(57)【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、互いに平行で且つ偏心した支持軸部及び枢支軸部を有し、このうちの支持軸部により上記トラニオンに回転自在に支持されて、上記枢支軸部をこのトラニオンの内側面から突出させた変位軸と、上記枢支軸部の周囲に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、このパワーローラの外側面に添設して設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転を許容するスラスト玉軸受と、このスラスト玉軸受を構成する外輪の外側面と上記トラニオンの内側面との間に設けられ、上記パワーローラから上記外輪に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部及び上記外輪が上記支持軸部を中心として揺動する事を許容するスラストニードル軸受とを備え、上記第一、第二のディスクの内側面はそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、パワーローラの周面は球面状の凸面であり、この周面と上記内側面とが互いに当接しており、且つ、次の▲１▼▲２▼の条件を満たすトロイダル型無段変速機。
▲１▼  上記スラストニードル軸受を構成する複数のニードルの長さは、当該ニードルの配置位置との関係で異なる。
▲２▼  上記各ニードルは、当該ニードルの端部が、各ニードルの長さ方向に関して隣接して設けられた他の部材と干渉しない限り長いものを使用する。
【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、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図２〜３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】
これら各トラニオン６、６は、両端部外側面に上記枢軸５、５を設けている。又、これら各トラニオン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を中心としてこれら各トラニオン６、６を揺動させる事により、上記各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。上記各トラニオン６、６に支持されたこれら変位軸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、これら各パワーローラ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】
又、これら入力側、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上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａは、上記各内側面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、弾性的に押圧している。この押圧装置９は、上記入力軸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１２、１２とから構成されている。上記カム板１０の片側面（図２〜３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２〜３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、上記入力軸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、１２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、前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との噛合に基づいて、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、前記枢軸５、５を中心として前記各トラニオン６、６を揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図２に示す様に、上記入力側ディスク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、上記各トラニオン６、６を揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図３に示す様に、上記入力側ディスク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。これら各変位軸７、７の傾斜角度を図２と図３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４〜７は、実願昭６３−６９２９３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４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に向けて押圧しつつ回転させる、ローディングカム型の押圧装置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４の表裏方向、図５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、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。このうちの支持軸部２１、２１を上記各円孔２３、２３の内側に、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、別のニードル軸受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の回転方向に対して同方向（図５で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１５の配設方向に対してほぼ直行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、構成部品の寸法精度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、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２６、２６と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、これら各玉２９、２９を転動自在に保持する円環状の保持器２８、２８と、円環状の外輪３０、３０とから構成されている。この様な各スラスト玉軸受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３０、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、それぞれが図６〜７に示す様な、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。又、これらレース３１と保持器３２とは、前記支持軸部２１を中心とする円環部３４ａ、３４ｂと、各円環部３４ａ、３４ｂの一部外周縁から直径方向外方に突出した突出部３５ａ、３５ｂとを有する。
【００１４】
この様なスラストニードル軸受２７、２７は、上記レース３１、３１を前記各トラニオン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。尚、上記各突出部３５ａ、３５ｂの配置方向は、前記支持軸部２１、２１に対する枢支軸部２２、２２の偏心方向に一致させている。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及びこれら各外輪３０、３０が上記支持軸部２１、２１を中心として揺動する事を許容する。
【００１５】
更に、上記各トラニオン６、６の一端部（図５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３８、３８内に油密に嵌装している。
【００１６】
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。
【００１７】
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５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。
【００１８】
この結果、前述の図２〜３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。
【００１９】
この様に上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比を変化させるべく、前記変位軸７、７の傾斜角度を変化させる際には、これら各変位軸７、７が前記各支持軸部２１、２１を中心として僅かに回動する。この回動の結果、前記各スラスト玉軸受２６、２６の外輪３０、３０の外側面と上記各トラニオン６、６の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受２７、２７が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為に要する力が小さくて済む。
【００２０】
又、刊行物等には記載されていないが、図６の構造に準じたスラストニードル軸受として本発明者等は先に、図８に示す様なスラストニードル軸受を考えた。このスラストニードル軸受は、円環状の主保持器３９と円弧状の副保持器４０ａ、４０ｂとを有し、各保持器３９、４０ａ、４０ｂにそれぞれ複数本ずつのニードル３３、３３を、それぞれのポケット４１、４１内に転動自在に保持して成る。このうちの主保持器３９は、変位軸７を構成する支持軸部２１の周囲に配置し、副保持器４０ａ、４０ｂは支持軸部２１に対する枢支軸部２２の偏心方向に合わせて、上記主保持器３９の外側部分に配置している。何れにしても従来のスラストニードル軸受の場合には、複数のニードル３３、３３として、総て外径及び長さが同じものを使用していた。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、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、次に述べる様な、解決すべき点がある。即ち、スラスト玉軸受２６、２６の外輪３０、３０の外側面と各トラニオン６、６の内側面との間に設けるスラストニードル軸受２７に加わるスラスト荷重が、面方向に亙って不均一になる。この様なスラスト荷重の不均一は、パワーローラ８、８に加わるスラスト荷重に基づき、上記各トラニオン６、６が弾性変形する事で生じる。
【００２２】
即ち、トロイダル型無段変速機の運転時に上記各トラニオン６、６は、上記スラスト荷重に基づいて長さ方向に亙って弾性変形する。そして、これら各トラニオン６、６の内側面と上記各外輪３０、３０の外側面との距離が不均一になる。この場合に上記各トラニオン６、６は、パワーローラ８、８を通じて長さ方向中間部に加わるスラスト荷重に基づき、長さ方向に亙って円弧形に弾性変形する。従って、上記内側面と外側面との距離は、長さ方向中央部で大きく、両端部で小さくなる。
【００２３】
この様にスラストニードル軸受２７、２７により支承すべき２面間の距離が不均一になるにも拘らず従来構造の場合には、上記スラストニードル軸受２７、２７を構成する複数本のニードル３３、３３として、外径及び長さが同じものを使用していた。この為、上記スラスト荷重が総てのニードル３３、３３に均一に加わらず、一部のニードル３３、３３に大きく加わる。例えば、図８に示した構造の場合には、トラニオン６の内側面の長さ方向（図８の上下方向）両端部に配置されたニードル３３、３３に大きなスラスト荷重が作用し、長さ方向中央部に配置されたニードル３３、３３には小さなスラスト荷重しか作用しない。
【００２４】
この結果、トラニオン６の内側面の長さ方向両端部に配置されたニードル３３、３３、並びにこのニードル３３、３３の転動面と対向する軌道面の負担が大きくなり、これら各面の疲れ寿命が短くなる等、十分な耐久性を確保できない。又、スラスト転がり軸受の転動体であるスラスト玉軸受２６の玉２９、２９と外輪３０との接触荷重は、トラニオン６の長さ方向両端部付近で大きくなる為、上記スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２６の疲れ寿命も短くなる。
本発明のトロイダル形無段変速機は、上述の様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２５】
【課題を解決する為の手段】
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、互いに平行で且つ偏心した支持軸部及び枢支軸部を有し、このうちの支持軸部により上記トラニオンに回転自在に支持されて、上記枢支軸部をこのトラニオンの内側面から突出させた変位軸と、上記枢支軸部の周囲に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、このパワーローラの外側面に添設して設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転を許容するスラスト転がり軸受と、このスラスト転がり軸受を構成する外輪の外側面と上記トラニオンの内側面との間に設けられ、上記パワーローラから上記外輪に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部及び上記外輪が上記支持軸部を中心として揺動する事を許容するスラストニードル軸受とを備える。そして、上記第一、第二のディスクの内側面はそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、パワーローラの周面は球面状の凸面であり、この周面と上記内側面とが互いに当接している。
【００２６】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、次の▲１▼▲２▼の条件を満たす。
▲１▼  上記スラストニードル軸受を構成する複数のニードルの長さは、当該ニードルの配置位置との関係で異なる。
▲２▼  上記各ニードルは、当該ニードルの端部が、各ニードルの長さ方向に関して隣接して設けられた他の部材と干渉しない限り長いものを使用する。
【００２７】
【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。
【００２８】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、トラニオンの内側面とスラスト転がり軸受を構成する外輪の外側面との間に設けるスラストニードル軸受に、ほぼその全面に亙って均一なスラスト荷重が加わる。
即ち、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、ニードルを上記両面間のほぼ全長に亙って、これら各ニードルの軸方向に関して途中で途切れる回数を少なく抑えた状態で配置する事が可能となる。上記トラニオンが弾性変形する際には、軸方向に関して途中で途切れずに配置された長いニードルも、上記トラニオンと同方向に弾性変形する事になる。即ち、パワーローラに加わるスラスト方向の荷重は、上記長いニードルを弾性変形させつつ、上記トラニオンを弾性変形させる事になる。この場合、この長いニードルは、上記スラスト方向の荷重が上記トラニオンを弾性変形させる事に対する抵抗になる。従って、スラストニードル軸受によるトラニオンのバックアップ性能、即ち、このトラニオンの変形を抑える性能が向上し、このトラニオンが弾性変形しにくくなり、複数のニードルに加わるスラスト荷重の均一化が図られる。又、スラスト転がり軸受の転動体と外輪との接触荷重の均一化も図られる。
【００２９】
【実施例】
図１は、本発明の実施例を示している。尚、本発明の特徴は、スラストニードル軸受２７（図８参照）を構成する複数のニードル３３、３３（図８参照）に均一にスラスト荷重を加え、このニードル３３、３３並びにこのニードル３３、３３が対向する部材並びにスラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２６の耐久性向上を図るべく、このニードル３３、３３の長さを配置位置との関係で工夫した点にある。
その他の部分の構造及び作用は、例えば前述した様な、従来から知られたトロイダル型無段変速機と同様である。よって、従来構造と同等部分に関する説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００３０】
本発明のトロイダル型無段変速機に組み込む、上記スラストニードル軸受２７を構成する複数のニードル３３、３３（図８参照）の長さは、当該ニードル３３、３３の配置位置との関係で異ならせている。即ち、各ニードル３３、３３は、当該ニードル３３、３３の端部が他の部材、即ち、各ニードル３３、３３の長さ方向に関して隣接して設けられる、トラニオン６や変位軸７と干渉しない限り、長いものを使用している。
【００３１】
この為に図示の例では、変位軸７の支持軸部２１（図５参照）の２／３程度を囲むＡ部分には、比較的短いニードル３３、３３を使用し、残り部分のうちでトラニオン６の幅方向中央位置のＢ部分には、最も長いニードル３３、３３を使用している。そして、このＢ部分の両側に位置するＣ、Ｃ部分には、中間の長さ寸法を有するニードル３３、３３を使用している（Ｂ＞Ｃ＞Ａ）。
【００３２】
この様にニードル３３、３３の長さ寸法を設置位置に応じて変える事により、図１と図８とを比較すれば明らかな通り、複数のニードル３３、３３を、トラニオン６の内側面とスラスト玉軸受２６の外輪３０（図５参照）の外側面とのほぼ全長に亙って、これら各ニードルの軸方向に関して途中で途切れる回数を少なく抑えた状態で配置する事が可能となる。上記トラニオン６が弾性変形する際には、軸方向に関して途中で途切れずに配置された、上記Ｂ部分及びＣ部分に存在する長いニードルも、上記トラニオン６と同方向に弾性変形する事になる。即ち、パワーローラ８（例えば図５参照）に加わるスラスト方向の荷重は、上記Ｂ、Ｃ部分に存在する長いニードルを弾性変形させつつ、上記トラニオン６を弾性変形させる事になる。この場合、上記Ｂ、Ｃ部分に存在する長いニードルは、上記スラスト方向の荷重が上記トラニオン６を弾性変形させる事に対する抵抗になる。従って、スラストニードル軸受２７によるトラニオン６のバックアップ性能、即ち、このトラニオン６の変形を抑える性能が向上し、このトラニオン６が弾性変形しにくくなる。この結果、このトラニオン６の内側面と上記外輪３０の外側面との間隔が不均一になる程度を緩和して、複数のニードル３３、３３に加わるスラスト荷重の均一化が図られる。
【００３３】
【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、スラストニードル軸受部分並びにスラスト転がり軸受の耐久性並びに信頼性を向上させて、このスラストニードル軸受及びスラスト転がり軸受を組み込んだトロイダル型無段変速機の耐久性並びに信頼性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す、トラニオン内側面部分の略図。
【図２】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３】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図４】従来の具体的構造の１例を示す断面図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】従来構造に組み込まれていたスラストニードル軸受を、図１と同方向から見た図。
【図７】図６の拡大Ｂ−Ｂ断面図。
【図８】従来構造に準じて製作したスラストニードル軸受を示す、図６と同様の図。
【符号の説明】
１    入力軸
２    入力側ディスク
２ａ  内側面
３    出力軸
４    出力側ディスク
４ａ  内側面
５    枢軸
６    トラニオン
７    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    枢支軸部
２３    円孔
２４、２５  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
３４ａ、３４ｂ  円環部
３５ａ、３５ｂ  突出部
３６    駆動ロッド
３７    駆動ピストン
３８    駆動シリンダ
３９    主保持器
４０ａ、４０ｂ  副保持器
４１    ポケット
【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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