JP3758148B2 - 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、自動車用の変速機などに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】
図３には、自動車用変速機として利用可能な従来のトロイダル型無段変速機の一例が示されている。このトロイダル型無段変速機は、いわゆるダブルキャビティ型の高トルク用トロイダル型無段変速機であり、２つの入力側ディスク２Ａ，２Ｂと２つの出力側ディスク３Ａ，３Ｂとが、入力軸１の外周に取り付けられて成る。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３Ａ，３Ｂがスプライン係合によって連結されている。
【０００３】
なお、入力軸１は、フロント側（図中左側）に位置する入力側ディスク２Ａとカム板７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁１３を介して図示しないハウジング内に支持されており、これにより、軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。
【０００４】
出力側ディスク３Ａ，３Ｂは、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、入力側ディスク２Ａ，２Ｂは、入力軸１と共に回転するように、その入力軸１の両端部にボールスプライン６，６を介して支持されている。また、入力側ディスク２Ａ，２Ｂの内面（凹面）２ａ，２ａと出力側ディスク３Ａ，３Ｂの内面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１が回転自在に挟持されている。
【０００５】
リア側（図中右側）に位置する入力側ディスク２Ｂとローディングナット９との間には皿ばね１０およびシム３０が設けられている。皿ばね１０は、ローディングナット９およびシム３０とともに、各ディスク２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂの凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する予圧付与装置を構成する。
【０００６】
したがって、上記構成の無段変速機では、駆動軸２２から入力軸１に回転力が入力されると、入力軸１と一体で入力側ディスク２Ａ，２Ｂが回転し、その回転がパワーローラ１１，１１によって出力側ディスク３Ａ，３Ｂに一定の変速比で伝達される。また、出力側ディスク３Ａ，３Ｂの回転は、出力歯車４から伝達歯車１５などを介して、図示しない出力軸に伝達される。
【０００７】
ところで、このようなトロイダル型無段変速機における動力伝達は、パワーローラ１１と入出力側ディスク２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂとの間の油を高圧で押し付けてトラクション力を発生させることにより行なわれる。そして、このように高圧で押し付けてトラクション力を発生し動力を伝達させるための機構が前述したローディングカム式の押圧装置１２である。このローディングカム機構は、入力トルクに比例した押し付け力を発生させる機構であり、動力を伝えるために有効な機構である。
【０００８】
しかしながら、動力を伝えるためにはある一定以上の押し付け力を発生させる必要がある。したがって、入力トルクが小さい場合には、ローディングカム機構のみでは必要な押し付け力を得ることができず、動力を伝えることができない。そのため、トルクが僅かな場合でも動力を伝えることができるように、前述した予圧付与装置を用いている。
【０００９】
予圧付与装置は、前述したように、皿ばね１０とシム３０とローディングナット９とによって構成され、リア側の入力側ディスク２Ｂの背面に設置されている。この場合、皿ばね１０をローディングナット９により締め付け、シム３０で皿ばね１０の隙間を調整することにより、必要な予圧を発生させている。このように予圧を付与することにより、低入力トルク時の面圧を確保し、動力の伝達を可能としている。
【００１０】
このような予圧付与装置において、リア側の入力側ディスク２Ｂの背面に皿ばね１０を設置し、締め付け部材としてのローディングナット９と入力側ディスク２Ｂとの間に皿ばね１０を組付ける場合、入力軸１に対して皿ばね１０の同心位置の精度が出ていないと、組み付けられた皿ばね１０が片当たりしたり、傾いたりしてしまい、皿ばね１０が規定通りの隙間を形成することができない。そのため、予圧不足による滑りを発生したり、予圧過大による効率低下を招く原因となる。
【００１１】
このような問題に関連して、特開２０００−７４１６７号公報には、図３に示される構成と同様に、リア側の入力側ディスク２Ｂの背面に皿ばね１０を設置して予圧を与える構造において、皿ばね１０を支持するローディングナット９の支持部９ｄを大きく確保して、入力軸１に対する皿バネ１０の同心位置を確保する構造が開示されている。
【００１２】
また、特開２０００−１８３５１号公報には、フロント側の入力側ディスクの背面に皿ばねを設置して予圧を与える構造が開示されている。このようにフロント側に皿ばねを設置して予圧調整を行なう場合には、リア側の入力側ディスクの背面にシムを挿入して位置調整を行なうと、組み立てが簡単となり、有効である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−７４１６７号公報に開示された構造（図３の構造も同様）では、皿ばね１０を支持するローディングナット９の支持部９ｄが大きいため、ローディングナット９の仕上げ加工を行なう面積が大きくなってしまっている。また、特開２０００−７４１６７号公報では、皿ばねの隙間調整を行なうためのカラーを挿入して、ローディングナットの位置を調整するとともに、トルク負荷時の皿ばねの変形量をスペーサで規制する構造となっているため、入力軸に対する皿ばねの同心性を確保できても、前記規制部材の配設（ローディングナットと一体の場合も含む）によってローディングナットの構造が複雑となり、製作コストが上昇してしまう。
【００１４】
一方、特開２０００−１８３５１号公報に開示された構造においてシムを設ける場合には、シムの位置を入力軸と同心になるように規制しなければ、入力軸に設けられた段差と入力側ディスクの背面との間にシムが挟まれるといった事態を引き起こしてしまう。そのため、皿ばねの予圧調整に不具合を生じてしまい、予圧不足による滑りの発生や、予圧過大による効率の低下の原因となってしまう。
【００１５】
本発明は、前記事情に着目してなされたもので、入力軸と皿ばね又はシムとの同心性を確保して確実に予圧調整を行なうことができる信頼性および耐久性の優れた簡易構造のトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、回転力が入力される入力軸と、前記入力軸に結合されて入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、前記入力側ディスクの回転力がパワーローラを介して伝達される出力側ディスクと、各入出力側ディスクとパワーローラとの当接部に押圧力を付与する押圧装置と、押圧装置の押圧力を補う予圧付与装置とを備えたトロイダル型無段変速機において、前記予圧付与装置は、入力軸に締結されたナット部材と、予圧を付与する弾性部材とを有し、前記ナット部材は、前記入力軸に設けられた第１の段差部に当接されて軸方向に位置決めされ、前記ナット部材および前記入力側ディスクの背面にはそれぞれ、前記入力軸と同心を成して平行に延びる第２の段差部が設けられ、前記予圧付与装置の前記弾性部材は、前記ナット部材および前記入力側ディスクの両方の前記第２の段差部の外周部によって支持されつつ、前記入力側ディスクと前記ナット部材との間に介挿され、前記ナット部材が前記入力軸の第１の段差部で位置決めされた際に、前記入力側ディスクと前記ナット部材との間には、前記弾性部材の初期隙間よりも小さい隙間が形成されるようになっていることを特徴とする。
【００１７】
この請求項１に記載された発明によれば、ナット部材は、入力軸に設けられた第１の段差部に当接されて軸方向に位置決めされるため、ナット部材の締め付け後の確認が容易となり、締め付け作業の信頼性を向上することができ、設計上必要となる弾性部材の隙間を精度良く設定することができる。また、ナット部材および入力側ディスクの背面にはそれぞれ第２の段差部が設けられ、予圧付与装置の弾性部材は、ナット部材と入力側ディスクの両方の第２の段差部の外周部によって支持されつつ、入力側ディスクとナット部材との間に介挿されているため、弾性部材を入力軸と同心的に支持することができ、したがって、弾性部材の位置の不具合が発生する虞がなく、組み付け性が向上する。その結果、組み立て作業時間を減少でき、ひいては、コストの低減を図ることができる。このように、確実に組み付けることができれば、予圧不足や予圧過大などを引き起こす虞がなくトロイダル型無段変速機の信頼性を向上することができる。また、このような作用効果は、単純な段差を設けるだけで実現できるため、仕上げ加工面および部品点数が少なく、製作コストを低く抑えることができる。
【００１９】
また、トルク負荷時に入力側ディスクが軸方向に移動した場合でも、その移動が前記隙間によって吸収されるとともに、入力側ディスクの端面とナット部材の端面とが接触してナット部材により入力側ディスクの移動が規制されるため、弾性部材が潰されることがない。したがって、変形による弾性部材の応力を抑えることができ、弾性部材の劣化を防ぐことができる。また、前記隙間の存在によって、入力側ディスクとナット部材との間にシムを配設することができるため、このシムによって弾性部材の隙間調整を容易に行なうことができる。
【００２１】
また、トルク負荷時に入力側ディスクが軸方向に移動した場合でも、その移動によって弾性部材が初期隙間の量を超えて変形することがない。したがって、変形による弾性部材の応力を抑えることができ、弾性部材の劣化を防ぐことができる。
【００２２】
【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、予圧付与装置の形態を改良した点にあり、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３と同一の符号を付してその説明を省略することにする。
【００２３】
図１は、皿ばねを入力側ディスクの背面に設置した本発明の第１の実施形態を示している。図１の（ａ）に示されるように、リア側の入力側ディスク２Ｂの背面とローディングナット（ナット部材）９の背面とにはそれぞれ、入力軸１と同心を成して平行に延びる段差（第２の段差部）２ｂ，９ａが設けられており、これらの段差２ｂ，９ａの外周部で皿ばね（弾性部材）１０が支持されている。また、ローディングナット９は、入力軸１に設けられた段差部（第１の段差部）１ａに当接されて位置決めされている。このようにローディングナット９が入力軸１の段差部１ａで位置決めされた際、入力側ディスク２Ｂの端面２ｃとローディングナット９の端面９ｂとの間には、所定の隙間Ｓ１が形成されるようになっている。そして、この隙間Ｓ１は、皿バネ１０の初期隙間（皿バネ１０の軸方向における対向面間の最大離間距離）Ｓ２よりも小さく設定されている。
【００２４】
以上のように、本実施形態の構成では、リア側の入力側ディスク２Ｂの背面とローディングナット９の背面とにそれぞれ設けられた段差２ｂ，９ａの外周部で皿ばね１０が支持されているため、皿ばね１０を入力軸１と同心的に支持することができる。したがって、皿ばね１０の位置の不具合が発生する虞がなく、組み付け性が向上する。その結果、組み立て作業時間を減少でき、ひいては、コストの低減を図ることができる。
【００２５】
また、本実施形態の構成では、ローディングナット９が入力軸１に設けられた段差部１ａに当接されて位置決めされている（軸方向位置が規制されている）ため、組み付け位置を前もって正確に予測することができる。つまり、ローディングナット９の締め付け後の確認が容易となり、締め付け作業の信頼性を向上することができる（締め付け不良などを起こす虞がない）。したがって、設計上必要となる皿ばね１０の隙間を精度良く設定することができる。
【００２６】
このように、皿ばね１０を確実に組み付けることができれば、予圧不足や予圧過大などを引き起こす虞がなくトロイダル型無段変速機の信頼性を向上することができる。また、以上のような作用効果は、単純な段差を設けるだけで実現できる。すなわち、本実施形態のローディングナット９は、特開２０００−７４１６７号公報で用いるローディングナット形状に比べて、その仕上げ加工面が少なく、部品点数も少ない。そのため、製作コストを低く抑えることができる。
【００２７】
また、本実施形態の構成では、リア側の入力側ディスク２Ｂの背面とローディングナット９の背面とにそれぞれ設けられた段差２ｂ，９ａの外周部で皿ばね１０を支持した際、入力側ディスク２Ｂの端面２ｃとローディングナット９の端面９ｂとの間に、皿バネ１０の初期隙間Ｓ２よりも小さい所定の隙間Ｓ１が形成されるようになっている。このように所定の隙間Ｓ１をもって皿ばね１０を組み付ければ、トルク負荷時に入力側ディスク２Ｂが軸方向に移動した場合でも、この移動が隙間Ｓ１によって吸収されるとともに、図１の（ｂ）に示されるように、入力側ディスク２Ｂの端面２ｃとローディングナット９の端面９ｂとが接触してローディングナット９により入力側ディスク２Ｂの移動が規制されるため、皿ばね１０が潰されることがない（皿ばね１０の変位を規制できる）。したがって、弾性変形による皿ばね１０の応力を抑えることができ、皿ばね１０の劣化を防ぐことができる（その結果、トロイダル型無段変速機の耐久性を向上することができる）。
【００２８】
また、このように、組み付け時にローディングナット９と入力側ディスク２Ｂとの間に隙間Ｓ１を形成できれば、フロント側に皿ばねがある場合に、リア側の入力側ディスク２Ｂの背面にシムを配設することができるため、このシムによって皿ばねの隙間調整を容易に行なうことができる。
【００２９】
図２の（ａ）はシムを入力側ディスクの背面に設置した本発明の第２の実施形態を示している。図示のように、ローディングナット９の背面には、入力軸と同心を成して平行に延びる段差９ａが設けられており、この段差９ａの外周部と入力側ディスク２Ｂの背面とによってシム３０が支持されている。このシム３０は、前述したように、フロント側に設けられた予圧付与装置を構成する皿ばねの隙間を調整する（位置調整する）ためのものである。
【００３０】
また、ローディングナット９は、入力軸１に設けられた段差部１ａに当接されて位置決めされている。このようにローディングナット９が入力軸１の段差部１ａで位置決めされた際、入力側ディスク２Ｂの端面２ｃとローディングナット９の端面９ｂとの間には、所定の隙間Ｓ３が形成されるようになっている。そして、この隙間Ｓ３に、段差９ａに支持されたシム３０が介挿されている。
【００３１】
このように、本実施形態の構成では、ローディングナット９の背面の段差９ａによってシム３０が支持されているため、シム３０を入力軸１と同心的に支持することができる。したがって、シム３０を入力軸１の段差１ａとローディングナット９との間に挟むようなミスを起こす虞がなく、確実にシム３０を入力側ディスク２Ｂの背面に当接させることができるため、シム３０の組み付けを容易に行なうことができる。
【００３２】
また、本実施形態の構成では、ローディングナット９が入力軸１の段差部１ａで位置決めされた際、入力側ディスク２Ｂの端面２ｃとローディングナット９の端面９ｂとの間に所定の隙間Ｓ３が形成されるようになっている。したがって、フロント側に皿ばねがある場合に、リア側の入力側ディスク２Ｂの背面にシム３０を配設することができるため、このシム３０によって皿ばねの隙間調整を容易に行なうことができる。
【００３３】
図２の（ｂ）はシムを入力側ディスクの背面に設置した本発明の第３の実施形態を示している。この実施形態では、入力側ディスク２Ｂの背面に、シム３０を支持する段差２ｂが設けられているものであり、その他の構成は第２の実施形態と同様である。したがって、この場合も、第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
【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、ナット部材は、入力軸に設けられた第１の段差部に当接されて軸方向に位置決めされるため、ナット部材の締め付け後の確認が容易となり、締め付け作業の信頼性を向上することができ、設計上必要となる弾性部材の隙間を精度良く設定することができる。また、ナット部材および入力側ディスクの背面にはそれぞれ第２の段差部が設けられ、予圧付与装置の弾性部材は、ナット部材と入力側ディスクの両方の第２の段差部の外周部によって支持されつつ、入力側ディスクとナット部材との間に介挿されているため、弾性部材を入力軸と同心的に支持することができ、したがって、弾性部材の位置の不具合が発生する虞がなく、組み付け性が向上する。その結果、組み立て作業時間を減少でき、ひいては、コストの低減を図ることができる。このように、確実に組み付けることができれば、予圧不足や予圧過大などを引き起こす虞がなくトロイダル型無段変速機の信頼性を向上することができる。また、このような作用効果は、単純な段差を設けるだけで実現できるため、仕上げ加工面および部品点数が少なく、製作コストを低く抑えることができる。
【００３５】
また、トルク負荷時に入力側ディスクが軸方向に移動した場合でも、その移動が隙間によって吸収されるとともに、入力側ディスクの端面とナット部材の端面とが接触してナット部材により入力側ディスクの移動が規制されるため、弾性部材が潰されることがない。したがって、変形による弾性部材の応力を抑えることができ、弾性部材の劣化を防ぐことができる。また、前記隙間の存在によって、入力側ディスクとナット部材との間にシムを配設することができるため、このシムによって弾性部材の隙間調整を容易に行なうことができる。
【００３６】
また、トルク負荷時に入力側ディスクが軸方向に移動した場合でも、その移動によって弾性部材が初期隙間の量を超えて変形することがない。したがって、変形による弾性部材の応力を抑えることができ、弾性部材の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態の要部断面図、（ｂ）は（ａ）の様態から入力側ディスクが軸方向に移動した状態を示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第２の実施形態の要部断面図、（ｂ）は本発明の第３の実施形態の要部断面図である。
【図３】従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 入力軸
１ａ 段差部（第１の段差部）
２Ａ，２Ｂ 入力側ディスク
２ｂ，９ａ 段差（第２の段差部）
３Ａ，３Ｂ 出力側ディスク
４ 出力歯車
５ ニードル軸受
６ ボールスプライン
７ カム板
９ ローディングナット（ナット部材）
１０ 皿ばね（弾性部材）
１１ パワーローラ
３０ シム

Claims (1)

1. 回転力が入力される入力軸と、前記入力軸に結合されて入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、前記入力側ディスクの回転力がパワーローラを介して伝達される出力側ディスクと、各入出力側ディスクとパワーローラとの当接部に押圧力を付与する押圧装置と、押圧装置の押圧力を補う予圧付与装置とを備えたトロイダル型無段変速機において、
   前記予圧付与装置は、入力軸に締結されたナット部材と、予圧を付与する弾性部材とを有し、
   前記ナット部材は、前記入力軸に設けられた第１の段差部に当接されて軸方向に位置決めされ、
   前記ナット部材および前記入力側ディスクの背面にはそれぞれ、前記入力軸と同心を成して平行に延びる第２の段差部が設けられ、
   前記予圧付与装置の前記弾性部材は、前記ナット部材および前記入力側ディスクの両方の前記第２の段差部の外周部によって支持されつつ、前記入力側ディスクと前記ナット部材との間に介挿され、
   前記ナット部材が前記入力軸の第１の段差部で位置決めされた際に、前記入力側ディスクと前記ナット部材との間には、前記弾性部材の初期隙間よりも小さい隙間が形成されるようになっ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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