(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（１５ａ）と、この回転軸（１５ａ）の一端部に、内側面をこの回転軸（１５ａ）の中央側に向け、この回転軸（１５ａ）の軸方向に亙る変位を制限した状態で支持した第一外側ディスク（２Ａ）と、この回転軸（１５ａ）の中間部他端寄り部分に、内側面をこの回転軸（１５ａ）の中央側に向けた状態で、この回転軸（１５ａ）の軸方向に亙る変位自在に支持した第二外側ディスク（２Ｂ）と、この第二外側ディスク（２Ｂ）を上記第一外側ディスク（２Ａ）に押圧しつつ回転駆動するローディングカム装置（９ａ）と、その内側面を第一外側ディスク（２Ａ）の内側面に対向させた状態で上記第一、第二外側ディスク（２Ａ）（２Ｂ）と同心に、且つこれら第一、第二外側ディスク（２Ａ）（２Ｂ）とは独立した回転自在に支持された第一内側ディスク（４）と、その内側面を第二外側ディスク（２Ｂ）の内側面に対向させた状態で上記第一内側ディスク（４）と同心に、且つこの第一内側ディスク（４）と同期した回転自在に支持された第二内側ディスク（４）と、上記第一外側ディスク（２Ａ）と第一内側ディスク（４）との間部分で、これら各ディスク（２Ａ）（４）の中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向となる捻れの位置に存在する複数本の第一枢軸と、これら各第一枢軸を中心として揺動する複数個の第一トラニオンと、これら各第一トラニオンの内側面から突出した第一変位軸と、これら各第一変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一外側ディスク（２Ａ）の内側面と第一内側ディスク（４）の内側面との間に挟持された複数個の第一パワーローラと、上記第二外側ディスク（２Ｂ）と第二内側ディスク（４）との間部分で、これら各ディスク（２Ｂ）（４）の中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向となる捻れの位置に存在する複数本の第二枢軸と、これら各第二枢軸を中心として揺動する複数個の第二トラニオンと、これら各第二トラニオンの内側面から突出した第二変位軸と、これら各第二変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第二外側ディスク（２Ｂ）の内側面と第二内側ディスク（４）の内側面との間に挟持された複数個の第二パワーローラとを備え、上記第一、第二両内側ディスク（４）（４）は上記回転軸（１５ａ）の中間部周囲に、この回転軸（１５ａ）とは独立した、且つ互いに同期した回転自在に支持されているトロイダル型無段変速機に於いて、上記回転軸（１５ａ）の他端部で上記第二外側ディスク（２Ｂ）の外側面から突出した部分に固設された外向フランジ状の鍔部（４５）（４５ａ）と、この鍔部（４５）（４５ａ）と上記ローディングカム装置（９ａ）を構成するローディングカム（１０ａ）との間に設けた、スラスト荷重を支承自在な軸受（４６）（６６）と、この軸受（４６）（６６）と上記第二外側ディスク（２Ｂ）との間に、トロイダル型無段変速機の運転時に発生するスラスト荷重の作用方向に関して上記ローディングカム（１０ａ）と並列に設けられ、上記第二外側ディスク（２Ｂ）を上記第一外側ディスク（２Ａ）に向けて弾性的に押圧する予圧ばね（４２）とを備え、上記ローディングカム（１０ａ）が、上記スラスト荷重を支承する軸受（４６）（６６）を構成し、上記鍔部（４５）（４５ａ）に対し回転する軌道輪（４７ｂ）（６３）の周囲に直接又はスリーブ（５０）を介して軸方向に亙る変位自在に外嵌支持されており、上記ローディングカム（１０ａ）と上記軌道輪（６３）又はスリーブ（５０）との間に、このローディングカム（１０ａ）と軌道輪（６３）又はスリーブ（５０）との間隔を広げる方向の弾力を有し、上記ローディングカム装置（９ａ）に予圧を付与する第二の予圧ばね（５７）を設け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】
第二の予圧ばね（５７）が、軌道輪（６３）又はスリーブ（５０）の外径寄り部分とローディングカム（１０ａ）の径方向中間部との間に設けられると共に、このローディングカム（１０ａ）の内径寄り部分と上記軌道輪（６３）又はスリーブ（５０）の内径寄り部分とが対向しており、上記第二の予圧ばね（５７）の弾力に基づいてローディングカム装置（９ａ）の軸方向寸法が最も小さくなった状態で、上記ローディングカム（１０ａ）の内径寄り部分と上記軌道輪（６３）又はスリーブ（５０）の内径寄り部分との間にスラスト方向に亙る隙間が存在する、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
スラスト荷重を支承自在な軸受（４６）（６６）と第二外側ディスク（２Ｂ）との間にスラスト軸受（５５）を、スラスト荷重の作用方向に関して、予圧ばね（４２）と直列に配置した、請求項１〜２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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用の変速機として、或は各種産業機械用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３〜４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と同心に配置した出力軸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の内側には、上記入力軸１並びに出力軸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を設けている。
【０００３】
即ち、これら各トラニオン６、６は、それぞれの両端部外面に上記枢軸５、５を、互いに同心に設けている。又、これら各トラニオン６、６の中間部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を揺動させる事により、上記各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。上記各トラニオン６、６に支持した変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８、８を、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同士の間に挟持している。これら各内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸５を中心とする円弧を回転させて得られる凹面をなしている。そして、球状凸面に形成した上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００４】
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９を設け、このローディングカム装置９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、この入力側ディスク２を回転駆動自在としている。このローディングカム装置９は、入力軸１と共に回転するローディングカム（カム板）１０と、保持器１１により転動自在に保持した複数個（例えば４個）のローラ１２、１２とから構成している。上記ローディングカム１０の片側面（図３〜４の右側面）には、円周方向に亙る凹凸であるカム面１３を形成し、上記入力側ディスク２の外側面（図３〜４の左側面）にも、同様の形状を有するカム面１４を形成している。そして、上記複数個のローラ１２、１２を、上記入力軸１の中心に関し放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００５】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってローディングカム１０が回転すると、カム面１３が複数個のローラ１２、１２を、入力側ディスク２の外側面に形成したカム面１４に押圧する。この結果、上記入力側ディスク２が、上記複数のパワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記両カム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ８、８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との回転速度比（変速比）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、前記各枢軸５、５を中心として前記各トラニオン６、６を所定方向に揺動させる。そして、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図３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、前記各変位軸７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を反対方向に揺動させる。そして、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図４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７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を図３と図４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。
【０００７】
又、図５〜６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の１例を示している。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１５の周囲に、それぞれニードル軸受１６、１６を介して、回転自在に支持している。即ち、上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の中心部には断面形状が円形である貫通孔１７、１７を、それぞれ上記各ディスク２、４の内側面と外側面とを軸方向（図５の左右方向）に貫通する状態で形成している。上記各ニードル軸受１６、１６は、上記各貫通孔１７、１７の内周面と上記入力軸１５の中間部外周面との間に設けている。又、上記各貫通孔１７、１７の内側面寄り端部内周面に形成した係止溝１８、１８には止め輪１９、１９を係止して、上記各ニードル軸受１６、１６が上記各貫通孔１７、１７から、上記各ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ側に抜け出る事を防止している。又、ローディングカム１０は上記入力軸１５の端部（図５の左端部）外周面にスプライン係合させ、外向フランジ状の鍔部２０により上記入力側ディスク２から離れる方向への移動を阻止している。そして、このローディングカム１０とローラ１２、１２とにより、上記入力軸１５の回転に基づいて上記入力側ディスク２を、上記出力側ディスク４に向け押圧しつつ回転させるローディングカム装置９を構成している。上記出力側ディスク４には出力歯車２１を、キー２２、２２により結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車２１とが同期して回転する様にしている。
【０００８】
１対のトラニオン６、６の両端部は１対の支持板２３、２３に、揺動並びに軸方向（図５の表裏方向、図６の左右方向）に亙る変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン６、６の中間部に形成した円孔２４、２４部分に、変位軸７、７を支持している。これら各変位軸７、７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部２５、２５と枢支軸部２６、２６とを、それぞれ有する。このうちの各支持軸部２５、２５を上記各円孔２４、２４の内側に、ラジアルニードル軸受２７、２７を介して、回転自在に支持している。又、上記各枢支軸部２６、２６の周囲にパワーローラ８、８を、別のラジアルニードル軸受２８、２８を介して、回転自在に支持している。
【０００９】
尚、上記１対の変位軸７、７は、上記入力軸１５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７、７の各枢支軸部２６、２６が各支持軸部２５、２５に対し偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関し同方向（図６で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１５の配設方向に対し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８、８は、上記入力軸１５の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。この結果、回転力の伝達状態で構成各部材に加わる大きな荷重に基づく、これら構成各部材の弾性変形に起因して、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向（図５の左右方向、図６の表裏方向）に変位する傾向となった場合でも、上記構成各部品に無理な力を加える事なく、この変位を吸収できる。
【００１０】
又、上記各パワーローラ８、８の外側面と上記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パワーローラ８、８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受２９、２９とスラストニードル軸受３０、３０とを設けている。このうちのスラスト玉軸受２９、２９は、上記各パワーローラ８、８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８、８の回転を許容するものである。又、上記各スラストニードル軸受３０、３０は、上記各パワーローラ８、８から上記各スラスト玉軸受２９、２９を構成する外輪３１、３１に加わるスラスト荷重を支承しつつ、前記各枢支軸部２６、２６及び上記外輪３１、３１が、前記支持軸部２５、２５を中心に揺動する事を許容するものである。
【００１１】
更に、上記各トラニオン６、６の一端部（図６の左端部）にはそれぞれ駆動ロッド３２、３２を結合し、これら各駆動ロッド３２、３２の中間部外周面に駆動ピストン３３、３３を固設している。そして、これら各駆動ピストン３３、３３を、それぞれ駆動シリンダ３４、３４内に油密に嵌装している。
【００１２】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１５の回転は、ローディングカム装置９を介して入力側ディスク２に伝わる。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８、８を介して出力側ディスク４に伝わり、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車２１より取り出される。入力軸１５と出力歯車２１との間の回転速度比を変える場合には、上記１対の駆動ピストン３３、３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３、３３の変位に伴って上記１対のトラニオン６、６が、それぞれ逆方向に変位し、例えば図６の下側のパワーローラ８が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ８が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、これら各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａ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６、６が、支持板２３、２３に枢支された枢軸５、５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３〜４に示した様に、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１５と出力歯車２１との間の回転速度比が変化する。
【００１３】
尚、この様に上記入力軸１５と出力歯車２１との間で回転力の伝達を行なう際には、構成各部材の弾性変形に基づいて上記各パワーローラ８、８が、上記入力軸１５の軸方向に変位し、これら各パワーローラ８、８を枢支している前記各変位軸７、７が、前記各支持軸部２５、２５を中心として僅かに回動する。この回動の結果、前記各スラスト玉軸受２９、２９の外輪３１、３１の外側面と上記各トラニオン６、６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３０、３０が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
【００１４】
更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図７〜８に示す様に、請求項１に記載した回転軸に対応する入力軸１５ａの周囲に、それぞれが第一、第二外側ディスクに相当する入力側ディスク２Ａ、２Ｂと、それぞれが第一、第二内側ディスクに相当する出力側ディスク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、例えば特開平１−２３４６４６号公報、同７−１５８７１１号公報、同８−２１５０３号公報、同８−３５５４９号公報等に記載されている様に、従来から知られている。上記図７〜８に示した構造は、上記入力軸１５ａの中間部周囲に出力歯車２１ａを、この入力軸１５ａに対する回転を自在として支持し、この出力歯車２１ａの中心部に設けた円筒状のスリーブ３５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。そして、これら各出力側ディスク４、４に設けた貫通孔１７、１７の内周面と上記入力軸１５ａの外周面との間にニードル軸受１６、１６を設け、これら各出力側ディスク４、４を上記入力軸１５ａの周囲に、この入力軸１５ａに対する回転、並びにこの入力軸１５ａの軸方向に亙る変位を自在に支持している。又、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、上記入力軸１５ａの両端部に、この入力軸１５ａと共に回転自在に支持している。この入力軸１５ａは、駆動軸３６により、ローディングカム装置９を介して回転駆動する。尚、この駆動軸３６の先端部（図７〜８の右端部）外周面と上記入力軸１５ａの基端部（図７〜８の左端部）内周面との間には、滑り軸受、ニードル軸受等のラジアル軸受３７を設けている。従って、上記駆動軸３６と入力軸１５ａとは、互いに同心に配置された状態のまま、回転方向に亙る若干の変位自在に組み合わされている。
【００１５】
但し、一方（図７〜８の右方）の入力側ディスク２Ａは、背面（図７〜８の右面）をローディングナット３８に、大きな弾力を有する皿板ばね３９を介し突き当てて、上記入力軸１５ａに対する軸方向（図７〜８の左右方向）の変位を実質的に阻止している。これに対して、ローディングカム１０に対向する入力側ディスク２Ｂは、ボールスプライン４０により上記入力軸１５ａに、軸方向に亙る変位自在に支持している。そして、この入力側ディスク２Ｂの外側面（図７〜８の左面）と上記入力軸１５ａの中間部外周面に形成した係止段部４１との間に、予圧ばねである皿板ばね４２を設けている。この皿板ばね４２は、上記皿板ばね３９に比べて小さな弾力を有し、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａとパワーローラ８、８の周面８ａ、８ａとの各当接部に予圧を付与する。即ち、上記ローディングカム装置９が推力を発生していないか、発生しても小さな場合にも、上記各当接部の当接圧を確保して、トロイダル型無段変速機により小さなトルクも伝達自在とする。
【００１６】
又、前記出力歯車２１ａはハウジングの内側に設けた仕切壁４３に、それぞれがアンギュラ型である１対の玉軸受４４、４４により、軸方向に亙る変位を阻止した状態で、回転自在に支持している。尚、上述の図７〜８に示したダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機が、ローディングカム１０に対向する一方又は双方の入力側ディスク２Ａ、２Ｂをボールスプライン４０、４０により上記入力軸１５ａに、軸方向に亙る変位自在に支持している理由は、これら両ディスク２Ａ、２Ｂの回転を同期させつつ、上記ローディングカム装置９の作動に伴う構成各部材の弾性変形に基づいて上記両ディスク２Ａ、２Ｂが、上記入力軸１５ａに対し軸方向に変位する事を許容する為である。又、一方の入力側ディスク２Ａの背面をローディングナット３８に、大きな弾力を有する皿板ばね３９を介し突き当てているのは、トロイダル型無段変速機を介して伝達するトルクの急上昇時に、上記一方の入力側ディスク２Ａに加わるスラスト方向の衝撃荷重を吸収する為である。
【００１７】
上述した様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の運転時、駆動軸３６の回転は、ローディングカム装置９を介して他方（図７の左方）の入力側ディスク２Ｂに伝わり、更にこの回転が、入力軸１５ａを介して一方の入力側ディスク２Ａに伝わって、これら両入力側ディスク２Ａ、２Ｂが同期して回転する。そして、これら両入力側ディスク２Ａ、２Ｂの回転が、それぞれ複数個ずつ（図示の例では２個ずつ合計４個）のパワーローラ８、８を介して１対の出力側ディスク４、４に伝わる。この結果、これら両出力側ディスク４、４を両端部にスプライン係合させたスリーブ３５が回転し、このスリーブ３５の中間部外周面に固設した出力歯車２１ａが回転する。この様にダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機では、上記駆動軸３６から出力歯車２１ａへの回転伝達を、互いに並列に配置された２系統に分けて行なうので、大きなトルク伝達が可能になる。又、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４同士の間に挟持したパワーローラ８、８の傾斜角度を同期して変える事により、上記両入力側ディスク２Ａ、２Ｂと上記両出力側ディスク４、４との間の変速比を変える事ができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図７〜８に示した従来構造の場合には、トロイダル型無段変速機の無負荷時に、ローディングカム装置９を構成する複数のローラ１２、１２が、１対のカム面１３、１４同士の間でがたつく（遊ぶ）可能性があり、がたついた場合には上記各ローラ１２、１２の転動面や上記各カム面１３、１４の耐久性が損なわれる。この様ながたつきが発生する理由は、次の通りである。尚、以下の説明は、簡略の為、ローディングカム装置９側（図７〜８の左側）の入力側ディスク２Ｂと出力側ディスク４とに就いてのみ行なう。
【００１９】
出力側ディスク４の内側面４ａの断面形状の曲率中心は、本来、上記各トラニオン６、６の傾動中心である各枢軸５、５（図３、４、６）の中心軸の延長線上に存在させる必要がある。ところが、これら各枢軸５、５を支持する為の支持板２３、２３やこれら各支持板２３、２３の支持装置の構成部品の製作誤差等に基づき、上記曲率中心が上記中心軸の延長線から僅かにずれる場合がある。この様に曲率中心が中心軸の延長線からずれた場合に、無負荷状態、即ち、上記ローディングカム装置９を構成する複数のローラ１２、１２が１対のカム面１３、１４の底部に対向する状態で、変速比を変えるべくトラニオン６、６を傾動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａにより上記各出力側ディスク４の内側面４ａを倣わせると、上記各パワーローラ８、８が、各変位軸７、７の支持軸部２５、２５を中心に、入力軸１５ａの軸方向に揺動変位する。
【００２０】
即ち、この入力軸１５ａの軸方向に関する、上記曲率中心と各枢軸５、５の中心軸との位置関係がずれた場合、上記内側面４ａに関する、上記軸方向に亙るずれ量は、この内側面４ａの内径寄り部分と外径寄り部分とで異なる。即ち、図９に示す様に、出力側ディスク４の内側面４ａの位置が、同図に鎖線で示す設計値通りの位置から、同図に実線で示す位置にずれた場合、この内側面４ａの上記軸方向に亙るずれ量は、この軸方向に対する傾斜角度が大きい外径寄り部分で小さく、この軸方向に対する傾斜角度が小さい内径寄り部分で大きくなる。従って、上記各周面８ａ、８ａにより上記各内側面４ａを倣わせる為には、上述の様に、上記各パワーローラ８、８を上記入力軸１５ａの軸方向に変位させる必要がある。そして、この様にこれら各パワーローラ８、８を上記入力軸１５ａの軸方向に変位させると、前記入力側ディスク２Ｂが、予圧ばねである皿板ばね４２の弾力に基づいて上記各パワーローラ８、８の動きに追従し、上記入力軸１５ａの軸方向に変位する。
【００２１】
この様に上記入力側ディスク２Ｂが上記入力軸１５ａの軸方向に変位する結果、前記ローディングカム装置９を構成する１対のカム面１３、１４同士の間隔が広がり、前記複数のローラ１２、１２が、これら１対のカム面１３、１４同士の間でがたつく。この様ながたつきが発生すると、上記各ローラ１２、１２の転動面が上記各カム面１３、１４を叩き、これら各面の耐久性が損なわれる。この様な問題は、図７〜８に示した構造の他、特開平１−２３４６４６号公報、同７−１５８７１１号公報に記載された構造の場合も同様である。
【００２２】
これに対して、例えば特開平８−３５５４９号公報に記載されたトロイダル型無段変速機の様に、予圧ばねを、トロイダル型無段変速機の運転時に発生するスラスト荷重の作用方向に関してローディングカムと直列に配置すれば、無負荷時にローディングカム装置にがたつきが発生するのを防止できる。ところが、予圧ばねとローディングカムとを直列に配置すると、上記ローディングカム装置の作動時に、上記予圧ばねが強く押され、完全に押し潰された状態となる。皿板ばね等の予圧ばねは、完全に押し潰された状態と弾性的に広がった状態とを繰り返すと比較的早期にへたり、十分に予圧付与を行なえなくなる為、好ましくない。
本発明のトロイダル型無段変速機は、上述の様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２３】
【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は、例えば前述の図７〜８に示した、従来から知られているダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機と同様に、回転軸（１５ａ）と、この回転軸（１５ａ）の一端部に、内側面をこの回転軸（１５ａ）の中央側に向け、この回転軸（１５ａ）の軸方向に亙る変位を制限した状態で支持した第一外側ディスク（２Ａ）と、この回転軸（１５ａ）の中間部他端寄り部分に、内側面をこの回転軸（１５ａ）の中央側に向けた状態で、この回転軸（１５ａ）の軸方向に亙る変位自在に支持した第二外側ディスク（２Ｂ）と、この第二外側ディスク（２Ｂ）を上記第一外側ディスク（２Ａ）に押圧しつつ回転駆動するローディングカム装置（９ａ）と、その内側面を第一外側ディスク（２Ａ）の内側面に対向させた状態で上記第一、第二外側ディスク（２Ａ）（２Ｂ）と同心に、且つこれら第一、第二外側ディスク（２Ａ）（２Ｂ）とは独立した回転自在に支持された第一内側ディスク（４）と、その内側面を第二外側ディスク（２Ｂ）の内側面に対向させた状態で上記第一内側ディスク（４）と同心に、且つこの第一内側ディスク（４）と同期した回転自在に支持された第二内側ディスク（４）と、上記第一外側ディスク（２Ａ）と第一内側ディスク（４）との間部分で、これら各ディスク（２Ａ）（４）の中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向となる捻れの位置に存在する複数本の第一枢軸と、これら各第一枢軸を中心として揺動する複数個の第一トラニオンと、これら各第一トラニオンの内側面から突出した第一変位軸と、これら各第一変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一外側ディスク（２Ａ）の内側面と第一内側ディスク（４）の内側面との間に挟持された複数個の第一パワーローラと、上記第二外側ディスク（２Ｂ）と第二内側ディスク（４）との間部分で、これら各ディスク（２Ｂ）（４）の中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向となる捻れの位置に存在する複数本の第二枢軸と、これら各第二枢軸を中心として揺動する複数個の第二トラニオンと、これら各第二トラニオンの内側面から突出した第二変位軸と、これら各第二変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第二外側ディスク（２Ｂ）の内側面と第二内側ディスク（４）の内側面との間に挟持された複数個の第二パワーローラとを備える。そして、上記第一、第二両内側ディスク（４）（４）は上記回転軸（１５ａ）の中間部周囲に、この回転軸（１５ａ）とは独立した、且つ互いに同期した回転自在に支持されている。
【００２４】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記回転軸（１５ａ）の他端部で上記第二外側ディスク（２Ｂ）の外側面から突出した部分に固設された外向フランジ状の鍔部（４５）（４５ａ）と、この鍔部（４５）（４５ａ）と上記ローディングカム装置（９ａ）を構成するローディングカム（１０ａ）との間に設けた、スラスト荷重を支承自在な軸受（４６）（６６）と、この軸受（４６）（６６）と上記第二外側ディスク（２Ｂ）との間に、トロイダル型無段変速機の運転時に発生するスラスト荷重の作用方向に関して上記ローディングカム（１０ａ）と並列に設けられ、上記第二外側ディスク（２Ｂ）を上記第一外側ディスク（２Ａ）に向けて弾性的に押圧する予圧ばね（４２）とを備える。そして、上記ローディングカム（１０ａ）が、上記スラスト荷重を支承する軸受（４６）（６６）を構成し、上記鍔部（４５）（４５ａ）に対し回転する軌道輪（４７ｂ）（６３）の周囲に直接又はスリーブ（５０）を介して軸方向に亙る変位自在に外嵌支持されており、上記ローディングカム（１０ａ）と上記軌道輪（６３）又はスリーブ（５０）との間に、このローディングカム（１０ａ）と軌道輪（６３）又はスリーブ（５０）との間隔を広げる方向の弾力を有し、上記ローディングカム装置（９ａ）に予圧を付与する第二の予圧ばね（５７）を設けている。
【００２５】
【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が、第一、第二外側ディスク（２Ａ）（２Ｂ）から第一、第二内側ディスク（４）に、２系統に分けて回転力の伝達を行なう際の作用、並びに上記第一、第二外側ディスク（２Ａ）（２Ｂ）と第一、第二内側ディスク（４）との間での変速比を変える際の作用は、前述の図７〜８に示した、従来から知られているダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合と同様である。
【００２６】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、予圧ばね（４２）の耐久性を確保しつつ、無負荷時にローディングカム装置（９ａ）を構成するローラ（１２）（１２）が１対のカム面（１３）（１４）同士の間でがたつく事を防止できる。即ち、予圧ばね（４２）をトロイダル型無段変速機の運転時に発生するスラスト荷重の作用方向に関して上記ローディングカム（１０ａ）と並列に設けている為、上記予圧ばね（４２）が完全に押し潰される事を防止して、この予圧ばね（４２）の耐久性確保を図れる。又、上記ローディングカム（１０ａ）を軸方向に亙る変位自在とし、第二の予圧ばね（５７）によりローディングカム装置（９ａ）に予圧を付与している為、無負荷時にこのローディングカム装置（９ａ）を構成するローラ（１２）（１２）ががたつく事を防止して、このローラ（１２）（１２）の転動面及びカム面（１３）（１４）の損傷防止を図れる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、１対ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂ及び出力側ディスク４、４の内側面２ａ、４ａと複数のパワーローラ８、８の周面８ａ、８ａ（図７参照）との当接部並びにローディングカム装置９ａに、予圧を付与する為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図７〜８に示した従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分並びに上記従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００２８】
請求項１に記載した回転軸に相当する入力軸１５ａの一端部（図１の右端部）には、やはり請求項１に記載した第一外側ディスクに相当する入力側ディスク２Ａをスプライン係合により外嵌し、ローディングナット３８によりこの入力側ディスク２Ａの外側面を抑え付けている。又、上記入力軸１５ａの他端部（図１の左端部）で、請求項１に記載した第二外側ディスクに相当する入力側ディスク２Ｂの外側面から突出した部分には、外向フランジ状の鍔部４５を、上記入力軸１５ａと一体に固設している。
【００２９】
そして、この鍔部４５と上記ローディングカム装置９ａを構成するローディングカム１０ａとの間に、請求項１に記載したスラスト荷重を支承自在な軸受である、スラスト玉軸受４６を設けている。このスラスト玉軸受４６は、１対のスラスト軌道輪４７ａ、４７ｂと、これら両スラスト軌道輪４７ａ、４７ｂ同士の間に挟持した複数個の玉４８、４８とから成る。そして、このうちの一方（図１の左方）のスラスト軌道輪４７ａを上記鍔部４５に突き当て、他方（図１の右方）のスラスト軌道輪４７ｂの外径側半部に、請求項１に記載したスリーブに相当する、外径側スリーブ５０を外嵌固定している。上記他方のスラスト軌道輪４７ｂ及び外径側スリーブ５０は、上記入力軸１５ａに対し緩く外嵌して、この入力軸１５ａに対し回転自在である。従って、本例の場合には、上記他方のスラスト軌道輪４７ｂが、請求項１に記載した鍔部に対し回転する軌道輪となる。上記外径側スリーブ５０は、クランク型の断面形状を有し、全体を円環状に形成したもので、円筒部５１と、この円筒部５１の軸方向一端部（図１の右端部）内周面に形成した内向鍔部５２と、この円筒部５１の軸方向他端部（図１の左端部）外周面に形成した外向鍔部５３とを備える。この様な外径側スリーブ５０は、上記円筒部５１の一端寄り部分を上記他方のスラスト軌道輪４７ｂに外嵌すると共に、上記内向鍔部５２をこのスラスト軌道輪４７ｂに突き当てている。上記スラスト玉軸受４６は、上記ローディングカム装置９ａの作動時に、上記入力側ディスク２Ｂと共に回転する上記入力軸１５ａと上記ローディングカム１０ａとの相対回転を円滑に行なわせる為に設ける。
【００３０】
又、上記スラスト玉軸受４６と上記入力側ディスク２Ｂとの間に、内径側スリーブ５４と、請求項１に記載した予圧ばねに相当する皿板ばね４２と、請求項３に記載したスラスト軸受に相当するスラストニードル軸受５５とを、上記スラスト玉軸受４６の側から順に、前記入力軸１５ａの軸方向に亙り互いに直列に設けている。従って、上記皿板ばね４２は、トロイダル型無段変速機の運転時に上記ローディングカム装置９ａが発生するスラスト荷重の作用方向（図１の左右方向）に関して、上記ローディングカム１０ａと並列に設けられている。即ち、上記皿板ばね４２は、上記入力側ディスク２Ｂと上記ローディングカム１０ａとを互いに離隔させつつ、この入力側ディスク２Ｂを前記入力側ディスク２Ａに向け弾性的に押圧する。尚、上記スラストニードル軸受５５は、上記ローディングカム装置９ａの作動時、上記内径側スリーブ５４及び皿板ばね４２が上記ローディングカム１０ａと共に回転した場合に、この皿板ばね４２と上記入力側ディスク２Ｂとの相対変位を円滑に行なわせる役目を有する。勿論、この皿板ばね４２は、前記入力軸１５ａに対し緩く外嵌している。
【００３１】
又、上記ローディングカム１０ａを、上記外径側スリーブ５０を構成する円筒部５１に、がたつきなく、且つ、軸方向に亙る変位自在に外嵌している。即ち、上記ローディングカム１０ａを、クランク型の断面形状を有する円輪状に形成して、直径方向中間部に円筒部５６を形成している。そして、この円筒部５６を、上記円筒部５１に外嵌している。又、上記外径側スリーブ５０の外向鍔部５３と、上記ローディングカム１０ａの中間部外側面との間には、請求項１に記載した第二の予圧ばねに相当する、皿板ばね５７を設けている。この皿板ばね５７は、前記ローディングカム装置９ａに予圧を付与すべく、上記ローディングカム１０ａを上記入力側ディスク２Ｂに向けて押圧し、この入力側ディスク２Ｂの外側面に形成したカム面１４と上記ローディングカム１０ａに形成したカム面１３との間隔を狭める役目を有する。
【００３２】
更に、図示の例では、上記ローディングカム１０ａの内周縁と前記内径側スリーブ５４の外周面との間に、ラジアル荷重のみを支承自在な軸受である、ラジアルニードル軸受５８を設けている。上記内径側スリーブ５４は、円筒部５９の一端部（図１の右端部）に外向鍔部６０を形成した断面Ｌ字形であり、上記ラジアルニードル軸受５８は、このうちの円筒部５９の外周面と上記ローディングカム１０ａの内周縁との間に設けている。尚、上記皿板ばね５７の弾力により上記両カム面１４、１３同士の距離が最も縮まった状態（前記各ローラ１２、１２が、これら両カム面１４、１３の最底部に位置する状態）でも、前記内向鍔部５２と上記ローディングカム１０ａの内径側部分との間、並びにこの内径側部分と上記外向鍔部６０との間に、それぞれ僅かな（例えば０．２〜０．５mm程度ずつの）隙間が存在する様に、各部の寸法を規制している。
【００３３】
従って、トロイダル型無段変速機の無負荷時、上記両カム面１４、１３同士の距離が最も縮まった状態で、上記入力側ディスク２Ｂが構成各部の寸法誤差等により軸方向に亙り僅かに変位しても、上記ローディングカム１０ａをこの変位に対し追従させ、しかも上記各ローラ１２、１２が上記両カム面１４、１３同士の間でがたつく事を防止できる。尚、上記外向鍔部６０の外側面（図１の右側面）には、潤滑油を流通させる為、複数の凹溝６１、６１を形成している。
【００３４】
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、皿板ばね４２の耐久性を確保しつつ、無負荷時にローディングカム装置９ａを構成するローラ１２、１２が１対のカム面１４、１３同士の間でがたつく事を防止できる。即ち、上記皿板ばね４２を、トロイダル型無段変速機の運転時に上記ローディングカム装置９ａが発生するスラスト荷重の作用方向に関して上記ローディングカム１０ａと並列に設けている。この為、上記スラスト荷重の大きさに関係なく、上記皿板ばね４２が完全に押し潰される事を防止して、この皿板ばね４２の耐久性確保を図れる。
【００３５】
又、上記ローディングカム１０ａを軸方向に亙る変位自在とし、別の皿板ばね５７により上記ローディングカム装置９ａに予圧を付与している為、無負荷時に上記各ローラ１２、１２が上記両カム面１４、１３同士の間でがたつく事を防止して、これら各ローラ１２、１２の転動面及びこれら両カム面１４、１３の損傷防止を図れる。上記ローディングカム装置９ａがスラスト荷重を発生した場合、上記別の皿板ばね５７はこのスラスト荷重により押し潰される傾向になる。但し、この皿板ばね５７が完全に押し潰される以前に、上記ローディングカム１０ａの内径寄り部分と前記外径側スリーブ５０の内向鍔部５２とが当接する為、上記別の皿板ばね５７が完全に押し潰される事はない。従って、この別の皿板ばね５７の耐久性も十分に確保できる。
【００３６】
次に、図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、請求項１に記載した回転軸に相当する入力軸１５ａの端部にこの入力軸１５ａと一体に形成した、外向フランジ状の鍔部４５ａの片側面（図２の右側面）に、アンギュラ型の内輪軌道６２を直接形成している。そして、この内輪軌道６２と、外輪６３の内周面に形成したアンギュラ型の外輪軌道６４との間に複数個の玉６５、６５を設けて、請求項１に記載したスラスト荷重を支承自在な軸受である、アンギュラ型の玉軸受６６を構成している。
【００３７】
請求項１に記載した鍔部に対し回転する軌道輪である、上記外輪６３の外周面には、円筒面６７と外向鍔部５３ａとを設けている。そして、ローディングカム１０ａの直径方向中間部に設けた円筒部５６を上記円筒面６７に、がたつきなく且つ軸方向に亙る変位自在に外嵌すると共に、上記外向鍔部５３ａと上記ローディングカム１０ａの中間部外側面との間に、請求項１に記載した第二の予圧ばねである皿板ばね５７を設けている。又、上記外輪６３の内径寄り部分と、請求項１に記載した第二外側ディスクに相当する入力側ディスク２Ｂとの間に、スラストニードル軸受５５と、請求項１に記載した予圧ばねである皿板ばね４２とを、上記外輪６３の側から順番に、軸方向に亙り互いに直列に配置している。スラスト荷重を支承自在な軸受の構成部材の一部を入力軸１５ａと一体にした点、並びに外径側、内径側両スリーブ５０、５４を省略し、それに伴ってスラストニードル軸受５５と皿板ばね４２との配置を逆にした点以外の構成及び作用は、前述した第１例の場合と同様である。
【００３８】
【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、予圧ばね及びローディングカム装置の構成各部材の損傷を防止して、これら予圧ばね及びローディングカム装置の耐久性を向上させ、優れた耐久性を有するトロイダル型無段変速機の実現に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す要部断面図。
【図２】同第２例の部分断面図。
【図３】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。
【図４】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図５】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第１例を示す断面図。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図。
【図７】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第２例を示す断面図。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図。
【図９】出力側ディスクの内側面とトラニオンの傾動中心とがずれた場合の問題を説明する為の略側面図。
【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    枢軸
６    トラニオン
７    変位軸
８    パワーローラ
８ａ  周面
９、９ａ  ローディングカム装置
１０、１０ａ  ローディングカム
１１    保持器
１２    ローラ
１３、１４  カム面
１５、１５ａ  入力軸
１６    ニードル軸受
１７    貫通孔
１８    係止溝
１９    止め輪
２０    鍔部
２１、２１ａ  出力歯車
２２    キー
２３    支持板
２４    円孔
２５    支持軸部
２６    枢支軸部
２７    ラジアルニードル軸受
２８    ラジアルニードル軸受
２９    スラスト玉軸受
３０    スラストニードル軸受
３１    外輪
３２    駆動ロッド
３３    駆動ピストン
３４    駆動シリンダ
３５    スリーブ
３６    駆動軸
３７    ラジアル軸受
３８    ローディングナット
３９    皿板ばね
４０    ボールスプライン
４１    係止段部
４２    皿板ばね
４３    仕切壁
４４    玉軸受
４５、４５ａ  鍔部
４６    スラスト玉軸受
４７ａ、４７ｂ  スラスト軌道輪
４８    玉
５０    外径側スリーブ
５１    円筒部
５２    内向鍔部
５３、５３ａ  外向鍔部
５４    内径側スリーブ
５５    スラストニードル軸受
５６    円筒部
５７    皿板ばね
５８    ラジアルニードル軸受
５９    円筒部
６０    外向鍔部
６１    凹溝
６２    内輪軌道
６３    外輪
６４    外輪軌道
６５    玉
６６    玉軸受
６７    円筒面
【図１】
0004026237.tif 000002
【図２】
0004026237.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004026237.tif 000007
【図７】
0004026237.tif 000008
【図８】
0004026237.tif 000009
【図９】
0004026237.tif 000010