JP4831427B2

JP4831427B2 - トロイダル型無段変速機

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Publication number: JP4831427B2
Application number: JP2007118895A
Authority: JP
Inventors: 祐二下村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: JP2007315595A

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３および図４に示すように構成されている。図３に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（回転中心軸）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（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４参照）が回転自在に挟持されている。

図３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３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３のＡ−Ａ線に沿う断面図である図４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、僅かに変位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４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４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４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（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４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３０を介して揺動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の内周面は球状凹面として、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４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する。例えば、図４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、上記構成のトロイダル型無段変速機では、前述したように、入力側ディスク２から出力側ディスク３に対して押し付け力を円滑に伝えるべくトラニオン１５に対してパワーローラ１１が揺動できるように、パワーローラ１１を支持する変位軸２３の先端部２３ｂと基端部２３ａとが互いにオフセットしている。すなわち、パワーローラ１１をトラニオン１５に対して支持する支軸（変位軸２３の基端部２３ａ）すなわち内孔２１の軸心に対してパワーローラ１１の回転軸（変位軸２３の先端部２３ｂ）が偏心している。これは、図５に示すように外輪２８と変位軸２３とが一体となった構造においても同様である。

しかしながら、このような構造では、変位軸２３のオフセット形状を実現するために加工コストが増大することは避けられず、また、前記オフセットに伴う制約によりトラニオン１５の小型・軽量化が阻害されてしまう。更に、パワーローラ１１をはじめとする変位軸２３周りでの揺動回転動作により、スラスト荷重を支持する軸受が滑り運動を行なうこととなるため、揺動抵抗が大きくなってしまうという問題もある。

そのため、従来から、様々な工夫により、パワーローラ１１を支持する軸部のオフセットを回避するようにした技術が提案されてきている。例えば、特許文献１には、トラニオン１５と外輪２８との間に介挿されたリニアベアリングのみをもって外輪２８をディスクの回転中心軸方向（パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向）にスライドできるようにトラニオン１５のポケット部Ｐ内に支持することにより、外輪２８をトラニオン１５に対して滑り案内する構造が開示されている。

また、特許文献２には、トラニオン１５の支持板部１６のポケット部Ｐ側に面する支持面と外輪２８とにそれぞれ所定の径斜角度を有する傾斜平面部を設け、これらの傾斜平面部同士の間にころ軸受を介挿する構造が開示されている。

特開平７−１９８０１４号公報特開２００４−１３８２４９号公報（図１）

しかしながら、特許文献１に開示された構造では、トラニオン１５と外輪２８との間に介挿されたリニアベアリングによりトラニオン１５に対して外輪がディスクの回転中心軸方向（パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向）に転がり案内される。また、トラニオン１５に、前記外輪２８を間に挟んで互いに対向する規制面（案内面）が設けられ、トラニオン１５に対する枢軸１４の軸方向に沿った外輪２８の移動が規制されている。そして、前記規制面に対して外輪２８が左右方向に滑り案内されるため、この部分での摩擦抵抗が大きく、入力側ディスク２から出力側ディスク３に対して押し付け力が円滑に伝わらない虞がある。そのため、出力側ディスク３側で押し付け力が不足する可能性もある。

一方、特許文献２に開示された構造では、前記規制面と外輪２８との間にころを配置して転がり案内する構成となっており、これにより前記規制面と外輪２８との間の摩擦抵抗を低減することができ、特許文献１での上述の問題が解決されている。この場合に、トラニオンに平面状の一対の規制面（平面部）を加工し、かつ、外輪２８の前記規制面と対向する一対の外周部分にも平面部を加工し、これら平面部同士の間にころを配置する必要がある。この場合に高精度で加工される必要がある平面部が多くなり、加工コストが高くなるという問題がある。また、対向する平面部の移動方向の幅が極めて狭く、ころ軸受の循環機構を形成することが困難であるため、完全に転がり案内することが難しい。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、パワーローラを支持する軸部に変位軸を用いずに、安価且つ簡単な構造により、外輪とともにパワーローラをトラニオンに対して小さい摩擦抵抗で円滑に転がり案内することができる、加工性の良い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、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回転中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、前記パワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト軸受とを備え、前記スラスト軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪および外輪との間で転動する転動体とを有して成るトロイダル型無段変速機において、
前記トラニオンに、互いに対向しかつ前記パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向に延びる一対の案内面が設けられ、
前記一対の案内面の間に前記スラスト軸受の前記外輪が配置され、
前記外輪の外周に設けられたラジアル軸受により前記外輪の外周に沿って回転自在な環状の回転部材が設けられ、
前記パワーローラと共に前記外輪が前記パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向に移動する際に、前記回転部材が前記一対の案内面のうちのいずれか一方に当接した場合に、前記回転部材がこの一方の案内面に当接して転動することを特徴とするトロイダル型無段変速機。

この請求項１に記載された発明においては、トラニオンにパワーローラを回転自在に支持するスラスト軸受の外輪の外周にラジアル軸受が設けられている。そして、このラジアル軸受により外輪に対して回転自在な回転部材がトラニオンに設けられた一対の案内面（規制面）のうちの一方に当接し、トラニオンに対して外輪およびパワーローラがパワーローラの回転中心軸と直交するとともに枢軸と直交する方向に移動した場合に、回転部材がこの一方の案内面上を転動することになる。

したがって、外輪は案内面に対して転がり案内された状態となり、滑り案内された場合よりも摩擦抵抗を大きく低減でき、入力側ディスクから出力側ディスクに対して押し付け力が円滑に伝わらない事態を防止できる。
また、外輪の外周に、例えば、一般的な環状の軸受（ベアリング）としてのラジアル軸受を設けることで、本発明を実施できるので、外輪にも平面部を形成して平面上の案内面と外輪の平面部との間にころを配置する構成よりも加工コストを低減できる。また、ラジアル軸受は、上述のように一般的な環状の軸受の構成を使用できるので、ころ軸受の循環機構の形成に問題が生じることがない。

なお、回転部材は、ラジアル軸受の外輪とすることができる。この場合に、回転部材をラジアル軸受外輪とし、スラスト軸受の外輪をラジアル軸受の内輪として、これらの間に転動部材を配置する構成としてもよい。
また、一対の案内面同士の間隔は、回転部材の直径より僅かに長い必要がある。
すなわち、回転部材を案内面同士の間に配置した場合に、一対の案内面同士の間隔に対する回転部材のクリアランスが０だと、回転部材の外周の二箇所が一対の案内面に当接して、回転部材の回転が困難になるので、クリアランスを０より大きくし、同時に一対の案内面に回転部材が当接することがないようにする必要がある。

また、実際には、パワーローラに枢軸方向に沿う接線力が作用し、この接線力により外輪の外周の回転部材が一対の案内面のうちのいずれか一方に押し付けられた状態となり、上述のように外輪が移動した際に一方の案内面に押し付けられた回転部材が転動することで、外輪およびパワーローラがパワーローラの回転中心軸と直交するとともに枢軸と直交する方向に移動することになる。
また、トラニオンの内側面と外輪の外側面とが当接する部分には、外輪をパワーローラの回転中心軸と直交するとともに枢軸と直交する方向に案内するリニアベアリング等のスラスト軸受が必要となる。

また、請求項２に記載されたトロイダル型無段変速機は、請求項１に記載された発明において、前記トラニオンと前記スラスト軸受の前記外輪との間には、前記外輪を前記パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向に転がり案内するスラスト転がり軸受が設けられていることを特徴とする。

この請求項２に記載された発明においては、前記トラニオンの案内面に当接して回転部材が転動するものとしても、回転部材に対してラジアル軸受を介して接続される外輪が回転する必要はなく、案内面上を回転部材が転動することで外輪が直線上に移動することになり、前記トラニオンと前記スラスト軸受の前記外輪との間に配置されるスラスト転がり軸受は、前記外輪をパワーローラの回転中心軸と直交するとともに枢軸と直交する方向に転がり案内すればよいので、簡単な構成とすることができ、コストの低減を図ることができる。

また、請求項３に記載されたトロイダル型無段変速機は、請求項１または請求項２に記載された発明において、前記トラニオンは、支持板部と、この支持板部の前記枢軸に沿う方向両端部に該支持板部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とを備え、前記支持板部の内側面と前記一対の折れ曲がり壁部とにより前記外輪および前記パワーローラを収容する収容空間が形成され、この収容空間のうち、前記外輪を収容する外輪収容空間の前記枢軸に沿う方向の寸法が前記パワーローラを収容するパワーローラ収容空間の前記枢軸に沿う方向の寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする。

この請求項３に記載された発明においては、外輪を収容する外輪収容空間の枢軸に沿う方向の寸法がパワーローラを収容するパワーローラ収容空間の枢軸に沿う方向の寸法よりも小さく設定されているので、外輪の外径をパワーローラの外径より小さくできるため、パワーローラの傾転時に、外輪の外周部が入出力ディスクのトラクション面（内側面）に接触するのを防止することができる。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、トラニオンに対してパワーローラを回転自在に支持するスラスト軸受の外輪の移動方向をトラニオンに設けられた一対の案内面により規制するとともに案内する構成において、環状の軸受を外輪の外周に設けるだけの簡単に加工できる構成で案内面と外輪との間の摩擦抵抗を低減することができるので、加工コストの低減を図り、かつ、変位軸を用いることなく、パワーローラをパワーローラの回転中心軸と直交するとともに枢軸と直交する方向に容易に移動可能として、入力ディスクから出力ディスクに押し付け力を円滑に伝達することができる。

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。なお、本発明の特徴は、トラニオンに対するパワーローラの支持構造にあり、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〜図５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を示している。図示のように、本実施形態においては、従来の変位軸を用いることなく、パワーローラ１１を回転自在かつパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に直線移動自在とした構造が採用されている。
具体的には、外輪２８は、スラスト玉軸受（スラスト軸受）２４の外輪を形成する外輪本体部２８ａと、パワーローラ１１を回転可能に支持する軸部２８ｂとから成っている（前述した従来構造の外輪２８と変位軸２３の先端部２３ｂとが一体となって、変位軸２３の基端部２３ａを取り除いた構造を成している）。また、外輪本体部２８ａは、外輪本体部２８ａの外周面の外側面側が円筒状に切り欠かれて縮径された縮径部を有しており、この縮径部の外周面１１０は、パワーローラ１１の回転軸と略平行に延びる円筒面となっている。これに対応して、トラニオン１５には、この外周面１１０と略平行に対向する案内面１１２が設けられている。そして、外周面１１０と案内面１１２との間には、パワーローラ１１のラジアル方向（図中ｙ方向）の荷重を支承しつつディスク２，３のパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に沿う外輪２８のスライド（図中ｘ方向に沿うスライド）を許容するラジアル軸受（転がり軸受）１２０が介挿されている。

言い換えれば、トラニオン１５の支持板部１６の内側面の枢軸１４，１４側の両端部にそれぞれ、支持板部１６の内側面から前方に突出する段差部が形成されており、これら段差部の互いに対向する部分に、枢軸１４，１４の軸方向と直交しかつパワーローラ１１の回転中心軸に直交する方向に平行な一対の案内面１１２，１１２が設けられている。
また、外輪２８の外輪本体部２８ａは、前記一対の案内面１１２，１１２の間に配置されており、これにより外輪２８は、枢軸１４，１４の軸方向に沿った移動を規制されるとともに、パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に案内される。

すなわち、トラニオン１５に、互いに対向しかつパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に延びる一対の案内面１１２，１１２が設けられ、一対の案内面１１２の間にスラスト玉軸受２４の外輪２８の外輪本体部２８ａが配置されている。そして、前記外輪本体部２８ａの外周には、当該外周に沿った環状のラジアル軸受１２０が設けられている。

図２に示すように、ラジアル軸受１２０は、スラスト玉軸受２４の外輪本体部２８ａの外周部分が内輪となり、外輪本体部２８ａの外周に沿った環状の回転部材１２０ｂが外輪となっている。そして、ラジアル軸受１２０は、これらの外輪本体部２８ａの外周面と回転部材１２０ｂの内周面との間に、これらの間で転動する転動体１２０ａを有している。すなわち、ラジアル軸受１２０は、ラジアルニードル軸受となっている。
したがって、トロイダル型無段変速機には、外輪２８の外輪本体部２８ａの外周に設けられたラジアル軸受１２０により外輪本体部２８ａ外輪２８の外周に沿って回転自在な環状の回転部材１２０ｂが設けられている。

この場合、ラジアル軸受１２０の回転部材１２０ｂとトラニオン１５の案内面１１２との間には、パワーローラ１１の径方向（図中ｙ方向）の変位を許容する隙間ｓが設けられている。すなわち、ラジアル軸受１２０の回転部材１２０ｂの外径Ｄは、ポケット部Ｐを挟んで対向する案内面１１２，１１２同士の間の距離Ｌよりも小さく設定されている。
すなわち、一対の案内面１１２，１１２とこれらの間に配置される回転部材１２０ｂとの間には、０より大きなクリアランスが設定されており、回転部材１２０ｂは、一対の案内面１１２，１１２に同時に当接することがなく、かならず、どちらか一方に当接することになる。これにより、回転部材１２０ｂは、一対の案内面１１２，１１２のいずれか一方に当接して、一方の案内面１１２，１１２上を転動可能となっている。

なお、トラニオン１５の支持板部１６の内側面の一対の段差部の対向部分となる案内面１１２，１１２の左右方向（支持板部１６の幅方向）両側においては、前記一対の段差部同士の間隔が、回転部材１２０ｂや外輪２８の直径より短くなっている。これにより、トラニオン１５に対する外輪２８およびパワーローラ１１のパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向への移動範囲が規制されている。なお、一対の段差部の互いに対向する部分のうちの等間隔に配置された一対の案内面１１２，１１２より外側の部分は、回転部材１２０ｂの外周面に対応する円弧面とされ、回転部材１２０ｂの外周面が一対の案内面１１２，１１２より外側の円弧面の部分に面接触可能とされている。

また、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と一対の折れ曲がり壁部２０，２０とにより形成された凹状のポケット部Ｐは、外輪２８およびパワーローラ１１を収容する収容空間となっているが、トラニオン１５に前記一対の段差部が設けられていることにより、この収容空間のうち、回転部材１２０ｂ付き外輪本体部２８ａを収容する外輪収容空間の枢軸に沿う方向の寸法Ｌがパワーローラ１１を収容するパワーローラ収容空間の枢軸に沿う方向の寸法よりも小さく設定されている。

また、本実施形態においては、トラニオン１５と外輪本体部２８ａとの間に、パワーローラ１１に加わるスラスト方向（図中ｚ方向）の荷重を支承するスラストニードル軸受（スラスト転がり軸受）１３０が介挿されている。
すなわち、トラニオン１５とスラスト玉軸受２４の外輪２８との間には、外輪２８をパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に転がり案内するスラスト転がり軸受が設けられている。

スラストニードル軸受１３０においては、パワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に移動する外輪２８を転がり案内すればよいので、各ころ（ニードル）１３１がその回転中心軸方向を、枢軸１４の軸方向に平行としている。また、各ころ１３１は、外輪２８（パワーローラ１１）の中心軸を中心軸とする円周上に並んで配置されている。また、各ころ１３１は、外輪２８の外周より内側に配置されている。なお、各ころ１３１は、それぞれ固定された位置で回転自在となっている。

したがって、上記構成では、パワーローラ１１に対してラジアル方向（図中ｙ方向）の接線力が作用すると、隙間ｓの存在に起因して、パワーローラ１１が径方向に変位し、ラジアル軸受１２０の回転部材１２０ｂの外周面がトラニオン１５の一方側の案内面１１２に押し付けられる。このとき、ラジアル軸受１２０により外輪本体部２８ａの外周に沿って回転自在とされた回転部材１２０ｂはトラニオン１５の案内面１１２上を転がることができる。
すなわち、ラジアル軸受１２０により保持されたパワーローラ１１は、トラニオン１５の案内面１１２に対してパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向（図中ｘ方向）に移動することができる。

言い換えれば、パワーローラ１１と共に外輪２８がパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に移動する際に、回転部材１２０ｂが一対の案内面１１２，１１２のうちのいずれか一方に当接した場合に、前記回転部材１２０ｂが一方の案内面１１２に当接して転動することになる。これにより、外輪２８と案内面１１２，１１２との間に大きな摩擦抵抗を生じることなく、案内面１１２，１１２に沿って外輪２８およびパワーローラ１１が移動可能となる。
また、外輪２８の外側面側に位置するスラストニードル軸受１３０は、図２に示すように、パワーローラ１１がトラニオン１５に対して単純にｘ方向に直線運動するため、それ自体の配置が容易になり、効果的にパワーローラ１１を転がり案内することができる。

以上説明したように、本実施形態においては、パワーローラ１１のラジアル方向の荷重を支承しつつパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に沿う外輪本体部（外輪）２８ａのスライドを許容するラジアル軸受１２０が、パワーローラ１１の径方向で互いに略平行に対向する外輪本体部２８ａの外周面１１０とトラニオン１５の案内面１１２との間に介挿されているので、パワーローラ１１を支持する軸部に変位軸２３を用いることなく、外輪本体部２８ａとともにパワーローラ１１をトラニオン１５に対して小さい摩擦抵抗で円滑に転がり案内することができる。また、このような作用効果は、パワーローラ１１の径方向で互いに略平行に対向する外輪本体部２８ａの外周面１１０とトラニオン１５の案内面１１２との間にラジアル軸受１２０を設けるだけで実現できるので、構造が簡単であり、また、精度の高い多数の加工を施さなくても済むため（パワーローラ１１を支持する軸部をオフセットさせなくて済むため）、加工性が良好であり且つ安価である。すなわち、環状の軸受は極一般的なもので、外輪本体部２８ａに環状のラジアル軸受１２０を取り付けるものとしても大きくコストが増加することがない。

また、本実施形態においては、ラジアル軸受１２０の回転部材１２０ｂとトラニオン１５の案内面１１２との間に、パワーローラ１１の径方向の変位を実質的に許容する隙間ｓが設けられているため、パワーローラ１１に対してラジアル方向の荷重が作用した場合でもそれにより外輪本体部２８ａおよびパワーローラ１１のパワーローラ１１の回転中心軸と直交するとともに枢軸１４と直交する方向のスライドが妨げられないで済む。したがって、トラニオン１５に対するパワーローラ１１の円滑な転がり案内を実現でき、入力側ディスク２から出力側ディスク３へ押し付け力を円滑に伝えることができる。

また、本実施形態においては、パワーローラ１１に加わるスラスト方向の荷重を支承するスラストニードル軸受１３０がトラニオン１５と外輪本体部２８ａとの間に介挿されているため、トラニオン１５に対するパワーローラ１１の転がり案内性能を更に高めることができる。

また、本実施形態においては、トラニオン１５に一対の段差部を設けることにより、ポケット部（収納空間）Ｐのうち、回転部材１２０ｂ付き外輪本体部２８ａを収容する外輪収容空間の枢軸に沿う方向の寸法Ｌがパワーローラ１１を収容するパワーローラ収容空間の枢軸に沿う方向の寸法よりも小さく設定されているので、外輪本体部２８ａに設けられた回転部材１２０ｂの外径がパワーローラ１１の外径より小さなっているため、パワーローラ１１の傾転時に、回転部材１２０ｂの外周面が入出力ディスクのトラクション面（内側面）に接触するのを防止することができる。

本発明は、様々な形態のシングルキャビティ型およびダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に適用することができる。

本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。従来から知られている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３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。外輪と変位軸とが一体化された従来のトロイダル型無段変速機の要部断面図である。

符号の説明

２入力側ディスク
３出力側ディスク
１１パワーローラ
１５トラニオン
２４スラスト玉軸受（スラスト軸受）
２６転動体
２８ｂ外輪本体部（外輪）
１１０外周面
１１２案内面
１２０ラジアル軸受
１２０ｂ回転部材
１３０スラストニードル軸受（スラスト転がり軸受）
Ｐポケット部（収容空間）

Claims

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回転中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、前記パワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト軸受とを備え、前記スラスト軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪および外輪との間で転動する転動体とを有して成るトロイダル型無段変速機において、
前記トラニオンに、互いに対向しかつ前記パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向に延びる一対の案内面が設けられ、
前記一対の案内面の間に前記スラスト軸受の前記外輪が配置され、
前記外輪の外周に設けられたラジアル軸受により前記外輪の外周に沿って回転自在な環状の回転部材が設けられ、
前記パワーローラと共に前記外輪が前記パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向に移動する際に、前記回転部材が前記一対の案内面のうちのいずれか一方に当接した場合に、前記回転部材がこの一方の案内面に当接して転動することを特徴とするトロイダル型無段変速機。
前記トラニオンと前記スラスト軸受の前記外輪との間には、前記外輪を前記パワーローラの回転中心軸と直交するとともに前記枢軸と直交する方向に転がり案内するスラスト転がり軸受が設けら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。
前記トラニオンは、支持板部と、この支持板部の前記枢軸に沿う方向両端部に該支持板部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とを備え、前記支持板部の内側面と前記一対の折れ曲がり壁部とにより前記外輪および前記パワーローラを収容する収容空間が形成され、この収容空間のうち、前記外輪を収容する外輪収容空間の前記枢軸に沿う方向の寸法が前記パワーローラを収容するパワーローラ収容空間の前記枢軸に沿う方向の寸法よりも小さく設定されてい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。