JP4284859B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車等の変速機構として用いられるトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の変速機構としてトロイダル型無段変速機が開発され、実用化されている。
【０００３】
図６には、ダブルキャビティ式ハーフトロイダル型無段変速機の構造を示してある。このトロイダル型無段変速機１０は、第１のキャビティ１１と第２のをキャビティ１４とで構成され、これらキャビティ１１，１４はそれぞれ入力ディスク１２および出力ディスク１３を備えている。
【０００４】
各入出力ディスク１２，１３の間には一対のパワーローラ１５が設けられている。パワーローラ１５の外周面は、各ディスク１２，１３のトラクション面に接している。
【０００５】
これらパワーローラ１５は、トラニオン１７に偏位軸１９を介して取り付けられ、かつパワーローラ軸受１６によって回転自在に支持されている。トラニオン１７は、その下部に取り付けられた枢軸１８を中心として揺動自在となっている。各ディスク２，３のトラクション面は枢軸１８を中心とする円弧を、枢軸１８と直角な軸を中心に回転して得られる凹面形状となっている。
【０００６】
各入力ディスク１２は、入力軸２０にそれぞれボールスプライン２１，２２によって回り止めがなされた状態で軸線Ｐ方向に相対移動可能に取り付けられている。
【０００７】
したがって各入力ディスク１２は入力軸２０と一体に回転する。この入力軸２０は、エンジン等の駆動源によって回転する駆動軸２５に、ベアリング２６を介して相対回転可能に連結されている。
【０００８】
各出力ディスク１３は、両入力ディスク１２間に設けられ、第１のキャビティ１１の入力ディスク１２と出力ディスク１３とが互いに対向し、第２のキャビティ１４の入力ディスク１２と出力ディスク１３とが互いに対向している。
【０００９】
各出力ディスク１３は、入力軸２０にベアリング３０，３１を介して相対回転自在に支持されている。各出力ディスク１３は、連結部材３２によって連結され、互いに同期して回転する。連結部材３２には出力ギヤ３３が設けられている。
【００１０】
第１のキャビティ１１における入力ディスク１２の背面側には押圧機構４０が設けられ、この押圧機構４０はカムディスク４１とローラ４２とを備えている。
カムディスク４１は、入力軸２０に対して、スラストベアリング４３を介して回動自在に支持されている。カムディスク４１と入力ディスク１２との相互対向部にそれぞれカム面４４，４５が形成され、カム面４４，４５間にローラ４２が挟み込まれている。
【００１１】
これらのローラ４２がカム面４４，４５間に挟まれた状態で駆動軸２５が回転すると、カムディスク４１が回転することにより、第１のキャビティ１１における入力ディスク１２が出力ディスク１３に向って押圧されるとともに、入力ディスク１２がカムディスク４１と一緒に回転する。
【００１２】
また、カムディスク４１が受ける反力がスラストベアリング４３を介して入力軸２０に加わるため、第２のキャビティ１４における入力ディスク１２が出力ディスク１３に向って押圧される。
【００１３】
こうして駆動軸２５からカムディスク４１に伝達されたエンジンの回転力は各入力ディスク１２を回転させ、各入力ディスク１２の回転がパワーローラ１５を介して出力ディスク１３に伝わることにより、出力ギヤ３３が回転することになる。
【００１４】
入力軸２０には、ボールスプライン２１，２２を構成するスプライン溝５１，６２が形成され、各入力ディスク１２にそのスプライン溝５１，６２に対応するスプライン溝５２，６３が形成されている。
【００１５】
そして入力軸２０のスプライン溝５１，６２と入力ディスク１２のスプライン溝５２，６３との間に複数のボール５３，６４が収容されている。したがって各入力ディスク１２は、入力軸２０に対して回転方向に固定され、軸線Ｐ方向に移動可能となっている。
【００１６】
また、入力軸２０の一端側の端部にはねじ部６０が形成されている。このねじ部６０にローディングナット６１が螺合され、このローディングナット６１と第２のキャビティ１４の入力ディスク１２との間に皿ばね６５が設けられ、この皿ばね６５により第２の入力ディスク１２がカムディスク４１の方向に弾性的に付勢されている。
【００１７】
図７には、トロイダル型無段変速機１０の変速制御機構部の構造を示してある。
【００１８】
各トラニオン１７は、主部１７ａと、この主部１７ａの上下部に一体に形成された揺動軸１７ｂ，１７ｃとからなる。揺動軸１７ｂ，１７ｃは、主部１７ａの一側面側に突出して互いに対向し、かつ枢軸１８の中心軸線上に配置するように設けられている。
【００１９】
パワーローラ１５はトラニオン１７の上部の揺動軸１７ｂと下部の揺動軸１７ｃとの間に設けられ、このパワーローラ１５を回転自在に支持した偏位軸１９がトラニオン１７の主部１７ａに取り付けられている。
【００２０】
互いに対向した一対のトラニオン１７における上部の揺動軸１７ｂおよび下部の揺動軸１７ｃはそれぞれ変速機１０のケーシング１０ａに設けられた上部のヨーク７０および下部のヨーク７１を介して回転自在に支持されている。そして互いに対向した一対のトラニオン１７の下部の揺動軸１７ｃの相互間には、その一対のトラニオン１７の相互を同期して揺動させる同期ケーブル７２が襷掛け状に掛け渡されている。
【００２１】
各トラニオン１７の枢軸１８にはそれぞれ油圧シリンダ機構７５が設けられ、また一つのトラニオン１７における枢軸１８の下端部にはプリセスカム７６が取り付けられている。
【００２２】
各油圧シリンダ機構７５に対する給排油は一つの制御弁８０により行なわれる。制御弁８０は、変速指令用のステッピングモータ８４により軸方向に駆動されるスリーブ８１と、このスリーブ８１内に軸方向に摺動自在に嵌挿されたスプール８２とを備えている。
【００２３】
プリセスカム７６と制御弁８０との間にはリンクアーム７７が設けられ、このリンクアーム７７はピン７７ａを介して回動可能に支持され、一端側の端部がプリセスカム７６のカム面７６ａに当接し、他端側の端部が制御弁８０のスプール８２に連係しており、これらプリセスカム７６とリンクアーム７７とによりトラニオン１７の変位動作を制御弁８０のスプール８２に伝えてフィードバックするフィードバック機構が構成されている。
【００２４】
入力軸２０の回転は押圧装置４０を介して入力ディスク１２に伝えられる。そして、この入力ディスク１２の回転がパワーローラ１５を介して出力ディスク１３に伝えられ、さらにこの出力ディスク１３の回転が出力ギア３３に伝達される。
【００２５】
入力軸２０と出力ギア３３との間の回転速度比を変える場合には、油圧シリンダ機構７５によりトラニオン１７を上下に変位させる。この結果、これら各パワーローラ１５の周面と入力ディスク１２および出力ディスク１３のトラクション面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トラニオン１７が揺動軸１７ｂ，１７ｃおよび枢軸１８を中心として互いに逆方向に揺動する。
【００２６】
この結果、パワーローラ１５の周面と入力ディスク１２および出力ディスク１３のトラクション面との当接位置が変化し、入力軸２０と出力ギア３３との間の回転速度比が変化する。
【００２７】
油圧シリンダ機構７５への油の給排は制御弁８０により行なわれ、一つのトラニオン１７の動きが制御弁８０にフィードバックされる。
【００２８】
変速比を切り換える際には、ステッピングモータ８４により制御弁８０のスリーブ８１を所定量だけ変位させて制御弁８０の油流路を開く。この結果、各油圧シリンダ機構７５に圧油が所定方向に送り込まれ、各油圧シリンダ機構７５が各トラニオン１７を上下方向に変位させる。
【００２９】
すなわち、各油圧シリンダ機構７５への油の送り込みに応じて各トラニオン１７が枢軸１８の軸方向（上下方向）に変位しつつ揺動軸１７ｂ，１７ｃおよび枢軸１８を中心に揺動する。そして、一つのトラニオン１７の動き（上下および揺動の変位）が枢軸１８の下端部に設けられたプリセスカム７６およびリンクアーム７７を介して制御弁８０のスプール８１に逐次フィードバックされ、スプール８１が軸方向に変位する。
【００３０】
このような動作の繰り返しにより、トラニオン１７が所定量変位した状態で、制御弁８０の油流路が閉じられ、各油圧シリンダ機構７５への油の給排が停止する。前記トラニオン１７の動作は同期ケーブル７２により他方のトラニオン１７に伝達され、したがって各トラニオン１７の上下方向及び揺動方向の変位量が前記ステッピングモータ８４による制御に応じた量に保持され、変速比が設定された目標値に定まる。
【００３１】
このようなバリエータ１０を実際の自動車に組み込む場合、遊星歯車機構と組み合わせて無段変速装置として構成することが特開平１０−１９６７５９号公報に開示されている。
【００３２】
すなわち、低速走行時にはエンジンの駆動力をトロイダル型無段変速機のみで伝達し、高速走行時には前記駆動力を遊星歯車機構で伝達することにより高速走行時に前記トロイダル型無段変速機に加わるトルクの低減を図るようにしている。このような構成により、前記トロイダル型無段変速機の各構成部材の耐久性を向上させることができる。
【００３３】
図８は、特開平１０−１９６７５９号公報に記載された無段変速装置を示してある。この無段変速装置は、駆動源であるエンジン１００のクランクシャフト１０１の出力側端部（図８の右端部）と入力軸２０の入力側端部（図８の左端部）との間に発進クラッチ１０２を設けている。また、入力軸２０の回転に基づく動力を取り出すための出力軸１０３を、この入力軸２０と平行に配置させている。そして、この入力軸２０の周囲にトロイダル型無段変速機１０を、出力軸１０３の周囲に遊星歯車機構１０４をそれぞれ設けている。
【００３４】
トロイダル型無段変速機１０の押圧装置４０を構成するカムディスク４１は、入力軸２０の中問部で出力側端部寄り（図８の右寄り）部分に固定している。また、入力ディスク１２と出力ディスク１３は、前記入力軸２０の周囲に図示しない軸受により入力軸２０に対し互いに独立して回転自在に支持している。入力ディスク１２は入力軸２０の回転に伴い、出力ディスク１３に向け押圧されつつ回転する。入力ディスク１２のトラクション面と出力ディスク１３のトラクション面との問に複数のパワーローラ１５を挟持している。
【００３５】
遊星歯車機構１０４を構成する太陽歯車１０７は、出力軸１０３の入力側端部（図８の右端部）に固定している。したがってこの出力軸１０３は、前記太陽歯車１０７の回転に伴って回転する。この太陽歯車１０７の周囲にはリング歯車１０８を、前記太陽歯車１０７と同心に、かつ回転自在に支持している。そして、このリング歯車１０８の内周面と前記太陽歯車１０７の外周面との間に、複数（通常は３〜４個）の遊星歯車組１０９を設けている。
【００３６】
図示の例ではこれら各遊星歯車組１０９は、それぞれ一対ずつの遊星歯車１０９ａ，１０９ｂを組み合わせてなる。これら一対ずつの遊星歯車１０９ａ，１０９ｂは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車１０９ａを前記リング歯車１０８に噛合させ、内径側に配置した遊星歯車１０９ｂを前記太陽歯車１０７に噛合させている。
【００３７】
このように各遊星歯車組１０９をそれぞれ一対ずつの遊星歯車１０９ａ，１０９ｂにより構成するのは、前記リング歯車１０８と太陽歯車１０７との回転方向を一致させるためである。したがって、他の構成部分との関係で、これらリング歯車１０８と太陽歯車１０７との回転方向を一致させる必要がなければ、単一の遊星歯車をこれらリング歯車１０８と太陽歯車１０７との両方に噛合させてもよい。
【００３８】
上述のような遊星歯車組１０９は、キャリア１１２の片側面（図８の右側面）に回転自在に支持している。また、このキャリア１１２は、前記出力軸１０３の中問部に回転自在に支持している。
【００３９】
また、前記キャリア１１２と前記出力ディスク１３とを、第１の動力伝達経路としての第１の動力伝達機構１１５により、回転力の伝達を可能な状態に接続している。
【００４０】
第１の動力伝達機構１１５は、互いに噛合した第１、第２の歯車１１６，１１７により構成している。したがって前記キャリア１１２は、前記出力ディスク１３の回転に伴って、この出力ディスク１３と反対方向に、前記第１、第２の歯車１１６，１１７の歯数に応じた速度で回転する。
【００４１】
一方、前記入力軸２０と前記リング歯車１０８とは、第２の動力伝達経路としての第２の動力伝達機構１２０により回転力の伝達を可能な状態に接続自在としている。
【００４２】
第２の動力伝達機構１２０は、第１、第２のスプロケット１２１，１２２と、これら両スプロケット１２１，１２２同士の間に掛け渡したチエーン１２３とにより構成している。
【００４３】
すなわち、第１のスプロケット１２１を前記入力軸２０の出力側端部（図８の右端部）で前記カムディスク４１から突出した部分に固定すると共に、第２のスプロケット１２２を伝達軸１２４の入力側端部（図８の右端部）に固定している。
【００４４】
したがってこの伝達軸１２４は、前記入力軸２０の回転に伴って、この入力軸２０と同方向に、前記第１、第２のスプロケット１２１，１２２の歯数に応じた速度で回転する。
【００４５】
また、無段変速装置は、モード切換手段としてのクラッチ機構を備えている。このクラッチ機構は、前記キャリア１１２と第２の動力伝達機構１２０の構成部材である伝達軸１２４との何れか一方のみを、前記リング歯車１０８に接続している。
【００４６】
図８に示した構造の場合に、このクラッチ機構は、低速用クラッチ１２６と高速用クラッチ１２７とからなる。このうちの低速用クラッチ１２６は、前記キャリア１１２の外周縁部と前記リング歯車１０８の軸方向一端部との間に設けている。このような低速用クラッチ１２６は、接続時には、前記遊星歯車機構１０４を構成する太陽歯車１０７とリング歯車１０８と遊星歯車組１０９との相対変位を阻止し、これら太陽歯車１０７とリング歯車１０８とを一体的に結合する。
【００４７】
また、高速用クラッチ１２７は、前記伝達軸１２４と、前記リング歯車１０８に支持板１２８を介して固定した中心軸１２９との間に設けている。これら低速用クラッチ１２６と高速用クラッチ１２７は、何れか一方のクラッチが接続された場合には、他方のクラッチの接続が断たれる。
【００４８】
また、図８の例では、前記リング歯車１０８と、無段変速装置のハウジング等の固定の部分との間に、後退用クラッチ１３０を設けている。この後退用クラッチ１３０は、自動車を後退させるべく、前記出力軸１０３を逆方向に回転させるために設けている。この後退用クラッチ１３０は、前記低速用クラッチ１２６と高速用クラッチ１２７との何れか一方が接続された状態では、接続が断たれる。また、この後退用クラッチ１３０が接続された状態では、前記低速用クラッチ１２６と高速用クラッチ１２７は、何れも接続が断たれる。
【００４９】
さらに、図示の例では、前記出力軸１０３とデファレンシャルギヤ１３１とを第３〜第５の歯車１３２〜１３４で構成する第３の動力伝達機構１３５により接続している。したがって、前記出力軸１０３が回転すると、これら第３の動力伝達機構１３５およびデファレンシャルギヤ１３１を介して左右一対の駆動軸１４０が回転し、自動車の駆動輪を回転駆動させる。
【００５０】
このように構成された無段変速装置においては、低速走行時には、前記低速用クラッチ１２６を接続すると共に、前記高速用クラッチ１２７および後退用クラッチ１３０の接続を断つ。この状態で前記発進クラッチ１０２を接続し、前記入力軸２０を回転させると、トロイダル型無段変速機１０のみが、この入力軸２０から前記出力軸１０３に動力を伝達する。
【００５１】
このような低速走行時に、入力側、出力側の両ディスク１２，１３の間の変速比を変える際の動作は前述の場合と同様である。勿論、この状態では、前記入力軸２０と出力軸１０３との間の変速比、すなわち、無段変速装置全体としての変速比は、トロイダル型無段変速機１０の変速比に比例する。また、この状態では、このトロイダル型無段変速機１０に入力されるトルクは、前記入力軸２０に加えられるトルクに等しくなる。
【００５２】
これに対して、高速走行時には、前記高速用クラッチ１２７を接続すると共に、前記低速用クラッチ１２６および後退用クラッチ１３０の接続を断つ。この状態で前記発進クラッチ１０２を接続し、前記入力軸２０を回転させると、この入力軸２０から前記出力軸１０３には、前記第２の動力伝達機構１２０を構成する第１、第２のスプロケット１２１，１２２およびチエーン１２３と前記遊星歯車機構１０４とが動力を伝達する。
【００５３】
すなわち、前記高速走行時に前記入力軸２０が回転すると、この回転は前記第２の動力伝達機構１２０ならびに高速用クラッチ１２７を介して中心軸１２９に伝わり、この中心軸１２９を固定したリング歯車１０８を回転させる。そして、このリング歯車１０８の回転が複数の遊星歯車組１０９を介して太陽歯車１０７に伝わり、この太陽歯車１０７を固定した前記出力軸１０３を回転させる。
【００５４】
前記リング歯車１０８が入力側となった場合に前記遊星歯車機構１０４は、前記各遊星歯車組１０９が停止している（太陽歯車１０７の周囲で公転しない）と仮定すれば、前記リング歯車１０８と太陽歯車１０７との歯数の比に応じた変速比で増速を行なう。
【００５５】
ただし、前記各遊星歯車組１０９は前記太陽歯車１０７の周囲を公転し、無段変速装置全体としての変速比は、これら各遊星歯車組１０９の公転速度に応じて変化する。そこで、前記トロイダル型無段変速機１０の変速比を変えて、前記遊星歯車組１０９の公転速度を変えれば、前記無段変速装置全体としての変速比を調節できる。
【００５６】
すなわち、前記高速走行時に前記各遊星歯車組１０９が、前記リング歯車１０８と同方向に公転する。そして、これら各遊星歯車組１０９の公転速度が遅いほど、前記太陽歯車１０７を固定した出力軸１０３の回転速度が速くなる。
【００５７】
例えば、前記公転速度とリング歯車１０８の回転速度（何れも角速度）が同じになれば、前記リング歯車１０８と出力軸１０３の回転速度が同じになる。これに対して、前記公転速度がリング歯車１０８の回転速度よりも遅ければ、前記リング歯車１０８の回転速度よりも出力軸１０３の回転速度が速くなる。反対に、前記公転速度がリング歯車１０８の回転速度よりも速ければ、前記リング歯車１０８の回転速度よりも出力軸１０３の回転速度が遅くなる。
【００５８】
したがって、前記高速走行時には、前記トロイダル型無段変速機１０の変速比を減速側に変化させるほど、無段変速装置全体の変速比は増速側に変化する。このような高速走行時の状態では、前記トロイダル型無段変速機１０に、入力ディスク１２からではなく、出力ディスク１３からトルクが加わる（低速時に加わるトルクをプラスのトルクとした場合にマイナスのトルクが加わる）。
【００５９】
すなわち、前記高速用クラッチ１２７を接続した状態では、前記エンジン１００から入力軸２０に伝達されたトルクは、前記押圧装置４０が入力ディスク１２を押圧する以前に、前記第２の動力伝達装置１２０を介して前記遊星歯車機構１０４のリング歯車１０８に伝達される。したがって、入力軸２０の側から前記押圧装置４０を介して入力ディスク１２に伝達されるトルクはほとんどなくなる。
【００６０】
一方、前記第２の動力伝達装置１２０を介して前記遊星歯車機構１０４のリング歯車１０８に伝達されたトルクの一部は、前記各遊星歯車組１０９からキャリア１１２および第１の動力伝達機構１１５を介して出力ディスク１３に伝わる。
このように出力ディスク１３からトロイダル型無段変速機１０に加わるトルクは、無段変速装置全体の変速比を増速側に変化させるべく、トロイダル型無段変速機１０の変速比を減速側に変化させるほど小さくなる。この結果、高速走行時に前記トロイダル型無段変速機１０に入力されるトルクを小さくして、このトロイダル型無段変速機１０の構成部品の耐久性向上を図れる。
【００６１】
さらに、自動車を後退させるべく、前記出力軸１０３を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両クラッチ１２６，１２７の接続を断つと共に、前記後退用クラッチ１３０を接続する。
【００６２】
この結果、前記リング歯車１０８が固定され、前記各遊星歯車組１０９が、このリング歯車１０８ならびに前記太陽歯車１０７と噛合しつつ、この太陽歯車１０７の周囲を公転する。そして、この太陽歯車１０７ならびにこの太陽歯車１０７を固定した出力軸１０３が、前述した低速走行時ならびに上述した高速走行時とは逆方向に回転する。
【００６３】
【発明が解決しようとする課題】
このような形態で使用されるトロイダル型無段変速機１０においては、プリセスカム７６による制御弁８０の開閉制御に拘らず、トロイダル型無段変速機１０の構成部品の弾性変形の影響により、入力トルクの変動時に変速比が大きく変動して、エンジンの回転数が急激に変化し、ドライバーに違和感を与える可能性がある。
【００６４】
例えば、変速機１０の出力回転を一定にして、正トルクを徐々に増していく実験を行なうと、変速機１０の変速比は一旦減速側へ減速した後に増速側に戻っていく。このような挙動を示す変速機１０は、ドライバーによるアクセルのオン・オフに対し、変速比が大きく変動してしまうことになる。
【００６５】
つまり、ドライバーがアクセル開度を変更すると、変速比が大きく変動してしまい、ドライバーが違和感を覚えることとなる。これを防ぐには入力トルクの変動に対して変速比を大きく制御する必要があるため、好ましくない。特にエンジンブレーキの際に顕著であり、瞬間的なアクセルオフに対して、大きく変速制御をする必要が生じる。
【００６６】
このように入力トルクの変動に対して変速機１０の変速比が大きく変動する原因として、トラニオン１７の弾性変形の影響が考えられる。
【００６７】
変速機１０のトラニオン１７にはその変速機１０の運転時にパワーローラ１５からトラニオン１７の軸方向とほぼ直角の方向に大きな荷重が加わる。トラニオン１７はその上下の揺動軸１７ｂ，１７ｃがヨーク７０，７１で支持された二点支持構造をなしており、したがって前記荷重により前記トラニオン１７はその揺動軸１７ｂ，１７ｃ間の主部１７ａの内面が凹面となる湾曲形状に弾性変形する。
【００６８】
そして従来においては、その一つのトラニオン１７の枢軸１８の下端部にフィードバック機構を構成するプリセスカム７６が取り付けられており、このためトラニオン１７の弾性変形に応じて枢軸１８がプリセスカム７６と一体的にラジアル方向に振れ動くように変位し、この変位で制御弁８０による制御とは無関係に変速比が不必要に変動してしまう。
【００６９】
従来、このような枢軸１８の変位に基づく変速比の変動を抑えるようなことについては何ら考慮がなされていない。このため、アクセルのオン・オフにより、トロイダル型無段変速機１０に入力されるトルクが変動した場合に、変速比が不必要に大きく変動し、エンジンの回転数が急激に変化し、ドライバーに違和感を与える結果となっている。
【００７０】
特に、前述の図８に示すような無段変速装置の場合には、低速モードと高速モードとの切換時に、トロイダル型無段変速機１０に伝わるトルクの正負が切り換わる（動力の伝達方向が変化する）ため、上述のような不必要な変動が大きくなり易い。
【００７１】
本発明はこのような点に着目してなされたもので、その目的とするところはプリセスカムの取り付け位置を変えることにより、入力トルクの変動に対する変速比の大きな変動を抑え、ドライバーに与える違和感を低減することができるトロイダル型無段変速機を提供することにある。
【００７２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、互いに対向して同軸的に配置された入力ディスクと出力ディスクとの間に、上下変位および揺動変位可能な複数のトラニオンが設けられ、これらトラニオンは上下部に揺動軸を有し、これら揺動軸がハウジングに設けられた上部および下部のヨークを介して揺動自在に支持され、これらトラニオンには上下の揺動軸の間に位置して前記入出力ディスク間に挟着されるパワーローラが回転自在に設けられ、さらに各トラニオンを上下に変位させる油圧シリンダ機構、およびこれら油圧シリンダ機構を制御する制御弁ならびに前記入出力ディスク間の変速比が目標値となるように前記一つのトラニオンの上下および揺動の変位をプリセスカムを介して制御弁にフィードバックして伝えるフィードバック機構を備えるトロイダル型無段変速機において、フィードバック機構を構成するプリセスカムは、トラニオンの一部であって、かつそのトラニオンの揺動軸を支持したヨークと前記油圧シリンダ機構との間に設けてトラニオンの弾性変形によるプリセスカムの変位を小さく抑え、また前記プリセスカムを、互いに対応する一方のトラニオンの揺動の動作を他方のトラニオンに伝えてその一方のトラニオンと他方のトラニオンとを同期させる同期ケーブルを支持するケーブルサポートを兼ねるようにしたものである。
【００７４】
また、請求項２の発明では、トロイダル型無段変速機が無段変速装置に組み込まれており、その無段変速装置は、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ための出力軸と、遊星歯車機構と、前記入力軸に入力された動力を前記トロイダル型変速機を介して伝達する第１の動力伝達経路と、前記入力軸に入力された動力を前記トロイダル型変速機を介することなく伝達する第２の動力伝達経路とを備え、前記遊星歯車機構は、太陽歯車とこの太陽歯車の周囲に配置したリング歯車との間に設けられ、前記太陽歯車と同心にかつ回転自在に支持したキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を前記太陽歯車とリング歯車とに噛合させてなり、前記第１の動力伝達経路を通じて送られる動力と前記第２の動力伝達経路を通じて送られる動力とを、前記太陽歯車と前記リング歯車と前記キャリアとのうちの二つの部材に伝達自在とすると共に、これら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの残りの一つの部材に前記出力軸を結合させ、また前記入力軸に入力された動力が前記第１の動力伝達経路と前記第２の動力伝達経路とを通じて前記遊星歯車機構に送られる状態を切り換えるモード切換手段を設けており、このモード切換手段は、少なくとも前記第１の動力伝達経路のみで動力の伝達を行なう第１のモードと、この第１の動力伝達経路と前記第２の動力伝達経路との双方で動力の伝達を行なう第２のモードとの切換を行なうものであることを特徴としている。
【００７５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１ないし図５を参照して説明する。なお、従来の構成と対応する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
図１には第１の実施形態を示してあり、この実施形態においては、入出力ディスク１２，１３間に互いに対向して設けられた一対のトラニオン１７のうちの一方のトラニオン１７であって、かつそのトラニオン１７の下部の揺動軸１７ｃを支持したヨーク７１の近傍、すなわち下部の揺動軸１７ｃの外周にフィードバック機構を構成するプリセスカム７６が取り付けられ、このプリセスカム７６のカム面にリンクアーム（図示せず）が当接している。
【００７７】
また、各トラニオン１７の上部の揺動軸１７ｂの上端部にはそれぞれケーブルサポート８５，８６が取り付けられ、これらケーブルサポート８５，８６間に両トラニオン１７を同期して揺動させる同期ケーブル７２が襷掛け状に掛け渡されている。
【００７８】
変速の制御時には、油圧シリンダ機構７５による駆動で各トラニオン１７が上下に変位し、この変位に応じてトラニオン１７が揺動軸１７ｂ，１７ｃおよび枢軸１８を中心として互いに逆方向に揺動する。そして、一方のトラニオン１７の動き（上下および揺動の変位）がトラニオン１７の下部の揺動軸１７ｃに取り付けられたプリセスカム７６とこれに当接したリンクアームとを介して制御弁に逐次フィードバックされ、これにより変速比が設定された目標値となるように制御される。
【００７９】
変速機１０の動作時には、パワーローラ１５から受ける荷重でトラニオン１７の主部１７ａが湾曲するように弾性変形するが、ヨーク７０，７１で支持された揺動軸１７ｂ，１７ｃの部分ではその弾性変形に伴う変位はごく少ない。
【００８０】
そしてこの実施形態においては、プリセスカム７６が下部のヨーク７１で支持されたトラニオン１７の下部の揺動軸１７ｃの外周に取り付けられており、このため主部１７ａの弾性変形に伴うプリセスカム７６の変位移動が小さく抑えられる。
【００８１】
したがって、トルクの変動に対する変速比の変動の幅が小さくなる。つまり、アクセルのオン・オフによるトルク変動に対し、変速比が大きく変動することを防止することができ、したがってドライバーに与える違和感を低減することができる。また、変速比の変動幅を小さく抑えることができるため、変速の制御も容易となる。
【００８２】
図２には、トラニオン１７の下部の揺動軸１７ｃにプリセスカム７６を取り付けた本発明の前記実施形態の場合のトロイダル型無段変速機１０において、入力トルクの変動に伴う変速比の変動の状態を実験により計測した結果を示してある。
【００８３】
この図において、曲線ａは変速機１０に入力するトルクの大きさを、曲線ｂは変速機１０の変速比をそれぞれ表している。この図から明らかなように、本発明の構造の場合には、入力トルクを増大させると、初期段階では変速比が減速側にやや大きく変動するが、さらにトルクを増大させると、変速比が緩やかに減少する。したがって、トルク変動域全体では、変速比の変動はあまり大きくはならない。
【００８４】
図３には、トラニオン１７の下部の揺動軸１７ｃにプリセスカム７６を取り付けた本発明の前記実施形態の場合における入力トルクの大きさと変速比との関係を、トラニオンの枢軸の下端部にプリセスカムを取り付けた従来例の場合と比較して示してあり、曲線ｃが本発明の場合、曲線ｄが従来例の場合である。各曲線ｃ，ｄは、それぞれトルクを増大させる場合と減少させる場合とを示しているので、ヒステリシスに基づいて二重線となっている。
【００８５】
この図に示されている曲線ｃ，ｄの変動域Ｌｃ，Ｌｄを比較すれば明らかな通り、本発明の構造によれば、トルクの変動に伴う変速比の変動幅を従来例に比べて小さく抑えることができる。
【００８６】
なお、図２のデータにおいては、フィルタをかけていないためノイズ等が表われているが、図３のデータにおいては、本発明の場合の曲線ｃと従来例の場合の曲線ｄとの比較を明瞭にするために、大きなサンプリンググレートをかけてノイズ等を除去してある。
【００８７】
図４には本発明の第２の実施形態を示してあり、この実施形態においては、一方のトラニオン１７の下部の揺動軸１７ｃを支持したヨーク７１の近傍、つまり下部の揺動軸１７ｃの外周にプリセスカム７６が取り付けられている。そしてこのプリセスカム７６の外周面に同期ケーブル７２を巻き掛けるための掛け溝７６ｂが形成され、このプリセスカム７６が同期ケーブル巻き掛け用のケーブルサポートを兼ねている。
【００８８】
他方のトラニオン１７には、ケーブルサポートを兼ねる前記プリセスカム７６に対応して下部の揺動軸１７ｃの外周にケーブルサポート８６が取り付けられている。そして、ケーブルサポートを兼ねるプリセスカム７６と前記ケーブルサポート８６との間に同期ケーブル７２が襷掛け状に掛け渡されている。
【００８９】
このような構成においても、前記第１の実施形態の場合と同様に、トラニオン１７の主部１７ａの弾性変形に伴うプリセスカム７６の変位移動を小さく抑えることができ、したがってアクセルのオン・オフによるトルク変動に対し、変速比が大きく変動することを防止してドライバーに与える違和感を低減することができる。
【００９０】
そして特にこの実施形態においては、プリセスカム７６がケーブルサポートを兼ねているから、組立上のスペースの点および部品点数が減少する点で有利となる。
【００９１】
図５には本発明の第３の実施形態を示してあり、この実施形態においては、一方のトラニオン１７の上部の揺動軸１７ｂを支持したヨーク７０の近傍、つまり上部の揺動軸１７ｂの上端部にプリセスカム７６が取り付けられている。そして各トラニオン１７の下部の揺動軸１７ｃの外周にそれぞれケーブルサポート８５，８６が設けられ、これらケーブルサポート８５，８６間に同期ケーブル７２が襷掛け状に掛け渡されている。
【００９２】
このような構成においても、前記第１の実施形態の場合と同様に、トラニオン１７の主部１７ａの弾性変形に伴うプリセスカム７６の変位移動を小さく抑えることができ、したがってアクセルのオン・オフによるトルク変動に対し、変速比が大きく変動することを防止してドライバーに与える違和感を低減することができる。
【００９３】
このように、本発明の構造によれば、入力トルクの変動に対する変速比の大きな変動を抑えてドライバーに与える違和感の低減を図ることができる。特に、前述の図８に示した無段変速装置の場合、モード切換時にトロイダル型無段変速機１０に入力されるトルクが、正負が逆転するように大きく変動するが、このような場合でも変速比の変動を低く抑えることができる。
【００９４】
なお、図８に示した無段変速装置の場合には、低速モードと高速モードとのモード切り換えは、トロイダル型無段変速機１０の変速比が増速側にある場合に行なわれる。
【００９５】
変速比が大きく変動した場合には、ドライバーに違和感を与えることを防止すべく、新たにその変動を補償するための制御を瞬時に行なわなければならない。この制御は、変動幅が大きいほど面倒になるが、本発明の構造の場合には変動幅を低く抑えることができるため、前記制御が容易になる。
【００９６】
なお、図８に示す無段変速装置は、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、低速走行時にはエンジンの駆動力をトロイダル型無段変速機のみで伝達し、高速走行時には前記駆動力を遊星歯車機構で伝達することにより、高速走行時にトロイダル型無段変速機に加わるトルクの低減を図ってトロイダル型無段変速機の構成各部材の耐久性を向上させる所謂パワー・スプリット式の無段変速装置（Power split system）であるが、本発明は、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て、発進クラッチを使用することなく出力回転数ゼロを実現することが可能な所謂ギヤード・ニュートラル式の無段変速装置（Geared Neutral system）に組み込むトロイダル型無段変速機に適用する場合にも有効である。
【００９７】
ギヤード・ニュートラル式の無段変速装置の場合には、例えは後段の遊星歯車機構を構成する太陽歯車を、前記トロイダル型無段変速機の出力軸により回転駆動し、前記遊星歯車機構を構成するキャリアをそのトロイダル型無段変速機をバイパスする回路により回転駆動する。そして、低速モードでは、トロイダル型無段変速機を通過する回路とバイパスする回路とで動力を伝達し、遊星歯車の差動成分を取り出して出力とする。これに対して、高速モードではトロイダル型無段変速機を通過する回路のみで動力を伝達する。
【００９８】
このようなギヤード・ニュートラル式の無段変速装置の場合、低速モードと高速モードとのモード切り換えは、前記トロイダル型無段変速機の変速比が減速側にある場合に行なわれる。このようなギヤード・ニュートラル式の無段変速装置の場合も、モード切り換え時にトロイダル型無段変速機に加わるトルクの正負が逆転するので、本発明の効果を十分に発揮させることができる。
【００９９】
また、本発明は、ダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機に限らず、シングルキャビティ式のトロイダル型無段変速機などにおいても同様に適用することができる。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フィードバック機構を構成するプリセスカムをトラニオンの一部であって、かつそのトラニオンの揺動軸を支持したヨークの近傍の位置に設けるようにしたから、トラニオンの弾性変形に伴うプリセスカムの変位移動を小さく抑えることができ、したがってアクセルのオン・オフによるトルク変動に対し、変速比が大きく変動することを防止してドライバーに与える違和感を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部の構造を示す断面図。
【図２】その無段変速機における入力トルクの変動に伴う変速比の変動を示すグラフ図。
【図３】その無段変速機の入力トルクの大きさと変速比との関係を従来の無段変速機のそれと比較して示すグラフ図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部の構造を示す断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部の構造を示す断面図。
【図６】従来のトロイダル型無段変速機の構造を示す断面図。
【図７】その無段変速機の変速制御機構部の構造を示す断面図。
【図８】トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の一例を示す構成図。
【符号の説明】
１０…トロイダル型無段変速機
１０ａ…ハウジング
１２…入力ディスク
１３…出力ディスク
１５…パワーローラ
１７…トラニオン
１７ａ…トラニオンの主部
１７ｂ…トラニオンの揺動軸
１７ｃ…トラニオンの揺動軸
２０…入力軸
７０…ヨーク
７１…ヨーク
７２…同期ケーブル
７５…油圧シリンダ機構
７６…プリセスカム
７７…リンクアーム
８０…制御弁
８１…スリーブ
８２…スプール
８４…ステッピングモータ
８５…ケーブルサポート
８６…ケーブルサポート

Claims (2)

1. 互いに対向して同軸的に配置された入力ディスクと出力ディスクとの間に、上下変位および揺動変位可能な複数のトラニオンが設けられ、これらトラニオンは上下部に揺動軸を有し、これら揺動軸がハウジングに設けられた上部および下部のヨークを介して揺動自在に支持され、これらトラニオンには上下の揺動軸の間に位置して前記入出力ディスク間に挟着されるパワーローラが回転自在に設けられ、さらに各トラニオンを上下に変位させる油圧シリンダ機構、およびこれら油圧シリンダ機構を制御する制御弁ならびに前記入出力ディスク間の変速比が目標値となるように前記一つのトラニオンの上下および揺動の変位をプリセスカムを介して制御弁にフィードバックして伝えるフィードバック機構を備えるトロイダル型無段変速機において、
   フィードバック機構を構成するプリセスカムは、トラニオンの一部であって、かつそのトラニオンの揺動軸を支持したヨークと前記油圧シリンダ機構との間に設けられており、前記プリセスカムは、互いに対応する一方のトラニオンの揺動の動作を他方のトラニオンに伝えてその一方のトラニオンと他方のトラニオンとを同期させる同期ケーブルを支持するケーブルサポートを兼ねていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. トロイダル型無段変速機は、無段変速装置に組み込まれており、その無段変速装置は、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ための出力軸と、遊星歯車機構と、前記入力軸に入力された動力を前記トロイダル型変速機を介して伝達する第１の動力伝達経路と、前記入力軸に入力された動力を前記トロイダル型変速機を介することなく伝達する第２の動力伝達経路とを備え、前記遊星歯車機構は、太陽歯車とこの太陽歯車の周囲に配置したリング歯車との間に設けられ、前記太陽歯車と同心にかつ回転自在に支持したキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を前記太陽歯車とリング歯車とに噛合させてなり、前記第１の動力伝達経路を通じて送られる動力と前記第２の動力伝達経路を通じて送られる動力とを、前記太陽歯車と前記リング歯車と前記キャリアとのうちの二つの部材に伝達自在とすると共に、これら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの残りの一つの部材に前記出力軸を結合させ、また前記入力軸に入力された動力が前記第１の動力伝達経路と前記第２の動力伝達経路とを通じて前記遊星歯車機構に送られる状態を切り換えるモード切換手段を設けており、このモード切換手段は、少なくとも前記第１の動力伝達経路のみで動力の伝達を行なう第１のモードと、この第１の動力伝達経路と前記第２の動力伝達経路との双方で動力の伝達を行なう第２のモードとの切換を行なうものであることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。

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