JP2013177909A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】出力歯車に噛み合う従動歯車のギヤ反力を利用して、トロイダル型無段変速機を倒すようにこのトロイダル型無段変速機にかかる力の少なくとも一部を相殺することができるトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】このトロイダル型無段変速機では、入力側ディスク２および一体型出力側ディスク３Ａからパワーローラ１１に作用するトラクション力に基づいて、変速機全体を傾ける力が作用する。出力歯車４Ａにギヤ反力を作用させる従動歯車７２が、上述の傾ける力を相殺する方向にギヤ反力が作用する出力歯車４Ａとの噛合位置７３の範囲内で、出力歯車４Ａと噛み合っている。これにより、トロイダル型無段変速機を傾ける方向に力が作用するのを防止して、変速制御を安定させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。

例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機は、図４及び図５に示すように構成されている。図に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（中心軸）１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車群４を構成する第１の出力歯車４Ａが回転自在に支持されている。この第１の出力歯車４Ａの中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。

入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車群４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。

出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面）２ａ，２ａと出力側ディスク３，３の内側面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図５参照）が回転自在に挟持されている。

図４中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図１０の右面）がローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する。

図５は、図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図５に示すように、ケーシング５０の内側には、入力軸１に対し、捻れの位置にある一対の枢軸１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図５においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、パワーローラ１１を支持する支持板部１６の長手方向(図５の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。

支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸（支持軸）２３の基端部２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部２３ｂの周囲には、ラジアルニードル軸受９９を介して各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。

また、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向(図５の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受３０を介して揺動自在に支持されている。

また、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図５の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は円筒面として、球面ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。

なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図５で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。

また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１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１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉（以下、転動体という）２６，２６と、これら各転動体２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。

また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。

さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図５の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。

このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車群４より取り出される。

入力軸１と出力歯車群４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位する。例えば、図５の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａ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、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動（傾転）する。

その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車群４との間の変速比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車群４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。

ところで、上記構成のトロイダル型無段変速機の運転時には、パワーローラ１１と各ディスク２，３との間で動力を伝達するためのトラクション接触部にそれぞれ接線方向の力Ｆｔ（トラクション力）が発生する。これらの接線力の合力２Ｆｔ（トラクション力に基づく力）がパワーローラ１１に働く。その２Ｆｔを支えるために、油圧ピストンで２Ｆｔと逆向きの力（駆動装置３２の駆動力）を発生させる。しかし、それぞれの力の作用線がずれているため、モーメントが発生して、トロイダル型無段変速機のヨークに力が作用し、この力が後述の一体型ポスト６９等を介してトロイダル型無段変速機の他の部材に伝達され、トロイダル型無段変速機全体が倒れようとして、トロイダル型無段変速機に余分な負荷がかかるとともに、トロイダル型無段変速機が不安定になる。

ここで、図６〜図９に示すように、トラニオン１５、ヨーク２３Ａ，２３Ｂ、一体型ポスト６９等の部品をモジュール化して組み立てるようにしたトロイダル型無段変速機において、上述の２Ｆｔの作用によりトロイダル型無段変速機全体に倒れるような力（傾ける力）がかかることをより詳細に説明する。

図６から図９に示すように、このトロイダル型無段変速機は、基本的に、上述の図４および図５に示すトロイダル型無段変速機と同様の構成要素を有するものであり、図６〜図９において、図４および図５に示す構成要素と同様の構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。

ただし、図７に示すように、ダルブルキャビティ型でハーフ型のこのトロイダル型無段変速機においては、二つの出力側ディスク３が背面どうしを接合した状態に一体に設けられ、二つの出力側ディスク３を備える一体型出力側ディスク３Ａの外周部に歯車の歯が形成されることにより、出力歯車４Ａが一体型出力側ディスク３Ａの外周部に設けられている。

また、図８に示すように、このトロイダル型無段変速機においては、上側のヨーク２３Ａを揺動自在に支持する上側の球面ポスト６４と、下側のヨーク２３Ｂを揺動自在に支持する下側の球面ポスト６８とが、下側の駆動装置３２から上側の固定部材５２まで上下に延在する一体型ポスト６９として一体に形成されている。すなわち、一体型ポスト６９の上端部に球面ポスト６４が設けられ、一体型ポスト６９の下端部に球面ポスト６８が設けられた構成になっている。また、一体型ポスト６９は、入力軸１と交差する位置に配置されており、一体型ポスト６９の中央部を入力軸１が貫通するように貫通孔が形成されている。

また、上述の例では、パワーローラ１１とパワーローラ１１を内輪するとともに外輪２８等を備えるスラスト球軸受２４が変位軸２３によりトラニオン１５の支持板部１６に揺動自在にされていた。しかし、この例では、変位軸２３は、パワーローラ１１を回転自在に支持する先端部２３ｂの部分だけが、軸２３ｃとして外輪２８に一体に設けられ、パワーローラ１１を外輪２８に対して回転自在に支持している。したがって、上述のトラニオン１５に支持されるとともに、外輪２８およびパワーローラ１１等を揺動自在に支持している変位軸２３の基端部２３ａは設けられておらず、パワーローラ１１等が変位軸２３の基端部２３ａ周りに揺動する構造になっていない。

その代わりに、トラニオン１５の支持板部１６が板状ではなく、枢軸１４と軸方向が平行な略柱状とされるとともにパワーローラ１１側の面が円弧面状の凸面とされている。また、外輪２８のトラニオン１５側の面が円弧面状の凹面とされている。トラニオン１５の凸面に外輪２８の凹面が回転自在に嵌り合った状態になっている。これにより、外輪２８およびパワーローラ１１を含むスラスト球軸受２４が、トラニオン１５の支持板部１６の円弧面状の凸面の円弧の上下方向に沿った中心軸周りに揺動自在となっている。

これにより、変位軸２３の基端部２３ａを用いた場合とほぼ同様に、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。

図８に示すように、このトロイダル型無段変速機においても、上述の場合と同様に、パワーローラ１１と各ディスク２，３との間で動力を伝達するためのトラクション接触部にそれぞれ接線方向の力Ｆｔ（トラクション力）が発生する。これらの接線力の合力２Ｆｔ（Ｆ１，Ｆ２）がパワーローラ１１に働く。その２Ｆｔを支えるために、駆動装置３２（油圧ピストン）で符号Ｒ１，Ｒ２で示す２Ｆｔ（Ｆ１，Ｆ２）と逆向きの駆動力を発生させる。

しかし、符号Ｆ１，Ｒ１及び符号Ｆ２，Ｒ２で示すように、それぞれの力（２Ｆｔと駆動装置の駆動力）の作用線がずれているため、偶力が符号Ｆ１の力とＲ１の力及び符号Ｆ２の力とＲ２の力の間で働き、モーメントＭｔ１，Ｍｔ２が発生し、例えば、トロイダル型無段変速機のヨーク２３Ａに図中左方向に向かう力が作用する。この場合に、トロイダル型無段変速機全体に上述の力の方向（矢印の方向）に倒れように（傾くように）傾ける力Ｆ３がかかる。例えば、図９に示すように、トロイダル型無段変速機に力Ｆ３が作用すると、トロイダル型無段変速機全体が力Ｆ３の方向に傾くように変形することになる。
なお、図９は、トロイダル型無段変速機の傾きが分かり易いように、傾きの変形量を実際より強調して図示したものである。

上述の２Ｆｔにより、トロイダル型無段変速機に余分な荷重がかかることにより、トロイダル型無段変速機が変形するような場合に、トロイダル型無段変速機における変速比の制御が不安定になる。
また、図８に示すように、トロイダル変速機の一方の側面側から入力軸方向を見た場合に、傾ける力Ｆ３が左方向となる場合には、二つの入力側ディスク２が右回転（時計周り）し、二つの出力側ディスクが左回転（反時計周り）していることになる。図８とは逆に、トロイダル変速機の一方の側面側から入力軸方向を見た場合に、傾ける力Ｆ３が右方向となる場合には、二つの入力側ディスク２が左回転（反時計周り）し、二つの出力側ディスクが右回転（時計周り）していることになる。したがって、傾ける力Ｆ３の方向と、出力側ディスクの回転の周り方向がほぼ同じになる。

また、従来、このようなトロイダル型無段変速機において、押圧装置１２により、出力側ディスク３にかかる押圧力（スラスト力）を、例えば、出力側ディスク３を回転自在に支持し、スラスト荷重とラジアル荷重を受けるアンギュラ軸受で受けているものが知られている。
このアンギュラ軸受にかかる力を出力歯車４Ａとしてスラスト力を生じるはすば歯車を用いることで低減し、アンギュラ軸受の長寿化を図ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
すなわち、特許文献１では、出力側ディスク３と同軸上に配置されるとともに出力側ディスク３と一体に回転して、変速された回転駆動力を出力する出力歯車４Ａとしてスラスト力を生じるはすば歯車を用い、はすば歯車によるスラスト力の方向を押圧装置１２の押圧力と反対にすることにより、出力側ディスク３のアンギュラ軸受にかかるスラスト力を低減して、アンギュラ軸受の長寿化を図っている。

また、出力歯車４Ａには、例えば、第２の出力歯車４Ｂ等の他の歯車が噛み合うことになるが、この際に他の歯車からのギヤ反力を受けることで、入力軸１に曲げ応力が生じることになる。そこで、出力歯車４Ａに二つの歯車を噛み合わせることで、ギヤ反力を相殺し、入力軸１の曲げ応力を低減することが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

実開昭６３−３０６５６号公報 実公平３−２０４１号公報

しかしながら、特許文献１のようにスラスト力を生じるはすば歯車を出力歯車４Ａやその他の歯車に用いても、入力軸１と略直交する方向に作用する上述の２Ｆｔに基づいて、入力軸と直交する方向にトロイダル型無段変速機を傾ける力Ｆ３を低減することができない。

また、特許文献２の方法によれば、上述の力Ｆ３の一部を低減できる可能性があるが、入力軸に平行な二つの回転軸を配置し、出力歯車にこれら２本の回転軸にそれぞれ設けた歯車を両方噛み合わせるとともに、これら２本の回転軸に伝動された力をまとめて、さらに他の回転軸に伝動する構成にすると、構成が煩雑になる。これにより、トロイダル型無段変速機のコストの増加や、トロイダル型無段変速機の大型化を招く虞がある。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、出力歯車に噛み合う従動歯車のギヤ反力を利用して、トロイダル型無段変速機を倒すようにこのトロイダル型無段変速機にかかる力の少なくとも一部を相殺することができるトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のトロイダル型無段変速機は、互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に傾転するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持する複数のトラニオンと、前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に変位させる駆動装置と、前記トラニオンの前記一対の枢軸をそれぞれ傾転自在かつ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、前記出力側ディスクとともに回転する出力歯車と、前記出力歯車に噛み合う従動歯車とを備え、
前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクから前記パワーローラに作用するトラクション力に基づく力の作用線と、前記パワーローラから前記トラニオンに伝達される前記トラクション力に基づく力を支えるために前記駆動装置で発生させられるとともに、前記トラクション力に基づく力と略逆向きになる駆動力の作用線がずれていることによって、全体を傾ける力が作用することになるトロイダル型無段変速機において、
前記出力歯車にギヤ反力を作用させる前記従動歯車が、前記傾ける力を相殺する方向に前記ギヤ反力が作用する前記出力歯車との噛合位置の範囲内で、前記出力歯車と噛み合っていることを特徴とする。

本発明においては、上述のようにトラクション力に基づいて生じるトロイダル型無段変速機全体を傾ける力に対して出力歯車に噛み合う従動歯車によるギヤ反力が上述の傾ける力を相殺する方向に作用するので、傾ける力を低減することができる。
すなわち、ギヤ反力に、傾ける力と逆向きになる方向成分が生じる出力歯車との噛合位置に従動歯車を噛み合わせることによって、傾ける力の少なくとも一部が相殺される。
これにより、トラクション力に基づく傾く力の影響を低減することにより、この傾ける力によってトロイダル型無段変速機に生じるひずみ等の発生を防止し、トロイダル型無段変速機による変速制御が不安定になるのを防止できる。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、トラクション力により変速機全体を傾けるような力を抑制して、変速制御を安定させることができる。

本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の出力歯車に従動歯車を噛み合わせる際の従動歯車を噛み合わせる位置の範囲を説明するためにヨークや入力ディスク等を取り外したトロイダル型無段変速機を示す斜視図である。 前記トロイダル型無段変速機を示す斜視図である。 前記トロイダル型無段変速機の変形例を示す斜視図である。 従来のトロイダル型無段変速機を示す断面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 従来の別のトロイダル型無段変速機を示す斜視図である。 従来の別のトロイダル型無段変速機を示す断面図である。 図７のＢ−Ｂ線断面図である。 図８のトロイダル型無段変速機が傾むくように変形した状態を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の特徴は、２Ｆｔに基づいて変速機全体を倒す方向にかかる傾ける力Ｆ３（図８に図示）が、出力側ディスク３の出力歯車４Ａの従動歯車７２との噛合位置７３で発生するギヤ反力により少なくとも一部が相殺されるように、出力側ディスク３への従動歯車７２の噛合位置７３を調整する構造にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図１〜図３に、図４〜図９と同一の符号を付して、説明を省略する。

駆動歯車と従動歯車とにおいては、駆動歯車から従動歯車に駆動力を伝達する際に、従動歯車から駆動歯車にギヤ反力が作用する。ギヤ反力は、駆動歯車と従動歯車との噛合位置における歯と歯の接触位置で発生し、ほぼ所定方向を向く力になる。したがって、駆動歯車と従動歯車との噛合位置が変わると、トロイダル型無段変速機におけるギヤ反力の方向が変わる。この実施形態では、このギヤ反力を利用し、上述の傾ける力Ｆ３の少なくとも一部をギヤ反力で相殺し、傾ける力によるトロイダル型変速機への悪影響を低減するようになっている。

図１には、一体型出力側ディスク３Ａの外周部に設けられた出力歯車４Ａにおいて、出力歯車４Ａから駆動力が伝達されて回転する従動歯車７２（図２に図示）の噛合位置の範囲７４を示すものである。
ここでは、図８に示す力Ｆ３の方向に対して、上述のギヤ反力の方向成分には、力Ｆ３の反対方向（逆方向）となる方向成分が含まれる必要がある。図１に示される従動歯車７２の噛合位置の範囲７４のいずれかの位置で出力歯車４Ａに従動歯車７２が噛み合った場合に、上述の力Ｆ３を相殺する方向の力成分がギヤ反力に含まれることになる。

基本的に噛合位置の範囲７４は、上述の力Ｆ３が向く方向側の出力歯車４Ａの半分になる。出力歯車４Ａは、一方の側面から入力軸方向に沿って見た場合に力Ｆ３の方向が右なら出力歯車４Ａの右側半分が従動歯車７２との噛合位置の範囲になり、力Ｆ３の方向が左ならば出力歯車４Ａの左側半分が従動歯車７２の噛合位置になる。

なお、力Ｆ３の方向が例えば左方向の場合に、出力歯車４Ａの右側に従動歯車７２を噛み合わせると、ギヤ反力に力Ｆ３と同じ方向成分の力が生じ、力Ｆ３を一部でも相殺するこができない。左右逆の場合も同様である。
また、出力歯車４Ａの歯の部分（出力歯車４Ａの外周）の右部分と左部分との境目となる上端部（白抜きの丸Ｓ１で示す）と下端部（白抜きの丸Ｓ２で示す）とにおいては、ギア反力の力Ｆ３と同方向（逆方向）となる方向成分の力が小さく、上述の噛合位置の範囲７４から除くようになっている。なお、この噛合位置の範囲７４の両端部の部分をどの程度の範囲で除くかは、例えば、力Ｆ３の大きさ、ギヤ反力の大きさ、歯車の仕様等を考慮して、実験やシミュレーションにより決定する。

図２は、上述の噛合位置の範囲７２内の一か所として、出力歯車４Ａの左端となる位置を従動歯車７２の噛合位置７３にしたものである。この際の出力歯車４Ａに作用するギヤ反力をＸ方向成分の力と、Ｙ方向成分の力とに分けて図２に図示している。なお、この場合の従動歯車７２から出力歯車４Ａに作用するギヤ反力の方向は、右斜め上となっている。Ｘ方向は、枢軸１４の軸方向と、入力軸１の軸方向との両方向に直交する方向で、上述の左右の方向と同じ方向になる。また、Ｙ方向は、枢軸１４の軸方向と平行になる方向で、上述の上下の方向と同じ方向になる。また、Ｘ方向は、図８に示す力Ｆ３と略逆向きの方向になる。

出力歯車４Ａは、上述のギア反力のＸ方向成分の力を受けた際に、出力歯車４Ａと一体に設けられた出力側ディスク３が、ヨーク２３Ａに連結されたトラニオン１５に支持されているパワーローラ１１を直接押すことになる。
すなわち、図７に示すように、パワーローラ１１と出力側ディスク３とが潤滑油を介して接触するトラクション面は、上述のＸ方向成分の力（入力軸１に対して直角方向の力）に対して斜めになっている。したがって、出力側ディスク３にＸ方向成分の力が作用すると、出力側ディスク３にトラクション面で接触するパワーローラ１１に、このトラクション面に直交する方向の力（Ｘ方向成分を有する力）が作用する。
したがって、出力側ディスク３と一体の出力歯車４Ａにギア反力としてＸ方向成分の力が作用した場合に、上述の力Ｆ３の少なくとも一部がギア反力（Ｘ方向成分の力）により相殺され、力Ｆ３による変速機全体の倒れ方向への変位を軽減することができる。

出力歯車Ａ４の噛合位置の範囲７４に対して、従動歯車７２を実際に噛合可能は位置は、ヨーク２３Ａ、ヨーク２３Ｂ、駆動装置３２等により制限されることになり、図２に示すようにヨーク２３Ａとヨーク２３Ｂとの間になる位置か、後述するように、ヨーク２３Ａの上側の位置で、出力歯車４Ａの上端より左側の位置になる。

したがって、図３に示すように、従動歯車７２を出力歯車４Ａのヨーク２３Ａより上側で、出力歯車４Ａの上端より左側にずれた位置に噛み合わせるものとしてもよい。この場合も、従動歯車７２のギヤ反力により上述の力Ｆ３の少なくとも一部を相殺することができる。

このようなトロイダル型無段変速機においては、トラクション力に基づく２Ｆｔの力によって、トロイダル型無段変速機にかかり、トロイダル型無段変速機を倒れるように（傾ける）ように作用する力Ｆ３による悪影響を、力Ｆ３の少なくとも一部を出力歯車４Ａに噛合う歯車（従動歯車７２）からのギヤ反力により相殺することによって、低減することができる。

これにより、例えば、ヨーク２３Ａにかかる荷重２Ｆｔが出力歯車４Ａの噛合位置７３で発生するギヤ反力により相殺されるように、噛合位置を調節しているので、ヨーク２３Ａにかかる荷重を軽減して、パワーローラ１１の姿勢を安定的に保つことができる。また、トロダル型無段変速機において、変速比の制御が不安定になるのを防止できる。

なお、上述の噛合位置の範囲７４における従動歯車７２の噛合位置は、図２および図３に示す位置に限られるものではなく、出力歯車４Ａの噛合位置の範囲７４内の従動歯車７２を噛み合わせ可能な位置ならば、いずれの位置に従動歯車７２を噛み合わせてもよい。
なお、トロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型に限らず、シングルキャビティ型にも適用できる。

本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なハーフトロイダル型無段変速機に適用することができる。

２ 入力側ディスク
３ 出力側ディスク
４Ａ 出力歯車
１１ パワーローラ
１４ 枢軸
１５ トラニオン
２３Ａ ヨーク
２３Ｂ ヨーク
７２ 従動歯車
７３ 噛合位置
７４ 噛合位置の範囲

Claims (1)

1. 互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に傾転するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持する複数のトラニオンと、前記トラニオンを前記枢軸の軸方向に変位させる駆動装置と、前記トラニオンの前記一対の枢軸をそれぞれ傾転自在かつ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、前記出力側ディスクとともに回転する出力歯車と、前記出力歯車に噛み合う従動歯車とを備え、
   前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクから前記パワーローラに作用するトラクション力に基づく力の作用線と、前記パワーローラから前記トラニオンに伝達される前記トラクション力に基づく力を支えるために前記駆動装置で発生させられるとともに、前記トラクション力に基づく力と略逆向きになる駆動力の作用線がずれていることによって、全体を傾ける力が作用することになるトロイダル型無段変速機において、
   前記出力歯車にギヤ反力を作用させる前記従動歯車が、前記傾ける力を相殺する方向に前記ギヤ反力が作用する前記出力歯車との噛合位置の範囲内で、前記出力歯車と噛み合っていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。

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