WO2014148139A1 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

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Abstract

 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。 出力側ディスク10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10を回転自在に支持するスラスト軸受12がポスト61に設けられた嵌合穴62bに嵌め込まれ、スラスト軸受12と嵌合穴62bの間に、所定の隙間Sがバリエータ軸3と直交する方向において設けられているので、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、所定の隙間Sにおいて、スラスト軸受12とバリエータ軸3の軸芯を調芯させることができるので、回転時にバリエータ軸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できる。

Description

トロイダル型無段変速機
 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。
PCT/JP2014/052867 2013-03-18 2014-02-07 トロイダル型無段変速機 WO2014148139A1 (ja)

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