JP2024001694A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受支持構造における介挿部材と軸方向支持部材との接触面での滑り摩擦を抑制して軸方向支持部材が破損するのを防止できるトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】トロイダル型無段変速機では、出力側ディスク３と入力シャフト１との間に介挿される軸受５を軸方向で支持するように入力シャフト１に取り付けられる止め輪９０と、止め輪９０と軸受５との間に介挿されるシム９２とによって、軸受５の軸方向の移動を規制する軸受支持構造８０が構成される。シム９２は、入力シャフト１と共に回転するように入力シャフト１に対して一体的に取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機や自動車などで用いられるトロイダル型無段変速機に関する。

一般に、例えば航空機や自動車などに用いられる変速機として、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機が知られている。このダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、例えば、図６及び図７に示されるように構成されている。すなわち、図６に示されるように、ケーシング５０の内側には入力シャフト１が回転可能に支持されており、この入力シャフト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。

なお、一般に、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、入力側ディスク及び出力側ディスクのうちのいずれか一方である一対の外側ディスクと、これらの外側ディスク同士の間に該外側ディスクに対して同心的に且つ相対回転自在に設けられるとともに、入力側ディスク及び出力側ディスクのうちの他方である一対の内側ディスクとが、入力シャフト１に沿って配置されるが、ここでは、外側ディスクが入力側ディスクであり、内側ディスクが出力側ディスクである構造の一例について説明する。

この無段変速機において、入力シャフト１の中間部の外周には出力歯車４が回転可能に支持されている。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。入力シャフト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中間壁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、入力シャフト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。

図６に示されるように、出力側ディスク３，３は、入力シャフト１との間に介在された軸受５，５によって、入力シャフト１の軸線Ｏを中心に回転可能に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力シャフト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、入力シャフト１にスプライン結合されており、これらの入力側ディスク２は入力シャフト１ととも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と出力側ディスク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７参照）が回転可能に挟持されている。

一例として、図６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、入力シャフト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６の右面）は、入力シャフト１の外周面に形成されたネジ部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の入力シャフト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と入力シャフト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（予圧）を付与する。

図７は、図６のＡ－Ａ線に沿う断面図である。図７に示されるように、ケーシング５０の内側には、入力シャフト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７においては、入力シャフト１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、支持板部１６の長手方向(図７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（ピボット軸）２３の基端部を成す支持軸部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、これらの各トラニオン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の先端部を成す枢支軸部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（例えば、後述するスラスト玉軸受２４の内輪（パワーローラ１１）に作用する押付荷重を受ける（ラジアル方向の荷重を支承する）針状ころ軸受；ケージアンドローラ）３５を介して回転可能に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２及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の支持軸部２３ａと枢支軸部２３ｂとは、互いに偏心している。

また、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に対して揺動自在及び軸方向(図７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。各ヨーク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。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、これらの支持孔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、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図７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の内周面は円筒面として、球面ポスト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２３Ｂは、球面ポスト６８及びこれを支持する駆動シリンダ（シリンダボディ）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、入力シャフト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の枢支軸部２３ｂが支持軸部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７で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力シャフト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、入力シャフト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、ローディングカム式の押圧装置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が入力シャフト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（大端面）１１ｂとトラニオン１５の支持板部１６の内側面１６ａとの間には、パワーローラ１１の外側面１１ｂ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（スラスト軸受）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、これらの各パワーローラ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（転動体）２６，２６と、これらの各転動体２６，２６を転動可能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の内輪軌道面２４ａは各パワーローラ１１の外側面１１ｂに、外輪軌道面２４ｂ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１６ａ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、これらのパワーローラ１１及び外輪２８が各変位軸２３の支持軸部２３ａを中心として揺動することを許容する。

更に、各トラニオン１５，１５の一端部(図７の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）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、これらの各駆動ピストン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。これらの各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とにより、各トラニオン１５，１５を、これらのトラニオン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、入力シャフト１の回転は、ローディングカム式の押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２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を介して反対方向の回転と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。

入力シャフト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。これらの各駆動ピストン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７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、これらの各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２及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（傾転）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、入力シャフト１と出力歯車４との間の回転速度比が変化する。また、これら入力シャフト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及びこれらの各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の支持軸部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。

特開２０１３－０２４３６８号公報

ところで、内側ディスク、すなわち、前述した構造例においては出力側ディスク３，３は、前述したように軸受５を介して入力シャフト１の軸線Ｏ周りに回転可能に支持されるが、この場合、軸受５として、ころ軸受、特に、保持器の複数のポケットに複数のころが配置されて成るケージアンドローラ（Ｃ＆Ｒ）が使用される場合には、そのような形態の軸受は軸方向の移動規制手段を有していないため、その軸方向の移動を阻止するべく軸受５を軸方向で支持する必要がある。そのため、例えば、従来においては、図８に示されるように、軸受５を軸方向で支持するように入力シャフト１側に取り付けられる軸方向支持部材としての止め輪９０と、止め輪９０と軸受５０との間に介挿される介挿部材としてのシム９２とによって、軸受５の軸方向の移動を規制している。

しかしながら、このように止め輪９０と軸受５との間にシム９２を介挿して軸受５の軸方向の移動を阻止する支持形態は、シム９２の介挿形態に起因して止め輪９０が摩耗する虞があるという問題を伴う。

すなわち、シム９２は、軸受５と止め輪９０との間に単に挟持された状態で介挿されているにすぎないため、一般に入力シャフト１との間に隙間を伴う。したがって、前述したように出力側ディスク３の回転の向きと入力シャフト１の回転の向きとが反対であることにより、そのような相対回転をケージアンドローラである軸受５が支持しなければならないとともに、そのような軸受５の保持器が出力側ディスク３の側で案内支持されることから、該軸受保持器も出力側ディスク３と共に回転することとなる状況では、入力シャフト１との間に隙間を存して止め輪９０と軸受５との間に介挿されているにすぎないシム９２も軸受保持器と共に入力シャフト１の回転方向と反対の向きで回転する可能性がある。その場合、シム９２は、入力シャフト１側に取り付けられて入力シャフト１と共に回転する止め輪９０に対して相対回転する状態となるため、シム９２と止め輪９０との接触面で滑り摩擦が発生し、シム９２よりも硬度が小さい止め輪９０（一般に、シム９２は焼き入れ鋼により形成され、止め輪９０はばね鋼により形成される）が摩耗するようになる。

特に軸受５が支持する出力側ディスク３と入力シャフト１との間の相対回転数が最大３００００ｒｐｍ程度となり得る航空機用途（高速回転用途）では、軸受５の保持器もこれと同様の回転数で出力側ディスク３と共に回転する可能性があるため、シム９２と止め輪９０との接触面で発生する滑り摩擦が大きくなり、したがって、止め輪９０の摩耗も激しくなる。

また、出力側ディスク３及び入力シャフト１はトルクの変化により軸方向位置が変化し得る（図８の矢印参照）ため、軸受５を軸方向で支持している止め輪９０が前述したように摩耗して、その摩耗の進行により破損してしまうと、軸受５の軸方向支持がなくなり、軸受５が正規の位置から外れて、軸受５の破損、焼き付きが発生してしまう可能性がある。軸受５が破損すると、軸受５によって支持されている出力側ディスク３や入力シャフト１の振れが大きくなり、これらにより構成されるバリエータの非同期が発生して動力伝達が不可能になる虞がある。また、軸受５（保持器）の破損時に周辺部品に衝撃を与え出力側ディスク３や入力シャフト１の破損が発生する可能性もある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、ディスクを入力シャフトに対して回転可能に支持する軸受を軸方向で支持する軸方向支持部材と、該軸方向支持部材と軸受との間に介挿される介挿部材とによって軸受の軸方向の移動を規制する軸受支持形態において、介挿部材と軸方向支持部材との接触面での滑り摩擦を抑制して軸方向支持部材が破損するのを防止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、本発明は、入力シャフトと、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で前記入力シャフト上に同心的に且つ回転可能に設けられる第１のディスク及び第２のディスクと、これら両ディスク間に挟持されるパワーローラとを備えるトロイダル型無段変速機において、前記第１又は第２のディスクを前記入力シャフトに対して回転可能に支持する軸受と、前記軸受を軸方向で支持するように前記入力シャフトに取り付けられる軸方向支持部材と、該軸方向支持部材と前記軸受との間に介挿される介挿部材とによって、前記軸受の軸方向の移動を規制する軸受支持構造とを有し、前記介挿部材は、前記入力シャフトと共に回転するように前記入力シャフトに対して一体的に取り付けられていることを特徴とする。

上記構成は、シングルキャビティ式（第１のディスク及び第２のディスクがそれぞれ１つの場合）及びダブルキャビティ式（第１のディスク及び／又は第２のディスクが複数存在する場合）の両方のトロイダル型無段変速機を含み得る構成であるが、この構成によれば、介挿部材は、入力シャフトと共に（滑りなく）回転するように入力シャフトに対して一体的に取り付けられているため、軸受により支持されるディスクが入力シャフトの回転方向と反対方向に回転される場合に、介挿部材が入力シャフトとの間に隙間を存してディスクの回転に伴って（例えば軸受保持器と共に）連れ回りするようなことがなく、したがって、介挿部材は、入力シャフトに取り付けられる軸方向支持部材に対して相対回転するようなことがなくなり、軸方向支持部材との接触面での滑り摩擦を抑制できる。そのため、軸方向支持部材の硬度が介挿部材のそれよりも小さい場合でも、前記滑り摩擦に伴う軸方向支持部材の破損を防止できる。これは、特に軸受が支持するディスクと入力シャフトとの間の相対回転数が最大３００００ｒｐｍ程度となり得る航空機用途（高速回転用途）において有益である。

なお、介挿部材が入力シャフトと一体で回転できることから、軸受の保持器がディスクの側で案内支持される場合には、入力シャフトと反対方向に回転するディスクと共に回転できる軸受（軸受保持器）と介挿部材との接触面で滑り摩擦が生じ得るが、その場合には、焼き入れや表面処理によって介挿部材及び軸受保持器の硬度を高めることが可能であるため、そのような滑り摩擦による介挿部材及び軸受の摩損を防止できる。また、介挿部材と軸受保持器との間の接触面積は一般に介挿部材と軸方向支持部材との間の接触面積よりも大きいため、介挿部材と軸受保持器との間の接触面での面圧は小さく、これも摩耗低減に寄与し得る。

また、以上のように軸方向支持部材の破損を防止できれば、軸方向支持部材による軸受の軸方向支持を常に確保できるため、トルク変化によるディスク及び入力シャフトの軸方向位置の変化に伴って軸受が正規の位置から外れて、軸受の破損、焼き付きが発生してしまうといった事態も回避できる。したがって、軸受の破損に伴うディスクや入力シャフトの大きな振れ、それに起因するバリエータ非同期による動力伝達不可といった事態、或いは、軸受破損時の衝撃に伴うディスクや入力シャフトの破損も回避できる。

なお、上記構成において、軸受としては、どのような構造形態のものであってもよいが、例えば円筒ころ軸受やケージアンドローラを挙げることができる。このようなケージアンドローラ等は、軸方向の移動規制手段を有していないため、軸方向支持部材の設置が必須であることから、上記構成にしたがって軸方向支持部材の破損を防止できることは有益である。また、上記構成において、軸方向支持部材としては、例えば止め輪を挙げることができ、また、介挿部材としては、例えば環状のシムを挙げることができる。いずれにしても、本構成においては、軸受をその軸方向の両側で支持する必要があるが、そのような両側の軸受支持構造のうち少なくとも一方側で、前述した構成、すなわち、入力シャフトと一体回転する介挿部材と軸方向支持部材とから成る軸受支持構造が採用されさえすればよい（他方側の軸受支持構造は、軸方向支持部材及び介挿部材を伴わない他の支持構造であってもよい）。

また、上記構成において、第１のディスクは、入力シャフト上に同心的に設けられるとともに、軸方向に互いに離隔した状態で同期して回転する、それぞれが入力側ディスク及び出力側ディスクのうちの一方のディスクである、一対の外側ディスクから成り、第２のディスクは、両外側ディスク同士の間で入力シャフト上に両外側ディスクと同心的に且つこれら両外側ディスクに対する相対回転を自在に設けられる、入力側ディスク及び出力側ディスクのうちの他方のディスクである、内側ディスクから成り、パワーローラは、両外側ディスク及び内側ディスクの互いに対向する側面同士の間にそれぞれ複数個ずつ配置され、軸受は、内側ディスクを入力シャフトに対して回転可能に支持するようになっていてもよい。

前述した入力シャフトと介挿部材との一体化は、特にこのようにトロイダル型無段変速機がダブルキャビティ式の形態を成す場合において、前述した作用効果を更に有益なものとする。すなわち、介挿部材を入力シャフトと共に（滑りなく）回転するように入力シャフトに対して一体的に取り付けることにより、介挿部材が、入力シャフトとの間に隙間を存して入力シャフトとは反対の内側ディスクの回転に伴って（例えば軸受保持器と共に）連れ回りするようなことがなく、したがって、介挿部材は、入力シャフトに取り付けられる軸方向支持部材に対して相対回転するようなことがなくなり、軸方向支持部材との接触面での滑り摩擦を抑制できる。また、この場合も、前述したように、介挿部材が入力シャフトと一体で回転できることから、軸受の保持器が内側ディスクの側で案内支持される場合には、入力シャフトと反対方向に回転する内側ディスクと共に回転できる軸受（軸受保持器）と介挿部材との接触面で滑り摩擦が生じ得るが、その場合には、焼き入れや表面処理によって介挿部材及び軸受保持器の硬度を高めることが可能であるため、そのような滑り摩擦による介挿部材及び軸受の摩損を防止できる。そして、以上のように軸方向支持部材の破損を防止できれば、軸方向支持部材による軸受の軸方向支持を常に確保できるため、トルク変化による内側ディスク及び入力シャフトの軸方向位置の変化に伴って軸受が正規の位置から外れて、軸受の破損、焼き付きが発生してしまうといった事態も回避できる。したがって、軸受の破損に伴う内側ディスクや入力シャフトの大きな振れ、それに起因するバリエータ非同期による動力伝達不可といった事態、或いは、軸受破損時の衝撃に伴う内側ディスクや入力シャフトの割れも回避できる。

なお、上記構成においては、外側ディスク（第１のディスク）が入力側ディスクで且つ内側ディスク（第２のディスク）が出力側ディスクであってもよく、或いは、その逆の形態、すなわち、外側ディスクが出力側ディスクで且つ内側ディスクが入力側ディスクであっても構わない。また、内側ディスクは、一対の外側ディスクのそれぞれに対応して一対設けられてもよいが、それらの対が一体となった１つの内側ディスクとして存在していても構わない。

また、上記構成において、入力シャフトに対して一体的に取り付けられる介挿部材は、入力シャフトに圧入されてもよい。これによれば、入力シャフトに対する介挿部材の取り付け構造が簡略化される。また、この圧入形態においては、特に前述したダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機の構成において、ディスク同士を互いに近づけ合う方向に押圧する押圧装置が更に設けられるとともに、入力シャフトが、その外周面に、環状の介挿部材が圧入される複数の圧入部位と、軸受の内輪転送面を支持する複数の軸受支持面とを有する場合、複数の圧入部位は、押圧装置に近い部位ほどその外径寸法が大きく、軸受支持面の外径寸法は、全ての圧入部位の外径寸法よりも小さく、軸受支持面に軸受が支持された状態での軸受の径方向ガタ量は、この軸受支持面の外径寸法とこの軸受支持面よりも押圧装置から離れた位置でこの軸受支持面と隣り合う圧入部位の外径寸法との間の差よりも大きいことが好ましい。このように、押圧装置に近い圧入部位ほどその外径寸法が大きければ、押圧装置に近い介挿部材ほど、入力シャフトに対する圧入力（取り付け強度）が大きくなるが、軸受支持面の外径寸法が全ての圧入部位の外径寸法よりも小さいことにより、入力シャフトに対する介挿部材の圧入時に軸受転送面を支持する軸受支持面を傷付けないで済み、また、軸受の径方向ガタ量を軸受支持面と圧入部位との外径寸法差よりも大きくすることにより、圧入部位を乗り越える軸受の軸受支持面への取り付けを支障なく行なうことができるようになる。無論、このような構成は、ダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機に限らず、シングルキャビティ式のトロイダル型無段変速機にも適用できる。

また、上記構成では、介挿部材が入力シャフトに対して一体的に取り付けられることから、介挿部材によって軸受を軸方向で支持すること（介挿部材が軸方向支持部材を兼ねること）も可能となり、したがって、別個の軸方向支持部材を不要にできる。

また、上記構成において、入力シャフトに対して一体的に取り付けられる介挿部材は、入力シャフトとキー又はボルトによって締結されてもよく、また、入力シャフトの外周に回り止め嵌合されてもよい。これによれば、入力シャフトと介挿部材との強固な一体構造を実現できる。

本発明によれば、介挿部材は、入力シャフトと共に回転するように入力シャフトに対して一体的に取り付けられているため、介挿部材と軸方向支持部材との接触面での滑り摩擦を抑制して軸方向支持部材が破損するのを防止できる。

第１の実施形態に係る部分組み立て状態の断面図であり、（ａ）は、押圧装置とそれに隣接する入力側ディスクとを入力シャフトに組み付けた状態で、入力シャフトに対する出力側ディスクの組み付け前に、入力シャフトに軸受及び軸受支持構造が取り付けられて成る概略断面図、（ｂ）は、軸受及び軸受支持構造の取り付け部位における（ａ）の要部拡大図である。 第２の実施形態に係る、出力側ディスクと入力シャフトとの間に介挿される軸受の軸方向支持構造を示す拡大断面図である。 第３の実施形態に係る断面図であり、（ａ）は、出力側ディスクと入力シャフトとの間に介挿される軸受の軸方向支持構造を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 第４の実施形態に係る断面図であり、（ａ）は、出力側ディスクと入力シャフトとの間に介挿される軸受の軸方向支持構造を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。 第５の実施形態に係る断面図であり、（ａ）は、出力側ディスクと入力シャフトとの間に介挿される軸受の軸方向支持構造を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ－Ｄ線に沿う断面図である。 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６におけるＡ－Ａ線に沿う断面図である。 従来の出力側ディスクと入力シャフトとの間に介挿される軸受の軸方向支持構造を示す拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の特徴は、ディスクと入力シャフトとの間に介挿される軸受の軸方向支持構造にあり、その他の構成及び作用は前述した従来の構成及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、それ以外の部分においては、図６乃至図８と同一の符号を付してその詳細な説明を省略又は簡略化することにする。

図１には、本発明の第１の実施形態に係る特に航空機用のトロイダル型無段変速機の部分組み立て状態が断面図で概略的に示されている。各部の構造形態や組み付け形態は前述した従来のトロイダル型無段変速機とは部分的に異なるが、便宜上、機能が同じ部分につき同じ参照符号が付されている。ここで、図１の（ａ）は、ローディングカム式の押圧装置１２とそれに隣接する入力側ディスク２とを入力シャフト１に組み付けた状態で、入力シャフト１に対する出力側ディスク（図示せず）の組み付け前に、入力シャフト１に軸受５及び軸受支持構造８０が取り付けられて成る概略断面図、（ｂ）は、軸受５及び軸受支持構造８０の取り付け部位における（ａ）の要部拡大図である。

本実施形態のトロイダル型無段変速機は、図１にも示される入力シャフト１と、入力シャフト１上に同心的に設けられるとともに、軸方向に互いに離隔した状態で同期して回転する外側ディスク（又は第１のディスク）としての一対の入力側ディスク２（図１には、組み付けの途中段階が示されていることから、押圧装置１２に隣接する一方側の入力側ディスク２のみが示される；組み立て済みの状態の入力側ディスク２の一例については前述した図６の入力側ディスク２を参照）と、両入力側ディスク２同士の間で入力シャフト１上に両入力側ディスク２と同心的に且つこれら両入力側ディスク２に対する相対回転を自在に設けられる内側ディスク（又は第２のディスク）としての図示しない一対の出力側ディスク（組み立て済みの状態の出力側ディスクの一例については前述した図６及び後述する図２、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）の出力側ディスク３を参照）と、両入力側ディスク２，２及び両出力側ディスク３，３の互いに対向する内側面２ａ，３ａ同士の間にそれぞれ複数個ずつ配置された図示しないパワーローラ（組み立て済みの状態のパワーローラの一例については前述した図７及び後述する図２、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）のパワーローラ１１を参照）と、ディスク同士を互いに近づけ合う方向に押圧する図１にも示されるローディングカム式の押圧装置１２とを有するダブルキャビティ式のものである。

また、入力シャフト１上の所定部位には、入力シャフト１に対して図示しない出力側ディスクを回転可能に支持する軸受５、ここでは、保持器の複数のポケットに複数のころが配置されて成るケージアンドローラ（Ｃ＆Ｒ）が配設される。また、この軸受５の両側には、軸受５を軸方向で支持してその軸方向移動を規制する軸受支持構造８０が設けられている。この軸受支持構造８０は、図１の（ｂ）に明確に示されるように、軸受５を軸方向で支持するように入力シャフト１に取り付けられて入力シャフト１と一体で回転し得る軸方向支持部材としての環状の止め輪９０と、止め輪９０と軸受５（軸受５の保持器５ａ）との間に介挿される介挿部材としての環状のシム９２とによって構成される。

なお、軸受５は、その内輪転送面５ｂが入力シャフト１の外周面の軸受支持面１ｅ上に位置決めされるとともに、その保持器５ａが出力側ディスクの側で案内支持されるようになっており、また、止め輪９０は、例えばばね鋼により形成されて、軸受支持面１ｅに形成された環状溝１ｃ内に部分的に嵌め付けられている。

また、本実施形態において、シム９２は、例えば焼き入れ鋼により形成され、入力シャフト１と共に回転するように入力シャフト１に対して一体的に取り付けられる。特に、本実施形態では、シム９２が入力シャフト１に圧入される。この場合、入力シャフト１は、その外周面に、シム９２が圧入される複数（本実施形態では４つ）の圧入部位Ｐ（押圧装置１２側から順に、第１の圧入部位Ｐ１、第２の圧入部位Ｐ２、第３の圧入部位Ｐ３、第４の圧入部位Ｐ４）と、軸受５の内輪転送面５ｂを支持する複数（本実施形態では２つ）の軸受支持面１ｅ（押圧装置１２側から順に、第１の軸受支持面１ｅ、第２の軸受支持面１ｅ）とを有している。そして、止め輪９０、シム９２、軸受５がそれぞれ、押圧装置１２とそれに隣接する入力側ディスク２とが入力シャフト１に組み付けられた図１の（ａ）の状態で、入力シャフト１に対する出力側ディスクの組み付け前に、押圧装置１２とは反対側の入力シャフト１の端部から（図１の（ａ）に矢印で示されるシム挿入方向で）押圧装置１２へ向けて前述した圧入部位Ｐ及び軸受支持面１ｅに対して順次に組み付けられる（すなわち、止め輪９０→シム９２（第１の圧入部位Ｐ１）→軸受５（第１の軸受支持面１ｅ）→シム９２（第２の圧入部位Ｐ２）→止め輪９０（Ｐ２の隣）→止め輪９０（Ｐ３の隣）→シム９２（第３の圧入部位Ｐ３）→軸受５（第２の軸受支持面１ｅ）→シム９２（第４の圧入部位Ｐ４）→止め輪９０）。

また、このような組み付け順序に伴って、複数の圧入部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、押圧装置１２に近い部位ほどその外径寸法Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が大きく、また、軸受支持面１ｅの外径寸法Ｄ’は、全ての圧入部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の外径寸法Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４よりも小さくなっている。すなわち、Ｄ’＜Ｄ４（第４の圧入部位Ｐ４の外径寸法）＜Ｄ３（第３の圧入部位Ｐ３の外径寸法）＜Ｄ２（第２の圧入部位Ｐ２の外径寸法）＜Ｄ１（第１の圧入部位Ｐ１の外径寸法）となっている。また、更に、本実施形態において、軸受支持面１ｅに軸受５が支持された状態での軸受５の径方向ガタ量ｓは、この軸受支持面１ｅの外径寸法Ｄ’とこの軸受支持面１ｅよりも押圧装置１２から離れた位置でこの軸受支持面１ｅと隣り合う圧入部位Ｐの外径寸法との間の差よりも大きくなっている。すなわち、ｄ（＝Ｄ２（又はＤ４）－Ｄ’）＜ｓとなっている。

このように、押圧装置１２に近い圧入部位Ｐほどその外径寸法が大きければ、押圧装置１２に近いシム９２ほど、入力シャフト１に対する圧入力（取り付け強度）が大きくなるが、軸受支持面１ｅの外径寸法Ｄ’が全ての圧入部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の外径寸法Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４よりも小さいことにより、入力シャフト１に対するシム９２の圧入時に軸受転送面５ｂを支持する軸受支持面１ｅを傷付けないで済み、また、軸受５の径方向ガタ量ｓを軸受支持面１ｅと圧入部位Ｐとの外径寸法差よりも大きくすることにより、圧入部位Ｐを乗り越える軸受５の軸受支持面１ｅへの取り付けを支障なく行なうことができるようになる。

また、このようにシム９２が入力シャフト１に対して一体的に取り付けられるようになれば、シム９２によって軸受５を軸方向で支持すること（シム９２が軸方向支持部材（止め輪）を兼ねること）も可能となり、したがって、図２に示される第２の実施形態のように、シム９２と別個の止め輪９０を不要にできる。

図３には、本発明の第３の実施形態が示されている。この実施形態では、シム９２が入力シャフト１とキー９３によって締結されることにより、入力シャフト１に対してシム９２が一体的に取り付けられている（これに加えて、シム９２が入力シャフト１に対して圧入されても構わない）。具体的には、入力シャフト１の外周面の所定位置に形成されたキー溝１ｆと、このキー溝１ｆと対向するようにシム９２の内周面の所定位置に形成されたキー溝９２ａとにわたって１つのキー９３が挿入されることによって、シム９２が入力シャフト１に対して回り止め固定されている。このような構成によっても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、入力シャフト１とシム９２との強固な一体構造を実現できる。

図４には、本発明の第４の実施形態が示されている。この実施形態では、シム９２が入力シャフト１とボルト９５によって締結されることにより、入力シャフト１に対してシム９２が一体的に取り付けられている（これに加えて、シム９２が入力シャフト１に対して圧入されても構わない）。具体的には、シム９２の周方向の２か所（図では、１８０度の角度間隔を隔てて２か所）に貫通孔としてのネジ穴９２ｂが形成され、これらのネジ穴（雌ネジ穴）９２ｂにそれぞれ対応するボルト９５が螺合されるとともに、ねじ込まれたボルト９５の端部が入力シャフト１の外周面に当接（又は圧接）されることによって、シム９２が入力シャフト１に対して回り止め固定されている。このような構成によっても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、入力シャフト１とシム９２との強固な一体構造を実現できる。

図５には、本発明の第５の実施形態が示されている。この実施形態では、シム９２が入力シャフト１の外周に回り止め嵌合されることにより、入力シャフト１に対してシム９２が一体的に取り付けられている（これに加えて、シム９２が入力シャフト１に対して圧入されても構わない）。具体的には、円形断面の入力シャフト１の外周面の周方向の２か所（図では、１８０度の角度間隔を隔てて２か所）に平面部１ｇ，１ｇ（断面では直線部）が形成され、この平面部１ｇ，１ｇと対向するシム９２の内周面の２か所にも平面部９２ｃ，９２ｃ（断面では直線部）が形成され、平面部１ｇ，９２ｃ同士を互い位置合わせした状態で入力シャフト１の外周にシム９２を嵌合させることによって、シム９２が入力シャフト１に対して回り止め固定されている。このような構成によっても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、入力シャフト１とシム９２との強固な一体構造を実現できる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、前述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、前述の実施の形態では、軸方向支持部材が止め輪であり、介挿部材がシムであったが、軸受支持部材及び介挿部材はこれらに限定されない。また、前述した実施形態では、本発明がダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機に適用されているが、本発明は、シングルキャビティ式のトロイダル型無段変速機に適用されてもよい。また、本発明のトロイダル型無段変速機の用途は限定されず、自動車や航空機など、様々な分野に適用できる。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、前述した実施の形態の一部又は全部を組み合わせてもよく、あるいは、前述した実施の形態のうちの１つから構成の一部が省かれてもよい。

１ 入力シャフト
１ｅ 軸受支持面
２ 入力側ディスク
３ 出力側ディスク
５ 軸受
５ｂ 内輪転送面
１１ パワーローラ
８０ 軸受支持構造
９０ 止め輪（軸方向支持部材）
９２ シム（介挿部材）
９３ キー
９５ ボルト
Ｐ 圧入部位

Claims (9)

1. 入力シャフトと、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で前記入力シャフト上に同心的に且つ回転可能に設けられる第１のディスク及び第２のディスクと、これら両ディスク間に挟持されるパワーローラとを備えるトロイダル型無段変速機において、
   前記第１又は第２のディスクを前記入力シャフトに対して回転可能に支持する軸受と、
   前記軸受を軸方向で支持するように前記入力シャフトに取り付けられる軸方向支持部材と、該軸方向支持部材と前記軸受との間に介挿される介挿部材とによって、前記軸受の軸方向の移動を規制する軸受支持構造と、
   を有し、
   前記介挿部材は、前記入力シャフトと共に回転するように前記入力シャフトに対して一体的に取り付けら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のディスクは、前記入力シャフト上に同心的に設けられるとともに、軸方向に互いに離隔した状態で同期して回転する、それぞれが入力側ディスク及び出力側ディスクのうちの一方のディスクである、一対の外側ディスクから成り、
   前記第２のディスクは、前記両外側ディスク同士の間で前記入力シャフト上に前記両外側ディスクと同心的に且つこれら両外側ディスクに対する相対回転を自在に設けられる、入力側ディスク及び出力側ディスクのうちの他方のディスクである、内側ディスクから成り、
   前記パワーローラは、前記両外側ディスク及び前記内側ディスクの互いに対向する側面同士の間にそれぞれ複数個ずつ配置され、
   前記軸受は、前記内側ディスクを前記入力シャフトに対して回転可能に支持す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. 前記ディスク同士を互いに近づけ合う方向に押圧する押圧装置を更に有し、
   前記介挿部材が前記入力シャフトに圧入され、
   前記入力シャフトは、その外周面に、環状の前記介挿部材が圧入される複数の圧入部位と、前記軸受の内輪転送面を支持する複数の軸受支持面とを有し、
   前記複数の圧入部位は、前記押圧装置に近い部位ほどその外径寸法が大きく、
   前記軸受支持面の外径寸法は、全ての前記圧入部位の外径寸法よりも小さく、
   前記軸受支持面に前記軸受が支持された状態での前記軸受の径方向ガタ量は、この軸受支持面の外径寸法とこの軸受支持面よりも前記押圧装置から離れた位置でこの軸受支持面と隣り合う前記圧入部位の外径寸法との間の差よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。
4. 前記介挿部材が前記軸方向支持部材を兼ね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。
5. 前記介挿部材が前記入力シャフトに圧入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。
6. 前記介挿部材と前記入力シャフトとがキーによって締結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。
7. 前記介挿部材と前記入力シャフトとがボルトによって締結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。
8. 前記介挿部材が前記入力シャフトの外周に回り止め嵌合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。
9. 前記軸受が円筒ころ軸受又はケージアンドローラであり、前記軸方向支持部材が止め輪であり、前記介挿部材がシムであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のトロイダル型無段変速機。

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