JPH04122848U - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製作費の低廉化と同時に、軽量化並びに耐久性
の向上を図る。 【構成】トルク伝達軸１４の端部に鍔部２２を設ける。
この鍔部２２の内側面２２ａとトルク伝達軸１４の外周
面１４ａとの連続部に一方の軌道２５を形成する。加圧
装置８を構成するカム板９の外側面内周縁部に、他方の
軌道２６を形成する。両軌道２５、２６の間に、複数の
玉２４、２４を設けて、スラスト玉軸受１６を構成す
る。このスラスト玉軸受１６により、カム板９に加わる
スラスト荷重を支承する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係るトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用変速機として、或 は乗用芝刈機、除雪機、電気自動車、フォークリフト等の軽車両用の変速機とし て、更には自動車エンジン用の補機を、エンジン回転数の変動に拘らず適当な回 転数で回転させる為の変速機として利用出来る。

【０００２】

【従来の技術】

自動二輪車等、比較的エンジンの出力が小さい（例えば１００馬力以下の）自 動車の変速機や、乗用芝刈機、除雪機、電気自動車、フォークリフト等、低速で 走行する軽車両の変速機として、更には、エンジン回転数の変動に拘らず、コン プレッサやジェネレータ等の補機を最適速度で回転させる為の変速機として、図 ４〜５に略示する様な、トロイダル型無段変速機を使用する事が研究されている 。

【０００３】 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 されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、出力軸３の端部 に出力側ディスク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 グの内面、或はこのケーシング内に設けられた支持ブラケットには、前記入力軸 １並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオ ン５、５が設けられている。

【０００４】 各トラニオン５、５は、十分な剛性を有する金属材により形成されたもので、 両端部外側面に前記枢軸を設けている。又、各トラニオン５の中心部に設けた変 位軸６、６の周囲には、それぞれパワーローラ７、７を回転自在に支持している 。そして、各パワーローラ７、７を、前記入力側、出力側両ディスク２、４の間 に挟持している。

【０００５】 入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それ ぞれ断面が前記枢軸を中心とする円弧形の凹面をなしている。そして、球面状の 凸面に形成された各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａは、前記内側面２ａ、 ４ａに当接させている。

【０００６】 前記入力軸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加圧装置 ８を設け、この加圧装置８によって、前記入力側ディスク２を出力側ディスク４ に向け弾性的に押圧している。この加圧装置８は、入力軸１と共に回転するカム 板９と、保持器１０により保持された複数個（例えば４個）のローラ１１、１１ とから構成されている。前記カム板９の片側面（図４〜５の右側面）には、円周 方向に亙る凹凸面であるカム面１２を形成し、又、前記入力側ディスク２の外側 面（図４〜５の左側面）にも、同様のカム面１３を形成している。そして、前記 複数個のローラ１１、１１を、前記入力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心 に、回転自在としている。

【０００７】 上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の作用は、次の通りである。

【０００８】 入力軸１の回転に伴なってカム板９が回転すると、カム面１２によって複数個 のローラ１１、１１が、入力側ディスク２外側面のカム面１３に押圧される。こ の結果、前記入力側ディスク２が、前記複数のパワーローラ７、７に押圧される と同時に、前記１対のカム面１２、１３と複数個のローラ１１、１１との噛合に 基づいて、前記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の 回転が、前記複数のパワーローラ７、７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に固定の出力軸３が回転する。

【０００９】 入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３と の間で減速を行なう場合には、図４に示す様に枢軸を中心として各トラニオン５ 、５を揺動させ、各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａが、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、それぞれ当接する様に、各変位軸６、６を傾斜させる。

【００１０】 反対に、増速を行なう場合には、前記トラニオン５、５を図５に示す様に揺動 させ、各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａが、入力側ディスク２の内側面２ ａ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 ぞれ当接する様に、各変位軸６、６を傾斜させる。

【００１１】 各変位軸６、６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、中間の変速比を得る事が出来る。

【００１２】 更に、上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機により伝達可能な 動力を大きくする為、図４〜５に示す様なトロイダル型無段変速機を１対、動力 の伝達方向に対して並列に（タンデムに）配置する事が、特開平２−１６３５４ ９号公報等に開示されている様に、従来から提案されている。

【００１３】 図６は、前記公報に記載された、１対のトロイダル型無段変速機をタンデム配 置した構造を示している。

【００１４】 １４は円管状のトルク伝達軸で、このトルク伝達軸１４の一端部（図６の左端 部）内周面と入力軸１の端部外周面との間にニードル軸受２７を設けて、前記ト ルク伝達軸１４を前記入力軸１と同心に配置すると共に、入力軸１とトルク伝達 軸１４とを互いに独立して回転自在としている。

【００１５】 前記トルク伝達軸１４の周囲には１対の入力側ディスク２、２が、互いに間隔 をあけて設けられている。各入力側ディスク２、２の内周縁とトルク伝達軸１４ の外周面１４ａとの間には、それぞれボールスプライン１５、１５を設けて、各 入力側ディスク２、２を前記トルク伝達軸１４に対して、このトルク伝達軸１４ に対する回転が不能で、前記トルク伝達軸１４の軸方向に亙る変位可能として支 持している。又、各入力側ディスク２、２の内側面２ａ、２ａは、それぞれ断面 が円弧形の凹面としている。

【００１６】 又、前記１対の入力側ディスク２、２の間には、前記トルク伝達軸１４に対す る回転及び軸方向の変位を自在として、１対の出力側ディスク４、４を設けてい る。各出力側ディスク４、４の内側面４ａ、４ａ（本明細書では、各ディスク２ 、４の内側面とは、各ディスク２、４の互いに対向する側面を言う。）は、断面 が円弧形の凹面としている。

【００１７】 前記各出力側ディスク４、４の間部分には、リング状の出力ギヤ１８が設けら れている。この出力ギヤ１８は、円筒状のスリーブ１９の中間部外周面に固設さ れている。そしてこのスリーブ１９は、前記トルク伝達軸１４の中間部外周面に 、このトルク伝達軸１４に対する回転及び軸方向に亙る若干の変位自在に支持さ れている。又、前記１対の出力側ディスク４、４は、前記スリーブ１９の両端部 外周面にスプライン係合している。

【００１８】 前記トルク伝達軸１４の一端にはカム板９を、スラスト玉軸受１６を介して回 転自在に支承している。このカム板９と前記入力軸１とは、フランジ板１７によ り結合する事で、カム板９が入力軸１と共に回転する様にしている。そして、カ ム板９の内側面に形成したカム面１２と一方（図６の左方）の入力側ディスク２ の外側面に形成したカム面１３との間に、保持器１０により回転自在に保持され た複数のローラ１１を設け、この一方の入力側ディスク２を、前記トルク伝達軸 １４の軸方向で前記カム板９から離れる方向に押圧する加圧装置８を構成してい る。

【００１９】 又、加圧装置８と対向しない、他方（図６の右方）の入力側ディスク２と前記 トルク伝達軸１４との間には、ストッパ２０と皿板ばね２１とを設けて、この入 力側ディスク２が前記加圧装置８から遠ざかる方向に移動するのを制限するスト ッパ手段を構成している。

【００２０】 更に、前記１対の入力側ディスク２、２の内側面２ａ、２ａと、１対の出力側 ディスク４、４の内側面４ａ、４ａとの間には、前記トルク伝達軸１４に対して 捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオン５と、周面７ａを球面状 の凸面とし、このトラニオン５に支持された変位軸６に回転自在に支持された複 数のパワーローラ７とを設けている。そして、前記加圧装置８の押圧力に基づき 、各パワーローラ７の周面７ａと、入力側、出力側、各ディスク２、４の内側面 ２ａ、４ａとを当接させている。

【００２１】 上述の様に構成される、１対のトロイダル型無段変速機をタンデム配置した構 造に於いては、１本の入力軸１から入力された回転トルクが、フランジ板１７、 カム板９、加圧装置８を介して一方の入力側ディスク２に伝達され、この入力側 ディスク２がトルク伝達軸１４と共に回転する。そして、トルク伝達軸１４の回 転と共に、他方の入力側ディスク２も、前記一方の入力側ディスク２と同期して 回転する。

【００２２】 トルク伝達軸１４を介して同期して回転する、１対の入力側ディスク２、２の 回転運動は、それぞれ複数のパワーローラ７を介して１対の出力側ディスク４、 ４に伝達され、両出力側ディスク４、４をスプライン係合させたスリーブ１９を 回転させる。そして、このスリーブ１９の回転運動が、出力ギヤ１８により取り 出される。

【００２３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述の様に構成され作用する、１対のトロイダル型無段変速機をタ ンデム配置した構造に於いては、次に述べる様な、解決すべき問題がある。

【００２４】 即ち、トルク伝達軸１４の端部にカム板９を、回転自在に支持する部分は、図 ６及び図３に示す様に、トルク伝達軸１４の端部外周面に形成した鍔部２２とカ ム板９の外側面内周側端部との間に、スラスト玉軸受１６を設ける事で構成され ている。このスラスト玉軸受１６は、１対の軌道輪２３、２３と複数の玉２４、 ２４とから成り、一方の軌道輪２３を鍔部２２の内側面に、他方の軌道輪２３を カム板９の外側面内周側端部に、それぞれ突き当てている。

【００２５】 トロイダル型無段変速機の運転時には、加圧装置８の作動に基づいて、前記ス ラスト玉軸受１６にスラスト荷重が加わるが、このスラスト荷重の作用点は、前 記鍔部２２の外周縁よりも更に外周に寄った部分となる。

【００２６】 この為、前記鍔部２２には、その外周縁部をカム板９から離れる方向（図３、 ６の左方向）に押圧する力が加わり、何らかの対策を施さない限り、加圧装置８ から過大な力が加えられた場合には、鍔部２２が破損する恐れがある。

【００２７】 上述の様な原因による鍔部２２の破損を防止する為には、トルク伝達軸１４の 外周面１４ａと鍔部２２の内側面２２ａとの連続部（図３のＡ部）を、曲率の大 きな円弧凹面とする事が効果があるが、この連続部を曲率の大きな円弧凹面とす ると共に、一方の軌道輪２３の内周縁部をこの円弧凹面と干渉しない様な、円弧 凸面に加工する作業は面倒で、トロイダル型無段変速機の製作費を高くする原因 となる為、好ましくない。

【００２８】 本考案のトロイダル型無段変速機は、上述の様な事情に鑑みて考案されたもの である。

【００２９】

【課題を解決する為の手段】

本考案のトロイダル型無段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機 と同様に、入力軸と、この入力軸と同心に配置され、入力軸とは独立して回転自 在な１本のトルク伝達軸と、このトルク伝達軸の周囲に間隔をあけて設けられ、 それぞれがこのトルク伝達軸に対する回転が不能で、少なくとも一方が前記トル ク伝達軸の軸方向に亙る変位を可能とされ、それぞれの内側面を断面が円弧形の 凹面とした、１対の入力側ディスクと、前記トルク伝達軸に対する回転及び軸方 向の変位を自在として、両入力側ディスクの間に支持され、それぞれの内側面を 断面が円弧形の凹面とした１対の出力側ディスクと、前記トルク伝達軸の一端に スラスト玉軸受を介して回転自在に支承され、前記入力軸と共に回転するカム板 と、このカム板と一方の入力側ディスクとの間に設けられ、この一方の入力側デ ィスクを前記トルク伝達軸の軸方向で前記カム板から離れる方向に押圧する加圧 装置と、他方の入力側ディスクが前記カム板から離れる方向に移動するのを制限 するストッパ手段と、前記トルク伝達軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心と して揺動するトラニオンと、周面を球面状の凸面とし、このトラニオンに支持さ れた変位軸に回転自在に支持されて、各入力側、出力側両ディスクの間に挟持さ れた複数のパワーローラと、前記１対の出力側ディスクの回転運動を合わせて取 り出す為の出力手段とから構成される。

【００３０】 更に、本考案のトロイダル型無段変速機に於いては、前記トルク伝達軸の一端 に形成した鍔部の内側面と前記トルク伝達軸の外周面との連続部に、前記スラス ト玉軸受の一方の軌道を直接形成すると共に、前記カム板の外側面内周縁部に前 記スラスト玉軸受の他方の軌道を直接形成した事を特徴としている。

【００３１】

【作用】

上述の様に構成される本考案のトロイダル型無段変速機により、入力軸と出力 手段との間で変速比を自在に変える際の作用自体は、前述した従来のトロイダル 型無段変速機の場合と同様である。

【００３２】 更に、本考案のトロイダル型無段変速機の場合、加圧装置の作動に伴なってス ラスト玉軸受に大きな荷重が加わった場合でも、トルク伝達軸の一端に形成した 鍔部に、部分的に過大な応力が加わる事がなくなって、この鍔部の破損が防止さ れるだけでなく、軌道輪を省略する事による軽量化も図る事が出来る。

【００３３】

【実施例】

図１〜２は本考案の実施例を示している。尚、本考案のトロイダル型無段変速 機は、スラスト玉軸受部分の構造に特徴があり、その他の部分は、前述した従来 構造と同様である為、同等部分には同一符合を付して重複する説明を省略し、以 下の説明は、スラスト玉軸受部分を中心に行なう。

【００３４】 トルク伝達軸１４の一端（図１〜２の左端）に形成した鍔部２２の内側面２２ ａと、前記トルク伝達軸１４の外周面１４ａとの連続部には、スラスト玉軸受１ ６の一方の軌道２５を直接形成する事で、前記内側面２２ａと外周面１４ａとの 連続部を、曲率の大きな円弧凹面としている。又、加圧装置８を構成するカム板 ９の外側面内周縁部に、前記スラスト玉軸受１６の他方の軌道２６を直接形成し ている。

【００３５】 この結果、前記鍔部２２とカム板９との間には、アンギュラ型玉軸受の如く、 玉２４、２４と各軌道２５、２６との接触点を結ぶ直線ｂが傾斜した、スラスト 玉軸受１６が構成される。そして、各玉２４、２４と各軌道２５、２６との接触 点は、鍔部２２側の接触点が内周寄りに、カム板９側の接触点が外周寄りに、そ れぞれ位置する。

【００３６】 上述の様に構成される本考案のトロイダル型無段変速機により、入力軸１と出 力手段である出力ギヤ１８との間で変速比を自在に変える際の作用自体は、前述 した従来のトロイダル型無段変速機の場合と同様である。

【００３７】 更に、本考案のトロイダル型無段変速機の場合、加圧装置８の作動に伴なって スラスト玉軸受１６に大きな荷重が加わった場合でも、トルク伝達軸１４の一端 に形成した鍔部２２に、部分的に過大な応力が加わる事がなくなる。

【００３８】 即ち、加圧装置８の作動に伴なって、カム板９が図１〜２で左方に押圧される と、前記鍔部２２は複数の玉２４、２４により押圧されるが、この鍔部２２の内 側面２２ａとトルク伝達軸１４の外周面１４ａとの連続部には、比較的大きな曲 率半径を有する軌道２５が形成されている為、前記連続部に部分的に大きな応力 が加わる事がない。

【００３９】 しかも、各玉２４、２４と各軌道２５、２６との接触点を結ぶ直線ｂの向きと 一致する、荷重の作用方向は、鍔部２２に向かうに従って内側に向く方向に傾斜 している為、前記加圧装置８の作動に伴なって鍔部２２に働くモーメントも、従 来構造の場合に比べて遥かに小さくなる。この結果、鍔部２２の破損が確実に防 止される。

【００４０】 更に、従来構造に使用していた軌道輪２３、２３（図３、６）を省略する事に より、軌道輪２３、２３分の重量軽減とトルク伝達軸１４の短縮化による軽量化 も図れる。

【００４１】

【考案の効果】

本考案のトロイダル型無段変速機は、以上に述べた通り構成され作用する為、 トロイダル型無段変速機の製作費を低減させると同時に、軽量化と耐久性の向上 とを図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す断面図。

【図２】同じく要部断面図。

【図３】従来構造を示す、図２と同様の断面図。

【図４】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減
速時の状態で示す側面図。

【図５】同じく最大増速時の状態で示す側面図。

【図６】従来構造を示す断面図。

【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 トラニオン ６ 変位軸 ７ パワーローラ ７ａ 周面 ８ 加圧装置 ９ カム板 １０ 保持器 １１ ローラ １２ カム面 １３ カム面 １４ トルク伝達軸 １４ａ 外周面 １５ ボールスプライン １６ スラスト玉軸受 １７ フランジ板 １８ 出力ギヤ １９ スリーブ ２０ ストッパ ２１ 皿板ばね ２２ 鍔部 ２２ａ 内側面 ２３ 軌道輪 ２４ 玉 ２５ 軌道 ２６ 軌道 ２７ ニードル軸受

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と、この入力軸と同心に配置さ
   れ、入力軸とは独立して回転自在な１本のトルク伝達軸
   と、このトルク伝達軸の周囲に間隔をあけて設けられ、
   それぞれがこのトルク伝達軸に対する回転が不能で、少
   なくとも一方が前記トルク伝達軸の軸方向に亙る変位を
   可能とされ、それぞれの内側面を断面が円弧形の凹面と
   した、１対の入力側ディスクと、前記トルク伝達軸に対
   する回転及び軸方向の変位を自在として、両入力側ディ
   スクの間に支持され、それぞれの内側面を断面が円弧形
   の凹面とした１対の出力側ディスクと、前記トルク伝達
   軸の一端にスラスト玉軸受を介して回転自在に支承さ
   れ、前記入力軸と共に回転するカム板と、このカム板と
   一方の入力側ディスクとの間に設けられ、この一方の入
   力側ディスクを前記トルク伝達軸の軸方向で前記カム板
   から離れる方向に押圧する加圧装置と、他方の入力側デ
   ィスクが前記カム板から離れる方向に移動するのを制限
   するストッパ手段と、前記トルク伝達軸に対して捻れの
   位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、周
   面を球面状の凸面とし、このトラニオンに支持された変
   位軸に回転自在に支持されて、各入力側、出力側両ディ
   スクの間に挟持された複数のパワーローラと、前記１対
   の出力側ディスクの回転運動を合わせて取り出す為の出
   力手段とから成るトロイダル型無段変速機に於いて、前
   記トルク伝達軸の一端に形成した鍔部の内側面と前記ト
   ルク伝達軸の外周面との連続部に、前記スラスト玉軸受
   の一方の軌道を直接形成すると共に、前記カム板の外側
   面内周縁部に前記スラスト玉軸受の他方の軌道を直接形
   成した事を特徴とするトロイダル型無段変速機。