JP3307069B2 - 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、例えば自動車用変速機として利用できる。

【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、例示しな
い変速機ケースの内側に回転自在に支承された入力軸１
と同心に、入力側ディスク２を支持し、同じく変速機ケ
ースに対し回転自在に支承された出力軸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
機を納めた前記変速機ケースの内面、或はこの変速機ケ
ース内に設けられた支持ブラケットには、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（図示せ
ず）を中心に揺動するトラニオン５、５が設けられてい
る。

【０００３】各トラニオン５、５は、十分な剛性を有す
る金属材により形成されたもので、両端部外側面に前記
枢軸を設けている。又、各トラニオン５、５の中心部に
設けた変位軸６、６の周囲には、それぞれパワーローラ
７、７を回転自在に支持している。そして、各パワーロ
ーラ７、７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】前記入力側、出力側両ディスク２、４の軸
方向片側面で、互いに対向する面には、それぞれ断面が
前記枢軸上の点を中心とする円弧形の入力側凹面２ａ、
出力側凹面４ａを形成している。そして、回転円弧面状
の凸面に形成された各パワーローラ７、７の周面７ａ、
７ａは、前記入力側凹面２ａ及び出力側凹面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加圧装置８を設け、この加圧
装置８によって、前記入力側ディスク２を出力側ディス
ク４に向け押圧している。この加圧装置８は、入力軸１
と共に回転するカム板９と、保持器１０により保持され
た複数個（例えば４個）のローラ１１、１１とから構成
されている。前記カム板９の片側面（図２〜３の右側
面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１２を形
成すると共に、前記入力側ディスク２の外側面（図２〜
３の左側面）にも、同様のカム面１３を形成している。
そして、前記複数個のローラ１１、１１を、前記入力軸
１の中心に対し放射方向の軸を中心に、回転自在として
いる。尚、前記入力側ディスク２は、入力軸１に対し軸
方向（図２〜３の左右方向）に亙る若干の摺動可能、且
つ回転方向への回転自在に支持されている。

【０００６】入力軸１の回転に伴ってカム板９が回転
し、入力側ディスク２に対し回転位相差を生ずると、複
数個のローラ１１、１１が前記カム面１２及び前記カム
面１３に乗り上げて、カム板９と入力側ディスク２とを
互いに遠ざける。このカム板９は、変速機ケースに対し
て軸受により支承された入力軸１に、軸方向への移動不
能に支持されている。この為、入力側ディスク２はパワ
ーローラ７、７に向けて押され、パワーローラ７、７は
出力側ディスク４に向けて押される。一方、出力側ディ
スク４は、変速機ケースに対して出力軸３と共に回転の
み自在に支承されて軸方向に移動できない。この為、パ
ワーローラ７、７は入力側ディスク２と出力側ディスク
４との間で押圧される。この押圧により、パワーローラ
７、７の周面７ａ、７ａと入力側、出力側両凹面２ａ、
４ａとの間に押付力が生じ、入力側ディスク２の回転が
ほぼ滑らずに、前記パワーローラ７、７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に固定さ
れた出力軸３が回転する。

【０００７】入力軸１と出力軸３との回転速度比を変え
る場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行う
場合には、図２に示す様に枢軸を中心として各トラニオ
ン５、５を揺動させ、各パワーローラ７、７の周面７
ａ、７ａが、入力側凹面２ａの中心寄り部分と、出力側
凹面４ａの外周寄り部分とに、それぞれ当接する様に、
各変位軸６、６を傾斜させる。反対に、増速を行う場合
には、前記トラニオン５、５を図３に示す様に揺動さ
せ、各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａが、入力側
凹面２ａの外周寄り部分と、出力側凹面４ａの中心寄り
部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸６、６を傾
斜させる。各変位軸６、６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。

【０００８】トロイダル型無段変速機の基本的な構造及
び作用は、上述の通りであるが、この様なトロイダル型
無段変速機を、出力の大きなエンジンを持った自動車用
変速機として利用する場合には、伝達可能な動力を確保
すべく、前記入力側ディスク２及び出力側ディスク４を
２個ずつ設け、これらの入力側ディスク２及び出力側デ
ィスク４を、動力の伝達方向に関して互いに並列に配置
する事が考えられている。図４は、この様な目的で考え
られたトロイダル型無段変速機の１例として、特開平４
−２９６５９号公報、同４−６９４３９号公報等に記載
されたものを示している。

【０００９】ハウジング１４の内側には入力軸１５を、
回転のみ自在に支持している。この入力軸１５は、クラ
ッチの出力軸等に結合される前半部１５ａと、この前半
部１５ａに対し若干の回転を自在とされた後半部１５ｂ
とから成る。そして、このうちの後半部１５ｂの軸方向
（図４の左右方向）両端部に１対の入力側ディスク２、
２を、それぞれの入力側凹面２ａ、２ａ同士を互いに対
向させた状態で、ボールスプライン１６、１６を介して
支持している。又、前記後半部１５ｂの中間部周囲には
１対の出力側ディスク４、４を、それぞれの出力側凹面
４ａ、４ａと前記各入力側凹面２ａ、２ａとを対向させ
た状態で、この入力軸１５に対する回転を自在として支
持している。又、複数のトラニオンに変位軸を介して回
転自在に支持された複数のパワーローラ７、７を、前記
各入力側、出力側両凹面２ａ、４ａの間に挟持してい
る。更に、前記前半部１５ａと一方（図４の左方）の入
力側ディスク２との間には、ローディングカム式の加圧
装置８を設け、前記入力軸１５の回転に伴ってこの一方
の入力側ディスク２を、この一方の入力側ディスク２が
対向する出力側ディスク４に向け軸方向に押圧自在とし
ている。

【００１０】又、前記ハウジング１４の内側で前記前半
部１５ａと反対側部分には出力軸１７を、前記入力軸１
５の後半部１５ｂと同心に、且つこの後半部１５ｂとは
独立して回転自在に支持している。即ち、この出力軸１
７の前端面（図４の左端面）に形成した断面円形の凹孔
１８内に前記後半部１５ｂの後端部（図４の右端部）を
挿入し、この後端部外周面と前記凹孔１８の内周面との
間にニードル軸受１９を設けている。又、前記出力軸１
７の前端部外周面と、固定部分である、前記ハウジング
１４の仕切壁２０との間には、深溝型の玉軸受２１を設
けている。

【００１１】又、前記後半部１５ｂの外周面で、前記ボ
ールスプライン１６と前記ニードル軸受１９との間部分
にはローディングナット３２を螺着して、次述する皿ば
ね２２を係止する為の係止部を構成している。弾性部材
である、この皿ばね２２は、前記ローディングナット３
２の片面（図４の左面）と前記後半部１５ｂの後端部外
周面に支持した入力側ディスク２の背面（図４の右面）
との間に設けられる。そして、加圧装置８の作動に基づ
く反作用により、前記後半部１５ｂが図４で左方に変位
した場合に、前記入力側ディスク２を対向する出力側デ
ィスク４に向け、同図で左方に向け弾性的に押圧する。
尚、弾性部材としては、伝達すべき動力が小さければ、
皿ばね２２の他、圧縮コイルばね、或はゴムを使用する
事もできる。

【００１２】一方、前記出力軸１７と前記１対の出力側
ディスク４、４との間には、次の様な回転伝達手段を設
け、両出力側ディスク４、４の回転を前記出力軸１７に
伝達自在としている。前記ハウジング１４の内側には、
前記１対の出力側ディスク４、４の間部分に於いて隔壁
２３を設けている。そして、この隔壁２３に設けた通孔
２４の内側部分に、１対の転がり軸受２５、２５によっ
て、円管状のスリーブ２６を支持している。前記１対の
出力側ディスク４、４は、このスリーブ２６の両端部
に、スプライン係合等により、このスリーブ２６に対す
る回転を不能として固定されている。又、このスリーブ
２６の中間部で前記隔壁２３の内側部分には、第一の歯
車２７を固設している。

【００１３】一方、前記ハウジング１４の内側には、前
記入力軸１５及び出力軸１７と平行に伝達軸２８を、回
転自在に支持している。そして、この伝達軸２８の一端
（図４の左端）に固定した第二の歯車２９と前記第一の
歯車２７とを直接噛合させ、この伝達軸２８の他端（図
４の右端）に固定した第三の歯車３０と、前記出力軸１
７の端部に固定した第四の歯車３１とを、図示しないア
イドル歯車を介して噛合させている。この様な回転伝達
手段により、前記出力軸１７が、前記１対の出力側ディ
スク４、４の回転に伴って、これら出力側ディスク４、
４と逆方向に回転する。

【００１４】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の回転に伴って１対の入力
側ディスク２、２が同時に回転し、この回転が１対の出
力側ディスク４、４に同時に伝達されて、上述した回転
伝達手段により前記出力軸１７に伝達されて取り出され
る。この際、回転力の伝達が互いに並列な２系統に分け
て行われるので、大きな動力（トルク）を伝達自在とな
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用する従来の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、例えば
自動車用変速機として使用する場合には、自動車の床下
やエンジンルーム等、限られた空間に設置可能とすべ
く、小型に構成する必要がある。例えば軸方向（図４の
左右方向）に亙る寸法も、極力小さくする必要がある。

【００１６】これに対し、前記図４に示した様な、自動
車用変速機として具体化した従来構造では、入力側ディ
スク２と、弾性部材である皿ばね２２と、係止部を構成
するローディングナット３２と、第四の歯車３１を固設
した出力軸１７とを、軸方向に亙り直列に配置してい
る。図５は、これら各部材２、２２、３２、３１の設置
部分を取り出した断面図である。この図５から明らかな
通り、トロイダル型無段変速機の軸方向寸法を小さくす
る為には、これら各部材２、２２、３２、３１を効率良
く設置する事が重要である。この為に、図４〜５に示し
た従来構造では、前記入力側ディスク２の背面中央部に
円形の凹部３３を形成し、この凹部３３の内側に、前記
皿ばね２２を設置していた。従って、この凹部３３の深
さ寸法分だけ、前記軸方向寸法を小さくできて、トロイ
ダル型無段変速機の小型軽量化を図れる。

【００１７】ところが、前記入力側ディスク２に凹部３
３を形成すると、この入力側ディスク２の剛性が小さく
なる事が避けられない。この様な凹部３３の存在に基づ
く剛性の低下は、前記軸方向寸法を小さくすべく、前記
凹部３３の深さ寸法を大きくする程著しくなる。トロイ
ダル型無段変速機の運転時に前記入力側ディスク２に
は、前記パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａ（図２〜
３参照）との当接部から、大きな荷重が加わる。そして
この荷重に基づいて前記入力側ディスク２には、大きな
曲げ応力が作用する。従って、上述の様な剛性の低下
は、この入力側ディスク２の耐久性低下に結び付く為、
好ましくない。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。

【００１８】

【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、回転自在な入力軸と、この入力軸の周囲に、この
入力軸に対する軸方向に亙る変位のみ自在に支持された
入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に、且
つ、この入力側ディスクに対する回転を自在に支持され
た出力側ディスクと、この出力側ディスク及び上記入力
側ディスクの互いに対向する前面にそれぞれ形成され
た、それぞれの断面形状が円弧形である出力側凹面及び
入力側凹面と、前記入力軸に対し捩れの位置にある枢軸
を中心として揺動する複数のトラニオンと、周面を回転
円弧面状の凸面とし、各トラニオンに支持された変位軸
に回転自在に支持されて、前記出力側、入力側両凹面の
間に挟持された複数のパワーローラと、前記入力軸の一
部外周面で前記入力側ディスクの背面から突出した部分
に固設された係止部と、この係止部と前記入力側ディス
クの背面との間に設けられ、この入力側ディスクを前記
出力側ディスクに向けて弾性的に押圧する弾性部材と、
前記入力側ディスクの背面側に、この入力側ディスクと
同心に、且つ、この入力側ディスクに対する回転を自在
に設けられた出力歯車と、この出力歯車を固定部分に支
持する為の軸受と、前記出力側ディスクの回転を前記出
力歯車に伝達する為の回転伝達手段とを備えている。

【００１９】特に、本発明のトロイダル型無段変速機に
於いては、前記軸受の内径寸法が少なくとも前記係止部
の外径寸法よりも大きく、これら軸受と係止部とが軸方
向に亙り互いに重畳した状態で配置されている。

【００２０】

【作用】上述の様に構成される本発明のトロイダル型無
段変速機が、入力軸と出力軸との間で回転力の伝達を行
う際の作用、並びにこれら両軸同士の間での変速比を変
える際の作用自体は、前述した従来構造の場合と同様で
ある。特に、本発明のトロイダル型無段変速機によれ
ば、係止部と軸受とを軸方向に亙り互いに重畳させた状
態で配置している。従って、入力側ディスクの背面に凹
部を形成しなくても、軸方向寸法を小さくできる。この
結果、入力側ディスクの耐久性を確保しつつ、トロイダ
ル型無段変速機の小型軽量化を図れる。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す、前記図５と同
様の図である。尚、本発明の特徴は、出力歯車を固定部
分に支持する為の軸受と弾性部材との大きさとの関係、
並びに前記軸受の取付位置を工夫する事で、入力側ディ
スク２の剛性を低下させる事なく、トロイダル型無段変
速機の軸方向寸法を小さくした点にある。その他の部分
の構成及び作用は、前述の図４に示した従来構造と同様
である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明
を省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

【００２２】入力軸１５を構成する後半部１５ｂの周囲
には入力側ディスク２を、ボールスプライン１６を介し
て支持している。従ってこの入力側ディスク２は、前記
後半部１５ｂに、軸方向（図１の左右方向）に亙る若干
の変位のみ自在に（後半部１５ｂに対する回転を不能
に）支持されている。前記後半部１５ｂの後端部（図１
の右端部）外周面で前記入力側ディスク２の背面（図１
の右側面）から突出した部分には、ローディングナット
３２を螺合固定し、係止部を構成している。そして、こ
のローディングナット３２の片面（図４の左面）と前記
入力側ディスク２の背面との間に、弾性部材である皿ば
ね２２を設けている。そして、この皿ばね２２によっ
て、前記入力側ディスク２を出力側ディスク４（図４）
に向け弾性的に押圧している。

【００２３】又、前記後半部１５ｂの後方には出力軸１
７を、この後半部１５ｂと同心に、且つこの後半部１５
とは独立して回転自在に支持している。即ち、ハウジン
グ１４の後面（図１の右側面）に結合固定された副ケー
シング３７の内側に前記出力軸１７を挿通すると共に、
この副ケーシング３７の内周面と出力軸１７の外周面と
の間に１対の玉軸受３８、３８を設けている。それぞれ
がアンギュラ型である１対の玉軸受３８、３８は、背面
組み合わせとされている。従ってこれら１対の玉軸受３
８、３８は、前記出力軸１７に加わるラジアル荷重だけ
でなく、アキシャル荷重も支承する。又、この出力軸１
７の前半部（図１の左半部）には、この出力軸１７の前
端面（図１の左端面）に開口する凹孔１８を形成してい
る。そして、この凹孔１８の開口端部に、前記後半部１
５ｂの後端部を挿入している。そして、これら開口端部
内周面と後端部外周面との間にニードル軸受１９を設け
て、前記後半部１５ｂの後端部を回転自在に支承してい
る。

【００２４】この様な出力軸１７の前端部外周面には、
出力歯車である第四の歯車３１を固設している。従って
この第四の歯車３１は、前記入力側ディスク２の背面側
に、前記入力側ディスク２と同心に、且つ、この入力側
ディスク２に対する回転を自在に設けられている。この
第四の歯車３１を支承すべく、固定部分であるハウジン
グ１４の仕切壁２０の一部で、前記ローディングナット
３２及び前記皿ばね２２の設置部分には、円孔３５を設
けている。この円孔３５の内径寸法は、これらローディ
ングナット３２及び皿ばね２２の外径寸法よりも十分に
大きい。

【００２５】一方、前記第四の歯車３１の前側面（図１
の左側面）には、円筒部３６を固設している。この円筒
部３６は、前記出力軸１７と同心であり、且つ、この円
筒部３６の内径寸法は、前記ローディングナット３２及
び皿ばね２２の外径寸法よりも大きい。そして、この円
筒部３６の外周面と前記円孔３５の内周面との間に、ニ
ードル軸受３９を設けている。このニードル軸受３９
が、出力歯車を固定部分に支持する為の軸受である。こ
の様なニードル軸受３９の内径寸法は、上述の説明並び
に図１の記載からも明らかな通り、前記皿ばね２２の外
径寸法よりも大きい。しかも、このニードル軸受３９の
前端部（図１の左端部）が前記皿ばね２２の直径方向外
方に存在する。

【００２６】上述の様に構成される本発明のトロイダル
型無段変速機が、前記後半部１５ｂを含んで構成される
入力軸１５と出力軸１７との間で回転力の伝達を行う際
の作用、並びにこれら両軸１５、１７同士の間での変速
比を変える際の作用自体は、前述した従来構造の場合と
同様である。

【００２７】特に、本発明のトロイダル型無段変速機に
よれば、弾性部材である皿ばね２２と、軸受であるニー
ドル軸受３９及び係止部であるローディングナット３２
とを軸方向（図１の左右方向）に亙り互いに重畳させた
状態で配置できる。従って、入力側ディスク２の背面
に、前述した従来構造の場合の様な凹部３３（図４〜５
参照）を形成しなくても、軸方向寸法を小さくできる。
この結果、入力側ディスク２の剛性を確保し、この入力
側ディスク２の耐久性を確保しつつ、トロイダル型無段
変速機の小型軽量化を図れる。尚、場合によっては、前
記ニードル軸受３９の内径を、前記ローディングナット
３２の外径よりは大きいが、皿ばね２２の内径より小さ
くしても、或る程度の小型軽量化を図れる。又、係止部
は、ローディングナット３２に限らず、入力軸１５と一
体の鍔部、或はストップリング等により入力軸１５に係
止される環体でも良い。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作
用するので、小型且つ軽量で、しかも優れた耐久性を有
するトロイダル型無段変速機を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す、要部断面図。

【図２】トロイダル型無段変速機の基本構造を、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】従来のトロイダル型無段変速機の具体的構造の
１例を示す断面図。

【図５】従来構造を示す要部断面図。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 入力側ディスク ２ａ 入力側凹面 ３ 出力軸 ４ 出力側ディスク ４ａ 出力側凹面 ５ トラニオン ６ 変位軸 ７ パワーローラ ７ａ 周面 ８ 加圧装置 ９ カム板 １０ 保持器 １１ ローラ １２、１３ カム面 １４ ハウジング １５ 入力軸 １５ａ 前半部 １５ｂ 後半部 １６ ボールスプライン １７ 出力軸 １８ 凹孔 １９ ニードル軸受 ２０ 仕切壁 ２１ 玉軸受 ２２ 皿ばね ２３ 隔壁 ２４ 通孔 ２５ 転がり軸受 ２６ スリーブ ２７ 第一の歯車 ２８ 伝達軸 ２９ 第二の歯車 ３０ 第三の歯車 ３１ 第四の歯車 ３２ ローディングナット ３３ 凹部 ３４ ニードル軸受 ３５ 円孔 ３６ 円筒部 ３７ 副ケーシング ３８ 玉軸受 ３９ ニードル軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 15/38

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在な入力軸と、この入力軸の周囲
   に、この入力軸に対する軸方向に亙る変位のみ自在に支
   持された入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心
   に、且つ、この入力側ディスクに対する回転を自在に支
   持された出力側ディスクと、この出力側ディスク及び上
   記入力側ディスクの互いに対向する前面にそれぞれ形成
   された、それぞれの断面形状が円弧形である出力側凹面
   及び入力側凹面と、前記入力軸に対し捩れの位置にある
   枢軸を中心として揺動する複数のトラニオンと、周面を
   回転円弧面状の凸面とし、各トラニオンに支持された変
   位軸に回転自在に支持されて、前記出力側、入力側両凹
   面の間に挟持された複数のパワーローラと、前記入力軸
   の一部外周面で前記入力側ディスクの背面から突出した
   部分に固設された係止部と、この係止部と前記入力側デ
   ィスクの背面との間に設けられ、この入力側ディスクを
   前記出力側ディスクに向けて弾性的に押圧する弾性部材
   と、前記入力側ディスクの背面側に、この入力側ディス
   クと同心に、且つ、この入力側ディスクに対する回転を
   自在に設けられた出力歯車と、この出力歯車を固定部分
   に支持する為の軸受と、前記出力側ディスクの回転を前
   記出力歯車に伝達する為の回転伝達手段とを備えたトロ
   イダル型無段変速機に於いて、前記軸受の内径寸法が少
   なくとも前記係止部の外径寸法よりも大きく、これら軸
   受と係止部とが軸方向に亙り互いに重畳した状態で配置
   されている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。