JP2679106B2 - トロイダル式無段変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、トロイダル式無段変速機に関する。

従来の技術 近年、車両用変速機としてトロイダル式無段変速をも
ちいることが各種提案されている。

このトロイダル式無段変速機は、対向面がそれぞれト
ロイド曲面に形成される１対の入，出力ディスクを備
え、これら入，出力ディスク間に圧接されて回転される
摩擦ローラが傾斜されることにより、入出力ディスクか
ら出力ディスクへ無段階の回転伝達、即ち無段階のトル
ク伝達が可能となっている。

ところで、トロイダル式無段変速機としては従来、例
えば、特開昭61−116166号に開示されたようなものがあ
り、該トロイダル式無段変速機にあっては、上記摩擦ロ
ーラ（パワーローラ）がローラ支持部材（トラニオン）
に、それぞれの枢着部が互いに偏心される傾転軸を介し
て回転自在に支持され、該ローラ支持部材が自身の回動
を伴って軸方向移動されることにより、該摩擦ローラが
傾斜される構成となっている。

ここで、例えば入力ディスクに出力ディスク方向の押
圧力が作用すると、押圧された入力ディスクは、摩擦ロ
ーラを出力ディスク側へ押し付ける。押し付けられた摩
擦ローラは、そのローラ支持部材の軸部を中心に出力デ
ィスク方向へ揺動するように首振り動作し、出力ディス
ク側へ押し付けられる。

結果として、摩擦ローラは入力ディスクおよび出力デ
ィスクからそれぞれ接触面に対して垂直方向の圧接荷重
を受ける。これら圧接荷重の合力は、従来、摩擦ローラ
とローラ支持部材との受圧面に対して垂直方向のスラス
ト荷重として作用するようになっていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来のトロイダル式無段変速機にあっ
ては、スラスト荷重によって受圧面に生じる摩擦によ
り、摩擦ローラのローラ支持部材に対する首振り動作が
滑らかに行われず、この結果、摩擦ローラから出力ディ
スクへの押圧力が減少してしまうという不具合がある。

また、首振り動作時、つまり摩擦ローラがローラ支持
部材に対して出力ディスク側へ揺動する際には、摩擦ロ
ーラの受圧面に、入力ディスク方向の摩擦力が作用し、
この摩擦力によって摩擦ローラから出力ディスクへの押
圧力が損失されてしまう。

このように摩擦ローラから出力ディスクへの押圧力が
減少，損失すると、摩擦ローラと出力ディスクとの間に
所定の摩擦力が得られなくなってしまい、両者間に滑り
を生じてトルクの伝達効率が低下されてしまうという問
題点があった。

そこで、本発明は従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、円滑に摩擦ローラの首振り動作を行うことができ、
しかも首振り動作時にあっても、摩擦ローラと、該摩擦
ローラによって押圧されるディスクとの間に、摩擦力を
必要十分に発生させることができるトロイダル式無段変
速機を提供する事を目的とする。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために本発明は、支持軸の軸方
向に相対回転方向に対向配置される入力ディスクおよび
出力ディスクと、 これら両ディスクの対向面間に圧接して摩擦接触する
摩擦ローラと、 該摩擦ローラを傾転軸を介して回転自在に支持し、自
身の回転軸部を中心として回転可能かつ該回転軸部の軸
方向に移動可能なローラ支持部材と、 該ローラ支持部材と上記摩擦ローラとの間に設けら
れ、該摩擦ローラのディスク圧接反力によるスラスト方
向の移動を阻止するスラスト荷重受圧部と、を備えたト
ロイダル式無段変速機において、 上記スラスト荷重受圧部の受圧面を、上記入，出力デ
ィスクのうち摩擦ローラに押圧力を発生させるディスク
側に対して反対のディスク側が上記支持軸から離れる方
向に傾斜させることにより構成する。

作用 入，出力ディスクのうちの一方から摩擦ローラに押圧
力が作用すると、摩擦ローラは入力ディスクおよび出力
ディスクからそれぞれ圧接荷重を受け、これら圧接荷重
の合力によって、摩擦ローラとローラ支持部材との受圧
面にスラスト荷重が作用する。

ここで、本発明のトロイダル式無段変速機にあって
は、受圧面を、押圧力を発生させるディスク側に対して
反応のディスク側が入，出力ディスクの支持軸から離れ
る方向に傾斜させているので、摩擦ローラからローラ支
持部材へ作用する圧接荷重の合力のうち、受圧面に直交
する方向の分力がスラスト荷重として受圧面に作用する
とともに、受圧面に平行な方向の分力が反対のディスク
方向への力として作用する。

従って、入，出力ディスクのうち、押圧力を発生させ
る側のディスクと摩擦ローラとの間に十分な摩擦力を発
生できるのは勿論のこと、反対側のディスクと摩擦ロー
ラとの間にも、受圧面に平行な方向の分力によって押圧
力が補足されるため、十分な摩擦力を発生させることが
できる。

また、受圧面に平行な方向の分力が摩擦ローラを上記
反対のディスクへ向けて首振りさせる方向の力として作
用するため、摩擦ローラを受圧面に生じる摩擦力に抗し
て円滑に首振り動作させることができる。

実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明す
る。

即ち、第１図から第３図は本発明のトロイダル式無段
変速機10の一実施例を示し、その全体構造を示す第３図
において、図中右側に配置される図外のエンジンの出力
はトルクコンバータ12を介して入力軸14に伝達される。

上記入力軸14には、これを支持軸として入力ディスク
16および出力ディスク18が対向配置され、これら入，出
力ディスク16,18のそれぞれトロイド面に形成された対
向面間に摩擦ローラ20が配置される。

上記入力ディスク16には後述の皿ばね58による予圧力
および後述のローディングカム70による押圧力が作用
し、かつ、該ローディングカム70を介して入力軸14のト
ルクが入力される一方、該入力ディスク16のトルクは、
第２図に示した後述の作動機構を介して上記摩擦ローラ
20が傾斜されることにより無段階に変化されて、上記出
力ディスク18に伝達される。

上記出力ディスク18には歯車22が一体に回転可能に設
けられ、該歯車22はアイドラ軸24と一体の歯車26に噛合
されている。

上記アイドラ軸24には常時これと一体に回転する歯車
28および該アイドラ軸24に対して回転可能に支持される
歯車30が設けられ、これらアイドラ軸24と歯車30との間
には後退用クラッチ32が設けられている。

上記アイドラ軸24はケーシング34に取り付けられたワ
ンウエイクラッチ36によって前進方向のみに回転し、逆
方向の回転は阻止される。

上記アイドラ軸24と平行に配置されたもう１つのアイ
ドラ軸38には、歯車40が一体に形成されると共に、歯車
42が回転可能に支持され、該歯車42とアイドラ軸38との
間には前進用クラッチ44が設けられている。

上記歯車28および42は常時噛合されると共に、上記歯
車30および40はディファレンシヤルギヤ46と一体のファ
イナルギヤ48に常時噛合される。

従って、上記構成になる回転伝達機構では、前進用ク
ラッチ44を締結させることにより、歯車22の回転は、歯
車26,アイドル軸24,歯車28および42,前進用クラッチ44,
アイドル軸38そして歯車40を介して上記ファイナルギヤ
48に伝達され、ディファレンシヤルギヤ46を正転させて
図外の駆動輪を前進駆動する。

一方、上記前進用クラッチを解放して後進用クラッチ
32を締結することにより、歯車22の回転は、歯車26,後
進用クラッチ32および歯車30を介してファイナルギヤ48
に伝達され、ディファレンシヤルギヤ46逆転されて図外
の駆動輪を後進駆動する。

第１図は上記入力軸14と上記入，出力ディスク16,18
との関係を詳細に示し、同図にも示すように入力軸14ボ
ールベアリング50およびニードルベアリング52を介して
上記ケーシング34に回転自在に支持されている。

上記入力軸14とボールベアリング50との間にはスペー
サ54が設けられると共に、該スペーサ54と入力軸14に螺
合されるローディングナット56との間には皿ばね58が設
けられており、該皿ばね58の付勢力が該ローディングナ
ット56を介して入力軸14を図中右方向に押圧する。

上記ローディングナット56は、先端が入力軸14の溝14
aに入り込むピン60によって緩み止めされると共に、更
にもう１つのナット62によってダブルナットが構成さ
れ、該ナット62によってローディングナット56がピン60
と溝14aとのガタ分回転されて、螺合部分が摩耗される
のを防止する。

尚、ピン60が挿入される穴56aおよび上記溝14aはそれ
ぞれ複数設けられ、両者の組み合わせによりローディン
グナット56の取り付け位置を微調整出来るようになって
おり、また、ピン60はビス64によって抜け止めされてい
る。

上記入，出力ディスク16,18はそれぞれ入力軸14にニ
ードルベアリング66,68を介して回転可能に取り付けら
れ、一方の入力ディスク16と入力軸14との間にはローデ
ィングカム70が設けられると共に、他方の出力ディスク
18はボールベアリング72を介してケーシング34に回転自
在に支持された上記出力用の歯車22に、キー74を介して
一体に取り付けられる。尚、入力ディスク16は若干の軸
方向移動が許容される。

上記ローディングカム70は、入力軸14にスプライン結
合されるカムフランジ76と、該カムフランジ76と入力デ
ィスク16の対向面にそれぞれ形成されるカム面76a,16a
間に配置されるカムローラ78とによって構成される。
尚、カムフランジ76は入力軸14に形成された鍔部80によ
って図中左側への移動が阻止されている。

そして、上記入力ディスク16には上記ローディングカ
ム70を介して入力軸14のトルクが伝達されると共に、該
ローディングカム70はカムフランジ76と入力ディスク16
が相対回転されることにより、これら両者を互いに引き
離そうとする力、即ち、入力ディスク16を出力ディスク
18方向に押圧しようとする力が作用する。

上記摩擦ローラ20は、傾転軸82およびボールベアリン
グ84を介して、ローラ支持部材86に傾転（この傾転と
は、傾斜かつ回転される状態を現すものとする。）可能
に支持されている。

上記傾転軸82は、第２図にも示すように摩擦ローラ20
の軸部82aとローラ支持部材86に支持される軸部82bとが
偏心されており、ローラ支持部材86が第１図中紙面直角
方向の移動を伴って傾転軸82が回転されることにより、
摩擦ローラ20が入，出力ディスク16,18間で傾斜するよ
うに、摩擦ローラ20の軸部82aがローラ支持部材86の軸
部82bに対して揺動し、つまり摩擦ローラ20がローラ支
持部材86に対して首振り動作する。

尚、上記傾転軸82は同図に示すように、左右のものが
互いに逆方向により偏心されている。

上記ボールベアリング84は、摩擦ローラ20と上記傾転
軸82に形成された鍔部88との間に配置され、該ボールベ
アリング84と傾転軸82の嵌合部にも設けられたベアリン
グ90を介して該摩擦ローラ20は自由に回転される。

上記鍔部88とローラ支持部材86との間にはメタルプレ
ート92が介在され、該メタルプレート92を介して摩擦ロ
ーラ20の首振り時に傾転軸82とローラ支持部材86との相
対回動が行われ、かつ、摩擦ローラ20に作用するスラス
ト方向の荷重は、上記ボールベアリング84,上記鍔部88
および上記メタルプレート92を介してローラ支持部材86
で支持される。

従って、上記メタルプレート92と該メタルプレート92
両端の鍔部88およびローラ支持部材86の当接面（受圧
面）88a,86aとが、スラスト荷重受圧部94として構成さ
れる。

ここで、本実施例にあっては、上記スラスト荷重受圧
部94受圧面88a,86aを、入力ディスク16側に対して出力
ディスク18側が入力軸14から離れる方向に傾斜させてあ
る。

第２図は第１図中のII−II線断面を示し、上記ローラ
支持部材86の作動機構を示し、以下該作動機構を説明す
る。

上記ローラ支持部材86は、図中上下に設けられる回転
軸部86b,86cにおいて、球面軸受96,98を介してベアリン
グ支持部材100,102に回転可能かつ上下移動可能に支持
されており、かつ、該ベアリング支持部材100,102はケ
ーシング34に固着されたリンクポスト104,106によって
支持されている。

ローラ支持部材86には回転軸部86cと同軸上に延長部8
6dが設けられ、該延長軸部86dには油圧アクチュエータ1
08のピストン108aが取り付けられている。

上記ピストン108aはコントロールバルブボディ110に
設けられたシリンダ108b内に嵌合され、該ピストン108a
の上方および下方には、油室108cおよび108dが形成され
ている。

上記ピストン108aの上端はスペーサ112を介してロー
ラ支持部材86と接触され、また、該ピストン108aの下端
はスペーサ114を介して、延長軸部86dに一体に固定され
るカム116と接触されている。

尚、上記カム116が取り付けられているのは、第２図
中右側の延長軸部86dであり、左側には設けられてはい
ない。尚、これ以外の点については入力軸14を境として
左右の構造は、基本的には対称となっている。

上記カム116は斜面116aが形成される一方、該斜面116
aにリンク118が接触しており、カム116が回転されるこ
とによりリンク118が揺動される。

上記コントロールバルブボディ110には上記アクチュ
エータ108に制御油圧を供給するための変速制御弁120が
設けられ、該変速制御弁はモータ122によって回転駆動
される駆動ロッド124と、バルブボディ110に対し軸方向
移動は許容されるが回転方向には阻止されるスリーブ12
6と、該スリーブ126内に摺動可能に嵌合されるスプール
128と、該スプール128を図中右方向に押圧するスプリン
グ130とを有している。

上記駆動ロッド124は先端に雄ねじ124aが形成され、
該雄ねじ部がスリーブ126の雌ねじ部126aに螺合されて
おり、駆動ロッド124が回転されることにより該スリー
ブ126は軸方向に移動される。

上記スプール128のスプリング130が配置された側とは
反対側の端部は、上記リング118に係合され、該スプリ
ング130により押圧されている。

上記スプール128はランド部128a,128bを有しており、
これらランド部により油路132,134と連通されるポート
の開度が調節され、油路136から供給されるライン圧を
これら油路132,134に適宜分配する。

尚、上記油路132は図中右側の油室108dおよび図中左
側の油室108cに連通されると共に、上記油路134は図中
右側の油室108cおよび図中左側の油室108dに連通されて
いる。

従って、上記変速制御弁120から油室132,134を介して
左右のアクチュエータ108に制御油圧が供給されると、
該左右のアクチュエータ108は左右のローラ支持部材86
を、それぞれ上下逆方向に移動させるように作動され
る。

以上の構成により本実施例の作用を以下述べる。

即ち、本実施例のトロイダル式無段変速機10にあって
は、入力軸14にトルクコンバータ12を介して伝達された
エンジントルクは、ローディングカム70を介して入力デ
ィスク16に伝達され、該入力ディスク16の回転は摩擦ロ
ーラ20を介して出力ディスク18に伝達される。

そして、上記入，出力ディスク16,18間での回転伝達
時、摩擦ローラ20が連続して傾斜されることにより、伝
達される回転が無段階に変化される。

即ち、上記摩擦ローラ20の傾斜、つまり首振り運動
は、傾転軸82が偏心されていることと、ローラ支持部材
86が回転可能に軸（回転軸86b,86c）方向移動されるこ
とにより行われる。

尚、摩擦ローラ20が首振り運動される際、傾転軸82は
ローラ支持部材86にたいして回動され、スラスト荷重受
圧部94のメタルプレート92両側間で相対回動が発生され
る。

一方、上記ローディングカム70を介してトルク伝達さ
れる際、該ローディングカム70の作動により入力ディス
ク16の押圧力が変化し、つまり、入力トルクが大きけれ
ば大きいほど該押圧力は増大し、入，出力ディスク16,1
8と摩擦ローラ20との間の滑り防止に対応される。

このとき、ローディングカム70の押圧力により、入力
ディスク16と摩擦ローラ20との間および出力ディスク18
と摩擦ローラ20との間にそれぞれ発生される圧接荷重F_N
およびF_Sの合力F_Gに相当する力が、上記スラスト荷重受
圧部94に作用することになる。ここで、上記スラスト荷
重受圧部94は出力ディスク18方向が入力軸14から離れる
方向に傾斜されているため、上記合力F_Gのうち、受圧面
86a,88aに垂直な方向の分力がトラニオン押し付け力F_T
（スラスト荷重）として作用するとともに、受圧面86a,
88aに水平な方向の分力F_Cが出力ディスク18方向の移動
力として作用する。

従って、上記トラニオン押し付け力F_Tにより、摩擦ロ
ーラ20が上記出力ディスク18へ向けて首振り運動する際
に、スラスト荷重受圧部94に入力ディスク16方向の摩擦
抵抗力F_Fが発生するが、上記移動力F_Cは図からも明らか
なように該摩擦抵抗力F_Fに対抗させることが出来るた
め、該摩擦抵抗力F_Fにより出力ディスク18と摩擦ローラ
20との間の押圧力（圧接荷重F_S）が実質的に減少される
のを防止することが出来、所期の圧接荷重F_Sを得ること
が出来る。

また、移動力F_Oは摩擦ローラ20を出力ディスク18へ向
けて首振りさせる方向に作用しているため、摩擦ローラ
20が摩擦抵抗力F_Fに抗して円滑に首振り動作を行うこと
ができるようになる。

因に、上記スラスト荷重受圧部94の傾斜角は、スラス
トメタル92の摩擦係数を0.1近傍とした場合、F_CとF_Fが
釣り合う条件により約5.7゜となる。

発明の効果 以上説明したように本発明のトロイダル式無段変速機
にあっては、首振り運動される摩擦ローラのスラスト荷
重受圧部の受圧面を、摩擦ローラに押圧力を発生させる
ディスク側に対して反対のディスク側が入，出力ディス
クの支持軸から離れる方向に傾斜させたので、入，出力
ディスクから摩擦ローラへ作用する圧接荷重の合力のう
ち、受圧面に水平な方向の分力が上記反対のディスク方
向の力として作用する。

この分力によって、上記反対のディスクと摩擦ローラ
との間の押圧力が減少されるのを補足することが出来、
摩擦ローラと反対のディスク間の滑りを防止して、トル
クの伝達効率を著しく増大することが出来るという優れ
た効果を奏する。

また、この分力は摩擦ローラを上記反対のディスクへ
向けて首振りさせる方向に作用するため、摩擦ローラが
受圧面に生じる摩擦力に抗して首振り動作を円滑に行う
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部拡大断面図、第２
図は第１図のII−II線断面図、第３図は本発明の一実施
例の全体構造を示す断面図である。 10……トロイダル式無段変速機、14……入力軸（支持
軸）、16……入力ディスク、18……出力ディスク、20…
…摩擦ローラ、82……傾転軸、86……ローラ支持部材、
86a,88a……受圧面、94……スラスト荷重受圧部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持軸の軸方向に相対回転可能に対向配置
   される入力ディスクおよび出力ディスクと、 これら両ディスクの対向面間に圧接して摩擦接触する摩
   擦ローラと、 該摩擦ローラを傾転軸を介して回転自在に支持し、自身
   の回転軸部を中心として回動可能かつ該回転軸部の軸方
   向に移動可能なローラ支持部材と、 該ローラ支持部材と上記摩擦ローラとの間に設けられ、
   該摩擦ローラのディスク圧接反力によるスラスト方向の
   移動を阻止するスラスト荷重受圧部と、を備えたトロイ
   ダル式無段変速機において、 上記スラスト荷重受圧部の受圧面を、上記入，出力ディ
   スクのうち摩擦ローラに押圧力を発生させるディスク側
   に対して反対のディスク側が上記支持軸から離れる方向
   に傾斜させたことを特徴とするトロイダル式無段変速
   機。