JP3477732B2 - ハーフトロイダル型無段変速機 - Google Patents

ハーフトロイダル型無段変速機

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JP3477732B2
JP3477732B2 JP3618393A JP3618393A JP3477732B2 JP 3477732 B2 JP3477732 B2 JP 3477732B2 JP 3618393 A JP3618393 A JP 3618393A JP 3618393 A JP3618393 A JP 3618393A JP 3477732 B2 JP3477732 B2 JP 3477732B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明に係るハーフトロイダル
型無段変速機は、例えば自動車用の変速機として利用す
る。
【0002】
【従来の技術】自動車用変速機として、図11〜12に
略示する様なハーフ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。このハーフ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、入力部材である入力軸1と同心に入力側
ディスク2を支持し、出力部材である出力軸3の端部に
出力側ディスク4を固定している。ハーフトロイダル型
無段変速機を納めたケーシングの内面、或はこのケーシ
ング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、前記
軸5を中心とする円弧形の凹面をなしている。そして、
球面状の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加圧装置9を設け、この加圧
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に向け押圧している。この加圧装置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11〜12
の左側面)には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面1
3を形成し、又、前記入力側ディスク2の外側面(図1
1〜12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ハーフトロイダル型
無段変速機の使用時、入力軸1の回転に伴なってカム板
10が回転すると、カム面13によって複数個のローラ
12、12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11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12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4
a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11図12との中間にすれば、入力軸1と出力軸3
との間で、中間の変速比を得る事が出来る。
【0009】更に、図13は、実願昭61−87523
号(実開昭62−199557号)のマイクロフィルム
に記載されたハーフトロイダル型無段変速機で、自動車
用変速機としてより具体化した構造を示している。エン
ジンのクランク軸の回転は、クラッチ15を介して入力
軸16に伝達され、この入力軸16の中間部にスプライ
ン係合したカム板10を回転させる。そして、このカム
板10を含んで構成される加圧装置9の作動により、入
力側ディスク2を、出力側ディスク4に向け図13で左
方に押圧しつつ、回転させる。入力側ディスク2の回転
は、パワーローラ8、8によって出力側ディスク4に伝
達される。
【0010】この出力側ディスク4は前記入力軸16の
周囲に、ニードル軸受17により支持され、この出力側
ディスク4と一体とされた円筒状の出力軸29はハウジ
ング18の内側に、アンギュラ型の玉軸受19により支
持されている。一方、前記入力軸16の一端(図13
右端)は前記ハウジング18の内側にころ軸受20によ
り、他端は前記ハウジング18の内側にアンギュラ型の
玉軸受21により、それぞれ回転自在に支持されてい
る。
【0011】前記出力軸29の外周面には、駆動側前進
ギヤ22と駆動側後退ギヤ23とを一体とした伝達ギヤ
24が、スプライン係合している。車両の前進時にはこ
の伝達ギヤ24を右行させて、前記駆動側前進ギヤ22
と、取り出し軸25の中間部に設けた従動側前進ギヤ2
6とを直接噛合させ、後退時には前記伝達ギヤ24を左
行させて、前記駆動側後退ギヤ23と、前記取り出し軸
25の中間部に固定した従動側後退ギヤ27とを、図示
しない中間ギヤを介して噛合させる。
【0012】上述の様に構成されるハーフトロイダル型
無段変速機の使用時には、エンジンによりクラッチ15
を介して入力軸16を回転させ、前記伝達ギヤ24を適
宜の方向に移動させれば、前記取り出し軸25を任意方
向に回転させられる。又、各トラニオン6、6を揺動さ
せて、各パワーローラ8、8の周面8a、8aと、入力
側、出力側両ディスク2、4の内側面2a、4aとの接
触位置を変えれば、前記入力軸16と取り出し軸25と
の回転速度比を変える事が出来る。
【0013】上述の様なハーフトロイダル型無段変速機
の運転時には、前記加圧装置9の作動に基づき、入力側
ディスク2を出力側ディスク4に向け押圧する。この結
果、加圧装置9を構成するカム板10を支持した入力軸
16には、図13で右方向のスラスト荷重が、前記押圧
に基づく反力として加わる。このスラスト荷重は、前記
入力軸16の端部に螺合したナット28を介して、前記
玉軸受21により支承される。又、加圧装置9の作動に
より前記出力軸29には、図13で左方向のスラスト荷
重が、入力側、出力側両ディスク2、4とパワーローラ
8、8とを介して加わる。このスラスト荷重は、前記玉
軸受19により支承される。
【0014】尚、図13で30はエンジンブレーキ用ク
ラッチ、31は直結用クラッチであるが、これらの構造
及び作用に就いては、前記マイクロフィルムに詳しく記
載されており、又、本発明の要旨とも関係しないので、
詳しい説明は省略する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、運転時に生
じるスラスト荷重に基づくトルク損失を少なく抑える事
で、効率の良いハーフトロイダル型無段変速機を得る事
を目的としている。
【0016】前述の図13に示した従来構造の場合、運
転時に加圧装置9の作動に基づいて発生する、互いに反
対方向のスラスト荷重は、2個の玉軸受19、21によ
り、独立して支承していた。従って、前記スラスト荷重
に基づく玉軸受19、21部分でのトルク損失は、互い
に独立して発生する。
【0017】前記スラスト荷重は相当に大きく、従って
各玉軸受19、21部分でのトルク損失も相当に大きく
なる。従って、トルク損失が独立して2個所で発生する
と、ハーフトロイダル型無段変速機全体としての損失が
相当に大きくなり、ハーフトロイダル型無段変速機全体
としての効率悪化に結び付く為、好ましくない。
【0018】本発明のハーフトロイダル型無段変速機
は、上述の様な事情に鑑みて発明したものである。
【0019】
【課題を解決する為の手段】本発明のハーフトロイダル
型無段変速機は何れも、前述した従来のハーフトロイダ
ル型無段変速機と同様に、入力部材と、この入力部材と
同心に配置され、前記入力部材の回転に伴なって回転す
る入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に配置
され、且つこの入力側ディスクに対する回転自在に支持
された出力側ディスクと、この出力側ディスクと同心に
配置され、前記出力側ディスクの回転に伴なって回転す
る出力部材と、運転時に前記入力側ディスクと出力側デ
ィスクとの内の一方のディスクを、他方のディスクに向
け押圧する加圧装置と、入力側、出力側両ディスクの中
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、このトラニオンに回転自在に支持された
状態で、前記入力側、出力側両ディスクの間に挟持され
たパワーローラとを備え、入力側、出力側両ディスクの
互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面
とし、パワーローラの周面を球面状の凸面として、この
周面と前記内側面とを当接させる事により構成されてい
る。
【0020】特に、本発明の内で請求項1に記載したハ
ーフトロイダル型無段変速機に於いては、前記入力部材
と出力部材との内の一方の部材と前記入力側ディスクと
の間に設けられ、これら入力側ディスクと前記一方の部
材との相対回転を自在とすると共に、前記加圧装置の作
動に基づいて前記入力側ディスクに加わるスラスト方向
の荷重を支承する、1個の転がり軸受と、前記一方の部
材と固定部分との間に設けられ、前記一方の部材の前記
固定部分に対する回転を自在としつつ、前記一方の部材
に加わる両方向のスラスト荷重を支承自在な、互いに別
体に構成されて接触角を互いに逆方向にした第一、第二
の転がり軸受を組み合わせて成る転がり軸受組とを備
、前記入力側ディスクの回転速度よりも前記出力側デ
ィスクの回転速度が遅くなる減速時に前記スラスト荷重
を支承する第二の転がり軸受を、前記入力側ディスクの
回転速度よりも前記出力側ディスクの回転速度が速くな
る増速時にスラスト荷重を支承する第一の転がり軸受よ
りも大型にした事を特徴としている。
【0021】更に、請求項2に記載したハーフトロイダ
ル型無段変速機に於いては、前記1個の転がり軸受を、
一方の部材と入力側ディスクとの間に代えて、前記一方
の部材と出力側ディスクとの間に設け、この出力側ディ
スクと前記一方の部材との相対回転を自在とすると共
に、加圧装置の作動に基づいて前記出力側ディスクに加
わるスラスト方向の荷重を支承自在としている。
【0022】
【作用】上述の様に構成される本発明のハーフトロイダ
ル型無段変速機が、入力部材と出力部材との間で回転速
度比を変える際の作用自体は、前述の従来構造の場合と
同様である。
【0023】特に、本発明のハーフトロイダル型無段変
速機の場合、1個の転がり軸受が、加圧装置の作動に基
づいて入力側ディスク(請求項1の場合)又は出力側デ
ィスク(請求項2の場合)に加わるスラスト方向の荷重
を支承する他、転がり軸受組を構成する第一、第二の転
がり軸受の一方の転がり軸受が、一方の部材に加わるス
ラスト荷重を支承する。この一方の部材に加わるスラス
ト荷重は、前記入力側ディスクに加わるスラスト荷重
と、前記出力側ディスクに加わるスラスト荷重との差に
基づいて発生し、大きなスラスト荷重に対応する方向に
加わるものであり、前記入力側、出力側両ディスクに発
生する荷重そのものよりも小さい。
【0024】従って、前記転がり軸受組部分でのトルク
損失は小さいもので済み、ハーフトロイダル型無段変速
機全体としてのトルク損失の軽減により、ハーフトロイ
ダル型無段変速機の効率向上を図れる。特に、本発明の
場合には、減速時に前記スラスト荷重を支承する第二の
転がり軸受を、増速時にスラスト荷重を支承する第一の
転がり軸受よりも大型にしている為、前記トルク損失の
軽減に基づくハーフトロイダル型無段変速機の効率向上
を、高次元で図れる。即ち、エンジンから入力軸に加え
られるトルクは、減速時が増速時に比べて大きい。従っ
て、減速時に前記スラスト荷重を支承する前記第二の転
がり軸受は、負荷容量を確保する必要上、或る程度大型
のものを使用する必要がある。一方、増速時に前記スラ
スト荷重を支承する前記第一の転がり軸受は、要求され
る負荷容量が小さい分、前記第二の転がり軸受よりも小
型のもので足りる。転がり軸受に加わる荷重の大きさが
同じとした場合、この転がり軸受部分でのトルク損失
は、この転がり軸受が大型化する程大きくなる。これに
対して本発明の場合には、要求される負荷容量が小さい
前記第一の転がり軸受を、同じく負荷容量が大きい前記
第二の転がり軸受に比べて小型にしているので、増速時
に於けるトルク損失を低減できて、その分、ハーフトロ
イダル型無段変速機の効率をより向上させられる。
【0025】
【実施例】図1は、請求項1に対応する、本発明の第一
実施例を示している。入力部材であり、基端部(図1の
右端部)をエンジンのクランクシャフトに接続して、こ
のクランクシャフトにより駆動される入力軸32は、ハ
ウジング内に設けた第一支持部33の内側に、ニードル
軸受34と深溝型の玉軸受35とにより、回転自在に支
持されている。この入力軸32の中間部には、先端側
(図1の左側)に開口する円筒部36が、設けられてい
る。
【0026】この円筒部36には、出力部材である出力
軸37の基端部37aを挿入している。そして、この基
端部37aの外周面と前記円筒部36の内周面との間
に、ニードル軸受38を設けている。又、この出力軸3
7の先端部は、前記ハウジング内に設けた第二支持部3
9の内側に、それぞれの接触角を互いに逆方向とした所
謂正面組み合わせにより組み合わされた、第一アンギュ
ラ玉軸受40と第二アンギュラ玉軸受41とにより、回
転自在に支持している。互いに別体に構成されたこれら
第一、第二両アンギュラ玉軸受40、41が転がり軸受
組42を構成して、一方の部材である前記出力軸37
を、固定部分である前記第二支持部39に、回転自在
に、且つ両方向のスラスト荷重を支承自在に支持してい
る。前記両アンギュラ玉軸受40、41の内、減速時に
スラスト荷重を支承する第二アンギュラ玉軸受41を、
増速時にスラスト荷重を支承する第一アンギュラ玉軸受
40よりも大型にしている。この理由は後述する。
【0027】即ち、前記第一、第二両アンギュラ玉軸受
40、41の内輪43、44同士を、スペーサ45を介
して突き合わせると共に、両内輪43、44とスペーサ
45とを、前記出力軸37の外周面に形成した鍔部46
の片側面(図1の左側面)と、この出力軸37先端部の
雄螺子部47に螺合させたナット48との間で、挟持固
定している。又、第一アンギュラ玉軸受40の外輪49
の端面(図1の右端面)は、前記第二支持部39の内周
面39aに形成した段部50に突き当て、第二アンギュ
ラ玉軸受41の外輪51の端面(図1の左端面)は、前
記内周面39aに止着したストップリング52により抑
え付けている。この結果前記出力軸37は、前記入力軸
32と同心に、且つ、前記入力軸32とは独立して回転
自在に、前記ハウジングの内側に支持される。前記第
一、第二両アンギュラ玉軸受40、41は、組み付け時
には特に与圧付与を行なわなくても良い。
【0028】前記出力軸37の中間部分には、入力側デ
ィスク2と出力側ディスク4とを、両ディスク2、4の
内側面2a、4a同士を互いに対向させた状態で、支持
している。この内の入力側ディスク2の内周面と前記出
力軸37の外周面との間にはニードル軸受53を設け
て、出力軸37と入力側ディスク2との間の相対回転を
自在としている。又、前記出力軸37の外周面と前記出
力側ディスク4の内周面との間には、第一スプライン係
合部54を設けている。
【0029】図示の実施例の場合、前記出力側ディスク
4の外側面で、直径方向中央寄り部分に、凹部55を形
成している。そして、この凹部55の奥面55aと前記
鍔部46の他側面(図1の右側面)との間で、出力ギヤ
56のボス部57を挟持している。このボス部57と前
記出力軸37の外周面との間には、第二スプライン係合
部58を設けている。従って、前記出力側ディスク4及
び出力ギヤ56は、前記出力軸37と同期して回転す
る。
【0030】前記入力側ディスク2と出力側ディスク4
との間には、複数のトラニオン6、6を揺動自在に設
け、各トラニオン6、6にそれぞれパワーローラ8、8
を、回転自在に支持している。又、各トラニオン6、6
とパワーローラ8、8との間には、それぞれスラスト軸
受68、68を設けて、ハーフトロイダル型無段変速機
の運転時に、各パワーローラ8、8に加わるスラスト荷
重を支承自在としている。
【0031】一方、前記出力軸37の基端寄り中間部分
には、加圧装置9を構成するカム板10が、ニードル軸
受59と、1個の転がり軸受である、第三アンギュラ玉
軸受60とにより、前記出力軸37に対する回転を自在
として、支持している。又、前記出力軸37の中間部
で、前記ニードル軸受59よりも基端寄り部分に設けた
雄螺子部61には、フランジナット62を螺合固定して
いる。そして、このフランジナット62と、前記第三ア
ンギュラ玉軸受60を構成する内輪63の端面との間
に、皿ばね64を設けている。前記加圧装置9の作動時
に前記カム板10は、この皿ばね64を押し潰しつつ、
図1で右行する。この皿ばね64によって、前記パワー
ローラ8、8を設置したトロイダル部に予圧を付与して
おり、負荷が加わるとこの皿ばね64が圧縮され、カム
板10のカム面13と入力側ディスク2のカム面14と
で推力(後述するスラスト荷重F1 )が発生する。即
ち、前記カム面14と前記カム板10側面のカム面13
との間には、保持器11に回転自在に保持された複数個
のローラ12、12を設けている。従って、前記カム板
10の回転時には前記入力側ディスク2を、前記出力側
ディスク4に向け(前記スラスト荷重F1 で)押圧しつ
つ、回転させる。
【0032】前記カム板10の外側面(カム面13と反
対面)で直径方向中間位置には、複数の突起65、65
を、前記カム板10の中心軸を中心とする単一円弧上
に、等間隔且つ間欠的に固設している。一方、前記入力
軸32の先端部に形成した円輪部66の外周縁は歯車状
に形成して、この外周縁に複数の突起67、67を、等
間隔且つ間欠的に固設している。そして、この突起6
7、67と前記カム板10外側面の突起65、65とを
互いに噛合させている。従って、前記カム板10は、前
記入力軸32の回転に伴なって回転する。
【0033】上述の様に構成される本発明のハーフトロ
イダル型無段変速機の作用は、次の通りである。入力軸
32を回転させ、カム板10、ローラ12、12を介し
て入力側ディスク2を回転させると、この入力側ディス
ク2の内側面2aと当接したパワーローラ8、8が回転
し、この回転が出力側ディスク4に伝達される。この出
力側ディスク4の回転は、第一スプライン係合部54を
介して出力軸37に伝達され、更に第二スプライン係合
部58を介して出力ギヤ56に伝達され、この出力ギヤ
56が回転する。この出力ギヤ56の回転は、図示しな
いギヤ組立を介してドライブシャフトに伝達され、自動
車を駆動する。自動車の前進、後退を切り換える為の構
造は、このギヤ組立中に組み込む。
【0034】入力軸32と出力軸37との間の回転速度
比を変えるには、前記トラニオン6、6を揺動させて、
各パワーローラ8、8の周面8a、8aと、前記入力
側、出力側両ディスク2、4の内側面2a、4aとの当
接位置を変える。以上の作用は、前述の従来構造と基本
的には変わる点はない。
【0035】特に、本発明のハーフトロイダル型無段変
速機の場合、前記入力軸32を回転駆動する際に、1個
の転がり軸受である第三アンギュラ玉軸受60が、前記
加圧装置9の作動に基づいて入力側ディスク2を押圧す
る力の反力として、前記カム板10に加わる、スラスト
荷重F1 を支承する。このスラスト荷重F1 は、内輪6
3と皿ばね64とを介して出力軸37に伝達され、この
結果前記出力軸37には、前記スラスト荷重F1 が、図
1で右方向に加わる。尚、前記皿ばね64の圧縮に伴な
って前記ニードル軸受59は、出力軸37に対し軸方向
に変化する。
【0036】一方、前記加圧装置9に基づいて前記入力
側ディスク2に加えられたスラスト方向の力は、各パワ
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、前記入力側ディスク2と反対
方向のスラスト荷重F2 が加わる。更に、このスラスト
荷重F2 は、出力ギヤ56のボス部57、鍔部46を介
して、出力軸37に伝達される。この結果、この出力軸
37にはスラスト荷重F2 が、前記スラスト荷重F1
は逆方向に加わる。従って、前記出力軸37には、両ス
ラスト荷重F1 、F2 の差分(|F1 −F2 |)だけの
スラスト荷重が、大きなスラスト荷重に対応する方向に
加わる。
【0037】例えば前記出力側ディスク4から出力軸3
7に加えられるスラスト荷重F2 は、図1に示す様に入
力側ディスク2と出力側ディスク4とが等速で回転する
場合には等しく(F1 =F2 )なる。従って、この場合
には、前記両スラスト荷重F1 、F2 は打ち消し合っ
て、前記出力軸37にスラスト荷重が作用していないの
と同じ状態となる。この状態では、第一、第二両アンギ
ュラ玉軸受40、41の何れにもスラスト荷重が作用せ
ず、これら両アンギュラ玉軸受40、41によるトルク
損失は僅少となる。
【0038】一方、第三アンギュラ玉軸受60には、常
に前記スラスト荷重F1 が加わっている。従って、ハー
トロイダル型無段変速機の運転時に発生するスラスト
荷重を支承する為に設けた、第一〜第三アンギュラ玉軸
受40、41、60に加わるスラスト荷重の合計は、F
1 だけになる。これに対して、前記図13に示した従来
構造の場合、スラスト荷重の合計は2F1 になる。
【0039】この様に、本発明のハーフトロイダル型無
段変速機の場合、総てのアンギュラ玉軸受40、41、
60のトルク損失の合計を、前記従来構造に比べて大幅
に低減出来る。自動車用変速機として使用する場合に
は、入力側ディスク2と出力側ディスク4との回転速度
が近い状態で運転する事が多く、この場合にはF1 ≒F
2 となる為、前記トルク損失の低減効果は重要である。
【0040】各パワーローラ8、8を、前記図11に示
す様に傾斜させ、前記入力側ディスク2と出力側ディス
ク4との間で減速を行なう場合には、前記出力側ディス
ク4から出力軸37に加えられるスラスト荷重F2 は、
前記カム板10に加わる反力に基づくスラスト荷重F1
よりも大きく(F2 >F1 )なる。この状態で前記出力
軸37には、F2 −F1 なるスラスト荷重が、前記出力
軸37に対して、図1で左方向に加わる。このスラスト
荷重F2 −F1 は、前記転がり軸受組42を構成する第
一、第二両アンギュラ玉軸受40、41の内、比較的大
型の第二アンギュラ玉軸受41により支承する。
【0041】この様に、減速状態で前記第一〜第三アン
ギュラ玉軸受40、41、60に加わるスラスト荷重の
合計は、F1 +(F2 −F1 )=F2 だけになる。これ
に対して、前記図13に示した従来構造の場合、スラス
ト荷重の合計はF1 +F2 になる。従って、本発明の
ーフトロイダル型無段変速機は、減速時に於いても、従
来構造に比べてトルク損失の低減を図れる。
【0042】各パワーローラ8、8を、前記図12に示
す様に傾斜させ、前記入力側ディスク2と出力側ディス
ク4との間で増速を行なう場合には、前記出力側ディス
ク4から出力軸37に加えられるスラスト荷重F2 は、
前記カム板10に加わる反力に基づくスラスト荷重F1
よりも小さく(F2 <F1 )なる。この状態で前記出力
軸37には、F1 −F2 なるスラスト荷重が、前記出力
軸37に対して、図1で右方向に加わる。このスラスト
荷重F1 −F2 は、前記転がり軸受組42を構成する第
一、第二両アンギュラ玉軸受40、41の内、比較的小
型の第一アンギュラ玉軸受40により支承する。
【0043】この様に、増速状態で前記第一〜第三アン
ギュラ玉軸受40、41、60に加わるスラスト荷重の
合計は、F1 +(F1 −F2 )=2F1 −F2 になる。
これに対して、前記図13に示した従来構造の場合、ス
ラスト荷重の合計はF1 +F2 になる。(2F1 −F
2 )と(F1 +F2 )とを比較した場合、F1 >2F2
の場合にのみ、(2F1 −F2 )>(F1 +F2 )とな
る。但し、自動車用変速機として使用する場合には、増
速比は限られたものとなり、F1 >2F2 となる事は殆
どない。即ち、通常の使用状態では、F1 <2F2 で、
(2F1 −F2 )<(F1 +F2 )である。従って、本
発明のハーフトロイダル型無段変速機は、実際問題とし
ては、増速時に於いても、従来構造に比べてトルク損失
の低減を図れる。
【0044】尚、前記転がり軸受組42を構成する第
一、第二両アンギュラ玉軸受40、41の内、減速時に
スラスト荷重を支承する第二アンギュラ玉軸受41を、
増速時にスラスト荷重を支承する第一アンギュラ玉軸受
40よりも大型にしたのは、減速時が増速時に比べて、
エンジンから入力軸32に加えられるトルクが大きい為
である。即ち、増速時にエンジンから前記入力軸32に
加わるトルクは、減速時に加わるトルクに比べて小さい
ので、比較的小型である前記第一アンギュラ玉軸受40
によっても、前記スラスト荷重F 1 −F 2 を十分に支承
できる。言い換えれば、前記第一アンギュラ玉軸受40
の耐久性を十分に確保できる。そして、小型の第一アン
ギュラ玉軸受40により前記スラスト荷重F 1 −F 2
支承する事で、増速時に於けるトルク損失の低減を図れ
る。本発明の対象となるハーフトロイダル型無段変速機
は、自動車の走行に伴って、増速状態で運転される場合
が多いので、増速時に於けるトルク損失の低減を図れる
事は、燃費性能を初めとする、自動車の走行性能向上の
面から重要である。
【0045】次に、図2は、請求項1に対応する、本発
明の第二実施例を示している。本実施例の場合、入力側
ディスク2と出力側ディスク4とを、前記第一実施例の
場合とは左右逆に配置している。この為、前記入力軸3
2の両端をハウジング内に設けた支持部69、69に、
それぞれ深溝型の玉軸受70、70を介して、回転自在
に支持している。そして、この入力軸32の先端部(図
2の左端部)に、円輪状の伝達板71の内周縁を、スプ
ライン係合部72を介して支持している。
【0046】前記入力軸32の周囲には円環状の出力軸
74を配置している。この出力軸74の先端部内周面
と、前記入力軸73の中間部先端寄り部分外周面との間
には、ニードル軸受75を設けている。又、前記出力軸
74の基端部外周面と、前記ハウジングに設けた第二支
持部39の内周面39aとの間には、第一アンギュラ玉
軸受40と第二アンギュラ玉軸受41とから成る、転が
り軸受組42を設けて、この出力軸74に加わる、両方
向のスラスト荷重を支承自在としている。
【0047】又、前記出力軸74の中間部外周面には出
力ギヤ56を螺合固定し、更にこの出力ギヤ56に対し
て出力側ディスク4を螺合固定している。この出力側デ
ィスク4の内周面と出力軸74の外周面との間に設けた
ころ軸受76は、出力側ディスク4に加わるラジアル荷
重を支承する為のものである。使用時に出力側ディスク
4が出力軸74に対し回転する事はない。
【0048】その他の構成及び作用は、前述の第一実施
例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付し
て重複する説明を省略する。
【0049】次に、図3は、請求項2に対応する、本発
明の第三実施例を示している。ハウジングに設けた第一
支持部33の内側には入力軸73を、ニードル軸受34
を介して、回転自在に支承している。一方、前記ハウジ
ングに設けた第二支持部39の内側には前記入力軸73
の先端部を、第一アンギュラ玉軸受40と第二アンギュ
ラ玉軸受41とから成る転がり軸受組42により、回転
自在に支承すると共に、前記入力軸73に加わる両方向
のスラスト荷重を支承自在としている。
【0050】前記入力軸73の中間部基端寄り部分に
は、加圧装置9を構成するカム板10の内周縁を、スプ
ライン係合部77により支承している。そして、このカ
ム板10と前記入力軸73に螺合固定したフランジナッ
ト62との間に、皿ばね64を挟持している。
【0051】一方、前記入力軸73の中間部先端寄り部
分には、保持筒78を外嵌固定している。そして、この
保持筒78の内側に、出力部材である出力ギヤ56のボ
ス部57を、1個の転がり軸受である、第三アンギュラ
玉軸受60により、回転自在に支承している。
【0052】本実施例の場合、前記入力軸73を回転駆
動する際に、加圧装置9の作動に基づいて入力軸73に
スラスト荷重F1 が、図3で右方向に加わる。又、出力
側ディスク4には、前記加圧装置9の作動に基づき、出
力側ディスク2、パワーローラ8、8を介してスラスト
荷重F2 が、前記スラスト荷重F1 とは逆方向に加わ
る。このスラスト荷重F2 は、常に前記第三アンギュラ
玉軸受60により支承される。
【0053】更に、このスラスト荷重F2 は、前記保持
筒78を介して、前記入力軸73に伝達される。従っ
て、この入力軸73には、互いに逆方向のスラスト荷重
1 、F2 が加えられる。この結果、前記入力軸73に
は、両スラスト荷重F1 、F2の差分(|F1 −F2
|)だけのスラスト荷重が、両スラスト荷重の大きさに
応じた方向に加わる。
【0054】例えば、入力側ディスク2と出力側ディス
ク4とが等速で回転する場合には等しく(F1 =F2
なり、前記両スラスト荷重は打ち消し合って、前記入力
軸73にスラスト荷重が作用していないのと同じ状態と
なる。この状態では、前記第一、第二両アンギュラ玉軸
受40、41には、何れもスラスト荷重が作用せず、こ
れら両アンギュラ玉軸受40、41によるトルク損失は
僅少となる。
【0055】各パワーローラ8、8を、前記図11に示
す様に傾斜させ、前記入力側ディスク2と出力側ディス
ク4との間で減速を行なう場合には、前記出力側ディス
ク4から入力軸73に加えられるスラスト荷重F2 は、
前記カム板10に加わる反力に基づくスラスト荷重F1
よりも大きく(F2 >F1 )なる。この状態で前記入力
軸73には、F2 −F1 なるスラスト荷重が、前記出力
軸37に対して、図3で左方向に加わる。このスラスト
荷重F2 −F1 は、前記転がり軸受組42を構成する第
一、第二両アンギュラ玉軸受40、41の内、比較的大
型の第二アンギュラ玉軸受41により支承する。
【0056】この様に、減速状態で前記第一〜第三アン
ギュラ玉軸受40、41、60に加わるスラスト荷重の
合計は、F2 +(F2 −F1 )=2F2 −F1 となり、
前記第一実施例に於ける増速状態と同様、従来構造に比
べてトルク損失の低減を図れる。即ち、F2 >F1 とな
るのは、自動車の発進直後等、極く僅かの間だけであ
り、全体としてはトルク損失が低減する。
【0057】各パワーローラ8、8を、前記図12に示
す様に傾斜させ、前記入力側ディスク2と出力側ディス
ク4との間で増速を行なう場合には、前記スラスト荷重
2は、前記スラスト荷重F1 よりも小さく(F2 <F1
)なり、F1 −F2 なるスラスト荷重が、前記入力軸
73に対して、図3で右方向に加わる。このスラスト荷
重F1 −F2 は、前記転がり軸受組42を構成する第
一、第二両アンギュラ玉軸受40、41の内、比較的小
型の第一アンギュラ玉軸受40により支承する。
【0058】この様に、増速状態で前記第一〜第三アン
ギュラ玉軸受40、41、60に加わるスラスト荷重の
合計は、F2 +(F1 −F2 )=F1 だけになり、前述
した第一実施例に於ける減速状態の場合と同様に、従来
構造に比べてトルク損失の低減を図れる。
【0059】その他の構成及び作用は、前述の第一実施
例の場合と同様であるので、同等部分には同一符号を付
して、重複する説明を省略する。
【0060】次に、図4は、請求項2に対応する、本発
明の第四実施例を示している。本実施例の場合、上述の
第三実施例の場合とは逆に、入力軸73を支承する為の
ニードル軸受34をこの入力軸73の先端側に、転がり
軸受組42を基端側に、それぞれ設けている。その他の
構成及び作用は、上述の第三実施例の場合と同様である
為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省
略する。
【0061】次に、図5は、請求項2に対応する、本発
明の第五実施例を示している。本実施例の場合、前述の
第三実施例の場合とは逆に、入力側ディスク2を入力軸
73の先端側に、出力側ディスク4を基端側に、それぞ
れ設けている。これに対応して、転がり軸受組42を構
成する第一、第二両アンギュラ玉軸受40、41の配列
も、前記第三実施例とは逆にしている。その他の構成及
び作用は、上述の第三実施例の場合と同様である為、同
等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略す
る。
【0062】次に、図6は、請求項2に対応する、本発
明の第六実施例を示している。本実施例の場合、前述の
第四実施例の場合とは逆に、入力側ディスク2を入力軸
73の先端側に、出力側ディスク4を基端側に、それぞ
れ設けている。これに対応して、転がり軸受組42を構
成する第一、第二両アンギュラ玉軸受40、41の配列
も、前記第四実施例とは逆にしている。その他の構成及
び作用は、上述の第四実施例の場合と同様である為、同
等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略す
る。
【0063】次に、図7〜10は、請求項2に対応す
る。本発明の第七〜第十実施例を示している。これら各
実施例の場合、加圧装置9を、出力側ディスク4の外側
面と、出力部材である出力ギヤ56との間に設けてい
る。従って、加圧装置9を構成する一方のカム面13
は、前記出力ギヤ56の側面に形成している。その他の
構成及び作用は、それぞれ前述の第三〜第六実施例の場
合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重
複する説明を省略する。
【0064】
【0065】
【発明の効果】本発明のハーフ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、運転時に生
じるスラスト荷重に基づくトルク損失を少なく抑える事
で、効率の良いハーフ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】本発明の第一実施例を示す断面図。
【図2】同第二実施例を示す断面図。
【図3】同第三実施例を示す断面図。
【図4】同第四実施例を示す断面図。
【図5】同第五実施例を示す断面図。
【図6】同第六実施例を示す断面図。
【図7】同第七実施例を示す断面図。
【図8】同第八実施例を示す断面図。
【図9】同第九実施例を示す断面図。
【図10】同第十実施例を示す断面図。
【図11】従来から知られたハーフ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12】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図13】従来の具体的構造の1例を示す断面図。
【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 加圧装置 10 カム板 11 保持器 12 ローラ 13、14 カム面 15 クラッチ 16 入力軸 17 ニードル軸受 18 ハウジング 19 玉軸受 20 ころ軸受 21 玉軸受 22 駆動側前進ギヤ 23 駆動側後退ギヤ 24 伝達ギヤ 25 取り出し軸 26 従動側前進ギヤ 27 従動側後退ギヤ 28 ナット 29 出力軸 30 エンジンブレーキ用クラッチ 31 直結用クラッチ 32 入力軸 33 第一支持部 34 ニードル軸受 35 玉軸受 36 円筒部 37 出力軸 37a 基端部 38 ニードル軸受 39 第二支持部 39a 内周面 40 第一アンギュラ玉軸受 41 第二アンギュラ玉軸受 42 転がり軸受組 43、44 内輪 45 スぺーサ 46 鍔部 47 雄螺子部 48 ナット 49 外輪 50 段部 51 外輪 52 ストップリング 53 ニードル軸受 54 第一スプライン係合部 55 凹部 55a 奥面 56 出力ギヤ 57 ボス部 58 第二スプライン係合部 59 ニードル軸受 60 第三アンギュラ玉軸受 61 雄螺子部 62 フランジナット 63 内輪 64 皿ばね 65 突起 66 円輪部 67 突起 68 スラスト軸受 69 支持部 70 玉軸受 71 伝達板 72 スプライン係合部 73 入力軸 74 出力軸 75 ニードル軸受 76 ころ軸受 77 スプライン係合部 78 保持筒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−134060(JP,A) 実開 平5−57492(JP,U) 実開 平5−57494(JP,U) 特公 昭47−962(JP,B1) 特公 昭47−1242(JP,B1) 英国特許出願公開2032540(GB,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 13/00 - 15/56 F16H 57/02 302

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力部材と、この入力部材と同心に配置
    され、前記入力部材の回転に伴なって回転する入力側デ
    ィスクと、この入力側ディスクと同心に配置され、且つ
    この入力側ディスクに対する回転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と同心に配置され、
    前記出力側ディスクの回転に伴なって回転する出力部材
    と、運転時に前記入力側ディスクと出力側ディスクとの
    内の一方のディスクを、他方のディスクに向け押圧する
    加圧装置と、入力側、出力側両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、このトラニオンに回転自在に支持された状態で、前
    記入力側、出力側両ディスクの間に挟持されたパワーロ
    ーラとを備え、入力側、出力側両ディスクの互いに対向
    する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、パワ
    ーローラの周面を球面状の凸面として、この周面と前記
    内側面とを当接させて成るトロイダル型無段変速機に於
    いて、前記入力部材と出力部材との内の一方の部材と前
    記入力側ディスクとの間に設けられ、これら入力側ディ
    スクと前記一方の部材との相対回転を自在とすると共
    に、前記加圧装置の作動に基づいて前記入力側ディスク
    に加わるスラスト方向の荷重を支承する、1個の転がり
    軸受と、前記一方の部材と固定部分との間に設けられ、
    前記一方の部材の前記固定部分に対する回転を自在とし
    つつ、前記一方の部材に加わる両方向のスラスト荷重を
    支承自在な、互いに別体に構成されて接触角を互いに逆
    方向にした第一、第二の転がり軸受を組み合わせて成る
    転がり軸受組とを備え、前記入力側ディスクの回転速度
    よりも前記出力側ディスクの回転速度が遅くなる減速時
    に前記スラスト荷重を支承する第二の転がり軸受を、前
    記入力側ディスクの回転速度よりも前記出力側ディスク
    の回転速度が速くなる増速時にスラスト荷重を支承する
    第一の転がり軸受よりも大型にした事を特徴とするハー
    フトロイダル型無段変速機。
  2. 【請求項2】 1個の転がり軸受を、一方の部材と入力
    側ディスクとの間に代えて、前記一方の部材と出力側デ
    ィスクとの間に設け、この出力側ディスクと前記一方の
    部材との相対回転を自在とすると共に、加圧装置の作動
    に基づいて前記出力側ディスクに加わるスラスト方向の
    荷重を支承自在とした、請求項1に記載のハーフトロイ
    ダル型無段変速機。
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