JP6003732B2 - 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。

図４は、自動車用変速機として用いる、従来のダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機を示す断面図、図５は同要部の拡大断面図であり、このトロイダル型無段変速機１はケーシング２に組み込まれている。
トロイダル型無段変速機１は、入力軸（バリエータ軸）３の周囲に、当該入力軸３とともに回転し、かつ入力軸３の軸方向に変位自在に支持された入力側ディスク４Ａ，４Ｂおよび回転自在に支持された一体型の出力側ディスク１０とを備えている。出力側ディスク１０と入力軸３との間にはラジアル軸受７が介在しており、また、出力側ディスク１０はその軸方向両端部に設けられたスラスト軸受１２，１２によって、軸方向の位置決めがされている。そして、出力側ディスク１０はラジアル軸受７およびスラスト軸受１２によって回転自在に支持されている。

図６に示すように、トロイダル型無段変速機１を納めたケーシング２内には、入力軸３に対し捻れの位置にある枢軸（傾転軸）５，５を中心として揺動する一対のトラニオン６，６が設けられている。各トラニオン６は、凹状のポケット部Ｐを有しており、このポケット部Ｐにパワーローラ１１が収容されている。
トラニオン６には円孔が形成され、この円孔には変位軸９の基端部９ａが支持されている。そして、各枢軸５，５を中心として各トラニオン６，６を揺動させることにより、これら各トラニオン６，６の中央部に支持された変位軸９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６，６の内側面から突出する変位軸９の先端部９ｂの周囲には、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、入力側ディスク４Ａ，４Ｂと出力側ディスク１０との間に挟持されている。なお、各変位軸９，９の基端部９ａと先端部９ｂは、互いに偏心している。

一対のトラニオン６，６の両端部はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向（図６において上下方向）に変位自在に支持されている。これらのヨーク２３Ａ，２３Ｂは、一対のポスト６１，６１により支持されている。すなわち、ポスト６１はケーシング２内に前記入力軸３と直交して設けられた支柱であり、上側のヨーク２３Ａは、ポスト６１の球面ポスト６４およびこれを支持する連結板６５によって変位自在に支持されている。また、下側のヨーク２３Ｂは、ポスト６１の球面ポスト６８およびこれを支持する上側シリンダボディ６０によって変位自在に支持されている。

このポスト６１の中央部に前記入力軸３が挿通されている。すなわち、ポスト６１の中央部には、図５および図６に示すように、挿入穴６２が形成されている。この挿入穴６２は大径穴６２ａと、この大径穴６２ａより小径な嵌合穴６２ｂとを有している。
そして、挿入穴６２に前記スラスト軸受１２が挿入され、このスラスト軸受１２の一方の軌道輪１２ａが嵌合穴６２ｂに嵌合されている。挿入穴６２の大径穴６２ａには出力側ディスク１０の端部１０ｂが挿入されており、この端部１０ｂに、大径穴６２ａに挿入されたスラスト軸受１２の他方の軌道輪１２ｂが嵌合されている。
このようにして、ポスト６１に嵌め込まれたスラスト軸受１２の内側に、前記入力軸３が挿通され、この入力軸３とスラスト軸受１２の内周面との間には所定の隙間が形成されている。

また、図６に示すように、各パワーローラ１１，１１の外側面と各トラニオン６，６との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト玉軸受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。
また、スラストニードル軸受２５は、各パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１および外輪２８が各変位軸９の基端部９ａを中心として揺動変位することを許容する。

更に、各トラニオン６，６の一端部（図６において下端部）にはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）２９が設けられており、各駆動ロッド２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３０が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３０はそれぞれ、駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されることにより油圧駆動装置を構成している。この場合、駆動シリンダ（シリンダボディ）３１は、上側シリンダボディ６０と下側シリンダボディ６６とによって形成されている。

また、図４に示すように、入力軸３の基端部（図４において左端部）には、図示しない駆動源であるエンジンのクランクシャフトが、駆動軸７２を介して結合され、入力軸３の先端部（図４において右端部）は、ケーシング２に設けられた軸受７３によって回転自在に支持されている。そして、入力軸３は、クランクシャフトにより駆動軸７２を介して回転駆動するようになっている。

また、両入力側ディスク４Ａ，４Ｂの内側面４ａ，４ｂおよび出力側ディスク１０の軸方向両側面（内側面）１０ａ，１０ａと各パワーローラ１１，１１の周面１１ａとの転がり接触部（トラクション部）に、適正な面圧を付与するための押圧装置２３ａとして、油圧式のものを使用している。また、図示しないオイルポンプにより、押圧装置２３ａおよび変速のためにトラニオン６，６を変位させるための駆動シリンダ３１に圧油を供給自在としている。

このような無段変速装置に組み込まれたトロイダル型無段変速機１において、入力軸３と出力側ディスク１０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３０，３０を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３０，３０の変位に伴って、一対のトラニオン６，６が互いに逆方向に変位する。その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと入力側ディスク４Ａ，４Ｂの内側面４ａ，４ｂおよび出力側ディスク１０の軸方向両側面１０ａ，１０ａ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６，６が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂ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。

その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面４ａ，４ｂ，１０ａとの当接位置が変化し、入力軸３と出力側ディスク１０との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸３と出力側ディスク１０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に付属の外輪２８が、各変位軸９の基端部９ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８の外側面と各トラニオン６との間には、各スラストニードル軸受２５が存在するため、前記回動は円滑に行なれる。したがって、前述のように各変位軸９，９の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。

特開２００４−８４７１２号公報 特開２００５−２９９７５２公報 特開２００６−２７９１号公報

ところで、上述したようなトロイダル型無段変速機１では、駆動軸７２、入力軸（バリエータ軸）３、スラスト軸受１２等は、それらの軸芯が一直線上に位置するようにして、配置される。
しかしながら、入力側ディスク４Ａ，４Ｂ、出力側ディスク１０、バリエータ軸３、パワーローラ１１等を予め組み立ててモジュール化して、組立コストの低減を図った場合、モジュール化されたバリエータをケーシング２に組み込む際に、ケーシング２の、バリエータ軸３を支持する軸芯と、出力側ディスク１０を支持するスラスト軸受１２を嵌合するためのポスト６１に形成された嵌合穴６２ｂの軸芯とがずれてしまい、回転時にバリエータ軸３に曲げ応力および各支持部（スラスト軸受１２、ケーシングに設けた軸受７３、駆動軸７２等）へ偏芯荷重がかかってしまうケースがある。

つまり、バリエータ軸３の一端部は、駆動軸７２に連結され、他端部はケーシング２の壁部の穴に取り付けられた軸受７３によって回転自在に支持されているため、バリエータ軸３の軸芯の位置精度は軸受７３と駆動軸７２の位置精度によって決まる。
一方、出力側ディスク１０を支持するスラスト軸受１２の位置精度は、ポスト６１に形成された嵌合穴６２ｂに嵌合されるので、この嵌合穴６２ｂの精度によって決まる。
したがって、この嵌合穴６２ｂの軸芯と、軸受７３と駆動軸７２の軸芯（バリエータ軸３を支持する軸芯）とがずれると、回転時にバリエータ軸３に曲げ応力および各支持部（スラスト軸受１２、ケーシング２に設けた軸受７３、駆動軸７２等）に偏芯荷重がかかってしまう。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、モジュール化されたバリエータをケーシングに組み込む際に、ポストに形成された嵌合穴の軸芯と、バリエータ軸を支持する軸芯とにずれが生じていても、回転時にバリエータ軸に曲げ応力および各支持部に偏芯荷重がかかってしまうの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、それぞれの内側面どうし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バリエータ軸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設けられ且つ前記入力側ディスクの回転力を所定の変速比で前記出力側ディスクに伝達する複数のパワーローラとを有するバリエータ部をケーシングに組み込んでなるトロイダル型無段変速機において、
ポストが前記バリエータ軸と直交して配置され、
前記出力側ディスクの軸方向の位置決めを行うとともに、当該出力側ディスクを回転自在に支持するスラスト軸受が前記ポストに設けられた嵌合穴に嵌め込まれ、
前記スラスト軸受と、前記嵌合穴もしくは前記出力側ディスクとの間のうちの少なくともいずれか一方の間に、所定の隙間が前記バリエータ軸と直交する方向において設けられていることを特徴とする。

本発明の前記構成において、前記所定の隙間は、前記バリエータ軸の軸芯と、前記スラスト軸受の軸芯との芯ずれを吸収可能な大きさに設定されているのが好ましい。

また、本発明の前記構成において、前記スラスト軸受の一方の軌道輪が、前記所定の隙間において調芯可能となっているのが好ましい。

本発明によれば、スラスト軸受と、前記嵌合穴もしくは前記出力側ディスクとの間のうちの少なくともいずれか一方の間に、所定の隙間が前記バリエータ軸と直交する方向において設けられているので、モジュール化されたバリエータをケーシングに組み込む際に、ポストに形成された嵌合穴の軸芯と、バリエータ軸を支持する軸芯とに芯ずれが生じていても、前記所定の隙間において、スラスト軸受とバリエータ軸の軸芯を調芯させることができるので、回転時にバリエータ軸に曲げ応力および各支持部に偏芯荷重がかかってしまうのを防止できる。

本発明の第１実施形態のトロイダル型無段変速機を示すもので、その断面図である。 同、要部の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態のトロイダル型無段変速機を示すもので、その要部の拡大図断面図である。 従来から知られているトロイダル型無段変速機の一例を示すもので、その断面図である。 同、要部の拡大断面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係るトロイダル型無段変速機の断面図、図２は同要部の断面図である。図１および図２に示すトロイダル型無段変速機が、図４〜図６に示すトロイダル型無段変速機と異なる点は、回転時にバリエータ軸（入力軸）３に曲げ応力および各支持部に偏芯荷重がかかってしまうのを防止する構造を採用した点であるので、以下ではこの点を詳しく説明し、その他の共通部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

図１に示すように、ケーシング２にバリエータ部１Ａが組み込まれている。バリエータ部１Ａは、それぞれの内側面どうし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バリエータ軸３に支持された入力側ディスク４Ａ，４Ｂおよび出力側ディスク１０と、入力側ディスク４Ａ，４Ｂと出力側ディスク１０との間に設けられ且つ入力側ディスク４Ａ，４Ｂの回転力を所定の変速比で出力側ディスク１０に伝達する複数のパワーローラ１１（図３参照）とを有している。

ケーシング２の内側には、ポスト６１が入力軸（バリエータ軸）３と直交して配置されている。ポスト６１の下端部は、上側シリンダボディ（ボディ）６０にボルト９２により締結されることで固定されている。また、ポスト６１の上下に設けられた球面ポスト６４，６８により、上下のヨーク２３Ａ、２３Ｂが揺動自在に支持されている。
また、ポスト６１の上側では、連結板６５に、ポスト６１の上端部の球面ポスト６４がボルト９３により締結されて固定されている。

なお、トロイダル型無段変速機においては、図１に示すバリエータ部１Ａが組み立てられた後に、組み立てられたバリエータ部１Ａがケーシング２に収容されるとともに、入力軸（バリエータ軸）３の一端部が駆動軸７２に連結され、他端部が軸受７３によって回転自在に支持される。

前記ポスト６１の中央部には、図２に示すように、挿入穴６２が形成されている。この挿入穴６２は大径穴６２ａと、この大径穴６２ａより小径な嵌合穴６２ｂとを有している。
そして、挿入穴６２に前記スラスト軸受１２が挿入され、このスラスト軸受１２の一方の軌道輪１２ａが嵌合穴６２ｂに嵌合され、大径穴６２ａが他方の軌道輪１２ｂが挿入されている。挿入穴６２の大径穴６２ａには出力側ディスク１０の端部１０ｂが挿入されており、この端部１０ｂにスラスト軸受１２の他方の軌道輪１２ｂが嵌合されている。

スラスト軸受１２は、左右一対の軌道輪１２ａ，１２ｂを備えている。
軌道輪１２ａは横断面Ｌ形のリング状のものであり、円環状のリング部１２ａ１と、このリング部１２ａ１の外周部に形成されたフランジ部１２ａ２とを有している。
軌道輪１２ｂは、軌道輪１２ａと同様に横断面Ｌ形のリング状のものであり、円環状のリング部１２ｂ１と、このリング部１２ｂ１の外周部に形成されたフランジ部１２ｂ２とを有している。
フランジ部１２ａ２とフランジ部１２ｂ２とは同形となっているが、リング部１２ａ１は、リング部１２ｂ１より薄くなっている。

そして、リング部１２ａ１が嵌合穴６２ｂに嵌合されているが、このリング部１２ａ１の外周面と嵌合穴６２ｂの内周面との間に、所定の隙間Ｓが入力軸（バリエータ軸）３と直交する方向において設けられている。これによって、スラスト軸受１２と、嵌合穴６２ｂとの間に所定の隙間Ｓが入力軸（バリエータ軸）３と直交する方向において設けられている。

所定の隙間Ｓは、入力軸（バリエータ軸）３の軸芯と、スラスト軸受１２の軸芯との芯ずれを吸収可能な大きさに設定されている。すなわち、スラスト軸受１２の一方の軌道輪１２ａが、所定の隙間Ｓにおいて、図２中、上下に若干移動可能となることによって調芯可能となっている。
このように、一方の軌道輪１２ａが上下に若干移動可能となることによって、スラスト軸受１２が出力側ディスク１０および入力軸３とともに、隙間Ｓにおいて、上下に若干移動することによって、スラスト軸受１２と入力軸３の軸芯を調芯できるようになっている。
なお、フランジ部１２ａ２と大径穴６２ａの底面との間にはスペーサ１３が介在している。

また、スラスト軸受１２の他方の軌道輪１２ｂのリング部１２ｂ１の外周面は前記出力側ディスク１０の端部１０ｂの内周面に当接しており、フランジ部１２ｂ２は端部１０ｂの端面に当接している。これによって、端部１０ｂにスラスト軸受１２の他方の軌道輪１２ｂが嵌合されている。

この実施の形態においては、スラスト軸受１２と、ポスト６１に形成された嵌合穴６２ｂとの間に、所定の隙間Ｓが入力軸（バリエータ軸）３と直交する方向において設けられているので、モジュール化されたバリエータ１Ａをケーシング２に組み込む際に、ポスト６１に形成された嵌合穴６２ｂの軸芯と、入力軸（バリエータ軸）３を支持する軸芯（軸受７３と駆動軸７２の軸芯）とに芯ずれが生じていても、所定の隙間Ｓにおいて、スラスト軸受１２と入力軸（バリエータ軸）３の軸芯を調芯させることができるので、回転時に入力軸（バリエータ軸）３に曲げ応力および各支持部（スラスト軸受１２、ケーシングに設けた軸受７３、駆動軸７２等）に偏芯荷重がかかってしまうのを防止できる。

（第２の実施の形態）
図３は第２の実施の形態を示すもので、要部の断面図である。この図に示すトロイダル型無段変速機が図１および図２に示す第１の実施の形態と異なる点は、所定の隙間Ｓを設ける位置が異なる点であるので、以下ではこの点について説明し、第１の実施の形態と共通部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

本実施の形態では、前記スラスト軸受１２を左右反転させて使用している。すなわち、一方の軌道輪１２ａは左側に配置し、他方の軌道輪１２ｂを右側に配置している。
このようなスラスト軸受１２では、リング部１２ａ１が出力側ディスク１０の端部１０ｂの内周面に嵌合されているが、このリング部１２ａ１の外周面と端部１０ｂの内周面との間に、所定の隙間Ｓが入力軸（バリエータ軸）３と直交する方向において設けられている。これによって、スラスト軸受１２と、出力側ディスク１０との間に所定の隙間Ｓが入力軸（バリエータ軸）３と直交する方向において設けられている。

所定の隙間Ｓは、入力軸（バリエータ軸）３の軸芯と、スラスト軸受１２の軸芯との芯ずれを吸収可能な大きさに設定されている。すなわち、スラスト軸受１２の一方の軌道輪１２ａに対して、出力側ディスク１０が所定の隙間Ｓにおいて、図２中、上下に若干移動可能となることによって調芯可能となっている。
このように、一方の軌道輪１２ａに対して出力側ディスク１０が上下に若干移動可能となることによって、出力側ディスク１０および入力軸３が、隙間Ｓにおいて、上下に若干移動することによって、スラスト軸受１２と入力軸３の軸芯を調芯できるようになっている。

また、スラスト軸受１２の他方の軌道輪１２ｂのリング部１２ｂ１の外周面は前記嵌合穴６２ｂの内周面に当接しており、フランジ部１２ｂ２は挿入穴６２の大径穴６２ａの底面にスペーサ１３を介して当接している。これによって、嵌合穴６２ｂにスラスト軸受１２の他方の軌道輪１２ｂが嵌合されている。

この実施の形態においては、スラスト軸受１２と、出力側ディスク１０との間に、所定の隙間Ｓが入力軸（バリエータ軸）３と直交する方向において設けられているので、モジュール化されたバリエータ１Ａをケーシング２に組み込む際に、ポスト６１に形成された嵌合穴６２ｂの軸芯と、入力軸（バリエータ軸）３を支持する軸芯（軸受７３と駆動軸７２の軸芯）とに芯ずれが生じていても、所定の隙間Ｓにおいて、スラスト軸受１２と入力軸（バリエータ軸）３の軸芯を調芯させることができるので、回転時に入力軸（バリエータ軸）３に曲げ応力および各支持部（スラスト軸受１２、ケーシングに設けた軸受７３、駆動軸７２等）に偏芯荷重がかかってしまうのを防止できる。

なお、前記の実施の形態では、スラスト軸受１２と、嵌合穴６２ｂもしくは出力側ディスク１０との間のうちのいずれか一方の間に、所定の隙間Ｓをバリエータ軸と直交する方向において設けたが、スラスト軸受１２と、嵌合穴６２ｂおよび出力側ディスク１０との双方の間に隙間Ｓを設けてもよい。

１ トロイダル型無段変速機
１Ａ バリエータ部
２ ケーシング
３ 入力軸
４Ａ、４Ｂ 入力側ディスク
１０ 出力側ディスク
１１ パワーローラ
１２ スラスト軸受
６１ ポスト
６２ｂ 嵌合穴
７２ 駆動軸
７３ 軸受

Claims (3)

1. それぞれの内側面どうし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バリエータ軸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設けられ且つ前記入力側ディスクの回転力を所定の変速比で前記出力側ディスクに伝達する複数のパワーローラとを有するバリエータ部をケーシングに組み込んでなるトロイダル型無段変速機において、
   ポストが前記バリエータ軸と直交して配置され、
   前記出力側ディスクの軸方向の位置決めを行うとともに、当該出力側ディスクを回転自在に支持するスラスト軸受が前記ポストに設けられた嵌合穴に嵌め込まれ、
   前記スラスト軸受と、前記嵌合穴もしくは前記出力側ディスクとの間のうちの少なくともいずれか一方の間に、所定の隙間が前記バリエータ軸と直交する方向において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。
2. 前記所定の隙間は、前記バリエータ軸の軸芯と、前記スラスト軸受の軸芯との芯ずれを吸収可能な大きさに設定されていることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
3. 前記スラスト軸受の一方の軌道輪が、前記所定の隙間において調芯可能となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のトロイダル型無段変速機。

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