JP2005282645A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 保持器の強度を損なうことなく、外輪を含む全ての部位に関して十分な潤滑性能を得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における保持器９は、外輪７ｂ側に配置される第１の保持体９Ａと、この第１の保持体９Ａと対向して内輪７ａ側に配置されるとともに第１の保持体９Ａと協働して転動体８を保持する第２の保持体９Ｂとから成り、第１の保持体９Ａには、トラニオン４側からの潤滑油を通過させるための油穴４４が設けられ、第１の保持体９Ａと第２の保持体９Ｂは、その間に、油穴４４を通じて流れる潤滑油を溜めるための油溜まり空間Ｓを形成している。
【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６ｂにスラスト転がり軸受７の内輪軌道２２が形成されるとともに、外輪７ｂの内側面１９にスラスト転がり軸受７の外輪軌道２４が形成されている。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がそれぞれ内輪軌道２２、外輪軌道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。なお、保持器９には、転動体８を転動自在に収容するためのポケット１１が、周方向に沿って所定の間隔で複数設けられている。

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、従来から、軸方向の荷重および回転を支持するために前記スラスト転がり軸受７が使用されている。

このスラスト転がり軸受７は、ラジアル荷重を支持するラジアル軸受３０等の軸受とは異なり、全ての転動体８で荷重を支持することができるため、大きなキャパシティを持つことができる。しかしながら、その保持器９は、限られた空間内に配置されるため、厚さが限られてしまう。そのため、従来、スラスト転がり軸受７の潤滑性を向上させるために、保持器９の内面および外面の両方にポケット１１を横切るように油溝を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、油溝に加わる応力分布を軽減するものとして、油溝の断面を円弧状に形成する等の工夫が施されているものがある（例えば、特許文献２参照）。

実用新案登録第２６０３５５９号 特開２０００−３１０３０８号公報

一般に、スラスト転がり軸受７は、全ての転動体８で荷重を均等に受けることができるようになっているが、外輪７ｂのバックアップの状態や取り付けミス等によって、荷重を均等に受けることができなくなる場合もある。そのような場合、内輪７ａは、所定の点において回転しているため、荷重が大きい状態と小さい状態とが繰り返し発生するが、外輪７ｂは、回転していないため、特定の部位に大きい荷重が集中してしまう。また、その大きい荷重が集中する外輪部位では、発熱が激しくなり、最終的には剥離が発生してしまう虞がある。無論、このような発熱は、潤滑油を供給することである程度緩和されるが、潤滑油を多く供給しすぎると、攪拌抵抗が大きくなり、損失が多くなってしまう。

以上のような問題は、大荷重で且つ高速回転という過酷な状況下で使用されるトロイダル無段変速機のスラスト転がり軸受７にあっては、非常に深刻である。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、保持器の強度を損なうことなく、外輪を含む全ての部位に関して十分な潤滑性能を得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軸受とを備え、前記軸受は、前記パワーローラの大端面に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から成るトロイダル型無段変速機であって、前記保持器は、前記外輪側に配置される第１の保持体と、この第１の保持体と対向して前記内輪側に配置されるとともに前記第１の保持体と協働して前記転動体を保持する第２の保持体とから成り、前記第１の保持体には、前記トラニオン側からの潤滑油を通過させるための油穴が設けられ、前記第１の保持体と前記第２の保持体は、その間に、前記油穴を通じて流れる潤滑油を溜めるための油溜まり空間を形成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、前記保持器が、前記外輪側に配置される第１の保持体と、この第１の保持体と対向して前記内輪側に配置されるとともに前記第１の保持体と協働して前記転動体を保持する第２の保持体とから成っている。すなわち、保持器が対向する２つの部材によって形成されている。しかも、前記第１の保持体と前記第２の保持体は、その間に、空間を形成している。そのため、保持器の軽量化を図ることができるとともに、高速回転時の遠心力を小さくすることが可能になる。また、外輪側に面する前記第１の保持体には、前記トラニオン側からの潤滑油を通過させるための油穴が設けられているため、前記トラニオン側からくる潤滑油を前記空間に溜めることができる。また、このように、前記空間を油溜まり空間として機能させれば、転動体の転動作用により、油溜まり空間から、転動体が転動する内輪および外輪のそれぞれの転動面へと、潤滑油を送り込むことができるため、転動面に円滑な潤滑が可能になる。すなわち、前記油溜まり空間、特に転動体の中心近傍から潤滑油が送り込まれることにより、転動体に潤滑油が当たり、転動体の回転の勢いで潤滑油も転動面の接触点間に入る。そのため、回転していない外輪側にも十分な潤滑を行なうことができ、特に外輪の発熱を抑えることができるため、軸受部の長寿命化に繋がる。また、外輪からの油を確実に捕らえて溜めることができるため、潤滑油量を削減することが可能となり、また、トランスミッションのポンプを小さくすることができ、効率向上に繋がる。

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の保持体には、前記転動体を転動自在に収容保持するためのポケットが、周方向に所定の間隔で設けられ、前記油穴は、前記ポケットよりも径方向内側に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、油穴がポケットを横切らないで済むため、保持器の強度を上げることができる。

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に記載された発明において、前記第１の保持体には、前記転動体を転動自在に収容保持するためのポケットが、周方向に所定の間隔で設けられ、前記油穴は、前記ポケットと径方向で重ならないように設けら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、ポケットと油穴とが位相を異にして設けられているため、保持器の更なる強度確保を図ることができる。そのため、保持器の薄肉化も可能となり、高速・高負荷用のスラスト軸受として使用することも可能になる。

本発明のトロイダル型無段変速機は、対向する２つの保持体によって保持器が形成されるとともに、前記保持体同士の間に油溜まり空間が形成されている。しかも、前記油溜まり空間に潤滑油を供給するための油穴が特定の位置に形成されている。そのため、保持器の強度を損なうことなく、外輪を含む全ての部位に関して十分な潤滑性能を得ることができる。

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、保持器の構造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は、本発明の実施形態に係るトロイダル無段変速機の要部断面図である。図示のように、パワーローラ６と図示しないトラニオン４との間には、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。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。

保持体９は、銅合金、樹脂、鋼等から成り、外輪７ｂ側に配置される断面がコの字型の略環状の第１の保持体９Ａと、内輪７ａ側に配置され且つ第１の保持器９Ａとの間に空間Ｓを形成するように第１の保持器９Ａに対して例えば接合される断面がコの字型の略環状の第２の保持体９Ｂとから成る。

図２にも示すように、第１の保持体９Ａには、転動体８を転動自在に収容保持する第１のポケット４０が周方向に所定の間隔で設けられている。また、第２の保持体９Ｂにも、同様に、転動体８を転動自在に収容保持する第２のポケット４２が周方向に所定の間隔で設けられている。また、第１および第２の保持体９Ａ，９Ｂは、第１のポケット４０と第２のポケット４２とが互いに対向するように配置されている。すなわち、これら２つの保持体９Ａ，９Ｂは、互いに対向する第１および第２のポケット４０，４２により、転動体８を協働して保持するようになっている。

また、第１の保持体９Ａには、トラニオン４側からの潤滑油を空間Ｓへと通過させるための油穴４４が設けられている。そして、第１の保持体９Ａと第２の保持体９Ｂとの間に形成される空間Ｓは、油穴４４を通じて流れる潤滑油を溜めるための油溜まり空間として機能するようになっている。なお、油穴４４は、ポケット４０よりも径方向内側に設けられている。

以上のように、本実施形態において、保持器９は、外輪７ｂ側に配置される第１の保持体９Ａと、この第１の保持体９Ａと対向して内輪７ａ側に配置されるとともに第１の保持体９Ａと協働して転動体８を保持する第２の保持体９Ｂとから成っており、また、第１の保持体９Ａと第２の保持体９Ｂは、その間に、空間Ｓを形成している。そのため、保持器９の軽量化を図ることができるとともに、高速回転時の遠心力を小さくすることが可能になる。

また、外輪７ｂ側に面する第１の保持体９Ａには、トラニオン４側からの潤滑油を通過させるための油穴４４が設けられているため、トラニオン４側からくる潤滑油を空間Ｓに溜めることができる。また、このように、空間Ｓを油溜まり空間として機能させれば、転動体８の転動作用により、油溜まり空間Ｓから、転動体８が転動する内輪７ａおよび外輪７ｂのそれぞれの内輪軌道２２、外輪軌道２４へと、潤滑油を送り込むことができるため、内輪軌道２２、外輪軌道２４に円滑な潤滑が可能になる。そのため、特に、回転していない外輪７ｂ側にも十分な潤滑を行なうことができ、外輪７ｂの発熱を抑えて、軸受部の長寿命化を図ることができる。また、外輪７ｂからの油を確実に捕らえて溜めることができるため、潤滑油量を削減することが可能となり、また、トランスミッションのポンプを小さくすることができ、効率向上に繋がる。

また、本実施形態において、第１の保持体９Ａには、転動体８を転動自在に収容保持するためのポケット４０が周方向に所定の間隔で設けられ、油穴４４がポケット４０よりも径方向内側に設けられている。このような配置構成によれば、油穴４４がポケット４０を横切らないで済むため、保持器９の強度を上げることができる。

図３は、油穴４４の配置形態が異なる変形例を示している。この変形例において、油穴４４は、ポケット４０と径方向で重ならないように設けられている。このように、ポケット４０と油穴４４とが位相を異にして設けられていれば、保持器９の更なる強度確保を図ることができる。そのため、保持器９の薄肉化も可能となり、高速・高負荷用のスラスト軸受として使用することも可能になる。

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、油穴４４およびポケット４０，４２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。また、前述した実施形態におけるスラスト転がり軸受７は、転動体が接触角をもったアンギュラ型スラスト転がり軸受であっても良い。また、前述した実施形態においては、外輪７ｂと変位軸５とが別体として形成されているが、図４に示すように、一体として形成されていても良い。さらに、図４に示すように、第１および第２の保持体内径に油穴をあけてもよい。また、前述した実施形態では、第１の保持体９Ａにのみ油穴４４が設けられているが、内輪７ａ側から潤滑油を供給できる油路が設けられている場合には、第２の保持体９Ｂにも油穴が形成されていても良い。

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。 保持器の第１の保持体の平面図である。 変形例に係る第１の保持体の平面図である。 本発明の他の実施の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
６ パワーローラ
７ スラスト転がり軸受
７ａ 内輪
７ｂ 外輪
８ 転動体
９ 保持器
９Ａ 第１の保持体
９Ｂ 第２の保持体
４０，４２ ポケット
４４ 油穴
Ｓ 油溜まり空間

Claims (3)

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軸受とを備え、前記軸受は、前記パワーローラの大端面に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から成るトロイダル型無段変速機において、
   前記保持器は、前記外輪側に配置される第１の保持体と、この第１の保持体と対向して前記内輪側に配置されるとともに前記第１の保持体と協働して前記転動体を保持する第２の保持体とから成り、
   前記第１の保持体には、前記トラニオン側からの潤滑油を通過させるための油穴が設けられ、
   前記第１の保持体と前記第２の保持体は、その間に、前記油穴を通じて流れる潤滑油を溜めるための油溜まり空間を形成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１の保持体には、前記転動体を転動自在に収容保持するためのポケットが、周方向に所定の間隔で設けられ、
   前記油穴は、前記ポケットよりも径方向内側に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. 前記第１の保持体には、前記転動体を転動自在に収容保持するためのポケットが、周方向に所定の間隔で設けられ、
   前記油穴は、前記ポケットと径方向で重ならないように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。

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