JP2003090406A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワーローラ外輪とトラニオンとの間に設け
られ、パワーローラの揺動運動を許容するとともに、パ
ワーローラのスラスト力を受けるスラストニードルベア
リングの位置決めを、確実に、かつ、安価に行うことが
可能なトロイダル型無段変速機を提供すること。 【解決手段】 同軸に対向配置された入力ディスク及び
出力ディスクと、前記入出力ディスク間に動力伝達可能
に挟圧されたパワーローラと、変速機ケースに傾転可能
に取り付けられ、前記パワーローラを回転可能に支持す
るトラニオンとを備えたトロイダル型無段変速機におい
て、ピボットシャフトの揺動中心となる軸部の外形にス
ラストニードルベアリングの位置決めを行う位置決め部
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等に適用され
るトロイダル型無段変速機の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用無段変速機は、その滑らかさ、
運転のしやすさ及び燃費向上の期待もあって近年研究開
発が進められている。このうち、入出力ディスクとパワ
ーローラとの間に形成される油膜のせん断によって動力
を伝達するものであり、先に実用化されたＶベルト式無
段変速機に比べて大容量かつ応答性のよいトロイダル型
無段変速機（以下、トロイダル型ＣＶＴ）が既に実用化
されるに至っている。

【０００３】トロイダル型ＣＶＴは、同軸に対向配置さ
れた入力ディスク及び出力ディスクと、入出力ディスク
間に動力伝達可能に挟圧されたパワーローラと、変速機
ケースに傾転可能に取り付けられ、パワーローラを回転
可能に支持するトラニオンとを有する構成であり、パワ
ーローラの傾転角の大きさに応じた変速比を得る変速動
作は、トラニオンをパワーローラ回転軸と直交する傾転
軸方向に僅かに変位させることにより、パワーローラを
ディスク回転中心位置からオフセットさせ、このオフセ
ットによりパワーローラと入力ディスクとの接触部で発
生するサイドスリップ力によりパワーローラを傾転さ
せ、所定の傾転角となった時点でトラニオンに与えた変
位を元のディスク回転中心位置に戻し、パワーローラの
傾転動作を停止することでなされる。

【０００４】この変速動作時に、パワーローラの傾転に
かかわらずパワーローラと入出力ディスクとの接触状態
を常に維持するために、ローディングカム装置により入
出力ディスクの間隔を変化させている。このとき、固定
の出力ディスクに対し、入力ディスクのみをローディン
グカム装置によりディスク軸方向に移動させているのに
対し、トラニオン傾転軸は軸位置の変動がない固定軸で
あるため、ローディングカム装置による入出力ディスク
の間隔変化に追従させてパワーローラのディスク接触を
保つためには、パワーローラをパワーローラ回転軸及び
トラニオン傾転軸に垂直な方向（左右方向）に移動させ
る必要がある。また、動力伝達時において入出力ディス
クが変形した際や、組立時に発生し得るミスアライメン
トが生じた際には、パワーローラと入出力ディスクとの
相対位置ずれが発生し、この相対位置ずれを吸収するた
めにもパワーローラを左右方向に移動させる必要があ
る。

【０００５】このパワーローラの左右方向への移動を確
保するパワーローラ支持構造としては、例えば、特開平
８−２４０２５１号公報において、パワーローラ支持側
とトラニオン支持側とで軸心位置を偏心させたピボット
シャフトを用い、パワーローラの揺動運動（スウィング
運動）によりパワーローラを左右方向への移動を許容す
るパワーローラ支持構造が提案されている。この公報に
は、パワーローラ外輪とトラニオンとの間に設けられ、
パワーローラの揺動運動を許容するとともに、パワーロ
ーラのスラスト力を受けるスラストニードルベアリング
が設けられている。このスラストニードルベアリングの
位置決めのために、従来はトラニオンのスラストニード
ルベアリング支持面に凸部を設け、その凸部によって位
置決めを行っていたが、製造コストの上昇を招くため、
スラストニードルベアリングの位置決めを、ピボットシ
ャフトを回転可能に支持するラジアルニードルベアリン
グの外輪により行うことで、スラストニードルベアリン
グ支持面に凸部を設ける必要が無く、製造コストの低減
を図っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
パワーローラの支持構造にあっては、下記のような問題
があった。すなわち、ラジアルニードルベアリングの軸
方向長さが短くなると、スラストニードルベアリングの
位置決め機能が損なわれてしまい、また、ラジアルニー
ドルベアリングの軸方向長さが長くなると、パワーロー
ラ外輪や、ピボットシャフトと干渉することでパワーロ
ーラの揺動運動の妨げになり、また、組付けができなく
なる。よって、ラジアルニードルベアリングの軸方向長
さは非常に厳密な寸法管理が要求されるため、コストの
上昇を招くという問題があった。

【０００７】本発明は、上記問題点に着目してなされた
もので、その目的とするところは、パワーローラ外輪と
トラニオンとの間に設けられ、パワーローラの揺動運動
を許容するとともに、パワーローラのスラスト力を受け
るスラストニードルベアリングの位置決めを、確実に、
かつ、安価に行うことが可能なトロイダル型無段変速機
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、同軸に対向配置された
入力ディスク及び出力ディスクと、前記入出力ディスク
間に動力伝達可能に挟圧されたパワーローラと、前記パ
ワーローラを回転可能に支持するトラニオンとを備え、
前記パワーローラは、入出力ディスクに摩擦接触するパ
ワーローラ内輪と、入出力ディスクからパワーローラ内
輪に入力される軸方向荷重を受けるパワーローラ外輪
と、前記パワーローラ内輪とパワーローラ外輪との間に
介装されるパワーローラ軸受と、前記パワーローラ外輪
と前記トラニオンとの間に介装されるスラストニードル
ベアリングと、前記トラニオンに支持され、入出力ディ
スクからパワーローラ内輪に入力される円周方向荷重を
受けるとともに、パワーローラを揺動可能に支持するピ
ボットシャフトと、前記トラニオンと前記ピボットシャ
フトの間に介装されるラジアルニードルベアリングと、
を有して構成されたトロイダル型無段変速機において、
前記ピボットシャフトの揺動中心となる軸部の外形に前
記スラストニードルベアリングの位置決めを行う位置決
め部を設けたことを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のトロイダル型無段変速機において、前記位置決め部
の軸径は、前記ピボットシャフトが前記トラニオンに支
持されている軸径と同一径であることを特徴とする。

【００１０】

【発明の作用および効果】請求項１に記載のトロイダル
型無段変速機にあっては、ピボットシャフトに設けられ
た位置決め部において、スラストニードルベアリングの
位置決めが行われることで、従来技術のように、ラジア
ルニードルベアリングで位置決めを行う必要がないた
め、ラジアルニードルベアリングの軸方向長さの寸法管
理を厳密に行う必要が無く、コストの低減を図ることが
できる。

【００１１】請求項２に記載のトロイダル型無段変速機
にあっては、位置決め部の軸径が、ピボットシャフトが
トラニオンに支持されている軸径と同一径としたこと
で、従来技術のようなラジアルニードルベアリング外輪
の径よりも、小さな軸径によって位置決めが可能とな
り、スラストニードルベアリングの径方向長さを大きく
取ることができる。これにより、スラストニードルベア
リングの許容荷重を大きくすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明におけるトロイダル
型無段変速機を実現する実施の形態を図面に基づいて説
明する。

【００１３】［全体構成について］図１は実施の形態の
トロイダル型無段変速機を示す全体構成図で、１０はト
ロイダル型無段変速機を示し、図外のエンジンからの回
転駆動力がトルクコンバータ１２を介して入力される。
トルクコンバータ１２は、ポンプインペラ１２ａ，ター
ビンランナ１２ｂ，ステータ１２ｃ，ロックアップクラ
ッチ１２ｄ，アプライ側油室１２ｅ，及びリリース側油
室１２ｆ等からなり、その中心部をインプットシャフト
１４が貫通している。

【００１４】前記インプットシャフト１４は、前後進切
換機構３６と連結され、該機構３６は、遊星歯車機構４
２，前進用クラッチ４４及び後進用ブレーキ４６などを
備える。遊星歯車機構４２は、ダブルピニオンを支持す
るピニオンキャリヤ４２ａとダブルピニオンの夫々と噛
合するリングギヤ４２ｂ，サンギヤ４２ｃを有してな
る。

【００１５】前記遊星歯車機構４２のピニオンキャリヤ
４２ａはトルク伝達軸１６に連結され、該トルク伝達軸
１６には、第一無段変速機構１８及び第二無段変速機構
２０が変速機ケース２２内の下流側にタンデム配置され
る。尚、符号６４で示すベースに、コントロールバルブ
系のボディを配置する。

【００１６】前記第一無段変速機構１８は、対向面がト
ロイド曲面に形成される一対の入力ディスク１８ａ及び
出力ディスク１８ｂと、これら入出力ディスク１８ａ，
１８ｂの対向面間に挟圧配置されると共にトルク伝達軸
１６に関し対称配置される一対のパワーローラ１８ｃ，
１８ｄと、これらパワーローラ１８ｃ，１８ｄをそれぞ
れ回転可能に支持するトラニオン１７ａ，１７ｂ（図
２）を備える。第二無段変速機構２０も同様、対向面が
トロイド曲面に形成される一対の入力ディスク２０ａ及
び出力ディスク２０ｂと、一対のパワーローラ２０ｃ，
２０ｄと、これらパワーローラ２０ｃ，２０ｄをそれぞ
れ回転可能に支持するトラニオン２７ａ，２７ｂ（図
２）を備える。

【００１７】トルク伝達軸１６上において両無段変速機
構１８，２０は、出力ディスク１８ｂ，２０ｂが対向す
るように互いに逆向きに配置され、第一無段変速機構１
８の入力ディスク１８ａは、トルクコンバータ１２を経
た入力トルクに応じた押圧力を発生するローディングカ
ム装置３４によって図中軸方向右側に向かって押圧され
る。

【００１８】前記ローディングカム装置３４は、ローデ
ィングカム３４ａを有し、スライドベアリング３８を介
し軸１６に支持される。第二無段変速機構２０の入力デ
ィスク２０ａは、皿ばね４０により図中軸方向左側に向
かって押圧付勢されている。

【００１９】各入力ディスク１８ａ，２０ａは、ボール
スプライン２４，２６を介して伝達軸１６に回転可能か
つ軸方向に移動可能に支持される。

【００２０】上記機構において、各パワーローラ１８
ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄは後述する作動により変速
比に応じた傾転角が得られるようにそれぞれ傾転され、
入力ディスク１８ａ，２０ａの入力回転を無段階（連続
的）に変速して出力ディスク１８ｂ，２０ｂに伝達す
る。

【００２１】出力ディスク１８ｂ，２０ｂは、トルク伝
達軸１６上に相対回転可能に嵌合された出力ギヤ２８と
スプライン結合され、伝達トルクは該出力ギヤ２８を介
し、出力軸（カウンタシャフト）３０に結合したギヤ３
０ａに伝達され、これらギヤ２８，３０ａはトルク伝達
機構３２を構成する。また、出力軸３０，５０上に設け
たギヤ５２，５６とこれらにそれぞれ噛合するアイドラ
ギヤ５４とよりなる伝達機構４８を設け、出力軸５０は
これをプロペラシャフト６０に連結する。

【００２２】［変速制御系の構成について］上記パワー
ローラ１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄを変速比に応じ
た傾転角が得られるようにそれぞれ傾転させる変速制御
系について、図２に示す概略図により説明する。

【００２３】まず、各パワーローラ１８ｃ，１８ｄ，２
０ｃ，２０ｄは、トラニオン１７ａ，１７ｂ，２７ａ，
２７ｂの一端に支持されていて、パワーローラ回転軸１
５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂを中心として回転自在で
ある。このトラニオン１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂ
の他端部には、トラニオン１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２
７ｂを軸方向に移動させて各パワーローラ１８ｃ，１８
ｄ，２０ｃ，２０ｄを傾転させる油圧アクチュエータと
してサーボピストン７０ａ，７０ｂ，７２ａ，７２ｂが
設けられている。

【００２４】前記サーボピストン７０ａ，７０ｂ，７２
ａ，７２ｂを作動制御する油圧制御系として、ハイ側油
室に接続されるハイ側油路７４と、ロー側油室に接続さ
れるロー側油路７６と、ハイ側油路７４を接続するポー
ト７８ａとロー側油路７６を接続するポート７８ｂを有
する変速制御弁７８とが設けられている。前記変速制御
弁７８のライン圧ポート７８ｃには、オイルポンプ８０
及びリリーフ弁８２を有する油圧源からのライン圧が供
給される。前記変速制御弁７８の変速スプール７８ｄ
は、トラニオン１７ａの軸方向及び傾転方向を検知し、
変速制御弁７８にフィードバックするレバー８４及びプ
リセスカム８６と連動する。前記変速制御弁７８の変速
スリーブ７８ｅは、ステップモータ８８により軸方向に
変位するように駆動される。

【００２５】前記ステップモータ８８を駆動制御する電
子制御系として、ＣＶＴコントローラ１１０が設けら
れ、このＣＶＴコントローラ１１０には、スロットル開
度センサ１１２、エンジン回転センサ１１４、入力軸回
転センサ１１６、出力軸回転センサ（車速センサ）１１
８等からの入力情報が取り込まれる。

【００２６】［パワーローラ支持構造について］上記各
パワーローラ１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄから代表
として選んだパワーローラ１８ｃの支持構造について、
図３によりその構成を説明する。尚、他のパワーローラ
１８ｄ，２０ｃ，２０ｄについても同様の構造を採用す
る。

【００２７】前記トラニオン１７ａは、変速機ケース２
２に対しパワーローラ回転軸１５ａと直交するトラニオ
ン傾転軸１９ａの周りに傾転可能に取り付けられてい
て、このトラニオン１７ａの上部位置に形成されたパワ
ーローラ収納部９０に、パワーローラ１８ｃが支持され
ている。

【００２８】前記パワーローラ１８ｃは、図３に示すよ
うに、入出力ディスク１８ａ，１８ｂに摩擦接触するパ
ワーローラ内輪９１と、入出力ディスク１８ａ，１８ｂ
からパワーローラ内輪９１に入力される軸方向荷重を受
けるパワーローラ外輪９２と、前記パワーローラ内輪９
１とパワーローラ外輪９２との間に介装される玉軸受
（パワーローラ軸受）９３と、入出力ディスク１８ａ，
１８ｂからパワーローラ内輪９１に入力される円周方向
荷重を受ける第１軸部９４と、トラニオン１７ａにラジ
アルニードルベアリング１０１を介して回転可能に支持
され、第１軸部９４の中心軸と偏心した位置に中心軸を
有する第２軸部１００ａから形成されたピボットシャフ
ト１００を有して構成されている。

【００２９】前記第１軸部９４は、パワーローラ内輪９
１を、ころ軸受９６を介して、回転可能に支持する小径
シャフト部９４ａと、前記パワーローラ外輪９２と加工
後に一体化される大径シャフト部９４ｂとにより段差シ
ャフト形状に形成される。

【００３０】前記パワーローラ外輪９２は、玉軸受９３
との転動体レース面９２ａを正面に有し、前記スラスト
ニードルベアリング９５との転動体レース面９２ｂを背
面に有し、前記シャフト９４の大径シャフト部９４ｂに
挿通される内径穴９２ｃを中央部に有する部材とされ
る。

【００３１】前記トラニオン１７ａのパワーローラ収納
部９０とパワーローラ外輪９２の背面との間には、パワ
ーローラ１８ｃがトラニオン１７ａに対し、トラニオン
傾転軸１９ａとパワーローラ回転軸１５ａとに直交する
左右方向に沿ってピボットシャフト１００の第２軸部１
００ａを中心に揺動移動するように、スラストニードル
ベアリング９５が配置されている。

【００３２】このスラストニードルベアリング９５は、
トラニオン１７ａと当接するレース９５ａと、パワーロ
ーラ背面上及びレース９５ａ上を転動するニードル９５
ｃと、このニードル９５ｃを保持する保持器９５ｂから
構成されている。また、図４のスラストニードルベアリ
ング９５の正面図に示すように、ピボットシャフト１０
０の第２軸部１００ａと嵌合する貫通穴９５ｄが設けら
れ、第２軸部１００ａ外周面によって、スラストニード
ルベアリング９５の位置決めが成される。

【００３３】以上説明したように、本発明の実施の形態
におけるトロイダル型無段変速機にあっては、ピボット
シャフト１００の第２軸部１００ａ外周面において、ス
ラストニードルベアリング９５の位置決めが行われるこ
とで、従来技術のように、ラジアルニードルベアリング
１０１で位置決めを行う必要がないため、ラジアルニー
ドルベアリング１０１の軸方向長さの寸法管理を厳密に
行う必要が無く、コストの低減を図ることができる。

【００３４】また、第２軸部１００ａの軸径を、ピボッ
トシャフト１００がトラニオン１７ａに支持されている
軸部と同一径としたことで、従来技術におけるラジアル
ニードルベアリング外輪径よりも小さな軸径によって位
置決めが可能となり、スラストニードルベアリング９５
の径方向長さを大きく取ることができる。これにより、
スラストニードルベアリング９５の許容荷重を大きくす
ることができる。

【００３５】（他の実施の形態）以上、本発明のトロイ
ダル型無段変速機を実施の形態に基づき説明してきた
が、具体的な構成については、これらの実施例に限られ
るものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明
の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のトロイダル型無段変速機を示す全
体システム図である。

【図２】第１実施例のトロイダル型無段変速機を示す変
速制御系システム図である。

【図３】実施の形態のトロイダル型無段変速機における
パワーローラ支持構造を示す縦断面図である。

【図４】実施の形態のトロイダル型無段変速機における
スラストニードルベアリングの正面図である。

【図５】従来技術のトロイダル型無段変速機におけるパ
ワーローラ支持構造を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ パワーローラ回転
軸 １６ トルク伝達軸 １７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂ トラニオン １８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ 入出力ディスク １８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄ パワーローラ １８ 第一無段変速機構 １９ａ トラニオン傾転軸 ９０ パワーローラ収納部 ９１ パワーローラ内輪 ９１ａ 転動体レース面 ９１ｂ 内径穴 ９２ パワーローラ外輪 ９２ａ 転動体レース面 ９２ｂ 転動体レース面 ９２ｃ 内径穴 ９３ 玉軸受 ９４ 第１軸部 ９４ａ 小径シャフト部 ９４ｂ 大径シャフト部 ９５ スラストニードルベアリング ９５ａ レース ９５ｂ 保持器 ９５ｃ ニードル ９５ｄ 貫通穴 ９６ ころ軸受 ９７ 潤滑油路 ９８ 潤滑油路 ９９ 潤滑油路 １００ ピボットシャフト １００ａ 第２軸部 １０１ ラジアルニードルベアリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J051 AA03 BA03 BB01 BD01 BE09 FA01 3J101 AA14 AA27 AA32 AA42 AA43 AA53 AA63 AA73 BA22 BA35 BA44 FA42 FA44 FA46 GA01 GA11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸に対向配置された入力ディスク及び
   出力ディスクと、 前記入出力ディスク間に動力伝達可能に挟圧されたパワ
   ーローラと、 前記パワーローラを回転可能に支持するトラニオンとを
   備え、 前記パワーローラは、入出力ディスクに摩擦接触するパ
   ワーローラ内輪と、入出力ディスクからパワーローラ内
   輪に入力される軸方向荷重を受けるパワーローラ外輪
   と、前記パワーローラ内輪とパワーローラ外輪との間に
   介装されるパワーローラ軸受と、前記パワーローラ外輪
   と前記トラニオンとの間に介装されるスラストニードル
   ベアリングと、入出力ディスクからパワーローラ内輪に
   入力される円周方向荷重を受けるとともに、パワーロー
   ラを揺動可能に支持するピボットシャフトと、前記トラ
   ニオンと前記ピボットシャフトの間に介装されるラジア
   ルニードルベアリングと、を有して構成されたトロイダ
   ル型無段変速機において、 前記ピボットシャフトの揺動中心となる軸部の外形に前
   記スラストニードルベアリングの位置決めを行う位置決
   め部を設け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】 請求項１に記載のトロイダル型無段変速
   機において、 前記位置決め部の軸径は、前記ピボットシャフトが前記
   トラニオンに支持されている軸径と同一径であることを
   特徴とするトロイダル型無段変速機。