JP3932027B2

JP3932027B2 - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP3932027B2
Application number: JP2002105354A
Authority: JP
Inventors: 宏史石川; 尚今西
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2022-04-08
Also published as: US20030190994A1; JP2003301907A; US6979277B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機として利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図４および図５に略示するようなトロイダル型無段変速機を使用することが一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２-７１４６５号公報に開示されているように、入力軸１と同心に第１のディスクである入力側ディスク２を支持し、入力軸1と同心に配置された出力軸３の端部に、第２のディスクである出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側には、入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置にある枢軸５，５を中心として揺動するトラニオン６，６が設けられている。各トラニオン６，６には、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、入力側および出力側の両ディスク２，４の間に挟持されている。
【０００３】
入力側および出力側の両ディスク２，４の互いに対向する内側面２ａ，４ａの断面はそれぞれ、枢軸５を中心とする円弧或いはこのような円弧に近い曲線を回転させて得られる凹面を成している。そして、球状の凸面に形成された各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａが各内側面２ａ，４ａに当接されている。
【０００４】
入力軸1と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の押圧装置１２が設けられている。この押圧装置１２は、入力側ディスク２を出力側ディスク４に向けて弾性的に押圧している。また、押圧装置１２は、入力軸１と共に回転するカム板１３と、保持器１４により保持された複数個(例えば４個)のローラ１５，１５とから構成されている。また、カム板１３の片側面(図４および図５の左側面)には、周方向に亙って凹凸面であるカム面１６が形成され、入力側ディスク２の外側面(図４および図５の右側面)にも同様のカム面１７が形成されている。そして、複数個のローラ１５，１５は、入力軸1に対して放射方向に延びる軸を中心に回転できるように、支持されている。
【０００５】
このような構成のトロイダル型無段変速機においては、入力軸１を回転させると、その回転に伴ってカム板１３が回転し、カム面１６によって複数個のローラ１５，１５が、入力側ディスク２の外側面に設けられたカム面１７に押圧される。この結果、入力側ディスク２が複数のパワーローラ１１，１１に押圧されると同時に、1対のカム面１６，１７と複数個のローラ１５，１５の転動面との押し付け合いに基づいて、入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、各パワーローラ１１，１１を介して、出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定された出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合であって、入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸５，５を中心として各トラニオン６，６を揺動させ、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａが、図４に示すように、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接するように、各変位軸９，９を傾斜させる。
【０００７】
反対に、増速を行なう場合には、各トラニオン６，６を揺動させ、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａが、図５に示すように、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とにそれぞれ当接するように、各変位軸９，９を傾斜させる。各変位軸９，９の傾斜角度を図４と図５との中間にすれば、入力軸1と出力軸３との間で、中間の変速比が得られる。
【０００８】
更に、図６および図７は、従来から知られているトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２および出力側ディスク４はそれぞれ、円管状の入力軸１８の周囲に、ニードル軸受１９，１９を介して、回転自在および軸方向に変位自在に支持されている。また、ローディングカム式の押圧装置１２を構成するためのカム板１３は、入力軸１８の端部(図６の左端部)の外周面にスプライン係合され、鍔部２０によって入力側ディスク２から離れる方向への移動が阻止されている。また、出力側ディスク４には出力歯車２１がキー２２，２２により結合されており、これら出力側ディスク４と出力歯車２１とが同期して回転するようになっている。
【０００９】
図４および図５の構成と同様に、トロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側には、入力軸１８に対し捻れの位置にある枢軸（傾転軸）５，５を中心として揺動する一対のトラニオン６，６が設けられている。各トラニオン６，６は、図７（図７には一方のトラニオンのみが図示されている。したがって、図７では、図示しないトラニオンに付随する構成要素も図示されていない）に示されるように、支持板部７の長手方向(図７の左右方向)の両端部に、この支持板部７の内側面側(図７の下側)に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部８，８を有している。そして、この折れ曲がり壁部８，８によって、トラニオン６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８，８の外側面(支持板部７と反対側の面)には、各枢軸５，５が互いに同心的に設けられている。
【００１０】
支持板部７の中央部には円孔１０が形成され、この円孔１０には変位軸９の基端部９ａが支持されている。そして、各枢軸５，５を中心として各トラニオン６，６を揺動させることにより、これら各トラニオン６，６の中央部に支持された変位軸９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６，６の内側面から突出する変位軸９の先端部９ｂの周囲には、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、入力側および出力側の両ディスク２，４の間に挟持されている。なお、各変位軸９，９の基端部９ａと先端部９ｂは、互いに偏心している。
【００１１】
図７に示されるように、一対のトラニオン６，６の両端部はそれぞれ、一対の支持板２３，２３に対して揺動自在および軸方向(図６の表裏方向、図７の左右方向)に変位自在に支持されている。そして、前述したように、各トラニオン６，６を構成する支持板部７の中央部に形成された円孔１０には、基端部９ａと先端部９ｂとが互いに平行で且つ偏心した変位軸９の基端部９ａが、回転自在に支持されている。また、各支持板部７の内側面から突出する各変位軸９の先端部９ｂの周囲には、パワーローラ１１が回転自在に支持されている。
【００１２】
なお、一対のトラニオン６，６毎に設けられた一対の変位軸９，９は、入力軸１８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９，９の先端部９ｂが基端部９ａに対して偏心している方向は、入力側および出力側の両ディスク２，４の回転方向に対して同方向(図７で左右逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１８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１８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１８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。
【００１３】
また、各パワーローラ１１，１１の外側面と各トラニオン６，６を構成する支持板部７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。
【００１４】
また、スラストニードル軸受２５は、各トラニオン６，６を構成する支持板部７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、各パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１および外輪２８が各変位軸９の基端部９ａを中心として揺動変位することを許容する。
【００１５】
更に、各トラニオン６，６の一端部(図７の右端部)にはそれぞれ駆動ロッド２９が設けられており、各駆動ロッド２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３０が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３０はそれぞれ、駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。
【００１６】
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１８の回転は、押圧装置１２を介して、入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車２１より取り出される。
【００１７】
入力軸１８と出力歯車２１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３０，３０を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３０，３０の変位に伴って、一対のトラニオン６，６が互いに逆方向に変位する。例えば、図７の図示しない下側のパワーローラ１１が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ１１が同図の左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と入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ，４ａ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６，６が、支持板２３，２３に枢支された枢軸５，５を中心として、互いに逆方向に揺動する。
【００１８】
その結果、前述の図４および図５に示したように、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，４ａとの当接位置が変化し、入力軸１８と出力歯車２１との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１８と出力歯車２１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及びこれら各パワーローラ１１に付属の外輪２８が、各変位軸９の基端部９ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８の外側面と各トラニオン６を構成する支持板部７の内側面との間には、各スラストニードル軸受２５が存在するため、前記回動は円滑に行なれる。したがって、前述のように各変位軸９，９の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、トロイダル型無段変速機においては、トラニオン６の枢軸５の一端から延びる駆動ロッド（以下、トラニオン軸という。）２９に固設された油圧ピストン３０に圧力差を与えることにより、トラニオン６を傾転軸方向に沿って移動させることができる。この場合、油圧ピストン３０は、各トラニオン６に設けられているが、ただ１つのトラニオン６の傾転角（枢軸５を中心とする揺動の角度）によって油圧が制御されるのが一般的である（例えば、特開平２−１６３５６７号公報参照）。
【００２０】
また、油圧ピストン３０は、前述したように、これをトラニオン軸２９が貫通するようにトラニオン軸２９に外嵌される。そのため、トラニオン６およびトラニオン軸２９は、互いに別々に加工された後、ピンで結合される。
【００２１】
しかしながら、このように、トラニオン６とトラニオン軸２９とを別々に加工してピン結合すると、加工工程が増加してしまい（したがって、製造コストが高くなり）、また、トラニオン６およびトラニオン軸２９の組み付け精度が低下してしまうといった問題が生じる。そのため、トラニオン６とトラニオン軸２９とを一体で成形することも考えられる。
【００２２】
ところで、トラニオン６とトラニオン軸２９とを一体成形する場合には、スラストニードル軸受２５、スラスト玉軸受２４等への潤滑油路をどのように設けるかが問題となる。特にパワーローラ１１を支持するスラスト玉軸受（軸受）２４は、大きな荷重を受けて高速で回転しているため、発熱量が大きい。したがって、スラスト玉軸受２４には十分に潤滑油を供給する必要がある。
【００２３】
トラニオン６とトラニオン軸２９とを一体成形した場合における一般的な潤滑油路の形成形態は、図７に示されるように、トラニオン軸２９の端部にドリル加工を施して、トラニオン軸２９内にその軸方向に沿って内径の小さい長い油穴４０を形成し、更に、トラニオン軸２９の前記加工端部にプラグ４４を圧入して油路を確保するといった形態が一般的である。この場合、油穴４０から流れる油は、トラニオン６の枢軸（傾転軸）５に形成された油穴４５を通ってトラニオン６の背面側へと流れ込む。なお、図７中、４２は油穴４５に圧入されたプラグである。
【００２４】
しかしながら、このような潤滑油路の形成形態においては、１つの問題が生じる。すなわち、トラニオン６は、強度確保のため、全体がＨ_ＲＣ３０を超える硬さを有しているが、この硬度は、必然的にトラニオン６と一体のトラニオン軸２９にも要求される。つまり、前述した潤滑油路の形成形態では、Ｈ_ＲＣ３０を超える硬度のトラニオン軸２９に穴径の小さい長いドリル加工を施す必要があり、結果として、加工低下に繋がってしまう。せっかくトラニオン６とトラニオン軸２９とを一体として加工数を削減できても、ドリル加工の複雑さによってコスト低下を十分に図れないといった新たな問題が生じる。
【００２５】
本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、トラニオンとトラニオン軸とを精度良く形成できるとともに、トラニオン軸における潤滑油路を簡単に形成でき、トラニオンおよびトラニオン軸の加工工程を削減して製造コストを低減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。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、互いの内側面同士を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第１および第２のディスクと、これら第１および第２の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揺動するトラニオンと、このトラニオンを構成する支持板部の中央部に、この支持板部の内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラの外側面に添設して設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転を許容する軸受とを備え、前記支持板部の長手方向の両端部には、前記パワーローラを収容するポケット部を形成するように前記支持板部の内側面側に折れ曲がる一対の折れ曲がり壁部が形成され、これらの各折れ曲がり壁部の外側面に前記各枢軸が互いに同心的に設けられ、一方の枢軸にはトラニオン軸が一体成形され、このトラニオン軸には、前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って移動させる油圧ピストンが外嵌されて成るトロイダル型無段変速機において、前記トラニオン軸の外周面には切り欠きが前記トラニオンの前記支持板部の内側面側と同じ側において前記枢軸の外周に配置される傾転軸受の一部に達するように設けられ、この切り欠きは、前記油圧ピストンとの間で、前記軸受に供給される潤滑油のための油路を形成することを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、軸受に供給される潤滑油のための油路を油圧ピストンとの間で形成する切り欠きがトラニオン軸の外周面に設けられている。したがって、トラニオン軸における潤滑油路を簡単に形成でき、従来のように穴径の小さい長い油路をトラニオン軸にドリル加工しなくて済む。また、プラグの圧入工程も省略できる。その結果、製造コストを低減できる。また、トラニオン軸の高い強度を維持しつつ、トラニオン軸の軸径を細くすることも可能である。トラニオン軸を細くできるため、ピストンの外周を広げることなく、受圧面積を大きくすることができる。そのため、制御圧を小さくすることが可能となり、ポンプの損失を小さくすることができる。また、トラニオンとトラニオン軸とを一体成形しているため、トラニオンとトラニオン軸とを精度良く形成でき、加工工程を削減できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
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、トロイダル型無段変速機のトラニオンおよびトラニオン軸の形成形態並びにトラニオン軸における油路の形成形態にあり、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４〜図７と同一の符号を付してその詳細な説明を省略することにする。
【００２９】
図１および図２は本発明の一実施形態を示している。図示のように、本実施形態のトロイダル型無段変速機を構成するトラニオン６は、前述した従来構造の場合と同様に、支持板部７の長手方向(図1の左右方向)の両端部に、支持板部７の内側面側(図1の上側)に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部８，８を有している。そして、各折れ曲がり壁部８，８の外側面には、枢軸５，５が互いに同心的に設けられている。
【００３０】
また、本実施形態においては、トラニオン６とトラニオン軸２９とが一体成形されており、油圧ピストン３０が嵌合するトラニオン軸２９の外周面部位に、潤滑油路の一部を形成する平面状の第１の切り欠き５２が形成されている（図２参照）。この場合、第１の切り欠き５２は、一方で、傾転軸受５６が装着されるトラニオン６の枢軸（傾転軸）５の部位に形成された深い溝状の第２の切り欠き５４を介して、枢軸５に形成された油穴４５に連通するとともに、他方で、潤滑油が供給される潤滑油供給路５０に連通している。なお、図中、６２はトラニオン６の枢軸５に当接するワイヤプーリ、６０は油圧ピストン３０の端部とワイヤプーリ６２との間に配置されたプレートである。
【００３１】
以上の構成によれば、潤滑油供給路５０から第１の切り欠き５２に流れ込んだ潤滑油は、第１の切り欠き５２と油圧ピストン３０との間の隙間を油路としてトラニオン軸２９の軸方向に沿って流れ、第２の切り欠き５４を介して枢軸５に形成された油穴４５に流れ込み、トラニオン６の背面側へ達する（その後、スラストニードル軸受２５、スラスト玉軸受（軸受）２４等へと達する）。
【００３２】
なお、本実施形態において、油圧ピストン３０は、ネジにより締め込まれ、プレート６０がワイヤプーリ６２を押し、ワイヤプーリ６２がトラニオン６を押すことができる。この場合、ワイヤプーリ６２と傾転軸受５６との間には必ず隙間が存在する。パワーローラ１１へ十分に潤滑するためには、この隙間を小さく抑える必要がある。その隙間は１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態では、スラスト玉軸受２４等に供給される潤滑油のための油路を油圧ピストン３０との間で形成する切り欠き５２がトラニオン軸２９の外周面に設けられている。したがって、トラニオン軸２９における潤滑油路を簡単に形成でき、従来のように穴径の小さい長い油路をトラニオン軸２９にドリル加工しなくて済む。また、プラグの圧入工程も省略できる。その結果、製造コストを低減できる。また、トラニオン軸２９の高い強度を維持しつつ、トラニオン軸２９の軸径を細くすることも可能である。また、トラニオン６とトラニオン軸２９とを一体成形しているため、トラニオン６とトラニオン軸２９とを精度良く形成でき、加工工程を削減できる。
【００３４】
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは言うまでもない。例えば、本発明は、トラニオンとトラニオン軸とを一体にしたもの全てに適用することができ、トラニオンの形状等に規制を受けないものである。具体的には、図３に示されるように、パワーローラ１１が位置するトラニオン６の内側面側（ポケット部Ｐ側）に、トラニオン６の内側面側が凹面となる方向に弾性変形することを規制する連結部材７０が設けられているものに対して本発明を適用することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のトロイダル型無段変速機によれば、トラニオンとトラニオン軸とを精度良く形成できるとともに、トラニオン軸における潤滑油路を簡単に形成でき、トラニオンおよびトラニオン軸の加工工程を削減して製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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断面図である。
【図２】（ａ）は、図１のトラニオンおよびトラニオン軸の下面図、（図１のＡ方向矢視図）（ｂ）は、図１のトラニオンおよびトラニオン軸の上面図（図１のＢ方向矢視図）である。
【図３】図１の変形例に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。
【図４】従来から知られているの基本的構成を最大減速時の状態で示す側面図である。
【図５】従来から知られているトロイダル型無段変速機の基本的構成を最大増速時の状態で示す側面図である。
【図６】従来の具体的構造の一例を示す断面図である。
【図７】図６のＸ−Ｘ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
２ａ内側面
３出力軸
４出力側ディスク
４ａ内側面
５枢軸
６トラニオン
７支持板部
８折れ曲がり壁部
９変位軸
９ａ基端部
９ｂ先端部
１０円孔
１１パワーローラ
１１ａ周面
２４スラスト玉軸受（軸受）
２９トラニオン軸
３０油圧ピストン
５２切り欠き

Claims

互いの内側面同士を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第１および第２のディスクと、これら第１および第２の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揺動するトラニオンと、このトラニオンを構成する支持板部の中央部に、この支持板部の内側面から突出する状態で支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で前記第１および第２の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラの外側面に添設して設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転を許容する軸受とを備え、前記支持板部の長手方向の両端部には、前記パワーローラを収容するポケット部を形成するように前記支持板部の内側面側に折れ曲がる一対の折れ曲がり壁部が形成され、これらの各折れ曲がり壁部の外側面に前記各枢軸が互いに同心的に設けられ、一方の枢軸にはトラニオン軸が一体成形され、このトラニオン軸には、前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って移動させる油圧ピストンが外嵌されて成るトロイダル型無段変速機において、
前記トラニオン軸の外周面には切り欠きが前記トラニオンの前記支持板部の内側面側と同じ側において前記枢軸の外周に配置される傾転軸受の一部に達するように設けられ、この切り欠きは、前記油圧ピストンとの間で、前記軸受に供給される潤滑油のための油路を形成することを特徴とするトロイダル型無段変速機。