JP2003021210A

JP2003021210A - トロイダル型無段変速機及び無段変速装置

Info

Publication number: JP2003021210A
Application number: JP2001208835A
Authority: JP
Inventors: Shinji Miyata; 慎司宮田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-01-24

Abstract

(57)【要約】【課題】入力側、出力側各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の
内側面２ａ、４ａと各パワーローラ９、９の周面９ａ、
９ａとの当接部の面圧を得る為の押圧装置２８ａとし
て、小型でしかも適正な推力を得られる構造を実現す
る。【解決手段】上記押圧装置２８ａとして、第一、第二
の油圧室７３、７４を有するダブルピストン型のものを
使用する。このうち、入力側ディスク２Ａから遠い側の
第二の油圧室７４内に、予圧付与の為の皿板ばね７２を
組み込む。又、この皿板ばね７２が突き当てられる、上
記第二の油圧室７４の内側面に凹溝８２ａ、８２ｂを設
けて、上記皿板ばね７２の存在に拘らず、この第二の油
圧室７４に関する圧油の給排の円滑化を図る。

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、自動車用自動変速装置を構
成する変速ユニットとして、或はポンプ等の各種産業機
械の運転速度を調節する為の変速機として利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用変速機を構成する変速ユニット
の一種として、図７〜８に略示する様なトロイダル型無
段変速機が知られている。このトロイダル型無段変速機
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１０参照）の内
側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捩れの位置
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ほぼ直角方向である、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
記変位軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。上
記各トラニオン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２
ａ、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１０を設け、このロー
ディングカム装置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ローディン
グカム装置１０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。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７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、上記各変位軸８、８を傾斜させる。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
８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、上記各変位軸８、８を傾
斜させる。これら各変位軸８、８の傾斜角度を図７と図
８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。

【０００６】更に、図９〜１０は、実願昭６３−６９２
９３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とは円管状の入力側回転軸１１の周囲に、それぞれ回
転自在に支持している。又、この入力側回転軸１１の端
部と上記入力側ディスク２との間に、ローディングカム
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。

【０００７】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１３、１３に、
揺動並びに軸方向（図９の表裏方向、図１０の左右方
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。

【０００８】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１７、１
７により、前記各枢軸６、６の軸方向に変位させる様に
している。

【０００９】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の場合、入力側回転軸１１の回転はローディングカ
ム装置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。入力側回転軸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１
７、１７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１０の下側のパワーローラ９を
同図の右側に、同図の上側のパワーローラ９を同図の左
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７〜
８に示した様に、上記各パワーローラ９、９の周面９
ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化
し、上記入力側回転軸１１と出力歯車１２との間の回転
速度比が変化する。

【００１０】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が上記入力側回転軸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、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、１
５が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。

【００１１】又、トロイダル型無段変速機により伝達可
能な動力を大きくすべく、パワーローラ９、９の数を増
やす構造として、図１１に示す様に、入力側回転軸１１
ａ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１１に
示した構造は、上記入力側回転軸１１ａの中間部周囲に
出力歯車１２ａを、この入力側回転軸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、上記入力側回転軸１１ａの両端部
に、この入力側回転軸１１ａと共に回転自在に支持して
いる。この入力側回転軸１１ａは、駆動軸１８により、
ローディングカム装置１０を介して回転駆動する。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
合には、入力側回転軸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。

【００１２】更に、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、遊星歯車装置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−
３１２２６６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装置で伝達する事によ
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。

【００１３】図１２は、上記各公報のうちの特開平１１
−６３１４６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、ダブルキャビティ型のトロ
イダル型無段変速機１９と遊星歯車装置２０とを組み合
わせて成る。そして、低速走行時には動力をこのトロイ
ダル型無段変速機１９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装置２０により伝達すると
共に、この遊星歯車装置２０による変速比を、上記トロ
イダル型無段変速機１９の変速比を変える事により調節
自在としている。

【００１４】この為に、上記トロイダル型無段変速機１
９の中心部を貫通し、両端部に１対の入力側ディスク２
Ａ、２Ｂを支持した入力側回転軸１１ａの先端部（図１
２の右端部）と上記遊星歯車装置２０を構成するリング
歯車２１を支持した支持板２２の中心部に固定した伝達
軸２３とを、高速用クラッチ２４を介して結合してい
る。又、駆動源であるエンジン２５のクランクシャフト
２６の出力側端部（図１２の右端部）と上記入力側回転
軸１１ａの入力側端部（＝基端部＝図１２の左端部）と
の間に、発進クラッチ２７と油圧式の押圧装置２８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２８には、図示しない制御器の信号に基づ
き、上記クランクシャフト２６から前記トロイダル型無
段変速機１９に伝えられる動力の大きさ（トルク）に応
じた押圧力を発生できるだけの、所望の油圧を導入自在
としている。

【００１５】又、上記入力側回転軸１１ａの回転に基づ
く動力を取り出す為の出力軸２９を、この入力側回転軸
１１ａと同心に配置している。そして、この出力軸２９
の周囲に前記遊星歯車装置２０を設けている。この遊星
歯車装置２０を構成する太陽歯車３０は、上記出力軸２
９の入力側端部（図１２の左端部）に固定している。従
ってこの出力軸２９は、上記太陽歯車３０の回転に伴っ
て回転する。この太陽歯車３０の周囲には前記リング歯
車２１を、上記太陽歯車３０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２１の内周面と
上記太陽歯車３０の外周面との間に、それぞれが１対ず
つの遊星歯車３１ａ、３１ｂを組み合わせて成る、複数
の遊星歯車組３２、３２を設けている。これら１対ずつ
の遊星歯車３１ａ、３１ｂは、互いに噛合すると共に、
外径側に配置した遊星歯車３１ａが上記リング歯車２１
に噛合し、内径側に配置した遊星歯車３１ｂが上記太陽
歯車３０に噛合している。この様な遊星歯車組３２、３
２は、キャリア３３の片側面（図１２の左側面）に回転
自在に支持している。又、このキャリア３３は、上記出
力軸２９の中間部に、回転自在に支持している。

【００１６】又、上記キャリア３３と、前記トロイダル
型無段変速機１９を構成する１対の出力側ディスク４、
４とを、第一の動力伝達手段３４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手段
３４は、上記入力側回転軸１１ａ及び上記出力軸２９と
平行な伝達軸３５と、この伝達軸３５の一端部（図１２
の左端部）に固定したスプロケット３６ａと上記各出力
側ディスク４、４に結合したスプロケット３６ｂとの間
に掛け渡したチェン３７と、上記伝達軸３５の他端（図
１２の右端）と上記キャリア３３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３８、３９とにより
構成している。従って上記キャリア３３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３８、３
９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３６ａ、３６ｂの歯数が互いに同じ場
合である。

【００１７】一方、上記入力側回転軸１１ａと上記リン
グ歯車２１とは、この入力側回転軸１１ａと同心に配置
された前記伝達軸２３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２３と上記入力
側回転軸１１ａとの間には、前記高速用クラッチ２４
を、これら両軸２３、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２に記載した第二の動力
伝達手段４０は、上記伝達軸２３が構成する。そして、
上記高速用クラッチ２４の接続時にこの伝達軸２３は、
上記入力側回転軸１１ａの回転に伴って、この入力側回
転軸１１ａと同方向に同速で回転する。

【００１８】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、上記高速用クラッチ２４と、上記キャ
リア３３と上記リング歯車２１との間に設けた低速用ク
ラッチ４１と、このリング歯車２１と無段変速装置のハ
ウジング（図示省略）等、固定の部分との間設けた後退
用クラッチ４２とから成る。各クラッチ２４、４１、４
２は、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。

【００１９】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４１を接続す
ると共に、上記高速用クラッチ２４及び後退用クラッチ
４２の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ２７を
接続し、前記入力側回転軸１１ａを回転させると、トロ
イダル型無段変速機１９のみが、この入力側回転軸１１
ａから上記出力軸２９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１１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。

【００２０】これに対して、高速走行時には、上記高速
用クラッチ２４を接続すると共に、上記低速用クラッチ
４１及び後退用クラッチ４２の接続を断つ。この状態で
上記発進クラッチ２７を接続し、上記入力側回転軸１１
ａを回転させると、この入力側回転軸１１ａから上記出
力軸２９には、前記伝達軸２３と前記遊星歯車装置２０
とが、動力を伝達する。即ち、上記高速走行時に上記入
力側回転軸１１ａが回転すると、この回転は上記高速用
クラッチ２４及び伝達軸２３を介してリング歯車２１に
伝わる。そして、このリング歯車２１の回転が複数の遊
星歯車組３２、３２を介して太陽歯車３０に伝わり、こ
の太陽歯車３０を固定した上記出力軸２９を回転させ
る。この状態で、上記トロイダル型無段変速機１９の変
速比を変える事により上記各遊星歯車組３２、３２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。

【００２１】即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組
３２、３２が、上記リング歯車２１と同方向に公転す
る。そして、これら各遊星歯車組３２、３２の公転速度
が遅い程、上記太陽歯車３０を固定した出力軸２９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
２１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２１と出力軸２９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２１の回転速
度よりも遅ければ、上記リング歯車２１の回転速度より
も出力軸２９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２１の回転速度よりも速ければ、上記
リング歯車２１の回転速度よりも出力軸２９の回転速度
が遅くなる。

【００２２】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１９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１９に、入力側ディスク２Ａ、２Ｂ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２４を接続した
状態では、前記エンジン２５から入力側回転軸１１ａに
伝達されたトルクは、前記伝達軸２３を介して前記遊星
歯車装置２０のリング歯車２１に伝達される。従って、
入力側回転軸１１ａの側から各入力側ディスク２Ａ、２
Ｂに伝達されるトルクは殆どなくなる。

【００２３】一方、前記第二の動力伝達手段４０を介し
て前記遊星歯車装置２０のリング歯車２１に伝達された
トルクの一部は、前記各遊星歯車組３２、３２から、キ
ャリア３３及び第一の動力伝達手段３４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１９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１９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１９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１９の構成部品の耐
久性向上を図れる。

【００２４】更に、自動車を後退させるべく、前記出力
軸２９を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両ク
ラッチ４１、２４の接続を断つと共に、前記後退用クラ
ッチ４２を接続する。この結果、上記リング歯車２１が
固定され、上記各遊星歯車組３２、３２が、このリング
歯車２１並びに前記太陽歯車３０と噛合しつつ、この太
陽歯車３０の周囲を公転する。そして、この太陽歯車３
０並びにこの太陽歯車３０を固定した出力軸２９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。

【００２５】尚、上述した無段変速装置は、高速走行時
にトロイダル型無段変速機１９を通過するトルクを低減
する事を目的とした、所謂パワー・スプリット式と呼ば
れるものである。この方式の無段変速装置の場合には、
入力側回転軸１１ａを回転させたまま出力軸２９を停止
させる事はできない為、発進クラッチ２７が必要にな
る。これに対して、遊星歯車装置の仕様並びにこの遊星
歯車装置とトロイダル型無段変速機との組み合わせを工
夫する事により、入力軸を回転させたまま出力軸を停止
させられる、所謂ギヤード・ニュートラル式と呼ばれる
無段変速装置も、例えば特開平１１−６３１４８号公
報、英国特許公報ＧＢ２２５６０１５Ａ等に記載さ
れている。このギヤード・ニュートラル式の無段変速装
置の場合、出力軸の停止若しくは低速回転時にトロイダ
ル型無段変速機を通過するトルクが大きくなる代わりに
発進クラッチを省略できる。

【００２６】ところで、前述の図７〜１１に示した従来
構造の第１〜２例の場合、入力側、出力側各ディスク
２、２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａと各パワーロー
ラ９、９の周面９ａ、９ａとの当接部の面圧を確保する
為に、ローディングカム装置１０を使用している。ロー
ディングカム装置は、伝達すべきトルクに応じた推力を
発生させるが、この推力をトルクとは別個に制御する事
はできない。この為、トロイダル型無段変速機の運転状
況に応じて最適な面圧を確保する事ができない可能性が
ある。これに対して、図１２に示した従来構造の第３例
の場合、油圧式の押圧装置２８により上記面圧を調整す
る為、運転状況に応じて最適な面圧を確保できる。但
し、図１２に示した構造は、大きなトルクを伝達する場
合に必要となる大きな面圧を得る為には、押圧装置２８
の直径を大きくしなければならず、装置が大型化する。
又、上記各面２ａ、４ａ、９ａの当接部に予圧を付与す
る構造に就いても、特に考慮されていない。

【００２７】これに対して、特開２００１−１２５７３
号公報には、軸方向に関して直列に設けられそれぞれの
内部に油圧を導入自在とした１対の油圧室を有する油圧
式のアクチュエータにより、入力側、出力側各ディスク
の内側面と各パワーローラの周面との当接部の面圧を確
保する構造が記載されている。又、これら各面同士の当
接部に予圧を付与する為の皿板ばねを、入力側回転軸と
上記アクチュエータとの間に設け、このアクチュエータ
を介して入力側ディスクを出力側ディスクに向け押圧し
ている。この様な構造によれば、大きなトルクを伝達す
る場合に必要となる、大きな面圧を得る為の押圧装置の
直径を小さく抑える事ができて、径方向に関して装置が
大型化する事を防止できる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開２００１
−１２５７３号公報に記載された構造の場合には、アク
チュエータと皿板ばねとを、軸方向に関して互いに直列
に設けている為、軸方向寸法が嵩んで、軸方向に関する
小型化を図りにくい。又、組立時に入力側回転軸の端部
のローディングナットを螺合し更に緊締するのに伴っ
て、入力側、出力側各ディスクの内側面と各パワーロー
ラの周面との当接部に過大な面圧が加わり易く、加わっ
た場合にはこれら各面に圧痕等の損傷を生じて耐久性を
損なう可能性がある等の問題がある。尚、軸方向寸法を
短縮して小型化を図る為には、例えば米国特許第３８２
３６１３号明細書等に記載されている様に、油圧式のア
クチュエータ内に、予圧付与の為の皿板ばねを組み込む
事も考えられる。但し、単にアクチュエータ内に皿板ば
ねを組み込んだだけの場合、この皿板ばねによってこの
アクチュエータ内の油圧室が分割され、この油圧室に関
する圧油の給排を円滑に行ないにくくなる。

【００２９】この結果、入力側、出力側各ディスクの内
側面と各パワーローラの周面との当接部の面圧の調整に
関する応答性（レスポンス）が悪化し、トロイダル型無
段変速機やこれを組み込んだ無段変速装置の性能を十分
に確保できなくなる可能性がある。特に、トロイダル型
無段変速機と遊星歯車装置とを組み合わせた無段変速装
置の場合には、前述の図１２に示したパワー・スプリッ
ト式、或は図示しないギヤード・ニュートラル式、何れ
の場合でも、クラッチ機構の切り換えの前後でトロイダ
ル型無段変速機を通過するトルクが急激に変動する。こ
の様な急激なトルク変動に拘らず、安定した動力伝達を
行なわせる為に、特願２００１−３３５２１号に開示さ
れている様に、上記クラッチ機構の切り換えが行なわれ
る事を予測し、この切り換えの前後で上記アクチュエー
タの推力を大きくし続ける事が考えられる。この様な制
御を行なう場合には、このアクチュエータに高度の応答
性を要求する為、上記皿板ばねの組み込みに基づいて応
答性が悪化する事は避けなければならない。本発明のト
ロイダル型無段変速機及び無段変速装置は、この様な事
情に鑑みて発明したものである。

【００３０】

【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、入力側ディスク
と、この入力側ディスクと同心に配置されてこの入力軸
とは独立した回転を自在とされた出力側ディスクと、こ
れら入力側ディスクと出力側ディスクとの間に設けら
れ、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある
枢軸を中心として揺動する複数個のトラニオンと、これ
ら各トラニオンの内側面から突出した、これら各トラニ
オン毎に１本ずつの変位軸と、これら各変位軸に回転自
在に支持された状態で、上記入力側ディスクと出力側デ
ィスクとの内側面同士の間に挟持された、上記各トラニ
オン毎に１個ずつのパワーローラと、上記入力側ディス
クと出力側ディスクとのうちの一方のディスクを他方の
ディスクに向け押圧する押圧装置とを備える。そして、
この押圧装置は、やはり前述した特開２００１−１２５
７３号公報に記載された従来構造の様に、軸方向に関し
て直列に設けられ、それぞれの内部に油圧を導入自在と
した１対の油圧室を有する、所謂ダブルピストン型の油
圧式のアクチュエータであり、これら両油圧室のうちの
一方の油圧室は、上記一方のディスクによりその軸方向
一端を仕切られたものである。特に、本発明のトロイダ
ル型無段変速機に於いては、上記両油圧室のうちの他方
の油圧室内に、上記一方のディスクを上記他方のディス
クに向け押圧する為の皿板ばねが組み込まれている。且
つ、上記他方の油圧室の軸方向両端部内側面のうちの少
なくとも一方の内側面で少なくともこの皿板ばねの一部
が当接する部分に、この当接する部分の径方向内側から
外側に達する凹溝を形成している。

【００３１】又、請求項２に記載した無段変速装置は、
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、上述の構成を有する、請求項１に記載したト
ロイダル型無段変速機と、遊星歯車装置と、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手段と、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手段と、上記入力軸に入力され
た動力が上記第一の動力伝達手段とこの第二の動力伝達
手段とを通じて遊星歯車装置に送られる状態を切り換え
るモード切換手段とを備える。上記遊星歯車装置は、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
間に設けられて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。そして、上記第一の動力伝達手段を通じて送られる
動力と上記第二の動力伝達手段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。更に、上記モード切換
手段は、上記第一の動力伝達手段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手段と上記第
二の動力伝達手段との双方で動力の伝達を行なう第二の
モードとの切り換えを行なうものである。

【００３２】

【作用】上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段
変速機及び無段変速装置が、入力側ディスクと出力側デ
ィスクとの間、或は入力軸と出力軸との間で動力を伝達
すると共に、これら両ディスク同士或は両軸同士の間の
変速比を変化させる場合に於ける基本的な作用は、前述
の図７〜１２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無段変速装置の場合と同様である。
又、本発明のトロイダル型無段変速機及び無段変速装置
の場合には、押圧装置としてダブルピストン型で油圧式
のアクチュエータを使用しているので、径方向寸法の小
型化を図りつつ、十分な推力を得て、入力側、出力側各
ディスクの内側面と各パワーローラの周面との当接部の
面圧の確保を図れる。又、予圧付与の為の皿板ばねを、
上記アクチュエータの油圧室に内蔵しているので、軸方
向寸法の短縮も図れる。

【００３３】更に、本発明のトロイダル型無段変速機及
び無段変速装置の場合には、皿板ばねを設置した油圧室
の軸方向両端部内側面のうちの少なくとも一方の内側面
に形成した凹溝により、この皿板ばねの存在に拘らず、
この油圧室に関する圧油の給排を円滑に行なう事ができ
る。従って、上記各当接部の面圧の調整に関する応答性
を良好にして、トロイダル型無段変速機やこれを組み込
んだ無段変速装置の性能を十分に確保できる。しかも、
上記凹溝は、ディスクから離れた他方の油圧室側に設け
て、このディスクの外側面には形成しない。この為、こ
のディスクの強度を低下させてこのディスクの耐久性確
保に悪影響を及ぼす事もない。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１〜４は、本発明の実施の形態
の１例を示している。尚、図示の例は、トロイダル型無
段変速機１９ａと遊星歯車装置２０ａとを組み合わせて
無段変速装置を構成した場合に就いて示している。この
無段変速装置は、入力側回転軸１１ｂと、出力軸２９ａ
と、上記トロイダル型無段変速機１９ａと、上記遊星歯
車装置２０ａと、第一の動力伝達手段３４ａと、第二の
動力伝達手段４０ａとを備える。このうちの入力側回転
軸１１ｂは、エンジン２５（図１２参照）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２９ａは、上記入力側回転軸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。

【００３５】又、上記トロイダル型無段変速機１９ａ
は、前述の図１１〜１２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１９ａを構成する
為に、上記入力側回転軸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、上記入力側回転軸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１〜２の左側）の入力側ディスク２Ａは上記入力
側回転軸１１ｂに、ボールスプライン４３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１、２の右側）の入力側ディ
スク２Ｂは、上記入力側回転軸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４
４で抑える事により、上記入力側回転軸１１ｂに固定し
ている。尚、このローディングナット４４と上記入力側
ディスク２Ｂとの間にはシム板４５を挟持している。
尚、このシム板４５は、予圧付与の為、後述する油圧式
の押圧装置に内蔵した皿板ばね７２の弾力を調整する為
に、厚さの異なる複数種類の中から選択した、適正厚さ
を有するものを使用する。

【００３６】そして、上記入力側回転軸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２
Ａ、２Ｂと上記各出力側ディスク４、４との内側面２
ａ、４ａ同士の間に、それぞれが前記トラニオン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。

【００３７】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４７にフレー
ム４８を、このフレーム４８の外径側端部３個所位置の
取付孔４９、４９に挿通したスタッド５０、５０と、こ
れら各スタッド５０、５０に螺合したナット５１、５１
とにより支持固定している。図示の例では、これら各ス
タッド５０、５０及びナット５１、５１により、上記取
付部４７とフレーム４８との間に、ギヤハウジング５２
を固定している。このギヤハウジング５２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５３を、１対の転がり軸受５
４、５４により回転自在に支持すると共に、この出力ス
リーブ５３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５２の内部に収納している。

【００３８】又、上記フレーム４８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５５、５５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５５、５
５の径方向中間部に、それぞれ支持片５６、５６の中間
部を、第二の枢軸５７、５７により枢支している。これ
ら各支持片５６、５６はそれぞれ、これら第二の枢軸５
７、５７の周囲に配置される円筒状の取付部５８と、こ
の取付部５８の外周面から径方向外方に突出した１対の
支持板部５９、５９とから成る。これら１対の支持板部
５９、５９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５６、５６の支持板部５９、
５９同士は、互いに平行である。

【００３９】この様な各支持板部５９、５９には、それ
ぞれ円孔６０、６０を形成している。上記各支持片５
６、５６が中立状態にある場合、円周方向に隣り合う支
持片５６、５６の支持板部５９、５９に形成した円孔６
０、６０同士は互いに同心である。そして、これら各円
孔６０、６０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６１、６１によ
り支持している。これら各ラジアルニードル軸受６１、
６１を構成する外輪６２、６２の外周面は、球状凸面と
している。この様な外輪６２、６２は上記各円孔６０、
６０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５９、５９の一部には、上記
各円孔６０、６０と同心で円弧状の長孔６３、６３を形
成し、これら各長孔６３、６３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６４、６４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。

【００４０】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を介して前記パワーローラ
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、２
Ｂ、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と前記入力側回転軸１１ｂと
の間に、油圧式の押圧装置２８ａ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１９ａによ
る動力の伝達を効率良く行なえる様にしている。

【００４１】上記押圧装置２８ａを構成する為に、上記
入力側回転軸１１ｂの外周面の基端寄り部分に、外向フ
ランジ状の鍔部６５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６６を、この入力側ディ
スク２Ａの外側面（図１、２、４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６６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
内嵌している。又、上記シリンダ筒６６の中間部内周面
に、内向フランジ状の仕切板部６７を設け、更に、この
シリンダ筒６６の内周面と上記入力側回転軸１１ｂの外
周面との間に、第一ピストン部材６８を設けている。

【００４２】この第一ピストン部材６８は、上記入力側
回転軸１１ｂに外嵌自在な支持筒部６９の中間部外周面
に、外向フランジ状の隔壁板７０を形成したもので、こ
の隔壁板７０の外周縁を上記シリンダ筒６６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６７の内周縁
を、上記支持筒部６９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６９の
基端部外周面と上記シリンダ筒６６の基端部内周面との
間には、円輪状の第二ピストン部材７１を設けている。
この第二ピストン部材７１は、その基端側側面を上記鍔
部６５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６９の基端部外周面及
び上記シリンダ筒６６の基端部内周面との間の油密を保
持している。

【００４３】又、上記仕切板部６７を備えた上記シリン
ダ筒６６は、この仕切板部６７と上記第二ピストン部材
７１との間に設けた皿板ばね７２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２８ａ内に圧油
を導入していない状態でも）上記皿板ばね７２の弾力に
見合う押圧力により押圧され、前記各面９ａ、２ａ、４
ａ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１９
ａ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。

【００４４】この様な目的で行なう、上記皿板ばね７２
の弾力の調整は、前記ローディングナット４４と前記入
力側ディスク２Ｂとの間に挟持する、前記シム板４５の
厚さを変える事により行なう。即ち、上記ローディング
ナット４４を螺合させる為、前記入力側回転軸１１ｂの
先端部に形成した雄ねじ部９２の外径は、上記入力側デ
ィスク２Ｂを係止した雄スプライン部９３の外径よりも
小さい。従って、この雄スプライン部９３と上記雄ねじ
部９２との間には段差が存在する。トロイダル型無段変
速機１９ａの組立時に上記ローディングナット４４は、
上記段差に突き当たるまで上記雄ねじ部９２に螺合し更
に緊締する。この状態で上記皿板ばね７２の弾力が、上
記予圧付与の為の適正値になる様に、上記シム板４５と
して適切な厚さ寸法を有するものを選択し使用する。
尚、上記トロイダル型無段変速機１９ａに組み込む程度
の弾力を有する皿板ばね７２の変形量と弾力との関係
は、例えば図５に示す様になる。この図５から明らかな
通り、上記皿板ばね７２の変形量（自由状態からの軸方
向に関する圧縮量）を２〜４mm程度に規制すれば、ほぼ
同じで、しかも予圧付与に十分な弾力を得られる。従っ
て、上記シム板４５による調整作業は、あまり厳密さを
要求されるものではない。何れにしても、上記ローディ
ングナット４４を緊締した状態では、上記皿板ばね７２
が圧縮され切らない（皿板ばね７２が完全に平坦になら
ない）様に、上記シム板４５の厚さを選定する。従っ
て、上記ローディングナット４４の緊締に伴って、上記
各面９ａ、２ａ、４ａ同士の各当接部の面圧が過大にな
る事はなく、これら各面に圧痕等の損傷が発生する事を
確実に防止できる。

【００４５】又、前記隔壁板７０と上記入力側ディスク
２Ａとの間に存在する、請求項に記載した一方の油圧室
である第一の油圧室７３と、上記第二ピストン部材７１
と上記仕切板部６７との間に存在する第二の油圧室７４
との内部に、前記入力側回転軸１１ｂの中心孔７５を介
して、油圧を導入自在としている。この為に、上記入力
側回転軸１１ｂの中間部に径方向に形成した分岐孔７
６、７６により、上記中心孔７５の奥端部と上記入力側
回転軸１１ｂの中間部外周面とを連通させている。又、
前記支持筒部６９の内周面で上記各分岐孔７６、７６の
外径側開口と整合する部分の全周に環状凹部７７を形成
している。更に、この環状凹部７７にそれぞれの一端を
通じさせた第一、第二の連通孔７８、７９の他端を、上
記第一、第二の油圧室７３、７４に通じさせている。一
方、上記中心孔７５は、後述する駆動軸８０の中心部に
設けた第二の中心孔８１と、油密を保持した状態で連通
している。更に、この第二の中心孔８１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１
９ａ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、上記第一、第二の油圧室７３、７４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、２
ａ、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。

【００４６】この際に各当接部に付与される面圧は、油
圧に基づくものと前記皿板ばね７２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７２の
弾力分だけ低くて済み、この皿板ばね７２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。又、前記押圧装置２８ａ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１９ａ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。

【００４７】又、上記第一、第二の油圧室７３、７４の
うち、前記皿板ばね７２を設置した第二の油圧室７４の
軸方向両端部内側面にそれぞれ複数本ずつの凹溝８２
ａ、８２ｂを、放射方向に形成している。即ち、上記第
二の油圧室７４の軸方向両端部を仕切る、前記仕切板部
６７と前記第二ピストン部材７１との互いに対向する面
に上記各凹溝８２ａ、８２ｂを形成している。上記皿板
ばね７２の片面内周縁部は上記仕切板部６７の片面内径
寄り部分に、同じく外周縁部は上記第二ピストン部材７
１の片面外径寄り部分に、それぞれ当接するが、上記各
凹溝８２ａ、８２ｂは、この様に上記皿板ばね７２の内
周縁部或は外周縁部が当接する部分の径方向内側から外
側に達する。上記各凹溝８２ａ、８２ｂはそれぞれ複数
本ずつ形成されており、これら各凹溝８２ａ、８２ｂの
合計断面積は十分に広い。従って、上記第二の油圧室７
４内への油圧の導入及びその解除は、上記皿板ばね７２
の存在に拘らず、円滑に行なえる。尚、軸方向寸法の短
縮による小型・軽量化を図る為、上記皿板ばね７２を上
記第一の油圧室７３に設置する事も考えられる。但し、
この皿板ばね７２を第一の油圧室７３に設置して、この
第一の油圧室７３の片側を仕切る入力側ディスク２Ａの
外側面に凹溝を形成すると、大きな荷重を受ける、この
入力側ディスク２Ａの強度確保が難しくなる為、好まし
くない。但し、上記第二の油圧室７４内への油圧の導入
及びその解除の円滑化を図る為の凹溝８２ａ、８２ｂ
は、必ずしも上記第二の油圧室７４の軸方向両端部内側
面に設けなくても良い。即ち、一端部内側面に設けた凹
溝のみで、油圧の円滑な導入、解除の為に十分な断面積
を確保できるのであれば、一端部内側面にのみ、凹溝を
形成する事もできる。この場合には、第一の油圧室７３
に皿板ばね７２を設置し、仕切板部６７の片面にのみ凹
溝を形成する事も可能になる。

【００４８】又、図示の例では、駆動軸８０から前記入
力側回転軸１１ｂへの回転力の伝達を、前記鍔部６５を
介して行なう様にしている。この為に、この鍔部６５の
外周縁部複数個所に切り欠き８３、８３を形成すると共
に、これら各切り欠き８３、８３と、上記駆動軸８０の
端部に形成した駆動用凸部８４、８４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８０の端部に
外向フランジ状の連結部８５を設け、この連結部８５の
片面外径寄り端部に、上記各駆動用凸部８４、８４を突
設している。

【００４９】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を設けて、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３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８６、８６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３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り換え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。

【００５０】前記トロイダル型無段変速機１９ａに設け
た、合計６個のトラニオン７、７の変位は、制御弁によ
り上記各アクチュエータ１７ａ、１７ｂ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３の上部左側）
のトラニオン７と共に変位するロッド８７の端部にプリ
セスカム８８を固定し、このトラニオン７の姿勢を、リ
ンク８９を介して、上記制御弁のスプール９０に伝達自
在としている。

【００５１】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機１９ａ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２８ａにより基端側の入力側ディスク２Ａ
を押圧しつつ、前記駆動軸８０により前記入力側回転軸
１１ｂを回転させる。この結果、この入力側回転軸１１
ｂの両端部に設けられた１対の入力側ディスク２Ａ、２
Ｂ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５３と
出力歯車１２ｂとを通じて取り出される。

【００５２】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７〜８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。

【００５３】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３の上部左側のトラニ
オン７の変位は、前記プリセスカム８８とリンク８９と
を介して前記スプール９０に伝達され、このスプール９
０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
記制御弁の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１７
ａ、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、制御モータによる、上記制御弁を構成するスリーブ
の変位量に応じただけのものとなる。尚、この様にトラ
ニオンの動きをフィードバックさせて圧油の給排を制御
する部分に構造及び作用に就いては、特開昭６２−２８
３２５６号公報、特開平１−１３５９５８号公報、同２
−１６３５６７号公報等に記載されて従来から周知であ
るから、詳しい図示並びに説明は省略する。

【００５４】トロイダル型無段変速機１９ａ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１９ａと組み合わされる、前記遊星歯車装置２０ａ
は、太陽歯車３０と、リング歯車２１と、遊星歯車組３
２、３２とを備える。このうちの太陽歯車３０は、前記
出力軸２９ａ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２９ａは、上記太陽歯車３０の
回転に伴って回転する。この太陽歯車３０の周囲には上
記リング歯車２１を、上記太陽歯車３０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２１
の内周面と上記太陽歯車３０の外周面との間に、それぞ
れが１対ずつの遊星歯車３１ａ、３１ｂを組み合わせて
成る、複数組の遊星歯車組３２、３２を設けている。そ
して、これら１対ずつの遊星歯車３１ａ、３１ｂは、互
いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車３１ａ
を上記リング歯車２１に噛合させ、内径側に配置した遊
星歯車３１ｂを上記太陽歯車３０に噛合させている。こ
の様な遊星歯車組３２、３２は、キャリア３３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３３は、上記出力軸２９ａの中間部周囲に、回
転自在に支持している。

【００５５】又、上記キャリア３３と前記トロイダル型
無段変速機１９ａ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手段３４ａ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
達手段３４ａを構成する為に、前記入力側回転軸１１ｂ
及び上記出力軸２９ａと平行な伝達軸３５ａを設け、こ
の伝達軸３５ａの一端部（図１の左端部）に固定した歯
車９１を、前記出力歯車１２ｂと噛合させている。又、
上記出力軸２９ａの中間部周囲にスリーブ９４を回転自
在に配置し、このスリーブ９４の外周面に支持した歯車
９５と、上記伝達軸３５ａの他端部（図１の右端部）に
固設した歯車９６とを、図示しないアイドル歯車を介し
て噛合させている。更に、上記スリーブ９４の周囲に上
記キャリア３３を、円環状の結合ブラケット９７を介し
て、上記スリーブ９４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３３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、９１、９５、９６の歯
数に応じた速度で回転する。尚、上記結合ブラケット９
７及び上記キャリア３３と上記出力軸２９ａとの間に
は、低速用クラッチ４１ａを設けている。

【００５６】一方、上記入力側回転軸１１ｂと前記リン
グ歯車２１とは、この入力側回転軸１１ｂの先端部に支
持した入力側ディスク２Ｂと、この入力側回転軸１１ｂ
と同心に配置された伝達軸２３ａ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１、２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９８、９８を突設している。本
例の場合には、これら各凸部９８、９８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９８、９８の円周
方向端面同士の間を、係止切り欠き部９９、９９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
係止切り欠き部９９、９９を形成し、円周方向に隣り合
う係止切り欠き部９９、９９同士の間を、上記各凸部９
８、９８としている。

【００５７】一方、上記伝達軸２３ａの基端部には、円
すい筒状の伝達筒部１００を介して伝達フランジ１０１
を設けている。そして、この伝達フランジ１０１の外周
縁部に、上記各係止切り欠き部９９、９９と同数の伝達
用突片１０２、１０２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１０２、１０
２と上記各係止切り欠き部９９、９９とを係合させて、
上記入力側ディスク２Ｂと上記伝達軸２３ａ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１０
２、１０２と上記各係止切り欠き部９９、９９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２Ｂと
上記伝達軸２３ａとの間で、十分に大きなトルクを伝達
自在である。

【００５８】尚、上記入力側ディスク２Ｂと上記伝達軸
２３ａ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９８、９８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９８、９８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２ａ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。

【００５９】この為、上記各凸部９８、９８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Ｗ₁₀₃ が１０mm以上の平坦部１０３を形成
し、この平坦部１０３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１０２、１０２
の円周方向に関する長さは、前記各係止切り欠き部９
９、９９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部９９、９９内に上記各伝達用突
片１０２、１０２を、がたつきなく係合させられる様に
している。

【００６０】又、前記伝達軸２３ａの先端部（図１の右
端部）は、前記太陽歯車３０の中心部に、回転自在に支
持している。更に、上記伝達軸２３ａの中間部周囲に前
記リング歯車２１を、円環状の結合用ブラケット１０４
と後述する高速用クラッチ２４ａとを介して、上記伝達
軸２３ａと同期した回転を可能として支持している。従
って上記リング歯車２１は、上記高速用クラッチ２４ａ
の接続時には、上記入力側回転軸１１ｂの回転に伴っ
て、この入力側回転軸１１ｂと同方向に同速で回転す
る。

【００６１】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、上記高速用クラッチ２４ａと、前記低
速用クラッチ４１ａと、上記リング歯車２１と無段変速
装置のハウジング内に設けた固定壁１０５等、固定の部
分との間に設けた後退用クラッチ４２ａとから成る。各
クラッチ２４ａ、４１ａ、４２ａ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。

【００６２】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４１ａを接続
すると共に、上記高速用クラッチ２４ａ及び後退用クラ
ッチ４２ａの接続を断つ。この状態で前記入力側回転軸
１１ｂを回転させると、トロイダル型無段変速機１９ａ
のみが、この入力側回転軸１１ｂから前記出力軸２９ａ
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１９ａの出力歯車１２ｂの回転が、前記
第一の動力伝達手段３４ａを介して前記キャリア３３に
伝わる。上記低速用クラッチ４１ａが接続される事によ
り、前記遊星歯車装置２０ａは、構成各歯車２１、３
０、３１ａ、３１ｂが相対変位不能な状態となっている
ので、上記キャリア３３の回転は、そのまま太陽歯車３
０に伝わり、この太陽歯車３０を固設した上記出力軸２
９ａ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１１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。

【００６３】但し、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２８ａ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。

【００６４】これに対して、高速走行時には、前記高速
用クラッチ２４ａを接続すると共に、前記低速用クラッ
チ４１ａ及び後退用クラッチ４２ａの接続を断つ。この
状態で前記入力側回転軸１１ｂを回転させると、この入
力側回転軸１１ｂから前記出力軸２９ａには、前記伝達
軸２３ａを含む前記第二の動力伝達手段４０ａと、前記
遊星歯車装置２０ａとが、動力を伝達する。即ち、上記
高速走行時に上記入力側回転軸１１ｂが回転すると、こ
の回転は上記伝達軸２３ａと前記結合用ブラケット１０
４と上記高速用クラッチ２４ａとを介して、前記リング
歯車２１に伝わる。そして、このリング歯車２１の回転
が複数の遊星歯車組３２、３２を介して太陽歯車３０に
伝わり、この太陽歯車３０を固定した上記出力軸２９ａ
を回転させる。この状態で、上記トロイダル型無段変速
機１９ａの変速比を変える事により上記各遊星歯車組３
２、３２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。

【００６５】即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組
３２、３２が、上記リング歯車２１と同方向に公転す
る。そして、これら各遊星歯車組３２、３２の公転速度
が遅い程、上記太陽歯車３０を固定した出力軸２９ａ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２１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２１と出力軸２９ａ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２１の回
転速度よりも遅ければ、上記リング歯車２１の回転速度
よりも出力軸２９ａ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２１の回転速度よりも速けれ
ば、上記リング歯車２１の回転速度よりも出力軸２９ａ
の回転速度が遅くなる。

【００６６】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１９ａ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１９ａ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２４ａ
を接続した状態では、前記入力側回転軸１１ｂに伝達さ
れたトルクは、前記伝達軸２３ａを介して前記遊星歯車
装置２０ａのリング歯車２１に伝達される。従って、入
力側回転軸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。

【００６７】一方、前記第二の動力伝達手段４０ａを介
して上記遊星歯車装置２０ａのリング歯車２１に伝達さ
れたトルクの一部は、前記各遊星歯車組３２、３２か
ら、キャリア３３及び前記第一の動力伝達手段３４ａ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１９ａ
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１９ａ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１９ａ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
１９ａ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１９ａを
通過する動力の大きさが変化するが、前記押圧装置２８
ａ内に導入する油圧を調整する事により、前記各面２
ａ、４ａ、９ａ同士の当接部の面圧を適正値にする。

【００６８】更に、自動車を後退させるべく、前記出力
軸２９ａを逆回転させる際には、前記低速用、高速用両
クラッチ４１ａ、２４ａの接続を断つと共に、前記後退
用クラッチ４２ａを接続する。この結果、上記リング歯
車２１が固定され、上記各遊星歯車組３２、３２が、こ
のリング歯車２１並びに前記太陽歯車３０と噛合しつ
つ、この太陽歯車３０の周囲を公転する。そして、この
太陽歯車３０並びにこの太陽歯車３０を固定した上記出
力軸２９ａ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】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
ンと前記入力側回転軸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４１ａ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４１ａの他、前記高速用クラッチ２４ａ及び上
記後退用クラッチ４２ａ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１９ａ及び前
記第一、第二の動力伝達手段３４ａ、４０ａが空回り
し、上記出力軸２９ａ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４１ａ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。

【００７０】次に、図６は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。上述した第１例の構造では、第二の油
圧室７４に内蔵する皿板ばね７２（例えば図４参照）
を、互いに同方向に傾斜した２枚の金属板を密に重ね合
わせて構成していた。これに対して本例の場合には、互
いに逆方向に傾斜した２枚の金属板の外周縁部のみを突
き合わせた状態で重ね合わせて皿板ばね７２ａを構成し
いる。そして、この皿板ばね７２ａの内周縁部を、第二
ピストン部材７１及び仕切板部６７の互いに対向する側
面の内径寄り部分に突き当てている。その他の部分の構
成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるか
ら、重複する図示並びに説明は省略する。

【００７１】

【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、入力側、出力側各ディスクの内側面と各パ
ワーローラの周面との当接部の面圧を、運転状況に応じ
て最適の値に迅速に調整でき、しかも小型且つ軽量なト
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】本発明の実施の形態の第１例を示す要部断面
図。

【図２】図１の左半部拡大図。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図。

【図４】図２の左上端部拡大図。

【図５】予圧付与の為の皿板ばねの変形量と弾力との関
係を示す線図。

【図６】本発明の実施の形態の第２例を示す、図４と同
様の図。

【図７】従来から知られたトロイダル型無段変速機の基
本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。

【図８】同じく最大増速時の状態で示す側面図。

【図９】従来の具体的構造の１例を示す断面図。

【図１０】図９のＢ−Ｂ断面図。

【図１１】従来から知られた、伝達可能な動力を大きく
する構造の１例を示す断面図。

【図１２】トロイダル型無段変速機と遊星歯車装置とを
組み合わせた無段変速装置の１例を示す略断面図。

【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ローディングカム装置１１、１１ａ、１１ｂ入力側回転軸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、１７ａ、１７ｂアクチュエータ１８駆動軸１９、１９ａトロイダル型無段変速機２０、２０ａ遊星歯車装置２１リング歯車２２支持板２３、２３ａ伝達軸２４、２４ａ高速用クラッチ２５エンジン２６クランクシャフト２７発進クラッチ２８、２８ａ押圧装置２９、２９ａ出力軸３０太陽歯車３１ａ、３１ｂ遊星歯車３２遊星歯車組３３キャリア３４、３４ａ第一の動力伝達手段３５、３５ａ伝達軸３６ａ、３６ｂスプロケット３７チェン３８第一の歯車３９第二の歯車４０、４０ａ第二の動力伝達手段４１、４１ａ低速用クラッチ４２、４２ａ後退用クラッチ４３ボールスプライン４４ローディングナット４５シム板４７取付部４８フレーム４９取付孔５０スタッド５１ナット５２ギヤハウジング５３出力スリーブ５４転がり軸受５５保持部５６支持片５７第二の枢軸５８取付部５９支持板部６０円孔６１ラジアルニードル軸受６２外輪６３長孔６４スタッド６５鍔部６６シリンダ筒６７仕切板部６８第一ピストン部材６９支持筒部７０隔壁板７１第二ピストン部材７２、７２ａ皿板ばね７３第一の油圧室７４第二の油圧室７５中心孔７６分岐孔７７環状凹部７８第一の連通孔７９第二の連通孔８０駆動軸８１第二の中心孔８２ａ、８２ｂ凹溝８３切り欠き８４駆動用凸部８５連結部８６梃子腕８７ロッド８８プリンセスカム８９リンク９０スプール９１歯車９２雄ねじ部９３雄スプライン部９４スリーブ９５歯車９６歯車９７結合ブラケット９８凸部９９係止切り欠き部１００伝達筒部１０１伝達フランジ１０２伝達用突片１０３平坦部１０４結合用ブラケット１０５固定壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力側ディスクと、この入力側ディスク
と同心に配置されてこの入力軸とは独立した回転を自在
とされた出力側ディスクと、これら入力側ディスクと出
力側ディスクとの間に設けられ、これら各ディスクの中
心軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心として揺動する
複数個のトラニオンと、これら各トラニオンの内側面か
ら突出した、これら各トラニオン毎に１本ずつの変位軸
と、これら各変位軸に回転自在に支持された状態で、上
記入力側ディスクと出力側ディスクとの内側面同士の間
に挟持された、上記各トラニオン毎に１個ずつのパワー
ローラと、上記入力側ディスクと出力側ディスクとのう
ちの一方のディスクを他方のディスクに向け押圧する押
圧装置とを備え、この押圧装置は、軸方向に関して直列
に設けられそれぞれの内部に油圧を導入自在とした１対
の油圧室を有する油圧式のアクチュエータであり、これ
ら両油圧室のうちの一方の油圧室は、上記一方のディス
クによりその軸方向一端を仕切られたものであるトロイ
ダル型無段変速機に於いて、上記両油圧室のうちの他方
の油圧室内に、上記一方のディスクを上記他方のディス
クに向け押圧する為の皿板ばねが組み込まれており、且
つ、上記他方の油圧室の軸方向両端部内側面のうちの少
なくとも一方の内側面で少なくともこの皿板ばねの一部
が当接する部分に、この当接する部分の径方向内側から
外側に達する凹溝を形成している事を特徴とするトロイ
ダル型無段変速機。
【請求項２】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、請求項１に記載したトロイダ
ル型無段変速機と、遊星歯車装置と、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手段と、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
る第二の動力伝達手段と、上記入力軸に入力された動力
が上記第一の動力伝達手段とこの第二の動力伝達手段と
を通じて遊星歯車装置に送られる状態を切り換えるモー
ド切換手段とを備え、上記遊星歯車装置は、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
られて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
一の動力伝達手段を通じて送られる動力と上記第二の動
力伝達手段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、上記モード切換手段は、上記第一の動力伝
達手段のみで動力の伝達を行なう第一のモードと、この
第一の動力伝達手段と上記第二の動力伝達手段との双方
で動力の伝達を行なう第二のモードとの切り換えを行な
うものである無段変速装置。