(57)【要約】【課題】出力ギヤの変形が出力ディスクに影響しないようにして動力伝達効率や耐久性を向上させることのできるトロイダル型無段変速機を提供する。【解決手段】パワーローラ５を介して各ディスク３，４の間でトルクを伝達する二対のバリエータ２が同一軸線上に互いに隣接して配置されることにより、各バリエータ２における入力ディスク３同士もしくは出力ディスク４同士が背中合わせに配置され、それら背中合わせに配置されたディスク４と外部の回転部材１０との間でトルクを伝達する伝動部材８が、前記ディスク４の間に配置されたトロイダル型無段変速機１において、前記ディスク４同士の間に挟み込まれて一方のディスク４の軸方向力を他方のディスク４に伝達する伝達部材１６と、前記伝動部材８と伝達部材１６とを、一体回転しかつ軸線方向と半径方向との少なくとも一方には所定の寸法範囲で相対移動可能に連結する連結部１７とを備えている。【選択図】図１
2008261459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを挟み付け、そのパワーローラを介して各ディスクの間でトルクを伝達する二対のバリエータが同一軸線上に互いに隣接して配置されることにより、各バリエータにおける入力ディスク同士もしくは出力ディスク同士が背中合わせに配置され、それら背中合わせに配置されたディスクと外部の回転部材との間でトルクを伝達する伝動部材が設けられているトロイダル型無段変速機において、
前記背中合わせに配置されたディスク同士の間に挟み込まれて一方のディスクの軸方向力を他方のディスクに伝達する伝達部材と、
前記伝動部材と伝達部材とを、これら伝動部材と伝達部材とが一体回転しかつ軸線方向と半径方向との少なくとも一方には所定の寸法範囲で相対移動可能に連結する連結部と
を備えていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
前記伝動部材を保持するための固定部と、その固定部に対して前記伝動部材を回転自在に支持する軸受とを更に備え、
前記連結部は前記軸受に対して軸線方向において同じ位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の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、入力ディスクと出力ディスクとの間のトルクの伝達を、これらのディスク間に挟み込んだパワーローラを介して行い、そのパワーローラを傾転させることにより変速を行うように構成したトロイダル型無段変速機に関し、特に入力ディスクおよび出力ディスクとこれらの間に挟み込んだパワーローラとからなるバリエータを二対備えたダブルキャビティ型の無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダブルキャビティ型無段変速機として、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。この特許文献１に記載のトロイダル型無段変速機は、変速機本体の中間壁を挟んだ両側にバリエータをそれぞれ設け、各バリエータの出力ディスクを上記中間壁を挟んで互いに背中合わせに配置し、それらの出力ディスクを、出力歯車のボス部にセレーションを介して嵌合し、上記中間壁の内周と上記ボス部との間にアンギュラ軸受を嵌合し、そして、上記各出力ディスクを上記出力歯車に結合した構成を備えている。こうして、上記各出力ディスクは、上記アンギュラ軸受を介して中間壁に回転自在に支持されている。
【０００３】
このように構成されたトロイダル型無段変速機において、入力ディスクに入力されたエンジンの駆動トルクは、パワーローラを介して出力ディスクに伝達され、その出力ディスクに結合させているボス部と一体の出力歯車から車両を駆動するトルクとして外部に取り出される。また、パワーローラを傾転させることにより、各ディスクとのトルク伝達部の半径を変化させ、これにより変速を実行するようになっている。
【０００４】
なお、いわゆるシングルキャビティのトロイダル型無段変速機において、出力ディスクからトルクを取り出すための機構としてスプラインを用いた構成が、特許文献２や特許文献３に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２２９１５８公報
【特許文献２】特公平６−８０３４２号公報
【特許文献３】特開平１０−１６９７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に記載されたトロイダル型無段変速機における出力歯車は、トルクの伝達に伴ってラジアル方向やスラスト方向に応力を生じ、特に、はす歯歯車であれば、大きいスラスト力を生じる。また、出力ディスクと入力ディスクとは、伝達するべきトルクに応じた挟圧力でパワーローラを挟み付けている。この挟圧力は、ダブルキャビティ型の無段変速機では、軸線方向での両端部に位置するディスクを互いに接近させる方向に押圧することにより発生させており、したがって軸線方向での中央部に位置する背中合わせのディスクには、これらを互いに接近させる方向の荷重が作用する。そして、これらのディスクの間に前記出力歯車が配置されているので、出力歯車には、上述したラジアル力とスラスト力とに加えて、軸線方向の圧縮力が作用する。
【０００７】
そのために、ラジアル力やスラスト力による出力歯車の変形が前記押圧力によって助長される。前述した特許文献１に記載された構成では、その出力歯車と出力ディスクとが一体になっているので、出力歯車に変形が生じると、それに伴って出力ディスクの姿勢に変化が生じ、これが原因となって、ディスクとパワーローラとの接触位置にズレが生じる。パワーローラは、各バリエータに複数設けられているので、上記のようなディスクの姿勢の変化やディスクとパワーローラとの接触位置のズレが生じると、その接触位置での相対速度が異なってしまうために、滑りによる動力伝達効率の悪化や発熱などの不都合が生じる。また、発熱によって温度が上昇した場合には、トラクション係数の低下を補うために挟圧力（押圧力）を更に高くする必要があり、それに伴って無段変速機の耐久性が低下する可能性がある。
【０００８】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機において、背中合わせに配置されている一対のディスクに対する、外部の回転部材との間でトルクを伝動する部材の変形の影響を抑制して、伝動効率や耐久性の低下を防止することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを挟み付け、そのパワーローラを介して各ディスクの間でトルクを伝達する二対のバリエータが同一軸線上に互いに隣接して配置されることにより、各バリエータにおける入力ディスク同士もしくは出力ディスク同士が背中合わせに配置され、それら背中合わせに配置されたディスクと外部の回転部材との間でトルクを伝達する伝動部材が設けられているトロイダル型無段変速機において、前記背中合わせに配置されたディスク同士の間に挟み込まれて一方のディスクの軸方向力を他方のディスクに伝達する伝達部材と、前記伝動部材と伝達部材とを、これら伝動部材と伝達部材とが一体回転しかつ軸線方向と半径方向との少なくとも一方には所定の寸法範囲で相対移動可能に連結する連結部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記伝動部材を保持するための固定部と、その固定部に対して前記伝動部材を回転自在に支持する軸受とを更に備え、前記連結部は、前記軸受に対して軸線方向において同じ位置に配置されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、一対のディスクの間に配置されてそれらのディスクの間で軸方向力を相互に伝達する伝達部材と、これらのディスクと外部の回転部材との間でトルクを伝達する伝動部材とは、回転方向には一体となっているものの、軸線方向と半径方向とに対しては相対的に移動可能である。したがって外部の回転部材との間でのトルクの伝達に伴って伝動部材に変形が生じても、その変形は、ディスクとの間の相対移動によって吸収され、ディスクに変形の影響が及ぶことがなく、その結果、ディスクの変形やそれに伴う動力伝達効率の低下あるいは発熱などを防止もしくは抑制することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、伝動部材に変形が生じた際にも、連結部の変形を小さくすることができるため、連結部の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とするトロイダル型無段変速機の基本構造について説明すると、図３は、この発明に係るトロイダル型無段変速機１を模式的に示すスケルトン図であり、ここに示す例は、一対のバリエータ２を備えたダブルキャビティ型のものである。
【００１４】
各バリエータ２は、実質的に変速作用を行ういわゆる変速部であって、同一軸線上に対向して配置された入力ディスク３と出力ディスク４とを備え、これらのディスク３，４の対向面はトロイダル面として形成されている。その対向面の間に、パワーローラ５が挟み付けられている。そのトロイダル面とは、凹状に湾曲した線分をディスク３，４の中心軸線を中心にして回転させた場合にその線分が画く軌跡として得られる湾曲面である。
【００１５】
したがって、各バリエータ２は、このトロイダル面に挟み付けられたパワーローラ５が、各ディスク３，４の中心軸線とは垂直な面に対して傾斜（傾転ともいう）することにより、変速比が無段階に変化するように構成されている。各バリエータ２では、各ディスク３，４がパワーローラ５を挟み付けることにより、それらの間に介在されたトラクション油の剪断力によってトルクが伝達される。そして、このような構成の一対のバリエータ２が、同一軸線上に配置されている。
【００１６】
したがって、各バリエータ２における一方のディスク３（もしくは４）同士が、そのトロイダル面を互いに反対方向に向けたいわゆる背中合わせに配置される。これら軸線方向での中央部に位置する背中合わせのディスクと、軸線方向での両端側に位置する一対のディスクとのいずれか一方が入力用のディスクとされ、他方が出力用のディスクとされている。図３に示す例では、軸線方向での両端部に位置する一対のディスクが入力ディスク３とされ、背中合わせの一対のディスクが出力ディスク４とされている。
【００１７】
そして、各入力ディスク３は、出力ディスク４をその回転中心線に沿って貫通する軸６によって互いに連結され、一体となって回転するようになっている。これらの入力ディスク３に動力源（例えばエンジン）７が連結されている。これに対して各出力ディスク４は、外部の回転部材にトルクを出力する伝動部材に、一体回転するように連結されている。その伝動部材は、要は、トルクを伝達する構成のものであればよく、歯車やチェーンスプロケットあるいはベルト用プーリなどから構成され、図３に示す例では、出力ギヤ８が設けられている。その出力ギヤ８がカウンタ軸９に取り付けられたカウンタギヤ１０に噛み合っている。なお、図３で符号１１は前後進切替機構であって、一組のシングルピニオン型遊星歯車機構と二組のクラッチ機構によって構成され、その遊星歯車機構におけるキャリヤに出力軸１２が連結されている。
【００１８】
前述したように、各ディスク３，４とパワーローラ５との間のトルクの伝達は、それらの間に介在するトラクション油の剪断力（より正確には、ガラス転移したトラクション油の剪断力）によって行われるので、所定の伝達トルク容量を設定するために、各バリエータ２におけるディスク３，４がパワーローラ５を挟み付けるように挟圧力（押圧力）が付与されている。その挟圧力は、バリエータ２毎に付与せずに、一対のバリエータ２で一括して付与するようなっている。すなわち、軸線方向での両側に位置する入力ディスク３同士を、互いに接近する方向に押圧し、かつ軸線方向での中央部に位置する出力ディスク４同士を、それらの間に配置したスペーサに相当する伝達部材で軸線方向に連結して押圧力を受けるようになっている。
【００１９】
この発明に係るトロイダル型無段変速機では、軸線方向での中央部に配置されて一体回転する一対のディスクが、前記出力ギヤ８に相当する伝動部材と連結され、かつスペーサに相当する伝達部材と実質的に一体化されているものの、その伝動部材と伝達部材とがそれぞれ別構造となっている。具体的に説明すると、図１は、背中合わせに配置されている前記各出力ディスク４からカウンタギヤ１０に動力を出力させる伝動機構部１３の具体例を示している。なお、図１はバリエータ２の回転中心軸線から上側もしくは下側の半分の部分を示す部分断面図である。なお、図１においてはパワーローラ５を省略してある。
【００２０】
各出力ディスク４の間には、バリエータ２を支える固定部が設けられている。この固定部は、図示しないケーシングに一体化された部分であって、センターサポートもしくは中間壁１４と称される部分であり、貫通部を備えている。その中間壁１４の貫通部の内周側に出力ギヤ８が挿入されて配置されている。この出力ギヤ８は、図１に示すように中空形状に構成されており、その軸線方向での中央部の外周側に歯が形成され、その両側にボス部が延びている。それらのボス部に嵌合された軸受１５を介して前記中間壁１４によって出力ギヤ８が回転自在に支持されている。
【００２１】
この出力ギヤ８の内周側に伝達部材１６が挿入されている。この伝達部材１６は、円筒状の部材であって、その軸線方向での中央部の外径が、前記出力ギヤ８の内径より僅かに小さくなっている。そして、これら伝達部材１６と出力ギヤ８とがこの発明における連結部に相当するスプライン１７によって連結されている。したがって、伝達部材１６と出力ギヤ８とは、軸線方向および半径方向には相対的に移動可能であり、かつ回転方向には一体化されている。
【００２２】
また、伝達部材１６の軸線方向での両端部に、中央部より小さい外径のボス部１８が形成されており、そのボス部１８に出力ディスク４が嵌合させられ、かつスプライン１９を介して連結されている。そして、これらの出力ディスク４は、伝達部材１６におけるボス部１８と中央部分との境界となっている段差部に当接しており、したがって各出力ディスク４は、伝達部材１６における外径が相対的に大きい中央部分を挟み付けている。すなわち、伝達部材１６は各出力ディスク４の軸線方向の押圧力を相互に伝達するようになっている。すなわち、出力ディスク４と伝達部材１６とは、軸線方向および回転方向には一体となっているが、出力ディスク４と出力ギヤ８とは、回転方向に一体化されているものの、軸線方向と半径方向との少なくともいずれか一方には相対移動可能になっている。
【００２３】
上記の出力ディスク４は、前述した入力ディスク３同士を連結している軸６に対して非接触に嵌合しており、これに対して前記伝達部材１６の内周面と軸６の外周面との間に軸受２０が配置され、この軸受２０によって伝達部材１６および出力ギヤ８が回転自在に支持されている。
【００２４】
つぎに上述した構成のトロイダル型無段変速機の作用について説明すると、図示しない油圧シリンダやカム機構などによって各入力ディスク３を互いに接近する方向に押圧すると、各出力ディスク４がそれぞれの間に配置されている前記伝達部材１６によって軸線方向で一体化されているので、各バリエータ２ではパワーローラ５を挟み付ける挟圧力が生じる。その挟圧力と各ディスク３，４およびパワーローラ５の間の剪断係数（トラクション係数）とに応じた伝達トルク容量が設定される。その状態で、前記動力源７から入力ディスク３にトルクを入力すると、そのトルクがパワーローラ５に伝達され、さらにパワーローラ５から出力ディスク４に伝達される。その場合、パワーローラ５が傾転していて、入力ディスク３とパワーローラ５との間のトルク伝達点と、パワーローラ５と出力ディスク４との間のトルク伝達点との半径方向での位置が異なっていると、それに応じて入力ディスク３と出力ディスク４との回転数が異なり、所定の変速比が設定される。
【００２５】
出力ディスク４に伝達されたトルクは、伝達部材１６からスプライン１７を介して出力ギヤ８に伝達される。そして、出力ギヤ８に噛み合っているカウンタギヤ１０からカウンタ軸９にトルクが出力される。その場合、カウンタ軸９やカウンタギヤ１０には、出力軸１２側からトルクもしくは負荷が作用しているので、出力ギヤ８には反力トルクが作用しており、そのために出力ギヤ８には軸線方向や半径方向の変形もしくは変位が生じることがある。特に出力ギヤ８がはす歯歯車によって構成されている場合には、その変形もしくは変位が生じやすい。
【００２６】
しかしながら、この出力ギヤ８と前記伝達部材１６とはスプライン１７によって連結されているだけであり、軸線方向や半径方向には相対的に移動できるので、出力ギヤ８に軸線方向や半径方向の変形もしくは変位が生じても、これが伝達部材１６やこれと一体の出力ディスク４に特に影響を及ぼすことがない。また反対に、パワーローラ５を挟み付ける挟圧力に基づく軸線方向の押圧力が出力ディスク４および伝達部材１６に作用しても、その軸線方向力やそれに起因する変形や変位が生じたとしてもこれが出力ギヤ８に影響することはない。
【００２７】
このように、出力ギヤ８や出力ディスク４にトルクや軸方向力あるいは半径方向力が作用するとしても、出力ギヤ８と出力ディスク４とは軸線方向や半径方向に相対移動可能であるため、出力ギヤ８の変形や変位が出力ディスク４に影響を及ぼすことがない。そのため、出力ディスク４が過度に変形したり、それに伴って各バリエータ２に複数設けられているパワーローラ５毎の各ディスク３，４とのトルク伝達点の半径方向位置にバラツキが生じたりすることが回避もしくは抑制される。その結果、この発明に係る上記のトロイダル型無段変速機によれば、動力の伝達効率を向上させることができ、また発熱を抑制して耐久性を向上させることができる。
【００２８】
なお、図１に示す構成では、伝達部材１６と出力ディスク４とを、軸６によって支持するように構成してあるが、この発明では、中間壁１４によって伝達部材１６および出力ディスク４を支持するように構成することもできる。その例を図２に示してある。すなわち、中間壁１４には、前記軸受１５を嵌合させてある箇所より軸線方向に突出したボス部２１が形成されており、そのボス部２１の内周側に軸受２２が嵌合させられている。この軸受２２は、前述した伝達部材１６の外周側に嵌合しており、したがって伝達部材１６およびこれと一体の各出力ディスク４が、軸受２２を介して中間壁１４によって支持されている。このような構成であれば、中間壁１４が固定部であって剛性が高いので、伝達部材１６および出力ディスク４を、より確実に支持することができる。
【００２９】
この発明における連結部に相当するスプライン１７は、図１に示す例および図２に示す例では、左右二つの軸受１５の間に配置した構成としたが、この発明における連結部は軸線方向において軸受と同じ位置に配置してもよい。図１あるいは図２に示す構成では、各軸受１５の内周側にスプライン１７をそれぞれ設ける。このように構成した場合には、伝達部材１６や出力ギヤ８に変形が生じても連結部であるスプライン１７の変形を小さくすることができるので、その耐久性を向上させることができる。
【００３０】
なお、上述した具体例では、連結部としてスプラインを用いた構成を説明したが、この発明における連結部は、要は、トルクを伝達でき、かつ軸線方向と半径方向との少なくともいずれか一方には相対移動可能な構造であればよく、セレーションや歯車などの他の構成のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の一例を示す部分断面図である。
【図２】この発明の他の例を示す部分断面図である。
【図３】この発明で対象とするトロイダル型無段変速機の基本的な構成説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…トロイダル型無段変速機、  ２…バリエータ、  ３…入力ディスク、  ４…出力ディスク、  ５…パワーローラ、  ６…軸、  ８…出力ギヤ、  ９…カウンタ軸、  １０…カウンタギヤ、  １３…伝動機構部、  １４…中間壁、  １５…軸受、  １６…伝達部材、  １７，１９…スプライン。
【図１】
2008261459.tif 000003
【図２】
2008261459.tif 000004
【図３】
2008261459.tif 000005