(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転力が入力される入力軸と、前記入力軸に結合されて入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、前記入力軸に回転可能に支持された出力側ディスクとを備え、前記入力側ディスクの回転力が、入力側ディスクと出力側ディスクとの間に傾転自在に設けられたパワーローラを介して、前記出力側ディスクに所定の変速比で伝達され、前記パワーローラは、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に設けられたトラニオンの中心軸にニードル軸受を介して回転自在に支持されるとともに、トラニオンとの間に設けられた転がり軸受の内輪を形成し、また、パワーローラは、トラニオンの中心軸が挿通するその内孔の開口を塞ぐ底板部を有しているトロイダル型無段変速機において、
前記パワーローラの前記内孔の直径をＤ０とし、前記パワーローラの全高をＨとし、前記底板部の肉厚をｔとした時、
０＜ｔ２／［Ｄ０・（Ｈ−ｔ）］≦０．２
が成り立つ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の変速機等に使用されるトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、従来、例えば、図３および図４に示すようなトロイダル型無段変速機が知られている。
このトロイダル型無段変速機は、入力軸１５と、この入力軸１５の外周部にニードル軸受１６，１６を介して回転自在に支持された入力側ディスク２および出力側ディスク４とを備えている。また、カム板１０が入力軸１５の端部（図３において左端部）の外周面にスプライン係合され、鍔部１７により入力側ディスク２から離間する方向への移動を阻止されている。そして、このカム板１０とローラ１２，１２とにより、入力軸１５の回転に基づいて、入力側ディスク２を出力側ディスク４に向けて押圧しつつ回転させる、ローディングカム式の押圧装置９を構成している。
出力側ディスク４には、出力歯車１８がキー１９，１９により結合され、これら出力側ディスク４と出力歯車１８とが一体的に回転するようになっている。出力歯車１８およびこの出力歯車１８と噛合された図示しない歯車等が、出力側ディスク４の回転を取り出す為の動力取り出し手段を構成している。
【０００３】
一対のトラニオン６，６の両端部に設けた枢軸５，５は、一対の支持板２０，２０に、揺動自在および軸方向（図３において表裏方向、図４において左右方向）に変位自在に支持されている。一対の支持板２０，２０は、十分な剛性を有する板状に形成されており、各支持板２０，２０の中央部に形成された円孔２１，２１がそれぞれ、ケーシング２２の内面およびケーシング２２内に設けたシリンダケース２３の側面に固設した支持板２４ａ，２４ｂに外嵌されることにより、ケーシング２２の内側に、揺動自在および各枢軸５，５の軸方向に変位自在に支持されている。また、各支持板２０，２０の両端部にはそれぞれ、円形の支持孔２５，２５が形成されており、これらの各支持孔２５，２５にそれぞれ、トラニオン６，６の両端部に設けた各枢軸５，５が、外輪２６，２６を備えたラジアルニードル軸受２７，２７により支持されている。これらの構成により、各トラニオン６，６が、各枢軸５，５を中心として揺動自在およびこれら各枢軸５，５の軸方向に変位自在に、ケーシング２２内に支持されている。
【０００４】
各トラニオン６，６の中間部に形成された円孔４０，４０にはそれぞれ、変位軸（トラニオンの中心軸）７，７が支持されている。各変位軸７は、互いに平行でかつ偏心した支持軸部２８と枢支軸部２９とを備えている。各支持軸部２８は、各円孔４０の内側に、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、各枢支軸部２９の外周部には、パワーローラ８がラジアルニードル軸受３１を介して回転自在に支持されている。このパワーローラ８は、入力側ディスク２および出力側ディスク４と接するトラクション面８ａを有し、入力側ディスク２と出力側ディスク４との間で傾転軸Ｏを中心に傾転自在に転接されている。
【０００５】
上記一対の変位軸７，７は、入力軸１５を中心として、点対象の位置（１８０度反対側の位置）になるように配置されている。また、これら各変位軸７，７の各枢支軸部２９，２９が各支持軸部２８，２８に対し偏心している方向は、入力側、出力側両ディスク２，４の回転方向に関し同方向（図４において左右逆方向）とされている。また、各枢支軸部２９，２９の軸方向は、入力軸１５の軸方向（図３において左右方向、図４において表裏方向）に対しほぼ直交する方向とされている。したがって、各パワーローラ８，８は、入力軸１５の軸方向に亙る若干の変位が許容されて支持されている。その結果、構成各部品の寸法精度のばらつき、あるいは動力伝達時の弾性変形等に起因して、各パワーローラ８，８が入力軸１５の軸方向に多少変位しても、この変位を吸収でき、構成各部品に無理な力が加わることがない。
【０００６】
また、各パワーローラ８，８の外側面と各トラニオン６，６の中間部内側面との間にはそれぞれ、パワーローラ８，８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受等のスラスト転がり軸受３２，３２と、各スラスト転がり軸受３２，３２の外輪３３，３３に加わるスラスト荷重を支承するスラストニードル軸受等のスラスト軸受３４，３４とが設けられている。なお、この場合、パワーローラ８，８の外側面は、スラスト転がり軸受３２，３２の内輪を形成する。また、スラスト転がり軸受３２，３２は、各パワーローラ８，８に加わるスラスト方向（図中、上下方向）の荷重を支承しつつ、各パワーローラ８，８の回転を許容している。また、各スラスト軸受３４，３４は、各パワーローラ８，８から各スラスト転がり軸受３２，３２の外輪３３，３３に加わるスラスト荷重を支承しつつ、枢支軸部２９，２９および外輪３３，３３が支持軸部２８，２８を中心に揺動することを許容している。
【０００７】
また、各トラニオン６，６の一端部（図４において左端部）にはそれぞれ、駆動ロッド３５，３５が結合され、各駆動ロッド３５，３５の中間部外周面には、駆動ピストン３６が固設されている。各駆動ピストン３６，３６はそれぞれ、シリンダケース２３内に設けた駆動シリンダ３７，３７内に油密に嵌装されている。さらに、ケーシング２２内に設けた支持壁３８と入力軸１５との間には、一対の転がり軸受３９，３９が設けられて、入力軸１５がケーシング２２内に回転自在に支持されている。
【０００８】
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１５の回転が押圧装置９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８，８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、出力歯車１８より取り出される。
入力軸１５と出力歯車１８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３６，３６を互いに逆方向に変位させる。そうすると、これら各駆動ピストン３６，３６の変位に伴って一対のトラニオン６，６がそれぞれ、逆方向に変位する。例えば、図４において下側のパワーローラ８が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ８が同図の左側に、それぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ８，８の周面（トラクション面）８ａ，８ａと入力側ディスク２および出力側ディスク４の内側面２ａ，４ａ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６，６が、支持板２０，２０に枢支された枢軸５，５を中心として、図３において互いに逆方向に揺動する。その結果、各パワーローラ８，８の周面８ａ，８ａと各内側面２ａ，４ａとの当接位置が変化し、入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比が変化する。
【０００９】
なお、動力伝達時に構成各部品が弾性変形する結果、各パワーローラ８，８が入力軸１５の軸方向に変位すると、これら各パワーローラ８，８を枢支している各変位軸７，７が、各支持軸部２８，２８を中心として僅かに揺動する。この揺動の結果、各スラスト転がり軸受３２，３２の外輪３３，３３の外側面と各トラニオン６，６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、各スラスト軸受３４，３４が存在するため、この相対変位に要する力は小さい。したがって、上述のように各変位軸７，７の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、トロイダル型無段変速機は、入力側ディスク２と出力側ディスク４との間に挟まれたパワーローラ８によって動力の伝達が行なわれるが、この時、入出力側ディスク２，４とパワーローラ８との間はトラクションドライブであるため、大きな押し付け力を与える必要がある。パワーローラ８は、入力側および出力側の２点で押さえ付けられるため、スラスト転がり軸受３２，３２の内輪を形成するパワーローラ８，８の内径部のスラスト軸受３４側に高い応力が発生する。
【００１１】
そのため、このような応力を低い値とすべく、特開２００１−２８９２９７号公報には、パワーローラ８の前面（外輪３３と反対側の面）を塞ぐ構成が開示されている。このように、枢支軸部２９が貫通するパワーローラ８の貫通孔の開口を塞げば、パワーローラ８の内径部の変形が抑えられるため、パワーローラ８，８の内径部のスラスト軸受３４側で発生する応力を低く抑えることができる。
【００１２】
特開２００１−２８９２９７号公報のようにパワーローラ８の前面（外輪３３と反対側の面）を塞ぐ構成では、塞いだ部位の肉厚ｔが厚ければ厚いほど、パワーローラ８，８の内径部の応力は低くなるが、パワーローラ８を支持するニードル軸受３１のキャパシティが小さくなってしまう。これは、ニードル軸受３１のキャパシティがコロの長さによって決まってしまうためである。
【００１３】
このように、パワーローラ８の前面を塞ぐ構成では、パワーローラ８，８の内径部のスラスト軸受３４側で発生する応力を低く抑えることができる一方で、ニードル軸受３１の容量が低下してしまい、ニードルの剥離が発生する虞がある。
【００１４】
本発明は、前記事情に着目してなされたもので、ニードル軸受のキャパシティの低下を防止しつつ、パワーローラの内径部で発生する応力を低く抑え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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、回転力が入力される入力軸と、前記入力軸に結合されて入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、前記入力軸に回転可能に支持された出力側ディスクとを備え、前記入力側ディスクの回転力が、入力側ディスクと出力側ディスクとの間に傾転自在に設けられたパワーローラを介して、前記出力側ディスクに所定の変速比で伝達され、前記パワーローラは、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に設けられたトラニオンの中心軸にニードル軸受を介して回転自在に支持されるとともに、トラニオンとの間に設けられた転がり軸受の内輪を形成し、また、パワーローラは、トラニオンの中心軸が挿通するその内孔の開口を塞ぐ底板部を有しているトロイダル型無段変速機において、前記パワーローラの前記内孔の直径をＤ０とし、前記パワーローラの全高をＨとし、前記底板部の肉厚をｔとした時、０＜ｔ２／［Ｄ０・（Ｈ−ｔ）］≦０．２が成り立つことを特徴とする。
したがって、上記構成によれば、ニードル軸受のキャパシティの低下を防止しつつ、パワーローラの内径部で発生する応力を低く抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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、パワーローラの構造形態を改良した点にあり、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その詳細な説明を省略することにする。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態を示している。図示のように、本実施形態では、図３および図４に示される従来構成における変位軸７の支持軸部２８と外輪３３とが一体に形成されている。また、パワーローラ８は、枢支軸部２９が挿通するその内孔の開口を塞ぐ底板部５０を有している。
【００１８】
パワーローラ８の内径部のスラスト軸受３４側に発生する応力σｔは、パワーローラ８の内径Ｄ０が大きいほど高くなる。また、逆に、底板部５０の肉厚ｔが厚いほど、応力σｔは低くなる。したがって、以下の式（１）が成り立つ。
σｔ  ∝  Ｑｔｎ／［Ｄ０ｍ・（Ｈ−ｔ）ｈ］  …（１）
ここで、Ｑは定数、ｎ、ｍ、ｋはそれぞれ１以上の定数、Ｈはパワーローラ８の全高である。
【００１９】
また、パワーローラ８の内径部（内孔）に挿入されるニードル軸受３１のキャパシティＣは、以下の式（２）のようになる。
Ｃ  ∝  Ｌｗα・Ｚβ・Ｄｗγ        …（２）
ここで、Ｌｗはニードル軸受３１のコロの長さ、Ｚはコロの数、Ｄｗはコロの径であり、また、α、β、γは定数である。
【００２０】
したがって、式（２）から、コロ径が大きく、また、コロの長さが長いほど、ニードル軸受３１のキャパシティＣは大きくなる。そのため、Ｌｗを長くするためには、（Ｈ−ｔ）を大きくする必要があり、また、Ｄｗを大きくするためには、Ｄ０を大きくする必要がある。また、Ｄ０を大きくすると、Ｚも増すことができる。
【００２１】
以上のことから、以下の式（３）が成り立つ
Ｃ  ∝  ［Ｄ０Ｂ・（Ｈ−ｔ）Ｃ］／ｔＡ        …（３）
ここで、Ａ，Ｂ，Ｃは定数である。
【００２２】
図２のグラフは、ｔ２／［Ｄ０・（Ｈ−ｔ）］が応力σｔに及ぼす影響、および、ニードル軸受３１のキャパシティの変化を示している。この図から分かるように、以下の式（４）を満たすことにより、パワーローラ８の内径部に発生する引張応力σＴの許容限度およびニードル軸受３１の許容限度を超えることがなくなる。
０＜ｔ２／［Ｄ０・（Ｈ−ｔ）］≦０．２    …（４）
【００２３】
この場合、０はｔ＝０の時であり、底板部５０が無く、パワーローラ８の内孔が完全に貫通穴の場合である。図２のグラフを見ると、底板部５０を設けることにより（パワーローラ８の内孔の一端開口を塞ぐことにより）、応力が確実に減少することが分かる。しかし、塞ぐ範囲が広くなると、応力が低下するため、σＳ／σＴが大きくなり（σＳは材料の疲労限度）、ニードル軸受３１の寿命が低下する。したがって、図２のグラフにおいて横軸のｔ２／［Ｄ０・（Ｈ−ｔ）］を、軸受３１の寿命の伸びが大きい０．２より小さい範囲に規制することによって、すなわち、式（４）を満たすようにすることによって、パワーローラ８の応力を疲労限度未満に抑えることができ、パワーローラ８内のニードル軸受３１の寿命を長く確保することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ニードル軸受のキャパシティの低下を防止しつつ、パワーローラの内径部で発生する応力を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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】ｔ２／［Ｄ０・（Ｈ−ｔ）］が応力σｔに及ぼす影響、および、ニードル軸受のキャパシティの変化を示すグラフである。
【図３】従来のトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
６    トラニオン
７    変位軸（中心軸）
８    パワーローラ
３１    ニードル軸受
３３    スラスト軸受
５０    底板部
【図１】
0003940991.tif 000002
【図２】
0003940991.tif 000003
【図３】
0003940991.tif 000004
【図４】
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