JP2004092748A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型且つ軽量で、しかも低コストで構成できる、入力軸１１ｂの回転速度を検出する為の構造を実現する。
【解決手段】上記入力軸１１ｂと入力側ディスク２Ｂとの間で荷重を伝達する為、この入力軸１１ｂに螺着したローディングナット２７ａに、多数の凹部４０、４０を形成する。これら各凹部４０、４０を形成した部分を回転速度検出の為の被検出部とし、ケーシング５の内面に支持したセンサ４１の検出部を対向させる。独立した部品を不要にして上記課題を解決すると共に、油圧の押圧装置１０ａを使用した場合にも適用可能な構造を実現できる。
【選択図】 図４
【解決手段】上記入力軸１１ｂと入力側ディスク２Ｂとの間で荷重を伝達する為、この入力軸１１ｂに螺着したローディングナット２７ａに、多数の凹部４０、４０を形成する。これら各凹部４０、４０を形成した部分を回転速度検出の為の被検出部とし、ケーシング５の内面に支持したセンサ４１の検出部を対向させる。独立した部品を不要にして上記課題を解決すると共に、油圧の押圧装置１０ａを使用した場合にも適用可能な構造を実現できる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、自動車用又は一般産業機械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。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の自動変速機の変速ユニットとして、図７〜８に略示する様なトロイダル型無段変速機が、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１０〜１１参照）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。
【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を所定方向に揺動させる。そして、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、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を上記所定方向と反対方向に揺動させる。そして、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、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。
【０００８】
更に、図９〜１０は、実願昭６３−６９２９３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。請求項に記載した第一、第二のディスクである入力側ディスク２と出力側ディスク４とは、請求項に記載した回転軸である円管状の入力軸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）１３、１３に、揺動並びに軸方向（図９の表裏方向、図１０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。
【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１０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、１５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１４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、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、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、例えば特公平２−４７６２７号公報、特開平６−２５７６６１号公報等に記載されて、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１３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１３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１７、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９〜１０）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１１〜１３に示す様に、請求項に記載した回転軸である入力軸１１ａの周囲に、請求項に記載した第一、第二のディスクである入力側ディスク２Ａ、２Ｂと、請求項に記載した第一、第二のディスクとは別のディスクである出力側ディスク４、４とを、それぞれ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１１〜１３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。
【００１８】
この為に、上記入力軸１１ａの両端部に上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂを、それぞれボールスプライン２５、２５を介して支持している。又、一方（図１１、１２の左方）の入力側ディスク２Ａを駆動軸２６により、ローディングカム式の押圧装置１０を介して回転駆動自在としている。これに対して他方（図１１、１２の右方）の入力側ディスク２Ｂの外側面は、上記入力軸１１ａの先端部（図１１、１２の右端部）に螺着したローディングナット２７に、皿板ばね等の予圧ばね２８を介して突き当てている。更に、上記出力歯車１２ａの回転力は、この出力歯車１２ａに噛合させた伝達歯車２９を介して、この伝達歯車２９をその一端部（図１１の左端部）に結合固定した出力軸３０から取り出し自在としている。
【００１９】
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１７、１７への圧油の給排を制御している。
【００２０】
トロイダル型無段変速機の変速動作は、上述の様に上記各アクチュエータ１７、１７により上記各トラニオン７、７を枢軸６、６の軸方向に変位させる事により行なう。但し、実際のトロイダル型無段変速機の場合には、出力部の速度と入力部の速度とを比較して、変速比が実際に意図した通りの値になっているか否かを確かめる、フィードバックが必要になる。このフィードバックの為に入力部の回転速度を検出する為の構造として、図１４〜１５に示す様な構造が、特開平１１−６３１３７号公報に記載されて、従来から知られている。
【００２１】
先ず、図１４に示した構造の場合には、押圧装置１０を構成するカム板３１の外周縁部に歯車状の凹凸部３２を形成して、この凹凸部３２を被検出部としている。又、図１５に示した構造の場合には、押圧装置１０を構成するローラ３３を保持した保持器３４の外周縁部に櫛歯状の凹凸部３２ａを形成して、この凹凸部３２ａを被検出部としている。そして、何れの場合でも、ケーシング５の内面に支持したセンサ３５の検出部を、上記凹凸部３２、３２ａに対向させている。このセンサ３５は、検出部が対向する部分が凹部である場合と凸部である場合とで出力信号を変化させる。この変化の周波数は、上記カム板３１の回転速度に比例するので、上記センサ３５の出力信号に基づき、トロイダル型無段変速機の入力部の回転速度を知る事ができる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な、図１４〜１５に示した従来構造の場合、次の様な解決すべき問題点がある。
先ず、図１４に示した様に、カム板３１に凹凸部３２を形成する構造の場合、この凹凸部３２の形成作業が面倒でコストが嵩むだけでなく、十分な精度を確保する事が難しい。即ち、上記カム板３１は、十分な硬度を確保する必要がある部材である為、このカム板３１に上記凹凸部３２を形成する作業は面倒である。又、このカム板３１の表面硬度を高くする為の熱処理作業に基づいて上記凹凸部３２が歪み易く、その場合にはこの凹凸部３２の形状精度及び寸法精度を確保する事が難しい。
【００２３】
又、図１５に示した様に、保持器３４に凹凸部３２ａを形成する構造の場合、薄肉金属製の保持器３４の一部を櫛歯状に加工する事に伴って、この保持器３４の強度が低下し、必要とする強度を確保する事が難しくなる。又、薄肉である為に、上記凹凸部３２ａの形状精度及び寸法精度を確保する事が難しく、これら各精度を確保する為には製造コストが嵩んでしまう。
更に、何れの構造の場合でも、ローディングカム式の押圧装置１０を備えたトロイダル型無段変速機である事を前提としており、この様な押圧装置１０を持たないトロイダル型無段変速機には適用できない。即ち、運転状況に応じて適切な押圧力を得る為、押圧装置として油圧式のものを使用する事が考えられているが、この様な油圧式の押圧装置を備えたトロイダル型無段変速機には、図１４〜１５に示した従来構造は、何れも適用できない。
【００２４】
これに対して、トロイダル型無段変速機の入力軸や出力軸に、回転速度検出の為の、独立したトーンホイールを設ければ、上述した様な不都合は生じない。但し、独立したトーンホイールを設ける分、部品管理、組立作業が面倒になる他、限られた空間内に組み込む為の設計が面倒になる。
本発明のトロイダル型無段変速機は、上述した様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、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、回転軸と、第一のディスクと、第二のディスクと、複数個のパワーローラと、押圧装置と、ローディングナットとを備える。
このうちの回転軸は、ケーシング内に回転自在に支持されている。
又、上記第一のディスクは、上記回転軸の周囲に支持されている。
又、上記第二のディスクは、その内側面を上記第一のディスクの内側面に対向させた状態で、この第一のディスクと同心に配置され、この第一のディスクに対する相対回転を自在とされている。
又、上記各パワーローラは、それぞれの周面をこれら第一、第二のディスクの内側面に転がり接触させている。
又、上記押圧装置は、上記第一、第二のディスク同士を互いに近付け合う方向に押圧するものである。
更に、上記ローディングナットは、上記第一のディスクと上記回転軸との間でスラスト荷重を伝達させる為、この回転軸の一部に螺着されている。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記ローディングナットの一部に、上記回転軸の回転速度を検出する為の被検出部を設けている。
【００２６】
【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の場合には、実際の変速比を求める為に入力部又は出力部の回転速度を検出するのに、ローディングナットを使用している為、独立したトーンホイールを使用する場合の様な面倒がない。又、ローディングナットを構成する金属は、カム板を構成する金属に比べれば軟らかく、加工し易い為、被検出部を設ける事に関してコストが徒に嵩む事もない。又、上記ローディングナットの肉厚は保持器に比べて大きく、被検出部を形成する為の機械加工等に伴う変形を、実用上問題ない程度に小さく抑える事ができる。又、上記ローディングナットは直径が小さく、必要な硬度を得る為に熱処理を施した場合でも変形が小さくて済む。この為、上記ローディングナットの一部に設けた被検出部の形状精度及び寸法精度を確保する事は容易であり、回転速度検出の精度を確保し易い。更に、上記ローディングナットは、油圧式の押圧装置を使用する場合にも必要な部品である為、押圧装置の種類に関係なく実施できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、トロイダル型無段変速機の入力部であり、請求項に記載した回転軸である、入力軸１１ａの回転速度を検出する為、この入力軸１１ａの先端部（図１の右端部）に螺着したローディングナット２７ａを利用した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１１〜１３に示した従来の具体的構造の第２例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２８】
上記ローディングナット２７ａは、上記入力軸１１ａの先端部に設けた雄ねじ部３６に螺合し更に緊締している。そして、このローディングナット２７ａの外周面の軸方向中間部に設けた支承面３７と、上記入力軸１１ａの中間部先端寄り部分にボールスプライン２５を介して支持した入力側ディスク２Ｂの外側面との間に、予圧ばね２８とスラストワッシャ３８とを設けている。この様なローディングナット２７ａは、ローディングカム式の押圧装置１０の作動に伴って上記入力軸１１ａに加わる、図１の左向きのスラスト荷重を、上記予圧ばね２８とスラストワッシャ３８とを介して、上記入力側ディスク２Ｂに伝達する。従って、上記押圧装置１０の作動時に、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９、９の周面９ａ、９ａ（図１２参照）との転がり接触部の面圧が十分に確保される。
【００２９】
上述の様なローディングナット２７ａのうちで、上記入力側ディスク２Ｂから遠い側の半部（図１〜２の右半部）の外周面は、円筒面部３９としている。そして、この円筒面部３９の軸方向に関して全部又は一部（図示の場合には上記入力側ディスク２Ｂから遠い側の端部）に複数の凹部４０、４０を、円周方向に関して等間隔に形成する事により、当該部分を歯車状の凹凸部としている。従って、上記円筒面部３９の軸方向に関して全部又は一部で上記各凹部４０、４０を形成した部分の特性は、円周方向に亙って交互に且つ等間隔で変化している。尚、凹部４０、４０の数は、回転速度検出装置に必要とされる性能との関係で決定する。即ち、この凹部４０、４０の数を多くする程、回転速度の検出精度を向上させられる反面、各凹部４０、４０及び隣り合う凹部４０、４０同士の間に存在する凸部の円周方向に関する幅が狭くなり、次述するセンサ４１の出力信号の変化を大きくしにくくなる。又、数が多くなる程、加工が面倒でコストが嵩む。そこで、これらの事を勘案して、必要な性能を確保すべく、上記凹部４０、４０の数を決定する。
【００３０】
一方、上記入力軸１１ａを収納したケーシング５の内面で上記円筒面部３９に対向する部分に、回転速度検出用の、非接触式のセンサ４１を支持固定している。このセンサ４１の種類は特に限定しないが、磁気検出式、静電容量式のもの等が使用可能である。磁気検出式のセンサを使用する場合には、上記ローディングナット２７ａを鋼等の磁性金属製とする。又、静電容量式のセンサを使用する場合には、上記ローディングナット２７ａを、凹部と凸部との繰り返しによりセンサとの間に存在する静電容量が変化する材質のものを使用する。その他、上記ローディングナット２７ａに形成した凹凸部を被検出部として利用できる非接触式のセンサであれば、磁気検出式、静電容量式に限らず、本発明を実施する場合に利用できる。
【００３１】
上記センサ４１として、何れの構造のものを使用する場合でも、上記入力軸１１ａと共に上記ローディングナット２７ａが回転し、上記センサ４１の検出部の近傍を、上記各凹部４０、４０と、円周方向に隣り合う凹部４０、４０同士の間に存在する凸部とが交互に通過すると、上記センサ４１の出力信号が変化する。この様にしてこのセンサ４１の出力信号が変化する周波数は、上記入力軸１１ａ及びローディングナット２７ａの回転速度に比例する。従って、上記出力信号を図示しない制御器に入力すれば、トロイダル型無段変速機の入力部の回転速度を知る事ができる。この様にして求めた入力部の回転速度と、別途設けた上記トロイダル型無段変速機の出力部の回転速度とから、このトロイダル型無段変速機の実際の変速比を求める事ができる。
【００３２】
特に、本例のトロイダル型無段変速機の場合には、実際の変速比を求めるべく上記入力部の回転速度を検出するのに、上記ローディングナット２７ａを使用している為、独立したトーンホイールを使用する場合の様な面倒がない。又、上記ローディングナット２７ａを構成する金属は、カム板３１を構成する金属に比べれば軟らかく、加工し易い為、被検出部を設ける事に関してコストが徒に嵩む事もない。又、上記ローディングナット２７ａの肉厚は保持器３４ａに比べて大きく、凹部４０、４０を加工する事に伴う変形を、実用上問題ない程度に小さく抑える事ができる。又、上記ローディングナット２７ａは直径が小さく、必要な表面硬度を得るべく、上記各凹部４０、４０を形成した後に熱処理を施した場合でも、上記各凹部４０、４０を形成した前記円筒面部３９の変形が小さくて済む。この為、これら各凹部４０、４０を形成した円筒面部３９の形状精度及び寸法精度を確保する事は容易であり、回転速度検出の精度を確保し易い。
【００３３】
次に、図４は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、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９、９の周面９ａ、９ａ（図１２参照）との転がり接触部の面圧を十分に確保する為の押圧装置１０ａとして、油圧式のものを使用している。この押圧装置１０ａを構成する為に本例の場合には、上記入力側ディスク２Ａに、この入力側ディスク２Ａの外側面側に突出する状態でシリンダ筒４２を外嵌している。又、入力軸１１ｂの中間部基端寄り（図４の左端寄り）部分にスリーブ４３を外嵌し、このスリーブ４３の基端面を上記入力軸１１ｂに固設した鍔部４４に突き合わせている。
【００３４】
上記シリンダ筒４２の内周面と上記スリーブ４３の外周面との間に存在するシリンダ空間の一端（図４の右端）は上記入力側ディスク２Ａにより、他端（図４の左端）は端板４５により、それぞれ油密に塞いでいる。又、上記シリンダ筒４２の内周面中間部に形成した内向鍔部４６の内周縁を上記スリーブ４３の中間部外周面に、このスリーブ４３の中間部外周面に形成した外向鍔部４７の外周縁を上記シリンダ筒４２の中間部内周面に、それぞれ油密に摺接させている。そして、上記入力側ディスク２Ａと上記外向鍔部４７との間の空間、上記端板４５と上記内向鍔部４６との間の空間に、それぞれ圧油を給排自在としている。これら各空間内に圧油を送り込んだ場合には上記入力側ディスク２Ａが、油圧に応じた力で、他方の入力側ディスク２Ｂに向けて押圧される。尚、上記端板４５と上記内向鍔部４６との間には予圧ばね２８ａを設けている。
【００３５】
上述の様な、油圧式の押圧装置１０ａを使用する本例のトロイダル型無段変速機の場合にも、上記入力軸１１ｂと上記他方の入力側ディスク２Ｂとの間でスラスト荷重を伝達させる為のローディングナット２７ａとして、図２〜３に詳述する様な、円筒面部３９に多数の凹部４０、４０を形成したものを使用する。本例の場合、上記押圧装置１０ａとして油圧式のものを使用している為、前述の図１４〜１５に示す様に、カム板３１や保持器３４を利用して入力部の回転速度検出を行なう事はできない。これに対して本例の場合には、上記ローディングナット２７ａを使用する事により、上記回転速度検出が可能になる。上記押圧装置１０ａ以外の部分の構造及び作用は、前述した第１例の場合と同様である。
【００３６】
次に、図５は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例は、前述の図９〜１０に示した従来の具体的構造の第１例の様な、それぞれが請求項に記載した第一、第二のディスクの何れかである、入力側ディスク２と出力側ディスク４とをそれぞれ１個ずつ設けた、所謂シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に本発明を適用した場合に就いて示している。シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合、図１、４に示した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とは異なり、押圧装置１０が発生するスラスト荷重が入力軸１１内で相殺されない。この為、接触角が互いに逆方向である１対の転がり軸受４８ａ、４８ｂ（アンギュラ型玉軸受）により、上記入力側ディスク２に加わるスラスト荷重と、上記出力側ディスク４に加わるスラスト荷重とを、ケーシング５ａに支承させる様にしている。
【００３７】
上記押圧装置１０の作動に基づいて上記各ディスク２、４に加わるスラスト荷重のうち、入力側ディスク２に加わるスラスト荷重は、カム板３１から上記入力軸１１、ローディングナット２７ｂ、予圧ばね２８ｂ、軸受ホルダ４９を介して、上記転がり軸受４８ａに伝わる。又、上記出力側ディスク４に加わるスラスト荷重は、出力歯車１２を介して上記転がり軸受４８ｂに伝わる。
【００３８】
上述の様なシングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を対象とする本例の場合、上記ローディングナット２７ｂの外周面の少なくとも片端部（図５の右端部）を円筒面とすると共に、この片端部に多数の凹部４０、４０を円周方向に関して等間隔に形成している。そして、上記ケーシング５ａの内面の一部に支持固定したセンサ４１の検出部を、上記凹部４０、４０による凹凸部に対向させている。その他の部分の構造及び作用は、前述した第１例の場合と同様である。
【００３９】
次に、図６は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、押圧装置１０を構成するカム板３１ａの中心孔に、請求項に記載した回転軸である、出力軸３０ａを挿通している。そして、この押圧装置１０の作動時に出力側ディスク４に加わるスラスト荷重を、上記出力軸３０ａの一端部（図６の左端部）に螺着したローディングナット２７ｃにより、この出力軸３０ａに伝達する様にしている。この出力軸３０ａ及び上記カム板３１ａに伝達されたスラスト荷重は、ケーシング５ａの一部に設けた図示しない転がり軸受により支承する。
【００４０】
上述の様なシングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を対象とする本例の場合、上記ローディングナット２７ｃの外周面の少なくとも片端部（図６の左端部）を円筒面とすると共に、この片端部に多数の凹部４０、４０を円周方向に関して等間隔に形成している。そして、上記ケーシング５ａの内面の一部に支持固定したセンサ４１の検出部を、上記凹部４０、４０による凹凸部に対向させている。この様な本例の場合、上記ローディングナット２７ｃを利用して、上記トロイダル型無段変速機の出力部の回転速度を検出する。そして、この様にして求めた出力部の回転速度と、別途設けた上記トロイダル型無段変速機の入力部の回転速度とから、このトロイダル型無段変速機の実際の変速比を求める。その他の部分の構造及び作用は、前述した第３例の場合と同様である。
【００４１】
【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、小型且つ軽量で、しかも変速比を安定した状態で得られるトロイダル型無段変速機を、低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】ローディングナットのみを取り出して示す拡大断面図。
【図３】図２の右方から見た図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。
【図５】同第３例を示す断面図。
【図６】同第４例を示す断面図。
【図７】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８】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図９】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１０】図９のＸ−Ｘ断面図。
【図１１】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１２】図１１のＹ−Ｙ断面図。
【図１３】同Ｚ−Ｚ断面図。
【図１４】回転速度検出の為に考えられた従来構造の第１例を示す部分断面図。
【図１５】同第２例を示す部分断面図。
【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、１０ａ 押圧装置
１１、１１ａ、１１ｂ 入力軸
１２、１２ａ 出力歯車
１３ 支持板
１４ スラスト玉軸受
１５ スラストニードル軸受
１６ 外輪
１７ アクチュエータ
１８ 制御弁
１９ ステッピングモータ
２０ スリーブ
２１ スプール
２２ ロッド
２３ プリセスカム
２４ リンク腕
２５ ボールスプライン
２６ 駆動軸
２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ ローディングナット
２８、２８ａ、２８ｂ 予圧ばね
２９ 伝達歯車
３０、３０ａ 出力軸
３１、３１ａ カム板
３２、３２ａ 凹凸部
３３ ローラ
３４、３４ａ 保持器
３５ センサ
３６ 雄ねじ部
３７ 支承面
３８ スラストワッシャ
３９ 円筒面部
４０ 凹部
４１ センサ
４２ シリンダ筒
４３ スリーブ
４４ 鍔部
４５ 端板
４６ 内向鍔部
４７ 外向鍔部
４８ａ、４８ｂ 転がり軸受
４９ 軸受ホルダ
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、自動車用又は一般産業機械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。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の自動変速機の変速ユニットとして、図７〜８に略示する様なトロイダル型無段変速機が、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１０〜１１参照）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。
【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を所定方向に揺動させる。そして、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、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を上記所定方向と反対方向に揺動させる。そして、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、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。
【０００８】
更に、図９〜１０は、実願昭６３−６９２９３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。請求項に記載した第一、第二のディスクである入力側ディスク２と出力側ディスク４とは、請求項に記載した回転軸である円管状の入力軸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）１３、１３に、揺動並びに軸方向（図９の表裏方向、図１０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。
【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１０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、１５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１４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、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、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、例えば特公平２−４７６２７号公報、特開平６−２５７６６１号公報等に記載されて、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１３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１３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１７、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９〜１０）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１１〜１３に示す様に、請求項に記載した回転軸である入力軸１１ａの周囲に、請求項に記載した第一、第二のディスクである入力側ディスク２Ａ、２Ｂと、請求項に記載した第一、第二のディスクとは別のディスクである出力側ディスク４、４とを、それぞれ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１１〜１３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。
【００１８】
この為に、上記入力軸１１ａの両端部に上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂを、それぞれボールスプライン２５、２５を介して支持している。又、一方（図１１、１２の左方）の入力側ディスク２Ａを駆動軸２６により、ローディングカム式の押圧装置１０を介して回転駆動自在としている。これに対して他方（図１１、１２の右方）の入力側ディスク２Ｂの外側面は、上記入力軸１１ａの先端部（図１１、１２の右端部）に螺着したローディングナット２７に、皿板ばね等の予圧ばね２８を介して突き当てている。更に、上記出力歯車１２ａの回転力は、この出力歯車１２ａに噛合させた伝達歯車２９を介して、この伝達歯車２９をその一端部（図１１の左端部）に結合固定した出力軸３０から取り出し自在としている。
【００１９】
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１７、１７への圧油の給排を制御している。
【００２０】
トロイダル型無段変速機の変速動作は、上述の様に上記各アクチュエータ１７、１７により上記各トラニオン７、７を枢軸６、６の軸方向に変位させる事により行なう。但し、実際のトロイダル型無段変速機の場合には、出力部の速度と入力部の速度とを比較して、変速比が実際に意図した通りの値になっているか否かを確かめる、フィードバックが必要になる。このフィードバックの為に入力部の回転速度を検出する為の構造として、図１４〜１５に示す様な構造が、特開平１１−６３１３７号公報に記載されて、従来から知られている。
【００２１】
先ず、図１４に示した構造の場合には、押圧装置１０を構成するカム板３１の外周縁部に歯車状の凹凸部３２を形成して、この凹凸部３２を被検出部としている。又、図１５に示した構造の場合には、押圧装置１０を構成するローラ３３を保持した保持器３４の外周縁部に櫛歯状の凹凸部３２ａを形成して、この凹凸部３２ａを被検出部としている。そして、何れの場合でも、ケーシング５の内面に支持したセンサ３５の検出部を、上記凹凸部３２、３２ａに対向させている。このセンサ３５は、検出部が対向する部分が凹部である場合と凸部である場合とで出力信号を変化させる。この変化の周波数は、上記カム板３１の回転速度に比例するので、上記センサ３５の出力信号に基づき、トロイダル型無段変速機の入力部の回転速度を知る事ができる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な、図１４〜１５に示した従来構造の場合、次の様な解決すべき問題点がある。
先ず、図１４に示した様に、カム板３１に凹凸部３２を形成する構造の場合、この凹凸部３２の形成作業が面倒でコストが嵩むだけでなく、十分な精度を確保する事が難しい。即ち、上記カム板３１は、十分な硬度を確保する必要がある部材である為、このカム板３１に上記凹凸部３２を形成する作業は面倒である。又、このカム板３１の表面硬度を高くする為の熱処理作業に基づいて上記凹凸部３２が歪み易く、その場合にはこの凹凸部３２の形状精度及び寸法精度を確保する事が難しい。
【００２３】
又、図１５に示した様に、保持器３４に凹凸部３２ａを形成する構造の場合、薄肉金属製の保持器３４の一部を櫛歯状に加工する事に伴って、この保持器３４の強度が低下し、必要とする強度を確保する事が難しくなる。又、薄肉である為に、上記凹凸部３２ａの形状精度及び寸法精度を確保する事が難しく、これら各精度を確保する為には製造コストが嵩んでしまう。
更に、何れの構造の場合でも、ローディングカム式の押圧装置１０を備えたトロイダル型無段変速機である事を前提としており、この様な押圧装置１０を持たないトロイダル型無段変速機には適用できない。即ち、運転状況に応じて適切な押圧力を得る為、押圧装置として油圧式のものを使用する事が考えられているが、この様な油圧式の押圧装置を備えたトロイダル型無段変速機には、図１４〜１５に示した従来構造は、何れも適用できない。
【００２４】
これに対して、トロイダル型無段変速機の入力軸や出力軸に、回転速度検出の為の、独立したトーンホイールを設ければ、上述した様な不都合は生じない。但し、独立したトーンホイールを設ける分、部品管理、組立作業が面倒になる他、限られた空間内に組み込む為の設計が面倒になる。
本発明のトロイダル型無段変速機は、上述した様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、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、回転軸と、第一のディスクと、第二のディスクと、複数個のパワーローラと、押圧装置と、ローディングナットとを備える。
このうちの回転軸は、ケーシング内に回転自在に支持されている。
又、上記第一のディスクは、上記回転軸の周囲に支持されている。
又、上記第二のディスクは、その内側面を上記第一のディスクの内側面に対向させた状態で、この第一のディスクと同心に配置され、この第一のディスクに対する相対回転を自在とされている。
又、上記各パワーローラは、それぞれの周面をこれら第一、第二のディスクの内側面に転がり接触させている。
又、上記押圧装置は、上記第一、第二のディスク同士を互いに近付け合う方向に押圧するものである。
更に、上記ローディングナットは、上記第一のディスクと上記回転軸との間でスラスト荷重を伝達させる為、この回転軸の一部に螺着されている。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記ローディングナットの一部に、上記回転軸の回転速度を検出する為の被検出部を設けている。
【００２６】
【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の場合には、実際の変速比を求める為に入力部又は出力部の回転速度を検出するのに、ローディングナットを使用している為、独立したトーンホイールを使用する場合の様な面倒がない。又、ローディングナットを構成する金属は、カム板を構成する金属に比べれば軟らかく、加工し易い為、被検出部を設ける事に関してコストが徒に嵩む事もない。又、上記ローディングナットの肉厚は保持器に比べて大きく、被検出部を形成する為の機械加工等に伴う変形を、実用上問題ない程度に小さく抑える事ができる。又、上記ローディングナットは直径が小さく、必要な硬度を得る為に熱処理を施した場合でも変形が小さくて済む。この為、上記ローディングナットの一部に設けた被検出部の形状精度及び寸法精度を確保する事は容易であり、回転速度検出の精度を確保し易い。更に、上記ローディングナットは、油圧式の押圧装置を使用する場合にも必要な部品である為、押圧装置の種類に関係なく実施できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、トロイダル型無段変速機の入力部であり、請求項に記載した回転軸である、入力軸１１ａの回転速度を検出する為、この入力軸１１ａの先端部（図１の右端部）に螺着したローディングナット２７ａを利用した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１１〜１３に示した従来の具体的構造の第２例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２８】
上記ローディングナット２７ａは、上記入力軸１１ａの先端部に設けた雄ねじ部３６に螺合し更に緊締している。そして、このローディングナット２７ａの外周面の軸方向中間部に設けた支承面３７と、上記入力軸１１ａの中間部先端寄り部分にボールスプライン２５を介して支持した入力側ディスク２Ｂの外側面との間に、予圧ばね２８とスラストワッシャ３８とを設けている。この様なローディングナット２７ａは、ローディングカム式の押圧装置１０の作動に伴って上記入力軸１１ａに加わる、図１の左向きのスラスト荷重を、上記予圧ばね２８とスラストワッシャ３８とを介して、上記入力側ディスク２Ｂに伝達する。従って、上記押圧装置１０の作動時に、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９、９の周面９ａ、９ａ（図１２参照）との転がり接触部の面圧が十分に確保される。
【００２９】
上述の様なローディングナット２７ａのうちで、上記入力側ディスク２Ｂから遠い側の半部（図１〜２の右半部）の外周面は、円筒面部３９としている。そして、この円筒面部３９の軸方向に関して全部又は一部（図示の場合には上記入力側ディスク２Ｂから遠い側の端部）に複数の凹部４０、４０を、円周方向に関して等間隔に形成する事により、当該部分を歯車状の凹凸部としている。従って、上記円筒面部３９の軸方向に関して全部又は一部で上記各凹部４０、４０を形成した部分の特性は、円周方向に亙って交互に且つ等間隔で変化している。尚、凹部４０、４０の数は、回転速度検出装置に必要とされる性能との関係で決定する。即ち、この凹部４０、４０の数を多くする程、回転速度の検出精度を向上させられる反面、各凹部４０、４０及び隣り合う凹部４０、４０同士の間に存在する凸部の円周方向に関する幅が狭くなり、次述するセンサ４１の出力信号の変化を大きくしにくくなる。又、数が多くなる程、加工が面倒でコストが嵩む。そこで、これらの事を勘案して、必要な性能を確保すべく、上記凹部４０、４０の数を決定する。
【００３０】
一方、上記入力軸１１ａを収納したケーシング５の内面で上記円筒面部３９に対向する部分に、回転速度検出用の、非接触式のセンサ４１を支持固定している。このセンサ４１の種類は特に限定しないが、磁気検出式、静電容量式のもの等が使用可能である。磁気検出式のセンサを使用する場合には、上記ローディングナット２７ａを鋼等の磁性金属製とする。又、静電容量式のセンサを使用する場合には、上記ローディングナット２７ａを、凹部と凸部との繰り返しによりセンサとの間に存在する静電容量が変化する材質のものを使用する。その他、上記ローディングナット２７ａに形成した凹凸部を被検出部として利用できる非接触式のセンサであれば、磁気検出式、静電容量式に限らず、本発明を実施する場合に利用できる。
【００３１】
上記センサ４１として、何れの構造のものを使用する場合でも、上記入力軸１１ａと共に上記ローディングナット２７ａが回転し、上記センサ４１の検出部の近傍を、上記各凹部４０、４０と、円周方向に隣り合う凹部４０、４０同士の間に存在する凸部とが交互に通過すると、上記センサ４１の出力信号が変化する。この様にしてこのセンサ４１の出力信号が変化する周波数は、上記入力軸１１ａ及びローディングナット２７ａの回転速度に比例する。従って、上記出力信号を図示しない制御器に入力すれば、トロイダル型無段変速機の入力部の回転速度を知る事ができる。この様にして求めた入力部の回転速度と、別途設けた上記トロイダル型無段変速機の出力部の回転速度とから、このトロイダル型無段変速機の実際の変速比を求める事ができる。
【００３２】
特に、本例のトロイダル型無段変速機の場合には、実際の変速比を求めるべく上記入力部の回転速度を検出するのに、上記ローディングナット２７ａを使用している為、独立したトーンホイールを使用する場合の様な面倒がない。又、上記ローディングナット２７ａを構成する金属は、カム板３１を構成する金属に比べれば軟らかく、加工し易い為、被検出部を設ける事に関してコストが徒に嵩む事もない。又、上記ローディングナット２７ａの肉厚は保持器３４ａに比べて大きく、凹部４０、４０を加工する事に伴う変形を、実用上問題ない程度に小さく抑える事ができる。又、上記ローディングナット２７ａは直径が小さく、必要な表面硬度を得るべく、上記各凹部４０、４０を形成した後に熱処理を施した場合でも、上記各凹部４０、４０を形成した前記円筒面部３９の変形が小さくて済む。この為、これら各凹部４０、４０を形成した円筒面部３９の形状精度及び寸法精度を確保する事は容易であり、回転速度検出の精度を確保し易い。
【００３３】
次に、図４は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、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９、９の周面９ａ、９ａ（図１２参照）との転がり接触部の面圧を十分に確保する為の押圧装置１０ａとして、油圧式のものを使用している。この押圧装置１０ａを構成する為に本例の場合には、上記入力側ディスク２Ａに、この入力側ディスク２Ａの外側面側に突出する状態でシリンダ筒４２を外嵌している。又、入力軸１１ｂの中間部基端寄り（図４の左端寄り）部分にスリーブ４３を外嵌し、このスリーブ４３の基端面を上記入力軸１１ｂに固設した鍔部４４に突き合わせている。
【００３４】
上記シリンダ筒４２の内周面と上記スリーブ４３の外周面との間に存在するシリンダ空間の一端（図４の右端）は上記入力側ディスク２Ａにより、他端（図４の左端）は端板４５により、それぞれ油密に塞いでいる。又、上記シリンダ筒４２の内周面中間部に形成した内向鍔部４６の内周縁を上記スリーブ４３の中間部外周面に、このスリーブ４３の中間部外周面に形成した外向鍔部４７の外周縁を上記シリンダ筒４２の中間部内周面に、それぞれ油密に摺接させている。そして、上記入力側ディスク２Ａと上記外向鍔部４７との間の空間、上記端板４５と上記内向鍔部４６との間の空間に、それぞれ圧油を給排自在としている。これら各空間内に圧油を送り込んだ場合には上記入力側ディスク２Ａが、油圧に応じた力で、他方の入力側ディスク２Ｂに向けて押圧される。尚、上記端板４５と上記内向鍔部４６との間には予圧ばね２８ａを設けている。
【００３５】
上述の様な、油圧式の押圧装置１０ａを使用する本例のトロイダル型無段変速機の場合にも、上記入力軸１１ｂと上記他方の入力側ディスク２Ｂとの間でスラスト荷重を伝達させる為のローディングナット２７ａとして、図２〜３に詳述する様な、円筒面部３９に多数の凹部４０、４０を形成したものを使用する。本例の場合、上記押圧装置１０ａとして油圧式のものを使用している為、前述の図１４〜１５に示す様に、カム板３１や保持器３４を利用して入力部の回転速度検出を行なう事はできない。これに対して本例の場合には、上記ローディングナット２７ａを使用する事により、上記回転速度検出が可能になる。上記押圧装置１０ａ以外の部分の構造及び作用は、前述した第１例の場合と同様である。
【００３６】
次に、図５は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例は、前述の図９〜１０に示した従来の具体的構造の第１例の様な、それぞれが請求項に記載した第一、第二のディスクの何れかである、入力側ディスク２と出力側ディスク４とをそれぞれ１個ずつ設けた、所謂シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に本発明を適用した場合に就いて示している。シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合、図１、４に示した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とは異なり、押圧装置１０が発生するスラスト荷重が入力軸１１内で相殺されない。この為、接触角が互いに逆方向である１対の転がり軸受４８ａ、４８ｂ（アンギュラ型玉軸受）により、上記入力側ディスク２に加わるスラスト荷重と、上記出力側ディスク４に加わるスラスト荷重とを、ケーシング５ａに支承させる様にしている。
【００３７】
上記押圧装置１０の作動に基づいて上記各ディスク２、４に加わるスラスト荷重のうち、入力側ディスク２に加わるスラスト荷重は、カム板３１から上記入力軸１１、ローディングナット２７ｂ、予圧ばね２８ｂ、軸受ホルダ４９を介して、上記転がり軸受４８ａに伝わる。又、上記出力側ディスク４に加わるスラスト荷重は、出力歯車１２を介して上記転がり軸受４８ｂに伝わる。
【００３８】
上述の様なシングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を対象とする本例の場合、上記ローディングナット２７ｂの外周面の少なくとも片端部（図５の右端部）を円筒面とすると共に、この片端部に多数の凹部４０、４０を円周方向に関して等間隔に形成している。そして、上記ケーシング５ａの内面の一部に支持固定したセンサ４１の検出部を、上記凹部４０、４０による凹凸部に対向させている。その他の部分の構造及び作用は、前述した第１例の場合と同様である。
【００３９】
次に、図６は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、押圧装置１０を構成するカム板３１ａの中心孔に、請求項に記載した回転軸である、出力軸３０ａを挿通している。そして、この押圧装置１０の作動時に出力側ディスク４に加わるスラスト荷重を、上記出力軸３０ａの一端部（図６の左端部）に螺着したローディングナット２７ｃにより、この出力軸３０ａに伝達する様にしている。この出力軸３０ａ及び上記カム板３１ａに伝達されたスラスト荷重は、ケーシング５ａの一部に設けた図示しない転がり軸受により支承する。
【００４０】
上述の様なシングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を対象とする本例の場合、上記ローディングナット２７ｃの外周面の少なくとも片端部（図６の左端部）を円筒面とすると共に、この片端部に多数の凹部４０、４０を円周方向に関して等間隔に形成している。そして、上記ケーシング５ａの内面の一部に支持固定したセンサ４１の検出部を、上記凹部４０、４０による凹凸部に対向させている。この様な本例の場合、上記ローディングナット２７ｃを利用して、上記トロイダル型無段変速機の出力部の回転速度を検出する。そして、この様にして求めた出力部の回転速度と、別途設けた上記トロイダル型無段変速機の入力部の回転速度とから、このトロイダル型無段変速機の実際の変速比を求める。その他の部分の構造及び作用は、前述した第３例の場合と同様である。
【００４１】
【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、小型且つ軽量で、しかも変速比を安定した状態で得られるトロイダル型無段変速機を、低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】ローディングナットのみを取り出して示す拡大断面図。
【図３】図２の右方から見た図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。
【図５】同第３例を示す断面図。
【図６】同第４例を示す断面図。
【図７】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８】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図９】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１０】図９のＸ−Ｘ断面図。
【図１１】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１２】図１１のＹ−Ｙ断面図。
【図１３】同Ｚ−Ｚ断面図。
【図１４】回転速度検出の為に考えられた従来構造の第１例を示す部分断面図。
【図１５】同第２例を示す部分断面図。
【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、１０ａ 押圧装置
１１、１１ａ、１１ｂ 入力軸
１２、１２ａ 出力歯車
１３ 支持板
１４ スラスト玉軸受
１５ スラストニードル軸受
１６ 外輪
１７ アクチュエータ
１８ 制御弁
１９ ステッピングモータ
２０ スリーブ
２１ スプール
２２ ロッド
２３ プリセスカム
２４ リンク腕
２５ ボールスプライン
２６ 駆動軸
２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ ローディングナット
２８、２８ａ、２８ｂ 予圧ばね
２９ 伝達歯車
３０、３０ａ 出力軸
３１、３１ａ カム板
３２、３２ａ 凹凸部
３３ ローラ
３４、３４ａ 保持器
３５ センサ
３６ 雄ねじ部
３７ 支承面
３８ スラストワッシャ
３９ 円筒面部
４０ 凹部
４１ センサ
４２ シリンダ筒
４３ スリーブ
４４ 鍔部
４５ 端板
４６ 内向鍔部
４７ 外向鍔部
４８ａ、４８ｂ 転がり軸受
４９ 軸受ホルダ
Claims (1)
- 回転軸と、この回転軸の周囲に支持された第一のディスクと、その内側面をこの第一のディスクの内側面に対向させた状態でこの第一のディスクと同心に配置され、この第一のディスクに対する相対回転を自在とされた第二のディスクと、それぞれの周面をこれら第一、第二のディスクの内側面に転がり接触させた複数個のパワーローラと、これら第一、第二のディスク同士を互いに近付け合う方向に押圧する押圧装置と、これら第一、第二のディスクのうちの何れか一方のディスクと上記回転軸との間でスラスト荷重を伝達させる為、この回転軸の一部に螺着されたローディングナットとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、このローディングナットの一部に、上記回転軸の回転速度を検出する為の被検出部を設けた事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002253362A JP2004092748A (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | トロイダル型無段変速機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002253362A JP2004092748A (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | トロイダル型無段変速機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004092748A true JP2004092748A (ja) | 2004-03-25 |
| JP2004092748A5 JP2004092748A5 (ja) | 2005-09-22 |
Family
ID=32059386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002253362A Pending JP2004092748A (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | トロイダル型無段変速機 |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104265744A (zh) * | 2014-10-23 | 2015-01-07 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 一种重卡用换挡销轴 |
| JP2018186605A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | ミネベアミツミ株式会社 | ロータリトランス付きモータ、およびロータリトランス付きモータの製造方法 |
-
2002
- 2002-08-30 JP JP2002253362A patent/JP2004092748A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| JP2018186605A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | ミネベアミツミ株式会社 | ロータリトランス付きモータ、およびロータリトランス付きモータの製造方法 |
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