JP2009150537A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーローラ８ｂを各ディスクの軸方向に変位させて、構成各部材の弾性変形量の変化に拘らず、このパワーローラ８ｂの周面と上記各ディスクとの接触状態を適正に維持できる、簡単で低コストに構成でき、しかも優れた耐久性を有する構造を実現する。
【解決手段】上記パワーローラ８ｂをトラニオン９ｂの支持梁部３４に対し、揺動変位自在に係合させる。このパワーローラ８ｂに加わるトラクション力を上記トラニオン９ｂに、スラスト玉軸受３６の外輪３７の外周面４６と、このトラニオン９ｂに形成した段差面４５との係合に基づいて伝達する。この外周面４６のうちでこの段差面４５と対向する部分に、曲率半径が他の部分よりも大きいトラクション力支持面４７を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車用の自動変速機として利用するトロイダル型無段変速機の改良に関する。具体的には、トラニオンに対するパワーローラの変位を円滑に行なわせて、高い伝達効率を確保できる構造の実現を図るものである。

［従来技術の説明］
自動車用変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、例えば特許文献１、２、非特許文献１、２等の多くの刊行物に記載され、且つ、一部で実施されて周知である。図１１は、現在実施されているトロイダル型無段変速機の基本構成を示している。先ず、この従来構造に就いて、簡単に説明する。１対の入力側ディスク１ａ、１ｂを入力回転軸２に対し、それぞれがトロイド曲面（断面円弧形の凹面）であって特許請求の範囲に記載した軸方向片側面に相当する入力側内側面３、３同士を互いに対向させた状態で、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持している。

又、上記入力回転軸２の中間部周囲に、中間部外周面に出力歯車４を固設した出力筒５を、この入力回転軸２に対する回転を自在に支持している。又、この出力筒５の両端部に出力側ディスク６、６を、スプライン係合により、この出力筒５と同期した回転自在に支持している。この状態で、それぞれがトロイド曲面であって特許請求の範囲に記載した軸方向片側面に相当する、上記両出力側ディスク６、６の出力側内側面７、７が、上記両入力側内側面３、３に対向する。

又、上記入力回転軸２の周囲で上記入力側、出力側両内側面３、７同士の間部分（キャビティ）に、それぞれの周面を球状凸面としたパワーローラ８、８を、２個ずつ配置している。これら各パワーローラ８、８は、それぞれトラニオン９、９の内側面に、基半部と先半部とが偏心した支持軸１０、１０と複数の転がり軸受とを介して、これら各支持軸１０、１０の先半部回りの回転、及び、これら各支持軸１０、１０の基半部を中心とする若干の揺動変位自在に支持されている。

又、上記各トラニオン９、９は、それぞれの長さ方向（図１１の表裏方向）両端部にこれら各トラニオン９、９毎に互いに同心に設けられた傾転軸を中心として揺動変位自在である。これら各トラニオン９、９を揺動（傾斜）させる動作は、油圧式のアクチュエータにより、これら各トラニオン９、９を上記各傾転軸の軸方向に変位させる事により行なう。変速時には、上記各アクチュエータへの圧油の給排により、上記各トラニオン９、９を上記各傾転軸の軸方向に変位させる。この結果、上記各パワーローラ８、８の周面と上記入力側、出力側各内側面３、７との接触部（トラクション部）の接線方向に作用する力の方向が変化する（サイドスリップが発生する）ので、上記各トラニオン９、９が上記各傾転軸を中心として揺動変位する。

上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、駆動軸１１により一方（図１１の左方）の入力側ディスク１ａを、ローディングカム式の押圧装置１２を介して回転駆動する。この結果、前記入力回転軸２の両端部に支持された１対の入力側ディスク１ａ、１ｂが、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、上記各パワーローラ８、８を介して前記両出力側ディスク６、６に伝わり、前記出力歯車４から取り出される。

上記入力回転軸２と上記出力歯車４との回転速度の比を変える場合で、先ず入力回転軸２と出力歯車４との間で減速を行なう場合には、上記各トラニオン９、９を図１１に示す位置に揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面を、上記各入力側ディスク１ａ、１ｂの入力側内側面３、３の中心寄り部分と上記両出力側ディスク６、６の出力側内側面７、７の外周寄り部分とにそれぞれ当接させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン９、９を図１１と反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面を、上記両入力側ディスク１ａ、１ｂの入力側内側面３、３の外周寄り部分と上記両出力側ディスク６、６の出力側内側面７、７の中心寄り部分とにそれぞれ当接させる。上記各トラニオン９、９の揺動角度を中間にすれば、上記入力回転軸２と出力歯車４との間で、中間の速度比（変速比）を得られる。

上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、動力の伝達に供される各部材、即ち、入力側、出力側各ディスク１ａ、１ｂ、６と上記各パワーローラ８、８とが、前記押圧装置１２が発生する押圧力（推力）に基づいて弾性変形する。そして、この弾性変形に伴って、上記各ディスク１ａ、１ｂ、６が軸方向に変位する。又、上記押圧装置１２が発生する押圧力は、上記トロイダル型無段変速機により伝達するトルクが大きくなる程大きくなり、それに伴って上記各部材の弾性変形量も多くなる。従って、上記トルクの変動に拘らず、上記入力側、出力側各側面３、７と上記各パワーローラ８、８の周面との接触状態を適正に維持する為に、これら各パワーローラ８、８を上記各トラニオン９、９に対し、上記各ディスク１ａ、１ｂ、６の軸方向に変位させる機構が必要になる。図１１に記載した従来構造の第１例の場合には、上記各パワーローラ８、８を支持した前記各支持軸１０、１０の先半部を、同じく基半部を中心として揺動変位させる事により、上記各パワーローラ８、８を上記軸方向に変位させる様にしている。

一方、特許文献３には、変速比の変更と、入力側、出力側各ディスクの軸方向への各パワーローラの変位とを、全く別の機構により行なわせる様にした、トロイダル型無段変速機が記載されている。この従来構造の第２例のトロイダル型無段変速機は、図１２〜１３に示す様な変速機構を備える。この図１２〜１３に示した従来構造の第２例の場合、入力回転軸２の周囲で入力側、出力側両ディスク１、６同士の間部分に揺動フレーム１３を、この入力回転軸２を中心とする揺動を可能に設けている。そして、この揺動フレーム１３の径方向外端部に設けた支持板部１４、１４同士の間に、それぞれの内側面にパワーローラ８ａ、８ａを回転自在に支持した３個のトラニオン９ａ、９ａを、それぞれの両端部に設けた傾転軸１５、１５を中心とする揺動のみ可能として支持している。これら各トラニオン９ａ、９ａは、先に述べた図１１に示した構造とは異なり、上記揺動フレーム１３に対し傾転軸１５、１５の軸方向に変位する事はない。この状態で上記各パワーローラ８ａ、８ａの中心軸の延長線α、αは、上記両ディスク１、６の中心軸β上で交差する。

又、上記各傾転軸１５、１５のうち、図１２〜１３の上端部に位置する２本の傾転軸１５、１５を除く残りの傾転軸１５、１５には、セクター歯車１６、１６ａを固定している。そして、円周方向に隣り合うトラニオン９ａ、９ａに関するセクター歯車１６、１６ａ同士を噛合させている。この構成により、総てのトラニオン９ａ、９ａが、変速比を変える方向に関して同じ方向に、同じ角度だけ傾斜する様にしている。更に、上記各セクター歯車１６、１６ａのうちの何れか１個（図１２〜１３の右下部）のセクター歯車１６ａを、カム装置１７及びアクチュエータ１８により、当該セクター歯車１６ａを固定した傾転軸１５を中心として揺動させる様にしている。

上記カム装置１７は、上記１個のセクター歯車１６ａに支持したカムフォロア１９と、トロイダル型無段変速機を収納したハウジング２０の内面に固定したカム部材２１とから成る。そして、このカム部材２１に設けたカム溝２２と上記カムフォロア１９とを係合させている。又、上記アクチュエータ１８は、油圧複動型のもので、ピストン２３に設けた長孔に係合したピン２４の動きを、結合ブラケット２５を介して前記揺動フレーム１３に伝達し、この揺動フレーム１３を、前記入力回転軸２を中心として揺動させる。この揺動フレーム１３の揺動に伴って、上記１個のセクター歯車１６ａに支持したカムフォロア１９と上記カム溝２２との位置関係が変化し、このセクター歯車１６ａが上記傾転軸１５を中心として揺動する。更に、このセクター歯車１６ａの動きが、残りのセクター歯車１６、１６を介して総てのトラニオン９ａ、９ａに伝わる。この結果、これら各トラニオン９ａ、９ａの内側面に支持された、前記各パワーローラ８ａ、８ａが、前記入力側、出力側両ディスク１、６同士の間の変速比を変える方向に関して、同じ方向に同じ角度だけ揺動し、この変速比が所望値に調整される。

上述の様な特許文献３に記載された構造では、変速時に上記各パワーローラ８ａ、８ａは、前記揺動フレーム１３との相対位置関係に関しては、図１３の表裏方向に揺動するのみである。言い換えれば、変速動作の為にこれら各パワーローラ８ａ、８ａが上記揺動フレーム１３に対して、（この揺動フレーム１３と共に上記入力回転軸２の回転方向又は反回転方向に変位する事はあっても）上記各傾転軸１５、１５の軸方向（延長線α、αに対し直角方向）に変位する事はない。又、上記揺動フレーム１３は、上記入力側、出力側両ディスク１、６同士の間位置に、変速の為に必要な角度だけ揺動変位可能に支持されているのみであり、上記両ディスク１、６の軸方向（図１３の表裏方向）に変位する事はない。従って、上記各トラニオン９ａ、９ａも、上記両ディスク１、６の軸方向に変位する事はない。

一方、トロイダル型無段変速機の運転時には、上記両ディスク１、６の内側面３、７と上記各パワーローラ８ａ、８ａの周面との転がり接触部（トラクション部）の面圧を確保する為に加える力により、上記各部材１、６、８ａが弾性変形する。そして、このうちの各パワーローラ８ａ、８ａは、図１３の表裏方向に変位する。前述の図１１に示した構造の場合には、各パワーローラ８、８を各トラニオン９、９に対し、基半部と先半部とを互いに偏心した支持軸（偏心軸）１０、１０により揺動変位可能に支持する事により、構成各部材の弾性変形に伴う上記各パワーローラ８、８の変位を可能にしていた。但し、図１２〜１３に示した構造の場合には、単に偏心軸により上記各パワーローラ８ａ、８ａの揺動変位を許容するだけの構造は、採用できない。

この理由は、単に偏心軸によりこれら各パワーローラ８ａ、８ａを揺動させただけの構造では、偏心量を回転半径とする円弧運動に基づいてこれら各パワーローラ８ａ、８ａが、上記各傾転軸１５、１５の軸方向（延長線α、αに対し直角方向）に、僅かとは言え変位する為である。前述の図１１に示した構造部分で説明した通り、上記各パワーローラ８ａ、８ａが上記各傾転軸１５、１５の軸方向に変位すると、上記各トラクション部にサイドスリップが発生し、上記各パワーローラ８ａ、８ａを介して前記各トラニオン９ａ、９ａに、上記各傾転軸１５、１５を中心に揺動させる方向（変速比を変える方向）の力が加わる。この様な力は、上記変位が０．１〜０．２mm程度の場合でも発生する。上述の様なサイドスリップが発生し、上述の様な力が加わったままの状態でトロイダル型無段変速機の運転を継続する事が好ましくないのは当然である。具体的には、上記サイドスリップは伝達効率及び耐久性の低下に、上記力は実際に変速比を変更する際に必要とされる力の増大に、それぞれ結び付く。

この為に前記特許文献３に記載された構造では、図１４〜１６に示した様な構造により、上記各部材１、６、８ａの弾性変形に伴って、このうちの各パワーローラ８ａ、８ａを、入力側、出力側両ディスク１、６の軸方向（図１３の表裏方向）にのみ変位させる様にしている。この構造に使用する、トラニオン９ａに対し上記パワーローラ８ａを回転自在に支持する為の支持軸１０ａは、互いに偏心した基部２６と支持軸部２７とを備える。一方、上記トラニオン９ａの内側面中間部に、円形凹部２８を形成している。そして、この円形凹部２８に円形の（厚肉円盤状の）クランク部材２９を、回転可能に内嵌している。又、このクランク部材２９の一部で、このクランク部材２９の中心から外れた位置に、円孔３０を形成している。これらクランク部材２９の外周面の中心軸Ｘ₂₉と円孔３０の中心軸Ｘ₃₀との偏心量δ₂ は、上記基部２６の中心軸Ｘ₂₆と支持軸部２７の中心軸Ｘ₂₇との偏心量δ₁ と等しい（δ₂ ＝δ₁ ）。そして、上記基部２６を、上記円孔３０に、がたつきなく、且つ、揺動可能に内嵌している。従って、上記基部２６の中心軸Ｘ₂₆と上記円孔３０の中心軸Ｘ₃₀とは互いに一致する。勿論、上記支持軸部２７の周囲に回転自在に支持した上記パワーローラ８ａの中心軸Ｘ₈は、この支持軸部２７の中心軸Ｘ₂₇と一致する。

更に、上記トラニオン９ａの一部で、上記円形凹部２８の底部片隅部に整合する部分に、前記傾転軸１５、１５の軸方向に長い長孔３１を、この円形凹部２８の底面と上記トラニオン９ａの外側面とを連通する状態で形成している。そして、前記支持軸１０ａのうちで上記基部２６の基端面｛図１５の（Ｂ）の右端面｝の片隅部に突設したガイドロッド３２を上記長孔３１に、この長孔３１の長さ方向（前記各傾転軸１５、１５の軸方向、図１５の上下方向）の変位を可能に支持している。

前記特許文献３に記載された構造の場合、上述の様な構成により、前記入力側、出力側両ディスク１、６の軸方向片側面である、入力側、出力側両内側面３、７の軸方向変位に伴って、上記パワーローラ８ａを、図１６の（Ａ）に矢印ａで示す様に、この軸方向にのみ変位させる。このパワーローラ８ａがこの矢印ａ方向に変位する際、上記ガイドロッド３２は、図１６の（Ｂ）に矢印ｂで示す様に、上記長孔３１の内側で、上記各傾転軸１５、１５の軸方向に変位する。この際、クランク部材２９の外周面の中心軸Ｘ₂₉を中心とする円孔３０の中心軸Ｘ₃₀の偏心量δ₂ に基づく円弧運動と、基部２６の中心軸Ｘ₂₆と支持軸部２７の中心軸Ｘ₂₇との偏心量δ₁ に基づく円弧運動とを相殺して、上記支持軸部２７に直線運動させる。

図１１に示した従来構造の第１例にしても、図１２〜１６に示した従来構造の第２例にしても、各パワーローラ８、８ａを各ディスク１、１ａ、１ｂ、６の軸方向に変位させて、構成各部材の弾性変形量の変化に拘らず、これら各ディスク１、１ａ、１ｂ、６と上記各パワーローラ８、８の周面との接触状態を適正に維持できる。但し、何れの構造の場合も、これら各パワーローラ８、８を上記軸方向に変位させる為の構造が複雑で、部品製作、部品管理、組立作業が何れも面倒になり、コストが嵩む事が避けられない。特許文献４には、トラニオンの内側面と、パワーローラを回転自在に支持する為のスラスト玉軸受の外輪との間に直動型の転がり軸受を設ける事で、上記パワーローラの各ディスクの軸方向の変位を許容する構造が記載されている。この様な特許文献４に記載された構造にしても、同様の問題を生じる。

［先発明の説明］
この様な問題を解決する為の技術として、特願２００６−２５０５３０（特開２００８−２５８２１）に開示された発明がある。この先発明の構造の１例に就いて、図１７〜２２により説明する。この先発明のトロイダル型無段変速機の特徴は、トラニオン９ｂに対しパワーローラ８ｂを、入力側、出力側各ディスク１ａ、１ｂ、６（図１１参照）の軸方向の変位を可能に支持する部分の構造にある。トロイダル型無段変速機全体としての構造及び作用は、前述の図１１〜１３に示した構造を含め、従来から知られている構造と同様である。この為、従来と同様に構成する部分に就いては、図示並びに説明を、省略若しくは簡略にし、以下、先発明構造の特徴部分を中心に説明する。

先発明のトロイダル型無段変速機を構成するトラニオン９ｂは、両端部に互いに同心に設けられた１対の傾転軸１５、１５と、これら両傾転軸１５、１５同士の間に存在し、少なくとも上記入力側、出力側両ディスク１ａ、１ｂ、６の径方向（図１８、２０〜２２の上下方向）に関する内側（図１８、２０〜２２の上側）の側面を円筒状凸面３３とした、支持梁部３４とを備える。上記両傾転軸１５、１５は、それぞれラジアルニードル軸受３５、３５を介して、ヨーク（図示せず）或いは揺動フレーム１３の支持板部１４、１４（図１２〜１３参照）に、揺動を可能に支持する。又、上記円筒状凸面３３の中心軸イは、図１８、２１に示す様に、上記両傾転軸１５、１５の中心軸ロと平行で、これら両傾転軸１５、１５の中心軸ロよりも、上記各ディスク１ａ、１ｂ、６の径方向に関して外側（図１８、２０〜２２の下側）に存在する。又、上記支持梁部３４とパワーローラ８ｂの外側面との間に設けるスラスト玉軸受３６を構成する外輪３７の外側面に、部分円筒面状の凹部３８を、この外側面を径方向に横切る状態で設けている。そして、この凹部３８と、上記支持梁部３４の円筒状凸面３３とを係合させ、上記トラニオン９ｂに対し上記外輪３７を、上記各ディスク１ａ、１ｂ、６の軸方向に関する揺動変位を可能に支持している。尚、本例の場合には、この凹部３８の断面形状の曲率半径ｒ₃₈とこの円筒状凸面３３の断面形状の曲率半径ｒ₃₃（図２２）とを一致させて、これら凹部３８と円筒状凸面３３とを、直接当接させている。尚、この凹部３８側の曲率半径ｒ₃₈を、この円筒状凸面３３側の曲率半径ｒ₃₃よりも大きく（ｒ₃₈＞ｒ₃₃）しても良い。

又、本例の場合には、上記外輪３７の内側面中央部に支持軸１０ｂを、この外輪３７と一体に固設して、上記パワーローラ８ｂをこの支持軸１０ｂの周囲に、ラジアルニードル軸受３９を介して、回転自在に支持している。又、上記外輪３７及び上記支持軸１０ｂの内部に、上記スラスト玉軸受３６及び上記ラジアルニードル軸受３９に潤滑油を供給する為の下流側給油路４０を、上記支持梁部３４の内部に、この下流側給油路４０に繋がる上流側給油路４１を、それぞれ設けている。上記外輪３７の外側面でこの下流側給油路４０の上流端開口を囲む部分には、この外輪３７の揺動方向に長い凹部４２を形成して、この外輪３７の揺動変位に拘らず、上記両通油路４０、４１同士が互いに連通する様にしている。更に、上記支持梁部３４の外部に、この上流側給油路４１に繋がる給油パイプ４３を設けている。この給油パイプ４３の上流側端部は、上記トラニオン９ｂの端部に設けた、同期ケーブルを架け渡す為のプーリ４４の内径側に開口させ、このプーリ４４の内径側を通じて、潤滑油の供給を可能にしている。

又、先発明の場合には、上記トラニオン９ｂの内側面のうち、上記支持梁部３４の両端部と１対の傾転軸１５、１５との連続部に、互いに対向する１対の段差面４５、４５を設けている。これら両段差面４５、４５同士の間隔は、上記外輪３７の外径よりも極く僅か（例えば数十μｍ程度）だけ大きい。従って、上記凹部３８と上記円筒状凸面３３とを当接させた状態で、上記外輪３７の外周面が、上記両段差面４５、４５に当接若しくは近接対向する。即ち、上記外輪３７をこれら両段差面４５、４５同士の間に、上記パワーローラ８ｂからこの外輪３７に加わるトラクション力を何れかの段差面４５、４５で支承可能な状態に組み付けている。

上述の様に構成する先発明のトロイダル型無段変速機によれば、上記パワーローラ８ｂを前記各ディスク１ａ、１ｂ、６の軸方向に変位させて、構成各部材の弾性変形量の変化に拘らず、このパワーローラ８ｂの周面と上記各ディスク１ａ、１ｂ、６との接触状態を適正に維持できる構造を、簡単で低コストに構成できる。
即ち、トロイダル型無段変速機の運転時に、入力側、出力側各ディスク１ａ、１ｂ、６、各パワーローラ８ｂの弾性変形に基づき、これら各パワーローラ８ｂをこれら各ディスク１ａ、１ｂ、６の軸方向に変位させる必要が生じると、これら各パワーローラ８ｂを回転自在に支持している前記スラスト玉軸受３６の外輪３７が、外側面に設けた部分円筒面状の凹部３８と支持梁部３４の円筒状凸面３３との当接面を滑らせつつ、この円筒状凸面３３の中心軸イを中心として揺動変位する。この揺動変位に基づき、上記各パワーローラ８ｂの周面のうちで、上記各ディスク１ａ、１ｂ、６の軸方向片側面と転がり接触する部分が、これら各ディスク１ａ、１ｂ、６の軸方向に変位し、上記接触状態を適正に維持する。前述した通り、上記円筒状凸面３３の中心軸イは、変速動作の際に各トラニオン９ｂの揺動中心となる傾転軸１５、１５の中心軸ロよりも、上記各ディスク１ａ、１ｂ、６の径方向に関して外側に存在する。従って、上記円筒状凸面３３の中心軸イを中心とする揺動変位の揺動半径は、上記変速動作の際の揺動半径よりも大きく、上記入力側ディスク１ａ、１ｂと出力側ディスク６との間の変速比の変動に及ぼす影響は少ない（無視できるか、容易に修正できる範囲に留まる）。

この様に接触状態を適正に維持する為に必要とされる、上記凹部３８と円筒状凸面３３との加工は容易であり、又、別途特殊な部品が必要になる事もない。この為、簡単で低コストに構成できる。
又、上記パワーローラ８ｂから外輪３７に加わるトラクション力を何れかの段差面４５で支承するので、このパワーローラ８ｂがトラニオン９ｂの内側面で、各傾転軸１５、１５の軸方向に変位する事を確実に防止して、トロイダル型無段変速機の変速動作の安定性を確保できる。

先発明に係るトロイダル型無段変速機の運転時には、上述の様に、上記パワーローラ８ｂから外輪３７に加わるトラクション力を何れかの段差面４５で支承する。トロイダル型無段変速機の技術分野で所謂２Ｆｔと呼ばれる、上記トラクション力は、相当に大きい。一方、上記外輪３７の外周面４６は凸円筒面であるのに対して、上記両段差面４５、４５は、前記支持梁部３４を中心とする上記外輪３７の揺動変位を可能にする為、前記支持梁部３４の中心軸に対し直交する方向に存在する、互いに平行な平坦面とする必要がある。この為、この段差面４５と上記外周面４６との当接面積は小さく、上記外輪３７に加わるトラクション力をこの段差面４５で支承する状態では、上記段差面４５と上記外周面４６との当接部に大きな面圧が作用する。この当接部に大きな面圧が作用した状態で、上記トロイダル型無段変速機の変速比変更に伴って上記段差面４５と上記外周面４６とが摺動すると、これら両面４５、４６に早期摩耗等の損傷を生じる可能性がある。又、摺動しない場合でも、上記段差面４５側に圧痕が生じる可能性がある。

特開平３−７４６６７号公報 特開２００１−１６５２６２号公報 独国特許出願公開第１０２４６４３２号明細書（DE10246432A1） 特開２００３−２９４０９９号公報 青山元男著、「別冊ベストカー 赤バッジシリーズ２４５／クルマの最新メカがわかる本」、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日、ｐ．９２−９３ 田中裕久著、「トロイダルＣＶＴ」、株式会社コロナ社、２０００年７月１３日

本発明は、上述の様な事情に鑑み、各パワーローラを各ディスクの軸方向に変位させて、構成各部材の弾性変形量の変化に拘らず、これら各パワーローラの周面とこれら各ディスクとの接触状態を適正に維持できる、簡単で低コストに構成でき、しかも優れた耐久性を有する構造を実現すべく発明したものである。

本発明の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、少なくとも１対のディスクと、複数のトラニオンと、複数のパワーローラとを備える。
このうちの、少なくとも１対のディスクは、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、相対回転を自在に支持されている。
又、上記各トラニオンは、軸方向に関してこれら各ディスクの軸方向片側面同士の間位置の円周方向に関して複数個所に、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心とする揺動変位を自在に設けられている。
更に、上記各パワーローラは、上記各トラニオンの内側面に、それぞれスラスト転がり軸受を介して回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記両ディスクの軸方向片側面にそれぞれ当接させている。

又、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、前述した先発明に係るトロイダル型無段変速機と同様に、上記各トラニオンは、両端部に互いに同心に設けられた上記１対の傾転軸と、これら両傾転軸同士の間に存在し、少なくとも上記両ディスクの径方向に関する内側の側面を、上記両傾転軸の中心軸と平行でこの傾転軸の中心軸よりも上記両ディスクの径方向に関して外側に存在する中心軸を有する、円筒状凸面とした支持梁部とを備えたものである。
又、上記各スラスト転がり軸受は、この支持梁部と上記各パワーローラの外側面との間に設けられたもので、この支持梁部側に設けられた外輪と、この外輪の内側面に設けられた外輪軌道と上記パワーローラの外側面に設けられた内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えたものである。
そして、上記外輪は、外側面に設けられた部分円筒面状の凹部と上記支持梁部の円筒状凸面とを係合させる事により上記各トラニオンに対し、上記両ディスクの軸方向に関する揺動変位を可能に支持されている。
又、これら各トラニオンの内側面のうち、上記支持梁部の両端部と１対の傾転軸との連続部に、互いに対向する１対の段差面が設けられており、上記外輪がこれら両段差面同士の間部分に、パワーローラからこの外輪に加わるトラクション力を何れかの段差面で支承可能な状態に係合している。

更に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、上記外輪の外周面のうち、上記両段差面に対向する部分の周方向に関する曲率半径を、残りの部分の曲率半径よりも大きくしている。
この様に、上記外輪の外周面のうちで上記両段差面に対向する部分の曲率半径を残りの部分の曲率半径よりも大きくする程度は、著しくする程、上記外周面と上記両段差面との当接部の接触面積を大きく（広く）して、これら両面の摩耗を抑えられる。
最も好ましくは、請求項２に記載した様に、上記外周面のうちで上記両段差面に対向する部分の周方向に関する曲率半径を無限大とし、この部分の形状を、これら両段差面と平行な平坦面とする。言い換えれば、上記外輪の外周面の直径方向反対側２個所位置に、それぞれが上記支持梁部の中心軸に対し直交する方向に存在する、互いに平行な平坦面を形成する。
又、好ましくは、請求項３に記載した様に、上記外輪の外周面のうちで周方向に関する曲率半径を異ならせた部分（請求項２の場合には平坦面を設けた部分）から軸方向に外れた部分に、この外輪を加工する際にシューを当接（滑り接触）させる為の、中心軸に対し直交する方向の断面を円形とした円筒面を設ける。

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、前述した先発明に係るトロイダル型無段変速機と同様に、各パワーローラを各ディスクの軸方向に変位させて、構成各部材の弾性変形量の変化に拘らず、これら各パワーローラの周面とこれら各ディスクとの接触状態を適正に維持できる構造を、簡単で低コストに構成できる。
即ち、トロイダル型無段変速機の運転時に、入力側、出力側各ディスク、各パワーローラの弾性変形に基づき、これら各パワーローラをこれら各ディスクの軸方向に変位させる必要が生じると、これら各パワーローラを回転自在に支持している各スラスト転がり軸受の外輪が、外側面に設けた部分円筒面状の凹部と支持梁部の円筒状凸面との係合部を中心として揺動変位する。この揺動変位に基づき、上記各パワーローラの周面のうちで、上記各ディスクの軸方向片側面と転がり接触する部分が、これら各ディスクの軸方向に変位し、上記接触状態を適正に維持する。上記円筒状凸面の中心軸は、変速動作の際に各トラニオンの揺動中心となる傾転軸の中心軸よりも、上記各ディスクの径方向に関して外側に存在する。従って、上記円筒状凸面の中心軸を中心とする揺動変位の揺動半径は、上記変速動作の際の揺動半径よりも大きく、上記入力側ディスクと出力側ディスクとの間の変速比の変動に及ぼす影響は少ない（無視できるか、容易に修正できる範囲に留まる）。
この様に接触状態を適正に維持する為に必要とされる、上記凹部と円筒状凸面との加工は容易であり、又、別途特殊な部品が必要になる事もない。この為、簡単で低コストに構成できる。

更に、本発明の構造によれば、上記各スラスト転がり軸受の外輪の外周面と、各トラニオンの内側面に設けた段差面との当接面積を広くできる。この為、トロイダル型無段変速機の運転時に、２Ｆｔと呼ばれる大きなトラクション力を、上記外周面と上記段差面との当接部で支承しても、この当接部の面圧を抑えられる。この結果、この段差面に圧痕や早期摩耗等の損傷を生じる事を防止できる。
尚、前述した特願２００６−２５０５３０の明細書及び図面には、トラニオンと外輪との間に設けたスラストニードル軸受やブラケットにより、上記トラクション力を、この外輪から上記トラニオンに伝達する構造が記載されている。この様な構造によれば、上述した様な、段差面に圧痕や摩耗が生じる事を防止できるが、その代わりに、部品点数の増大に基づいて製造コストが嵩む。本発明の場合には、この様なコスト上昇を抑えつつ、上記圧痕や摩耗の発生を抑えられる。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１にのみ対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例及び後述する第２〜３例の特徴は、前述した先発明の構造を前提として、スラスト玉軸受３６を構成する外輪３７の外周面４６と、トラニオン９ｂの内側面に形成した段差面４５、４５との当接面積を確保する為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１７〜２２で説明した先発明に係る構造と同様である。就いては、この先発明に係る構造と同様の部分に関しては、重複する図示並びに説明を、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

上記外輪３７のうち、最もパワーローラ８ｂ側に存在し、最も外径が大きくなった部分の直径方向反対側２個所位置で、それぞれ上記段差面４５、４５と対向する部分に、それぞれトラクション力支持面４７、４７を形成している。これら両トラクション力支持面４７、４７は、上記外輪３７の外周面４６と同様に部分凸円筒面であるが、それぞれの曲率半径Ｒ₄₇が、この外周面４６のうちで上記両トラクション力支持面４７、４７から外れた部分の曲率半径ｒ₄₆よりも大きい（Ｒ₄₇＞ｒ₄₆）。即ち、上記外周面４６のうちで上記両トラクション力支持面４７、４７から外れた部分の曲率中心が、上記外輪３７の中心軸上の点Ｏに存在するのに対して、上記両トラクション力支持面４７、４７の曲率中心は、上記点Ｏを通過する、支持梁部３４の中心軸に平行な仮想直線α上で、この点Ｏよりも遠い側に存在する。

上述の様なトラクション力支持面４７、４７を設けた上記外輪３７を備えたスラスト玉軸受３６を上記トラニオン９ｂに組み付けた状態で、上記両トラクション力支持面４７、４７は、上記両段差面４５、４５に、当接若しくは近接対向する。即ち、前述した２Ｆｔと呼ばれるトラクション力を支承する側では、上記トラクション力支持面４７と上記段差面４５とが当接して、上記パワーローラ８ｂから上記外輪３７に伝達された上記トラクション力を、上記トラニオン９ｂに伝達する。これに対して、反対側のトラクション力支持面４７と段差面４５とは、前述した様な、数十μｍ程度の微小隙間を介して近接対向する。エンジンブレーキ作動時等、トロイダル型無段変速機を通過するトルクの方向が逆転した場合には、上記反対側のトラクション力支持面４７と段差面４５とが当接する。

本例の構造によれば、上記両トラクション力支持面４７、４７の曲率半径Ｒ₄₇が大きい分、上記トラクション力を伝達する側のトラクション力支持面４７と段差面４５との当接面積を広くできる。この為、これら両面４７、４５同士の当接部の面圧を抑えて、この段差面４５に圧痕や早期摩耗等の損傷を生じる事を防止できる。

又、本例の構造によれば、上記両トラクション力支持面４７、４７を形成する事に伴って、前記支持梁部３４の軸方向に関する、上記外輪３７の幅寸法（短径）Ｄ₃₇を、上記両トラクション力支持面４７、４７を形成しない場合に比べて小さくできる。そして、この幅寸法Ｄ₃₇を小さくできる分だけ、上記両段差面４５、４５同士の間隔Ｄ₄₅、延いては、これら両段差面４５、４５同士の間に存在する、上記支持梁部３４の軸方向長さＬ₃₄を短くできる。この結果、トロイダル型無段変速機の運転時に、前記パワーローラ８ｂから加わるスラスト荷重に基づく、上記支持梁部３４の弾性変形量を少なく抑えられる。この支持梁部３４が弾性変形すると、上記両段差面４５、４５同士の間隔が僅かとは言え縮まる。従って、変速動作を可能にすべく、上記外輪３７がこれら両段差面４５、４５同士の間で強く挟持される（噛み込まれる）のを防止する為には、これら両段差面４５、４５同士の間隔Ｄ₄₅（＝Ｌ₃₄）を、上記支持梁部３４の軸方向に関する上記外輪３７の幅寸法Ｄ₃₇よりも大きくする必要がある。

これに対して、上記間隔Ｄ₄₅をこの幅寸法Ｄ₃₇よりも大きくする程度を著しくすると、上記トロイダル型無段変速機の伝達トルクが小さく、上記支持梁部３４の弾性変形量が少ない状態で、この支持梁部３４に沿う、上記外輪３７の変位可能量が大きくなる。そして、この外輪３７の変位可能量が大きくなると、この外輪３７を含む前記スラスト玉軸受３６により支持された上記パワーローラ８ｂが、上記トロイダル型無段変速機によるトルク伝達方向の反転時（例えば、「加速⇔減速」が切り換わる瞬間）に、上記支持梁部３４の軸方向に大きく変位する。この軸方向への変位は、トロイダル型無段変速機の変速比変更に結び付く為、この変速比が不用意に変化しない様にする為には、上記外輪３７が上記支持梁部３４の軸方向に変位した分だけ、前記トラニオン９ｂを逆方向に変位させる必要がある。この様な動作が必要になると、トルクの伝達方向が反転する場合に於ける、トロイダル型無段変速機の変速比保持の安定性が損なわれる（所望の変速比を得る為の制御の応答性が悪化する）。

これに対して本例の構造の場合には、前述した様に、上記両トラクション力支持面４７、４７を形成する事に伴って、上記支持梁部３４の軸方向長さＬ₃₄を短くでき、その分だけ、この支持梁部３４の曲げ剛性を高くできる。従って、トロイダル型無段変速機の運転時に、この支持梁部３４の弾性変形に基づいて上記両段差面４５、４５同士の間隔が縮まる程度を小さく抑えられる。そして、この程度を小さくできる分、トルク非伝達状態で、上記両段差面４５、４５同士の間隔Ｄ₄₅（＝Ｌ₃₄）を、上記支持梁部３４の軸方向に関する上記外輪３７の幅寸法Ｄ₃₇よりも大きくする程度を少なく抑えられる。この結果、上記トロイダル型無段変速機の伝達トルクが小さく、上記支持梁部３４の弾性変形量が少ない状態での、この支持梁部３４に沿う上記外輪３７の変位可能量を小さくできて、上記トルク反転時に於ける、所望の変速比を得る為の制御の応答性を向上させられる。尚、本例の場合には、変速比を変えるのに、前述の図１１に示した従来構造の第１例と同様、前記トラニオン９ｂを、傾転軸１５、１５の軸方向に変位させる。

［実施の形態の第２例］
図４〜８は、請求項１、２に対応する、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、外輪３７の外周面４６のうちで、トラニオン９ｂの内側面に設けた１対の段差面４５、４５に対向する部分の、周方向に関する曲率半径を、無限大としている。そして、この部分に、これら両段差面４５、４５と平行な平坦面である、１対のトラクション力支持面４７ａ、４７ａを設けている。言い換えれば、上記外輪３７の外周面４６の直径方向反対側２個所位置に、それぞれが上記トラニオン９ｂの支持梁部３４の中心軸に対し直交する方向に存在する、互いに平行な平坦面である、上記両トラクション力支持面４７ａ、４７ａを形成している。

この様な本例の場合、上述した実施の形態の第１例の場合に比べても、上記両段差面４５、４５と上記両トラクション力支持面４７ａ、４７ａとの当接面積をより広くできる。そして、これら各面４５、４７ａの損傷を、より有効に防止できる。更に、支持梁部３４の軸方向に関する上記外輪３７の幅寸法Ｄ₃₇をより小さく、この支持梁部３４の軸方向長さＬ₃₄をより短くでき、この支持梁部３４の曲げ剛性をより高くできて、トルク反転時に於ける、所望の変速比を得る為の制御の応答性を、より向上させられる。尚、上記両トラクション支持面４７ａ、４７ａの周方向両端部と上記外周面４６の残り部分とは、凸曲面により滑らかに連続させる事が、上記各面４５、４７ａの摺れ合い部に潤滑油を取り込み易くする面から好ましい。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。
尚、図６〜８に本例の構造に関する斜視図を示す。このうちの図６は、図４に示した構造に、スラスト玉軸受３６を構成する部材及びパワーローラ８ｂを取り付けると共に、左右方向を逆にした状態で、ディスクの径方向に関して内径側から斜めに見た斜視図であり、図７は、スラスト玉軸受３６及びパワーローラ８ｂをトラニオン９ｂから分離した状態で示した斜視図であり、図８はスラスト玉軸受３６及びパワーローラ８ｂのみを取り出した状態で示した斜視図である。これら図４〜８に関しても、上述した図１〜５と同様に、先発明に係る構造と同等部分には、同一符号を付している。

［実施の形態の第３例］
図９〜１０は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、スラスト玉軸受３６を構成する外輪３７の外周面のうちで、１対のトラクション力支持面４７ａを設けた部分からこの外輪３７の軸方向に関して（各ディスクの径方向に関して外側に）外れた部分に、この外輪３７を加工する際にシューを当接（滑り接触）させる為のシュー用円筒面４８を設けている。このシュー用円筒面４８は、上記外輪３７の中心軸に対し直交する方向の断面を円形とした円筒面であり、その外径を、上記トラクション力支持面４７ａを設けた部分の外周面の外径（外接円の直径）よりも小さくしている。又、本例の場合には、上記外輪３７の外側面の径方向外側に全周に亙り、上記シュー用円筒面４８から面取り部４９を介して連続する状態でバッキングプレート用段差面５０を、この外輪３７の中心軸に対し直交する状態で設けている。このバッキングプレート用段差面５０は、上記外輪３７を加工する際に、バッキングプレートを当接させて、この外輪３７の軸方向の位置決めを図る為のものである。

この様な本例の場合には、上記外輪３７を加工する際に、センタ加工をする為のセンタを当接させる部分（例えばセンタ穴）を設けなくても（乃至はセンタを当接させる部分を設ける事ができなくても）、この外輪３７の加工を、上記シュー用円筒面４８にシューを当接（滑り接触）させると共に、上記バッキングプレート用段差面５０にバッキングプレートを当接させた状態で行える。この為、上記外輪３７の加工を精度良く行える。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第２例と同様であるから、重複する説明は省略する。

本発明の実施の形態の第１例を示す側面図。 パワーローラ及びスラスト玉軸受の一部の部品を省略して示す、図１の上方から見た図。 トラニオンを除いて図２と同方向から見た図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。 同じく図３と同様の図。 同じく斜視図。 スラスト玉軸受及びパワーローラをトラニオンから分離した状態で示す斜視図。 スラスト玉軸受及びパワーローラのみを取り出し、これら両部材の軸方向に関して図６〜７と反対側から見た状態で示す斜視図。 本発明の実施の形態の第３例を示す、図７と同様の図。 同じく、図８と同様の図。 従来構造の第１例を示す断面図。 同第２例を示す要部斜視図。 図１２の一部を取り出して各ディスクの軸方向から見た図。 トラニオンとパワーローラとを取り出した状態で示す分解斜視図。 組み立てた状態で、（Ａ）はトラニオンの内側面側から見た図、（Ｂ）は断面図。 同じ状態で、（Ａ）はトラニオンの内側面側から見た斜視図、（Ｂ）は一部を切断した状態で外側面側から見た斜視図。 先発明の構造の１例を示す、要部斜視図。 同正面図。 図１８の上方から見た平面図。 図１８の右方から見た側面図。 図１９のＡ−Ａ断面図。 図１８のＢ−Ｂ断面図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 入力側ディスク
２ 入力回転軸
３ 入力側内側面
４ 出力歯車
５ 出力筒
６ 出力側ディスク
７ 出力側内側面
８、８ａ、８ｂ パワーローラ
９、９ａ、９ｂ トラニオン
１０、１０ａ、１０ｂ 支持軸
１１ 駆動軸
１２ 押圧装置
１３ 揺動フレーム
１４ 支持板部
１５ 傾転軸
１６、１６ａ セクター歯車
１７ カム装置
１８ アクチェータ
１９ カムフォロア
２０ ハウジング
２１ カム部材
２２ カム溝
２３ ピストン
２４ ピン
２５ 結合ブラケット
２６ 基部
２７ 支持軸部
２８ 円形凹部
２９ クランク部材
３０ 円孔
３１ 長孔
３２ ガイドロッド
３３ 円筒状凸面
３４ 支持梁部
３５ ラジアルニードル軸受
３６ スラスト玉軸受
３７ 外輪
３８ 凹部
３９ ラジアルニードル軸受
４０ 下流側給油路
４１ 上流側給油路
４２ 凹部
４３ 給油パイプ
４４ プーリ
４５ 段差面
４６ 外周面
４７、４７ａ トラクション力支持面
４８ シュー用円筒面
４９ 面取り部
５０ バッキングプレート用段差面

Claims (3)

1. それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、相対回転を自在に支持された少なくとも１対のディスクと、軸方向に関してこれら各ディスクの軸方向片側面同士の間位置の円周方向に関して複数個所に、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心とする揺動変位を自在に設けられた複数のトラニオンと、これら各トラニオンの内側面に、それぞれスラスト転がり軸受を介して回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記両ディスクの軸方向片側面にそれぞれ当接させた複数のパワーローラとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、上記各トラニオンは、両端部に互いに同心に設けられた上記１対の傾転軸と、これら両傾転軸同士の間に存在し、少なくとも上記両ディスクの径方向に関する内側の側面を、上記両傾転軸の中心軸と平行でこの傾転軸の中心軸よりも上記両ディスクの径方向に関して外側に存在する中心軸を有する、円筒状凸面とした支持梁部とを備えたものであり、上記各スラスト転がり軸受は、この支持梁部と上記各パワーローラの外側面との間に設けられたもので、この支持梁部側に設けられた外輪と、この外輪の内側面に設けられた外輪軌道と上記パワーローラの外側面に設けられた内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えたものであって、上記外輪は、外側面に設けられた部分円筒面状の凹部と上記支持梁部の円筒状凸面とを係合させる事により上記各トラニオンに対し、上記両ディスクの軸方向に関する揺動変位を可能に支持されており、これら各トラニオンの内側面のうち、上記支持梁部の両端部と１対の傾転軸との連続部に、互いに対向する１対の段差面が設けられており、上記外輪がこれら両段差面同士の間部分に、パワーローラからこの外輪に加わるトラクション力を何れかの段差面で支承可能な状態に係合しており、この外輪の外周面のうち、これら両段差面に対向する部分の周方向に関する曲率半径が、残りの部分の曲率半径よりも大きくなっている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 両段差面に対向する部分の周方向に関する曲率半径が無限大で、この部分の形状が、これら両段差面と平行な平坦面である、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
3. 外輪の外周面のうちで周方向に関する曲率半径を異ならせた部分から軸方向に外れた部分に、この外輪を加工する際にシューを当接させる為の、中心軸に対し直交する方向の断面を円形とした円筒面を設けた、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機。

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