JP3758146B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機として利用可能な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９および図１０に示されるように構成されている。すなわち、図９に示されるように、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が支持されている。この場合、伝達軸３は、入力軸２と同心的に配設されており、入力軸２に対して回転できる。
【０００３】
伝達軸３の両端寄り部分には、第１および第２の入力ディスク４，５がそれぞれ、ボールスプライン６を介して支持されている。この場合、第１および第２の入力ディスク４，５は、その内側面４ａ，５ａ同士を互いに対向させた状態で同心的に配置されるとともに、ケーシング１の内側で互いに同期して回転できる。
【０００４】
伝達軸３の中間部の周囲には、第１および第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の中間部の外周面には、出力歯車１０が一体に設けられている。この出力歯車１０は、伝達軸３と同心的に配置されるとともに、伝達軸３の外径よりも大きな内径を有している。また、出力歯車１０は、一対の転がり軸受１２を介して、ケーシング１内に設けられた支持壁１１に回転自在に支持されている。
【０００５】
第１および第２の出力ディスク７，８は、スリーブ９の両端部にスプライン係合されている。この場合、出力ディスク７，８は、それぞれの内側面７ａ，８ａを互いに反対方向に向けた状態で配置されている。したがって、第１の入力ディスク４と第１の出力ディスク７は、その内側面４ａ，７ａ同士が互いに対向し、また、第２の入力ディスク５と第２の出力ディスク８は、その内側面５ａ，８ａ同士が互いに対向している。
【０００６】
図１０に示されるように、ケーシング１の内側であって、第１および第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。これら一対のヨーク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、後述するトラニオン１４の両端部に設けられた枢軸１６を揺動自在に支持するため、ヨーク１３ａ，１３ｂの四隅には、円形の支持孔１８が設けられるとともに、ヨーク１３ａ，１３ｂの幅方向の中央部には、円形の係止孔１９が設けられている。
【０００７】
一対のヨーク１３ａ，１３ｂは、ケーシング１の内面の互いに対向する部分に形成された支持ポスト２０ａ，２０ｂにより、僅かに変位できるように支持されている。これらの支持ポスト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との間にある第１キャビティ２１と、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との間にある第２キャビティ２２とにそれぞれ対向する状態で設けられている。
【０００８】
したがって、ヨーク１３ａ，１３ｂは、各支持ポスト２０ａ，２０ｂに支持された状態で、その一端部が第１キャビティ２１の外周部分に対向するとともに、その他端部が第２キャビティ２２の外周部分に対向している。
【０００９】
第１および第２のキャビティ２１，２２は同一構造であるため、以下、第１キャビティ２１のみについて説明する。
【００１０】
第１キャビティ２１には、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が設けられており、これらの枢軸１６は一対のヨーク１３ａ，１３ｂの一端部に揺動且つ軸方向に変位自在に支持されている。すなわち、枢軸１６は、ヨーク１３ａ，１３ｂの一端部に形成された支持孔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。ラジアルニードル軸受２６は、その外周面が球状凸面で且つその内周面が円筒面である外輪２７と、複数本のニードル２８とから構成されている。
【００１１】
トラニオン１４の中間部にはそれぞれ、円孔３０が設けられている。また、各円孔３０には変位軸３１が支持されている。変位軸３１はそれぞれ、互いに平行で且つ偏心した支持軸部３３と枢支軸部３４とを有している。このうち、支持軸部３３は、円孔３０の内側に、ラジアルニードル軸受３５を介して支持されている。また、枢支軸部３４の周囲には、別のラジアルニードル軸受３８を介して、パワーローラ３６が支持されている。
【００１２】
なお、第１および第２キャビティ２１，２２毎に一対ずつ設けられた変位軸３１は、第１および第２キャビティ２１，２２毎に、入力軸２および伝達軸３に対して１８０度反対側に位置して設けられている。また、変位軸３１の各枢支軸部３４が各支持軸部３３に対して偏心している方向は、第１および第２の入力ディスク４，５と第１および第２の出力ディスク７，８の回転方向に関して同方向となっている。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なっている。したがって、パワーローラ３６は、入力軸２および伝達軸３の長手方向に沿って僅かに変位できるように支持されている。その結果、トロイダル型無段変速機により伝達されるトルクの変動に基づく構成部材の弾性変形量の変動等に起因して、パワーローラ３６が入力軸２および伝達軸３の軸方向に変位する傾向となった場合でも、構成部材に無理な力が加わることがなく、その変位を吸収することができる。
【００１３】
また、パワーローラ３６の外周面とトラニオン１４の中間部内周面との間には、パワーローラ３６の外側面から順に、スラスト玉軸受３９と、滑り軸受あるいはニードル軸受等のスラスト軸受４０とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受３９は、パワーローラ３６に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これらパワーローラ３６の回転を許容する。また、スラスト軸受４０は、パワーローラ３６からスラスト玉軸受３９の外輪４１に加わるスラスト荷重を支承しつつ、枢支軸部３４および外輪４１が支持軸部３３を中心に揺動することを許容する。
【００１４】
トラニオン１４の一端部にはそれぞれ、駆動ロッド４２が結合されている。また、これらの駆動ロッド４２の中間部外周面には、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。
【００１５】
図９に示されるように、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、カム板４６と複数のローラ４８とを備えており、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。この場合、カム板４６は、入力軸２の中間部にスプライン係合されるとともに、軸方向に亘る変位を阻止された状態で支持されており、入力軸２と共に回転する。また、複数のローラ４８は、保持器４７に転動自在に保持されている。
【００１６】
こ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および第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および第２の出力ディスク７，８に伝えられる。第１および第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。
【００１７】
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）の切換えに基づいて、第１および第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た駆動ピストン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。これらの駆動ピストン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。その結果、各パワーローラ３６の周面と、第１および第２の入力ディスク４，５の内側面４ａ，５ａ、第１および第２の出力ディスク７，８の内側面７ａ，８ａとの当接部に作用する、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に枢支された枢軸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および第２の入力ディスク４，５、第１および第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との間の回転速度比が変化する。
【００１８】
しかしながら、このように構成された従来のトロイダル型無段変速機において、トラニオン１４は、ケーシング１の内側に支持ポスト２０ａ，２０ｂおよびヨーク１３ａ，１３ｂを介して支持されている。したがって、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だけでなく、トロイダル型無段変速機の高さ寸法が嵩み、小型・軽量化が図れないという問題がある。
【００１９】
そこで、本出願人が先に出願した特願２００１−２１９１６には、図１１に示されるように、ヨーク５１，５２をケーシング１の内側に直接に固定するとともに、トラニオン１４の両端部に設けられた枢軸１６を、ニードルベアリング（ニードルローラ）５３および球面ベアリング５０を介して、ヨーク５１，５２に軸方向（上下方向）および傾転方向に変位自在に支持する構造が記載されている。具体的には、ニードルローラ５３は球面ベアリング５０に支持されており、球面ベアリング５０は、内輪５４と外輪５５とを有し、内外輪５４，５５には互いに球面接合する球面５４ａ，５５ａが設けられている。
【００２０】
このような構成によれば、ヨーク５１，５２をケーシング１に直接に固定しているため、部品点数の低減が図れ、部品製作、部品管理、組立作業の簡略化が図れるとともに、トロイダル無段変速機の高さ寸法を小さくして、小型・軽量化を図ることができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示される構成では、変速の際に、ニードルローラ５３とトラニオン１４の枢軸１６との接触部で、軸方向（上下方向）の移動および傾転が行なわれるため、上下移動の際の滑り摩擦が大きくなり、変速動作に悪影響が及ぶ虞がある。
【００２２】
すなわち、トロイダル型無段変速機の運転時において、トラニオン１４に回転自在に支持されたパワーローラ３６には、入力側および出力側の両ディスク４，５，７，８の内側面４ａ，５ａ，７ａ，８ａからスラスト荷重が加わるが、このスラスト荷重は、スラスト玉軸受３９およびスラストニードル軸受４０を介して、トラニオン１４に伝達され、図１２に誇張して示すように、トラニオン１４が図中矢印で示される方向で弾性変形する（傾転軸Ｏ１がずれる・・・図１３参照）。このようにトラニオン１４が弾性変形すると、図１３に示されるように、ニードルローラ５３が傾き、ニードルローラ５３の縁部（エッジ）がトラニオン１４の枢軸１６に当たる（エッジロードがかかり易い・・・図中のＰ部参照）。したがって、トラニオン１４が上下に移動する際の摩擦が大きくなり、トラニオン１４がスムーズに上下することができず、その結果、変速動作に悪影響がでる。
【００２３】
また、トラニオン１４が弾性変形した際にトラニオン１４の傾転中心Ｏ１を調整する（調心する）球面ベアリング５０は、その内輪５４側と外輪５５側とが傾転軸Ｏ１上に中心を持つ同一の曲率半径を有しているため、球面部の一部に荷重が集中し、調心性に欠け、変速に影響を与える虞がある。
【００２４】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたので、トラニオンが変形しても変速動作に悪影響が及ばないトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、ケーシングと、ケーシングの内側で互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された第１および第２のディスクと、これら第１および第２のディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、パワーローラの側方に位置する前記ケーシングに直接に固定され且つ前記枢軸を支持する軸受を有するヨークとを備えたトロイダル型無段変速機において、前記ヨークに設けられた前記軸受は、前記ヨークに固定された外輪と、前記トラニオンの前記枢軸の外周面によって形成される内輪と、これらの内外輪によって転動自在に保持されたコロとから成り、前記トラニオンの前記枢軸を軸方向および傾転方向に変位自在に支持し、前記コロを保持する前記内輪の転動面は、前記枢軸の軸方向に延びる直線状に形成され、前記コロを保持する前記外輪の転動面は、所定の曲率半径を有する曲面として形成され、前記内輪および前記外輪と接触する前記コロの外周面は所定の曲率半径を有する曲面として形成されていることを特徴とする。
【００２６】
この請求項１に記載された発明によれば、前記外輪の曲面によって前記コロが抱かれた状態となるため、前記内輪側のみでトラニオンの軸方向移動が行なわれる。すなわち、球面接触によって前記コロとの接触面積が大きくなる前記外輪側ではなく、直線状の転動面と曲面との点接触によってコロとの接触面積が小さくなる前記内輪側でトラニオンの軸方向移動が行なわれる。そのため、トラニオンの軸方向移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。
【００２７】
また、請求項２に記載された発明は、ケーシングと、ケーシングの内側で互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された第１および第２のディスクと、これら第１および第２のディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、パワーローラの側方に位置する前記ケーシングに直接に固定され且つ前記枢軸を支持する軸受を有するヨークとを備えたトロイダル型無段変速機において、前記ヨークに設けられた前記軸受は、前記ヨークに固定された外輪と、前記トラニオンの前記枢軸の外周面によって形成される内輪と、これらの内外輪によって転動自在に保持されたコロとから成り、前記トラニオンの前記枢軸を軸方向および傾転方向に変位自在に支持し、前記コロを保持する前記外輪の転動面は、前記枢軸の軸方向に延びる直線状に形成され、前記コロを保持する前記内輪の転動面は、所定の曲率半径を有する曲面として形成され、前記内輪および前記外輪と接触する前記コロの外周面は所定の曲率半径を有する曲面として形成されていることを特徴とする。
【００２８】
この請求項２に記載された発明によれば、接触面積が小さい外輪側のみでトラニオンの軸方向移動が行なわれる。そのため、トラニオンの軸方向移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。また、一般に軸受の場合、内輪側の方が面圧は厳しくなるので、面圧の厳しい使用条件の際には、このように、内輪の転動面を曲面とし、外輪の転動面を直線状にすると、面圧を低くできる。
【００２９】
また、請求項３に記載された発明は、ケーシングと、ケーシングの内側で互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された第１および第２のディスクと、これら第１および第２のディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、パワーローラの側方に位置する前記ケーシングに直接に固定され且つ前記枢軸を支持する軸受を有するヨークとを備えたトロイダル型無段変速機において、前記ヨークに設けられた前記軸受は、前記トラニオンの前記枢軸と接触するニードルローラと、球面ベアリングとからなり、前記トラニオンを軸方向および傾転方向に変位自在に支持し、前記ニードルローラは、前記枢軸の軸方向で複数個に分割されていることを特徴とする。
【００３０】
この請求項３に記載された発明によれば、ニードルローラが２分割されているため、エッジロードを低減できるとともに、トラニオンの変速動作を円滑に行なうことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、トロイダル型無段変速機の運転時にトラニオンが変形しても、変速動作に悪影響が及ばないようにトラニオンの枢軸を支持する点にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図９〜図１３と同一の符号を付してその詳細な説明を省略することにする。
【００３６】
図１は本発明の第１の実施形態を示している。図示のように、ケーシング１の内側に直接に固定されたヨーク５１，５２（図１１参照）には、トラニオン１４の両端部に設けられた枢軸１６が、特徴的な軸受け７０を介して、軸方向（上下方向…図中矢印の方向）および傾転方向に変位自在に支持されている。軸受７０は、対応するヨーク５１，５２に固定された外輪５５と、トラニオン１４の枢軸１６の外周面によって形成される内輪１６ａと、これらの内外輪５５，１６ａによって転動自在に保持された樽型のコロ６０とから成る。この場合、コロ６０を保持する内輪１６ａの転動面は、直線状（ストレート）に形成されている。また、コロ６０を保持する外輪５５の転動面５５ａは、曲率半径がRの曲面として形成されている。また、内輪１６ａと接触するコロ６０の外周面６０ａ、および、外輪５５と接触するコロ６０の外周面６０ｂは、共に、曲率半径がｒの曲面として形成されている。
【００３７】
このような構成では、曲率半径がRの外輪５５の曲面によってコロ６０が抱かれた状態となっているため、変速の際、コロ６０と外輪５５との間でトラニオン１４の軸方向（上下方向）の移動は行なわれない。したがって、ストレート形状の内輪１６ａとコロ６０との間で、トラニオン１４の軸方向（上下方向）の移動が行なわれる。
【００３８】
このように、本実施形態では、内輪１６ａ側のみでトラニオン１４の上下移動が行なわれる。すなわち、R曲面とｒ曲面との球面接触によってコロ６０との接触面積が大きくなる外輪５５側ではなく、ストレート形状の転動面とｒ曲面との点接触によってコロ６０との接触面積が小さくなる内輪１６ａ側でトラニオン１４の上下移動が行なわれる。そのため、トラニオン１４の上下移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。このように、外輪５５の転動面５５ａを曲率半径がRの曲面とし、内輪１６ａの転動面をストレート形状にすると、スキューの低減を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、トラニオン１４の軸方向移動および傾転に関与するコロ６０が曲率ｒを持つ樽型であるため、トラニオン１４が弾性変形した際にも調心性が良好である。すなわち、図１１に示されるように、従来のトラニオン１４の枢軸を支持するローラは、端面に数ミクロン程度のクラウニングがあるニードルローラ５３であるため、エッジロードがかかり易かったが、本実施形態では、コロ６０が樽型であるため、図１３に示されるようなエッジロードがかかることを防止でき、変速動作を良好に行なうことができる。
【００４０】
また、本実施形態では、変速の際のトラニオン１４の上下移動、傾転、弾性変形を軸受７０だけで受けるため、すなわち、実質的には、外輪５５およびコロ６０だけでトラニオン１４の上下移動、傾転、弾性変形を受けるため、部品点数が減り、構造が簡単になる。特にこのような構成は、本実施形態のようにヨーク５１，５２をケーシング１に直接に固定する構造において有益であり、部品点数の低減はもとより、部品製作、部品管理、組立作業の簡略化が更に図れるとともに、トロイダル無段変速機の高さ寸法を更に小さくして、小型・軽量化を従来よりも促進することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、図３に示されるように、外輪５５の転動面の曲率半径Ｒをコロ６０の外周面６０ｂ（６０ａ）の曲率半径ｒよりも大きく設定しても良い。
【００４２】
図２は本発明の第２の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。
図示のように、本実施形態では、転動面の形状が第１の実施形態と逆になっている。すなわち、コロ６０を保持する内輪１６ａの転動面は、曲率半径がRの曲面として形成され、コロ６０を保持する外輪５５の転動面５５ａは直線状（ストレート）に形成されている。また、内輪１６ａと接触するコロ６０の外周面６０ａ、および、外輪５５と接触するコロ６０の外周面６０ｂは、共に、曲率半径がｒの曲面として形成されている。
【００４３】
このような構成では、曲率半径がRの内輪１６ａの曲面によってコロ６０が抱かれた状態となっているため、変速の際、コロ６０と内輪１６ａとの間でトラニオン１４の軸方向（上下方向）の移動は行なわれない。したがって、ストレート形状の外輪５５とコロ６０との間で、トラニオン１４の軸方向（上下方向）の移動が行なわれる。
【００４４】
このように、本実施形態では、接触面積が小さい外輪５５側のみでトラニオン１４の上下移動が行なわれる。そのため、トラニオン１４の上下移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。また、一般に軸受の場合、内輪側の方が面圧は厳しくなるので、面圧の厳しい使用条件の際には、このように、内輪１６ａの転動面を曲率半径がRの曲面とし、外輪５５の転動面５５ａをストレート形状にすると、面圧を低くできる。
【００４５】
図４は本発明の第３の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。
図示のように、本実施形態では、トラニオン１４の両端部に設けられた枢軸１６が、ニードルベアリング（ニードルローラ）６４および球面ベアリング８０を介して、ヨーク５１，５２に軸方向（上下方向）および傾転方向に変位自在に支持されている。この場合、球面ベアリング８０は、対応するヨーク５１，５２に固定された外輪５５を備えている。また、ニードルローラ６４は、図１１に示される従来のニードルローラ５３を枢軸１６の軸方向で２分割した形態を成しており、分割された２つのニードルローラ６４ａ，６４ｂは、それらの間にスペーサ６２が介挿されるとともに、組み立てを容易にするため保持器（内輪）６６によって保持されている。なお、本実施形態において、ニードルローラ６４を２分割した例を示したが、２分割に限らず、複数個に分割していればよい。
【００４６】
このように、ニードルローラ６４を２分割すれば、エッジロードを低減できるとともに、トラニオン１４の変速動作を円滑に行なうことができる。
【００４７】
図５は本発明の第４の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１および第３の実施形態と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。
図示のように、本実施形態では、第３の実施形態におけるニードルローラ６４が２分割されておらず、球面ベアリング８０の内輪６６の接合面６６ａが曲率半径がｒの曲面として形成されるとともに、球面ベアリング８０の外輪５５の接合面５５ａが曲率半径がＲの曲面として形成されている。この場合、内輪６６接合面６６ａの曲率中心Ｏ３はトラニオン１４の傾転軸Ｏ１上にあり、外輪５５の接合面５５ａの曲率中心Ｏ２はトラニオン１４の傾転軸Ｏ１上になく、ｒ＜Ｒとなっている。このような、構成にすると、トラニオン１４の弾性変形を容易に吸収することができるようになる。
【００４８】
図６〜図８は本発明の第５の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第４の実施形態と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。
図６には、第５の実施形態の第１の例が示されている。この第１の例では、第４の実施形態の構成に加え、内輪６６と外輪５５との間に隙間Ｓが設けられ、トラニオン１４の傾転軸Ｏ１に対して球面ベアリング８０の外輪５５の中心軸Ｏ４がオフセットされた形態となっている。
【００４９】
このような構成では、トラニオン１４の枢軸１６の外周面とニードルローラ６４との接合面（図中に斜線で示されるＱ部）で、トラニオン１４の上下移動および傾転が行なわれるとともに、内輪６６と外輪５５との接触は一点Ｐ１でのみなされる。
【００５０】
また、図７に示される第２の例の場合も、内輪６６と外輪５５との間に隙間Ｓが設けられ、トラニオン１４の傾転軸Ｏ１に対して球面ベアリング８０の外輪５５の中心軸Ｏ４がオフセットされた形態となっている。ただし、内輪６６の接合面６６ａの曲率半径は、外輪５５の接合面５５ａの曲率半径と等しく設定されている。このような構成においても、トラニオン１４の枢軸１６の外周面とニードルローラ６４との接合面（図中に斜線で示されるＱ部）で、トラニオン１４の上下移動および傾転が行なわれる。
【００５１】
また、図８に示される第３の例の場合も、内輪６６と外輪５５との間に隙間Ｓが設けられ、トラニオン１４の傾転軸Ｏ１に対して球面ベアリング８０の外輪５５の中心軸Ｏ４がオフセットされた形態となっている。ただし、外輪５５の接合面５５ａはストレートになっている。このような構成では、外輪５５のストレート状の接合面５５ａと内輪６６の接合面６６ａとの間の接触部（図中に斜線で示されるＲ部）でトラニオン１４の上下移動がなされ、トラニオン１４の枢軸１６の外周面とニードルローラ６４との接合面（図中に斜線で示されるＱ部）で、トラニオン１４の傾転が行なわれる。なお、図中、９０はスペーサであり、９１は止め輪である。
【００５２】
以上のように、本実施形態（第１の例〜第３の例）では、内輪６６と外輪５５との間に隙間Ｓが設けられ、トラニオン１４の傾転軸Ｏ１に対して球面ベアリング８０の外輪５５の中心軸Ｏ４がオフセットされているため、トラニオン１４が図１２のように変形した際、トラニオン１４の弾性変形は、内輪６６と外輪５５との間に形成された隙間Ｓで吸収される。そのため、トラニオン１４が変形しても、変速動作に悪影響が及ばない。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載された発明によれば、前記外輪の曲面によって前記コロが抱かれた状態となるため、前記内輪側のみでトラニオンの軸方向移動が行なわれる。すなわち、球面接触によって前記コロとの接触面積が大きくなる前記外輪側ではなく、直線状の転動面と曲面との点接触によってコロとの接触面積が小さくなる前記内輪側でトラニオンの軸方向移動が行なわれる。そのため、トラニオンの軸方向移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。
【００５４】
請求項２に記載された発明によれば、接触面積が小さい外輪側のみでトラニオンの軸方向移動が行なわれる。そのため、トラニオンの軸方向移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。また、一般に軸受の場合、内輪側の方が面圧は厳しくなるので、面圧の厳しい使用条件の際には、このように、内輪の転動面を曲面とし、外輪の転動面を直線状にすると、面圧を低くできる。
【００５５】
請求項３に記載された発明によれば、ニードルローラが２分割されているため、エッジロードを低減できるとともに、トラニオンの変速動作を円滑に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図３】図１の構成の要部拡大図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態の第１の例に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態の第２の例に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態の第３の例に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図９】従来のトロイダル型無段変速機の断面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１１】従来の他のトロイダル型無段変速機の図１０に相当する断面図である。
【図１２】トラニオンの弾性変形を説明するため断面図である。
【図１３】図１１の構成においてトラニオンが弾性変形した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
４，５ .入力側ディスク
４ａ，５ａ，７ａ，８ａ 内側面
６，７ 出力側ディスク
１４ トラニオン
１６ 枢軸
１６ａ 内輪
３６ パワーローラ
５１，５２ ヨーク
５５ 外輪
５５ａ 転動面
６０ コロ
６０ａ，６０ｂ 外周面
６６ 内輪
７０ 軸受
８０ 球面ベアリング
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機として利用可能な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９および図１０に示されるように構成されている。すなわち、図９に示されるように、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が支持されている。この場合、伝達軸３は、入力軸２と同心的に配設されており、入力軸２に対して回転できる。
【０００３】
伝達軸３の両端寄り部分には、第１および第２の入力ディスク４，５がそれぞれ、ボールスプライン６を介して支持されている。この場合、第１および第２の入力ディスク４，５は、その内側面４ａ，５ａ同士を互いに対向させた状態で同心的に配置されるとともに、ケーシング１の内側で互いに同期して回転できる。
【０００４】
伝達軸３の中間部の周囲には、第１および第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の中間部の外周面には、出力歯車１０が一体に設けられている。この出力歯車１０は、伝達軸３と同心的に配置されるとともに、伝達軸３の外径よりも大きな内径を有している。また、出力歯車１０は、一対の転がり軸受１２を介して、ケーシング１内に設けられた支持壁１１に回転自在に支持されている。
【０００５】
第１および第２の出力ディスク７，８は、スリーブ９の両端部にスプライン係合されている。この場合、出力ディスク７，８は、それぞれの内側面７ａ，８ａを互いに反対方向に向けた状態で配置されている。したがって、第１の入力ディスク４と第１の出力ディスク７は、その内側面４ａ，７ａ同士が互いに対向し、また、第２の入力ディスク５と第２の出力ディスク８は、その内側面５ａ，８ａ同士が互いに対向している。
【０００６】
図１０に示されるように、ケーシング１の内側であって、第１および第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。これら一対のヨーク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、後述するトラニオン１４の両端部に設けられた枢軸１６を揺動自在に支持するため、ヨーク１３ａ，１３ｂの四隅には、円形の支持孔１８が設けられるとともに、ヨーク１３ａ，１３ｂの幅方向の中央部には、円形の係止孔１９が設けられている。
【０００７】
一対のヨーク１３ａ，１３ｂは、ケーシング１の内面の互いに対向する部分に形成された支持ポスト２０ａ，２０ｂにより、僅かに変位できるように支持されている。これらの支持ポスト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との間にある第１キャビティ２１と、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との間にある第２キャビティ２２とにそれぞれ対向する状態で設けられている。
【０００８】
したがって、ヨーク１３ａ，１３ｂは、各支持ポスト２０ａ，２０ｂに支持された状態で、その一端部が第１キャビティ２１の外周部分に対向するとともに、その他端部が第２キャビティ２２の外周部分に対向している。
【０００９】
第１および第２のキャビティ２１，２２は同一構造であるため、以下、第１キャビティ２１のみについて説明する。
【００１０】
第１キャビティ２１には、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が設けられており、これらの枢軸１６は一対のヨーク１３ａ，１３ｂの一端部に揺動且つ軸方向に変位自在に支持されている。すなわち、枢軸１６は、ヨーク１３ａ，１３ｂの一端部に形成された支持孔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。ラジアルニードル軸受２６は、その外周面が球状凸面で且つその内周面が円筒面である外輪２７と、複数本のニードル２８とから構成されている。
【００１１】
トラニオン１４の中間部にはそれぞれ、円孔３０が設けられている。また、各円孔３０には変位軸３１が支持されている。変位軸３１はそれぞれ、互いに平行で且つ偏心した支持軸部３３と枢支軸部３４とを有している。このうち、支持軸部３３は、円孔３０の内側に、ラジアルニードル軸受３５を介して支持されている。また、枢支軸部３４の周囲には、別のラジアルニードル軸受３８を介して、パワーローラ３６が支持されている。
【００１２】
なお、第１および第２キャビティ２１，２２毎に一対ずつ設けられた変位軸３１は、第１および第２キャビティ２１，２２毎に、入力軸２および伝達軸３に対して１８０度反対側に位置して設けられている。また、変位軸３１の各枢支軸部３４が各支持軸部３３に対して偏心している方向は、第１および第２の入力ディスク４，５と第１および第２の出力ディスク７，８の回転方向に関して同方向となっている。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なっている。したがって、パワーローラ３６は、入力軸２および伝達軸３の長手方向に沿って僅かに変位できるように支持されている。その結果、トロイダル型無段変速機により伝達されるトルクの変動に基づく構成部材の弾性変形量の変動等に起因して、パワーローラ３６が入力軸２および伝達軸３の軸方向に変位する傾向となった場合でも、構成部材に無理な力が加わることがなく、その変位を吸収することができる。
【００１３】
また、パワーローラ３６の外周面とトラニオン１４の中間部内周面との間には、パワーローラ３６の外側面から順に、スラスト玉軸受３９と、滑り軸受あるいはニードル軸受等のスラスト軸受４０とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受３９は、パワーローラ３６に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これらパワーローラ３６の回転を許容する。また、スラスト軸受４０は、パワーローラ３６からスラスト玉軸受３９の外輪４１に加わるスラスト荷重を支承しつつ、枢支軸部３４および外輪４１が支持軸部３３を中心に揺動することを許容する。
【００１４】
トラニオン１４の一端部にはそれぞれ、駆動ロッド４２が結合されている。また、これらの駆動ロッド４２の中間部外周面には、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。
【００１５】
図９に示されるように、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、カム板４６と複数のローラ４８とを備えており、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。この場合、カム板４６は、入力軸２の中間部にスプライン係合されるとともに、軸方向に亘る変位を阻止された状態で支持されており、入力軸２と共に回転する。また、複数のローラ４８は、保持器４７に転動自在に保持されている。
【００１６】
こ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および第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および第２の出力ディスク７，８に伝えられる。第１および第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。
【００１７】
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）の切換えに基づいて、第１および第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た駆動ピストン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。これらの駆動ピストン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。その結果、各パワーローラ３６の周面と、第１および第２の入力ディスク４，５の内側面４ａ，５ａ、第１および第２の出力ディスク７，８の内側面７ａ，８ａとの当接部に作用する、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に枢支された枢軸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および第２の入力ディスク４，５、第１および第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との間の回転速度比が変化する。
【００１８】
しかしながら、このように構成された従来のトロイダル型無段変速機において、トラニオン１４は、ケーシング１の内側に支持ポスト２０ａ，２０ｂおよびヨーク１３ａ，１３ｂを介して支持されている。したがって、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だけでなく、トロイダル型無段変速機の高さ寸法が嵩み、小型・軽量化が図れないという問題がある。
【００１９】
そこで、本出願人が先に出願した特願２００１−２１９１６には、図１１に示されるように、ヨーク５１，５２をケーシング１の内側に直接に固定するとともに、トラニオン１４の両端部に設けられた枢軸１６を、ニードルベアリング（ニードルローラ）５３および球面ベアリング５０を介して、ヨーク５１，５２に軸方向（上下方向）および傾転方向に変位自在に支持する構造が記載されている。具体的には、ニードルローラ５３は球面ベアリング５０に支持されており、球面ベアリング５０は、内輪５４と外輪５５とを有し、内外輪５４，５５には互いに球面接合する球面５４ａ，５５ａが設けられている。
【００２０】
このような構成によれば、ヨーク５１，５２をケーシング１に直接に固定しているため、部品点数の低減が図れ、部品製作、部品管理、組立作業の簡略化が図れるとともに、トロイダル無段変速機の高さ寸法を小さくして、小型・軽量化を図ることができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示される構成では、変速の際に、ニードルローラ５３とトラニオン１４の枢軸１６との接触部で、軸方向（上下方向）の移動および傾転が行なわれるため、上下移動の際の滑り摩擦が大きくなり、変速動作に悪影響が及ぶ虞がある。
【００２２】
すなわち、トロイダル型無段変速機の運転時において、トラニオン１４に回転自在に支持されたパワーローラ３６には、入力側および出力側の両ディスク４，５，７，８の内側面４ａ，５ａ，７ａ，８ａからスラスト荷重が加わるが、このスラスト荷重は、スラスト玉軸受３９およびスラストニードル軸受４０を介して、トラニオン１４に伝達され、図１２に誇張して示すように、トラニオン１４が図中矢印で示される方向で弾性変形する（傾転軸Ｏ１がずれる・・・図１３参照）。このようにトラニオン１４が弾性変形すると、図１３に示されるように、ニードルローラ５３が傾き、ニードルローラ５３の縁部（エッジ）がトラニオン１４の枢軸１６に当たる（エッジロードがかかり易い・・・図中のＰ部参照）。したがって、トラニオン１４が上下に移動する際の摩擦が大きくなり、トラニオン１４がスムーズに上下することができず、その結果、変速動作に悪影響がでる。
【００２３】
また、トラニオン１４が弾性変形した際にトラニオン１４の傾転中心Ｏ１を調整する（調心する）球面ベアリング５０は、その内輪５４側と外輪５５側とが傾転軸Ｏ１上に中心を持つ同一の曲率半径を有しているため、球面部の一部に荷重が集中し、調心性に欠け、変速に影響を与える虞がある。
【００２４】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたので、トラニオンが変形しても変速動作に悪影響が及ばないトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、ケーシングと、ケーシングの内側で互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された第１および第２のディスクと、これら第１および第２のディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、パワーローラの側方に位置する前記ケーシングに直接に固定され且つ前記枢軸を支持する軸受を有するヨークとを備えたトロイダル型無段変速機において、前記ヨークに設けられた前記軸受は、前記ヨークに固定された外輪と、前記トラニオンの前記枢軸の外周面によって形成される内輪と、これらの内外輪によって転動自在に保持されたコロとから成り、前記トラニオンの前記枢軸を軸方向および傾転方向に変位自在に支持し、前記コロを保持する前記内輪の転動面は、前記枢軸の軸方向に延びる直線状に形成され、前記コロを保持する前記外輪の転動面は、所定の曲率半径を有する曲面として形成され、前記内輪および前記外輪と接触する前記コロの外周面は所定の曲率半径を有する曲面として形成されていることを特徴とする。
【００２６】
この請求項１に記載された発明によれば、前記外輪の曲面によって前記コロが抱かれた状態となるため、前記内輪側のみでトラニオンの軸方向移動が行なわれる。すなわち、球面接触によって前記コロとの接触面積が大きくなる前記外輪側ではなく、直線状の転動面と曲面との点接触によってコロとの接触面積が小さくなる前記内輪側でトラニオンの軸方向移動が行なわれる。そのため、トラニオンの軸方向移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。
【００２７】
また、請求項２に記載された発明は、ケーシングと、ケーシングの内側で互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された第１および第２のディスクと、これら第１および第２のディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、パワーローラの側方に位置する前記ケーシングに直接に固定され且つ前記枢軸を支持する軸受を有するヨークとを備えたトロイダル型無段変速機において、前記ヨークに設けられた前記軸受は、前記ヨークに固定された外輪と、前記トラニオンの前記枢軸の外周面によって形成される内輪と、これらの内外輪によって転動自在に保持されたコロとから成り、前記トラニオンの前記枢軸を軸方向および傾転方向に変位自在に支持し、前記コロを保持する前記外輪の転動面は、前記枢軸の軸方向に延びる直線状に形成され、前記コロを保持する前記内輪の転動面は、所定の曲率半径を有する曲面として形成され、前記内輪および前記外輪と接触する前記コロの外周面は所定の曲率半径を有する曲面として形成されていることを特徴とする。
【００２８】
この請求項２に記載された発明によれば、接触面積が小さい外輪側のみでトラニオンの軸方向移動が行なわれる。そのため、トラニオンの軸方向移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。また、一般に軸受の場合、内輪側の方が面圧は厳しくなるので、面圧の厳しい使用条件の際には、このように、内輪の転動面を曲面とし、外輪の転動面を直線状にすると、面圧を低くできる。
【００２９】
また、請求項３に記載された発明は、ケーシングと、ケーシングの内側で互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された第１および第２のディスクと、これら第１および第２のディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、パワーローラの側方に位置する前記ケーシングに直接に固定され且つ前記枢軸を支持する軸受を有するヨークとを備えたトロイダル型無段変速機において、前記ヨークに設けられた前記軸受は、前記トラニオンの前記枢軸と接触するニードルローラと、球面ベアリングとからなり、前記トラニオンを軸方向および傾転方向に変位自在に支持し、前記ニードルローラは、前記枢軸の軸方向で複数個に分割されていることを特徴とする。
【００３０】
この請求項３に記載された発明によれば、ニードルローラが２分割されているため、エッジロードを低減できるとともに、トラニオンの変速動作を円滑に行なうことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、トロイダル型無段変速機の運転時にトラニオンが変形しても、変速動作に悪影響が及ばないようにトラニオンの枢軸を支持する点にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図９〜図１３と同一の符号を付してその詳細な説明を省略することにする。
【００３６】
図１は本発明の第１の実施形態を示している。図示のように、ケーシング１の内側に直接に固定されたヨーク５１，５２（図１１参照）には、トラニオン１４の両端部に設けられた枢軸１６が、特徴的な軸受け７０を介して、軸方向（上下方向…図中矢印の方向）および傾転方向に変位自在に支持されている。軸受７０は、対応するヨーク５１，５２に固定された外輪５５と、トラニオン１４の枢軸１６の外周面によって形成される内輪１６ａと、これらの内外輪５５，１６ａによって転動自在に保持された樽型のコロ６０とから成る。この場合、コロ６０を保持する内輪１６ａの転動面は、直線状（ストレート）に形成されている。また、コロ６０を保持する外輪５５の転動面５５ａは、曲率半径がRの曲面として形成されている。また、内輪１６ａと接触するコロ６０の外周面６０ａ、および、外輪５５と接触するコロ６０の外周面６０ｂは、共に、曲率半径がｒの曲面として形成されている。
【００３７】
このような構成では、曲率半径がRの外輪５５の曲面によってコロ６０が抱かれた状態となっているため、変速の際、コロ６０と外輪５５との間でトラニオン１４の軸方向（上下方向）の移動は行なわれない。したがって、ストレート形状の内輪１６ａとコロ６０との間で、トラニオン１４の軸方向（上下方向）の移動が行なわれる。
【００３８】
このように、本実施形態では、内輪１６ａ側のみでトラニオン１４の上下移動が行なわれる。すなわち、R曲面とｒ曲面との球面接触によってコロ６０との接触面積が大きくなる外輪５５側ではなく、ストレート形状の転動面とｒ曲面との点接触によってコロ６０との接触面積が小さくなる内輪１６ａ側でトラニオン１４の上下移動が行なわれる。そのため、トラニオン１４の上下移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。このように、外輪５５の転動面５５ａを曲率半径がRの曲面とし、内輪１６ａの転動面をストレート形状にすると、スキューの低減を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、トラニオン１４の軸方向移動および傾転に関与するコロ６０が曲率ｒを持つ樽型であるため、トラニオン１４が弾性変形した際にも調心性が良好である。すなわち、図１１に示されるように、従来のトラニオン１４の枢軸を支持するローラは、端面に数ミクロン程度のクラウニングがあるニードルローラ５３であるため、エッジロードがかかり易かったが、本実施形態では、コロ６０が樽型であるため、図１３に示されるようなエッジロードがかかることを防止でき、変速動作を良好に行なうことができる。
【００４０】
また、本実施形態では、変速の際のトラニオン１４の上下移動、傾転、弾性変形を軸受７０だけで受けるため、すなわち、実質的には、外輪５５およびコロ６０だけでトラニオン１４の上下移動、傾転、弾性変形を受けるため、部品点数が減り、構造が簡単になる。特にこのような構成は、本実施形態のようにヨーク５１，５２をケーシング１に直接に固定する構造において有益であり、部品点数の低減はもとより、部品製作、部品管理、組立作業の簡略化が更に図れるとともに、トロイダル無段変速機の高さ寸法を更に小さくして、小型・軽量化を従来よりも促進することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、図３に示されるように、外輪５５の転動面の曲率半径Ｒをコロ６０の外周面６０ｂ（６０ａ）の曲率半径ｒよりも大きく設定しても良い。
【００４２】
図２は本発明の第２の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。
図示のように、本実施形態では、転動面の形状が第１の実施形態と逆になっている。すなわち、コロ６０を保持する内輪１６ａの転動面は、曲率半径がRの曲面として形成され、コロ６０を保持する外輪５５の転動面５５ａは直線状（ストレート）に形成されている。また、内輪１６ａと接触するコロ６０の外周面６０ａ、および、外輪５５と接触するコロ６０の外周面６０ｂは、共に、曲率半径がｒの曲面として形成されている。
【００４３】
このような構成では、曲率半径がRの内輪１６ａの曲面によってコロ６０が抱かれた状態となっているため、変速の際、コロ６０と内輪１６ａとの間でトラニオン１４の軸方向（上下方向）の移動は行なわれない。したがって、ストレート形状の外輪５５とコロ６０との間で、トラニオン１４の軸方向（上下方向）の移動が行なわれる。
【００４４】
このように、本実施形態では、接触面積が小さい外輪５５側のみでトラニオン１４の上下移動が行なわれる。そのため、トラニオン１４の上下移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。また、一般に軸受の場合、内輪側の方が面圧は厳しくなるので、面圧の厳しい使用条件の際には、このように、内輪１６ａの転動面を曲率半径がRの曲面とし、外輪５５の転動面５５ａをストレート形状にすると、面圧を低くできる。
【００４５】
図４は本発明の第３の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。
図示のように、本実施形態では、トラニオン１４の両端部に設けられた枢軸１６が、ニードルベアリング（ニードルローラ）６４および球面ベアリング８０を介して、ヨーク５１，５２に軸方向（上下方向）および傾転方向に変位自在に支持されている。この場合、球面ベアリング８０は、対応するヨーク５１，５２に固定された外輪５５を備えている。また、ニードルローラ６４は、図１１に示される従来のニードルローラ５３を枢軸１６の軸方向で２分割した形態を成しており、分割された２つのニードルローラ６４ａ，６４ｂは、それらの間にスペーサ６２が介挿されるとともに、組み立てを容易にするため保持器（内輪）６６によって保持されている。なお、本実施形態において、ニードルローラ６４を２分割した例を示したが、２分割に限らず、複数個に分割していればよい。
【００４６】
このように、ニードルローラ６４を２分割すれば、エッジロードを低減できるとともに、トラニオン１４の変速動作を円滑に行なうことができる。
【００４７】
図５は本発明の第４の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１および第３の実施形態と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。
図示のように、本実施形態では、第３の実施形態におけるニードルローラ６４が２分割されておらず、球面ベアリング８０の内輪６６の接合面６６ａが曲率半径がｒの曲面として形成されるとともに、球面ベアリング８０の外輪５５の接合面５５ａが曲率半径がＲの曲面として形成されている。この場合、内輪６６接合面６６ａの曲率中心Ｏ３はトラニオン１４の傾転軸Ｏ１上にあり、外輪５５の接合面５５ａの曲率中心Ｏ２はトラニオン１４の傾転軸Ｏ１上になく、ｒ＜Ｒとなっている。このような、構成にすると、トラニオン１４の弾性変形を容易に吸収することができるようになる。
【００４８】
図６〜図８は本発明の第５の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第４の実施形態と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。
図６には、第５の実施形態の第１の例が示されている。この第１の例では、第４の実施形態の構成に加え、内輪６６と外輪５５との間に隙間Ｓが設けられ、トラニオン１４の傾転軸Ｏ１に対して球面ベアリング８０の外輪５５の中心軸Ｏ４がオフセットされた形態となっている。
【００４９】
このような構成では、トラニオン１４の枢軸１６の外周面とニードルローラ６４との接合面（図中に斜線で示されるＱ部）で、トラニオン１４の上下移動および傾転が行なわれるとともに、内輪６６と外輪５５との接触は一点Ｐ１でのみなされる。
【００５０】
また、図７に示される第２の例の場合も、内輪６６と外輪５５との間に隙間Ｓが設けられ、トラニオン１４の傾転軸Ｏ１に対して球面ベアリング８０の外輪５５の中心軸Ｏ４がオフセットされた形態となっている。ただし、内輪６６の接合面６６ａの曲率半径は、外輪５５の接合面５５ａの曲率半径と等しく設定されている。このような構成においても、トラニオン１４の枢軸１６の外周面とニードルローラ６４との接合面（図中に斜線で示されるＱ部）で、トラニオン１４の上下移動および傾転が行なわれる。
【００５１】
また、図８に示される第３の例の場合も、内輪６６と外輪５５との間に隙間Ｓが設けられ、トラニオン１４の傾転軸Ｏ１に対して球面ベアリング８０の外輪５５の中心軸Ｏ４がオフセットされた形態となっている。ただし、外輪５５の接合面５５ａはストレートになっている。このような構成では、外輪５５のストレート状の接合面５５ａと内輪６６の接合面６６ａとの間の接触部（図中に斜線で示されるＲ部）でトラニオン１４の上下移動がなされ、トラニオン１４の枢軸１６の外周面とニードルローラ６４との接合面（図中に斜線で示されるＱ部）で、トラニオン１４の傾転が行なわれる。なお、図中、９０はスペーサであり、９１は止め輪である。
【００５２】
以上のように、本実施形態（第１の例〜第３の例）では、内輪６６と外輪５５との間に隙間Ｓが設けられ、トラニオン１４の傾転軸Ｏ１に対して球面ベアリング８０の外輪５５の中心軸Ｏ４がオフセットされているため、トラニオン１４が図１２のように変形した際、トラニオン１４の弾性変形は、内輪６６と外輪５５との間に形成された隙間Ｓで吸収される。そのため、トラニオン１４が変形しても、変速動作に悪影響が及ばない。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載された発明によれば、前記外輪の曲面によって前記コロが抱かれた状態となるため、前記内輪側のみでトラニオンの軸方向移動が行なわれる。すなわち、球面接触によって前記コロとの接触面積が大きくなる前記外輪側ではなく、直線状の転動面と曲面との点接触によってコロとの接触面積が小さくなる前記内輪側でトラニオンの軸方向移動が行なわれる。そのため、トラニオンの軸方向移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。
【００５４】
請求項２に記載された発明によれば、接触面積が小さい外輪側のみでトラニオンの軸方向移動が行なわれる。そのため、トラニオンの軸方向移動の際の動摩擦が減り、変速動作の安定に繋がる。また、一般に軸受の場合、内輪側の方が面圧は厳しくなるので、面圧の厳しい使用条件の際には、このように、内輪の転動面を曲面とし、外輪の転動面を直線状にすると、面圧を低くできる。
【００５５】
請求項３に記載された発明によれば、ニードルローラが２分割されているため、エッジロードを低減できるとともに、トラニオンの変速動作を円滑に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図３】図１の構成の要部拡大図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態の第１の例に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態の第２の例に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態の第３の例に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図９】従来のトロイダル型無段変速機の断面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１１】従来の他のトロイダル型無段変速機の図１０に相当する断面図である。
【図１２】トラニオンの弾性変形を説明するため断面図である。
【図１３】図１１の構成においてトラニオンが弾性変形した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
４，５ .入力側ディスク
４ａ，５ａ，７ａ，８ａ 内側面
６，７ 出力側ディスク
１４ トラニオン
１６ 枢軸
１６ａ 内輪
３６ パワーローラ
５１，５２ ヨーク
５５ 外輪
５５ａ 転動面
６０ コロ
６０ａ，６０ｂ 外周面
６６ 内輪
７０ 軸受
８０ 球面ベアリング
Claims (3)
- ケーシングと、ケーシングの内側で互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された第１および第２のディスクと、これら第１および第２のディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、パワーローラの側方に位置する前記ケーシングに直接に固定され且つ前記枢軸を支持する軸受を有するヨークとを備えたトロイダル型無段変速機において、
前記ヨークに設けられた前記軸受は、前記ヨークに固定された外輪と、前記トラニオンの前記枢軸の外周面によって形成される内輪と、これらの内外輪によって転動自在に保持されたコロとから成り、前記トラニオンの前記枢軸を軸方向および傾転方向に変位自在に支持し、
前記コロを保持する前記内輪の転動面は、前記枢軸の軸方向に延びる直線状に形成され、
前記コロを保持する前記外輪の転動面は、所定の曲率半径を有する曲面として形成され、
前記内輪および前記外輪と接触する前記コロの外周面は所定の曲率半径を有する曲面として形成されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。 - ケーシングと、ケーシングの内側で互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された第１および第２のディスクと、これら第１および第２のディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、パワーローラの側方に位置する前記ケーシングに直接に固定され且つ前記枢軸を支持する軸受を有するヨークとを備えたトロイダル型無段変速機において、
前記ヨークに設けられた前記軸受は、前記ヨークに固定された外輪と、前記トラニオンの前記枢軸の外周面によって形成される内輪と、これらの内外輪によって転動自在に保持されたコロとから成り、前記トラニオンの前記枢軸を軸方向および傾転方向に変位自在に支持し、
前記コロを保持する前記外輪の転動面は、前記枢軸の軸方向に延びる直線状に形成され、
前記コロを保持する前記内輪の転動面は、所定の曲率半径を有する曲面として形成され、
前記内輪および前記外輪と接触する前記コロの外周面は所定の曲率半径を有する曲面として形成されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。 - ケーシングと、ケーシングの内側で互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された第１および第２のディスクと、これら第１および第２のディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、パワーローラの側方に位置する前記ケーシングに直接に固定され且つ前記枢軸を支持する軸受を有するヨークとを備えたトロイダル型無段変速機において、
前記ヨークに設けられた前記軸受は、前記トラニオンの前記枢軸と接触するニードルローラと、球面ベアリングとからなり、前記トラニオンを軸方向および傾転方向に変位自在に支持し、
前記ニードルローラは、前記枢軸の軸方向で複数個に分割されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
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