JP2015075135A

JP2015075135A - トロイダル型無段変速機

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Publication number: JP2015075135A
Application number: JP2013209802A
Authority: JP
Inventors: 祥平金子; Shohei Kaneko; 大石　保徳; Yasunori Oishi; 保徳大石
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2015-04-20

Abstract

【課題】量産の際のコスト低減を容易に図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】トラニオン１５の枢軸１４を支持する傾転軸受３０の球面リング３０ａと、ヨーク２３Ａを揺動自在に支持するポスト７０の球面部を構成する球面リング７１とが同一径となっているので、球面リングとして部材の共通化を図ることができ、この結果、トロイダル型無段変速機の量産の際のコスト低減を容易に図ることができる。【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の一例として特許文献１に記載のものが知られている。このトロイダル型無段変速機は、図３および図４に示すように構成されている。図３に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸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（ローディングカム）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；トラクション面とも言う）２ａ，２ａと出力ディスク３，３の内側面（凹面；トラクション面とも言う）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図４参照）が回転自在に挟持されている。

図３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３の右面）は、入力軸１の外周面に形成されたネジ部１ｅに螺合された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３のＡ−Ａ線に沿う断面図である図４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を傾転軸受によって揺動自在に支持するために、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には、傾転軸受を取り付けるための円形の取付孔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取付孔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。つまり、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに形成された前記取付孔１９，１９に支持ポスト６４，６８が揺動自在に取り付けられている。そして、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。

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４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４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４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が形成されている。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２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１がラジアルニードル軸受３５を介して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。また、前述したように、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の取付孔１８が４つ設けられており、これら取付孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４が傾転軸受３０を介して揺動自在に支持されている。この傾転軸受３０の外周リングは球面リング３０ａとなっており、この球面リング３０ａが取付孔１８の内周面（円筒面）に接触している。

また、前述したように、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図４の左右方向）の中央部には、円形の取付孔１９が設けられており、この取付孔１９の内周面は円筒面として、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支持ポスト６４の球面部によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、支持ポスト６８の球面部およびこれを支持する駆動シリンダ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２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図４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４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４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。

トラニオン１５の枢軸１４を傾転軸受３０を介して揺動自在に、かつ軸方向に変位自在に支持する前述したヨーク２３Ａ，２３Ｂは、それ自体が支持ポスト６４，６８を中心に揺動することにより、例えば一方のトラニオン１５（例えば図４の右側のトラニオン）の上側への変位に伴って他方のトラニオン１５（例えば図４の左側のトラニオン）を下側へ変位させるといったように、同一キャビティ内で対向する一対のトラニオン１５の動きをシーソーのように同期させてこれらをそれぞれ逆方向に変位させる機能を有している。
この際、傾転軸受３０の球面リング３０ａが取付孔１８に設けられており、支持ポスト６４，６８の球面部が取付孔１９に設けられているので、ヨーク２３Ａ，２３Ｂが上下に揺動する際に、球面リング３０ａが取付孔１８の内周面を相対的に転動し、支持ポスト６４，６８の球面部が取付孔１９の内周面を相対的に転動するので、ヨーク２３Ａ，２３Ｂはスムーズに揺動する。

特開２００７−１７０５９２号公報

ところで、従来のトロイダル型無段変速機では、ヨークに形成された取付孔に内嵌されるポスト（支持ポスト）の部分は球面状の球面部としてポストと一体となっているものや、別体となっているものがある。別体となっているものは、例えば、球面部を構成する球面リングとこの球面リングに内嵌されるポストによって構成され、当該球面リングを取付孔に取り付けている。
一方、トラニオンの枢軸を揺動自在に支持する場合、当該枢軸に傾転軸受を外嵌し、当該傾転軸受の球面リングをヨークに形成された取付孔に取り付けている。
この傾転軸受の外輪である球面リングと、前記ポストの球面部（別体となっている場合の球面リングを含む）とは、その大きさが異なるため、ヨークに形成する２種類の取付孔、すなわちトラニオン用の取付孔と、ポスト用の取付孔とでは孔径が異なっている。
このため、従来のトロイダル型無段変速機では、異なる大きさの球面リングやポストの球面部（別体となっている場合の球面リングを含む）および異なる孔径の取付孔が必要とされることから、これらがトロイダル型無段変速機の量産の際のコスト低減の障害の一つとなり、コスト低減を図るのが困難であった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、量産の際のコスト低減を容易に図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、本発明のトロイダル型無段変速機は、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に、か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と前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、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る枢軸を中心に揺動し、かつ、前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、このトラニオンの前記枢軸を傾転軸受を介して揺動自在に軸方向に変位自在に支持するとともに、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と直交して設けられたポストに揺動自在に支持されて、前記トラニオンの変位により揺動する一対のヨークとを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記傾転軸受の外輪である球面リングと、前記ヨークを揺動自在に支持するポストの球面部とが同一径となっていることを特徴とする。

本発明の前記構成において、前記ポストの球面部が球面リングによって構成され、この球面リングが前記傾転軸受の外輪である前記球面リングと同一の部品で構成されているのが好ましい。

本発明においては、トラニオンの枢軸を揺動自在に支持する傾転軸受の球面リングと、前記ヨークを揺動自在に支持するポストの球面部とが同一径となっているので、この球面部を、前記傾転軸受の球面リングと同じ径の球面リングによって構成することができる。したがって、球面リングとして部材の共通化を図ることができるので、量産の際のコスト低減を容易に図ることができる。

また、本発明の前記構成において、前記ヨークに設けられて、前記傾転軸受の球面リングが取り付けられる取付孔の孔径と、前記ポストの球面部が取り付けられる取付孔の孔径とが等しいことが好ましい。

このような構成によれば、ヨークに設けられる二種類の取付孔の孔径が等しいので、これら取付孔の孔径を統一できる。したがって、当該取付孔の加工コストを低減できるので、この点においても量産の際のコスト低減を容易に図ることができる。

本発明によれば、トラニオンの枢軸を揺動自在に支持する傾転軸受の球面リングと、ヨークを揺動自在に支持するポストの球面部とが同一径となっているので、量産の際のコスト低減を容易に図ることができる。

本発明の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機を示すもので、要部の断面図である。同、ヨークの要部の平面図である。従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す断面図である。図３におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１および図２を参照して説明する。
なお、本発明の特徴は、トラニオンの枢軸を揺動自在に支持する傾転軸受と、ヨークを揺動自在に支持するポストの球面部とにあり、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ほぼ同様であるため、以下において、本発明の特徴部分を説明し、それ以外の部分については、従来と同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

図１は、本実施の形態に係るトロイダル型無段変速機の要部を示す断面図、図２はヨークの要部の平面図である。
図１に示すように、トラニオン１５の枢軸１４は傾転軸受３０を介してヨーク２３Ａに揺動自在に支持されている。傾転軸受３０は、例えばラジアルニードル軸受によって構成されており、その外輪は球面リング３０ａとなっている。この球面リング３０ａはヨーク２３Ａに形成されている取付孔１８に、図１において上下方向に揺動自在に嵌め込まれている。つまり、球面リング３０ａの球面状の外周面が取付孔１８の円筒状の内周面に点接触しており、ヨーク２３Ａがポスト７０の上端部を支点として左右に揺動する際に、球面リング３０ａが取付孔１８の内周面を相対的に軸方向に転動するようになっている。
なお、球面リング３０ａの軸方向の長さは、取付孔１８の軸方向の長さとほぼ等しくなっている。
また、球面リング３０ａは外周面が球面状に膨出された円形状のリングであり、この球面リング３０ａの内側にニードルが設けられている。

前記ポスト７０はケーシング内に入力軸１と直交して設けられた支柱であり、上側のヨーク２３Ａは、ポスト７０の上端部によって上下に揺動自在に支持されており、下側のヨーク（図示略）は、ポスト７０の下端部によって上下に揺動自在に支持されている。
なお、ポスト７０の上端部によって上側のヨーク２３Ａが揺動自在に支持される構造と、ポスト７０の下端部によって下側のヨーク２３Ｂが揺動自在に支持される構造とはほぼ同様であるので、以下ではポスト７０の上端部によって上側のヨーク２３Ａが揺動自在に支持される構造を説明し、ポスト７０の下端部によって下側のヨークが揺動自在に支持される構造の説明は省略する。

ポスト７０の上端部はヨーク２３Ａに形成されている取付孔１９に相対的に揺動自在に嵌め込まれている。
すなわち、ポスト７０の上端部は、略円板状に形成された円板部７０ａと、この円板部７０ａの外周部に嵌め込まれた球面リング７１とを備えており、この球面リング７１がポスト７０の球面部を構成している。また、円板部７０ａの下面にはフランジ部７０ｂが形成されており、このフランジ部７０ｂに、円板部７０ａの外周面に嵌め込まれた球面リング７１が当接しており、これによって、球面リング７１の軸方向の位置決めがなされている。なお、球面リング７１の円板部７０ａの外周面への嵌め込みは、球面リング７１を円板部７０ａに外側から挿入するかあるいは圧入することで行われている。また、球面リング７１は外周面が球面状に膨出された円形状のリングである。

また、球面リング７１の軸方向の長さは、ヨーク２３Ａに形成されている取付孔１９の軸方向の長さより長くなっており、球面リング７１の上面はヨーク２３Ａの上面とほぼ面一であり、下面はヨーク２３Ａの下面より若干下方に突出している。
球面リング７１の球面状の外周面は取付孔１９の円筒状の内周面に点接触しており、ヨーク２３Ａがポスト７０の上端部を支点として左右に揺動する際に、球面リング７１が取付孔１９の内周面を相対的に軸方向に転動するようになっている。このようにして、ポスト７０の上端部はヨーク２３Ａに形成されている取付孔１９に相対的に揺動自在に嵌め込まれている。

なお、ポスト７０およびトラニオン１５，１５の上方には、連結板６５が配置されており、この連結板６５の中央部がボルト６５ａによってポスト７０の上端部に固定されている。

前記傾転軸受３０の球面リング３０ａと、ポスト７０の球面部を構成する球面リング７１とは、同一の部品で構成されており、同一径で、かつ同一長さ（軸方向の長さ）となっている。
このような構成の球面リング３０ａと、球面リング７１とは、図２に示すように、それぞれヨーク２３Ａに形成されている前記取付孔１８，１９にそれぞれ嵌め込まれている。これら取付孔１８，１９の孔径（直径）は等しくなっている。
また、ヨーク２３Ａの四隅に、前記取付孔１８が設けられるとともに、ヨーク２３Ａの幅方向の中央部において、取付孔１８，１８間に前記取付孔１９が設けられているので、これら取付孔１８，１９は合計で６個あり、全ての取付孔１８，１９の孔径（直径）が等しくなっている。下側のヨーク２３Ｂにも同様にして取付孔１８，１９が合計で６個設けられており、全ての取付孔１８，１９の孔径（直径）が等しくなっている。

以上のように、本実施の形態によれば、トラニオン１５の枢軸１４を支持する傾転軸受３０の球面リング３０ａと、ポスト７０の球面部を構成する球面リング７１とが同一径かつ同一長さとなっているので、球面リングとして部材の共通化を図ることができる。したがって、量産の際のコスト低減を容易に図ることができる。
また、傾転軸受３０の球面リング３０ａが取り付けられる取付孔１８の孔径と、ポスト７０の球面リング７１が取り付けられる取付孔１９の孔径とが等しいので、これら取付孔１８，１９の孔径を統一できる。したがって、当該取付孔１８，１９の加工コストを低減できるので、この点においても量産の際のコスト低減を容易に図ることができる。

なお、本実施の形態では、ポストの球面部を球面リング７１で構成した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限ることなく、球面部がポストと一体となっている場合にも適用できる。この場合、球面リングとしての部材の共通化を図ることはできないが、ヨークに形成する取付孔の孔径を統一できるので、当該取付孔の加工コストを低減でき、これによって量産の際のコスト低減を容易に図ることができる。

本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なハーフトロイダル型無段変速機に適用することができる。

２入力側ディスク
３出力側ディスク
１１パワーローラ
１５トラニオン
２３Ａ，２３Ｂヨーク
３０傾転軸受
３０ａ球面リング
７０ポスト
７１球面リング（ポストの球面部）

Claims

それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に、か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と前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、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る枢軸を中心に揺動し、かつ、前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、このトラニオンの前記枢軸を傾転軸受を介して揺動自在にかつ軸方向に変位自在に支持するとともに、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と直交して設けられたポストに揺動自在に支持されて、前記トラニオンの変位により揺動する一対のヨークとを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記傾転軸受の外輪である球面リングと、前記ヨークを揺動自在に支持するポストの球面部とが同一径となっていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
前記ポストの球面部が球面リングによって構成され、この球面リングが前記傾転軸受の外輪である前記球面リングと同一の部品で構成さ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。
前記ヨークに設けられて、前記傾転軸受の球面リングが取り付けられる取付孔の孔径と、前記ポストの球面部が取り付けられる取付孔の孔径とが等しいことを特徴とする請求項１または２に記載のトロイダル型無段変速機。