JP5120666B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。

例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図５および図６に示すように構成されている。図５に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（中心軸）１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。

入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。

出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面）２ａ，２ａと出力側ディスク３，３の内側面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図６参照）が回転自在に挟持されている。

図５中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図５の右面）がローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する。

図６は、図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図６に示すように、ケーシング５０の内側には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図６においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、支持板部１６の長手方向(図６の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。

支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部（第１の軸部）２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部（第２の軸部）２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。

また、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向(図６の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受３０を介して揺動自在に支持されている。また、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図５の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は球状凹面として、球面ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。

なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図６で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。

また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受（スラスト軸受）２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１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１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉（以下、転動体という）２６，２６と、これら各転動体２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。

また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。

さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図６の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。

このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。

入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位する。例えば、図６の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとの当接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、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動する。

その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。

ところで、このようなトロイダル型無段変速機において、トロイダル型無段変速機のパワーローラ１１，１１では、ディスク２，３との接触点で当該接触点に垂直な法線力（トラクションドライブに必要な押し付け力に起因して発生する力）とパワーローラ内輪の回転方向に平行な接線力（＝トラクション力）が働いている。これら２つの力を、パワーローラ１１，１１を介してトラニオン１５，１５も支持している。例えば、前記法線力はパワーローラ１１，１１を内輪とするスラスト玉軸受２４の外輪２８の外側面（内輪の反対側、すなわちパワーローラ１１側の側面の反対側となる側面）と、トラニオン１５の支持板部１６の内側面（パワーローラ１１側の側面）との間に配置されたスラストニードル軸受２５を介してトラニオン１５，１５に伝えられる。

また、トラニオン１５では、上述のように前記変位軸２３の基端部２３ａが挿入される円孔２１が設けられ、当該円孔２１に前記基端部２３ａを回転自在に支持するラジアルニードル軸受が設けられており、前記接線力は、変位軸２３からラジアルニードル軸受を介してトラニオン１５，１５に伝えられる。
したがって、トラニオン１５，１５には、変位軸２３とラジアルニードル軸受を内包する円孔２１（貫通孔もしくは袋穴）を設ける必要があった。
しかしながら、このような構造では、変位軸２３の製造にコストがかかるとともに、トラニオン１５，１５に設けられる円孔２１により、トラニオン１５，１５の剛性が低下するのを防止する上でトラニオン１５，１５が大型で重くなるといった問題がある。

そこで、外輪２８の外周面と、当該外周面と対向するトラニオン１５の部分とを直接接触させる構造とし、この接触部分により上述の接線力を伝えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合に、上述の接線力の伝達のために、変位軸２３の基端部２３ａをトラニオン１５，１５の円孔２１に挿入する必要がない。

たとえば、図７および図８に示すように、スラスト玉軸受２４を介してパワーローラ１１を回転自在に支持するトラニオン１５において、スラスト玉軸受２４の外輪２８は、スラスト玉軸受２４の外輪を形成する概略円板状の外輪本体部２８ａと、この外輪本体部２８ａの内側面の中心から垂直に延び、パワーローラ１１を回転可能に支持する軸部２８ｂとから成っている（前述した従来構造の外輪２８と変位軸２３の先端部２３ｂとが一体となって、変位軸２３の基端部２３ａを取り除いた構造を成している）。そして、従来構造の変位軸２３の基端部２３ａが無いことから、トラニオン１５にも円孔２１が形成されていない。

外輪本体部２８ａは、パワーローラ１１の回転中心軸すなわち軸部２８ｂの回転中心軸と同心の外周面２８ｃを有している。
なお、図７は、パワーローラ１１を備えるトラニオン１５を、パワーローラ１１の中心位置で、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに沿った平面で切断した状態の断面図である。なお、ここで、Ｘ軸方向はディスク２，３の回転中心軸方向（入力軸１の軸方向）に沿った方向であり、Ｙ軸方向は枢軸１４の軸方向に沿うとともにＸ軸方向に直交する方向であり、Ｚ軸方向はＸ軸方向とＹ軸方向との両方に直交する方向である。なお、Ｚ軸方向は、中立位置のパワーローラ１１の回転中心軸方向に沿ったものとなる。また、図８は、パワーローラ１１を備えるトラニオン１５をパワーローラ１１の中心でＹ軸方向とＺ軸方向に沿った平面で切断した状態の断面図である。

そして、図８に示すように、トラニオン１５の一対の折れ曲がり壁部２０，２０の基端部のパワーローラ１１側となる内側面の外輪本体部２８ａに対向する部分に、外輪本体部２８ａの外周面２８ｃと対向する案内面４１，４１が形成されている。一対の案内面４１，４１は、間に外輪本体部２８ａが配置された状態で互いに平行な状態で対向するとともに、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに沿った面となっている。

また、一対の案内面４１，４１どうしの間隔は、外輪本体部２８ａの外径より僅かに広く形成され、クリアランスを有し、例えば、外輪本体部２８ａが回転しながらＸ軸方向に移動可能となっている。そして、外輪２８と一体にパワーローラ１１がＸ軸方向に変位可能なことで、上述のように、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づくディスク２，３等の各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１がＸ軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収されることになる。

また、外輪２８およびパワーローラ１１の変位方向は、上述のようにＸ軸方向に沿うとともに、押圧装置１２側から押圧装置１２の押圧力の作用方向側への変位となり、例えば、押圧装置１２、入力側ディスク２、パワーローラ１１、出力側ディスク３の順で並んでいる場合は、パワーローラ１１はＸ軸方向に沿って入力側ディスク２から出力側ディスク３に向かう方向に変位する。
そして、上述の接線力の作用により、パワーローラ１１とともに外輪２８が一方の案内面４１，４１に押し付けられた状態となって、外輪２８からトラニオン１５に前記接線力が伝達される。

なお、外輪本体部２８ａの内輪（パワーローラ１１）の反対側となる外側面とトラニオン１５のパワーローラ１１側となる内側面との間には、上述の法線力によるスラスト荷重を受けるとともに、外輪２８の回転とディスク２，３の回転中心軸方向（入力軸１の軸方向）に沿ったＸ軸方向への移動とを可能とするスラストニードル軸受４２が形成されている。
また、パワーローラ１１の内周面と、軸部２８ｂの外周面との間には、ラジアルニードル軸受４３が設けられている。

特開２００８−８２５３６号公報

しかしながら、上述のようなトラニオン１５とパワーローラ１１との構造には以下のような問題点がある。
ここで、図７において、パワーローラ１１の左右にそれぞれ入力側ディスク２もしくは出力側ディスク３が配置されることになる。ここでは、左側に入力側ディスク２が配置され、右側に出力側ディスク３が配置されているものとする。
また、パワーローラ１１を挟持した状態の入力側ディスク２および出力側ディスク３には、押圧装置１２により入力軸１の軸方向、すなわち、Ｘ軸方向に沿って押圧力が作用している。

図７において、押圧装置１２は、左側に配置されており、この押圧力が入力側ディスク２からパワーローラ１１を介して出力側ディスク３に伝達されることになる。したがって、図７においては、入力側ディスク２がパワーローラ１１に圧力をかける側で、出力側ディスク３がパワーローラ１１に圧力を受ける側となる。
なお、出力側ディスク３は、例えば、ケーシング５０側に軸方向位置を規制されて軸方向位置が固定されており、ここでは、入力側ディスク２側を、押圧装置１２により押されて入力軸１に対して摺動して出力側ディスク３に向かう摺動側ディスク（押圧装置１２に近い側のディスク）とし、出力側ディスク３を摺動側ディスクに対して固定側ディスク（押圧装置１２から遠い側のディスク）とする。したがって、押圧装置１２の押圧力の作用方向に対して、摺動側ディスクが手前側のディスクとなり、固定側ディスクが先側のディスクとなる。

そして、図７に示すように、パワーローラ１１では、入力側ディスク２側からの法線力Ｆｃｉが働くとともに、出力側ディスクからの法線力Ｆｃｏが働く。ここで、パワーローラ１１が中立位置にある場合に、Ｆｃｉ＿ｈが前記法線力ＦｃｉのＸ軸方向成分であり、Ｆｃｉ＿ｖが前記法線力ＦｃｉｎｏＺ軸方向成分となる。
また、Ｆｃｏ＿ｈが前記法線力ＦｃｏのＸ軸方向成分であり、Ｆｃｏ＿ｖが前記法線力ＦｃｏのＺ軸方向成分となる。
なお、Ｘ軸方向に沿い、摺動側ディスクから固定側ディスクに向かう方向が、摺動側ディスクの入力軸１に沿った摺動方向となる。
また、Ｚ軸方向をパワーローラ１１の回転中心軸方向としてもよく、この場合、Ｘ軸方向は、当該Ｚ軸方向と、枢軸の軸方向に沿ったＹ軸方向との両方に直交する方向となり、この場合は、パワーローラ１１を中心として方向を決めているのでパワーローラ１１が中立位置でなくても、各方向に対するパワーローラ１１、外輪２８およびトラニオン１５の向きが変化しない。

上述の構成においては、パワーローラ１１に作用する接触荷重のＺ軸方向分力（Ｆｃｉ＿ｖ，Ｆｃｏ＿ｖ）により外輪本体部２８ａの外側面とトラニオン１５との間に配置されたスラストニードル軸受４２に摩擦力Ｆｓ＝μ（Ｆｃｉ＿ｖ＋Ｆｃｏ＿ｖ）が発生する。なお、ここでのμは摩擦係数である。
これにより、固定ディスクである出力側ディスク３側の法線力ＦｃｏのＸ軸方向成分であるＦｃｏ＿ｈがＦｃｏ＿ｈ＝Ｆｃｉ＿ｈ−Ｆｓとなり、固定ディスク側の法線力Ｆｃｏが摺動側ディスクの法線力Ｆｃｉより小さくなってしまう。

ここで、トラクション面で伝達する接線力（トラクション力Ｆｔ）はＦｔ＝μＦｃの式で表される。なお、ここでのμは油（トラクションオイル）のトラクション係数となる。上記式において、上述のように法線力Ｆｃ（Ｆｃｏ）が小さくなると、必要な伝達力としてのトラクション力Ｆｔが変わらないとすれば、トラクション係数μを大きくしなければならない。

しかし、油の特性上トラクション係数はある最大値を有しており、この値を超えるとトラクション伝達ができなくなり、パワーローラ１１とディスク２，３との間でスリップを引き起こしてしまう。
これを回避するためには、摩擦力Ｆｓが作用してもスリップしないように、押し付け力としての法線力Ｆｃｉを十分に大きくする必要がある。すなわち、押圧装置１２による押し付け力を大きくする必要がある。この場合に大きな押し付け力のため、パワーローラ１１とディスク２，３との油膜を解した接触部（トラクション部）での動力損失が上昇し、伝達効率の低下、燃費増大を招くという問題がある。

なお、上述の説明で、入力側ディスク２を摺動ディスクとし、出力側ディスク３を固定ディスクとしたが、図５に示されるようなダブルキャビティ型のトロイダル型変速機では、一対のディスク２，３と当該ディスク２，３に挟持されるパワーローラとが２組同軸上に配置された構成となっており、フロント側（同図において左側）のキャビティにおいては、上述のように入力側ディスク２が摺動側ディスクとなり、出力側ディスク３が固定側ディスクとなる。さらに、リア側（同図において右側）のキャビティにおいては、押圧装置１２のカム板（部材）７、入力軸（主軸）１およびローディングナット（ナット部材）９を介してリア側入力側ディスク２に押し付け力が伝えられるため、フロント側と同様に、入力側ディスク２が摺動側ディスクとなり、出力側ディスク３が固定側ディスクとなる。
すなわち、フロント側とリア側とでは、押圧装置による押圧力の作用方向が逆となる。

また、トラニオン１５においては、パワーローラ１１の前記法線力Ｆｃに基づくスラスト荷重により、支持板部１６の内側面側が弓状に凹むように湾曲して変形するとともに、それに伴なって一対の折れ曲がり壁部２０，２０が互いに近づくように変形する。なお、図８の図示される太い破線は、トラニオン１５の変形を実際より強調して図示したものである。

このようにトラニオン１５が変形すると、上述のようにトラニオン１５の折れ曲がり壁部２０，２０の基端部に形成された一対の案内面４１，４１と、外輪２８との間のクリアランス（隙間）が狭くなるが、クリアランスが無くなってしまうと外輪２８およびパワーローラ１１がＸ軸方向に変位できなくなってしまい、ディスク２，３とパワーローラ１１との間で押し付け力が伝播できなくなり、スリップを引き起こしてしまう。

そこで、従来、トラニオン１５の上述の変形を考慮して、一対の案内面４１，４１と外輪本体部２８ａの外周面２８ｃとの間のクリアランスを広めにしている。しかし、このように広いクリアランスを設けていると、変速動作時などに広いクリアランスを原因とするガタが発生するため、変速機の応答挙動の不安定化につながることが懸念される。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、上述の摩擦力Ｆｓにより固定ディスク側の法線力Ｆｃｏが低下する状態となった際にそれを補うことができるとともに、パワーローラ１１の前記法線力Ｆｃに基づくスラスト荷重によりトラニオンが変形し一対の案内面どうしの間隔が狭くなっても、当該案内面と外輪の外周との間のクリアランスを適切な状態に維持できるトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、当該パワーローラを挟持する前記両ディスクに当該両ディスクの回転中心軸方向に沿った押圧力を付与する押圧装置と、前記両ディスクの回転中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、前記パワーローラと前記トラニオンとの間に設けられて前記パワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト軸受とを備え、
前記スラスト軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪と外輪との間で転動する転動体とを有し、
前記トラニオンには、前記枢軸の軸方向に沿って並んで配置され、かつ、前記外輪を挟むように互いに対向するとともに当該外輪の外周面にそれぞれ対向し、前記パワーローラに作用する接線力を前記外輪の外周面に接触して支持するとともに、当該外輪を前記両ディスクの回転中心軸方向に沿って案内する一対の案内面が設けられているトロイダル型無段変速機において、
前記一対の案内面は、当該一対の案内面どうしの間隔が前記押圧装置の押圧力の作用方向の先側に向かうにつれて広がるように前記両ディスクの回転中心軸方向に対して傾斜していることを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、前記パワーローラに作用する接線力を前記外輪の外周面に接触して支持するとともに、当該外輪を前記両ディスクの回転中心軸方向に沿って案内する一対の案内面が当該一対の案内面どうしの間隔が前記押圧装置の押圧力の作用方向の先側に向かうにつれて広がるように前記両ディスクの回転中心軸方向に対して傾斜しているので、当該案内面の一方に外輪の外周面が接触して前記接線力が作用した場合に、この接線力の反力として、両ディスクの回転中心軸方向に沿うとともに押圧装置の押圧力の作用方向の先側に向かう方向成分の力が発生することになる。

前記接線力の反力として上述のように傾斜する案内面によって生じる押圧装置の押圧力の作用方向の先側に向かう方向成分の分力は、上述の摩擦力Ｆｓに対して逆方向となり、当該摩擦力Ｆｓによって、上述の押圧装置１２の押圧力の作用方向の先側となるディスク側の法線力が小さくなるのを抑制することができる。
すなわち、前記分力が押圧装置の押圧力の作用方向先側に向かう押し付け力の伝播をアシストすることにより、押圧装置の押圧力の作用方向先側となるディスクでの押し付け力の低下を防止することができる。これにより、押し付け力の低下を補うために押圧装置の押圧力を強くした場合に生じる伝達効率の低下や燃費悪化を防止し、伝達効率の向上と燃費の低減とを図ることができる、

また、パワーローラに対する押し付け力が大きくなると、上述のようにトラニオンの変形により枢軸方向に並んで配置された一対の案内面同士の間隔が狭くなるが、本発明では、上述のように一対の案内面同士の間隔が押圧装置の押圧力の作用方向先側に向けて広くなっているとともに、押圧装置の押し付け力が大きくなると、外輪およびパワーローラの位置が押圧装置の押圧力の作用方向先側に変位する。

したがって、一対の案内面と外輪の外周面との間のクリアランスは、トラニオンの変形を考慮しなければ、押し付け力が強くなって外輪の位置が押し付け方向先側に変位することで広くなる。一方、押し付け力が強くなると上述のようにトラニオンの変形により前記クリアランスが狭くなるので、これらの状況が組み合わされることで、クリアランスの変位が小さくなり、クリアランスが押し付け力の変化に対して一定に近いものとなる。

これによって、クリアランスをトラニオンの変形を想定して広くする必要がなくなり、広いクリアランスに基づくガタの発生を防止することができる。また、外輪が一対の案内面に挟まれた状態となってパワーローラのＸ軸方向の変位が拘束されて、パワーローラとディスクとがスリップするのを防止できる。
なお、トラニオン、外輪、パワーローラは、変速時の揺動によりディスクの回転中心軸方向に対する向きが変化するので、基準はパワーローラの回転中心軸がディスクの回転中心軸方向と枢軸の軸方向との両方に直交する中立位置での配置となるが、トラニオンが揺動しても、基本的に一対の案内面どうしの間隔が、前記押圧装置の（ディスクの回転中心軸方向に沿った）押圧力の作用方向の先側に向かうにつれて広がる構成となる。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、前記摩擦力Ｆｓによる押し付け力の減少に基づくパワーローラとディスクとのスリップを押圧装置の押圧力を必要以上に大きくすることなく防止し、かつ、案内面と外輪の外周面とのクリアランスを適切な状態に維持することが可能となる。

本発明の実施の形態のトロイダル型無段変速機のパワーローラを備えるトラニオンを示す断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 前記パワーローラを備えるトラニオンを示す一部を展開した斜視図である。 図２の要部拡大図である。 従来から知られているハーフトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 従来のパワーローラを備えるトラニオンを示す断面図である。 従来のパワーローラを備えるトラニオンを示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態のトロイダル型無段変速機の特徴は、トラニオンに設けられ、かつ、パワーローラに作用する接線力を外輪の外周面に接触して支持する案内面の構造にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、この実施の形態の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図５〜図８と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１は本発明の実施の形態のトロイダル型無段変速機を示す断面図、図２は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図３はパワーローラを備えるトラニオンを示す一部を展開した斜視図、図は図２の要部拡大図である。なお、図１および図２において、Ｘ軸方向がディスク２，３の回転中心軸方向（入力軸１の軸方向）に平行な方向で、Ｙ軸方向がＸ軸方向に直交し、枢軸１４の軸方向に平行な方向で、Ｚ軸方向がＸ軸方向とＹ軸方向との両方に直交し、中立位置のパワーローラ１１の回転中心軸方向に沿った方向である。

図１〜図４に示すように、この例のトロイダル型無段変速機においては、外輪２８は、トラニオン１５の内側の凹状のポケット部Ｐ内に収容されており、トラニオン１５には、この外輪本体部２８ａの外周面２８ｃに対向する位置に、互いに対向する平面状の一対の案内面４５，４５が形成されている。より詳しく説明すると、一対の案内面４５，４５は、トラニオン１５の支持板部１６のパワーローラ１１側となる内側面の端部と、支持板部１６の両端部からＺ軸方向に延出する一対の折れ曲がり壁部２０のパワーローラ１１側となる内側面の基端部との内隅の角部に形成されている。なお、当該内隅の角部は、一対の折れ曲がり壁部２０に対応して２つあり、それぞれに案内面４５，４５が形成されることになる。

そして、一対の内隅の角部には、それぞれ、支持板部１６の内側面と折れ曲がり壁部２０の内側面とからそれぞれ突出した状態の突出部４６，４６が形成され、一対の突出部４６，４６の互いに対向する面が前記案内面４５，４５となっている。そして、これら案内面４５，４５は、一対の当該案内面４５，４５どうしの間隔が前記押圧装置１２の押圧力の作用方向の先側に向かうにつれて広がるように前記両ディスク２，３の回転中心軸方向に対して傾斜して形成されている。
なお、図５に示される押圧装置１２は、図２および図４において、向かって左側に配置され、トラニオン１５は上述のフロント側のものとなっており、押圧装置１２の押圧力の作用方向は、これら図において向かって左から右に向かう方向となる。したがって、一対の案内面４５，４５同士の間隔は、図２および図４において、Ｘ軸方向に沿って向かって左から右に向かうにつれて広くなっている。
また、図２および図４において、外輪２８の左右にそれぞれ入力側ディスク２もしくは出力側ディスク３が配置される。

また、それぞれの案内面４５，４５は、Ｚ軸方向に沿う（パワーローラ１１が中立位置の際、もしくはＺ軸方向をパワーローラ１１の回転中心軸方向とした場合）とともに、Ｘ軸方向に概略沿った状態でＸ軸方向に対して傾斜しており、Ｘ軸方向に沿って押圧装置１２の押圧力の作用方向の先側に向かうにつれて、パワーローラ１１から離れるように傾斜していることになる。
このようなトロイダル型無段変速機においては、従来と同様に、パワーローラ１１に接線力としてのトラクション力Ｆｔが図１の破線の矢印ａで示される方向に作用した場合に、パワーローラ１１と一体に外輪本体部２８ａ（外輪２８）の外周面２８ｃが一方の案内面４５に接触し、パワーローラ１１に働くトラクション力Ｆｔがトラニオン１５に伝達されてパワーローラ１１が支持されることになる。

この際に、外輪本体部２８ａの外周面２８ｃが案内面４５に押し付けられることで、上述の接線力に対する反力が発生することになるが、Ｙ軸方向に沿った接線力に対して案内面４５が斜めとなっていることにより、反力は、図２の矢印ｂで示されるように斜めとなり、Ｙ軸方向に沿った方向成分の分力（矢印ｄ）と、Ｘ軸方向に沿った方向成分の分力（矢印ｃ）とに分けることができる。

この矢印ｃで示されるＸ軸方向に沿った分力は、Ｘ軸方向に沿って押圧装置１２の押圧力の作用方向と同方向に向かうものとなり、図７に示され、Ｘ軸方向に沿うとともに押圧装置１２の押圧力の作用方向の逆方向に作用する摩擦力Ｆｓに対して逆方向の力となる。
この矢印ｃで示される分力が発生することにより、外輪２８と一体に変位するパワーローラ１１においては、上述の固定ディスク側に向かう押し付け力が強くなり、上述のように摩擦力Ｆｓによる上述の押し付け力の低下を防止することができる。

これにより、押圧装置１２による押し付け力を必要以上に大きくしなくても、ディスク２，３とパワーローラ１１との間のスリップを防止できるので、大きな押し付け力による伝達効率の低下と燃費の悪化を防止できる。すなわち、伝達効率の向上と燃費の低減を図ることができる。

また、図４に示すように、トラクション力Ｆｔに対応して押し付け力を大きくすると、各構成部材の弾性変形によるＸ軸方向の変位によりパワーローラ１１および外輪２８が押圧装置１２の押圧力の作用方向の先側に向かってＸ軸方向に変位することになる。すなわち、図４の矢印ｆ側に向かって外輪本体部２８ａがＸ軸方向に変位することになる。
すなわち、外輪本体部２８ａは、押し付け力が大きくなると、当該外輪本体部２８ａを挟むように配置された一対の案内面４５，４５に案内されて、Ｘ軸方向に沿って押圧装置１２の押圧力の作用方向の先側に変位し、案内面４５，４５どうしの間隔（ｇ）が相対的に狭い位置から、当該位置より案内面４５，４５どうしの間隔が広い位置に移動することになる。

これにより、一対の案内面４５，４５と外輪本体部２８ａの外周面２８ｃとの間のクリアランス（隙間）が大きくなるが、押し付け力が大きくなると、トラニオン１５の支持板部１６に対するパワーローラ１１のスラスト荷重が大きくなり、支持板部１６が弓なりに撓むように変形して、一対の折れ曲がり壁部２０，２０どうしの間隔が狭くなり、一対の案内面４５，４５どうしの間隔も狭くなる。この場合には、案内面４５，４５どうしの間隔が狭くなることで、一対の案内面４５，４５と外輪本体部２８ａの外周面２８ｃとの間のクリアランス（隙間）が狭くなる。

すなわち、押し付け力が強くなると、上記クリアランスが広くなる作用と、上記クリアランスが狭くなる作用が同時に発生することになり、これらの作用により押し付け力の変化に対してクリアランスを一定に近づけることが可能となる。
これにより、押し付け力に対応したトラニオンの変形によるクリアランスの減少を見込んでクリアランスを広くする必要がなく、広すぎるクリアランスによるガタの発生を防止することができる。

また、押し付け力が大きくなった際のトラニオンの変形によりクリアランスが無くなってしまい、案内面４５，４５どうしの間に外輪が挟まれてパワーローラ１１のＸ軸方向に沿った変位が拘束されてしまうことがなく、押し付け力が大きくなった際にディスク２，３とパワーローラ１１とがスリップするのを防止することができる。

なお、トラニオン１５が中立位置の場合に案内面４５，４５をＺ軸方向に沿った平面としたが、必ずしもＺ軸方向に沿っている必要はなく、Ｚ軸方向に対して傾斜していてもよいし、外輪本体部２８ａの外周面と接触する部分が僅かに湾曲した状態となっていてもよく、案内面４５，４５は、外輪本体部２８ａの外周面２８ｃと略線状に当接できる状態となっていればよい。また、外輪本体部２８ａの外周面２８ｃも、必ずしもパワーローラ１１の回転中心軸方向に沿ったものでなくてもよく、例えば、クラウニング面となっていてもよい。

本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なハーフトロイダル型無段変速機に適用することができる。

１ 入力軸（回転中心軸）
２ 入力側ディスク
２ａ 内側面
３ 出力側ディスク
３ａ 内側面
１１ パワーローラ（内輪）
１１ａ 周面
１２ 押圧装置
１５ トラニオン
２４ スラスト玉軸受（スラスト軸受）
２６ 転動体
２８ 外輪
２８ａ 外輪本体部
２８ｃ 外周面
４５ 案内面

Claims (1)

1. それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、当該パワーローラを挟持する前記両ディスクに当該両ディスクの回転中心軸方向に沿った押圧力を付与する押圧装置と、前記両ディスクの回転中心軸に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に揺動するとともに、前記各パワーローラを回転自在に支持するトラニオンと、前記パワーローラと前記トラニオンとの間に設けられて前記パワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト軸受とを備え、
   前記スラスト軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪と外輪との間で転動する転動体とを有し、
   前記トラニオンには、前記枢軸の軸方向に沿って並んで配置され、かつ、前記外輪を挟むように互いに対向するとともに当該外輪の外周面にそれぞれ対向し、前記パワーローラに作用する接線力を前記外輪の外周面に接触して支持するとともに、当該外輪を前記両ディスクの回転中心軸方向に沿って案内する一対の案内面が設けられているトロイダル型無段変速機において、
   前記一対の案内面は、当該一対の案内面どうしの間隔が前記押圧装置の押圧力の作用方向の先側に向かうにつれて広がるように前記両ディスクの回転中心軸方向に対して傾斜していることを特徴とするトロイダル型無段変速機。

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