(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸により駆動される入力ディスク，前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク，前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に配置され前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達する傾転可能なパワーローラ，前記パワーローラを回転自在に支持し且つ前記パワーローラの傾転軸方向に変位可能なトラニオン，及び前記トラニオンを前記傾転軸方向に変位させるアクチュエータを具備し，前記パワーローラは，前記入力ディスクの回転を前記出力ディスクに伝達するローラ本体，及び第１軸受を介して前記トラニオンに回動可能に支持されると共に前記ローラ本体を第２軸受を介して回転自在に支持する支持軸から成り，前記第１軸受及び前記第２軸受のうち少なくとも前記第１軸受が複列軸受であることから成るトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
前記第１軸受及び前記第２軸受は，ニードル軸受であることから成る請求項１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】
この発明は，トロイド曲面を有する入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを傾転自在に配置して，入力ディスクの回転を無段階に変速して出力ディスクへ伝達するトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機として，入力軸により駆動される入力ディスク，前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク，及び両ディスクに摩擦接触するパワーローラからトロイダル変速部を構成するものが知られている。このトロイダル型無段変速機においては，パワーローラの傾転角度を変えることによって，入力ディスクの回転は，無段階に変速して出力ディスクに伝達される。
【０００３】
車両に搭載されるトロイダル型無段変速機１は，概ね，図２に模式的に示されているように，エンジンＥの出力が入力される入力軸２１，入力軸２１に対して回転可能に支持された入力ディスク３，入力ディスク３に対向して配置されると共に入力軸２１に対して回転可能に支持され且つ出力軸２４に連結された出力ディスク２３，対向する入力ディスク３と出力ディスク２３の間に配置され且つ入力ディスク３から出力ディスク２３へトルクを伝達する傾転可能な一対のパワーローラ２，入力軸２１に設けた一対のフランジ部２５と入力ディスク３との間に配置され且つ入力ディスク３に作用して入力トルクの大きさに応じてパワーローラ２の圧接力を変化させるローディングカムのような押圧手段２２を有しており，パワーローラ２を傾転させることにより，その傾転角度に応じて入力ディスク３の回転を出力ディスク２３に無段階に変速して伝達するように構成されている。パワーローラ２が図中に角度θで示すように傾転すると，パワーローラ２の入力ディスク３に対する摩擦接触位置が半径ｒ1 の位置となり，出力ディスク２３に対する摩擦接触位置が半径ｒ2 の位置となる。入出力ディスク間の変速比はｒ1 ／ｒ2 となる。なお，符号４で示す部材は，パワーローラ２を傾転可能に支持するトラニオンであり，後に詳述する。上記のようなトロイダル型無段変速機１では，パワーローラ２の傾転は後述するコントローラによって制御される。
【０００４】
このようなトロイダル型無段変速機は，例えば，特開平７−１５１２１９号公報に開示されており，その変速制御のシステムについても同公報に開示されている。図３には，トロイダル型無段変速機のかかる制御システムが示されている。図示のように，一対のパワーローラ２は，対向して配置された入力ディスク３と出力ディスク２３の間に挟まれるようにして対向して配置され，それぞれトラニオン４と称する支持部材に対してピボット軸となっている支持軸５によって回転自在に支持されている。また，それぞれのトラニオン４は変速機ケーシング（図示省略）に回動可能で且つ軸方向に移動可能に支持されている。各トラニオン４は傾転軸６を有しており，傾転軸６の軸方向に移動可能であり，且つ傾転軸６を中心として回動可能である。トラニオン４の傾転軸６にはピストン７が固定され，ピストン７は変速機ケーシングに形成された油圧シリンダ８内を摺動可能に設けられている。油圧シリンダ８内にはピストン７によって区画された２つのシリンダ室，即ち増速側シリンダ室８ａと減速側シリンダ室８ｂが形成されている。
【０００５】
油圧シリンダ８の各シリンダ室８ａ，８ｂは油路９ａ，９ｂによってスプール弁１０に連通している。スプール弁１０内に摺動自在に配設されたスプール１１は，軸方向両端に配置されたスプリング１２によって中立位置に保持されている。スプール弁１０は一端にＳａポートが形成され，他端にＳｂポートが形成され，Ｓａポートにはソレノイド弁１３ａを介して油圧Ｐａが供給され，Ｓｂポートにはソレノイド弁１３ｂを介して油圧Ｐｂが供給される。スプール弁１０は，ライン圧（油圧源）へ連通するＰＬポート，油路９ａを介して増速側シリンダ室８ａへ連通するＡポート，油路９ｂを介して減速側シリンダ室８ｂへ連通するＢポート，リザーバへ連通する２つのＲポートを備えている。ソレノイド弁１３ａ，１３ｂは，コントローラ１４から出力された制御信号に応じて作動するように構成されている。スプール弁１０とソレノイド弁１３ａ，１３ｂは，トロイダル型無段変速機の変速比制御弁を構成している。
【０００６】
一方の傾転軸６の先端にはプリセスカム１５が連結され，中央部を枢着されたレバー１６の一端がプリセスカム１５に当接し，レバー１６の他端がポテンショメータ１７に接続している。プリセスカム１５は，トラニオン４の傾転軸６の軸方向変位量Ｙに応じて変位すると共に傾転角変位量θに応じても変位するので，両変位量が存在する場合には両変位量の合成変位量を検出することになる。ポテンショメータ１７は，この合成変位量に対応して電圧値Ｖを出力し，出力信号をコントローラ１４に入力する。プリセスカム１５，レバー１６及びポテンショメータ１７は，コントローラ１４が変速比を前記目標変速比に一致させるように変速比制御弁を制御するため，前記合成変位量に対応した電圧値を検出値として与える検出手段を構成している。また，このコントローラは，その他にも出力軸回転数センサ１８，エンジン回転数センサ１９，アクセルペダル踏込み量センサ２０等の各種センサを備えており，これらのセンサで検出された出力軸回転数，エンジン回転数，アクセルペダル踏込み量等の変速情報信号がコントローラ１４に入力される。なお，出力軸回転数センサ１８は車速センサであってもよく，アクセルペダル踏込み量センサ２０はスロットル開度センサであってもよい。
【０００７】
トロイダル型無段変速機では，トラニオン４を中立位置からいずれか一方へ傾転軸方向（即ち，傾転軸６の軸方向）に変位させると，パワーローラ２と入力ディスク３及び出力ディスク２３との接触位置が変化することにより，傾転軸６の変位方向と変位量に応じた向きと速さでトラニオン４が傾転軸６の回りで傾転するという性質を利用して，該傾転を制御することにより変速制御が行われる。
【０００８】
入力軸２１の回転を変速して出力軸２４に伝達するには，ローディングカム２２の作用により，入力ディスク３，出力ディスク２３及びパワーローラ２の各接触領域に大きな接触圧力を発生させることが必要である。そのため，軸方向の基準位置をトロイダル型無段変速機のどこに置いても，公差及び歪みに起因して，入力ディスク３，出力ディスク２３及びパワーローラ２は，その基準位置から離れるにしたがって，ローデイングカム２２による軸方向のカム作用力に応じて軸方向に変位する。特に，トロイダル変速部を主軸（入力軸２１，出力軸２４）の軸方向に二組並べたダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては，少なくとも一方のトロイダル変速部に設けられたパワーローラ２の位置が軸方向基準位置から遠くなる傾向にあるので，そのパワーローラ２の軸方向変位が大きくなり易い。かかる軸方向の変位に対処するため，パワーローラ２はトラニオン４に対して回転自在に且つ揺動自在に支持されており，スラスト力に応じてパワーローラ２に生じる主軸の軸方向変位は，パワーローラ２の支持軸５の回りの揺動により吸収されている。なお，トロイダル型無段変速機１におけるトラニオン４の位置を軸方向の基準位置とした場合には，トラニオン４がパワーローラ２を揺動自在に支持する必要はない。
【０００９】
各パワーローラ２のトラニオン４対する支持の構造について，図４及び図５に基づいて説明する。パワーローラ２は，ローラ本体３０，バックプレート３１，及びローラ本体３０をパックプレート３１に対してスラスト力を受けながら回転自在に保持するスラスト軸受３２を備えている。ここでのスラスト力は，ローラ本体３０の回転軸の軸線方向に作用する力のことである。パワーローラ２は，また，トラニオン４に対して回転自在に支持する支持軸５を備えている。支持軸５は，トラニオン４に対してニードル軸受から成る第１軸受３４を介して回動自在に支持される第１軸部３６と，第１軸部３６と一体に構成（即ち，一体構造か又は別体に形成したときには一体的に連結）されており且つローラ本体３０をニードル軸受から成る第２軸受３５を介して回転自在に支持する第２軸部３７とから構成されている。図４に示したパワーローラ２では，第２軸部３７は，第１軸部３６に対して偏心している。バックプレート３１は，ローラ本体３０との同軸度を確保するため，支持軸５の第２軸部３７に嵌合されている。更に，バックプレート３１は，入力ディスク３及び出力ディスク２３からの押付け力を受けるため，滑り軸受又はニードル軸受等から成るスラスト軸受３３を介してトラニオン４に支持されている。また，支持軸５は，ラジアルニードル軸受３５を介してトラニオン４に回転自在に支持されている。なお，スラスト軸受３２の転動体はボールであり，保持器３８によって，ローラ本体３０とバックプレート３１との間の所定の軌道溝間に保持されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示すような，パワーローラ２の構造では，小型化に対応するため，支持軸５の第１軸部３６のトラニオン４に対する第１軸受３４，及び支持軸５の第１軸部３６に対するローラ本体３０の第２軸受３５は，いずれもニードル軸受が採用されている。ニードル軸受３４，３５は，基本的にラジアル方向に隙間が存在しており，且つニードルには端部に荷重が集中するのを防止するためのクラウニングが施されているので，トラニオン４に対する支持軸５，及び支持軸５に対するローラ本体２は，傾き易いという問題がある。
【００１１】
しかも，パワーローラ２の組立を容易にするため，支持軸５の第２軸部３７とバックプレート３１との間の嵌め合いはすきま嵌めとなっており，また，バックプレート３１の厚みが薄いので，バックプレート３１によって支持軸５の傾斜を抑制することができない。このため，パワーローラ２のローラ本体３０の回転中心Ｃ−Ｃは，目標変速比が一定であっても，外乱等によってトラニオン４に対して変動して一定しないことがある。
【００１２】
このような状態になると，例えば，トロイダル型無段変速機を通して伝達するトルクの大きさに変動があった場合のように，入力ディスク３及び出力ディスク２３からパワーローラ２のローラ本体３０が受ける接線方向の力の向きが変動すると，パワーローラ２のローラ本体３０の回転中心Ｃ−Ｃが，傾転軸６の方向に移動する。パワーローラ２に対する傾転力が釣り合うのは，パワーローラ２の回転軸線と入力ディスク３及び出力ディスク２３の回転軸線が交差している状態であるので，パワーローラ２の位置がトラニオン４に対して傾転軸６の方向に移動することは，パワーローラ２に対する傾転力が釣り合う傾転軸方向位置も異なることになる。図５は，パワーローラ２のローラ本体３０が，傾転軸６の方向（図の上方）に移動して，ローラ本体３０の回転中心がＣ’−Ｃ’に移動した状態を示している。このことは，トラニオン４の傾転軸６方向への位置が変わらないにもかかわらず実際のローラ本体３０と入力ディスク３及び出力ディスク２３との接触点が傾転軸６方向で変位していることを意味している。したがって，目標変速比が変わらないにもかかわらず，ローラ本体３０の回転中心がＣ−ＣからＣ’−Ｃ’へオフセットするのに応じて，トロイダル型無段変速機１が変速を開始してしまう。
【００１３】
また，パワーローラ２が入力ディスク３及び出力ディスク２３より受ける力は，パワーローラ２の回転軸線方向のスラスト力と，トルクを伝達する際に受けるトルク反力（接線力）があり，接線力はトルクが伝達されているドライブ時と惰性走行しているコースト時とでは互いに反対方向に生じる。したがって，支持軸５がトラニオン４に対して傾斜が生じる状況では，パワーローラ２の回転中心Ｃ−Ｃの傾転軸方向位置がドライブ時とコースト時とでは異なるため，パワーローラ２に生じる傾転力が釣り合う傾転軸方向位置が異なり，その結果，目標変速比が同じあっても，変速比が異なることになる。
【００１４】
また，軽負荷運転時には，上記接線力が非常に小さく，トラニオン４に対するパワーローラ２の回転軸線の位置が定まり難い。また，車両の運転状態がドライブ状態とコースト状態との間で切り換わる時のように，伝達トルクに対するトルク変動幅が大きい場合に，同じ目標変速比に対して変速比が振動的に変化して運転者に著しい不快感を与えるという問題点もある。更に，ダブルキャビティトロイダル型無段変速機では，二組のトロイダル変速部の変速比が過渡的に異なるため，比較的早い周期で変速比が変動したり，内部循環トルクによって大きなトルクが変速機内部に発生して，トラクションドライブ部の滑りなどの変速機の故障を引き起こす可能性があるという問題点もある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記問題を解決することであって，支持軸の傾きを抑制してパワーローラのローラ本体の回転中心の変動量を支持軸のニードル軸受のラジアル隙間程度に抑制することにより，トロイダル型無段変速機の変速運転状態によらず，安定して所定の変速比を維持す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である。
【００１６】
この発明は、入力軸により駆動される入力ディスク，前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク，前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に配置され前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達する傾転可能なパワーローラ，前記パワーローラを回転自在に支持し且つ前記パワーローラの傾転軸方向に変位可能なトラニオン，及び前記トラニオンを前記傾転軸方向に変位させるアクチュエータを具備し，前記パワーローラは，前記入力ディスクの回転を前記出力ディスクに伝達するローラ本体，及び第１軸受を介して前記トラニオンに回動可能に支持されると共に前記ローラ本体を第２軸受を介して回転自在に支持する支持軸から成り，前記第１軸受及び前記第２軸受のうち少なくとも前記第１軸受が複列軸受であることから成るトロイダル型無段変速機に関する。
【００１７】
この発明によるトロイダル型無段変速機は，上記のように構成されているので，次のように作動する。即ち，パワーローラを構成する支持軸に関して，第１軸受及び第２軸受のうち少なくとも第１軸受は複列軸受であり，複列軸受は，軸部の軸線に沿う方向で見て２箇所で回転体（第１軸部）を支持していることになり，軸部の傾斜を抑制する。即ち，支持軸をトラニオンに対して回動自在に支持する第１軸受を複列軸受に構成しているので，支持軸がトラニオンに対して傾斜することが抑制され，その結果，ローラ本体の回転中心の傾転軸方向への変位量は，第１及び第２軸受のラジアル方向に存在する隙間程度に抑制される。更に，支持軸をトラニオンに対して回動自在に支持する第１軸受とローラ本体を支持軸に対して回転自在に支持する第２軸受とを共に複列軸受とした場合には，ローラ本体がバックプレートに対してスラスト軸受を介して殆ど傾斜することなく支持されているので，支持軸はトラニオン側からもローラ本体側からも複列軸受によって，ローラ本体の回転中心の傾転軸方向への変位量が一層抑制される。
【００１８】
また，上記トロイダル型無段変速機において，前記第１軸受及び前記第２軸受は，ニードル軸受である。ニードル軸受には，ニードルの端部が軌道に対して高い面圧を生じないようにクラウニングが施されているので，支持軸の傾斜の原因となっている。しかしながら，この発明によるトロイダル型無段変速機によれば，第１軸受及び前記第２軸受の少なくとも一方のニードル軸受を複列軸受にすることにより，かかる原因による支持軸の傾斜を可及的に抑制することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明によるトロイダル型無段変速機の実施例について説明する。図１は，この発明によるトロイダル型無段変速機の一実施例において用いられるパワーローラのトラニオンに対する支持構造を示す断面図である。トロイダル型無段変速機それ自体の構造は，図２及び図３に示した構造のものと同等であってよく，その構造及び作動の再度の説明を省略する。
【００２０】
図１におけるパワーローラ２のトラニオン４に対する支持構造についても，基本的な構造については，図４に示した従来の支持構造と変わるところがないので，同じ構成要素には同じ符号を付し，それらの構造とその構造に基づくパワーローラ２及びトラニオン４の作動についての説明を省略する。この支持構造においては，支持軸５の第１軸部３６をトラニオン４に対して回動自在に支持する第１軸受４０が複列，即ち，転動体の列数を二列にした軸受として構成されている。各列の軸受４１，４１は，ニードル軸受で構成されている。
【００２１】
バックプレート３１は，トロイダル型無段変速機の運転状態にかかわらず，支持軸５の軸方向に強いスラスト力を受けており，スラスト軸受３３を介してトラニオン４に押し付けられているので，傾くことがない。支持軸５の第１軸部３６は，複列軸受としての第１軸受４０によってトラニオン４に回動自在に支持されているので，軸方向に２点で支持されることになる。第１軸受４０のラジアル方向には隙間，即ち，ガタが存在しているが，二列の軸受４１，４１による支点間の距離は，この隙間と比較して充分に大きいので，支持軸５は殆ど傾くことがない。一方，パワーローラ２のローラ本体３０を回転自在に支持する第２軸受３５は，ニードル軸受であって，第１軸受４０の場合と同様にラジアル方向に隙間が存在している。結局，支持軸軸５についての第１軸受４０及び第２軸受３５が原因となるパワーローラ２のローラ本体３０の回転中心Ｃ−Ｃの変化量は，第１軸受４０及び第２軸受３５のラジアル方向の隙間程度（２０μ程度）となり，非常に小さなものとなる。
【００２２】
このため，トルクの伝達があるドライブ時と滑走状態にあるコースト時とで，同じ目標変速比に対して，傾転力が釣り合うトラニオンの傾転軸方向の変位量に殆ど差が生じないので，従来生じていたような変速比が異なる事態にならない。また，軽負荷運転時，又はドライブ状態からコースト状態への切換え時のようなトルク負荷が変動する場合に，変速比が不安定に変動することもない。
【００２３】
なお，上記の記載では，第１軸受及び第２軸受の少なくとも一方を複列軸受として説明したが，転動体の列数を３列以上とした多列軸受としても，同様に，支持軸の第１軸部と第２軸部との傾きを抑制することが可能である。第１軸受及び第２軸受は，ニードル軸受として説明したが，棒状ころ円筒ころ等のころを用いたころ軸受，或いは転動体として玉を用いた玉軸受であってもよい。また，図１に示されたパワーローラ２の支持構造は，トロイダル変速部の軸方向基準位置にないパワーローラ２のトラニオン４に対する支持構造の例を示している。そのため，ローラ本体３０を回転自在に支持する第２軸部３７は，トラニオン４に回動自在に支持された第１軸部３６に対して偏心している。パワーローラ２の回転中心Ｃ−Ｃの傾転軸方向への変位は第１軸部と第２軸部とが同心であっても生じる現象であるので，パワーローラ２がトロイダル変速部の軸方向基準位置に配置されている場合にも，このパワーローラの支持構造が適用できる。この場合には，ローラ本体３０はトラニオン４に回動自在に支持された第１軸部３６と同心の第２軸部３７に回転支持されることになり，パワーローラ２は振り運動をすることがない。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によるトロイダル型無段変速機は, 上記のように, パワーローラを, 入力ディスクと出カディスクとに係合するローラ本体, 第１軸受を介してトラニオンに回動可能に支持される第１軸部, 及び第１紬部と一体構造に形成され且つローラ本体を回転自在に支持する第２軸部から構成し, 第１軸受及び第２軸受のうち少なくとも第１軸受を複列軸受としたので, 第１軸受として用いられる複列軸受は, 第１軸部をその軸線に沿う方向で見て２箇所で支持していることになり, 第１軸部の傾斜を抑制する。したがって, ローラ本体の回転中心の傾転軸方向への変位量は, 第１及び第２軸受のラジアル方向に存在する隙間程度に抑制される。その結果, トルクが静的に異なるドライブ運転状態とコースト運転状態とにおいて, パワーローラの回転中心はトラニオンの傾転軸方向へ殆ど変位せず, 目標変速比からの変化も少ない。更に, トルクが動的に変化する軽負荷運転時やドライブ運転とコースト運転との間の運転状態の切り換え時において, 変速比が不安定となって運転者に違和感を与えることがなく, 所定の変速比を安定して維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるトロイダル型無段変速機の一実施例において用いられるパワーローラのトラニオンへの支持構造を示す断面図である。
【図２】従来のトロイダル型無段変速機の概略を示す一部断面図である。
【図３】図２に示すトロイダル型無段変速機の変速制御機構の一例を示す断面図である。
【図４】従来のトロイダル型無段変速機におけるパワーローラのトラニオンに対する支持構造の一例を示す断面図である。
【図５】図４に示すパワーローラのトラニオンに対する支持構造において，支持軸が傾斜した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１      トロイダル型無段変速機
２      パワーローラ
３      入力ディスク
４      トラニオン
５      支持軸
６      傾転軸
７      ピストン
８      油圧シリンダ
２１    入力軸
２３    出力ディスク
３０    ローラ本体
３５    第２軸受
４０    第１軸受
４１    軸受
【図１】
0003747583.tif 000002
【図２】
0003747583.tif 000003
【図３】
0003747583.tif 000004
【図４】
0003747583.tif 000005
【図５】
0003747583.tif 000006