(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側面に凹湾曲状の軌道面を有する一対の入力ディスクと、各入力ディスクの軌道面にそれぞれ対向する凹湾曲状の軌道面を有する一対の出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両軌道面に接して回転しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、各入力ディスク及び出力ディスクの中心部を挿通し、各入力ディスクと一体回転する入力軸と、この入力軸に固定され、各入力ディスクが軸方向の互いに離反する方向に移動することを規制する係止リングとを備えるトロイダル型無段変速機において、
所定の精度で仕上げられた前記入力ディスク及び入力軸が互いに嵌合することにより、前記入力軸に対する前記入力ディスクの組み付け精度を確保し、
前記入力ディスクの軌道面とは反対側の背面の、前記入力軸の半径より大きい半径上に、軸方向への突起部又は凹部を形成する係合部を設けるとともに、前記係止リングには、前記係合部に対応する凹部又は突起部を形成する被係合部を設け、前記係合部が前記被係合部に係合して前記係止リングから前記入力ディスクへトルクを伝達することを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
一側面に凹湾曲状の軌道面を有する一対の入力ディスクと、各入力ディスクの軌道面にそれぞれ対向する凹湾曲状の軌道面を有する一対の出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両軌道面に接して回転しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、各入力ディスク及び出力ディスクの中心部を挿通し、各入力ディスクと一体回転する入力軸と、この入力軸に固定され、各入力ディスクが軸方向の互いに離反する方向に移動することを規制する係止リングとを備えるトロイダル型無段変速機において、
所定の精度で仕上げられた前記入力ディスク及び入力軸が互いに嵌合することにより、前記入力軸に対する前記入力ディスクの組み付け精度を確保し、
前記入力ディスクと前記係止リングとの間に挟持され、かつ、前記入力ディスク及び係止リングの双方と係合して、前記係止リングから前記入力ディスクへのトルク伝達を仲介するトルク伝達リングを備え、
前記入力ディスクの軌道面とは反対側の背面の、前記入力軸の半径より大きい半径上に、軸方向への突起部又は凹部を形成する第１係合部を設け、
前記係止リングにおける前記トルク伝達リングに対向する面の、前記入力軸の半径より大きい半径上に、軸方向への突起部又は凹部を形成する第２係合部を設け、
前記トルク伝達リングにおける前記入力ディスクと対向する面には前記第１係合部に対応する凹部又は突起部を形成する第１被係合部を設け、前記係止リングと対向する面には前記第２係合部に対応する凹部又は突起部を形成する第２被係合部を設けた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、例えば自動車の変速装置として用いられるトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機は、凹湾曲状の軌道面を有する入力ディスク及び出力ディスクを、軌道面同士が互いに対向するように配置し、両ディスク間にローラを配置して各ディスクの軌道面に接触させた構成を有している。入力ディスクは、エンジンにより回転駆動される入力軸に対してスプライン結合により同軸的に取り付けられており、入力軸の回転により入力ディスクが回転する。入力ディスク及び出力ディスクとローラとを相互に圧接させた状態で入力ディスクが回転すると、これに接触するローラが回転し、さらに、ローラに接触する出力ディスクが回転する。変速は、ローラの回転軸を傾けることにより無段階で行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のトロイダル型無段変速機では、入力軸と入力ディスクとがスプライン結合されているため、入力軸に対する入力ディスクの組み付け精度は、スプライン結合の精度に依存する。従って、例えば、入力ディスク側のスプライン穴の加工精度や熱処理歪に起因して、入力軸の軸線に対して軌道面全体が傾くことがある。このような場合、入力ディスクの軌道面の曲率中心と出力ディスクの軌道面の曲率中心との間で芯ずれを生じ、特定のローラの接触圧が極めて高くなって、当該ローラ及び軌道面の耐久性が低下したり、特定のローラの接触圧が低下してトルク伝達が不安定になるという問題点が生じていた。
【０００４】
上記のような問題点は、例えば、放電加工によって極めて精密なスプライン加工を施すことにより解消できるが、この場合には生産性が低下し、製造コストも高く付くという別の問題点を生じる。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、生産性に優れ、安価な製造コストで、入力軸に対する入力ディスクの組み付け精度を向上させ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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一側面に凹湾曲状の軌道面を有する一対の入力ディスクと、各入力ディスクの軌道面にそれぞれ対向する凹湾曲状の軌道面を有する一対の出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両軌道面に接して回転しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、各入力ディスク及び出力ディスクの中心部を挿通し、各入力ディスクと一体回転する入力軸と、この入力軸に固定され、各入力ディスクが軸方向の互いに離反する方向に移動することを規制する係止リングとを備えるトロイダル型無段変速機において、
所定の精度で仕上げられた前記入力ディスク及び入力軸が互いに嵌合することにより、前記入力軸に対する前記入力ディスクの組み付け精度を確保し、
前記入力ディスクの軌道面とは反対側の背面の、前記入力軸の半径より大きい半径上に、軸方向への突起部又は凹部を形成する係合部を設けるとともに、前記係止リングには、前記係合部に対応する凹部又は突起部を形成する被係合部を設け、前記係合部が前記被係合部に係合して前記係止リングから前記入力ディスクへトルクを伝達することを特徴とするものである（請求項１）。
【０００６】
上記のように構成されたトロイダル型無段変速機では、入力ディスクを入力軸に嵌合させることにより、入力ディスクは入力軸に対して所定の精度で組み付けられるとともに、入力軸に固定された係止リングの被係合部と、入力ディスクの背面の係合部とが互いに係合することにより、入力軸から入力ディスクへのトルク伝達が行われる。
【０００７】
また、本発明は、一側面に凹湾曲状の軌道面を有する一対の入力ディスクと、各入力ディスクの軌道面にそれぞれ対向する凹湾曲状の軌道面を有する一対の出力ディスクと、前記入力ディスク及び出力ディスクのそれぞれの軌道面間で構成されるトロイド状隙間に配置され、両軌道面に接して回転しながら両ディスク間のトルク伝達を行う複数のローラと、各入力ディスク及び出力ディスクの中心部を挿通し、各入力ディスクと一体回転する入力軸と、この入力軸に固定され、各入力ディスクが軸方向の互いに離反する方向に移動することを規制する係止リングとを備えるトロイダル型無段変速機において、
所定の精度で仕上げられた前記入力ディスク及び入力軸が互いに嵌合することにより、前記入力軸に対する前記入力ディスクの組み付け精度を確保し、
前記入力ディスクと前記係止リングとの間に挟持され、かつ、前記入力ディスク及び係止リングの双方と係合して、前記係止リングから前記入力ディスクへのトルク伝達を仲介するトルク伝達リングを備え、
前記入力ディスクの軌道面とは反対側の背面の、前記入力軸の半径より大きい半径上に、軸方向への突起部又は凹部を形成する第１係合部を設け、
前記係止リングにおける前記トルク伝達リングに対向する面の、前記入力軸の半径より大きい半径上に、軸方向への突起部又は凹部を形成する第２係合部を設け、
前記トルク伝達リングにおける前記入力ディスクと対向する面には前記第１係合部に対応する凹部又は突起部を形成する第１被係合部を設け、前記係止リングと対向する面には前記第２係合部に対応する凹部又は突起部を形成する第２被係合部を設けたものであってもよい（請求項２）。
【０００８】
上記のように構成されたトロイダル型無段変速機（請求項２）では、入力ディスクを入力軸に嵌合させることにより、入力ディスクは入力軸に対して所定の精度で組み付けられるとともに、入力軸に固定された係止リングを、トルク伝達リングを介して入力ディスクと係合させることにより、入力軸から入力ディスクへのトルク伝達が行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるトロイダル型無段変速機のバリエータ１部分を示す概略図である。このトロイダル型無段変速機において、上記バリエータ１には、車両の動力源２により回転駆動される入力軸３が設けられており、その両端近傍にはそれぞれ入力ディスク５が支持されている。入力ディスク５の中央に設けられた孔５ａの内周面及び、この内周面と接する入力軸３の外周面３ａは、単純な円周形状である。従って、旋削又は研削にて容易且つ高精度に仕上げることができる。このように高精度に仕上げられた両者の嵌合により、入力ディスク５は入力軸３に対して常に精度よく組み付けられる。
【００１０】
上記各入力ディスク５の一側面には、凹湾曲状の軌道面５ｂが形成されている。各入力ディスク５は、入力軸３に固定された係止リング５１によって軸方向の互いに離反する方向への移動が規制されている。各入力ディスク５の軌道面５ｂと反対側の背面には、複数の突起部５ｃが設けられている。突起部５ｃは、例えば周方向に複数個、同一半径上に等配されている。一方、係止リング５１には、突起部５ｃと対向する位置に同数の凹部５１ａが設けられている。これらの凹部５１ａ及び突起部５ｃの位置は、入力軸３の外径より大きい半径上にある。係止リング５１の内周側にはスプライン穴５１ｂが設けられ、入力軸３の一部に設けられたスプライン軸３ｂとスプライン結合する。組立時には、入力軸３に左右一対の入力ディスク５が装着された後、突起部５ｃと凹部５１ａとの位置を周方向に合わせつつ、係止リング５１をスプライン軸３ｂに挿入し、突起部５ｃを凹部５１ａに嵌合させる。そして、この状態で、入力軸３の左端は動力源２と接続され、右端には支持部材１０が接続されることにより、左右の係止リング５１が入力軸３に固定される。
【００１１】
上記入力軸３の軸方向中央部には、出力部材６ａと、この出力部材６ａにそれぞれ一体回転可能に支持された出力ディスク６ｂとを備える出力部６が、当該入力軸３に対して相対回転自在に設けられている。この出力ディスク６ｂの、入力ディスク５の軌道面５ｂに対向する一側面には、凹湾曲状の軌道面６ｃが形成されている。また、前記出力部材６ａの外周にはチェーン６ｄと噛み合うスプロケットギヤ６ｅが形成されており、前記チェーン６ｄを介して図示しない出力軸に動力が伝達されるようになっている。
【００１２】
上記出力ディスク６ｂは、出力部材６ａに対して軸方向への微動が許容された状態で組み込まれており、その背面には隙間６ｇを設けてバックアップ板６ｈが配置されている。この隙間６ｇは、ケーシング６ｆ及び図示しないシールによって密封されており、当該隙間６ｇに油圧動力源９ａから圧油を供給することにより、出力ディスク６ｂを、対向する入力ディスク５の方向へ付勢して、所定の端末負荷が加えられる。
【００１３】
互いに対向する入力ディスク５の軌道面５ｂと出力ディスク６ｂの軌道面６ｃとの間は、トロイド状隙間として構成されており、このトロイド状隙間には、それぞれ各軌道面５ｂ，６ｃと転がり接触する３個の円盤状のローラ７が円周等配に配置されている。各ローラ７はキャリッジ８によって回転自在に支持されているとともに、当該キャリッジ８によって各軌道面５ｂ，６ｃとの相対位置を調整できるようになっている。
【００１４】
前記バリエータ１においては、入力軸３が回転すると、これに対してスプライン結合されている係止リング５１が一体に回転する。また、係止リング５１の凹部５１ａと入力ディスク５の突起部５ｃとの嵌合により、係止リング５１からトルクが入力ディスク５に付与され、入力ディスク５が回転する。
【００１５】
入力ディスク５の回転により、これに圧接している各３個のローラ７が回転し、さらに、ローラ７と圧接している出力ディスク６ｂが回転する。このようにして、入力ディスク５から出力ディスク６ｂに対して、計６個のローラ７を介してトルクが伝達される。また、各３個のローラ７の位置をキャリッジ８によって左右対称に調整することにより（図１の二点鎖線参照）、出力ディスク６ｂの回転数（変速比）を増減させることができる。
【００１６】
上記のように構成されたトロイダル型無段変速機では、接触面が高精度に表面仕上げされた入力ディスク５と入力軸３との嵌合により、入力ディスク５は入力軸３に対して所定の高い精度で組み付けられる。また、入力軸３から入力ディスク５へのトルク伝達は、係止リング５１の凹部５１ａと入力ディスク５の突起部５ｃとの嵌合により行われ、凹部５１ａ及び突起部５ｃの位置は、入力軸３の外径より大きい半径上にあるため、凹部５１ａ及び突起部５ｃにかかる負担が比較的小さい。従って、凹部５１ａ及び突起部５ｃに過負荷がかかって破損する恐れも実質的にない。また、係止リング５１のスプライン穴５１ｂとスプライン軸３ｂとのスプライン結合には高い精度が要求されず、トルクの伝達さえ確実に行われれば足りる。従って、スプライン穴５１ｂやスプライン軸３ｂに高精度な加工（放電加工等）を施す必要がなく、通常のスプライン加工で足りるので、生産性に優れ、製造コストも安価である。
【００１７】
なお、上記第１の実施形態においては入力ディスク５に突起部５ｃを設け、係止リング５１に凹部５１ａを設けたが、逆に、入力ディスク５に凹部を設け、係止リング５１に突起部を設けてもよく、要するに入力ディスク５及び係止リング５１の一方に係合部を設け、他方に被係合部を設ければよい。また、係合部及び被係合部の形状も図示の例に限られるものではなく、トルクの伝達が可能な形状であればよい。
また、上記第１の実施形態においては、各係止リング５１は入力軸３にスプライン結合するものとしたが、一対の係止リング５１のうち一方は入力軸３と一体に形成してもよい。例えば、図１に示す入力軸３は、右方で拡径しているので、右側の係止リング５１を入力軸３と一体に形成し、右側の入力ディスク５、右側のローラ７、出力部６、左側のローラ７、左側の入力ディスク５をそれぞれ装着した後、係止リング５１をスプライン結合により入力軸３に挿入するように構成してもよい。
【００１８】
図２は、本発明の第２の実施形態によるトロイダル型無段変速機のバリエータ１部分を示す概略図である。第１の実施形態との違いは、係止リング５１と入力ディスク５との間の接続形態にあり、その他の構成は同様である。
図２において、各入力ディスク５と対応する係止リング５１との間には、トルク伝達リング１１が介装されている。このトルク伝達リング１１の内径は入力軸３の対向部分の外径より大きい。各入力ディスク５の軌道面５ｂと反対側の背面には、複数の突起部５ｃが設けられている。突起部５ｃは、例えば周方向に複数個、同一半径上に等配されている。また、係止リング５１にも、突起部５ｃと対向する同数及び同配置（但し、角度位置は突起部５ｃとはずれていてもよい。）の突起部５１ｃが設けられている。一方、トルク伝達リング１１には、その両面における各突起部５ｃ及び５１ｃに対向する位置に、凹部１１ａ及び１１ｂが設けられている。これらの凹部１１ａ及び１１ｂ並びに突起部５ｃ及び５１ｃの位置は、入力軸３の外径より大きい半径上にある。
【００１９】
上記係止リング５１の内周側にはスプライン穴５１ｂが設けられ、入力軸３の一部に設けられたスプライン軸３ｂとスプライン結合する。組立時には、入力軸３に左右一対の入力ディスク５が装着された後、突起部５ｃと凹部１１ａとの位置を周方向に合わせつつ、トルク伝達リング１１を入力軸３に外挿し、突起部５ｃを凹部１１ａに嵌合させる。さらに、凹部１１ｂと突起部５１ｃとの位置を周方向に合わせつつ、係止リング５１をスプライン軸３ｂに挿入し、突起部５１ｃを凹部１１ｂに嵌合させる。これにより、トルク伝達リング１１は入力ディスク５と係止リング５１との間に挟持される。そして、この状態で、入力軸３の左端は動力源２と接続され、右端には支持部材１０が接続されることにより、左右の係止リング５１が入力軸３に固定される。
【００２０】
上記第２の実施形態のバリエータ１においては、入力軸３が回転すると、これに対してスプライン結合されている係止リング５１が一体に回転する。また、上記のように、トルク伝達リング１１は入力ディスク５及び係止リング５１の双方と係合していることにより、トルク伝達リング１１の仲介を経て、トルクが係止リング５１から入力ディスク５に付与され、入力ディスク５が回転する。
【００２１】
上記のように構成された第２の実施形態のトロイダル型無段変速機では、第１の実施形態の場合と同様に、接触面が高精度に表面仕上げされた入力ディスク５と入力軸３との嵌合により、入力ディスク５は入力軸３に対して所定の高い精度で組み付けられる。また、入力軸３から入力ディスク５へのトルク伝達は、係止リング５１からトルク伝達リング１１を介して行われ、突起部５ｃ，５１ｃ及び凹部１１ａ，１１ｂの位置は、入力軸３の外径より大きい半径上にあるため、突起部５ｃ，５１ｃ及び凹部１１ａ，１１ｂにかかる負担が比較的小さい。従って、突起部５ｃ，５１ｃ及び凹部１１ａ，１１ｂに過負荷がかかって破損する恐れも実質的にない。また、係止リング５１のスプライン穴５１ｂとスプライン軸３ｂとのスプライン結合には高い精度が要求されず、トルクの伝達さえ確実に行われれば足りる。従って、スプライン穴５１ｂやスプライン軸３ｂに高精度な加工（放電加工等）を施す必要がなく、通常のスプライン加工で足りるので、生産性に優れ、製造コストも安価である。
【００２２】
なお、上記第２の実施形態においては入力ディスク５及び係止リング５１にそれぞれ突起部５ｃ及び５１ｃを設け、トルク伝達リング１１に凹部１１ａ，１１ｂを設けたが、これらの凹凸の関係は互いに逆であってもよく、要するにトルク伝達リング１１が入力ディスク５及び係止リング５１の双方に係合して、入力軸３及び係止リング５１から入力ディスク５へのトルク伝達を仲介する構成であればよい。
また、トルク伝達リング１１の材料は、入力ディスク５及び係止リング５１の材料と同一でなくてもよい。すなわち、トルク伝達リング１１の硬度を下げることにより、塑性変形による結合部の片当たりをなくして応力を低減することができ、さらには、外部から伝達される衝撃荷重を緩和することができる。
さらに、第１の実施形態においても述べたように、一対の係止リング５１のうち一方は入力軸３と一体に形成してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のトロイダル型無段変速機によれば、入力ディスクを入力軸に嵌合させることにより、入力ディスクは入力軸に対して所定の精度で組み付けられるとともに、入力軸に固定された係止リングの被係合部と、入力ディスクの背面の係合部とが互いに係合することにより、入力軸から入力ディスクへのトルク伝達が行われる。従って、入力軸に対する入力ディスクの組み付け精度を確保することが容易であり、入力ディスクと入力軸との間に、高精度なスプライン加工を施す必要がなくなるので、生産性に優れ、製造コストも安価となる。
【００２４】
請求項２のトロイダル型無段変速機によれば、入力ディスクを入力軸に嵌合させることにより、入力ディスクは入力軸に対して所定の精度で組み付けられるとともに、入力軸に固定された係止リングを、トルク伝達リングを介して入力ディスクと係合させることにより、入力軸から入力ディスクへのトルク伝達が行われる。従って、入力軸に対する入力ディスクの組み付け精度を確保することが容易であり、入力ディスクと入力軸との間に、高精度なスプライン加工を施す必要がなくなるので、生産性に優れ、製造コストも安価となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるトロイダル型無段変速機のバリエータ部分を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態によるトロイダル型無段変速機のバリエータ部分を示す概略図である。
【符号の説明】
３    入力軸
５    入力ディスク
５ｂ  軌道面
５ｃ  突起部
６ｂ  出力ディスク
６ｃ  軌道面
７    ローラ
１１    トルク伝達リング
１１ａ，１１ｂ    凹部
５１    係止リング
５１ａ  凹部
５１ｃ  突起部
【図１】
0003734149.tif 000002
【図２】
0003734149.tif 000003