JP2007092946A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を対象として、小型・軽量化と、伝達効率の向上と、伝達可能なトルクを向上させる高容量化とを、高次元で並立させる事が可能な構造を実現する。
【解決手段】 トラクション部の面圧を確保する為の押圧装置を、第一の押圧装置２５と第二の押圧装置２６とから構成する。このうちの第一の押圧装置２５は、入力回転軸１と一方の入力側ディスク２ａとの間に設け、この入力側ディスク２ａを前段側の出力側ディスク１１ａに向けて押圧する。又、上記第二の押圧装置２６は、１対の出力側ディスク１１ａ、１１ｂ同士の間に設け、これら両出力側ディスク１１ａ、１１ｂを互いに離れる方向に押圧する。これにより、各ディスク２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂとトラニオンとを干渉しにくくして、上記課題を解決可能にする。
【選択図】 図１

Description

この発明に係るトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用自動変速装置を構成する変速ユニットとして、或はポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の変速装置として利用する。

例えば特許文献１〜２等に記載されている様に、自動車用自動変速装置の変速ユニットとして、図６〜８に示す様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。又、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせて、変速比の調節幅を広くした無段変速装置も、例えば特許文献３〜４に記載されている様に、従来から各種構造のものが知られている。このトロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、特許請求の範囲に記載した回転軸である入力回転軸１の周囲に、それぞれが特許請求の範囲に記載した外側ディスクである１対の入力側ディスク２ａ、２ｂを支持している。これら両入力側ディスク２ａ、２ｂは上記入力回転軸１に対し、それぞれがトロイド曲面（断面円弧形の凹面）であって特許請求の範囲に記載した軸方向片側面に相当する入力側内側面３、３同士を互いに対向させた状態で、それぞれボールスプライン４、４を介して支持している。従って上記両入力側ディスク２ａ、２ｂは、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。

又、上記入力回転軸１の中間部は、トロイダル型無段変速機を収納したケーシング５内に設置した隔壁部６に設けた通孔７を挿通している。この通孔７の内径側には、円筒状の出力筒８を、１対の転がり軸受９、９により回転自在に支持しており、この出力筒８の中間部外周面に出力歯車１０を固設している。又、この出力筒８の両端部で上記隔壁部６の両外側面から突出した部分に、それぞれが特許請求の範囲に記載した内側ディスクに相当する出力側ディスク１１、１１を、スプライン係合により、上記出力筒８と同期した回転自在に支持している。この状態で、それぞれがトロイド曲面であって特許請求の範囲に記載した軸方向片側面に相当する、上記両出力側ディスク１１、１１の出力側内側面１２、１２が、上記両入力側内側面３、３に対向する。

又、上記入力回転軸１の周囲で上記入力側、出力側両内側面３、１２同士の間部分（キャビティ）に、それぞれ複数個（一般的には２個又は３個）ずつのパワーローラ１３、１３を配置している。これら各パワーローラ１３、１３はそれぞれ、上記入力側、出力側両内側面３、１２に当接する周面１４、１４を球状凸面としたもので、特許請求の範囲に記載した支持部材に相当するトラニオン１５、１５の内側面に、支持軸１６、１６と、ラジアルニードル軸受１７、１７と、スラスト玉軸受１８、１８と、スラストニードル軸受１９、１９とにより、回転及び若干の揺動変位自在に支持されている。

即ち、上記各支持軸１６、１６は基半部と先半部とが互いに偏心した偏心軸であり、このうちの基半部を上記各トラニオン１５、１５の中間部に、別のラジアルニードル軸受２０、２０により、揺動変位自在に支持している。上記各パワーローラ１３、１３は、この様な支持軸１６、１６の先半部に、上記ラジアルニードル軸受１７、１７と上記スラスト玉軸受１８、１８とにより、回転自在に支持している。又、構成各部材の弾性変形に基づく、上記入力回転軸１の軸方向に関する上記各パワーローラ１３、１３の変位を、上記別のラジアルニードル軸受２０、２０と上記各スラストニードル軸受１９、１９とにより、自在としている。

又、上記各トラニオン１５、１５は、それぞれの長さ方向（図７の表裏方向、図６、８の上下方向）両端部にこれら各トラニオン１５、１５毎に互いに同心に設けられた枢軸２１、２１を中心として揺動変位自在である。これら各トラニオン１５、１５を揺動（傾斜）させる動作は、油圧式のアクチュエータ２２、２２によりこれら各トラニオン１５、１５を上記各枢軸２１、２１の軸方向に変位させる事により行なう。変速時には、上記各アクチュエータ２２、２２への圧油の給排により、上記各トラニオン１５、１５を上記各枢軸２１、２１の軸方向に変位させる。この結果、上記各パワーローラ１３、１３の周面１４、１４と上記入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、１１の入力側、出力側各内側面３、１２との接触部（トラクション部）の接線方向に作用する力の方向が変化するので、上記各トラニオン１５、１５が上記各枢軸２１、２１を中心として揺動変位する。尚、総てのトラニオン１５、１５の揺動角度は、油圧式及び機械式に互いに同期させる。

上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸２３により一方（図６〜７の左方）の入力側ディスク２ａを、ローディングカム式の押圧装置２４を介して回転駆動する。この結果、前記入力回転軸１の両端部に支持された１対の入力側ディスク２ａ、２ｂが、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、上記各パワーローラ１３、１３を介して上記両出力側ディスク１１、１１に伝わり、前記出力歯車１０から取り出される。

この様な動力の伝達時に上記各パワーローラ１３、１３には、トロイダル型無段変速機の技術分野で２Ｆｔと呼ばれる、上記入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、１１の回転方向の力が加わる。即ち、上記両入力側内側面３、３と上記各周面１４、１４との転がり接触部である入力側トラクション部で、上記両入力側ディスク２ａ、２ｂから上記各パワーローラ１３、１３に、Ｆｔなる力が伝達され、これら各パワーローラ１３、１３に、このＦｔなる力が、上記各ディスク２ａ、２ｂ、１１の回転方向に加わる。又、上記各周面１４、１４と前記両出力側内側面１２、１２との転がり接触部である出力側トラクション部で、上記各パワーローラ１３、１３から（上記両入力側ディスク２ａ、２ｂと反対方向に回転する）上記両出力側ディスク１１、１１に、上記Ｆｔ分の力が伝達される。そして、上記出力側トラクション部での伝達の反作用として、上記各パワーローラ１３、１３に、Ｆｔ分の力が、上記入力側トラクション部で加わる力と同じ方向に加わる。この結果、上記各パワーローラ１３、１３には、上記２Ｆｔ分の力が加わる。

上記入力回転軸１と出力歯車１０との回転速度の比を変える場合で、先ず入力回転軸１と出力歯車１０との間で減速を行なう場合には、上記各トラニオン１５、１５を図７に示す位置に揺動させ、上記各パワーローラ１３、１３の周面１４、１４をこの図７に示す様に、上記各入力側ディスク２ａ、２ｂの入力側内側面３、３の中心寄り部分と上記両出力側ディスク１１、１１の出力側内側面１２、１２の外周寄り部分とにそれぞれ当接させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン１５、１５を図７と反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ１３、１３の周面１４、１４を、図７に示した状態とは逆に、上記両入力側ディスク２ａ、２ｂの入力側内側面３、３の外周寄り部分と上記両出力側ディスク５、５の出力側内側面１２、１２の中心寄り部分とにそれぞれ当接させる。上記各トラニオン１５、１５の揺動角度を中間にすれば、上記入力回転軸１と出力歯車１０との間で、中間の速度比（変速比）を得られる。

上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機では、小型・軽量化と、伝達効率の向上と、伝達可能なトルクを向上させる高容量化とを高次元で並立させる面からは、改良の余地がある。この点に就いて、図９を参照しつつ説明する。尚、下記に述べる問題は、各パワーローラ１３、１３の周面１４、１４が両出力側ディスク１１、１１の出力側内側面１２、１２の外径寄り部分に転がり接触する、減速状態で最も顕著になる。従って、以下の説明は、図９に示した、減速状態を前提として説明する。

先ず、前段側（図９の左側）のキャビティ部分の挙動に就いて説明する。トロイダル型無段変速機の運転時には、押圧装置２４が前段側の入力側ディスク２ａを、矢印イに示す様に、図９の右方に押圧する。この様に右方に押圧された、この入力側ディスク２ａは、各パワーローラ１３、１３を、矢印ロで示す様に、出力側ディスク１１に向け押圧する。この結果、この出力側ディスク１１の外径寄り部分が、矢印ハで示す様に、上記入力側ディスク２ａから遠ざかる方向に弾性変形し、これに伴って上記各パワーローラ１３、１３も、上記矢印ロ方向に変位する。上記入力回転軸１の軸方向に関して、これら矢印イ〜ハの方向は同じである。

要するに、上記前段側のキャビティを構成する、入力側、出力側両ディスク２ａ、１１及び各パワーローラ１３、１３は、上記押圧装置２４の押圧方向（図９の右方）に変位する。一方、後段側（図９の右側）のキャビティを構成する入力側ディスク２ｂに関しては、上記押圧装置２４の作動に伴って図９の左方に引っ張られる入力回転軸１により、矢印ニに示す様に、図９の左方に押される。この様に左方に押圧された、上記入力側ディスク２ｂは、各パワーローラ１３、１３を、矢印ホで示す様に、出力側ディスク１１に向け押圧する。この結果、この出力側ディスク１１の外径寄り部分が、矢印ヘで示す様に、上記入力側ディスク２ｂから遠ざかる方向に弾性変形し、これに伴って上記各パワーローラ１３、１３も、上記矢印ホ方向に変位する。上記入力回転軸１の軸方向に関して、これら矢印ニ〜ヘの方向は同じである。

上述の様に、トロイダル型無段変速機の運転時に入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、１１及び各パワーローラ１３、１３は、上記入力回転軸１の軸方向に変位する。この入力回転軸１の軸方向に関して、前段側、後段側両キャビティに配置された動力伝達用の部材（入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、１１及び各パワーローラ１３、１３）の変位方向は、上記両キャビティ毎に同じ（両キャビティ同士の間では互いに逆）になる。これに対して、これら各パワーローラ１３、１３を支持している各トラニオン１５、１５（図７〜８参照）は、変位する事なく、そのままの位置に留る。これら各パワーローラ１３、１３と各トラニオン１５、１５との相対変位は、前述の様に、各支持軸１６、１６（図７〜８参照）の揺動に基づいて吸収する。従って、上記入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、１１と上記各トラニオン１５、１５とは、上記入力回転軸１の軸方向に関して相対変位する。

この様な相対変位に拘らず、上記入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、１１と上記各トラニオン１５、１５とが干渉する事を防止する為には、上記入力回転軸１の軸方向に関する、これら各トラニオン１５、１５の幅寸法を小さくしなければならない。この結果、これら各トラニオン１５、１５の強度及び剛性の確保が難しくなる。これら各トラニオン１５、１５の強度の不足は、これら各トラニオン１５、１５を組み込んだトロイダル型無段変速機の耐久性確保の面から不利になる。又、剛性の不足は、動力伝達時に於ける上記各トラニオン１５、１５の弾性変形量の増大に結び付き、上記各パワーローラ１３、１３の位置決め精度の悪化による、変速比制御の不安定化、トラクション部での滑りの増大による伝達効率の悪化の原因となる。

上述の様な問題に対応する技術として従来から、特許文献５、６に記載されたものが知られている。このうちの特許文献５に記載された従来技術は、パワーローラを回転自在に支持する為にトラニオンに設けるスラスト玉軸受の外輪や支持軸をこのトラニオンと一体にすると共に、入力側、出力側両ディスクを軸方向に変位自在とするものである。又、特許文献６に記載された従来技術は、入力側、出力側両ディスクを互いに近付く方向に押圧する１対の油圧式の押圧装置を設けたものである。これら特許文献５、６に記載された従来技術は、上記問題を低減乃至は解消できるものではあるが、何れも、入力側ディスクと出力側ディスクとを１個ずつ設けた、所謂シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を対象としたものである。この様なシングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機は、トロイダル型無段変速機の技術分野で周知の様に、伝達可能な動力が低い他、大きなスラスト荷重を支承する為の軸受が必要になり、この軸受部分での摩擦損失が大きい為、全体としての伝達効率が悪くなる。

特開平０２−２８３９４９号公報 特開平０６−２８０９５９号公報 特開２０００−２２０７１９号公報 特開２００３−３０７２６６号公報 特開２００５−３０４４５号公報 特開２００４−１６９８０１号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を対象として、小型・軽量化と、伝達効率の向上と、伝達可能なトルクを向上させる高容量化とを、高次元で並立させる事が可能な構造を実現すべく発明したものである。

本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した図６〜９に示した構造と同様に、回転軸と、１対の外側ディスクと、１対の内側ディスクと、複数個の支持部材と、複数個のパワーローラと、押圧装置とを備える。
このうちの回転軸は、ケーシング内に、回転自在に支持されている。
又、上記両外側ディスクは、それぞれが断面円弧形の凹面である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で上記回転軸の軸方向２個所位置に、この回転軸と同期した回転を自在として支持されている。
又、上記両内側ディスクは、上記回転軸の中間部周囲に、それぞれが断面円弧形の凹面である軸方向片側面を上記両外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、上記回転軸に対する相対回転を自在に支持されている。
又、上記各支持部材は、軸方向に関して上記両外側ディスクの軸方向片側面と上記両内側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられている。
又、上記各パワーローラは、上記各支持部材に回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記両内側ディスクの軸方向片側面と上記両外側ディスクの軸方向片側面とに当接させている。
更に、上記押圧装置は、上記両外側ディスクと上記両内側ディスクとを互いに近付ける方向に押圧する。

特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記押圧装置を、第一の押圧装置と第二の押圧装置とから構成している。
このうちの第一の押圧装置は、上記回転軸と上記両外側ディスクのうちの一方の外側ディスクとの間に設けている。そして、当該外側ディスクを、上記両内側ディスクのうちの当該外側ディスクが対向する内側ディスクに向けて押圧する。
又、上記第二の押圧装置は、上記両内側ディスク同士の間に設けている。そして、これら両内側ディスクを、互いに離れる方向に押圧する。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、小型・軽量化と、伝達効率の向上と、伝達可能なトルクを向上させる高容量化とを、高次元で並立させる事が可能になる。
先ず、小型・軽量化は、外側、内側各ディスクの剛性を徒に高くする必要がない事により可能になる。即ち、前述の様な理由での、これら各ディスクと各支持部材との干渉防止は、これら各ディスクの剛性を向上させて、動力伝達時に於けるこれら各ディスクの弾性変形を抑える事によっても図れるが、小型・軽量化の面からは不利になる。これに対して本発明の場合には、第一、第二の押圧装置により一方の外側ディスクと当該外側ディスクが対向する内側ディスクとの両方のディスクを、互いに近付く方向に押圧する為、これら両ディスクの弾性変形に拘らず、これら両ディスク同士の間に挟持された各パワーローラの、回転軸の軸方向に関する変位を抑えられる。押圧装置の作用に基づくこれら各パワーローラの弾性変形に基づき、これら各パワーローラを挟持した外側、内側両ディスク同士が互いに近付くが、この際、これら両ディスクが上記各パワーローラの弾性変形量の半分ずつ移動する。従って、これら両ディスクの内側面と、これら両ディスク同士の間に配置された上記各支持部材との近づき量は、前述の図９で説明した従来構造の半分程度に抑えられる。この為、これら各支持部材と上記外側、内側各ディスクとの干渉防止を考慮しても、これら各ディスクの剛性を徒に高くする必要がなくなり、小型・軽量化を図り易くなる。

又、伝達効率の向上は、各支持部材の剛性を向上させて、動力伝達時に於けるこれら各支持部材の弾性変形を抑え、これら各支持部材に支持された各パワーローラの位置規制を精度良く行なえる事により図れる。即ち、動力伝達時に於ける上記各ディスクの軸方向に関する変位を抑えられる為、これら各ディスクとの干渉防止を図りつつ、この軸方向に関する上記各支持部材の幅寸法を大きくできる。この為、これら各支持部材の剛性を向上させて、これら各支持部材に支持された各パワーローラの位置規制を精度良く行なえる為、上記伝達効率の向上を図れる。

更に、高容量化は、ダブルキャビティ型の構造を採用する事により図れる。前述の特許文献３、４に記載されている様な、シングルキャビティ型の構造に比べて、２個ずつの外側ディスクと内側ディスクとを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置するダブルキャビティ型の構造は、動力の伝達部分であるトラクション部を２倍に増やせる。この為、各トラクション部毎の負荷を低減して、耐久性を確保しつつ伝達可能な動力を大きくできる。

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、第一の押圧装置を、第一の油圧室内への油圧の導入に伴って当該外側ディスクを対向する内側ディスクに向けて押圧する、油圧式とする。又、第二の押圧装置を、第二の油圧室内への油圧の導入に伴って両内側ディスクを互いに離れる方向に押圧する、油圧式とする。
本発明を実施する場合に、第一、第二の押圧装置を、機械式のローディングカム装置とする事もできる。但し、ローディングカム装置の場合には、変速比の変更や、温度変化に伴うトラクションオイルのトラクション係数の変化等、トロイダル型無段変速機の運転状況の変化に対応して、最適の押圧力を得る事はできない。これに対して、油圧式の押圧装置を使用すれば、上記運転状況の変化に対応して、最適の押圧力を得られる。

上述の請求項２に記載した発明を実施する場合に、更に好ましくは、請求項３に記載した様に、上記第一の油圧室と上記第二の油圧室とに、互いに独立した油圧を導入自在とする。
この様に構成すれば、上記両油圧室に送り込む圧油の量を規制しなくても、これら両油圧室に導入する油圧を調整する事だけで、それぞれ１対ずつの外側、内側各ディスクの軸方向に関する位置決めを図れる。即ち、両外側ディスクと両内側ディスクとの間の変速比が１（等速伝達）でない限り、各パワーローラからこれら各ディスクに加わる力の大きさは、上記両外側ディスクと上記両内側ディスクとで互いに異なる。従って、上記変速比が１でない場合、上記各パワーローラがこれら各ディスクの軸方向に変位しない様にする為には、上記両油圧室に導入する油圧を、上記力の大きさの相違に対応して互いに異ならせる必要がある。上述の請求項３に記載した発明によれば、この様な要求に対応できる。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、各支持部材と、これら各支持部材に対し各パワーローラを回転自在に支持する為の各支持軸と、同じく各転がり軸受の軌道輪とを、互いに一体とする。
本発明の場合には、運転時に上記各パワーローラが各ディスクの軸方向に変位しない様にする事が可能になる為、これら各パワーローラを上記各支持部材に対し支持する為の各支持軸を、これら各パワーローラに対し揺動変位自在に組み合わせる必要はない。従って、上記各部材を一体とする事が可能になり、一体とした場合には、上記各支持部材自体の剛性を高くできる事に加えて、これら各支持部材に対する上記各パワーローラの支持剛性を高くできる。何れの剛性に関しても、高くする事は、これら各パワーローラの位置決め精度の向上により、トロイダル型無段変速機の耐久性及び伝達効率の向上の面から有利に働く。

図１〜３は、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、ダブルキャビティ型の構造を前提として、トラクション部の面圧を確保する為の押圧装置の構造を工夫した点、及び、特許請求の範囲に記載した支持部材であるトラニオン１５ａに対しパワーローラ１３を回転自在に支持する為の構造を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図６〜８に示した従来構造、及び図９に示した構造と同様であるから、重複する図示及び説明を省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。

本実施例の場合、上記押圧装置を、それぞれが油圧式の押圧装置である、第一の押圧装置２５と第二の押圧装置２６とから構成している。
このうちの第一の押圧装置２５は、特許請求の範囲に記載した回転軸である入力回転軸１と、特許請求の範囲に記載した両外側ディスクである両入力側ディスク２ａ、２ｂのうちの、前段側（エンジン側で図１〜２の左側）の入力側ディスク２ａとの間に設けている。即ち、上記入力回転軸１の中間部前端寄り部分にシリンダ筒２７を固定し、このシリンダ筒２７に、上記前段側の入力側ディスク２ａを、油密に嵌装している。そして、これらシリンダ筒２７と入力側ディスク２ａとにより囲まれた第一の油圧室２８内に油圧を導入する事により、この前段側の入力側ディスク２ａを、それぞれが特許請求の範囲に記載した内側ディスクである１対の出力側ディスク１１ａ、１１ｂのうちの、前側の出力側ディスク１１ａに向けて押圧する様に構成している。

これに対して、上記第二の押圧装置２６は、上記両出力側ディスク１１ａ、１１ｂ同士の間に設けている。即ち、後側（エンジンと逆側で図１〜２の右側）の出力側ディスク１１ｂの外側面外周縁部にシリンダ部２９を形成し、このシリンダ部２９に、上記前側の出力側ディスク１１ａを、油密に嵌装している。そして、これらシリンダ部２９と出力側ディスク１１ａとにより囲まれた第二の油圧室３０内に油圧を導入する事により、この前側の出力側ディスク１１ａを、上記前段側の入力側ディスク２ａに向けて押圧する様に構成している。

上記第一、第二の両油圧室２８、３０には、図２に示す様な構造により、上記入力回転軸１を介して、互いに独立した油圧を導入自在としている。この為に、この入力回転軸１の中心部に、通油路３１を形成している。この通油路３１の基端部は、この入力回転軸１の前端面に開口している。又、上記前段側の入力側ディスク２ａの入力側内側面３と上記前側の出力側ディスク１１ａの出力側内側面１２との間で、トラニオン１５ａ及びパワーローラ１３（図３参照）と干渉しない、円周方向にずれた位置に、給油ポスト３２を設けている。上記入力回転軸１は、この給油ポスト３２の中間部に形成した円環部３３を挿通している。この円環部３３の内周面の軸方向両端部と上記入力回転軸１の外周面との間に１対のシールリング３４、３４を設け、これら両シールリング３４、３４同士の間部分で、上記給油ポスト３２の内部に設けた給油路３５と、上記入力回転軸１の中心部の通油路３１とを連通させている。又、上記両出力側ディスク１１ａ、１１ｂの内周面と上記入力回転軸１の外周面との間に１対のシールリング３６、３６を設け、これら両シールリング３６、３６同士の間部分で、上記通油路３１と上記第二の油圧室３０とを連通させている。

又、上記通油路３１の中間部で、上記入力回転軸１の軸方向に関する位置が、上記給油ポスト３２と上記第一の油圧室２８との間に位置する部分を、栓３７により塞いでいる。そして、給油ポンプ３８の吐出ポートから吐出される圧油を、上記給油ポスト３２の給油路３５に送り込み自在とすると共に、上記入力回転軸１の中心部の通油路３１に、前端開口部から送り込み自在としている。上記給油路３５に送り込まれた圧油は、上記通油路３１のうちで上記栓３７よりも奥側部分を通して上記第二の油圧室３０に、この通油路３１内に前端開口側から送り込まれた圧油は上記第一の油圧室２８に、それぞれ送り込まれる。又、上記給油ポンプ３８の吐出ポートと上記給油路３５との間、同じく通油路３１の前端開口部との間には、互いに独立した油圧制御弁３９ａ、３９ｂを設けている。従って、上記第一、第二の油圧室２８、３０に導入する油圧は、互いに独立して調節自在である。

更に、本実施例の場合には、図３に示す様に、支持部材であるトラニオン１５ａと、このトラニオン１５ａに対しパワーローラ１３を回転自在に支持する為の支持軸１６ａと、同じくスラスト玉軸受１８を構成する外輪４０とを、互いに一体としている。即ち、軸受鋼等の金属材料に鍛造加工等の塑性加工、及び切削加工、研磨加工等の仕上加工を施して上記トラニオン１５ａを形成するのと同時に、このトラニオン１５ａの内側面に上記支持軸１６ａを突設すると共に、この内側面の一部でこの支持軸１６ａの周囲部分に、スラスト外輪軌道４１を形成している。

又、本実施例の場合には、前記両出力側ディスク１１ａ、１１ｂの回転を、後段側の入力側ディスク２ｂの内径側を挿通した中空回転軸４２により取り出す様にしている。即ち、この中空回転軸４２の中間部を、上記後側の入力側ディスク２ｂの内周面と前記入力回転軸１の外周面との間の環状隙間に位置させると共に、上記中空回転軸４２の基端部（図１〜２の左端部）外周面に上記両出力側ディスク１１ａ、１１ｂを、油密を保持した状態で、スプライン係合させている。又、上記中空回転軸４２の先端部（図１〜２の右端部）で、上記後段側の入力側ディスク２ｂの外側面から突出した部分に、遊星歯車式変速機構４３を構成する太陽歯車４４を固定している。この遊星歯車式変速機構４３は、トロイダル型無段変速機との組み合わせにより変速比を大きくする為に設けているが、前述の特許文献３〜４に記載される等により従来から広く知られている機構であり、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい説明は省略する。

上述の様に構成する本実施例のトロイダル型無段変速機の運転時には、前記給油ポンプ３８から吐出した圧油を、前記第一、第二の押圧装置２５、２６に設けた、第一、第二の油圧室２８、３０に送り込む。この際、前記両油圧制御弁３９ａ、３９ｂによりこれら両油圧室２８、３０に導入する油圧を、上記両入力側ディスク２ａ、２ｂと上記両出力側ディスク１１ａ、１１ｂとの間の変速比に応じて調節する。具体的には、第一の押圧装置２５が前記パワーローラ１３を上記入力回転軸１の軸方向に押圧する力の大きさと、上記第二の押圧装置２６がこのパワーローラ１３をこの入力回転軸１の軸方向に押圧する力の大きさとを互いに等しく（向きは逆に）する。この為に、上記両油圧制御弁３９ａ、３９ｂを制御する為の図示しない制御器が、上記変速比に応じて、上記両油圧室２８、３０に送り込む油圧を調節する。因に、この変速比が１の場合には、これら両油圧室２８、３０に送り込む油圧を等しくする（これら両油圧室２８、３０の受圧面積が等しい場合）。

これら両油圧室２８、３０内への油圧の導入に伴って、上記両入力側ディスク２ａ、２ｂ及び上記両出力側ディスク１１ａ、１１ｂが、図１に矢印イ〜ニに示す方向に変位する。即ち、上記第一の油圧室２８内への油圧の導入に伴って上記第一の押圧装置２５が、前段側の入力側ディスク２ａを、矢印イで示す様に後方に押圧すると同時に、上記入力回転軸１を介して後段側の入力側ディスク２ｂを、矢印ロで示す様に、前方に引っ張る。又、上記第二の油圧室３０内への油圧の導入に伴って上記第二の押圧装置２６が、前段側の出力側ディスク１１ａを矢印ハに示す様に前方に押圧すると同時に、後段側の出力側ディスク１１ｂを矢印ニに示す様に後方に押圧する。これら各矢印イ〜ニから明らかな通り、互いに対となって前段側キャビティを構成する入力側ディスク２ａと出力側ディスク１１ａとは、互いに近づく方向（上記入力回転軸１の軸方向に関して逆方向）に変位する。又、互いに対となって後段側キャビティを構成する入力側ディスク２ｂと出力側ディスク１１ｂとも、互いに近づく方向に変位する。

前述の様に構成し、上述の様に作用する本実施例のトロイダル型無段変速機によれば、小型・軽量化と、伝達効率の向上と、伝達可能なトルクを向上させる高容量化とを、高次元で並立させる事が可能になる。
先ず、小型・軽量化は、上記両入力側ディスク２ａ、２ｂ及び上記両出力側ディスク１１ａ、１１ｂの剛性を徒に高くする必要がない事により可能になる。即ち、前述の様な理由での、これら各ディスク２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂと前記各トラニオン１５ａとの干渉防止は、これら各ディスク２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂの剛性を向上させて、動力伝達時に於けるこれら各ディスク２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂの弾性変形を抑える事によっても図れるが、小型・軽量化の面からは不利になる。これに対して本実施例の場合には、図１の矢印イ〜ニから明らかな通り、前記第一、第二の押圧装置２５、２６により、上記両入力側ディスク２ａ、２ｂと、それぞれの入力側ディスク２ａ、２ｂが対向する上記両出力側ディスク１１ａ、１１ｂとの両方のディスク２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂを、互いに近付く方向に押圧する。言い換えれば、動力伝達時に前記各パワーローラ１３の弾性変形に伴って互いに対向する入力側、出力側両ディスク２ａ、１１ａ（２ｂ、１１ｂ）同士を近づけ合う動作を、これら両ディスク２ａ、１１ａ（２ｂ、１１ｂ）を、必要とする近接量の半分ずつ変位させる事により行なう。

この為、上記両ディスク２ａ、１１ａ（２ｂ、１１ｂ）の弾性変形に拘らず、これら両ディスク２ａ、１１ａ（２ｂ、１１ｂ）同士の間に挟持された前記各パワーローラ１３の、上記入力回転軸１の軸方向に関する変位を抑えられる（これら各パワーローラ１３の中心がこの入力回転軸１の軸方向に変位するのを防止できる）。そして、上記両ディスク２ａ、１１ａ（２ｂ、１１ｂ）の入力側、出力側両内側面３、１２と、これら両ディスク２ａ、１１ａ（２ｂ、１１ｂ）同士の間に配置された上記各トラニオン１５ａとの近づき量を、前述の図９で説明した従来構造の半分程度に抑えられる。この為、これら各トラニオン１５ａと上記各ディスク２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂとの干渉防止を考慮しても、これら各ディスク２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂの剛性を徒に高くする必要がなくなり、小型・軽量化を図り易くなる。

又、伝達効率の向上は、上記各トラニオン１５ａの剛性を向上させて、動力伝達時に於けるこれら各トラニオン１５ａの弾性変形を抑え、これら各トラニオン１５ａに支持された上記各パワーローラ１３の位置規制を精度良く行なえる事により図れる。即ち、動力伝達時に於ける上記各ディスク２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂの軸方向に関する変位を抑えられる為、これら各ディスク２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂとの干渉防止を図りつつ、上記軸方向に関する上記各トラニオン１５ａの幅寸法を大きくできる。この為、これら各トラニオン１５ａの剛性を向上させて、これら各トラニオン１５ａに支持された各パワーローラ１３の位置規制を精度良く行なえる為、上記伝達効率の向上を図れる。

特に、本実施例の場合には、図３に示す様に、上記各トラニオン１５ａと、これら各トラニオン１５ａに対し上記各パワーローラ１３を回転自在に支持する為の各支持軸１６ａと、スラスト玉軸受１８を構成する外輪４０とを、互いに一体としている。即ち、本実施例の構造の場合には、運転時に上記各パワーローラ１３が各ディスク２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂの軸方向に変位しない様にする事が可能になる。この為、これら各パワーローラ１３を上記各トラニオン１５ａに対し支持する為の各支持軸１６ａを、これら各パワーローラ１３に対し揺動変位自在に組み合わせる必要はない。従って、上記図３に示した様に、上記各部材１５ａ、１６ａ、４０を一体とする事が可能になる。そして、この様に一体とした場合には、上記各トラニオン１５ａ自体の剛性を高くできる事に加えて、前述した２Ｆｔの力に関して、これら各トラニオン１５ａに対する上記各パワーローラ１３の支持剛性を高くできる。何れの剛性に関しても、高くする事は、これら各パワーローラ１３の位置決め精度の向上により、トロイダル型無段変速機の耐久性及び伝達効率の向上の面から有利に働く。尚、別体に加工した上記各部材１５ａ、１６ａ、４０をそれぞれ組み付けて一体化する事もできるが、剛性確保の面からは、一体形成する事が好ましい。又、スラスト玉軸受１８を構成するスラスト外輪軌道４１等の転送面の硬度は、Ｈ_R Ｃ５０以上確保する事が好ましい。

更に、高容量化は、ダブルキャビティ型の構造を採用する事により図れる。シングルキャビティ型の構造に比べて、２個ずつの入力側ディスク２ａ、２ｂと出力側ディスク１１ａ、１１ｂとを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置するダブルキャビティ型の構造は、動力の伝達部分であるトラクション部を２倍に増やせる。この為、各トラクション部毎の負荷を低減して、耐久性を確保しつつ伝達可能な動力を大きくできる。

尚、本実施例の場合には、運転時に、前記各シールリング３４、３６が、例えば前記入力回転軸１の外周面に対し摺動する。この摺動部分で摩擦損失が生じる事は避けられないが、この摺動部の直径は小さい為、この摩擦損失は小さく抑えられる。即ち、前述の特許文献６に記載された構造の様に、入力側、出力側両ディスクの外周面とケーシングの内周面との間にシールリングを設けた場合に比べて、摺動部の直径が遥かに小さいので、上記摩擦損失を低く抑えて、トロイダル型無段変速機全体としての効率を高くできる。

図４は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、１対の出力側ディスク１１、１１ａの回転を、出力歯車１０と従動歯車４５と伝達軸４６とを介して取り出す様にしている。第二の押圧装置２６ａを構成する為のシリンダ部２９ａは、上記出力歯車１０の内周縁部に形成したスリーブ４７の軸方向端部に固設している。
上記両出力側ディスク１１、１１ａの回転を取り出す為の構造が異なる点以外の構造及び作用は、上述した実施例１と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にする。

図５は、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、前段側のキャビティ部分の変速比と後段側のキャビティ部分の変速比とを、互いに独立して調節可能にすると共に、１対の出力側ディスク１１、１１ａの回転を、互いに独立して取り出せる様にしている。この為に本実施例の場合には、これら両出力側ディスク１１、１１ａの外側面中心部に円筒状部４８ａ、４８ｂを（前段側の出力側ディスク１１ａは第二の押圧装置２６ａのシリンダ部２９ａに）固設すると共に、これら両円筒状部４８ａ、４８ｂの外周面に、それぞれ出力歯車１０ａ、１０ｂを固設している。又、これら両円筒状部４８ａ、４８ｂ同士の間にはスラスト転がり軸受４９を設けて、上記両出力側ディスク１１、１１ａ同士の間に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら両出力側ディスク１１、１１ａの相対回転を可能にしている。又、上記両出力歯車１０ａ、１０ｂの回転は、それぞれ従動歯車４５ａ、４５ｂを介して、互いに独立した伝達軸４６ａ、４６ｂに取り出す様にしている。

上述の様な構成を有する本実施例の場合、上記両伝達軸４６ａ、４６ｂのうちの一方の伝達軸４６ａにより前輪を、他方の伝達軸４６ｂにより後輪を、それぞれ回転駆動する。直進時には上記前段側、後段側両キャビティ部分の変速比を一致させるが、進路変更時には、旋回半径に応じて、これら両キャビティ部分の変速比を互いに異ならせる。
上記両出力側ディスク１１、１１ａの回転を取り出す為の構造が異なる点以外の構造及び作用は、前述した実施例２と同様であるから、同等部分に関する説明は省略する。

本発明は、図示の様なハーフトロイダル型に限らず、フルトロイダル型無段変速機でも実施できる。

本発明の実施例１を示す略断面図。 第一、第二の油圧式押圧装置の油圧室内への油圧導入回路の１例を示す略回路図。 本発明で利用可能となる、トラニオンによるパワーローラの回転支持部分の１例を示す、図８と同方向から見た断面図。 本発明の実施例２を示す略断面図。 同実施例３を示す略断面図。 従来構造の第１例を示す断面図。 図６のＡ−Ａ断面図。 同Ｂ−Ｂ断面図。 動力伝達時に各部が弾性変形する状態を説明する為の、一部を省略して示す断面図。

符号の説明

１ 入力回転軸
２ａ、２ｂ 入力側ディスク
３ 入力側内側面
４ ボールスプライン
５ ケーシング
６ 隔壁部
７ 通孔
８ 出力筒
９ 転がり軸受
１０、１０ａ、１０ｂ 出力歯車
１１、１１ａ、１１ｂ 出力側ディスク
１２ 出力側内側面
１３ パワーローラ
１４ 周面
１５、１５ａ トラニオン
１６、１６ａ 支持軸
１７ ラジアルニードル軸受
１８ スラスト玉軸受
１９ スラストニードル軸受
２０ ラジアルニードル軸受
２１ 枢軸
２２ アクチェータ
２３ 駆動軸
２４ 押圧装置
２５ 第一の押圧装置
２６、２６ａ 第二の押圧装置
２７ シリンダ筒
２８ 第一の油圧室
２９、２９ａ シリンダ部
３０ 第二の油圧室
３１ 通油路
３２ 給油ポスト
３３ 円環部
３４ シールリング
３５ 給油路
３６ シールリング
３７ 栓
３８ 給油ポンプ
３９ａ、３９ｂ 油圧制御弁
４０ 外輪
４１ スラスト外輪軌道
４２ 中空回転軸
４３ 遊星歯車式変速機構
４４ 太陽歯車
４５、４５ａ、４５ｂ 従動歯車
４６、４６ａ、４６ｂ 伝達軸
４７ スリーブ
４８ａ、４８ｂ 円筒状部
４９ スラスト転がり軸受

Claims (4)

1. ケーシング内に回転自在に支持された回転軸と、それぞれが断面円弧形の凹面である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態でこの回転軸の軸方向２個所位置に、この回転軸と同期した回転を自在として支持された１対の外側ディスクと、この回転軸の中間部周囲に、それぞれが断面円弧形の凹面である軸方向片側面をこれら両外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、上記回転軸に対する相対回転を自在に支持された１対の内側ディスクと、軸方向に関してこれら両内側ディスクの軸方向片側面と上記両外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられた支持部材と、これら各支持部材に回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記両内側ディスクの軸方向片側面と上記両外側ディスクの軸方向片側面とに当接させたパワーローラと、これら両内側ディスクとこれら両外側ディスクとを互いに近付ける方向に押圧する押圧装置とを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、この押圧装置が、上記回転軸と上記両外側ディスクのうちの一方の外側ディスクとの間に設けられて、当該外側ディスクを上記両内側ディスクのうちの当該外側ディスクが対向する内側ディスクに向けて押圧する第一の押圧装置と、上記両内側ディスク同士の間に設けられて、これら両内側ディスクを互いに離れる方向に押圧する第二の押圧装置とから成る事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 第一の押圧装置が、第一の油圧室内への油圧の導入に伴って当該外側ディスクを対向する内側ディスクに向けて押圧する油圧式であり、第二の押圧装置が、第二の油圧室内への油圧の導入に伴って両内側ディスクを互いに離れる方向に押圧する油圧式である、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
3. 第一の油圧室と第二の油圧室とに、互いに独立した油圧を導入自在とした、請求項２に記載したトロイダル型無段変速機。
4. 各支持部材と、これら各支持部材に対し各パワーローラを回転自在に支持する為の各支持軸と、同じく各転がり軸受の軌道輪とを、互いに一体とした、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機。

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