JP3438543B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

トロイダル型無段変速機

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JP3438543B2
JP3438543B2 JP21774297A JP21774297A JP3438543B2 JP 3438543 B2 JP3438543 B2 JP 3438543B2 JP 21774297 A JP21774297 A JP 21774297A JP 21774297 A JP21774297 A JP 21774297A JP 3438543 B2 JP3438543 B2 JP 3438543B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両などに採用さ
れるトロイダル型無段変速機の改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から車両用の無段変速機として、一
対のトロイダル状に形成された入力ディスク、出力ディ
スクを入力軸と同軸上に配設し、入出力ディスクに狭
持、押圧される一対のパワーローラの傾転角(傾斜角)
を変更することで任意の変速比を無段階に設定可能なト
ロイダル型無段変速機が知られており、このようなトロ
イダル型無段変速機のパワーローラは傾転自在なトラニ
オンに、偏心したピボットシャフトを介して回転自在に
軸支され、例えば、特開平7−174201号公報に開
示されるものが知られている。
【0003】これは、図4、図5に示すように、トラニ
オン3は上下の端部側に回転軸3zと同軸の回転軸部3
a、3bを形成する一方、これら回転軸部3a、3bの
間には、パワーローラ1を収装すべく入出力ディスクの
外周方向に張り出したオフセット部3cから形成され
る。なお、この例は、ダブルキャビティ型のトロイダル
型無段変速機を構成する変速ユニットのうちの一方を示
す。
【0004】トロイド状の溝を対向面に形成した一対の
入出力ディスクに狭持、押圧される一対のパワーローラ
1、1は、入出力ディスクの回転軸C0を挟んで配設さ
れた一対のトラニオン3、3のオフセット部3cに基端
を支持されたピボットシャフト2、2によって回転自在
に軸支され、トラニオン3、3はそれぞれ回転軸3zの
軸方向及び軸まわりに変位可能に支持される。
【0005】パワーローラ1は所定量だけ偏心したピボ
ットシャフト2に軸支されており、このピボットシャフ
ト2は基端をトラニオン3のオフセット部3cで揺動可
能に支持される一方、先端部に軸支されたパワーローラ
1は軸C2まわりに回転する。
【0006】トラニオン3の下部に形成された回転軸部
3bにはロッド3dが下方に向けて結合され、このロッ
ド3dに連結した油圧サーボシリンダ6のピストン6a
が、トラニオン3を軸3z方向へ駆動することで、パワ
ーローラ1は回転軸3zまわりに回動(以下、傾転とい
う)し、入力ディスクと出力ディスクの接触半径が変化
して変速比が連続的に変更される。
【0007】対向配置されたトラニオン3、3は、その
上部の回転軸部3a同士がアッパーリンク4を介して連
結され、下部の回転軸部3b同士がロアリンク5を介し
てそれぞれ連結されて、パワーローラ1に加わるスラス
ト力に抗して、アッパーリンク4、ロアリンク5はトラ
ニオン3、3の回転軸3z、3z間の軸間距離を一定に
保持する。
【0008】このアッパーリンク4及びロアリンク5
は、中央に設けた貫通孔4C、5Cを介してケーシング
10側のリンク支持部材12、13で揺動自在に支持さ
れる一方、両端部に設けた貫通孔4L、4R及び5L、
5Rを介して回転軸部3a、3bと連結し、トラニオン
3、3の相反する軸方向変位に応じて揺動するととも
に、トラニオン3、3の回転軸3zまわりの変位を許容
する。
【0009】このため、トラニオン3、3の上端側の回
転軸部3aと貫通孔4L、5Lの間には、貫通孔4L、
5L内周と摺接する球面軸受7、7と、回転軸部3a外
周と球面軸受7内周の間を転動するニードルベアリング
8がそれぞれ介装され、トラニオン3に対するアッパー
リンク4、ロアリンク5の傾斜を許容する一方、トラニ
オン3の径方向変位を規制する。なお、アッパーリンク
4及びロアリンク5の反対側の端部に形成された貫通孔
4R、5Rと回転軸部3a、3bも同様に連結される。
【0010】なお、球面軸受7と回転軸部3a、3bの
間に介装されたニードルベアリング8によって、トラニ
オン3は軸まわりの回転を円滑に行っている。
【0011】そして、変速の際には各トラニオン3の傾
転角(回転軸3zまわりの回動角)のずれを抑制するた
め、対向するトラニオン3、3はオフセット部3cの下
部に巻き付けたワイヤ41によって傾転角を同期させる
一方、隣り合う変速ユニットとの間では、一方のトラニ
オン3(図中左側)の回転軸部3bの下端に設けたプー
リ20’に巻き付けたワイヤ40によって傾転角の同期
を行っている。
【0012】このプーリ20’は、図5に示すように、
ロアリンク5の下方でトラニオン3の回転軸部3bに嵌
合しており、油圧サーボシリンダ6のピストン6aと一
体に形成された筒部6bがロッド部3dの外周に嵌合
し、この筒部6bの上端とプーリ20’の下面の間には
ワッシャ30が介装され、ロッド部3dの下端に締結し
たロックナット14によって、ピストン6aの筒部6b
がワッシャ30を介してプーリ20’の上面を回転軸部
3bに形成した段部3eへ押圧することで、トラニオン
3に結合されている。
【0013】なお、回転軸部3bには、段部3eが形成
されてニードルベアリング8が転動する外径の方が、プ
ーリ20’が嵌合する外径よりも大きく設定され、プー
リ20’を設けたトラニオン3と対向する図4の右側の
トラニオン3には、ワッシャ30と球面軸受7及びニー
ドルベアリング8との間にスペーサ50が介装されて、
上記と同様に、ロッド部3dの下端に螺合したロックナ
ット14によってロッド部3dとピストン6aの筒部6
bを締結している。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のトロイダル型無段変速機にあっては、変速時にはト
ラニオン3が軸3z方向に変位しながら傾転することで
変速比を連続的に変更するが、このとき、対向するトラ
ニオン3、3は相互に逆方向に変位するため、ロアリン
ク5はリンク支持部材13を中心に揺動することにな
る。すなわち、図4の左側のトラニオン3が上昇すると
右側のトラニオン3が下降して、ロアリンク5は時計ま
わりに揺動する。
【0015】この揺動に際して、ロアリンク5と図4の
左側の回転軸部3bを連結するニードルベアリング8と
球面軸受7には、図6に示すように、回転軸3z方向の
内力Fが径方向の一カ所、すなわち、外側(図中左側)
に発生する。この内力Fは、スキュー力と呼ばれ、ニー
ドルベアリング8のコロの自転軸が傾くことで発生し、
トラニオン3が上昇すると、このスキュー力Fは図6の
ように上方へ向けて作用し、この結果、スキュー力Fの
反力−Fによって球面軸受7は下方のプーリ20’の上
面へ向けて押圧されるため、プーリ20’は図6のよう
には傾斜する。
【0016】ここで、プーリ20’の上面はトラニオン
3の外側(入出力ディスクの外周側で図5の左側)のA
点を押圧されるため、トラニオン3の内側のC点ではプ
ーリ20’の上面が回転軸部3bの段部3eに押圧され
て、このC点を軸に傾くことになり、プーリ20’は外
周側の上面A点で受けた反力−Fを内周側のB点からワ
ッシャ30を介してピストン6aの筒部6bへ伝達す
る。筒部6bへ伝達される力は、図中C点から反力−F
を受けるA点までの距離をL1、図中C点から反力を伝
達するB点までの距離をL2とすると、球面軸受7の外
径は筒部6bよりも十分大きく設定されるため、L2>
L1となり、プーリ20’が受けたスキュー力Fの反力
−Fは、L2/L1のレバー比に応じて増幅されて筒部
6bを下方へ押圧する。筒部6bはトラニオン3のロッ
ド部3dに嵌合しているだけなので、この筒部6bに加
わる増幅された反力がロックナット14の引っ張り方向
に作用して軸力が増大する。
【0017】したがって、プーリ20’の接触点A、
B、Cのレバー比に応じて増幅されたスキュー力Fによ
るロックナット14の強度を増大させるには、ロックナ
ット14の軸力を増大させる必要があるが、ロックナッ
ト14及びロッド部3dの強度を増大させて耐久性を確
保しようとすると、各部品が大型化するとともに重量が
増大するという問題があった。
【0018】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、トラニオンとリンクの連結部に作用するス
キュー力の増幅を抑制して、耐久性を確保しながら各部
品の大型化と重量の増大を防ぐことを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、入力及び
出力ディスクの回転軸を挟んで対向配置されるととも
に、入力及び出力ディスクに狭持されるパワーローラを
軸支して、軸方向及び軸まわりに変位可能な複数のトラ
ニオンと、前記トラニオンを軸方向へそれぞれ駆動する
油圧シリンダと、前記トラニオンの両端部に形成された
回転軸部と、両端部に形成した貫通孔を介して対向配置
されたトラニオンの回転軸部を連結して揺動自在に支持
されたリンクと、前記回転軸部と前記リンクの貫通孔と
の間に介装されて、リンクとトラニオンの相対的な揺動
を許容する一方、前記回転軸部の径方向へのトラニオン
の変位を規制する軸受部材と、前記回転軸部に配設され
てワイヤを介して他のトラニオンと軸まわりの回動角を
同期させるとともに、前記軸受部材と接離可能なプーリ
とを備え、前記油圧シリンダのピストンの筒部をトラニ
オンから突設したロッド部外周に嵌合させて、この筒部
と回転軸部との間でプーリを狭持するとともに、ロッド
部下端に螺合した締結部材によってピストンの筒部とプ
ーリを回転軸部と一体に結合するトロイダル型無段変速
機において、前記プーリは、回転軸部側と当接する座面
を突設するとともに、回転軸線からトラニオンの外側へ
向けてピストン筒部の外径と内径の間と対応する位置
で、この座面に切り欠き部を形成する。
【0020】また、第2の発明は、前記第1の発明にお
いて、前記切り欠き部は、所定のテーパーを備える。
【0021】
【発明の効果】したがって、第1の発明は、変速の際に
はトラニオンが軸方向及び軸まわりに変位して、パワー
ローラを傾転させることで変速比を連続的に変更する
が、このとき、対向するトラニオンは相互に逆方向に変
位するため、リンクが揺動してプーリを設けた回転軸部
を連結する軸受部材に内力が発生し、この軸受部材を、
例えば、ニードルベアリングと球面軸受から構成した場
合、ニードルベアリングの内力はスキュー力Fとなって
トラニオン外側に発生し、このスキュー力Fの反力−F
によって球面軸受の外側には下方へ向けて押圧される
が、プーリ上面に設けた座面の外側には切り欠き部が設
けられて間隙が形成されるため、外側を押圧された球面
軸受は傾斜させることになり、このとき、球面軸受は座
面に形成した切り欠き部の頂部と当接する。切り欠き部
の位置を回転軸から外側へ向けてピストン筒部の外径と
内径の間と対応する位置としたので、スキュー力Fの反
力−Fは、前記従来例のように増幅されることなく、そ
のままピストンの筒部に伝達され、ロックナットの軸力
を増大する必要がなくなって、部品の強度を増大するこ
となく耐久性及び信頼性を確保することができ、各部品
の大型化と重量の増大を確実に防ぐことができ、さら
に、スキュー力Fの反力−Fによって前記従来例のよう
なプーリ20の傾斜を防止できるため、ワイヤを介して
プーリに連結された他のトラニオンとの傾転角を正確に
同期させて、変速制御の安定性を向上させることも可能
となる。
【0022】また、第2の発明は、切り欠き部に所定の
テーパー部を備えたため、座面と軸受部材の接触面圧を
低減して、プーリの座面と軸受部材の耐久性を向上させ
ることが可能となる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0024】図1は、前記従来例の図4に示したダブル
キャビティのトロイダル型無段変速機に本発明を適用し
た一例を示し、同一のものに同一の図番を付して重複説
明を省略する。
【0025】図1は、前記従来例のプーリ20’に代わ
って採用されるプーリ20を示し、(A)は平面図を、
(B)は(A)のD−D矢示断面図を示す。
【0026】円盤状に形成されたプーリ20の側面には
ワイヤ40を巻き付ける溝21が形成され、中心部に形
成された貫通孔20Hによってトラニオン3の回転軸部
3bかたんに嵌合する。
【0027】回転軸部3eに押圧されるプーリ20の上
面20Aには段部20Bを介して座面20Cがほぼ環状
に突設され、プーリ20はこの座面20Cを介して回転
軸部3bに押圧される。
【0028】この座面20Cは円形に形成されており、
球面軸受7と対向可能な外径を備えるとともに、回転軸
部3bの回転軸3zからトラニオン3の外側(例えば、
図中左側)へ向けて所定距離L3の位置には切り欠き部
20Dが形成され、切り欠き部20よりも外周では上面
20Aとほぼ平行となる。
【0029】ここで、切り欠き部20Dの形成位置であ
るL3は、図2に示すように、ピストン6aの筒部6b
の内周半径をL4、外周半径をL5とすると、 L3=(L4+L5)/2 ………(1) の関係に設定される。
【0030】以上のように形成されて、次に作用につい
て説明する。
【0031】変速の際にはトラニオン3が回転軸3z方
向に変位しながら軸まわりに回動し、パワーローラ1を
傾転させることで変速比を連続的に変更するが、このと
き、対向するトラニオン3、3は相互に逆方向に変位す
るため、ロアリンク5はリンク支持部材13を中心に揺
動し、図4の左側のトラニオン3が上昇した場合、右側
のトラニオン3が下降して、ロアリンク5は時計まわり
に揺動する。
【0032】この揺動時には図2のように、ロアリンク
5とプーリ20を設けた回転軸部3bを連結するニード
ルベアリング8と球面軸受7に、前記従来例と同様にス
キュー力Fが径方向の一カ所、すなわち、外側(図中左
側)に発生し、このスキュー力Fは図2のように上方へ
向けてニードルベアリング8作用し、スキュー力Fの反
力−Fによって球面軸受7の外側には下方へ向けて押圧
される。
【0033】外側を押圧された球面軸受7の下方には、
プーリ20の上面Aとの間に間隙が形成されるため、球
面軸受7は外側を下方へ傾斜させることになり、このと
き、座面20Cに形成した切り欠き部20Dの頂部であ
る図中E点と当接する。
【0034】したがって、スキュー力Fの反力−Fは、
切り欠き部20Dの頂部E点を介してプーリ20を下方
へ押圧することになる。
【0035】ここで、反力−Fが作用するE点は切り欠
き部20Dの位置=L3であるから、上記(1)式及び
図2のように、ピストン6aの筒部6bの外径と内径の
平均に等しい距離(L4+L5)/2に作用するため、
スキュー力Fの反力−Fは、前記従来例のように増幅さ
れることなく、ワッシャ30を介してそのまま筒部6b
に伝達される。
【0036】こうして、スキュー力Fの反力−Fが前記
従来例のように増幅されてロックナット14に加わるこ
とがないため、ロックナット14の軸力を増大する必要
がなくなって、プーリ20の座面20Cに切り欠き部2
0Dを設けるだけで、部品の強度を増大することなくロ
ックナット14の耐久性及び信頼性を確保することがで
き、ロックナット14やロッド部3dの大型化と重量の
増大を確実に防ぐことができるのである。
【0037】さらに、スキュー力Fの反力−Fによって
プーリ20が傾斜するのを防止できるため、ワイヤ40
を介してプーリ20に連結されたトラニオン3との傾転
角を正確に同期させて、変速制御の安定性を向上させる
ことも可能となる。
【0038】なお、上記実施形態では、切り欠き部20
Dを設ける位置を、回転軸3zから筒部6bの外径と内
径の平均に等しい距離(L4+L5)/2に設定した
が、L4<L3<L5となる位置であればよい。
【0039】図3は第2の実施形態を示し、前記第1実
施形態のプーリ20の切り欠き部20Dをテーパー部2
0D’としたもので、その他の構成は前記第1実施形態
と同様である。
【0040】テーパー部20D’の開始位置は前記切り
欠き部20Dと同様に、上記(1)式に基づいて設定さ
れ、回転軸3zから筒部6bの外径と内径の平均に等し
い距離(L4+L5)/2である図中E点を境にした座
面20Cからは、トラニオン3の外側へ向けて図中下方
に向けて傾斜したテーパー部20D’が形成される。
【0041】この場合、座面20と球面軸受7の接触を
頂部に代わってテーパー状とすることにより接触面圧を
低減して、プーリ20の座面20Cと球面軸受7の耐久
性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すプーリで、(A)は
プーリの平面図を、(B)は(A)のD−D矢示断面図
を示す。
【図2】同じく、プーリをトラニオンに組み付けた縦断
面図で、変速を行う際の力の作用を示す。
【図3】第2の実施形態を示し、プーリの断面図。
【図4】従来例を示し、トロイダル型無段変速機の縦断
面図。
【図5】同じく、プーリ及びトラニオン下部の拡大断面
図である。
【図6】同じく、変速を行う際の力の作用を示すプーリ
及びトラニオン下部の拡大断面図である。
【符号の説明】
1 パワーローラ 3 トラニオン 3a、3b 回転軸部 3c オフセット部 3d ロッド部 3z 回転軸 5 ロアリンク 6 油圧サーボシリンダ 6a ピストン 6b 筒部 7 球面軸受 8 ニードルベアリング 10 ケーシング 12、13 リンク支持部材 14 ロックナット 20 プーリ 20A 上面 20B 段部 20C 座面 20D 切り欠き部 30 ワッシャ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−216158(JP,A) 特開 平4−29659(JP,A) 特開 平6−129509(JP,A) 特開 平10−331938(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 13/00 - 15/56

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力及び出力ディスクの回転軸を挟んで
    対向配置されるとともに、入力及び出力ディスクに狭持
    されるパワーローラを軸支して、軸方向及び軸まわりに
    変位可能な複数のトラニオンと、 前記トラニオンを軸方向へそれぞれ駆動する油圧シリン
    ダと、 前記トラニオンの両端部に形成された回転軸部と、 両端部に形成した貫通孔を介して対向配置されたトラニ
    オンの回転軸部を連結して揺動自在に支持されたリンク
    と、 前記回転軸部と前記リンクの貫通孔との間に介装され
    て、リンクとトラニオンの相対的な揺動を許容する一
    方、前記回転軸部の径方向へのトラニオンの変位を規制
    する軸受部材と、 前記回転軸部に配設されてワイヤを介して他のトラニオ
    ンと軸まわりの回動角を同期させるとともに、前記軸受
    部材と接離可能なプーリとを備え、 前記油圧シリンダのピストンの筒部をトラニオンから突
    設したロッド部外周に嵌合させて、この筒部と回転軸部
    との間でプーリを狭持するとともに、ロッド部下端に螺
    合した締結部材によってピストンの筒部とプーリを回転
    軸部と一体に結合するトロイダル型無段変速機におい
    て、 前記プーリは、回転軸部側と当接する座面を突設すると
    ともに、回転軸線からトラニオンの外側へ向けてピスト
    ン筒部の外径と内径の間と対応する位置で、この座面に
    切り欠き部を形成したことを特徴とするトロイダル型無
    段変速機。
  2. 【請求項2】 前記切り欠き部は、所定のテーパーを備
    えた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。
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