(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力ディスク間で摩擦により動力伝達を行う複数のパワーローラを個々のトラニオンに回転自在に支持し、これらトラニオンを、パワーローラ回転軸線が入出力ディスクの回転軸線と交差した中立位置からオフセットするようストロークさせることで、該ストローク方向に延在する軸線周りにおけるトラニオンおよびパワーローラの傾転を生起させて変速を行うようにし、
トラニオンの隣り合う一端同士および他端同士を、それぞれのリンクにより相互に連結して前記各トラニオンのストロークを同位相で同期させると共に、トラニオンおよびリンク間の連結を、前記ストローク時の関節運動が軽快になるような球面リングおよび前記傾転が軽快になるようなニードルベアリングを介して行ったトロイダル型無段変速機において、
前記ニードルベアリングの内輪および外輪間における傾転軸線方向の相対移動範囲を、ニードルベアリングの内部クリアランスに起因した傾きに伴う倒れ量よりも小さくなるよう制限し、
前記ニードルベアリングの内輪をトラニオンの外周面により、また外輪を球面リングの内周面により構成し、球面リングを、トラニオンに形成した肩部と、トラニオンに螺合したナットとの間に、スラストベアリングを介して挟圧したことを特徴とするトロイダル型無段変速機のトラニオン支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トロイダル型無段変速機のパワーローラを回転自在に支持し、ストロークにより変速制御を司るトラニオンの支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機は通常、例えば特開昭５７−４７０６０号公報に記載されているような、そして図１に例示するようなトラニオン支持構造を持つ構成にするのが普通である。
【０００３】
図１により説明すると、トロイダル型無段変速機は変速機ケース１内に入出力ディスク２を軸線Ｏ1 上で回転し得るよう収納して備える。但し、図１では断面のため手前側の出力ディスクが見えておらず、これに同軸対向する入力ディスクのみが見えている。
これら入出力ディスク２間に複数（図では２個）のパワーローラ３を挟圧して介在させ、各パワーローラ３をピボットシャフト４により個々のトラニオン５上に回転自在に支持する。
【０００４】
ここでパワーローラ３は、軸線Ｏ2 の周りに回転しながら入出力ディスク２間で摩擦により動力の伝達を行い、この動力伝達中において個々のトラニオン５をサーボピストン６により、パワーローラ回転軸線Ｏ2 が入出力ディスク２の回転軸線Ｏ1 と交差した図示の中立位置からオフセットするようストロークさせると、該ストローク方向に延在する軸線Ｏ3 周りにおけるトラニオン５およびパワーローラ３の傾転が生起され、入出力ディスク２に対するパワーローラ３の接触軌跡円径が連続的に変化することで所定の変速を行うことができる。
【０００５】
次にトラニオン５の支持構造を説明するに、トラニオン５の隣り合う上端同士および下端同士を、それぞれのリンク７により相互に連結し、トラニオン５の上記ストロークを同位相で同期させるようにする。
この際、トラニオン５およびリンク７間の連結は、上記ストローク時の関節運動が軽快になるような球面リング８および前記傾転が軽快になるようなニードルベアリング９を介してこれを行う。
【０００６】
なお、パワーローラ３およびトラニオン５の傾転を同期させるために、各トラニオン５にワイヤプーリ１０を取付け、これらプーリ１０間に傾転同期ワイヤ１１を掛け渡す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで図２に明示するように、球面リング８の外球面８ａが上記の関節運動を提供するようなものであることもあり、ニードルベアリング９は回転中その内部クリアランスＡに起因して傾く。
これによりニードルベアリング９は、その回転に伴い所謂スキュー（一種のネジ作用）を発生し、受けている荷重の１０％程度の傾転軸線（Ｏ3 ）方向の力をトラニオン５とリンク７との間に作用させる。
【０００８】
ここでニードルベアリング９のスキューにより発生する力を考察するに、パワーローラ３に働く上下方向の力は、トラニオン５から受ける力とトルク伝達により発生する力が釣り合うので、複数のパワーローラ３を持つトロイダル型無段変速機は各パワーローラ３が均等にトルクを伝達するようサーボピストン６に同じ力を作用させている。
一方で、入出力ディスク２とパワーローラ３の間のトラクション係数は０．１程度までしか期待できないので、それに見合ったパワーローラ挟圧力が必要である。これがため、ニードルベアリング９に作用する荷重はトルク伝達で発生する上下方向力に対して１０倍程度になる。
これがため、ニードルベアリング９のスキューにより発生する力は、トルク伝達で発生する上下方向の力と同程度の大きさとなり、従来のトラニオン支持構造にあっては、以下の理由からスキューによる力がトラニオン５とリンク７との間に作用して、各パワーローラによる伝達トルクを大きくばらつかせるという問題を生じていた。
【０００９】
スキューによる力がトラニオン５とリンク７との間に作用する原理を説明するに、当該スキューによる力は先ず球面リング８およびトラニオン５間を傾転軸線方向へ相対変位させようとする。
球面リング８が抵抗なく変位し得る場合は、球面リング８およびトラニオン５間に力は作用しないが、球面リング８はリンク７に嵌合しているため抵抗なく変位することができず、球面リング８およびリンク７間に摩擦力が働き、これがスキューによる力となる。
そして、これと同じ力が球面リング８とトラニオン５との間にも働き、結果として、スキューによる力がトラニオン５とリンク７との間に作用することになる。
この力は、パワーローラ３にサーボピストン６からの力以外の外力を付加することとなり、各パワーローラによる伝達トルクを大きくばらつかせるという上記の問題を生ずる原因となる。
【００１０】
本発明は、傾転用のニードルベアリングが内部クリアランスに起因して発生したスキューによる力をニードルベアリングの内部で相殺させ、これにより当該力がトラニオンとリンクとの間に作用することのないようにするために、ニードルベアリングの内輪をトラニオンの外周面により構成し、外輪を球面リングの内周面により構成して、上記ニードルベアリングのスキューによる問題を解消し得るようにしたトラニオン支持構造を提案することを目的する。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
これらの目的のため、本発明によるトロイダル型無段変速機のトラニオン支持構造は、
入出力ディスク間で摩擦により動力伝達を行う複数のパワーローラを個々のトラニオンに回転自在に支持し、これらトラニオンを、パワーローラ回転軸線が入出力ディスクの回転軸線と交差した中立位置からオフセットするようストロークさせることで、該ストローク方向に延在する軸線周りにおけるトラニオンおよびパワーローラの傾転を生起させて変速を行うようにし、
トラニオンの隣り合う一端同士および他端同士を、それぞれのリンクにより相互に連結して前記各トラニオンのストロークを同位相で同期させると共に、トラニオンおよびリンク間の連結を、前記ストローク時の関節運動が軽快になるような球面リングおよび前記傾転が軽快になるようなニードルベアリングを介して行ったトロイダル型無段変速機において、
前記ニードルベアリングの内輪および外輪間における傾転軸線方向の相対移動範囲を、ニードルベアリングの内部クリアランスに起因した傾きに伴う倒れ量よりも小さくなるよう制限し、
前記ニードルベアリングの内輪をトラニオンの外周面により、また外輪を球面リングの内周面により構成し、球面リングを、トラニオンに形成した肩部と、トラニオンに螺合したナットとの間に、スラストベアリングを介して挟圧したことを特徴とするものである。
【００３０】
【発明の効果】
複数のパワーローラが個々に入出力ディスク間で摩擦伝動を行っている間、これらパワーローラを回転自在に支持したトラニオンを、パワーローラ回転軸線が入出力ディスクの回転軸線と交差する中立位置からオフセットさせることで、トラニオンおよびパワーローラの傾転を生起させ、変速を行うことができる。
【００３１】
また、各トラニオンのオフセットを同位相で同期させるためにトラニオンの隣り合う一端同士および他端同士をそれぞれ相互に連結するリンクと、トラニオンとの間の連結を、球面リングおよびニードルベアリングを介して行うことから、上記オフセット時の関節運動が球面リングにより軽快になり、上記傾転がニードルベアリングにより軽快になる。
【００３２】
ところで本発明においては、特に上記ニードルベアリングの内輪および外輪間における傾転軸線方向の相対移動範囲を、ニードルベアリングの内部クリアランスに起因した傾きに伴う倒れ量よりも小さくなるよう制限する構成にしたことから、
ニードルベアリングの傾きに起因したスキューにより内輪および外輪が傾転軸線方向に相対移動しようとしても、移動限界に至ったところで相対移動不能となってスキューによる力を発生する。
しかるに当該力は、ニードルベアリングの内部における力であり、ニードルベアリング内で相殺されるため、トラニオンとリンクとの間に作用することがなく、勿論トラニオン上のパワーローラに至ることがない。
よって、前記ニードルベアリングのスキューによる問題、つまり、当該スキューによる力がパワーローラに及ぶことにより各パワーローラ間で伝達トルクがばらつき、トロイダル型無段変速機の動力伝達能力が低下するという問題を最小限にすることができる。
【００３３】
また、本発明においては、前記ニードルベアリングの内輪をトラニオンの外周面により、また外輪を球面リングの内周面により構成し、球面リングを、トラニオンに形成した肩部と、トラニオンに螺合したナットとの間に、スラストベアリングを介して挟圧したことから、
ニードルベアリング内外輪の傾転軸線方向における相対移動が大きくなるのを防止して、ベアリングスキューによる傾転軸線方向の力がリンクおよびトラニオン間に作用するのを防止することができ、パワーローラ間で伝達トルクがばらついてトロイダル型無段変速機の動力伝達能力が低下するのを回避し得る。
特に面倒なクリアランスの管理を要することなしに上記の作用効果を確実に達成し得る点で大いに有利である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図３（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施の形態になるトラニオン支持構造を、要部に関して詳細に示すもので、図中、図１および図２におけると同様の部分を同一符号にて示す。
本実施の形態においては、図１および図２におけると同様に、ニードルベアリング９を成すベアリングニードル９ａを、トラニオン５の外周面５ａと球面リング８の内周面８ｂとの間に円周方向へ配列し、ニードルベアリング９の内輪をトラニオン５の外周面５ａにより構成し、外輪を球面リング８により構成した型式のトラニオン支持構造に対して以下の改良を加えることとする。
【００４３】
つまり球面リング８の一端面８ｃを、トラニオン５に形成した肩部５ｂに支持し、これら球面リング端面８ｃおよびトラニオン肩部５ｂ間にスペーサ１２を介在させる。
そして球面リング８の他端面８ｄを、トラニオン５に取付けたリテーナ１３に支持し、該リテーナ１３は、トラニオン５に係止したスナップリング１４により抜け止めすることで、トラニオン５に取着する。
【００４４】
ここでスペーサ１２は、トラニオン５の外周面５ａ（ニードルベアリング９の内輪を構成する）に対する球面リング８（ニードルベアリング９の外輪を構成する）の傾転軸線Ｏ3 方向における相対移動範囲を制限するクリアランス調整の用をなすもので、この相対移動範囲が、図２に示すニードルベアリング９の内部クリアランスＡに起因した傾きに伴う倒れ量Ｂよりも小さくなるようスペーサ１２の厚さを決定し、結果としてニードルベアリング９の回転中における内部クリアランスＡに起因した傾きを抑制するよう制限するようなニードルベアリング９の取着構造とする。
【００４５】
スペーサ１２によりトラニオン５の外周面５ａ（ニードルベアリング９の内輪）および球面リング８（ニードルベアリング９の外輪）の傾転軸線Ｏ3 方向における相対移動範囲をかように制限する理由を以下に説明する。
前記した本発明の目的を完全に達成するためには、ニードルベアリング９の内外輪５ａ，８間の傾転軸線Ｏ3 方向における相対移動範囲を０にするのが最も良いが、スペーサ１２による限りこれを実現することは困難であることから、以下のような妥協点を模索した。
つまり、球面リング８の外球面がリンク７に対して転動し得る領域ではこれら両者間が相対移動しても摩擦力が小さく、球面リング８およびリンク７間に大きな力が働くことはないことから、ベアリングスキューによる問題を無視できるとの事実認識にもとづき、そして図２に示すニードルベアリング９の内部クリアランスＡに起因した最大傾斜時の倒れ量Ｂまでは球面リング８の外球面がリンク７に対して転動する領域であるとの事実認識にもとづき、
ニードルベアリング９の内外輪５ａ，８間の傾転軸線Ｏ3 方向における相対移動範囲をスペーサ１２により上記の如くに定めたものである。
【００４６】
かかる本実施の形態によれば、ニードルベアリング９の回転中におけるスキューに起因した内外輪５ａ，８間の傾転軸線Ｏ3 方向における相対移動範囲を上記のごとくに制限することから、ニードルベアリング９の傾きに起因したスキューによる力がニードルベアリング９内で受け止められこととなり、従ってこの力がトラニオン５およびリンク７間に作用することがない。
これがため、パワーローラにニードルベアリング９のスキューによる力が及ぶことがなく、パワーローラはサーボピストンからの力のみを受けて変速制御を行うことができ、各パワーローラ間で伝達トルクがばらついてトロイダル型無段変速機の動力伝達能力が低下するのを最小限にすることができる。
そして、スペーサ１２により球面リング８の傾転軸線方向における変位を確実に上記の通りにすることが可能で、上記の作用効果を完璧に達成することができる。
【００４７】
図４は、本発明の他の実施の形態を示し、本実施の形態においては、トラニオン肩部５ｂから遠い球面リング８の端面８ｄを以下のようにして支持する構成とする。
つまり、トラニオン５間で傾転を同期させるために掛け渡すワイヤ１１用のプーリ１０は通常通り、トラニオン５の下端面から突出するトラニオンシャフト１５に螺合したナット１６で当該トラニオンシャフト１５にサーボピストン６を取り付ける際に、ワッシャ１７を介して締め上げるが、
このときワイヤプーリ１０が、トラニオン肩部５ｂから遠い球面リング８の端面８ｄを押して、球面リング８をトラニオン肩部５ｂとの間に挟んで、傾転軸線Ｏ3 方向に拘束するようにする。
【００４８】
かかる実施の形態においても、球面リング８の端面８ｃとトラニオン肩部５ｂとの間に介在させたスペーサ１２は、球面リング８の傾転軸線方向における変位が、図２に示すニードルベアリング９の内部クリアランスＡに起因した傾きに伴う倒れ量Ｂよりも小さくなるようにクリアランス調整を行うことができ、
結果としてニードルベアリング９の回転中における内部クリアランスＡに起因した傾きに伴うスキューによる力がトラニオン５およびリンク７間に作用するのを最小限にすることができる。
従って、パワーローラにニードルベアリング９のスキューによる力が及ぶことがなく、パワーローラはサーボピストンからの力のみを受けて変速制御を行うことができ、各パワーローラ間で伝達トルクがばらついてトロイダル型無段変速機の動力伝達能力が低下するのを最小限にすることができる。
そして、スペーサ１２により球面リング８の傾転軸線方向における変位を確実に上記の通りにすることが可能で、上記の作用効果を完璧に達成することができる。
【００４９】
しかも本実施の形態においては、既存のワイヤプーリ１０によりトラニオン肩部５ｂとの間に球面リング８を挟んで、ニードルベアリング９の回転中における傾きを抑制することとしたから、コスト上有利であるし、
さらにワイヤプーリ１０の取付け構造も既存のものを利用することができる共に、当該構造により取付けたワイヤプーリ１０の側面がそのまま球面リング８の位置決めを行い得るために、ニードルベアリング９の内外輪相対移動を抑制するための寸法管理が簡便になる。
【００５０】
図５および図６はそれぞれ、図３および図４の実施形態に対して弾性手段としての皿バネ１８，１９を付加し、これらによりリテーナ１３またはワイヤプーリ１０をトラニオン肩部５ｂに向けて付勢するようにしたものである。
これら実施の形態においては、ニードルベアリング９の傾きに関与するクリアランスを常時不変に皆無にしておくことができ、クリアランスに関する寸法管理を全く要することなしに、そして長期不変にニードルベアリングのスキューに関する問題を解消することができる。
【００５１】
図７は、本発明の更に他の実施の形態を示し、本実施の形態においては球面リング８を、トラニオン肩部５ｂと、トラニオン５に螺合したナット２０との間に挟圧し、トラニオン肩部５ｂと球面リング８の対応端面８ｃとの間、およびナット２０と球面リング８の対応端面８ｄとの間にそれぞれスラストニードルベアリング２１を介在させる。
かかる構成においても、球面リング８がトラニオン肩部５ｂとナット２０との間に挟まれて傾転軸線方向の動きを制限されるから、ニードルベアリング９のスキューによる傾転軸線Ｏ3 方向の力がリンクおよびトラニオン間に作用するのを防止することができ、パワーローラ間で伝達トルクがばらついてトロイダル型無段変速機の動力伝達能力が低下するのを回避し得る。
加えて、本実施の形態においては面倒なクリアランスの管理を要することなしに上記の作用効果を確実に達成し得る点で大いに有利である。
【００５２】
図８は、基本的に図４の構成を踏襲するが、球面リング８の端面８ｃとトラニオン肩部５ｂとの間、および球面リング８の端面８ｄとワッシャ１７との間にそれぞれスラストニードルベアリング２２を介在させ、且つ、ナット１６によるピストン６およびワイヤプーリ１０の締め上げ時に、隙間αを残して、これら両スラストニードルベアリング２２間に球面リング８を挟圧するようになす。
かかる構成においても、球面リング８がスラストニードルベアリング２２間に挟まれて傾転軸線方向の移動を制限されることから、ニードルベアリング９のスキューによる傾転軸線Ｏ3 方向の力がリンクおよびトラニオン間に作用するのを防止することができ、パワーローラ間で伝達トルクがばらついてトロイダル型無段変速機の動力伝達能力が低下するのを回避し得る。
そして、本実施の形態においても図７の場合と同様に、面倒なクリアランスの管理を要することなしに上記の作用効果を確実に達成し得る点で大いに有利である。
【００５３】
なお、図３乃至図６におけるスペーサ１２の外径は、球面リング８の対応する端面８ｃの外径よりも大きく、しかし、球面８ａの最大外径よりも小さくするのが良い。
この場合、スペーサ１２が球面リング８との接触面積よりもトラニオン肩部５ｂとの接触面積を大きくされて、スペーサ１２がトラニオン肩部５ｂに対して相対回転するのを防止することができ、当該トラニオン肩部５ｂの摩耗により球面リング８の傾きが大きくなって所期の目的を達成できなくなる不都合を回避することができる。
なおこの場合、スペーサ１２と球面リング８との間で相対回転が発生するが、これらは同じ硬質の材質により作ることから、問題となるような摩耗を生ずることはない。
【００５４】
また、図３におけるリテーナ１３については図示しなかったが、これとスナップリング１４との間に廻り止めを設けて、リテーナ１３がスナップリング１４に対し相対回転するのを防止するのが良い。
この場合、リテーナ１３がスナップリング１４を摩耗させるのを防止することができ、もって、当該スナップリング１４の摩耗により球面リング８の傾きが大きくなって所期の目的を達成できなくなる不都合を回避することができる。
【００５５】
図９は、球面リング８の外側に傾転用ニードルベアリング９を配置したトラニオン支持構造に本発明を適用して実施する場合の形態を示す。
本実施の形態においては、球面リング８をトラニオン５の外周に嵌合し、球面リング８の外球面８ａ上にニードルベアリング９の内輪９ｂを嵌合する。そして、ベアリングニードル９ａをリンク７のトラニオン貫通孔内周面７ａに沿って直接配置することで、トラニオン貫通孔内周面７ａをニードルベアリング９の外輪となす。
【００５６】
ここでニードルベアリング９の内輪９ｂを、リンク７のトラニオン貫通孔内周面７ａに径方向内方へ張り出させて形成した鍔部７ｂと、リンク７のトラニオン貫通孔内周面７ａにスナップリング２３を介して係着したリテーナ２４との間に挟んで取付け、
この際、ニードルベアリング内輪９ｂの傾転軸線Ｏ3 方向における変位を前記各実施の形態におけると同様に制限するようになす。
かかる構成においては、ニードルベアリング９の内輪９ｂが鍔部７ｂとリテーナ２４との間に挟まれて傾転軸線方向の移動を制限されることから、ニードルベアリング９のスキューによる傾転軸線Ｏ3 方向の力がリンクおよびトラニオン間に作用するのを防止することができ、パワーローラ間で伝達トルクがばらついてトロイダル型無段変速機の動力伝達能力が低下するのを回避し得る。
【００５７】
なお本実施の形態においても図示しなかったが、図５につき前述したと同様な皿バネ１８をリテーナ２４に作用させて、
ニードルベアリング内外輪の傾転軸線方向における相対移動に関与するクリアランスを常時不変に皆無にしておくことができ、寸法管理を全く要することなしに、そして長期不変にニードルベアリングのスキューに関する問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トロイダル型無段変速機の一般的な構造を示す縦断正面図である。
【図２】同トロイダル型無段変速機におけるトラニオン支持部を、傾転用ニードルベアリングが回転により傾いた状態で示す拡大図である。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施の形態になるトラニオン支持構造を示す詳細縦断側面図、（ｂ）は、同じくその平面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態になるトラニオン支持構造を示す詳細縦断側面図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形態になるトラニオン支持構造を示す詳細縦断側面図である。
【図６】本発明の更に別の実施の形態になるトラニオン支持構造を示す詳細縦断側面図である。
【図７】本発明の更に他の実施の形態になるトラニオン支持構造を示す詳細縦断側面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態になるトラニオン支持構造を示す詳細縦断側面図である。
【図９】本発明の更に他の実施の形態になるトラニオン支持構造を示す詳細縦断側面図である。
【符号の説明】
１  変速機ケース
２  入出力ディスク
３  パワーローラ
５  トラニオン
６  サーボピストン
７  リンク
８  球面リング
９  傾転用ニードルベアリング
10  ワイヤプーリ
11  傾転同期ワイヤ
12  スペーサ
13  リテーナ
14  スナップリング
15  トラニオンシャフト
16  ナット
17  ワッシャ
18  皿バネ（弾性手段）
19  皿バネ（弾性手段）
20  ナット
21  スラストニードルベアリング
22  スラストニードルベアリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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