JP2002310252A - トロイダル型無段変速機及び無段変速装置 - Google Patents

トロイダル型無段変速機及び無段変速装置

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JP2002310252A JP2001289673A JP2001289673A JP2002310252A JP 2002310252 A JP2002310252 A JP 2002310252A JP 2001289673 A JP2001289673 A JP 2001289673A JP 2001289673 A JP2001289673 A JP 2001289673A JP 2002310252 A JP2002310252 A JP 2002310252A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トロイダル型無段変速機32aにより伝達す
るトルクが急激に変動する状態でも、変速比の変動を低
く抑えて、運転者に違和感を与える事を防止する。 【解決手段】 油圧式の押圧装置60により、各入力側
ディスク2A、2B及び各出力側ディスク4、4の内側
面2a、4aと各パワーローラの周面との当接圧を確保
する構造を採用する。伝達すべきトルクが急変する際に
は、上記押圧装置60による押圧力を、上記トロイダル
型無段変速機32aにより伝達すべき最大のトルクに対
応したものとする。この構成により、各部の弾性変形量
の変動に基づく、上記変速比の変動を抑えて、上記課題
を解決する。

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
変速機及び無段変速装置は、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、伝
達するトルクが急激に変動する状況下でも、トラニオン
の弾性変形に基づく変速比のばらつき(変動)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12〜
13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15〜16参照)の内側
には、上記入力軸1並びに出力軸3に対し捻れの位置に
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1対ず
つ、互いに同心に設けている。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12に示す様に、入力側ディスク2の内側面2
a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13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
4a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12と図13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14〜15は、実願昭63−69
293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14の表裏方向、図
15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15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15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(当接部にサイドスリッ
プが発生)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12〜13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18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18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22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】尚、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(図14〜15)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、14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
16〜18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16〜18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11a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2
5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。このうちのパワー・スプリット型と呼ば
れる無段変速装置は、、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。或は、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る事により、入力軸を
回転させたまま出力軸を停止させる事を可能とした、ギ
ヤード・ニュートラルと呼ばれる無段変速装置も、従来
から知られている。
【0020】図19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2
6のクランクシャフト28の出力側端部(図19の右端
部)と入力軸29の入力側端部(図19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2
9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31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19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14〜15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19及び図
14〜15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16〜17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1
1−63146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19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3
5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19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3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3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19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19の右端部)に固定している。従ってこの伝達
軸47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3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19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
48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19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47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19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、前記
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
際の作用は、前述の図14〜15に示したトロイダル型
無段変速機単独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機構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機構43を介し
て上記遊星歯車機構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20は、上述した図19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
(icvt)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)(icv
t)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、第二の動力伝達機構43の減速比等に
応じて変わる。図20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を備えたものとし、第二の動力伝達機構4
3の減速比は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(itotal)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2
0で、縦軸は、トロイダル型無段変速機32の変速比
(icvt)並びに、トロイダル型無段変速機32の入力ト
ルク(Tin)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19)に伝え
られるトルク(Te )との比(Tin/Te )(Ts /T
e )を、横軸は、無段変速装置全体としての変速比(it
otal)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19)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(Ts )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 /T
e )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(T
e )との比(Tin/Te )を、それぞれ表している。こ
の様な図20の記載から明らかな通り、上述した図19
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20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(Te )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(図18)の開閉制御に拘らず、トロイダル型無段
変速機32の構成部品の組み付け隙間や弾性変形等の影
響により、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に
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。特に、トロイダル型無段変速機を通じて
送られるトルクが変動する場合に、上記変速比の不必要
な変動が著しくなる事が分かった。
【0038】即ち、本発明者が行なった実験によると、
上記トロイダル型無段変速機を通じて送られるトルクが
変動すると、このトロイダル型無段変速機の変速比が、
変速の為の指令がでていないにも拘らず変化する事が分
かった。図21は、この様な実験の結果を示している。
実験は、トロイダル型無段変速機の変速比を1(等速)
とし、入力軸の回転速度を2000min-1 とし、トラク
ションオイルの温度を実際に自動車が走行状態にある場
合と同様に上昇させた状態で行なった。この様な条件の
下で、上記入力軸に加えるトルクを、−250N・mと
+350N・mとの間で変化させた。トルク変化は、慣
性の影響を極力排除する為、徐々に行なった。尚、入力
軸に加えるトルクが負の状態とは、出力側ディスクから
入力側ディスクにトルクが伝わる状態である。この様な
条件で行なった実験の結果から明らかな通り、上記トロ
イダル型無段変速機の変速比は、このトロイダル型無段
変速機により伝達するトルクの変化に伴って変動する
が、この様な変動が生じる原因は、次の様に考えられ
る。
【0039】上記プリセスカム23は、前述の図18に
示す様に、何れかのトラニオン7にその基端部(図18
の上端部)を結合固定したロッド22の先端部(図18
の下端部)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から大きな力を受ける。この
力としては、主として次のの2種類である。 上記パワーローラ9の周面9aと、入力側ディスク
2、2A、2Bの内側面2a及び出力側ディスク4の内
側面4aとの当接部(トラクション部)から、動力伝達
に伴って加わる力。 押圧装置10(例えば図16〜17参照)による押
し付け力に基づき、上記パワーローラ9を上記トラニオ
ン7の内側面に押し付けるスラスト荷重。 これらの力は何れも、上記プリセスカム23の位置
を正規位置からずらせる原因となる。
【0040】先ず、上記の力に伴って上記プリセスカ
ム23の位置が正規位置からずれる理由に就いて、図2
2により説明する。この図22は、1対の入力側ディス
クと出力側ディスクとの間に配置された1対のトラニオ
ン7、7、及び、これら両トラニオン7、7にそれぞれ
付属した変位軸8、8と、パワーローラ9、9と、ロッ
ド22、22と、油圧式のアクチュエータを構成するピ
ストン59、59と、プリセスカム23とを略示してい
る。この図22で、この図22には記載していない入力
側ディスクは、矢印αで示す様に、時計方向に回転す
る。従って、やはり図22には記載していない出力側デ
ィスクは、反時計方向に回転する。
【0041】この様な図22で、先ず(A)は、入力側
ディスク2と出力側ディスク4(例えば図14参照)と
の間で動力を伝達していない場合を示している。この場
合には、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(例えば図14参照)から上記各パワ
ーローラ9、9に加わる荷重はゼロである。従って、こ
れら各パワーローラ9、9を支持した変位軸8、8及び
上記各トラニオン7、7に加わる荷重もゼロであって、
これら各変位軸8、8が傾斜したりこれら各トラニオン
7、7が弾性変形したりする事はない。この為、何れか
(図22の右方)のトラニオン7に付属のロッド22の
端部に固定したプリセスカム23は、図22に鎖線イで
示す正規位置に存在する。
【0042】次に、図22の(B)は、入力側ディスク
2と出力側ディスク4との間で、比較的軽い動力を伝達
する場合を示している。この場合には、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から上
記各パワーローラ9、9に加わる荷重に基づき、上記各
トラニオン7、7に、それぞれの両端部に設けた枢軸
6、6(例えば図18参照)の軸方向(図22の上下方
向)の荷重が加わる。そして、この荷重を支承すべく上
記各ピストン59、59を組み込んだアクチュエータ1
7、17(例えば図18参照)に油圧を立ち上げる。同
時に、上記両ディスク2、4から上記各パワーローラ
9、9に加わる荷重に基づき、これら各パワーローラ
9、9を支持した上記各変位軸8、8が、上記図22
(B)に誇張して示す様に、上記入力側ディスク2から
上記各パワーローラ9、9に加わる荷重の作用方向前方
に傾斜する。この様な傾斜は、これら各変位軸8、8の
両端部と上記各パワーローラ9、9及び上記各トラニオ
ン7、7との間に設けたラジアルニードル軸受の内部隙
間の存在や上記各変位軸8、8自身の弾性変形に基づ
く。この様な傾斜は、僅かではあるが、上記各パワーロ
ーラ9、9と上記各トラニオン7、7との間に設けたス
ラスト玉軸受14やスラストニードル軸受15(例えば
図18参照)の内部隙間の存在に基づき、比較的軽い力
で行なわれる。
【0043】この様にしてこれら各変位軸8、8が傾斜
すると、これら各変位軸8、8に支持した上記各パワー
ローラ9、9が、上記入力側、出力側両ディスク2、4
に対し変位して、これら各パワーローラ9、9の周面9
a、9aとこれら両ディスク2、4の内側面2a、4a
との当接部(トラクション部)の位置が、これら両ディ
スク2、4の中央位置からずれる。この様にトラクショ
ン部がこれら両ディスク2、4の中央位置からずれる
と、上記各パワーローラ9、9の周面9a、9aと上記
両ディスク2、4の内側面2a、4aとのトラクション
部でサイドスリップが発生する。そして、この様なサイ
ドスリップに基づいて既知のフィードバック機構が働
き、上記トラクション部を上記両ディスク2、4の中央
位置に戻す。即ち、上記サイドスリップに基づいて上記
各パワーローラ9、9と共に上記各トラニオン7、7が
前記枢軸6、6を中心として揺動変位し、前記プリセス
カム23がリンク腕24を介して制御弁18のスプール
21(図18参照)を変位させる。そして、前記アクチ
ュエータ17、17に圧油を給排して、上記各トラニオ
ン7、7を上記枢軸6、6の軸方向に変位させ、上記ト
ラクション部を上記両ディスク2、4の中央位置に戻
す。この際、変速の為の指令信号は出ていないので、上
記制御弁18のスリーブ20(図18参照)はそのまま
の位置に留まる(軸方向に変位しない)。この結果、上
記各パワーローラ9、9は、変速の為の指令信号は出て
いないにも拘らず、変速動作を行なう事になる。そし
て、上記プリセスカム23は、前記鎖線イで示した正規
位置から軸方向にδ1 だけずれた、鎖線ロ位置に存在す
る事になる。
【0044】更に、図22の(C)は、入力側ディスク
2と出力側ディスク4との間で、大きな動力を伝達する
場合を示している。この場合には、前記の力だけでな
く、前記の力も、上記プリセスカム23の位置を正規
位置からずらせる方向に作用する。即ち、この図22の
(C)に示した状態では、上記各変位軸8、8の傾斜が
上記(B)の場合よりも大きくなると同時に、上記各ト
ラニオン7、7の弾性変形が無視できない程度になる。
この場合には、これら各トラニオン7、7の中間部が、
上記各パワーローラ9、9から加わるスラスト荷重に基
づいて、図22の(C)に誇張して示す様に、これら各
パワーローラ9、9を設置した内側面側が凹面となる方
向に弾性変形する。そして、この弾性変形に基づき、前
記各枢軸6、6の軸方向に関する、上記各トラニオン
7、7の全長が短くなる。具体的には、これら各トラニ
オン7、7の長さ方向両端面が、これら各トラニオン
7、7の長さ方向中央部に近づく方向に変位する。
【0045】そして、この変位の結果、上記プリセスカ
ム23が、前述の図22(B)の場合よりも更にδ2
だけ、前記鎖線ロで示した位置からずれる。即ち、この
状態で上記プリセスカム23の、前記鎖線イで示した正
規位置からのずれは、(δ1+δ2 )となる。そして、
上記各パワーローラ9、9の周面9a、9aと前記入力
側、出力側両ディスク2、4の内側面2a、4aとの当
接部(トラクション部)が、上記(δ1 +δ2 )分だ
け、上記両ディスク2、4の中央位置からずれる。この
結果、上記各パワーローラ9、9は、変速の為の指令信
号は出ていないにも拘らず、上記(δ1 +δ2 )分だ
け、変速動作を行なう事になる。尚、上記新たな変位δ
2 は、上記トラニオン7の弾性変形に基づく分と、上記
変位軸8の傾斜角度が更に大きくなる事に基づく分との
合計である。
【0046】この様に、図22の(B)(C)の場合に
は、変速の為の指令信号が出ていないにも拘らず変速動
作が行なわれるが、この場合に於ける変速の程度は、上
記軸方向のずれ{δ1 或は(δ1 +δ2 )}と上記各プ
リセスカム23のカムリードとに比例する。例えば、カ
ムリードが20mm/360度である場合には、上記ずれ
が0.3mmの場合に、上記各パワーローラ9、9が5.
4度傾転(枢軸6、6を中心に揺動変位)する。従っ
て、上記プリセスカム23の変位を小さく抑える事が、
上述の様な原因に基づく、意図しない変速動作を抑える
面から重要である。
【0047】又、意図しない変速動作は、上記プリセス
カム23を設置したトラニオン7の弾性変形に基づくロ
ッド22の振れによっても発生する。この点に就いて、
図23により簡単に説明する。動力伝達時に上記トラニ
オン7は、その内側面に支持したパワーローラ9から受
けるスラスト荷重に基づいて、その内側面側が凹面とな
る方向に、図23に太い鎖線でその中心部を誇張して示
す様に弾性変形する。そして、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(図23の上
端部)を結合固定したロッド22が変位する。そして、
上記プリセスカム23を装着した、このロッド22の先
端部(図23の下端部)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。この様
な変位も、上記意図しない変速動作が行なわれる原因と
なる。
【0048】上述の説明から明らかな通り、意図しない
変速動作の原因となる、上記プリセスカム23の正規位
置からのずれの大きさは、上記パワーローラ9に加わる
力の大きさに応じて変化する。又、この力の大きさは、
トロイダル型無段変速機により伝達するトルクの大きさ
にほぼ比例して変化する。この為、このトロイダル型無
段変速機の変速比は、この変速比を変える為の信号が出
ていない状態でも、上記トルクの変化に応じて変化す
る。何れにしても、意図しない変速動作が行なわれる
と、その瞬間にエンジンの回転数が急変し、運転者に違
和感を与える。この様な意図しない変速動作を完全にな
くす事は難しいが、極力小さく抑える事が、安定した運
転を行なって運転者に違和感を与えない面から重要であ
る。
【0049】特に、前述の図19に示した様な、トロイ
ダル型無段変速機32と遊星歯車機構33とを組み合わ
せた無段変速装置の場合には、前述の図20の鎖線cの
右端寄り部分から明らかな通り、低速用クラッチ48と
高速用クラッチ49とを切り換える瞬間に、トルクの伝
達方向が逆転する。この様な構造の場合には、上記トロ
イダル型無段変速機32を通過するトルクの変動に伴う
変速比の不必要な変動が大きくなって、運転者に与える
違和感が著しくなり易い。この点に就いて、図24によ
り説明する。
【0050】図24の(A)に示す様に、トロイダル型
無段変速機を通過するトルクを正の値から負の値まで連
続的に変動させ、その際に、図24の(B)に示す様
に、変速の為の指令信号は出さない(図18に示す制御
弁18のスリーブ20は変位させない)ものとする。こ
の場合に上記トロイダル型無段変速機の変速比は、図2
4の(C)に示す様に、上記トルクの変動に対応して、
前述のの様な力により変動する。但し、トルクの変
動が直線的であっても、変速比の変動は非直線的にな
る。
【0051】この様にして生じる、図24の(C)に示
す様な変速比の変動を抑える為に、図25に示す様に、
上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの変動に
対応して変速の為の指令信号を出す(図18に示す制御
弁18のスリーブ20を変位させる)事が考えられる。
即ち、図25の(A)に示す様なトルクの変動に対応し
て同図の(B)に示す様に変速の為の指令信号を出す。
この結果、上記トロイダル型無段変速機の変速比の変動
を、図25(C)の様に小さく抑える事ができる。
【0052】但し、上記図25の(A)と(C)とを比
較すれば明らかな通り、トルクが変動する方向と変速比
が変動する方向とは、変動の全域に亙って一致する訳で
はないので、単にトルクの変動に対応して変速の為の指
令信号を出しても、不必要な変速を十分に解消する事は
難しい場合がある。即ち、図25の(A)(B)の様な
制御を行なった場合でも、上記トルクが変動する方向と
変速比が変動する方向との相違に基づき、図25の
(C)に示す様に、依然として不必要な変速比の変動が
生じる。本発明は、この様な事情に鑑みて、意図しない
変速動作の程度をより小さく抑えるべく発明したもので
ある。
【0053】
【課題を解決するための手段】本発明のトロイダル型無
段変速機及び無段変速装置のうち、請求項1に記載した
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、第一ディスク及
び第二ディスクと、複数のトラニオンと、変位軸と、パ
ワーローラと、押圧装置とを備える。このうちの第一デ
ィスク及び第二ディスクは、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、且つ互いに独立した回転自在に支持されてい
る。又、上記各トラニオンは、これら第一ディスク及び
第二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。又、上記各変位軸は、上記各トラニ
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ている。又、上記各パワーローラ
は、上記各トラニオンの内側面側に配置され且つ上記第
一ディスク及び第二ディスク同士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もの
で、その周面を球状凸面としている。更に、上記押圧装
置は、上記第一ディスクを上記第二ディスクに向け押圧
するものである。
【0054】特に、本発明のトロイダル型無段変速機に
於いては、上記押圧装置は、上記第一ディスクと上記第
二ディスクとの間で伝達するトルクの大きさに応じた押
圧力を発生する他、このトルクの大きさとは独立した押
圧力を、制御器からの信号に基づいて発生自在としたも
のである。又、この制御器は、上記第一ディスクと上記
第二ディスクとの間で伝達するトルクの大きさが変動す
る際に、この変動の間中、この変動の前後での大きい方
のトルクに相当する押圧力以上の押圧力を上記押圧装置
に発生させ続ける機能を有するものである。
【0055】又、請求項3に記載した無段変速装置の場
合には、やはり前述した従来から知られている無段変速
装置と同様に、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、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このト
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
路とを備える。そして、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、この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る。又、
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
軸を結合している。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いる。そして、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。特に、請
求項3に記載した無段変速装置の場合には、上記トロイ
ダル型無段変速機に組み込んだ押圧装置は、上記モード
切り換え手段が上記第一のモードと上記第二のモードと
を切り換える間中、この切換の前後での大きい方のトル
クに相当する押圧力以上の押圧力を上記押圧装置に発生
させ続けるものである。
【0056】尚、本発明を実施する場合で、トルクが急
激に変動する場合にトルクの変動幅が予測できる条件下
では、この予測に基づき大きい方のトルクに応じた押圧
力を発生させる。例えば、上述した様な無段変速装置の
場合には、第一のモードと第二のモードと(低速⇔高
速)のクラッチ切り換え時に、この切り換えの前後に於
いて上記トロイダル型無段変速機に加わるトルクの大き
さを予測できる。そこで、この様な場合には、クラッチ
切り換えとアクセルセンサ等とからの信号による、この
予測に基づいて、上記押圧装置に適切な押圧力(大きい
方のトルクを伝達可能にする押圧力)を発生させる。こ
れに対して、急加速時や急激なエンジンブレーキ作動時
等、トルク変動の予測を行なえない場合には、上記押圧
装置により、上記トロイダル型無段変速機が伝達可能な
トルクの最大値(結合されるエンジンの最大トルク)に
対応する押圧力(最大トルクの伝達を可能にする当接圧
を得られる押圧力)を発生させる事が現実的である。こ
の理由は、次の通りである。トルクが急減する場合に
は、急減する直前のトルクに見合う押圧力を発生させれ
ば、必ずしも上記最大トルクに見合う押圧力を発生させ
なくても済む。これに対してトルクが急増する場合に
は、その後どこまでトルクが増大するかは、必ずしも分
からない。急激なエンジブレーキの作動時も、トルクの
伝達方向が異なるが、同様である。これに対して、変速
比のぶれを有効に防止する為には、アクセルセンサ等に
よりトルク変動の予兆を検知した状態で制御器により、
直ちに上記押圧力を増大させる必要がある。そこで、ト
ルクの変動幅の予測ができない条件下では、上記制御器
に、アクセルセンサ、第一のモードと第二のモードと
(低速⇔高速)のクラッチ切り換え等、トルク変動の予
兆を検知するセンサ若しくはトルク変動に結び付く制御
が行なわれた事を検知後、直ちに最大トルクに見合う押
圧力を発生させる機能を持たせれば、上記変速比のぶれ
を有効に防止できる。勿論、上記制御器は、トルク変動
が収束した後は、伝達すべきトルクに応じた押圧力を発
生させる、通常の制御に戻る。この様に通常の制御に戻
る際のトルク変動は、変化の方向及び大きさが既知であ
る。従って、この際のトルク変動に基づく変速比のぶれ
を抑える為の制御は容易である。
【0057】
【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、伝達するトルクが変動した際に於ける
変速比の変動を抑え、運転者に与える違和感を低減若し
くは解消できる。即ち、本発明のトロイダル型無段変速
機の場合には、伝達するトルクが変動した場合でも、押
圧装置が第一ディスクを第二ディスクに向け押圧する力
の大きさは変化しない。この為、トルク変動に基づく構
成各部の変位量変化に基づく変速比のぶれを抑えて、ト
ルク変動時に変速比が不必要に変化する事を抑える事が
できる。
【0058】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態の第
1例を示している。尚、本発明のトロイダル型無段変速
機の特徴は、伝達するトルクが変動する際に変速比が変
動する事を抑えるべく、このトルクの変動が構成各部の
変形量の変動に結び付かない様にする点にある。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、従来から知られている
トロイダル型無段変速機と同様である。即ち、上記図1
に記載した無段変速装置の構造は、特開平11−631
46号公報に記載されて従来から知られているものであ
る。但し、この公報に記載された無段変速装置に組み込
んだトロイダル型無段変速機の場合には、油圧式の押圧
装置による押圧力を、変動するトルクのうちで大きな値
に相当する大きさに維持する事は行なっていない。
【0059】そこで、先ず、上記図1に示した無段変速
装置の構造に就いて説明する。この無段変速装置は、ダ
ブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機32aと遊
星歯車機構33とを組み合わせて成る。そして、前述の
図19に示した従来の無段変速装置の場合と同様に、低
速走行時には動力を上記トロイダル型無段変速機32a
のみで伝達し、高速走行時には動力を、主として上記遊
星歯車機構33により伝達すると共に、この遊星歯車機
構33による変速比を、上記トロイダル型無段変速機3
2aの変速比を変える事により調節自在としている。
【0060】この為に、上記トロイダル型無段変速機3
2aの中心部を貫通し、両端部に1対の入力側ディスク
2A、2Bを支持した入力軸11aの基端部(図1の右
端部)と上記遊星歯車機構33を構成するリング歯車3
6を支持した支持板50の中心部に固定した伝達軸47
aとを、高速用クラッチ49を介して結合している。
尚、上記1対の入力側ディスク2A、2Bのうち、先端
側(図1の右側)の入力側ディスク2Bは上記入力軸1
1aに対し、例えば前述の図16〜17に示した従来構
造の場合と同様にして、この入力軸11aと同期した回
転並びにこの入力軸11aの軸方向に関する実質的な移
動を阻止した状態で支持している。これに対して基端側
(図1の左側)の入力側ディスク2Aは上記入力軸11
aに対し、例えばやはり図16〜17に示した従来構造
の場合と同様にして、この入力軸11aと同期した回転
並びにこの入力軸11aの軸方向に関する移動自在に支
持している。何れにしても、上記トロイダル型無段変速
機32aの構成は、次述する押圧装置60の点を除き、
前述の図16〜17に示した従来構造の場合と、実質的
に同様である為、詳しい図示並びに説明は省略する。
【0061】又、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1の右端部)と上記入力
軸11aの入力側端部(=基端部=図1の左端部)との
間に、発進クラッチ30と油圧式の押圧装置60とを、
動力の伝達方向に関して互いに直列に設けている。この
押圧装置60は、シリンダ61内に上記基端側の入力側
ディスク2Aを油密に、且つ回転力の伝達を自在に嵌装
する事により構成している。この為に、例えば、上記入
力側ディスク2Aの外周縁部を上記シリンダ61を構成
する周壁部62の内周面に油密に且つ軸方向の変位自在
に、図示しないOリング等のシールリングを介して摺接
すると共に、上記入力側ディスク2Aと上記シリンダ6
1との間に動力伝達機構を設ける。この様な動力伝達機
構としては、例えば油密保持の為のシール構造に影響を
及ぼさない部分に設けたキー係合部、或は、上記シリン
ダ61の中心部に固定した図示しないスプライン軸と上
記入力側ディスク2A或は上記入力軸11aの基端中心
部に形成した図示しないスプライン孔とのスプライン係
合部等、適宜の構造を採用できる。何れにしても、上記
シリンダ61内へは、図示しない制御器の信号に基づ
き、所望の油圧を導入自在としている。この様に、シリ
ンダ61内に導入する油圧の制御が、本発明の要点であ
るから、この点に就いては後で詳しく述べる。
【0062】又、上記入力軸11a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11aと同心
に配置している。そして、この出力軸31の周囲に前記
遊星歯車機構33を設けている。この遊星歯車機構33
を構成する太陽歯車35は、上記出力軸31の入力側端
部(図1の左端部)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の周囲には前記リング歯車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3
5の外周面との間に、それぞれが1対ずつの遊星歯車3
8a、38bを組み合わせて成る、複数個の遊星歯車組
37、37を設けている。そして、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。この様な遊星歯車組37、3
7は、キャリア39の片側面(図1の左側面)に回転自
在に支持している。又、このキャリア39は、上記出力
軸31の中間部に、回転自在に支持している。
【0063】又、上記キャリア39と前記トロイダル型
無段変速機32aを構成する1対の出力側ディスク4、
4とを、第一の動力伝達機構40a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3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
40aは、上記入力軸11a及び上記出力軸31と平行
な伝達軸63と、この伝達軸63の一端部(図1の左端
部)に固定したスプロケット64aと上記各出力側ディ
スク4、4に固定したスプロケット64bとの間に掛け
渡したチェン65と、上記伝達軸63の他端(図1の右
端)と上記キャリア39とにそれぞれ固定されて互いに
噛合した第一、第二の歯車41、42とにより構成して
いる。従って上記キャリア39は、上記各出力側ディス
ク4、4の回転に伴って、これら出力側ディスク4、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。尚、これは、上記1対のスプ
ロケット64a、64bの歯数が互いに同じ場合であ
る。
【0064】一方、上記入力軸11aと上記リング歯車
36とは、この入力軸11aと同心に配置された別の伝
達軸47aを介して、回転力の伝達を可能な状態に接続
自在としている。この伝達軸47aと上記入力軸11a
との間には、前記高速用クラッチ49を、これら両軸4
7a、11aに対し直列に設けている。従って本例の場
合には、請求項3に記載した第二の動力伝達経路は、上
記伝達軸47aが構成する。そして、上記高速用クラッ
チ49の接続時にこの伝達軸47aは、上記入力軸11
aの回転に伴って、この入力軸11aと同方向に同速で
回転する。
【0065】又、無段変速装置は、請求項3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、上記入力軸11aと上記キャリア39
との何れか一方のみを、上記リング歯車36に接続す
る。本例の場合に、このクラッチ機構は、上記高速用ク
ラッチ49と、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1の右端部)との間に設
けた低速用クラッチ48とから成る。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。又、図1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、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。
【0066】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11aを回転させると、トロイダル
型無段変速機32aのみが、この入力軸11a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
は、それぞれ1対ずつの入力側ディスク2A、2Bと出
力側ディスク4、4との間の変速比を、前述の図16〜
18に示したトロイダル型無段変速機単独の場合と同様
にして調節する。
【0067】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11aを回
転させると、この入力軸11aから上記出力軸31に
は、前記伝達軸47aと前記遊星歯車機構33とが、動
力を伝達する。即ち、上記高速走行時に上記入力軸11
aが回転すると、この回転は上記高速用クラッチ49及
び伝達軸47aを介してリング歯車36に伝わる。そし
て、このリング歯車36の回転が複数の遊星歯車組3
7、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。この状態
で、上記トロイダル型無段変速機32aの変速比を変え
る事により上記各遊星歯車組37、37の公転速度を変
化させれば、上記無段変速装置全体としての変速比を調
節できる。この点に関しては、前述の図19に示した従
来構造の場合と同様である。
【0068】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。
【0069】上述の様な無段変速装置の運転時には、前
述の図19に示した従来構造の場合と同様に、低速走行
状態と高速走行状態との切り換え時に、前述の図20の
鎖線cで示す様に、上記トロイダル型無段変速機32a
を介して伝達されるトルクが急激に変動する。そして、
何らの対策も施さない場合には、前述した様に、このト
ルク変動に伴って上記トロイダル型無段変速機32aの
変速比が不用意に変動してしまう。この様な、トルク変
動時に於けるトロイダル型無段変速機32aの変速比の
不用意な変動を抑えるべく、本発明の場合には、前記押
圧装置60として、前述した様な構成を有し、前記1対
の入力側ディスク2A、2Bと前記1対の出力側ディス
ク4、4との間で伝達するトルクの大きさに応じた押圧
力を発生させる他、このトルクの大きさとは独立した押
圧力を、図示しない制御器からの信号に基づいて発生自
在としたものを使用している。
【0070】しかも、上記無段変速装置に組み込んだ、
本発明のトロイダル型無段変速機32aの場合には、上
記制御器は、1対の入力側ディスク2A、2Bと上記1
対の出力側ディスク4、4との間で伝達するトルクの大
きさが変動する際に、上記押圧装置60に、大きな押圧
力を発生させ続ける。即ち、図1に示した無段変速装置
の運転時に伴う低速走行状態と高速走行状態との切り換
え時には、上記トロイダル型無段変速機32aを通じて
流れるトルクの大きさ(方向)が、上記図20の鎖線c
で示す様に急激に変動する。又、この様なトルクの変動
は、図20には現れない、エンジンの出力の急激な変動
によっても生じる。この様な変動に対して何らの対策も
施さない場合には、前述した様に、上記トロイダル型無
段変速機32aの変速比が不用意に変動する。
【0071】これに対して本発明のトロイダル型無段変
速機32aの場合には、上述した様なトルクの変動の間
中、この変動の前後での大きい方のトルクに相当する押
圧力以上の押圧力を、上記押圧装置60に発生させ続け
る。例えば、上記トロイダル型無段変速機32aを通過
するトルクが100N・mから300N・mに急上昇す
る様な場合には、図示しない制御器が上記押圧装置60
に、実際にトルクが増大する以前から(トルクが未だ1
00N・m程度であるうちから)、300N・m以上の
トルクの伝達を行なえる当接圧を確保するのに十分な押
圧力を発生させる。反対に、上記トルクが300N・m
から100N・mに急減する様な場合には、図示しない
制御器が上記押圧装置60に、実際にトルクが低下し切
った(トルクが100N・m程度になった)後までも、
300N・m以上のトルクの伝達を行なえる当接圧を確
保するのに十分な押圧力を発生させる。そして、何れの
場合も、上記トロイダル型無段変速機32aを通過する
トルクが安定した後、上記押圧装置60による押圧力
を、実際にこのトロイダル型無段変速機32aを通過す
るトルクに見合ったものにする。
【0072】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、伝達するトルクが変動した際に於
ける変速比の変動を抑え、運転者に与える違和感を低減
若しくは解消できる。即ち、本例の無段変速装置に組み
込んだ本発明のトロイダル型無段変速機32aの場合に
は、伝達するトルクが変動した場合でも、上記押圧装置
60が前記各入力側ディスク2A、2Bを前記各出力側
ディスク4、4に向け押圧する力の大きさは変化しな
い。この為、トルク変動に基づく構成各部の変位量変化
に基づく変速比のぶれを抑えて、トルク変動時に変速比
が不必要に変化する事を抑える事ができる。この点に就
いて、図2〜3を用いて、更に詳しく説明する。
【0073】先ず、図2は、図1に示した無段変速装置
に組み込んだ様な、ダブルキャビティ型のトロイダル型
無段変速機32aにより伝達するトルクを、1秒間の間
に−300N・mから+300N・mにまで変化させた
場合に於ける、上記各入力側ディスク2A、2Bと上記
各出力側ディスク4、4との間の変速比の変動を、コン
ピュータ解析により求めた結果を示している。この変速
比が変動する事は、伝達トルクの変動に伴って構成各部
が弾性変形する為避けられないが、上記図2に鎖線αで
示す様に、伝達トルクの変動に伴って上記変速比が直線
状に変化すれば、変速比のぶれ(不必要な変速比の変
動)を抑える制御は容易である。即ち、この場合には、
上記トロイダル型無段変速機32aにより伝達されるト
ルクを検出するトルクセンサからの信号に基づいて制御
弁18のスプール21(図18参照)を変位させる等に
より、上記変速比のぶれを解消若しくは低減できる。
【0074】これに対して、トロイダル型無段変速機に
より伝達されるトルクに応じた押し付け力を発生させる
押圧装置を組み込んだ、従来構造の場合には、伝達トル
クの変動に伴って上記変速比が、図2に破線βの様に、
上記鎖線αから大きく外れた状態(極端な非線形状態)
で変化する。これに対して本発明の様な制御を行なわれ
る、前記押圧装置60を組み込んだ、上記トロイダル型
無段変速機32aの場合には、伝達トルクの変動に伴っ
て上記変速比が、図2に実線γの様に、上記鎖線αから
少しだけ外れた状態(多少の非線形状態)で変化する。
この為、従来構造の場合に比べて、トルクセンサからの
信号に基づいて上記変速比のぶれを、比較的容易に解消
できる。
【0075】上述の様に、トルク変動の間中上記押圧装
置60による押圧力を大きなままとする事により、トル
ク変動に基づく変速比のぶれを小さく抑えられる理由と
しては、次のが考えられる。 一定の(大きな)押圧力を加え続ける事に伴い、上
記トロイダル型無段変速機32aの構成各部の弾性変形
量が一定のままとなり、この弾性変形量の変化により変
速比が変動する事を防止できる。 各トラニオン7、7の内側面に各パワーローラ9、
9を支承しているスラスト玉軸受14、14(例えば図
17〜18参照)に加わるスラスト荷重が一定のままと
なる為、上記各パワーローラ9、9の前記各入力側ディ
スク2A、2B及び各出力側ディスク4、4の回転方向
への変位量が、上記伝達トルクに比例したものとなる。
このうちのは特に説明を要しないものと考えるので、
上記に就いて、図3により説明する。
【0076】前述した通り、トロイダル型無段変速機の
運転時に各パワーローラ9(例えば図15参照)には、
図1に示した上記各入力側ディスク2A、2Bの回転方
向前方(図1に示した各出力側ディスク4、4の回転方
向後方)に向いた大きな力(一般に「2Ft」で表され
るトラクション力)が加わる。このトラクション力2F
tは、上記伝達トルクに比例したもので、上記各パワー
ローラ9を、当該パワーローラ9を支持した各トラニオ
ン7の両端部に設けた枢軸6、6(例えば図15参照)
の軸方向に変位させて上記変速比を変動させる原因とな
る。図3は、この様なトラクション力2Ftに基づくパ
ワーローラの変位量を表したものである。即ち、上記図
3には、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機
により伝達するトルク(入力トルク)を−300N・m
から+300N・mにまで変化させた場合に於ける、パ
ワーローラの移動量を、コンピュータ解析により求めた
結果を示している。そして、破線βが従来構造の場合
を、実線γが本発明構造の場合を、それぞれ示してい
る。
【0077】入力トルクに応じて押し付け力を変化させ
る従来構造の場合には、入力トルクが小さい場合には上
記各パワーローラ9を上記各トラニオン7に支持したス
ラスト玉軸受14(及び図17、18に示したスラスト
ニードル軸受15)の剛性が低く、変動比が一定の場合
に上記入力トルクに比例するトラクション力2Ftによ
り、上記各パワーローラ9が変位し易くなる。上記破線
βの中間部の傾斜角度が大きく、トルク変動に伴うパワ
ーローラ9の変位量が大きいのはこの為である。これに
対して、押し付け力を大きいままとする本発明構造の場
合には、上記各パワーローラ9の変位量は、図3の実線
γで示す様に、上記入力トルク及びトラクション力2F
tにほぼ比例する。この様に、上記各パワーローラ9の
変位量が、トロイダル型無段変速機32aの入力トルク
に比例するトラクション力2Ftに比例するので、前述
の図2の実線γで示す様に、トルク変動に基づく変速比
のぶれを小さく抑えられる。
【0078】図4は、以上に述べた様な機構により本発
明がトルク変動に基づく変速比のぶれを小さく抑えられ
る理由を説明する為のブロック図である。前述の説明か
ら明らかな通り、トロイダル型無段変速機の変速制御
は、制御弁18を構成するスリーブ20とスプール21
と(図18参照)の軸方向に関する相対変位により行な
われる。従って、これらスリーブ20とスプール21と
の相対変位に関する上記トルク変動の影響を抑えれば、
このトルク変動に伴う上記変速比のぶれを抑えられる事
になる。図4に示した各種符号中、xSLは上記スリーブ
20の移動量を、x´SPはスプール21の実際の移動量
である。又、このうちのスプール21の実際の移動量x
´SPは、無負荷状態での(理論上の)スプール21の移
動量xSPと、負荷に基づくスプールの移動量△xSPとの
和(x´SP=xSP+△xSP)である。上記トルク変動に
伴う変速比のぶれを抑える為には、上記スリーブ20の
移動量xSLに対する上記スプール21の実際の移動量x
´SPのぶれを抑えれば良い事になる。そこで、本発明が
このぶれを抑えられる点に関して、図4により説明す
る。
【0079】尚、上記図4に記載した残りの符号中、x
V は、上記制御弁18の開度を、Tinは、入力トルク
を、y1 は、アクチュエータ17を構成するピストン
の、枢軸6、6(図15参照)の軸方向の変位量を、△
PRは、ラジアルニードル軸受回りのガタ等に基づく、
トルク負荷時に伴うパワーローラ9の上記枢軸6、6の
軸方向の変位量を、y´1 は、上記両変位量y1 、△y
PRの合計(y´1 =y1 +△yPR)である、トルク負荷
時に於ける上記パワーローラ9の上記枢軸6、6の軸方
向の変位量を、φ1 は、上記パワーローラ9の傾転角
を、G1(s) は、上記制御弁18の開度に応じて上記パワ
ーローラ9が上記枢軸6、6の軸方向に移動する関係を
示す伝達関数を、G2(s) は、上記パワーローラ9が上記
枢軸6、6の軸方向に移動するのに応じてこのパワーロ
ーラ9が傾転する関係を示す伝達関数を、Gt(s) は、上
記入力トルクTinに伴って上記パワーローラ9が変位す
る関係を示す、上記傾転角φ1 の影響も受ける伝達関数
を、Gc(s) は、上記入力トルクTinに伴って前記スプー
ル21が移動する関係を示す伝達関数を、LPCは、プリ
セスカム23(図18参照)のリードを、LVLは、リン
ク腕24(図18参照)のリンク比を、それぞれ表して
いる。
【0080】前述した通り、トルク変動に伴う変速比の
ぶれを抑える為には、前記スリーブ20の移動量xSL
対する上記スプール21の実際の移動量x´SPのぶれを
抑えれば良い訳であるが、この移動量x´SPのうち、負
荷に基づくスプール21の移動量△xSPは、上記入力ト
ルクTinに応じて変化する。そして、この移動量△x SP
が入力トルクTinに応じて変化するのは、この入力トル
クTinの変化に伴って変化する押圧装置の押圧力の変動
に伴って、トロイダル型無段変速機の構成各部の弾性変
形量が変化する為である。従って、前述した従来構造の
様に、入力トルクTinの変化に伴って押圧装置の押圧力
を変化させると、前述した様に変速比のぶれが大きくな
る。これに対して本発明の場合には、やはり前述した様
に、トルクの大きさが変動する際に、変動の間中、この
変動の前後で大きい方の押圧力以上の押圧力を上記押圧
装置に発生させ続ける為、トルク変動時にも上記移動量
△xSPが一定のままに保たれる。この為、上記スプール
21の実際の移動量x´SPのぶれを抑えて、トルク変動
に伴う変速比のぶれを抑える事ができる。
【0081】上述の様に本発明は、トルクが急変動する
際に変速比のぶれを抑える事に関して、優れた作用・効
果を奏する事ができる。ところで、前述の図2〜3は、
ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機32aに
より伝達するトルクを、1秒間の間に変化させた場合の
コンピュータ解析の結果を示しているが、トルク変動を
より短時間に行なった場合には、より大きな作用・効果
を得られる事が、本発明者等の研究により分かった。図
5の(A)(B)は、それぞれ変速比を0.5(2倍の
増速)とした状態のトロイダル型無段変速機に関して入
力トルクを変化させた場合に関して、(A)は、0.1
秒で+350N・mから−350N・mに急変動させて
からこの入力トルクを0.5秒間一定とした後、再び
0.1秒で−350N・mから+350N・mに急変動
させた場合に於ける、各部の作動状態を、(B)は0.
1秒で+350N・mから−280N・mに急変動させ
てからこの入力トルクを0.5秒間一定とした後、再び
0.1秒で−280N・mから+350N・m急変動さ
せた場合に於ける、各部の作動状態を、それぞれコンピ
ュータ解析により求めた結果を示している。
【0082】又、上記図5の(A)(B)のうちで
(A)は、本発明の様に油圧式の押圧装置を使用して、
トルク変動の間中350N・mに見合う以上の押圧力を
発生し続けた場合を、(B)は従来の様に、機械式の押
圧装置(ローディングカム装置)を使用して、変動する
トルクに応じて押圧力を変化させた場合を、それぞれ示
している。又、(A)(B)のうちの(a)は入力トル
ク(実線)及び出力トルク(破線)を、(b)はパワー
ローラの傾転角を、(c)は変速比を、それぞれ表して
いる。
【0083】この様な図5から明らかな様に、機械式の
押圧装置を使用する従来構造の場合には、トルク変動の
終了時にパワーローラの傾転角が大きくぶれ{図5
(B)(b)のα1 、α2 部参照}、これに伴って変速
比が大きくぶれる、所謂オーバシュートが生じる{図5
(B)(c)のβ1 、β2 部参照}。これに対して本発
明の様に、油圧式の押圧装置を使用して、トルク変動の
間中大きな押圧力を付与し続けた場合には、図5(A)
の(b)(c)から明らかな様に、傾転角のぶれも変速
比のぶれも、何れも小さく抑える事ができる。
【0084】この様な本発明の効果を確認する為、実際
のトロイダル型無段変速機に準じた構造を有するCVT
ボックス試験機を使用して行なった測定結果に就いて、
図6〜8により説明する。先ず、図6は、機械式の押圧
装置を組み込んだCVTボックス試験機の入力軸を20
00min-1 で回転させつつ、この入力軸の駆動トルクを
0.1秒間で−280N・mから+350N・mにまで
変化させた場合に於ける、パワーローラの傾転角の変化
を示している。この様な図6から明らかな通り、従来構
造の場合には、駆動トルクを負(−)から正(+)の値
に急激に変動させた場合には大きなオーバシュートが発
生する。この事から、上記図5(B)(b)のα2 部分
の様な変化を生じるとした、前記コンピュータ解析の結
果が裏付けられた。
【0085】次に、図7は、同じCVTボックス試験機
の入力軸を2000min-1 で回転させつつ、この入力軸
の駆動トルクを0.5秒間で+350N・mから−28
0N・mにまで変化させた場合に於ける、パワーローラ
の傾転角の変化を示している。この様な図7から明らか
な通り、従来構造の場合には、駆動トルクを正(+)か
ら負(−)の値に急激に変動させた場合には、比較的小
さいにしても、好ましくないオーバシュートを含む傾転
角のぶれが発生する。この事から、上記図5(B)
(c)のα1 部分の様な変化を生じるとした、前記コン
ピュータ解析の結果が裏付けられた。
【0086】次に、図8は、上記図6〜7にその結果を
示した実験に使用したのとは異なるCVTボックス試験
機を使用して、入力トルクの変動が傾転角に及ぼす影響
を知る為に行なった実験の結果を示している。この実験
の場合には、押圧装置として油圧式のものを使用し、ト
ルク変動の間中この押圧装置に、変動の前後で最も大き
なトルク(300N・m)に見合う以上の押圧力を発生
させ続けた。又、パワーローラの傾転角を減速側とし、
上記入力トルクを、図8に曲線イで示す様に、0.3秒
間で+300N・mから−100N・mにまで急激に変
動させた。この結果、パワーローラの傾転角は、図8に
曲線ロで示す様に変化した。図6〜7にその結果を示し
た実験に使用したCVTボックス試験機と、図8にその
結果を示したCVTボックス試験機とは仕様が異なるの
で、直接比較する事はできないが、トルク変動に伴う傾
転角の変動に関する傾向は十分に分かる。この前提で図
8を見れば、本発明のトロイダル型無段変速機が、トル
ク変動に拘らず、パワーローラの傾転角のぶれを少なく
抑え、変速比のぶれを抑えられる事が分かる。
【0087】次に、本発明の実施の形態として好適な、
無段変速装置の構造の1例に就いて、図9〜11により
説明する。この無段変速装置は、入力軸11bと、出力
軸31aと、トロイダル型無段変速機32bと、遊星歯
車機構33aと、第一の動力伝達機構40bと、第二の
動力伝達機構43aとを備える。このうちの入力軸11
bは、エンジン26(図1参照)等の駆動源につながっ
て、この駆動源により回転駆動される。又、上記出力軸
31aは、上記入力軸11bの回転に基づく動力を取り
出す為のもので、図示しないデファレンシャルギヤ等を
介して、やはり図示しない車輪駆動軸に接続される。
【0088】又、上記トロイダル型無段変速機32b
は、前述の図16〜17に示した様なダブルキャビティ
型で、且つ、各キャビティ内にトラニオン7、7及びパ
ワーローラ9、9を3個ずつ、合計6個設けたものであ
る。この様なトロイダル型無段変速機32bを構成する
為に、上記入力軸11bの両端部に1対の入力側ディス
ク2A、2Bを、互いの内側面2a、2a同士を対向さ
せた状態で、上記入力軸11bと同期した回転自在に支
持している。このうち、基端側(駆動源側で、図9〜1
0の左側)の入力側ディスク2Aは上記入力軸11b
に、ボールスプライン66を介して、軸方向の変位自在
に支持している。これに対して、先端側(駆動源から遠
い側で、図9〜10の右側)の入力側ディスク2Bは、
上記入力軸11bの先端部にスプライン係合させた状態
でその背面をローディングナット67で抑える事によ
り、上記入力軸11bに固定している。
【0089】そして、この入力軸11bの中間部周囲で
上記1対の入力側ディスク2A、2B同士の間部分に1
対の出力側ディスク4、4を、それぞれの内側面4a、
4aを上記各入力側ディスク2A、2Bの内側面2a、
2aに対向させた状態で、互いに同期した回転自在に支
持している。そして、上記各入力側ディスク2A、2B
と上記各出力側ディスク4、4との内側面2a、4a同
士の間に、それぞれがトラニオン7、7の内側面に回転
自在に支持されたパワーローラ9、9を挟持している。
【0090】これら各トラニオン7、7を支持する為
に、ケーシング5aの内面に設けた取付部68にフレー
ム69を、このフレーム69の外径側端部3個所位置の
取付孔70、70に挿通したスタッド71、71と、こ
れら各スタッド71、71に螺合したナット72、72
とにより結合固定している。図示の例では、これら各ス
タッド71、71及びナット72、72により、上記取
付部68とフレーム69との間に、ギヤハウジング73
を固定している。このギヤハウジング73の内径側に
は、上記1対の出力側ディスク4、4をその両端部に凹
凸係合させた出力スリーブ74を、1対の転がり軸受7
5、75により回転自在に支持すると共に、この出力ス
リーブ74の中間部外周面に設けた出力歯車12bを、
上記ギヤハウジング73の内部に収納している。
【0091】又、上記フレーム69は全体を星形に形成
すると共に、その径方向中間部乃至は外径側部分を二股
に形成して、3個所の保持部76、76を、円周方向等
間隔に形成している。そして、これら各保持部76、7
6の径方向中間部に、それぞれ支持片77、77の中間
部を、第二の枢軸78、78により枢支している。これ
ら各支持片77、77は、これら第二の枢軸78、78
の周囲に配置される円筒状の取付部79と、この取付部
79の外周面から径方向外方に突出した1対の支持板部
80、80とから成る。これら1対の支持板部80、8
0同士の交差角度は120度である。従って、円周方向
に隣り合う支持片77、77の支持板部80、80同士
は、互いに平行である。
【0092】この様な各支持板部80、80には、それ
ぞれ円孔81、81を形成している。上記各支持片7
7、77が中立状態にある場合、円周方向に隣り合う支
持片77、77の支持板部80、80に形成した円孔8
1、81同士は互いに同心である。そして、これら各円
孔81、81内に、各トラニオン7、7の両端部に設け
た枢軸6、6を、ラジアルニードル軸受82、82によ
り支持している。これら各ラジアルニードル軸受82、
82を構成する外輪83、83の外周面は、球状凸面と
している。この様な外輪83、83は上記各円孔81、
81内に、がたつきなく、且つ揺動変位自在に内嵌して
いる。又、上記各支持板部80、80の一部には、上記
各円孔81、81と同心で円弧状の長孔84、84を形
成し、これら各長孔84、84に、上記各トラニオン
7、7の端面(肩部)に突設したスタッド85、85を
緩く係合させて、上記各枢軸6、6を中心とする上記各
トラニオン7、7の傾斜角度を制限する為のストッパ機
構を構成している。
【0093】この様にして前記ケーシング5a内に支持
した上記各トラニオン7、7の内側面には、前述した従
来構造と同様に、変位軸8を介してパワーローラ9、9
を支持している。そして、これら各パワーローラ9、9
の周面9a、9aと、前記各ディスク2A、2B、4の
内側面2a、4aとを当接させている。又、基端側の入
力側ディスク2Aと前記入力軸11bとの間に、油圧式
の押圧装置60aを組み付けて、上記各面9a、2a、
4a同士の当接部(トラクション部)の面圧を確保し、
前記トロイダル型無段変速機32bによる動力の伝達を
効率良く行なえる様にしている。同時に、このトロイダ
ル型無段変速機32bにより伝達するトルクが急変動す
る場合に、上記押圧装置60aにより上記入力側ディス
ク2Aを、変化の前後で大きい方のトルクに相当する以
上の押圧力で押圧する様にしている。
【0094】上記押圧装置60aを構成する為に、上記
入力軸11bの外周面の基端寄り部分に、外向フランジ
状の鍔部86を固設すると共に、上記基端側の入力側デ
ィスク2Aにシリンダ筒87を、この入力側ディスク2
Aの外側面(図9〜10の左面)から軸方向に突出する
状態で、油密に外嵌支持している。上記シリンダ筒87
の内径は、軸方向中間部で小さく、両端部で大きくなっ
ており、上記入力側ディスク2Aは、このうちの先端側
の大径部分に、油密に且つ軸方向の変位自在に内嵌され
ている。又、上記シリンダ筒87の中間部内周面には、
内向フランジ状の仕切板部88を設けている。更に、上
記シリンダ筒87の内周面と上記入力軸11bの外周面
との間に、第一ピストン部材89を設けている。
【0095】この第一ピストン部材89は、上記入力軸
11bに外嵌自在な支持筒部90の中間部外周面に、外
向フランジ状の隔壁板91を形成したもので、この隔壁
板91の外周縁を上記シリンダ筒87の内周面中間部の
小径部分に、油密に且つ軸方向の変位自在に摺接させて
いる。又、この状態で上記仕切板部88の内周縁を、上
記支持筒部90の外周面に、油密に且つ軸方向の変位自
在に摺接させている。更に、上記支持筒部90の基端部
外周面と上記シリンダ筒87の基端部内周面との間に
は、円輪状の第二ピストン部材92を設けている。この
第二ピストン部材92は、その基端側側面を上記鍔部8
6に当接させる事により軸方向の変位を阻止すると共
に、内外両周縁と上記支持筒部90の基端部外周面及び
上記シリンダ筒87の基端部内周面との間の油密を保持
している。
【0096】又、上記仕切板部88を備えた上記シリン
ダ筒87は、この仕切板部88と上記第二ピストン部材
92との間に設けた、皿板ばね93等の予圧ばねによ
り、上記入力側ディスク2Aに向け押圧している。従っ
てこの入力側ディスク2Aは、少なくとも(前記押圧装
置60a内に圧油を導入していない状態でも)上記皿板
ばね93の弾力に見合う押圧力により押圧され、前記各
面9a、2a、4a同士の当接部に、この弾力に見合う
面圧を付与する。従って、この弾力は、前記トロイダル
型無段変速機32bにより極く小さな動力の伝達を行な
う際に、上記各面9a、2a、4a同士の各当接部で
(不可避であるスピンを除く)滑りが生じない程度に規
制する。
【0097】又、上記第二ピストン部材92と上記仕切
板部88との間、並びに前記隔壁板91と上記入力側デ
ィスク2Aとの間にそれぞれ存在する油圧室内に、前記
入力軸11bの中心孔94を介して、油圧を導入自在と
している。この中心孔94は、図示しない油圧調整弁を
介して、やはり図示しない、加圧ポンプ等の油圧源に通
じている。上記トロイダル型無段変速機32bを含む無
段変速装置の運転時には、伝達すべき動力の大きさに応
じて上記油圧調整弁により調整された油圧を、上記各油
圧室内に導入し、上記入力側ディスク2Aを押圧して、
上記各面9a、2a、4a同士の各当接部に、上記動力
の大きさに見合う面圧を付与する。又、前記トロイダル
型無段変速機32bにより伝達するトルクが急変動する
場合には、上記油圧室内に十分に高い油圧を導入して、
上記押圧装置60aにより上記入力側ディスク2Aを、
変化の前後で大きい方のトルクに相当する以上の押圧力
で押圧する。
【0098】何れにしても、上記各当接部に付与される
面圧は、油圧に基づくものと上記皿板ばね93に基づく
ものとの合計となる。従って、動力伝達時に上記各当接
部での滑り防止を図る為に必要とする油圧は、上記皿板
ばね93の弾力分だけ低くて済み、この皿板ばね93を
設けた分だけ、上記油圧源の駆動に基づく損失(ポンプ
ロス)を低く抑えられる。トルク変動時に大きな押圧力
を発生させる場合も同様である。又、図示の例では、前
記押圧装置60aをダブルピストン型として、直径を大
きくする事なく受圧面積を確保し、必要とする押圧力を
確保する為の油圧を低く抑えている為、この面からもポ
ンプロスを低く抑える事ができる。尚、上記油圧を調整
する際に考慮する要素は、伝達すべき動力の大きさ及び
トルクの急変動に結び付く信号に加えて、変速比、トラ
クションオイルの温度等、上記トロイダル型無段変速機
32bの運転に影響を及ぼす、各種要素を取り入れる事
ができる。
【0099】又、駆動軸95から前記入力軸11bへの
回転力の伝達を、前記鍔部86を介して行なう様にして
いる。この為に、この鍔部86の外周縁部複数個所に切
り欠き96、96を形成すると共に、これら各切り欠き
96、96と、上記駆動軸95の端部に形成した駆動用
凸部97、97とを係合させている。この為に本例の場
合には、上記駆動軸95の端部に外向フランジ状の連結
部98を設け、この連結部98の片面外径寄り端部に、
上記各駆動用凸部97、97を突設している。
【0100】更に、前記各トラニオン7、7に油圧式の
アクチュエータ17a、17bを付設して、これら各ト
ラニオン7、7を、それぞれの両端部に設けた枢軸6、
6の軸方向に変位駆動自在としている。このうち、図1
1の下側中央部のトラニオン7は、それぞれが(押し出
し方向の力のみ得られる)単動型であり押圧方向を互い
に反対方向とした1対のアクチュエータ17a、17a
により、それぞれ梃子腕99、99を介して、両端部に
設けた枢軸6、6の軸方向に変位駆動自在としている。
上記トラニオン7を変位させる場合には、何れか一方の
アクチュエータ17aの油圧室にのみ圧油を送り込み、
他方のアクチュエータ17aの油圧室は解放状態とす
る。これに対して、図11の上部両側のトラニオン7、
7は、それぞれ(圧油の給排方向の切換に基づいて押し
出し方向又は引き込み方向の力を得られる)複動型のア
クチュエータ17b、17bにより、それぞれの両端部
に設けた枢軸6、6の軸方向に変位駆動自在としてい
る。
【0101】前記トロイダル型無段変速機32bに設け
た、合計6個のトラニオン7、7の変位は、制御弁18
(図18参照)により上記各アクチュエータ17a、1
7bに等量の圧油を給排する事により、互いに同期し
て、同じ長さずつ行なう。この為に、何れか(図示の例
では図11の上部左側)のトラニオン7と共に変位する
ロッド100の端部にプリセスカム23を固定し、この
トラニオン7の姿勢を、リンク腕24aを介して、上記
制御弁18のスプール21に伝達自在としている。
【0102】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機32b単独での作用は、次の通りである。運転時には
前記押圧装置60aにより基端側の入力側ディスク2A
を押圧しつつ、前記入力軸11bを回転させる。この結
果、この入力軸11bの両端部に設けられた1対の入力
側ディスク2A、2Bが、前記各出力側ディスク4、4
に向け押圧されつつ回転する。この回転は、前記各パワ
ーローラ9、9を介して上記各出力側ディスク4、4に
伝わり、これら両出力側ディスク4、4の回転が、前記
出力スリーブ74と出力歯車12bとを通じて取り出さ
れる。
【0103】上記各入力側ディスク2A、2Bと上記各
出力側ディスク4、4との間の変速比を変えるべく、上
記各パワーローラ9、9を支持した上記各トラニオン
7、7を揺動変位させる際には、前記各アクチュエータ
17a、17bにより上記各トラニオン7、7を、それ
その両端部に設けた枢軸6、6の軸方向に、上記各入力
側ディスク2A、2B及び上記各出力側ディスク4、4
の円周方向に関して、同方向に同じストローク分だけ変
位させる。この様に上記各トラニオン7、7を変位させ
る事に伴って、前述した従来構造の場合と同様に、これ
ら各トラニオン7、7に支持されたパワーローラ9、9
の周面9a、9aと、入力側、出力側各ディスク2A、
2B、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し、前述の図12〜13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て、変速比
が変化する。
【0104】一方、上記各アクチュエータ17a、17
bへの圧油の給排に伴う、前記図11の上部左側のトラ
ニオン7の変位は、前記プリセスカム23とリンク腕2
4aとを介して前記スプール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、上記各アク
チュエータ17a、17bが所定量ストロークした状態
で、前記制御弁18の流路が閉じられ、上記各アクチュ
エータ17a、17b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、枢軸6、6の軸方向
の変位量は、ステッピングモータ19によるスリーブ2
0(図18参照)の変位量に応じただけのものとなる。
【0105】トロイダル型無段変速装置32bの構造及
び作用は、上述の通りであるが、このトロイダル型無段
変速機32bと組み合わされる、前記遊星歯車機構33
aは、太陽歯車35aと、リング歯車36aと、遊星歯
車組37a、37aとを備える。このうちの太陽歯車3
5aは、前記出力軸31aの入力側端部(図9の左端
部)に固定している。従ってこの出力軸31aは、上記
太陽歯車35aの回転に伴って回転する。この太陽歯車
35aの周囲には上記リング歯車36aを、上記太陽歯
車35a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36aの内周面と上記太陽歯車35
aの外周面との間に、それぞれが1対ずつの遊星歯車3
8a、38bを組み合わせて成る、複数組の遊星歯車組
37a、37aを設けている。そして、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
a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35aに噛合させている。この様な遊星歯車組
37a、37aは、キャリア39aの片側面(図9の左
側面)に回転自在に支持している。又、このキャリア3
9aは、上記出力軸31aの中間部周囲に、回転自在に
支持している。
【0106】又、上記キャリア39aと前記トロイダル
型無段変速機32bを構成する1対の出力側ディスク
4、4とを、前記第一の動力伝達機構40bにより、回
転力の伝達を可能な状態に接続している。この第一の動
力伝達機構40bを構成する為に、前記入力軸11b及
び上記出力軸31aと平行な伝達軸63aを設け、この
伝達軸63aの一端部(図9の左端部)に固定した歯車
101を、前記出力歯車12bと噛合させている。又、
上記出力軸31aの中間部周囲にスリーブ102を回転
自在に配置し、このスリーブ102の外周面に支持した
歯車103と、上記伝達軸63aの他端部(図9の右端
部)に固設した歯車104とを、図示しないアイドラ歯
車を介して噛合させている。更に、上記スリーブ102
の周囲に上記キャリア39aを、円環状の結合ブラケッ
ト113を介して、このスリーブ102と同期した回転
自在に支持している。従って上記キャリア39aは、上
記各出力側ディスク4、4の回転に伴って、これら出力
側ディスク4、4と反対方向に、上記各歯車12b、1
01、103、104の歯数に応じた速度で回転する。
又、上記キャリア39aと上記出力軸31aとの間に、
低速用クラッチ48aを設けている。
【0107】一方、上記入力軸11bと前記リング歯車
36aとは、この入力軸11bの先端部に支持した入力
側ディスク2Bと、この入力軸11bと同心に配置され
た伝達軸47bとを介して、回転力の伝達を可能な状態
に接続自在としている。この為に、上記入力側ディスク
2Bの外側面(図9〜10の右側面)の一部で、径方向
に関してこの外側面の中央部よりも外径寄り半部に、複
数の凸部105、105を突設している。本例の場合に
は、これら各凸部105、105は、それぞれ円弧状
で、上記入力側ディスク2Bの中心軸をその中心とする
同一円弧上に、間欠的に且つ等間隔に配置している。そ
して、円周方向に隣り合う凸部105、105の円周方
向端面同士の間を、係止切り欠き106、106として
いる。言い換えれば、上記入力側ディスク2Bの外側面
に突設した短円筒部を等間隔で除去する事により上記各
係止切り欠き106、106を形成し、円周方向に隣り
合う係止切り欠き106、106同士の間に残った上記
短円筒部の一部を、上記各凸部105、105としてい
る。
【0108】一方、上記伝達軸47bの基端部には、円
すい筒状の伝達筒部107を介して伝達フランジ108
を設けている。そして、この伝達フランジ108の外周
縁部に、上記各係止切り欠き106、106と同数の伝
達用突片109、109を、円周方向に関して等間隔に
形成している。そして、これら各伝達用突片109、1
09と上記各係止切り欠き106、106とを係合させ
て、上記入力側ディスク2Bと上記伝達軸47bとの間
でのトルク伝達を可能にしている。上記各伝達用突片1
09、109と上記各係止切り欠き106、106との
係合部の径は十分に大きいので、上記入力側ディスク2
Bと上記伝達軸47bとの間で、十分に大きなトルクを
伝達自在である。
【0109】尚、上記入力側ディスク2Bと上記伝達軸
47bとの間で伝達可能なトルクを少しでも大きくする
為には、上記各凸部105、105を、上記入力側ディ
スク2Bの外側面の外径寄り端部(外周縁部)に形成す
る事が好ましい。但し、上記各凸部105、105を上
記入力側ディスク2Bの外側面の外径寄り端部に形成し
た場合、この入力側ディスク2Bの内側面2aの仕上精
度を確保する事が難しくなる。即ち、パワーローラ9の
周面9aとの転がり接触に基づいてトルク伝達を行な
う、上記内側面2aは、形状並びに寸法精度を厳密に仕
上げる必要がある。この内側面2aの仕上加工は、上記
入力側ディスク2Bの外側面を支えつつ、この内側面2
aに砥石を強く押し付ける事により行なう。この際に、
上記入力側ディスク2Bの弾性変形を抑え、上記形状並
びに寸法精度を厳密に仕上げる為には、上記外側面の外
径寄り部分を支える必要がある。
【0110】この為、上記各凸部105、105の外周
面に位置する、上記外側面の外径寄り部分に、例えば径
方向に関する幅W110 が10mm以上の平坦部110を形
成し、この平坦部110を利用して、上記仕上加工時に
上記入力側ディスク2Bの外側面外径寄り部分を支えら
れる様にしている。又、前記各伝達用突片109、10
9の円周方向に関する長さは、前記各係止切り欠き10
6、106の円周方向に関する幅とできるだけ近くし
て、これら各係止切り欠き106、106内に上記各伝
達用突片109、109を、がたつきなく係合させられ
る様にしている。
【0111】又、前記伝達軸47bの先端部(図9の右
端部)は、前記太陽歯車35aの中心部に、回転自在に
支持している。更に、上記伝達軸47bの中間部周囲に
前記リング歯車36aを、円環状の結合ブラケット11
1と後述する高速用クラッチ49aとを介して、上記伝
達軸47bと同期した回転自在に支持している。従って
上記リング歯車36aは、上記高速用クラッチ49aの
接続時には、上記入力軸11bの回転に伴って、この入
力軸11bと同方向に同速で回転する。
【0112】又、無段変速装置は、請求項3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、上記高速用クラッチ49aと、前記低
速用クラッチ48aと、上記リング歯車36aと無段変
速装置のハウジング内に設けた固定壁112等、固定の
部分との間に設けた後退用クラッチ52aとから成る。
各クラッチ48a、49a、52aは、何れも湿式多板
クラッチであって、それぞれに付属した油圧シリンダ内
への圧油の給排に基づいて断接させられる。又、何れか
1個のクラッチが接続された場合には、残り2個のクラ
ッチの接続が断たれる。
【0113】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48aを接続
すると共に、上記高速用クラッチ49a及び後退用クラ
ッチ52aの接続を断つ。この状態で前記入力軸11b
を回転させると、トロイダル型無段変速機32bのみ
が、この入力軸11bから前記出力軸31aに動力を伝
達する。即ち、この状態では、上記トロイダル型無段変
速機32bの出力歯車12bの回転が、前記第一の動力
伝達機構40bを介して前記キャリア39aに伝わる。
上記低速用クラッチ48aが接続される事により、この
キャリア39aの回転は、そのまま上記出力軸31aに
伝わり、太陽歯車35aを固設したこの出力軸31aが
回転する。この様な低速走行時には、それぞれ1対ずつ
の入力側ディスク2A、2Bと、出力側ディスク4、4
との間の変速比を、前述の図14〜18に示した様な、
トロイダル型無段変速機単独の場合と同様にして調節す
る。尚、低速用クラッチ48aは、前記遊星歯車機構3
3aを構成する各歯車35a、36a、38a、38b
同士の相対変位を不能にするものであれば良く、必ずし
も上記キャリア39aと上記出力軸31aとの間に設け
る必要はない。
【0114】特に、本例の無段変速装置の場合には、上
記1対ずつの入力側ディスク2A、2Bと出力側ディス
ク4、4との間に、それぞれ3個ずつ、合計6個のパワ
ーローラ9、9を設けている為、これら各パワーローラ
9、9毎に伝達する動力を低く抑える事ができる。この
為、上記各ディスク2A、2B、4の内側面2a、4a
と上記各パワーローラ9、9の周面9a、9aとの当接
部の面圧を低くしても、当接部に滑りを生じさせる事な
く、動力の伝達を行なえる。尚、上記各当接部の面圧の
調整は、前記油圧式の押圧装置60a内に導入する油圧
を調整する事により、容易且つ確実に行なえる。そし
て、上記各当接部の面圧を低く抑えられる事により、上
記各面2a、4a、9aの転がり疲れ寿命を向上させる
事ができる。逆に、転がり疲れ寿命を同じとした場合に
は、より大きな動力の伝達が可能になる。
【0115】又、高速走行時には、前記高速用クラッチ
49aを接続すると共に、前記低速用クラッチ48a及
び後退用クラッチ52aの接続を断つ。この状態で前記
入力軸11bを回転させると、この入力軸11bから前
記出力軸31aには、前記伝達軸47bを含む前記第二
の動力伝達機構43aと、前記遊星歯車機構33aと
が、動力を伝達する。即ち、上記高速走行時に上記入力
軸11bが回転すると、この回転は上記伝達軸47bと
前記結合ブラケット111と上記高速用クラッチ49a
とを介して、前記リング歯車36aに伝わる。そして、
このリング歯車36aの回転が複数の遊星歯車組37
a、37aを介して太陽歯車35aに伝わり、この太陽
歯車35aを固定した上記出力軸31aを回転させる。
この状態で、上記トロイダル型無段変速機32bの変速
比を変える事により上記各遊星歯車組37a、37aの
公転速度を変化させれば、上記無段変速装置全体として
の変速比を調節できる。
【0116】即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組
37a、37aが、上記リング歯車36aと同方向に公
転する。そして、前述の図1に示した第一例と同様に、
これら各遊星歯車組37a、37aの公転速度が遅い
程、上記太陽歯車35aを固定した出力軸31aの回転
速度が速くなる。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32b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32bに、入力側ディスク2A、2Bからで
はなく、出力側ディスク4、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4
9aを接続した状態では、前記入力軸11bに伝達され
たトルクは、前記伝達軸47bを介して前記遊星歯車機
構33aのリング歯車36aに伝達される。従って、入
力軸11bの側から各入力側ディスク2A、2Bに伝達
されるトルクは殆どなくなる。
【0117】一方、前記第二の動力伝達機構43aを介
して上記遊星歯車機構33aのリング歯車36aに伝達
されたトルクの一部は、前記各遊星歯車組37a、37
aから、キャリア39a及び前記第一の動力伝達機構4
0bを介して各出力側ディスク4、4に伝わる。この様
に各出力側ディスク4、4からトロイダル型無段変速機
32b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
b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32b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32bの構成部品の耐久性向上を図れる。又、こ
の様な高速走行時にも、このトロイダル型無段変速機3
2bを通過する動力の大きさが変化するが、前記押圧装
置60a内に導入する油圧を調整する事により、前記各
面2a、4a、9a同士の当接部の面圧を適正値にす
る。
【0118】尚、前記低速用クラッチ48aを繋いだ状
態と前記高速用クラッチ49aを繋いだ状態との切換時
には、トロイダル型無段変速機32bに加わるトルクが
急変動する。そこで、上記両クラッチ48a、49aの
切換の前後には、前記押圧装置60aに導入する油圧を
高くして、上記トルクの急変動に拘らず、上記トロイダ
ル型無段変速機32bの変速比がぶれる事を防止する。
この点に就いては、先に詳しく述べている為、重複する
説明は省略する。
【0119】更に、自動車を後退させるべく、前記出力
軸31aを逆回転させる際には、上記低速用、高速用両
クラッチ48a、49aの接続を断つと共に、前記後退
用クラッチ52aを接続する。この結果、上記リング歯
車36aが固定され、上記各遊星歯車組37a、37a
が、このリング歯車36a並びに前記太陽歯車35aと
噛合しつつ、この太陽歯車35aの周囲を公転する。そ
して、この太陽歯車35a並びにこの太陽歯車35aを
固定した上記出力軸31a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。
【0120】尚、本発明の無段変速装置を自動車用の自
動変速機として使用する場合には、駆動源であるエンジ
ンと前記入力軸11bとの間に、トルクコンバータ或は
電磁クラッチ等の発進クラッチを設ける。但し、前記低
速用クラッチ48aに発進クラッチとしての機構を持た
せ、独立した発進クラッチを省略する事もできる。この
場合には、自動車の停止状態では、上記低速用クラッチ
48aの他、前記高速用クラッチ49a及び上記後退用
クラッチ52aの接続を何れも断っておく。この状態で
は、前記トロイダル型無段変速機32b及び前記第一、
第二の動力伝達機構40b、43aが空回りし、上記出
力軸31aには動力が伝達されない。この状態から、上
記低速用クラッチ48aを徐々に接続すれば、停止状態
にある自動車を円滑に発進させる事ができる。
【0121】又、以上の説明では、本発明を、トロイダ
ル型無段変速機32bと遊星歯車機構33aとを組み合
わせる事により、低速走行時にはトロイダル型無段変速
機32bのみで動力を伝達し、高速走行時には遊星歯車
機構33aにより主動力を伝達すると共にトロイダル型
無段変速機32bにより変速比の調節を行なわせる、所
謂パワー・スプリット型と呼ばれる無段変速装置に組み
込んだ構造に就いて説明した。但し、本発明は、トロイ
ダル型無段変速機単独で構成する自動変速機にも適用で
きる。更には、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構
とを組み合わせる事により、クラッチの切り換えなし
で、後退から停止更には前進状態までを実現する、ギヤ
ード・ニュートラルと呼ばれる無段変速装置に組み込む
トロイダル型無段変速機にも適用できる。この様なギヤ
ード・ニュートラルと呼ばれる無段変速装置に組み込む
トロイダル型無段変速機の場合にも、高速⇔低速のモー
ド切り換え時やエンジンブレーキの作動時に於ける制御
として有効であるのに加え、停止状態を境として前後進
が切り換わる際の制御に関して本発明を適用する事は有
効である。
【0122】但し、本発明は、各パワーローラの揺動中
心がこれら各パワーローラの周面と入力側、出力側各デ
ィスクとの接触点(トラクション点)同士を結ぶ線より
もこれら各ディスクの径方向外方に存在する、所謂ハー
フトロイダル型無段変速機に適用した場合に有用であ
る。これに対して、例えば特開平62−63263号公
報等に記載されている様な、各パワーローラの揺動中心
が1対のトラクション点同士を結ぶ直線上に存在する、
所謂フルトロイダル型無段変速機の場合には、本発明を
適用する必要はない。即ち、フルトロイダル型無段変速
機の場合には、各パワーローラ毎に2点ずつ存在するト
ラクション点からこれら各パワーローラに加わる力が、
前述したトラクション力2Ftに相当する力を除き、こ
れら各パワーローラの内部で相殺される。従って、各部
の弾性変形等が変速比のぶれに結び付く事がない。しか
も、フルトロイダル型無段変速機の場合には、変速方法
そのものがハーフトロイダル型無段変速機の場合とは異
なる為、変速比のぶれを抑える面から言えば、本発明を
適用する事は殆ど無意味である。
【0123】
【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及び無
段変速装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する構造の第1例を示す略断面
図。
【図2】入力トルクの変動が変速比の変動に及ぼす影響
を示す線図。
【図3】入力トルクの変動がパワーローラの変位に及ぼ
す影響を示す線図。
【図4】本発明の作用を説明する為の、変速比の調節に
関わるフィードバック機構のブロック図。
【図5】本発明の効果を確認する為に行なったコンピュ
ータ解析の結果を示す線図。
【図6】本発明の効果を確認する為に行なった第一の実
験の結果を示す線図。
【図7】同じく第二の実験の結果を示す線図。
【図8】同じく第三の実験の結果を示す線図。
【図9】本発明を実施する構造の第2例を示す断面図。
【図10】図9の左部拡大図。
【図11】図9のW−W断面図。
【図12】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13】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図14】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15】図14のX−X断面図。
【図16】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17】図16のY−Y断面図。
【図18】同Z−Z断面図。
【図19】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20】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21】従来構造で、入力トルクの変動に対応して変
速比がぶれる状態を示す線図。
【図22】従来構造で変速比が大きく変動する理由を説
明する為の模式図。
【図23】トラニオンの弾性変形が変速比のぶれ(変
動)に結び付く理由を説明する為の、トラニオン及びロ
ッドの断面図。
【図24】従来の制御を行なった場合に、トルクの変動
に対応して変速比がぶれる状態を説明する為の線図。
【図25】改良された制御を行なった場合でも、トルク
の変動に対応して変速比がぶれる状態を説明する為の線
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、5a 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、11b 入力軸 12、12a、12b 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、24a 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、31a 出力軸 32、32a、32b トロイダル型無段変速機 33、33a 遊星歯車機構 34 カム板 35、35a 太陽歯車 36、36a リング歯車 37、37a 遊星歯車組 38a、38b 遊星歯車 39、39a キャリア 40、40a、40b 第一の動力伝達機構 41 第一の歯車 42 第二の歯車 43、43a 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、47a、47b 伝達軸 48、48a 低速用クラッチ 49、49a 高速用クラッチ 50 支持板 51 中心軸 52、52a 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 ピストン 60、60a 押圧装置 61 シリンダ 62 周壁部 63、63a 伝達軸 64a、64b スプロケット 65 チェン 66 ボールスプライン 67 ローディングナット 68 取付部 69 フレーム 70 取付孔 71 スタッド 72 ナット 73 ギヤハウジング 74 出力スリーブ 75 転がり軸受 76 保持部 77 支持片 78 第二の枢軸 79 取付部 80 支持板部 81 円孔 82 ラジアルニードル軸受 83 外輪 84 長孔 85 スタッド 86 鍔部 87 シリンダ筒 88 仕切板部 89 第一ピストン部材 90 支持筒部 91 隔壁板 92 第二ピストン部材 93 皿板ばね 94 中心孔 95 駆動軸 96 切り欠き 97 駆動用凸部 98 連結部 99 挺子腕 100 ロッド 101 歯車 102 スリーブ 103 歯車 104 歯車 105 凸部 106 係止切り欠き 107 伝達筒部 108 伝達フランジ 109 伝達用突片 110 平坦部 111 結合ブラケット 112 固定壁 113 結合ブラケット
フロントページの続き Fターム(参考) 3J051 AA03 AA08 BA03 BB02 BD01 BD02 BE09 CB06 EA08 EB01 ED01 ED05 ED11 ED14 ED15 FA02 3J062 AA02 AB35 AC03 BA16 BA29 CG03 CG13 CG35 CG58 CG82 3J552 MA09 MA13 MA26 MA29 NA01 NB01 PA01 PA13 PA14 SA44 VA34W VA39W

Claims (3)

    【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
    互いに独立した回転自在に支持された第一ディスク及び
    第二ディスクと、これら第一ディスク及び第二ディスク
    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
    置され且つ上記第一ディスク及び第二ディスク同士の間
    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、この第一ディスクをこの第二ディスクに向け押圧す
    る押圧装置とを備えたトロイダル型無段変速機に於い
    て、この押圧装置は、上記第一ディスクと上記第二ディ
    スクとの間で伝達するトルクの大きさに応じた押圧力を
    発生する他、このトルクの大きさとは独立した押圧力
    を、制御器からの信号に基づいて発生自在としたもので
    あり、この制御器は、上記第一ディスクと上記第二ディ
    スクとの間で伝達するトルクの大きさが変動する際に、
    この変動の間中、この変動の前後での大きい方のトルク
    に相当する押圧力以上の押圧力を上記押圧装置に発生さ
    せ続ける機能を有するものである事を特徴とするトロイ
    ダル型無段変速機。
  2. 【請求項2】 押圧装置が、圧油の送り込みに伴って油
    圧に応じた押圧力を発生させる油圧式のアクチュエータ
    である、請求項1に記載したトロイダル型無段変速機。
  3. 【請求項3】 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、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このト
    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、こ
    の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
    を行なうものであり、上記トロイダル型無段変速機は請
    求項1又は請求項2に記載したトロイダル型無段変速機
    であって、このトロイダル型無段変速機に組み込んだ押
    圧装置は、上記モード切り換え手段が上記第一のモード
    と上記第二のモードとを切り換える間中、この切換の前
    後での大きい方のトルクに相当する押圧力以上の押圧力
    を上記押圧装置に発生させ続ける無段変速装置。
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