JP4003347B2

JP4003347B2 - トロイダル型無段変速機

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Publication number: JP4003347B2
Application number: JP13448999A
Authority: JP
Inventors: 正美田中; 伸夫後藤; 功久小林
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP2000320635A; US6416439B1

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利用するトロイダル型無段変速機の改良に関し、組立容易で、しかもトラニオンの支持部の負荷容量を十分に確保自在な構造を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図９〜１０に略示する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究されている。このトロイダル型無段変速機は、ハーフトロイダル型と呼ばれるもので、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置した出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側で上記入力側、出力側両ディスク２、４の軸方向中間位置には、トラニオン６、６を設けている。これら各トラニオン６、６は、それぞれ上記入力軸１並びに出力軸３の方向（図９〜１０の左右方向）に対し直角方向（図９〜１０の表裏方向）でこの中心軸とは交差しない捻れの位置にある枢軸５、５を中心に揺動する。
【０００３】
即ち、これら各トラニオン６、６は、それぞれの両端部外面に上記枢軸５、５を、互いに同心に設けている。又、これら各トラニオン６、６の中間部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を揺動させる事により、上記各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。上記各トラニオン６、６に支持した変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８、８を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の、互いに対向する内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。これら各内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸５を中心とする円弧を回転させて得られる凹面をなしている。そして、球状凸面に形成した上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００４】
上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の押圧装置９を設け、この押圧装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け弾性的に押圧自在としている。この押圧装置９は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１により転動自在に保持した複数個（例えば４個）のローラ１２、１２とから構成している。上記カム板１０の片側面（図９〜１０の右側面）には、円周方向に亙る凹凸であるカム面１３を形成し、上記入力側ディスク２の外側面（図９〜１０の左側面）にも、同様の形状を有するカム面１４を形成している。そして、上記複数個のローラ１２、１２を、上記入力軸１の中心に関し放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００５】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回転すると、カム面１３が複数個のローラ１２、１２を、入力側ディスク２の外側面に形成したカム面１４に押圧する。この結果、上記入力側ディスク２が、上記複数のパワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記両カム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、前記複数のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度比（変速比）を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、前記各枢軸５、５を中心として前記各トラニオン６、６を所定方向に揺動させる。そして、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図９に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、前記各変位軸７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を反対方向に揺動させる。そして、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図１０に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各変位軸７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を図９と図１０との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００７】
又、図１１〜１２は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機の１例を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは円管状の入力軸１５の周囲に、それぞれニードル軸受１６、１６を介して、回転自在に支持している。又、カム板１０は上記入力軸１５の端部（図１１の左端部）外周面にスプライン係合させ、鍔部１７により上記入力側ディスク２から離れる方向への移動を阻止している。そして、このカム板１０とローラ１２、１２とにより、上記入力軸１５の回転に基づいて上記入力側ディスク２を、上記出力側ディスク４に向け押圧しつつ回転させる押圧装置９を構成している。上記出力側ディスク４には出力歯車１８を、キー１９、１９により結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１８とが同期して回転する様にしている。
【０００８】
１対のトラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５はそれぞれ１対の支持板２０、２０に、揺動並びに軸方向（図１１の表裏方向、図１２の左右方向）に亙る変位自在に支持している。即ち、トロイダル型無段変速機の本体部分を収納したハウジング２１内に上記１対の支持板２０、２０を、入力側、出力側両ディスク２、４を両側から挟む状態で、互いにほぼ平行に、それぞれ支持ポスト４５ａ、４５ｂを中心とする若干の変位自在に配置している。そして、上記両支持板２０、２０の互いに整合する部分に形成した円孔２２、２２の内側に、上記各トラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５を、ラジアルニードル軸受２３、２３により、揺動及び軸方向に亙る変位自在に支持している。上記各円孔２２、２２及び上記各枢軸５、５は、上記両ディスク２、４の中心軸の方向（図１１の左右方向、図１２の表裏方向）に対し直角方向（図１１の表裏方向、図１２の左右方向）でこの中心軸とは交差しない捻れの位置にある。又、上記各ラジアルニードル軸受２３、２３は、それぞれ１個の外輪２４と複数本ずつのニードル２５、２５とから成る。このうちの外輪２４は、外周面を球状凸面とし、内周面を円筒面状の外輪軌道としている。又、上記各ニードル２５、２５は、保持器２６により、転動自在に保持している。尚、上記外輪２４の外周面を球面とする理由は、上記各支持ポスト４５ａ、４５ｂを中心として上記各支持板２０、２０が変位し、上記各円孔２２、２２の中心軸と上記各枢軸５、５の中心軸とが不一致になった場合でも、上記各ニードル２５、２５の転動面と相手軌道面との間にエッジロードが加わるのを防止する為である。
【０００９】
この様にして、それぞれの両端部を上記各支持板２０、２０に支持した上記各トラニオン６、６の中間部には、それぞれ円孔２７、２７を形成している。そして、これら各円孔２７、２７部分に、変位軸７、７を支持している。これら各変位軸７、７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部２８、２８と枢支軸部２９、２９とを、それぞれ有する。このうちの各支持軸部２８、２８を上記各円孔２７、２７の内側に、別のラジアルニードル軸受３０、３０を介して、回転自在に支持している。又、上記各枢支軸部２９、２９の周囲にパワーローラ８、８を、更に別のラジアルニードル軸受３１、３１を介して、回転自在に支持している。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸７、７は、上記入力軸１５に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸７、７の各枢支軸部２９、２９が各支持軸部２８、２８に対し偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関し同方向（図１２で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１５の配設方向に対しほぼ直交する方向としている。従って、上記各パワーローラ８、８は、上記入力軸１５の軸方向（図１１の左右方向、図１２の表裏方向）に亙る若干の変位自在に支持される。この結果、回転力の伝達状態で構成各部材に加わる大きな荷重に基づく、これら構成各部材の弾性変形に起因して、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向に変位する傾向となった場合でも、上記構成各部品に無理な力を加える事なく、この変位を吸収できる。
【００１１】
又、上記各パワーローラ８、８の外側面と上記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パワーローラ８、８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受３２、３２とスラストニードル軸受３３、３３とを設けている。このうちのスラスト玉軸受３２、３２は、上記各パワーローラ８、８に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ８、８の回転を許容するものである。又、上記各スラストニードル軸受３３、３３は、上記各パワーローラ８、８から上記各スラスト玉軸受３２、３２を構成する外輪３４、３４に加わるスラスト荷重を支承しつつ、前記各枢支軸部２９、２９及び上記外輪３４、３４が、前記支持軸部２８、２８を中心に揺動する事を許容する。
【００１２】
更に、上記各トラニオン６、６の一端部（図１２の左端部）にはそれぞれ駆動ロッド３５、３５を結合し、これら各駆動ロッド３５、３５の中間部外周面に駆動ピストン３６、３６を固設している。そして、これら各駆動ピストン３６、３６を、それぞれ駆動シリンダ３７、３７内に油密に嵌装している。
【００１３】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１５の回転は、押圧装置９を介して入力側ディスク２に伝わる。そして、この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝わり、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車１８より取り出される。入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比を変える場合には、上記１対の駆動ピストン３６、３６を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３６、３６の変位に伴って上記１対のトラニオン６、６が、それぞれ逆方向に変位し、例えば図１２の下側のパワーローラ８が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ８が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、これら各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａ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、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン６、６が、支持板２０、２０に枢支された枢軸５、５を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図９〜１０に示した様に、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
尚、この様に上記入力軸１５と出力歯車１８との間で回転力の伝達を行なう際には、構成各部材の弾性変形に基づいて上記各パワーローラ８、８が、上記入力軸１５の軸方向に変位し、これら各パワーローラ８、８を枢支している前記各変位軸７、７が、前記各支持軸部２８、２８を中心として僅かに回動する。この回動の結果、前記各スラスト玉軸受３２、３２の外輪３４、３４の外側面と上記各トラニオン６、６の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受３３、３３が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
【００１５】
又、上述の様な構成各部材の弾性変形等の基づき、前記各枢軸５、５の中心軸と、前記各円孔２２、２２の中心軸とが若干ずれる場合がある。この様な場合でも、前記各ラジアルニードル軸受２３、２３を構成する外輪２４、２４が揺動変位する事により、これら各外輪２４、２４の中心軸と上記各枢軸５、５の中心軸とが不一致になる事を防止して、これら各枢軸５、５を中心とする上記各トラニオン６、６の揺動変位を円滑に行なわせる。又、上記各円孔２２、２２の中心軸と各枢軸５、５の中心軸とが不一致になった場合でも、上記各外輪２４、２４の外周面と上記各円孔２２、２２の内周面とが強く当接する事を防止して、上記各トラニオン６、６が上記各枢軸５、５の軸方向に変位する事も、円滑に行なわせる。
【００１６】
尚、上述の様に各枢軸５、５を支持板２０、２０に揺動及び軸方向に亙る変位自在に支持する為の構造として、図１３に示す様に、保持器２６（図１２）を設けずにニードル２５、２５の数を増やした、総ニードル型のラジアルニードル軸受２３ａ、２３ａを使用する構造も、従来から知られている。
【００１７】
図１２に示した様に、各枢軸５、５を支持板２０、２０に揺動及び軸方向に亙る変位自在に支持する為に、保持器２６付のラジアルニードル軸受２３、２３を使用する場合には、これら各ニードル軸受２３、２３の負荷容量が不十分になる場合がある。即ち、ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機の運転時に各パワーローラ８、８には、入力側、出力側両ディスク２、４から大きなスラスト荷重が加わる。そしてこのスラスト荷重は、スラスト玉軸受３２、３２、スラストニードル軸受３３、３３、トラニオン６、６を介して、上記各ラジアルニードル軸受２３、２３に、ラジアル荷重として加わる。この様にしてこれら各ラジアルニードル軸受２３、２３に加わるラジアル荷重は、エンジンの出力等によっても変わるが、排気量が２〜３リットル程度の乗用車用の変速機の場合で、２トン前後になる場合がある。
【００１８】
この様に大きなラジアル荷重を支承すべく、上記各ラジアルニードル軸受２３、２３の負荷容量を確保する為には、これら各ラジアルニードル軸受２３、２３を構成するニードル２５、２５の数を（これら各ニードル２５、２５の径を小さくする事なく）多くする必要がある。ところが、上記保持器２６を組み込んだ場合には、上記各ラジアルニードル軸受２３、２３の径を大きくしない限り、上記ニードル２５、２５の数を増やす事ができない。
【００１９】
これに対して、図１３に示す様な総ニードル型のラジアルニードル軸受２３ａ、２３ａの場合には、これら各ラジアルニードル軸受２３ａ、２３ａの径を大きくする事なく、ニードル２５、２５の数を増やし、負荷容量を確保できる。但し、図１３に示す様な従来構造の場合には、組立作業が面倒になるだけでなく、隣接する部材の耐久性確保も難しくなる。
【００２０】
即ち、図１３に示す様な総ニードル型のラジアルニードル軸受２３ａ、２３ａの場合、外輪２４の内径側に複数本のニードル２５、２５を配置したままの状態では、これら各ニードル２５、２５の軸方向に亙る位置決めを図れない。具体的には、外輪２４の内径側に複数本のニードル２５、２５を配置したまま、これら外輪２４及びニードル２５、２５を各枢軸５、５に外嵌する事はできない。この為、上記各ラジアルニードル軸受２３ａ、２３ａを上記各枢軸５、５の周囲に組み付ける作業は、上記各外輪２４、２４をこれら各枢軸５、５の周囲に配置した後、これら各外輪２４、２４の内周面と各枢軸５、５の外周面との間に、上記各ニードル２５、２５を１本ずつ挿入する事により行なう必要がある。この様な作業は非常に面倒であり、トロイダル型無段変速機の組立作業の能率化を妨げて、コスト上昇の原因になる為、好ましくない。
【００２１】
又、軸受鋼等の硬質金属により造られたニードル２５、２５の端面が、比較的軟らかな金属により造られたトラニオン６、６の端面と擦れ合う為、長期間に亙る使用に伴って、これら各トラニオン６、６の端面に、摩耗に基づく凹みが形成される場合がある。トロイダル型無段変速機の運転時に、上記各トラニオン６、６には、各パワーローラ８、８から大きなスラスト荷重が加わり、これら各トラニオン６、６の両端部に大きな応力が発生する。この為、これら各トラニオン６、６の両端面に摩耗に基づく凹みが存在すると、応力集中によりこの凹み部分から亀裂等の損傷を発生する可能性が生じ、耐久性確保が難しくなる。
【００２２】
【先発明の説明】
この様な問題を解消する為、特願平１０−３３３０７９号には、図１４〜１７に示す様な、トロイダル型無段変速機に関する発明が記載されている。１対のトラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５はそれぞれ１対の支持板２０、２０に、揺動並びに軸方向（図１４〜１５の左右方向）に亙る変位自在に支持している。そして、これら両支持板２０、２０の互いに整合する部分に形成した円孔２２、２２の内側に、上記各トラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５を、ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂにより、揺動及び軸方向（図１４〜１７の左右方向）に亙る変位自在に支持している。これら各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂは、それぞれ１個の外輪２４ａと複数本ずつのニードル２５、２５とから成る。このうちの外輪２４ａは、外周面を球状凸面とし、内周面を円筒面状の外輪軌道４４としている。この外周面を構成する球状凸面の曲率の中心は、上記外輪２４ａの中心軸上に存在する。
【００２３】
上記各枢軸５、５のうち、上記各トラニオン６、６の先端側（図１４の右側）の枢軸５、５の先端部で、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂよりも突出した部分に、先端側小径部５０を設けている。そして、この先端側小径部５０に外嵌した円輪状の抑えリング３９により、上記先端側の枢軸５、５からの上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂの抜け止めを図っている。尚、上記抑えリング３９は、上記外輪２４ａの内径よりも大きな外径を有し、上記先端側小径部５０に係止した止め輪５１により、この先端側小径部５０からの抜け止めを図られている。
これに対して上記各枢軸５、５のうち、上記各トラニオン６、６の基端側（図１４の左側）の枢軸５、５の一部で、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂよりも突出した部分に、基端側小径部５２を設けている。そして、この基端側小径部５２に外嵌された、上記外輪２４ａの内径よりも大きな外径を有するプーリ４３により、上記基端側の枢軸５、５からの上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂの抜け止めを図っている。
【００２４】
先発明のトロイダル型無段変速機を構成する、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂは、保持器を持たない総ニードル軸受である。又、上記外輪２４ａはその両端部内周面に、内向フランジ状の鍔部４０、４０を形成している。これら両鍔部４０、４０同士の間隔Ｄ₄₀は、上記各ニードル２５、２５の軸方向長さＬ₂₅よりも僅かに大きく（Ｄ₄₀＞Ｌ₂₅）している。従って、これら各ニードル２５、２５は、上記各鍔部４０、４０の互いの内側面同士の間に、転動自在に配置されている。
【００２５】
又、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂを構成する外輪２４ａを、トラニオン６、６の端部外周面で上記各枢軸５、５の基端部に形成した段部３８、３８と、上記各抑えリング３９、３９或は上記各プーリ４３、４３との間で挟持している。尚、上記各段部３８、３８と抑えリング３９、３９或はプーリ４３、４３との間隔は、上記各外輪２４ａ、２４ａの軸方向長さよりも僅かに大きくしている。従って、これら各外輪２４ａ、２４ａの軸方向両端面と上記各段部３８、３８及び抑えリング３９、３９とが強く擦れ合う事はなく、上記各外輪２４ａ、２４ａの内側での上記各枢軸５、５の揺動変位は円滑に行なわれる。
【００２６】
上述の様に構成する先発明のトロイダル型無段変速機の場合には、前記各支持板２０、２０に形成した円孔２２、２２の内側に上記各トラニオン６、６の両端部に形成した枢軸５、５を支持する為の、ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂの負荷容量の確保と、これら各枢軸５、５に対する各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂの組み付け作業の容易化とを図れる。
【００２７】
先ず第一に、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂとして、保持器を持たない総ニードル軸受を使用しているので、これら各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂの径を大きく（したりニードル２５、２５の径を小さくしたり）する事なく、ニードル２５、２５の数を増やして、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂの負荷容量の確保を図れる。そして、これら各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂの負荷容量を確保する事により、トロイダル型無段変速機を出力（特にトルク）の大きなエンジンを搭載した自動車の変速機として使用した場合にも、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂの構成各部材の転がり疲れ寿命を確保して、上記トロイダル型無段変速機の信頼性及び耐久性の向上を図れる。
【００２８】
又、上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂを構成する複数本のニードル２５、２５を各外輪２４ａの内径側に配置した状態で、これら各ニードル２５、２５の軸方向両端面は、この外輪２４ａの両端部内周面に形成した鍔部４０、４０に当接若しくは近接対向する。従って、上記各ニードル２５、２５を上記外輪２４ａの内径側に配置した状態で、これらニードル２５、２５及び外輪２４ａを、上記枢軸５に外嵌する作業を行なえる。
【００２９】
即ち、予め上記外輪２４ａの内径側に複数本のニードル２５、２５を密に配置し、上記ラジアルニードル軸受２３ｂを組み立てて、このラジアルニードル軸受２３ｂを複数組、それぞれ図１６に示す様にガイドチューブ４１に外嵌しておく。このガイドチューブ４１の外径は、上記枢軸５の外径とほぼ同じである。そして、このガイドチューブ４１を、上記枢軸５の先端部に形成した小径部４２（先端側小径部５０及び基端側小径部５２）に外嵌した状態で、上記ラジアルニードル軸受２３ｂを上記枢軸５に向け滑らせて、図１７に示す様に、１個ずつこの枢軸５に外嵌し、この枢軸５の周囲に組み付ける。上記ガイドチューブ４１は、この様にして行なう組み付け作業の後、上記枢軸５から取り外しておく。この様にして、この枢軸５に対する上記ラジアルニードル軸受２３ｂの組み付け作業を行なう為、この組み付け作業の容易化を図れる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先発明に係るトロイダル型無段変速機は、ラジアルニードル軸受２３ｂの負荷容量を十分に確保し、しかも組立作業の能率化も図れるが、外輪２４ａの内周面に形成した外輪軌道４４の仕上加工作業が面倒になる。又、トロイダル型無段変速機全体としての小型・軽量化と上記各トラニオン６、６の剛性確保との両立が難しい。
本発明のトロイダル型無段変速機は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同様に、ハウジングと、このハウジングの内側に互いに同心に、且つ互いに独立した回転自在に支持された入力側、出力側両ディスクと、これら両ディスクを周囲から挟む状態で上記ハウジング内に配置された複数の支持板と、これら各支持板の互いに整合する部分に形成された円孔と、上記両ディスクの中心軸の方向に対し直角方向でこの中心軸とは交差しない捻れの位置にある、互いに同心の１対の枢軸を中心として揺動する複数個のトラニオンと、これら各枢軸のうちでこれら各トラニオンの基端側の枢軸とこれら各トラニオンをこれら各枢軸の軸方向に変位させる為の駆動シリンダとを結合する駆動ロッドと、これら各トラニオン毎に１対ずつ設けた上記各枢軸の外周面と上記各円孔の内周面との間に設けた、外周面が球状凸面である外輪及びこの外輪の内径側に設けた複数本のニードルから成る複数組のラジアルニードル軸受と、上記各トラニオン毎に支持された変位軸と、これら各変位軸に回転自在に支持され、上記入力側、出力側両ディスクの内側面同士の間に挟持されたパワーローラとを備える。そして、上記両ディスクの互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、上記各パワーローラの周面を球面状の凸面として、これら各パワーローラの周面と上記各ディスクの内側面とを当接させて成る。
【００３２】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記各ラジアルニードル軸受は、保持器を持たない総ニードル軸受である。又、上記外輪はその一端部内周面にのみ、その内側面を上記各ニードルの軸方向一端面と対向させる、内向フランジ状の鍔部を形成したものである。そして、この鍔部は上記トラニオンの端面に対向している。又、上記各枢軸のうち、これら各トラニオンの先端側の枢軸の先端部で上記ラジアルニードル軸受よりも突出した部分に設けられた先端側小径部に外嵌され、この先端側小径部に係止された止め輪によりこの先端側小径部からの抜け止めを図られた、上記外輪の内径よりも大きな外径を有する抑えリングにより、上記先端側の枢軸からの上記ラジアルニードル軸受の抜け止めを図っている。更に、上記各枢軸のうち、上記各トラニオンの基端側の枢軸の一部で上記ラジアルニードル軸受よりも突出した部分に設けられた基端側小径部に外嵌された、上記外輪の内径よりも大きな外径を有するプーリにより、上記基端側の枢軸からの上記ラジアルニードル軸受の抜け止めを図っている。
【００３３】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機により、入力側ディスクと出力側ディスクとの間で回転力の伝達を行なわせる作用、並びにこれら両ディスク同士の間の変速比を変化させる作用は、前述した様な従来から知られているトロイダル型無段変速機の場合と同様である。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、前述した先発明に係るトロイダル型無段変速機の場合と同様に、各支持板に形成した円孔の内側に各トラニオンの両端部に形成した枢軸を支持する為の、ラジアルニードル軸受の負荷容量の確保と、組み付け作業の容易化とを何れも図れる。又、このラジアルニードル軸受を構成する複数のニードルの端面とトラニオンの端面とが擦れ合う事を防止して、このトラニオンに摩耗に基づく凹みが形成されるのを防止し、このトラニオンの耐久性確保を図れる。
更に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、上記ラジアルニードル軸受を構成する外輪の内周面に設ける外輪軌道の仕上加工作業が容易になる。又、前述した先発明に係るトロイダル型無段変速機の場合に比べて、上記ラジアルニードル軸受の軸方向寸法の短縮化が可能になり、トロイダル型無段変速機全体としての小型・軽量化と各トラニオンの剛性確保との両立を図る設計が容易になる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の２例の構造を、前述した先発明に係る構造と比較した状態で示している。各図の（Ａ）は先発明に係る構造を、（Ｂ）は、トラニオン６の剛性向上を意図した、本発明の実施の形態の第１例を、（Ｃ）はトラニオン６の小型・軽量化を意図した、本発明の実施の形態の第２例を、それぞれ示している。又、図１〜２の（Ａ）〜（Ｃ）は、何れもパワーローラ８の位置を互いに一致させた状態で描いている。尚、本発明の特徴は、トラニオン６の両端部に互いに同心に設けた１対の枢軸５、５を、ハウジング２１内に若干の変位自在に設けた１対の支持板２０、２０（図１２〜１４参照）に、回転及び揺動変位自在に支持する為のラジアルニードル軸受２３ｃ部分にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した従来構造或は先発明に係る構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００３５】
図１〜２（Ａ）〜（Ｃ）の何れに記載した構造の場合も、トラニオン６の両端部に設けた枢軸５、５はそれぞれ１対の支持板２０、２０に、揺動並びに軸方向（図１〜２の左右方向）に亙る変位自在に支持している。そして、これら両支持板２０、２０の互いに整合する部分に形成した円孔２２、２２（図１２〜１４参照）の内側に、上記トラニオン６の両端部に設けた枢軸５、５を、ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｃにより、揺動及び軸方向（図１〜２の左右方向）に亙る変位自在に支持している。これら各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｃは何れも、それぞれ１個の外輪２４ａ、２４ｂと複数本ずつのニードル２５、２５とから成る。このうちの外輪２４ａ、２４ｂは、外周面を球状凸面とし、内周面を円筒面状の外輪軌道４４、４４ａとしている。この外周面を構成する球状凸面の曲率の中心は、上記外輪２４ａ、２４ｂの中心軸上に存在する。
【００３６】
上記各ラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｃは、保持器を持たない総ニードル軸受である。前述した先発明のトロイダル型無段変速機を構成するラジアルニードル軸受２３ｂ、２３ｂの場合、図１〜２（Ａ）に示す様に、外輪２４ａの両端部内周面に内向フランジ状の鍔部４０、４０を形成している。これに対して、本発明のトロイダル型無段変速機を構成するラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの場合、図１〜２（Ｂ）〜（Ｃ）に示す様に、上記各外輪２４ｂ、２４ｂは、その一端部内周面にのみ、内向フランジ状の鍔部４０ａを形成している。そして、この鍔部４０ａを、上記トラニオン６の端面に対向させている。この鍔部４０ａの内側面から上記外輪２４ｂの他端面までの距離で、上記外輪軌道４４ａを形成した部分の幅Ｗ_44a は、上記各ニードル２５、２５の軸方向長さＬ₂₅よりも僅かに大きく（Ｗ_44a ＞Ｌ₂₅）している。従って、これら各ニードル２５、２５は、上記外輪軌道４４ａの内径側に、転動自在に配置されている。
【００３７】
又、図示の例では、上記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃを構成する外輪２４ｂを、トラニオン６の端部外周面で上記各枢軸５、５の基端部に形成した段部３８、３８と、これら各枢軸５、５の先端部に係止した円輪状の抑えリング３９、３９或はこれら各枢軸５、５の先端部に外嵌固定したプーリ４３、４３（図１２〜１４参照）との間で挟持している。尚、上記各段部３８、３８と抑えリング３９、３９或はプーリ４３、４３との間隔は、上記各外輪２４ｂ、２４ｂの軸方向長さよりも僅かに大きくしている。従って、前記各円孔２２、２２内での、上記各外輪２４ｂ、２４ｂの揺動変位は、円滑に行なわれる。
【００３８】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、前記各支持板２０、２０に形成した円孔２２、２２の内側に上記各トラニオン６、６の両端部に形成した枢軸５、５を支持する為の、ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの負荷容量の確保と、これら各枢軸５、５に対する各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの組み付け作業の容易化とを図れる。又、これら各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃを構成する複数のニードル２５、２５の端面と上記各トラニオン６、６の端面である上記各段部３８、３８とが擦れ合う事を防止できる。そして、これら各トラニオン６、６の段部３８、３８に、摩耗に基づく凹みが形成されるのを防止し、これら各トラニオン６、６の耐久性確保を図れる。
更に、上記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃを構成する外輪２４ｂ、２４ｂの内周面に設ける外輪軌道４４ａの仕上加工作業が容易になる。又、前述した先発明に係るトロイダル型無段変速機の場合に比べて、上記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの軸方向寸法の短縮化が可能になり、トロイダル型無段変速機全体としての小型・軽量化と上記各トラニオン６、６の剛性確保との両立を図る設計が容易になる。
【００３９】
先ず第一に、上記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃとして、保持器を持たない総ニードル軸受を使用しているので、これら各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの径を大きく（したりニードル２５、２５の径を小さくしたり）する事なく、ニードル２５、２５の数を増やして、上記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの負荷容量の確保を図れる。そして、これら各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの負荷容量を確保する事により、本発明のトロイダル型無段変速機を出力（特にトルク）の大きなエンジンを搭載した自動車の変速機として使用した場合にも、上記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの構成各部材の転がり疲れ寿命を確保して、上記トロイダル型無段変速機の信頼性及び耐久性の向上を図れる。
【００４０】
又、上記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃを構成する複数本のニードル２５、２５を各外輪２４ｂの内径側に配置した状態で、これら各ニードル２５、２５の軸方向一端面は、この外輪２４ｂの一端部内周面に形成した鍔部４０ａに当接若しくは近接対向する。従って、上記各ニードル２５、２５が上記外輪２４ｂの他端開口から抜け出る事を防止しさえすれば、これら各ニードル２５、２５を上記外輪２４ｂの内径側に配置した状態で、これらニードル２５、２５及び外輪２４ｂを、上記枢軸５に外嵌する作業を行なえる。
【００４１】
即ち、前述した先発明の場合と同様に、予め上記外輪２４ｂの内径側に複数本のニードル２５、２５を密に配置し、上記ラジアルニードル軸受２３ｃを組み立てて、このラジアルニードル軸受２３ｃを１乃至複数組、図３に示す様にガイドチューブ４１に外嵌しておく。又、このガイドチューブ４１には、上記ラジアルニードル軸受２３ｃと共に、環状の抑え治具４６を外嵌しておく。この抑え治具４６は、このラジアルニードル軸受２３ｃを構成する外輪２４ｂの両端面のうち、上記鍔部４０ａを設けていない他端側に対向させて、この他端側開口から上記各ニードル２５、２５が抜け出るのを防止しつつ、上記外輪２４ｂを押し動かせる様にしている。尚、上記ガイドチューブ４１に複数組のラジアルニードル軸受２３ｃを外嵌する場合には、押し動かし方向（図３の左方向）に関して最も手前側（図３の右側）のラジアルニードル軸受２３ｃの他端側にのみ、上記抑え治具４６を設ければ足りる。
【００４２】
上記ガイドチューブ４１の外径は、上記枢軸５の外径とほぼ同じである。そして、このガイドチューブ４１を、上記枢軸５の先端部に形成した小径部４２に外嵌した状態で、上記抑え治具４６により押しつつ、上記ラジアルニードル軸受２３ｃを上記枢軸５に向け滑らせて、図４に示す様に、１個ずつこの枢軸５に外嵌し、この枢軸５の周囲に組み付ける。上記ガイドチューブ４１は、この様にして行なう組み付け作業の後、上記枢軸５から取り外しておく。この様にして、この枢軸５に対する上記ラジアルニードル軸受２３ｃの組み付け作業を行なう為、この組み付け作業の容易化を図れる。
【００４３】
又、本発明の場合には、上記ラジアルニードル軸受２３ｃを構成する上記各ニードル２５、２５の軸方向両端面のうちの一端面は、上記外輪２４ｂに形成した鍔部４０ａに対向する。この外輪２４ｂは、上記各ニードル２５、２５と同様に、高炭素クロム軸受鋼等の軸受鋼の如き、硬い材料により造る為、上記鍔部４０ａの内側面の摩耗が著しくなる事はない。又、仮にこの内側面が摩耗した場合でも、トロイダル型無段変速機の運転時に上記鍔部４０ａに大きな応力が発生する事はないので、上記外輪２４ｂの耐久性が低下する事はない。上記鍔部４０ａの外側面は前記段部３８に対向するが、この部分の対向面積は広く、摺接した場合でも、摺接部に作用する面圧は低く、摺接面で金属接触が発生しない為、問題となる様な摩耗が発生する事はない。
【００４４】
これに対して、上記各ニードル２５、２５の軸方向他端面は、上記枢軸５の先端部（図１〜２の右端部）に係止した抑えリング３９或はプーリ４３（図１３〜１４参照）の側面に対向する。この為、これら抑えリング３９及びプーリ４３の一部に、摩耗に基づく凹みが形成される可能性がある。但し、トロイダル型無段変速機の運転時に、これら抑えリング３９及びプーリ４３に大きな応力が発生する事はない。従って、これら抑えリング３９及びプーリ４３に多少の凹みが形成されたとしても、トロイダル型無段変速機全体としての耐久性が損なわれる事はない。
【００４５】
又、本発明の場合には、前記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃを構成する外輪２４ｂの一端部にのみ、上記鍔部４０ａを設けている為、前述した先発明の場合に比べて、上記外輪２４ｂの内周面に設ける外輪軌道４４ａの仕上加工作業が容易になる。この点に就いて、図５〜８により説明する。
【００４６】
先ず第一に、先発明の様に、外輪２４ａの両端部に鍔部４０、４０が存在した場合には、図５（Ａ）に矢印で示す様に、外輪軌道４４を研磨する為の砥石４８を、スラスト方向だけでなくラジアル方向にも変位させなければならない。これに対して、本発明の様に外輪２４ｂの一端部にのみ鍔部４０ａを設けた構造の場合には、図５（Ｂ）に矢印で示す様に、外輪軌道４４ａを研磨する為の砥石４８を、スラスト方向にのみ変位させれば良い。この様に、研磨の為の砥石４８の変位方向が一方向で済む分、仕上加工の為の時間の短縮を図れる。
【００４７】
第二に、先発明の様に、外輪２４ａの両端部に鍔部４０、４０が存在した場合には、図６（Ａ）に示す様に、鍔部４０の内径寸法Ｒ₄₀よりも小さな外径を有する砥石しか使用できない。これに対して、本発明の様に外輪２４ｂの一端部にのみ鍔部４０ａを設けた構造の場合には、図６（Ｂ）に示す様に、仕上加工すべき外輪軌道４４ａの内径Ｒ_44a よりも僅かに小さな外径を有する砥石まで使用できる。この様に、外径の大きな砥石を使用できる分、砥石の外径面と外輪軌道４４ａとの摺接面積を増大し、しかも砥石の変位量を少なく抑えて、仕上加工の為の時間の短縮を図れる。
【００４８】
第三に、先発明の様に、外輪２４ａの両端部に鍔部４０、４０が存在した場合には、図７（Ａ）に示す様に、砥石４８のストロークＬ₄₈を、軸方向両端側で厳密に規制する必要がある。即ち、仕上加工すべき外輪軌道４４と上記各鍔部４０、４０の内側面との間には、図８に示す様に、研削逃げの為の凹溝４９が形成されている。仕上加工の際に上記砥石４８のストロークＬ₄₈は、上記外輪軌道４４は完全に研削できるが、砥石４８が上記各鍔部４０の内側面に当たらない様に、図８に示したＬ_min とＬ_max との間（Ｌ_min ＜Ｌ₄₈＜Ｌ_max ）に規制しなければならない。これに対して、本発明の様に外輪２４ｂの一端部にのみ鍔部４０ａを設けた構造の場合には、この外輪２４ｂの他端側のストローク規制を厳密に行なう必要はない。その分、研削加工装置の設定が容易になり、上記外輪２４ｂの加工作業が容易になる。
【００４９】
更に、本発明の場合には、前述した先発明に係るトロイダル型無段変速機の場合に比べて、上記各ラジアルニードル軸受２３ｃ、２３ｃの軸方向寸法の短縮化が可能になり、トロイダル型無段変速機全体としての小型・軽量化と上記各トラニオン６の剛性確保との両立を図る設計が容易になる。この点に就いて、図２により説明する。
【００５０】
図２（Ａ）に示す先発明の構造の場合、外輪２４ａの両端部に鍔部４０、４０が存在する為、トラニオン６の剛性を確保しようとした場合には、このトラニオン６の端面である段部３８は図２の鎖線α位置に、このトラニオン６の端部に設けた枢軸５の端面の位置は同図の鎖線β位置に、それぞれ存在する。これに対して、本発明の場合には、外輪２４ｂの一端部にのみ鍔部４０ａを設けている為、ラジアルニードル軸受２３ｃの負荷容量が、上記先発明のラジアルニードル軸受２３ｂの負荷容量と同じであれば、小型・軽量化、又はトラニオン６の剛性向上を図れる。
【００５１】
先ず、図２（Ｂ）は、トラニオン６の剛性向上を図った場合を示している。この場合には、枢軸５の先端面位置は、同図（Ａ）に示した先発明の場合と同じである。この場合には、上記トラニオン６の端部で上記枢軸５を設けた側壁４７部分の厚さ寸法を、上記先発明の場合に比べて、先発明に使用する外輪２４ａと本発明に使用する外輪２４ｂとの軸方向寸法の差である△Ｔ分だけ、大きくできる。そして、この分、上記トラニオン６に大きなスラスト荷重を支承させる事が可能になって、大きなトルク伝達を行なえるトロイダル型無段変速機の実現を図れる。
【００５２】
次に、図２（Ｃ）は、トラニオン６の軸方向寸法の短縮化を図った場合を示している。この場合には、トラニオン６の端面位置は、同図（Ａ）に示した先発明の場合と同じである。この場合には、枢軸５の先端面位置を、上記先発明の場合に比べて、先発明に使用する外輪２４ａと本発明に使用する外輪２４ｂとの軸方向寸法の差である△Ｔ分だけ、上記トラニオン６の中央に近くできる。そして、この分、上記トラニオン６の軸方向寸法の短縮化が可能になって、小型・軽量なトロイダル型無段変速機の実現を図れる。
【００５３】
尚、上述の説明は、各キャビティ毎に２個のパワーローラを設ける、２ローラ型のトロイダル型無段変速機に本発明を適用する場合に就いて説明した。但し、本発明は、この様な２ローラ型のものに限らず、各キャビティ毎に３個のパワーローラを設ける、３ローラ型のトロイダル型無段変速機にも適用できる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は以上に述べた通り構成され作用するので、先発明の場合と同様に、ラジアルニードル軸受の負荷容量を、このラジアルニードル軸受を大径化したり、組み付け作業を面倒にする事なく大きくし、しかも隣接する部材の摩耗を防止できる。この為、小型でしかも優れた耐久性を有し、しかも安価なトロイダル型無段変速機の実現に寄与できる。
更に本発明の場合には、仕上加工作業の容易化と、小型・軽量化と上記各トラニオンの剛性確保とを両立させる為の設計の容易化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の２例を先発明に係る構造と共に示す、要部断面図。
【図２】図１の右端部拡大断面図。
【図３】枢軸にラジアルニードル軸受を組み付ける状態を示す、図１（Ｂ）（Ｃ）の右部に相当する断面図。
【図４】同じく組み付け完了後の状態を示す、図１（Ｂ）（Ｃ）の右部に相当する断面図。
【図５】外輪軌道を仕上加工する為に砥石を動かす状態を示しており、（Ａ）は先発明の場合を、（Ｂ）は本発明の場合を、それぞれ示す略断面図。
【図６】外輪軌道を仕上加工する為に使用する砥石として使用可能な最大径を示しており、（Ａ）は先発明の場合を、（Ｂ）は本発明の場合を、それぞれ示す略断面図。
【図７】外輪軌道を仕上加工する為に使用する砥石を軸方向に変位させる際のストロークの規制範囲を示しており、（Ａ）は先発明の場合を、（Ｂ）は本発明の場合を、それぞれ示す略断面図。
【図８】外輪の端部に形成した凹溝を示す為の部分断面図。
【図９】従来から知られているトロイダル型無段変速機の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。
【図１０】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図１１】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第１例を示す断面図。
【図１２】図１１のＸ−Ｘ断面図。
【図１３】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第２例を示す、図１２と同方向から見た要部断面図。
【図１４】先発明の実施の形態の１例を示す、図１２と同方向から見た要部断面図。
【図１５】図１４のＹ部拡大断面図。
【図１６】枢軸にラジアルニードル軸受を組み付ける状態を示す、図１４のＺ部に相当する断面図。
【図１７】同じく組み付け完了後の状態を示す、図１４のＺ部に相当する断面図。
【符号の説明】
１入力軸
２入力側ディスク
２ａ内側面
３出力軸
４出力側ディスク
４ａ内側面
５枢軸
６トラニオン
７変位軸
８パワーローラ
８ａ周面
９押圧装置
１０カム板
１１保持器
１２ローラ
１３、１４カム面
１５入力軸
１６ニードル軸受
１７鍔部
１８出力歯車
１９キー
２０支持板
２１ハウジング
２２円孔
２３、２３ａ、２３ｃラジアルニードル軸受
２４、２４ｂ外輪
２５ニードル
２６保持器
２７円孔
２８支持軸部
２９枢支軸部
３０ラジアルニードル軸受
３１ラジアルニードル軸受
３２スラスト玉軸受
３３スラストニードル軸受
３４外輪
３５駆動ロッド
３６駆動ピストン
３７駆動シリンダ
３８段部
３９抑えリング
４０、４０ａ鍔部
４１ガイドチューブ
４２小径部
４３プーリ
４４、４４ａ外輪軌道
４５ａ、４５ｂ支持ポスト
４６抑え治具
４７側壁
４８砥石
４９凹溝
５０先端側小径部
５１止め輪
５２基端側小径部

Claims

ハウジングと、このハウジングの内側に互いに同心に、且つ互いに独立した回転自在に支持された入力側、出力側両ディスクと、これら両ディスクを周囲から挟む状態で上記ハウジング内に配置された複数の支持板と、これら各支持板の互いに整合する部分に形成された円孔と、上記両ディスクの中心軸の方向に対し直角方向でこの中心軸とは交差しない捻れの位置にある、互いに同心の１対の枢軸を中心として揺動する複数個のトラニオンと、これら各枢軸のうちでこれら各トラニオンの基端側の枢軸とこれら各トラニオンをこれら各枢軸の軸方向に変位させる為の駆動シリンダとを結合する駆動ロッドと、これら各トラニオン毎に１対ずつ設けた上記各枢軸の外周面と上記各円孔の内周面との間に設けた、外周面が球状凸面である外輪及びこの外輪の内径側に設けた複数本のニードルから成る複数組のラジアルニードル軸受と、上記各トラニオン毎に支持された変位軸と、これら各変位軸に回転自在に支持され、上記入力側、出力側両ディスクの内側面同士の間に挟持されたパワーローラとを備え、上記両ディスクの互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、上記各パワーローラの周面を球面状の凸面として、これら各パワーローラの周面と上記各ディスクの内側面とを当接させて成るトロイダル型無段変速機に於いて、上記各ラジアルニードル軸受は、保持器を持たない総ニードル軸受であり、上記外輪はその一端部内周面にのみ、その内側面を上記各ニードルの軸方向一端面と対向させる、内向フランジ状の鍔部を形成したものであり、この鍔部は上記各トラニオンの端面に対向しており、上記各枢軸のうち、これら各トラニオンの先端側の枢軸の先端部で上記ラジアルニードル軸受よりも突出した部分に設けられた先端側小径部に外嵌され、この先端側小径部に係止された止め輪によりこの先端側小径部からの抜け止めを図られた、上記外輪の内径よりも大きな外径を有する抑えリングにより、上記先端側の枢軸からの上記ラジアルニードル軸受の抜け止めを図っており、上記各枢軸のうち、上記各トラニオンの基端側の枢軸の一部で上記ラジアルニードル軸受よりも突出した部分に設けられた基端側小径部に外嵌された、上記外輪の内径よりも大きな外径を有するプーリにより、上記基端側の枢軸からの上記ラジアルニードル軸受の抜け止めを図っている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。