JP3237373B2 - トロイダル型無段変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はトロイダル型無段変速
装置、なかでもとくに、パワーローラの押付反力の作用
部分の改良に関するものであり、パワーローラの耐久性
の向上をもたらすものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のトロイダル型無段変速装置として
は、たとえば出願人が先に特開平３−８９０６６号とし
て提案したものがある。図４および５はそれぞれ、その
従来装置を示す横断面図および縦断面図であり、図中１
０は、トロイダル型無段変速装置の全体を示す。

【０００３】図４の右側に配置される図示しないエンジ
ンの出力は、これもまた図外のトルクコンバータを介し
て入力軸１４に伝達される。この入力軸上には入力ディ
スク１６および出力ディスク１８のそれぞれが配置さ
れ、それらの両ディスク１６，１８の、相互に対向する
トロイダル曲面１６ａ，１８ａのそれぞれには、パワー
ローラ２０が押付け配置されている。ここで、パワーロ
ーラ２０は、入力軸１４に対して対称位置に配置した二
個で一対をなす。

【０００４】各パワーローラ２０は、それぞれのディス
ク１６，１８に接触する内輪２０ａと、この内輪２０ａ
に、ベアリングボール２０ｂを介して接触する外輪２０
ｃとからなり、このようなパワーローラ２０は、偏心軸
２２を介して支持部材２４に、その背面側から支持され
ている。なお、多くの場合には、パワーローラ２０と支
持部材２４との間には軸受部材が介装される。

【０００５】また、それぞれのパワーローラ２０を支持
するそれぞれの支持部材２４は、図５に示すように、パ
ワーローラ２０の回転軸線２０ｄと直交する傾転軸線２
４ａの周りでのそれらの回動（以下「傾転」という）運
動を許容すべく、図では上下の端部分をそれぞれの球面
軸受２６，２８によって軸受されており、そして、上端
球面軸受２６の相互および、下端球面軸受２８の相互
は、主には、両支持部材２４の間隔を所期した通りに維
持すべく機能するそれぞれのリンク３０，３２によって
連結されている。なおここで、それぞれのリンク３０，
３２は、それらの中央部をそれぞれのリンクポスト３
４，３６によって、装置１０のケーシングおよび、後述
する変速制御弁のバルブボディ３８にそれぞれ連結され
ている。

【０００６】各支持部材２４の下端部には、傾転軸線２
４ａと同軸をなす延長軸部４０が設けられ、この延長軸
部には、液圧アクチュエータ４２のピストン４２ａが取
付けられている。このピストン４２ａは、前記バルブボ
ディ３８に設けられたシリング内に嵌合されて、それの
上下側に、それぞれの油室４２ｂ，４２ｃを区画する。

【０００７】さらにまた、両支持部材２４のいずれか一
方、図では左側に位置する支持部材２４の、延長軸部４
０の下端には、その支持部材２４と一体に回動するプリ
セスカム４４が取付けられており、このプリセスカム４
４のカム面には、Ｌ字状に折曲された中間部を枢支した
カムリンク４６の一端が当接されている。なお、そのカ
ムリンク４６の他端は、調整ねじ４８を介して変速制御
弁５０のスプール５２に当接されている。

【０００８】ここで、バルブボディ３８に設けられたこ
の変速制御弁５０は、スプール５２に加え、変速指令手
段としてのステップモータ５４により、ピニオン５６を
介して軸線方向に移動されるラック軸５８と、このラッ
ク軸５８の先端部に連結されてスプール５２に摺動可能
に嵌まり合うスリープ６０とを具えている。

【０００９】このような変速制御弁５０において、ステ
ップモータ５４を、増速比方向もしくは減速比方向へ正
もしくは逆回転させると、スリーブ６０とスプール５２
との協働下で、液圧アクチュエータ４２に連通される二
つのポート６２，６４と、ライン圧導入ポート６６との
連通および遮断が行われる。ここにおいて、ポート６２
は、図の右側の液圧アクチュエータ４２の下側油室４２
ｃおよび、左側液圧アクチュエータ４２の上側油室４２
ｂのそれぞれに連通されており、ポート６４は、それぞ
れの液圧アクチュエータ４２の、上述したとは逆の油室
にそれぞれ連通されている。

【００１０】これがため、変速比を変化させるべく、ス
テップモータ５４を駆動して、スリーブ６０をスプール
５２に対して相対変位させると、その変位方向に応じて
ライン圧がポート６２，６４のいずれか一方に供給さ
れ、そのライン圧は、左右の支持部材２４を、図示の中
立位置から上下逆方向へ相対変位させる。そしてこの結
果として、二個一対のパワーローラ２０は、傾転軸線２
４ａの周りに傾転して、入出力ディスク間での無段変速
が行われる。

【００１１】ところで、入出力ディスク１６，１８を支
持する入力軸１４は、図４に示すように、それぞれの端
部分をボールベアリング６８およびニードルベアリング
７０を介してケーシング７２に回転自在に支持されてお
り、それぞれのディスク１６，１８はニードルベアリン
グ７４，７６を介して入力軸１４に回転可能に装着され
ている。

【００１２】ここで、入力軸上の、入力ディスク１６と
隣接する位置には、それぞれのトロイダル曲面１６ａ，
１８ａとパワーローラ２０との接触圧、ひいては、出力
ディスクへの伝達トルクを調整するローディングカム７
８が配設されている。一方、出力ディスク１８と隣接す
る位置には、ボールベアリング８０を介してケーシング
７２に回転自在に支持された出力用歯車８２が配設され
ており、この出力用歯車８２は、キー８４を介して出力
ディスク１８に一体に取付けられている。

【００１３】前記ローディングカム７８は、入力軸１４
にスプライン連結されたカムフランジ８６と、このカム
フランジ８６と入力ディスク１６との対向面に形成され
たそれぞれのカム面間に配置されるカムローラ８８とか
らなり、カムフランジ８６の、入力ディスク１６から離
反する方向の変位は、入力軸１４に設けた鍔部９０によ
って阻止されている。

【００１４】これがため、入力軸１４の回転トルクは、
カムフランジ８６からカムローラ８８を介して入力ディ
スク１６に伝達されることになり、その入力ディスク１
６は、前記回転トルクに応じて、パワーローラ２０の、
それぞれのトロイダル曲面１６ａ，１８ａに対する相対
押付力を特定する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】トラクションドライブ
式のこのようなトロイダル型無段変速装置にあっては、
動力伝達のために、入出力ディスク１６，１８に対する
パワーローラ２０の相対押付力を相当大きくすることが
必要であり、基本的にはローディングカム７８の作用下
で、入力トルクに応じた押付が付与されることになる。

【００１６】この場合、パワーローラ２０の押付力に対
する反力が支持部材２４に作用することになり、それぞ
れの支持部材２４は、それらの上下の端部分を相互連結
する、耐張部材としてのそれぞれのリンク３０，３２を
もってその押付反力を支持することになるも、各支持部
材それ自身は、図６に誇張して示すように、それぞれの
リンク３０，３２との連結部を支点とし、パワーローラ
２０との接触面を力点として弓形状に変形することにな
る。

【００１７】そして、支持部材２４にこのような変形が
生じると、パワーローラそれ自身の同様の変形に比し
て、その支持部材２４の長さ方向中央部分が、押付反力
の作用方向にとくに大きく逃げるため、パワーローラ２
０、たとえばそれのベアリングボール２０ｂに作用する
荷重が、図の上下方向位置によって変化し、上下部分で
大きく、中央部分で小さくなる。

【００１８】ところで、回転軸線２０ｄの周りに回転運
動を行う、パワーローラ２０の内輪２０ａはこのような
荷重分布に対してもそれの影響をほとんど受けることが
ないも、静止状態にある、パワーローラ２０の外輪２０
ｃは、ベアリングボール２０ｂから常に一定の不均一荷
重を受けることになり、図の上下部分での荷重が、中央
部分に比してはるかに大きくなるため、その外輪２０ｃ
の、上下各部分の耐久性が低下するという問題があり、
このことは、パワーローラベアリングそれ自体について
も同様である。

【００１９】この発明は、従来技術の有するこのような
問題点を解決することを課題として検討した結果なされ
たものであり、この発明の目的は、支持部材の、上述し
たような弓形状の変形は余儀ないものとし、そのような
変形が生じてもなお、パワーローラベアリングのそれぞ
れのボールに作用する荷重を、上下方向の位置のいかん
にかかわらず十分均等ならしめることにより、パワーロ
ーラ、ひいては、その外輪およびパワーローラベアリン
グの耐久性を十分に高めることができるトロイダル型無
段変速装置を提供するにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明は、多くは、相
互に同軸に配置される入力ディスクおよび出力ディスク
と、それらの両ディスクのトロイダル対向面に押付け配
置した複数のパワーローラと、それぞれのパワーローラ
を、偏心軸を介して背面側から支持するそれぞれの支持
部材と、これらの支持部材のそれぞれの端部分を相互連
結するそれぞれのリンクとを具え、パワーローラを回転
させて、入力ディスクから出力ディスクへの動力伝達を
行うとともに、各パワーローラを、それの回転軸線と直
交する傾転軸線の周りに、前記支持部材とともに回動さ
せて無段変速を行うトロイダル型無段変速装置であっ
て、支持部材とパワーローラとの間に介装部材を配設
し、この介装部材に、パワーローラ側に凸となるクラウ
ニング表面を、傾転軸線方向で凸状をなすように形成し
たものである。

【００２１】なおここにおける介装部材は、パワーロー
ラの回転軸線からオフセットしてそれと平行に位置する
偏心軸線の周りでの、パワーローラ全体の円滑なる揺動
を許容するスラストニードルベアリングのレース板、ま
たはすべり軸受とすることができる。

【００２２】ところで、クラウニング表面のクラウニン
グ量は、パワーローラの押付反力が最大の状態、いいか
えれば、入力ディスクへの入力トルクが最大で、変速比
が最ローの状態で、そのクラウニング表面が平坦面とな
るように、または、パワーローラの押付反力が、最大値
の７〜８割の状態でクラウニング表面が平坦面となるよ
うに設定することが好ましい。

【００２３】

【作用】この装置では、支持部材とパワーローラとの間
に位置して、パワーローラの押付反力を受ける介装部材
にクラウニング表面を設けることによって、支持部材が
図６に示すように弓形状に変形した場合に、パワーロー
ラの背面に直接もしくは間接的に接触するそのクラウニ
ング表面が平坦面となる方向に変形するので、押付反力
が大きいときに、それぞれのベアリングボールに作用す
る、ひいては、外輪の各部に作用する荷重を十分均等な
ものとすることができ、この結果として、パワーロー
ラ、なかでも、外輪およびパワーローラベアリングの耐
久性が有効に向上されることになる。

【００２４】またここでは、支持部材とパワーローラと
の間への介装部材にクラウニング表面を形成することに
より、トルク容量その他によって変化する所要のクラウ
ニング量を介装部材によって確保することで、高価な支
持部材の押付反力作用面を平坦面となる方向に変形させ
て、その支持部材を、各種装置に共用することが可能と
なり、支持部材コストを十分に低減させることができ
る。

【００２５】ここで、前記介装部材としては、スラスト
ニードルベアリングのレース板、もしくはすべり軸受を
用いることができ、これらのいずれにあっても、パワー
ローラの全体を、それの回転軸線からオフセットしてそ
れと平行に位置する偏心軸線の周りで極めて円滑に揺動
させることができる。

【００２６】そして、これらのいずれにあっても、クラ
ウニング表面のクラウニング量を、押付反力が最大の状
態で、そのクラウニング表面が平坦面となるよう設定し
た場合には、ベアリングボールに最も大きな荷重が作用
して、耐久性に及ぼす影響もまた最大となるときの、そ
れぞれのボールの荷重分布を十分均一にしてパワーロー
ラの耐久性を大きく向上させることができる。

【００２７】また、前記クラウニング量を、押付反力の
最大値の７〜８割の力でクラウニング表面が平坦面とな
るよう設定した場合には、時折発生し得る、実際の運転
状況下での最大押付反力に対して、パワーローラの耐久
性を有効に向上させることができる。

【００２８】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１はこの発明の一実施例を、一方のパワーロ
ーラ支持部材について示す拡大縦断面図である。ここに
示すパワーローラ支持部材は、従来技術で述べた支持部
材２４とは構造の上での若干の相違はあるも、その支持
部材２４と同様に機能するものであり、また、図外の各
構成部材も従来技術のそれらとほぼ同様のものである。

【００２９】図中２４はこの発明に係る支持部材を示
し、この支持部材２４には、パワーローラ２０を、従来
技術と同様に偏心軸をもって取付ける。また、図中２
６，２８は、支持部材２４の上下の端部分を軸受けする
それぞれの球面軸受を、そして、３０，３２は、上部球
面軸受２６の相互および、下端球面軸受２８の相互を連
結するそれぞれのリンクを示す。

【００３０】そして図１を示す例では、パワーローラ２
０と支持部材２４との間に介装部材として、スラストニ
ードルベアリング１０４のレース板１０６を配設すると
ともに、このレース板１０６にクラウニング表面１０８
を設ける。ここにおけるスラストニードルベアリング１
０４は、図２に示すところから明らかなように、レース
板１０６と、このレース板上に円弧状に多列に配置した
複数個のニードルローラ１１０と、これらのニードルロ
ーラ１１０のそれぞれを所定位置に保持するリテーナ１
１２とからなる。かかるスラストニードルベアリング１
０４は、それのレース板１０６を支持部材２４にねじ止
め固定するとともに、各個のニードルローラ１１０をパ
ワーローラ２０の背面に接触させることによって使用に
供される。

【００３１】この実施例におけるクラウニング表面１０
８は、図２（ｂ）に示すところから明らかなように、レ
ース板１０６の全体にわたって形成されて、傾転軸線方
向では凸状をなし、支持部材２４の幅方向、ひいては、
レース板１０６の幅方向では表面レベルが等しいほぼか
まぼこ状をなす。

【００３２】このようなクラウニング表面１０８は、パ
ワーローラ２０の押付反力が、たとえば軸受部材を介し
て支持部材２４に入力されることによって、その支持部
材２４が図６に示すように変形した場合に、クラウニン
グ表面が平坦面となる方向に変形するので、大きな押付
反力に対し、パワーローラベアリングのそれぞれのボー
ル２０ｂに作用する荷重を十分均等なものとすることが
でき、これがため、そのパワーローラベアリングおよび
パワーローラ外輪２０ｃの耐久性を有効に向上させるこ
とができる。

【００３３】なおこの一方において、クラウニング表面
１０８に作用する押付反力が小さい場合には、そのクラ
ウニング表面１０８は依然としてパワーローラ側へ凸状
となり、それ故に、上下方向の中央部分に位置するベア
リングボール２０ｂが、上下部分に位置する他のベアリ
ングボール２０ｂに比して大きな荷重を受けることにな
るが、かかる場合は、そもそも押付反力が小さいことか
ら、それらのボール２０ｂの荷重分布が耐久性に大きな
影響を及ぼすおそれはない。加えて、この種の装置で
は、入力トルクが零であっても、皿ばねの作用下で、パ
ワーローラ２０の初期押付力が付与されており、これに
より、クラウニング表面１０８には、それを押込む方向
の微小変形が常に生じているので、中央部分のベアリン
グボール２０ｂに作用する荷重を有効に低減させること
もできる。

【００３４】またこの実施例では、装置のトルク容量そ
の他によって変化する所要のクラウニング量を、介装部
材としてのレース板１０６によって確保することができ
るので、構造が複雑で、かつ比較的大型でもある高価な
支持部材２４の押付反力作用面を、平坦面となる方向に
変形させることができ、従って、一種類の支持部材２４
を、トルク容量等が異なる各種装置に共用することが可
能となって、支持部材コストの低減が実現されることに
なる。

【００３５】しかもここでは、パワーローラ２０と支持
部材２４との間に、スラストニードルベアリング１０４
を配設していることから、パワーローラ２０に、それ
を、その回転軸線２０ｄの周りで揺動させる方向の外力
が作用した場合に、そのパワーローラ２０の全体を極め
て円滑に揺動させることができる。

【００３６】加えて、図示例では、レース板１０６を支
持部材２４に接触させて配設していることから、支持部
材２４の反力作用面に対する熱処理、表面仕上げなどの
加工を省略することができる。ところで、上記レース板
は、それをパワーローラ２０の外輪２０ｃの背面に取付
けて配設することもでき、この場合には、ニードルロー
ラは支持部材２４の反力作用面に接触するので、外輪２
０ｃの背面に対する熱処理、表面仕上げなどを省略する
ことが可能となる。なお、この場合、凸状をなすクラウ
ニング表面は、レース板の、ニードルローラとの接触面
とは反対側の面、すなわち、外輪側の面に形成されるこ
とになる。

【００３７】図３はこの発明の他の実施例を示す縦断面
図である。この例は、パワーローラ２０と支持部材２４
との間に、介装部材としてのすべり軸受１１４を配設
し、このすべり軸受１１４に、パワーローラ側へ凸とな
るクラウニング表面１１６を設けたものである。この例
のクラウニング表面１１６もまた、前述した実施例と同
様に、すべり軸受１１４の全体にわたって形成されて、
傾転軸線方向で凸状をなし、そして、そのすべり軸受１
１４の幅方向で表面レベルが等しいほぼかまぼこ状をな
す。

【００３８】ここで、クラウニング表面１１６を設ける
ことによる特有の作用効果は前述した実施例と同様であ
り、また、すべり軸受１１４にクラウニング表面１１６
を設けることによる固有の作用効果は、図１，２に示す
実施例とほぼ同様である。なおここにおいてもまた、す
べり軸受１１４を、支持部材２４に、ねじ止めするとに
より、その支持部材２４の反力作用面に対する熱処理、
表面仕上げなどを不要ならしめることができ、一方、そ
のすべり軸受１１４を、パワーローラ側に取付けた場合
には、外輪２０ｃの背面に対するそれらの加工を不要な
らしめることができる。

【００３９】ところで、前述したそれぞれの実施例にお
いて、クラウニング表面１０８，１１６のクラウニング
量は、パワーローラ２０の押付反力が最大の状態、すな
わち、入力ディスクへの入力トルクが最大で、変速比が
最低の状態で、クラウニング表面１０８，１１６が平坦
面となるように設定すること、または、パワーローラ２
０の押付反力がその最大状態の７〜８割に達したとき
に、クラウニング表面１０８，１１６が平坦面となるよ
うに設定することが好ましい。

【００４０】すなわち、前者によれば、パワーローラベ
アリングのボール２０ｂに最大荷重が作用し、従って、
それぞれのボール２０ｂに対する作用荷重のばらつき
が、耐久性にとくに重大な影響を与える場合に、そのば
らつきを十分に取り除くことができる。また、後者によ
れば、現実の運転状況下で発生することのある最大押付
反力に対してそれぞれのボール２０ｂに作用する荷重を
均等ならしめて実用上の耐久性を有効に向上させること
ができる。

【００４１】

【発明の効果】かくして、この発明によれば、パワーロ
ーラを入出力ディスクに相対的に押付けることによって
生じる押付反力で、そのパワーローラを背面側から支持
する支持部材に弓形状の変形が生じる場合に、介装部材
に形成されて、パワーローラ側に凸となるクラウニング
表面を平坦面となる方向に変形させることによって、パ
ワーローラ、なかでもパワーローラベアリングおよびパ
ワーローラ外輪の各部に作用する荷重を実質的に均等な
らしめて、パワーローラの耐久性を大きく向上させるこ
とができる。

【００４２】しかもここでは、クラウニング表面を、支
持部材とパワーローラとの間への介装部材に形成するこ
とにより、支持部材をトルク容量の異なる各種装置に汎
用化することによって、その支持部材のコストを有効に
低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例を示す縦断面図である。

【図２】 図１に示す実施例のクラウニング表面を例示
する図である。

【図３】 この発明の他の実施例を示す縦断面図であ
る。

【図４】 従来例を示す横断面図である。

【図５】 従来例を示す縦断面図である。

【図６】 支持部材の変形態様を示す図である。

【符号の説明】

１４ 入力軸 １６ 入力ディスク １６ａ，１８ａ トロイダル曲面 １８ 出力ディスク ２０ パワーローラ ２０ａ 内輪 ２０ｂ ベアリングボール ２０ｃ 外輪 ２０ｄ 回転軸線 ２２ 偏心軸 ２２ａ 偏心軸線 ２４ 支持部材 ２４ａ 傾転軸線 ２６，２８ 球面軸受 ３０，３２ リンク １０８，１１６ クラウニング表面 １０４ スラストニードルベアリング １０６ レース板 １１０ ニードルローラ １１２ リテーナ １１６ すべり軸受

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ディスクおよび出力ディスクと、そ
   れらの両ディスクの対向面に押付けて配設した複数のパ
   ワーローラと、それぞれのパワーローラを、偏心軸を介
   して背面側から支持するそれぞれの支持部材と、これら
   の支持部材のそれぞれの端部分を相互連結するそれぞれ
   のリンクとを具え、 パワーローラを回転させて、入力ディスクから出力ディ
   スクへの動力伝達を行うとともに、各パワーローラを、
   それの回転軸線と直交する傾転軸線の周りに、前記支持
   部材とともに回動させて無段変速を行うトロイダル型無
   段変速装置であって、 支持部材とパワーローラとの間に介装部材を配設し、こ
   の介装部材に、パワーローラ側に凸となるクラウニング
   表面を、傾転軸線方向で凸状をなすように形成してなる
   トロイダル型無段変速装置。
2. 【請求項２】 前記介装部材を、スラストニードルベア
   リングのレース板としてなる請求項１記載のトロイダル
   型無段変速装置。
3. 【請求項３】 前記介装部材を、すべり軸受としてなる
   請求項１記載のトロイダル型無段変速装置。
4. 【請求項４】 前記クラウニング表面のクラウニング量
   を、パワーローラの押付反力が最大の状態で、そのクラ
   ウニング表面が平坦面となるよう設定してなる請求項１
   〜３のいずれか一項に記載のトロイダル型無段変速装
   置。
5. 【請求項５】 前記クラウニング表面のクラウニング量
   を、パワーローラの押付反力が、最大値の７〜８割の状
   態で、そのクラウニング表面が平坦面となるよう設定し
   てなる請求項１〜３のいずれか一項に記載のトロイダル
   型無段変速装置。