(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された第一、第二のディスクと、これら第一、第二のディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面に回転自在に支持された状態で、上記第一、第二の両ディスクの間に挟持されたパワーローラとを備えたハーフトロイダル型無段変速機に於いて、上記パワーローラの外側面中心部に軸部を、このパワーローラと同心に、且つ、このパワーローラと一体に突設し、更に、このパワーローラの外側面と上記トラニオンの内側面との間に、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転を許容するスラスト転がり軸受を設け、このスラスト転がり軸受を構成する外輪の中心部に上記軸部を回転自在に支承すると共に、上記外輪の外側面で中心から外れた部分に第二の軸部を、この外輪と一体に突設し、この第二の軸部をトラニオンの中間部に揺動自在に支持した事を特徴とするハーフ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】
この発明に係るハーフトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用の自動変速機の変速ユニットとして、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図３〜４に略示する様なハーフトロイダル型無段変速機を使用する事が、一部で実施されている。このハーフトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に第一のディスクである入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に、第二のディスクである出力側ディスク４を固定している。ハーフトロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動するトラニオン６、６が設けられている。
【０００３】
これら各トラニオン６、６の中間部に形成した円孔７（後述する図６参照）には、変位軸８の基半部を支持している。そして、上記各枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を揺動させる事により、これら各トラニオン６、６の中間部に支持した変位軸８の傾斜角度の調節を自在としている。又、これら各トラニオン６、６にそれぞれの基半部を支持された変位軸８のうちで、これら各トラニオン６、６の内側面から突出した先半部の周囲に、それぞれパワーローラ９を回転自在に支持している。そして、各パワーローラ９、９を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。尚、上記各変位軸８、８の基半部と先半部とは、互いに偏心している。
【０００４】
これら入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸５を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い曲線を回転させて得られる凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａを、上記各内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００５】
前記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の押圧装置１０を設け、この押圧装置１０によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け、弾性的に押圧している。この押圧装置１０は、前記入力軸１と共に回転するカム板１１と、保持器１２により保持された複数個（例えば４個）のローラ１３、１３とから構成している。そして、上記カム板１１の片側面（図３〜４の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１４を形成し、前記入力側ディスク２の外側面（図３〜４の右側面）にも、同様のカム面１５を形成している。そして、上記複数個のローラ１３、１３を、上記入力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００６】
上述の様に構成するハーフトロイダル型無段変速機の使用時、上記入力軸１の回転に伴ってカム板１１が回転すると、カム面１４によって複数個のローラ１３、１３が、入力側ディスク２の外側面に設けたカム面１５に押圧される。この結果、前記入力側ディスク２が、前記複数のパワーローラ９、９に押圧されると同時に、上記１対のカム面１４、１５と複数個のローラ１３、１３の転動面との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記各パワーローラ９、９を介して前記出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００７】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図３に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。
【０００８】
反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン６、６を揺動させ、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図４に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。各変位軸８、８の傾斜角度を図３と図４との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００９】
更に、図５〜６は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたハーフトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは円管状の入力軸１６の周囲に、それぞれニードル軸受１７、１７を介して、回転及び軸方向の変位自在に支持している。又、ローディングカム式の押圧装置１０を構成する為のカム板１１は上記入力軸１６の端部（図５の左端部）外周面にスプライン係合し、鍔部１８によって上記入力側ディスク２から離れる方向への移動を阻止されている。又、上記出力側ディスク４には出力歯車１９を、キー２０、２０により結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１９とが同期して回転する様にしている。
【００１０】
又、１対のトラニオン６、６の両端部は、それぞれ１対のヨーク２１、２１に、揺動並びに軸方向（図５の表裏方向、図６の左右方向）の変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン６、６の中間部に形成した円孔７部分に、変位軸８の基半部８ａを、ラジアルニードル軸受３０により、回転自在に支持している。又、上記各トラニオン６、６の内側面から突出した、上記各変位軸８の先半部８ｂの周囲にパワーローラ９を、ラジアルニードル軸受３１により、回転自在に支持している。尚、上記基半部８ａと上記先半部８ｂとは、前述した様に、互いに平行で且つ偏心している。
【００１１】
尚、上記１対のトラニオン６、６毎に１本ずつ設けた、１対の変位軸８、８は、上記入力軸１６に関し、１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸８、８の先半部８ｂが基半部８ａに対し偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関して同方向（図６で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１６の配設方向に対してほぼ直交する方向としている。従って前記各パワーローラ９、９は、上記入力軸１６の配設方向に若干の変位自在に支持される。この結果、前記押圧装置１０が発生するスラスト荷重に基づく構成各部材の弾性変形等に起因して、上記各パワーローラ９、９が上記入力軸１６の軸方向に変位する傾向となった場合でも、構成各部材に無理な力を加える事なく、この変位を吸収できる。
【００１２】
又、上記各パワーローラ９、９の外側面と上記各トラニオン６、６の内側面との間には、上記パワーローラ９の外側面の側から順に、スラスト玉軸受２２とスラストニードル軸受２３とを設けている。このうちのスラスト玉軸受２２は、請求項１に記載したスラスト転がり軸受に相当するもので、上記各パワーローラ９に加わるスラスト方向の荷重及び若干の（スラスト方向の荷重の１／１０程度の）ラジアル方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ９の回転を許容する役目を有する。この様なスラスト玉軸受２２はそれぞれ、複数個ずつの玉２４、２４と、これら各玉２４、２４を転動自在に保持する円環状の保持器２５と、円環状の外輪２６とから構成している。又、上記各スラスト玉軸受２２の内輪軌道は上記各パワーローラ９の外側面に、外輪軌道は上記各外輪２６の内側面に、それぞれ形成している。尚、上記ラジアル方向の荷重は、上記両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａと上記各パワーローラ９の周面９ａとの間での動力伝達に伴って発生する。
【００１３】
又、上記スラストニードル軸受２３は、上記各トラニオン６、６の内側面と上記外輪２６の外側面との間に挟持している。この様なスラストニードル軸受２３は、上記各パワーローラ９から上記各外輪２６に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ９及び外輪２６が、前記各変位軸８の基半部８ａを中心として揺動変位する事を許容する。
【００１４】
更に、上記各トラニオン６、６の一端部（図６の左端部）にはそれぞれ駆動ロッド２７を結合し、各駆動ロッド２７の中間部外周面に駆動ピストン２８を固設している。そして、これら各駆動ピストン２８を、それぞれ駆動シリンダ２９内に油密に嵌装している。
【００１５】
上述の様に構成するハーフトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１６の回転は、押圧装置１０を介して入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車１９より取り出される。
【００１６】
入力軸１６と出力歯車１９との間の回転速度比を変える場合には、上記１対の駆動ピストン２８、２８を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン２８、２８の変位に伴って前記１対のトラニオン６、６が、互いに逆方向に変位し、例えば図６の下側のパワーローラ９が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ９が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、これら各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと前記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って前記各トラニオン６、６が、前記ヨーク２１、２１に枢支された枢軸５、５を中心として、互いに逆方向に揺動する。
【００１７】
この結果、前述の図３〜４に示した様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、前記入力軸１６と出力歯車１９との間の回転速度比が変化する。又、これら入力軸１６と出力歯車１９との間で伝達するトルクが変動し、構成各部材の弾性変形量が変化すると、上記各パワーローラ９、９及びこれら各パワーローラ９に付属の外輪２６が、前記各変位軸８の基半部８ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２６の外側面と上記各トラニオン６の内側面との間には、前記各スラストニードル軸受２３が存在する為、上記回動は円滑に行なわれる。従って、上述の様に各変位軸８、８の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様なハーフトロイダル型無段変速機の運転時には、押圧装置１０が発生する大きなスラスト荷重に基づき、入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａから各パワーローラ９、９に、大きな荷重が加わる。そして、この荷重は、これら両内側面２ａ、４ａとこれら各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａとの当接状態に基づき、スラスト方向の分力とラジアル方向の分力とを有する。そして、このうちのラジアル荷重の分力が上記各パワーローラ９、９に対し、直径方向反対側２個所位置に作用して、これら各パワーローラ９、９を押し潰す方向の力として加わる。この結果、これら各パワーローラ９、９の中心孔３２の内周面の断面形状が、図７に誇張して示す様に、上記入力側、出力側両ディスク２、４の軸方向を短径方向とし、トラニオン６、６の長さ方向（図５の表裏方向、図６の左右方向）を長径方向とする楕円形に弾性変形する。
【００１９】
この様に上記各パワーローラ９、９の中心孔３２の内周面の断面形状が、本来の真円から楕円形に弾性変形すると、この中心孔３２の内周面と変位軸８の先半部８ｂの外周面との間に設けたラジアルニードル軸受３１部分で、次の(1)(2)の様な不都合を生じる。
【００２０】
(1) 上記ラジアルニードル軸受３１を構成する複数本のニードル３３、３３のうちの極く一部のニードル３３のみが、上記ラジアル荷重を支承する事になる。この結果、当該ニードル３３の転動面と上記中心孔３２の内周面及び上記変位軸８の先半部８ｂの外周面との転がり接触部に過大な面圧が作用し、これら転動面、内周面、外周面が早期剥離等の損傷を受ける可能性を生じる。
【００２１】
(2) 変速時に上記各トラニオン６、６を変位させる方向と、上記中心孔３２が弾性変形した状態での長径方向とが一致する為、上記各トラニオン６、６の変位が当該トラニオン６に支持したパワーローラ９に伝わるまでの間に、ずれが生じる。即ち、図７から明らかな通り、上記両径方向に存在するニードル３３、３３の転動面と上記中心孔３２の内周面及び上記先半部８ｂの外周面との間に隙間が存在するので、上記トラニオン６の動きがパワーローラ９に伝わるまでには、この隙間に対応する遅れが生じる。この結果、変速時の応答性が悪化する等、ハーフトロイダル型無段変速機の性能が悪化する。
上記応答性の悪化は、上記中心孔３２の内周面及び上記先半部８ｂの外周面との間への上記各ニードル３３、３３の嵌め合い精度を向上させる事により、或る程度防止できるが、加工精度を高くする分、コストが嵩む等の問題がある。又、上記弾性変形に基づく応答性の悪化を完全になくす事はできない。
本発明は、この様な事情に鑑みて、上述した様な各種不都合の原因となるパワーローラ９の弾性変形を防止すべく発明したものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明のハーフトロイダル型無段変速機は、前述した従来から知られているハーフトロイダル型無段変速機と同様に、互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された第一、第二のディスクと、これら第一、第二のディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンの内側面に回転自在に支持された状態で、上記第一、第二の両ディスクの間に挟持されたパワーローラとを備える。
【００２３】
特に、本発明のハーフトロイダル型無段変速機に於いては、上記パワーローラの外側面中心部に軸部を、このパワーローラと同心に、且つ、このパワーローラと一体に突設している。
更に、上記パワーローラの外側面とトラニオンの内側面との間に、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転を許容するスラスト転がり軸受を設けている。そして、このスラスト転がり軸受を構成する外輪の中心部に上記軸部を回転自在に支承すると共に、上記外輪の外側面で中心から外れた部分に第二の軸部を、この外輪と一体に突設し、この第二の軸部をトラニオンの中間部に揺動自在に支持している。
【００２４】
【作用】
上述の様に構成する本発明のハーフトロイダル型無段変速機の場合には、前述した従来のハーフトロイダル型無段変速機と同様の作用により、第一、第二の両ディスク同士の間で回転力の伝達を行ない、又、これら両ディスクの回転速度の比を調節する。
特に、本発明のハーフトロイダル型無段変速機の場合には、トラニオンに対してパワーローラを回転自在に支持する為の軸部を、このパワーローラの外側面中心部に、このパワーローラと一体に突設している為、このパワーローラに中心孔を設ける必要がない。
従って、第一、第二の両ディスクから加わる大きなラジアル荷重に拘らず、上記パワーローラの弾性変形量を小さく抑える事ができる。しかも、上記軸部は上記ラジアル荷重により殆ど弾性変形しない。
この為、上記パワーローラを支持する軸受の耐久性が悪化したり、トラニオンの動きがパワーローラに伝わりにくくなって変速応答性が悪化したりする事を防止できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、ハーフトロイダル型無段変速機の運転時に入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ（図３〜５参照）から加えられるラジアル荷重に拘らず、パワーローラが弾性変形するのを防止する為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、図５〜６に示した構造を含め、従来から知られているハーフトロイダル型無段変速機の場合と同様である。よって、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２６】
本発明のハーフトロイダル型無段変速機を構成するパワーローラ９Ａの外側面（上記入力側、出力側両ディスク２、４の径方向に関して外側の端面で、図１〜２の下面）の中心部に軸部３４を、上記パワーローラ９Ａと同心に、且つ、このパワーローラ９Ａと一体に突設している。
【００２７】
上述の様なパワーローラ９Ａは、スラスト玉軸受２２を構成する外輪２６ａを介して、トラニオン６の内側面に、上記軸部３４を中心とする回転自在に支持している。即ち、上記外輪２６ａの中心部に形成した円孔３５の内側面側開口部に円筒部３６を形成すると共に、これら円孔３５及び円筒部３６の内周面と上記軸部３４の外周面との間にラジアルニードル軸受３１ａを設けて、上記外輪２６ａに対し上記パワーローラ９Ａを、上記軸部３４を中心とする回転自在に支持している。尚、この軸部３４の先端部（図１〜２の下端部）で上記外輪２６ａの外側面（図１〜２の下面）から突出した部分には、止め輪３７とワッシャ３８とを係止して、上記パワーローラ９Ａ及びトラニオン６をハーフトロイダル型無段変速機に組み付ける以前（このパワーローラ９Ａの周面９ａと上記両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａとを当接させる以前）の状態でも、上記パワーローラ９Ａと上記外輪２６ａとが分離しない様にしている。
【００２８】
又、上記外輪２６ａの外側面で中心から外れた部分、即ち、上記円孔３５の周囲部分に、第二の軸部３９を突設している。この第二の軸部３９は、上記外輪２６ａと一体に形成して、この外輪２６ａの内側面（図１の上面）に形成した外輪軌道４０の表面が、全周且つ全幅に亙って滑らかな性状となる様にしている。この様な第二の軸部３９は、上記トラニオン６に形成した円孔７の内側に、ラジアルニードル軸受３０により揺動変位自在に支持している。上記第二の軸部３９の先端部（図１〜２の下端部）で上記トラニオン６の外側面（図１〜２の下面）から突出した部分にも、止め輪４１とワッシャ４２とを係止し、上記パワーローラ９Ａ及びトラニオン６をハーフトロイダル型無段変速機に組み付ける以前の状態でも、このトラニオン６と上記外輪２６ａとが分離しない様にしている。従って、図１に示す状態に組み立てた構成各部材は、ハーフトロイダル型無段変速機の組立以前の状態でも一体的に取り扱う事ができて、部品搬送、部品管理、組立作業の容易化を図れる。
【００２９】
上述の様に構成する本発明のハーフトロイダル型無段変速機の場合には、上記トラニオン６に対して上記パワーローラ９Ａを回転自在に支持する為の軸部３４を、このパワーローラ９Ａの外側面中心部に突設している為、このパワーローラ９Ａに中心孔を設ける必要がない。即ち、上記軸部３４をこのパワーローラ９Ａと一体に形成しているので、このパワーローラ９Ａには元々孔が存在せず、このパワーローラ９Ａには、ラジアル荷重に基づく弾性変形を助長する様な空洞部は存在しない。
【００３０】
従って、入力側、出力側両ディスク２、４から加わる大きなラジアル荷重に拘らず、上記パワーローラ９Ａの弾性変形量を小さく抑える事ができる。しかも、上記軸部３４は上記ラジアル荷重により殆ど弾性変形しない。この為、上記パワーローラ９Ａを支持するラジアルニードル軸受３１ａの耐久性が悪化したり、上記トラニオン６の軸方向の動きが上記パワーローラ９Ａに伝わりにくくなって変速応答性が悪化したりする事を防止できる。
【００３１】
即ち、上記入力側、出力側両ディスク２、４から上記パワーローラ９Ａに大きなラジアル荷重が加わった場合でも、上記軸部３４は殆ど弾性変形せず、この軸部３４の外周面と前記外輪２６ａの中心部に形成した円孔３５及び円筒部３６の内周面との間隔は、全周に亙って均等な状態のままである。従って、これら両周面同士の間に設ける上記ラジアルニードル軸受３１ａを構成する各ニードルの転動面と上記各周面との当接圧に大きな差が生じる事がなくなり、これら各面の転がり疲れ寿命を確保できる。
【００３２】
又、上記ラジアルニードル軸受３１ａを構成する各ニードルの転動面と上記各周面との間の隙間が、上記トラニオン６の軸方向で大きくなる事もないので、このトラニオン６の動きが、ほぼそのまま上記パワーローラ９Ａに伝わる状態となる。この為、変速の為に上記トラニオン６を軸方向に変位させると、この変位が直ちにパワーローラ９Ａに伝わって、このパワーローラ９Ａの周面９ａと上記両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａとの間に作用する接線方向の力の向きが変化し、上記トラニオン６が、その両端部に設けた枢軸５、５を中心に揺動変位する。この為、変速時の応答性が良好になる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のハーフトロイダル型無段変速機は、以上に述べた通り構成され作用する為、変速動作が安定し、しかも軽量且つ耐久性の優れたハーフトロイダル型無段変速機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の１例を示す、図６の下側に配置したトラニオン及びパワーローラに相当するトラニオン及びパワーローラを取り出して示す断面図。
【図２】  パワーローラ及びスラスト玉軸受を取り出して示す断面図。
【図３】  従来から知られているハーフトロイダル型無段変速機の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。
【図４】  同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図５】  従来の具体的構造の１例を示す断面図。
【図６】  図５のＡ−Ａ断面図。
【図７】  運転時に於けるパワーローラの弾性変形状態を誇張して示す、図６の拡大Ｂ−Ｂ断面に相当する図。
【符号の説明】
１    入力軸
２    入力側ディスク
２ａ  内側面
３    出力軸
４    出力側ディスク
４ａ  内側面
５    枢軸
６    トラニオン
７    円孔
８    変位軸
８ａ  基半部
８ｂ  先半部
９、９Ａ  パワーローラ
９ａ  周面
１０    押圧装置
１１    カム板
１２    保持器
１３    ローラ
１４    カム面
１５    カム面
１６    入力軸
１７    ニードル軸受
１８    鍔部
１９    出力歯車
２０    キー
２１    ヨーク
２２    スラスト玉軸受
２３    スラストニードル軸受
２４    玉
２５    保持器
２６、２６ａ  外輪
２７    駆動ロッド
２８    駆動ピストン
２９    駆動シリンダ
３０    ラジアルニードル軸受
３１、３１ａ  ラジアルニードル軸受
３２    中心孔
３３    ニードル
３４    軸部
３５    円孔
３６    円筒部
３７    止め輪
３８    ワッシャ
３９    第二の軸部
４０    外輪軌道
４１    止め輪
４２    ワッシャ
【図１】
0003849409.tif 000002
【図２】
0003849409.tif 000003
【図３】
0003849409.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003849409.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003849409.tif 000008