JP2006312973A - ローディングカム装置、トロイダル型無段変速機及び摩擦変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝撃力の発生や、負荷過渡変動時のスリップ、製造上の不具合を低減することができるローディングカム装置と、これを用いたトロイダル型無段変速機及び摩擦変速機とを提供することにある。
【解決手段】 入力トルクの変化に応じて推力の大きさを変化可能なローディングカム装置であって、相対回転可能に設けられ、互いに対向する対向面にカム面３８，３９が形成された一対のカム部材３６，１０ａと、これらのカム面３８，３９の間に配置される保持器と、保持器に転動自在に保持された状態で、カム面３８，３９に接触可能な複数の転動体４０とを有し、一対のカム部材３６，１０ａの少なくともいずれか一方において、カム面３８，３９のリード角は、連続的に変化し、且つ、カム底４３側からカム頂部４４側に向かって徐々に小さくなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ローディングカム装置と、これを用いたトロイダル型無段変速機及び摩擦変速機に関する。

従来、トロイダル型無段変速機において、入力トルクの変化に応じて推力の大きさを変化可能なローディングカム装置を使用するものが種々提案されている（例えば、特許文献１〜５参照。）。特許文献１及び２に記載のローディングカム装置は、断面視直線状に形成されるカム面の傾斜を途中で変化させており、特許文献１ではカム底側のカムリードをカム頂部側のカムリードより大きくし、逆に、特許文献２ではカム底側のカムリードをカム頂部側のものより小さくしている。なお、カムリードとは、カムディスク１回転あたりの軸線方向の進み量である。また、特許文献３〜５に記載のローディングカム装置では、カム底が曲線状に形成されている。
特開平１０−１４１４６１号公報 特開２０００−１４５９１１号公報 特開２０００−６１７９０号公報 特開２０００−６５１７４号公報 特開２０００−２０２７１０号公報

ところで、特許文献１及び２に記載のローディングカム装置では、カム面の傾斜角度がある場所を境にして急に変化する構成となるため、トルクの大きさに応じてカム推力がその場所で急激に変化することになる。この急激な変化は以下の不具合をもたらす。

例えば、ローラがカムリードの大きいところ（推力が低い部分）から小さいところ（推力が高い部分）へ遷移する場合、傾斜角度が急に変化する場所において推力が急激に大きくなる。この推力は、駆動装置全体に衝撃力となって入力され、駆動装置の各部分が破損する可能性がある。特に、トラクションドライブ装置等では、通常油膜を介して動力を伝えているが、衝撃力によって油膜切れが生じ、動力伝達面が損傷する可能性がある。

また、ローラがカムリードの小さいところ（推力が高い部分）から大きいところ（推力が低い部分）へ遷移する瞬間には、摩擦駆動装置の押し付け力が急激に下がることによりグロススリップを引き起こす。摩擦駆動装置では、カムリードの大きなところでもスリップを起こさないように押し付け力を設定するが、遷移が緩やかに起こった場合には問題を生じないのに対し、遷移が急激に起こった場合には、例えば自動車のように急激に伝達トルクが変化する駆動系において、遷移時に押し付け力が一瞬「抜ける」ような状態になってグロススリップを引き起こす。

また、このように構成されるローディングカム装置は、製作面においても不具合を生じやすい。即ち、カム面の傾斜が不連続であるため、例えば、カム旋盤・研削盤等での加工の際に工具の速度が不連続となるため、工具の加速度が大きくなり、これが衝撃力となって、工具やワークを傷つけたり、工具の損耗を早めたりする。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、衝撃力の発生や、負荷過渡変動時のスリップ、製造上の不具合を低減することができるローディングカム装置と、これを用いたトロイダル型無段変速機及び摩擦変速機とを提供することにある。

本発明の目的は、下記の構成により達成される。
（１） 入力トルクの変化に応じて推力の大きさを変化可能なローディングカム装置であって、
相対回転可能に設けられ、互いに対向する対向面にカム面が形成される一対のカム部材と、
該一対のカム部材のカム面間に装着される保持器と、
該保持器に転動自在に保持された状態で、前記一対のカム部材のカム面と接触可能な複数の転動体と、
を有し、
前記一対のカム部材の少なくとも一方において、前記カム面のリード角が、連続的に変化し、且つ、前記カム面のカム底側からカム頂部側に向かって徐々に小さくなることを特徴とするローディングカム装置。
（２） （１）に記載のローディングカム装置を有することを特徴とするトロイダル型無段変速機。
（３） （１）に記載のローディングカム装置を有することを特徴とする摩擦変速機。

本発明のローディングカム装置によれば、一対のカム部材の少なくとも一方において、カム面のリード角は、連続的に変化し、且つ、カム面のカム底側からカム頂部側に向かって徐々に小さくなるので、衝撃力の発生や、負荷過渡変動時のスリップ、製造上の不具合を低減することができる。また、このようなローディングカム装置を有することで、より信頼性の高いトロイダル型無段変速機及び摩擦変速機を構成することができる。

以下、本発明の各実施形態に係るローディングカム装置について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、ローディングカム装置が適用されたパワースプリット式のトロイダル型無段変速機を示す図である。図１中、１はトロイダル型無段変速機であって、バリエータ２と遊星歯車機構３とを備えている。バリエータ２は、固定部にベアリング等を介して回転自在に支持され、かつ一端側がエンジン等の駆動源５に連結された入力軸６を備えている。

入力軸６には、発進クラッチ７を介してローディングカム装置（詳しくは後述する。）８が設けられている。このローディングカム装置８は、入力トルクの変化に応じて推力の大きさを変化可能なもので、この推力をバリエータ２に伝達するようになっている。バリエータ２には入力軸６と連動して回転する互いに対向する一対の入力ディスク１０ａ，１０ｂが設けられ、この一対の入力ディスク１０ａ，１０ｂの間には入力軸６に対しては遊嵌状態の一対の出力ディスク１１ａ，１１ｂが同軸的に配置され互いに同期して回転するようになっている。

入力ディスク１０ａ，１０ｂと出力ディスク１１ａ，１１ｂとの間には枢支軸１２ａを中心として傾転自在なトラニオン１２ｂが設けられ、このトラニオン１２ｂには入力ディスク１０ａ，１０ｂと出力ディスク１１ａ，１１ｂに転接する複数のパワーローラ１２が設けられている。出力ディスク１１ａ，１１ｂは入力軸６に対して遊嵌する遊嵌軸１３を介して連結されている。

このバリエータ２は、入力軸６に伝達された回転駆動力が入力ディスク１０ａ，１０ｂ、パワーローラ１２及び出力ディスク１１ａ，１１ｂを介して遊嵌軸１３に伝達され、その速度比すなわち出力ディスク１１ａ，１１ｂの回転速度を入力ディスク１０ａ，１０ｂの回転速度で除した値がパワーローラ１２の傾転角によって決定される。

すなわち、パワーローラ１２が水平状態にあるときに、速度比が１の中立状態となり、これより各パワーローラ１２の出力ディスク１１ａ，１１ｂ側が入力軸６から離れる方向に傾転するとこれに応じて速度比が低下し、逆に各パワーローラ１２の出力ディスク１１ａ，１１ｂ側が入力軸６に接近する方向に傾転するとこれに応じて速度比が増加する。

遊嵌軸１３には第１のスプロケット１４が嵌着され、この第１のスプロケット１４はチェーン１５を介して第１の動力伝達系を構成する第１の動力伝達軸１６に設けられた第２のスプロケット１７と連動している。一方、入力軸６の他端側には高速用クラッチ１８を介して第２の動力伝達軸１９が設けられ、この第２の動力伝達軸１９は遊星歯車機構３と連動して第２の動力伝達系を構成している。

遊星歯車機構３について説明すると、出力軸２０を備えた太陽歯車２１と、これに噛合する複数の遊星歯車２２と、各遊星歯車２２を連繋するキャリア２３と、遊星歯車２２に噛合するリング歯車２４とを備えており、リング歯車２４が第２の動力伝達軸１９を介して高速用クラッチ１８と連結されている。さらに、リング歯車２４と遊星歯車機構３のハウジング（図示しない）との間にはリング歯車２４の回転を許容及び拘束する後退用クラッチ２５が設けられている。さらに、キャリア２３とリング歯車２４との間には動力の伝達を接離する低速用クラッチ２６が設けられている。

第１の動力伝達系を構成する第１の動力伝達軸１６の他端部には第１の歯車２７が設けられ、遊星歯車機構３のキャリア２３には出力軸２０と遊嵌する遊嵌軸２８が設けられ、この遊嵌軸２８には第１の歯車２７と噛合する第２の歯車２９が設けられている。

次に、トロイダル型無段変速機１の全体的な動作について説明する。
今、入力軸６が停止しており、かつバリエータ２が最大減速位置にあると共に、高速用クラッチ１８，低速用クラッチ２６及び後退用クラッチ２５が解放状態にある。

この状態で、発進クラッチ７を接続すると共に駆動源５によって入力軸６を所定方向に回転開始させると、この入力軸６の回転に伴ってバリエータ２の入力ディスク１０ａ，１０ｂが入力軸６と同方向に同一回転速度で回転する。このとき、パワーローラ１２が最大減速位置にあるので、入力ディスク１０ａ，１０ｂの回転がパワーローラ１２を介して出力ディスク１１ａ，１１ｂに入力軸１０ａ，１０ｂと逆方向回転でかつ入力軸６よりも低速回転となるように伝達される。

したがって、遊嵌軸１３が回転し、第１のスプロケット１４、チェーン１５及び第２のスプロケット１７と動力伝達され、第１の動力伝達軸１６を介して第１の歯車２７を介して第２の歯車２９も回転する。しかし、この状態では、高速用クラッチ１８，低速用クラッチ２６及び後退用クラッチ２５が解放状態であり、遊星歯車２２及びキャリア２３が自由回転するだけで、出力軸２０に連結されている太陽歯車２１にその回転力が伝達されることはなく、出力軸２０は回転停止状態を維持する。

この出力軸２０の回転停止状態から発進クラッチ７を接続すると共に、制御回路からの指令信号によって低速用クラッチ２６を接続し、高速用クラッチ１８及び後退用クラッチ２５を解放すると、キャリア２３とリング歯車２４が結合状態となり、第２の歯車２９の回転力が遊嵌軸２８、キャリア２３及びリング歯車２４に伝達される。したがって、遊星歯車２２を介して太陽歯車２１が回転して出力軸２０に伝達され、出力軸２０が入力軸６と同方向に回転する前進状態の第１モードが得られる。

そして、第１モードを維持しながらバリエータ２を増速側すなわちパワーローラ１２をその出力ディスク１１ａ，１１ｂ側が入力軸６に接近する方向に傾転させると、その傾転に応じて第１の動力伝達軸１６の回転速度が速くなり、これに伴って遊星歯車機構３のリングギャ２４及びキャリア２３の回転速度が増加して出力軸２０の回転速度が増加し、トロイダル型無段変速機１全体の速度比が増加する。

このとき、第１の動力伝達軸１６の回転数と第２の動力伝達軸１９の回転数が一致もしくは近似したとき、制御回路から高速用クラッチ１８及び低速用クラッチ２６の駆動部に指令信号が発信される。

そして、制御回路からの指令信号によって高速用クラッチ１８を接続して低速用クラッチ２６及び後退用クラッチ２５を解放するクラッチ繋ぎ換えによるモードチェンジが行われる。入力軸６の回転は高速用クラッチ１８を介して第２の動力伝達軸１９に伝達され、第２の動力伝達軸１９の回転は遊星歯車機構３のリング歯車２４に伝達される。

リング歯車２４の回転は複数の遊星歯車２２を介して太陽歯車２１に伝達し、この太陽歯車２１に連結された出力軸２０が回転する。リング歯車２３が入力側になった場合、遊星歯車２２を支持したキャリア２３が停止していると仮定すれば、リング歯車２３と太陽歯車２１の歯数に比に応じた変速比で増速を行う。ただし、キャリア２３に支持された遊星歯車２２が太陽歯車２１の周囲を公転し、無段変速機全体としての変速比は、遊星歯車２２の公転速度に応じて変化する。そこで、バリエータ２の変速比を変えて遊星歯車２２の公転速度を変えれば、無段変速機全体としての変速比を調節できる。

すなわち、高速走行時に遊星歯車２２がリング歯車２４と同方向に公転する。そして、これらの遊星歯車２２の公転速度が速い程、太陽歯車２１に固定された出力軸２０の回転速度が速くなる。例えば、前記公転速度とリング歯車２４の回転速度（何れも角速度）が同じになれば、リング歯車２４と出力軸２０の回転速度が同じになる。これに対して、前記公転速度がリング歯車２４の回転速度よりも遅ければ、前記リング歯車２４の回転速度よりも出力軸２０の回転速度が速くなる。反対に、前記公転速度がリング歯車２４の回転速度よりも速ければ、前記リング歯車２４の回転速度よりも出力軸１９の回転速度が遅くなる。

したがって、前記高速走行時には、第２の動力伝達系を介して遊星歯車機構３のリング歯車２４に伝達されたトルクの一部は遊星歯車２２からキャリア２３及び第１の動力伝達系を介して出力ディスク１１ａ，１１ｂに伝わる。前記バリエータ２の変速比を減速側に変化させる程、トロイダル型無段変速機１全体の変速比は増速側に変化する。このような高速走行時の状態では、前記バリエータ２に、入力ディスク１０ａ，１０ｂからではなく、出力ディスク１１ａ，１１ｂからトルクが加わる、所謂動力循環状態となる。

ここで、本発明のローディングカム装置８について説明する。図２に示すように、ローディングカム装置８は、上記した入力軸６と、この入力軸６に係合してこの入力軸６と共に回転するカム板（カム部材）３６とを備えており、このカム板３６が入力ディスク（カム部材）１０ａに対向配置されている。このカム板３６の入力ディスク１０ａに対向する対向面には第一のカム面３８が、円周方向に亙る凹凸として形成されている。また、カム板３６と対向配置される入力ディスク１０ａの対向面にも、第二のカム面３９が、円周方向に亙る凹凸として形成している。そして、これらの第一のカム面３８と第二のカム面３９との間に複数個の円柱状のローラ（転動体）４０が、第一及び第二のカム面３８，３９に装着される円輪状の保持器４１に転動自在に保持された状態で、第一のカム面３８と第二のカム面３９とに接触可能に挟持されている。

そして、第一のカム面３８及び第二のカム面３９は、図３に示すように、略同一形状をなしており、カム底４３の円周方向両側は互いに対称形状をなしている。また、図４に示すように、各カム面３８，３９の円弧状のカム底４３の曲率半径ｒ１は、ローラ４０の曲率半径ｒ２よりも小さく設定されている。

また、第一のカム面３８及び第二のカム面３９は、ローラ４０が最もカム底４３側にあるときに接触するカム底側接触点Ｐからカム頂部４４側にかけて、リード角αが、連続的に変化し、且つ、カム底４３側からカム頂部４４側に向かって徐々に小さくなるように形成されている。つまり、第一のカム面３８及び第二のカム面３９は、図４に示すように、カム底４３側のある位置のリード角α１よりも、この位置よりもカム頂部４４側の位置のリード角α２の方が必ず小さくなる湾曲形状に設定されている。

このような構成のローディングカム装置８を組み込んだトロイダル型無段変速機１の場合、上記入力軸６によりカム板３６を回転させると、第一のカム面３８によって複数のローラ４０が、入力ディスク１０ａの第二のカム面３９に押し付けられる。その結果、入力ディスク１０ａが出力ディスク１１ａに向けて押圧されるとともに入力ディスク１０ｂが出力ディスク１１ｂに向けて押圧され、パワーローラ１２は、入力ディスク１０ａと出力ディスク１１ａとの間、及び、入力ディスク１０ｂと出力ディスク１１ｂとの間に強く当接させられる。

ここで、ローディングカム装置８の第一のカム面３８及び第二のカム面３９は、リード角αが、カム底４３側からカム頂部４４側に向かって徐々に小さくなるように形成されているため、入力トルクに応じて第一のカム面３８及び第二のカム面３９のローラ４０への当接位置が変化することで、発生させる推力が、カム底４３に近い低トルク領域では小さめ（トラクション係数が高く）になり、カム頂部４４に近い高トルク領域では高く（トラクション係数が低く）なる。

従って、第１実施形態のローディングカム装置８及びこれを用いたトロイダル型無段変速機１によれば、カム板３６および入力ディスク１０ａにおいて、第一のカム面３８および第二のカム面３９のリード角は、連続的に変化し、且つ、カム底４３側からカム頂部４４側に向かって徐々に小さくなるので、衝撃力の発生や、負荷過渡変動時のスリップ、製造上の不具合を低減することができる。

特に、パワースプリット式のトロイダル型無段変速機１に適用した場合に、上記したローディングカム装置８は顕著な効果を発揮する。具体的には、急激なトルク変動でも発生推力が「抜け」たりしないため、パワースプリットにおけるモードチェンジのような正トルクから負トルクへ（またはこの逆）、０．１秒程度の短い時間で変化するような状況でもスリップ等の問題を発生しない。

また、自動車などでは一般走行状態では低トルクでの使用がそのほとんどである。低トルク時は油温等も低く、変速機はそれほどシビアな状態にないため、高めのトラクション係数を設定してもスリップすることはない。本実施形態のローディングカム装置８は、トルクが小さい時には発生推力が小さくなる（トラクション係数が高めになる）ように設定されているので、摩擦駆動装置にかかる各部の力が下げられるので、軸受損失が低くなって伝達効率が向上し、また接触面圧が下がりローラ４０の転がり疲れ寿命が向上し、さらに各部の荷重が下がるので部品の小型化・軽量化が可能になる。

一方、高トルク領域では接触面圧も高まり、動力伝達部での損失も増えるので、油膜の温度が高くなり油の限界トラクション係数が下がってスリップしやすい傾向となるが、本実施形態のローディングカム装置８は、高トルク領域では高めの押し付け力によりトラクション係数を低めにとって運転するので、スリップの危険はない。一般の自動車では高トルク領域での使用頻度は低いので、上記のように大きな力で押し付けても耐久性等の問題を生じることはない。

尚、第１実施形態においては、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機１について説明したが、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機でもよく、またハーフトロイダル無段変速機、フルトロイダル無段変速機のいずれにも適用できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るローディングカム装置について図面を参照して詳細に説明する。

図５は、上記したローディングカム装置が適用された摩擦変速機を示す断面図である。摩擦変速機１０１は、ケーシング１０２を有する。このケーシング１０２は、主部１０３と、この主部１０３の両端部にそれぞれ複数のボルト１０４，１０４により結合固定されて、この主部１０３の両端開口部を塞ぐ、一対のカバー１０５，１０５とからなる。この様なケーシング１０２には、入力軸１０６と出力軸１０７とを、互いの中心軸同士を直交させる方向に配置して、回転自在に支持している。

先ず、主部１０３の一部には、入力軸１０６を支持するため、厚肉の取付部１０８が設けられ、この取付部１０８に第一取付孔１０９が、この主部１０３の直径方向に形成される。そして、この第一取付孔１０９内に入力軸１０６を、一対の転がり軸受１１０ａ，１１０ｂにより、回転自在に支持している。これら両転がり軸受１１０ａ，１１０ｂは、深溝型、或はアンギュラ型の玉軸受の如く、ラジアル荷重の他にスラスト荷重も支承自在なものを使用する。そして、入力軸１０６は第一取付孔１０９の内側に、回転のみ自在に（軸方向に亙る変位を不能に）支持される。

また、一対のカバー１０５，１０５の中央部には、出力軸１０７を支持するため、第二取付孔１１１，１１１が、互いに同心に形成されている。そして、これら両第二取付孔１１１，１１１の内側に出力軸１０７の中間部両端寄り部分を、一対の転がり軸受１１２，１１２により、回転自在に支持している。これら両転がり軸受１１２，１１２は、やはり深溝型、或はアンギュラ型の玉軸受の如く、ラジアル荷重の他スラスト荷重も支承自在なものを使用する。但し、これら両転がり軸受１１２，１１２は、必ずしもスラスト荷重を支承できる構造である必要はない。

そして、出力軸１０７を各第二取付孔１１１，１１１の内側に、回転のみ自在に（軸方向に亙る変位を不能に）支持している。この様に入力軸１０６と出力軸１０７とをケーシング１０２に支持した状態で、これら入力軸１０６の中心軸αと出力軸１０７の中心軸βとは、この出力軸１０７の中心軸β上の点Ｏ部分で交差する。

入力軸１０６の基端部（図５の上端部）で主部１０３の外面から直径方向外方に突出した部分には、スプライン部１１３を設けて、図示しない駆動軸により、入力軸１０６を回転駆動自在としている。また、入力軸１０６の先端部（図５の下端部）で主部１０３の内面側に露出した部分には、入力部１１４を、入力軸１０６と一体に結合固定している。尚、これら入力部１１４と入力軸１０６とは、一体に形成されてもよい。

この入力部１１４は、先端部に向かう程外径が細くなる先細の円すい台状に形成したもので、入力軸１０６と同心に設けられて、この入力軸１０６と共に回転する。そして、この様な入力部１１４の外周面を構成する、入力軸１０６と同心の円すい状凸面を入力摩擦面１１５としている。尚、この入力摩擦面１１５の母線の延長線は、出力軸１０７の中心軸β上の点Ｏ部分で交差する。

一方、出力軸１０７の中間部でケーシング１０２内に位置する部分の周囲には、円筒状のスリーブ１１６を介して出力ディスク１１７と、第１実施形態と同様の構成を有するローディングカム装置１１８と、アイドラディスク１１９とを設けている。スリーブ１１６は、全体を円筒状に形成したもので、一端部（図５の右端部）内周面を出力軸１０７の中間部外周面に、スプライン１２０（図５の上側部分参照）或はボールスプライン１２１（図５の下側部分参照）により係合させている。

尚、図面には説明の便宜上、スプライン１２０とボールスプライン１２１との両方を描いているが、実際にはスリーブ１１６の一端部内周面と出力軸１０７の中間部外周面との間には、このうちの何れか一方のみが設けられればよい。また、スリーブ１１６の他端部（図５の左端部）内周面と出力軸１０７の中間部外周面との間には、滑り軸受、ラジアルニードル軸受等の、ラジアル荷重のみを支承する（スラスト荷重を支承しない）軸受１２２を設けている。従ってスリーブ１１６は、出力軸１０７の周囲に、この出力軸１０７と同期した回転並びにこの出力軸７の軸方向に亙る変位自在に支持している。尚、上記軸受１２２に代えて、スプライン１２０またはボールスプライン１２１を設けても良い。

上述の様なスリーブ（カム部材）１１６の一端部外周面には、上記ローディングカム装置１１８を構成するためのカム板部１２３を、スリーブ１１６と一体の外向フランジ状に設けている。また、スリーブ１１６の他端部外周面には、ローディングナット１２４を螺合固定している。そして、このローディングナット１２４とカム板部１２３との間に、上記ローディングカム装置１１８を構成するためのローラ４０と、出力ディスク（カム部材）１１７と、ホルダ１２６と、皿板ばね１２７とを、カム板部１２３の側から順に、スリーブ１１６の軸方向に亙り互いに直列に設けている。

出力ディスク１１７はスリーブ１１６の中間部周囲に、滑り軸受、ラジアルニードル軸受等の、ラジアル荷重のみを支承する軸受１２８により、スリーブ１１６と同心に支持されている。この様な出力ディスク１１７のカム板部１２３に対向する対向面（図５の右面）の内径寄り部分と、上記カム板部１２３の出力ディスク１１７に対向する対向面（図５の左面）とには、それぞれ円周方向に亙る凹凸である上記した第一のカム面３８と第二のカム面３９とを設けている。

そして、これら両カム面３８，３９同士の間に各ローラ４０，４０を、それぞれの中心軸とカム板部１２３及び出力ディスク１１７の直径方向とを一致させ、保持器４１により転動自在に保持した状態で挟持している。第一のカム面３８および第二のカム面３９の形状は、第１実施形態と同様の形状を有する。この構成により、出力ディスク１１７をカム板部１２３から離れる方向に押圧しつつ、スリーブ１１６と出力ディスク１１７との間で回転力の伝達を行なわせる、上記ローディングカム装置１１８を構成している。

尚、上記第一のカム面３８および第二のカム面３９の形状を、第１実施形態と同様とすることで、両方向の回転を伝達可能であるが、一方向の回転のみを伝達する場合には、図３及び図４に示した各カム面３８，３９の形状を円周方向両側で非対称とし、円周方向一方側を第１実施形態と同様の形状、円周方向他方側をローラ４０が空転するように凹溝を持った形状とする。

また、出力ディスク１１７の他面（図５の左面）外径寄り部分には、出力摩擦面１３１が形成される。この出力摩擦面１３１は、入力摩擦面１１５との当接部がこの入力摩擦面１１５と平行である円すい凸面とし、これら両摩擦面１３１，１１５の母線同士が、これら母線のほぼ全長に亙り、互いに均一に当接する様にしている。尚、入力摩擦面１１５の母線の延長線は、前述の様に出力軸１０７の中心軸β上の点Ｏ部分で交差する事が、両摩擦面１３１，１１５の当接部でのスピンを０とするために最も好ましい。少なくとも、中心軸βの近傍で交差させる事が好ましい。また、両摩擦面１３１，１１５の断面形状（母線形状）は、一方が直線であり、他方が大きな曲率半径を有する凸曲面である事が、両摩擦面１３１，１１５同士の当接部にエッジロードを生じさせる事なく、安定した当接状態を実現する上からは好ましい。

また、ホルダ１２６はスリーブ１１６の中間部周囲に、やはり滑り軸受、ラジアルニードル軸受等の、ラジアル荷重のみを支承する軸受１３２により、スリーブ１１６と同心に支持している。ホルダ１２６は、円輪部１３３と円筒部１３４とを有する断面略Ｌ字形で、全体を円環状に形成しており、このうちの円輪部１３４をローディングナット１２４に対向させた状態で、スリーブ１１６の中間部周囲に配置している。

尚、このローディングナット１２４の外径寄り部分で、円輪部１３４に対向する部分には、環状の突部１３５を形成している。そして、この突部１３５よりも内径側部分で上記ローディングナット１２４と円輪部１３４との間に、皿板ばね１２７を設けている。尚、突部１３５の高さは、この皿板ばね１２７の自由状態での厚さよりも小さいが、この皿板ばね１２７を圧縮し切った状態での厚さよりは大きい。

さらに、ホルダ１２６の周囲にはアイドラディスク１１９を、アンギュラ型の玉軸受１３６により、スリーブ１１６及びホルダ１２６と同心に、且つ、このスリーブ１１６及びホルダ１２６に対する相対回転を自在に支持している。従って、アイドラディスク１１９はホルダ１２６に対し、十分なスラスト剛性及びラジアル剛性を確保した状態で、回転自在に支持している。アイドラディスク１１９の片面（図５の右面）外径寄り半部には、バックアップ面１３７を形成している。このバックアップ面１３７は、入力摩擦面１１５と平行な円すい凸面とし、出力摩擦面１３１と反対側部分でこの入力側摩擦面１１５の母線と、これら母線のほぼ全長に亙り均一に当接する様にしている。

尚、出力ディスク１１７の片面及びアイドラディスク１１９の他面、即ち、それぞれ出力摩擦面１３１、バックアップ面１３７を形成した面と反対面には、それぞれ直径方向に亙る補強リブ１３８ａ、１３８ｂを形成している。これら各補強リブ１３８ａ、１３８ｂは、それぞれ出力ディスク１１７、アイドラディスク１１９の曲げ剛性を高めて、摩擦変速機による動力の伝達時に、入力摩擦面１１５と出力摩擦面１３１及びバックアップ面１３７とを、この入力摩擦面１１５の母線のほぼ全長に亙って均一に当接させる役目を果たす。

上述のような構成の第２実施形態の摩擦変速機は、次のように、入力軸１０６から出力軸１０７に回転力を伝達する。図示しない駆動軸によりこの入力軸１０６及び入力部１１４を回転させると、入力摩擦面１１５と出力摩擦面１３１との摩擦係合に基づき、出力ディスク１１７が回転する。そして、この出力ディスク１１７の回転が、ローディングカム装置１１８を介してスリーブ１１６に伝わり、更にこのスリーブ１１６の回転が、スプライン１２０またはボールスプライン１２１を介して出力軸１０７に伝わる。入力摩擦面１１５と出力摩擦面１３１とは、皿板ばね１２７の弾力に基づき、始めから或る程度の当接圧で当接している。従って、入力軸１０６から出力軸１０７への回転力の伝達は、始めから滑る事なく、効率良く行なえる。

このように入力軸１０６から出力軸１０７に回転力を伝達する際、ローディングカム装置１１８は、この回転力を伝達すると同時に、出力ディスク１１７を入力部１１４に向けて押し付ける。この第２実施形態においても、ローディングカム装置１１８が第１実施形態と同様の第一のカム面３８及び第二のカム面３９を有しているため、第１実施形態と同様の効果を奏して、摩擦変速機に適用することができる。

尚、第２実施形態では、摩擦変速機として減速機を例にとり説明したが、入力軸と出力軸とを逆にすれば、そのまま増速機として機能する。
また、第１，第２実施形態では、対向面の両方をカム面３８，３９としたが、いずれか一方のみをカム面としても良い。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。

本発明の第１実施形態に係るローディングカム装置を用いたトロイダル型無段変速機の概念図である。 本発明の第１実施形態に係るローディングカム装置を用いたトロイダル型無段変速機の要部の側面図である。 本発明の第１実施形態に係るローディングカム装置の第一のカム面、第二のカム面およびローラを示す部分拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係るローディングカム装置の第一のカム面（第二のカム面）を示す部分拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係るローディングカム装置を用いた摩擦変速機の断面図である。

符号の説明

１ トロイダル型無段変速機
２ バリエータ
３ 遊星歯車機構
６ 入力軸
８，１１８ ローディングカム装置
１０ａ 入力ディスク（カム部材）
２０ 出力軸
３６ カム板（カム部材）
３８，３９ カム面
４０ ローラ（転動体）
４１ 保持器
１０１ 摩擦変速機
１０６ 入力軸
１０７ 出力軸
１１６ スリーブ（カム部材）
１１７ 出力ディスク（カム部材）
１１９ アイドラディスク

Claims (3)

1. 入力トルクの変化に応じて推力の大きさを変化可能なローディングカム装置であって、
   相対回転可能に設けられ、互いに対向する対向面にカム面が形成される一対のカム部材と、
   該一対のカム部材のカム面間に装着される保持器と、
   該保持器に転動自在に保持された状態で、前記一対のカム部材のカム面と接触可能な複数の転動体と、
   を有し、
   前記一対のカム部材の少なくとも一方において、前記カム面のリード角が、連続的に変化し、且つ、前記カム面のカム底側からカム頂部側に向かって徐々に小さくなることを特徴とするローディングカム装置。
2. 請求項１に記載のローディングカム装置を有することを特徴とするトロイダル型無段変速機。
3. 請求項１に記載のローディングカム装置を有することを特徴とする摩擦変速機。

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