JP5294035B2 - 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１０および図１１に示すように構成されている。図１０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１１参照）が回転自在に挟持されている。

図１０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１０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１１は、図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１１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１１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１１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１１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１０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１１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１１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１１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、このようなダブルキャビティ型のハーフトロイダル型無段変速機においては、トラニオン１５を揺動自在および軸方向に変位自在に支持する一対のヨーク２３Ａ（２３Ｂ）は、それぞれ上述のように一対の球面ポスト６４，６４（６８，６８）、すなわち、一対の球面軸受により揺動自在に支持されている。
それに対して、ヨーク２３Ａ（２３Ｂ）の揺動の円滑化や各トラニオン１５，１５の軸方向の変異（パワーローラの変位）の同期性能の向上等を図るために、一対のポスト６４，６４（６８，６８）それぞれにおいて、ポスト６４，６４（６８，６８）にヨーク２３Ａ（２３Ｂ）を球面軸受ではなくピンで支持する構造とし、ピンの軸周りに揺動可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ピンよりも簡単、かつ、製造し易い構造で、ピンで支持した場合と同様の効果を得るように、球面ポスト６４，６４（６８，６８）で支持する構造に加えて、ヨーク２３Ａ（２３Ｂ）に２つの球面ポスト６４，６４（６８，６８）に対応して突起を設けるとともに、ケーシング側に突起先端が接する面を設け、突起先端をシーソー支点としてヨーク２３Ａ（２３Ｂ）を揺動させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、上述のようにピンや突起の先端の支点等のシーソー支点で一軸周りに揺動するシーソー機構を有するものではないが、上側のヨークの中央部に対応する位置に設けられた１つのポストで、上側のヨークを揺動自在に支持するものが知られている（特許文献３）。同様にシーソー機構を有するものではないが、ダブルキャビティ型のハーフトロイダル型無段変速機において、一方のキャビティ側だけでヨークを支持するものが知られている（例えば、特許文献４参照）。

特開平９−３１７８３７号公報 特許第３８７９９１３号公報 特開２００２−３２７８１７号公報 特許第３７４３１４７号公報

しかしながら、複数のトラニオンの軸方向の変位を安定して同期させる上では、シーソー機構として、例えば、上述のようにピンや突起の先端の支点により機械的に回転自在にヨークを支持することが好ましい。
ここで、上述のようにヨークの四隅の支持孔には、トラニオンの枢軸に設けられたラジアルニードル軸受（傾転軸受）が嵌合している。そして、ヨークの中央部の入力軸方向（Ｘ軸方向）に沿って並んだ２箇所において、Ｘ軸方向に沿ったピンでヨークを当該ピンの軸周りに回転可能とした場合に、中央の２つ並んだピンの軸心が精度高く一致している必要があるとともに、前記２つ並んだピンの軸心を結ぶ線と、ヨークのＸ軸方向に並んだ２つずつの支持孔の中心（ヨークとトラニオンとが連結されるリンクの支点位置）を結ぶ線とが精度高く配置されている必要がある。

これらの精度が低いと、シーソー運動する際に大きなフリクションが発生し、トラニオンの軸方向変位のための制御油圧力と、トラクション力とが一致せず、各トラニオンの軸方向変位の同期が不安定になる懸念がある。
これを避けるためには、高精度の加工が必要であるが、ヨークの支持孔の軸方向（枢軸の軸方向）とピンの軸方向とは直交しているため、加工において高い精度を得ることが非常に難しく加工コストの増大の要因となる。
また、ヨークを高い精度で加工することができたとしても、ヨークをピンで支持するためのポスト等の取り付け側においては、ケーシング５０の精度やポストの取り付け時の組立精度等の問題があり、ヨーク側よりも精度の向上が困難である。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、シーソー支点で揺動するヨークを備え、かつ、低コストでフリクションの発生を抑制できる高い精度を有す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、互いの内側面同士を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を同軸上に複数対備え、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの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傾転するとともに、前記各パワーローラを軸受を介して回転自在に支持する複数のトラニオンと、前記各トラニオンを前記枢軸の軸方向に変位させる駆動装置と、前記各トラニオンの前記各枢軸をそれぞれ傾転自在且つ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、前記ヨークに係合して前記ヨークを揺動自在に支持する係合手段とを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記駆動装置が前記一対のヨークのうちの他方のヨークの前記パワーローラの反対側となる方に配置され、
前記一対のヨークのうちの一方のヨークを揺動自在に支持する１つの係合手段のみが、当該係合手段に支持されるヨークの前記ディスクの回転中心軸方向に沿ったＸ軸方向の移動と、前記枢軸の軸方向に沿って前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向の移動と、これらＸ軸方向およびＹ軸方向の両方向に直交するＺ軸方向の移動とを規制し、かつ、前記ヨークの前記Ｙ軸方向周りの回転と前記Ｚ軸方向周りの回転とを規制するとともに前記Ｘ軸方向周りの回転を許容した状態で前記ヨークを支持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、入力側ディスクと出力側ディスクとを複数対有するトロイダル型無段変速機、すなわち、ダブルキャビティ型のような無段変速機において、一対のヨークのうちの一方のヨークが１つの係合部材によりヨークの前記ディスクの回転中心軸方向に沿ったＸ軸方向の移動と、前記枢軸の軸方向に沿って前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向の移動と、これらＸ軸方向およびＹ軸方向の両方向に直交するＺ軸方向の移動とを規制し、かつ、前記ヨークの前記Ｙ軸方向周りの回転と前記Ｚ軸方向周りの回転とを規制するとともに前記Ｘ軸方向周りの回転を許容した状態で支持されている。

これは、例えば、Ｘ軸方向に沿ったピンにより回転自在に支持された状態と略同様となるが、従来、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機では、Ｚ軸方向に沿って並んだ２箇所でピンにより支持されていたのに対して１箇所だけでピンで支持した状態となる。
上述のようにヨークをシーソー支点で、シーソー移動する構成とした場合に、ヨークとトラニオンとのリンク位置の並びや、２つのシーソ支点の並び等において、高い精度での加工が要求されるが、シーソー支点となる部分が１つしかないので、２つの場合よりも精度を出し易く、低コストで高い精度の加工を行なうことが可能となる。

これによりピン等によるシーソー支点で、ヨークをシーソー移動させることで、各トラニオンの軸方向の変位を安定して同期可能な構成としても、フリクションが発生するのを防止することができる。
１つのヨークに係合する係合部材が前記係合手段以外にあってもよいが、その場合に、前記係合手段以外の係合部材は、ヨークのＸ軸方向周りの回転を許容する必要があるとともに、３軸方向の全ての軸方向移動を規制し、かつ、Ｘ軸方向を除く２軸方向周りの回転を全て規制するものであってはならず、少なくとも１軸方向の軸方向移動を許容するか、Ｘ軸方向以外の１軸方向周りの回転を許容する必要があり、それ以上の軸方向移動や軸方向周りの回転を許容することが好ましい。

また、例えば、トロイダル型変速機の上述の各部材を収納するケーシングに直接的および間接的に球面ポスト等の係合部材を取り付ける場合に、ケーシングの駆動装置が取り付けられる側は剛性が高くなる可能性が高く、それに対して駆動装置が取り付けられない側は剛性が低くなる。
また、ケーシングは、トロイダル型変速機を含む変速機構における動力伝達に伴なう回転トルク以外の力の発生に伴ない変形する可能性がある。

したがって、駆動装置側で支持されるヨークより、その反対側で支持されるヨークの方がケーシングの変形の影響を受け易い。
また、ケーシングが変形して係合部材がＺ軸方向に移動した場合に、対応するヨークの移動により、パワーローラとディスクとのトラクション接触部の押し付け力が各パワーローラで不均一になる虞があるが、係合手段が１つしかないことで、ヨークへのケーシング変形による入力は従来に対して片側分のみとなり、ケーシング変形による影響が軽減されることになる。

それに加えてＺ軸方向移動の成分を有するＹ軸方向周りの回転も規制されているので、例えば、ピンを支持するポストのねじり剛性等により、パワーローラのＺ軸方向位置に対するケーシングの変形の影響が非常に小さくなり、ケーシングの変形による影響がトラニオンの軸方向の変位とそれに伴なう揺動の同期安定性を悪化させるレベルとはならない。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、シーソー機構を用いてパワーローラを備える複数のトラニオンの揺動の同期安定性を高める構成としても、低コストでフリクションを防止可能なレベルの精度でトロイダル型無段変速機を製造することができる。

本発明の第１実施形態のトロイダル型無段変速機を示す断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態のトロイダル型無段変速機を示す断面図である。 図４のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 図４のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 本発明の第３実施形態のトロイダル型無段変速機を示す断面図である。 図７のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。 図７のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。 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１０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態について説明する。なお、第１実施形態のトロイダル型無段変速機の特徴は、ヨークを揺動自在に支持する構造にあり、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、第１実施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１０および図１１と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１は本発明の第１実施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は図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
図１〜図３に示すように、この例のダブルキャビティ型のハーフトロイダル型無段変速機においては、従来と同様に、入力側ディスク２と出力側ディスク３と、その間に挟持されるパワーローラ１１，１１とを備えるキャビティが同軸上に２つ配置されている。また、中央に２枚の出力側ディスク３，３が内側面３ａ、３ａを外側に向けた状態で一体に回転可能に配置され、これら出力側ディスク３，３にそれぞれ対向する位置に入力側ディスク２，２が一体に回転可能に配置されている。

そして、下側のヨーク２３Ｂの下方に駆動装置３２が配置されている。そして、下側のヨーク２３Ｂは、従来と同様に、駆動装置３２の駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１に入力軸１の軸方向、すなわち、入力側ディスク２および出力側ディスク３の回転中心軸の軸方向に沿ったＸ軸方向に沿って並んで配置された一対の球面ポスト６８により揺動自在に支持されている。

なお、この下側のヨーク２３Ｂは、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂのうち、パワーローラ１１の反対側となる方に駆動装置３２が配置された状態となるものである。
なお、一対の球面ポスト６８は、それぞれ下側のヨーク２３Ｂの一対の係止孔１９に揺動自在に嵌合しており、下側のヨーク２３Ｂに係合して揺動自在に支持する係合手段となる。

また、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定される係合手段としての第１ポスト１１０と、第２ポスト１２０とに係合して支持されるようになっている。
なお、上下のヨーク２３Ａ、２３Ｂは、概略矩形状の板体であり、その中央部に入力軸方向にそって、２つ並んで球面ポスト６８，６８や、第１および第２ポスト１１０、１２０等のポストが挿入される係止孔１１３、１２１、１９，１９が形成され、その左右にそれぞれトラニオン１５の枢軸１４に設けられた傾転軸受（ラジアルニードル軸受３０）が揺動自在に嵌合する支持孔１８が設けられている。なお、支持孔１８は、ヨーク２３Ａ、２３Ｂの四隅部分に対応して４つ形成され、その中央に２つの係止孔１１３、１２１、１９，１９が配置された状態となり、Ｚ軸方向にそって、並んだ３つの孔が二列に形成されていることになる。

そして、第１ポスト１１０は、従来の上側の一方の球面ポスト６４に代えて、当該球面ポスト６４と同じ位置に配置されている。第１ポスト１１０には、その中央部を上述のＸ軸方向に沿って貫通するとともに、両端部が第１ポスト１１０の外周面から外側に突出した状態のピン１１１が設けられている。なお、第１ポスト１１０には、ピン１１１が貫通する貫通孔１１２が設けられている。
したがって、ピン１１１は入力軸１と平行なＸ軸方向に沿って配置されている。

そして、前記ヨーク２３Ａには、第１ポスト１１０と係合する係止孔１１３が従来の係止孔１９に代えて係止孔１９と同じ位置に設けられている。なお、図１において、係止孔１１３の位置は、ヨーク２３Ａの左端部となる。なお、図１に図示されるトロイダル型無段変速機において、向かって左側がフロント側で向かって右側がリア側となる。そして、前記ヨーク２３Ａには、前記係止孔１１３の中央をＸ軸方向に沿って通過した状態となるように、係止孔１１３の左右に、ピン孔１１４，１１４が形成されている。これら２つのピン孔１１４，１１４は同軸上に配置されている。また、係止孔１１３より左端側となるピン孔１１４は、ヨーク２３Ａの端面と係止孔１１３との間の部分を貫通した状態に形成されている。

これにより、係止孔１１３に第１ポスト１１０を挿入した状態で、ヨーク２３Ａのピン孔１１４，１１４と第１ポスト１１０の貫通孔１１２の位置を合わせ、ヨーク２３Ａの端面のピン孔１１４の開口からピン１１１を挿入することで、ピン１１１が、一対のピン孔１１４および貫通孔１１２に挿入された状態となる。
この状態で、ピン１１１によりピン１１１の軸方向周りにヨーク２３Ａが回転自在（揺動自在）に支持された状態となる。

また、第１ポスト１１０の外周面と、係止孔１１３の内周面は、例えば、概略円筒状となるが、Ｘ軸方向に沿った第１ポスト１１０の外周面と、係止孔１１３の内周面との間のクリアランスが小さく、Ｘ軸方向と直交し、かつ、枢軸１４の軸方向に沿ったＹ軸方向と直交するＺ軸方向のクリアランスが大きくなっており、係止孔１１３に第１ポスト１１０を挿入した状態で、ヨーク２３ＡのＸ軸方向に沿ったピン１１１の軸周りの回転を許容し、かつ、Ｘ軸方向に沿った軸方向移動を規制するようになっている。

また、ピン１１１の両端部がピン孔１１４に挿入された状態で、ピン１１１により、ヨーク２３ＡのＹ軸方向と、Ｚ軸方向に沿った軸方向移動が規制される。また、ピン１１１によりヨーク２３ＡのＹ軸方向周りの回転とＺ軸方向周りの回転とが規制される。
したがって、第１ポスト１１０とピン１１１とを備える係合手段は、当該係合手段に支持されるヨーク２３Ａの前記ディスク２，３の回転軸方向に沿ったＸ軸方向の移動と、前記枢軸１４の軸方向に沿って前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向の移動と、これらＸ軸方向およびＹ軸方向の両方向に直交するＺ軸方向の移動とを規制し、かつ、前記ヨーク２３Ａの前記Ｙ軸方向周りの回転と前記Ｚ軸方向周りの回転とを規制するとともに前記Ｘ軸方向周りの回転を許容した状態で前記ヨーク２３Ａを支持していることになる。

そして、この第１ポスト１１０とピン１１１とを備える係合手段により、上述のように上側のヨーク２３Ａの３軸方向の軸移動と、Ｘ軸方向の軸周りの回転を除く２軸方向の軸周りの回転が規制された状態で、上下のヨーク２３Ａ、２３Ｂと、２対のトラニオン１５，１５とからなる四節リンクとしての平行リンクを構成している。なお、平行リンクのトラニオン１５，１５が構成する部分は、前後の各トラニオン１５，１５に分けられた状態となっている。

また、第２ポスト１２０は、上側のヨーク２３Ａの係止孔１１３に並んで形成されるもう１つの係止孔に挿入された状態となっている。そして、第２ポスト１２０とヨーク２３Ａの係止孔１２１とにおいても、Ｘ軸周りの回転を許容するために、Ｘ軸方向に沿った第２ポスト１２０の外周面と、係止孔１２１の内周面との間のクリアランスが小さく、Ｚ軸方向のクリアランスが大きくなっている。なお、第２ポスト１２０の外周面と、係止孔１２１の内周面とも概略円筒状となっている。

これにより、第２ポスト１２０からなる係合手段は、ヨーク２３ＡのＸ軸方向の移動と、Ｚ軸方向周りの回転を規制するが、上述のように、Ｘ軸方向周りの回転を許容する。さらに、第２ポスト１２０に対するヨーク２３ＡのＹ軸方向の移動と、Ｚ軸方向の移動（クリアランス分）と、Ｙ軸周りの回転とを許容する状態となっている。但し、上述のように第１ポスト１１０と、ピン１１１とからなる係合手段により、ヨーク２３Ａは、Ｘ軸周りの移動以外の３軸方向の軸方向移動と、２軸方向の軸周りの移動とが規制されている。

以上のようなトロイダル型無段変速機によれば、上下のヨーク２３Ａ，２３Ｂをそれぞれ一対の球面軸受で支持した場合よりも、シーソー支点を有するシーソー機構を有することで、円滑にヨーク２３Ａ、２３Ｂの揺動を行うことができるとともに、各トラニオン１５，１５の軸方向の変位の同期安定性を高めることができる。

そして、シーソー支点を有する場合に、フリクションの抑制を図るために各部材の加工精度や組立制度を高める必要があるが、ヨーク２３Ａに１つのシーソー支点があるだけなので、２つシーソー支点を設けた場合よりも、より容易に精度の向上を図ることが可能となる。すなわち、廉価に精度の向上が可能となり、フリクションを防止することができる。
ここで、トロイダル型無段変速機においては、トラクション力とこれを支える軸力がオフセットしていることによるモーメントによって、同一キャビティ内の２個のパワーローラ１１，１１のトラクション接触部（パワーローラ１１とディスク２，３との油膜を介した接触部）に作用する押し付け力が均一でなくなることを防ぐため、パワーローラ１１，１１がＺ軸方向に移動しないように、トラニオン１５，１５およびヨーク２３Ａ、２３Ｂを拘束する必要がある。

また、トロイダル型無段変速機を含む変速機全体においては、一般的に歯車やチェーンおよびスプロケット等の動力伝達機構が多用されているが、これらの動力伝達機構における伝達動力に伴ない回転トルク以外の力が発生するため伝達動力の増加に伴ないケーシング５０が変形する。これにより、例えば、ケーシング５０側に支持されるヨーク２３Ａ、２３Ｂの位置が変位するとともに、ヨーク２３Ａ、２３Ｂに支持されるトラニオン１５，１５の位置が変位する虞があり、その変位がＺ軸方向となった場合に、上述のようにトラクション接触部位置を不均一にし、同期安定性を悪化させるという問題がある。

ここで、ケーシング５０の下側には、トラニオン１５，１５を軸方向に変位するための駆動装置３２の駆動シリンダ３１があり、この駆動シリンダ３１のボディ（上側シリンダボディ６１、下側シリンダボディ６２）は、ピストンストローク以上の油圧室があるため肉厚があり剛性が高い。したがって、この駆動シリンダ３１側に設けられる球面ポスト６８，６８は、ケーシング５０の変形の影響を受けにくいものとなっている。

それに対して、ケーシング５０の上側の駆動装置３２の反対側に設けられる第１ポスト１１０および第２ポスト１２０は、ケーシング５０の変形の影響を受けることになる。また、変速機等においては、小型軽量化が追及されており、その影響でケーシング５０が変形しやすくなっている虞がある。
また、ケーシング５０の変形には、例えば、ケーシング５０の伸縮があるが、たとえば、２つの係合手段にヨーク２３Ａ、２３Ｂが係合している状態では、ヨーク２３Ａ、２３Ｂの剛性が高いためヨーク２３Ａ、２３Ｂがケーシング５０の変形を抑制するように作用し、影響が少ない。

ヨーク２３Ａ、２３Ｂを一方向に移動するようにケーシング５０が変形した場合に、それがＸ軸方向の場合は、ヨーク２３Ａ、２３Ｂの移動によりトラニオン１５，１５が移動しても、トラニオン１５，１５に対してパワーローラ１１，１１が例えば変位軸２３等によりＸ軸方向に変位可能となっているので、パワーローラ１１，１１が変位することで余り影響を受けない。

それに対して、ヨーク２３Ａ、２３ＢがＺ軸方向に移動し、それに伴なってトラニオン１５，１５がＺ軸方向に移動してしまうと、上述のように各パワーローラ１１，１１のトラクション接触部位置を不均一にし、同期安定性を悪化させるという問題があるが、この例では、ヨーク２３ＡのＺ軸方向の移動を規制する第１ポスト１１０とピン１１１とからなる１つの係合手段、すなわち従来の片側分のみからしかケーシング変形の入力がないためケーシング変形の影響を軽減できる。

また、ヨーク２３ＡがＹ軸周りに回転した場合も、トラニオン１５，１５のＺ軸方向の移動が生じることになるが、上述のように第１ポスト１１０とピン１１１とによりヨーク２３ＡのＺ軸方向周りの回転が規制されている。さらに、第１ポスト１１０を高いねじり剛性を有するものとすることが可能なことと、第２ポスト１２０側でも、ヨーク２３Ａの係止孔１２１に第２ポスト１２０が挿入されて係合されてヨーク２３Ａの回転による力を受けることが可能なことから、ケーシング５０の変形に伴なうヨーク２３ＡのＹ軸方向周りの回転によるＺ軸移動の影響を少なくすることができる。

図４から図６は、本発明の第２実施形態のトロイダル型無段変速機を示すもので、図４は第２実施形態のトロイダル型無段変速機を示す断面図、図５は図４のＤ−Ｄ線に沿う断面図、図６は図４のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
図４から図６に示すように、第２実施形態のトロイダル型無段変速機は、第１実施形態において上側のヨーク２３Ａを支持するように係合する第１ポスト１１０および第２ポスト１２０を配置したのに対して、第１ポスト１１０および第２ポスト１２０を下側のヨーク２３Ｂを支持するように配置したもので、それに基づいて上側のヨーク２３Ａの支持構造を従来と同様のものとしたものである。

したがって、第２実施形態においては、上側のヨーク２３Ａは、従来と同様の構成を有するものとなっているとともに、従来と同様に球面ポスト６４，６４を係止孔１９に揺動自在に嵌合した状態となっている。

また、第２実施形態においては、従来、別体となっていた球面ポスト６４と当該球面ポスト６４をケーシング５０に固定する固定部材５２とを一体としたが、従来と同様に別体としてもよいがポストの剛性を高める上では一体の方が好ましい。
一方下側のヨーク２３Ｂは、第１実施形態の上側のヨーク２３Ａと同様の構成を有するものとなっており、従来の２つの係止孔１９，１９に代えて、上述の第１ポスト１１０が挿入されるとともにピン孔１１４，１１４を備える係止孔１１３と、第２ポスト１２０が挿入される係止孔１２１が形成されている。

また、ケーシング５０の下側の駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１に、そのケーシング側への固定構造を除いて第１実施形態と同様の構成を有する第１ポスト１１０と第２ポスト１２０とが設けられている。
そして、下側のヨーク２３Ｂの係止孔１１３と第１ポスト１１０およびピン１１１との作用および係止孔１２１と第２ポスト１２０との作用は、第１実施形態の上側のヨーク２３Ａの場合と同様である。

そして、第１実施形態の上側のヨーク２３Ａと同様に第２実施形態の下側のヨーク２３Ｂは、第１ポスト１１０とピン１１１とを備える係合手段によって、Ｘ軸方向の移動と、Ｙ軸方向の移動と、Ｚ軸方向の移動とが規制され、かつ、前記Ｙ軸方向周りの回転と前記Ｚ軸方向周りの回転とが規制されるとともに前記Ｘ軸方向周りの回転が許容された状態で支持されている。

これにより、第２実施形態のトロイダル型無段変速機は、ケーシング５０の変形に対する影響を除いて、第１実施形態と同様の作用効果を奏するものとなっている。なお、ケーシング５０の構成等によっては、ピン１１１を備える第１ポスト１１０が駆動シリンダ３１側に設けられた第２実施形態の構成の方が、第１実施形態の構成の場合より組立作業の作業性が向上する可能性がある。

図７から図９は、本発明の第３実施形態のトロイダル型無段変速機を示すもので、図７は第３実施形態のトロイダル型無段変速機を示す断面図、図８は図７のＦ−Ｆ線に沿う断面図、図９は図７のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。
図７から図９に示すように、第３実施形態のトロイダル型無段変速機は、第１実施形態の上側のヨーク２３Ａを第１ポスト１１０および第２ポスト１２０に係合させて支持している構造と、第２実施形態において下側のヨーク２３Ｂを第１ポスト１１０および第２ポスト１２０とに係合させて支持している構造とを組みあせたものである。

したがって、上側のヨーク２３Ａと、当該ヨーク２３Ａと係合する第１ポスト１１０およびピン１１１と、第２ポスト１２０とは第１実施形態と同様の構成となっている。また、下側のヨーク２３Ｂと、当該ヨーク２３Ｂと係合する第１ポスト１１０およびピン１１１と、第２ポスト１２０とは第２実施形態と同様の構成となっている。
そして、上側と下側との一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、それぞれ第１ポスト１１０とピン１１１とを備える係合手段によって、Ｘ軸方向の移動と、Ｙ軸方向の移動と、Ｚ軸方向の移動とが規制され、かつ、前記Ｙ軸方向周りの回転と前記Ｚ軸方向周りの回転とが規制されるとともに前記Ｘ軸方向周りの回転が許容された状態で支持されている。

これにより、第３実施形態のトロイダル型無段変則機は、第１実施形態および第２実施形態と略同様の作用効果を得ることができるとともに、トラニオン１５，１５に支持されるパワーローラ１１，１１の軸方向の変位の同期安定性をさらに高められる可能性がある。但し、シーソー支点となる構造を２つのヨーク２３Ａ、２３Ｂの両方に備えることで、第１実施形態および第２実施形態よりコストが高くなる虞があるが、各ヨーク２３Ａ、２３Ｂに２つずつシーソー支点を設ける場合よりは、コストの低減を図ることができる。

なお、これら第１実施形態から第３実施形態では、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機のフロント側のキャビティ（図１、図４、図７の図中向かって左側）に、第１ポスト１１０とピン１１１とが配置されてヨーク２３Ａ、２３Ｂと係合しているが、これをリア側のキャビティ（図１、図４、図７の図中向かって右側）に配置するものとしてもよい。また、第３実施形態では、上側のヨーク２３Ａの第１ポスト等の配置をフロント側とするとともに、下側のヨーク２３Ｂの第１ポスト１１０等の配置をリア側としたり、その逆としたりしてもよい。

また、第１ポスト１１０の外周面と、係止孔１１３の内周面の形状は、概略円筒状に限られるものではなく、上述のようなクリアランスによりヨーク２３Ａおよび／またはヨーク２３ＢのＸ軸方向周りの回転を許容するとともにＸ軸方向の移動を規制する構造となっていれば、例えば四角筒状等の多角形状であってもよい。

また、上記各例では、ヨーク２３Ａ，２３ＢのＸ軸方向の移動と、Ｙ軸方向の移動と、Ｚ軸方向の移動とを規制し、かつ、前記Ｙ軸方向周りの回転と前記Ｚ軸方向周りの回転とを規制するとともに、前記Ｘ軸方向周りの回転を許容した状態とする係合手段として、第１ポスト１１０と、第１ポスト１１０を貫通するピン１１１と、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに形成された係止孔１１３およびピン孔１１４とを用いたが、上述のように移動の規制および許容が可能な構成となっていれば、どのような構造となっていても良い。この場合に、基本的な構造としては、円柱状の軸と当該軸を回転自在に受ける円孔やその他の軸受構造による回転自在な構造と前記軸の軸方向への移動を規制する構造との組み合わせとなるが、別の複数の移動を規制する構造を組み合わせることにより、例えば、突起先端と面や凹面との接触による支点を有する構造等も適応可能である。

本発明は、ダブルキャビティ型の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
１５ トラニオン
２３Ａ ヨーク
２３Ｂ ヨーク
２４ スラスト玉軸受（軸受）
３１ 駆動シリンダ
３２ 駆動装置
１１０ 第１ポスト（係合手段）
１１１ ピン（係合手段）
１１２ 貫通孔
１１３ 係止孔
１１４ ピン孔
１２０ 第２ポスト
１２１ 係止孔

Claims (1)

1. 互いの内側面同士を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を同軸上に複数対備え、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの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傾転するとともに、前記各パワーローラを軸受を介して回転自在に支持する複数のトラニオンと、前記各トラニオンを前記枢軸の軸方向に変位させる駆動装置と、前記各トラニオンの前記各枢軸をそれぞれ傾転自在且つ軸方向に変位自在に支持するとともに、前記トラニオンの変位により揺動する一対のヨークと、前記ヨークに係合して前記ヨークを揺動自在に支持する係合手段とを備えるトロイダル型無段変速機において、
   前記駆動装置が前記一対のヨークのうちの他方のヨークの前記パワーローラの反対側となる方に配置され、
   前記一対のヨークのうちの一方のヨークを揺動自在に支持する１つの係合手段のみが、当該係合手段に支持されるヨークの前記ディスクの回転中心軸方向に沿ったＸ軸方向の移動と、前記枢軸の軸方向に沿って前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向の移動と、これらＸ軸方向およびＹ軸方向の両方向に直交するＺ軸方向の移動とを規制し、かつ、前記ヨークの前記Ｙ軸方向周りの回転と前記Ｚ軸方向周りの回転とを規制するとともに前記Ｘ軸方向周りの回転を許容した状態で前記ヨークを支持していることを特徴とするトロイダル型無段変速機。

Images