JP4172889B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、自動車用の自動変速機として利用する。
【０００２】
【従来の技術】
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と同心に配置された出力軸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５（後述する図８参照）の内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸６、６を中心として揺動するトラニオン７、７を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン７、７は、両端部外側面に上記枢軸６、６を、各トラニオン７、７毎に互いに同心に、各トラニオン７、７毎に１対ずつ設けている。これら各枢軸６、６の中心軸は、上記各ディスク２、４の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、４の中心軸の方向に対して直角方向である、捩れの位置に存在する。又、上記各トラニオン７、７の中心部には変位軸８、８の基半部を支持し、上記枢軸６、６を中心として各トラニオン７、７を揺動させる事により、各変位軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン７、７に支持された変位軸８、８の先半部周囲には、それぞれパワーローラ９、９を回転自在に支持している。そして、各パワーローラ９、９を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。
【０００４】
上記入力側、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６を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。又、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１０を設け、このローディングカム装置１０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つつ、回転駆動自在としている。
【０００５】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記ローディングカム装置１０が上記入力側ディスク２を、上記複数のパワーローラ９、９に押圧しつつ回転させる。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９、９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６、６を中心として前記各トラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａ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８、８を傾斜させる。
【０００７】
反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａ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８、８を傾斜させる。各変位軸８、８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。
【０００８】
更に、図７〜８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とは円管状の入力軸１１の周囲に、それぞれ回転自在に支持している。又、この入力軸１１の端部と上記入力側ディスク２との間に、ローディングカム装置１０を設けている。一方、上記出力側ディスク４には、出力歯車１２を結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１２とが同期して回転する様にしている。
【０００９】
１対のトラニオン７、７の両端部に互いに同心に設けた枢軸６、６は１対の支持板１３、１３に、揺動並びに軸方向（図７の表裏方向、図８の左右方向）に亙る変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン７、７の中間部に、変位軸８、８の基半部を支持している。これら各変位軸８、８は、基半部と先半部とを互いに偏心させている。そして、このうちの基半部を上記各トラニオン７、７の中間部に回転自在に支持し、それぞれの先半部に上記各パワーローラ９、９を回転自在に支持している。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸８、８は、上記入力軸１１に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸８、８の基半部と先半部とが偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関して同方向（図８で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１１の配設方向に対して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９、９は、上記入力軸１１の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。
【００１１】
又、上記各パワーローラ９、９の外側面と上記各トラニオン７、７の中間部内側面との間には、これら各パワーローラ９、９の外側面の側から順に、スラスト玉軸受１４、１４とスラストニードル軸受１５、１５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１４は、上記各パワーローラ９、９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９、９の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受１５、１５は、上記各パワーローラ９、９から上記各スラスト玉軸受１４、１４を構成する外輪１６、１６に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記各変位軸８、８の先半部及び上記外輪１６、１６が、これら各変位軸８、８の基半部を中心として揺動する事を許容する。更に、上記各トラニオン７、７は、油圧式のアクチュエータ１７、１７により、前記各枢軸６、６の軸方向に亙る変位自在としている。
【００１２】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１１の回転はローディングカム装置１０を介して入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車１２より取り出される。
【００１３】
入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比を変える場合には、上記各アクチュエータ１７、１７により上記１対のトラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図８の下側のパワーローラ９を同図の右側に、同図の上側のパワーローラ９を同図の左側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａ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７、７が、支持板１３、１３に枢支された枢軸６、６を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図５〜６に示した様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
トロイダル型無段変速機による動力伝達時には、構成各部の弾性変形に基づいて、上記各パワーローラ９、９が上記入力軸１１の軸方向に変位する。そして、これら各パワーローラ９、９を支持した前記各変位軸８、８が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受１４、１４の外輪１６、１６の外側面と上記各トラニオン７、７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１５、１５が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。
【００１５】
上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機の場合には、上記入力軸１１と出力歯車１２との間での動力伝達を２個のパワーローラ９、９により行なっている。従って、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａとの間で伝達される単位面積当たりの力が大きくなり、伝達可能な動力に限界が生じる。この様な事情に鑑みて、トロイダル型無段変速機により伝達可能な動力を大きくすべく、パワーローラ９、９の数を増やす事も、従来から考えられている。
【００１６】
この様な目的でパワーローラ９、９の数を増やす為の構造の第１例として従来から、１組の入力側ディスク２と出力側ディスク４との間に３個のパワーローラ９、９を配置し、この３個のパワーローラ９、９によって動力の伝達を行なう事が、例えば特開平３−７４６６７号公報に記載されている様に、従来から知られている。この公報に記載された構造の場合には、図９に示す様に、固定のフレーム１８の円周方向等間隔の３個所位置に、それぞれが１２０度に折れ曲がった支持片１９、１９の中間部を枢支している。そして、隣り合う支持片１９、１９同士の間にそれぞれトラニオン７、７を、揺動並びに軸方向に亙る変位自在に支持している。
【００１７】
上記各トラニオン７、７は、それぞれ油圧式のアクチュエータ１７、１７により、それぞれの両端部に互いに同心に設けた枢軸６の軸方向に亙る変位自在としている。上記各アクチュエータ１７、１７を構成する各油圧シリンダ２０、２０は、制御弁２１を介して、油圧源であるポンプ２２の吐出口に通じている。この制御弁２１は、それぞれが軸方向（図９の左右方向）に亙って変位自在なスリーブ２３とスプール２４とを備える。
【００１８】
それぞれが上記各トラニオン７、７に、変位軸８、８により枢支されたパワーローラ９、９の傾斜角度を変える場合には、制御モータ２５により上記スリーブ２３を軸方向（図９の左右方向）に変位させる。この結果、上記ポンプ２２から吐出された圧油が、油圧配管を通じて上記各油圧シリンダ２０、２０に送り込まれる。そして、これら各油圧シリンダ２０、２０に嵌装された、上記各トラニオン７、７を枢軸の軸方向に亙り変位させる為の駆動ピストン２６、２６が、入力側ディスク２及び出力側ディスク４（図５〜７参照）の回転方向に関して同方向に変位する。又、上記各駆動ピストン２６、２６の変位に伴って上記各油圧シリンダ２０、２０から押し出された作動油は、やはり上記制御弁２１を含む油圧配管（一部図示せず）を通じて、油溜２７に戻される。
【００１９】
一方、上記圧油の送り込みに伴う駆動ピストン２６の変位は、カム２８、リンク２９を介して上記スプール２４に伝達され、このスプール２４を軸方向に変位させる。この結果、上記駆動ピストン２６が所定量変位した状態で、上記制御弁２１の流路が閉じられ、上記各油圧シリンダ２０、２０への圧油の給排が停止される。従って、上記各トラニオン７、７の軸方向に亙る変位量は、上記制御モータ２５によるスリーブ２３の変位量に応じただけのものとなる。
【００２０】
又、特開平４−６９４３９号公報には、トロイダル型無段変速機により伝達可能な動力を大きくすべく、パワーローラ９、９の数を増やす為の構造の第２例として、入力側ディスクと出力側ディスクとを２対設けた構造が記載されている。この第２例の構造では、図１０に示す様に、ケーシング５ａの内側に入力軸１１を、回転のみ自在に支持している。この入力軸１１は、クラッチの出力軸等に結合される前半部１１ａと、この前半部１１ａに対し若干の回転を自在とされた後半部１１ｂとから成る。このうちの前半部１１ａは、トロイダル型無段変速機の前段部に設ける、トルクコンバータ等の発進クラッチの出力軸として機能する。又、後半部１１ｂが、トロイダル型無段変速機自身の入力軸として機能する。そして、このうちの後半部１１ｂの軸方向（図１０の左右方向）両端部に１対の入力側ディスク２、２を、それぞれの内側面２ａ、２ａ同士を互いに対向させた状態で、ボールスプライン３０、３０を介して支持している。
【００２１】
上記後半部１１ｂの中間部周囲に回転自在に支承したスリーブ３１の両端部には１対の出力側ディスク４、４を、それぞれの内側面４ａ、４ａと上記各入力側ディスク２、２の内側面２ａ、２ａとを対向させた状態で支持している。又、複数のトラニオンに変位軸を介して回転自在に支持された複数のパワーローラ９、９を、上記各内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。又、上記ケーシング５ａの内側で上記前半部１１ａと反対側部分には出力軸３２を、上記入力軸１１の後半部１１ｂと同心に、且つこの後半部１１ｂとは独立して回転自在に支持している。そして、上記両出力側ディスク４、４の回転を、上記出力軸３２に伝達自在としている。
【００２２】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の運転時には、上記前半部１１ａの回転を、この前半部１１ａの後端部に固設した駆動腕３３、３３とローディングカム装置１０を構成するカム板３５の背面に設けた係合突起３４、３４とを介して、このカム板３５に伝達し、このローディングカム装置１０を介して、上記後半部１１ｂを回転駆動する。そして、この後半部１１ｂの回転に伴って、上記１対の入力側ディスク２、２が同時に回転する。そして、この回転が１対の出力側ディスク４、４に同時に伝達されて、上記出力軸３２により取り出される。この際、回転力の伝達が互いに並列な２系統に分けて、合計４個のパワーローラ９、９により行なわれるので、大きな動力（トルク）を伝達自在となる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な従来構造の場合、トロイダル型無段変速機の入力部の構造に起因して、小型化並びに動力の伝達ロスの低減が難しい。即ち、発進クラッチ等、トロイダル型無段変速機の前段に設ける動力伝達ユニットの出力部材とトロイダル型無段変速機の入力部とを、図１０に示す様に、出力部材である前半部１１ａ側に設けた駆動腕３３、３３と入力部側に設けた係合突起３４、３４との係合により結合していた。この為、この結合部の軸方向寸法（図１０の左右方向寸法）が嵩み、小型化を図りにくくなる。
【００２４】
又、入力部をローディングカム装置１０のカム板３５としている為、上記前半部１１ａの回転が入力側ディスク２に伝わる過程で、この入力側ディスク２が、入力軸１１の後半部１１ｂに対し軸方向に変位する。この様な変位に伴う摩擦力が、上記ローディングカム装置１０が発生する押し付け力を消費し、その分、各出力側ディスク４、４に対する上記各入力側ディスク２、２の押圧力が小さくなる。そして、この押圧力が過度に小さくなると、これら各ディスク２、４の内側面２ａ、４ａと各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａとの当接部（トラクション部）で滑りが発生して動力の伝達効率が低下する。更に著しい場合には、このトラクション部で著しい滑りが発生して動力の伝達を行なえない、所謂グロススリップの状態となる可能性もある。著しい滑りの発生は、上記ローディングカム装置１０を構成するカム板３５のカム面の傾斜角度を工夫する事で或る程度解決はできるが、動力の伝達効率を多少なりとも低下させる事は避けられない。
本発明のトロイダル型無段変速機は、上述の様な不都合を何れも解消し、小型化並びに動力の伝達ロスの低減を図れる構造を実現するものである。
【００２５】
【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、前進と後退とを切り換える為の前後進切り換えユニットと、入力部と出力部との間の変速比を連続的に変化させるトロイダル型無段変速ユニットと、このトロイダル型無段変速ユニットの出力部に設けて、このトロイダル型無段変速ユニットの出力を駆動輪に伝達する為の駆動軸とを備える。
このうちの前後進切り換えユニットは、駆動用エンジンの出力部と上記トロイダル型無段変速ユニットの入力部との間に、動力の伝達方向に関して直列に設けられている。
又、このトロイダル型無段変速ユニットは、入力軸と、それぞれが断面円弧状の凹面である内側面同士を対向させた状態でこの入力軸の両端部に、互いに同心に且つ互いに同期した回転自在に支持された第一、第二両入力側ディスクと、断面円弧状の凹面であるそれぞれの内側面を第一入力側ディスク又は第二入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記入力軸の中間部周囲に、これら第一、第二両入力側ディスクと同心に、且つこれら第一、第二両入力側ディスクとは独立した回転自在に支持された第一、第二両出力側ディスクと、このうちの第一入力側ディスクと第一出力側ディスクとの間部分で、これら各ディスクの中心軸に対し捻れの位置に存在する、４本以上で偶数本の第一枢軸と、これら各第一枢軸を中心として揺動する複数の第一トラニオンと、これら各第一トラニオンの内側面から突出した第一変位軸と、これら各第一変位軸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第一出力側ディスクの内側面との間に挟持された、それぞれの周面を球状凸面とした複数個の第一パワーローラと、上記第二入力側ディスクと第二出力側ディスクとの間部分で、これら各ディスクの中心軸に対し捻れの位置に存在する、４本以上で偶数本の第二枢軸と、これら各第二枢軸を中心として揺動する複数の第二トラニオンと、これら各第二トラニオンの内側面から突出した第二変位軸と、これら各第二変位軸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第二出力側ディスクの内側面との間に挟持された、それぞれの周面を球状凸面とした複数個の第二パワーローラと、上記第一、第二両入力側ディスク及び上記第一、第二両出力側ディスクと上記第一、第二各パワーローラとを挟んで、上記前後進切り換えユニットと反対側に設けられ、これら各ディスクの内側面とこれら各パワーローラの周面との当接圧を高めるべく、これら各ディスクを上記前後進切り換え用ユニットに向けて押圧する、油圧式のローディング装置とを備える。
又、上記駆動軸を上記第一、第二各出力側ディスクにより回転駆動自在とすると共に、上記前後進切り換えユニットを構成する遊星歯車機構のうち、この前後進切り換えユニットの出力を上記入力軸に伝達するキャリアと、上記第一入力側ディスクとを、上記入力軸の一端部に、互いに同期した回転を自在に結合支持している。
この為に、上記キャリアの基部を上記入力軸の一端部に、スプライン係合すると共にこの入力軸の一端側への軸方向移動を阻止した状態で外嵌支持し、上記第一入力側ディスクを上記キャリアの基部に、スプライン係合すると共に上記入力軸の一端側への軸方向移動を阻止した状態で外嵌支持している。
【００２６】
【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の運転時には、このトロイダル型無段変速機の前段側に設けた前後進切り換えユニットを構成する、遊星歯車機構のキャリアにより、入力軸と第一入力側ディスクとが、軸方向に変位する事なく回転駆動される。この際、上記キャリアからこれら入力軸及び第一入力側ディスクに伝えられる動力にロスが生じる事はない。又、これらキャリアと入力軸及び第一入力側ディスクとの接続部の為に、特に軸方向に亙る寸法が嵩む事がなく、トロイダル型無段変速機を組み込んだ自動変速装置全体としての小型・軽量化を図れる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１〜４は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、図示の例は、本発明のトロイダル型無段変速機３６を、乗用車用としては大型で大きなトルクを発生するエンジンを組み込んだ四輪駆動車用の自動変速装置の変速ユニットとして利用した状態を示している。この為、上記トロイダル型無段変速機３６を構成する第一入力側ディスク３７と第一出力側ディスク３８との間に３個の第一パワーローラ３９、３９を、第二入力側ディスク４０と第二出力側ディスク４１との間に３個の第二パワーローラ４２を、それぞれ設けて、合計６個のパワーローラ３９、４２により、動力の伝達を行なう様に構成している。
【００２８】
動力の伝達方向に関して最も前段部には、発進クラッチであるトルクコンバータ４３を設け、このトルクコンバータ４３の出力部に、上記トロイダル型無段変速機３６を構成する入力軸１１の前半部１１ａを組み込んでいる。図示しない走行用エンジンの回転に伴ってこの前半部１１ａは、上記トルクコンバータ４３により回転駆動される。そして、この前半部１１ａの後端部に上記入力軸１１の後半部１１ｂを、１対のラジアルニードル軸受４４ａ、４４ｂを介して、互いに同心に且つ相対回転自在に支持している。
【００２９】
そして、上記前半部１１ａと後半部１１ｂとの間に、前進と後退とを切り換える為の前後進切り換えユニット４５を、動力の伝達方向に関して直列に設けている。遊星歯車機構である、この前後進切り換えユニット４５を構成する為に、上記前半部１１ａの後端部外周面には、太陽歯車４６を固定している。又、上記後半部１１ｂの前端部には、キャリア４７を結合固定している。即ち、このキャリア４７の基部に設けた円筒部４８を上記後半部１１ｂにスプライン係合させると共に、この円筒部４８の前端面（図１の左端面）を、上記後半部１１ｂの前端部外周面に形成した鍔部４９に突き当てている。又、上記円筒部４８には、前記第一入力側ディスク３７を結合固定している。即ち、この第一入力側ディスク３７を上記円筒部４８の後半部にスプライン係合させると共に、この第一入力側ディスク３７の前側面（図１の左側面）を上記キャリア４７の後側面（図１の右側面）に突き当てている。従って、これら第一入力側ディスク３７及びキャリア４７は上記入力軸１１の後半部１１ｂに対して、互いに同期した回転を自在に、且つ、この後半部１１ｂに対する前方への変位不能に結合固定されている。
【００３０】
又、上記キャリア４７に設けた複数本の遊星軸５０、５０に回転自在に支持した遊星歯車組５１、５１を、上記太陽歯車４６と噛合させている。又、上記キャリア４７の外周縁部にリング歯車５２を、回転自在に支持し、このリング歯車５２と上記各遊星歯車組５１、５１とを噛合させている。尚、これら各遊星歯車組５１、５１はそれぞれ、互いに噛合した１対の遊星歯車から成り、一方の遊星歯車を上記太陽歯車４６に、他方の遊星歯車を上記リング歯車５２に、それぞれ噛合させている。更に、上記前半部１１ａと上記キャリア４７との間には、湿式多板クラッチである前進用クラッチ５３を、図示しないケーシング内に固定するフレーム５４と上記リング歯車５２との間には後退用クラッチ５５を、それぞれ設けている。
【００３１】
上述の様な前後進切り換えユニット４５は、前進時には上記前進用クラッチ５３を繋ぎ、上記後退用クラッチ５５の接続を断つ。この状態では、上記前半部１１ａと後半部１１ｂとが、上記前進用クラッチ５３と上記各遊星軸５０、５０と上記キャリア４７とを介して結合され、上記後半部１１ｂが、前記第一入力側ディスク３７と共に、上記前半部１１ａと同速で同方向に回転する。この際、上記後半部１１ｂ、キャリア４７、第一入力側ディスク３７は、何れも同期して回転するのみで、軸方向に変位する事はない。これに対して後退時には、上記後退用クラッチ５５を繋ぎ、上記前進用クラッチ５３の接続を断つ。この状態では、上記後半部１１ｂが上記前半部１１ａよりも低速で反対方向に回転する。この場合も、上記後半部１１ｂ、キャリア４７、第一入力側ディスク３７は、何れも同期して回転するのみで、軸方向に変位する事はない。尚、遊星歯車機構を使用した前後進切り換えユニットの構造及び作用は、従来から周知であり、又、構造自体図示のものに限らず、遊星歯車機構の他にも種々の構造が存在する為、詳しい説明は省略する。
【００３２】
動力の伝達方向に関して、上述の様な前後進切り換えユニット４５の後側には、この前後進切り換えユニット４５の出力部につながる入力部と、前輪用駆動軸６９及び後輪用駆動軸７４につながる出力部との間の変速比を連続的に変化させる、トロイダル型無段変速機３６を設けている。このトロイダル型無段変速機３６は、上記後半部１１ｂの周囲に設けている。この為に、この後半部１１ｂの前後両端部近傍には、前記第一、第二両入力側ディスク３７、４０を、それぞれが断面円弧状の凹面である内側面２ａ、２ａ同士を対向させた状態で、互いに同心に且つ互いに同期した回転自在に支持している。前側（図１の左側）に設けた第一入力側ディスク３７の支持構造は上述した通りである。一方、後側（図１の右側）に設けた第二入力側ディスク４０は、上記後半部１１ｂの後端部に、ボールスプライン３０を介して支持している。そして、油圧式のローディング装置５６により、上記第二入力側ディスク４０を上記第一入力側ディスク３７に向け、押圧自在としている。
【００３３】
図示の場合に、上記ローディング装置５６は、小径で大きな押圧力を発生させるべく、１対の油圧シリンダシリンダ５７ａ、５７ｂ及び油圧ピストン５８ａ、５８ｂを、軸方向に亙り互いに直列に、力の伝達方向に関して互いに並列に、それぞれ設けている。即ち、押圧力の発生時には、１対の油圧室５９ａ、５９ｂ内に圧油を導入する。すると、一方（図１の右方）の油圧室５９ａへの油圧導入に伴って上記第二入力側ディスク４０が、シリンダ筒６０を介して上記第一入力側ディスク３７に向け押圧される。同時に、他方（図１の左方）の油圧室５９ｂへの油圧導入に伴って上記第二入力側ディスク４０が、直接上記第一入力側ディスク３７に向け押圧される。上記両油圧室５９ａ、５９ｂ内への圧油導入に伴う力は、足し合わされた状態で上記第二入力側ディスク４０に加わる。従って上記ローディング装置５６は、小径で大きな押圧力を発生する。尚、上記他方の油圧室５９ｂ内には、皿板ばね等の予圧ばね６１を設けて、上記両油圧室５９ａ、５９ｂ内に油圧を導入していない状態でも、前記各ディスク３７、３８、４０、４１の内側面２ａ、４ａと前記各パワーローラ３９、４２の周面９ａ、９ａとの当接部の面圧を、最低限確保できる様にしている。
【００３４】
又、前記後半部１１ｂの中間部周囲には支持筒６２を、この後半部１１ｂと同心に設けている。この支持筒６２は、後述する支持環６３、６３にそれぞれの外径側端部を支持固定したステー６４、６４の内径側端部により、その両端部を支持固定されている。上記後半部１１ｂの中間部外周面と上記支持筒６２の両端部内周面との間には、それぞれラジアルニードル軸受６５、６５を設けて、上記後半部１１ｂを上記支持筒６２の内側に、回転及び軸方向に亙る変位自在に支持している。
【００３５】
これに対して、上記支持筒６２の周囲には、前記第一、第二両出力側ディスク３８、４１を、それぞれラジアルニードル軸受６６、６６により、回転及び軸方向に亙る変位自在に支持している。又、上記第一、第二両出力側ディスク３８、４１の互いに対向する端面同士の間には、スラストニードル軸受６７を設けて、これら両出力側ディスク３８、４１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３８、４１同士の相対回転を自在としている。
【００３６】
又、上記第一出力側ディスク３８の外側面側には第一出力歯車６８を固定し、この第一出力歯車６８と前記前輪用駆動軸６９とを、前輪用従動歯車７１を介して結合し、上記第一出力側ディスク３８によりこの前輪用駆動軸６９を回転駆動自在としている。又、この前輪用駆動軸６９の回転を、前輪用デファレンシャルギヤ７２を介して、図示しない前輪に伝達自在としている。
【００３７】
一方、上記第二出力側ディスク４１の外側面側には第二出力歯車７３を固定し、この第二出力歯車７３と前記後輪用駆動軸７４とを、後輪用従動歯車７５を介して結合し、上記第二出力側ディスク４１により上記後輪用駆動軸７４を回転駆動自在としている。又、この後輪用駆動軸７４の回転を、図示しない後輪用デファレンシャルギヤを介して、やはり図示しない後輪に伝達自在としている。上記前輪用駆動軸６９の中心軸と上記後輪用駆動軸７４の中心軸とは互いに不一致にしている。そして、これら両駆動軸６９、７４の配置を、スペース効率を考慮して、最適に選択できる様にしている。
【００３８】
又、前記第一入力側ディスク３７の内側面２ａと上記第一出力側ディスク３８の内側面４ａとの間には前記３個の第一パワーローラ３９、３９を、前記第二入力側ディスク４０の内側面２ａと上記第二出力側ディスク４１の内側面４ａとの間には前記３個の第二パワーローラ４２を、それぞれ挟持している。これら第一、第二各パワーローラ３９、４２は、それぞれ第一、第二各トラニオン７６、７７の内側面に回転自在に支持している。これら第一、第二各トラニオン７６、７７は、それぞれの両端部に互いに同心に設けた、上記各ディスク３７、３８、４０、４１の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク３７、３８、４０、４１の中心軸の方向に対して直角方向若しくは直角方向に近い方向となる捻れの位置に存在する第一、第二各枢軸７８（第二枢軸は図示せず）を中心に揺動する。又、上記第一、第二各トラニオン７６、７７は、それぞれ第一、第二各揺動フレーム７９、８０の両端部に、ラジアルニードル軸受８９、８９により、揺動変位自在に支持している。
【００３９】
そして、上記第一、第二各揺動フレーム７９、８０の中間部を前記支持環６３、６３に、上記各ディスク３７、３８、４０、４１の中心軸に対し平行な支持軸８１、８１を中心とする揺動変位自在に支持している。更に、上記第一、第二各揺動フレーム７９、８０を、これら各揺動フレーム７９、８０の両端部と上記各支持環６３、６３との間に設けた油圧シリンダ８２ａ、８２ｂにより、揺動変位自在としている。又、これら各油圧シリンダ８２ａ、８２ｂへの圧油の給排を制御する為の制御弁２１ａは、上記各支持環６３、６３に支持している。上記各油圧シリンダ８２ａ、８２ｂへの圧油の給排により上記各揺動フレーム７９、８０が揺動変位すると、これら各揺動フレーム７９、８０に支持したトラニオン７６、７７の外側面に設けたカム面８３が、上記制御弁２１ａの付属のプランジャ８４を介してこの制御弁２１ａのスプール２４ａを変位させ、上記制御弁２１ａの切り換えを行なう。
【００４０】
このスプール２４ａと共にこの制御弁２１ａを構成するスリーブ２３ａは、変速時には所望の変速比を実現できる様に、制御モータ２５ａにより、所定位置に変位させておく。この様な制御弁２１ａ及び制御モータ２５ａは、前記第一入力側ディスク３７及び第一出力側ディスク３８を含んで構成する第一キャビティ８５側に１個、前記第二入力側ディスク４０及び第二出力側ディスク４１を含んで構成する第二キャビティ８６側に１個、トロイダル型無段変速機３６全体で２個設けている。そして、第一キャビティ８５側の制御モータ２５ａによりこの第一キャビティ８５側の制御弁２１ａを、第二キャビティ８６側の制御モータ２５ａによりこの第二キャビティ８６側の制御弁２１ａを、マイクロコンピュータを内蔵した図示しない制御器からの指令信号に基づき、互いに同期して（直進状態の場合）、或は互いに独立して（旋回状態の場合）制御する。
【００４１】
変速時には、上記各揺動フレーム７９、８０毎に２対ずつ（各揺動フレーム毎に４個ずつ、トロイダル型無段変速機ユニット全体として合計２４個）設けた油圧シリンダ８２ａ、８２ｂのうちの、上記各揺動フレーム７９、８０の長さ方向一端側に設けた一方の油圧シリンダ８２ａ（８２ｂ）を伸長させると共に他方の油圧シリンダ８２ｂ（８２ａ）を収縮させて、上記各揺動フレーム７９、８０を所定方向に所定量だけ揺動変位させる。即ち、上記各揺動フレーム７９、８０は、それぞれ間隔をあけて互いに平行に配置した１対ずつの支持環６３、６３同士の間に掛け渡した上記各支持軸８１、８１に、揺動変位自在に支持している。上記各油圧シリンダ８２ａ、８２ｂは、それぞれ上記各支持環６３、６３の一部で上記各揺動フレーム７９、８０の両端部に整合する位置に設けている。そして、上記各油圧シリンダ８２ａ、８２ｂに嵌装したピストン８７ａ、８７ｂと、上記各揺動フレーム７９、８０の両端部に固定したロッド８８ａ、８８ｂを係合させている。
【００４２】
この様に構成する為、変速時には、上記各油圧シリンダ８２ａ、８２ｂへの圧油の給排に基づき、上記第一、第二各揺動フレーム７９、８０が、所定方向に所定量だけ揺動変位する。この結果、これら各揺動フレーム７９、８０に支持された上記第一、第二各トラニオン７６、７７が、ほぼ上記第一、第二枢軸７８の軸方向に変位（実際には、上記各支持軸８１、８１を中心とする円弧運動）する。そして、前述の図７〜８に示した従来構造の場合と同様に、前記各パワーローラ３９、４２の周面９ａ、９ａと上記各ディスク３７、３８、４０、４１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第一、第二各トラニオン７６、７７が、上記第一、第二各揺動フレーム７９、８０に枢支された第一、第二各枢軸７８を中心として、互いに逆方向に揺動し、前述の図５〜６に示した様に、上記第一、第二各パワーローラ３９、４２の周面９ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化して、第一、第二各入力側ディスク３７、４０と第一、第二各出力側ディスク３８、４１との間の回転速度比が変化する。
【００４３】
尚、図示の例では、上記第一、第二各トラニオン７６、７７に対して上記第一、第二各パワーローラ３９、４２を支持する為の変位軸８ａ、８ａを、基半部と先半部とを特に偏心させない、直線状のものを使用している。代わりに、上記各変位軸８ａ、８ａの先端部を、スラスト玉軸受１４ａ、１４ａを構成する外輪１６ａ、１６ａの中心から外れた位置に内嵌させている。又、上記第一、第二各パワーローラ３９、４２は、貫通孔を持たない丸鉢状に形成し、上記スラスト玉軸受１４ａ、１４ａに接触角を持たせる（アンギュラコンタクトとする）事で、上記スラスト玉軸受１４ａ、１４ａに加わるスラスト荷重の他、ラジアル荷重も支承自在としている。この様な構造によっても、上記第一、第二各パワーローラ３９、４２を所定位置に回転自在に、且つ上記各ディスク３７、３８、４０、４１の軸方向に亙る若干の変位自在に支持できる。尚、上記第一、第二各パワーローラ３９、４２を支持する部分の構造は、本発明の要旨ではない。この部分の構造は、図示の例に限らず、前述の図７〜１０に示した従来構造と同様に構成しても良い。
【００４４】
上述の様に構成する本発明の四輪駆動車用トロイダル型無段変速装置の運転時には、前記入力軸１１の後半部１１ｂと共に互いに同期して回転する第一、第二両入力側ディスク３７、４０のうち、第一入力側ディスク３７から上記各第一パワーローラ３９、３９を介して前記第一出力側ディスク３８に伝わった動力により、前記前輪用駆動軸６９を回転駆動する。又、第二入力側ディスク４０から上記各第二パワーローラ４２を介して前記第二出力側ディスク４１に伝わった動力により、後輪用駆動軸７４を回転駆動する。
【００４５】
上記第一、第二両入力側ディスク３７、４０と上記第一、第二両出力側ディスク３８、４１との間の伝達効率を確保すべく、これら各ディスク３７、３８、４０、４１の内側面２ａ、４ａと上記第一、第二各パワーローラ３９、４２の周面９ａ、９ａとの当接部の面圧は、前記油圧式のローディング装置５６を構成する各油圧室５９ａ、５９ｂに導入する油圧を変える事により、容易に調整できる。フルタイム４ＷＤ車用の変速装置の場合、走行条件により、前輪に分配するトルクと後輪に分配するトルクとが異なる場合が生じるが、本発明の場合には、上記面圧の調整を上記油圧式のローディング装置５６により行なう為、条件に応じて最適の面圧の付与を行なえる。
【００４６】
自動車が直進状態で、前輪の回転速度と後輪の回転速度とを一致させるべく、上記前輪用駆動軸６９の回転速度と上記後輪用駆動軸７４の回転速度とを一致させる際には、前記各油圧シリンダ８２ａ、８２ｂへの圧油の給排に基づく、前記支持軸８１、８１を中心とする前記第一、第二各揺動フレーム７９、８０の揺動角度、並びにこれら各揺動フレーム７９、８０に支持した、前記第一、第二各枢軸７８を中心とする第一、第二各トラニオン７６、７７の傾斜角度を一致させる。そして、上記第一入力側ディスク３７と上記第一出力側ディスク３８との間の変速比と、上記第二入力側ディスク４０と上記第二出力側ディスク４１との間の変速比とを一致させる。
【００４７】
これに対して、自動車が旋回状態で、上記前輪の回転速度に比べて上記後輪の回転速度を遅くすべく、上記前輪用駆動軸６９の回転速度に比べて上記後輪用駆動軸７４の回転速度を遅くする際には、上記各第一トラニオン７６、７６の傾斜角度と、上記各第二トラニオン７７の傾斜角度を異ならせる。具体的には、上記第一入力側ディスク３７と上記第一出力側ディスク３８との間の減速比に比べて、上記第二入力側ディスク４０と上記第二出力側ディスク４１との間の減速比を大きくする。この結果、センターデフを設けなくても、前輪及び後輪と路面との間に過大な滑りを発生する事なく、自動車の運行を安定して行なわせる事ができる。
【００４８】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機３６の運転時には、このトロイダル型無段変速機３６の前段側に設けた、動力伝達ユニットである前後進切り換えユニット４５の出力部材として機能する、前記入力軸１１の前半部１１ａにより、この入力軸１１の後半部１１ｂと第一入力側ディスク３７とが、軸方向に変位する事なく回転駆動される。この為、上記前半部１１ａの動力が上記後半部１１ｂ及び第一入力側ディスク３７に、損失なく伝達される。前記各ディスク３７、３８、４０、４１の内側面２ａ、４ａと前記各パワーローラ３９、４２の周面９ａ、９ａとの当接部の面圧は、前記油圧式のローディング装置５６により適正に調整されるので、この当接部に過大な滑りが生じる事はなく、十分な伝達効率を確保できる。又、上記前半部１１ａと後半部１１ｂ及び第一入力側ディスク３７との接続部の為に、特に軸方向に亙る寸法が嵩む事がなく、上記トロイダル型無段変速機３６を組み込んだ自動変速装置全体としての小型・軽量化を図れる。
【００４９】
尚、図示の例は、本発明のトロイダル型無段変速機を、大型で大きなトルクを発生するエンジンを組み込んだ四輪駆動車用の自動変速装置用の変速ユニットとして組み込んだ場合に就いて説明した。但し、本発明のトロイダル型無段変速機は、四輪駆動車用に限らず、一般的な二輪駆動車の為の自動変速装置用の変速ユニットとしても使用できる。この場合には、１対の出力側ディスクを互いに同期した回転を自在に結合し、これら両出力側ディスクから１本の出力軸に出力を取り出す。又、あまり大きなトルクを発生しない、小型の自動車の為の自動変速装置用の変速ユニットとして使用する場合には、前述した図５〜８に示した従来構造の様に、入力側ディスク２と出力側ディスク４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として構成する事もできる。更には、入力側ディスク２と出力側ディスク４との間に２個のパワーローラを設けた構造にも、本発明は適用できる。
【００５０】
【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、小型でしかも優れた伝達効率を発揮するトロイダル型無段変速機を実現して、このトロイダル型無段変速機を組み込んだ自動車の動力性能並びに燃費性能の向上に寄与できる。
【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】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】同Ｂ−Ｂ断面図。
【図４】図３とほぼ同じ部分を、第一トラニオンの両端部に設けた第一枢軸の中心軸を含む平面で切断した状態で示す断面図。
【図５】従来から知られたトロイダル型無段変速機の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。
【図６】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図７】従来の具体的構造の１例を示す断面図。
【図８】図７のＣ−Ｃ断面図。
【図９】従来から知られた、伝達可能な動力を大きくする構造の第１例を、一部を切断した状態で示す要部正面図。
【図１０】同第２例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１ 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、５ａ ケーシング
６ 枢軸
７ トラニオン
８、８ａ 変位軸
９ パワーローラ
９ａ 周面
１０ ローディングカム装置
１１ 入力軸
１１ａ 前半部
１１ｂ 後半部
１２ 出力歯車
１３ 支持板
１４、１４ａ スラスト玉軸受
１５ スラストニードル軸受
１６、１６ａ 外輪
１７ アクチュエータ
１８ フレーム
１９ 支持片
２０ 油圧シリンダ
２１、２１ａ 制御弁
２２ ポンプ
２３、２３ａ スリーブ
２４、２４ａ スプール
２５、２５ａ 制御モータ
２６ 駆動ピストン
２７ 油溜
２８ カム
２９ リンク
３０ ボールスプライン
３１ スリーブ
３２ 出力軸
３３ 駆動腕
３４ 係合突起
３５ カム板
３６ トロイダル型無段変速機
３７ 第一入力側ディスク
３８ 第一出力側ディスク
３９ 第一パワーローラ
４０ 第二入力側ディスク
４１ 第二出力側ディスク
４２ 第二パワーローラ
４３ トルクコンバータ
４４ａ、４４ｂ ラジアルニードル軸受
４５ 前後進切り換えユニット
４６ 太陽歯車
４７ キャリア
４８ 円筒部
４９ 鍔部
５０ 遊星軸
５１ 遊星歯車組
５２ リング歯車
５３ 前進用クラッチ
５４ フレーム
５５ 後退用クラッチ
５６ ローディング装置
５７ａ、５７ｂ 油圧シリンダ
５８ａ、５８ｂ 油圧ピストン
５９ａ、５９ｂ 油圧室
６０ シリンダ筒
６１ 予圧ばね
６２ 支持筒
６３ 支持環
６４ ステー
６５ ラジアルニードル軸受
６６ ラジアルニードル軸受
６７ スラストニードル軸受
６８ 第一出力歯車
６９ 前輪用駆動軸
７１ 前輪用従動歯車
７２ 前輪用デファレンシャルギヤ
７３ 第二出力歯車
７４ 後輪用駆動軸
７５ 後輪用従動歯車
７６ 第一トラニオン
７７ 第二トラニオン
７８ 第一枢軸
７９ 第一揺動フレーム
８０ 第二揺動フレーム
８１ 支持軸
８２ａ、８２ｂ 油圧シリンダ
８３ カム面
８４ プランジャ
８５ 第一キャビティ
８６ 第二キャビティ
８７ａ、８７ｂ ピストン
８８ａ、８８ｂ ロット
８９ ラジアルニードル軸受

Claims (1)

1. 前進と後退とを切り換える為の前後進切り換えユニットと、入力部と出力部との間の変速比を連続的に変化させるトロイダル型無段変速ユニットと、このトロイダル型無段変速ユニットの出力部に設けて、このトロイダル型無段変速ユニットの出力を駆動輪に伝達する為の駆動軸とを備え、
   上記前後進切り換えユニットは、駆動用エンジンの出力部と上記トロイダル型無段変速ユニットの入力部との間に、動力の伝達方向に関して直列に設けられており、
   このトロイダル型無段変速ユニットは、入力軸と、それぞれが断面円弧状の凹面である内側面同士を対向させた状態でこの入力軸の両端部に、互いに同心に且つ互いに同期した回転自在に支持された第一、第二両入力側ディスクと、断面円弧状の凹面であるそれぞれの内側面を第一入力側ディスク又は第二入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記入力軸の中間部周囲に、これら第一、第二両入力側ディスクと同心に、且つこれら第一、第二両入力側ディスクとは独立した回転自在に支持された第一、第二両出力側ディスクと、このうちの第一入力側ディスクと第一出力側ディスクとの間部分で、これら各ディスクの中心軸に対し捻れの位置に存在する、４本以上で偶数本の第一枢軸と、これら各第一枢軸を中心として揺動する複数の第一トラニオンと、これら各第一トラニオンの内側面から突出した第一変位軸と、これら各第一変位軸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第一出力側ディスクの内側面との間に挟持された、それぞれの周面を球状凸面とした複数個の第一パワーローラと、上記第二入力側ディスクと第二出力側ディスクとの間部分で、これら各ディスクの中心軸に対し捻れの位置に存在する、４本以上で偶数本の第二枢軸と、これら各第二枢軸を中心として揺動する複数の第二トラニオンと、これら各第二トラニオンの内側面から突出した第二変位軸と、これら各第二変位軸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第二出力側ディスクの内側面との間に挟持された、それぞれの周面を球状凸面とした複数個の第二パワーローラと、上記第一、第二両入力側ディスク及び上記第一、第二両出力側ディスクと上記第一、第二各パワーローラとを挟んで、上記前後進切り換えユニットと反対側に設けられ、これら各ディスクの内側面とこれら各パワーローラの周面との当接圧を高めるべく、これら各ディスクを上記前後進切り換え用ユニットに向けて押圧する、油圧式のローディング装置とを備えたものであり、
   上記駆動軸を上記第一、第二各出力側ディスクにより回転駆動自在とすると共に、
   上記前後進切り換えユニットを構成する遊星歯車機構のうち、この前後進切り換えユニットの出力を上記入力軸に伝達するキャリアと、上記第一入力側ディスクとを、上記入力軸の一端部に、互いに同期した回転を自在に結合支持する為に、上記キャリアの基部を上記入力軸の一端部に、スプライン係合すると共にこの入力軸の一端側への軸方向移動を阻止した状態で外嵌支持しており、上記第一入力側ディスクを上記キャリアの基部に、スプライン係合すると共に上記入力軸の一端側への軸方向移動を阻止した状態で外嵌支持している事を特徴とするトロイダル型無段変速機。

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