(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸のトルクがローディングカムを介して伝達される第１入力ディスク，前記第１入力ディスクを回転方向には一体的に固定し且つ軸方向には移動可能になるように一端に取り付けた主軸，前記主軸の他端に固定された第２入力ディスク，前記両入力ディスクに対向して且つ前記主軸に対して相対回転可能に配設された第１及び第２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且つ前記両ディスクに対する傾転角度に応じて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パワーローラ，前記両出力ディスクと連結された出力歯車，及び前記出力歯車に伝動連結された出力軸を具備し，前記出力歯車は前記両出力ディスク間に配置された歯車本体と前記歯車本体から前記主軸に沿って延び且つ前記各出力ディスクの嵌合孔に嵌合する中空軸部とを有し，前記中空軸部は前記出力ディスクの前記嵌合孔の全長を超えて延びており，前記出力ディスクは前記中空軸部の先端部に形成されたねじ部に螺合するナットと前記歯車本体との間で締め付けられていることから成るトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
前記主軸は，前記中空軸部の内周面に軸受を介して相対回転可能に支持されてい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。
【請求項３】
前記出力ディスクと前記中空軸部とが嵌合する嵌合部は，前記出力歯車の前記歯車本体側に位置するインロー嵌合部と前記入力ディスク側に位置するスプライン嵌合部とから構成されていることから成る請求項１又は２に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
前記各出力ディスクは，前記出力歯車の前記歯車本体に対してスペーサを介して突き当てられていることから成る請求項１〜３のいずれか１項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，車両等の動力伝達部に適用可能であって，入力軸の回転を傾転可能なパワーローラを介して無段階に変速して出力軸に出力するトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，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，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なるトロイダル変速部を同一軸上に一組又は複数組配置したトロイダル型無段変速機が知られている。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を，無段階に変速して出力ディスクに伝達することができる。
【０００３】
このようなトロイダル型無段変速機としては，例えば，図２及び図３に示すように，トロイダル変速部を同一軸上に二組配置した，所謂，ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機と称されるものがある。図２はダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機の概略図であり，図３は図２に示すダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機の一方のトロイダル変速部の詳細を示す断面図である。
【０００４】
図２に示し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，二組のトロイダル変速部１，２が主軸３上に並べて配置されている。トロイダル変速部１は，入力ディスク４と，入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５と，入力ディスク４と出力ディスク５との間に配置され且つ両ディスク４，５のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ６とから構成されている。トロイダル変速部２は，トロイダル変速部１と同様に，入力ディスク７と，入力ディスク７に対向して配置された出力ディスク８と，入力ディスク７と出力ディスク８との間に配置され且つ両ディスク７，８のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９とから構成されている。各トロイダル変速部１，２には，パワーローラ６，９がそれぞれ２つずつ設けられている。パワーローラ６，９は，それぞれ自己の回転軸線１０の周りに回転自在であり，且つ回転軸線１０に直交する傾転軸１１（紙面に垂直）の周りに傾転運動可能である。
【０００５】
入力軸１３は，主軸３と同一軸線上に配置されており，エンジンからの動力がトルクコンバータ１２を介して入力軸１３に入力される。トロイダル変速部１，２において，入力ディスク４，７は，ボールスプライン１７を介して主軸３の軸方向に変位可能で且つ主軸３と一体回転可能である。入力軸１３の先端には，カムローラ１５を備えたローディングカム１４が配設されており，そのカム作用によって，トロイダル変速部１では，入力トルクの大きさに応じて入力ディスク４をパワーローラ６に押し付けるスラスト力が発生する。図３に示すように，主軸３とローディングカム１４との間には，スラスト軸受１６が介在されているので，主軸３はローディングカム１４に対して相対回動可能であるが軸方向には一体に連結されている。上記スラスト力の発生時には，その反作用で主軸３が入力軸１３側に引き寄せられ，トロイダル変速部２では入力ディスク７がパワーローラ９に押し付けられる。したがって，上記スラスト力は，入力ディスク４，７と出力ディスク５，８との間でパワーローラ６，９を挟み付け，伝達トルクの大きさに応じた摩擦係合力を与える。ローディングカム１４からの回転力は，一部がカムローラ１５を介してトロイダル変速部１の入力ディスク４に伝達され，入力ディスク４の回転は，パワーローラ６の回転を経て出力ディスク５に伝達される。一方，ローディングカム１４からの回転力の残部は，ボールスプライン１７，及び主軸３を介してトロイダル変速部２の入力ディスク７に伝達され，入力ディスク７の回転はパワーローラ９の回転を経て出力ディスク８に伝達される。
【０００６】
トロイダル変速部１，２において，パワーローラ６，９が傾転軸１１の周りに傾転することにより，入力ディスク４，７の回転は傾転角度θに応じて出力ディスク５，８に無段階に変速されて伝達される。パワーローラ６，９は，トラニオン（図示せず）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生じる主軸３の軸方向変位に対応することができる。
【０００７】
パワーローラ６，９の回転軸線１０が主軸３の軸線と交差している中立位置では，パワーローラ６，９の傾転角度θはその時の状態を維持しており，変速比はその時の値を保持している。トルク伝達中に，トラニオンを傾転軸１１の軸方向に移動させると，それに伴ってパワーローラ６，９も傾転軸方向に変位し，パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触位置が，上記中立位置における接触位置から変位する。その結果，パワーローラ６，９は，両ディスクから傾転力を受け，傾転軸１１の移動方向と移動量とに応じた方向と速さとで傾転軸１１を中心とした傾転が生じる。このような傾転が生じると，入力ディスク４，７におけるパワーローラ６，９との摩擦接触点が描く半径と，出力ディスク５，８におけるパワーローラ６，９との摩擦接触点が描く半径との比が変化することによって無段変速が行われる。パワーローラ６，９の傾転制御は，図示しないコントローラによって，目標変速比が達成されるようにアクチュエータ（図示せず）の作動によってトラニオンの傾転軸方向変位が制御される。
【０００８】
出力ディスク５，８は，それぞれ，パワーローラ６，９からのトルクを伝達し且つ互いに一体回転できるように，出力歯車２１の歯車本体２２から一体的に両側に延びる中空軸部４０とスプライン嵌合している。スプライン嵌合部４２は，中空軸部４０の外周に刻設されたスプラインと出力ディスク５の嵌合孔４３の内周に刻設されたスプラインとの噛み合いで構成される。出力歯車２１は，ケーシング１９に対して内輪２４ａ及び外輪２４ｂを有するアンギュラ軸受２３を介して回転自在に支持されている。出力歯車２１は，主軸３に対して回転自在に配設されている。以下，出力ディスク５，８の支持についてはトロイダル変速部１の出力ディスク５について説明するが，出力ディスク８についても同様である。
【０００９】
主軸３を回転可能に支持するころ軸受４６は，出力ディスク５の入力ディスク４に対向する先端部４５側の内周部に配設されている。ころ軸受４６は，主軸３の若干の軸方向移動を許容する軸受である。また，出力ディスク５は，出力歯車２１側の背面１８においてスペーサ２８を介して突き当たり部２９で突き当たることによって，スラスト方向の位置が決められている。スペーサ２８は軸受２３の内輪２４ａに当接している。出力ディスク５は，背面１８に近い内周部において，出力歯車２１の中空軸部４０の外周面に対してインロー嵌合部４１で嵌合することで，径方向の位置が決められている。出力ディスク５は，パワーローラ６から矢印Ａで示すようなスラスト力や，矢印Ｂで示すようなラジアル力を受ける。矢印Ａで示すスラスト力はスペーサ２８を介して軸受２３からケーシング１９に支持され，矢印Ｂで示すようなラジアル力はインロー嵌合部４１から中空軸部４０を介して軸受２３からケーシング１９に支持される。
【００１０】
出力ディスク５，８に伝達されたトルクはチェーン伝動装置２０，即ち，出力歯車２１からチェーン２６及びスプロケット２５を経て，出力軸としてのカウンタ軸２７（図２）に取り出される。なお，ローディングカム１４と入力ディスク４との間には，入力トルクが作用していない状態でも入力ディスク４，７をパワーローラ６，９に押し付けるために，皿ばね４９が介在されている。主軸３には，軸方向に延びるように形成された油路４７と，各接触部分や回転部分に潤滑油を供給するために油路４７から径方向に貫通する油路４８とが形成されている。
【００１１】
出力ディスクの支持については，特開平３−９２６５５号公報，特開平５−３９８３０号公報，又は特開平８−６１４５３号公報に開示されたトロイダル型無段変速機がある。これらのトロイダル型無段変速機では，入力軸は変速機カバーに対して若干の軸方向移動を可能にして回転自在に支持されており，一対の出力ディスクは，入力軸の外周に対してころ軸受を介して回転自在に支持されると共に，両出力ディスク間において入力軸に相対回転可能に配置された出力ギアのボス部にセレーション嵌合されている。出力ギアは，ケーシングに対してボール軸受を介して変速機カバーに回転自在に支持されている。また，特開平６−１４７２８２号公報には，背面同士を対向して配置した一対の入力ディスク又は出力ディスクから両ディスク間に延びる筒状部を互いに嵌合させることによって，両ディスクを１個の剛体に構成して，両ディスクの倒れを防止したトロイダル型無段変速機が開示されている。
【００１２】
上記のような，従来のトロイダル型無段変速機においては，次のような問題点が存在する。即ち，トロイダル型無段変速機は，パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触点が変化すると，変速比が変化してしまう。出力ディスク５の支持について見ると，スラスト方向には，パワーローラ６からの押し付け力等で出力歯車２１に突き当たり部２９で突き当てられる以外に格別拘束されておらず，ラジアル方向にはインロー嵌合部で規制されているだけである。出力ディスク５の背面１８の突き当たり部２９の径はインロー嵌合部４１の径Ｄに略等しく，且つレイアウト上，出力ディスク５の外径に比べて非常に小さくなる。また，出力ディスク５と出力歯車２１とのインロー嵌合部４１は突き当たり部２９の近傍に存在し，嵌合長Ｌも嵌合部の径Ｄに比較して短い。また，インロー嵌合部４１及びスプライン嵌合部４２の嵌合いは組立の作業性の観点から隙間嵌めとなっており，スプライン嵌合部４２はインロー嵌合部４１よりも大きな隙間での嵌合いとなっている。
【００１３】
そのため，例えば，パワーローラ６，９から出力ディスク５，８を傾けようとする力が作用する場合には，互いに接近した突き当たり部２９及びインロー部３０では出力ディスク５，８が出力歯車２１に対して傾斜しようとするのを阻止する作用が乏しい。また，主軸３と出力ディスク５，８との間に配設された軸受４６は，長い主軸３の略中央に位置して主軸３を回転自在に支持するためのものであり，出力ディスク５のラジアル方向位置を高精度で位置決めすることを期待することは難しい。スプライン嵌合部４２はインロー嵌合部４１よりも突き当たり部２９から遠く，且つスプライン嵌合部４２における隙間は，インロー部４１における隙間よりも大きいので，出力ディスク５，８が傾き易いという性質がある。このような出力ディスク５，８の支持構造のために，出力ディスク５，８とパワーローラ６，９との幾何学的配置が変わって変速比が変化し，本来意図した変速比が得られなかったり，安定な変速比が得られないという問題がある。また，出力ディスク５，８の背面とスペーサ２８との間で当接を繰り返すことに起因して，当接部にフレッティング摩耗が発生したり，主軸の出力歯車に対する支持が出力ディスクを介して行われているために，主軸の支持剛性や組付け精度が低下し易いという問題点もある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって，トロイダル型無段変速機においては，出力ディスクを出力歯車に対して主軸に沿う方向に拘束することで，出力ディスクが傾く力を受けた当初から出力歯車に対して傾斜するのを防止する点で解決すべき課題がある。
【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り，出力ディスクを出力歯車に対して主軸に沿う方向に拘束して，出力ディスクに外力が加わった場合に出力ディスクを傾斜させようとする力に対抗させると共に，出力ディスクが傾斜する力を受けた当初から出力ディスクが出力歯車に対して傾くのをより一層効果的に防止して，トロイダル型無段変速機が意図しない変速をしないようにし，所定の変速比を安定して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，入力軸のトルクがローディングカムを介して伝達される第１入力ディスク，前記第１入力ディスクを回転方向には一体的に固定し且つ軸方向には移動可能になるように一端に取り付けた主軸，前記主軸の他端に固定された第２入力ディスク，前記両入力ディスクに対向して且つ前記主軸に対して相対回転可能に配設された第１及び第２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且つ前記両ディスクに対する傾転角度に応じて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パワーローラ，前記両出力ディスクと連結された出力歯車，及び前記出力歯車に伝動連結された出力軸を具備し，前記出力歯車は前記両出力ディスク間に配置された歯車本体と前記歯車本体から前記主軸に沿って延び且つ前記各出力ディスクの嵌合孔に嵌合する中空軸部とを有し，前記中空軸部は前記出力ディスクの前記嵌合孔の全長を超えて延びており，前記出力ディスクは前記中空軸部の先端部に形成されたねじ部に螺合するナットと前記歯車本体との間で締め付けられていることから成るトロイダル型無段変速機に関する。
【００１７】
また，このトロイダル型無段変速機において，前記主軸は，前記中空軸部の内周面に軸受を介して相対回転可能に支持されている。
【００１８】
また，このトロイダル型無段変速機において，前記出力ディスクと前記中空軸部とが嵌合する嵌合部は，前記出力歯車の前記歯車本体側に位置するインロー嵌合部と前記入力ディスク側に位置するスプライン嵌合部とから構成されている。
【００１９】
更に，このトロイダル型無段変速機において，前記各出力ディスクは，前記出力歯車の前記歯車本体に対してスペーサを介して突き当てられている。
【００２０】
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，歯車本体から主軸に沿って設けられて各出力ディスクの嵌合孔に嵌合する中空軸部は，各出力ディスクの嵌合孔の全長を超えて延びているので，出力ディスクは，その嵌合孔の軸方向の全領域にわたって中空軸部と嵌合し，中空軸部によって支持される。また，出力ディスクは中空軸部の先端部に形成されたねじ部に螺合するナットと歯車本体との間で締め付けられることによって出力歯車に一体的に固定される。したがって，パワーローラからの押し付け力等の外力によって出力ディスクが主軸に対して傾こうとする場合，スプライン嵌合部に僅かな隙間が存在していても，出力ディスクと一体化されている中空軸部が撓む必要があるので，各出力ディスクの傾きに対する剛性は出力ディスク自身の剛性に中空軸部の剛性が加わって非常に高くなり，出力ディスクの傾きが，傾斜させる力が作用した当初から効果的に阻止される。スプライン嵌合部の隙間が吸収された場合には，中空軸部が広い範囲に渡って出力ディスクの傾きに対抗する反力を直接に生じさせる。パワーローラが入力ディスクの回転を無段階に変速して出力ディスクに伝達するため，パワーローラに対して操作される量は，両ディスクに対する傾転角度である。出力ディスクの傾きを防止することによって，パワーローラと出力ディスクとの配置関係が変化せず，その結果，傾転角度が意図しない角度に変化することもない。したがって，トロイダル型無段変速機は，意図しない変速比に変速することがなく，変速比は傾転角度に応じて正確に制御される。また，出力ディスクの歯車本体に対する突き当たり部は，常に密着することになる。
【００２１】
【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の主要部を示す図である。図１に示すトロイダル型無段変速機においては，主軸，出力ディスク及び出力歯車の関連構成を示しており，その他の図示しない構造は，図２及び図３に示す従来のトロイダル型無段変速機の構造を採用することができ，同じ構成要素には図２及び図３で用いたのと同じ符号を付して説明する。
【００２２】
図１に示したこの発明によるトロイダル型無段変速機の実施例は，トロイダル変速部１のみが示されているが，図２に示したように二組のトロイダル変速部１，２を備えるものである。しかし，両トロイダル変速部１，２は対称配置された構造であるので，以下，トロイダル変速部１についてのみ説明する。主軸３に対して相対回転自在に嵌合している出力歯車２１の歯車本体２２から主軸３に沿って延びる中空軸部３０は，出力ディスク５の嵌合孔３３の軸方向範囲の全長を超えて延びている。したがって，出力ディスク５は，嵌合孔３３の全長の領域で中空軸部３０によって支持されている。
【００２３】
出力ディスク５と出力歯車２１の中空軸部３０とが嵌合する嵌合部は，出力歯車２１の歯車本体２２側のインロー嵌合部３１と，出力ディスク５と対向する入力ディスク４側のスプライン嵌合部３２とから構成されている。インロー嵌合部３１は，中空軸部３０側のインロー嵌合面３４と，出力ディスク５の嵌合孔３３側のインロー嵌合面３５との面による嵌合で構成されており，比較的精密な隙間によって嵌合している。また，スプライン嵌合部３２は，中空軸部３０の外周に刻設されたスプライン３６と出力ディスク５の嵌合孔３３の内周に刻設されたスプライン３７とが噛み合っていることによって，出力ディスク５と出力歯車２１との間でトルクを伝達可能に構成されている。なお，中空軸部３０の内周面には，ころ軸受３９のための転走面３８が形成されており，主軸３はころ軸受３９を介して出力歯車２１に支持されている。中空軸部３０の最も歯車本体２２側の部分は，軸受２３の内輪２４ａが嵌合する軸受嵌合部３０ａとなっている。
【００２４】
中空軸部３０は出力ディスク５の嵌合孔３３の全長を超えて延びており，嵌合孔３３から入力ディスク４側に先端部５０が突出している。先端部５０の外周にはねじ部としての雄ねじ５１が形成されている。ナット５２は，出力ディスク５の入力ディスク４側に面する端部５３に当接するまで，雄ねじ５１にねじ込まれる。出力ディスク５は，ナット５２と突き当たり部２９で当接する出力歯車２１の歯車本体２２との間で挟み付けられ，出力歯車５と一体的に固定される。スプライン嵌合部３２は，インロー嵌合部３１よりも微視的に見て隙間が大きいのが普通である。しかしながら，出力ディスク５を傾斜させるには，一体となっている出力歯車２１の中空軸部３０も当初から撓ませる必要があるので，出力ディスク５の傾斜に対する支持剛性は，組立当初から中空軸部３０の剛性が加わって強化されている。その結果，スプライン嵌合部３２に隙間があっても，外力が作用する当初から出力ディスク５とパワーローラ６との位置関係の変動が殆ど無くなり，パワーローラ６の傾転角度θに応じた変速比の制御を行うことができると共に，一定の変速比の場合には変速比が安定して維持される。
【００２５】
また，出力ディスク５がその嵌合孔３３の略全長に渡る軸方向に広い範囲で出力歯車２１に支持されている。即ち，中空軸部３０は，嵌合孔３３の入力ディスク４側の開口から突出するように延びていて，インロー嵌合部３１から遠くに離れた場所においても出力ディスク５を支持している。中空軸部３０の剛性を利用するにもかかわらず，出力ディスク５がインロー嵌合部３１を支点として傾斜しようとするときには，スプライン嵌合部３２が直接に出力ディスク５の傾斜に対抗する。したがって，出力ディスク５がパワーローラ６からの押付け力等の外力が作用したときに，出力ディスク５は出力歯車２１に対して傾斜し難くなり，出力ディスク５とパワーローラ６との位置関係の変動が抑制される。
【００２６】
出力ディスク５と出力歯車２１とが一体的に固定されているので，出力ディスク５の出力歯車２１側の側面である背面１８とスペーサ２８とが常に密着することになる。したがって，従来のトロイダル型無段変速機に見られるような出力ディスク５の背面１８がスペーサ２８に対して接離を繰り返すことによるフレッティング摩耗の発生を防止することができる。更に，主軸３は，軸受３９から中空軸部３０，及び軸受２３を介してケーシング１９に支持されるので，従来のトロイダル型無段変速機のように，主軸３が軸受４６を介して出力ディスク５に一旦支持され，そして出力歯車２１を経て更に軸受２３によってケーシング１９に支持されている構造と比較して，主軸３の支持について，主軸３とケーシング１９との間に介在する部品点数を減らすことができ，主軸３のケーシング１９に対する支持剛性及び組立精度を向上させることができる。
【００２７】
【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，出力ディスクの出力歯車に対する軸方向の嵌合領域を広く取り，且つナットと出力歯車の歯車本体との間で出力ディスクを挟み付けて，出力ディスクと出力歯車とを一体的に固定しているので，出力歯車に対する出力ディスクの傾斜が格段に抑制される。したがって，出力ディスクの傾斜に起因して出力ディスクとパワーローラとの配置関係が変動しなくなるので，トロイダル型無段変速機は意図しない変速比で変速をすることがなく，パワーローラの傾転角度に応じた正確な変速比の制御が可能となり，変速比を一定に維持する場合には，安定した変速比を維持することができる。また，出力ディスクと出力歯車とは一体化されているので，出力ディスクとスペーサとの間でフレッティング摩耗等の不具合を起こすことがない。更に主軸をケーシングに対して支持するために，主軸とケーシングとの間に介在するする部品点数を軽減して，主軸の支持剛性や組立精度を向上させることができる。
【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を示す図である。
【図２】従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す図である。
【図３】従来のトロイダル型無段変速機の一部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１，２  トロイダル変速部
３      主軸
４，７  入力ディスク
５，８  出力ディスク
６，９  パワーローラ
１１    傾転軸
１３    入力軸
１４    ローデイングカム
１９    ケーシング
２１    出力歯車
２２    歯車本体
２８    スペーサ
２９    突き当たり部
３０    中空軸部
３１    インロー嵌合部
３２    スプライン嵌合部
３３    嵌合孔
３４，３５    インロー嵌合面
３６，３７    スプライン
３９    軸受
５０    先端部
５１    雄ねじ
５２    ナット
【図１】
0003843598.tif 000002
【図２】
0003843598.tif 000003
【図３】
0003843598.tif 000004