JP3293306B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るトロイダル型無段
変速機は、例えば自動車用の変速機として、或は各種産
業機械用の変速機として、それぞれ利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用変速機として、図２〜３に略示
する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が、研究
されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実
開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入
力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸
１と同心に配置された出力軸３の端部に出力側ディスク
４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケ
ーシングの内側には、前記入力軸１並びに出力軸３に対
して捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動する
トラニオン６、６が設けられている。

【０００３】各トラニオン６、６は、両端部外側面に前
記枢軸５、５を設けている。又、各トラニオン６、６の
中心部には変位軸７、７の基端部を支持し、前記枢軸
５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させる事
により、各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在として
いる。各トラニオン６、６に支持された変位軸７、７の
周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支
持している。そして、各パワーローラ８、８を、前記入
力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。

【０００４】入力側、出力側両ディスク２、４の互いに
対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢
軸５を中心とする円弧を回転させて得られる凹面をなし
ている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ
８、８の周面８ａ、８ａは、前記内側面２ａ、４ａに当
接させている。

【０００５】前記入力軸１と入力側ディスク２との間に
は、ローディングカム式の押圧装置９を設け、この押圧
装置９によって、前記入力側ディスク２を出力側ディス
ク４に向け、弾性的に押圧している。この押圧装置９
は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１
により保持された複数個（例えば４個）のローラ１２、
１２とから構成されている。前記カム板１０の片側面
（図２〜３の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であ
るカム面１３を形成し、前記入力側ディスク２の外側面
（図２〜３の右側面）にも、同様のカム面１４を形成し
ている。そして、前記複数個のローラ１２、１２を、前
記入力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心とする回
転自在に支持している。

【０００６】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回
転すると、カム面１３によって複数個のローラ１２、１
２が、入力側ディスク２外側面のカム面１４に押圧され
る。この結果、前記入力側ディスク２が、前記複数のパ
ワーローラ８、８に押圧されると同時に、前記１対のカ
ム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との噛合に
基づいて、前記入力側ディスク２が回転する。そして、
この入力側ディスク２の回転が、前記複数のパワーロー
ラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達され、この出
力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。

【０００７】入力軸１と出力軸３との回転速度を変える
場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう
場合には、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６
を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが
図２に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心
寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部
分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜さ
せる。

【０００８】反対に、増速を行なう場合には、前記トラ
ニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面
８ａ、８ａが図３に示す様に、入力側ディスク２の内側
面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａ
の中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸
７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を図２
と図３との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間
で、中間の変速比を得られる。

【０００９】更に、図４〜７は、実願昭６３−６９２９
３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルム
に記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速
機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４
とは円管状の入力軸１５の周囲に、それぞれニードル軸
受１６、１６を介して回転自在に支持している。又、カ
ム板１０は前記入力軸１５の端部（図４の左端部）外周
面にスプライン係合し、鍔部１７によって前記入力側デ
ィスク２から離れる方向への移動を阻止されている。そ
して、このカム板１０とローラ１２、１２とにより、前
記入力軸１５の回転に基づいて前記入力側ディスク２
を、出力側ディスク４に向けて押圧しつつ回転させる、
ローディングカム型の押圧装置９を構成している。前記
出力側ディスク４には出力歯車１８を、キー１９、１９
により結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１８
とが同期して回転する様にしている。

【００１０】１対のトラニオン６、６の両端部は１対の
支持板２０、２０に、揺動並びに軸方向（図４の表裏方
向、図５の左右方向）に亙る変位自在に支持している。
そして、前記各トラニオン６、６の中間部に形成した円
孔２３、２３部分に、変位軸７、７を支持している。各
変位軸７、７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部２
１、２１と枢支軸部２２、２２とを、それぞれ有する。
このうちの支持軸部２１、２１を前記各円孔２３、２３
の内側に、ニードル軸受２４、２４を介して、回転自在
に支持している。又、前記各枢支軸部２２、２２の周囲
にパワーローラ８、８を、別のニードル軸受２５、２５
を介して回転自在に支持している。

【００１１】尚、前記１対の変位軸７、７は、前記入力
軸１５に対して１８０度反対側位置に設けている。又、
これら各変位軸７、７の各枢支軸部２２、２２が支持軸
部２１、２１に対し偏心している方向は、前記入力側、
出力側両ディスク２、４の回転方向に対して同方向（図
５で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、前記出
力軸１５の配設方向に対しほぼ直行する方向としてい
る。従って前記各パワーローラ８、８は、前記入力軸１
５の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。この
結果、構成部品の寸法精度等に起因して前記各パワーロ
ーラ８、８が前記入力軸１５の軸方向に変位する傾向と
なった場合でも、構成各部品に無理な力を加える事な
く、この変位を吸収できる。

【００１２】又、前記各パワーローラ８、８の外側面と
前記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パ
ワーローラ８、８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２６、２６とスラストニー
ドル軸受２７、２７とを設けている。このうちのスラス
ト玉軸受２６、２６は、前記各パワーローラ８、８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８、８の回転を許容するものである。この様なス
ラスト玉軸受２６、２６はそれぞれ、複数個ずつの玉２
９、２９と、各玉２９、２９を転動自在に保持する円環
状の保持器２８、２８と、円環状の外輪３０、３０とか
ら構成されている。各スラスト玉軸受２６、２６の内輪
軌道は前記各パワーローラ８、８の外側面に、外輪軌道
は前記各外輪３０、３０の内側面に、それぞれ形成して
いる。

【００１３】又、前記スラストニードル軸受２７、２７
は、図６〜７に示す様なレース３１と保持器３２とニー
ドル３３、３３とから構成される。このうちのレース３
１と保持器３２とは、回転方向に亙る若干の変位自在に
組み合わされている。又、これらレース３１と保持器３
２とは、前記枢支軸部２２を中心とする円環部３４ａ、
３４ｂと、各円環部３４ａ、３４ｂの一部外周縁から直
径方向外方に突出した突出部３５ａ、３５ｂとを有す
る。

【００１４】この様なスラストニードル軸受２７、２７
は、前記レース３１、３１を前記各トラニオン６、６の
内側面に当接させた状態で、この内側面と前記外輪３
０、３０の外側面との間に挟持している。尚、前記各突
出部３５ａ、３５ｂの配置方向は、前記支持軸部２１、
２１に対する枢支軸部２２、２２の偏心方向に一致させ
ている。この様なスラストニードル軸受２７、２７は、
前記各パワーローラ８、８から前記各外輪３０、３０に
加わるスラスト荷重を支承しつつ、前記枢支軸部２２、
２２及び前記外輪３０、３０が前記支持軸部２１、２１
を中心として揺動する事を許容する。

【００１５】更に、前記各トラニオン６、６の一端部
（図５の左端部）にはそれぞれ駆動ロッド３６、３６を
結合し、各駆動ロッド３６、３６の中間部外周面に駆動
ピストン３７、３７を固設している。そして、これら各
駆動ピストン３７、３７を、それぞれ駆動シリンダ３
８、３８内に油密に嵌装している。

【００１６】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の場合には、入力軸１５の回転は押圧装置９を介し
て入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側
ディスク２の回転が、１対のパワーローラ８、８を介し
て出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディス
ク４の回転が、出力歯車１８より取り出される。

【００１７】入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速
度比を変える場合には、前記１対の駆動ピストン３７、
３７を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピスト
ン３７、３７の変位に伴って前記１対のトラニオン６、
６が、それぞれ逆方向に変位し、例えば図５の上側のパ
ワーローラ８が同図の右側に、同図の下側のパワーロー
ラ８が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、こ
れら各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと前記入力
側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａ
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前記各トラニ
オン６、６が、支持板２０、２０に枢支された枢軸５、
５を中心として、互いに逆方向に揺動する。

【００１８】この結果、前述の図２〜３に示した様に、
前記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと前記各内
側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、前記入力軸１５
と出力歯車１８との間の回転速度比が変化する。

【００１９】この様に前記入力軸１５と出力歯車１８と
の間の回転速度比を変化させるべく、前記変位軸７、７
の傾斜角度を変化させる際には、これら各変位軸７、７
が前記各支持軸部２１、２１を中心として僅かに回動す
る。この回動の結果、前記各スラスト玉軸受２６、２６
の外輪３０、３０の外側面と前記各トラニオン６、６の
内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間
には、前記各スラストニードル軸受２７、２７が存在す
る為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述
の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が
小さくて済む。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用するトロイダル型無段変速機の場合、次に
述べる様な、解決すべき点がある。即ち、スラスト玉軸
受２６、２６の外輪３０、３０の外側面と各トラニオン
６、６の内側面との間に設けるスラストニードル軸受２
７に加わるスラスト荷重が、円周方向に亙って不均一に
なる。この様なスラスト荷重が円周方向に亙って不均一
になる理由に就いて、従来のスラストニードル軸受２７
部分を模式的に示した図８により説明する。

【００２１】トロイダル型無段変速機の運転時に前記各
トラニオン６、６は、前記スラスト荷重に基づいて長さ
方向に亙って弾性変形する。一方、これら各トラニオン
６、６の長さ寸法Ｌは十分に確保できるにも拘らず、こ
れら各トラニオン６、６の幅寸法Ｗは限られたものとな
る。これは、変速比を変える為にこれら各トラニオン
６、６を傾斜させた場合に、各トラニオン６、６の一部
と入力側ディスク２或は出力側ディスク４の外周縁部と
が干渉する事を防止する為である。従って前記幅寸法Ｗ
は、スラスト玉軸受２６を構成するパワーローラ８並び
に外輪３０の外径寸法よりも小さくなる。

【００２２】この様に、前記長さ寸法Ｌを十分に確保で
きるにも拘らず、前記幅寸法Ｗが限られる結果、前記ス
ラストニードル軸受２７が、前記外輪３０の裏面全体を
支持（バックアップ）する事ができない。そして、この
外輪３０に当接する複数の玉２９、２９の内の一部の玉
２９、２９が、前記スラストニードル軸受２７による支
持範囲から直径方向外方に外れてしまう。即ち、図８に
示す様に、前記外輪３０の一部で、前記トラニオン６の
長さ方向に位置する部分は、前記スラストニードル軸受
２７によりバックアップされる。従って、この部分に於
いては、前記玉２９、２９から加わるスラスト荷重に拘
らず、前記外輪３０の弾性変形量は僅かになる。これに
対して、前記外輪３０の残部で、前記トラニオン６の幅
方向に位置する部分は、前記スラストニードル軸受２７
によりバックアップされない。従って、この部分に於い
ては、前記玉２９、２９から加わるスラスト荷重による
前記外輪３０の弾性変形量は、比較的多くなる。

【００２３】この様に、前記外輪３０の一部が殆ど弾性
変形しないにも拘らず、残部の弾性変形量が比較的多く
なると、前記玉２９、２９からスラストニードル軸受２
７に加わるスラスト荷重が部分的に大きく異なってしま
う。即ち、前記トラニオン６の長さ方向である、図８の
Ａ、Ａ部に位置する玉２９、２９から前記スラストニー
ドル軸受２７に加わるスラスト荷重は大きくなる。これ
に対し、前記トラニオン６の幅方向である、図８のＢ、
Ｂ部に位置する玉２９、２９からスラストニードル軸受
２７に加わるスラスト荷重は小さくなる。一方、スラス
ト荷重の不均一に関係なく、総ての玉２９、２９から外
輪３０に加えられるスラスト荷重の総和は等しい。この
為、Ｂ、Ｂ部で加わるスラスト荷重の減少は、Ａ、Ａ部
で加わるスラスト荷重の増加、延てはＡ、Ａ部での玉２
９、２９と外輪３０との接触面圧の増加、及びニードル
３３、３３の転動面と相手面との接触面圧の増加に結び
付く。

【００２４】軸受の耐久性は、接触面圧のｎ乗に反比例
する事は広く知られている。従って、上述の様に一部で
接触面圧が増加する事は、スラスト玉軸受２６及びスラ
ストニードル軸受２７の耐久性を損なう原因となる為、
好ましくない。スラスト玉軸受２６及びスラストニード
ル軸受２７の耐久性を最大限得る為には、前記接触面圧
を円周方向に亙って均一にする事が効果がある。本発明
のトロイダル型無段変速機は、この様な事情に鑑みて発
明したものである。

【００２５】

【課題を解決する為の手段】本発明のトロイダル型無段
変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同
様に、互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同
心に、且つ回転自在に支持された第一、第二のディスク
と、これら第一、第二のディスクの中心軸に対し捻れの
位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、互
いに平行で且つ偏心した支持軸部及び枢支軸部を有し、
このうちの支持軸部により前記トラニオンに回転自在に
支持されて、前記枢支軸部をこのトラニオンの内側面か
ら突出させた変位軸と、前記枢支軸部の周囲に回転自在
に支持された状態で、前記第一、第二の両ディスクの間
に挟持されたパワーローラと、このパワーローラの外側
面に添設して設けられ、このパワーローラに加わるスラ
スト方向の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転
を許容するスラスト転がり軸受と、このスラスト転がり
軸受を構成する外輪の外側面と前記トラニオンの内側面
との間に設けられ、前記パワーローラから前記外輪に加
わるスラスト荷重を支承しつつ、前記枢支軸部及び前記
外輪が前記支持軸部を中心として揺動する事を許容する
スラストニードル軸受とを備え、前記第一、第二のディ
スクの内側面はそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、パ
ワーローラの周面は球面状の凸面であり、この周面と前
記内側面とが互いに当接している。

【００２６】特に、本発明のトロイダル型無段変速機の
場合には、前記スラスト軸受は、前記枢支軸部を中心と
する円環部とこの円環部の一部外周縁から直径方向外方
に突出した突出部とを有するスラストニードル軸受であ
る。そして、このスラストニードル軸受が前記外輪を支
持する範囲は全周に亙って、前記スラスト転がり軸受を
構成する転動体と外輪との当接位置よりも直径方向内側
に存在する事を特徴としている。

【００２７】

【作用】上述の様に構成される本発明のトロイダル型無
段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と
同様の作用に基づき、第一のディスクと第二のディスク
との間で回転力の伝達を行ない、更にトラニオンの傾斜
角度を変える事で、これら両ディスクの回転速度比を変
える。

【００２８】特に、本発明のトロイダル型無段変速機の
場合には、トラニオンの内側面とスラスト転がり軸受を
構成する外輪の外側面との間に設けるスラストニードル
軸受に、ほぼその全面に亙って均一なスラスト荷重が加
わる。即ち、スラストニードル軸受が前記外輪を支持す
る範囲は全周に亙って、前記スラスト転がり軸受を構成
する転動体と外輪との当接位置よりも直径方向内側に存
在する為、この外輪は転動体から加わるスラスト荷重に
よって、全周に亙って弾性変形する。従って、転動体か
ら外輪に加えられるスラスト荷重、並びに外輪からスラ
スト軸受に加えられるスラスト荷重が、全周に亙ってほ
ぼ均一になる。この結果、スラストニードル軸受の一部
に、残部に比べて大きなスラスト荷重が加わる事がなく
なって、このスラストニードル軸受並びにスラスト転が
り軸受の寿命延長を図れる。

【００２９】

【実施例】図１は、本発明の実施例を示している。尚、
本発明の特徴は、スラストニードル軸受２７を構成する
複数のニードル３３、３３に均一にスラスト荷重を加
え、このスラストニードル軸受２７並びにスラスト玉軸
受２６の構成各部品の耐久性向上を図るべく、このスラ
ストニードル軸受２７の設置範囲を規制した点にある。
その他の部分の構造及び作用は、例えば前述した様な、
従来から知られたトロイダル型無段変速機と同様であ
る。よって、従来構造と同等部分に関する説明は省略
し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

【００３０】図１には前記スラストニードル軸受２７を
構成するニードル３３、３３を、配列方向を示す一点鎖
線で記載している。パワーローラ８に加わるスラスト荷
重を支承する為のスラスト玉軸受２６のピッチ円Ｐは、
やはり一点鎖線で表している。これらニードル３３、３
３を表す一点鎖線とピッチ円Ｐを表す一点鎖線から明ら
かな通り、前記ニードル３３、３３を配置している範囲
は、前記スラスト玉軸受２６を構成する玉２９、２９と
外輪３０（図４〜５）との当接位置よりも直径方向内側
に存在する。

【００３１】上述の様に構成される本発明のトロイダル
型無段変速機の場合には、前記スラストニードル軸受２
７を構成する複数のニードル３３、３３に、ほぼ均一な
スラスト荷重が加わる。即ち、前記スラストニードル軸
受２７が前記外輪３０を支持する範囲は、全周に亙って
前記ピッチ円Ｐよりも直径方向内側に存在する。この
為、この外輪３０のピッチ円Ｐ部分は、前記トラニオン
６の幅方向だけでなく長さ方向に亙っても変形する。言
い換えれば前記外輪３０は、前記各玉２９、２９から加
わるスラスト荷重によって、全周に亙って弾性変形す
る。

【００３２】従って、前記各玉２９、２９から外輪３０
に加えられるスラスト荷重、及びこの外輪３０からスラ
ストニードル軸受２７のニードル３３、３３に加えられ
るスラスト荷重が、全周に亙ってほぼ均一になる。この
結果、スラストニードル軸受２７を構成する一部のニー
ドル３３、３３に、残部のニードル３３、３３に比べて
大きなスラスト荷重が加わる事がなくなって、前記スラ
スト玉軸受２６及びスラストニードル軸受２７の寿命延
長を図れる。

【００３３】

【００３４】

【００３５】尚、パワーローラ８に加わるスラスト荷重
を支承しつつこのパワーローラ８の回転を許容する為の
スラスト転がり軸受として、テーパころ軸受を使用した
場合、スラストニードル軸受２７は、複数のテーパころ
の内接円の内側に配置する。

【００３６】

【発明の効果】本発明のトロイダル型無段変速機は、以
上に述べた通り構成され作用する為、スラスト軸受部分
の耐久性、信頼性を向上させて、このスラスト軸受を組
み込んだトロイダル型無段変速機の耐久性、信頼性の向
上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す、トラニオン内側面
部分の略図。

【図２】従来から知られたトロイダル型無段変速機の基
本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。

【図３】同じく最大増速時の状態で示す側面図。

【図４】従来の具体的構造の１例を示す断面図。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図。

【図６】従来構造に組み込まれていたスラストニードル
軸受を、図１と同方向から見た図。

【図７】図６の拡大Ｂ−Ｂ断面図。

【図８】従来構造によるスラストニードル軸受部分を模
式的に示す、トラニオンの内側面側から見た図。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 入力側ディスク ２ａ 内側面 ３ 出力軸 ４ 出力側ディスク ４ａ 内側面 ５ 枢軸 ６ トラニオン ７ 変位軸 ８ パワーローラ ８ａ 周面 ９ 押圧装置 １０ カム板 １１ 保持器 １２ ローラ １３、１４ カム面 １５ 入力軸 １６ ニードル軸受 １７ 鍔部 １８ 出力歯車 １９ キー ２０ 支持板 ２１ 支持軸部 ２２ 枢支軸部 ２３ 円孔 ２４、２５ ニードル軸受 ２６ スラスト玉軸受 ２７ スラストニードル軸受 ２８ 保持器 ２９ 玉 ３０ 外輪 ３１ レース ３２ 保持器 ３３ ニードル ３４ａ、３４ｂ 円環部 ３５ａ、３５ｂ 突出部 ３６ 駆動ロッド ３７ 駆動ピストン３８ 駆動シリンダ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いの内側面同士を対向させた状態で、
   互いに同心に、且つ回転自在に支持された第一、第二の
   ディスクと、これら第一、第二のディスクの中心軸に対
   し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオ
   ンと、互いに平行で且つ偏心した支持軸部及び枢支軸部
   を有し、このうちの支持軸部により前記トラニオンに回
   転自在に支持されて、前記枢支軸部をこのトラニオンの
   内側面から突出させた変位軸と、前記枢支軸部の周囲に
   回転自在に支持された状態で、前記第一、第二の両ディ
   スクの間に挟持されたパワーローラと、このパワーロー
   ラの外側面に添設して設けられ、このパワーローラに加
   わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、このパワーロー
   ラの回転を許容するスラスト転がり軸受と、このスラス
   ト転がり軸受を構成する外輪の外側面と前記トラニオン
   の内側面との間に設けられ、前記パワーローラから前記
   外輪に加わるスラスト荷重を支承しつつ、前記枢支軸部
   及び前記外輪が前記支持軸部を中心として揺動する事を
   許容するスラスト軸受とを備え、前記第一、第二のディ
   スクの内側面はそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、パ
   ワーローラの周面は球面状の凸面であり、この周面と前
   記内側面とが互いに当接したトロイダル型無段変速機に
   於いて、前記スラスト軸受は、前記枢支軸部を中心とす
   る円環部とこの円環部の一部外周縁から直径方向外方に
   突出した突出部とを有するスラストニードル軸受であ
   り、このスラストニードル軸受が前記外輪を支持する範
   囲は全周に亙って、前記スラスト転がり軸受を構成する
   転動体と外輪との当接位置よりも直径方向内側に存在す
   る事を特徴とするトロイダル型無段変速機。