(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーローラが収納される袋部及び傾転軸を有したトラニオンと、
入力ディスクと出力ディスクとの間に配置され、前記パワーローラを支持するピボットシャフトと、
前記ピボットシャフトがソリッドニードル軸受を介して前記トラニオンの袋部側から挿入され、前記パワーローラを固定する前記トラニオンの孔とからなるトロイダル型無段変速機において、
前記ソリッドニードル軸受の外輪を嵌合するための前記トラニオンの孔は、前記傾転軸方向の直径をＸ、前記傾転軸と直角の方向の直径をＹとしたとき、前記パワーローラの組み込む側から見てＸ＜Ｙであり、前記トラニオンの傾転軸方向における前記ソリッドニードル軸受の外輪と前記トラニオンの孔の嵌め合いを隙間なく嵌合したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
入力ディスクと出力ディスクとの間に配置され、パワーローラをピボットシャフトで支持し、このピボットシャフトをソリッドニードル軸受を介してトラニオンの孔に固定されるトロイダル型無段変速機におけるトラニオンの孔加工方法において、
前記パワーローラが収納される袋部を有したトラニオンを、その袋部をトラニオンの傾転軸に沿って拡開する方向に弾性変形した状態で前記孔を加工し、前記トラニオンの傾転軸方向における前記ソリッドニードル軸受の外輪と前記トラニオンの孔の嵌め合いを隙間なく嵌合したことを特徴とするトロイダル型無段変速機におけるトラニオンの孔加工方法。
【請求項３】
前記トラニオンの孔を加工後、その内面を仕上げ加工することを特徴とする請求項２記載のトロイダル型無段変速機におけるトラニオンの孔加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車用の変速機として用いるトロイダル型無段変速機及びトラニオンの孔加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トロイダル型無段変速機のバリエータ部は、図５に示すように構成されている。すなわち、エンジン等の駆動源（図示しない）に連結される入力軸１には入力ディスク２と出力ディスク３がニードルベアリングを介して回転自在に支持されている。入力ディスク２の背面側にはカム板４が入力軸１に対してスプライン係合しており、カム板４と入力ディスク２との間にはローラ５が介在され、入力ディスク２を出力ディスク３側に押し付けるローディングカム式の押圧機構６が設けられている。
【０００３】
入力ディスク２と出力ディスク３との間には枢軸７を中心として揺動するトラニオン８が設けられ、トラニオン８の中心部にはピボットシャフト９が設けられている。そして、このピボットシャフト９にはパワーローラ１０が回転自在に支持され、このパワーローラ１０は入力ディスク２及び出力ディスク３と接するトラクション部を有し、入力ディスク２と出力ディスク３との間に傾転自在に転接されている。
【０００４】
また、トラニオン８とパワーローラ１０との間にはパワーローラ軸受１１が設けられている。このパワーローラ軸受１１はパワーローラ１０に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、パワーローラ１０の回転を許容するものである。このようなパワーローラ軸受１１の複数個の玉１２はトラニオン８側に設けられた円環状の外輪１３と回転部としてのパワーローラ１０との間に設けられた円環状の保持器１４によって保持されている。
【０００５】
また、トロイダル型無段変速機のトラニオン８は、例えば特開平１１−１５３２０３号公報及び図６に示すように、トラニオン８に袋部８ａが設けられ、この袋部８ａにパワーローラ１０がピボットシャフト９に支持された状態に収納されている。ピボットシャフト９は、ニードル軸受１５を介してトラニオン８の背面に設けられた円孔１６に支持されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平１１−１５３２０３号公報のものは、パワーローラやトラニオンをトロイダル型無段変速機の組み立て完了後の位置関係に予め組み立てるようにしたものであり、ニードル軸受の外輪とトラニオンの円孔との隙間に関しては、両者が精密な真円度で加工されているとの前提で、つまり理想的に部品が製作された場合について述べ、組み立て後、分解して再組み立て等の面倒な作業を回避するようにしたものである。
【０００７】
しかしながら、トラニオンは複雑な形状をしており、このトラニオンの背面に円孔を開けるためのクランプ方法は複雑であり、容易ではない。このクランプの影響により、トラニオンの円孔は真円が理想であるが、現実には楕円の円孔が形成される。この楕円には長径と短径が存在することとなる。
【０００８】
例えば、図６（ｂ）に示すように、トラニオン８の円孔１６は真円１６ａが理想であるが、楕円１６ｂの長径方向とトラニオン８の傾転軸方向Ａが一致する場合には、ニードル軸受１５の外輪とトラニオン８の円孔１６に傾転軸方向Ａに隙間ｇが存在することになる。
【０００９】
前述したように、ニードル軸受１５の外輪とトラニオン８の円孔１６に傾転軸方向Ａに隙間ｇが存在した状態で、トロイダル型無段変速機に負荷が加えられると、トラクション力Ｂが上下方向（トラクションの傾転軸方向Ａ）に発生し、その反力としてピストン力Ｄが逆向きに働く。パワーローラ１０を支持するラジアルニードル軸受やピボットシャフト９を支持するニードル軸受１５にはもちろん隙間ｇが存在する。
【００１０】
このため、負荷が加えられると、パワーローラ１０の内輪にはこれらの隙間ｇの総和分を上下方向に移動することになる。トラニオン８の円孔１６が楕円１６ｂに形成され、その長径方向が傾転軸方向Ａと一致すると、つまりニードル軸受１５の外輪とトラニオン８の円孔１６の傾転軸方向Ａに隙間ｇが存在すると、この上下方向の移動量が図６（ａ）に示すようにさらに増えることとなる。
【００１１】
このような場合には次のような不具合が発生する。
【００１２】
トロイダル型無段変速機の変速比を固定（変速指令を出さず）して、徐々に負荷をかけていくと、隙間ｇや弾性変形等の影響を受けて、変速指令を出していないにも関わらずトロイダル型無段変速機は変速してしまう。この試験では徐々に負荷をかけているので、慣性等の影響は極力排除できていると考えられる。変速比はおおよそ１近辺、回転数は２０００回転程度で一定とし、油温等も実車走行に近い温度で制御されている。
【００１３】
このような試験条件でトラニオン８の傾転角ψを実際に計測すると、図７に示すようになる。図７の縦軸はトラニオン８（つまりパワーローラ１０）の傾転角ψの実測値で、変速比１：１の時に０度となるようにセットされている。正の値は減速側へ傾転していることを示す。横軸はトルクであり、トルクの増大とともに傾転角ψはまず減速側に傾転し、５０Ｎｍ以上では増速側へと変化していく。
【００１４】
すなわち、一旦減速側に傾転した後、安定する（若干増速側に傾転する）。この試験はダブルキャビティの２ローラで試験を行っている。従って、４本のトラニオン８の傾転角ψを計測している。この４本のトラニオン８の傾転角ψは、初期値がゼロとなるように設定されているにも関わらず、Ｆに示すように、１本のみが他と異なる傾転角（２００ＮｍでＯ．３度相当）を示している。
【００１５】
図６に示されているようにパワーローラ１０が上下方向に移動することにより、トロイダル型無段変速機においてはサイドスリップが発生し、パワーローラ１０は変速してしまう、低トルク領域で変速をしているのはこれらの隙間等の総和分だけパワーローラ１０が上下に移動し傾転した結果である。ニードル軸受１５の外輪とトラニオン８の円孔１６に隙間ｇが存在する場合、この隙間ｇをパワーローラ１０の上下方向の移動量に更に付加されることになる。そのため、低トルク領域ではトロイダル型無段変速機がより変速してしまうことにもなった。
【００１６】
従来では、孔加工に耐え得るよう強くトラニオン８をクランプすると、弾性変形により楕円形状で加工されてしまい、更にはトラニオン８の円孔１６の加工時のクランプ方法が考慮されていなかったため、傾転軸方向Ａに楕円が形成された。そして、この楕円長径には当然加工によるバラツキが生じるため、４本のトラニオン８におけるニードル軸受１５の外輪とトラニオン８の円孔１６との隙間ｇにはバラツキが生じた。従って、各パワーローラ１０の上下方向の移動量に差が発生し、各パワーローラ１０の変速する度合い、つまり傾転角ψにも違いが生じる。
【００１７】
図７の試験に用いられたトロイダル型無段変速機においては、実験後分解し、この傾転軸方向Ａにおける隙間量を計測してみると１本のトラニオン８の円孔１６の隙間ｇが大きく加工されていた。因みに大きいと言っても、非常に小さな隙間についての測定結果である。
【００１８】
このように全てのトラニオン８における傾転軸方向Ａにおいて楕円の長径との隙間ｇを揃えるのは不可能なことで、傾転角ψが不一致となる事態を避けることはできなかった。この傾転角ψが不一致となる場合には、トロイダル型無段変速機の伝達効率が悪くなるという問題があった。また、楕円の長径とニードル軸受１５の外輪を隙間ｇなく嵌合すると、磨耗粉によるパワーローラ軸受１５の寿命の低下という悪影響が発生する。
【００１９】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、トラニオンの傾転軸方向におけるニードル軸受の外輪とトラニオンの円孔の嵌め合いを隙間なく嵌合することができトロイダル型無段変速機及びトラニオンの孔加工方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、パワーローラが収納される袋部及び傾転軸を有したトラニオンと、入力ディスクと出力ディスクとの間に配置され、前記パワーローラを支持するピボットシャフトと、前記ピボットシャフトがソリッドニードル軸受を介して前記トラニオンの袋部側から挿入され、前記パワーローラを固定する前記トラニオンの孔とからなるトロイダル型無段変速機において、前記ソリッドニードル軸受の外輪を嵌合するための前記トラニオンの孔は、前記傾転軸方向の直径をＸ、前記傾転軸と直角の方向の直径をＹとしたとき、前記パワーローラの組み込む側から見てＸ＜Ｙであり、前記トラニオンの傾転軸方向における前記ソリッドニードル軸受の外輪と前記トラニオンの孔の嵌め合いを隙間なく嵌合したことを特徴とする。
【００２１】
請求項２は、入力ディスクと出力ディスクとの間に配置され、パワーローラをピボットシャフトで支持し、このピボットシャフトをソリッドニードル軸受を介してトラニオンの孔に固定されるトロイダル型無段変速機におけるトラニオンの孔加工方法において、前記パワーローラが収納される袋部を有したトラニオンを、その袋部をトラニオンの傾転軸に沿って拡開する方向に弾性変形した状態で前記孔を加工し、前記トラニオンの傾転軸方向における前記ソリッドニードル軸受の外輪と前記トラニオンの孔の嵌め合いを隙間なく嵌合したことを特徴とする。
【００２２】
請求項３は、請求項２の前記トラニオンの孔を加工後、その内面を仕上げ加工することを特徴とする。
【００２４】
トラニオンの孔はクランプの方法により真円を狙って加工したにも関わらず、楕円形状になってしまう。この楕円形状については、パワーローラが組み立てられる側における孔において、傾転軸方向Ａの直径よりも傾転軸と直角方向の直径の方が大きい、この発明の場合には、４本のトラニオンの傾転角を一致させることが可能となる。すなわち、トラニオンにパワーローラを組み立てるには、トラニオンの袋部側からパワーローラを組み立てるため、パワーローラが組み立てられる側における孔において、傾転軸方向Ａの直径よりも傾転軸と直角方向の直径の方が大きい楕円形状であることが重要である。ちなみにこの楕円形状の具体的な寸法差は、長径−短径で、５０μｍ以下程度のものである。
【００２５】
前記構成によれば、トラニオンの孔である楕円の短径方向をトラニオンの傾転軸方向と一致することにより、傾転軸方向におけるトラニオンの孔とニードル軸受の外輪との間の隙間をなくすことができ、ソリッドニードル軸受の外輪とトラニオンの孔とをガタなく嵌合した場合には、効率の高いトロイダル型無段変速機を得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１はトロイダル型無段変速機のトラニオンの背面にソリッドニードル軸受を支持する円孔を加工する際のトラニオンをクランプする方法を示し、トラニオン８の構造は基本的に従来と同一構造であるため、同一構成部分に同一番号を付して説明を省略する。
【００２８】
図１（ａ）（ｂ）に示すようにトラニオン８の背面部の２ヶ所８Ａ，８Ｂ、枢軸７部の４ヶ所８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，８Ｆをそれぞれ矢印方向にクランプすると、トラニオン８は、図１（ａ）に示すように弾性変形する。すなわち、パワーローラ１０が収納される袋部８ａを有したトラニオン８を、その袋部８ａをトラニオン８の傾転軸方向Ａに沿って拡開する方向に弾性変形する。この状態で、トラニオン８の背面部にソリッドニードル軸受１５を支持するストレートの円孔１６に矢印イで示すように穴加工を行う。
【００２９】
加工後、クランプを外すと、図２（ａ）のように、トラニオン８は弾性復元し、円孔１６はパワーローラ１０が組み込まれる側から見ると図２（ｂ）に示すように、理想的な真円１６ａに対して楕円１６ｂとなる。すなわち、円孔１６は、傾転軸方向Ａの直径をＸ、傾転軸と直角の方向の直径をＹとしたとき、パワーローラ１０の組み込む側（袋部８ａ）から見てＸ＜Ｙである。この結果、楕円１６ｂの短径と傾転軸方向Ａが一致し、傾転軸方向Ａへの隙間がなくなる。
【００３０】
従って、パワーローラ１０にトラクション力Ｂが働き、トラニオン８がピストンの油圧による力を受け、図３のようになっても、パワーローラ１０の傾転軸方向Ａへの移動に対し、ソリッドニードル軸受１５とトラニオン１０の円孔１６との間の隙間の影響はなくなる。この場合には傾転軸方向Ａと垂直な方向には、円孔１６の楕円１６ｂの長径による隙間ｇが存在する。
【００３１】
このように穴加工を行ったトラニオン８を用いてトロイダル型無段変速機の変速比を固定（変速指令を出さず）して徐々に負荷をかける試験（図７と同様）を行った場合、図４のような結果が得られた。この試験結果が示すように、トラニオン８の円孔１６である楕円１６ｂの短径方向をトラニオン８の傾転軸方向Ａと同じにし、傾転軸方向Ａにおけるトラニオン８の円孔１６とソリッドニードル軸受１５の外輪との間の隙間をなくすようにすることにより、全てのトラニオン８の傾転角ψは一致する。そして隙間がある場合とない場合、つまり楕円１６ｂの長径と短径が各々傾転軸方向Ａと一致する場合で効率を比較すると約１％もの差が生じた。
【００３２】
つまり楕円１６ｂの短径と傾転軸方向Ａを一致させ、ソリッドニードル軸受１５の外輪とトラニオン８の円孔１６とを隙間をなくしてガタなく嵌合した場合には、効率の高いトロイダル型無段変速機を得ることができる。これは、傾転角ψが不一致になる場合には、その不一致を示したトラニオン８に固定されているパワーローラ１０の接触点におけるすべり率等が異なり、また発熱が発生し伝達効率が下がるためと思われる。逆に短径方向と傾転軸方向Ａを一致させ、傾転軸方向Ａの隙間をなくした場合には、上下方向の移動量にバラツキがなくなるので、４つのパワーローラ１０の動力伝達点である接触点の条件が同一となり、すべり率が一致するために効率のよいトロイダル型無段変速機を得ることができる。さらに、ソリッドニードル軸受１５の外輪とトラニオン８の円孔１６との隙間がなくなることにより、図３に示すようにパワーローラ１０の上下方向の移動量が小さくなり、トルク負荷時の変速の度合い、つまり傾転角ψの変化量を小さくすることができる。この結果、エンジンブレーキ等のトルク変動時にもトロイダル型無段変速機の変速比変動を小さくすることができ、制御もしやすいため、ドライバーが感じる変速ショック等も抑えることができる。変速機構のみに動力が流れるモードと２つの動力伝達経路を有するモードの２つのモードを有するトロイダル型無段変速機（いわゆるパワースプリットシステムやギヤードニュートラルシステム）では、変速機構であるトロイダル部にはモードチェンジ時に正トルクから負トルク（またはその逆）へ大きなトルク変動が発生する。従って、トルクの変動に対し変速の度合いを小さくすることは変速ショックを抑えるために非常に肝要となり、この発明は非常に有効となる。パワースプリットに関しては、例えば特開平１０−１９６７５９号公報に述べられている。
【００３３】
なお、トラニオン８の円孔１６の楕円１６ｂの長径方向と傾転軸方向Ａが一致する場合において、この傾転軸方向Ａの隙間がなくなるような嵌め合いにすると、短径側では嵌め合い代が大きくなる。ソリッドニードル軸受１５をトラニオン８の円孔１６に嵌合する場合、圧入が必要となり、磨耗粉が発生する。そして、パワーローラ１０ヘの潤滑油路にこの圧入による磨耗粉が混入する。この磨耗粉の影響で十分な潤滑油が得られず、パワーローラ軸受１５への潤滑が確保できず、焼き付き等が発生する等の耐久性が落ちる可能性があるため、このように長径側でも隙間をなくし、短径側での嵌め合い代を大きく取ることはできない。
【００３４】
なお、第１の実施形態においては、トラニオン８の円孔１６の仕上げ加工を行わない場合について説明したが、穴加工後、仕上げ加工を行うと更に好ましい。この仕上げ加工の場合にはクランプは軽くてもよいため、トラニオン８の弾性変形は発生しない。従って、確実に４本のトラニオン８の傾転角ψを一致させることが可能となる。
【００３５】
具体的には、仕上げ加工としてホーニングやリーマ加工を行うことにより、真円に近い形状の穴が得られるため、嵌め合い代が０若しくは若干のしまり嵌めとなり、ソリッドニードル軸受１５とトラニオン８の円孔１６には４本のトラニオン８によるバラツキがなくなり、傾転角ψが一致することとなる。この結果、高効率なトロイダル型無段変速機を得ることが可能となる。４本のパワーローラ１０の傾転角ψを一致させ、動力伝達点のすべり率を揃えて接触状態を同一にする。つまり上下方向移動量を揃えるためには、このニードル軸受１５の外輪とトラニオン８の円孔１６の隙間をガタなくすること以外にも、全ての軸受における隙間量の総和を揃えることが重要となる。
【００３６】
また、以上はダブルキャビティ２ローラについて述べられているが、もちろんシングルキャビティや３ローラでも適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、トラニオンの円孔である楕円の短径方向をトラニオンの傾転軸方向と一致することにより、傾転軸方向におけるトラニオンの円孔とソリッドニードル軸受の外輪との間の隙間をなくすことができ、パワーローラの上下方向の移動量にバラツキがなくなるので、パワーローラの動力伝達点である接触点の条件が同一となり、すべり率が一致するために効率のよいトロイダル型無段変速機を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態におけるトロイダル型無段変速機におけるトラニオンの背面に円孔を加工する際のトラニオンをクランプする方法を示し、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）は平面図。
【図２】同実施形態を示し、（ａ）はトラニオンの縦断側面図、（ｂ）は矢印ロ方向から見た側面図。
【図３】同実施形態を示し、トラニオンにパワーローラを組み込んだ状態の縦断側面図。
【図４】トルクとトラニオンの傾転角の関係を示すグラフ。
【図５】従来のトロイダル型無段変速機のバリエータ部を示す縦断側面図。
【図６】（ａ）は従来のトラニオンの縦断側面図、（ｂ）は円孔を示す正面図。
【図７】トルクとトラニオンの傾転角の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
２…入力ディスク
３…出力ディスク
８…トラニオン
８ａ…袋部
１０…パワーローラ
１５…ソリッドニードル軸受
１６…円孔
【図１】
0004106868.tif 000002
【図２】
0004106868.tif 000003
【図３】
0004106868.tif 000004
【図４】
0004106868.tif 000005
【図５】
0004106868.tif 000006
【図６】
0004106868.tif 000007
【図７】
0004106868.tif 000008