(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し、前記一対の入力ディスクの間に配置された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、前記各入力ディスク及び出力ディスクの中心に挿通され、各入力ディスクが一体回転可能に連結された入力軸とを備えたトロイダル型無段変速機において、
前記一対の入力ディスクの一方における軌道面とは反対側の背面にのみ設けられ、当該入力ディスクを、対向する出力ディスクの方向に付勢する端末負荷を付与する油圧シリンダ装置と、
当該トロイダル型無段変速機のハウジングに取り付けられ、かつ、前記各出力ディスクの軌道面とは反対側の背面にそれぞれ内輪が配置され、各出力ディスクを回転自在に支持する一対のころ軸受と、
前記各出力ディスクの中心及び前記各ころ軸受の内輪に挿通され、これらと一体回転可能に連結されるとともに、前記入力軸に対して相対回転可能であり、両端にねじ加工が施されたスリーブと、
前記スリーブに連結されるとともに、軸方向には前記一対のころ軸受間に挟持されたリング状の出力部材とを備え、
前記ころ軸受の内輪は、前記端末負荷によって軸方向に移動可能であり、
前記スリーブの両端にガイドが螺着されることにより、当該ガイドの外周が前記出力ディスクの内周に接触して当該出力ディスクは前記スリーブに対して垂直な姿勢で取り付けられ、かつ、前記一対の出力ディスクと、前記一対のころ軸受の各内輪と、前記出力部材とは、軸方向に互いに密接した状態に保持され、一体的に軸方向へ移動可能であ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し、前記一対の入力ディスクの間に配置された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、前記各入力ディスク及び出力ディスクの中心に挿通され、各入力ディスクが一体回転可能に連結された入力軸とを備えたトロイダル型無段変速機において、
前記一対の入力ディスクの一方における軌道面とは反対側の背面にのみ設けられ、当該入力ディスクを、対向する出力ディスクの方向に付勢する端末負荷を付与する油圧シリンダ装置と、
当該トロイダル型無段変速機のハウジングに取り付けられ、かつ、前記各出力ディスクの軌道面とは反対側の背面にそれぞれ内輪が配置され、各出力ディスクを回転自在に支持する一対のころ軸受と、
前記各出力ディスクの中心及び前記各ころ軸受の内輪に挿通され、これらと一体回転可能に連結されるとともに、前記入力軸に対して相対回転可能であり、両端にねじ加工が施されたスリーブと、
前記スリーブに連結されるとともに、軸方向には前記一対のころ軸受間に挟持されたリング状の出力部材とを備え、
前記ころ軸受の内輪は、前記端末負荷によって軸方向に移動可能であり、かつ、対応する各出力ディスクと一体に形成され、
前記スリーブの両端にガイドが螺着されることにより、当該ガイドの外周が前記出力ディスクの内周に接触して当該出力ディスクは前記スリーブに対して垂直な姿勢で取り付けられ、かつ、その一対の出力ディスクと前記出力部材とは、軸方向に互いに密接した状態に保持され、一体的に軸方向へ移動可能であ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、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】
図４は従来の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。このバリエータには、車両の動力源１０２により回転駆動される入力軸１０３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１０５が支持されている。各入力ディスク１０５の一側面には、凹湾曲状の軌道面１０５ｂが形成されており、その内周には複数条の溝を切ったスプライン穴１０５ａが形成されている。入力ディスク１０５は、そのスプライン穴１０５ａを、入力軸１０３に設けられたスプライン軸１０３ａと結合させることによって、入力軸１０３と一体回転可能に組み付けられている。また、各入力ディスク１０５は、入力軸１０３に固定された係止リング１５１によって互いに離反する方向への移動が規制されている。
【０００３】
上記入力軸１０３の軸方向中央部には、出力部材１０６ａと、この出力部材１０６ａ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１０６ｂとを備える出力部１０６が、入力軸１０３に対して相対回転自在に設けられている。出力部１０６はさらに、ハウジング１０１に固定された固定側部材１０６ｃ，１０６ｄと、固定側部材１０６ｄと出力部材１０６ａとの間に装着された玉軸受１０６ｅと、固定側部材１０６ｃと出力部材１０６ａの一部との間に装着されたころ軸受１０６ｆと、左側の出力ディスク１０６ｂの背面を覆うケーシング１０６ｇと、ケーシング１０６ｇの内面と出力ディスク１０６ｂの背面との間に隙間１０６ｈを設けて配置されたバックアップ板１０６ｉと、外周にスプライン溝が設けられ、右側の出力ディスク１０６ｂ及び出力部材１０６ａがそれぞれスプライン結合するスリーブ１０６ｊとを備えている。
【０００４】
上記ケーシング１０６ｇの中心部は円筒状のスリーブ１０６ｋを構成しており、スリーブ１０６ｊと軸方向にスプライン結合している。また、スリーブ１０６ｋの右方の端部１０６ｋ１及び１０６ｋ２はそれぞれ、スリーブ１０６ｊの左方の端部１０６ｊ１及び１０６ｊ２と当接している。また、右側の出力ディスク１０６ｂにおける背面側中央の端部１０６ｂ１は、スリーブ１０６ｊの右方の端部１０６ｊ３と当接している。ケーシング１０６ｇの内部には隙間１０６ｈと連通する油路１０６ｍが周方向に複数本設けられている。また、固定側部材１０６ｃの内部には、油路１０６ｍと連通する油路１０６ｎが設けられている。油路１０６ｍの右出口側は周溝状に形成されており、ケーシング１０６ｇが回転しても、油路１０６ｍと１０６ｎとの連通は維持される。油路１０６ｎには油圧動力源１０９から油圧が供給され、この油圧が隙間１０６ｈに導入される。上記各部のうち、各出力ディスク１０６ｂ、ケーシング１０６ｇ（スリーブ１０６ｋを含む。）、スリーブ１０６ｊ及び出力部材１０６ａは、一体に且つ入力軸１０３とは別に回転する部材である。
【０００５】
上記出力ディスク１０６ｂの、入力ディスク１０５の軌道面１０５ｂに対向する一側面には、凹湾曲状の軌道面１０６ｐが形成されている。また、上記出力部材１０６ａの外周には図示しないチェーンと噛み合うスプロケットギヤ１０６ｑが形成されており、チェーン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。
【０００６】
上記隙間１０６ｈは上記ケーシング１０６ｇの他、図示しないシールによって密封されており、この隙間１０６ｈに、油圧動力源１０９から端末負荷としての油圧を供給することにより、左側の出力ディスク１０６ｂを、対向する入力ディスク１０５方向へ付勢する。また同時に、その反力で、スリーブ１０６ｋ及び１０６ｊを介して、右側の出力ディスク１０６ｂを、対向する入力ディスク１０５方向へ付勢する。
【０００７】
互いに対向する入力ディスク１０５の軌道面１０５ｂと出力ディスク１０６ｂの軌道面１０６ｐ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１０５ｂ，１０６ｐと圧接して回転する３個の円盤状のローラ１０７が円周等配に配置されている。各ローラ１０７はキャリッジ１０８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１０８によって各軌道面１０５ｂ，１０６ｐとの相対位置を調整できるようになっている。
【０００８】
上記バリエータにおいては、入力ディスク１０５から出力ディスク１０６ｂに対して、上記６個のローラ１０７を介してトルクが伝達される。また、上記６個のローラ１０７の位置をキャリッジ１０８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１０６ｂの回転数（変速比）を増減させることができる。
【０００９】
【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、左側の出力ディスク１０６ｂに油圧を付与する構成及びその反力を右側の出力ディスク１０６ｂに伝達する構成、並びに、各出力ディスク１０６ｂ等を入力軸１０３とは別に回転自在に支持する複雑な構成がバリエータの中央部に存在する。従って、これらの構成によって中央部に占める軸方向の寸法が大きく、軸方向へのバリエータのコンパクト化が困難である。また、左側の出力ディスク１０６ｂに付与される油圧（端末負荷）の反力が、ケーシング１０６ｇからスリーブ１０６ｋ及び１０６ｊを介して右側の出力ディスク１０６ｂに伝達されるとき、端部同士（１０６ｋ１と１０６ｊ１、１０６ｋ２と１０６ｊ２、１０６ｂ１と１０６ｊ３）が当接しているが、これらの当接部位の面積は非常に小さく、そのため、応力が集中する。従って、当該当接部位において、比較的早期に摩耗や変形が生じる。この結果、バリエータの寿命が短くなる。
【００１０】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、軸方向寸法がコンパクトで、軸方向に付与される端末負荷に対しての耐久性に富むトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【００１１】
【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し、前記一対の入力ディスクの間に配置された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、前記各入力ディスク及び出力ディスクの中心に挿通され、各入力ディスクが一体回転可能に連結された入力軸とを備えたトロイダル型無段変速機において、
前記一対の入力ディスクの一方における軌道面とは反対側の背面にのみ設けられ、当該入力ディスクを、対向する出力ディスクの方向に付勢する端末負荷を付与する油圧シリンダ装置と、当該トロイダル型無段変速機のハウジングに取り付けられ、かつ、前記各出力ディスクの軌道面とは反対側の背面にそれぞれ内輪が配置され、各出力ディスクを回転自在に支持する一対のころ軸受と、前記各出力ディスクの中心及び前記各ころ軸受の内輪に挿通され、これらと一体回転可能に連結されるとともに、前記入力軸に対して相対回転可能であり、両端にねじ加工が施されたスリーブと、前記スリーブに連結されるとともに、軸方向には前記一対のころ軸受間に挟持されたリング状の出力部材とを備え、前記ころ軸受の内輪は、前記端末負荷によって軸方向に移動可能であり、前記スリーブの両端にガイドが螺着されることにより、当該ガイドの外周が前記出力ディスクの内周に接触して当該出力ディスクは前記スリーブに対して垂直な姿勢で取り付けられ、かつ、前記一対の出力ディスクと、前記一対のころ軸受の各内輪と、前記出力部材とは、軸方向に互いに密接した状態に保持され、一体的に軸方向へ移動可能であることを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
上記のように構成されたトロイダル型無段変速機では、油圧シリンダ装置から付与される端末負荷が、一体的に軸方向へ移動可能である一対の出力ディスクと、一対のころ軸受の各内輪と、出力部材とを介して軸方向に伝達される。また、スリーブの両端にガイドが螺着されることにより、ガイドの外周が出力ディスクの内周に接触して出力ディスクはスリーブに対して垂直な姿勢で取り付けられるので、一対の出力ディスクの間に一対のころ軸受と出力部材とを軸方向に互いに密接させた状態に保持することができる。従って、端末負荷は、内輪の側面全体に作用する。このため、圧力を受ける面積が十分に確保され、単位面積あたりの圧力は小さくなるので、内輪の側面と、これに接触する部材との接触部で変形や摩耗は長期にわたって生じない。また、油圧シリンダ装置は一方の入力ディスクの背面にのみ設けられ、一対の出力ディスク間には油圧シリンダ装置が設けられていない。
【００１３】
また、上記トロイダル型無段変速機において、軸受の内輪と出力ディスクとは互いに別部材であるが、これに代えて、軸受の内輪が、対応する各出力ディスクと一体に形成されている構成としてもよい（請求項２）。
この場合、出力ディスクと内輪との間での摩耗は起こり得ない。また、部品点数も減少する。
【００１４】
【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は本発明の一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。
【００１５】
各入力ディスク５の一側面には、凹湾曲状の軌道面５ｂが形成されており、その内周には複数条の溝を切ったスプライン穴５ａが形成されている。入力ディスク５は、そのスプライン穴５ａを、入力軸３に設けられたスプライン軸３ａに結合させることによって、入力軸３と一体回転可能に組み付けられている。右側の入力ディスク５は、入力軸３に一体に設けられた係止部３ｂによって図示の状態から右方への移動が規制されている。また、左側の入力ディスク５の軌道面５ｂと反対側の背面には、当該背面全体を覆うケーシング６と、ケーシング６の内周に内接したバックアップ板７と、入力軸３に固定され、入力ディスク５及びバックアップ板７が軸方向の左方に移動することを規制する係止リング８及び止め輪９と、係止リング８の外周に装着され、バックアップ板７に予圧を付与するワッシャ１０とが設けられている。
【００１６】
上記バックアップ板７の外周にはＯリング１１が装着されており、ケーシング６の内面と、入力ディスク５の背面と、バックアップ板７とによって囲まれた入力軸３の周りの空間に油室Ａが形成されている。油室Ａは、入力軸３の中心軸方向に設けられた油路３ｃ及びその右端部近傍から径方向に設けられた油路３ｄと連通している。また、油路３ｃは、入力軸３の端部に挿入された固定部材２の内部に設けられた油路２ａと連通している。この油路２ａは、油圧動力源１２と接続されている。このようにして、ケーシング６及びバックアップ板７をシリンダとし、入力ディスク５をピストンとする油圧シリンダ装置が構成されている。
【００１７】
上記入力軸３の軸方向中央部には、入力ディスク５の軌道面５ｂに対向する一側面に凹湾曲状の軌道面１４ｂが形成された一対の出力ディスク１４と、各出力ディスク１４の軌道面１４ｂとは反対側の背面に配置された一対のころ軸受（円筒ころ軸受）１５と、軸方向において一対のころ軸受１５間に挟持された出力部材１６と、各出力ディスク１４の中心及び各ころ軸受１５の内輪１５ｂに挿通され、入力軸３と同軸かつ非接触で相対回転可能に配置されたスリーブ１７と、リング状の一対のガイド１８とからなる出力部１３が設けられている。
【００１８】
上記ころ軸受１５は、ハウジング４の内周から内方に設けられた支持部４ａに取り付けられ、内輪１５ｂの側面を、各出力ディスク１４の背面に当接させるようにして配置されている。また、内輪１５ｂは、軸方向に押された場合、その移動が可能な程度に装着されている。
上記出力部材１６は、リング状の形状の外周にスプロケットギヤ１６ｂが形成されており、このスプロケットギヤ１６ｂにかけられたチェーン１９により、外部へ動力が取り出される。
【００１９】
上記出力ディスク１４の内周、ころ軸受１５の内輪１５ｂの内周及び出力部材１６の内周には、それぞれ複数条の溝を切ったスプライン穴１４ａ、１５ａ及び１６ａが設けられており、これらの部材は、スリーブ１７に設けられたスプライン軸１７ａに挿通されることにより、スリーブ１７とスプライン結合している。従って、スリーブ１７、出力ディスク１４、ころ軸受１５及び出力部材１６は、一体回転が可能である。また、スリーブ１７の両端はねじ加工されており、ここにガイド１８が螺着される。このガイド１８の外周及び、それと接触する出力ディスク１４の内周は精密に表面仕上げされており、ガイド１８を螺着することにより、出力ディスク１４が、スリーブ１７に対して正確に垂直な姿勢で取り付けられるようになっている。また、ガイド１８は、出力ディスク１４に対する抜け止めの役割も有している。これにより、一対のガイド１８は、一対の出力ディスク１４の間に、一対のころ軸受１５と、出力部材１６とを軸方向に互いに密接させた状態に保持している。
【００２０】
上記のような構造により、一対のころ軸受１５は、スリーブ１７を介して、一対の出力ディスク１４を回転自在に支持しているとともに、出力部材１６を回転自在に支持している。また、一対のころ軸受１５によりスリーブ１７を支持することで、容易に、スリーブ１７と入力軸３とは互いに同軸に配置される。このようにしてスリーブ１７と入力軸３との同軸性を確保するとともに、前述のガイド１８による姿勢の矯正により、出力ディスク１４は入力軸３に対して垂直に配置される。
また、前述のように、ころ軸受１５の内輪１５ｂが軸方向に移動可能であることにより、一対の出力ディスク１４と、一対のころ軸受１５と、出力部材１６とは、一体的に、軸方向へ所定範囲で移動可能である。この所定範囲とは、出力ディスク１４が支持部４ａに当接するまでのストロークより短い微小な距離範囲である。
【００２１】
一方、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１４の軌道面１４ｂ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，１４ｂと圧接して回転する３個の円盤状のローラ２０が円周等配に配置されている。各ローラ２０はキャリッジ２１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２１によって各軌道面５ｂ，１４ｂとの相対位置を調整できるようになっている。
【００２２】
上記バリエータ１において、油圧動力源１２から油室Ａに、端末負荷としての油圧が付与されると、左側の入力ディスク５が右方に付勢され、ローラ２０を介して左側の出力ディスク１４が右方に付勢される。これにより、左側の出力ディスク１４から左側の内輪１５ｂ、出力部材１６、右側の内輪１５ｂを介して、右側の出力ディスク１４が右方に付勢される。これにより、右側の出力ディスク１４からローラ２０を介して右側の入力ディスク５が押圧されるが、この入力ディスク５は係止部３ｂにより止められているため、上記端末負荷がバリエータ１全体に付与され、左右の各ローラ２０が両ディスク５，１４間に所定の圧力で挟持された状態となる。
【００２３】
上記のような軸方向への負荷伝達構造において、各出力ディスク１４と内輪１５ｂとの接触面積は、実質的に内輪１５ｂの側面全体の面積となる。これにより、所定の十分な面積が確保され、単位面積あたりの圧力は小さくなる。その結果として、内輪１５ｂと各出力ディスク１４との接触部で変形や摩耗は長期にわたって生じない。また、各内輪１５ｂと出力部材１６との接触についても同様である。従って、当該構造は、軸方向に付与される端末負荷に対しての耐久性に優れたものとなる。
一方、上記出力部１３には油圧シリンダ装置が設けられていない。従って、出力部１３の構造が簡素であり、軸方向にコンパクトである。また、上記出力部１３では、出力部材１６を中心として、同一のころ軸受１５ｂが左右対称に配置される。従って、用意するころ軸受は一種類でよく、製造が容易である。
【００２４】
このようにして所定の端末負荷が付与された上記バリエータ１においては、各入力ディスク５から対応する出力ディスク１４に対して、各３個（左右で６個）のローラ２０を介してトルクが伝達される。また、左右各３個のローラ２０の位置をキャリッジ２１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１４の回転数（変速比）を増減させることができる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、ころ軸受１５の内輪１５ｂと出力ディスク１４とは互いに別部材であるが、他の実施形態として図２に示すように、両者を一体化してもよい。この場合当然に、出力ディスク１４と内輪１４ｃとの間での摩耗は起こり得ない。従って、さらに耐久性が向上する。また、部品点数も減少する。
【００２６】
なお、図２において、出力ディスク１４及び出力部材１６は、スプライン軸１７ａとのスプライン結合により動力伝達を行うが、出力部材１６の軸方向幅が充分に広く確保できない場合には出力部材１６とスプライン軸１７ａとの結合におけるスプライン応力が増大して、スプラインに過度の負担がかかる可能性もある。そこで、スプラインに代えて、例えば図３に示すような他の結合形態（キー結合、凹凸結合、ピン結合等）を採用することもできる。すなわち、（ａ）においては、出力部材１６の軸端面及びこれらに対向する出力ディスク１４の端面にそれぞれ凹部１６ｄ及び１４ｄを設け、ここにキー２２を装着する。これにより、キー２２を介して出力ディスク１４から出力部材１６に動力伝達が行われる。また、（ｂ）に示すように、出力部材１６の軸端面及びこれに対向する出力ディスク１４の端面のいずれか一方に凹部を形成し、他方にはこれに嵌合する凸部を設けることにより、凹凸の嵌合部Ｘを形成してもよい。さらに（ｃ）に示すように、出力ディスク１４と出力部材１６とを、ピン２３を介して互いに結合してもよい。これらの結合形態を採用した場合は、スプライン加工やシェービング加工が不要となり、製造コストを削減することができる。また、図１に示す構成においても、出力ディスク１４と内輪１５ｂとの間、及び、内輪１５ｂと出力部材１６との間で、上記のような他の結合形態を採用することもできる。
【００２７】
【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、油圧シリンダ装置から付与される端末負荷が、一体的に軸方向へ移動可能である一対の出力ディスクと、一対のころ軸受の各内輪と、出力部材とを介して軸方向に伝達される。また、ガイドの外周が出力ディスクの内周に接触して出力ディスクはスリーブに対して垂直な姿勢で取り付けられるので、一対の出力ディスクの間に一対のころ軸受と出力部材とを軸方向に互いに密接させた状態に保持することができる。従って、端末負荷は、内輪の側面全体に作用する。このため、圧力を受ける面積が十分に確保され、単位面積あたりの圧力は小さくなるので、内輪の側面と、これに接触する部材との接触部で変形や摩耗は長期にわたって生じない。従って、当該トロイダル型無段変速機は、軸方向に付与される端末負荷に対しての耐久性に優れたものとなる。また、油圧シリンダ装置は一方の入力ディスクの背面にのみ設けられ、一対の出力ディスク間には油圧シリンダ装置が設けられていないので、一対の出力ディスク間の構造が簡素化され、その分、軸方向にコンパクトになる。
【００２８】
請求項２のトロイダル型無段変速機によれば、出力ディスクと内輪との間での摩耗は起こり得ないので、さらに耐久性が向上する。また、部品点数も減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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】本発明の他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３】図２の構成の一部におけるスプライン結合に代わる他の結合形態の例を示す部分断面図である。
【図４】従来の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
４    ハウジング
５    入力ディスク
５ｂ  軌道面
６    ケーシング
７    バックアップ板
１４    出力ディスク
１４ｂ  軌道面
１５    ころ軸受
１５ｂ  内輪
１６    出力部材
１７    スリーブ
２０    ローラ
【図１】
0003851096.tif 000002
【図２】
0003851096.tif 000003
【図３】
0003851096.tif 000004
【図４】
0003851096.tif 000005