JPH06174028A

JPH06174028A - トロイダル型無段変速機

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Publication number: JPH06174028A
Application number: JP32156092A
Authority: JP
Inventors: Hidenao Taketomi; 秀直武富; Kazuhiko Ueda; 和彦上田; Haruo Sakamoto; 春雄坂本; Seiji Ezaki; 誠司江崎
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1994-06-21
Anticipated expiration: 2018-02-04
Also published as: JP3372578B2

Abstract

(57)【要約】【目的】トロイダル型無段変速機において、入力ディ
スクとローディングカムと出力ディスクとの間の押付力
を入力トルクの大小に拘らず適正に確保する。【構成】ローディングカム１６…を有する第１のトロ
イダル型無段変速ユニット２において、入力ディスク５
の最小径部５ｂと、出力ディスク６の最小径部６ｂとの
間に、皿バネ９０を配置し、両ディスク５，６を離反す
る方向に付勢する。皿バネ９０と入力ディスク５の最小
径部５ｂとの間に軸受９２を配置し、両ディスク５，６
相互間の反対回転を許容する。第２のトロイダル型無段
変速ユニット３についても上記と同様の構成である。入
力トルクが大値のとき、入力ディスク５はローディング
カム１６…の押付力でパワーローラ７側に移動する。こ
れに伴い、皿バネ９０が収縮して付勢力が増大し、ロー
ディングカム１６…の余分な押付力が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトロイダル型無段変速機
の改良に関し、特にその動力伝達の効率及び信頼性の向
上対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、トロイダル型無段変速機とし
て、例えば特開昭６３−１０６４５６号公報に開示され
るように、トロイダル面を有する入力ディスク及び出力
ディスクと、該両ディスクのトロイダル面間に配置され
た傾動可能な複数個のローラとを有するトロイダル型無
段変速ユニットを備え、該無段変速ユニットの出力ディ
スクに出力軸を連結して、動力を入力ディスクからロー
ラを経て出力ディスクに伝達し、この動力を出力軸に伝
達しながら、上記ローラの傾斜角度により両ディスク間
の変速比を無段階に調整可能としたものが知られてい
る。

【０００３】ところで、上記の如きトロイダル型無段変
速機では、入出力ディスクとローラとの摩擦力により動
力を伝達する関係上、ディスクとローラとの間で押付力
を発生させる必要がある。このため、例えば上記公報に
開示されるものでは、ドライブプレートと入力ディスク
との間にローディングカムを配置し、上記ドライブプレ
ートが回転する動力伝達時に、該ローディングカムをド
ライブプレートと入力ディスクとに噛み込ませて、押付
力を発生させている。更に、始動時や無負荷時にも適値
の押付力を発生させるべく、与圧用の２個の皿バネを設
け、一方の皿バネの付勢力で入力軸を介して出力ディス
クを入力ディスク側に付勢すると共に、他方の皿バネを
入力ディスクとドライブプレートとの間，即ちローディ
ングカムと並列に配置し、その付勢力でもって入力ディ
スクを出力ディスク側に付勢している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものでは、大トルクの伝達時に、ローディングカム
が大きな押付力を発生するほど入力ディスクはこの押付
力で出力ディスク側に移動すため、その移動量分だけ上
記皿バネが伸長側に弾性変形して、与圧力がトルクの増
大に伴い減少する。その結果、ローディングカムが入力
トルクの増大に伴い大きな押付力を発生しても、図５
(C)(イ) に示すように、与圧力が減少する分、高入力ト
ルク時での合計押付力の余裕幅が小幅になる。従って、
この高入力時での余裕幅を適値に設定すると、低入力ト
ルク時での余裕幅が過大となって、動力伝達効率の低下
を招いたり、変速機の信頼性が低下する憾みがあった。
尚、皿バネの押付力が変速比に応じて変化する特性は良
好に確保される。すなわち、減速比が大きい際には、ロ
ーラが出力ディスク外周の大径部に接して、該出力ディ
スクの大径部が軸方向の反ローラ側に変形するため、こ
れに伴い入力ディスクも移動して、皿バネが上記と同様
に伸長側に弾性変形して、与圧力が減速比の増大に伴い
減少する。その結果、同図(C)(ロ) に示すように、実線
で示す合計押付力は、仮想線で示すローディングカムの
押付力に対して、低減速比側で皿バネの押付力の減少分
を合計したものとなり、破線で示す必要押付力特性線に
対してほぼ減速比の変化幅全域に亘って良好な余裕幅が
存在する。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、上記の如きトロイダル型無段変速ユ
ニットを備えるトロイダル型無段変速機において、無負
荷時時等での入出力ディスク間の押付力の与圧付加用の
皿バネを適切に配置することにより、減速比に対する押
付力の余裕幅を常に適値に保持しつつ、入力トルクの大
小に拘らず入出力ディスク間の合計押付力の余裕幅を適
切に管理することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明の具体的な解決手段は、動力が
入力される入力ディスクと、出力ディスクと、該両ディ
スク間に配置された傾斜自在なローラとを備え、動力を
上記入力ディスクからローラを経て出力ディスクに伝達
すると共に上記ローラの傾斜角度に応じて変速比を無段
階に変速するトロイダル型無段変速ユニットを備えたト
ロイダル型無段変速機を対象とする。そして、上記入力
ディスクと出力ディスクとを相互に離反する方向に付勢
する皿バネ等の押付力調整手段を設ける構成としてい
る。

【０００７】また、請求項２記載の発明では、上記請求
項１記載の発明の押付力調整手段の配置位置を特定し
て、入力ディスクの最小径部と出力ディスクの最小径部
との間に配置する構成とする。

【０００８】更に、請求項３記載の発明では、上記請求
項２記載の発明の押付力調整手段の構成を特定し、皿バ
ネ及び、該皿バネと入力ディスク又は出力ディスクの最
小径部との間に配置される軸受とから成るもので構成し
ている。

【０００９】

【作用】以上の構成により、請求項１記載の発明では、
押付力調整手段が入力ディスクと出力ディスクとを離反
する方向に付勢するので、大トルクの伝達時に入力ディ
スクがローディングカムの大きな押付力で出力ディスク
側に移動すると、押付力調整手段がその分縮小して付勢
力を増し、その分、合計押付力が減少する。その結果、
低入力トルク時での押付力の余裕幅を小値に設定しつ
つ、高入力トルク時での押付力の余分値が低減されてこ
の高入力トルク時の余裕幅が適値に確保されるので、入
力トルクの大小に拘らず合計押付力の余裕幅が適切に管
理される。

【００１０】また、低減速比の際には、出力ディスクの
大径部が反ローラ側に変形し、これに伴い入力ディスク
もその分移動して、押付力調整手段が縮小し、付勢力が
増大する。その結果、入出力ディスク間の合計押付力
は、上記と同様に押付力調整手段の付勢力が増大する分
減少するので、押付力の余分値が低減されて、低減速比
での押付力が適値になる。従って、減速比の如何に拘ら
ず、入出力ディスク間の合計押付力は適値に確保され
る。

【００１１】また、請求項２記載の発明では、入力ディ
スク及び出力ディスクの両最小径部間に押付力調整手段
が配置されるので、小空間を利用して該押付力調整手段
を簡易に配置できる。

【００１２】更に、請求項３記載の発明では、入力ディ
スクと出力ディスクとは逆回転するものの、その両ディ
スクの最小径部間には押付力調整手段の軸受が配置され
ているので、両ディスク間の相対的な回転が保持され
る。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明のトロイダル型無段変速機によれば、入力ディスクと
出力ディスクとを押付力調整手段を用いて離反する方向
に付勢したので、該両ディスクとローディングカムとの
間の押付力を入力トルクの大小や変速比に拘らず、常に
適値に保持して、動力伝達効率や変速機の信頼性の向上
を図ることができる。

【００１４】また、請求項２記載の発明によれば、押付
力調整手段を入出力ディスク間の最小径部間に配置した
ので、該押付力調整手段を簡易に且つ小空間を利用して
コンパクトに配置できる。

【００１５】更に、請求項３記載の発明によれば、入出
力ディスクの最小径部間に軸受を配置したので、該両デ
ィスクの相対回転を良好に保持できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

【００１７】図１及び図２は本発明に係るトロイダル型
無段変速機を示し、１は出力軸、２は該出力軸１上に配
設された第１のトロイダル型無段変速ユニット、３は該
第１の変速ユニットの図１右方に配置された第２のトロ
イダル型無段変速ユニットである。

【００１８】上記第１のトロイダル型無段変速ユニット
２は、出力軸１に回転自在に支持された入力ディスク５
と、該入力ディスク５の図１左方に対向配置された出力
ディスク６とを備え、該出力ディスク６は、出力軸１に
スプライン結合されている。該両ディスク５，６間に
は、該両ディスク５，６が各々形成するトロイダル面５
ａ，６ａに跨って接する２個のパワーローラ７，７が配
置される。

【００１９】同様に、第２のトロイダル型無段変速ユニ
ット３は、上記と同様の入力ディスク９と、該入力ディ
スク９の図１右方に配置された出力ディスク１０と、該
両ディスク９，１０のトロイダル面９ａ，１０ａに跨っ
て接する２個のパワーローラ１１，１１とを備える。該
入力ディスク９は、その背面が上記第１の無段変速ユニ
ット２の入力ディスク５の背面，即ちパワーローラ７が
当接するトロイダル面５ａとは反対側の側面と対向して
配置されていて、該一対の入力ディスク５，９が内側
に、一対の出力ディスク６，１０が外側に位置する構成
である。

【００２０】上記一対の入力ディスク５，９の背面同志
の間に形成された空間には、中間ディスク１５が配置さ
れると共に、該中間ディスク１５と両入力ディスク５，
９との間には、各々、周方向に複数個のローディングカ
ム１６，１６…が配設される。また、上記中間ディスク
１５の外周には、動力を上記一対の入力ディスク５，９
に伝達するヘリカルギヤより成る動力伝達ギヤ１８が一
体形成され、該動力伝達ギヤ１８には図示しない入力軸
からエンジン動力が伝達される。一方、上記中間ディス
ク１５と各入力ディスク５，９とには、各々、各ローデ
ィングカム１６…に対峙する側面にカム溝が形成されて
いる。これ等両カム溝は、中間ディスク１５と入力ディ
スク５，９とが相対回転した時、相対変位量が多いほど
各ローディングカムカム１６…を入力ディスク５，９に
噛み込ませて押付力が増大する形状に形成される。従っ
て、エンジン動力は、動力伝達ギヤ１８及び中間ディス
ク１５から順次ローディングカム１６…、入力ディスク
５，９、パワーローラ７，１１を経て出力ディスク６，
１０に伝達された後、出力軸１に伝達される。

【００２１】上記中間ディスク１５は、ローディングカ
ム１６…に対峙する部分が分割され、該分割部１５ａと
本体との間には、この両者を引き離す方向に付勢する皿
バネ１９が配置されていて、該皿バネ１９により、低ト
ルクの伝達時にも各ローディングカム１６…を入力ディ
スク５，９側に押付けて、入力ディスク５，９を対応す
る出力ディスク６，１０側に付勢して、所定の押付力を
発生させるように与圧する構成である。

【００２２】そして、本発明の特徴として、図１に示す
ように、第１のトロイダル型無段変速ユニット２の入力
ディスク５の最小径部５ｂと出力ディスク６の最小径部
６ｂとの間には、皿バネ９０が縮装されていて、該皿バ
ネ９０により両ディスク５，６を離反する方向に付勢し
ている。同様に、図３に拡大詳示するように、第２のト
ロイダル型無段変速ユニット３の入力ディスク９の最小
径部９ｂと出力ディスク１０の最小径部１０ｂとの間に
は、皿バネ９１が縮装されていて、該皿バネ９１により
両ディスク９，１０を離反する方向に付勢している。

【００２３】更に、上記第１のトロイダル型無段変速ユ
ニット２において、皿バネ９０と入力ディスク５の最小
径部５ｂとの間には、該入力ディスク５と出力ディスク
６との間の相対回転を許容する軸受９２が配置されてい
る。同様に、第２のトロイダル型無段変速ユニット３の
皿バネ９１と入力ディスク９の最小径部９ｂとの間に
は、該入力ディスク９と出力ディスク１０との間の相対
回転を許容する軸受９３が配置されている。上記第１及
び第２の各トロイダル型無段変速ユニット２，３におい
て、各々、皿バネ９０，９１と、その側方に配置した軸
受９２，９３とにより押付力調整手段９５，９６を構成
している。

【００２４】上記各トロイダル型無段変速ユニット２，
３の各パワーローラ７，１１は、各々、偏心軸２０，２
０を経て上下方向に配置した一対のトラニオン２１，２
１に回転自在に取付けられている。該各トラニオン２１
の下端部には、上下方向に配置した軸部材２２が固定配
置され、該軸部材２２を上下方向に偏位させることによ
り、トラニオン２１を上下方向に変位させて、各パワー
ローラ７，１１を傾動させ、これにより該各パワーロー
ラ７，１１が各入出力ディスク５，６、９，１０に接触
する接触点を変化させて、変速比を無段階に変更するよ
うに構成している。尚、パワーローラ７，１１の傾動に
伴う各トラニオン２１の軸周りの回動を許容すべく、各
トラニオン２１の上端部は、変速機ケーシング２５にリ
ンクポスト２６で取付けた支持部材２７により球面軸受
２８で軸方向に回動自在に支持されると共に、下端部
は、仕切壁３０にリンクポスト３１で取付けた支持部材
３２により球面軸受３３で回動自在に支持される。

【００２５】上記軸部材２２は、その下端部が図２に示
すように、仕切壁３０の下方に配置したアッパー及びロ
アハウジング３７，３８の凹所４０に回転及び上下移動
自在に軸受４１で支持されていると共に、該軸部材２２
の略中央位置には、該軸部材２２を上下移動させる油圧
シリンダ４５が接続されている。該油圧シリンダ４５
は、変速機ケーシング２５にボルト４６で取付固定した
ケーシング４７と、該ケーシング４７に形成した内方に
突出する突出部４７ａを上下に挟んだ状態で中芯部が軸
部材２２に嵌挿されて固定されたピストン４８とを備え
ている。上記ピストン４８とケーシング４７の突出部４
７ａとにより上下に一対の油圧室４９，５０が形成さ
れ、上側の油圧室４９への油圧の供給により軸部材２２
を図２上方に移動させる一方、逆に下側の油圧室５０へ
の油圧の供給により軸部材２２を図２下方に移動させる
構成である。

【００２６】上記アッパー及びロアハウジング３７，３
８には、上記各油圧シリンダ４５の油圧室４９，５０へ
の作動油の供給を制御して変速を行う変速制御装置６０
が配置される。すなわち、アッパーハウジング３７に
は、油圧源（図示せず）からの油圧が供給される供給油
路６１と、上記各油圧シリンダ４５の油圧室４９，５０
に各々連通する第１油路６２及び第２油路６３が形成さ
れている。また、ロアハウジング３８には、油圧コント
ロールバルブ６５が配置されている。該バルブ６５は、
ロアハウジング３８の中央部を水平方向に穿設した中空
部の外壁をバルブボディとし、該バルブボディ内に摺動
自在に配置したスリーブ６７と、該スリーブ６７内に摺
動自在に配置したスプール６８とを備える。上記スリー
ブ６７には、上記供給油路６１並びに第１及び第２油路
６２，６３に対応する第１〜第３のポート６７ａ〜６７
ｃが形成され、スリーブ６７の移動に応じて供給油路６
１の油を第１ポート６７ａからスプール６８の凹部及び
第２ポート６７ｂを経て第１油路６２に、又はスプール
６８の凹部及び第３ポート６７ｃを経て第２油路６３に
連通する構成である。

【００２７】上記スリーブ６７の図２左端部近傍には、
ピン部材７０が連結され、該ピン部材７０にはスリーブ
６７内に配置した駆動部材７１を経て変速機ケーシング
２５下部に配置したオイルパン７９の縦壁部に取付けた
ステッピングモータ７２の回転軸７２ａが連結されてい
て、該モータ７２の回転に応じてスリーブ６７を図２左
右方向に摺動させる構成である。

【００２８】更に、上記スプール６８の図２右端には、
パワーローラ７の傾動をフィードバックするフィードバ
ック機構８０が配置される。該フィードバック機構８０
は、第２無段変速ユニット３のトラニオン２１の軸部材
２２に固定配置したプリセスカム８１と、該プリセスカ
ム８１に形成した傾斜面８１ａに先端が係合する第１ア
ーム８２と、該第１アーム８２が回転自在に支持された
回転軸８３と、該回転８３に回転自在に支持されて上記
油圧コントロールバルブ６５のスプール６８の図２右端
に係合する第２アーム８４と、上記スプール６８の図２
左方とピン部材７０との間に縮装された圧縮コイルスプ
リング８５とから成り、スリーブ６７の移動に応じた油
圧シリンダ４５への油供給により軸部材２２が上下方向
に移動してパワーローラ７が傾動すると、上記軸部材２
２の上下移動に応じてフィードバック機構８０の第１及
び第２アーム８２，８４が時計方向又は反時計方向に回
動して、スプール６８がスリーブ６７と同方向に移動す
ることにより、供給油路６１とこれに連通した第１又は
第２油路６２，６３との連通を遮断して、パワーローラ
７の傾動位置が目標位置に達した状態で油圧シリンダ４
５への油供給を停止するように構成している。

【００２９】したがって、上記実施例においては、入力
トルクに対する押付力の適正特性が図５(a)(イ) に示す
特性の如く、必要押付力に対して入力トルクが増大する
ほど押付力の余裕幅が増大する傾向が望ましいところ、
本実施例では、同図 (b) (イ) に示すように、２個の皿
バネ１９，９０の低入力トルク時での合計付勢力を必要
押付力より若干大値に設定すると、ローディングカム１
６…の押付力が図中一点鎖線で示す如く入力トルクに比
例して必要押付力よりも大値になり、その余裕幅が入力
トルクの増大に従って増大しても、ローディングカム１
６…が入力ディスク５，９を対応する出力ディスク６，
１０側に移動させると、皿バネ９０，９１が縮小しその
付勢力が増大して、ローディングカム１６…による押付
力を減少させる。その結果、同図に実線で示すように、
合計押付力は対応する皿バネ９０，９１の付勢力分だけ
必要押付力に近付いて、押付力の余裕幅が小値の適値に
なると共に、この余裕幅は、図から判るように入力トル
クの増大に応じて増大しているので、押付力の適正特性
と合致した好ましいものとなる。

【００３０】また、無負荷時には、図３に示すように、
皿バネ９１（他方の皿バネ９０は図示せず）は伸長した
状態にあるが、図４に示す如く低減速比で高負荷になる
と、パワーローラ１１が図示の如く出力ディスク１０の
外周の大径部に接し、この大径部が破線から実線の如く
反パワーローラ１１側に変形し、これに伴い入力ディス
ク９もローディングカム１６…の押付力により出力ディ
スク１０側に移動する。この際、出力ディスク１０の最
小径部１０ｂは変形がないので、皿バネ９１は上記入力
ディスク９の移動により縮小し付勢力が増大する。その
結果、その付勢力の増大分だけ入出力ディスク９，１０
を離反する方向の力が増大するので、図５(b)(ロ) に示
す如く合計押付力はその付勢力の増大分だけ減少して、
必要押付力特性に近付き、押付力の余裕幅が小値の適値
に確保され、図５(a)(ロ) に示す基本特性よりも良好に
なる。

【００３１】従って、入力トルクの増大や変速比の大小
に拘らず、常に合計押付力を必要押付力より若干大値に
確保できるので、動力伝達効率が向上すると共に、トロ
イダル無段変速機の信頼性の向上を図ることができる。

【００３２】また、皿バネ定数９０，９１、及びその側
方に位置する軸受９２，９３より各々成る押付力調整手
段９５，９６は、一対の入出力ディスク５，６、９，１
０のの最小径部間に配置されているので、その最小径部
間の小空間を有効利用して、各押付力調整手段９５，９
６をコンパクトに配置できる。

【００３３】更に、その最小径部５ｂ，６ｂ、９ｂ，１
０ｂの間には、軸受９２，９３が配置されているので、
一対の入出力ディスク５，６、９，１０の相互に反対方
向の相対回転を良好に許容することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トロイダル型無段変速機を側方から見た断面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】無負荷時の作動説明図である。

【図４】高負荷時の作動説明図である。

【図５】入力トルク及び変速比に対する押付力特性を本
発明と従来例とで比較した図である。

【符号の説明】

２，３トロイダル型無段変速ユニット５，９入力ディスク５ｂ，９ｂ最小径部６，１０出力ディスク６ｂ，１０ｂ最小径部７，１１パワーローラ（ローラ）９０，９１皿バネ９２，９３軸受９５，９６押付力調整手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者江崎誠司広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動力が入力される入力ディスクと、出力
ディスクと、該両ディスク間に配置された傾斜自在なロ
ーラとを備え、動力を上記入力ディスクからローラを経
て出力ディスクに伝達すると共に上記ローラの傾斜角度
に応じて変速比を無段階に変速するトロイダル型無段変
速ユニットを備えるとともに、上記入力ディスクと出力
ディスクとを相互に離反する方向に付勢する押付力調整
手段を備えたことを特徴とするトロイダル型無段変速
機。
【請求項２】押付力調整手段は、入力ディスクの最小
径部と出力ディスクの最小径部との間に配置されること
を特徴とする請求項１記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項３】押付力調整手段は、皿バネ及び、該皿バ
ネと入力ディスク又は出力ディスクの最小径部との間に
配置される軸受とから成ることを特徴とする請求項２記
載のトロイダル型無段変速機。