(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に配置されてこの入力軸とは独立した回転を自在とされた出力側ディスクと、これら入力側ディスクと出力側ディスクとの間に設けられ、これら各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して揺動する複数個のトラニオンと、これら各トラニオンの内側面から突出した、これら各トラニオン毎に１本ずつの変位軸と、これら各変位軸に回転自在に支持された状態で、上記入力側ディスクと出力側ディスクとの内側面同士の間に挟持された、上記各トラニオン毎に１個ずつのパワーローラとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、上記入力側ディスクと出力側ディスクとのうちの少なくとも一方のディスクの外側面の一部で、この外側面の内周縁から、この外側面の径方向に関する幅寸法の丁度１／２だけ外径寄り位置として規定されるこの外側面の中央部よりも当該ディスクの外周縁寄り部分である、この外側面の外径寄り半部に突設した複数の凸部と、当該ディスクとの間でトルクの伝達を行なわせる伝達部材に設けた伝達用突片の先端部とを係合させる事で、当該ディスクと伝達部材との間でのトルク伝達を可能としており、上記各凸部の外周面よりも径方向に関して外側に位置する、上記外側面の外径寄り部分に平坦部を形成している事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
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、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この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する事なく伝達する第二の動力伝達機構とを備え、上記トロイダル型無段変速機は、上記入力軸の両端部に支持されてこの入力軸の回転に伴って回転する１対の入力側ディスクと、それぞれの内側面をこれら各入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記入力軸の中間部周囲にこれら各入力側ディスクと同心に配置され、これら各入力側ディスクとは独立した、且つ互いに同期した回転を自在とされた１対の出力側ディスクと、これら各入力側ディスクと各出力側ディスクとの間に設けられ、これら各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して揺動する、１対の入力側ディスク及び出力側ディスク毎に複数個ずつのトラニオンと、これら各トラニオンの内側面から突出した、これら各トラニオン毎に１本ずつの変位軸と、これら各変位軸に回転自在に支持された状態で、上記各入力側ディスクと各出力側ディスクとの内側面同士の間に挟持された、上記各トラニオン毎に１個ずつのパワーローラと、油圧に基づいて上記各入力側ディスクと上記各出力側ディスクとがこれら各パワーローラを挟持する力を、これら各入力側ディスクと各出力側ディスク同士の間で伝達する力の大きさに対応して付与する、動力の伝達方向に関して上記入力軸に対し並列に、且つこの入力軸の周囲に設けられた押圧装置とを備えたものであり、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てこの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機構を通じて送られる動力と上記第二の動力伝達機構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、上記第二の動力伝達機構は、伝達軸を有し、上記入力軸の一端部に支持された一方の入力側ディスクの外側面の一部で、この外側面の内周縁から、この外側面の径方向に関する幅寸法の丁度１／２だけ外径寄り位置として規定されるこの外側面の中央部よりも当該ディスクの外周縁寄り部分である、この外側面の外径寄り半部に突設した複数の凸部と上記伝達軸の端部から径方向外方に伸びた伝達用突片の先端部とを係合させる事で、上記一方の入力側ディスクから上記伝達軸への回転力の伝達を自在としており、上記各凸部の外周面よりも径方向に関して外側に位置する、上記外側面の外径寄り部分に平坦部を形成している無段変速装置。
【請求項３】
入力軸の他端部外周面に外向フランジ状の鍔部を備え、この鍔部の外周縁部に形成した複数の切り欠きと駆動軸の先端部に形成した駆動用凸部とを係合させる事により、この駆動軸により上記入力軸を回転駆動自在としている、請求項２に記載した無段変速装置。
【請求項４】
入力軸に入力された動力が第一の動力伝達機構と第二の動力伝達機構とを通じて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、上記第一の動力伝達機構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機構と上記第二の動力伝達機構との双方で動力の伝達を行なう第二のモードと、この第一の動力伝達機構のみで動力の伝達を行なうと共に出力軸の回転方向を上記第一、第二のモードの場合とは逆にする第三のモードとの切換を行なうものである、請求項２〜３の何れかに記載した無段変速装置。
【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及び無段変速装置は、自動車用自動変速装置を構成する変速ユニットとして、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機として利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図８〜９に略示する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、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸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５（後述する図１１参照）の内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捩れの位置にある枢軸６、６を中心として揺動するトラニオン７、７を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン７、７は、両端部外側面に上記枢軸６、６を、各トラニオン７、７毎に互いに同心に、各トラニオン７、７毎に１対ずつ設けている。これら各枢軸６、６の中心軸は、上記各ディスク２、４の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、４の中心軸の方向に対しほぼ直角方向である、捩れの位置に存在する。又、上記各トラニオン７、７の中心部には変位軸８、８の基半部を支持し、上記枢軸６、６を中心として各トラニオン７、７を揺動させる事により、上記変位軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。上記各トラニオン７、７に支持された変位軸８、８の先半部周囲には、それぞれパワーローラ９、９を回転自在に支持している。そして、各パワーローラ９、９を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。
【０００４】
上記入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸６を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。又、上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム装置１０を設け、このローディングカム装置１０によって上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、回転駆動自在としている。
【０００５】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記ローディングカム装置１０が上記入力側ディスク２を、上記複数のパワーローラ９、９に押圧しつつ回転させる。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ９、９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に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸６、６を中心として前記各トラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図８に示す様に、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様に、上記各変位軸８、８を傾斜させる。
【０００７】
反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図９に示す様に、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、それぞれ当接する様に、上記各変位軸８、８を傾斜させる。これら各変位軸８、８の傾斜角度を図８と図９との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００８】
更に、図１０〜１１は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは円管状の入力軸１１の周囲に、それぞれ回転自在に支持している。又、この入力軸１１の端部と上記入力側ディスク２との間に、ローディングカム装置１０を設けている。一方、上記出力側ディスク４には、出力歯車１２を結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１２とが同期して回転する様にしている。
【０００９】
１対のトラニオン７、７の両端部に互いに同心に設けた枢軸６、６は１対の支持板１３、１３に、揺動並びに軸方向（図１０の表裏方向、図１１の左右方向）の変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン７、７の中間部に、変位軸８、８の基半部を支持している。これら各変位軸８、８は、基半部と先半部とを互いに偏心させている。そして、このうちの基半部を上記各トラニオン７、７の中間部に回転自在に支持し、それぞれの先半部にパワーローラ９、９を回転自在に支持している。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸８、８は、上記入力軸１１に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸８、８の基半部と先半部とが偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関して同方向（図１１で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１１の配設方向に対してほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ９、９は、上記入力軸１１の配設方向に関する若干の変位自在に支持される。
【００１１】
又、上記各パワーローラ９、９の外側面と上記各トラニオン７、７の中間部内側面との間には、これら各パワーローラ９、９の外側面の側から順に、スラスト玉軸受１４、１４とスラストニードル軸受１５、１５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１４は、上記各パワーローラ９、９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９、９の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受１５、１５は、上記各パワーローラ９、９から上記各スラスト玉軸受１４、１４を構成する外輪１６、１６に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記各変位軸８、８の先半部及び上記外輪１６、１６が、これら各変位軸８、８の基半部を中心として揺動する事を許容する。更に、上記各トラニオン７、７は、油圧式のアクチュエータ１７、１７により、前記各枢軸６、６の軸方向の変位を自在としている。
【００１２】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１１の回転はローディングカム装置１０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、１対のパワーローラ９、９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、出力歯車１２より取り出される。
【００１３】
入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比を変える場合には、上記各アクチュエータ１７、１７により上記１対のトラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図１１の下側のパワーローラ９を同図の右側に、同図の上側のパワーローラ９を同図の左側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク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上記各トラニオン７、７が、支持板１３、１３に枢支された枢軸６、６を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図８〜９に示した様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
トロイダル型無段変速機による動力伝達時には、構成各部の弾性変形に基づいて、上記各パワーローラ９、９が上記入力軸１１の軸方向に変位する。そして、これら各パワーローラ９、９を支持した前記各変位軸８、８が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受１４、１４の外輪１６、１６の外側面と上記各トラニオン７、７の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受１５、１５が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。
【００１５】
上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機の場合には、上記入力軸１１と出力歯車１２との間での動力伝達を２個のパワーローラ９、９により行なっている。従って、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａとの間で伝達される単位面積当たりの力が大きくなり、伝達可能な動力に限界を生じる。この様な事情に鑑みて、トロイダル型無段変速機により伝達可能な動力を大きくすべく、パワーローラ９、９の数を増やす事も、従来から考えられている。
【００１６】
この様な目的でパワーローラ９、９の数を増やす為の構造の第１例として、１組の入力側ディスク２と出力側ディスク４との間に３個のパワーローラ９、９を配置し、この３個のパワーローラ９、９によって動力の伝達を行なう事が、例えば特開平３−７４６６７号公報に記載されている様に、従来から知られている。この公報に記載された構造の場合には、図１２に示す様に、固定のフレーム１８の円周方向等間隔の３個所位置に、それぞれが１２０度に折れ曲がった支持片１９、１９の中間部を枢支している。そして、隣り合う支持片１９、１９同士の間にそれぞれトラニオン７、７を、揺動並びに軸方向の変位を自在に支持している。
【００１７】
上記各トラニオン７、７は、それぞれ油圧式のアクチュエータ１７、１７により、それぞれの両端部に互いに同心に設けた枢軸６の軸方向の変位を自在としている。上記各アクチュエータ１７、１７を構成する各油圧シリンダ２０、２０は、制御弁２１を介して、油圧源であるポンプ２２の吐出口に通じている。この制御弁２１は、それぞれが軸方向（図１２の左右方向）に変位自在なスリーブ２３とスプール２４とを備える。
【００１８】
それぞれが上記各トラニオン７、７に、変位軸８、８により枢支されたパワーローラ９、９の傾斜角度を変える場合には、制御モータ２５により上記スリーブ２３を軸方向（図１２の左右方向）に変位させる。この結果、上記ポンプ２２から吐出された圧油が、油圧配管を通じて上記各油圧シリンダ２０、２０に送り込まれる。そして、これら各油圧シリンダ２０、２０に嵌装された、上記各トラニオン７、７を枢軸の軸方向に変位させる為の駆動ピストン２６、２６が、入力側ディスク２及び出力側ディスク４（図８〜９参照）の回転方向に関して同方向に変位する。又、上記各駆動ピストン２６、２６の変位に伴って上記各油圧シリンダ２０、２０から押し出された作動油は、やはり上記制御弁２１を含む油圧配管（一部図示せず）を通じて、油溜２７に戻される。
【００１９】
一方、上記圧油の送り込みに伴う駆動ピストン２６の変位は、プリセスカム２８、リンク２９を介して上記スプール２４に伝達され、このスプール２４を軸方向に変位させる。この結果、上記駆動ピストン２６が所定量変位した状態で、上記制御弁２１の流路が閉じられ、上記各油圧シリンダ２０、２０への圧油の給排が停止される。従って、上記各トラニオン７、７の軸方向に関する変位量は、上記制御モータ２５によるスリーブ２３の変位量に応じただけのものとなる。
【００２０】
更に、トロイダル型無段変速機により伝達可能な動力を大きくすべく、パワーローラ９、９の数を増やす為の構造の第２例として、図１３に示す様に、入力軸１１ａの周囲に入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを２個ずつ設け、これら２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型の構造も、従来から知られている。この図１３に示した構造は、上記入力軸１１ａの中間部周囲に出力歯車１２ａを、この入力軸１１ａに対する回転を自在として支持し、この出力歯車１２ａの中心部に設けた円筒部の両端部に上記各出力側ディスク４、４を、スプライン係合させている。又、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、上記入力軸１１ａの両端部に、この入力軸１１ａと共に回転自在に支持している。この入力軸１１ａは、駆動軸１００により、ローディングカム装置１０を介して回転駆動する。この様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１１ａから出力歯車１２ａへの動力の伝達を、一方の入力側ディスク２Ａと出力側ディスク４との間と、他方の入力側ディスク２Ｂと出力側ディスク４との間との、２系統に分けて行なうので、大きな動力の伝達を行なえる。
【００２１】
上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場合、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、特開平１−１６９１６９号公報、同１−３１２２６６号公報、同１０−１９６７５９号公報、同１１−６３１４６号公報等に記載されている様に、従来から提案されている。即ち、低速走行時にはエンジンの駆動力をトロイダル型無段変速機のみで伝達し、高速走行時には上記駆動力を遊星歯車機構で伝達する事により、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機に加わるトルクの低減を図る様にしている。この様に構成する事により、上記トロイダル型無段変速機の構成各部材の耐久性を向上させる事ができる。
【００２２】
図１４は、上記各公報のうちの特開平１１−６３１４６号公報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、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機３０と遊星歯車機構３１とを組み合わせて成る。そして、低速走行時には動力をこのトロイダル型無段変速機３０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機構３１により伝達すると共に、この遊星歯車機構３１による変速比を、上記トロイダル型無段変速機３０の変速比を変える事により調節自在としている。
【００２３】
この為に、上記トロイダル型無段変速機３０の中心部を貫通し、両端部に１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂを支持した入力軸１１ａの先端部（図１４の右端部）と上記遊星歯車機構３１を構成するリング歯車３２を支持した支持板３３の中心部に固定した伝達軸３４とを、高速用クラッチ３５を介して結合している。尚、上記１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂのうち、先端側（図１４の右側）の入力側ディスク２Ｂは上記入力軸１１ａに対し、例えば前述の図１３に示した従来構造の場合と同様にして、この入力軸１１ａと同期した回転並びにこの入力軸１１ａの軸方向に関する実質的な移動を阻止した状態で支持している。これに対して基端側（図１４の左側）の入力側ディスク２Ａは上記入力軸１１ａに対し、例えばやはり図１３に示した従来構造の場合と同様にして、この入力軸１１ａと同期した回転並びにこの入力軸１１ａの軸方向に関する移動自在に支持している。何れにしても、上記トロイダル型無段変速機３０の構成は、次述する押圧装置３６の点を除き、前述の図１３に示した従来構造の場合と、実質的に同様である。
【００２４】
又、駆動源であるエンジン３７のクランクシャフト３８の出力側端部（図１４の右端部）と上記入力軸１１ａの入力側端部（＝基端部＝図１４の左端部）との間に、発進クラッチ３９と油圧式の押圧装置３６とを、動力の伝達方向に関して互いに直列に設けている。この押圧装置３６には、図示しない制御器の信号に基づき、上記クランクシャフト３８から前記トロイダル型無段変速機３０に伝えられる動力の大きさ（トルク）に応じた押圧力を発生できるだけの、所望の油圧を導入自在としている。
【００２５】
又、上記入力軸１１ａの回転に基づく動力を取り出す為の出力軸４０を、この入力軸１１ａと同心に配置している。そして、この出力軸４０の周囲に前記遊星歯車機構３１を設けている。この遊星歯車機構３１を構成する太陽歯車４１は、上記出力軸４０の入力側端部（図１４の左端部）に固定している。従ってこの出力軸４０は、上記太陽歯車４１の回転に伴って回転する。この太陽歯車４１の周囲には前記リング歯車３２を、上記太陽歯車４１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３２の内周面と上記太陽歯車４１の外周面との間に、それぞれが１対ずつの遊星歯車４２ａ、４２ｂを組み合わせて成る、複数の遊星歯車組４３、４３を設けている。これら１対ずつの遊星歯車４２ａ、４２ｂは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車４２ａが上記リング歯車３２に噛合し、内径側に配置した遊星歯車４２ｂが上記太陽歯車４１に噛合している。この様な遊星歯車組４３、４３は、キャリア４４の片側面（図１４の左側面）に回転自在に支持している。又、このキャリア４４は、上記出力軸４０の中間部に、回転自在に支持している。
【００２６】
又、上記キャリア４４と、前記トロイダル型無段変速機３０を構成する１対の出力側ディスク４、４とを、第一の動力伝達機構４５により、回転力の伝達を可能な状態に接続している。この第一の動力伝達機構４５は、上記入力軸１１ａ及び上記出力軸４０と平行な伝達軸４６と、この伝達軸４６の一端部（図１４の左端部）に固定したスプロケット４７ａと、上記各出力側ディスク４、４に固定したスプロケット４７ｂと、これら両スプロケット４７ａ、４７ｂ同士の間に掛け渡したチェン４８と、上記伝達軸４６の他端（図１４の右端）と上記キャリア４４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４９、５０とにより構成している。従って上記キャリア４４は、上記各出力側ディスク４、４の回転に伴って、これら出力側ディスク４、４と反対方向に、上記第一、第二の歯車４９、５０の歯数に応じた速度で回転する。尚、これは、上記１対のスプロケット４７ａ、４７ｂの歯数が互いに同じ場合である。
【００２７】
一方、上記入力軸１１ａと上記リング歯車３２とは、この入力軸１１ａと同心に配置された前記伝達軸３４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３４と上記入力軸１１ａとの間には、前記高速用クラッチ３５を、これら両軸３４、１１ａに対し直列に設けている。従って本例の場合には、請求項２に記載した第二の動力伝達機構５３は、上記伝達軸３４が構成する。そして、上記高速用クラッチ３５の接続時にこの伝達軸３４は、上記入力軸１１ａの回転に伴って、この入力軸１１ａと同方向に同速で回転する。
【００２８】
又、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３５と、上記キャリア４４の外周縁部と上記リング歯車３２の軸方向一端部（図１４の右端部）との間に設けた低速用クラッチ５１と、このリング歯車３２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５２とから成る。各クラッチ３５、５１、５２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。
【００２９】
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５１を接続すると共に、上記高速用クラッチ３５及び後退用クラッチ５２の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ３９を接続し、前記入力軸１１ａを回転させると、トロイダル型無段変速機３０のみが、この入力軸１１ａから上記出力軸４０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２Ａ、２Ｂと、出力側ディスク４、４との間の変速比を、前述の図１３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。
【００３０】
これに対して、高速走行時には、上記高速用クラッチ３５を接続すると共に、上記低速用クラッチ５１及び後退用クラッチ５２の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ３９を接続し、上記入力軸１１ａを回転させると、この入力軸１１ａから上記出力軸４０には、前記伝達軸３４と前記遊星歯車機構３１とが、動力を伝達する。即ち、上記高速走行時に上記入力軸１１ａが回転すると、この回転は上記高速用クラッチ３５及び伝達軸３４を介してリング歯車３２に伝わる。そして、このリング歯車３２の回転が複数の遊星歯車組４３、４３を介して太陽歯車４１に伝わり、この太陽歯車４１を固定した上記出力軸４０を回転させる。この状態で、上記トロイダル型無段変速機３０の変速比を変える事により上記各遊星歯車組４３、４３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変速比を調節できる。
【００３１】
即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組４３、４３が、上記リング歯車３２と同方向に公転する。そして、これら各遊星歯車組４３、４３の公転速度が遅い程、上記太陽歯車４１を固定した出力軸４０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３２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３２と出力軸４０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３２の回転速度よりも遅ければ、上記リング歯車３２の回転速度よりも出力軸４０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３２の回転速度よりも速ければ、上記リング歯車３２の回転速度よりも出力軸４０の回転速度が遅くなる。
【００３２】
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３０の変速比を減速側に変化させる程、無段変速装置全体の変速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３０に、入力側ディスク２Ａ、２Ｂからではなく、出力側ディスク４からトルクが加わる（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３５を接続した状態では、前記エンジン３７から入力軸１１ａに伝達されたトルクは、前記伝達軸３４を介して前記遊星歯車機構３１のリング歯車３２に伝達される。従って、入力軸１１ａの側から各入力側ディスク２Ａ、２Ｂに伝達されるトルクは殆どなくなる。
【００３３】
一方、前記第二の動力伝達装置５３を介して前記遊星歯車機構３１のリング歯車３２に伝達されたトルクの一部は、前記各遊星歯車組４３、４３から、キャリア４４及び第一の動力伝達機構４５を介して各出力側ディスク４、４に伝わる。この様に各出力側ディスク４、４からトロイダル型無段変速機３０に加わるトルクは、無段変速装置全体の変速比を増速側に変化させるべく、トロイダル型無段変速機３０の変速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３０に入力されるトルクを小さくして、このトロイダル型無段変速機３０の構成部品の耐久性向上を図れる。
【００３４】
更に、自動車を後退させるべく、前記出力軸４０を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両クラッチ５１、３５の接続を断つと共に、前記後退用クラッチ５２を接続する。この結果、上記リング歯車３２が固定され、上記各遊星歯車組４３、４３が、このリング歯車３２並びに前記太陽歯車４１と噛合しつつ、この太陽歯車４１の周囲を公転する。そして、この太陽歯車４１並びにこの太陽歯車４１を固定した出力軸４０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。
【００３５】
尚、上述した無段変速装置は、高速走行時にトロイダル型無段変速機３０を通過するトルクを低減する事を目的とした、所謂パワー・スプリット式と呼ばれるものである。この方式の無段変速装置の場合には、入力軸１１ａを回転させたまま出力軸４０を停止させる事はできない為、発進クラッチ３９が必要になる。これに対して、遊星歯車機構の仕様並びにこの遊星歯車機構とトロイダル型無段変速機との組み合わせを工夫する事により、入力軸を回転させたまま出力軸を停止させられる、所謂ギヤード・ニュートラル式と呼ばれる無段変速装置も、例えば特開平１１−６３１４８号公報、英国特許公報ＧＢ２  ２５６  ０１５  Ａ等に記載されている。このギヤード・ニュートラル式の無段変速装置の場合、出力軸の停止若しくは低速回転時にトロイダル型無段変速機を通過するトルクが大きくなる代わりに発進クラッチを省略できる。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した各従来技術のうち、図１４に示した無段変速装置が、耐久性を確保しつつ大きなトルクの伝達を可能にする点からは優れているが、十分な耐久性を確保しつつより大きなトルクを伝達可能にする事を考慮した場合、単に従来技術を組み合わせただけでは、十分に対応できない可能性がある。即ち、図１４に示した構造で大きなトルク伝達を行なう構造を実現する事を考慮した場合、発進クラッチ３９の出力部と入力軸１１ａとの間、この入力軸１１ａと高速用クラッチ３５との間で、それぞれ大きな動力を伝達する必要が生じる。これに対して従来は、これら各部で大きなトルクを伝達可能な、実用的な構造が知られていなかった。例えば、特開平１１−３０３９６１号公報には、出力側ディスクの外側面内径寄り部分とスリーブの端部とを凹凸係合させた構造が記載されているが、トルク伝達部の直径が小さい為、必ずしも大きなトルクの伝達を行なえない。
本発明の無段変速装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００３７】
【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及び無段変速装置のうち、請求項１に記載した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、入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に配置されてこの入力軸とは独立した回転を自在とされた出力側ディスクと、これら入力側ディスクと出力側ディスクとの間に設けられ、これら各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して揺動する複数個のトラニオンと、これら各トラニオンの内側面から突出した、これら各トラニオン毎に１本ずつの変位軸と、これら各変位軸に回転自在に支持された状態で、上記入力側ディスクと出力側ディスクとの内側面同士の間に挟持された、上記各トラニオン毎に１個ずつのパワーローラとを備える。
【００３８】
特に、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機に於いては、上記入力側ディスクと出力側ディスクとのうちの少なくとも一方のディスクの外側面の一部で、この外側面の内周縁から、この外側面の径方向に関する幅寸法の丁度１／２だけ外径寄り位置として規定されるこの外側面の中央部よりも当該ディスクの外周縁寄り部分である、この外側面の外径寄り半部に突設した複数の凸部と、当該ディスクとの間でトルクの伝達を行なわせる伝達部材に設けた伝達用突片の先端部とを係合させる事で、当該ディスクと伝達部材との間でのトルク伝達を可能としている。更に、上記各凸部の外周面よりも径方向に関して外側に位置する、上記外側面の外径寄り部分に平坦部を形成している。
【００４０】
又、請求項２に記載した無段変速装置は、入力軸と、出力軸と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車機構と、第一の動力伝達機構と、第二の動力伝達機構とを備える。
このうちの入力軸は、駆動源につながってこの駆動源により回転駆動されるものである。
又、上記出力軸は、上記入力軸の回転に基づく動力を取り出す為のものである。
又、上記トロイダル型無段変速機は、上記入力軸の両端部に支持されてこの入力軸の回転に伴って回転する１対の入力側ディスクと、それぞれの内側面をこれら各入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記入力軸の中間部周囲にこれら各入力側ディスクと同心に配置され、これら各入力側ディスクとは独立した、且つ互いに同期した回転を自在とされた１対の出力側ディスクと、これら各入力側ディスクと各出力側ディスクとの間に設けられ、これら各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して揺動する、１対の入力側ディスク及び出力側ディスク毎に複数個ずつのトラニオンと、これら各トラニオンの内側面から突出した、これら各トラニオン毎に１本ずつの変位軸と、これら各変位軸に回転自在に支持された状態で、上記各入力側ディスクと各出力側ディスクとの内側面同士の間に挟持された、上記各トラニオン毎に１個ずつのパワーローラと、油圧に基づいて上記各入力側ディスクと上記各出力側ディスクとがこれら各パワーローラを挟持する力を、これら各入力側ディスクと各出力側ディスク同士の間で伝達する力の大きさに対応して付与する、動力の伝達方向に関して上記入力軸に対し並列に、且つこの入力軸の周囲に設けられた押圧装置とを備える。
又、前記遊星歯車機構は、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てこの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、前記第一の動力伝達機構を通じて送られる動力と前記第二の動力伝達機構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いる。
又、上記第一の動力伝達機構は、前記入力軸に入力された動力を前記トロイダル型無段変速機を介して伝達するものである。
又、上記第二の動力伝達機構は、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もので、伝達軸を有し、上記入力軸の一端部に支持された一方の入力側ディスクの外側面の一部で、この外側面の内周縁から、この外側面の径方向に関する幅寸法の丁度１／２だけ外径寄り位置として規定されるこの外側面の中央部よりも当該ディスクの外周縁寄り部分である、この外側面の外径寄り半部に突設した複数の凸部と上記伝達軸の端部から径方向外方に伸びた伝達用突片の先端部とを係合させる事で、上記一方の入力側ディスクから上記伝達軸への回転力の伝達を自在としている。
更に、上記各凸部の外周面よりも径方向に関して外側に位置する、上記外側面の外径寄り部分に平坦部を形成している。
【００４１】
又、好ましくは、請求項３に記載した様に、上記入力軸の他端部外周面に外向フランジ状の鍔部を備え、この鍔部の外周縁部に形成した複数の切り欠きと駆動軸の先端部に形成した駆動用凸部とを係合させる事により、この駆動軸により上記入力軸を回転駆動自在とする。
更に、自動車用自動変速装置を構成する変速ユニットとして利用する場合等、低速時に大きなトルクを必要としたり、回転方向を逆転する必要がある場合には、請求項４に記載した様に、上記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達機構と上記第二の動力伝達機構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る。
そして、このモード切換手段は、上記第一の動力伝達機構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機構と上記第二の動力伝達機構との双方で動力の伝達を行なう第二のモードと、この第一の動力伝達機構のみで動力の伝達を行なうと共に上記出力軸の回転方向を上記第一、第二のモードの場合とは逆にする第三のモードとの切換を行なう。
【００４２】
【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及び無段変速装置が、入力側ディスクと出力側ディスクとの間、或は入力軸と出力軸との間で動力を伝達すると共に、これら両ディスク同士或は両軸同士の間の変速比を変化させる場合に於ける基本的な作用は、前述の図８〜１４に示した、従来から知られているトロイダル型無段変速機或は無段変速装置の場合と同様である。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機或は無段変速装置の場合には、ディスクの外側面の外径寄り半部に形成した複数の凸部とトルクの伝達を行なわせる伝達部材に設けた伝達用突片の先端部との係合により、動力伝達部で大きなトルク伝達を無理なく行なえる。
更に、当該ディスクの内側面の仕上加工時に、上記各凸部を形成したディスクの外側面の外径寄り部分に形成した平坦部を利用して、当該ディスクの外側面外径寄り部分を支えられる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
図１〜７は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、図示の例は、トロイダル型無段変速機３０ａと遊星歯車機構３１ａとを組み合わせて無段変速装置を構成した場合に就いて示している。この無段変速装置は、入力軸１１ｂと、出力軸４０ａと、上記トロイダル型無段変速機３０ａと、上記遊星歯車機構３１ａと、第一の動力伝達機構４５ａと、第二の動力伝達機構５３とを備える。このうちの入力軸１１ｂは、エンジン３７（図１４参照）等の駆動源につながって、この駆動源により回転駆動される。又、上記出力軸４０ａは、上記入力軸１１ｂの回転に基づく動力を取り出す為のもので、図示しないデファレンシャルギヤ等を介して、やはり図示しない車輪駆動軸に接続される。
【００４４】
又、上記トロイダル型無段変速機３０ａは、前述の図１３〜１４に示した様なダブルキャビティ型で、且つ、各キャビティ内にトラニオン７、７及びパワーローラ９、９を３個ずつ、合計６個設けたものである。この様なトロイダル型無段変速機３０ａを構成する為に、上記入力軸１１ｂの両端部に１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂを、互いの内側面２ａ、２ａ同士を対向させた状態で、上記入力軸１１ｂと同期した回転自在に支持している。このうち、基端側（駆動源側で、図１〜２の左側）の入力側ディスク２Ａは上記入力軸１１ｂに、ボールスプライン５４を介して、軸方向の変位自在に支持している。これに対して、先端側（駆動源から遠い側で、図１、２の右側）の入力側ディスク２Ｂは、上記入力軸１１ｂの先端部にスプライン係合させた状態でその背面をローディングナット５５により抑える事により、上記入力軸１１ｂに固定している。
【００４５】
そして、この入力軸１１ｂの中間部周囲で上記１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂ同士の間部分に１対の出力側ディスク４、４を、それぞれの内側面４ａ、４ａを上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂの内側面２ａ、２ａに対向させた状態で、互いに同期した回転自在に支持している。そして、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂと上記各出力側ディスク４、４との内側面２ａ、４ａ同士の間に、それぞれがトラニオン７、７の内側面に回転自在に支持されたパワーローラ９、９を挟持している。
【００４６】
これら各トラニオン７、７を支持する為に、ケーシング５ａの内面に設けた取付部５６にフレーム５７を、このフレーム５７の外径側端部３個所位置の取付孔５８、５８に挿通したスタッド５９、５９と、これら各スタッド５９、５９に螺合したナット６０、６０とにより結合固定している。図示の例では、これら各スタッド５９、５９及びナット６０、６０により、上記取付部５６とフレーム５７との間に、ギヤハウジング６１を固定している。このギヤハウジング６１の内径側には、上記１対の出力側ディスク４、４をその両端部に凹凸係合させた出力スリーブ６２を、１対の転がり軸受６３、６３により回転自在に支持すると共に、この出力スリーブ６２の中間部外周面に設けた出力歯車１２ｂを、上記ギヤハウジング６１の内部に収納している。
【００４７】
又、上記フレーム５７は全体を星形に形成すると共に、その径方向中間部乃至は外径側部分を二股に形成して、３個所の保持部６４、６４を、円周方向等間隔に形成している。そして、これら各保持部６４、６４の径方向中間部に、それぞれ支持片１９ａ、１９ａの中間部を、第二の枢軸６５、６５により枢支している。これら各支持片１９ａ、１９ａは、これら第二の枢軸６５、６５の周囲に配置される円筒状の取付部６６と、この取付部６６の外周面から径方向外方に突出した１対の支持板部６７、６７とから成る。これら１対の支持板部６７、６７同士の交差角度は１２０度である。従って、円周方向に隣り合う支持片１９ａ、１９ａの支持板部６７、６７同士は、互いに平行である。
【００４８】
この様な各支持板部６７、６７には、それぞれ円孔６８、６８を形成している。上記各支持片１９ａ、１９ａが中立状態にある場合、円周方向に隣り合う支持片１９ａ、１９ａの支持板部６７、６７に形成した円孔６８、６８同士は互いに同心である。そして、これら各円孔６８、６８内に、各トラニオン７、７の両端部に設けた枢軸６、６を、ラジアルニードル軸受６９、６９により支持している。これら各ラジアルニードル軸受６９、６９を構成する外輪７０、７０の外周面は、球状凸面としている。この様な外輪７０、７０は上記各円孔６８、６８内に、がたつきなく、且つ揺動変位自在に内嵌している。又、上記各支持板部６７、６７の一部には、上記各円孔６８、６８と同心で円弧状の長孔７１、７１を形成し、これら各長孔７１、７１に、上記各トラニオン７、７の端面（肩部）に突設したスタッド７２、７２を緩く係合させて、上記各枢軸６、６を中心とする上記各トラニオン７、７の傾斜角度を制限する為のストッパ機構を構成している。
【００４９】
この様にして前記ケーシング５ａ内に支持した上記各トラニオン７、７の内側面には、前述した従来構造と同様に、変位軸８を介してパワーローラ９、９を支持している。そして、これら各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと、前記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａとを当接させている。又、基端側の入力側ディスク２Ａと前記入力軸１１ｂとの間に、油圧式の押圧装置３６ａを組み付けて、上記各面９ａ、２ａ、４ａ同士の当接部（トラクション部）の面圧を確保し、前記トロイダル型無段変速機３０ａによる動力の伝達を効率良く行なえる様にしている。
【００５０】
上記押圧装置３６ａを構成する為に、上記入力軸１１ｂの外周面の基端寄り部分に、外向フランジ状の鍔部７３を固設すると共に、上記基端側の入力側ディスク２Ａにシリンダ筒７４を、この入力側ディスク２Ａの外側面（図１、２の左面）から軸方向に突出する状態で、油密に外嵌支持している。上記シリンダ筒７４の内径は、軸方向中間部で小さく、両端部で大きくなっており、上記入力側ディスク２Ａは、このうちの先端側の大径部分に、油密に且つ軸方向の変位自在に内嵌されている。又、上記シリンダ筒７４の中間部内周面には、内向フランジ状の仕切板部７５を設けている。更に、上記シリンダ筒７４の内周面と上記入力軸１１ｂの外周面との間に、第一ピストン部材７６を設けている。
【００５１】
この第一ピストン部材７６は、上記入力軸１１ｂに外嵌自在な支持筒部７７の中間部外周面に、外向フランジ状の隔壁板７８を形成したもので、この隔壁板７８の外周縁を上記シリンダ筒７４の内周面中間部の小径部分に、油密に且つ軸方向の変位自在に摺接させている。又、この状態で上記仕切板部７５の内周縁を、上記支持筒部７７の外周面に、油密に且つ軸方向の変位自在に摺接させている。更に、上記支持筒部７７の基端部外周面と上記シリンダ筒７４の基端部内周面との間には、円輪状の第二ピストン部材７９を設けている。この第二ピストン部材７９は、その基端側側面を上記鍔部７３に当接させる事により軸方向の変位を阻止すると共に、内外両周縁と上記支持筒部７７の基端部外周面及び上記シリンダ筒７４の基端部内周面との間の油密を保持している。
【００５２】
又、上記仕切板部７５を備えた上記シリンダ筒７４は、この仕切板部７５と上記第二ピストン部材７９との間に設けた、皿板ばね８０等の予圧ばねにより、上記入力側ディスク２Ａに向け押圧している。従ってこの入力側ディスク２Ａは、少なくとも（前記押圧装置３６ａ内に圧油を導入していない状態でも）上記皿板ばね８０の弾力に見合う押圧力により押圧され、前記各面９ａ、２ａ、４ａ同士の当接部に、この弾力に見合う面圧を付与する。従って、この弾力は、前記トロイダル型無段変速機３０ａにより極く小さな動力の伝達を行なう際に、上記各面９ａ、２ａ、４ａ同士の各当接部で（不可避であるスピンを除く）滑りが生じない程度に規制する。
【００５３】
又、上記第二ピストン部材７９と上記仕切板部７５との間、並びに前記隔壁板７８と上記入力側ディスク２Ａとの間にそれぞれ存在する油圧室内に、前記入力軸１１ｂの中心孔８１を介して、油圧を導入自在としている。この中心孔８１は、図示しない油圧調整弁を介して、やはり図示しない、加圧ポンプ等の油圧源に通じている。上記トロイダル型無段変速機３０ａを含む無段変速装置の運転時には、伝達すべき動力の大きさに応じて上記油圧調整弁により調整された油圧を、上記各油圧室内に導入し、上記入力側ディスク２Ａを押圧して、上記各面９ａ、２ａ、４ａ同士の各当接部に、上記動力の大きさに見合う面圧を付与する。
【００５４】
この際に各当接部に付与される面圧は、油圧に基づくものと上記皿板ばね８０に基づくものとの合計となる。従って、動力伝達時に上記各当接部での滑り防止を図る為に必要とする油圧は、上記皿板ばね８０の弾力分だけ低くて済み、この皿板ばね８０を設けた分だけ、上記油圧源の駆動に基づく損失（ポンプロス）を低く抑えられる。又、図示の例では、前記押圧装置３６ａをダブルピストン型として、直径を大きくする事なく受圧面積を確保し、必要とする押圧力を確保する為の油圧を低く抑えている為、この面からもポンプロスを低く抑える事ができる。尚、上記油圧を調整する際に考慮する要素は、伝達すべき動力の大きさに加えて、変速比、トラクションオイルの温度等、上記トロイダル型無段変速機３０ａの運転に影響を及ぼす、各種要素を取り入れる事ができる。
【００５５】
又、駆動軸８２から前記入力軸１１ｂへの回転力の伝達を、前記鍔部７３を介して行なう様にしている。この為に、この鍔部７３の外周縁部複数個所に、図６〜７に示す様な切り欠き８３、８３を形成すると共に、これら各切り欠き８３、８３と、上記駆動軸８２の端部に形成した駆動用凸部８４、８４とを係合させている。この為に本例の場合には、上記駆動軸８２の端部に外向フランジ状の連結部８５を設け、この連結部８５の片面外径寄り端部に、上記各駆動用凸部８４、８４を突設している。
【００５６】
更に、前記各トラニオン７、７に油圧式のアクチュエータ１７ａ、１７ｂを設けて、これら各トラニオン７、７を、それぞれの両端部に設けた枢軸６、６の軸方向に変位駆動自在としている。このうち、図３の下側中央部のトラニオン７は、それぞれが（押し出し方向の力のみ得られる）単動型であり押圧方向を互いに反対方向とした１対のアクチュエータ１７ａ、１７ａにより、それぞれ梃子腕８６、８６を介して、両端部に設けた枢軸６、６の軸方向に変位駆動自在としている。上記トラニオン７を変位させる場合には、何れか一方のアクチュエータ１７ａの油圧室にのみ圧油を送り込み、他方のアクチュエータ１７ａの油圧室は解放状態とする。これに対して、図３の上部両側のトラニオン７、７は、それぞれ（圧油の給排方向の切換に基づいて押し出し方向又は引き込み方向の力を得られる）複動型のアクチュエータ１７ｂ、１７ｂにより、それぞれの両端部に設けた枢軸６、６の軸方向に変位駆動自在としている。
【００５７】
前記トロイダル型無段変速機３０ａに設けた、合計６個のトラニオン７、７の変位は、制御弁２１（図１２参照）により上記各アクチュエータ１７ａ、１７ｂに等量の圧油を給排する事により、互いに同期して、同じ長さずつ行なう。この為に、何れか（図示の例では図３の上部左側）のトラニオン７と共に変位するロッド８７の端部にプリセスカム２８を固定し、このトラニオン７の姿勢を、リンク２９を介して、上記制御弁２１のスプール２４に伝達自在としている。
【００５８】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機３０ａ単独での作用は、次の通りである。運転時には前記押圧装置３６ａにより基端側の入力側ディスク２Ａを押圧しつつ、前記入力軸１１ｂを回転させる。この結果、この入力軸１１ｂの両端部に設けられた１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂが、前記各出力側ディスク４、４に向け押圧されつつ回転する。この回転は、前記各パワーローラ９、９を介して上記各出力側ディスク４、４に伝わり、これら両出力側ディスク４、４の回転が、前記出力スリーブ６２と出力歯車１２ｂとを通じて取り出される。
【００５９】
上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂと上記各出力側ディスク４、４との間の変速比を変えるべく、上記各パワーローラ９、９を支持した上記各トラニオン７、７を揺動変位させる際には、前記各アクチュエータ１７ａ、１７ｂにより上記各トラニオン７、７を、それその両端部に設けた枢軸６、６の軸方向に、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂ及び上記各出力側ディスク４、４の円周方向に関して、同方向に同じストローク分だけ変位させる。この様に上記各トラニオン７、７を変位させる事に伴って、前述した従来構造の場合と同様に、これら各トラニオン７、７に支持されたパワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと、入力側、出力側各ディスク２Ａ、２Ｂ、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し、前述の図８〜９に示した様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化して、変速比が変化する。
【００６０】
一方、上記各アクチュエータ１７ａ、１７ｂへの圧油の給排に伴う、前記図３の上部左側のトラニオン７の変位は、前記プリセスカム２８とリンク２９とを介して前記スプール２４に伝達され、このスプール２４を軸方向に変位させる。この結果、上記各アクチュエータ１７ａ、１７ｂが所定量ストロークした状態で、前記制御弁２１の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１７ａ、１７ｂへの圧油の給排が停止される。従って、上記各トラニオン７、７の、枢軸６、６の軸方向の変位量は、制御モータ２５によるスリーブ２３（図１２参照）の変位量に応じただけのものとなる。
【００６１】
トロイダル型無段変速機３０ａの構造及び作用は、上述の通りであるが、このトロイダル型無段変速機３０ａと組み合わされる、前記遊星歯車機構３１ａは、太陽歯車４１と、リング歯車３２と、遊星歯車組４３、４３とを備える。このうちの太陽歯車４１は、前記出力軸４０ａの入力側端部（図１の左端部）に固定している。従ってこの出力軸４０ａは、上記太陽歯車４１の回転に伴って回転する。この太陽歯車４１の周囲には上記リング歯車３２を、上記太陽歯車４１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３２の内周面と上記太陽歯車４１の外周面との間に、それぞれが１対ずつの遊星歯車４２ａ、４２ｂを組み合わせて成る、複数組の遊星歯車組４３、４３を設けている。そして、これら１対ずつの遊星歯車４２ａ、４２ｂは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車４２ａを上記リング歯車３２に噛合させ、内径側に配置した遊星歯車４２ｂを上記太陽歯車４１に噛合させている。この様な遊星歯車組４３、４３は、キャリア４４の片側面（図１の左側面）に回転自在に支持している。又、このキャリア４４は、上記出力軸４０ａの中間部周囲に、回転自在に支持している。
【００６２】
又、上記キャリア４４と前記トロイダル型無段変速機３０ａを構成する１対の出力側ディスク４、４とを、前記第一の動力伝達機構４５ａにより、回転力の伝達を可能な状態に接続している。この第一の動力伝達機構４５ａを構成する為に、前記入力軸１１ｂ及び上記出力軸４０ａと平行な伝達軸４６ａを設け、この伝達軸４６ａの一端部（図１の左端部）に固定した歯車８８を、前記出力歯車１２ｂと噛合させている。又、上記出力軸４０ａの中間部周囲にスリーブ８９を回転自在に配置し、このスリーブ８９の外周面に支持した歯車９０と、上記伝達軸４６ａの他端部（図１の右端部）に固設した歯車９１とを、図示しないアイドラ歯車を介して噛合させている。更に、上記スリーブ８９の周囲に上記キャリア４４を、円環状の結合ブラケット１０１を介して、このスリーブ８９と同期した回転自在に支持している。従って上記キャリア４４は、上記各出力側ディスク４、４の回転に伴って、これら出力側ディスク４、４と反対方向に、上記各歯車１２ｂ、８８、９０、９１の歯数に応じた速度で回転する。又、上記キャリア４４と上記出力軸４０ａとの間に、低速用クラッチ５１ａを設けている。
【００６３】
一方、上記入力軸１１ｂと前記リング歯車３２とは、この入力軸１１ｂの先端部に支持した入力側ディスク２Ｂと、この入力軸１１ｂと同心に配置された伝達軸３４ａとを介して、回転力の伝達を可能な状態に接続自在としている。この為に、上記入力側ディスク２Ｂの外側面（図１、２の右側面）の一部で、径方向に関してこの外側面の中央部よりも外径寄り半部に、図４〜５に示す様に、複数の凸部９２、９２を突設している。本例の場合には、これら各凸部９２、９２は、それぞれ円弧状で、上記入力側ディスク２Ｂの中心軸をその中心とする同一円弧上に、間欠的に且つ等間隔に配置している。そして、円周方向に隣り合う凸部９２、９２の円周方向端面同士の間を、係止切り欠き９３、９３としている。言い換えれば、上記入力側ディスク２Ｂの外側面に突設した短円筒部を等間隔で除去する事により上記各係止切り欠き９３、９３を形成し、円周方向に隣り合う係止切り欠き９３、９３同士の間を、上記各凸部９２、９２としている。
【００６４】
一方、請求項１に記載した伝達部材である、上記伝達軸３４ａの基端部には、円すい筒状の伝達筒部９４を介して伝達フランジ９５を設けている。そして、この伝達フランジ９５の外周縁部に、上記各係止切り欠き９３、９３と同数の伝達用突片９６、９６を、円周方向に関して等間隔に形成している。そして、これら各伝達用突片９６、９６と上記各係止切り欠き９３、９３とを係合させて、上記入力側ディスク２Ｂと上記伝達軸３４ａとの間でのトルク伝達を可能にしている。上記各伝達用突片９６、９６と上記各係止切り欠き９３、９３との係合部の径は十分に大きいので、上記入力側ディスク２Ｂと上記伝達軸３４ａとの間で、十分に大きなトルクを伝達自在である。
【００６５】
尚、上記入力側ディスク２Ｂと上記伝達軸３４ａとの間で伝達可能なトルクを少しでも大きくする為には、上記各凸部９２、９２を、上記入力側ディスク２Ｂの外側面の外径寄り端部（外周縁部）に形成する事が好ましい。但し、上記各凸部９２、９２を上記入力側ディスク２Ｂの外側面の外径寄り端部に形成した場合、この入力側ディスク２Ｂの内側面２ａの仕上精度を確保する事が難しくなる。即ち、パワーローラ９の周面９ａとの転がり接触に基づいてトルク伝達を行なう、上記内側面２ａは、形状並びに寸法精度を厳密に仕上げる必要がある。この内側面２ａの仕上加工は、上記入力側ディスク２Ｂの外側面を支えつつ、この内側面２ａに砥石を強く押し付ける事により行なう。この際に、上記入力側ディスク２Ｂの弾性変形を抑え、上記形状並びに寸法精度を厳密に仕上げる為には、上記外側面の外径寄り部分を支える必要がある。
【００６６】
この為、上記各凸部９２、９２の外周面よりも径方向に関して外側に位置する、上記外側面の外径寄り部分に、例えば径方向に関する幅Ｗ97が１０mm以上の平坦部９７を形成し、この平坦部９７を利用して、上記仕上加工時に上記入力側ディスク２Ｂの外側面外径寄り部分を支えられる様にしている。又、前記各伝達用突片９６、９６の円周方向に関する長さは、前記各係止切り欠き９３、９３の円周方向に関する幅とできるだけ近くして、これら各係止切り欠き９３、９３内に上記各伝達用突片９６、９６を、がたつきなく係合させられる様にしている。
【００６７】
又、前記伝達軸３４ａの先端部（図１の右端部）は、前記太陽歯車４１の中心部に、回転自在に支持している。更に、上記伝達軸３４ａの中間部周囲に前記リング歯車３２を、円環状の結合ブラケット９８と後述する高速用クラッチ３５ａとを介して、上記伝達軸３４ａと同期した回転自在に支持している。従って上記リング歯車３２は、上記高速用クラッチ３５ａの接続時には、上記入力軸１１ｂの回転に伴って、この入力軸１１ｂと同方向に同速で回転する。
【００６８】
又、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３５ａと、前記低速用クラッチ５１ａと、上記リング歯車３２と無段変速装置のハウジング内に設けた固定壁９９等、固定の部分との間に設けた後退用クラッチ５２ａとから成る。各クラッチ３５ａ、５１ａ、５２ａは、何れも湿式多板クラッチであって、それぞれに付属した油圧シリンダ内への圧油の給排に基づいて断接させられる。又、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。
【００６９】
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５１ａを接続すると共に、上記高速用クラッチ３５ａ及び後退用クラッチ５２ａの接続を断つ。この状態で前記入力軸１１ｂを回転させると、トロイダル型無段変速機３０ａのみが、この入力軸１１ｂから前記出力軸４０ａに動力を伝達する。即ち、この状態では、上記トロイダル型無段変速機３０ａの出力歯車１２ｂの回転が、前記第一の動力伝達機構４５ａを介して前記キャリア４４に伝わる。上記低速用クラッチ５１ａが接続される事により、このキャリア４４の回転は、そのまま上記出力軸４０ａに伝わり、太陽歯車４１を固設したこの出力軸４０ａが回転する。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２Ａ、２Ｂと、出力側ディスク４、４との間の変速比を、前述の図１３に示した様な、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。尚、低速用クラッチは、前記遊星歯車機構３１ａを構成する各歯車３２、４１、４２ａ、４２ｂ同士の相対変位を不能にするものであれば良く、必ずしも上記キャリア４４と上記出力軸４０ａとの間に設ける必要はない。
【００７０】
但し、本例の無段変速装置の場合には、上記１対ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４との間に、それぞれ３個ずつ、合計６個のパワーローラ９、９を設けている為、これら各パワーローラ９、９毎に伝達する動力を低く抑える事ができる。この為、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａと上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａとの当接部の面圧を低くしても、当接部に滑りを生じさせる事なく、動力の伝達を行なえる。尚、上記各当接部の面圧の調整は、前記油圧式の押圧装置３６ａ内に導入する油圧を調整する事により、容易且つ確実に行なえる。そして、上記各当接部の面圧を低く抑えられる事により、上記各面２ａ、４ａ、９ａの転がり疲れ寿命を向上させる事ができる。逆に、転がり疲れ寿命を同じとした場合には、より大きな動力の伝達が可能になる。
【００７１】
これに対して、高速走行時には、前記高速用クラッチ３５ａを接続すると共に、前記低速用クラッチ５１ａ及び後退用クラッチ５２ａの接続を断つ。この状態で前記入力軸１１ｂを回転させると、この入力軸１１ｂから前記出力軸４０ａには、前記伝達軸３４ａを含む前記第二の動力伝達機構５３と、前記遊星歯車機構３１ａとが、動力を伝達する。即ち、上記高速走行時に上記入力軸１１ａが回転すると、この回転は上記伝達軸３４ａと前記結合ブラケット９８と上記高速用クラッチ３５ａとを介して、前記リング歯車３２に伝わる。そして、このリング歯車３２の回転が複数の遊星歯車組４３、４３を介して太陽歯車４１に伝わり、この太陽歯車４１を固定した上記出力軸４０ａを回転させる。この状態で、上記トロイダル型無段変速機３０ａの変速比を変える事により上記各遊星歯車組４３、４３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変速比を調節できる。
【００７２】
即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組４３、４３が、上記リング歯車３２と同方向に公転する。そして、これら各遊星歯車組４３、４３の公転速度が遅い程、上記太陽歯車４１を固定した出力軸４０ａ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３２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３２と出力軸４０ａ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３２の回転速度よりも遅ければ、上記リング歯車３２の回転速度よりも出力軸４０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３２の回転速度よりも速ければ、上記リング歯車３２の回転速度よりも出力軸４０の回転速度が遅くなる。
【００７３】
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３０ａの変速比を減速側に変化させる程、無段変速装置全体の変速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３０ａに、入力側ディスク２Ａ、２Ｂからではなく、出力側ディスク４、４からトルクが加わる（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３５ａを接続した状態では、前記入力軸１１ｂに伝達されたトルクは、前記伝達軸３４ａを介して前記遊星歯車機構３１ａのリング歯車３２に伝達される。従って、入力軸１１ｂの側から各入力側ディスク２Ａ、２Ｂに伝達されるトルクは殆どなくなる。
【００７４】
一方、前記第二の動力伝達機構５３を介して上記遊星歯車機構３１ａのリング歯車３２に伝達されたトルクの一部は、前記各遊星歯車組４３、４３から、キャリア４４及び前記第一の動力伝達機構４５ａを介して各出力側ディスク４、４に伝わる。この様に各出力側ディスク４、４からトロイダル型無段変速機３０ａに加わるトルクは、無段変速装置全体の変速比を増速側に変化させるべく、トロイダル型無段変速機３０ａの変速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３０ａに入力されるトルクを小さくして、このトロイダル型無段変速機３０ａの構成部品の耐久性向上を図れる。又、この様な高速走行時にも、このトロイダル型無段変速機３０ａを通過する動力の大きさが変化するが、前記押圧装置３６ａ内に導入する油圧を調整する事により、前記各面２ａ、４ａ、９ａ同士の当接部の面圧を適正値にする。
【００７５】
更に、自動車を後退させるべく、前記出力軸４０ａを逆回転させる際には、前記低速用、高速用両クラッチ５１ａ、３５ａの接続を断つと共に、前記後退用クラッチ５２ａを接続する。この結果、上記リング歯車３２が固定され、上記各遊星歯車組４３、４３が、このリング歯車３２並びに前記太陽歯車４１と噛合しつつ、この太陽歯車４１の周囲を公転する。そして、この太陽歯車４１並びにこの太陽歯車４１を固定した上記出力軸４０ａ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。
【００７６】
尚、本発明の無段変速装置を自動車用の自動変速機として使用する場合には、駆動源であるエンジンと前記入力軸１１ｂとの間に、トルクコンバータ或は電磁クラッチ等の発進クラッチを設ける。但し、前記低速用クラッチ５１ａに発進クラッチとしての機構を持たせ、独立した発進クラッチを省略する事もできる。この場合には、自動車の停止状態では、上記低速用クラッチ５１ａの他、前記高速用クラッチ３５ａ及び上記後退用クラッチ５２ａの接続を何れも断っておく。この状態では、前記トロイダル型無段変速機３０ａ及び前記第一、第二の動力伝達機構４５ａ、５３が空回りし、上記出力軸４０ａには動力が伝達されない。この状態から、上記低速用クラッチ５１ａを徐々に接続すれば、停止状態にある自動車を円滑に発進させる事ができる。
【００７７】
又、図示の例は、本発明の無段変速装置を自動車用の自動変速機として使用する事を前提としている為、上記高速用、低速用、後退用の各クラッチ３５ａ、５１ａ、５２ａを設けている。これに対して、本発明の無段変速装置を、例えばポンプ等の各種産業機械の運転速度を、駆動源の運転速度を一定とした状態のまま調節する為の変速機として使用する場合には、上記無段変速装置を、上述した説明の高速走行時の状態でのみ運転すれば足りる。従って、本発明の無段変速装置をこの様な用途に使用する場合には、図１に示した伝達軸３４ａとリング歯車３２とを、（上記高速用クラッチ３５ａを介する事なく）同期した回転自在に結合固定する。又、遊星歯車機構３１ａのロック状態を実現する為の上記低速用クラッチ５１ａ、及び、上記リング歯車３２をケーシング５ａに対し固定する為の後退用クラッチ５２ａを省略する。
【００７８】
【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、構成部材同士の間で大きなトルク伝達を行なえる構造を、特にトロイダル型無段変速機やこのトロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置を大型化する事なく行なえる。これらにより、大きな動力の伝達が可能で、しかもより優れた耐久性を有し、しかも小型且つ軽量なトロイダル型無段変速機及び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１例を示す要部断面図。
【図２】図１の左半部拡大図。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図。
【図４】伝達軸との間でトルク伝達を行なう入力側ディスクを取り出して図１と同方向から見た断面図。
【図５】図４の右方から見た図。
【図６】入力軸を取り出して図１と同方向から見た側面図。
【図７】図６の左方から見た図。
【図８】従来から知られた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。
【図９】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図１０】従来の具体的構造の１例を示す断面図。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ断面図。
【図１２】従来から知られた、伝達可能な動力を大きくする構造の第１例を、一部を切断した状態で示す要部正面図。
【図１３】同第２例を示す部分断面図。
【図１４】トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせた無段変速装置の１例を示す略断面図。
【符号の説明】
１    入力軸
２、２Ａ、２Ｂ  入力側ディスク
２ａ  内側面
３    出力軸
４    出力側ディスク
４ａ  内側面
５、５ａ  ケーシング
６    枢軸
７    トラニオン
８    変位軸
９    パワーローラ
９ａ  周面
１０    ローディングカム装置
１１、１１ａ、１１ｂ  入力軸
１２、１２ａ、１２ｂ  出力歯車
１３    支持板
１４    スラスト玉軸受
１５    スラストニードル軸受
１６    外輪
１７、１７ａ、１７ｂ  アクチュエータ
１８    フレーム
１９、１９ａ  支持片
２０    油圧シリンダ
２１    制御弁
２２    ポンプ
２３    スリーブ
２４    スプール
２５    制御モータ
２６    駆動ピストン
２７    油溜
２８    プリセスカム
２９    リンク
３０、３０ａ  トロイダル型無段変速機
３１、３１ａ  遊星歯車機構
３２    リング歯車
３３    支持板
３４、３４ａ  伝達軸
３５、３５ａ  高速用クラッチ
３６、３６ａ  押圧装置
３７    エンジン
３８    クランクシャフト
３９    発進クラッチ
４０、４０ａ  出力軸
４１    太陽歯車
４２ａ、４２ｂ  遊星歯車
４３    遊星歯車組
４４    キャリア
４５、４５ａ  第一の動力伝達機構
４６、４６ａ  伝達軸
４７ａ、４７ｂ  スプロケット
４８    チェン
４９    第一の歯車
５０    第二の歯車
５１、５１ａ  低速用クラッチ
５２、５２ａ  後退用クラッチ
５３    第二の動力伝達機構
５４    ボールスプライン
５５    ローディングナット
５６    取付部
５７    フレーム
５８    取付孔
５９    スタッド
６０    ナット
６１    ギヤハウジング
６２    出力スリーブ
６３    転がり軸受
６４    保持部
６５    第二の枢軸
６６    取付部
６７    支持板部
６８    円孔
６９    ラジアルニードル軸受
７０    外輪
７１    長孔
７２    スタッド
７３    鍔部
７４    シリンダ筒
７５    仕切板部
７６    第一ピストン部材
７７    支持筒部
７８    隔壁板
７９    第二ピストン部材
８０    皿板ばね
８１    中心孔
８２    駆動軸
８３    切り欠き
８４    駆動用凸部
８５    連結部
８６    挺子腕
８７    ロッド
８８    歯車
８９    スリーブ
９０    歯車
９１    歯車
９２    凸部
９３    係止切り欠き
９４    伝達筒部
９５    伝達フランジ
９６    伝達用突片
９７    平坦部
９８    結合ブラケット
９９    固定壁
１００  駆動軸
１０１  結合ブラケット
【図１】
0004492007.tif 000002
【図２】
0004492007.tif 000003
【図３】
0004492007.tif 000004
【図４】
0004492007.tif 000005
【図５】
0004492007.tif 000006
【図６】
0004492007.tif 000007
【図７】
0004492007.tif 000008
【図８】
0004492007.tif 000009
【図９】
0004492007.tif 000010
【図１０】
0004492007.tif 000011
【図１１】
0004492007.tif 000012
【図１２】
0004492007.tif 000013
【図１３】
0004492007.tif 000014
【図１４】
0004492007.tif 000015