(57)【要約】【課題】  装置荷重を増大させることなく、トラニオンを支持するリンクの強度を向上させることができるトロイダル型無段変速機を提供する。【解決手段】  本発明のトロイダル型無段変速機は、回転トルクが入力される入力軸と、それぞれの内側面同士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前記入力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および前記出力側ディスクの中心軸に対して捩れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオン６と、このトラニオン６に支持され且つ前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワ−ロ−ラと、トラニオン６の前記枢軸を揺動自在且つ軸方向に変位自在に支持するリンク２３とを備えて成り、リンク２３の端部外周に位置する領域Ａに研削処理またはショットピーニング処理が施されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転トルクが入力される入力軸と、それぞれの内側面同士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前記入力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および前記出力側ディスクの中心軸に対して捩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、このトラニオンに支持され且つ前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワ−ロ−ラと、前記トラニオンの前記枢軸を揺動自在且つ軸方向に変位自在に支持するリンクとを備えて成るトロイダル型無段変速機において、
前記リンクの端部外周に位置する領域に研削処理またはショットピーニング処理が施されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機として利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用変速機として、図２および図３に略示するようなトロイダル型無段変速機を使用することが一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、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、入力軸１並びに出力軸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トラニオン６，６が設けられている。
【０００３】
また、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、入力側および出力側の両ディスク２，４の間に挟持されている。なお、各変位軸９，９の基端部と先端部は、互いに偏心している。
【０００４】
入力側および出力側の両ディスク２，４の互いに対向する内側面２ａ，４ａの断面はそれぞれ、枢軸５を中心とする円弧或いはこのような円弧に近い曲線を回転させて得られる凹面を成している。そして、球状の凸面に形成された各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａが各内側面２ａ，４ａに当接されている。
【０００５】
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１２が設けられている。この押圧装置１２は、入力側ディスク２を出力側ディスク４に向けて弾性的に押圧している。また、押圧装置１２は、入力軸１と共に回転するカム板（ローディングカム）１３と、保持器１４により保持された複数個(例えば４個)のローラ１５，１５とから構成されている。また、カム板１３の片側面(図２および図３の左側面)には、周方向に亙って凹凸面であるカム面１６が形成され、入力側ディスク２の外側面(図２および図３の右側面)にも同様のカム面１７が形成されている。そして、複数個のローラ１５，１５は、入力軸1に対して放射方向に延びる軸を中心に回転できるように、支持されている。
【０００６】
このような構成のトロイダル型無段変速機においては、入力軸１を回転させると、その回転に伴ってカム板１３が回転し、カム面１６によって複数個のローラ１５，１５が、入力側ディスク２の外側面に設けられたカム面１７に押圧される。この結果、入力側ディスク２が複数のパワーローラ１１，１１に押圧されると同時に、1対のカム面１６，１７と複数個のローラ１５，１５の転動面との押し付け合いに基づいて、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、各パワーローラ１１，１１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に固定された出力軸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あって、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１１，１１の周面１１ａ，１１ａが、図２に示すように、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ように、各変位軸９，９を傾斜させる。
【０００８】
反対に、増速を行なう場合には、各トラニオン６，６を揺動させ、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａが、図３に示すように、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ように、各変位軸９，９を傾斜させる。各変位軸９，９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、中間の変速比が得られる。
【０００９】
更に、図４および図５は、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（例えば特許文献１および特許文献２参照）。ケース２００内において、入力側ディスク２および出力側ディスク４はそれぞれ、円管状の入力軸１８の周囲に、ニードル軸受１９，１９を介して、回転自在および軸方向に変位自在に支持されている。また、ローディングカム式の押圧装置１２を構成するためのカム板１３は、入力軸１８の端部(図４の左端部)の外周面にスプライン係合され、鍔部２０によって入力側ディスク２から離れる方向への移動が阻止されている。また、出力側ディスク４には出力歯車２１がキー２２，２２により結合されており、これら出力側ディスク４と出力歯車２１とが同期して回転するようになっている。
【００１０】
入力軸１８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各トラニオン６，６は、支持板部７の長手方向(図５の左右方向)の両端部に、この支持板部７の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部８，８を有している。そして、この折れ曲がり壁部８，８によって、トラニオン６には、後述するパワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部８，８の外側面(支持板部７と反対側の面)には、各枢軸５，５が互いに同心的に設けられている。
【００１１】
トラニオン６，６の両端部はそれぞれ、一対のリンク（ヨーク）２３，２３に対して揺動自在および軸方向(図４の表裏方向、図５の左右方向)に変位自在に支持されている。また、リンク２３，２３は、支持ポスト９９Ａ，９９Ｂによって支持されている。そして、各トラニオン６，６を構成する支持板部（芯部）７の中央部に形成された円孔１０には、基端部９ａと先端部９ｂとが互いに平行で且つ偏心した変位軸９の基端部９ａが、回転自在に支持されている。また、各支持板部７の内側面から突出する各変位軸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いる。
【００１２】
なお、一対のトラニオン６，６毎に設けられた一対の変位軸９，９は、入力軸１８に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸９，９の先端部９ｂが基端部９ａに対して偏心している方向は、入力側および出力側の両ディスク２，４の回転方向に対して同方向(図５で左右逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１８の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１８の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１８の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。
【００１３】
また、各パワーローラ１１，１１の外側面と各トラニオン６，６を構成する支持板部７の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受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。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉２６，２６と、これら各玉２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。
【００１４】
更に、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２９が結合されており、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ている。
【００１５】
このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１８の回転は、押圧装置１２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、一対のパワーローラ１１，１１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２１より取り出される。
【００１６】
入力軸１８と出力歯車２１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。例えば、図５の左側のパワーローラ１１が同図の右側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の左側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと入力側ディスク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、各トラニオン６，６が、リンク２３，２３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。
【００１７】
その結果、前述の図２および図３に示したように、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，４ａとの当接位置が変化し、入力軸１８と出力歯車２１との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１８と出力歯車２１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及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を構成する支持板部７の内側面との間には、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。
【００１８】
ところで、上記構成のトロイダル型無段変速機において、トラニオン６は、パワーローラ１１に入力されるスラスト力（条件によっては４ｔを超える）を受け、更にその状態で傾転自在に動作する必要があるため、一般に、転がり軸受１５０を使用してリンク２３の保持穴２３ａに保持される。転がり軸受１５０に入力される荷重は、パワーローラ１１のスラスト力の半分であるが、前述したように非常に大きく、そのため、多くの場合、転がり軸受１５０として、耐荷重性の高いニードルベアリングが使用される。
【００１９】
無段変速機を変速させる際には、トラニオン６を上下方向（枢軸５の軸方向…図５の左右方向）に僅かに移動させ、トラニオン６を傾転させる力を発生させる。このようなトラニオン６の上下運動は、転がり軸受（傾転軸受）１５０を介してリンク２３の固定部を支点としたヨーク２３の上下運動を生じさせており、また、このリンク２３の上下運動は、各トラニオン６間の傾転角同期に寄与している。
【００２０】
【特許文献１】特開平１１−２０１２５３号公報
【特許文献２】特開平１０−２０５６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
前述したように、パワーローラ１１には大きな押し付け荷重が作用するため、これらを支持するリンク２３にはトラニオン６を介して大きな荷重が作用する。そのため、リンク２３は、十分な強度を有している必要がある。リンク２３がトラニオン６から受ける荷重は、図６に矢印で示す方向に働く（図６に示す力の方向は等速時のものである。）。そのため、リンク２３の端部外周に位置する領域Ａおよび保持穴２３ａの周囲に位置する領域Ｂには高い引張応力が発生する。
【００２２】
ここで、一般に、鍛造および熱処理を終えた表面は、凹凸が多く、引張荷重等が作用した際に亀裂が生じ易い。これに対し、表面に研削処理を施すことにより、引張強度が増すことが知られている。
【００２３】
保持穴２３ａは、摺動面となるため、通常、前記研削処理が施される。したがって、高い応力が発生する前記領域のうち、保持穴２３ａの周囲に位置する領域Ｂは強度が高い。これに対し、領域Ａは、リンク２３の端部外周面であるため、リンク２３の主体のように表面形状および表面粗さを高精度に設定する必要もなく、鍛造および熱処理後の加工が特に行なわれていない。したがって、リンク２３の強度を向上させるためには、領域Ａの強度の向上が必要になる。
【００２４】
リンク２３の強度、特に領域Ａの強度を確保する方法としては、例えば、保持穴２３ａの肉厚を径方向で厚くするなど、リンク２３の形状を大きくしたり、あるいは、リンク２３の板厚を増大することが考えられるが、このような方法では、装置の荷重が増大し、トロイダル型無段変速機を搭載する車両の燃費を向上させる上で好ましくない。
【００２５】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、装置荷重を増大させることなく、トラニオンを支持するリンクの強度を向上させることが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。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、回転トルクが入力される入力軸と、それぞれの内側面同士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前記入力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および前記出力側ディスクの中心軸に対して捩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、このトラニオンに支持され且つ前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワ−ロ−ラと、前記トラニオンの前記枢軸を揺動自在且つ軸方向に変位自在に支持するリンクとを備えて成るトロイダル型無段変速機であって、前記リンクの端部外周に位置する領域に研削処理またはショットピーニング処理が施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１に記載のトロイダル型無段変速機によれば、リンクの端部外周に位置する領域に研削処理またはショットピーニング処理が施されているので、この領域での引張強度が増大するため、リンクの強度を十分に確保しつつ、リンクの軽量化を図ることができる。つまり、装置荷重を増大させることなく、リンクの強度を向上させることができる。そのため、安全且つ小型で低燃費のトロイダル型無段変速機を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、トラニオン６を支持するリンク２３の性状にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図２〜図６と同一の符号を付してその詳細な説明を省略することにする。
【００２９】
図１に示すように、リンク２３には円形の保持穴２３ａが設けられており、この保持穴２３ａには、図中に破線で示すようにトラニオン６が挿入される。すなわち、トラニオン６に作用する荷重をリンク２３に伝達する構造となっている。
【００３０】
また、リンク２３は保持穴２３ａを中心に上下対称の形状を成しており、１つのリンク２３に２つのトラニオン６を挿入することにより、互いに作用する荷重をリンク２３内で相殺する構造となっている。なお、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機では、リンク２３が更に２つ組み合わされた構造を成しており、４つのトラニオン６が保持穴２３ａに挿入され、互いに作用する荷重を相殺するように構成される。
【００３１】
また、リンク２３は、変速時には、保持穴２３ａに挿入されるトラニオン６の枢軸５を中心に揺動することにより、相対するトラニオン６が互い違いに上下運動することを可能にする。その動きを支持するために、保持穴２３ａとトラニオン６との接合面は、保持穴２３ａ側もしくはトラニオン６側が球面によって形成され、研削処理によって精度や寿命が向上されるのが一般的である。そのため、本実施形態においては、保持穴２３ａとトラニオン６との接合面のうちリンク２３側（保持穴２３ａの周囲に位置する領域Ｂを含む）が球面に形成されるとともに、この面に研削処理が施されている。このように、リンク２３側を球面にすると、リンク２３側の肉厚を大きく確保でき、リンク２３の強度を向上させることができる。
【００３２】
ところで、トラニオン６に荷重が作用すると、リンク２３が外側に押され、領域Ａと領域Ｂとに大きな応力が作用する。従来、リンクの端部外周に位置する領域Ａは、熱処理の後、特に加工が施されていなかったため、研削処理される領域Ｂに比較して強度が低かった。そのため、領域Ａで十分な強度を確保するべく、領域Ａの部分の板厚を厚くしたり、保持穴２３ａから外周面までの幅を大きくする必要があったが、これがリンク２３の軽量化を阻む要因となっていた。したがって、本実施形態では、リンク２３の外周に位置する領域（具体的には、枢軸５と直交する方向に沿うリンク２３の端部外周領域）Ａにショットピーニング処理を施している。そのため、従来に比べて強度が向上し、結果的に、リンク２３の更なる小型化および軽量化を図ることができる。
【００３３】
また、本実施形態において、支持ポスト９９Ａ，９９Ｂが挿入されるリンク２３のセンターポール穴５０の上部には、座ぐり部５２が設けられている。このような座ぐり部５２ではリンク２３に荷重がかかる際に生じる応力が小さい。そのため、リンク２３の板厚を薄くして軽量化しても強度の低下は殆ど生じない。
【００３４】
また、リンク２３の左右端部付近には、トラニオン６の過剰な揺動を抑止するための傾転ストッパ５４が設けられている。リンク２３の応力は端部において大きくなるため、この部位に傾転ストッパ５４を設けることにより、リンク２３の強度を更に強くすることができる。また、本実施形態では、傾転ストッパ５４から中央のピン穴５６にかけて、リンク２３の端部の板厚が次第に厚くなっており、これにより、ピン穴５６の近傍で十分な強度を確保している。
【００３５】
なお、本実施形態では、領域Ａにショットピーニング処理を施しているが、研削処理を領域Ａに施しても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、シングルキャビティ型、ダブルキャビティ型等の様々なタイプのトロイダル型無段変速機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係るリンクの保持穴周辺の側面図、（ｂ）は（ａ）のリンクの保持穴周辺の正面図である。
【図２】従来から知られている基本的構成を最大減速時の状態で示す側面図である
【図３】従来から知られているトロイダル型無段変速機の基本的構成を最大増速時の状態で示す側面図である。
【図４】従来の具体的構造の一例を示す断面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図６】リンクの保持穴周辺の拡大正面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，１８  入力軸
２    入力側ディスク
４    出力側ディスク
５    枢軸
６    トラニオン
１１    パワーローラ
２３    リンク
Ａ，Ｂ    領域
【図１】
2006064129.tif 000003
【図２】
2006064129.tif 000004
【図３】
2006064129.tif 000005
【図４】
2006064129.tif 000006
【図５】
2006064129.tif 000007
【図６】
2006064129.tif 000008