JP2008309254A - トロイダル型無段変速機の組み立て方法およびトロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の内輪を動力伝達部材に圧入する圧入工程と、軸受の外輪をハウジングの軸孔に挿入する挿入工程とを、異なる時期におこなうことの可能なトロイダル型無段変速機の組み立て方法を提供する。
【解決手段】動力伝達部材１１を用意し、内輪２３，２６及び外輪２４，２７の間に転動体２５，２８を介在させた軸受２１，２２を用意し、外輪２４，２７を保持する支持機構２９を用意し、内輪２３，２６を動力伝達部材１１の外周に圧入する圧入工程と、外輪２４，２７を支持機構２９の軸孔３３，３４に挿入する挿入工程と、外輪２４，２７に軸線Ａ１に沿った方向の荷重を与えて予圧を付与する予圧付与工程とをおこなうトロイダル型無段変速機の組み立て方法において、支持機構２９とは別部品として構成され、かつ、外輪２４，２７に荷重を与える荷重付与部材３７を用意し、圧入工程をおこなった後に挿入工程をおこなう。
【選択図】図１

Description

この発明は、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを介在させた無段変速部を２組有するトロイダル型無段変速機およびその組み立て方法に関するものである。

従来、車両、運搬機械、産業機械などにおいて、動力源から出力されたトルクの伝達経路に設けられる変速機として、トロイダル型無段変速機が知られている。このトロイダル型無段変速機の組み立て方法の一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたトロイダル型無段変速機は、入力ディスクおよび出力ディスクの間にパワーローラを介在させた無段変速部を２組有する無段変速機、つまり、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機である。このトロイダル型無段変速機は、円筒部材と一体回転する２個の出力ディスクが設けられており、２個の出力ディスクは円筒部材に対して、軸線方向に移動可能である。また、円筒部材の外周には出力歯車が連続して形成されており、円筒部材の外周における２個の出力ディスクの間、具体的には出力歯車の両側には、アンギュラ軸受が２個設けられている。

アンギュラ軸受けは内輪と外輪との間に転動体を介在させたものであり、内輪は円筒部材に圧入され、外輪は中間壁の軸孔に挿入される構成を有している。そして、ボルト形状の予圧付与治具の軸部を円筒部材内に挿入し、軸部にナットを取り付けて締め付けると、ナットおよび予圧付与治具の頭部により、前記２個の出力ディスクが軸線に沿った方向で挟み付けられる。すると、出力ディスクが、アンギュラ軸受の内輪に押し付けられる一方、内輪に伝達された荷重は転動体を経由して外輪に伝達され、その外輪に伝達された荷重は中間壁で受け止められる。このようにして、転動体を外輪及び内輪に押し付ける予圧が付与される。なお、アンギュラ軸受に関する発明は、特許文献２ないし４にも記載されている。

特開２００３−１６６６０９号公報 特開２００６−８３９５７号公報 実開昭６３−１９８８２３号公報 特開２００４−３４２２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているトロイダル型無段変速機の組み立て方法においては、アンギュラ軸受に予圧を付与する場合に、アンギュラ軸受の内輪を円筒部材の外周に圧入する工程と、アンギュラ軸受の外輪を中間壁の軸孔に挿入する工程とを同時におこなう必要があり、組み立て作業が複雑になる虞があった。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、軸受の内輪を動力伝達部材に圧入する圧入工程と、軸受の外輪をハウジングの軸孔に挿入する挿入工程とを、異なる時期におこなうことの可能なトロイダル型無段変速機の組み立て方法およびトロイダル型無段変速機を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、パワーローラを挟持するディスクが一体回転可能に取り付けられる動力伝達部材を用意し、内輪および外輪の間に転動体を介在させた軸受を用意し、前記外輪を保持する支持機構を用意するとともに、前記内輪を前記動力伝達部材の外周に圧入する圧入工程と、前記外輪を前記支持機構の軸孔に挿入する挿入工程と、前記外輪に軸線に沿った方向の荷重を与えることにより、前記転動体を外輪および内輪に押し付ける予圧を付与する予圧付与工程とをおこなうトロイダル型無段変速機の組み立て方法において、前記支持機構とは別部品として構成され、かつ、前記外輪に荷重を与える荷重付与部材を用意し、前記圧入工程をおこなった後に前記挿入工程をおこなうとともに、前記圧入工程が開始されてから、前記挿入工程が終了するまでの間に、前記予圧付与工程をおこなうことを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記動力伝達部材に駆動歯車が形成され、前記軸受が２個用意されるとともに、前記圧入工程で、２個の軸受の内輪は、前記軸線に沿った方向で前記駆動歯車の両側に圧入されるとともに、前記予圧付与工程では、前記軸線に沿った方向で２個の軸受の外輪により前記荷重付与部材が挟み付けられ、その反力で前記２個の軸受の外輪同士を、前記軸線に沿った方向で離れさせようとする向きの予圧が与えられることを特徴とするものである。

前記予圧付与工程では、前記軸線に沿った方向で２個の軸受の外輪により前記荷重付与部材が挟み付けられ、その反力で前記２個の軸受の外輪同士を、前記軸線に沿った方向で離れさせようとする向きの予圧が与えられることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記軸線に沿った方向で２分割され、かつ、それぞれ軸孔を有する構成片を備えた支持機構を用意するとともに、前記挿入工程では、前記２個の軸受の外輪が、前記２個の構成片の軸孔にそれぞれ挿入されることを特徴とするものである。

請求項４発明は、パワーローラとの間で動力伝達をおこなうディスクが一体回転可能に取り付けられる動力伝達部材と、この動力伝達部材の外周に圧入される内輪を有し、かつ、この内輪と外輪との間に転動体を介在させた軸受と、前記外輪が挿入される軸孔を有する支持機構とを備えており、前記外輪に軸線に沿った方向の荷重が与えられて、前記転動体を外輪および内輪に押し付ける予圧が付与されている構成のトロイダル型無段変速機において、前記支持機構とは別部品として構成され、かつ、前記外輪に荷重を与える荷重付与部材を備えていることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項４の構成に加えて、前記ディスクが出力ディスクであり、動力源の動力が伝達され、かつ、出力ディスクと同軸上に配置される入力ディスクが設けられており、この入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラが挟持される構成を有しており、これらの入力ディスクおよび出力ディスクおよびパワーローラを有する無段変速部が２組設けられており、前記動力伝達部材に駆動歯車が形成され、前記軸受は、前記軸線に沿った方向で前記駆動歯車の両側に取り付けられる２個の軸受であるとともに、前記２個の軸受の外輪により前記荷重付与部材が挟み付けられ、その反力で前記２個の軸受の外輪同士を、前記軸線に沿った方向で離れさせようとする向きの予圧が与えられるように構成されていることを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項５の構成に加えて、前記支持機構は、前記軸線に沿った方向に２分割され、かつ、それぞれ軸孔を有する２個の構成片を備えているとともに、前記２個の軸受の外輪が、前記２個の構成片の軸孔にそれぞれ挿入されていることを特徴とするものである。

請求項７の発明は、請求項５または６の構成に加えて、前記荷重付与部材は前記軸線を中心として環状に構成されており、前記荷重付与部材には、前記駆動歯車に噛合する従動歯車が配置される開口部が形成されていることを特徴とするものである。

請求項１または４の発明によれば、内輪を前記動力伝達部材の外周に圧入する圧入工程と、外輪と支持機構の軸孔とを芯合わせし、かつ、外輪を軸孔に挿入する挿入工程と、外輪に軸線に沿った方向の荷重を与えることにより、転動体を外輪及び内輪に押し付ける予圧を付与する予圧付与工程とがおこなわれる。また、圧入工程をおこなった後に挿入工程がおこなわれ、圧入工程が開始されてから、圧入工程が終了するまでの間に、予圧付与工程をおこなう。したがって、圧入工程と挿入工程とを異なる時刻、もしくは異なるタイミングでおこなうことができ、トロイダル型無段変速機の組み付け作業を簡略化できる。

請求項２の発明によれば請求項１の発明と同様の効果を得られ、請求項５の発明によれば請求項４の発明と同様の効果を得られる他に、請求項２または５の発明によれば、圧入工程で、２個の軸受の内輪が、軸線に沿った方向で駆動歯車の両側に圧入される。また、予圧付与工程では、軸線に沿った方向で２個の軸受の外輪により荷重付与部材が挟み付けられ、その反力で２個の軸受の外輪同士を、軸線に沿った方向で離れさせようとする向きの予圧が与えられる。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られ、請求項６の発明によれば請求項５の発明と同様の効果を得られる他に、請求項３または６の発明によれば、挿入工程では、２個の軸受の外輪が、２個の構成片の軸孔にそれぞれ挿入される。

請求項７の発明によれば、請求項５または６の発明と同様の効果を得られる他に、駆動歯車と従動歯車が噛合され、この従動歯車の一部が開口部に配置される。したがって、従動歯車の回転が荷重付与部材により阻害されることを防止できる。

この発明のトロイダル型無段変速機は、車両、産業機械、工作機械、運搬機械、建設機械などに用いることができる。この発明において、トロイダル型無段変速機の入力軸には動力源の動力が伝達される。動力源は、被駆動部材に伝達する動力を発生する装置であり、動力源としては、エンジン、電動機、油圧モータ、フライホイールなどが挙げられる。被駆動部材とは、車両における車輪、工作機械における刃物などが挙げられる。この発明において、ディスクおよび動力伝達部材は軸線を中心として回転可能に配置される。前記動力伝達部材は、ディスクの動力を他の回転要素に伝達する機構もしくは要素であり、動力伝達部材には、例えば、回転軸または回転軸に取り付けられる円筒部材、スリーブなどが含まれる。この発明においては、ディスクとパワーローラとが潤滑油を介在させた状態で潤滑油がガラス遷移化し、トラクション伝動によりディスクとパワーローラとの間で動力伝達がおこなわれる。さらに、この発明におけるディスクは、動力の伝達方向において、パワーローラよりも上流に配置される入力ディスク、または、パワーローラよりも下流に配置される出力ディスクのいずれであってもよい。また、支持機構は、軸受を介して動力伝達部材を支持する機構であり、支持機構は動力伝達部材を、軸線を中心として半径方向に位置決めする機構である。この支持機構としては、フレーム形状、枠組み形状、トラス構造、ブロック形状などが挙げられる。この発明における軸受は、自動調心機能を備えていないアンギュラ軸受である。

この発明における動力伝達部材は、出力ディスクと一体回転可能に設けられる動力伝達部材であり、動力伝達部材に軸受が取り付けられる。荷重付与部材は、支持機構とは別部品として構成される。すなわち、トロイダル型無段変速機の製造過程において、別の工程で、かつ、別の材料で製造・加工されたものである。なお、製造工程は同じ時間または異なる時間のいずれでもよい。この発明において、荷重付与部材は外力により弾性変形し、その反力（弾性復元力）で予圧を発生させる機構であり、荷重付与部材としては、例えば金属材料を用いることが可能である。また、荷重付与部材は、単一の部品で構成されていてもよいし、複数の部品で構成されていてもよい。ここで、荷重付与部材を複数の部品で構成する場合、軸線に沿った方向に分割された複数の部品を用いることが可能である。また、荷重付与部材を複数の部品で構成する場合、軸線を中心とする円周方向に分割された複数の部品を用いることも可能である。この発明において、動力源からの動力の伝達経路で、上流に駆動歯車が配置され、その下流に従動歯車が配置される。各歯車は「平歯車」または「はすば歯車」のいずれでもよい。この発明において、軸孔は軸受の外輪を配置するための構成（空間）である。

（具体例１）
つぎに、トロイダル型無段変速機１の具体例１を、図２に基づいて説明する。この図２には、トロイダル型無段変速機１が組み立て完了状態で模式的に示されている。このトロイダル型無段変速機１は、例えば、車両の駆動力源（図示せず）から車輪（図示せず）に至る動力伝達経路に配置される。ここで、駆動力源は、車輪に伝達される動力を出力する装置であり、動力の発生原理が異なる複数種類の駆動力源、または単数の駆動力源のいずれでもよい。用いることの可能な駆動力源としては、内燃機関（エンジン）、電動機、モータ・ジェネレータ、油圧モータ、フライホイールシステムなどが挙げられる。トロイダル型無段変速機１は、ケーシング２の内部に配置されており、軸線Ａ１を中心として回転可能な入力軸３を有している。前記軸線Ａ１は水平に配置されており、前記駆動力源の動力が駆動軸４を経由して入力軸３に伝達されるように構成されている。また、駆動軸４および入力軸３は同軸上に配置されている。前記入力軸の外周には、２個の入力ディスク５および２個の出力ディスク６が取り付けられている。入力ディスク５にはトロイダル面７が形成され、出力ディスク６にはトロイダル面８が形成されている。

さらに、図２に示す例では、軸線Ａ１に沿った方向で所定間隔をおいて２個の入力ディスク５が配置されている。さらに、軸線Ａ１に沿った方向で、２個の入力ディスク５同士の間に、２個の出力ディスク６が配置されている。そして、トロイダル面７とトロイダル面８とが向き合うように設けられている。前記入力ディスク５は環状に構成されており、入力ディスク５の軸孔９に入力軸３が挿入されるとともに、入力ディスク５と入力軸３とが一体回転するように連結、例えばスプライン結合により連結されている。つまり、前記入力軸３と入力ディスク５とが、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動可能に構成されているとともに、軸線Ａ１を中心とする半径方向（以下、「半径方向」と略記する）で相対的に位置決めされている。そして、入力軸３、より具体的には軸線Ａ１に沿った方向における入力軸３の一端部と、ケーシング２との間に軸受１０が設けられており、この軸受１０により、入力軸３が回転可能に支持されている。この軸受１０は、ラジアル荷重を受ける機能を備えている。

また、前記軸線Ａ１に沿った方向で、前記入力ディスク５同士の間にスリーブ（動力伝達部材）１１が配置されており、そのスリーブ１１の軸孔１２に入力軸３が配置されている。そして、２個の出力ディスク６がスリーブ１１と一体回転するように接続、例えばスプライン結合、またはセレーション結合されている。図１は、後述するアンギュラ軸受が取り付けられたスリーブ１１の構成を示す断面図であり、軸線Ａ１に沿った方向でスリーブ１１の両端には外歯１３が形成されている。そして、出力ディスク６の内周に形成された内歯（図示せず）が外歯１３に噛合されて、出力ディスク６がスリーブ１１と一体回転するように連結されている。そして、出力ディスク６は、スリーブ１１に対して軸線Ａ１に沿った方向に相対移動可能である。また、軸線Ａ１に沿った方向で、出力ディスク６の一部はスリーブ１１の配置領域から外れており、そのスリーブ１１の配置領域から外れた部分に相当する出力ディスク６と入力軸３との間にニードル軸受１００が介在されている。

さらに、このスリーブ１１の外周に連続して外向きフランジ１４が形成されており、その外向きフランジ１４の外周に歯車１５が形成されている。具体的には、前記軸線Ａ１に沿った方向で、前記外歯１３同士の間に外向きフランジ１４が形成されている。また、スリーブ１１の外周には、全周に亘って圧入面１７，１８が形成されている。この圧入面１７，１８は、後述する軸受の内輪が圧入される部位であり、圧入面１７と圧入面１８とが、軸線Ａ１に沿った方向で異なる位置に配置されている。具体的には、軸線Ａ１に沿った方向で、前記外向きフランジ１４と、一方の外歯１３との間に圧入面１７が配置され、前記外向きフランジ１４と、他方の外歯１３との間に圧入面１８が配置されている。また、スリーブ１１の外周における圧入面１７と外向きフランジ１４との間には、段部１９が形成されている。この段部１９は、スリーブ１１の全周に亘って形成されている。つまり、段部１９は、軸線Ａ１に対して垂直な端面である。さらに、スリーブ１１の外周における圧入面１８と外向きフランジ１４との間には、段部２０が形成されている。この段部２０は、スリーブ１１の全周に亘って形成されている。つまり、段部２０は、軸線Ａ１に対して垂直な端面である。

そして、スリーブ１１を回転可能に支持する軸受として、２個のアンギュラ軸受２１，２２が２個設けられている。このアンギュラ軸受２１，２２は、軸線Ａ１に沿った方向で異なる位置に配置されている。具体的には、圧入面１７にアンギュラ軸受２１が取り付けられ、圧入面１８にアンギュラ軸受２２が取り付けられている。一方のアンギュラ軸受２１の構成を具体的に説明すると、環状の内輪２３と、この内輪２３の外側を取り囲むように配置された環状の外輪２４と、内輪２３と外輪２４との間に転動可能に配置された転動体２５とを有している。他方のアンギュラ軸受２２の構成を具体的に説明すると、環状の内輪２６と、この内輪２６の外側を取り囲むように配置された環状の外輪２７と、内輪２６と外輪２７との間に転動可能に配置された転動体２８とを有している。転動体２５，２８はボールまたはローラのいずれでもよい。このアンギュラ軸受２１，２２は、外径及び内径が同一に構成されている。そして、内輪２３が圧入面１７に圧入され、内輪２６が圧入面１８に圧入されている。つまり、内輪２３と圧入面１７とが「しまり嵌め」で固定され、内輪２６と圧入面１８とが「しまり嵌め」で固定されている。また、内輪２３が圧入面１７に圧入された状態で、内輪２３の一方の端面が、スリーブ１１の段部１９に接触している。さらに、内輪２６が圧入面１８に圧入された状態で、内輪２６の端面が、スリーブ１１の段部２０に接触している。

一方、ケーシング２には中間壁２９が固定、具体的にはボルトの締め付けなどにより固定されている。この中間壁２９は、前記軸線Ａ１に沿った方向で前記出力ディスク６同士の間に配置されている。この中間壁２９は、板形状の壁片３０，３１を２枚重ね合わせてその間に空間３２を形成したものである。また、壁片３０には軸孔３３が形成されており、この軸孔３３内に外輪２４が配置されている。壁片３０と外輪２４との嵌め合いは「高精度のすきま嵌め」である。つまり、外輪２４は壁片３０により支持されて、半径方向に位置決めされているとともに、外輪２４と壁片３０とが、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動可能に構成されている。また、壁片３１には軸孔３４が形成されており、軸孔３３，３４は内径が同一に構成されている。さらに軸孔３３，３４は同軸上に配置されている。そして、この軸孔３４内に外輪２７が配置されている。壁片３１と外輪２７との嵌め合いは「高精度のすきま嵌め」である。つまり、外輪２７は壁片３１により支持されて、半径方向に位置決めされているとともに、外輪２７と壁片３１とが、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動可能に構成されている。

さらに、前記外輪２４の外周には、全周に亘って切欠部３５が形成されており、前記外輪２７の外周には、全周に亘って切欠部３６が形成されている。この切欠部３５，３６は、軸線Ａ１を中心として同一円周上に配置されている。切欠部３５，３６の最小径は、歯車１５の外径よりも大きく構成されている。また、前記空間３２内にはリング３７が配置されている。このリング３７は、前記外輪２４，２７に対して、軸線Ａ１に沿った方向の荷重を与える部品であり、金属材料を環状に一体成形したものである。前記壁片３０には係止溝３８が設けられている。そして、図６に示すように、リング３７の外周には回り止め３９が形成されており、回り止め３９が係止溝３８内に配置されている。このように、トロイダル型無段変速機１の組み立てが完了した状態では、リング３７と中間壁２９とが相対回転することを防止している。前記切欠部３５，３６はリング３７を保持する機構である。すなわち、前記リング３７は軸線Ａ１に沿った方向に延ばされた円筒部４０を有しており、軸線Ａ１に沿った方向で、円筒部４０の両端が切欠部３５，３６に配置されている。円筒部４０における両端の内径は、切欠部３５，３７の最小径よりも大きく構成され、かつ、外輪２４，２７の外径よりも小さく構成されている。

そして、アンギュラ軸受２１を圧入面１７に取り付け、かつ、アンギュラ軸受２２を圧入面１８に取り付けた状態において、アンギュラ軸受２１においては、外輪２４と転動体２４との接触点Ｂ１と、内輪２３と転動体２５との接触点Ｂ２が、軸線Ａ１に沿った方向で異なる位置に形成される。また、アンギュラ軸受２１においては、外輪２７と転動体２８との接触点Ｃ１と、内輪２６と転動体２８との接触点Ｃ２が、軸線Ａ１に沿った方向で異なる位置に形成される。また、接触点Ｂ１と接触点Ｂ２とを結ぶ線分（直線）Ｂ３と、接触点Ｃ１と接触点Ｃ２とを結ぶ線分（直線）Ｃ３との関係を説明すると、軸線Ａ１に沿った方向の平面内で、線分Ｂ３，Ｃ３同士は非平行となっている。具体的には、アンギュラ軸受２１，２２の外周側であるほど、線分Ｂ３と線分Ｃ３との距離が短くなる向きに、線分Ｂ３と軸線Ａ１とのなす角度、線分Ｃ３と軸線Ａ１とのなす角度が決定されている。つまり、線分Ｂ３と軸線Ａ１とのなす角度は直角ではなく、線分Ｃ３と軸線Ａ１とのなす角度は直角ではない。なお、線分Ｂ３と線分Ｃ３との距離は、軸線Ａ１に沿った方向の距離を意味している。

そして、アンギュラ軸受２１，２２は自動調心機能を有していないため、次のようにして予圧が付与される。アンギュラ軸受２１，２２がスリーブ１１に固定されて、軸線Ａ１に沿った方向で、外輪２４，２７から円筒部４０を挟み付ける荷重が加えられると、この荷重により、前記リング３７が弾性変形するとともに、リング３７に加えられた荷重の反力が生じる。すると、軸線Ａ１に沿った方向で、外輪２４と外輪２７とを相互に離れさせる向きの荷重が生じて、アンギュラ軸受２１では、転動体２５が内輪２３及び外輪２４に押し付けられ、アンギュラ軸受２２では、転動体２８が内輪２６及び外輪２７に押し付けられる。このようにして、アンギュラ軸受２１，２２で予圧が発生する。また、リング３７の反力で外輪２４，２７に荷重が伝達された場合に、その外輪２４に伝達された荷重が転動体２５を経由して内輪２３に伝達され、かつ、外輪２７に伝達された荷重が転動体２８を経由して内輪２６に伝達された場合に、内輪２３，２６がスリーブ１１で軸線Ａ１に沿った方向に摺動することのない摩擦力を確保できるように、内輪２３，３６とスリーブ１１との嵌め合い寸法が構成されている。

一方、円筒部４０には、円周方向の一部を円弧状に切り欠いた開口部４１が設けられている。この開口部４１は、リング３７を半径方向に貫通している。このように、リング３７は、図１において、回り止め３９を通過する線分（図示せず）を中心として線対称に構成されている。なお、前記線分は、図１において軸線Ａ１と直交する。さらに、ケーシング２の内部には出力軸４２が設けられており、その出力軸４２は、ケーシング２に取り付けられた軸受４３、および中間壁２９に取り付けられた軸受４４により回転可能に支持されている。この出力軸４２と一体回転する歯車４５が設けられており、この歯車４５が前記空間３２に配置されている。この歯車４５は、回転・停止に関わりなく、その一部が開口部４１を通過してリング３７内に到達しており、歯車１５，４５同士が噛合されている。このようにして、入力軸３と出力軸４２とが歯車伝動装置により動力伝達可能に接続されている。また、出力軸４２は、終減速機（図示せず）を介して車輪（図示せず）に動力伝達可能に連結されている。

一方、前記入力ディスク５および出力ディスク６の間には、パワーローラ４６が配置されている。このパワーローラ４６は円板形状に構成されており、中心線（図示せず）を基準として回転可能に、かつ、前記軸線Ａ１と平行な平面に沿って直線状に往復移動可能となるように、支持機構であるトラニオン（図示せず）により支持されている。このトラニオンは、前記平面における回転中心線を中心として回転（傾転）可能である。このようにして、１個の入力ディスク５および１個の出力ディスク６およびパワーローラ４６を１組とする無段変速部（バリエータ）４７が、２組形成されている。つぎに、入力ディスク５および出力ディスク６に対するパワーローラ４６の接触圧力を制御する機構について説明する。前記入力軸３の外周において、前記軸受１０と１個の入力ディスク５との間には、ストッパ４８が取り付けられている。このストッパ４８は、入力ディスク５に伝達される軸線Ａ１に沿った方向の荷重を受ける機構であり、ストッパ４８は入力軸３に対して、軸線Ａ１に沿った方向には移動不可能に固定されている。

さらに、前記駆動軸４の端部には加圧機構４９が設けられている。この加圧機構４９は、前記２個の入力ディスク５および２個の出力ディスク６に対して軸線Ａ１に沿った方向の荷重を与える機構であり、加圧機構４９としては、油圧により荷重を発生させるアクチュエータ、空気圧により荷重を発生させるアクチュエータ、カム機構により荷重を発生させるアクチュエータなどを用いることができる。この実施例では、加圧機構４９から、図２で左側に示された入力ディスク５に対して軸線Ａ１に沿った方向の荷重が加えられるように構成されている。この入力ディスク５に加えられた荷重は、図２の左側に示すパワーローラ４６を経由して、図２で左側に示された出力ディスク６に伝達される。この出力ディスク６に伝達された荷重は、スリーブ１１を経由して、図２で右側に示された出力ディスク６に伝達される。この出力ディスク６に伝達された荷重は、図２で右側に示されたパワーローラ４６を介して、図２で右側に示された入力ディスク５に伝達される。この入力ディスク５に伝達された荷重は、前記ストッパ４８および入力軸３を経由して軸受１０に伝達され、その軸受１０に伝達された荷重がケーシング２で受け止められる。

上記のトロイダル型無段変速機１における動力の伝達原理、およびトロイダル型無段変速機１における変速比の制御について説明する。前記トロイダル面７，８にはトラクションオイル（潤滑油）が供給される。また、エンジンまたは電動機などの駆動力源のトルクが、駆動軸４を経由して入力軸５に伝達される。さらに、前記加圧機構４９により、入力ディスク５および出力ディスク６に対して軸線Ａ１に沿った方向の荷重が加えられ、入力ディスク５および出力ディスク６に対するパワーローラ４６の接触圧力が高められる。すると、トラクションオイルが加圧されることによりガラス遷移化し、それに伴う大きい剪断力によって、入力ディスク５の動力がパワーローラ４６を経由して出力ディスク６に伝達される。出力ディスク６のトルクは、歯車１５，４５を経由して出力軸４２に伝達される。その出力軸４２のトルクは車輪に伝達される。上記のようなトルクの伝達時において、軸受２１，２２によりスリーブ１１が支持される。また、パワーローラ４６を軸線Ａ１と平行な平面に沿って直線状に動作させることにより、パワーローラ４６とトロイダル面７，８との接触点でサイドスリップ力が生じて、パワーローラ４６が傾転する。このようにして、パワーローラ４６と入力ディスク５との接触点の半径と、出力ディスク６とパワーローラ４６との接触点の半径とに応じて、各ディスク５，６の回転数（回転速度）が異なり、その回転数（回転速度）の比率が変速比となる。

次に、図１および図２に示されたトロイダル型無段変速機１の組み立て方法を、図３ないし図５に基づいて説明する。まず、歯車１５が形成されたスリーブ１１を用意し、かつ、アンギュラ軸受２１を別個に用意する。この時点では、スリーブ１１に対してアンギュラ軸受２１は取り付けられていない。そして、スリーブ１１とアンギュラ軸受２１とを同軸上に配置するとともに、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動させて近づけ、図３に示すように、アンギュラ軸受２１の内輪２３を、スリーブ１１の圧入面１７に圧入し、内輪２３の端面が段部１９に接触した時点で、スリーブ１１に対するアンギュラ軸受２１の取り付け工程が終了する。

そして、アンギュラ軸受２１の外輪２４とリング３７とを同軸上に配置する。ついで、リング３７を軸線Ａ１に沿った方向で外輪２４に近づけ、図４に示すように、リング３７を切欠部３５に取り付ける。さらに、アンギュラ軸受２２を用意し、アンギュラ軸受２２とスリーブ１１とを同軸上に配置する。そして、アンギュラ軸受２２をスリーブ１１に近づけるように、軸線Ａ１に沿った方向に相対移動させ、図５に示すように、アンギュラ軸受２２の内輪２６を、スリーブ１１の圧入面１８に圧入する。このようにして、内輪２６を圧入面１８に圧入する過程で、リング３７が切欠部３６に取り付けられる。また、内輪２６の端面が段部２０に接触する前の段階で、外輪２４，２７によりリング３７の円筒部４０が挟み付けられ、軸線Ａ１に沿った方向の圧縮荷重が加えられる。そして、内輪２６の端面が段部２０に接触した時点で、スリーブ１１に対するアンギュラ軸受２２の取り付け工程が終了する。

このようにして、アンギュラ軸受２１，２２が共にスリーブ１１に取り付けられた状態において、リング３７には軸線Ａ１に沿った方向の荷重が加えられており、その荷重によりリング３７が弾性変形し、その反力で外輪２４，２７の間隔を拡大する向きで、外輪２４，２７に対して軸線Ａ１に沿った方向の押し付け力が生じる。このような原理により、アンギュラ軸受２１，２２で予圧が発生する。このように、スリーブ１１に対して、アンギュラ軸受２１，２２を組み付け、かつ、アンギュラ軸受２１，２２にリング３７を取り付けたサブアッセンブリ（中間組立体）が組み立てられる。その後、壁片３０，３１を用意し、その壁片３０，３１を軸線Ａ１に沿った方向に近づけて、図１に示すように、軸孔３３内にアンギュラ軸受２１を位置させ、軸孔３４内にアンギュラ軸受２２を位置させる。また、前記歯車１５と歯車４５とを噛合させるとともに、壁片３０，３１同士をボルト（図示せず）などで固定する。ついで、壁片３０，３１をケーシング１に固定して、トロイダル型無段変速機１の組み立て工程が完了する。

このように、図１ないし図５に示されたトロイダル型無段変速機１およびその組み立て方法において、内輪２３，２６を共にスリーブ１１に圧入する工程が「圧入工程」である。また、軸孔３３内に外輪２４を挿入し、かつ、軸孔３４内に外輪２７を挿入する工程が「挿入工程」である。この挿入工程では、軸孔と外輪とが、高精度にすきま嵌めされる。また、内輪２３の圧入工程が開始されてから、内輪２６の圧入工程が終了するまでの間に、アンギュラ軸受２１，２２に予圧を付与する。このように、アンギュラ軸受２１，２２に予圧を付与する工程が、「予圧付与工程」である。この予圧付与工程において、外輪２４，２７とリング３７との嵌め合い関係は、「低精度のすきま嵌め」である。このように、圧入工程と挿入工程とを異なる時期におこなうことができ、トロイダル型無段変速機１の組み付け作業を簡略化できる。また、トロイダル型無段変速機１の組み立てが完了した場合は、歯車４５の一部が開口部３６に配置される。したがって、歯車４５の回転が阻害されることを防止できる。また、回り止め３９によりリング３７の回転が防止されているため、歯車４５とリング３７とが接触することを確実に防止できる。

この具体例１で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、トロイダル型無段変速機１が、この発明のトロイダル型無段変速機に相当し、軸線Ａ１が、この発明の軸線に相当し、出力ディスク６が、この発明のディスクおよび出力ディスクに相当し、入力ディスク５が、この発明の入力ディスクに相当し、パワーローラ２７が、この発明のパワーローラに相当し、無段変速部４７が、この発明の無段変速部に相当し、スリーブ１１が、この発明の動力伝達部材に相当し、内輪２３，２６がこの発明の内輪に相当し、外輪２４，２７がこの発明の外輪に相当し、転動体２５，２８が、この発明の転動体に相当し、アンギュラ軸受２１，２２が、この発明の軸受に相当し、中間壁２９が、この発明の支持機構に相当し、リング３７が、この発明の荷重付与部材に相当し、歯車１５が、この発明の駆動歯車に相当し、歯車４５が、この発明の従動歯車に相当し、壁片３０，３１が、この発明の構成片に相当し、軸孔３３，３４が、この発明に軸孔に相当し、開口部４１が、この発明の開口部に相当する。

（具体例２）
つぎに、アンギュラ軸受２１，２２に予圧を与える荷重付与部材の他の具体例を、図７に基づいて説明する。図７は、トロイダル型無段変速機１の組み立てが完了した状態における部分的な断面図である。この具体例２の構成において、具体例１の場合と同様の構成部分については、具体例１と同じ符号を付してある。この具体例２においては、リング３７が、円筒部４０と、円筒部４０における軸線Ａ１に沿った方向の一端に連続して形成された内向きフランジ部５０とを有している。この内向きフランジ部５０は、壁片３０の内部に配置されており、内向きフランジ部５０の内周端が、外輪２４の切欠部３５に配置されている。また、軸線Ａ１に沿った方向で、円筒部４０における他方の端部には切欠部５１が形成されている。この切欠部５１は、軸線Ａ１を中心として環状に構成されている。また、円筒部４０における切欠部５１が形成された部分の内径は、歯車１５の外径よりも大きく構成されている。

このようにして、外輪２７の切欠部３６の外側に切欠部５１が配置されている。そして、軸線Ａ１を中心とする半径方向で、外輪２７と円筒部４０との間に皿ばね５２が取り付けられている。この皿ばね５２は、軸線Ａ１を中心として環状に構成されている。そして、皿ばね５２における内周端が切欠部３６に配置され、かつ、皿ばね５２における外周端が切欠部５１に配置されている。さらに、内輪２３，２６をスリーブ１１に圧入した状態で、内輪２３，２６から軸線Ａ１に沿った方向の圧縮荷重が、前記皿ばね５２およびリング３７に加えられている。そして、軸線Ａ１に沿った方向の圧縮荷重に対して、皿ばね５２の方がリング３７よりも剛性低く構成されている。このため、皿ばね５２の弾発力で外輪２４，２７が軸線Ａ１に沿った方向に押し広げる向きの力が生じる。このようにして、アンギュラ軸受２１，２２で予圧が加えられている。なお、この具体例２においては、軸孔３３，３４の内径は歯車１５の外径よりも小さく構成されている。

つぎに、具体例２におけるトロイダル型無段変速機１の組み立て方法を、図７および図８および図９に基づいて説明する。まず、スリーブ１１およびアンギュラ軸受２１およびリングを用意する。この時点では、スリーブ１１およびアンギュラ軸受２１およびリング３７は組み立てられていない。そして、図８に示すように、外輪２４の切欠部３５に、リング３７の内向きフランジ部５０の内周端を配置する。この場合、内向きフランジ部５０の内周端と外輪２４とが「すきま嵌め」され、軸線Ａ１を中心とする半径方向の位置決め（芯合わせ）は低精度で済む。ついで、アンギュラ軸受２１およびリング３７を、スリーブ１１に対して軸線Ａ１に沿った方向に近づける。すると、歯車１５がリング３７の内部に挿入され、ついで、内輪２３が圧入面１７に圧入される。

そして、図９に示すように、皿ばね５２の外周端をリング３７の切欠部５１に配置する。さらに、アンギュラ軸受２２をスリーブ１１と同軸上に配置して、アンギュラ軸受２２とスリーブ１１とを近づけて、内輪２６を圧入面１８に圧入する。さらに、内輪２６の端面が段部２０に接触する前の段階で、外輪２７が皿ばね５２の内周端に接触し、外輪２４と外輪２７とにより、皿ばね５２およびリング３７が挟み付けられる。このため、皿ばね５３に対して、軸線Ａ１に沿った方向の圧縮荷重が加えられる。そして、内輪２６の端面が段部２０に接触した時点で、スリーブ１１に対する内輪２６の圧入が終了する。このようにして、スリーブ１１に内輪２３，２６を共に圧入する「圧入工程」が終了する。この具体例２においても、圧入工程の途中で、アンギュラ軸受２１，２２に予圧が与えられる。上記のような圧入工程の終了後に、壁片３０，３１を同軸上に配置し、かつ、壁片３０，３１同士を軸線Ａ１に沿った方向に近づけて、図７に示すように外輪２４を軸孔３３に挿入し、かつ、外輪２７を軸孔３４内に挿入する、「挿入工程」がおこなわれる。このようにして、壁片３０に外輪２４が高精度にすきま嵌めされ、壁片３１に外輪２７が高精度にすきま嵌めされる。さらに、壁片３０，３１をケーシング２に固定して、トロイダル型無段変速機１の組み立てが完了する。

この具体例２においても、圧入工程の終了後に、挿入工程がおこなわれるため、具体例１と同様の効果を得られる。また、具体例２において、具体例１と同様の構成部分については、具体例１と同様の作用効果を得られる。この具体例２においては、リング３７および皿ばね５２が、この発明における荷重付与部材に相当する。つまり、具体例２においては、荷重付与部材が、複数、具体的には２個の部品により構成されている。この具体例２におけるその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、具体例１の構成と、この発明の構成との対応関係と同じである。

（具体例３）
図２に示されたトロイダル型無段変速機２において、アンギュラ軸受２１，２２に予圧を付与する構成の具体例３を、図１０に基づいて説明する。この具体例３の構成において、具体例１と同様の構成部分については、具体例１と同様に構成されている。具体例３においては、アンギュラ軸受２１，２２に予圧を付与する荷重付与部材として、リング３７が設けられており、このリング３７は、軸線Ａ１に沿った方向に２分割された構成片６０，６１を有している。そして、回り止め３９Ａが構成片６０に設けられ、回り止め３９Ｂが構成片６１に設けられている。また、係止溝３８Ａが壁片３０に設けられ、係止溝３８Ｂが壁片３１に設けられている。係止溝３８Ａ，３９Ｂは、軸線Ａ１を中心とする円周上で同一位置に配置されている。そして、回り止め３９Ａが係止溝３８Ａに配置され、かつ、回り止め３９Ｂが係止溝３８Ｂに配置されて、リング３７の回転が防止されている。さらに、構成片６０には内向きフランジ部６２が形成され、構成片６０には内向きフランジ部６３が形成されている。そして、内向きフランジ部６２の内周端が切欠部３５に配置され、内向きフランジ部６３の内周端が切欠部３６に配置されている。さらに、構成片６０，６１の両方に亘り開口部４１が形成されている。この開口部４１は、構成片６０，６１を切り欠いて、リング３７を半径方向に貫通したものである。このように、構成片６０，６１は、図１０において左右対称に構成されており、構成片６０，６１が接触され、かつ、同軸上に配置された状態で、外輪２４と外輪２７との間に配置されている。具体的には、内輪２３，２６をスリーブ１１に圧入した状態で、外輪２４，２７からリング３７に対して軸線Ａ１に沿った方向の圧縮荷重が加えられ、その圧縮荷重でリング３７が弾性変形し、具体例１と同様にアンギュラ軸受２１，２２に予圧が与えられる。

つぎに、具体例３におけるトロイダル型無段変速機１の組み立て工程を説明する。まず、スリーブ１１、およびアンギュラ軸受２１，２２、および構成片６０，６１を用意する。そして、外輪２４の切欠部３５に、構成片６０の内向きフランジ部６２の内周端を配置するとともに、外輪２７の切欠部３６に、構成片６１の内向きフランジ部６３の内周端を配置する。ここで、外輪２４と構成片６０とが低精度にすきま嵌めされ、外輪２７と構成片６１とが低精度にすきま嵌めされる。そして、構成片６０を保持するアンギュラ軸受２１の内輪２３を、圧入面１７に圧入し、構成片６１を保持するアンギュラ軸受２２の内輪２６を、圧入面１８に圧入する。このように、内輪２３，２６をスリーブ１１に圧入する過程で、構成片６０と構成片６１とが接触し、その後、内輪２３，２６の圧入段階の進行に伴い、外輪２４，２７からリング３７を軸線Ａ１に沿った方向で圧縮する荷重が加えられる。このようにして、リング３７が弾性変形し、その反力で外輪２４，２７を軸線Ａ１に沿った方向で押し広げる向きの荷重が発生する。

さらに、図１１に示すように、内輪２３の端面が段部１９に接触し、内輪２６の端面が段部２０に接触した時点で、内輪２３，２６をスリーブ１１に圧入する「圧入工程」が終了する。このような作用により、具体例３においても圧入工程で、アンギュラ軸受２１，２２に予圧が付与される。ついで、壁片３０，３１を同軸上に配置して近づけ、図１０に示すように軸孔３３内に外輪２４を挿入し、かつ、軸孔３４内に外輪２７を挿入する。このように、軸孔３３内に外輪２４を挿入し、かつ、軸孔３４内に外輪２７を挿入する工程が、「挿入工程」である。また、具体例３においても、外輪２４と壁片３０との関係、外輪２７と壁片３１との関係は、「高精度のすきま嵌め」である。そして、壁片３０と壁片３１とが接触した時点で、「挿入工程」が終了し、中間壁２９をケーシング２に固定する。このように、具体例３においても、「圧入工程」の終了後に「挿入工程」をおこなうため、具体例１と同様の効果を得られる。また、具体例３において、具体例１と同様の構成部分については、具体例１と同様の効果を得られる。この具体例３においては、リング３７が、この発明の荷重付与部材に相当する。そして、リング３７は、軸線Ａ１に沿った方向で２個に分割された構成片６０，６１を有している。

なお、各具体例において、トロイダル型無段変速機１の組立工程の終了（完了）とは、スリーブ１１に対してアンギュラ軸受２１，２２を取り付け、かつ、アンギュラ軸受２１，２２に対して予圧を与え、かつ、軸孔３３に外輪２４を挿入し、かつ、軸孔３４に外輪２７を挿入し、かつ、中間壁２９をケーシング２に固定する工程の終了することの意味、図２に示された全ての部品の組立が完了することの意味の両方を含む。また、各具体例において、「高精度のすきま嵌め」および「低精度のすきま嵌め」は、共に具体的なすき間量を意味する用語ではなく、「低精度」の場合に比べて「高精度」の場合の方が、軸線Ａ１を中心とする「半径方向のすき間量」が少なく構成されるという、すき間量の相対的関係（多・少）を意味する。また、各具体例において、トロイダル型無段変速機１の組み立て作業は、軸線Ａ１をほぼ垂直にした状態、またはほぼ水平にした状態のいずれでも、実行可能である。また、各具体例において、スリーブとしては、軸受機械構造用合金鋼、機械構造用炭素鋼などを用いることが可能である。リングに用いる金属材料としては、圧延鋼板を用いることが可能である。さらに、軸受に用いる金属材料としては、ホワイトメタル、アルミ合金、バビッドメタルなどが挙げられる。

この発明のトロイダル型無段変速機の具体例１の要部を示す断面図である。 この発明のトロイダル型無段変速機の一例を示し、軸線に沿った方向における断面図である。 図１に示されたトロイダル型無段変速機の組み立て過程を示す断面図である。 図１に示されたトロイダル型無段変速機の組み立て過程を示す断面図である。 図１に示されたトロイダル型無段変速機の組み立て過程を示す断面図である。 図１に示されたトロイダル型無段変速機に用いるリングの斜視図である。 この発明のトロイダル型無段変速機の具体例２の要部を示す断面図である。 図７に示されたトロイダル型無段変速機の組み立て過程を示す断面図である。 図７に示されたトロイダル型無段変速機の組み立て過程を示す断面図である。 この発明のトロイダル型無段変速機の具体例３の要部を示す断面図である。 図１０に示されたトロイダル型無段変速機の組み立て過程を示す断面図である。

符号の説明

１…トロイダル型無段変速機、 ３…入力軸、 ５…入力ディスク、 ６…出力ディスク、 １１…スリーブ、 １５，４５…歯車、 ２１，２２…アンギュラ軸受、 ２３，２６…内輪、 ２４，２７…外輪、 ２５，２８…転動体、 ２９…中間壁、 ３７…リング、 ３０，３１…壁片、 ３３，３４…軸孔、 ４１…開口部、 ５２…皿ばね、 ６０，６１…構成片、 Ａ１…軸線。

Claims (7)

1. パワーローラとの間で動力伝達をおこなうディスクが一体回転可能に取り付けられる動力伝達部材を用意し、内輪および外輪の間に転動体を介在させた軸受を用意し、前記外輪を保持する支持機構を用意するとともに、
   前記内輪を前記動力伝達部材の外周に圧入する圧入工程と、
   前記外輪を前記支持機構の軸孔に挿入する挿入工程と、
   前記外輪に軸線に沿った方向の荷重を与えることにより、前記転動体を外輪および内輪に押し付ける予圧を付与する予圧付与工程と
   をおこなうトロイダル型無段変速機の組み立て方法において、
   前記支持機構とは別部品として構成され、かつ、前記外輪に荷重を与える荷重付与部材を用意し、前記圧入工程をおこなった後に前記挿入工程をおこなうとともに、前記圧入工程が開始されてから、前記挿入工程が終了するまでの間に、前記予圧付与工程をおこなうことを特徴とするトロイダル型無段変速機の組み立て方法。
2. 前記動力伝達部材に駆動歯車が形成され、前記軸受が２個用意されるとともに、
   前記圧入工程で、２個の軸受の内輪は、前記軸線に沿った方向で前記駆動歯車の両側に圧入されるとともに、
   前記予圧付与工程では、前記軸線に沿った方向で２個の軸受の外輪により前記荷重付与部材が挟み付けられ、その反力で前記２個の軸受の外輪同士を、前記軸線に沿った方向で離れさせようとする向きの予圧が与えられ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の組み立て方法。
3. 前記軸線に沿った方向で２分割され、かつ、それぞれ軸孔を有する構成片を備えた支持機構を用意するとともに、
   前記挿入工程では、前記２個の軸受の外輪が、前記２個の構成片の軸孔にそれぞれ挿入され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の組み立て方法。
4. パワーローラとの間で動力伝達をおこなうディスクが一体回転可能に取り付けられる動力伝達部材と、この動力伝達部材の外周に圧入される内輪を有し、かつ、この内輪と外輪との間に転動体を介在させた軸受と、前記外輪が挿入される軸孔を有する支持機構とを備えており、
   前記外輪に軸線に沿った方向の荷重が与えられて、前記転動体を外輪および内輪に押し付ける予圧が付与されている構成のトロイダル型無段変速機において、
   前記支持機構とは別部品として構成され、かつ、前記外輪に荷重を与える荷重付与部材を備えていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
5. 前記ディスクが出力ディスクであり、動力源の動力が伝達され、かつ、出力ディスクと同軸上に配置される入力ディスクが設けられており、この入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラが挟持される構成を有しており、これらの入力ディスクおよび出力ディスクおよびパワーローラを有する無段変速部が２組設けられており、
   前記動力伝達部材に駆動歯車が形成され、前記軸受は、前記軸線に沿った方向で前記駆動歯車の両側に取り付けられる２個の軸受であるとともに、
   前記２個の軸受の外輪により前記荷重付与部材が挟み付けられ、その反力で前記２個の軸受の外輪同士を、前記軸線に沿った方向で離れさせようとする向きの予圧が与えられるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のトロイダル型無段変速機。
6. 前記支持機構は、前記軸線に沿った方向に２分割され、かつ、それぞれ軸孔を有する２個の構成片を備えているとともに、前記２個の軸受の外輪が、前記２個の構成片の軸孔にそれぞれ挿入されていることを特徴とする請求項５に記載のトロイダル型無段変速機。
7. 前記荷重付与部材は前記軸線を中心として環状に構成されており、前記荷重付与部材には、前記駆動歯車に噛合する従動歯車が配置される開口部が形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載のトロイダル型無段変速機。

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