(57)【要約】【課題】トルク変動に基づくトラニオンの弾性変形に伴うプリセスカム１８の変位に拘らず、リンク腕１９ａの変位を抑える。そして、このリンク腕１９ａが変速比制御弁のスプール１５ａを不必要に変位させない様にして、トルク変動時に於ける不要な変速比の変動を抑える。【解決手段】上記リンク腕１９ａの先端部と上記プリセスカム１８のカム面２１との接触点ｘを、上記トルク変動が生じる状態での、パワーローラの回転中心軸に平行な仮想直線を含み、且つ、上記プリセスカム１８の揺動中心を通過する仮想平面上に位置させる。上記トルク変動により上記プリセスカム１８が変位した場合でも、上記接触点ｘは上記カム面２１の直径方向に変位するのみである。この構成により、上記リンク腕１９ａの不必要な変位を抑えて、上記課題を解決できる。【選択図】　図４
2004100750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが断面円弧形の凹面である互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された入力側ディスク及び出力側ディスクと、これら入力側ディスク及び出力側ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンの中間部に、これら各トラニオンの内側面から突出する状態で支持された複数の支持軸と、これら各トラニオンの内側面側に配置され且つ上記入力側ディスク及び出力側ディスクの間に挟持された状態で、上記各支持軸の周囲に回転自在に支持された、その周面を球状凸面とした複数のパワーローラと、上記各トラニオン毎に設けて、これら各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に変位させる事により、これら各トラニオンをこれら各枢軸を中心に揺動変位させて上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を変化させるそれぞれが油圧式である複数のアクチュエータと、これら各アクチュエータへの圧油の給排状態を切り換える為の制御弁とを備え、何れかのトラニオンと共に変位する部材にプリセスカムを固定し、このプリセスカムの変位をリンク腕により上記制御弁に伝えるフィードバック機構を設ける事により、当該トラニオンの動きをこの制御弁に伝えてこの制御弁の給排状態を切り換えるトロイダル型無段変速機に於いて、上記リンク腕の先端と上記プリセスカムのカム面との接触点を、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間で伝達するトルクの値が不連続的に急変動する状態での、上記プリセスカムを設けたトラニオンに支持したパワーローラの回転中心軸に平行な仮想直線を含み、且つ、上記プリセスカムの揺動中心を通過する仮想平面上にほぼ位置させた事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
トロイダル型無段変速機は無段変速装置中に組み込まれたものであって、この無段変速装置は、駆動源につながってこの駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、上記トロイダル型無段変速機と、複数段の遊星歯車機構とを備えたものであり、このうちの第一段目の遊星歯車機構の太陽歯車が上記トロイダル型無段変速機の出力側ディスクに結合されており、このトロイダル型無段変速機の入力側ディスクは上記第一段目の遊星歯車機構のキャリアに結合されており、上記第一段目の遊星歯車機構のリングギヤから動力を取り出す第一のモードを実現する為の第一の動力取り出し機構と、この第一段目の遊星歯車機構の遊星歯車と第二段目の遊星歯車機構の遊星歯車とを介して、この第二段目の遊星歯車機構の太陽歯車から動力を取り出す第二のモードを実現する為の第二の動力取り出し機構と、この第二の動力取り出し機構と上記第一の動力取り出し機構とを選択する為のモード切換手段とを備えたものであり、リンク腕の先端とプリセスカムのカム面との接触点を、上記第一のモードと上記第二のモードとを切り換える状態での、上記プリセスカムを設けたトラニオンに支持したパワーローラの回転中心軸に平行な仮想直線を含み、且つ、上記プリセスカムの揺動中心を通過する仮想平面上にほぼ位置させた、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
リンク腕の先端とプリセスカムのカム面との接触点を、入力側ディスクと出力側ディスクとの間の変速状態を最大減速状態とした状態での、上記プリセスカムを設けたトラニオンに支持したパワーローラの回転中心軸に平行な仮想直線を含み、且つ、上記プリセスカムの揺動中心を通過する仮想平面上にほぼ位置させた、請求項２に記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
トロイダル型無段変速機は無段変速装置中に組み込まれたものであり、この無段変速装置は、駆動源につながってこの駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、上記トロイダル型無段変速機と、遊星歯車機構と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型無段変速機を介して伝達する第一の動力伝達経路と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型無段変速機を介する事なく伝達する第二の動力伝達経路とを備え、上記遊星歯車機構は、太陽歯車とこの太陽歯車の周囲に配置したリング歯車との間に設けられ、上記太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持したキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を、上記太陽歯車とリング歯車とに噛合させて成るものであり、上記第一の動力伝達経路を通じて送られる動力と上記第二の動力伝達経路を通じて送られる動力とを、上記太陽歯車と上記リング歯車と上記キャリアとのうちの２個の部材に伝達自在とすると共に、これら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの残りの１個の部材に上記出力軸を結合しており、上記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路とを通じて上記遊星歯車機構に送られる状態を切り換えるモード切換手段を設けており、このモード切換手段は、少なくとも上記第一の動力伝達経路のみで動力の伝達を行なう第一のモードと、この第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路との双方で動力の伝達を行なう第二のモードとの切り換えを行なうものであり、リンク腕の先端とプリセスカムのカム面との接触点を、上記第一のモードと上記第二のモードとを切り換える状態での、上記プリセスカムを設けたトラニオンに支持したパワーローラの回転中心軸に平行な仮想直線を含み、且つ、上記プリセスカムの揺動中心を通過する仮想平面上にほぼ位置させた、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項５】
リンク腕の先端とプリセスカムのカム面との接触点を、入力側ディスクと出力側ディスクとの間の変速状態を最大増速状態とした状態での、上記プリセスカムを設けたトラニオンに支持したパワーローラの回転中心軸に平行な仮想直線を含み、且つ、上記プリセスカムの揺動中心を通過する仮想平面上にほぼ位置させた、請求項４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、自動車用の自動変速装置を構成する変速ユニットとして利用する。特に本発明は、トラニオンの弾性変形に基づく変速比の変動を抑える事により、運転者に与える違和感を低減する事を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用自動変速装置として、図１６〜１８に示す様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、入力軸１の両端部周囲に１対の入力側ディスク２、２を、ボールスプライン３、３を介して支持している。従ってこれら両入力側ディスク２、２は、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。又、上記入力軸１の中間部周囲に出力歯車４を、この入力軸１に対する相対回転を自在として支持している。そして、この出力歯車４の中心部に設けた円筒部の両端部に出力側ディスク５、５を、それぞれスプライン係合させている。従ってこれら両出力側ディスク５、５は、上記出力歯車４と共に、同期して回転する。
【０００３】
又、上記各入力側ディスク２、２と上記各出力側ディスク５、５との間には、それぞれ複数個ずつ（通常２〜３個ずつ）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の内側面に、支持軸８、８及び複数の転がり軸受を介して、回転自在に支持されている。上記各トラニオン７、７は、それぞれの長さ方向（図１６、１８の上下方向、図１７の表裏方向）両端部に、これら各トラニオン７、７毎に互いに同心に設けられた枢軸９、９を中心として揺動変位自在である。これら各トラニオン７、７を傾斜させる動作は、油圧式のアクチュエータ１０、１０により、これら各トラニオン７、７を上記枢軸９、９の軸方向に変位させる事で行なうが、総てのトラニオン７、７の傾斜角度は、油圧式及び機械式に互いに同期させる。
【０００４】
即ち、前記入力軸１と出力歯車４との間の変速比を変えるべく、上記各トラニオン７、７の傾斜角度を変える場合には、上記各アクチュエータ１０、１０により上記各トラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図１８の右側のパワーローラ６を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ６を同図の上側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ６、６の周面と上記各入力側ディスク２、２及び各出力側ディスク５、５の内側面との当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化（当接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上記各トラニオン７、７が、支持板１１、１１に枢支された枢軸９、９を中心として、互いに逆方向に揺動（傾斜）する。この結果、上記各パワーローラ６、６の周面と上記入力側、出力側各ディスク２、５の内側面との当接位置が変化し、上記入力軸１と出力歯車４との間の回転変速比が変化する。
【０００５】
上記各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排状態は、これら各アクチュエータ１０、１０の数に関係なく１個の変速比制御弁１２により行ない、何れか１個のトラニオン７の動きをこの変速比制御弁１２にフィードバックする様にしている。この変速比制御弁１２は、ステッピングモータ１３により軸方向（図１８の左右方向、図１６の表裏方向）に変位させられるスリーブ１４と、このスリーブ１４の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール１５とを有する。又、上記各トラニオン７、７と上記各アクチュエータ１０、１０のピストン１６、１６とを連結するロッド１７、１７のうち、何れか１個のトラニオン７に付属のロッド１７の端部にプリセスカム１８を固定しており、このプリセスカム１８とリンク腕１９とを介して、上記ロッド１７の動き、即ち、軸方向の変位量と回転方向との変位量との合成値を上記スプール１５に伝達する、フィードバック機構を構成している。又、上記各トラニオン７、７同士の間には同期ケーブル２０を掛け渡して、油圧系の故障時にも、これら各トラニオン７、７の傾斜角度を、機械的に同期させられる様にしている。
【０００６】
変速状態を切り換える際には、上記ステッピングモータ１３により上記スリーブ１４を、得ようとする変速比に見合う所定位置にまで変位させて、上記変速比制御弁１２の所定方向の流路を開く。この結果、上記各アクチュエータ１０、１０に圧油が、所定方向に送り込まれて、これら各アクチュエータ１０、１０が上記各トラニオン７、７を所定方向に変位させる。即ち、上記圧油の送り込みに伴ってこれら各トラニオン７、７が、前記各枢軸９、９の軸方向に変位しつつ、これら各枢軸９、９を中心に揺動する。そして、上記何れか１個のトラニオン７の動き（軸方向及び揺動変位）が、上記ロッド１７の端部に固定したプリセスカム１８とリンク腕１９とを介して上記スプール１５に伝達され、このスプール１５を軸方向に変位させる。この結果、上記トラニオン７が所定量変位した状態で、上記変速比制御弁１２の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排が停止される。
【０００７】
この際の上記トラニオン７及び上記プリセスカム１８のカム面２１の変位に基づく上記変速比制御弁１２の動きは、次の通りである。先ず、上記変速比制御弁１２の流路が開かれる事に伴って上記トラニオン７が軸方向に変位すると、前述した様に、パワーローラ６の周面と入力側ディスク２及び出力側ディスク５の内側面との当接部に発生するサイドスリップにより、上記トラニオン７が上記各枢軸９、９を中心とする揺動変位を開始する。又、上記トラニオン７の軸方向変位に伴って上記カム面２１の変位が、上記リンク腕１９を介して上記スプール１５に伝わり、このスプール１５が軸方向に変位して、上記変速比制御弁１２の切り換え状態を変更する。具体的には、上記アクチュエータ１０により上記トラニオン７を中立位置に戻す方向に、上記変速比制御弁１２が切り換わる。
【０００８】
従って上記トラニオン７は、軸方向に変位した直後から、中立位置に向け、逆方向に変位し始める。但し、上記トラニオン７は、中立位置からの変位が存在する限り、上記各枢軸９、９を中心とする揺動を継続する。この結果、上記プリセスカム１８のカム面２１の円周方向に関する変位が、上記リンク腕１９を介して上記スプール１５に伝わり、このスプール１５が軸方向に変位する。そして、上記トラニオン７の傾斜角度が、得ようとする変速比に見合う所定角度に達した状態で、このトラニオン７が中立位置に復帰すると同時に、上記変速比制御弁１２が閉じられて、上記アクチュエータ１０への圧油の給排が停止される。この結果上記トラニオン７の傾斜角度が、前記ステッピングモータ１３により前記スリーブ１４を軸方向に変位させた量に見合う角度になる。
【０００９】
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸２２により一方（図１６、１７の左方）の入力側ディスク２を、図示の様なローディングカム式の、或は油圧式の押圧装置２３を介して回転駆動する。この結果、前記入力軸１の両端部に支持された１対の入力側ディスク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、上記各パワーローラ６、６を介して上記各出力側ディスク５、５に伝わり、前記出力歯車４から取り出される。
【００１０】
上記入力軸１と出力歯車４との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力歯車４との間で減速を行なう場合には、上記各アクチュエータ１０、１０により上記各トラニオン７、７を上記各枢軸９、９の軸方向に移動させ、これら各トラニオン７、７を図１７に示す位置に揺動させる。そして、上各パワーローラ６、６の周面をこの図１７に示す様に、上記各入力側ディスク２、２の内側面の中心寄り部分と上記各出力側ディスク５、５の内側面の外周寄り部分とにそれぞれ当接させる。
【００１１】
反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を図１７と反対方向に揺動させ、上各パワーローラ６、６の周面を、この図１７に示した状態とは逆に、上記各入力側ディスク２、２の内側面の外周寄り部分と上記各出力側ディスク５、５の内側面の中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各トラニオン７、７を傾斜させる。これら各トラニオン７、７の傾斜角度を中間にすれば、入力軸１と出力歯車４との間で、中間の変速比（速度比）を得られる。
【００１２】
更に、上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機２４を、トロイダル型無段変速ユニットとして実際の自動車用の無段変速装置に組み込む場合、遊星歯車機構と組み合わせて無段変速装置を構成する事が、特許文献１〜４等に記載されている様に、従来から提案されている。
【００１３】
図１９は、上記各特許文献のうちの特許文献４に記載された無段変速装置を示している。この無段変速装置は、所謂パワー・スプリット型と呼ばれるもので、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機２４と、請求項４に記載した遊星歯車機構に相当する遊星歯車式変速機２５とを組み合わせて成る。そして、低速走行時には動力を上記トロイダル型無段変速機２４のみで伝達し、高速走行時には動力を、主として上記遊星歯車式変速機２５により伝達すると共に、この遊星歯車式変速機２５による速度比を、上記トロイダル型無段変速機２４の速度比を変える事により調節自在としている。
【００１４】
この為に、上記トロイダル型無段変速機２４の中心部を貫通し、両端部に１対の入力側ディスク２、２を支持した入力軸１の先端部（図１９の右端部）と、上記遊星歯車式変速機２５を構成するリング歯車２６を支持した支持板２７の中心部に固定した、請求項４に記載した第二の動力伝達経路に相当する伝達軸２８とを、高速用クラッチ２９を介して結合している。上記トロイダル型無段変速機２４の構成は、次述する押圧装置２３ａの点を除き、前述の図１６〜１８に示した従来構造の場合と、実質的に同様である。
【００１５】
又、駆動源であるエンジン３０のクランクシャフト３１の出力側端部（図１９の右端部）と上記入力軸１の入力側端部（＝基端部＝図１９の左端部）との間に、発進クラッチ３２と油圧式の押圧装置２３ａとを、動力の伝達方向に関して互いに直列に設けている。又、上記入力軸１の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸３３を、上記入力軸１と同心に配置している。そして、この出力軸３３の周囲に前記遊星歯車式変速機２５を設けている。この遊星歯車式変速機２５を構成する太陽歯車３４は、上記出力軸３３の入力側端部（図１９の左端部）に固定している。従ってこの出力軸３３は、上記太陽歯車３４の回転に伴って回転する。この太陽歯車３４の周囲には前記リング歯車２６を、上記太陽歯車３４と同心に、且つ、回転自在に支持している。そして、このリング歯車２６の内周面と上記太陽歯車３４の外周面との間に、複数の遊星歯車３５、３５を設けている。これら各遊星歯車３５、３５は、それぞれ１対ずつの遊星歯車素子３６ａ、３６ｂにより構成している。これら各遊星歯車素子３６ａ、３６ｂは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車素子３６ａが上記リング歯車２６に噛合し、内径側に配置した遊星歯車素子３６ｂが上記太陽歯車３４に噛合している。この様な各遊星歯車３５、３５は、キャリア３７の片側面（図１９の左側面）に回転自在に支持している。又、このキャリア３７は、上記出力軸３３の中間部に、回転自在に支持している。
【００１６】
又、上記キャリア３７と、前記トロイダル型無段変速機２４を構成する１対の出力側ディスク５、５とを、請求項４に記載した第一の動力伝達経路に相当する動力伝達機構３８により、回転力の伝達を可能な状態に接続している。この動力伝達機構３８は、上記入力軸１及び上記出力軸３３と平行な伝達軸３９と、この伝達軸３９の一端部（図１９の左端部）に固定したスプロケット４０ａと、上記各出力側ディスク５、５に固定したスプロケット４０ｂと、これら両スプロケット４０ａ、４０ｂ同士の間に掛け渡したチェン４１と、上記伝達軸３９の他端（図１９の右端）と上記キャリア３７とにそれぞれ固定されて互いに噛合した第一、第二の歯車４２、４３とにより構成している。従って上記キャリア３７は、上記各出力側ディスク５、５の回転に伴って、これら出力側ディスク５、５と反対方向に、上記第一、第二の歯車４２、４３の歯数及び上記１対のスプロケット４０ａ、４０ｂに応じた速度で回転する。
【００１７】
一方、上記入力軸１と上記リング歯車２６とは、この入力軸１と同心に配置された前記伝達軸２８を介して、回転力の伝達を可能な状態に接続自在としている。この伝達軸２８と上記入力軸１との間には、前記高速用クラッチ２９を、これら両軸２８、１に対し直列に設けている。従って、この高速用クラッチ２９の接続時にこの伝達軸２８は、上記入力軸１の回転に伴って、この入力軸１と同方向に同速で回転する。
【００１８】
又、図１９に示した無段変速装置は、請求項４に記載したモード切換手段を構成するクラッチ機構を備える。このクラッチ機構は、上記高速用クラッチ２９と、上記キャリア３７の外周縁部と上記リング歯車２６の軸方向一端部（図１９の右端部）との間に設けた低速用クラッチ４４と、このリング歯車２６と無段変速装置のハウジング（図示省略）等、固定の部分との間設けた後退用クラッチ４５とから成る。各クラッチ２９、４４、４５は、何れか１個のクラッチが接続された場合には、残り２個のクラッチの接続が断たれる。
【００１９】
上述の様に構成する無段変速装置は、先ず、低速走行時には、上記低速用クラッチ４４を接続すると共に、上記高速用クラッチ２９及び後退用クラッチ４５の接続を断つ。この状態で前記発進クラッチ３２を接続し、前記入力軸１を回転させると、トロイダル型無段変速機２４のみが、この入力軸１から上記出力軸３３に動力を伝達する。この様な低速走行時には、それぞれ１対ずつの入力側ディスク２、２と、出力側ディスク５、５との間の速度比を、前述の図１６〜１８に示したトロイダル型無段変速機単独の場合と同様にして調節する。
【００２０】
これに対して、高速走行時には、上記高速用クラッチ２９を接続すると共に、上記低速用クラッチ４４及び後退用クラッチ４５の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ３２を接続し、上記入力軸１を回転させると、この入力軸１から上記出力軸３３には、前記伝達軸２８と前記遊星歯車式変速機２５とが、動力を伝達する。即ち、上記高速走行時に上記入力軸１が回転すると、この回転は上記高速用クラッチ２９及び伝達軸２８を介してリング歯車２６に伝わる。そして、このリング歯車２６の回転が複数の遊星歯車３５、３５を介して太陽歯車３４に伝わり、この太陽歯車３４を固定した上記出力軸３３を回転させる。この状態で、上記トロイダル型無段変速機２４の速度比を変える事により上記各遊星歯車３５、３５の公転速度を変化させれば、上記無段変速装置全体としての速度比を調節できる。
【００２１】
即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車３５、３５が、上記リング歯車２６と同方向に公転する。そして、これら各遊星歯車３５、３５の公転速度が遅い程、上記太陽歯車３４を固定した出力軸３３の回転速度が速くなる。例えば、上記公転速度とリング歯車２６の回転速度（何れも角速度）が同じになれば、上記リング歯車２６と出力軸３３の回転速度が同じになる。これに対して、上記公転速度がリング歯車２６の回転速度よりも遅ければ、上記リング歯車２６の回転速度よりも出力軸３３の回転速度が速くなる。反対に、上記公転速度がリング歯車２６の回転速度よりも速ければ、上記リング歯車２６の回転速度よりも出力軸３３の回転速度が遅くなる。
【００２２】
従って、上記高速走行時には、前記トロイダル型無段変速機２４の速度比を減速側に変化させる程、無段変速装置全体の速度比は増速側に変化する。この様な高速走行時の状態では、上記トロイダル型無段変速機２４に、入力側ディスク２、２からではなく、出力側ディスク５から力（トルク）が加わる（低速時に加わるトルクをプラスのトルクとした場合にマイナスのトルクが加わる）。即ち、前記高速用クラッチ２９を接続した状態では、前記エンジン３０から入力軸１に伝達されたトルクは、前記伝達軸２８を介して前記遊星歯車式変速機２５のリング歯車２６に伝達される。従って、入力軸１の側から各入力側ディスク２、２に伝達されるトルクは殆どなくなる。
【００２３】
一方、上記伝達軸２８を介して前記遊星歯車式変速機２５のリング歯車２６に伝達されたトルクの一部は、前記各遊星歯車３５、３５から、キャリア３７及び動力伝達機構３８を介して各出力側ディスク５、５に伝わる。この様に各出力側ディスク５、５からトロイダル型無段変速機２４に加わるトルクは、無段変速装置全体の速度比を増速側に変化させるべく、トロイダル型無段変速機２４の速度比を減速側に変化させる程小さくなる。この結果、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機２４に入力されるトルクが小さくなる。
【００２４】
更に、自動車を後退させるべく、前記出力軸３３を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両クラッチ４４、２９の接続を断つと共に、前記後退用クラッチ４５を接続する。この結果、上記リング歯車２６が固定され、上記各遊星歯車３５、３５が、このリング歯車２６並びに前記太陽歯車３４と噛合しつつ、この太陽歯車３４の周囲を公転する。そして、この太陽歯車３４並びにこの太陽歯車３４を固定した出力軸３３が、前述した低速走行時並びに上述した高速走行時とは逆方向に回転する。
【００２５】
尚、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせて成る無段変速装置としては、上述の様なパワー・スプリット型の他、ギヤード・ニュートラル型と呼ばれるものも、従来から知られている。このギヤード・ニュートラル型と呼ばれる無段変速装置の場合には、低速モード時には、トロイダル型無段変速機の変速比を変える事により、無段変速装置の入力軸の回転速度を一定としたまま、この無段変速装置の出力軸の回転速度を、停止状態を挟んで、前進状態と後退状態とで変換自在である。尚、この様なギヤード・ニュートラル型の無段変速装置の具体的構造に就いては、本発明の実施の形態を表した図１〜３により、後で詳しく説明する。
【００２６】
上述した様な無段変速装置等に組み込んだ状態で使用される、前述の様なトロイダル型無段変速機は、前記プリセスカム１８による前記変速比制御弁１２の開閉制御に拘らず、変速比が不必要に変動して、エンジンの回転数が急激に変動し、運転者に違和感を与える可能性がある事が、特許文献５に記載されて、従来から知られている。この様な変速比の不必要な変動は、上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの変動時にこのトロイダル型無段変速機の構成部品の弾性変形等の影響により生じる事が、上記特許文献５に記載されている。この点に就いて、図２０〜２１により説明する。
【００２７】
上記プリセスカム１８は、何れかのトラニオン７にその基端部（図２０の左端部）を結合固定したロッド１７の先端部（図２０の右端部）に支持固定している。又、上記プリセスカム１８のカム面２１は、このプリセスカム１８の中心軸を中心とする部分螺旋状の傾斜面である。一方、トロイダル型無段変速機の運転時に上記トラニオン７は、その内側面側に支持したパワーローラ６から大きなスラスト荷重Ｆが加わる。このスラスト荷重に基づいて上記トラニオン７は、その内側面側が凹面となる方向に弾性変形し、この弾性変形に基づいて、上記トラニオン７の端部にその基端部を結合固定した上記ロッド１７が、図２０の矢印α方向に変位する。図２０に示す様に、上記トラニオン７の両端部を支持した状態で上記パワーローラ６に加えるスラスト荷重を変化させつつ、上記ロッド１７の先端部の変位量を変位センサ４６により測定すると、図２１に示す様な結果を得られる事が、上記特許文献５に記載されている。即ち、上記プリセスカム１８を装着すべき、上記ロッド１７の先端部は、上記スラスト荷重が大きくなる程、このプリセスカム１８の直径方向に関する変位量が多くなる。尚、この様にロッド１７の先端部が変位する方向は、上記パワーローラ６の回転中心軸である支持軸８の先半部（図２０の上半部）の中心軸を含み、トラニオン７の両端部の枢軸９、９の中心軸に平行な仮想平面の面方向にほぼ一致する。
【００２８】
この様なロッド１７の先端部の変位に基づく変速比の変動を抑える事に就いて特に考慮しないと、アクセルのＯＮ・ＯＦＦ等により、トロイダル型無段変速機に入力されるトルクが大きく変動した場合には、前述した様に変速比が不必要に変動する。そして、エンジンの回転数が急激に変動し、運転者に違和感を与える可能性がある。特に、前記図１９に示す様な無段変速装置の場合には、低速モードと高速モードとの切換時に、トロイダル型無段変速機２４に伝わるトルクの正負が切り換わる（動力の伝達方向が変化する）為、上述の様な不必要な変動が大きくなり易い。即ち、無段変速装置全体の変速比は、入力軸の回転速度と出力軸の回転速度とに基づいて、マイクロコンピュータを内蔵した制御器が適切に調節するが、上記トルク変動時にはこの制御器の制御が追い付かず、上記変速比が不必要に変動する。
【００２９】
この様な原因で生じる、トロイダル型無段変速機の変速比の不必要な変動を抑える為に、上記特許文献５には、プリセスカムとリンク腕との当接部の位置を、このプリセスカムを設けたトラニオンの中心軸よりも入力側ディスク側に片寄せる構造が記載されている。この様な構造によれば、トルクの急激な変動に基づく変速比の変動を抑え、運転者に与える違和感を低減できる。即ち、プリセスカムとリンク腕との当接部の位置を、このプリセスカムを設けたトラニオンの中心軸よりも入力側ディスク側に片寄らせた場合には、上記当接部の位置を他の部分に設けた場合に比べて、上記変速比の変動を抑えられる。この為、上述の様に、変速比の変動を抑えて運転者に与える違和感の低減を図れる。
【００３０】
【特許文献１】
特開平１−１６９１６９号公報
【特許文献２】
特開平１−３１２２６６号公報
【特許文献３】
特開平１０−１９６７５９号公報
【特許文献４】
特開平１１−６３１４６号公報
【特許文献５】
特開２００１−３１７６０１号公報
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献５に記載されている様に、プリセスカムとリンク腕との当接部の位置を、このプリセスカムを設けたトラニオンの中心軸よりも入力側ディスク側に片寄らせる事で、不必要な変速比の変動を抑えられるが、未だ改良の余地がある。即ち、単にリンク腕の設置位置を上記入力側ディスクの軸方向に変えただけでは、未だ図２０の矢印α方向のプリセスカム１８の変位の影響を十分に小さく抑える事は難しい。この為、未だ無段変速装置のモード切換時に、運転者に違和感を与える可能性がある。この点を確認する為に本発明者が行なったコンピュータ・シミュレーションの結果に就いて、図２２〜２９により説明する。
【００３２】
このシミュレーションでは、特許文献５に記載されている図３０の様に、プリセスカム１８のカム面２１とリンク腕１９の先端との当接部（接触点）の位置ｘとこのプリセスカム１８の中心軸とを結ぶ線イが、入力側ディスク２の中心軸ロと平行な場合に就いて検証した。具体的には、図１６〜１８に示す様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を、後述する図１〜３に示す様なギヤード・ニュートラル型の無段変速装置に組み込み、このトロイダル型無段変速機を通過するトルクを短時間（０．１秒）の間に変動させた場合に於ける、上記無段変速装置の挙動を求めた。尚、上記シミュレーションは、多数回行なった実験の結果と整合性を持たせた、十分に信頼性の置けるものである。
【００３３】
先ず、図２２は、上記無段変速装置の入力軸を２０００ｍｉｎ−１　前後で回転させ、出力軸を８００ｍｉｎ−１　で回転させる事を前提として、上記入力軸のトルクを＋３３０Ｎｍから−１６０Ｎｍまで急減させた場合に就いて示している。尚、上記入力軸のトルクが「＋」であるとは、入力側ディスクから出力側ディスクに動力が加えられている状態を、同じく「−」であるとは、反対に出力側ディスクから入力側ディスクに動力が伝達される（逆流する）状態を言う。この様な条件で行なったシミュレーションの結果を表した図２２で、（Ａ）の曲線ａは入力軸のトルク（Ｔｏｒｑｕｅ）を、同じく曲線ｂは出力軸のトルクを、（Ｂ）の曲線ｃは上記トロイダル型無段変速機の変速比（ｉｖ）を、同じく曲線ｄは入力軸の回転速度（Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を、同じく直線ｅは出力軸の回転速度を、それぞれ表している。又、図２２（Ａ）（Ｂ）の横軸は経過時間（Ｔｉｍｅ）で単位は秒［ｓｅｃ　］である。又、図２２（Ａ）の縦軸は回転速度［ｍｉｎ−１　］及び変速比、（Ｂ）の縦軸はトルク［Ｎｍ］である。
次に、図２３は、図２２と同様の条件で、入力軸のトルクを−１６０Ｎｍから＋３３０Ｎｍまで急増させた場合に就いて示している。図２３（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図２２と同様である。
【００３４】
次に、図２４は、上記無段変速装置の入力軸を３０００ｍｉｎ−１　前後で回転させ、出力軸を１１００ｍｉｎ−１　で回転させる事を前提に、上記入力軸のトルクを＋３３０Ｎｍから−１６０Ｎｍまで急減させた場合に就いて示している。図２４（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図２２と同様である。
次に、図２５は、図２４と同様の条件で、入力軸のトルクを−１６０Ｎｍから＋３３０Ｎｍまで急増させた場合に就いて示している。図２５（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図２２と同様である。
【００３５】
次に、図２６は、上記無段変速装置の入力軸を２０００ｍｉｎ−１　前後で回転させ、出力軸を２７００ｍｉｎ−１　で回転させる事を前提に、上記入力軸のトルクを＋３５０Ｎｍから−２８０Ｎｍまで急減させた場合に就いて示している。図２６（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図２２と同様である。
次に、図２７は、図２６と同様の条件で、入力軸のトルクを−２８０Ｎｍから＋３５０Ｎｍまで急増させた場合に就いて示している。図２７（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図２２と同様である。
【００３６】
次に、図２８は、上記無段変速装置の入力軸を３０００ｍｉｎ−１　前後で回転させ、出力軸を４０００ｍｉｎ−１　で回転させる事を前提に、上記入力軸のトルクを＋３５０Ｎｍから−２８０Ｎｍまで急減させた場合に就いて示している。図２８（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図２２と同様である。
次に、図２９は、図２８と同様の条件で、入力軸のトルクを−２８０Ｎｍから＋３５０Ｎｍまで急増させた場合に就いて示している。図２９（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図２２と同様である。
【００３７】
この様な図２２〜２９にその結果を示したシミュレーションから明らかな通り、入力軸のトルクが変動すると変速比も変動する。そして、出力軸の回転速度を一定とする事を前提に無段変速装置の変速比を制御すると、入力軸の回転速度が変動する。特に、図２３、２５、２７、２９に示した、入力軸のトルクが急増する場合には、上記変速比の変動が著しく、この結果、入力軸の回転速度も大きく変動する。この場合に、変速比が過度に調節された後、適正値に調節される、所謂オーバシュートの程度が著しくなり、その際に入力軸の回転速度が急上昇する。しかも、入力軸のトルクが急増する場合には、回転速度が早くなる程、上記オーバシュートの程度が著しくなり、変速比が細かく変動しつつ所望値に収束する、所謂ハンチングが発生する。この様な著しいオーバシュートやハンチングは、エンジン回転速度の急変動等、運転者に違和感を与える原因となる為、好ましくない。
本発明のトロイダル型無段変速機は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００３８】
【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、前述した従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、入力側ディスク及び出力側ディスクと、複数のトラニオンと、複数の支持軸と、複数のパワーローラと、複数のアクチュエータと、制御弁とを備える。
このうちの入力側ディスク及び出力側ディスクは、それぞれが断面円弧形の凹面である互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持されている。
又、上記各トラニオンは、上記入力側ディスク及び出力側ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する。
又、上記各支持軸は、上記各トラニオンの中間部に、これら各トラニオンの内側面から突出する状態で支持されている。
又、上記各パワーローラは、上記各トラニオンの内側面側に配置され且つ上記入力側ディスク及び出力側ディスクの間に挟持された状態で、上記各支持軸の周囲に回転自在に支持されたもので、その周面を球状凸面としている。
又、上記各アクチュエータは、上記各トラニオン毎に設けて、これら各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に変位させる事により、これら各トラニオンをこれら各枢軸を中心に揺動変位させて上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を変化させるもので、油圧式である。
更に、上記制御弁は、上記各アクチュエータへの圧油の給排状態を切り換える為のものである。
そして、何れかのトラニオンと共に変位する部材にプリセスカムを固定し、このプリセスカムの変位をリンク腕により上記制御弁に伝えるフィードバック機構を設ける事により、当該トラニオンの動きをこの制御弁に伝えてこの制御弁の給排状態を切り換える。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記リンク腕の先端と上記プリセスカムのカム面との接触点を、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間で伝達するトルクの値が不連続的に急変動する状態での、上記プリセスカムを設けたトラニオンに支持したパワーローラの回転中心軸に平行（一致する場合を含む）な仮想直線を含み、且つ、上記プリセスカムの揺動中心を通過する仮想平面上にほぼ位置させている。
【００３９】
【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によれば、トルクの急激な変動に基づく変速比の変動を抑え、運転者に与える違和感を低減できる。即ち、図２０を使用して行なった前述の説明から明らかな通り、トロイダル型無段変速機を通過するトルクの変動に伴ってプリセスカムが変位する方向は、このプリセスカムを設けたトラニオンに支持されたパワーローラの回転中心軸に平行な仮想直線を含み、このトラニオンの揺動中心に平行な仮想平面にほぼ一致する方向である。
【００４０】
本発明の場合、リンク腕の先端と上記プリセスカムのカム面との接触点を、入力側ディスクと出力側ディスクとの間で伝達するトルクの値が不連続的に急変動する状態での、上記仮想平面上に位置させている為、上記プリセスカムの変位に拘らず、上記リンク腕の先端が変位しにくい。即ち、上記トルクの変動に伴って上記プリセスカムが変位した場合でも、上記接触点は上記カム面上を、このプリセスカムの直径方向に変位するのみである。このカム面の高さは、このプリセスカムの直径方向に関しては変化しないので、上記リンク腕の先端部は殆ど変位しない。この結果、上記トルクの急変動時にも、このリンク腕が制御弁の構成部材を動かす事がなくなり、不必要な変速比の変動を抑える事ができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図１〜４は、本発明の実施の形態の第１例として、本発明のトロイダル型無段変速機を、ギヤード・ニュートラル型の無段変速装置に組み込んだ場合に就いて示している。尚、図１〜４には縦横比等の寸法関係を、実際の寸法関係で示している。又、図３には、上半部にトロイダル型無段変速機の変速比が最大減速時の状態を、下半部に同じく最大増速時の状態を、それぞれ描いている。本例の無段変速装置は、特許請求の範囲に記載したトロイダル型無段変速機に対応するトロイダル型無段変速ユニット４７と、それぞれが請求項２に記載した遊星歯車機構に相当する第一〜第三の遊星歯車式変速ユニット４８〜５０とを組み合わせて成り、入力軸１ａと、出力軸５１とを有する。図示の例では、これら入力軸１ａと出力軸５１との間に伝達軸５２を、これら両軸１ａ、５１と同心に、且つ、これら両軸１ａ、５１に対する相対回転を自在に設けている。そして、上記第一、第二の遊星歯車式変速ユニット４８、４９を上記入力軸１ａと上記伝達軸５２との間に掛け渡す状態で、上記第三の遊星歯車式変速ユニット５０をこの伝達軸５２と上記出力軸５１との間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。
【００４２】
このうちのトロイダル型無段変速ユニット４７は、１対の入力側ディスク２ａ、２ｂと、一体型の出力側ディスク５ａと、複数のパワーローラ６、６とを備える。そして、上記１対の入力側ディスク２ａ、２ｂは、上記入力軸１ａを介して互いに同心に、且つ、同期した回転を自在として結合されている。又、上記出力側ディスク５ａは、上記両入力側ディスク２ａ、２ｂ同士の間に、これら両入力側ディスク２ａ、２ｂと同心に、且つ、これら両入力側ディスク２ａ、２ｂに対する相対回転を自在として支持されている。更に、上記各パワーローラ６、６は、軸方向に関して上記出力側ディスク５ａの軸方向両側面と上記両入力側ディスク２ａ、２ｂの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個ずつ挟持されている。そして、これら両入力側ディスク２ａ、２ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両入力側ディスク２ａ、２ｂから上記出力側ディスク５ａに動力を伝達する。
【００４３】
又、本例の場合、図２に示す様に、上記各パワーローラ６、６を支持するトラニオン７ａ、７ａの長さ方向両端部に設けた、１対の折れ曲がり壁部５３、５３の先端部同士を、連結部材５４、５４により連結している。この様な連結部材５４は、上記パワーローラ６を跨ぐ様に設けると共に、その両端面を上記トラニオン７ａの各折れ曲がり壁部５３、５３の互いに対向する内側面に突き当てた状態で、ねじ５５、５５により、上記各トラニオン７ａ、７ａに結合固定している。この様な連結部材５４、５４を設けた本例の場合には、これら各トラニオン７ａ、７ａの曲げ剛性の向上を図れ、これら各トラニオン７ａ、７ａを弾性変形しにくくできる。この結果、これら各トラニオン７ａ、７ａの変形に基づく支持軸８ａ及び後述するロッド１７ａの傾斜を防止し、この支持軸８ａの先半部に支持した上記各パワーローラ６、６やこのロッド１７ａの先端部（下端部）に固定したプリセスカム１８の位置がずれるのを抑える事ができるので、変速動作をより安定させる事ができる。尚、本例の場合、上記支持軸８ａと、上記パワーローラ６を回転自在に支持するスラスト玉軸受５６を構成する外輪とを、一体に形成している。
【００４４】
更に、本例の場合には、上記出力側ディスク５ａの軸方向両端部を、１対のスラストアンギュラ玉軸受５７、５７等の転がり軸受により、回転自在に支持している。この為に本例の場合には、上記各トラニオン７ａ、７ａの両端部を支持する為の１対の支持板５８ａ、５８ｂを支持する為にケーシング５９の内側に、アクチュエータボディー６０を介して１対の支柱６１、６１を設けている。これら各支柱６１、６１はそれぞれ、前記入力軸１ａを挟んで径方向反対側に、互いに同心に設けられた１対の支持ポスト部６２ａ、６２ｂを、円環状の支持環部６３により連結して成る。上記入力軸１ａは、この支持環部６３の内側を挿通している。
【００４５】
又、上記各支柱６１、６１の下端部は、上記アクチュエータボディー６０の上面に、それぞれ複数本ずつのボルト６４、６４により結合固定している。これに対して上記各支柱６１、６１の上端部は、連結板６５の下面に、それぞれボルト６６、６６により結合固定している。上記１対の支柱６１、６１は、この様に上記アクチュエータボディー６０の上面と上記連結板６５の下面との間に掛け渡す様に連結固定している。この状態で、上記各支柱６１、６１の両端部近傍に設けた、前記各支持ポスト部６２ａ、６２ｂのうち、下側の支持ポスト部６２ａ、６２ａは上記アクチュエータボディー６０の上面の直上位置に存在する。そして、上記両支柱６１、６１の支持ポスト部６２ａ、６２ａに、前記１対の支持板５８ａ、５８ｂのうちの下側の支持板５８ａを外嵌支持している。又、上側の支持ポスト部６２ｂ、６２ｂは上記連結板６５の下面の直下位置に存在する。そして、上記両支柱６１、６１の支持ポスト部６２ｂ、６２ｂに、前記１対の支持板５８ａ、５８ｂのうちの上側の支持板５８ｂを外嵌支持している。
【００４６】
又、上記１対の支柱６１、６１により互いに結合された、前記アクチュエータボディー６０と上記連結板６５とのうち、アクチュエータボディー６０は前記ケーシング５９の下部に固定している。この為に、このケーシング５９の内面下端開口寄り部分に段部６７ａ、６７ｂを形成している。上記アクチュエータボディー６０を上記ケーシング５９内に固定する際には、このアクチュエータボディー６０の上面幅方向両端寄り部分を上記各段部６７ａ、６７ｂに突き当てる。そして、上記アクチュエータボディー６０の一部でこれら各段部６７ａ、６７ｂに整合する部分に形成したボルト挿通孔を下方から挿通した図示しないボルトを、上記各段部６７ａ、６７ｂに開口したねじ孔に螺合し更に緊締する。
【００４７】
上記アクチュエータボディー６０内には、前記各トラニオン７ａ、７ａを、それぞれの両端部に互いに同心に設けた枢軸９、９の軸方向に変位させる為の、油圧式のアクチュエータ１０、１０を設けている。これら各アクチュエータ１０、１０を構成するピストン１６、１６と上記各トラニオン７ａ、７ａとは、これら各トラニオン７ａ、７ａ及び枢軸９、９と一体のロッド１７ａ、１７ｂにより連結している。これら各ロッド１７ａ、１７ｂのうち、何れか１本のロッド１７ａは他のロッド１７ｂよりも長くして、その先端部（下端部）を、上記アクチュエータボディー６０の下面から突出させている。そして、上記１本のロッド１７ａの先端部に、プリセスカム１８を外嵌固定している。
【００４８】
この様にして上記ロッド１７ａの先端部に設けたプリセスカム１８のカム面２１には、図４に示す様に、リンク腕１９ａの先端部を当接させている。本発明の場合、上記カム面２１とこのリンク腕１９ａの先端部とが滑り接触している接触点ｘを、次の様に規制している。即ち、この接触点ｘを、前記各入力側ディスク２ａ、２ｂと前記出力側ディスク５ａとの間の変速状態を最大減速状態とした状態での、上記プリセスカム１８を設けたトラニオン７ａに支持したパワーローラ６の回転中心軸に平行（一致する場合も含む）な仮想直線を含み、且つ、上記プリセスカム１８の揺動中心（トラニオン７ａの端部に設けた枢軸９の中心と同じ）を通過する仮想平面上に位置させている。この点が本発明の特徴部分であるから、この点に就いて、より詳しく説明する。
【００４９】
前記トロイダル型無段変速ユニット４７を組み込んだ本例の無段変速装置の場合、無段変速装置全体としての変速比は、後述する様に、低速モード時には、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を減速側にする程増速側に変化する。これに対して、高速モード時には、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を増速側にする程増速側に変化する。従って、低速モードと高速モードとの切り換えは、上記トロイダル型無段変速ユニット４７が最大減速状態で行なう。この様にこのトロイダル型無段変速ユニット４７が最大減速状態である場合に、上記プリセスカム１８と上記ロッド１７ａにより連結されたトラニオン７ａに支持されたパワーローラ６の回転中心軸（支持軸８ａの先半部の中心軸）は、図４の鎖線β方向に存在する。
【００５０】
前記接触点ｘは、この様な鎖線βと上記プリセスカム１８をその先端部に固定したロッド１７ａの中心軸とを含む仮想平面、即ち、図４で、上記鎖線β上で紙面の直角方向に存在する仮想平面上に位置する。上記トロイダル型無段変速ユニット４７が最大減速状態にあり、上記パワーローラ６の回転中心軸が上記鎖線βと平行な状態で、このパワーローラ６に加わるスラスト荷重に基づいて前記トラニオン７ａが弾性変形すると、上記プリセスカム１８の中心軸（揺動中心軸）は、上記鎖線β上を移動する。そして、上記接触点ｘも、この鎖線β上で前記カム面２１に対し、上記プリセスカム１８の直径方向に変位する。このカム面２１の高さは、このプリセスカム１８の直径方向に関しては変化しない為、上記接触点ｘが上記鎖線β上で変位しても、この接触点ｘは図４の表裏方向に変位しない。従って、前記リンク腕１９ａとコネクティングロッド６８を介して連結されたスプール１５ａが押し引きされる事はなく、このスプール１５ａを含んで構成される変速比制御弁１２（図１８参照）が切り換わる事はない。尚、上記接触点ｘの位置は、上記鎖線β状に厳密に一致させなくても、本発明の効果を得られる。例えば、この鎖線βを挟み、上記プリセスカム１８の揺動中心をその中心とする±１０度（より好ましくは±５度）の扇形の範囲内に上記接触点ｘを設ければ、本発明の効果を得られる。
【００５１】
尚、図示の例の場合には、上記リンク腕１９ａの先端部を球状に形成し、この先端部と上記カム面２１とを点接触させている。従って、このカム面２１に対する上記リンク腕１９ａの配設方向を特に規制しなくても、これらカム面２１とリンク腕１９ａの先端との接触状態を適正にできる。これに対して、リンク腕の先端部と上記カム面２１とが線接触する構造を採用した場合には、上記プリセスカム１８の変位（通常の回転及び軸方向変位及びトラニオンの弾性変形に伴う変位）に拘らず、上記先端部とカム面２１との当接状態が不良にならない様にすべく、上記リンク腕の配設方向を規制する事が好ましい。
【００５２】
一方、前記連結板６５は、前記ケーシング５９内の所定位置に設置されている。図示の例の場合、この連結板６５の上面と、前記ケーシング５９の天板部６９の下面との、互いに対向する部分にそれぞれ形成した位置決め凹部７０ａ、７０ｂ同士の間に円筒状の位置決めスリーブ７１、７１を掛け渡している。この構造により、前記１対の支柱６１、６１の上下両端部を上記ケーシング５９に対し、位置決めした状態で支持固定している。
【００５３】
この様にして上記ケーシング５９内の所定位置に固定した１対の支柱６１、６１の中間部に設けられ、それぞれが前記入力側ディスク２ａ、２ｂと前記出力側ディスク５ａとの側面同士の間に存在する各キャビティ（空間）の中央部に存在する前記各支持環部６３、６３により、前記出力側ディスク５ａを、回転自在に支持している。この為に、これら各支持環部６３、６３とこの出力側ディスク５ａの軸方向両端面、即ち、この出力側ディスク５ａの軸方向両側面に設けた出力側面よりも内径側部分との間に、前記各スラストアンギュラ玉軸受５７、５７を設けている。この構成により上記出力側ディスク５ａを、各キャビティ内に１対ずつ設けた上記各支柱６１、６１同士の間に、回転自在に支持している。尚、本例の場合、上記出力側ディスク５ａの外周縁に径方向に関する凹凸を円周方向等間隔に設けると共に、回転速度検出装置８８を上記ケーシング５９に固定した状態で上記出力側ディスク５ａの外周縁に近接対向させる事により、この出力側ディスク５ａの回転速度を検出自在としている。
【００５４】
又、図示の無段変速装置の場合、図示しない駆動源であるエンジンのクランクシャフトに前記入力軸１ａの基端部（図１の左端部）を、駆動軸７２を介して結合し、このクランクシャフトにより上記入力軸１ａを回転駆動する様にしている。又、前記両入力側ディスク２ａ、２ｂの軸方向片側面及び上記出力側ディスク５ａの軸方向両側面と上記各パワーローラ６、６の周面との転がり接触部（トラクション部）に適正な面圧を付与する為の押圧装置２３ａとして、油圧式のものを使用している。又、前記ケーシング５９の前端壁７３に内蔵した、油圧源であるギヤポンプ７４により、上記押圧装置２３ａ及び変速の為にトラニオン７ａ、７ａを変位させる為の油圧式のアクチュエータ１０、１０、並びに、請求項２に記載したモード切換手段を構成する後述する低速用クラッチ４４ａ及び高速用クラッチ４５ａを断接させる為の油圧シリンダに、圧油を供給自在としている。
【００５５】
又、上記出力側ディスク５ａに中空回転軸７５の基端部（図１、３の左端部）をスプライン係合させている。そして、この中空回転軸７５を、エンジンから遠い側（図１、３の右側）の入力側ディスク２ｂの内側に挿通して、上記出力側ディスク５ａの回転力を取り出し自在としている。更に、上記中空回転軸７５の先端部（図１、３の右端部）で上記入力側ディスク２ｂの外側面から突出した部分に、前記第一の遊星歯車式変速ユニット４８を構成する為の、第一の太陽歯車７６を固設している。
【００５６】
一方、上記入力軸１ａの先端部（図１、３の右端部）で上記中空回転軸７５から突出した部分と上記入力側ディスク２ｂとの間に、第一のキャリア７７を掛け渡す様に設けて、この入力側ディスク２ｂと上記入力軸１ａとが、互いに同期して回転する様にしている。そして、上記第一のキャリア７７の軸方向両側面の円周方向等間隔位置（一般的には３〜４個所位置）に、それぞれがダブルピニオン型である前記第一、第二の遊星歯車式変速ユニット４８、４９を構成する為の遊星歯車７８〜８０を、回転自在に支持している。更に、上記第一のキャリア７７の片半部（図１の右半部）周囲に第一のリング歯車８１を、回転自在に支持している。
【００５７】
上記各遊星歯車７８〜８０のうち、前記トロイダル型無段変速ユニット４７寄り（図１、３の左寄り）で上記第一のキャリア７７の径方向に関して内側に設けた遊星歯車７８は、上記第一の太陽歯車７６に噛合している。又、上記トロイダル型無段変速ユニット４７から遠い側（図１、３の右側）で上記第一のキャリア７７の径方向に関して内側に設けた遊星歯車７９は、請求項２に記載した第二の動力取り出し機構を構成する前記伝達軸５２の基端部（図１の左端部）に固設した、第二の太陽歯車８２に噛合している。又、上記第一のキャリア７７の径方向に関して外側に設けた、残りの遊星歯車８０は、上記内側に設けた遊星歯車７８、７９よりも軸方向寸法を大きくして、これら両遊星歯車７８、７９に噛合させている。更に、上記残りの遊星歯車８０と上記第一のリング歯車８１とを噛合させている。尚、径方向外寄りの遊星歯車を、第一、第二の遊星歯車式変速ユニット４８、４９同士の間で互いに独立させる代りに、幅広のリング歯車をこれら両遊星歯車に噛合させる構造も、採用可能である。
【００５８】
一方、前記第三の遊星歯車式変速ユニット５０を構成する為の第二のキャリア８３を、前記出力軸５１の基端部（図１の左端部）に結合固定している。そして、この第二のキャリア８３と上記第一のリング歯車８１とを、前記低速用クラッチ４４ａを介して結合し、請求項２に記載した第一の動力取り出し機構を構成している。又、上記伝達軸５２の先端寄り（図１の右端寄り）部分に第三の太陽歯車８４を固設している。又、この第三の太陽歯車８４の周囲に、第二のリング歯車８５を配置し、この第二のリング歯車８５と前記ケーシング５９等の固定の部分との間に、前記高速用クラッチ４５ａを設けている。更に、上記第二のリング歯車８５と上記第三の太陽歯車８４との間に配置した復数組の遊星歯車８６、８７を、上記第二のキャリア８３に回転自在に支持している。これら各遊星歯車８６、８７は、互いに噛合すると共に、上記第二のキャリア８３の径方向に関して内側に設けた遊星歯車８６を上記第三の太陽歯車８４に、同じく外側に設けた遊星歯車８７を上記第二のリング歯車８５に、それぞれ噛合している。
【００５９】
上述の様に構成する本例の無段変速装置の場合、入力軸１ａから１対の入力側ディスク２ａ、２ｂ、各パワーローラ６、６を介して一体型の出力側ディスク５ａに伝わった動力は、前記中空回転軸７５を通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ４４ａを接続し、前記高速用クラッチ４５ａの接続を断った状態では、前記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を変える事により、上記入力軸１ａの回転速度を一定にしたまま、上記出力軸５１の回転速度を、停止状態を挟んで正転、逆転に変換自在となる。即ち、この状態では、上記入力軸１ａと共に正方向に回転する第一のキャリア７７と、上記中空回転軸７５と共に逆方向に回転する前記第一の太陽歯車７６との差動成分が、前記第一のリング歯車８１から、前記低速用クラッチ４４ａ、前記第二のキャリア８３を介して、上記出力軸５１に伝達される。この状態では、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を所定値にする事で上記出力軸５１を停止させられる他、このトロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を上記所定値から増速側に変化させる事により上記出力軸５１を、車両を後退させる方向に回転させられる。これに対して、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を上記所定値から減速側に変化させる事により上記出力軸５１を、車両を前進させる方向に回転させられる。
【００６０】
更に、上記低速用クラッチ４４ａの接続を断ち、上記高速用クラッチ４５ａを接続した状態では、上記出力軸５１を、車両を前進させる方向に回転させる。即ち、この状態では、上記入力軸１ａと共に正方向に回転する第一のキャリア７７と、上記中空回転軸７５と共にこの第一のキャリア７７と逆方向に回転する前記第一の太陽歯車７６との差動成分に応じて回転する、前記第一の遊星歯車式変速ユニット４８の遊星歯車７８の回転が、別の遊星歯車８０を介して、前記第二の遊星歯車式変速ユニット４９の遊星歯車７９に伝わり、前記第二の太陽歯車８２を介して、前記伝達軸５２を回転させる。そして、この伝達軸５２の先端部に設けた第三の太陽歯車８４と、この第三の太陽歯車８４と共に前記第三の遊星歯車式変速ユニット５０を構成する第二のリング歯車８５及び遊星歯車８６、８７との噛合に基づき、前記第二のキャリア８３及びこの第二のキャリア８３に結合した上記出力軸５１を、前進方向に回転させる。この状態では、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を増速側に変化させる程、上記出力軸５１の回転速度を速くできる。
【００６１】
図５は、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比（減速比）と、無段変速装置全体としての速度比との関係の１例を示している。図５の縦軸は、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を、同じく横軸は無段変速装置全体としての速度比を、それぞれ表している。この様な図５から明らかな通り、前記低速用クラッチ４４ａを接続し、前記高速用クラッチ４５ａの接続を断った状態で、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を０．６程度とする事により、上記入力軸１ａを回転させた状態のまま、上記出力軸５１を停止させる事ができる。又、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を、０．６程度を境にして変化させる事により、車両を前進或は後退させる事ができる。更に、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比が２．２〜２．３程度を境に、上記低速用クラッチ４４ａの接続を断ち、上記高速用クラッチ４５ａを接続した状態で、上記トロイダル型無段変速ユニット４７の変速比を増速側に変化させる事により、車両の速度を速くできる。
【００６２】
上述の様な無段変速装置の作動時に上記トロイダル型無段変速ユニット４７の入力軸１ａに加わるトルクは、図６に曲線ａ１　、ａ２　で示す様に変化する。尚、図６の曲線ｂは、エンジンから駆動軸７２に加えられるトルクである。上記トロイダル型無段変速ユニット４７の入力軸１ａに加わるトルクを表す曲線ａ１　、ａ２　の不連続部は、上記低速用クラッチ４４ａと上記高速用クラッチ４５ａとの断接により、高速モードと低速モードとの切り換えを行なう事に伴って生じる。そして、上記不連続部では、上記トロイダル型無段変速ユニット４７を通過するトルクが急変動し、前述の特許文献５に記載された様な、不必要な変速比の変動が生じ易くなる。
【００６３】
これに対して本例の無段変速装置の場合には、前述した様に、変速比制御弁のスプール１５ａを変位させる為のプリセスカム１８とリンク腕１９ａとの位置関係を工夫しているので、上記不必要な変速比の変動を低く抑える事ができる。即ち、前述した通り、上記トルク変動に伴う前記トラニオン７ａの弾性変形によって上記プリセスカム１８が変位した場合でも、この変位が上記リンク腕１９ａの変位に結び付きにくい為、上記スプール１５ａが不必要に変位する事を防止して、上記変速比の変動を抑える事ができる。この点を確認する為に本発明者が行なったコンピュータ・シミュレーションの結果に就いて、図７〜１４により説明する。尚、図示の例では、上記トラニオン７ａ自体の構造を工夫して弾性変形しにくくしている。この弾性変形を抑える事も、上記不必要な変速比の変動を抑える面から効果がある。但し、図７〜１４にその結果を示すコンピュータ・シミュレーションの場合、トラニオンの弾性変形量に就いては、前述した従来構造に就いてのコンピュータ・シミュレーションの場合と同じとした。即ち、プリセスカム１８に対するリンク腕１９ａの取り付け位置以外の条件は、前述した従来構造に就いてのコンピュータ・シミュレーションの場合と同じにした。
【００６４】
先ず、図７は、上記無段変速装置の入力軸を２０００ｍｉｎ−１　前後で回転させ、出力軸を７００ｍｉｎ−１　で回転させる事を前提として、上記入力軸のトルクを＋３３０Ｎｍから−１６０Ｎｍまで急減させた場合に就いて示している。この様な条件で行なったシミュレーションの結果を表した図７で、（Ａ）の曲線ａは入力軸のトルク（Ｔｏｒｑｕｅ）を、同じく曲線ｂは出力軸のトルクを、（Ｂ）の曲線ｃは上記トロイダル型無段変速機の変速比（ｉｖ）を、同じく曲線ｄは入力軸の回転速度（Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を、同じく直線ｅは出力軸の回転速度を、それぞれ表している。又、図７（Ａ）（Ｂ）の横軸は経過時間（Ｔｉｍｅ）で単位は秒［ｓｅｃ　］である。又、図７（Ａ）の縦軸は回転速度［ｍｉｎ−１　］及び変速比、（Ｂ）の縦軸はトルク［Ｎｍ］である。
次に、図８は、図７と同様の条件で、入力軸のトルクを−１６０Ｎｍから＋３３０Ｎｍまで急増させた場合に就いて示している。図８（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図７と同様である。
【００６５】
次に、図９は、上記無段変速装置の入力軸を３０００ｍｉｎ−１　前後で回転させ、出力軸を１１００ｍｉｎ−１　で回転させる事を前提に、上記入力軸のトルクを＋３３０Ｎｍから−１６０Ｎｍまで急減させた場合に就いて示している。図９（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図７と同様である。
次に、図１０は、図９と同様の条件で、入力軸のトルクを−１６０Ｎｍから＋３３０Ｎｍまで急増させた場合に就いて示している。図１０（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図７と同様である。
【００６６】
次に、図１１は、上記無段変速装置の入力軸を２０００ｍｉｎ−１　前後で回転させ、出力軸を２７００ｍｉｎ−１　で回転させる事を前提に、上記入力軸のトルクを＋３５０Ｎｍから−２８０Ｎｍまで急減させた場合に就いて示している。図１１（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図７と同様である。
次に、図１２は、図１１と同様の条件で、入力軸のトルクを−２８０Ｎｍから＋３５０Ｎｍまで急増させた場合に就いて示している。図１２（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図７と同様である。
【００６７】
次に、図１３は、上記無段変速装置の入力軸を３０００ｍｉｎ−１　前後で回転させ、出力軸を４０００ｍｉｎ−１　で回転させる事を前提に、上記入力軸のトルクを＋３５０Ｎｍから−２８０Ｎｍまで急減させた場合に就いて示している。図１３（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図７と同様である。
次に、図１４は、図１３と同様の条件で、入力軸のトルクを−２８０Ｎｍから＋３５０Ｎｍまで急増させた場合に就いて示している。図１４（Ａ）（Ｂ）の曲線ａ〜ｅ及び縦横軸の意味は、図７と同様である。
【００６８】
この様な図７〜１４に示した、本発明の構造に関するコンピュータ・シミュレーションの結果と、前述の図２２〜２９に示した、従来構造に関するコンピュータ・シミュレーションの結果とを比較すれば明らかな通り、本発明の構造によれば、入力軸のトルク変動に伴う変速比の変動を低く抑えられる。
【００６９】
次に、図１５は、本発明の実施の形態の第２例として、本発明のトロイダル型無段変速機を、前述の図１９に示す様な、パワー・スプリット型の無段変速装置に組み込んだ場合に就いて示している。前述した通り、パワー・スプリット型の無段変速装置は、低速モードと高速モードとの切り換え時にトロイダル型無段変速機２４（図１９）は、最大増速状態となっている。そこで本例の場合には、パワー・スプリット型の無段変速装置でトルクの急変動に伴う変速比の変動を抑えるべく、リンク腕１９ａの先端とプリセスカム１８のカム面２１との接触点ｘ´の設置方向を、上述した第１例の場合とは逆方向にしている。即ち、この接触点ｘ´を、入力側ディスク２、２と出力側ディスク５、５（図１９参照）との間の変速状態を最大増速状態とした状態での、上記プリセスカム１８を設けたトラニオン７ａに支持したパワーローラ６（図２〜３参照）の回転中心軸に平行（一致する場合を含む）な仮想直線を含み、且つ、上記プリセスカム１８の揺動中心を通過する仮想平面上に位置させている。この様な本例の場合も、モード変更に伴うトルクの急変動時にも、変速比が不必要に変動する事を抑える事ができる。
【００７０】
【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、特に面倒な制御を行なう事なく、しかも運転者に違和感を与えないトロイダル型無段変速機並びにトロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】図１の拡大Ａ−Ａ断面図。
【図３】同拡大Ｂ−Ｂ断面図。
【図４】図２のＣ矢視図。
【図５】無段変速装置全体としての変速比と、トロイダル型無段変速機のみの変速比との関係を示す線図。
【図６】無段変速装置全体としての変速比とトロイダル型無段変速機に加わるトルクとの関係を示す線図。
【図７】本発明の構造で、トロイダル型無段変速機に加わるトルクの変動が変速比の変動に及ぼす影響を知る為に行なった第一のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図８】同じく第二のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図９】同じく第三のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図１０】同じく第四のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図１１】同じく第五のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図１２】同じく第六のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図１３】同じく第七のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図１４】同じく第八のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図１５】本発明の実施の形態の第２例を示す、図４と同様の図。
【図１６】トロイダル型無段変速機の従来構造の１例を示す断面図。
【図１７】図１６のＤ−Ｄ断面図。
【図１８】図１６のＥ−Ｅ断面図。
【図１９】トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の１例を示す略断面図。
【図２０】トラニオンの変形に基づくプリセスカムの変位を測定する為に行なった実験の実施状態を示す切断側面図。
【図２１】この実験の結果求められた、トラニオンに加わるトルクとプリセスカムの変位との関係を示す線図。
【図２２】従来構造で、トロイダル型無段変速機に加わるトルクの変動が変速比の変動に及ぼす影響を知る為に行なった、第九のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図２３】同じく第十のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図２４】同じく第十一のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図２５】同じく第十二のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図２６】同じく第十三のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図２７】同じく第十四のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図２８】同じく第十五のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図２９】同じく第十六のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す線図。
【図３０】トルク変動に伴う弾性変形による変速比の変動を抑える為の従来構造を示す、図４、１５と同様の図。
【符号の説明】
１、１ａ　入力軸
２、２ａ、２ｂ　入力側ディスク
３　　ボールスプライン
４　　出力歯車
５、５ａ　出力側ディスク
６　　パワーローラ
７、７ａ　トラニオン
８、８ａ　支持軸
９　　枢軸
１０　　アクチュエータ
１１　　支持板
１２　　変速比制御弁
１３　　ステッピングモータ
１４　　スリーブ
１５、１５ａ　スプール
１６　　ピストン
１７、１７ａ、１７ｂ　ロッド
１８　　プリセスカム
１９、１９ａ　リンク腕
２０　　同期ケーブル
２１　　カム面
２２　　駆動軸
２３、２３ａ　押圧装置
２４　　トロイダル型無段変速機
２５　　遊星歯車式変速機
２６　　リング歯車
２７　　支持板
２８　　伝達軸
２９　　高速用クラッチ
３０　　エンジン
３１　　クランクシャフト
３２　　発進クラッチ
３３　　出力軸
３４　　太陽歯車
３５　　遊星歯車
３６ａ、３６ｂ　遊星歯車素子
３７　　キャリア
３８　　動力伝達機構
３９　　伝達軸
４０ａ、４０ｂ　スプロケット
４１　　チェン
４２　　第一の歯車
４３　　第二の歯車
４４、４４ａ　低速用クラッチ
４５、４５ａ　後退用クラッチ
４６　　変位センサ
４７　　トロイダル型無段変速ユニット
４８　　第一の遊星歯車式変速ユニット
４９　　第二の遊星歯車式変速ユニット
５０　　第三の遊星歯車式変速ユニット
５１　　出力軸
５２　　伝達軸
５３　　折れ曲がり壁部
５４　　連結部材
５５　　ねじ
５６　　スラスト玉軸受
５７　　スラストアンギュラ玉軸受
５８ａ、５８ｂ　支持板
５９　　ケーシング
６０　　アクチュエータボディー
６１　　支柱
６２ａ、６２ｂ　支持ポスト
６３　　支持環部
６４　　ボルト
６５　　連結板
６６　　ボルト
６７ａ、６７ｂ　段部
６８　　コネクティングロッド
６９　　天板部
７０ａ、７０ｂ　位置決め凹部
７１　　位置決めスリーブ
７２　　駆動軸
７３　　前端壁
７４　　ギヤポンプ
７５　　中空回転軸
７６　　第一の太陽歯車
７７　　第一のキャリア
７８　　遊星歯車
７９　　遊星歯車
８０　　遊星歯車
８１　　第一のリング歯車
８２　　第二の太陽歯車
８３　　第二のキャリア
８４　　第三の太陽歯車
８５　　第二のリング歯車
８６　　遊星歯車
８７　　遊星歯車
８８　　回転速度検出装置
【図１】
2004100750.tif 000003
【図２】
2004100750.tif 000004
【図３】
2004100750.tif 000005
【図４】
2004100750.tif 000006
【図５】
2004100750.tif 000007
【図６】
2004100750.tif 000008
【図７】
2004100750.tif 000009
【図８】
2004100750.tif 000010
【図９】
2004100750.tif 000011
【図１０】
2004100750.tif 000012
【図１１】
2004100750.tif 000013
【図１２】
2004100750.tif 000014
【図１３】
2004100750.tif 000015
【図１４】
2004100750.tif 000016
【図１５】
2004100750.tif 000017
【図１６】
2004100750.tif 000018
【図１７】
2004100750.tif 000019
【図１８】
2004100750.tif 000020
【図１９】
2004100750.tif 000021
【図２０】
2004100750.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2004100750.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2004100750.tif 000028
【図２７】
2004100750.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2004100750.tif 000031
【図３０】
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