JP3745590B2

JP3745590B2 - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP3745590B2
Application number: JP2000175715A
Authority: JP
Inventors: 伸二安原; 誉洋大野; 康彦蓮田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-06-12
Filing date: 2000-06-12
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2020-06-12
Also published as: JP2001355698A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車の無段変速機に用いられるトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のトロイダル型無段変速機の要部を示す概略断面図である。図４おいて、従来のトロイダル型無段変速機のバリエータ１０は、車両の動力源であるエンジンの出力軸１２に連結されて回転駆動される入力軸１３を備えており、この入力軸１３はその両端近傍にそれぞれ熱処理硬化された入力ディスク１５を支持している。これら入力ディスク１５は、スプラインＳによって軸方向への僅かな移動が許容された状態で、入力軸１３に一体回転可能に組み付けられている。このように入力ディスク１５の移動が許容されているのは、油圧動力源１６に接続した油圧シリンダ１７により例えば図において右側の入力ディスク１５を左側の入力ディスク１５側へ付勢することにより、バリエータ１０に所要の端末負荷を加えるためである。また、前記入力ディスク１５の一側面には凹湾曲状の軌道面１５ｂが形成されている。
【０００３】
前記入力軸１３の軸方向中央部には、バリエータ１０の出力部１８が相対回転自在に支持されている。この出力部１８は出力部材１９と、この出力部材１９の端面にそれぞれ一体回転可能に支持された一対の出力ディスク２０とを備えており、この出力ディスク２０の前記入力ディスク１５の軌道面１５ｂに対向する一側面には、凹湾曲状の軌道面２０ｂが形成されている。また、前記出力部材１９の外周には動力伝達用のチェーン２３と噛み合うスプロケットギヤ１９ａが形成されている。さらに、互いに対向する入力ディスク１５の軌道面１５ｂと出力ディスク２０の軌道面２０ｂとの間には、それぞれ各軌道面１５ｂ，２０ｂと転がり接触する３個の円盤状のローラ２１が円周等配に配置されている。各ローラ２１はキャリッジ２２によって回転自在に支持されているとともに、当該キャリッジ２２によって各軌道面との相対位置を調整できるようになっている。
【０００４】
このように前記バリエータ１０は、入力ディスク１５、出力ディスク２０、及びローラ２１を１組としてこれを一対設けた、いわゆるダブルキャビティ型に構成されており、入力ディスク１５から出力ディスク２０に対して、前記６個のローラ２１を介してトルクが伝達される。また、前記６個のローラ２１の位置をキャリッジ２２によって調整することにより（図４の二点鎖線参照）、出力ディスク２０の回転数（変速比）を増減させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記トロイダル型無段変速機において、入力ディスク１５と出力ディスク２０との間のトルク伝達を確実に行わせるためには、各ローラ２１を入力ディスク１５の軌道面１５ｂ及び出力ディスク２０の軌道面２０ｂに対して高い接触圧で均等に接触させる必要がある。
ところが、従来においては、入力軸１３に対する入力ディスク１５の組み付け精度は、上記のスプラインＳを構成している入力ディスク１５のスプライン穴１５ａと入力軸１３のスプライン軸１３ａとの嵌合精度に依存しているので、例えばスプライン穴１５ａの加工精度や熱処理歪等に起因して、入力軸１３の軸線に対して軌道面１５ｂ全体が傾いて、入力ディスク１５の軌道面１５ｂの曲率中心と出力ディスク２０の軌道面２０ｂの曲率中心との間で芯ずれを生じ、特定のローラ２１の接触圧が極めて高くなって、当該ローラ２１及び軌道面１５ｂの耐久性が低下したり、特定のローラ２１の接触圧が低下してトルク伝達が不安定になったり、あるいは入力軸１３のスプライン軸１３ａと入力ディスク１５のスプライン穴１５ａとの片当たりにより、過大な応力が入力ディスク１５のスプライン穴１５ａに作用して当該入力ディスク１５が破損するという問題が生じていた。
【０００６】
このような問題点を解消するために、入力ディスク１５を熱処理硬化させた後、スプライン穴１５ａの歯面を放電加工にて精密に仕上げることが考えられるが、この場合には生産性が大きく低下するとともに製造コストが高くつくという新たな問題が生じる。
【０００７】
この発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、コスト安価にて入力軸に対する入力ディスクの組み付け精度を良好に確保することができ、ローラ及び軌道面の耐久性が低下したり、トルク伝達が不安定になったり、あるいは入力ディスクが破損したりするのを防止することができるとともに、生産性も良好なトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は、凹湾曲状の軌道面を有するとともに熱処理された一対の入力ディスクと、各入力ディスクの軌道面にそれぞれ対向する凹湾曲状の軌道面を有する一対の出力ディスクと、入力ディスクと出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、前記一対の出力ディスクがそれぞれに対向する前記各入力ディスクの方向へ付勢された状態で両軌道面を転走しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、各入力ディスク及び出力ディスクの中心部を挿通し、各入力ディスクが一体回転可能に連結された入力軸と、前記一対の入力ディスクにおける軌道面を有する面の反対側の面に当接した状態で前記入力軸に固定され前記一対の入力ディスクの移動をそれぞれ規制する一対の係止リングと、を備えるトロイダル型無段変速機において、前記入力軸には、周方向に沿って配置される複数の凹部が設けられ、前記入力ディスクの中心部には、熱処理後に仕上げ加工されるとともに、当該入力ディスクと前記入力軸との組み付け精度が低下するのを防止すべく前記入力軸の外周面に合致嵌合する円周状のガイド面と、このガイド面と隣り合う位置に、前記入力ディスクと前記入力軸とを一体回転可能に係合すべく前記複数の凹部に遊嵌された複数の凸部を備えるとともに、前記ガイド面が前記入力軸の外周面に合致嵌合するのを妨げないように、前記入力軸との間に微小隙間を有しており、熱処理前に加工される係合部と、が設けられていることを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
上記のように構成されたトロイダル型無段変速機では、入力ディスクのガイド面を入力軸の外周面に合致嵌合させ、さらにはこのガイド面が入力軸の外周面に合致嵌合するのを妨げないようにされた係合部の凸部を、入力軸の凹部に遊嵌させることにより、入力軸の軸線に対して傾くことなく当該入力ディスクを入力軸に高精度に組み付けることができる。
【００１０】
また、上記トロイダル型無段変速機（請求項１）において、前記入力ディスクのガイド面を加工基準として、当該入力ディスクの少なくとも軌道面に仕上げ加工を施すことが好ましい（請求項２）。
この場合、上記ガイド面を精密に仕上げることによって前記の軌道面を高精度に仕上げることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトロイダル型無段変速機の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態におけるトロイダル型無段変速機の要部を示す概略断面図であり、図２は図１に示した入力ディスクの要部拡大断面図である。
図１において、本実施形態のトロイダル型無段変速機のバリエータ１には、車両の動力源であるエンジン（図示せず）の出力軸２に連結されて回転駆動される入力軸３が設けられており、その両端近傍にはそれぞれ入力ディスク５が支持されている。また、入力軸３の軸方向中央部には、出力部材６ａとこの出力部材６ａの端面にそれぞれ一体回転可能に支持された出力ディスク６ｂとを備える出力部６が相対回転自在に支持されている。
【００１２】
上記入力ディスク５には、図１及び図２に示すように、凹湾曲状の軌道面５ａが出力ディスク６ｂと対向する一側面に形成されている。また、入力ディスク５の中心部には、出力ディスク６ｂに対向する対面側に上記入力軸３に合致する円周状のガイド面５ｂが設けられている。さらに、入力ディスク５の中心部には、上記ガイド面５ｂと隣り合う位置で入力軸３に一体回転可能に遊嵌される係合部５ｃが設けられている。なお、各入力ディスク５は、入力軸３に固定された係止リング５１によって互いに離反する方向への移動が規制されている。
前記ガイド面５ｂは、入力ディスク５の熱処理後に、旋削又は研削を施すことによって精密に仕上げられている。上記軌道面５ａは、熱処理後にガイド面５ｂを加工基準として、ＮＣ旋盤等により仕上げ加工が施され、端面及び外周面も旋削又研削にて仕上げ加工が施されている。これらの軌道面５ａ、端面及び外周面は、上記のようにガイド面５ｂを精密に仕上げることによって高精度に仕上げることができる。
【００１３】
上記係合部５ｃは、図３に示すように、入力ディスク５の内周に沿って等間隔に配置された複数、例えば４個の凸部５ｃ１を備えている。これらの凸部５ｃ１は入力軸３に設けられた凹部３ａに遊嵌されている。また、係合部５ｃは、例えば入力ディスク５の熱処理前に旋削又は研削によって加工されたものであり、ガイド面５ｂが入力軸３の外周面に合致するのを妨げないように、同図に示すように、入力軸３との間に、微小な隙間Ａが生じるよう形成されている。
【００１４】
前記入力ディスク５は、その係合部５ｃを入力軸３に遊嵌させ、ガイド面５ｂを入力軸３の外周面に嵌合させることによって、入力軸３に一体回転可能に組み付けられており、この組み付け状態において、前記ガイド面５ｂを入力軸３に合致させることにより、入力軸３の軸線に対して入力ディスク５の軌道面５ａ全体が傾く等、入力軸３に対して入力ディスク５の組み付け精度が低下するのを防止している。
【００１５】
上記出力ディスク６ｂの前記入力ディスク５の軌道面５ａに対向する一側面には、凹湾曲状の軌道面６ｃが形成されている。また、前記出力部材６ａの外周にはチェーン６ｄと噛み合うスプロケットギヤ６ｅが形成されており、前記チェーン６ｄを介して図示しない出力軸に動力が伝達されるようになっている。
【００１６】
前記出力ディスク６ｂは、出力部材６ａに対して軸方向への微動が許容された状態で組み込まれており、その背面には隙間６ｇを設けてバックアップ板６ｈが配置されている。前記隙間６ｇはケーシング６ｆ及び図示しないシールによって密封されており、この隙間６ｇに油圧動力源９ａから圧油を供給することにより、出力ディスク６ｂを対向する入力ディスク５方向へ付勢して、所定の端末負荷が加えられている。
【００１７】
互いに対向する入力ディスク５の軌道面５ａと出力ディスク６ｂの軌道面６ｃとの間は、トロイド状隙間として構成されており、このトロイド状隙間には、それぞれ各軌道面５ａ，６ｃと転がり接触する３個の円盤状のローラ７が円周等配に配置されている。各ローラ７はキャリッジ８によって回転自在に支持されているとともに、当該キャリッジ８によって各軌道面５ａ，６ｃとの相対位置を調整できるようになっている。
【００１８】
前記バリエータ１においては、入力ディスク５から出力ディスク６ｂに対して、前記６個のローラ７を介してトルクが伝達される。また、前記６個のローラ７の位置をキャリッジ８によって調整することにより（図１の二点鎖線参照）、出力ディスク６ｂの回転数（変速比）を増減させることができる。この際、入力ディスク５は、そのガイド面５ｂによって入力軸３に対して精度良く組み付けられており、軌道面５ａ全体が入力軸３の軸線に対して傾いたり、この軌道面５ａの曲率中心と出力ディスク６ｂの軌道面６ｃの曲率中心との間で芯ずれが生じたりするのが防止されているので、各軌道面５ａ，６ｃと各ローラ７との接触圧を均等にすることができ、これら軌道面５ａ，６ｃ及びローラ７の耐久性を確保することができるとともに、トルク伝達を安定的に行わせることができ、さらに入力ディスク５が破損するのを防止することができる。
【００１９】
また、前記ガイド面５ｂ及び係合部５ｃは、旋削又は研削によって効率よく加工することができるので、スプライン穴を設けた前述の従来例のものよりも、入力ディスク５の生産性を高めることができるとともに、製造コストが安くて済む。
また、ガイド面５ｂを精密に仕上げることによって入力ディスク５の軌道面５ａを高精度に仕上げることができ、さらにローラ７を精度良く軌道面５ａに組み付けることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は次の効果を奏する。
請求項１のトロイダル型無段変速機によれば、入力ディスクの中心部に設けたガイド面を入力軸の外周面に合致させ、さらにそのガイド面に隣接する位置で、当該ガイド面が入力軸の外周面に合致嵌合するのを妨げないようにされた係合部の凸部を、入力軸の凹部に遊嵌させることにより、入力軸の軸線に対して傾くことなく当該入力ディスクを入力軸に高精度に組み付けることができるので、軌道面に対して各ローラを均等に接触させることができ、軌道面及びローラの耐久性を確保することができるとともに、トルク伝達を安定的に行わせることができ、さらに入力ディスクの破損を防ぐことができる。しかも、前記ガイド面及び係合部は旋削又は研削によって効率よく加工することができるので、生産性を良好に確保することができるとともに、製造コストも安くて済むことになる。
【００２１】
請求項２のトロイダル型無段変速機によれば、入力ディスクのガイド面を精密に仕上げることにより、その入力ディスクの軌道面を高精度に仕上げることができる。このため、ローラを軌道面にさらに精度良く組み付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるトロイダル型無段変速機の要部を示す概略断面図である。
【図２】入力ディスクの要部拡大断面図である。
【図３】図２のIII−III線における係合部を示す拡大断面図である。
【図４】従来のトロイダル型無段変速機の要部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１バリエータ
３入力軸
５入力ディスク
５ａ軌道面
５ｂガイド面
５ｃ係合部
６ｂ出力ディスク
６ｃ軌道面
７ローラ

Claims

凹湾曲状の軌道面を有するとともに熱処理された一対の入力ディスクと、各入力ディスクの軌道面にそれぞれ対向する凹湾曲状の軌道面を有する一対の出力ディスクと、入力ディスクと出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、前記一対の出力ディスクがそれぞれに対向する前記各入力ディスクの方向へ付勢された状態で両軌道面を転走しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、各入力ディスク及び出力ディスクの中心部を挿通し、各入力ディスクが一体回転可能に連結された入力軸と、前記一対の入力ディスクにおける軌道面を有する面の反対側の面に当接した状態で前記入力軸に固定され前記一対の入力ディスクの移動をそれぞれ規制する一対の係止リングと、を備えるトロイダル型無段変速機において、
前記入力軸には、周方向に沿って配置される複数の凹部が設けられ、
前記入力ディスクの中心部には、
熱処理後に仕上げ加工されるとともに、当該入力ディスクと前記入力軸との組み付け精度が低下するのを防止すべく前記入力軸の外周面に合致嵌合する円周状のガイド面と、
このガイド面と隣り合う位置に、前記入力ディスクと前記入力軸とを一体回転可能に係合すべく前記複数の凹部に遊嵌された複数の凸部を備えるとともに、前記ガイド面が前記入力軸の外周面に合致嵌合するのを妨げないように前記入力軸との間に微小隙間を有しており、熱処理前に加工される係合部と、が設けられていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
前記入力ディスクのガイド面を加工基準として、当該入力ディスクの少なくとも軌道面に仕上げ加工を施したことを特徴とする請求項１記載のトロイダル型無段変速機。