JP4867840B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

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。

例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図７および図８に示すように構成されている。図７に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（回転中心軸）１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。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３，３がスプライン結合によって連結されている。

入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板（ローディングカム）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を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線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。

出力側ディスク３，３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、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面；トラクション面とも言う）２ａ，２ａと出力ディスク３，３の内側面（凹面；トラクション面とも言う）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図８参照）が回転自在に挟持されている。

図７中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図７の右面）は、入力軸１の外周面に形成されたネジ部に螺合されたローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３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。

図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である図８に示すように、ケーシング５０の内側であって、出力側ディスク３，３の側方位置には、両ディスク３，３を両側から挟む状態で一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂが支持されている。これら一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。そして、後述するトラニオン１５の両端部に設けられた枢軸１４を揺動自在に支持するため、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には、円形の支持孔１８が設けられるとともに、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向の中央部には、円形の係止孔１９が設けられている。

一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、ケーシング５０の内面の互いに対向する部分に形成された支持ポスト６４，６８により、僅かに変位できるように支持されている。これらの支持ポスト６４，６８はそれぞれ、入力側ディスク２の内側面２ａと出力側ディスク３の内側面３ａとの間にある第１キャビティ２２１および第２キャビティ２２２にそれぞれ対向する状態で設けられている。

したがって、ヨーク２３Ａ，２３Ｂは、各支持ポスト６４，６８に支持された状態で、その一端部が第１キャビティ２２１の外周部分に対向するとともに、その他端部が第２キャビティ２２２の外周部分に対向している。

第１および第２のキャビティ２２１，２２２は同一構造であるため、以下、第１キャビティ２２１のみについて説明する。

図８に示すように、ケーシング５０の内側において、第１キャビティ２２１には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図８においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、その本体部である支持板部１６の長手方向(図８の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。

支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部（第１の軸部）２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部（第２の軸部）２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。

また、前述したように、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向(図８の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。前述したように、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受３０を介して揺動自在に支持されている。また、前述したように、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図８の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は球状凹面として、支持ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。

なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図８で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。

また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受（スラス軸受）２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１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１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉（転動体）２６，２６と、これら各玉２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。

また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。

さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図８の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（枢軸１４から延びる軸部）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。

このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、駆動軸２２の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２および入力軸１に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。

入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位する。例えば、図８の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａ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、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動する。

その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。

ところで、上記構成のトロイダル型無段変速機では、前述したように、入力側ディスク２から出力側ディスク３に対して押し付け力を円滑に伝えるべくトラニオン１５に対してパワーローラ１１が揺動できるように、パワーローラ１１を支持する変位軸２３の先端部２３ｂと基端部２３ａとが互いにオフセットしている。すなわち、パワーローラ１１をトラニオン１５に対して支持する支軸（変位軸２３の基端部２３ａ）すなわち内孔２１の軸心に対してパワーローラ１１の回転軸（変位軸２３の先端部２３ｂ）が偏心している。これは、図９に示すように外輪２８と変位軸２３とが一体となった構造においても同様である。

しかしながら、このような構造では、変位軸２３のオフセット形状を実現するために加工コストが増大することは避けられず、また、前記オフセットに伴う制約によりトラニオン１５の小型・軽量化が阻害されてしまう。更に、パワーローラ１１をはじめとする変位軸２３周りでの揺動回転動作により、スラスト荷重を支持する軸受が滑り運動を行なうこととなるため、揺動抵抗が大きくなってしまうという問題もある。

そのため、従来から、様々な工夫により、パワーローラ１１を支持する軸部のオフセットを回避するようにした技術が提案されてきている。例えば、入出力側ディスク２，３から受ける当該パワーローラ１１の回転中心軸方向の押し付け力によって、トラニオン１５のパワーローラ収納部となるポケット部Ｐに配置されたころ軸受に、外輪２８を当接させる構造とする（例えば、特許文献１〜５参照）。これによって、外輪２８とともにパワーローラ１１が、入力軸１の軸方向（実際には、パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に）に沿ってスライドできるようになっており、変位軸２３を必要とせず、パワーローラ１１の回転中心となる部分に直線状の軸があればよい。

しかし、パワーローラ１１に対する回転中心軸方向の押し付け力が無い場合、たとえば、トロイダル型無段変速機の組み付け作業中は、スラスト軸受２４およびパワーローラ１１をトラニオン１５に保持させる機能がなく、組み付け中にパワーローラ１１を落下させてしまう可能性がある。
そこで、外輪２８の背面に入力軸１の軸方向に沿ったアリ溝を有する部材が設けられ、トラニオン１５に前記アリ溝に係止する係止部材が設けられ、外輪２８を入力軸１の軸方向に沿って移動可能な状態で、外輪２８がトラニオン１５から外れるのを防いでいるものが知られている（例えば、特許文献６参照）。

また、外輪２８の背面にトラニオン１５側に突出する筒部を設け、この筒部をころ軸受の保持器と係合させることで、外輪２８がトラニオン１５から外れるのを防いでいるものが知られている（例えば、特許文献７参照）。
また、ころ軸受を磁力を発生する部材として、磁力により外輪２８がトラニオン１５から外れるのを防いでいるものも知られている（例えば、特許文献８参照）。
なお、組み付け時にトラニオンにパワーローラを保持する治具を使用して、組み付け中のパワーローラの脱落を防止する方法も知られている。

特開２００１−１２５７４号公報 特開２００２−２３５８２６号公報 特開２００３−２９４０９９号公報 特開２００４−１３８２４９号公報 特開２００４−１６９７８５号公報 特開２００５−３０４４４号公報 特開２００４−１９７９０２号公報 特開２００４−２７８５７７号公報

しかしながら、特許文献６における構造では、アリ溝を有する部材や、アリ溝に係止する部材により煩雑な構造となりコストが増加するとともに、トラニオンに係止部材に取り付けたり、外輪にアリ溝を有する部材を取り付けたりする工程が増え、組み付け作業が煩雑になる。
また、特許文献７における構造でも、ころ軸受の保持器や、保持器に係合する筒部の構造が煩雑になり、構造的にコストが増加する可能性があるとともに、トラニオンへの外輪およびパワーローラの組み付ける際の手間が増える可能性が高い。
また、特許文献８における構造では、ころ軸受で十分な磁力が発生しないと、外輪およびパワーローラがトラニオンから脱落する可能性を否定できないが、大きな磁力を発生する構成とした場合に、大幅なコストアップとなる可能性が高い。

また、外輪に内輪となるパワーローラが保持されず、上述の押し付け力が作用していない状態で、外輪からパワーローラが落下可能となった構造のトロイダル型無段変速機も知られているが、この場合に、上述のようにトラニオンに外輪を保持させても、パワーローラが外輪から外れて落下する可能性がある。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、極めて簡潔な構造で、トラニオンから外輪およびパワーローラの脱落を防止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、本発明のトロイダル型無段変速機は、それぞれの内側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、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、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの回転中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、前記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軸受とを備え、前記スラスト軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪と外輪との間で転動する転動体とを有して成るトロイダル型無段変速機において、
前記トラニオンの前記外輪の外周面に対向する部分に、前記パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向に沿って溝が形成され、
前記外輪の外周部に、前記溝に挿入可能に外周に沿って外側に突出する突出部が、外周に沿って円環状に形成され、
前記突出部の前記パワーローラの回転中心軸方向に沿った幅が、前記溝の前記パワーローラの回転中心軸方向に沿った幅より狭くされ、
前記パワーローラに、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクから当該パワーローラの回転中心軸方向に沿って前記トラニオン側に押し付け力が作用するとともに、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクに当接して前記パワーローラが回転可能な状態では、前記溝のほぼ中央に前記突出部が配置されることを特徴とする。

また、本発明のトロイダル型無段変速機は、それぞれの内側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、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、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの回転中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、前記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軸受とを備え、前記スラスト軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪と外輪との間で転動する転動体とを有して成るトロイダル型無段変速機において、
前記トラニオンの前記パワーローラの外周面に対向する部分に、前記パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向に延び、かつ、パワーローラの後方側を向く段差面が設けられ、
前記パワーローラの外周部に、該パワーローラが前方に移動すると前記段差面に当接する当接面が設けられ、
前記パワーローラが前記当接面を前記段差面に案内させた状態で、当該パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向にスライド移動可能となっていることを特徴とする。

本発明においては、基本的に上記の発明において、外輪に設けられていた当接面をパワーローラに設けたものであり、外輪がパワーローラに代わる以外は、上記の発明の構成と同様の効果を奏することができる。
さらに、パワーローラが外輪に保持されておらず、外輪からパワーローラが脱落可能な構成となっていても、パワーローラの当接面がトラニオンの段差面に当接することで、パワーローラおよび外輪の脱落が防止されるので、トラニオンに保持された外輪に対してパワーローラだけ脱落するようなことを確実に防止することができる。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、簡潔な構造で、かつ、トラニオンに外輪およびパワーローラを容易に組み付け可能な構造で、トロイダル型無段変速機におけるトラニオンの組み付けに際して、外輪およびトラニオンが脱落してしまうのを防止することができる。

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、トラニオンに対するパワーローラの支持構造にあり、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７〜図９と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１は本発明の第１の実施形態を示している。図示のように、本実施形態においては、パワーローラ１１を支持する軸部のオフセットを回避しつつ、トラニオン１５に対してパワーローラ１１を円滑に揺動且つ転がり案内できるような構造が採用されている。より具体的には、外輪２８は、スラスト玉軸受２４の外輪を形成する概略円板状の外輪本体部２８ａと、この外輪本体部２８ａの内側面の中心から垂直に延び、パワーローラ１１を回転可能に支持する軸部２８ｂとから成っている。外輪本体部２８ａは、パワーローラ１１の回転中心軸すなわち軸部２８ｂの回転中心軸と同心の外周面１１０を有している。

外輪２８は、トラニオン１５の内側の凹状のポケット部Ｐ内に収容されている。そして、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と一対の折れ曲がり壁部２０，２０とにより形成された凹状のポケット部Ｐは、外輪２８およびパワーローラ１１を収容する収容空間となっている。なお、ここで、パワーローラ１１の回転中心軸方向に沿う方向において、パワーローラ１１に対してトラニオン１５の支持板部１６側を後方とし、支持板部１６に対してパワーローラ１１側を前方とする。

また、トラニオン１５の支持板部１６と外輪本体部２８ａとの間には、パワーローラ１１に加わるスラスト方向（パワーローラ１１の小端面側から大端面側に向かう方向）の荷重を支承するスラスト転がり軸受１３０が介挿されている。なお、スラスト転がり軸受１３０は、支持板部１６の一方の折れ曲がり壁部２０に近い方と、他方の折れ曲がり壁部２０に近い方とに二分されて構成されている。そして、支持板部１６の前面のスラスト転がり軸受１３０が配置される一端部側と他端部側は、互いに近づくにつれて、後方側に向かうように斜めに形成されている。そして、この支持板部１６の一端部側と他端部側に分かれて配置されるスラスト転がり軸受１３０も同様に斜めとなっている。
また、外輪本体部２８ａの背面のスラスト転がり軸受１３０に接触する外周部も中心に向うにつれて後方側に向かうように斜めとなっている。
これにより、スラスト転がり軸受１３０に押し付けられた状態で、外輪本体部２８ａは、パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４，１４と直交する方向に移動可能で、かつ、枢軸１４，１４方向に沿った移動を規制された状態となる。
また、軸部２８ｂとパワーローラ１１との間には、ラジアル転がり軸受１４０が介挿されている。

また、軸部２８ｂの先端部は、パワーローラ１１を貫通してパワーローラ１１の前方に突出した状態とされ、止め輪１５０により、パワーローラ１１を回転可能に保持するようになっており、外輪２８からパワーローラ１１が脱落しない構造となっている。

そして、この実施形態において、トラニオン１５の外輪２８の外周面に対向する部分となる一対の折れ曲がり壁部２０，２０の互いに対向する内側面には、それぞれ、パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４，１４と直交する方向に沿って溝１６０，１６０が形成されている。

この溝１６０は、断面矩形状で、枢軸１４の軸方向に沿う前側の内側面が外輪の後方側を向く段差面１６１とされている。従って、段差面１６１は、パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４，１４と直交する方向に延びて形成されている。
また、この段差面１６１を有する溝１６０は、折れ曲がり壁部２０，２０のパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４，１４と直交する方向に沿った幅の全幅に渡って形成され、溝１６０の左右端部が折れ曲がり壁部２０，２０の左右側面に開口した状態となっている。

また、外輪２８の外輪本体部２８ａの外周部には、前記溝１６０に挿入可能に外周に沿って外側に突出する突出部１７０が設けられている。突出部１７０は、この例において、外周に沿って円環状に形成されている。また、突出部１７０のパワーローラ１１の回転中心軸方向に沿った幅が、溝１６０のパワーローラ１１の回転中心軸方向に沿った幅より狭くされている。
そして、外輪本体部２８ａの外周部に設けられた円環状の突出部１７０は、断面矩形状の形成されるとともに、前側を向く側面が前記溝１６０の段差面１６１と対向する当接面１７１とされている。

段差面１６１と当接面１７１は、互いに略平行に配置されるようになっている。また、パワーローラ１１に、入出力側ディスク２，３から当該パワーローラ１１の回転中心軸方向にそって後方側（トラニオン１５の支持板部１６側）に押し付け力が作用するとともに、入出力側ディスク２，３に当接してパワーローラが回転可能な状態では、溝１６０のほぼ中央に突出部１７０が配置されるようになっている。
そして、上述のように溝１６０の幅の方が突出部１７０の幅より広いので、溝１６０の前後の内側面（前側が段差面１６１）と、突出部１７０の前後の側面（前側が当接面１７１）とが接触しないようになっている。

また、上述のように、パワーローラ１１にその回転中心軸方向に沿った押し付け力が作用した状態で、斜めの一対のスラスト転がり軸受１３０により、パワーローラ１１および外輪２８の枢軸１４の軸方向に沿った移動が規制された際に、溝１６０の底面と、突出部１７０の先端面（最外周面）とが接触しないように設定されている。そして、外輪２８およびパワーローラ１１は、トラニオン１５に取り付けられた状態で、パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４，１４と直交する方向に移動自在となる。

したがって、トロイダル型無段変速機にパワーローラ１１を備えたトラニオン１５を組み付けた状態では、トラニオン１５の溝１６０と、外輪２８の突出部１７０とが接触することがなく、トロイダル型無段変速機の動作に溝１６０や突出部１７０が影響を与えることがない。
一方、トロイダル型無段変速機の組み付け作業時においては、まず、パワーローラ１１と一体に組み立てられえた外輪２８をトラニオン１５に取り付ける。この際には、トラニオン１５の側方から、パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４，１４と直交する方向に沿って、トラニオン１５のポケット部Ｐにパワーローラ１１および外輪２８（スラスト軸受２４を含む）を挿入することになる。さらに、この際には、トラニオン１５の一対の折れ曲がり壁部２０，２０の側面に開口する溝１６０端部から外輪２８の突出部１７０を挿入し、溝１６０に突出部１７０を沿わせながら外輪を移動することで、トラニオン１５のポケット部Ｐにパワーローラ１１を配置する。

そして、パワーローラ１１を保持したトラニオン１５をトロイダル型無段変速機に組み付けることになるが、この際にパワーローラ１１がトラニオン１５に対して前方に移動すると、パワーローラ１１と一体となった外輪２８の突出部１７０の当接面１７１が、トラニオン１５の溝１６０の段差面１６１に当接し、パワーローラ１１および外輪２の前方への移動が規制され、トラニオン１５からパワーローラ１１が落下するのが防止される。
すなわち、トラニオン１５の一対の折れ曲がり壁部２０，２０の互いに対向する内側面に夫々形成された溝１６０に外輪２８の突出部１７０が挿入されることで、外輪２８および外輪２８に保持されたパワーローラ１１の当該パワーローラ１１の回転中心軸方向に沿った移動が規制される。

以上のような本実施形態のトロイダル型無段変速機によれば、パワーローラ１１を支持する軸部のオフセットを回避しつつ、トラニオン１５に対してパワーローラ１１を円滑に揺動且つ転がり案内できるような構造とするために、トラニオン１５に対してパワーローラ１１が保持されない状態となっても、上述のトラニオン１５の段差面１６１とパワーローラ１１を保持する外輪２８の当接面１７１とにより、トロイダル型無段変速機の組み付け作業中にトラニオン１５からパワーローラ１１が脱落するのを防止することができる。

さらに、トラニオン１５の段差面１６１およびパワーローラ１１の突出部１７０は、容易かつ比較的低コストに形成することが可能である。また、トラニオン１５にパワーローラ１１を取り付ける際も、トラニオン１５の側方からパワーローラ１１をスライド移動して簡単に取り付け可能である。

図２は本発明の第２の実施形態を示している。本実施形態は、第１の実施形態において、パワーローラ１１のトラニオン１５の前側への移動による脱落を防止するためにトラニオン１５の段差面１６１に当接する当接面１７１を外輪２８に設けていたのに対して、当接面１９１をパワーローラ１１に設け、トラニオン１５の段差面１８１の位置をパワーローラ１１の外周側に移動したものである。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、同一構成要素に同一符号を付してその説明を省略する。
図２に示すように、トラニオン１５の一対の折れ曲がり壁部２０，２０の互いに対向する内側面の先端部側（前部側）には、枢軸１４，１４の軸方向に沿って、互いに近づく方向に突出する突出部１８０が形成されている。この突出部１８０は、断面矩形状に形成されている。

また、この断面矩形状の突出部１８０の後部側に段差が形成され、この段差のパワーローラ１１の後方側を向く面が段差面１８１とされている。
したがって、トラニオン１５のパワーローラ１１の外周面に対向する一対の折れ曲がり壁部２０，２０の内側面に、パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４，１４と直交する方向に延び、かつ、パワーローラ１１の後方側を向く段差面１８１が設けられている。

一方、パワーローラ１１の外周面の後端部側（大端面側）の外周部に、外周に沿うとともに外側に向けて突出する円環状の突出部１９０が形成されている。
そして、突出部１９０は断面矩形状に形成され、この突出部１９０の前側を向く面が当接面１９１とされている。
すなわち、パワーローラ１１の外周部に、パワーローラ１１が前方に移動すると段差面１８１に当接する当接面１９１が設けられている。

そして、第２の実施形態のトロイダル型無段変速機においても、第１の実施形態の場合と同様に、パワーローラ１１の当接面１９１をトラニオン１５の段差面１８１に沿わせて案内させた状態で、パワーローラ１1および外輪２８を、パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４，１４と直交する方向に移動可能となっている。
また、第１の実施形態と同様に、パワーローラ１１の当接面１９１をトラニオン１５の段差面１８１に沿わせて案内させた状態で、パワーローラ１１および外輪１８（スラスト軸受２４を含む）を、トラニオン１５の側方向からポケット部Ｐに挿入可能となっている。

また、上述のようにパワーローラ１１を保持したトラニオン１５をトロイダル型無段変速機に組み付けることで、入出力側ディスク２，３からパワーローラ１１にその回転中心軸方向の押し付け力が作用した状態では、段差面１８１に対して当接面１９１が離れるようになっている。これにより、パワーローラ１１の回転が段差面１８１と当接面１９１とにより妨げられることがなく、パワーローラ１１が円滑に回転可能となっている。
以上の構成により、第２の実施形態においても、当接面１７１を外輪２８に設けた第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図３は本発明の第３の実施形態を示している。本実施形態は、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様に、外輪２８の軸部２８ｂにパワーローラ１１が止め輪１５０で回転自在に保持されていたの対して、外輪２８にパワーローラ１１が保持されず、上述の押し付け力が作用していない状態では、外輪２８からパワーローラ１１が脱落可能な構成となっている。その他の構成は、トラニオン１５の段差面１８１およびパワーローラ１１の当接面１９１も含めて、第２の実施形態と同様であるので、同一構成要素に同一符号を付してその説明を省略する。

第３の実施形態では、パワーローラ１１に対して外輪２８と一体の軸部２８ｂが貫通した状態となっておらず、軸部２８ｂの先端部がパワーローラ１１内に納まった状態なっている。また、パワーローラ１１の軸部２８ｂを挿入する穴も、後端側（大端面側）が開口し、前端側（小端面側）が開口せず閉塞して袋状の穴となっている。

これにより、外輪２８に対してパワーローラ１１が保持されていない構成となっているが、第２の実施形態と同様に、段差面１８１により前方への移動が規制される当接面１９１がパワーローラ１１の後端部の外周に形成されているので、段差面１８１に当接面１９１が当接することで、パワーローラ１１の前方への移動が規制されるため、外輪２８からパワーローラ１１が前側に移動して脱落することがなく、外輪２８にパワーローラ１１が保持されていない構造でも、第１および第２の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

言い換えれば、第２および第３実施形態に示すように、パワーローラ１１に当接面１９１を設ける構成とすれば、外輪２８にパワーローラ１１が保持されない構造でも、トロイダル型無段変速機の組み付け作業中にトラニオン１５からパワーローラ１１が脱落するようなことがない。

図４は本発明の第４の実施形態を示している。本実施形態は、第１〜第３の実施形態において、斜めの一対のスラスト転がり軸受１３０により、トロイダル型無段変速機に組みつけられて上述の押し付け力が作用した状態で、外輪２９およびパワーローラ１１の枢軸１４，１４の軸方向に沿った移動が規制されていたの対して、トラニオン１５の一対の折れ曲がり壁部２０，２０の互いに対向する内側面に、外輪２８の外周面１１０が当接する案内面部１２０，１２０を設けることで、外輪２９およびパワーローラ１１の枢軸１４，１４の軸方向に沿った移動を規制している。
その他の構成は、トラニオン１５の段差面１６１およびパワーローラ１１の当接面１７１も含めて、第１の実施形態と同様であるので、同一構成要素に同一符号を付してその説明を省略する。

外輪本体部２８ａの外周面１１０にはクラウニングが施されている。
外輪２８は、トラニオン１５の内側の凹状のポケット部Ｐ内に収容されており、トラニオン１５には、この外輪本体部２８ａの外周面１１０に対向する位置に、互いに対向しかつパワーローラ１１の回転中心軸（回転軸）と直交捩れ方向に沿って延びる一対の案内面部１２０，１２０が形成されている。より詳しく説明すると、一対の案内面部１２０，１２０は、パワーローラ１１の回転中心軸（回転軸）と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に延びている。各案内面部１２０は、各案内面部１２０は、トラニオン１５の折れ曲がり壁部２０の内側面から内側に向かってほぼ四角板状に少し突出している突出部のほぼ四角形の平面からなる先端面（前面）により形成されている。各案内面部１２０は、トラニオン１５の折れ曲がり壁部２０において、ディスク２，３の回転中心軸に沿う方向のほぼ中央部に形成されている。各案内面部１２０は、高周波焼入れなどにより硬度が高められ、また研削加工により面粗度が高められている。これらの案内面部１２０，１２０の間の距離は、外輪本体部２８ａの外径寸法よりも僅かに大きく設定されている。
また、案内面部１２０，１２０および外輪２８の外輪本体部２８ａの外周面１１０の少なくとも一方に、摩擦係数低減処理が施されている。摩擦係数低減処理としては、例えば、案内面部１２０，１２０および外輪本体部２８ａの外周面１１０の少なくとも一方に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）あるいは二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）などの皮膜を形成する。

また、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と一対の折れ曲がり壁部２０，２０とにより形成された凹状のポケット部Ｐは、外輪２８およびパワーローラ１１を収容する収容空間となっており、この収容空間のうち、外輪２８を収容する外輪収容空間の枢軸に沿う方向の寸法がパワーローラ１１を収容するパワーローラ収容空間の枢軸に沿う方向の寸法よりも小さく設定されている。

また、トラニオン１５と外輪本体部２８ａとの間には、パワーローラ１１に加わるスラスト方向（パワーローラ１１の小端面側から大端面側に向かう方向）の荷重を支承するスラスト転がり軸受１３０が介挿されている。
また、軸部２８ｂとパワーローラ１１との間には、ラジアル転がり軸受１４０が介挿されている。

したがって、上記構成では、パワーローラ１１に対してラジアル方向（トラニオン１５の枢軸１４に沿う方向；図中ｙ方向）の接線力が作用すると、パワーローラ１１が枢軸１４，１４の一方側（図中ｙ方向）に変位し、これに伴い外輪本体部２８ａの外周面１１０がトラニオン１５の案内面部１２０，１２０の一方に押し付けられる。そして、外輪本体部２８ａはこの案内面部１２０上を転がることができる。すなわち、外輪本体部２８ａおよびパワーローラ１１は、トラニオン１５に対してパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に移動することができる。

このような構造のトロイダル型無段変速機においても、トラニオン１５の折れ曲がり壁部２０，２０の内側面に上述の溝１６０を形成することにより、段差面１６１を設け、外輪２８の外周面に突出部１７０を設けることにより、当接面１７１を設けることで、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、上述の押し付け力が作用し、かつ、外輪２８の外周面１１０が案内面部１２０，１２０のどちらかに接触した状態で、トラニオン１５の溝１６０の前後の内側面（段差面１６１を含む）および底面と、外輪２８の突出部１７０の前後の側面（当接面１７１を含む）と外周面とが接触しないようになっている。

図５は本発明の第５の実施形態を示している。本実施形態は、第１の実施形態と同様に、パワーローラ１１のトラニオン１５の前側への移動による脱落を防止するためにトラニオン１５の段差面１６１に当接する当接面１７１を外輪２８に設けるとともに、案内面部１２０を有する第４の実施形態に対して、第２の実施形態と同様に、当接面１９１をパワーローラ１１に設け、トラニオン１５の段差面１８１の位置をパワーローラ１１の外周側に移動したものである。

すなわち、パワーローラ１１の枢軸１４，１４の軸方向に沿った移動を規制する構成は第４実施形態と同様であり、それ以外の構成は、トラニオン１５の段差面１８１およびパワーローラ１１の当接面１９１も含めて、第２の実施形態と同様であり、第２の実施形態および第４の実施形態と同一構成要素に同一符号を付してその説明を省略する。
第５の実施形態においては、第４の実施形態と同様に案内面部１２０を有する構成において、第２の実施形態と同様の構造を有するもので、基本的に第２の実施形態と同様の作用効果を奏するものとなっている。

図６は本発明の第６の実施形態を示している。本実施形態は、第５の実施形態に対して、第３の実施形態と同様に、外輪２８にパワーローラ１が保持されない構造としたものである。

すなわち、パワーローラ１１の枢軸１４，１４の軸方向に沿った移動を規制する構成は第４および第５の実施形態と同様であり、それ以外の構成は、トラニオン１５の段差面１８１およびパワーローラ１１の当接面１９１も含めて、第３の実施形態と同様であり、第３の実施形態および第５の実施形態と同一構成要素に同一符号を付してその説明を省略する。
第６の実施形態においては、第５の実施形態と同様に案内面部１２０を有する構成において、第３の実施形態と同様の構造を有するもので、基本的に第３の実施形態と同様の作用効果を奏するものとなっている。すなわち、外輪２８にパワーローラ１１が保持されていなくとも、トラニオン１５の段差面１８１にパワーローラ１１の当接面１９１が接触することで、パワーローラ１１のトラニオン１５からの落下を防止することができる。

本発明は、様々な形態のシングルキャビティ型およびダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機のパワーローラを保持したトラニオンを示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るトロイダル型無段変速機のパワーローラを保持したトラニオンを示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るトロイダル型無段変速機のパワーローラを保持したトラニオンを示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るトロイダル型無段変速機のパワーローラを保持したトラニオンを示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るトロイダル型無段変速機のパワーローラを保持したトラニオンを示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係るトロイダル型無段変速機のパワーローラを保持したトラニオンを示す断面図である。 従来から知られているトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。 図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 外輪と変位軸とが一体化された従来のトロイダル型無段変速機の要部断面図である。

符号の説明

２ 入力側ディスク
３ 出力側ディスク
１１ パワーローラ（内輪）
１４ 枢軸
１５ トラニオン
２４ スラスト玉軸受（スラスト軸受）
２６ 玉（転動体）
２８ 外輪
１６１ 段差面
１７１ 当接面
１８１ 段差面
１９１ 当接面

Claims (2)

1. それぞれの内側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、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、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの回転中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、前記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軸受とを備え、前記スラスト軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪と外輪との間で転動する転動体とを有して成るトロイダル型無段変速機において、
   前記トラニオンの前記外輪の外周面に対向する部分に、前記パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向に沿って溝が形成され、
   前記外輪の外周部に、前記溝に挿入可能に外周に沿って外側に突出する突出部が、外周に沿って円環状に形成され、
   前記突出部の前記パワーローラの回転中心軸方向に沿った幅が、前記溝の前記パワーローラの回転中心軸方向に沿った幅より狭くされ、
   前記パワーローラに、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクから当該パワーローラの回転中心軸方向に沿って前記トラニオン側に押し付け力が作用するとともに、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクに当接して前記パワーローラが回転可能な状態では、前記溝のほぼ中央に前記突出部が配置されることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. それぞれの内側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、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、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの回転中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、前記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軸受とを備え、前記スラスト軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪と外輪との間で転動する転動体とを有して成るトロイダル型無段変速機において、
   前記トラニオンの前記パワーローラの外周面に対向する部分に、前記パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向に延び、かつ、パワーローラの後方側を向く段差面が設けられ、
   前記パワーローラの外周部に、該パワーローラが前方に移動すると前記段差面に当接する当接面が設けられ、
   前記パワーローラが前記当接面を前記段差面に案内させた状態で、当該パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向にスライド移動可能となっていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。

Images