JP3674264B2 - 無段変速装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車用の変速機として利用する、トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の改良に関し、小型で、しかもトロイダル型無段変速機の構成部材の耐久性を確保できる構造を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用変速機として、図５〜６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納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の両端部外側面には、上記枢軸５、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７、７の基端部を支持し、上記枢軸５、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７、７の傾斜角度の調節を自在としている。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。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、上記枢軸５を中心とする円弧をこれら各ディスク２、４の中心軸の周囲で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を、上記両内側面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装置９を設け、このローディングカム装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け押圧している。このローディングカム装置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５〜６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５〜６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によって複数個のローラ１２、１２が、入力側ディスク２外側面のカム面１４に押圧される。この結果、上記入力側ディスク２が上記複数のパワーローラ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、上記複数のパワーローラ８、８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。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、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を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図５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、上記トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図６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５と図６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】
又、伝達可能なトルクを増大すべく、図７に示す様に、それぞれ２個ずつの入力側ディスク２、２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７に示した構造では、回転伝達軸１５の中間部周囲にスリーブ１６を緩く外嵌し、このスリーブ１６の中間部外周面に出力歯車１７を固設している。上記スリーブ１６は、ケースの内部に設けた中間壁１８に設けた通孔１９の内側に、１対のアンギュラ型の玉軸受２０、２０により、回転自在に支持している。上記回転伝達軸１５は、上記スリーブ１６の内側に、このスリーブ１６に対する回転自在に挿通している。又、上記スリーブ１６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の内周面と上記回転伝達軸１５の外周面との間にニードル軸受２１、２１を設け、これら各出力側ディスク４、４を上記回転伝達軸１５の周囲に、この回転伝達軸１５に対する回転、並びにこの回転伝達軸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２、２は、上記回転伝達軸１５の両端部に、それぞれボールスプライン２２、２２を介して、この回転伝達軸１５と共に回転自在に支持している。
【０００８】
上述した様に、２個ずつの入力側ディスク２、２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は、入力軸１ａの回転をローディングカム装置９を介して一方（図７の右方）の入力側ディスク２に伝達する。この結果、この一方の入力側ディスク２と他方（図７の左方）の入力側ディスク２とが、上記回転伝達軸１５を介して互いに同期して回転する。これら１対の入力側ディスク２、２の回転は、それぞれパワーローラ８、８を介して１対の出力側ディスク４、４に伝わり、更にこれら両出力側ディスク４、４の回転が、上記スリーブ１６を介して前記出力歯車１７に伝わる。上記入力軸１ａから出力歯車１７への回転力の伝達は、それぞれ２個ずつ設けた、上記入力側ディスク２、２と出力側ディスク４、４とを介して行なう為、大きな動力（トルク）を伝達自在となる。尚、上述の様な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２、２をボールスプライン２２、２２により上記回転伝達軸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２、２の回転を完全に同期させつつ、上記ローディングカム装置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２、２が、上記回転伝達軸１５に対して軸方向に変位する事を許容する為である。
【０００９】
更に、トロイダル型無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場合に、遊星歯車機構と組み合わせる事が、特開平１−１６９１６９号公報、同１−３１２２６６号公報、特表平５−５０２４９８号公報に記載されている様に、従来から提案されている。この無段変速機は、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを動力の伝達方向に関して互いに直列に配置し、走行状態に応じて遊星歯車機構の接続状態を切り換える様に構成する。この様な無段変速機の場合には、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせる事により、トロイダル型無段変速機単独で得られるよりも大きな変速比を実現する。
【００１０】
【本発明に先立って考えた構造】
上述の様なトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせる構造を、前述した様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に実施する場合には、図８又は図９に示す様な構造にする事が考えられる。先ず、これら図８〜９に示した第一、第二の無段変速装置の構造及び作用に就いて、簡単に説明する。
【００１１】
尚、以下の説明で、図８の構造でモード１とは加速時を含む低速走行時等に、遊星歯車機構を切り離し、トロイダル型無段変速機のみで動力の伝達を行なわせる、比較的大きな減速比を得る為の形態を、モード２とは、定速走行時等、遊星歯車機構を使用して減速比を小さくする（増速比を大きくする）形態を、それぞれ表す。これに対して、図９の構造でモード１とは、後退時出力軸を反対方向に比較的低速で回転させるか、或は加速時を含む低速走行時等比較的大きな減速比を得る為、遊星歯車機構を使用する形態を、モード２とは、定速走行時等、トロイダル型無段変速機のみで動力の伝達を行なわせて減速比を小さくする形態を、それぞれ表す。又、図８と図９とで、遊星歯車機構２４、２４ａを構成する各歯車２８、２９、３１の歯数、並びにトロイダル型無段変速機２３の出力を上記遊星歯車機構２４、２４ａに入力する為の駆動側、従動側両スプロケット２７、３５、駆動、従動両歯車３７、３８の歯数は、当該遊星歯車機構２４、２４ａに必要とする特性に応じて設計的に定める。
【００１２】
先ず、図８に示した、第一の無段変速装置の構造に就いて説明する。この第一の無段変速装置は、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機２３と、遊星歯車機構２４とを備える。尚、このうちのトロイダル型無段変速機２３の構造及び作用は、基本的には前述の図７に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にする。エンジン２５の出力は、発進クラッチ２６を介して入力軸１ａに伝達し、この入力軸１ａの回転を、１対の入力側ディスク２、２、図示しない複数個のパワーローラ、１対の出力側ディスク４、４を介してスリーブ１６に伝達し、このスリーブ１６の中間部外周面に固定した駆動側スプロケット２７を回転させる。
【００１３】
一方、上記遊星歯車機構２４は、太陽歯車２８と、この太陽歯車２８の周囲に同心に配置したリング歯車２９と、これら太陽歯車２８とリング歯車２９との間に設けられ、この太陽歯車２８と同心に且つ回転自在に支持したキャリア３０と、このキャリア３０に回転自在に支持されて上記太陽歯車２８とリング歯車２９とに噛合した複数個の遊星歯車３１、３１とを備える。この様な遊星歯車機構２４を構成する上記キャリア３０には、上記トロイダル型無段変速機２３を構成する回転伝達軸１５の端部を、モード２用クラッチ３２と従動軸３３とを介して接続している。同じく、上記太陽歯車２８には、上記駆動側スプロケット２７の回転を、チェン３４、従動側スプロケット３５、伝達軸３６、駆動歯車３７、従動歯車３８を介して入力自在としている。又、上記リング歯車２９の中心部には出力軸３９の基端部（図８の左端部）を結合し、この出力軸３９の先端部（図８の右端部）を、デファレンシャルギヤ等の被駆動部４０に結合している。更に、上記リング歯車２９とキャリア３０との間にはモード１用クラッチ４１を、このキャリア３０と、無段変速装置のケーシング等の固定部分との間には後退用クラッチ４２を、それぞれ設けている。上記モード２用クラッチ３２を含む、これら３個のクラッチ３２、４１、４２は、必要とするモードに応じて何れか１個のクラッチのみを接続し、残り２個のクラッチの接続を断つ様に機能する。
【００１４】
上述の様に構成する第一の無段変速装置の作用は、次の通りである。自動車の加速時を含む低速走行時等、出力軸３９の回転速度を早くする必要がない反面、被駆動部４０に大きなトルクを入力する必要がある場合には、モード１用クラッチ４１を接続し、モード２用クラッチ３２及び後退用クラッチ４２の接続を断つ。この結果、遊星歯車機構２４を構成する各歯車２８、２９、３１、３１の相対回転が阻止され、この遊星歯車機構２４は、上記太陽歯車２８の回転をそのままリング歯車２９に伝達する状態となる。この状態では、トロイダル型無段変速機２３を構成する駆動側スプロケット２７の回転が、チェン３４、従動側スプロケット３５、伝達軸３６、駆動歯車３７、従動歯車３８を介して上記出力軸３９に伝わる。この状態で上記第一の無段変速装置は、上記遊星歯車機構２４を持たない、単なるダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機と同様に作用して、上記被駆動部４０を回転駆動する。即ち、この状態では、上記リング歯車２９及びこのリング歯車２９に結合固定した出力軸３９が、上記太陽歯車２８及びキャリア３０と同速で回転する。尚、このモード１では、前記入力軸１ａと上記出力軸３９との間の変速比を増速（High）側にする程、上記トロイダル型無段変速機２３の変速比を増速側にする。
【００１５】
一方、高速での定速走行時等、前記入力軸１ａと上記出力軸３９との間の増速比を大きくする必要がある反面、被駆動部４０に大きなトルクを加える必要がない場合には、モード２用クラッチ３２を接続し、モード１用クラッチ４１及び後退用クラッチ４２の接続を断つ。この結果、遊星歯車機構２４を構成する太陽歯車２８がトロイダル型無段変速機２３を構成する駆動側スプロケット２７の回転に伴って回転すると同時に、キャリア３０も回転する。この結果、上記遊星歯車機構２４の差動機能に基づき、この遊星歯車機構２４を構成するリング歯車２９及びこのリング歯車２９に結合固定した出力軸３９が、上記キャリア３０よりも高速で回転する。このモード２では、上記入力軸１ａと上記出力軸３９との間の変速比を増速側にする程、上記トロイダル型無段変速機２３の変速比を減速（Low ）側にする。
【００１６】
更に、後退時には、後退用クラッチ４２を接続し、モード２用クラッチ３２及びモード１用クラッチ４１の接続を断つ。この結果、遊星歯車機構２４を構成するキャリア３０の回転が阻止され、このキャリア３０に回転自在に支持された各遊星歯車３１、３１は、（公転運動が不能で）自転運動のみ可能な状態となる。この状態では、トロイダル型無段変速機２３を構成する駆動側スプロケット２７の回転が、チェン３４、従動側スプロケット３５、伝達軸３６、駆動歯車３７、従動歯車３８、太陽歯車２８、遊星歯車３１、３１、リング歯車２９を介して上記出力軸３９に伝わる。この状態で上記第一の無段変速装置は、上記被駆動部４０を、前述したモード１及び上述したモード２の場合とは逆方向に回転駆動する。
【００１７】
次に、図９に示した、第二の無段変速装置の構造に就いて説明する。この第二の無段変速装置も、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機２３と、遊星歯車機構２４ａとを備える。この第二の無段変速装置の場合には、モード２用クラッチ３２ａを、上記遊星歯車機構２４ａを構成するリング歯車２９とキャリア３０との間に設けている。又、モード１用クラッチ４１ａを、トロイダル型無段変速機２３を構成する回転伝達軸１５の端部と従動軸３３との間に設けている。又、後退の為、出力軸３９を逆方向に回転させるのは、モード１でトロイダル型無段変速機２３の変速比を変える事により実現できるので、後退用クラッチは不要である。更に、モード１で上記トロイダル型無段変速機２３の変速比を調節する事により、入力軸１ａを回転させたまま出力軸３９の停止状態を実現できるので、発進クラッチ２６も不要である。
【００１８】
上述の様に構成する第二の無段変速装置は、後退時或は加速時を含む低速走行時には、モード１用クラッチ４１ａを接続し、モード２用クラッチ３２ａの接続を断つ。この結果、遊星歯車機構２４ａを構成する太陽歯車２８がトロイダル型無段変速機２３を構成する駆動側スプロケット２７の回転に伴って回転すると同時に、キャリア３０も回転する。そして、上記遊星歯車機構２４ａの差動機能に基づき、この遊星歯車機構２４ａを構成するリング歯車２９が回転する。この状態では、上記被駆動部４０を、単にトロイダル型無段変速機２３のみを組み込んだ無段変速機の場合に比べて低速で、しかも大きなトルクで回転駆動できる。尚、このモード１では、上記入力軸１ａと上記出力軸３９との間の変速比を（前進側で）増速側にする程、上記トロイダル型無段変速機２３の変速比を減速（Low ）側にする。
【００１９】
一方、定速走行時等には、モード２用クラッチ３２ａを接続し、モード１用クラッチ４１ａの接続を断つ。この結果、遊星歯車機構２４ａを構成する各歯車２８、２９、３１、３１の相対回転が阻止され、この遊星歯車機構２４ａは、上記太陽歯車２８の回転をそのままリング歯車２９に伝達する状態となる。この状態では、トロイダル型無段変速機２３を構成する駆動側スプロケット２７の回転が、チェン３４、従動側スプロケット３５、伝達軸３６、駆動歯車３７、従動歯車３８を介して上記出力軸３９に伝わる。この状態で上記第二の無段変速装置は、上記遊星歯車機構２４ａを持たない、単なるダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機と同様に作用して、上記被駆動部４０を回転駆動する。勿論、このモード２では、前記入力軸１ａと上記出力軸３９との間の変速比を増速（High）側にする程、上記トロイダル型無段変速機２３の変速比を増速側にする。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
図８〜９に示す様な構造は何れも、トロイダル型無段変速機２３を構成するローディングカム装置９が発生するスラスト方向の押圧力は、エンジン２５の出力に応じたものとなる。これに対し、上記トロイダル型無段変速機２３を構成する入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクは、必ずしも上記エンジン２５の出力トルクとはならない。即ち、図８に示した第一の無段変速装置の場合には、モード２用クラッチ３２を接続した状態で、上記入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクは、上記エンジン２５の出力トルクよりも小さくなる。これに対して、図９に示した第二の無段変速装置の場合には、モード１用クラッチ４１ａを接続した状態の大部分で、上記入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクは、上記エンジン２５の出力トルクよりも大きくなる。
【００２１】
入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクが、上記エンジン２５の出力トルクよりも小さくなると、各ディスク２、４の内側面と各パワーローラの周面との当接圧が過大になり、これら各面の転がり疲れ寿命が低下する。これに対して、入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクが、上記エンジン２５の出力トルクよりも大きくなると、各ディスク２、４の内側面と各パワーローラの周面との当接圧が不足し、これら各面の当接部で滑りが発生して、無段変速装置の効率が低下する。
【００２２】
上記各ディスク２、４の内側面と各パワーローラの周面とを当接させる為の押圧装置を、ローディングカム装置に代えて油圧式のものとすれば、無段変速装置の運転状況に応じて上記当接圧を調節できる。但し、油圧式の押圧装置は、高圧の油圧を発生させる為のポンプ装置が必要になり、エンジンの動力損失が大きくなる等の問題が、新たに発生する。本発明の無段変速装置は、この様な事情に鑑みて、押圧装置として機械式のローディングカム装置９を使用した場合でも、転がり疲れ寿命の低下や滑りの発生を防止する為、上記ローディングカム装置９が発生するスラスト方向の押圧力が、上記入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクに応じた大きさになる構造を実現するものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置は、駆動源につながってこの駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車機構とを備える。
上記トロイダル型無段変速機は、上記入力軸と同心に配置された回転伝達軸と、この回転伝達軸の両端部に互いの内側面を対向させた状態で支持された１対の入力側ディスクと、それぞれの内側面を上記各入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記回転伝達軸の中間部に、この回転伝達軸に対して回転自在に、且つ互いに同期した回転を自在に支持した１対の出力側ディスクと、上記各入力側ディスクと上記各出力側ディスクとの間に挟持した複数個のパワーローラと、上記入力軸の回転に伴って上記１対の入力側ディスクのうちの一方の入力側ディスクを他方の入力側ディスクに向け押圧しつつ上記一方の入力側ディスクを回転させるローディングカム装置とを備え、上記各パワーローラの傾斜角度を互いに同期させて変える事により、上記入力軸の回転に基づいて回転する上記各入力側ディスクと上記各出力側ディスクとの間の変速比を変えるものである。
又、上記遊星歯車機構は、太陽歯車と、この太陽歯車の周囲に同心に配置したリング歯車と、これら太陽歯車及びリング歯車に隣接して設け、この太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持したキャリアと、このキャリアに回転自在に支持して上記太陽歯車とリング歯車とに噛合した遊星歯車とを備える。そして、上記回転伝達軸の回転を上記太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何れか１個の部材に入力自在とし、上記１対の出力側ディスクの回転を上記太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何れかで上記回転伝達軸の回転が伝達されない他の１個の部材に入力自在とし、上記太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何れかで上記回転伝達軸の回転と出力側ディスクの回転との何れもが伝達されない残り１個の部材を上記出力軸に結合している。
更に、上記入力軸と回転伝達軸とは同期した回転自在に結合されており、上記１対の入力側ディスクのうち、上記ローディングカム装置側の入力側ディスクは上記回転伝達軸に対し回転自在に支持されて、上記ローディングカム装置を介して上記入力軸の回転に伴って回転自在であり、上記ローディングカム装置から離れた側の入力側ディスクは上記回転伝達軸に、この回転伝達軸と同期した回転自在に結合されている。
【００２４】
【作用】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置が、入力軸と出力軸との間で回転力の伝達を行なう際の作用は、前述の図８〜９に示した、先に考えた第一、第二の無段変速装置の場合と同様である。特に、本発明の無段変速装置の場合には、ローディングカム装置側の入力側ディスクは、このローディングカム装置を介して入力軸の回転に伴って回転自在としている為、上記ローディングカム装置が、上記入力側ディスクを押圧する力の大きさは、入力側ディスク、パワーローラ、出力側ディスクを介して伝達されるトルクに応じた大きさになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の無段変速装置の特徴は、ローディングカム装置９が一方（図１の左方）の入力側ディスク２を他方（図１の右方）の入力側ディスク２に押圧する力の大きさを、これら入力側ディスク２、２、図示しないパワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクに応じた大きさに調整する為の構造にある。本例の場合、その他の部分の構成及び作用は、前述の図８に示した、先に考えた無段変速機の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２６】
入力軸１ａと回転伝達軸１５とは同期した回転を自在とすべく、一体的に結合している。即ち、上記入力軸１ａと回転伝達軸１５とを単一の軸により構成して、これら両軸１ａ、１５を同期して回転自在としている。又、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機２３を構成する為、上記回転伝達軸１５の両端部に支持した１対の入力側ディスク２、２のうち、上記ローディングカム装置９側（図１の左側）の入力側ディスク２は上記回転伝達軸１５の一端部（図１の左端部）周囲に、ラジアルニードル軸受等、回転並びに軸方向の変位を許容する軸受４３により支持している。従って上記ローディングカム装置９側の入力側ディスク２は、上記回転伝達軸１５の一端部周囲に、回転並びに軸方向に亙る変位自在に支持している。この様なローディングカム装置９側の入力側ディスク２は、上記入力軸１ａ及び回転伝達軸１５の回転に伴って、上記ローディングカム装置９を介して回転駆動される。
【００２７】
一方、上記ローディングカム装置９から離れた側（図１の右側）の入力側ディスク２は上記回転伝達軸１５の他端部に固定若しくはスプライン係合させて、この回転伝達軸１５と同期した回転を自在としている。従って上記ローディングカム装置９から離れた側の入力側ディスク２は、上記入力軸１ａと同期して回転する。
【００２８】
上述の様に本発明の無段変速装置の場合には、ローディングカム装置９側の入力側ディスク２は、このローディングカム装置９を介して入力軸１ａの回転に伴って回転自在とする。この為、上記ローディングカム装置９が上記入力側ディスク２を押圧する力の大きさは、前記トロイダル型無段変速機２３を構成する入力側ディスク２、２、図示しないパワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクに応じた大きさになる。例えば、モード２用クラッチ３２及び後退用クラッチ４２の接続を断ち、モード１用クラッチ４１を接続した状態で無段変速装置を運転すると、上記トロイダル型無段変速機２３を構成する入力側ディスク２、２、図示しないパワーローラ、出力側ディスク４、４には、エンジン２５の出力トルクが流れる。この場合に上記ローディングカム装置９はこのローディングカム装置９側の入力側ディスク２を、上記出力トルクに応じた力でローディングカム装置９から離れた側の入力側ディスク２に向け押圧する。モード２用クラッチ３２及びモード１用クラッチ４１の接続を断ち、後退用クラッチ４２を接続した状態で無段変速装置を運転した場合も同様である。
【００２９】
これに対して、モード１用クラッチ４１及び後退用クラッチ４２の接続を断ち、モード２用クラッチ３２を接続した状態で無段変速装置を運転すると、上記トロイダル型無段変速機２３を構成する入力側ディスク２、２、図示しないパワーローラ、出力側ディスク４、４には、エンジン２５の出力トルクよりも小さなトルクが流れる。この場合に上記ローディングカム装置９はこのローディングカム装置９側の入力側ディスク２を、上記出力トルクよりも小さなトルクに応じた力でローディングカム装置９から離れた側の入力側ディスク２に向け押圧する。従って、何れの場合でも、入力側、出力側両ディスク２、４の内側面とパワーローラの周面との当接圧を適正にして、これら各面の当接圧が過大になったり、或はこれら各面の当接部で滑りが発生する事を防止できる。
【００３０】
次に、図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、前述の図９に示した第二の無段変速装置に、本発明を適用したものである。無段変速装置の基本構成は前述の図９に示した、先に考えた無段変速機の場合と同様であり、ローディングカム装置９が一方（図２の左方）の入力側ディスク２を他方（図２の右方）の入力側ディスク２に押圧する力の大きさを、これら入力側ディスク２、２、図示しないパワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクに応じた大きさに調整する部分の構成及び作用は、上述の図１に示した第１例の場合と同様である。そこで、同等部分には図９又は図１と同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３１】
次に、図３〜４は、本発明の実施の形態の第３〜４例を示している。これら第３〜４例の場合には、モード２用クラッチ３２ｂ（図３に示した第３例の場合）又はモード１用クラッチ４１ｂ（図４に示した第４例の場合）に第二の遊星歯車機構４４を付設している。これら第３〜４例の場合には、この第二の遊星歯車機構４４の存在に基づき、上記モード２用クラッチ３２ｂ又はモード１用クラッチ４１ｂを接続した状態で、遊星歯車機構２４、２４ａのキャリア３０の回転速度を、回転伝達軸１５の回転速度よりも遅くしている。この様にキャリア３０の回転速度を遅くする事により、出力軸３９の回転速度を変えている以外の構成及び作用は、前述した第１例又は上述した第２例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３２】
【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、無段変速装置に組み込んだトロイダル型無段変速機を構成する入力側、出力側両ディスクの内側面とパワーローラの周面との当接圧を適正にして、これら各面の当接圧が過大になったり、或はこれら各面の当接部で滑りが発生する事を防止して、耐久性の向上、又は効率の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す略構成図。
【図２】同第２例を示す略構成図。
【図３】同第３例を示す略構成図。
【図４】同第４例を示す略構成図。
【図５】従来から知られているトロイダル型無段変速機を、最大減速時の状態で示す部分切断側面図。
【図６】同じく最大増速時の状態で示す部分切断側面図。
【図７】従来から知られているダブルキャビティ型無段変速機の１例を示す要部断面図。
【図８】本発明に先立って考えた無段変速装置の第１例を示す略構成図。
【図９】同第２例を示す略構成図。
【符号の説明】
１、１ａ 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
７ 変位軸
８ パワーローラ
８ａ 周面
９ ローディングカム装置
１０ カム板
１１ 保持器
１２ ローラ
１３、１４ カム面
１５ 回転伝達軸
１６ スリーブ
１７ 出力歯車
１８ 中間壁
１９ 通孔
２０ 玉軸受
２１ ニードル軸受
２２ ボールスプライン
２３ トロイダル型無段変速機
２４、２４ａ 遊星歯車機構
２５ エンジン
２６ 発進クラッチ
２７ 駆動側スプロケット
２８ 太陽歯車
２９ リング歯車
３０ キャリア
３１ 遊星歯車
３２、３２ａ、３２ｂ モード２用クラッチ
３３ 従動軸
３４ チェン
３５ 従動側スプロケット
３６ 伝達軸
３７ 駆動歯車
３８ 従動歯車
３９ 出力軸
４０ 被駆動部
４１、４１ａ、４１ｂ モード１用クラッチ
４２ 後退用クラッチ
４３ 軸受
４４ 第二の遊星歯車機構
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車用の変速機として利用する、トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の改良に関し、小型で、しかもトロイダル型無段変速機の構成部材の耐久性を確保できる構造を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用変速機として、図５〜６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納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の両端部外側面には、上記枢軸５、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７、７の基端部を支持し、上記枢軸５、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７、７の傾斜角度の調節を自在としている。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。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、上記枢軸５を中心とする円弧をこれら各ディスク２、４の中心軸の周囲で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を、上記両内側面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装置９を設け、このローディングカム装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け押圧している。このローディングカム装置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５〜６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５〜６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によって複数個のローラ１２、１２が、入力側ディスク２外側面のカム面１４に押圧される。この結果、上記入力側ディスク２が上記複数のパワーローラ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、上記複数のパワーローラ８、８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。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、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を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図５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、上記トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図６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５と図６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】
又、伝達可能なトルクを増大すべく、図７に示す様に、それぞれ２個ずつの入力側ディスク２、２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７に示した構造では、回転伝達軸１５の中間部周囲にスリーブ１６を緩く外嵌し、このスリーブ１６の中間部外周面に出力歯車１７を固設している。上記スリーブ１６は、ケースの内部に設けた中間壁１８に設けた通孔１９の内側に、１対のアンギュラ型の玉軸受２０、２０により、回転自在に支持している。上記回転伝達軸１５は、上記スリーブ１６の内側に、このスリーブ１６に対する回転自在に挿通している。又、上記スリーブ１６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の内周面と上記回転伝達軸１５の外周面との間にニードル軸受２１、２１を設け、これら各出力側ディスク４、４を上記回転伝達軸１５の周囲に、この回転伝達軸１５に対する回転、並びにこの回転伝達軸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２、２は、上記回転伝達軸１５の両端部に、それぞれボールスプライン２２、２２を介して、この回転伝達軸１５と共に回転自在に支持している。
【０００８】
上述した様に、２個ずつの入力側ディスク２、２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は、入力軸１ａの回転をローディングカム装置９を介して一方（図７の右方）の入力側ディスク２に伝達する。この結果、この一方の入力側ディスク２と他方（図７の左方）の入力側ディスク２とが、上記回転伝達軸１５を介して互いに同期して回転する。これら１対の入力側ディスク２、２の回転は、それぞれパワーローラ８、８を介して１対の出力側ディスク４、４に伝わり、更にこれら両出力側ディスク４、４の回転が、上記スリーブ１６を介して前記出力歯車１７に伝わる。上記入力軸１ａから出力歯車１７への回転力の伝達は、それぞれ２個ずつ設けた、上記入力側ディスク２、２と出力側ディスク４、４とを介して行なう為、大きな動力（トルク）を伝達自在となる。尚、上述の様な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２、２をボールスプライン２２、２２により上記回転伝達軸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２、２の回転を完全に同期させつつ、上記ローディングカム装置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２、２が、上記回転伝達軸１５に対して軸方向に変位する事を許容する為である。
【０００９】
更に、トロイダル型無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場合に、遊星歯車機構と組み合わせる事が、特開平１−１６９１６９号公報、同１−３１２２６６号公報、特表平５−５０２４９８号公報に記載されている様に、従来から提案されている。この無段変速機は、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを動力の伝達方向に関して互いに直列に配置し、走行状態に応じて遊星歯車機構の接続状態を切り換える様に構成する。この様な無段変速機の場合には、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせる事により、トロイダル型無段変速機単独で得られるよりも大きな変速比を実現する。
【００１０】
【本発明に先立って考えた構造】
上述の様なトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせる構造を、前述した様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に実施する場合には、図８又は図９に示す様な構造にする事が考えられる。先ず、これら図８〜９に示した第一、第二の無段変速装置の構造及び作用に就いて、簡単に説明する。
【００１１】
尚、以下の説明で、図８の構造でモード１とは加速時を含む低速走行時等に、遊星歯車機構を切り離し、トロイダル型無段変速機のみで動力の伝達を行なわせる、比較的大きな減速比を得る為の形態を、モード２とは、定速走行時等、遊星歯車機構を使用して減速比を小さくする（増速比を大きくする）形態を、それぞれ表す。これに対して、図９の構造でモード１とは、後退時出力軸を反対方向に比較的低速で回転させるか、或は加速時を含む低速走行時等比較的大きな減速比を得る為、遊星歯車機構を使用する形態を、モード２とは、定速走行時等、トロイダル型無段変速機のみで動力の伝達を行なわせて減速比を小さくする形態を、それぞれ表す。又、図８と図９とで、遊星歯車機構２４、２４ａを構成する各歯車２８、２９、３１の歯数、並びにトロイダル型無段変速機２３の出力を上記遊星歯車機構２４、２４ａに入力する為の駆動側、従動側両スプロケット２７、３５、駆動、従動両歯車３７、３８の歯数は、当該遊星歯車機構２４、２４ａに必要とする特性に応じて設計的に定める。
【００１２】
先ず、図８に示した、第一の無段変速装置の構造に就いて説明する。この第一の無段変速装置は、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機２３と、遊星歯車機構２４とを備える。尚、このうちのトロイダル型無段変速機２３の構造及び作用は、基本的には前述の図７に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にする。エンジン２５の出力は、発進クラッチ２６を介して入力軸１ａに伝達し、この入力軸１ａの回転を、１対の入力側ディスク２、２、図示しない複数個のパワーローラ、１対の出力側ディスク４、４を介してスリーブ１６に伝達し、このスリーブ１６の中間部外周面に固定した駆動側スプロケット２７を回転させる。
【００１３】
一方、上記遊星歯車機構２４は、太陽歯車２８と、この太陽歯車２８の周囲に同心に配置したリング歯車２９と、これら太陽歯車２８とリング歯車２９との間に設けられ、この太陽歯車２８と同心に且つ回転自在に支持したキャリア３０と、このキャリア３０に回転自在に支持されて上記太陽歯車２８とリング歯車２９とに噛合した複数個の遊星歯車３１、３１とを備える。この様な遊星歯車機構２４を構成する上記キャリア３０には、上記トロイダル型無段変速機２３を構成する回転伝達軸１５の端部を、モード２用クラッチ３２と従動軸３３とを介して接続している。同じく、上記太陽歯車２８には、上記駆動側スプロケット２７の回転を、チェン３４、従動側スプロケット３５、伝達軸３６、駆動歯車３７、従動歯車３８を介して入力自在としている。又、上記リング歯車２９の中心部には出力軸３９の基端部（図８の左端部）を結合し、この出力軸３９の先端部（図８の右端部）を、デファレンシャルギヤ等の被駆動部４０に結合している。更に、上記リング歯車２９とキャリア３０との間にはモード１用クラッチ４１を、このキャリア３０と、無段変速装置のケーシング等の固定部分との間には後退用クラッチ４２を、それぞれ設けている。上記モード２用クラッチ３２を含む、これら３個のクラッチ３２、４１、４２は、必要とするモードに応じて何れか１個のクラッチのみを接続し、残り２個のクラッチの接続を断つ様に機能する。
【００１４】
上述の様に構成する第一の無段変速装置の作用は、次の通りである。自動車の加速時を含む低速走行時等、出力軸３９の回転速度を早くする必要がない反面、被駆動部４０に大きなトルクを入力する必要がある場合には、モード１用クラッチ４１を接続し、モード２用クラッチ３２及び後退用クラッチ４２の接続を断つ。この結果、遊星歯車機構２４を構成する各歯車２８、２９、３１、３１の相対回転が阻止され、この遊星歯車機構２４は、上記太陽歯車２８の回転をそのままリング歯車２９に伝達する状態となる。この状態では、トロイダル型無段変速機２３を構成する駆動側スプロケット２７の回転が、チェン３４、従動側スプロケット３５、伝達軸３６、駆動歯車３７、従動歯車３８を介して上記出力軸３９に伝わる。この状態で上記第一の無段変速装置は、上記遊星歯車機構２４を持たない、単なるダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機と同様に作用して、上記被駆動部４０を回転駆動する。即ち、この状態では、上記リング歯車２９及びこのリング歯車２９に結合固定した出力軸３９が、上記太陽歯車２８及びキャリア３０と同速で回転する。尚、このモード１では、前記入力軸１ａと上記出力軸３９との間の変速比を増速（High）側にする程、上記トロイダル型無段変速機２３の変速比を増速側にする。
【００１５】
一方、高速での定速走行時等、前記入力軸１ａと上記出力軸３９との間の増速比を大きくする必要がある反面、被駆動部４０に大きなトルクを加える必要がない場合には、モード２用クラッチ３２を接続し、モード１用クラッチ４１及び後退用クラッチ４２の接続を断つ。この結果、遊星歯車機構２４を構成する太陽歯車２８がトロイダル型無段変速機２３を構成する駆動側スプロケット２７の回転に伴って回転すると同時に、キャリア３０も回転する。この結果、上記遊星歯車機構２４の差動機能に基づき、この遊星歯車機構２４を構成するリング歯車２９及びこのリング歯車２９に結合固定した出力軸３９が、上記キャリア３０よりも高速で回転する。このモード２では、上記入力軸１ａと上記出力軸３９との間の変速比を増速側にする程、上記トロイダル型無段変速機２３の変速比を減速（Low ）側にする。
【００１６】
更に、後退時には、後退用クラッチ４２を接続し、モード２用クラッチ３２及びモード１用クラッチ４１の接続を断つ。この結果、遊星歯車機構２４を構成するキャリア３０の回転が阻止され、このキャリア３０に回転自在に支持された各遊星歯車３１、３１は、（公転運動が不能で）自転運動のみ可能な状態となる。この状態では、トロイダル型無段変速機２３を構成する駆動側スプロケット２７の回転が、チェン３４、従動側スプロケット３５、伝達軸３６、駆動歯車３７、従動歯車３８、太陽歯車２８、遊星歯車３１、３１、リング歯車２９を介して上記出力軸３９に伝わる。この状態で上記第一の無段変速装置は、上記被駆動部４０を、前述したモード１及び上述したモード２の場合とは逆方向に回転駆動する。
【００１７】
次に、図９に示した、第二の無段変速装置の構造に就いて説明する。この第二の無段変速装置も、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機２３と、遊星歯車機構２４ａとを備える。この第二の無段変速装置の場合には、モード２用クラッチ３２ａを、上記遊星歯車機構２４ａを構成するリング歯車２９とキャリア３０との間に設けている。又、モード１用クラッチ４１ａを、トロイダル型無段変速機２３を構成する回転伝達軸１５の端部と従動軸３３との間に設けている。又、後退の為、出力軸３９を逆方向に回転させるのは、モード１でトロイダル型無段変速機２３の変速比を変える事により実現できるので、後退用クラッチは不要である。更に、モード１で上記トロイダル型無段変速機２３の変速比を調節する事により、入力軸１ａを回転させたまま出力軸３９の停止状態を実現できるので、発進クラッチ２６も不要である。
【００１８】
上述の様に構成する第二の無段変速装置は、後退時或は加速時を含む低速走行時には、モード１用クラッチ４１ａを接続し、モード２用クラッチ３２ａの接続を断つ。この結果、遊星歯車機構２４ａを構成する太陽歯車２８がトロイダル型無段変速機２３を構成する駆動側スプロケット２７の回転に伴って回転すると同時に、キャリア３０も回転する。そして、上記遊星歯車機構２４ａの差動機能に基づき、この遊星歯車機構２４ａを構成するリング歯車２９が回転する。この状態では、上記被駆動部４０を、単にトロイダル型無段変速機２３のみを組み込んだ無段変速機の場合に比べて低速で、しかも大きなトルクで回転駆動できる。尚、このモード１では、上記入力軸１ａと上記出力軸３９との間の変速比を（前進側で）増速側にする程、上記トロイダル型無段変速機２３の変速比を減速（Low ）側にする。
【００１９】
一方、定速走行時等には、モード２用クラッチ３２ａを接続し、モード１用クラッチ４１ａの接続を断つ。この結果、遊星歯車機構２４ａを構成する各歯車２８、２９、３１、３１の相対回転が阻止され、この遊星歯車機構２４ａは、上記太陽歯車２８の回転をそのままリング歯車２９に伝達する状態となる。この状態では、トロイダル型無段変速機２３を構成する駆動側スプロケット２７の回転が、チェン３４、従動側スプロケット３５、伝達軸３６、駆動歯車３７、従動歯車３８を介して上記出力軸３９に伝わる。この状態で上記第二の無段変速装置は、上記遊星歯車機構２４ａを持たない、単なるダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機と同様に作用して、上記被駆動部４０を回転駆動する。勿論、このモード２では、前記入力軸１ａと上記出力軸３９との間の変速比を増速（High）側にする程、上記トロイダル型無段変速機２３の変速比を増速側にする。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
図８〜９に示す様な構造は何れも、トロイダル型無段変速機２３を構成するローディングカム装置９が発生するスラスト方向の押圧力は、エンジン２５の出力に応じたものとなる。これに対し、上記トロイダル型無段変速機２３を構成する入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクは、必ずしも上記エンジン２５の出力トルクとはならない。即ち、図８に示した第一の無段変速装置の場合には、モード２用クラッチ３２を接続した状態で、上記入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクは、上記エンジン２５の出力トルクよりも小さくなる。これに対して、図９に示した第二の無段変速装置の場合には、モード１用クラッチ４１ａを接続した状態の大部分で、上記入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクは、上記エンジン２５の出力トルクよりも大きくなる。
【００２１】
入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクが、上記エンジン２５の出力トルクよりも小さくなると、各ディスク２、４の内側面と各パワーローラの周面との当接圧が過大になり、これら各面の転がり疲れ寿命が低下する。これに対して、入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクが、上記エンジン２５の出力トルクよりも大きくなると、各ディスク２、４の内側面と各パワーローラの周面との当接圧が不足し、これら各面の当接部で滑りが発生して、無段変速装置の効率が低下する。
【００２２】
上記各ディスク２、４の内側面と各パワーローラの周面とを当接させる為の押圧装置を、ローディングカム装置に代えて油圧式のものとすれば、無段変速装置の運転状況に応じて上記当接圧を調節できる。但し、油圧式の押圧装置は、高圧の油圧を発生させる為のポンプ装置が必要になり、エンジンの動力損失が大きくなる等の問題が、新たに発生する。本発明の無段変速装置は、この様な事情に鑑みて、押圧装置として機械式のローディングカム装置９を使用した場合でも、転がり疲れ寿命の低下や滑りの発生を防止する為、上記ローディングカム装置９が発生するスラスト方向の押圧力が、上記入力側ディスク２、２、パワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクに応じた大きさになる構造を実現するものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置は、駆動源につながってこの駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車機構とを備える。
上記トロイダル型無段変速機は、上記入力軸と同心に配置された回転伝達軸と、この回転伝達軸の両端部に互いの内側面を対向させた状態で支持された１対の入力側ディスクと、それぞれの内側面を上記各入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記回転伝達軸の中間部に、この回転伝達軸に対して回転自在に、且つ互いに同期した回転を自在に支持した１対の出力側ディスクと、上記各入力側ディスクと上記各出力側ディスクとの間に挟持した複数個のパワーローラと、上記入力軸の回転に伴って上記１対の入力側ディスクのうちの一方の入力側ディスクを他方の入力側ディスクに向け押圧しつつ上記一方の入力側ディスクを回転させるローディングカム装置とを備え、上記各パワーローラの傾斜角度を互いに同期させて変える事により、上記入力軸の回転に基づいて回転する上記各入力側ディスクと上記各出力側ディスクとの間の変速比を変えるものである。
又、上記遊星歯車機構は、太陽歯車と、この太陽歯車の周囲に同心に配置したリング歯車と、これら太陽歯車及びリング歯車に隣接して設け、この太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持したキャリアと、このキャリアに回転自在に支持して上記太陽歯車とリング歯車とに噛合した遊星歯車とを備える。そして、上記回転伝達軸の回転を上記太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何れか１個の部材に入力自在とし、上記１対の出力側ディスクの回転を上記太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何れかで上記回転伝達軸の回転が伝達されない他の１個の部材に入力自在とし、上記太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何れかで上記回転伝達軸の回転と出力側ディスクの回転との何れもが伝達されない残り１個の部材を上記出力軸に結合している。
更に、上記入力軸と回転伝達軸とは同期した回転自在に結合されており、上記１対の入力側ディスクのうち、上記ローディングカム装置側の入力側ディスクは上記回転伝達軸に対し回転自在に支持されて、上記ローディングカム装置を介して上記入力軸の回転に伴って回転自在であり、上記ローディングカム装置から離れた側の入力側ディスクは上記回転伝達軸に、この回転伝達軸と同期した回転自在に結合されている。
【００２４】
【作用】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置が、入力軸と出力軸との間で回転力の伝達を行なう際の作用は、前述の図８〜９に示した、先に考えた第一、第二の無段変速装置の場合と同様である。特に、本発明の無段変速装置の場合には、ローディングカム装置側の入力側ディスクは、このローディングカム装置を介して入力軸の回転に伴って回転自在としている為、上記ローディングカム装置が、上記入力側ディスクを押圧する力の大きさは、入力側ディスク、パワーローラ、出力側ディスクを介して伝達されるトルクに応じた大きさになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の無段変速装置の特徴は、ローディングカム装置９が一方（図１の左方）の入力側ディスク２を他方（図１の右方）の入力側ディスク２に押圧する力の大きさを、これら入力側ディスク２、２、図示しないパワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクに応じた大きさに調整する為の構造にある。本例の場合、その他の部分の構成及び作用は、前述の図８に示した、先に考えた無段変速機の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２６】
入力軸１ａと回転伝達軸１５とは同期した回転を自在とすべく、一体的に結合している。即ち、上記入力軸１ａと回転伝達軸１５とを単一の軸により構成して、これら両軸１ａ、１５を同期して回転自在としている。又、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機２３を構成する為、上記回転伝達軸１５の両端部に支持した１対の入力側ディスク２、２のうち、上記ローディングカム装置９側（図１の左側）の入力側ディスク２は上記回転伝達軸１５の一端部（図１の左端部）周囲に、ラジアルニードル軸受等、回転並びに軸方向の変位を許容する軸受４３により支持している。従って上記ローディングカム装置９側の入力側ディスク２は、上記回転伝達軸１５の一端部周囲に、回転並びに軸方向に亙る変位自在に支持している。この様なローディングカム装置９側の入力側ディスク２は、上記入力軸１ａ及び回転伝達軸１５の回転に伴って、上記ローディングカム装置９を介して回転駆動される。
【００２７】
一方、上記ローディングカム装置９から離れた側（図１の右側）の入力側ディスク２は上記回転伝達軸１５の他端部に固定若しくはスプライン係合させて、この回転伝達軸１５と同期した回転を自在としている。従って上記ローディングカム装置９から離れた側の入力側ディスク２は、上記入力軸１ａと同期して回転する。
【００２８】
上述の様に本発明の無段変速装置の場合には、ローディングカム装置９側の入力側ディスク２は、このローディングカム装置９を介して入力軸１ａの回転に伴って回転自在とする。この為、上記ローディングカム装置９が上記入力側ディスク２を押圧する力の大きさは、前記トロイダル型無段変速機２３を構成する入力側ディスク２、２、図示しないパワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクに応じた大きさになる。例えば、モード２用クラッチ３２及び後退用クラッチ４２の接続を断ち、モード１用クラッチ４１を接続した状態で無段変速装置を運転すると、上記トロイダル型無段変速機２３を構成する入力側ディスク２、２、図示しないパワーローラ、出力側ディスク４、４には、エンジン２５の出力トルクが流れる。この場合に上記ローディングカム装置９はこのローディングカム装置９側の入力側ディスク２を、上記出力トルクに応じた力でローディングカム装置９から離れた側の入力側ディスク２に向け押圧する。モード２用クラッチ３２及びモード１用クラッチ４１の接続を断ち、後退用クラッチ４２を接続した状態で無段変速装置を運転した場合も同様である。
【００２９】
これに対して、モード１用クラッチ４１及び後退用クラッチ４２の接続を断ち、モード２用クラッチ３２を接続した状態で無段変速装置を運転すると、上記トロイダル型無段変速機２３を構成する入力側ディスク２、２、図示しないパワーローラ、出力側ディスク４、４には、エンジン２５の出力トルクよりも小さなトルクが流れる。この場合に上記ローディングカム装置９はこのローディングカム装置９側の入力側ディスク２を、上記出力トルクよりも小さなトルクに応じた力でローディングカム装置９から離れた側の入力側ディスク２に向け押圧する。従って、何れの場合でも、入力側、出力側両ディスク２、４の内側面とパワーローラの周面との当接圧を適正にして、これら各面の当接圧が過大になったり、或はこれら各面の当接部で滑りが発生する事を防止できる。
【００３０】
次に、図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、前述の図９に示した第二の無段変速装置に、本発明を適用したものである。無段変速装置の基本構成は前述の図９に示した、先に考えた無段変速機の場合と同様であり、ローディングカム装置９が一方（図２の左方）の入力側ディスク２を他方（図２の右方）の入力側ディスク２に押圧する力の大きさを、これら入力側ディスク２、２、図示しないパワーローラ、出力側ディスク４、４を介して伝達されるトルクに応じた大きさに調整する部分の構成及び作用は、上述の図１に示した第１例の場合と同様である。そこで、同等部分には図９又は図１と同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３１】
次に、図３〜４は、本発明の実施の形態の第３〜４例を示している。これら第３〜４例の場合には、モード２用クラッチ３２ｂ（図３に示した第３例の場合）又はモード１用クラッチ４１ｂ（図４に示した第４例の場合）に第二の遊星歯車機構４４を付設している。これら第３〜４例の場合には、この第二の遊星歯車機構４４の存在に基づき、上記モード２用クラッチ３２ｂ又はモード１用クラッチ４１ｂを接続した状態で、遊星歯車機構２４、２４ａのキャリア３０の回転速度を、回転伝達軸１５の回転速度よりも遅くしている。この様にキャリア３０の回転速度を遅くする事により、出力軸３９の回転速度を変えている以外の構成及び作用は、前述した第１例又は上述した第２例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３２】
【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、無段変速装置に組み込んだトロイダル型無段変速機を構成する入力側、出力側両ディスクの内側面とパワーローラの周面との当接圧を適正にして、これら各面の当接圧が過大になったり、或はこれら各面の当接部で滑りが発生する事を防止して、耐久性の向上、又は効率の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す略構成図。
【図２】同第２例を示す略構成図。
【図３】同第３例を示す略構成図。
【図４】同第４例を示す略構成図。
【図５】従来から知られているトロイダル型無段変速機を、最大減速時の状態で示す部分切断側面図。
【図６】同じく最大増速時の状態で示す部分切断側面図。
【図７】従来から知られているダブルキャビティ型無段変速機の１例を示す要部断面図。
【図８】本発明に先立って考えた無段変速装置の第１例を示す略構成図。
【図９】同第２例を示す略構成図。
【符号の説明】
１、１ａ 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
７ 変位軸
８ パワーローラ
８ａ 周面
９ ローディングカム装置
１０ カム板
１１ 保持器
１２ ローラ
１３、１４ カム面
１５ 回転伝達軸
１６ スリーブ
１７ 出力歯車
１８ 中間壁
１９ 通孔
２０ 玉軸受
２１ ニードル軸受
２２ ボールスプライン
２３ トロイダル型無段変速機
２４、２４ａ 遊星歯車機構
２５ エンジン
２６ 発進クラッチ
２７ 駆動側スプロケット
２８ 太陽歯車
２９ リング歯車
３０ キャリア
３１ 遊星歯車
３２、３２ａ、３２ｂ モード２用クラッチ
３３ 従動軸
３４ チェン
３５ 従動側スプロケット
３６ 伝達軸
３７ 駆動歯車
３８ 従動歯車
３９ 出力軸
４０ 被駆動部
４１、４１ａ、４１ｂ モード１用クラッチ
４２ 後退用クラッチ
４３ 軸受
４４ 第二の遊星歯車機構
Claims (1)
- 駆動源につながってこの駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車機構とを備え、
上記トロイダル型無段変速機は、上記入力軸と同心に配置された回転伝達軸と、この回転伝達軸の両端部に互いの内側面を対向させた状態で支持された１対の入力側ディスクと、それぞれの内側面を上記各入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記回転伝達軸の中間部に、この回転伝達軸に対して回転自在に、且つ互いに同期した回転を自在に支持した１対の出力側ディスクと、上記各入力側ディスクと上記各出力側ディスクとの間に挟持した複数個のパワーローラと、上記入力軸の回転に伴って上記１対の入力側ディスクのうちの一方の入力側ディスクを他方の入力側ディスクに向け押圧しつつ上記一方の入力側ディスクを回転させるローディングカム装置とを備え、上記各パワーローラの傾斜角度を互いに同期させて変える事により、上記入力軸の回転に基づいて回転する上記各入力側ディスクと上記各出力側ディスクとの間の変速比を変えるものであり、
上記遊星歯車機構は、太陽歯車と、この太陽歯車の周囲に同心に配置したリング歯車と、これら太陽歯車及びリング歯車に隣接して設け、この太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持したキャリアと、このキャリアに回転自在に支持して上記太陽歯車とリング歯車とに噛合した遊星歯車とを備え、上記回転伝達軸の回転を上記太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何れか１個の部材に入力自在とし、上記１対の出力側ディスクの回転を上記太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何れかで上記回転伝達軸の回転が伝達されない他の１個の部材に入力自在とし、上記太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何れかで上記回転伝達軸の回転と出力側ディスクの回転との何れもが伝達されない残り１個の部材を上記出力軸に結合しており、
上記入力軸と回転伝達軸とは同期した回転自在に結合されており、上記１対の入力側ディスクのうち、上記ローディングカム装置側の入力側ディスクは上記回転伝達軸に対し回転自在に支持されて、上記ローディングカム装置を介して上記入力軸の回転に伴って回転自在であり、上記ローディングカム装置から離れた側の入力側ディスクは上記回転伝達軸に、この回転伝達軸と同期した回転自在に結合されている無段変速装置。
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-
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