JP2005249141A

JP2005249141A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP2005249141A
Application number: JP2004063583A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Hirata; 清孝平田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-08
Also published as: JP4433834B2

Abstract

【課題】トラニオンの潤滑孔の数及び潤滑孔の交差部分を削減し、孔加工時間の短縮および交差部分のバリ取り工程の低減して、加工コストを低減するとともに、トラニオン潤滑孔での応力集中を緩和して強度低下の防止を図ったトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】トロイダル型無段変速機１０において、トラニオン２０の背面７０に、パワーローラ軸受部３１に潤滑油を供給するため、トラニオン２０と同期して傾転する潤滑油供給部材７７が接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用或いは各種産業機械用の変速機構として利用されるトロイダル型無段変速機に関する。

従来、自動車等の車両に用いられる無段変速機として、図４及び図５に示されるようなトロイダル型無段変速機１０が知られている。トロイダル型無段変速機１０では、エンジン等の駆動源と連動して回転する入力軸１１の周囲に、入力ディスク１２と出力ディスク１３がニードルローラ軸受１４を介して互いに同心に、且つ互いに独立して回転自在に支持されている。

入力ディスク１２の背面側には、カムディスク１５が入力軸１１に対してスプライン係合されている。また、カムディスク１５と入力ディスク１２との間には複数のローラ１６が介在されており、入力ディスク１２を出力ディスク１３側に押し付けるローディングカム式の押圧機構１７を構成している。出力ディスク１３はキー１８を介して出力歯車１９と係合しており、出力ディスク１３と出力歯車１９とは同期して回転する。

また、入力ディスク１２と出力ディスク１３との間には、入力軸１１に対して捻れの位置にある一対の傾転軸２１、２２を中心として揺動する一対のトラニオン２０が設けられている。各トラニオン２０は、図５に示されるように、一対の傾転軸２１，２２と、中央部の内平面２４に円孔２５が開口した本体部２３とを有する。また、本体部２３は、両端部において、内平面側に折り曲げられて一対の傾転軸２１，２２と連結する一対の折れ曲がり部２６，２６を有している。

トラニオン２０の本体部２３の円孔２５には、変位軸２７がニードルローラ軸受２８を介して揺動自在に設けられている。変位軸２７は、トラニオン２０に支持される支持軸部２７ａと、支持軸部２７ａと平行で且つ偏心した枢支軸部２７ｂとからなり、枢支軸部２７ｂの周囲にはパワーローラ２９がニードルローラ軸受３０を介して回転自在に支持されている。パワーローラ２９の外周面は、円弧形状の凹断面に形成された入力ディスク１２及び出力ディスク１３の各内側面１２ａ、１３ａと当接する球状凸面に形成されたトロイダル面２９ａを備えており、入力ディスク１２と出力ディスク１３との間に傾転自在に転接されている。

また、トラニオン２０の本体部２３の内平面２４とパワーローラ２９の外側面との間には、パワーローラ２９の外側面から順に、スラスト転がり軸受であるパワーローラ軸受部３１と、スラストニードル軸受３２が設けられている。パワーローラ軸受部３１はパワーローラ２９に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、パワーローラ２９の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受３１の複数の玉３３は、トラニオン２０側に設けられた円環状の外輪３４と回転部としてのパワーローラ２９との両転動面間に配置され、円環状の保持器３５によって保持されている。

トラニオン２０の両端の傾転軸２１、２２はニードルローラ軸受３６，３６を介して一対の支持板３７，３７に対して揺動自在および軸方向に変位自在に支持されており、トラニオン２０の揺動により、変位軸２７の傾斜角度を調節自在としている。なお、一対の支持板３７，３７は、トロイダル型無段変速機を収容するケーシング（図示せず）に設けられた支持ポスト（図示せず）に変位自在に配置されている。

また、各トラニオン２０の一方の傾転軸２１には、駆動ロッド３８（以下、トラニオン軸と称す。）が一体化されており、このトラニオン軸３８の中間部外周面には駆動ピストン３９が設けられている。そして、この駆動ピストン３９は、ケーシングに固定されたバルブボディ４０，４１によって形成された駆動シリンダ４２内に油密に嵌挿されている。

さらに、トラニオン２０の一方の傾転軸２１と一体化されたトラニオン軸３８には、駆動ピストン３９とともに、間座４３を介して安全ケーブル用のプーリ４４が外嵌されており、これら駆動ピストン３９、間座４３及びプーリ４４は、ナット４５を利用して駆動ロッド３８に締め付け固定されている。特に、駆動ピストン３９とプーリ４４は、キー溝、二平面、スプライン嵌合等を用いて、トラニオン２０と一体回転するように回り止めされている。

前述のように構成されたトロイダル型無段変速機１０によれば、エンジン等の駆動源から押圧装置１７のカムディスク１５に伝達された回転は、ローラ１６を介して入力ディスク１２に伝達される。入力ディスク１２の回転はパワーローラ２９を介して出力ディスク１３に伝達され、出力ディスク１３の回転が出力歯車１９より取り出される。

入力側と出力側との間の回転速度比を変える場合には、一対のトラニオン２０の各駆動ピストン３９を互いに逆方向に変位させる。各駆動ピストン３９の変位に伴って各トラニオン２０がそれぞれ逆方向に変位する。その結果、各パワーローラ２９のトロイダル面２９ａと入力ディスク１２及び出力ディスク１３の内側面１２ａ，１３ａとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化し、この力の向きの変化に伴ってトラニオン２０が支持板３７，３７に枢支された一対の傾転軸２１、２２を中心として互いに逆方向に揺動する。

このように構成されるトロイダル型無段変速機１０では、パワーローラ２９は入力ディスク１２及び出力ディスク１３に挟まれて動力を伝達しており、過大なスラスト荷重を受ける。そして、パワーローラ２９にかかるスラスト荷重は、パワーローラ軸受部３１やスラストニードル軸受３２で支承される。特に、パワーローラ軸受部３１は、過大なスラスト力を受けて高速で回転するので、この部分に潤滑油を供給することは重要である。

従来、これらパワーローラ軸受部３１やスラストニードル軸受３２への潤滑油の給油方法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜５参照。）。図６に示される従来の給油方法では、トラニオン軸３８にドリル加工を施して、トラニオン軸３８内にその軸方向に沿って小径のトラニオン軸縦孔５０を形成し、更に、トラニオン軸３８の径方向に沿って、トラニオン軸縦孔５０と連通するトラニオン軸横孔５１が形成されている。また、トラニオン２０の本体部２３には、円孔２５を貫通する軸方向に沿った小径の本体部縦孔５２と、本体部縦孔５２を通過して円孔２５の内周面に形成されたリング溝５３と、この本体部縦孔５２の端部から内平面２４に向かって延びる本体部横孔５４とトラニオン軸縦孔５０と本体部縦孔５２とを連通する本体部斜め孔５５とが形成されている。トラニオン軸縦孔５０、本体部縦孔５２、及び本体部斜め孔５５の各加工端部には、プラグ５６，５７，５８がそれぞれ圧入されている。なお、図６のＸ方向は実車取り付け状態における上下方向を表し、Ｙ方向は水平方向を表す。

そして、バルブボディ４０に形成された油路４０ａからの潤滑油が、駆動ピストン３９のスリーブ部３９ａに形成された給油孔５９を介して、トラニオン２０に供給され、図６の矢印に沿って、トラニオン軸横孔５１、トラニオン軸縦孔５０、本体部斜め孔５５、本体部縦孔５２、リング溝５３、本体部横孔５４を通過して、変位軸２７に形成されたオイルキャッチ部６０に供給される。その後、潤滑油は、オイルキャッチ部６０からピボット縦孔６１とピボット横孔６２に分岐され、パワーローラ軸受部３１は、ピボット縦孔６１から供給された潤滑油と、ピボット横孔６２からニードルローラ軸受３０の隙間を介して供給された潤滑油とにより潤滑される。

また、特許文献１に記載のトロイダル型無段変速機では、駆動シリンダからの潤滑油がトラニオン軸の外周面を通過し、トラニオンの本体部に形成された本体部斜め孔、本体部横孔、本体部縦孔に導かれる経路とした給油方法が知られている。さらに、特許文献３に記載のトロイダル型無段変速機では、トラニオンの本体部に、本体部縦孔や本体部横孔を設けずに、トラニオンの本体部斜め孔からパワーローラ前方に潤滑用部材を設けて、パワーローラと入力ディスク及び出力ディスクとの接触部を潤滑している。
特開平０８−１７８００７号公報（第４−５頁、第６図）特開２００２−３３６９２８号公報（第２−３頁、第１−４図）特開２０００−２３０６１５号公報（第３−４頁、第２図）

ところで、トラニオンは強度確保のため、硬度がＨＲＣ３０程度とされている。このため、図６や特許文献１に記載のトロイダル型無段変速機では、トラニオン軸に形成されたトラニオン軸縦孔やトラニオン軸横孔、また、トラニオンの本体部に形成された本体部縦孔、本体部横孔、本体部斜め孔等、これら深孔を加工するためには、加工時間が長くなり、また、ドリル等の孔空け工具の摩耗が早く、工具費用が高くなるという問題がある。

また、複数の孔を交差させて潤滑経路を形成することから、交差部分にバリが生じ、バリ取りの作業コストが嵩んだり、潤滑経路の内部をクリーンに保つため、高圧洗浄等の特別な洗浄を行なう必要があった。さらに、トラニオンには、高いスラスト力が入力されるため、孔が多い場合やその孔の位置によっては、応力集中により強度が低下するという問題がある。

また、特許文献３に記載のトロイダル型無段変速機は、パワーローラ前方に潤滑用部材を設けており、本体部の折れ曲がり部に潤滑孔を形成する必要があり、本体部の強度をさらに改善する余地があった。

本発明は、上記の問題点を鑑み、トラニオンの潤滑孔の数及び潤滑孔の交差部分を削減し、孔加工時間の短縮および交差部分のバリ取り工程を低減して、加工コストを低減するとともに、トラニオン潤滑孔での応力集中を緩和して強度低下の防止を図ったトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）互いに同心に、且つ互いに独立して回転自在に支持された入力ディスク及び出力ディスクと、
前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に傾転自在に転接するパワーローラと、
内平面と背面とを有する本体部と該本体部の両側に形成された一対の傾転軸とを備え、前記パワーローラを回転自在に支持しつつ、前記一対の傾転軸周りに傾転可能なトラニオンと、
前記パワーローラの回転を許容しつつ、前記パワーローラのスラスト荷重を支承するパワーローラ軸受部と、
を備えたトロイダル型無段変速機であって、
前記トラニオンの前記背面には、前記パワーローラ軸受部に潤滑油を供給するため、前記トラニオンと同期して傾転する潤滑油供給部材が接続されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
（２）前記トラニオンには、前記背面から前記内平面に貫通する潤滑孔が形成されていることを特徴とする（１）に記載のトロイダル型無段変速機。
（３）前記潤滑油供給部材は、前記トラニオンを揺動自在且つ軸方向に変位自在に支持する支持板を跨いで、前記トラニオンの前記背面に接続されていることを特徴とする（１）または（２）に記載のトロイダル型無段変速機。
（４）前記一対の傾転軸の一方と一体化されたトラニオン軸の周囲には、前記トラニオンと同期して傾転する部材が設けられ、前記潤滑油供給部材は前記部材に形成された油路に接続されていることを特徴とする（３）に記載のトロイダル型無段変速機。

本発明におけるトロイダル型無段変速機によれば、トラニオンの背面に、パワーローラ軸受部に潤滑油を供給するため、トラニオンと同期して傾転する潤滑油供給部材が接続されているので、トラニオン本体部における潤滑孔の数を低減することができる。従って、孔の加工時間を短縮でき、加工コストを低減できる。また、潤滑孔の交差部分の数が低減されるので、交差部分のバリ取りやバリに対する特別な洗浄にかかる工数を低減することができ、加工コストを低減できる。さらに、トラニオン潤滑孔部の応力集中を緩和し、トラニオンの強度低下を防止することができる。また、潤滑油供給部材は、トラニオンの傾転動作を阻害したり、傾転によって捩れたり撓んだりすることがなく、安定して潤滑油をパワーローラ軸受部に供給することができる。

また、本発明のトロイダル型無段変速機によれば、トラニオンには、背面から内平面に連通する油路が形成されているので、トラニオンの本体部には、潤滑孔が一本形成されればよく、加工時間を短縮でき、加工コストを低減できる。また、孔の交差部分が存在しないので、交差部分に発生するバリを無くすことができる。これにより、バリ取りやバリに対する特別の洗浄を実施する必要もなくなり、製造コストを低減することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機について詳細に説明する。なお、本発明のトロイダル型無段変速機は、パワーローラ軸受部に潤滑油を供給する潤滑経路に関するものであり、その他の構成及び作用については、背景技術に記載されたトロイダル型無段変速機のものと同等である。従って、背景技術と同等部分については同一の符号を付して、重複する説明は省略若しくは簡略化する。

図１〜３は、本発明に係るトロイダル型無段変速機の一実施形態を示している。本実施形態のトロイダル型無段変速機を構成するトラニオン２０は、一対の傾転軸２１，２２と、内平面２４と背面７０とを有し、中央部の内平面２４に円孔２５が開口した本体部２３とを備える。また、本体部２３は、内平面２４の両側で内平面側に折り曲げられ、本体部２３の両側に形成された一対の傾転軸２１，２２と連結する一対の折れ曲がり部２６，２６とを有する。一方の傾転軸２１にはトラニオン軸３８が一体化されており、トラニオン軸３８の周囲には、トラニオン２０と同期して傾転する駆動ピストン３９、間座４３及び安全ケーブル用のプーリ４４が外嵌されている。

駆動ピストン３９のスリーブ部３９ａには、駆動シリンダ４２（図５参照。）からの潤滑油が供給される給油孔５９が形成されている。また、安全ケーブル用のプーリ４４は円環状に形成されており、内周面からトラニオン２０の背面側に位置する外周面に向けて貫通する潤滑孔７１がプーリ４４に形成されている。

トラニオン軸３８には、給油孔５９を含んで駆動ピストン３９のスリーブ部３９ａの内周面と対向する位置に小径部７２が形成されており、小径部７２の外周面とスリーブ部３９ａの内周面との間に油路７３を構成する。また、トラニオン軸３８には、小径部７２からプーリ４４の潤滑孔７１の内周面側開口と対向する位置まで軸方向に延び、間座４３の内周面とともに三日月形状の油路７４を構成する、平面状にカットされた切欠き部７５が形成されている（図２参照。）。

トラニオン２０の本体部２３には、背面７０から内平面２４に向けて径方向に貫通する潤滑孔７６が形成されている。そして、本体部２３の潤滑孔７６の背面側開口と、プーリ４４の潤滑孔７１の外周面側開口には、これらを連結する潤滑油供給部材７７が接続されている。潤滑油供給部材７７は、トラニオン２０の背面７０に加工されたタップ孔（図示せず）に抑え板７８を挟んでボルト７９をねじ込むことで、トラニオン２０の背面７０に固定される（図１（ｂ）参照。）。

潤滑油供給部材７７は、トラニオン２０とともに傾転するので、支持台３７に対しては相対回転することになる。潤滑油供給部材７７は、本体部２３の潤滑孔７６とプーリ４４の潤滑孔７１とに連結されており、支持台３７の外面の側方で、支持台３７を跨ぐように配置されている（図３（ａ）参照。）。このため、図３（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、トラニオン２０が傾転軸２１，２２周りに傾転した時、潤滑油供給部材７７が支持台３７と干渉しないように、潤滑油供給部材７７と支持台３７の外面との間に所定の隙間ｓを持たせている。

なお、本実施形態の潤滑油供給部材７７は丸パイプを用いたが、中空部材であればよく、その形状は任意である。また、潤滑油供給部材７７の材質は、樹脂・銅・鉄等のいずれであってもよく、任意に選択できる。さらに、この潤滑油供給部材７７の両端部と、プーリ４４の潤滑孔７１と、本体部２３の潤滑孔７６との連結部８０，８１は、ゴム系オイルシールや液体パッキンや紙系シール材等を利用して、油漏れの防止策を施してよい。

このように構成されたトロイダル型無段変速機では、図１の矢印に示されるような潤滑経路に沿って、潤滑油がパワーローラ軸受部３１まで供給される。まず、駆動ピストン３９のスリーブ部３９ａに形成された給油孔５９から供給された潤滑油が、トラニオン軸３８の小径部７２の外周面とスリーブ部３９ａの内周面との間に構成された油路７３を通過する。油路７３を通過した潤滑油は、切欠き部７５と間座４３との間に形成された三日月状の油路７４を通過して、プーリ４４に形成された潤滑孔７１に導かれる。

さらに、潤滑油は、潤滑孔７１から潤滑油供給部材７７を通過して、トラニオン２０の本体部２３に形成された潤滑孔７６へと送り込まれ、変位軸２７に形成されたオイルキャッチ部６０に供給される。なお、オイルキャッチ部６０からパワーローラ軸受部３１までの潤滑経路は、従来構造のものと同様である。

従って、本実施形態のトロイダル型無段変速機によれば、トラニオン２０の背面７０に、パワーローラ軸受部３１に潤滑油を供給するため、トラニオン２０と同期して傾転する潤滑油供給部材７７が接続されているので、トラニオン２０の本体部２３における潤滑孔の数を低減することができる。従って、孔の加工時間を短縮でき、加工コストを低減できる。また、潤滑孔の交差部分の数が低減されるので、交差部分のバリ取りやバリに対する特別な洗浄にかかる工数を低減することができ、加工コストを低減できる。さらに、トラニオン潤滑孔部の応力集中を緩和し、トラニオンの強度低下を防止することができる。また、潤滑油供給部材７７は、トラニオン２０の傾転動作を阻害したり、傾転によって捩れたり撓んだりすることがなく、安定して潤滑油をパワーローラ軸受部３１に供給することができる。

また、本発明のトロイダル型無段変速機によれば、トラニオン２０には、背面７０から内平面２４に連通する潤滑孔７６が形成されているので、トラニオン２０の本体部２３には、潤滑孔７６が一本形成されればよく、加工時間を短縮でき、加工コストを低減できる。また、孔の交差部分が存在しないので、交差部分に発生するバリを無くすことができる。これにより、バリ取りやバリに対する特別の洗浄を実施する必要もなくなり、製造コストを低減することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
本実施形態では、トラニオン軸に外嵌された安全ケーブル用のプーリに潤滑孔を設けて、トラニオン軸に形成された油路からこの潤滑孔を介して潤滑油供給部材へと潤滑油を導いたが、潤滑孔を設ける部材は、トラニオンと同期して傾転する部材であればよく、間座や駆動ピストンであってもよい。また、潤滑孔を設けた専用の部材をトラニオン軸に外嵌するようにしてもよい。

また、本発明のトロイダル型無段変速機は、図１に示すように変位軸とスラスト玉軸受の外輪が一体化されたものであってもよく、別体に構成されたものであってもよい。
本発明のトロイダル型無段変速機は、シングルキャビティタイプのトロイダル型無段変速機に限らず、ダブルキャビティタイプのものにも適用可能である。また、本実施形態では、バリエータ部品は、ハーフトロイダル型無段変速機について適用されているが、フルトロイダル型無段変速機にも適用可能である。

本実施形態のトロイダル型無段変速機のパワーローラ及びトラニオンを示す図であり、（ａ）はその断面図で、（ｂ）は側面図である。図１（ａ）のII−II線に沿う断面図である。図１（ａ）の矢印Ａ方向から見た傾転動作時のクリアランスを説明するための模式図である。一般的なトロイダル型無段変速機の構成を示す断面図である。図４のV−V線に沿った断面図である。パワーローラ軸受部に潤滑油が供給される従来の潤滑経路を説明するための図である。

符号の説明

１０トロイダル型無段変速機
１２入力ディスク
１３出力ディスク
２０トラニオン
２１，２２傾転軸
２３本体部
２４内平面
２９パワーローラ
３１パワーローラ軸受部
３７支持板
３８トラニオン軸
３９駆動ピストン
４３間座
４４安全ケーブル用のプーリ
７０背面
７６潤滑孔
７７潤滑油供給部材

Claims

互いに同心に、且つ互いに独立して回転自在に支持された入力ディスク及び出力ディスクと、
前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に傾転自在に転接するパワーローラと、
内平面と背面とを有する本体部と該本体部の両側に形成された一対の傾転軸とを備え、前記パワーローラを回転自在に支持しつつ、前記一対の傾転軸周りに傾転可能なトラニオンと、
前記パワーローラの回転を許容しつつ、前記パワーローラのスラスト荷重を支承するパワーローラ軸受部と、
を備えたトロイダル型無段変速機であって、
前記トラニオンの前記背面には、前記パワーローラ軸受部に潤滑油を供給するため、前記トラニオンと同期して傾転する潤滑油供給部材が接続されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
前記トラニオンには、前記背面から前記内平面に貫通する潤滑孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
前記潤滑油供給部材は、前記トラニオンを揺動自在且つ軸方向に変位自在に支持する支持板を跨いで、前記トラニオンの前記背面に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトロイダル型無段変速機。
前記一対の傾転軸の一方と一体化されたトラニオン軸の周囲には、前記トラニオンと同期して傾転する部材が設けられ、前記潤滑油供給部材は前記部材に形成された油路に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のトロイダル型無段変速機。