JPH0835550A

JPH0835550A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JPH0835550A
Application number: JP17515894A
Authority: JP
Inventors: Takashi Imanishi; 尚今西; Kiyoshi Haginuma; 清萩沼
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】出力側ディスク４と出力歯車３１とを、相対
回転不能に組み合わせる。相対回転を阻止する為の構造
部分の製作を容易にし、且つ、この部分の強度を確保す
る。【構成】出力側ディスク４の背面中央部に非円形の凹
部３４、３４を形成する。出力歯車３１の軸方向片面に
非円形の凸部３７、３７を形成する。これら凹部３４、
３４と凸部３７、３７との嵌合に基づき、出力側ディス
ク４と出力歯車３１との相対回転を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明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、或は各種産業
機械用の変速機として、それぞれ利用できる。

【０００２】

【従来の技術】自動車用変速機として、図７〜８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。このトロイダル型無段変速機は、例示しない
変速機ケースの内側に回転自在に支承された入力軸１と
同心に、入力側ディスク２を支持し、同じく変速機ケー
スに対し回転自在に支承された出力軸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
を納めた上記変速機ケースの内面、或はこの変速機ケー
ス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に揺
動するトラニオン５、５が設けられている。

【０００３】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、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、上記入力側、出力側両ディスク２、４の
間に挟持している。

【０００４】入力側、出力側両ディスク２、４の軸方向
片面で、互いに対向する面には、それぞれ断面が前記枢
軸上の点を中心とする円弧形の入力側凹面２ａ、出力側
凹面４ａを形成している。そして、回転円弧面状の凸面
に形成された各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａ
は、上記入力側凹面２ａ及び出力側凹面４ａに当接させ
ている。

【０００５】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により、前記入力側ディスク２を出力側ディスク
４に向け押圧している。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
れる。上記カム板９の片側面（図７〜８の右側面）に
は、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１２を形成する
と共に、上記入力側ディスク２の外側面（図７〜８の左
側面）にも、同様のカム面１３を形成している。そし
て、上記複数個のローラ１１、１１を、上記入力軸１の
中心に対し放射方向の軸を中心に、回転自在としてい
る。尚、上記入力側ディスク２は、入力軸１に対し軸方
向（図７〜８の左右方向）に亙る若干の摺動可能、且つ
回転方向への回転自在に支持されている。

【０００６】入力軸１の回転に伴ってカム板９が回転
し、入力側ディスク２に対し回転位相差を生ずると、複
数個のローラ１１、１１が前記カム面１２及び上記カム
面１３に乗り上げて、カム板９と入力側ディスク２とを
互いに遠ざける。カム板９は、変速機ケースに対して軸
受により支承された入力軸１に、軸方向への移動不能に
支持されている為、入力側ディスク２はパワーローラ
７、７に向けて押され、パワーローラ７、７は出力側デ
ィスク４に向けて押される。一方、出力側ディスク４
は、変速機ケースに対して出力軸３と共に回転のみ自在
に支承されて軸方向に移動できない。この為、パワーロ
ーラ７、７は入力側ディスク２と出力側ディスク４との
間で押圧される。この押圧によりパワーローラ７、７の
周面７ａ、７ａと入力側、出力側両凹面２ａ、４ａとの
間に押付力が生じ、入力側ディスク２の回転がほぼ滑ら
ずに上記パワーローラ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に固定された出力軸
３が回転する。

【０００７】入力軸１と出力軸３との回転速度比（変速
比）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７に示す様に前記枢軸を中心
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、入力側凹面２ａの中心寄り
部分と、出力側凹面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。反対に、
増速を行なう場合には、図８に示す様に前記トラニオン
５、５を揺動させ、各パワーローラ７、７の周面７ａ、
７ａが、入力側凹面２ａの外周寄り部分と、出力側凹面
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。各変位軸６、６の傾斜角度
を、図７と図８との中間にすれば、入力軸１と出力軸３
との間で、中間の変速比を得られる。

【０００８】トロイダル型無段変速機の基本的な構造及
び作用は、上述の通りであるが、この様なトロイダル型
無段変速機を、出力の大きなエンジンを持った自動車用
変速機として利用する場合には、伝達可能な動力を確保
すべく、上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４を
２個ずつ設け、これらの入力側ディスク２及び出力側デ
ィスク４を、動力の伝達方向に対し互いに並列に配置す
る事が考えられている。図９は、この様な目的で考えら
れたトロイダル型無段変速機の１例として、特開平４−
６９４３９号公報及び米国特許第５１４４８５０号明細
書に記載されたものを示している。

【０００９】この従来構造に於いては、ハウジング１４
の内側に入力軸１５を、回転のみ自在に支持している。
この入力軸１５は、クラッチの出力軸等に結合される前
半部１５ａと、この前半部１５ａに対し若干の回転を自
在とされた後半部１５ｂとから成る。そして、このうち
の後半部１５ｂの軸方向（図９の左右方向）両端部に１
対の入力側ディスク２、２を、それぞれの入力側凹面２
ａ、２ａ同士を互いに対向させた状態で、ボールスプラ
イン１６、１６を介して支持している。又、上記各入力
側ディスク２、２の背面（前記入力側凹面２ａ、２ａと
軸方向反対側の面）中央部には凹部２０、２０を形成し
ている。そして、これら各凹部２０、２０の奥面と、ロ
ーディングナット２８（図９の右側の凹部２０の場合）
或はローディングプレート２９（図９の左側の凹部２０
の場合）との間に皿板ばね３０、３０を設けている。こ
れら各皿板ばね３０、３０によって上記各入力側ディス
ク２、２には、次述する出力側ディスク４、４に向かう
予圧を付与している。

【００１０】前記後半部１５ｂの中間部周囲には１対の
出力側ディスク４、４を、それぞれの出力側凹面４ａ、
４ａと前記各入力側凹面２ａ、２ａとを対向させた状態
で、この入力軸１５に対する回転を自在に支持してい
る。又、複数のトラニオンに変位軸を介して回転自在に
支持された複数のパワーローラ７、７が、前記各入力
側、出力側両凹面２ａ、４ａの間に挟持されている。

【００１１】又、上記ハウジング１４の内側で上記前半
部１５ａと反対側部分には出力軸１７を、上記入力軸１
５の後半部１５ｂと同心に、且つこの後半部１５ｂとは
独立して回転自在に支持している。そして、この出力軸
１７と前記１対の出力側ディスク４、４との間に、次述
する様な回転伝達手段を設け、両出力側ディスク４、４
の回転を前記出力軸１７に伝達自在としている。

【００１２】上記ハウジング１４の内側には、上記１対
の出力側ディスク４、４の間部分に於いて隔壁１８を設
けている。そして、この隔壁１８に設けた通孔１９の内
側部分に、１対の転がり軸受２７、２７によって、円管
状のスリーブ２１を支持している。前記１対の出力側デ
ィスク４、４は、このスリーブ２１の両端部にスプライ
ン係合している。即ち、上記スリーブ２１の両端部外周
面に形成した雄スプライン溝と、上記各出力側ディスク
４、４の内周面に形成した雌スプライン溝とを互いに噛
合させている。又、このスリーブ２１の中間部で前記隔
壁１８の内側部分には、第一の歯車２２を固設してい
る。

【００１３】一方、前記ハウジング１４の内側には、前
記入力軸１５及び出力軸１７と平行に伝達軸２３を、回
転自在に支持している。そして、この伝達軸２３の一端
（図９の左端）に固定した第二の歯車２４と前記第一の
歯車２２とを直接噛合させ、この伝達軸２３の他端に固
定した第三の歯車２５と、上記出力軸１７の端部に固定
した第四の歯車２６とを、図示しないアイドル歯車を介
して噛合させている。この様な回転伝達手段により、上
記出力軸１７が、上記１対の出力側ディスク４、４の回
転に伴って、これら出力側ディスク４、４と逆方向に回
転する。

【００１４】更に、前記前半部１５ａと一方（図９の左
方）の入力側ディスク２との間には、ローディングカム
式の加圧装置８を設け、上記入力軸１５の回転に伴って
この一方の入力側ディスク２を、この一方の入力側ディ
スク２が対向する出力側ディスク４に向け軸方向に押圧
自在としている。

【００１５】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の場合には、入力軸１５の回転に伴って１対の入力
側ディスク２、２が同時に回転し、この回転が１対の出
力側ディスク４、４に同時に伝達されて、上述した回転
伝達手段により上記出力軸１７に伝達されて取り出され
る。この際、回転力の伝達が互いに並列な２系統に分け
て行なわれるので、大きな動力（トルク）を伝達自在と
なる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用する従来のトロイダル型無段変速機の場
合、十分な耐久性確保と製作費低減とを図る為には、次
に述べる様な点を改良する事が望まれている。即ち、出
力歯車として機能する第一の歯車２２と１対の出力側デ
ィスク４、４とを結合し、これら各部材２２、４、４を
同期して回転させる為、図９に示した従来構造の場合に
は、出力側ディスク４、４をスリーブ２１の両端部にス
プライン係合させている。

【００１７】この為、上記スリーブ２１の両端部外周面
に雄スプライン溝を形成する作業、並びに上記各出力側
ディスク４、４の内周面に雌スプライン溝を形成する作
業がそれぞれ必要になり、これら各部材２１、４、４の
加工が面倒になって、トロイダル型無段変速機の製作費
を高くしてしまう。又、上記スリーブ２１の両端部の肉
厚が、上記雄スプライン溝を形成した分だけ小さく（薄
く）なってしまう。トロイダル型無段変速機の運転時に
このスリーブ２１には回転方向の力が加わり、上述の様
に肉厚が薄くなった場合には上記スリーブ２１の疲れ寿
命が低下する為、好ましくない。

【００１８】これに対して実開平３−４８１１９号公報
には、動力取り出し用の歯車の側面に突設した円筒状凸
部の外周面と出力側ディスクの内周面との間にキーを掛
け渡す事で、これら歯車と出力側ディスクとを同期して
回転させる構造が記載されている。ところが、この様な
構造の場合には、スプライン係合に比べて製作が容易で
キー溝を形成した部材の強度低下が少ない反面、キー係
合部に大きな動力が加わる様になって、このキー及びキ
ー溝の耐久性を確保する事が難しい。

【００１９】尚、図９は、１対の出力側ディスク４、４
の動力を１枚の第一の歯車２２に取り取り出す構造を示
しているが、上述の様な不都合は、１個の出力側ディス
ク４の動力を取り出すべく、この１個の出力側ディスク
４の背面に出力歯車を添設する場合でも、同様に発生す
る。又、出力側ディスク４からの動力取り出しを、歯車
伝達機構ではなく、チェン伝達機構により行なう事も、
一部で考えられている。この場合に上記出力側ディスク
４の背面に添設する回転伝達部材は、歯車ではなくスプ
ロケットになるが、この様に出力側ディスク４の背面に
スプロケットを添設する場合にも、同様の問題が発生す
る。本発明のトロイダル型無段変速機は、上述の様な事
情に鑑みて発明したものである。

【００２０】

【課題を解決する為の手段】本発明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、それぞれの軸方向片面を断面が円弧形の凹面と
し、この凹面同士を互いに対向させた状態で互いに同心
に、且つ互いに独立して回転自在に支持された１対のデ
ィスクと、これら両ディスクの回転中心に対し捩れの位
置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、周面
を回転円弧面状の凸面とし、前記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、前記両ディスクの凹
面同士の間に挟持されたパワーローラとを備える。そし
て、前記１対のディスクのうちの一方のディスクの軸方
向他面には、このディスクと同心の回転伝達部材が添設
されている。

【００２１】特に、本発明のトロイダル型無段変速機に
於いては、前記一方のディスクの軸方向他面と上記回転
伝達部材の軸方向片面とのうちの一方の面には凹部が、
他方の面にはこの凹部と嵌合する凸部が、それぞれ形成
されている。そして、これら凹部及び凸部を、例えば非
円形とする事により、これら凹部と凸部との嵌合に基づ
いて、上記一方のディスクと上記回転伝達部材との相対
回転が阻止される事を特徴としている。尚、上記凹部と
凸部とが互いに嵌合する円形であっても、この円形の中
心と上記ディスク及び回転伝達部材の回転中心とが一致
していなければ、上記凹部と凸部との嵌合に基づいて、
上記一方のディスクと上記回転伝達部材との相対回転を
阻止できる。

【００２２】

【作用】上述の様に構成される本発明のトロイダル型無
段変速機によれば、回転伝達部材や、この回転伝達部材
を添設すべき一方のディスクの製作を面倒にしたり、こ
れら両部材の強度を低下させたりする事なく、これら回
転伝達部材と一方のディスクとを同期して回転させる事
が可能になる。

【００２３】

【実施例】図１〜３は本発明の第一実施例を示してい
る。尚、本発明の特徴は、一方のディスクである出力側
ディスク４の軸方向他面である背面に、回転伝達部材で
ある出力歯車３１を添設し、これら両部材４、３１同士
を同期して回転させる部分の構造にある。その他の部分
の構造及び作用は、前述した従来構造と同様である。従
って、同様部分に関しては重複する説明を省略し、以
下、本発明の特徴部分に就いて説明する。

【００２４】出力側ディスク４の中心部には、入力軸１
５（前述した図９参照）を挿通する為の中心孔３２が形
成されている。又、この出力側ディスク４の軸方向他面
である背面（図１及び図２（Ｂ）の左側面）で、上記中
心孔３２の開口部周囲には、環状の段部３３を形成して
いる。更に、この段部３３の開口寄り半部（図１及び図
２（Ｂ）の左半部）には、上記出力側ディスク４の直径
方向外方に向けて複数（図示の例では４個）の凹部３
４、３４を、円周方向に亙って等間隔に、且つ放射状に
形成している。即ち、図示の例ではこれら凹部３４、３
４が、略十字形に配置されている。

【００２５】一方、上記出力歯車３１の中心部にも、上
記入力軸１５を挿通する為の中心孔３５を形成してい
る。又、この出力歯車３１の軸方向片面（図１及び図３
（Ｂ）の右側面）で、上記中心孔３５の開口部周囲に
は、円筒部３６を形成している。この円筒部３６の外径
は、上記段部３３の内径よりも僅かに小さい程度とし
て、この円筒部３６を上記段部３３の内側にがたつきな
く挿入自在としている。

【００２６】又、上記円筒部３６の基半部（図１及び図
３（Ｂ）の左半部）外周面からは上記出力歯車３１の直
径方向外方に向けて、上記凹部３４、３４と同数の凸部
３７、３７を、円周方向に亙って等間隔に、且つ放射状
に形成している。上記出力歯車３１の円周方向に亙る、
これら各凸部３７、３７の幅寸法Ｗ₃₇は、上記出力側デ
ィスク４の円周方向に亙る、上記各凹部３４、３４の幅
寸法Ｗ₃₄よりも僅かに小さく（Ｗ₃₇＜Ｗ₃₄）している。
又、上記出力歯車３１の直径方向に亙る、上記各凸部３
７、３７の長さ寸法Ｌ₃₇は、上記出力側ディスク４の直
径方向に亙る、上記各凹部３４、３４の長さ寸法Ｌ₃₄よ
りも小さく（Ｌ₃₇＜Ｌ₃₄）している。

【００２７】従って、上記出力側ディスク４と出力歯車
３１との中心を一致させ、且つ上記凹部３４、３４と上
記各凸部３７、３７との位相を一致させた状態で、上記
出力側ディスク４の背面と上記出力歯車３１の軸方向片
面とを当接させれば、これら両部材４、３１同士が図１
に示す様に組み合わされる。この状態で前記円筒部３６
は前記段部３３の内側にがたつきなく挿入され、上記各
凹部３４、３４と上記各凸部３７、３７とが嵌合する。
この結果、上記出力側ディスク４と出力歯車３１とは、
互いに同期して回転自在な状態となる。尚、図１に示す
様に上記両部材４、３１を組み合わせた状態で、上記背
面と軸方向片面とを密接させるべく、上記段部３３及び
円筒部３６の軸方向（図１の左右方向）に亙る寸法を規
制している。尚、上記各凸部３７、３７の幅寸法Ｗ₃₇を
上記各凹部３４、３４の幅寸法Ｗ₃₄よりも僅かに大きく
（Ｗ₃₇＞Ｗ₃₄）したり、或は上記各凸部３７、３７の長
さ寸法Ｌ₃₇を上記各凹部３４、３４の長さ寸法Ｌ₃₄より
も僅かに大きく（Ｌ₃₇＞Ｌ₃₄）したりする事で、これら
各凸部３７、３７と各凹部３４、３４とを、締め代を持
たせて嵌合させ、嵌合部のがたつきをなくす事もでき
る。

【００２８】上述の様な凹部３４、３４を有する出力側
ディスク４、並びに上述の様な凸部３７、３７を有する
出力歯車３１は、何れも、鋳造（ダイキャストを含
む）、鍛造（冷間、熱間を含む）、切削等により造れ
る。特に、鋳造や鍛造で造れば、製造作業が容易で、比
較的安価に製作できる。又、上記両部材４、３１同士
を、これら両部材４、３１の軸方向に亙る凹凸により、
互いの回転を阻止した状態で組み合わせている為、この
回転阻止構造の存在に基づいてこれら両部材４、３１の
強度が低下する程度が少ない。又、回転阻止構造部分の
回転方向の力に対する強度も、十分に大きなものとな
る。この為、これら両部材４、３１同士の間で大きな回
転動力の伝達が可能になるだけでなく、上記回転阻止構
造部分の耐久性も十分に確保される。

【００２９】次に、図４〜６は本発明の第二実施例を示
している。上述の第一実施例が、出力側ディスク４の背
面に段部３３と凹部３４、３４とを形成していたのに対
して本実施例では、出力歯車３１ａの軸方向片面（図
４、図６（Ｂ）の右面）に段部３３ａと凹部３４ａ、３
４ａとを形成している。これに合わせて、上述の第一実
施例が出力歯車３１の軸方向片面に円筒部３６と凸部３
７とを形成していたのに対して本実施例では、出力側デ
ィスク４の背面（図４、図５（Ｂ）の左面）に円筒部３
６ａと凸部３７ａ、３７ａとを形成している。凹凸を形
成する面が逆になった以外の構成及び作用に就いては、
上述した第一実施例の場合と同様である。

【００３０】又、図示は省略したが、回転伝達部材とし
てスプロケットを使用する場合も、歯車の場合と同様に
構成できる。更に、入力側ディスク２の背面に歯車、ス
プロケット等の回転伝達部材を添設する必要が生じた場
合も、同様に構成できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明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、大きな動力を伝達
可能で、しかも十分な耐久性を有するトロイダル型無段
変速機を安価に製作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す、出力歯車付出力側
ディスクの断面図。

【図２】第一実施例に使用する出力側ディスクを示して
おり、（Ａ）は背面側から見た図、（Ｂ）は断面図であ
る。

【図３】第一実施例に使用する出力歯車を示しており、
（Ａ）は軸方向片面側から見た図、（Ｂ）は断面図であ
る。

【図４】本発明の第二実施例を示す、出力歯車付出力側
ディスクの断面図。

【図５】第二実施例に使用する出力側ディスクを示して
おり、（Ａ）は背面側から見た図、（Ｂ）は断面図であ
る。

【図６】第二実施例に使用する出力歯車を示しており、
（Ａ）は軸方向片面側から見た図、（Ｂ）は断面図であ
る。

【図７】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８】同じく最大増速時の状態で示す側面図。

【図９】従来から知られたトロイダル型無段変速機の１
例を示す断面図。

【符号の説明】

１入力軸２入力側ディスク２ａ入力側凹面３出力軸４出力側ディスク４ａ出力側凹面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、１３カム面１４ハウジング１５入力軸１５ａ前半部１５ｂ後半部１６ボールスプライン１７出力軸１８隔壁１９通孔２０凹部２１スリーブ２２第一の歯車２３伝達軸２４第二の歯車２５第三の歯車２６第四の歯車２７転がり軸受２８ローディングナット２９ローディングプレート３０皿板ばね３１、３１ａ出力歯車３２中心孔３３、３３ａ段部３４、３４ａ凹部３５中心孔３６、３６ａ円筒部３７、３７ａ凸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれの軸方向片面を断面が円弧形の
凹面とし、この凹面同士を互いに対向させた状態で互い
に同心に、且つ互いに独立して回転自在に支持された１
対のディスクと、これら両ディスクの回転中心に対し捩
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、周面を回転円弧面状の凸面とし、前記トラニオンに
支持された変位軸に回転自在に支持されて、前記両ディ
スクの凹面同士の間に挟持されたパワーローラとを備
え、前記１対のディスクのうちの一方のディスクの軸方
向他面には、このディスクと同心の回転伝達部材が添設
されているトロイダル型無段変速機に於いて、前記一方
のディスクの軸方向他面と上記回転伝達部材の軸方向片
面とのうちの一方の面には凹部が、他方の面にはこの凹
部と嵌合する凸部が、それぞれ形成されており、これら
凹部と凸部との嵌合に基づいて、上記一方のディスクと
上記回転伝達部材との相対回転が阻止される事を特徴と
するトロイダル型無段変速機。