JP2005233316A

JP2005233316A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP2005233316A
Application number: JP2004043706A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishikawa; 宏史石川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】出力側ディスクと入力軸との間に介挿されたニードル軸受を入力軸に対して容易且つ確実に組み付けできるとともに、ニードル軸受のコロの過大面圧を抑えて耐久性を向上させ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】本トロイダル型無段変速機は、入力軸１と出力側ディスク３との間に介挿されたニードル軸受５を備え、ニードル軸受は、入力軸と出力側ディスクとの間で転動可能な複数のコロと、これらのコロを転動自在に保持し且つ入力軸に装着される円筒状の保持器５０Ａとから成り、保持器には、保持器５０Ａの端面５０ａ，５０ｂ同士を引き離して保持器を径方向に拡開させることができる切り欠き５２が１箇所に設けられるとともに、入力軸に対する保持器の装着後に保持器の端面同士を結合するための結合部５４が切り欠き５２に設けられ、結合部にはコロが転動自在に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。

図２には、自動車用変速機として利用可能な従来のトロイダル型無段変速機が示されている。このトロイダル型無段変速機は、いわゆるダブルキャビティ型の高トルク用トロイダル型無段変速機であり、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが、入力軸１の外周に取り付けられて成る。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン係合によって連結されている。

なお、入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁１３を介してハウジング１４内に支持されており、これにより、軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。

出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、入力側ディスク２，２は、入力軸１と共に回転するように、その入力軸１の両端部にボールスプライン６，６を介して支持されている。また、図３にも示すように、入力側ディスク２，２の内面（凹面）２ａ，２ａと出力側ディスク３，３の内面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１が回転自在に挟持されている。

図２中左側に位置する入力側ディスク２とカム板７との間には第１の皿板ばね８が設けられ、図２中右側に位置する入力側ディスク２とローディングナット９との間には第２の皿ばね１０が設けられている。これらの皿板ばね８，１０は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａ（図３参照）との当接部に予圧を付与する。

したがって、上記構成の無段変速機では、駆動軸２２から入力軸１に回転力が入力されると、入力軸１と一体で入力側ディスク２，２が回転し、その回転がパワーローラ１１，１１によって出力側ディスク３，３に一定の変速比で伝達される。また、出力側ディスク３，３の回転は、出力歯車４から伝達歯車１５および伝達軸１６などを介して、出力軸１７に伝達される。

ところで、このような無段変速機においては、一般に、出力側ディスク３を回転自在に支持するニードル軸受５が軸線Ｏ方向にずれて定位置から外れることを阻止するために、ニードル軸受５を抜け止めする抜け止め手段が設けられる。

このようなニードル軸受５の抜け止め手段の従来例が図４に示されている。図示のように、抜け止め手段は、出力側ディスク３の内周面（出力側ディスク３の段付きの内孔３０の周面）に形成された環状の係止凹溝３ｂ内に嵌め込んで係止された止め輪（抜け止め部材）１８から成り、この止め輪１８によってニードル軸受５が軸線Ｏ方向にずれること（出力側ディスク３から抜け出ること）を防止している。

しかしながら、このような止め輪１８が取り付けられる前記係止凹溝３ｂは、応力が集中し易い。すなわち、パワーローラ１１から出力側ディスク３に動力が伝達される際には、出力側ディスク３に大きな押し付け荷重が作用するため、通常、出力側ディスク３の内孔３０部分が楕円形に変形するが、それに伴って、止め輪１８が係止される係止凹溝３ｂに過大な応力が集中する。そのため、従来においては、入力軸１にニードル軸受５を直接に組み込んで、ニードル軸受５の軸方向移動を制限することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１３０４１２号公報

一般に、ニードル軸受５は、円筒状の保持器と、この保持器によって保持されるコロとから成るが、前述した特許文献１では、ニードル軸受５の前記保持器を２分割することにより、入力軸１に対するニードル軸５の組み込みを可能にしているため、２分割された保持器の分割面同士が使用時に衝突して、摩耗が生じる虞がある。

そのため、図５に示すように、保持器５０を２分割することなく、保持器５０の１箇所に切り欠き５２を設け、入力軸１に保持器５０を装着する際には、この切り欠き５２の部分で保持器５０の端面５０ａ，５０ｂ同士を引き離すことにより保持器５０を拡開させる（内径を広げる）ようにすることも考えられる。ただし、この場合、入力軸１に保持器５０を装着した後、保持器５０が再び拡開しないように、切り欠き５２に凹凸嵌合部としてのカギ部５４を設け、切り欠き５２の部分で保持器５０の端面５０ａ，５０ｂ同士を結合できるようにしなければならない。

しかしながら、そのようなカギ部（結合部）５４の存在に起因して、図５に示すように、カギ部５４にコロを配置するためのスペースを確保しない場合、すなわち、コロを保持するための保持穴５７をカギ部５４に形成しない場合には、カギ部５４の両側に位置する保持穴５７ａ，５７ｂのコロが負荷領域を通過する際に、これらのコロの面圧が過大となり、それにより、これらのコロが早期に剥離してしまうといった事態が生じ得る。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、出力側ディスクと入力軸との間に介挿されたニードル軸受を入力軸に対して容易且つ確実に組み付けることができるとともに、ニードル軸受のコロの過大面圧を抑えて耐久性を向上させ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。

前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、回転トルクが入力される入力軸と、それぞれの内側周面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に前記入力軸に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、入力軸と出力側ディスクとの間に介挿されたニードル軸受とを備え、前記ニードル軸受は、入力軸と出力側ディスクとの間で転動可能な複数のコロと、これらのコロを転動自在に保持し且つ前記入力軸に装着される円筒状の保持器とから成り、前記保持器には、保持器の端面同士を引き離して保持器を径方向に拡開させることができる切り欠きが１箇所に設けられるとともに、前記入力軸に対する保持器の装着後に保持器の前記端面同士を結合するための結合部が前記切り欠きに設けられ、前記結合部にはコロが転動自在に配置されていることを特徴とする。

この請求項１に記載された発明においては、前記結合部にコロが転動自在に配置されているため、結合部の両側に位置するコロの過大面圧を抑えて耐久性を向上させることができる（コロの早期剥離を防止できる）。したがって、究極的には、出力側ディスクの強度向上に寄与することができる。

また、保持器を２分割することなく、保持器の１箇所に切り欠きを設け、入力軸に保持器を装着する際には、この切り欠きの部分で保持器の端面同士を引き離すことにより保持器を拡開させる（内径を広げる）ことができるとともに、入力軸に保持器を装着した後においては、保持器が再び拡開しないように、切り欠きに設けられた結合部により保持器の端面同士を結合することができるため、ニードル軸受を入力軸に対して容易且つ確実に組み付けることができるという作用効果も有する。

また、請求項２に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項１に記載された発明において、前記結合部に配置される前記コロの外径は、保持器によって保持される他のコロの外径よりも小さいことを特徴とする。

この請求項２に記載された発明においては、前記結合部に配置される前記コロの外径を、保持器によって保持される他のコロの外径よりも小さく設定することにより、コロの過大面圧を抑えつつ、限られたスペース内に結合部と共にコロを配置することが可能になる。なお、パワーローラから出力側ディスクに動力が伝達される際、出力側ディスクは、入力軸が挿通されるその内孔部分が楕円状に変形するため、前記結合部においてコロの外径が小さくても、荷重を十分に受けることができ、コロの過大面圧を効果的に抑制することが可能になる。

本発明のトロイダル型無段変速機では、保持器の端面同士を引き離して保持器を径方向に拡開させることができる切り欠きが保持器の１箇所に設けられるとともに、入力軸に対する保持器の装着後に保持器の前記端面同士を結合するための結合部が前記切り欠きに設けられ、前記結合部にはコロが転動自在に配置されている。そのため、出力側ディスクと入力軸との間に介挿されたニードル軸受を入力軸に対して容易且つ確実に組み付けることができるだけでなく、ニードル軸受のコロの過大面圧を抑えて耐久性を向上させることもできる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、出力側ディスクと入力軸との間に介挿されたニードル軸の保持器の構造にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図２〜図５と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１には、入力軸１と出力側ディスク３との間に介挿されるニードル軸受５を構成する発明の実施形態に係る保持器５０Ａが示されている。図示のように、本実施形態に係る保持器５０Ａは、円筒状の本体７０から成る。本体７０の周方向に沿う１箇所には、本体７０の中心軸Ｏ１と略平行に延びる切り欠き５２が形成されている。この切り欠き５２により、本体７０は、その端面５０ａ，５０ｂ同士を引き離して径方向に拡開することができる。

また、切り欠き５２には、端面５０ａ，５０ｂ同士を凹凸嵌合して本体７０の径方向での拡開を防止することができる結合部としてのカギ部５４が設けられている。このカギ部５４は、本体７０の一端面５０ａに形成された凸部６２と、本体７０の他端面５０ｂに形成され且つ所定の空間６３を残して凸部６２と嵌合する凹部６０とから成る。

また、本体７０の周面には、所定の等しい角度間隔をもって複数の保持穴５７（５７ａ，５７ｂも含む）が開口して形成されている。これらの各保持穴５７は、入力軸１と出力側ディスク３との間で転動する図示しないコロを転動自在に保持できるようになっている。また、凸部６２と凹部６０とが嵌合した状態で形成されるカギ部５４の前記空間６３は、保持穴５７よりも小さい開口面積を有しており、保持穴５７に保持される前記コロの外径よりも小さい外径のコロを転動自在に保持できるようになっている。

このような構成の保持器５０Ａは、その保持穴５７および空間６３にコロを保持した状態で、切り欠き５２の部分で端面５０ａ，５０ｂ同士を引き離して径方向に拡開することにより、入力軸１に装着することができる。そして、入力軸１に保持器５０Ａが装着された後においては、カギ部５４の凹部６０と凸部６２との嵌合により、保持器５０Ａの再拡開が防止される。

以上説明したように、本実施形態の保持器５０Ａでは、カギ部５４にコロが転動自在に配置されるため、カギ部５４の両側に位置する保持穴５７ａ，５７ｂに保持されるコロの過大面圧を抑えて耐久性を向上させることができる（コロの早期剥離を防止できる）。したがって、究極的には、出力側ディスク３の強度向上に寄与することができる。

また、本実施形態では、保持器５０Ａを２分割することなく、保持器５０Ａの１箇所に切り欠き５２を設け、入力軸１に保持器５０Ａを装着する際には、この切り欠き５２の部分で保持器５０Ａの端面５０ａ，５０ｂ同士を引き離すことにより保持器５０Ａを径方向に拡開させることができるとともに、入力軸１に保持器５０Ａを装着した後においては、保持器５０Ａが再び拡開しないように、切り欠き５２に設けられたカギ部５４により保持器５０Ａの端面５０ａ，５０ｂ同士を結合することができるため、ニードル軸受５を入力軸に対して容易且つ確実に組み付けることができる。

また、本実施形態において、カギ部５４に配置されるコロの外径は、保持器５０Ａによって保持される他のコロの外径よりも小さい。そのため、コロの過大面圧を抑えつつ、保持器５０Ａの限られた領域内にカギ部５４と共にコロを配置することが可能になる。

本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などのハーフトロイダル型無段変速機の他、トラニオンを有さないフルトロイダル型無段変速機にも適用することができる。

本発明の実施形態に係るニードル軸受の保持器の斜視図である。従来のトロイダル無段変速機の断面図である。図２における入力側ディスクと出力側ディスクとの間に備わるパワーローラ部分の断面図である。従来のトロイダル型無段変速機の出力側ディスクの側断面図である。従来のニードル軸受の保持器の斜視図である。

符号の説明

１入力軸
２入力側ディスク
３出力側ディスク
５ニードル軸
１１パワーローラ
５０Ａ保持器
５０ａ，５０ｂ端面
５２切り欠き
５４カギ部（結合部）
６３空間

Claims

回転トルクが入力される入力軸と、それぞれの内側周面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に前記入力軸に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、入力軸と出力側ディスクとの間に介挿されたニードル軸受とを備え、前記ニードル軸受は、入力軸と出力側ディスクとの間で転動可能な複数のコロと、これらのコロを転動自在に保持し且つ前記入力軸に装着される円筒状の保持器とから成り、前記保持器には、保持器の端面同士を引き離して保持器を径方向に拡開させることができる切り欠きが１箇所に設けられるとともに、前記入力軸に対する保持器の装着後に保持器の前記端面同士を結合するための結合部が前記切り欠きに設けられたトロイダル型無段変速機において、前記結合部にはコロが転動自在に配置されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
前記結合部に配置される前記コロの外径は、保持器によって保持される他のコロの外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。