(57)【要約】【課題】  軸受損失を軽減することができ、また、入力軸等の軸体の小型化、ひいては装置全体の小型化を図ることができるシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機を提供する。【解決手段】  シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、ハウジング４４と、軸体２上に互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に設けられた一対の入力側ディスク４および出力側ディスク６と、これら両ディスク４，６間に挟持されるパワーローラ８と、入力側ディスク４および出力側ディスク６の少なくとも一方に、入力側ディスク４および出力側ディスク６が互いに接近するように押し付け力を与える油圧式ローディング装置４０とを備えている。油圧式ローディング装置４４はシリンダ４２とピストン４ｂを備え、シリンダ４２ハウジング４４に一体に取り付けられている。【選択図】      図１
2005155687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、軸体上に互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に設けられた一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスク間に挟持されるパワーローラと、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が互いに接近するように押し付け力を与える油圧式ローディング装置とを備えたシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機において、
前記油圧式ローディング装置はシリンダとピストンを備え、前記シリンダおよび前記ピストンのいずれか一方は、前記ハウジングに、または前記ハウジングに固定された部材に一体に取り付けられていることを特徴とするシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械などの変速機として使用されるシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の変速機等に使用されるトロイダル型無段変速機は、互いに対向する内側面がそれぞれ円弧形状の凹断面を有する入力側ディスク及び出力側ディスクと、これらのディスク間に挟持される回転自在なパワーローラとを組み合わせたトロイダル型変速機構を備えている。入力側ディスクの回転は、パワーローラを介して出力側ディスクに伝達され、出力側ディスクと一体的に回転する出力歯車から取り出される。この際、パワーローラの回転軸の傾斜角度を変化させることにより、パワーローラの周面と入力側ディスクおよび出力側ディスクの接触点を変化させて変速比を無段階に調節することができる。
【０００３】
効率のよい動力伝達を行うために、入力側ディスクとパワーローラの間及びパワーローラと出力側ディスクの間に適切な押圧力を与えて、これらの間のトラクション力を調節する必要が有る。そのため、入力軸の入力側ディスク側端部に固定されたローディングナットと入力側ディスクの間には、入力軸方向への押圧力を入力トルクに応じて増減可能なローディング機構が配置されている。ローディング機構は、例えば、特許文献１のような、カムを用いて入力トルクに応じた押圧力を機械的に発生させるローディングカム機構が主流であったが、さらなる高効率化を実現するために、例えば、特許文献２のようなローディング力を自由に制御できる油圧式ローディング機構も多数提案されている。いずれの場合も、ローディング力の反力を受けるローディングカムや油圧シリンダは入力軸の上に取り付けられている。
【０００４】
図２は、特許文献２に記載された油圧式ローディング機構を備えたシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機を示す断面図である。このシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、駆動源Ｅによって回転駆動される入力軸２と、入力軸２と一体に回転しかつ軸方向への移動が可能なように入力軸２に結合されている入力側ディスク４と、入力軸２に対して相対的に回転可能かつ入力側ディスク４から離れる方向への移動が制限されるように入力側ディスク４と対向して取り付けられている出力側ディスク６と、これら入力側ディスク４及び出力側ディスク６の互いに対向する円弧面状の内側面間に挟持される回転自在なパワーローラ８とを備えた一組のトロイダル変速機構１０を備えている。
【０００５】
入力軸２は、駆動源Ｅと反対側の入力側ディスク４側端部に位置する軸受１２と、出力側ディスク６側の端部近傍において鍔部３に当接する入力側アンギュラ軸受１４により、トロイダル無段変速機の図示しないハウジングに回転自在に支持されている。出力歯車１６は、出力側ディスク６の背面と出力側アンギュラ軸受１８との間に配置されて回転自在に支持されている。入力側アンギュラ軸受１４及び出力側アンギュラ軸受１８は、ハウジングから延びる壁部１９に、接触角が逆向きになるように配設されている。
【０００６】
入力軸２の入力側ディスク４側の端部に固定されたローディングナット２０と、入力側ディスク４との間には、油圧式ローディング機構２２が設けられている。この油圧式ローディング機構２２は、シリンダ部材２４と入力側ディスク４の背面４ａ側の部分によって構成されるピストン部４ｂとを備えている。シリンダ部材２４は、入力軸２の外周に同軸に配設した筒部２６と、筒部２６の外周に一体形成した円盤部２８と、円盤部２８の外周から入力軸２の軸線方向に延在する環状縁部３０とを備えた部材であり、筒部２６の内周側が入力軸２の外周に固定され、筒部２６の内周側が入力側ディスク４の内周にスプライン係合されている。これにより、入力軸２の回転がシリンダ部材２４を介して入力側ディスク４に伝達される。
【０００７】
シリンダ部材２４は、その環状縁部３０が入力側ディスク４の背面４ａ側から外周に嵌合しており、その背面４ａと、背面４ａに対向する円盤部２８の底面２８ａとで囲まれた空間がシリンダ室３２となっている。このシリンダ室３２はシール部材３４，３６により液密に保持されている。筒部２６、入力軸２には、シリンダ室３２に向かって複数の油路３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄが形成されており、作動油導入管３９を通って供給された作動油は、油路３８ａ，３８ｂを通り、さらに入力軸２に設けられた孔３８Ａを介して油路３８ｃ，３８ｄを通ってシリンダ室３２に供給される。作動油導入管３９は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１により駆動制御されるポンプＰに連通しており、ＥＣＵ１は、入力トルク、変速比、回転数、振動数、作動油の温度などから適切な作動油の圧力値を設定し、所定圧力値の作動油を吐出するようにポンプＰを駆動制御する。
【０００８】
上記構成によれば、ポンプＰで加圧された作動油が作動油導入管３９、油路３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄを介して油圧式ローディング機構２２のシリンダ室３２内に供給されると、この供給された作動油がシリンダ室３２を拡張し、入力側ディスク４を出力側ディスク６に向かって押圧する。これにより、入力側ディスク４および出力側ディスク６の内側面とパワーローラ８の外周面の間に押圧力が付与される。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１２７６９９号公報
【特許文献２】特開２００３−３５３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したようなトロイダル型変速機構１０を１つだけ備えるシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、これを２つ備えるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機とは異なり、入出力側ディスク４，６の軸方向の反力が相殺されない。したがって、入出力側ディスク４，６のそれぞれのスラスト荷重を受けるために、軸受１４，１８が必要となる。そして、このような反力は、例えば乗用車用では１０トンを超える大きな力となることがあるので、これらの軸受１４，１８のトルク損失が大きくなり、変速機全体の効率が低下してしまう。
【００１１】
また、上述したようにローディングカムやシリンダ部材２４は入力軸２に取り付けられているので、反力は最終的に入力軸２のローディングナット２０と鍔部３に負荷され、その結果、入力軸２には捻り応力の他に引張応力が作用し、その耐久性を低下させることになる。したがって、入力軸２の剛性を維持するために小型化ができず、それに付随する部材、すなわち、入力軸２が貫通する入力側および出力側ディスク４，６や出力歯車１６、軸受１４，１８等の小型化もできず、変速機の小型化の障害となっていた。
【００１２】
本発明は、事情に着目してなされたものであり、軸受損失を軽減することができ、また、入力軸等の軸体の小型化、ひいては装置全体の小型化を図ることができるシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、ハウジングと、軸体上に互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に設けられた一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスク間に挟持されるパワーローラと、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が互いに接近するように押し付け力を与える油圧式ローディング装置とを備えたシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機において、前記油圧式ローディング装置はシリンダとピストンを備え、前記シリンダおよび前記ピストンのいずれか一方は、前記ハウジングに、または前記ハウジングに固定された部材に一体に取り付けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項１に記載の発明においては、油圧式ローディング装置のシリンダおよびピストンのいずれか一方が、ハウジングに、またはハウジングに固定された部材に一体に固定されているので、入力側ディスクまたは出力側ディスクとパワーローラの間にトラクション力を付与するための押圧力が、油圧式ローディング装置から直接に入力側ディスクまたは出力側ディスクに負荷される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機によれば、油圧式ローディング装置に掛かる反力を受けるための構造を軸体に設ける必要がなく、軸体の構成が簡略化されるとともに、油圧式ローディング装置と軸体の間にスラスト軸受を設ける必要が無いので、軸受損失を減らして効率を向上させることができる。軸体で反力を受けるための引張力も軸体に作用しないので、軸体の剛性を下げることができ、軸体およびこれに付随する部材、ひいては装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態に係るシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機の要部を示す断面図であり、従来例として示した図２に対応する。以下の説明では、図２と同じ構成要素については、符号を同じくして説明を簡略化または省略する。なお、図１においては、パワーローラ８，８およびその支持構造は省略している。
【００１７】
このシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図２の場合と同様に、油圧式ローディング機構４０を有するが、そのシリンダ部材（シリンダ）４２はハウジング４４に直接取り付けられて支持されている。シリンダ部材４２の筒部４６の内周部には、ラジアルニードル軸受４８が設けられ、入力軸（軸体）２の入力側ディスク４側の端部を支持している。また、ハウジング４４から延びる壁部５０の内周部には、入力軸２の出力側ディスク６側の端部を支持するラジアルニードル軸受５２が設けられている。入力軸２をスラスト方向に支持する軸受は設けられていない。
【００１８】
入力側ディスク４はボールスプライン５４を介して入力軸２に対してスプライン結合しており、入力軸２に対して軸方向に移動可能かつ一体に回転するようになっている。出力側ディスク６は、ラジアルニードル軸受７を介して入力軸２周りに回転自在に支持され、キー部材１５を介して出力歯車１６と一体に回転するようになっている。出力側ディスク６に負荷されるスラスト方向の力は、出力歯車１６を介して、ハウジング４４から延びる壁部１９に設けたアンギュラ軸受１８に支持されている。
【００１９】
油圧式ローディング機構４０のシリンダ部材４２は、内周側の筒部４６と、筒部２６の外周側に一体に形成した円盤部５６と、円盤部５６の外周から入力軸２の軸線方向に延びる環状縁部５８とを備えている。シリンダ部材４２は、環状縁部５８の周面を介してハウジング４４に固定されている。
【００２０】
円盤部２８の入力側ディスク４に向かう側には、筒部４６および環状縁部５８の間に環状の凹所６０が形成され、これには、入力側ディスク４の背面４ａに形成されたピストン部（ピストン）４ｂが嵌合して挿入されている。凹所６０に面する筒部４６の外周面および環状縁部５８の内周面には、それぞれＯリング等のシール部材６２，６４が取り付けられている。円盤部２８、筒部４６、環状縁部５８およびピストン部４ｂによって、シリンダ室６６が形成され、これは、ハウジング４４および円盤部５６に形成された油路６８ａ，６８ｂを介して、図示しない油圧ポンプに連通している。環状縁部５８の外周面には、油路６８ａ，６８ｂの開口部を囲むようにシール部材７０が取り付けられている。油圧ポンプは、図示しない制御装置により、入力トルク、変速比、回転数、振動数、作動油の温度などから適切な作動油の圧力値を設定し、所定圧力値の作動油を吐出するように制御される。
【００２１】
上記構成のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては、エンジン等の駆動源から伝達された回転駆動力は、入力軸２からボールスプライン５４を介して入力側ディスク４に伝達されてこれを回転させる。入力側ディスク４の回転はパワーローラ８を介してパワーローラの傾動角度に応じた変速比で出力側ディスク６に伝達され、キー部材１５および出力歯車１６を介して出力側へ伝達される。
【００２２】
ここにおいて、ポンプは、図示しない制御装置により入力トルク等の運転条件に応じた適切な圧力の作動油を吐出し、この作動油は油路６８ａ，６８ｂを介して油圧式ローディング機構４０のシリンダ室６６内に供給される。供給された作動油はシリンダ室６６を拡張し、入力側ディスク４を出力側ディスク６に向かって押圧し、入力側ディスク４および出力側ディスク６の内側面とパワーローラ８の外周面の間の接触部に、適切なトラクション力を発生させる。これにより、変速機の安定で効率のよい運転が確保される。
【００２３】
このシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては、パワーローラ８の外周面から入力側ディスク４が受ける反力は、シリンダ室６６内の作動油およびシリンダ部材４２を介してハウジング４４によって支持される。つまり、油圧式ローディング機構４０自体が入力側ディスク４を支持するスラスト軸受の役割を果たすので、図２のアンギュラ軸受１４のようなスラスト力を受ける軸受が不要になり、変速機自体の小型化に寄与するとともに、軸受損失も低下するので伝達効率が向上する。
【００２４】
また、油圧式ローディング機構４０のシリンダ部材４２が入力軸２によって支持されていないので、入力軸２に図２に示すようなローディングナット２０を取り付ける必要がなく、また鍔部３を設ける必要もない。したがって、入力軸２の構成も簡単で、複雑な加工の必要も無い。さらに、入力側ディスク４が受ける反力が、従来のように入力軸２を介さずにハウジング４４に負荷されるので、入力軸２は引張力が負荷されず、これに負荷されるのは回転を伝えるための捻り応力のみとなる。したがって、図２の従来の場合に比べて入力軸２の剛性を低下させることができ、つまり、入力軸２を小径化、軽量化することができる。したがって、入力軸２が挿通する部材である、入力側ディスク４、出力側ディスク６、出力歯車１６、およびアンギュラ軸受１８等も小型化することができ、ひいては、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機の全体を小型化、軽量化することができる。
【００２５】
以上、この発明を実施の形態に即して説明したが、この発明は実施の形態の限定されるものではなく、発明の趣旨に沿って種々の改変が可能であることは言うまでもない。例えば、上記の実施の形態では、油圧式ローディング機構４０のピストン部４ｂは、入力側ディスク４の外径と同じ大きさに設定しているが、入力側ディスク４の外径よりも小さい、入力側ディスク４の背面４ａの中央部に突出する部分として構成してもよい。その場合、環状縁部５８の内径もこれに合わせて小径となるが、さらにシリンダ部材４２の全体の外径も小さくすることができる。これにより、ピストン部４ｂの外周面と環状縁部５８の内周面の相対摺動速度を低下させて、シール部材６４の耐用性を向上させることができる。
【００２６】
また、上記実施の形態ではシリンダ部材４２をハウジング４４の壁面に固定しているが、ハウジングから延びて設けられた壁部等に固定するようにしてもよく、さらにはハウジング４４に固定された部材に固定するようにしてもよい。また、上記実施の形態では、入力側ディスク４の背面４ａ側をピストン部４ｂとしたが、こちら側にシリンダ部材を構成し、ピストン部側をハウジング４４に固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態に係るシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機を示す断面図である。
【図２】従来のシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
２    入力軸（軸体）
４    入力側ディスク
４ｂ  ピストン部（ピストン）
６    出力側ディスク
８    パワーローラ
４０  油圧式ローディング機構
４２  シリンダ部材（シリンダ）
４４  ハウジング
【図１】
2005155687.tif 000003
【図２】
2005155687.tif 000004