JP2001317601A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

トロイダル型無段変速機

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JP2001317601A JP2000136068A JP2000136068A JP2001317601A JP 2001317601 A JP2001317601 A JP 2001317601A JP 2000136068 A JP2000136068 A JP 2000136068A JP 2000136068 A JP2000136068 A JP 2000136068A JP 2001317601 A JP2001317601 A JP 2001317601A
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toroidal
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    • F16H61/66Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルク変動に伴う変速比の変動を抑え、面倒
な制御を行なわなくても、運転者に違和感を与えない様
にする。 【解決手段】 トラニオンを変位させる制御弁を制御す
る為、このトラニオンと共に変位するロッド22の端部
にプリセスカム23を支持固定している。そして、この
プリセスカム23のカム面60にリンク腕24の端部を
当接させて、上記トラニオンの変動に基づいて、上記制
御弁の切り換えを行なう様にする。上記カム面60とリ
ンク腕24の先端部との当接部を、入力側ディスク2A
の側に片寄せて設ける。この構成により、上記トラニオ
ンの弾性変形の影響を低く抑え、上記課題を解決でき
る。

Description

【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
変速機は、自動車用の自動変速機を構成する変速ユニッ
トとして利用する。特に本発明は、トラニオンの弾性変
形に基づく変速比のばらつきを抑える事により、運転者
に与える違和感を低減する事を目的とするものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用の自動変速機として、図1〜2
に略示する様なトロイダル型無段変速機が、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4参照)の内側には、上記入力
軸1並びに出力軸3に対して捻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て直角方向若しくは直角に近い
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、上記各変位軸8、8の傾斜角度の
調節を自在としている。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、これら各
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等の押圧装置10を設
け、この押圧装置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押圧装置1
0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1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、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2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4
aの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位
軸8、8を傾斜させる。各変位軸8、8の傾斜角度を図
1と図2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3〜4は、実願昭63−6929
3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、押圧装置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(ヨーク)1
3、13に、揺動並びに軸方向(図3の表裏方向、図4
の上下方向)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。又、上記各トラニオン7、7の端部
同士の間には同期ケーブル27を、襷掛けで掛け渡し
て、これら各トラニオン7、7同士の傾斜角度を、機械
的に同期させる様にしている。
【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4で上下逆方向)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の配設方向に関して若干の変
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、1
5とを設けている。このうちのスラスト玉軸受14、1
4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(油圧シ
リンダ)17、17により、前記各枢軸6、6の軸方向
に変位自在としている。
【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の回転は押圧装置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、1
7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4の右側のパワーローラ9を同図の下
側に、同図の左側のパワーローラ9を同図の上側に、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1〜2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】上記各アクチュエータ17、17への圧油
の給排状態は、これら各アクチュエータ17、17の数
に関係なく1個の制御弁により行ない、何れか1個のト
ラニオン7の動きをこの制御弁にフィードバックする様
にしている。この部分の構造に就いては、例えば特開平
6−257661号公報に記載されて、従来から知られ
ているが、後述する、従来の具体的構造の第2例を示
す、図7により簡単に説明する。制御弁18は、ステッ
ピングモータ19により軸方向(図7の左右方向)に変
位させられるスリーブ20と、このスリーブ20の内径
側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール21とを有
する。上記何れか1個のトラニオン7に付属のロッド2
2の端部にはプリセスカム23を固定しており、このプ
リセスカム23とリンク腕24とを介して、上記ロッド
22の動きを上記スプール21に伝達する、フィードバ
ック機構を構成している。
【0015】変速状態を切り換える際には、上記ステッ
ピングモータ19により上記スリーブ20を、所定量だ
け変位させて、上記制御弁18の流路を開く。この結
果、上記各アクチュエータ17、17に圧油が、所定方
向に送り込まれて、これら各アクチュエータ17、17
が上記各トラニオン7、7を所定方向に変位させる。即
ち、上記圧油の送り込みに伴ってこれら各トラニオン
7、7が、前記各枢軸6、6の軸方向に変位しつつ、こ
れら各枢軸6、6を中心に揺動する。そして、上記何れ
か1個のトラニオン7の動き(軸方向及び揺動変位)
が、上記ロッド22の端部に固定したプリセスカム23
とリンク腕24とを介して上記スプール21に伝達さ
れ、このスプール21を軸方向に変位させる。この結
果、上記トラニオン7が所定量変位した状態で、上記制
御弁18の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ1
7、17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の軸方向及び揺動方向の変位量は、上
記ステッピングモータ19によるスリーブ20の変位量
に応じただけのものとなる。
【0016】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、1
4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。
【0017】更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図
5〜7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5〜7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1
1a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25により、
ローディングカム式の押圧装置10を介して回転駆動す
る。
【0018】上述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。尚、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も、変
速時には油圧式のアクチュエータ17、17により、ト
ラニオン7、7を枢軸6、6の軸方向に変位させる。変
速の為に上記各アクチュエータ17、17への圧油の給
排を制御する為の制御弁18は、前述した通り、トロイ
ダル型無段変速機全体で1個だけ設けている。そして、
この1個の制御弁18により、複数のアクチュエータ1
7、17への圧油の給排を制御している。
【0019】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1−312
266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。
【0020】図8は、上記各公報のうちの特開平10−
196759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、駆動源であるエンジン26
のクランクシャフト28の出力側端部(図8の右端部)
と入力軸29の入力側端部(図8の左端部)との間に発
進クラッチ30を設けている。又、上記入力軸29の回
転に基づく動力を取り出す為の出力軸31を、この入力
軸29と平行に配置している。そして、この入力軸29
の周囲にトロイダル型無段変速機32を、上記出力軸3
1の周囲に遊星歯車機構33を、それぞれ設けている。
【0021】上記トロイダル型無段変速機32の押圧装
置10を構成するカム板34は、上記入力軸29の中間
部で出力側端部寄り(図8の右寄り)部分に固定してい
る。又、入力側ディスク2と出力側ディスク4とは、上
記入力軸29の周囲に、ニードル軸受等、図示しない軸
受により、この入力軸29に対し、互いに独立した回転
を自在に支持している。そして、上記カム板34と入力
側ディスク2とにより、上記押圧装置10を構成してい
る。従って、上記入力側ディスク2は上記入力軸29の
回転に伴い、上記出力側ディスク4に向け押圧されつつ
回転する。又、上記入力側ディスク2の内側面2aと上
記出力側ディスク4の内側面4aとの間に複数個のパワ
ーローラ9、9を挟持して、前述の図3〜4に示した如
きトロイダル型無段変速機32を構成している。尚、こ
のトロイダル型無段変速機32は、図8及び図3〜4に
示したシングルキャビティ型のものに限らず、前述した
図5〜6に示す様なダブルキャビティ型のものでも良
い。ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を組
み込んだ無段変速装置は、前記特開平11−63146
等に記載されている。
【0022】又、上記遊星歯車機構33を構成する太陽
歯車35は、前記出力軸31の入力側端部(図8の右端
部)に固定している。従ってこの出力軸31は、上記太
陽歯車35の回転に伴って回転する。この太陽歯車35
の周囲にはリング歯車36を、上記太陽歯車35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36の内周面と上記太陽歯車35の外周面との間
に、複数個(通常は3〜4個)の遊星歯車組37、37
を設けている。図示の例ではこれら各遊星歯車組37、
37は、それぞれ1対ずつの遊星歯車38a、38bを
組み合わせて成る。これら1対ずつの遊星歯車38a、
38bは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊
星歯車38aを上記リング歯車36に噛合させ、内径側
に配置した遊星歯車38bを上記太陽歯車35に噛合さ
せている。この様に各遊星歯車組37、37をそれぞれ
1対ずつの遊星歯車38a、38bにより構成するの
は、上記リング歯車36と太陽歯車35との回転方向を
一致させる為である。従って、他の構成部分との関係
で、これらリング歯車36と太陽歯車35との回転方向
を一致させる必要がなければ、単一の遊星歯車をこれら
リング歯車36と太陽歯車35との両方に噛合させても
良い。上述の様な遊星歯車組37、37は、キャリア3
9の片側面(図8の右側面)に回転自在に支持してい
る。又、このキャリア39は、前記出力軸31の中間部
に、回転自在に支持している。
【0023】又、上記キャリア39と前記出力側ディス
ク4とを、第一の動力伝達機構40により、回転力の伝
達を可能な状態に接続している。請求項2に記載した第
一の動力伝達経路を構成する、上記第一の動力伝達機構
40は、互いに噛合した第一、第二の歯車41、42に
より構成している。従って上記キャリア39は、上記出
力側ディスク4の回転に伴って、この出力側ディスク4
と反対方向に、上記第一、第二の歯車41、42の歯数
に応じた速度で回転する。
【0024】一方、前記入力軸29と上記リング歯車3
6とは、第二の動力伝達機構43により回転力の伝達を
可能な状態に接続自在としている。請求項2に記載した
第二の動力伝達経路を構成する、上記第二の動力伝達機
構43は、第一、第二のスプロケット44、45と、こ
れら両スプロケット44、45同士の間に掛け渡したチ
ェン46とにより構成している。即ち、第一のスプロケ
ット44を上記入力軸29の出力側端部(図8の右端
部)で前記カム板34から突出した部分に固定すると共
に、第二のスプロケット45を伝達軸47の入力側端部
(図8の右端部)に固定している。従ってこの伝達軸4
7は、上記入力軸29の回転に伴って、この入力軸29
と同方向に、上記第一、第二のスプロケット44、45
の歯数に応じた速度で回転する。
【0025】又、無段変速装置は、請求項2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、上記キャリア39と第二の動力伝達機
構43の構成部材である上記伝達軸47との何れか一方
のみを、上記リング歯車36に接続する。図8に示した
構造の場合に、このクラッチ機構は、低速用クラッチ4
8と高速用クラッチ49とから成る。このうちの低速用
クラッチ48は、上記キャリア39の外周縁部と上記リ
ング歯車36の軸方向一端部(図8の左端部)との間に
設けている。この様な低速用クラッチ48は、接続時に
は、前記遊星歯車機構33を構成する太陽歯車35とリ
ング歯車36と遊星歯車組37、37との相対変位を阻
止し、これら太陽歯車35とリング歯車36とを一体的
に結合する。又、高速用クラッチ49は、上記伝達軸4
7と、上記リング歯車36に支持板50を介して固定し
た中心軸51との間に設けている。これら低速用クラッ
チ48と高速用クラッチ49とは、何れか一方のクラッ
チが接続された場合には、他方のクラッチの接続が断た
れる。
【0026】又、図8の例では、上記リング歯車36
と、無段変速装置のハウジング(図示省略)等、固定の
部分との間に、後退用クラッチ52を設けている。この
後退用クラッチ52は、自動車を後退させるべく、上記
出力軸31を逆方向に回転させる為に設けている。この
後退用クラッチ52は、上記低速用クラッチ48と高速
用クラッチ49との何れか一方が接続された状態では、
接続が断たれる。又、この後退用クラッチ52が接続さ
れた状態では、上記低速用クラッチ48と高速用クラッ
チ49とは、何れも接続が断たれる。
【0027】更に、図示の例では、上記出力軸31とデ
ファレンシャルギヤ53とを、第三〜第五の歯車54〜
56で構成する第三の動力伝達機構57により接続して
いる。従って、上記出力軸31が回転すると、これら第
三の動力伝達機構57及びデファレンシャルギヤ53を
介して左右1対の駆動軸58、58が回転し、自動車の
駆動輪を回転駆動させる。
【0028】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48を接続す
ると共に、上記高速用クラッチ49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30を
接続し、前記入力軸29を回転させると、トロイダル型
無段変速機32のみが、この入力軸29から上記出力軸
31に動力を伝達する。この様な低速走行時に、入力
側、出力側両ディスク2、4同士の間の変速比を変える
際の作用自体は、前述の図3〜4に示した従来のトロイ
ダル型無段変速機の場合と同様である。勿論、この状態
では、上記入力軸29と出力軸31との間の変速比、即
ち、無段変速装置全体としての変速比は、トロイダル型
無段変速機32の変速比に比例する。又、この状態で
は、このトロイダル型無段変速機32に入力されるトル
クは、上記入力軸29に加えられるトルクに等しくな
る。
【0029】これに対して、高速走行時には、上記高速
用クラッチ49を接続すると共に、上記低速用クラッチ
48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30を接続し、上記入力軸29を回転
させると、この入力軸29から上記出力軸31には、前
記第二の動力伝達機構43を構成する第一、第二のスプ
ロケット44、45及びチェン46と前記遊星歯車機構
33とが、動力を伝達する。
【0030】即ち、上記高速走行時に上記入力軸29が
回転すると、この回転は上記第二の動力伝達機構43並
びに高速用クラッチ49を介して中心軸51に伝わり、
この中心軸51を固定したリング歯車36を回転させ
る。そして、このリング歯車36の回転が複数の遊星歯
車組37、37を介して太陽歯車35に伝わり、この太
陽歯車35を固定した上記出力軸31を回転させる。上
記リング歯車36が入力側となった場合に上記遊星歯車
機構33は、上記各遊星歯車組37、37が停止してい
る(太陽歯車35の周囲で公転しない)と仮定すれば、
上記リング歯車36と太陽歯車35との歯数の比に応じ
た変速比で増速を行なう。但し、上記各遊星歯車組3
7、37は上記太陽歯車35の周囲を公転し、無段変速
装置全体としての変速比は、これら各遊星歯車組37、
37の公転速度に応じて変化する。そこで、上記トロイ
ダル型無段変速機32の変速比を変えて、上記遊星歯車
組37、37の公転速度を変えれば、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
37、37が、上記リング歯車36と同方向に公転す
る。そして、これら各遊星歯車組37、37の公転速度
が遅い程、上記太陽歯車35を固定した出力軸31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
36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36と出力軸31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36の回転速
度よりも遅ければ、上記リング歯車36の回転速度より
も出力軸31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36の回転速度よりも速ければ、上記
リング歯車36の回転速度よりも出力軸31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32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32に、入力側ディスク2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49を接続した状態で
は、前記エンジン26から入力軸29に伝達されたトル
クは、前記押圧装置10が前記入力側ディスク2を押圧
する以前に、前記第二の動力伝達装置43を介して前記
遊星歯車機構33のリング歯車36に伝達される。従っ
て、入力軸29の側から上記押圧装置10を介して入力
側ディスク2に伝達されるトルクは殆どなくなる。
【0033】一方、上記第二の動力伝達装置43を介し
て前記遊星歯車機構33のリング歯車36に伝達された
トルクの一部は、前記各遊星歯車組37、37から、キ
ャリア39及び第一の動力伝達機構40を介して出力側
ディスク4に伝わる。この様に出力側ディスク4からト
ロイダル型無段変速機32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32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32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32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31を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両ク
ラッチ48、49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36が
固定され、上記各遊星歯車組37、37が、このリング
歯車36並びに前記太陽歯車35と噛合しつつ、この太
陽歯車35の周囲を公転する。そして、この太陽歯車3
5並びにこの太陽歯車35を固定した出力軸31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】図9は、上述した図8に示す様な無段変速
装置全体としての変速比(itotal)を連続して変化させ
る場合に、トロイダル型無段変速機32の変速比(icv
t)と、このトロイダル型無段変速機32に入力される
入力トルク(Tin)と、無段変速装置の出力軸31から
取り出される出力トルク(Ts )とが変化する状態の1
例を示している。これら各変速比(itotal)(icvt)並
びに各トルク(Tin)(Ts )の関係は、トロイダル型
無段変速機32の変速幅、遊星歯車機構33の構造並び
に歯数比、第二の動力伝達装置43の減速比等に応じて
変わる。図9に記載した各線を得る為の条件として、ト
ロイダル型無段変速機32の変速幅を凡そ4倍(0.5
〜2.0)とし、遊星歯車機構33はそれぞれが1対ず
つの遊星歯車38a、38bから成る遊星歯車組37、
37を備え、第二の動力伝達装置43の減速比は凡そ2
とした。又、低速用クラッチ48と高速用クラッチ49
との切り換えは、無段変速装置全体としての変速比(it
otal)が1の場合に行なうとした。
【0036】上述の様な条件で試算した結果を示す図9
で、縦軸は、トロイダル型無段変速機32の変速比(ic
vt)並びに、トロイダル型無段変速機32の入力トルク
(T in)、又は無段変速装置の出力トルク(Ts )と前
記エンジン26から前記入力軸29(図8)に伝えられ
るトルク(Te )との比(Tin/Te )(Ts /Te
を、横軸は、無段変速装置全体としての変速比(itota
l)を、それぞれ表している。尚、トロイダル型無段変
速機32の変速比(icvt)を示す値がマイナスなのは、
このトロイダル型無段変速機32に組み込んだ出力側デ
ィスク4(図8)の回転方向が入力軸29の回転方向と
逆になる為である。又、実線aは、上記トロイダル型無
段変速機32の変速比(icvt)を、破線bは、上記出力
トルク(T s )と前記エンジン26から前記入力軸29
に伝えられるトルク(Te )との比(Ts /Te )を、
鎖線cは、上記入力トルク(Tin)と前記エンジン26
から前記入力軸29に伝えられるトルク(Te )との比
(Tin/Te )を、それぞれ表している。この様な図9
の記載から明らかな通り、上述した図8に示す様な無段
変速装置によれば、高速走行時にトロイダル型無段変速
機32に加わるトルクを小さくできる。図9を求めた条
件では、上記入力トルク(Tin)を、最大限、上記エン
ジン26から前記入力軸29に伝えられるトルク(T
e )の14%程度にまで低減できる。
【0037】
【発明が解決しようとする課題】上述した様な無段変速
装置等に組み込んだ状態で使用される、前述の様なトロ
イダル型無段変速機は、プリセスカム23による制御弁
18の開閉制御に拘らず、トロイダル型無段変速機32
の構成部品の弾性変形等の影響により、入力トルクの変
動時に変速比が不必要に変動して、エンジンの回転数が
急激に変動し、運転者に違和感を与える可能性がある事
が、本発明者等の実験により分かった。この点に就い
て、図10〜11により説明する。
【0038】上記プリセスカム23は、何れかのトラニ
オン7にその基端部(図10の左端部)を結合固定した
ロッド22の先端部(図10の右端部)に支持固定して
いる。一方、トロイダル型無段変速機の運転時に上記ト
ラニオン7は、その内側面側に支持したパワーローラ9
から大きなスラスト荷重Fが加わる。このスラスト荷重
に基づいて上記トラニオン7は、その内側面側が凹面と
なる方向に弾性変形し、この弾性変形に基づいて、上記
トラニオン7の端部にその基端部を結合固定した上記ロ
ッド22は、図10の矢印α方向に変位する。本発明者
が、図10に示す様に、上記トラニオン7の両端部を支
持した状態で上記パワーローラ9に加えるスラスト荷重
を変化させつつ、上記ロッド22の先端部の変位量を変
位センサ59により測定したところ、図11に示す様な
結果を得られた。即ち、上記プリセスカム23を装着す
べき、上記ロッド22の先端部は、上記スラスト荷重が
大きくなる程ラジアル方向に関する変位量が多くなる。
【0039】従来は、この様なロッド22の先端部の変
位に基づく変速比の変動を抑える事に就いての考慮はな
されていなかった。この為、アクセルのON・OFF等
により、トロイダル型無段変速機に入力されるトルクが
大きく変動した場合には、前述した様に変速比が不必要
に変動する事によりエンジンの回転数が急激に変動し、
運転者に違和感を与える可能性があった。特に、前述の
図8に示す様な無段変速装置の場合には、低速モードと
高速モードとの切換時に、トロイダル型無段変速機32
に伝わるトルクの正負が切り換わる(動力の伝達方向が
変化する)為、上述の様な不必要な変動が大きくなり易
い。これに対して本発明者等は、実験により、上記ロッ
ド22に対する上記プリセスカム23の取り付け姿勢
が、上記変速比の変動の大きさに影響がある事を知得し
て、上記不必要な変動を抑える事ができるトロイダル型
無段変速機を発明した。
【0040】
【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、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、それぞれが断面円弧形の凹面で
ある互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心
に、且つ回転自在に支持された入力側ディスク及び出力
側ディスクと、これら入力側ディスク及び出力側ディス
クの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺
動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンの中間
部に、これら各トラニオンの内側面から突出する状態で
支持された変位軸と、これら各トラニオンの内側面側に
配置され且つ上記入力側ディスク及び出力側ディスクの
間に挟持された状態で、上記各変位軸の周囲に回転自在
に支持された、その周面を球状凸面としたパワーローラ
と、上記各トラニオン毎に設けて、これら各トラニオン
を上記各枢軸の軸方向に変位させる事により、これら各
トラニオンをこれら各枢軸を中心に揺動変位させて上記
入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を
変化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制御弁と
を備える。そして、何れかのトラニオンと共に変位する
部材にプリセスカムを固定し、このプリセスカムの変位
をリンク腕により上記制御弁に伝えるフィードバック機
構を設ける事により、当該トラニオンの動きをこの制御
弁に伝えてこの制御弁の給排状態を切り換える自在とし
ている。特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於い
ては、上記プリセスカムと上記リンク腕との当接部の位
置を、このプリセスカムを設けたトラニオンの中心軸よ
りも上記入力側ディスク側に片寄らせている。
【0041】
【作用】上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段
変速機によれば、トルクの急激な変動に基づく変速比の
変動を抑え、運転者に与える違和感を低減できる。即
ち、本発明者等の実験により、プリセスカムとリンク腕
との当接部の位置を、このプリセスカムを設けたトラニ
オンの中心軸よりも入力側ディスク側に片寄らせた場合
には、上記当接部の位置を他の部分に設けた場合に比べ
て、上記変速比の変動を抑えられる事が分かった。この
為、上述の様に、変速比の変動を抑えて運転者に与える
違和感の低減を図れる。
【0042】
【発明の実施の形態】本発明のトロイダル型無段変速機
の特徴は、トルク変動に基づく変速比の変動を抑えるべ
く、プリセスカム23とリンク腕24との当接部の位置
を規制した点にある。その他の図面に表われる部分の構
造及び、入力部と出力部との間で動力を伝達したり、或
はこれら入力部と出力部との間の変速比を変える際の作
用は、前述の図3〜4、図5〜7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、或は図8に示した
無段変速装置に組み込んだトロイダル型無段変速機32
と同様であるから、同等部分に関する説明は省略する。
【0043】図12は、本発明を、前述の図5〜7に示
す様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機で
実施した状態を示している。図12で、2個の入力側デ
ィスク2A、2Bは左右方向両端寄り部分に、同じく2
個の出力側ディスク4、4は中央部分に、それぞれ配置
している。各キャビティ毎に2個ずつ、合計4個設ける
トラニオンの一端部にそれぞれの基端部を結合固定した
4本のロッド22、22のうち、図12の左下部に位置
する1本のロッド22の先端部にプリセスカム23を支
持固定している。そして、このプリセスカム23のカム
面60に、リンク腕24の先端部を当接させている。ト
ロイダル型無段変速機の変速時には、上記ロッド22が
軸方向(図12の表裏方向)に変位しつつ捩り方向に回
動し、上記リンク腕24を回動させる。そして、上記ロ
ッド22と捩れの位置の関係にある、制御弁を構成する
スプール21を、軸方向(図12の上下方向)に変位さ
せる。
【0044】特に、本発明のトロイダル型無段変速機の
場合には、上記リンク腕24を、上記ロッド22よりも
入力側ディスク2Aの側(図12の左側)に位置させて
いる。従って、上記プリセスカム23のカム面60と上
記リンク腕24の先端部との当接部の位置は、このプリ
セスカム23を設けたトラニオンの中心軸、即ち、上記
ロッド22の中心軸よりも上記入力側ディスク2A側に
片寄った位置に存在する。
【0045】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、トルクの急激な変動に基づく変速
比の変動を抑え、運転者に与える違和感を低減できる。
即ち、本発明者等の実験により、上記プリセスカム23
のカム面60と上記リンク腕24の先端部との当接部の
位置を、このプリセスカム23を設けたトラニオンの中
心軸である、上記ロッド22の中心軸よりも上記入力側
ディスク2A側に片寄らせた場合には、上記当接部の位
置を他の部分に設けた場合に比べて、上記変速比の変動
を抑えられる事が分かった。この点に就いて、図13〜
16により説明する。
【0046】先ず、図13は、図12に示す様に、上記
プリセスカム23のカム面60と上記リンク腕24の先
端部との当接部の位置を上記入力側ディスク2A側に片
寄らせた構造で、トロイダル型無段変速機に入力するト
ルクの変動がこのトロイダル型無段変速機の変速比に及
ぼす影響を知る為に行なった実験の結果を示している。
この様な実験の結果を示す図13で、曲線aは上記トロ
イダル型無段変速機に入力するトルクの大きさを、曲線
bはこのトロイダル型無段変速機の変速比を、それぞれ
表している。この様な図13から明らかな通り、本発明
の構造の場合には、入力トルクを増大させると、初期段
階では変速比が減速側に比較的大きく変動するが、更に
トルクを増大させると、変速比が徐々に減少する。従っ
て、トルク変動域全体では、変速比の変動はあまり大き
くはならない。
【0047】次に、図15は、図14に示す様に、上記
プリセスカム23のカム面60と上記リンク腕24の先
端部との当接部の位置を出力側ディスク4側に片寄らせ
た構造で、トロイダル型無段変速機に入力するトルクの
変動がこのトロイダル型無段変速機の変速比に及ぼす影
響を知る為に行なった実験の結果を示している。この様
な実験の結果を示す図15で、曲線a´は上記トロイダ
ル型無段変速機に入力するトルクの大きさを、曲線b´
はこのトロイダル型無段変速機の変速比を、それぞれ表
している。この様な図15から明らかな通り、本発明か
ら外れる構造の場合には、入力トルクを増大させると、
初期段階で変速比が減速側に比較的大きく変動し、更に
トルクを増大させると、変速比が徐々に増大する。従っ
て、トルク変動域全体では、変速比の変動が大きくな
る。
【0048】更に、図16は、図13に示した本発明の
構造の場合の実験結果と、図15に示した本発明から外
れる構造の場合の実験結果とを比較して表している。こ
の様な図16で、曲線cは、図13に示した曲線bで表
した変速比を、同図の曲線aで表したトルクとの関係で
表したものである。又、曲線dは、図15に示した曲線
b´で表した変速比を、同図の曲線a´で表したトルク
との関係で表したものである。各曲線c、dは、それぞ
れトルクを増大させる場合と減少させる場合とを示して
いるので、中間部は、ヒステリシスに基づいて二重線と
なっている。この様な図16で曲線c、dの変動域L
c 、Ld を比較すれば明らかな通り、本発明の構造によ
れば、トルクの変動に伴う変速比の変動幅を小さく抑え
る事ができる。
【0049】上述の様に、本発明の構造によれば、変速
比の変動を抑えて運転者に与える違和感の低減を図れ
る。特に、前述の図8に示した様な無段変速装置の場
合、モード切換時にトロイダル型無段変速機32に入力
されるトルクが、正負が逆転する等、大きく変動する
が、この様な場合でも変速比の変動を低く抑える事がで
きる。尚、上記図8に示した様な無段変速装置の場合に
は、低速モードと高速モードとのモード切り換えは、上
記トロイダル型無段変速機32の変速比が増速側にある
場合に行なわれる。例えば、図16に示した曲線c、d
は、上記トロイダル型無段変速機の変速比が1の近傍で
ある場合に計測したものであるが、この変速比が増速側
にある場合でも、定性的に同様の傾向を示す。仮に、上
記トロイダル型無段変速機の変速比が1の近傍での、モ
ード切り換えに伴う様なトルク変動(入力トルクが、
「+300N・m」と「−150N・m」との間での変
動)を考えると、本発明の構造の場合には変速比が、
1.06から0.95まで変動しただけであるのに対し
て、本発明から外れる構造の場合には変速比が、1.1
5から0.92まで大きく変動した。この変速比が大き
く変動した場合には、運転者に違和感を与える事を防止
すべく、新たにこの変動を補償する為の制御を瞬時に行
なわなければならない。この制御は、変動幅が大きい程
面倒になるが、本発明の構造の場合には変動幅を低く抑
える事ができる為、上記制御が容易になる。
【0050】尚、以上の説明は、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、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って、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、所謂パワー・ス
プリット式の無段変速装置(Power split system)に就
いて説明した。但し、本発明は、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て、発進クラッチを使
用する事なく出力回転数ゼロを実現できる、所謂ギヤー
ド・ニュートラル式の無段変速装置(Geared Neutral s
ystem )に組み込むトロイダル型無段変速機に適用した
場合にも有効である。
【0051】ギヤード・ニュートラル式の無段変速装置
の場合には、例えば後段の遊星歯車機構を構成する太陽
歯車を、上記トロイダル型無段変速機の出力軸により回
転駆動し、上記遊星歯車機構を構成するキャリアをこの
トロイダル型無段変速機をバイパスする回路により回転
駆動する。そして、低速モードでは、トロイダル型無段
変速機を通過する回路とバイパスする回路とで動力を伝
達し、遊星歯車の差動成分を取り出して出力とする。こ
れに対して、高速モードではトロイダル型無段変速機を
通過する回路のみで動力を伝達する。この様なギヤード
・ニュートラル式の無段変速装置の場合、低速モードと
高速モードとのモード切り換えは、上記トロイダル型無
段変速機の変速比が減速側にある場合に行なわれる。こ
の様なギヤード・ニュートラル式の無段変速装置の場合
も、モード切り換え時にトロイダル型無段変速機に加わ
るトルクの正負が逆転するので、本発明の効果を十分に
得られる。
【0052】
【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、特に面倒な制御を行なう事なく、しかも運
転者に違和感を与えないトロイダル型無段変速機を実現
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減
速時の状態で示す略側面図。
【図2】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図3】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第1例
を示す要部断面図。
【図4】図3のイ−イ断面図。
【図5】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第2例
を示す要部断面図。
【図6】図5のロ−ロ断面図。
【図7】同ハ−ハ断面図。
【図8】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例を示す略断面図。
【図9】この無段変速装置全体としての変速比と、トロ
イダル型無段変速機のみの変速比と、各部のトルクの比
との関係を示す線図。
【図10】トラニオンの変形に基づくプリセスカムの変
位を測定する為に行なった実験の実施状態を示す切断側
面図。
【図11】この実験の結果求められた、トラニオンに加
わるトルクとプリセスカムの変位との関係を示す線図。
【図12】本発明のトロイダル型無段変速機の実施の形
態の1例を示す、図7の下方から見た状態で示す底面
図。
【図13】本発明のトロイダル型無段変速機に於ける入
力トルクの変動に伴う変速比の変動を示す線図。
【図14】本発明から外れるトロイダル型無段変速機の
1例を示す、図13と同様の底面図。
【図15】本発明から外れるトロイダル型無段変速機に
於ける入力トルクの変動に伴う変速比の変動を示す線
図。
【図16】本発明のトロイダル型無段変速機と本発明か
ら外れるトロイダル型無段変速機との、入力トルクの大
きさと変速比との関係を示す線図。
【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 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 押圧装置 11、11a 入力軸 12、12a 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 アクチュエータ 18 制御弁 19 ステッピングモータ 20 スリーブ 21 スプール 22 ロッド 23 プリセスカム 24 リンク腕 25 駆動軸 26 エンジン 27 同期ケーブル 28 クランクシャフト 29 入力軸 30 発進クラッチ 31 出力軸 32 トロイダル型無段変速機 33 遊星歯車機構 34 カム板 35 太陽歯車 36 リング歯車 37 遊星歯車組 38a、38b 遊星歯車 39 キャリア 40 第一の動力伝達機構 41 第一の歯車 42 第二の歯車 43 第二の動力伝達機構 44 第一のスプロケット 45 第二のスプロケット 46 チェン 47 伝達軸 48 低速用クラッチ 49 高速用クラッチ 50 支持板 51 中心軸 52 後退用クラッチ 53 デファレンシャルギヤ 54 第三の歯車 55 第四の歯車 56 第五の歯車 57 第三の動力伝達機構 58 駆動軸 59 変位センサ 60 カム面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれが断面円弧形の凹面である互い
    の内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ
    回転自在に支持された入力側ディスク及び出力側ディス
    クと、これら入力側ディスク及び出力側ディスクの中心
    軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する複
    数のトラニオンと、これら各トラニオンの中間部に、こ
    れら各トラニオンの内側面から突出する状態で支持され
    た変位軸と、これら各トラニオンの内側面側に配置され
    且つ上記入力側ディスク及び出力側ディスクの間に挟持
    された状態で、上記各変位軸の周囲に回転自在に支持さ
    れた、その周面を球状凸面としたパワーローラと、上記
    各トラニオン毎に設けて、これら各トラニオンを上記各
    枢軸の軸方向に変位させる事により、これら各トラニオ
    ンをこれら各枢軸を中心に揺動変位させて上記入力側デ
    ィスクと上記出力側ディスクとの間の変速比を変化させ
    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制御弁とを備え、
    何れかのトラニオンと共に変位する部材にプリセスカム
    を固定し、このプリセスカムの変位をリンク腕により上
    記制御弁に伝えるフィードバック機構を設ける事によ
    り、当該トラニオンの動きをこの制御弁に伝えてこの制
    御弁の給排状態を切り換え自在としたトロイダル型無段
    変速機に於いて、上記プリセスカムと上記リンク腕との
    当接部の位置を、このプリセスカムを設けたトラニオン
    の中心軸よりも上記入力側ディスク側に片寄らせた事を
    特徴とするトロイダル型無段変速機。
  2. 【請求項2】 トロイダル型無段変速機は無段変速装置
    中に組み込まれたものであり、この無段変速装置は、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、上記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上記トロイダル型無
    段変速機を介して伝達する第一の動力伝達経路と、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経路とを備え、
    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、上記太陽歯車と
    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経路を通
    じて送られる動力と上記第二の動力伝達経路を通じて送
    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、又、上
    記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達経路と
    上記第二の動力伝達経路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てお
    り、このモード切換手段は、少なくとも上記第一の動力
    伝達経路のみで動力の伝達を行なう第一のモードと、こ
    の第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路との双
    方で動力の伝達を行なう第二のモードとの切換を行なう
    ものである、請求項1に記載したトロイダル型無段変速
    機。
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