JP2006322524A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 トラニオンの軸方向に沿う寸法を長くすることなく、各トラニオンの揺動を同期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】 本発明のトロイダル型無段変速機は、各トラニオン１５の各枢軸１４をそれぞれ揺動自在且つ軸方向に変位自在に支持するとともに、トラニオン１５の変位により揺動する一対のヨーク２３Ａ，２Ｂと、これらのヨーク２３Ａ，２３Ｂを揺動自在に支持する支持ポスト６４，６８と、トラニオン１５のうちの１つの揺動動作を他の１つのトラニオン１５に伝えてこれら両方のトラニオンを同期させる同期ケーブル２６０とを備え、同期ケーブル２６０は、互いに同期される前記両方のトラニオン１５に襷掛け状に掛け渡されるとともに、支持ポスト６８(６４)に回転自在に支持されたケーブルサポート３００によって案内されている。
【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。

例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図４および図５に示すように構成されている。図４に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（中心軸）１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、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とが取り付けられている。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がスプライン結合によって連結されている。

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を介してケーシング５０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。

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、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面）２ａ，２ａと出力ディスク３，３の内側面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図５参照）が回転自在に挟持されている。

図４中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図４の右面）がローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８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との当接部に押圧力を付与する。

図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である図５に示すように、ケーシング５０の内側であって、出力側ディスク３，３の側方位置には、両ディスク３，３を両側から挟む状態で一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂが支持されている。これら一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。そして、後述するトラニオン１５の両端部に設けられた枢軸１４を揺動自在に支持するため、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には、円形の支持孔１８が設けられるとともに、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向の中央部には、円形の係止孔１９が設けられている。

一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、ケーシング５０の内面の互いに対向する部分に形成された支持ポスト６４，６８により、僅かに変位できるように支持されている。これらの支持ポスト６４，６８はそれぞれ、入力側ディスク２の内側面２ａと出力側ディスク３の内側面３ａとの間にある第１キャビティ２２１および第２キャビティ２２２にそれぞれ対向する状態で設けられている。

したがって、ヨーク２３Ａ，２３Ｂは、各支持ポスト５４，６８に支持された状態で、その一端部が第１キャビティ２２１の外周部分に対向するとともに、その他端部が第２キャビティ２２２の外周部分に対向している。

第１および第２のキャビティ２２１，２２２は同一構造であるため、以下、第１キャビティ２２１のみについて説明する。

図５に示すように、ケーシング５０の内側において、第１キャビティ２２１には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図５においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、その本体部である支持板部１６の長手方向(図５の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。

支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部（第１の軸部）２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部（第２の軸部）２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。

また、前述したように、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向(図４の裏表方向、図５の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。前述したように、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受３０を介して揺動自在に支持されている。また、前述したように、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図５の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は球状凹面として、支持ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ａは、球面ポスト６８およびこれを支持するシリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。

なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，４，４の回転方向に対して同方向(図５で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。

また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉２６，２６と、これら各玉２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。

また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。

さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図５の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（枢軸１４から延びる軸部）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。

このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、駆動軸２２の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２および入力軸１に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。

入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位する。例えば、図５の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動する。

その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。

以上から分かるように、トロイダル型無段変速機における変速は、パワーローラ１１を支持するトラニオン１５を上下させることにより発生するサイドスリップ力を用いて行なわれる。そして、トラニオン１５の上下運動は、駆動ピストン３３に圧力差を与えることにより行なわれる。この場合、駆動ピストン３３が各トラニオン１５に設けられているため、何らかの理由で一つの駆動ピストン３３に油圧が供給できなくなってしまった場合には、そのピストン３３が設けられたトラニオン１５が変位しなくなり、したがって、このトラニオン１５に支持されたパワーローラ１１の傾転制御ができなくなってしまい、各トラニオン１５の揺動が同期しなくなってしまう。この状態で、動力伝達が行なわれると、パワーローラ１１のトラクション面が破損してしまう虞がある。

したがって、一般的には、何らかの理由で一つの駆動ピストン３３に油圧が供給できなくなってしまった場合であっても、各トラニオン１５の揺動を同期させることができる同期ケーブルが設けられる（例えば特許文献１および特許文献２参照）。図６および図７は、そのような同期ケーブルを備えた構成例（特許文献１参照）が示されている。なお、図６および図７において、前述した図４および図５と同様の構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。

図６および図７に示すように、第１キャビティ２２１の各トラニオン１５にそれぞれ一体に且つラジアルニードル軸受３０の上側でこのラジアルニードル軸受３０に隣接してワイヤ用溝２６０，２６１を形成し、これらワイヤ用溝２６０，２６１にワイヤ（同期ケーブル）２６２が襷掛け状に巻き掛けられている。同様に、第２キャビティ２２２の各トラニオン１５もそれぞれ一体に且つラジアルニードル軸受３０の上部に隣接してワイヤ用溝２６０ａ，２６１ａを形成し、これらワイヤ用溝２６０ａ，２６１ａにワイヤ（同期ケーブル）２６３が襷掛け状に巻き掛けられている。

また、第１キャビティ２２１の図６中右側のトラニオン１５における枢軸１４に結合された駆動ロッド２９にこの駆動ロッド２９と一体に回転するようにプーリ２６４を設け、これに隣り合う第２キャビティ２２２のトラニオン１５における枢軸１４に結合された駆動ロッド２９にこの駆動ロッド２９と一体に回転するようにプーリ２６５を設け、これらプーリ２６４，２６５にワイヤ（同期ケーブル）２６６が襷掛け状に巻き掛けられている。同様に、第１キャビティ２２１の図６中左側のトラニオン１５における枢軸１４に結合された駆動ロッド２９にこの駆動ロッド２９と一体に回転するようにプーリ２６４ａを設け、これに隣り合う第２キャビティ２２２のトラニオン１５における枢軸１４に結合された駆動ロッド２９にこの駆動ロッド２９と一体に回転するようにプーリ２６５ａを設け、これらプーリ２６４ａ，２６５ａにワイヤ（同期ケーブル）２６７が襷掛け状に巻き掛けられている。

特開平８−１４５１３６号公報 特開２００５−００９５４６号公報

ところで、前述した特許文献２に開示されるように、遊星歯車と組み合わせた無段変速機では、入力軸１と出力軸とが同軸に設けられており、前記出力軸を案内支持する軸受が一体のポスト６４，６８に装着されている。このような場合、左右のトラニオン１４，１５に前述したワイヤ（同期ケーブル）２６２，２６３を掛け渡す場合、ポスト６４，６８が障害となり、トラニオン１５にワイヤ溝２６０(２６０ａ)，２６１（２６１ａ）を設けることが困難になる。そのため、前述した特許文献１の構成と同様にトラニオン１５の端部側にプーリ２６４（２５４ａ），２６５（２６５ａ）等の別部材を装着し、ヨーク２３Ａ，２３Ｂで囲まれた空間（キャビティ２２１，２２２）の外側で前記別部材に対してワイヤ（同期ケーブル）を一括して掛け渡している。しかしながら、その場合、トラニオン１５（駆動ロッド２９）の軸方向に沿う寸法が長くなってしまい、機器の小型化が損なわれる。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、トラニオンの軸方向に沿う寸法を長くすることなく、各トラニオンの揺動を同期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、ケーシングと、このケーシングの内側で互いの内側面同士を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、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、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て捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持する複数のトラニオンと、前記各トラニオンを前記枢軸の軸方向に変位させる駆動装置と、前記各トラニオンの前記各枢軸をそれぞれ揺動自在且つ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、これらのヨークを揺動自在に支持する支持ポストと、前記トラニオンのうちの１つの揺動動作を他の１つのトラニオンに伝えてこれら両方のトラニオンを同期させる同期ケーブルとを備え、前記同期ケーブルは、互いに同期される前記両方のトラニオンに襷掛け状に掛け渡されるとともに、前記支持ポストに回転自在に支持されたケーブルサポートによって案内されていることを特徴とする。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、同期ケーブルは、互いに同期される両方のトラニオンに襷掛け状に掛け渡されるとともに、支持ポストに回転自在に支持されたケーブルサポートによって案内されている。そのため、トラニオンに同期ケーブルを掛け渡す場合、支持ポストが障害とならない。したがって、同期ケーブルを巻き掛けるための溝をトラニオンに設けて、同期ケーブルをヨークに囲まれた空間内に配置させることができる。その結果、トラニオンの軸方向に沿う寸法を長くすることなく、機器の小型化を図ることが可能になる。

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、トラニオンに同期ケーブルを掛け渡すための構造にあり、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４〜図７と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１に示すように、本実施形態において、１つのキャビティ内の各トラニオン１５には、これらの揺動を同期させる同期ケーブルとしてのワイヤ２６０が掛け渡されている。この場合、各トラニオン１５にはワイヤ用溝２６１，２６２が一体に形成され、これらのワイヤ用溝２６１，２６２にワイヤ２６０が襷掛け状に巻き掛けられている。更に、ワイヤ２６０は支持ポスト６８(６４)に支持されたケーブルサポートとしてのプーリ３００によって案内されている。このプーリ３００は、支持ポスト６８(６４)に回転自在に支持されており、ワイヤ２６０の動きを妨げることなくワイヤ２６０を案内するようになっている。

また、本実施形態において、プーリ３００は、図３に示すように、ワイヤ２６０の同期動作を阻害しないように、支持ポスト６８(６４)に対して止め輪３０６および軸受（滑り軸受や転がり軸受等）３０２，３０２により軸方向で位置決めされつつ回転自在に支持されるとともに、軸受３０４を介して径方向に位置決めされつつ回転自在に支持されている。

このように、本実施形態において、同期ケーブルとしてのワイヤ２６０は、互いに同期される両方のトラニオン１５，１５に襷掛け状に掛け渡されるとともに、支持ポスト６８(６４)に回転自在に支持されたケーブルサポートとしてのプーリ３００によって案内されているので、トラニオン１５にワイヤ２６０を掛け渡す場合、支持ポスト６８(６４)が障害とならない。したがって、ワイヤ２６０を巻き掛けるための溝２６０，２６１をトラニオン１５に設けて、ワイヤ２６０をヨーク２３Ａ，２３Ｂに囲まれた空間（キャビティ）内に配置させることができる。その結果、トラニオン１５の軸方向に沿う寸法を長くすることなく、機器の小型化を図ることができる。

本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型等の様々な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要部断面図である。 トラニオンおよびケーブルサポートに対する同期ケーブルの掛け渡し形態を模式的に示す図である。 支持ポストに対するケーブルサポートの支持構造を示す図である。 従来から知られているトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 従来の同期ケーブルの掛け渡し形態の一構造例を伴うトロイダル型無段変速機の要部断面図である。 図６の構造における同期ケーブルの掛け渡し形態を模式的に示す図である。

符号の説明

２ 入力側ディスク
４ 出力側ディスク
６ トラニオン
１１ パワーローラ
１４ 枢軸
１５ トラニオン
２３Ａ，２３Ｂ ヨーク
３２ 駆動装置
６４，６８ 支持ポスト
２６０ ワイヤ(同期ケーブル)
３００ ポーリ(ケーブルサポート)

Claims (1)

1. ケーシングと、このケーシングの内側で互いの内側面同士を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、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、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て捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持する複数のトラニオンと、前記各トラニオンを前記枢軸の軸方向に変位させる駆動装置と、前記各トラニオンの前記各枢軸をそれぞれ揺動自在且つ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、これらのヨークを揺動自在に支持する支持ポストと、前記トラニオンのうちの１つの揺動動作を他の１つのトラニオンに伝えてこれら両方のトラニオンを同期させる同期ケーブルとを備えるトロイダル型無段変速機において、
   前記同期ケーブルは、互いに同期される前記両方のトラニオンに襷掛け状に掛け渡されるとともに、前記支持ポストに回転自在に支持されたケーブルサポートによって案内されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。

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