(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部内側面に設けられた平坦面と、この平坦面の一部で長さ方向中間部にその一端を開口させる状態で設けられた円孔と、この平坦面の長さ方向両端部に上記本体部内側面側に向け突出する状態で設けられた１対の折れ曲がり部と、これら両折れ曲がり部の外側面に互いに同心に設けられた１対の枢軸とを備えたハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンに於いて、上記１対の折れ曲がり部の互いに対向する折れ曲がり部内側面を上記平坦面に対し直角方向に見た形状を、互いに平行な直線状とすると共に、上記両折れ曲がり部同士の間に、上記平坦面の長さ方向に対し直角方向で、且つ、この平坦面と平行な、この平坦面の幅方向に一致する方向である側方からのみ挿入自在な形状を有する補強梁を、この側方から挿入して、この補強梁の両端部と上記両折れ曲がり部の先半部とを締り嵌めで嵌合させ、この補強梁をこれら両折れ曲がり部同士の間で突っ張らせた事を特徴とするハーフトロイダル型無段変速機用トラニオン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明の対象となるハーフトロイダル型無段変速機は、例えば自動車の自動変速機用の変速ユニットとして、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ利用する。特に、本発明は、この様なハーフトロイダル型無段変速機に組み込むトラニオンの長さ寸法の短縮化により、ハーフトロイダル型無段変速機の小型・軽量化を可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車の変速機用の変速ユニットとして、図５〜６に略示する様なハーフトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。このハーフトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸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。ハーフ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、上記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸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。即ち、これら各枢軸５、５の中心軸は、上記入力軸１及び出力軸３の中心軸と交差する事はないが、これら入力軸１及び出力軸３の中心軸の方向に対し直角な方向に存在する。
【０００３】
上記各トラニオン６、６は、両端部外側面に上記枢軸５、５を、互いに同心に設けている。又、各トラニオン６、６の中心部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記各枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させる事により、各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン６、６に支持された変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８、８を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。これら両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸５を中心とする円弧を回転させて得られる凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａは、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００４】
上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム等の押圧装置９を設け、この押圧装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け、弾性的に押圧自在としている。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、１２とから構成している。上記カム板１０の片側面（図５〜６の左側面）には、円周方向に関する凹凸面であるカム面１３を形成し、上記入力側ディスク２の外側面（図５〜６の右側面）にも、同様のカム面１４を形成している。そして、上記複数個のローラ１２、１２を、上記入力軸１の中心に関して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００５】
上述の様に構成するハーフトロイダル型無段変速機の使用時、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によって複数個のローラ１２、１２が、入力側ディスク２の外側面に設けたカム面１４に押圧される。この結果、上記入力側ディスク２が、上記複数のパワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記１対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ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に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸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８、８の周面８ａ、８ａが図５に示す様に、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様に、各変位軸７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図６に示す様に、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、それぞれ当接する様に、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５と図６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。
【０００７】
上記各トラニオン６、６の具体的形状、並びにこれら各トラニオン６、６にパワーローラ８、８を支持する部分の構造に就いては、例えば特開平８−２４０２５１号公報等に記載されて従来から知られている。図７〜８は、この公報に記載される等により従来から知られた、トラニオン６にパワーローラ８を支持する部分の構造を示している。このトラニオン６の中間部には、円孔１５を形成している。この円孔１５は、このトラニオン６の両端部に形成した枢軸５、５と直交する方向に（枢軸５、５の中心軸を延長した線と円孔１５の中心軸を延長した線とが直交する方向に）形成している。そして、上記円孔１５の内側部分に、変位軸７を支持している。この変位軸７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部１６と枢支軸部１７とを有する。このうちの支持軸部１６を上記円孔１５の内側に、ラジアルニードル軸受１８を介して、回転自在に支持している。又、上記枢支軸部１７の周囲にパワーローラ８を、別のラジアルニードル軸受１９を介して回転自在に支持している。
【０００８】
又、上記パワーローラ８の外側面と上記トラニオン６の中間部内側面との間には、パワーローラ８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受２０とスラストニードル軸受２１とを設けている。このうちのスラスト玉軸受２０は、上記パワーローラ８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、このパワーローラ８の回転を許容する。この様なスラスト玉軸受２０は、複数個の玉２２、２２と、各玉２２、２２を転動自在に保持する円環状の保持器２３と、円環状のスラスト玉軸受外輪２４とから構成している。各スラスト玉軸受２０の内輪軌道は上記パワーローラ８の外側面に、外輪軌道は上記スラスト玉軸受外輪２４の内側面に、それぞれ形成している。
【０００９】
又、上記スラストニードル軸受２１は、上記トラニオン６の内側面と上記スラスト玉軸受外輪２４の外側面との間に挟持している。この様なスラストニードル軸受２１は、上記各パワーローラ８から上記各スラスト玉軸受外輪２４に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部１７及び上記スラスト玉軸受外輪２４が上記支持軸部１６を中心として揺動する事を許容する。即ち、ハーフトロイダル型無段変速機では、変速作業や伝達すべきトルクの変動、構成各部材の弾性変形等に起因して、入力側、出力側両ディスク２、４（図５〜６）の一方又は双方が軸方向に変位し、変位軸７が上記支持軸部１６を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記スラスト玉軸受２０のスラスト玉軸受外輪２４の外側面と上記トラニオン６の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、上記スラストニードル軸受２１が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
【００１０】
上述の様に構成されるハーフトロイダル型無段変速機のトラニオン６は、中間部内側面（パワーローラ８を設置する側の面）に、上記スラストニードル軸受２１のレース２５を添設する為の平坦面２６を設けている。そして、この平坦面２６の長さ方向（前記１対の枢軸５、５の軸方向）中間部に、前記円孔１５を形成している。又、上記平坦面２６の長さ方向両端部に１対の折れ曲がり部２７、２７を、上記パワーローラ８を保持する内側面側に向け突出する状態で設けている。上記１対の枢軸５、５は、上記両折れ曲がり部２７、２７の外側面２８、２８に、互いに同心に設けている。
【００１１】
この様な形状を有するトラニオン６を造るには、炭素鋼等の剛性の高い金属製素材を鍛造により所定の形状に加工した後、必要とする部分に切削、研削等の仕上加工を施す。このうち、上記平坦面２６は、マシニングセンタ等を利用した切削加工により形成する。この為に従来は、回転工具を、上記平坦面２６とすべき内側面中間部に押し付けつつ、この平坦面２６を加工していた。従って、従来のトラニオン６の場合、上記両折れ曲がり部２７、２７の内側面２９、２９は、互いに同心の部分円筒状凹面となっていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な従来のハーフトロイダル型無段変速機のトラニオン６の場合、長さ方向両端部に設けた１対の折れ曲がり部２７、２７の内側面２９、２９が、部分円筒状凹面である事に伴って、長さ方向寸法の短縮化が難しく、この結果、上記トラニオン６を組み込んだハーフトロイダル型無段変速機の小型・軽量化を難しくしていた。この理由に就いて、図７〜８に図９を加えて説明する。
【００１３】
前述した通り、ハーフトロイダル型無段変速機の運転時にパワーローラ８は、変位軸７の支持軸部１６を中心として揺動し、上記トラニオン６の幅方向（枢軸５、５の軸方向に対し直角方向）に変位する。図９は、上記パワーローラ８が上記トラニオン６の幅方向に大きく変位した状態を示しているが、この図９から明らかな通りこの状態では、上記パワーローラ８の周面８ａと上記折れ曲がり部２７、２７の内側面２９、２９とが、図７に示した中立状態よりも近づく。言い換えれば、これら両面８ａ、２９同士の距離が縮まる。
【００１４】
この様にこれら両面８ａ、２９同士の距離が縮まった状態でも、これら両面８ａ、２９同士の干渉（擦れ合い）を防止する為には、図７に示した中立状態でのこれら両面８ａ、２９同士の距離Ｌ0 を大きくする必要がある。この結果、上記トラニオン６の長さ寸法が、本来の機能上必要な長さ以上に大きくなり、上述の様に、ハーフトロイダル型無段変速機の小型・軽量化を難しくする。
本発明のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンは、前述した従来のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンと同様に、本体部内側面に設けられた平坦面と、この平坦面の一部で長さ方向中間部にその一端を開口させる状態で設けられた円孔と、この平坦面の長さ方向両端部に上記本体部内側面側に向け突出する状態で設けられた１対の折れ曲がり部と、これら両折れ曲がり部の外側面に互いに同心に設けられた１対の枢軸とを備える。
特に、本発明のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンに於いては、上記１対の折れ曲がり部の互いに対向する折れ曲がり部内側面を上記平坦面に対し直角方向に見た形状を、互いに平行な直線状としている。
これと共に、上記両折れ曲がり部同士の間に、上記平坦面の長さ方向に対し直角方向で、且つ、この平坦面と平行な、この平坦面の幅方向に一致する方向である側方からのみ挿入自在な形状を有する補強梁を、この側方から挿入して、この補強梁の両端部と上記両折れ曲がり部の先半部とを締り嵌めで嵌合させ、この補強梁をこれら両折れ曲がり部同士の間で突っ張らせている。
【００１６】
【作用】
上述の様に構成する本発明のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンによれば、パワーローラの周面と折れ曲がり部内側面との距離が、このパワーローラの中立状態と、トラニオンの幅方向に大きく変位した状態との間で、あまり大きくは変化しない。従って、上記中立状態での上記パワーローラの周面と折れ曲がり部内側面との距離を短くして、その分、上記トラニオンの長さ寸法の短縮化を図れる。この結果、このトラニオンを支持する部分を始めとして、ハーフトロイダル型無段変速機の構成各部の小型・軽量化が可能になり、ハーフトロイダル型無段変速機全体として、大幅な小型・軽量化が可能になる。
更に、補強梁を設けている為、上記各折れ曲がり部を薄肉にしても、これら各折れ曲がり部の剛性を十分に確保できて、上記トラニオンの長さ寸法の大幅な短縮化が可能になる。しかも、上記両折れ曲がり部同士の間に、上記平坦面の長さ方向に対し直角方向で、且つ、この平坦面と平行な、この平坦面の幅方向に一致する方向である側方からのみ挿入自在な形状を有する補強梁を、この側方から挿入して、この補強梁の両端部と上記両折れ曲がり部の先半部とを締り嵌めで嵌合させている為、この補強梁の組み付け性が良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明に関する参考例の１例を示している。尚、本参考例の特徴は、平坦面２６を長さ方向に関して両側から挟む状態で両端部に設けた、１対の折れ曲がり部２７ａ、２７ａの内側面２９ａ、２９ａの形状を工夫する事により、トラニオン６ａの長さ寸法の短縮を可能にした点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図８〜９に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本参考例の特徴部分を中心に説明する。
【００１８】
本参考例のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンに於いては、上記１対の折れ曲がり部２７ａ、２７ａの内側面２９ａ、２９ａを、互いに平行で、且つ上記平坦面２６に対し直角方向に存在する平面としている。従って、上記両内側面２９ａ、２９ａを上記平坦面２６に対し直角方向に見た形状は、図１、３に示す様に、互いに平行な直線である。この様な上記両内側面２９ａ、２９ａは、ブローチ加工等、従来から知られている各種切削加工或は研削加工により、容易に加工できる。
【００１９】
上述の様に構成する本参考例のトラニオン６ａの内側面にパワーローラ８を、変位軸７により組み付け、更にハーフトロイダル型無段変速機を構成した場合に、上記パワーローラ８は、図１に示した中立状態と図３に示した状態との間で変位する。これら図１と図３との状態を比較し、更に前述の図７と図９との状態の比較と比べれば明らかな通り、本参考例によれば、上記パワーローラ８の周面８ａと各折れ曲がり部２７ａ、２７ａの内側面２９ａ、２９ａとの距離が、上記パワーローラ８の中立状態（図１の状態）と、このパワーローラ８が上記トラニオン６ａの幅方向に大きく変位した状態（図３の状態）との間で、あまり大きくは変化しない。
【００２０】
従って、上記中立状態での上記パワーローラ８の周面８ａと上記各折れ曲がり部２７ａ、２７ａの内側面２９ａ、２９ａとの距離Ｌ1 を短くして、その分、上記トラニオン６ａの長さ寸法Ｌ6aの短縮化を図れる。この結果、このトラニオン６ａを支持する部分を始めとして、ハーフトロイダル型無段変速機の構成各部の小型・軽量化が可能になり、ハーフトロイダル型無段変速機全体として、大幅な小型・軽量化が可能になる。
【００２１】
尚、図１〜３に示す様な直線状の折れ曲がり部２７ａ、２７ａの場合、図７〜９に示す様な円弧状の折れ曲がり部２７、２７に比べて、パワーローラ８に加わるスラスト荷重に対する剛性が多少低くなる事も考えられる。但し、その分を補う為、上記各折れ曲がり部２７ａ、２７ａの厚さを多少大きくしても、トラニオン６ａ全体としての長さ寸法の短縮は、十分に図れる。
【００２２】
次に、図４は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の場合には、１対の折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂ同士の間に補強梁３０を、これら両折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂ同士の間で突っ張れる状態で掛け渡し、パワーローラ８に加わるスラスト荷重に対する剛性の確保を図っている。この様な補強梁３０を設ける事により、上記各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂを薄肉にしても、これら各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂの剛性を十分に確保できる様にして、トラニオン６ｂの長さ寸法の大幅な短縮化を可能にしている。
【００２３】
上記パワーローラ８に加わるスラスト荷重に基づいて上記トラニオン６ｂが、その平坦面２６が凹面となる方向に弾性変形する場合には、上記各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂの先半部同士の間隔が狭まる傾向になる。この様な場合に上記補強梁３０が、これら各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂの先半部同士の間で突っ張るので、上記トラニオン６ｂの弾性変形が抑えられる。尚、上記補強梁３０の中間部が入力側、出力側各ディスク２、４（図５〜６参照）と干渉しない様に、上記補強梁３０の形状及び寸法を規制する。
【００２４】
又、上記補強梁３０の両端部は、締り嵌めの嵌合により上記各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂの内側面２９ｂ、２９ｂ或は先端面に結合固定する。本発明の場合には、上記補強梁３０を上記各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂ同士の間に、平坦面２６の長さ方向（図４の左右方向）に対し直角方向で、且つ、この平坦面２６と平行な、この平坦面２６の幅方向に一致する方向である側方から（図４の表裏方向から）のみ挿入自在な形状としている。そして、上記補強梁３０を上記各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂの丁度幅方向中央部に位置させた状態で、これら補強梁３０の両端部と各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂの先半部とが、締り嵌めで嵌合する様にしている。この様に補強梁３０を側方から挿入する構造は、上記各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂの内側面２９ｂ、２９ｂの形状を幅方向に関し直線状とした事により可能になって、上記補強梁３０の組み付け性が向上する。
【００２５】
又、この補強梁３０の両端部と上記各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂの内側面２９ｂ、２９ｂの先半部との当接部で、上記スラスト荷重に基づく変形力を受ける部分を、図４に示す様に適切な方向、即ち、上記各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂの先端に向う程上記両内側面２９ｂ、２９ｂ同士の間隔が狭くなる方向に傾斜させる事により、上述した様なトラニオン６ｂの弾性変形時に、上記補強梁３０の両端部と上記各折れ曲がり部２７ｂ、２７ｂの先半部とに加わる応力を緩和する事もできる。前述の図７〜９に示した様に、内側面２９、２９が湾曲した折れ曲がり部２７、２７同士の間に補強梁を、側方から締り嵌めで組み付ける事は不可能であり、応力を緩和できる結合部を構成する事も難しい。
その他の構成及び作用は、上述した参考例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンは、以上に述べた通り構成され作用するので、長さ方向の寸法の短縮化により、ハーフトロイダル型無段変速機の大幅な小型・軽量化を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に関する参考例の１例を示す、パワーローラを中立位置に組み付けたトラニオンを内側面側から見た図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】パワーローラが揺動変位した状態を示す、図１と同様の図。
【図４】  本発明の実施の形態の１例を示す、図２と同様の図。
【図５】従来から知られたハーフトロイダル型無段変速機の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。
【図６】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図７】従来構造を示す、図１と同様の図。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図。
【図９】パワーローラが揺動変位した状態を示す、図７と同様の図。
【符号の説明】
１    入力軸
２    入力側ディスク
２ａ  内側面
３    出力軸
４    出力側ディスク
４ａ  内側面
５    枢軸
６、６ａ、６ｂ  トラニオン
７    変位軸
８    パワーローラ
８ａ  周面
９    押圧装置
１０    カム板
１１    保持器
１２    ローラ
１３、１４  カム面
１５    円孔
１６    支持軸部
１７    枢支軸部
１８、１９  ラジアルニードル軸受
２０    スラスト玉軸受
２１    スラストニードル軸受
２２    玉
２３    保持器
２４    スラスト玉軸受外輪
２５    レース
２６    平坦面
２７、２７ａ、２７ｂ  折れ曲がり部
２８    外側面
２９、２９ａ、２９ｂ  内側面
３０    補強梁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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