２の内部に設けられた油路２ａと連通し
ている。この油路２ａは、油圧動力源１２と接続されて
いる。このようにして、ケーシング６及びバックアップ
板７をシリンダとし、入力ディスク５をピストンとする
油圧シリンダ装置が構成されている。

【００１７】上記入力軸３の軸方向中央部には、入力デ
ィスク５の軌道面５ｂに対向する一側面に凹湾曲状の軌
道面１４ｂが形成された一対の出力ディスク１４と、各
出力ディスク１４の軌道面１４ｂとは反対側の背面に配
置された一対のころ軸受（円筒ころ軸受）１５と、軸方
向において一対のころ軸受１５間に挟持された出力部材
１６と、各出力ディスク１４の中心及び各ころ軸受１５
の内輪１５ｂに挿通され、入力軸３と同軸かつ非接触で
相対回転可能に配置されたスリーブ１７と、リング状の
一対のガイド１８とからなる出力部１３が設けられてい
る。

【００１８】上記ころ軸受１５は、ハウジング４の内周
から内方に設けられた支持部４ａに取り付けられ、内輪
１５ｂの側面を、各出力ディスク１４の背面に当接させ
るようにして配置されている。また、内輪１５ｂは、軸
方向に押された場合、その移動が可能な程度に装着され
ている。上記出力部材１６は、リング状の形状の外周に
スプロケットギヤ１６ｂが形成されており、このスプロ
ケットギヤ１６ｂにかけられたチェーン１９により、外
部へ動力が取り出される。

【００１９】上記出力ディスク１４の内周、ころ軸受１
５の内輪１５ｂの内周及び出力部材１６の内周には、そ
れぞれ複数条の溝を切ったスプライン穴１４ａ、１５ａ
及び１６ａが設けられており、これらの部材は、スリー
ブ１７に設けられたスプライン軸１７ａに挿通されるこ
とにより、スリーブ１７とスプライン結合している。従
って、スリーブ１７、出力ディスク１４、ころ軸受１５
及び出力部材１６は、一体回転が可能である。また、ス
リーブ１７の両端はねじ加工されており、ここにガイド
１８が螺着される。このガイド１８の外周及び、それと
接触する出力ディスク１４の内周は精密に表面仕上げさ
れており、ガイド１８を螺着することにより、出力ディ
スク１４が、スリーブ１７に対して正確に垂直な姿勢で
取り付けられるようになっている。また、ガイド１８
は、出力ディスク１４に対する抜け止めの役割も有して
いる。これにより、一対のガイド１８は、一対の出力デ
ィスク１４の間に、一対のころ軸受１５と、出力部材１
６とを軸方向に互いに密接させた状態に保持している。

【００２０】上記のような構造により、一対のころ軸受
１５は、スリーブ１７を介して、一対の出力ディスク１
４を回転自在に支持しているとともに、出力部材１６を
回転自在に支持している。また、一対のころ軸受１５に
よりスリーブ１７を支持することで、容易に、スリーブ
１７と入力軸３とは互いに同軸に配置される。このよう
にしてスリーブ１７と入力軸３との同軸性を確保すると
ともに、前述のガイド１８による姿勢の矯正により、出
力ディスク１４は入力軸３に対して垂直に配置される。
また、前述のように、ころ軸受１５の内輪１５ｂが軸方
向に移動可能であることにより、一対の出力ディスク１
４と、一対のころ軸受１５と、出力部材１６とは、一体
的に、軸方向へ所定範囲で移動可能である。この所定範
囲とは、出力ディスク１４が支持部４ａに当接するまで
のストロークより短い微小な距離範囲である。

【００２１】一方、互いに対向する入力ディスク５の軌
道面５ｂと出力ディスク１４の軌道面１４ｂとの間は、
トロイド状隙間として構成されており、このトロイド状
隙間には、それぞれ各軌道面５ｂ，１４ｂと圧接して回
転する３個の円盤状のローラ２０が円周等配に配置され
ている。各ローラ２０はキャリッジ２１によって回転自
在に支持されているとともに、当該キャリッジ２１によ
って各軌道面５ｂ，１４ｂとの相対位置を調整できるよ
うになっている。

【００２２】上記バリエータ１において、油圧動力源１
２から油室Ａに、端末負荷としての油圧が付与される
と、左側の入力ディスク５が右方に付勢され、ローラ２
０を介して左側の出力ディスク１４が右方に付勢され
る。これにより、左側の出力ディスク１４から左側の内
輪１５ｂ、出力部材１６、右側の内輪１５ｂを介して、
右側の出力ディスク１４が右方に付勢される。これによ
り、右側の出力ディスク１４からローラ２０を介して右
側の入力ディスク５が押圧されるが、この入力ディスク
５は係止部３ｂにより止められているため、上記端末負
荷がバリエータ１全体に付与され、左右の各ローラ２０
が両ディスク５，１４間に所定の圧力で挟持された状態
となる。

【００２３】上記のような軸方向への負荷伝達構造にお
いて、各出力ディスク１４と内輪１５ｂとの接触面積
は、実質的に内輪１５ｂの側面全体の面積となる。これ
により、所定の十分な面積が確保され、単位面積あたり
の圧力は小さくなる。その結果として、内輪１５ｂと各
出力ディスク１４との接触部で変形や摩耗は長期にわた
って生じない。また、各内輪１５ｂと出力部材１６との
接触についても同様である。従って、当該構造は、軸方
向に付与される端末負荷に対しての耐久性に優れたもの
となる。一方、上記出力部１３には油圧シリンダ装置が
設けられていない。従って、出力部１３の構造が簡素で
あり、軸方向にコンパクトである。また、上記出力部１
３では、出力部材１６を中心として、同一のころ軸受１
５ｂが左右対称に配置される。従って、用意するころ軸
受は一種類でよく、製造が容易である。

【００２４】このようにして所定の端末負荷が付与され
た上記バリエータ１においては、各入力ディスク５から
対応する出力ディスク１４に対して、各３個（左右で６
個）のローラ２０を介してトルクが伝達される。また、
左右各３個のローラ２０の位置をキャリッジ２１によっ
て調整することにより（図１の二点鎖線参照）、出力デ
ィスク１４の回転数（変速比）を増減させることができ
る。

【００２５】なお、上記実施形態では、ころ軸受１５の
内輪１５ｂと出力ディスク１４とは互いに別部材である
が、他の実施形態として図２に示すように、両者を一体
化してもよい。この場合当然に、出力ディスク１４と内
輪１４ｃとの間での摩耗は起こり得ない。従って、さら
に耐久性が向上する。また、部品点数も減少する。

【００２６】なお、図２において、出力ディスク１４及
び出力部材１６は、スプライン軸１７ａとのスプライン
結合により動力伝達を行うが、出力部材１６の軸方向幅
が充分に広く確保できない場合には出力部材１６とスプ
ライン軸１７ａとの結合におけるスプライン応力が増大
して、スプラインに過度の負担がかかる可能性もある。
そこで、スプラインに代えて、例えば図３に示すような
他の結合形態（キー結合、凹凸結合、ピン結合等）を採
用することもできる。すなわち、（ａ）においては、出
力部材１６の軸端面及びこれらに対向する出力ディスク
１４の端面にそれぞれ凹部１６ｄ及び１４ｄを設け、こ
こにキー２２を装着する。これにより、キー２２を介し
て出力ディスク１４から出力部材１６に動力伝達が行わ
れる。また、（ｂ）に示すように、出力部材１６の軸端
面及びこれに対向する出力ディスク１４の端面のいずれ
か一方に凹部を形成し、他方にはこれに嵌合する凸部を
設けることにより、凹凸の嵌合部Ｘを形成してもよい。
さらに（ｃ）に示すように、出力ディスク１４と出力部
材１６とを、ピン２３を介して互いに結合してもよい。
これらの結合形態を採用した場合は、スプライン加工や
シェービング加工が不要となり、製造コストを削減する
ことができる。また、図１に示す構成においても、出力
ディスク１４と内輪１５ｂとの間、及び、内輪１５ｂと
出力部材１６との間で、上記のような他の結合形態を採
用することもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項１のトロイダル型無段変速機によ
れば、油圧シリンダ装置から付与される端末負荷が、軸
受の内輪を介して軸方向に伝達されるので、端末負荷
は、内輪の側面全体に作用する。このため、圧力を受け
る面積が十分に確保され、単位面積あたりの圧力は小さ
くなるので、内輪の側面と、これに接触する部材との接
触部で変形や摩耗は長期にわたって生じない。従って、
当該トロイダル型無段変速機は、軸方向に付与される端
末負荷に対しての耐久性に優れたものとなる。また、油
圧シリンダ装置は一方の入力ディスクの背面にのみ設け
られ、一対の出力ディスク間には油圧シリンダ装置が設
けられていないので、一対の出力ディスク間の構造が簡
素化され、その分、軸方向にコンパクトになる。

【００２８】請求項２のトロイダル型無段変速機によれ
ば、出力ディスクと内輪との間での摩耗は起こり得ない
ので、さらに耐久性が向上する。また、部品点数も減少
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるトロイダル型無段変
速機のバリエータ部分を示す概略図である。

【図２】本発明の他の実施形態によるトロイダル型無段
変速機のバリエータ部分を示す概略図である。

【図３】図２の構成の一部におけるスプライン結合に代
わる他の結合形態の例を示す部分断面図である。

【図４】従来のトロイダル型無段変速機のバリエータ部
分を示す概略図である。

【符号の説明】

３ 入力軸 ４ ハウジング ５ 入力ディスク ５ｂ 軌道面 ６ ケーシング ７ バックアップ板 １４ 出力ディスク １４ｂ 軌道面 １５ ころ軸受 １５ｂ 内輪 １６ 出力部材 １７ スリーブ ２０ ローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一側面に凹湾曲状の軌道面を有する一対の
   入力ディスクと、各入力ディスクの軌道面にそれぞれ対
   向する凹湾曲状の軌道面を有し、前記一対の入力ディス
   クの間に配置された一対の出力ディスクと、前記入力デ
   ィスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成さ
   れるトロイド状隙間に配置され、両軌道面に接して回転
   しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラ
   と、前記各入力ディスク及び出力ディスクの中心に挿通
   され、各入力ディスクが一体回転可能に連結された入力
   軸とを備えたトロイダル型無段変速機において、 前記一対の入力ディスクの一方における軌道面とは反対
   側の背面にのみ設けられ、当該入力ディスクを、対向す
   る出力ディスクの方向に付勢する端末負荷を付与する油
   圧シリンダ装置と、 当該トロイダル型無段変速機のハウジングに取り付けら
   れ、かつ、前記各出力ディスクの軌道面とは反対側の背
   面にそれぞれ内輪が配置され、各出力ディスクを回転自
   在に支持する一対の軸受と、 前記各出力ディスクの中心及び前記各軸受の内輪に挿通
   され、これらと一体回転可能に連結されるとともに、前
   記入力軸に対して相対回転可能であるスリーブと、 前記スリーブに連結されるとともに、軸方向には前記一
   対の軸受間に挟持されたリング状の出力部材とを備えた
   ことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 【請求項２】前記軸受の内輪は、対応する各出力ディス
   クと一体に形成されている請求項１記載のトロイダル型
   無段変速機。