(57)【要約】【課題】パワーローラを支持するためのトラニオンの構造を簡素化し、動力伝達効率の向上や変速機自体の小型化を図ることができるトロイダル型無段変速機を提供する。【解決手段】このトロイダル型無段変速機は、一対の入力側ディスク２および出力側ディスク４と、パワーローラ１１と、トラニオン６と、トラニオン６を枢軸５ａ，５ｂの軸線方向に変位させる駆動装置３２と、一対の入力側ディスク２および出力側ディスク４の少なくとも一方に、入力側ディスク２および出力側ディスク４を中心軸線Ｏ１に沿って互いに接近するように押し付け力を与える押圧装置１２とを有する。パワーローラ１１は中心軸線Ｏ１方向の移動を規制され、入力側ディスク２および出力側ディスク４は共に中心軸線方向の移動が許容されている。【選択図】      図１
2005030445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的にかつ回転自在に支持された一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これら両ディスク間に挟持されるパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸線に対して捻れの位置にありかつ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、該トラニオンを前記枢軸の軸線方向に変位させる駆動装置と、前記一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクの少なくとも一方に、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクを前記中心軸線に沿って互いに接近するように押し付け力を与える押圧装置とを設けたトロイダル形無段変速機において、
前記パワーローラは前記中心軸線方向の移動を規制され、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクは共に前記中心軸線方向の移動が許容されていることを特徴とするトロイダル形無段変速機。
【請求項２】
前記中心軸線に沿って変位可能、かつ前記一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクの一方と共に回転する軸体を有し、前記一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記押圧装置とは、前記軸体上に設けら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。
【請求項３】
前記押圧装置は、前記軸体上において該軸体と共に回転するディスクの背面側に配置され、他方のディスクの背面と前記軸体の間にはスラスト軸受が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
前記出力側ディスクの外側面には、該外側面と軸線方向に対向して設けられた出力導出部材に回転力を伝達するための係合要素が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項５】
前記トラニオンは、前記一対の枢軸を連結する支持板部と、該支持板部から前記枢軸の軸線に直交する方向に延び、前記パワーローラを回転自在に支持する支持軸とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項６】
前記トラニオンの前記支持板部と前記パワーローラとの間に、前記パワーローラのスラスト力を受ける転動体を保持する軌道が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車や各種産業機械などに用いられるトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、特許文献１に記載されたハーフトロイダル型無段変速機が知られている。このハーフトロイダル型無段変速機は、図４および図５に略示するように、入力側軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、入力側軸１と同心に配置された出力側軸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、入力側軸１並びに出力側軸３に対し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が設けられている。各トラニオン６には、パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１は、入力側および出力側の両ディスク２，４の間に挟持されている。
【０００３】
入力側および出力側の両ディスク２，４の互いに対向する内側面２ａ，４ａの断面はそれぞれ、枢軸５を中心とする円弧或いはこのような円弧に近い曲線を回転させて得られる凹面を成している。そして、球状の凸面に形成された各パワーローラ１１の周面１１ａが各内側面２ａ，４ａに当接されている。
【０００４】
入力側軸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１２が設けられている。この押圧装置１２は、入力側ディスク２を出力側ディスク４に向けて弾性的に押圧する。押圧装置１２は、入力側軸１と共に回転するカム板１３と、保持器１４により保持された複数個（例えば４個）のローラ１５とから構成されている。また、カム板１３の片側面（図４および図５の左側面）には、周方向に亙って凹凸面であるカム面１６が形成され、入力側ディスク２の外側面（図４および図５の右側面）にも同様のカム面１７が形成されている。そして、複数個のローラ１５は、入力側軸１に対して放射方向に延びる軸を中心に回転できるように、支持されている。
【０００５】
このような構成のトロイダル型無段変速機においては、入力側軸１を回転させると、その回転に伴ってカム板１３が回転し、カム面１６によって複数個のローラ１５が、入力側ディスク２の外側面に設けられたカム面１７に押圧される。この結果、入力側ディスク２がパワーローラ１１に押圧されると同時に、一対のカム面１６，１７とローラ１５の転動面との押し付け合いに基づいて、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、各パワーローラ１１を介して、出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定された出力側軸３が回転する。
【０００６】
入力側軸１と出力側軸３との回転速度を変える場合であって、入力側軸１と出力側軸３との間で減速を行う場合には、枢軸５，５を中心として各トラニオン６を揺動させ、各パワーローラ１１の周面１１ａが、図４に示すように、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ように、各変位軸９を傾斜させる。
【０００７】
逆に、増速を行う場合には、各トラニオン６を揺動させ、各パワーローラ１１の周面１１ａが、図５に示すように、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ように、各変位軸９を傾斜させる。各変位軸９の傾斜角度を図４と図５との中間にすれば、入力側軸１と出力側軸３との間で、中間の変速比が得られる。
【０００８】
更に、図６および図７は、例えば特許文献２に記載されたより具体化されたハーフトロイダル型無段変速機を示している。これは、一対の入力側ディスク２および出力側ディスク４を有するいわゆるシングルキャビティ式のハーフトロイダル型無段変速機である。入力側ディスク２および出力側ディスク４はそれぞれ、円管状の入力側軸（中心軸）１８の周囲に、ニードル軸受１９，１９を介して、回転自在および軸方向に変位自在に支持されている。なお、図７においては、入力側軸１８および出力側ディスク４の図示は省略している。
【０００９】
また、ローディングカム式の押圧装置１２を構成するためのカム板１３は、入力側軸１８の端部（図６の左端部）の外周面にスプライン係合され、鍔部２０によって入力側ディスク２から離れる方向への移動が阻止されている。
また、出力側ディスク４には出力側歯車２１がキー２２，２２により結合されており、これら出力側ディスク４と出力側歯車２１とが同期して回転するようになっている。出力側歯車２１と、入力側軸１８の端部（図６の右端部）の固定ナット４０の間には、ケーシング７０から延びる支持壁４１に設けられた２つのアンギュラ軸受４２ａ，４２ｂからなる複式のスラストアンギュラ軸受４２および皿板ばね４３が配置され、この構造によって、押圧装置１２からパワーローラ１１を介して出力側歯車２１に負荷されるスラスト力および押圧装置１２から入力側軸１８に負荷されるスラスト力を受けている。
【００１０】
図４および図５の構成と同様に、トロイダル型無段変速機を納めたケーシング７０の内側には、入力側軸１８に対し捻れの位置にある上部の枢軸（傾転軸）５ａおよび下部の枢軸５ｂを中心として揺動する一対のトラニオン６，６が設けられている。各トラニオン６は、図７に示すように、支持板部７の長手方向（図７の上下方向）の両端部に、この支持板部７の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部８，８を有している。そして、これら折れ曲がり壁部８，８によって、トラニオン６には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部８，８の外側面には、各枢軸５ａ，５ｂが互いに同心的に設けられている。
【００１１】
支持板部７の中央部には円孔１０が形成され、この円孔１０には変位軸９の基端部９ａが支持されている。そして、各枢軸５ａ，５ｂを中心として各トラニオン６を揺動させることにより、これら各トラニオン６の中央部に支持された変位軸９の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン６の内側面から突出する変位軸９の先端部９ｂの周囲には、パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１は、入力側および出力側の両ディスク２，４の間に挟持されている。なお、各変位軸９の基端部９ａと先端部９ｂとは、互いに偏心している。
【００１２】
図７に示すように、各トラニオン６の両端部の枢軸５ａ，５ｂはそれぞれ、一対のヨーク２３ａ，２３ｂに対して揺動自在（図７の矢印Ｃおよび矢印Ｄ方向に傾転自在）および軸方向（図６の表裏方向、図７の矢印Ａおよび矢印Ｂ方向）に変位自在に支持されており、各ヨーク２３ａ，２３ｂにより、各トラニオン６はその水平方向の移動を規制されている。
【００１３】
一対のヨーク２３ａ，２３ｂのうち、図中上側にある上側ヨーク２３ａは、ケーシング７０に設けられた球面ポスト（ポスト）６４によって変位自在に支持され、球面ポスト６４を中心に揺動可能になっている。また、上側ヨーク２３ａは、各トラニオン６の図中上側にある上部の枢軸５ａ，５ａの間に球面ポスト６４が位置するように、各トラニオン６の上部の枢軸５ａ，５ａを支持している。また、図中下側にある下側ヨーク２３ｂは、上側バルブボディ６０に設けられた球面ポスト（ポスト）６８によって変位自在に支持され、球面ポスト６８を中心に揺動可能になっている。また、下側ヨーク２３ｂは、各トラニオン６の図中下側にある下部の枢軸５ｂ，５ｂの間に球面ポスト６８が位置するように、各トラニオンの下部の枢軸５ｂ，５ｂを支持している。
【００１４】
また、前述したように、各トラニオン６を構成する支持板部７の中央部に形成された円孔１０には、基端部９ａと先端部９ｂとが互いに平行でかつ偏心した変位軸９の基端部９ａが、回転自在に支持されている。また、各支持板部７の内側面から突出する各変位軸９の先端部９ｂの周囲には、パワーローラ１１が回転自在に支持されている。
【００１５】
なお、各トラニオン６に設けられた一対の変位軸９，９は、入力側軸１８に対し、互いに１８０度逆側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸９の先端部９ｂが基端部９ａに対して偏心している方向は、入力側および出力側の両ディスク２，４の回転方向に対して同方向（図７で上下逆方向）となっている。また、偏心方向は、入力側軸１８の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１は、入力側軸１８の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１が入力側軸１８の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。
【００１６】
また、各パワーローラ１１の外側面と各トラニオン６を構成する支持板部７の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１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１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉２６，２６と、これら各玉２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。
【００１７】
また、スラストニードル軸受２５は、各トラニオン６を構成する支持板部７の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、各パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１および外輪２８が各変位軸９の基端部９ａを中心として揺動変位することを許容する。
【００１８】
更に、各トラニオン６の下部の枢軸５ｂ，５ｂにはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部の外周面に駆動ピストン（油圧駆動ピストン）３０，３０が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３０，３０はそれぞれ、上側バルブボディ６０と下側バルブボディ６２とによって形成される駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されており、この駆動シリンダ３１内で、各トラニオン６の枢軸５ａ，５ｂの軸方向（図７の矢印ＡおよびＢ方向）に変位可能になっている。これら各駆動ピストン３０，３０と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン６を、これらトラニオン６，６の枢軸５ａ，５ｂの軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。
【００１９】
このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力側軸１８の回転は、押圧装置１２を介して、入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力側歯車２１より取り出される。
【００２０】
入力側軸１８と出力側歯車２１との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３０，３０を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３０，３０の変位に伴って、一対のトラニオン６，６が互いに逆方向に変位する。例えば、図７の左側のパワーローラ１１が同図の矢印Ａで示す上側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の矢印Ｂで示す下側にそれぞれ変位する。
その結果、これら各パワーローラ１１の周面１１ａと入力側ディスク２および出力側ディスク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、各トラニオン６が、各ヨーク２３ａ，２３ｂに枢支された上部の枢軸５ａ，５ａおよび下部の枢軸５ｂ，５ｂを中心として、互いに逆方向に揺動する。例えば、図７の左側のトラニオン６が矢印Ｃ方向に、右側のトラニオン６が矢印Ｄ方向に揺動（傾転）する。その結果、前述の図４および図５に示したように、各パワーローラ１１の周面１１ａと各内側面２ａ，４ａとの当接位置が変化し、入力側軸１８と出力側歯車２１との間の回転速度比が変化する。
【００２１】
上記のようなハーフトロイダル無段変速機は、入力トルクが大きくなると押付け力も大きくなり、各部材（各ディスク２，４、トラニオン６，６、ヨーク２３ａ，２３ｂなど）が変形し、ディスク２，４間の隙間が狭まる。したがって、このような弾性変形に対して両ディスク２，４とパワーローラ１１の軸方向位置の調整が必要となる。図６の場合、ケーシングの支持壁４１に設けられたスラストアンギュラ軸受４２に接触している出力側歯車２１および出力側ディスク４は軸方向に変位しない。一方、入力側ディスク２は押圧装置１２によって出力側ディスク４に向けて（図中右方向に）変位するから、パワーローラ１１が両ディスク２，４の軸方向中央の位置を維持するには、パワーローラ１１は入力側ディスクの変位量と同じ量、同じ方向に変位する必要がある。
【００２２】
このため、図６の装置では、パワーローラ１１を回転自在に支持する変位軸の先端部９ｂ，９ｂが、トラニオン６，６に支持される基端部に対して偏心して設けられている。したがって、上記のような各部の弾性変形が発生し、あるいはその変形量が変化すると、パワーローラ１１およびこれら各パワーローラ１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸９の基端部９ａ，９ａを中心として僅かに回動して、パワーローラ１１の軸方向の位置調整が行なわれる。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン６を構成する支持板部７，７の内側面との間には、スラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸９を回動させるための力が小さくて済む。
【００２３】
なお、上記のようなトロイダル型無段変速機は、入力側ディスク２と出力側ディスク４の間に挟まれたパワーローラ１１が回転することで、両ディスク２，４間における動力の伝達を行うトラクションドライブ方式である。この方式では、ディスク２，４とパワーローラ１１の接触点に押付け力を与える必要があり、そのために押圧装置１２により軸方向に推力を発生させている。
【００２４】
図６に示した一対の入出力側ディスク２，４を備えるシングルキャビティ式無段変速機においては、このような推力を受けるために、大きなスラスト荷重を受ける軸受（図６におけるスラストアンギュラ軸受４２）が必要となり、また、軸受損失により伝達効率が低下するという不利な点がある。
【００２５】
一方、入出力側ディスク２，４を二対設置するダブルキャビティ式の無段変速機では、そのスラスト力をキャンセルすることができるので、このようなスラスト方向の軸受は不要になり、また伝達効率もシングルキャビティ式の場合よりも向上する。したがって、ダブルキャビティ式の無段変速機は、広く採用されている。しかしながら、入出力側ディスク２，４を二対設置するので、全体が軸方向に長くなってしまい、搭載スペースが限られている場合には採用できない。したがって、前記のようなシングルキャビティ式のトロイダル型無段変速機が必要とされる用途が多く存在する。
【００２６】
【特許文献１】
実開昭６２−７１４６５号公報
【特許文献２】
実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルム
【特許文献３】
特開平１０−１５９９２４号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、パワーローラ１１を支持するために偏心する変位軸９を用い、部材の弾性変形によるパワーローラ１１と両ディスク２，４の相対変位を、パワーローラ１１を変位軸回りに回動させることによって軸方向に変位させて調整している場合、以下のような問題がある。
【００２８】
各変位軸９のパワーローラ１１側（先端部９ｂ）とトラニオン６側（基端部９ａ）が偏心しているため、変位軸９，９の加工が容易ではない。また、このような偏心した変位軸９，９を介してトラニオン６にパワーローラ１１を支持する構造が複雑になる。
【００２９】
また、パワーローラ１１とディスク２，４の接触点に発生するトラクション力を受ける際に、変位軸９，９の屈曲部（軸のつなぎ部）に高い応力が発生する。このため、応力を緩和させる為に変位軸９，９の大型化などの対策が必要であった。また、トラニオン６が変位軸９，９を支持する位置が、トラニオン６の長手方向（上下方向）中央より偏っているので、トラニオン６がヨーク２３ａ，２３ｂによって支持される枢軸５ａ，５ｂと支持板部７のつなぎ部にも大きな応力集中が起きる。
【００３０】
さらに、パワーローラ１１は軸方向に変位するが、トラニオン６の位置は入力側ディスク２に対して変位しないので、弾性変形が大きい場合には、トラニオン６と入力側ディスク２とが干渉する虞がある。このような干渉を避けるためには、トラニオン６の入力側ディスク２側の部分を削ることになる。ここで、トラニオン６の左右の対称性を維持しつつ削ると、トラニオン６が減厚して支持剛性が低下する。また、パワーローラ１１が軸方向に変位した際に、トラニオン６のバックアップが無くなってしまい、荷重がトラニオン６に均等に作用しない。このため、パワーローラ１１の変形が不均一となり、動力伝達効率の低下を起こしてしまう。
【００３１】
一方、特許文献３に示されるように、片方のトラニオン６を入力側ディスク２側と出力側ディスク４側とで、非対称とすることにより干渉を避けながらもトラニオン６の肉厚を確保しするものがある。しかしながら、この場合には、荷重がトラニオン６に均等に作用しないため、やはりパワーローラ１１の変形が不均一となり、効率低下を起こしてしまう。このような支持剛性の低下や、不均一な変形による動力伝達効率の低下を回避するために、結局、トラニオン６自体を大きくしなければならず、無段変速機も全体として大きくなってしまう。
【００３２】
また、上記のような従来のトロイダル型無段変速機では、出力側ディスク４が軸方向に位置決めされ、パワーローラ１１が軸方向に変位するようになっているので、押圧装置１２によって発生する推力を軸方向に受けるために、出力側ディスク４に掛かるスラスト力を支持するスラスト軸受４２ａと、押圧装置１２または入力側軸１８に掛かるスラスト力を受けるスラスト軸受４２ｂが必要になる。
【００３３】
さらに、従来のトロイダル型無段変速機においては、部材の弾性変形によってパワーローラ１１が変位軸９回りに回転しながら軸方向に移動する。その回転により、パワーローラ１１はディスク２，４に対して上下に移動するので、変速してしまう。この変速は、伝達されるトルクとともに大きくなるので、変速制御が複雑になっていた。
【００３４】
本発明は、上記のような背景に鑑みてなされたもので、パワーローラを支持するためのトラニオンや変位軸の構造を簡素化し、動力伝達効率の向上や、変速機自体の小型化を図ることができるトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的にかつ回転自在に支持された一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これら両ディスク間に挟持されるパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸線に対して捻れの位置にありかつ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、該トラニオンを前記枢軸の軸線方向に変位させる駆動装置と、前記一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクの少なくとも一方に、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクを前記中心軸線に沿って互いに接近するように押し付け力を与える押圧装置とを設けたトロイダル形無段変速機において、
前記パワーローラは前記中心軸線方向の移動を規制され、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクは共に前記中心軸線方向の移動が許容されていることを特徴とする。
【００３６】
請求項１に記載の発明においては、押圧装置によって発生する押し付け力により、入力側ディスクと出力側ディスクの内側面は、その間に挟持したパワーローラの周面に押し付けられ、パワーローラの転動によって入力側ディスクと出力側ディスクの間における動力伝達が行われる。この押し付け力による部材の弾性変形等に伴って必要となる位置の調整は、パワーローラが中心軸線方向の移動を規制され、入力側ディスクおよび出力側ディスクが共に中心軸線方向の移動が許容されているので、入力側ディスクおよび出力側ディスクが中心軸線方向に移動することによって行われる。入力側ディスクおよび出力側ディスクがパワーローラの両側において移動するので、パワーローラを支持するトラニオンに対しても入力側ディスクおよび出力側ディスクが均等に変位し、したがって、その変位量も小さいので、入力側ディスクまたは出力側ディスクがトラニオンと干渉する危険性が小さい。また、パワーローラが移動しないため、トラニオンに確実に保持される。
【００３７】
請求項２に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項１に記載の発明において、前記中心軸線に沿って変位可能、かつ前記一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクの一方と共に回転する軸体を有し、前記一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記押圧装置とは、前記軸体上に設けられていることを特徴とする。
【００３８】
請求項２に記載の発明においては、一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクの一方と共に回転する軸体上に、一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクと押圧装置を設ける際に、軸体と共に回転するディスクの方の外側面に押圧装置を配置してこれを押圧することにより、他のディスクと軸体との間にのみスラスト軸受を設置すれば、押圧装置の押し付け力に起因するスラスト荷重を受けることができる。
【００３９】
請求項３に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項２に記載の発明において、前記押圧装置は、前記軸体上において該軸体と共に回転するディスクの背面側に配置され、他方のディスクの背面と前記軸体の間にはスラスト軸受が設けられていることを特徴とする。
【００４０】
請求項３に記載の発明においては、押圧装置によって軸体と共に回転するディスクが他方のディスクに向けて押し付けられ、この力に起因するスラスト荷重は、他方のディスクの背面に配置されたスラスト軸受によって負荷される。
【００４１】
請求項４に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記出力側ディスクの外側面には、該外側面と軸線方向に対向して設けられた出力導出部材に回転力を伝達するための係合要素が設けられていることを特徴とする。
【００４２】
請求項４に記載の発明においては、出力側ディスクが前記中心軸線方向に移動しても、係合要素による係合によって出力導出部材に回転力を伝達することができる。
【００４３】
請求項５に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発明において、前記トラニオンは、前記一対の枢軸を連結する支持板部と、該支持板部から前記枢軸の軸線に直交する方向に延び、前記パワーローラを回転自在に支持する支持軸とを有することを特徴とする。
【００４４】
請求項５に記載の発明においては、パワーローラは、枢軸と支持軸の各軸線の交点を中心として回転動作を行なうのみであり、中心軸線に沿った方向の移動は規制される。パワーローラをトラニオンに支持する支持軸は直線状に延びており、パワーローラはトラニオンに対して支持軸回りの回転のみを行なうので、トラニオンにおけるパワーローラの支持構造は非常に簡単な構成となる。
【００４５】
請求項６に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項５に記載の発明において、前記トラニオンの前記支持板部と前記パワーローラとの間に、前記パワーローラのスラスト力を受ける転動体を保持する軌道が形成されていることを特徴とする。
【００４６】
請求項６に記載の発明においては、パワーローラはトラニオンに直接保持させた転動体によってスラスト荷重が負荷されるので、パワーローラが安定に支持される。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の各図において、図６および図７と同様な構成要素には同一符号を付してその説明を簡略化する。
【００４８】
図１および図２は、本発明の第１実施の形態に係るシングルキャビティ式のハーフトロイダル型無段変速機を示している。この実施の形態において、入力側軸（軸体）５０は、その中心軸線Ｏ１方向への移動が自由な状態で支持されている。すなわち、図１において入力側軸５０の左側の端部は、ケーシング７０から上下に延びる第１の支持壁５１に設けられたラジアルニードル軸受５２により支持され、入力側軸５０の右側の端部は、第２の支持壁５３に複式アンギュラ軸受５４を介して支持される出力側歯車（出力導出部材）５５の軸孔５５ａに挿通され、ラジアルニードル軸受５６を介して支持されている。
【００４９】
一方、パワーローラ１１は、図２に示すように、トラニオン６に取り付けられた支持軸５７によって回転自在に支持されている。支持軸５７は、図７の変位軸９のように偏心しておらず、したがって、パワーローラ１１を軸方向に変位させる「変位軸」ではない。つまり、支持軸５７の軸線Ｏ３は、枢軸５ａ，５ｂの軸線Ｏ２と交点Ｘにおいて交差しており、トラニオンが枢軸５を中心として揺動するとパワーローラ１１は両ディスク２，４間の円環状のキャビティ内で点Ｘを中心に回転するだけであり、軸方向に動くことはない。
【００５０】
支持軸５７を支持するトラニオン６の円孔１０Ａの中心の位置はパワーローラ１１の回転中心と同じで、中心軸線Ｏ１と同じ高さ位置にある。この実施の形態では、トラニオン６を構成する支持板部７および、その端部に形成された枢軸５ａ，５ｂは、中心軸線Ｏ１を含む水平面に対して上下対称に構成されており、したがって、円孔１０Ａの位置は、支持板部７の中央にある。すなわち、支持軸５７の中心から上下のヨークに支持される枢軸５ａ，５ｂの付け根Ｒの部分までの距離は等しくなっている。これにより、トラクション力が支持軸５７に負荷された時の枢軸５ａ，５ｂの付け根Ｒの部分に発生する応力集中が緩和される。
【００５１】
入力側軸５０には、図１において左側の端部近傍に固定ナット（第１の位置決め部）７１が螺合され、また、右側の端部近傍には鍔部（第２の位置決め部）７２が形成され、これらの間に、左側から順に、皿ばね７３、押圧装置１２Ａ、入力側ディスク２、および出力側ディスク４が配置されている。
【００５２】
皿ばね７３は、入出力側ディスク２，４間に予圧を与える、あるいはこれらのディスク２，４に衝撃荷重が負荷されるのを防止するもので、図６に示す皿板ばね４２と同様に作用する。押圧装置１２Ａは、図６に示すものと同様にローディングカム式のもので、カム板１３Ａと、保持器１４により保持された複数個のローラ１５と、カム板１３Ａおよび入力側ディスク２の互いの対向面に形成されたカム面１６，１７とから構成されている。カム板１３Ａの背面（入力側ディスク２とは反対側の面）には、エンジンの回転を伝達する図示しない駆動軸と係合してその回転を伝達する爪７４が形成されている。カム板１３Ａは、ボールスプライン結合７５によって入力側軸５０の軸方向に変位可能、かつ入力側軸５０と一体に回転するようになっている。
【００５３】
入力側ディスク２および出力側ディスク４は、それぞれ入力側軸５０にラジアルニードル軸受７６，７７を介して回転自在に支持され、対向する内側面２ａ，４ａの間に一対のパワーローラ１１，１１を挟持している。出力側ディスク４の外側面４ｂには、外周側に、径方向に延びる爪（係合要素）７８が形成され、これは第２の支持壁５３に複式アンギュラ軸受５４によって支持された出力側歯車５５の内側面（出力側ディスク４に対向する面）５５ｂに形成された爪７９と係合して、これに出力側ディスク４の回転を伝達するようになっている。また、出力側ディスク４の外側面４ｂの内周側には、これと対向する鍔部７２の内側面７２ａとの間にスラスト玉軸受８０が構成されている。すなわち、これらの面４ｂ，７２ａには、それぞれ周方向に延びる断面円弧状の軌道が形成され、これらの軌道には、保持器８１によって保持された複数のボール８２が配置されている。
【００５４】
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は、先に説明したように、入力側軸５０は軸方向に移動自在であり、一方、パワーローラ１１は、トラニオン６が枢軸５ａ，５ｂの軸線回りに揺動しても、その周面１１ａの位置は変わらず、軸方向には変位しない。したがって、入力側軸５０の軸方向位置は、パワーローラ１１と入出力側ディスク２，４の接触によって決まる。すなわち、図１に示す状態で、入力側軸５０は、鍔部７２において玉軸受８０から、固定ナット７１において皿ばね７３から、それぞれ軸方向の力を受ける。これらの力の軸方向成分が釣り合っていれば、入力側軸５０はその位置に止まり、釣り合っていない場合には、それらが釣り合うまで移動する。これらに作用する力は、トラニオン６の枢軸５ａ，５ｂから、鍔部７２あるいは固定ナット７１に至る間に介在する部材の弾性変形応力のような静的な力と、パワーローラ１１と各ディスク２，４の内側面に作用するトラクション力のような動的な力とがある。
【００５５】
このトロイダル型無段変速機において、図示しない駆動軸の回転は、爪７４を介して押圧装置１２Ａのカム板１３Ａに、そして、ローラ１５とカム面１６，１７の接触により、入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転は、一対のパワーローラ１１，１１を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、爪７８，７９どうしの係合を介して出力側歯車５５に伝えられ、取り出される。
【００５６】
入力側軸５０と出力側歯車５５との間の回転速度比を変える場合には、図７の場合と同様に、一対の駆動ピストン３０，３０を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３０，３０の変位に伴って、一対のトラニオン６，６が互いに逆方向に変位する。
【００５７】
その結果、これら各パワーローラ１１の周面１１ａと入力側ディスク２および出力側ディスク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、各トラニオン６が、各ヨーク２３ａ，２３ｂに枢支された上部の枢軸５ａ，５ａおよび下部の枢軸５ｂ，５ｂを中心として、互いに逆方向に揺動する。その結果、前述の図４および図５に示したように、各パワーローラ１１の周面１１ａと各内側面２ａ，４ａとの当接位置が変化し、入力側軸５０と出力側歯車５５との間の回転速度比が変化する。
【００５８】
ここで、トラニオン６が枢軸５ａ，５ｂ回りに揺動しても、パワーローラ１１の周面１１ａの位置は変わらないが、パワーローラ１１の各ディスク２，４への接触位置が変わる結果として、トラクション力が変化し、鍔部７２および固定ナット７１へ掛かる軸方向力のバランスが崩れる場合がある。その場合には、入力側軸５０は迅速に移動してバランスを回復するので、力のアンバランスが継続することなく、したがって、トラクション力が一部に集中するような事態が回避される。
【００５９】
次に、駆動軸からの入力トルクが大きくなり、押圧装置１２Ａによる押付け力が大きくなって、ディスク２，４、トラニオン６、ヨーク２３ａ，２３ｂなどが変形した場合の動きについて説明する。この場合、説明を簡略化するために、ディスク２，４、トラニオン６のみが変形するものとし、かつ、枢軸５ａ，５ｂから入出力側ディスク２，４の各外側面までの部分が均等に変形すると仮定する。軸方向の弾性変形の総量は、カム面１６，１７どうしの離隔量、いわゆるカムリフト量で表され、これをｈとすると、枢軸５ａ，５ｂと鍔部７２の間隔の変化は弾性変形量−（ｈ／２）であり、枢軸５ａ，５ｂと固定ナット７１の間隔の変化は、弾性変形量とカムリフト量の和であるので、＋（ｈ／２）となる。つまり、入力側軸５０は、押圧装置１２Ａの側にカムリフト量の２分の１だけ変位する。
【００６０】
ちなみに、図６に示す従来の装置の場合には、同じ条件の基では、出力側ディスク４は複式スラストアンギュラ軸受によって動きを規制されているので変位せず、パワーローラ１１は変位軸９，９まわりの回動によって（ｈ／２）だけ、入力側ディスク２はカムリフト量ｈだけ、それぞれ出力側ディスク４側に変位する。この際、トラニオン６は変位しないから、トラニオン６と入力側ディスク２はｈだけ接近することになり、特に、パワーローラ１１が図４に示す減速側に傾動している場合には、干渉する虞がある。一方、本発明によれば、トラニオン６と入力側ディスク２の接近は（ｈ／２）であり、干渉の虞は小さい。
【００６１】
なお、本発明のトロイダル型無段変速機では、このように入力側軸５０が軸方向に変位するので、その最大変位量を見積もって、例えば、固定ナット７１と第１の支持壁５１の間の隙間や、鍔部７２と出力側歯車５５の間の隙間、あるいは出力側ディスク４と出力側歯車５５の間の爪の噛み合い量などを設定することが必要である。
【００６２】
図３は、この発明の第２実施の形態を示す断面図である。以下の説明において、第１実施の形態、あるいは図７の従来のトロイダル型無段変速機と同様の構成要素については、符号を同一とし、説明を簡略化あるいは省略する。
【００６３】
この実施の形態が図２の実施の形態と大きく異なる点は、支持軸５７Ａをトラニオン６Ａと一体に形成したこと、およびパワーローラ１１を支持するスラスト玉軸受２４Ａを、パワーローラ１１とトラニオン６Ａの内側面の間に直接形成したことである。もちろん、これらを個別に採用することも可能である。
【００６４】
この実施の形態においては、パワーローラ１１を支持する支持軸５７Ａはトラニオン６Ａに対して変位しないので、一体化することができる。これに伴い、これらを別部材として製作し、組み立てる手間が省けるとともに、支持軸５７Ａの位置決め精度も向上し、剛性も向上するので、パワーローラ１１の回転が安定し、変速機の動力伝達効率が向上する。また、パワーローラ１１を支持するスラスト玉軸受２４Ａ、パワーローラ１１と支持軸５７Ａの間のラジアルニードル軸受８３、およびパワーローラ１１の周面１１ａやディスク２，４の内側面２ａ，４ａに潤滑油を供給する油路８４ａ，８４ｂ，８４ｃは１つの部材に形成すれば良いので、作業が非常に容易になるとともに、油路８４ａ，８４ｂ，８４ｃも直線的に形成できるので、給油が安定して行われる。
【００６５】
また、この実施の形態においては、パワーローラ１１はトラニオン６Ａに対して支持軸５７Ａ回りに回転するだけであるので、トラニオン６Ａの支持板部７Ａの内側面に軌道を形成し、これに玉２６を収容して、保持器２７およびパワーローラ１１を取り付けることにより、パワーローラ１１のスラスト力をトラニオン６Ａに直接負荷させることができる。これにより、図６および図７の従来の場合に、外輪２８、および外輪２８と支持板部７Ａの内側面との間に配置していたスラストニードル軸受２５が不要になり、部品点数の削減や組立工数の減少を達成できるとともに、パワーローラ１１が安定に支持される結果、安定な回転による動力伝達効率の向上、寿命の延長等の効果が得られる。なお、トラニオンの表面に形成する軌道の表面は、ＨＲｃ５０以上の硬度を有することが、円滑な軸受作用を長期に維持するために好ましい。
【００６６】
なお、この発明の実施の形態は、上述のものに限定されるものではなく、種々の改変が可能である。例えば、トラニオンによるパワーローラの支持剛性を高めるために、折れ曲がり壁部８，８の先端を連結するようにしてもよい。また、上記実施の形態では、押圧装置１２として、ローディングカム式のものを採用したが、油圧ローディング式ものを採用してもよい。また、出力側ディスク４からの出力の取り出しは、爪どうしの係合によって行っているが、例えば、ボールスプラインによる係合により取り出すようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、パワーローラを中心軸線方向に移動させないので、パワーローラを支持するためのトラニオンの構造を簡素化することができ、動力伝達効率の向上、組立性の向上、変速機自体の小型化を図ることができる。また、パワーローラを支持するトラニオンに対して入力側ディスクおよび出力側ディスクが自由に変位するので、入力側ディスクまたは出力側ディスクの一方のみが偏って変位し、トラニオンと干渉したりする危険性が小さい。したがって、トラニオンの軸方向の厚さを充分確保することができ、これにより動力伝達効率の向上や変速機自体の小型化を一層図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係るトロイダル型無段変速機の要部の断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係るトロイダル型無段変速機の要部の断面図である。
【図４】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である。
【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増速時の状態で示す側面図である。
【図６】従来のトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。
【図７】図６のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
２  入力側ディスク
４  出力側ディスク
５ａ，５ｂ  枢軸
６  トラニオン
７，７Ａ  支持板部
１１  パワーローラ
１２  押圧装置
２４Ａ  スラスト玉軸受
２６  玉（転動体）
３２  駆動装置
５０  入力側軸（軸体）
５５  出力側歯車（出力導出部材）
５７  支持軸
７１  固定ナット
７２  鍔部
７８  爪（係合要素）
８０  スラスト玉軸受
Ｏ１  中心軸線
Ｏ２  軸線
Ｏ３  軸線
【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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