JP2002195365A

JP2002195365A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP2002195365A
Application number: JP2000402406A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Taketsuna; 靖治竹綱; Shigenori Tamaoki; 茂紀玉置
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: WO2002053945A1; JP3555577B2

Abstract

(57)【要約】【課題】油圧に応じた押圧力が作用するディスクの外
径を大きくすることなく、入力ディスクと出力ディスク
との間のトルク容量を増加する。【解決手段】同一軸線上で互いに対向し、かつ、回転
自在に配置された入力ディスクおよび出力ディスク１０
と、入力ディスクと出力ディスク１０とにより挟み付け
られ、かつ、入力ディスクと出力ディスクとの間でトル
クを伝達する転動体と、入力ディスクおよび出力ディス
ク１０に軸線方向の挟持力を与えることにより、入力デ
ィスクと出力ディスク１０との間におけるトルク容量を
制御する油圧式のトルク容量制御機構とを備えたトロイ
ダル型無段変速機において、トルク容量制御機構が、出
力ディスク１０に対して軸線方向の押圧力を別個に作用
させる複数の油圧室２５，２９およびピストン２２を備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、入力ディスクと
出力ディスクとの間にトルクの伝達を媒介する転動体を
挟み込み、その転動体を介して各ディスクの間でトルク
を伝達するように構成されたトロイダル型（もしくはト
ラクション式）の無段変速機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の無段変速機は、互いに対向して
配置された一対のディスクの間に円盤状のローラ（転動
体）を挟み込んだ構成のものである。この一対のディス
クの対向面のうち所定の半径より外側の部分には、一対
のディスクの対向面間に設定された点を中心とした円弧
形状の転動面が形成されている。この転動面は、各ディ
スクの円周方向に連続している。このように、一対のデ
ィスクにそれぞれ形成され、かつ、３次元方向に湾曲し
ている転動面がトロイダル面であって、その転動面同士
の間に、ローラが回転自在に挟み付けられている。

【０００３】このローラは、回転軸線を含む平面内にお
いて、外周部の厚さ方向に沿う断面形状が、各ディスク
の転動面の円弧形状に一致する円弧面とされた円盤体で
ある。したがって、一方のディスクを回転させることに
より、そのローラが回転し、それに伴って他方のディス
クが回転する。そして、ローラを傾けて、ローラと一方
のディスクおよび他方のディスクとの接触半径を調整す
ることにより、接触半径同士の比に応じた変速比が設定
される。

【０００４】このようなトロイダル型無段変速機の一例
が、特表２０００−５０７６６７号公報に記載されてい
る。この公報に記載されたトロイダル型無段変速機は、
相互に平行に配置された入力シャフトおよび出力シャフ
トを備えている。入力シャフト側には、２つの入力ディ
スクおよび２つの出力ディスクが設けられている。２つ
の入力ディスクは軸線方向に所定間隔をおいて配置され
ており、２つの入力ディスクの間に、２つの出力ディス
クが配置されている。２つの出力ディスクは、その転動
面が軸線方向の両側に位置する状態で一体的に構成され
ている。そして、入力ディスクと出力ディスクとの対向
面には、前記転動面がそれぞれ設けられている。

【０００５】また、一方の入力ディスクと入力シャフト
とは、軸線方向に相対移動可能に構成され、かつ、一体
回転するように構成されている。これに対して、他方の
入力ディスクと入力シャフトとは、軸線方向に相対移動
不可能に構成され、かつ、一体回転するように構成され
ている。一方の入力シャフトはシリンダ内に配置されて
おり、このシリンダ内には油圧室が形成されている。一
方、２つの出力ディスクと入力シャフトとは相対回転可
能に構成され、２つの出力シャフトのトルクを出力シャ
フトに伝達するチェーン駆動装置が設けられている。入
力ディスクと出力ディスクとの間にはローラが設けられ
ており、各ディスクに形成されている転動面により、ロ
ーラが挟み付けられている。

【０００６】入力シャフトのトルクは、入力ディスクお
よびローラを経由して出力ディスクに伝達され、出力デ
ィスクに伝達されたトルクは、チェーン駆動装置を経由
して出力シャフトに伝達される。ここで、トルクの伝達
原理を具体的に説明すると、ローラと各転動面との接触
点の面圧が高圧となり、ローラと各転動面との間に存在
する潤滑油のせん断抵抗によりトルクが伝達される、い
わゆるトラクション伝動となっている。つまり、入力デ
ィスクと出力ディスクとの間におけるトルク容量は、ロ
ーラに対する各ディスクの押し付け力に比例して変化す
る。そして上記公報に記載されたトロイダル型無段変速
機においては、シリンダ内に形成された油圧室の油圧を
制御することにより、一方の入力ディスクを軸線方向に
移動させ、ローラに作用する各ディスクの押し付け力を
制御している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記公報においては、
ローラに作用する各ディスクの挟持力は、油圧室の油
圧、この油圧が作用する入力ディスクの背面の油圧作用
面積、潤滑油の特性に基づくトラクション係数などの条
件により決定される。より具体的には、入力ディスクと
出力ディスクとの間で伝達されるトルク、およびローラ
に作用する各ディスクの押し付け力は、例えば、式
（１）および式（２）により求められる。

【０００８】Ｔ＝μ・Ｗ・ｒ＝μ・｛Ｆ／（ｎ・ｃｏｓθ）｝・ｒ＝｛μ・ｒ／（ｎ・ｃｏｓθ）｝・Ｆ・・・式（１）Ｆ＝Ｐ・Ａ＝Ｐ・π（Ｒ１^２−ｒ１^２）・・・式（２）

【０００９】ここで、Ｔは、ローラ１個あたりの伝達ト
ルクを意味し、μは、トラクション係数を意味し、ｒ
は、入力シャフトの軸線を中心とするローラと転動面と
の接触部位の半径（すなわち接触径）を意味し、Ｆは、
ローラに作用する各ディスクの押し付け力を意味し、ｎ
は、１つの入力ディスクと１つの出力ディスクとの間に
配置されているローラの数を意味し、θは、入力軸の軸
線とローラの軸線とのなす角度（すなわち傾き角）を意
味し、Ａは、油圧が作用する入力ディスクの背面の断面
積を意味し、Ｒ１は、油圧が作用する入力ディスクの外
周の半径を意味し、ｒ１は、油圧が作用する入力ディス
クの内周の半径を意味し、Ｐは、油圧室の油圧を意味し
ている。

【００１０】ところが、油圧室の油圧制御およびトラク
ション係数の変更には限界があり、油圧室の油圧制御お
よびトラクション係数を同じ条件とした状態において、
入力ディスクと出力ディスクとの間のトルク容量を増加
するためには、入力ディスクの背面の油圧作用面積を拡
大、すなわち、入力ディスクの外径を大きくすなければ
ならなかった。その結果、変速機全体がディスクの半径
方向に大型化し、車両への搭載性が低下するという問題
があった。

【００１１】この発明は、上記の技術的課題に着目して
なされたものであり、ディスク外径を大きくすることな
く、入力ディスクと出力ディスクとの間のトルク容量を
増加することのできるトロイダル型無段変速機を提供す
ることを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するため請求項１の発明は、同一軸線上で互い
に対向し、かつ、回転自在に配置された入力ディスクお
よび出力ディスクと、この入力ディスクと出力ディスク
とにより挟み付けられ、かつ、前記入力ディスクと前記
出力ディスクとの間でトルクを伝達する転動体と、前記
入力ディスクおよび前記出力ディスクに前記軸線方向の
挟持力を与えることにより、前記入力ディスクと前記出
力ディスクとの間におけるトルク容量を制御する油圧式
のトルク容量制御機構とを備えたトロイダル型無段変速
機において、前記トルク容量制御機構が、１つのディス
クに対して、前記軸線方向の押圧力を別個に作用させる
複数の油圧室を備えていることを特徴とするものであ
る。

【００１３】上記請求項１において、「１つのディスク
に対して軸線方向の押圧力を別個に作用させる複数の油
圧室」とは、同じディスクに対して、複数の油圧室から
押圧力が作用することを意味しており、複数の油圧室の
油圧が作用するディスクの数が「１つのみ存在する」と
いう意味ではない。したがって、油圧室の油圧に基づく
押圧力が作用するディスクが２つ以上設けられている無
段変速機も、請求項１の発明に含まれる。

【００１４】請求項１の発明によれば、転動体に対する
入力ディスクおよび出力ディスクの軸線方向の挟持力が
高められて、入力ディスクと出力ディスクとの間におけ
るトルク容量が増加する。また、複数の油圧室の油圧に
基づく押圧力が１つのディスクに対して軸線方向に作用
するため、１つのディスクの外径を拡大する必要はな
い。

【００１５】請求項２の発明は、同一軸線上で互いに対
向し、かつ、回転自在に配置された入力ディスクおよび
出力ディスクと、この入力ディスクと出力ディスクとに
より挟み付けられ、かつ、前記入力ディスクと前記出力
ディスクとの間でトルクを伝達する転動体と、前記入力
ディスクおよび前記出力ディスクに前記軸線方向の挟持
力を与えることにより、前記入力ディスクと前記出力デ
ィスクとの間におけるトルク容量を制御する油圧式のト
ルク容量制御機構とを備えたトロイダル型無段変速機に
おいて、前記トルク容量制御機構が、油圧室の油圧が作
用する受圧部材と、この受圧部材に作用する押圧力を倍
力することにより、前記入力ディスクおよび前記出力デ
ィスクに前記軸線方向の挟持力を与える倍力機構とを備
えていることを特徴とするものである。

【００１６】請求項２の発明によれば、転動体に対する
入力ディスクおよび出力ディスクの挟持力が高められ
て、入力ディスクと出力ディスクとの間におけるトルク
容量が増加する。また、油圧に基づく押圧力が倍力機構
により倍力されて、各ディスク同士の挟持力が高められ
るため、油圧が作用する受圧部材の外径を大きくする必
要はない。

【００１７】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明を図面に示す実
施例に基づいて説明する。図２はこの発明の一実施例と
しての無段変速機１、より具体的には、ダブルキャビテ
ィ式であり、かつ、フルトロイダル型の無段変速機１を
示している。また図１は、無段変速機１の部分的な断面
図である。この無段変速機１の全体は、中空のハウジン
グ（図示せず）の内部に収容されている。無段変速機１
は、入力軸２および出力軸３を有しており、入力軸２と
出力軸３とは相互に平行に、かつ、水平に配置されてい
る。入力軸２は、ハウジング側に設けられた軸受（図示
せず）などにより、回転可能に、かつ、軸線方向に移動
不可能に保持されている。この入力軸２には、エンジン
などの駆動力源（図示せず）から出力された動力（言い
換えればトルク）が伝達される。また、出力軸３のトル
クが、動力伝達装置（図示せず）を経由して車輪（図示
せず）に伝達されるように構成されている。

【００１８】一方、ハウジング側には、図１に示すエン
ドプレート４が固定されており、エンドプレート４の内
周に設けられた軸受５およびその他の部材（図示せず）
などにより、出力軸３とハウジングとが相対回転可能
に、かつ、出力軸３とハウジングとが軸線方向に相対移
動不可能に構成されている。

【００１９】入力軸２における軸線方向のほぼ中央に
は、スプロケット６が設けられている。この入力軸２と
スプロケット６とは一体回転する構成になっている。一
方、出力軸３における軸線方向のほぼ中央には、スプロ
ケット７が設けられている。スプロケット６およびスプ
ロケット７には、チェーン３８が巻き掛けられている。
この出力軸３とスプロケット７とは相対回転可能に連結
されている。そして、スプロケット７における軸線方向
の両側には、入力ディスク８，９が固定されている。す
なわち、一対の入力ディスク８，９が互いに背中合わせ
に配置されている。この一対の入力ディスク８，９とス
プロケット７とは一体回転する。

【００２０】また、出力軸３の軸線方向において、一対
の入力ディスク８，９に対向する位置には、出力ディス
ク１０，１１が設けられている。すなわち、一対の出力
ディスク１０，１１の間に、一対の入力ディスク８，９
が配置されている。言い換えれば、出力軸３の軸線方向
に、入力ディスク８，９および出力ディスク１０，１１
が直列に配置されている。出力ディスク１１における入
力ディスク９とは反対側の側面は、出力軸３に設けられ
たフランジ３９に接触している。

【００２１】上記の入力ディスク８，９および出力ディ
スク１０，１１は、従来のフルトロイダル型無段変速機
におけるディスクと同様に、互いに対向する転動面１
２，１３がフルトロイダル面として形成されたディスク
である。この転動面１２，１３は、出力軸３の軸線Ａ１
を中心として環状に形成されている。そして、各転動面
１２，１３は具体的には、以下のような形状を備えてい
る。

【００２２】すなわち、出力軸３の軸線Ａ１を含む平面
内における転動面１２，１３の断面形状は、入力ディス
ク９と出力ディスク１１との間、および入力ディスク８
と出力ディスク１０との間に別個に設定された点（図示
せず）を曲率中心として湾曲する一定半径の円弧となる
形状に構成されている。すなわち、各ディスク８，９，
１０，１１の半径方向において、各転動面１２，１３
は、その最内周部と最外周部との中間が最も窪んだ（後
退した）形状を備えている。言い換えれば、互いに対向
する入力ディスク８の転動面１２と出力ディスク１０の
転動面１３との間隔、および入力ディスク９の転動面１
２と出力ディスク１１の転動面１３との間隔が、最内周
部と最外周部との中間の部分で最も広くなっている。

【００２３】そして、入力ディスク８と出力ディスク１
０との間、すなわち、転動面１２と転動面１３との間に
は、軸線Ａ１を中心とする円周方向に所定間隔をあけ
て、パワーローラ１４が複数配置されている。また、入
力ディスク９と出力ディスク１１との間、すなわち、転
動面１２と転動面１３との間には、軸線Ａ１を中心とす
る円周方向に所定間隔をあけて、パワーローラ１５が複
数配置されている。

【００２４】これらのパワーローラ１４，１５は、円盤
状の部材であって、各パワーローラ１４，１５は、軸線
Ｂ１を中心として回転可能に保持されている。また、軸
線Ａ１を含む平面内において、軸線Ａ１と軸線Ｂ１との
なす角度が変更な状態で、各パワーローラ１４，１５が
保持されている。さらに、パワーローラ１４，１５を、
軸線Ａ１および軸線Ｂ１に直交する方向に前後動させる
アクチュエータ（図示せず）が設けられている。

【００２５】さらに、各パワーローラ１４，１５は、軸
線Ｂ１を含む平面内において、その外周断面形状が各転
動面１２，１３の曲率に一致する曲率の曲面に形成され
ている。そして、パワーローラ１４の外周面と、入力デ
ィスク８の転動面１２および出力ディスク１０の転動面
１３とが接触している。また、パワーローラ１５の外周
面と、入力ディスク９の転動面１２および出力ディスク
１１の転動面１３とが接触している。したがって、アク
チュエータによりパワーローラ１４，１５を軸線Ｂ１に
直交して前後動させると、転動面１２，１３とパワーロ
ーラ１４，１５との接触部位に作用するベクトルによ
り、パワーローラ１４，１５の軸線Ｂ１の傾きが変位し
て、軸線Ｂ１と軸線Ａ１とのなす角度が変化し、パワー
ローラ１４，１５と転動面１２，１３との接触部位の半
径が調整される。

【００２６】つぎに、各パワーローラ１４，１５と各転
動面１２，１３との接触圧力を調整するトルク容量制御
機構の一具体例を、図１および図３に基づいて説明す
る。なお、各転動面１２，１３とパワーローラ１４，１
５の外周面との間には、潤滑油が存在するため、各転動
面１２，１３とパワーローラ１４，１５の外周面とが直
接接触しない場合もあるが、この具体例においては、便
宜上、「接触」と記載する。

【００２７】図１に示すように、出力軸３の外周であっ
て、エンドプレート４と出力ディスク１０との間には、
環状のドラム１６が取り付けられている。また、出力軸
３の外周にはフランジ部３Ａが形成されており、ドラム
１６における出力ディスク１０とは反対側の側面と、フ
ランジ部３Ａとが接触することにより、ドラム１６が軸
線方向、具体的には出力ディスク１０から離れる方向に
移動することが規制される。このドラム１６における出
力ディスク１０側の側面には、軸線Ａ１を中心とする環
状の凹部１７が形成されている。この凹部１７には、環
状の皿ばね１８が配置されている。一方、出力軸３の外
周におけるドラム１６と出力ディスク１０との間には、
環状のプレート１９が取り付けられている。出力軸３の
外周におけるドラム１６と出力ディスク１０との間には
段部３４が形成されている。

【００２８】そして、プレート１９におけるドラム１６
側の側面と、段部３４とが接触することにより、プレー
ト１９がドラム１６側に向けて軸線方向に移動すること
が規制される。前記出力ディスク１０におけるドラム１
６側の側面には環状の凹部２４が形成されており、この
凹部２４内にプレート１９が配置されている。出力ディ
スク１０におけるドラム１６側の背面には、凹部２４に
臨み、かつ、軸線Ａ１に直交する環状の側面２４Ｂが形
成されている。また、プレート１９には、軸線Ａ１を中
心とする円周上に、所定間隔おきに孔２０が３箇所形成
されている。各孔２０は、プレート１９を軸線方向に貫
通している。なお、プレート１９の端面とドラム１６の
端面とは接触している。

【００２９】一方、前記ドラム１６における凹部１７よ
りもプレート１９寄りの位置には、凹部１７よりも外径
の大きい環状の凹部２１が形成されている。この凹部２
１には、環状のピストン２２が配置されている。このピ
ストン２２における出力ディスク１０側の側面には、図
３に示すように、同一円周上に所定間隔おきに突出部２
３が３つ形成されている。各突出部２３の軸線方向の長
さは、プレート１９の軸線方向の厚さよりも長く設定さ
れている。各突出部２３は円柱形状に構成されている。
各突出部２３の先端面は、出力ディスク１０の側面２４
Ｂに接触する。さらに、各突出部２３はプレート１９の
各孔２０内に挿入されている。なお、軸線Ａ１を中心と
する各突出部２３の外接円（図示せず）は、プレート１
９の外径未満に設定されている。さらにまた、ピストン
２２における凹部１７側の背面には、軸線Ａ１に直交す
る受圧面２２Ａが形成されている。

【００３０】そして、ピストン２２と出力軸３およびド
ラム１６ならびにプレート１９とが、軸線方向に相対移
動可能に構成されている。このピストン２２は、皿ばね
１８の弾性力により、出力ディスク１０側に向けて軸線
方向に押圧されている。上記のように構成された出力軸
３の外周面とドラム１６とピストン２２とにより取り囲
まれた空間（主として、凹部１７）により、油圧室２５
が形成されている。

【００３１】出力軸３の外周とドラム１６の内周との間
にはＯリング２６が設けられており、ドラム１６の凹部
２１の内周とピストン２２の外周との間にはＯリング２
７が設けられており、出力軸３の外周とピストン２２の
内周との間にはＯリング２８が設けられている。これら
のＯリング２６，２７，２８により、油圧室２５が液密
にシールされている。

【００３２】一方、出力軸３の外周とプレート１９の側
面と出力ディスク１０の凹部２４の内壁面とにより取り
囲まれた空間により、油圧室２９が形成されている。ま
た、出力ディスク１０の内周と出力軸３の外周との間に
はＯリング３０が設けられており、プレート１９の内周
と出力軸３の外周との間にはＯリング３１が設けられて
おり、プレート１９の外周と出力ディスク１０の凹部２
４の内周との間にはＯリング３２が設けられており、各
突出部２３の外周と各孔２０の内周との間にはＯリング
３３が設けられている。これらのＯリング３０，３１，
３２，３３により、油圧室２９が液密にシールされてい
る。

【００３３】出力軸３の中心部には、軸線方向に沿って
油路３５が形成されている。この油路３５は、電磁弁
（図示せず）などを経由してオイルポンプ（図示せず）
の吐出側に接続されている。このオイルポンプは前述の
駆動力源により駆動される。また、油路３５に連通する
油路３６，３７が形成されている。この油路３６は油圧
室２５に連通され、油路３７は油圧室２９に連通されて
いる。なお、前述した駆動力源およびアクチュエータな
らびに電磁弁などを制御する電子制御装置（図示せず）
が設けられている。この電子制御装置には、各種の信号
が入力され、この信号および電子制御装置に記憶されて
いるデータに基づいて、駆動力源およびアクチュエータ
ならびに電磁弁などが制御される。

【００３４】つぎに、図１および図３の具体例を、図２
の無段変速機１に適用した場合の動作および制御を説明
する。駆動力源から入力軸２にトルクが伝達されると、
そのトルクはスプロケット６、チェーン３８、スプロケ
ット７を経由して入力ディスク８，９に伝達される。一
方、電子制御装置に入力される信号に基づいて車両の走
行状態が判断され、その判断結果に基づいて無段変速機
１の目標変速比が算出される。この目標変速比の算出結
果に基づいて、アクチュエータが制御される。すると、
軸線Ａ１と各ディスク１４，１５の軸線Ｂ１とのなす角
度が制御されるとともに、軸線Ａ１を中心として、パワ
ーローラ１４，１５と転動面１２，１３との接触部位の
半径が制御される。このようにして、無段変速機１の変
速比が制御される。

【００３５】一方、入力ディスク８，９に伝達されるト
ルクに応じて電磁弁が制御され、油圧室２５，２９の油
圧が制御される。まず、油圧室２９の油圧が、側面２４
Ｂの一部、具体的には各突出部２３が接触している領域
を除く受圧面２４Ａに作用して、出力ディスク１０を入
力ディスク８側に向けて出力軸３の軸線方向に押圧する
押圧力を生じさせる。また、皿ばね１８の押圧力および
油圧室２５の油圧により、ピストン２２が出力ディスク
１０側に向けて、出力軸３の軸線方向に押圧される。こ
のピストン２２の動作により、突出部２３から、出力デ
ィスク１０を入力ディスク８側に向けて、出力軸３の軸
線方向に押圧する方向の押圧力が生じる。

【００３６】上記のように、出力ディスク１０が、入力
ディスク８側に向けて、出力軸３の軸線方向に押圧され
ると、その押圧力はパワーローラ１４を経由して入力デ
ィスク８，９に伝達されるとともに、入力ディスク９か
らパワーローラ１５に伝達される。パワーローラ１５に
伝達された押圧力が、出力ディスク１１に伝達される
と、その押圧力がフランジ３９により受け止められる。
その結果、出力ディスク１１は、入力ディスク９から離
れる方向に移動することが、フランジ３９により規制さ
れる。上記の作用により、各パワーローラ１４，１５
が、入力ディスク８，９と出力ディスク１０，１１とに
より軸線方向に挟持されて、各転動面１２，１３との接
触部位の面圧が高圧になるとともに、各パワーローラ１
４，１５と各転動面１２，１３との間に存在する潤滑油
のせん断抵抗により、入力ディスク８，９および出力デ
ィスク１０，１１と、パワーローラ１４，１５との間で
トルクの伝達がおこなわれる。出力ディスク１０，１１
に伝達されたトルクは、出力軸３を経由して車輪に伝達
される。

【００３７】ここで、図１および図３の具体例を図２の
無段変速機１に適用した場合において、入力ディスク
８，９および出力ディスク１０，１１と、パワーローラ
１４，１５との間におけるトルク容量を、主としてパワ
ーローラ１４に基づき説明する。まず、油圧室２９の油
圧に基づいて、出力ディスク１０の受圧面２４Ａに作用
する押圧力Ｆ１は、以下の式（３）により求められる。
また、油圧室２５の油圧に基づいて、ピストン２２を介
して出力ディスク１０の側面２４Ｂに作用する押圧力Ｆ
２は、以下の式（４）により求められる。そして、出力
ディスク１０からパワーローラ１４に作用する押圧力Ｆ
３は、式（５）により求められる。

【００３８】Ｆ１＝Ｐ・Ａ２−ｎ１・Ｐ・Ａ３＝Ｐ・π（Ｒ２^２−ｒ２^２）−ｎ１・Ｐ・π・ｒ４^２・・・式（３）Ｆ２＝Ｐ・Ａ１＝Ｐ・π（Ｒ３^２−ｒ３^２）・・・式（４）Ｆ３＝Ｆ１＋Ｆ２・・・式（５）

【００３９】ここで、Ｐは、油圧室２５，２９の油圧を
意味し、Ａ１は、軸線Ａ１に直交する平面内において、
油圧室２５の油圧が作用する受圧面２２Ａの面積、Ａ２
は、出力ディスク１０の側面２４Ｂ全体の面積を意味
し、Ａ３は、軸線Ａ１に直交する平面内において、１つ
の突出部２３の先端の面積を意味し、ｎ１は突出部２３
の数を意味し、Ｒ２は、側面２４Ｂの外周の半径を意味
し、ｒ２は、側面２４Ｂの内周の半径を意味し、Ｒ３
は、受圧面２２Ａの外周の半径を意味し、ｒ３は、受圧
面２２Ａの内周の半径を意味し、ｒ４は、突出部２３の
半径を意味している。なお、油圧室２５，２９の油圧は
同じに制御されてる。さらに、皿ばね１８からもピスト
ン２２に押圧力が作用するが、式（５）においては、こ
の押圧力を便宜上省略している。

【００４０】このように、図１および図３の具体例を、
図２の無段変速機１に適用した場合は、油圧室２９の油
圧に対応する押圧力Ｆ１と、油圧室２５の油圧に対応す
る押圧力Ｆ２との合成である押圧力Ｆ３が、出力ディス
ク１０に作用する。すなわち、押圧力Ｆ３に関与する受
圧面積が可及的に増加している。この押圧力Ｆ３は、入
力ディスク８，９およびパワーローラ１５にも伝達され
る。したがって、入力ディスク８，９および出力ディス
ク１０，１１と、パワーローラ１４，１５との間におけ
るトルク容量を、可及的に増加することができる。

【００４１】そして、２つの油圧室２５，２９の油圧に
基づく押圧力が合成されて、出力ディスク１０に作用し
ている。言い換えれば、軸線方向に配置された２つの受
圧面２２Ａ，２４Ａに作用する油圧に相当する押圧力
が、出力ディスク１０に作用している。そして、受圧面
２２Ａ，２４Ａの面積は、出力ディスク１０の側面の面
積よりも広い。つまり、出力ディスク１０の側面２４Ｂ
の面積、すなわち、出力ディスク１０の外径を大きくす
ることなく、入力ディスク８，９および出力ディスク１
０，１１と、パワーローラ１４，１５との間におけるト
ルク容量を増加することができる。したがって、無段変
速機１が出力軸３の半径方向に大型化することを抑制で
き、無段変速機１の車載性が向上する。

【００４２】ここで、図１ないし図３の具体例の構成
と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、パワー
ローラ１４，１５がこの発明の転動体に相当し、ドラム
１６、凹部１７，２１，２４、皿ばね１８、油圧室２
５，２９、ピストン２２、受圧面２２Ａ，２４Ａ、突出
部２３、側面２４Ｂ、プレート１９、孔２０などの構成
が、この発明のトルク容量制御機構に相当する。

【００４３】図４は、図１の無段変速機１に適用するト
ルク容量制御機構の他の具体例を示す断面図である。図
４においては、出力ディスク１０であって、転動面１３
とは反対側の側面に、図５に示す環状の突出部４０が形
成されている。この突出部４０は、軸線Ａ１を中心とし
て配置されている。また、出力軸３の外周には環状のド
ラム４１が固定されている。ドラム４１と、出力ディス
ク１０における転動面１３とは反対側の側面とが対向し
ている。ドラム４１には、出力ディスク１０側に向けて
軸線方向に延ばされた円筒部４２が形成されている。こ
の円筒部４２の内側に出力ディスク１０が配置されてい
る。

【００４４】また、ドラム４１における出力ディスク１
０側の面には、軸線Ａ１を中心とする環状の凹部４３が
形成されている。この凹部４３には、環状のピストン４
４が軸線方向に移動自在に配置されている。そして、ピ
ストン４４の内周面および外周円筒部５４と、凹部４３
の内周壁および外周壁との間には、Ｏリング４５，４６
が設けられている。このようにして、凹部４３の壁面と
ピストン４４の側面とにより取り囲まれた空間に油圧室
４７が形成され、Ｏリング４５，４６により油圧室４７
が液密にシールされている。出力軸３の内部にはその軸
線方向に沿って油路４８が設けられている。油路４８
は、電磁弁（図示せず）を介してオイルポンプの吐出側
に接続されている。また、ドラム４１には油圧室４７に
連通する油路４９が形成され、油路４７と油路４９とが
油路５０により接続されている。

【００４５】前記ドラム４１には、軸線Ａ１と直交する
環状の保持面５１が形成されている。また、円筒部４２
の内周にはスナップリング５２が取り付けられており、
円筒部４２内には環状の皿ばね５３が設けられている。
この皿ばね５３の外周端が、保持面５１とスナップリン
グ５２との間に配置されて、皿ばね５３の外周端の一方
の側面（出力ディスク１０とは反対側の側面）と、保持
面５１とが接触して接触部Ｃ１を形成する。この皿ばね
５３の内径は、ピストン４４の外周円筒部５４の外径Ｒ
５よりも小さく設定されている。つまり、皿ばね５３の
内周側の一方の側面と、外周円筒部５４の端面とが接触
して、接触部Ｄ１を形成する。また、皿ばね５３の他方
の側面（出力ディスク１０の側面）と、出力ディスク１
０の突出部４０とが接触して、接触部Ｅ１を形成する。
このようにして、接触部Ｄ１よりも外周側に接触部Ｅ１
が形成され、接触部Ｅ１よりも外周側に接触部Ｃ１が形
成される。なお、図４において、ａは、半径方向におけ
る接触部Ｅ１と接触部Ｃ１との距離を意味し、ｂは、半
径方向における接触部Ｄ１と接触部Ｃ１との距離を意味
している。ここで、距離ａと距離ｂとの対応関係は、ｂ−ａ＞ａに設定されている。なお、外周円筒部５４を含むピスト
ン４４であって、油圧室４７に臨む背面が、受圧面４４
Ａを形成している。

【００４６】図４および図５の具体例を、図２の無段変
速機１に適用した場合の動作を説明する。まず、入力デ
ィスク８，９に伝達されるトルクに応じて電磁弁が制御
され、油圧室４７の油圧が調整される。そして、油圧室
４７の油圧の上昇により、ピストン４４が出力ディスク
１０側に向けて軸線方向に押圧される。すると、この押
圧力は皿ばね５３を介して出力ディスク１０に伝達され
る。具体的に説明すると、ピストン４４が軸線方向に押
圧されると、外周側円筒部５４が皿ばね５３の内周端を
出力ディスク１０側に向けて軸線方向に押圧する。この
ため、接触部Ｄ１に入力された押圧力が、接触部Ｃ１を
支点とし、接触部Ｄ１を力点とし、接触部Ｅ１を作用点
とする梃子の原理により増幅されて、出力ディスク１０
に伝達される。すなわち、油圧室４７の油圧によりピス
トン４４に作用する推力（押圧力）Ｆ４は、式（６）に
より求められ、皿ばね５３から出力ディスク１０に伝達
される押圧力Ｆ５は、式（７）により求められる。

【００４７】Ｆ４＝Ｐ・Ａ４＝Ｐ・π（Ｒ５^２−ｒ５^２）・・・式（６）Ｆ５＝α・Ｆ４＝（ｂ／ａ）・Ｐ・π（Ｒ５^２−ｒ５^２）・・・式（７）

【００４８】ここで、Ｐは、油圧室４７の油圧を意味
し、Ａ４は、油圧室４７の油圧が作用するピストン４４
の受圧面４４Ａの面積を意味し、Ｒ５は、ピストン４４
（外周円筒部５４）の外周面の半径を意味し、ｒ５は、
ピストン４４の内周面の半径を意味し、αは、梃子の原
理による増倍比（＝ｂ／ａ）を意味している。

【００４９】このように、図４および図５の具体例を、
図１の無段変速機１に適用すれば、油圧室４７の油圧に
基づいてピストン４４に作用する押圧力を、梃子の原理
により増幅して出力ディスク１０に伝達することによ
り、入力ディスク８，９および出力ディスク１０，１１
と、パワーローラ１４，１５との間におけるトルク容量
を、可及的に増加することができる。したがって、油圧
室４７の油圧が作用するピストン４４の受圧面が半径方
向に大型化することを抑制でき、車両に対する無段変速
機１の搭載性が向上する。

【００５０】ここで、図４および図５に示す具体例の構
成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、油圧
室４７、ピストン４４、受圧面４４Ａ、外周円筒部５
４、皿ばね５３、スナップリング５２、突起４０、保持
面５１などの構成が、この発明のトルク容量制御機構に
相当し、ピストン４４、外周円筒部５４がこの発明の受
圧部材に相当し、皿ばね５３、スナップリング５２、突
起４０、保持面５１などの構成が、この発明の倍力機構
に相当する。

【００５１】また、図１ないし図５の具体例において
は、入力ディスク８，９および出力ディスク１０，１１
と、パワーローラ１４，１５との間におけるトルク容量
を増加する場合に、油圧室２５，２９または油圧室４７
の油圧への依存程度を少なくすることができる。したが
って、油圧室２５，２９，４７の油圧の元圧を発生させ
る電磁弁に接続されたオイルポンプの吐出量の増加を抑
制することができ、このオイルポンプを駆動する駆動力
源の燃費を向上させることができる。

【００５２】なお、図２に示された無段変速機１は、２
個のパワーローラ１４，１５を収容する空間であるキャ
ビティを備えたダブルキャビティ式の無段変速機である
が、キャビティを１つ備えたシングルキャビティ式の無
段変速機に対して、この発明を適用することもできる。
さらに、ハーフトロイダル式の無段変速機に対して、こ
の発明を適用することもできる。また、図２に示す無段
変速機１において、入力軸と出力軸との間のトルク伝達
を、チェーンに代えてギヤでおこなう構成とすることも
できる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、転動体に対する入力ディスクおよび出力ディス
クの軸線方向の挟持力が高められて、入力ディスクと出
力ディスクとの間におけるトルク容量が増加する。ま
た、複数の油圧室の油圧に基づく押圧力が合成され、合
成された押圧力が１つのディスクに対して軸線方向に作
用するため、１つのディスクの外径を拡大する必要がな
い。したがって、軸線の半径方向にディスクが大型化す
ることを抑制でき、トロイダル型無段変速機の車載性が
向上する。

【００５４】請求項２の発明によれば、転動体に対する
入力ディスクおよび出力ディスクの挟持力が高められ
て、入力ディスクと出力ディスクとの間におけるトルク
容量が増加する。また、油圧に基づく押圧力が倍力機構
により倍力されて、各ディスク同士の挟持力が高められ
るため、油圧が作用する受圧部材の外径を大きくする必
要はない。したがって、軸線の半径方向にディスクが大
型化することを抑制でき、トロイダル型無段変速機の車
載性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るトロイダル型無段変速機に適
用されるトルク容量制御機構を示す側面図である。

【図２】この発明に係るトロイダル型無段変速機の構
成を示す略示的な断面図である。

【図３】図１のピストンを示す側面図である。

【図４】図２のトロイダル型無段変速機に適用される
トルク容量制御機構の他の具体例を示す側面図である。

【図５】図４の出力ディスクを示す側面図である。

【符号の説明】

１…トロイダル型無段変速機、８，９…入力ディス
ク、１０，１１…出力ディスク、１４，１５…パワ
ーローラ、１６…ドラム、１７，２１，２４…凹
部、１８，５３…皿ばね、１９…プレート、２０
…孔、２２，４４…ピストン、２２Ａ，２４Ａ，４
４Ａ…受圧面、２３…突出部、２４Ｂ…側面、２
５，２９，４７…油圧室、４０…突起、５１…保持
面、５２…スナップリング、５４…外周円筒部、
Ａ１…軸線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一軸線上で互いに対向し、かつ、回転
自在に配置された入力ディスクおよび出力ディスクと、
この入力ディスクと出力ディスクとにより挟み付けら
れ、かつ、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間
でトルクを伝達する転動体と、前記入力ディスクおよび
前記出力ディスクに前記軸線方向の挟持力を与えること
により、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に
おけるトルク容量を制御する油圧式のトルク容量制御機
構とを備えたトロイダル型無段変速機において、前記トルク容量制御機構が、１つのディスクに対して、
前記軸線方向の押圧力を別個に作用させる複数の油圧室
を備えていることを特徴とするトロイダル型無段変速
機。
【請求項２】同一軸線上で互いに対向し、かつ、回転
自在に配置された入力ディスクおよび出力ディスクと、
この入力ディスクと出力ディスクとにより挟み付けら
れ、かつ、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間
でトルクを伝達する転動体と、前記入力ディスクおよび
前記出力ディスクに前記軸線方向の挟持力を与えること
により、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に
おけるトルク容量を制御する油圧式のトルク容量制御機
構とを備えたトロイダル型無段変速機において、前記トルク容量制御機構が、油圧室の油圧が作用する受
圧部材と、この受圧部材に作用する押圧力を倍力するこ
とにより、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクに
前記軸線方向の挟持力を与える倍力機構とを備えている
ことを特徴とするトロイダル型無段変速機。