JP4122730B2

JP4122730B2 - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP4122730B2
Application number: JP2001165156A
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: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP2002357254A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車等の変速機構として用いられるトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の変速機構として用いられるトロイダル型無段変速機は、互いに対向して同軸的に配置された入力ディスクおよび出力ディスクを備え、これら入力ディスクと出力ディスクとの間に、揺動可能なトラニオンを介して支持されたパワーローラが複数設けられている。
【０００３】
各パワーローラはトラニオンに回転自在に取り付けられ、これらパワーローラの周面のトラクション面が入力ディスクおよび出力ディスクのトラクション面にそれぞれ接触し、これらパワーローラが入力ディスクの回転に応じて回転してその動力を出力ディスクに伝達するようになっている。
【０００４】
そして、各パワーローラがトラニオンと一体的にその軸方向に変位し、この変位に応じて各パワーローラがトラニオンと一体的に揺動し、この揺動で各パワーローラのトラクション面と入力ディスクおよび出力ディスクのトラクション面との接触位置が変化し、この変化により入力ディスクと出力ディスクとの間の回転速度比が無段階に変化して所定の変速比が得られるものである。
【０００５】
図５にはトラニオン１およびパワーローラ２を示してあり、トラニオン１は主部３の両端部に一体に軸部４を有するほぼコ字状をなし、その主部３の内側面に偏位軸５を介してパワーローラ２が回転自在に取り付けられている。
【０００６】
トラニオン１の両軸部４は同軸的に配置し、その一方の軸部４に枢軸６が取り付けられ、この枢軸６と一体にトラニオン１およびパワーローラ２がその軸方向に変位し、この変位に応じてトラニオン１およびパワーローラ２がその軸回り方向に揺動するようになっている。
【０００７】
そしてトラニオン１の各軸部４には、例えば特開2000−161456号に示されているようにニードル軸受１０が設けられ、これらニードル軸受１０を介してトラニオン１の各軸部４が変速機に設けられたヨーク（図示せず）に回転自在に取り付けられている。これらニードル軸受１０は、軸部４の外周に嵌合された外輪１１と、この外輪１１の内周面と軸部４の外周面との間に装填された転動体としての複数のニードル（ころ）１２とで構成され、軸部４の端部外周に嵌合されたワッシャ１３および止め輪１８によりその抜け止めが図られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トラニオン１にはパワーローラ２から５ton程度の相当大きな荷重を受けるため、図６に示すようにトラニオン１の軸部４の外周面と主部３の外側端面とがほぼ直角に交わる繋ぎ部Ａを円弧面とすることが必須となっている。これは、パワーローラ２からトラニオン１にスラスト荷重が入ると、主部３の両端の軸部４をニードル軸受１０で支持されたトラニオン１は両端支持梁のように曲げられ、その結果、主部３と軸部４の繋ぎ部Ａでは応力集中により大きな応力が発生する。この応力集中を緩和するために繋ぎ部Ａを円弧面とし、さらにその円弧半径を大きくする必要がある。
【０００９】
そしてこの円弧面の繋ぎ部Ａにニードル軸受１０のニードル１２が乗り上げないためには、主部３の外側端面とニードル１２の端面との間にその円弧の半径以上のＸ寸法の間隔を確保する必要がある。
【００１０】
トラニオン１の繋ぎ部Ａに発生する応力を下げるためには、繋ぎ部Ａの円弧の半径Ｒを大きくすればよい。この場合、トラニオン１の主部３の外側端面とニードル１２の端面との間の間隔を充分に大きくしなければならない。
【００１１】
特開2000−161456号においては、図６に示すように、ニードル軸受１０の外輪１１の両端部に、ニードル１２を保持するための鍔１１ａが設けられ、また特開2000−320635号においては、外輪１１の一方側の端部つまりトラニオン１の主部３の外側端面と対向する側の端部に鍔が設けられている。
【００１２】
これらの場合、鍔にニードルの端面とのかかり代が必要なため、そのかかり代の寸法で繋ぎ部Ａの円弧の半径Ｒの大きさが制限されてしまう。すなわち、繋ぎ部Ａの円弧の半径Ｒは図に示すＹ寸法より大きくすることができない。
【００１３】
これにより、トラニオン１の許容曲げ応力が制限され、結果としてトロイダル型無段変速機の許容伝達能力を大きくすることができない。換言すれば、トロイダル型無段変速機の構成をコンパクトにすることができないという問題がある。
【００１４】
本発明はこのような点に着目してなされたもので、その目的とするところは、トラニオンの軸部の外周面と主部の外側端面との繋ぎ部の円弧の半径を大きくしてトラニオンに発生する曲げ応力を低減し、許容伝達能力を高めることができるトロイダル型無段変速機を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、互いに対向して同軸的に配置された入出力ディスク間にトラニオンが揺動可能に設けられ、このトラニオンは主部の両端部に軸部を有し、その主部の内側部に前記入出力ディスクに接触するパワーローラが回転自在に設けられ、主部の両端部の軸部にはそれぞれニードル軸受が設けられ、これらニードル軸受は前記軸部の外周に嵌合された外輪と、この外輪の内周面と前記軸部の外周面との間に転動自在に配置する複数のニードルとからなり、これらニードル軸受を介してトラニオンがヨークに揺動自在に支持されているトロイダル型無段変速機において、前記ニードル軸受の外輪は、トラニオンの主部の外側端面と対向する側の端部の反対側の端部にのみ前記ニードルを保持する鍔を一体的に有し、このニードル軸受とトラニオンの主部の外側端面との間にワッシャを挿入し、このワッシャの内周部に、トラニオンの軸部の外周面と主部の外側端面とが交わる繋ぎ部の円弧面と離間して対向してその円弧面との接触を避ける面取り加工を施すと共に、トラニオンの軸部にスライド自在に接触してその軸部の軸方向に一定の長さで延びる案内部を形成するようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１ないし図４を参照して説明する。なお、従来の構成と対応する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００１７】
図１には本発明の一実施形態を示してあり、トラニオン１の端部の軸部４の外周にニードル軸受１０が装着されている。そしてニードル軸受１０の外輪１１には、その軸方向でかつトラニオン１の主部３の外側端面と対向する側の端部の反対側となる端部の内周部にのみニードル１２を保持するための鍔１１ａが一体に形成され、他端側の端部の内周部は鍔のないフラットな形状となっている。
【００１８】
そしてトラニオン１の主部３の外側端面とニードル軸受１０の端面との間にリング状でかつ熱処理等により十分な硬さをもたせたワッシャ１５が挿入されている。このワッシャ１５はトラニオン１の軸部４の外周に嵌合されている。
【００１９】
このワッシャ１５の内周部には、図２に示すようにトラニオン１の軸部４の外周面と主部３の外側端面とが交わる繋ぎ部Ａの円弧面と対向する部分にその円弧面との接触を避ける面取り加工１６が施されている。そして、このワッシャ１５の内周部の他の一部がトラニオン１の軸部４の外周面にスライド自在に接触してその軸部の軸方向に一定の長さで延びる案内部１７となっている。
【００２０】
このような構成においては、トラニオン１の主部３の外側端面に対向する側の外輪１１の端部が開放されているから、外輪１１とニードル１２とのかかり代との関係がなくなり、ワッシャ１５の面取り加工１６の大きさを調整するだけでトラニオン１の軸部４の外周面と主部３の外側端面との繋ぎ部Ａの円弧の半径Ｒを大きくすることができる。例えば半径Ｒを１〜３ｍｍ程度とすることができる。このためトラニオン１に発生する曲げ応力を低減でき、結果としてトロイダル型無段変速機の許容伝達能力を高めることができ、伝達能力を同じとするときにはトロイダル型無段変速機の構成をコンパクトにすることができる。
【００２１】
ニードル軸受１０のニードル１２は、ワッシャ１５によりトラニオン１の円弧状の繋ぎ部Ａへの乗り上げが抑えられ、またニードル１２がスキューしてトラニオン１の主部３の外側端面を押して摩耗させるような不都合をワッシャ１５により防止することができる。また、ワッシャ１５も十分な硬さを有しているのでこれ自身の摩耗も防ぐことができる。
【００２２】
ワッシャ１５は内周部に軸部４に対してスライド自在な案内部１７を有しているから、軸部４の軸方向にスムースに移動することができ、このため軸部４をこじったり、ニードル軸受１０の軸方向すきまを拘束して回転フリクションを増大させるようなことがない。
【００２３】
また、ワッシャ１５の厚みを調整することにより、ニードル軸受１０の軸方向すきまを調整することも可能で、これにより回転フリクションの増加を抑えることができる。
【００２４】
一方、ニードル軸受１０をトラニオン１の軸部４に組み付けるときには、図３に示すように、まずトラニオン１の軸部４にパイプ状のガイド治具Ｂを取り付け、このガイド治具Ｂに沿ってニードル軸受１０をスライドさせて軸部４に挿入することにより、容易にかつ能率よく組み付けることができる。
【００２５】
ニードル軸受１０の外輪１１は、図４に示すようにその内径転動部を砥石Ｃを用いる研削加工により仕上げるが、その外輪１１が一端側の片側のみに鍔１１ａを有するだけでから、その研削加工を容易に行なえ、コストが低減する。
【００２６】
すなわち、鍔１１ａが外輪１１の一端側の内周部にのみは位置するだけであるから、砥石Ｃの移動が楽になる。そして外径の大きな砥石Ｃを用いることが可能で、砥石Ｃの交換スパンが長くなり、砥石Ｃの交換時間を考慮すると研削時間が短くなり、効率が上がる。研削時の砥石Ｃの位置管理が外輪１１の片側だけで済むのでオシレーションが容易になる。オシレーションをかけると研削面の粗さを良くすることができ超仕上げ等の研削工程を減らすことができる。以上のことから、外輪１１の内径転動部を能率よく仕上げることができる。
【００２７】
ところで、両端に共に鍔をもたない外輪の場合に本発明のようなワッシャを用いることも考えられるが、両端に共に鍔をもたない外輪の場合には特開2000−161456号に開示されているようにその組み立て性が非常に悪くなるから、本発明では片側に鍔を有する外輪の場合を対象としている。
【００２８】
また、前記実施形態においては、ニードルがスキューしてトラニオンの主部の外側端面を押して摩耗させるような不都合を防止するためにワッシャを設けているが、ワッシャとトラニオン主部端面の接合部においては微小振動に起因してフレッチングが発生する恐れがあるので、トラニオン主部端面に高周波焼入れ等による硬化処理を施すとその影響が小さく抑えられなお良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、トラニオンの主部の外側端面とニードル軸受との間に挿入したワッシャの面取り加工の大きさを調整するだけでトラニオンの軸部の外周面と主部の外側端面との繋ぎ部の円弧の半径を大きくすることができ、このためトラニオンに発生する曲げ応力を低減し、トロイダル型無段変速機の許容伝達能力を高めることができ、伝達能力を同じとするときにはトロイダル型無段変速機の構成をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトロイダル型無段変速機のトラニオンの要部の構造を示す断面図。
【図２】そのトラニオンの要部をさらに拡大して示す断面図。
【図３】そのトラニオンの軸部にニードル軸受を組み付ける際の工程を示す断面図。
【図４】そのトラニオンにおけるニードル軸受の外輪を砥石を用いる研削加工により仕上げるときの状態を示す断面図。
【図５】従来のトロイダル型無段変速機のトラニオンを示す断面図。
【図６】図５中の（イ）部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
１…トラニオン
２…パワーローラ
３…主部
４…軸部
１０…ニードル軸受
１１…外輪
１１ａ…鍔
１２…ニードル
Ａ…繋ぎ部

Claims

互いに対向して同軸的に配置された入出力ディスク間にトラニオンが揺動可能に設けられ、このトラニオンは主部の両端部に軸部を有し、その主部の内側部に前記入出力ディスクに接触するパワーローラが回転自在に設けられ、主部の両端部の軸部にはそれぞれニードル軸受が設けられ、これらニードル軸受は前記軸部の外周に嵌合された外輪と、この外輪の内周面と前記軸部の外周面との間に転動自在に配置する複数のニードルとからなり、これらニードル軸受を介してトラニオンがヨークに揺動自在に支持されているトロイダル型無段変速機において、
前記ニードル軸受の外輪は、トラニオンの主部の外側端面と対向する側の端部の反対側の端部にのみ前記ニードルを保持する鍔を一体的に有し、このニードル軸受とトラニオンの主部の外側端面との間にワッシャが挿入され、このワッシャの内周部に、トラニオンの軸部の外周面と主部の外側端面とが交わる繋ぎ部の円弧面と離間して対向してその円弧面との接触を避ける面取り加工が施されていると共に、トラニオンの軸部にスライド自在に接触してその軸部の軸方向に一定の長さで延びる案内部が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。