JP3758139B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用の変速機として用いるトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図３及び図４に示すように構成されている。
ケーシング１の内側には入力軸２が回転自在に支持されている。入力軸２の外周には円管状の伝達軸３が入力軸２を同心に入力軸２に対する相対回転を自在に支持されている。
【０００３】
伝達軸３の両端寄り部分には第１と第２の入力ディスク４，５が互いに内側面４ａ，５ａを対向させた状態で、それぞれボールスプライン６を介して支持されている。したがって、第１と第２の入力ディスク４，５はケーシング１の内側に互いに同心にかつ互いに同期して回転自在に支持されている。
【０００４】
伝達軸３の中間部の周囲には、第１と第２の出力ディスク７，８がスリーブ９を介して支持されている。スリーブ９は中間部の外周面に出力歯車１０を一体に設けたもので、伝達軸３の外径よりも大きな内径を有し、ケーシング１内に設けた支持壁１１に一対の転がり軸受１２により伝達軸３と同心に回転自在に支持されている。
【０００５】
第１と第２の出力ディスク７，８はスリーブ９の両端部にそれぞれの内側面７ａ，８ａを互いに反対に向けた状態にスプライン係合されている。第１の入力ディスク４と第１の出力ディスク７は互いに内側面４ａ，７ａを対向させ、第２の入力ディスク５と第２の出力ディスク８は互いに内側面５ａ，８ａを対向させた状態に回転自在に支持されている。
【０００６】
入力軸２と第１の入力ディスク４との間にはローディングカム式の押圧装置４５が設けられている。この押圧装置４５は入力軸２の中間部にスプライン係合すると共に軸方向に亘る変位を阻止された状態で支持されて、入力軸２と共に回転するカム板４６と、保持器４７に転勤自在に保持された複数のローラ４８とを含んで構成している。そして、入力軸２の回転に基づいて第１の入力ディスク４を第２の入力ディスク５に向け押圧しつつ回転させる。
【０００７】
図４に示すように、ケーシング１の内面で第１と第２の出力ディスク７，８の側方位置には、両ディスク７，８を両側から挟む状態で一対のヨーク１３ａ，１３ｂが支持されている。一対のヨーク１３ａ，１３ｂは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。そして、ヨーク１３ａ，１３ｂの四隅には後述するトラニオン１４の両端部に設けた枢軸１６を揺動自在に支持するため、円形の支持孔１８が、幅方向の中央部に円形の係止孔１９が設けられている。
【０００８】
一対のヨーク１３ａ，１３ｂはケーシング１の内面で互いに対向する部分に形成した球面形状の支持ポスト２０ａ，２０ｂに若干の変位自在に支持されている。これら支持ポスト２０ａ，２０ｂはそれぞれ第１の入力ディスク４の内側面４ａと第１の出力ディスク７の内側面７ａとの間部分である第１キャビティ２１、第２の入力ディスク５の内側面５ａと第２の出力ディスク８の内側面８ａとの間部分である第２キャビティ２２にそれぞれ対向する状態に設けられている。したがって、前記ヨーク１３ａ，１３ｂは各支持ポスト２０ａ，２０ｂに支持された状態で、各ヨーク１３ａ，１３ｂの一端部が第１キャビティ２１の外周部分に、他端部が第２キャビティ２２の外周部分にそれぞれ対向している。
【０００９】
第１と第２のキャビティ２１，２２は同一構造であるため、第１キャビティ２１のみについて説明すると、一対のトラニオン１４が設けられている。トラニオン１４の両端部には同心的に枢軸１６が設けられ、これら枢軸１６は一対のヨーク１３ａ，１３ｂの一端部に揺動及び軸方向に亘って変位自在に支持されている。すなわち、ヨーク１３ａ，１３ｂの一端部に形成した支持孔１８の内側にラジアルニードル軸受２６によって支持されている。
トラニオン１４の中間部に変位軸３１が配置されている。変位軸３１はそれぞれ互いに平行でかつ偏心した支持軸部３３と枢支軸部３４を有している。
また、変位軸３１の枢支軸部３４が各支持軸部３３に対して偏心している方向は、第１と第２の入力ディスク４，５及び第１と第２の出力ディスク７，８の回転方向に関して同方向としている。また、偏心方向は入力軸２の配設方向に対して略直交する方向としている。
【００１０】
トラニオン１４の一端部には駆動ロッド４２が結合され、駆動ロッド４２の中間部外周面に駆動ピストン４３が固着されている。この駆動ピストン４３は駆動シリンダ４４内に油密に嵌装されている。そして、駆動ピストン４３がトラニオン１４を軸方向に変位させるためのアクチュエータを構成している。
前述のように構成されたトロイダル型無段変速機の運転時、入力軸２の回転は押圧装置４５を介して第１の入力ディスク４に伝えられ、第１の入力ディスク４と第２の入力ディスク５とが互いに同期して回転する。第１の入力ディスク４及び第２の入力ディスク５の回転はパワーローラ３６を介して第１と第２の出力ディスク７，８に伝えられる。第１と第２の出力ディスク７，８の回転は出力歯車１０により取り出される。
【００１１】
入力軸２と出力歯車１０との間の回転速度比を変える場合には、制御弁（図示しない）の切替に基づいて第１と第２のキャビティ２１，２２に対応してそれぞれ一対ずつ設けられて駆動ピストン４３を各キャビティ２１，２２毎に互いに逆方向に同じ距離だけ変位させる。
【００１２】
これら駆動ピストン４３の変位に伴って一対ずつ合計４個のトラニオン１４がそれぞれ逆方向に変位し、一方のパワーローラ３６が下側に、他方のパワーローラ３６が上側にそれぞれ変位する。この結果、各パワーローラ３６の周面と第１と第２の入力ディスク４，５の内側面４ａ，５ａ及び第１と第２の出力ディスク７，８の内側面７ａ，８ａとの当接部に作用し、接線方向の力の向きが変化する。そして、その力の向きの変化に伴ってトラニオン１４がヨーク１３ａ，１３ｂに枢支した枢軸１６を中心として逆方向に揺動する。この結果、パワーローラ３６の周面と第１と第２の入力ディスク４，５及び第１と第２の出力ディスク７，８との当接位置が変化し、入力軸２と出力歯車１０の間の回転速度比が変化する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にＦＲ方式の車両の場合には、車内の居住スペースを確保できるようにケーシング１の上部形状をコンパクトに形成しなければならない。すなわち、図４に示すように、ケーシング１を軸方向から見た形状が凸型をなしてケーシング上部１ａの内側スペースが、ケーシング下部１ｂの内側スペースより狭くなっている。
【００１４】
前述した従来のトロイダル型無段変速機は、トラニオン１４の上部及び下部が、ケーシング１の内側に支持ポスト２０ａ，２０ｂ及びヨーク１３ａ，１３ｂを介して揺動自在に支持されているので、変速の際に上部のヨーク１３ａが支持ポスト２０ａを中心に揺動できるように（図４の破線で示すヨーク１３ａの揺動動作）、ケーシング上部１ａの内側スペースを十分に確保する必要があるが、上述したようにケーシング１の上部形状をコンパクトに形成しなければならない場合には、ケーシング上部１ａの内側スペースを確保することができない。
【００１５】
また、トラニオン１４の上部及び下部の枢軸１６が、ケーシング１の内側に支持ポスト２０ａ，２０ｂ及びヨーク１３ａ，１３ｂを介して揺動自在に支持されていると、部品点数が増大して部品製作、部品管理、組立作業が面倒になるという問題もある。
また、上部のヨーク１３ａは、図４の番号４９で示す軸方向規制部材で規制されたラジアルニードル軸受２６を介してトラニオン１４の上部の枢軸１６に連結しているが、トラニオン１４の上部の枢軸１６が揺動する際に、枢軸１６の軸方向規制部材４９及びラジアルニードル軸受２６に当接する部分に応力が集中してしまい、枢軸１６の耐久性の面で問題がある。
【００１６】
そこで、例えば、特開２０００−９２００号公報のトロイダル型無段変速機に記載されているように、全てのヨークをケーシングの内側に直接固定するとともに、トラニオンの両端部に設けられた枢軸をボールスプラインを介して前記ヨークに上下方向に移動自在に支持した構成のものが開発された。
しかしながら、前述した特開２０００−９２００号公報のトロイダル型無段変速機は、全てのヨークをケーシングの内側に直接固定することで、部品点数が減少し、ケーシングの内部スペースを確保しなくて済むが、変速の際に全てのトラニオンの上下方向移動の同期を機械的に保証システムが無く、不安定になるという問題がある。
【００１７】
この発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トランスミッションの車両搭載性を良好とするためにケーシングをコンパクトな形状とし、しかも、変速の際に全てのトラニオンの上下方向移動の同期保証を向上できるトロイダル型無段変速機を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、ケーシングと、このケーシングの内側に互いに同心に、かつ互いに独立して回転自在に支持された入力ディスク及び出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクの中心軸の方向に対して直角方向となる捩れの位置に存在する、互いに同心もしくは平行な偶数本の上部及び下部の枢軸を有し、これら枢軸を中心として揺動する複数個のトラニオンと、これらトラニオンの内側面から突出する変位軸と、これら変位軸に回転自在に支持された状態で、前記入力ディスク及び出力ディスクの内側面同士の間に挟持された複数個のパワーローラと、前記トラニオンの上部の枢軸及び下部の枢軸を支持する上部支持手段及び下部支持手段を備えたトロイダル型無段変速機において、前記上部支持手段及び前記下部支持手段のうちの一方を、前記ケーシングに直接固定し、他方を揺動自在に支持し、ＦＲ方式（フロントエンジン・リアドライブ方式）の車両に搭載し、前記上部支持手段を前記ケーシングに直接固定し、前記下部支持手段を揺動自在に支持したトロイダル型無段変速機である。
【００２０】
【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実施の形態を図面を参照して説明する。なお、従来と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。
ケーシング１の内面で第１と第２の出力ディスク７，８の側方位置に、両ディスク７，８を両側から挟む状態で上部のヨーク５０及び下部のヨーク１３ｂが支持されている。
【００２１】
上部のヨーク５０は、ケーシング１の内壁（ケーシング上部１ａの内壁）に固定部材５３を介して固定され、下部のヨーク１３ｂは、ケーシング下部１ｂの内側スペースで揺動自在に配設されている。
【００２２】
上部のヨーク５０の四隅の支持孔１８には、ニードルベアリング５２が設けられ、このニードルベアリング５２が支持孔１８の内周に接する球面ベアリング５４で支持されることで、トラニオン１４の上部の枢軸１６が軸方向（上下方向）と傾転方向に変位自在に支持されている。
【００２３】
上記構成のトロイダル型無段変速機によると、上部のヨーク５０をケーシング上部１ａの内壁に固定したことで、従来装置のようにヨークが揺動するためのスペースを取る必要がなくなる。したがって、ＦＲ車のように車内の居住スペースを確保できるようにケーシング１の上部形状をコンパクトに形成しなければならない場合、すなわち、図１に示すようにケーシング上部１ａの内側スペースが、ケーシング下部１ｂの内側スペースより狭くなっているケーシング１に最適の構造となる。
【００２４】
また、上部のヨーク５０をケーシング上部１ａの内壁に固定したことで、部品点数が減少し、部品製作、部品管理、組立作業を容易に行うことができる。
また、ケーシングの下方は寸法の制約はなく、本実施形態のようにケーシング下部１ｂの内側スペースに揺動式の下部のヨーク１３ｂを装着することができることから、全てのヨークをケーシングの内側に直接固定した特開２０００−９２００号公報のトロイダル型無段変速機よりも、変速の際の全てのトラニオン１４の上下方向移動の同期を保証することできる。
【００２５】
また、ヨークは４つのパワーローラ３６からかかるスラスト力をヨーク内でキャンセルする機能をもつので、できるだけ厚く、大きくする必要があるが、上部のヨーク５０をケーシング１に固定したことで支持ポストが不要となり、この支持ポストを無くした部分をヨーク５０の厚さを増大することにあてることができる。これにより、上部のヨーク５０の耐久性を向上させることができる。
【００２６】
次に、図２に示すものは、トラニオン１４の上部の枢軸１６を支持する他の実施形態を示すものである。本実施形態は、上部の枢軸１６を、上部のヨーク５０の支持孔１８にラジアルニードル軸受６０及びこのラジアルニードル軸受６０の外周に配置したボールスプライン６２とで揺動変位、軸方向（上下方向）自在に支持している。 上記構成によると、トラニオン１４を上部の枢軸１６の軸方向に円滑に変位させることができる。
【００２７】
なお、図１及び図２で示した実施形態は、上部のヨーク５０をケーシング１に固定し、下部のヨーク５２を揺動式としたが、例えばケーシング１の下方のほうが寸法の制約が大きい場合には、上部のヨークを揺動式とし、下部のヨークをケーシング１に固定する構造として寸法の制約から逃れるようにすると、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、上部支持手段及び前記下部支持手段のうちの一方を、前記ケーシングに直接固定し、他方を揺動自在に支持したことで、部品点数が減少し、部品製作、部品管理、組立作業を容易に行うことができる。
【００２９】
また、パワーローラからかかるスラスト力を支持手段内でキャンセルする機能をもつので、できるだけ厚く大きくする必要があるが、上部支持手段及び前記下部支持手段のうちの一方をケーシングに固定したことで支持ポストが不要となり、この支持ポストを無くした部分を支持手段の厚さを増大することにあてることができる。ケーシングに固定した支持手段の耐久性を向上させることができる。
【００３０】
また、上部の支持手段をケーシングの内壁に固定したことで、従来装置のように支持手段が揺動するためのスペースを取る必要がなくなる。したがって、ＦＲ方式の車両のように車内の居住スペースを確保できるようにケーシングの上部形状をコンパクトに形成しなければならない場合には、ケーシング上部の内側スペースが、ケーシング下部の内側スペースより狭くなっている最適な構造となる。
【００３１】
さらに、ＦＲ方式の車両であると、ケーシングの下方は寸法の制約はなく、ケーシング下部の内側スペースに揺動式の下部の支持手段を装着したことから、変速の際の全てのトラニオンの上下方向移動の同期を保証することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトロイダル型無段変速機の縦断面図である。
【図２】トラニオンの上部の枢軸を支持する構造を示す図である。
【図３】トロイダル型無段変速機の概要を示す図である。
【図４】従来のトロイダル型無段変速機の縦断面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
１ａ 上部ケーシング
１ｂ 下部ケーシング
４，５ 入力ディスク
７，８ 出力ディスク
１３ａ 下部のヨーク（下部支持手段）
１４ トラニオン
１６ 枢軸
３１ 変位軸
３６ パワーローラ
５０ 上部のヨーク（上部支持手段）

Claims (1)

1. ケーシングと、このケーシングの内側に互いに同心に、かつ互いに独立して回転自在に支持された入力ディスク及び出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクの中心軸の方向に対して直角方向となる捩れの位置に存在する、互いに同心もしくは平行な偶数本の上部及び下部の枢軸を有し、これら枢軸を中心として揺動する複数個のトラニオンと、これらトラニオンの内側面から突出する変位軸と、これら変位軸に回転自在に支持された状態で、前記入力ディスク及び出力ディスクの内側面同士の間に挟持された複数個のパワーローラと、前記トラニオンの上部の枢軸及び下部の枢軸を支持する上部支持手段及び下部支持手段を備えたトロイダル型無段変速機において、
   前記上部支持手段及び前記下部支持手段のうちの一方を、前記ケーシングに直接固定し、他方を揺動自在に支持し、
   ＦＲ方式の車両に搭載し、前記上部支持手段を前記ケーシングに直接固定し、前記下部支持手段を揺動自在に支持したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。

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