JP3539062B2 - 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（第一のディスク）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（第二のディスク）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、上記入力軸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を設けている。

【０００３】これら各トラニオン６、６は、両端部外側
面に上記枢軸５、５を設けている。又、これら各トラニ
オン６、６の中心部には変位軸７、７の基端部を支持
し、上記各枢軸５、５を中心として上記各トラニオン
６、６を揺動させる事により、上記各変位軸７、７の傾
斜角度の調節を自在としている。上記各トラニオン６、
６に支持した変位軸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、これ
ら各パワーローラ８、８を、上記入力側、出力側両ディ
スク２、４の間に挟持している。

【０００４】これら入力側、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、上記内側面２ａ、４
ａに当接させている。

【０００５】上記入力軸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、上記入力側ディスク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。上記カム板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、上記入力側ディスク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、上記複数個のローラ１２、１２を、上
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が複数個のローラ１２、１２を、
入力側ディスク２外側面のカム面１４に押圧する。この
結果、上記入力側ディスク２が、上記各パワーローラ
８、８に押圧されると同時に、上記１対のカム面１３、
１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合いに基
づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、こ
の入力側ディスク２の回転が、上記各パワーローラ８、
８を介して出力側ディスク４に伝わり、この出力側ディ
スク４に固定の出力軸３を回転させる。

【０００７】入力軸１と出力軸３との回転速度比（変速
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、上記枢軸
５、５を中心として上記各トラニオン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４〜５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は上記入力軸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により、上記入力側デ
ィスク２から離れる方向への移動を阻止している。そし
て、このカム板１０とローラ１２、１２とにより、上記
入力軸１５の回転に基づいて上記入力側ディスク２を、
出力側ディスク４に向け押圧しつつ回転させる、ローデ
ィングカム式の押圧装置９を構成している。上記出力側
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、上記各トラニオン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。こ
れら各変位軸７、７は、互いに平行で且つ偏心した支持
軸部２１、２１と枢支軸部２２、２２とを、それぞれ有
する。このうちの各支持軸部２１、２１を上記各円孔２
３、２３の内側に、ラジアルニードル軸受２４、２４を
介して、回転自在に支持している。又、上記各枢支軸部
２２、２２の周囲にパワーローラ８、８を、このパワー
ローラ８、８を支承する為の転がり軸受であるラジアル
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、上記１対の変位軸７、７は、上記入力
軸１５を中心として、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
が各支持軸部２１、２１に対し偏心している方向は、上
記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関し同
方向（図５で左右逆方向）としている。又、偏心方向
は、上記入力軸１５の配設方向に対しほぼ直交する方向
としている。従って上記各パワーローラ８、８は、上記
入力軸１５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、構成各部品の寸法精度、或は動力伝達時
の弾性変形等に起因して、上記各パワーローラ８、８が
上記入力軸１５の軸方向（図４の左右方向、図５の表裏
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、上記各パワーローラ８、８の外側面と
上記各トラニオン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、やはりこのパ
ワーローラ８、８を支承する為の転がり軸受であるスラ
スト玉軸受２６、２６と、次述する外輪３０、３０に加
わるスラスト荷重を支承するスラスト軸受であるスラス
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、上記各パワーローラ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２９、２９と、これら各玉２９、２９を転動自在に
保持する円環状の保持器２８、２８と、スラスト軌道輪
である円環状の外輪３０、３０（パワーローラスラスト
軸受外輪）とから構成している。上記各スラスト玉軸受
２６、２６の内輪軌道は上記各パワーローラ８、８の外
側面に、外輪軌道は上記各外輪３０、３０の内側面に、
それぞれ形成している。

【００１３】又、上記スラストニードル軸受２７、２７
は、レース３１と保持器３２とニードル３３、３３とか
ら構成している。このうちのレース３１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せてい
る。この様なスラストニードル軸受２７、２７は、上記
レース３１、３１を上記各トラニオン６、６の内側面に
当接させた状態で、この内側面と上記外輪３０、３０の
外側面との間に挟持している。この様なスラストニード
ル軸受２７、２７は、上記各パワーローラ８、８から上
記各外輪３０、３０に加わるスラスト荷重を支承しつ
つ、上記枢支軸部２２、２２及び上記外輪３０、３０が
上記支持軸部２１、２１を中心に揺動する事を許容す
る。

【００１４】更に、上記各トラニオン６、６の一端部
（図５の左端部）には、それぞれ駆動ロッド３４、３４
を結合し、各駆動ロッド３４、３４の中間部外周面に駆
動ピストン３５、３５を固設している。そして、これら
各駆動ピストン３５、３５を、それぞれ駆動シリンダ３
６、３６内に油密に嵌装している。

【００１５】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機の場合には、入力軸１５の回転を押圧装置９を介して
入力側ディスク２に伝える。そして、この入力側ディス
ク２の回転を、１対のパワーローラ８、８を介して出力
側ディスク４に伝達し、更にこの出力側ディスク４の回
転を、出力歯車１８より取り出す。

【００１６】上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回
転速度比を変える場合には、上記１対の駆動ピストン３
５、３５を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピ
ストン３５、３５の変位に伴って上記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の下側
のパワーローラ８が同図の右側に、同図の上側のパワー
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と上
記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２
ａ、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上記各
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。この
結果、前述の図２〜３に示した様に、上記各パワーロー
ラ８、８の周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａと
の当接位置が変化し、上記入力軸１５と出力歯車１８と
の間の回転速度比が変化する。

【００１７】尚、動力伝達時に構成各部品が弾性変形す
る結果、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の
軸方向に変位すると、これら各パワーローラ８、８を枢
支している上記各変位軸７、７が、上記各支持軸部２
１、２１を中心として僅かに回動する。この回動の結
果、上記各スラスト玉軸受２６、２６の外輪３０、３０
の外側面と上記各トラニオン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、上記各スラ
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。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】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には、軽量
化を図ると同時に、十分な耐久性確保並びに微妙な速度
調節を自在とする事が難しい。又、微妙な速度制御を行
なえない場合も生じる。これらの理由に就いて、図５を
参照しつつ説明する。

【００１９】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には、大きなスラスト荷重が加わる。そ
して、このスラスト荷重は、複数の玉２９、２９を介し
て、外輪３０、３０に加わる。この外輪３０、３０及
び、スラストニードル軸受２７を介してこの外輪３０、
３０を支承しているトラニオン６、６の曲げ剛性が十分
であれば、耐久性の点で特に問題を生じないが、軽量化
の為、これら各部材３０、６の曲げ剛性は必ずしも十分
でない場合がある。この様な場合には、上記スラスト荷
重に伴って上記各部材３０、６が、図５の左右方向中央
部で上記各パワーローラ８、８を設けた側が凹面となる
方向に、僅かとは言え湾曲する。この結果、スラスト玉
軸受２６、２６を構成する玉２９、２９、並びにスラス
トニードル軸受２７、２７を構成するニードル３３、３
３に加わる荷重が偏り、部分的に過大な面圧が作用し
て、上記各軸受２６、２７の構成部品に損傷が発生する
可能性がある。

【００２０】又、軽量化の為、上記外輪３０は全体を円
輪状に形成し、変位軸７を構成する枢支軸部２２の基端
部に外嵌固定している。ところが、この外輪３０の厚さ
寸法を小さくすると、この外輪３０と上記枢支軸部２２
の基端部との嵌合部の軸方向（図５の上下方向）に亙る
寸法を十分に確保できない。この嵌合部の軸方向寸法を
確保できないと、上記枢支軸部２２に対する上記外輪２
０のがたつきが大きくなり易い。そして、このがたつき
が大きくなった場合には、上記変位軸７の変位に拘らず
パワーローラ８、８の傾斜角度が変化せずに変速比が変
わらない、所謂不感帯が大きくなる。この結果、微妙な
変速制御を行なえなくなる等、トロイダル型無段変速機
の性能向上の妨げになる。本発明のトロイダル型無段変
速機は、上述の様な不都合を何れも解消すべく、発明し
たものである。

【００２１】

【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した第一、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
いに偏心した支持軸部及び枢支軸部から成り、このうち
の支持軸部を上記トラニオンに回転自在に支持し、枢支
軸部を上記トラニオンの内側面から突出させた変位軸
と、上記枢支軸部の周囲に転がり軸受を介して回転自在
に支持した状態で、上記第一、第二の両ディスクの間に
挟持したパワーローラと、上記転がり軸受を構成するス
ラスト軌道輪の外側面と上記トラニオンの内側面との間
に設けて、上記パワーローラから上記スラスト軌道輪に
加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、上記トラニオ
ンに対するこのスラスト軌道輪の変位を許容するスラス
ト軸受とを備える。そして、上記スラスト軌道輪は全体
を円輪状に形成しており、その内周縁を上記枢支軸部の
基端部に外嵌する事によりこの枢支軸部に固定してい
る。特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いて
は、上記スラスト軌道輪の片面内周寄り部分に、上記パ
ワーローラ側に突出する、上記スラスト軸受を構成する
保持器の内径よりも小さな外径を有する円筒状の突出部
を形成している。そして、この突出部をこの保持器の内
径側に進入させており、この突出部の突出分だけ上記ス
ラスト軌道輪と枢支軸部との嵌合部の軸方向寸法が大き
くなっている。

【００２２】

【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
角度を変える事により、これら両ディスクの回転速度比
を変える。

【００２３】特に、本発明のトロイダル型無段変速機の
場合には、スラスト軌道輪の片面内周寄り部分を突出さ
せた事に伴い、このスラスト軌道輪の曲げ剛性が向上
し、運転時にパワーローラに大きなスラスト荷重が加わ
った場合でも、局部的に過大な面圧が加わりにくくな
る。この結果、上記スラスト軌道輪を含めた、構成各部
材の耐久性向上を図れる。

【００２４】又、スラスト軌道輪と枢支軸部との嵌合部
の軸方向寸法が大きい分、この嵌合部のがたが少なくな
って、枢支軸部を含む変位軸とスラスト軌道輪との間で
の変位伝達が確実に行なわれる。この結果、不感帯を小
さくして、微妙な変速制御を行なえる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の１
例を示している。尚、本発明の特徴は、軽量化を図ると
同時に、十分な耐久性確保並びに微妙な速度調節を自在
とすべく、スラスト軌道輪である外輪３０の形状を工夫
し、この外輪３０の曲げ剛性を向上させると共に、この
外輪３０と枢支軸部２２との嵌合部の軸方向長さを大き
くした点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述
した従来構造と同様であるから、同等部分に関する説明
は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中
心に説明する。

【００２６】上記外輪３０の片面でパワーローラ８に対
向する側面の内周寄り部分には、このパワーローラ８側
に突出する円筒状の突出部３７を形成している。この突
出部３７の外径は、玉２９、２９を保持する為の保持器
２８の内径よりも小さくして、これら突出部３７と保持
器２８との干渉を防止している。又、上記突出部３７の
内周面は、上記外輪３０の本体部分に形成した円孔３８
の内周面の一端部（図１の下端部）と滑らかに連続し、
これら両内周面により単一の円筒面を形成している。更
に、上記円孔３８の他端部でトラニオン６の内側面と対
向する開口部分には、大径部３９を形成している。そし
て、上記突出部３７及び円孔３８の内側に、変位軸７を
構成する枢支軸部２２の基端部（図１の上端部）を、締
まり嵌めにより内嵌固定している。この状態で上記大径
部３９の内側には、上記枢支軸部２２の基端部外周面に
形成した鍔部４０を、やはり締まり嵌めにより内嵌固定
している。本発明のトロイダル型無段変速機の場合に
は、上記突出部３７がパワーローラ８側に突出してお
り、突出分だけ上記外輪３０と枢支軸部２２との嵌合部
の軸方向寸法が大きくなっている。

【００２７】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、外輪３０の片面内周寄り部分
をパワーローラ８側に突出させた事に伴い、この外輪３
０の曲げ剛性が向上する。従って、運転時にパワーロー
ラ８に大きなスラスト荷重が加わり、このスラスト荷重
が複数の玉２９、２９を介して上記外輪３０に伝わった
場合でも、この外輪３０の変形が僅かに抑えられる。こ
の結果、上記複数の玉２９、２９にほぼ均等の荷重が加
わる様になる。又、上記外輪３０とトラニオン６の内側
面との間に設けたスラストニードル軸受２７を構成する
ニードル３３、３３にも、ほぼ均等の荷重が加わる様に
なる。この結果、上記玉２９、２９及びニードル３３、
３３の転動面、並びにこれら各転動面と対向する面に、
局部的に過大な面圧が加わりにくくなる。この結果、上
記外輪３０を含めた、構成各部材の耐久性向上を図れ
る。

【００２８】又、外輪３０と枢支軸部２２との嵌合部の
軸方向寸法が大きい分、この嵌合部のがたが少なくなっ
て、枢支軸部２２を含む変位軸７と外輪３０との間での
変位伝達が確実に行なわれる。この結果、不感帯を小さ
くして、微妙な変速制御を行なえる。これらの効果を得
る為に形成する突出部３７の容積は小さい為、上記外輪
３０及びこの外輪３０を組み込んだトロイダル型無段変
速機の重量増大は僅少である。又、上記突出部３７は、
保持器２８の内径側部分に配置される為、この突出部３
７を設ける事により構成各部が大型化する事はない。こ
れに対して、外輪３０全体を厚肉化すると、トラニオン
６の内側面とパワーローラ８の外側面との間隔を広くし
て変位軸７の長さを大きくする必要が生じる等、構成各
部が大型化して、その分、重量増大が著しくなる。

【００２９】

【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、重量増大を最小限
に抑えつつ、構成各部に過大な面圧が作用する事を防止
して、構成部品の耐久性向上を図れる。又、嵌合部のが
たつきを抑えて、微妙な速度制御を可能にし、性能向上
を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す要部断面図。

【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。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 入力側ディスク（第一のディスク） ２ａ 内側面 ３ 出力軸 ４ 出力側ディスク（第二のディスク） 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 ラジアルニードル軸受 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 ３４ 駆動ロッド ３５ 駆動ピストン ３６ 駆動シリンダ ３７ 突出部 ３８ 円孔 ３９ 大径部 ４０ 鍔部 ４１ 外輪軌道

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−239003（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−126288（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−243492（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−60198（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−158248（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−158250（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−122062（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−40501（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭38−26815（ＪＰ，Ｂ１) (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】 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した第一、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、互いに偏心した支持軸部及び枢支軸部から成り、こ
   のうちの支持軸部を上記トラニオンに回転自在に支持
   し、枢支軸部を上記トラニオンの内側面から突出させた
   変位軸と、上記枢支軸部の周囲に転がり軸受を介して回
   転自在に支持した状態で、上記第一、第二の両ディスク
   の間に挟持したパワーローラと、上記転がり軸受を構成
   するスラスト軌道輪の外側面と上記トラニオンの内側面
   との間に設けて、上記パワーローラから上記スラスト軌
   道輪に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、上記ト
   ラニオンに対するこのスラスト軌道輪の変位を許容する
   スラスト軸受とを備え、上記スラスト軌道輪は全体を円
   輪状に形成しており、その内周縁を上記枢支軸部の基端
   部に外嵌する事によりこの枢支軸部に固定しているトロ
   イダル型無段変速機に於いて、上記スラスト軌道輪の片
   面内周寄り部分に、上記パワーローラ側に突出する、上
   記スラスト軸受を構成する保持器の内径よりも小さな外
   径を有する円筒状の突出部を形成して、この突出部をこ
   の保持器の内径側に進入させており、この突出部の突出
   分だけ上記スラスト軌道輪と枢支軸部との嵌合部の軸方
   向寸法が大きくなっている事を特徴とするトロイダル型
   無段変速機。