JP3627460B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用の変速機として、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図２〜３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、この入力軸１と同心に配置した出力軸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収めたケーシングの内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置にある枢軸５、５を中心に揺動するトラニオン６、６を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン６、６は、両端部外側面に上記枢軸５、５を設けている。又、これら各トラニオン６、６の中心部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記各枢軸５、５を中心に上記各トラニオン６、６を揺動させる事により、上記各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。上記各トラニオン６、６に支持した変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８、８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。これら入力側、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を中心とする円弧を、上記入力軸１及び出力軸３を中心に回転させて得られる凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａは、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００４】
上記入力軸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駆動押圧装置９を設け、この駆動押圧装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け、弾性的に押圧している。この駆動押圧装置９は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１により保持された複数個（例えば４個）のローラ１２、１２とから構成している。上記カム板１０の片側面（図２〜３の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１３を形成し、上記入力側ディスク２の外側面（図２〜３の右側面）にも、同様のカム面１４を形成している。そして、上記複数個のローラ１２、１２を、上記入力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００５】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回転すると、カム面１３が複数個のローラ１２、１２を、入力側ディスク２の外側面のカム面１４に押圧する。この結果、上記入力側ディスク２が上記各パワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記１対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記各パワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝わり、この出力側ディスク４に固定の出力軸３を回転させる。
【０００６】
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、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を所定方向に揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図２に示す様に、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７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を逆方向に揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図３に示す様に、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７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を図２と図３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。
【０００７】
更に、図４〜５は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは、回転軸である入力軸１５の周囲に、それぞれニードル軸受１６、１６を介して回転自在に支持している。又、カム板１０は上記入力軸１５の端部（図４の左端部）外周面にスプライン係合し、鍔部１７により、上記入力側ディスク２から離れる方向への移動を阻止している。そして、このカム板１０とローラ１２、１２とにより、上記入力軸１５の回転に基づいて上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け押圧しつつ回転させる、ローディングカム式の駆動押圧装置９を構成している。上記出力側ディスク４には出力歯車１８を、キー１９、１９により結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１８とが同期して回転する様にしている。
【０００８】
１対のトラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５は１対のヨーク２０、２０に、揺動並びに軸方向（図４の表裏方向、図５の左右方向）に亙る変位自在に支持している。上記１対のヨーク２０、２０は、十分な剛性を有する金属板状で、それぞれの中央部に形成した円孔２１を、ケース２２の内面若しくはこのケース２２内に設けたシリンダケース２３の側面にそれぞれ固設した支持ポスト２４ａ、２４ｂに外嵌する事により、上記ケース２２の内側に、揺動並びに上記各枢軸５、５の軸方向に亙る変位自在に支持している。又、上記各ヨーク２０、２０の両端部には、それぞれ円形の支持孔２５、２５を形成しており、これら各支持孔２５、２５に、それぞれ上記各枢軸５、５を、それぞれが外輪２６、２６を備えたラジアルニードル軸受２７、２７により、支持している。これらの構成に基づいて上記各トラニオン６、６を、上記各枢軸５、５を中心とする揺動並びにこれら各枢軸５、５の軸方向に亙る変位を自在として、上記ケース２２内に支持している。
【０００９】
上述の様にして上記ケース２２内に支持した、上記各トラニオン６、６の中間部に形成した円孔４０、４０部分に、変位軸７、７を支持している。これら各変位軸７、７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部２８、２８と枢支軸部２９、２９とを、それぞれ有する。このうちの各支持軸部２８、２８を上記各円孔４０、４０の内側に、ラジアルニードル軸受３０、３０を介して、揺動自在に支持している。又、上記各枢支軸部２９、２９の周囲にパワーローラ８、８を、ラジアルニードル軸受３１、３１を介して、回転自在に支持している。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸７、７は、前記入力軸１５を中心として、１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸７、７の各枢支軸部２９、２９が各支持軸部２８、２８に対し偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関し同方向（図５で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１５の配設方向（図４の左右方向、図５の表裏方向）に対しほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ８、８は、上記入力軸１５の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。この結果、構成各部品の寸法精度のばらつき、或は動力伝達時の弾性変形等に起因して、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向（図４の左右方向、図５の表裏方向）に変位する傾向となった場合でも、構成各部品に無理な力を加える事なく、この変位を吸収できる。
【００１１】
又、上記各パワーローラ８、８の外側面と上記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パワーローラ８、８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受３２、３２とスラストニードル軸受３４、３４とを設けている。このうちのスラスト玉軸受３２、３２は、上記各パワーローラ８、８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８、８の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受３４、３４は、上記各パワーローラ８、８から上記各スラスト玉軸受３２、３２の外輪３３、３３に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部２９、２９及び上記外輪３３、３３が上記支持軸部２８、２８を中心に揺動する事を許容する。
【００１２】
又、上記各トラニオン６、６の一端部（図５の左端部）には、それぞれ駆動ロッド３５、３５を結合し、各駆動ロッド３５、３５の中間部外周面に駆動ピストン３６、３６を固設している。そして、これら各駆動ピストン３６、３６をそれぞれ、前記シリンダケース２３内に設けた駆動シリンダ３７、３７内に油密に嵌装している。更に、前記ケース２２内に設けた支持壁３８と前記入力軸１５との間には１対の転がり軸受３９、３９を設けて、上記入力軸１５を上記ケース２２内に回転自在に支持している。
【００１３】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１５の回転を駆動押圧装置９を介して入力側ディスク２に伝える。そして、この入力側ディスク２の回転を、１対のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達し、更にこの出力側ディスク４の回転を、前記出力歯車１８より取り出す。上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比を変える場合には、前記１対の駆動ピストン３６、３６を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３６、３６の変位に伴って上記１対のトラニオン６、６が、それぞれ逆方向に変位し、例えば図５の下側のパワーローラ８が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ８が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、これら各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａ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上記各トラニオン６、６が、ヨーク２０、２０に枢支された枢軸５、５を中心として、図４で互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図２〜３に示した様に、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
尚、動力伝達時に構成各部品が弾性変形する結果、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向に変位すると、これら各パワーローラ８、８を枢支している上記各変位軸７、７が、前記各支持軸部２８、２８を中心として僅かに揺動する。この揺動の結果、前記各スラスト玉軸受３２、３２の外輪３３、３３の外側面と上記各トラニオン６、６の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受３４、３４が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
【００１５】
更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図６に示す様に、入力軸１５の周囲に入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを２個ずつ設け、これら２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機も、例えば特公平７−９６９０１号公報に記載されている様に、従来から知られている。この図６に示した構造では、上記入力軸１５の中間部周囲にスリーブ４１を緩く外嵌し、このスリーブ４１の中間部外周面に出力歯車１８ａを固設している。上記スリーブ４１は、ケースの内部に設けた中間壁４２に設けた通孔７４の内側に、１対のアンギュラ型の玉軸受４３、４３により、回転自在に支持している。上記入力軸１５は、上記スリーブ４１の内側に、このスリーブ４１に対する回転自在に挿通している。又、上記スリーブ４１の両端部に上記各出力側ディスク４、４を、スプライン係合させている。そして、これら各出力側ディスク４、４の内周面と上記入力軸１５の外周面との間にニードル軸受１６、１６を設け、これら各出力側ディスク４、４を上記入力軸１５の周囲に、この入力軸１５に対する回転、並びにこの入力軸１５の軸方向に亙る変位を自在に支持している。又、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、上記入力軸１５の両端部に、この入力軸１５と共に回転自在に支持している。
【００１６】
但し、一方（図６の左方）の入力側ディスク２Ａは、背面（図６の左面）をローディングナット４４に、大きな弾力を有する皿板ばね４５を介して突き当てて、上記入力軸１５に対する軸方向（図６の左右方向）の変位を実質的に阻止した状態で、実質的に固定している。これに対して、カム板１０に対向する入力側ディスク２Ｂは、ボールスプライン４６により上記入力軸１５に、軸方向に亙る変位自在に支持している。そして、この入力側ディスク２Ｂの背面（図６の右面）とカム板１０の前面（図６の左面）との間に皿板ばね４７とスラスト転がり軸受４８とを、互いに直列に設けている。このうちの皿板ばね４７は、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａとパワーローラ８、８の周面８ａ、８ａとの当接部に予圧を付与する役目を果たす。又、スラスト転がり軸受４８は、駆動押圧装置９の作動時に、上記入力側ディスク２Ｂとカム板１０との相対回転を許容する役目を果たす。尚、上述した様に、２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機が、上記入力側ディスク２Ａ、２Ｂをボールスプライン４６、４６により上記入力軸１５に、軸方向に亙る変位自在に支持している理由は、これら両ディスク２Ａ、２Ｂの回転を完全に同期させつつ、上記駆動押圧装置９の作動に伴う構成各部材の弾性変形に基づいて上記両ディスク２Ａ、２Ｂが、上記入力軸１５に対して軸方向に変位する事を許容する為である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来構造の場合、ケースの内部にスリーブ４１を支持する為の中間壁４２を設ける必要上、上記ケースの構造が複雑になり、コストが嵩む原因となる。又、上記スリーブ４１には、低騒音化の為にはすば歯車を使用する出力歯車１８ａと相手歯車との噛合に基づいて、ラジアル荷重及びスラスト荷重が加わる為、上記中間壁４２には、これら両荷重を支承できるだけの剛性を持たせる必要がある。この為、上記中間壁４２の厚さを大きくする必要が生じ、その分、上記スリーブ４１及び入力軸１５の長さが長くなり、トロイダル型無段変速機が大型化し、重量も嵩むと言った問題を生じる。
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、構造が簡単で安価に、且つ小型・軽量に構成できる、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を実現すべく発明したものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、ケースと、このケースの内側に、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する軸受により、その一端部を回転自在に支持された回転軸と、この回転軸の中間部周囲に、軸方向に亙る変位及び上記回転軸に対する相対回転自在に支持されたスリーブと、このスリーブの中間部外周面に固設されて相手歯車と噛合する、はすば歯車である出力歯車と、それぞれの内側面を互いに反対側に向けた状態で上記スリーブの両端部に固定され、このスリーブと共に上記回転軸に対して相対的に回転及び軸方向に亙り変位する第一、第二両出力側ディスクと、このうちの第一出力側ディスクの内側面にその内側面を対向させた状態で上記回転軸の中間部他端寄り部分に、この回転軸の軸方向に亙る変位のみ自在に支持され、この回転軸と共に回転する第一入力側ディスクと、上記第二出力側ディスクの内側面にその内側面を対向させた状態で上記回転軸の中間部一端寄り部分に固定され、この回転軸と共に回転する第二入力側ディスクと、この回転軸の他端部に設けられて、上記第一入力側ディスクを上記第二入力側ディスクに向け押圧しつつこれら第一、第二両入力側ディスク及び上記回転軸を回転させる駆動押圧装置と、上記回転軸の軸方向に関して第一入力側ディスクと上記第一出力側ディスクとの間部分に配置され、上記回転軸に対し捻れの位置にある第一枢軸を中心として揺動する、複数個の第一トラニオンと、互いに偏心した第一支持軸部及び第一枢支軸部から成り、このうちの第一支持軸部を上記各第一トラニオンに回転自在に支持し、第一枢支軸部を上記各第一トラニオンの内側面から突出させた、複数本の第一変位軸と、上記第一枢支軸部の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一入力側ディスクの内側面と上記第一出力側ディスクの内側面との間に挟持された、複数個の第一パワーローラと、上記回転軸の軸方向に関して第二入力側ディスクと上記第二出力側ディスクとの間部分に配置され、上記回転軸に対し捻れの位置にある第二枢軸を中心として揺動する、複数個の第二トラニオンと、互いに偏心した第二支持軸部及び第二枢支軸部から成り、このうちの第二支持軸部を上記各第二トラニオンに回転自在に支持し、第二枢支軸部を上記各第二トラニオンの内側面から突出させた、複数本の第二変位軸と、上記第二枢支軸部の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第二入力側ディスクの内側面と上記第二出力側ディスクの内側面との間に挟持された、複数個の第二パワーローラとを備える。
【００１９】
【作用】
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り、第一、第二両入力側ディスクと第一、第二両出力側ディスクとの間で回転力の伝達を行なう際の作用、並びにこれら両ディスク同士の間での変速比を変える際の作用は、従来から知られている、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合と同様である。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、第二入力側ディスクを固定した上記回転軸を上記ケースに対して回転自在に支持する為、面倒な中間壁が不要になり、ケースの製作の手間を軽減して、低コスト化を図れる。運転時に加わるラジアル荷重及びスラスト荷重は上記ケースにより支承するが、このケースの剛性を確保する事は容易であり、ケースの大型化やコスト増大には殆ど結び付かない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例のトロイダル型無段変速機は、回転軸である回転伝達軸４９を有する。この回転伝達軸４９の一端（図１の右端）側には入力軸５０を、この回転伝達軸４９と同心に配置している。尚、本明細書中、［特許請求の範囲］の欄及び前述の［課題を解決するための手段］の欄では、回転軸の軸方向に関して、最初に説明する端部を一端とした為、図１の左端に対応する端部を一端としている。これに対して、［発明の実施の形態］の欄でも、最初に説明する端部を一端とした為、図１の右端に対応する端部を一端としている。この為、［特許請求の範囲］の欄及び前述の［課題を解決するための手段］の欄と［発明の実施の形態］の欄とでは、一端と他端との方向が、互いに逆になっている。上記入力軸５０は、ケース５１の片側（図１の右側）に設けた第一の支持壁５２に形成した貫通孔５３の内側に、ラジアルニードル軸受等の軸受５４により、回転自在に支持している。上記入力軸５０の先端部（図１の左端部）に形成した小径突部５５は、上記回転伝達軸４９の一端部内側に挿入しており、この小径突部５５の外周面と回転伝達軸４９の一端部内周面との間に、滑り軸受、ニードル軸受等の軸受５６を設けて、上記小径突部５５の周囲に上記回転伝達軸４９の一端部を、回転自在に支持している。従って、上記回転伝達軸４９の一端部は、上記両軸受５４、５６及び入力軸５０を介して、上記第一の支持壁５２に回転自在に支持している。
【００２１】
一方、上記回転伝達軸４９の他端部（図１の左端部）は、上記ケース５１に設けた第二の支持壁５７に固設した軸受箱５８の内側に、深溝型玉軸受等の、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する軸受５９により、回転自在に支持している。有底円筒状に形成した上記軸受箱５８は、開口部に形成した外向フランジ状の取付部６０を、上記第二の支持壁５７の片側面（図１の左側面）でこの第二の支持壁５７に形成した貫通孔６１の周囲部分に突き当て、更にねじ止め固定している。上記軸受５９は、この様にして上記第二の支持壁５７に固定した軸受箱５８の内周面と、上記回転伝達軸４９の他端部で、次述するローディングナット６２よりも突出した部分の外周面との間に設けている。
【００２２】
即ち、上記軸受５９を構成する外輪６３は上記軸受箱５８に内嵌固定し、同じく内輪６４は上記回転伝達軸４９の他端部に外嵌固定している。又、上記外輪６３は、上記軸受箱５８の内周面に形成した段部６５と、上記取付部６０と上記第二の支持壁５７との間に挟持固定した止め輪７２との間で挟持している。更に、上記内輪６４は、上記ローディングナット６２と別のナット７３との間で挟持している。従って上記軸受５９は、上記回転伝達軸４９に加わるラジアル荷重の他、両方向のスラスト荷重を支承自在である。
【００２３】
又、上記回転伝達軸４９の中間部周囲には円管状のスリーブ４１ａを、軸方向に亙る変位及び上記回転伝達軸４９に対する相対回転自在に支持している。そして、第一出力側ディスクである出力側ディスク４Ａを上記スリーブ４１ａの一端部（図１の右端部）に、第二出力側ディスクである出力側ディスク４Ｂを上記スリーブ４１ａの他端部（図１の左端部）に、それぞれの内側面４ａ、４ａを互いに反対側に向けた状態で、それぞれ焼嵌め、スプライン係合等により外嵌している。従って、これら両出力側ディスク４Ａ、４Ｂと上記スリーブ４１ａとは、互いに同期して回転自在である。尚、上記両出力側ディスク４Ａ、４Ｂの一部で上記スリーブ４１ａの両端縁から突出した部分の内径側には、ラジアルニードル軸受１６、１６等、ラジアル荷重のみを支承する（スラスト荷重を支承しない）ラジアル軸受を設けて、上記回転伝達軸４９に対する上記スリーブ４１ａ及び出力側ディスク４Ａ、４Ｂの回転及び軸方向に亙る変位を自在としている。又、上記スリーブ４１ａの中間部外周面には、トロイダル型無段変速機の出力を取り出す為の出力歯車１８ａを固設している。
【００２４】
又、上記回転伝達軸４９の中間部一端寄り部分の外周面には、第一入力側ディスクである入力側ディスク２Ａを、ボールスプライン４６を介して係合させている。従ってこの入力側ディスク２Ａは、上記回転伝達軸４９に対して、この回転伝達軸４９の軸方向に亙る変位のみ自在に支持され、この回転伝達軸４９と共に回転する。又、上記入力側ディスク２Ａの内側面２ａは、上記出力側ディスク４Ａの内側面４ａに対向させている。一方、上記回転伝達軸４９の中間部他端寄り部分の外周面には、第二外側ディスクである入力側ディスク２Ｂを固定している。即ち、この入力側ディスク２Ｂの内周面と上記回転伝達軸４９の中間部他端寄り部分の外周面とをスプライン係合させ、更に前記ローディングナット６２により、上記入力側ディスク２Ｂの外側面を抑え付けている。又、この入力側ディスク２Ｂの内側面２ａは、上記出力側ディスク４Ｂの内側面４ａに対向させている。
【００２５】
上記回転伝達軸４９の一端部と上記入力側ディスク２Ａとの間には、この入力側ディスク２Ａを上記入力側ディスク２Ｂに向け押圧しつつこれら入力側ディスク２Ａ、２Ｂ及び回転伝達軸４９を回転させる駆動押圧装置９を設けている。この駆動押圧装置９は、前述の図２〜４に示したシングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に組み込んだ駆動押圧装置９と同様に、カム板１０の片面（図１の左側面）に形成したカム面１３と、上記入力側ディスク２Ａの外側面（図１の右側面）に形成したカム面１４との間に、保持器１１により転動自在に保持された複数個のローラ１２、１２を挟持して成る。上記回転伝達軸４９の一端部に形成した外向フランジ状の鍔部１７ａの片面（図１の左側面）と上記カム板１０の他面（図１の右側面）内径寄り部分との間には、スラスト玉軸受等のスラスト軸受６６と、皿ばね等の弾性部材６７とを設けて、上記回転伝達軸４９に対する上記カム板１０の相対回転を自在にすると共に、上記各ローラ１２、１２及び後述するパワーローラ８Ａ、８Ｂへの予圧付与を行なっている。又、前記入力軸５０の先端部外周に設けた腕片６８、６８の先端部と、上記カム板１０の他面中間部に形成した突片６９、６９とを係合させる事により、上記入力軸５０の回転を上記カム板１０に伝達自在としている。
【００２６】
更に、上記回転伝達軸４９の軸方向に関して入力側ディスク２Ａと前記出力側ディスク４Ａとの間部分である、第一キャビティ７０には、それぞれが第一トラニオンである複数個（図示の例では２個）のトラニオン６Ａ、６Ａを配置している。これら各トラニオン６Ａ、６Ａは、それぞれが第一枢軸である、上記回転伝達軸４９に対し捻れの位置にある枢軸５、５（図２、３、５参照、図１には省略）を中心として揺動すると共に、駆動シリンダ３７、３７（図５参照）への圧油の給排に伴い、これら各枢軸５、５の軸方向に亙って変位自在である。これら各トラニオン６Ａ、６Ａの中間部には、それぞれが第一変位軸である変位軸７Ａ、７Ａを、揺動変位自在に支持している。これら各変位軸７Ａ、７Ａはそれぞれ、互いに偏心した第一支持軸部である支持軸部２８（図５参照）と、第一枢支軸部である枢支軸部２９とから成る。この様な上記各変位軸７Ａ、７Ａは、それぞれの支持軸部２８を上記各トラニオン６Ａ、６Ａの中間部内側に形成した円孔４０（図５参照）の内側に、ラジアルニードル軸受３０（図５参照）により回転自在に支持し、枢支軸部２９を上記各トラニオン６Ａ、６Ａの内側面から突出させている。又、上記各変位軸７Ａ、７Ａの枢支軸部２９の周囲には、それぞれが第一パワーローラであるパワーローラ８Ａ、８Ａを、ラジアルニードル軸受３１により、回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８Ａ、８Ａを、前記入力側ディスク２Ａの内側面２ａと前記出力側ディスク４Ａの内側面４ａとの間に挟持している。尚、上記各パワーローラ８Ａ、８Ａと上記各トラニオン６Ａ、６Ａの中間部内側面との間には、前述したシングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合と同様に、それぞれスラスト玉軸受３２とスラストニードル軸受３４（図５参照）とを設けている。
【００２７】
更に、上記回転伝達軸４９の軸方向に関して前記入力側ディスク２Ｂと出力側ディスク４Ｂとの間部分である、第二キャビティ７１には、それぞれが第二トラニオンである複数個のトラニオン６Ｂ、６Ｂと、互いに偏心した第二支持軸部及び第二枢支軸部に相当する支持軸部２８（図５参照）及び枢支軸部２９から成る、第二変位軸に相当する複数本の変位軸７Ｂ、７Ｂと、それぞれが第二パワーローラに相当する複数個のパワーローラ８Ｂ、８Ｂと、スラスト玉軸受３２と、スラストニードル軸受３４（図５参照）とを設けている。これら各部材の配置状態は、上述した第一キャビティ７０部分と同様である。
【００２８】
上述した様に構成するダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の運転時には、前記入力軸５０の回転がカム板１０に伝わり、更にこのカム板１０の回転が前記ローラ１２、１２を介して入力側ディスク２Ａに伝わる。この結果、前記回転伝達軸４９の両端部に支持した１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂが、互いに同期して回転する。同時に、駆動押圧装置９の働きにより、上記入力側ディスク２Ａが別の入力側ディスク２Ｂに向け押圧され、各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂの内側面２ａ、４ａと上記各パワーローラ８Ａ、８Ｂの周面８ａ、８ａとの当接圧が高まる。上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂの回転は、上記各パワーローラ８Ａ、８Ｂを介して前記各出力側ディスク４Ａ、４Ｂに伝達され、これら両出力側ディスク４Ａ、４Ｂ及び前記スリーブ４１ａを回転させる。このスリーブ４１ａの回転は、前記出力歯車１８ａにより取り出す。上記入力軸５０とこの出力歯車１８ａとの間での変速比を変える場合には、前述の図５に示した従来構造の場合と同様に前記各トラニオン６Ａ、６Ｂを、これら各トラニオン６Ａ、６Ｂを枢支した枢軸５、５の軸方向に変位させる。
【００２９】
トロイダル型無段変速機の運転時には、上記駆動押圧装置９が発生する大きなスラスト荷重に基づき、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂ、回転伝達軸４９等が弾性変形する。そして、この弾性変形に基づき、上記回転伝達軸４９の軸方向に関する上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂの位置がずれる。一方、ヨーク２０、２０（図５参照）に支持されたトラニオン６Ａ、６Ｂの位置が、上記回転伝達軸４９の軸方向に関してずれる事はない。そこで、この様な場合には、前記各変位軸７Ａ、７Ｂがそれぞれの支持軸部２８、２８を中心に揺動し、それぞれの枢支軸部２９、２９の周囲に支持した上記各パワーローラ８Ａ、８Ｂを、上記回転伝達軸４９の軸方向に変位させる。より具体的には、第一、第二両キャビティ７０、７１を構成する各入力側ディスク２Ａ、２Ｂを支持した上記回転伝達軸４９の一端が、上記駆動押圧装置９の押圧力に基づいて引かれ、図１の右方に変位する。又、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂ及び各パワーローラ８Ａ、８Ｂも弾性変形する。そして、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂが、それぞれの軸方向に変位する結果、上記各変位軸７Ａ、７Ｂが揺動して、上記両キャビティ７０、７１内に設置した上記各パワーローラ８Ａ、８Ｂが、上記回転伝達軸４９に対し軸方向に変位する。この変位の結果、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂの位置がずれても、上記各パワーローラ８Ａ、８Ｂの周面８ａ、８ａと上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂの内側面２ａ、４ａとの当接圧を、各当接部で均一にできる。
【００３０】
上述の様に構成し作用する本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、第二入力側ディスクである入力側ディスク２Ｂを固定した上記回転伝達軸４９を、前記ケース５１を構成する第二の支持壁５７に対し回転自在に支持する。この為、面倒な中間壁が不要になり、上記ケース５１の製作の手間を軽減して、低コスト化を図れる。運転時に、前記出力歯車１８ａと相手歯車との噛合に基づいて発生し、上記回転伝達軸４９に加わるラジアル荷重及びスラスト荷重は上記第二の支持壁５７により（ラジアル荷重は第一の支持壁５２でも）支承するが、この第二の支持壁５７の剛性を確保する事は容易であり、ケース５１の大型化やコスト増大には殆ど結び付かない。又、第一、第二両出力側ディスクである出力側ディスク４Ａ、４Ｂ同士の間隔は、前記出力歯車１８ａを設置し、且つ、この出力歯車１８ａと噛合する、上記相手歯車と上記両出力側ディスク４Ａ、４Ｂとの干渉防止を図れる限り、短くできる。従って、前記スリーブ４１ａ及び上記回転伝達軸４９の全長を短くして、トロイダル型無段変速機の小型・軽量化を図れる。尚、図示は省略するが、入力側ディスク２Ｂの外側面中央部に円柱状の突部を形成し、この突部を第二の支持壁５７に対して、回転自在に支持する事もできる。この場合には、特許請求の範囲に記載した回転軸である、上記回転伝達軸４９の端部が、上記入力側ディスク２Ｂを介して、ケースに回転自在に支持される。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、簡単な構成で安価且つ軽量に構成できるトロイダル型無段変速機の実現に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す要部断面図。
【図２】トロイダル型無段変速機の基本構成を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図３】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図４】従来から知られている具体的構造の１例を示す要部断面図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】従来から知られているダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の１例を示す要部断面図。
【符号の説明】
１ 入力軸
２、２Ａ、２Ｂ 入力側ディスク
２ａ 内側面
３ 出力軸
４、４Ａ、４Ｂ 出力側ディスク
４ａ 内側面
５ 枢軸
６、６Ａ、６Ｂ トラニオン
７、７Ａ、７Ｂ 変位軸
８、８Ａ、８Ｂ パワーローラ
８ａ 周面
９ 駆動押圧装置
１０ カム板
１１ 保持器
１２ ローラ
１３、１４ カム面
１５ 入力軸
１６ ニードル軸受
１７、１７ａ 鍔部
１８ 出力歯車
１９ キー
２０ ヨーク
２１ 円孔
２２ ケース
２３ シリンダケース
２４ａ、２４ｂ 支持ポスト
２５ 支持孔
２６ 外輪
２７ ラジアルニードル軸受
２８ 支持軸部
２９ 枢支軸部
３０、３１ ラジアルニードル軸受
３２ スラスト玉軸受
３３ 外輪
３４ スラストニードル軸受
３５ 駆動ロッド
３６ 駆動ピストン
３７ 駆動シリンダ
３８ 支持壁
３９ 転がり軸受
４０ 円孔
４１、４１ａ スリーブ
４２ 中間壁
４３ 玉軸受
４４ ローディングナット
４５ 皿板ばね
４６ ボールスプライン
４７ 皿板ばね
４８ スラスト転がり軸受
４９ 回転伝達軸
５０ 入力軸
５１ ケース
５２ 第一の支持壁
５３ 貫通孔
５４ 軸受
５５ 小径突部
５６ 軸受
５７ 第二の支持壁
５８ 軸受箱
５９ 軸受
６０ 取付部
６１ 管通孔
６２ ローディングナット
６３ 外輪
６４ 内輪
６５ 段部
６６ スラスト軸受
６７ 弾性部材
６８ 腕片
６９ 突片
７０ 第一キャビティ
７１ 第二キャビティ
７２ 止め輪
７３ ナット
７４ 通孔
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用の変速機として、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図２〜３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、この入力軸１と同心に配置した出力軸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収めたケーシングの内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置にある枢軸５、５を中心に揺動するトラニオン６、６を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン６、６は、両端部外側面に上記枢軸５、５を設けている。又、これら各トラニオン６、６の中心部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記各枢軸５、５を中心に上記各トラニオン６、６を揺動させる事により、上記各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。上記各トラニオン６、６に支持した変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８、８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。これら入力側、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を中心とする円弧を、上記入力軸１及び出力軸３を中心に回転させて得られる凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａは、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００４】
上記入力軸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駆動押圧装置９を設け、この駆動押圧装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け、弾性的に押圧している。この駆動押圧装置９は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１により保持された複数個（例えば４個）のローラ１２、１２とから構成している。上記カム板１０の片側面（図２〜３の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１３を形成し、上記入力側ディスク２の外側面（図２〜３の右側面）にも、同様のカム面１４を形成している。そして、上記複数個のローラ１２、１２を、上記入力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００５】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回転すると、カム面１３が複数個のローラ１２、１２を、入力側ディスク２の外側面のカム面１４に押圧する。この結果、上記入力側ディスク２が上記各パワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記１対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記各パワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝わり、この出力側ディスク４に固定の出力軸３を回転させる。
【０００６】
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、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を所定方向に揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図２に示す様に、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７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を逆方向に揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図３に示す様に、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７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を図２と図３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。
【０００７】
更に、図４〜５は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは、回転軸である入力軸１５の周囲に、それぞれニードル軸受１６、１６を介して回転自在に支持している。又、カム板１０は上記入力軸１５の端部（図４の左端部）外周面にスプライン係合し、鍔部１７により、上記入力側ディスク２から離れる方向への移動を阻止している。そして、このカム板１０とローラ１２、１２とにより、上記入力軸１５の回転に基づいて上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け押圧しつつ回転させる、ローディングカム式の駆動押圧装置９を構成している。上記出力側ディスク４には出力歯車１８を、キー１９、１９により結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１８とが同期して回転する様にしている。
【０００８】
１対のトラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５は１対のヨーク２０、２０に、揺動並びに軸方向（図４の表裏方向、図５の左右方向）に亙る変位自在に支持している。上記１対のヨーク２０、２０は、十分な剛性を有する金属板状で、それぞれの中央部に形成した円孔２１を、ケース２２の内面若しくはこのケース２２内に設けたシリンダケース２３の側面にそれぞれ固設した支持ポスト２４ａ、２４ｂに外嵌する事により、上記ケース２２の内側に、揺動並びに上記各枢軸５、５の軸方向に亙る変位自在に支持している。又、上記各ヨーク２０、２０の両端部には、それぞれ円形の支持孔２５、２５を形成しており、これら各支持孔２５、２５に、それぞれ上記各枢軸５、５を、それぞれが外輪２６、２６を備えたラジアルニードル軸受２７、２７により、支持している。これらの構成に基づいて上記各トラニオン６、６を、上記各枢軸５、５を中心とする揺動並びにこれら各枢軸５、５の軸方向に亙る変位を自在として、上記ケース２２内に支持している。
【０００９】
上述の様にして上記ケース２２内に支持した、上記各トラニオン６、６の中間部に形成した円孔４０、４０部分に、変位軸７、７を支持している。これら各変位軸７、７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部２８、２８と枢支軸部２９、２９とを、それぞれ有する。このうちの各支持軸部２８、２８を上記各円孔４０、４０の内側に、ラジアルニードル軸受３０、３０を介して、揺動自在に支持している。又、上記各枢支軸部２９、２９の周囲にパワーローラ８、８を、ラジアルニードル軸受３１、３１を介して、回転自在に支持している。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸７、７は、前記入力軸１５を中心として、１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸７、７の各枢支軸部２９、２９が各支持軸部２８、２８に対し偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関し同方向（図５で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１５の配設方向（図４の左右方向、図５の表裏方向）に対しほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ８、８は、上記入力軸１５の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。この結果、構成各部品の寸法精度のばらつき、或は動力伝達時の弾性変形等に起因して、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向（図４の左右方向、図５の表裏方向）に変位する傾向となった場合でも、構成各部品に無理な力を加える事なく、この変位を吸収できる。
【００１１】
又、上記各パワーローラ８、８の外側面と上記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パワーローラ８、８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受３２、３２とスラストニードル軸受３４、３４とを設けている。このうちのスラスト玉軸受３２、３２は、上記各パワーローラ８、８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８、８の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受３４、３４は、上記各パワーローラ８、８から上記各スラスト玉軸受３２、３２の外輪３３、３３に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部２９、２９及び上記外輪３３、３３が上記支持軸部２８、２８を中心に揺動する事を許容する。
【００１２】
又、上記各トラニオン６、６の一端部（図５の左端部）には、それぞれ駆動ロッド３５、３５を結合し、各駆動ロッド３５、３５の中間部外周面に駆動ピストン３６、３６を固設している。そして、これら各駆動ピストン３６、３６をそれぞれ、前記シリンダケース２３内に設けた駆動シリンダ３７、３７内に油密に嵌装している。更に、前記ケース２２内に設けた支持壁３８と前記入力軸１５との間には１対の転がり軸受３９、３９を設けて、上記入力軸１５を上記ケース２２内に回転自在に支持している。
【００１３】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１５の回転を駆動押圧装置９を介して入力側ディスク２に伝える。そして、この入力側ディスク２の回転を、１対のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達し、更にこの出力側ディスク４の回転を、前記出力歯車１８より取り出す。上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比を変える場合には、前記１対の駆動ピストン３６、３６を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３６、３６の変位に伴って上記１対のトラニオン６、６が、それぞれ逆方向に変位し、例えば図５の下側のパワーローラ８が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ８が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、これら各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａ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上記各トラニオン６、６が、ヨーク２０、２０に枢支された枢軸５、５を中心として、図４で互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図２〜３に示した様に、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
尚、動力伝達時に構成各部品が弾性変形する結果、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向に変位すると、これら各パワーローラ８、８を枢支している上記各変位軸７、７が、前記各支持軸部２８、２８を中心として僅かに揺動する。この揺動の結果、前記各スラスト玉軸受３２、３２の外輪３３、３３の外側面と上記各トラニオン６、６の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受３４、３４が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
【００１５】
更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図６に示す様に、入力軸１５の周囲に入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを２個ずつ設け、これら２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機も、例えば特公平７−９６９０１号公報に記載されている様に、従来から知られている。この図６に示した構造では、上記入力軸１５の中間部周囲にスリーブ４１を緩く外嵌し、このスリーブ４１の中間部外周面に出力歯車１８ａを固設している。上記スリーブ４１は、ケースの内部に設けた中間壁４２に設けた通孔７４の内側に、１対のアンギュラ型の玉軸受４３、４３により、回転自在に支持している。上記入力軸１５は、上記スリーブ４１の内側に、このスリーブ４１に対する回転自在に挿通している。又、上記スリーブ４１の両端部に上記各出力側ディスク４、４を、スプライン係合させている。そして、これら各出力側ディスク４、４の内周面と上記入力軸１５の外周面との間にニードル軸受１６、１６を設け、これら各出力側ディスク４、４を上記入力軸１５の周囲に、この入力軸１５に対する回転、並びにこの入力軸１５の軸方向に亙る変位を自在に支持している。又、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、上記入力軸１５の両端部に、この入力軸１５と共に回転自在に支持している。
【００１６】
但し、一方（図６の左方）の入力側ディスク２Ａは、背面（図６の左面）をローディングナット４４に、大きな弾力を有する皿板ばね４５を介して突き当てて、上記入力軸１５に対する軸方向（図６の左右方向）の変位を実質的に阻止した状態で、実質的に固定している。これに対して、カム板１０に対向する入力側ディスク２Ｂは、ボールスプライン４６により上記入力軸１５に、軸方向に亙る変位自在に支持している。そして、この入力側ディスク２Ｂの背面（図６の右面）とカム板１０の前面（図６の左面）との間に皿板ばね４７とスラスト転がり軸受４８とを、互いに直列に設けている。このうちの皿板ばね４７は、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａとパワーローラ８、８の周面８ａ、８ａとの当接部に予圧を付与する役目を果たす。又、スラスト転がり軸受４８は、駆動押圧装置９の作動時に、上記入力側ディスク２Ｂとカム板１０との相対回転を許容する役目を果たす。尚、上述した様に、２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機が、上記入力側ディスク２Ａ、２Ｂをボールスプライン４６、４６により上記入力軸１５に、軸方向に亙る変位自在に支持している理由は、これら両ディスク２Ａ、２Ｂの回転を完全に同期させつつ、上記駆動押圧装置９の作動に伴う構成各部材の弾性変形に基づいて上記両ディスク２Ａ、２Ｂが、上記入力軸１５に対して軸方向に変位する事を許容する為である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来構造の場合、ケースの内部にスリーブ４１を支持する為の中間壁４２を設ける必要上、上記ケースの構造が複雑になり、コストが嵩む原因となる。又、上記スリーブ４１には、低騒音化の為にはすば歯車を使用する出力歯車１８ａと相手歯車との噛合に基づいて、ラジアル荷重及びスラスト荷重が加わる為、上記中間壁４２には、これら両荷重を支承できるだけの剛性を持たせる必要がある。この為、上記中間壁４２の厚さを大きくする必要が生じ、その分、上記スリーブ４１及び入力軸１５の長さが長くなり、トロイダル型無段変速機が大型化し、重量も嵩むと言った問題を生じる。
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、構造が簡単で安価に、且つ小型・軽量に構成できる、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を実現すべく発明したものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、ケースと、このケースの内側に、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する軸受により、その一端部を回転自在に支持された回転軸と、この回転軸の中間部周囲に、軸方向に亙る変位及び上記回転軸に対する相対回転自在に支持されたスリーブと、このスリーブの中間部外周面に固設されて相手歯車と噛合する、はすば歯車である出力歯車と、それぞれの内側面を互いに反対側に向けた状態で上記スリーブの両端部に固定され、このスリーブと共に上記回転軸に対して相対的に回転及び軸方向に亙り変位する第一、第二両出力側ディスクと、このうちの第一出力側ディスクの内側面にその内側面を対向させた状態で上記回転軸の中間部他端寄り部分に、この回転軸の軸方向に亙る変位のみ自在に支持され、この回転軸と共に回転する第一入力側ディスクと、上記第二出力側ディスクの内側面にその内側面を対向させた状態で上記回転軸の中間部一端寄り部分に固定され、この回転軸と共に回転する第二入力側ディスクと、この回転軸の他端部に設けられて、上記第一入力側ディスクを上記第二入力側ディスクに向け押圧しつつこれら第一、第二両入力側ディスク及び上記回転軸を回転させる駆動押圧装置と、上記回転軸の軸方向に関して第一入力側ディスクと上記第一出力側ディスクとの間部分に配置され、上記回転軸に対し捻れの位置にある第一枢軸を中心として揺動する、複数個の第一トラニオンと、互いに偏心した第一支持軸部及び第一枢支軸部から成り、このうちの第一支持軸部を上記各第一トラニオンに回転自在に支持し、第一枢支軸部を上記各第一トラニオンの内側面から突出させた、複数本の第一変位軸と、上記第一枢支軸部の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一入力側ディスクの内側面と上記第一出力側ディスクの内側面との間に挟持された、複数個の第一パワーローラと、上記回転軸の軸方向に関して第二入力側ディスクと上記第二出力側ディスクとの間部分に配置され、上記回転軸に対し捻れの位置にある第二枢軸を中心として揺動する、複数個の第二トラニオンと、互いに偏心した第二支持軸部及び第二枢支軸部から成り、このうちの第二支持軸部を上記各第二トラニオンに回転自在に支持し、第二枢支軸部を上記各第二トラニオンの内側面から突出させた、複数本の第二変位軸と、上記第二枢支軸部の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第二入力側ディスクの内側面と上記第二出力側ディスクの内側面との間に挟持された、複数個の第二パワーローラとを備える。
【００１９】
【作用】
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り、第一、第二両入力側ディスクと第一、第二両出力側ディスクとの間で回転力の伝達を行なう際の作用、並びにこれら両ディスク同士の間での変速比を変える際の作用は、従来から知られている、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合と同様である。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、第二入力側ディスクを固定した上記回転軸を上記ケースに対して回転自在に支持する為、面倒な中間壁が不要になり、ケースの製作の手間を軽減して、低コスト化を図れる。運転時に加わるラジアル荷重及びスラスト荷重は上記ケースにより支承するが、このケースの剛性を確保する事は容易であり、ケースの大型化やコスト増大には殆ど結び付かない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例のトロイダル型無段変速機は、回転軸である回転伝達軸４９を有する。この回転伝達軸４９の一端（図１の右端）側には入力軸５０を、この回転伝達軸４９と同心に配置している。尚、本明細書中、［特許請求の範囲］の欄及び前述の［課題を解決するための手段］の欄では、回転軸の軸方向に関して、最初に説明する端部を一端とした為、図１の左端に対応する端部を一端としている。これに対して、［発明の実施の形態］の欄でも、最初に説明する端部を一端とした為、図１の右端に対応する端部を一端としている。この為、［特許請求の範囲］の欄及び前述の［課題を解決するための手段］の欄と［発明の実施の形態］の欄とでは、一端と他端との方向が、互いに逆になっている。上記入力軸５０は、ケース５１の片側（図１の右側）に設けた第一の支持壁５２に形成した貫通孔５３の内側に、ラジアルニードル軸受等の軸受５４により、回転自在に支持している。上記入力軸５０の先端部（図１の左端部）に形成した小径突部５５は、上記回転伝達軸４９の一端部内側に挿入しており、この小径突部５５の外周面と回転伝達軸４９の一端部内周面との間に、滑り軸受、ニードル軸受等の軸受５６を設けて、上記小径突部５５の周囲に上記回転伝達軸４９の一端部を、回転自在に支持している。従って、上記回転伝達軸４９の一端部は、上記両軸受５４、５６及び入力軸５０を介して、上記第一の支持壁５２に回転自在に支持している。
【００２１】
一方、上記回転伝達軸４９の他端部（図１の左端部）は、上記ケース５１に設けた第二の支持壁５７に固設した軸受箱５８の内側に、深溝型玉軸受等の、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する軸受５９により、回転自在に支持している。有底円筒状に形成した上記軸受箱５８は、開口部に形成した外向フランジ状の取付部６０を、上記第二の支持壁５７の片側面（図１の左側面）でこの第二の支持壁５７に形成した貫通孔６１の周囲部分に突き当て、更にねじ止め固定している。上記軸受５９は、この様にして上記第二の支持壁５７に固定した軸受箱５８の内周面と、上記回転伝達軸４９の他端部で、次述するローディングナット６２よりも突出した部分の外周面との間に設けている。
【００２２】
即ち、上記軸受５９を構成する外輪６３は上記軸受箱５８に内嵌固定し、同じく内輪６４は上記回転伝達軸４９の他端部に外嵌固定している。又、上記外輪６３は、上記軸受箱５８の内周面に形成した段部６５と、上記取付部６０と上記第二の支持壁５７との間に挟持固定した止め輪７２との間で挟持している。更に、上記内輪６４は、上記ローディングナット６２と別のナット７３との間で挟持している。従って上記軸受５９は、上記回転伝達軸４９に加わるラジアル荷重の他、両方向のスラスト荷重を支承自在である。
【００２３】
又、上記回転伝達軸４９の中間部周囲には円管状のスリーブ４１ａを、軸方向に亙る変位及び上記回転伝達軸４９に対する相対回転自在に支持している。そして、第一出力側ディスクである出力側ディスク４Ａを上記スリーブ４１ａの一端部（図１の右端部）に、第二出力側ディスクである出力側ディスク４Ｂを上記スリーブ４１ａの他端部（図１の左端部）に、それぞれの内側面４ａ、４ａを互いに反対側に向けた状態で、それぞれ焼嵌め、スプライン係合等により外嵌している。従って、これら両出力側ディスク４Ａ、４Ｂと上記スリーブ４１ａとは、互いに同期して回転自在である。尚、上記両出力側ディスク４Ａ、４Ｂの一部で上記スリーブ４１ａの両端縁から突出した部分の内径側には、ラジアルニードル軸受１６、１６等、ラジアル荷重のみを支承する（スラスト荷重を支承しない）ラジアル軸受を設けて、上記回転伝達軸４９に対する上記スリーブ４１ａ及び出力側ディスク４Ａ、４Ｂの回転及び軸方向に亙る変位を自在としている。又、上記スリーブ４１ａの中間部外周面には、トロイダル型無段変速機の出力を取り出す為の出力歯車１８ａを固設している。
【００２４】
又、上記回転伝達軸４９の中間部一端寄り部分の外周面には、第一入力側ディスクである入力側ディスク２Ａを、ボールスプライン４６を介して係合させている。従ってこの入力側ディスク２Ａは、上記回転伝達軸４９に対して、この回転伝達軸４９の軸方向に亙る変位のみ自在に支持され、この回転伝達軸４９と共に回転する。又、上記入力側ディスク２Ａの内側面２ａは、上記出力側ディスク４Ａの内側面４ａに対向させている。一方、上記回転伝達軸４９の中間部他端寄り部分の外周面には、第二外側ディスクである入力側ディスク２Ｂを固定している。即ち、この入力側ディスク２Ｂの内周面と上記回転伝達軸４９の中間部他端寄り部分の外周面とをスプライン係合させ、更に前記ローディングナット６２により、上記入力側ディスク２Ｂの外側面を抑え付けている。又、この入力側ディスク２Ｂの内側面２ａは、上記出力側ディスク４Ｂの内側面４ａに対向させている。
【００２５】
上記回転伝達軸４９の一端部と上記入力側ディスク２Ａとの間には、この入力側ディスク２Ａを上記入力側ディスク２Ｂに向け押圧しつつこれら入力側ディスク２Ａ、２Ｂ及び回転伝達軸４９を回転させる駆動押圧装置９を設けている。この駆動押圧装置９は、前述の図２〜４に示したシングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に組み込んだ駆動押圧装置９と同様に、カム板１０の片面（図１の左側面）に形成したカム面１３と、上記入力側ディスク２Ａの外側面（図１の右側面）に形成したカム面１４との間に、保持器１１により転動自在に保持された複数個のローラ１２、１２を挟持して成る。上記回転伝達軸４９の一端部に形成した外向フランジ状の鍔部１７ａの片面（図１の左側面）と上記カム板１０の他面（図１の右側面）内径寄り部分との間には、スラスト玉軸受等のスラスト軸受６６と、皿ばね等の弾性部材６７とを設けて、上記回転伝達軸４９に対する上記カム板１０の相対回転を自在にすると共に、上記各ローラ１２、１２及び後述するパワーローラ８Ａ、８Ｂへの予圧付与を行なっている。又、前記入力軸５０の先端部外周に設けた腕片６８、６８の先端部と、上記カム板１０の他面中間部に形成した突片６９、６９とを係合させる事により、上記入力軸５０の回転を上記カム板１０に伝達自在としている。
【００２６】
更に、上記回転伝達軸４９の軸方向に関して入力側ディスク２Ａと前記出力側ディスク４Ａとの間部分である、第一キャビティ７０には、それぞれが第一トラニオンである複数個（図示の例では２個）のトラニオン６Ａ、６Ａを配置している。これら各トラニオン６Ａ、６Ａは、それぞれが第一枢軸である、上記回転伝達軸４９に対し捻れの位置にある枢軸５、５（図２、３、５参照、図１には省略）を中心として揺動すると共に、駆動シリンダ３７、３７（図５参照）への圧油の給排に伴い、これら各枢軸５、５の軸方向に亙って変位自在である。これら各トラニオン６Ａ、６Ａの中間部には、それぞれが第一変位軸である変位軸７Ａ、７Ａを、揺動変位自在に支持している。これら各変位軸７Ａ、７Ａはそれぞれ、互いに偏心した第一支持軸部である支持軸部２８（図５参照）と、第一枢支軸部である枢支軸部２９とから成る。この様な上記各変位軸７Ａ、７Ａは、それぞれの支持軸部２８を上記各トラニオン６Ａ、６Ａの中間部内側に形成した円孔４０（図５参照）の内側に、ラジアルニードル軸受３０（図５参照）により回転自在に支持し、枢支軸部２９を上記各トラニオン６Ａ、６Ａの内側面から突出させている。又、上記各変位軸７Ａ、７Ａの枢支軸部２９の周囲には、それぞれが第一パワーローラであるパワーローラ８Ａ、８Ａを、ラジアルニードル軸受３１により、回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８Ａ、８Ａを、前記入力側ディスク２Ａの内側面２ａと前記出力側ディスク４Ａの内側面４ａとの間に挟持している。尚、上記各パワーローラ８Ａ、８Ａと上記各トラニオン６Ａ、６Ａの中間部内側面との間には、前述したシングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合と同様に、それぞれスラスト玉軸受３２とスラストニードル軸受３４（図５参照）とを設けている。
【００２７】
更に、上記回転伝達軸４９の軸方向に関して前記入力側ディスク２Ｂと出力側ディスク４Ｂとの間部分である、第二キャビティ７１には、それぞれが第二トラニオンである複数個のトラニオン６Ｂ、６Ｂと、互いに偏心した第二支持軸部及び第二枢支軸部に相当する支持軸部２８（図５参照）及び枢支軸部２９から成る、第二変位軸に相当する複数本の変位軸７Ｂ、７Ｂと、それぞれが第二パワーローラに相当する複数個のパワーローラ８Ｂ、８Ｂと、スラスト玉軸受３２と、スラストニードル軸受３４（図５参照）とを設けている。これら各部材の配置状態は、上述した第一キャビティ７０部分と同様である。
【００２８】
上述した様に構成するダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の運転時には、前記入力軸５０の回転がカム板１０に伝わり、更にこのカム板１０の回転が前記ローラ１２、１２を介して入力側ディスク２Ａに伝わる。この結果、前記回転伝達軸４９の両端部に支持した１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂが、互いに同期して回転する。同時に、駆動押圧装置９の働きにより、上記入力側ディスク２Ａが別の入力側ディスク２Ｂに向け押圧され、各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂの内側面２ａ、４ａと上記各パワーローラ８Ａ、８Ｂの周面８ａ、８ａとの当接圧が高まる。上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂの回転は、上記各パワーローラ８Ａ、８Ｂを介して前記各出力側ディスク４Ａ、４Ｂに伝達され、これら両出力側ディスク４Ａ、４Ｂ及び前記スリーブ４１ａを回転させる。このスリーブ４１ａの回転は、前記出力歯車１８ａにより取り出す。上記入力軸５０とこの出力歯車１８ａとの間での変速比を変える場合には、前述の図５に示した従来構造の場合と同様に前記各トラニオン６Ａ、６Ｂを、これら各トラニオン６Ａ、６Ｂを枢支した枢軸５、５の軸方向に変位させる。
【００２９】
トロイダル型無段変速機の運転時には、上記駆動押圧装置９が発生する大きなスラスト荷重に基づき、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂ、回転伝達軸４９等が弾性変形する。そして、この弾性変形に基づき、上記回転伝達軸４９の軸方向に関する上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂの位置がずれる。一方、ヨーク２０、２０（図５参照）に支持されたトラニオン６Ａ、６Ｂの位置が、上記回転伝達軸４９の軸方向に関してずれる事はない。そこで、この様な場合には、前記各変位軸７Ａ、７Ｂがそれぞれの支持軸部２８、２８を中心に揺動し、それぞれの枢支軸部２９、２９の周囲に支持した上記各パワーローラ８Ａ、８Ｂを、上記回転伝達軸４９の軸方向に変位させる。より具体的には、第一、第二両キャビティ７０、７１を構成する各入力側ディスク２Ａ、２Ｂを支持した上記回転伝達軸４９の一端が、上記駆動押圧装置９の押圧力に基づいて引かれ、図１の右方に変位する。又、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂ及び各パワーローラ８Ａ、８Ｂも弾性変形する。そして、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂが、それぞれの軸方向に変位する結果、上記各変位軸７Ａ、７Ｂが揺動して、上記両キャビティ７０、７１内に設置した上記各パワーローラ８Ａ、８Ｂが、上記回転伝達軸４９に対し軸方向に変位する。この変位の結果、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂの位置がずれても、上記各パワーローラ８Ａ、８Ｂの周面８ａ、８ａと上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂの内側面２ａ、４ａとの当接圧を、各当接部で均一にできる。
【００３０】
上述の様に構成し作用する本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、第二入力側ディスクである入力側ディスク２Ｂを固定した上記回転伝達軸４９を、前記ケース５１を構成する第二の支持壁５７に対し回転自在に支持する。この為、面倒な中間壁が不要になり、上記ケース５１の製作の手間を軽減して、低コスト化を図れる。運転時に、前記出力歯車１８ａと相手歯車との噛合に基づいて発生し、上記回転伝達軸４９に加わるラジアル荷重及びスラスト荷重は上記第二の支持壁５７により（ラジアル荷重は第一の支持壁５２でも）支承するが、この第二の支持壁５７の剛性を確保する事は容易であり、ケース５１の大型化やコスト増大には殆ど結び付かない。又、第一、第二両出力側ディスクである出力側ディスク４Ａ、４Ｂ同士の間隔は、前記出力歯車１８ａを設置し、且つ、この出力歯車１８ａと噛合する、上記相手歯車と上記両出力側ディスク４Ａ、４Ｂとの干渉防止を図れる限り、短くできる。従って、前記スリーブ４１ａ及び上記回転伝達軸４９の全長を短くして、トロイダル型無段変速機の小型・軽量化を図れる。尚、図示は省略するが、入力側ディスク２Ｂの外側面中央部に円柱状の突部を形成し、この突部を第二の支持壁５７に対して、回転自在に支持する事もできる。この場合には、特許請求の範囲に記載した回転軸である、上記回転伝達軸４９の端部が、上記入力側ディスク２Ｂを介して、ケースに回転自在に支持される。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、簡単な構成で安価且つ軽量に構成できるトロイダル型無段変速機の実現に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す要部断面図。
【図２】トロイダル型無段変速機の基本構成を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図３】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図４】従来から知られている具体的構造の１例を示す要部断面図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】従来から知られているダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の１例を示す要部断面図。
【符号の説明】
１ 入力軸
２、２Ａ、２Ｂ 入力側ディスク
２ａ 内側面
３ 出力軸
４、４Ａ、４Ｂ 出力側ディスク
４ａ 内側面
５ 枢軸
６、６Ａ、６Ｂ トラニオン
７、７Ａ、７Ｂ 変位軸
８、８Ａ、８Ｂ パワーローラ
８ａ 周面
９ 駆動押圧装置
１０ カム板
１１ 保持器
１２ ローラ
１３、１４ カム面
１５ 入力軸
１６ ニードル軸受
１７、１７ａ 鍔部
１８ 出力歯車
１９ キー
２０ ヨーク
２１ 円孔
２２ ケース
２３ シリンダケース
２４ａ、２４ｂ 支持ポスト
２５ 支持孔
２６ 外輪
２７ ラジアルニードル軸受
２８ 支持軸部
２９ 枢支軸部
３０、３１ ラジアルニードル軸受
３２ スラスト玉軸受
３３ 外輪
３４ スラストニードル軸受
３５ 駆動ロッド
３６ 駆動ピストン
３７ 駆動シリンダ
３８ 支持壁
３９ 転がり軸受
４０ 円孔
４１、４１ａ スリーブ
４２ 中間壁
４３ 玉軸受
４４ ローディングナット
４５ 皿板ばね
４６ ボールスプライン
４７ 皿板ばね
４８ スラスト転がり軸受
４９ 回転伝達軸
５０ 入力軸
５１ ケース
５２ 第一の支持壁
５３ 貫通孔
５４ 軸受
５５ 小径突部
５６ 軸受
５７ 第二の支持壁
５８ 軸受箱
５９ 軸受
６０ 取付部
６１ 管通孔
６２ ローディングナット
６３ 外輪
６４ 内輪
６５ 段部
６６ スラスト軸受
６７ 弾性部材
６８ 腕片
６９ 突片
７０ 第一キャビティ
７１ 第二キャビティ
７２ 止め輪
７３ ナット
７４ 通孔
Claims (2)
- ケースと、このケースの内側に、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する軸受により、その一端部を回転自在に支持された回転軸と、この回転軸の中間部周囲に、軸方向に亙る変位及び上記回転軸に対する相対回転自在に支持されたスリーブと、このスリーブの中間部外周面に固設されて相手歯車と噛合する、はすば歯車である出力歯車と、それぞれの内側面を互いに反対側に向けた状態で上記スリーブの両端部に固定され、このスリーブと共に上記回転軸に対して相対的に回転及び軸方向に亙り変位する第一、第二両出力側ディスクと、このうちの第一出力側ディスクの内側面にその内側面を対向させた状態で上記回転軸の中間部他端寄り部分に、この回転軸の軸方向に亙る変位のみ自在に支持され、この回転軸と共に回転する第一入力側ディスクと、上記第二出力側ディスクの内側面にその内側面を対向させた状態で上記回転軸の中間部一端寄り部分に固定され、この回転軸と共に回転する第二入力側ディスクと、この回転軸の他端部と上記第一入力側ディスクとの間に設けられて、この第一入力側ディスクを上記第二入力側ディスクに向け押圧しつつこれら第一、第二両入力側ディスク及び上記回転軸を回転させる駆動押圧装置と、上記回転軸の軸方向に関して第一入力側ディスクと上記第一出力側ディスクとの間部分に配置され、上記回転軸に対し捻れの位置にある第一枢軸を中心として揺動する、複数個の第一トラニオンと、互いに偏心した第一支持軸部及び第一枢支軸部から成り、このうちの第一支持軸部を上記各第一トラニオンに回転自在に支持し、第一枢支軸部を上記各第一トラニオンの内側面から突出させた、複数本の第一変位軸と、上記第一枢支軸部の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一入力側ディスクの内側面と上記第一出力側ディスクの内側面との間に挟持された、複数個の第一パワーローラと、上記回転軸の軸方向に関して第二入力側ディスクと上記第二出力側ディスクとの間部分に配置され、上記回転軸に対し捻れの位置にある第二枢軸を中心として揺動する、複数個の第二トラニオンと、互いに偏心した第二支持軸部及び第二枢支軸部から成り、このうちの第二支持軸部を上記各第二トラニオンに回転自在に支持し、第二枢支軸部を上記各第二トラニオンの内側面から突出させた、複数本の第二変位軸と、上記第二枢支軸部の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第二入力側ディスクの内側面と上記第二出力側ディスクの内側面との間に挟持された、複数個の第二パワーローラとを備えたトロイダル型無段変速機。
- ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する軸受が単列深溝型の玉軸受であり、この玉軸受を構成する外輪が、ケースに固定された軸受箱に内嵌固定された状態で、この軸受箱の内周面に形成した段部と、この軸受箱に設けられた取付部と上記ケースの支持壁との間に挟持固定された止め輪との間で挟持されており、上記玉軸受を構成する内輪が、第二入力側ディスクの外側面を支承する為に回転軸の一端部に螺合したローディングナットと別のナットとの間で挟持されている、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP21320697A JP3627460B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | トロイダル型無段変速機 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
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-
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