JPH10331937A - トロイダル型無段変速機のローディングカム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転動体（又は最外周に位置する転動体要素）
／保持器開口部間、及び隣り合う各転動体要素間の直接
的な接触を排除して、これらの端面に生じる摩擦力を低
減させることで、カムディスクと入力ディスクが相対回
転する際の転動体の転動を滑らかに行わせて、両ディス
クの間に発生するトルク差に応じた適切な押圧力を発生
させることができるトロイダル型無段変速機のローディ
ングカム装置を提供する。 【解決手段】 各転動体の保持器外径方向の端面と各開
口部周縁との間にそれぞれ軸受を設ける。また、各転動
体をそれぞれ独立して転動可能な複数個の転動体要素か
ら構成し、最外周に位置する各転動体要素の保持器外径
方向の端面と各開口部周縁との間、及び各転動体要素の
隣り合う端面同士の間にそれぞれ軸受を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の変
速機として使用されるトロイダル型無段変速機に組み込
まれるローディングカム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】主に自動車用の変速機として従来より研
究が進められているトロイダル型無段変速機は、互いに
対向する面がそれぞれ円弧形状の凹断面を有する入力デ
ィスク及び出力ディスクと、これらのディスク間に挟持
される回転自在なパワーローラとを組み合わせた構造と
なっており、パワーローラの回転軸の傾斜角度を調節す
ることで入力ディスク／出力ディスク間に回転速度差を
生じさせて、変速動作を行うようにしている。この際、
駆動力伝達ロス回避の点からパワーローラの周面は入力
ディスク及び出力ディスクに対して空転することなく当
接していなければならないため、入力ディスクからパワ
ーローラに加わるトルク入力軸方向の力の大きさを変化
させて、入力ディスク／パワーローラ間及びパワーロー
ラ／出力ディスク間に常に適切な大きさの摩擦力が発生
するよう調節している。調節のためには、入力トルクに
応じて入力軸方向への押圧力を増減させることができる
ローディングカム装置を用いる。

【０００３】この種のローディングカム装置としては、
例えば特開平１−２９９３５８号公報において開示され
ている構造のものがある。このローディングカム装置
は、円周方向に亘る凹凸形状を有したカム面が形成され
ておりトルク入力軸に係合していてトルク入力軸と一体
的に回転するカムディスクと、同様のカム面がカムディ
スクのカム面と対向する面に設けられておりトルク入力
軸と相対的に回転する入力ディスクと、これらの間に挟
持される略円輪形状の保持器と、この保持器の円周方向
に亘って複数箇所設けられた開口部にそれぞれ配設され
る転動体とから構成される。また、それぞれの転動体
は、保持器の開口部において保持器の半径方向を中心軸
として転動自在な状態で保持されており、各転動体の側
面がカムディスク及び入力ディスクの両カム面の凹凸に
当接するように組み込まれている。

【０００４】上記構成のローディングカム装置を組み込
んだトロイダル型無段変速機では、カムディスクが回転
すると転動体を介して入力ディスクが同期回転し、さら
にパワーローラを介することで出力ディスクが逆回転す
る。したがって、トルク入力軸に入力される回転運動
は、逆方向の回転運動として出力ディスクへと伝達され
トルク出力軸から取り出される。この際、パワーローラ
の周面が入力ディスクの外周付近と出力ディスクの中心
付近とにそれぞれ当接するようにパワーローラの回転軸
の傾斜角度を変化させることでトルク入力軸からトルク
出力軸への増速が行なわれ、これとは逆に、パワーロー
ラの周面が入力ディスクの中心付近と出力ディスクの外
周付近とにそれぞれ当接するようにパワーローラの回転
軸の傾斜角度を変化させることでトルク入力軸からトル
ク出力軸への減速が行なわれる。また、両者の中間の変
速比についても、パワーローラの回転軸の傾斜角度を適
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。

【０００５】このようなトロイダル型無段変速機の動作
中にカムディスクと入力ディスクの間にトルク差が発生
すると、両ディスクは転動体の転動を伴って相対回転す
る。このため、カムディスクのカム面の凸部によって複
数の転動体が入力ディスクのカム面に押し付けられるこ
ととなり、入力ディスクがパワーローラに押し付けら
れ、さらにパワーローラが出力ディスクに押し付けられ
る結果、入力ディスク／パワーローラ間及びパワーロー
ラ／出力ディスク間に適切な大きさの摩擦力が発生す
る。なお、押し付け時の焼き付きを防止するために、カ
ムディスク及び出力ディスクの両カム面と各転動体との
間には潤滑油が供給される。

【０００６】また、特開平１−２９９３５８号公報にお
いて開示されている構造のローディングカム装置では、
上述の転動体と保持器の開口部とが直接接触する面積を
小さくするために、転動体の保持器外径方向の端面とこ
の端面が接する保持器の開口部周縁との間に、転動体の
径よりも小さい径を持つ当接部を形成するようにしてい
る。これにより、カムディスクの高速回転に伴って発生
する大きな遠心力の影響を受けた転動体が開口部の保持
器外径側の周縁へと強く押し付けられる場合に、転動体
と保持器開口部の間に働く摩擦力が低減される。その結
果、カムディスクと入力ディスクの間にトルク差が発生
して両ディスクが相対回転する際の転動体の転動が滑ら
かに行われて、入力ディスクに加わる押圧力の大きさが
より緻密に制御されるため、入力ディスク／パワーロー
ラ間、及びパワーローラ／出力ディスク間にそれぞれ発
生する摩擦力の大きさが適正に保たれ、滑りが生じるこ
ともない。こうして、特開平１−２９９３５８号公報に
おいて開示されている構造のローディングカム装置を用
いれば、駆動力の伝達効率の悪化を防止して、トルク差
に応じた適切な変速比が得られるようになる。

【０００７】さらに、特開平１−２９９３５８号公報に
おいて開示されている構造のローディングカム装置で
は、保持器の各開口部に保持される転動体が、幅が狭い
複数の転動体要素を直列に組み合わせること（例えば３
連）で構成されるような場合にも、隣接した転動体要素
の間に発生する摩擦力を低減させるために、各転動体要
素の一端面中央部に転動体要素の径よりも小さい径の当
接部を形成するようにしている。なお、この様な複数の
転動体要素を組み合わせて成る転動体の場合には、各転
動体要素が互いに独立して回転可能であるため、転動体
の転動時に生じる内周側と外周側との回転速度差を吸収
することができる利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−２９９３５
８号公報において開示されている構造のローディングカ
ム装置は、短時間に連続して発生する比較的小さなトル
ク変動に対する変速動作の追従性を上げる点では一定の
効果を有するものである。しかしながら、上述のローデ
ィングカム装置では、依然として転動体（又は最外周に
位置する転動体要素）と保持器の開口部の間や、隣接し
た転動体要素同士の間に直接的な接触があるため、例え
ば入力トルクに急激な変化が生じた場合などには、転動
体（又は転動体要素）の端面に大きな摩擦力が発生する
ことになる。このような摩擦力は転動体の転動を妨げる
抵抗として作用するため、カムディスクと入力ディスク
の相対回転時に、両ディスクのトルク差に応じた適切な
押圧力を発生させることができず、パワーローラの滑り
を招いて駆動力の伝達効率を悪化させてしまう。

【０００９】さらに上述のローディングカム装置では、
転動体（又は最外周に位置する転動体要素）と保持器開
口部の直接的な接触や隣り合う転動体要素同士の直接的
な接触が長時間続くと、転動体要素端面や保持器の開口
部周縁の摩耗が進んで、部品の破損が生じやすくなる。
また、このような直接接触の繰り返しにより発生する機
器や部品の振動は、機械故障の間接的な原因となるばか
りか、騒音を伴うことで自動車等の搭乗者に不快感を与
えることにもなる。このため、保持器開口部の直接的な
接触や隣り合う転動体要素同士の直接接触の防止を図ら
なければならない。

【００１０】本発明は上述のような事情よりなされたも
のであり、本発明の目的は、転動体（又は最外周に位置
する転動体要素）／保持器開口部間、及び隣り合う各転
動体要素間の直接的な接触を排除してこれらの端面に生
じる摩擦力を低減させることで、カムディスクと入力デ
ィスクが相対回転する際の転動体の転動を滑らかに行わ
せて、両ディスクの間に発生するトルク差に応じた適切
な押圧力を発生させることができるトロイダル型無段変
速機のローディングカム装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、トルク入力軸
に対して一体的に回転可能かつトルク入力軸方向への移
動が制限されるように係止されて取り付けられるカムデ
ィスクと、前記トルク入力軸に対して相対的に回転可能
かつトルク入力軸方向への移動が可能なように前記カム
ディスクと対向して取り付けられる入力ディスクと、前
記カムディスク及び前記入力ディスクの間に挟持される
略円輪形状の保持器と、前記保持器の円周方向複数箇所
に形成された開口部に前記保持器の半径方向の軸を中心
として転動自在に保持される複数個の転動体とから構成
され、前記カムディスク及び前記入力ディスクの互いに
対向する面がそれぞれ円周方向に亘る凹凸形状を有した
カム面として形成されており、前記複数個の転動体が前
記カムディスク及び前記入力ディスクの両カム面に当接
するように配設されていて、前記カムディスクと前記入
力ディスクの間に発生するトルク差に応じて前記複数個
の転動体が前記両カム面の凹凸間を転動することで前記
入力ディスクに加わる前記入力軸方向の押圧力が変化す
るトロイダル型無段変速機のローディングカム装置に関
するものであり、本発明の上記目的は、前記各転動体の
前記保持器外径方向の端面と前記各開口部周縁との間に
それぞれ軸受を設けることにより達成される。また、本
発明の上記目的は、前記各転動体をそれぞれ独立して転
動可能な複数個の転動体要素から構成し、最外周に位置
する前記各転動体要素の前記保持器外径方向の端面と前
記各開口部周縁との間、及び前記各転動体要素の隣り合
う端面同士の間にそれぞれ軸受を設けることでより効果
的に達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のトロイダル型無
段変速機のローディングカム装置に用いられる保持器の
一実施例を示した正面図である。本発明は保持器開口部
に転動体（又は複数個の転動体要素）を組み込む部分に
特徴を有するものであり、他の部分については、従来の
トロイダル型無段変速機のローディングカム装置と同等
に構成することができる。したがって、以下では、本発
明に特有の保持器及び転動体（又は複数個の転動体要
素）の構成について詳しく説明する。

【００１３】略円輪形状をした保持器１の円周上には４
か所の開口部２が等間隔で設けられている。また、それ
ぞれの開口部２にはローラー形状の転動体３が収められ
ており、さらに各転動体３は幅の狭い独立して転動可能
な３個の転動体要素３ａが直列に組み合わされて構成さ
れている。各開口部２の保持器内径側及び外径側の周縁
上、ならびにそれぞれの転動体要素３ａの中心には貫通
した穴が穿たれており、この穴に通される丸棒状のピン
４の両端部は保持器１の開口部２周縁にかしめてある。
したがって、保持器の半径方向に沿って各開口部に取り
付けられたピン４は、各転動体要素３ａを開口部２に保
持すると共に、各転動体要素３ａの回転軸としても機能
する。なお、このようにして貫通するピン４を用いて各
転動体要素３ａを保持し、ピン４の両端部を保持器１に
かしめるようにすると、各転動体要素３ａと保持器１と
が予め一体化されるため、トロイダル型無段変速機の組
立て工程におけるローディングカム装置の組み込みを容
易に行える。

【００１４】本発明のトロイダル型無段変速機のローデ
ィングカム装置では、最外周に位置する転動体要素／保
持器開口部間、及び隣り合う転動体要素間にそれぞれ軸
受を設けることで、各転動体要素の回転抵抗を大幅に低
減させている。図２は、最外周に位置する各転動体要素
３ａの保持器１最外径方向の端面と保持器１の開口部２
の外径側周縁との間に軸受５を設けた場合の開口部２付
近の構成例を示す部分図である。また図３は、隣り合う
転動体要素３ａの対向する端面間に軸受５を設けた場合
の開口部２付近の構成例を示す部分図である。さらに図
４は、図２及び図３の軸受を組み合わせて用いた構成例
を示す部分図であり、最外周に位置する転動体要素３ａ
と保持器１の開口部２との間、及び隣り合う転動体要素
３ａの間にそれぞれ軸受５が設けられている。なお、こ
れらの軸受としては、転がり軸受及び滑り軸受のいずれ
も使用可能である。

【００１５】上述の様に構成される保持器１及び転動体
要素３ａを組み込んだ本発明のトロイダル型無段変速機
のローディングカム装置は、前述した従来のトロイダル
形無段変速機に組み込まれたローディングカム装置と同
様の原理により、入力ディスクをトルク入力軸方向に押
圧しながら、カムディスクから入力ディスクへとトルク
入力軸の回転運動を伝達する。また、カムディスクと入
力ディスクの間に相対回転が生じたときには、転動体要
素が転動することで両ディスクのトルク差に応じた押圧
力を入力ディスクに加える。

【００１６】しかも、本発明のトロイダル型無段変速機
のローディングカム装置では、カムディスクが高速回転
して各転動体要素３ａに強い遠心力が作用し、各転動体
３ａが保持器１外周方向に強く押し付けられているとき
に各転動体要素３ａの転動が生じても、それぞれの転動
体要素３ａは軸受５を介して保持器１の開口部２又は隣
り合う他の転動体要素３ａと接触しているために、各転
動体要素３ａの端面に働く摩擦力は直接接触する場合と
比べて飛躍的に小さくなる。また、最外周に位置する転
動体要素３ａと保持器１の開口部２の間や隣り合った転
動体要素３ａの間の直接的な接触が一切排除される。

【００１７】なお、最外周に位置する転動体要素３ａと
保持器１の開口部２の間、及び隣り合う転動体要素３ａ
の間のうち、摩擦力による損失が最も大きく発生するの
は、前者であるため、少なくともこの部分には軸受５を
設けることが望ましい。さらに、隣り合う転動体要素３
ａ間にも軸受５を設けるようにすれば、上述の摩擦力低
減作用が一層大きく現れる。

【００１８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明のトロイダ
ル型無段変速機のローディングカム装置によれば、転動
体（又は最外周に位置する転動体要素）／保持器開口部
間、及び隣り合う転動体要素間にそれぞれ軸受を設ける
ことで、各転動体又は転動体要素の転動に対する抵抗と
なる摩擦力を大幅に低減させることができる。この結
果、カムディスクと入力ディスクが相対回転する際の転
動体又は転動体要素の転動が滑らかに行われるようにな
り、両ディスクの間に発生するトルク差に応じた適切な
押圧力が入力ディスクに対して供給されるため、パワー
ローラの滑りが発生せず、駆動力の伝達効率の向上が可
能となる。

【００１９】また、本発明のトロイダル型無段変速機の
ローディングカム装置では、転動体（又は最外周に位置
する転動体要素）と保持器開口部の直接的な接触や、隣
り合った転動体要素の間の直接的な接触が一切排除され
るため、転動体要素端面や保持器周縁部の摩耗が促進さ
れず、部品の破損が生じやすくなることがない。また、
直接接触の繰り返しによる振動が発生しないため、機械
の故障の間接的な原因となったり、騒音を伴うことで自
動車等の搭乗者に不快感を与えたりすることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトロイダル型無段変速機のローディン
グカム装置の一実施例に用いられる保持器を示す正面図
である。

【図２】本発明のトロイダル型無段変速機のローディン
グカム装置の一実施例における保持器の開口部付近を拡
大して示す部分図である。

【図３】本発明のトロイダル型無段変速機のローディン
グカム装置の変形例における保持器の開口部付近を拡大
して示す部分図である。

【図４】本発明のトロイダル型無段変速機のローディン
グカム装置の他の実施例における保持器の開口部付近を
拡大して示す部分図である。

【符号の説明】

１ 保持器 ２ 開口部 ３ 転動体 ３ａ 転動体要素 ４ ピン ５ 軸受

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トルク入力軸に対して一体的に回転可能
   かつトルク入力軸方向への移動が制限されるように係止
   されて取り付けられるカムディスクと、前記トルク入力
   軸に対して相対的に回転可能かつトルク入力軸方向への
   移動が可能なように前記カムディスクと対向して取り付
   けられる入力ディスクと、前記カムディスク及び前記入
   力ディスクの間に挟持される略円輪形状の保持器と、前
   記保持器の円周方向複数箇所に形成された開口部に前記
   保持器の半径方向の軸を中心として転動自在に保持され
   る複数個の転動体とから構成され、前記カムディスク及
   び前記入力ディスクの互いに対向する面がそれぞれ円周
   方向に亘る凹凸形状を有したカム面として形成されてお
   り、前記複数個の転動体が前記カムディスク及び前記入
   力ディスクの両カム面に当接するように配設されてい
   て、前記カムディスクと前記入力ディスクの間に発生す
   るトルク差に応じて前記複数個の転動体が前記両カム面
   の凹凸間を転動することで前記入力ディスクに加わる前
   記入力軸方向の押圧力が変化するトロイダル型無段変速
   機のローディングカム装置において、前記各転動体の前
   記保持器外径方向の端面と前記各開口部周縁との間にそ
   れぞれ軸受が設けられていることを特徴とするトロイダ
   ル型無段変速機のローディングカム装置。
2. 【請求項２】 前記各転動体がそれぞれ独立して転動可
   能な複数個の転動体要素から構成されていて、最外周に
   位置する前記各転動体要素の前記保持器外径方向の端面
   と前記各開口部周縁との間、及び前記各転動体要素の隣
   り合う端面同士の間にそれぞれ軸受が設けられている請
   求項１に記載のトロイダル型無段変速機のローディング
   カム装置。