JPH11280861A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は，出力ディスクを出力歯車に対し
て軸方向に広い範囲で支持することにより，出力ディス
クの傾きを抑制して，安定した変速比の制御が可能なト
ロイダル型無段変速機を提供する。 【解決手段】 トロイダル型無段変速機の主軸３の略中
央位置に相対回転自在に嵌合した出力歯車２１は，主軸
３に沿って出力ディスク５の嵌合穴３３の略全長に渡っ
て延びる中空軸部３０を有する。中空軸部３０は，出力
歯車２２の歯車本体２１側でインロー嵌合するインロー
嵌合部３１と，出力ディスク５に対向する入力ディスク
４側のスプライン嵌合部３２とで嵌合している。出力デ
ィスク５は，軸方向に広い範囲で出力歯車２１と嵌合し
て傾斜が抑制されるので，パワーローラ６との配置関係
が変化せず，安定した変速比の制御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，車両等の動力伝
達部に適用可能であって，入力軸の回転を傾転可能なパ
ワーローラを介して無段階に変速して出力軸に出力する
トロイダル型無段変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，トロイダル型無段変速機として，
入力軸により駆動される入力ディスク，入力ディスクに
対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディス
ク，及び両ディスクに摩擦接触するパワーローラからな
るトロイダル変速部を同一軸上に一組又は複数組配置し
たトロイダル型無段変速機が知られている。このトロイ
ダル型無段変速機においては，パワーローラの傾転角度
を変えることによって，入力ディスクの回転を，無段階
に変速して出力ディスクに伝達することができる。

【０００３】このようなトロイダル型無段変速機として
は，例えば，図２及び図３に示すように，トロイダル変
速部を同一軸上に二組配置した，所謂，ダブルキャビテ
ィ式トロイダル型無段変速機と称されるものがある。図
２はダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機の概略
図であり，図３は図２に示すダブルキャビティ式トロイ
ダル型無段変速機の一方のトロイダル変速部の詳細を示
す断面図である。

【０００４】図２に示したダブルキャビティ式トロイダ
ル型無段変速機においては，二組のトロイダル変速部
１，２が主軸３上に並べて配置されている。トロイダル
変速部１は，入力ディスク４と，入力ディスク４に対向
して配置された出力ディスク５と，入力ディスク４と出
力ディスク５との間に配置され且つ両ディスク４，５の
トロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ６とから構成
されている。トロイダル変速部２は，トロイダル変速部
１と同様に，入力ディスク７と，入力ディスク７に対向
して配置された出力ディスク８と，入力ディスク７と出
力ディスク８との間に配置され且つ両ディスク７，８の
トロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９とから構成
されている。各トロイダル変速部１，２には，パワーロ
ーラ６，９がそれぞれ２つずつ設けられている。パワー
ローラ６，９は，それぞれ自己の回転軸線１０の周りに
回転自在であり，且つ回転軸線１０に直交する傾転軸１
１（紙面に垂直）の周りに傾転運動可能である。

【０００５】入力軸１３は，主軸３と同一軸線上に配置
されており，エンジンからの動力がトルクコンバータ１
２を介して入力軸１３に入力される。トロイダル変速部
１，２において，入力ディスク４，７は，ボールスプラ
イン１７を介して主軸３の軸方向に変位可能で且つ主軸
３と一体回転可能である。入力軸１３の先端には，カム
ローラ１５を備えたローディングカム１４が配設されて
おり，そのカム作用によって，トロイダル変速部１で
は，入力トルクの大きさに応じて入力ディスク４をパワ
ーローラ６に押し付けるスラスト力が発生する。図３に
示すように，主軸３とローディングカム１４との間に
は，スラスト軸受１６が介在されているので，主軸３は
ローディングカム１４に対して相対回動可能であるが軸
方向には一体に連結されている。上記スラスト力の発生
時には，その反作用で主軸３が入力軸１３側に引き寄せ
られ，トロイダル変速部２では入力ディスク７がパワー
ローラ９に押し付けられる。したがって，上記スラスト
力は，入力ディスク４，７と出力ディスク５，８との間
でパワーローラ６，９を挟み付け，伝達トルクの大きさ
に応じた摩擦係合力を与える。ローディングカム１４か
らの回転力は，一部がカムローラ１５を介してトロイダ
ル変速部１の入力ディスク４に伝達され，入力ディスク
４の回転は，パワーローラ６の回転を経て出力ディスク
５に伝達される。一方，ローディングカム１４からの回
転力の残部は，ボールスプライン１７，及び主軸３を介
してトロイダル変速部２の入力ディスク７に伝達され，
入力ディスク７の回転はパワーローラ９の回転を経て出
力ディスク８に伝達される。

【０００６】トロイダル変速部１，２において，パワー
ローラ６，９が傾転軸１１の周りに傾転することによ
り，入力ディスク４，７の回転は傾転角度θに応じて出
力ディスク５，８に無段階に変速されて伝達される。パ
ワーローラ６，９は，トラニオン（図示せず）に対して
回転自在に且つ揺動自在に支持されており，スラスト力
に応じて生じる主軸３の軸方向変位に対応することがで
きる。

【０００７】パワーローラ６，９の回転軸線１０が主軸
３の軸線と交差している中立位置では，パワーローラ
６，９の傾転角度θはその時の状態を維持しており，変
速比はその時の値を保持している。トルク伝達中に，ト
ラニオンを傾転軸１１の軸方向に移動させると，それに
伴ってパワーローラ６，９も傾転軸方向に変位し，パワ
ーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク
５，８との接触位置が，上記中立位置における接触位置
から変位する。その結果，パワーローラ６，９は，両デ
ィスクから傾転力を受け，傾転軸１１の移動方向と移動
量とに応じた方向と速さとで傾転軸１１を中心とした傾
転が生じる。このような傾転が生じると，入力ディスク
４，７におけるパワーローラ６，９との摩擦接触点が描
く半径と，出力ディスク５，８におけるパワーローラ
６，９との摩擦接触点が描く半径との比が変化すること
によって無段変速が行われる。パワーローラ６，９の傾
転制御は，図示しないコントローラによって，目標変速
比が達成されるようにアクチュエータ（図示せず）の作
動によってトラニオンの傾転軸方向変位が制御される。

【０００８】出力ディスク５，８は，それぞれ，パワー
ローラ６，９からのトルクを伝達し且つ互いに一体回転
できるように，出力歯車２１の歯車本体２２から一体的
に両側に延びる中空軸部４０とスプライン嵌合してい
る。スプライン嵌合部４２は，中空軸部４０の外周に形
成されたスプラインと出力ディスク５の嵌合孔４３の内
周に形成されたスプラインとの噛み合いで構成される。
出力歯車２１は，ケーシング１９に対して内輪２４ａ及
び外輪２４ｂを有するアンギュラ軸受２３を介して回転
自在に支持されている。出力歯車２１は，主軸３に対し
て回転自在に配設されている。以下，出力ディスク５，
８の支持についてはトロイダル変速部１の出力ディスク
５について説明するが，出力ディスク８についても同様
である。

【０００９】主軸３を回転可能に支持するころ軸受４６
は，出力ディスク５の入力ディスク４に対向する先端部
４５側の内周部に配設されている。ころ軸受４６は，主
軸３の若干の軸方向移動を許容する軸受である。また，
出力ディスク５は，出力歯車２１側の背面１８において
スペーサ２８を介して突き当たり部２９で突き当たるこ
とによって，スラスト方向の位置が決められている。ス
ペーサ２８は軸受２３の内輪２４ａに当接している。出
力ディスク５は，背面１８に近い内周部において，出力
歯車２１の中空軸部４０の外周面に対してインロー嵌合
部４１で嵌合することで，径方向の位置が決められてい
る。出力ディスク５は，パワーローラ６から矢印Ａで示
すようなスラスト力や，矢印Ｂで示すようなラジアル力
を受ける。矢印Ａで示すスラスト力はスペーサ２８を介
して軸受２３からケーシング１９に支持され，矢印Ｂで
示すようなラジアル力はインロー嵌合部４１から中空軸
部４０を介して軸受２３からケーシング１９に支持され
る。

【００１０】出力ディスク５，８に伝達されたトルクは
チェーン伝動装置２０，即ち，出力歯車２１からチェー
ン２６及びスプロケット２５を経て，出力軸としてのカ
ウンタ軸２７（図２）に取り出される。なお，ローディ
ングカム１４と入力ディスク４との間には，入力トルク
が作用していない状態でも入力ディスク４，７をパワー
ローラ６，９に押し付けるために，皿ばね４９が介在さ
れている。主軸３には，軸方向に延びるように形成され
た油路４７と，各接触部分や回転部分に潤滑油を供給す
るために油路４７から径方向に貫通する油路４８とが形
成されている。

【００１１】出力ディスクの支持については，特開平３
−９２６５５号公報，特開平５−３９８３０号公報，又
は特開平８−６１４５３号公報に開示されたトロイダル
型無段変速機がある。これらのトロイダル型無段変速機
では，入力軸は変速機カバーに対して若干の軸方向移動
を可能にして回転自在に支持されており，一対の出力デ
ィスクは，入力軸の外周に対してころ軸受を介して回転
自在に支持されると共に，両出力ディスク間において入
力軸に相対回転可能に配置された出力ギアのボス部にセ
レーション嵌合されている。出力ギアは，ケーシングに
対してボール軸受を介して変速機カバーに回転自在に支
持されている。また，特開平６−１４７２８２号公報に
は，背面同士を対向して配置した一対の入力ディスク又
は出力ディスクから両ディスク間に延びる筒状部を互い
に嵌合させることによって，両ディスクを１個の剛体に
構成して，両ディスクの倒れを防止したトロイダル型無
段変速機が開示されている。

【００１２】上記のような，従来のトロイダル型無段変
速機においては，次のような問題点が存在する。即ち，
トロイダル型無段変速機は，パワーローラ６，９と入力
ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触点が変
化すると，変速比が変化してしまう。出力ディスク５の
支持について見ると，スラスト方向には，パワーローラ
６からの押し付け力等で出力歯車２１に突き当たり部２
９で突き当てられる以外に格別拘束されておらず，ラジ
アル方向にはインロー嵌合部で規制されているだけであ
る。出力ディスク５の背面１８の突き当たり部２９の径
はインロー嵌合部４１の径Ｄに略等しく，且つレイアウ
ト上，出力ディスク５の外径に比べて非常に小さくな
る。また，出力ディスク５と出力歯車２１とのインロー
嵌合部４１は突き当たり部２９の近傍に存在し，嵌合長
Ｌも嵌合部の径Ｄに比較して短い。また，インロー嵌合
部４１及びスプライン嵌合部４２の嵌合いは組立の作業
性の観点から隙間嵌めとなっており，スプライン嵌合部
４２はインロー嵌合部４１よりも大きな隙間での嵌合い
となっている。

【００１３】そのため，例えば，パワーローラ６，９か
ら出力ディスク５，８を傾けようとする力が作用する場
合には，互いに接近した突き当たり部２９及びインロー
部３０では出力ディスク５，８が出力歯車２１に対して
傾斜しようとするのを阻止する作用が乏しい。また，主
軸３と出力ディスク５，８との間に配設された軸受４６
は，長い主軸３の略中央に位置して主軸３を回転自在に
支持するためのものであり，出力ディスク５のラジアル
方向位置を高精度で位置決めすることを期待することは
難しい。スプライン嵌合部４２はインロー嵌合部４１よ
りも突き当たり部２９から遠く，且つスプライン嵌合部
４２における隙間は，インロー部４１における隙間より
も大きいので，出力ディスク５，８が傾き易いという性
質がある。このような出力ディスク５，８の支持構造の
ために，出力ディスク５，８とパワーローラ６，９との
幾何学的配置が変わって変速比が変化し，本来意図した
変速比が得られなかったり，安定な変速比が得られない
という問題がある。また，出力ディスク５，８の背面と
スペーサ２８との間で当接を繰り返すことに起因して，
当接部にフレッティング摩耗が発生したり，主軸の出力
歯車に対する支持が出力ディスクを介して行われている
ために，主軸の支持剛性や組付け精度が低下し易いとい
う問題点もある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】したがって，トロイダ
ル型無段変速機においては，出力歯車に対する出力ディ
スクの支持範囲を広く取って，出力ディスクに外力が加
わった場合に出力ディスクが傾こうとするのに対抗し易
くして，出力ディスクが出力歯車に対して傾斜するのを
防止する点で解決すべき課題がある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
問題を解決することであり，出力ディスクの出力歯車に
対する軸方向の嵌合範囲を広く取ることにより，出力歯
車に対して出力ディスクが傾斜するのを防止して，トロ
イダル型無段変速機が意図しない変速をしないように
し，所定の変速比を安定して維持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である。

【００１６】この発明は，入力軸のトルクがローディン
グカムを介して伝達される第１入力ディスク，前記第１
入力ディスクを回転方向には一体的に固定し且つ軸方向
には移動可能になるように一端に取り付けた主軸，前記
主軸の他端に固定された第２入力ディスク，前記両入力
ディスクに対向して且つ前記主軸に対して相対回転可能
に配設された第１及び第２出力ディスク，前記入力ディ
スクと前記出力ディスクとの間に配置され且つ前記両デ
ィスクに対する傾転角度に応じて前記入力ディスクの回
転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達するパワ
ーローラ，前記両出力ディスクと連結された出力歯車，
及び前記出力歯車に伝動連結された出力軸を具備し，前
記出力歯車は前記両出力ディスク間に配置された歯車本
体と前記歯車本体から前記主軸に沿って延び且つ前記各
出力ディスクの嵌合孔に嵌合する中空軸部とを有し，前
記中空軸部は前記出力ディスクの前記嵌合孔の略全長に
渡って延びていることから成るトロイダル型無段変速機
に関する。

【００１７】また，このトロイダル型無段変速機におい
て，前記主軸は，前記中空軸部の内周面に軸受を介して
相対回転可能に支持されている。

【００１８】また，このトロイダル型無段変速機におい
て，前記出力ディスクと前記中空軸部とが嵌合する嵌合
部は，前記出力歯車の前記歯車本体側に位置するインロ
ー嵌合部と前記入力ディスク側に位置するスプライン嵌
合部とから構成されている。

【００１９】更に，このトロイダル型無段変速機におい
て，前記各出力ディスクは，前記出力歯車の前記歯車本
体に対してスペーサを介して突き当てられている。

【００２０】この発明によるトロイダル型無段変速機
は，上記のように構成されているので，次のように作動
する。即ち，歯車本体から主軸に沿って設けられて各出
力ディスクの嵌合孔に嵌合する中空軸部は，各出力ディ
スクの嵌合孔の略全長に渡って延びているので，出力デ
ィスクは，その嵌合孔の軸方向の略全領域にわたって，
中空軸部によって支持されている。例えば，パワーロー
ラからの押し付け力によって出力ディスクが傾こうとす
る場合，中空軸部が広い範囲に渡って出力ディスクの傾
きに対抗する反力を生じさせるので，各出力ディスクの
傾きが大幅に抑制される。入力ディスクと出力ディスク
との間に配置されたパワーローラが入力ディスクの回転
を無段階に変速して出力ディスクに伝達するためにパワ
ーローラに対して操作される量は，両ディスクに対する
傾転角度である。出力ディスクの傾きが抑制されること
によってパワーローラと出力ディスクとの配置関係が変
化せず，その結果，傾転角度が意図しない角度に変化す
ることもない。したがって，トロイダル型無段変速機の
変速比は傾転角度に応じて正確に制御され，一定の変速
比を得る場合には安定した変速比が維持される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるトロイダル型無段変速機の実施例について説明す
る。図１は，この発明によるトロイダル型無段変速機の
一実施例の主要部を示す図である。図１に示すトロイダ
ル型無段変速機においては，主軸，出力ディスク及び出
力歯車の関連構成を示しており，その他の図示しない構
造は，図２及び図３に示す従来のトロイダル型無段変速
機の構造を採用することができ，同じ構成要素には図２
及び図３で用いたのと同じ符号を付して説明する。

【００２２】図１に示したこの発明によるトロイダル型
無段変速機の実施例は，トロイダル変速部１のみが示さ
れているが，図２に示したように二組のトロイダル変速
部１，２を備えるものである。しかし，両トロイダル変
速部１，２は対称配置された構造であるので，以下，ト
ロイダル変速部１についてのみ説明する。主軸３に対し
て相対回転自在に嵌合している出力歯車２１の歯車本体
２２から主軸３に沿って延びる中空軸部３０は，出力デ
ィスク５の嵌合孔３３の軸方向範囲の略全長に渡って延
びている。したがって，出力ディスク５は，主軸３の軸
方向に長く延びた中空軸部３０によって支持されてい
る。

【００２３】出力ディスク５と出力歯車２１の中空軸部
３０との嵌合部は，出力歯車２１の歯車本体２２側のイ
ンロー嵌合部３１と，出力ディスク５と対向する入力デ
ィスク４側のスプライン嵌合部３２とから構成されてい
る。インロー嵌合部３１は，中空軸部３０側のインロー
嵌合面３４と，出力ディスク５の嵌合孔３３側のインロ
ー嵌合面３５との面による嵌合で構成されており，比較
的精密な隙間によって嵌合している。また，スプライン
嵌合部３２は，中空軸部３０の外周に刻設されたスプラ
イン３６と出力ディスク５の嵌合孔３３の内周に刻設さ
れたスプライン３７とが噛み合っていることによって，
出力ディスク５と出力歯車２１との間でトルクを伝達可
能に構成されている。中空軸部３０は出力ディスク５の
嵌合孔３３の略全長に渡って延びており，中空軸部３０
の先端内周面にはころ軸受３９のための転走面３８が形
成されている。主軸３は，ころ軸受３９を介して出力歯
車２１に回転可能に支持されている。なお，中空軸部３
０の最も歯車本体２２側の部分は，軸受２３の内輪２４
ａが嵌合する軸受嵌合部３０ａとなっている。

【００２４】このように，出力ディスク５は，その嵌合
孔３３の軸方向に広い範囲で出力歯車２１に支持されて
いる。即ち，中空軸部３０は，嵌合孔３３の入力ディス
ク４側の開口付近にまで延びていて，インロー嵌合部３
１から離れた場所においても出力ディスク５を支持して
いる。出力ディスク５がインロー嵌合部３１を支点とし
て傾斜しようとするときに，インロー嵌合部３１から遠
いスプライン嵌合部３２が直ちに出力ディスク５の傾斜
に対抗する。したがって，出力ディスク５がパワーロー
ラ６からの押付け力等の外力が作用したときに，出力デ
ィスク５の出力歯車２１に対する傾斜は，従来のトロイ
ダル型無段変速機における出力ディスクの傾斜より大幅
に少なくなり，出力ディスク５とパワーローラ６との位
置関係が変動しない。その結果，パワーローラ６の傾転
角度θに応じた変速比の制御を行うことができ，一定の
変速比を保とうとする場合には，変速比が変動せず安定
して維持することができる。

【００２５】また，出力ディスク５の出力歯車２１に対
する傾斜を防止することができるので，出力ディスク５
の出力歯車２１側の側面である背面１８とスペーサ２８
とが常に密着することになる。したがって，従来のトロ
イダル型無段変速機に見られるような出力ディスク５の
背面１８がスペーサ２８に対して接離を繰り返すことに
よるフレッティング摩耗の発生を防止することができ
る。更に，主軸３は，軸受３９から中空軸部３０，及び
軸受２３を介してケーシング１９に支持されるので，従
来のトロイダル型無段変速機のように，主軸３が軸受４
６を介して出力ディスク５に一旦支持され，そして出力
歯車２１を経て更に軸受２３によってケーシング１９に
支持されるのと比較して，主軸３の支持について，主軸
３とケーシング１９との間に介在する部品点数を減らす
ことができ，主軸３のケーシング１９に対する支持剛性
及び組立精度を向上させることができる。

【００２６】

【発明の効果】この発明によるトロイダル型無段変速機
は，上記のように，出力ディスクの出力歯車に対する軸
方向の嵌合領域を広く取っているので，出力歯車に対す
る出力ディスクの傾斜が大幅に抑制される。したがっ
て，出力ディスクの傾斜に起因して出力ディスクとパワ
ーローラとの配置関係が変動しなくなるので，トロイダ
ル型無段変速機は意図しない変速比に変速をすることが
なく，パワーローラの傾転角度に応じた正確な変速比の
制御が可能となり，変速比を一定に維持する場合には，
安定した変速比を維持することができる。また，出力デ
ィスクとスペーサとの間でフレッティング摩耗等の不具
合を起こすことがない。更に主軸をケーシングに対して
支持するために，主軸とケーシングとの間に介在する部
品点数を軽減して，主軸の支持剛性や組立精度を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるトロイダル型無段変速機の一実
施例を示す図である。

【図２】従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す図
である。

【図３】従来のトロイダル型無段変速機の一部を拡大し
て示す断面図である。

【符号の説明】

１，２ トロイダル変速部 ３ 主軸 ４，７ 入力ディスク ５，８ 出力ディスク ６，９ パワーローラ １１ 傾転軸 １３ 入力軸 １４ ローデイングカム １９ ケーシング ２１ 出力歯車 ２２ 歯車本体 ２８ スペーサ ２９ 突き当たり部 ３０ 中空軸部 ３１ インロー嵌合部 ３２ スプライン嵌合部 ３３ 嵌合孔 ３４，３５ インロー嵌合面 ３６，３７ スプライン ３９ 軸受

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸のトルクがローディングカムを介
   して伝達される第１入力ディスク，前記第１入力ディス
   クを回転方向には一体的に固定し且つ軸方向には移動可
   能になるように一端に取り付けた主軸，前記主軸の他端
   に固定された第２入力ディスク，前記両入力ディスクに
   対向して且つ前記主軸に対して相対回転可能に配設され
   た第１及び第２出力ディスク，前記入力ディスクと前記
   出力ディスクとの間に配置され且つ前記両ディスクに対
   する傾転角度に応じて前記入力ディスクの回転を無段階
   に変速して前記出力ディスクに伝達するパワーローラ，
   前記両出力ディスクと連結された出力歯車，及び前記出
   力歯車に伝動連結された出力軸を具備し，前記出力歯車
   は前記両出力ディスク間に配置された歯車本体と前記歯
   車本体から前記主軸に沿って延び且つ前記各出力ディス
   クの嵌合孔に嵌合する中空軸部とを有し，前記中空軸部
   は前記出力ディスクの前記嵌合孔の略全長に渡って延び
   ていることから成るトロイダル型無段変速機。
2. 【請求項２】 前記主軸は，前記中空軸部の内周面に軸
   受を介して相対回転可能に支持されていることから成る
   請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
3. 【請求項３】 前記出力ディスクと前記中空軸部とが嵌
   合する嵌合部は，前記出力歯車の前記歯車本体側に位置
   するインロー嵌合部と前記入力ディスク側に位置するス
   プライン嵌合部とから構成されていることから成る請求
   項１又は２に記載のトロイダル型無段変速機。
4. 【請求項４】 前記各出力ディスクは，前記出力歯車の
   前記歯車本体に対してスペーサを介して突き当てられて
   いることから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   トロイダル型無段変速機。