JP3675120B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，トロイド曲面を有する入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを傾転自在に配置して，入力ディスクの回転を無段階に変速して出力ディスクへ伝達するトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機として，入力軸により駆動される入力ディスク，前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク，及び両ディスクに摩擦接触するパワーローラからトロイダル変速部を構成するものが知られている。このトロイダル型無段変速機においては，パワーローラの傾転角度を変えることによって，入力ディスクの回転は，無段階に変速して出力ディスクに伝達される。
【０００３】
トロイダル型無段変速機にはトロイダル変速部を同一軸上に複数組配置するものがあり，図７に模式的に示されているように，特に二組のトロイダル変速部を並置したものは，所謂，ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機として知られている。
【０００４】
図７に示したダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては，２組のトロイダル変速部１，２が主軸３上に並べて配置されている。トロイダル変速部１は，入力ディスク４，入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５，及び入力ディスク４と出力ディスク５との間に配置され且つ両ディスク４，５のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ６から構成されている。トロイダル変速部２もトロイダル変速部１と同様に，入力ディスク７，入力ディスク７に対向して配置された出力ディスク８，及び入力ディスク７と出力ディスク８との間に配置され且つ両ディスク７，８のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９から構成されている。各トロイダル変速部１，２には，パワーローラ６，９がそれぞれ２個設けられている。パワーローラ６，９は，それぞれ自己の回転軸線１０の周りに回転自在であり，且つ回転軸線１０に直交する傾転軸１１（紙面に垂直）の周りに傾転運動可能である。
【０００５】
トロイダル変速部１，２において，入力ディスク４，７は，主軸３の軸方向に変位可能で且つ主軸３と一体回転可能である。エンジンからの動力は，トルクコンバータ２０を介して主軸３と同一軸線上に配置されている入力軸１３に入力される。入力軸１３の先端には，カムローラ６１を備えたローディングカム１８が配設されており，ローディングカム１８の回転によって入力ディスク４と，更に主軸３を介して入力ディスク７とが回転する。したがって，主軸３は，入力ディスク７に対して入力軸としても機能している。また，ローディングカム１８のカム作用によって，入力トルクの大きさに応じて，入力ディスク４，７をパワーローラ６，９に押し付けるスラスト力（主軸３の軸方向力）が発生する。即ち，パワーローラ６，９は，それぞれ入力ディスク４と出力ディスク５との間，及び入力ディスク７と出力ディスク８との間で，伝達トルクの大きさに応じて挟み付けられる。入力ディスク４，７の回転は，オイルの剪断力に基づいて，パワーローラ６，９を介して出力ディスク５，８に伝達される。
【０００６】
各トロイダル変速部１，２において，パワーローラ６，９は傾転軸１１の周りに傾転可能であり，入力ディスク４，７の回転はパワーローラ６，９の傾転角に応じて無段階に変速されて出力ディスク５，８に伝達される。パワーローラ６，９は，トラニオン３３，３７（図８に３３のみ図示）に対して回転自在に且つ揺動自在に支持されており，スラスト力に応じて生じる主軸３の軸方向変位に対応することができる。
【０００７】
出力ディスク５，８は，一体回転できるように背面同士を出力軸２２上にスプライン嵌合等で連結されている。出力軸２２は主軸３に相対回転可能に嵌合された中空軸であって，該中空軸の中間部にスプロケット２３が一体的に形成されている。出力ディスク５，８は，出力軸２２を介してスラスト方向及びラジアル方向の荷重を支持する軸受（図示せず）によってケーシング２５に支持されている。出力ディスク５，８に伝達された動力は，第１伝動手段であるチェーン伝動装置２１，即ち，スプロケット２３からチェーン２６及び中間スプロケット２８を経て，カウンタ軸２７に取り出される。
【０００８】
図８は，トロイダル型無段変速機の各トロイダル変速部と変速比制御弁による変速比制御機構を示す断面図である。図８の記載に基づいてトラニオン３３を変位させるアクチュエータ４０についてのみ説明し，トラニオン３７を変位させるアクチュエータについての説明を省略する。トラニオン３３の傾転軸１１には，それぞれピストン４１が設けられ，ピストン４１はケーシング２５に形成された油圧シリンダ４２内を摺動可能に設けられている。油圧シリンダ４２内には，それぞれピストン４１によって区画された減速側シリンダ室４３Ａと増速側シリンダ室４３Ｂとが形成されている。油圧シリンダ４２のシリンダ室４３Ａとシリンダ室４３Ｂとの間に差圧が生じると，トラニオン３３は，パワーローラ６と共に，傾転軸１１の軸方向に移動する。増速側シリンダ室４３Ｂに油圧が供給されると，増速側に変速し，また，減速側シリンダ室４３Ａに油圧が供給されると，減速側に変速する。油路４７Ａ，４７Ｂは，トロイダル変速部２においても，トロイダル変速部１の場合と同様に，対応する油圧シリンダ（図示せず）に連通されている。また，増速側シリンダ室４３Ｂは油路４７Ｂによってスプール弁４８のＢポートに連通し，減速側シリンダ室４３Ａは油路４７Ａによってスプール弁４８のＡポートに連通している。
【０００９】
スプール弁４８内にはスプール４９が摺動自在に設けられており，スプール４９は軸方向両端に配置されたスプリング５０によって中立位置に保持されている。スプール弁４８は一端にＳＡポートが形成され，他端にＳＢポートが形成されており，ＳＡポートにはソレノイド弁５１Ａを介して油圧が供給され，ＳＢポートにはソレノイド弁５１Ｂを介して制御油圧が供給される。また，スプール弁４８は，ライン圧（油圧源）へ連結されるＰＬポート，油路４７Ａを介して減速側シリンダ室４３Ａへ連結されるＡポート，油路４７Ｂを介して増速側シリンダ室４３Ｂへ連結されるＢポート，リザーバへ連結されるＲポートを備えている。ソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂはコントローラ５２から出力された制御信号に応じて作動するように構成されており，該制御信号を受けてソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂはスプール４９を軸方向に変位させる制御油圧を出力する。ソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂは，出力ポートを制御油圧源であるパイロット油圧源ＰP I L O T とドレンとに連通するｄｕｔｙを変更することにより，制御油圧を変更することができる。スプール弁４８とソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂは，変速比を制御するため，コントローラ５２からの制御信号を受けて油圧シリンダ４２の油圧を調整する変速比制御弁を構成している。
【００１０】
トロイダル変速部１の一方のトラニオン３３の傾転軸１１の先端にはプリセスカム５３が連結されており，中央部を枢着されたレバー５４の一端がこのプリセスカム５３に当接し，レバー５４の他端がポテンショメータ５５に接続している。プリセスカム５３は，トラニオン３３の傾転軸方向変位量Ｙと傾転角変位量θとの合成変位量として検出する。ポテンショメータ５５は，この合成変位量に対応した電圧値をコントローラ５２に入力する。また，このトロイダル型無段変速機は，車速センサ５６，エンジン回転数センサ５７，アクセルペダル踏込み量センサ５８等の各種センサを備えており，これらのセンサで検出された車速，エンジン回転数，アクセルペダル踏込み量等の変速情報信号がコントローラ５２に入力されるように構成されている。コントローラ５２は，これらの変速情報と上記合成変位量に対応した電圧値とに基づいて算出した制御信号をソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂに対して出力する。
【００１１】
トロイダル変速部１，２においては，各パワーローラ６，９を偏心した状態で回転自在に支持する一対のトラニオン３３，３７が対向して設けられている。ローディングカム１８によって入力ディスク４，７と出力ディスク５，８との間でパワーローラ６，９は大きな力で押し付けられるので，一対のトラニオン３３，３７は互いに遠ざかる方向の力を受ける。この力に対抗するため，トロイダル変速部１，２には，一対のトラニオン３３，３７のそれぞれ対向する両端部を連結して両トラニオンの軸間距離を保持する一対のヨーク１００が設けられている。
【００１２】
また，従来，各ヨークをケーシング２５に支持する構造として，ケーシング２５に一体的に設けられると共にヨークに形成した孔に嵌合するポストが用いられている。図９〜図１１は，かかるヨークとポストの関連構造を示した説明図である。即ち，図９に示すように，ヨーク１００は，両端部にトラニオンの端部を回動自在に支持するための軸受が嵌入する円形孔１０１が形成された長尺部材であり，その長手方向の中央位置に形成された円形の嵌合孔１０２に，ケーシング２５に固定されたポスト１０３の球状の係合部１０４が嵌合している。したがって，ヨーク１００は，ポスト１０３の係合部１０４の球面と嵌合孔１０２の孔面との係合によって，中央位置のみが拘束されて，Ｘ方向及びＹ方向には実質的に移動しないが，係合部１０４の回りの任意の方向に回動可能である。
【００１３】
また，図１０に示すヨーク１１０は，両端部にトラニオンの端部を回動自在に支持するための軸受が嵌入する円形孔１１１が形成された長尺部材であり，長手方向の中央位置に角状の嵌合孔１１２が形成されている。ヨーク１１０の嵌合孔１１２には，ポスト１１３に備わる角形状の係合部１１４が嵌合する。ヨーク１１０の嵌合孔１１２に対する係合部１１４の嵌合構造は，ヨーク１１０がその長手方向に直交するＸ軸方向には変位できない。ヨーク１１０は，トラニオンの３３，３７の傾転軸１１の方向への移動を許容するため，Ｙ軸を含み且つＸ軸とＹ軸とで定められる平面に垂直な平面内で若干の揺動をすることができなければならない。そのため，ヨーク１１０は，嵌合孔１１２との間においてその長手方向，即ち，Ｙ軸方向に若干の隙間を有している。
【００１４】
更に，図１１に示すヨーク１２０は，両端部にトラニオンの端部を回動自在に支持するための軸受が嵌入する円形孔１２１が形成された長尺部材であり，長手方向の中央位置に角状の嵌合孔１２２が形成されている。かかる構造のヨークは，特開平４−３５１３６０号公報に開示されている。ヨーク１１０の嵌合孔１２２は，図１０に示したヨーク１１０と同様に角状の嵌合孔であるが，四隅に研磨逃げ１２５が形成されている。ポスト１２６に備わる嵌合部１２７は，一対の平面１２８と一対の円筒面１２９とを有している。嵌合部１２７が嵌合孔１２２に嵌合した状態では，ヨーク１２０は，一対の平面１２８が嵌合孔１２２の対向する一対の内側面１２３に実質的に隙間無く摺動可能に当接した状態であるので，ヨーク１２０はＸ方向に変位することができない。しかしながら，ポスト１２６の一対の円筒面１２９は，嵌合孔１２２の対向する一対の内側面１２４に対して，転がるか又は滑ることが可能であるので，ヨーク１２０は，Ｙ軸を含み且つＸ軸とＹ軸とで定められる平面に垂直な平面内で揺動することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の各技術は，以下のような問題点がある。即ち，図９に示したヨーク１００と球面ポスト１０３との連結構造では，ヨーク１００が球面ポスト１０３の回りのあらゆる方向に回動する可能性がある。また，図１０に示したヨーク１１０と角形ポスト１１３との連結構造では，Ｙ軸方向に隙間があるためヨーク１１０はＹ軸方向に変位する。このため，かかる連結構造では，トロイダル型無段変速機の作動中に，トラニオン３３，３７の傾転軸１１の位置が本来の位置や姿勢から変動したり傾いたりすることがある。このような傾転軸１１の変動があると，パワーローラ６，９と入出力ディスク４，５，７，８との位置関係が変動することになり，パワーローラ６，９に入出力ディスク４，５，７，８から作用する傾転力が発生して，トラニオン３３，３７の傾転角θ及び傾転軸方向オフセット量Ｙをフィードバックするプリセスカム５３の出力も変化し，この変化に追従してプリセスカム５３の出力を所定の値に戻すように変速するので，所定の変速比を維持することができない。更に，トラニオン３３，３７の傾転軸変位Ｙが連続すると，変速比が振動的に変化し，運転者に著しい不快感を与えるという問題点がある。特に，ダブルキャビティトロイダル型無段変速機では，二組のトロイダル変速部１，２の変速比が過渡的に異なるため，比較的早い周期で変速比が変動したり，内部循環トルクによって大きなトルクが変速機内部に発生して，パワーローラ６，９と入出力ディスク４，５，７，８との間におけるトラクションドライブ部の滑りなどの変速機の故障を引き起こすという問題点もある。
【００１６】
図１１に示す円筒ポストでは，図９に示した球面ポストのようなあらゆる方向の回動を許すことはなく，ヨークの長手方向への隙間に相当した変位をすることがない点で，上記の問題点をある程度解決できるものであるが，ポストに加わる力が大きく，ヨークと摺動するため高い硬度と精度が必要とされるので，熱処理によって高硬度に加工した後に研磨を施さねばならない。しかし，円筒形に研磨することは，通常の回転研削盤や平面研削盤では難しくコスト高となる。また，ヨークのポストとの嵌合部は四角孔となるが，ポストの場合と同様に，熱処理後に研磨を施す必要がある。しかも，ポストの円筒面と平面とが交差する角部に面取りを施すことが困難であるため，ポストの相手側であるヨークの四角孔の四隅に研磨逃げを施す必要があり，このような加工もコスト上昇をもたらす。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記問題を解決することであって，ポスト回りにあらゆる方向の回動を許すことがなく且つヨークの長手方向に変位を許容する隙間を有することもないという円筒ポストと同様の機能を備えたトロイダル型無段変速機を，球面ポストや角形ポストと同程度の製造コストで提供することである。
【００１８】
この発明は，入力軸により駆動される入力ディスク，前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク，前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に配置され且つ前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達する一対のパワーローラ，前記各パワーローラを回転自在に支持し且つ傾転軸方向に変位可能な一対のトラニオン，前記各トラニオンを前記傾転軸方向に変位させるアクチュエータ，前記一対のトラニオンの対応する各端部を回動自在に連結する一対のヨーク，及び前記ヨークに形成された嵌合孔に嵌合する係合部を有するポストを具備し，前記ポストの前記係合部は，一対の前記傾転軸の軸線を含む平面に平行に面削ぎされた少なくとも一つの平面を有する球体から成り，前記嵌合孔は，前記係合部の前記平面と接触する平面を有していることから成るトロイダル型無段変速機に関する。
【００１９】
この発明によるトロイダル型無段変速機は，上記のように構成されているので，次のように作動する。即ち，ポストの係合部は，一対の前記傾転軸の軸線を含む平面に平行に面削ぎされた少なくとも一つの平面を有する球体から成り，係合部の面削ぎされて形成された平面がヨークの嵌合孔の平面と接触するので，ヨークは，かかる平面と平面との拘束によって，ポンプの係合部の平面に対する平面同士の摺動以外には，ポストの係合部の回りの揺動が規制される。しかも，ポストの係合部は，面削ぎされた平面以外の表面は球面であるため，ヨークの嵌合孔に対して，従来存在していたような長手方向の隙間を介することなく嵌合し得ることになる。したがって，ヨークは，トラニオンの傾転軸方向の変位に対応した揺動のみが許容される。ポストの係合部の形成については，球面は回転研削盤により，また面削ぎは平面研削盤により，比較的に容易に加工することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明によるトロイダル型無段変速機の実施例について説明する。図１は，この発明によるトロイダル型無段変速機の一実施例を主軸を通る平面で切断した断面図である。この実施例で示すトロイダル型無段変速機は，トロイダル変速部を同一軸上に二組配置したダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機である。その断面は，図２及び図３の線Ｗ−Ｗで示す平面である。図２は，図１に示すトロイダル型無段変速機の矢視Ｕ−Ｕで見た一方のトロイダル変速部の断面図である。図３は，図１に示すトロイダル型無段変速機の矢視Ｖ−Ｖで見た他方のトロイダル変速部の断面図である。図１では，パワーローラとトラニオンとの図示が省略されている。図１に示すトロイダル型無段変速機については勿論のこと，図２及び図３に示すトロイダル型無段変速機の隣り合うトロイダル変速部についても，基本的な構造については，図７及び図８に示した従来のトロイダル型無段変速機におけるトロイダル変速部の構造と変わるところがないので，同じ構成要素には同じ符号を付す。
【００２１】
図１に示したダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては，２組のトロイダル変速部１，２が主軸３上に並べて配置されている。トロイダル変速部１は，入力ディスク４と，入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５と，入力ディスク４と出力ディスク５との間に配置され且つ両ディスク４，５のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ６（図２参照）から構成されている。トロイダル変速部２もトロイダル変速部１と同様に，入力ディスク７と，入力ディスク７に対向して配置された出力ディスク８と，入力ディスク７と出力ディスク８との間に配置され且つ両ディスク７，８のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９（図３参照）とから構成されている。各トロイダル変速部１，２には，パワーローラ６，９がそれぞれ２つずつ設けられている。パワーローラ６，９は，それぞれ自己の回転軸線１０の周りに回転自在であり，且つ回転軸線１０に直交する傾転軸１１の周りに傾転運動をする。
【００２２】
トロイダル変速部１において，入力ディスク４は，ボールスプライン１２を介して主軸３の一端に取り付けられており，主軸３の軸方向に移動可能で且つ主軸３と一体回転可能である。エンジンからの動力は，トルクコンバータ２０（図７参照）等を介して，主軸３と同一軸線上に配置されている入力軸１３に入力される。入力軸１３の先端部１４は，主軸３の一端に形成された中心孔１５に対して，例えば軸受により相対回転可能に嵌合し支持されている。また，入力軸１３の先端に形成されたフランジ部１６には爪１７が設けられ，フランジ部１６と対向して配置されたローディングカム１８には爪１９が設けられており，互いに噛み合った両爪１７，１９を介して入力軸１３からローディングカム１８へトルクが伝達される。
【００２３】
トロイダル変速部２の入力ディスク７は，嵌合い等の手段によって主軸３の他端側に取り付けられている。動力は入力軸１３からローディングカム１８を介して入力ディスク４へ伝達され，入力ディスク４と一体回転する主軸３を介して入力ディスク７へも伝達される。このとき，ローディングカム１８から入力ディスク４へ動力が伝達される際にカムローラ６１の作用により伝達されるトルクに見合ったスラストが発生する。スラストは，トロイダル変速部１の入力ディスク４，パワーローラ６及び出力ディスク５に伝わり，これら回転要素間に摩擦接触を行わせる。また，カムローラ６１の反作用として，主軸３を介してトロイダル変速部２の入力ディスク７，パワーローラ９及び出力ディスク８に伝わり，これら回転要素間に摩擦接触を行わせる。
【００２４】
出力ディスク５，８は，一体回転できるように背面同士を出力軸２２の両側に設けた筒状部２２Ａにスプライン嵌合等で連結されている。出力軸２２は主軸３に嵌合された中空軸であって，該中空軸の中間部にスプロケット２３が一体的に形成されている。出力ディスク５，８は，出力軸２２を介してラジアル方向の荷重のみを支持する軸受２４によってケーシング２５に支持されている。出力ディスク５，８に伝達された動力は出力軸２２からチェーン伝動装置２１のチェーン２６及び中間スプロケット２８を経てカウンタ軸２７に取り出される。
【００２５】
主軸３は軸方向に延びる油路３２を有し，油路３２は潤滑油の通路を構成している。油路３２は，分岐して各トロイダル変速部１，２のトロイド曲面，ボールスプライン１２，軸受２４等に潤滑油を供給している。
【００２６】
図２及び図３を参照すると，各トロイダル変速部１，２において，各対のパワーローラ６，９は傾転軸１１の周りに傾転可能であり，入力ディスク４，７の回転はそれぞれパワーローラ６，９を介して出力ディスク５，８に無段階に変速されて伝達される。パワーローラ６，９は，それぞれ回転支軸３４，３８によってトラニオン３３，３７に回転自在に支持されている。トラニオン３３，３７は傾転軸１１を有し，ケーシング２５に対して，傾転軸１１の軸方向に移動し且つ傾転軸１１を中心として回動できる。即ち，パワーローラ６，９が傾転すると，パワーローラ６，９の傾転角変位量θはそのままトラニオン３３，３７の傾転軸１１を中心とした回動変位となる。トロイダル変速部１，２におけるトルク伝達動作は，図７及び図８に基づいて説明したとおりであるので，再度の説明を省略する。
【００２７】
トロイダル変速部１，２の軸方向の位置の基準は，この例では，トロイダル変速部２のトラニオン３７によって定められる。即ち，図３に示すように，トロイダル変速部２のパワーローラ９はトラニオン３７に取り付けられた支持軸３９と同心の回転支軸３８に回転支持されているので，パワーローラ９は回転支軸３８周りに首振り運動をすることはなく，トラニオン３７はケーシング２５に対する軸方向の位置の基準となる。スラストにより主軸３の軸方向に生じる入力ディスク７及び出力ディスク８の弾性変形は，トラニオン３７によって規制されたものとなる。トロイダル変速部１においては，図２に示すように，パワーローラ６を回転自在に支持する回転支軸３４はトラニオン３３に回動自在に支持された揺動支軸３５に対して偏心した偏心軸であるので，入力ディスク４と出力ディスク５の変形と変位，及びパワーローラ６の主軸３の軸方向への変位は，パワーローラ６が揺動支軸３５周りにする首振り運動によって吸収される。この場合，トロイダル変速部１のスラスト方向位置は，トロイダル変速部２の基準位置によって規制されるが，トロイダル変速部１のトラニオン３３の主軸３方向の位置に変わりはない。
【００２８】
トロイダル変速部１，２において，トラニオン３３，３７を傾転軸方向に変位させるアクチュエータ４０の構造は，基本的に同一であり，図８に示したトロイダル型無段変速機の変速比制御弁による変速比制御機構が各トロイダル変速部に適用される。この変速比制御機構は，各トロイダル変速部によって定められる変速比が同期するように，各トロイダル変速部のアクチュエータ４０を制御する。
【００２９】
次に，このトロイダル型無段変速機の変速動作について説明する。トラニオン３３，３７は，傾転軸方向変位量Ｙがゼロである中立位置にある状態では，変速比は一定の値を保持している。即ち，この中立位置では，トラニオン３３，３７は，入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８の回転中心線とパワーローラ６，９の回転軸線１０とが交叉している。変速はトラニオン３３，３７を中立位置から傾転軸１１の軸方向に変位させることによって行われる。トルク伝達中に，トラニオン３３，３７が傾転軸方向に変位すると，それに伴ってパワーローラ６，９も傾転軸方向に変位し，パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触位置が，上記中立位置における接触位置から変位することにより，両ディスクから傾転力を受ける。その結果，パワーローラ６，９は，傾転軸１１に沿った変位方向（即ち，Ｙ＞０又はＹ＜０の方向）と変位量（Ｙの絶対値）に応じた向きと速さで傾転軸１１周りに傾転を開始する。このような傾転が生じると，入力ディスク４，７におけるパワーローラ６，９との摩擦接触点が描く半径と，出力ディスク５，８におけるパワーローラ６，９との摩擦接触点が描く半径との比が変化することによって無段変速が行われる。
【００３０】
パワーローラ６，９の傾転制御は，次のようにして行われる。まず，コントローラ５２には，プリセスカム５３が検出したトラニオン３３，３７の傾転軸方向変位量Ｙと傾転角変位量θとの合成変位量に対応してポテンショメータ５５が出力した電圧値Ｖが入力される。一方，コントローラ５２は，車速センサ５６，エンジン回転数センサ５７，アクセル踏込み量センサ５８等の各種センサから入力される車速，エンジン回転数，アクセル踏込み量等の変速情報信号に基づいて目標変速比ｅ0 を求め，その目標変速比ｅ0 に対応する目標電圧値Ｖ0 を予め定められた変換テーブル等の手段によって求める。コントローラ５２は，更に，電圧値Ｖと目標電圧値Ｖ0 との偏差Ｖe に基づいてソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂへ制御信号を出力する。ソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂからスプール弁４８の両端のポートＳＢ，ＳＡに供給される油圧ＰＡ，ＰＢは，両油圧の差圧が電圧値の偏差Ｖe に比例するように制御されている。コントローラ５２は，電圧値Ｖの目標電圧値Ｖ0 に対する偏差を検出すると，変速比制御弁を制御してアクチュエータ４０の作動させ，傾転軸方向変位量Ｙを上記偏差がなくなる方向に制御する。電圧値Ｖが目標電圧値Ｖ0 に近づくにつれて，各トラニオン３３，３７の傾転軸方向変位量Ｙはゼロに近づき，実際の変速比が目標変速比ｅ0 になったところで変速動作が終了する。
【００３１】
トロイダル変速部１，２の作動中，入力ディスク４，７と出力ディスク５，８との間でパワーローラ６，９は大きな力で押し付けられるので，対向する一対のパワーローラ６，６及びトラニオン３３，３３間，並びに対向する一対のパワーローラ９，９及びトラニオン３７，３７間では，互いに遠ざかる方向の力を受ける。この力に対抗するため，各トロイダル変速部１，２には，トラニオン同士をそれぞれ両端部において連結するヨーク７０が設けられている。一対のトラニオン３３，３３及び一対のトラニオン３７，３７は，上記の各トロイダル変速部１，２における変速動作において，傾転軸方向変位Ｙで表されるように，図の上下方向で見ると互いに逆方向の変位をする。したがって，ヨーク７０は，シーソーの如き揺動運動をしてトラニオン３３，３７のこのような変位を許容する。
【００３２】
ヨーク７０は，トラニオン３３，３７の傾転軸１１の回りの回動及び上記のような傾転軸１１方向への変位に基づく揺動運動を許容するため，次のような軸受構造でトラニオン３３，３７を支持している。即ち，ヨーク７０の両端側に形成された円形孔７１とトラニオン３３，３７の両端部３３Ａ，３３Ｂ，３７Ａ，３７Ｂとの間には，球面軸受９０と，径方向の力を受けても端部３３Ａ〜３７Ｂを回転自在に支持する軸受９１とが配設されている。軸受９１はラジアル軸受であり，球面軸受９０の内部に設けられていて，トラニオン３３の端部３３Ａ〜３７Ｂを回転自在に支持している。したがって，トラニオン３３，３７は，球面軸受９０の内部においてラジアル軸受９１によって傾転軸１１回りに回動自在に支持されており，且つヨーク７０に対して球面軸受９０を介して揺動可能に支持されている。
【００３３】
図４及び図５は，この発明によるトロイダル型無段変速機の実施例において，各トロイダル変速部１，２に適用されるヨークとポストの嵌合構造を示す図である。図４はかかる嵌合構造を示す分解斜視図であり，図５は嵌合状態の平面図である。図１〜図３の記載も合わせて参照すると，ヨーク７０は，トラニオン３３，３７の一端３３Ａ，３７Ａを互いに連結している。ヨーク７０の両端部には円形孔７１が形成され，中央部には，方形の嵌合孔７２が形成されている。嵌合孔７２は，矩形孔に形成されており，孔面は，一対の対向する比較的細長い第１内壁面７３と一対の対向する比較的短い第２内壁面７４とで定められている。
【００３４】
ヨーク７０の嵌合孔７２に係合するポスト７５が，ケーシング２５に取り付けられている。ポスト７５は，ケーシング２５に対してボルト等の固定手段によって固定される支持部７６と，その先端に設けられた嵌合部７７とから成る。嵌合部７７は，基本となる球の球面７８と，この球をトロイダル型無段変速機の主軸３の軸方向と直交する平面，即ち，対向配置されたトラニオン３３，３３（及び対向配置されたトラニオン３７，３７）の傾転軸１１を含む平面に平行な平面で面削ぎすることによって形成された一対の平行な平面７９を備えている。一対の平面７９，７９間に，球の最大径部分，即ち，直径部分が挟まれている。
【００３５】
ヨーク７０の嵌合孔７２にポスト７５の嵌合部７７が嵌合した状態では，第１内壁面７３には平面７９が当接し，第２内壁面７４には球面７８の一部が当接する。したがって，一対の第１壁面７３間の距離は平面７９間の厚みに，一対の第２壁面７４間の距離は球面７８の直径に相当している。ポスト７５の係合部７７の表面は，面削ぎによって形成される平面７９以外は球面であるため，係合部７７の球面７８が嵌合孔７２の第２内壁面７４に対して滑り嵌合する関係にあれば，ヨーク７０は，常に，嵌合孔７２の第２内壁面７４と干渉することなく揺動できる。また，矩形孔は，比較的簡単に加工でき，トロイダル型無段変速機の製造コストを格段に上昇させるものでもない。
【００３６】
ヨーク７０とポスト７５との嵌合構造は，上記のような構造を有しているため，ポスト７５の平面７９がヨーク７０の嵌合孔７２の第１内壁面７３に当接し，且つ球面７８と第２内壁面７４との間にも隙間の存在や発生が無いので，ヨーク７０は，その中央位置がポスト７５によって規制されて，中央位置から変位をすることがない。ヨーク７０は，平面７９と第１内壁面７３とに平行な面内で，嵌合部７７を支点としたシーソーの如き揺動のみが可能である。この揺動に対応するように，トラニオン３３，３７は，傾転軸１１の軸方向の変位については，球面軸受９０の軸受作用によってヨーク７０に対して相対回動が許容される。このように，ヨーク７０をポスト７５に対して特定の方向の揺動のみを許容しその他の揺動や変位を規制したので，トラニオン３３，３７は，ヨーク７０に対して傾転軸１１の軸方向変位のみが許容されてそれ以外の回動や変位をせず，トラニオン３３，３７に作用する外乱によって変速動作が不安定になることがない。ポスト７５は，係合部７７を円筒面としたものと同様の機能を奏することになる。
【００３７】
ポスト７５の製作において，球面７８の研磨は回転研削盤で行い，面削ぎされた平面７９については平面研削盤によって研磨されるので，円筒面の研磨と比較して，比較的に容易に行うことができる。また，ヨーク７０の嵌合孔７２の四角孔についても，ポスト７５の嵌合部７７と接触する面積が狭いので，四角孔の四隅に，図１１に示したような方形ポストが嵌合する場合のように研磨逃げ１２５を施す必要もない。したがって，ヨーク７０とポスト７５との製造上のコストを低減させることができる。
【００３８】
図６は，この発明によるトロイダル型無段変速機の別の実施例に適用されるヨークとポストの嵌合構造を示す平面図である。図６に示すように，ポスト８５は，基本となる球に形制御する面削ぎの部分を１箇所にしたものである。したがって，ヨーク８０の嵌合孔８２はより正方形に近い四角孔となっており，一対の対向する第１内壁面８３の一方のみにポスト８５の嵌合部８７の平面８９が当接している。第１内壁面８３の他方，及び一対の第２内壁面８４には嵌合部８７の球面８８が当接している。この実施例によるトロイダル型無段変速機では，ポスト７５の平面７９を面削ぎする加工作業が少なくて済む。この実施例においても，先の実施例と同様，嵌合孔８２には四隅に研磨逃げを施す必要はない。この嵌合構造の機能は，図４及び図５に基づいた実施例の機能と同様であるので，再度の説明を省略する。
【００３９】
なお，この発明によるトロイダル型無段変速機のヨークとポストとの嵌合構造は，各トロイダル変速部１，２において，一対のヨーク７０とポストとの嵌合構造の少なくとも一方に適用することができる。一方のヨークとポストとの嵌合構造を，図１０に示したような，角形嵌合孔と角形ポストの角形部との嵌合によるものとした場合には，他方のヨークとポストとの嵌合構造に，この発明によるトロイダル型無段変速機のヨークとポストとの嵌合構造を適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明によるトロイダル型無段変速機は，上記のように，ポストの係合部を，一対の前記傾転軸の軸線を含む平面に平行に面削ぎされた少なくとも一つの平面を有する球体から構成し，係合部の平面と接触する平面を嵌合孔に備えたので，ポストの係合部を円筒体で構成するのと同様な効果，即ち，ヨークの揺動方向を，トラニオンの傾転軸方向への変位を許容するような方向のみに制限する効果を，加工が簡単な面削ぎを施した球体で得ることができ，ポストの係合部の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるトロイダル型無段変速機の一実施例を示す図であって，図２及び図３で線Ｗ−Ｗで示す平面についての断面図である。
【図２】図１に示すトロイダル型無段変速機の一方のトロイダル変速部の線Ｕ−Ｕで示す平面についての断面図である。
【図３】図１に示すトロイダル型無段変速機の他方のトロイダル変速部の線Ｖ−Ｖで示す平面についての断面図である。
【図４】図１〜図３に示すトロイダル型無段変速機のヨークとポストとの嵌合構造を示す斜視図である。
【図５】図４に示すトロイダル型無段変速機のヨークとポストとの嵌合構造の平面図である。
【図６】この発明によるトロイダル型無段変速機の別の実施例におけるヨークとポストとの嵌合構造の平面図である。
【図７】従来のトロイダル型無段変速機の概要を示す断面図である。
【図８】従来のトロイダル型無段変速機におけるトロイダル変速部とその変速制御機構を説明する断面図である。
【図９】従来のトロイダル型無段変速機におけるヨークとポストとの嵌合構造の一例を示す斜視図である。
【図１０】従来のトロイダル型無段変速機におけるヨークとポストとの嵌合構造の別の例を示す斜視図である。
【図１１】従来のトロイダル型無段変速機におけるヨークとポストとの嵌合構造の更に別の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
４，７ 入力ディスク
５，８ 出力ディスク
６，９ パワーローラ
１１ 傾転軸
１３ 入力軸
２２ 出力軸
２５ ケーシング
３３，３７ トラニオン
３３Ａ，３７Ａ 端部
３３Ｂ，３７Ｂ 端部
３４，３８ 回転支軸
４０ アクチュエータ
７０，８０ ヨーク
７２，８２ 嵌合孔
７３，８３ 嵌合孔の平面
７５ ポスト
７７，８７ 係合部
７８，８８ 球面
７９，８９ 係合部の平面
【発明の属する技術分野】
この発明は，トロイド曲面を有する入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラを傾転自在に配置して，入力ディスクの回転を無段階に変速して出力ディスクへ伝達するトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機として，入力軸により駆動される入力ディスク，前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク，及び両ディスクに摩擦接触するパワーローラからトロイダル変速部を構成するものが知られている。このトロイダル型無段変速機においては，パワーローラの傾転角度を変えることによって，入力ディスクの回転は，無段階に変速して出力ディスクに伝達される。
【０００３】
トロイダル型無段変速機にはトロイダル変速部を同一軸上に複数組配置するものがあり，図７に模式的に示されているように，特に二組のトロイダル変速部を並置したものは，所謂，ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機として知られている。
【０００４】
図７に示したダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては，２組のトロイダル変速部１，２が主軸３上に並べて配置されている。トロイダル変速部１は，入力ディスク４，入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５，及び入力ディスク４と出力ディスク５との間に配置され且つ両ディスク４，５のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ６から構成されている。トロイダル変速部２もトロイダル変速部１と同様に，入力ディスク７，入力ディスク７に対向して配置された出力ディスク８，及び入力ディスク７と出力ディスク８との間に配置され且つ両ディスク７，８のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９から構成されている。各トロイダル変速部１，２には，パワーローラ６，９がそれぞれ２個設けられている。パワーローラ６，９は，それぞれ自己の回転軸線１０の周りに回転自在であり，且つ回転軸線１０に直交する傾転軸１１（紙面に垂直）の周りに傾転運動可能である。
【０００５】
トロイダル変速部１，２において，入力ディスク４，７は，主軸３の軸方向に変位可能で且つ主軸３と一体回転可能である。エンジンからの動力は，トルクコンバータ２０を介して主軸３と同一軸線上に配置されている入力軸１３に入力される。入力軸１３の先端には，カムローラ６１を備えたローディングカム１８が配設されており，ローディングカム１８の回転によって入力ディスク４と，更に主軸３を介して入力ディスク７とが回転する。したがって，主軸３は，入力ディスク７に対して入力軸としても機能している。また，ローディングカム１８のカム作用によって，入力トルクの大きさに応じて，入力ディスク４，７をパワーローラ６，９に押し付けるスラスト力（主軸３の軸方向力）が発生する。即ち，パワーローラ６，９は，それぞれ入力ディスク４と出力ディスク５との間，及び入力ディスク７と出力ディスク８との間で，伝達トルクの大きさに応じて挟み付けられる。入力ディスク４，７の回転は，オイルの剪断力に基づいて，パワーローラ６，９を介して出力ディスク５，８に伝達される。
【０００６】
各トロイダル変速部１，２において，パワーローラ６，９は傾転軸１１の周りに傾転可能であり，入力ディスク４，７の回転はパワーローラ６，９の傾転角に応じて無段階に変速されて出力ディスク５，８に伝達される。パワーローラ６，９は，トラニオン３３，３７（図８に３３のみ図示）に対して回転自在に且つ揺動自在に支持されており，スラスト力に応じて生じる主軸３の軸方向変位に対応することができる。
【０００７】
出力ディスク５，８は，一体回転できるように背面同士を出力軸２２上にスプライン嵌合等で連結されている。出力軸２２は主軸３に相対回転可能に嵌合された中空軸であって，該中空軸の中間部にスプロケット２３が一体的に形成されている。出力ディスク５，８は，出力軸２２を介してスラスト方向及びラジアル方向の荷重を支持する軸受（図示せず）によってケーシング２５に支持されている。出力ディスク５，８に伝達された動力は，第１伝動手段であるチェーン伝動装置２１，即ち，スプロケット２３からチェーン２６及び中間スプロケット２８を経て，カウンタ軸２７に取り出される。
【０００８】
図８は，トロイダル型無段変速機の各トロイダル変速部と変速比制御弁による変速比制御機構を示す断面図である。図８の記載に基づいてトラニオン３３を変位させるアクチュエータ４０についてのみ説明し，トラニオン３７を変位させるアクチュエータについての説明を省略する。トラニオン３３の傾転軸１１には，それぞれピストン４１が設けられ，ピストン４１はケーシング２５に形成された油圧シリンダ４２内を摺動可能に設けられている。油圧シリンダ４２内には，それぞれピストン４１によって区画された減速側シリンダ室４３Ａと増速側シリンダ室４３Ｂとが形成されている。油圧シリンダ４２のシリンダ室４３Ａとシリンダ室４３Ｂとの間に差圧が生じると，トラニオン３３は，パワーローラ６と共に，傾転軸１１の軸方向に移動する。増速側シリンダ室４３Ｂに油圧が供給されると，増速側に変速し，また，減速側シリンダ室４３Ａに油圧が供給されると，減速側に変速する。油路４７Ａ，４７Ｂは，トロイダル変速部２においても，トロイダル変速部１の場合と同様に，対応する油圧シリンダ（図示せず）に連通されている。また，増速側シリンダ室４３Ｂは油路４７Ｂによってスプール弁４８のＢポートに連通し，減速側シリンダ室４３Ａは油路４７Ａによってスプール弁４８のＡポートに連通している。
【０００９】
スプール弁４８内にはスプール４９が摺動自在に設けられており，スプール４９は軸方向両端に配置されたスプリング５０によって中立位置に保持されている。スプール弁４８は一端にＳＡポートが形成され，他端にＳＢポートが形成されており，ＳＡポートにはソレノイド弁５１Ａを介して油圧が供給され，ＳＢポートにはソレノイド弁５１Ｂを介して制御油圧が供給される。また，スプール弁４８は，ライン圧（油圧源）へ連結されるＰＬポート，油路４７Ａを介して減速側シリンダ室４３Ａへ連結されるＡポート，油路４７Ｂを介して増速側シリンダ室４３Ｂへ連結されるＢポート，リザーバへ連結されるＲポートを備えている。ソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂはコントローラ５２から出力された制御信号に応じて作動するように構成されており，該制御信号を受けてソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂはスプール４９を軸方向に変位させる制御油圧を出力する。ソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂは，出力ポートを制御油圧源であるパイロット油圧源ＰP I L O T とドレンとに連通するｄｕｔｙを変更することにより，制御油圧を変更することができる。スプール弁４８とソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂは，変速比を制御するため，コントローラ５２からの制御信号を受けて油圧シリンダ４２の油圧を調整する変速比制御弁を構成している。
【００１０】
トロイダル変速部１の一方のトラニオン３３の傾転軸１１の先端にはプリセスカム５３が連結されており，中央部を枢着されたレバー５４の一端がこのプリセスカム５３に当接し，レバー５４の他端がポテンショメータ５５に接続している。プリセスカム５３は，トラニオン３３の傾転軸方向変位量Ｙと傾転角変位量θとの合成変位量として検出する。ポテンショメータ５５は，この合成変位量に対応した電圧値をコントローラ５２に入力する。また，このトロイダル型無段変速機は，車速センサ５６，エンジン回転数センサ５７，アクセルペダル踏込み量センサ５８等の各種センサを備えており，これらのセンサで検出された車速，エンジン回転数，アクセルペダル踏込み量等の変速情報信号がコントローラ５２に入力されるように構成されている。コントローラ５２は，これらの変速情報と上記合成変位量に対応した電圧値とに基づいて算出した制御信号をソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂに対して出力する。
【００１１】
トロイダル変速部１，２においては，各パワーローラ６，９を偏心した状態で回転自在に支持する一対のトラニオン３３，３７が対向して設けられている。ローディングカム１８によって入力ディスク４，７と出力ディスク５，８との間でパワーローラ６，９は大きな力で押し付けられるので，一対のトラニオン３３，３７は互いに遠ざかる方向の力を受ける。この力に対抗するため，トロイダル変速部１，２には，一対のトラニオン３３，３７のそれぞれ対向する両端部を連結して両トラニオンの軸間距離を保持する一対のヨーク１００が設けられている。
【００１２】
また，従来，各ヨークをケーシング２５に支持する構造として，ケーシング２５に一体的に設けられると共にヨークに形成した孔に嵌合するポストが用いられている。図９〜図１１は，かかるヨークとポストの関連構造を示した説明図である。即ち，図９に示すように，ヨーク１００は，両端部にトラニオンの端部を回動自在に支持するための軸受が嵌入する円形孔１０１が形成された長尺部材であり，その長手方向の中央位置に形成された円形の嵌合孔１０２に，ケーシング２５に固定されたポスト１０３の球状の係合部１０４が嵌合している。したがって，ヨーク１００は，ポスト１０３の係合部１０４の球面と嵌合孔１０２の孔面との係合によって，中央位置のみが拘束されて，Ｘ方向及びＹ方向には実質的に移動しないが，係合部１０４の回りの任意の方向に回動可能である。
【００１３】
また，図１０に示すヨーク１１０は，両端部にトラニオンの端部を回動自在に支持するための軸受が嵌入する円形孔１１１が形成された長尺部材であり，長手方向の中央位置に角状の嵌合孔１１２が形成されている。ヨーク１１０の嵌合孔１１２には，ポスト１１３に備わる角形状の係合部１１４が嵌合する。ヨーク１１０の嵌合孔１１２に対する係合部１１４の嵌合構造は，ヨーク１１０がその長手方向に直交するＸ軸方向には変位できない。ヨーク１１０は，トラニオンの３３，３７の傾転軸１１の方向への移動を許容するため，Ｙ軸を含み且つＸ軸とＹ軸とで定められる平面に垂直な平面内で若干の揺動をすることができなければならない。そのため，ヨーク１１０は，嵌合孔１１２との間においてその長手方向，即ち，Ｙ軸方向に若干の隙間を有している。
【００１４】
更に，図１１に示すヨーク１２０は，両端部にトラニオンの端部を回動自在に支持するための軸受が嵌入する円形孔１２１が形成された長尺部材であり，長手方向の中央位置に角状の嵌合孔１２２が形成されている。かかる構造のヨークは，特開平４−３５１３６０号公報に開示されている。ヨーク１１０の嵌合孔１２２は，図１０に示したヨーク１１０と同様に角状の嵌合孔であるが，四隅に研磨逃げ１２５が形成されている。ポスト１２６に備わる嵌合部１２７は，一対の平面１２８と一対の円筒面１２９とを有している。嵌合部１２７が嵌合孔１２２に嵌合した状態では，ヨーク１２０は，一対の平面１２８が嵌合孔１２２の対向する一対の内側面１２３に実質的に隙間無く摺動可能に当接した状態であるので，ヨーク１２０はＸ方向に変位することができない。しかしながら，ポスト１２６の一対の円筒面１２９は，嵌合孔１２２の対向する一対の内側面１２４に対して，転がるか又は滑ることが可能であるので，ヨーク１２０は，Ｙ軸を含み且つＸ軸とＹ軸とで定められる平面に垂直な平面内で揺動することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の各技術は，以下のような問題点がある。即ち，図９に示したヨーク１００と球面ポスト１０３との連結構造では，ヨーク１００が球面ポスト１０３の回りのあらゆる方向に回動する可能性がある。また，図１０に示したヨーク１１０と角形ポスト１１３との連結構造では，Ｙ軸方向に隙間があるためヨーク１１０はＹ軸方向に変位する。このため，かかる連結構造では，トロイダル型無段変速機の作動中に，トラニオン３３，３７の傾転軸１１の位置が本来の位置や姿勢から変動したり傾いたりすることがある。このような傾転軸１１の変動があると，パワーローラ６，９と入出力ディスク４，５，７，８との位置関係が変動することになり，パワーローラ６，９に入出力ディスク４，５，７，８から作用する傾転力が発生して，トラニオン３３，３７の傾転角θ及び傾転軸方向オフセット量Ｙをフィードバックするプリセスカム５３の出力も変化し，この変化に追従してプリセスカム５３の出力を所定の値に戻すように変速するので，所定の変速比を維持することができない。更に，トラニオン３３，３７の傾転軸変位Ｙが連続すると，変速比が振動的に変化し，運転者に著しい不快感を与えるという問題点がある。特に，ダブルキャビティトロイダル型無段変速機では，二組のトロイダル変速部１，２の変速比が過渡的に異なるため，比較的早い周期で変速比が変動したり，内部循環トルクによって大きなトルクが変速機内部に発生して，パワーローラ６，９と入出力ディスク４，５，７，８との間におけるトラクションドライブ部の滑りなどの変速機の故障を引き起こすという問題点もある。
【００１６】
図１１に示す円筒ポストでは，図９に示した球面ポストのようなあらゆる方向の回動を許すことはなく，ヨークの長手方向への隙間に相当した変位をすることがない点で，上記の問題点をある程度解決できるものであるが，ポストに加わる力が大きく，ヨークと摺動するため高い硬度と精度が必要とされるので，熱処理によって高硬度に加工した後に研磨を施さねばならない。しかし，円筒形に研磨することは，通常の回転研削盤や平面研削盤では難しくコスト高となる。また，ヨークのポストとの嵌合部は四角孔となるが，ポストの場合と同様に，熱処理後に研磨を施す必要がある。しかも，ポストの円筒面と平面とが交差する角部に面取りを施すことが困難であるため，ポストの相手側であるヨークの四角孔の四隅に研磨逃げを施す必要があり，このような加工もコスト上昇をもたらす。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記問題を解決することであって，ポスト回りにあらゆる方向の回動を許すことがなく且つヨークの長手方向に変位を許容する隙間を有することもないという円筒ポストと同様の機能を備えたトロイダル型無段変速機を，球面ポストや角形ポストと同程度の製造コストで提供することである。
【００１８】
この発明は，入力軸により駆動される入力ディスク，前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク，前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に配置され且つ前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達する一対のパワーローラ，前記各パワーローラを回転自在に支持し且つ傾転軸方向に変位可能な一対のトラニオン，前記各トラニオンを前記傾転軸方向に変位させるアクチュエータ，前記一対のトラニオンの対応する各端部を回動自在に連結する一対のヨーク，及び前記ヨークに形成された嵌合孔に嵌合する係合部を有するポストを具備し，前記ポストの前記係合部は，一対の前記傾転軸の軸線を含む平面に平行に面削ぎされた少なくとも一つの平面を有する球体から成り，前記嵌合孔は，前記係合部の前記平面と接触する平面を有していることから成るトロイダル型無段変速機に関する。
【００１９】
この発明によるトロイダル型無段変速機は，上記のように構成されているので，次のように作動する。即ち，ポストの係合部は，一対の前記傾転軸の軸線を含む平面に平行に面削ぎされた少なくとも一つの平面を有する球体から成り，係合部の面削ぎされて形成された平面がヨークの嵌合孔の平面と接触するので，ヨークは，かかる平面と平面との拘束によって，ポンプの係合部の平面に対する平面同士の摺動以外には，ポストの係合部の回りの揺動が規制される。しかも，ポストの係合部は，面削ぎされた平面以外の表面は球面であるため，ヨークの嵌合孔に対して，従来存在していたような長手方向の隙間を介することなく嵌合し得ることになる。したがって，ヨークは，トラニオンの傾転軸方向の変位に対応した揺動のみが許容される。ポストの係合部の形成については，球面は回転研削盤により，また面削ぎは平面研削盤により，比較的に容易に加工することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明によるトロイダル型無段変速機の実施例について説明する。図１は，この発明によるトロイダル型無段変速機の一実施例を主軸を通る平面で切断した断面図である。この実施例で示すトロイダル型無段変速機は，トロイダル変速部を同一軸上に二組配置したダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機である。その断面は，図２及び図３の線Ｗ−Ｗで示す平面である。図２は，図１に示すトロイダル型無段変速機の矢視Ｕ−Ｕで見た一方のトロイダル変速部の断面図である。図３は，図１に示すトロイダル型無段変速機の矢視Ｖ−Ｖで見た他方のトロイダル変速部の断面図である。図１では，パワーローラとトラニオンとの図示が省略されている。図１に示すトロイダル型無段変速機については勿論のこと，図２及び図３に示すトロイダル型無段変速機の隣り合うトロイダル変速部についても，基本的な構造については，図７及び図８に示した従来のトロイダル型無段変速機におけるトロイダル変速部の構造と変わるところがないので，同じ構成要素には同じ符号を付す。
【００２１】
図１に示したダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては，２組のトロイダル変速部１，２が主軸３上に並べて配置されている。トロイダル変速部１は，入力ディスク４と，入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５と，入力ディスク４と出力ディスク５との間に配置され且つ両ディスク４，５のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ６（図２参照）から構成されている。トロイダル変速部２もトロイダル変速部１と同様に，入力ディスク７と，入力ディスク７に対向して配置された出力ディスク８と，入力ディスク７と出力ディスク８との間に配置され且つ両ディスク７，８のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９（図３参照）とから構成されている。各トロイダル変速部１，２には，パワーローラ６，９がそれぞれ２つずつ設けられている。パワーローラ６，９は，それぞれ自己の回転軸線１０の周りに回転自在であり，且つ回転軸線１０に直交する傾転軸１１の周りに傾転運動をする。
【００２２】
トロイダル変速部１において，入力ディスク４は，ボールスプライン１２を介して主軸３の一端に取り付けられており，主軸３の軸方向に移動可能で且つ主軸３と一体回転可能である。エンジンからの動力は，トルクコンバータ２０（図７参照）等を介して，主軸３と同一軸線上に配置されている入力軸１３に入力される。入力軸１３の先端部１４は，主軸３の一端に形成された中心孔１５に対して，例えば軸受により相対回転可能に嵌合し支持されている。また，入力軸１３の先端に形成されたフランジ部１６には爪１７が設けられ，フランジ部１６と対向して配置されたローディングカム１８には爪１９が設けられており，互いに噛み合った両爪１７，１９を介して入力軸１３からローディングカム１８へトルクが伝達される。
【００２３】
トロイダル変速部２の入力ディスク７は，嵌合い等の手段によって主軸３の他端側に取り付けられている。動力は入力軸１３からローディングカム１８を介して入力ディスク４へ伝達され，入力ディスク４と一体回転する主軸３を介して入力ディスク７へも伝達される。このとき，ローディングカム１８から入力ディスク４へ動力が伝達される際にカムローラ６１の作用により伝達されるトルクに見合ったスラストが発生する。スラストは，トロイダル変速部１の入力ディスク４，パワーローラ６及び出力ディスク５に伝わり，これら回転要素間に摩擦接触を行わせる。また，カムローラ６１の反作用として，主軸３を介してトロイダル変速部２の入力ディスク７，パワーローラ９及び出力ディスク８に伝わり，これら回転要素間に摩擦接触を行わせる。
【００２４】
出力ディスク５，８は，一体回転できるように背面同士を出力軸２２の両側に設けた筒状部２２Ａにスプライン嵌合等で連結されている。出力軸２２は主軸３に嵌合された中空軸であって，該中空軸の中間部にスプロケット２３が一体的に形成されている。出力ディスク５，８は，出力軸２２を介してラジアル方向の荷重のみを支持する軸受２４によってケーシング２５に支持されている。出力ディスク５，８に伝達された動力は出力軸２２からチェーン伝動装置２１のチェーン２６及び中間スプロケット２８を経てカウンタ軸２７に取り出される。
【００２５】
主軸３は軸方向に延びる油路３２を有し，油路３２は潤滑油の通路を構成している。油路３２は，分岐して各トロイダル変速部１，２のトロイド曲面，ボールスプライン１２，軸受２４等に潤滑油を供給している。
【００２６】
図２及び図３を参照すると，各トロイダル変速部１，２において，各対のパワーローラ６，９は傾転軸１１の周りに傾転可能であり，入力ディスク４，７の回転はそれぞれパワーローラ６，９を介して出力ディスク５，８に無段階に変速されて伝達される。パワーローラ６，９は，それぞれ回転支軸３４，３８によってトラニオン３３，３７に回転自在に支持されている。トラニオン３３，３７は傾転軸１１を有し，ケーシング２５に対して，傾転軸１１の軸方向に移動し且つ傾転軸１１を中心として回動できる。即ち，パワーローラ６，９が傾転すると，パワーローラ６，９の傾転角変位量θはそのままトラニオン３３，３７の傾転軸１１を中心とした回動変位となる。トロイダル変速部１，２におけるトルク伝達動作は，図７及び図８に基づいて説明したとおりであるので，再度の説明を省略する。
【００２７】
トロイダル変速部１，２の軸方向の位置の基準は，この例では，トロイダル変速部２のトラニオン３７によって定められる。即ち，図３に示すように，トロイダル変速部２のパワーローラ９はトラニオン３７に取り付けられた支持軸３９と同心の回転支軸３８に回転支持されているので，パワーローラ９は回転支軸３８周りに首振り運動をすることはなく，トラニオン３７はケーシング２５に対する軸方向の位置の基準となる。スラストにより主軸３の軸方向に生じる入力ディスク７及び出力ディスク８の弾性変形は，トラニオン３７によって規制されたものとなる。トロイダル変速部１においては，図２に示すように，パワーローラ６を回転自在に支持する回転支軸３４はトラニオン３３に回動自在に支持された揺動支軸３５に対して偏心した偏心軸であるので，入力ディスク４と出力ディスク５の変形と変位，及びパワーローラ６の主軸３の軸方向への変位は，パワーローラ６が揺動支軸３５周りにする首振り運動によって吸収される。この場合，トロイダル変速部１のスラスト方向位置は，トロイダル変速部２の基準位置によって規制されるが，トロイダル変速部１のトラニオン３３の主軸３方向の位置に変わりはない。
【００２８】
トロイダル変速部１，２において，トラニオン３３，３７を傾転軸方向に変位させるアクチュエータ４０の構造は，基本的に同一であり，図８に示したトロイダル型無段変速機の変速比制御弁による変速比制御機構が各トロイダル変速部に適用される。この変速比制御機構は，各トロイダル変速部によって定められる変速比が同期するように，各トロイダル変速部のアクチュエータ４０を制御する。
【００２９】
次に，このトロイダル型無段変速機の変速動作について説明する。トラニオン３３，３７は，傾転軸方向変位量Ｙがゼロである中立位置にある状態では，変速比は一定の値を保持している。即ち，この中立位置では，トラニオン３３，３７は，入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８の回転中心線とパワーローラ６，９の回転軸線１０とが交叉している。変速はトラニオン３３，３７を中立位置から傾転軸１１の軸方向に変位させることによって行われる。トルク伝達中に，トラニオン３３，３７が傾転軸方向に変位すると，それに伴ってパワーローラ６，９も傾転軸方向に変位し，パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触位置が，上記中立位置における接触位置から変位することにより，両ディスクから傾転力を受ける。その結果，パワーローラ６，９は，傾転軸１１に沿った変位方向（即ち，Ｙ＞０又はＹ＜０の方向）と変位量（Ｙの絶対値）に応じた向きと速さで傾転軸１１周りに傾転を開始する。このような傾転が生じると，入力ディスク４，７におけるパワーローラ６，９との摩擦接触点が描く半径と，出力ディスク５，８におけるパワーローラ６，９との摩擦接触点が描く半径との比が変化することによって無段変速が行われる。
【００３０】
パワーローラ６，９の傾転制御は，次のようにして行われる。まず，コントローラ５２には，プリセスカム５３が検出したトラニオン３３，３７の傾転軸方向変位量Ｙと傾転角変位量θとの合成変位量に対応してポテンショメータ５５が出力した電圧値Ｖが入力される。一方，コントローラ５２は，車速センサ５６，エンジン回転数センサ５７，アクセル踏込み量センサ５８等の各種センサから入力される車速，エンジン回転数，アクセル踏込み量等の変速情報信号に基づいて目標変速比ｅ0 を求め，その目標変速比ｅ0 に対応する目標電圧値Ｖ0 を予め定められた変換テーブル等の手段によって求める。コントローラ５２は，更に，電圧値Ｖと目標電圧値Ｖ0 との偏差Ｖe に基づいてソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂへ制御信号を出力する。ソレノイド弁５１Ａ，５１Ｂからスプール弁４８の両端のポートＳＢ，ＳＡに供給される油圧ＰＡ，ＰＢは，両油圧の差圧が電圧値の偏差Ｖe に比例するように制御されている。コントローラ５２は，電圧値Ｖの目標電圧値Ｖ0 に対する偏差を検出すると，変速比制御弁を制御してアクチュエータ４０の作動させ，傾転軸方向変位量Ｙを上記偏差がなくなる方向に制御する。電圧値Ｖが目標電圧値Ｖ0 に近づくにつれて，各トラニオン３３，３７の傾転軸方向変位量Ｙはゼロに近づき，実際の変速比が目標変速比ｅ0 になったところで変速動作が終了する。
【００３１】
トロイダル変速部１，２の作動中，入力ディスク４，７と出力ディスク５，８との間でパワーローラ６，９は大きな力で押し付けられるので，対向する一対のパワーローラ６，６及びトラニオン３３，３３間，並びに対向する一対のパワーローラ９，９及びトラニオン３７，３７間では，互いに遠ざかる方向の力を受ける。この力に対抗するため，各トロイダル変速部１，２には，トラニオン同士をそれぞれ両端部において連結するヨーク７０が設けられている。一対のトラニオン３３，３３及び一対のトラニオン３７，３７は，上記の各トロイダル変速部１，２における変速動作において，傾転軸方向変位Ｙで表されるように，図の上下方向で見ると互いに逆方向の変位をする。したがって，ヨーク７０は，シーソーの如き揺動運動をしてトラニオン３３，３７のこのような変位を許容する。
【００３２】
ヨーク７０は，トラニオン３３，３７の傾転軸１１の回りの回動及び上記のような傾転軸１１方向への変位に基づく揺動運動を許容するため，次のような軸受構造でトラニオン３３，３７を支持している。即ち，ヨーク７０の両端側に形成された円形孔７１とトラニオン３３，３７の両端部３３Ａ，３３Ｂ，３７Ａ，３７Ｂとの間には，球面軸受９０と，径方向の力を受けても端部３３Ａ〜３７Ｂを回転自在に支持する軸受９１とが配設されている。軸受９１はラジアル軸受であり，球面軸受９０の内部に設けられていて，トラニオン３３の端部３３Ａ〜３７Ｂを回転自在に支持している。したがって，トラニオン３３，３７は，球面軸受９０の内部においてラジアル軸受９１によって傾転軸１１回りに回動自在に支持されており，且つヨーク７０に対して球面軸受９０を介して揺動可能に支持されている。
【００３３】
図４及び図５は，この発明によるトロイダル型無段変速機の実施例において，各トロイダル変速部１，２に適用されるヨークとポストの嵌合構造を示す図である。図４はかかる嵌合構造を示す分解斜視図であり，図５は嵌合状態の平面図である。図１〜図３の記載も合わせて参照すると，ヨーク７０は，トラニオン３３，３７の一端３３Ａ，３７Ａを互いに連結している。ヨーク７０の両端部には円形孔７１が形成され，中央部には，方形の嵌合孔７２が形成されている。嵌合孔７２は，矩形孔に形成されており，孔面は，一対の対向する比較的細長い第１内壁面７３と一対の対向する比較的短い第２内壁面７４とで定められている。
【００３４】
ヨーク７０の嵌合孔７２に係合するポスト７５が，ケーシング２５に取り付けられている。ポスト７５は，ケーシング２５に対してボルト等の固定手段によって固定される支持部７６と，その先端に設けられた嵌合部７７とから成る。嵌合部７７は，基本となる球の球面７８と，この球をトロイダル型無段変速機の主軸３の軸方向と直交する平面，即ち，対向配置されたトラニオン３３，３３（及び対向配置されたトラニオン３７，３７）の傾転軸１１を含む平面に平行な平面で面削ぎすることによって形成された一対の平行な平面７９を備えている。一対の平面７９，７９間に，球の最大径部分，即ち，直径部分が挟まれている。
【００３５】
ヨーク７０の嵌合孔７２にポスト７５の嵌合部７７が嵌合した状態では，第１内壁面７３には平面７９が当接し，第２内壁面７４には球面７８の一部が当接する。したがって，一対の第１壁面７３間の距離は平面７９間の厚みに，一対の第２壁面７４間の距離は球面７８の直径に相当している。ポスト７５の係合部７７の表面は，面削ぎによって形成される平面７９以外は球面であるため，係合部７７の球面７８が嵌合孔７２の第２内壁面７４に対して滑り嵌合する関係にあれば，ヨーク７０は，常に，嵌合孔７２の第２内壁面７４と干渉することなく揺動できる。また，矩形孔は，比較的簡単に加工でき，トロイダル型無段変速機の製造コストを格段に上昇させるものでもない。
【００３６】
ヨーク７０とポスト７５との嵌合構造は，上記のような構造を有しているため，ポスト７５の平面７９がヨーク７０の嵌合孔７２の第１内壁面７３に当接し，且つ球面７８と第２内壁面７４との間にも隙間の存在や発生が無いので，ヨーク７０は，その中央位置がポスト７５によって規制されて，中央位置から変位をすることがない。ヨーク７０は，平面７９と第１内壁面７３とに平行な面内で，嵌合部７７を支点としたシーソーの如き揺動のみが可能である。この揺動に対応するように，トラニオン３３，３７は，傾転軸１１の軸方向の変位については，球面軸受９０の軸受作用によってヨーク７０に対して相対回動が許容される。このように，ヨーク７０をポスト７５に対して特定の方向の揺動のみを許容しその他の揺動や変位を規制したので，トラニオン３３，３７は，ヨーク７０に対して傾転軸１１の軸方向変位のみが許容されてそれ以外の回動や変位をせず，トラニオン３３，３７に作用する外乱によって変速動作が不安定になることがない。ポスト７５は，係合部７７を円筒面としたものと同様の機能を奏することになる。
【００３７】
ポスト７５の製作において，球面７８の研磨は回転研削盤で行い，面削ぎされた平面７９については平面研削盤によって研磨されるので，円筒面の研磨と比較して，比較的に容易に行うことができる。また，ヨーク７０の嵌合孔７２の四角孔についても，ポスト７５の嵌合部７７と接触する面積が狭いので，四角孔の四隅に，図１１に示したような方形ポストが嵌合する場合のように研磨逃げ１２５を施す必要もない。したがって，ヨーク７０とポスト７５との製造上のコストを低減させることができる。
【００３８】
図６は，この発明によるトロイダル型無段変速機の別の実施例に適用されるヨークとポストの嵌合構造を示す平面図である。図６に示すように，ポスト８５は，基本となる球に形制御する面削ぎの部分を１箇所にしたものである。したがって，ヨーク８０の嵌合孔８２はより正方形に近い四角孔となっており，一対の対向する第１内壁面８３の一方のみにポスト８５の嵌合部８７の平面８９が当接している。第１内壁面８３の他方，及び一対の第２内壁面８４には嵌合部８７の球面８８が当接している。この実施例によるトロイダル型無段変速機では，ポスト７５の平面７９を面削ぎする加工作業が少なくて済む。この実施例においても，先の実施例と同様，嵌合孔８２には四隅に研磨逃げを施す必要はない。この嵌合構造の機能は，図４及び図５に基づいた実施例の機能と同様であるので，再度の説明を省略する。
【００３９】
なお，この発明によるトロイダル型無段変速機のヨークとポストとの嵌合構造は，各トロイダル変速部１，２において，一対のヨーク７０とポストとの嵌合構造の少なくとも一方に適用することができる。一方のヨークとポストとの嵌合構造を，図１０に示したような，角形嵌合孔と角形ポストの角形部との嵌合によるものとした場合には，他方のヨークとポストとの嵌合構造に，この発明によるトロイダル型無段変速機のヨークとポストとの嵌合構造を適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明によるトロイダル型無段変速機は，上記のように，ポストの係合部を，一対の前記傾転軸の軸線を含む平面に平行に面削ぎされた少なくとも一つの平面を有する球体から構成し，係合部の平面と接触する平面を嵌合孔に備えたので，ポストの係合部を円筒体で構成するのと同様な効果，即ち，ヨークの揺動方向を，トラニオンの傾転軸方向への変位を許容するような方向のみに制限する効果を，加工が簡単な面削ぎを施した球体で得ることができ，ポストの係合部の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるトロイダル型無段変速機の一実施例を示す図であって，図２及び図３で線Ｗ−Ｗで示す平面についての断面図である。
【図２】図１に示すトロイダル型無段変速機の一方のトロイダル変速部の線Ｕ−Ｕで示す平面についての断面図である。
【図３】図１に示すトロイダル型無段変速機の他方のトロイダル変速部の線Ｖ−Ｖで示す平面についての断面図である。
【図４】図１〜図３に示すトロイダル型無段変速機のヨークとポストとの嵌合構造を示す斜視図である。
【図５】図４に示すトロイダル型無段変速機のヨークとポストとの嵌合構造の平面図である。
【図６】この発明によるトロイダル型無段変速機の別の実施例におけるヨークとポストとの嵌合構造の平面図である。
【図７】従来のトロイダル型無段変速機の概要を示す断面図である。
【図８】従来のトロイダル型無段変速機におけるトロイダル変速部とその変速制御機構を説明する断面図である。
【図９】従来のトロイダル型無段変速機におけるヨークとポストとの嵌合構造の一例を示す斜視図である。
【図１０】従来のトロイダル型無段変速機におけるヨークとポストとの嵌合構造の別の例を示す斜視図である。
【図１１】従来のトロイダル型無段変速機におけるヨークとポストとの嵌合構造の更に別の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
４，７ 入力ディスク
５，８ 出力ディスク
６，９ パワーローラ
１１ 傾転軸
１３ 入力軸
２２ 出力軸
２５ ケーシング
３３，３７ トラニオン
３３Ａ，３７Ａ 端部
３３Ｂ，３７Ｂ 端部
３４，３８ 回転支軸
４０ アクチュエータ
７０，８０ ヨーク
７２，８２ 嵌合孔
７３，８３ 嵌合孔の平面
７５ ポスト
７７，８７ 係合部
７８，８８ 球面
７９，８９ 係合部の平面
Claims (1)
- 入力軸により駆動される入力ディスク，前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク，前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に配置され且つ前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達する一対のパワーローラ，前記各パワーローラを回転自在に支持し且つ傾転軸方向に変位可能な一対のトラニオン，前記各トラニオンを前記傾転軸方向に変位させるアクチュエータ，前記一対のトラニオンの対応する各端部を回動自在に連結する一対のヨーク，及び前記ヨークに形成された嵌合孔に嵌合する係合部を有するポストを具備し，前記ポストの前記係合部は，一対の前記傾転軸の軸線を含む平面に平行に面削ぎされた少なくとも一つの平面を有する球体から成り，前記嵌合孔は，前記係合部の前記平面と接触する平面を有していることから成るトロイダル型無段変速機。
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