(57)【要約】【課題】応力集中を避けつつ変速機を小型化する。【解決手段】入力ディスク１ｂとローディングナット３０の間に介装された皿バネ９の復元力によってプリロードを入力ディスク１ｂに付与するプリローディング機構１６を備える。ローディングナット３０を有底円筒状としてその内周に入力軸２０のネジ部に螺合するネジ部３０ｓを形成し、入力軸２０の端面２０ａとローディングナット３０の底部３０ｄとの間にカラー４０を介装し、カラー４０の軸方向長さを調節することでプリロードを調整するように構成する。【選択図】      図２
2004263833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネジ部が外周に形成された入力軸と、
前記入力軸上に回転可能かつ軸方向にスライド可能に支持されている入力ディスクと、
前記入力ディスクと対向して配置される出力ディスクと、
前記入力ディスクと出力ディスクの間に挟まれたパワーローラと、
前記入力軸のネジ部に螺合するローディングナットと、
前記入力ディスクとローディングナットの間に介装された弾性部材の復元力によって、変速機への入力トルクがゼロの場合に前記パワーローラを前記入力ディスクと出力ディスクの間に挟持させるためのプリロードを前記入力ディスクに付与するプリローディング機構と、
を備えたトロイダル型無段変速機において、
前記ローディングナットを有底円筒状としてその内周に前記入力軸のネジ部に螺合するネジ部を形成し、
前記入力軸の端面とローディングナットの底部との間に調整部材を介装し、
前記調整部材の軸方向長さを調節することで前記プリロードを調整するように構成したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
前記ローディングナットを前記変速機の変速機ケースに対してベアリングで支持するように構成した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】
前記ローディングナットの前記ネジ部を開口端部を避けて形成し、前記ローディングナットの開口端部が前記入力軸の外周で支持されるように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機では、入力ディスクと出力ディスクとの間に挟まれた一対のパワーローラの傾転角を変化させることで、出力ディスクの回転速度に対する入力ディスクの回転速度の比、すなわち、変速比を無段階に変更している。パワーローラはそれぞれトラニオンに支持されており、トラニオンをそれぞれ油圧アクチュエータで軸方向に変位させると、トラニオンの変位に応じてパワーローラの傾きが変化する。
【０００３】
トロイダル型無段変速機においては、パワーローラを入力ディスクと出力ディスクの間に挟むために、入力ディスクと出力ディスクにスラスト荷重を作用させる必要がある。一般には、変速機に入力されるトルクに比例したスラスト荷重をローディングカムにより発生させ、それを入力ディスクと出力ディスクに作用させている。
【０００４】
さらに、変速機に入力されるトルクがゼロの時はローディングカムがスラスト荷重を発生しないので、ローディングカムとは別にプリローディング機構を設け、所定のプリロードを入力ディスクと出力ディスクに与える必要がある。特許文献１では、プリローディング機構を、図５に示すように、変速機入力軸２０の端部に締結されるローディングナット３０と入力ディスク１の間に挟みこまれた皿バネ９で構成している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−７４１６７
【０００６】
【発明が解決しようとしている問題点】
特許文献１ではプリロードは皿バネ９の初期圧縮量に応じて決定され、圧縮量の調整は入力軸２０外周の途中に形成された段部２１とローディングナット３０の間に介装されるカラー４０の軸方向長さを調節することにより行われる。カラー４０の軸方向長さを短くすれば入力ディスク１とローディングナット３０との距離が短くなり、皿バネ９の圧縮量が増え、プリロードを増大させることができる。プリロードを減少させるには逆にカラー４０の軸方向長さを長くすれば良い。
【０００７】
しかしながら、このような構成では、ローディングナット３０の締め付け力がカラー４０を介して段部２１に作用するので、段部２１において応力集中が発生する。最大応力を下げるためには段部２１の曲率半径を大きくする必要があるが、曲率半径を大きくするには段部２１の段差を大きくする必要があり、この場合、入力軸２０の径が大きくなって変速機の大型化を招く。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の技術的課題を鑑みてなされたもので、応力集中を避けつつ変速機を小型化することを目的とする。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】
ローディングナットを有底円筒状としてその内周に入力軸のネジ部に螺合するネジ部を形成し、変速機入力軸の端面とローディングナットの底部との間に調整部材を介装し、この部材の軸方向長さを調節することでプリロードを調整するように構成する。
【００１０】
【作用及び効果】
上記構成よれば、従来技術同様にプリロードを容易に調整できる。また、ローディングナットの締め付け力は調整部材を介して入力軸の端面にほぼ垂直に作用し、従来技術のように入力軸途中に設けられた段部に作用することがないので、応力集中を避けることができる。応力集中を避けることができれば要求される機械的強度を下げることができ、入力軸の径を小さくするなどによって変速機を小型化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明に係るトロイダル型無段変速機の断面を示しており、トロイダル型無段変速機は第１のトロイダルユニット１１と第２のトロイダルユニット１２とを備える。第１のトロイダルユニット１１は、入力ディスク１ａと出力ディスク２ａとの間に一対のパワーローラ３、３を挟んでおり、同様に、第２のトロイダルユニット１２は、入力ディスク１ｂと出力ディスク２ｂの間に一対のパワーローラ３、３を挟んでいる。
【００１３】
入力ディスク１ａと入力ディスク１ｂは、それぞれ入力軸２０にボールスプライン１３、１３を介して結合しており、同期して回転する。出力ディスク２ａと出力ディスク２ｂは出力歯車１０に結合される。入力軸２０は出力歯車１０を貫通しており、出力ディスク２ａ、２ｂは入力軸２０と相対回転する。
【００１４】
各パワーローラ３はそれぞれトラニオン４によって支持される。図示しない油圧アクチュエータが各トラニオン４を図中上下方向へ変位させると、各パワーローラ３が傾き、入出力ディスクとの接触半径が変化し、変速比が連続的に変更される。向かい合うトラニオン４、４は、上端をアッパリンク５、下端をロアリンク６によって連結され、相互に逆方向へ変位する。
【００１５】
ディスク１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂとパワーローラ３間の油膜は高圧下でガラス状となる。駆動力はこの油膜のせん断力により伝達される。入力ディスク１ａの図中左側には、入力トルクに応じたスラスト荷重を発生し、それをディスク１ａ、２ａ、１ｂ、２ｂに与えるローディングカム８が設けられる。
【００１６】
一方、入力ディスク１ｂの図中右側には、入力トルクが小さいときやゼロのときでもパワーローラ３の挟むのに必要な荷重（プリロード）を与えるプリローディング機構１６が設けられる。
【００１７】
図２はプリローディング機構１６の概略構成を示しており、図中一点鎖線は入力軸２０の中心線を示している。
【００１８】
入力軸２０の端部外周にはネジ部２０ｓが形成されており、ローディングナット３０の内周に形成されたネジ部３０ｓに螺合するようになっている。入力軸２０の中心は空洞となっており、その中を潤滑、冷却用のオイルが流れるようになっている。
【００１９】
ローディングナット３０は、図中左側が開口した有底円筒状をしており、内周には開口端３０ａから所定長さに渡ってネジ部３０ｓが形成されている。底部３０ｃに近いネジ部が形成されていない内周には円筒状のカラー４０（調整部材）が収装される。さらに、ローディングナット３０の底部３０ｃには軸方向に延びる孔３０ｄが開いており、この孔はカラー４０の中心孔４０ｄとともに入力軸２０内部の油路２０ｄと連通する油路を構成する。ローディングナット３０はローラベアリング３１を介して変速機ケース７０に支持されている。
【００２０】
入力軸２０にローディングナット３０を図中右方向からねじ込むと、カラー４０を介して入力軸２０の端面２０ａにローディングナット３０の締め付け力がほぼ垂直に作用する。カラー４０の軸方向長さを調節すれば、ローディングナット３０のねじ込み量が変化し、ローディングナット３０と入力ディスク１ｂとの距離を調節することができる。
【００２１】
また、ローディングナット３０の開口側端面３０ｂと入力ディスク１ｂの間には皿バネ９（弾性部材）が介装されており、プリローディング機構１６は、この皿バネ９が圧縮されたときの復元力によってプリロードを与えている。
【００２２】
ローディングナット３０の開口側端面３０ａと入力ディスク１ｂの間には、さらに円筒状のスペーサ５０が介装されている。スペーサ５０の軸方向長さＬは、パワーローラ３の傾転角の変化に応じて入力ディスク１ｂが図中右側に変位しても、皿バネ９の圧縮量が所定量を超える前にスペーサ５０の入力ディスク１ｂとが当たり、圧縮量が常に所定値を超えないように調整される。
【００２３】
なお、入力軸２０の段部２１を形成する拡径部２２の外周には軸方向に延びる溝２３が複数形成されており、溝２３には複数の球２４が収められている。これらが入力軸２０上に入力ディスク１を回転可能かつ軸方向に移動可能に支持するボールスプライン１３を構成し、また、球２４が脱落しないようにＣリング２５が取り付けられている。
【００２４】
したがって、上記構成によれば、パワーローラ３の傾転角が最小変速比に対応した角度で入力トルクがゼロのときは、皿バネ９の復元力によって入力ディスク１ｂが図中左方向に押され、これによって図示しないパワーローラ３を入力ディスク１ｂと出力ディスク２ｂの間に挟みこむことができる。パワーローラ３を傾転させて変速比を増大させると、入力ディスク１ｂは図中右方向に変位するが、皿バネ９の最大圧縮量はスペーサ５０によって制限されているので、皿バネ９が圧縮限度を超えて圧縮されることはない。
【００２５】
特に、入力軸２０の端面２０ａとローディングナット３０の底部３０ｃとの間に軸方向長さを有するカラー４０（調整部材）を介装したことにより、カラー４０の軸方向長さを調節すればローディングナット３０のねじ込み量を変化させ、皿バネ９の初期圧縮量を調節することができ、プリロードを簡単に調整することができる。
【００２６】
また、ローディングナット３０の締め付け力はカラー４０を介して入力軸２０の端面２０ａに作用し、端面２０ａには軸方向の応力がほぼ均等に作用するので、端面２０ａにおいて応力集中が起こることもない。また、入力軸２０の外周に形成された段部２１にはローディングナット３０の締め付け力が直接には作用しないので、段部２１に応力集中が発生することもない。
【００２７】
さらに、段部２１で軸方向に作用する力を支持する必要がなくなるので、軸方向に対して垂直な面を段部２１に設ける必要がなくなり、入力軸２０の径を大きくすることなく段部２１の曲率半径を大きくすることができ、さらに応力集中を抑えることができる。
【００２８】
また、ローディングナット３０をベアリング３１を介して変速機ケース７０に支持するようにしたことにより、ローディングナット３０の内周に比較的長いネジ部３０ｓを形成したとしても、入力軸２０の軸長を長くする必要がなく、変速機を小型化することができる。
【００２９】
図３は本発明の第２の実施形態を示す。
【００３０】
第２の実施形態は第１の実施形態の一部変形例である。図２に示した第１の実施形態に対し、入力軸２０の拡径部２２をなくし、入力軸２０の段部２１をなくした点で相違する。他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００３１】
これは、上記入力軸２０の端面とローディングナット３０の間にカラー４０を介装する構成により、従来必要であったローディングナット３０と入力軸２０の段部２１の間に介装されていたカラーが不要になることを考慮し、カラーを支持するために必要であった段部２１、拡径部２２をなくしたものである。
【００３２】
これにより、入力軸２０の径を小さくすることができ、変速機をさらに小さくすることが可能となる。ボールスプライン１３の球２４も溝２３自身によって脱落が防止されるので、脱落防止用のＣリングも不要となる。
【００３３】
図４は本発明の第３の実施形態を示す。
【００３４】
第３の実施形態は、入力軸２０の端部外周にネジ部２０ｓを形成するとともに、ローディングナット３０の内周途中にこれに螺合するネジ部３０ｓを形成し、ローディングナット３０の開口端側の内周を入力軸２０の外周に当接させた点（いわゆるインロー型となっている点）が先の実施形態と相違する。ボールスプライン１３における拡径部はあってもなくてもよい。
【００３５】
ローディングナット３０のネジ部３０ｓを開口端部３０ｂを避けて形成し、ローディングナット３０の開口端部３０ｂが入力軸２０の外周で支持されるようにしたことにより、ローディングナット３０が入力軸２０に対して位置決めされ、ローディングナット３０の中心軸が入力軸２０の中心軸に対して傾く動きが規制される。この結果、先の実施形態と比較してローディングナット３０を支持するベアリング３１の負担を減らすことができ、ベアリング３１を小型化してさらに変速機を小型化することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施形態は本発明を適用した変速機の一例を示したものに過ぎず、本発明の適用範囲を上記実施形態の構成に限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトロイダル型無段変速機の断面図である。
【図２】プリローディング機構の概略構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示した図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示した図である。
【図５】従来のプリローディング機構を示した図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  入力ディスク
２ａ、２ｂ  出力ディスク
３      パワーローラ
９      皿バネ（弾性部材）
１３    ボールスプライン
１６  プリローディング機構
２０    入力軸
２０ａ  入力軸の端面
２０ｓ  ネジ部
２１    段部
２２    拡径部
２４    ボール
３０    ローディングナット
３０ａ  ローディングナットの開口端
３０ｂ  ローディングナットの開口端部
３０ｄ  ローディングナットの底部
３０ｓ  ネジ部
３１    ベアリング
４０    カラー（調整部材）
５０    スペーサ
７０    変速機ケース
【図１】
2004263833.tif 000003
【図２】
2004263833.tif 000004
【図３】
2004263833.tif 000005
【図４】
2004263833.tif 000006
【図５】
2004263833.tif 000007