JP2012189199A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、コスト低廉化を図り易く、しかも変速動作を安定させられる構造を実現する。
【解決手段】各トラニオン7b、7b毎に1対ずつ設けた各段差面26、26同士の間隔Dを、各外輪16b、16bの外径d0よりも大きくする。これら各段差面26、26とこれら各外輪16b、16bの外周面との間に、押圧駒27、27とアンカ駒28、28とを設置する。このうちの押圧駒27、27を、圧縮コイルばね37、37により、前記各外輪16b、16bに向けて押圧する。この押圧方向と、運転時に加わる力2Ftの作用方向とを一致させて、各パワーローラ6a、6aが支持梁部23、23の軸方向に変位するのを防止し、前記課題を解決する。
【選択図】図1
【解決手段】各トラニオン7b、7b毎に1対ずつ設けた各段差面26、26同士の間隔Dを、各外輪16b、16bの外径d0よりも大きくする。これら各段差面26、26とこれら各外輪16b、16bの外周面との間に、押圧駒27、27とアンカ駒28、28とを設置する。このうちの押圧駒27、27を、圧縮コイルばね37、37により、前記各外輪16b、16bに向けて押圧する。この押圧方向と、運転時に加わる力2Ftの作用方向とを一致させて、各パワーローラ6a、6aが支持梁部23、23の軸方向に変位するのを防止し、前記課題を解決する。
【選択図】図1
Description
この発明は、例えば車両(自動車)用の自動変速機、建設機械(建機)用の自動変速機、航空機(固定翼機、回転翼機、飛行船等)等で使用されるジェネレータ(発電機)用の自動変速機、ポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の自動変速機として利用する、ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機の改良に関する。
自動車用変速装置としてハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機を使用する事が、特許文献1〜4等の多くの刊行物に記載されると共に一部で実施されていて周知である。又、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせて変速比の調整幅を広くする構造も、特許文献5等、やはり多くの刊行物に記載されて、従来から広く知られている。図13〜14は、これら各特許文献に記載されて従来から広く知られているトロイダル型無段変速機の第1例を示している。この従来構造の第1例の場合、入力回転軸1の両端寄り部分の周囲に1対の入力ディスク2、2を、それぞれがトロイド曲面である内側面同士を互いに対向させた状態で、前記入力回転軸1と同期した回転を自在に支持している。又、この入力回転軸1の中間部周囲に出力筒3を、この入力回転軸1に対する回転を自在に支持している。又、この出力筒3の外周面には、軸方向中央部に出力歯車4を固設すると共に、軸方向両端部に1対の出力ディスク5、5を、スプライン係合により、前記出力筒3と同期した回転を自在に支持している。又、この状態で、それぞれがトロイド曲面である、前記両出力ディスク5、5の内側面を、前記両入力ディスク2、2の内側面に対向させている。
又、前記両入力ディスク2、2と前記両出力ディスク5、5との間に、それぞれの周面を球状凸面とした複数個のパワーローラ6、6を挟持している。これら各パワーローラ6、6は、それぞれトラニオン7、7に回転自在に支持されており、これら各トラニオン7、7は、それぞれ前記各ディスク2、5の中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸8、8を中心とする揺動変位自在に支持されている。即ち、これら各トラニオン7、7は、それぞれの軸方向両端部に互いに同心に設けられた1対の傾転軸8、8と、これら各傾転軸8、8同士の間に存在する支持梁部9、9とを備えており、これら各傾転軸8、8が、支持板10、10に対し、ラジアルニードル軸受11、11を介して枢支されている。
又、前記各パワーローラ6、6は、前記各トラニオン7、7を構成する支持梁部9、9の内側面に、基半部と先半部とが互いに偏心した支持軸12、12と、複数の転がり軸受とを介して、これら各支持軸12、12の先半部回りの回転、及び、これら各支持軸12、12の基半部を中心とする若干の揺動変位自在に支持されている。この様な各パワーローラ6、6の外側面と、前記各トラニオン7、7を構成する支持梁部9、9の内側面との間には、それぞれが前記複数の転がり軸受の一部である、スラスト玉軸受13、13と、スラストニードル軸受14、14とを、前記各パワーローラ6、6の側から順番に設けている。このうちのスラスト玉軸受13、13は、前記各パワーローラ6、6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6、6の回転を許容するものである。これら各スラスト玉軸受13、13は、前記各パワーローラ6、6の外側面に形成された内輪軌道15と、外輪16の内側面に形成された外輪軌道17との間に複数個の玉18、18を、転動自在に設けて成る。又、前記各スラストニードル軸受14、14は、前記各パワーローラ6、6から前記各スラスト玉軸受13、13を構成する外輪16、16に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら各外輪16、16及び前記各支持軸12、12の先半部が、これら各支持軸12、12の基半部を中心に揺動する事を許容するものである。
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、駆動軸19により一方(図13の左方)の入力ディスク2を、押圧装置20を介して回転駆動する。この結果、前記入力回転軸1の両端部に支持された1対の入力ディスク2、2が、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、前記各パワーローラ6、6を介して前記両出力ディスク5、5に伝わり、前記出力歯車4から取り出される。前記入力回転軸1と前記出力歯車4との間の変速比を変える場合は、油圧式のアクチュエータ21、21により前記各トラニオン7、7を前記各傾転軸8、8の軸方向に変位させる。この結果、前記各パワーローラ6、6の周面と前記各ディスク2、5の内側面との転がり接触部(トラクション部)に作用する、接線方向の力の向きが変化する(転がり接触部にサイドスリップが発生する)。そして、この力の向きの変化に伴って前記各トラニオン7、7が、自身の傾転軸8、8を中心に揺動し、前記各パワーローラ6、6の周面と前記各ディスク2、5の内側面との接触位置が変化する。これら各パワーローラ6、6の周面を、前記両入力ディスク2、2の内側面の径方向外寄り部分と、前記両出力ディスク5、5の内側面の径方向内寄り部分とに転がり接触させれば、前記入力回転軸1と前記出力歯車4との間の変速比が増速側になる。これに対して、前記各パワーローラ6、6の周面を、前記両入力ディスク2、2の内側面の径方向内寄り部分と、前記両出力ディスク5、5の内側面の径方向外寄り部分とに転がり接触させれば、前記入力回転軸1と前記出力歯車4との間の変速比が減速側になる。
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、動力の伝達に供される各部材、即ち、前記入力、出力各ディスク2、5と前記各パワーローラ6、6とが、前記押圧装置20が発生する押圧力に基づいて弾性変形する。そして、この弾性変形に伴って、前記入力、出力各ディスク2、5が軸方向に変位する。又、前記押圧装置20が発生する押圧力は、前記トロイダル型無段変速機により伝達するトルクが大きくなる程大きくなり、それに伴って前記各部材2、5、6の弾性変形量も多くなる。従って、前記トルクの変動に拘らず、前記入力、出力各ディスク2、5の内側面と前記各パワーローラ6、6の周面との接触状態を適正に維持する為に、前記各トラニオン7、7に対して前記各パワーローラ6、6を、前記各ディスク2、5の軸方向に変位させる機構が必要になる。上述した従来構造の第1例の場合には、前記各パワーローラ6、6を支持した前記各支持軸12、12の先半部を、同じく基半部を中心として揺動変位させる事により、前記各パワーローラ6、6を前記軸方向に変位させる様にしている。
上述の様な従来構造の第1例の場合、前記各パワーローラ6、6を前記軸方向に変位させる為の構造が複雑で、部品製作、部品管理、組立作業が何れも面倒になり、コストが嵩む事が避けられない。この様な問題を解決する為の技術として前記特許文献3には、図15〜20に示す様な構造が記載されている。本発明は、この図15〜20に示した従来構造の第2例を改良するものであるから、次に、この従来構造の第2例に就いて説明する。この従来構造の第2例の特徴は、トラニオン7aに対してパワーローラ6aを、入力、出力各ディスク2、5(図13参照)の軸方向の変位を可能に支持する部分の構造にあり、トロイダル型無段変速機全体としての構造及び作用は、前述の図13〜14に示した従来構造の第1例と同様である。
前記従来構造の第2例を構成するトラニオン7aは、両端部に互いに同心に設けられた1対の傾転軸8a、8bと、これら両傾転軸8a、8b同士の間に存在し、少なくとも入力、出力各ディスク2、5(図13参照)の径方向(図16、18〜20の上下方向)に関する内側(図16、18〜20の上側)の側面を円筒状凸面22とした、支持梁部23とを備える。前記両傾転軸8a、8bは、それぞれラジアルニードル軸受11a、11aを介して、支持板10、10(図14参照)に、揺動を可能に支持する。
又、前記円筒状凸面22の中心軸イは、図16、19に示す様に、前記両傾転軸8a、8bの中心軸ロと平行で、これら両傾転軸8a、8bの中心軸ロよりも、前記各ディスク2、5の径方向に関して外側(図16、18〜20の下側)に存在する。又、前記支持梁部23とパワーローラ6aの外側面との間に設けるスラスト玉軸受13aを構成する外輪16aの外側面に、部分円筒面状の凹部24を、この外側面を径方向に横切る状態で設けている。そして、この凹部24と、前記支持梁部23の円筒状凸面22とを係合させ、前記トラニオン7aに対して前記外輪16aを、前記各ディスク2、5の軸方向に関する揺動変位を可能に支持している。
又、前記外輪16aの内側面中央部に支持軸12aを、この外輪16aと一体に固設して、前記パワーローラ6aをこの支持軸12aの周囲に、ラジアルニードル軸受25を介して、回転自在に支持している。更に、前記トラニオン7aの内側面のうち、前記支持梁部23の両端部と1対の傾転軸8a、8bとの連続部に、互いに対向する1対の段差面26、26を設けている。そして、これら両段差面26、26と、前記スラスト玉軸受13aを構成する外輪16aの外周面とを、当接若しくは近接対向させて、前記パワーローラ6aからこの外輪16aに加わるトラクション力を、何れかの段差面26、26で支承可能としている。
上述の様に構成する従来構造の第2例のトロイダル型無段変速機によれば、前記パワーローラ6aを前記各ディスク2、5の軸方向に変位させて、構成各部材の弾性変形量の変化に拘らず、このパワーローラ6aの周面と前記各ディスク2、5との接触状態を適正に維持できる構造を、簡単で低コストに構成できる。
即ち、トロイダル型無段変速機の運転時に、入力、出力各ディスク2、5、各パワーローラ6aの弾性変形に基づき、これら各パワーローラ6aをこれら各ディスク2、5の軸方向に変位させる必要が生じると、これら各パワーローラ6aを回転自在に支持している前記スラスト玉軸受13aの外輪16aが、外側面に設けた部分円筒面状の凹部24と支持梁部23の円筒状凸面22との当接面を滑らせつつ、この円筒状凸面22の中心軸イを中心として揺動変位する。この揺動変位に基づき、前記各パワーローラ6aの周面のうちで、前記各ディスク2、5の軸方向片側面と転がり接触する部分が、これら各ディスク2、5の軸方向に変位し、前記接触状態を適正に維持する。
即ち、トロイダル型無段変速機の運転時に、入力、出力各ディスク2、5、各パワーローラ6aの弾性変形に基づき、これら各パワーローラ6aをこれら各ディスク2、5の軸方向に変位させる必要が生じると、これら各パワーローラ6aを回転自在に支持している前記スラスト玉軸受13aの外輪16aが、外側面に設けた部分円筒面状の凹部24と支持梁部23の円筒状凸面22との当接面を滑らせつつ、この円筒状凸面22の中心軸イを中心として揺動変位する。この揺動変位に基づき、前記各パワーローラ6aの周面のうちで、前記各ディスク2、5の軸方向片側面と転がり接触する部分が、これら各ディスク2、5の軸方向に変位し、前記接触状態を適正に維持する。
前述した通り、前記円筒状凸面22の中心軸イは、変速動作の際に各トラニオン7aの揺動中心となる傾転軸8a、8bの中心軸ロよりも、前記各ディスク2、5の径方向に関して外側に存在する。従って、前記円筒状凸面22の中心軸イを中心とする揺動変位の半径は、前記変速動作の際の揺動半径よりも大きく、前記両入力ディスク2、2と前記両出力ディスク5、5との間の変速比の変動に及ぼす影響は少ない(無視できるか、容易に修正できる範囲に留まる)。
図15〜20に示した従来構造の第2例の場合、図13〜14に示した同第1例に比べて、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、コスト低廉化を図り易いが、変速動作を安定させる面からは、改良の余地がある。この理由は、前記各支持梁部23を中心とする前記各外輪16aの揺動変位を円滑に行わせる為、これら各支持梁部23の両端部分に1対ずつ設けた、前記各段差面26、26同士の間隔Dを、前記各外輪16aの外径dよりも少し大きく(D>d)する為である。これら各外輪16a、及び、この外輪16aと同心に支持された前記各パワーローラ6aは、前記間隔Dと前記外径dとの差(D−d)分だけ、前記各支持梁部23の軸方向に変位可能になる。
一方、トロイダル型無段変速機を搭載した車両の運転時、前記各パワーローラ6aには前記各ディスク2、5から、加速時と減速時(エンジンブレーキの作動時)とで逆方向の力(トロイダル型無段変速機の技術分野で周知の「2Ft」)が加わる。そして、この力2Ftにより、前記各パワーローラ6aが、前記各外輪16aと共に、前記各支持梁部23の軸方向に変位する。この変位の方向は、前述した各アクチュエータ21、21による各トラニオン7、7(図14参照)の変位方向と同じであり、変位量が0.1mm程度であっても、変速動作が開始される可能性を生じる。そして、この様な原因で変速動作が開始された場合には、運転動作とは直接関連しない変速動作となり、何れ修正されるにしても、運転者に違和感を与える。特に、トロイダル型無段変速機が伝達するトルクが低い状態で、上述の様な、運転者が意図しない変速が行なわれると、運転者に与える違和感が大きくなり易い。
上述の様にして生じる、運転動作とは直接関連しない変速動作の発生を抑える為には、前記間隔Dと前記外径dとの差(D−d)を僅少に(例えば数十μm程度に)抑える事が考えられる。但し、ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機の運転時には、トラクション部から前記各パワーローラ6a、前記各外輪16aを介して前記各支持梁部23に加わるスラスト荷重により、前記各トラニオン7aが、図21に誇張して示す様に、前記各外輪16aを設置した側が凹となる方向に弾性変形する。そして、この弾性変形の結果、前記各トラニオン7a毎に1対ずつ設けた段差面26、26同士の間隔が縮まる。この様な状態でも、これら両段差面26、26同士の間隔Dが前記各外輪16aの外径d以下にならない様にする為には、通常状態(前記各トラニオン7aが弾性変形していない状態)での、前記間隔Dと前記外径dとの差を或る程度確保する必要がある。この結果、特に違和感が大きくなり易い、低トルクでの運転時に、上述の様な、運転動作とは直接関連しない変速動作が発生し易くなる。
本発明は、上述の様な事情に鑑み、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、コスト低廉化を図り易く、しかも変速動作を安定させられる構造を実現すべく発明したものである。
本発明のトロイダル型無段変速機は、少なくとも1対のディスクと、複数のトラニオンと、これら各トラニオンと同数のパワーローラと、同じく同数組の転がり軸受とを備える。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、前記各トラニオン毎に1対ずつ設けた各段差面同士の間隔が、前記各スラスト転がり軸受を構成する外輪の外径よりも大きい。又、前記各外輪を径方向両側から挟む位置に存在する、これら各外輪毎に1対ずつの段差面のうちの一方の段差面と前記外輪の外周面との間部分に弾性部材を設置し、この弾性部材によりこの外輪を他方の段差面に向け押圧している。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、前記各トラニオン毎に1対ずつ設けた各段差面同士の間隔が、前記各スラスト転がり軸受を構成する外輪の外径よりも大きい。又、前記各外輪を径方向両側から挟む位置に存在する、これら各外輪毎に1対ずつの段差面のうちの一方の段差面と前記外輪の外周面との間部分に弾性部材を設置し、この弾性部材によりこの外輪を他方の段差面に向け押圧している。
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、コスト低廉化を図り易く、しかも変速動作を安定させられる構造を実現できる。
このうちのコスト低廉化は、前述の図15〜20に示した従来構造の第2例と同様の理由により、図り易い。
又、変速動作の安定化は、弾性部材により外輪を他方の段差面に向け押圧し、この外輪がトラニオンに対して、支持梁部の軸方向に変位しにくくする事により図れる。
このうちのコスト低廉化は、前述の図15〜20に示した従来構造の第2例と同様の理由により、図り易い。
又、変速動作の安定化は、弾性部材により外輪を他方の段差面に向け押圧し、この外輪がトラニオンに対して、支持梁部の軸方向に変位しにくくする事により図れる。
[実施の形態の第1例]
図1は、請求項1、6〜8に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の特徴は、変速動作を安定させるべく、各トラニオン7b、7bの支持梁部23、23に対してスラスト玉軸受13b、13bの外輪16b、16bを、これら各支持梁部23、23の軸方向に軽い力で変位しない様にする為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図15〜20に示した従来構造の第2例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
図1は、請求項1、6〜8に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の特徴は、変速動作を安定させるべく、各トラニオン7b、7bの支持梁部23、23に対してスラスト玉軸受13b、13bの外輪16b、16bを、これら各支持梁部23、23の軸方向に軽い力で変位しない様にする為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図15〜20に示した従来構造の第2例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
本例の構造の場合、前記各外輪16b、16bの外径(或いは、これら各外輪16b、16bの径方向反対側2箇所位置に形成した、互いに平行な1対の平坦面同士の間隔)d0を、前記各トラニオン7b、7b毎に1対ずつ設けた段差面26、26同士の間隔Dよりも十分に(次述する各駒27、28の主部29の2個分の厚さよりも大きな寸法分)小さくしている。そして、これら各段差面26、26と前記各外輪16b、16bの外周面との間に、押圧駒27、27とアンカ駒28、28とを設置している。これら各押圧駒27、27と各アンカ駒28、28とは、前記各外輪16b、16bを径方向反対側から挟む状態で、前記各トラニオン7b、7b毎に、それぞれ1対ずつ配置している。
前記各押圧駒27、27と前記各アンカ駒28、28とは、互いに同じ形状を有するもので、それぞれが、主部29と凸部30とを備える。このうちの主部29は、前記各段差面26、26と前記各外輪16b、16bの外周面との間に配置されるもので、前記各段差面26、26と当接する面を静止側平坦面31とし、前記各外輪16b、16bの外周面と当接する面を摺動側平坦面32としている。この摺動側平坦面32は、前記各外輪16b、16bが前記各支持梁部23、23を中心として揺動変位する際に、これら各外輪16b、16bの外周面の一部と摺接する。又、前記主部29のうちで前記支持梁部23の外周面に対向する面を、この支持梁部23の外周面に沿った形状を有する、凹曲面33としている。更に、前記凸部30は、円柱状で、前記主部29のうちの静止側平坦面31を設けた側で、且つ、この静止側平坦面31よりもパワーローラ6aに寄った側から、前記各外輪16b、16bと反対側に突設されている。これら各外輪16b、16bの周方向に関する、前記凸部30の形成位置は、前記主部29の中央位置としている。
又、前記各トラニオン7b、7bの両端部に互いに同心に設けた傾転軸8a、8bの中心部に、それぞれ保持孔34a、34bを形成している。これら各保持孔34a、34bのうち、アクチュエータ21、21(図14参照)により押し引きする為のロッド35を設置した側の傾転軸8aに形成した保持孔34aは、この傾転軸8aの内端面(前記各外輪16b、16bに対向する面)にのみ開口する、有底の円孔としている。これに対して、逆側の傾転軸8bに形成した保持孔34bはこの傾転軸8bの両端面に開口する、断面円形の貫通孔としている。この理由は、ボール盤等の一般的な工作機械により、これら各保持孔34a、34bの加工を可能にする為である。そして、貫通孔である保持孔34bの外半部に、円柱状の盲栓36を、締り嵌めで内嵌固定して、この保持孔34bに関しても、実質的に有底の円孔としている。
前記各押圧駒27、27と前記各アンカ駒28、28とは、それぞれの凸部30を前記各保持孔34a、34bの内端面側開口部に、がたつきなく、但しこれら各保持孔34a、34bの軸方向の変位を可能に内嵌している。又、前記各押圧駒27、27を構成する凸部30、30の先端面と、前記保持孔34aの奥端面又は前記盲栓36の内端面との間に、特許請求の範囲に記載した弾性部材である、圧縮コイルばね37、37を設けている。そして、これら各圧縮コイルばね37、37の弾力により、前記各押圧駒27、27の主部29、29を、前記各外輪16b、16bの外周面に押圧している。
前記各押圧駒27、27により前記各外輪16b、16bの外周面を押圧する方向は、トロイダル型無段変速機の運転時に、前記入力、出力各ディスク2、5から前記各パワーローラ6a、6aを介して前記各外輪16b、16bに加わる力2Ftの作用方向と同じとしている。即ち、前記トロイダル型無段変速機の運転時に前記各外輪16b、16bにはトラクション部から、前記各ディスク2、5の回転方向に関して同じ方向の力2Ftが加わる。図1の構造では、前記入力ディスク2が、矢印αで示す様に時計方向に、前記出力ディスク5が反時計方向にそれぞれ回転する。そして、エンジンから駆動輪に動力を伝達する状態では、一方{図1の左側(A)}の外輪16bには図1で上向きの、他方{図1の右側(B)}の外輪16bには図1で下向きの、それぞれ力2Ftが加わる。前記各ディスク2、5同士の間に配置した1対のトラニオン7b、7bの設置方向は、前記回転方向に関して互いに逆向きであるから、一方のトラニオン7bに関しては、押圧駒28及び圧縮コイルばね37を、有底の保持孔34a部分に組み付けている。これに対して、他方のトラニオン7bに関しては、押圧駒28及び圧縮コイルばね37を、貫通孔である保持孔34bのうちで、前記盲栓36により塞がれていない、内半部分に組み付けている。
尚、前記各押圧駒27、27及び前記各アンカ駒28、28としては、互いに同種の(同一の形状及び寸法を有する)部品を使用する。そして、このうちのアンカ駒28、28は、トロイダル型無段変速機の運転時に、前記力2Ftを支承する。更に、前記各外輪16b、16bが前記各支持梁部23、23を中心として揺動変位する際に、これら各外輪16b、16bの外周面と摺接する。前記各アンカ駒28、28は、前記力2Ftを支承する必要上、大きな耐圧縮性能を有する(降伏応力が大きな)金属材料により造る。又、前記揺動変位を円滑に行わせる為に、摩擦係数の低い材料により造る事が好ましい。これらの事を考慮すると、前記各アンカ駒28、28(及び同種の部品を使用する前記各押圧駒27、27)を、含油メタルの如き、低摩擦材により造る事が好ましい。
更に、前記各アンカ駒28、28の摺動側平坦面32、32と、前記各外輪16b、16bの外周面との摺接部は、前記力2Ftが加わった状態で、前記各支持梁部23、23を中心とする、これら各外輪16b、16bの揺動変位を許容する必要がある。従って、前記各摺接部の面圧を低く抑えるべく、これら各外輪16b、16bの径方向反対側2箇所位置に互いに平行な1対の平坦面を形成し、これら各平坦面と前記各摺動側平坦面32、32とを摺接させる事が好ましい。
上述の様に構成する本例のトロイダル型無段変速機の運転時、エンジンから駆動輪に動力を伝達する状態では、前記各外輪16b、16bに対する力の作用方向が、前記力2Ftと前記各圧縮コイルばね37、37とで一致する。この為、前記各支持梁部23、23の軸方向に関する、前記各トラニオン7b、7bと前記各外輪16b、16bとの位置関係が一義的に定まる。言い換えれば、前記外径(或いは間隔)d0及び前記各駒27、28の主部30の厚さtの合計と、前記間隔Dとの差(D−d0−2t)に拘らず、前記各外輪16b、16bが前記各トラニオン7b、7bに対し、前記各支持梁部23、23の軸方向に変位する事はない。この為、運転動作とは直接関連しない変速動作が発生する事を防止して、変速動作の安定化を図れる。又、前記差(D−d0−2t)を十分に確保して、大きなトルクを伝達する際にも、前記各外輪16b、16bを前記各トラニオン7b、7bに対し、円滑に揺動変位させられる。
尚、制動時(エンジンブレーキの作動時)には、前記力2Ftの作用方向と前記各圧縮コイルばね37、37の弾力の作用方向とが逆になる。但し、この場合でも、これら各圧縮コイルばね37、37の弾力を或る程度大きくしておけば、前記各アンカ駒28、28の摺動側平坦面32、32と前記各外輪16b、16bの外周面とを当接したままの状態にして、変速動作の安定化を図れる。制動時に加わる、前記力2Ftが大きくなると、運転動作とは直接関連しない変速動作が発生する可能性があるが、この場合には、トロイダル型無段変速機を通過するトルクが大きく、しかも、制動時である為、運転者に与える違和感はあまり問題とはならない。
[実施の形態の第2例]
図2〜6は、請求項1、2に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、弾性部材である板ばね38を、トラニオン7cに設けた1対の段差面26、26のうちの一方(図2の上方)の段差面26と、外輪16cの外周面のうちの径方向一端部との間に、直接設置している。又、他方(図2の下方)の段差面と、この外輪16cの外周面の径方向他端部とを、直接当接させている。上述した実施の形態の第1例に設けていた、押圧駒27及びアンカ駒28(図1参照)は、何れも設けていない。
図2〜6は、請求項1、2に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、弾性部材である板ばね38を、トラニオン7cに設けた1対の段差面26、26のうちの一方(図2の上方)の段差面26と、外輪16cの外周面のうちの径方向一端部との間に、直接設置している。又、他方(図2の下方)の段差面と、この外輪16cの外周面の径方向他端部とを、直接当接させている。上述した実施の形態の第1例に設けていた、押圧駒27及びアンカ駒28(図1参照)は、何れも設けていない。
前記板ばね38は、ばね鋼等の帯状の弾性金属板を部分円弧状に曲げ形成して成る。この様な板ばね38を設置する為、前記外輪16cの外周面のうちの径方向一端部で前記一方の段差面26と対向する部分に、保持凹部39を形成している。この保持凹部39は、前記外輪16cの一部を削り取る事により、円周方向に隣り合う部分よりも径方向内方に凹ませたもので、底面を平坦面としている。又、前記保持凹部39の径方向に関する深さH(図4参照)は、前記板ばね38の自由状態での厚さTよりも浅く、この板ばね38を構成する前記弾性金属板の厚さt{図5の(B)参照}よりも深い(T>H>t)。
従って、この板ばね38を前記保持凹部39内に、両端部をこの保持凹部39の底面に当接させた状態で設置すると、前記板ばね38の自由状態では、この板ばね38の中央部(凸湾曲面)が、前記外輪16cの外周面よりも径方向外方に、十分に(前記両段差面26、26同士の間隔と前記外輪16cの外径との差よりも大きく)突出する。そして、この状態では、この外輪16cの外周面の径方向他端部と前記他方の段差面26とを、隙間なく当接させる。尚、図2は、前述の実施の形態の第1例に於ける、図1の(B)に対応する部分を表している為、前記板ばね38を前記外輪16cの上側に設けて、この外輪16cを下方に押圧している。これに対して、図1の(A)に対応する部分に関しては、板ばねを外輪の下側に設けて、この外輪を上方に押圧する。
尚、図示の様に、板ばね38を上側に設ける場合には、前記外輪16cの外周面の径方向他端部を前記他方の段差面26に押し付ける方向に作用する力が、トラクション力(2Ft)と、前記トラニオン7c及び外輪16c等の重量に見合う力との和になる。これに対して、板ばねを下側に設ける場合には、この板ばねは、トラニオン及び外輪等の重量を支える事になる為、外輪の外周面の径方向他端部を前記他方の段差面に押し付ける方向に作用する力は、トラクション力とトラニオン及び外輪等の重量に見合う力との差になる。従って、前記板ばねを下側に設ける場合には、図示の例の様に上側に設ける場合に比べて、この重量の2倍分だけ大きな弾力を有するものを使用する事が好ましい。各トラニオン7cを上下方向に配置する場合には、左右の板ばね38の弾力に、上記重量の2倍分の差を設ければ、左右のトラニオン7cを押圧する力がほぼ均等になって、バランスの良い設計となる。この点は、前述した実施の形態の第1例の圧縮コイルばね37、37の場合も同様である。
本例の場合も、入力ディスク及び出力ディスクの回転方向と、前記板ばね38による外輪16cの押圧方向との関係は、前記実施の形態の第1例と同様であるから、運転動作とは直接関連しない変速動作が発生する事を防止して、変速動作の安定化を図れる。本例の場合には、前述した実施の形態の第1例の場合に比べて構造が簡単であり、小型化並びに低コスト化を図れる。
又、強いエンジンブレーキが作動した場合の如く、前記外輪16cが前記板ばね38の弾力の付与方向と逆方向に、大きな力で変位した場合、この板ばね38の撓み量(弾性的圧縮量)が大きくなる。この場合でも、前記保持凹部39の深さDと前記弾性金属板の厚さtの関係で、前記板ばね38が完全に押し潰される事はない。この為、この板ばね38の耐久性を十分に確保できる。即ち、板ばね等の金属ばねは、完全に押し潰される状態が繰り返されると、比較的早期にへたる(弾力が低下する)事が知られているが、本例の構造は、この様な原因でのへたりを防止できる。
[実施の形態の第3例]
図7〜11は、請求項1、3に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合も上述した実施の形態の第2例の場合と同様に、弾性部材として、弾性金属板を部分円弧状に湾曲させた板ばね38を使用している。特に、本例の場合には、この板ばね38を外輪16dの外周面のうちで一方の段差面26と対向する部分に、ばねホルダ40を介して設置している。このばねホルダ40は、焼結金属製の含油メタルの如く、優れた耐圧縮性及び耐摩耗性を有し、且つ、摩擦係数の低い材料により造っている。この様なばねホルダ40には、上述した実施の形態の第2例で外輪16cの外周面に形成した保持凹部39(図5、6参照)と同様の形状及び寸法を有する保持凹部39aを形成している。又、前記ばねホルダ40のうち、この保持凹部39aを形成した面と反対側の面は平坦面としている。
図7〜11は、請求項1、3に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合も上述した実施の形態の第2例の場合と同様に、弾性部材として、弾性金属板を部分円弧状に湾曲させた板ばね38を使用している。特に、本例の場合には、この板ばね38を外輪16dの外周面のうちで一方の段差面26と対向する部分に、ばねホルダ40を介して設置している。このばねホルダ40は、焼結金属製の含油メタルの如く、優れた耐圧縮性及び耐摩耗性を有し、且つ、摩擦係数の低い材料により造っている。この様なばねホルダ40には、上述した実施の形態の第2例で外輪16cの外周面に形成した保持凹部39(図5、6参照)と同様の形状及び寸法を有する保持凹部39aを形成している。又、前記ばねホルダ40のうち、この保持凹部39aを形成した面と反対側の面は平坦面としている。
上述の様なばねホルダ40を設置する為に本例の場合には、前記外輪16dの外周面のうちで一方の段差面26と対向する部分に平坦面41を、この一方の段差面26と平行に形成している。そして、これら平坦面41と段差面26との間に、前記ばねホルダ40と前記板ばね38とを、この平坦面41の側から順番に配置している。そして、この板ばね38の弾力により前記外輪16dを、他方の段差面26に向け、弾性的に押圧している。尚、前記ばねホルダ40と、前記外輪16d又はトラニオン7dとの間には、このばねホルダ40が前記平坦面41と前記段差面26との間から抜け出る事を阻止する為のストッパ機構(図示省略)を設ける。
上述の様に構成する本例の場合には、前記外輪16dと独立して前記ばねホルダ40を設ける為、軸受鋼の如き硬質金属製の外輪16cに直接保持凹部39(図2〜6参照)を形成する場合に比べ、小型・軽量化の面からは多少不利になるが、加工が容易になる事に加えて、板ばねを設置する部分の材質選択の自由度も高くできる。
上述の様に構成する本例の場合には、前記外輪16dと独立して前記ばねホルダ40を設ける為、軸受鋼の如き硬質金属製の外輪16cに直接保持凹部39(図2〜6参照)を形成する場合に比べ、小型・軽量化の面からは多少不利になるが、加工が容易になる事に加えて、板ばねを設置する部分の材質選択の自由度も高くできる。
[実施の形態の第4例]
図12は、請求項1、3、4に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合には、ばねホルダ40aを設置すべく、外輪16eの外周面に形成した平坦面41aが、この外輪16eの軸方向に対し傾斜している。具体的には、この平坦面41aは、この外輪16eの外周面に対し接線方向に形成されてはいるが、この平坦面41aとトラニオン7dに形成した一方の段差面26との間隔が、支持梁部23の側に向かうに従って広くなる方向に傾斜している。そして、前記平坦面41aと前記段差面26との間に設置する前記ばねホルダ40aの片面に関しても、同方向に傾斜している。この様な本例の構造によれば、前記平坦面41aと前記段差面26との間から前記ホルダ40aが、前記支持梁部23から遠ざかる方向に抜け出る事を防止できる。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第3例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
図12は、請求項1、3、4に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合には、ばねホルダ40aを設置すべく、外輪16eの外周面に形成した平坦面41aが、この外輪16eの軸方向に対し傾斜している。具体的には、この平坦面41aは、この外輪16eの外周面に対し接線方向に形成されてはいるが、この平坦面41aとトラニオン7dに形成した一方の段差面26との間隔が、支持梁部23の側に向かうに従って広くなる方向に傾斜している。そして、前記平坦面41aと前記段差面26との間に設置する前記ばねホルダ40aの片面に関しても、同方向に傾斜している。この様な本例の構造によれば、前記平坦面41aと前記段差面26との間から前記ホルダ40aが、前記支持梁部23から遠ざかる方向に抜け出る事を防止できる。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第3例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
本発明は、トロイダル型無段変速機単独で実施できる他、特許文献5に記載されている様な、遊星歯車機構と組み合わせた無段変速装置として実施する事もできる。
1 入力回転軸
2 入力ディスク
3 出力筒
4 出力歯車
5 出力ディスク
6、6a パワーローラ
7、7a、7b、7c、7d トラニオン
8、8a、8b 傾転軸
9 支持梁部
10 支持板
11、11a ラジアルニードル軸受
12、12a 支持軸
13、13a、13b スラスト玉軸受
14 スラストニードル軸受
15 内輪軌道
16、16a、16b、16c、16d、16e 外輪
17 外輪軌道
18 玉
19 駆動軸
20 押圧装置
21 アクチュエータ
22 円筒状凸面
23 支持梁部
24 凹部
25 ラジアルニードル軸受
26 段差面
27 押圧駒
28 アンカ駒
29 主部
30 凸部
31 静止側平坦面
32 揺動側平坦面
33 凹曲面
34a、34b 保持孔
35 ロッド
36 盲栓
37 圧縮コイルばね
38 板ばね
39、39a 保持凹部
40、40a ばねホルダ
41、41a 平坦面
2 入力ディスク
3 出力筒
4 出力歯車
5 出力ディスク
6、6a パワーローラ
7、7a、7b、7c、7d トラニオン
8、8a、8b 傾転軸
9 支持梁部
10 支持板
11、11a ラジアルニードル軸受
12、12a 支持軸
13、13a、13b スラスト玉軸受
14 スラストニードル軸受
15 内輪軌道
16、16a、16b、16c、16d、16e 外輪
17 外輪軌道
18 玉
19 駆動軸
20 押圧装置
21 アクチュエータ
22 円筒状凸面
23 支持梁部
24 凹部
25 ラジアルニードル軸受
26 段差面
27 押圧駒
28 アンカ駒
29 主部
30 凸部
31 静止側平坦面
32 揺動側平坦面
33 凹曲面
34a、34b 保持孔
35 ロッド
36 盲栓
37 圧縮コイルばね
38 板ばね
39、39a 保持凹部
40、40a ばねホルダ
41、41a 平坦面
Claims (8)
- 少なくとも1対のディスクと、複数のトラニオンと、これら各トラニオンと同数のパワーローラと、同じく同数組の転がり軸受とを備え、
このうちの各ディスクは、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、相対回転を自在に支持されたものであり、
前記各トラニオンは、それぞれの両端部に互いに同心に設けられた1対の傾転軸と、これら両傾転軸同士の間に存在し、少なくとも前記各ディスクの径方向に関する内側の側面を、前記両傾転軸の中心軸と平行でこの傾転軸の中心軸よりも前記各ディスクの径方向に関して外側に存在する中心軸を有する、円筒状凸面とした支持梁部とを備えたもので、軸方向に関して前記各ディスクの軸方向側面同士の間位置の円周方向に関して複数箇所に、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心とする揺動変位を自在に設けられており、
前記各パワーローラは、前記各トラニオンの内側面に、それぞれスラスト転がり軸受を介して回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、前記各ディスクの軸方向片側面にそれぞれ当接させており、
前記各スラスト転がり軸受は、前記各トラニオンの支持梁部と前記各パワーローラの外側面との間に設けられたもので、これら各支持梁部側に設けられた外輪と、これら各外輪の内側面に設けられた外輪軌道と前記各パワーローラの外側面に設けられた内輪軌道との間に転動自在に、それぞれ複数個ずつ設けられた転動体とを備えたものであり、
前記各スラスト転がり軸受の外輪は、これら各外輪の外側面に設けられた凹部と前記各支持梁部の円筒状凸面とを係合させると共に、これら各外輪の外周面の一部と、前記トラニオンの一部で前記円筒状凸面を挟む位置に設けた段差面とを係合させる事により、これら各トラニオンに対し、前記各ディスクの軸方向に関する揺動変位を可能に、且つ、これら各ディスクの回転に伴って前記各パワーローラに加わるトルクを支承可能に支持されているトロイダル型無段変速機に於いて、
前記各トラニオンに1対ずつ設けた前記各段差面同士の間隔が前記各外輪の外径よりも大きく、前記各外輪を径方向両側から挟む位置に存在する、これら各外輪毎に1対ずつの段差面のうちの一方の段差面と前記外輪の外周面との間部分に弾性部材を設置し、この弾性部材によりこの外輪を他方の段差面に向け押圧した事を特徴とするトロイダル型無段変速機。 - 前記弾性部材が、弾性金属板を部分円弧状に湾曲させた板ばねであり、前記外輪の外周面のうちで前記一方の段差面と対向する部分に、円周方向に隣り合う部分よりも径方向に凹んだ、前記板ばねの自由状態での厚さよりも浅く、前記弾性金属板の厚さよりも深い保持凹部が設けられていて、前記板ばねがこの保持凹部内に設置されている、請求項1に記載したトロイダル型無段変速機。
- 前記弾性部材が、弾性金属板を部分円弧状に湾曲させた板ばねであり、前記外輪の外周面のうちで前記一方の段差面と対向する部分に、当該部分の接線方向に拡がる平坦面が形成されており、この段差面に、前記板ばねの自由状態での厚さよりも浅く、前記弾性金属板の厚さよりも深い保持凹部を片面に有するばねホルダの他面が当接しており、前記板ばねがこの保持凹部内に設置されている、請求項1に記載したトロイダル型無段変速機。
- 前記平坦面が、この平坦面と前記一方の段差面との間隔が、前記各支持梁部の側に向かうに従って広くなる方向に傾斜している、請求項3に記載したトロイダル型無段変速機。
- 前記各外輪毎に1対ずつの段差面のうちの少なくとも一方の段差面と前記外輪の外周面との間部分に押圧駒を設置し、前記弾性部材によりこの押圧駒をこの外輪に向け押圧している、請求項1に記載したトロイダル型無段変速機。
- 前記各トラニオンに1対ずつ設けた前記各段差面と前記各外輪の外周面との間に、互いに同じ形状を有する前記各押圧駒と各アンカ駒とが設置されており、
前記各段差面に、前記各トラニオン毎に互いに同心の保持孔が設けられており、
前記各押圧駒及び前記各アンカ駒は、それぞれ、前記各段差面と前記各外輪の外周面との間に配置される主部と、この主部のうちで前記各パワーローラと反対面に突設された凸部とを備えたものであり、
前記各押圧駒及び前記各アンカ駒を構成する前記各凸部は、前記各保持孔に嵌合されており、前記各トラニオン毎に1対ずつ設けられた保持孔のうちの一方の保持孔内に装着された前記各弾性部材により前記各押圧駒を前記各外輪の外周面に押し付けて、これら各外輪を前記各アンカ駒に向け押圧している、請求項5に記載したトロイダル型無段変速機。 - 互いの軸方向片側面同士を対向させた1対のディスク同士の間に配置されている複数のトラニオンにそれぞれ設置されている、前記各押圧駒と前記各アンカ駒との設置位置が、前記各ディスクの回転に伴って前記各トラニオンに加わる力の作用方向に関し、互いに同じである、請求項6に記載したトロイダル型無段変速機。
- 前記各押圧駒と前記各アンカ駒とが低摩擦材製である、請求項6〜7のうちの何れか1項に記載したトロイダル型無段変速機。
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