JP5082589B2

JP5082589B2 - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP5082589B2
Application number: JP2007142917A
Authority: JP
Inventors: 祐二下村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-05-30
Also published as: JP2008082536A

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１２および図１３に示すように構成されている。図１２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１３参照）が回転自在に挟持されている。

図１２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１２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１２のＡ−Ａ線に沿う断面図である図１３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１３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１３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１３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１３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１３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１３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（スラス軸受）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１３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１３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１４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を入力軸１の軸方向に沿って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とにそれぞれ平面部を設け、これらの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４）

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のみをもって外輪２８をトラニオン１５によって滑り案内しているため、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、精度良く加工しなければならない平面部がトラニオン１５および外輪２８の両方に設けられているので、加工コストが高くなるという問題がある。また、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のオフセットを回避しつつ、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、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、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、これらの内輪と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部が設けられ、前記パワーローラに前記枢軸に沿う方向の接線力が作用したときに、これらの案内面部に前記外輪の外周面が当接可能となっていることを特徴とする。

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、互いに対向しかつ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延びる一対の案内面部が設けられており、パワーローラに枢軸に沿う方向の接線力が作用したときに、これらの案内面部の一方に外輪の外周面が当接し、該案内面部上を外輪が転がることにより、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外輪（したがってパワーローラ）がスライドするので、パワーローラを支持する軸部のオフセットを回避しつつ、外輪とともにパワーローラをトラニオンに対して円滑に転がり案内することができ、したがって入力側ディスクから出力側ディスクへ押し付け力を円滑に伝えることができる。また、このような作用効果は、トラニオンに一対の案内面部を設けるだけで実現できるため、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。

なお、案内面部の摩耗を抑制するために、案内面部は硬度が高められていることが好ましい。さらに、案内面部は研削などにより面粗度を高めておくことが好ましい。また、摩擦力を低減し摩耗を抑制するために、案内面部および外輪の外周面の少なくとも一方に、摩擦係数低減処理が施されていることが好ましい。このために、例えば、案内面部および外輪の外周面の少なくとも一方に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）あるいは二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）などの皮膜を形成することが好ましい。

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、前記案内面部は、前記トラニオンに一体に形成さ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、案内面部がトラニオンに一体に形成されているので、構造を簡素化することができる。

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に記載された発明において、前記案内面部は、前記トラニオンに設けられた案内部材に形成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、案内面部がトラニオンに設けられた案内部材に形成されているので、案内面部が摩耗などして交換が必要になった場合などに、案内部材のみを交換すれば済む利点がある。

また、請求項４に記載されたトロイダル型無段変速機は、請求項３に記載された発明において、前記案内部材は、前記外輪と前記トラニオンとの間に設けられたスラスト軸受部材と一体に形成されていることを特徴とする。
ここで、スラスト軸受としては、特に限定されるものではないが、放射状に針状ころを配置したいわゆるニードル軸受もしくは薄板状のすべり軸受が好ましい。

この請求項４に記載された発明においては、外輪と前記トラニオンとの間に設けられたスラスト軸受部材に、案内部材が一体に形成されているので、部品点数を低減でき、製造コストを低減することができる。

また、請求項５に記載されたトロイダル型無段変速機は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載された発明において、前記案内面部および前記外輪の外周面の少なくとも一方には、クラウニングが設けられていることを特徴とする。

この請求項５に記載された発明においては、案内面部および外輪の外周面の少なくとも一方にクラウニングが設けられているので、入出力側ディスクとパワーローラとの押し付け力によりトラニオンが変形した場合においても、外輪と案内面部との良好な接触状態を維持することができるため、エッジロードによる摩耗や摩擦の増大を防ぐことができる。

また、請求項６に記載されたトロイダル型無段変速機は、請求項１ないし請求項５のいずれか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、これらの一対の折れ曲がり壁部の先端部同士を連結する連結部とを備えており、前記パワーローラは、前記支持板部と前記一対の折れ曲がり壁部と前記連結部との間に配置されていることを特徴とする。

パワーローラを支持するトラニオンには、パワーローラに作用する押し付け力の大きな力が負荷されるので、この力によりトラニオンが変形して、パワーローラとディスクの接触位置が変化し、動力伝達効率が低下するのを防止するために、トラニオンの剛性を高めることが好ましい。この請求項６に記載された発明においては、連結部によりトラニオンの一対の折れ曲がり壁部の先端部同士を連結する構成としたので、トラニオンの剛性を高めることができる。そして、前記連結部をトラニオンの一対の折れ曲がり壁部と一体に形成しても、パワーローラ部をトラニオンの横から支持板部と一対の折れ曲がり壁部と連結部との間に挿入して配置することができ、したがって連結部をトラニオンと一体に形成して、トラニオンに連結部を取り付けるための取付手段を省略することができので、安価にトラニオンの剛性を高めることが可能になる。

また、請求項７に記載されたトロイダル型無段変速機は、請求項１ないし請求項６のいずれか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７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、互いに対向しかつ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延びる一対の案内面部が設けられており、パワーローラに枢軸に沿う方向の接線力が作用したときに、これらの案内面部の一方に外輪の外周面が当接し、該案内面部上を外輪が転がることにより、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外輪がスライドするので、パワーローラを支持する軸部のオフセットを回避しつつ、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円滑に転がり案内することができる。

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１２〜図１４と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１および図２は本発明の第１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、パワーローラ１１を支持する軸部のオフセットを回避しつつ、トラニオン１５に対してパワーローラ１１を円滑に揺動且つ転がり案内できるような構造が採用されている。より具体的には、外輪２８は、スラスト玉軸受２４の外輪を形成する概略円板状の外輪本体部２８ａと、この外輪本体部２８ａの内側面の中心から垂直に延び、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とがいわば一体となった構造を成している）。外輪本体部２８ａは、パワーローラ１１の回転中心軸すなわち軸部２８ｂの回転中心軸と同心の外周面１１０を有している。外輪本体部２８ａの外周面１１０にはクラウニングが施されている。

外輪２８は、トラニオン１５の内側の凹状のポケット部Ｐ内に収容されており、トラニオン１５には、この外輪本体部２８ａの外周面１１０に対向する位置に、互いに対向しかつパワーローラ１１の回転中心軸（回転軸）と直交捩れ方向に沿って延びる一対の案内面部１２０，１２０が形成されている。より詳しく説明すると、一対の案内面部１２０，１２０は、パワーローラ１１の回転中心軸（回転軸）と直交するとともに枢軸１４と直交する方向に延びている。各案内面部１２０は、各案内面部１２０は、トラニオン１５の折れ曲がり壁部２０の内側面から内側に向かってほぼ四角板状に少し突出している突出部のほぼ四角形の平面からなる先端面（前面）により形成されている。各案内面部１２０は、トラニオン１５の折れ曲がり壁部２０において、ディスク２，３の回転中心軸に沿う方向のほぼ中央部に形成されている。各案内面部１２０は、高周波焼入れなどにより硬度が高められ、また研削加工により面粗度が高められている。これらの案内面部１２０，１２０の間の距離は、外輪本体部２８ａの外径寸法よりも僅かに大きく設定されている。
また、案内面部１２０，１２０および外輪２８の外輪本体部２８ａの外周面１１０の少なくとも一方に、摩擦係数低減処理が施されている。摩擦係数低減処理としては、例えば、案内面部１２０，１２０および外輪本体部２８ａの外周面１１０の少なくとも一方に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）あるいは二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）などの皮膜を形成する。

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おり、この収容空間のうち、外輪２８を収容する外輪収容空間の枢軸に沿う方向の寸法Ｌ１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Ｌ２よりも小さく設定されている。

また、トラニオン１５と外輪本体部２８ａとの間には、パワーローラ１１に加わるスラスト方向（パワーローラ１１の小端面側から大端面側に向かう方向）の荷重を支承するスラスト転がり軸受１３０が介挿されている。
また、軸部２８ｂとパワーローラ１１との間には、ラジアル転がり軸受１４０が介挿されている。

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（トラニオン１５の枢軸１４に沿う方向；図中ｙ方向）の接線力が作用すると、パワーローラ１１が枢軸１４，１４の一方側（図中ｙ方向）に変位し、これに伴い外輪本体部２８ａの外周面１１０がトラニオン１５の案内面部１２０，１２０の一方に押し付けられる。そして、外輪本体部２８ａはこの案内面部１２０上を転がることができる。すなわち、外輪本体部２８ａしたがってパワーローラ１１は、トラニオン１５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（トラニオン１５が傾転前の図ではディスク２，３の回転中心軸に沿う方向；図中ｘ方向）に移動することができる。

以上説明したように、本実施形態においては、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部１２０，１２０が設けられており、パワーローラ１１にラジアル方向の接線力が作用したときに、これらの案内面部１２０，１２０の一方に外輪２８の外輪本体部２８ａの外周面１１０が当接し、該案内面部１２０上を外輪本体部２８ａが転がることにより、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と直交する方向に外輪２８したがってパワーローラ１１がスライドするので、パワーローラ１１を支持する軸部のオフセットを回避しつつ、外輪２８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、よって入力側ディスク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、トラニオン１５に一対の案内面部１２０，１２０を設けるだけでこのような作用効果を実現できるので、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。

また、本実施形態においては、案内面部１２０，１２０がトラニオン１５に一体に形成されているので、構造を簡素化することができる。
さらに、外輪２８の外輪本体部２８ａの外周面１１０にクラウニングが施されているので、入出力側ディスク２，３とパワーローラ１１との押し付け力によりトラニオン１５が変形した場合においても、外輪本体部２８ａの外周面１１０と案内面部１２０との良好な接触状態を維持することができるため、エッジロードによる摩耗や摩擦の増大を防ぐことができる。

また、本実施形態においては、案内面部１２０，１２０の硬度が焼き入れなどにより高められているので、案内面部１２０，１２０の摩耗を抑制することができる。
さらに、案内面部１２０，１２０は研削などにより面粗度が高められ、また摩擦係数低減のための皮膜が形成されているので、摩擦力を低減できて、摩耗を抑制できる。

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転がり軸受１３０がトラニオン１５と外輪２８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、ポケット部Ｐ（収納空間）のうち、外輪２８を収容する外輪収容空間の枢軸に沿う方向の寸法Ｌ１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Ｌ２よりも小さく設定されているので、外輪２８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、外輪２８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。

図３は本発明の第２の実施形態を示している。本実施形態においては、一対の案内面部１２０，１２０がトラニオン１５に一体に形成されているのではなく、トラニオン１５に設けられた四角板状の一対の案内部材１５０，１５０の四角形の平面からなる前面により形成されている。また、外輪本体部２８ａの外周面１１０にクラウニングが施されていないが、各案内部材１５０の各案内面部１２０にクラウニングが施されている。一対の案内面部１２０，１２０の構成を含め、その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、同一構成要素に同一符号を付してその説明を省略する。

案内部材１５０は、トロイダル型無段変速機の作動中に、トラニオン１５に対して動かないようにトラニオン１５に装着されていればよい。このようなトラニオン１５に対する案内部材１５０の取付方法としては、例えば、図４に示すように、加締めＫ，Ｋによる方法がある。すなわち、トラニオン１５の折れ曲がり壁部２０の内側面に、内側および支持板部１６と反対側に開口したほぼ四角板状の凹部１５１を設け、この凹部１５１に、ほぼ四角板状の案内部材１５０を案内面部１２０を折れ曲がり壁部２０の内側面から少し突出させて挿入し、そして支持板部１６と反対側の開口の両側の近傍を加締めている。
または、図５に示すように、凹部１５１の底面１５２をテーパ面に形成するとともに、案内部材１５０の後面１５３をこれに対応するテーパ面に形成し、凹部１５１に案内部材１５０を挿入する。
または、図６に示すように、トラニオン１５の折れ曲がり壁部２０の内側面に、内側に開口したほぼ四角板状の凹部１５５を設け、この凹部１５５に案内部材１５０を挿入する。

本実施形態においては、トラニオン１５とは別個の案内部材１５０に案内面部１２０が形成され、一対の案内部材１５０，１５０がトラニオン１５に取り付けられているので、案内面部１２０が摩耗などして交換が必要になった場合などに、トラニオン１５を交換することなく、案内部材１５０のみを交換すれば済む。そのほかに、前述の第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、本実施形態では、案内部材１５０の案内面部１２０にクラウニングを施こしたが、これに代えて、外輪本体部２８ａの外周面１１０にクラウニングを施してもよく、さらには両方にクラウニングを施してもよい。クラウニングは、端部クラウニングでもあるいは全面クラウニングでもよい。

図７ないし図９は本発明の第３の実施形態を示している。本実施形態においては、四角板状の一対の案内部材１５０，１５０がスラスト転がり軸受（スラスト軸受）１３０の円環板状の軌道輪１６０と一体に形成されている。すなわち、軌道輪１６０の外周面の点対象の位置に断面形状がＬ字状に外方に突出された一対の突出片１６１，１６１が設けられており、各突出片１６１，１６１の四角板状の垂直部が案内部材（案内部）１５０，１５０となっている。各案内部材１５０，１５０の四角形の平面からなる内側面がそれぞれ、案内面１２０，１２０となっている。

スラスト転がり軸受１３０は、前述したように、トラニオン１５と外輪本体部２８ａとの間に介挿されており、パワーローラ１１に加わるスラスト方向（パワーローラ１１の小端面側から大端面側に向かう方向）の荷重を支承する。このスラスト転がり軸受１３０は、スラストニードル軸受（スラストころ軸受）により構成されており、外輪本体部２８ａの外側面および軌道輪１６０により形成される各軌道面上を転動する。このスラストニードル軸受の針状ころは、一方向に配置するなどしてもよいが、好ましくは放射状に配置する。軌道輪１６０は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面に形成された凹部１７１に嵌合され、また軌道輪１６０に設けられた一対の突起片１６１，１６１はそれぞれ、トラニオン１５の支持板部１６の内側面から折れ曲がり壁部２０の内側面に渡って断面形状がＬ字状に形成された凹部１７２に、嵌合されている。
外輪本体部２８ａの外周面１１０にはクラウニングが施されている。一対の案内面部１２０，１２０の構成を含め、その他の構成は、第２の実施の形態と同様であるので、同一構成要素に同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、案内面部１２０を有する案内部材１５０が、スラスト転がり軸受１３０の軌道輪１６０に一体に設けられているので、部品点数を低減することができ、製造コストを低減することができる。そのほかに、前述の第２の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、本実施形態では、外輪本体部２８ａの外周面１１０にクラウニングが施したが、これに代えて、案内部材１５０の案内面部１２０にクラウニングを施こしてもよく、さらには両方にクラウニングを施してもよい。クラウニングは、端部クラウニングでもあるいは全面クラウニングでもよい。

図１０および図１１は本発明の第４の実施形態を示している。本実施形態においては、トラニオン１５の支持板部１６の長さ方向両端部の一対の折れ曲がり壁部２０，２０の先端部同士をする連結する連結部１７５が、トラニオン１５に一体に形成されている。一対の案内面部１２０，１２０の構成を含め、その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、同一構成要素に同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、連結部１７５によりトラニオン１５の一対の折れ曲がり壁部２０，２０の先端部同士を連結する構成としたので、トラニオン１５の剛性を高めることができる。さらに、連結部１７５をトラニオン１５と一体に形成しても、パワーローラ１５や軸部２８ｂ付き外輪２９等をトラニオン１５の横から支持板部１６と一対の折れ曲がり壁部２０，２０と連結部１７５との間に挿入して配置することが可能であり、したがって連結部１７５を取り付けるための取付手段を省略することができ、安価にトラニオン１５の剛性を高めることができる。
なお、連結部１７５を一対の折れ曲がり壁部２０，２０と別体に作製し、これを一対の折れ曲がり壁部２０，２０間に掛け渡すように取り付けるようにしてもよい。

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。

本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機を示す図であって、（ａ）は要部断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ部の拡大図である。（ａ）はトラニオンの斜視図であり、（ｂ）はＣ部の拡大図である。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を示す図であって、（ａ）は要部断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＥ部の拡大図である。案内部材のトラニオンへの取付方法の例を示す図であって、（ａ）はトラニオンの要部の斜視図であり、（ｂ）はトラニオンの要部の縦断面図である。案内部材のトラニオンへの取付方法の他の例を示す図であって、（ａ）はトラニオンの要部の斜視図であり、（ｂ）はトラニオンの要部の縦断面図である。案内部材のトラニオンへの取付方法のさらに他の例を示す図であって、（ａ）はトラニオンの要部の斜視図であり、（ｂ）はトラニオンの要部の縦断面図である。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を示す図であって、（ａ）は要部断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＧ部の拡大図である。トラニオンおよび軌道輪を示す分解斜視図である。トラニオンに軌道輪を嵌合した状態を示す斜視図である。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を示す図であって、要部断面図である。同、斜視図である。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１２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（内輪）
１４枢軸
１５トラニオン
２４スラスト玉軸受（スラスト軸受）
２６玉（転動体）
２８外輪
１１０外周面
１２０案内面部
１３０スラスト転がり軸受（スラスト軸受）
１５０案内部材
１７５連結部材
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、これらの内輪と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部が設けられ、前記パワーローラに前記枢軸に沿う方向の接線力が作用したときに、これらの案内面部に前記外輪の外周面が当接可能となっていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
前記案内面部は、前記トラニオンに一体に形成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。
前記案内面部は、前記トラニオンに設けられた案内部材に形成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。
前記案内部材は、前記外輪と前記トラニオンとの間に設けられたスラスト軸受部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のトロイダル型無段変速機。
前記案内面部および前記外輪の外周面の少なくとも一方には、クラウニングが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか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、これらの一対の折れ曲がり壁部の先端部同士を連結する連結部とを備えており、前記パワーローラは、前記支持板部と前記一対の折れ曲がり壁部と前記連結部との間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか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ないし請求項６のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。