JP3726662B2 - 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】
本発明は、トロイダル型無段変速機、特にダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機における入力ディスクまたは出力ディスクの支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機は、特開平１１−６３１３９号公報に記載され、図６に示すごとく、同軸配置した入他方のディスク２ａ，２ｂおよびこれらディスク間で動力伝達を行うパワーローラ２ｃとよりなるトロイダル伝動ユニット２を主たる構成要素とするが、伝動容量の倍加や、入出力ディスク２ａ，２ｂ間にパワーローラ２ｃを挟圧する時のスラストが内力として打ち消し合い変速機ケースに及ぶことのないようにする等の目的で、上記文献に記載されている通り、そして図６に示すように２個のトロイダル伝動ユニット２を同軸に設けた、所謂ダブルキャビティー式にすることが多い。
【０００３】
このダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機は、両トロイダル伝動ユニット２の入力ディスク２ａをそれぞれ相互に離間させるも主軸３により一体回転可能にして同軸配置し、これら入力ディスク２ａ間に配して同軸に出力ディスク２ｂを設け、対向する入出力ディスク２ａ，２ｂ間で動力伝達を行うようパワーローラ２ｃを入出力ディスク２ａ，２ｂ間に設けるのが常套である。
一方で両トロイダル伝動ユニット２の出力ディスク２ｂは、上記文献に記載されている通り、そして図６に示すように一体にして共通化することが提案されており、この場合、ダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機の軸線方向寸法を短縮することができる。
かかる構成において両トロイダル伝動ユニット２は、エンジン１からの回転をローディングカム４を介してそれぞれの入力ディスク２ａに伝達され、当該回転をその後、入力ディスク２ａからパワーローラ２ｃを介して共通な出力ディスク２ｂに伝達し、出力ディスク２ｂの外周に設けた出力歯車５より動力を取り出すことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように両トロイダル伝動ユニット２の出力ディスク２ｂを一体にして共通化する場合、特開平１−１９３４５４号公報により本願出願人が提案したような出力ディスク支持構造、つまり共通な出力ディスク２ｂを変速機ケース内に設けた中間壁により支持する構造を採用することができず、大きな支持剛性を確保し難い。
一方で共通な出力ディスク２ｂの場合その外周に出力歯車５を設けることとなって、出力ディスク２ｂの中心から出力歯車５までの距離が長くなるため、通常はすば歯車で構成する出力歯車５に作用する伝動中のスラスト方向分力によって共通な出力ディスク２ｂに作用するモーメントが大きくなる。
しかるに、上記のごとく出力ディスク２ｂの大きな支持剛性を確保し難いのでは、出力歯車５が上記の大きなモーメントにより傾動する懸念を払拭し切れない。
【０００５】
なお、上記したごとき共通な出力ディスクの支持構造としてはその他に、特開平６−３０７５１４号公報に記載のごとく、共通な出力ディスクをその軸線方向両側において挟むよう変速機ケース内に支持部を設け、これら支持部間に延在させて付加した中空の中間軸上に共通な出力ディスクを支承する構造が提案されている。
しかしこの出力ディスク支持構造では、入力ディスクを支承する軸と出力ディスクを支承する軸とが異なるために変速中立点がずれてしまい、サイドスリップが常時発生して発熱や伝動効率の悪化を招くという問題がある。
また、上記のごとく中間軸を介して共通な出力ディスクを支承するのでは、中間軸の介在分だけ出力ディスクの内径を大きくする必要があって出力ディスクの両端における肉厚が薄くなり、出力ディスクの曲げ剛性が低下するという問題も生ずる。
【０００６】
そこで特開平１１−５１１３６号公報に記載のような出力ディスク支持構造を採用することが考えられる。
この出力ディスク支持構造は、両トロイダル伝動ユニットの出力ディスクを一体化しないものに対する出力ディスク支持構造であるが、これら出力ディスク間に出力歯車を介在させると共に該出力歯車を介して両出力ディスクを相互に結合し、これら両出力ディスクの結合体をその軸線方向両側において挟むよう変速機ケース内に支持部を設け、入力ディスク間を一体回転可能に結合する主軸と両出力ディスクとの間にそれぞれラジアル軸受を設けると共に、主軸と支持部との間にもそれぞれラジアル軸受を設けるというものである。
【０００７】
しかし当該出力ディスク支持構造では、ラジアル荷重は変速機ケースで支持することができても、スラスト荷重は支持することができない。
従って、両出力ディスクを一体化したため共通な出力ディスクの外周に出力歯車（はすば歯車）を設けることとなって、出力歯車に作用するスラスト方向分力が共通な出力ディスクに大きなモーメントを発生させる場合、当該出力ディスク支持構造はこれを支えることができずに採用不可能である。
【０００８】
請求項１に記載の第１発明は、上記した従来の出力ディスク支持構造が抱えるような何れの問題も生ずることなく、共通なディスクを確実に支持し得るようにしたトロイダル型無段変速機を提案することを目的とする。
【０００９】
請求項２に記載の第２発明は、上記共通なディスクの確実な支持のため当該ディスクと主軸との間に介在させるラジアル軸受を、共通なディスクの内径が増大して共通なディスクの大型化を伴うことのないような、また主軸の強度低下を伴うことのないような態様で取り付け可能としたトロイダル型無段変速機を提案することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
これらの目的のため、先ず第１発明によるトロイダル型無段変速機は、
主軸上にボールスプラインを介して回転係合させた一方のディスクと、該一方のディスクに対向させて前記主軸上に回転自在に設けた他方のディスクと、これら対向する両ディスク間で動力伝達を行うパワーローラとを具えたトロイダル伝動ユニットを２個具備し、
これら両トロイダル伝動ユニットの前記他方のディスクを相互に一体化すると共に、該他方のディスクの軸線方向両側における位置決め部材により他方のディスクの軸線方向変位を規制するようにしたトロイダル型無段変速機において、
前記他方のディスクの外周に回転を取り出す出力歯車を設け、
前記他方のディスクの両端内周と前記主軸との間にそれぞれ第１ラジアル軸受を設け、
前記位置決め部材と前記主軸との間に第２ラジアル軸受を設け、
前記他方のディスクの軸線方向両端面と前記位置決め部材との間にそれぞれスラスト軸受を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
第２発明によるトロイダル型無段変速機は、
主軸上にボールスプラインを介して回転係合させた一方のディスクと、該一方のディスクに対向させて前記主軸上に回転自在に設けた他方のディスクと、これら対向する両ディスク間で動力伝達を行うパワーローラとを具えたトロイダル伝動ユニットを２個具備し、
これら両トロイダル伝動ユニットの前記他方のディスクを相互に一体化すると共に、該他方のディスクの軸線方向両側における位置決め部材により他方のディスクの軸線方向変位を規制するようにしたトロイダル型無段変速機において、
前記他方のディスクの外周に回転を取り出す出力歯車を設け、
前記他方のディスクの両端内周と前記主軸との間にそれぞれ第１ラジアル軸受を設け、
前記位置決め部材と前記主軸との間に第２ラジアル軸受を設け、
前記他方のディスクの軸線方向両端面と前記位置決め部材との間にそれぞれスラスト軸受を設け、
上記第１および第２ラジアル軸受を転動素子保持用のケージが径方向に分割可能な、若しくは径方向に膨縮可能なラジアル軸受として上記主軸の外周条溝に嵌め込み、該外周条溝の底面径を上記ボールスプラインの最小径以上としたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の効果】
第１発明において、２個のトロイダル伝動ユニットの一方のディスクは主軸およびボールスプラインを介して一体回転され、この回転は両一方のディスクから対応するパワーローラを介し、相互に一体化された他方のディスクに伝達されてここから取り出すことができる。
ところで第１発明においては、相互に一体化された他方のディスクの軸線方向両側における位置決め部材により他方のディスクの軸線方向変位を規制し、
前記他方のディスクの外周に回転を取り出す出力歯車を設け、
当該他方のディスクの両端内周と上記主軸との間にそれぞれ第１ラジアル軸受を設け、
上記位置決め部材と上記主軸との間に第２ラジアル軸受を設け、
上記他方のディスクの軸線方向両端面と上記位置決め部材との間にそれぞれスラスト軸受を設けたため、
両トロイダル伝動ユニットの他方のディスクを一体にしても、これを上記位置決め部材を介して変速機ケースにより支持する構造を採用することができ、他方のディスクの支持スパンが大きくなってその支持剛性を高めることができる。
【００１３】
なお両トロイダル伝動ユニットの他方のディスクを一体化する場合、一体化した他方のディスクの外周に出力歯車を設けてこれから回転を取り出すこととなって、他方のディスクの中心から出力歯車までの距離が長くなるため、通常はすば歯車で構成する出力歯車に作用する伝動中のスラスト方向分力によって他方のディスクに作用するモーメントが大きくなるが、上記のごとく他方のディスクの大きな支持剛性を確保し得る第１発明の構成によれば、他方のディスクが上記の大きなモーメントによっても傾くことがなく他方のディスクを確実に支持することができる。
【００１４】
しかも第１発明の構成によれば、他方のディスクと主軸との間に中間軸を介在させずに他方のディスクを直接的に第１ラジアル軸受を介して主軸上に支承するから、一方のディスクを支承する軸と他方のディスクを支承する軸とが共に同じ軸（主軸）であることとなり、従って変速中立点がずれることがなくなり、これが原因でサイドスリップが常時発生して発熱や伝動効率の悪化を招くという問題をも解消することができる。
また、上記の通り他方のディスクと主軸との間に中間軸を介在させないことから他方のディスクの内径を大きくする必要もなく、他方のディスクの両端における肉厚が薄くなって他方のディスクの曲げ剛性が低下するという問題も回避し得る。
【００１５】
更に第１発明の構成によれば、共通な他方のディスクへのラジアル荷重が第１ラジアル軸受、主軸、第２ラジアル軸受、位置決め部材を順次経て変速機ケースにより支持され、共通な他方のディスクへのスラスト荷重がスラスト軸受および位置決め部材を順次経て変速機ケースにより確実に支持されることから、
共通な他方のディスクの外周に設けた、通常はすば歯車で構成する出力歯車に上記のごとく作用する大きなモーメントによっても他方のディスクが傾くことがなく他方のディスクを確実に支持するという上記の作用効果を一層顕著なものにし得る。
【００１６】
第２発明においては、上記第１および第２ラジアル軸受を転動素子保持用のケージが径方向に分割可能な、若しくは径方向に膨縮可能なラジアル軸受として上記主軸の外周条溝に嵌め込み、該外周条溝の底面径を前記ボールスプラインの最小径以上としたため、
まず第１および第２ラジアル軸受を主軸の外周条溝に嵌め込んだ前者の構成により、これら第１および第２ラジアル軸受の外径を外周条溝の深さ分だけ小さくし得て共通な他方のディスクの内径が増大するのを回避することができ、共通な他方のディスクが大型化するのを防止することができ、
また上記外周条溝の底面径を上記ボールスプラインの最小径以上とした後者の構成により、主軸の強度低下を伴うことのない態様で上記の作用効果を達成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施の形態になるトロイダル型無段変速機を、エンジン横置き前輪駆動車用のトランスアクスルとして構成した変速比無限大変速機に適用して示し、図１に示すようにケース本体２１と、その前端開口および後端開口をそれぞれ塞ぐ前端蓋２２および後端蓋２３とで構成した変速機ケース内に、図１〜図３に示すごとくに配置して第１軸線Ｏ1 および第２軸線Ｏ2 並びに第３軸線Ｏ3 を設定するとともに、第１軸線Ｏ1 および第２軸線Ｏ2 間におけるアイドラ軸線Ｏi 、並びに第２軸線Ｏ2 および第３軸線Ｏ3 間におけるカウンタ軸線Ｏc を設定し、これら軸線の全てを相互に平行となす。
【００１８】
図１は変速比無限大変速機を便宜上、上記軸線の全てが同一平面内に位置するような展開断面にしてその要部のみを示すもので、第１軸線Ｏ1 上にダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機２４を設け、第２軸線Ｏ2 上に出力制御機構２５を設ける。
トロイダル型無段変速機２４は、第１軸線Ｏ1 上に同軸突き合わせ関係に配した入力軸２６および主軸２７を具え、これらの軸を突き合わせ部においてラジアル軸受２８を介し相対回転可能に嵌合させるとともに、入力軸２６を前端蓋２２に軸受２９を介して支承し、主軸２７を後端蓋２３に軸受３０を介して回転自在に支承する。
ここで入力軸２６は、図示しなかったがトーショナルダンパ等を介してエンジンクランクシャフトに連結し、エンジンからの回転を常時入力されているものとする。
【００１９】
トロイダル型無段変速機２４は２個のトロイダル伝動ユニット３１，３２、つまり、フロント側トロイダル伝動ユニット３１、およびリヤ側トロイダル伝動ユニット３２を主たる構成要素とし、これらトロイダル伝動ユニット３１，３２はそれぞれ、主軸２７の両端近傍にボールスプライン３３，３４で軸線方向摺動可能に一体回転するよう嵌合させた入力ディスク３５，３６と、これら入力ディスク間で主軸２７上に回転自在に支持した共通な出力ディスク３７と、対応する入出力ディスク３５，３７間および３６，３７間で動力伝達を行うパワーローラ３８とにより構成する。
共通な出力ディスク３７の両端内周と主軸２７との間にはそれぞれ第１ラジアル軸受３９，４０を介在させる。
【００２０】
出力ディスク３７の両端には位置決め部材４１，４２を設け、これら位置決め部材４１，４２の先端（図１の上端）を主軸２７に嵌合すると共に基端（図１の下端）を変速機ケース本体２１に取着して、出力ディスク３７の軸線方向変位を規制する。
位置決め部材４１，４２の先端と主軸２７との間にはそれぞれ第２ラジアル軸受４３，４４を介在させ、出力ディスク３７の両端面と位置決め部材４１，４２との間にはそれぞれスラスト軸受４５，４６を介在させる。
【００２１】
ところで、第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４はそれぞれ図３に明示するようにニードル軸受とし、主軸２７の外周条溝２７ａ〜２７ｄ内に嵌合することにより位置決めする。
そして、当該嵌合を可能にするために第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４はそれぞれ、図５に示すごとくニードル（転動素子）４７を保持するケージ４８を図５に示すごとく径方向へ分割可能にした例えば二つ割りラジアル軸受にしたり、或いは図示しなかったがケージを連続円環状にするもこれを径方向へ膨縮可能なフレキシブルケージ式ラジアル軸受にする。
【００２２】
ここで、第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４を嵌合する主軸２７の外周条溝２７ａ〜２７ｄは、図４にＬ１で示すようにその底面径をボールスプライン３３，３４の最小径よりも大きくするか、小さくてもボールスプライン３３，３４の最小径と同じにし、これを下回らないように決定する。
また、かように底面径を定めた外周条溝２７ａ〜２７ｄに嵌合する第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４は、同じく図４にＬ２で示すようにその最大径をスラスト軸受４５，４６の内径よりも小さくするが、主軸２７の外周径よりも大きくなるよう決定する。
更に、図４にＬ３で示す第１ラジアル軸受３９，４０の軸線方向幅は、同じく図４にＬ４で示す第２ラジアル軸受４３，４４の軸線方向幅よりも大きくするのが良い。
【００２３】
パワーローラ３８は図２に明示するごとく、トロイダル伝動ユニット３１，３２ごとに２個ずつ設け、これらを主軸２７を挟んでその両側に対向配置する。
パワーローラ３８は個々のトラニオン５１に回転自在に支持し、これらトラニオン５１を、ケース本体２１の頂壁に近い上側にある相互に隣り合う上端同士を全てに共通な板状アッパリンク５２の丸み付４隅角に連節し、反対側にある相互に隣り合う下端同士を全てに共通な板状ロアリンク５３の丸み付４隅角に連節する。
かくてアッパリンク５２およびロアリンク５３は、パワーローラ３８が動力伝達のために対応する入出力ディスク間に挟圧される時にこれら入出力ディスク間から追い出されるのを防止しつつ、トラニオン５１の軸線方向におけるストロークを許容する。
【００２４】
トラニオン５１の軸線方向におけるストロークは、無段変速機２４（トロイダル伝動ユニット３１，３２）の変速に際して必要なもので、当該トラニオン５１のストロークを行わせるために同じく図２に示すごとく各トラニオン５１の下端にサーボピストン５４を設ける。
かかるサーボピストン５４を介したトラニオン５１のストローク制御は、ケース本体２１の下端開口部に取着したコントロールバルブ５５からの油圧でこれを行うものとする。
【００２５】
図１に示すように、入力軸２６はローディングカム６１を介して入力ディスク３５に駆動結合し、図１において該入力軸２６の右端に同軸に図示せざるエンジンを配して、入力軸２６にエンジンのクランクシャフトを駆動結合する。
かくしてエンジン回転は、入力軸２６からローディングカム６１を介して入力ディスク３５に至り、更に主軸２７を介して入力ディスク３６にも達する。
入力ディスク３５，３６へのエンジン回転（変速機入力回転）はパワーローラ３８を介して共通な出力ディスク３７に伝達され、この回転伝動は、ローディングカム６１が伝達トルクに応じたスラストによりパワーローラ３８を対応する入出力ディスク３５，３７間および３６，３７間に挟圧することで可能となる。
【００２６】
上記の伝動中、パワーローラ３８をサーボピストン５４によりトラニオン５１を介し同期して、パワーローラ回転軸線と直行する首振り軸線の方向に同位相で、図２に示す非変速位置からストロークさせ、パワーローラ回転軸線を入出力ディスク回転軸線Ｏ1 からオフセットさせると、パワーローラ３８が首振り軸線の周りに同期して同位相で傾転される。
これにより、入出力ディスク３５，３６および３７に対するパワーローラ３８の接触軌跡円半径が連続的に変化し、入出力ディスク３５，３６および３７間の伝動比（変速比）を無段階に変化させることができる。
なお、無段変速比が目標の値になったところで、パワーローラ３８をオフセット０の初期ストローク位置に戻すことにより、当該目標変速比を維持することができる。
【００２７】
なお上記の伝動中、共通な出力ディスク３７は主軸２７に対して逆方向へ回転し両者間の相対回転が相当な高速回転となり、共通な出力ディスク３７を主軸２７上に回転自在に支承する第１ラジアル軸受３９，４０は十分な潤滑を要求されるが、この要求に応えるため主軸２７の中空孔２７ｅに供給されている潤滑油を、第１ラジアル軸受３９，４０間において主軸２７に形成した径方向孔２７ｆより出力ディスク３７および主軸２７間の環状スペースを経て第１ラジアル軸受３９，４０に供給するのが良い。
【００２８】
次いで、第２軸線Ｏ2 上に設ける出力制御機構２５を図１により説明するに、この出力制御機構２５は、第２軸線Ｏ2 に配置した副軸６２上に設け、該副軸６２の両端をそれぞれ軸受６３，６４により前端蓋２２およびケース本体２１に回転自在に支承する。
出力制御機構２５は遊星歯車組６５と、該遊星歯車組６５のエンジンに近い前側に隣接配置した動力循環クラッチとしてのロークラッチ６６と、遊星歯車組６５のエンジンから遠い後側に順次隣接配置した出力歯車６７および無段変速機直結クラッチとしてのハイクラッチ６８とを副軸６２上に設けて構成する。
【００２９】
遊星歯車組６５はサンギヤ６５ｓと、キャリア６５ｃと、リングギヤ６５ｒとよりなる単純遊星歯車組とし、サンギヤ６５ｓを無段変速機２４の出力ディスク３７に後述するごとくに駆動結合し、キャリア６５ｃを後述するごとく入力軸２６からの変速機入力回転が適宜入力されるようにし、リングギヤ６５ｒから変速比無限大変速機の出力回転を取り出すようになす。
動力循環クラッチとしてのロークラッチ６６は、入力軸２６からの変速機入力回転を適宜キャリア６５ｃに入力するためのもので、これがためクラッチドラム６６ａを軸受６９により副軸６２上に回転自在に支持するとともに、入力軸２６に形成した歯車７０、アイドラ軸線Ｏi の周りで回転自在なアイドラギヤ７１、およびクラッチドラム６６ａに結合した動力循環ギヤ７２よりなる動力循環歯車列を介して入力軸２６に駆動係合させ、クラッチハブ６６ｂをキャリア６５ｃに結着する。
【００３０】
遊星歯車組６５のサンギヤ６５ｓは副軸６２にセレーション嵌合してこれに一体結合し、遊星歯車組６５のリングギヤ６５ｒは出力歯車６７に結着し、出力歯車６７を副軸６２上に回転自在に支持する。
無段変速機直結クラッチとしてのハイクラッチ６８は、無段変速機２４の出力回転を適宜そのまま出力歯車６７に伝達するためのもので、これがためハイクラッチ６８のクラッチドラム６８ａの外周を、出力ディスク３７の外周に嵌着した出力歯車７３に噛合させ、クラッチハブ６８ｂを出力歯車６７に結着する。
【００３１】
ここで、ハイクラッチ６８のクラッチドラム６８ａは内周を副軸６２にセレーション嵌合してこれに一体結合し、これにより無段変速機２４の出力ディスク３７がクラッチドラム６８ａを介して副軸６２に駆動結合されるようにし、従って副軸６２にセレーション嵌合したサンギヤ６５ｓが無段変速機２４の出力ディスク３７により駆動されるようになす。
【００３２】
上記の構成としたトロイダル型無段変速機２４および出力制御機構２５の組み合わせになる変速比無限大変速機の作用は以下の通りである。
ロークラッチ６６を油圧の供給により締結し、ハイクラッチ６８を油圧の排除により解放すると、主軸２７への変速機入力回転が動力循環歯車列７０〜７２およびロークラッチ６６を経て遊星歯車組６５のキャリア６５ｃに伝達される。
キャリア６５ｃに伝達された変速機入力回転はサンギヤ６５ｓおよびリングギヤ６５ｒに分配され、サンギヤ６５ｓに至った回転は副軸６２、クラッチドラム６８ａおよび出力歯車７３を順次経て両トロイダル伝動ユニット３１，３２に循環されて駆動力を増幅させ、リングギヤ６５ｒに至った回転を出力歯車６７から取り出すことができ、動力循環モードでの伝動作用を行うことができる。
この動力循環モードでは、無段変速機２４の変速比をキャリア６５ｃの回転が０になるような変速比にすることで、歯車６７への出力回転が０になり（中立点という）、伝動経路が機械的に結合されたままの状態で変速比（変速機入力回転数／変速機出力回転数）が無限大の状態を作り出すことができる。
【００３３】
そして、上記の動力循環モードで無段変速機２４がキャリア６５ｃの回転を０にするような変速比よりも高速側変速比である時は、歯車６７への出力回転が逆向きとなり、無段変速機２４の変速比が当該変速比よりも低速側であるほど、歯車６７への出力回転が正転方向の回転数を増大される。
従って、無段変速機２４の変速比が上記低速側の或る変速比になると、動力循環モードでの歯車６７への出力回転数（クラッチハブ６８ｂの回転数）と、無段変速機２４からクラッチドラム６８ａへの無段変速回転数とが一致し、このモード切り換え点でハイクラッチ６８を油圧の供給によりショックなしに締結すると同時にロークラッチ６６を油圧の排除により解放することにより、無段変速機２４からの無段変速回転をハイクラッチ６８を経て直接的に歯車６７へ出力する無段変速機直結モードに切り換えることができる。
この直結モードでは、無段変速機２４のみによる変速が変速比無限大変速機の変速に反映されることとなる。
【００３４】
歯車６７への出力回転は、図１に示すごとくこれに噛合するカウンタギヤ７４を介して、カウンタ軸線Ｏc 上に設けたカウウタシャフト７５に伝達し、その後、カウウタシャフト７５上に形成した歯車７６を含むファイナルドライブギヤ組を介して第３軸線Ｏ3 （図２参照）上の図示せざるディファレンシャルギヤ装置に伝達することで車両の両駆動輪を回転可能とする。
【００３５】
ところで本実施の形態になるトロイダル型無段変速機２４においては、両トロイダル伝動ユニット３１，３２の共通な出力ディスク３７の両端内周と主軸２７との間にそれぞれ第１ラジアル軸受３９，４０を介在させ、
出力ディスク３７の両端に位置決め部材４１，４２を配置して出力ディスク３７の軸線方向変位を規制し、これら位置決め部材４１，４２と主軸２７との間に第２ラジアル軸受４３，４４を介在させ、出力ディスク３７の両端面と位置決め部材４１，４２との間にスラスト軸受４５，４６を介在させたため、
両トロイダル伝動ユニット３１，３２の出力ディスク３７を変速機の軸線方向寸法が小さくなるよう一体化しても、これを上記位置決め部材４１，４２を介して変速機ケースにより支持する構造を採用し得ることとなり、出力ディスク３７の支持スパンが大きくなってその支持剛性を高めることができる。
【００３６】
なお両トロイダル伝動ユニット３１，３２の出力ディスク３７を一体化する場合、当該出力ディスク３７の外周に出力歯車７３を設けてこれから回転を取り出すこととなって、出力ディスク３７の中心から出力歯車７３までの距離が長くなるため、通常はすば歯車で構成する出力歯車７３に作用する伝動中のスラスト方向分力によって出力ディスク３７に作用するモーメントが大きくなるが、
本実施の形態においては上記のごとく出力ディスク３７の支持剛性を高め得ることから、出力ディスク３７が上記の大きなモーメントによっても傾動することがなく出力ディスク３７を確実に支持することができる。
【００３７】
しかも、出力ディスク３７と主軸２７との間に従来のごとく中間軸を介在させずに出力ディスク３７を直接的に第１ラジアル軸受３９，４０を介して主軸２７上に支承するから、入力ディスク３５，３６を支承する軸２７と出力ディスク３７を支承する軸２７とが共に同じ軸であることとなり、従って変速中立点がずれることがなくなり、これが原因でサイドスリップが常時発生して発熱や伝動効率の悪化を招くという問題をも解消することができる。
また、出力ディスク３７と主軸２７との間に中間軸を介在させないということは出力ディスク３７の内径を大きくする必要がないということを意味し、出力ディスク３７の両端における肉厚が薄くなって出力ディスク３７の曲げ剛性が低下するという問題も回避し得る。
【００３８】
更に本実施の形態においては、共通な出力ディスク３７へのラジアル荷重が第１ラジアル軸受３９，４０、主軸２７、第２ラジアル軸受４３，４４、位置決め部材４１，４２を順次経て変速機ケースにより支持され、共通な出力ディスク３７へのスラスト荷重がスラスト軸受４５，４６および位置決め部材４１，４２を順次経て変速機ケースにより確実に支持されることから、
共通な出力ディスク３７の外周に設けた、通常はすば歯車で構成する出力歯車７３に上記のごとく作用する大きなモーメントによっても出力ディスク３７が傾くことがなく出力ディスク３７を確実に支持するという上記の作用効果を一層顕著なものにし得る。
【００３９】
加えて本実施の形態によれば、第１および第２ラジアル軸受３９，４０および４３，４４を転動素子保持用のケージ４８が図５のごとく径方向に分割可能な、若しくは径方向に膨縮可能なラジアル軸受として主軸２７の外周条溝２７ａ〜２７ｄに嵌め込んだため、
第１および第２ラジアル軸受３９，４０および４３，４４の外径を外周条溝２７ａ〜２７ｄの深さ分だけ小さくし得て共通な出力ディスク３７の内径が増大するのを回避することができ、共通な出力ディスク３７が大型化するのを防止することができる。
また、第１および第２ラジアル軸受３９，４０および４３，４４が嵌合する主軸外周条溝２７ａ〜２７ｄの底面径を、図４にＬ１で示すようにボールスプライン３３，３４の最小径よりも大きくし、最小でもこれを下回らないようにしたため、主軸２７の強度低下を何ら伴うことなしに上記の作用効果を達成することができる。
【００４０】
更に本実施の形態では、上記主軸２７の外周条溝２７ａ〜２７ｄに嵌合する第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４の最大径を、図４にＬ２で示すようにスラスト軸受４５，４６の内径よりも小さくするが、主軸２７の外周径よりも大きくなるよう決定したから、
出力ディスク３７および位置決め部材４１，４２を入力ディスク３５，３６と共に予め変速機ケース本体２１内に組み込んでおき、その後主軸２７を、外周条溝２７ａ〜２７ｄに第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４が嵌合された状態で、入力ディスク３５、位置決め部材４１、出力ディスク３７、位置決め部材４２、および入力ディスク３６に挿通する組み立て手順により、ダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機２４を容易に組み立てることができ、その組立作業性を大幅に向上させることが可能となる。
【００４１】
そして、図４にＬ３で示す第１ラジアル軸受３９，４０の軸線方向幅を、同じく図４にＬ４で示す第２ラジアル軸受４３，４４の軸線方向幅よりも大きくしたから、第１ラジアル軸受３９，４０の軸受負荷能力が大きくなり、第１ラジアル軸受３９，４０で支承した出力ディスク３７が主軸２７に対し逆方向に回転すると雖も第１ラジアル軸受３９，４０が早期に駄目になることがなく、トロイダル型無段変速機の耐久性が低下するのを防止することができる。
【００４２】
更に本実施の形態によれば図１および図３から明らかなように、出力ディスク３７の軸直角二等分面から第１ラジアル軸受３９，４０までの距離や第２ラジアル軸受４３，４４までの距離よりも、主軸２７の両端におけるラジアル軸受２８，３０までの距離の方が長いことから、
主軸２７が通常は位置決め部材４１，４２により２点支持され、無段変速機２４に大きなトルクが入力されたり、パワーローラ３８への入力トルクがばらついて主軸２７が傾いた時にのみ、ラジアル軸受２８または３０が一時的に接して主軸２７が３点支持、または４点支持されるようにすることができ、
主軸２７を前記のように挿通する時の組み立て作業性を高く保ったまま、主軸２７の支持剛性を所定通りに確保することができる。
【００４３】
なお、出力ディスク３７の軸直角二等分面から、入力軸２６に突き合わせてこれに主軸２７の前端を回転自在に支持するラジアル軸受２８までの距離よりも、主軸２７の後端を後端蓋２３に回転自在に支持するラジアル軸受３０までの距離の方を長くするのが良く、この場合、主軸２７が傾いた時に先ずラジアル軸受２８が接して入力軸２６が主軸２７の更なる傾きを防止することから、回転している主軸２７が変速機ケースに接触するのを防止することができるという作用効果を上記の作用効果に付加して奏し得る。
【００４４】
なお上記した実施の形態においては、外側に入力ディスク３５，３６を配置し、内側に出力ディスク３７を配置する場合について説明したが、逆に特開平５−１２６２２２号公報に記載されているように、外側に出力ディスクを配置し、内側に入力ディスクを配置したダブルキャビー式トロイダル型無段変速機である場合においても本発明は、同様の考え方により適用して同様の作用効果を奏し得ること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態になるトロイダル型無段変速機を具えた変速比無限大変速機を示す要部展開断面図である。
【図２】 同じ変速比無限大変速機を図１の左方から見て、変速機ケース本体から後端蓋が除去された状態で共に示す後端面図である。
【図３】 同実施の形態になるトロイダル型無段変速機の縦断側面図である。
【図４】 同トロイダル型無段変速機の要部を更に詳細に示す一部縦断側面図である。
【図５】 同要部において用いるラジアル軸受の詳細側面図である。
【図６】 従来のトロイダル型無段変速機を示す概略伝動系統図である。
【符号の説明】
21 変速機ケース本体
22 前端蓋
23 後端蓋
24 ダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機
25 出力制御機構
26 入力軸
27 主軸
27a 外周条溝
27b 外周条溝
27c 外周条溝
27d 外周条溝
27e 中空孔
27f 径方向孔
28 ラジアル軸受
30 ラジアル軸受
31 トロイダル伝動ユニット
32 トロイダル伝動ユニット
33 ボールスプライン
34 ボールスプライン
35 入力ディスク
36 入力ディスク
37 共通な出力ディスク
38 パワーローラ
39 第１ラジアル軸受
40 第１ラジアル軸受
41 位置決め部材
42 位置決め部材
43 第２ラジアル軸受
44 第２ラジアル軸受
45 スラスト軸受
46 スラスト軸受
47 ニードル（転動素子）
48 ケージ
51 トラニオン
52 アッパリンク
53 ロアリンク
54 サーボピストン
55 コントロールバルブ
61 ローディングカム
62 副軸
65 遊星歯車組
65s サンギヤ
65c キャリア
65r リングギヤ
66 動力循環用ロークラッチ
67 出力歯車
68 無段変速機直結用ハイクラッチ
68a クラッチドラム
68b クラッチハブ
70 歯車（動力循環歯車列）
71 アイドラギヤ（動力循環歯車列）
72 動力循環ギヤ（動力循環歯車列）
73 無段変速回転出力歯車
74 カウンタギヤ
75 カウンタシャフト
76 歯車
Ｏ1 第１軸線
Ｏ2 第２軸線
Ｏ3 第３軸線
Ｏi アイドラ軸線
Ｏc カウンタ軸線
【発明の属する技術分野】
本発明は、トロイダル型無段変速機、特にダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機における入力ディスクまたは出力ディスクの支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機は、特開平１１−６３１３９号公報に記載され、図６に示すごとく、同軸配置した入他方のディスク２ａ，２ｂおよびこれらディスク間で動力伝達を行うパワーローラ２ｃとよりなるトロイダル伝動ユニット２を主たる構成要素とするが、伝動容量の倍加や、入出力ディスク２ａ，２ｂ間にパワーローラ２ｃを挟圧する時のスラストが内力として打ち消し合い変速機ケースに及ぶことのないようにする等の目的で、上記文献に記載されている通り、そして図６に示すように２個のトロイダル伝動ユニット２を同軸に設けた、所謂ダブルキャビティー式にすることが多い。
【０００３】
このダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機は、両トロイダル伝動ユニット２の入力ディスク２ａをそれぞれ相互に離間させるも主軸３により一体回転可能にして同軸配置し、これら入力ディスク２ａ間に配して同軸に出力ディスク２ｂを設け、対向する入出力ディスク２ａ，２ｂ間で動力伝達を行うようパワーローラ２ｃを入出力ディスク２ａ，２ｂ間に設けるのが常套である。
一方で両トロイダル伝動ユニット２の出力ディスク２ｂは、上記文献に記載されている通り、そして図６に示すように一体にして共通化することが提案されており、この場合、ダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機の軸線方向寸法を短縮することができる。
かかる構成において両トロイダル伝動ユニット２は、エンジン１からの回転をローディングカム４を介してそれぞれの入力ディスク２ａに伝達され、当該回転をその後、入力ディスク２ａからパワーローラ２ｃを介して共通な出力ディスク２ｂに伝達し、出力ディスク２ｂの外周に設けた出力歯車５より動力を取り出すことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように両トロイダル伝動ユニット２の出力ディスク２ｂを一体にして共通化する場合、特開平１−１９３４５４号公報により本願出願人が提案したような出力ディスク支持構造、つまり共通な出力ディスク２ｂを変速機ケース内に設けた中間壁により支持する構造を採用することができず、大きな支持剛性を確保し難い。
一方で共通な出力ディスク２ｂの場合その外周に出力歯車５を設けることとなって、出力ディスク２ｂの中心から出力歯車５までの距離が長くなるため、通常はすば歯車で構成する出力歯車５に作用する伝動中のスラスト方向分力によって共通な出力ディスク２ｂに作用するモーメントが大きくなる。
しかるに、上記のごとく出力ディスク２ｂの大きな支持剛性を確保し難いのでは、出力歯車５が上記の大きなモーメントにより傾動する懸念を払拭し切れない。
【０００５】
なお、上記したごとき共通な出力ディスクの支持構造としてはその他に、特開平６−３０７５１４号公報に記載のごとく、共通な出力ディスクをその軸線方向両側において挟むよう変速機ケース内に支持部を設け、これら支持部間に延在させて付加した中空の中間軸上に共通な出力ディスクを支承する構造が提案されている。
しかしこの出力ディスク支持構造では、入力ディスクを支承する軸と出力ディスクを支承する軸とが異なるために変速中立点がずれてしまい、サイドスリップが常時発生して発熱や伝動効率の悪化を招くという問題がある。
また、上記のごとく中間軸を介して共通な出力ディスクを支承するのでは、中間軸の介在分だけ出力ディスクの内径を大きくする必要があって出力ディスクの両端における肉厚が薄くなり、出力ディスクの曲げ剛性が低下するという問題も生ずる。
【０００６】
そこで特開平１１−５１１３６号公報に記載のような出力ディスク支持構造を採用することが考えられる。
この出力ディスク支持構造は、両トロイダル伝動ユニットの出力ディスクを一体化しないものに対する出力ディスク支持構造であるが、これら出力ディスク間に出力歯車を介在させると共に該出力歯車を介して両出力ディスクを相互に結合し、これら両出力ディスクの結合体をその軸線方向両側において挟むよう変速機ケース内に支持部を設け、入力ディスク間を一体回転可能に結合する主軸と両出力ディスクとの間にそれぞれラジアル軸受を設けると共に、主軸と支持部との間にもそれぞれラジアル軸受を設けるというものである。
【０００７】
しかし当該出力ディスク支持構造では、ラジアル荷重は変速機ケースで支持することができても、スラスト荷重は支持することができない。
従って、両出力ディスクを一体化したため共通な出力ディスクの外周に出力歯車（はすば歯車）を設けることとなって、出力歯車に作用するスラスト方向分力が共通な出力ディスクに大きなモーメントを発生させる場合、当該出力ディスク支持構造はこれを支えることができずに採用不可能である。
【０００８】
請求項１に記載の第１発明は、上記した従来の出力ディスク支持構造が抱えるような何れの問題も生ずることなく、共通なディスクを確実に支持し得るようにしたトロイダル型無段変速機を提案することを目的とする。
【０００９】
請求項２に記載の第２発明は、上記共通なディスクの確実な支持のため当該ディスクと主軸との間に介在させるラジアル軸受を、共通なディスクの内径が増大して共通なディスクの大型化を伴うことのないような、また主軸の強度低下を伴うことのないような態様で取り付け可能としたトロイダル型無段変速機を提案することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
これらの目的のため、先ず第１発明によるトロイダル型無段変速機は、
主軸上にボールスプラインを介して回転係合させた一方のディスクと、該一方のディスクに対向させて前記主軸上に回転自在に設けた他方のディスクと、これら対向する両ディスク間で動力伝達を行うパワーローラとを具えたトロイダル伝動ユニットを２個具備し、
これら両トロイダル伝動ユニットの前記他方のディスクを相互に一体化すると共に、該他方のディスクの軸線方向両側における位置決め部材により他方のディスクの軸線方向変位を規制するようにしたトロイダル型無段変速機において、
前記他方のディスクの外周に回転を取り出す出力歯車を設け、
前記他方のディスクの両端内周と前記主軸との間にそれぞれ第１ラジアル軸受を設け、
前記位置決め部材と前記主軸との間に第２ラジアル軸受を設け、
前記他方のディスクの軸線方向両端面と前記位置決め部材との間にそれぞれスラスト軸受を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
第２発明によるトロイダル型無段変速機は、
主軸上にボールスプラインを介して回転係合させた一方のディスクと、該一方のディスクに対向させて前記主軸上に回転自在に設けた他方のディスクと、これら対向する両ディスク間で動力伝達を行うパワーローラとを具えたトロイダル伝動ユニットを２個具備し、
これら両トロイダル伝動ユニットの前記他方のディスクを相互に一体化すると共に、該他方のディスクの軸線方向両側における位置決め部材により他方のディスクの軸線方向変位を規制するようにしたトロイダル型無段変速機において、
前記他方のディスクの外周に回転を取り出す出力歯車を設け、
前記他方のディスクの両端内周と前記主軸との間にそれぞれ第１ラジアル軸受を設け、
前記位置決め部材と前記主軸との間に第２ラジアル軸受を設け、
前記他方のディスクの軸線方向両端面と前記位置決め部材との間にそれぞれスラスト軸受を設け、
上記第１および第２ラジアル軸受を転動素子保持用のケージが径方向に分割可能な、若しくは径方向に膨縮可能なラジアル軸受として上記主軸の外周条溝に嵌め込み、該外周条溝の底面径を上記ボールスプラインの最小径以上としたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の効果】
第１発明において、２個のトロイダル伝動ユニットの一方のディスクは主軸およびボールスプラインを介して一体回転され、この回転は両一方のディスクから対応するパワーローラを介し、相互に一体化された他方のディスクに伝達されてここから取り出すことができる。
ところで第１発明においては、相互に一体化された他方のディスクの軸線方向両側における位置決め部材により他方のディスクの軸線方向変位を規制し、
前記他方のディスクの外周に回転を取り出す出力歯車を設け、
当該他方のディスクの両端内周と上記主軸との間にそれぞれ第１ラジアル軸受を設け、
上記位置決め部材と上記主軸との間に第２ラジアル軸受を設け、
上記他方のディスクの軸線方向両端面と上記位置決め部材との間にそれぞれスラスト軸受を設けたため、
両トロイダル伝動ユニットの他方のディスクを一体にしても、これを上記位置決め部材を介して変速機ケースにより支持する構造を採用することができ、他方のディスクの支持スパンが大きくなってその支持剛性を高めることができる。
【００１３】
なお両トロイダル伝動ユニットの他方のディスクを一体化する場合、一体化した他方のディスクの外周に出力歯車を設けてこれから回転を取り出すこととなって、他方のディスクの中心から出力歯車までの距離が長くなるため、通常はすば歯車で構成する出力歯車に作用する伝動中のスラスト方向分力によって他方のディスクに作用するモーメントが大きくなるが、上記のごとく他方のディスクの大きな支持剛性を確保し得る第１発明の構成によれば、他方のディスクが上記の大きなモーメントによっても傾くことがなく他方のディスクを確実に支持することができる。
【００１４】
しかも第１発明の構成によれば、他方のディスクと主軸との間に中間軸を介在させずに他方のディスクを直接的に第１ラジアル軸受を介して主軸上に支承するから、一方のディスクを支承する軸と他方のディスクを支承する軸とが共に同じ軸（主軸）であることとなり、従って変速中立点がずれることがなくなり、これが原因でサイドスリップが常時発生して発熱や伝動効率の悪化を招くという問題をも解消することができる。
また、上記の通り他方のディスクと主軸との間に中間軸を介在させないことから他方のディスクの内径を大きくする必要もなく、他方のディスクの両端における肉厚が薄くなって他方のディスクの曲げ剛性が低下するという問題も回避し得る。
【００１５】
更に第１発明の構成によれば、共通な他方のディスクへのラジアル荷重が第１ラジアル軸受、主軸、第２ラジアル軸受、位置決め部材を順次経て変速機ケースにより支持され、共通な他方のディスクへのスラスト荷重がスラスト軸受および位置決め部材を順次経て変速機ケースにより確実に支持されることから、
共通な他方のディスクの外周に設けた、通常はすば歯車で構成する出力歯車に上記のごとく作用する大きなモーメントによっても他方のディスクが傾くことがなく他方のディスクを確実に支持するという上記の作用効果を一層顕著なものにし得る。
【００１６】
第２発明においては、上記第１および第２ラジアル軸受を転動素子保持用のケージが径方向に分割可能な、若しくは径方向に膨縮可能なラジアル軸受として上記主軸の外周条溝に嵌め込み、該外周条溝の底面径を前記ボールスプラインの最小径以上としたため、
まず第１および第２ラジアル軸受を主軸の外周条溝に嵌め込んだ前者の構成により、これら第１および第２ラジアル軸受の外径を外周条溝の深さ分だけ小さくし得て共通な他方のディスクの内径が増大するのを回避することができ、共通な他方のディスクが大型化するのを防止することができ、
また上記外周条溝の底面径を上記ボールスプラインの最小径以上とした後者の構成により、主軸の強度低下を伴うことのない態様で上記の作用効果を達成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施の形態になるトロイダル型無段変速機を、エンジン横置き前輪駆動車用のトランスアクスルとして構成した変速比無限大変速機に適用して示し、図１に示すようにケース本体２１と、その前端開口および後端開口をそれぞれ塞ぐ前端蓋２２および後端蓋２３とで構成した変速機ケース内に、図１〜図３に示すごとくに配置して第１軸線Ｏ1 および第２軸線Ｏ2 並びに第３軸線Ｏ3 を設定するとともに、第１軸線Ｏ1 および第２軸線Ｏ2 間におけるアイドラ軸線Ｏi 、並びに第２軸線Ｏ2 および第３軸線Ｏ3 間におけるカウンタ軸線Ｏc を設定し、これら軸線の全てを相互に平行となす。
【００１８】
図１は変速比無限大変速機を便宜上、上記軸線の全てが同一平面内に位置するような展開断面にしてその要部のみを示すもので、第１軸線Ｏ1 上にダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機２４を設け、第２軸線Ｏ2 上に出力制御機構２５を設ける。
トロイダル型無段変速機２４は、第１軸線Ｏ1 上に同軸突き合わせ関係に配した入力軸２６および主軸２７を具え、これらの軸を突き合わせ部においてラジアル軸受２８を介し相対回転可能に嵌合させるとともに、入力軸２６を前端蓋２２に軸受２９を介して支承し、主軸２７を後端蓋２３に軸受３０を介して回転自在に支承する。
ここで入力軸２６は、図示しなかったがトーショナルダンパ等を介してエンジンクランクシャフトに連結し、エンジンからの回転を常時入力されているものとする。
【００１９】
トロイダル型無段変速機２４は２個のトロイダル伝動ユニット３１，３２、つまり、フロント側トロイダル伝動ユニット３１、およびリヤ側トロイダル伝動ユニット３２を主たる構成要素とし、これらトロイダル伝動ユニット３１，３２はそれぞれ、主軸２７の両端近傍にボールスプライン３３，３４で軸線方向摺動可能に一体回転するよう嵌合させた入力ディスク３５，３６と、これら入力ディスク間で主軸２７上に回転自在に支持した共通な出力ディスク３７と、対応する入出力ディスク３５，３７間および３６，３７間で動力伝達を行うパワーローラ３８とにより構成する。
共通な出力ディスク３７の両端内周と主軸２７との間にはそれぞれ第１ラジアル軸受３９，４０を介在させる。
【００２０】
出力ディスク３７の両端には位置決め部材４１，４２を設け、これら位置決め部材４１，４２の先端（図１の上端）を主軸２７に嵌合すると共に基端（図１の下端）を変速機ケース本体２１に取着して、出力ディスク３７の軸線方向変位を規制する。
位置決め部材４１，４２の先端と主軸２７との間にはそれぞれ第２ラジアル軸受４３，４４を介在させ、出力ディスク３７の両端面と位置決め部材４１，４２との間にはそれぞれスラスト軸受４５，４６を介在させる。
【００２１】
ところで、第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４はそれぞれ図３に明示するようにニードル軸受とし、主軸２７の外周条溝２７ａ〜２７ｄ内に嵌合することにより位置決めする。
そして、当該嵌合を可能にするために第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４はそれぞれ、図５に示すごとくニードル（転動素子）４７を保持するケージ４８を図５に示すごとく径方向へ分割可能にした例えば二つ割りラジアル軸受にしたり、或いは図示しなかったがケージを連続円環状にするもこれを径方向へ膨縮可能なフレキシブルケージ式ラジアル軸受にする。
【００２２】
ここで、第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４を嵌合する主軸２７の外周条溝２７ａ〜２７ｄは、図４にＬ１で示すようにその底面径をボールスプライン３３，３４の最小径よりも大きくするか、小さくてもボールスプライン３３，３４の最小径と同じにし、これを下回らないように決定する。
また、かように底面径を定めた外周条溝２７ａ〜２７ｄに嵌合する第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４は、同じく図４にＬ２で示すようにその最大径をスラスト軸受４５，４６の内径よりも小さくするが、主軸２７の外周径よりも大きくなるよう決定する。
更に、図４にＬ３で示す第１ラジアル軸受３９，４０の軸線方向幅は、同じく図４にＬ４で示す第２ラジアル軸受４３，４４の軸線方向幅よりも大きくするのが良い。
【００２３】
パワーローラ３８は図２に明示するごとく、トロイダル伝動ユニット３１，３２ごとに２個ずつ設け、これらを主軸２７を挟んでその両側に対向配置する。
パワーローラ３８は個々のトラニオン５１に回転自在に支持し、これらトラニオン５１を、ケース本体２１の頂壁に近い上側にある相互に隣り合う上端同士を全てに共通な板状アッパリンク５２の丸み付４隅角に連節し、反対側にある相互に隣り合う下端同士を全てに共通な板状ロアリンク５３の丸み付４隅角に連節する。
かくてアッパリンク５２およびロアリンク５３は、パワーローラ３８が動力伝達のために対応する入出力ディスク間に挟圧される時にこれら入出力ディスク間から追い出されるのを防止しつつ、トラニオン５１の軸線方向におけるストロークを許容する。
【００２４】
トラニオン５１の軸線方向におけるストロークは、無段変速機２４（トロイダル伝動ユニット３１，３２）の変速に際して必要なもので、当該トラニオン５１のストロークを行わせるために同じく図２に示すごとく各トラニオン５１の下端にサーボピストン５４を設ける。
かかるサーボピストン５４を介したトラニオン５１のストローク制御は、ケース本体２１の下端開口部に取着したコントロールバルブ５５からの油圧でこれを行うものとする。
【００２５】
図１に示すように、入力軸２６はローディングカム６１を介して入力ディスク３５に駆動結合し、図１において該入力軸２６の右端に同軸に図示せざるエンジンを配して、入力軸２６にエンジンのクランクシャフトを駆動結合する。
かくしてエンジン回転は、入力軸２６からローディングカム６１を介して入力ディスク３５に至り、更に主軸２７を介して入力ディスク３６にも達する。
入力ディスク３５，３６へのエンジン回転（変速機入力回転）はパワーローラ３８を介して共通な出力ディスク３７に伝達され、この回転伝動は、ローディングカム６１が伝達トルクに応じたスラストによりパワーローラ３８を対応する入出力ディスク３５，３７間および３６，３７間に挟圧することで可能となる。
【００２６】
上記の伝動中、パワーローラ３８をサーボピストン５４によりトラニオン５１を介し同期して、パワーローラ回転軸線と直行する首振り軸線の方向に同位相で、図２に示す非変速位置からストロークさせ、パワーローラ回転軸線を入出力ディスク回転軸線Ｏ1 からオフセットさせると、パワーローラ３８が首振り軸線の周りに同期して同位相で傾転される。
これにより、入出力ディスク３５，３６および３７に対するパワーローラ３８の接触軌跡円半径が連続的に変化し、入出力ディスク３５，３６および３７間の伝動比（変速比）を無段階に変化させることができる。
なお、無段変速比が目標の値になったところで、パワーローラ３８をオフセット０の初期ストローク位置に戻すことにより、当該目標変速比を維持することができる。
【００２７】
なお上記の伝動中、共通な出力ディスク３７は主軸２７に対して逆方向へ回転し両者間の相対回転が相当な高速回転となり、共通な出力ディスク３７を主軸２７上に回転自在に支承する第１ラジアル軸受３９，４０は十分な潤滑を要求されるが、この要求に応えるため主軸２７の中空孔２７ｅに供給されている潤滑油を、第１ラジアル軸受３９，４０間において主軸２７に形成した径方向孔２７ｆより出力ディスク３７および主軸２７間の環状スペースを経て第１ラジアル軸受３９，４０に供給するのが良い。
【００２８】
次いで、第２軸線Ｏ2 上に設ける出力制御機構２５を図１により説明するに、この出力制御機構２５は、第２軸線Ｏ2 に配置した副軸６２上に設け、該副軸６２の両端をそれぞれ軸受６３，６４により前端蓋２２およびケース本体２１に回転自在に支承する。
出力制御機構２５は遊星歯車組６５と、該遊星歯車組６５のエンジンに近い前側に隣接配置した動力循環クラッチとしてのロークラッチ６６と、遊星歯車組６５のエンジンから遠い後側に順次隣接配置した出力歯車６７および無段変速機直結クラッチとしてのハイクラッチ６８とを副軸６２上に設けて構成する。
【００２９】
遊星歯車組６５はサンギヤ６５ｓと、キャリア６５ｃと、リングギヤ６５ｒとよりなる単純遊星歯車組とし、サンギヤ６５ｓを無段変速機２４の出力ディスク３７に後述するごとくに駆動結合し、キャリア６５ｃを後述するごとく入力軸２６からの変速機入力回転が適宜入力されるようにし、リングギヤ６５ｒから変速比無限大変速機の出力回転を取り出すようになす。
動力循環クラッチとしてのロークラッチ６６は、入力軸２６からの変速機入力回転を適宜キャリア６５ｃに入力するためのもので、これがためクラッチドラム６６ａを軸受６９により副軸６２上に回転自在に支持するとともに、入力軸２６に形成した歯車７０、アイドラ軸線Ｏi の周りで回転自在なアイドラギヤ７１、およびクラッチドラム６６ａに結合した動力循環ギヤ７２よりなる動力循環歯車列を介して入力軸２６に駆動係合させ、クラッチハブ６６ｂをキャリア６５ｃに結着する。
【００３０】
遊星歯車組６５のサンギヤ６５ｓは副軸６２にセレーション嵌合してこれに一体結合し、遊星歯車組６５のリングギヤ６５ｒは出力歯車６７に結着し、出力歯車６７を副軸６２上に回転自在に支持する。
無段変速機直結クラッチとしてのハイクラッチ６８は、無段変速機２４の出力回転を適宜そのまま出力歯車６７に伝達するためのもので、これがためハイクラッチ６８のクラッチドラム６８ａの外周を、出力ディスク３７の外周に嵌着した出力歯車７３に噛合させ、クラッチハブ６８ｂを出力歯車６７に結着する。
【００３１】
ここで、ハイクラッチ６８のクラッチドラム６８ａは内周を副軸６２にセレーション嵌合してこれに一体結合し、これにより無段変速機２４の出力ディスク３７がクラッチドラム６８ａを介して副軸６２に駆動結合されるようにし、従って副軸６２にセレーション嵌合したサンギヤ６５ｓが無段変速機２４の出力ディスク３７により駆動されるようになす。
【００３２】
上記の構成としたトロイダル型無段変速機２４および出力制御機構２５の組み合わせになる変速比無限大変速機の作用は以下の通りである。
ロークラッチ６６を油圧の供給により締結し、ハイクラッチ６８を油圧の排除により解放すると、主軸２７への変速機入力回転が動力循環歯車列７０〜７２およびロークラッチ６６を経て遊星歯車組６５のキャリア６５ｃに伝達される。
キャリア６５ｃに伝達された変速機入力回転はサンギヤ６５ｓおよびリングギヤ６５ｒに分配され、サンギヤ６５ｓに至った回転は副軸６２、クラッチドラム６８ａおよび出力歯車７３を順次経て両トロイダル伝動ユニット３１，３２に循環されて駆動力を増幅させ、リングギヤ６５ｒに至った回転を出力歯車６７から取り出すことができ、動力循環モードでの伝動作用を行うことができる。
この動力循環モードでは、無段変速機２４の変速比をキャリア６５ｃの回転が０になるような変速比にすることで、歯車６７への出力回転が０になり（中立点という）、伝動経路が機械的に結合されたままの状態で変速比（変速機入力回転数／変速機出力回転数）が無限大の状態を作り出すことができる。
【００３３】
そして、上記の動力循環モードで無段変速機２４がキャリア６５ｃの回転を０にするような変速比よりも高速側変速比である時は、歯車６７への出力回転が逆向きとなり、無段変速機２４の変速比が当該変速比よりも低速側であるほど、歯車６７への出力回転が正転方向の回転数を増大される。
従って、無段変速機２４の変速比が上記低速側の或る変速比になると、動力循環モードでの歯車６７への出力回転数（クラッチハブ６８ｂの回転数）と、無段変速機２４からクラッチドラム６８ａへの無段変速回転数とが一致し、このモード切り換え点でハイクラッチ６８を油圧の供給によりショックなしに締結すると同時にロークラッチ６６を油圧の排除により解放することにより、無段変速機２４からの無段変速回転をハイクラッチ６８を経て直接的に歯車６７へ出力する無段変速機直結モードに切り換えることができる。
この直結モードでは、無段変速機２４のみによる変速が変速比無限大変速機の変速に反映されることとなる。
【００３４】
歯車６７への出力回転は、図１に示すごとくこれに噛合するカウンタギヤ７４を介して、カウンタ軸線Ｏc 上に設けたカウウタシャフト７５に伝達し、その後、カウウタシャフト７５上に形成した歯車７６を含むファイナルドライブギヤ組を介して第３軸線Ｏ3 （図２参照）上の図示せざるディファレンシャルギヤ装置に伝達することで車両の両駆動輪を回転可能とする。
【００３５】
ところで本実施の形態になるトロイダル型無段変速機２４においては、両トロイダル伝動ユニット３１，３２の共通な出力ディスク３７の両端内周と主軸２７との間にそれぞれ第１ラジアル軸受３９，４０を介在させ、
出力ディスク３７の両端に位置決め部材４１，４２を配置して出力ディスク３７の軸線方向変位を規制し、これら位置決め部材４１，４２と主軸２７との間に第２ラジアル軸受４３，４４を介在させ、出力ディスク３７の両端面と位置決め部材４１，４２との間にスラスト軸受４５，４６を介在させたため、
両トロイダル伝動ユニット３１，３２の出力ディスク３７を変速機の軸線方向寸法が小さくなるよう一体化しても、これを上記位置決め部材４１，４２を介して変速機ケースにより支持する構造を採用し得ることとなり、出力ディスク３７の支持スパンが大きくなってその支持剛性を高めることができる。
【００３６】
なお両トロイダル伝動ユニット３１，３２の出力ディスク３７を一体化する場合、当該出力ディスク３７の外周に出力歯車７３を設けてこれから回転を取り出すこととなって、出力ディスク３７の中心から出力歯車７３までの距離が長くなるため、通常はすば歯車で構成する出力歯車７３に作用する伝動中のスラスト方向分力によって出力ディスク３７に作用するモーメントが大きくなるが、
本実施の形態においては上記のごとく出力ディスク３７の支持剛性を高め得ることから、出力ディスク３７が上記の大きなモーメントによっても傾動することがなく出力ディスク３７を確実に支持することができる。
【００３７】
しかも、出力ディスク３７と主軸２７との間に従来のごとく中間軸を介在させずに出力ディスク３７を直接的に第１ラジアル軸受３９，４０を介して主軸２７上に支承するから、入力ディスク３５，３６を支承する軸２７と出力ディスク３７を支承する軸２７とが共に同じ軸であることとなり、従って変速中立点がずれることがなくなり、これが原因でサイドスリップが常時発生して発熱や伝動効率の悪化を招くという問題をも解消することができる。
また、出力ディスク３７と主軸２７との間に中間軸を介在させないということは出力ディスク３７の内径を大きくする必要がないということを意味し、出力ディスク３７の両端における肉厚が薄くなって出力ディスク３７の曲げ剛性が低下するという問題も回避し得る。
【００３８】
更に本実施の形態においては、共通な出力ディスク３７へのラジアル荷重が第１ラジアル軸受３９，４０、主軸２７、第２ラジアル軸受４３，４４、位置決め部材４１，４２を順次経て変速機ケースにより支持され、共通な出力ディスク３７へのスラスト荷重がスラスト軸受４５，４６および位置決め部材４１，４２を順次経て変速機ケースにより確実に支持されることから、
共通な出力ディスク３７の外周に設けた、通常はすば歯車で構成する出力歯車７３に上記のごとく作用する大きなモーメントによっても出力ディスク３７が傾くことがなく出力ディスク３７を確実に支持するという上記の作用効果を一層顕著なものにし得る。
【００３９】
加えて本実施の形態によれば、第１および第２ラジアル軸受３９，４０および４３，４４を転動素子保持用のケージ４８が図５のごとく径方向に分割可能な、若しくは径方向に膨縮可能なラジアル軸受として主軸２７の外周条溝２７ａ〜２７ｄに嵌め込んだため、
第１および第２ラジアル軸受３９，４０および４３，４４の外径を外周条溝２７ａ〜２７ｄの深さ分だけ小さくし得て共通な出力ディスク３７の内径が増大するのを回避することができ、共通な出力ディスク３７が大型化するのを防止することができる。
また、第１および第２ラジアル軸受３９，４０および４３，４４が嵌合する主軸外周条溝２７ａ〜２７ｄの底面径を、図４にＬ１で示すようにボールスプライン３３，３４の最小径よりも大きくし、最小でもこれを下回らないようにしたため、主軸２７の強度低下を何ら伴うことなしに上記の作用効果を達成することができる。
【００４０】
更に本実施の形態では、上記主軸２７の外周条溝２７ａ〜２７ｄに嵌合する第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４の最大径を、図４にＬ２で示すようにスラスト軸受４５，４６の内径よりも小さくするが、主軸２７の外周径よりも大きくなるよう決定したから、
出力ディスク３７および位置決め部材４１，４２を入力ディスク３５，３６と共に予め変速機ケース本体２１内に組み込んでおき、その後主軸２７を、外周条溝２７ａ〜２７ｄに第１ラジアル軸受３９，４０および第２ラジアル軸受４３，４４が嵌合された状態で、入力ディスク３５、位置決め部材４１、出力ディスク３７、位置決め部材４２、および入力ディスク３６に挿通する組み立て手順により、ダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機２４を容易に組み立てることができ、その組立作業性を大幅に向上させることが可能となる。
【００４１】
そして、図４にＬ３で示す第１ラジアル軸受３９，４０の軸線方向幅を、同じく図４にＬ４で示す第２ラジアル軸受４３，４４の軸線方向幅よりも大きくしたから、第１ラジアル軸受３９，４０の軸受負荷能力が大きくなり、第１ラジアル軸受３９，４０で支承した出力ディスク３７が主軸２７に対し逆方向に回転すると雖も第１ラジアル軸受３９，４０が早期に駄目になることがなく、トロイダル型無段変速機の耐久性が低下するのを防止することができる。
【００４２】
更に本実施の形態によれば図１および図３から明らかなように、出力ディスク３７の軸直角二等分面から第１ラジアル軸受３９，４０までの距離や第２ラジアル軸受４３，４４までの距離よりも、主軸２７の両端におけるラジアル軸受２８，３０までの距離の方が長いことから、
主軸２７が通常は位置決め部材４１，４２により２点支持され、無段変速機２４に大きなトルクが入力されたり、パワーローラ３８への入力トルクがばらついて主軸２７が傾いた時にのみ、ラジアル軸受２８または３０が一時的に接して主軸２７が３点支持、または４点支持されるようにすることができ、
主軸２７を前記のように挿通する時の組み立て作業性を高く保ったまま、主軸２７の支持剛性を所定通りに確保することができる。
【００４３】
なお、出力ディスク３７の軸直角二等分面から、入力軸２６に突き合わせてこれに主軸２７の前端を回転自在に支持するラジアル軸受２８までの距離よりも、主軸２７の後端を後端蓋２３に回転自在に支持するラジアル軸受３０までの距離の方を長くするのが良く、この場合、主軸２７が傾いた時に先ずラジアル軸受２８が接して入力軸２６が主軸２７の更なる傾きを防止することから、回転している主軸２７が変速機ケースに接触するのを防止することができるという作用効果を上記の作用効果に付加して奏し得る。
【００４４】
なお上記した実施の形態においては、外側に入力ディスク３５，３６を配置し、内側に出力ディスク３７を配置する場合について説明したが、逆に特開平５−１２６２２２号公報に記載されているように、外側に出力ディスクを配置し、内側に入力ディスクを配置したダブルキャビー式トロイダル型無段変速機である場合においても本発明は、同様の考え方により適用して同様の作用効果を奏し得ること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態になるトロイダル型無段変速機を具えた変速比無限大変速機を示す要部展開断面図である。
【図２】 同じ変速比無限大変速機を図１の左方から見て、変速機ケース本体から後端蓋が除去された状態で共に示す後端面図である。
【図３】 同実施の形態になるトロイダル型無段変速機の縦断側面図である。
【図４】 同トロイダル型無段変速機の要部を更に詳細に示す一部縦断側面図である。
【図５】 同要部において用いるラジアル軸受の詳細側面図である。
【図６】 従来のトロイダル型無段変速機を示す概略伝動系統図である。
【符号の説明】
21 変速機ケース本体
22 前端蓋
23 後端蓋
24 ダブルキャビティー式トロイダル型無段変速機
25 出力制御機構
26 入力軸
27 主軸
27a 外周条溝
27b 外周条溝
27c 外周条溝
27d 外周条溝
27e 中空孔
27f 径方向孔
28 ラジアル軸受
30 ラジアル軸受
31 トロイダル伝動ユニット
32 トロイダル伝動ユニット
33 ボールスプライン
34 ボールスプライン
35 入力ディスク
36 入力ディスク
37 共通な出力ディスク
38 パワーローラ
39 第１ラジアル軸受
40 第１ラジアル軸受
41 位置決め部材
42 位置決め部材
43 第２ラジアル軸受
44 第２ラジアル軸受
45 スラスト軸受
46 スラスト軸受
47 ニードル（転動素子）
48 ケージ
51 トラニオン
52 アッパリンク
53 ロアリンク
54 サーボピストン
55 コントロールバルブ
61 ローディングカム
62 副軸
65 遊星歯車組
65s サンギヤ
65c キャリア
65r リングギヤ
66 動力循環用ロークラッチ
67 出力歯車
68 無段変速機直結用ハイクラッチ
68a クラッチドラム
68b クラッチハブ
70 歯車（動力循環歯車列）
71 アイドラギヤ（動力循環歯車列）
72 動力循環ギヤ（動力循環歯車列）
73 無段変速回転出力歯車
74 カウンタギヤ
75 カウンタシャフト
76 歯車
Ｏ1 第１軸線
Ｏ2 第２軸線
Ｏ3 第３軸線
Ｏi アイドラ軸線
Ｏc カウンタ軸線
Claims (2)
- 主軸上にボールスプラインを介して回転係合させた一方のディスクと、該一方のディスクに対向させて前記主軸上に回転自在に設けた他方のディスクと、これら対向する両ディスク間で動力伝達を行うパワーローラとを具えたトロイダル伝動ユニットを２個具備し、
これら両トロイダル伝動ユニットの前記他方のディスクを相互に一体化すると共に、該他方のディスクの軸線方向両側における位置決め部材により他方のディスクの軸線方向変位を規制するようにしたトロイダル型無段変速機において、
前記他方のディスクの外周に回転を取り出す出力歯車を設け、
前記他方のディスクの両端内周と前記主軸との間にそれぞれ第１ラジアル軸受を設け、
前記位置決め部材と前記主軸との間に第２ラジアル軸受を設け、
前記他方のディスクの軸線方向両端面と前記位置決め部材との間にそれぞれスラスト軸受を設けたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。 - 主軸上にボールスプラインを介して回転係合させた一方のディスクと、該一方のディスクに対向させて前記主軸上に回転自在に設けた他方のディスクと、これら対向する両ディスク間で動力伝達を行うパワーローラとを具えたトロイダル伝動ユニットを２個具備し、
これら両トロイダル伝動ユニットの前記他方のディスクを相互に一体化すると共に、該他方のディスクの軸線方向両側における位置決め部材により他方のディスクの軸線方向変位を規制するようにしたトロイダル型無段変速機において、
前記他方のディスクの外周に回転を取り出す出力歯車を設け、
前記他方のディスクの両端内周と前記主軸との間にそれぞれ第１ラジアル軸受を設け、
前記位置決め部材と前記主軸との間に第２ラジアル軸受を設け、
前記他方のディスクの軸線方向両端面と前記位置決め部材との間にそれぞれスラスト軸受を設け、
前記第１および第２ラジアル軸受を転動素子保持用のケージが径方向に分割可能な、若しくは径方向に膨縮可能なラジアル軸受として前記主軸の外周条溝に嵌め込み、該外周条溝の底面径を前記ボールスプラインの最小径以上としたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
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