JP2002266967A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワーローラの傾転動作をフィードバックす
る機構を簡素化できるトロイダル型無段変速機を提供す
る。 【解決手段】 入力ディスク１と出力ディスク８との間
に、これらのディスクの間のトルク伝達を媒介する転動
体１１を挟み込むとともに、その転動体をその中心軸線
が前記各ディスクの半径方向線に対してオフセットする
方向に前後動機構２１によって移動させかつ傾転させ
て、転動体と各ディスクとのトルク伝達点の半径方向で
の位置を変化させて変速をおこなうトロイダル型無段変
速機であって、前記転動体と前記前後動機構とが、前記
転動体の傾転動作に伴って前記転動体が前記前後動機構
に対して前記オフセット方向と平行な方向に相対移動す
る回転・直動変換機構２７，２９を介して連結されてい
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、これらのディスクの間のトルク
伝達を媒介する転動体を挟み込むとともに、各ディスク
と転動体との間に介在させたトラクション油のせん断応
力によって、各ディスクと転動体との間のトルク伝達を
おこなうように構成したトロイダル型の無段変速機に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の無段変速機では、ディスクと転
動体（一般にはパワーローラと称されている）との僅か
な速度差（すなわち滑り）によって、両者の間に介在し
ているトラクション油にせん断作用を生じさせ、そのト
ラクション油のせん断応力によってトルクを伝達してい
る。その伝達トルクは、トラクション油に応じて決まる
トラクション係数と、ディスクとパワーローラとを押し
付ける法線力との積によって決まる。したがって通常
は、機械強度や効率などを考慮した所定範囲内で可及的
に大きい法線力を作用させて、伝達トルクを大きくして
いる。

【０００３】一方、上記の無段変速機での変速比は、入
力ディスクとパワーローラとの接触点の半径と、出力デ
ィスクとパワーローラとの接触点の半径との比に応じた
値であり、したがって変速をおこなう場合には、パワー
ローラを各ディスクの中心軸線に対して傾けて、各接触
点の半径を変更することによりおこなわれる。このよう
にパワーローラが傾斜することを傾転と称している。パ
ワーローラを傾転させる場合、パワーローラは上述した
ように大きい荷重でディスクの間に挟み込まれているか
ら、停止状態で傾転方向の荷重を掛けてもパワーローラ
を傾転させることは難しい。

【０００４】そこで変速のためのパワーローラの傾転動
作は、パワーローラをディスクに対してオフセットさ
せ、それに伴うサイドスリップ力によって生じさせてい
る。すなわち、パワーローラの回転中心軸線が、各ディ
スクの半径方向に沿う線（半径線）に対してずれるよう
にパワーローラを移動させると、これらディスクとパワ
ーローラとの接触点におけるディスクとパワーローラと
の運動方向にズレがあるので、これが要因となってディ
スクの半径方向に向けた荷重すなわちサイドスリップ力
が生じる。そのサイドスリップ力の方向は、入力ディス
ク側と出力ディスク側とで互いに反対になっており、そ
のために、パワーローラが傾転する。

【０００５】パワーローラにオフセット量が設定されて
いる状態で上記のサイドスリップ力が生じるので、目標
とする変速比に応じた角度までパワーローラが傾転した
場合には、オフセット量をゼロにするようにパワーロー
ラを元の位置に戻す必要がある。その制御は機械的なフ
ィードバック機構や電気的な制御によって、従来、おこ
なわれている。具体的には、特開平９−１８４５５４号
公報や特開平１１−１３８５０号公報に記載されている
ように、カムおよびリンク機構を使用した機械的なフィ
ードバック機構が知られている。

【０００６】これを簡単に説明すると、図７において、
入力ディスク１００と出力ディスク１０１との間にパワ
ーローラ１０２が挟み付けられており、そのパワーロー
ラ１０２を保持しているトラニオン（キャリッジ）１０
３には、油圧シリンダ１０４のピストンロッド１０５が
連結されている。そのピストンロッド１０５の他方の端
部にプリセスカム１０６が取り付けられている。このプ
リセスカム１０６は、ピストンロッド１０５の軸線方向
の直線移動とパワーローラ１０２の傾転に伴うピストン
ロッド１０５の回転運動を直線的な変位に変換するため
のものであり、いわゆる斜板カムに相当するカムであ
る。

【０００７】このプリセスカム１０６にはリンク機構１
０７を構成しているリンク１０８の一端部が係合させら
れており、プリセスカム１０６の動作をリンク機構１０
７に伝達するようになっている。そのリンク機構１０７
の他のリンク１０９の端部には、目標とする変速比に応
じて動作するステッピングモータ１１０が連結されてい
る。さらに、そのリンク１０９の中間部には、変速比制
御弁１１１のスプール１１２が連結されている。この変
速制御弁１１１は、前記油圧シリンダ１０４に対する作
動油の給排を制御するためのものであって、２つの出力
ポート１１３，１１４を、油圧シリンダ１０４の前進動
作用のポートと後退動作用のポートとに接続し、スプー
ル１１２がその軸線方向のいずれか一方に移動すること
により、それらの出力ポート１１３，１１４を入力ポー
ト１１５ドレーンポート１１６とに選択的に連通させる
ように構成されている。

【０００８】したがって、ステッピングモータ１１０を
動作させると、リンク１０９の端部が作用点、スプール
１１を連結してある中間部を作用点としてリンク１０９
が梃子作用をおこない、スプール１１２が所定量軸線方
向に移動させられる。それに応じて油圧シリンダ１０４
に作動油が供給されてパワーローラ１０２がオフセット
させられ、さらにそのオフセット量に応じてパワーロー
ラ１０２が傾転する。これらの動作がピストンロッド１
０５およびプリセスカム１０６を介してリンク機構１０
８に伝達され、前記リンク１０９がステッピングモータ
１１０に連結してある端部を支点とし、かつスプール１
１２を連結してある中間部を作用点として動作し、スプ
ール１１２が従前とは反対方向に移動させられる。その
結果、パワーローラ１０２のオフセット量がゼロになる
ように油圧シリンダ１０４に作動油が給排され、目標と
する変速比が設定される。

【０００９】また、従来、このようなフィードバック制
御を、電気油圧比例弁を使用した電気的な制御系によっ
ておこなう装置も開発されている。すなわち、この種の
装置は、パワーローラのオフセットや傾転をセンサーで
検出し、その検出信号によって電気油圧比例弁を制御し
て、パワーローラを入力された目標傾転角度に設定する
ように構成されている。

【００１０】また一方、転動体を挟み付ける荷重のバラ
ンスをとるとともに、各ディスクと転動体との間のトル
クの伝達量を増大させるなどのために、一対のディスク
の間に複数の転動体を挟み込んでいる。また、一対のデ
ィスクと転動体とからなる機構を、二組、いわゆる背中
合わせに配置したダブルキャビティ無段変速機が知られ
ている。このような構成であれば、許容トルクを増大で
き、またキャビティの軸力をキャンセルでき、各転動体
をリンクで連結することにより変速機のケース自体の剛
性を下げることができるなどの利点がある。

【００１１】しかしながら、各転動体の傾転によって設
定される変速比は、各転動体において同一でなければな
らず、いわゆる同期をとる必要がある。そのため、例え
ば上記のプリセスカムを使用した機構では、各パワーロ
ーラごとに設けたサーボピストンを、同期した動作を行
うように油路で連結している。また、上記の電気油圧比
例弁を使用した装置では、各電気油圧比例弁を同時に制
御することにより、それぞれのパワーローラを同期させ
るようにしている。

【００１２】さらに、従来、複数のパワーローラの同期
をとるために、各キャビティにおけるパワーローラを保
持しているトラニオンにボールネジ軸およびウォーム機
構を取り付けて、複数のパワーローラを一括して制御す
る機構が、書籍「トロイダルＣＶＴ」（株式会社コロナ
社発行）に記載されている。これを簡単に説明すると、
図８において、トラニオン（キャリッジ）２００で保持
したパワーローラ２０１をそれぞれ入力ディスク２０２
と出力ディスク２０３とで挟み込んでいる一対のキャビ
ティが同一軸線上に配列されており、それぞれのトラニ
オン２００にボールネジ軸２０４が取り付けられてい
る。これらのボールネジ軸２０４に螺合しているナット
２０５が、ウォームホイール２０６の中心部に保持され
ており、さらにそれらのウォームホイール２０６が、パ
ルスモータ２０７によって回転させられるウォーム２０
８に噛合している。

【００１３】したがって、ウォーム２０８をパルスモー
タ２０７によって所定角度回転させると、ボールネジ軸
２０４およびナット２０５の作用によってパワーローラ
２０１がトラニオン２００と共に移動させられて所定の
オフセット量が設定される。その結果、パワーローラ２
０１にサイドスリップ力が作用してパワーローラ２０１
が傾転すると、トラニオン２００に一体化させてあるボ
ールネジ軸２０４が回転するので、ナット２０５との間
で推力が生じ、オフセット量がゼロとなるようにトラニ
オン２００が移動させられる。すなわち傾転に伴うフィ
ードバック作用が生じる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、入力
ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを挟み込
み、そのパワーローラの傾転によって変速比を設定する
無段変速機では、パワーローラを各ディスクに対してオ
フセットさせることにより傾転させ、目標とする傾転角
度が設定された状態でオフセット量をゼロとする必要が
あるので、パワーローラの傾転角度をフィードバックし
てオフセット量を制御している。そのための機構とし
て、従来では、上述したプリセスカムおよびリンク使用
した機構を採用している。この種の機構は、原理は簡単
なものであるが、構成部品が多いために、複雑な機構に
ならざるを得ず、その結果、無段変速機の製造コストを
高くする要因となる不都合がある。

【００１５】また、パワーローラの傾転角度を、変速制
御バルブにおけるスプールの直線運動にフィードバック
するプリセスカムやリンク機構は、いずれか一つのパワ
ーローラに対して設け、そのパワーローラのオフセット
や傾転角度を変速制御バルブにフィードバックし、その
変速制御バルブから各パワーローラごとに設けてあるサ
ーボバルブに油圧を分配して給排するようにしている。
すなわち、主たるパワーローラ以外のパワーローラのオ
フセット量や傾転角度は、変速制御バルブにフィードバ
ックされない。しかしながら、油圧シール部の摩擦や配
管長さの違いなどが原因となって、各サーボバルブに対
して油圧が均等に配分されない場合があり、その結果、
各パワーローラの同期をとれない事態が生じるおそれが
ある。このような不都合を解決するために、各パワーロ
ーラの回転軸を、セーフティワイヤで連結することが試
みられているが、必ずしも同期安定性を完全に確保でき
ていないのが実情である。

【００１６】さらに、１本のウォームとこれに噛合した
ウォームホイールとによって、複数のパワーローラの傾
転動作を一括しておこなう上述した従来の機構では、パ
ワーローラやこれを保持している部材（キャリッジ）の
設計公差や変形量が各パワーローラごとに異なり、これ
が原因となってパワーローラの位置制御に誤差が生じ、
ひいては各パワーローラの傾転特性やトルク分担にアン
バランスが生じる可能性が高い。言い換えれば、必ずし
も同期安定性を向上させることができない。

【００１７】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、入力ディスクと出力ディスクとの間
に配置されている複数のパワーローラによるトルクの分
担や各パワーローラの傾転特性などを、簡単な構成で均
等にすることができる無段変速機を提供することを目的
とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、上記の課題を解決するために、入出力ディスクの間
に挟み込まれた転動体と、その転動体を入出力ディスク
に対してオフセットさせる方向に移動させる前後動機構
とを、転動体の傾転動作に伴って転動体が前後動機構に
対して前記オフセット方向と平行な方向に相対移動する
回転・直動変換機構を介して連結したことを特徴とする
ものである。より具体的には、請求項１の発明は、入力
ディスクと出力ディスクとの間に、これらのディスクの
間のトルク伝達を媒介する転動体を挟み込むとともに、
その転動体をその中心軸線が前記各ディスクの半径方向
線に対してオフセットする方向に前後動機構によって移
動させかつ傾転させて、転動体と各ディスクとのトルク
伝達点の半径方向での位置を変化させて変速をおこなう
トロイダル型無段変速機において、前記転動体と前記前
後動機構とが、前記転動体の傾転動作に伴って前記転動
体が前記前後動機構に対して前記オフセット方向と平行
な方向に相対移動する回転・直動変換機構を介して連結
されていることを特徴とするものである。

【００１９】したがって請求項１の発明では、入力ディ
スクを回転させると、入力ディスクから転動体にトルク
が伝達されてこれが回転し、さらにその転動体から出力
ディスクにトルクが伝達され、結局、転動体を介して入
力ディスクから出力ディスクにトルクが伝達される。そ
して、各ディスクの周速は半径に応じて決まるから、各
ディスクの回転数の比すなわち変速比は、入力ディスク
と転動体とのトルク伝達点の半径と、転動体と出力ディ
スクとのトルク伝達点の半径とに応じて決まる。

【００２０】その転動体は、前後動機構によってその回
転中心軸線に対して垂直な面に沿う方向に移動させら
れ、その回転中心軸線が各ディスクの半径方向に沿う線
からずれるようにオフセットさせられる。転動体がオフ
セットすることにより転動体に対してサイドスリップ力
が作用し、傾転する。すなわち転動体が前後動機構に対
して相対的に回転する。このような相対的な回転動作
が、転動体と前後動機構との間に介在している回転・直
動変換機構によって直線運動に変換され、転動体が前記
オフセットを解消する方向に移動する。すなわち転動体
の傾転動作が、転動体をいわゆる前後動させる前後動機
構に対してフィードバックされる。その結果、転動体が
前後動機構によるオフセット量に応じた傾転角度に設定
され、目標とする変速比が達成される。

【００２１】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明をより具体的に説
明する。この発明の無段変速機は、図１に原理的に示し
てあるように、入力側のディスク５１と出力側のディス
ク５２とを同一軸線上に対向させて配置し、これらのデ
ィスク５１，５２の間に転動体５３を挟み込んで構成し
た無段変速機である。これらのディスク５１，５２の対
向面は、各ディスク５１，５２の中間に中心を持つ凹円
弧線分を、各ディスク５１，５２の回転中心軸線の周囲
に回転させて形成されるトロイダル面である。そのトロ
イダル面は、前記凹円弧線分の中心が、各ディスク５
１，５２の外周側にあるハーフトロイダル面であっても
よく、あるいは前記凹円弧線分が各ディスク５１，５２
の外周端より内側にあるフルトロイダル面であってもよ
い。

【００２２】転動体５３は、各ディスク５１，５２に挟
み付けられて保持される。転動体５３が保持される位置
は、各ディスク５１，５２の中心から半径方向で外側に
ずれた位置である。

【００２３】また、いずれか一方のディスク５１，５２
の背面側には、転動体５３を挟み付ける荷重を付与する
ための機構（図示せず）が設けられている。その機構と
しては、相対回転が生じることによりディスク５１，５
２に推力を付与するカム機構や、油圧などの流体圧によ
ってディスク５１，５２に推力を付与する機構などを採
用することができる。なお、転動体５３と各ディスク５
１，５２とは直接接触していてもよいが、一般的には、
せん断応力によってトルクを伝達するトラクション油
が、転動体５３と各ディスク５１，５２との間に介在さ
せられる。

【００２４】このようにして各ディスク５１，５２の間
に挟み付けられる転動体５３は、各ディスク５１，５２
の間でのトルクの伝達を媒介するものであり、したがっ
てそれらのディスク５１，５２からトルクを受けること
により所定の中心軸線を中心に自転するように保持され
る。その転動体５３は、トロイダル型無段変速機におい
ては、一般に、パワーローラと称され、またこのパワー
ローラ５３を自転自在に保持する部材５４は、キャリッ
ジもしくはトラニオンと称されている。

【００２５】各ディスク５１，５２の対向面がハーフト
ロイダル面をなすハーフトロイダル型無段変速機におい
ては、各ディスク５１，５２がパワーローラ５３を強い
力で挟み付けることにより、パワーローラ５３をディス
ク５１，５２の半径方向での外側に押し出す方向の荷重
が生じるので、パワーローラ５３を保持する部材（以
下、キャリッジと記す）５４は、その押し出し力に対抗
してパワーローラ５３をディスク５１，５２の間に保持
するように構成されている。これに対してフルトロイダ
ル型無段変速機においては、各ディスク５１，５２がパ
ワーローラ５３を挟み付けることによる、ディスク５
１，５２の半径方向での外向きの荷重が、パワーローラ
５３に作用することはない。したがってフルトロイダル
型無段変速機におけるキャリッジ５４は、パワーローラ
５３をディスク５１，５２の半径方向に対して特に支え
る機能はない。

【００２６】この発明に係る無段変速機においても、パ
ワーローラ５３と各ディスク５１，５２との接触点もし
くはトラクション油を介したトルク伝達点の半径を変更
することにより、変速比が無段階に設定される。そのよ
うな作用をおこなうために、キャリッジ５４はパワーロ
ーラ５３と共に傾転するように構成されている。その傾
転とは、各ディスク５１，５２の中心軸線を含み、かつ
パワーローラ５３の回転中心軸線を通る平面もしくはそ
の平面に平行な平面内で、パワーローラ５３の回転中心
軸線が傾く動作である。パワーローラ５３が傾転するこ
とにより、一方のディスク５１，５２におけるパワーロ
ーラ５３との間のトルク伝達点の半径が増大し、これに
対して他方のディスク５１，５２におけるパワーローラ
５３との間のトルク伝達点の半径が減少するので、変速
がおこなわれる。

【００２７】パワーローラ５３の傾転は、パワーローラ
５３をオフセットさせることに伴って生じるサイドスリ
ップ力を利用しておこなう。すなわち、パワーローラ５
３の回転中心軸線が、各ディスク５１，５２の中心を通
る半径方向の線（半径線）に対して平行にずれるように
パワーローラ５３を移動させる（すなわちオフセットさ
せる）と、トルク伝達点におけるディスク５１，５２の
速度方向とパワーローラ５３の速度方向とが相違するこ
とにより、ディスク５１，５２の半径方向に向けたサイ
ドスリップ力が発生する。そのサイドスリップ力が入力
ディスク５１側と出力ディスク５２側とで反対の向きに
なるので、パワーローラ５３が傾転させられる。

【００２８】前記キャリッジ４は、パワーローラ５３の
このような傾転を生じさせるために、パワーローラ５３
の中心軸線に対して垂直な軸線を中心に回転できるよう
に保持されている。また、パワーローラ５３をオフセッ
トさせるために、その軸線方向（スラスト方向）に前後
動できるように構成されている。パワーローラ５３をキ
ャリッジ５４と共にオフセット方向に移動させるための
機構が、この発明における前後動機構５５である。

【００２９】この発明における前後動機構５５は、要
は、パワーローラ５３に対して前記スラスト方向に向け
た直線的な移動を生じさせることのできる機構であれば
よく、油圧などの流体圧を使用したアクチュエータ、電
磁力を利用した電気的なアクチュエータ、電気モータや
流体圧モータの回転力を直線的なスラスト力に変化する
機構、小さい推力を大きいスラスト力にして出力する倍
力機構を介在させた機構などを採用することができる。
好ましくは、スラスト方向の移動量の制御（位置制御）
をおこなうことのできる機構が採用される。

【００３０】この発明においては、上記の前後動機構５
５とパワーローラ５３（より具体的にはキャリッジ５
４）とが、回転・直動変換機構５６を介して連結されて
いる。この回転・直動変換機構５６は、パワーローラ５
３の傾転動作を直線的な動作に変化する機構であり、例
えばボールネジおよびナットを用いたねじ機構や、軸の
外周に螺旋溝を形成し、その螺旋溝にカムフォロワーを
係合させたカム機構などが採用される。なお、使用可能
なカム機構は、スラスト方向の前後両方向に力を伝達で
きる確動カム機構である。

【００３１】また、この発明における回転・直動変換機
構５６で生じる直線的な動作は、パワーローラ５３を傾
転させるために生じさせたオフセットを解消する方向の
直線動作である。したがってこの回転・直動変換機構５
６はフィードバック機構を構成しており、目標とする傾
転角度を達成した状態で、オフセット量がゼロになって
パワーローラ５３の傾転を止めるように構成されてい
る。

【００３２】上記の入力側および出力側のディスク５
１，５２と、これらのディスク５１，５２の間に挟み込
まれたパワーローラ５３との組み合わせをキャビティと
称しており、この発明は、単一のキャビティからなるシ
ングルキャビティ式の無段変速機として構成されていて
もよく、あるいは２組のキャビティを組み合わせて構成
したダブルキャビティ式の無段変速機として構成されて
いてもよい。シングルキャビティ式あるいはダブルキャ
ビティ式のいずれであっても、パワーローラ５３は、複
数個設けられるので、上述したキャリッジ５４は勿論の
こと、前後動機構５５および回転・直動変換機構５６が
それぞれのパワーローラ５３ごとに設けられる。

【００３３】前後動機構５５は、前述したように、油圧
などの流体圧アクチュエータによって構成することがで
き、その場合、各パワーローラ５３ごとに流体圧アクチ
ュエータを設けることになる。それら複数の流体圧アク
チュエータに対して流体を給排するための制御弁（図示
せず）は、各流体圧アクチュエータごとに設けてもよい
が、主たる制御弁を設け、各流体圧アクチュエータを配
管によってこの制御弁に接続する構成としてもよい。

【００３４】

【実施例１】つぎにこの発明の実施例を図面に基づいて
説明する。図２はこの発明をダブルキャビティ式トロイ
ダル型無段変速機に適用した例を示しており、一対の入
力ディスク１，２がそのトロイダル面３，４を互いに反
対向きとしたいわゆる背合わせの状態で同一軸線上に配
置されている。これらの入力ディスク１，２の間に入力
歯車５が配置され、各入力ディスク１，２と入力歯車５
とが一体となって回転するように連結されている。

【００３５】各入力ディスク１，２に対して、それぞれ
のトロイダル面３，４，６，７を対向させた状態で、出
力ディスク８，９が、入力ディスク１，２と同一軸線上
に配置されている。すなわち、背合わせの状態で配置さ
れた一対の入力ディスク１，２を挟んだ両側に、出力デ
ィスク８，９が配置されている。これらの出力ディスク
８，９は、前記入力ディスク１，２および入力歯車５の
中心部を貫通する出力軸１０によって一体回転するよう
に連結されている。

【００３６】各入力ディスク１，２と出力ディスク８，
９との間には、それぞれ２つの転動体であるパワーロー
ラ１１，１２が、ディスク１，２，８，９の円周方向に
１８０度位相のずれた位置に配置されている。これらの
パワーローラ１１，１２は単純な円盤状ではなく、その
外周面が円周方向のみならず、厚さ方向にも円弧をなす
面として構成され、したがって外周面が各トロイダル面
３，４，６，７に倣った曲面をなしている。また、パワ
ーローラ１１，１２の外周面とトロイダル面３，４，
６，７との間には、トラクション油が介在されている。

【００３７】各パワーローラ１１，１２はキャリッジ１
３，１４によって保持されている。各キャリジ１３，１
４は、各入力ディスク１，２と出力ディスク８，９との
間を横切るように配置されており、その前後両端部をケ
ーシング（図示せず）と一体のヨーク１５，１６に軸受
１７，１８を介して支持されている。これらの軸受１
７，１８は、その中心軸線を中心としたキャリッジ１
３，１４の回動すなわちパワーローラ１，２の傾転と、
その中心軸線方向へのキャリッジ１３，１４の前後動と
の少なくとも２つの挙動を可能なようにキャリッジ１
３，１４を支持している。なお、ヨーク１５，１６がケ
ーシング（図示せず）に対して傾転の中心軸線方向（図
２の紙面上下方向）に可動となっている場合は、軸受１
７，１８は傾転挙動のみを可能にするものでよい。

【００３８】前記出力ディスク８，９のいずれか一方の
背面側には、その出力ディスクを他方の出力ディスク側
に押圧する機構（図示せず）が設けられている。その結
果、それぞれ対をなす入力ディスク１，２と出力ディス
ク８，９とが互いに接近する方向に押圧され、パワーロ
ーラ１１，１２がそれらのディスク１，２，８，９の間
に挟み付けられている。また、パワーローラ１１，１２
が挟み付けられることによりこれをディスク１，２，
８，９の外周側に押し出す方向に作用する荷重が、各キ
ャリッジ１３，１４によって受け止められている。その
ような半径方向力が作用してもパワーローラ１１，１２
の円滑な回転を可能にするために、パワーローラ１１，
１２とキャリッジ１３，１４との間にスラスト軸受１
９，２０が配置されている。

【００３９】各キャリッジ１３，１４の一端側には、こ
の発明の前後動機構に相当する油圧シリンダ２１，２２
がそれぞれ配置されている。各油圧シリンダ２１，２２
は、ピストン２３，２４と一体のロッド２５，２６を、
キャリッジ１３，１４側に突出させており、そのロッド
２５，２６の中心軸線とキャリッジ１３，１４の中心軸
線すなわち前記ヨーク１５，１６に取り付けた軸受１
７，１８で支持されている部分の回転中心軸線とが一致
する状態で油圧シリンダ２１，２２が配置されている。

【００４０】そして、そのロッド２５，２６とキャリッ
ジ１３，１４の一端部とが、この発明における回転・直
動変換機構に相当するねじ機構によって連結されてい
る。すなわち、ロッド２５，２６の外周には雄ねじ２
７，２８が形成され、これに対してキャリッジ１３，１
４の一端部には、その雄ねじ２７，２８が螺合する雌ね
じ２９，３０が形成されている。このねじ機構における
リードは、ロッド２５，２６が前進してパワーローラ１
１，１２をオフセットさせ、それに伴ってキャリッジ１
３，１４と共にパワーローラ１１，１２が傾転した場合
に、キャリッジ１３，１４がパワーローラ１１，１２と
共に油圧シリンダ２１，２２側に後退してパワーローラ
１１，１２のオフセット量がゼロになるように設定され
ている。

【００４１】キャリッジ１３，１４がパワーローラ１
１，１２と共に傾転することにより、ロッド２５，２６
に対してトルクが作用するので、ロッド２５，２６およ
びピストン２３，２４の回転を阻止するための機構が設
けられている。図２および図３に示す例では、いずれか
の油圧シリンダ２１，２２におけるピストン２３，２４
と、他のキャビティにおける油圧シリンダ２１，２２の
ピストン２３，２４とを連結してその回転を阻止する連
結バー３１，３２が設けられている。

【００４２】なお、各油圧シリンダ２１，２２に対して
単一の変速比制御弁（図示せず）から作動油が給排され
るようになっている。より具体的には、その変速比制御
弁から各油圧シリンダ２１，２２に対して、目標とする
変速比に応じた量の作動油を給排して、各パワーローラ
１１，１２を各ディスク１，２，８，９の回転方向に対
して同じ方向に、かつ同じ量だけオフセットさせるよう
に、変速比制御弁と各油圧シリンダ２１，２２との間に
配管が施されている。

【００４３】つぎに上記の無段変速機の作用について説
明する。前記入力歯車５に対して図示しない入力軸から
トルクを伝達すると、入力軸５と共に入力ディスク１，
２が回転する。そして、これらの入力ディスク１，２か
らトルクション油の油膜を介してパワーローラ１１，１
２にトルクが伝達されてこれが自転する。その自転速度
は、外周面の周速が、入力ディスク１，２のトラクショ
ン油を介したトルク伝達点での周速とほぼ等しくなる回
転速度である。

【００４４】さらにこのようにして回転するパワーロー
ラ１１，１２から出力ディスク８，９に対してトルクが
伝達され、出力ディスク８，９が回転する。その出力デ
ィスク８，９の回転速度は、パワーローラ１１，１２か
らトルクが伝達されるトルク伝達点の周速が、パワーロ
ーラ１１，１２の外周面の周速とほぼ一致する回転速度
である。したがって、入力ディスク１，２におけるパワ
ーローラ１１，１２に対するトルク伝達点の半径と、出
力ディスク８，９におけるパワーローラ１１，１２から
トルクを受けるトルク伝達点の半径との比が、変速比と
なる。

【００４５】変速比が一定値に維持されている状態で
は、各パワーローラ１１，１２の回転中心軸線が各ディ
スク１，２，８，９の中心を通る半径方向に沿う線（半
径線）に一致している。これは、図３に示す状態であ
る。その状態で各油圧シリンダ２１，２２に作動油を給
排してピストン２３，２４を前進もしくは後退させる
と、図４に示すように、パワーローラ１１，１２の回転
中心軸線が、各ディスク１，２，８，９の半径線に対し
てずれてオフセットが生じる。

【００４６】パワーローラ１１，１２がディスク１，
２，８，９に対してオフセットすると、前述したよう
に、サイドスリップ力（図４に符号Ｆs で示す）が生じ
てパワーローラ１１，１２がキャリッジ１３，１４と共
に傾転する。その結果、キャリッジ１３，１４とこれを
スラスト方向に前後動させるロッド２５，２６との間に
相対回転が生じる。そして、このキャリッジ１３，１４
とロッド２５，２６とが前述したようにねじ機構を介し
て連結されているので、キャリッジ１３，１４が傾転す
ることにより、これをスラスト方向に移動させる力が生
じる。

【００４７】この実施例におけるねじ機構のリードが、
パワーローラ１１，１２の傾転に伴ってパワーローラ１
１，１２のオフセットを解消する方向に形成されている
ので、パワーローラ１１，１２のオフセット量に応じた
角度だけ、パワーローラ１１，１２が傾転すると、オフ
セット量がゼロになる。すなわち、目標とする変速比が
達成される。

【００４８】このようにパワーローラ１１，１２の傾転
のフィードバックが、各パワーローラ１１，１２とそれ
ぞれに対応して設けてある油圧シリンダ２１，２２との
間で生じる。したがって各パワーローラ１１，１２につ
いて個別にフィードバックをおこなっていることになる
ので、各パワーローラ１１，１２を確実に同期して動作
させることができる。また、パワーローラ１１，１２の
傾転をフィードバックさせる機構が、油圧シリンダ２
１，２２とキャリッジ１３，１４とを連結するねじ機構
によって構成されているので、その構成を簡単なものと
することができる。

【００４９】

【実施例２】図５および図６にこの発明の第２の実施例
を模式的に示してある。ここに示す例は、上記の実施例
１における雄ねじと雌ねじとを設ける部位を入れ替え、
またピストンおよびロッドの回転を阻止する機構を変更
した例である。したがって上記の実施例１と異なる点を
主に説明し、実施例１と同じ構成の部分には、同一の符
号を付してその説明を省略する。

【００５０】キャリッジ１３，１４における油圧シリン
ダ２１，２２側の端部には、キャリッジ１３，１４の回
転中心軸線に軸線を一致させた状態のロッド１３Ａ，１
４Ａが突出して形成され、そのロッド１３Ａ，１４Ａの
外周面に雄ねじ２７Ａ，２８Ａが形成されている。これ
に対してピストン２３，２４と一体のロッド２５，２６
の中心軸線に沿って雌ねじ２９Ａ，３０Ａが形成され、
ここに前記ロッド１３Ａ，１４Ａが挿入されて螺合して
いる。

【００５１】さらに、ピストン２３，２４と一体のロッ
ド２５，２６が、シリンダ２１Ａ，２２Ａにスプライン
３３，３４によって嵌合している。すなわち、ピストン
２３，２４およびこれと一体のロッド２５，２６が、シ
リンダ２１Ａ，２２Ａに対して直線的に前後動でき、か
つ回転しないようになっている。

【００５２】この図５および図６に示す実施例において
も、油圧シリンダ２１，２２に作動油を給排してパワー
ローラ１１，１２をオフセットさせると、パワーローラ
１１，１２がキャリッジ１３，１４と共に傾転する。そ
の結果、キャリッジ１３，１４と一体のロッド１３Ａ，
１４Ａが、ピストン２３，２４に対して相対回転するた
めに、その雄ねじ２７Ａ，２８Ａと雌ねじ２９Ａ，３０
Ａの作用によってパワーローラ１１，１２およびキャリ
ッジ１３，１４に対してスラスト方向の力が作用する。
そのため、パワーローラ１１，１２がキャリッジ１３，
１４と共に、オフセットを解消する方向に移動させられ
る。

【００５３】こうして上述した実施例１と同様に、油圧
シリンダ２１，２２によって設定したオフセット量に応
じてパワーローラ１１，１２が傾転し、目標とする変速
比が設定される。したがって、この実施例２において
も、油圧シリンダ２１，２２とキャリッジ１３，１４と
を連結する機構としてねじ機構を採用することにより、
簡単な構成で、傾転動作をフィードバックさせて変速比
制御をおこなうことができる。そして、そのような制御
が、各パワーローラ１１，１２について同時かつ個別に
生じるので、各パワーローラ１１，１２による変速比制
御を良好に同期させることができる。

【００５４】

【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、その転動体を前後動機構によってオフセットさ
せることにより転動体が傾転し、その傾転動作が、転動
体と前後動機構との間に介在している回転・直動変換機
構によって直線運動に変換され、転動体が前記オフセッ
トを解消する方向に移動させられる。すなわち転動体の
傾転動作が、転動体をいわゆる前後動させる前後動機構
に対してフィードバックされる。その結果、転動体が前
後動機構によるオフセット量に応じた傾転角度に設定さ
れ、目標とする変速比が達成される。したがって転動体
の傾転動作をフィードバックする機構が簡単な構成とな
るので、無段変速機を小型軽量化し、また低コスト化を
図ることができる。また、上記のフィードバック作用を
する回転・直動変換機構を各転動体ごとに設けることが
できるので、各転動体の動作を良好に同期させることが
でき、それに伴い動力の伝達効率や耐久性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の無段変速機を原理的に示す模式図
である。

【図２】 この発明の第１実施例を模式的に示す正面図
である。

【図３】 図２のIII−III線に沿う断面図である。

【図４】 パワーローラのオフセットを説明するための
図である。

【図５】 この発明の第２実施例を模式的に示す正面図
である。

【図６】 図５のVI−VI線に沿う断面の半分を示す断面
図である。

【図７】 従来の無段変速機の一例を示す模式図であ
る。

【図８】 従来の無段変速機の他の例を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１，２，５１…入力ディスク、 ８，９，５２…出力デ
ィスク、 １１，１２，５３…パワーローラ（転動
体）、 １３，１４，５４…キャリッジ、 ２１，２２
…油圧シリンダ、 ２７，２８，２７Ａ，２８Ａ…雄ね
じ、 ２９，３０，２９Ａ，３０Ａ…雌ねじ、 ５５…
前後動機構、 ５６…回転・直動変換機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ディスクと出力ディスクとの間に、
   これらのディスクの間のトルク伝達を媒介する転動体を
   挟み込むとともに、その転動体をその中心軸線が前記各
   ディスクの半径方向線に対してオフセットする方向に前
   後動機構によって移動させかつ傾転させて、転動体と各
   ディスクとのトルク伝達点の半径方向での位置を変化さ
   せて変速をおこなうトロイダル型無段変速機において、 前記転動体と前記前後動機構とが、前記転動体の傾転動
   作に伴って前記転動体が前記前後動機構に対して前記オ
   フセット方向と平行な方向に相対移動する回転・直動変
   換機構を介して連結されていることを特徴とするトロイ
   ダル型無段変速機。