(57)【要約】【課題】入力シャフトまたはバリエータシャフトを支持する軸受にかかる負担を軽減できるとともに、両シャフト間のインロー結合部でのこじりを抑制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において、バリエータシャフト１は、入力シャフト２２と一体で回転できるように結合されるとともに、径方向の動きが規制されるようにその軸方向凸部１ｆが入力シャフト２２の軸方向凹部２２ｂ内に嵌合されて支持され、その支持部は、入力シャフト２２を支持する２つの軸受２６０，２６２間の内側に位置される。【選択図】図１
2013145027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を伝達する入力シャフトと、該入力シャフトに結合されてこの入力シャフトから回転力を受ける軸方向に変位可能なバリエータシャフトと、該バリエータシャフトに結合され且つバリエータシャフトと一体で回転する一対の入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける出力側ディスクとを備えるダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機であって、
前記バリエータシャフトは、前記入力シャフトと一体で回転できるように結合されるとともに、径方向の動きが規制されるようにその軸方向凸部が前記入力シャフトの軸方向凹部内に嵌合されて支持され、その支持部は、前記入力シャフトを支持する２つの軸受間の内側に位置されることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
回転駆動力を伝達する入力シャフトと、該入力シャフトに結合されてこの入力シャフトから回転力を受ける軸方向に変位可能なバリエータシャフトと、該バリエータシャフトに結合され且つバリエータシャフトと一体で回転する一対の入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける出力側ディスクとを備えるダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機であって、
前記バリエータシャフトは、前記入力シャフトと一体で回転できるように結合されるとともに、径方向の動きが規制されるようにその軸方向凹部に前記入力シャフトの軸方向凸部が嵌合されて支持され、その支持部は、前記バリエータシャフトを支持する２つの軸受間の内側に位置され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２つのキャビティ２２１，２２２が示される）。図３に示すように、ケーシング５０の内側にはバリエータシャフト１が回転自在に支持されており、このバリエータシャフト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、バリエータシャフト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】
バリエータシャフト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、入力シャフト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、バリエータシャフト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、バリエータシャフト１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、バリエータシャフト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、バリエータシャフト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、バリエータシャフト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はバリエータシャフト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、バリエータシャフト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）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のバリエータシャフト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とバリエータシャフト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４は、図３のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。図４に示すように、ケーシング５０の内側には、バリエータシャフト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、バリエータシャフト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。
【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（パワーローラ１１を回転可能に支持する）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。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３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、バリエータシャフト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、バリエータシャフト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、バリエータシャフト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がバリエータシャフト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４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、バリエータシャフト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】
バリエータシャフト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（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、バリエータシャフト１と出力歯車４との間の変速比が変化する。また、これらバリエータシャフト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、上記構成のトロイダル型無段変速機において、エンジン（トルクコンバータ）と直接に連結する入力シャフト２２とバリエータシャフト１とがドッグ歯（爪）２５９により結合されてバリエータシャフト１が軸方向に移動できる構造の場合には、ラジアル方向におけるバリエータシャフト１の支持（バリエータシャフト１のラジアル方向の動きを規制する支持）は、入力シャフト２２側の凸部２２ａをバリエータシャフト１側の凹部１ｅ内に嵌合する（インロー結合）ことにより或いはラジアル軸受を介して行なわれる（例えば、特許文献１も参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第４７５８８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、前述したようなインローによる支持の場合、その支持部（入力シャフト２２の凸部２２ａとバリエータシャフト１の凹部１ｅとのインロー結合部）は、入力シャフト２２の支持軸受２６０，２６２間よりも軸方向外側（図３ではリア側）に位置している。そのため、入力シャフト２２が片持ち構造となり、軸受２６０，２６２への負担が大きくなる。また、バリエータシャフト１側の凹部１ｅはその外側に押圧装置１２が設置されているため、押圧装置１２によって発生する荷重により凹部１ｅの内径が小さくなり、入力シャフト２２の凸部２２ａとバリエータシャフト１の凹部１ｅとの間でこじりが生じる虞がある。
【００１９】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたものであり、入力シャフトまたはバリエータシャフトを支持する軸受にかかる負担を軽減できるとともに、両シャフト間のインロー結合部でのこじりを抑制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】
【００２０】
前記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、回転駆動力を伝達する入力シャフトと、該入力シャフトに結合されてこの入力シャフトから回転力を受ける軸方向に変位可能なバリエータシャフトと、該バリエータシャフトに結合され且つバリエータシャフトと一体で回転する一対の入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける出力側ディスクとを備えるダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機であって、
前記バリエータシャフトは、前記入力シャフトと一体で回転できるように結合されるとともに、径方向の動きが規制されるようにその軸方向凸部が前記入力シャフトの軸方向凹部内に嵌合されて支持され、その支持部は、前記入力シャフトを支持する２つの軸受間の内側に位置されることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第２の態様は、回転駆動力を伝達する入力シャフトと、該入力シャフトに結合されてこの入力シャフトから回転力を受ける軸方向に変位可能なバリエータシャフトと、該バリエータシャフトに結合され且つバリエータシャフトと一体で回転する一対の入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける出力側ディスクとを備えるダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機であって、
前記バリエータシャフトは、前記入力シャフトと一体で回転できるように結合されるとともに、径方向の動きが規制されるようにその軸方向凹部に前記入力シャフトの軸方向凸部が嵌合されて支持され、その支持部は、前記バリエータシャフトを支持する２つの軸受間の内側に位置されることを特徴とする。
【００２２】
上記態様のいずれにおいても、入力シャフトとバリエータシャフトとの軸方向凹凸嵌合支持部がシャフトを支持する２つの軸受間の内側に位置されるため、シャフトが片持ち構造とならず、したがって、軸受への負担を軽減できる。また、片持ち構造とならないため、シャフトの外側に押圧装置が設置されている場合であっても、押圧装置によって発生する荷重に起因するシャフト間の（両シャフト間のインロー結合部での）こじりを抑制できる。
【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、入力シャフトとバリエータシャフトとの軸方向凹凸嵌合支持部がシャフトを支持する２つの軸受間の内側に位置されるため、入力シャフトまたはバリエータシャフトを支持する軸受にかかる負担を軽減できるとともに、両シャフト間のインロー結合部でのこじりを抑制できる
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部の断面図である。
【図３】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４】図３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、入力シャフトとバリエータシャフトとの間の結合形態にあり、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。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態を示している。図示のように、本実施形態のトロイダル型無段変速機において、入力シャフト２２は、エンジンまたは発進デバイス（トルクコンバータ、クラッチ）に締結されており、ラジアル軸受２６０と深溝玉軸受２６２とによって支持されている。入力シャフト２２およびバリエータシャフト１は回転方向が爪（ドッグ歯）４００によって締結されている（バリエータシャフト１は、入力シャフト２２と一体で回転できるように結合される）が、バリエータ構成部品の変形によりバリエータシャフト１が軸方向に移動するため、軸方向の規制はされていない。
【００２７】
バリエータシャフト１のラジアル方向の規制は、リア側はラジアル軸受３１２を介してケーシング５０で支持し、フロント側は入力シャフト２２を穴（軸方向凹部）、バリエータシャフト２２を軸（軸方向凸部）としてインローとし、また、ラジアル軸受を介して支持する。すなわち、バリエータシャフト１は、径方向の動きが規制されるようにその軸方向凸部１ｆが入力シャフト２２の軸方向凹部２２ｂ内に嵌合されて支持される。このとき、その支持部Ｓは入力シャフト２２の２つの支持軸受２６０，２６２間の内側に位置する。
【００２８】
また、本実施形態のトロイダル型無段変速機はダブルキャビティ型であり、バリエータシャフト１は入力側ディスク２と連結され、フロント側に押圧装置１２が設置されている。
【００２９】
以上のような構造を成して、フロント側のバリエータシャフト１の支持部Ｓを入力シャフト２２の支持軸受２６０，２６２間の内側に位置させると、ラジアル荷重に対する軸受２６０，２６２への負担が軽減される。また、バリエータシャフト１側を軸としてインローで支持しているため、前述した従来構造のように押圧装置１２が発生するスラスト荷重に起因するバリエータシャフト１を内側に押し付けるモーメントＭに対してインロー部の穴側が変形してこじり等を生じる虞もなくなる。
【００３０】
図２は、本発明の第２の実施形態を示している。図示のように、本実施形態のトロイダル型無段変速機において、入力シャフト２２は、エンジンまたは発進デバイス（トルクコンバータ、クラッチ）に締結されており、第１の実施形態と同様にラジアル軸受と深溝玉軸受とによって支持されている。
【００３１】
また、入力シャフト２２およびバリエータシャフト１は回転方向が爪（スプライン）４０２によって締結されている（バリエータシャフト１は、入力シャフト２２と一体で回転できるように結合される）が、バリエータ構成部品の変形によりバリエータシャフト１が軸方向に移動するため、軸方向の規制はされていない。
【００３２】
バリエータシャフト１のラジアル方向の規制は、リア側はラジアル軸受３１２を介してケーシング５０で支持し、フロント側はバリエータシャフト１を穴（軸方向凹部１ｅ）、入力シャフト２２を軸（軸方向凸部２２ａ）としてインローとし、また、ラジアル軸受（ニードル軸受）３１０を介して支持する（これにより、バリエータシャフト１が軸方向に移動できる）。すなわち、バリエータシャフト１は、径方向の動きが規制されるようにその軸方向凹部１ｅに入力シャフト２２の軸方向凸部２２ａが嵌合されて支持される。このとき、その支持部Ｓはバリエータシャフト１の２つの支持軸受３１０，３１２間の内側に位置する。
【００３３】
また、本実施形態のトロイダル型無段変速機はダブルキャビティ型であり、バリエータシャフト１は入力側ディスク２と連結され、フロント側に押圧装置１２が設置されている。
【００３４】
したがって、以上の構成においても、フロント側の入力シャフト２２の支持部Ｓがバリエータシャフト１の支持軸受３１０，３１２間の内側にあるため、ラジアル荷重に対する軸受への負担が軽減される。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は様々なタイプのハーフトロイダル型無段変速機に適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１  バリエータシャフト
１ｅ  軸方向凹部
１ｆ  軸方向凸部
２  入力側ディスク
３  出力側ディスク
１１  パワーローラ
２２  入力シャフト
２２ａ  軸方向凸部
２２ｂ  軸方向凹部
２６０，２６２，３１０，３１２  軸受
【図１】
2013145027.tif 000003
【図２】
2013145027.tif 000004
【図３】
2013145027.tif 000005
【図４】
2013145027.tif 000006