JP6201782B2 - トロイダル型無段変速機及び無段変速装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用変速装置として、或いはポンプ等の各種産業用機械の運転速度を調節する為の変速装置として利用する、トロイダル型無段変速機、及び、このトロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の改良に関する。

自動車用変速機を構成する変速機の一種としてトロイダル型無段変速機が知られ、一部で実施されている。又、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせて、変速比の幅を広くした無段変速装置も、従来から各種構造のものが提案されている。図７〜１０は、この様な無段変速装置の１例として、特許文献１に記載された構造を示している。本発明は、この特許文献１に記載された従来構造に改良を加えたものであるから、先ず、この従来構造に就いて説明する。

前記無段変速装置は、特許請求の範囲に記載したトロイダル型無段変速機であるトロイダル型無段変速ユニット１と、前段、中段、後段の３段階のユニットを備えた、特許請求の範囲に記載した差動ユニットである遊星歯車式変速機２とを、低速用クラッチ３と高速用クラッチ４とを介して組み合わせて成る。そして、これら両クラッチ３、４の断接状態を切り換えると共に、前記トロイダル型無段変速ユニット１の変速比を調節する事により、特許請求の範囲に記載した回転軸である入力軸５と、出力軸６との間の変速比を無限大に調節可能としている。即ち、前記低速用クラッチ３を接続すると共に前記高速用クラッチ４の接続を断った低速モード状態で、前記トロイダル型無段変速ユニット１の変速比を調節する事により、前記入力軸５を一方向に回転させた状態のまま、前記出力軸６を、停止状態を挟んで、両方向に回転させられる様にしている。これに対して、前記高速用クラッチ４を接続すると共に前記低速用クラッチ３の接続を断った高速モード状態で、前記トロイダル型無段変速ユニット１の変速比を増速側に変化させる程、前記無段変速装置全体としての変速比も増速側に変化させる様にしている。

上述の様なトロイダル型無段変速ユニット１は、それぞれが特許請求の範囲に記載した外側ディスクである１対の入力ディスク７ａ、７ｂと、同じく内側ディスクである一体型の出力ディスク８と、複数のパワーローラ９、９とを備える。そして、前記１対の入力ディスク７ａ、７ｂは、前記入力軸５を介して互いに同心に、且つ、同期した回転を自在として結合されている。又、前記出力ディスク８は、前記両入力ディスク７ａ、７ｂ同士の間に、これら両入力ディスク７ａ、７ｂと同心に、且つ、これら両入力ディスク７ａ、７ｂに対する相対回転を可能として支持されている。更に、前記各パワーローラ９、９は、軸方向（本明細書及び特許請求の範囲で、「軸方向」とは、特に断らない限り、入力、出力各ディスクの軸方向を言う。）に関して前記出力ディスク８の軸方向両側面と前記両入力ディスク７ａ、７ｂの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個ずつ、周方向等間隔に挟持されている。そして、これら両入力ディスク７ａ、７ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両入力ディスク７ａ、７ｂから前記出力ディスク８に動力を伝達する。

この出力ディスク８はその軸方向両端部を、それぞれがスラストアンギュラ型である１対の玉軸受１０、１０等の転がり軸受により、次述する１対の支柱１６、１６に対して回転自在に支持している。又、前記各パワーローラ９、９はそれぞれ、特許請求の範囲に記載した支持部材であるトラニオン１１、１１の内側面に、回転自在に支持している。又、これら各トラニオン１１、１１の両端部を支持する為の１対の支持板１２ａ、１２ｂを、ケーシング１３の内側に、アクチュエータボディ１４及び連結板１５と、１対の支柱１６、１６とを介して設けている。これら両支柱１６、１６はそれぞれ、前記入力軸５を挟んで径方向反対側に互いに同心に設けられ、外周面を部分球状凸面とした１対の支持ポスト部１７ａ、１７ｂを、円形の貫通孔を有する支持環部１８により連結して成る。前記入力軸５は、この支持環部１８の貫通孔の内側を挿通している。

又、前記両支柱１６、１６の下端部は、前記アクチュエータボディ１４の上面に、凹凸係合により位置決めを図った状態で、ボルト１９、１９により結合固定している。即ち、これら各ボルト１９、１９の杆部２０、２０を、前記アクチュエータボディ１４を構成する蓋体２１及びボディ本体２２にそれぞれ形成した通孔２３、２４にそれぞれ挿通し、前記各ボルト１９、１９の先端部を前記アクチュエータボディ１４の上面から突出させる。そして、これら各ボルト１９、１９の先端部を、前記両支柱１６、１６の下端部（支持ポスト部１７ａ、１７ａを含む部分）に、下面に開口する状態で形成したねじ孔２５、２５に螺合し更に締め付け事で、前記両支柱１６、１６の下端部を前記アクチュエータボディ１４に結合固定している。尚、これら両支柱１６、１６の下端部は、このアクチュエータボディ１４の上面に、前記ボディ本体２２に形成した通孔２４、２４の上端開口部を囲む状態で形成した係合凹部２６、２６にがたつきなく嵌合させて、前記アクチュエータボディ１４に対する位置決めを図っている。これに対して前記両支柱１６、１６の上端部は、前記ケーシング１３の内側に固定された前記連結板１５の下面に、それぞれボルト２７、２７により、やはり凹凸嵌合に基づいて取付位置を規制した状態で結合固定している。即ち、これら各ボルト２７、２７の杆部２８、２８を、前記連結板１５に形成した通孔２９、２９に挿通し、これら各ボルト２７、２７の先端部をこの連結板１５の下面から突出させる。そして、これら各ボルト２７、２７の先端部を、前記両支柱１６、１６の上端部（支持ポスト部１７ｂ、１７ｂを含む部分）に、上面に開口する状態で形成したねじ孔３０、３０に螺合し更に締め付ける事で、前記両支柱１６、１６の上端部を前記連結板１５に結合固定している。この様にして前記アクチュエータボディ１４の上面とこの連結板１５の下面との間に、前記両支柱１６、１６を掛け渡す状態で設けている。そして、これら両支柱１６、１６を構成する前記各支持ポスト部１７ａ、１７ｂのうち、下側の支持ポスト部１７ａ、１７ａに、前記両支持板１２ａ、１２ｂのうちの下側の支持板１２ａに形成した支持孔３１ａ、３１ａを、がたつきなく外嵌している。又、同じく上側の支持ポスト部１７ｂ、１７ｂに、前記両支持板１２ａ、１２ｂのうちの上側の支持板１２ｂに形成した支持孔３１ｂ、３１ｂを、がたつきなく外嵌している。

又、前記アクチュエータボディ１４と前記連結板１５とのうち、アクチュエータボディ１４は、前記各トラニオン１１、１１を両端部に設けた傾転軸（枢軸）の軸方向に変位させる為のアクチュエータの本体部分を収納する部分で、前記ケーシング１３の下部に固定している。この為に、このケーシング１３の内面下端開口寄り部分に段部３２、３２を、前記アクチュエータボディ１４の幅方向（図７〜８の表裏方向、図９の左右方向）両端寄り部分にボルト挿通孔３３、３３（図１０参照）を、それぞれ形成している。前記アクチュエータボディ１４を前記ケーシング１３内に固定する際には、このアクチュエータボディ１４の上面幅方向両端寄り部分を前記各段部３２、３２に突き当てる。そして、前記各ボルト挿通孔３３、３３を下方から挿通した図示しないボルトを、前記各段部３２、３２に開口したねじ孔に螺合し更に締め付ける。一方、前記連結板１５は前記ケーシング１３内の上端部に、長さ方向（図７〜８の左右方向、図９の表裏方向）及び幅方向の位置を規制した状態で設置している。この位置規制を行う為に、前記連結板１５の上面と、前記ケーシング１３の天板部３４の下面との間に位置決めスリーブ３５、３５を掛け渡している。前記出力ディスク８の軸方向両端部は、この様にして前記ケーシング１３内の所定位置に固定（固設）した１対の支柱１６、１６の中間部に設けられた前記両支持環部１８、１８に、前記両玉軸受１０、１０を介して、回転自在に支持している。

上述の様な図７〜１０に示した無段変速装置の運転時には、前記両入力ディスク７ａ、７ｂから各パワーローラ９、９を介して、前記出力ディスク８の軸方向両側面にそれぞれ加わる、互いに反対方向の力は、理想的には（前記両入力ディスク７ａ、７ｂのそれぞれから前記出力ディスク８に伝達されるトルクが等しい場合には）、この出力ディスク８内で相殺される。但し、前記両入力ディスク７ａ、７ｂのうち、一方の入力ディスク７ｂの軸方向外側（図７〜８の右側）に設けられた遊星歯車式変速機２内で摩擦損失が発生し、前記互いに反対方向の力の釣り合いが取れなくなると、前記出力ディスク８を、前記両玉軸受１０、１０を介し回転自在に支持する前記両支柱１６、１６の中間部に軸方向の力（スラスト荷重）が加わる。

又、前述の図７〜１０に示した従来構造の場合には、前記出力ディスク８に、中空回転軸３６の基端部（図７の左端部）をスプライン係合させ、この中空回転軸３６を、前記両入力ディスク７ａ、７ｂのうちの一方の入力ディスク７ｂの内側に挿通し、前記出力ディスク８の回転力を取り出し可能としている。これに対し、図１１に示す様に、出力ディスク８ａの外周縁部に出力歯車３７を一体に形成し、この出力歯車３７を介して、この出力ディスク８ａの回転を取り出せる様にする事もできる。この図１１に示した例の場合には、前記出力歯車３７を、動力伝達時に発生する振動及び騒音の低減を目的として、はすば歯車としている。従って、動力伝達時に前記出力ディスク８ａには、スラスト方向のギヤ反力として、軸方向の力（スラスト荷重）が加わる。この為、この軸方向の力が、この出力ディスク８ａの軸方向両端部を回転自在に支持した玉軸受１０、１０（図７〜１０参照）を介して、１対の支柱１６、１６に加わる。

何れにしても、無段変速装置を構成する１対の玉軸受１０、１０はそれぞれ、前記出力ディスク８（、８ａ）の軸方向両端面と、前記両支柱１６、１６の支持環部１８、１８のうちでこの出力ディスク８（、８ａ）の軸方向両端面と対向する環状平坦面３８、３８との間に挟持している。ところで、これら出力ディスク８（、８ａ）の軸方向両端面と環状平坦面３８、３８とを完全に平行にする事は難しい。即ち、例えば前述の図７〜１０に示した従来構造の場合、前記出力ディスク８は、その内周面を前記中空回転軸３６の基端部にスプライン係合しており、前記遊星歯車式変速機２や前記入力軸５、この入力軸５と前記出力軸６との間に掛け渡された中間伝達軸３９及びこの出力軸６等を介して、前記ケーシング１３に対し回転自在に支持している。一方、前記両支柱１６、１６は、前記アクチュエータボディ１４及び連結板１５等を介し、前記ケーシング１３に対し支持している。即ち、前記出力ディスク８とこれら両支柱１６、１６とは、互いに異なる部材を介して、前記ケーシング１３に対し支持している。この為、前記無段変速装置を構成する各部材の組立誤差や形状誤差の積算等に基づいて、前記出力ディスク８の軸方向両端面に対し、前記両環状平坦面３８、３８が僅かに傾斜する可能性がある（前記出力ディスク８ａに就いても同様である）。この様な傾斜により、前記出力ディスク８（、８ａ）の軸方向両端面と前記両環状平坦面３８、３８との間の軸方向間隔が、周方向に関して僅か（数μm乃至数十μm）でも異なる（不均一になる）と、前記両玉軸受１０、１０を構成する玉が支承するスラスト荷重が不均等になる。即ち、これら各玉が支承するスラスト荷重は、前記軸方向間隔が狭い側で大きくなり、この軸方向間隔が広い側で小さくなる（前記両玉軸受１０、１０に、周方向に関して著しい偏荷重が加わる）。そして、支承するスラスト荷重が大きい前記各玉の転動面に関する面圧が高くなり、同じく小さい各玉の転動面に関する面圧が低くなる。この様な面圧が高くなる周方向位置は、トロイダル型無段変速機の運転中、変化しない（常に同じ部分で、前記各玉の転動面に関する面圧が高いままとなる）。従って、前記両玉軸受１０、１０を構成する１対の軌道輪のうちの静止側軌道輪は、前記面圧が高くなる周方向位置で早期に寿命に達する。又、これら両軌道輪のうちの回転側軌道輪や前記各玉の転動面に就いても、前記面圧が高くなる周方向位置を通過する度に、高い負荷が加わり、早期に寿命に達し易い。ここで、スラスト玉軸受を含む転がり軸受の構成部材の転がり接触面（軌道輪の軌道面、転動体の転動面）の転がり疲れ寿命は、前記面圧が高くなる程指数関数的に短くなり、１個の転がり軸受の寿命は、前記転がり接触面のうちで、最も短い部分の寿命となる。

以上の様に、前記両玉軸受１０、１０を軸方向両側から挟持する、前記出力ディスク８（、８ａ）の軸方向両端面と前記両環状平坦面３８、３８とが非平行になる（前記両玉軸受１０、１０を構成する１対のスラスト軌道輪の中心軸同士が不一致になる）事は、これら両玉軸受１０、１０、延いては前記トロイダル型無段変速ユニット１の耐久性確保の面から好ましくない。勿論、前記両玉軸受１０、１０の負荷容量を確保すべく、前記両玉軸受１０、１０を構成する１対のスラスト軌道輪を厚肉にしたり、各玉の外径を大きくすれば、これら両玉軸受１０、１０の耐久性を十分に確保する事は可能である。但し、このトロイダル型無段変速ユニット１中で前記両玉軸受１０、１０を組み込むスペースは限られており（組み付けスペースが極めて狭く）、これら両玉軸受１０、１０の大型化による耐久性確保は、前記トロイダル型無段変速ユニット１を徒に大型化する原因となる為、現実的ではない。又、前記無段変速装置を構成する各部材の組立誤差や形状誤差を厳しく規制すれば、前記両玉軸受１０、１０に著しい偏荷重が加わるのを抑えられるが、歩留まりが低下し、製造コストが増大する可能性がある。

特開２００４−８４７１２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、組立誤差や形状誤差に拘わらず、耐久性を確保できる、トロイダル型無段変速機の構造を実現すべく発明したものである。

本発明のトロイダル型無段変速機及び無段変速装置のうち、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機は、ケーシングと、回転軸と、１対の外側ディスクと、内側ディスクと、複数個の支持部材と、複数の支持板と、これら各支持部材と同数のパワーローラと、複数のアクチュエータと、アクチュエータボディと、１対の支柱とを備える。
このうちの回転軸は、前記ケーシング内に回転自在に支持している。
又、前記両外側ディスクは、それぞれが断面円弧形である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で前記回転軸の両端部に支持されて、この回転軸と同期して回転する。
又、前記内側ディスクは、一体の、若しくは１対の素子を結合して成るもので、前記回転軸の中間部周囲に、断面円弧形である軸方向両側面を前記両外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、前記回転軸に対する相対回転を自在に支持している。
又、前記各支持部材は、軸方向に関して前記内側ディスクの軸方向両側面と前記両外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、前記回転軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心とする揺動変位を自在に設けている。
又、前記各支持板は、前記各支持部材の両端部に設けられた前記各傾転軸を支持する為のものである。
又、前記各パワーローラは、前記各支持部材に回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、前記内側ディスクの軸方向両側面と前記両外側ディスクの軸方向片側面とに当接させている。
又、前記各アクチュエータは、前記各支持部材を前記傾転軸の軸方向に変位させる為のものである。
又、前記アクチュエータボディは、前記各アクチュエータの本体部分を収納する。
又、前記両支柱は、前記回転軸を挟んで径方向反対側に互いに同心に設けられた１対の支持ポスト部を、円形の貫通孔を有する支持環部により連結して成る。そして、この支持環部の貫通孔に前記回転軸を挿通した状態で、前記内側ディスクの軸方向両側面と前記両外側ディスクの軸方向片側面との間に、それぞれ設けられる。
そして、前記両支柱の片端部を前記アクチュエータボディに、同じく他端部を前記ケーシング又はこのケーシングに固定された部材に、それぞれ前記回転軸の軸方向及び径方向の変位を阻止した状態で支持すると共に、前記両支柱の支持環部に前記内側ディスクの軸方向両端部を回転自在に支持し、更に、これら両支柱の支持ポスト部に前記各支持板を支持している。

特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、前記両支柱の片端部を前記アクチュエータボディに対し、同じく他端部を前記ケーシング又はこのケーシングに固定された部材に対し、それぞれ前記各支持ポスト部の中心軸周りの揺動変位を可能に支持している。

上述の様な本発明のトロイダル型無段変速機を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記内側ディスクを一体型の出力ディスクとし、この出力ディスクの外周縁部に、はすば歯車である出力歯車を固設（一体形成、若しくは別体に造った円環状の歯車を、焼き嵌め若しくは溶接により結合固定）する。

又、具体的には、請求項３に記載した発明の様に、前記両支柱の端部（片端部若しくは他端部、又は両端部）を前記ケーシングに対し、単列深溝型或いはアンギュラ型等の玉軸受により支持する。
或いは、請求項４に記載した発明の様に、前記両支柱の端部（片端部若しくは他端部、又は両端部）を前記ケーシングに対し、それぞれが円筒ころ軸受等の転がり軸受或いは滑り軸受である、スラスト軸受とラジアル軸受とを組み合わせて成る軸受ユニットにより支持する。

又、好ましくは請求項５に記載した発明の様に、前記両支柱の片端部に円柱状の第一の支持軸部を設ける。そして、これら両第一の支持軸部を前記アクチュエータボディに形成した１対の第一の通孔にそれぞれ挿通し、これら両第一の支持軸部のうちで前記アクチュエータボディの側面から突出した先端側部分に抜け止め機構を設ける。これにより、これら両第一の支持軸部が前記両第一の通孔から抜け出るのを防止する。又、前記両支柱の他端部に円柱状の第二の支持軸部を設ける。そして、これら両第二の支持軸部を前記ケーシング又はこのケーシングに固定された部材に形成した１対の第二の通孔にそれぞれ挿通し、これら両第二の支持軸部のうちで、前記ケーシング又はこのケーシングに固定された部材の側面から突出した先端側部分に抜け止め機構を設ける。これにより、前記両第二の支持軸部が前記両第二の通孔から抜け出るのを防止する。

又、請求項６に記載した無段変速装置は、トロイダル型無段変速機と、複数の歯車を組み合わせて成る歯車式の差動ユニットとを備える。
このうちの差動ユニットは、トロイダル型無段変速機を構成する外側ディスクと共に回転軸により回転駆動される第一の入力部と、同じく内側ディスクに接続される第二の入力部とを有し、これら第一、第二の入力部同士の間の速度差に応じた回転を取り出して出力軸に伝達するものである。
特に、本発明の無段変速装置に於いては、前記トロイダル型無段変速機が、上述の様な本発明のトロイダル型無段変速機とする。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機及び無段変速装置によれば、組立誤差や形状誤差に拘わらず、耐久性を確保できる。即ち、本発明の場合、１対の支柱の片端部をアクチュエータボディに、同じく他端部をケーシング又はこのケーシングに対し固定された部材に、それぞれ支持ポスト部の中心軸周りの揺動変位を可能に支持している。この為、前記トロイダル型無段変速機を構成する各部材の組立誤差や形状誤差に拘わらず、このトロイダル型無段変速機の運転中に、内側ディスクの両端面と、前記両支柱の支持環部のうちでこの内側ディスクの両端面に対向する環状平坦面とを、平行乃至平行に近い状態にできる。この結果、これら両面同士の間に挟持した、スラストアンギュラ型の玉軸受等の転がり軸受に著しい偏荷重が加わるのを防止でき、この転がり軸受、延いては前記トロイダル型無段変速機の耐久性を確保できる。

本発明の実施の形態の第１例のトロイダル型無段変速機を示す、部分拡大断面図。 図１の上方から見た平面図。 図１のａ部拡大図。 図１のｂ部拡大図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。 図５のｃ部拡大図。 本発明の対象となるトロイダル型無段変速ユニットを組み込んだ無段変速装置の従来構造の１例を示す縦断側面図。 図７のｄ部拡大図。 図７のｅ−ｅ断面図。 トロイダル型無段変速ユニットを取り出して斜め上方から見た状態で示す斜視図。 出力歯車を一体に形成した出力ディスクを取り出して示す側面図。

［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１〜３、５、６に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の構造を含めて本発明の特徴は、組立誤差や形状誤差に拘わらず、出力ディスク８ａの軸方向両端面と、１対の支柱１６ａ、１６ａを構成する支持環部１８ａ、１８ａの環状平面３８、３８との間に挟持した玉軸受１０、１０の耐久性、延いてはトロイダル型無段変速機全体の耐久性を確保する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図７〜１０に示した従来構造を含め、従来から知られているトロイダル型無段変速機、並びに、当該トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置と同様であるから、重複する図示並びに説明は，省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例のトロイダル型無段変速機の場合、前記両支柱１６ａ、１６ａの両端部（図１の上端部及び下端部）を、それぞれケーシング１３（図７〜９参照）に固定したアクチュエータボディ１４ａ及び連結板１５ａに対し、前記両支柱１６ａ、１６ａを構成する支持ポスト部１７ｃ、１７ｄの軸方向及び径方向に関するがたつきなく、且つ、これら各支持ポスト部１７ｃ、１７ｄの中心軸周りの揺動変位を可能に支持している。この為に本例の場合、前記両支柱１６ａ、１６ａはそれぞれ、入力軸５を挟んで径方向反対側に互いに同心に設けられ、外周面を部分球状凸面とした１対の支持ポスト部１７ｃ、１７ｄと、これら両支持ポスト部１７ｃ、１７ｄ同士を連結し、中心部に円形の貫通孔を有する支持環部１８ａと、これら両支持ポスト部１７ｃ、１７ｄの端面（図１の上端面若しくは下端面）からそれぞれ突出した状態で設けられた円柱状の支持軸部４０ａ、４０ｂとを備える。このうちの支持ポスト部１７ｃ、１７ｄのうち、下側の支持ポスト部１７ｃ、１７ｃを、１対の支持板１２ａ、１２ｂのうちの下側の支持板１２ａに形成した１対の支持孔３１ａ、３１ａに、緩く（径方向に関するがたつきをできる限り小さく抑えた状態で）内嵌している。又、同じく上側の支持ポスト部１７ｄ、１７ｄを、前記両支持板１２ａ、１２ｂのうちの上側の支持板１２ｂに形成した１対の支持孔３１ｂ、３１ｂに、緩く（径方向に関するがたつきをできる限り小さく抑えた状態で）内嵌している。又、前記支持環部１８ａの貫通孔に、前記入力軸５を挿通している。

そして、本例の場合には、前記各支持軸部４０ａ、４０ｂのうちの下側の（第一の）支持軸部４０ａ、４０ａを前記アクチュエータボディ１４ａに対し、同じく上側の（第二の）支持軸部４０ｂ、４０ｂを前記連結板１５ａに対し、それぞれ単列深溝型の玉軸受４１ａ、４１ｂにより、径方向に関するがたつきなく、且つ、揺動変位を可能に支持している。即ち、前記下側の支持軸部４０ａ、４０ａを、前記アクチュエータボディ１４ａを構成する蓋体２１ａ及びボディ本体２２ａにそれぞれ形成した（第一の）通孔４２、４３にそれぞれ挿通し、前記下側の支持軸部４０ａ、４０ａの先端部を前記アクチュエータボディ１４ａの下面から突出させている。本例の場合、前記各通孔４２、４３のうち、前記ボディ本体２２ａに形成した通孔４３、４３の上半部に、下半部よりも内径が大きくなった保持凹部４４ａ、４４ａを設けている。これら両保持凹部４４ａ、４４ａの底面（奥端面）のうち、中央寄り部分の深さを外径寄り部分の深さよりも少し深くして、この中央寄り部分に環状段部５４を設けている。そして、前記各玉軸受４１ａ、４１ｂのうち、下側の玉軸受４１ａ、４１ａを構成する外輪４５ａ、４５ａの片端面（図１及び図４の下側面）を前記両保持凹部４４ａ、４４ａの底面（奥端面）の外径寄り部分に突き当てると共に、これら両外輪４５ａ、４５ａを、これら両保持凹部４４ａ、４４ａの内周面に内嵌している。又、同じく内輪４６ａ、４６ａの他端面を、前記下側の支持ポスト部１７ｃ、１７ｃの下面の中央寄り部分に設けた環状突き当て部５５ａに突き当て、同じく片端面を前記両環状段部５４の底面（奥端面）に隙間を介して対向させると共に、前記両内輪４６ａ、４６ａを、前記下側の支持軸部４０ａ、４０ａの基端部外周面に外嵌している。又、これら下側の支持軸部４０ａ、４０ａのうちで前記アクチュエータボディ１４ａの下面から突出した先端側部分に抜け止め機構を設けている。即ち、これら両先端側部分の外周面にワッシャ４７ａを外嵌し、このワッシャ４７ａの下方への変位を、前記下側の支持軸部４０ａ、４０ａの先端部外周面に係止した止め輪４８ａにより阻止している。これにより、これら下側の支持軸部４０ａ、４０ａが前記各通孔４２、４３から抜け出し、前記両支柱１６ａ、１６ａが上方に変位するのを防止している。

又、前記上側の支持軸部４０ｂ、４０ｂを、前記連結板１５ａに形成した１対の（第二の）通孔４９、４９にそれぞれ挿通し、これら上側の支持軸部４０ｂ、４０ｂの先端部を前記連結板１５ａの上面から突出させている。前記両通孔４９、４９の下半部には、上半部よりも内径が大きくなった保持凹部４４ｂ、４４ｂを設けている。これら両保持凹部４４ｂ、４４ｂの底面（奥端面）のうち、外径寄り部分の深さを中央寄り部分の深さよりも少し浅くして、この外径寄り部分に環状突き当て部５３を設けている。そして、前記各玉軸受４１ａ、４１ｂのうち、上側の玉軸受４１ｂ、４１ｂを構成する外輪４５ｂ、４５ｂの他端面を前記両環状突き当て部５３に突き当てると共に、これら両外輪４５ｂ、４５ｂを前記両保持凹部４４ｂ、４４ｂの内周面に内嵌している。又、同じく内輪４６ｂ、４６ｂの片端面を、前記上側の支持ポスト部１７ｄ、１７ｄの上面の中央寄り部分に設けた環状突き当て部５５ｂに突き当てると共に、前記両内輪４６ｂ、４６ｂを、前記上側の支持軸部４０ｂ、４０ｂの基端部外周面に外嵌している。又、これら上側の支持軸部４０ｂ、４０ｂのうちで前記連結板１５ａの上面から突出した先端側部分に抜け止め機構を設けている。即ち、これら両先端側部分の外周面にワッシャ４７ｂを外嵌し、このワッシャ４７ｂの上方への変位を、前記上側の支持軸部４０ｂ、４０ｂの先端部外周面に係止した止め輪４８ｂにより阻止している。これにより、これら上側の支持軸部４０ｂ、４０ｂが前記両通孔４９、４９から抜け落ちて、前記両支柱１６ａ、１６ａが下方に変位するのを防止している。

尚、本例を実施する場合に、前記両支柱１６ａ、１６ａを支持する前記各玉軸受４１ａ、４１ｂを構成する各玉に、背面組み合わせ型の接触角と共に予圧を付与する事もできる。この為に、前記アクチュエータボディ１４ａ及び前記連結板１５ａの前記ケーシング１３への組み付け方を工夫する。具体的には、これらアクチュエータボディ１４ａ及び連結板１５ａをボルト等により前記ケーシング１３に対し支持固定する際に、このボルトの締め付けに伴って、このケーシング１３に対し前記アクチュエータボディ１４ａが上昇する上昇量を、同じく前記連結板１５ａが上昇する上昇量よりも僅かに大きくなる様に各部の寸法を規制する。これにより、前記各玉に背面組み合わせ型の接触角と共に予圧を付与する事で、前記両玉軸受４１ａ、４１ｂのスラスト剛性を十分に確保し、前記両支柱１６ａ、１６ａの、各ディスク７ａ、７ｂ、８ａの径方向に関するがたつきを抑えられる。

上述の様な本例のトロイダル型無段変速機によれば、組立誤差や形状誤差に拘わらず、出力ディスク８ａの軸方向両端部を回転自在に支持する玉軸受１０、１０の耐久性を確保できて、前記トロイダル型無段変速機全体の耐久性を確保できる。即ち、本例の場合、１対の支柱１６ａ、１６ａの下端部をアクチュエータボディ１４ａに、同じく上端部を連結板１５ａに、それぞれ単列深溝型の玉軸受４１ａ、４１ｂにより、支持ポスト部１７ｃ、１７ｄの中心軸周りの揺動変位を可能に支持している。この為、前記トロイダル型無段変速機を構成する各部材の組立誤差や形状誤差に拘わらず、このトロイダル型無段変速機の運転中に、前記出力ディスク８ａの軸方向両端面と、前記両支柱１６ａ、１６ａの支持環部１８ａのうちでこの出力ディスク８ａの軸方向両端面に対向する環状平坦面３８、３８とを平行にできる。要するに、これら出力ディスク８ａの軸方向両端面と環状平坦面３８、３８とが非平行になって、これら両面同士の間に挟持した玉軸受１０、１０に周方向に関し偏荷重が加わる傾向となった場合、前記両支柱１６ａ、１６ａが、前記両面同士が互いに平行になる方向に、前記各支持ポスト部１７ｃ、１７ｄの中心軸周りに揺動する。この結果、前記両玉軸受１０、１０に著しい偏荷重が加わるのを防止でき、これら両玉軸受１０、１０、延いては前記トロイダル型無段変速機全体の耐久性を確保できる。

又、本例の場合、前記トロイダル型無段変速機の小型・軽量化を図り易い。即ち、前述の図７〜１０に示した従来構造の様に、支柱１６、１６の両端部と、アクチュエータボディ１４及び連結板１５とをボルト１９、２７により結合固定する場合、前記両支柱１６、１６に加わる軸方向の力を支承する為、これら両ボルト１９、２７の軸径を大きくする必要がある。これら両ボルト１９、２７の軸径を大きくすると、トロイダル型無段変速機が大型し重量が増大したり、これら各ボルト１９、２７の頭部が、前記アクチュエータボディ１４の下面や前記連結板１５の上面から突出する可能性がある。これに対し、本例の場合、前記両支柱１６ａ、１６ａの両端部を前記アクチュエータボディ１４ａ及び前記連結板１５ａに対し、円柱状の支持軸部４０ａ、４０ｂを、これらアクチュエータボディ１４ａ及び連結板１５ａに形成した通孔４２、４３、４９に挿通した状態で、前記各玉軸受４１ａ、４１ｂにより支持しており、前記従来構造の様なボルト１９、２７を設けていない。この為、前記トロイダル型無段変速機の小型・軽量化を図る事ができる。又、本例の場合、前述の様なトロイダル型無段変速機の耐久性の確保を図れる構造を、前記両玉軸受１０、１０を大型化する事なく実現できる。この面からも前記トロイダル型無段変速機の小型・軽量化を図り易くできる。

尚、本例の場合、前記両支柱１６ａ、１６ａの支持軸部４０ａ、４０ｂに設けたワッシャ４７ａ、４７ｂにより、前記トロイダル型無段変速機を組み立てた状態で、これら両支柱１６ａ、１６ａと前記アクチュエータボディ１４ａ及び前記連結板１５ａとが分離しない様にしている。この為、例えば前記トロイダル型無段変速機をケーシング１３（図７〜９参照）内への組み付けに先立って組み立てて、モジュールとして取り扱う事ができる。

又、前記各玉軸受４１ａ、４１ｂに背面組み合わせ型の接触角と共に予圧を付与して、これら各玉軸受４１ａ、４１ｂのスラスト剛性を十分に確保し、前記両支柱１６ａ、１６ａの、各ディスク７ａ、７ｂ、８ａの径方向に関するがたつきを抑えれば、前記出力ディスク８ａの軸方向両端部の位置決め精度を十分に確保できる。この結果、前記トロイダル型無段変速機の変速比の精度を十分に確保できる。

［実施の形態の第２例］
図５〜６は、請求項１〜６に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、出力ディスク８ａの軸方向両端部を支持する為の１対の支柱１６ｂ、１６ｂの上下両端部のうちの下端部を、ラジアル円筒ころ軸受５０、５０と、スラストニードル軸受５１、５１とを組み合わせて成る、転がり軸受ユニット５２、５２により、アクチュエータボディ１４ｂに対し、支持ポスト部１７ｃ、１７ｄの中心軸周りの揺動変位を可能に支持している。

尚、本例のトロイダル型無段変速機を実施する場合に、前記両ラジアル円筒ころ軸受５０、５０と、スラストニードル軸受５１、５１とに、それぞれ予圧を付与する様に構成する事もできる。このうちのスラストニードル軸受５１、５１に就いては、上述の実施の形態の第１例の場合と同様に、前記アクチュエータボディ１４ｂ及び連結板１５ａのケーシング１３（図７〜９参照）への組み付け時に、ボルトの締め付けに伴うこれらアクチュエータボディ１４ｂ及び連結板１５ａの上昇量を規制する事で予圧を付与できる。これに対し、前記両ラジアル円筒ころ軸受５０、５０に就いては、これら両ラジアル円筒ころ軸受５０、５０を前記アクチュエータボディ１４ｂの保持凹部４４ａ、４４ａと、前記両支柱１６ｂ、１６ｂの支持軸部４０ａ、４０ａとの間に組み込む以前の状態で、前記両ラジアル円筒ころ軸受５０、５０を構成する外輪５６を加熱膨張させると共に、円筒ころ５７及び保持器５８を冷却収縮させておく。そして、組立後のこれら各部材５６〜５８の温度変化に伴う寸法変化により、前記両ラジアル円筒ころ軸受５０、５０の内部隙間の値を、零乃至負とし、前記各円筒ころ５７に予圧を付与する。

この様な本例のトロイダル型無段変速機によれば、上述の実施の形態の第１例の場合と比較して、出力ディスク８ａからより大きな軸方向の力が加わった場合にも、この出力ディスク８ａの軸方向両端部を支持する玉軸受１０、１０の耐久性を確保する事ができる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。

本発明は、図示の様なハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機に限らず、フルトロイダル型のトロイダル型無段変速機、及び、フルトロイダル型のトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置にも適用できる。
又、内側ディスクである出力ディスクに関しても、図示の様な一体構造に限らず、円筒状のスリーブの両端部に１対の出力ディスクをスプライン係合させて、これら両出力ディスク同士を同期して回転させる、分割構造であっても良い。この様な分割構造の場合には、例えば、前記両出力ディスク同士の間にはすば歯車である出力歯車を、前記スリーブと同期して回転する様に設置する。又、このスリーブの軸方向両端部を支持する為の１対の支柱の両端部を、本発明の特徴である構造によりケーシング内に揺動変位を可能に支持する。
更に、これら両支柱の両端部を揺動可能に支持する為の軸受としては、図示の例の様な転がり軸受に限らず、滑り軸受を使用する事もできる。

１ トロイダル型無段変速ユニット
２ 遊星歯車式変速機
３ 低速用クラッチ
４ 高速用クラッチ
５ 入力軸
６ 出力軸
７ａ、７ｂ 入力ディスク
８ 出力ディスク
９ パワーローラ
１０ 玉軸受
１１ トラニオン
１２ａ、１２ｂ 支持板
１３ ケーシング
１４、１４ａ アクチュエータボディ
１５、１５ａ 連結板
１６、１６ａ 支柱
１７ａ〜１７ｄ 支持ポスト部
１８ 支持環部
１９ ボルト
２０ 杆部
２１ 蓋体
２２ ボディ本体
２３ 通孔
２４ 通孔
２５ ねじ孔
２６ 係合凹部
２７ ボルト
２８ 杆部
２９ 通孔
３０ ねじ孔
３１ａ、３１ｂ 支持孔
３２ 段部
３３ ボルト挿通孔
３４ 天板部
３５ スリーブ
３６ 中空回転軸
３７ 出力歯車
３８ 環状平坦面
３９ 中間伝達軸
４０ａ、４０ｂ 支持軸部
４１ａ、４１ｂ 玉軸受
４２ 通孔
４３ 通孔
４４ａ、４４ｂ 保持凹部
４５ａ、４５ｂ 外輪
４６ａ、４６ｂ 内輪
４７ａ、４７ｂ ワッシャ
４８ａ、４８ｂ 止め輪
４９ 通孔
５０ ラジアル円筒ころ軸受
５１ スラストニードル軸受
５２ 転がり軸受ユニット
５３ 環状突き当て部
５４ 環状段部
５５ａ、５５ｂ 環状突き当て部
５６ 外輪
５７ 円筒ころ
５８ 保持器

Claims (6)

1. ケーシングと、
   このケーシング内に回転自在に支持された回転軸と、
   それぞれが断面円弧形である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で前記回転軸の両端部に支持され、この回転軸と同期して回転する１対の外側ディスクと、
   この回転軸の中間部周囲に、断面円弧形である軸方向両側面をこれら両外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、前記回転軸に対する相対回転を自在に支持された、一体の、若しくは１対の素子を結合して成る内側ディスクと、
   軸方向に関してこの内側ディスクの軸方向両側面と前記両外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、前記回転軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心とする揺動変位を自在に設けられた支持部材と、
   これら各支持部材の両端部に設けられた前記各傾転軸を支持する為の複数の支持板と、
   これら各支持部材に回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、前記内側ディスクの軸方向両側面と前記両外側ディスクの軸方向片側面とに当接させた複数のパワーローラと、
   前記各支持部材を前記傾転軸の軸方向に変位させる為の、複数のアクチュエータと、
   これら各アクチュエータの本体部分を収納したアクチュエータボディと、
   前記回転軸を挟んで径方向反対側に互いに同心に設けられた１対の支持ポスト部を、円形の貫通孔を有する支持環部により連結して成り、この支持環部の貫通孔に前記回転軸を挿通した状態で、前記内側ディスクの軸方向両側面と前記両外側ディスクの軸方向片側面との間に、それぞれ設けられた１対の支柱とを備え、
   これら両支柱の片端部を前記アクチュエータボディに、同じく他端部を前記ケーシング又はこのケーシングに固定された部材に、それぞれ前記回転軸の軸方向及び径方向の変位を阻止した状態で支持すると共に、前記両支柱の支持環部に前記内側ディスクの軸方向両端部を回転自在に支持し、更に、これら両支柱の支持ポスト部に前記各支持板を支持したトロイダル型無段変速機に於いて、
   前記両支柱の片端部を前記アクチュエータボディに対し、同じく他端部を前記ケーシング又はこのケーシングに固定された部材に対し、それぞれ前記各支持ポスト部の中心軸周りの揺動変位を可能に支持している事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記内側ディスクが一体型の出力ディスクであり、この出力ディスクの外周縁部に、はすば歯車である出力歯車を固設している、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
3. 前記両支柱の両端部のうちの少なくとも一方の端部を前記ケーシングに対し、玉軸受により支持している、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機。
4. 前記両支柱の両端部のうちの少なくとも一方の端部を前記ケーシングに対し、スラスト軸受とラジアル軸受とを組み合わせて成る軸受ユニットにより支持している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機。
5. 前記両支柱の片端部に円柱状の第一の支持軸部を設け、これら両第一の支持軸部を前記アクチュエータボディに形成した１対の第一の通孔にそれぞれ挿通し、これら両第一の支持軸部のうちで前記アクチュエータボディの側面から突出した先端側部分に抜け止め機構を設け、これら両第一の支持軸部が前記両第一の通孔から抜け出るのを防止し、
   前記両支柱の他端部に円柱状の第二の支持軸部を設け、これら両第二の支持軸部を前記ケーシング又はこのケーシングに固定された部材に形成した１対の第二の通孔にそれぞれ挿通し、これら両第二の支持軸部のうちで、前記ケーシング又はこのケーシングに固定された部材の側面から突出した先端側部分に抜け止め機構を設け、前記両第二の支持軸部が前記両第二の通孔から抜け出るのを防止している、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機。
6. トロイダル型無段変速機と、複数の歯車を組み合わせて成る歯車式の差動ユニットとを備え、このうちの差動ユニットは、トロイダル型無段変速機を構成する外側ディスクと共に回転軸により回転駆動される第一の入力部と、同じく内側ディスクに接続される第二の入力部とを有し、これら第一、第二の入力部同士の間の速度差に応じた回転を取り出して出力軸に伝達するものである無段変速装置に於いて、前記トロイダル型無段変速機が、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機である事を特徴とする無段変速装置。

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