JPH0989072A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

トロイダル型無段変速機

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JPH0989072A
JPH0989072A JP7252749A JP25274995A JPH0989072A JP H0989072 A JPH0989072 A JP H0989072A JP 7252749 A JP7252749 A JP 7252749A JP 25274995 A JP25274995 A JP 25274995A JP H0989072 A JPH0989072 A JP H0989072A
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shaft
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和彦 上田
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裕将 吉田
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高トルク容量と装置のコンパクト化の両立を
図る。 【解決手段】 入力側シャフト６上に支持されたトロイ
ダル式伝動ユニット２と、入力側シャフト６に対して並
設された出力側シャフト１５上に支持され、入力側シャ
フト６に軸支された出力ギヤ１２からトロイダル式伝動
ユニット２をバイパスして伝えられる動力とトロイダル
式伝達ユニット２を経由して伝えられる動力とを二つの
入力部（即ち、キャリア１９およびサンギヤ１６）に入
力される遊星歯車機構４とを備えたトロイダル式無段変
速機において、入力側シャフト６上に軸支され、トロイ
ダル式伝動ユニット２における入力側ディスク８に当接
して入力側ディスク８に対して軸方向の推力を機械的に
発生させる推力発生手段（例えば、ローディングカム
７）と出力ギヤ１２とをトロイダル式伝動ユニット２に
対して同じ側に配設して、入力側シャフト６を通る循環
トルクを低減し得るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、トロイダル型無
段変速機に関し、さらに詳しくはトロイダル式伝動ユニ
ットと遊星歯車機構とを並設してなるギヤードニュート
ラル方式を採用したトロイダル型無段変速機に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から良く知られているトロイダル型
無段変速機は、推力発生手段として作用するローディン
グカムを介して動力を供給される入力側ディスクと、こ
れに同軸配置された出力側ディスクと、これらのディス
クの対向トロイダル面に摩擦係合してディスク間で動力
の受け渡しを行うパワーローラとよりなり、前記ローデ
ィングカムにより生じたトルク対応のスラストで前記パ
ワーローラを両ディスク間に挟圧して上記の摩擦係合を
可能としたトロイダル式伝動ユニットを備えており、変
速に当たっては、パワーローラを自己の回転軸線に対し
直角な軸線回りに首振りさせて、両ディスクに対する摩
擦係合点を変化させることにより無段変速が可能となっ
ている（例えば、特開昭６２ー２５８２５９号公報参
照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
トロイダル式伝動ユニットと遊星歯車機構とを並設し
て、トロイダル式伝動ユニットをバイパスして伝えられ
る動力とトロイダル式伝達ユニットを経由して伝えられ
る動力とを遊星歯車機構の二つの入力部（例えば、キャ
リヤおよびサンギヤ）に入力するように構成し、遊星歯
車機構の差動を用いて無限大の減速比が得られるように
し、発進装置を廃止し得るようにした方式（即ち、ギヤ
ードニュートラル方式）が採用される場合がある。
【０００４】上記ギヤードニュートラル方式の場合、ロ
ーモードあるいはリバースモードにおいてはトロイダル
式伝動ユニットと遊星歯車機構とが併用され、ハイモー
ドにおいてはトロイダル式伝動ユニットのみが用いられ
るが、トロイダル式伝動ユニットと遊星歯車機構とが併
用されるローモードあるいはリバースモードにおいて、
遊星歯車機構側からトロイダル式伝動ユニット側へ向か
って循環トルクが発生する。
【０００５】この循環トルクがトロイダル式伝動ユニッ
トが配置されている入力側シャフトを経由すると、入力
側シャフトの剛性強度を上げる必要が生ずるところか
ら、入力側シャフトの径を大きくしなければならず、必
然的にトロイダル式伝動ユニットの径方向寸法が大きく
なるという問題がある。逆に、入力側シャフトを現状の
ままとする場合には、高トルク容量が得難いという問題
がある。
【０００６】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、遊星歯車機構からトロイダル式伝動ユニットに向
かう循環トルクが入力側シャフトをできるだけ通らない
ようにし、もって高トルク容量と装置のコンパクト化の
両立を図り得るようにすることを目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願発明の基本構成で
は、上記課題を解決するための手段として、エンジンか
らの動力を伝達される入力側シャフト上に支持されたト
ロイダル式伝動ユニットと、前記入力側シャフトに対し
て並設された出力側シャフト上に支持され、前記入力側
シャフトに軸支された出力ギヤから前記トロイダル式伝
動ユニットをバイパスして伝えられる動力と前記トロイ
ダル式伝達ユニットを経由して伝えられる動力とを二つ
の入力部に入力される遊星歯車機構とを備えたトロイダ
ル式無段変速機において、前記入力側シャフト上に軸支
され、前記トロイダル式伝動ユニットにおける入力側デ
ィスクに当接して該入力側ディスクに対して軸方向の推
力を機械的に発生させる推力発生手段と前記出力ギヤと
を前記トロイダル式伝動ユニットに対して同じ側に配設
して、入力側シャフトを通る循環トルクを低減し得るよ
うにしている。
【０００８】本願発明の基本構成において、前記推力発
生手段と出力ギヤとを前記トロイダル式伝動ユニットよ
りエンジン側に配設するのが入力側シャフトからトロイ
ダル式伝動ユニットに至る動力伝達経路を短くできる点
で好ましい。
【０００９】また、前記推力発生手段を前記出力ギヤの
シャフト支持部に枢支するのが入力側シャフトを通る循
環トルクをさらに低減できる点で好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１１】第１の実施の形態 図１には、本願発明の第１の実施の形態にかかるトロイ
ダル型無段変速機が示されている。
【００１２】このトロイダル式無段変速機は、ミッショ
ンケース１内にトロイダル式伝動ユニット２、遊星歯車
機構３および差動装置４を収納して構成されている。
【００１３】前記トロイダル式伝動ユニット２は、エン
ジン（図示省略）の出力軸５に連結された入力側シャフ
ト６上に架装されており、推力発生手段として作用する
ローディングカム７を介して動力を供給される入力側デ
ィスク８と、これに同軸配置された出力側ディスク９
と、これらのディスク８，９の対向トロイダル面８ａ，
９ａに摩擦係合してディスク８，９間で動力の受け渡し
を行う一対のパワーローラ１０とによって構成されてい
る。前記両ディスク８，９は入力側シャフト６に対して
回転自在とされており、前記出力側ディスク９には、ト
ロイダル式伝動ユニット２により変速された出力を前記
遊星歯車機構３へ伝達するための変速出力ギヤ１４が一
体に結合されている。該変速出力ギヤ１４は前記入力側
シャフト６に対して回転自在とされている。
【００１４】前記ローディングカム７は、前記入力側シ
ャフト６に対して出力ギヤ１２のシャフト支持部１２ａ
に共回り可能に軸支されたドライブプレート１１と前記
入力側ディスク８との間に介在されており、ドライブプ
レート１１から入力側ディスク８への動力伝達を可能な
らしめるとともに、伝達トルクに応じたスラストをドラ
イブプレート１１および入力側ディスク８間にこれらを
離反する方向に生じさせることとなっている。前記出力
ギヤ１２は、入力側シャフト６から前記遊星歯車機構３
へ動力を伝達するためのものであり、入力側シャフト６
に対して駆動連結されている。つまり、ローディングカ
ム７および出力ギヤ１２は、共にトロイダル式伝動ユニ
ット２よりエンジン側に配設されることとなっており、
このことにより、入力側シャフト６からトロイダル式伝
動ユニット２に至る動力伝達経路が短くできるのであ
る。符号１３はドライブプレート１１を入力側ディスク
８方向へ付勢する皿バネである。
【００１５】前記パワーローラ１０は、両ディスク８，
９の対向トロイダル面８ａ，９ａに摩擦係合して個々の
回転軸１０ａの回りに回転しながら入力側ディスク８か
ら出力側ディスク９へ動力を伝達するが、この間ローデ
ィングカム７が発生するトルク対応のスラストによりパ
ワーローラ１０は後述するようにして両ディスク８，９
間に挟圧され、上記の摩擦係合を確実にして当該動力伝
達をいかなる伝達トルクのもとでも補償することとなっ
ている。
【００１６】また、前記各パワーローラ１０は、自己の
回転軸１０ａと直交する首振り軸線の回りに首振りさせ
ることにより両ディスク８，９に対する摩擦係合点を変
更され、入力側ディスク８に対する出力側ディスク９の
回転比（即ち、変速比）を連続的に変化（即ち、無段変
速）させることができることとなっている。なお、パワ
ーローラ１０の首振り作動は後に詳述する油圧制御弁に
よる油圧制御により実行される。
【００１７】前記遊星歯車機構３は、前記入力側シャフ
ト６と平行にミッションケース１内に配設された出力側
シャフト１５に架装されており、中心部に位置するサン
ギヤ１６と、該サンギヤ１６の回りに自転しながら好転
する３個のピニオンギヤ１７と、該ピニオンギヤ１７を
包み込むリングギヤ１８と、前記ピニオンギヤ１７を支
持するキャリア１９とからなっている。
【００１８】そして、キャリア１９には、前記出力ギヤ
１２からの出力がアイドルギヤ２０および入力ギヤ２１
を介して入力される一方、前記サンギヤ１６には、前記
変速出力ギヤ１４からの出力がサンギヤ１６と一体構成
された変速入力ギヤ２２を介して入力されることとなっ
ている。また、この遊星歯車機構３の出力は、リングギ
ヤ１８から出力側シャフト１５に伝達され、ファイナル
ドライブピニオン２３およびこれと噛合するファイナル
ドライブギヤ２４を介して前記差動装置４へ伝達され
る。
【００１９】なお、前記入力ギヤ２１とキャリア１９と
の間には、ローモードあるいはリバースモード時（即
ち、前進あるいは後退差動領域）にのみ締結されるクラ
ッチ２５が介設される一方、前記変速入力ギヤ２２と出
力側シャフト１５との間には、ハイモード時（即ち、無
段変速領域）にのみ締結されるクラッチ２６が介設され
ている。つまり、ローモードあるいはリバースモード時
においては、クラッチ２５の締結によりエンジンの出力
は、出力ギヤ１２、入力ギヤ２１およびクラッチ２５を
経てキャリア１９へ伝達されるとともに、トロイダル式
伝動ユニット２、変速出力ギヤ１４および変速入力ギヤ
２２を経てサンギヤ１６へ伝達されることとなってお
り、ハイモード時には、クラッチ２６の締結によりエン
ジンの出力は、トロイダル式伝動ユニット２、変速出力
ギヤ１４およびクラッチ２６を経て出力側シャフト１５
へ伝達されることとなっているのである（図３および図
４参照）。
【００２０】上記構成の遊星歯車機構３においては、ロ
ーモードあるいはリバースモード時において、二つの入
力部（即ち、キャリア１９およびサンギヤ１６）へエン
ジン出力がトロイダル式伝動ユニット２をバイパスしあ
るいは経由して入力されることとなっているため、キャ
リア１９とサンギヤ１６との差動によって無限大の変速
比（後退、停止、前進）が得られることとなっているの
である。従って、発進装置を必要としないこととなって
いる。なお、ハイモード時においては、クラッチ２５の
切り離し、クラッチ２６の締結によりトロイダル式伝動
ユニット２による無段変速が得られることとなってい
る。
【００２１】次に、トロイダル式伝動ユニット２におけ
るパワーローラ１０の首振り作動について詳述する。
【００２２】このパワーローラ１０は、油圧制御弁２７
による油圧制御により自身の回転軸１０ａに直交する軸
線の回りに首振り作動せしめられることとなっている
が、前記油圧制御弁２７は、ミッションケース１に固着
された円筒状のバルブボディ２８と、該バルブボディ２
８の中心部に軸方向に進退自在に配置されたスプール２
９と、該スプール２９と前記バルブボディ２８との間に
軸方向進退自在に嵌挿されたスリーブ３０とを備えた三
層弁構造とされている。
【００２３】前記バルブボディ２８には、油圧源からの
ライン圧が供給されるライン圧供給口３１と、該ライン
圧供給口３１を挟む二つの油圧出口３２，３３とが形成
されている。これらの油圧出口３２，３３は、パワーロ
ーラ１０の回転軸１０ａを支持しているカム軸３４を上
下動させるためのピストン３５，３６を収容した油圧室
３７，３８に連通されている。つまり、油圧出口３２か
らの油圧が油圧室３７へ供給された際には前記カム軸３
４が上動せしめられ、油圧出口３３からの油圧が油圧室
３８に供給された際には前記カム軸３４が下動せしめら
れることとなっているのである。
【００２４】また、前記スリーブ３０には、該スリーブ
３０の進退度によってライン圧供給口３１と油圧出口３
２あるいは３３とを択一的に連通させるための切欠３
９，４０が形成されている。
【００２５】さらに、前記スリーブ３０は、ステッピン
グモータ４１により回転駆動されるネジ軸４２との噛合
により前記バルブボディ２８内を進退するネジ筒４２に
対してピン結合されている。つまり、スリーブ３０は、
ステッピングモータ４１の駆動力によりバルブボディ２
８内を進退作動することとなっているのである。
【００２６】一方、前記カム軸３４の上端にはプリセス
カム４４が設けられており、該プリセスカム４４と前記
スプール２９との間には、プリセスカム４４の変位をス
プール２９の進退度として伝達するためのＶ字状のリン
ク４５が介設されている。該リンク４５は、ミッション
ケース１に固着された揺動軸４６に対して揺動可能に枢
支されており、一方の端部４５ａはプリセスカム４４の
カム面４４ａに当接される一方、他方の他方４５ｂは前
記スプール２９の中間部に形成した切欠溝４７に係合せ
しめられている。符号４８はスプール２９をステッピン
グモータ４１側へ付勢するスプリングである。
【００２７】上記のように構成すると、前記リンク４５
の他方の端部４５ｂがスプール２９の中間部に形成され
た切欠溝４７に係合せしめられるので、スプール２９の
端部に係合させる方法を取った場合に比べ軸方向寸法を
短くできることとなる。また、スプール２９のステッピ
ングモータ４１側の軸スペースもあまり大きくとらなく
とも、スプール２９の軸方向移動が十分確保できる。従
って、油圧制御弁２７のコンパクト化が可能となり、ミ
ッションケース１に対してコンパクトなレイアウトが可
能となる。
【００２８】図面中、符号４９はフライホイール、５０
はスラストベアリングである。
【００２９】上記のように構成されたトロイダル型無段
変速機においては、次のような作用が得られる。
【００３０】ローモードあるいはリバースモード時にお
いては、クラッチ２５が締結されるとともにクラッチ２
６が切り離される。すると、エンジンの出力は、出力ギ
ヤ１２→アイドルギヤ２０→入力ギヤ２１→クラッチ２
５→キャリア１９の経路と、ローディングカム７→トロ
イダル式伝動ユニット２→変速出力ギヤ１４→変速入力
ギヤ２２→サンギヤ１６の経路との二つの経路により遊
星歯車機構３に伝達されることとなり、遊星歯車機構３
の差動を用いてトロイダル式伝動ユニット２との組み合
わせで無限大の変速比が得られる。
【００３１】ところが、上記のような変速作動を行う
と、ローモードの場合にはサンギヤ１６から、リバース
モードの場合にはキャリア１９からの循環トルクＴが発
生する。該循環トルクＴは、図２に示すように、ローモ
ードの場合にはサンギヤ１６→変速入力ギヤ２２→変速
出力ギヤ１４→出力側ディスク９→パワーローラ１０→
入力側ディスク８→ローディングカム７→出力ギヤ１２
へと伝達された後、エンジンからの入力と合成されてキ
ャリア１９側へ出力され（図２実線参照）、リバースモ
ードの場合にはキャリア１９→クラッチ２５→入力ギヤ
２１→アイドルギヤ２０→出力ギヤ１２へと伝達された
後、合成されてローディングカム７→入力側ディスク８
→パワーローラ１０→出力側ディスク９→変速出力ギヤ
１４を経てサンギヤ１６側へ出力される（図２点線参
照）。
【００３２】上記のような循環トルクＴの伝達経路にお
いて、入力側シャフト６を全く経由することがなくなっ
ているため、入力側シャフト６の剛性強度を高く（換言
すれば、入力側シャフト６の径を大きく）しなくとも、
高トルク容量を確保できることとなり、変速機の径方向
寸法のコンパクト化に寄与する。なお、本実施の形態に
おいては、ローディングカム７を出力ギヤ１２のシャフ
ト支持部１２ａに軸支しているため、循環トルクＴは入
力側シャフト６を全く経由しないが、ローディングカム
７を直接入力側シャフト６に軸支した場合、出力ギヤ１
２からローディングカム７に至る間において入力側シャ
フト６を経由するが、極めて短い距離なのでシャフト強
度への影響はほとんど無い。
【００３３】第２の実施の形態 図５には、本願発明の第２の実施の形態にかかるトロイ
ダル型無段変速機におけるトロイダル式伝動ユニット部
分が示されている。
【００３４】このトロイダル式伝動ユニット２は、入出
力ディスク８Ａ，９Ａおよびパワーローラ１０Ａを有す
る第１トロイダル式伝動ユニット２Ａと、入出力ディス
ク８Ｂ，９Ｂおよびパワーローラ１０Ｂを有する第２ト
ロイダル式伝動ユニット２Ｂとからなるダブルトロイダ
ル式とされている。
【００３５】この場合、ローモード時における循環トル
クＴは、変速出力ギヤ１４に入った後、トロイダル式伝
動ユニット２Ａ，２Ｂへそれぞれ伝達される第１および
第２循環トルクＴ1，Ｔ2に分かれ、第１循環トルクＴ1
は、出力側ディスク９Ａ→パワーローラ１０Ａ→入力側
ディスク８Ａ→ローディングカム７→出力ギヤ１２の経
路で伝達される一方、第２循環トルクＴ2は、出力側デ
ィスク９Ｂ→パワーローラ１０Ｂ→入力側ディスク８Ｂ
→入力側シャフト６→入力側ディスク８Ａ→ローディン
グカム７→出力ギヤ１２の経路で伝達される（図５実線
参照）。一方、リバースモード時における循環トルクＴ
は、出力ギヤ１２に入り、ローディングカム７を経て入
力側ディスク８Ａに入った後、第１および第２循環トル
クＴ1，Ｔ2に分かれ、第１循環トルクＴ1は、パワーロ
ーラ１０Ａ→出力側ディスク９Ａ→変速出力ギヤ１４の
経路で伝達される一方、第２循環トルクＴ2は、入力側
シャフト６→入力側ディスク８Ｂ→パワーローラ１０Ｂ
→出力側ディスク９Ｂ→変速出力ギヤ１４の経路で伝達
される。
【００３６】つまり、ローモード時においてもリバース
モード時においても、循環トルクＴの半分が入力側シャ
フト６を経由するだけとなり、シャフト強度への影響は
半減することとなる。その他の構成および作用効果は第
１の実施の形態と同様なので説明を省略する。
【００３７】
【発明の効果】本願発明によれば、入力側シャフト上に
軸支され、トロイダル式伝動ユニットにおける入力側デ
ィスクに当接して該入力側ディスクに対して軸方向の推
力を機械的に発生させる推力発生手段と入力側シャフト
からの出力を遊星歯車機構側へ伝達する出力ギヤとを前
記トロイダル式伝動ユニットに対して同じ側に配設し
て、遊星歯車機構において発生する循環トルクが入力側
シャフトをできるだけ通らないようにしているので、循
環トルクによるシャフト強度への影響が可及的に低減で
きることとなり、高トルク容量と装置のコンパクト化と
を両立できるという優れた効果がある。
【００３８】また、前記推力発生手段と出力ギヤとを前
記トロイダル式伝動ユニットよりエンジン側に配設した
場合、入力側シャフトからトロイダル式伝動ユニットに
至る動力伝達経路を短くできるため、入力側シャフトに
生ずる捩り力を低減できる。
【００３９】また、前記推力発生手段を前記出力ギヤの
シャフト支持部に枢支した場合、循環トルクは入力側シ
ャフトを全く通らなくなり、循環トルクによるシャフト
強度への影響がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態にかかるトロイダ
ル型無段変速機の縦断面図である。
【図２】本願発明の第１の実施の形態にかかるトロイダ
ル型無段変速機におけるトロイダル式伝動ユニット部分
を通る循環トルクの経路を示す拡大断面図である。
【図３】本願発明の第１の実施の形態にかかるトロイダ
ル型無段変速機におけるトロイダル式伝動ユニットと遊
星歯車機構とのローモード時の関係を示すブロック図で
ある。
【図４】本願発明の第１の実施の形態にかかるトロイダ
ル型無段変速機におけるトロイダル式伝動ユニットと遊
星歯車機構とのリバースモード時の関係を示すブロック
図である。
【図５】本願発明の第２の実施の形態にかかるトロイダ
ル型無段変速機におけるトロイダル式伝動ユニット部分
を通る循環トルクの経路を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１はミッションケース，２はトロイダル式伝動ユニッ
ト、３は遊星歯車機構、６は入力側シャフト、７は推力
発生手段（ローディングカム）、８は入力側ディスク、
９は出力側ディスク、１０はパワーローラ、１２は出力
ギヤ、１４は変速出力ギヤ、１５は出力側シャフト、１
６はサンギヤ、１７はピニオンギヤ、１８はリングギ
ヤ、１９はキャリア、Ｔは循環トルク。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンからの動力を伝達される入力側
    シャフト上に支持されたトロイダル式伝動ユニットと、
    前記入力側シャフトに対して並設された出力側シャフト
    上に支持され、前記入力側シャフトに軸支された出力ギ
    ヤから前記トロイダル式伝動ユニットをバイパスして伝
    えられる動力と前記トロイダル式伝達ユニットを経由し
    て伝えられる動力とを二つの入力部に入力される遊星歯
    車機構とを備えたトロイダル式無段変速機であって、前
    記入力側シャフト上に軸支され、前記トロイダル式伝動
    ユニットにおける入力側ディスクに当接して該入力側デ
    ィスクに対して軸方向の推力を機械的に発生させる推力
    発生手段と、前記出力ギヤとが前記トロイダル式伝動ユ
    ニットに対して同じ側に配設されていることを特徴とす
    るトロイダル型無段変速機。
  2. 【請求項２】 前記推力発生手段と出力ギヤとが前記ト
    ロイダル式伝動ユニットよりエンジン側に配設されてい
    ることを特徴とする前記請求項１記載のトロイダル型無
    段変速機。
  3. 【請求項３】 前記推力発生手段が前記出力ギヤのシャ
    フト支持部に枢支されていることを特徴とする前記請求
    項１および請求項２のいずれか一項記載のトロイダル型
    無段変速機。
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