JP4433377B2

JP4433377B2 - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP4433377B2
Application number: JP2003372387A
Authority: JP
Inventors: 将司横山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005133886A

Description

本発明は、自動車や各種産業機械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。

図３は、一般的なトロイダル型無段変速機の要部を示すものであり、トルク入力軸としての回転軸１の周囲には、それぞれの内周面同士を互いに対向させた入力側ディスク２と出力側ディスク３とが回転自在に支持されている。この場合、入力側ディスク２は、回転軸１の軸方向への移動が可能となるように、回転軸１に対して駆動結合され、一方、出力側ディスク３は、入力側ディスク２から離れる方向への移動が制限されるように、入力側ディスク２と対向して取り付けられている。

また、入力側ディスク２と出力側ディスク３との間には、両ディスク２，３の中心軸に対し捻れの位置にある枢軸（図示しない）を中心として揺動するトラニオン４が設けられている。このトラニオン４には変位軸５が支持されており、この変位軸５の周囲には、入力側ディスク２と出力側ディスク３との間に挟持された状態で回転自在に支持されたパワーローラ６が設けられている。さらに、パワーローラ６とトラニオン４との間には、このパワーローラ６に加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト転がり軸受（スラスト玉軸受）７が設けられている。なお、変位軸５は、図２に示すように、トラニオン４に支持された軸部５ａと、この軸部５ａに対して平行で且つ偏心した偏心軸部５ｂとが一体に形成されることにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、軸部５ａは、トラニオン４の内孔の内側に軸受（図示せず）を介して支持されており、一方、偏心軸部５ｂの周囲には、ラジアルニードル軸受３０を介して、パワーローラ６が支持されている。

入力側ディスク２および出力側ディスク３の内周面２ａ，３ａはそれぞれ断面が円弧状の凹面であり、パワーローラ６の周面（トラクション面）６ａは球面状の凸面であり、この周面６ａと内周面２ａ，３ａとが互いに当接している。スラスト転がり軸受７は、パワーローラ６の周面６ａを外周に形成している内輪７ａと、外輪７ｂと、内輪７ａおよび外輪７ｂとの間に保持されている複数の転動体８と、この複数の転動体８を転動自在に保持する保持器９とを備えている。言い換えると、パワーローラ６の大端面６ｂにスラスト転がり軸受７の内輪軌道２２が形成されるとともに、外輪７ｂの内側面１９にスラスト転がり軸受７の外輪軌道２４が形成されている。そして、転動体８は、パワーローラ６の内輪軌道２２と外輪７ｂの外輪軌道２４とに挟持されて周方向に転動し、また、これらの転動体８がそれぞれ内輪軌道２２、外輪軌道２４に沿って適切な間隔を保ちつつ転動するように、保持器９が組み合わされる。

上記構成のトロイダル型無段変速機においては、入力側ディスク２が回転すると、パワーローラ６を介して出力側ディスク３が逆回転するため、回転軸１に入力された回転運動は、逆回転運動として出力側ディスク３へと伝達されて取り出される。この際、パワーローラ６の周面６ａが入力側ディスク２の外周付近と出力側ディスク３の中心付近とにそれぞれ当接するように変位軸５の傾斜角度を変化させると、回転軸１から出力側ディスク３と連結される出力ギアへの増速が行なわれ、これとは逆に、パワーローラ６の周面６ａが入力側ディスク２の中心付近と出力側ディスク３の外周付近とにそれぞれ当接するように変位軸５の傾斜角度を変化させると、回転軸１から前記出力ギアへの減速が行なわれる。更に、両者の中間の変速比についても、変位軸５の傾斜角度を適当に調節することにより、ほぼ無段階に得ることができる。なお、変位軸５（パワーローラ６の回転軸）の傾斜角度は、前記枢軸を中心としたトラニオン４の揺動に応じて変化する。

このように、トロイダル型無段変速機は、２枚のディスク２，３の中間にパワーローラ６を挟み込み、トラクションドライブによって大きな接線力を伝えることにより動力伝達を行なう。そのため、パワーローラ６には接線力の２倍の大きなラジアル荷重が作用する。従来、このラジアル荷重を支持する方法としては、内輪を形成するパワーローラ６の内周面と偏心軸部５ｂとの間にラジアルニードル軸受３０を配置し、このラジアルニードル軸受３０を介して偏心軸部５ｂによりパワーローラ６を支持するようにしている。

しかし、パワーローラ６に作用するラジアル荷重は非常に大きく、また、パワーローラ６自体も２枚のディスク２，３の押し付け力により内径が変化（内周側が変形）するため、パワーローラ６の内周面と偏心軸部５ｂとの間に設けられたラジアルニードル軸受３０が早期剥離を起こし、寿命が低下するという問題があった。そのため、これを防ぐべく、ラジアルニードル軸受３０にクラウニングを設けたり（例えば特許文献２参照）、ラジアルニードル軸受３０の寸法を大きくしたりしなければならない。

実開平１−１７３５５２号公報特開２０００−２０５３５９号公報

しかしながら、このように、変位軸５（偏心軸部５ｂ）の軸受部のみに対策を施しても、軸受部全体の寿命低下を効果的に抑えることは難しい。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、パワーローラを回転可能に支持する軸受部全体の寿命低下を抑え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を目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、それぞれの内周面同士を互いに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入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの入力側ディスクおよび出力側ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンに支持された軸部と、この軸部に対して平行で且つ偏心した偏心軸部と、この偏心軸部の周囲に軸受部を介して回転自在に支持された状態で、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間に設けられ、パワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト転がり軸受とを備え、前記スラスト転がり軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪および外輪との間で転動する複数の転動体と、これらの複数の転動体を転動自在に保持する保持器とを備えて成り、前記偏心軸部と前記保持器とが一体に形成されており、前記偏心軸部が前記外輪に対して回転可能に設けられていることを特徴とする。

この請求項１に記載された発明においては、パワーローラを回転可能に支持する偏心軸部と保持器とが一体に形成されているため、スラスト転がり軸受の寿命低下の抑制は勿論のこと、パワーローラを支持する軸受部全体（例えば、ラジアル荷重を支持するラジアルニードル軸受等）の寿命低下をも抑えることができる。一般に、軸受部にあっては、内外輪が回転すると、転動体は内外輪の相対回転数の半分だけ公転するため、その転動体を保持する保持器も内外輪の相対回転数の半分だけ回転する。本発明のように、偏心軸部と保持器とが一体に形成されていると、偏心軸部は、パワーローラによって形成される内輪と同じ向きに回転するため、互いの相対回転数すなわち応力の繰り返し数は、従来の偏心軸部に比べて半減する。そのため、パワーローラを支持する軸受部の寿命低下を効果的に抑えることが可能になる。

本発明のトロイダル型無段変速機は、パワーローラを支持する偏心軸部と保持器とが一体に形成されているため、応力の繰り返し数が従来の偏心軸部に比べて半減し、偏心軸部の軸受部全体の寿命低下を抑えることができる。

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、従来の変位軸の形状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２および図３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。

図１は本発明の実施形態を示している。図示のように、トラニオン４（図３参照）には変位軸５が設けられている。この変位軸５の周囲には、入力側ディスク２と出力側ディスク３（共に図１には図示しない）との間に挟持された状態で回転自在に支持されたパワーローラ６が設けられている。さらに、パワーローラ６とトラニオン４との間には、このパワーローラ６に加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト転がり軸受（スラスト玉軸受）７が設けられている。スラスト転がり軸受７は、パワーローラ６の周面６ａを外周に形成している内輪７ａと、外輪７ｂと、内輪７ａおよび外輪７ｂの転動面に保持されている複数の転動体８と、この複数の転動体８を転動自在に保持する保持器９とを備えている。

また、本実施形態において、変位軸５は２つの別体の軸部から成る。すなわち、変位軸５は、トラニオン４に支持された軸部５ａと、軸部５ａに対して平行で且つ偏心した偏心軸部５ｂとから構成されている。この場合、軸部５ａは、トラニオン４の内孔の内側に支持されており、外輪７ｂと一体に形成されている。一方、偏心軸部５ｂは、保持器９と一体に形成されており、その周囲にラジアルニードル軸受３０を介してパワーローラ６を支持している。

以上のように、本実施形態では、パワーローラ６を支持する偏心軸部５ｂと保持器９とが一体に形成されている。そのため、パワーローラ６を回転可能に支持する支持部、特に軸受部（ラジアル荷重を支持するラジアルニードル軸受３０を含む）全体の寿命低下を抑えることができるとともに、スラスト転がり軸受７の寿命低下をも抑制することができる。一般に、軸受部においては、内輪７ａ，外輪７ｂが回転すると、転動体８は内輪７ａ、外輪７ｂの相対回転数の半分だけ公転し、その転動体８を保持する保持器９も内輪７ａ、外輪７ｂの相対回転数の半分だけ回転するので、本実施形態のように、枢支軸部５ｂと保持器９とが一体に形成されていると、偏心軸部５ｂは、パワーローラ６によって形成される内輪７ａと同じ向きに回転するため、互いの相対回転数すなわち応力の繰り返し数は、従来の偏心軸部に比べて半減する。したがって、パワーローラ６を支持する軸受部の寿命低下を効果的に抑えることが可能である。

なお、前述した実施形態では、軸部５ａと偏心軸部５ｂとが別体に形成されているが、軸部５ａと偏心軸部５ｂとが一体に形成されていても良い。

本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型など、様々なタイプのトロイダル型無段変速機に適用することができる。

本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の変位軸周りの断面図である。従来のトロイダル型無段変速機の変位軸周りの断面図である。従来のトロイダル型無段変速機の要部の断面図である。

符号の説明

２入力側ディスク
３出力側ディスク
４トラニオン
５ａ軸部
５ｂ偏心軸部
６パワーローラ
７スラスト転がり軸受
７ａ内輪
７ｂ外輪
８転動体
９保持器

Claims

それぞれの内周面同士を互いに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入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの入力側ディスクおよび出力側ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンに支持された軸部と、この軸部に対して平行で且つ偏心した偏心軸部と、この偏心軸部の周囲に軸受部を介して回転自在に支持された状態で、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間に設けられ、パワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト転がり軸受とを備え、前記スラスト転がり軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪および外輪との間で転動する複数の転動体と、これらの複数の転動体を転動自在に保持する保持器とを備えて成るトロイダル型無段変速機において、
前記偏心軸部と前記保持器とが一体に形成されており、前記偏心軸部が前記外輪に対して回転可能に設けられていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。