(57)【要約】【課題】  パワーローラとトラニオンの間の直動軸受の良好な軸受機能を維持して、円滑な変速および動力伝達動作を行わせるとともに、軸受部品の耐久性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】  トラニオン２２の第２の軸線Ｏ２方向中央部に設けられたポケット部Ｐにパワーローラ２０を回転自在に支持する外輪３２を収容する。ポケット部と外輪の間には、外輪を第２の軸線に直交する方向に移動自在に支持する一対の直動軸受５８を設ける。直動軸受はそれぞれ、ポケット部と外輪の互いに対向する面に形成された第１の斜面５２および第２の斜面５４と、これら第１および第２の斜面間に配置されたころと５６を有している。第１および第２の斜面は、パワーローラから外輪に負荷が掛かった時の変形によって平行となるように無負荷時においては非平行に形成されている。【選択図】      図２
2005163888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸線に同軸にかつ該第１の軸線方向に対向して配置された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、
これらの両ディスクの間に挟持された複数のパワーローラと、
前記両ディスクの間において前記第１の軸線に対して捩れの位置にある第２の軸線を中心に揺動自在に設けられたトラニオンと、
該トラニオンの前記第２の軸線方向中央部に設けられたポケット部に収容されるとともに、前記パワーローラを回転自在に支持する外輪とを備え、
前記ポケット部と前記外輪との間には、前記外輪を前記第２の軸線に直交する方向に移動自在に支持する一対の直動軸受が設けられ、
該一対の直動軸受はそれぞれ、前記ポケット部と前記外輪の互いに対向する面に形成された第１の斜面および第２の斜面と、これらの第１の斜面と第２の斜面との間に配置されたころとを有し、
前記第１の斜面および第２の斜面は、前記パワーローラから前記外輪に負荷が掛かった時の変形によって平行となるように、無負荷時においては非平行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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車または各種産業機械などに用いられる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、例えば、図４および図５に示すようなハーフトロイダル型無段変速機が知られている。このハーフトロイダル型無段変速機は、入力軸１と中心軸を同じくして入力側ディスク２が設けられるとともに、入力軸１と中心軸を同じくして配置された出力軸３の端部に出力側ディスク４が固定されている。ケーシングの内側には、枢軸５、５を中心として揺動する複数個（この例では２個）のトラニオン６、６が設けられている。すなわち、各枢軸５、５はそれぞれ、入力側、出力側両ディスク２、４の軸方向（図４および図５において左右方向）に関してこれら両ディスク２、４の中間部に、これら両ディスク２、４の軸方向に対し直交する方向でかつこれら両ディスク２、４の中心軸に対し捻れの位置に配置されて、各トラニオン６、６の両端部外側面に設けられている。
【０００３】
また、各トラニオン６、６の中間部には、変位軸７、７の基端部が支持されており、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、各変位軸７、７の傾斜角度が変化するようになっている。各変位軸７、７には、それぞれパワーローラ８、８が回転自在に支持されている。これら各パワーローラ８、８は、入力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持されている。すなわち、これらの入力側、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、枢軸５を中心とする円弧を、入力軸１および出力軸３を中心に回転させた場合に得られる凹面に形成され、これらの内側面２ａ、４ａに、球状凸面に形成された各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが当接されている。
【０００４】
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が設けられ、この押圧装置９によって、入力側ディスク２が出力側ディスク４に向けて押圧されている。この押圧装置９は、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とを備えている。カム板１０の片側面（図４および図５において左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１３が形成され、入力側ディスク２の外側面（図４および図５において右側面）にも、同様のカム面１４が形成されており、これらの間に、複数個のローラ１２が入力軸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されている。
【０００５】
このように構成されたトロイダル型無段変速機においては、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が複数個のローラ１２を入力側ディスク２の外側面のカム面１４に押圧する。その結果、入力側ディスク２が、両パワーローラ８、８に押圧されるとともに、一対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２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、両パワー口ーラ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に固定された出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度比（変速比）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、図４に示すように、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが、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７、７を傾斜させる。一方、増速を行う場合には、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させ、図５に示すように、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが、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７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を図４と図５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。
しかしながら、上記のような従来の技術においては、変位軸７、７の加工が難しく部品コストが高くなるとともに、支持剛性を確保するためにトラニオン６、６が大型化、重量化するという問題がある。
【０００７】
そこで、例えば、特許文献１には、パワーローラをトラニオンに対して揺動軸線に直交する方向に平行移動可能に支持することにより、パワーローラの両ディスクに対する位置を調整する直動式の支持機構が記載されている。
【０００８】
これは、図６に示すように、トラニオン６Ａのパワーローラ８Ａを収納するポケットＰ側の面に、トラニオン６Ａの長手方向において互いに傾斜が逆向きとなる一対の斜面１５ａ，１５ａを形成し、一方、パワーローラ８Ａを回転自在に支持する外輪１６の背面にも、これらの斜面１５ａ，１５ａと平行な一対の斜面１５ｂ，１５ｂを形成し、これらの対向する斜面間に転動体（ころ）１７を配置して、一対の直動軸受１８を構成している。これにより、パワーローラ８Ａはトラニオン６Ａの幅方向（紙面に直交する方向）に移動自在となり、トラニオン６Ａの傾転に伴う構成部品の相対変位や部品の弾性変形に伴うパワーローラ８Ａと両ディスク２，４間の位置ずれが調整される。また、互いに逆向きに傾斜した一対の直動軸受１８により、入力側および出力側ディスク２，４からパワーローラ８Ａに負荷されるスラスト方向（図において左右方向）およびトラニオン６Ａの長手方向（図において上下方向）に作用する力の両方を受けることができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１２５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図６に示すような従来の技術においては、パワーローラ８Ａに生じるスラスト力はパワーローラ８Ａのスラスト軸受１９の転動体（同図では直線で表している。）１９ａを介して外輪１６に伝わり、外輪１６から直動軸受１８の転動体１７（同図では直線で表している。）を介してトラニオン６Ａに伝わる。このトラニオン６Ａに伝達された力は、トラニオン６Ａの両端の枢軸５Ａを支持する傾転軸受Ｂによって支持される。
【００１１】
その際、トラニオン６Ａにおいては、力点である直動軸受１８の転動体１７に対し、支点となる傾転軸受Ｂが外側にあるため、図７に破線で示すように中央が突出するように変形する。一方、パワーローラ８Ａの外輪１６では、力点であるスラスト軸受１９の転動体１９ａが外輪１６の周上に複数存在し、その一部は支点である直動軸受１８の転動体１７直上に位置しているため、トラニオン６Ａほど大きな変形が生じない。
【００１２】
そのため、外輪１６の背面側の斜面１５ｂとトラニオン６Ａのポケット部Ｐ側の斜面１５ａとの間に、図８に示すように変形差が生じる。すなわち、組立状態では同図（ａ）のように、両斜面１５ａ，１５ｂが互いに平行であるが、スラスト荷重が大きくなると同図（ｂ）のように変形差を生じて平行でなくなる。このため、片当たりによる面圧過大や接触楕円のはみ出しによるエッジロードが生じるなどして耐久性を著しく損なうことになる。
【００１３】
また、このような片当たりを防ぐため、ころ１７の角部のクラウニングを大きくすることも考えられるが、高荷重時にクラウニング部分で接触することになるので、点接触に近い状態となり直動軸受としての容量が低下してしまう。
【００１４】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、パワーローラとトラニオンの間の直動軸受の良好な軸受機能を維持して、円滑な変速および動力伝達動作を行わせるとともに、軸受部品の耐久性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】
【００１５】
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、第１の軸線に同軸にかつ該第１の軸線方向に対向して配置された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスクの間に挟持された複数のパワーローラと、前記両ディスクの間において前記第１の軸線に対して捩れの位置にある第２の軸線を中心に揺動自在に設けられたトラニオンと、該トラニオンの前記第２の軸線方向中央部に設けられたポケット部に収容されるとともに、前記パワーローラを回転自在に支持する外輪とを備え、前記ポケット部と前記外輪との間には、前記外輪を前記第２の軸線に直交する方向に移動自在に支持する一対の直動軸受が設けられ、該一対の直動軸受はそれぞれ、前記ポケット部と前記外輪の互いに対向する面に形成された第１の斜面および第２の斜面と、これらの第１の斜面と第２の斜面との間に配置されたころとを有し、前記第１の斜面および第２の斜面は、前記パワーローラから前記外輪に負荷が掛かった時の変形によって平行となるように、無負荷時においては非平行に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１に記載のトロイダル型無段変速機においては、外輪が直動軸受を介してトラニオンに収容されているので、パワーローラが第２の軸線に直交する方向に移動自在となり、トラニオンの傾転に伴う構成部品の相対変位や部品の弾性変形に伴うパワーローラと両ディスク間の位置ずれが調整される。第１および第２の斜面は、前記パワーローラから前記外輪に負荷が掛かった時の変形によって平行になり、ころはその時にほぼ全長に亘って各斜面と接触する。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載のトロイダル型無段変速機によれば、パワーローラとトラニオンの間の直動軸受の良好な軸受機能を維持して、無段変速機の円滑な変速および動力伝達動作を行わせるとともに、軸受部品の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図４ないし図８を用いて説明した箇所と同一の部分については、符号を同じくして説明を省略または簡略化する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係るトロイダル型無段変速機の要部であるパワーローラ２０およびそれを支持するトラニオン２２の構造を示す。図１において、パワーローラ２０の回転軸線の右側の延長線上には、従来と同様に、入力軸１が紙面に直交する方向に延びて設けられており、紙面の前後方向には、入力側ディスク２および出力側ディスク４がそれぞれ入力軸１の軸線（第１の軸線）Ｏ１周りに回転自在に設けられている（図４および図５参照）。入力側ディスク２および出力側ディスク４の互いに対向するトロイダル状の内側面にはパワーローラ２０が挟持されている。
【００２０】
トラニオン２２は、屈曲板状の本体部２４と、その両端部（図１において上下方向端部）に設けられた折れ曲がり壁部２６と、これらの折れ曲がり壁部２６から外方に延びる枢軸２８とを備えている。各枢軸２８、２８はそれぞれ、従来と同様に、入力側、出力側両ディスク２、４の軸方向に関してこれら両ディスク２、４の中間部に、これら両ディスク２、４の軸方向に対し直交する方向でかつこれら両ディスク２、４の中心軸に対し捻れの位置に配置されて（図４および図５参照）、各トラニオン２２、２２の両端部外側面に設けられている。枢軸２８は、その周囲に配置された軸受部材３０を介して図示しない支持ポストの軸受部に揺動自在に支持されている。本体部２４と折れ曲がり壁部２６によってパワーローラ２０を収容する凹所であるポケット部Ｐが形成されている。
【００２１】
ポケット部Ｐには、パワーローラ２０およびこれを回転自在に支持する外輪３２が収容されている。外輪３２の内側面（パワーローラ２０側の面、以下同じ。）には支持軸３４が突出して設けられ、この支持軸３４には球面状の外周面を有するリング状のパワーローラ２０が抜け止め部材３６を用いて取り付けられている。外輪３２の内側面とパワーローラ２０の大端面（トラニオン２２側の面、以下同じ。）との間には、周方向溝３８，４０に収容された複数のボール４２と、これを保持する保持器４４とを有するスラスト玉軸受４６が配置され、また、支持軸３４の周囲にはラジアルニードル軸受４８が配置され、それぞれパワーローラ２０を回転自在に支持している。
【００２２】
また、トラニオン２２の一端部（図１において下端部）には駆動シャフト５０がキー結合され、この駆動シャフト５０が枢軸２８の軸線（第２の軸線）Ｏ２周りに回動することによってトラニオン２２が傾動し、パワーローラ２０を入力側ディスク２および出力側ディスク４に対して傾転させるようになっている。
【００２３】
トラニオン２２の本体部２４の内側面の端部側には端（枢軸２８側）に向かうに従い内側（パワーローラ２０側）に傾斜する一対の斜面（第１の斜面）５２，５２が形成されている。一方、外輪３２の外側面には、それぞれ第１の斜面５２，５２に対応する位置に一対の斜面（第２の斜面）５４，５４が形成されている。第１の斜面５２，５２と第２の斜面５４，５４との間には複数の円柱状のころ５６が、その軸線が斜面の最大傾斜角度方向に沿うように（図１において紙面に平行に）並列に配置され、直動軸受５８を構成している。これにより、外輪３２は、トラニオン２２の幅方向（図１において紙面に直交する方向）には平行移動可能に、かつトラニオン２２の長手方向には移動を規制された状態で、トラニオン２２に支持されている。
【００２４】
トラニオン２２の本体部２４の内側面には、平坦面から第１の斜面５２，５２に沿って延び、ころ５６の端面を受ける保持器６０が配置され、その中央部には給油ノズル６２が取り付けられている。給油ノズル６２はトラニオン２２の内部に形成された給油路６４を介して図示しない潤滑油源に連通している。一方、外輪３２の外側面側中央部には、給油ノズル６２に対向して開口する油穴６６が形成され、この油穴６６は、外輪３２内を支持軸３４に沿って延び、外輪３２の外周面においてラジアルニードル軸受４８に向かって開口する第１の油路６８と、スラスト玉軸受４６に向かって開口する第２の油路７０とに分岐している。また、給油ノズル６２と油穴６６との間の隙間は、保持器６０と外輪３２の外側面の間の隙間から直動軸受５８を収容する空間に連通している。
【００２５】
トラニオン２２の本体部２４の内側面に形成された第１の斜面５２，５２と、外輪３２の外側面に形成された第２の斜面５４，５４とは、図２および図３（ａ）に誇張して示すように、無負荷時（パワーローラ２０に入力側ディスク２および出力側ディスク４から押圧力が掛かっていない時）には、互いに非平行であり、パワーローラ２０にある程度の負荷が掛かってトラニオン２２が外側面側に膨らむように変形した時に平行となるように形成されている。すなわち、図２に示すように、支持軸３４の軸線に直交する面に対して第１の斜面５２，５２がなす角度をα、第２の斜面５４，５４がなす角度をβとすると、α＜βに設定されており、角度差θ（＝β−α）は、例えば、定常運転における負荷によってトラニオン２２と外輪３２がそれぞれ背面側に膨らむように変形する際の角度差に相当している。なお、図２においては、スラスト玉軸受４６のボール４２および直動軸受５８のころ５６はそれぞれ直線で表示している。
【００２６】
このように構成されたトロイダル型無段変速機においては、入力軸１の回転が押圧装置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２０を介して出力側ディスク４に伝達され、さらにこの出力側ディスク４の回転が図示しない出力歯車を介して出力側に取り出される。入力軸１と出力歯車との間の回転速度比を変える場合には、駆動シャフト５０を回動させてトラニオン２２を枢軸２８の軸線（第２の軸線）Ｏ２周りに回動させる。その結果、図１に示す中立位置から、図４および図５に示したように、各パワーローラ２０の周面と両ディスク２，４の内側面との当接位置が変速側に変化し、入力軸１と出力歯車との問の回転速度比が変化する。
【００２７】
ここにおいて、変速動作時の構成部品間の相対位置変化や動力伝達時における構成各部品の弾性変形に起因して、各パワーローラ２０に入力軸１の軸方向への力が掛かると、この力はスラスト玉軸受４６を介して外輪３２に負荷され、外輪３２を直動軸受５８に沿って新たな平衡位置まで移動し、これにより、パワーローラ２０と両ディスク２，４間の位置の微調整が行われる。
【００２８】
ここで、入力軸１から入力側ディスク２を介して出力側ディスク４に伝達される回転トルクが小さい間は、押圧装置９（図４または図５参照）によって両ディスク２，４からパワーローラ２０に負荷される押圧力も小さく、パワーローラ２０から外輪３２に、さらにはトラニオン２２に負荷される力も小さいので、外輪３２およびトラニオン２２が外側面側に向けて膨らむような変形も小さい。したがって、直動軸受５８を構成する対向する第１および第２の斜面５２，５４の傾斜角度差もθのままであり、ころ５６と斜面５２，５４の接触も、図３（ａ）のような片当たり状態となる。しかしながら、この状態ではパワーローラ２０に負荷される押圧力も小さいので、ころ５６が片当たりしても接触楕円は小さい。したがって、面圧が過大になってころ５６や斜面５２，５４を傷つけたり破損したりする危険性は小さい。
【００２９】
入力軸１から入力側ディスク２を介して出力側ディスク４に伝達される回転トルクが上昇するに従い、押圧装置９によって両ディスク２，４からパワーローラ２０に負荷される押圧力も増加し、パワーローラ２０から外輪３２に、さらにはトラニオン２２に負荷される力も増大する。これにより、先に図７で説明したように、トラニオン２２においては本体部２４の中央が大きく突出するが、外輪３２では力点が支点の近傍に位置しているためトラニオン２２ほど大きな変形が生じない。したがって、直動軸受５８を構成する対向する第１および第２の斜面５２，５４の傾斜角度差θが相殺されて両者が平行となり、ころ５６と斜面が、図３（ｂ）のような全面的に接触する状態となる。これにより、パワーローラ２０から外輪３２に負荷された大きな押圧力が、直動軸受５８全長によって均等に支持されるので、外輪３２の円滑な移動が確保される。これにより、パワーローラ２０の位置の調整も円滑になされ、無段変速機自体の円滑な動作が確保されるとともに、直動軸受５８を構成する部品の耐用性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態のトロイダル型無段変速機の要部を示す断面図である。
【図２】図１を簡略化してかつ特徴部を誇張して示す図である。
【図３】図２の要部を拡大して示す図であり、（ａ）は無負荷時の状態を、（ｂ）は負荷時の状態をそれぞれ示す。
【図４】従来のトロイダル型無段変速機の基本構成を最小減速時の状態で示す側面図である。
【図５】同じく、最大減速時の状態で示す側面図である。
【図６】従来のトロイダル型無段変速機の要部を示す断面図である。
【図７】図６のトロイダル型無段変速機における負荷時のトラニオンの変形を示す図である。
【図８】図７の要部を拡大して示す図であり、（ａ）は無負荷時の状態を、（ｂ）は負荷時の状態をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００３１】
２  入力側ディスク
４  出力側ディスク
２０  パワーローラ
２２  トラニオン
３２  外輪
５２  第１の斜面
５４  第２の斜面
５６  ころ
５８  直動軸受
Ｏ１  入力軸の軸線（第１の軸線）
Ｏ２  枢軸の軸線（第２の軸線）
Ｐ  ポケット部
【図１】
2005163888.tif 000003
【図２】
2005163888.tif 000004
【図３】
2005163888.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005163888.tif 000007
【図６】
2005163888.tif 000008
【図７】
2005163888.tif 000009
【図８】
2005163888.tif 000010