JP4725768B2

JP4725768B2 - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP4725768B2
Application number: JP2004269913A
Authority: JP
Inventors: 宏史石川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: JP2006083957A

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。

図２には、自動車用変速機として利用可能な従来のトロイダル型無段変速機の一例が示されている（例えば、特許文献１ないし特許文献４参照）。このトロイダル型無段変速機は、いわゆるダブルキャビティ式の高トルク用トロイダル型無段変速機であり、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、入力軸１の外周に取り付けられて成る。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がスプライン係合によって連結されている。なお、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された中間壁（仕切壁）１３を介してハウジングケース１４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。

また、入力軸１は、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。具体的には、図中左側に位置する入力側ディスク２と入力軸１との間にローディングカム式の押圧装置１２が設けられており、この押圧装置１２によって、入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、この入力側ディスク２を回転駆動自在としている。また、この押圧装置１２は、駆動軸２２と共に回転するローディングカム（カム板）１２ａと、保持器７により転動自在に保持された複数個（例えば４個）のローラ（転動体）１２ｂとから構成されている。ローディングカム１２ａの片側面（図２の右側面）には、円周方向に亙る凹凸であるカム面１１３が形成され、入力側ディスク２の外側面（図２の左側面）にも、同様の形状を有するカム面１１４が形成されている。なお、入力軸１の端部とローディングカム１２ａとの間には、スラスト荷重を支承自在なアンギュラ型の玉軸受（アンギュラ軸受）３０が介挿されている。

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、入力側ディスク２，２は、入力軸１と共に回転するように、その入力軸１の両端部にボールスプライン６，６を介して支持されている。また、図３にも示されるように、入力側ディスク２，２の内周面（凹面）２ａ，２ａと出力ディスク３，３の内周面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１が回転自在に挟持されている。

図２中右側に位置する入力側ディスク２は、その背面（図２の右面）が、大きな弾力を有する第１の皿ばね１０を介して、ローディングナット９に突き当てられており、入力軸１に対する軸方向（図２の左右方向）の変位が抑制されている。また、図２中左側に位置する入力側ディスク２とローディングカム１２ａとの間には、第２の皿ばね８が設けられている。これらの皿ばね８，１０は、各ディスク２，２，３，３の内周面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面（トラクション面）１１ａ，１１ａ（図３参照）との当接部に予圧（押圧力）を付与する。

したがって、上記構成の無段変速機では、エンジンからの回転力が駆動軸２２に入力されると、駆動軸２２の回転に伴ってローディングカム１２ａが回転し、カム面１１３が複数個のローラ１２ｂを入力側ディスク２の外側面に形成したカム面１１４に押圧する。これにより、入力側ディスク２が複数のパワーローラ１１に押圧されると同時に、両カム面１１３、１１４と複数のローラ１２ｂとの押し付け合いに基づいて、左側の入力側ディスク２が回転する。また、これに同期して、右側の入力側ディスク２も入力軸１と共に回転する。そして、このような入力側ディスク２，２の回転が、複数のパワーローラ８，８を介して、一定の変速比で、出力側ディスク４に伝達される。また、出力側ディスク３，３の回転は、出力歯車４から伝達歯車１５および伝達軸１６などを介して、出力軸１７に伝達される。

ところで、前述したように、上記構成のトロイダル型無段変速機においては、出力側ディスク３間に挟まれた出力歯車（以下、単にギアという。）４により動力の出力が行なわれる（例えば、特許文献５参照）が、この時、ギア４は、軸受４０（図２参照）を介して中間壁１３によりハウジングケース１４に支持される。このギア４を支持する軸受４０には、一般にアンギュラ軸受が用いられる。また、ギア４としては、強度確保やノイズを小さくするため、一般に、はすば歯車が使用される。

はすば歯車には、噛み合いにより、接線力、分離力、スラスト力が作用する。したがって、これらの荷重を全てギア４を支持する軸受４０で受けようとすると、軸受４０が大きくなりすぎてしまい、好ましくない。また、アンギュラ軸受４０は、出力側に設けられており、変速機の変速比が増速である場合にはかなり高速で回転するため、大型化することが難しい。そのため、従来から、ギア４の噛み合いによるスラスト力によってモーメント荷重を受けないような軸受配置が考えられている（例えば、特許文献６参照）。この場合、モーメント荷重は、前述した構成の如く、出力側ディスク３の内周側に配置されたラジアル軸受（ニードル軸受）５により支持されるとともに、入力軸１の両端に配置された軸受６０，６２（図中右側の軸受６０は、出力軸１７と入力軸１との間に介挿され、図中左側の軸受６２は、駆動軸２２と入力軸１との間に介挿されている）によって支持されることになる。

特開平１１−１６６６０５号公報特開平１１−２８０８６１号公報特開平１１−２８０８６２号公報特開平１１−２８０８６３号公報特開平８−１９３６４６号公報特開２００１−１９３８１２号公報

しかしながら、入力軸１の端部の軸受６０，６２でモーメント荷重を受けるようになると、入力軸１が大きく倒れるようになり、そのため、入力側ディスク２と出力側ディスク３とが大きくずれ、結果的に、トロイダル型無段変速機の効率や耐久性が低下したり、あるいは、振動が大きくなるといった問題が生じる虞がある。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、入力軸の倒れを小さくして、入力側ディスクと出力側ディスクとのずれを小さく抑えることが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、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、エンジンから動力を受けて回転する駆動軸と、この駆動軸を介して回転力が入力される入力軸と、入力軸と一体で回転する一対の入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける一対の出力側ディスクとを備え、前記一対の出力側ディスク間に設けられたギアを介して前記回転力を出力するトロイダル型無段変速機であって、前記入力軸の両側の各端部を回転可能に支持する第１の軸受と、前記一対の出力側ディスクのうちの少なくとも１つと前記入力軸との間に介挿された第２の軸受とを備え、前記第１の軸受における径方向の隙間は、前記第２の軸受における径方向の隙間よりも大きく設定され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、入力軸の両側の各端部を回転可能に支持する第１の軸受における径方向の隙間が、出力側ディスクと入力軸との間に介挿された第２の軸受における径方向の隙間よりも大きく設定されているため、前記第２の軸受で主に（あるいは、最初に）モーメント荷重を受けるようになる。そのため、モーメント荷重による入力軸の倒れを小さく抑えることができ、その結果、入力側ディスクおよび出力側ディスクのずれを小さく抑えることができる。したがって、トロイダル型無段変速機の効率や耐久性を向上させることができるとともに、振動も抑制することができる。因みに、入力軸を支持する軸受（第１および第２の軸受を含む）の全ての径方向隙間が均一であると、入力軸を同時に多くの支点で支持する結果となって、入力軸の変形が阻害されることになる。その場合には、計算以上の荷重が入力軸に作用することとなり好ましくない。本発明の構成によれば、そのような不都合も効果的に回避できる。

さらに、一般に入力軸の略中央部分に位置する前記第２の軸受で主に（あるいは、最初に）モーメント荷重を受けるようになる。そのため、モーメント荷重による入力軸の倒れをより効果的に抑えることができる。

本発明のトロイダル型無段変速機においては、入力軸の両側の各端部を回転可能に支持する第１の軸受における径方向の隙間が、出力側ディスクと入力軸との間に介挿された第２の軸受における径方向の隙間よりも大きく設定されているため、前記第２の軸受で主に（あるいは、最初に）モーメント荷重を受けるようになり、その結果、入力軸の倒れを小さくして、入力側ディスクと出力側ディスクとのずれを小さく抑えることができる。

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、入力軸の支持形態にあり、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２および図３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。

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、入力軸１は、その両端に配置された第１の軸受としての軸受６０，６２によって回転可能に支持されている、この場合、図中右側の軸受６０は、出力軸１７（図２参照）と入力軸１との間に介挿され、図中左側の軸受６２は、駆動軸２２と入力軸１との間に介挿されている。また、本実施形態において、入力軸１の中央部分に位置する各出力側ディスク３と入力軸１との間には、第２の軸受としてのラジアルニードル軸受５が介挿されている。

この場合、軸受６０，６２における径方向の隙間、すなわち、軸受６０，６２とこれによって支持される被支持部材（入力軸１、駆動軸２２、出力軸１７）との間に形成される隙間（潤滑油膜が介在される空間）の径方向寸法δ_１１，δ_１２（δ_１１は軸受６２における隙間の径方向寸法（図１の（ｄ）参照）；δ_１２は軸受６０における隙間の径方向寸法（図１の（ｃ）参照））は、ラジアルニードル軸受５における径方向の隙間、すなわち、ラジアルニードル軸受５とこれによって支持される被支持部材（入力軸１、出力側ディスク３）との間に形成される隙間（潤滑油膜が介在される空間）の径方向寸法δ_２（図１の（ｂ）参照）よりも大きく設定されている（δ_１１＞δ_２，δ_１２＞δ_２）。

このように、本実施形態では、入力軸１の両側の各端部を回転可能に支持する第１の軸受６０，６２における径方向の隙間δ_１１，δ_１２が、出力側ディスク３と入力軸１との間に介挿された第２の軸受５における径方向の隙間δ_２よりも大きく設定されている。そのため、入力軸１の略中央部分に位置する第２の軸受５で主に（あるいは、最初に）モーメント荷重を受けるようになる。したがって、モーメント荷重による入力軸１の倒れを小さく抑えることができ、入力側ディスク２および出力側ディスク３のずれを小さく抑えることができる。その結果、トロイダル型無段変速機の効率や耐久性を向上させることができるとともに、振動も抑制することができる。

なお、本発明は、前述した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して実施できることは言うまでもない。例えば、前述した実施形態では、第２の軸受５が２つであったが、その数は任意である。また、前述した実施形態では、第１の軸受６０，６２のサイズについては特に記載していないが、同じサイズの軸受でもよいし、異なったサイズの軸受でもよい。要は、入力軸１の両端を支持する２つの軸受とディスク２，３の内周側に設けられる少なくとも１つの軸受との間に、前述した隙間寸法の関係が成立していれば良い。

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ハーフトロイダル型無段変速機の他、トラニオンを有さないフルトロイダル型無段変速機にも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。従来のトロイダル型無段変速機の断面図である。従来のトロイダル型無段変速機における入力側ディスクと出力側ディスクとの間に挟持されるパワーローラを示す断面図である。

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ギア
５ラジアルニードル軸受（第２の軸受）
１１パワーローラ
２２駆動軸
６０，６２軸受（第１の軸受）

Claims

エンジンから動力を受けて回転する駆動軸と、この駆動軸を介して回転力が入力される入力軸と、入力軸と一体で回転する一対の入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける一対の出力側ディスクとを備え、前記一対の出力側ディスク間に設けられたギアを介して前記回転力を出力するトロイダル型無段変速機において、
前記入力軸の両側の各端部を回転可能に支持する第１の軸受と、前記一対の出力側ディスクのうちの少なくとも１つと前記入力軸との間に介挿された第２の軸受とを備え、前記第１の軸受における径方向の隙間は、前記第２の軸受における径方向の隙間よりも大きく設定されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。