JP4204157B2 - 四輪駆動車用トロイダル型無段変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係る四輪駆動車用トロイダル型無段変速装置は、走行時に前後輪共に回転駆動する四輪駆動車の変速機として利用するもので、特に本発明は、トルクが大きな大排気量エンジンを搭載した大型自動車用の変速装置として有効な構造を提供するものである。
【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。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場合には、入力軸１１の回転に伴って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】
更に、図示は省略するが、上述の様な構成及び作用を有するトロイダル型無段変速機を使用した、走行時に常に前輪及び後輪を回転駆動する四輪駆動車、所謂フルタイム４ＷＤ車用の自動変速機として従来から、特許第２６８２０９０号公報に記載されたものが知られている。この公報に記載された四輪駆動車用トロイダル型無段変速装置は、駆動用エンジンの出力部と、上述した図１０に示す様なトロイダル型無段変速ユニットとの間に、前後進切り換えユニットである遊星歯車機構を、動力の伝達方向に関して直列に設けている。そして、１対の出力側ディスクと同期して回転する出力歯車から取り出した出力を、前輪用駆動軸と後輪用駆動軸とに分配する様に構成している。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
特許第２６８２０９０号公報に記載された四輪駆動車用トロイダル型無段変速装置の場合には、旋回時に発生する前輪と後輪との速度差を吸収する為に、前輪用駆動軸と後輪用駆動軸との間にデファレンシャルギヤ（所謂センターデフ）に相当する機構を設ける必要があり、構造が複雑で大型化し、重量が嵩む事が避けられない。
本発明は、この様な事情に鑑み、前述の様な構成及び作用を有するトロイダル型無段変速機を使用して、フルタイム４ＷＤ車用の自動変速機として有用な変速装置を実現するものである。
より具体的には、センターデフを省略可能にし、しかも小型・軽量に構成できる四輪駆動車用トロイダル型無段変速装置の実現を図るものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の四輪駆動車用トロイダル型無段変速装置は、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前側駆動輪に伝達する為の前輪用駆動軸と、このトロイダル型無段変速ユニットの出力を後側駆動輪に伝達する為の後輪用駆動軸とを備える。
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ている。
又、このトロイダル型無段変速ユニットは、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、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の内側面を第一入力側ディスクの内側面に対向させた状態でこれら第一、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出力側ディスクと、断面円弧状の凹面であるその内側面を第二入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記第一出力側ディスクと同心に、且つこの第一出力側ディスク及び上記第一、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二出力側ディスクと、上記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を挟んで、上記前後進切り換えユニットと反対側にのみ設けられ、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る。
このローディング装置は、上記前輪用駆動軸を介して上記前側駆動輪に分配するトルクと上記後輪用駆動軸を介して上記後側駆動輪に分配するトルクとに応じて上記各ディスクの内側面と上記各パワーローラの周面との当接部の面圧の調整を行なうものである。
そして、上記前輪用駆動軸を上記第一出力側ディスクにより回転駆動自在とすると共に、上記後輪用駆動軸を上記第二出力側ディスクにより回転駆動自在としている。
【００２６】
【作用】
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、互いに同期して回転する第一、第二両入力側ディスクのうち、第一入力側ディスクから各第一パワーローラを介して第一出力側ディスクに伝わった動力により、前輪用駆動軸を回転駆動する。又、第二入力側ディスクから各第二パワーローラを介して第二出力側ディスクに伝わった動力により、後輪用駆動軸を回転駆動する。上記第一、第二両入力側ディスクと上記第一、第二両出力側ディスクとの間の伝達効率を確保すべく、これら各ディスクの内側面と各パワーローラの周面との当接部の面圧を調整するのは、前輪用駆動軸を介して前側駆動輪に分配するトルクと後輪用駆動軸を介して後側駆動輪に分配するトルクとに応じて、ローディング装置に導入する油圧を変える事により行なう。
【００２７】
自動車が直進状態で、前輪用駆動軸の回転速度と後輪用駆動軸の回転速度とを一致させる際には、第一、第二両トラニオンの傾斜角度を一致させ、第一入力側ディスクと第一出力側ディスクとの間の変速比と、第二入力側ディスクと第二出力側ディスクとの間の変速比とを一致させる。
これに対して、自動車が旋回状態で、前輪用駆動軸の回転速度と後輪用駆動軸の回転速度とを異ならせる際には、第一、第二両トラニオンの傾斜角度を異ならせて、第一入力側ディスクと第一出力側ディスクとの間の変速比と、第二入力側ディスクと第二出力側ディスクとの間の変速比とを、互いに異ならせる。
【００２８】
【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、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トロイダル型無段変速装置として構成する為、第一入力側ディスク３３と第一出力側ディスク３４との間に３個の第一パワーローラ３５、３５を、第二入力側ディスク３６と第二出力側ディスク３７との間に３個の第二パワーローラ３８を、それぞれ設けて、合計６個のパワーローラ３５、３８により、動力の伝達を行なう様に構成している。
以下、構成各部の構造に就いて、具体的に説明する。
【００２９】
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３９を設け、このトルクコンバータ３９の出力部に、トロイダル型無段変速ユニット４０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３９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４１ａ、４１ｂ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。
【００３０】
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４２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４２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４３を固定している。又、上記後半部１１ｂの前端部にはキャリア４４をスプライン係合により支持し、このキャリア４４に設けた複数本の遊星軸４５、４５に回転自在に支持した遊星歯車組４６、４６を、上記太陽歯車４３と噛合させている。又、上記キャリア４４の外周縁部にリング歯車４７を、回転自在に支持し、このリング歯車４７と上記各遊星歯車組４６、４６とを噛合させている。尚、これら各遊星歯車組４６、４６はそれぞれ、互いに噛合した１対の遊星歯車から成り、それぞれ一方の遊星歯車を上記太陽歯車４３に、他方の遊星歯車を上記リング歯車４７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４４との間には、湿式多板クラッチである前進用クラッチ４８を、図示しないケーシング内に固定するフレーム５０と上記リング歯車４７との間には後退用クラッチ４９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は、前進時には上記前進用クラッチ４８を繋ぎ、上記後退用クラッチ４９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４８と上記各遊星軸４５、４５と上記キャリア４４とを介して結合され、上記後半部１１ｂが上記前半部１１ａと同速で同方向に回転する。これに対して後退時には、上記後退用クラッチ４９を繋ぎ、上記前進用クラッチ４８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。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４２の後側には、この前後進切り換えユニット４２の出力部につながる入力部と、前輪用駆動軸５１及び後輪用駆動軸５２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ユニット４０を設けている。このトロイダル型無段変速ユニット４０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、第一、第二両入力側ディスク３３、３６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。この為に図示の例では、前側（図１の左側）に設けた第一入力側ディスク３３を、前記キャリア４４の基端部にスプライン係合させると共に、前側への移動を阻止している。これに対して、後側（図１の右側）に設けた第二入力側ディスク３６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５３により、上記第二入力側ディスク３６を上記第一入力側ディスク３３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５３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５４ａ、５４ｂ及び油圧ピストン５５ａ、５５ｂ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５６ａ、５６ｂ内に圧油を導入する。すると、一方（図１の右方）の油圧室５６ａへの油圧導入に伴って上記第二入力側ディスク３６が、シリンダ筒５７を介して上記第一入力側ディスク３３に向け押圧される。同時に、他方（図１の左方）の油圧室５６ｂへの油圧導入に伴って上記第二入力側ディスク３６が、直接上記第一入力側ディスク３３に向け押圧される。上記両油圧室５６ａ、５６ｂ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３６に加わる。従って上記ローディング装置５３は、小径で大きな押圧力を発生する。尚、上記他方の油圧室５６ｂ内には、皿板ばね等の予圧ばね５８を設けて、上記両油圧室５６ａ、５６ｂ内に油圧を導入していない状態でも、前記各ディスク３３、３４、３６、３７の内側面２ａ、４ａと前記各パワーローラ３５、３８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５９を、この後半部１１ｂと同心に設けている。この支持筒５９は、後述する支持環６０、６０にそれぞれの外径側端部を支持固定したステー６１、６１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５９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６２、６２を設けて、上記後半部１１ｂを上記支持筒５９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５９の周囲には、前記第一、第二両出力側ディスク３４、３７を、それぞれラジアルニードル軸受６３、６３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３４、３７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６４を設けて、これら両出力側ディスク３４、３７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３４、３７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３４の外側面側には第一出力歯車６５を固定し、この第一出力歯車６５と前記前輪用駆動軸５１とを、前輪用従動歯車６７を介して結合し、上記第一出力側ディスク３４により上記前輪用駆動軸５１を回転駆動自在としている。又、この前輪用駆動軸５１の回転を、前輪用デファレンシャルギヤ６８を介して、図示しない前側駆動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３７の外側面側には第二出力歯車６９を固定し、この第二出力歯車６９と前記後輪用駆動軸５２とを、後輪用従動歯車７０を介して結合し、上記第二出力側ディスク３７により上記後輪用駆動軸５２を回転駆動自在としている。又、この後輪用駆動軸５２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側駆動輪に伝達自在としている。上記前輪用駆動軸５１の中心軸と上記後輪用駆動軸５２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５１、５２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３３の内側面２ａと上記第一出力側ディスク３４の内側面４ａとの間には前記３個の第一パワーローラ３５、３５を、前記第二入力側ディスク３６の内側面２ａと上記第二出力側ディスク３７の内側面４ａとの間には前記３個の第二パワーローラ３８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３５、３８は、それぞれ第一、第二各トラニオン７１、７２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７１、７２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３３、３４、３６、３７の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク３３、３４、３６、３７の中心軸の方向に対して直角方向若しくは直角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７３（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７１、７２は、それぞれ第一、第二各揺動フレーム７４、７５の両端部に、ラジアルニードル軸受７６、７６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７４、７５の中間部を前記支持環６０、６０に、各ディスク３３、３４、３６、３７の中心軸に対し平行な支持軸７７、７７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７４、７５を、これら各揺動フレーム７４、７５の両端部と上記各支持環６０、６０との間に設けた油圧シリンダ７８ａ、７８ｂ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７８ａ、７８ｂ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６０、６０に支持している。上記各油圧シリンダ７８ａ、７８ｂへの圧油の給排により上記各揺動フレーム７４、７５が揺動変位すると、これら各揺動フレーム７４、７５に支持したトラニオン７１、７２の外側面に設けたカム面７９が、上記制御弁２１ａの付属のプランジャ８０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。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、第一入力側ディスク３３及び第一出力側ディスク３４を含んで構成する第一キャビティ８３側に１個、第二入力側ディスク３６及び第二出力側ディスク３７を含んで構成する第二キャビティ８４側に１個、トロイダル型無段変速ユニット４０全体で２個設けている。そして、第一キャビティ８３側の制御モータ２５ａによりこの第一キャビティ８３側の制御弁２１ａを、第二キャビティ８４側の制御モータ２５ａによりこの第二キャビティ８４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。
【００４０】
変速時には、上記各揺動フレーム７４、７５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７８ａ、７８ｂのうちの、上記各揺動フレーム７４、７５の長さ方向一端側に設けた一方の油圧シリンダ７８ａ（７８ｂ）を伸長させると共に他方の油圧シリンダ７８ｂ（７８ａ）を収縮させて、上記各揺動フレーム７４、７５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７４、７５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６０、６０同士の間に掛け渡した上記各支持軸７７、７７に、揺動変位自在に支持している。上記各油圧シリンダ７８ａ、７８ｂは、それぞれ上記各支持環６０、６０の一部で上記各揺動フレーム７４、７５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７８ａ、７８ｂに嵌装したピストン８１ａ、８１ｂと、上記各揺動フレーム７４、７５の両端部に固定したロッド８２ａ、８２ｂを係合させている。
【００４１】
この様に構成する為、変速時には、上記各油圧シリンダ７８ａ、７８ｂへの圧油の給排に基づき、上記第一、第二各揺動フレーム７４、７５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７４、７５に支持された上記第一、第二各トラニオン７１、７２が、ほぼ上記第一、第二枢軸７３の軸方向に変位（実際には、上記各支持軸７７、７７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３５、３８の周面９ａ、９ａと上記各ディスク３３、３４、３６、３７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７１、７２が、上記第一、第二各揺動フレーム７４、７５に枢支された第一、第二各枢軸７３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３５、３８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３３、３６と第一、第二各出力側ディスク３４、３７との間の回転速度比が変化する。
【００４２】
尚、図示の例では、上記第一、第二各トラニオン７１、７２に対して上記第一、第二各パワーローラ３５、３８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３５、３８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３５、３８を所定位置に回転自在に、且つ上記各ディスク３３、３４、３６、３７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３５、３８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。
【００４３】
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３３、３６のうち、第一入力側ディスク３３から上記各第一パワーローラ３５、３５を介して前記第一出力側ディスク３４に伝わった動力により、前記前輪用駆動軸５１を回転駆動する。又、第二入力側ディスク３６から上記各第二パワーローラ３８を介して前記第二出力側ディスク３７に伝わった動力により、後輪用駆動軸５２を回転駆動する。
【００４４】
上記第一、第二両入力側ディスク３３、３６と上記第一、第二両出力側ディスク３４、３７との間の伝達効率を確保すべく、これら各ディスク３３、３４、３６、３７の内側面２ａ、４ａと上記第一、第二各パワーローラ３５、３８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５３を構成する各油圧室５６ａ、５６ｂに導入する油圧を変える事により、容易に調整できる。即ち、上記ローディング装置５３は、上記前輪用駆動軸５１を介して前輪に分配するトルクと、上記後輪用駆動軸５２を介して後輪に分配するトルクとに応じて、上記各ディスク３３、３４、３６、３７の内側面２ａ、４ａと上記各パワーローラ３５、３８の周面９ａ、９ａとの当接部の面圧の調整を行なう。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５３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。
【００４５】
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５１の回転速度と上記後輪用駆動軸５２の回転速度とを一致させる際には、前記各油圧シリンダ７８ａ、７８ｂへの圧油の給排に基づく、前記支持軸７７、７７を中心とする前記第一、第二各揺動フレーム７４、７５の揺動角度、並びにこれら各揺動フレーム７４、７５に支持した、前記第一、第二各枢軸７３を中心とする第一、第二各トラニオン７１、７２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３３と上記第一出力側ディスク３４との間の変速比と、上記第二入力側ディスク３６と上記第二出力側ディスク３７との間の変速比とを一致させる。
【００４６】
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５１の回転速度に比べて上記後輪用駆動軸５２の回転速度を遅くする際には、上記各第一トラニオン７１、７１の変速比と、上記各第二トラニオン７２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３３と上記第一出力側ディスク３４との間の減速比に比べて、上記第二入力側ディスク３６と上記第二出力側ディスク３７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。
【００４７】
【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、四輪駆動用トロイダル型無段変速装置自体の小型・軽量化を図れるだけでなく、センターデフを不要にする事もできて、自動変速機付四輪駆動車の軽量化を図り、動力性能並びに燃費性能の向上に寄与できる。又、前後進切り換えユニット並びにローディング装置の配置を工夫する事で、各駆動軸の配置の自由度を高くできる為、自動車設計の容易化も図れる。更に、ローディング装置として油圧式のものを使用するので、荷重調整が複雑になる四輪駆動用トロイダル型無段変速装置でも最適な荷重調整を行なって、各種条件下でも効率の良い動力伝達と、構成各部材の転がり疲れ寿命の確保とを図れる。
【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 第一入力側ディスク
３４ 第一出力側ディスク
３５ 第一パワーローラ
３６ 第二入力側ディスク
３７ 第二出力側ディスク
３８ 第二パワーローラ
３９ トルクコンバータ
４０ トロイダル型無段変速ユニット
４１ａ、４１ｂ ラジアルニードル軸受
４２ 前後進切り換えユニット
４３ 太陽歯車
４４ キャリア
４５ 遊星軸
４６ 遊星歯車組
４７ リング歯車
４８ 前進用クラッチ
４９ 後退用クラッチ
５０ フレーム
５１ 前輪用駆動軸
５２ 後輪用駆動軸
５３ ローディング装置
５４ａ、５４ｂ 油圧シリンダ
５５ａ、５５ｂ 油圧ピストン
５６ａ、５６ｂ 油圧室
５７ シリンダ筒
５８ 予圧ばね
５９ 支持筒
６０ 支持環
６１ ステー
６２ ラジアルニードル軸受
６３ ラジアルニードル軸受
６４ スラストニードル軸受
６５ 第一出力歯車
６７ 前輪用従動歯車
６８ 前輪用デファレンシャルギヤ
６９ 第二出力歯車
７０ 後輪用従動歯車
７１ 第一トラニオン
７２ 第二トラニオン
７３ 第一枢軸
７４ 第一揺動フレーム
７５ 第二揺動フレーム
７６ ラジアルニードル軸受
７７ 支持軸
７８ａ、７８ｂ 油圧シリンダ
７９ カム面
８０ プランジャ
８１ａ、８１ｂ ピストン
８２ａ、８２ｂ ロッド
８３ 第一キャビティ
８４ 第二キャビティ

Claims (2)

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前側駆動輪に伝達する為の前輪用駆動軸と、このトロイダル型無段変速ユニットの出力を後側駆動輪に伝達する為の後輪用駆動軸とを備え、
   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、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、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の内側面を第一入力側ディスクの内側面に対向させた状態でこれら第一、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出力側ディスクと、断面円弧状の凹面であるその内側面を第二入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記第一出力側ディスクと同心に、且つこの第一出力側ディスク及び上記第一、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二出力側ディスクと、上記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を挟んで、上記前後進切り換えユニットと反対側にのみ設けられ、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、
   このローディング装置は、上記前輪用駆動軸を介して上記前側駆動輪に分配するトルクと上記後輪用駆動軸を介して上記後側駆動輪に分配するトルクとに応じて上記各ディスクの内側面と上記各パワーローラの周面との当接部の面圧の調整を行なうものであり、
   上記前輪用駆動軸を上記第一出力側ディスクにより回転駆動自在とすると共に、上記後輪用駆動軸を上記第二出力側ディスクにより回転駆動自在とした
   四輪駆動車用トロイダル型無段変速装置。
2. 前輪用駆動軸の中心軸と後輪用駆動軸の中心軸とを不一致にした、請求項１に記載した四輪駆動車用トロイダル型無段変速装置。

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