(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、それぞれの軸方向片面を断面形状が円弧形の第一凹面とし、この第一の凹面同士を互いに対向させた状態で上記回転軸の軸方向両端部に、この回転軸と共に回転自在な状態で支持された、第一ディスク及び第二ディスクと、それぞれの軸方向片面を断面形状が円弧形の第二凹面とし、これら各第二凹面と上記第一凹面とを対向させた状態で上記回転軸の中間部周囲に、この回転軸に対する回転並びに軸方向に亙る変位を自在として支持した第三ディスク及び第四ディスクと、軸方向に関して上記第一ディスクと上記第三ディスクとの間に配置し、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸の軸方向に亙る変位及びこの枢軸を中心とする揺動を自在で、上記枢軸の軸方向に亙る変位に伴ってこの枢軸を中心として揺動する第一トラニオンと、軸方向に関して上記第二ディスクと上記第四ディスクとの間に配置し、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸の軸方向に亙る変位及びこの枢軸を中心とする揺動を自在で、上記枢軸の軸方向に亙る変位に伴ってこの枢軸を中心として揺動する第二トラニオンと、周面を回転円弧面状の凸面とし、上記第一、第二各トラニオンに支持された変位軸に回転自在に支持されて、上記第一、第三両ディスクに設けた第一、第二両凹面同士の間又は上記第二、第四両ディスクに設けた第一、第二両凹面同士の間に挟持された複数のパワーローラと、圧油の給排に基づいて上記第一トラニオンを上記枢軸の軸方向に変位させる第一アクチュエータと、圧油の給排に基づいて上記第二トラニオンを上記枢軸の軸方向に変位させる第二アクチュエータと、上記第三、第四両ディスクの回転を取り出す為の動力取り出し手段とを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、上記第一アクチュエータに圧油を給排する為の第一給排流路と、上記第二アクチュエータに圧油を給排する為、この第一給排流路とは独立して設けられた第二給排流路と、上記第一アクチュエータへの圧油の給排を制御する為、上記第一給排流路の途中に設けた第一制御弁と、上記第二アクチュエータへの圧油の給排を制御する為、上記第二給排流路の途中に設けた第二制御弁と、上記動力取り出し手段の途中に直列に接続したクラッチと、このクラッチの接続を断つ為のクラッチ開放手段とを備え、このクラッチ開放手段は、上記第一アクチュエータを駆動する油圧と上記第二アクチュエータを駆動する油圧との差が所定値以上になった場合に上記クラッチの接続を断つものである事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
第一、第二両制御弁の駆動を、単一の駆動機構により同期して行なわせる、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
第一アクチュエータを駆動する油圧と第二アクチュエータを駆動する油圧との差が所定値以上になった事を、上記第一アクチュエータ内の油圧を検知する第一圧力センサの検出信号と上記第二アクチュエータ内の油圧を検知する第二圧力センサの検出信号とを比較するか、若しくは上記第一アクチュエータ内の油圧と上記第二アクチュエータ内の油圧とを直接比較する事により判断する、請求項１〜２の何れかに記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
第一アクチュエータを駆動する油圧と第二アクチュエータを駆動する油圧との差が所定値以上になった事を、差動弁内に上記第一アクチュエータ内の油圧と上記第二アクチュエータ内の油圧とを導入する事により判断自在とし、この差動弁は、上記第一アクチュエータを駆動する油圧と上記第二アクチュエータを駆動する油圧との差が所定値以上になった場合にばねの弾力に抗して差動弁体を変位させる事により圧油の給排状態を変更してクラッチの接続を断たせる、請求項１〜２の何れかに記載したトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、比較的出力が大きな自動車用の自動変速機として利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図５〜６に略示する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側には、前記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動するトラニオン６、６を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン６、６は、両端部外側面に上記枢軸５、５を設けている。又、上記各トラニオン６、６の中心部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を揺動させる事により、各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。上記各トラニオン６、６に支持した変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８、８を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。これら入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸５を中心とする円弧を回転させて得られる凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａは、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００４】
上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の押圧装置９を設け、この押圧装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け、弾性的に押圧している。この押圧装置９は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１により保持された複数個（例えば４個）のローラ１２、１２とから構成している。前記カム板１０の片側面（図５〜６の右側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１３を形成し、上記入力側ディスク２の外側面（図５〜６の左側面）にも、同様のカム面１４を形成している。そして、前記複数個のローラ１２、１２を、上記入力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００５】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回転すると、カム面１３によって複数個のローラ１２、１２が、入力側ディスク２外側面のカム面１４に押圧される。この結果、上記入力側ディスク２が、前記複数のパワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記１対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ８、８を介して上記出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度比（変速比）を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図５に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図６に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を図５と図６との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００７】
更に、図７〜８は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは円管状の入力軸１５の周囲に、それぞれニードル軸受１６、１６を介して回転自在に支持している。又、カム板１０は前記入力軸１５の端部（図７の左端部）外周面にスプライン係合し、鍔部１７によって上記入力側ディスク２から離れる方向への移動を阻止している。そして、このカム板１０とローラ１２、１２とにより、上記入力軸１５の回転に基づいて上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け押圧しつつ回転させる、ローディングカム式の押圧装置９を構成している。又、上記出力側ディスク４には出力歯車１８を、キー１９、１９により結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１８とが同期して回転する様にしている。
【０００８】
１対のトラニオン６、６の両端部は１対の支持板２０、２０に、揺動並びに軸方向（図７の表裏方向、図８の左右方向）に亙る変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン６、６の中間部に形成した円孔２３、２３部分に、変位軸７、７を支持している。各変位軸７、７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部２１、２１と枢支軸部２２、２２とを、それぞれ有する。このうちの各支持軸部２１、２１を上記各円孔２３、２３の内側に、ラジアルニードル軸受２４、２４を介して、回転自在に支持している。又、上記各枢支軸部２２、２２の周囲にパワーローラ８、８を、ラジアルニードル軸受２５、２５を介して回転自在に支持している。
【０００９】
尚、上記１対の変位軸７、７は、上記入力軸１５に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸７、７の各枢支軸部２２、２２が各支持軸部２１、２１に対し偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関して同方向（図８で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１５の配設方向に対しほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ８、８は、上記入力軸１５の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。この結果、構成各部品の寸法精度等に起因して、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向（図７の左右方向、図８の表裏方向）に変位する傾向となった場合でも、構成各部品に無理な力を加える事なく、この変位を吸収できる。
【００１０】
又、上記各パワーローラ８、８の外側面と前記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パワーローラ８、８の外側面の側から順に、やはりこのパワーローラ８、８を支承する為のスラスト玉軸受２６、２６と、次述する外輪２８、２８に加わるスラスト荷重を支承するスラストニードル軸受２７、２７とを設けている。このうちのスラスト玉軸受２６、２６は、上記各パワーローラ８、８に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ８、８の回転を許容するものである。又、上記スラストニードル軸受２７、２７は、上記各パワーローラ８、８から上記スラスト玉軸受２６、２６を構成する外輪２８、２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら各外輪２８、２８及び上記枢支軸部２２、２２が、上記支持軸部２１、２１を中心に揺動する事を許容する。
【００１１】
更に、上記各トラニオン６、６の一端部（図８の左端部）にはそれぞれ駆動ロッド２９、２９を結合し、各駆動ロッド２９、２９の中間部外周面に駆動ピストン３０、３０を固設している。そして、これら各駆動ピストン３０、３０を、それぞれ駆動シリンダ３１、３１内に油密に嵌装している。これら各駆動ピストン３０、３０と駆動シリンダ３１、３１とが、それぞれ上記各トラニオン６、６を枢軸５、５の軸方向に亙って変位させる為のアクチュエータを構成する。
【００１２】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の運転時、入力軸１５の回転は押圧装置９を介して入力側ディスク２に伝わる。そして、この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝わり、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車１８より取り出される。
【００１３】
入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比を変える場合には、上記１対の駆動ピストン３０、３０を互いに逆方向に同じ距離だけ変位させる。これら各駆動ピストン３０、３０の変位に伴って上記１対のトラニオン６、６が、それぞれ逆方向に変位し、例えば図８の下側のパワーローラ８が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ８が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、これら各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン６、６が、支持板２０、２０に枢支された枢軸５、５を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図５〜６に示した様に、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
又、上記各トラニオン６、６の端部外周面には、上記枢軸５、５と同心の円弧面３２、３２を形成している。そして、これら両円弧面３２、３２同士の間に、図９に示す様なケーブル３３を、たすきがけに掛け渡している。尚、このケーブル３３の一部で、上記各円弧面３２、３２に対応する部分には止め具３４、３４を設け、この止め具３４、３４を上記各円弧面３２、３２の中間部に形成した凹段部に係合させる事により、これらケーブル３３と各円弧面３２、３２とが滑る事を防止している。この様なケーブル３３は、上記両トラニオン６、６の傾動（上記各枢軸５、５を中心とする揺動運動）を互いに同期させる役目を有する。そして、前記駆動ロッド２９、２９、駆動ピストン３０、３０、駆動シリンダ３１、３１等を含んで構成されるアクチュエータ（油圧駆動装置）の故障時にも、上記両トラニオン６、６を互いに同期して傾動させる。従って、上記アクチュエータの故障時にも、対となる入力側ディスク２と出力側ディスク４とに挟まれた複数のパワーローラ８、８の傾斜方向がばらばらになる事がない。この結果、上記各ディスク２、４の内側面２ａ、４ａと各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａとの間に過大な摩擦力が作用する事がなくなって、トロイダル型無段変速機が致命的な損傷を受ける事がなくなり、しかも最低限の動力伝達を確保できる。
【００１５】
尚、図５〜６及び図７〜８に示したトロイダル型無段変速機は何れも、互いに対向する入力側ディスク２の内側面２ａと出力側ディスク４の内側面４ａとの間のキャビティ内に２個のパワーローラ８、８を設けている。そして、これら２個のパワーローラ８、８を、上記両ディスク２、４の回転中心に関して直径方向反対側に配置している。これに対して、互いに対向する入力側ディスクの内側面と出力側ディスクの内側面との間のキャビティ内に３個のパワーローラを設ける事で、これら両ディスク間で大きな動力を伝達自在とするトロイダル型無段変速機も、例えば特開平３−７４６６７号公報に記載されている様に、従来から知られている。
【００１６】
図１０は、この従来構造を示している。固定のフレーム３５の円周方向等間隔の３個所位置に、それぞれが１２０度に折れ曲がった支持片３６、３６の中間部を枢支している。そして、隣り合う支持片３６、３６同士の間にそれぞれトラニオン６、６を、揺動並びに軸方向に亙る変位自在に支持している。これら各トラニオン６、６の一端部には駆動ロッド２９、２９の一端を連結しており、これら各駆動ロッド２９、２９の他端を、アクチュエータである駆動シリンダ３１、３１の駆動ピストン３０、３０に連結している。これら各駆動シリンダ３１、３１は、制御弁３７を介して、油圧源であるポンプ３８の吐出口に通じている。この制御弁３７は、それぞれが軸方向（図１０の左右方向）に亙って変位自在なスリーブ３９とスプール４０とを備える。
【００１７】
それぞれが上記各トラニオン６、６に、変位軸７、７により枢支されたパワーローラ８、８の傾斜角度を変える場合には、制御モータ４１により上記スリーブ３９を軸方向に変位させる。この結果、上記ポンプ３８から吐出された圧油が、油圧配管を通じて上記各駆動シリンダ３１、３１に送り込まれる。そして、この圧油により、各駆動シリンダ３１、３１に嵌装された駆動ピストン３０、３０が、入力側ディスク２及び出力側ディスク４（図５〜７参照）の回転方向に関して同方向に変位する。又、上記各駆動ピストン３０、３０の変位に伴って上記各駆動シリンダ３１、３１から押し出された作動油は、やはり上記制御弁３７を含む油圧配管（一部図示せず）を通じて、油溜４２に戻される。
【００１８】
一方、上記圧油の送り込みに伴う駆動ピストン３０の変位は、カム４３、リンク４４を介して上記スプール４０に伝達し、このスプール４０を軸方向に変位させる。この結果、上記駆動ピストン３０が所定量変位した状態で、上記制御弁３７の流路が閉じられ、上記各駆動シリンダ３１、３１への圧油の給排が停止される。従って、上記各トラニオン６、６の軸方向に亙る変位量、延いては上記各パワーローラ８、８の傾斜角度は、上記制御モータ４１によるスリーブ３９の変位量に見合っただけのものとなる。尚、上記各パワーローラ８、８の傾斜角度を所定量だけ変える為の基本的構造は、図１０に示す様な、キャビティ内に３個のパワーローラを設ける構造でも、図５〜８に示す様な２個設ける構造でも、同様である。
【００１９】
又、トロイダル型無段変速機を、より出力の大きなエンジンを持った自動車用変速機として利用する場合に、伝達可能な動力を確保すべく、上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４を２個ずつ設け、これら２個ずつの入力側ディスク２及び出力側ディスク４を、動力の伝達方向に対し互いに並列に配置する事が、例えば特開平４−６９４３９号公報等に記載されている様に、従来から知られている。図１１は、この公報に記載された構造を示している。
【００２０】
この従来構造に於いては、ハウジング４５の内側に入力軸１５を、回転のみ自在に支持している。この入力軸１５は、トロイダル型無段変速機に動力を送り込む為の駆動軸に結合される前半部１５ａと、この前半部１５ａに対し若干の回転を自在とされた後半部１５ｂとから成る。このうち、請求項に記載した回転軸に相当する後半部１５ｂの軸方向（図１１の左右方向）両端部近傍に、請求項に記載した第一、第二ディスクに相当する１対の入力側ディスク２、２を、それぞれが請求項に記載した第一凹面に相当する、それぞれの内側面２ａ、２ａ同士を互いに対向させた状態で、ボールスプライン４６、４６を介して支持している。
【００２１】
又、一方（図１１の右方）の入力側ディスク２の背面（上記内側面２ａと軸方向反対側の面）と、上記後半部１５ｂの端部に固着したローディングナット８７との間には座板４７と皿ばね４８、４８とを、互いに直列に設けている。又、他方（図１１の左方）の入力側ディスク２の背面と、押圧装置９を構成するカム板１０の片面（図１１の右側面）内周寄り部分との間には、スラストニードル軸受４９と皿ばね４８、４８とを、互いに直列に設けている。このスラストニードル軸受４９は、カム板１０と他方の入力側ディスク２との相対回転を補償する。又、上記各皿ばね４８、４８によって上記各入力側ディスク２、２に、次述する出力側ディスク４、４に向かう予圧を付与している。
【００２２】
前記後半部１５ｂの中間部周囲には、請求項に記載した第三、第四ディスクに相当する１対の出力側ディスク４、４を、それぞれが請求項に記載した第二凹面に相当する、それぞれの内側面４ａ、４ａと上記各入力側ディスク２、２の内側面２ａ、２ａとを対向させた状態で、この入力軸１５に対する回転を自在に支持している。又、複数のトラニオン６、６に変位軸７（前述の図５〜８参照）を介して回転自在に支持された複数のパワーローラ８、８を、上記各入力側、出力側ディスク２、４の両内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。各パワーローラ８、８は、各入力側ディスク２、２と出力側ディスク４、４との間の変速比を一致させるべく、同期して傾斜する。
【００２３】
又、前記ハウジング４５の内側で上記前半部１５ａと反対側部分には出力軸５０を、上記入力軸１５の後半部１５ｂと同心に、且つこの後半部１５ｂとは独立して回転自在に支持している。そして、この出力軸５０と上記１対の出力側ディスク４、４との間に回転伝達手段を設け、両出力側ディスク４、４の回転を前記出力軸５０に伝達自在としている。
【００２４】
上記回転伝達手段を構成すべく、上記ハウジング４５の内側で上記１対の出力側ディスク４、４の間部分に存在する隔壁５１に設けた通孔５２の内側部分に円管状のスリーブ５３を、１対の転がり軸受５４、５４により支持している。上記１対の出力側ディスク４、４は、このスリーブ５３の両端部にスプライン係合している。又、このスリーブ５３の中間部で上記隔壁５１の内側部分には、出力歯車１８ａを固設している。更に、上記各出力側ディスク４、４の一部で上記スリーブ５３から突出した部分の内周面と前記入力軸１５の外周面との間には、それぞれころ軸受５５、５５を設けている。これら各ころ軸受５５、５５は、これら各出力側ディスク４、４と入力軸１５との相対回転並びに軸方向に亙る相対変位を許容する。
【００２５】
一方、上記ハウジング４５の内側には、上記入力軸１５及び出力軸５０と平行に伝達軸５６を、回転自在に支持している。そして、この伝達軸５６の一端（図１１の左端）に固定した第一伝達歯車５７と上記出力歯車１８ａとを直接噛合させ、上記伝達軸５６の他端（図１１の右端）に固定した第二伝達歯車５８と、上記出力軸５０の端部に固定した第三の伝達歯車５９とを、図示しないアイドル歯車を介して噛合させている。この様な回転伝達手段により、上記出力軸５０が、上記１対の出力側ディスク４、４の回転に伴って、これら出力側ディスク４、４と逆方向に回転する。尚、前記前半部１５ａと他方（図１１の左方）の入力側ディスク２との間には、前述の図５〜７に示したトロイダル型無段変速機と同様に、ローディングカム式の押圧装置９を設けている。尚、この押圧装置９を構成するカム板１０と、前記後半部１５ｂの前端部外周面に形成した鍔部１７との間には、スラスト玉軸受８８を設けて、上記押圧装置９の作動時に、上記カム板１０に作用するスラスト荷重を支承しつつ、このカム板１０と上記後半部１５ｂとの回転方向に亙る相対変位を自在としている。
【００２６】
上述の様に構成される、図１１に示したトロイダル型無段変速機の運転時には、入力軸１５の回転に伴って１対の入力側ディスク２、２が同時に回転し、この回転が１対の出力側ディスク４、４に同時に、且つ、同一の変速比で伝達され、上述した回転伝達手段により上記出力軸５０に伝達されて取り出される。この際、回転力の伝達が、互いに並列な２系統に分けて行なわれるので、大きな動力（トルク）を伝達自在となる。又、運転時には上記押圧装置９の働きにより、上記１対の入力側ディスク２、２同士の間隔が狭められる傾向となる。この結果、これら各入力側ディスク２、２の内側面２ａ、２ａ及び上記各出力側ディスク４、４の内側面４ａ、４ａと、前記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａとが強く当接し、動力の伝達が効率的に行なわれる。
【００２７】
図１１に示す様な、回転力の伝達を互いに並列な２系統に分けて行なう、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、各キャビティ内、即ち一方の入力側ディスク２とこの入力側ディスク２に対向する出力側ディスク４との間の第一のキャビティ６０内、並びに他方の入力側ディスク２とこの入力側ディスク２に対向する出力側ディスク４との間の第二のキャビティ６１内に設置したトラニオン６、６の傾斜角度を互いに一致させる事が必要である。上記第一のキャビティ６０内に設置したトラニオン６の傾斜角度と第二のキャビティ６１内に設置したトラニオン６の傾斜角度とが異なると、第一、第二のキャビティ６０、６１内に於いて、パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと入力側、出力側各ディスク２、４の内側面２ａ、４ａとの当接部で滑りが発生する。この様な滑りは、トロイダル型無段変速機の伝達効率を悪化させるだけでなく、著しい場合には異常摩耗や焼き付き等の故障の原因となる。
【００２８】
これに対して、従来から知られているダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、両方のキャビティ６０、６１内に設置したトラニオン６、６を枢軸５、５の軸方向に亙って駆動する為の駆動シリンダ３１、３１（図８）に送り込む油圧を、単一の制御弁３７（図１０）により制御していた。従って、両方の駆動シリンダ３１、３１に送り込まれる油圧は互いに等しくなる。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
上記第一、第二の両キャビティ６０、６１内に設置したトラニオン６、６を所定量だけ軸方向に変位させる為に要する力が互いに等しければ、上記両キャビティ６０、６１に関する駆動シリンダ３１、３１内に送り込む油圧を互いに等しくしても、特に問題を生じない。ところが、実際にダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を構成した場合には、各キャビティ６０、６１部分の構成上の相違により、或は加工上不可避な寸法誤差に基づく弾性変形量の相違等により、各キャビティ６０、６１内に設置したトラニオン６、６に同じ力を加えても、これら各トラニオン６、６の枢軸５、５（図５、６、８）の軸方向に亙る変位量が互いに異なる場合がある。
【００３０】
この為、従来のダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと入力側、出力側各ディスク２、４の内側面２ａ、４ａとの当接部での滑りに基づき、トロイダル型無段変速機の伝達効率が悪化したり、異常摩耗や焼き付き等の故障が発生する可能性を否定できない。
本発明のトロイダル型無段変速機は、この様な効率低下や故障の原因となる、各キャビティ６０、６１内のトラニオン６、６の変位量の相違が発生する事を防止すべく発明したものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した従来のダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機と同様に、回転軸と、第一ディスク及び第二ディスクと、第三ディスク及び第四ディスクと、第一トラニオンと、第二トラニオンと、複数のパワーローラと、第一アクチュエータと、第二アクチュエータと、動力取り出し手段とを備える。
このうちの第一ディスク及び第二ディスクは、それぞれの軸方向片面を断面形状が円弧形の第一凹面とし、この第一凹面同士を互いに対向させた状態で上記回転軸の軸方向両端部に、この回転軸と共に回転自在な状態で支持している。
又、上記第三ディスク及び第四ディスクは、それぞれの軸方向片面を断面形状が円弧形の第二凹面とし、これら各第二凹面と上記第一凹面とを対向させた状態で上記回転軸の中間部周囲に、この回転軸に対する回転並びに軸方向に亙る変位を自在として支持している。
又、上記第一トラニオンは、軸方向に関して上記第一ディスクと上記第三ディスクとの間に配置し、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸の軸方向に亙る変位及びこの枢軸を中心とする揺動を自在で、上記枢軸の軸方向に亙る変位に伴ってこの枢軸を中心として揺動する。
又、上記第二トラニオンは、軸方向に関して上記第二ディスクと上記第四ディスクとの間に配置し、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸の軸方向に亙る変位及びこの枢軸を中心とする揺動を自在で、上記枢軸の軸方向に亙る変位に伴ってこの枢軸を中心として揺動する。
又、上記複数のパワーローラは、周面を回転円弧面状の凸面とし、上記第一、第二各トラニオンに支持された変位軸に回転自在に支持されて、上記第一、第三両ディスクに設けた第一、第二両凹面同士の間又は上記第二、第四両ディスクに設けた第一、第二両凹面同士の間に挟持されている。
又、上記第一アクチュエータは、圧油の給排に基づいて上記第一トラニオンを上記枢軸の軸方向に変位させ、上記第二アクチュエータは、圧油の給排に基づいて上記第二トラニオンを上記枢軸の軸方向に変位させる。
更に、上記動力取り出し手段は、上記第三、第四両ディスクの回転を取り出す為のものである。
【００３２】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記第一アクチュエータに圧油を給排する為の第一給排流路と、上記第二アクチュエータに圧油を給排する為、この第一給排流路とは独立して設けられた第二給排流路と、上記動力取り出し手段の途中に直列に接続したクラッチと、このクラッチの接続を断つ為のクラッチ開放手段とを備える。このうちの第一給排流路の途中には、上記第一アクチュエータへの圧油の給排を制御する為の第一制御弁を、第二給排路の途中には、上記第二アクチュエータへの圧油の給排を制御する為の第二制御弁を、それぞれ設けている。又、上記クラッチ開放手段は、上記第一アクチュエータを駆動する油圧と上記第二アクチュエータを駆動する油圧との差が所定値以上になった場合に、上記クラッチの接続を断つ。
【００３３】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、第一アクチュエータ内に送り込む油圧と第二アクチュエータ内に送り込む油圧とを、独立して制御できる。この為、各キャビティに設置したトラニオンの変位量を、各キャビティ部分の弾性変形し易さに関係なく、ほぼ同じにできる。従って、各キャビティ部分の弾性変形し易さに関係なく、各キャビティ部分に設置したトラニオンの変位量を等しくし、各キャビティに設置したパワーローラの傾斜角度をほぼ等しくして、伝達効率の悪化、或は異常摩耗や焼き付き等の故障の発生を防止できる。
【００３４】
又、上記第一、第二両アクチュエータ内に送り込む油圧の差が、上記各キャビティ部分の弾性変形し易さにより生じ得る範囲を超えて大きくなった場合には、クラッチ開放手段がクラッチの接続を断つ。即ち、この様に両アクチュエータ内に送り込む油圧の差が大きくなった状態は、各キャビティ部分に設置したトラニオンの変位量が互いに異なり、一方又は双方のキャビティ部分で、パワーローラの周面と各凹面との当接部に著しい滑り摩擦が発生する状態と考えられる。この様な状態が続くと、トロイダル型無段変速機内で焼き付きが発生し、このトロイダル型無段変速機がロックする（回転しなくなる）可能性がある。自動車の駆動輪と連結されているトロイダル型無段変速機がロックした場合、何らの対策も施さないと、上記駆動輪がロックする等、トロイダル型無段変速機を組み込んだ自動車に急ブレーキがかかる可能性がある。これに対して、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、上記クラッチの接続を断つ事により、上記駆動輪とトロイダル型無段変速機との連結を断ち、この駆動輪がロックする事を防止して、自動車を通常のブレーキ操作により、安全に停止させる様にできる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機で、第一、第二両キャビティ６０、６１部分での変速比を変える為、これら両キャビティ６０、６１部分に設けたトラニオン６、６を軸方向に変位させる為の第一、第二両アクチュエータ６２、６３内に送り込む油圧を制御する為の油圧制御回路と、この油圧制御回路の動作に対応して接続を断たれるクラッチ６４とにある。トロイダル型無段変速機の本体部分の構成各部の具体的な構造及び作用に就いては、図７〜１１に示した従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。尚、上記第一、第二両アクチュエータ６２、６３は、それぞれ、前述の図８に示した様に、駆動シリンダ３１の内側に駆動ピストン３０を油密に嵌装して成る、所謂複動式の油圧シリンダである。
【００３６】
圧油源である圧油ポンプ６５の吐出口と上記第一アクチュエータ６２との間には、この第一アクチュエータ６２に圧油を給排する為の第一給排流路６６を設けている。又、上記圧油ポンプ６５の吐出口と上記第二アクチュエータ６３との間には、この第二アクチュエータ６３に圧油を給排する為の第二給排流路６７を設けている。この第二給排流路６７と上記第一給排流路６６とは、互いに独立して設けている。これら第一、第二両給排流路６６、６７のうち、第一給排流路６６の途中には、上記第一アクチュエータ６２への圧油の給排を制御する為の第一制御弁６８を、直列に設けている。又、上記第二給排流路６７の途中には、上記第二アクチュエータ６３への圧油の給排を制御する為の第二制御弁６９を、直列に設けている。
【００３７】
これら第一、第二両制御弁６８、６９は、やはり前述の図１０に示した従来構造に組み込んだ制御弁３７と同様に、スリーブ３９とスプール４０とから成り、制御モータ４１ａによりスリーブ３９（又はスプール４０）を、上記第一、第二各アクチュエータ６２、６３を構成する駆動ロッド２９によりスプール４０（又はスリーブ３９）を、それぞれ軸方向に変位させる事により、上記第一、第二各アクチュエータ６２、６３内に送り込む油圧を制御する。即ち、上記第一、第二両制御弁６８、６９は、上記制御モータ４１ａによるスリーブ３９（又はスプール４０）の軸方向に亙る変位量に見合う（比例する）量だけ上記第一、第二各キャビティ６０、６１内のトラニオン６、６を変位させるべく、上記第一、第二各アクチュエータ６２、６３内に送り込む油圧を制御する。
【００３８】
本例の場合に上記第一、第二両制御弁６８、６９は、請求項２に記載した単一の駆動機構に対応する、１個の制御モータ４１ａにより、同期して制御自在としている。即ち、この制御モータ４１ａの出力軸７０に固定した駆動歯車７１に１対の従動歯車７２、７２を噛合させている。これら各従動歯車７２、７２は、それぞれ上記第一、第二両制御弁６８、６９の入力軸７３、７３に固定している。そして、これら両制御弁６８、６９は、それぞれ入力軸７３、７３の回転量（回転角度）に応じた量（軸方向長さ）だけ上記スリーブ３９（又はスプール４０）を変位させ、上記各トラニオン６、６を枢軸５、５（図５、６、８参照）の軸方向に変位させるべき量を設定する。
【００３９】
又、動力取り出し手段７４を構成する伝達軸５６の途中にクラッチ６４を、この伝達軸５６に対し直列に接続している。本例の場合に上記動力取り出し手段７４は、上記伝達軸５６の他、１対の出力側ディスク４、４同士の間に設けたスリーブ５３と、このスリーブ５３の中間部外周面に固設した出力歯車１８ａと、上記伝達軸５６の端部に固設した第一の伝達歯車５７とを含んで構成している。図１には省略したが、上記クラッチ６４の後段側には、第二の伝達歯車５８（図１１参照）等の、上記動力取り出し手段７４の後段側を接続する。そして、上記クラッチ６４は、通常時にはクラッチ６４内に設けた油圧室内の油圧に基づいて接続状態となり、上記動力取り出し手段７４の前段側から後段側に動力を伝達する。これに対して、次述するクラッチ開放手段７５の作動時には上記油圧室を大気に開放する事により、上記前段側と後段側との接続を断つ。
【００４０】
上記クラッチ開放手段７５は、差動弁７６を備える。この差動弁７６は、シリンダ７７内に差動弁体７８を、軸方向に亙る変位を自在として、油密に嵌装して成る。又、この差動弁体７８は、１対の復位ばね７９、７９により、上記シリンダ７７の軸方向中央位置に向け、弾性的に押圧している。従って上記差動弁体７８は、外力が働かない限り、図２に示した中立位置に存在する。又、上記シリンダ７７の一端部（図２〜３の左端部）には、第一油圧導入路８０を介して、前記第一アクチュエータ６２内の油圧を導入している。一方、上記シリンダ７７の他端部（図２〜３の右端部）には、第二油圧導入路８１を介して、前記第二アクチュエータ６３内の油圧を導入している。尚、上記第一、第二両アクチュエータ６２、６３から上記シリンダ７７の両端に導入する油圧は、これら両アクチュエータ６２、６３のうち、互いに対応する部分、即ち、理論上は同じ油圧であるべき部分から導入する。
【００４１】
又、上記差動弁体７８の軸方向中央部には、上記シリンダ７７の直径方向反対側内側面同士を互いに連通させる連通路８２を設けている。そして、上記シリンダ７７の中間部内周面の直径方向片側（図２〜３の上側）部分に、それぞれが前記クラッチ６４の油圧室内に通じる１対の連通ポート８３ａ、８３ｂを、上記シリンダ７７の軸方向に離隔して、上記連通路８２を挟む状態で設けている。又、上記シリンダ７７の中間部内周面の直径方向他側（図２〜３の下側）部分には、油溜８４に通じる事により大気に開放したドレンポート８５を、上記差動弁体７８の変位に拘らず、常に上記連通路８２と連通する状態で設けている。図２に示す様に、上記差動弁体７８が上記シリンダ７７の中立位置に存在する状態、即ち上記第一、第二両アクチュエータ６２、６３内の油圧がほぼ等しい状態では、上記１対の連通ポート８３ａ、８３ｂを上記差動弁体７８のランド部により塞ぎ、前記クラッチ６４に圧油を封入したままの状態として、上記クラッチ６４を接続状態に保持する。尚、この場合に必要とすれば、上記クラッチ６４を接続状態に保持する為に、上記クラッチ６４の油圧室内に圧油を送り込む為の給油経路を設ける。
【００４２】
これに対して、上記第一、第二両アクチュエータ６２、６３内の油圧の差が大きくなった状態では、図３に示す様に、上記差動弁体７８が上記シリンダ７７内で軸方向に変位し、この差動弁体７８の軸方向中央部に設けた連通路８２が、何れかの連通ポート８３ａ（又は８３ｂ）とドレンポート８５とを連通させる。この結果、上記クラッチ６４の油圧室内の圧力が低下し、このクラッチ６４の接続を断つ。尚、この場合、上記給油経路を通じての上記クラッチ６４の油圧室内への圧油の供給を停止するか、或は上記給油経路を通じて上記油圧室内に送り込む圧油の量を、上記連通路８２を通じてこの油圧室内から排出する圧油の量よりも十分に少なくする。
【００４３】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、第一アクチュエータ６２内に送り込む油圧と第二アクチュエータ６３内に送り込む油圧とを、独立して制御できる。この為、前記第一、第二各キャビティ６０、６１部分に設置したトラニオン６、６の変位量を、上記各キャビティ６０、６１部分の弾性変形し易さに関係なく、ほぼ同じにできる。即ち、前記制御モータ４１ａへの通電に基づいて前記第一、第二両制御弁６８、６９のスリーブ３９（図１０参照）が同じ長さだけ、軸方向に変位する。そして、上記各キャビティ６０、６１内のトラニオン６、６が上記スリーブ３９の軸方向に亙る変位に見合う分だけ変位した状態で、上記第一、第二両制御弁６８、６９が、上記第一、第二両アクチュエータ６２、６３内への圧油の給排を停止する。従って、上記各キャビティ６０、６１部分の弾性変形し易さに関係なく、これら各キャビティ６０、６１部分に設置したトラニオン６、６の変位量を等しくし、上記各キャビティ６０、６１に設置したパワーローラ８、８の傾斜角度をほぼ等しくして、伝達効率の悪化、或は異常摩耗や焼き付き等の故障の発生を防止できる。尚、従来のダブルキャビティ型トロイダル型無段変速機では、第一、第二各キャビティ６０、６１部分に設置したパワーローラ８、８の傾斜角度を等しくすべく、上記両キャビティ６０、６１同士の間にケーブルを掛け渡していた。本発明の場合には、上述の様に各キャビティ６０、６１に設置したパワーローラ８、８の傾斜角度をほぼ等しくできるので、上記ケーブルを廃止する事もできる。
【００４４】
又、上記第一、第二両アクチュエータ６２、６３内に送り込む油圧の差が、上記各キャビティ６０、６１部分の弾性変形し易さにより生じ得る範囲を超えて大きくなった場合には、前記クラッチ開放手段７５が前記クラッチ６４の接続を断つ。即ち、上記両アクチュエータ６２、６３内に送り込む油圧の差が異常に大きくなると、前記差動弁７６の切り替え状態が図３の様になって、上記クラッチ６４の油圧室の油圧が解除され、このクラッチ６４の接続を断つ。
【００４５】
上述の様に両アクチュエータ６２、６３内に送り込む油圧の差が異常に大きくなった状態は、上記各キャビティ６０、６１部分に設置したトラニオン６、６の変位量が互いに異なり、一方又は双方のキャビティ６０、６１部分で、パワーローラ８、８の周面８ａ（図５〜８、１１参照）と第一、第二各凹面である入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａとの当接部に著しい滑り摩擦が発生する状態と考えられる。この様な状態が続くと、トロイダル型無段変速機内で焼き付きが発生し、このトロイダル型無段変速機がロックする（回転しなくなる）可能性がある。自動車の駆動輪と連結されているトロイダル型無段変速機がロックした場合、何らの対策も施さないと、上記駆動輪がロックする等、トロイダル型無段変速機を組み込んだ自動車に急ブレーキがかかる可能性がある。これに対して、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、上記クラッチ６４の接続を断つ事により、上記駆動輪とトロイダル型無段変速機との連結を断ち、この駆動輪がロックする事を防止して、自動車を通常のブレーキ操作により、安全に停止させる様にできる。
【００４６】
次に、図４は、本発明の実施の形態の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、第一、第二両制御弁６８、６９を、それぞれ独立した制御モータ４１ｂ、４１ｃにより、互いに独立して制御自在としている。従って、本例の場合には、第一、第二両キャビティ６０、６１同士の間で弾性変形量の差が大きく、トラニオン６、６の変位量を同じとした場合に得られる変速比が異なる様な場合に、上記第一、第二両制御弁６８、６９を上記変形量の差に応じて適切に制御できる。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。尚、上述した第１例の構造の場合には、第一、第二両キャビティ６０、６１同士の間で弾性変形量の差が小さく、トラニオン６、６の変位量を等しくしさえすれば、両キャビティ６０、６１部分で得られる変速比が互いに等しくなる場合に、１個の制御モータ４１ａで装置全体を小型に構成できる利点がある。
【００４７】
尚、特開平１−１６９１６９号公報、同１−３１２２６６号公報に記載されている様に、トロイダル型無段変速機と遊星歯車減速機構とを組み合わせ、低速走行時には駆動力をトロイダル型無段変速機のみで伝達し、高速走行時には上記駆動力を遊星歯車機構で伝達する事により、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機に加わるトルクを低減し、構成各部材の耐久性向上を図る構造が、従来から知られている。この様な構造に本発明を実施する場合には、この構造を構成する各伝達部にクラッチを設けて、異常発生時に総てのクラッチの接続を断つか、或はトロイダル型無段変速機と遊星歯車減速機構とを組み合わせた変速機全体と駆動輪との間に１個のクラッチを設けて、異常発生時にこのクラッチの接続を断つか、或はトロイダル型無段変速機と遊星歯車減速機構との間に複数のクラッチを設けて、異常発生時に総てのクラッチの接続を断つ。何れにしても、トロイダル型無段変速機のロックが駆動輪のロックに結び付かない様にする。更に、上述した各例は、第一、第二両アクチュエータ６２、６３内の油圧の差により、差動弁７６の開閉状態を制御する様に構成している。これに対して、第一、第二両アクチュエータ６２、６３内の油圧を、互いに独立した第一、第二両圧力センサにより検出し、これら両圧力センサの検出信号を電気的に比較して、クラッチの断接を制御する為の電磁弁の開閉状態を制御する事もできる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、トロイダル型無段変速機の効率及び信頼性を向上させて、自動車用自動変速機としてのトロイダル型無段変速機の実用化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す模式図。
【図２】クラッチ開放手段を構成する差動弁を、通常状態で示す略断面図。
【図３】同じく異常発生時の状態で示す略断面図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す模式図。
【図５】従来から知られているトロイダル型無段変速機の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。
【図６】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図７】従来から知られているトロイダル型無段変速機の具体的構造の第１例を示す断面図。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図。
【図９】従来から知られたケーブルの１例を、図８の側方から見た状態で示す図。
【図１０】従来から知られているトロイダル型無段変速機の具体的構造の第２例を示す部分断面図。
【図１１】同第３例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１    入力軸
２    入力側ディスク
２ａ  内側面
３    出力軸
４    出力側ディスク
４ａ  内側面
５    枢軸
６    トラニオン
７    変位軸
８    パワーローラ
８ａ  周面
９    押圧装置
１０    カム板
１１    保持器
１２    ローラ
１３、１４  カム面
１５    入力軸
１５ａ  前半部
１５ｂ  後半部
１６    ニードル軸受
１７    鍔部
１８、１８ａ  出力歯車
１９    キー
２０    支持板
２１    支持軸部
２２    枢支軸部
２３    円孔
２４、２５  ラジアルニードル軸受
２６    スラスト玉軸受
２７    スラストニードル軸受
２８    外輪
２９    駆動ロッド
３０    駆動ピストン
３１    駆動シリンダ
３２    円弧面
３３    ケーブル
３４    止め具
３５    フレーム
３６    支持片
３７    制御弁
３８    ポンプ
３９    スリーブ
４０    スプール
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ  制御モータ
４２    油溜
４３    カム
４４    リンク
４５    ハウジング
４６    ボールスプライン
４７    座板
４８    皿ばね
４９    スラストニードル軸受
５０    出力軸
５１    隔壁
５２    通孔
５３    スリーブ
５４    転がり軸受
５５    ころ軸受
５６    伝達軸
５７    第一の伝達歯車
５８    第二の伝達歯車
５９    第三の伝達歯車
６０    第一のキャビティ
６１    第二のキャビティ
６２    第一アクチュエータ
６３    第二アクチュエータ
６４    クラッチ
６５    圧油ポンプ
６６    第一給排流路
６７    第二給排流路
６８    第一制御弁
６９    第二制御弁
７０    出力軸
７１    駆動歯車
７２    従動歯車
７３    入力軸
７４    動力取り出し手段
７５    クラッチ開放手段
７６    差動弁
７７    シリンダ
７８    差動弁体
７９    復位ばね
８０    第一油圧導入路
８１    第二油圧導入路
８２    連通路
８３ａ、８３ｂ  連通ポート
８４    油溜
８５  ドレンポート
８７    ローディングナット
８８    スラスト玉軸受
【図１】
0003632368.tif 000002
【図２】
0003632368.tif 000003
【図３】
0003632368.tif 000004
【図４】
0003632368.tif 000005
【図５】
0003632368.tif 000006
【図６】
0003632368.tif 000007
【図７】
0003632368.tif 000008
【図８】
0003632368.tif 000009
【図９】
0003632368.tif 000010
【図１０】
0003632368.tif 000011
【図１１】
0003632368.tif 000012