(57)【要約】【課題】単一のセンサのみでグロススリップの発生を確実に検知できる様にして、低コストで小型且つ軽量に構成でき、しかも十分な信頼性を確保できる構造を実現する。【解決手段】各パワーローラ１２ａ、１２ｂの回転中心軸の方向に関して、各トラニオン１７ａ、１７ｂの揺動中心から、これら各パワーローラ１２ａ、１２ｂのトラクション部までの距離である組立高さを、僅かに異ならせる。そして、この組立高さが他のパワーローラユニット２１ａ、２１ａに比べて低い、何れか１個のパワーローラユニット２１を構成するトラニオン１７ａにのみ、このトラニオン１７ａの傾転角若しくは変位を測定する為のセンサを設ける。そして、このセンサの測定値と、入力、出力各ディスク１０ａ、１０ｂ、１１同士の間の変速比とに基づいて、前記各トラクション部にグロススリップが発生しているか否かを判定する。【選択図】図３
2012241884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する軸方向側面をトロイド曲面とし、互いに同心に、且つ、相対回転を自在に支持された、少なくとも１対のディスクと、軸方向に関してこれら各ディスクの中間位置に配置され、それぞれがこれら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置に存在する枢軸を中心として揺動変位する複数のトラニオンと、これら各トラニオンの内側面に、それぞれ少なくともスラスト玉軸受により回転自在に支持された状態で、部分球状凸面であるそれぞれの周面を前記各ディスクの軸方向側面に転がり接触させた、複数個のパワーローラと、前記各トラニオンの端部に一体、若しくは一体的に前記枢軸と同心に結合固定されて、これら各トラニオンと共に変位するロッドと、これら各ロッドの外周面の一部に、少なくとも軸方向に関してこれら各ロッドに対する変位を阻止された状態で設けられたピストンを含んで構成され、圧油の給排に基づいてこれら各ロッドをそれぞれの軸方向に変位させる、油圧式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油圧切換弁と、前記各ロッドのうちの何れか１本のロッドの、軸方向に関する変位と回転方向に関する変位とを合成して、前記油圧切換弁を構成して前記給排状態の切り換えに寄与する部材に伝達するフィードバック機構と、
前記各ディスク同士の間の変速比に結び付く、前記枢軸を中心とする前記トラニオンの傾斜角度である傾転角若しくはこの傾転角に関連して変化する部分の変位を測定する為のセンサとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、
前記各パワーローラの回転中心軸の方向に関して、前記各トラニオンの揺動中心から、前記各ディスクの軸方向側面と前記各パワーローラの周面との転がり接触部であるトラクション部までの距離を、何れか１個のトラニオンに関して、他のトラニオンよりも短くすると共に、前記センサにより、この何れか１個のトラニオンの傾転角若しくは変位を測定する事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
互いに対向する軸方向側面をトロイド曲面とし、互いに同心に、且つ、互いに同期した回転を自在に組み合わされた１対の外側ディスクと、これら両外側ディスクの軸方向側面に対向する軸方向両側面をトロイド曲面とし、軸方向に関してこれら両外側ディスク同士の間の中間部に、これら両外側ディスクに対する相対回転を自在に支持された内側ディスクとを備え、これら両外側ディスクの軸方向側面とこの内側ディスクの軸方向両側面との間にそれぞれ設けられた１対のキャビティに、それぞれ複数個ずつのトラニオン及びパワーローラを配置している、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
前記センサを１個のみ設けている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
前記何れか１本のロッドを結合したトラニオンと、前記トラクション部までの距離を短くしたトラニオンとが同じトラニオンである、請求項３に記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項５】
前記何れか１本のロッドを結合したトラニオンと、前記トラクション部までの距離を短くしたトラニオンとが別のトラニオンであり、前記何れか１個のトラニオンの傾転角若しくは変位を測定する前記センサに加えて、前記別のトラニオンの傾転角若しくは変位を測定するセンサが設けられている、請求項１〜２のうちの何れか１項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、或い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、ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機の改良に関する。具体的には、パワーローラの傾転角の検出に関する信頼性を確保しつつ、トロイダル型無段変速機の変速比のフィードバック制御に使用する為のセンサの数を少なく抑える事により、製造コストの低減を図り易い構造を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用自動変速装置として使用可能なトロイダル型無段変速機が、例えば特許文献１〜３に記載される等により従来から広く知られている。又、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無段変速装置を構成する事も、特許文献４〜６に記載される等により、従来から広く知られている。この様な無段変速装置の構造及び作用に就いて、前記特許文献６の記載を基にして、図１〜６により説明する。この無段変速装置は、トロイダル型無段変速機１と、遊星歯車式変速機２とを組み合わせて成り、入力軸３と出力軸４とを有する。これら入力軸３と出力軸４との間には、前記トロイダル型無段変速機１の入力回転軸５と伝達軸６とを、これら両軸３、４と同心に設けている。そして、前記遊星歯車式変速機２のうちの前段ユニット７と中段ユニット８とを前記入力回転軸５と前記伝達軸６との間に掛け渡す状態で、後段ユニット９をこの伝達軸６と前記出力軸４との間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。
【０００３】
又、前記トロイダル型無段変速機１は、１対の入力ディスク１０ａ、１０ｂと、一体型の出力ディスク１１と、複数のパワーローラ１２ａ、１２ｂとを備える。このうちの両入力ディスク１０ａ、１０ｂは、前記入力回転軸５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、前記出力ディスク１１は、前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂ同士の間に、これら両入力ディスク１０ａ、１０ｂと同心に、且つ、これら両入力ディスク１０ａ、１０ｂに対する相対回転を可能として支持されている。更に、前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂは、前記出力ディスク１１の軸方向両側面と前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個ずつ（図示の例の場合は２個ずつ、合計４個）挟持されている。そして、前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両入力ディスク１０ａ、１０ｂと前記出力ディスク１１との間で動力を伝達する。
【０００４】
又、前記出力ディスク１１はその軸方向両端部を、ケーシング１３内に、それぞれ１対ずつの支柱１４、１４と、スラストアンギュラ玉軸受である転がり軸受１５、１５とにより、回転自在に支持している。又、前記両支柱１４、１４の両端部近傍に、それぞれ支持板１６、１６を支持している。そして、これら両支持板１６、１６同士の間に複数のトラニオン１７ａ、１７ｂを、それぞれの両端部に互いに同心に設けた枢軸１８、１８を中心とする揺動及び軸方向（図１〜２の上下方向）の変位を可能に支持している。又、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの内側面（互いに対向する面）に前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂを、それぞれ支持軸１９、１９並びにスラスト玉軸受２０、２０を含む、複数組ずつの転がり軸受を介して、回転並びに前記入力回転軸５の軸方向に関する若干の変位を自在に支持している。そして、前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂの周面と、前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面及び前記出力ディスク１１の軸方向両側面とを転がり接触させている。これら各面同士の転がり接触部が、トラクションオイルを介して動力を伝達する、トラクション部となる。
【０００５】
前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの内側面に前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂを支持する、パワーローラユニット２１、２１ａ部分の構造に就いては、例えば特許文献１０等に、詳しく記載されている。本発明は、このパワーローラユニット部分の構造（組み立て高さ寸法）を工夫する事を考慮したものであるから、この部分の構造に就いて、図６により説明する。尚、この図６に示したパワーローラユニット２１は、図２の左側に示した、変速比のフィードバック制御用のプリセスカム２２（図２、４参照）を装着する為、ロッド２３として、長さ寸法が大きなものを使用している。但し、プリセスカム２２を組み込まないパワーローラユニット２１ａ（図２の右側部分参照）に関しても、ロッド２３ａとして長さ寸法が小さなものを使用する点以外、基本的構成は図６に示した構造と同じである。但し、後述する本発明の実施の形態では、前記各パワーローラユニット２１、２１ａに組み込むスラストレース２４の厚さを、互いに異ならせる。
【０００６】
前記パワーローラユニット２１、２１ａを構成するトラニオン１７ａ、１７ｂの中間部に形成した円孔２５の内側に、偏心軸である支持軸１９の基半部を、ラジアルニードル軸受２７により、揺動変位を可能に支持している。又、この支持軸１９の先半部にパワーローラ１２ａ、１２ｂを、別のラジアルニードル軸受２８により、回転自在に支持している。更に、このパワーローラ１２ａ、１２ｂの外側面と前記トラニオン１７ａ、１７ｂの内側面との間に、スラスト玉軸受２０とスラストニードル軸受２９とを、前記パワーローラ１２ａ、１２ｂの側から順番に設けている。このうちのスラスト玉軸受２０は、このパワーローラ１２ａ、１２ｂの内側面に形成した内輪軌道と、スラスト外輪３０の外側面に形成した外輪軌道との間に複数個の玉３１、３１を、保持器により保持した状態で転動自在に配置して成る。又、前記スラストニードル軸受２９は、前記トラニオン１７ａの内側面に添設された前記スラストレース２４と前記スラスト外輪３０の外側面との間に複数本のニードル３２を、保持器により保持した状態で転動自在に配置して成る。
【０００７】
又、前記入力回転軸５の基端部（図１の左端部）を図示しないエンジンのクランクシャフトに、前記入力軸３を介して結合し、このクランクシャフトにより前記入力回転軸５を回転駆動する様にしている。又、前記入力回転軸５の基端部と、前記エンジンに近い側（図１の左側）の入力ディスク１０ａとの間に、油圧式の押圧装置３３を設け、前記各トラクション部に、適正な面圧を付与できる様にしている。又、前記出力ディスク１１の中心部に、中空回転軸３４の基端部（図１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３４を、前記エンジンから遠い側（図１の右側）の入力ディスク１０ｂの内側に挿通して、前記出力ディスク１１の回転力を取り出し可能としている。更に、前記中空回転軸３４の先端部（図１の右端部）で前記入力ディスク１０ｂの外側面から突出した部分に、前記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７を構成する為の、太陽歯車３５を固設している。
【０００８】
一方、前記入力回転軸５の先端部（図１の右端部）で前記中空回転軸３４から突出した部分と前記入力ディスク１０ｂとの間に、キャリア３６を掛け渡す様に設けて、この入力ディスク１０ｂと前記入力回転軸５とが、互いに同期して回転する様にしている。そして、前記キャリア３６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って前記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７及び前記中段ユニット８を構成する遊星歯車３７〜３９を、回転自在に支持している。更に、前記キャリア３６の片半部（図１の右半部）周囲にリング歯車４０を、回転自在に支持している。又、前記伝達軸６の基端部（図１の左端部）に固設した第二太陽歯車４１を、前記リング歯車４０の内径側に配置している。
【０００９】
又、前記後段ユニット９を構成する為の第二キャリア４２を、前記出力軸４の基端部（図１の左端部）に結合固定している。そして、この第二キャリア４２と前記リング歯車４０とを、低速用クラッチ４３を介して結合している。又、前記伝達軸６の先端寄り（図１の右端寄り）部分に第三太陽歯車４４を固設している。又、この第三太陽歯車４４の周囲に、第二リング歯車４５を配置し、この第二リング歯車４５と前記ケーシング１３等の固定の部分との間に、高速用クラッチ４６を設けている。更に、前記第二リング歯車４５と前記第三太陽歯車４４との間に配置した複数組の遊星歯車４７、４８を、前記第二キャリア４２に回転自在に支持している。
【００１０】
上述の様に構成する無段変速装置の場合、前記入力回転軸５から１対の入力ディスク１０ａ、１０ｂ、各パワーローラ１２ａ、１２ｂを介して一体型の出力ディスク１１に伝わった動力は、前記中空回転軸３４を通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ４３を接続し、前記高速用クラッチ４６の接続を断った、所謂低速モードの状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を調節する事により、前記入力回転軸５の回転速度を一定にしたまま、前記出力軸４の回転速度を、所謂ギヤードニュートラル（Ｇ／Ｎ）と呼ばれる停止状態（速度比無限大の状態）を挟んで正転、逆転に変換自在となる。一方、前記高速用クラッチ４６を接続し、前記低速用クラッチ４３の接続を断った、所謂高速モードの状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を増速側に変化させる程、無段変速装置全体としての速度比も増速側に変化する。前記低速、高速両モードでの、前記トロイダル型無段変速機１の変速比と前記無段変速装置の速度比との関係、各モード状態でこのトロイダル型無段変速機１を通過するトルクの方向及び大きさ等に就いては、特許文献５、７、９等に記載されて従来から広く知られている為、図示並びに詳しい説明は省略する。
【００１１】
上述の様な無段変速装置に組み込まれたトロイダル型無段変速機１の変速比の調節は、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂを、前記ケーシング１３内の下部に固定されたシリンダボディー４９内に設けた複数の油圧式のアクチュエータ５０、５０により、前記各枢軸１８、１８の軸方向に変位させる事により行う。前記各トラニオン１７ａ、１７ｂをこれら各枢軸１８、１８の軸方向に変位させると、これら各トラニオン１７ａ、１７ｂに支持された前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂの周面と、前記各ディスク１０ａ、１０ｂ、１１の軸方向側面との転がり接触部（トラクション部）に作用する接線方向の力の向きが、前記各枢軸１８、１８の軸方向に対し変化する。具体的には、各トラクション部が中立位置（各トラクション部の中心が、前記各ディスク１０ａ、１０ｂ、１１の中心軸を含み、前記各枢軸１８、１８の中心軸同士を結ぶ仮想直線に対し直交する仮想平面上に存在する状態）からずれると、ずれの方向に応じ、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂに、前記各枢軸１８、１８を中心として、減速側又は増速側に揺動させる方向の力が加わる。そして、前記各トラクション部の位置が、前記各ディスク１０ａ、１０ｂ、１１の径方向に関して変化し、前記変速比が変化する。この変速比が所望の値になった状態で、前記各トラクション部を前記中立位置に戻せば、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を、前記所望の値に保持できる。
【００１２】
上述の様に、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を所望の値に調節し、調節後の値に保持する為の機構に就いて、特許文献８の記載に基づいて説明する。この機構は、図４に示す様に、変速比制御弁５１と、ステッピングモータ５２と、プリセスカム２２とにより構成している。このうちの変速比制御弁５１は、スプール５３とスリーブ５４とを、軸方向の相対変位を可能に組み合わせたもので、これらスプール５３とスリーブ５４との相対変位に基づき、油圧源５５と、前記アクチュエータ５０の油圧室５６ａ、５６ｂとの給排状態を切り換える。又、前記スプール５３とスリーブ５４とは、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂのうちの何れか１個のトラニオン１７ａの動きと前記ステッピングモータ５２とにより、相対変位させる様にしている。又、前記プリセスカム２２は、各トラニオン１７ａの下端部から連続して、前記各アクチュエータ５０、５０のピストン５７、５７に連結したロッド２３、２３ａのうちの何れか１個（図２の左側）のトラニオン１７ａに連結したロッド２３の先端部（図２の下端部）に固定している。そして、この何れか１個のトラニオン１７ａの動き、即ち、前記枢軸１８の軸方向の変位及びこの枢軸１８を中心とする揺動変位を、前記プリセスカム２２及びリンク腕５８を介して前記スプール５３に伝達し、このスプール５３を軸方向に変位させる様にしている。又、前記ステッピングモータ５２により、前記スリーブ５４を軸方向に変位させる様にしている。
【００１３】
前記トロイダル型無段変速機１の変速比を調節する際には、前記ステッピングモータ５２により前記スリーブ５４を所定位置にまで変位させ、前記変速比制御弁５１を所定方向に開く。すると、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂに付属の前記各アクチュエータ５０、５０の油圧室５６ａ、５６ｂに対して圧油が所定方向に給排されて、これら各アクチュエータ５０、５０により前記各トラニオン１７ａ、１７ｂが、それぞれ前記各枢軸１８、１８の軸方向に変位する。この結果、これら各トラニオン１７ａ、１７ｂに支持された前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂに関する前記各トラクション部が前記中立位置からずれて、前記変速比が変化し始める。この様に前記各トラクション部が中立位置からずれて変速比が変化し始める瞬間には、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの軸方向変位に伴って、前記変速比制御弁５１の開閉状態が、前記所定方向とは逆方向に切り換わる。従って、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂは、変速の為に揺動変位を開始し始めた瞬間から、軸方向に関して中立位置に向け移動し（戻り）始める。そして、前記変速比が前記所望の値になった状態で、前記各トラクション部が前記中立位置に戻ると同時に、前記変速比制御弁５１が閉じられる。この結果、前記トロイダル型無段変速機１の変速比が、前記所望の値に保持される。
【００１４】
尚、前記トロイダル型無段変速機１の場合、前記各アクチュエータ５０、５０を制御する油圧系の故障時にも、これら各パワーローラ１２ａ、１２ｂの傾斜角度を同期させる為の機械的な同期機構を組み込んでいる。この同期機構は、プーリ５９ａ、５９ｂと、同期ケーブル６０ａ、６０ｂとで構成されている。このうちの各プーリ５９ａ、５９ｂは、前記各ロッド２３、２３ａの基端部（図２の上端部）にこれら各ロッド２３、２３ａと軸方向及び回転方向に関して同期して変位可能な状態で固定している。又、前記各プーリ５９ａ、５９ｂの外周面には凹溝６１が全周に亙り形成されており、このうちのプーリ５９ｂに関しては、この凹溝６１の下方に別の凹溝６１ａが形成されている。
【００１５】
又、前記各同期ケーブル６０ａ、６０ｂは、図５に示す様な状態で、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂ（図２参照）に掛け渡している。このうちの図５の上下方向に掛け渡した同期ケーブル６０ａ、６０ａは、同一キャビティ（互いに対向する１対の入力側、出力側両ディスクの内側面同士の間部分）内に配置された１対のトラニオン１７ａ、１７ｂ同士の揺動角度を一致させる為のものである。これに対して、図５の斜め方向に掛け渡した同期ケーブル６０ｂは、異なるキャビティに配置されたトラニオン同士の間で揺動角度を一致させる為のものである。
【００１６】
上述の様な同期ケーブル６０ａ、６０ｂは、前記各枢軸１８、１８を中心とする前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの傾斜角度である傾転角を一致させる面からは或る程度の効果があるが、コストを抑える面と、変速動作の円滑化の面からは不利になる。即ち、前記各同期ケーブル６０ａ、６０ｂ及び前記各プーリ５９ａ、５９ｂが必要になり、部品製作、部品管理、組立作業が何れも面倒になり、且つ、これら各部材６０ａ、６０ｂ、５９ａ、５９ｂの設置スペースが必要になる為、トロイダル型無段変速機の小型・軽量化並びにコスト低減を図りにくくなる。又、トロイダル型無段変速機の変速比を調節すべく、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの傾転角を変化させる際に前記各同期ケーブル６０ａ、６０ｂは、前記各凹溝６１、６１ａの内面と擦れ合いつつ、これら各凹溝６１、６１ａに倣って湾曲した部分を移動させる。この移動に伴って生じる、前記各同期ケーブル６０ａ、６０ｂに関する摩擦抵抗や曲げ抵抗が、前記傾転角変化に対する抵抗となり、前記変速動作の円滑性確保の面からは不利になる。具体的には、変速比調節の迅速性向上の面から不利になる。
【００１７】
この様な事情に鑑みて、前記各同期ケーブル６０ａ、６０ｂ及び前記各プーリ５９ａ、５９ｂ等による機械式の同期機構を省略し、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの傾転角を油圧機構のみで一致（同期）させる事が考えられている。原理的には、図２、４に示した様な、プリセスカム２２と変速比制御弁５１とを含む油圧機構により、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂをそれぞれの枢軸１８、１８の軸方向に変位させる為のアクチュエータ５０、５０のストロークを一致させれば、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの傾転角を一致（同期）させられる。但し、完全に前記油圧機構のみでこの傾転角の制御を行う事は、変速比制御の信頼性確保の面からは問題がある。即ち、前記各トラクション部では通常状態でも僅かの滑り（例えば１〜２％程度の）が存在するが、前記押圧装置３３が発生する押圧力が不足する等の原因で、稀に、何れか乃至は総てのトラクション部で、過大な滑りであるグロススリップが発生する可能性がある。この様なグロススリップの発生は、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの傾転角と、前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂと前記出力ディスク１１との間の変速比との関係から検知できる。但し、前記油圧機構は、前記傾転角を変化させる機能を有するが、この傾転角の絶対値を求める機能は持たない。
【００１８】
そこで、機械式の同期機構を省略する場合には、特許文献１１に記載されている様に、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの傾転角を、回転角センサやポテンショメータ等のセンサにより検出し、この傾転角と、入力、出力各ディスク同士の間の回転速度の比である実変速比とに基づいて、各トラクション部でのグロススリップの有無を判定する事が考えられる。トロイダル型無段変速機の制御器が、前記傾転角と前記実変速比とに基づいて、前記各トラクション部でグロススリップが発生していると判定した場合には、前記入力軸１に繋がったエンジンの出力を低下させたり、前記押圧装置３３が発生する押圧力を高めたりする。これらの対応により、前記グロススリップの状態を解消して、前記各トラクション部を構成する各面に、著しい磨耗等の損傷が発生する事を防止できる。
【００１９】
但し、特に対策を施さなければ、前記各トラクション部のうちの何れのトラクション部でグロススリップが発生するかは、予測できない。即ち、トラクション部の数は、前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂの数の２倍存在するが、一部のトラクション部にのみ、グロススリップが発生する場合も考えられる。その場合でも、前記対策を施さないと、当該トラクション部に前記損傷が発生する。この為、前記特許文献１１に記載された従来構造の場合には、総てのトラニオン１７ａ、１７ｂにセンサを付設し、何れのトラニオン１７ａ（１７ｂ）に支持したパワーローラ１２ａ（１２ｂ）に関するトラクション部でグロススリップが発生した場合にも、その発生を検知できる様にしていた。但し、総てのトラニオン１７ａ、１７ｂにセンサを付設する事は、センサの個数が増えてコスト並びに設置スペースが嵩むだけでなく、制御器に入力する信号が増える分、この制御器の処理能力を高くする必要があり、その面からもコストが嵩む。
【００２０】
又、前記各同期ケーブル６０ａ、６０ｂを省略しない場合でも、少ないセンサで前記グロススリップを確実に防止する面からは多少の問題が残る。即ち、前記各同期ケーブル６０ａ、６０ｂの存在に基づき、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの両端部に設けた前記各枢軸１８、１８を揺動変位自在に支持しているラジアルニードル軸受６２、６２に加わるラジアル荷重が過大になる事を防止する必要がある。この理由は、これら各ラジアルニードル軸受６２、６２の耐久性確保と、前記各枢軸１８、１８を中心とする前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの揺動変位を円滑に行わせる為とである。この様な理由により、前記各同期ケーブル６０ａ、６０ｂの張力を過大にできない。言い換えれば、これら各同期ケーブル６０ａ、６０ｂには、僅かながら緩みを持たせる必要があり、この緩みの分だけ、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの傾転角がずれる可能性がある。そして、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの総てに前記センサを設けない限り、前記ずれの存在により、或る特定のパワーローラ１２ａ（１２ｂ）に関するトラクション部で発生したグロススリップを見逃す可能性を、完全には否定できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平７−２０８５６９号公報
【特許文献２】特開平１１−１６６６０５号公報
【特許文献３】特開２００７−２９８０９８号公報
【特許文献４】特開平１１−６３１４６号公報
【特許文献５】特開２０００−３４６１９０号公報
【特許文献６】特開２００９−３０７４９号公報
【特許文献７】特開２００４−３０８８５３号公報
【特許文献８】特開２００６−２８３８００号公報
【特許文献９】特開２００２−８９６７８号公報
【特許文献１０】特開平１１−１５３２０３号公報
【特許文献１１】特開２０１１−５２７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、トラニオンの数よりも少ないセンサでグロススリップの発生を確実に検知できる様にして、低コストで小型且つ軽量に構成でき、しかも十分な信頼性を確保できる構造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】
【００２３】
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、少なくとも１対のディスクと、複数個のトラニオンと、それぞれがこれら各トラニオンと同数のパワーローラ、ロッド、及び油圧式のアクチュエータと、油圧切換弁と、フィードバック機構と、センサとを備える。そして、このセンサは、前記各ディスク同士の間の変速比に結び付く、枢軸を中心とする前記トラニオンの傾斜角度である傾転角若しくはこの傾転角に関連して変化する部分の変位を測定する。
【００２４】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、前記各パワーローラの回転中心軸の方向に関して、前記各トラニオンの揺動中心から、前記各ディスクの軸方向側面と前記各パワーローラの周面との転がり接触部であるトラクション部までの距離を、何れか１個のトラニオンに関して、他のトラニオンよりも短くしている。又、前記センサにより、この何れか１個のトラニオンの傾転角若しくは変位を測定する。
【００２５】
尚、前記内側面から前記トラクション部までの距離を短くする、前記何れか１個のトラニオンに関して、この距離を短くする程度は、各部の寸法誤差や組み付け誤差により、この距離の長短関係が逆転しない範囲で、小さく抑える。自動車用自動変速機として一般的に使用されるトロイダル型無段変速機の場合で、前記距離を短くする程度は、十数μｍ乃至数十μｍ程度あれば十分である。百μｍを超えて短くすると、前記何れか１個のトラニオンに支持されたパワーローラに関するトラクション部の面圧が、他のパワーローラのトラクション部に関する面圧に比べて過度に低くなり、トロイダル型無段変速機の伝達効率の確保の面から不利になる。以上の事を考慮すれば、前記距離を短くする程度は、自動車用自動変速機として一般的に使用されるトロイダル型無段変速機の場合で、１５〜５０μｍ程度に規制する。
【発明の効果】
【００２６】
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、トラニオンの数よりも少ない、最低限１個のセンサでグロススリップの発生を確実に検知できる。即ち、トラニオンの内側面からトラクション部までの距離が短いパワーローラに関しては、他のパワーローラに比べてトラクション部の面圧が低くなる。従って、仮にグロススリップが発生する場合には、先ず、前記距離が短いパワーローラのトラクション部から発生する。逆に言えば、他のパワーローラのトラクション部で、先にグロススリップが発生する事はない。この為、前記距離が短いパワーローラを支持したトラニオンの傾転角若しくはこの傾転角に対応する変位を測定し、この測定値と実変速比とを比較すれば、グロススリップが発生しているか否かを確実に判定できる。要するに、最低限、単一のセンサのみでグロススリップの発生の有無を判定できるし、変速比制御の信頼性を確保すべく、フィードバック機構を組み込んだトラニオンの傾転角若しくはこの傾転角に対応する変位を測定する事を考慮しても、２個のセンサにより、グロススリップの有無を判定できる。この為、センサの数を少なく抑え、コスト並びに設置スペースを抑えられる事に加えて、制御器に入力する信号を少なくできる分、この制御器として処理能力の高いものを使用する必要がなくなり、その面からもコストを抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の対象となる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例を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】一部を省略して示す、図２のＢ−Ｂ断面図。
【図４】変速比制御の為の油圧制御装置部分の略断面図。
【図５】同期ケーブルのトラニオンへの掛け渡し状態の１例を示す断面図。
【図６】本発明を実施する場合に使用する、トラニオンとパワーローラとを組み合わせて成るパワーローラユニットの１例を示す断面図。
【図７】このパワーローラユニットの組立高さを測定する状態を示す端面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施の形態の１例に就いて、前述の図１〜６に図７を加えて説明する。尚、本例を含めて本発明の特徴は、トラニオンの傾転角若しくはこの傾転角に対応する変位を測定する為のセンサを、トラニオンの数よりも少ない数だけ設ける事により、グロススリップの発生を確実に検知できる構造にある。その他の部分の構造及び作用は、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であるから、重複する説明を省略し、以下、本例の特徴部分に就いて説明する。
【００２９】
本例のトロイダル型無段変速機は、所謂ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、入力回転軸５の両端部に、それぞれが外側ディスクである１対の入力ディスク１０ａ、１０ｂを、同期した回転を自在に設置している。又、前記入力回転軸５の中間部周囲に、内側ディスクである出力ディスク１１を、この入力回転軸５とは独立した回転を可能に支持している。そして、この出力ディスク１１の軸方向両側面と前記両入力ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面との間に存在する１対のキャビティ部分に、これら両キャビティ毎に２個ずつ、合計４個のパワーローラ１２ａ、１２ｂを挟持している。これら各パワーローラ１２ａ、１２ｂは、前述の図６により説明した通りの構造で、それぞれトラニオン１７ａ、１７ｂの内側面側に、回転自在に支持している。そして、何れか１個のトラニオン１７ａにその基端部（図２の上端部）を結合したロッド２３の先端部（図２の下端部）に、プリセスカム２２を結合固定して、トロイダル型無段変速機１の変速比を制御する為のフィードバック機構を構成している。このフィードバック機構の構造及び作用に就いても、前述した従来構造と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００３０】
特に、本例のトロイダル型無段変速機１の場合には、図３に示す様に、各キャビティ毎に２組ずつ、合計４組設けたパワーローラユニット２１、２１ａのうち、何れか１個のパワーローラユニット２１の組み立て高さを、残り３個のパワーローラユニット２１ａ、２１ａの組立高さよりも、僅かに小さくしている。尚、この組立高さとは、これら各パワーローラユニット２１、２１ａに組み込んだパワーローラ１２ａ、１２ｂの回転中心軸の方向に関して、前記各トラニオン１７ａ、１７ｂの揺動中心である、前記各枢軸１８、１８の中心から、前記各パワーローラ１２ａ、１２ｂに関するトラクション部（トラクション部に存在する接触楕円の中心）までの距離を言う。この様な組立高さは、前述の特許文献１０の図６に記載されている様な方法により測定する。この測定方法に関して、図７により簡単に説明する。
【００３１】
前記トラニオン１７ａ（１７ｂ）の両端部に設けた枢軸１８を支持板１６、１６（図１〜２参照）に揺動変位自在に支持する為、前記パワーローラユニット２１（２１ａ）の両端部に設けられたラジアルニードル軸受６２の外輪６３を、Ｖブロック６４の上面に当接させる。この状態で、前記パワーローラユニット２１（２１ａ）のパワーローラ１２ａ（１２ｂ）に測定治具６５を被せる。この測定治具６５の下面には、入力、出力各ディスク１０ａ、１０ｂ、１１の軸方向側面（トロイド曲面）と同じ母線形状を有する球状凹面６６を形成している。この様な球状凹面６６と前記パワーローラ１２ａ（１２ｂ）の周面とを当接させ、前記測定治具６５の上面と、前記Ｖブロック６４を固定した定盤６７の上面とを平行にした状態で、これら両上面間の距離を測定する。この距離そのものが前記組立高さにはならないが、互いの間には幾何学的に一定の関係が存在するので、この組立高さを求められる。そして、測定結果により、前記何れか１個のパワーローラユニット２１に組み込むスラストレース２４として、前記残り３個のパワーローラユニット２１ａ、２１ａに組み込むスラストレース２４、２４よりも厚さ寸法が小さいものを使用する等により、前記各パワーローラユニット２１、２１ａの組立高さの関係を所望通りにする。この為に、前記各スラストレース２４、２４として、厚さ寸法が僅かずつ異なるものを複数種類用意しておく。
【００３２】
本例のトロイダル型無段変速機１を組み立てる場合、総ての（４個の）パワーローラユニット２１、２１ａに就いて、前記組立高さを測定する。そして、何れか１個のパワーローラユニット２１の組立高さを、残り３個のパワーローラユニット２１ａ、２１ａの組立高さよりも１５〜５０μｍ程度低くする。これら残り３個のパワーローラユニット２１ａ、２１ａ同士の間の組立高さに関しては、製造上不可避な誤差を除いて、できるだけ同じにする。何れにしても、前記何れか１個のパワーローラユニット２１の組立高さは、前記残り３個のパワーローラユニット２１ａ、２１ａの組立高さよりも、確実に低く抑える。
【００３３】
そして、前記何れか１個のパワーローラユニット２１を構成するトラニオン１７ａにのみ、このトラニオン１７ａの傾転角を測定する為の傾転角センサを設ける。この傾転角センサの構造に就いては、枢軸１８、１８を中心とする前記トラニオン１７ａの傾転角を測定できるものであれば、特に構造を問わない。何れかの枢軸１８と同心のエンコーダを備えて、前記傾転角を直接測定する構造のものでも、或いは、前記トラニオン１７ａの一部の変位量を測定する変位センサでも良い。
【００３４】
上述の様に構成する本例のトロイダル型無段変速機によれば、単一のセンサのみでグロススリップの発生を確実に検知できる。即ち、前記何れか１個のパワーローラユニット２１に関しては、前記組み立て高さが低い分だけ、前記残り３個のパワーローラユニット２１ａ、２１ａに比べて、パワーローラ１２ａのトラクション部の面圧が低く、トラクション係数が高くなる。従って、仮にグロススリップが発生する場合には、先ず、前記何れか１個のパワーローラユニット２１を構成するパワーローラ１２ａのトラクション部から発生する。逆に言えば、前記残り３個のパワーローラユニット２１ａ、２１ａを構成するパワーローラ１２ｂ、１２ｂのトラクション部で、先にグロススリップが発生する事はない。この為、前記何れか１個のパワーローラユニット２１を構成するトラニオン１７ａの傾転角若しくはこの傾転角に対応する変位を測定すれば、グロススリップが発生しているか否かを確実に判定できて、トロイダル型無段変速機の低廉化と小型・軽量化とを図り易くできる。
【００３５】
尚、上述の実施の形態は、請求項３に記載した発明の様に、前記センサを１個のみ設けた場合を中心に説明した。この様に、センサを１個のみ設ける場合には、請求項４に記載した発明の様に、前記組立高さを低く抑えたパワーローラユニット２１と、変速比のフィードバック制御用のプリセスカム２２を装着する為、長さ寸法が大きなロッド２３を結合したトラニオン１７aを含んで構成したパワーローラユニット２１とを同じにする事が好ましい。少なくとも、センサは、組み立て高さが最も低いパワーローラユニット２１と組み合わせる。但し、センサを２個設ける事が可能であれば、請求項５に記載した発明の様に、前記組立高さを低く抑えたパワーローラユニット２１と、前記長さ寸法が大きなロッド２３を結合したトラニオン１７aを含んで構成したパワーローラユニット２１とに、それぞれセンサを組み合わせる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
尚、前記何れか１個のパワーローラユニット２１の設置位置は、特に限定しない。図３に▲１▼〜▲４▼で表した４箇所の何れの部分でも良い。又、前記何れか１個のパワーローラユニット２１にフィードバック制御用のプリセスカム２２（図２、４参照）を設置するか否かも自由であるが、好ましくは、上述した様に、前記何れか１個のパワーローラユニット２１にプリセスカム２２を設置する。更に、図５に示す様な、同期ケーブル６０ａ、６０ｂを使用した、機械式の同期機構を設けるか否かも自由である。但し、この様な同期機構を設ける場合には、複数の同期ケーブル６０ａ、６０ｂを掛け渡した（図５の右上又は左下）のパワーローラユニットに関して、組立高さを低くすると共にセンサを設置する事が好ましい。この理由は、前述した様な、同期ケーブル６０ａ、６０ｂに存在する僅かな緩みを考慮した場合、グロススリップを検知するまでに生じる、各パワーローラ１２ａ、１２ｂ同士の間の変速比のずれを、極力小さく抑える為である。
【符号の説明】
【００３７】
１    トロイダル型無段変速機
２    遊星歯車式変速機
３    入力軸
４    出力軸
５    入力回転軸
６    伝達軸
７    前段ユニット
８    中段ユニット
９    後段ユニット
１０ａ、１０ｂ  入力ディスク
１１    出力ディスク
１２ａ、１２ｂ  パワーローラ
１３    ケーシング
１４    支柱
１５    転がり軸受
１６    支持板
１７ａ、１７ｂ  トラニオン
１８    枢軸
１９    支持軸
２０    スラスト玉軸受
２１    パワーローラユニット
２２    プリセスカム
２３、２３ａ    ロッド
２４    スラストレース
２５    円孔
２７    ラジアルニードル軸受
２８    ラジアルニードル軸受
２９    スラストニードル軸受
３０    スラスト外輪
３１    玉
３２    ニードル
３３    押圧装置
３４    中空回転軸
３５    太陽歯車
３６    キャリア
３７    遊星歯車  
３８    遊星歯車
３９    遊星歯車
４０    リング歯車
４１    第二太陽歯車
４２    第二キャリア
４３    低速用クラッチ
４４    第三太陽歯車
４５    第二リング歯車
４６    高速用クラッチ
４７    遊星歯車
４８    遊星歯車
４９    シリンダボディー
５０    アクチュエータ
５１    変速比制御弁
５２    ステッピングモータ
５３    スプール
５４    スリーブ
５５    油圧源
５６ａ、５６ｂ    油圧室
５７    ピストン    
５８    リンク腕  
５９ａ、５９ｂ    プーリ
６０ａ、６０ｂ    同期ケーブル
６１、６１ａ    凹溝
６２    ラジアルニードル軸受
６３    外輪
６４    Ｖブロック
６５    測定治具  
６６    球状凹面
６７    定盤
【図１】
2012241884.tif 000003
【図２】
2012241884.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2012241884.tif 000007
【図６】
2012241884.tif 000008
【図７】
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