JP5953977B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

この発明は、例えば自動車用の自動変速機として利用するトロイダル型無段変速機の改良に関する。具体的には、押圧装置が発生する押圧力の損失を低く抑えて、伝達効率の良いトロイダル型無段変速機の実現を図るものである。

自動車用自動変速機として使用可能なトロイダル型無段変速機が、例えば特許文献１〜３等、多くの刊行物に記載されており、且つ、一部で実施されていて周知である。図８〜９は、このうちの特許文献１に記載された、トロイダル型無段変速機１と遊星歯車式変速機２とを組み合わせる事で、入力軸３と出力軸４との間の速度比（増速比）の調節幅を大きくした無段変速装置の１例を示している。この無段変速装置では、前記入力軸３と前記出力軸４との間に、前記トロイダル型無段変速機１の入力回転軸５と伝達軸６とを、これら両軸３、４と同心に設けている。そして、前記遊星歯車式変速機２のうちの前段ユニット７と中段ユニット８とを前記入力回転軸５と前記伝達軸６との間に掛け渡す状態で、後段ユニット９をこの伝達軸６と前記出力軸４との間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。

又、前記トロイダル型無段変速機１は、１対の入力ディスク１０ａ、１０ｂと、一体型の出力ディスク１１と、複数のパワーローラ１２ａ、１２ｂとを備える、ダブルキャビティ型と呼ばれるものである。このうちの各入力ディスク１０ａ、１０ｂは、前記入力回転軸５を介して互いに同心に、且つ、同期した回転を自在として結合されている。又、前記出力ディスク１１は、前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂ同士の間に、これら両入力ディスク１０ａ、１０ｂと同心に、且つ、これら両入力ディスク１０ａ、１０ｂに対する相対回転を可能として支持されている。更に、前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂは、前記出力ディスク１１の軸方向両側面と前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個ずつ（図示の例の場合は２個ずつ、合計４個）挟持されている。そして、前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両入力ディスク１０ａ、１０ｂと前記出力ディスク１１との間で動力を伝達する。

又、前記出力ディスク１１はその軸方向両端部を、ケーシング１３内に、それぞれ１対ずつの支柱１４、１４と、スラストアンギュラ玉軸受である転がり軸受１５、１５とにより、回転自在に支持している。又、前記両支柱１４、１４の両端部近傍に、それぞれ支持板１６、１６を支持している。そして、これら両支持板１６、１６同士の間に、それぞれが特許請求の範囲に記載した支持部材である複数のトラニオン１７ａ、１７ｂを、それぞれの両端部に互いに同心に設けた傾転軸１８、１８を中心とする、揺動及び軸方向（図８〜９の上下方向）の変位を可能に支持している。又、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの内側面（互いに対向する面）に前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂを、それぞれ支持軸１９、１９並びに複数組の転がり軸受を介して、回転並びに前記入力回転軸５の軸方向に関する若干の変位を自在に支持している。そして、前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂの周面と、前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面及び前記出力ディスク１１の軸方向両側面とを転がり接触させている。これら各面同士の転がり接触部が、トラクションオイルを介して動力を伝達する、トラクション部となる。

又、前記入力回転軸５の基端部（図８の左端部）を図示しないエンジンのクランクシャフトに、前記入力軸３を介して結合し、このクランクシャフトにより前記入力回転軸５を回転駆動する様にしている。又、この入力回転軸５の基端部と、前記エンジンに近い側（図８の左側）の入力ディスク１０ａとの間に、油圧式の押圧装置２０を設け、前記各トラクション部に、適正な面圧を付与できる様にしている。この押圧装置２０は、油圧室２１ａ、２１ｂ内への油圧の導入に伴って軸方向寸法を拡張し、この押圧装置２０側の入力ディスク１０ａを前記トロイダル型無段変速機１の軸方向中央側に向け押圧すると同時に、反対側の入力ディスク１０ｂを、前記入力回転軸５を介して、前記トロイダル型無段変速機１の軸方向中央側に向け引っ張る。この結果、前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂ同士の間隔、延いては、これら両入力ディスク１０ａ、１０ｂの入力側曲面と、前記出力ディスク１１の軸方向両側面である出力側曲面との間隔が狭まるので、前記各トラクション部の面圧を高くできる。

又、前記出力ディスク１１に、中空回転軸２２の基端部（図８の左端部）をスプライン係合させている。そして、この中空回転軸２２を、前記エンジンから遠い側（図８の右側）の入力ディスク１０ｂの内側に挿通して、前記出力ディスク１１の回転力を取り出し可能としている。更に、前記中空回転軸２２の先端部（図８の右端部）で前記入力ディスク１０ｂの外側面から突出した部分に、前記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７を構成する為の、太陽歯車２３を固設している。

一方、前記入力回転軸５の先端部（図８の右端部）で前記中空回転軸２２から突出した部分と前記入力ディスク１０ｂとの間に、キャリア２４を掛け渡す様に設けて、この入力ディスク１０ｂと前記入力回転軸５とが、互いに同期して回転する様にしている。そして、前記キャリア２４の軸方向両側面の円周方向等間隔位置（一般的には３〜４個所位置）に、それぞれがダブルピニオン型である前記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７及び中段ユニット８を構成する遊星歯車２５〜２７を、回転自在に支持している。更に、前記キャリア２４の片半部（図８の右半部）周囲にリング歯車２８を、回転自在に支持している。又、前記伝達軸６の基端部（図８の左端部）に固設した第二太陽歯車２９を、前記リング歯車２８の内径側に配置している。

又、前記後段ユニット９を構成する第二キャリア３０を、前記出力軸４の基端部（図８の左端部）に結合固定している。そして、この第二キャリア３０と前記リング歯車２８とを、低速用クラッチ３１を介して結合している。又、前記伝達軸６の先端寄り（図８の右端寄り）部分に第三太陽歯車３２を固設している。又、この第三太陽歯車３２の周囲に、第二リング歯車３３を配置し、この第二リング歯車３３と前記ケーシング１３等の固定の部分との間に、高速用クラッチ３４を設けている。更に、前記第二リング歯車３３と前記第三太陽歯車３２との間に配置した複数組の遊星歯車３５、３６を、前記第二キャリア３０に回転自在に支持している。

上述の様に構成する無段変速装置の場合、前記入力回転軸５から１対の入力ディスク１０ａ、１０ｂ、及び、各パワーローラ１２ａ、１２ｂを介して一体型の出力ディスク１１に伝わった動力は、前記中空回転軸２２を通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ３１を接続し、前記高速用クラッチ３４の接続を断った、所謂低速モードの状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比（減速比）を変える事により、前記入力回転軸５の回転速度を一定にしたまま、前記出力軸４の回転速度を、所謂ギヤードニュートラル（Ｇ／Ｎ）と呼ばれる停止状態（変速比無限大の状態）を挟んで正転、逆転に変換自在となる。一方、前記高速用クラッチ３４を接続し、前記低速用クラッチ３１の接続を断った、所謂高速モードの状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を増速側に変化させる（減速比の値を小さくする）程、無段変速装置全体としての速度比（増速比）も増速側に変化する（増速比が大きくなる）。前記低速、高速両モードでの、前記トロイダル型無段変速機１の変速比と前記無段変速装置の速度比との関係、各モード状態でこのトロイダル型無段変速機１を通過するトルクの方向及び大きさ等に就いては従来から広く知られている為、図示並びに詳しい説明は省略する。

何れの運転状態でも、前記押圧装置２０の油圧室２１ａ、２１ｂ内には、前記トロイダル型無段変速機１を通過するトルク（通過トルク）に応じた油圧を導入して、前記各トラクション部の面圧を適正値に規制する。即ち、この通過トルクが大きい場合には、前記油圧室２１ａ、２１ｂ内に導入する油圧を高くして前記押圧装置２０が発生する押圧力を大きくし、前記各トラクション部の面圧を高くする。そして、これら各トラクション部で、過大な滑り（グロススリップ）が発生する事を防止する。これに対して、前記通過トルクが小さい場合には、前記油圧室２１ａ、２１ｂ内に導入する油圧を低くして前記押圧装置２０が発生する押圧力を小さくし、前記各トラクション部の面圧を低くする。そして、これら各トラクション部の転がり抵抗を低く抑える。尚、前記押圧装置２０の内部には予圧ばね３７を設けて、始動直後、未だ前記油圧室２１ａ、２１ｂ内の油圧が立ち上がらない状態でも、前記各トラクション部に必要最低限の面圧を付与できる様にしている。

上述の様に、前記押圧装置２０が発生する押圧力は、前記トロイダル型無段変速機１の通過トルクに応じて変動し、このトロイダル型無段変速機１の構成各部材の弾性変形量も、この通過トルクの変化に伴って変化する。この結果、前記入力回転軸５に対する前記入力ディスク１０ａの軸方向位置も、前記通過トルクの変動に伴って変化する。この為に、図８に示した構造では、前記入力回転軸５に対して前記入力ディスク１０ａを、ボールスプライン３８により、互いの間でのトルク伝達を行わせつつ、軸方向に関する相対変位を可能に支持している。

ボールスプライン３８は、他の構造に比べて軸方向変位に対する抵抗を低く抑えられる構造ではあるが、前記通過トルクが大きい場合には、各ボールの転動面が、各ボールスプライン溝の内側面に強く押し付けられる。従って、これら各ボールの転動面とこれら各ボールスプライン溝の内側面との当接部の転がり抵抗が大きくなり、前記入力回転軸５に対して前記入力ディスク１０ａを軸方向に変位させる事に対する抵抗が大きくなる。そして、この抵抗が大きくなる程、前記押圧装置２０が発生する押圧力のうち、前記各トラクション部の面圧を上昇させる為に利用される割合が少なくなる。この為、前記各トラクション部でグロススリップが発生するのを抑える為には、前記両油圧室２１ａ、２１ｂ内に導入する油圧を十分に高くする必要がある。この油圧を高くする事は、圧油供給用のポンプの駆動力（ポンプロス）が大きくなる事に繋がり、トロイダル型無段変速機１（を組み込んだ無段変速装置）全体としての伝達効率を低下させる原因となる。この点に関しては、特許文献２に記載された構造の場合も同様である。

これに対して、特許文献３に記載されている様に、ボールスプラインを入力ディスクの外径側に配置した構造によれば、このボールスプラインの直径が大きくなる分、各ボールの転動面と各ボールスプライン溝の内側面との当接部の面圧を低く抑えられる。そして、これら各当接部の転がり抵抗を低く抑えられて、上述の様な不都合を低減できる。但し、前記ボールスプラインを前記入力ディスクの外径側に配置する構造は、ストロークの確保が難しい。又、通過トルクが大きな場合にボールスプライン部で、軸方向変位に対する抵抗が生じる事に変わりはない為、トロイダル型無段変速機全体としての伝達効率を向上させる面からも、依然として改良の余地がある。

特開２０１２−２３３０号公報 特開２００１−２９５９０４号公報 特開２００５−３０８４号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、押圧装置が発生する押圧力の損失を低く抑えて、伝達効率の良いトロイダル型無段変速機を実現すべく発明したものである。

本発明のトロイダル型無段変速機は何れも、入力回転軸と、入力ディスクと、出力ディスクと、複数個の支持部材と、複数個のパワーローラと、押圧装置と、予圧ばねとを備える。
このうちの入力回転軸は、エンジン、モータ等の駆動源により回転駆動される。
又、前記入力ディスクは、軸方向側面をトロイド曲面である入力側曲面としたもので、前記入力回転軸の一部に、この入力回転軸と同期した回転及びこの入力回転軸の軸方向の変位を可能に支持している。
又、前記出力ディスクは、前記入力側曲面に対向する軸方向側面をトロイド曲面である出力側曲面とし、前記入力ディスクと同心に、且つ、この入力ディスクに対する相対回転を可能に支持している。
又、前記各支持部材は、前記各ディスクの軸方向に関して前記入力側曲面と前記出力側曲面との間部分で、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心として揺動変位可能に配置している。
又、前記各パワーローラは、それぞれ前記各支持部材に回転自在に支持した状態で、互いに対向する前記出力側曲面と前記入力側曲面との間に挟持している。
又、前記押圧装置は、前記各パワーローラの周面と前記出力側、入力側各曲面との転がり接触部であるトラクション部の面圧を確保する為、前記入力ディスクと前記出力ディスクとを互いに近づく方向に押圧する。
更に、前記予圧ばねは、前記入力回転軸と前記入力ディスクとの間に設けたもので、この入力ディスクを前記出力ディスクに向け、軸方向に押圧する事により、前記押圧装置が押圧力を発生しない状態でも前記入力ディスクを前記出力ディスクに向け押圧して、前記各トラクション部に面圧を付与する。

特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、前記予圧ばねとして全体が円輪状の皿板ばねを使用する。
又、この皿板ばねの内周縁部を前記入力回転軸に、この入力回転軸と同期して回転する様に係止すると共に、この皿板ばねの外径寄り部分を、前記入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側部分に、回転力の伝達を可能に係合させる。
そして、前記入力回転軸と前記入力ディスクとの間のトルク伝達を、前記皿板ばねを介して行わせる。

又、本発明のトロイダル型無段変速機のうち、請求項１、２に記載した発明の場合には、前記皿板ばねの外周縁の周方向複数箇所に、径方向外方に突出する係合突片を形成すると共に、前記入力ディスクのうちで前記入力側凹面と軸方向反対側端面の径方向外寄り部分に円筒状の突壁を突設する。
そして、請求項１に記載した発明の場合には、この突壁の先端縁部の周方向複数箇所に係合凹部を形成する。
これに対し、請求項２に記載した発明の場合には、前記突壁の内周面の周方向複数箇所に係合凹部を形成する。
そして、何れの場合も、前記各係合突片と各係合凹部とを係合させて、前記皿板ばねと前記入力ディスクとの間のトルク伝達を可能とする。

上述の様な請求項１、２に記載した本発明のトロイダル型無段変速機を実施する場合には、例えば請求項３に記載した発明の様に、前記押圧装置を、前記入力回転軸の端部に設けた油圧隔壁と、前記入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側端面との間に設けられた油圧室内に油圧を導入する事により押圧力を発生させる油圧式とする。そして、前記皿板ばねを、この油圧室内に配置する。
又、例えば請求項４に記載した発明の様に、前記皿板ばねの内周縁部に形成した雌スプライン部と前記入力回転軸の外周面に形成された雄スプライン部とをスプライン係合させて、これら皿板ばねと入力回転軸とを同期して回転させる。

又、本発明のトロイダル型無段変速機のうち、請求項５に記載した発明の場合には、前記入力回転軸の軸方向両端部に１対の入力ディスクを、それぞれの入力側曲面を互いに対向させた状態で、前記入力回転軸と同期した回転を可能に支持する。
又、この入力回転軸の中間部周囲に、軸方向両側面をそれぞれ出力側曲面とした出力ディスクを、この入力回転軸に対する相対回転を可能に支持する。
又、この入力回転軸のうちの前記押圧装置を設けた側の端部に隣接した状態で、この入力回転軸及び前記両入力ディスクを回転駆動する為の入力軸を、この入力回転軸と同心に配置する。
そして、前記皿板ばねを、この入力軸から、前記入力回転軸及び前記押圧装置側の入力ディスクにトルクを伝達するものとする。

又、請求項５に記載した発明の場合には、前記皿板ばねの内周縁部に形成した雌スプライン部と前記入力回転軸の外周面に形成された雄スプライン部とをスプライン係合させる。そして、これら皿板ばねと入力回転軸とを同期して回転させる。
又、前記皿板ばねの外周縁の周方向複数箇所に、径方向外方に突出する係合突片を、前記入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側端面の径方向外寄り部分に突設した円筒状の突壁の先端縁部の周方向複数箇所に係合凹部を、それぞれ形成する。そして、これら各係合凹部と前記各係合突片とを係合させて、前記皿板ばねと前記入力ディスクとの間のトルク伝達を可能にする。
更に、前記皿板ばねの径方向中間部の周方向複数箇所に前記入力ディスクと反対側に突出する状態で形成した中間係合突片を、前記入力軸の先端部にこの入力軸と同心に設けた駆動円筒部の先端縁の周方向複数箇所に形成した駆動側係合凹部に係合させる。そして、前記入力軸と前記皿板ばねとの間のトルク伝達を可能にする。

更に、上述の様な請求項５に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項６に記載した発明の様に、前記入力ディスクに突設した円筒状の突壁を、油圧式の押圧装置を構成する為のシリンダ筒とする。
又、このシリンダ筒に油密に、且つ、このシリンダ筒に対する軸方向の変位を可能に内嵌した油圧隔壁の内径寄り部分を前記入力回転軸に対し、油密に、且つ、前記入力ディスクから離れる方向の変位を阻止した状態で外嵌する。
そして、前記油圧隔壁の軸方向片側面と、前記入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側端面との間を油圧室とし、この油圧室内に油圧を導入する事により前記押圧装置に押圧力を発生させる。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、押圧装置が発生する押圧力の損失を低く抑えて、伝達効率の良いトロイダル型無段変速機を実現できる。
即ち、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、入力回転軸と入力ディスクとの間のトルク伝達を、予圧ばねである皿板ばねを介して行う。従って、これら入力回転軸の外周面と入力ディスクの内周面との間に、ボールスプライン等の、トルク伝達の為の構造を設ける必要がない。この為、この様なトルク伝達の為の構造が、前記入力回転軸と前記入力ディスクとの間のトルク伝達時に、これら入力回転軸と入力ディスクとが軸方向に相対変位する事に対する抵抗にはならない。
この結果、前記入力回転軸に対して前記入力ディスクを軸方向に変位させる事に対する抵抗を小さく抑えられて、押圧装置が発生する押圧力の有効利用を図れる。この為、この押圧装置として油圧式のものを使用した場合に、油圧室内に導入する油圧を徒に高くする必要がなく、ポンプロスを低く抑えて、トロイダル型無段変速機全体としての伝達効率を良好にできる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、部分略断面図。 この第１例に組み込む、皿板ばねと入力ディスクとを取り出して組み合わせた状態で示す斜視図。 同じく、分解した状態で示す斜視図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、部分略断面図。 同第３例を示す、部分略断面図。 同第４例を示す、部分略断面図。 この第４例に組み込む皿板ばねを取り出して示す斜視図。 本発明の対象とな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縦断側面図。 図８のＡ−Ａ断面図。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１、３、４に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例を含めて、本発明の特徴は、入力回転軸５と入力ディスク１０との間でトルクを伝達する部分の構造を工夫する事により、これら入力回転軸５と入力ディスク１０とが軸方向に相対変位する事に対する抵抗を低く抑えて、押圧装置２０が発生する押圧力を有効利用できる様にする点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図８〜９に示した構造を含めて、従来から広く知られている各種トロイダル型無段変速機と同様であるから、本発明の特徴部分以外の図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例のトロイダル型無段変速機では、予圧ばねとして、全体が円輪状の皿板ばね３９を使用している。この皿板ばね３９は、予圧ばねとして必要な弾性、並びに、前記入力回転軸５と前記入力ディスク１０との間でのトルク伝達の為に十分な強度及び剛性を確保できるだけの板厚を有する弾性金属板により、図２〜３に示す様な形状に造っている。即ち、前記皿板ばね３９は、軸方向から見た形状が円輪状で、径方向から見た形状がダイヤフラム状に屈曲した主部４０と、この主部４０の外周縁の円周方向等間隔の複数箇所に、径方向外方に突出する状態で形成した係合突片４１、４１とから成る。又、前記主部４０の中心孔は、内周面に雌スプラインを形成した、スプライン孔４２としている。

又、前記入力回転軸５の端部に、前記押圧装置２０を構成する為のシリンダ部４３を設けている。このシリンダ部４３は、前記入力回転軸５の外周面から径方向外方に突出した、外向フランジ状の油圧隔壁４４と、この油圧隔壁４４の外周縁から前記入力ディスク１０の側に折れ曲がった、円筒状の周壁４５とから成る。この周壁４５の内径は、前記入力ディスク１０の外径よりも僅かに大きい。又、この入力ディスク１０のうちで、各パワーローラ１２ａ、１２ｂ（図９参照）の周面と転がり接触する入力側曲面に対して軸方向反対側端面である、外端面の径方向外寄り部分に、円筒状の突壁４６を突設している。そして、この突壁４６の先端縁部の周方向等間隔の複数箇所に、それぞれ係合凹部４７、４７を形成している。これら各係合凹部４７、４７と前記各係合突片４１、４１とは、互いに同数としている。又、これら各係合凹部４７、４７の周方向に関する幅寸法と、前記各係合突片４１、４１の周方向に関する幅寸法とはほぼ一致させて（同じか、圧入可能な寸法関係として）、これら各係合突片４１、４１を前記各係合凹部４７、４７に、がたつきなく内嵌できる様にしている。

更に、前記入力回転軸５の外周面のうちで、前記シリンダ部４３の奥端部に位置する部分に、雄スプライン部４８を設けている。この雄スプライン部４８の外径は、前記入力回転軸５の中間部乃至先端寄り部分の外径よりも大きくして、この中間部乃至先端寄り部分の外周面を円筒面としたまま、前記雄スプライン部４８の加工を行える様にしている。この雄スプライン部４８のピッチ、ピッチ円直径、モジュール等の仕様は、前記スプライン孔４２との関係で規制し、これらスプライン孔４２と雄スプライン部４８とを、がたつきなくスプライン係合できる様にしている。

トロイダル型無段変速機を組み立てた状態では、図１〜２に示す様に、前記各係合突片４１、４１を前記各係合凹部４７、４７内に嵌合すると共に、図１に示す様に、前記スプライン孔４２と雄スプライン部４８とをスプライン係合させる。この状態で、前記入力回転軸５と前記入力ディスク１０とが、前記皿板ばね３９を介して、トルク伝達を可能に組み合わされる。又、この状態で、前記入力ディスク１０側に設けた突壁４６が、前記シリンダ部４３を構成する周壁４５の内径側に緩く挿入される。これら突壁４６の外周面と周壁４５の内周面との間の油密は、外径側シールリング４９により図る。尚、この外径側シールリング４９は、前記突壁４６の外周面と前記周壁４５の内周面とのうちの一方の周面に形成した係止溝に係止した状態で、他方の周面に対し摺接させる。又、前記入力ディスク１０の内周面と前記入力回転軸５の外周面との間の油密は、内径側シールリング５０により図る。この内径側シールリング５０に関しては、前記入力回転軸５の外周面と前記入力ディスク１０の内周面とのうちの一方の周面に形成した係止溝に係止した状態で、他方の周面に対し摺接させる。

各構成部材を上述の様に組み合わせる事により、前記入力回転軸５と前記入力ディスク１０との間に油圧室２１を画成している。そして、この油圧室２１内に、前記入力回転軸５内に設けた油圧給排路５１を通じて、所定圧の油圧を導入可能とし、油圧式の前記押圧装置２０を構成している。前記皿板ばね３９は、この押圧装置２０の油圧室２１内に配置された状態となる。前記油圧給排路５１を通じてこの油圧室２１内に導入された油圧は、前記皿板ばね３９と前記入力ディスク１０との間だけでなく、この皿板ばね３９と前記入力回転軸５及び前記入力ディスク１０との間に存在する隙間を通じて、この皿板ばね３９と前記油圧隔壁４４との間部分にも導入される。尚、この間部分の油圧の立ち上がり特性を良好にする為に、前記皿板ばね３９のうち、前記主部４０の一部に透孔を形成する事もできる。

トロイダル型無段変速機の運転時には、駆動源に繋がる入力軸３により前記入力回転軸５を回転駆動する。すると、この入力回転軸５の回転が、前記皿板ばね３９を介して前記入力ディスク１０に伝わり、この入力ディスク１０が前記入力回転軸５と同期して回転する。この状態で前記油圧室２１内に油圧を導入すれば、前記入力ディスク１０が出力ディスク１１（図８参照）に向け、この油圧に応じた力で押圧される。前記油圧室２１内に導入された油圧に基づいて前記押圧装置２０が発生する押圧力に基づき、前記入力軸１０を前記入力回転軸５に対し軸方向に変位させる事に対する抵抗は、前記内径側、外径側両シールリング４９、５０の周縁と相手周面との間に作用する摩擦力のみである。そして、この摩擦力は、前記トロイダル型無段変速機の通過トルクが大きくなっても大きくなる事はないし、前述した従来構造の場合に、トルク伝達時にボールスプライン３８（図８参照）部分で生じる抵抗よりも遥かに小さい。
この結果、前記入力回転軸５に対して前記入力ディスク１０を軸方向に変位させる事に対する抵抗を小さく抑えられて、前記押圧装置２０が発生する押圧力の有効利用を図れる。この為、前記油圧室２１内に導入する油圧を徒に高くする必要がなく、ポンプロスを低く抑えて、トロイダル型無段変速機全体としての伝達効率を良好にできる。

［実施の形態の第２例］
図４は、請求項２〜４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、入力ディスク１０に形成した突壁４６の内周面の周方向複数箇所に係合凹部４７ａを形成している。そして、これら各係合凹部４７ａと、皿板ばね３９の外周縁部の周方向複数箇所に形成した係合突片４１とを係合させて、この皿板ばね３９と前記入力ディスク１０との間のトルク伝達を可能としている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。

［実施の形態の第３例］
図５も、請求項２〜４に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、シリンダ部４３ａ側の周壁４５ａを、入力ディスク１０側の突壁４６ａの内側に、緩く挿入している。そして、この周壁４５ａの外周面とこの突壁４６ａの内周面との間に、外径側シールリング４９を装着している。この突壁４６ａの奥端部内周面で、皿板ばね３９の外周縁部に形成した係合突片４１を係合させる為の係合凹部４７を形成した部分は、前記外径側シールリング４９を設置する部分よりも小径としている。従って、前記突壁４６ａの内周面のうちでこの外径側シールリング４９を装着する部分の周方向の形状を、凹凸のない、単なる円形として、この外径側シールリング４９によるシール性を確保できる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例、或いは、上述した実施の形態の第２例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。

［実施の形態の第４例］
図６〜７は、請求項５、６に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、トロイダル型無段変速機として、前述の図８に記載した様に、入力回転軸５の軸方向両端部に１対の入力ディスクを設置したダブルキャビティ型である事を前提とする。そして、前記入力回転軸５に隣接する状態でこの入力回転軸５と同心に配置されており、駆動源により回転駆動される入力軸３の回転を、皿板ばね３９ａにより、入力回転軸５と入力ディスク１０とに伝達させる。結果として、これら入力回転軸５と入力ディスク１０とが同期して回転する。

前記皿板ばね３９ａの内周縁部は、上述した実施の形態の第１〜３例の場合と同様に、前記入力回転軸５にスプライン係合させている。又、前記皿板ばね３９ａの外周縁の周方向複数箇所に形成した係合突片４１、４１を、前記入力ディスク１０側に設けた突壁４６の先端縁部の周方向複数箇所に形成した係合凹部４７に係合させて、前記皿板ばね３９ａと前記入力ディスク１０との間のトルク伝達を可能としている。以上の構成に就いては、前述した実施の形態の第１例と同様である。

特に、本例の構造の場合には、前記皿板ばね３９ａの径方向中間部の周方向複数箇所に中間係合突片５２、５２を、それぞれ前記入力ディスク１０と反対側に突出する状態で形成している。又、前記入力軸３の先端部に駆動円筒部５３を、この入力軸３と同心に設けており、この駆動円筒部５３の先端縁の周方向複数箇所に、駆動側係合凹部５４を形成している。そして、これら各駆動側係合凹部５４と前記各中間係合突片５２、５２とを、周方向に関するがたつきを抑えた状態で係合させて、前記入力軸３と前記皿板ばね３９ａとの間のトルク伝達を可能としている。

更に、本例の場合には、前記突壁４６を、油圧式の押圧装置２０を構成する為のシリンダ筒としている。そして、このシリンダ筒として機能する突壁４６の内周面と前記入力回転軸５の外周面との間に油圧隔壁５５を、この突壁４６に対する軸方向の変位を可能に内嵌している。又、この油圧隔壁５５のうちで、前記入力ディスク１０と反対側面のうちの内径寄り部分を、前記入力回転軸５の外周面に形成した段差面５６に突き当てて、前記油圧隔壁５５が前記入力ディスク１０から離れる方向に変位しない様にしている。尚、この油圧隔壁５５の外周縁部には外径側シールリング４９ａを、内周縁部には内径側シールリング５０ａを、それぞれ装着し、前記油圧隔壁５５の内外両周縁部と相手側周面との間の油密保持を図っている。そして、この油圧隔壁５５の軸方向片側面（図６の右側面）と前記入力ディスク１０との間を油圧室２１とし、この油圧室２１内に油圧を導入する事により、前記押圧装置２０に押圧力を発生させる様にしている。
上述の様な本例の構造によれば、前記入力軸３と前記入力回転軸５との間でトルクを伝達する構造を簡略化できる。

本発明のトロイダル型無段変速機は、前述の図８〜９に示した様な、遊星歯車装置と組み合わせて無段変速装置を構成する構造に限らず、遊星歯車装置と組み合わせる事なく、トロイダル型無段変速機単体で使用する構造で実施する事もできる。
又、図示の様なハーフトロイダル型に限らず、フルトロイダル型のトロイダル型無段変速機で実施する事もできる。
更に、請求項５に記載した発明を実施する場合に、入力軸の中間部周囲に配置する出力ディスクは、図８に示す様な一体型の構造に限らず、例えば特許文献２、３に記載されている様な、スリーブの両端部に１対の出力ディスクを、それぞれスプライン係合によりこのスリーブと同期して回転する様に設けた構造であっても良い。この場合には、このスリーブと前記両出力ディスクとを組み合わせたユニットが、請求項５に記載した出力ディスクに対応する。

１ トロイダル型無段変速機
２ 遊星歯車式変速機
３ 入力軸
４ 出力軸
５ 入力回転軸
６ 伝達軸
７ 前段ユニット
８ 中段ユニット
９ 後段ユニット
１０、１０ａ、１０ｂ 入力ディスク
１１ 出力ディスク
１２ａ、１２ｂ パワーローラ
１３ ケーシング
１４ 支柱
１５ 転がり軸受
１６ 支持板
１７ａ、１７ｂ トラニオン
１８ 傾転軸
１９ 支持軸
２０ 押圧装置
２１、２１ａ、２１ｂ 油圧室
２２ 中空回転軸
２３ 太陽歯車
２４ キャリア
２５ 遊星歯車
２６ 遊星歯車
２７ 遊星歯車
２８ リング歯車
２９ 第二太陽歯車
３０ 第二キャリア
３１ 低速用クラッチ
３２ 第三太陽歯車
３３ 第二リング歯車
３４ 高速用クラッチ
３５ 遊星歯車
３６ 遊星歯車
３７ 予圧ばね
３８ ボールスプライン
３９、３９ａ 皿板ばね
４０ 主部
４１ 係合突片
４２ スプライン孔
４３、４３ａ シリンダ部
４４ 油圧隔壁
４５、４５ａ 周壁
４６、４６ａ 突壁
４７、４７ａ 係合凹部
４８ 雄スプライン部
４９、４９ａ 外径側シールリング
５０、５０ａ 内径側シールリング
５１ 油圧給排路
５２ 中間係合突片
５３ 駆動円筒部
５４ 駆動側係合凹部
５５ 油圧隔壁
５６ 段差面

Claims (6)

1. 駆動源により回転駆動される入力回転軸と、この入力回転軸の一部に、この入力回転軸と同期した回転及びこの入力回転軸の軸方向の変位を可能に支持された、軸方向側面をトロイド曲面である入力側曲面とされた入力ディスクと、この入力側曲面に対向する軸方向側面をトロイド曲面である出力側曲面とされ、この入力ディスクと同心に、且つ、この入力ディスクに対する相対回転を可能に支持された出力ディスクと、これら各ディスクの軸方向に関して前記入力側曲面と前記出力側曲面との間部分で、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心として揺動変位可能に配置された複数個の支持部材と、それぞれがこれら各支持部材に回転自在に支持された状態で、互いに対向する前記出力側曲面と前記入力側曲面との間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パワーローラの周面と前記出力側、入力側各曲面との転がり接触部であるトラクション部の面圧を確保する為、前記入力ディスクと前記出力ディスクとを互いに近づく方向に押圧する押圧装置と、前記入力回転軸と前記入力ディスクとの間に設けられてこの入力ディスクを前記出力ディスクに向け、軸方向に押圧する事により、前記押圧装置が押圧力を発生しない状態でも前記入力ディスクを前記出力ディスクに向け押圧して前記各トラクション部に面圧を付与する予圧ばねとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、
   この予圧ばねとして全体が円輪状の皿板ばねを使用し、この皿板ばねの内周縁部を前記入力回転軸に、この入力回転軸と同期して回転する様に係止すると共に、この皿板ばねの外径寄り部分を、前記入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側部分に、回転力の伝達を可能に係合させる事により、前記入力回転軸と前記入力ディスクとの間のトルク伝達を、前記皿板ばねを介して行わせるものであり、
   前記皿板ばねの外周縁の周方向複数箇所に、径方向外方に突出する係合突片を、前記入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側端面の径方向外寄り部分に突設した円筒状の突壁の先端縁部の周方向複数箇所に係合凹部を、それぞれ形成し、これら各係合凹部と前記各係合突片とを係合させて、前記皿板ばねと前記入力ディスクとの間のトルク伝達を可能としている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 駆動源により回転駆動される入力回転軸と、この入力回転軸の一部に、この入力回転軸と同期した回転及びこの入力回転軸の軸方向の変位を可能に支持された、軸方向側面をトロイド曲面である入力側曲面とされた入力ディスクと、この入力側曲面に対向する軸方向側面をトロイド曲面である出力側曲面とされ、この入力ディスクと同心に、且つ、この入力ディスクに対する相対回転を可能に支持された出力ディスクと、これら各ディスクの軸方向に関して前記入力側曲面と前記出力側曲面との間部分で、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心として揺動変位可能に配置された複数個の支持部材と、それぞれがこれら各支持部材に回転自在に支持された状態で、互いに対向する前記出力側曲面と前記入力側曲面との間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パワーローラの周面と前記出力側、入力側各曲面との転がり接触部であるトラクション部の面圧を確保する為、前記入力ディスクと前記出力ディスクとを互いに近づく方向に押圧する押圧装置と、前記入力回転軸と前記入力ディスクとの間に設けられてこの入力ディスクを前記出力ディスクに向け、軸方向に押圧する事により、前記押圧装置が押圧力を発生しない状態でも前記入力ディスクを前記出力ディスクに向け押圧して前記各トラクション部に面圧を付与する予圧ばねとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、
   この予圧ばねとして全体が円輪状の皿板ばねを使用し、この皿板ばねの内周縁部を前記入力回転軸に、この入力回転軸と同期して回転する様に係止すると共に、この皿板ばねの外径寄り部分を、前記入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側部分に、回転力の伝達を可能に係合させる事により、前記入力回転軸と前記入力ディスクとの間のトルク伝達を、前記皿板ばねを介して行わせるものであり、
   前記皿板ばねの外周縁の周方向複数箇所に、径方向外方に突出する係合突片を、前記入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側端面の径方向外寄り部分に突設した円筒状の突壁の内周面の周方向複数箇所に係合凹部を、それぞれ形成し、これら各係合凹部と前記各係合突片とを係合させて、前記皿板ばねと前記入力ディスクとの間のトルク伝達を可能としている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
3. 前記押圧装置が、前記入力回転軸の端部に設けた油圧隔壁と、前記入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側端面との間に設けられた油圧室内に油圧を導入する事により押圧力を発生させる油圧式であり、前記皿板ばねがこの油圧室内に配置されている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機。
4. 前記皿板ばねの内周縁部に形成した雌スプライン部と前記入力回転軸の外周面に形成された雄スプライン部とをスプライン係合させて、これら皿板ばねと入力回転軸とを同期して回転させる、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機。
5. 駆動源により回転駆動される入力回転軸と、この入力回転軸の一部に、この入力回転軸と同期した回転及びこの入力回転軸の軸方向の変位を可能に支持された、軸方向側面をトロイド曲面である入力側曲面とされた入力ディスクと、この入力側曲面に対向する軸方向側面をトロイド曲面である出力側曲面とされ、この入力ディスクと同心に、且つ、この入力ディスクに対する相対回転を可能に支持された出力ディスクと、これら各ディスクの軸方向に関して前記入力側曲面と前記出力側曲面との間部分で、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心として揺動変位可能に配置された複数個の支持部材と、それぞれがこれら各支持部材に回転自在に支持された状態で、互いに対向する前記出力側曲面と前記入力側曲面との間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パワーローラの周面と前記出力側、入力側各曲面との転がり接触部であるトラクション部の面圧を確保する為、前記入力ディスクと前記出力ディスクとを互いに近づく方向に押圧する押圧装置と、前記入力回転軸と前記入力ディスクとの間に設けられてこの入力ディスクを前記出力ディスクに向け、軸方向に押圧する事により、前記押圧装置が押圧力を発生しない状態でも前記入力ディスクを前記出力ディスクに向け押圧して前記各トラクション部に面圧を付与する予圧ばねとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、
   前記入力ディスクが、前記入力回転軸の軸方向両端部に、それぞれの入力側曲面を互いに対向させた状態で、この入力回転軸と同期した回転を可能に１対支持されており、
   前記出力ディスクが、軸方向両側面をそれぞれ出力側曲面としており、前記入力回転軸の中間部周囲に、この入力回転軸に対する相対回転を可能に支持されており、
   この入力回転軸のうちで前記押圧装置を設けた側の端部に隣接した状態で、この入力回転軸及び前記両入力ディスクを回転駆動する為の入力軸が、この入力回転軸と同心に配置されており、
   前記予圧ばねとして全体が円輪状の皿板ばねを使用し、この皿板ばねの内周縁部を前記入力回転軸に、この入力回転軸と同期して回転する様に係止すると共に、この皿板ばねの外径寄り部分を、前記押圧装置側の入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側部分に、回転力の伝達を可能に係合させる事により、前記入力軸から、前記入力回転軸及び前記押圧装置側へのトルク伝達を、前記皿板ばねを介して行わせるものであり、
   前記皿板ばねの内周縁部に形成した雌スプライン部と前記入力回転軸の外周面に形成された雄スプライン部とをスプライン係合させて、これら皿板ばねと入力回転軸とを同期して回転させると共に、この皿板ばねの外周縁の周方向複数箇所に、径方向外方に突出する係合突片を、前記押圧装置側の入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側端面の径方向外寄り部分に突設した円筒状の突壁の先端縁部の周方向複数箇所に係合凹部を、それぞれ形成し、これら各係合凹部と前記各係合突片とを係合させて、前記皿板ばねと前記押圧装置側の入力ディスクとの間のトルク伝達を可能にしており、この皿板ばねの径方向中間部の周方向複数箇所に前記押圧装置側の入力ディスクと反対側に突出する状態で形成した中間係合突片を、前記入力軸の先端部にこの入力軸と同心に設けた駆動円筒部の先端縁の周方向複数箇所に形成した駆動側係合凹部に係合させて、前記入力軸と前記皿板ばねとの間のトルク伝達を可能にしている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
6. 前記押圧装置側の入力ディスクに突設した円筒状の突壁が、油圧式の押圧装置を構成する為のシリンダ筒であり、このシリンダ筒に油密に、且つ、このシリンダ筒に対する軸方向の変位を可能に内嵌した油圧隔壁の内径寄り部分を前記入力回転軸に対し、油密に、且つ、前記押圧装置側の入力ディスクから離れる方向の変位を阻止した状態で外嵌しており、前記油圧隔壁の軸方向片側面と、この押圧装置側の入力ディスクのうちで前記入力側曲面と軸方向反対側端面との間を油圧室とし、この油圧室内に油圧を導入する事により前記押圧装置に押圧力を発生させる、請求項５に記載したトロイダル型無段変速機。
   

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