JP2006300089A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】 入出力側ディスクの推力の違いによって発生する差分力によってポストが移動することを防止できるトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】 各トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、これらのヨークを揺動自在に支持するポスト100とを備え、この(球面)ポスト100を、シリンダボディ60と一体に形成された支柱60bに、外側から圧入固定する。入出力側ディスク2,4の推力の違いによって発生する差分力は、はめあい部を介して直接支柱60bに伝えられるため、球面ポスト100が差分力によって移動するのを防止できる。
【選択図】 図1
【解決手段】 各トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、これらのヨークを揺動自在に支持するポスト100とを備え、この(球面)ポスト100を、シリンダボディ60と一体に形成された支柱60bに、外側から圧入固定する。入出力側ディスク2,4の推力の違いによって発生する差分力は、はめあい部を介して直接支柱60bに伝えられるため、球面ポスト100が差分力によって移動するのを防止できる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機として利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。
トロイダル型無段変速機の一例として特許文献1〜3に記載のものが知られている。これらに開示されているトロイダル型無段変速機は、例えば図2および図3に示すように、入力軸1と同心に第1のディスクである入力側ディスク2を支持し、入力軸1と同心に配置された出力軸3の端部に、第2のディスクである出力側ディスク4を固定している。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、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。各トラニオン6,6には、パワーローラ11が回転自在に支持されており、各パワーローラ11,11は、入力側および出力側の両ディスク2,4の間に挟持されている。
入力側および出力側の両ディスク2,4の互いに対向する内側面2a,4aの断面はそれぞれ、枢軸5を中心とする円弧或いはこのような円弧に近い曲線を回転させて得られる凹面を成している。そして、球状の凸面に形成された各パワーローラ11,11の周面11a,11aが各内側面2a,4aに当接されている。
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12が設けられている。この押圧装置12は、入力側ディスク2を出力側ディスク4に向けて弾性的に押圧している。また、押圧装置12は、入力軸1と共に回転するカム板13と、保持器14により保持された複数個(例えば4個)のローラ15,15とから構成されている。また、カム板13の片側面(図2および図3の左側面)には、周方向に亙って凹凸面であるカム面16が形成され、入力側ディスク2の外側面(図2および図3の右側面)にも同様のカム面17が形成されている。そして、複数個のローラ15,15は、入力軸1に対して放射方向に延びる軸を中心に回転できるように、支持されている。
このような構成のトロイダル型無段変速機においては、入力軸1を回転させると、その回転に伴ってカム板13が回転し、カム面16によって複数個のローラ15,15が、入力側ディスク2の外側面に設けられたカム面17に押圧される。この結果、入力側ディスク2が複数のパワーローラ11,11に押圧されると同時に、1対のカム面16,17と複数個のローラ15,15の転動面との押し付け合いに基づいて、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、各パワーローラ11,11を介して、出力側ディスク4に伝達され、この出力側ディスク4に固定された出力軸3が回転する。
入力軸1と出力軸3との回転速度を変える場合であって、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11,11の周面11a,11aが、図2に示すように、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ように、各変位軸9,9を傾斜させる。
反対に、増速を行なう場合には、各トラニオン6,6を揺動させ、各パワーローラ11,11の周面11a,11aが、図3に示すように、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ように、各変位軸9,9を傾斜させる。各変位軸9,9の傾斜角度を図2と図3との中間にすれば、入力軸1と出力軸3との間で、中間の変速比が得られる。
更に、図4および図5は、具体化された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および出力側ディスク4はそれぞれ、円管状の入力軸18の周囲に、ニードル軸受19,19を介して、回転自在および軸方向に変位自在に支持されている。また、ローディングカム式の押圧装置12を構成するためのカム板13は、入力軸18の端部(図9の左端部)の外周面にスプライン係合され、鍔部20によって入力側ディスク2から離れる方向への移動が阻止されている。また、出力側ディスク4には出力歯車21がキー22,22により結合されており、これら出力側ディスク4と出力歯車21とが同期して回転するようになっている。
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、入力軸18に対し捻れの位置にある枢軸(傾転軸)5,5を中心として揺動する一対のトラニオン6,6が設けられている。各トラニオン6,6は、図5に示すように、支持板部7の長手方向(図5の上下方向)の両端部に、この支持板部7の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部8,8を有している。そして、この折れ曲がり壁部8,8によって、トラニオン6には、パワーローラ11を収容するための凹状のポケット部Pが形成される。また、各折れ曲がり壁部8,8の外側面(支持板部7と反対側の面)には、各枢軸5,5が互いに同心的に設けられている。
支持板部7の中央部には円孔10が形成され、この円孔10には変位軸9の基端部が支持されている。そして、各枢軸5,5を中心として各トラニオン6,6を揺動させることにより、これら各トラニオン6,6の中央部に支持された変位軸9の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン6,6の内側面から突出する変位軸9の先端部の周囲には、パワーローラ11が回転自在に支持されており、各パワーローラ11,11は、入力側および出力側の両ディスク2,4の間に挟持されている。なお、各変位軸9,9の基端部と先端部は、互いに偏心している。
前記一対の変位軸9,9は、入力軸18に対し、互いに180度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸9,9の先端部9bが基端部9aに対して偏心している方向は、入力側および出力側の両ディスク2,4の回転方向に対して同方向(図5で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸18の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ11,11は、入力軸18の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置12が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ11,11が入力軸18の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。
また、各パワーローラ11,11の外側面と各トラニオン6,6を構成する支持板部7の内側面との間には、パワーローラ11の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受24と、スラストニードル軸受25とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受24は、各パワーローラ11に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ11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24はそれぞれ、複数個ずつの玉26,26と、これら各玉26,26を転動自在に保持する円環状の保持器27と、円環状の外輪28とから構成されている。また、各スラスト玉軸受24の内輪軌道は各パワーローラ11の外側面に、外輪軌道は各外輪28の内側面にそれぞれ形成されている。
また、スラストニードル軸受25は、各トラニオン6,6を構成する支持板部7の内側面と外輪28の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受25は、各パワーローラ11から各外輪28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11および外輪28が各変位軸9の基端部9aを中心として揺動変位することを許容する。
図5に示すように、一対のトラニオン6,6の両端部はそれぞれ、一対のヨーク23A,23Bに対して揺動自在および軸方向(図5の上下方向)に変位自在に支持されている。上側のヨーク23Aは、球面ポスト64およびこれを支持する上側ポスト66によって変位自在に支持されている。また、下側のヨーク23Bは、球面ポスト68およびこれを支持する上側シリンダボディ60によって変位自在に支持されている。
球面ポスト68は、外周面が球面の一部、つまり円弧面を構成するものであり、外周が円弧面となっている球面ポスト本体68aと、この球面ポスト86aに一体的にかつ同軸に形成された軸部86bとによって構成されている。一方、上側シリンダボディ60には、凹部60aが形成されており、この凹部60aに球面ポスト68の軸部68bが挿入されている。そして、球面ポスト68は、この球面ポスト68を軸方向に貫通されたボルト68cを凹部60aの底面に形成されたねじ穴に螺合して締め付けることによって上側シリンダボディ60に固定されている。つまり、球面ポスト68は球面ポスト本体68aの下面を、凹部60aの開口外周面に形成された座面60eにボルト68cの締め付け力によって押圧し、この座面60eとの摩擦力によって上側シリンダボディ60に固定されている。
球面ポスト68は、外周面が球面の一部、つまり円弧面を構成するものであり、外周が円弧面となっている球面ポスト本体68aと、この球面ポスト86aに一体的にかつ同軸に形成された軸部86bとによって構成されている。一方、上側シリンダボディ60には、凹部60aが形成されており、この凹部60aに球面ポスト68の軸部68bが挿入されている。そして、球面ポスト68は、この球面ポスト68を軸方向に貫通されたボルト68cを凹部60aの底面に形成されたねじ穴に螺合して締め付けることによって上側シリンダボディ60に固定されている。つまり、球面ポスト68は球面ポスト本体68aの下面を、凹部60aの開口外周面に形成された座面60eにボルト68cの締め付け力によって押圧し、この座面60eとの摩擦力によって上側シリンダボディ60に固定されている。
また、前述したように、各トラニオン6,6を構成する支持板部7の中央部に形成された円孔10には、基端部9aと先端部9bとが互いに平行で且つ偏心した変位軸9の基端部9aが、回転自在に支持されている。また、各支持板部7の内側面から突出する各変位軸9の先端部9bの周囲には、パワーローラ11が回転自在に支持されている。
更に、各トラニオン6,6の一端部(図5の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド(トラニオン軸)29が設けられており、各駆動ロッド29の中間部外周面に駆動ピストン(油圧ピストン)30が固設されている。そして、これら各駆動ピストン30はそれぞれ、駆動シリンダ31内に油密に嵌装されている。この場合、シリンダ31は、上側シリンダボディ60と下側シリンダボディ62とによって形成されている。
更に、各トラニオン6,6の一端部(図5の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド(トラニオン軸)29が設けられており、各駆動ロッド29の中間部外周面に駆動ピストン(油圧ピストン)30が固設されている。そして、これら各駆動ピストン30はそれぞれ、駆動シリンダ31内に油密に嵌装されている。この場合、シリンダ31は、上側シリンダボディ60と下側シリンダボディ62とによって形成されている。
このように構成されたトロイダル
型無段変速機の場合、入力軸18の回転は、押圧装置12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、一対のパワーローラ11,11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21より取り出される。
型無段変速機の場合、入力軸18の回転は、押圧装置12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、一対のパワーローラ11,11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21より取り出される。
入力軸18と出力歯車21との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン30,30を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン30,30の変位に伴って、一対のトラニオン6,6が互いに逆方向に変位する。例えば、図5の左側のパワーローラ11が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ11が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ11,11の周面11a,11aと入力側ディスク2および出力側ディスク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、各トラニオン6,6が、ヨーク23A,23B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。
その結果、前述の図2および図3に示したように、各パワーローラ11,11の周面11a,11aと各内側面2a,4aとの当接位置が変化し、入力軸18と出力歯車21との間の回転速度比が変化する。
その結果、前述の図2および図3に示したように、各パワーローラ11,11の周面11a,11aと各内側面2a,4aとの当接位置が変化し、入力軸18と出力歯車21との間の回転速度比が変化する。
ところで、上記のようなトロイダル型無段変速機においては、等速状態以外では、入出力側ディスク2,4に発生する推力は等しくないため、その差分力はヨーク23Bを介してポスト68で受けることになる。この差分力は、減速側では出力側ディスク4から入力側ディスク2の向きに、増速側では、入力側ディスク2から出力側ディスク4の向きに作用する。つまり、変速比によって変化する。これにより、運転が繰り返されると、ポスト68を固定しているボルト68cが緩み易いという問題がある。
さらに、この差分力は、例えば、乗用車用のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機で最大約8トンと大きな力である。その力に耐え得る座面圧を確保するために、ボルト68cは太い方が好ましいが、レイアウトの制約(制御ピストンとの干渉等)で十分太くできないという問題もある。座面圧が不足すると、ポスト68は差分力によってはめあいスキマ分移動し、ポスト68とシリンダボディ60ははめあい部(ポスト68の軸部68bとシリンダボディ60に形成された凹部60aとのはめあい部)で線接触する。同様に、凹部60aがケーシングに形成されている場合、ポスト68とケーシングのはめあい部で線接触する。
一般的にケーシングやシリンダボディ60は軽量化のためにアルミでできており、ポスト68はヨーク23Bが押し付けられつつ、揺動の支点となるため、熱処理によって硬化された鉄でできている。したがって、上記のような線接触では、上述のような大きさ差分力を支持することはできず、相対的に軟らかいケーシングやシリンダボディが塑性変形し、ポスト68の移動量は増大する。これにより、ディスクとパワーローラのトラクション接触点の位置が設計値からずれてしまい、効率低下や、最悪、非同期による走行不能といった懸念がある。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、入出力側ディスクの推力の違いによって発生する差分力によってポストが移動することを防止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。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ケーシング内に、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの入力側ディスクおよび出力側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傾転する一対のトラニオンと、該一対のトラニオンにそれぞれ支持された変位軸に回転自在に支持された状態で、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持された一対のパワーローラと、前記各トラニオンの前記各枢軸をそれぞれ揺動自在かつ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記各トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、これらのヨークを揺動自在に支持するポストとを備えるトロイダル型無段変速機において、前記ポストは、前記ケーシングまたはこのケーシング内に設けられたシリンダボディと一体に形成された支柱に圧入固定されていることを特徴とする。
本発明によれば、トロイダル無段変速機のケーシングまたはこのケーシング内に設けられたシリンダボディと一体に形成された支柱に、ポストを圧入固定しているため、支柱とポストとのはめあい部には隙間はない。したがって、入出力側ディスクの推力の違いによって発生する差分力は、はめあい部を介して直接支柱に伝えられる(面接触)ため、ポストが差分力によって移動するのを防止できる。
また、ポストを支柱に圧入固定するとともに、ボルトで締め付け固定する場合でも、ボルトには直接、差分力が作用しないため、ボルト太さが問題となることもないし、繰り返し運転を行ってもボルトが緩むこともない。
また、ポストを支柱に圧入固定するとともに、ボルトで締め付け固定する場合でも、ボルトには直接、差分力が作用しないため、ボルト太さが問題となることもないし、繰り返し運転を行ってもボルトが緩むこともない。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、ヨークを揺動自在に支持するポストであり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図2〜図5と同一の符号を付してその詳細な説明を省略することにする。
図1は、本実施の形態を示すものである。この図に示すように、上側のシリンダボディ60には、支柱60bが一体的に形成されている。この支柱60bはヨーク23Bの長手方向中央部に形成された孔23cに対向して形成されており、この孔23cより小径になっている。そして、支柱60bはヨーク23Bの孔23cに下方から挿入された状態となっている。
また、支柱60bの下端部には座面60cが形成されている。この座面60cは支柱60bより大径に形成されている。さらに、支柱60bには、その上面から下方に向けて延在するねじ穴60dが形成されており、このねじ穴60dは支柱60の軸心に沿って、下方に延び、シリンダボディ60の下面に開口している。
また、支柱60bの下端部には座面60cが形成されている。この座面60cは支柱60bより大径に形成されている。さらに、支柱60bには、その上面から下方に向けて延在するねじ穴60dが形成されており、このねじ穴60dは支柱60の軸心に沿って、下方に延び、シリンダボディ60の下面に開口している。
前記支柱60bには、球面ポスト(ポスト)100が外側から圧入固定されている。
すなわち、球面ポスト100は、外周面が球面の一部(円弧面)とされたもので、熱処理によって硬化された鉄製のものである。また、球面ポスト100の最大外径は、ヨーク23Bの孔23cとほぼ等しくなっている。
また、球面ポスト100の下面には、前記支柱60bに外側から圧入される圧入孔101が形成されている。この圧入孔101の直径は、支柱60bの直径より若干小さめに設定されており、深さは支柱60bの高さより若干浅めかほぼ等しく設定されている。また、球面ポスト100の上面には、座掘面102が形成されており、この座掘面102には、貫通孔103が形成されており、この貫通孔103は圧入孔101に開口している。
すなわち、球面ポスト100は、外周面が球面の一部(円弧面)とされたもので、熱処理によって硬化された鉄製のものである。また、球面ポスト100の最大外径は、ヨーク23Bの孔23cとほぼ等しくなっている。
また、球面ポスト100の下面には、前記支柱60bに外側から圧入される圧入孔101が形成されている。この圧入孔101の直径は、支柱60bの直径より若干小さめに設定されており、深さは支柱60bの高さより若干浅めかほぼ等しく設定されている。また、球面ポスト100の上面には、座掘面102が形成されており、この座掘面102には、貫通孔103が形成されており、この貫通孔103は圧入孔101に開口している。
そして、球面ポスト100は、その圧入孔101を支柱60bに外側から圧入することによって、該支柱60bに圧入固定されている。圧入固定する場合、例えば、圧入孔101の下端開口を支柱60bの上端に臨ませたうえで、例えば木槌等の叩き手段によって、球面ポスト100の上面を叩くことによって行う。球面ポスト100の上面を叩くと、圧入孔101が支柱60bに圧入されていき(相対的には、支柱60bが圧入孔101に圧入されていき)、圧入孔101の上面が支柱60bの上端面に当接した位置で圧入を完了する。このとき、球面ポスト100の下面が前記座面60cに当接するか若干の隙間をもって近接する。したがって、球面ポスト100の下面が座面60cに当接するか若干の隙間をもって近接した位置で、球面ポスト100の上面の叩きを終了すればよい。
球面ポスト100を圧入固定すると、球面ポスト100の貫通孔103と、支柱60bに形成されているねじ穴60dが同軸に配置されるので、貫通孔103からボルト105を挿入して、ねじ穴60dにねじ込んでいき、ボルト105の頭部を球面ポスト100の座掘面102に圧接するとによって、球面ポスト100が支柱60bに締め付け固定される。
上記のようなトロイダル無段変速機では、等速状態以外では、入出力側ディスク2,4に発生する推力は等しくないため、その差分力はヨーク23Bを介して球面ポスト100で受けることになるが、シリンダボディ60と一体に形成された支柱60bに、球面ポスト100を外側から圧入固定しているため、支柱60bと球面ポスト100とのはめあい部、つまり、支柱60bの外周面と球面ポスト100の圧入孔101の内周面との当接部には隙間はない。
したがって、入出力側ディスク2,4の推力の違いによって発生する差分力は、はめあい部を介して直接支柱60bに伝えられる(面接触)ため、球面ポスト100が差分力によって移動するのを防止できる。
また、球面ポスト100を支柱60bに圧入固定するとともに、ボルト105で締め付け固定しているが、ボルト105には直接、差分力が作用しないため、ボルト太さが問題となることもないし、繰り返し運転を行ってもボルト105が緩むこともない。
よって、入出力側ディス2,4とパワーローラ11のトラクション接触点の位置が設計値からずれるのを防止でき、効率低下や走行不能といった懸念を払拭できる。
したがって、入出力側ディスク2,4の推力の違いによって発生する差分力は、はめあい部を介して直接支柱60bに伝えられる(面接触)ため、球面ポスト100が差分力によって移動するのを防止できる。
また、球面ポスト100を支柱60bに圧入固定するとともに、ボルト105で締め付け固定しているが、ボルト105には直接、差分力が作用しないため、ボルト太さが問題となることもないし、繰り返し運転を行ってもボルト105が緩むこともない。
よって、入出力側ディス2,4とパワーローラ11のトラクション接触点の位置が設計値からずれるのを防止でき、効率低下や走行不能といった懸念を払拭できる。
なお、本実施の形態では、支柱60bをシリンダボディ60に一体形成した場合を例にとって説明したが、トロイダル変速機構部を納めるケーシングに支柱を一体形成してもよい。
1,18 入力軸
2 入力側ディスク
3 出力軸
4 出力側ディスク
5 枢軸
6 トラニオン
9 変位軸
11 パワーローラ
23A,23B ヨーク
60 シリンダボディ
60b 支柱
100 球面ポスト(ポスト)
101 圧入孔
105 ボルト
2 入力側ディスク
3 出力軸
4 出力側ディスク
5 枢軸
6 トラニオン
9 変位軸
11 パワーローラ
23A,23B ヨーク
60 シリンダボディ
60b 支柱
100 球面ポスト(ポスト)
101 圧入孔
105 ボルト
Claims (1)
- ケーシング内に、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの入力側ディスクおよび出力側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傾転する一対のトラニオンと、該一対のトラニオンにそれぞれ支持された変位軸に回転自在に支持された状態で、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持された一対のパワーローラと、前記各トラニオンの前記各枢軸をそれぞれ揺動自在かつ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記各トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、これらのヨークを揺動自在に支持するポストとを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記ポストは、前記ケーシングまたはこのケーシング内に設けられたシリンダボディと一体に形成された支柱に圧入固定されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
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Cited By (1)
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JP2008138762A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Nsk Ltd | トロイダル型無段変速機 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080701 |