JP2008169869A

JP2008169869A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP2008169869A
Application number: JP2007001411A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ono; 誉洋大野; Eiji Kaneda; 栄治鉦打; Takeshi Takahashi; 高橋　　毅
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】ローラの回転軸を支持する軸受の寿命を長くす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】入力ディスク５と出力ディスク６ｂと、入力ディスク５及び出力ディスク６ｂの軌道面５ｂ、６ｃ間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両ディスク５，６ｂ間のトルク伝達を行う複数のローラ７と、このローラ７を回転自在に支持するローラキャリッジ８と、球面軸受１３を介して前記ローラキャリッジ８をその軸線回りに回動自在に支持するとともに、当該ローラキャリッジ８を軸方向に移動させる油圧シリンダ９とを備える。前記ローラ７の回転軸１０が前記ローラキャリッジ８にニードル軸受１１を介して支持されているとともに、当該回転軸１０の軸方向両側に配置されたスラストニードル軸受１２で前記回転軸１０の軸方向の移動が規制されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、トロイダル型無段変速機に関するものである。

従来、トロイダル型無段変速機では、対向配置された入力ディスクと出力ディスクとの間にあるトロイド状隙間に、両ディスク間のトルク伝達を可変的に行うためのローラが設けられている。このローラ１０１は、図３に示すように、ローラキャリッジ１０２によって回転自在に支持されており、ローラキャリッジ１０２が油圧シリンダ１０３によって駆動されることにより、入力ディスク及び出力ディスクに対して進退駆動されている。
特開２００１−７４１１４号公報

特許文献１に記載されているトロイダル型無段変速機では、ローラ１０１の回転軸１０４を、玉軸受１０５を介してローラキャリッジ１０２に支持させているが、特に回転軸に加わる荷重が大きいと、玉軸受１０５の玉の表面が剥離し、これにより軸受の寿命が短くなるという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ローラの回転軸を支持する軸受の寿命を長くす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している。

本発明のトロイダル型無段変速機は、側面に凹湾曲状の軌道面を有する入力ディスクと、この入力ディスクの軌道面に対向する凹湾曲状の軌道面を有する出力ディスクと、入力ディスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両軌道面を転走しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、このローラを回転自在に支持するローラキャリッジと、球面軸受を介して前記ローラキャリッジをその軸線回りに回動自在に支持するとともに、当該ローラキャリッジを軸方向に移動させる油圧シリンダとを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記ローラの回転軸が前記ローラキャリッジにニードル軸受を介して支持されているとともに、当該回転軸の軸方向両側に配置されたスラストニードル軸受で前記回転軸の軸方向の移動が規制されていることを特徴としている。

このような構成によれば、ローラキャリッジから回転軸に加わる荷重が大きい場合でもニードル軸受でラジアル方向の荷重を受け止めることができるとともに、軸方向両側のスラストニードル軸受がスラスト方向の荷重を受けつつ回転軸の軸方向の移動を規制することで回転軸の軸方向の振動を低減することができる。これによりニードル軸受のニードルの表面が剥離しにくくなり、ローラの回転軸を支持する軸受の寿命を長くすることができる。
本発明者らは、玉軸受の玉に剥離が発生する原因について種々検討を行った結果、当該玉に対して変速時に斜め外側（図３の矢印Ｆ方向）に力が加わることにより回転軸が軸方向に振動して玉に組織変化が生じることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、ローラの回転軸を支持する軸受の寿命を長くすることができる。

以下、本発明のトロイダル型無段変速機の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部構成を示す概略断面図であり、図２は、図１のローラの支持構造を示す概略断面図である。図１において、トロイダル型無段変速機の主要部をなすバリエータ１には、車両の動力源であるエンジンの出力軸２に連結されて回転駆動される入力軸３が設けられており、その両端近傍にはそれぞれ入力ディスク５が支持されている。

各入力ディスク５の一側面には、凹湾曲状の軌道面５ｂが形成されており、その内周には複数条の溝を切ったスプライン穴５ａが形成されている。各入力ディスク５は、上記スプライン穴５ａを入力軸３のスプライン軸３ａに嵌合させることによって入力軸３に一体回転可能に組み付けられている。また、各入力ディスク５は、入力軸３に固定された係止リング５１によって互いに離反する方向への移動が規制されている。

前記入力軸３の軸方向中央部には、出力部材６ａとこの出力部材６ａに一体回転可能に支持された出力ディスク６ｂとを備える出力部６が、当該入力軸３に対して相対回転自在に設けられている。この出力ディスク６ｂの上記入力ディスク５の軌道面５ｂに対向する一側面には、凹湾曲状の軌道面６ｃが形成されている。
また、上記出力部材６ａの外周にはチェーン６ｄと噛み合うスプロケットギア６ｅが形成されており、上記チェーン６ｄを介して図示しない出力軸に動力が伝達されるようになっている。
さらに、前記出力部６には、出力部材６ａと一体に筒状のスリーブ６ｊが形成されている。このスリーブ６ｊは入力軸３と出力ディスク６ｂとの間の隙間に導入されており、その外周にはスプライン軸６ｋが形成されている。

各出力ディスク６ｂの内周にはスプライン穴６ｍが形成されており、当該出力ディスク６ｂはそのスプライン穴６ｍを上記スリーブ６ｊのスプライン軸６ｋに嵌合させることにより、軸方向への微動が許容された状態で出力部材６ａに一体回転可能に組み付けられている。また、各出力ディスク６ｂの背面には隙間６ｇを設けてバックアップ板６ｈが配置されている。上記隙間６ｇはケーシング６ｆ及び図示しないシールによって密封されており、この隙間６ｇに油圧動力源Ｐから油圧を供給することにより、出力ディスク６ｂを対向する入力ディスク５方向へ付勢して、所定の端末負荷が加えられている。

互いに対向する一対の入力ディスク５の軌道面５ｂと出力ディスク６ｂの軌道面６ｃとの間はトロイド状隙間として構成されており、このトロイド状隙間にはそれぞれ各軌道面５ｂ、６ｃと転がり接触する３個の円盤状のローラ７が円周等配に配置されている。各ローラ７はローラキャリッジ８を介して油圧シリンダ９に個別に支持されているとともに（図２参照）、この油圧シリンダ９によって各ディスク５，６ｂの軌道面５ｂ、６ｃに押し付けられる方向に付勢されている。また、前記油圧シリンダ９に供給する油圧を制御することにより、ローラ７が受けるトルク伝達力にバランスする力を、ローラキャリッジ８を介してローラ７に与えており、これにより入力ディスク５のトルクに対して出力ディスク６ｂのトルクが釣り合うようにローラ７の角度が変化する。なお、図１では、図面の簡略化のために、各トロイド状隙間に配置された１個のローラ７のみを図示している。

前記各ローラ７は、後述するローラキャリッジ８によって回転自在に支持されている。詳細にいえば、各ローラ７の中心部分に軸孔７ａが形成されており、この軸孔７ａに回転軸１０が挿嵌されている。この回転軸１０は、上記ローラキャリッジ８に固定されたニードル軸受１１によって回転自在に支持されたものであり、ローラ７とともに一体回転可能にローラキャリッジ８に取り付けられている。ラジアル軸受としてニードル軸受１１を用いることによって、玉軸受に比べて小さいスペースで大きな負荷容量を確保することができる。さらに、回転軸１０の軸方向両側にはスラストニードル軸受１２が配置されている。このスラストニードル軸受１２は、第１軌道輪１２ａと第２軌道輪１２ｂとこの両軌道輪１２ａ，１２ｂ間に介在された複数のニードル１２ｃとを備えており、回転軸１０に加わるスラスト方向の荷重を受けることができる。そして、第１軌道輪１２ａをローラキャリッジ８に沿わせるとともに第２軌道輪１２ｂを回転軸１０に固定することで、回転軸１０が軸方向に移動するのを規制している（図２参照）。これにより回転軸１０の軸方向の振動を低減することができる。
また、各ローラ７は、ローラキャリッジ８から図１の紙面と交差する所定の方向（垂直ではなく、所定のキャスタ角を含む。）に油圧による駆動力が付与されるように構成されている。

前記ローラキャリッジ８は、図２に示すようにローラ７を回転自在に支持する支持枠８ａと、この支持枠８ａを油圧シリンダ９に連結する支軸８ｂとを備えている。前記ローラ７は、支持枠８ａに前記ニードル軸受１１を介して回転自在に取り付けられている。また、支軸８ｂは前記油圧シリンダ９のピストンロッド９ａの内部に導入されており、その導入側の端部が球面軸受１３を介してピストンロッド９ａに連結されている。これにより、前記支軸８ｂは揺動が許容された状態でその軸線回りに回動自在になっている。

前記油圧シリンダ９は、変速機のケーシングＣに取り付けられたシリンダケース９ｂと、その内部に導入された前記ピストンロッド９ａと、このピストンロッド９ａに一体形成されたピストン９ｃとを備えている。前記シリンダケース９ｂは本体９ｂ１の開口部にキャップ９ｂ２を嵌入することによって油室９ｅを構成しており、この油室９ｅに連通させて中空部９ｂ３が形成されている。
ピストンロッド９ａは円筒状のものであり、その右端部が前記シリンダケース９ｂの中空部９ｂ３に導入されている。このピストンロッド９ａの内部の前記ピストン９ｃを設けた部分には、環状空間９ａ１が形成されており、この環状空間９ａ１に前記球面軸受１３の外輪１３ａが嵌合されている。
前記油圧シリンダ９のピストン９ｃを挟んだ２つの油室９ｅは、対応する油圧ポンプｐ１，ｐ２及び圧力制御弁Ｖ１，Ｖ２に接続されており、これら圧力制御弁Ｖ１，Ｖ２を操作することによって、油圧ポンプｐ１，ｐ２から各油室９ｅに供給される作動油の圧力を調整して、油圧シリンダ９がローラ７に付与する力を制御し、この力がローラ７の受けるトルク反力とバランスするようにしている。

このようなトロイダル型無段変速機によれば、ローラキャリッジ８から回転軸１０に加わる荷重の負荷容量が大きい場合でもニードル軸受１１でラジアル方向の荷重を受け止めることができるとともに、回転軸１０の軸方向両側に配置されたスラストニードル軸受１２でスラスト方向の荷重を受けることができる。さらに、スラストニードル軸受１２の第１軌道輪１２ａをローラキャリッジ８に沿わせるとともに第２軌道輪１２ｂを回転軸１０に固定して回転軸１０が軸方向に移動するのを規制しているので、回転軸１０の軸方向の振動を低減することができる。これによりニードル軸受１１のニードルの表面が剥離しにくくなり、ローラ７の回転軸１０を支持する軸受１１の寿命を長くすることができる。

本発明のトロイダル型無段変速機は、前述の実施形態に限らず、本発明の範囲内で適宜変更が可能である。
例えば、図面ではトロイダル型無段変速機の一例としてフルトロイダル型無段変速機を示したが、これに限られるものではなく、ハーフトロイダル型無段変速機とすることも可能である。

本発明の一実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部構成を示す概略断面図である。図１のローラの支持構造を示す概略断面図である。従来のローラの支持構造を示す概略断面図である。

符号の説明

１バリエータ
５入力ディスク
５ｂ軌道面
６ｂ出力ディスク
６ｃ軌道面
７ローラ
８ローラキャリッジ
１０回転軸
１１ニードル軸受
１２スラストニードル軸受

Claims

側面に凹湾曲状の軌道面を有する入力ディスクと、この入力ディスクの軌道面に対向する凹湾曲状の軌道面を有する出力ディスクと、入力ディスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両軌道面を転走しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、このローラを回転自在に支持するローラキャリッジと、球面軸受を介して前記ローラキャリッジをその軸線回りに回動自在に支持するとともに、当該ローラキャリッジを軸方向に移動させる油圧シリンダとを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記ローラの回転軸が前記ローラキャリッジにニードル軸受を介して支持されているとともに、当該回転軸の軸方向両側に配置されたスラストニードル軸受で前記回転軸の軸方向の移動が規制されている
ことを特徴とするトロイダル型無段変速機。