JP3407319B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
トロイダル型無段変速機Info
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- F16H15/32—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line
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- F16H15/38—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface with two members B having hollow toroid surfaces opposite to each other, the member or members A being adjustably mounted between the surfaces
- F16H2015/383—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface with two members B having hollow toroid surfaces opposite to each other, the member or members A being adjustably mounted between the surfaces with two or more sets of toroid gearings arranged in parallel
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，自動車等に適用
されるトロイダル型無段変速機に関し，特に，２組のト
ロイダル変速機構を同軸上に配置したダブルキャビティ
式のトロイダル型無段変速機に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来，トロイダル型無段変速機は，図４
に示すように，入力軸２１，入力軸２１と一体に符号Ａ
方向に回転し且つ入力軸２１に対して軸方向に摺動自在
に設けられた入力ディスク２２，入力軸２１に対して回
転自在に設けられ且つ符号Ｂ方向に回転する出力ディス
ク２３，入力ディスク２２と出力ディスク２３の間に配
置されたパワーローラ２４等からなるトロイダル変速機
構２５を有している。なお，図４では出力ディスク２３
から出力軸への連結構造については省略されている。パ
ワーローラ２４と両ディスク２２，２３との間の動力伝
達は高圧力下の油のせん断力即ちトラクション力（粘着
摩擦力）によるが，所定のトラクション力を得るには，
パワーローラ２４と両ディスク２２，２３の接触点にお
いて軸方向に非常に大きな押付力を必要とする。その押
付力Ｆは，ばね，カム，油圧装置などの押圧手段によっ
て，入力ディスク２２に加えられる。また，その反力
は，入力軸２１と出力ディスク２３との間に配置された
スラスト軸受２６で受けるように構成されている。とこ
ろが，このトロイダル型無段変速機は，軸方向に非常に
大きな押付力Ｆが加えられるので，その反力を受けるス
ラスト軸受２６を大きなものにしなければならないうえ
に，スラスト軸受２６での転がり抵抗が増大し，トロイ
ダル型無段変速機全体の効率が低下してしまうという問
題がある。 【０００３】この問題の解決策として，近年，ダブルキ
ャビティ式のトロイダル型無段変速機が提案された。ダ
ブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機としては，
例えば，図５に示すようなものがある。即ち，このトロ
イダル型無段変速機は，一対の入力ディスク２２，２７
と，それぞれの入力ディスク２２，２７に対向して配置
された出力ディスク２３，２８と，入力ディスク２２，
２７から出力ディスク２３，２８へトルクを伝達する傾
転可能なパワーローラ２４，２９とを有する２組のトロ
イダル変速機構２５，３０を入力軸２１上に対向させて
配置したものである。また，入力軸２１から入力ディス
ク２２，２７へ入力されたトルクの大きさに応じてパワ
ーローラ２４，２９の圧接力を変化させる押圧手段が，
一方のトロイダル変速機構２５に設けられている。更
に，一対の出力ディスク２３，２８は，背面同士が相互
に連結され，一体に回転できるように構成されており，
その連結部分には出力歯車３１が設けられている。図
中，符号Ａは入力軸２１の回転方向を示し，符号Ｂは出
力ディスク２３の回転方向を示す。 【０００４】ところで，上記ダブルキャビティ式のトロ
イダル型無段変速機を自動車等の変速機として用いる場
合，出力軸を入力軸２１と同一軸線上に配置するのが普
通である。そのために，例えば，図６に示すように，出
力歯車３１に噛み合う歯車を有する平行軸３３を入力軸
２１と平行に，トロイダル変速機構３０を跨ぐように配
置すると共に，平行軸３３と出力軸３２との間に平歯車
機構３４を配置している。図中，符号Ａは入力軸２１の
回転方向を示し，符号Ｂは出力ディスク２３の回転方向
を示す。 【０００５】或いは，図７に示すように，平行軸３３と
出力軸３２との間に遊星歯車機構３５を配置したものも
ある。平歯車機構３４や遊星歯車機構３５などの歯車機
構を設ける代わりにチェーン等を用いたものもある。い
ずれにしろ，従来のトロイダル型無段変速機は，トロイ
ダル変速機構３０を跨いでトルクを伝達することができ
るように，入力軸２１と平行に平行軸３３を設ける必要
があった。このため，従来のトロイダル型無段変速機
は，径方向に大型化し，車両への搭載性が損なわれると
いう問題があった。図中，符号Ａは入力軸２１の回転方
向を示し，符号Ｂは出力ディスク２３の回転方向を示
す。 【０００６】上記問題を解決したものとして，特開昭６
２−２５５６５５号公報に開示されたトロイダル型無段
変速機がある。このトロイダル型無段変速機は，図８に
示すように，２組のトロイダル変速機構２５，３０から
なる。一方のトロイダル変速機構２５は入力軸２１上に
設けられている。入力軸２１と出力軸３２は同軸線上に
配置されており，他方のトロイダル変速機構３０は，出
力軸３２に回転自在に嵌合した中空駆動軸３６上に設け
られている。 【０００７】隣り合う出力ディスク２３，２８は，相互
に連結され，一体に回転可能である。出力ディスク２３
に対向して配置された入力ディスク２２は，入力軸２１
に回転自在に支持され，ローディングカム３７を介して
入力軸２１に駆動連結されている。これに対して，出力
ディスク２８に対向して配置された入力ディスク２７
は，中空駆動軸３６に回転自在に支持されていて，ロー
ディングカム３８を介して中空駆動軸３６に駆動連結さ
れている。一対の対向する入力ディスク２２と出力ディ
スク２３との間にはパワーローラ２４が配置され，入力
ディスク２７と出力ディスク２８との間にはパワーロー
ラ２９が配置されている。パワーローラ２４は，入力デ
ィスク２２からトルクを受けて回転し，その回転を出力
ディスク２３へ伝達するものであり，また，パワーロー
ラ２９は，入力ディスク２７からトルクを受けて回転
し，その回転を出力ディスク２８へ伝達するものであ
り，両パワーローラ２４，２９は連動して傾転し，傾転
角度に応じて無段変速比を得ることができる。 【０００８】一体化した出力ディスク２３，２８内は中
空になっており，そこに出力ディスク２３，２８のトル
クを出力軸３２に伝達するダブルピニオン式の遊星歯車
機構３５が内蔵されている。出力ディスク２３，２８の
内周面にはリングギヤ３９が設けられていて，このリン
グギヤ３９に噛み合う第１ピニオン４０，この第１ピニ
オン４０に噛み合う第２ピニオン４１，この第２ピニオ
ン４１と同軸一体の第３ピニオン４２をそれぞれキャリ
ヤ４３に回転自在に支持し，第３ピニオン４２にサンギ
ヤ４４を噛み合わせ，ダブルピニオン式の遊星歯車機構
を構成している。また，キャリヤ４３は入力軸２１と中
空駆動軸３６を一体に連結しており，サンギヤ４４は出
力軸３２に連結されている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら，特開昭
６２−２５５６５５号公報に開示されたトロイダル型無
段変速機は，径方向に小型化されているものの，遊星歯
車機構３５が出力ディスク２３，２８の内部に内蔵され
ているので，遊星歯車が１組の場合には，ダブルピニオ
ン式であろうがシングルピニオン式であろうが，出力デ
ィスク２３，２８はリングギヤ３９に連結され，入力デ
ィスク２２，２７はキャリヤ４３に連結され，出力軸３
２はサンギヤ４４に連結される。このような構成では，
遊星歯車の歯数は，常に，リングギヤ３９の方がサンギ
ヤ４４よりも多いため，トロイダル変速機構２５，３０
の変速比幅に比べ，トロイダル型無段変速機全体の変速
比幅は非常に小さくならざるを得ない（変速比の計算式
及び計算結果については，本発明の実施例の欄を参照さ
れたい）。これを解決しようとするには，遊星歯車を２
組以上必要とし，装置が軸方向に長くなると共に，構造
が複雑になる。 【００１０】この発明の目的は，上記課題を解決するこ
とであり，トロイダル変速機構の変速比幅は小さくて
も，トロイダル型無段変速機全体としては大きな変速比
幅を得ることができて，径方向に小型化したトロイダル
型無段変速機を提供することである。 【００１１】 【課題を解決するための手段】この発明は，入力軸と一
体に回転する第１入力ディスク，該第１入力ディスクに
対向して配置され前記入力軸に対して回転自在に支持さ
れた第１出力ディスク，該第１出力ディスクと一体構造
の第２出力ディスク，該第２出力ディスクに対向して配
置された第２入力ディスク，前記第１入力ディスクと前
記第１出力ディスクの間及び前記第２入力ディスクと前
記第２出力ディスクとの間にそれぞれ配置された傾転可
能なパワーローラ，前記第２出力ディスクに一体に連結
され且つ前記入力軸に対して回転自在に嵌合して前記第
２入力ディスクを回転自在に支持する中空駆動軸，該中
空駆動軸に一体的に連結されたサンギヤ，前記入力軸と
前記第２入力ディスクとに一体的に連結され且つ前記サ
ンギヤと噛み合うピニオンを支持するキャリヤ，及び前
記ピニオンに噛み合うリングギヤに一体的に連結され且
つ前記入力軸と同軸上に配置された出力軸を有し，前記
ピニオンは，前記サンギヤと噛み合う第１ピニオン及び
該第１ピニオンに噛み合い且つ前記リングギヤに噛み合
う第２ピニオンから成るダブルピニオンから構成されて
いることから成るトロイダル型無段変速機に関する。 【００１２】このトロイダル型無段変速機は，上記のよ
うに構成されているので，入力軸に入力されたトルク
は，第１入力ディスクと第２入力ディスクに伝達され
る。そして，第１入力ディスクと第２入力ディスクに伝
達されたトルクはパワーローラを介してそれぞれ第１出
力ディスクと第２出力ディスクに伝達される。第２出力
ディスクは，第２入力ディスクの中心孔に挿通された中
空駆動軸に一体に連結されているので，第２出力ディス
クのトルクは中空駆動軸に連結されたサンギヤに伝達さ
れる。サンギヤの回転力は，ピニオンを介してリングギ
ヤに伝達され，次いで，リングギヤに連結された出力軸
へと伝達される。このトロイダル型無段変速機は，特
に，ピニオンとして第１ピニオンと第２ピニオンを有す
るダブルピニオン式の遊星歯車機構に構成され，トルク
が歯数の少ないサンギヤから歯数の多いリングギヤへと
伝達されるように構成されているので，トロイダル変速
機構の変速比幅に比べて，トロイダル型無段変速機全体
の変速比幅が大きくなる。 【００１３】このトロイダル型無段変速機は，入力軸と
出力軸を同一軸線上に配置し，中空駆動軸を入力軸に回
転自在に嵌合すると共に，中空駆動軸の一端を第２出力
ディスクに連結し，中空駆動軸を第２入力ディスクの中
心孔に挿通して，中空駆動軸の他端をサンギヤに連結し
たので，従来，第２入力ディスクを跨ぐように入力軸に
平行に配置されていた平行軸が不要となり，変速機自体
を径方向に小型化することができる。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下，図面を参照しながら，この
発明によるトロイダル型無段変速機の一実施例について
説明する。図１この発明によるトロイダル型無段変速機
の一実施例を示す半分略線図である。このトロイダル型
無段変速機は，２組のトロイダル変速機構１５，１６を
同軸上に対向して配置したダブルキャビティ式のトロイ
ダル型無段変速機である。第１トロイダル変速機構１５
は，第１入力ディスク２と，第１入力ディスク２に対向
して配置された第１出力ディスク３と，第１入力ディス
ク２と第１出力ディスク３との間に配置され，両ディス
ク２，３に摩擦係合する第１パワーローラ６から構成さ
れている。第２トロイダル変速機構１６も同様に，第２
入力ディスク４と，第２入力ディスク４に対向して配置
された第２出力ディスク５と，第２入力ディスク４と第
２出力ディスク５との間に配置され，両ディスク４，５
に摩擦係合する第２パワーローラ７から構成されてい
る。第１パワーローラ６及び第２パワーローラ７は，そ
れぞれ自己の回転軸線の周りに回転自在であり，且つこ
の回転軸線に直交する傾転軸線の周りに傾転運動する。 【００１５】第１入力ディスク２は，入力軸１に対して
回転自在に支持されているが，図示しないローディング
カムを介して入力軸１に駆動連結され，入力軸１と一体
に回転することができる。第１入力ディスク２に対向す
る第１出力ディスク３は，入力軸１に対して回転自在に
支持されている。第１出力ディスク３は第２出力ディス
ク５と背面同士が相互に連結され，両出力ディスク３，
５は一体化されている。第２出力ディスク５に対向して
配置された第２入力ディスク４は，中空駆動軸８に回転
自在に支持されている。中空駆動軸８は入力軸１に嵌合
し，入力軸１に対して回転自在に支持されている。中空
駆動軸８は第２入力ディスク４の中心孔を貫通して延び
ており，中空駆動軸８の一端は第２出力ディスク５に一
体に連結されている。図中，符号Ａは第１入力ディスク
２と第２入力ディスク４の回転方向を示し，また，符号
Ｂは第１出力ディスク３と第２出力ディスク５の回転方
向を示す。 【００１６】トロイダル変速機構１５，１６は，遊星歯
車機構１７を介して出力軸１４に駆動連結されている。
出力軸１４は入力軸１と同軸線上に配置されている。遊
星歯車機構１７は，ダブルピニオン式の遊星歯車機構で
あって，中空駆動軸８の他端に一体に連結されたサンギ
ヤ９と，サンギヤ９に噛み合っている第１ピニオン１０
及び第１ピニオン１０に噛み合っている第２ピニオン１
１と，第１ピニオン１０及び第２ピニオン１１を回転自
在に支持すると共に，入力軸１及び第２入力ディスク４
に一体に連結されているキャリヤ１２と，第２ピニオン
１１と噛み合い且つ出力軸１４に一体に連結されている
リングギヤ１３とから構成されている。 【００１７】次に，このトロイダル型無段変速機の作動
を説明する。エンジンの稼働に伴って，入力軸１にトル
クが入力されると，そのトルクはローディングカムを介
して第１入力ディスク２に伝達される。同時に，トルク
は入力軸１からキャリア１２を介して第２入力ディスク
４に伝達される。トルクが第１入力ディスク２に伝達さ
れると，第１入力ディスク２は回転し，その回転によっ
てパワーローラ６が回転し，その回転が第１出力ディス
ク３に伝達する。また，第２入力ディスク４に伝達され
たトルクは，パワーローラ７を介して第２出力ディスク
５に伝達される。そして，第１出力ディスク３及び第２
出力ディスク５は一体に連結されているので，一体とな
って回転する。この伝動中に，パワーローラ６，７をそ
れぞれ同期させて傾転軸線周りに同角度だけ傾転させる
と，パワーローラ６，７と入力ディスク２，４及び出力
ディスク３，５との摩擦係合点が変化して，無段変速を
行うことができる。 【００１８】第２出力ディスク５が回転すると，第２出
力ディスク５に連結されている中空駆動軸８も回転す
る。中空駆動軸８の他端にはサンギヤ９が設けられてい
るので，サンギヤ９の回転は遊星歯車機構１７に伝達さ
れる。遊星歯車機構１７内では，トルクはサンギヤ９か
ら第１ピニオン１０，第２ピニオン１１，リングギヤ１
３へと伝達し，更に，リングギヤ１３から出力軸１４へ
伝達される。 【００１９】次に，変速比について，この発明によるト
ロイダル型無段変速機と特開昭６２−２５５６５５号公
報に開示された従来のトロイダル型無段変速機とを比較
してみる。まず，次のように符号を定義することにす
る。 Ｉ ： トロイダル型無段変速機全体の変速比 ＩCVT ： トロイダル変速機構の変速比 ＺS ： サンギヤ歯数 ＺR ： リングギヤ歯数 このトロイダル型無段変速機の変速比Ｉは， Ｉ＝−ＺR ・ＩCVT ／（ＺS ＋ＺS ・ＩCVT −ＺR ・ＩCVT ）───（１） で表現することができる。 【００２０】これに対して，本発明のトロイダル型無段
変速機のダブルピニオン式の遊星歯車機構と同様にリン
グギヤから出力軸へ動力を伝達する遊星歯車機構を，シ
ングルピニオン式の遊星歯車機構を採用した従来例のリ
ングギヤ出力Ｓ／Ｐ式のトロイダル無段段変速機の変速
比Ｉは， Ｉ＝Ｚ R ・ＩCVT ／（Ｚ S ＋Ｚ S ・ＩCVT ＋Ｚ R ・ＩCVT ） ───（２） で表現することができる。また，特開昭６２−２５５６
５５号の第５図に記載されているサンギヤから出力軸へ
動力を伝達する遊星歯車機構にシングルピニオン式の遊
星歯車機構を備えた，従来例のサンギヤ出力Ｓ／Ｐ式の
トロイダル型無段変速機の変速比Ｉは， Ｉ＝ＺS ・ＩCVT ／（ＺR ＋ＺR ・ＩCVT ＋ＺS ・ＩCVT ） ───（３） で表現することができる。また，図８に記載されている
従来例のトロイダル型無段変速機のシングルピニオン式
の遊星歯車機構を，ダブルピニオン式の遊星歯車機構に
変更した場合のサンギヤ出力Ｄ／Ｐ式のトロイダル型無
段変速機の変速比Ｉは， Ｉ＝−ＺS ・ＩCVT ／（ＺR ＋ＺR ・ＩCVT −ＺS ・ＩCVT ）───（４） で表現することができる。ここで，ＺS ＜ＺR ，ＺS ＞
０，ＺR ＞０，ＩCVT ＞０であるから，（１）式だけが
特異点を持つことになる。 【００２１】遊星歯車機構におけるサンギヤの歯数ＺS
が４０個，リングギヤの歯数ＺR が１０５個の場合につ
いて，トロイダル変速機構の変速比ＩCVT が０．３８５
〜２．６００の範囲について，上記（１）式〜（４）式
を用いてトロイダル型無段変速機の変速比Ｉを計算する
と，図２及び図３の結果を得ることができる。図２及び
図３はどちらも，縦軸にトロイダル型無段変速機の変速
比Ｉ（Ｔ／Ｍレシオ），横軸にトロイダル変速機構の変
速比ＩCVT （ＣＶＴレシオ）をとり，上記（１）式〜
（４）式を比較したものである。また，図３は図２の拡
大図である。これらの図から明らかなように，この発明
によるトロイダル型無段変速機は，従来のトロイダル型
無段変速機に比べて，大きな変速比を得ることができ
る。 【００２２】また，変速比の変化する量，即ち，変速比
幅について見てみると，この発明によるトロイダル型無
段変速機の変速比幅は，従来のトロイダル型無段変速機
の変速比幅よりもかなり大きいことがわかる。更に，こ
の発明によるトロイダル型無段変速機では，正転から逆
転まで連続的に変速することができる。 【００２３】なお，上記実施例のトロイダル型無段変速
機は，入力と出力を逆にして使用することもできる。そ
の場合には，当然のことながら，上記実施例において入
力軸が出力軸に，入力ディスクが出力ディスクに，出力
ディスクが入力ディスクになる。 【００２４】 【発明の効果】この発明によるトロイダル型無段変速機
は，上記のように構成されているので，従来，第２入力
ディスクを跨ぐように入力軸に平行に配置されていた平
行軸が不要となり，径方向に小型化することができる。
また，平行軸が不要となるので，軸受の数を減ずること
ができ，機械効率の向上を図ることができる。また，こ
のトロイダル型無段変速機は，トルクが歯数の少ないサ
ンギヤから歯数の多いリングギヤへと伝達されるように
構成され，第１及び第２ピニオンを有するダブルピニオ
ン式の遊星歯車機構を採用したので，トロイダル変速機
構の変速比幅に比べて，かなり大きな変速比幅を得るこ
とができるようになる。このトロイダル型無段変速機
は，特に，ダブルピニオン式の遊星歯車を採用したの
で，出力軸は正転から逆転まで，連続的に変速すること
が可能である。
されるトロイダル型無段変速機に関し，特に，２組のト
ロイダル変速機構を同軸上に配置したダブルキャビティ
式のトロイダル型無段変速機に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来，トロイダル型無段変速機は，図４
に示すように，入力軸２１，入力軸２１と一体に符号Ａ
方向に回転し且つ入力軸２１に対して軸方向に摺動自在
に設けられた入力ディスク２２，入力軸２１に対して回
転自在に設けられ且つ符号Ｂ方向に回転する出力ディス
ク２３，入力ディスク２２と出力ディスク２３の間に配
置されたパワーローラ２４等からなるトロイダル変速機
構２５を有している。なお，図４では出力ディスク２３
から出力軸への連結構造については省略されている。パ
ワーローラ２４と両ディスク２２，２３との間の動力伝
達は高圧力下の油のせん断力即ちトラクション力（粘着
摩擦力）によるが，所定のトラクション力を得るには，
パワーローラ２４と両ディスク２２，２３の接触点にお
いて軸方向に非常に大きな押付力を必要とする。その押
付力Ｆは，ばね，カム，油圧装置などの押圧手段によっ
て，入力ディスク２２に加えられる。また，その反力
は，入力軸２１と出力ディスク２３との間に配置された
スラスト軸受２６で受けるように構成されている。とこ
ろが，このトロイダル型無段変速機は，軸方向に非常に
大きな押付力Ｆが加えられるので，その反力を受けるス
ラスト軸受２６を大きなものにしなければならないうえ
に，スラスト軸受２６での転がり抵抗が増大し，トロイ
ダル型無段変速機全体の効率が低下してしまうという問
題がある。 【０００３】この問題の解決策として，近年，ダブルキ
ャビティ式のトロイダル型無段変速機が提案された。ダ
ブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機としては，
例えば，図５に示すようなものがある。即ち，このトロ
イダル型無段変速機は，一対の入力ディスク２２，２７
と，それぞれの入力ディスク２２，２７に対向して配置
された出力ディスク２３，２８と，入力ディスク２２，
２７から出力ディスク２３，２８へトルクを伝達する傾
転可能なパワーローラ２４，２９とを有する２組のトロ
イダル変速機構２５，３０を入力軸２１上に対向させて
配置したものである。また，入力軸２１から入力ディス
ク２２，２７へ入力されたトルクの大きさに応じてパワ
ーローラ２４，２９の圧接力を変化させる押圧手段が，
一方のトロイダル変速機構２５に設けられている。更
に，一対の出力ディスク２３，２８は，背面同士が相互
に連結され，一体に回転できるように構成されており，
その連結部分には出力歯車３１が設けられている。図
中，符号Ａは入力軸２１の回転方向を示し，符号Ｂは出
力ディスク２３の回転方向を示す。 【０００４】ところで，上記ダブルキャビティ式のトロ
イダル型無段変速機を自動車等の変速機として用いる場
合，出力軸を入力軸２１と同一軸線上に配置するのが普
通である。そのために，例えば，図６に示すように，出
力歯車３１に噛み合う歯車を有する平行軸３３を入力軸
２１と平行に，トロイダル変速機構３０を跨ぐように配
置すると共に，平行軸３３と出力軸３２との間に平歯車
機構３４を配置している。図中，符号Ａは入力軸２１の
回転方向を示し，符号Ｂは出力ディスク２３の回転方向
を示す。 【０００５】或いは，図７に示すように，平行軸３３と
出力軸３２との間に遊星歯車機構３５を配置したものも
ある。平歯車機構３４や遊星歯車機構３５などの歯車機
構を設ける代わりにチェーン等を用いたものもある。い
ずれにしろ，従来のトロイダル型無段変速機は，トロイ
ダル変速機構３０を跨いでトルクを伝達することができ
るように，入力軸２１と平行に平行軸３３を設ける必要
があった。このため，従来のトロイダル型無段変速機
は，径方向に大型化し，車両への搭載性が損なわれると
いう問題があった。図中，符号Ａは入力軸２１の回転方
向を示し，符号Ｂは出力ディスク２３の回転方向を示
す。 【０００６】上記問題を解決したものとして，特開昭６
２−２５５６５５号公報に開示されたトロイダル型無段
変速機がある。このトロイダル型無段変速機は，図８に
示すように，２組のトロイダル変速機構２５，３０から
なる。一方のトロイダル変速機構２５は入力軸２１上に
設けられている。入力軸２１と出力軸３２は同軸線上に
配置されており，他方のトロイダル変速機構３０は，出
力軸３２に回転自在に嵌合した中空駆動軸３６上に設け
られている。 【０００７】隣り合う出力ディスク２３，２８は，相互
に連結され，一体に回転可能である。出力ディスク２３
に対向して配置された入力ディスク２２は，入力軸２１
に回転自在に支持され，ローディングカム３７を介して
入力軸２１に駆動連結されている。これに対して，出力
ディスク２８に対向して配置された入力ディスク２７
は，中空駆動軸３６に回転自在に支持されていて，ロー
ディングカム３８を介して中空駆動軸３６に駆動連結さ
れている。一対の対向する入力ディスク２２と出力ディ
スク２３との間にはパワーローラ２４が配置され，入力
ディスク２７と出力ディスク２８との間にはパワーロー
ラ２９が配置されている。パワーローラ２４は，入力デ
ィスク２２からトルクを受けて回転し，その回転を出力
ディスク２３へ伝達するものであり，また，パワーロー
ラ２９は，入力ディスク２７からトルクを受けて回転
し，その回転を出力ディスク２８へ伝達するものであ
り，両パワーローラ２４，２９は連動して傾転し，傾転
角度に応じて無段変速比を得ることができる。 【０００８】一体化した出力ディスク２３，２８内は中
空になっており，そこに出力ディスク２３，２８のトル
クを出力軸３２に伝達するダブルピニオン式の遊星歯車
機構３５が内蔵されている。出力ディスク２３，２８の
内周面にはリングギヤ３９が設けられていて，このリン
グギヤ３９に噛み合う第１ピニオン４０，この第１ピニ
オン４０に噛み合う第２ピニオン４１，この第２ピニオ
ン４１と同軸一体の第３ピニオン４２をそれぞれキャリ
ヤ４３に回転自在に支持し，第３ピニオン４２にサンギ
ヤ４４を噛み合わせ，ダブルピニオン式の遊星歯車機構
を構成している。また，キャリヤ４３は入力軸２１と中
空駆動軸３６を一体に連結しており，サンギヤ４４は出
力軸３２に連結されている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら，特開昭
６２−２５５６５５号公報に開示されたトロイダル型無
段変速機は，径方向に小型化されているものの，遊星歯
車機構３５が出力ディスク２３，２８の内部に内蔵され
ているので，遊星歯車が１組の場合には，ダブルピニオ
ン式であろうがシングルピニオン式であろうが，出力デ
ィスク２３，２８はリングギヤ３９に連結され，入力デ
ィスク２２，２７はキャリヤ４３に連結され，出力軸３
２はサンギヤ４４に連結される。このような構成では，
遊星歯車の歯数は，常に，リングギヤ３９の方がサンギ
ヤ４４よりも多いため，トロイダル変速機構２５，３０
の変速比幅に比べ，トロイダル型無段変速機全体の変速
比幅は非常に小さくならざるを得ない（変速比の計算式
及び計算結果については，本発明の実施例の欄を参照さ
れたい）。これを解決しようとするには，遊星歯車を２
組以上必要とし，装置が軸方向に長くなると共に，構造
が複雑になる。 【００１０】この発明の目的は，上記課題を解決するこ
とであり，トロイダル変速機構の変速比幅は小さくて
も，トロイダル型無段変速機全体としては大きな変速比
幅を得ることができて，径方向に小型化したトロイダル
型無段変速機を提供することである。 【００１１】 【課題を解決するための手段】この発明は，入力軸と一
体に回転する第１入力ディスク，該第１入力ディスクに
対向して配置され前記入力軸に対して回転自在に支持さ
れた第１出力ディスク，該第１出力ディスクと一体構造
の第２出力ディスク，該第２出力ディスクに対向して配
置された第２入力ディスク，前記第１入力ディスクと前
記第１出力ディスクの間及び前記第２入力ディスクと前
記第２出力ディスクとの間にそれぞれ配置された傾転可
能なパワーローラ，前記第２出力ディスクに一体に連結
され且つ前記入力軸に対して回転自在に嵌合して前記第
２入力ディスクを回転自在に支持する中空駆動軸，該中
空駆動軸に一体的に連結されたサンギヤ，前記入力軸と
前記第２入力ディスクとに一体的に連結され且つ前記サ
ンギヤと噛み合うピニオンを支持するキャリヤ，及び前
記ピニオンに噛み合うリングギヤに一体的に連結され且
つ前記入力軸と同軸上に配置された出力軸を有し，前記
ピニオンは，前記サンギヤと噛み合う第１ピニオン及び
該第１ピニオンに噛み合い且つ前記リングギヤに噛み合
う第２ピニオンから成るダブルピニオンから構成されて
いることから成るトロイダル型無段変速機に関する。 【００１２】このトロイダル型無段変速機は，上記のよ
うに構成されているので，入力軸に入力されたトルク
は，第１入力ディスクと第２入力ディスクに伝達され
る。そして，第１入力ディスクと第２入力ディスクに伝
達されたトルクはパワーローラを介してそれぞれ第１出
力ディスクと第２出力ディスクに伝達される。第２出力
ディスクは，第２入力ディスクの中心孔に挿通された中
空駆動軸に一体に連結されているので，第２出力ディス
クのトルクは中空駆動軸に連結されたサンギヤに伝達さ
れる。サンギヤの回転力は，ピニオンを介してリングギ
ヤに伝達され，次いで，リングギヤに連結された出力軸
へと伝達される。このトロイダル型無段変速機は，特
に，ピニオンとして第１ピニオンと第２ピニオンを有す
るダブルピニオン式の遊星歯車機構に構成され，トルク
が歯数の少ないサンギヤから歯数の多いリングギヤへと
伝達されるように構成されているので，トロイダル変速
機構の変速比幅に比べて，トロイダル型無段変速機全体
の変速比幅が大きくなる。 【００１３】このトロイダル型無段変速機は，入力軸と
出力軸を同一軸線上に配置し，中空駆動軸を入力軸に回
転自在に嵌合すると共に，中空駆動軸の一端を第２出力
ディスクに連結し，中空駆動軸を第２入力ディスクの中
心孔に挿通して，中空駆動軸の他端をサンギヤに連結し
たので，従来，第２入力ディスクを跨ぐように入力軸に
平行に配置されていた平行軸が不要となり，変速機自体
を径方向に小型化することができる。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下，図面を参照しながら，この
発明によるトロイダル型無段変速機の一実施例について
説明する。図１この発明によるトロイダル型無段変速機
の一実施例を示す半分略線図である。このトロイダル型
無段変速機は，２組のトロイダル変速機構１５，１６を
同軸上に対向して配置したダブルキャビティ式のトロイ
ダル型無段変速機である。第１トロイダル変速機構１５
は，第１入力ディスク２と，第１入力ディスク２に対向
して配置された第１出力ディスク３と，第１入力ディス
ク２と第１出力ディスク３との間に配置され，両ディス
ク２，３に摩擦係合する第１パワーローラ６から構成さ
れている。第２トロイダル変速機構１６も同様に，第２
入力ディスク４と，第２入力ディスク４に対向して配置
された第２出力ディスク５と，第２入力ディスク４と第
２出力ディスク５との間に配置され，両ディスク４，５
に摩擦係合する第２パワーローラ７から構成されてい
る。第１パワーローラ６及び第２パワーローラ７は，そ
れぞれ自己の回転軸線の周りに回転自在であり，且つこ
の回転軸線に直交する傾転軸線の周りに傾転運動する。 【００１５】第１入力ディスク２は，入力軸１に対して
回転自在に支持されているが，図示しないローディング
カムを介して入力軸１に駆動連結され，入力軸１と一体
に回転することができる。第１入力ディスク２に対向す
る第１出力ディスク３は，入力軸１に対して回転自在に
支持されている。第１出力ディスク３は第２出力ディス
ク５と背面同士が相互に連結され，両出力ディスク３，
５は一体化されている。第２出力ディスク５に対向して
配置された第２入力ディスク４は，中空駆動軸８に回転
自在に支持されている。中空駆動軸８は入力軸１に嵌合
し，入力軸１に対して回転自在に支持されている。中空
駆動軸８は第２入力ディスク４の中心孔を貫通して延び
ており，中空駆動軸８の一端は第２出力ディスク５に一
体に連結されている。図中，符号Ａは第１入力ディスク
２と第２入力ディスク４の回転方向を示し，また，符号
Ｂは第１出力ディスク３と第２出力ディスク５の回転方
向を示す。 【００１６】トロイダル変速機構１５，１６は，遊星歯
車機構１７を介して出力軸１４に駆動連結されている。
出力軸１４は入力軸１と同軸線上に配置されている。遊
星歯車機構１７は，ダブルピニオン式の遊星歯車機構で
あって，中空駆動軸８の他端に一体に連結されたサンギ
ヤ９と，サンギヤ９に噛み合っている第１ピニオン１０
及び第１ピニオン１０に噛み合っている第２ピニオン１
１と，第１ピニオン１０及び第２ピニオン１１を回転自
在に支持すると共に，入力軸１及び第２入力ディスク４
に一体に連結されているキャリヤ１２と，第２ピニオン
１１と噛み合い且つ出力軸１４に一体に連結されている
リングギヤ１３とから構成されている。 【００１７】次に，このトロイダル型無段変速機の作動
を説明する。エンジンの稼働に伴って，入力軸１にトル
クが入力されると，そのトルクはローディングカムを介
して第１入力ディスク２に伝達される。同時に，トルク
は入力軸１からキャリア１２を介して第２入力ディスク
４に伝達される。トルクが第１入力ディスク２に伝達さ
れると，第１入力ディスク２は回転し，その回転によっ
てパワーローラ６が回転し，その回転が第１出力ディス
ク３に伝達する。また，第２入力ディスク４に伝達され
たトルクは，パワーローラ７を介して第２出力ディスク
５に伝達される。そして，第１出力ディスク３及び第２
出力ディスク５は一体に連結されているので，一体とな
って回転する。この伝動中に，パワーローラ６，７をそ
れぞれ同期させて傾転軸線周りに同角度だけ傾転させる
と，パワーローラ６，７と入力ディスク２，４及び出力
ディスク３，５との摩擦係合点が変化して，無段変速を
行うことができる。 【００１８】第２出力ディスク５が回転すると，第２出
力ディスク５に連結されている中空駆動軸８も回転す
る。中空駆動軸８の他端にはサンギヤ９が設けられてい
るので，サンギヤ９の回転は遊星歯車機構１７に伝達さ
れる。遊星歯車機構１７内では，トルクはサンギヤ９か
ら第１ピニオン１０，第２ピニオン１１，リングギヤ１
３へと伝達し，更に，リングギヤ１３から出力軸１４へ
伝達される。 【００１９】次に，変速比について，この発明によるト
ロイダル型無段変速機と特開昭６２−２５５６５５号公
報に開示された従来のトロイダル型無段変速機とを比較
してみる。まず，次のように符号を定義することにす
る。 Ｉ ： トロイダル型無段変速機全体の変速比 ＩCVT ： トロイダル変速機構の変速比 ＺS ： サンギヤ歯数 ＺR ： リングギヤ歯数 このトロイダル型無段変速機の変速比Ｉは， Ｉ＝−ＺR ・ＩCVT ／（ＺS ＋ＺS ・ＩCVT −ＺR ・ＩCVT ）───（１） で表現することができる。 【００２０】これに対して，本発明のトロイダル型無段
変速機のダブルピニオン式の遊星歯車機構と同様にリン
グギヤから出力軸へ動力を伝達する遊星歯車機構を，シ
ングルピニオン式の遊星歯車機構を採用した従来例のリ
ングギヤ出力Ｓ／Ｐ式のトロイダル無段段変速機の変速
比Ｉは， Ｉ＝Ｚ R ・ＩCVT ／（Ｚ S ＋Ｚ S ・ＩCVT ＋Ｚ R ・ＩCVT ） ───（２） で表現することができる。また，特開昭６２−２５５６
５５号の第５図に記載されているサンギヤから出力軸へ
動力を伝達する遊星歯車機構にシングルピニオン式の遊
星歯車機構を備えた，従来例のサンギヤ出力Ｓ／Ｐ式の
トロイダル型無段変速機の変速比Ｉは， Ｉ＝ＺS ・ＩCVT ／（ＺR ＋ＺR ・ＩCVT ＋ＺS ・ＩCVT ） ───（３） で表現することができる。また，図８に記載されている
従来例のトロイダル型無段変速機のシングルピニオン式
の遊星歯車機構を，ダブルピニオン式の遊星歯車機構に
変更した場合のサンギヤ出力Ｄ／Ｐ式のトロイダル型無
段変速機の変速比Ｉは， Ｉ＝−ＺS ・ＩCVT ／（ＺR ＋ＺR ・ＩCVT −ＺS ・ＩCVT ）───（４） で表現することができる。ここで，ＺS ＜ＺR ，ＺS ＞
０，ＺR ＞０，ＩCVT ＞０であるから，（１）式だけが
特異点を持つことになる。 【００２１】遊星歯車機構におけるサンギヤの歯数ＺS
が４０個，リングギヤの歯数ＺR が１０５個の場合につ
いて，トロイダル変速機構の変速比ＩCVT が０．３８５
〜２．６００の範囲について，上記（１）式〜（４）式
を用いてトロイダル型無段変速機の変速比Ｉを計算する
と，図２及び図３の結果を得ることができる。図２及び
図３はどちらも，縦軸にトロイダル型無段変速機の変速
比Ｉ（Ｔ／Ｍレシオ），横軸にトロイダル変速機構の変
速比ＩCVT （ＣＶＴレシオ）をとり，上記（１）式〜
（４）式を比較したものである。また，図３は図２の拡
大図である。これらの図から明らかなように，この発明
によるトロイダル型無段変速機は，従来のトロイダル型
無段変速機に比べて，大きな変速比を得ることができ
る。 【００２２】また，変速比の変化する量，即ち，変速比
幅について見てみると，この発明によるトロイダル型無
段変速機の変速比幅は，従来のトロイダル型無段変速機
の変速比幅よりもかなり大きいことがわかる。更に，こ
の発明によるトロイダル型無段変速機では，正転から逆
転まで連続的に変速することができる。 【００２３】なお，上記実施例のトロイダル型無段変速
機は，入力と出力を逆にして使用することもできる。そ
の場合には，当然のことながら，上記実施例において入
力軸が出力軸に，入力ディスクが出力ディスクに，出力
ディスクが入力ディスクになる。 【００２４】 【発明の効果】この発明によるトロイダル型無段変速機
は，上記のように構成されているので，従来，第２入力
ディスクを跨ぐように入力軸に平行に配置されていた平
行軸が不要となり，径方向に小型化することができる。
また，平行軸が不要となるので，軸受の数を減ずること
ができ，機械効率の向上を図ることができる。また，こ
のトロイダル型無段変速機は，トルクが歯数の少ないサ
ンギヤから歯数の多いリングギヤへと伝達されるように
構成され，第１及び第２ピニオンを有するダブルピニオ
ン式の遊星歯車機構を採用したので，トロイダル変速機
構の変速比幅に比べて，かなり大きな変速比幅を得るこ
とができるようになる。このトロイダル型無段変速機
は，特に，ダブルピニオン式の遊星歯車を採用したの
で，出力軸は正転から逆転まで，連続的に変速すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるトロイダル型無段変速機の一実
施例を示す半分略線図である。 【図２】トロイダル変速機構の変速比ＩCVT に対するト
ロイダル型無段変速機の変速比Ｉを示すグラフである。 【図３】図２のグラフの拡大図である。 【図４】従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す半
分略線図である。 【図５】従来のダブルキャビティ式のトロイダル型無段
変速機の一例を示す半分略線図である。 【図６】図５のトロイダル型無段変速機において，平行
軸と出力軸との間に平歯車機構を配置した例を示す半分
略線図である。 【図７】図５のトロイダル型無段変速機において，平行
軸と出力軸との間に遊星歯車機構を配置した例を示す半
分略線図である。 【図８】従来のダブルキャビティ式のトロイダル型無段
変速機の別の例を示す半分略線図である。 【符号の説明】 １ 入力軸 ２ 第１入力ディスク ３ 第１出力ディスク ４ 第２入力ディスク ５ 第２出力ディスク ６ 第１パワーローラ ７ 第２パワーローラ ８ 中空駆動軸 ９ サンギヤ １０ 第１ピニオン １１ 第２ピニオン １２ キャリヤ １３ リングギヤ １４ 出力軸 １５，１６ トロイダル変速機構 １７ 遊星歯車機構
施例を示す半分略線図である。 【図２】トロイダル変速機構の変速比ＩCVT に対するト
ロイダル型無段変速機の変速比Ｉを示すグラフである。 【図３】図２のグラフの拡大図である。 【図４】従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す半
分略線図である。 【図５】従来のダブルキャビティ式のトロイダル型無段
変速機の一例を示す半分略線図である。 【図６】図５のトロイダル型無段変速機において，平行
軸と出力軸との間に平歯車機構を配置した例を示す半分
略線図である。 【図７】図５のトロイダル型無段変速機において，平行
軸と出力軸との間に遊星歯車機構を配置した例を示す半
分略線図である。 【図８】従来のダブルキャビティ式のトロイダル型無段
変速機の別の例を示す半分略線図である。 【符号の説明】 １ 入力軸 ２ 第１入力ディスク ３ 第１出力ディスク ４ 第２入力ディスク ５ 第２出力ディスク ６ 第１パワーローラ ７ 第２パワーローラ ８ 中空駆動軸 ９ サンギヤ １０ 第１ピニオン １１ 第２ピニオン １２ キャリヤ １３ リングギヤ １４ 出力軸 １５，１６ トロイダル変速機構 １７ 遊星歯車機構
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭53−134162（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−131456（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−99761（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−255655（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−219956（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−185960（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−272565（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16H 37/02
F16H 15/35
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 入力軸と一体に回転する第１入力ディス
ク，該第１入力ディスクに対向して配置され前記入力軸
に対して回転自在に支持された第１出力ディスク，該第
１出力ディスクと一体構造の第２出力ディスク，該第２
出力ディスクに対向して配置された第２入力ディスク，
前記第１入力ディスクと前記第１出力ディスクの間及び
前記第２入力ディスクと前記第２出力ディスクとの間に
それぞれ配置された傾転可能なパワーローラ，前記第２
出力ディスクに一体に連結され且つ前記入力軸に対して
回転自在に嵌合して前記第２入力ディスクを回転自在に
支持する中空駆動軸，該中空駆動軸に一体的に連結され
たサンギヤ，前記入力軸と前記第２入力ディスクとに一
体的に連結され且つ前記サンギヤと噛み合うピニオンを
支持するキャリヤ，及び前記ピニオンに噛み合うリング
ギヤに一体的に連結され且つ前記入力軸と同軸上に配置
された出力軸を有し，前記ピニオンは，前記サンギヤと
噛み合う第１ピニオン及び該第１ピニオンに噛み合い且
つ前記リングギヤに噛み合う第２ピニオンから成るダブ
ルピニオンから構成されていることから成るトロイダル
型無段変速機。
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Country Status (1)
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- 1992-11-30 JP JP34109192A patent/JP3407319B2/ja not_active Expired - Lifetime
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