(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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挟持されたパワーローラと、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捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸の軸方向に沿って移動するとともに前記枢軸を中心に傾転し、かつ、前記各パワーローラを回転自在に支持するトラニオンとを備え、前記パワーローラは、前記トラニオンに対して傾動可能に支持される軸部の周囲に回転可能に支持され、前記トラニオンと前記パワーローラとの間には、前記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前記パワーローラの回転を許容するスラスト玉軸受が前記軸部の周囲に位置して配設され、前記スラスト玉軸受は、複数個の転動体と、これらの転動体を転動自在に保持する保持器と、外輪とから構成され、スラスト玉軸受の内輪軌道がパワーローラの外側面に、外輪軌道が前記外輪の内側面にそれぞれ形成されて成るトロイダル型無段変速機において、
前記外輪にこれと別体で組み付けられる前記軸部の先端凸部が前記トラニオンの中央部内側面に形成される凹状溝に係合することにより、前記パワーローラから前記外輪に加わるトラクション力が前記凹状溝で受けられるとともに、
前記軸部は、直線状に形成され、前記軸部の前記先端凸部は、前記軸部と一体にかつ前記軸部と同心および同軸の円柱状に形成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】
前記外輪は、前記トラニオンと対向するその略円弧状の凹面が前記凹状溝を有する前記トラニオンの略円弧状の凸面と係合することにより前記トラニオンに対して揺動でき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】
前記凹状溝が楕円形状または長穴形状を成すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の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などに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】
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は、図４および図５に示すように構成されている（図４に２つのキャビティ２２１，２２２が示される）。図４に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（中心軸）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仕切壁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と共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）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５参照）が回転自在に挟持されている。
【０００５】
図４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４の右面）が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を付与する。
【０００６】
図５は、図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図５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５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、パワーローラ１１を支持する支持板部１６の長手方向(図５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（軸部）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２３ｂの周囲には、ラジアルニードル軸受９９を介して各パワーローラ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５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４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５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５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、更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５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。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。
【００１５】
その結果、各パワーローラ１１，１１の周面（トラクション面）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との間の変速比が変化する。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。
【００１６】
ところで、このようなクランク型のトラニオン１５によってパワーローラ１１を支持する支持構造では、例えば特許文献１に開示されるように、トラニオン１５の内側面のうち、支持板部１６の両端部と一対の枢軸１４，１４との連続部（折れ曲がり壁部２０，２０）に、互いに対向する一対の段差面を設け、これらの両段差面と外輪２８の外周面とを当接または近接対向させて、パワーローラ１１から外輪２８に加わるトラクション力を何れかの段差面で支承可能にしている。
【００１７】
また、クランク型のトラニオン１５によってパワーローラ１１を支持する前記支持構造では、各パワーローラ１１に加わるスラスト方向の荷重を受ける際に、トラニオン１５が内側に撓み変形するが、そのような撓み変形が生じると、外輪２８が挟みこまれて揺動が阻害されるため、前記特許文献１では、そのような事態を防止するべく、トラクション力を受ける前記段差面において隙間を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００８−２５８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、特許文献１に開示されるように、トラクション力を受ける支承部に隙間を設けると、トルクの方向が変わって、それによりトラクション力の方向が変わった際に、前記隙間の分だけパワーローラがオフセットする。そのため、その状態で変速が行なわれると、車両に衝撃が起こる。
【００２０】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、隙間を伴うことなくトラクション力を受けるトラニオン支持構造を備え、それにより変速時の衝撃等を抑え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】
【００２１】
前記目的を達成するために、本発明は、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挟持されたパワーローラと、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捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸の軸方向に沿って移動するとともに前記枢軸を中心に傾転し、かつ、前記各パワーローラを回転自在に支持するトラニオンとを備え、前記パワーローラは、前記トラニオンに対して傾動可能に支持される軸部の周囲に回転可能に支持され、前記トラニオンと前記パワーローラとの間には、前記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前記パワーローラの回転を許容するスラスト玉軸受が前記軸部の周囲に位置して配設され、前記スラスト玉軸受は、複数個の転動体と、これらの転動体を転動自在に保持する保持器と、外輪とから構成され、スラスト玉軸受の内輪軌道がパワーローラの外側面に、外輪軌道が前記外輪の内側面にそれぞれ形成されて成るトロイダル型無段変速機において、前記外輪にこれと別体で組み付けられる前記軸部の先端凸部が前記トラニオンの中央部内側面に形成される凹状溝に係合することにより、前記パワーローラから前記外輪に加わるトラクション力が前記凹状溝で受けられるとともに、前記軸部は、直線状に形成され、前記軸部の前記先端凸部は、前記軸部と一体にかつ前記軸部と同心および同軸の円柱状に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、変形量が少ないトラニオンの中央部で、外輪にこれと別体で組み付けられる軸部の先端凸部をトラニオンの内側面に形成される凹状溝に係合することにより、パワーローラから外輪に加わるトラクション力を前記凹状溝で受けるようにしているので、隙間を伴うことなくトラクション力を受けるトラニオン支持構造を容易に実現できる（トラクション力を受ける支承部に隙間を設けないで済む）。したがって、変速時の衝撃等を抑えることができる。また、外輪と軸部とを別体にしたので、旋盤加工等によって軸部の外径の寸法精度を容易に確保でき、したがって軸部の先端凸部とトラニオンの凹状溝との嵌め合い隙間、外輪と軸部との組み付け公差を容易に管理できる。このことも、隙間を伴わないトラクション力支持構造に大きく寄与し得る。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のトロイダル型無段変速機によれば、変形量が少ないトラニオンの中央部で、外輪にこれと別体で組み付けられる軸部の先端凸部をトラニオンの内側面に形成される凹状溝に係合することにより、パワーローラから外輪に加わるトラクション力を前記凹状溝で受けるようにしているため、隙間を伴うことなくトラクション力を受けるトラニオン支持構造を容易に実現でき、それにより変速時の衝撃等を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機の要部の図であって、（ａ）はトラニオン単体の斜視図、（ｂ）はトラニオンに対して外輪、軸部、パワーローラを組み付ける状態を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は外輪に対して軸部を組み付ける状態の斜視図、（ｂ）は外輪単体の斜視図である。
【図３】図２の（ｂ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図であり、（ａ）は外輪と軸部とを組み付ける状態の断面図、（ｂ）は外輪が組み付けられた軸部をトラニオンに組み付ける（軸部の先端凸部をトラニオンの凹状溝に係合させる）状態の断面図、（ｃ）は組み付け完了状態の断面図である。
【図４】従来から知られているハーフトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の特徴は、隙間を伴うことなくトラクション力を受けるためのトラニオン支持構造にあり、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４および図５と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。
【００２６】
図１には、本発明の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機のトラニオン支持構造が示されている。図示のように、本実施の形態に係るトロイダル型無段変速機のトラニオンは、折れ曲がり壁部２０，２０を有するクランク型のものであり、これに支持されるパワーローラ１１は、トラニオン１５の支持板部１６に対して傾動可能に支持される直線状の軸部２３Ａの周囲に回転可能に支持される。この場合、軸部２３Ａの小径部２３Ａｃがパワーローラ１１の中心孔１１ｂにラジアルニードル軸受を介在させて挿入されることにより、軸部２３Ａに対するパワーローラ１１の回転可能な支持がなされる。
【００２７】
また、トラニオン１１（支持板部１６）とパワーローラ１１との間には、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パワーローラ１１の回転を許容するスラスト玉軸受２４が軸部２３Ａの周囲に位置して配設されている。このスラスト玉軸受２４は、複数個の転動体（図示せず）と、これらの転動体を転動自在に保持する保持器２７と、外輪２８とから構成され、スラスト玉軸受２４の内輪軌道がパワーローラ１１の外側面に、外輪軌道が外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。
【００２８】
また、本実施の形態では、外輪２８と軸２３Ａとが別体に形成されている。そして、外輪２８に組み付けられる軸部の先端凸部２３Ａａがトラニオン１５の支持板部１６の中央部内側面に形成される凹状溝１６ｂに係合することにより、パワーローラ１１から外輪２８に加わるトラクション力が凹状溝１６ｂで受けられるようになっている。
【００２９】
具体的には、図２の（ａ）および図３の（ａ）に示すように、外輪２８の円形の中心貫通孔２８ａに軸部２３Ａの先端側の大径部２３Ａｂを外輪２８の後面側から例えば圧入等によって嵌め付ける。このとき、図２の（ｂ）に示すように、軸部２３Ａの大径部２３Ａｂの先端に突設される先端凸部２３Ａａが外輪２８の前面から突出する。この状態で、今度は、図３の（ｂ）に示すように、外輪２８の前面から突出する軸部２３Ａの先端凸部２３Ａａをトラニオン１５の支持板部１６の中央部内側面に形成される凹状溝１６ｂに係合させる。このとき、図３の（ｃ）に示すように、外輪２８の前面に形成される略円弧状の凹面２８ｂが凹状溝１６ｂを有する支持板部１６の内側面の略円弧状の凸面１６ａと係合する。これにより、外輪２８はトラニオン１５に対して揺動できる。また、外輪２８のそのような揺動に軸部２３Ａが追従できるように、軸部２３Ａと係合する凹状溝１６ｂは楕円形状または長穴形状を成している。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態にあっては、変形量が少ないトラニオン１５の中央部で、外輪２８にこれと別体で組み付けられる軸部２３Ａの先端凸部２３Ａａをトラニオン１５の内側面に形成される凹状溝１６ｂに係合することにより、パワーローラ１１から外輪２８に加わるトラクション力を凹状溝１６ｂで受けるようにしているため、隙間を伴うことなくトラクション力を受けるトラニオン支持構造を容易に実現できる（トラクション力を受ける支承部に隙間を設けないで済む）。したがって、変速時の衝撃等を抑えることができる。また、外輪２８と軸部２３Ａとを別体にしたため、旋盤加工等によって軸部２３Ａの外径の寸法精度を容易に確保でき、したがって、軸部２３Ａの先端凸部２３Ａａとトラニオン１５の凹状溝１６ｂとの嵌め合い隙間、外輪２８と軸部２３Ａとの組み付け公差を容易に管理できる。このことも、隙間を伴わないトラクション力支持構造に大きく寄与し得る。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なハーフトロイダル型無段変速機に適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１        入力軸
２        入力側ディスク
３        出力側ディスク
１１      パワーローラ
１５      トラニオン
１６ａ    凸面
１６ｂ    凹状溝
２３Ａ    軸部
２３Ａａ  先端凸部
２４      スラスト玉軸受
２８      外輪
２８ｂ    凹面
【図１】
0005817282.tif 000002
【図２】
0005817282.tif 000003
【図３】
0005817282.tif 000004
【図４】
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【図５】
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