JP4815785B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

この発明に係るトロイダル型無段変速機は、例えば車両（自動車）用の自動変速装置を構成する変速ユニットとして利用する。

自動車用の変速機としてトロイダル型無段変速機が研究され、一部で実施されているが、乗用車用としては大型で大きなトルクを発生するエンジンを組み込んだ四輪駆動車用の自動変速装置の変速ユニットとして好適な構造が、例えば特許文献１に記載されて従来から知られている。図７〜１０は、この特許文献１に記載された、大排気量の四輪駆動車用のトロイダル型無段変速機を示している。このトロイダル型無段変速機１は、第一入力側ディスク２と第一出力側ディスク３との間に３個の第一パワーローラ４、４を、第二入力側ディスク５と第二出力側ディスク６との間に３個の第二パワーローラ７を、それぞれ設けて、合計６個のパワーローラ４、７により、動力の伝達を行なう様に構成している。

上記自動変速装置を構成する為、動力の伝達方向に関して最も前段部には、発進クラッチであるトルクコンバータ８を設け、このトルクコンバータ８の出力部に、上記トロイダル型無段変速機１を構成する入力軸９の前半部９ａを組み込んでいる。図示しない走行用エンジンの回転に伴ってこの前半部９ａは、上記トルクコンバータ８により回転駆動される。そして、この前半部９ａの後端部に上記入力軸９の後半部９ｂを、互いに同心に且つ相対回転自在に支持している。

そして、上記前半部９ａと後半部９ｂとの間に、前進と後退とを切り換える為の前後進切り換えユニット１０を、動力の伝達方向に関して直列に設けている。遊星歯車機構である、この前後進切り換えユニット１０は、それぞれが湿式多板クラッチである前進用クラッチ１１と後退用クラッチ１２とを選択して断接させる事により、前進状態と後退状態とを切り換える。

動力の伝達方向に関して、上述の様な前後進切り換えユニット１０の後側に、上記トロイダル型無段変速機１を設けている。そして、このトロイダル型無段変速機１の入力部、即ち、上記前後進切り換えユニット１０の出力部につながる部分と、出力部、即ち、前輪用駆動軸１３及び後輪用駆動軸１４につながる部分との間の変速比を連続的に変化させる様にしている。このトロイダル型無段変速機１は、上記後半部９ｂの周囲に設けている。即ち、この後半部９ｂの前後両端部近傍に第一、第二両入力側ディスク２、５を、それぞれが断面円弧状の凹面である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同期した回転自在に支持している。この為に図示の例では、前側（図７の左側）に設けた第一入力側ディスク２を、前記前後進切り換えユニット１０を構成するキャリア１５の基端部にスプライン係合させると共に、前側への移動を阻止している。これに対して、後側（図７の右側）に設けた第二入力側ディスク５は、上記後半部９ｂの後端部に、ボールスプライン１６を介して支持している。そして、油圧式のローディング装置１７により、上記第二入力側ディスク５を上記第一入力側ディスク２に向け、押圧自在としている。

又、前記後半部９ｂの中間部周囲には支持筒１８を、この後半部９ｂと同心に設けている。この支持筒１８は、ステー１９、１９の内径側端部により、その両端部を支持固定している。尚、これら各ステー１９、１９は、後述する支持環２０、２０にそれぞれの外径側端部を支持固定して、やはり後述する第一、第二各揺動フレーム２１、２２を揺動自在に支持する為の、第一、第二各支持フレーム２３、２４を構成する。又、上記支持筒１８の内側に上記後半部９ｂを、この支持筒１８の周囲に前記第一、第二両出力側ディスク３、６を、それぞれ回転及び軸方向の変位自在に支持している。又、これら両出力側ディスク３、６は、間に設けたスラスト軸受により、互いの間に加わるアキシアル荷重を支承しつつ、相対回転を自在としている。

又、上記第一出力側ディスク３の外側面側には前輪用出力歯車２５を固定し、この前輪用出力歯車２５と前記前輪用駆動軸１３とを、前輪用従動歯車２６を介して係合させ、上記第一出力側ディスク３により上記前輪用駆動軸１３を回転駆動自在としている。又、この前輪用駆動軸１３の回転を、前輪用デファレンシャルギヤ２７を介して、図示しない前輪に伝達自在としている。一方、上記第二出力側ディスク６の外側面側には後輪用出力歯車２８を固定し、この後輪用出力歯車２８と前記後輪用駆動軸１４とを、後輪用従動歯車２９を介して係合させ、上記第二出力側ディスク６により上記後輪用駆動軸１４を回転駆動自在としている。又、この後輪用駆動軸１４の回転を、図示しない後輪用デファレンシャルギヤを介して、やはり図示しない後輪に伝達自在としている。

又、前記第一入力側ディスク２の内側面と上記第一出力側ディスク３の内側面との間には前記３個の第一パワーローラ４、４を、前記第二入力側ディスク５の内側面と上記第二出力側ディスク６の内側面との間には前記３個の第二パワーローラ７を、それぞれ挟持している。これら第一、第二各パワーローラ４、７は、それぞれ第一、第二各トラニオン３０、３１の内側面で、この内側面から突出した状態で設けられた各変位軸３２、３２の周囲に回転自在に支持している。これら第一、第二各トラニオン３０、３１は、それぞれの両端部に互いに同心に設けた、上記各ディスク２、５、３、６の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、５、３、６の中心軸の方向に対して直角若しくは直角に近い方向となる捻れの位置に存在する、第一、第二各枢軸３３（第二枢軸は図示せず）を中心に揺動する。又、上記第一、第二各トラニオン３０、３１は、それぞれ第一、第二各揺動フレーム２１、２２の両端部に、揺動変位自在に支持している。

そして、上記第一、第二各揺動フレーム２１、２２の中間部を前記第一、第二各支持フレーム２３、２４を構成する前記各支持環２０、２０同士の間に、各ディスク２、５、３、６の中心軸に対し平行若しくは平行に近い方向に設けられた支持軸３４、３４を中心とする揺動変位自在に支持している。上記第一、第二各支持フレーム２３、２４は、互いに平行に配置されたそれぞれ１対ずつの支持環２０、２０を、前記ステー１９を構成する３本の支柱部３５、３５の外径側端部を介して互いに結合して成る。上記各支持軸３４、３４は、上記各支持環２０、２０の円周方向に関して、上記各支柱部３５、３５の中間位置で、上記第一、第二各支持フレーム２３、２４を構成する１対ずつの支持環２０、２０同士の間に掛け渡している。従って、上記第一、第二各揺動フレーム２１、２２は、円周方向に隣り合う支柱部３５、３５同士の間に、揺動自在に支持されている。

更に、上記第一、第二各揺動フレーム２１、２２を、これら各揺動フレーム２１、２２の両端部と上記各支持環２０、２０との間に設けた油圧シリンダ３６ａ、３６ｂにより、揺動変位自在としている。これら各油圧シリンダ３６ａ、３６ｂは、それぞれ上記各支持環２０、２０の一部で上記各揺動フレーム２１、２２の両端部に整合する位置に設けている。一方、上記第一、第二各揺動フレーム２１、２２の両端部で、上記各油圧シリンダ３６ａ、３６ｂに整合する部分にはロッド３７ａ、３７ｂを、上記各支持軸３４、３４と平行に、上記第一、第二各揺動フレーム２１、２２の両端部を貫通する状態で支持固定している。そして、上記各油圧シリンダ３６ａ、３６ｂに嵌装したピストン３８ａ、３８ｂと、上記各ロッド３７ａ、３７ｂとを係合させている。

変速時には、上記各揺動フレーム２１、２２毎に２対ずつ（各揺動フレーム毎に４個ずつ、トロイダル型無段変速機１全体として合計２４個）設けた油圧シリンダ３６ａ、３６ｂのうちの、上記各揺動フレーム２１、２２の長さ方向一端側に設けた一方の油圧シリンダ３６ａ（３６ｂ）を伸長させると共に他方の油圧シリンダ３６ｂ（３６ａ）を収縮させて、上記各揺動フレーム２１、２２を所定方向に所定量だけ揺動変位させる。

又、上記各油圧シリンダ３６ａ、３６ｂへの圧油の給排を制御する為の制御弁３９は、前記各支持環２０、２０に支持している。上記各油圧シリンダ３６ａ、３６ｂへの圧油の給排により上記各揺動フレーム２１、２２が揺動変位すると、これら各揺動フレーム２１、２２に支持したトラニオン３０、３１の外側面に設けたカム面４０が、上記制御弁３９に付属のプランジャ４１を介してこの制御弁３９のスプール４２を変位させ、上記制御弁３９の切り換えを行なう。このスプール４２と共にこの制御弁３９を構成するスリーブ４３は、変速時には所望の変速比を実現できる様に、制御モータ４４により、所定位置に変位させておく。この様な制御弁３９及び制御モータ４４は、前記第一入力側ディスク２及び第一出力側ディスク３を含んで構成する第一キャビティ４５側に１個、前記第二入力側ディスク５及び第二出力側ディスク６を含んで構成する第二キャビティ４６側に１個、トロイダル型無段変速機１全体で２個設けている。そして、第一キャビティ４５側の制御モータ４４によりこの第一キャビティ４５側の制御弁３９を、第二キャビティ４６側の制御モータ４４によりこの第二キャビティ４６側の制御弁３９を、マイクロコンピュータを内蔵した図示しない制御器からの指令信号に基づき、互いに同期して（直進状態の場合）、或は互いに独立して（旋回状態の場合）制御する。

この様に構成する為、変速時には、上記各油圧シリンダ３６ａ、３６ｂへの圧油の給排に基づき、上記第一、第二各揺動フレーム２１、２２が、前記各支持軸３４、３４を中心に、所定方向に所定量だけ揺動変位する。この結果、これら各揺動フレーム２１、２２に支持された上記第一、第二各トラニオン３０、３１が、上記各支持軸３４、３４を中心として円弧運動（スイベル運動）をする。そして、この円弧運動に基づく上記第一、第二各トラニオン３０、３１の上記第一、第二枢軸３３の軸方向に関する変位により、前記各パワーローラ４、７の周面と上記各ディスク２、５、３、６の内側面との転がり接触部に作用する、接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って上記第一、第二各トラニオン３０、３１が、上記第一、第二各揺動フレーム２１、２２に枢支された第一、第二各枢軸３３を中心として、互いに逆方向に揺動し、上記第一、第二各パワーローラ４、７の周面と上記各内側面との当接位置が変化して、第一、第二各入力側ディスク２、５と第一、第二各出力側ディスク３、６との間の回転速度比が変化する。

上述の様に構成する従来のトロイダル型無段変速機１の運転時には、前記入力軸９の後半部９ｂと共に互いに同期して回転する第一、第二両入力側ディスク２、５のうち、第一入力側ディスク２から上記各第一パワーローラ４、４を介して前記第一出力側ディスク３に伝わった動力により、前記前輪用駆動軸１３を回転駆動する。又、第二入力側ディスク５から上記各第二パワーローラ７を介して前記第二出力側ディスク６に伝わった動力により、後輪用駆動軸１４を回転駆動する。

ところで、上述の図７〜１０に示した様な、第一、第二各揺動フレーム２１、２２を円弧運動（スイベル運動）させる事により変速比を変える構造の場合、特許文献２等に記載されている様な、トラニオンをアクチュエータにより直接変位させる事で変速比を変える構造に比べ、第一、第二各トラニオン３０、３１が枢軸３３、３３の軸方向にがたつき易くなる。そして、この様な各トラニオン３０、３１のがたつき、並びにこれら各トラニオン３０、３１毎のがたつき量の違いに基づいて、意図しない変速動作や各パワーローラ４、７毎の変速比の同期不良が生じたり、変速比制御が不安定になる可能性がある。

即ち、上述の図７〜１０に示した構造の場合、上記各揺動フレーム２１、２２毎に４個ずつ設けた油圧シリンダ３６ａ、３６ｂ及びピストン３８ａ、３８ｂと、これら各揺動フレーム２１、２２毎に２本ずつのロッド３７ａ、３７ｂとにより構成するアクチュエータにより、上記各揺動フレーム２１、２２を揺動変位（支持軸３４を中心とした円弧運動）させる事で、上記各トラニオン３０、３１を上記枢軸３３、３３の軸方向に変位させる。言い換えれば、これら各トラニオン３０、３１の枢軸３３、３３の軸方向に関する変位を上記アクチュエータにより、上記各揺動フレーム２１、２２を介して行なう。

この為、上記各トラニオン３０、３１と上記各揺動フレーム２１、２２との間に存在する組み付け隙間に基づいて、これら各トラニオン３０、３１がこれら各揺動フレーム２１、２２に対しがたつく可能性がある。そして、これら各トラニオン３０、３１がこの様ながたつきに基づいて、運転時に上記枢軸３３、３３の軸方向に変位した場合には、上記各パワーローラ４、７の周面と各入力側、出力側各ディスク２、５、３、６の内側面との転がり接触部（トラクション部）に作用する接線方向の力の向きが変化して、意図しない変速動作が行なわれる可能性がある。一方、上記特許文献２等に記載されている様な構造の場合には、トラニオンの枢軸の軸方向に関する変位をこのトラニオンの枢軸に直接固定したアクチュエータのロッドにより行なう為、組み付け隙間に基づいて上記トラニオンががたつく事がない。但し、上記特許文献２等に記載された構造は、特許文献１に記載された構造に比べて、伝達可能な動力が小さい。

通常のトルクの伝達時、即ち、上記入力側、出力側各ディスク２、５、３、６のうちの一方のディスク２、５（３、６）から他方のディスク３、６（２、５）に向け、一方向にトルクを伝達している状態では、上記各パワーローラ４、７の周面と上記各入力側、出力側各ディスク２、３、５、６の内側面との転がり接触部に、上記一方のディスク２、５（３、６）の回転方向に応じて、一方向の力が加わり続ける。この為、この様な一方向に加わる力に基づいて、上記各トラニオン３０、３１は上記枢軸３３の軸方向に関し何れか一方に押圧される。従って、この様なトルクの伝達時には、上述の様ながたつきに基づく意図しない変速動作は行なわれにくい。

これに対して、上記入力側、出力側各ディスク２、５、３、６同士の間でトルクを伝達しない無負荷状態や、エンジンブレーキ等に基づいてトルクの伝達方向が変化する際には、上記各トラニオン３０、３１が上記がたつき分、軸方向一方から他方に、或は他方から一方に変位する可能性がある。この様なトラニオン３０、３１の不必要な軸方向変位は、意図しない変速動作が行なわれる原因となる他、これら各トラニオン３０、３１毎のがたつき量の違いに基づいて、同一キャビティ４５、４６内に存在する各パワーローラ４、７同士の間で変速比の同期不良が生じたり、変速比制御が不安定になる可能性がある。そして、この様な各パワーローラ４、７毎の変速比の同期不良の発生や、変速比制御が不安定になる事に伴って、上記転がり接触部で過大な滑りが生じ、トロイダル型無段変速機の効率並びに耐久性等が低下する可能性がある。
尚、トロイダル型無段変速装置と遊星歯車式変速機とを複数のクラッチを介して組み合わせた無段変速装置の場合、これら各クラッチの断接に基づく、低速モードと高速モードとの切り換え時に、上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの方向が瞬間的に変化する。この様なトルクの急変動の際にも、トラニオンのがたつきに基づく上述の様な不都合が生じる可能性がある。

又、変速比の同期不良や、変速比制御が不安定になる事を防止すべく、特願２００３−３２７９３号には、互いに別体の部品である、トラニオンと変位軸とパワーローラとスラスト軸受と揺動フレームと支持軸とラジアル軸受とから成るパワーローラユニットを、組立完了後の位置関係に予め組み立てた状態で組み付ける発明が開示されている。この様にパワーローラユニットを組立完了後の位置関係に予め組み立てる事により、構成各部品同士の位置関係を高精度に規制すれば、製造コストを嵩ませる事なく、変速比の同期不良や変速比制御が不安定になる事を防止して、効率並びに耐久性の向上を図れる。

ところが、この様にして構成各部品同士の位置関係を高精度に規制した場合でも、トロイダル型無段変速機の運転時に於ける各トラニオン３０、３１の弾性変形量を低減する事はできない。即ち、運転時に各パワーローラ４、７は、その周面と入力側、出力側両ディスク２、３、５、６の内側面との転がり接触部（トラクション部）に加わる力に基づいて、上記各トラニオン３０、３１の内側面に向かう方向の、大きな軸方向荷重（スラスト荷重）を受ける。そして、この軸方向荷重によって上記各トラニオン３０、３１は、その内側面を凹面とする方向に弾性変形する（撓む）。この様な弾性変形は、上記各トラニオン３０、３１と各揺動フレーム２１、２２との間に存在する組み付け隙間、延いてはがたつき量を増大させる可能性がある。この為、この様ながたつきに基づく前述した様な変速比の同期不良や変速比制御が不安定になる事を、上述の様な構成各部品同士の位置関係を高精度に規制する事だけでは防止できない可能性がある。

特開２００１−１６５２６２号公報 特開平１１−１５３２０３号公報

本発明のトロイダル型無段変速機は、上述の様な事情に鑑み、組み付け隙間に基づくトラニオンの枢軸の軸方向に関するがたつきを抑えて、変速比の同期不良や変速比制御が不安定になる事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のトロイダル型無段変速機は、入力側ディスク及び出力側ディスクと、複数のトラニオンと、複数のパワーローラとを備える。
このうちの入力側ディスク及び出力側ディスクは、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、上記各トラニオンは、上記入力側ディスク及び出力側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、上記各パワーローラは、その周面を球状凸面としたもので、上記各トラニオンに支持された状態で上記入力側ディスク及び出力側ディスク同士の間に挟持されている。
そして、上記各トラニオンの周囲に設けた支持フレームに、支持軸によりそれぞれの中間部を枢支した、上記各トラニオンと同数の揺動フレームを、アクチュエータにより揺動変位自在としている。又、これと共に、上記各トラニオンの両端部に設けた上記各枢軸を、上記各揺動フレームの両端部に揺動自在に支持している。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記各揺動フレームに対して上記各トラニオンを揺動自在に支持する為、これら各揺動フレーム側に設けた間座の内周面に対して外周面を球面嵌合させた外輪の内周面と上記各枢軸の外周面との間にニードルを配置して、ラジアルニードル軸受を構成している。これと共に、上記各揺動フレームと上記各トラニオンとの間に、これら各トラニオンをこれら各トラニオンの枢軸の軸方向に関して一方に押圧する付勢手段を設けている。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、各揺動フレームと各トラニオンとの間に設けた付勢手段が、これら各トラニオンを枢軸の軸方向に関して一方に押圧する為、これら各トラニオンが枢軸の軸方向にがたつく事を防止できる。上記付勢手段が上記各トラニオンを一方に押圧する力は、エンジンブレーキ等に基づいてトルクの伝達方向が変化する際に、このトルクに基づき上記各トラニオンが他方に押圧される力よりも大きくする。この様に付勢手段の押圧力を規制すれば、上記トルクの伝達方向が変化する際にも、上記各トラニオンが上記枢軸の軸方向に変位する事はない。この結果、この様なトラニオンの軸方向変位に基づいて意図しない変速動作が行なわれる事を防止できると共に、これら各トラニオン毎のがたつき量の違いに基づく変速比の同期不良や、変速比制御が不安定になる事を防止できる。

本発明を実施する場合に好ましくは、付勢手段を、枢軸の軸方向端面とこの端面に対向する揺動フレームの内面との間に弾性材を設ける事により構成したり（請求項２に記載した構造）、或は、枢軸の軸方向端面に設けたピストンを揺動フレームの内面に設けたシリンダに油密に嵌装し、このシリンダ内に圧油を導入する事により構成する（請求項３に記載した構造）。
この様に付勢手段を構成すれば、上記トラニオンが上記枢軸の軸方向にがたつく事を防止できる構造を、小型に、且つ低コストで実現できる。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、上記付勢手段を、ラジアルニードル軸受の外輪又はこの外輪を支持する間座と、この外輪又はこの間座の端面に対向する上記揺動フレームの内面との間に弾性材を設ける事により構成する。この場合により好ましくは、請求項５に記載した様に、上記ラジアルニードル軸受の外輪の軸方向両端面のうち、パワーローラ側の端面をスラスト軌道面とするスラストニードル軸受を、トラニオンの端部に設け、上記間座とこの間座の端面に対向する上記揺動フレームの内面との間に、上記弾性材を設ける。
この様に構成すれば、圧油を必要としない構造にも拘らず、上記トラニオン或はこのトラニオンと共に揺動する部材と上記弾性材とを直接当接（摺接）させる事なく、上記トラニオンを上記枢軸の軸方向に関して一方に押圧させる事ができる。この為、上記トラニオンが揺動しても、このトラニオン或はこのトラニオンと共に揺動する部材と上記弾性材とが摺接する事はなく、これらトラニオンや弾性材が摩耗する事もない。

図１〜２は、請求項１、２に対応する、本発明の実施例１を示している。尚、本発明の特徴は、（第一、第二）揺動フレーム２１（２２）に支持する（第一、第二）トラニオン３０（３１）が枢軸３３、３３の軸方向にがたつく事を防止する事で、（第一、第二）各パワーローラ４（７）毎の変速比の同期不良が発生したり、トロイダル型無段変速機全体としての変速比制御が不安定になる事を防止する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図７〜１０に示した従来構造と同様であるから、重複する図示及び説明を省略若しくは簡略にし、以下、図１〜２に示した部分の構造及び作用に就いて説明する。又、以下の説明は、キャビティが別である事を表す第一、第二各部材の「第一」、「第二」を省略して行なう。

上記各揺動フレーム２１（２２）は、略コ字形の主体４７の両端面に１対の端板４８、４８を、ねじ４９、４９により結合固定して成る。上記主体４７の両端部に設けた１対の支持壁部５０、５０に互いに同心に形成した円孔５１、５１の内側に、上記各トラニオン３０（３１）の両端部に互いに同心に設けた枢軸３３、３３を、軸方向の変位を阻止した状態で、揺動のみ自在に支持している。この為に本実施例の場合は、上記各円孔５１、５１の内周面と上記各トラニオン３０（３１）の両端部との間に、ラジアルニードル軸受５２、５２とスラストニードル軸受５３、５３とを設けている。

そして、これら両ニードル軸受５２、５３を同心に配置する為に、これら両ニードル軸受５２、５３の外輪５４、５４の外周面と、上記各円孔５１、５１に内嵌固定した間座５５、５５の内周面とを、球面嵌合させている。上記両ニードル軸受５２、５３は、この様にして調心性を持たせた上記各外輪５４、５４と、上記各トラニオン３０（３１）の両端面並びに上記各枢軸３３、３３の外周面との間に、それぞれ複数個ずつのニードルを配置する事で構成している。

上述の様にして、上記各揺動フレーム２１（２２）に、上記各枢軸３３、３３を中心とする揺動変位のみ自在に支持された、上記各トラニオン３０（３１）の中間部内側面に、変位軸３２ａを支持する為の有底円筒状の凹孔５７を形成している。この凹孔５７の中心軸の方向は、上記各枢軸３３、３３の軸方向に対し直角方向としている。そして、この凹孔５７内に、アンギュラ型のスラスト玉軸受５８を構成する外輪５９と一体に形成した上記変位軸３２ａを、ラジアルニードル軸受６０により回転自在に支持している。又、上記外輪５９の外側面と上記各トラニオン３０（３１）の内側面との間にスラストニードル軸受６１を設け、上記変位軸３２ａを中心とする、上記外輪５９及びパワーローラ４（７）の変位を円滑に行なえる様にしている。

更に本実施例の場合には、上記各揺動フレーム２１（２２）と上記各トラニオン３０（３１）との間に、これら各トラニオン３０（３１）を上記各枢軸３３、３３の軸方向に関して一方に押圧する付勢手段６２を設けている。本実施例の場合、この付勢手段６２を、上記各枢軸３３、３３のうちの一方（図２の左方）の枢軸３３の軸方向端面と、この端面に対向する上記各揺動フレーム２１（２２）の内面との間に弾性材６３を設ける事により構成している。

即ち、上記各揺動フレーム２１（２２）の両端部に結合固定した前記各端板４８、４８のうちの一方（図２の左方）の端板４８の内側面で、上記一方の枢軸３３の端面と対向する部分に、この内側面から凹入する状態で凹孔６４を設けている。そして、この凹孔６４の底面と上記枢軸３３の端面に設けた滑り部材６５との間に、皿ばねや圧縮コイルばね等の上記弾性材６３（本実施例は皿ばね）を設け、この弾性材６３により上記各トラニオン３０（３１）に、上記各枢軸３３、３３の軸方向に関して上記一方の端板４８から離れる方向の力を付与している。

尚、上記弾性材６３が上記各トラニオン３０（３１）を押圧する力を、エンジンブレーキ等に基づいてトルクの伝達方向が変化する際に、このトルクに基づき上記各トラニオン３０（３１）が（枢軸３３、３３の軸方向に関して他方に）押圧される力よりも大きくしている。又、上記滑り部材６５は、上記トラニオン３０（３１）が上記枢軸３３、３３を中心として揺動する際に、上記弾性材６３に対して滑りつつ（円滑に摺動しつつ）、上記トラニオン３０（３１）と共に揺動するものである。この為に、上記滑り部材６５の材質を、上記弾性材６３との当接面に作用する揺動方向の摩擦力を可及的に小さくするものとして、上記弾性材６３が上記各トラニオン３０（３１）の揺動の妨げになる事や、この弾性材６３が摩耗する事を防止している。

上述の様に本実施例のトロイダル型無段変速機によれば、上記付勢手段６２を構成する上記弾性材６３が、上記各トラニオン３０（３１）を枢軸３３、３３の軸方向に関して一方に押圧する。この為、これら各トラニオン３０（３１）が枢軸３３、３３の軸方向にがたつく事を防止できる。又、上記弾性材６３が上記各トラニオン３０（３１）を一方に押圧する力を、エンジンブレーキ等に基づいてトルクの伝達方向が変化する際に、このトルクに基づき上記各トラニオン３０（３１）が他方に押圧される力よりも大きくしている。この為、上記トルクの伝達方向が変化する際にも、上記トラニオン３０（３１）が上記枢軸３３、３３の軸方向に変位する事はない。この結果、これら各トラニオン３０（３１）の上記枢軸３３、３３の軸方向変位に基づく意図しない変速動作を防止できると共に、これら各トラニオン毎のがたつき量の違いに基づく、前記各パワーローラ４（７）毎の変速比の同期不良や、変速比制御が不安定になる事を防止できる。

図３は、実験により求めた、上述の様な付勢手段６２を設けたトロイダル型無段変速機と、同じく設けていないトロイダル型無段変速機との、無負荷状態（トルクを伝達しない状態）での各パワーローラ４（７）の挙動を示している。上記図３中の（Ａ）は、上述の様な付勢手段６２を設けていないトロイダル型無段変速機の変速比とこのトロイダル型無段変速機を構成する各トラニオンに支持したそれぞれのパワーローラの傾転角との関係を、同じく（Ｂ）は、上述の様な付勢手段６２を設けたトロイダル型無段変速機の変速比とこのトロイダル型無段変速機を構成する各トラニオン３０（３１）に支持したそれぞれのパワーローラ４（７）の傾転角との関係を、それぞれ示している。又、上記図３中の横軸は、トロイダル型無段変速機の変速比を、同じく縦軸は、上記パワーローラの傾転角を、それぞれ表わしている。この様な図３から明らかな様に、上記付勢手段６２を設けた構造の場合には、それぞれのパワーローラ（トラニオン）の傾転角が一致した状態で変速を行なえるのに対して、上記付勢手段６２を設けていない構造の場合には、それぞれのパワーローラ（トラニオン）の傾転角が不一致の状態で変速が行なわれる。従って、上述の様な付勢手段６２を設ける事により、上記各トラニオンのがたつきを抑えて、上記各パワーローラ毎の変速比の同期不良が発生したり、或は、変速比制御が不安定になる事を防止できる。

図４は、請求項１、３に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、トラニオン３０（３１）を各枢軸３３、３３の軸方向に関して一方に押圧する付勢手段６２ａを、油圧式のものとしている。即ち、この付勢手段６２ａを、上記各枢軸３３、３３のうちの一方（図４の左方）の枢軸３３の軸方向端面に設けたピストン６６を、揺動フレーム２１（２２）の内面に設けたシリンダ６７に油密に嵌装し、このシリンダ６７内に油圧を導入（圧油を送り込み）自在とする事により構成している。このシリンダ６７は、上記揺動フレーム２１（２２）の両端部に結合固定した各端板４８ａ、４８のうちの一方（図２の左方）の端板４８ａの内側面で上記一方の枢軸３３の端面と対向する部分に、この内側面から凹入する状態で設けている。そして、上記シリンダ６７内に上記ピストン６６を油密に嵌装すると共に、このシリンダ６７内に油圧を導入する事により、上記トラニオン３０（３１）に、上記各枢軸３３、３３の軸方向に関して上記一方の端板４８ａから離れる方向の力を付与している。

本例の場合も、上記油圧の導入に基づき上記各トラニオン３０（３１）に付与する力を、エンジンブレーキ等に基づいてトルクの伝達方向が変化する際に、このトルクに基づき上記各トラニオン３０（３１）が（枢軸３３、３３の軸方向に関して他方に）押圧される力よりも大きくしている。又、上記シリンダ６７の内周面と上記ピストン６６の外周面とは、油密に、且つ、互いに滑り易く（円滑に摺動し易く）している（シリンダ６７内でピストン６６を回転し易くしている）。この様に構成する事で、上記トラニオン３０（３１）が上記枢軸３３、３３を中心として揺動する際に、上記ピストン６６の外周面と上記シリンダ６７の内周面との間に作用する（周方向の）摩擦力が、上記各トラニオン３０（３１）の揺動の妨げになる事を防止している。
その他の構成及び作用は、前述した実施例１と同様であるから、重複する説明は省略する。

図５〜６は、請求項１、４、５に対応する、本発明の実施例３を示している。前述の図１〜２に示した実施例１の場合は、付勢手段６２を構成する弾性材６３により、一方（図２の左方）の枢軸３３の端面に設けた滑り部材６５を押圧している。即ち、トラニオン３０（３１）と共に揺動する部材である上記滑り部材６５を、上記弾性材６３により押圧している。これに対して本実施例の場合には、トラニオン３０（３１）と共に揺動する事がない部材を、付勢手段６２ｂを構成する弾性材６３ａにより押圧している。即ち、本実施例の場合には、揺動フレーム２１（２２）に上記トラニオン３０（３１）を支持する為のラジアルニードル軸受５２及びスラストニードル軸受５３を構成する外輪５４と球面嵌合する間座５５と、この間座５５の一端面（図６の左端面）に対向する上記揺動フレーム２１、２２の内面との間に、上記弾性材６３ａを設けている。

この為に本実施例の場合は、上記間座５５の一端面（図６の左端面）に対向する一方（図６の左方）の端板４８に設けた凹孔６４ａの内径を、この間座５５の一端側開口縁の内径よりも大きくしている。そして、この凹孔６４ａの底面と上記間座５５の一端面との間に、上記弾性材６３ａを挟持している。そして、この様に弾性材６３ａを挟持した状態で、上記トラニオン３０（３１）に、上記枢軸３３、３３の軸方向に関し、上記一方の端板４８から離れる方向の力を付与している。尚、本実施例の場合は、上記弾性材６３ａにより、請求項４に記載した外輪を支持する部材に相当する上記間座５５を押圧している。但し、この間座５５に代えて、同じく請求項４に記載した転がり軸受に相当する上記ラジアルニードル軸受５２及びスラストニードル軸受５３を構成する、上記外輪５４を直接押圧する事もできる。

この様な本実施例の場合には、例えば前述の図４に示す様な油圧式の構造ではないにも拘らず、上記トラニオン３０（３１）或はこのトラニオン３０（３１）と共に揺動する部材と上記弾性材６３ａとを直接当接（摺接）させる事なく、上記トラニオン３０（３１）を押圧できる。この為、油圧式の構造とした場合に懸念される、圧油を送り込む為のポンプの負荷が上昇する事で、トロイダル型無段変速機の効率が低下する事や、構造が複雑になる事による製造コストの増大を防止できる。又、上記トラニオン３０（３１）が揺動しても、このトラニオン３０（３１）或はこのトラニオン３０（３１）と共に揺動する部材と上記弾性材６３ａとが摺接する事はなく、これらトラニオン３０（３１）や弾性材６３ａが摩耗する事もない。この為、この様な摩耗に基づきこの弾性材６３ａが寸法変化し、この弾性材６３ａの弾性力が低下する事はない。

又、上記トラニオン３０（３１）或はこのトラニオン３０（３１）と共に揺動する部材と弾性材とを摺接させた場合、パワーローラ４（７）に加わる大きな軸方向荷重（スラスト荷重）に基づく上記トラニオン３０（３１）の弾性変形（撓み）により、このトラニオン３０（３１）或はこのトラニオン３０（３１）と共に揺動する部材と上記弾性材とが均等に当接しなくなる（片当たりする）可能性がある。そして、この様にこのトラニオン３０（３１）或はこのトラニオン３０（３１）と共に揺動する部材と弾性材とが片当たりした場合には、この弾性材又は相手面が偏摩耗する可能性がある。これに対して本実施例の場合には、上述の様に間座５５を介して上記トラニオン３０（３１）を押圧する為、上記弾性材６３ａが片当たりしたり、摩耗に基づき弾性力が低下したりする事はない。

尚、本実施例の場合は、前記揺動フレーム２１（２２）を構成する他方（図６の右方）の端板４８と上記トラニオン３０（３１）との間に、このトラニオン３０（３１）が所定以上揺動するのを阻止する為の揺動制限手段６８を設けている。即ち、上記他方の端板４８の内側面に設けた、開口部が扇状の１対の凹部６９、６９に、上記トラニオン３０（３１）の他方（図６の右方）の枢軸３３の端面に固定したストッパ部材７０の凸部７１、７１を挿入している。そして、上記トラニオン３０（３１）の揺動に基づき上記各凸部７１、７１の側面が、上記各凹部６９、６９の内面に当接する事により、これら各トラニオン３０（３１）が所定以上揺動するのを阻止している。
その他の構成及び作用は、前述した実施例１と同様であるから、重複する説明は省略する。

本発明の実施例１を示す、図９と同様の断面図。 同要部断面図。 変速比とパワーローラの傾転角との関係を示す線図で、（Ａ）は従来構造の場合を、（Ｂ）は本実施例の場合を、それぞれ示している。 本発明の実施例２を示す、図２と同様の断面図。 本発明の実施例３を示す、図１と同様の断面図。 同要部断面図。 従来構造の１例を示す断面図。 図７のＡ−Ａ断面図。 同Ｂ−Ｂ断面図。 図９とほぼ同じ部分を、第一トラニオンの両端部に設けた第一枢軸の中心軸を含む平面で切断した状態で示す断面図。

符号の説明

１ トロイダル型無段変速機
２ 第一入力側ディスク
３ 第一出力側ディスク
４ 第一パワーローラ
５ 第二入力側ディスク
６ 第二出力側ディスク
７ 第二パワーローラ
８ トルクコンバータ
９ 入力軸
９ａ 前半部
９ｂ 後半部
１０ 前後進切り換えユニット
１１ 前進用クラッチ
１２ 後退用クラッチ
１３ 前輪用駆動軸
１４ 後輪用駆動輪
１５ キャリア
１６ ボールスプライン
１７ ローディング装置
１８ 支持筒
１９ ステー
２０ 支持環
２１ 第一揺動フレーム
２２ 第二揺動フレーム
２３ 第一支持フレーム
２４ 第二支持フレーム
２５ 前輪用出力歯車
２６ 前輪用従動歯車
２７ 前輪用デファレンシャルギヤ
２８ 後輪用出力歯車
２９ 後輪用従動歯車
３０ 第一トラニオン
３１ 第二トラニオン
３２、３２ａ 変位軸
３３ 第一枢軸
３４ 支持軸
３５ 支柱部 ３６ａ、３６ｂ 油圧シリンダ
３７ａ、３７ｂ ロッド
３８ａ、３８ｂ ピストン
３９ 制御弁
４０ カム面
４１ プランジャ
４２ スプール
４３ スリーブ
４４ 制御モータ
４５ 第一キャビティ
４６ 第二キャビティ
４７ 主体
４８、４８ａ 端板
４９ ねじ
５０ 支持壁部
５１ 円孔
５２ ラジアルニードル軸受
５３ スラストニードル軸受
５４ 外輪
５５ 間座
５７ 凹孔
５８ スラスト玉軸受
５９ 外輪
６０ ラジアルニードル軸受
６１ スラストニードル軸受
６２、６２ａ、６２ｂ 付勢手段
６３、６３ａ 弾性材
６４、６４ａ 凹孔
６５ 滑り部材
６６ ピストン
６７ シリンダ
６８ 揺動制限手段
６９ 凹部
７０ ストッパ部材
７１ 凸部

Claims (5)

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入力側ディスク及び出力側ディスクと、これら両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トラニオンと、これら各トラニオンに支持された状態で上記両ディスク同士の間に挟持された、その周面を球状凸面とした複数のパワーローラとを備え、上記各トラニオンの周囲に設けた支持フレームに、支持軸によりそれぞれの中間部を枢支した、上記各トラニオンと同数の揺動フレームを、アクチュエータにより揺動変位自在とすると共に、上記各トラニオンの両端部に設けた上記各枢軸を、上記各揺動フレームの両端部に揺動自在に支持したトロイダル型無段変速機に於いて、これら各揺動フレームに対して上記各トラニオンを揺動自在に支持する為、これら各揺動フレーム側に設けた間座の内周面に対して外周面を球面嵌合させた外輪の内周面と上記各枢軸の外周面との間にニードルを配置してラジアルニードル軸受を構成すると共に、上記各揺動フレームと上記各トラニオンとの間に、これら各トラニオンを上記枢軸の軸方向に関して一方に押圧する付勢手段を設けた事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 付勢手段を、枢軸の軸方向端面とこの端面に対向する揺動フレームの内面との間に弾性材を設ける事により構成した、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
3. 付勢手段を、枢軸の軸方向端面に設けたピストンを揺動フレームの内面に設けたシリンダに油密に嵌装し、このシリンダ内に圧油を導入する事により構成した、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
4. 付勢手段を、ラジアルニードル軸受の外輪又はこの外輪を支持する間座と、この外輪又はこの間座の端面に対向する上記揺動フレームの内面との間に弾性材を設ける事により構成した、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
5. ラジアルニードル軸受の外輪の軸方向両端面のうち、パワーローラ側の端面をスラスト軌道面とするスラストニードル軸受が、トラニオンの端部に設けられており、間座とこの間座の端面に対向する揺動フレームの内面との間に弾性材を設けた、請求項４に記載したトロイダル型無段変速機。

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