JP2008051157A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】トラニオンの軸方向変位の同期および傾転角度の規制を簡単なヨーク構造で実現できる安価なトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】このトロイダル型無段変速機では、トラニオン同士の軸方向の変位を同期させるヨーク２３Ａ（２３Ｂ）の突起１２０がトラニオン傾転規制用のストッパとしても機能している。１つの実施形態において、突起１２０は、トラニオンと軸方向で当接してトラニオン同士の軸方向の変位を同期させる案内面を形成する上面１２０ｃと、最大増速時にトラニオンと当接する傾転規制用のストッパ面を形成する第１の側面１２０ａと、最大減速時にトラニオンと当接する傾転規制用のストッパ面を形成する第２の側面１２０ｂとを有している。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。

例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図７および図８に示すように構成されている。図７に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。

入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板（ローディングカム）７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁（中間壁）１３に対しアンギュラ玉軸受１０７を介して支持されるとともに、この仕切壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。

出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面；トラクション面とも言う）２ａ，２ａと出力ディスク３，３の内側面（凹面；トラクション面とも言う）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図８参照）が回転自在に挟持されている。

図７中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図７の右面）は、入力軸１の外周面に形成されたネジ部に螺合されたローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する。

図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である図８に示すように、ケーシング５０の内側であって、出力側ディスク３，３の側方位置には、両ディスク３，３を両側から挟む状態で一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂが支持されている。これら一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。そして、後述するトラニオン１５の両端部に設けられた枢軸１４を揺動自在に支持するため、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には、円形の支持孔１８が設けられるとともに、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向の中央部には、円形の係止孔１９が設けられている。

一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、ケーシング５０の内面の互いに対向する部分に形成された支持ポスト６４，６８により、支持ポスト６４，６８を支点として揺動できるように支持されている。これらの支持ポスト６４，６８はそれぞれ、入力側ディスク２の内側面２ａと出力側ディスク３の内側面３ａとの間にある第１キャビティ２２１および第２キャビティ２２２にそれぞれ対向する状態で設けられている。

したがって、ヨーク２３Ａ，２３Ｂは、各支持ポスト６４，６８に支持された状態で、その一端部が第１キャビティ２２１の外周部分に対向するとともに、その他端部が第２キャビティ２２２の外周部分に対向している。

第１および第２のキャビティ２２１，２２２は同一構造であるため、以下、第１キャビティ２２１のみについて説明する。

図８に示すように、ケーシング５０の内側において、第１キャビティ２２１には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸（傾転軸）１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図８においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、その本体部である支持板部１６の長手方向(図８の上下方向)の両端部に、この支持板部１６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２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５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２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。

支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部（第１の軸部）２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３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１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部（第２の軸部）２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。

また、前述したように、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４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８の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。前述したように、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受（傾転軸受）３０を介して揺動自在（傾転自在）に支持されている。また、前述したように、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図８の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は円筒面として、支持ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。

なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１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２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図８で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１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１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１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、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６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（大端面）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、トラニオン１５の支持板部１６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、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、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。

さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図８の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（枢軸１４から延びる軸部）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。

このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、駆動軸２２の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２および入力軸１に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。

入力軸１と出力歯車４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３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位（オフセット）する。例えば、図８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と各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａ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１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動（傾転）する。

その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。

ところで、上記構成のトロイダル型無段変速機において、トラニオン１５の枢軸１４を揺動自在に且つ軸方向に変位自在に支持する前述したヨーク２３Ａ，２３Ｂは、従来から様々な構造形態のものが知られているが、一般的には、それ自体が球面ポスト６４，６８を中心に揺動することにより、例えば一方のトラニオン１５（例えば図８の右側のトラニオン１５）の上側への変位に伴って他方のトラニオン１５（例えば図８の左側のトラニオン１５）を下側へ変位させるといったように、同一キャビティ内で対向する一対のトラニオン１５の動きをシーソーのように同期させてこれらをそれぞれ逆方向に変位させる機能を有している（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

例えば、図８の左側の駆動ピストン３３が同図の下側に変位し且つ右側の駆動ピストン３３が同図の上側に変位すると、これらの駆動ピストン３３に結合されているトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位し（左側のトラニオン１５が下側に変位し、右側のトラニオン１５が上側に変位し）、これにより、上側のヨーク２３Ａは、その右側が上になる方向に傾く。同様に、下側のヨーク２３Ｂも上側のヨーク２３Ａと同じ方向に傾く。逆に、図８の左側の駆動ピストン３３が同図の上側に変位し且つ右側の駆動ピストン３３が同図の下側に変位すると、上側のヨーク２３Ａは、その左側が上になる方向に傾き、同様に、下側のヨーク２３Ｂも上側のヨーク２３Ａと同じ方向に傾く。

また、ヨーク２３Ａ，２３Ｂは、以上のようにトラニオン１５（したがって、パワーローラ１１）の軸方向変位の同期をとるという機能以外に、トラニオン１５（したがって、パワーローラ１１）の傾転角度を規制するという機能も有している（例えば、特許文献３および特許文献４参照）。

そして、このようなトラニオン１５の軸方向変位の同期および傾転角度の規制は、従来、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに形成された軸方向案内用の突起および傾転角度規制用の突起によって行なわれている。

特許第３４６３６２５号公報 特許第３０２２１１２号公報 特開平９−２９１９９６号公報 特許第３４１７２８８号公報

しかしながら、軸方向案内用の突起および傾転角度規制用の突起といった数多くの突起をヨーク２３Ａ，２３Ｂに形成すると、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの形状が複雑になり、その結果、鋳造などによるヨーク２３Ａ，２３Ｂの形状創成が難しくなるとともに、製造コストの低減が阻害されてしまうことになる。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、トラニオンの軸方向変位の同期および傾転角度の規制を簡単なヨーク構造で実現できる安価なトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のトロイダル型無段変速機は、ケーシングと、このケーシングの内側で互いの内側面同士を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、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に傾転するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持する複数のトラニオンと、前記各トラニオンを前記枢軸の軸方向に変位させる駆動装置と、前記各トラニオンの前記各枢軸をそれぞれ傾転自在且つ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、を備えるトロイダル型無段変速機であって、前記ヨークには、各トラニオンと軸方向で当接することによりトラニオン同士の軸方向の変位を同期させる突起が設けられ、この突起は、トラニオンの傾転を規制するストッパとしての機能を兼ねていることを特徴とする。

上記構成において、前記突起は、トラニオンと軸方向で当接してトラニオン同士の軸方向の変位を同期させる案内面を形成する上面と、最大増速時にトラニオンと当接する傾転規制用のストッパ面を形成する第１の側面と、最大減速時にトラニオンと当接する傾転規制用のストッパ面を形成する第２の側面とを有していても良い。

また、上記構成において、前記トラニオンは、前記突起の前記第１および第２の側面と当接可能なストッパ面と、前記突起の前記上面と接触し且つ前記上面と協働してトラニオン同士の軸方向変位の同期動作を案内する案内面とを有していても良い。

本発明によれば、トラニオン同士の軸方向の変位を同期させるヨークの突起がトラニオン傾転規制用のストッパとしても機能するので、ヨークに設ける突起の数が従来に比べて格段に減少され、トラニオンの軸方向変位の同期および傾転角度の規制を簡単なヨーク構造で安価に実現することができる。すなわち、ヨーク形状の簡素化により、製造コストの低減を図ることができる。

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、トラニオンの軸方向変位同期および傾転角度規制を担うヨークの構造にあり、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７および図８と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１〜図６は本発明の実施形態を示している。図１，２，６に示すように、本実施形態のヨーク２３Ａ，２３Ｂには、その四方両端に、対応するトラニオン１５と軸方向で当接することによりトラニオン１５，１５同士の軸方向の変位を同期させる突起１２０が設けられている。また、これらの各突起１２０は、トラニオン１５の傾転を規制するストッパとしての機能も兼ね備えている。

すなわち、突起１２０は、トラニオン１５と軸方向で当接してトラニオン１５，１５同士の軸方向の変位を同期させる案内面を形成する上面１２０ｃと、後述する最大増速時にトラニオン１５と当接する傾転規制用のストッパ面を形成する第１の側面１２０ａと、後述する最大減速時にトラニオン１５と当接する傾転規制用のストッパ面を形成する第２の側面１２０ｂとを有している。

一方、各トラニオン１５には、特に図２および図５に示すように、突起１２０の第１および第２の側面１２０ａ，１２０ｂと当接可能なストッパ面１３０と、突起１２０の上面１２０ｃと接触し且つ上面１２０ｃと協働してトラニオン１５，１５同士の軸方向変位の同期動作を案内する軸方向案内面１４０とが折れ曲がり壁部２０に段差状に設けられている。

このような構成において、入力軸１と出力軸との回転速度を変える場合であって、入力軸１と出力軸との間で減速を行なう場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに同期して逆方向（軸方向）に変位する。これは、ヨークの突起１２０がトラニオン１５の軸方向案内面１４０と軸方向で当接することにより実現される。また、この際、互いに接触する突起１２０の上面１２０ｃとトラニオン１５の軸方向案内面１４０とが協働してトラニオン１５，１５同士の軸方向変位の同期動作を案内する。また、このようなトラニオン１５の軸方向の同期変位により、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化し、それ伴って、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に傾転する。これにより、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａが入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク３の内側面３ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する。そして、このような減速が最大となる図４に示す状態では、ヨーク２３Ａ（２３Ｂ）の突起１２０の第２の側面１２０ｂとトラニオン１５のストッパ面１３０とが当接し、トラニオン１５のそれ以上の傾転が規制される。

一方、反対に、増速を行なう場合には、減速時と逆向きに一対の駆動ピストン３３，３３を変位させ、前述したように、トラニオン１５の軸方向の同期変位を行なう。これにより、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａが入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク３の内側面３ａの中心寄り部分とにそれぞれ当接する。そして、このような増速が最大となる図３に示す状態では、ヨーク２３Ａ（２３Ｂ）の突起１２０の第１の側面１２０ａとトラニオン１５のストッパ面１３０とが当接し、トラニオン１５のそれ以上の傾転が規制される。

以上説明したように、本実施形態によれば、トラニオン１５，１５同士の軸方向の変位を同期させるヨーク２３Ａ（２３Ｂ）の突起１２０がトラニオン傾転規制用のストッパとしても機能するため、ヨーク２３Ａ（２３Ｂ）に設ける突起の数が従来に比べて格段に減少され（本実施形態において、ヨーク２３Ａ（２３Ｂ）に形成する突起１２０は、１つのトラニオン１５に対して１つで済む）、トラニオン１５の軸方向変位の同期および傾転角度の規制を簡単なヨーク構造で安価に実現することができる。すなわち、ヨーク形状の簡素化により、製造コストの低減を図ることができる。

本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なハーフトロイダル型無段変速機に適用することができる。

本発明の実施形態に係る要部断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 最大増速時におけるヨークの突起とトラニオンのストッパ面との当接状態を示す図２に対応する断面図である。 最大減速時におけるヨークの突起とトラニオンのストッパ面との当接状態を示す図２に対応する断面図である。 本発明の実施形態に係るトラニオンの斜視図である。 本発明の実施形態に係るヨークの斜視図である。 従来から知られているトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。 図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ 入力軸
２ 入力側ディスク
３ 出力側ディスク
１１ パワーローラ
１４ 枢軸
１５ トラニオン
２３Ａ，２３Ｂ ヨーク
３２ 駆動装置
５０ ケーシング
１２０ 突起
１２０ａ 第１の側面
１２０ｂ 第２の側面
１２０ｃ 上面
１３０ ストッパ面
１４０ 軸方向案内面（案内面）

Claims (3)

1. ケーシングと、このケーシングの内側で互いの内側面同士を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、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に傾転するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持する複数のトラニオンと、前記各トラニオンを前記枢軸の軸方向に変位させる駆動装置と、前記各トラニオンの前記各枢軸をそれぞれ傾転自在且つ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、を備えるトロイダル型無段変速機において、
   前記ヨークには、各トラニオンと軸方向で当接することによりトラニオン同士の軸方向の変位を同期させる突起が設けられ、この突起は、トラニオンの傾転を規制するストッパとしての機能を兼ねていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記突起は、トラニオンと軸方向で当接してトラニオン同士の軸方向の変位を同期させる案内面を形成する上面と、最大増速時にトラニオンと当接する傾転規制用のストッパ面を形成する第１の側面と、最大減速時にトラニオンと当接する傾転規制用のストッパ面を形成する第２の側面とを有し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。
3. 前記トラニオンは、前記突起の前記第１および第２の側面と当接可能なストッパ面と、前記突起の前記上面と接触し且つ前記上面と協働してトラニオン同士の軸方向変位の同期動作を案内する案内面とを有していることを特徴とする請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。

Images