JP2005248997A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 変位軸周りの軸受での摩耗や焼き付きを効果的に防止できるとともに、これらの軸受の寿命低下を最大限に抑え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】 本発明のトロイダル型無段変速機は、パワーローラ６とトラニオン４との間に設けられ、パワーローラ６に加わるスラスト方向の荷重を支承する第１の軸受７と、変位軸５とパワーローラ６との間に設けられた第２の軸受３０とを備え、第１の軸受７は、内輪７ａと、外輪７ｂと、これら内輪および外輪の軌道面上で転動する複数の転動体８と、これらの複数の転動体８を転動自在に保持する保持器９とを備え、変位軸５の第２の軸部５ｂと保持器９とが一体に形成されるとともに、トラニオン４側から第１の軸受７へ潤滑油を供給する第１の油路５２と、第２の軸受３０と第１の油路５２とを連通させる第２の油路５４とを有している。
【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５は、一般的なトロイダル型無段変速機の要部を示すものであり、トルク入力軸としての回転軸１の周囲には、それぞれの内周面同士を互いに対向させた入力側ディスク２と出力側ディスク３とが回転自在に支持されている。この場合、入力側ディスク２は、回転軸１の軸方向への移動が可能となるように、回転軸１に対して駆動結合され、一方、出力側ディスク３は、入力側ディスク２から離れる方向への移動が制限されるように、入力側ディスク２と対向して取り付けられている。

また、入力側ディスク２と出力側ディスク３との間には、両ディスク２，３の中心軸に対し捻れの位置にある枢軸（図示しない）を中心として揺動するトラニオン４が設けられている。このトラニオン４には変位軸５が設けられ、この変位軸５の周囲には、入力側ディスク２と出力側ディスク３との間に挟持された状態で回転自在に支持されたパワーローラ６が設けられている。さらに、パワーローラ６とトラニオン４との間には、このパワーローラ６に加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト転がり軸受（スラスト玉軸受）７が設けられている。

入力側ディスク２および出力側ディスク３の内周面２ａ，３ａはそれぞれ断面が円弧状の凹面であり、パワーローラ６の周面（トラクション面）６ａは球面状の凸面であり、この周面６ａと内周面２ａ，３ａとが互いに当接している。スラスト転がり軸受７は、パワーローラ６によって形成される内輪７ａと、外輪７ｂと、内輪７ａおよび外輪７ｂの転動面に保持されている複数の転動体８と、これら複数の転動体８を転動自在に保持する保持器９とを備えている。言い換えると、パワーローラ６の大端面（転動面）６ｂにスラスト転がり軸受７の内輪軌道が形成されるとともに、外輪７ｂの内側面（転動面）１９にスラスト転がり軸受７の外輪軌道が形成されている。また、この場合、前記内輪軌道および前記外輪軌道は、転動体８を案内するために、パワーローラ６の大端面６ｂ上および外輪７ｂの内側面１９上にそれぞれ対向して周方向に形成された円形状の溝２２，２４によって構成されている。そして、転動体８は、パワーローラ６と外輪７ｂとに挟持されて周方向に転動し、また、これらの転動体８がそれぞれ溝２２，２４に沿って適切な間隔を保ちつつ転動するように、保持器９が組み合わされる。

上記構成のトロイダル型無段変速機においては、入力側ディスク２が回転すると、パワーローラ６を介して出力側ディスク３が逆回転するため、回転軸１に入力された回転運動は、逆回転運動として出力側ディスク３へと伝達されて取り出される。この際、パワーローラ６の周面６ａが入力側ディスク２の外周付近と出力側ディスク３の中心付近とにそれぞれ当接するように変位軸５の傾斜角度を変化させると、回転軸１から出力側ディスク３と連結される出力ギアへの増速が行なわれ、これとは逆に、パワーローラ６の周面６ａが入力側ディスク２の中心付近と出力側ディスク３の外周付近とにそれぞれ当接するように変位軸５の傾斜角度を変化させると、回転軸１から前記出力ギアへの減速が行なわれる。更に、両者の中間の変速比についても、変位軸５の傾斜角度を適当に調節することにより、ほぼ無段階に得ることができる。なお、変位軸５（パワーローラ６の回転軸）の傾斜角度は、前記枢軸を中心としたトラニオン４の揺動に応じて変化する。

このように、トロイダル型無段変速機は、２枚のディスク２，３の中間にパワーローラ６を挟み込み、トラクションドライブによって大きな接線力を伝えることにより動力伝達を行なう。そのため、パワーローラ６には接線力の２倍の大きなラジアル荷重が作用する。従来、このラジアル荷重を支持する方法としては、内輪を形成するパワーローラ６の内周面とトラニオン４に組み付けられた変位軸５との間にラジアルニードル軸受３０を配置し、このラジアルニードル軸受３０を介して変位軸５によりパワーローラ６を支持するようにしている。

しかし、パワーローラ６に作用するラジアル荷重は非常に大きく、また、パワーローラ６自体も２枚のディスク２，３の押し付け力により内径が変化（内周側が変形）するため、パワーローラ６の内周面と変位軸５との間に設けられたラジアルニードル軸受３０が早期剥離を起こし、寿命が低下するという問題があった。そのため、これを防ぐべく、ラジアルニードル軸受３０にクラウニングを設けたり（例えば特許文献１参照）、ラジアルニードル軸受３０の寸法を大きくしたりしなければならない。しかしながら、このように、変位軸５の軸受部のみに対策を施しても、軸受部全体の寿命低下を効果的に抑えることは難しい。

そこで、変位軸５と保持器９とを一体にすることが考えられる。すなわち、変位軸５と保持器９とが一体に形成されていると、変位軸５は、パワーローラ６によって形成される内輪７ａと同じ向きに回転するため、互いの相対回転数すなわち応力の繰り返し数は、従来の変位軸に比べて半減する。そのため、変位軸５の軸受部の寿命低下を最大限に且つ効果的に抑えることが可能になる。

特開２０００−２０５３５９号公報

ところで、変位軸５と保持器９とを一体にする場合には、これらに関与するラジアルニードル軸受３０およびスラスト転がり軸受７において摩耗や焼き付きが起こり易く、そのため、ラジアルニードル軸受３０およびスラスト転がり軸受７への潤滑を考慮しなければならない。

すなわち、一般に、トロイダル型無段変速機において、スラスト転がり軸受７の転動体８は、ディスク２，３の押付け力によるパワーローラ６の変形や接線力によるパワーローラ６の偏心により、内外輪７ａ，７ｂとの接触位置がそれぞれ異なり、そのため、公転速度も異なる。したがって、保持器９と転動体８との間では、互いの接触により大きな摩擦力が働くが、これに加えて変位軸５と保持器９とを一体にすると、ラジアルニードル軸受３０およびスラスト転がり軸受７において摩耗や焼き付きが起こり易くなる。

また、変位軸５と保持器９とが一体になっている場合、保持器９とパワーローラ６とが同一部材によって形成され且つ転動体８を収容する保持器９のポケット部が疲労強度の大きい変位軸５と同一部材によって形成されていると、転動体８と保持器９との接触により、転動体８の摩耗や焼き付きが起こるという問題もある。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、変位軸周りの軸受での摩耗や焼き付きを効果的に防止できるとともに、これらの軸受の寿命低下を最大限に抑え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、それぞれの内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、前記入力側ディスクおよび前記出力側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、このトラニオンに設けられた変位軸と、この変位軸の周囲に軸受部を介して回転自在に支持された状態で、前記第１のディスクと第２のディスクとの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間に設けられ、パワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承する第１の軸受と、前記変位軸と前記パワーローラとの間に設けられた第２の軸受とを備え、前記変位軸は、前記トラニオンに支持される第１の軸部と、第１の軸部に対して偏心し且つ前記パワーローラを支持する第２の軸部とから成り、前記第１の軸受は、前記パワーローラの大端面によってその軌道が形成される内輪と、外輪と、これら内輪および外輪の軌道面上で転動する複数の転動体と、これらの複数の転動体を転動自在に保持する保持器とを備えて成るトロイダル型無段変速機であって、前記変位軸の前記第２の軸部と前記保持器とが一体に形成されるとともに、前記トラニオン側から前記第１の軸受へ潤滑油を供給する第１の油路と、前記第２の軸受と前記第１の油路とを連通させる第２の油路とを有し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、変位軸の第２の軸部と保持器とが一体に形成されているため、第１の軸受の寿命低下の抑制は勿論のこと、第２の軸受の寿命低下をも最大限に抑えることができる。また、トラニオン側から第１の軸受へ潤滑油を供給する第１の油路と、第２の軸受と第１の油路とを連通させる第２の油路とが設けられているため、第１の軸受と第２の軸受とを効果的且つ十分に潤滑することができ、これらの軸受での摩耗や焼き付きを防止することができる。

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、前記第２の油路は、前記転動体を収容する保持器のポケット部の径方向内側に複数設けられていることを特徴とする。

この請求項２に記載された発明においては、前記第２の油路が前記転動体を収容する保持器のポケット部の径方向内側に複数設けられているため、潤滑油を第２の軸受へと最短距離で迅速に供給することができるとともに、第２の軸受を満遍なく潤滑することができる。

また、請求項３に記載のトロイダル型無段変速機は、それぞれの内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、前記入力側ディスクおよび前記出力側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、このトラニオンに設けられた変位軸と、この変位軸の周囲に軸受部を介して回転自在に支持された状態で、前記第１のディスクと第２のディスクとの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間に設けられ、パワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承する第１の軸受と、前記変位軸と前記パワーローラとの間に設けられた第２の軸受とを備え、前記変位軸は、前記トラニオンに支持される第１の軸部と、この第１の軸部に対して偏心し且つ前記パワーローラを支持する第２の軸部とから成り、前記第１の軸受は、前記パワーローラの大端面によってその軌道が形成される内輪と、外輪と、これら内輪および外輪の軌道面上で転動する複数の転動体と、これらの複数の転動体を転動自在に保持する保持器とを備えて成るトロイダル型無段変速機であって、前記保持器は、本体と、前記転動体を収容するポケット部とから成り、前記本体は前記変位軸の前記第２の軸部と一体に形成されるとともに、前記ポケット部は前記第２の軸部と別体に形成されていることを特徴とする。

この請求項３に記載された発明においては、保持器の本体が変位軸の第２の軸部と一体に形成されているため、第１の軸受の寿命低下の抑制は勿論のこと、第２の軸受の寿命低下をも最大限に抑えることができる。また、保持器のポケット部が第２の軸部と別体に形成されているため、変位軸（第２の軸部）の疲労強度を大きく確保しつつ、ポケット部での転動体の摩耗および焼き付きを防止することができる。

なお、請求項３に記載されたトロイダル型無段変速機においては、請求項４に記載されるように、前記トラニオン側から前記第１の軸受へ潤滑油を供給する第１の油路と、前記第２の軸受と前記第１の油路とを連通させる第２の油路とを更に有していることが望ましい。これにより、請求項１と同様の作用効果を得ることができる。また、請求項３に記載されたトロイダル型無段変速機においては、請求項５に記載されるように、前記第２の油路が前記ポケット部の径方向内側に複数設けられていることが望ましい。これにより、請求項２と同様の作用効果を得ることができる。

本発明のトロイダル型無段変速機は、保持器の少なくとも本体と変位軸の第２の軸部とが一体に形成される構成において、トラニオン側から第１の軸受へ潤滑油を供給する第１の油路と、第２の軸受と第１の油路とを連通させる第２の油路とを設けることにより、あるいはこれに代え又はこれに加えて、保持器の本体を変位軸の第２の軸部と一体に形成し且つ保持器のポケット部を変位軸の第２の軸部と別体に形成することにより、変位軸周りの軸受での摩耗や焼き付きを効果的に防止できるとともに、これらの軸受の寿命低下を最大限に抑えることができる。

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、変位軸の形状および潤滑形態を改良した点にあり、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５と同一の符号を付してその詳細な説明を省略することにする。

図１および図２は本発明の第１の実施形態を示している。図示のように、トラニオン４には変位軸５が設けられている。この変位軸５の周囲には、入力側ディスク２と出力側ディスク３（共に図１には図示しない）との間に挟持された状態で回転自在に支持されたパワーローラ６が設けられている。さらに、パワーローラ６とトラニオン４との間には、このパワーローラ６に加わるスラスト方向の荷重を支承する第１の軸受としてのスラスト転がり軸受（スラスト玉軸受）７が設けられている。スラスト転がり軸受７は、パワーローラ６の周面６ａを外周に形成している内輪７ａと、外輪７ｂと、内輪７ａおよび外輪７ｂの転動面に保持されている複数の転動体８と、この複数の転動体８を転動自在に保持する保持器９とを備えている。保持器９は、図２に示すように、転動体８を収容保持するポケット５５を周方向に沿って複数有している。

また、変位軸５は、互いに平行で且つ偏心した第１の軸部５ａと第２の軸部５ｂとから構成されている。この場合、第１の軸部５ａは、外輪７と一体的に形成されており、そしてトラニオン４の内孔の内側に軸受３２を介して支持されている。一方、第２の軸部５ｂは、保持器９と一体に形成されており、その周囲に第２の軸受としてのラジアルニードル軸受３０を介してパワーローラ６を支持している。

トラニオン４は、その両側の折れ曲がり壁部６０，６０により、パワーローラ６を収容するための凹状のポケット部Ｐを形成している。また、各折れ曲がり壁部６０，６０の外側面には、各枢軸４ａ，４ａが互いに同心的に設けられている。なお、これらの枢軸４ａ，４ａはそれぞれ、図示しない一対の支持板に対して揺動自在および軸方向に変位自在に支持されている。また、トラニオン４の一端部(図１の左端部)には駆動ロッド５０が結合されるとともに、この駆動ロッド５０の中間部外周面には図示しない駆動ピストンが固設されており、該駆動ピストンは図示しない駆動シリンダ内に油密に嵌装されている。

また、本実施形態においては、トラニオン４側からスラスト転がり軸受７へ潤滑油を供給する第１の油路５２が設けられている。この第１の油路５２は、トラニオン４の長手方向(図１の左右方向)に沿って延びる第１の通路５２ａと、この第１の通路５２ａと垂直にトラニオン４に形成された第２の通路５２ｂと、外輪７ｂのざぐり底面によって形成された第３の通路５２ｃと、第２の軸部５ｂと外輪７ｂとの間に確保された空間によって形成される第４の通路５２ｄとを有している。

また、本実施形態においては、ラジアルニードル軸受３０と第１の油路５２（第４の通路５２ｄ）とを連通させる第２の油路５４が設けられている。特に、本実施形態において、第２の油路５４は、保持器９のポケット５５の径方向内側に複数設けられている。

したがって、このような構成では、図示しない前記駆動シリンダ内の油が、図１に矢印で示すように、第１の油路５２を通じてスラスト転がり軸受７へと供給されるとともに、第２の油路５４を通じてラジアルニードル軸受３０へと供給される。

以上説明したように、本実施形態では、変位軸５の第２の軸部５ｂと保持器９とが一体に形成されているため、スラスト転がり軸受７の寿命低下の抑制は勿論のこと、ラジアルニードル軸受３０の寿命低下をも最大限に抑えることができる。また、トラニオン４側からスラスト転がり軸受７へ潤滑油を供給する第１の油路５２と、ラジアルニードル軸受３０と第１の油路５２とを連通させる第２の油路５４とが設けられているため、スラスト転がり軸受７とラジアルニードル軸受３０とを効果的且つ十分に潤滑することができ、これらの軸受７，３０での摩耗や焼き付きを防止することができる。

また、本実施形態では、第２の油路５４が保持器９のポケット５５の径方向内側に複数設けられているため、潤滑油をラジアルニードル軸受３０へと最短距離で迅速に供給することができるとともに、ラジアルニードル軸受３０を満遍なく潤滑することができる。

図３は本発明の第２の実施形態を示している。図示のように、本実施形態において、保持器９は、本体９ａと、本体９ａと別体で且つ転動体８を収容するポケット部９ｂ（ポケット５５を有する）とから成る。また、本体９ａは第２の軸部５ｂと一体に形成されるとともに、ポケット部９ｂは第２の軸部５ｂと別体に形成されている。なお、第１の実施形態のような油路５２，５４は形成されていない。

このような構成では、保持器９の本体９ａが変位軸５の第２の軸部５ｂと一体に形成されているため、スラスト転がり軸受７の寿命低下の抑制は勿論のこと、ラジアルニードル軸受３０の寿命低下をも最大限に抑えることができる。また、保持器９のポケット部９ｂが変位軸５の第２の軸部５ｂと別体に形成されているため、第２の軸部５ｂの疲労強度を大きく確保しつつ、ポケット部９ｂでの転動体８の摩耗および焼き付きを防止することができる。

図４は本発明の第３の実施形態を示している。図示のように、本実施形態は、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた形態を成している。すなわち、保持器９は、本体９ａと、本体９ａと別体で且つ転動体８を収容するポケット部９ｂとから成る。また、本体９ａは第２の軸部５ｂと一体に形成されるとともに、ポケット部９ｂは第２の軸部５ｂと別体に形成されている。更に、トラニオン４側からスラスト転がり軸受７へ潤滑油を供給する第１の油路５２と、ラジアルニードル軸受３０と第１の油路５２（第４の通路５２ｄ）とを連通させ且つポケット部９ｂの径方向内側に設けられた複数の第２の油路５４とが設けられている。

したがって、このような構成によれば、前述した第１の実施形態および第２の実施形態の両方の作用効果を得ることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。例えば、油路５２，５４の位置および数は、前述した実施形態で設定された位置および数に限定されず、任意の位置および数を設定することができる。

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、様々なタイプのトロイダル型無段変速機に適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の変位軸周りの断面図である。 （ａ）は図１に示された保持器および変位軸の平面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の保持器および変位軸の平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の保持器および変位軸の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 従来のトロイダル型無段変速機の変位軸周りの詳細な断面図である。

符号の説明

２ 入力側ディスク
３ 出力側ディスク
４ トラニオン
５ 変位軸
５ａ 第１の軸部
５ｂ 第２の軸部
６ パワーローラ
７ スラスト転がり軸受（第１の軸受）
７ａ 内輪
７ｂ 外輪
８ 転動体
９ 保持器
９ａ 本体
９ｂ ポケット部
３０ ラジアルニードル軸受（第２の軸受）
５２ 第１の油路
５２ 第２の油路

Claims (5)

1. それぞれの内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、前記入力側ディスクおよび前記出力側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、このトラニオンに設けられた変位軸と、この変位軸の周囲に軸受部を介して回転自在に支持された状態で、前記第１のディスクと第２のディスクとの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間に設けられ、パワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承する第１の軸受と、前記変位軸と前記パワーローラとの間に設けられた第２の軸受とを備え、前記変位軸は、前記トラニオンに支持される第１の軸部と、第１の軸部に対して偏心し且つ前記パワーローラを支持する第２の軸部とから成り、前記第１の軸受は、前記パワーローラの大端面によってその軌道が形成される内輪と、外輪と、これら内輪および外輪の軌道面上で転動する複数の転動体と、これらの複数の転動体を転動自在に保持する保持器とを備えて成るトロイダル型無段変速機において、
   前記変位軸の前記第２の軸部と前記保持器とが一体に形成されるとともに、前記トラニオン側から前記第１の軸受へ潤滑油を供給する第１の油路と、前記第２の軸受と前記第１の油路とを連通させる第２の油路とを有していることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記第２の油路は、前記転動体を収容する保持器のポケット部の径方向内側に複数設けられている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。
3. それぞれの内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、前記入力側ディスクおよび前記出力側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、このトラニオンに設けられた変位軸と、この変位軸の周囲に軸受部を介して回転自在に支持された状態で、前記第１のディスクと第２のディスクとの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間に設けられ、パワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承する第１の軸受と、前記変位軸と前記パワーローラとの間に設けられた第２の軸受とを備え、前記変位軸は、前記トラニオンに支持される第１の軸部と、この第１の軸部に対して偏心し且つ前記パワーローラを支持する第２の軸部とから成り、前記第１の軸受は、前記パワーローラの大端面によってその軌道が形成される内輪と、外輪と、これら内輪および外輪の軌道面上で転動する複数の転動体と、これらの複数の転動体を転動自在に保持する保持器とを備えて成るトロイダル型無段変速機において、
   前記保持器は、本体と、前記転動体を収容するポケット部とから成り、前記本体は前記変位軸の前記第２の軸部と一体に形成されるとともに、前記ポケット部は前記第２の軸部と別体に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。
4. 前記トラニオン側から前記第１の軸受へ潤滑油を供給する第１の油路と、前記第２の軸受と前記第１の油路とを連通させる第２の油路とを更に有していることを特徴とする請求項３に記載のトロイダル型無段変速機。
5. 前記第２の油路は、前記ポケット部の径方向内側に複数設けられていることを特徴とする請求項４に記載のトロイダル型無段変速機。

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