JP6582550B2 - シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機 - Google Patents

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シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機に関する。

主に自動車用の変速機として使用されるシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、互いに対向する面がそれぞれ円弧形状の凹断面を有する入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらのディスク間に挟持される回転自在なパワーローラとを組み合わせたトロイダル変速機構（バリエータ）を備えている。入力側ディスクは、トルクを入力する入力軸方向への移動が可能なように入力軸に対して駆動結合され、出力側ディスクは、入力軸に対して相対的に回転可能かつ入力側ディスクから離れる方向への移動が制限されるように入力側ディスクと対向して取り付けられる。

このようなシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、入力側ディスクが回転するとパワーローラを介して出力側ディスクが回転するため、入力軸に入力される回転運動は出力側ディスクへと伝達され、出力側ディスクと一体的に回転する出力歯車から取り出される。この際、パワーローラの周面が入力側ディスクの外周付近と出力側ディスクの中心付近とにそれぞれ当接するようにパワーローラの回転軸の傾斜角度を変化させることで入力軸から出力歯車への増速が行われ、これとは逆に、パワーローラの周面が入力側ディスクの中心付近と出力側ディスクの外周付近とにそれぞれ当接するようにパワーローラの回転軸の傾斜角度を変化させることで入力軸から出力歯車への減速が行われる。さらに両者の中間の変速比についても、パワーローラの回転軸の傾斜角度を適当に調節することにより、ほぼ無段階に得ることができる。

また、このようなシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、出力歯車の背後に設けられ前記出力側ディスクから加わるスラスト荷重を支承する出力側軸受と、前記入力軸の前記出力側ディスク側端部に設けられ前記入力側ディスクから加わるスラスト荷重を支承する入力側軸受と、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクを互いに近づける方向に前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクをのうち少なくとも一方を押圧する押圧機構とを備えている。

このようなシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機の一例として、特許文献１および特許文献２に記載のものが知られている。
特許文献１に記載のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図３に示すように、入力側ディスク２の背面側に、入力側ディスク２を出力側ディスク３側に押し付ける押圧機構としてのローディングカム機構６が設けられている。ローディングカム機構６は、カムディスク４とカムローラ５とを備えている。カムディスク４は入力軸１に対してスプライン係合し、カムローラ５はカムディスク４と入力側ディスク２との間に設けられている。そして、カムローラ５がカムディスク４と入力側ディスク２に設けられたカム面を転動することによって、入力側ディスク２を出力側ディスク３に向って押圧するようになっている。

また、特許文献２に記載のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図３に示すように、入力側ディスク２の背面側に、入力側ディスク２を出力側ディスク３側に押し付ける押圧機構としての油圧ローディング機構１２が設けられている。油圧ローディング機構１２はシリンダ２４を備えている。このシリンダ２４は、入力軸１の外周に同軸に配設した筒部２６と、筒部２６の外周に一体形成した円盤部２８と、円盤部２８の外周から入力軸１の軸線方向に延在する環状縁部２９とを備え、筒部２６の内周側および外周側の一部が入力軸１の外周および入力側ディスク２の内周にスプライン係合されることにより、シリンダ２４が入力軸１の軸線に沿って摺動自在に設けられている。シリンダ２４は、その環状縁部２９が入力側ディスク２の背面側から外周部に嵌合しており、入力側ディスク２の背面と、シリンダ２４とで囲まれた空間が油圧室となっている。そして、油圧室に油が供給されると、入力側ディスク２を出力側ディスク３に向って押圧するようになっている。

特開２００１−３２９００号公報 特開２００３−３５３５１号公報

ところで、特許文献１に記載のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、ローディングカム機構６が、カムディスク４とカムローラ５とを備えているため、カムディスク４の軸方向の厚さ寸法と、カムローラ５の直径の分、バリエータの軸方向の寸法が長くなるとともに、カムディスク４およびカムローラ５によって重量増となる。
また、特許文献２に記載のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、油圧ローディング機構１２が、入力側ディスク２の背面側において、入力軸１の外周に同軸に配設した筒部２６と、筒部２６の外周に一体形成した円盤部２８と、円盤部２８の外周から入力軸１の軸線方向に延在する環状縁部２９とを有するシリンダ２４を備えているので、このシリンダ２４の軸方向の長さ寸法の分、バリエータの軸方向の寸法が長くなるとともに、シリンダによって重量増となる。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、バリエータの軸方向の寸法および重量を低減できるシングルキャビティ式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、本発明のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機はそれぞれの内側面どうしを互いに対向させた状態で互いに同心的にかつ回転可能に設けられた第１ディスクおよび第２ディスクと、これら両ディスクの間に挟持されるパワーローラと、軸方向に固定された前記第１ディスクに向けて前記第２ディスクを軸方向に押圧する押圧機構と、前記第２ディスクの背面側に当該第２ディスクと同軸に設けられて、スラスト荷重を受ける軸受とを備えたシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機において、
前記押圧機構は、前記第２ディスクの背面と前記軌道輪との間に油密に設けられた油圧室とを備えていることを特徴とする。

本発明においては、押圧機構が第２ディスクの背面と前記軌道輪との間に油密に設けられた油圧室とを備えた構成となっているので、従来のローディングカム機構を構成するカムディスクとカムローラや、従来の油圧ローディング機構を構成するシリンダ等とは異なり、押圧機構の軸方向の長さを低減できるともに、従来要していたカムディスク、カムローラ、シリンダ等が不要になるので、従来に比して重量を低減できる。

本発明によれば、押圧機構が第２ディスクの背面と前記軌道輪との間に油密に設けられた油圧室とを備えた構成となっているので、従来に比して、バリエータの軸方向の寸法や重量を低減できる。

本発明の実施形態に係るシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機を示すもので、側断面図である。 同、出力側ディスクの背面と軌道輪との間に油圧室を設け場合を示す要部の断面図である。 従来のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機の一例を示す平断面図である。 従来のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機の他の例を示す平断面図である。

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。
図１は、本発明の実施の形態に係るシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機を示す断面図である。
図１に示すように、本実施の形態のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図示しないエンジン等を含む駆動源によって回転駆動されるトルク入力軸としての入力軸１と、入力軸１に軸方向に固定された状態で取り付けられて、当該入力軸１とともに回転する入力側ディスク（第１ディスク）２と、入力軸１に回転可能にかつ軸方向に移動可能に取り付けられている出力側ディスク（第２ディスク）３と、これら入力側ディスク２および出力側ディスク３の互いに対向する円弧形状の凹面間に挟持される回転自在なパワーローラ７とを備えたトロイダル変速機構（バリエータ）１０と、出力側ディスク３を入力側ディスク２側に向けて押圧する押圧機構２０とを備えている。

入力軸１の右端部には、大径部１ａが設けられ、この大径部１ａの左端面に規制部材９が当接され、この規制部材９が入力側ディスク２の背面に設けられた凹所に嵌め込まれるとともに、当該凹所の底面に当接されている。これによって、入力側ディスク２が出力側ディスク３から離れる方向（右方向）へ移動するのを規制している。

また、本実施の形態のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、バリエータ１０の左側に遊星歯車機構３０を備えている。
遊星歯車機構３０は、太陽歯車３１と、遊星歯車３２と、キャリア３３と、リング歯車３４とを備えて構成されている。太陽歯車３１は入力軸１に同軸に、かつ、入力軸１に対して回転可能に設けられ、当該太陽歯車３１には図示しない出力軸が、入力軸１と同軸に連結されている。
遊星歯車３２は、太陽歯車３１の周囲に周方向に所定間隔で複数設けられ、当該太陽歯車３１に噛合している。

キャリア３３は遊星歯車３２の右側方に、太陽歯車３１と同軸に設けられた円板状のものであり、当該キャリア３３に、遊星歯車３２の軸３２ａが固定されている。このキャリア３３によって、複数の遊星歯車３２は周方向に所定間隔で配置され、かつ、同期してキャリア３３ともに太陽歯車３１の軸回りに回転（公転）するようになっている。
キャリア３３には、入力軸１に回転可能に設けられた軌道輪３５が係合しており、この軌道輪３５によって、キャリア３３が回転可能に支持されている。
軌道輪３５の左側にはリング状の受け部材３６が入力軸１と同軸に設けられており、この受け部材３６は、入力軸１に固定された規制部材３７によって、左方への移動が規制されている。なお、規制部材３７は入力軸１に形成された溝に嵌め込まれたうえで、固定リング３９によって固定されている。また、固定リング３９にはバネ押え４０が設けられ、このバネ押え４０と受け部材３６との間に皿バネ４１が設けられ、この皿バネ４１によって受け部材３６が右方に付勢されている。

また、受け部材３６と軌道輪３５との対向する面には、それぞれ軌道溝が対向して設けられ、当該軌道溝に転動体としての玉４２が周方向に所定間隔で複数設けられている。また、複数の玉４２は保持器４２ａによって周方向に所定間隔で保持されている。したがって、受け部材３６、軌道輪３５、玉４２および保持器４２ａによってスラスト軸受４３が構成されている。

前記リング歯車３４は、略円筒状に形成され、その左端部側の内周面に設けられた歯車が遊星歯車３２に噛合している。また、リング歯車３４の右端部側の内周面には被係合部３４ｂが設けられ、この被係合部３４ｂに出力側ディスク３の外周面に設けられた係合部３ｂが係合している。したがって、リング歯車３４は出力側ディスク３とともに回転するようになっている。
このような構成の遊星歯車機構３０では、リング歯車３４が出力側ディスク３によって回転すると、遊星歯車３２がキャリア３３とともに、太陽歯車３１の軸回りに回転移動し、これによって、太陽歯車３１が回転して、出力軸（図示略）が回転するようになっている。

前記押圧機構２０は以下のように構成されている。
すなわちまず、出力側ディスク３の背面側には、スラスト軸受４３と隣接しかつ同軸にスラスト軸受（軸受）４５が設けられている。このスラスト軸受４５は、スラスト荷重を受けるものであり、前記キャリア３３を回転自在に支持する軌道輪３５と、この軌道輪３５に対向して当該軌道輪３５と同軸に設けられた軌道輪４６と、転動体としての複数の玉４７と、当該複数の玉４７を周方向に所定間隔で保持する保持器４７ａとによって構成されている。つまり、スラスト軸受４５とスラスト軸受４３とは、軌道輪３５が共通となっている。

そして、スラスト軸受４５の軌道輪４６と出力側ディスク３の背面との間に油圧室５１が設けられている。
すなわちまず、出力側ディスク３の背面には、円孔状の凹所５０が出力側ディスク３と同軸に、かつ軸方向に窪んで設けられている。
一方、スラスト軸受４５の軌道輪４６は凹所５０の入口部に挿入されている。軌道輪４６はドーナツ板状に形成され、その直径は凹所５０の内径とほぼ等しいか若干小さくなっており、中央の孔の内径は入力軸１の直径とほぼ等しいか若干大きくなっており、当該孔に入力軸１が挿通されている。

軌道輪４６の外径面に周方向に延在して設けられた凹溝に、リング状のシール部材４６ａが嵌め込まれており、このシール部材４６ａが凹所５０の内周面に油密に相対的に摺接している。また、軌道輪４６の内径面に周方向に延在して設けられた凹溝にリング状のシール部材４６ｂが嵌め込まれており、このシール部材４６ｂが入力軸１の外周面に油密に相対的に摺接している。
また、出力側ディスク３の内径面に周方向に延在して設けられた凹溝にリング状のシール部材４６ｃが嵌め込まれており、このシール部材４６ｃが入力軸１の外周面に油密に摺接している。
これによって、凹所５０には、軌道輪４６と凹所５０の底面との間に油圧室５１が油密に設けられている。

また、入力軸１には軸方向に延在する油路５２が設けられており、この油路５２の端部は、油圧室５１に面する入力軸１の外周面に開口している。したがって、油圧室５１に油路５２を通して油を供給し、この油圧によって、出力側ディスク３を入力側ディスク２に向けて押圧移動させるようになっている。
つまり、軌道輪４６は、玉４７、軌道輪３５、玉４２を介して、受け部材３６によって出力側ディスク３から離れる方向（左方）への移動が規制されているので、油圧室５１に生じる油圧によって出力側ディスク３が入力側ディスク２に向けて押圧移動するようになっている。

このように、本実施の形態では、押圧機構２０が出力側ディスク３の背面に設けられた凹所５０と、この凹所５０に設けられた軌道輪４６と、この軌道輪４６と凹所５０の底面との間に設けられた油圧室５１とを備えた構成となっているので、従来のローディングカム機構を構成するカムディスクとカムローラや、従来の油圧ローディング機構を構成するシリンダ等とは異なり、押圧機構２０を凹所５０に収めることができる。
したがって、従来に比して、バリエータ１０の軸方向の寸法を低減できるともに、従来要していたカムディスク、カムローラ、シリンダ等が不要になるので、従来に比して重量を低減できる。

なお、本実施の形態では、出力側ディスク３の背面に設けられた凹所５０の底面と軌道輪４６との間に油圧室５１を設けたが、例えば、図２に示すように、軌道輪４６の外径部によって出力側ディスク３の外径部を覆うとともに、これらの間にシール部材５３を設けることによって、出力側ディスク３の背面と、軌道輪４６との間に油圧室５１を油密に設けてもよい。
また、本実施の形態では、遊星歯車機構３０のキャリア３３を回転可能に支持する軌道輪３５を一方の軌道輪とするスラスト軸受４５の、他方の軌道輪４６を凹所５０に設ける構成としたが、凹所５０に設ける軌道輪は、スラスト軸受４５を構成する軌道輪４６に限ることはない。例えば、出力側ディスク３からのスラスト荷重を一方の軌道輪で直接受けるような構成の軸受の他方の軌道輪を凹所５０に設ける構成としてもよい。
また、本実施の形態では、出力側ディスク３を押圧機構２０によって押圧する場合を例にとって説明したが、トロイダル型無段変速機では、入力側ディスクと出力側ディスクの入出力関係を逆にする場合もある。したがって、本発明は入力側ディスクを押圧機構２００によって押圧する場合にも適用できる。

さらに、本実施の形態では本発明を、シングルキャビティ式のハーフトロイダル型無段変速機に適用した場合を例にとって説明したが、本発明はシングルキャビティ式のフルトロイダル型無段変速機にも適用できる。

１ 入力軸（軸）
２ 入力側ディスク（第１ディスク）
３ 出力側ディスク（第２ディスク）
４ パワーローラ
２０ 押圧機構
４５ スラスト軸受（軸受）
４６ 軌道輪
５０ 凹所
５１ 油圧室

Claims (1)

1. それぞれの内側面どうしを互いに対向させた状態で互いに同心的にかつ回転可能に設けられた第１ディスクおよび第２ディスクと、これら両ディスクの間に挟持されるパワーローラと、軸方向に固定された前記第１ディスクに向けて前記第２ディスクを軸方向に押圧する押圧機構と、前記第２ディスクの背面側に当該第２ディスクと同軸に設けられて、スラスト荷重を受ける軸受とを備えたシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機において、
   前記押圧機構は油圧室を備え、
   前記油圧室は、前記第２ディスクの背面に設けられた凹所の底面と、前記凹所に設けられた前記軌道輪との間に設けられ、
   前記軌道輪の外径面に周方向に延在して設けられた凹溝に、リング状のシール部材が嵌め込まれ、このシール部材が前記凹所の内周面に油密に相対的に摺接していることを特徴とするシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機。
   

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