(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、入力ディスクと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、両軌道面を転走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、各入力ディスクがスプラインを介して一体回転可能に連結された入力軸とを備えるトロイダル型無段変速機であって、
前記各入力ディスクは、入力軸の軸線に対して傾動可能に設けられているとともに、その軌道面の背面側の中心部に凹状の球面部が形成され、この球面部が、入力ディスクの軌道面を対向する出力ディスクの軌道面に対して調芯できるように入力軸に固定された球面座に摺動自在に受け止められ、かつ前記各入力ディスクに形成されたスプライン穴の歯先を、前記入力軸の軸方向両端側で切り欠いたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
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、入力ディスクと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、両軌道面を転走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、各入力ディスクがスプラインを介して一体回転可能に連結された入力軸とを備えるトロイダル型無段変速機であって、
前記各入力ディスクは、入力軸の軸線に対して傾動可能に設けられているとともに、その軌道面の背面側の中心部に当該ディスクの背面側の側面を切り欠いた凹状の球面部が形成され、この球面部が、入力ディスクの軌道面を対向する出力ディスクの軌道面に対して調芯できるように入力軸に固定された凸状の球面座に摺動自在に受け止められ、かつ前記各入力ディスクに形成されたスプライン穴の歯先を、前記入力軸の軸方向両端側で切り欠い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】
この発明は、例えば自動車の無段変速機に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】
図４は、従来のトロイダル型無段変速機の要部を示す概略断面図である。図４おいて、従来のトロイダル型無段変速機のバリエータ１０は、車両の動力源であるエンジンの出力軸１２に連結されて回転駆動される入力軸１３を備えており、この入力軸１３はその両端近傍にそれぞれ熱処理硬化された入力ディスク１５を支持している。これら入力ディスク１５は、スプラインＳによって軸方向への僅かな移動が許容された状態で、入力軸１３に一体回転可能に組み付けられている。このように入力ディスク１５の移動が許容されているのは、油圧動力源１６に接続した油圧シリンダ１７により例えば図において右側の入力ディスク１５を左側の入力ディスク１５側へ付勢することにより、バリエータ１０に所要の端末負荷を加えるためである。また、前記入力ディスク１５の一側面には凹湾曲状の軌道面１５ｂが形成されている。
【０００３】
前記入力軸１３の軸方向中央部には、バリエータ１０の出力部１８が相対回転自在に支持されている。この出力部１８は出力部材１９と、この出力部材１９の端面にそれぞれ一体回転可能に支持された一対の出力ディスク２０とを備えており、この出力ディスク２０の前記入力ディスク１５の軌道面１５ｂに対向する一側面には、凹湾曲状の軌道面２０ｂが形成されている。また、前記出力部材１９の外周には動力伝達用のチェーン２３と噛み合うスプロケットギヤ１９ａが形成されている。さらに、互いに対向する入力ディスク１５の軌道面１５ｂと出力ディスク２０の軌道面２０ｂとの間には、それぞれ各軌道面１５ｂ，２０ｂと転がり接触する３個の円盤状のローラ２１が円周等配に配置されている。各ローラ２１はキャリッジ２２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２２によって各軌道面との相対位置を調整できるようになっている。
【０００４】
このように前記バリエータ１０は、入力ディスク１５、出力ディスク２０、及びローラ２１を１組としてこれを一対設けた、いわゆるダブルキャビティ型に構成されており、入力ディスク１５から出力ディスク２０に対して、前記６個のローラ２１を介してトルクが伝達される。また、前記６個のローラ２１の位置をキャリッジ２２によって調整することにより（図４の二点鎖線参照）、出力ディスク２０の回転数（変速比）を増減させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記トロイダル型無段変速機において、入力ディスク１５と出力ディスク２０との間のトルク伝達を確実に行わせるためには、各ローラ２１を入力ディスク１５の軌道面１５ｂ及び出力ディスク２０の軌道面２０ｂに対して高い接触圧で均等に接触させる必要がある。
ところが、従来においては、入力軸１３に対する入力ディスク１５の組み付け精度は、上記のスプラインＳを構成している入力ディスク１５のスプライン穴と入力軸１３のスプライン軸との嵌合精度に依存しているので、例えばスプライン穴の加工精度や熱処理歪等に起因して、入力軸１３の軸線に対して軌道面１５ｂ全体が傾くこと、及び動力伝達時に発生する入力軸１３の撓みにより、入力ディスク１５と出力ディスク２０との相対位置が変化することにより、入力ディスク１５の軌道面１５ｂの曲率中心と出力ディスク２０の軌道面２０ｂの曲率中心との間で芯ずれを生じ、特定のローラ２１の接触圧が極めて高くなって、当該ローラ２１及び軌道面１５ｂの耐久性が低下したり、特定のローラ２１の接触圧が低下してトルク伝達が不安定になったりするという問題が生じていた。
【０００６】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、ローラ及び軌道面の耐久性が低下したり、トルク伝達が不安定になったりするのを防止す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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、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、入力ディスクと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、両軌道面を転走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、各入力ディスクがスプラインを介して一体回転可能に連結された入力軸とを備えるトロイダル型無段変速機であって、
前記各入力ディスクは、入力軸の軸線に対して傾動可能に設けられているとともに、その軌道面の背面側の中心部に凹状の球面部が形成され、この球面部が、入力ディスクの軌道面を対向する出力ディスクの軌道面に対して調芯できるように入力軸に固定された球面座に摺動自在に受け止められ、かつ前記各入力ディスクに形成されたスプライン穴の歯先を、前記入力軸の軸方向両端側で切り欠いたことを特徴としている（請求項１）。
また、本発明のトロイダル型無段変速機は、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、入力ディスクと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、両軌道面を転走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、各入力ディスクがスプラインを介して一体回転可能に連結された入力軸とを備えるトロイダル型無段変速機であって、
前記各入力ディスクは、入力軸の軸線に対して傾動可能に設けられているとともに、その軌道面の背面側の中心部に当該ディスクの背面側の側面を切り欠いた凹状の球面部が形成され、この球面部が、入力ディスクの軌道面を対向する出力ディスクの軌道面に対して調芯できるように入力軸に固定された凸状の球面座に摺動自在に受け止められ、かつ前記各入力ディスクに形成されたスプライン穴の歯先を、前記入力軸の軸方向両端側で切り欠いたことを特徴としている（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１〜２）では、各入力ディスクの軌道面が対向する出力ディスクの軌道面に対して調芯可能であるので、入力ディスクの組み付け精度や入力軸の撓みによる入力ディスクと出力ディスクとの相対位置の変化にかかわらず、各軌道面の曲率中心の間に芯ずれが発生するのを防ぐことができ、ローラと入力ディスク及び出力ディスクとの間の接触圧を一定にすることができる。しかも、上記凸状の球面座によってディスク背面側の側面を切り欠いた凹状の球面部を受け止めた場合（請求項２）では、これらの球面座及び球面部を互いに密着させることが可能となり、上記接触圧を安定させることができる。一方、入力軸の軸方向両端側で切り欠いた歯先を上記スプライン穴に設けた場合（請求項１〜２）では、上記入力軸の軸線に対する各入力ディスクの傾動可能な範囲を大きくすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトロイダル型無段変速機の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態におけるトロイダル型無段変速機の要部を示す概略断面図であり、図２は図１に示した入力ディスクの要部拡大断面図である。
図１において、本実施形態のトロイダル型無段変速機のバリエータ１には、車両の動力源であるエンジン（図示せず）の出力軸２に連結されて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４が支持されている。また、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の端面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が相対回転自在に支持されている。上記各入力ディスク４の一側面には、凹湾曲状の軌道面４ａが形成されており、この軌道面４ａに対向する各出力ディスク６ｂの一側面には、凹湾曲状の軌道面６ｃが形成されている。
【００１０】
入力ディスク４の内周には、図１及び図２に示すように、スプライン穴４ｂが形成されている。このスプライン穴４ｂは、周方向に沿って所定の間隔で複数個の溝を設けたものであり、入力ディスク４は前記スプライン穴４ｂが入力軸３のスプライン軸３ａに嵌合されて、入力軸３に一体回転可能に連結されている。また、各入力ディスク４のスプライン穴４ｂは、入力軸３の軸線に対して傾動できるように、スプライン軸３ａに対して径方向に隙間をおいて連結されている（図３（ａ）も参照）。また、各入力ディスク４には、その軌道面４ａの背面側の中心部に凹状の球面部４ｃが形成されている。この球面部４ｃは、入力軸３を中心としてその入力軸３と同心円状に、入力ディスク４の上記背面側の側面を切り欠いたものであり、入力ディスク４の軌道面４ａを対向する出力ディスク６ｂの軌道面６ｃに対して調芯できるように、後述の球面座５に摺動自在に受け止められている。
【００１１】
上記スプライン穴４ｂでは、図３（ａ）に示すように、その入力軸３の軸方向での両側部分をテーパ状に形成して、スプライン軸３ａ側に突出した歯先４ｂ１の軸方向での長さ寸法を歯もとのものより短くなるように形成されている。このようなテーパ状に形成することにより、テーパ状に形成していないものに比べて、入力軸３の軸線に対する入力ディスク４の傾動可能な範囲を大きくすることができ、軌道面４ａの調芯可能な範囲も大きくすることができる。
尚、スプライン穴４ｂの形状は上記のようなテーパ状に限定されるものではなく、少なくとも歯先４ｂ１の部分を、入力軸３の軸方向での両端側で切り欠いたものであればよい。具体的には、図３（ｂ）に示すスプライン穴４ｄのように、上記の両側部分を切り欠いて、中央部分にのみ歯先４ｄ１を形成したものでもよい。また、図３（ｃ）に示すスプライン穴４ｅのように、円弧状の歯先４ｅ１を形成したものでもよい。この場合は、同図に示すように、歯先４ｅ１がスプライン軸３ａに線接触するので、入力ディスク４は径方向の大きな隙間を設けることなく、入力軸３の軸線に対して広範囲に傾動することができる。
【００１２】
上記各入力ディスク４の軌道面４ａの背面側には、当該入力ディスク４を揺動自在に支持するための球面座５が設けられている。また、球面座５には、スプライン軸３ａに嵌合されるスプライン穴５ａが設けられており、これにより、当該球面座５は入力軸３と一体回転可能に連結されている。さらに、この球面座５は、入力ディスク４の球面部４ｃに合致するよう形成されたものであり、この球面部４ｃに密着して、かつ係止リング５１により入力ディスク４から離れる方向への移動が阻止されて入力軸３に固定されている。尚、球面座５と球面部４ｃとの間では、樹脂コーティングが球面座５及び球面部４ｃの少なくとも一方に施されている。また、このような樹脂コーティングを施す代わりに、固体潤滑剤を球面座５と球面部４ｃとの間に充填してもよい。
【００１３】
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。
前記出力ディスク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。前記隙間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、この隙間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４方向へ付勢して、所定の端末負荷が加えられている。
【００１４】
互いに対向する入力ディスク４の軌道面４ａ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４ａ，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４ａ，６ｃとの相対位置を調整できるようになっている。
【００１５】
前記バリエータ１においては、入力ディスク４から出力ディスク６ｂに対して、前記６個のローラ７を介してトルクが伝達される。また、前記６個のローラ７の位置をキャリッジ８によって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。
また、前記バリエータ１では、入力ディスク４が入力軸３の軸線に対して傾動可能に設けられ、さらに入力ディスク４の球面部４ｃが、入力ディスク４の軌道面４ａを対向する出力ディスク６ｂの軌道面６ｃに対して調芯できるように入力軸３に固定された球面座５に支持されているので、当該軌道面４ａの曲率中心と軌道面６ｃの曲率中心との間で芯ずれが発生するのを防ぐことができる。このため、各軌道面４ａ，６ｃと各ローラ７との接触圧を均等にすることができ、これら軌道面４ａ，６ｃ及びローラ７の耐久性を確保することができるとともに、トルク伝達を安定的に行わせることができる。
【００１６】
具体的にいえば、例えばスプライン穴の加工精度や熱処理歪等に起因して、入力ディスク４が入力軸３の軸線に対して傾く場合でも、その入力ディスク４は対向する軌道面６ｃとの間に介在したローラ７からの押圧力を受けて、球面部４ｃが球面座５上を摺動し、入力軸３の軸線に対する傾きを是正する方向に傾動して、その軌道面４ａが対向する軌道面６ｃに対して調芯される。その結果、各軌道面４ｂ，６ｃの曲率中心の間で芯ずれが発生するのを防止することができる。また、例えば動力伝達時に発生した入力軸３の撓みによって入力ディスク４と出力ディスク６ｂとの相対位置に変化が生じた場合でも、上記の場合と同様に、軌道面４ａが対向する軌道面６ｃに対して調芯されて、芯ずれの発生を防ぐことができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜２のトロイダル型無段変速機によれば、入力ディスクの軌道面が対向する出力ディスクの軌道面に対して調芯可能であるので、入力ディスクの組み付け精度及び入力軸の撓みによる入力ディスクと出力ディスクとの相対位置の変化にかかわらず、その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に芯ずれが発生するのを防いで、ローラと入力ディスク及び出力ディスクとの間の接触圧を一定にすることができる。このため、本発明のトロイダル型無段変速機では、ローラ及び軌道面の耐久性が低下したり、トルク伝達が不安定になったりするのを防止することができる。また、請求項２のトロイダル型無段変速機によれば、上記接触圧を安定させることができるので、入出力ディスク間のトルク伝達を安定的に行わせることができる。また、請求項１〜２のトロイダル型無段変速機によれば、入力軸の軸線に対する各入力ディスクの傾動可能な範囲を大きくすることができるので、上記軌道面の調芯可能な範囲も大きくすることができ、上記トルク伝達を安定的に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるトロイダル型無段変速機の要部を示す概略断面図である。
【図２】入力ディスクの要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）は図２の二点鎖線で囲んだ入力ディスクのスプライン穴を示す拡大図であり、（ｂ）は同スプライン穴の別の実施形態を示す拡大図であり、（ｃ）は同スプライン穴のさらに別の実施形態を示す拡大図である。
【図４】従来のトロイダル型無段変速機の要部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１      バリエータ
３      入力軸
３ａ    スプライン軸
４      入力ディスク
４ａ    軌道面
４ｂ    スプライン穴
４ｂ１  歯先
４ｃ    球面部
４ｄ    スプライン穴
４ｄ１  歯先
４ｅ    スプライン穴
４ｅ１  歯先
６ｂ    出力ディスク
６ｃ    軌道面
７      ローラ
【図１】
0003734144.tif 000002
【図２】
0003734144.tif 000003
【図３】
0003734144.tif 000004
【図４】
0003734144.tif 000005