(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力円板と出力円板との間に形成されるトロイド状間隙に配置され、両円板間にトルク伝達する複数のローラと、
これらのローラをそれぞれ回転自在に支持する複数のキャリッジと、
これらのキャリッジを互いに連結する連結部材と、
各ローラが受けるトルク伝達反力に抗する力を、上記連結部材を介して上記複数のキャリッジに一括して与える油圧アクチュエータとを備え、
上記連結部材は、入力軸に対して相対回転自在な円板状の主体部と、主体部の外縁から延びる入力軸と同心の筒状をなす支持部と、各キャリッジを上記支持部に接続する接続部とを含むことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
上記トロイド状間隙を一対設けるダブルキャビティ型であり、上記連結部材は両トロイド状間隙の複数のローラに対応する全てのキャリッジを互いに連結していることを特徴とする請求項１記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
入力円板と出力円板との間に形成されるトロイド状間隙に配置され、両円板間にトルク伝達する複数のローラと、
これらのローラをそれぞれ回転自在に支持する複数のキャリッジと、
これらのキャリッジを互いに連結する手段と、
各ローラが受けるトルク伝達反力に抗する力を、上記連結する手段を介して上記複数のキャリッジに一括して与える油圧アクチュエータとを備え、
上記油圧アクチュエータは入力円板と出力円板を相対的に近づける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。
【請求項４】
上記油圧アクチュエータは連結する手段を介して入力円板と出力円板を相対的に近づける方向に付勢することを特徴とする請求項３記載のトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力円板と出力円板の間に形成されるトロイド状間隙にまたがってローラを配置するトロイダル型無段変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のトロイダル型無段変速機では、特表平６−５０２４７６号公報に示すように、位置可変の複数群のローラが、互いに反対方向に回転する入力用及び出力用の同軸円板の対向する面に形成された一部トロイダル状の対応する軌道面間で牽引力を伝える。入力円板及び出力円板は、動力源に連なる入力軸を挿通させる中心孔を有しており、入力円板が入力軸に一体回転可能に連結されると共に、出力円板が入力軸に回転自在に支持されている。
【０００３】
上記の入力円板から出力円板に伝えられる回転速度は、ローラの位置が変わると変化する。すなわち、ローラが相対的に高い半径位置で入力円板と接触すると共に、相対的に低い半径位置で出力円板と接触する場合、出力円板は入力円板よりも早く回転し、バリエータは高ギヤ比に設定される。
一方、ローラが相対的に低い半径位置で入力円板と接触すると共に、相対的に高い半径位置で出力円板と接触する場合、出力円板は入力円板よりも遅く回転し、バリエータは低ギヤ比に設定される。
【０００４】
通例、ローラはその支軸に直交する方向へ延びるキャリッジによって回転自在に支持されており、トーラスの中心円を含む平面に対してキャリッジの軸線が所定のキャスタ角を持って傾斜するようにしてある。
また、入力円板と出力円板は、円板付勢用の油圧シリンダにより互いに近づけられる方向に付勢されている一方、各ローラも、各ローラをそれぞれを支持するキャリッジを介して対応するローラ付勢用の油圧シリンダにより円板の軌道面に押し付けられる方向に付勢されている。
【０００５】
そして、これら多くの油圧シリンダが発生する油圧を制御することにより、ローラが受けるトルク伝達力にバランスする力を、キャリッジを介してローラに与える。これにより、入力円板のトルクに対する出力円板のトルクが釣り合うようにローラ角度が変化し、適切なトルク比に維持する。
実際には、各種の必須パラメータ（例えば、操作者の要求、エンジン負荷、エンジン速度、及び最終出力速度等）の種々の組み合わせに関して、ローラが受ける固有のトルク負荷があるので、制御システムは、すべての必須パラメータを表す入力を受け取り、入力円板と出力円板のトルク比を適切に保つ時、ローラが受けるトルク反力に合致した適切な油圧を各油圧シリンダ内で設定するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ローラ付勢用の油圧シリンダがローラの数だけ必要であるので、部品点数が多く、作動油の使用量も多い。
しかも、作動油のシール箇所も多くなるので、油漏れが発生する可能性が高くなる。
また、各油圧シリンダが作動する際のフリクションが加算されるので、変速機全体としてフリクションが大きく、変速機の動作にヒステリシスを生じ易い。各シールが摩耗したりしてフリクションがさらに増大した場合には、ヒステリシスに起因してローラ振動が発生するおそれもある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は構造を簡素化でき、安定した作動を確保できるトロイダル型無段変速機を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、入力円板と出力円板との間に形成されるトロイド状間隙に配置され、両円板間にトルク伝達する複数のローラと、これらのローラをそれぞれ回転自在に支持する複数のキャリッジと、これらのキャリッジを互いに連結する連結部材と、各ローラが受けるトルク伝達反力に抗する力を、上記連結部材を介して上記複数のキャリッジに一括して与える油圧アクチュエータとを備え、上記連結部材は、入力軸に対して相対回転自在な円板状の主体部と、主体部の外縁から延びる入力軸と同心の筒状をなす支持部と、各キャリッジを上記支持部に接続する接続部とを含むことを特徴とするものである。
【０００９】
本構成では、複数のローラに対して単一の油圧アクチュエータにて対処できるので、部品点数を削減でき、構造を簡素化できる。また、多くの油圧シリンダを用いる場合と比較してシール箇所が少なくなり、油漏れ発生のおそれを格段に少なくすることができる。さらに、シール箇所が少ないので、作動時のフリクションが小さく、長期の使用にて、仮にシールが摩耗してフリクションが多少大きくなったとしても、フリクションのレベルとしては従来と比較して格段に小さく、ローラに振動を起こさせるようなことがない。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記トロイド状間隙を一対設けるダブルキャビティ型であり、上記連結部材は両トロイド状間隙の複数のローラに対応する全てのキャリッジを互いに連結していることを特徴とするものである。ダブルキャビティ型における複数（例えば２組、合計６個）のローラに対して、従来であれば、６つの油圧シリンダが必要であったが、本構成では、単一の油圧アクチュエータで良いので、請求項１の作用効果をより顕著に発揮することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、入力円板と出力円板との間に形成されるトロイド状間隙に配置され、両円板間にトルク伝達する複数のローラと、これらのローラをそれぞれ回転自在に支持する複数のキャリッジと、これらのキャリッジを互いに連結する手段と、各ローラが受けるトルク伝達反力に抗する力を、上記連結する手段を介して上記複数のキャリッジに一括して与える油圧アクチュエータとを備え、上記油圧アクチュエータは入力円板と出力円板を相対的に近づける方向に付勢することを特徴とするものである。本構成では、両円板を相対的に近づけるための油圧アクチュエータをも兼用できるので、部品点数の一層の削減と、構造の簡素化を達成でき、また、油漏れ発生のおそれをより少なくすることができ、さらに、ローラ振動発生のおそれより少なくすることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３において、上記油圧アクチュエータは連結する手段を介して入力円板と出力円板を相対的に近づける方向に付勢することを特徴とするものである。
本構成では、油圧アクチュエータが連結する手段と一方の円板とを一体的に押すことになり、ローラに働く力をバランスさせ易い。このため、変速がスムーズになる。しかも、円板と油圧アクチュエータとの間に連結する手段を介在させるという簡単な構造にて実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態のトロイダル型無段変速機の概略断面図である。図１を参照して、本無段変速機のバリエータ１は、一対のキャビティ２９，３０を備えるいわゆるダブルキャビティ型であり、車両の動力源により駆動される入力軸２を備えている。入力軸２はその両端近傍にそれぞれ入力円板３，４を支持している。これらの入力円板３，４は例えばキーを用いて入力軸２に結合され、これにより、入力円板３，４の入力軸２に対する回転が阻止されている。
【００１７】
一方の入力円板３は入力軸２に固定されたストッパ５によって入力軸２の軸方向の移動を止められている。他方の入力円板４は、入力軸２に対して限られた範囲での相対的軸方向移動が許容されている。
入力軸２の軸方向中央部にはバリエータ１の出力部を構成する環状の出力円板６が回転自在で且つ軸方向に移動自在に支持されている。この出力円板６の両側面には、一部トロイダル状の軌道面７，７が形成されている。
【００１８】
出力円板６の各軌道面７と対応する入力円板３，４との間は、一部トロイド状間隙Ｓに形成されており、各入力円板３，４上の一部トロイダル状の軌道面８と、これに対向する出力円板６上の一部トロイダル状の軌道面７との間で例えば各３個ずつのローラ９を介して牽引力を伝達する。各ローラ９は個別のキャリッジ１０により回動軸線Ｋの回りに回転自在に支持されている。
３個１組のローラは、図２に示すように、入力軸２の中心軸線Ｃを中心とする円周上の等間隔に配置される。６個のローラの位置は制御され、運転中は常時等しい変速比を伝達するようになっている。
【００１９】
全てのキャリッジ１０は連結部材１１を介して互いに連結されている。連結部材１１は、入力円板４の軌道面８の背面に対向し、入力軸２に対して相対回転自在な円板状の主体部１２と、主体部１２の外縁から延びる入力軸２と同心の筒状をなす支持部１３と、各キャリッジ１０の支持アーム１４の基端部を支持部１３に接続する接続部１５とを備えている。接続部１５としては、例えば球面軸受など、自由度の大きい軸継手を示すことができる。
【００２０】
連結部材１１の主体部１２と入力円板４との間には、両者の相対回転を許容するスラスト軸受１６が介在している。
一方、連結部材１１の主体部１２を挟んで入力円板４の反対側には、連結部材１１を介して全てのローラ９にトルク伝達反力に抗する力を与え、且つ主体部１２を介して入力円板４を出力円板６側へ押圧する油圧アクチュエータ１７が配置されている。
【００２１】
油圧アクチュエータ１７は、入力軸２と同心のシリンダ１８と、このシリンダ１８と入力軸２との間をそれぞれ封止し、入力軸２の軸方向に移動自在な相対向する一対の環状の仕切り壁１９，２０とを備えている。一方の仕切り壁１９と連結部材１１の主体部１２との間には両者の相対回転を許容するスラスト軸受２１が介在している。また、一対の仕切り壁１９，２０の間には、入力軸２を貫通する給油孔２２から油の供給を受ける環状の油室２３が区画されている。
【００２２】
また、仕切り壁２０との間に皿ばね等の弾性部材２４を介在させて、環状の端壁２５が対向しており、この端壁２５はストッパ２６によって入力軸２に対する軸方向移動を規制されている。
弾性部材２４および油室２３の油圧による付勢力は、仕切り壁１９、スラスト軸受２１、主体部１２、スラスト軸受１６を介して、入力円板４を固定側である入力円板３に近づける方向に付勢し、対応する円板間でローラ９を挟持する挟持力を与える。一方、弾性部材２４および油室２３の油圧による付勢力は、仕切り壁１９、スラスト軸受２１、連結部材１１および各キャリッジ１０を介して、各ローラ９にトルク伝達反力に抗する力を与える。
【００２３】
本実施の形態では、複数のローラ９に対して単一の油圧アクチュエータ１７にて対処できるので、部品点数を大幅に削減でき、構造を格段に簡素化できる。また、多くの油圧シリンダを用いる場合と比較してシール箇所が少なくなり、油漏れ発生のおそれを格段に少なくすることができる。さらに、シール箇所が少ないので、作動時のフリクションが小さく、長期の使用にて、仮にシールが摩耗してフリクションが多少大きくなったとしても、フリクションのレベルとしては従来と比較して格段に小さく、ローラ９に振動を起こさせるようなことがない。
【００２４】
特に、ダブルキャビティ型における２組計６個のローラに対して、従来であれば、６つの油圧シリンダが必要であったが、本構成では、単一の油圧アクチュエータ１７で良く、構造の簡素化の効果がより大きい。
また、上記の油圧アクチュエータ１７によって、入力円板３，４と出力円板６を相対的に近づけるための油圧アクチュエータをも兼用するので、部品点数の一層の削減と、構造の簡素化を達成でき、また、油漏れ発生のおそれをより少なくすることができ、さらに、ローラ振動発生のおそれより少なくすることができる。
【００２５】
特に、ローラ９の付勢に供する連結部材１１を介して入力円板３，４と出力円板６を相対的に近づける方向に付勢するので、ローラ９に働く力を安定してバランスさせることができ、このため、変速がスムーズになる。しかも、簡単な構造にて実現できる。
図３は本発明の別の実施の形態を示している。本実施の形態では、入力円板３，４が入力軸２に一体回転可能で且つ軸方向の移動を止められており、一対の入力円板３，４間に、各入力円板３，４にそれぞれ対向する一対の出力円板２７，２８を備えている。各出力円板２７，２８は入力軸２に対して回転自在で且つ軸方向に移動自在に支持されている。入力円板３と入力円板２７間に第１のキャビティ２９が形成され、入力円板４と出力円板２８との間に第２のキャビティ３０が形成されている。第１のキャビティ２９に配置される複数のローラ９は第１の連結部材３１により一括して支持される一方、第２のキャビティ３０に配置される複数のローラ９は第２の連結部材３２により一括して支持される。
【００２６】
各連結部材３１，３２は互いに対称な形状をなしており、対応する出力円板２７，２８の背面にそれぞれスラスト軸受３３，３４を介在させて対向する主体部１２と、主体部１２の外縁から互いに逆方向に延びる支持部１３とを備えている。
両連結部材３１，３２の主体部１２，１２間には、一方から延びる外筒部３５と他方から延びる内筒部３６とを嵌合させて、油圧アクチュエータ１７Ａを構成し、該油圧アクチュエータ１７Ａは、入力軸２の周りに両主体部１２，１２間に区画される油室３７を設けている。この油室３７には、入力軸２を貫通する給油孔２２を介して作動油が供給される。主体部１２の内周と入力軸２の外周との間、および外筒部３５と内筒部３６との間は、シール部材により封止され、油室３７からの油漏れを防止している。また、主体部１２，１２間には主体部１２，１２どうしが互いに離反する方向に付勢する弾性部材３８が介在している。この弾性部材３８は１又は複数の皿ばねであっても良いし、コイルばねであっても良い。弾性部材３８は油室３７内に収容しても良いし、油室３７外に配置しても良い。油室３７内の圧力は各連結部材３１，３２の主体部１２，１２および対応するスラスト軸受３３，３４を介して出力円板２７，２８を、対応する入力円板３，４に近づく方向へ付勢する。また、油室３７内の圧力は対応する連結部材３１，３２を介してローラ９を付勢する。
【００２７】
本実施の形態においても、図１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができ、単一の油圧アクチュエータ１７Ａを用いる簡単な構造にて、複数のローラ９を付勢できるとともに、入力円板３，４と対応する出力円板２７，２８を互いに近づける方向に付勢できる。特に、ダブルキャビティ型において、各キャビティ２９，３０のローラ９を一括して付勢するので、構造の簡素化の効果が高い。また、シール箇所を少なくして、フリクション増大に起因するローラ振動の発生を防止することができる。
【００２８】
次いで、図４は本発明のさらに別の実施の形態を示している。図４を参照して、本実施の形態が図３の実施の形態と主に異なるのは、ダブルキャビティ型の一対の組のローラ９を一括して支持する連結部材３９を設け、この連結部材３９の主体部１２を挟んで相対向する一対の中間部材４０，４１と、対応する出力円板２７，２８の背面との間にそれぞれ油室４２，４３を設けたことである。５６は各油室４２，４３の外郭を構成するシリンダである。油室４２と、この油室４２を区画する部材２，２７，４０，５６によって油圧アクチュエータ１７Ｂが構成され、油室４３と、この油室４３を区画する部材２，２８，４１，５６によって油圧アクチュエータ１７Ｃが構成されている。各油室４２，４３には主軸２を貫通する対応する給油孔４４，４５を通して作動油が供給される。支持部１３Ａ，１３Ｂは主体部１２の外縁から主軸２に平行に双方向に延び、断面Ｔ字形をなす。連結部材３９の主体部１２と各中間部材４０，４１との間にはそれぞれスラスト軸受４６，４７が介在している。４８は連結部材３９の主体部１２を主軸２に回転自在に支持する転がり軸受である。
【００２９】
本実施の形態では、各油室４２，４３内の油圧が対応する出力円板２７，２８を対応する入力円板３，４側へ付勢する一方、各キャビティ２９，３０の一対のローラ群が受けるトルク伝達反力は連結部材３９を介して自律的にバランスされる。したがって、特に、キャリッジ１０を介してローラ９を付勢する油圧アクチュエータを設ける必要がなく、構造を簡素化することができる。
次いで、図５は本発明の他の実施の形態のローラ支持構造を示している。図５を参照して、本実施の形態では、各キャリッジ４９は、トルク伝達反力に抗する力を対応するローラ９に与える圧縮コイルばね５０と、この圧縮コイルばね５０のコイル内に配置される流体ダンパ５１とを含んでいる。流体ダンパ５１のシリンダ５２の端部はローラ９を両側から挟む一対の支持側板５３（図５では一方のみを示す）の端部に固定され、ピストンロッド５４の端部が無断変速機のケーシング５５に固定されている。
【００３０】
本実施の形態では、ローラ９にトルク伝達反力を与えるための機構に油圧供給するための経路が不要になるので、ローラ９にトルク伝達反力を与えるための機構をケーシング５５内にコンパクトに収めることができ、装置の小型化に寄与できる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のトロイダル型無段変速機の一部破断側面図である。
【図２】トロイダル型無段変速機のローラの支持構造を示す概略図である。
【図３】本発明の別の実施の形態のトロイダル型無段変速機の一部破断側面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施の形態のトロイダル型無段変速機の一部破断側面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施の形態のトロイダル型無段変速機の要部の一部破断側面図である。
【符号の説明】
Ａ    無段変速機
１    バリエータ
２    入力軸
３，４  入力円板
６    出力円板
９    ローラ
１０  キャリッジ
１１  連結部材
１２  主体部
１３  支持部
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ  油圧アクチュエータ
２２  給油孔
２３  油室
２７，２８  出力円板
２９  第１のキャビティ
３０  第２のキャビティ
３１  第１の連結部材
３２  第２の連結部材
３７  油室
３９  連結部材
４０，４１  中間部材
４２，４３  油室
４４，４５  給油孔
４９  キャリッジ
５０  圧縮コイルばね
５１  流体ダンパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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