JPH06288454A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コストを上昇させることなく、増速側と減速側
においてパワーローラの押し付け力を適切な値に設定す
ることができるトロイダル型無段変速機を提供する。 【構成】トロイダル型無段変速機において、入力ディス
ク２０ｒの転動面２８ｒと出力ディスク２２ｒの転動面
３０ｒの内の一方の転動面２８ｒの曲率半径が他方の転
動面３０ｒの曲率半径より大きく設定されていると共
に、変速比の可変範囲の略中央におけるパワーローラ２
４ｃと一方の転動面２８ｒの接点ｃと、一方の転動面２
８ｒの曲率中心Ｂとを結ぶ直線が、他方の転動面３０ｒ
の曲率中心Ａ上を通る様に、２つの転動面２８ｒ，３０
ｒの曲率中心位置が設定されている。

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
機に関し、特に、入力ディスクと出力ディスクの間に配
設されるパワーローラにかかる面圧の制御に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、ベルト型の無段変速機に比して、
耐久性が高く、大トルクを伝達することが可能であるこ
とから、トロイダル型の無段変速機が注目されている。
トロイダル型の無段変速機では、入力側のコーンディス
クと出力側のコーンディスクの間に配置されたパワーロ
ーラを首振り運動させることにより、入力ディスクと出
力ディスクとの変速比を変化させる様になされている。
この様な、トロイダル型の無段変速機においては、入力
側のディスクとパワーローラの間及び出力側のディスク
とパワーローラの間に摩擦力を発生させるために、入力
側のディスクと出力側のディスクを互いに近づく方向に
付勢している。この付勢力（押し付け力）は通常ローデ
ィングカムにより発生されるが、このローディングカム
による押し付け力は伝達トルクに比例した値となるた
め、トロイダル型無段変速機には無負荷時の押し付け力
を補助する目的で予圧バネが同時に組み込まれている。
ローディングカム及び予圧バネにより発生される押し付
け力と、トルクを伝達するために実際に必要とされる押
し付け力は、図５に示した様な関係にあり、最も余裕の
少ない減速比１．４付近でディスクとパワーローラが滑
らない様にローディングカムの仕様が設定されている。
この場合、それ以外の減速比では、図５に示した様に余
分な押し付け力が生ずるため、変速機の耐久性の低下と
伝達効率の低下を招くこととなっている。

【０００３】この様な問題点を解決するための一つの方
法としては、例えば特開昭６３−１０６４５６号に開示
されている様なものが知られている。この従来技術に
は、ローディングカムと予圧バネの合力により、コーン
ディスクのコーン面とパワーローラの転動面の間に押し
付け力を生じさせるトロイダル型の変速機において、変
速比の増速側端部と減速側端部においてコーン面の曲率
半径を大きく設定し、増速側端部と減速側端部におい
て、図６に示す様に弾性部材による付勢力を減少させて
パワーローラの押し付け力を低減させる構成が開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例においては、変速比の増速側端部と減速側端部に
おいてパワーローラの押し付け力を低減させることはで
きるものの、入力ディスクと出力ディスクのコーン面を
途中で曲率を変化させて加工しなければならないため、
加工が難しくコストが高くなるという問題点があった。

【０００５】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、コストを
上昇させることなく、増速側と減速側においてパワーロ
ーラの押し付け力を適切な値に設定することができるト
ロイダル型無段変速機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明のトロイダル型無段変速機
は、コーン形の第１の転動面を有する入力ディスクと、
該入力ディスクと同軸上に配置され、前記第１の転動面
と対向するコーン形の第２の転動面を有する出力ディス
クと、前記第１の転動面が前記第２の転動面に接近する
方向に前記入力ディスクを付勢するためのローディング
カムと、このローディングカムと並列に配設され、前記
ローディングカムの付勢方向と平行な方向に前記入力デ
ィスクを付勢するための弾性部材と、前記第１の転動面
と前記第２の転動面間に配設され、前記第１及び第２の
転動面の双方に接触しながら回転することにより前記入
力ディスクの回転力を前記出力ディスクに伝達するパワ
ーローラとを備え、該パワーローラが前記第１の転動面
と前記第２の転動面に対して傾転することにより、前記
入力ディスクと前記出力ディスクの回転速度比を変化さ
せる様になされたトロイダル型無段変速機において、前
記第１の転動面と前記第２の転動面の内の一方の転動面
の曲率半径が他方の転動面の曲率半径より大きく設定さ
れていると共に、変速比の可変範囲の略中央における前
記パワーローラと前記一方の転動面の接点と、前記一方
の転動面の曲率中心とを結ぶ直線が、前記他方の転動面
の曲率中心上を通る様に、前記第１及び第２の転動面の
曲率中心位置が設定されていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】以上の様に、この発明に係わるトロイダル型無
段変速機は構成されているので、パワーローラが傾転し
て、増速側の端部付近または減速側の端部付近に移動し
たときには、パワーローラの転動面が、入力ディスクま
たは出力ディスクの曲率半径が大きくされていることに
より曲面の中央部分よりも逃げた形状に形成された曲面
端部に当接することになるので、その分だけ入力ディス
クまたは出力ディスクが互いに近づく方向に移動し、弾
性部材による不勢力が弱められることとなる。これによ
り、弾性部材の付勢力の弱められた分だけ増速側端部と
減速側端部においてパワーローラの押し付け力が減少す
ることになり、パワーローラの押し付け力が適正な値に
制御される。

【０００８】また、入力ディスクまたは出力ディスクの
転動面は、途中から曲率を変えて加工する必要が無く、
夫々のディスクは互いに曲率半径の異なる単一の曲率の
曲面で構成すれば良いので、面倒な加工を必要とせず加
工コストを低くすることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例について、添
付図面を参照して詳細に説明する。

【００１０】図１は一実施例のトロイダル型無段変速機
の構成を示す断面図である。図１において、トロイダル
型無段変速機１０は、この変速機が搭載される車両の車
体前後方向に延出する変速機出力軸１２を取り囲む様に
して前側（図中左側）に配置された第１トロイダル型変
速機構１４と、後側に配置された第２トロイダル型変速
機構１６とを備えている。そして、第１及び第２トロイ
ダル型変速機構１４，１６の中間に配設されたインプッ
トカム１８から入力されたエンジン回転力が、これら第
１及び第２トロイダル型変速機構１４，１６を介して減
速または増速され、変速機出力軸１２から出力される。
このようにトロイダル型の変速機構を２つに分割するこ
とにより、１つのトロイダル型変速機構に全ての伝達ト
ルクを受け持たせる場合に比較して、トルク容量を大き
く取りながら変速機を小型化することができる。

【００１１】ここで、第１及び第２トロイダル型変速機
構１４，１６は、前後に対称となる様に配置されている
が、両者の構成と機能は基本的に同一であるので、対応
する部材には同一符号を付し、原則として第１トロイダ
ル型変速機構１４の各部材には添え字ｆを付し、第２ト
ロイダル型変速機構１６の各部材には添え字ｒを付す。
ただし、ローラ等、各トロイダル型変速機構１４，１６
に２つずつ配設されている部材については、添え字ｆ，
ｒのみでは区別できないので、第１トロイダル型変速機
構１４の左右に配置された各部材に添え字ａ，ｂを付
し、第２トロイダル型変速機構１６の左右に配置された
各部材に夫々添え字ｃ，ｄを付す。従って、以下では、
ある部材についてなされた説明は、原則として、番号が
同一で添え字のみ異なる他の部材にも当てはまる。

【００１２】第１トロイダル型変速機構１４には、変速
機出力軸１２の回りに遊嵌された第１入力ディスク２０
ｆと、変速機出力軸１２に固定された第１出力ディスク
２２ｆと、第１入力ディスク２０ｆのトルクを第１出力
ディスク２２ｆに伝達する第１及び第２パワーローラ２
４ａ，２４ｂが設けられている。そして、第１入力ディ
スク２０ｆは、被駆動ギヤ１８ａが外周に形成されたイ
ンプットカム１８と、第１カムローラ２６ｆを介して係
合し、第１入力ディスク２０ｆへの入力トルクが大きい
とき程、第１入力ディスク２０ｆが第１及び第２パワー
ローラ２４ａ，２４ｂに強く押し付けられる様になされ
ている。この押し付け力が第１入力ディスク２０ｆ及び
第１出力ディスク２２ｆと第１及び第２パワーローラ２
４ａ，２４ｂとの間に摩擦力を発生させ、第１入力ディ
スク２０ｆの回転力が、第１及び第２ローラ２４ａ，２
４ｂを介して第１出力ディスク２２ｆに伝達される。

【００１３】第１及び第２パワーローラ２４ａ，２４ｂ
は、夫々、軸線Ｙ回りに回転できる様になっており、そ
の周面を第１入力ディスク２０ｆのコーン状の湾曲面２
８ｆと第１出力ディスク２２ｆのコーン状の湾曲面３０
ｆとに当接させている。このため、第１入力ディスク２
０ｆの回転トルクが、第１及び第２パワーローラ２４
ａ，２４ｂを介して第１出力ディスク２２ｆに伝達され
る。ここで第１入力ディスク２０ｆから第１出力ディス
ク２２ｆへの回転力の伝達における変速比（トルク比）
は、第１及び第２パワーローラ２４ａ，２４ｂと当接し
ている位置における第１入力ディスク２０ｆの半径Ｒ1
と第１出力ディスク２２ｆの半径Ｒ2 の比Ｒ2 ／Ｒ1 に
よって決定される。

【００１４】そして、第１及び第２ローラ２４ａ，２４
ｂと両ディスク２０ｆ，２２ｆとの当接位置は、第１及
び第２ローラ２４ａ，２４ｂの図中紙面に平行な面内の
傾転角αによって決まる様になっており、油圧機構によ
ってこの傾転角を変えることにより、変速比を所定の範
囲内で任意に設定できる様になっている。

【００１５】次に、トロイダル型変速機１０の構成をよ
り具体的に説明する。

【００１６】図１に示す様に第１トロイダル型変速機構
１４においては、第１出力ディスク２２ｆが変速機出力
軸１２にスプライン嵌合されている。更に第１出力ディ
スク２２ｆは、変速機出力軸１２に嵌合されたリング状
の位置決め部材３２によって位置決めされた状態で、第
１ベアリング３４を介して変速機ケース３６によって回
転自在に支持されている。なお、第２トロイダル型変速
機構１６の第２出力ディスク２２ｒは、変速機出力軸１
２の外周に螺合されたナット３６と変速機ケース３６と
の間に設けられ変速機出力軸１２を回転自在に支持する
第２ベアリング３８によって位置決めされている。

【００１７】第１出力ディスク２２ｆと第２出力ディス
ク２２ｒとの間には、第１及び第２入力ディスク２０
ｆ，２０ｒが互いに背面が対向する様にして近接配置さ
れており、両入力ディスク２０ｆ，２０ｒとの間に、夫
々第１及び第２カムローラ２６ｆ，２６ｒが介設されて
いる。ここで、第１及び第２カムローラ２６ｆ，２６ｒ
は、インプットカム１８と第１及び第２入力ディスク２
０ｆ，２０ｒが相対回転したときに、第１及び第２入力
ディスク２０ｆ，２０ｒを、夫々第１及び第２出力ディ
スク２２ｆ，２２ｒ側に押し付ける押圧力を発生させる
機能を有していて、第１及び第２入力ディスク２０ｆ，
２０ｒへの入力トルクが大きいとき程、第１及び第２カ
ムローラ２６ｆ，２６ｒによる第１及び第２入力ディス
ク２０ｆ，２０ｒに対する押圧力が増加する様になされ
ている。

【００１８】第１及び第２入力ディスク２０ｆ，２０ｒ
間には、変速機出力軸１２に遊嵌され、且つ両端を夫々
第１及び第２入力ディスク２０ｆ，２０ｒの背面に当接
させた状態で、第１及び第２入力ディスク２０ｆ，２０
ｒとスプライン嵌合された係合部材４０が配置されてい
る。そして、この係合部材４０と第２入力ディスク２０
ｒとの間に皿バネ４２が介設され、この皿バネ４２によ
って第１入力ディスク２０ｆと第２入力ディスク２０ｒ
とが互いに離間する方向に予圧される様になされてい
る。この皿バネ４２は、第２入力ディスク２０ｒの背面
に当接してこれを第２出力ディスク２２ｒ側に付勢する
一方、その付勢反力によって、係合部材４０を介して、
第１入力ディスク２０ｆを第１出力ディスク２２ｆ側に
付勢し、第１入力ディスク２０ｆと第１出力ディスク２
２ｆとの間、及び第２入力ディスク２０ｒと第２出力デ
ィスク２２ｒとの間に所定の予圧を付与する様になされ
ている。

【００１９】以上説明した構成は従来のトロイダル型変
速機と基本的に同じであるが、以下に本実施例の特徴的
な部分について説明する。

【００２０】図２は、図１における第３パワーローラ２
４ｃの付近を拡大して示した図である。以下の説明にお
いては、第３パワーローラ２４ｃ付近の構成についての
み説明するが、この説明は、他の第１，第２，第４パワ
ーローラ２４ａ，２４ｂ，２４ｄの付近の構成について
もあてはまるものである。

【００２１】従来のトロイダル型無段変速機において
は、通常、第２入力ディスク２０ｒの湾曲面２８ｒは、
図中二点鎖線で示した様な形状に加工されており、第２
入力ディスク２０ｒの湾曲面２８ｒと、第２出力ディス
ク２２ｒの湾曲面３０ｒとは、同じ点を曲率中心とする
同じ曲率半径ｒ1 の曲面から構成されていた。

【００２２】これに対し、本実施例においては、第２入
力ディスク２０ｒの湾曲面２８ｒの曲率半径を、ｒ1 よ
りも大きいｒ2 に設定している。そして、第３パワーロ
ーラ２４ｃが傾転して、変速比（Ｒ2 ／Ｒ1 ）＝１．４
となる位置（図２に示した位置）にきたときの第３パワ
ーローラ２４ｃと湾曲面２８ｒの接触点Ｃと湾曲面２８
ｒの曲率中心Ｂを結ぶ直線上に、湾曲面３０ｒの曲率中
心Ａがくる様に、湾曲面２８ｒ，３０ｒの形状が設定さ
れている。

【００２３】このように第２入力ディスク２０ｒの湾曲
面２８ｒの曲率半径を大きく設定し、且つ第２入力ディ
スク２０ｒの湾曲面２８ｒと第２出力ディスクの湾曲面
３０ｒの曲率中心を上記の様に設定する理由は以下の様
なものである。

【００２４】すなわち、例えば、第３パワーローラ２４
ｃが図中時計回転方向に傾転して変速比が増速側に変化
する場合を考えると、第３パワーローラ２４ｃの転動面
は、図中二点鎖線で示した半径ｒ1 の軌道に沿って移動
することになる。そのため、図中一点鎖線で示した様
に、第３パワーローラ２４ｃが増速側の端部に移動した
ときには、第２入力ディスク２０ｒは、その湾曲面２８
ｒが第３パワーローラ２４ｃの転動面に接触する様に、
図中δで示した距離だけ矢印Ａ方向にスライドすること
となる。第２入力ディスク２０ｒが矢印Ａ方向にスライ
ドすれば、それに応じて皿バネ４２の変形が緩和される
ことになるので、皿バネ４２による第２入力ディスク２
０ｒを第２出力ディスク２２ｒ側へ押し付ける押し付け
力が低減されることとなる。このような作用は、第３パ
ワーローラが反時計回転方向に傾転して変速比が減速側
に変化する場合も同様であり、減速側の端部付近におい
ても第２入力ディスク２０ｒの押し付け力が低減され
る。特にこの実施例においては、変速比（Ｒ2 ／Ｒ1 ）
が１．４付近において、実線で示される半径ｒ2 の湾曲
面２８ｒが二点鎖線で示される半径ｒ1 の曲面に重なる
様に設定されているので、変速比１．４を中心として、
その前後の変速比において、夫々第２入力ディスク２０
ｒの押し付け力が低減されることとなる。

【００２５】図３は、本実施例による増速側と減速側に
おける第２入力ディスク２０ｒの押し付け力の低減効果
を示した図であるが、この図に示した様に、本実施例の
構成によれば、増速側と減速側において、押し付け力
が、実際に必要とされる押し付け力の曲線に接近してい
ることが分かる。

【００２６】以上説明した様に、一実施例のトロイダル
型無断変速機においては、入力ディスクの湾曲面の曲率
半径を大きく設定し、変速比１．４付近を中心としてそ
の上下の変速比において皿バネの付勢力を低減させる様
にしているので、増速側と減速側において、実際に必要
とされる押し付け力に近い押し付け力が得られることと
なる。 （他の実施例）図４は、本発明に係わるトロイダル型無
段変速機の他の実施例を示した図である。上記の一実施
例においては、第２入力ディスク２０ｒと第２出力ディ
スク２２ｒを互いに接近する方向に付勢する皿バネ４２
を、カムローラ２６ｒと並列に設けているが、この他の
実施例においては、一実施例とは逆に、第２入力ディス
ク２０ｒと第２出力ディスク２２ｒを互いに離間する方
向に付勢する皿バネ５０ｒが設けられており、この皿バ
ネ５０ｒと第２入力ディスク２０ｒの間に第２入力ディ
スク２０ｒと第２出力ディスク２２ｒの相対回転を許容
するためのスラストベアリング５２ｒが設けられてい
る。その他の構成は一実施例と全く同様であり、同一部
分には同一符号を付してその説明を省略する。

【００２７】この他の実施例においては、図２に示した
様に増速側或は減速側の端部において第２入力ディスク
２０ｒが第２出力ディスク２２ｒに接近する方向に移動
した場合、皿バネ５０ｒの変形が増大されるので、皿バ
ネ５０ｒによる第２入力ディスク２０ｒと第２出力ディ
スク２２ｒを離間させようとする付勢力が増加されるこ
ととなり、一実施例の場合と同様に、増速側と減速側に
おいて第２入力ディスク２０ｒの押し付け力を低減させ
ることができる。

【００２８】なお、この他の実施例においては、無負荷
時の第１及び第２入力ディスク２０ｆ，２０ｒと第１及
び第２出力ディスク２２ｆ，２２ｒの押し付け力を確保
するために、カムローラ２６ｆ，２６ｒの間に、これら
を互いに離間する方向に付勢するバネ５４が設けられて
いる。

【００２９】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で上記実施例を修正または変形したものに適用可能で
ある。

【００３０】例えば、上記実施例においては、入力側の
ディスクの湾曲面の曲率半径を出力側のディスクの湾曲
面の曲率半径より大きく設定しているが、逆に、出力側
のディスクの湾曲面の曲率半径を入力側のディスクの湾
曲面の曲率半径より大きくするようにしても良いことは
言うまでも無い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明のトロイダル
型無段変速機によれば、パワーローラが傾転して、増速
側の端部付近または減速側の端部付近に移動したときに
は、パワーローラの転動面が、入力ディスクまたは出力
ディスクの曲率半径が大きくされていることにより曲面
の中央部分よりも逃げた形状に形成された曲面端部に当
接することになるので、その分だけ入力ディスクまたは
出力ディスクが互いに近づく方向に移動し、弾性部材に
よる不勢力が弱められることとなる。これにより、弾性
部材の付勢力の弱められた分だけ増速側端部と減速側端
部においてパワーローラの押し付け力が減少することに
なり、パワーローラの押し付け力が適正な値に制御され
る。

【００３２】また、入力ディスクまたは出力ディスクの
転動面は、途中から曲率を変えて加工する必要が無く、
夫々のディスクは互いに曲率半径の異なる単一の曲率の
曲面で構成すれば良いので、面倒な加工を必要とせず加
工コストを低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例のトロイダル型無段変速機の構成を示
す断面図である。

【図２】図１における第３パワーローラ２４ａの付近を
拡大して示した図である。

【図３】一実施例による増速側と減速側における第２入
力ディスクの押し付け力の低減効果を示した図である。

【図４】本発明に係わるトロイダル型無段変速機の他の
実施例を示した図である。

【図５】従来のトロイダル型無段変速機の変速比と押し
付け力の関係を示した図である。

【図６】従来のトロイダル型無段変速機の改良例の変速
比と押し付け力の関係を示した図である。

【符号の説明】

１０ トロイダル型無段変速機 １２ 変速機出力軸 １４ 第１トロイダル型変速機構 １６ 第２トロイダル型変速機構 １８ インプットカム ２０ｆ，２０ｒ 入力ディスク ２２ｆ，２２ｒ 出力ディスク ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ パワーローラ ２６ｆ，２６ｒ カムローラ ２８ｆ，２８ｒ 湾曲面 ３０ｆ，３０ｒ 湾曲面 ３２ 位置決め部材 ３４ 第１ベアリング ３６ 変速機ケース ３７ ナット ３８ 第２ベアリング ４０ 係合部材 ４２ 皿バネ ５０ｆ，５０ｒ 皿バネ ５２ｆ，５２ｒ スラストベアリング ５４ バネ

───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コーン形の第１の転動面を有する入力デ
   ィスクと、該入力ディスクと同軸上に配置され、前記第
   １の転動面と対向するコーン形の第２の転動面を有する
   出力ディスクと、前記第１の転動面が前記第２の転動面
   に接近する方向に前記入力ディスクを付勢するためのロ
   ーディングカムと、このローディングカムと並列に配設
   され、前記ローディングカムの付勢方向と平行な方向に
   前記入力ディスクを付勢するための弾性部材と、前記第
   １の転動面と前記第２の転動面間に配設され、前記第１
   及び第２の転動面の双方に接触しながら回転することに
   より前記入力ディスクの回転力を前記出力ディスクに伝
   達するパワーローラとを備え、該パワーローラが前記第
   １の転動面と前記第２の転動面に対して傾転することに
   より、前記入力ディスクと前記出力ディスクの回転速度
   比を変化させる様になされたトロイダル型無段変速機に
   おいて、 前記第１の転動面と前記第２の転動面の内の一方の転動
   面の曲率半径が他方の転動面の曲率半径より大きく設定
   されていると共に、変速比の可変範囲の略中央における
   前記パワーローラと前記一方の転動面の接点と、前記一
   方の転動面の曲率中心とを結ぶ直線が、前記他方の転動
   面の曲率中心上を通る様に、前記第１及び第２の転動面
   の曲率中心位置が設定されていることを特徴とするトロ
   イダル型無段変速機。