明 細 書
技術分野
[0001]
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。
背景技術
[0002]
例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図6および図7に示すように構成されている。図6に示すように、ケーシング50の内側には入力軸1が回転自在に支持されており、この入力軸1の外周には、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とが取り付けられている。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がスプライン結合によって連結されている。
[0003]
入力軸1は、図中左側に位置する入力側ディスク2とカム板(ローディングカム)7との間に設けられた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。また、出力歯車4は、2つの部材の結合によって構成された仕切壁13を介してケーシング50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。
[0004]
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、図中左側の入力側ディスク2は、入力軸1にボールスプライン6を介して支持され、図中右側の入力側ディスク2は、入力軸1にスプライン結合されており、これら入力側ディスク2は入力軸1と共に回転する。また、入力側ディスク2,2の内側面(凹面;トラクション面とも言う)2a,2aと出力側ディスク3,3の内側面(凹面;トラクション面とも言う)3a,3aとの間には、パワーローラ11(図7参照)が回転自在に挟持されている。
[0005]
図6中右側に位置する入力側ディスク2の内周面2cには、段差部2bが設けられ、この段差部2bに、入力軸1の外周面1aに設けられた段差部1bが突き当てられるとともに、入力側ディスク2の背面(図6の右面)は、入力軸1の外周面に形成されたネジ部に螺合されたローディングナット9に突き当てられている。これによって、入力側ディスク2の入力軸1に対する軸線O方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板7と入力軸1の鍔部1dとの間には、皿ばね8が設けられており、この皿ばね8は、各ディスク2,2,3,3の凹面2a,2a,3a,3aとパワーローラ11,11の周面11a,11aとの当接部に押圧力(予圧)を付与する。
[0006]
図7は、図6のA-A線に沿う断面図である。図7に示すように、ケーシング50の内側には、入力軸1に対し捻れの位置にある一対の枢軸14,14を中心として揺動する一対のトラニオン15,15が設けられている。なお、図7においては、入力軸1の図示は省略している。各トラニオン15,15は、支持板部16の長手方向(図7の上下方向)の両端部に、この支持板部16の内側面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20,20を有している。そして、この折れ曲がり壁部20,20によって、各トラニオン15,15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20,20の外側面には、各枢軸14,14が互いに同心的に設けられている。
[0007]
支持板部16の中央部には円孔21が形成され、この円孔21には変位軸23の基端部(第1の軸部)23aが支持されている。そして、各枢軸14,14を中心として各トラニオン15,15を揺動させることにより、これら各トラニオン15,15の中央部に支持された変位軸23の傾斜角度が調節される。また、各トラニオン15,15の内側面から突出する変位軸23の先端部(第2の軸部)23bの周囲には、各パワーローラ11が回転自在に支持されており、各パワーローラ11,11は、各入力側ディスク2,2および各出力側ディスク3,3の間に挟持されている。なお、各変位軸23,23の基端部23aと先端部23bとは、互いに偏心している。
[0008]
また、各トラニオン15,15の枢軸14,14はそれぞれ、一対のヨーク23A,23Bに対して揺動自在および軸方向(図7の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク23A,23Bにより、トラニオン15,15はその水平方向の移動を規制されている。各ヨーク23A,23Bは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。各ヨーク23A,23Bの四隅には円形の支持孔18が4つ設けられており、これら支持孔18にはそれぞれ、トラニオン15の両端部に設けた枢軸14がラジアルニードル軸受30を介して揺動自在に支持されている。また、ヨーク23A,23Bの幅方向(図6の左右方向)の中央部には、円形の係止孔19が設けられており、この係止孔19の内周面は円筒面として、球面ポスト64,68を内嵌している。すなわち、上側のヨーク23Aは、ケーシング50に固定部材52を介して支持されている球面ポスト64によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク23Bは、球面ポスト68およびこれを支持する駆動シリンダ31の上側シリンダボディ61によって揺動自在に支持されている。
[0009]
なお、各トラニオン15,15に設けられた各変位軸23,23は、入力軸1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23,23の先端部23bが基端部23aに対して偏心している方向は、両ディスク2,2,3,3の回転方向に対して同方向(図7で上下逆方向)である。また、偏心方向は、入力軸1の配設方向に対して略直交する方向である。したがって、各パワーローラ11,11は、入力軸1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1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。
[0010]
また、パワーローラ11の外側面とトラニオン15の支持板部16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(スラスト軸受)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(以下、転動体という)26,26と、これら各転動体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(大端面)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。
[0011]
また、スラストニードル軸受25は、トラニオン15の支持板部16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、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、これらパワーローラ11および外輪28が各変位軸23の基端部23aを中心として揺動することを許容する。
[0012]
さらに、各トラニオン15,15の一端部(図7の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド(トラニオン軸)29,29が設けられており、各駆動ロッド29,29の中間部外周面に駆動ピストン(油圧ピストン)33,33が固設されている。そして、これら各駆動ピストン33,33はそれぞれ、上側シリンダボディ61と下側シリンダボディ62とによって構成された駆動シリンダ31内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン33,33と駆動シリンダ31とで、各トラニオン15,15を、これらトラニオン15,15の枢軸14,14の軸方向に変位させる駆動装置32を構成している。
[0013]
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1の回転は、押圧装置12を介して、各入力側ディスク2,2に伝えられる。そして、これら入力側ディスク2,2の回転が、一対のパワーローラ11,11を介して各出力側ディスク3,3に伝えられ、さらにこれら各出力側ディスク3,3の回転が、出力歯車4より取り出される。
[0014]
入力軸1と出力歯車4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33,33を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン33,33の変位に伴って、一対のトラニオン15,15が互いに逆方向に変位する。例えば、図7の左側のパワーローラ11が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ11が同図の上側にそれぞれ変位する。
[0015]
その結果、これら各パワーローラ11,11の周面11a,11aと各入力側ディスク2,2および各出力側ディスク3,3の内側面2a,2a,3a,3a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15,15が、ヨーク23A,23Bに枢支された枢軸14,14を中心として、互いに逆方向に揺動(傾転)する。
[0016]
その結果、各パワーローラ11,11の周面11a,11aと各内側面2a,3aとの当接位置が変化し、入力軸1と出力歯車4との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸1と出力歯車4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およびこれら各パワーローラ11,11に付属の外輪28,28が、各変位軸23,23の基端部23a、23aを中心として僅かに回動する。これら各外輪28,28の外側面と各トラニオン15,15を構成する支持板部16の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受25,25が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸23,23の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。
[0017]
ところで、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、図8および図9に示すように、一対の入力側ディスク2,2の間に配置される一対の出力側ディスク3,3の背面同士を接合した状態に、一対の出力側ディスク3,3を一体にするとともに、この一体になった出力側ディスク3,3の外周面に歯41を設けて出力歯車4とした一体型出力側ディスク34が用いられている(例えば、特許文献1,2参照)。
[0018]
このような一体型出力側ディスク34の製造においては、外周部にギアを切る(ギアの歯を加工する)とともに熱処理をした後で、一体型出力側ディスク34の内側面3a、3aに行われるトラクション面加工の前に、このトラクション面加工および一体型出力側ディスク34の貫通孔34aの内径研削加工のために、一体型出力側ディスク34の外周部に基準面43を形成する。形成された基準面43の一体型出力側ディスク34の軸方向に沿った幅は、一体型出力側ディスク34に形成された歯41の一体型出力側ディスク34の軸方向に沿った幅と等しくなっている。また、この歯41の幅は、一体型出力側ディスク34の外周部の幅(一体型出力側ディスク34の外周部の軸方向に沿った厚さ)と同様の幅となっている。
なお、図8および図9では、一体型出力側ディスク34の出力歯車部分を簡略図としており、出力歯車部分は、例えば、はすば歯車となっていてもよい。なお、図8に示される簡略化した4つの歯車を示す円は、外側から順に、歯先円、基準円、基礎円、歯底円であり、歯先円の部分に基準面43が形成される。
先行技術文献
特許文献
[0019]
特許文献1 : 日本国特開2012-112425号公報
特許文献2 : 日本国特開2013-117237号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0020]
ところで、一体型出力側ディスク34の外周部に上述のようにギアを切ることによって、一体型出力側ディスク34の外周部は歯が有るところと、歯が無いところとが繰り返す断続的な構造となっている。このような構造の一体型出力側ディスク34の外周部に例えば旋盤により基準面を形成する場合に、断続加工となる、すなわち、一体型出力側ディスク34の旋盤の加工では、バイトのチップに一体型出力側ディスクの歯の部分が順次当たることになる。そのため、旋盤のチップが割れを起す問題があった。この場合にチップの交換が多くなり、コストおよび作業時間の増加を招くことになる。
[0021]
ここで、基準面の幅を狭くすれば、チップの割れを抑制可能と思われるが、一体型出力側ディスクの外周部に形成された歯の幅全体に基準面を加工しないと、旋盤での加工の際に切削されていない部分が、切削された基準面より外周側に突出してしまい、この外側に突出した部分を取り除かないと、基準面が機能しない虞がある。
[0022]
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、ギアとディスクとが一体になった歯車ディスクのギアの歯が形成された外周面にトラクション面加工等の加工のための基準面を形成する加工に際し、旋盤のバイトに取り付けられるチップ等の加工用の工具の刃先が破損するのを抑制可能なトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0023]
前記目的を達成するために、本発明のトロイダル型無段変速機は、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的にかつ回転自在に設けられた入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラとを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記入力側ディスク及び出力側ディスクの少なくとも1つは、当該ディスクの外周部に歯が設けられることにより歯車と一体となった歯車ディスクとされ、
前記歯車ディスクの前記外周部の前記歯毎に、当該歯車ディスクの径方向外側に向かって突出し、かつ、前記歯の当該歯車ディスクの軸方向に沿った幅より幅の狭い突部が設けられ、前記突部の先端面が当該歯車ディスクの加工基準とされていることを特徴とする。
[0024]
前記発明の構成において、前記突部の前記歯車ディスクの軸方向に沿った幅が、前記歯の前記歯車ディスクの軸方向に沿った幅の1/3以上、2/3以下であることが好ましい。
発明の効果
[0025]
本発明のトロイダル型無段変速機によれば、歯車ディスクの外周部の歯毎に、当該歯車ディスクの径方向外側に向かって突出し、かつ、歯の当該歯車ディスクの軸方向に沿った幅より幅の狭い突部が設けられ、突部の先端面が当該歯車ディスクの加工基準とされている。これにより、歯車とディスクとが一体となった歯車ディスクの製造において、トラクション面加工や内径研削加工の際の基準面を歯車ディスクの最外周部に形成するための機械加工を行う際に、工具の刃先が破損するのを抑制することができる。例えば、刃先を旋盤のバイトのチップとした場合に、チップの交換回数を減少させることができることになり、コストの低減と作業時間の短縮を図ることができる。
図面の簡単な説明
[0026]
[図1] 本発明の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機の一体型出力側ディスク(歯車ディスク)を示す斜視図である。
[図2] 同、一体型出力側ディスクを示す側面図である。
[図3] 図2におけるC-C線に沿う断面図である。
[図4] 同、一体型出力側ディスクを示す簡略側面図である。
[図5] 図4におけるD-D線に沿う断面図である。
[図6] 従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す断面図である。
[図7] 図6におけるA-A線に沿う断面図である。
[図8] 従来のトロイダル型無段変速機の一体型出力側ディスクを示す簡略側面図である。
[図9] 図8におけるB-B線に沿う断面図である。
発明を実施するための形態
[0027]
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、本実施形態のトロイダル型無段変速機の特徴は、一体型出力側ディスク(歯車ディスク)の外周部に備えられた突部(突起)の先端面を機械加工の基準面とした構造にあり、その他の構成および作用は上述した従来の構成および作用と略同様であるため、以下においては、本実施の形態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8、図9と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。
[0028]
図1~図5に示すように、本実施の形態のトロイダル型無段変速機の一体型出力側ディスク35は、上述のように従来の一対の出力側ディスク3,3の背面同士を接合した状態の形状を有するとともに、その外周部に歯41を形成することにより、一対の出力側ディスクを一体化するだけでなく、さらに出力歯車4を一体化した歯車ディスクである。
[0029]
また、一体型出力側ディスク35は、歯車としては、歯41の歯すじ方向が一体型出力側ディスク35の軸方向に対して斜めとなったはすば歯車となっている。なお、図4および図5は、一体型出力側ディスク35の出力歯車4の歯41の部分を簡略化した簡略図である。図4における一体型出力側ディスク35の外周の歯車部分を示す各円は、外側から突部42の先端を示す突部先端円(基準面44に対応)、歯先円、基準円、基礎円、歯底円である。
[0030]
突部42は、一体型出力側ディスク35のはすば歯車の歯としての各歯41の一体型出力側ディスク35の軸方向に沿った幅の略中央部に設けられている。また、突部42は、当該突部42が設けられる歯41の先端面から一体型出力側ディスク35の半径方向に略沿って外側に突出している。
[0031]
各歯41の先端面にそれぞれ設けられた各突部42は、一体型出力側ディスク35の軸方向に沿った幅(長さ)が、歯41の前記軸方向に沿った幅より狭くなっており、例えば、各突部42の上述の軸方向に沿った幅は、歯41の上述の軸方向に沿った幅の1/3以上、2/3以下で、例えば、半分程度であることが好ましい。また、一体型出力側ディスク35は、はすば歯車であることから、各歯41の歯すじは、上述のように前記軸方向に対して斜めとなっており、各歯41の先端面に設けられた各突部42も各歯41の歯すじ方向に沿って設けられている。また、突部42の歯すじ方向に沿った長さが、各歯41の歯すじ方向に沿った長さより短い。ここでは、例えば、各歯41にそれぞれ設けられた各突部42は、歯すじの方向に沿った長さが、歯41の歯すじの方向に沿った長さの1/3以上、2/3以下で、例えば、半分程度である。
[0032]
また、一体型出力側ディスク35としての歯車ディスクの歯41の形状は、はすば歯車に限られるものではなく、平歯車や、やまば歯車等であってもよく、これらの場合も、各歯41にそれぞれ設けられた各突部42は、前記軸方向に沿った幅(または歯すじに沿った長さ)が、歯41の前記軸方向に沿った幅(または歯すじに沿った長さ)の1/3以上、2/3以下で、例えば、半分程度であることが好ましい。
[0033]
また、図5に示す歯41の先端面から突部42の先端面までの距離Lは、例えば、2mm程度が好ましいが、これに限られるものではなく、基本的に出力歯車としての一体型出力側ディスク35が他の歯車と噛み合った状態で回転可能となっていれば、2mm以上であってもよいし、突部42が歯41の先端面より突出していれば、2mm以下であってもよい。
[0034]
各突部42の基準面44となる先端面は、所定の1つの円筒面上に配置される。すなわち、各突部42の基準面44は、所定の1つの仮想の円筒面の一部となる。
また、突部42の上述の歯すじに直交する方向に沿った断面形状は、略台形状となっており、先端に向かうにつれて薄くなるように設けられている。
[0035]
このような一体型出力側ディスクの製造においては、外周部にギアを切る(各歯41を形成する)とともに熱処理をした後で、少なくとも一体型出力側ディスク35の内側面3a、3aに行われるトラクション面加工と、一体型出力側ディスク35の貫通孔34aで行われる内径研削加工の前に、これらの加工のために、一体型出力側ディスク35の外周部に基準面44を形成する。
[0036]
この際に、本実施の形態の一体型出力側ディスク35においては、最外周部に突部42が設けられているので、基準面44は、例えば、旋盤加工により、突部42の先端部を切削することにより形成されることになる。
[0037]
この場合に、従来は、一体型出力側ディスク34の歯41の歯すじ方向に沿った長さまたは一体型出力側ディスク34の軸方向に沿った長さ(幅)の全体を切削していたのに対して、本実施形態の一体型出力側ディスク35では、突部42の歯すじ方向または上述の軸方向に沿った長さだけを切削すればいいことになる。
[0038]
例えば、上述の歯すじ方向に沿った歯41の長さに対して歯すじ方向に沿った突部42の長さは、例えば、1/2程度なので、それにより、例えば、旋盤のバイトのチップにかかる負荷が小さくなり、断続的加工であっても、チップの破損を抑制し、チップの寿命が長くなることにより、チップの交換サイクルを長くすることが可能になり、チップの交換にかかるコストと時間の削減を図ることができる。
[0039]
したがって、本実施形態のトロイダル型無段変速機では、一体型出力側ディスク35は、当該ディスク35の外周部に歯41が設けられることにより歯車と一体となった歯車ディスクとされ、歯車ディスクの外周部の歯毎に、当該歯車ディスクの径方向外側に向かって突出し、かつ、歯41の当該歯車ディスクの軸方向に沿った幅より幅の狭い突部42が設けられ、突部42の先端面が当該歯車ディスクの加工基準とされている。このような構成によれば、従来のように歯の先端面(外周面)全体を基準面43とする場合に比較して、基準面を機械加工する際の機械加工すべき部分の幅が狭くなる。これにより、加工する際に用いられるチップ等の工具の刃先部分が破損するのを従来に比較して抑制することが可能になる。
[0040]
また、歯41に突部42(突起)を設け、この突部42の先端部を機械加工することにより基準面44を設けることになり、機械加工される部分の幅が歯41の幅より狭くとも、歯41の先端部に基準面44より外側に突出する部分が生じることがない。例えば、突起42の先端部を旋盤で切削加工することにより歯車ディスクの最も外側となる部分に基準面44を形成することができる。
[0041]
また、突部42の歯車ディスクの軸方向に沿った幅が、歯41の歯車ディスクの軸方向に沿った幅の1/3以上、2/3以下としている。即ち、突部42の歯車ディスクの軸方向に沿った幅が歯41の同方向の幅の1/3以上であることで、基準面44としての機能を果たすことができ、また、2/3以下であることで、機械加工時の工具の刃先の破損を抑制することができる。
[0042]
なお、歯41と突部42の長さを、歯すじ方向に沿った長さと、一体型出力側ディスク3の軸方向に沿った長さのいずれかで表すものとしたが、どちらの長さを用いても、同一の一体型出力側ディスクにおいて、歯41や突部42の形状は同じものである。
なお、本実施の形態では、歯車ディスクを一対の出力側ディスク3と出力歯車(歯車)4を一体に形成した一体型出力側ディスク35としたが、例えば、一対の入力側ディスク2と入力歯車(歯車)とを一体に形成した歯車ディスクを用いる構造のトロイダル型無段変速機を設計することが可能であり、この歯車ディスクに本発明を適用することが可能である。
[0043]
また、歯車ディスクとして、1つの出力側ディスク3または1つの入力側ディスク2の外周部分に出力側ディスク3または入力側ディスク2と一体に歯車を設けた構造のトロイダル型無段変速機を設計することが可能であり、この歯車ディスクに本発明を適用することも可能である。
産業上の利用可能性
[0044]
本発明は、シングルキャビティ式やダブルキャビティ式などの様々なハーフトロイダル型無段変速機のほか、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。
[0045]
本出願は、2014年3月11日出願の日本特許出願2014-47454号に基づき、その内容は参照としてここに取り込まれる。
符号の説明
[0046]
2 入力側ディスク
3 出力側ディスク
11 パワーローラ
35 一体型出力側ディスク(歯車ディスク)
41 歯
42 突部
44 基準面
請求の範囲
[請求項1]
それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的にかつ回転自在に設けられた入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラとを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記入力側ディスク及び出力側ディスクの少なくとも1つは、当該ディスクの外周部に歯が設けられることにより歯車と一体となった歯車ディスクとされ、
前記歯車ディスクの前記外周部の前記歯毎に、当該歯車ディスクの径方向外側に向かって突出し、かつ、前記歯の当該歯車ディスクの軸方向に沿った幅より幅の狭い突部が設けられ、前記突部の先端面が当該歯車ディスクの加工基準とされていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
補正された請求の範囲(条約第19条)
[ 2015年7月10日 ( 10.07.2015 ) 国際事務局受理 ]
[1]
[補正後] それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的にかつ回転自在に設けられた入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラとを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記入力側ディスク及び出力側ディスクの少なくとも1つは、当該ディスクの外周部に歯が設けられることにより歯車と一体となった歯車ディスクとされ、
前記歯車ディスクの前記外周部の前記歯毎に、当該歯車ディスクの径方向外側に向かって突出し、かつ、前記歯の当該歯車ディスクの軸方向に沿った幅より幅の狭い突部が設けられ、前記突部の先端面が当該歯車ディスクの加工基準とされており、
前記突部の前記歯車ディスクの軸方向に沿った幅が、前記歯の前記歯車ディスクの軸方向に沿った幅の1/3以上、2/3以下であることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
図面