JP4010145B2 - トロイダル型無段変速機及び無段変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機及び無段変速装置は、自動車用の自動変速機を構成する変速ユニットとして利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の自動変速機として、図３〜４に略示する様なトロイダル型無段変速機が、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシング５（後述する図６〜７参照）の内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置にある枢軸６、６を中心として揺動する、請求項１に記載した支持部材である、トラニオン７、７を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン７、７は、両端部外側面に上記枢軸６、６を、各トラニオン７、７毎に１対ずつ、互いに同心に設けている。これら各枢軸６、６の中心軸は、上記各ディスク２、４の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、４の中心軸の方向に対して直角方向若しくは直角に近い方向である、捩れの位置に存在する。又、上記各トラニオン７、７の中心部には変位軸８、８の基半部を支持し、上記枢軸６、６を中心として各トラニオン７、７を揺動させる事により、上記各変位軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン７、７に支持された変位軸８、８の先半部周囲には、それぞれパワーローラ９、９を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ９、９を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。
【０００４】
上記入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸６を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。又、上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム装置等の押圧装置１０を設け、この押圧装置１０によって上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、回転駆動自在としている。
【０００５】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記押圧装置１０が上記入力側ディスク２を、上記複数のパワーローラ９、９に押圧しつつ回転させる。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸６、６を中心として前記各トラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図３に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。
【０００７】
反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図４に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。各変位軸８、８の傾斜角度を図３と図４との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００８】
更に、図５〜６は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは円管状の入力軸１１の周囲に、それぞれ回転自在に支持している。又、この入力軸１１の端部と上記入力側ディスク２との間に、押圧装置１０を設けている。一方、上記出力側ディスク４には、出力歯車１２を結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１２とが同期して回転する様にしている。
【０００９】
１対のトラニオン７、７の両端部に互いに同心に設けた枢軸６、６は１対の支持板（ヨーク）１３、１３に、揺動並びに軸方向（図５の表裏方向、図６の上下方向）の変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン７、７の中間部に、変位軸８、８の基半部を支持している。これら各変位軸８、８は、基半部と先半部とを互いに偏心させている。そして、このうちの基半部を上記各トラニオン７、７の中間部に回転自在に支持し、それぞれの先半部にパワーローラ９、９を回転自在に支持している。又、上記各トラニオン７、７の端部同士の間には同期ケーブル２７を、襷掛けで掛け渡して、これら各トラニオン７、７同士の傾斜角度を、機械的に同期させる様にしている。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸８、８は、上記入力軸１１に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸８、８の基半部と先半部とが偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関して同方向（図６で上下逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１１の配設方向に対してほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ９、９は、上記入力軸１１の配設方向に関して若干の変位自在に支持される。
【００１１】
又、上記各パワーローラ９、９の外側面と上記各トラニオン７、７の中間部内側面との間には、これら各パワーローラ９、９の外側面の側から順に、スラスト玉軸受１４、１４とスラストニードル軸受１５、１５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１４は、上記各パワーローラ９、９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９、９の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受１５、１５は、上記各パワーローラ９、９から上記各スラスト玉軸受１４、１４を構成する外輪１６、１６に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記各変位軸８、８の先半部及び上記外輪１６、１６が、これら各変位軸８、８の基半部を中心として揺動する事を許容する。更に、上記各トラニオン７、７は、油圧式のアクチュエータ（油圧シリンダ）１７、１７により、前記各枢軸６、６の軸方向に変位自在としている。
【００１２】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１１の回転は、押圧装置１０を介して入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車１２より取り出される。
【００１３】
入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比を変える場合には、上記各アクチュエータ１７、１７により上記１対のトラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図６の右側のパワーローラ９を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ９を同図の上側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化（当接部にサイドスリップが発生）する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン７、７が、支持板１３、１３に枢支された枢軸６、６を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図３〜４に示した様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
上記各アクチュエータ１７、１７への圧油の給排状態は、これら各アクチュエータ１７、１７の数に関係なく１個の制御弁により行ない、何れか１個のトラニオン７の動きをこの制御弁にフィードバックする様にしている。この部分の構造に就いては、例えば特開平６−２５７６６１号公報に記載されて、従来から知られているが、後述する、従来の具体的構造の第２例を示す、図９により簡単に説明する。制御弁１８は、ステッピングモータ１９により軸方向（図９の左右方向）に変位させられるスリーブ２０と、このスリーブ２０の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール２１とを有する。上記何れか１個のトラニオン７に付属のロッド２２の端部にはプリセスカム２３を固定しており、このプリセスカム２３とリンク腕２４とを介して、上記ロッド２２の動きを上記スプール２１に伝達する、フィードバック機構を構成している。
【００１５】
変速状態を切り換える際には、上記ステッピングモータ１９により上記スリーブ２０を、所定量だけ変位させて、上記制御弁１８の流路を開く。この結果、上記各アクチュエータ１７、１７に圧油が、所定方向に送り込まれて、これら各アクチュエータ１７、１７が上記各トラニオン７、７を所定方向に変位させる。即ち、上記圧油の送り込みに伴ってこれら各トラニオン７、７が、前記各枢軸６、６の軸方向に変位しつつ、これら各枢軸６、６を中心に揺動する。そして、上記何れか１個のトラニオン７の動き（軸方向及び揺動変位）が、上記ロッド２２の端部に固定したプリセスカム２３とリンク腕２４とを介して上記スプール２１に伝達され、このスプール２１を軸方向に変位させる。この結果、上記トラニオン７が所定量変位した状態で、上記制御弁１８の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１７、１７への圧油の給排が停止される。従って、上記各トラニオン７、７の軸方向及び揺動方向の変位量は、上記ステッピングモータ１９によるスリーブ２０の変位量に応じただけのものとなる。
【００１６】
尚、トロイダル型無段変速機による動力伝達時には、構成各部の弾性変形に基づいて、上記各パワーローラ９、９が上記入力軸１１（図５〜６）の軸方向に変位する。そして、これら各パワーローラ９、９を支持した前記各変位軸８、８が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受１４、１４の外輪１６、１６の外側面と上記各トラニオン７、７の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受１５、１５が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。
【００１７】
更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図７〜９に示す様に、入力軸１１ａの周囲に入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを２個ずつ設け、これら２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型の構造も、従来から知られている。この図７〜９に示した構造は、上記入力軸１１ａの中間部周囲に出力歯車１２ａを、この入力軸１１ａに対する回転を自在として支持し、この出力歯車１２ａの中心部に設けた円筒部の両端部に上記各出力側ディスク４、４を、スプライン係合させている。又、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、上記入力軸１１ａの両端部に、この入力軸１１ａと共に回転自在に支持している。この入力軸１１ａは、駆動軸２５により、ローディングカム式の押圧装置１０を介して回転駆動する。
【００１８】
上述の様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１１ａから出力歯車１２ａへの動力の伝達を、一方の入力側ディスク２Ａと出力側ディスク４との間と、他方の入力側ディスク２Ｂと出力側ディスク４との間との、２系統に分けて行なうので、大きな動力の伝達を行なえる。尚、この様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合も、変速時には油圧式のアクチュエータ１７、１７により、トラニオン７、７を枢軸６、６の軸方向に変位させる。変速の為に上記各アクチュエータ１７、１７への圧油の給排を制御する為の制御弁１８は、前述した通り、トロイダル型無段変速機全体で１個だけ設けている。そして、この１個の制御弁１８により、複数のアクチュエータ１７、１７への圧油の給排を制御している。
【００１９】
上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場合、遊星歯車機構と組み合わせて無段変速装置を構成する事が、特開平１−１６９１６９号公報、同１−３１２２６６号公報、同１０−１９６７５９号公報、同１１−６３１４６号公報等に記載されている様に、従来から提案されている。このうちのパワー・スプリット型と呼ばれる無段変速装置は、、低速走行時にはエンジンの駆動力をトロイダル型無段変速機のみで伝達し、高速走行時には上記駆動力を遊星歯車機構で伝達する事により、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機に加わるトルクの低減を図る様にしている。この様に構成する事により、上記トロイダル型無段変速機の構成各部材の耐久性を向上させる事ができる。或は、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせる事により、入力軸を回転させたまま出力軸を停止させる事を可能とした、ギヤード・ニュートラルと呼ばれる無段変速装置も、従来から知られている。
【００２０】
図１０は、上記各公報のうちの特開平１０−１９６７５９号公報に記載された無段変速装置を示している。この無段変速装置は、駆動源であるエンジン２６のクランクシャフト２８の出力側端部（図１０の右端部）と入力軸２９の入力側端部（図１０の左端部）との間に発進クラッチ３０を設けている。又、上記入力軸２９の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸３１を、この入力軸２９と平行に配置している。そして、この入力軸２９の周囲にトロイダル型無段変速機３２を、上記出力軸３１の周囲に遊星歯車機構３３を、それぞれ設けている。
【００２１】
上記トロイダル型無段変速機３２の押圧装置１０を構成するカム板３４は、上記入力軸２９の中間部で出力側端部寄り（図１０の右寄り）部分に固定している。又、入力側ディスク２と出力側ディスク４とは、上記入力軸２９の周囲に、ニードル軸受等、図示しない軸受により、この入力軸２９に対し、互いに独立した回転を自在に支持している。そして、上記カム板３４と入力側ディスク２とにより、上記押圧装置１０を構成している。従って、上記入力側ディスク２は上記入力軸２９の回転に伴い、上記出力側ディスク４に向け押圧されつつ回転する。又、上記入力側ディスク２の内側面２ａと上記出力側ディスク４の内側面４ａとの間に複数個のパワーローラ９、９を挟持して、前述の図５〜６に示した如きトロイダル型無段変速機３２を構成している。尚、このトロイダル型無段変速機３２は、図１０及び図５〜６に示したシングルキャビティ型のものに限らず、前述した図７〜８に示す様なダブルキャビティ型のものでも良い。ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置は、前記特開平１１−６３１４６等に記載されている。
【００２２】
又、上記遊星歯車機構３３を構成する太陽歯車３５は、前記出力軸３１の入力側端部（図１０の右端部）に固定している。従ってこの出力軸３１は、上記太陽歯車３５の回転に伴って回転する。この太陽歯車３５の周囲にはリング歯車３６を、上記太陽歯車３５と同心に、且つ回転自在に支持している。そして、このリング歯車３６の内周面と上記太陽歯車３５の外周面との間に、複数個（通常は３〜４個）の遊星歯車組３７、３７を設けている。図示の例ではこれら各遊星歯車組３７、３７は、それぞれ１対ずつの遊星歯車３８ａ、３８ｂを組み合わせて成る。これら１対ずつの遊星歯車３８ａ、３８ｂは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車３８ａを上記リング歯車３６に噛合させ、内径側に配置した遊星歯車３８ｂを上記太陽歯車３５に噛合させている。この様に各遊星歯車組３７、３７をそれぞれ１対ずつの遊星歯車３８ａ、３８ｂにより構成するのは、上記リング歯車３６と太陽歯車３５との回転方向を一致させる為である。従って、他の構成部分との関係で、これらリング歯車３６と太陽歯車３５との回転方向を一致させる必要がなければ、単一の遊星歯車をこれらリング歯車３６と太陽歯車３５との両方に噛合させても良い。上述の様な遊星歯車組３７、３７は、キャリア３９の片側面（図１０の右側面）に回転自在に支持している。又、このキャリア３９は、前記出力軸３１の中間部に、回転自在に支持している。
【００２３】
又、上記キャリア３９と前記出力側ディスク４とを、第一の動力伝達機構４０により、回転力の伝達を可能な状態に接続している。この第一の動力伝達機構４０は、互いに噛合した第一、第二の歯車４１、４２により構成している。従って上記キャリア３９は、上記出力側ディスク４の回転に伴って、この出力側ディスク４と反対方向に、上記第一、第二の歯車４１、４２の歯数に応じた速度で回転する。
【００２４】
一方、前記入力軸２９と上記リング歯車３６とは、第二の動力伝達機構４３により、回転力の伝達を可能な状態に接続自在としている。この第二の動力伝達機構４３は、第一、第二のスプロケット４４、４５と、これら両スプロケット４４、４５同士の間に掛け渡したチェン４６とにより構成している。即ち、第一のスプロケット４４を上記入力軸２９の出力側端部（図１０の右端部）で前記カム板３４から突出した部分に固定すると共に、第二のスプロケット４５を伝達軸４７の入力側端部（図１０の右端部）に固定している。従ってこの伝達軸４７は、上記入力軸２９の回転に伴って、この入力軸２９と同方向に、上記第一、第二のスプロケット４４、４５の歯数に応じた速度で回転する。
【００２５】
又、無段変速装置は、請求項３に記載したモード切換手段を構成するクラッチ機構を備える。このクラッチ機構は、上記キャリア３９と第二の動力伝達機構４３の構成部材である上記伝達軸４７との何れか一方のみを、上記リング歯車３６に接続する。図１０に示した構造の場合に、このクラッチ機構は、低速用クラッチ４８と高速用クラッチ４９とから成る。このうちの低速用クラッチ４８は、上記キャリア３９の外周縁部と上記リング歯車３６の軸方向一端部（図１０の左端部）との間に設けている。この様な低速用クラッチ４８は、接続時には、前記遊星歯車機構３３を構成する太陽歯車３５とリング歯車３６と遊星歯車組３７、３７との相対変位を阻止し、これら太陽歯車３５とリング歯車３６とを一体的に結合する。又、高速用クラッチ４９は、上記伝達軸４７と、上記リング歯車３６に支持板５０を介して固定した中心軸５１との間に設けている。これら低速用クラッチ４８と高速用クラッチ４９とは、何れか一方のクラッチが接続された場合には、他方のクラッチの接続が断たれる。
【００２６】
又、図１０の例では、上記リング歯車３６と、無段変速装置のハウジング（図示省略）等、固定の部分との間に、後退用クラッチ５２を設けている。この後退用クラッチ５２は、自動車を後退させるべく、前記出力軸３１を逆方向に回転させる為に設けている。この後退用クラッチ５２は、上記低速用クラッチ４８と高速用クラッチ４９との何れか一方が接続された状態では、接続が断たれる。又、この後退用クラッチ５２が接続された状態では、上記低速用クラッチ４８と高速用クラッチ４９とは、何れも接続が断たれる。
【００２７】
更に、図示の例では、上記出力軸３１とデファレンシャルギヤ５３とを、第三〜第五の歯車５４〜５６で構成する第三の動力伝達機構５７により接続している。従って、上記出力軸３１が回転すると、これら第三の動力伝達機構５７及びデファレンシャルギヤ５３を介して左右１対の駆動軸５８、５８が回転し、自動車の駆動輪を回転駆動させる。
【００２８】
上述の様に構成する無段変速装置は、先ず、低速走行時には、上記低速用クラッチ４８を接続すると共に、上記高速用クラッチ４９及び後退用クラッチ５２の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ３０を接続し、前記入力軸２９を回転させると、トロイダル型無段変速機３２のみが、この入力軸２９から上記出力軸３１に動力を伝達する。この様な低速走行時に、入力側、出力側両ディスク２、４同士の間の変速比を変える際の作用は、前述の図５〜６に示したトロイダル型無段変速機単独の場合と同様である。勿論、この状態では、上記入力軸２９と出力軸３１との間の変速比、即ち、無段変速装置全体としての変速比は、トロイダル型無段変速機３２の変速比に比例する。又、この状態では、このトロイダル型無段変速機３２に入力されるトルクは、上記入力軸２９に加えられるトルクに等しくなる。
【００２９】
これに対して、高速走行時には、上記高速用クラッチ４９を接続すると共に、上記低速用クラッチ４８及び後退用クラッチ５２の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ３０を接続し、上記入力軸２９を回転させると、この入力軸２９から上記出力軸３１には、前記第二の動力伝達機構４３を構成する第一、第二のスプロケット４４、４５及びチェン４６と前記遊星歯車機構３３とが、動力を伝達する。
【００３０】
即ち、上記高速走行時に上記入力軸２９が回転すると、この回転は上記第二の動力伝達機構４３並びに高速用クラッチ４９を介して中心軸５１に伝わり、この中心軸５１を固定したリング歯車３６を回転させる。そして、このリング歯車３６の回転が複数の遊星歯車組３７、３７を介して太陽歯車３５に伝わり、この太陽歯車３５を固定した上記出力軸３１を回転させる。上記リング歯車３６が入力側となった場合に上記遊星歯車機構３３は、上記各遊星歯車組３７、３７が停止している（太陽歯車３５の周囲で公転しない）と仮定すれば、上記リング歯車３６と太陽歯車３５との歯数の比に応じた変速比で増速を行なう。但し、上記各遊星歯車組３７、３７は上記太陽歯車３５の周囲を公転し、無段変速装置全体としての変速比は、これら各遊星歯車組３７、３７の公転速度に応じて変化する。そこで、上記トロイダル型無段変速機３２の変速比を変えて、上記遊星歯車組３７、３７の公転速度を変えれば、上記無段変速装置全体としての変速比を調節できる。
【００３１】
即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組３７、３７が、上記リング歯車３６と同方向に公転する。そして、これら各遊星歯車組３７、３７の公転速度が遅い程、上記太陽歯車３５を固定した出力軸３１の回転速度が速くなる。例えば、上記公転速度とリング歯車３６の回転速度（何れも角速度）が同じになれば、上記リング歯車３６と出力軸３１の回転速度が同じになる。これに対して、上記公転速度がリング歯車３６の回転速度よりも遅ければ、上記リング歯車３６の回転速度よりも出力軸３１の回転速度が速くなる。反対に、上記公転速度がリング歯車３６の回転速度よりも速ければ、上記リング歯車３６の回転速度よりも出力軸３１の回転速度が遅くなる。
【００３２】
従って、上記高速走行時には、前記トロイダル型無段変速機３２の変速比を減速側に変化させる程、無段変速装置全体の変速比は増速側に変化する。この様な高速走行時の状態では、上記トロイダル型無段変速機３２に、入力側ディスク２からではなく、出力側ディスク４からトルクが加わる（低速時に加わるトルクをプラスのトルクとした場合にマイナスのトルクが加わる）。即ち、前記高速用クラッチ４９を接続した状態では、前記エンジン２６から入力軸２９に伝達されたトルクは、前記押圧装置１０が前記入力側ディスク２を押圧する以前に、前記第二の動力伝達機構４３を介して前記遊星歯車機構３３のリング歯車３６に伝達される。従って、入力軸２９の側から上記押圧装置１０を介して入力側ディスク２に伝達されるトルクは殆どなくなる。
【００３３】
一方、上記第二の動力伝達機構４３を介して上記遊星歯車機構３３のリング歯車３６に伝達されたトルクの一部は、前記各遊星歯車組３７、３７から、キャリア３９及び第一の動力伝達機構４０を介して出力側ディスク４に伝わる。この様に出力側ディスク４からトロイダル型無段変速機３２に加わるトルクは、無段変速装置全体の変速比を増速側に変化させるべく、トロイダル型無段変速機３２の変速比を減速側に変化させる程小さくなる。この結果、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機３２に入力されるトルクを小さくして、このトロイダル型無段変速機３２の構成部品の耐久性向上を図れる。
【００３４】
更に、自動車を後退させるべく、前記出力軸３１を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両クラッチ４８、４９の接続を断つと共に、前記後退用クラッチ５２を接続する。この結果、上記リング歯車３６が固定され、上記各遊星歯車組３７、３７が、このリング歯車３６並びに前記太陽歯車３５と噛合しつつ、この太陽歯車３５の周囲を公転する。そして、この太陽歯車３５並びにこの太陽歯車３５を固定した出力軸３１が、前述した低速走行時並びに上述した高速走行時とは逆方向に回転する。
【００３５】
【先発明の説明】
上述した様な無段変速装置等に組み込んだ状態で使用される、前述の様なトロイダル型無段変速機は、図１１に示す様に、プリセスカム２３による制御弁１８（図９）の開閉制御に拘らず、トロイダル型無段変速機３２の構成部品の組み付け隙間や弾性変形等の影響により、入力トルクの変動に伴って変速比が不必要に変動する。この結果、エンジンの回転数が急激に変動し、運転者に違和感を与える可能性がある。特に、トロイダル型無段変速機を通じて送られるトルクが変動する場合に、上記変速比の不必要な変動が著しくなる事が、本発明者等の研究により分かった。
【００３６】
この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、上記組み付け隙間や弾性変形等が、入力トルクの変動に伴う不必要な変速比の変動に結び付かない様にする発明をなした（特願２００１−２８９６７３号）。図１２は、この先発明の実施の形態の１例を示している。この図１２に示した無段変速装置は、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機３２ａと遊星歯車機構３３とを組み合わせて成る。そして、前述の図１０に示した従来の無段変速装置の場合と同様に、低速走行時には動力を上記トロイダル型無段変速機３２ａのみで伝達し、高速走行時には動力を、主として上記遊星歯車機構３３により伝達すると共に、この遊星歯車機構３３による変速比を、上記トロイダル型無段変速機３２ａの変速比を変える事により調節自在としている。
【００３７】
この為に、上記トロイダル型無段変速機３２ａの中心部を貫通し、両端部に１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂを支持した入力軸１１ａの先端部（図１２の右端部）と上記遊星歯車機構３３を構成するリング歯車３６を支持した支持板５０の中心部に固定した伝達軸４７ａとを、高速用クラッチ４９を介して結合している。尚、上記１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂのうち、先端側（図１２の右側）の入力側ディスク２Ｂは上記入力軸１１ａに対し、例えば前述の図７〜８に示した従来構造の場合と同様にして、この入力軸１１ａと同期した回転並びにこの入力軸１１ａの軸方向に関する実質的な移動を阻止した状態で支持している。これに対して基端側（図１２の左側）の入力側ディスク２Ａは上記入力軸１１ａに対し、例えばやはり図７〜８に示した従来構造の場合と同様にして、この入力軸１１ａと同期した回転並びにこの入力軸１１ａの軸方向に関する移動自在に支持している。
【００３８】
又、駆動源であるエンジン２６のクランクシャフト２８の出力側端部（図１２の右端部）と上記入力軸１１ａの入力側端部（＝基端部＝図１２の左端部）との間に、発進クラッチ３０と油圧式の押圧装置５９とを、動力の伝達方向に関して互いに直列に設けている。この押圧装置５９は、シリンダ６０内に上記基端側の入力側ディスク２Ａを油密に、且つ回転力の伝達を自在に嵌装する事により構成している。この為に、例えば、上記入力側ディスク２Ａの外周縁部を上記シリンダ６０を構成する周壁部６１の内周面に油密に且つ軸方向の変位自在に、図示しないＯリング等のシールリングを介して摺接すると共に、上記入力側ディスク２Ａと上記シリンダ６０との間に動力伝達機構を設ける。この様な動力伝達機構としては、例えば油密保持の為のシール構造に影響を及ぼさない部分に設けたキー係合部、或は、上記シリンダ６０の中心部に固定した図示しないスプライン軸と上記入力側ディスク２Ａ或は上記入力軸１１ａの基端中心部に形成した図示しないスプライン孔とのスプライン係合部等、適宜の構造を採用できる。何れにしても、上記シリンダ６０内へは、図示しない制御器の信号に基づき、所望の油圧を導入自在としている。
【００３９】
又、上記入力軸１１ａの回転に基づく動力を取り出す為の出力軸３１を、この入力軸１１ａと同心に配置している。そして、この出力軸３１の周囲に前記遊星歯車機構３３を設けている。この遊星歯車機構３３を構成する太陽歯車３５は、上記出力軸３１の入力側端部（図１２の左端部）に固定している。従ってこの出力軸３１は、上記太陽歯車３５の回転に伴って回転する。この太陽歯車３５の周囲には前記リング歯車３６を、上記太陽歯車３５と同心に、且つ回転自在に支持している。そして、このリング歯車３６の内周面と上記太陽歯車３５の外周面との間に、それぞれが１対ずつの遊星歯車３８ａ、３８ｂを組み合わせて成る、複数個の遊星歯車組３７、３７を設けている。そして、これら１対ずつの遊星歯車３８ａ、３８ｂは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車３８ａを上記リング歯車３６に噛合させ、内径側に配置した遊星歯車３８ｂを上記太陽歯車３５に噛合させている。この様な遊星歯車組３７、３７は、キャリア３９の片側面（図１２の左側面）に回転自在に支持している。又、このキャリア３９は、上記出力軸３１の中間部に、回転自在に支持している。
【００４０】
又、上記キャリア３９と前記トロイダル型無段変速機３２ａを構成する１対の出力側ディスク４、４とを、第一の動力伝達機構４０ａにより、回転力の伝達を可能な状態に接続している。この第一の動力伝達機構４０ａは、上記入力軸１１ａ及び上記出力軸３１と平行な伝達軸６２と、この伝達軸６２の一端部（図１２の左端部）に固定したスプロケット６３ａと上記各出力側ディスク４、４に固定したスプロケット６３ｂとの間に掛け渡したチェン６４と、上記伝達軸６２の他端（図１２の右端）と上記キャリア３９とにそれぞれ固定されて互いに噛合した第一、第二の歯車４１、４２とにより構成している。従って上記キャリア３９は、上記各出力側ディスク４、４の回転に伴って、これら出力側ディスク４、４と反対方向に、上記第一、第二の歯車４１、４２の歯数に応じた速度で回転する。尚、これは、上記１対のスプロケット６３ａ、６３ｂの歯数が互いに同じ場合である。
【００４１】
一方、上記入力軸１１ａと上記リング歯車３６とは、この入力軸１１ａと同心に配置された別の伝達軸４７ａを介して、回転力の伝達を可能な状態に接続自在としている。この伝達軸４７ａと上記入力軸１１ａとの間には、前記高速用クラッチ４９を、これら両軸４７ａ、１１ａに対し直列に設けている。従って図１２に示した例の場合には、上記伝達軸４７ａが、請求項３に記載した第二の動力伝達機構に相当する。そして、上記高速用クラッチ４９の接続時にこの伝達軸４７ａは、上記入力軸１１ａの回転に伴って、この入力軸１１ａと同方向に同速で回転する。
【００４２】
又、無段変速装置は、請求項３に記載したモード切換手段を構成するクラッチ機構を備える。このクラッチ機構は、上記入力軸１１ａと上記キャリア３９との何れか一方のみを、上記リング歯車３６に接続する。図１２に示した例の場合に、このクラッチ機構は、上記高速用クラッチ４９と、上記キャリア３９の外周縁部と上記リング歯車３６の軸方向一端部（図１２の右端部）との間に設けた低速用クラッチ４８とから成る。これら低速用クラッチ４８と高速用クラッチ４９とは、何れか一方のクラッチが接続された場合には、他方のクラッチの接続が断たれる。又、図１２の例では、上記リング歯車３６と、無段変速装置のハウジング（図示省略）等、固定の部分との間に、後退用クラッチ５２を設けている。この後退用クラッチ５２は、上記低速用クラッチ４８と高速用クラッチ４９との何れか一方が接続された状態では、接続が断たれる。又、この後退用クラッチ５２が接続された状態では、上記低速用クラッチ４８と高速用クラッチ４９とは、何れも接続が断たれる。
【００４３】
上述の様に構成する先発明に係る無段変速装置は、先ず、低速走行時には、上記低速用クラッチ４８を接続すると共に、上記高速用クラッチ４９及び後退用クラッチ５２の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ３０を接続し、前記入力軸１１ａを回転させると、トロイダル型無段変速機３２ａのみが、この入力軸１１ａから上記出力軸３１に動力を伝達する。この様な低速走行時には、それぞれ１対ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４との間の変速比を、前述の図７〜９に示したトロイダル型無段変速機単独の場合と同様にして調節する。
【００４４】
これに対して、高速走行時には、上記高速用クラッチ４９を接続すると共に、上記低速用クラッチ４８及び後退用クラッチ５２の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ３０を接続し、上記入力軸１１ａを回転させると、この入力軸１１ａから上記出力軸３１には、前記伝達軸４７ａと前記遊星歯車機構３３とが、動力を伝達する。即ち、上記高速走行時に上記入力軸１１ａが回転すると、この回転は上記高速用クラッチ４９及び伝達軸４７ａを介してリング歯車３６に伝わる。そして、このリング歯車３６の回転が複数の遊星歯車組３７、３７を介して太陽歯車３５に伝わり、この太陽歯車３５を固定した上記出力軸３１を回転させる。この状態で、上記トロイダル型無段変速機３２ａの変速比を変える事により上記各遊星歯車組３７、３７の公転速度を変化させれば、上記無段変速装置全体としての変速比を調節できる。この点に関しては、前述の図１０に示した従来構造の場合と同様である。
【００４５】
更に、自動車を後退させるべく、前記出力軸３１を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両クラッチ４８、４９の接続を断つと共に、前記後退用クラッチ５２を接続する。この結果、上記リング歯車３６が固定され、上記各遊星歯車組３７、３７が、このリング歯車３６並びに前記太陽歯車３５と噛合しつつ、この太陽歯車３５の周囲を公転する。そして、この太陽歯車３５並びにこの太陽歯車３５を固定した出力軸３１が、前述した低速走行時並びに上述した高速走行時とは逆方向に回転する。
【００４６】
上述の様な無段変速装置の運転時には、前述の図１０に示した従来構造の場合と同様に、低速走行状態と高速走行状態との切り換え時に、上記トロイダル型無段変速機３２ａを介して伝達されるトルクが急激に変動する。そして、何らの対策も施さない場合には、前述した様に、このトルク変動に伴って上記トロイダル型無段変速機３２ａの変速比が不用意に変動してしまう。この様な、トルク変動時に於けるトロイダル型無段変速機３２ａの変速比の不用意な変動を抑えるべく、先発明の場合には、前記押圧装置５９として、前述した様な構成を有し、前記１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂと前記１対の出力側ディスク４、４との間で伝達するトルクの大きさに応じた押圧力を発生させる他、このトルクの大きさとは独立した押圧力を、図示しない制御器からの信号に基づいて発生自在としたものを使用している。
【００４７】
しかも、上記無段変速装置に組み込んだ、先発明のトロイダル型無段変速機３２ａの場合には、上記制御器は、１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂと上記１対の出力側ディスク４、４との間で伝達するトルクの大きさが変動する際に、上記押圧装置５９に、大きな押圧力を発生させ続ける。即ち、図１２に示した無段変速装置の運転時に伴う低速走行状態と高速走行状態との切り換え時には、上記トロイダル型無段変速機３２ａを通じて流れるトルクの大きさ（方向）が急激に変動する。又、この様なトルクの変動は、エンジンの出力の急激な変動によっても生じる。この様な変動に対して何らの対策も施さない場合には、前述した様に、上記トロイダル型無段変速機３２ａの変速比が不用意に変動する。
【００４８】
これに対して先発明のトロイダル型無段変速機３２ａの場合には、上述した様なトルクの変動の間中、この変動の前後での大きい方のトルクに相当する押圧力以上の押圧力を、上記押圧装置５９に発生させ続ける。例えば、上記トロイダル型無段変速機３２ａを通過するトルクが１００Ｎ・ｍから３００Ｎ・ｍに急上昇する様な場合には、図示しない制御器が上記押圧装置５９に、実際にトルクが増大する以前から（トルクが未だ１００Ｎ・ｍ程度であるうちから）、３００Ｎ・ｍ以上のトルクの伝達を行なえる当接圧を確保するのに十分な押圧力を発生させる。反対に、上記トルクが３００Ｎ・ｍから１００Ｎ・ｍに急減する様な場合には、図示しない制御器が上記押圧装置５９に、実際にトルクが低下し切った（トルクが１００Ｎ・ｍ程度になった）後までも、３００Ｎ・ｍ以上のトルクの伝達を行なえる当接圧を確保するのに十分な押圧力を発生させ続ける。そして、何れの場合も、上記トロイダル型無段変速機３２ａを通過するトルクが安定した後、上記押圧装置５９による押圧力を、実際にこのトロイダル型無段変速機３２ａを通過するトルクに見合ったものにする。
【００４９】
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、伝達するトルクが変動した際に於ける変速比の変動を抑え、運転者に与える違和感を低減若しくは解消できる。即ち、図１２に示した様な無段変速装置に組み込んだ先発明のトロイダル型無段変速機３２ａの場合には、伝達するトルクが変動した場合でも、上記押圧装置５９が前記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂを前記各出力側ディスク４、４に向け押圧する力の大きさは変化しない。この為、トルク変動に基づく構成各部の変位量変化に基づく変速比のぶれを抑えて、トルク変動時に変速比が不必要に変化する事を抑える事ができる。
【００５０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な先発明に係るトロイダル型無段変速機及びこれを組み込んだ無段変速装置の場合、トルク変動時に変速比が不必要に変化する事を抑える事ができるが、油圧センサの故障時に、更に重大な故障が発生するのを防止する面からは、改良すべき点がある。即ち、図１２に示した先発明に係る構造で、押圧装置５９により一方の入力側ディスク２Ａを他方の入力側ディスク２Ｂに押圧する力を所望値に規制する為には、上記押圧装置５９を構成するシリンダ６０内に導入する油圧を測定する為の油圧センサを使用する。この油圧センサが故障した場合、何らの対策も講じていない場合には、上記押圧装置５９が上記一方の入力側ディスク２Ａを押圧する力が不足する。
【００５１】
即ち、何らの対策も講じていない場合には、故障に伴って油圧センサの出力信号が図１３（Ａ）に示す様に消失した場合に、伝達トルクが同図（Ｂ）に示す様にそのままであったとしても、上記押圧装置５９の押圧力が同図（Ｃ）に示す様に（付属の予圧ばねの弾力だけに）低下する。そして、入力側、出力側各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａと各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａ（図８参照）との当接部（トラクション部）の当接圧が不足し、この当接部で著しい滑りが発生する。この結果、車両の運行が不能になるだけでなく、上記各面２ａ、４ａ、９ａに、修理不能な程の、著しい損傷が発生する可能性がある。
【００５２】
この場合に、トロイダル型無段変速機に組み込んだ油圧式の押圧装置に導入する油圧の制御方法として、特表平３−５０２５９７号公報に記載された方法を採用できれば、油圧センサの故障時にも、上記著しい滑りが発生する事を防止できる。即ち、上記公報に記載されている様に、パワーローラの支持部材（ハーフトロイダル型無段変速機の場合にはトラニオン）を変位させる為の油圧式のアクチュエータの高圧室側に導入するのと同じ油圧を、上記押圧装置内に導入する様に構成すれば、この押圧装置の断面積を適正にする限り、上記著しい滑りの発生を防止できる。
【００５３】
但し、上記特表平３−５０２５９７号公報に記載された発明の場合、フルトロイダル型無段変速機を対象としており、本発明を表す図面に示した様な、ハーフトロイダル型無段変速機に適用する事は難しい。即ち、フルトロイダル型無段変速機の場合、押圧装置に必要とされる押圧力は、変速比に応じて変化し、減速側で大きく、増速側で小さくなる。そして、上記アクチュエータの高圧側の油圧は、大きなトラクション力を必要とする減速側で高くなり、小さなトラクション力で済む増速側で低くなる。この為、フルトロイダル型無段変速機の場合には、上記高圧側の油圧を上記押圧装置に導入する事で、必要な押圧力を得ると言った要求を満たす事ができる。これに対して、上記ハーフトロイダル型無段変速機の場合には、押圧力は変速比に拘らずほぼ一定で良いが、トラクション力は、減速側で大きくなり、増速側で小さくなる。従って、上記特表平３−５０２５９７号公報に記載された様に、アクチュエータの高圧側の油圧を押圧装置に導入すると言った発明を、ハーフトロイダル型無段変速機に適用する事は難しい。
【００５４】
しかも、上記先発明に係るトロイダル型無段変速機及びこれを組み込んだ無段変速装置の様に、上記押圧装置による押圧力を、伝達すべきトルクと関係ない値にも調節する必要がある場合には、上記特表平３−５０２５９７号公報に記載された制御方法を採用する事は不可能になる。
本発明のトロイダル型無段変速機及び無段変速装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００５５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機及び無段変速装置のうち、請求項１に記載した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、第一ディスク及び第二ディスクと、複数の支持部材と、変位軸と、パワーローラと、押圧装置とを備える。
このうちの第一ディスク及び第二ディスクは、それぞれが断面円弧形の凹面である互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ互いに独立した回転自在に支持されている。
又、上記各支持部材は、上記第一ディスク及び第二ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する。
又、上記各変位軸は、上記各支持部材に支持されている。
又、上記各パワーローラは、上記各変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一ディスク及び第二ディスクの内側面同士の間に挟持されたもので、それぞれの周面を球状凸面としている。
更に、上記押圧装置は、上記第一ディスクを上記第二ディスクに向け押圧するものである。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記油圧制御装置は、上記油圧センサの故障時に、上記押圧装置に送り込む油圧の値を最大とする。尚、この場合に於ける油圧の最大値とは、トロイダル型無段変速機の運転時に発生する可能性があると考えられる範囲で設定される最大値の事を言い、一般的には、最大トルクの伝達時に必要とされる押圧力を得る為の油圧となる。
【００５６】
又、請求項２に記載したトロイダル型無段変速機の場合には、前述した先発明の場合と同様に、上記押圧装置は、上記第一ディスクと上記第二ディスクとの間で伝達するトルクの大きさに応じた押圧力を発生する他、このトルクの大きさとは独立した押圧力を、制御器からの信号に基づいて発生自在としたものである。又、この制御器は、上記第一ディスクと上記第二ディスクとの間で伝達するトルクの大きさが変動する際に、この変動の間中、この変動の前後での大きい方のトルクに相当する押圧力以上の押圧力を上記押圧装置に発生させ続ける機能を有するものである。
【００５７】
更に、請求項３に記載した無段変速装置の場合には、やはり前述した従来から知られている無段変速装置と同様に、駆動源につながってこの駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車機構と、上記入力軸に入力された動力をこのトロイダル型無段変速機を介して伝達する第一の動力伝達機構と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型無段変速機を介する事なく伝達する第二の動力伝達機構とを備える。
そして、上記遊星歯車機構は、太陽歯車とこの太陽歯車の周囲に配置したリング歯車との間に設けられ、この太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持したキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を、上記太陽歯車とリング歯車とに噛合させて成るものである。
又、上記第一の動力伝達機構を通じて送られる動力と上記第二の動力伝達機構を通じて送られる動力とを、上記太陽歯車と上記リング歯車と上記キャリアとのうちの２個の部材に伝達自在とすると共に、これら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの残りの１個の部材に上記出力軸を結合している。
又、上記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達機構と上記第二の動力伝達機構とを通じて上記遊星歯車機構に送られる状態を切り換えるモード切換手段を設けている。
そして、このモード切換手段は、少なくとも上記第一の動力伝達機構のみで動力の伝達を行なう第一のモードと、この第一の動力伝達機構と上記第二の動力伝達機構との双方で動力の伝達を行なう第二のモードとの切換を行なうものである。
特に、請求項３に記載した無段変速装置の場合には、上記トロイダル型無段変速機は、請求項１又は請求項２に記載した様に、油圧センサの故障時に押圧装置に送り込む油圧の値を最大とする油圧制御装置を組み込んでいる。又、この押圧装置は、前述した先発明の場合と同様に、上記モード切り換え手段が上記第一のモードと上記第二のモードとを切り換える間中、この切換の前後での大きい方のトルクに相当する押圧力以上の押圧力を上記押圧装置に発生させ続けるものである。
【００５８】
尚、請求項２及び請求項３に係る発明を実施する場合で、トルクが急激に変動する場合にトルクの変動幅が予測できる条件下では、この予測に基づき大きい方のトルクに応じた押圧力を発生させる。例えば、上述した様な無段変速装置の場合には、第一のモードと第二のモードと（低速⇔高速）のクラッチ切り換え時に、この切り換えの前後に於いて上記トロイダル型無段変速機に加わるトルクの大きさを予測できる。そこで、この様な場合には、クラッチ切り換えとアクセルセンサ等とからの信号による、この予測に基づいて、上記押圧装置に適切な押圧力（大きい方のトルクを伝達可能にする押圧力）を発生させる。これに対して、急加速時や急激なエンジンブレーキ作動時等、トルク変動の予測を行なえない場合には、上記押圧装置により、上記トロイダル型無段変速機が伝達可能なトルクの最大値（結合されるエンジンの最大トルク）に対応する押圧力（最大トルクの伝達を可能にする当接圧を得られる押圧力）を発生させる事が現実的である。
【００５９】
この理由は、次の通りである。トルクが急減する場合には、急減する直前のトルクに見合う押圧力を発生させれば、必ずしも上記最大トルクに見合う押圧力を発生させなくても済む。これに対してトルクが急増する場合には、その後どこまでトルクが増大するかは、必ずしも分からない。急激なエンジブレーキの作動時も、トルクの伝達方向が異なるが、同様である。これに対して、変速比のぶれを有効に防止する為には、アクセルセンサ等によりトルク変動の予兆を検知した状態で制御器により、直ちに上記押圧力を増大させる必要がある。そこで、トルクの変動幅の予測ができない条件下では、上記制御器に、アクセルセンサ、第一のモードと第二のモードと（低速⇔高速）のクラッチ切り換え等、トルク変動の予兆を検知するセンサ若しくはトルク変動に結び付く制御が行なわれた事を検知後、直ちに最大トルクに見合う押圧力を発生させる機能を持たせれば、上記変速比のぶれを有効に防止できる。勿論、上記制御器は、トルク変動が収束した後は、伝達すべきトルクに応じた押圧力を発生させる、通常の制御に戻る。この様に通常の制御に戻る際のトルク変動は、変化の方向及び大きさが既知である。従って、この際のトルク変動に基づく変速比のぶれを抑える為の制御は容易である。
【００６０】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機及び無段変速装置によれば、油圧センサが故障した場合にも、車両の運行を可能にし、しかも、この故障がより重大な故障に結び付く事を防止できる。即ち、上記油圧センサの故障時には油圧制御装置が、押圧装置に送り込む油圧の値を最大とする為、各ディスクの内側面と各パワーローラの周面との当接部の当接圧を十分に確保して、この当接部で著しい滑りが発生する事を防止する。この為、車両の運行を可能にすると共に、上記各面の損傷を防止できる。
この場合に、上記当接部の当接圧が必要以上に高くなる為、この当接部の転がり抵抗が増大して、トロイダル型無段変速機の伝達効率が悪化する他、上記各面の転がり疲れ寿命が低下する。但し、伝達効率の悪化は限られたものであり、トロイダル型無段変速機を搭載した車両の運行に大きな支障を来すものではない。又、上記転がり疲れ寿命の低下にしても限られたものであり、上記油圧センサを早期に修理すれば、トロイダル型無段変速機の耐久性を、実用上問題となる程に低下させる事はない。
従って、上記油圧センサの故障時に、上記押圧装置に送り込む油圧の値を最大とすると共に、運転席のパネル等に故障の発生を知らせる表示を出して、乗員に修理を促せば、上記油圧センサの故障が重大な故障に結び付く事を有効に防止できる。
【００６１】
又、請求項２に記載した様に、トルク変動の間中、この変動の前後での大きい方のトルクに相当する押圧力以上の押圧力を発生させ続ければ、伝達するトルクが変動した際に於ける変速比の変動を抑え、運転者に与える違和感を低減若しくは解消できる。
即ち、請求項２に係るトロイダル型無段変速機の場合には、伝達するトルクが変動した場合でも、押圧装置が第一ディスクを第二ディスクに向け押圧する力の大きさは変化しない。この為、トルク変動に基づく構成各部の変位量変化に基づく変速比のぶれを抑えて、トルク変動時に変速比が不必要に変化する事を抑える事ができる。尚、押圧装置の押圧力を増大させる事に基づく変速比の変動は予測可能である為、修正は容易である。
更に、請求項３に記載した様に、モード切換の間中、この切換の前後での大きい方のトルクに相当する押圧力以上の押圧力を発生させ続けた場合も、トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の変速比の変動を抑え、運転者に与える違和感を低減若しくは解消できる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、油圧センサ６５の故障時にも、入力側、出力側各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａと各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａ（図８参照）との当接部（トラクション部）の当接圧を確保し、この当接部で著しい滑りが発生する事を防止する為の部分にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１２に示した、先発明に係る無段変速装置と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００６３】
油圧式の押圧装置５９に所望値の油圧を導入する為に、油圧回路中に給油ポンプ６６と油圧制御弁６７とを、上流側から順番に、互いに直列に設けている。このうちの給油ポンプ６６は、オイルタンク内に存在する作動油（実際の場合にはケーシングの底部に溜まっているトラクションオイル）を吸引し、加圧してから送り出す。又、上記油圧制御弁６７は、油圧制御回路６８からの指令信号に基づいて動作し、上記給油ポンプ６６から吐出される圧油の圧力を所定値に制御する。上記押圧装置５９のシリンダ６０内には、上記油圧制御弁６７により所望値に制御された油圧が導入される。そして、上記押圧装置５９が、一方の入力側ディスク２Ａを他方の入力側ディスク２Ｂに向け、所望の押圧力で押圧する。
【００６４】
この様に上記シリンダ６０内に導入する油圧を所望値に制御する為、このシリンダ６０と上記油圧制御弁６７とを結ぶ配管中に前記油圧センサ６５を設置し、このシリンダ６０内に導入する油圧を検出自在としている。そして、この油圧センサ６５の検出信号を上記油圧制御回路６８に入力する事により、上記シリンダ６０内に導入する油圧を、フィードバック制御により所望値に制御自在としている。上記油圧制御回路６８には、上記油圧センサ６５の検出信号の他、トロイダル型無段変速機３２ａからの信号αと、エンジン等、変速装置外からの信号βとを入力している。上記油圧制御回路６８は、これら両信号α、βに基づいて上記押圧装置５９のシリンダ６０内に導入すべき油圧を算出し、上記油圧センサ６５の検出信号に基づいてフィードバック制御を行ないつつ、上記シリンダ６０内に適正圧力の油圧を導入する。
【００６５】
尚、上記両信号α、βのうち、トロイダル型無段変速機３２ａからの信号αとしては、このトロイダル型無段変速機３２ａの通過トルク、各パワーローラ９、９の傾転角、入力側、出力側各ディスク２Ａ、２Ｂ、４等の各回転部分の回転速度等がある。又、エンジン等からの信号βとしては、スロットル開度やクランクシャフトの回転数等がある。更に、発進クラッチ３０や、低速用、高速用、後退用各クラッチ４８、４９、５２等の繋がり状態を表す信号、エンジンの出力マップに基づく、このエンジンの出力を表す信号等、上記トロイダル型無段変速機３２ａのトラクション部に必要とされる接触圧に関連する、各種状態を表す信号を、上記油圧制御回路６８に適宜入力する。
【００６６】
又、前記給油ポンプ６６から吐出される圧油の一部は、第二の油圧制御弁６９を介して、トラニオン７を変位させる為のアクチュエータ１７の高圧室７０と低圧室７１とに導入している。これら高圧室７０と低圧室７１との圧力差は、上記トロイダル型無段変速機３２ａの通過トルクが大きくなる程大きくする。尚、この点に就いては、トロイダル型無段変速機として一般的な技術であって、前述の特表平３−５０２５９７号公報にも記載されており、本発明とは直接関係しない為、詳しい説明は省略する。
【００６７】
特に本例の場合には、上記油圧制御回路６８は、上記油圧センサ６５の故障時に、前記押圧装置５９に送り込む油圧の値を最大とする。この為に、上記油圧制御回路６８に対する上記油圧センサ６５の接続状態をｂ接点とし、この油圧センサ６５の故障に基づいて、油圧を表す信号が上記油圧制御回路６８に送り込まれなくなった場合に、この油圧制御回路６８内の接点が閉じられる様にしている。この為、上記油圧センサ６５の故障時に上記油圧制御回路６８は、上記押圧装置５９に送り込む油圧の値を最大とする。尚、この場合に於ける油圧の最大値とは、上記トロイダル型無段変速機３２ａを組み込んだ無段変速装置の運転時に、このトロイダル型無段変速機３２ａを通じて流れる可能性があると考えられる範囲で設定される最大値の事を言う。上記無段変速装置の場合、低速用クラッチ４８を接続し、高速用、後退用両クラッチ４９、５２の接続を断った状態で、上記トロイダル型無段変速機３２ａによりエンジンの最大トルクを伝達する際に必要とされる押圧力を得る為の油圧となる。
【００６８】
上述の様に構成する、本例の上記トロイダル型無段変速機３２ａを組み込んだ無段変速装置によれば、上記油圧センサ６５が故障した場合にも、この無段変速装置を搭載した車両の運行を可能にすると共に、この故障がより重大な故障に結び付く事を防止できる。即ち、図２（Ａ）に示す様に、上記油圧センサ６５の故障に伴ってこの油圧センサ６５からの信号が途絶えた場合に、この油圧センサ６５からの信号を受け入れて開閉動作される、前記油圧制御回路６８の接点（ｂ接点）が閉じられたままとなる。この結果、同図（Ｃ）に示す様に、この油圧制御回路６８が前記油圧制御弁６７に対し、前記押圧装置５９に送り込む油圧の値を最大とする。従って、同図（Ｂ）に示す様に、伝達トルクがそのままであったとしても、この押圧装置５９が、上記最大トルクを伝達可能な力で、前記一方の入力側ディスク２Ａを他方の入力側ディスク２Ｂに向け押圧する。この為、これら各ディスク２Ａ、２Ｂの内側面２ａ、４ａと前記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａとの当接部の当接圧を十分に確保して、この当接部で著しい滑りが発生する事を防止する。そして、上記車両の運行を可能にして、例えば修理工場まで自走により持ち込む事を可能にすると共に、上記各面２ａ、４ａ、９ａの損傷を防止できる。
【００６９】
この様に、上記油圧センサ６５の故障に伴って上記押圧装置５９が上記一方の入力側ディスク２Ａを大きな力で押圧する場合には、上記最大トルクを伝達する場合を除き、上記当接部の当接圧が必要以上に高くなる。この為、この当接部の転がり抵抗が増大して、上記トロイダル型無段変速機３２ａを組み込んだ無段変速装置の伝達効率が悪化する他、上記各面２ａ、４ａ、９ａの転がり疲れ寿命が低下する。但し、伝達効率の悪化は限られたものであり、上記トロイダル型無段変速機３２ａを組み込んだ無段変速装置を搭載した車両の運行に大きな支障を来すものではない。又、上記転がり疲れ寿命の低下にしても限られたものであり、上記油圧センサ６５を早期に修理すれば、上記トロイダル型無段変速機３２ａの耐久性を、実用上問題となる程に低下させる事はない。
【００７０】
但し、本発明によれば、上記油圧センサ６５の故障時にも、上記トロイダル型無段変速機３２ａを組み込んだ無段変速装置は、通常と殆ど変わらない状態で作動する。言い換えれば、車両の性能に関して相当に敏感な運転者でない限り、上記押圧装置５９による押圧力が大きくなったままの状態である事には気が付かない可能性がある。この為、そのまま対策を施さない場合には、上記トロイダル型無段変速機３２ａの耐久性を問題となる程に低下させる可能性がある。従って、本発明を実施する場合に好ましくは、上記油圧センサ６５の故障時に、上記押圧装置５９に送り込む油圧の値を最大とすると共に、運転席のパネル等に故障の発生を知らせる表示を出して、乗員に修理を促す。この様にすれば、上記油圧センサ６５の故障が、上記各面２ａ、４ａ、９ａの転がり疲れ寿命低下に基づく早期剥離等の重大な故障に結び付く事を有効に防止できる。
【００７１】
尚、本発明は、図示の様な構造に限らず、トロイダル型無段変速機であれば、他の種々の構造を有するもので実施する事ができる。例えば、特開２０００−２２０７１９号公報に記載されている様に、トロイダル型無段変速機と複数段の遊星歯車機構とを組み合わせた無段変速装置にも本発明を適用できる。この無段変速装置も、低速モードと高速モードとの２種類のモードを有し、モードを切り替える際に、前述の図１に示した無段変速装置の場合と同様にトルクの変動が生じる。従って、この様な無段変速装置に本発明を適用する事は有効である。
【００７２】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用して、油圧センサの故障時にも、より重大な損傷が発生する事を防止できる。この為、特に面倒な制御を行なう事なく、しかも運転者に違和感を与えないトロイダル型無段変速機及び無段変速装置の信頼性を確保して、この様なトロイダル型無段変速機及び無段変速装置の実現に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する構造の１例を示す模式図。
【図２】本発明で、油圧センサが故障した場合に於ける、油圧センサの出力信号と、伝達すべきトルクと、押圧装置による押圧力とを示す線図。
【図３】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図４】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図５】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第１例を示す要部断面図。
【図６】図５のＸ−Ｘ断面図。
【図７】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第２例を示す要部断面図。
【図８】図７のＹ−Ｙ断面図。
【図９】同Ｚ−Ｚ断面図。
【図１０】トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の１例を示す略断面図。
【図１１】従来構造で、入力トルクの変動に対応して変速比がぶれる状態を示す線図。
【図１２】先発明を実施する為の構造の１例を示す模式図。
【図１３】先発明で何らの対策も施さなかった場合に、油圧センサが故障した場合に於ける、油圧センサの出力信号と、伝達すべきトルクと、押圧装置による押圧力とを示す線図。
【符号の説明】
１ 入力軸
２、２Ａ、２Ｂ 入力側ディスク
２ａ 内側面
３ 出力軸
４ 出力側ディスク
４ａ 内側面
５ ケーシング
６ 枢軸
７ トラニオン
８ 変位軸
９ パワーローラ
９ａ 周面
１０ 押圧装置
１１、１１ａ、１１ｂ 入力軸
１２、１２ａ、１２ｂ 出力歯車
１３ 支持板
１４ スラスト玉軸受
１５ スラストニードル軸受
１６ 外輪
１７ アクチュエータ
１８ 制御弁
１９ ステッピングモータ
２０ スリーブ
２１ スプール
２２ ロッド
２３ プリセスカム
２４ リンク腕
２５ 駆動軸
２６ エンジン
２７ 同期ケーブル
２８ クランクシャフト
２９ 入力軸
３０ 発進クラッチ
３１ 出力軸
３２、３２ａ トロイダル型無段変速機
３３ 遊星歯車機構
３４ カム板
３５ 太陽歯車
３６ リング歯車
３７ 遊星歯車組
３８ａ、３８ｂ 遊星歯車
３９ キャリア
４０、４０ａ 第一の動力伝達機構
４１ 第一の歯車
４２ 第二の歯車
４３ 第二の動力伝達機構
４４ 第一のスプロケット
４５ 第二のスプロケット
４６ チェン
４７、４７ａ 伝達軸
４８ 低速用クラッチ
４９ 高速用クラッチ
５０ 支持板
５１ 中心軸
５２ 後退用クラッチ
５３ デファレンシャルギヤ
５４ 第三の歯車
５５ 第四の歯車
５６ 第五の歯車
５７ 第三の動力伝達機構
５８ 駆動軸
５９ 押圧装置
６０ シリンダ
６１ 周壁部
６２ 伝達軸
６３ａ、６３ｂ スプロケット
６４ チェン
６５ 油圧センサ
６６ 給油ポンプ
６７ 油圧制御弁
６８ 油圧制御回路
６９ 第二の油圧制御弁
７０ 高圧室
７１ 低圧室

Claims (3)

1. それぞれが断面円弧形の凹面である互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ互いに独立した回転自在に支持された第一ディスク及び第二ディスクと、これら第一ディスク及び第二ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する複数の支持部材と、これら各支持部材に支持された変位軸と、これら各変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一ディスク及び第二ディスクの内側面同士の間に挟持された、それぞれの周面を球状凸面としたパワーローラと、上記第一ディスクを上記第二ディスクに向け押圧する油圧式の押圧装置と、この押圧装置に導入する油圧を測定する油圧センサと、この油圧センサの測定値に基づいてこの押圧装置に導入する油圧を制御する油圧制御装置とを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、この油圧制御装置は、上記油圧センサの故障時に、上記押圧装置に送り込む油圧の値を最大とする事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 油圧制御装置は、第一ディスクと第二ディスクとの間で伝達するトルクの大きさに応じた油圧を発生する他、このトルクの大きさとは独立した油圧を発生自在としたものであり、上記油圧制御装置は、上記第一ディスクと上記第二ディスクとの間で伝達するトルクの大きさが変動する際に、この変動の間中、この変動の前後での大きい方のトルクに相当する押圧力以上の押圧力を押圧装置に発生させる為の油圧をこの押圧装置に導入し続ける機能を有するものである、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
3. 駆動源につながってこの駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車機構と、上記入力軸に入力された動力をこのトロイダル型無段変速機を介して伝達する第一の動力伝達機構と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型無段変速機を介する事なく伝達する第二の動力伝達機構とを備え、上記遊星歯車機構は、太陽歯車とこの太陽歯車の周囲に配置したリング歯車との間に設けられ、この太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持したキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を、上記太陽歯車とリング歯車とに噛合させて成るものであり、上記第一の動力伝達機構を通じて送られる動力と上記第二の動力伝達機構を通じて送られる動力とを、上記太陽歯車と上記リング歯車と上記キャリアとのうちの２個の部材に伝達自在とすると共に、これら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの残りの１個の部材に上記出力軸を結合しており、又、上記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達機構と上記第二の動力伝達機構とを通じて上記遊星歯車機構に送られる状態を切り換えるモード切換手段を設けており、このモード切換手段は、少なくとも上記第一の動力伝達機構のみで動力の伝達を行なう第一のモードと、この第一の動力伝達機構と上記第二の動力伝達機構との双方で動力の伝達を行なう第二のモードとの切換を行なうものであり、上記トロイダル型無段変速機は請求項１又は請求項２に記載したトロイダル型無段変速機であって、このトロイダル型無段変速機に組み込んだ油圧制御装置は、上記モード切り換え手段が上記第一のモードと上記第二のモードとを切り換える間中、この切換の前後での大きい方のトルクに相当する押圧力以上の押圧力を上記押圧装置が発生する油圧をこの押圧装置に導入し続ける無段変速装置。

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