(57)【要約】【課題】  直動ねじ機構４０ａ、４０ｂによりトラニオン２２ａ、２２ｂを変位させる構造で、両パワーローラ２０ａ、２０ｂ同士の間で変速比に差が生じるのを防止し、効率並びに耐久性の向上を図る。【解決手段】  上記両直動ねじ機構４０ａ、４０ｂを、トラニオン２２ａ、２２ｂのうち、入力側、出力側両ディスクの回転方向に関して同じ側の端部に設ける。支持軸２３ａ、２３ａの傾斜に基づく変位と、上記両トラニオン２２ａ、２２ｂの弾性変形に基づく変位とが、上記両パワーローラ２０ａ、２０ｂ同士の間で同じになる。この結果、これらの変位に基づく上記両トラニオン２２ａ、２２ｂの傾動が同じ様に行なわれ、上記課題を解決できる。【選択図】  図１
2005188530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面円弧状の凹面とされたそれぞれの側面同士を対向させた状態で、互いに同心に且つ相対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、これら両ディスクの側面同士の間にこれら両ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位自在に支持された複数個の支持部材と、支持軸を介してこれら各支持部材に回転自在に支持された状態で、球状凸面とした周面を上記両ディスクの側面に転がり接触させたパワーローラと、上記各支持部材を上記枢軸の軸方向に変位させる、これら各支持部材と同数の直動ねじ機構とを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、これら各直動ねじ機構を、上記各支持部材の両端部のうち、上記両ディスクの回転方向に関して同じ側の端部に設けた事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
直動ねじ機構は、各支持部材の一端部に設けられた枢軸の外周面に形成された外径側ねじ溝と、固定の部分に回転のみ自在に支持された送りナットの内周面に形成されてこの外径側ねじ溝と直接又は複数個のボールを介して螺合した内径側ねじ溝とから成る送りねじ機構である、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
直動ねじ機構は、各支持部材の一端部に設けられた中空管状の枢軸の内周面に形成された内径側ねじ溝と、固定の部分に回転のみ自在に支持された推進軸の外周面に形成されてこの内径側ねじ溝と直接又は複数個のボールを介して螺合した外径側ねじ溝とから成る送りねじ機構である、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
直動ねじ機構は、各支持部材の一端部に設けられたラックと、固定の部分に回転のみ自在に支持されてこのラックと噛合したピニオンとから成るものである、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項５】
１対の入力側ディスクと出力側ディスクとの間に２個の支持部材が、それぞれの枢軸同士を互いに平行に位置させた状態で設けられており、これら各支持部材をこれら各枢軸の軸方向に変位させる為の直動ねじ機構が、上記入力側ディスク及び出力側ディスクの径方向に関して反対側部分に設けられている、請求項１〜４の何れかに記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項６】
各直動ねじ機構を、単一のモータにより減速機構を介して駆動する、請求項１〜５の何れかに記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項７】
各直動ねじ機構を、これら各直動ねじ機構毎に独立したモータにより駆動する、請求項１〜５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】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車用自動変速装置として、或はポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の変速装置として利用するトロイダル型無段変速機の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用変速機を構成する変速機の一種としてトロイダル型無段変速機が知られ、一部で実施されている。この様なトロイダル型無段変速機は従来から、特許文献１〜３等、多数の刊行物に記載されて周知であるが、その基本構造に就いて、図７により説明する。この図７に示したトロイダル型無段変速機はハーフトロイダル型で、動力の伝達を２系統に分けて行なう、ダブルキャビティ型と呼ばれるものである。このトロイダル型無段変速機では、入力回転軸１の中間部基端寄り（図７の左寄り）部分及び先端寄り（図７の右寄り）部分の周囲に、それぞれ入力側ディスク２ａ、２ｂを支持している。これら両入力側ディスク２ａ、２ｂは上記入力回転軸１に対し、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である入力側面３、３同士を互いに対向させた状態で、それぞれボールスプライン４、４を介して支持している。従って上記両入力側ディスク２ａ、２ｂは、上記入力回転軸１の周囲に、この入力回転軸１の軸方向の変位自在に、且つ、この入力回転軸１と同期した回転自在に支持されている。
【０００３】
又、上記入力回転軸１の基端部（図７の左端部）と上記入力側ディスク２ａの外側面との間に、スラストアンギュラ型の転がり軸受５と、ローディングカム式の押圧装置６とを設けている。そして、この押圧装置６を構成するカム板７を、駆動軸８により回転駆動自在としている。これに対して、上記入力回転軸１の先端部（図７の右端部）と上記別の入力側ディスク２ｂの外側面との間に、ローディングナット９と、大きな弾力を有する皿板ばね１０とを設けている。
【０００４】
上記入力回転軸１の中間部は、トロイダル型無段変速機を収納したケーシング１１（後述する図８参照）内に設置した隔壁部１２に設けた通孔１３を挿通している。この通孔１３の内径側には円筒状の出力筒１４を、１対の転がり軸受１５、１５により回転自在に支持しており、この出力筒１４の中間部外周面に出力歯車１６を固設している。又、この出力筒１４の両端部で上記隔壁部１２の両外側面から突出した部分に１対の出力側ディスク１７ａ、１７ｂを、スプライン係合により、上記出力筒１４と同期した回転自在に支持している。
【０００５】
この状態で、それぞれが断面円弧状のトロイド曲面である、上記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂの出力側面１８、１８が、前記各入力側面３、３に対向する。又、これら両出力側ディスク１７ａ、１７ｂの内周面のうちで上記出力筒１４の端縁よりも突出した部分と上記入力回転軸１の中間部外周面との間に、それぞれニードル軸受１９、１９を設けている。そして、上記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂに加わる荷重を支承しつつ、上記入力回転軸１に対するこれら各出力側ディスク１７ａ、１７ｂの回転及び軸方向変位を自在としている。
【０００６】
又、上記入力回転軸１の周囲で上記入力、出力両側面３、１８同士の間部分（キャビティ）に、それぞれ複数個（一般的には２個又は３個）ずつのパワーローラ２０、２０を配置している。これら各パワーローラ２０、２０はそれぞれ、上記入力、出力両側面３、１８に当接する周面２１、２１を球状凸面とされたもので、特許請求の範囲に記載した支持部材であるトラニオン２２、２２の側面部分に、支持軸２３、２３と、ラジアルニードル軸受２４、２４と、スラスト玉軸受２５、２５と、スラストニードル軸受２６、２６とにより、回転及び若干の揺動変位自在に支持されている。即ち、上記各支持軸２３、２３は、基半部と先半部とが互いに偏心した偏心軸であり、このうちの基半部を上記各トラニオン２２、２２の中間部に、図示しない別のラジアルニードル軸受により、揺動変位自在に支持している。
【０００７】
上記各パワーローラ２０、２０は、この様な支持軸２３、２３の先半部に、上記ラジアルニードル軸受２４、２４と上記スラスト玉軸受２５、２５とにより、回転自在に支持している。又、構成各部材の弾性変形に基づく、上記入力回転軸１の軸方向に関する上記各パワーローラ２０、２０の変位を、上記別のラジアルニードル軸受と上記各スラストニードル軸受２６、２６とにより、自在としている。
【０００８】
更に、上記各トラニオン２２、２２は、（図７で表裏方向の）両端部に設けた枢軸２７、２７ａを、前記ケーシング１１内に設置した支持板２８ａ、２８ｂ（後述する図８参照）に、揺動並びに軸方向の変位自在に支持している。即ち、上記各トラニオン２２、２２は、図７の時計方向及び反時計方向の揺動変位自在に支持すると共に、アクチュエータにより、上記各枢軸２７、２７ａの軸方向（図７の表裏方向、後述する図８の上下方向）に変位させられる様にしている。
【０００９】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の運転時には、前記駆動軸８により前記入力側ディスク２ａを、前記押圧装置６を介して回転駆動する。この押圧装置６は、軸方向の推力を発生させつつ上記入力側ディスク２ａを回転駆動するので、上記入力側ディスク２ａを含む１対の入力側ディスク２ａ、２ｂが、前記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂに向け押圧されつつ、互いに同期して回転する。この結果、上記各入力側ディスク２ａ、２ｂの回転が、上記各パワーローラ２０、２０を介して上記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂに伝わり、前記出力筒１４を介してこれら各出力側ディスク１７ａ、１７ｂと結合された、前記出力歯車１６が回転する。
【００１０】
運転時には上記押圧装置６が発生する推力により、上記各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１と上記入力、出力両側面３、１８との各当接部の面圧が確保される。又、この面圧は、上記駆動軸８から上記出力歯車１６に伝達する動力（トルク）が大きくなる程高くなる。この為、トルク変化に関わらず、良好な伝達効率を得られる。又、伝達すべきトルクが０若しくは僅少の場合にも、前記皿板ばね１０及び上記押圧装置６の内径側に設けた予圧ばね２９により、上記各当接部の面圧を或る程度確保する。従って、上記各当接部でのトルク伝達は、起動直後から、過大な滑りを伴う事なく、円滑に行なわれる。
【００１１】
上記駆動軸８と上記出力歯車１６との間の変速比を変える場合には、前記アクチュエータにより上記各トラニオン２２、２２を、図７の表裏方向（後述する図８の上下方向）に変位させる。この場合、図７の上半部（図８の左半部）のトラニオン２２、２２と下半部（図８の右半部）のトラニオン２２、２２とは、互いに逆方向（上記各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの回転方向に関して同方向）に、同じ量だけ変位させる。この変位に伴って、上記各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１と上記入力、出力両側面３、１８との当接部の接線方向に加わる力の向きが変化（サイドスリップが発生）する。そして、この接線方向の力によって、上記各トラニオン２２、２２が、それぞれの両端部に設けた枢軸２７、２７ａを中心として揺動する。
【００１２】
この揺動に伴って、上記各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１と上記入力、出力両側面３、１８との当接部の、これら両側面３、１８の径方向に関する位置が変化する。これら各当接部が、上記入力側面３の径方向外側に、上記出力側面１８の径方向内側に、それぞれ変化する程、上記変速比は増速側に変化する。これに対して、図７に示す様に、上記各当接部が、上記入力側面３の径方向内側に、上記出力側面１８の径方向外側に、それぞれ変化する程、上記変速比は減速側に変化する。
【００１３】
上述の様にトロイダル型無段変速機の変速比を調節すべく、上記各パワーローラ２０、２０を回転自在に支持した上記各トラニオン２２、２２を上記各枢軸２７、２７ａの軸方向に変位させる為のアクチュエータとして一般的には、油圧式のもの（油圧シリンダ）が考えられている。現在実施されている構造も、油圧式のアクチュエータを組み込んだものである。但し、トロイダル型無段変速機全体としての効率を向上させる為には、上記アクチュエータを、電動モータにより駆動される直動ねじ機構とする事が好ましいと考えられる。この理由は、前記各入力側ディスク２ａ、２ｂから前記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂへの動力伝達時に上記各パワーローラ２０、２０から上記各トラニオン２２、２２に加わる大きなトルクを、上記アクチュエータにより支承する為である。上記各アクチュエータが油圧式である場合、上記大きなトルクを支承する為には、これら各アクチュエータに導入する油圧を高くする必要がある。そして、高い油圧が必要になる分、給油ポンプを回転駆動する事に伴う動力損失が増し、上記トロイダル型無段変速機全体としての効率が低下する。
【００１４】
この様な原因での効率低下は、各トラニオンを直動ねじ機構により枢軸の軸方向に変位させる構造を採用する事により、相当程度改善できるものと考えられる。特許文献４〜９には、この様に効率向上の為に利用可能な、直動ねじ機構によりトラニオンを変位させる構造を有する、トロイダル型無段変速機が記載されている。図８〜９は、このうちの特許文献５に記載された構造を示している。
【００１５】
この図８〜９に示した従来構造の場合、１対のトラニオン２２、２２を、それぞれの両端部に設けた枢軸２７、２７ａ同士を互いに平行に位置させた状態で、これら各枢軸２７、２７ａの軸方向（図８の上下方向）の変位自在に支持している。上記各トラニオン２２、２２毎に設けられた上記各枢軸２７、２７ａのうち、一端側（図８の上端側）の枢軸２７ａ、２７ａの外周面に、特許請求の範囲に記載した外径側ねじ溝である、外径側ボールねじ溝３０、３０を形成している。又、上記各枢軸２７ａ、２７ａは、特許請求の範囲に記載した固定の部分である、トロイダル型無段変速機の本体部分を収納したケーシング１１の天板部３１に形成した支持孔３２、３２の中心部に配置されている。又、この支持孔３２、３２の内側に、それぞれの内周面に特許請求の範囲に記載した内径側ねじ溝である内径側ボールねじ溝３３、３３を形成した、有底円筒状の送りナット３４、３４を、回転のみ自在に支持している。この為、これら各送りナット３４、３４の外周面と上記各支持孔３２、３２の内周面との間に、単列深溝型玉軸受、複列アンギュラ型玉軸受等、ラジアル、スラスト両方向の荷重を支承できる転がり軸受３５、３５を設けている。そして、上記各外径側ボールねじ溝３０、３０と上記各内径側ボールねじ溝３３、３３とを、それぞれ複数個ずつのボール３６、３６を介して螺合させている。上記各トラニオン２２、２２同士の間で、上記各ボールねじ溝３０、３３の方向並びに傾斜角度は、互いに同じとしている。
【００１６】
更に、上記天板部３１の外面（上面）に露出した、上記各送りナット３４、３４の外面（上面）に、回動腕３７、３７の基半部を結合固定している。そして、これら各回動腕３７、３７の先端部と１本の駆動ロッド３８の先端部とを、それぞれリンク腕３９、３９により結合している。トロイダル型無段変速機の変速比を調節する際には、上記駆動ロッド３８を軸方向に変位させて、上記各送りナット３４、３４を逆方向に同じ角度だけ回動させる。そして、これら各送りナット３４、３４の内径側に存在する上記各枢軸２７ａ、２７ａをそれぞれの上端部に設けた上記各トラニオン２２、２２を、逆方向に同じだけ変位させる。この様な変位に伴って、これら各トラニオン２２、２２の内側面に回転自在に支持したパワーローラ２０、２０の周面２１、２１と、前記各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの入力、出力両側面３、１８との転がり接触部でサイドスリップが発生する結果、上記各トラニオン２２、２２が、逆方向に同じ角度だけ揺動変位して、上記変速比の変更が行なわれる。
【００１７】
トロイダル型無段変速機の運転時に上記各トラニオン２２、２２には、上記パワーローラ２０、２０の周面と上記各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの側面との転がり接触部で行なわれる動力伝達に基づいて大きな力が加わる。但し、上記各ボールねじ溝３０、３３同士がボール３６、３６を介して螺合して成る直動ねじ機構から上記各送りナット３４、３４に加わるトルクは、上記各トラニオン２２、２２に加わる力に比べれば遥かに低くなる。この理由は、これら各トラニオン２２、２２から上記各送りナット３４、３４への動力伝達時に上記直動ねじ機構が、大きな増速比を有する増速機として機能する為と、この直動ねじ機構の逆効率が必ずしも良くない為とである。そして、上記駆動ロッド３８に伝わる力は、前記各回動腕３７、３７の梃子比分、更に小さくなる。この為、トロイダル型無段変速機の運転時に上記各トラニオン２２、２２を所定位置に保持しておく為に要する力が小さくて済み、この面からは、上記トロイダル型無段変速機全体としての効率を向上させられる。
【００１８】
ところが、上述の様な直動ねじ機構により上記各トラニオン２２、２２を変位させる構造では、同一のキャビティ内に存在する複数の各トラニオン２２、２２の傾斜角度を厳密に一致させる事が難しくなる。この為、これら各トラニオン２２、２２に支持された前記パワーローラ２０、２０毎に、上記各入力側ディスク２ａ、２ｂと上記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂとの間の変速比が微妙にずれる可能性がある。この結果、上記各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１と上記各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの入力、出力両側面３、１８との転がり接触部で過大な滑りが発生する等、トロイダル型無段変速機の効率並びに耐久性が低下する原因となる。この様な効率並びに耐久性低下の原因となる、上記各トラニオン２２、２２の傾斜角度同士が不一致となる原因は、トロイダル型無段変速機の運転時に発生する、これら各トラニオン２２、２２の弾性変形にある。
【００１９】
即ち、特許文献１０に記載されている様に、トロイダル型無段変速機の運転時に上記各パワーローラ２０、２０は、軸受隙間に基づく支持軸２３、２３（図７参照）の傾斜と上記各トラニオン２２、２２の弾性変形とに基づいて、枢軸２７、２７ａの軸方向に変位する。この点に就いて、図１０により説明する。
この図１０で、先ず（Ａ）は、上記各入力側ディスク２ａ、２ｂと上記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂとの間で動力を伝達していない場合を示している。この場合には、これら各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの入力、出力両側面３、１８から上記各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１に力が加わらず、これら各パワーローラ２０、２０を支持した上記各支持軸２３、２３及び上記各トラニオン２２、２２に荷重が加わる事はない。従って、これら各支持軸２３、２３が傾斜したりこれら各トラニオン２２、２２が弾性変形したりする事はない。この為、これら各トラニオン２２、２２に支持された上記各パワーローラ２０、２０は正規位置（中立位置）に存在する。
【００２０】
次に、図１０の（Ｂ）は、上記各入力側ディスク２ａ、２ｂと上記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂとの間で、比較的軽い動力を伝達する場合を示している。この場合には、これら各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの入力、出力両側面３、１８から上記各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１に加わる力に基づき、これら各パワーローラ２０、２０を支持した上記各支持軸２３、２３が、上記図１０（Ｂ）に誇張して示す様に、上記各入力側ディスク２ａ、２ｂから上記各パワーローラ２０、２０に加わる力の作用方向前方に傾斜する。この様な傾斜は、上記各支持軸２３、２３の両端部と上記各パワーローラ２０、２０及び上記各トラニオン２２、２２との間に設けたラジアルニードル軸受の内部隙間の存在や上記各支持軸２３、２３自身の弾性変形に基づく。この様な傾斜は、僅かではあるが、上記各パワーローラ２０、２０と上記各トラニオン２２、２２との間に設けたスラスト玉軸受２５やスラストニードル軸受２６（図７参照）の内部隙間の存在に基づき、比較的軽い力で行なわれる。
【００２１】
この様にして上記各支持軸２３、２３が傾斜すると、これら各支持軸２３、２３に支持した上記各パワーローラ２０、２０が、上記入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂに対し変位して、これら各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１とこれら各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの入力、出力両側面３、１８との転がり接触部（トラクション部）の位置が、これら各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの中立位置（正規位置）からずれる。この様にトラクション部がこれら各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの中立位置（正規位置）からずれると、上記各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１とこれら各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの入力、出力両側面３、１８とのトラクション部でサイドスリップが発生する。そして、この様なサイドスリップに基づいて、前述の様に変速動作が行なわれると共に、既知のフィードバック機構が働き、上記トラクション部を上記各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの中立位置（正規位置）に戻す。この場合には、上記各支持軸２３、２３の傾斜に基づいて、変速指令が出ていないにも拘らず、変速動作が行なわれるが、各軸受の内部隙間等が等しい限り、上記各パワーローラ２０、２０毎の変速比が異なる事は殆どない。上記傾斜に基づく不必要な変速は、後から逆方向の変速指令を出す事で解消できる為、問題とはなりにくい。
【００２２】
更に、図１０の（Ｃ）は、上記各入力側ディスク２ａ、２ｂと上記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂとの間で、大きな動力を伝達する場合を示している。この場合には、押圧装置６（図７参照）が大きな押圧力（推力）を発生し、この押圧力により上記各パワーローラ２０、２０を上記各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの径方向外方に強く押される。この為、前記各トラニオン２２、２２の内側面に、これら各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの径方向外方に向いた、大きなスラスト荷重が加わる。この結果、上記各トラニオン２２、２２が、図１１に誇張して示す様に、内側面側が凹面となる方向に弾性変形する。そして、この弾性変形に基づき、前記各枢軸２７、２７ａの軸方向に関する、上記各トラニオン２２、２２の全長が短くなる。具体的には、これら各トラニオン２２、２２の長さ方向両端部のうち、前記直動ねじ機構を設けていない側（図８の下側、図１０の上側）の枢軸２７、２７が、この直動ねじ機構を設けた側（図８の上側、図１０の下側）の枢軸２７ａ、２７ａに近づく方向に変位する。この直動ねじ機構を設けた側の枢軸２７ａ、２７ａは、前記送りナット３４、３４（図８参照）に拘束されている為、軸方向に変位する事はない。この点で、変速比の差等に応じて大きな力が加わった場合にトラニオンの変位を許容する、油圧式のアクチュエータを使用した場合と異なる。
【００２３】
上述の様な上記各トラニオン２２、２２の弾性変形に基づくこれら各トラニオン２２、２２の全長収縮の結果、上記各枢軸２７、２７ａの軸方向に関する、上記各支持軸２３、２３の位置がずれる。具体的には、これら各支持軸２３、２３が、上記直動ねじ機構を設けた側の枢軸２７ａ、２７ａに向けて、僅かとは言え移動する。この結果、上記各入力側ディスク２ａ、２ｂと上記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂとの間で大きな動力を伝達する場合に上記各支持軸２３、２３に支持した上記各パワーローラ２０、２０の位置は、図１０（Ａ）に示した正規位置に対し、上記傾斜に基づく変位と、上記弾性変形に基づく変位とが複合された分だけずれる。これら傾斜に基づく変位と弾性変形に基づく変位とが複合された変位が、上記各支持軸２３、２３毎に同じであれば、大きな問題を生じる事はないが、実際には互いに異なってしまう。
【００２４】
例えば、図１０の（Ｃ）で左側のパワーローラ２０に関しては、上記複合された変位は、上記傾斜に基づく変位から弾性変形に基づく変位を減じたものとなる。従って、上記左側のパワーローラ２０に関する正規位置からのずれδL は、比較的小さなものとなる。これに対して、図１０の（Ｃ）で右側のパワーローラ２０に関しては、上記複合された変位は、上記傾斜に基づく変位と弾性変形に基づく変位とを足し合わせたものとなる。従って、上記右側のパワーローラ２０に関する正規位置からのずれδR は、比較的大きく（δR ＞δL ）なる。この結果、上記図１０の（Ｃ）の左右両パワーローラ２０、２０は、互いに異なる変速動作を行ない、両パワーローラ２０、２０同士の間で、上記各入力側ディスク２ａ、２ｂと上記各出力側ディスク１７ａ、１７ｂとの間の変速比が異なる状態となる。この場合には、一方又は双方のパワーローラ２０、２０の周面２１、２１と上記各ディスク２ａ、２ｂ、１７ａ、１７ｂの側面３、１８とのトラクション部で過大な滑りが発生し、前述した様に、トロイダル型無段変速機の効率並びに耐久性が低下する原因となる。この様な問題は、図８〜９に示した、前記特許文献５に記載された構造に限らず、前記特許文献４、６〜９に記載された構造を含めて、トラニオンの変位を直動ねじ機構により行なう従来構造の場合には、同様に生じる。
【００２５】
尚、上記両パワーローラ２０、２０を支持したトラニオン２２、２２が揺動する結果、直動ねじ機構がこのトラニオン２２、２２を軸方向に変位させる。この様にして生じる軸方向変位は、変速動作の方向によっては、上記両パワーローラ２０、２０同士の間での変速比の差を小さくする方向に作用する場合もあるが、変速動作が別方向の場合には却って大きくする事も考えられる。又、上記弾性変形に基づく変位と、上記揺動に伴う、上記直動ねじ機構部分での軸方向変位とを互いに関連付けて、不必要な変位を相殺する事は非常に難しい。又、各パワーローラ２０、２０同士の間で、前記各枢軸２７、２７ａの軸方向に関する変位の相違が存在する以上、上記直動ねじ機構部分での軸方向変位により、上記両パワーローラ２０、２０同士の間での変速比の差を十分に小さくする事はできない。従って、初めから、上記各パワーローラ２０、２０同士の間で、上記各枢軸２７、２７ａの軸方向に関する変位の相違が生じない様にする事が、トロイダル型無段変速機の効率と耐久性とを確保する面からは重要である。
【００２６】
【特許文献１】特開平２−２８３９４９号公報
【特許文献２】特開平８−４８６９号公報
【特許文献３】特開平８−６１４５３号公報
【特許文献４】特開昭５８−１０６２５２号公報
【特許文献５】特開昭５８−１６０６６４号公報
【特許文献６】特開昭６３−１５８３４９号公報
【特許文献７】特開昭６３−１９５４６０号公報
【特許文献８】特公平４−７０５０３号公報
【特許文献９】実開平５−５７４９３号公報
【特許文献１０】特開２００２−３１０２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、パワーローラの支持部材を直動ねじ機構により変位させる構造で、大きな動力を伝達する際にも、各パワーローラ毎の傾斜角度が異なる事を防止して、優れた効率及び耐久性を有するトロイダル型無段変速機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】
【００２８】
本発明のトロイダル型無段変速機は、前述の特許文献４〜９に記載される等により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、複数個の支持部材と、複数個のパワーローラと、直動ねじ機構とを備える。
このうちの入力側ディスク及び出力側ディスクは、断面円弧状の凹面とされたそれぞれの側面同士を対向させた状態で、互いに同心に且つ相対回転自在に支持されている。
又、上記各支持部材は、上記両ディスクの側面同士の間に、これら両ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位自在に支持されている。
又、上記各パワーローラは、支持軸を介して上記各支持部材に回転自在に支持された状態で、球状凸面とした周面を上記両ディスクの側面に転がり接触させている。
更に、上記直動ねじ機構は、上記各支持部材を上記枢軸の軸方向に変位させるもので、これら各支持部材と同数設けられている。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記各直動ねじ機構を、上記各支持部材の両端部のうち、上記両ディスクの回転方向に関して、同じ側の端部に設けている。
【発明の効果】
【００２９】
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、各パワーローラ同士の間で、各枢軸の軸方向に関する変位の相違が生じない様にできる。即ち、各支持部材をこの軸方向に変位させる為の直動ねじ機構を、入力側、出力側両ディスクの回転方向に関して同じ側の端部に設けている為、上記各パワーローラの上記軸方向に関する変位のうち、支持軸の傾斜に基づくものと、上記支持部材の弾性変形に基づくものとの加減状態が同じとなる。この為、上記各パワーローラが正規位置からずれた場合でも、これら各パワーローラ同士の間で、ずれ量は互いに等しくなる。この結果、何れのパワーローラの周面と入力側、出力側各ディスクの側面との転がり接触部でも、過大な滑りが発生する事がなくなり、トロイダル型無段変速機の効率と耐久性とを確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明を実施する場合に例えば、請求項２に記載した様に、直動ねじ機構を、各支持部材の一端部に設けられた枢軸の外周面に形成された外径側ねじ溝と、固定の部分に回転のみ自在に支持された送りナットの内周面に形成されてこの外径側ねじ溝と直接又は複数個のボールを介して螺合した内径側ねじ溝とから成る送りねじ機構とする。
或は、請求項３に記載した様に、直動ねじ機構を、各支持部材の一端部に設けられた中空管状の枢軸の内周面に形成された内径側ねじ溝と、固定の部分に回転のみ自在に支持された推進軸の外周面に形成されてこの内径側ねじ溝と直接又は複数個のボールを介して螺合した外径側ねじ溝とから成る送りねじ機構とする。
或は、請求項４に記載した様に、直動ねじ機構を、各支持部材の一端部に設けられたラックと、固定の部分に回転のみ自在に支持されてこのラックと噛合したピニオンとから成るものとする。
この様に構成すれば、伝達効率の良い直動ねじ機構を限られた空間内に設置できる。
【００３１】
又、本発明を実施する場合に、例えば請求項５に記載した様に、（前述の図８に示した様に）１対の入力側ディスクと出力側ディスクとの間に２個の支持部材を、それぞれの枢軸同士を互いに平行に位置させた状態で設ける。そして、これら各支持部材をこれら各枢軸の軸方向に変位させる為の直動ねじ機構を、上記入力側ディスク及び出力側ディスクの径方向に関して反対側部分に設ける。
この様な構成により、最も一般的な、１対の入力側ディスクと出力側ディスクとの間に２個のパワーローラを設けた構造で、本発明を実施できる。
【００３２】
又、本発明を実施する場合に、例えば請求項６に記載した様に、各直動ねじ機構を、単一のモータにより減速機構を介して駆動する。
この様に構成すれば、枢軸の軸方向に関する各支持部材の変位量を一致させる目的に関する限り、上記モータの回転量を規制する必要がなくなる。
或は請求項７に記載した様に、各直動ねじ機構を、これら各直動ねじ機構毎に独立したモータにより駆動する。
この様に構成すれば、設置空間が嵩張る減速機構が不要になり、構成各部の設置の自由度が向上する等、小型・軽量化の設計が容易になる。
【実施例１】
【００３３】
図１は、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、１対の入力側ディスク２ａ（２ｂ）と出力側ディスク１７ａ（１７ｂ）との間に、それぞれの両端部に設けた枢軸２７、２７ａ（図７〜８参照）同士を互いに平行に位置させた状態で設けられた１対のトラニオン２２ａ、２２ｂを上記各枢軸２７、２７ａの軸方向に変位させる為の直動ねじ機構４０ａ、４０ｂの設置位置を工夫する事で、上記両トラニオン２２ａ、２２ｂに支持した２個のパワーローラ２０ａ、２０ｂの変速比にずれが生じない様にする点にある。上記各直動ねじ機構４０ａ、４０ｂを除き、トロイダル型無段変速機の基本構造に関しては、前述の特許文献１〜３に記載される等により従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様である。又、上記両直動ねじ機構４０ａ、４０ｂに関しては、前述の特許文献４〜９に記載されたボールねじ機構，或は送りねじ機構を使用できる事は勿論、ラック＆ピニオン機構も使用可能である。何れの場合でも、上記両直動ねじ機構４０ａ、４０ｂは、上記両トラニオン２２ａ、２２ｂを、上記両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）の回転方向に関して同方向（図１の上下逆方向）に、同じ長さずつ、互いに同期して変位させる構造を有する。この部分の構造に就いては、従来から知られている構造を含め、各種構造が採用可能である。就いては、以下の説明は、上記直動ねじ機構４０ａ、４０ｂの設置位置を工夫した点に就いて説明する。
【００３４】
本実施例の場合、上記１対のトラニオン２２ａ、２２ｂを互いに平行に配置した事に伴って、上記両直動ねじ機構４０ａ、４０ｂを、上記入力側ディスク２ａ（２ｂ）及び出力側ディスク１７ａ（１７ｂ）の径方向に関して反対側部分に設けている。本実施例の場合、より具体的には、上記両トラニオン２２ａ、２２ｂをそれぞれ実質的に鉛直方向に配置しており、一方（図１の左方）のトラニオン２２ａを変位させる為の直動ねじ機構４０ａは、このトラニオン２２ａの下方に設けている。これに対して、他方（図１の右方）のトラニオン２２ｂを変位させる為の直動ねじ機構４０ｂは、このトラニオン２２ｂの上方に設けている。
【００３５】
本実施例の場合、上述の様に上記両直動ねじ機構４０ａ、４０ｂを、上記両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）の径方向に関して反対側部分に設けている為、上記両トラニオン２２ａ、２２ｂに支持した前記両パワーローラ２０ａ、２０ｂ同士の間で、前記各枢軸２７、２７ａの軸方向に関する変位の相違が生じない様にできる。この点に就いて、以下に詳しく説明する。尚、以下の説明は、変速比調節を指示する信号が出されていない状態に就いて行なう。従って、上記両パワーローラ２０ａ、２０ｂの正規位置とは、これら両パワーローラ２０ａ、２０ｂの周面２１、２１と上記両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）の入力、出力両側面３、１８との転がり接触部（トラクション部）の接線方向が、前記各枢軸２７、２７ａの軸方向に一致する様になる位置｛図１の（Ａ）（Ｃ）に示す位置｝を言う。
【００３６】
先ず、上記入力側ディスク２ａ（２ｂ）と上記出力側ディスク１７ａ（１７ｂ）との間で動力を伝達していない場合には、これら両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）の側面３、１８から上記両パワーローラ２０ａ、２０ｂの周面２１、２１に力が加わらない。従って、これら両パワーローラ２０ａ、２０ｂを支持した両支持軸２３ａ、２３ｂ及び上記両トラニオン２２ａ、２２ｂにも力が加わる事はない。この為、図１の（Ａ）に示す様に、上記両支持軸２３ａ、２３ｂが傾斜したり、上記両トラニオン２２ａ、２２ｂが弾性変形したりする事はなく、上記両トラニオン２２ａ、２２ｂに支持された上記各パワーローラ２０ａ、２０ｂは正規位置に存在する。
【００３７】
次に、上記両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）同士の間で、比較的軽い動力を伝達する場合には、図１の（Ｂ）の示す様に、上記両パワーローラ２０ａ、２０ｂを支持した上記各支持軸２３ａ、２３ｂが、上記入力側ディスク２ａ（２ｂ）からこれら両パワーローラ２０ａ、２０ｂに加わる力の作用方向前方に傾斜する。この場合に於ける各部の挙動に就いては、前述の図１０（Ｂ）に示した従来構造の場合と同様である。
【００３８】
更に、上記入力側ディスク２ａ（２ｂ）と上記出力側ディスク１７ａ（１７ｂ）との間で、大きな動力を伝達する場合には、押圧装置６（図７参照）が大きな押圧力（推力）を発生し、図１０（Ｃ）及び図１１を用いて先に説明した様に、上記両トラニオン２２ａ、２２ｂが、内側面側が凹面となる方向に弾性変形する。そして、この弾性変形に基づき、図１の（Ｃ）に鎖線及び実線で示す様に、前記各枢軸２７、２７ａの軸方向に関する、上記両トラニオン２２ａ、２２ｂの全長が短くなる。この様な、これら両トラニオン２２ａ、２２ｂの全長収縮の際には、これら両トラニオン２２ａ、２２ｂの長さ方向両端部のうち、前記直動ねじ機構４０ａ、４０ｂを設けていない側の枢軸２７、２７が、これら両直動ねじ機構４０ａ、４０ｂを設けた側の枢軸２７ａ、２７ａに近づく方向に変位する。具体的には、図１の左側のトラニオン２２ａに関しては、その上端部が下方に変位し、同右側のトラニオン２２ｂに関してはその下端部が上方に変位する。
【００３９】
そして、これら両トラニオン２２ａ、２２ｂの中間部に支持された上記両パワーローラ２０ａ、２０ｂは、これら両トラニオン２２ａ、２２ｂの全長収縮長さの凡そ１／２だけ、上記両枢軸２７、２７が変位する方向と同じ方向に変位する。この様な、上記両トラニオン２２ａ、２２ｂの弾性変形に基づく、上記両パワーローラ２０ａ、２０ｂの変位は、上記各支持軸２３ａ、２３ｂの傾斜に基づく変位を相殺する（傾斜に基づく変位から減じる）方向に生じる。この結果、上記両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）同士の間で大きな動力を伝達する場合に、上記両支持軸２３ａ、２３ｂに支持した上記両パワーローラ２０ａ、２０ｂの位置は、図１の（Ａ）に示した正規位置に対し、上記傾斜に基づく変位から上記弾性変形に基づく変位を引いた分になる。従って本実施例の場合には、上記両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）同士の間で大きな動力を伝達する際の、上記両パワーローラ２０ａ、２０ｂの正規位置からのずれを小さくできるだけでなく、このずれの大きさを、これら両パワーローラ２０ａ、２０ｂ同士の間で等しくできる。
【００４０】
これら両パワーローラ２０ａ、２０ｂが正規位置からずれると、これら両パワーローラ２０ａ、２０ｂの周面２１、２１と上記両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）の側面３、１８との転がり接触部であるトラクション部が、これら両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）の中立位置（正規位置）からずれる。そして、上記トラクション部で発生するサイドスリップに基づいて変速動作が行なわれると共に既知のフィードバック機構が働き、図１の（Ｃ）に示す様に、上記トラクション部を上記両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）の中立位置に戻す。この場合には、上記両支持軸２３ａ、２３ｂの傾斜及び上記両トラニオン２２ａ、２２ｂの弾性変形に基づいて、変速指令が出ていないにも拘らず、変速動作が行なわれる。但し、本実施例の場合には、上記両パワーローラ２０ａ、２０ｂが正規位置からずれる原因となる、上記両支持軸２３ａ、２３ｂの傾斜と上記両トラニオン２２ａ、２２ｂの弾性変形とが、何れのパワーローラ２０ａ、２０ｂに関しても、互いに相殺し合う方向に複合される。従って、上記両支持軸２３ａ、２３ｂの傾斜に結び付く、各軸受の内部隙間等が等しい限り、上記各パワーローラ２０ａ、２０ｂ毎の変速比が異なる事は殆どない。
【００４１】
この結果、何れのパワーローラ２０ａ、２０ｂの周面２１、２１と入力側、出力側両ディスク２ａ（２ｂ）、１７ａ（１７ｂ）の側面３、１８との転がり接触部でも、過大な滑りが発生する事がなくなり、トロイダル型無段変速機の効率と耐久性とを確保できる。
又、上記傾斜及び弾性変形に基づいて行なわれた不必要な変速は、後から逆方向の変速指令を出す事で解消できる為、問題とはなりにくい。
【実施例２】
【００４２】
図２〜４は、本発明の実施例２として、両直動ねじ機構４０ａ、４０ｂの駆動部の構造の第１例を示している。本実施例の場合、これら両各直動ねじ機構４０ａ、４０ｂを、単一の電動モータ４１により、１対の減速機構４２ａ、４２ｂを介して駆動する様にしている。この為に本実施例の場合には、上記電動モータ４１の回転を、歯車伝達機構４３とウォーム伝達機構４４、４５とを介して、上記両直動ねじ機構４０ａ、４０ｂを構成する送りナット或は推進軸、又はラックを回転駆動する様にしている。この様に、単一の電動モータ４１により上記両直動ねじ機構４０ａ、４０ｂを駆動する様に構成すれば、枢軸２７、２７ａの軸方向に関する各トラニオン２２ａ、２２ｂの変位量を一致させる目的に関する限り、上記電動モータ４１の回転量を規制する必要がなくなる。
【実施例３】
【００４３】
図５〜６は、本発明の実施例３として、両直動ねじ機構４０ａ、４０ｂの駆動部の構造の第２例を示している。本実施例の場合、これら両各直動ねじ機構４０ａ、４０ｂを、互いに独立した電動モータ４１ａ、４１ｂにより駆動する様にしている。この様に互いに独立した電動モータ４１ａ、４１ｂを使用する場合、これら両電動モータ４１ａ、４１ｂの回転量を一致させる制御が必要になる代わりに、設置空間が嵩張る減速機構が不要になる。この為、構成各部の設置の自由度が向上する等、小型・軽量化の設計が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１を示す、トラニオンとパワーローラと直動ねじ機構との模式図。
【図２】同実施例２を示す模式図。
【図３】図２のＡ矢視図。
【図４】図２の側方から見た図。
【図５】本発明の実施例３を示す模式図。
【図６】図５の側方から見た図。
【図７】従来から広く知られているトロイダル型無段変速機の要部断面図。
【図８】トラニオンを直動ねじ機構で変位させる従来構造の１例を示す断面図。
【図９】図８の上方から見た図。
【図１０】従来構造で変速比の不一致が生じる理由を説明する為の、トラニオンとパワーローラと直動ねじ機構との模式図。
【図１１】トラニオンの弾性変形状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１    入力回転軸
２ａ、２ｂ  入力側ディスク
３    入力側面
４    ボールスプライン
５    転がり軸受
６    押圧装置
７    カム板
８    駆動軸
９    ローディングナット
１０    皿板ばね
１１    ケーシング
１２    隔壁部
１３    通孔
１４    出力筒
１５    転がり軸受
１６    出力歯車
１７ａ、１７ｂ  出力側ディスク
１８    出力側面
１９    ニードル軸受
２０、２０ａ、２０ｂ  パワーローラ
２１    周面
２２、２２ａ、２２ｂ  トラニオン
２３、２３ａ、２３ｂ  支持軸
２４    ラジアルニードル軸受
２５    スラスト玉軸受
２６    スラストニードル軸受
２７、２７ａ  枢軸
２８ａ、２８ｂ  支持板
２９    予圧ばね
３０    外径側ボールねじ溝
３１    天板部
３２    支持孔
３３    内径側ボールねじ溝
３４    送りナット
３５    転がり軸受
３６    ボール
３７    回動腕
３８    駆動ロッド
３９    リンク腕
４０ａ、４０ｂ  直動ねじ機構
４１、４１ａ、４１ｂ  電動モータ
４２ａ、４２ｂ  減速機構
４３    歯車伝達機構
４４    ウォーム伝達機構
４５    ウォーム伝達機構
【図１】
2005188530.tif 000003
【図２】
2005188530.tif 000004
【図３】
2005188530.tif 000005
【図４】
2005188530.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005188530.tif 000008
【図７】
2005188530.tif 000009
【図８】
2005188530.tif 000010
【図９】
2005188530.tif 000011
【図１０】
2005188530.tif 000012
【図１１】
2005188530.tif 000013