JPH0470503B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は同一軸線上に配設した入出力軸にそ
れぞれ設けた入力デイスクと出力デイスクの各対
向面が互いに協働してトロイダルキヤビテイを形
成する如くなつており、該トロイダルキヤビテイ
内にパワーローラを配置し、該パワーローラを上
記入出力デイスクに係合させ、該係合部に発生す
るトラクシヨン力によつて大きいトルクを伝達す
るようにしたトロイダル形無段変速機の変速装置
に関するものであつて、殊に小速度比から大速度
比まで略々一定の小さな操作力で増減速の変速比
制御を連続的に且つ滑らかに行うことがきる変速
装置を提供するものであり、又構造簡単で耐久性
に優れ、しかも廉価な変速装置を提供することを
目的とする。

(ロ) 従来の技術 従来前記の如きトロイダル形無段変速機は公知
であり、その変速装置も種々考案されている。た
とえば米国特許第3142189号及び第3810398号公報
に開示のものは油圧シリンダとサーボバルブとを
備え、前記パワーローラを回転可能に支承するト
ラニオンを上記油圧シリンダでピボツト軸方向に
偏位させ、その結果上記トラニオンのピボツト軸
周りの回動を誘発してパワーローラの前記入出力
デイスクとの係合円半径を変化させ、自己変速動
作を行はせると共に、上記トラニオンの回動角度
の変化分によつてサーボバルブを復動させ、前記
ピボツト軸方向の偏位を中立位置に復帰させるも
のであるが、油圧サーボ機構は構造及び調整が非
常に複雑であり、油圧源を必要とし、殊にサーボ
バルブを用いているためにハンチングが生じ易
く、高価で又軽量小形化が困難であつた。

又米国特許第2086491号公報に開示されたもの
は油圧は用いないが、ウオームとウオームギア、
ねじとねじ歯車、ラツクとピニオン等を用いて前
記トラニオンを直接回動させて変速するものであ
つて、前記の如きトラニオンをそのピボツト軸方
向に偏位させて自己変速作用を営ませるものでは
なく無理に変速させるものであるから、変速操作
に大きな力を必要とし、且つ急激な変速は困難で
あつた。

又米国特許第2907220号公報開示のものはパワ
ーローラを回転可能に支持する支持体をボールね
じ装置によつてピボツト軸方向の移動可能に支持
したものであつて、パワーローラに加わる大きな
スラスト荷重がボールねじに直接ラジアル荷重と
して加わるので該ボールねじの耐久性と摩擦とに
問題があり、またパワーローラを回転支承する軸
受はスペース的に大形にできず耐久性に問題があ
つた。

更にこれらの問題を解消するものとして先に本
出願人が出願した特開昭58−160664号があるが、
これはトラニオン装置のピボツト軸端にねじ装置
を設け、該ねじ装置を回すことによつてトラニオ
ンをピボツト軸方向に少量移動させ、その偏位量
に応じてパワーローラが回動する自動変速作用を
誘起させ、又この回動によつてトラニオンが回動
し前記ねじが逆転して上記偏位がもとの中立位置
に復帰し、かくて所望の変速比に変速し得るよに
したものであるが、トロイダル型無段変速機の特
性として例えば入力トルクを一定とした場合最大
減速側においてパワーローラに加わるトラクシヨ
ン力が急速に増大するので、変速に要する動力
が、前記従来のもの（米国特許第2086491号）よ
りは小さく、また米国特許第2907220号のものよ
りコンパクトになつたがそれでも最大減速側にお
いて変速のために必要とする動力は増速側におけ
るよりも大きなものとなる。第５図は入力トルク
一定の場合のこの先願における速度比と変速操作
力の関係を示すもので、横軸に速度比、縦軸に変
速操作力を表はしている。図に示すように最大変
速側で急激に変速操作力が増大し、且つ非直線的
なカーブであることが分る。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点及び作用 本発明は以上の各従来例の問題点に鑑み、殊に
本出願人の先願である前記特開昭58−160664号を
改良して、最大減速側においても増速側における
と同様の小さな、且つ略々一定の力で変速操作し
得るようにしたものである。

(ニ) 問題点を解決するための手段 上記問題題点を解決するために、本発明におい
ては、トラニオン装置のピボツト軸端に設けたね
じ装置に設けた変速レバーを連結リンクを介して
平衡リンク機構に連結し、変速レバーのねじ装置
の中心軸を結ぶ線に対する角度と、変速レバー及
び連結リンクのレバー比と、連結リンクと平衡リ
ンク機構との連結点のねじ装置の中心軸からのオ
フセツト量とを最適に設定することによつて、小
減速比から大減速比に至る広範囲に亙つて小さい
値で且つ略一定の変速操作力とすることができる
ことを特徴とする。

これらの関係は第６図、第７図に示してある。
即ち、第６図においては変速レバー及び連結リン
クに関する後述の長さの係数ａ、ｂと前記傾き角
度θの種々の組合せによつて変速操作力が如何に
変化するかを示してあり、例えばａ＝1.5、ｂ＝
1.9、θ＝22゜のカーブが略々一定の変速操作力を
呈することが分る。

第７図は前記ａ、ｂ、θの組合せの最適なもの
を例示した線図である。

(ホ) 実施例 以下図示の実施例によつて本発明を詳細に説明
する。

第２図は本発明の変速装置を備えたトロイダル
形無段変速機の横断面図であるが、端面で示され
た入力軸１には入力デイスク２が嵌挿してあり、
且つ共に回転するように図示しない係合部材によ
つて周知の如く係合してある。尚図示しないが、
手前側には出力軸及び出力デイスクが同様に設け
てある。

前記入力デイスク２と出力デイスクとの間に左
右２個のパワーローラ３がトラニオン４に回転可
能に支持されて配置され、且つ上記入出力デイス
クに互いに押圧して係合している。上記トラニオ
ン４の上下端は張力部材５に球状外形面軸受６を
介してそれぞれ保持され、上記張力部材５は中心
部分を球面ボール１０を介してハウジング１５に
支持してある。従がつてピボツト軸Ｚ−Ｚの周り
に回動可能、且つ該Ｚ−Ｚ軸方向の少量移動が可
能である。

前記トラニオン４の軸端には軸方向力によつて
も回転可能な、いわゆる可逆性のねじ装置を構成
するねじ軸７が形成され、該ねじ軸７にはナツト
８が螺合している。ナツト８は軸受９によつてハ
ウジング１５に回転可能、軸方向固定に支持して
あり、その上端１７に変速レバー１１，１１が第
１図の如く左右対向して取付けてあり、該各変速
レバー１１，１１の端部に連結リンク１２，１２
の一端が枢支してあり、該連結リンク１２，１２
の他端１６は平衡リンク１３によつて結ばれ、該
平衡リンク１３の中央部１８に変速ロツド１４が
図示のように枢支してある。然して変速レバー１
１はパワーローラ３の回転軸の方向に対して図示
のように角度θだけ傾けて取付けてある。

かくの如き構造の本発明実施例において、第２
図Ａ矢印の如く入力軸１が回転している時は、パ
ワーローラ３には入力デイスク２及び出力デイス
ク（図示せず）との係合に伴なうトラクシヨン力
Ft及びスラスト荷重Faが図示のように掛つてお
り、この内スラスト荷重Faは張力部材５が負担
し、該張力部材５は球状外形面軸受６及び球面ボ
ール１０の各球面部で支持されているので左右の
トラニオン４は上記張力部材の揺動を伴ないつつ
ピボツト軸Ｚ−Ｚ方向に少量移動することができ
る。従がつてねじ装置のねじ軸７、ナツト８及び
軸受９には上記スラスト荷重Faは加わらず、ト
ラクシヨン力Ftのみが作用する。このFtの作用
方向は左右のねじ装置について互いに逆であつ
て、入力軸１のトルクの作用方向が前記の通りＡ
矢印方向である時はねじの逆作動によつて右の変
速レバー１１及び連結リンク１２を第１図Ｂ矢印
の方向に、左の変速レバー１１及び連結リンク１
２を矢印Ｂの方向に回動させるトルクを生ぜしめ
る。この左右のトルクは平衡リンク１３によつて
平衡され、即ち左右のトラクシヨン力Ftが等し
い大きさとなる。

もしねじ装置が逆作動をしないならば、入力軸
１のトルクによつて変速レバー１１を回動させる
トルクが発生しないし、平衡リンク１３も平衡作
用をしないので左右のトラクシヨン力Ftが等し
い大きさにならない。

尚変速レバー１１を回動させるトルクは連結リ
ンク１２、平衡リンク１３を介して変速ロツド１
４の軸方向の力に変換される。今変速レバー１１
の長さをｌとし、連結リンク１２の長さをal、前
記リンク１２と平衡リンク１３の枢支点１６とＺ
−Ｚ軸との距離即ちオフセツト量を図示のように
blとすると、これらの係数ａ、ｂと傾き角度θ及
び変速ロツド１４の軸方向力（変速操作力）との
関係は前記第６図及び第７図に例示した如くにな
る。すなわち、第７図の特性曲線から係数ａを
2.0、ｂを2.3及びパワーローラが中立位置にある
ときのねじ軸７の中心軸間を結ぶ直線に対する傾
き角度θを25゜に設定した場合を考えると、変速
レバー１１から平衡リンク１３に伝達される伝達
トルクは、変速ロツド１４の軸方向の力に変換さ
れるので、第７図で表される特性曲線のように、
減速比の増加にかかわらず変速操作力を小さい値
で且つ略一定値とすることができる。

因みに、従来例の場合には、前述した第５図に
示すように、減速比が増加する伴つて変速操作力
が急増することになるため、変速レバー１１を操
作する変速ロツドの操作力を変速操舵力の最大値
に合わせて設定する必要があり、大きな操作力を
必要とし変速操作を容易に且つ安定して行うこと
ができないと共に、機械的強度も大きくせざるを
得ず、全体の構成が大型化するという技術的課題
がある。

さて上記変速ロツド１４を第１図において上下
に動かすと、変速レバー１１，１１は互いに反対
向きに回転し、左右のナツト８，８を互いに逆転
させ、ねじ軸７が軸方向に進退し、従がつて左右
のトラニオン４，４が互いに反対方向にそのピボ
ツト軸Ｚ−Ｚに移動する。

かくてパワーローラ３がピボツト軸Ｚ−Ｚ方向
に偏位するので周知のトロイダル形無段変速機に
おける自動変速作用が生じ、パワーローラ３、従
がつてトラニオン４がピボツト軸Ｚ−Ｚ周りに回
動し、その回動の方向は前記ナツト８の回転に追
うように回動するのでねじ軸７のリードにつれて
トラニオン４（パワーローラ３）の偏位が元に戻
つて中立位置に復した時、即ちパワーローラ３の
回転軸心と入出力軸とが交はる状態に復した時に
上記パワーローラ３の回動が止る。即ち前記自動
変速作用が終焉し、前記変速ロツド１４の動かし
量に見合つた所望の速度比に変速し得るのであ
る。

また変速に際してトラニオン４がピボツト軸Ｚ
−Ｚ方向に偏位する量は極く小さなものであり、
この偏位はねじ装置を介して変速レバー１１の先
端では著しく拡大される故この先端部分では前記
トラクシヨン力Ftは著しく縮小され、従がつて
変速のために入力軸１のトルクによつて変速ロツ
ド１４に生じる軸方向力に逆らつて該変速ロツド
１４を動かす変速操作力は、トラニオン軸端をＺ
−Ｚ軸方向に直接押して変速する場合に比べて遥
かに小さな値ですむ。

またトラニオン４の回動には、前記トラクシヨ
ン力FtがＺ−Ｚ軸方向に加わることによつて生
ずるねじの圧接力による抵抗があり、該トラニオ
ン４のＺ−Ｚ軸方向偏位によつて生じた前記トラ
クシヨン力Ftと直角の変速方向トラクシヨン分
力が上記抵抗に打ち勝つてトラニオンを回動させ
ることによつて変速を行はせるものであるから、
上記変速方向トラクション分力がねじの摩擦力に
打ち勝つまでトラニオンのＺ−Ｚ軸方向偏位が増
加して始めて変速を開始する。従がつてもしねじ
装置の摩擦力が大きければ変速の不感帯が大きく
なり、ハンテイングを生ずるなど不安定な変速を
することになるが、前記の通り軸方向力によつて
も回転可能な、いわゆる可逆性のねじ装置―例え
ばボールねじ装置―を用いると、その低摩擦性が
奏功してトラニオン装置の上記回動の際の抵抗を
小さくすることができ、また該ねじ軸には軸方向
の荷重（前記トラクション力Ft）のみが作用し、
ねじの摩擦にとつて有害でトラクション力Ftに
比べて桁違いに大きいラジアル荷重が掛らないか
ら、極めて円滑な変速作用と耐久性を期待するこ
とができる。

尚上記実施例に対して、めねじとおねじを逆
に、即ちめねじであるボールナツトを第３図の如
くトラニオンの軸端に形成し（符号８１）、おね
じであるねじ軸７１をハウジング１５に軸受９１
を介して回転可能、軸方向固定に支持し、該ねじ
軸７１に変速レバー１１′を取付けたものであつ
ても作用及び効果は同じであり、またねじ軸を支
持する軸受を小形にできるのでこの軸受の摩擦が
小さくなり、より滑らかな変速に役立つ。

尚第４図に示す本発明の他の実施例は、前記実
施例の如く構成した変速レバー及び平衡リンク装
置の平衡リンク２３に図示の如く回動可能に取付
けためねじを設け、該めねじに螺合するおねじ２
０を電動モータ又は流体圧アクチユエータ１９に
よつて所定量回動駆動するようにしたものであつ
て、本発明では変速操作力が従来技術による第５
図の場合に比べて著しく軽減されているので、電
動機とねじ又は油圧アクチユエータの発生する軸
方向力は小さなものでよい。

またトラニオン装置をピボツト軸Ｚ−Ｚ方向に
少量移動自在にハウジングに取付ける支持装置の
構造も、本実施例に限定されるものではなく、例
えばばね装置によつて釣ることも可能である。

(ヘ) 発明の効果 以上説明したように、この発明の変速装置は従
来の如き複雑な油圧サーボ機構や、油圧源ないし
歯車類を用いずに単にねじ装置と変速リンク装置
とによる簡易な構造のものであるから小形軽量化
が可能であり、長寿命、且つ廉価なトロイダル形
無段変速機用変速装置を提供するものであつて、
殊に自動変速作用を巧みに利用し、且つ変速レバ
ーの長さｌに対して連結リンクの長さal、その平
衡リンクとの枢支点の位置（第１図blの長さ）及
び変速レバーの傾き角度θとの関係を前記第６図
及び第７図に基いて詳述したように大減変比にお
いても殆んど変速操作力が変らぬ一定の小さな値
を維持するようにしたので、前記特開昭58−
160664号の発明に比して更に小さな操作力で所望
の変速比を正確、且つ確実に得ることが可能であ
るから、近時車輌の燃費改善策の一環として注目
されているトロイダル形無段変速機の実用化に大
きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変速装置の一実施例を塔載し
たトロイダル形無段変速機を例示した平面図、第
２図は第１図実施例の横断面図、第３図は他の実
施例を示す要部横断面図、第４図は平衡リンクを
アクチユエータとねじによつて動かして変速する
実施例を示す平面図、第５図は本発明に最も近い
従来例における減速比と変速操作力の関係を示す
線図、第６図及び第７図は本発明における減速比
と変速操作力の関係を示す線図である。 符号の説明、１……入力軸、２……入力デイス
ク、３……パワーローラ、４……トラニオン、７
……ねじ軸、８……ナツト、１１……変速レバ
ー、１２……連結リンク、１３……平衡リンク、
１４……変速ロツド、１９……アクチユエータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングと、該ハウジングに回転可能に且
   つ同軸に支持した入力軸及び出力軸と、上記入出
   力軸にそれぞれ嵌挿し各軸に係合して共に回転す
   る入力デイスク及び出力デイスクと、両デイスク
   の対向する面は互いに協働してトロイダルキヤビ
   テイを形成し、上記入出力軸の軸線に対称に上記
   トロイダルキヤビテイ内に配置した左右２個のパ
   ワーローラと、該パワーローラを夫々回転可能に
   支持し且つその回転軸と直角のピボツト軸線の回
   りを回動可能に前記ハウジングに支持した左右２
   個のトラニオン装置と、前記入出力デイスクと上
   記パワーローラを互いに押圧して係合させトラク
   シヨン力を発生させる加圧手段とを有するトロイ
   ダル形無段変速機の変速装置であつて、前記トラ
   ニオン装置をピボツト軸線の方向に少量移動自在
   に前記ハウジングに取付ける支持装置と、上記ト
   ラニオン装置のピボツト軸線に夫々設けた可逆性
   のねじ装置と、該ねじ装置を介して前記トラニオ
   ン装置をピボツト軸方向に直動させるために上記
   各ねじ装置に固着した左右の変速レバーと、該左
   右の変速レバーを互いに平衡した力で回動するた
   めの平衡リンク機構と、該平衡リンク機構及び前
   記変速レバーとの間を連結する連結リンクとを有
   し、且つ上記変速レバーの前記ねじ装置の中心を
   結ぶ線に対する角度、変速レバー及び連結リンク
   の長さ並びに前記ねじ装置の中心に対する平衡リ
   ンク機構及び連結リンクとの連結点のオフセツト
   量が減速比の増加に応じて前記変速レバーから平
   衡リンク機構への伝達トルクが略一定となるよう
   に設定されていることを特徴とするトロイダル形
   無段変速機の変速装置。 ２ ねじ装置はおねじ部材とめねじ部材の組合せ
   よりなり、いづれか一方をトラニオン装置の軸端
   に形成し、他方をハウジングに回転可能、軸方向
   移動不可能に軸受支持し、且つ該他方のねじ部材
   に変速レバーを取付けたものである特許請求の範
   囲第１項記載のトロイダル形無段変速機の変速装
   置。 ３ ねじ装置はおねじ部材と、めねじ部材と、両
   ねじ溝間に介在した複数のボールとよりなるボー
   ルねじであつて、上記おねじ部材とめねじ部材の
   いづれか一方をトラニオン装置の軸端に形成し、
   他方をハウジングに回転可能、軸方向移動不可能
   に軸受支持し、且つ該他方のねじ部材に変速レバ
   ーを取付けたものである特許請求の範囲第１項記
   載のトロイダル形無段変速機の変速装置。