(57)【要約】【課題】簡単且つ安価に枢軸とディスクの回転中心との間の距離における左右のずれを無くす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】このトロイダル型無段変速機では、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂを介して枢軸１４を支持する各ポスト６４，６８が互いに一体に形成されることにより１つの支持体２００が構成されるとともに、回転不能な入力軸１がその径方向にガタ付くことなく支持体２００に嵌合支持されている。すなわち、入力軸１と枢軸１４との間に支持体２００を介した構造的な支持関係が与えられ、入力軸１と枢軸１４とを支持体２００を介して相対的に正確に位置決めすることができるようになっている。【選択図】図１
2007309410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、このケーシングの内側で互いの内側面同士を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、これらの両ディスク間に挟持されるパワーローラと、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を中心に揺動するとともに、前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、前記トラニオンの前記一対の枢軸をそれぞれ揺動自在に且つ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記ケーシングに支持された対応するポストに対して揺動可能に支持される一対のヨークと、を備えるトロイダル型無段変速機であって、
前記一対のヨークをそれぞれ支持する前記各ポストは、互いに一体に形成されることにより１つの支持体を構成し、
前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクを貫通して支持するバリエータ軸は、その径方向にガタ付くことなく前記支持体に嵌合支持されるとともに、前記ケーシングに対して回転不能に固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。
【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３および図４に示すように構成されている。図３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；トラクション面とも言う）２ａ，２ａと出力ディスク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４参照）が回転自在に挟持されている。
【０００５】
図３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３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を付与する。
【０００６】
図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である図４に示すように、ケーシング５０の内側であって、出力側ディスク３，３の側方位置には、両ディスク３，３を両側から挟む状態で一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂが支持されている。これら一対のヨーク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。そして、後述するトラニオン１５の両端部に設けられた枢軸（傾転軸）１４を揺動自在に支持するため、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には、円形の支持孔１８が設けられるとともに、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向の中央部には、円形の係止孔１９が設けられている。
【０００７】
一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、ケーシング５０の内面の互いに対向する部分に形成された支持ポスト６４，６８により、これらの支持ポスト６４，６８を支点として揺動できるように支持されている。これらの支持ポスト６４，６８はそれぞれ、入力側ディスク２の内側面２ａと出力側ディスク３の内側面３ａとの間にある第１キャビティ２２１および第２キャビティ２２２にそれぞれ対向する状態で設けられている。
【０００８】
したがって、ヨーク２３Ａ，２３Ｂは、各支持ポスト６４，６８に支持された状態で、その一端部が第１キャビティ２２１の外周部分に対向するとともに、その他端部が第２キャビティ２２２の外周部分に対向している。
【０００９】
第１および第２のキャビティ２２１，２２２は同一構造であるため、以下、第１キャビティ２２１のみについて説明する。
【００１０】
図４に示すように、ケーシング５０の内側において、第１キャビティ２２１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４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、その本体部である支持板部１６の長手方向(図４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。
【００１１】
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。
【００１２】
また、前述したように、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４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。前述したように、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（傾転軸受）３０を介して揺動自在（傾転自在）に支持されている。また、前述したように、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、支持ポスト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。
【００１３】
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４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。
【００１４】
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２６，２６と、これら各玉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。
【００１５】
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。
【００１６】
さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図４の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（枢軸１４から延びる軸部）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。
【００１７】
このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、駆動軸２２の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２および入力軸１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。
【００１８】
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４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する。
【００１９】
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。
【００２０】
ところで、上記構成のトロイダル型無段変速機では、前述したように、入力側ディスク２と出力側ディスク３との間にパワーローラ１１を挟み込み、それらの接触点に接線力（トラクション力）を発生させることにより動力を伝達している。したがって、このような構成において、パワーローラ１１の枢軸（傾転軸）１４からディスク２，３の回転中心までの距離が左右で異なっていると、ディスク２，３とパワーローラ１１との間の接触点での押し付け力が均等にならなくなる。これにより、枢軸１４がディスク２，３の回転軸に近い側では、設計時に想定していた推力よりも大きな推力が作用することになり、トラクション面の早期剥離やパワーローラ１１の割れ等を引き起こす虞がある。一方、傾転軸１４がディスク２，３の回転軸から相対的に遠い側では、小さな推力しか作用せず、接線力に対してパワーローラ１１の保持力が勝ってオフセットし増速側に変速するため、接線力が更に低下する。そのため、他方のパワーローラが伝達しなければならない接線力が増加し、最終的にグロススリップが発生する虞がある。
【００２１】
以上のことから、従来においては、加工精度や組立精度などを高めることにより、入力軸および枢軸１４の位置精度を高め、枢軸１４とディスク２，３の回転中心との間の距離における左右のずれを可能な限り小さくするようにしている（パワーローラ１１に作用する接線力が左右で均等になるように制御されている）。
【００２２】
一般に、パワーローラ１１を支持する枢軸１４の位置精度は、前述した上下の球面ポスト６４，６８に揺動自在に取り付けられたヨーク２３Ａ，２３Ｂとパワーローラアセンブリとの組み高さによって決まり、また、入力軸１の位置精度は、ケーシング５０に対する入力軸１の組み付け精度に依存している。すなわち、入力軸１と枢軸１４との間に構造的な支持関係はなく、これらは個別に位置決めされる。具体的には、例えば特許文献１では、ヨーク２３Ａ，２３Ｂを介して枢軸１４を支持する上下の球面ポスト６４，６８が、入力軸１の両側に分かれて別体に設けられており、入力軸１との間に構造的な支持関係を有していない。したがって、入力軸１と枢軸１４とが個別に位置決めされる。また、特許文献２には、上下の球面ポスト６４，６８が一体になったポスト構造が開示されているが、この場合も入力軸１と枢軸１４との間に構造的な支持関係はない。また、入力軸１は、図３および図４に関して前述した構造と同様にケーシング５０に対して回転可能に支持されている。一方、特許文献３には、ケーシング５０に対して回転不能に固定された入力軸１が開示されているが、特許文献１と同様に上下の球面ポスト６４，６８が入力軸１の両側に分かれて別体に設けられており、入力軸１と枢軸１４との間に構造的な支持関係はない。したがって、入力軸１と枢軸１４とが個別に位置決めされる。
【００２３】
【特許文献１】特許第３２９３３０４号
【特許文献２】特開平６−１７４０３１号公報
【特許文献３】特許第３１０３８３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、入力軸と枢軸との間に構造的な支持関係がなく、したがって、これらが個別に位置決めされる従来の構造では、加工エラーや公差の積み上げにより、枢軸１４とディスク２，３の回転中心との間の距離が左右でずれる可能性がある。特に、図３および図４を参照して前述した構成のように下側のポスト６８が上側シリンダボディ６１に配置されているものでは、下側のポスト挿入孔とケーシング５０とを共加工することが難しく、上記ずれが発生し易い。無論、厳しい加工公差管理を行なって組立精度を高めれば、入力軸および枢軸１４の位置精度を高めることはできるが、枢軸１４とディスク２，３の回転中心との間の距離における左右のずれを小さくするのには限界がある。
【００２５】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、簡単且つ安価に枢軸とディスクの回転中心との間の距離における左右のずれを無くす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】
【００２６】
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、ケーシングと、このケーシングの内側で互いの内側面同士を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、これらの両ディスク間に挟持されるパワーローラと、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を中心に揺動するとともに、前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、前記トラニオンの前記一対の枢軸をそれぞれ揺動自在に且つ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記ケーシングに支持された対応するポストに対して揺動可能に支持される一対のヨークと、を備えるトロイダル型無段変速機であって、前記一対のヨークをそれぞれ支持する前記各ポストは、互いに一体に形成されることにより１つの支持体を構成し、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクを貫通して支持するバリエータ軸は、その径方向にガタ付くことなく前記支持体に嵌合支持されるとともに、前記ケーシングに対して回転不能に固定されていることを特徴とする。
ここで、前記バリエータ軸は、入力軸の場合と出力軸の場合とがある。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のトロイダル型無段変速機によれば、一対のヨークを介して枢軸を支持する前記各ポストが互いに一体に形成されることにより１つの支持体が構成されるとともに、回転不能なバリエータ軸がその径方向にガタ付くことなく前記支持体に嵌合支持されているので、すなわち、バリエータ軸と枢軸との間に支持体を介した構造的な支持関係が与えられ、バリエータ軸と枢軸とを支持体を介して相対的に正確に位置決めすることができるので、簡単且つ安価に枢軸とディスクの回転中心との間の距離における左右のずれを無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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、本発明の特徴は、入力軸（バリエータ軸）と枢軸との間に構造的な支持関係にあり、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３および図４と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。
【００２９】
図１および図２は本発明の実施形態を示している。図１に示すように、本実施形態において、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂをそれぞれ支持する各球面ポスト６４，６８は、互いに一体に形成されることにより１つの支持体２００を構成している。また、入力軸（バリエータ軸）１は、その径方向にガタ付くことなく摩擦式締結具２０５を介して支持体２００に嵌合支持されるとともに、ケーシング５０に対して回転不能に固定されている。この場合、支持体２００は、その円環状の支持環部２００ａが入力軸１と嵌合しており、支持環部２００ａに隣接して入力軸１の外周面との間に形成される凹陥部２００ｂ内に摩擦式締結具２０５を少なくとも部分的に挿入配置して成る。入力軸１をその径方向にガタ付くことなく支持体２００に嵌合支持する手段としては、このほかに、例えば「すきま嵌め」等によることが考えられる。
【００３０】
なお、入出力側ディスク２，３は、その回転軸が入力軸１と一致（同軸）するように配置されている。具体的には、各ディスク２，３の内周面と入力軸１との間にボールスプラインやケージ・ローラを介在させることにより、入出力側ディスク２，３と入力軸１との同軸性が確保される。
【００３１】
また、枢軸１４の位置精度は、上側および下側の球面ポスト６４，６８に揺動自在に取り付けられたヨーク２３Ａ，２３Ｂとパワーローラアセンブリとの組み高さＨ（ラジアルニードル軸受（球面軸受）３０の外面からパワーローラ１１とディスク２，３との接点位置Ｓまでの距離；図２参照）によって規定されている。
【００３２】
ポスト６４，６８を支持するヨーク２３Ａ，２３Ｂの係止孔１９および枢軸１４を支持するヨーク２３Ａ，２３Ｂの支持孔１８は、同一部材（ヨーク２３Ａ，２３Ｂ）の同一平面内に位置する穴であるため、その位置精度が比較的容易に確保できる。また、パワーローラアセンブリの組み高さＨは、周知のように、スラストニードル軸受２５のレースの厚さを調整することにより確保されている（例えば、特開平１０−３０７００号公報参照）。
【００３３】
このように、本実施形態では、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂを介して枢軸１４を支持する各ポスト６４，６８が互いに一体に形成されることにより１つの支持体２００が構成されるとともに、回転不能な入力軸１がその径方向にガタ付くことなく支持体２００に嵌合支持されている。すなわち、入力軸１と枢軸１４との間に支持体２００を介した構造的な支持関係が与えられ、入力軸１と枢軸１４とを支持体２００を介して相対的に正確に位置決めすることができるようになっている。そのため、簡単且つ安価に枢軸１４とディスク２，３の回転中心との間の距離における左右のずれを無くすことができる。
【００３４】
なお、前述の実施の形態では、入力側ディスク２および出力側ディスク３を貫通して支持するバリエータ軸が入力軸１の場合について説明したが、バリエータ軸が出力軸の場合にも本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、様々な形態のシングルキャビティ型およびダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図２】図１の方向に対して直交する方向から見た要部断面図である。
【図３】従来から知られている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４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    入力軸（バリエータ軸）
２    入力側ディスク
３    出力側ディスク
１１    パワーローラ
１４    枢軸
１５    トラニオン
２３Ａ，２３Ｂ
５０    ケーシング
６４，６８    ポスト
２００    支持体
【図１】
2007309410.tif 000003
【図２】
2007309410.tif 000004
【図３】
2007309410.tif 000005
【図４】
2007309410.tif 000006