JP3870525B2 - トロイダル形無段変速機のトラニオン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車用の変速機として用いるトロイダル形無段変速機のトラニオンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル形無段変速機のトラニオン部は、図７及び図８に示すように構成されている。すなわち、エンジン等の駆動源（図示しない）に連結される入力軸１には入力ディスク２と出力ディスク３がニードルベアリングを介して回転自在に支持されている。入力ディスク２の背面側にはカム板４が入力軸１に対してスプライン係合しており、カム板４と入力ディスク２との間にはローラ５が介在され、入力ディスク２を出力ディスク３側に押し付けるローディングカム式の押圧機構６が設けられている。
【０００３】
入力ディスク２と出力ディスク３との間には枢軸７を中心として揺動するトラニオン８ａ，８ｂが設けられ、トラニオン８ａ，８ｂの中心部には変位軸９が設けられている。そして、この変位軸９にはパワーローラ１０が回転自在に支持され、このパワーローラ１０は入力ディスク２及び出力ディスク３と接するトラクション部を有し、入力ディスク２と出力ディスク３との間に傾転自在に転接されている。
【０００４】
また、トラニオン８ａ，８ｂとパワーローラ１０との間にはパワーローラ軸受１１が設けられている。このパワーローラ軸受１１はパワーローラ１０に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、パワーローラ１０の回転を許容するものである。このようなパワーローラ軸受１１の複数個の玉１２はトラニオン８ａ，８ｂ側に設けられた円環状の外輪１３と回転部としてのパワーローラ１０との間に設けられた円環状の保持器１４によって保持されている。
【０００５】
さらに、前記トラニオン８ａ，８ｂの本体部分の外周部には溝１５が設けられ、この溝１５には止め具１６によって無端ループ状に連結された伝達ケーブル１７が掛け渡されている。前記溝１５の断面形状には従来２通りあり、第１の従来例は、溝１５のうち伝達ケーブル１７のケーブル部分と当接する部分は、図８（ｂ）に示すように、断面が略半円形状で、ケーブル部分の断面の略半分が嵌合されており、止め具１６と当接する部分は図８（ｃ）に示すように、断面が略Ｕ字状で、止め具１６の断面の略全体が嵌合するようになっている。
【０００６】
第２の従来例は、溝１５のうち伝達ケーブル１７のケーブル部分と当接する部分は、図９（ａ）に示すように、断面が略１／４円形状で、ケーブル部分の断面の略１／４が係合されており、止め具１６と当接する部分も図９（ｂ）に示すように、断面が略１／４円形状で、止め具１６の断面の略１／４が係合されるようになっている。
【０００７】
また、図１０に示すように、前記トラニオン８ａ，８ｂのパワーローラ１０を囲む袋部１９の上下部は、２つまたは４つの円弧面１９ａを組み合わせた形状に形成されている。このため、機械加工によって袋部１９の上下部の円弧面１９ａを同時に加工することはできず、例えばフライス盤を用いてエンドミルで上下部の円弧面１９ａを別々に加工しているため、加工時間が長く、コストアップの原因になっていた。
【０００８】
また、図１１に示すように、従来のトラニオン８ａ，８ｂは、傾転を支持するラジアルニードル軸受２８ａの転送部となる円筒部４２は研磨工程が必要なため、この円筒部４２と垂直な平面部４３とのつなぎ部には研磨逃げ部４４が設けられていた。しかし、高出力のトロイダル形無段変速機ではトラニオン８ａ，８ｂに大きな力がかかる。また、駆動系に衝撃トルクが入った時にはトラニオン８ａ，８ｂにも瞬間的に大きな力がかかることになる。このとき、トラニオン８ａ，８ｂの背面方向の位相に位置する研磨逃げ部４４には引張り応力が集中し、この集中が繰り返されるとトラニオン８ａ，８ｂは研磨逃げ部４４より破損する恐れがある。
【０００９】
また、この引張り応力の集中する部位を高周波熱処理して材料の引張り応力に対する耐力を高めることが望ましい。しかし、この位置はシャフトトラニオン４５の抜止めピン４６の位置にも相当しており、ピン孔４７はトラニオン８ａ，８ｂとシャフトトラニオン４５を嵌合した後、つまり高周波熱処理より後工程に加工されるので、この部位が熱処理によって硬化されていると加工が困難になり、製作コストアップの原因となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した第１の従来例の場合には、溝１５の断面が略半円形状であるため、伝達ケーブル１７を組み付ける際に、左右のトラニオン８ａ，８ｂのうち一方を入力ディスク２と出力ディスク３の軸心方向にｔ1 の距離だけ近付けて組み付ける必要があり、組み立てが困難であった。
【００１１】
また、第２の従来例の場合には、溝１５の断面が略１／４円形状であるため、伝達ケーブル１７を組み付ける際に、左右のトラニオン８ａ，８ｂを入力ディスク２と出力ディスク３の軸心方向に近付ける必要はないが、伝達ケーブル１７と溝１５との係合深さが浅いため、特に伝達ケーブル１７のテンションがない場合に脱落しやすいという問題がある。
【００１２】
なお、トラニオンの本体部分の外周部に溝を設け、この溝に止め具によって無端ループ状に連結された伝達ケーブルを掛け渡す公知例としては、特開昭６３−６７４５８号公報に開示されているが、溝の形状については言及していない。
【００１３】
この発明は、トラニオンを機械加工する際に、袋部の上下部の円弧面を同時に加工でき、加工時間の短縮およびコストの低減を図ることができるトロイダル形無段変速機のトラニオンを提供することに有る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、入力ディスクと出力ディスクとの間に傾転自在に転接されたパワーローラを回転自在に支持するトロイダル形無段変速機のトラニオンにおいて、パワーローラの曲率に沿ってトラニオンの袋部の上部と下部を同一の円周に沿う円弧面に形成したことを特徴とする。
【００１９】
前記構成によれば、トラニオンを機械加工、例えば旋盤で加工する際に、袋部の上下部の円弧面を同時に加工でき、加工時間の短縮とコストの低減を図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は第１の実施形態を示し、図１はトロイダル形無段変速機のトラニオンを示す。（ａ）はトラニオン部を示し，（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿う断面図、 （ｃ）はＺ−Ｚ線に沿う断面図である。トラニオン８の基本的構成は従来と同一であり、説明を省略する。本実施形態のトラニオン本体２１の外周部には伝達ケーブル２２を掛け渡すための溝２３が設けられている。伝達ケーブル２２はワイヤケーブルを金属管状体からなる止め具２４によって無端ループ状に連結することにより形成されている。
【００２３】
前記溝２３の伝達ケーブル２２のケーブル部分と当接する部分２３ａの断面は略１／２円形状に形成され、ケーブル部分の断面の略半分が係合するようになっている。また、前記止め具２４と当接する部分２３ｂの断面は略１／４円部２５ａとこれと連続する直線部分２５ｂの組合わせた形状であり、止め具２４の円周の略１／４が係合するようになっている。
【００２４】
したがって、止め具２４と溝２３の係合深さが浅くなり、トラニオン本体２１に伝達ケーブル２２を組み付ける際に、左右のトラニオン８ａ，８ｂのうち一方を入力ディスク２と出力ディスク３の軸心方向に伝達ケーブル２２のケーブル部分の断面の略半分の距離ｔ2 だけ近付ければよくなり、伝達ケーブル２２の組み付けが容易となる。また、溝２３の伝達ケーブル２２のケーブル部分と当接する部分２３ａの断面は略１／２円形状に形成され、ケーブル部分の断面の略半分が係合しているために伝達ケーブル２２の脱落を防止できる。
【００２５】
したがって、本実施形態によれば、トラニオン本体２１に対して伝達ケーブル２２の組み付が容易であると共に、伝達ケーブル２２の脱落を防止できるという効果がある。
【００２６】
図２（ａ）はパワーローラ１０を回転自在に支持する支持構造を示すもので、パワーローラ１０を回転自在に支持するピボット軸２６はブッシュ２７を介してトラニオン８ａ，８ｂに支持されている。このトラニオン８ａ，８ｂは傾転を支持するラジアルニードル軸受２８ａを介してケーシング３０に支持されている。
【００２７】
トラニオン８ａ，８ｂには上下方向に貫通する油孔２９が穿設され、この油孔２９の上下開口端はプラグ３１によって閉塞され、プラグ３１には図２（ｂ）に示すように，例えば１ｍｍφの小孔３２が穿設されている。そして、ラジアルニードル軸受２８ａを潤滑するようになっている。さらに、トラニオン８ａ，８ｂの袋部平面３３からピボット軸２６の軸方向に沿ってパワーローラ軸受用油孔３４とスラストニードル潤滑用油孔３５とが穿設されている。
【００２８】
パワーローラ軸受用油孔３４は変位軸９の背面に相当する位置に設けられ、パワーローラ軸受１１を潤滑するようになっており、スラストニードル潤滑用油孔３５はパワーローラ軸受用油孔３４より小径で、スラストニードル軸受３６の背面部で、トラニオン８ａ，８ｂを車両に搭載したときに上方に相当する位置に設けられている。
【００２９】
前記構成によれば、パワーローラ１０を支持するパワーローラ軸受１１は拘束（１００００ｒｐｍ以上）で回転するので多量の油が必要であり、スラストニードル軸受３６はピボット軸２６の揺動を支持するのみの油でよいため、油孔の内径をパワーローラ軸受１１に油を供給するパワーローラ軸受用油孔３４の方をスラストニードル潤滑用油孔３５より大きくすることで油量をコントロールしている。さらに、パワーローラ軸受用油孔３４は変位軸９に設けた油孔に対応した位置にあり、油が流れやすくなる。
【００３０】
さらに、図３に示すように、トラニオン８ａ，８ｂの袋部３７の上下部は、パワーローラ１０の曲率に沿って円弧面３７ａ，３７ｂに形成されている。したがって、トラニオン８ａ，８ｂを機械加工、例えば旋盤で加工する際に、袋部３７の上下部の円弧面３７ａ，３７ｂを同時に加工でき、加工時間の短縮とコストの低減を図ることができる。
【００３１】
図４〜図６は第２の実施形態を示し、図４はトラニオン８ａ，８ｂの傾転を支持するラジアルニードル軸受２８ａの転送部を示し、ラジアルニードル軸受２８ａの転送部となる円筒部４２と垂直な平面部４３とのつなぎ部４８はＲ形状に形成されている。このＲの大きさは円筒部４２の直径Ｄの０．０５倍以上とすることにより自動車用として実用上十分な耐久性を得ている。
【００３２】
つなぎ部４８のＲ形状の大きさを円筒部４２の直径Ｄの０．０５倍以上とすることにより耐久性を得る理由は，次の通りである。図５はＲ／Ｄを種々に変化させたときのつなぎ部４８の最大引張り力が約６００Ｎ／ｍｍ² 程度となり、Ｒ／Ｄが０．０５より小さいところでは最大引張り応力が急激に上昇している。一方、金属材料研究所の「ＪＩＳ機械構造用鋼の基準的疲労特性」によれば、図６に示すように、曲げ疲労限度はビッカース硬さに略比例し、Ｈｖ４００では疲労限度は約６００Ｎ／ｍｍ² であり、この応力以下であれば、自動車として実用上十分な耐久性を確保できると考えられる。
【００３３】
また、トラニオン８ａ，８ｂとシャフトトラニオン４５とを止める抜止めピン４６は、パワーローラ１０の回転軸線と９０゜位相がずれ、応力が高くなるつなぎ部４８は、図４のＡの位置に当たり、抜止めピン４６と９０゜位相がずれた位置となる。したがって、図４の斜線で示す部分を高周波熱処理によりＨｖ４００以上に硬化し、ピン孔４７を穿設する位置は硬化しないように高周波熱処理パターンを設定することによりピン孔４７の加工性を上げ、コストダウンを図ることができる。なお、高周波熱処理により硬度の必要な部位のみを硬化させる代りに、浸炭と防炭により硬度が必要な部位を硬化することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、トラニオンを機械加工、例えば旋盤で加工する際に、袋部の上下部の円弧面を同時に加工でき、加工時間の短縮とコストの削減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態におけるトロイダル形無段変速機のトラニオンを示し、（ａ）はトラニオン部の正面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿う断面図、（ｃ）はＺ−Ｚ線に沿う断面図。
【図２】同じくトラニオン部の縦断側面図。
【図３】同じくトラニオン部のローラ支持部材の正面図。
【図４】 この発明の第２の実施形態におけるトロイダル形無段変速機のトラニオンを示し、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は下面図。
【図５】同じくＲ／Ｄを種々に変化させたときのつなぎ部の最大引張り応力を示すグラフ図。
【図６】同じくＪＩＳ機械構造用鋼の基準的疲労特性図。
【図７】従来のトロイダル形無段変速機のトラニオンを示す縦断側面図。
【図８】トラニオンの第１の従来例を示し、（ａ）はトラニオン部の正面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿う断面図、（ｃ）はＺ−Ｚ線に沿う断面図。
【図９】トラニオンの第２の従来例を示し、（ａ）は図８のＹ−Ｙ線に沿う断面図、 （ｂ）は図８のＺ−Ｚ線に沿う断面図。
【図１０】従来のトラニオンの正面図。
【図１１】 従来のトラニオンを示し、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿う断面図、（ｃ）は下面図。
【符号の説明】
１…入力軸
２…入力ディスク
３…出力ディスク
８ａ，８ｂ…トラニオン
１０…パワーローラ
２１…トラニオン本体
２２…伝達ケーブル
２３…溝
２４…止め具
２９…油孔
３４…パワーローラ軸受用油孔
３５…スラストニードル潤滑用油孔

Claims (1)

1. 入力ディスクと出力ディスクとの間に傾転自在に転接されたパワーローラを回転自在に支持するトロイダル形無段変速機のトラニオンにおいて、パワーローラの曲率に沿ってトラニオンの袋部の上部と下部を同一の円周に沿う円弧面に形成したことを特徴とするトロイダル形無段変速機のトラニオン。

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