JP5803126B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Description
それに対して、トラニオン15の軸方向および揺動方向の変位量を検知して電気信号を出力するセンサと、センサからの電気信号に基づいて前記制御弁を制御する制御装置とを備えた電気式のフィードバック機構を用いた制御も行われている。この場合には、上述の機械式の場合のような変速比のずれや変化を防止することができる。
すなわち、エンジンの起動時には、皿バネの付勢力によりトラニオン15がその軸方向(枢軸方向)に沿ってLow側となるように中立位置より変位した状態(オフセットした状態)となっている。この際のトラニオン15のオフセット量(中立位置からの変化量)は、駆動装置32に油圧が作用していない状態では、皿バネにより、駆動ピストン33が駆動シリンダ31の皿バネの反対側となる内面に突き当てられた状態となることから大きなものとなっている。
このようなフィードバック機構を用いている場合には、駆動装置32に油圧がかかっていない状態で、上述の皿ばねによるトラニオン15の軸方向の位置が中立位置に対して大きくオフセットされていても、実際のトラニオン15の傾転角と目標とする傾転角が略一致している場合に油圧がかかればすぐにトラニオン15のオフセット量の制御が行われ、トラニオン15が中立位置に戻され、上述のような問題が生じない。
すなわち、トラニオン15の位置を検出してフィードバック制御を行っているので、駆動装置32に油圧が作用しているか否かにかかわらず、トラニオン15の位置が求められて、走行状態となった際に当該位置に基づいて駆動装置32の制御が開始される。この際に、直ぐにトラニオン15のオフセット量が制御されるので、トラニオン15が停車状態のオフセット量に基づいて速い速度で大きく傾転してしまうことがない。
したがって、以上のような問題は、トラニオン15の軸方向位置や揺動方向位置を機械的もしくは電気的に検出してフィードバック制御するのではなく、実際のトラニオン15の軸方向位置や揺動方向位置を検出せずに、入力側ディスク2と出力側ディスク3との変速比からその微分値を算出し、この微分値に基づいて変速比の制御を行っている場合に生じる。
前記駆動装置が非作動状態の場合に、前記トラニオンの前記枢軸の軸方向に沿った位置を前記トラニオンが傾転しない中立位置に略一致した状態に保持する中立位置保持手段を備え、
前記駆動装置は、駆動シリンダと、この駆動シリンダ内を2つの油圧室に分割するとともに、これら油圧室の油圧に基づいて直動して前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って変位させる駆動ピストンとを備え、
前記中立位置保持手段は、二つの前記油圧室内にそれぞれ設けられ、前記駆動ピストンの位置を前記トラニオンが前記中立位置となる側にそれぞれ互いに対向して付勢する付勢手段を備え、
二つの前記付勢手段はそれぞれ、二つの前記油圧室内にそれぞれ移動自在に設けられた油圧室用ピストンを介してそれぞれ前記駆動ピストンを逆方向に付勢することを特徴とする。
前記駆動装置によって、前記トラニオンが傾転しない中立位置から前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って変位させることにより、変速比を制御する際に、前記入力側ディスクおよび出力側ディスクの回転速度から求めた変速比の微分値を、前記トラニオンの前記中立位置から前記枢軸の軸方向に沿った変位量の代用特性として用いるトロイダル型無段変速機において、
前記駆動装置が非作動状態の場合に、前記トラニオンの前記枢軸の軸方向に沿った位置を前記中立位置に略一致した状態に保持する中立位置保持手段を備え、
前記駆動装置は、駆動シリンダと、この駆動シリンダ内を2つの油圧室に分割するとともに、これら油圧室の油圧に基づいて直動して前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って変位させる駆動ピストンとを備え、
前記中立位置保持手段は、二つの前記油圧室内にそれぞれ設けられ、前記駆動ピストンの位置を前記トラニオンが前記中立位置となる側にそれぞれ互いに対向して付勢する付勢手段を備え、
二つの前記付勢手段はそれぞれ、二つの前記油圧室内にそれぞれ移動自在に設けられた油圧室用ピストンを介してそれぞれ前記駆動ピストンを逆方向に付勢することを特徴とする。
すなわち、例えば、皿バネにLow側に付勢されて停止状態のトラニオンのオフセット量が大きくなっている場合のように、トラニオンが速い速度で大きく傾転するようなことがない。したがって、トラニオンが、このトラニオンの傾転角度の範囲を規制するストッパに強く当たるのを防止することができる。
請求項4に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の発明において、前記付勢手段は、付勢力を調整する付勢力調整手段を備えることを特徴とする。
ここで、2つの付勢手段が対向して駆動ピストンを付勢することにより、駆動ビストンにより駆動されるトラニオンの位置を中立位置に保持する際に、付勢手段の個体差や、付勢手段の配置等により、これら付勢手段による付勢力のバランスが崩れていると、駆動ピストンがトラニオンを中立位置とする位置からずれる虞がある。しかし、付勢力調整手段により、付勢手段の付勢力を調整することが可能となっていることによって、トラニオンをより中立位置に近い位置に保持し、確実に起動時にトラニオンが早い速度で大きく傾転するのを防止できる。
前記入力側ディスクおよび出力側ディスクの両方または一方の回転数が所定値に満たない場合には、前記駆動装置によって、前記トラニオンが傾転しない中立位置から前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って変位させることにより変速比を制御する変速制御を禁止し、前記トラニオンの枢軸方向に沿った位置を略中立位置とするように前記駆動装置を制御することを特徴とする。
また、本発明のトロイダル型無段変速機によれば、入力側ディスクと出力側ディスクの回転数により求められる変速比の微分値に基づいてトロイダル型無段変速機の変速比を制御する場合に、トロイダル型無段変速機を備える機械の起動時等において、トラニオンが大きく傾転しすぎてしまうのを防止することができる。
なお、本発明の特徴は、駆動装置32に配置される中立位置保持手段の構造にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図6および図7と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。
また、本発明のトロイダル型無段変速機の変速比の制御においては、図6および図7に示す入力側ディスク2および出力側ディスク3の回転速度をそれぞれ計測することにより変速比を求めるとともに、この変速比の微分値を求め、求められた微分値をトラニオン15のオフセット量の代用特性として用いるものとなっている。すなわち、本発明のトロイダル型変速機では、変速比の微分値をトラニオン15のオフセット量の代用特性とする周知の制御方法により変速比を制御するものとなっている。
図1に示すように、この例の駆動装置32においては、従来例と同様に、各トラニオン15の一端部の枢軸14にはそれぞれ駆動ロッド29が枢軸方向に沿って設けられており、各駆動ロッド29の中間部外周面に駆動ピストン33がナット29Aにより固設されている。これら各駆動ピストン33はそれぞれ、上側シリンダボディ61と下側シリンダボディ62とによって構成された駆動シリンダ31内に油密に嵌装されている。
駆動ピストン33は、駆動ロッド29の外周面に固定される円筒部34と、当該円筒部34の上下の略中央部から周囲に円板状に広がるピストン本体35とからなっている。
また、皿バネ38は、中央に円筒部34が挿通される孔が形成された円板状で、この孔の周囲となる内周部から外周部までが斜めに形成され、上下方向(厚み方向)に圧縮されることにより上下方向に沿って付勢力を生じるようになっている。
上側の油圧室36内の皿バネ38は、外周部分を上にし、内周部分を下にして、ピストン本体35の上面と、油圧室36の上端側の内面との間に挟まれた状態に配置されている。
また、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機であっても、左右の2つの駆動装置32のうちの少なくとも一方の駆動装置32に前記付勢手段(皿バネ38、39)を設ければ良い。一対のヨーク23A,23Bが設けられているので、ヨークのシーソー機能(同期機能)が働くからである。
図2に示すように、第2実施形態のトロイダル型無段変速機は、第1実施形態のトロイダル型無段変速機の皿バネ38,39に、皿バネ38,39のバネ荷重、すなわち、付勢力(弾性力)を調整する環座41を上側の皿バネ38と上側油圧室36の上端側の内面との間に配置するとともに、環座41を下側の皿バネ39と下側油圧室37の下端側の内面との間に配置したものである。
なお、図2においては、一対の皿バネ38,39の両方に対応してそれぞれ環座41を配置したが、どちらか一方の皿バネ38,39にだけ環座41を配置して、一つの環座41で皿バネ38,39の付勢力を調整するようにし、これによりトラニオン15が中立位置となるように駆動ピストン33の位置を調整するようにしてもよい。
また、環座41による皿バネ38,39の付勢力の調整は、環座41の厚みによって調整することが可能であり、厚さの異なる環座41から使用する環座41を選択することで、付勢力の調整が可能である。
また、環座41が無い状態では、例えば、図2に示す上下配置で、上側の皿バネ38と、駆動シリンダ31の上端側の内面との間に隙間があるような場合に、環座41をスペーサとして配置することにより、上下両方の皿バネ38,39の付勢力が駆動ピストン33に作用するような構造となっていてもよい。この場合も、皿バネ38,39の付勢力の調整は行われることになり、環座41は、付勢力調整手段として機能する。
図3に示すように、第3実施形態のトロイダル型無段変速機では、第1実施形態のトロイダル型無段変速機の皿バネ38,39の代わりにそれぞれ、圧縮コイルバネ51,52が駆動シリンダ31のシリンダ空間内に設けられている。これらの圧縮コイルバネ51,52は、これらの上下の圧縮コイルバネ51,52とピストン本体35との間にそれぞれ配置された移動自在な円環板状の上下の油圧室用ピストン53,54を介して、ピストン本体35を下側および上側に付勢している。油圧室用ピストン53,54はそれぞれ、内周側の突起部がピストン本体35の上面および下面に接触してピストン本体35を押すようになっている。油圧室用ピストン53,54の外周面および内周面にはそれぞれ、油密に保つためのシール56が設けられている。上下の圧縮コイルバネ51,52は、互いに対向してピストン本体35を逆方向に付勢する付勢手段となる弾性体である。油圧が上昇し、圧縮コイルバネ51,52の付勢力に油圧力が勝つとピストン本体35が動く。
なお、第3実施形態の他の構成は、図1の第1実施形態と同様である。
図4に示すように、第4実施形態のトロイダル型無段変速機は、変速比の微分値をトラニオン15のオフセット量の代用特性として用いる第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態の制御方法の一部を変更したものである。第3実施形態のトロイダル型無段変速機の構造は、図1に示す第1実施形態と同様の構造となっている。なお、第4実施形態のトロイダル型無段変速機の構造は、第2実施形態または第3実施形態のトロイダル型無段変速機と同様のものであってもよい。
入力側ディスク2および出力側ディスク3の回転数が基準値(設定値)以上か否かを判定し(ステップS1)、基準値以下の場合には、2つの油圧室(シリンダ室)36,37に同じ油圧を供給する(ステップS2)ことにより、2つの油圧室36,37の油圧を等しくし、駆動ピストン33の位置をトラニオン15が中立位置となる位置に保持する。
また、入力側ディスク2および出力側ディスク3の回転数が基準値以上となった場合には、上述のように変速比の微分値を用いた駆動装置32の油圧の制御を開始する(ステップS3)。
この場合に、上述のように停車状態で皿バネ38,39により、トラニオン15が中立位置にある状態が走行開始時も維持されるので、変速比を一時的に制御しない状態としても、変速比が一定となり問題が生じない。
また、基準値を例えば300rpmとしたが、例えば、入力側ディスク2および出力側ディスク3の回転数を検出するセンサの特性に対応して基準値を決める必要があり、基準値は300rpmに限られるものではない。すなわち、センサが安定して入力側ディスク2および出力側ディスク3の回転数を検出可能となる値もしくはそれに近い値を基準値として設定することが好ましい。
図5に示すように、第5実施形態のトロイダル型無段変速機の特徴部分は、駆動装置32に設けられたピストンシール71の構造(特性)と、駆動装置32の制御方法にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、第5実施形態の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図6および図7と同一の符号を付して簡潔に説明する。
第5実施形態において、駆動ロッド29が挿入される円筒部34とピストン本体35とからなる駆動ピストン33の外周面に、複数のピストンシール71が固定されている。例えば、ピストンシール71は、ピストン本体35の外周面と、円筒部34のピストン本体35より上の部分と、円筒部34のピストン本体35より下の部分と、円筒部34のさらに下の部分との4箇所に取り付けられている。なお、ピストンシール71の各取り付け位置には、円環状の取付溝が設けられ、これら取付溝にピストンシール71が嵌合して取り付けられている。また、ピストンシール71の外周面は、取付溝より外側に突出している。
ピストン本体35より下の2つのピストンシール71は、駆動シリンダ31を構成する下側シリンダボディ62の内側に駆動ロッド29が挿入された円筒部34が貫通する部分の内周面に当接している。
駆動装置32に駆動される部材としては、枢軸14を有するトラニオン15および枢軸14に取り付けられる駆動ロッド29、パワーローラ11、変位軸23、外輪28等を備えるスラスト玉軸受24、スラストニードル軸受25等の部材であり、駆動装置32に駆動されて枢軸14の軸方向に移動させられる部材である。
この際には、車両が止まってエンジンがアイドリング状態でエンジンを停止する際に、エンジンが停止される直前に、上述のように入力側ディスク2の回転速度と、出力側ディスクの回転速度との回転速度比に基づいて変速比を求めるとともに、変速比の変化速度(変速比の微分値)を算出し、算出された変速比の微分値からトラニオン15の動きを推測し、この推測に基づいてフィードバック制御を行って、トラニオン15を中立位置に移動させるものとしてもよい。
しかし、本発明は、これに限らず、次のようなことにも対処できる。すなわち、パワーローラ11(トラニオン15)を支持する駆動装置32の駆動シリンダ31内の油圧室(増速用油圧室、減速用油圧室)の油圧が立ち上がらない(作用していない)と、パワーローラ11中心がディスク2,3中心からオフセットを生じ、ハンチングが発生する虞があるが、前記各実施の形態のトロイダル型無段変速機によれば、駆動装置32が非作動状態の場合に、トラニオン15の枢軸14の軸方向に沿った位置をトラニオン15が傾転しない中立位置に略一致した状態に保持する中立位置保持手段を備えているので、油圧室の油圧上昇が不十分な時間は、駆動装置32のピストン本体35の上下運動(往復運動)を停止させることができ、これによりエンジン(原動機)始動時のハンチング防止またはハンチングの早期収束を図ることができる。つまり、油圧室の油圧が低い場合は、駆動装置32のピストン本体35の上下運動(往復運動)が固定され、油圧が上がると従来と同様の駆動装置32の動きとなる。
3 出力側ディスク
11 パワーローラ
14 枢軸
15 トラニオン
31 駆動シリンダ
32 駆動装置
33 駆動ピストン
34 円筒部(駆動ピストン側の部材)
35 ピストン本体(駆動ピストン側の部材)
36 油圧室
37 油圧室
38 皿バネ(付勢手段、中立位置保持手段)
39 皿バネ(付勢手段、中立位置保持手段)
41 環座(付勢力調整手段)
51 圧縮コイルバネ(付勢手段、中立位置保持手段)
52 圧縮コイルバネ(付勢手段、中立位置保持手段)
53 油圧室用ピストン
54 油圧室用ピストン
61 上側シリンダボディ(駆動シリンダ側の部材)
62 下側シリンダボディ(駆動シリンダ側の部材)
71 ピストンシール
Claims (5)
- それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸の軸方向に沿って移動するとともに前記枢軸を中心に傾転し、かつ、前記各パワーローラを回転自在に支持する複数のトラニオンと、これらトラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って変位させる駆動装置とを備えているトロイダル型無段変速機において、
前記駆動装置が非作動状態の場合に、前記トラニオンの前記枢軸の軸方向に沿った位置を前記トラニオンが傾転しない中立位置に略一致した状態に保持する中立位置保持手段を備え、
前記駆動装置は、駆動シリンダと、この駆動シリンダ内を2つの油圧室に分割するとともに、これら油圧室の油圧に基づいて直動して前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って変位させる駆動ピストンとを備え、
前記中立位置保持手段は、二つの前記油圧室内にそれぞれ設けられ、前記駆動ピストンの位置を前記トラニオンが前記中立位置となる側にそれぞれ互いに対向して付勢する付勢手段を備え、
二つの前記付勢手段はそれぞれ、二つの前記油圧室内にそれぞれ移動自在に設けられた油圧室用ピストンを介してそれぞれ前記駆動ピストンを逆方向に付勢することを特徴とするトロイダル型無段変速機。 - それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸の軸方向に沿って移動するとともに前記枢軸を中心に傾転し、かつ、前記各パワーローラを回転自在に支持する複数のトラニオンと、これらトラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って変位させる駆動装置とを備え、
前記駆動装置によって、前記トラニオンが傾転しない中立位置から前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って変位させることにより、変速比を制御する際に、前記入力側ディスクおよび出力側ディスクの回転速度から求めた変速比の微分値を、前記トラニオンの前記中立位置から前記枢軸の軸方向に沿った変位量の代用特性として用いるトロイダル型無段変速機において、
前記駆動装置が非作動状態の場合に、前記トラニオンの前記枢軸の軸方向に沿った位置を前記中立位置に略一致した状態に保持する中立位置保持手段を備え、
前記駆動装置は、駆動シリンダと、この駆動シリンダ内を2つの油圧室に分割するとともに、これら油圧室の油圧に基づいて直動して前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って変位させる駆動ピストンとを備え、
前記中立位置保持手段は、二つの前記油圧室内にそれぞれ設けられ、前記駆動ピストンの位置を前記トラニオンが前記中立位置となる側にそれぞれ互いに対向して付勢する付勢手段を備え、
二つの前記付勢手段はそれぞれ、二つの前記油圧室内にそれぞれ移動自在に設けられた油圧室用ピストンを介してそれぞれ前記駆動ピストンを逆方向に付勢することを特徴とするトロイダル型無段変速機。 - 前記油圧室の壁面には、前記油圧室用ピストンが前記駆動ピストンを前記中立位置に略一致する位置以上に押せないようにするストッパが設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のトロイダル型無段変速機。
- 前記付勢手段は、付勢力を調整する付勢力調整手段を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のトロイダル型無段変速機。
- 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載されたトロイダル型無段変速機の制御方法であって、
前記入力側ディスクおよび出力側ディスクの両方または一方の回転数が所定値に満たない場合には、前記駆動装置によって、前記トラニオンが傾転しない中立位置から前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に沿って変位させることにより変速比を制御する変速制御を禁止し、前記トラニオンの枢軸方向に沿った位置を略中立位置とするように前記駆動装置を制御することを特徴とするトロイダル型無段変速機の制御方法。
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