トロイダル型無段変速機

【目的】軽量で高性能のトロイダル型無段変速機を安価に得る。
【構成】パワーローラに加わるスラスト荷重を支承するスラスト軸受の保持器３２を、合成樹脂により一体成形する。ポケット３３、３３内に保持された玉を、各ポケット３３、３３の開口部に設けた爪片３８、３８により抑え付ける。

【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利用する。
【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、上記入力軸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。
【０００３】
各トラニオン６、６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５を設けている。又、各トラニオン６、６の中心部には変位軸８の基端部を支持し、上記枢軸５を中心として各トラニオン６、６を揺動させる事により、各変位軸８の傾斜角度の調節を自在としている。
【０００４】
各トラニオン６、６に支持された変位軸８、８の周囲には、それぞれパワーローラ９、９が回転自在に支持されている。そして、各パワーローラ９、９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、上記枢軸５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９、９の周面９ａ、９ａ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１０を設け、この加圧装置１０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。例えば特開平２−２６１９５０号公報に詳示されている様に、この加圧装置１０は、図７〜８に示す様に、入力軸１と共に回転するカム板１１と、リテーナ１２により保持された複数個（例えば４個）のローラ１３、１３とから構成されている。
【０００７】
前記カム板１１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１４を形成し、又、前記入力側ディスク２の外側面（図７〜８の左側面）にも、同様のカム面１５を形成している。そして、前記複数個のローラ１３、１３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。
【０００８】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴なってカム板１１が回転すると、カム面１４によって複数個のローラ１３、１３が、入力側ディスク２外側面のカム面１５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９、９に押圧されると同時に、前記１対のカム面１４、１５と複数個のローラ１３、１３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９、９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、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を、図７に示す様に揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａ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８、８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６、６を図８に示す様に揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが、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、それぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。各変位軸８、８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、中間の変速比を得る事が出来る。
【００１１】
図９〜１０は、実際に自動車等の変速機として使用されるトロイダル型無段変速機の１例を示している。この図９〜１０に示した構造の場合、前記図７〜８に示した様な基本構造を有するトロイダル型無段変速機を２組、互いに並列に設けているが、これは、１組のトロイダル型無段変速機に加わる負荷が過大になる事を防止しつつ、全体として多くの動力を伝達出来る様にする為である。
【００１２】
トラニオン６、６は、支持装置７により支持されている。この支持装置７は、１個のロアーリンク１６と、２個のアッパーリンク１７、１７と、１個のアッパーリンクポスト１８とを、互いに組み合わせる事で構成されている。前記ロアーリンク１６の四隅部分と、前記アッパーリンク１７の両端部分とに形成した円孔１９、２０の内側に、前記トラニオン６の両端部に設けた枢軸５、５を、それぞれ転がり軸受２１、２１を介して、揺動自在に支持している。
【００１３】
そして、前記各トラニオン６、６の中間部に形成した円孔２２、２２の内側に前記変位軸８、８の基端部を、それぞれラジアル軸受２３、２３を介して、回転自在に支持している。又、前記各変位軸８、８の先端部には、別のラジアル軸受２４、２４を介して前記パワーローラ９、９を、回転自在に支持している。更に、前記トラニオン６、６の互いに対向する側面６ａ、６ａと、前記パワーローラ９、９の端面９ｂ、９ｂとの間にはスラスト軸受２５、２５を設けて、各パワーローラ９、９に加わるスラスト荷重を、前記各トラニオン６、６で支承出来る様にしている。
【００１４】
前記各スラスト軸受２５、２５は、それぞれ１個の外輪３１と、複数個の玉２６、２６と、この複数個の玉２６、２６を転動自在に支承する保持器２７とから構成される。この内の外輪３１の外側面は、スラストニードル軸受２８を介して、前記トラニオン６、６の側面６ａ、６ａに突き当て、前記複数個の玉２６、２６は、前記外輪３１の内側面に形成した外輪軌道と前記パワーローラ９、９の端面９ｂ、９ｂに形成した内輪軌道との間で挟持している。
【００１５】
又、前記保持器２７としては、ＨＢｓＣ１（高力黄銅）等の金属材により、図５〜６に詳示する様に円輪状に形成された、金属板の円周方向等間隔位置に、それぞれが円形の複数のポケット２９、２９を形成した、所謂もみ抜き保持器が使用されている。各ポケット２９、２９の一端（図６の下端）開口の内径は、前記玉２６、２６の外径及び他端（図６の上端）開口の内径よりも小さくすると共に、この一端開口部内周面には、前記玉２６、２６の外径に合わせた曲面部３０を形成している。
【００１６】
前記各ポケット２９、２９内に玉２６、２６を保持する場合、前記他端開口の側から各ポケット２９、２９内に玉２６、２６を挿入した後、図５の実線イ、イ位置にポンチを押し当てる事で、前記他端開口の内径を縮めるかしめ作業を行なう。この結果、前記各ポケット２９、２９の両端開口部の内径が、玉２６、２６の外径よりも小さくなって、各玉２６、２６が各ポケット２９、２９から脱落する事がなくなる。
【００１７】
【考案が解決しようとする課題】
本考案のトロイダル型無段変速機は、各パワーローラ９、９に加わるスラスト荷重を支承する為のスラスト軸受２５、２５を改良する事で、軽量化と性能の向上とを図るものである。
【００１８】
上述した従来構造に於けるスラスト軸受２５、２５は、金属製の保持器２７、２７を組み込んでいた為、重量が嵩むだけでなく、各ポケット２９、２９から玉２６、２６が脱落するのを防止する為にかしめ作業が必要になる等、組立作業が煩雑で製作費が高くなる。
【００１９】
又、かしめ代を確保する為、隣り合うポケット２９、２９同士の間隔を或る程度確保しなければならず、玉２６、２６の径を同じとした場合には、ポケット２９、２９及び玉２６、２６の数がその分少なくなってしまう。又、玉２６、２６の数を同じにする為には、その分、各玉２６、２６の径を小さくしなければならない。玉２６、２６の数が少なくなる分、或は径が小さくなる分、前記スラスト軸受２５、２５の負荷容量が減少し、このスラスト軸受２５、２５を組み込んだトロイダル型無段変速機により伝達可能な動力（トルク）が小さくなってしまう。
【００２０】
更に、保持器２７が金属製である為、各ポケット２９、２９の内周面と各玉２６、２６の外面との間に若干の隙間を設ける必要がある。従って、玉２６、２６の回転案内は、各玉２６、２６が転接している軌道を基準とする、所謂軌道輪案内となる。一方、トロイダル型無段変速機の使用時に各パワーローラ９、９は、入力側ディスク２及び出力側ディスク４により、円周方向２点で大きな荷重を受ける。この結果、前記各スラスト軸受２５、２５に加わる荷重は、円周方向に亙って不均一なものとなる。そして、前記各トラニオン６、６は、パワーローラ９、９から大きな荷重を受ける事で弾性変形し、前記軌道の形状も、真円から楕円形に僅かに変形する。
【００２１】
この様に軌道が楕円形に変形した状態で、前記保持器２７と共に玉２６、２６が回転すると、各ポケット２９、２９内に緩く保持された玉２６、２６が、楕円形に変形した軌道に沿って転動する、所謂振れ回り現象が発生する。この様な振れ回り現象が発生した場合、軌道の偏摩耗や運転時に於ける騒音並びに振動発生の原因となり易い。
【００２２】
本考案のトロイダル型無段変速機は、上述の様な不都合を解消すべく考案されたものである。
【００２３】
【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、入力軸と共に回転自在な入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に配置され、且つこの入力側ディスクに対する回転自在に支持された出力側ディスクと、入力側、出力側両ディスクの中心軸に対し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、このトラニオンにその基端部を支持された変位軸と、この変位軸の先端部に、ラジアル軸受を介して回転自在に支持され、入力側、出力側両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、前記トラニオンの側面と前記パワーローラの端面との間に設けられたスラスト軸受とを備えている。そして、前記入力側、出力側両ディスクの互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、パワーローラの周面を球面状の凸面として、この周面と前記内側面とを当接させている。又、前記スラスト軸受は、前記トラニオンの側面に対向する円輪状の外輪と、この外輪と前記パワーローラの端面との間に転動自在に設けられた複数の玉と、この複数の玉を転動自在に保持する保持器とから構成している。
【００２４】
特に、本考案のトロイダル型無段変速機に於いては、前記保持器は弾性を有する合成樹脂を一体成形する事により造られ、円周方向等間隔位置に、それぞれの内側に前記玉を１個ずつ転動自在に保持する複数個のポケットを有するものであり、各ポケットの開口部には、当該ポケット内に保持された玉の外周面を弾性的に抑え付ける複数個の爪片を設けている事を特徴としている。
【００２５】
【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、入力軸と出力軸との間で回転力の伝達を行なったり、或は入力軸と出力軸との間の変速比を変える際の作用自体は、前述した従来構造の場合と同様である。
【００２６】
特に、本考案のトロイダル型無段変速機の場合、パワーローラに加わるスラスト荷重を支承する為のスラスト軸受の保持器を合成樹脂製としている為、組み立て工数を少なく抑え、しかも玉の径並びに数を確保して、スラスト荷重に対する負荷容量を確保出来る。
【００２７】
又、爪片の働きにより各玉は、保持器のポケット内に、がたつきなく保持される為、各玉は保持器に案内されて真円上を転動する。従って、軌道が変形した場合でも玉の振れ回り現象が発生しにくい。
【００２８】
【実施例】
図１〜４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の特徴は、パワーローラ９、９（図７、８、１０）に加わるスラスト荷重を支承するスラスト軸受２５に組み込む保持器の材質並びに形状に特徴があり、その他の構成及び作用は、前述した従来構造と同様である為、重複する説明を省略し、以下本考案の特徴部分に就いて説明する。
【００２９】
弾性を有する合成樹脂を射出成形する事で一体に造られた保持器３２は、円輪状の基板部３４の外周縁に外側立壁３５を、内周縁に内側立壁３６を、それぞれ全周に亙り形成して断面係数を増大させ、前記基板部３４の強度保持を図っている。そして、前記基板部３４に、複数個（図示の例では９個）のポケット３３、３３を、円周方向等間隔位置に形成している。又、各ポケット３３、３３の周縁部で、前記各立壁３５、３６と同じ側には、この立壁３５、３６よりも低い突条３７、３７を、各ポケット３３、３３の全周に亙って形成している。尚、前記外側立壁３５の直径方向に亙る厚さ寸法は十分に大きくして、遠心力に対する強度保持を図っている。これに対して、内側立壁３６の直径方向に亙る厚さ寸法は小さくして、合成樹脂の射出成形時に気泡の発生やひけ等の成形不良が生じない様にしている。
【００３０】
それぞれが円形に形成された各ポケット３３、３３の内周面３３ａ、３３ａ及びこの内周面３３ａ、３３ａから滑らかに連続する、前記突条３７、３７の内周面は、各ポケット３３、３３内に保持すべき玉２６の外面とほぼ一致する球面状に形成して、各ポケット３３、３３の内側に前記玉２６を１個ずつ転動自在に保持自在としている。但し、前記内周面３３ａの曲率中心点Ｏ（図２）は、前記基板部３４の片側面よりも前記各立壁３５、３６を形成した方向に突出している。
従って、前記各ポケット３３、３３の内径は、前記突条３７、３７側開口から反対側開口に向けて、次第に小さくなる。
【００３１】
更に、前記各ポケット３３、３３の開口部で、前記各突条３７、３７の直径方向反対位置には、各ポケット３３、３３毎に１対の爪片３８、３８を設けている。各爪片３８、３８は、先端に向かうに従ってポケット３３の中心軸に近付く方向に、湾曲している。従って、前記各ポケット３３、３３内に玉２６を保持した状態で、各玉２６の外周面は、前記各爪片３８、３８により弾性的に抑え付けられる。
【００３２】
即ち、前記各ポケット３３、３３内に玉２６を保持する場合、先ず、この玉２６を前記爪片３８、３８を設けた側の開口部に対向させる。そして、前記玉２６を、各ポケット３３、３３内に向けて強く押す。この結果、前記各爪片３８、３８の間隔が弾性的に押し広げられて、前記玉２６がポケット３３、３３内に進入する。そして、玉２６が各ポケット３３、３３内に進入した後に於いては、前記各爪片３８、３８が弾性的に復元して、この爪片３８、３８が前記玉２６の外面を抑え付ける。この状態で玉２６は、各ポケット３３内にがたつきなく保持される。
【００３３】
上述の様に構成される保持器３２を備えたスラスト軸受２５（図１０）を組み込んだ本考案のトロイダル型無段変速機の場合、組み立て工数を少なく抑え、しかも玉２６の径並びに数を確保して、スラスト荷重に対する負荷容量を確保出来る。
【００３４】
即ち、保持器３２に玉２６を組み付ける作業は、玉２６をポケット３３、３３に対向させ、この玉２６をポケット３３、３３内に向け押し付けるのみで良い。
玉２６がポケット３３、３３内に進入した後は、前記各爪片３８、３８の作用に基づき、玉２６がポケット３３、３３内から不用意に脱落する事がなくなる。
【００３５】
従って、従来構造の場合の様なかしめ作業が不要になり、工程の簡略化を図れるだけでなく、かしめ代が不要となって、隣り合うポケット３３、３３同士の間隔を短く出来て、玉２６の径並びに数を確保出来る。
【００３６】
又、前記各爪片３８、３８の働きにより各玉２６は、保持器３２のポケット３３、３３内に、がたつきなく保持される。この為、各玉２６は保持器３２に案内されて真円上を転動する。従って、軌道が変形した場合でも玉の振れ回り現象が発生しにくい。
【００３７】
【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、軽量で高性能のトロイダル型無段変速機を安価に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の実施例を示す保持器の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】同拡大Ｂ−Ｂ断面図。
【図４】同部分拡大斜視図。
【図５】従来使用されていた保持器の平面図。
【図６】図５の拡大Ｃ−Ｃ断面図。
【図７】本考案の対象となるトロイダル型無段変速機の基本的構成を、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】実際のトロイダル型無段変速機の１例を示す部分断面図。
【図１０】図９のＤ−Ｄ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枢軸
６トラニオン
６ａ側面
７支持装置
８変位軸
９パワーローラ
９ａ周面
９ｂ端面
１０加圧装置
１１カム板
１２リテーナ
１３ローラ
１４カム面
１５カム面
１６ロアーリンク
１７アッパーリンク
１８アッパーリンクポスト
１９円孔
２０円孔
２１転がり軸受
２２円孔
２３、２４ラジアル軸受
２５スラスト軸受
２６玉
２７保持器
２８スラストニードル軸受
２９ポケット
３０曲面部
３１外輪
３２保持器
３３ポケット
３３ａ内周面
３４基板部
３５外側立壁
３６内側立壁
３７突条
３８爪片

【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】入力軸と共に回転自在な入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に配置され、且つこの入力側ディスクに対する回転自在に支持された出力側ディスクと、入力側、出力側両ディスクの中心軸に対し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、このトラニオンにその基端部を支持された変位軸と、この変位軸の先端部に、ラジアル軸受を介して回転自在に支持され、入力側、出力側両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、前記トラニオンの側面と前記パワーローラの端面との間に設けられたスラスト軸受とを備え、前記入力側、出力側両ディスクの互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、パワーローラの周面を球面状の凸面として、この周面と前記内側面とを当接させ、前記スラスト軸受は、前記トラニオンの側面に対向する円輪状の外輪と、この外輪と前記パワーローラの端面との間に転動自在に設けられた複数の玉と、この複数の玉を転動自在に保持する保持器とから構成したトロイダル型無段変速機に於いて、前記保持器は弾性を有する合成樹脂を一体成形する事により造られ、円周方向等間隔位置に、それぞれの内側に前記玉を１個ずつ転動自在に保持する複数個のポケットを有するものであり、各ポケットの開口部には、当該ポケット内に保持された玉の外周面を弾性的に抑え付ける複数個の爪片を設けている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。

【図２】