JP2008261471A

JP2008261471A - トロイダル型無段変速機およびその組み立て方法

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Publication number: JP2008261471A
Application number: JP2007106602A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ishibashi; 豊石橋; Hiroshi Ishikawa; 宏史石川; Toshishige Sano; 敏成佐野; Masami Sugaya; 正美菅谷
Original assignee: NSK Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: NSK Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-04-14
Filing date: 2007-04-14
Publication date: 2008-10-30

Abstract

【課題】中間壁の組立性に優れるトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係るトロイダル型無段変速機において、中間壁１３にはケーシング５０に取り付けられる取付面２１０が設けられている。また、取付面２１０には中間壁１３をケーシング５０内に挿入する挿入方向Ｘでピン穴またはネジ穴が穿設されている。そして、ピン穴またはネジ穴に挿通されるピンまたはネジ部材により中間壁１３がケーシング５０に対して取り付け固定される。
【選択図】図２

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およびその組み立て方法に関する。

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４および図５に示すように構成されている。図４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５参照）が回転自在に挟持されている。

図４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４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４のＡ−Ａ線に沿う断面図である図５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５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５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５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は、パワーローラ１１を収容するための凹状の収容空間であるポケット部Ｐを形成している。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には支軸としての変位軸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５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４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５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（転動体）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５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（トラクション面）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、このような従来のトロイダル型無段変速機において、前記中間壁１３は、一般に、ケーシング５０の下面側から入力軸１と直交する方向でケーシング５０内に挿入されるとともに、ピンまたはネジ部材によりケーシング５０に対して取り付けられ、また、その場合、ピンまたはネジ部材は、入力軸１の軸方向と同じ方向で中間壁１３に対して挿入され或いは螺合される。つまり、従来において、中間壁１３の位置決めピンの挿入方向およびネジ締め方向は、図４に示すように、入力軸１の軸方向と同一に設定されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。また、その一方で、中間壁１３はケーシング５０の下面側から入力軸１と直交する方向でケーシング５０内に挿入されている。

特許第２６３８８９６号公報特許第２１４１２２３号公報

しかしながら、このように、中間壁１３をケーシング５０の下面側から入力軸１と直交する方向でケーシング５０内に挿入した後、入力軸１の軸方向と同じ方向で中間壁１３に対してピンまたはネジ部材を挿入し或いは螺合する組み立て形態では、組み付け時に入力軸１の軸方向から工具を入れてピンおよびネジ部材（ボルト等）を挿入しなければならず、ロボット等で大量生産する場合には、ロボットの動きが複雑になるとともに、組み付けに時間がかかるなどといった幾つかの問題が生じる。また、従来の構造では、中間壁１３の取り付け面とシリンダボディ６１，６２の取り付け面とが別々に必要となる。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、中間壁の組立性に優れ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。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ケーシング内に回転可能に支持されて回転トルクが入力される入力軸と、前記入力軸に支持され入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、前記入力側ディスクとの間に挟持されるパワーローラを介して入力側ディスクから所定の変速比で回転トルクが伝達される出力側ディスクと、前記入力軸に支持されるとともに前記出力側ディスクと結合してこの出力側ディスクから回転トルクを受ける出力歯車と、前記出力歯車を回転可能に支持するとともに前記ケーシング内に取り付け支持される中間壁とを備えるトロイダル型無段変速機において、前記中間壁には前記ケーシングに取り付けられる取付面が設けられ、前記取付面には中間壁をケーシング内に挿入する挿入方向でピン穴またはネジ穴が設けられ、前記ピン穴またはネジ穴に挿通されるピンまたはネジ部材により前記中間壁が前記ケーシングに対して取り付け固定されることを特徴とする。

また、請求項２に記載された発明は、ケーシング内に回転可能に支持されて回転トルクが入力される入力軸と、前記入力軸に支持され入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、前記入力側ディスクとの間に挟持されるパワーローラを介して入力側ディスクから所定の変速比で回転トルクが伝達される出力側ディスクと、前記入力軸に支持されるとともに前記出力側ディスクと結合してこの出力側ディスクから回転トルクを受ける出力歯車と、前記出力歯車を回転可能に支持するとともに前記ケーシング内に取り付け支持される中間壁とを備えるトロイダル型無段変速機の組み立て方法であって、前記中間壁を前記ケーシングの所定の開口部を通じてケーシング内に挿入する工程と、前記ケーシングに対する前記中間壁の挿入方向で中間壁の取付面をケーシングの被取付面に対して当て付ける工程と、前記ケーシングに対する前記中間壁の挿入方向でピンまたはネジ部材を中間壁に挿通して当該ピンまたはネジ部材により中間壁をケーシングに対して取り付ける工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、中間壁をケーシング内に挿入する方向と、中間壁をケーシングに取り付けるためのピンまたはネジ部材の挿入方向または締め付け方向とが同一であるので、ロボット等で大量生産する場合でも、ロボットの動きを一方向で簡単にすることができ、組み付けが簡単で組み付け時間を従来よりも短縮することができる。すなわち、中間壁の組立性に優れ、生産性が向上する。また、中間壁をケーシング内に挿入する方向と、中間壁をケーシングに取り付けるためのピンまたはネジ部材の挿入方向または締め付け方向とを一致させたことに伴い、中間壁の取付面と例えばシリンダボディの取付面とを同一面（ケーシング上の同一面）とすることもできる。そのため、従来において２つあった基準面を１つにすることができ、１回の加工で両方の基準を出すことができる。すなわち、構造の簡素化、加工コストの削減を図ることができるようになる。また、以上に伴い、例えば、前記シリンダボディのポスト取り付け用のピン穴と中間壁取り付け用のピン穴とをワンチャックで加工できるので、製品の精度向上も図れる。また、上記構成では、出力側ディスクの軸方向位置がピン穴の位置により決まるため、軸方向に基準面を設ける加工を行なう必要が無くなり、コスト低減および製作時間の短縮を図ることができる。また、入力軸の軸方向でネジ等を中間壁に対して締め付ける従来においては、組みばらしの際に、ネジを全部外した途端、中間壁が落下してヨークにぶつかる場合もあったが（これがコンタミネーション発生の要因にもなる）、本発明の取り付け方法では、組ばらし時も中間壁が脱落する心配がない。

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、ディスクとパワーローラとを軸方向に圧接させた状態で固定する固定手段の取り付け構造にあり、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３ないし図７と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１は、本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の中間壁１３の斜視図を示している。図示のように、中間壁１３は、その両側に、ケーシングに取り付けられる取付部２００を有している。各取付部２００にはその一方側に取付面２１０が形成されており、この取付面２１０は、ケーシング５０に対する中間壁１３の挿入方向に面しており、ケーシング５０の被取付面５０１（図２参照）に対して取り付けられるようになっている。また、取付面２１０には、中間壁１３をケーシング５０に対して取り付け固定するためのピンが挿入されるピン穴２０６と、ネジ部材（ボルト等）が螺合されるネジ穴（ボルト穴等）２０２，２０４とが設けられている。本実施形態では、１つのピン穴２０６の両側にネジ穴２０２，２０４が設けられており、これらの穴２０２，２０４，２０６は、中間壁１３をケーシング５０内に挿入する挿入方向Ｘ（図２参照）と同じＹ方向で穿設されている。

次に、上記構成の中間壁１３をケーシング５０に組み付ける組み立て方法について簡単に説明する。まず、図２に示すように、中間壁１３をケーシング５０の下側開口部５０ａを通じてケーシング５０内にＸ方向（入力軸１の軸方向と直交する方向）で挿入する。そして、図３に示すように、Ｘ方向で中間壁１３の取付面２１０をケーシング５０の被取付面５０１に対して当て付ける。このとき、取付面２１０のピン穴２０６およびネジ穴２０２，２０４をそれぞれ被取付面５０１に対応して設けられたピン穴５０６およびネジ穴５０２，５０４と一致させるようにする。その後、Ｘ方向と同じ方向Ｙで穿設されたピン穴２０６およびネジ穴２０２，２０４にピンまたはネジ部材を挿通し、当該ピンまたはネジ部材により中間壁１３をケーシング５０に対して取り付ける。

以上説明したように、本実施形態では、中間壁１３をケーシング５０内に挿入する方向Ｘと、中間壁１３をケーシング５０に取り付けるためのピンまたはネジ部材の挿入方向または締め付け方向Ｙとが同一であるため、ロボット等で大量生産する場合でも、ロボットの動きを一方向で簡単にすることができ、組み付けが簡単で組み付け時間を従来よりも短縮することができる。すなわち、中間壁１３の組立性に優れ、生産性が向上する。

また、中間壁１３をケーシング５０内に挿入する方向と、中間壁１３をケーシング５０に取り付けるためのピンまたはネジ部材の挿入方向または締め付け方向とを一致させたことに伴い、中間壁１３の取付面２１０と例えばシリンダボディ６１，６２の取付面とを同一面（ケーシング５０上の同一面５０１）とすることもできる。そのため、従来において２つあった基準面を１つにすることができ、１回の加工で両方の基準を出すことができる。すなわち、構造の簡素化、加工コストの削減を図ることができるようになる。

また、以上に伴い、例えば、シリンダボディ６１，６２のポスト取り付け用のピン穴５５０（図２参照）と中間壁１３取り付け用のピン穴等２０２，２０４，２０６とをワンチャックで加工できるため、製品の精度向上も図れる。

また、上記構成では、出力側ディスク３の軸方向位置がピン穴等２０２，２０４，２０６の位置により決まるため、軸方向に基準面を設ける加工を行なう必要が無くなり、コスト低減および製作時間の短縮を図ることができる。また、入力軸１の軸方向でネジ等を中間壁１３に対して締め付ける従来においては、組みばらしの際に、ネジを全部外した途端、中間壁が落下してヨークにぶつかる場合もあったが（これがコンタミネーション発生の要因にもなる）、本発明の取り付け方法では、組ばらし時も中間壁が脱落する心配がない。

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。

本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の中間壁の斜視図である。中間壁をケーシング内に挿入しようとする状態を示す斜視図である。中間壁をケーシング内に挿入して取り付ける状態を示す斜視図である。従来のトロイダル型無段変速機における要部断面図である。図４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
４出力歯車
１１パワーローラ
１３中間壁
５０ケーシング
２０６ピン穴
２０２，２０４ネジ穴
２１０取付面

Claims

ケーシング内に回転可能に支持されて回転トルクが入力される入力軸と、前記入力軸に支持され入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、前記入力側ディスクとの間に挟持されるパワーローラを介して入力側ディスクから所定の変速比で回転トルクが伝達される出力側ディスクと、前記入力軸に支持されるとともに前記出力側ディスクと結合してこの出力側ディスクから回転トルクを受ける出力歯車と、前記出力歯車を回転可能に支持するとともに前記ケーシング内に取り付け支持される中間壁とを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記中間壁には前記ケーシングに取り付けられる取付面が設けられ、前記取付面には中間壁をケーシング内に挿入する挿入方向でピン穴またはネジ穴が設けられ、前記ピン穴またはネジ穴に挿通されるピンまたはネジ部材により前記中間壁が前記ケーシングに対して取り付け固定されることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
ケーシング内に回転可能に支持されて回転トルクが入力される入力軸と、前記入力軸に支持され入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、前記入力側ディスクとの間に挟持されるパワーローラを介して入力側ディスクから所定の変速比で回転トルクが伝達される出力側ディスクと、前記入力軸に支持されるとともに前記出力側ディスクと結合してこの出力側ディスクから回転トルクを受ける出力歯車と、前記出力歯車を回転可能に支持するとともに前記ケーシング内に取り付け支持される中間壁とを備えるトロイダル型無段変速機の組み立て方法であって、
前記中間壁を前記ケーシングの所定の開口部を通じてケーシング内に挿入する工程と、
前記ケーシングに対する前記中間壁の挿入方向で中間壁の取付面をケーシングの被取付面に対して当て付ける工程と、
前記ケーシングに対する前記中間壁の挿入方向でピンまたはネジ部材を中間壁に挿通して当該ピンまたはネジ部材により中間壁をケーシングに対して取り付ける工程と、
を含むことを特徴とする組み立て方法。