JPH094689A

JPH094689A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JPH094689A
Application number: JP15444695A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fukushima; 弘志福島; Hideki Kokubu; 秀樹國分; Nobuo Goto; 伸夫後藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】大きなトルク伝達時に於けるパワーローラの
弾性変形に拘らず、このパワーローラの中心孔の内周面
と枢支軸部２２ａの外周面との間のラジアルニードル軸
受に過大なラジアル荷重が加わるのを防止する。【構成】パワーローラを支承する変位軸７ａの枢支軸
部２２ａの断面形状を、大きなトルク伝達時に於けるパ
ワーローラの弾性変形に合わせて楕円形にする。パワー
ローラの弾性変形時に、このパワーローラの内周面と上
記枢支軸部２２ａの外周面との間の空間の厚さ寸法が均
一になる。この結果、上記ラジアルニードル軸受を構成
する一部のニードルに過大なラジアル荷重が加わらなく
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るトロイダル型無段
変速機は、例えば自動車用の変速機として利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用変速機として、図３〜４に略示
する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究さ
れている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開
昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力
軸１と同心に入力側ディスク（第一のディスク）２を支
持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部
に出力側ディスク（第二のディスク）４を固定してい
る。トロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側
には、上記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置
にある枢軸５、５を中心として揺動するトラニオン６、
６が設けられている。

【０００３】各トラニオン６、６は、両端部外側面に上
記枢軸５、５を設けている。又、各トラニオン６、６の
中心部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記枢軸
５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させる事
により、各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在として
いる。各トラニオン６、６に支持された変位軸７、７の
周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支
持している。そして、各パワーローラ８、８を、上記入
力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。

【０００４】入力側、出力側両ディスク２、４の互いに
対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢
軸５を中心とする円弧を回転させて得られる凹面をなし
ている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ
８、８の周面８ａ、８ａは、上記内側面２ａ、４ａに当
接させている。

【０００５】上記入力軸１と入力側ディスク２との間に
は、ローディングカム式の押圧装置９を設け、この押圧
装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディス
ク４に向け、弾性的に押圧自在としている。この押圧装
置９は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器
１１により保持された複数個（例えば４個）のローラ１
２、１２とから構成されている。上記カム板１０の片側
面（図３〜４の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面で
あるカム面１３を形成し、上記入力側ディスク２の外側
面（図３〜４の右側面）にも、同様のカム面１４を形成
している。そして、上記複数個のローラ１２、１２を、
上記入力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心とする
回転自在に支持している。

【０００６】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回
転すると、カム面１３によって複数個のローラ１２、１
２が、入力側ディスク２外側面のカム面１４に押圧され
る。この結果、上記入力側ディスク２が、上記複数のパ
ワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記１対のカ
ム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付
け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。
そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパ
ワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達さ
れ、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転す
る。

【０００７】入力軸１と出力軸３との回転速度比（変速
比）を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で
減速を行なう場合には、枢軸５、５を中心として各トラ
ニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面
８ａ、８ａが図３に示す様に、入力側ディスク２の内側
面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａ
の外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸
７、７を傾斜させる。

【０００８】反対に、増速を行なう場合には、上記枢軸
５、５を中心として上記各トラニオン６、６を揺動さ
せ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図４に示
す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分
と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、
それぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる。
各変位軸７、７の傾斜角度を図３と図４との中間にすれ
ば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得ら
れる。

【０００９】更に、図５〜６は、実願昭６３−６９２９
３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルム
に記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速
機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４
とは円管状の入力軸１５の周囲に、それぞれニードル軸
受１６、１６を介して回転自在に支持している。又、カ
ム板１０は上記入力軸１５の端部（図５の左端部）外周
面にスプライン係合し、鍔部１７によって上記入力側デ
ィスク２から離れる方向への移動を阻止されている。そ
して、このカム板１０とローラ１２、１２とにより、上
記入力軸１５の回転に基づいて上記入力側ディスク２
を、出力側ディスク４に向け押圧しつつ回転させる、ロ
ーディングカム式の押圧装置９を構成している。上記出
力側ディスク４には出力歯車１８を、キー１９、１９に
より結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１８と
が同期して回転する様にしている。

【００１０】１対のトラニオン６、６の両端部は１対の
支持板２０、２０に、揺動並びに軸方向（図５の表裏方
向、図６の左右方向）に亙る変位自在に支持している。
そして、上記各トラニオン６、６の中間部に形成した円
孔２３、２３部分に、変位軸７、７を支持している。各
変位軸７、７は、図７に詳示する様に、互いに平行で且
つ偏心した支持軸部２１、２１と枢支軸部２２、２２と
を、それぞれ有する。従来の場合には、これら支持軸部
２１、２１及び枢支軸部２２、２２の断面形状は、何れ
も真円形としている。そして、このうちの各支持軸部２
１、２１を上記各円孔２３、２３の内側に、ラジアルニ
ードル軸受２４、２４を介して、回転自在に支持してい
る。又、上記各枢支軸部２２、２２の周囲にパワーロー
ラ８、８を、ラジアルニードル軸受２５、２５を介して
回転自在に支持している。

【００１１】尚、上記１対の変位軸７、７は、上記入力
軸１５に対して１８０度反対側位置に設けている。又、
これら各変位軸７、７の各枢支軸部２２、２２が各支持
軸部２１、２１に対し偏心している方向は、上記入力
側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関し同方向
（図６で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上
記入力軸１５の配設方向に対しほぼ直交する方向として
いる。従って上記各パワーローラ８、８は、上記入力軸
１５の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。こ
の結果、構成各部品の寸法精度や弾性変形等に起因し
て、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方
向（図５の左右方向、図６の表裏方向）に変位する傾向
となった場合でも、構成各部品に無理な力を加える事な
く、この変位を吸収できる。

【００１２】又、上記各パワーローラ８、８の外側面と
上記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パ
ワーローラ８、８の外側面の側から順に、このパワーロ
ーラ８、８に加わるスラスト荷重を支承する為のスラス
ト転がり軸受であるスラスト玉軸受２６、２６と、次述
する外輪３０、３０に加わるスラスト荷重を支承する別
のスラスト軸受であるスラストニードル軸受２７、２７
とを設けている。このうちのスラスト玉軸受２６、２６
は、上記各パワーローラ８、８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８、８の回転
を許容するものである。この様なスラスト玉軸受２６、
２６はそれぞれ、複数個ずつの玉２９、２９と、各玉２
９、２９を転動自在に保持する円環状の保持器２８、２
８と、スラスト軌道輪である円環状の外輪３０、３０
（パワーローラスラスト軸受外輪）とから構成されてい
る。各スラスト玉軸受２６、２６の内輪軌道は上記各パ
ワーローラ８、８の外側面に、外輪軌道は上記各外輪３
０、３０の内側面に、それぞれ形成している。

【００１３】又、上記スラストニードル軸受２７、２７
は、レース３１と保持器３２とニードル３３、３３とか
ら構成される。このうちのレース３１と保持器３２と
は、回転方向に亙る若干の変位自在に組み合わされてい
る。この様なスラストニードル軸受２７、２７は、上記
レース３１、３１を上記各トラニオン６、６の内側面に
当接させた状態で、この内側面と上記外輪３０、３０の
外側面との間に挟持している。この様なスラストニード
ル軸受２７、２７は、上記各パワーローラ８、８から上
記各外輪３０、３０に加わるスラスト荷重を支承しつ
つ、上記枢支軸部２２、２２及び上記外輪３０、３０が
上記支持軸部２１、２１を中心に揺動する事を許容す
る。

【００１４】更に、上記各トラニオン６、６の一端部
（図６の左端部）にはそれぞれ駆動ロッド３６、３６を
結合し、各駆動ロッド３６、３６の中間部外周面に駆動
ピストン３７、３７を固設している。そして、これら各
駆動ピストン３７、３７を、それぞれ駆動シリンダ３
８、３８内に油密に嵌装している。

【００１５】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の場合には、入力軸１５の回転は押圧装置９を介し
て入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側
ディスク２の回転が、１対のパワーローラ８、８を介し
て出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディス
ク４の回転が、出力歯車１８より取り出される。

【００１６】入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速
度比を変える場合には、上記１対の駆動ピストン３７、
３７を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピスト
ン３７、３７の変位に伴って上記１対のトラニオン６、
６が、それぞれ逆方向に変位し、例えば図６の下側のパ
ワーローラ８が同図の右側に、同図の上側のパワーロー
ラ８が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、こ
れら各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記入力
側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａ
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上記各トラニ
オン６、６が、支持板２０、２０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。この結果、
前述の図３〜４に示した様に、上記各パワーローラ８、
８の周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接
位置が変化し、上記入力軸１５と出力歯車１８との間の
回転速度比が変化する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成され作
用するトロイダル型無段変速機の場合、入力側ディスク
２と出力側ディスク４との間で回転力の伝達を行なう際
に、押圧装置９で発生するスラスト力によりパワーロー
ラ８は、図８に矢印αで示す様に、入力側ディスク２と
出力側ディスク４との間で強く挟持される。この結果、
上記パワーローラ８の中心孔が、図９に誇張して示す様
に楕円形に弾性変形する。この結果、枢支軸部２２の周
囲にパワーローラ８を支持する為のラジアルニードル軸
受２５の荷重分布が不均一になる。具体的には、このラ
ジアルニードル軸受２５を構成する複数のニードル３
５、３５のうち、上記両ディスク２、４の配列方向（図
３、４、５、８の左右方向）両側部分で、上記枢支軸部
２２の外周面と上記パワーローラ８の内周面との間の空
間の幅寸法が小さくなる。そして、幅寸法が小さくなっ
た、上記配列方向両側部分に存在するニードル３５、３
５に大きなラジアル荷重が加わる。このラジアル荷重が
過大になると、上記枢支軸部２２の外周面、パワーロー
ラ８の内周面、ニードル３５、３５の転動面に早期剥離
が発生し易くなる等、これら各面の疲れ寿命が短くな
り、トロイダル型無段変速機の信頼性及び耐久性が不足
する。

【００１８】上記スラスト力は、上記両ディスク２、４
同士の間で伝達するトルクが大きくなるに伴って大きく
なり、上記パワーローラ８の弾性変形量も大きくなる。
従って、大きなトルクを伝達自在でしかも十分な信頼性
及び耐久性を確保できるトロイダル型無段変速機を実現
する為には、上記ニードル３５、３５に過大なラジアル
荷重が加わる事を防止する必要がある。本発明のトロイ
ダル型無段変速機は、この様な事情に鑑みて発明したも
のである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のトロイダル型無
段変速機は前述した従来のトロイダル型無段変速機と同
様に、互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同
心に、且つ回転自在に支持された第一、第二のディスク
と、これら第一、第二の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
のトラニオンの内側面に突設された変位軸と、この変位
軸の一部で上記トラニオンの内側面から突出した部分の
周囲にラジアルニードル軸受を介して回転自在に支持さ
れた状態で、上記第一、第二の両ディスクの間に挟持さ
れたパワーローラとを備える。

【００２０】特に、本発明のトロイダル型無段変速機に
於いては、上記変位軸の一部外周面で上記ラジアルニー
ドル軸受の内輪軌道として機能する部分の断面の直径
が、上記第一、第二のディスクの配列方向に対して平行
な方向で短く、これと直角方向で長い略円形である。

【００２１】

【作用】上述の様に構成される本発明のトロイダル型無
段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と
同様の作用に基づき、第一のディスクと第二のディスク
との間で回転力の伝達を行ない、更にトラニオンの傾斜
角度を変える事で、これら両ディスクの回転速度比を変
える。

【００２２】特に、本発明のトロイダル型無段変速機で
は、変位軸の一部外周面の断面形状を工夫した事によ
り、第一、第二のディスクの間に加わるスラスト力によ
りパワーローラが弾性変形した場合に、このパワーロー
ラの内周面と上記変位軸の外周面との間の空間の幅寸法
が全周に亙ってほぼ均一になる。この為、ラジアルニー
ドル軸受を構成する複数のニードルに加わる荷重を均一
にして、一部のニードルに過大な荷重が加わる事を防止
できる。

【００２３】

【実施例】図１は本発明の第一実施例を示している。
尚、本発明の特徴は、高荷重を受けつつ回転するパワー
ローラを支承するラジアルニードル軸受２５（図５〜
６）の一部に過大な面圧が加わる事を防止すべく、変位
軸７を構成する枢支軸部２２の断面形状を工夫した点に
ある。その他の部分の構造及び作用に就いては、前述し
た従来構造と同様である為、重複する図示及び説明を省
略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

【００２４】本発明のトロイダル型無段変速機を構成す
る変位軸７ａは、前述した従来構造に組み込まれていた
変位軸７（図５〜７）と同様に、互いに平行で且つ偏心
した支持軸部２１と枢支軸部２２ａとを有する。本発明
のトロイダル型無段変速機を構成する変位軸７ａの場合
には、これら両軸部２１、２２ａのうち、支持軸部２１
及び枢支軸部２２ａの基半部の断面形状は真円形である
が、枢支軸部２２ａの先半部の断面形状を略円形として
いる。即ち、変位軸７ａの一部外周面で上記ラジアルニ
ードル軸受２５の内輪軌道として機能する部分である、
上記枢支軸部２２ａの先半部の断面形状は、図１（Ｂ）
に誇張して示す様に、円形に近い楕円形としている。こ
の楕円形は、入力側ディスク２と出力側ディスク４の配
列方向（図３〜５の左右方向）に対して平行な方向を短
径Ｄ_S とし、これと直角方向を長径Ｄ_L としている。

【００２５】この為、図示の実施例では、上記支持軸部
２１に対して上記枢支軸部２２ａが偏心している方向
に、この枢支軸部２２ａの先半部の断面を構成する楕円
の長径Ｄ_L を配置している。トロイダル型無段変速機の
運転時には、上記支持軸部２１を中心に上記枢支軸部２
２ａが若干揺動するが、この揺動角度は僅かである。従
って、上記短径Ｄ_S の方向は、ほぼ入力側ディスク２と
出力側ディスク４の配列方向と平行なままである。

【００２６】上述の様に構成される本発明のトロイダル
型無段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速
機と同様の作用に基づき、第一のディスクである入力側
ディスク２と第二のディスクである出力側ディスク４と
の間で回転力の伝達を行なう。更に、トラニオン６、６
の傾斜角度を変える事で、これら両ディスク２、４の回
転速度比を変える。

【００２７】特に、本発明のトロイダル型無段変速機で
は、上記変位軸７ａの一部である上記枢支軸部２２ａの
断面形状を工夫した事により、入力側、出力側両ディス
ク２、４の間に加わるスラスト力によりパワーローラ８
（図３〜６、８、９）が弾性変形した場合に、このパワ
ーローラ８の中心孔の内周面と上記枢支軸部２２ａの先
半部の外周面との間の空間の幅寸法が全周に亙ってほぼ
均一になる。この為に、上記短径Ｄ_S と長径Ｄ_L との比
を、上記両ディスク２、４同士の間で伝達する回転力の
トルクの最大値に基づく上記パワーローラ８の変形に合
わせて規制する。即ち、このパワーローラ８は、上記ト
ルクが大きくなる程大きく弾性変形する。そして、ラジ
アルニードル軸受２５を構成するニードル３５、３５に
加わるラジアル荷重も、上記トルクの増大に伴って増大
する。従って、本実施例では、トルクの最大値に基づい
て上記パワーローラ８が最も弾性変形した状態で、この
パワーローラ８の中心孔の内周面の断面形状と上記枢支
軸部２２ａの断面形状とが相似形となる様に、上記短径
Ｄ_S と長径Ｄ_L との比を規制している。

【００２８】従って、本発明のトロイダル型無段変速機
では、上記ラジアルニードル軸受２５を構成する複数の
ニードル３５、３５に加わる荷重が最も大きくなる、最
大トルク伝達時に、上記パワーローラ８の内周面と上記
枢支軸部２２ａの外周面との間の空間の厚さ寸法が均一
になる。この結果、一部のニードル３５、３５に過大な
荷重が加わる事を防止して、上記枢支軸部２２ａの外周
面、パワーローラ８の内周面、ニードル３５、３５の転
動面に早期剥離が発生する事を防止する。従って、これ
ら各面の疲れ寿命を長くして、トロイダル型無段変速機
の信頼性及び耐久性を確保できる。尚、トロイダル型無
段変速機の運転時に於けるパワーローラ８の弾性変形量
は、目視による確認が難しい程度の極く僅かなものであ
る。従って、上記短径Ｄ_S と長径Ｄ_L との比（Ｄ_S ／Ｄ
_L ）も、１よりも僅かに小さい程度である。従って、上
記枢支軸部２２ａの断面形状は、真円形ではないが、円
形に近い略円形である。

【００２９】次に、図２は本発明の第二実施例を示して
いる。上述した第一実施例が、枢支軸部２２ａの断面形
状を楕円形としていたのに対して、本実施例の場合に
は、異なる中心Ｏ₁ 、Ｏ₂ と異なる曲率半径Ｒ₁ 、Ｒ₂
とを有する複数の曲面を滑らかに連続させた複合曲線形
状としている。この複合曲線形状も、円形に近い略円形
で、上記第一実施例の楕円形に類似した形状である。上
記枢支軸部２２ａの断面形状をこの様に形成した場合で
も、上述した第一実施例の場合と同様の作用により、ト
ロイダル型無段変速機の信頼性及び耐久性を確保でき
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明のトロイダル型無段変速機は、以
上に述べた通り構成され作用する為、高荷重を受けつつ
回転するパワーローラを支承するラジアルニードル軸受
の一部に過大な面圧が加わる事を防止できる。この結
果、トロイダル型無段変速機の耐久性、信頼性の向上に
寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す、変位軸の側面図及
び端面図。

【図２】同第二実施例を示す、変位軸の端面図。

【図３】従来から知られたトロイダル型無段変速機の基
本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。

【図４】同じく最大増速時の状態で示す側面図。

【図５】従来の具体的構造の１例を示す断面図。

【図６】図５のＡ−Ａ断面図。

【図７】従来構造に組み込まれていた変位軸の側面図及
び端面図。

【図８】運転時にパワーローラに加わる荷重の状態を示
す部分断面図。

【図９】図８のＢ−Ｂ断面図。

【符号の説明】

１入力軸２入力側ディスク（第一のディスク）２ａ内側面３出力軸４出力側ディスク（第二のディスク）４ａ内側面５枢軸６トラニオン７、７ａ変位軸８パワーローラ８ａ周面９押圧装置１０カム板１１保持器１２ローラ１３、１４カム面１５入力軸１６ニードル軸受１７鍔部１８出力歯車１９キー２０支持板２１支持軸部２２、２２ａ枢支軸部２３円孔２４、２５ラジアルニードル軸受２６スラスト玉軸受２７スラストニードル軸受２８保持器２９玉３０外輪３１レース３２保持器３３ニードル３４給油通路３５ニードル３６駆動ロッド３７駆動ピストン３８駆動シリンダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いの内側面同士を対向させた状態で、
互いに同心に、且つ回転自在に支持された第一、第二の
ディスクと、これら第一、第二の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、このトラニオンの内側面に突設された変位軸と、
この変位軸の一部で上記トラニオンの内側面から突出し
た部分の周囲にラジアルニードル軸受を介して回転自在
に支持された状態で、上記第一、第二の両ディスクの間
に挟持されたパワーローラとを備えたトロイダル型無段
変速機に於いて、上記変位軸の一部外周面で上記ラジア
ルニードル軸受の内輪軌道として機能する部分の断面の
直径が、上記第一、第二のディスクの配列方向に対して
平行な方向で短く、これと直角方向で長い略円形である
事を特徴とするトロイダル型無段変速機。