(57)【要約】【課題】一体型出力側ディスクを回転自在に保持して軸方向位置を決める２つの軸受の寿命に大きな差がでるのを抑制して、軸受を長寿命化することが可能なトロイダル型無段変速機および無段変速装置を提供する。【解決手段】このトロイダル型無段変速機では、一対の出力側ディスクが一体となっている一体型出力側ディスク３Ａと、一体型出力側ディスク３Ａと一体に回転する太陽歯車１１０を備える。一体型出力側ディスク３Ａは、その軸方向両端部に、それぞれ、一体型出力側ディスク３Ａを回転自在に支持するスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂを有する。一方のスラスト軸受８０Ｂより他方のスラスト軸受８０Ａの方が、動定格荷重が大きくなっている。はすば歯車である太陽歯車１１０に基づく一体型出力側ディスク３Ａから作用するスラスト荷重を主に動定格荷重が大きな他方のスラスト軸受８０Ａで受けるようになっている。【選択図】図１
2015224752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心的に設けられた一対の外側ディスクと、
当該一対の外側ディスクの間に同心的に設けられるとともに一対の前記外側ディスクにそれぞれ対向する内側ディスクと、
互いに対向する前記外側ディスクと前記内側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、
前記内側ディスクと一体に回転自在に設けられる動力伝達用のはすば歯車と、
前記内側ディスクの軸方向両端部にそれぞれ設けられ、当該内側ディスクを軸方向に位置決めするとともに軸回りに回転可能に支持する一対のスラスト荷重を受ける軸受とを備えるトロイダル型無段変速機であって、
一対の前記軸受のうちの一方の前記軸受の動定格荷重より他方の前記軸受の動定格荷重を大きくし、かつ、所定条件下において、前記はすば歯車からのスラスト荷重が前記内側ディスクを介して他方の前記軸受に作用するように、前記はすば歯車の歯のねじれ方向が設定されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
前記外側ディスクおよび前記内側ディスクの中心部を貫通する軸と、
前記内側ディスクの内周部に、当該内側ディスクと一体に回転可能に設けられるとともに、前記軸が貫通する中空軸とを備え、
前記中空軸が前記内側ディスクの内周部から前記軸の一方の端部だけに向かって延出し、
一対の前記軸受のうちの一方の前記軸受が前記内側ディスクの前記中空軸が延出している一方の軸方向端部に設けられ、前記動定格荷重が一方の前記軸受より大きな他方の前記軸受が前記内側ディスクの他方の端部に設けら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。
【請求項３】
請求項２に記載の前記中空軸を有するトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを備える無段変速装置であって、前記内側ディスクから延出する前記中空軸の先端部に前記遊星歯車機構を構成する歯車のうちの１つの前記はすば歯車としての太陽歯車が設けられ、
前記所定条件下において、他方の前記軸受に、前記太陽歯車が設けられた前記中空軸と一体に回転可能な前記内側ディスクからのスラスト荷重が作用するように、前記太陽歯車の歯のねじれ方向が設定されていることを特徴とする無段変速装置。
【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などに利用可能なトロイダル型無段変速機および無段変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機が知られている。
このダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図２および図３に示すように構成されている。図２に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。
【０００３】
入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板（ローディングカム）７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された中間壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。
【０００４】
出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１とともに回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面；トラクション面とも言う）２ａ，２ａと出力側ディスク３，３の内側面（凹面；トラクション面とも言う）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図３参照）が回転自在に挟持されている。
【０００５】
図２中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図２の右面）は、入力軸１の外周面に形成されたネジ部に螺合されたローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力（予圧）を付与する。
【０００６】
図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３に示すように、ケーシング５０の内側には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図３においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、支持板部１６の長手方向(図３の上下方向)の両端部に、この支持板部１６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２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、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２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。
【０００７】
支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部（第１の軸部）２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３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１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部（第２の軸部）２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。
【０００８】
また、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４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３の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受３０を介して揺動自在に支持されている。また、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図２の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は円筒面として、球面ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ（シリンダボディ）３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。
【０００９】
なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１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２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図３で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１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１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１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。
【００１０】
また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６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（スラスト軸受）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（以下、転動体という）２６，２６と、これら各転動体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（大端面）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。
【００１１】
また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、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、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。
【００１２】
さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図３の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。
【００１３】
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１の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、さらにこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。
【００１４】
入力軸１と出力歯車４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３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位する。例えば、図３の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。
【００１５】
その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａ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１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動（傾転）する。
【００１６】
その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４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１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。
【００１７】
ところで、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては、図４に示すように、ダブルキャビティ式トロイダル型変速機であるトロイダル型無段変速ユニット７１と、遊星歯車機構を有する遊星歯車ユニット１００とを組み合わせて、無段変速装置である変速比無限大変速機（ＩＶＴ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ））としたものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【００１８】
この無段変速装置は、例えば、図示しない低速用クラッチおよび高速用クラッチを備え、これらの接続および切断に基づき、低速モードと高速モードを切り替えられるようになっている。
【００１９】
低速モードでは、無段変速装置全体としての変速比は、無限大に変化する。すなわち、トロイダル型無段変速ユニット７１の変速比を調節することにより、無段変速装置全体の出力を、停止状態を挟んで、正転と、逆転とに変換自在となる。高速モードでは、トロイダル型無段変速ユニット７１の変速比を大きくする程、無段変速装置全体としての変速比が大きくなる。
【００２０】
このような無段変速装置においては、例えば、特許文献１，２に記載された無段変速装置や、図４に示す無段変速装置のように、トロイダル型無段変速ユニット７１と、遊星歯車ユニット１００とを同軸上で繋げて配置したものが知られている。
【００２１】
このような無段変速装置のダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速ユニット７１は、一対の入力側ディスク（外側ディスク）２，２の間に配置される一対の出力側ディスク３，３の背面同士を接合した状態に、一対の出力側ディスク３，３を一体にした一体型出力側ディスク３Ａを有する。一体型出力側ディスク３Ａの外周面には、回転数を検出するための凹凸を有する回転数検出部４Ａが設けられている。
【００２２】
一体型出力側ディスク３Ａには、内周部に入力軸１が貫通する中空軸７２が挿入されるとともに、一体型出力側ディスク３Ａでは、中空軸７２が挿入された貫通孔の内周面と中空軸７２の外周面とが例えばスプライン嵌合しており、一体型出力側ディスク３Ａと中空軸７２とが一体に回転可能となっている。なお、入力側ディスク２，２、入力軸１、一体型出力側ディスク３Ａ、中空軸７２は、同軸上に配置されている。
【００２３】
中空軸７２は、一対の入力側ディスク２，２のうちの背面に押圧装置１２を有する他方の入力側ディスク２ではなく、その反対側の一方の入力側ディスク２を貫通するように一体型出力側ディスク３Ａから延出している。また、無段変速装置においては、一方の入力側ディスク２の背面側に遊星歯車ユニット１００が設けられている。図４に示す無段変速装置では、中空軸７２が遊星歯車ユニット１００側の一方の入力側ディスク２を貫通して遊星歯車ユニット１００に至っている。
【００２４】
一方の入力側ディスク２は、中空軸７２に対してラジアル軸受を介して回転自在に支持されるとともに、一方の入力側ディスク２の背面側に遊星歯車ユニット１００のキャリア１０１が、当該入力側ディスク２と一体に回転可能に接合されている。また、キャリア１０１は、入力軸１に一体に回転可能に接合されており、キャリア１０１および一方の入力側ディスク２は、入力軸１と一体に回転可能になっている。また、キャリア１０１は、入力軸１に取り付けられたコッター７４により、押圧装置１２から離れる方向への移動が規制されている。
【００２５】
キャリア１０１は、同軸上に間隔をあけて平行に配置された一対の円板が一体に回転可能になっており、これらの円板に周方向に並んで複数（例えば４つ）の回転軸１０３が固定され、これら回転軸にそれぞれ２つずつの遊星歯車１０４，１０５が回転自在に支持されている。各回転軸１０３の２つの遊星歯車１０４，１０５は、その外周の歯が設けられた部分が軸方向に間隔をあけて配置されているが、それより内周側の部分が一体に繋がれた状態となっており、各回転軸１３回りを２つの遊星歯車１０４，１０５が一体に回転するようになっている。
【００２６】
また、各回転軸１０３に支持される２つずつの遊星歯車１０４，１０５のうちの一方の入力側ディスク２に近い側の遊星歯車１０４は、中空軸７２の遊星歯車ユニット１００側の端部に設けられ、一体型出力側ディスク３Ａと一体に回転する出力歯車である太陽歯車１１０と噛み合っている。したがって、遊星歯車ユニット１００において、遊星歯車１０４，１０５を回転自在に保持するキャリア１０１は、入力軸１および入力側ディスク２，２と一体に回転し、当該キャリア１０１に支持されている４対（複数対）の遊星歯車１０４，１０５は、一体型出力側ディスク３Ａおよび中空軸７２と一体に回転する太陽歯車１１０に噛み合っている。
【００２７】
したがって、遊星歯車１０４，１０５は、入力側ディスク２，２と同様に回転するように公転し、この入力側ディスク２，２と一体型出力側ディスク３Ａとの回転差に基づいて自転するようになっている。なお、他方の遊星歯車１０５は、例えば、図示しないリング歯車（内歯車）に噛みあって公転と自転とに基づく回転を伝達するようになっている。
【００２８】
また、このようなダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂを支持する上下の球面ポスト６４，６８が、上下で繋がれた一体型の柱状ポスト６９になっている。柱状ポスト６９の上下端部にそれぞれ球面ポスト６４，６８が配置され、柱状ポスト６９の中央部に入力軸１が貫通している。また、一対の柱状ポスト６９は、一体型出力側ディスク３４を挟むように、左右に離間して配置されている。
【００２９】
また．一体型出力側ディスク３Ａの軸方向の両端部と、一対の柱状ポスト６９との間には、それぞれスラスト軸受（スラスト玉軸受）８０Ａ，８０Ｂが配置されている。なお、押圧装置１２に近い側の柱状ポスト６９と一体型出力側ディスク３Ａとの間のスラスト軸受８０Ａと、押圧装置１２から遠く遊星歯車ユニット１００に近い側の柱状ポスト６９と一体型出力側ディスク３Ａとの間のスラスト軸受８０Ｂとは、同じ規格の軸受が用いられている。すなわち、一方のスラスト軸受８０Ａと、他方のスラスト軸受８０Ｂとは同じ諸元の軸受が用いられている。
【００３０】
スラスト軸受８０Ａ，８０Ｂは、例えば、周知のスラスト玉軸受であり、柱状ポスト６９に当接している外輪と、一体型出力側ディスク３Ａの軸方向の端部に当接している内輪と、これらの間を転動する転動体としての玉と、玉を所定間隔で回転自在に保持する保持器とを備える。外輪および内輪の互いに対向する軌道面には、玉が転動する溝が形成されている。
【００３１】
また、押圧装置１２は、油圧式のものが用いられている。また、遊星歯車ユニット１００を構成する遊星歯車１０４，１０５、太陽歯車１１０等の歯車は、はすば歯車となっている。特許文献２には、遊星歯車機構のはすば歯車によるスラスト荷重の方向を規定することが記載されている。なお、図４および後述の図１において、遊星歯車ユニット１００は、一部だけが図示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開平２００３−３１４６４５号公報
【特許文献２】特許４０５５５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
ところで、一体型出力側ディスク３Ａには、押圧装置１２から軸方向に沿う力が作用するが、ダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速ユニット７１においては、押圧装置１２に近い側の一方の入力側ディスク２側からパワーローラ１１を介して押圧装置１２による押圧力が一体型出力側ディスク３Ａに作用し、遊星歯車ユニット１００に近い側の他方の入力側ディスク２から押圧装置１２による押圧力の反力が一体型出力側ディスク３Ａに作用する。これら押圧力と反力とが一体型出力側ディスク３Ａで相殺されるので、上述のスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂは、基本的に押圧装置１２の押圧力を受けるためのものではなく、主に一体型出力側ディスク３Ａの軸方向位置を決めるためのものとなっている。
【００３４】
しかし、中空軸７２を介して一体型出力側ディスク３Ａと一体に回転する出力歯車としての太陽歯車１１０は、はすば歯車となっていることから、この太陽歯車１１０と噛み合う遊星歯車１０４との間の伝動に基づいて一体型出力側ディスク３Ａにスラスト荷重が作用する。すなわち、一体型出力側ディスクには、中空軸７２からスラスト荷重が作用することになる。
したがって、一体型出力側ディスク３Ａの回転に基づいて、一方のスラスト軸受８０Ａまたは他方のスラスト軸受８０Ｂにスラスト反力として荷重（アキシアル荷重）が作用する、これにより、同形状で同規格、すなわち動定格荷重が同じとなる２つのスラスト軸受８０Ａ、８０Ｂにおいては、作用する荷重が異なることになり、大きな荷重がかかる方のスラスト軸受８０Ａ、８０ｂの寿命が短くなってしまう。
【００３５】
なお、無段変速装置では、例えば、運転条件によって、一体型出力側ディスク３Ａからスラスト軸受８０Ａ、８０Ｂに作用するスラスト荷重の方向が変わるので、はすば歯車の歯のねじれ方向だけから一対のスラスト軸受８０Ａ、８０Ｂのうちのどちらのスラスト軸受８０Ａ、８０Ｂの寿命が短くなるかを単純に決めることはできない。
【００３６】
上述の運転条件としては、加速している場合、減速している場合、前進走行している場合、後進走行している場合、上述の変速比無限大の無段変速装置における高速モードの場合（高速走行している場合）、同じく低速モードの場合（低速で前進または後進している場合）等である。
【００３７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、一体型出力側ディスクを回転自在に保持して軸方向位置を決める２つの軸受の寿命に大きな差がでるのを抑制して、軸受を長寿命化することが可能なトロイダル型無段変速機および無段変速装置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】
【００３８】
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、同心的に設けられた一対の外側ディスクと、
当該一対の外側ディスクの間に同心的に設けられるとともに一対の前記外側ディスクにそれぞれ対向する内側ディスクと、
互いに対向する前記外側ディスクと前記内側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、
前記内側ディスクと一体に回転自在に設けられる動力伝達用のはすば歯車と、
前記内側ディスクの軸方向両端部にそれぞれ設けられ、当該内側ディスクを軸方向に位置決めするとともに軸回りに回転可能に支持する一対のスラスト荷重を受ける軸受とを備えるトロイダル型無段変速機であって、
一対の前記軸受のうちの一方の前記軸受の動定格荷重より他方の前記軸受の動定格荷重を大きくし、かつ、所定条件下において、前記はすば歯車からのスラスト荷重が前記内側ディスクを介して他方の前記軸受に作用するように、前記はすば歯車の歯のねじれ方向が設定されていることを特徴とする。
【００３９】
このような構成によれば、はすば歯車に基づくスラスト荷重が、内側ディスクを回転自在に支持するとともに軸方向位置を決める一対の軸受のうちの一方の軸受より他方の軸受側に多くかかることにより、一方の軸受より他方の軸受の寿命が短くなる虞がある場合に、寿命が短くなる虞がある他方のスラスト軸受の動定格荷重を大きく設定することにより、他方のスライド軸受の寿命が一方のスライド軸受の寿命より短くなるのを抑制できる。
【００４０】
また、他方のスラスト軸受側に所定条件下ではすば歯車からスラスト荷重が作用するように、はすば歯車の歯のねじれ方向が設定されている。この所定条件として、例えば、トロイダル型無段変速機の運転において、最も長い時間に渡って動作している条件や、スラスト荷重が最も大きくなる条件などが挙げられる。基本的には、トロイダル型無段変速機を実際に動作させた際に、他方のスラスト軸受の寿命を最も縮める条件が所定条件となる。
【００４１】
本発明の前記構成において、前記外側ディスクおよび前記内側ディスクの中心部を貫通する軸と、
前記内側ディスクの内周部に、当該内側ディスクと一体に回転可能に設けられるとともに、前記軸が貫通する中空軸とを備え、
前記中空軸が前記内側ディスクの内周部から前記軸の一方の端部だけに向かって延出し、
一対の前記軸受のうちの一方の前記軸受が前記内側ディスクの前記中空軸が延出している一方の軸方向端部に設けられ、前記動定格荷重が一方の前記軸受より大きな他方の前記軸受が前記内側ディスクの他方の端部に設けられていることが好ましい。
【００４２】
このような構成によれば、動定格荷重を大きくする他方のスラスト軸受側は、内側ディスクから中空軸が延出しておらず、スラスト軸受の内周側に基本的に軸があるだけなので、一方のスラスト軸受のように内周側に軸が貫通する中空軸がある場合に比較して、スラスト軸受の内周面と外周面との間の径方向の幅を大きくすることが可能となる。スラスト軸受においては、例えば、玉（転動体）の径を大きくすることにより、動定格荷重を大きくすることが可能であり、一方のスラスト軸受の動定格荷重より、他方のスラスト軸受の動定格荷重を容易に大きくすることができる。なお、はすば歯車は、中空軸の延出した端部に設けられている。
【００４３】
また、本発明の前記構成において、車両に搭載され、前記所定条件は、前記車両が前進走行している場合であることが好ましい。
【００４４】
このような構成によれば、一般的な車両、例えば、乗用車、バス、トラック等の自動車や自動二輪車においては、前進走行している状態が最も長く、後進走行している時間が短い。そこで、前進走行時に、はすば歯車と一体に回転する内側ディスクによりスラスト軸受にかかるスラスト荷重の方向が、動定格荷重が大きな他方のスラスト軸受となるように、はすば歯車の歯のねじれ方向を決めることにより、一対のスラスト軸受のうちの１つのスラスト軸受の寿命が短くなってしまうのを抑制できる。
【００４５】
また、本発明の無段変速装置は、前記中空軸を有するトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを備える無段変速装置であって、前記内側ディスクから延出する前記中空軸の先端部に前記遊星歯車機構を構成する歯車のうちの１つの前記はすば歯車としての太陽歯車が設けられ、
前記所定条件下において、他方の前記軸受に、前記太陽歯車が設けられた前記中空軸と一体に回転可能な前記内側ディスクからのスラスト荷重が作用するように、前記太陽歯車の歯のねじれ方向が設定されていることを特徴とする。
【００４６】
このような構成によれば、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを有する無段変速装置においても、はすば歯車である太陽歯車と中空軸とを備える内側ディスクから作用するスラスト荷重を動定格荷重が大きな他方の軸受が主に受けるようにすることによって、他方の軸受の寿命が一方の軸受より短くなるのを防止できる、また、上述の中空軸を有するトロイダル型変速機と同様に、容易に他方の軸受の動定格荷重を大きくすることができる。なお、所定条件は上述のトロイダル型無段変速機単独の場合と遊星歯車機構と組み合わせて無段変速装置とした場合とで異なる場合がある。
【００４７】
本発明の無段変速装置の前記構成において、車両に搭載され、前記所定条件は、前記車両が前進発進している場合、前記車両が高速走行している場合および前記軸受にかかる荷重が最大となる運転条件の場合の少なくとも１つであることが好ましい。
【００４８】
このような構成によれば、無段変速装置においても、所定条件を適切に設定することにより、内側ディスクを回転自在に支持する一対のスラスト軸受のうちの一方のスラスト軸受より他方のスラスト軸受の寿命が短くなってしまうのを抑制できる。なお、無段変速装置が理論上変速比無限大となる場合があり、上述の低速モードと高速モードがある場合に、どちらかのモードにおける運転条件によって、太陽歯車および中空軸を備える内側ディスクからのスラスト荷重が最大となる場合がある。
【００４９】
この場合には、このスラスト荷重が最大となる場合の、スラスト荷重の向きが他方のスラスト軸受となるように中空軸に設けられた太陽歯車の歯のねじれ方向の向きを決定することにより、他方のスラスト軸受の寿命が一方のスラスト軸受の寿命より短くなるのを抑制することができる。
【００５０】
また、無段変速装置において、乗用車やバスやトラックは、高速モードで高速走行する場合が多く、高速走行時に動定格荷重が大きく設定された他方のスラスト軸受にスラスト荷重のかかるように、太陽歯車の歯のねじれ方向を設定することが好ましい。また、低速モードにおいて、前進発進する場合に、太陽歯車および中空軸を備える内側ディスクによるスラスト荷重が最大となる可能性が高く、前進発進する場合の太陽歯車からのスラスト荷重の向きが他方のスラスト軸受に向くように太陽歯車の歯のねじれ方向を設定することが好ましい。
なお、所定条件としていずれの条件を選択するものとしてもよいが、例えば、車両の種類によって、選択する条件を変えてもよく、比較的軽量の乗用車では、所定条件を高速走行時とし、重量の大きなバスやトラックにおいては、所定条件を前進発進時としてもよい。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、トロイダル型無段変速機および無段変速装置において、内側ディスクの軸方向位置を決めるとともに、内側ディスクを回転自在に支持する一対のスラスト軸受の一方の寿命が短くなるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車ユニットとを備える無段変速装置を示す要部断面図である。
【図２】従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】従来のトロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車ユニットとを備える無段変速装置の一例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
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、この実施形態のトロイダル型無段変速機の特徴は、一体型出力側ディスク（内側ディスク）３Ａの軸方向位置を決めるとともに、当該一体型出力側ディスク３Ａを回転自在に支持する一対のスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂにあり、その他の構成は図２〜図４に示したトロイダル型無段変速機と略同様であるので、以下では前記特徴について詳しく説明する。
【００５４】
図１に示すように、本実施の形態において、トロイダル型無段変速ユニット（トロイダル型無段変速機）７１と遊星歯車ユニット（遊星歯車機構）１００とが、同軸上に隣接して配置され、理論上変速比無限大となる場合がある無段変速装置には、従来と同様に一対の柱状ポスト６９，６９と一体型出力側ディスク（内側ディスク）３Ａの軸方向両端部とのそれぞれの間にスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂが配置されている。
【００５５】
また、一体型出力側ディスク３Ａは、入力軸１が貫通する部分に、中空軸７２が挿入された状態となっている。また、中空軸７２には、入力軸１が貫通した状態となっており、一体型出力側ディスク３Ａ、中空軸７２、入力軸１とは、同軸上に配置されている。中空軸７２の外周面と、一体型出力側ディスク３Ａの入力軸１および中空軸７２が貫通する貫通孔の内周面とが例えばスプライン嵌合することなどにより、一体型出力側ディスク３Ａと、中空軸７２とが中心軸回りに一体に回転可能になっている。
【００５６】
また、中空軸７２は、一体型出力側ディスク３Ａと、遊星歯車ユニット１００の太陽歯車１１０とを一体に回転可能に繋いでいる。したがって、中空軸７２は、一体型出力側ディスク３Ａの遊星歯車ユニット１００に近い側（図１中右側）の端部から遊星歯車ユニット１００がある入力軸１の一方の端部側（図１中右側、押圧装置１２から遠い側）に向かって延出している。また、中空軸７２は、一体型出力側ディスク３Ａの遊星歯車ユニット１００から遠い側（図１中左側）の端部からは突出していない状態となっている。なお、入力軸１の一方の端部側に遊星歯車ユニット１００が設けられ、入力軸１の他方の端部側に押圧装置１２が設けられている。
【００５７】
柱状ポスト６９，６９は、入力軸（軸）１が貫通する部分が円環状の構造となっており、この円環状の部分に入力軸１が貫通している。一対の柱状ポスト６９，６９のうちの遊星歯車ユニット１００に近い側（図１中右側）の一方の柱状ポスト６９には、入力軸１が貫通した状態の中空軸７２が貫通し、遊星歯車ユニット１００から遠い側（図１中左側）の他方の柱状ポスト６９には、中空軸７２が貫通せずに、入力軸１だけが貫通している。
【００５８】
また、柱状ポスト６９，６９は、入力軸１が貫通する円環状の部分が、略円板状であり、入力軸１の軸方向に沿った厚さが薄くなっているが、それより上下の球面ポスト６４，６８に近い側は、円柱状の構造を有し、入力軸１の軸方向に沿った厚さが厚くなっている。この柱状ポスト６９，６９の円環状の部分に、一体型出力側ディスク３Ａの軸方向両端部がそれぞれ近接した状態となっており、柱状ポスト６９，６９の円環状の部分と、一体型出力側ディスク３Ａの軸方向端部との間にスラスト軸受８０Ａ、８０Ｂが配置されている。
【００５９】
したがって、円環状の一対のスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂのうちの一体型出力側ディスク３Ａの中空軸７２が延出している方の一方の端部に配置される一方のスラスト軸受８０Ｂは、その半径方向に沿った内周と外周との間の幅が、中空軸７２の外周面と柱状ポスト６９の円柱状部分で円環状の部分より突出した部分の内側面との距離により規制される。
【００６０】
それに対して、一体型出力側ディスク３Ａの中空軸７２が延出していない他方の端部に配置される他方のスラスト軸受８０Ａは、その半径方向に沿った内周と外周との間の幅が、入力軸１の外周面と柱状ポスト６９の円柱状部分で円環状の部分より突出した部分の内側面との距離により規制される。
【００６１】
ここで、入力軸１の径より中空軸７２の径の方が大きいので、一方のスラスト軸受８０Ｂより、他方のスラスト軸受８０Ａの半径方向に沿った幅（内周面と外周面との距離）を広くすることが可能である。この場合に、一方のスラスト軸受８０Ｂの転動体である玉の径に対して、他方のスラスト軸受８０Ａの玉の径を大きくして、他方のスラスト軸受８０Ａのサイズを大きくすることが可能である。本実施の形態では、一方のスラスト軸受８０Ｂより他方のスラスト軸受８０Ａの玉の径を大きくすることにより、一方のスラスト軸受８０Ｂの動定格荷重より、他方のスラスト軸受８０Ａの動定格荷重を大きくしている。
【００６２】
したがって、これらスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂにそれぞれかかるスラスト荷重が運転中に略同じになると仮定すると、一方のスラスト軸受８０Ｂより他方のスラスト軸受８９０Ａの寿命が長くなる。
【００６３】
ここで、本実施の形態の無段変速装置においては、所定条件下において、はすば歯車である太陽歯車１１０に作用するスラスト荷重の方向が上述のように動定格荷重が大きな他方のスラスト軸受８０Ａに作用するように、太陽歯車１１０の歯のねじれ方向が決定されている。
【００６４】
はすば歯車においては、歯車の中心軸方向を天地に向けた状態で、歯すじを正面から見て、歯すじが右肩上りのものを右ねじれといい、左肩上りのものを左ねじれといい、これがねじれ方向となる。噛み合う２つのはすば歯車においては、歯すじのねじれ角度が同じで、ねじれ方向が逆となる。
【００６５】
また、はすば歯車から作用するスラスト荷重の方向は、互いに噛み合う駆動歯車と被動歯車とで逆になる、また、スラスト荷重の方向は、回転方向が逆になることで逆になる。また、ねじれ方向が逆になることで、スラスト荷重の方向が逆になる、したがって、太陽歯車１１０における所定条件下での状態としての回転方向と、駆動歯車となっているか被動歯車となっているかによって、歯のねじれ方向を決定する必要がある。
【００６６】
基本的に動定格荷重が大きくされた他方のスラスト軸受８０Ａに大きなスラスト荷重が長時間かかるように所定条件を決定する必要がある。例えば、乗用車やバスやトラックなどの一般の道路や高速道路等を走行する車両においては、基本的に上述の高速モードで連続走行（高速走行）している期間が、低速モードで低速走行している期間より長く、かつ、最大となるスラスト荷重が作用しなくても、比較的大きなスラスト荷重が作用する可能性がある。したがって、一般道や高速道路を連続走行する車両に搭載される無段変速装置においては、高速モードで高速走行している場合の一体型出力側ディスク３Ａからスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂに作用するスラスト荷重が、スラスト軸受８０Ａ，８０Ｂの寿命に大きな影響を与えることになり、高速走行する場合が所定条件となり、高速走行時に太陽歯車１１０からのスラスト荷重が他方のスラスト軸受８０Ａに作用するように、太陽歯車１１０の歯のねじれ方向を決定する。
【００６７】
このような無段変速装置においては、一体型出力側ディスク３Ａの中空軸７２が延出していない側の端部のスラスト軸受８０Ａの玉の径を大きくして、一方のスラスト軸受８０Ｂより動定格荷重を大きくし、動定格荷重が大きい側に太陽歯車１１０からのスラスト荷重ができるだけかかるように設定することで、太陽歯車１１０と一体の中空軸７２を有する一体型出力側ディスク３Ａから作用するスラスト荷重によって、一体型出力側ディスク３Ａの軸方向位置を決めるとともに回転自在に支持するスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂのうちの１つの寿命が短くなってしまうのを抑制することができる。
【００６８】
なお、乗用車等のように連続走行することが少なく、短距離の走行が多いような車両、例えば自走可能な建設機会（重機）では、発進と停止とが多く行われるので、このような車両では、低速モードで前進発進している場合に、太陽歯車１１０からスラスト荷重が大きく作用するとともに、スラスト軸受８０Ａ，８０Ｂの寿命に大きな影響を与える。したがって、前進発進している場合が所定条件となり、前進発進時に一体型出力側ディスク３Ａからのスラスト荷重が他方のスラスト軸受８０Ａに作用するように、設計時に太陽歯車１１０の歯のねじれ方向を決定する。
【００６９】
また、車両の種類によって基本的な運転条件が異なるので、例えば、一体型出力側ディスク３Ａから最も大きなスラスト荷重が作用する運転条件を所定条件とするものとしてもよい。例えば、上述のように低速モードで、前進発進時に一体型出力側ディスク３Ａからのスラスト荷重が最大となる場合には、上述のように前進発進する場合を所定条件とする。また、後進発進時に上述のスラスト荷重が最大となるならば、後進発進する場合を所定条件としてもよい。
【００７０】
なお、本実施の形態では、トロイダル型無段変速機（トロイダル型無段変速ユニット７１）において、中空軸７２により出力歯車としての太陽歯車１１０と一体型出力側ディスク３Ａとが一体に回転するものとしたが、中空軸７２を備えないものとしてもよく、例えば、一体型出力側ディスク３Ａの外周部に歯車用の歯を設けることで、一体型出力側ディスク３Ａと一体のはすば歯車である外周歯車（出力歯車）を設けるものとしてもよい。外周歯車からのスラスト荷重が一体型出力側ディスク３Ａを支持する一対のスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂのうちの１つに大きく作用して、１つのスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂの寿命を縮める虞がある場合に、本発明を適用することができる。
【００７１】
また、他方のスラスト軸受８０Ａの動定格荷重を大きくする方法として、玉の径を大きくして、スラスト軸受８０Ａのサイズを大きくしたが、動定格荷重を大きくする方法としえは、玉の径を大きくする他に、玉の数を増やしたり、玉に特殊熱処理を施したりするものとしてもよい。特殊熱処理としては、例えば、高炭素クロム軸受鋼（重量％で、Ｃ：０．２〜０．６、Ｓｉ：０．２〜０．６、Ｍｎ：０．８〜１．４、Ｃｒ：０．９〜１．５と、残部Ｆｅと、不可避不純物）に対して浸炭窒化処理を施すことが挙げられる。なお、スラスト軸受８０Ａにおいて、玉以外の部品にも上述の特殊熱処理を施してもよい。
【００７２】
また、スラスト軸受８０Ａの外輪および内輪の各起動面の玉が転動する溝の曲率半径を玉の直径で除算した溝Ｒ比を小さくすることによっても、スラスト軸受８０Ａの動定格荷重を大きくすることができる。さらに、転動する玉の中心の理論上の軌跡としてのピッチ円の直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）を大きくすることによっても、スラスト軸受８０Ａの動定格荷重を大きくすることができる。
【００７３】
本発明において、動定格荷重を大きくする方法は、これらの方法のいずれの方法を用いてもよいし、動定格荷重が大きくなるなら他の方法を用いてもよいし、複数の方法を組み合わせて用いてもよい。
また、一体型出力側ディスク３Ａのスラスト軸受８０Ａ，８０Ｂをアンギュラ軸受としてもよい。
【００７４】
また、ダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機において、出力側ディスク３，３を外側ディスクとし、入力側ディスク２，２を内側ディスクとする構成も可能であり、トロイダル型無段変速機において、一対の入力側ディスク２，２を一体とした一体型入力側ディスクを内側ディスクとしてもよい。
【００７５】
また、変速装置として、トロイダル型無段変速装置（トロイダル型無段変速ユニット７１）を遊星歯車機構（遊星歯車ユニット１００）と組み合わせることなく、単独で使用するものとしてもよい。この場合に出力歯車を太陽歯車１１０でなく、上述の一体型出力側ディスク３Ａの外周部に設けられる外周歯車としてもよい。このような場合に、前進走行時を上述の所定条件とすることが好ましい。
【００７６】
本発明は、ダブルキャビティ式の様々なハーフトロイダル型無段変速機の他、ダブルキャビティ式のフルトロイダル型無段変速機にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１      入力軸（軸）
２      入力側ディスク（外側ディスク）
３Ａ    一体型出力側ディスク（内側ディスク）
１１    パワーローラ
６９    柱状ポスト
７１    トロイダル型無段変速ユニット（トロイダル型無段変速機）
７２    中空軸
８０Ａ  スラスト軸受（軸受、スラスト玉軸受）
８０Ｂ  スラスト軸受（軸受、スラスト玉軸受）
１００  遊星歯車ユニット（遊星歯車機構）
１１０  太陽歯車（出力歯車、はすば歯車）
【図１】
2015224752.tif 000003
【図２】
2015224752.tif 000004
【図３】
2015224752.tif 000005
【図４】
2015224752.tif 000006