(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１対のディスクと、複数のトラニオンと、これら各トラニオンと同数のパワーローラと、同じく同数のスラスト転がり軸受と、押圧装置とを備え、
このうちの各ディスクは、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、相対回転を自在に支持されたものであり、
前記各トラニオンは、それぞれの両端部に互いに同心に設けられた１対の傾転軸と、これら両傾転軸同士の間に存在し、少なくとも前記各ディスクの径方向に関する内側の側面を、これら両傾転軸の中心軸と平行でこの中心軸よりも前記各ディスクの径方向に関して外側に存在する中心軸を有する、円筒状凸面とした支持梁部と、この支持梁部の両端部に互いに対向する状態で設けられた、前記各トラニオン毎に１対ずつの段差面とを備えたもので、軸方向に関して前記各ディスクの軸方向側面同士の間位置の周方向に関して複数箇所に、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある前記両傾転軸を中心とする揺動変位を自在に設けられており、
前記各パワーローラは、前記各トラニオンの内側面に、それぞれスラスト転がり軸受を介して回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、前記各ディスクの軸方向片側面にそれぞれ当接させており、
前記各スラスト転がり軸受は、前記各トラニオンの支持梁部と前記各パワーローラの外側面との間に設けられたもので、これら各支持梁部側に設けられた外輪と、これら各外輪の内側面に設けられた外輪軌道と前記各パワーローラの外側面に設けられた内輪軌道との間に転動自在に、それぞれ複数個ずつ設けられた転動体とを備えたものであり、
前記各スラスト転がり軸受の外輪は、これら各外輪の外側面に設けられた凹部と前記各支持梁部の円筒状凸面とを係合させると共に、これら各支持梁部の両端部に設けられた前記各トラニオン毎に１対ずつの段差面同士の間に配置する事により、これら各トラニオンに対し、前記各支持梁部の軸方向の変位を規制した状態で、前記各ディスクの軸方向に関する揺動変位を可能に支持されており、
前記押圧装置は、前記各パワーローラを挟んだ状態で互いに対向する前記各ディスク同士を、互いに近づく方向に押圧するものであるトロイダル型無段変速機に於いて、
前記各トラニオン毎に１対ずつの段差面同士の間隔が、前記各支持梁部を中心とする前記各外輪の揺動方向に関して漸次変化しており、
この間隔の大きさは、前記押圧装置が押圧力を発生せず、前記各外輪が中立位置に存在する状態でこれら各外輪の外周面と対向する部分である、これら各外輪の揺動方向に一致する前記各段差面の幅方向中央部で、これら各外輪が前記各支持梁部の軸方向に変位する事を実質的に阻止する最も狭い大きさの中立値であり、前記押圧装置が押圧力を発生し、前記各ディスク及び前記各パワーローラの弾性変形に伴って前記各支持梁部を中心として前記各外輪が揺動変位した状態でこれら各外輪の外周面と対向する部分で、前記中立値よりも大きい事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば車両（自動車）用の自動変速機、建設機械（建機）用の自動変速機、航空機（固定翼機、回転翼機、飛行船等）等で使用されるジェネレータ（発電機）用の自動変速機、ポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の自動変速機として利用する、ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用変速装置としてハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機を使用する事が、特許文献１〜４等の多くの刊行物に記載されると共に一部で実施されていて周知である。又、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせて変速比の調整幅を広くする構造も、特許文献５等、やはり多くの刊行物に記載されて、従来から広く知られている。図１１〜１２は、これら各特許文献に記載されて従来から広く知られているトロイダル型無段変速機の第１例を示している。この従来構造の第１例の場合、入力回転軸１の両端寄り部分の周囲に１対の入力ディスク２、２を、それぞれがトロイド曲面である内側面同士を互いに対向させた状態で、前記入力回転軸１と同期した回転を自在に支持している。又、この入力回転軸１の中間部周囲に出力筒３を、この入力回転軸１に対する回転を自在に支持している。又、この出力筒３の外周面には、軸方向中央部に出力歯車４を固設すると共に、軸方向両端部に１対の出力ディスク５、５を、スプライン係合により、前記出力筒３と同期した回転を自在に支持している。又、この状態で、それぞれがトロイド曲面である、前記両出力ディスク５、５の内側面を、前記両入力ディスク２、２の内側面に対向させている。
【０００３】
又、前記両入力ディスク２、２と前記両出力ディスク５、５との間に、それぞれの周面を球状凸面とした複数個のパワーローラ６、６を挟持している。これら各パワーローラ６、６は、それぞれトラニオン７、７に回転自在に支持されており、これら各トラニオン７、７は、それぞれ前記各ディスク２、５の中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸８、８を中心とする揺動変位自在に支持されている。即ち、前記各トラニオン７、７は、それぞれの軸方向両端部に互いに同心に設けられた１対の傾転軸８、８と、これら各傾転軸８、８同士の間に存在する支持梁部９、９とを備えており、これら各傾転軸８、８が、支持板１０、１０に対し、ラジアルニードル軸受１１、１１を介して枢支されている。
【０００４】
又、前記各パワーローラ６、６は、前記各トラニオン７、７を構成する支持梁部９、９の内側面に、基半部と先半部とが互いに偏心した支持軸１２、１２と、複数の転がり軸受とを介して、これら各支持軸１２、１２の先半部回りの回転、及び、これら各支持軸１２、１２の基半部を中心とする若干の揺動変位自在に支持されている。この様な各パワーローラ６、６の外側面と、前記各トラニオン７、７を構成する支持梁部９、９の内側面との間には、それぞれが前記複数の転がり軸受の一部である、スラスト玉軸受１３、１３と、スラストニードル軸受１４、１４とを、前記各パワーローラ６、６の側から順番に設けている。このうちのスラスト玉軸受１３、１３は、これら各パワーローラ６、６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６、６の回転を許容するものである。前記各スラスト玉軸受１３、１３は、これら各パワーローラ６、６の外側面に形成された内輪軌道１５と、外輪１６の内側面に形成された外輪軌道１７との間に複数個の玉１８、１８を、転動自在に設けて成る。又、前記各スラストニードル軸受１４、１４は、前記各パワーローラ６、６から前記各スラスト玉軸受１３、１３を構成する外輪１６、１６に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら各外輪１６、１６及び前記各支持軸１２、１２の先半部が、これら各支持軸１２、１２の基半部を中心に揺動する事を許容するものである。
【０００５】
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、駆動軸１９により一方（図１１の左方）の入力ディスク２を、押圧装置２０を介して回転駆動する。この結果、前記入力回転軸１の両端部に支持された１対の入力ディスク２、２が、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、前記各パワーローラ６、６を介して前記両出力ディスク５、５に伝わり、前記出力歯車４から取り出される。前記入力回転軸１と前記出力歯車４との間の変速比を変える場合は、油圧式のアクチュエータ２１、２１により前記各トラニオン７、７を前記各傾転軸８、８の軸方向に変位させる。この結果、前記各パワーローラ６、６の周面と前記各ディスク２、５の内側面との転がり接触部（トラクション部）に作用する、接線方向の力の向きが変化する（転がり接触部にサイドスリップが発生する）。そして、この力の向きの変化に伴って前記各トラニオン７、７が、自身の傾転軸８、８を中心に揺動し、前記各パワーローラ６、６の周面と前記各ディスク２、５の内側面との接触位置が変化する。これら各パワーローラ６、６の周面を、前記両入力ディスク２、２の内側面の径方向外寄り部分と、前記両出力ディスク５、５の内側面の径方向内寄り部分とに転がり接触させれば、前記入力回転軸１と前記出力歯車４との間の変速比が増速側になる。これに対して、前記各パワーローラ６、６の周面を、前記両入力ディスク２、２の内側面の径方向内寄り部分と、前記両出力ディスク５、５の内側面の径方向外寄り部分とに転がり接触させれば、前記入力回転軸１と前記出力歯車４との間の変速比が減速側になる。
【０００６】
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、動力の伝達に供される各部材、即ち、前記入力、出力各ディスク２、５と前記各パワーローラ６、６とが、前記押圧装置２０が発生する押圧力に基づいて弾性変形する。そして、この弾性変形に伴って、前記入力、出力各ディスク２、５が軸方向に変位する。又、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により伝達するトルクが大きくなる程大きくなり、それに伴って前記各部材２、５、６の弾性変形量も多くなる。従って、前記トルクの変動に拘らず、前記入力、出力各ディスク２、５の内側面と前記各パワーローラ６、６の周面との接触状態を適正に維持する為に、前記各トラニオン７、７に対してこれら各パワーローラ６、６を、前記各ディスク２、５の軸方向に変位させる機構が必要になる。上述した従来構造の第１例の場合には、前記各パワーローラ６、６を支持した前記各支持軸１２、１２の先半部を、同じく基半部を中心として揺動変位させる事により、前記各パワーローラ６、６を前記軸方向に変位させる様にしている。
【０００７】
上述の様な従来構造の第１例の場合、前記各パワーローラ６、６を前記軸方向に変位させる為の構造が複雑で、部品製作、部品管理、組立作業が何れも面倒になり、コストが嵩む事が避けられない。この様な問題を解決する為の技術として前記特許文献３には、図１３〜１８に示す様な構造が記載されている。本発明は、この図１３〜１８に示した従来構造の第２例を改良するものであるから、次に、この従来構造の第２例に就いて説明する。この従来構造の第２例の特徴は、トラニオン７ａに対してパワーローラ６ａを、入力、出力各ディスク２、５（図１１参照）の軸方向の変位を可能に支持する部分の構造にあり、トロイダル型無段変速機全体としての構造及び作用は、前述の図１１〜１２に示した従来構造の第１例と同様である。
【０００８】
前記従来構造の第２例を構成するトラニオン７ａは、両端部に互いに同心に設けられた１対の傾転軸８ａ、８ｂと、これら両傾転軸８ａ、８ｂ同士の間に存在し、少なくとも入力、出力各ディスク２、５（図１１参照）の径方向（図１４、１６〜１８の上下方向）に関する内側（図１４、１７〜１８の上側）の側面を円筒状凸面２２とした、支持梁部２３とを備える。前記両傾転軸８ａ、８ｂは、それぞれラジアルニードル軸受１１ａ、１１ａを介して、支持板１０、１０（図１２参照）に、揺動を可能に支持する。
【０００９】
又、前記円筒状凸面２２の中心軸イは、図１４、１７〜１８に示す様に、前記両傾転軸８ａ、８ｂの中心軸ロと平行で、これら両傾転軸８ａ、８ｂの中心軸ロよりも、前記各ディスク２、５の径方向に関して外側（図１４、１７〜１８の下側）に存在する。又、前記支持梁部２３とパワーローラ６ａの外側面との間に設けるスラスト玉軸受１３ａを構成する外輪１６ａの外側面に、部分円筒面状の凹部２４を、この外側面を径方向に横切る状態で設けている。そして、この凹部２４と、前記支持梁部２３の円筒状凸面２２とを係合させ、前記トラニオン７ａに対して前記外輪１６ａを、前記各ディスク２、５の軸方向に関する揺動変位を可能に支持している。
【００１０】
又、前記外輪１６ａの内側面中央部に支持軸１２ａを、この外輪１６ａと一体に固設して、前記パワーローラ６ａをこの支持軸１２ａの周囲に、ラジアルニードル軸受２５を介して、回転自在に支持している。更に、前記トラニオン７ａの内側面のうち、前記支持梁部２３の両端部と１対の傾転軸８ａ、８ｂとの連続部に、互いに対向する１対の段差面２６、２６を設けている。そして、これら両段差面２６、２６と、前記スラスト玉軸受１３ａを構成する外輪１６ａの外周面とを、当接若しくは近接対向させて、前記パワーローラ６ａからこの外輪１６ａに加わるトラクション力を、何れかの段差面２６、２６で支承可能としている。
【００１１】
上述の様に構成する従来構造の第２例のトロイダル型無段変速機によれば、前記パワーローラ６ａを前記各ディスク２、５の軸方向に変位させて、構成各部材の弾性変形量の変化に拘らず、このパワーローラ６ａの周面と前記各ディスク２、５との接触状態を適正に維持できる構造を、簡単で低コストに構成できる。
即ち、トロイダル型無段変速機の運転時に、入力、出力各ディスク２、５、各パワーローラ６ａ等の弾性変形に基づき、これら各パワーローラ６ａをこれら各ディスク２、５の軸方向に変位させる必要が生じると、これら各パワーローラ６ａを回転自在に支持している前記スラスト玉軸受１３ａの外輪１６ａが、外側面に設けた部分円筒面状の凹部２４と支持梁部２３の円筒状凸面２２との当接面を滑らせつつ、この円筒状凸面２２の中心軸イを中心として揺動変位する。この揺動変位に基づき、前記各パワーローラ６ａの周面のうちで、前記各ディスク２、５の軸方向片側面と転がり接触する部分が、これら各ディスク２、５の軸方向に変位し、前記接触状態を適正に維持する。
【００１２】
前述した通り、前記円筒状凸面２２の中心軸イは、変速動作の際に各トラニオン７ａの揺動中心となる傾転軸８ａ、８ｂの中心軸ロよりも、前記各ディスク２、５の径方向に関して外側に存在する。従って、前記円筒状凸面２２の中心軸イを中心とする揺動変位の半径は、前記変速動作の際の揺動半径よりも大きく、前記両入力ディスク２、２と前記両出力ディスク５、５との間の変速比の変動に及ぼす影響は少ない（無視できるか、容易に修正できる範囲に留まる）。
【００１３】
図１３〜１８に示した従来構造の第２例の場合、図１１〜１２に示した同第１例に比べて、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、コスト低廉化を図り易いが、変速動作を安定させる面からは、改良の余地がある。この理由は、前記各支持梁部２３を中心とする前記各外輪１６ａの揺動変位を円滑に行わせる為、これら各支持梁部２３の両端部分に１対ずつ設けた、前記各段差面２６、２６同士の間隔Ｄを、前記各外輪１６ａの外径ｄよりも少し大きく（Ｄ＞ｄ）する為である。これら各外輪１６ａ、及び、これら各外輪１６ａと同心に支持された前記各パワーローラ６ａは、前記間隔Ｄと前記外径ｄとの差（Ｄ−ｄ）分だけ、前記各支持梁部２３の軸方向に変位可能になる。
【００１４】
一方、トロイダル型無段変速機を搭載した車両の運転時、前記各パワーローラ６ａには前記各ディスク２、５から、加速時と減速時（エンジンブレーキの作動時）とで逆方向の力（トロイダル型無段変速機の技術分野で周知の「２Ｆｔ」）が加わる。そして、この力２Ｆｔにより、前記各パワーローラ６ａが、前記各外輪１６ａと共に、前記各支持梁部２３の軸方向に変位する。この変位の方向は、前述した各アクチュエータ２１、２１による各トラニオン７、７（図１２参照）の変位方向と同じであり、変位量が０．１mm程度であっても、変速動作が開始される可能性を生じる。そして、この様な原因で変速動作が開始された場合には、運転動作とは直接関連しない変速動作となり、何れ修正されるにしても、運転者に違和感を与える。特に、トロイダル型無段変速機が伝達するトルクが低い状態で、上述の様な、運転者が意図しない変速が行われると、運転者に与える違和感が大きくなり易い。
【００１５】
上述の様にして生じる、運転動作とは直接関連しない変速動作の発生を抑える為には、前記間隔Ｄと前記外径ｄとの差（Ｄ−ｄ）を僅少に（例えば数十μｍ程度に）抑える事が考えられる。但し、ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機の運転時には、トラクション部から前記各パワーローラ６ａ、前記各外輪１６ａを介して前記各支持梁部２３に加わるスラスト荷重により、前記各トラニオン７ａが、図１９に誇張して示す様に、前記各外輪１６ａを設置した側が凹となる方向に弾性変形する。そして、この弾性変形の結果、前記各トラニオン７ａ毎に１対ずつ設けた段差面２６、２６同士の間隔が縮まる。この様な状態でも、これら各段差面２６、２６同士の間隔Ｄが前記各外輪１６ａの外径ｄ以下にならない様にする為には、通常状態（前記各トラニオン７ａが弾性変形していない状態）での、前記間隔Ｄと前記外径ｄとの差を或る程度確保する必要がある。この結果、特に違和感が大きくなり易い、低トルクでの運転時に、上述の様な、運転動作とは直接関連しない変速動作が発生し易くなる。
【００１６】
一方、前記特許文献３には、支持梁部側に設けた円筒状凸面の一部に係止したアンカ駒と、外輪側の凹部の内面に形成したアンカ溝とを係合させる事により、前記力２Ｆｔを支承する構造が記載されている。又、円筒状凸面と凹部との互いに整合する部分に形成された、それぞれが断面円弧形である転動溝同士の間に複数個の玉を掛け渡して、前記力２Ｆｔを支承する構造も記載されている。但し、前者の構造の場合には、前記アンカ駒を前記支持梁部に、前記力２Ｆｔを支承できる程度の強度及び剛性を確保して支持固定する事が難しく、低コスト化と十分な信頼性確保とを図りにくい。又、後者の場合には、前記力２Ｆｔが大きくなり、前記各玉の転動面と前記各転動溝との転がり接触部の面圧が上昇すると、これら各転動溝の内面に圧痕が形成され、各トラニオンに対して各外輪が揺動変位する際に振動が発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００３−２１４５１６号公報
【特許文献２】特開２００７−３１５５９５号公報
【特許文献３】特開２００８−２５８２１号公報
【特許文献４】特開２００８−２７５０８８号公報
【特許文献５】特開２００４−１６９７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、コスト低廉化を図り易く、しかも変速動作を安定させられる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のトロイダル型無段変速機は、少なくとも１対のディスクと、複数のトラニオンと、これら各トラニオンと同数のパワーローラと、同じく同数のスラスト転がり軸受と、押圧装置とを備える。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、前記各トラニオン毎に１対ずつの段差面同士の間隔を、各支持梁部を中心とする各外輪の揺動方向に関して漸次変化させている。
又、前記間隔の大きさは、前記押圧装置が押圧力を発生せず、前記各外輪が中立位置に存在する状態でこれら各外輪の外周面と対向する部分で、これら各外輪が前記各支持梁部の軸方向に変位する事を実質的に阻止する大きさである、中立値としている。
更に、前記押圧装置が押圧力を発生し、前記各ディスク及び前記各パワーローラの弾性変形に伴って前記各支持梁部を中心として前記各外輪が揺動変位した状態でこれら各外輪の外周面と対向する部分で、前記中立値よりも大きくしている。
尚、軸方向に関する変位を実質的に阻止するとは、前記各外輪に支持されたパワーローラが前記各支持梁部の軸方向に、変速動作を開始する程変化する事がない状態を言う。この変速動作は、前記各パワーローラが前記軸方向に０．１mm程度変位した場合でも開始される可能性がある。そこで、前記中立値は、前記各外輪のうちで前記各段差面に挟まれる部分の直径以上であるが、この直径よりも０．１mm大きな値未満とする。
【００２０】
本発明の場合には、追加的に、前記各トラニオン毎に１対ずつの段差面同士の間隔を、前記各外輪の揺動方向に一致する、これら各段差面の幅方向中央部で最も狭くする。そして、この最も狭くなった部分の間隔の大きさを、前記中立値とする。
【００２１】
又、本発明の範囲からは外れるが、例えば次の様な構成を採用する事も考えられる。前記各トラニオン毎に１対ずつの段差面同士の間隔を、前記各外輪の揺動方向に一致する、これら各段差面の幅方向に関して、一端から他端に向けて変化させる。そして、これら各段差面の幅方向中間部の間隔の大きさを、前記中立値とする。且つ、前記押圧装置による押圧力の作用方向を、この押圧力に基づいて前記各外輪を、前記各段差面の間隔が大きい方向に変位させる方向とする。
【発明の効果】
【００２２】
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、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、コスト低廉化を図り易く、しかも変速動作を安定させられる構造を実現できる。
このうちのコスト低廉化は、前述の図１３〜１８に示した従来構造の第２例と同様の理由により、図り易い。
【００２３】
又、変速動作の安定化は、各トラニオン毎に１対ずつ設けた段差面同士の間隔を、これら各トラニオンの支持梁部の軸方向に関する外輪の変位を実質的に阻止し、且つ、この間隔の大きさを、これら各支持梁部を中心とするこれら各外輪の揺動変位の方向に対応して漸次変化させている事により図れる。
先ず、前記各外輪が中立位置に存在する場合には、前記間隔の大きさが、これら各外輪の軸方向変位を実質的に阻止する中立値である事で、変速動作の安定化を図れる。
これに対して、トロイダル型無段変速機が伝達するトルクが大きくなり、押圧装置が発生する押圧力が大きくなる結果、前記各外輪が前記各支持梁部を中心として揺動変位すると、これら各外輪が前記間隔が大きくなっている部分に変位すると同時に、前記各支持梁部の弾性変形に伴ってこの間隔が小さくなる。
【００２４】
そこで、前記各支持梁部の剛性と前記間隔が変化する程度とを適切に規制すれば、前記トルクの変化に拘らず、前記各外輪が前記各支持梁部の軸方向に変位する事を、常に実質的に阻止でき、しかも、これら各支持梁部を中心とする前記各外輪の揺動変位を円滑に行わせる事ができる。この結果、前記変速動作の安定化を図れる。
尚、前記各支持梁部の剛性と前記間隔が変化する程度とを規制する事は、前記各トラニオンを構成する金属材料の物性、これら各トラニオンの形状及び寸法、前記伝達するトルクの大きさ等を考慮して、従来から知られた弾性理論等に基づき、コンピュータシミュレーションにより求める他、実験により求める事もできる。これらコンピュータシミュレーションと実験とを併用すれば、前記各段差面が前記各外輪を強く挟み込む事を防止し、且つ、これら各外輪が前記各支持梁部の軸方向に変位する事を十分に阻止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、トラニオンと外輪とを取り出して、各ディスクの径方向内側から見た斜視図。
【図２】同じく径方向内方から見た正投影図。
【図３】図２のａ部拡大図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。
【図５】本発明に関する参考例の第１例を示す、図１と同様の図。
【図６】同じく径方向内方から見た正投影図。
【図７】図６のｂ部拡大図。
【図８】同じく、トラニオン及びパワーローラと押圧装置との配置状態を説明する為の模式図。
【図９】同じく、トロイダル型無段変速機の運転時に、トラニオンの段差面と外輪の外周面との当接部に働く力の方向を説明する為の模式図。
【図１０】本発明に関する参考例の第２〜３例を示す、図６と同様の図。
【図１１】従来構造の第１例を示す断面図。
【図１２】図１１のｃ−ｃ断面図。
【図１３】従来構造の第２例を示す、スラスト玉軸受を介してパワーローラを支持したトラニオンを、各ディスクの径方向外側から見た斜視図。
【図１４】同じく、ディスクの周方向から見た状態で示す正面図。
【図１５】図１４の上方から見た平面図。
【図１６】図１４の右方から見た側面図。
【図１７】図１５のｄ−ｄ断面図。
【図１８】図１４のｅ−ｅ断面図。
【図１９】パワーローラから加わるスラスト荷重に基づいてトラニオンが弾性変形した状態を誇張して示す、図１７と同方向から見た断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１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、本例の特徴は、変速動作を安定させるべく、各トラニオン７ｂの支持梁部２３に対し、スラスト玉軸受１３ａ（図１３〜１８参照）を構成する外輪１６ｂを、これら各支持梁部２３に対する揺動変位を可能に支持しつつ、これら各支持梁部２３の軸方向に変位しない様にする為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１３〜１８に示した従来構造の第２例と同様であるから、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、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２７】
本例の構造の場合、前記各トラニオン７ｂ毎に１対ずつの段差面２６ａ、２６ａ同士の間隔を、前記各支持梁部２３を中心とする前記各外輪１６ｂの揺動方向に関して漸次変化させている。具体的には、前記各段差面２６ａ、２６ａを、部分円筒面状の凸曲面としている。そして、これら各段差面２６ａ、２６ａは、入力、出力各ディスク２、５（図１１参照）の回転方向に一致する、これら各段差面２６ａ、２６ａの幅方向（前記外輪１６ｂの揺動方向、図２の左右方向）に関する中央部で最も突出しており、この中央部を境として対称形状である。従って、前記各トラニオン７ｂ毎に１対ずつの段差面２６ａ、２６ａ同士の間隔は、これら各段差面２６ａ、２６ａの幅方向中央部で最も狭くなっている。
【００２８】
トロイダル型無段変速機に組み込んだ押圧装置２０（図１１参照）が押圧力を発生しない状態では、前記各ディスク２、５及び各パワーローラ６ａ（図１３〜１８）が弾性変形せず、これら各パワーローラ６ａがこれら各ディスク２、５の軸方向に変位しない。従って、前記各外輪１６ｂが中立位置に存在する。そして、この状態では、これら各外輪１６ｂが、前記各段差面２６ａ、２６ａの間部分のうち、最も間隔が狭くなった部分に位置する。本例の場合には、この最も狭くなった部分の間隔Ｄを、前記各外輪１６ｂの外径ｄよりも僅かに大きくしている。具体的には、これら各外輪１６ｂを、前記各トラニオン７ｂ毎に１対ずつの段差面２６ａ、２６ａ同士の間に配置した状態で、前記各外輪１６ｂが前記各支持梁部２３を中心として揺動変位する事は許容するが、これら各支持梁部２３の軸方向に変位する事を実質的に阻止する大きさとしている。
【００２９】
より具体的には、前記間隔Ｄを、前記外径ｄ以上で、この外径ｄよりも０．１mm大きな値未満｛ｄ≦Ｄ＜（ｄ＋０．１mm）｝としている。尚、前記間隔Ｄと前記外径ｄとの大小関係は、同じになる事はあっても逆転しない（前記１対ずつの段差面２６ａ、２６ａ同士の間で前記各外輪１６ｂを、締り嵌めで挟持しない）様に、好ましくは、「外径ｄ」＜「間隔Ｄ」の状態を確保する。この間隔Ｄの値を上述の範囲に設定される中立値に規制する事により、前記各外輪１６ｂを前記各支持梁部２３に対して揺動変位可能に、且つ、軸方向の変位を実質的に阻止した（軸方向の変位を０．１mm未満に抑えた）状態で支持できる。前記間隔Ｄの中立値を上述の範囲に規制しているのに対して、この中立値以外で前記１対ずつの段差面２６ａ、２６ａ同士の間隔は、これら各段差面２６ａ、２６ａの幅方向両端部に向かうに従って漸次大きくなる。この大きくなる程度は、前記押圧装置２０が発生する押圧力に基づく、前記各外輪１６ｂの揺動角度と、前記各支持梁部２３の弾性変形に基づく前記各段差面２６ａ、２６ａ同士の間隔の収縮量との関係で規制する。具体的には、前記押圧力に基づいて、前記揺動角度とこの間隔とが変化した状態でも、この間隔と前記外径ｄとの関係が上述した範囲内（「間隔」−「外径ｄ」＝０〜０．１mm）に収まる様にしている。
【００３０】
上述の様に構成する本例のトロイダル型無段変速機によれば、前述の図１３〜１８に示した従来構造の第２例と同様の理由により、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、コスト低廉化を図り易くできる。
特に本例のトロイダル型無段変速機の場合には、前記各トラニオン７ｂ毎に１対ずつ設けた段差面２６ａ、２６ａ同士の間隔を上述の様に規制しているので、変速動作の安定化を図れる。
【００３１】
先ず、前記押圧装置２０が発生している押圧力が零若しくは僅少の場合には、前記入力、出力各ディスク２、５及び前記各パワーローラ６ａの弾性変形量も、前記支持梁部２３の弾性変形量も、何れも零若しくは僅少であり、前記各外輪１６ｂが、前記各段差面２６ａ、２６ａの幅方向中央部である中立位置に存在する。この状態では、前記間隔Ｄと前記外径ｄとの差が０．１mm未満であるから、前記各支持梁部２３の軸方向に関する前記各外輪１６ｂの変位が実質的に阻止されて、変速動作の安定化を図れる。
【００３２】
これに対して、トロイダル型無段変速機が伝達するトルクが大きくなり、前記押圧装置２０が発生する押圧力が大きくなると、前記入力、出力各ディスク２、５及び前記各パワーローラ６ａの弾性変形量が増大して、これら各パワーローラ６ａがこれら各ディスク２、５の軸方向に変位する。そして、この軸方向変位に伴って、前記各外輪１６ｂが前記各支持梁部２３を中心として揺動変位し、これら各外輪１６ｂの位置が、前記中立位置から外れる。具体的には、これら各外輪１６ｂは、前記１対ずつの段差面２６ａ、２６ａ同士の間隔が大きい部分に向けて変位する。同時に、前記各パワーローラ６ａに加わるスラスト荷重が大きくなり、このスラスト荷重を支承する、前記各支持梁部２３の弾性変形量も増大する。そして、前記１対ずつの段差面２６ａ、２６ａ同士の間隔が縮まる傾向になる。
【００３３】
要するに、前記伝達トルクが大きくなると、前記各外輪１６ｂが前記１対ずつの段差面２６ａ、２６ａ同士の間隔が大きい部分に変位すると同時に、この間隔が縮まる。この様に、前記各外輪１６ｂの間隔が変化する傾向が互いに逆になり（相殺され）、前記１対ずつの段差面２６ａ、２６ａのうちで前記各外輪１６ｂを挟持している部分の間隔が、この外輪１６ｂの外径ｄよりも僅かに（０．１mm未満だけ）小さい状態となる。この結果、前記伝達トルクの変化に拘らず、前記各外輪１６ｂが前記各支持梁部２３の軸方向に変位する事を、常に実質的に阻止でき、しかも、これら各支持梁部２３を中心とする前記各外輪１６ｂの揺動変位を円滑に行わせて、前記トロイダル型無段変速機の変速動作の安定化を図れる。
尚、本例の場合には、前記各段差面２６ａ、２６ａの形状を、これら各段差面２６ａ、２６ａの幅方向中央部を境に対称としているので、トロイダル型無段変速機に組み込む複数の（例えば図１２で左右両側の）トラニオン７ｂとして、同形状のものを使用できる。
【００３４】
［実施の形態の第２例］
図４も、請求項１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、各トラニオン７ｃ毎に１対ずつ設けた段差面２６ｂ、２６ｂの形状を、それぞれ１対ずつの平坦面を組み合わせた形状としている。即ち、これら各段差面２６ｂ、２６ｂを前記各トラニオン７ｃの内側面側から見た形状を、頂角が１８０度よりも少し小さいだけの二等辺三角状を構成する、１対の斜辺状としている。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、重複する説明は省略する。
【００３５】
［参考例の第１例］
図５〜９は、本発明に関する参考例の第１例を示している。本参考例の場合には、各トラニオン７ｄ毎に１対ずつの段差面２６ｃ、２６ｃ同士の間隔を、各外輪１６ｂの揺動方向に一致するこれら各段差面２６ｃ、２６ｃの幅方向に関して、一端から他端に向けて変化させている。即ち、これら各段差面２６ｃ、２６ｃを、入力、出力各ディスク２、５（図１１参照）の回転方向に関して、互いに逆方向に傾斜させて、前記１対ずつの段差面２６ｃ、２６ｃ同士の間隔が、図５の左上から右下に向かう程、図６の左から右に向かう程、広くなる様にしている。そして、前記１対ずつの段差面２６ｃ、２６ｃの幅方向中間部の間隔Ｄの大きさを中立値、即ち、前記各外輪１６ｂの外径ｄと同じかこれよりも僅かに（０．１mm未満だけ）大きな値としている。
【００３６】
上述の様な本参考例の構造の場合も、トロイダル型無段変速機の伝達トルクが小さい場合には、前記中立値Ｄと前記各外輪１６ｂの外径ｄとの差が僅少である事により、変速動作を安定させられる。又、前記伝達トルクが大きくなると、前記各外輪１６ｂが前記１対ずつの段差面２６ｃ、２６ｃ同士の間隔が大きい部分に変位すると同時に、この間隔が縮まる。従って、前記伝達トルクの変化に拘らず、前記各外輪１６ｂが前記各支持梁部２３の軸方向に変位する事を、常に実質的に阻止できる。しかも、これら各支持梁部２３を中心とする前記各外輪１６ｂの揺動変位を円滑に行わせて、前記トロイダル型無段変速機の変速動作の安定化を図れる。
【００３７】
但し、本参考例の構造の場合には、前記各段差面２６ｃ、２６ｃの形状が、前記各ディスク２、５の回転方向に関して非対称であるから、前記各トラニオン７ｄの設置方向と押圧装置２０の設置位置とを適切に規制する必要がある。具体的には、図８に示す様に、この押圧装置２０による押圧力の作用方向を、この押圧力に基づいて前記各外輪１６ｂを、前記１対ずつの段差面２６ｃ、２６ｃ同士の間隔が大きい方向に変位させる方向とする。例えば、図１１に示す様な、ダブルキャビティ型で押圧装置２０を端部に設置するトロイダル型無段変速機の場合には、前記１対ずつの段差面２６ｃ、２６ｃ同士の間隔が、中央部に向かうに従って広くなる様に配置する。これに対して、押圧装置を中央部に配置する構造の場合には、前記１対ずつの段差面２６ｃ、２６ｃ同士の間隔が、端部に向かうに従って広くなる様に配置する。
【００３８】
上述の様な本参考例の構造の場合には、トロイダル型無段変速機に組み込む複数のトラニオン７ｄとして、前記各段差面２６ｃ、２６ｃの傾斜方向が異なる、少なくとも２種類のものを用意する必要がある。その代わりに本参考例の構造の場合には、前記各段差面２６ｃ、２６ｃの加工が容易である事に加えて、前記押圧装置２０が押圧力を発生する初期段階から、前記各外輪１６ｂを前記間隔が広い側に、より変位させ易くできる。この点に就いて、図９を参照しつつ説明する。トロイダル型無段変速機の運転時に前記各外輪１６ｂには、パワーローラ６ａ（図１３〜１８参照）から、前記２Ｆｔなる力が、前記各ディスク２、５の回転方向に加わり、前記各外輪１６ｂの外周面の一部が、何れかの段差面２６ｃに押し付けられる。この押し付けの結果、これら各外輪１６ｂをこの段差面２６ｃの傾斜方向に移動させる方向の分力ｆが発生するが、この分力ｆの方向は、前記各ディスク２、５等の弾性変形により、前記各外輪１６ｂが揺動変位する方向と一致する。この為、この揺動変位を、より円滑に行わせる事ができる。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例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００３９】
［参考例の第２〜３例］
図１０は、本発明に関する参考例の第２〜３例を示している。これら両参考例の場合には、それぞれ段差面２６ｄ、２６ｅの形状を、部分円筒面状の凸曲面｛図１０の（Ａ）の段差面２６ｄ、２６ｄ｝又は凹曲面｛図１０の（Ｂ）の段差面２６ｅ、２６ｅ｝としている。これら各段差面２６ｄ、２６ｅを構成する曲面の曲率半径や傾斜角度等は、伝達トルクの増大に伴う、外輪１６ｂの揺動変位量や支持梁部２３の弾性変形量等に応じて設計的に（コンピュータシミュレーションや実験等に応じて）決定する。その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、トロイダル型無段変速機単独で実施できる他、特許文献５に記載されている様な、遊星歯車機構と組み合わせた無段変速装置として実施する事もできる。又、押圧装置は、図１１に示す様な、機械式のローディングカム装置に限らず、油圧式のものであっても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１    入力回転軸
２    入力ディスク
３    出力筒
４    出力歯車
５    出力ディスク
６、６ａ  パワーローラ
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  トラニオン
８、８ａ、８ｂ  傾転軸
９    支持梁部
１０    支持板
１１、１１ａ  ラジアルニードル軸受
１２、１２ａ  支持軸
１３、１３ａ  スラスト玉軸受
１４    スラストニードル軸受
１５    内輪軌道
１６、１６ａ、１６ｂ  外輪
１７    外輪軌道
１８    玉
１９    駆動軸
２０    押圧装置
２１    アクチュエータ
２２    円筒状凸面
２３    支持梁部
２４    凹部
２５    ラジアルニードル軸受
２６、２６ａ〜２６ｅ  段差面
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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