JP2012163193A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】トラニオンとこれを支持する支持部材との間に介在する球面軸受に異物が侵入することを簡単な構造で防止できる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１５が球面軸受８０を介して支持部材であるヨーク２３Ａ，２３Ｂに傾転可能に支持される。そして、球面軸受８０とヨーク２３Ａ，２３Ｂとの間にシール部材７６が介挿されている。また、ヨーク２３Ａ，２３Ｂが更なる球面軸受７０を介して球面ポスト６４，６８に揺動自在に支持されており、更なる球面軸受７０とヨーク２３Ａ，２３Ｂとの間にもシール部材７６が介挿されている。
【選択図】図１

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５および図６に示すように構成されている。図５に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（中心軸）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）２ａ，２ａと出力側ディスク３，３の内側面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図６参照）が回転自在に挟持されている。

図５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５の右面）が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６は、図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図６に示すように、ケーシング５０の内側には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸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６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、支持板部１６の長手方向(図６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、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６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。各ヨーク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。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３０を介して揺動自在に支持されている。また、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図５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、球面ポスト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４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（以下、転動体という）２６，２６と、これら各転動体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６の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）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、入力軸１の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２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する。例えば、図６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との間の変速比が変化する。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。

このように、トロイダル型無段変速機は、トラニオン１５の軸方向のオフセットによって変速を行なうが、従来においては、一般に、ヨーク２３Ａ，２３Ｂとトラニオン１５および球面ポスト６４，６８との嵌合部分で円滑な動作が行なえるように、ヨーク２３Ａ，２３Ｂとトラニオン１５および球面ポスト６４，６８とが球面軸受を介して嵌合されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開平９−４２４０１号公報 特開２００７−１７０５９２号公報

しかしながら、ヨーク２３Ａ，２３Ｂとトラニオン１５および球面ポスト６４，６８との間に介在する球面軸受に異物（コンタミ）が侵入すると、トラニオン１５のオフセット動作が阻害される可能性がある。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、トラニオンとこれを支持する支持部材との間に介在する球面軸受に異物が侵入することを簡単な構造で防止でき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、本発明は、それぞれの内側面同士を互いに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、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、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る枢軸を中心に傾転し、かつ、前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンとを備えるトロイダル型無段変速機において、前記トラニオンが球面軸受を介して支持部材に傾転可能に支持され、前記球面軸受と前記支持部材との間にシール部材が介挿されていることを特徴とする。

本発明においては、球面軸受と支持部材との間にシール部材が介挿されているので、球面軸受に異物が侵入することを簡単な構造で防止できる。そのため、トラニオンの円滑な動作を確保できる。また、特に支持部材が、各トラニオンの各枢軸をそれぞれ傾転自在に且つ軸方向に変位自在に支持するとともにトラニオンの変位により揺動するヨークである場合には、シール部材によりヨークを中立位置で固定することが可能になるため、組み立てが容易になるとともに、バリエータの輸送中に発生する意図しない変速動作を防止することもできる。なお、シール部材としては、例えばＯリングや軸受シール等を挙げることができる。

なお、上記構成においては、前記支持部材を更なる球面軸受を介して揺動自在に支持する球面ポストを更に備え、前記更なる球面軸受と前記支持部材との間にシール部材が介挿されていてもよい。

また、上記構成では、前記球面軸受と嵌合する前記支持部材の嵌合面に溝が形成され、該溝に前記シール部材が保持されてもよい。また、前記球面軸受に溝が形成され、該溝に前記シール部材が保持されてもよい。更に、前記球面軸受と前記支持部材との間に保持部材が設けられ、該保持部材に前記シール部材が保持されてもよい。その場合、前記保持部材に溝が形成され、該溝に前記シール部材が保持されてもよい。

また、上記構成では、前記シール部材が潤滑剤（潤滑油）を浸透させて成ることが好ましい。このようにシール部材が潤滑剤を浸透させる（潤滑剤を保持する）性質を有すると、例えばトラニオン、球面ポスト、および、ヨークに油路を形成して球面軸受に潤滑油を供給することにより、シール部材により潤滑油が保持され、これにより、球面軸受の内圧が高まることで、異物の侵入が更に一層困難となり、トラニオンの円滑な動作（オフセット動作）を確保できる。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、トラニオンが球面軸受を介して支持部材に傾転可能に支持され、球面軸受と支持部材との間にシール部材が介挿されているので、トラニオンとこれを支持する支持部材との間に介在する球面軸受に異物が侵入することを簡単な構造で防止できる。したがって、トラニオンの円滑な動作（オフセット動作）を確保できる。

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要部拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部拡大断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部拡大断面図である。 従来から知られているハーフ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５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
なお、本発明の特徴は、トラニオンとこれを支持する支持部材との間に介挿される球面軸受のシール構造にあり、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５および図６と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部拡大断面図を示している。図示のように、入力側ディスクと出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラ１１は、入力側ディスクおよび出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸１４を中心に傾転するトラニオン１５によって回転自在に支持されている。また、トラニオン１５の各枢軸１４はそれぞれ、トラニオン１５の変位により揺動する支持部材としてのヨーク２３Ａ，２３Ｂの支持孔１８によって傾転自在に且つ軸方向に変位自在に球面軸受８０を介して支持されている。そして、この場合、球面軸受８０とヨーク２３Ａ，２３Ｂとの間にはシール部材７６が介挿されている。特に、本実施形態では、球面軸受８０と嵌合するヨーク２３Ａ，２３Ｂの嵌合面に環状溝７４が形成され、該環状溝７４にシール部材７６が保持される。

また、本実施形態では、ヨーク２３Ａ，２３Ｂが更なる球面軸受７０を介して球面ポスト６４，６８の係止孔１９に揺動自在に支持されており、更なる球面軸受７０とヨーク２３Ａ，２３Ｂとの間にもシール部材７６が介挿されている。そして、この場合も、更なる球面軸受７０と嵌合するヨーク２３Ａ，２３Ｂの嵌合面に環状溝７４が形成され、該環状溝７４にシール部材７６が保持される。

ここで、シール部材７６は、例えばＯリングや軸受シール等によって形成されており、潤滑剤（潤滑油）を浸透させて成る。

以上のように、本実施形態によれば、球面軸受８０と支持部材としてのヨーク２３Ａ，２３Ｂとの間にシール部材７６が介挿されているため、球面軸受８０に異物が侵入することを簡単な構造で防止できる。そのため、トラニオン１５の円滑な動作を確保できる。また、シール部材７６によりヨーク２３Ａ，２３Ｂを中立位置で固定することが可能になるため、組み立てが容易になるとともに、バリエータの輸送中に発生する意図しない変速動作を防止することもできる。また、本実施形態では、球面軸受７０とヨーク２３Ａ，２３Ｂとの間にもシール部材７６が介挿されているため、球面軸受７０に異物が侵入することを簡単な構造で防止できる。更に、本実施形態では、シール部材７６が潤滑剤（潤滑油）を浸透させて成るため、例えばトラニオン１５、球面ポスト６４，６８、および、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに油路を形成して球面軸受８０（７０）に潤滑油を供給することにより、シール部材７６により潤滑油が保持され、これにより、球面軸受８０（７０）の内圧が高まることで、異物の侵入が更に一層困難となり、トラニオン１５の円滑な動作（オフセット動作）を確保できる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部拡大断面図を示している。図示のように、本実施形態では、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに溝を設ける代わりに、球面軸受７０，８０に環状溝７５，７７が形成され、これらの溝７５，７７にシール部材７６が保持されている。このような構成によっても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図３は、本発明の第３の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部拡大断面図を示している。図示のように、本実施形態では、球面軸受７０，８０とヨーク２３Ａ，２３Ｂの係止孔１９、支持孔１８の内周面との間に、シール部材７６が保持されている。すなわち、球面軸受７０，８０の小径の両端部分がシール部材７６の保持部材として機能している。このように、球面軸受７０，８０の両端部をシール部材７６を保持する保持部材として用いれば、ヨークや球面軸受けに溝加工を施さずに済むため、部材強度の維持および製造工程の削減を図ることができ有益である。

図４は、本発明の第４の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部拡大断面図を示している。図示のように、本実施形態では、球面軸受７０，８０とヨーク２３Ａ，２３Ｂの係止孔１９、支持孔１８との間に保持部材９０，９１，９２，９３が設けられ、これらの保持部材９０，９１，９２，９３にそれぞれ溝９０ａ，９１ａ，９２ａ，９３ａが形成され、これらの９０ａ，９１ａ，９２ａ，９３ａにシール部材７６が保持されている。なお、溝９１ａは、球面ポスト６４，６８の段部により形成されたものであり、球面ポスト６４，６８が保持部材を兼ねている。本実施の形態では、保持部材９０，９１，９２，９３に対してシール部材７６が安定的に保持され、確実なシール効果を得ることができる。

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。

２ 入力側ディスク
３ 出力側ディスク
１１ パワーローラ（内輪）
１５，１５ａ トラニオン
２３Ａ，２３Ｂ ヨーク（支持部材）
７０，８０ 球面軸受
７５，７７，９０ａ，９２ａ 溝
７６ シール部材
９０，９２ 保持部材

Claims (8)

1. それぞれの内側面同士を互いに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、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、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る枢軸を中心に傾転し、かつ、前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンとを備えるトロイダル型無段変速機において、
   前記トラニオンが球面軸受を介して支持部材に傾転可能に支持され、前記球面軸受と前記支持部材との間にシール部材が介挿されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記支持部材を更なる球面軸受を介して揺動自在に支持する球面ポストを更に備え、前記更なる球面軸受と前記支持部材との間にシール部材が介挿され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. 前記球面軸受と嵌合する前記支持部材の嵌合面に溝が形成され、該溝に前記シール部材が保持されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。
4. 前記球面軸受に溝が形成され、該溝に前記シール部材が保持されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。
5. 前記球面軸受と前記支持部材との間に保持部材が設けられ、該保持部材に前記シール部材が保持されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。
6. 前記保持部材に溝が形成され、該溝に前記シール部材が保持され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. 前記シール部材が潤滑剤を浸透させて成ることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のトロイダル型無段変速機。
8. 前記支持部材は、前記各トラニオンの前記各枢軸をそれぞれ傾転自在に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ヨークであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のトロイダル型無段変速機。

Images