(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に連結された入力ディスクと、
出力軸に結合された出力ディスクと、
これら入出力ディスクの対向面にそれぞれ形成されたトロイド状の溝に挟持される複数のパワーローラと、
前記入出力ディスクを介してパワーローラを押圧する付勢手段と、
前記入力軸と入力ディスクの間に介装されて、前記入力軸と入力ディスクを回転方向で結合する一方、入力ディスクの軸方向変位を許容する支持手段とを備えたトロイダル型無段変速機において、
前記支持手段は、
入力軸または入力ディスクの一方に形成されて入力軸の軸線と平行な第１の溝部と、
入力軸または入力ディスクの他方に形成されて前記第１溝部と対向する軸方向の中央部の溝幅を狭く、同じく軸方向の中央部の深さを浅く形成するとともに両端部へ向けて溝幅及び深さが増大する第２の溝部と、
前記第１及び第２の溝部の間に介装される複数のボールとから構成され、入力軸に対して入力ディスクの傾斜を許容す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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに採用されるトロイダル型無段変速機のディスク支持構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両等に用いられるトロイダル型無段変速機としては、特開平２−２６１９５０号公報に開示されるものが知られている。
【０００３】
これは、図５に示すように、同軸上に配置した２組の入出力ディスクからなる第１及び第２トロイダル変速部８２、８４を備えて、伝達トルクの増大を図ったダブルキャビティ形式の無段変速機１が従来から知られている。
【０００４】
図５において、無段変速機１はトルクコンバータＴ／Ｃ及び前後進切替装置９６を介してエンジンと連結する一方、出力軸９４を駆動軸に連結している。
【０００５】
無段変速機１を構成する第１トロイダル変速部８２は、入力ディスク８２ａ、出力ディスク８２ｂの対向面に一対のパワーローラ８２ｃ、８２ｄを狭持しており、同じく第２トロイダル変速部８４は、入力ディスク８４ａ、出力ディスク８４ｂの対向面に一対のパワーローラ８４ｃ、８４ｄを狭持している。
【０００６】
第１トロイダル変速部８２の入力ディスク８２ａと第２トロイダル変速部８４の入力ディスク８４ａは、トルク伝達軸７０を介して回転方向で結合しており、第１トロイダル変速部８２の出力ディスク８２ｂと第２トロイダル変速部８４の出力ディスク８４ｂは、出力歯車９０を介して背面同士を結合するとともに、この出力歯車９０を介してトルク伝達軸７０と同軸的かつ相対回転可能に軸支される。
【０００７】
また、第１トロイダル変速部８２のパワーローラ８２ｃ、８２ｄと、第２トロイダル変速部８４のパワーローラ８４ｃ、８４ｄは、図示しない変速制御手段によって同期的に駆動され、傾転運動によって入出力ディスクとの接触半径を変更することで連続的に変速比を変更することができる。
【０００８】
駆動力の伝達は、入出力ディスクとパワーローラ間の油膜せん断応力により動力の受け渡しを行っており、このため、入力ディスク８２ａ、８４ａはボールスプライン８６、８８を介してトルク伝達軸７０の軸方向へ変位可能に支持されるとともに、第１トロイダル変速部８２の入力ディスク８２ａの背面には、軸方向推力を発生するローディングカム装置１０（付勢手段）が配設される一方、第２トロイダル変速部８４の入力ディスク８４ａの背面にはプリロードを与える皿バネ９８が配設される。
【０００９】
ここで、第１トロイダル変速部８２側の入力ディスク８２ａの支持構造について説明すると、入力ディスク８２ａの背面に配設されたローディングカム装置１０は、前後進切替装置９６の出力側と結合したドライブプレート９７がスラストベアリング７２を介してトルク伝達軸７０と同軸的に連結され、ドライブプレート９７と入力ディスク８２ａの間にはカムローラ４４が介装される。
【００１０】
ドライブプレート９７と入力ディスク８２ａの相対回転により、カムローラ４４は入力ディスク８２ａを出力ディスク８２ｂ側（図６の右側）へ押圧し、この結果、トルク伝達軸７０を介して連結された第２トロイダル変速部８４の入力ディスク８４ａも出力ディスク８４ｂ側へ押圧され、各入出力ディスク８２ａ、８２ｂ及び８４ａ、８４ｂ間に狭持されたパワーローラ８２ｃ、８２ｄ及び８４ｃ、８４ｄが押圧されて、トルクの伝達を行うことができる、
このように、軸方向推力を発生、伝達するため、入力ディスク８２ａ、８４ａとトルク伝達軸７０の間には、ボールスプライン８６、８８が介装されて、回転方向で結合する一方、軸方向への相対変位を許容する。
【００１１】
ボールスプライン８６は、図６のように、入力ディスク８２ａの内周に形成された軸方向の溝部８６ａと、トルク伝達軸７０の外周に形成された溝部８６ｂ’と、これら溝部８６ａと８６ｂ’の間に介装された複数のボール８６ａから構成される。
【００１２】
そして、溝部８６ａ、８６ｂ’はトルク伝達軸７０の軸方向に平行して形成され、これら溝部の深さ及び幅は一定の値に設定される。したがって、入力ディスク８２ａ、８４ａは、回転方向で結合する一方、軸方向へ相対変位可能となり、また、軸に対する傾斜を防いで出力ディスク８２ｂ、８４ｂとの間でパワーローラを正確に狭持、押圧することができる。なお、第２トロイダル変速部８４の入力ディスク８４ａとトルク伝達軸７０との間に介装されたボールスプライン８８も、図示はしないが同様に構成される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のトロイダル型無段変速機にあっては、パワーローラ８２ｃ、８２ｄ及び８４ｃ、８４ｄの位置が、寸法公差などによって所定の位置からずれる場合があるが、パワーローラを押圧する入力ディスク８２ａ、８４ａは、ボールスプライン８６、８８を介して入力軸としてのトルク伝達軸７０と軸まわりで結合する一方、軸方向へ相対変位可能に支持されるだけで、入力軸に対して傾斜することはできず、上記のようにパワーローラの位置がずれた場合には、これら入力ディスク８２ａ、８４ａとトルク伝達軸７０の間の隙間や各部の弾性変形などによって入力ディスク８２ａ、８４ａに傾斜を発生させて、上記パワーローラの位置のずれを吸収していた。
【００１４】
このような弾性変形等によって入力ディスク８２ａ、８４ａが傾斜した状態では、傾斜方向とは反対側に戻ろうとする力が発生し、一対のパワーローラの押しつけ力が不均一になるため、無段変速機１のトルク伝達容量は、押しつけ力の小さい方まで低下するという問題があった。
【００１５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、パワーローラの寸法公差に起因する位置ずれにかかわらず、トルク伝達容量の低下を防止可能なトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、入力軸に連結された入力ディスクと、出力軸に結合された出力ディスクと、これら入出力ディスクの対向面にそれぞれ形成されたトロイド状の溝に挟持される複数のパワーローラと、前記入出力ディスクを介してパワーローラを押圧する付勢手段と、前記入力軸と入力ディスクの間に介装されて、前記入力軸と入力ディスクを回転方向で結合する一方、入力ディスクの軸方向変位を許容する支持手段とを備えたトロイダル型無段変速機において、前記支持手段は、入力軸または入力ディスクの一方に形成されて入力軸の軸線と平行な第１の溝部と、入力軸または入力ディスクの他方に形成されて前記第１溝部と対向する軸方向の中央部の溝幅を狭く、同じく軸方向の中央部の深さを浅く形成するとともに両端部へ向けて溝幅及び深さが増大する第２の溝部と、前記第１及び第２の溝部の間に介装される複数のボールとから構成され、入力軸に対して入力ディスクの傾斜を許容する。
【００１８】
【発明の効果】
したがって、第１の発明は、入力ディスクと出力ディスクに狭持、押圧されるパワーローラの位置が、寸法公差などによって所定の位置からずれた場合、入力ディスクは、入力軸に対して傾斜するため、一対のパワーローラと等しく接触することができ、このとき、前記従来例のような弾性変形を伴わないため、傾斜に対する反力は発生せず、一対のパワーローラに対する押しつけ力を均等に保持することが可能となって、寸法公差による位置ずれを吸収しながらも無段変速機のトルク伝達容量の低下を防ぐことができ、トロイダル型無段変速機の性能を向上させることが可能となる。
【００１９】
そして、入力ディスクの支持手段を、溝幅及び深さが軸方向の長さの中央から両端部へ向けて増大する第２溝部を入力軸または入力ディスクの一方に形成する一方、他方には入力軸と平行する第１溝部を形成して、これら第１及び第２溝部の間にボールを介装したボールスプラインにより構成したため、入力ディスクは、溝部の全長の中央を軸に傾斜して、一対のパワーローラが寸法公差などによって位置ずれを生じていても等しく接触することができ、このとき、前記従来例のような弾性変形を伴わないため、傾斜に対する反力は発生せず、一対のパワーローラへの押しつけ力を均等に保持することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１〜図３は、前記従来例の図５に示したダブルキャビティ形式のトロイダル型無段変速機１に本発明を適用した一例を示し、２組のトロイダル変速部８２、８４のうち、第１トロイダル変速部８２の入力ディスク８２ａとトルク伝達軸７０の間に介装されたボールスプライン８６のみを示し、前記従来例の溝部８６ｂ’を溝部８６ｂに変更したもので、その他の構成は前記従来例の図５と同様に構成されて、同一のものに同一の図番を付して重複説明を省略する。
【００２２】
入力ディスク８２ａと入力軸としてのトルク伝達軸７０との間には、回転方向で結合する一方、軸方向への相対変位を許容可能なボールスプライン８６が介装される。
【００２３】
このボールスプライン８６は、入力ディスク８２ａの内周に形成された溝部８６ｃ（第１溝部）と、トルク伝達軸７０の外周に形成された溝部８６ｂ（第２溝部）と、これら双方の溝部８６ｃ、８６ｂと係合する複数のボール８６ａから構成される。
【００２４】
入力ディスク８２ａの内周に形成された溝部８６ｃは、前記従来例と同じくトルク伝達軸７０の軸線と平行に溝部８６ｃが形成され、この溝部８６ｃの深さ及び幅は一定の値に設定される。
【００２５】
一方、トルク伝達軸７０の外周に形成された溝部８６ｂは、入力ディスク８２ａ側の溝部８６ｃと対向する範囲で、所定の長さＬの凹部として形成され、溝幅Ｗと深さＤは全長Ｌの中心から両端部８６ｅへ向けて可変としたものである。
【００２６】
まず、幅方向の中心線Ｃに沿った断面において、溝部８６ｂの深さＤは、図１、図３に示すように、全長Ｌの中央部で最も浅いＤｃとなり、この中央部から両端部８６ｅへ向けて徐々に深さが増大するような曲線Ｒを備えて、端部と中央部の間の所定の位置で最大の深さＤｅとなる。そして、この深さＤｅの位置から端部８６ｅへ向けては深さが減少して、両端部８６ｅでは深さＤ＝０となる。なお、中央部の深さＤｃは、ボール８６ａが転動可能な最小の値に設定され、また、最大の深さＤｅは、図中Ｚ−Ｙ平面内で入力ディスク８２ａが所定量だけ傾斜可能な値に設定される。
【００２７】
溝幅Ｗは、図２、図３に示すように、全長Ｌの中央部で最も狭いＷｃとなり、この中央部から両端部８６ｅへ向けて徐々に幅が増大するような曲線Ｒ２を備えて、端部９６ｅと中央部の間の所定の位置で最大の幅Ｗｅとなる。
【００２８】
そして、この最大の幅Ｗｅの位置から端部８６ｅへ向けては、幅Ｗが徐々に減少して、両端部８６ｅでは幅Ｗ＝０となる。なお、中央部の幅Ｗｃは、ボール８６ａが転動可能な最小の値に設定され、また、最大の幅Ｗｅは、図中Ｘ−Ｙ平面内で入力ディスク８２ａが所定量だけ傾斜可能な値に設定される。
【００２９】
なお、図示はしないが、第２トロイダル変速部８４の入力ディスク８４ａとトルク伝達軸７０の間のボールスプライン８８も、上記と同様に形成されて、入力ディスク８４ａがトルク伝達軸７０に対して傾斜可能となる。
【００３０】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００３１】
ボールスプライン８６を構成するトルク伝達軸７０側の溝部８６ｂは、その底部を曲線Ｒによって中央部が盛り上がるように形成され、さらに、溝部８６ｂの周縁は、溝幅Ｗが中央部から端部８６ｅへ向けて拡大するような曲線Ｒ２で形成されるため、端部８６ｅ側のボール８６ａと溝部８６ｂの間には隙間が生じ、入力ディスク８２ａは、溝部８６ｅの全長Ｌの中心を軸にＸ−Ｙ平面及びＺ−Ｙ平面でそれぞれ傾斜可能となる。
【００３２】
したがって、入力ディスク８２ａと出力ディスク８２ｂに狭持、押圧されるパワーローラ８２ｃ、８２ｄの位置が、寸法公差などによって所定の位置からずれた場合、入力ディスク８２ａは、溝部８６ｂの全長Ｌの中心を軸にＸ−Ｙ平面及びＺ−Ｙ平面でそれぞれ傾斜して、図４に示すように、一対のパワーローラ８２ｃ、８２ｄと等しく接触することができ、このとき、前記従来例のような弾性変形を伴わないため、傾斜に対する反力は発生せず、一対のパワーローラ８２ｃ、８２ｄの押しつけ力を均等に保持することが可能となって、寸法公差による位置ずれを吸収しながらも無段変速機１のトルク伝達容量の低下を防ぐことができ、トロイダル型無段変速機の性能を向上させることが可能となる。
【００３３】
なお、上記溝部８６ｂを加工する際には、溝部８６ｂの断面形状に応じたカッターなどを、軸方向の送りに合わせて中央部が浅くなるように軸線と直交する方向へ切り込み深さを変化させることで容易に加工することができる。
【００３４】
また、上記実施形態において、溝部８６ｂをトルク伝達軸７０に、溝部８６ｃを入力ディスク８２ａに形成したが、逆に、溝部８６ｃをトルク伝達軸７０に、溝部８６ｂを入力ディスク８２ａに形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、入力ディスクの支持構造を示す要部断面図。
【図２】同じく、図１のＡ−Ａ矢示断面図。
【図３】同じく、図１のＢ−Ｂ矢示断面図。
【図４】作用を示す説明図で、第１トロイダル変速部の概念図。
【図５】従来例を示し、トロイダル型無段変速機の概略構成図
【図６】同じく、入力ディスクの支持構造を示す要部断面図。
【符号の説明】
１  無段変速機
１０  ローディングカム装置
４４  カムローラ
７０  トルク伝達軸
８２  第１トロイダル変速部
８２ａ  入力ディスク
８２ｂ  出力ディスク
８２ｃ、８２ｄ  パワーローラ
８４  第２トロイダル変速部
８４ａ  入力ディスク
８４ｂ  出力ディスク
８４ｃ、８４ｄ  パワーローラ
８６、８８  ボールスプライン
８６ａ、８８ａ  ボール
８６ｂ、８６ｃ  溝部
９７  ドライブプレート
【図１】
0003731267.tif 000002
【図２】
0003731267.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003731267.tif 000006
【図６】
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