JP2005249142A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ディスクを支持するニードル軸受のコロの径を小さくして、変速比を広くと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では、ギア４と入力軸１との間に少なくとも１つの第１のラジアル軸受５Ａが介挿されるとともに、各出力側ディスク３と入力軸１との間にそれぞれ第２のラジアル軸受５Ｂが介挿されており、出力側ディスク３と入力軸１との間だけにラジアル軸受が設けられている従来の構成に比べてラジアル軸受の数が多くなっている。この場合、第１のラジアル軸受５Ａが介挿される位置における出力側ディスク３と入力軸１との間の隙間Ｘは、第２のラジアル軸受５Ｂが介挿される位置における出力側ディスク３と入力軸１との間の隙間Ｙよりも大きく設定されている。また、第１および第２のラジアル軸受５Ａ，５Ｂは、入力軸１の外面に形成された溝５０内に設けられている。
【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の一例が示されている。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式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、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された中間壁（仕切壁）１３を介してハウジングケース１４内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線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。

また、入力軸１は、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。具体的には、図中左側に位置する入力側ディスク２と入力軸１との間にローディングカム式の押圧装置１２が設けられており、この押圧装置１２によって、入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、この入力側ディスク２を回転駆動自在としている。また、この押圧装置１２は、入力軸１と共に回転するローディングカム（カム板）１２ａと、保持器７により転動自在に保持された複数個（例えば４個）のローラ（転動体）１２ｂとから構成されている。ローディングカム１２ａの片側面（図２の右側面）には、円周方向に亙る凹凸であるカム面１１３が形成され、入力側ディスク２の外側面（図２の左側面）にも、同様の形状を有するカム面１１４が形成されている。なお、入力軸１の端部とローディングカム１２ａとの間には、スラスト荷重を支承自在なアンギュラ型の玉軸受（アンギュラ軸受）３０が介挿されている。

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にも示されるように、入力側ディスク２，２の内周面（凹面）２ａ，２ａと出力ディスク３，３の内周面（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中右側に位置する入力側ディスク２は、その背面（図２の右面）が、大きな弾力を有する第１の皿板ばね１０を介して、ローディングナット９に突き当てられており、入力軸１に対する軸方向（図２の左右方向）の変位が実質的に阻止されている。また、図２中左側に位置する入力側ディスク２とローディングカム１２ａとの間には、第２の皿板ばね８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の内周面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面（トラクション面）１１ａ，１１ａ（図３参照）との当接部に押圧力を付与する。

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の回転に伴ってローディングカム１２ａが回転し、カム面１１３が複数個のローラ１２ｂを入力側ディスク２の外側面に形成したカム面１１４に押圧する。これにより、入力側ディスク２が複数のパワーローラ１１に押圧されると同時に、両カム面１１３、１１４と複数のローラ１２ｂ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、複数のパワーローラ１１、１１を介して、一定の変速比で、出力側ディスク４に伝達される。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、前述したように、上記構成のトロイダル型無段変速機においては、出力側ディスク３間に挟まれた出力歯車（以下、単にギアという。）４により動力の出力が行なわれる（例えば、特許文献１参照）が、この時、ギア４は、軸受４０（図２参照）を介して中間壁１３によりハウジングケース１４に支持される。このギア４を支持する軸受４０には、一般にアンギュラ軸受が用いられる。また、ギア４としては、強度確保やノイズを小さくするため、一般に、はすば歯車が使用される。

はすば歯車には、噛み合いにより、接線力、分離力、スラスト力が作用する。したがって、これらの荷重を全てギア４を支持する軸受４０で受けようとすると、軸受４０が大きくなりすぎてしまい、好ましくない。また、アンギュラ軸受４０は、出力側に設けられており、変速機の変速比が増速である場合にはかなり高速で回転するため、大型化することが難しい。そのため、従来から、ギア４の噛み合いによるスラスト力によってモーメント荷重を受けないような軸受配置が考えられている（例えば、特許文献２参照）。この場合、モーメント荷重は、前述した構成の如く、出力側ディスク３の内周側に配置されたラジアル軸受（ニードル軸受）５により支持されることになる。

特開平８−１９３６４６号公報 特開２００１−１９３８１２号公報

ニードル軸受５が支持する荷重は、前述したようにモーメント荷重であるため、ニードル軸受５を構成するコロに荷重が均等に作用しない。そのため、コロの剥離等を防止するべく、従来から、コロの径をあまり小さく設定することができない。しかしながら、設定されるコロの径がこのように制限されてしまうと、変速比を広くとろうとする場合に、ディスク２，３の口元部Ａ（軸受５が介挿されている側…図２参照）の近傍がパワーローラ１１との接触点になるため、コロの径によって最大変速比が決まってしまうことがある。そのため、変速比を更に拡大するためには、コロの径を小さくすることが必要である。

また、図２からも分かるように、現行の無段変速機は、構造上、ギアが倒れれば、出力側ディスク３も倒れるようになっている。また、これに伴って、ディスク２，３の口元部Ａは変形が大きいため、ニードル軸受５の一部にエッジロードが発生し、面圧過大となって、早期剥離等のトラブルが発生する場合がある。そのため、コロに大きなクラウニングを設ける必要があった。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、ディスクを支持するニードル軸受のコロの径を小さくして、変速比を広くと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、エンジンからの回転力が入力される入力軸と、この入力軸に結合されて入力軸と一体で回転する一対の入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける一対の出力側ディスクとを備え、前記一対の出力側ディスク間に設けられたギアを介して前記回転力を出力するトロイダル型無段変速機であって、前記ギアと前記入力軸との間に少なくとも１つの第１のラジアル軸受が介挿されるとともに、前記各出力側ディスクと前記入力軸との間にそれぞれ第２のラジアル軸受が介挿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、ギアと入力軸との間に少なくとも１つの第１のラジアル軸受が介挿されるとともに、各出力側ディスクと入力軸との間にそれぞれ第２のラジアル軸受が介挿されているため、出力側ディスクと入力軸との間だけにラジアル軸受が設けられている従来の構成に比べてラジアル軸受の数が多くなり、したがって、各ラジアル軸受に作用するモーメント荷重を小さくすることができる。そのため、ラジアル軸受を構成するコロの剥離等を防止しつつ、コロの径を小さくすることが可能になり、その結果、変速比を広くとることも可能になる。また、ギアと入力軸との間に介挿された第１のラジアル軸受により、出力側ディスクの倒れが緩和され、出力側ディスと入力軸との間に介挿された第２のラジアル軸受でのエッジロードの発生が抑えられるため、ラジアル軸受の小型化が可能になる。

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１のラジアル軸受が介挿される位置における前記出力側ディスクと前記入力軸との間の隙間は、前記第２のラジアル軸受が介挿される位置における前記出力側ディスクと前記入力軸との間の隙間よりも大き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、第１のラジアル軸受が介挿される位置における出力側ディスクと入力軸との間の隙間（ラジアル隙間）が、第２のラジアル軸受が介挿される位置における出力側ディスクと入力軸との間の隙間（ラジアル隙間）よりも大きく設定されているため、それぞれのラジアル軸受に対してモーメント荷重が均等に作用するようになる。そのため、第１および第２のラジアル軸受の一方が大型化することを避けることができるとともに、第１および第２のラジアル軸受を共通化（同一のラジアル軸受を使用する）することも可能になり、結果的に、ラジアル軸受を構成するコロの小型化を図ることができる。

また、請求項３に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項１または請求項２に記載された発明において、前記第１および第２のラジアル軸受は、前記入力軸の外面に形成された溝内に固定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、第１および第２のラジアル軸受が入力軸に取り付けられているため、ギア側およびディスク側において軸受取り付け面を同時に加工することができる。そのため、ギアおよび出力側ディスクのそれぞれの内径を測定するだけで前記ラジアル隙間の管理を行なえ、したがって、測定・組立の簡素化が可能になる。また、第１および第２のラジアル軸受が入力軸の溝に設けられているため、ディスクの口元部を多くとることができ、変速比を広くとることが可能になる。

本発明のトロイダル型無段変速機においては、ギアと入力軸との間に少なくとも１つの第１のラジアル軸受が介挿されるとともに、各出力側ディスクと前記入力軸との間にそれぞれ第２のラジアル軸受が介挿されているため、ニードル軸受のコロの径を小さくして、変速比を広くとることができる。

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、出力側ディスクおよびギアの支持形態にあり、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および図３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は本発明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は、ギア４と入力軸１との間、具体的には、ギア４の両側の各フランジ部４ａと入力軸１との間にそれぞれ第１のラジアルニードル軸受５Ａが介挿されている。また、各出力側ディスク３と入力軸１との間にもそれぞれ、例えば第１のラジアルニードル軸受５Ａと同一の第２のラジアルニードル軸受５Ｂが介挿されている。

この場合、第１のラジアルニードル軸受５Ａが介挿される位置における出力側ディスク３と入力軸１との間の隙間（ラジアル隙間）Ｘは、第２のラジアルニードル軸受５Ｂが介挿される位置における出力側ディスク３と入力軸１との間の隙間（ラジアル隙間）Ｙよりも大きく設定されている。すなわち、フランンジ部４ａが出力側ディスク３と入力軸１との間に挿入されている分だけ、寸法Ｘが寸法Ｙよりも大きくなっている。

また、以上の構成において、第１および第２のラジアル軸受５Ａ，５Ｂは、入力軸１の外周面に形成された溝５０内に固定されている。

このように、本実施形態では、ギア４および出力側ディスク３の両方と入力軸１との間にラジアル軸受５Ａ，５Ｂが介挿されており、出力側ディスク３と入力軸１との間だけにラジアル軸受５が設けられている図２に示されるような従来の構成に比べてラジアル軸受５Ａ，５Ｂの数が多くなっているため、各ラジアル軸受５Ａ，５Ｂに作用するモーメント荷重を小さくすることができる。そのため、ラジアル軸受５Ａ，５Ｂを構成するコロの剥離等を防止しつつ、コロの径を小さくすることが可能になり、その結果、変速比を広くとることも可能になる。また、ギア４と入力軸１との間に介挿された第１のラジアル軸受５Ａにより、出力側ディスク３の倒れが緩和され、出力側ディス３と入力軸１との間に介挿された第２のラジアル軸受５Ｂでのエッジロードの発生が抑えられるため、ラジアル軸受５Ａ，５Ｂの小型化が可能になる。

また、本実施形態では、第１のラジアルニードル軸受５Ａが介挿されるラジアル隙間Ｘが、第２のラジアルニードル軸受５Ｂが介挿されるラジアル隙間Ｙよりも大きく設定されているため、スラスト力によるモーメント荷重Ｍがそれぞれのラジアル軸受５Ａ、５Ｂに対して均等に作用するようになる。そのため、モーメント荷重Ｍによるディスク３の倒れが抑制されるとともに、第１および第２のラジアル軸受５Ａ，５Ｂの一方が大型化することを避けることができ、また、第１および第２のラジアル軸受５Ａ，５Ｂを共通化（同一のラジアル軸受を使用する）することも可能になる。その結果、ラジアル軸受５Ａ，５Ｂを構成するコロの小型化を図ることができる。

また、本実施形態においては、第１および第２のラジアル軸受５Ａ，５Ｂが入力軸１に取り付けられているため、ギア４側およびディスク３側において軸受取り付け面を同時に加工することができる。そのため、ギア４および出力側ディスク３のそれぞれの内径を測定するだけでラジアル隙間Ｘ，Ｙの管理を行なえ、したがって、測定・組立の簡素化が可能になる。また、第１および第２のラジアル軸受５Ａ，５Ｂが入力軸１の溝５０に設けられているため、ディスク２，３の口元部Ａを多くとることができ、変速比を広くとることが可能になる。

本発明は、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トロイダル型無段変速機の要部断面図である。 従来のトロイダル型無段変速機の断面図である。 従来のトロイダル型無段変速機における入力側ディスクと出力側ディスクとの間に挟持されるパワーローラ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
４ ギア
５Ａ，５Ｂ ラジアルニードル軸受
５０ 溝
Ｘ，Ｙ 隙間

Claims (3)

1. エンジンからの回転力が入力される入力軸と、この入力軸に結合されて入力軸と一体で回転する一対の入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける一対の出力側ディスクとを備え、前記一対の出力側ディスク間に設けられたギアを介して前記回転力を出力するトロイダル型無段変速機において、
   前記ギアと前記入力軸との間に少なくとも１つの第１のラジアル軸受が介挿されるとともに、前記各出力側ディスクと前記入力軸との間にそれぞれ第２のラジアル軸受が介挿され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１のラジアル軸受が介挿される位置における前記出力側ディスクと前記入力軸との間の隙間は、前記第２のラジアル軸受が介挿される位置における前記出力側ディスクと前記入力軸との間の隙間よりも大き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。
3. 前記第１および第２のラジアル軸受は、前記入力軸の外面に形成された溝内に固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。

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