JPH10169740A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トロイダル型無段変速機において、動力伝達効
率や寿命を可及的に向上できるようにすること。 【解決手段】入力側ディスク２１，３１と出力側ディス
ク２２，３２との間にパワーローラ２３，３３を傾動可
能に介装してなる変速ユニット２，３を備えるトロイダ
ル型無段変速機であって、ディスク２１，２２，３１，
３２は、パワーローラ２３，３３の傾きにより所要量撓
むとともに、撓んだときにパワーローラ２３，３３との
接触状態が適正となる形状とされている。これにより、
例えば変速動作時においてディスク２１，２２，３１，
３２に対するパワーローラ２３，３３の片当たりが避け
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トロイダル型無段
変速機に関する。このトロイダル型無段変速機とは、ハ
ーフトロイダル型無段変速機やフルトロイダル型無段変
速機のいずれも含み、さらに変速ユニットを１組とした
構造や２組とした構造のいずれも含む。

【０００２】

【従来の技術】従来のトロイダル型無段変速機として、
例えば実開平６−６９４９８号公報や特開平８−６１４
５３号公報に示すようなものが知られている。

【０００３】前者のトロイダル型無段変速機は、１組の
変速ユニットを備える構造であり、一方、後者のトロイ
ダル型無段変速機は、２組の変速ユニットを備える構造
である。これらの変速ユニットは、いずれも、主として
入力側ディスク、出力側ディスク、パワーローラで構成
されている。動作としては、入力側ディスクからパワー
ローラを介して出力側ディスクに回転動力を伝達するよ
うになっており、パワーローラを傾動させて両ディスク
との接触位置を径方向で変えることにより変速するよう
になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来例では、パワーローラを前記入力側ディスクま
たは出力側ディスクの外径部分に接触させる傾き姿勢と
する変速動作を行うと、入力側ディスクまたは出力側デ
ィスクの特に外径部分が撓みやすくなる。

【０００５】このような撓みが発生すると、パワーロー
ラの外径側が入力側ディスクまたは出力側ディスクから
離れて、いわゆる片当たりを起こしてしまい、その結果
としてトラクション力が不足することになって入力側デ
ィスクからパワーローラ、あるいはパワーローラから出
力側ディスクに対する動力伝達効率が著しく低下するこ
とになる他、片当たりつまりエッジロードによってパワ
ーローラ、入力側ディスク、出力側ディスクが偏摩耗し
やすくなるなど、寿命低下につながることになる。

【０００６】これに対しては、単純に、入力側ディスク
や出力側ディスクの軸方向幅を厚肉として剛性を大とす
ることにより、変速動作時に各ディスクの撓みを抑制す
ることが考えられるが、これでは、トロイダル型無段変
速機全体の軸方向寸法や重量が増大するなど、改良の余
地がある。

【０００７】したがって、本発明は、トロイダル型無段
変速機において、動力伝達効率や寿命を可及的に向上で
きるようにすることを目的としている。また、本発明
は、寸法や重量を増大することなく、動力伝達効率や寿
命を可及的に向上できるようにすることを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１のトロイダ
ル型無段変速機は、入力側ディスクと出力側ディスクと
の間にパワーローラを傾動可能に介装してなる変速ユニ
ットを備えるもので、前記ディスクは、パワーローラの
傾きにより所要量撓むとともに、撓んだときにパワーロ
ーラとの接触状態が適正となる形状とされている。

【０００９】本発明の第２のトロイダル型無段変速機
は、入力側ディスクと出力側ディスクとの間にパワーロ
ーラを傾動可能に介装してなる変速ユニットを備えるも
ので、前記ディスクの少なくとも外径部分は、パワーロ
ーラを前記ディスクの外径部分に接触させる傾き姿勢と
する変速動作を行ったときに所要量撓むとともに、撓ん
だときに前記接触状態が適正となる形状とされている。

【００１０】本発明の第３のトロイダル型無段変速機
は、入力側ディスクと出力側ディスクとの間にパワーロ
ーラを傾動可能に介装してなる変速ユニットを備えるも
ので、前記ディスクは、パワーローラを前記ディスクの
外径部分に接触させる傾き姿勢とする変速動作を行った
ときに所要量撓むとともに、撓んだときに前記接触状態
が適正となるように撓み方向の反対側へ傾斜されてい
る。

【００１１】本発明の第４のトロイダル型無段変速機
は、入力側ディスクと出力側ディスクとの間にパワーロ
ーラを傾動可能に介装してなる変速ユニットを備えるも
ので、前記ディスクの少なくとも外径部分は、パワーロ
ーラを前記ディスクの外径部分に接触させる傾き姿勢と
する変速動作を行ったときに所要量撓むとともに、撓ん
だときに前記接触状態が適正となる曲率とされている。

【００１２】本発明の第５のトロイダル型無段変速機
は、入力側ディスクと出力側ディスクとの間にパワーロ
ーラを傾動可能に介装してなる変速ユニットを２組備え
るもので、２組の変速ユニットは、入力側ディスクが軸
方向両端に、また、出力側ディスクが軸方向中間に位置
する状態で入力軸の外周に配設されており、前記入力側
ディスクは、パワーローラの傾きにより所要量撓むとと
もに、撓んだときにパワーローラとの接触状態が適正と
なる形状とされており、両変速ユニットの出力側ディス
クの少なくとも外径部分が支え部材により軸方向から支
えられている。

【００１３】本発明の第６のトロイダル型無段変速機
は、入力側ディスクと出力側ディスクとの間にパワーロ
ーラを傾動可能に介装してなる変速ユニットを２組備え
るもので、２組の変速ユニットは、入力側ディスクが軸
方向両端に、また、出力側ディスクが軸方向中間に位置
する状態で入力軸の外周に配設されており、前記入力側
ディスクは、パワーローラの傾きにより所要量撓むとと
もに、撓んだときにパワーローラとの接触状態が適正と
なる形状とされており、両変速ユニットの出力側ディス
クが一体的に結合されている。

【００１４】要するに、上記第１のトロイダル型無段変
速機では、例えば変速動作時において入力側ディスクや
出力側ディスクの撓みを阻止するものではなく、撓みを
許容しつつ撓んだときにパワーローラとディスクとの接
触状態を適正にさせるように工夫している。また、第２
および第４のトロイダル型無段変速機では、変速動作時
において入力側ディスクや出力側ディスクの少なくとも
外径部分についての撓み対策としている。さらに、第３
のトロイダル型無段変速機では、撓みによるトラクショ
ン力の低下や寿命の低下を平均化する。

【００１５】そして、第５、第６のトロイダル型無段変
速機では、２組の変速ユニットを備えるものが前提で、
入力側ディスクについて前記第１のトロイダル型無段変
速機と同様の傾き対策とする一方、出力側ディスクにつ
いて２組の変速ユニットのパワーローラの変速動作時の
動きを利用して撓みを打ち消すような対策としている。
つまり、２組の変速ユニットの入力側ディスクと出力側
ディスクとで撓み対策を異なるものにしている。

【００１６】これら本発明の構成では、いずれも、従来
のように変速動作時においてディスクに対するパワーロ
ーラの片当たりを避けられる結果となる。しかも、撓み
を阻止するようにディスクの剛性アップを図るものでな
いから、寸法や重量などが増大することがない。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図１ないし図６に
示す各実施形態に基づいて説明する。

【００１８】図１および図２は本発明の実施形態１にか
かり、図１は、トロイダル型無段変速機の縦断面図、図
２は、図１の要部の拡大図である。図中、１は入力軸、
２は第１の変速ユニット、３は第２の変速ユニット、４
は出力歯車、５は押圧ユニットである。

【００１９】入力軸１は、図示しないがハウジングなど
の固定部位に回転自在に支持されるものである。

【００２０】第１，第２の変速ユニット２，３は、それ
ぞれ、入力側ディスク２１，３１と、出力側ディスク２
２，３２と、両ディスク２１，２２間および両ディスク
３１，３２間に傾動可能にそれぞれ挟持されるパワーロ
ーラ２３，３３とで構成されている。第１変速ユニット
２の入力側ディスク２１は、入力軸１の外周に対して同
期回転可能かつ軸方向変位可能にラジアル針状ころ軸受
６を介して支持されている。また、第１変速ユニット２
の出力側ディスク２２と、第２変速ユニット３の出力側
ディスク３２とは、それぞれ入力軸１の外周に対して相
対回転可能かつ軸方向変位可能にラジアル針状ころ軸受
６を介して支持されている。さらに、第２変速ユニット
３の入力側ディスク３１は、入力軸１の外周に同期回転
可能にスプライン嵌合されている。そして、これらの変
速ユニット２，３は、それぞれ入力側ディスク２１，３
１が軸方向両端に、また、出力側ディスク２２，３２が
軸方向中間に配置されている。

【００２１】出力歯車４は、第１変速ユニット２の出力
側ディスク２２と第２変速ユニット３の出力側ディスク
３２との間に配置されており、両変速ユニット２，３の
各出力側ディスク２２，３２の内周面に対して圧入嵌合
されているとともに、２つの転がり軸受７を介して固定
の中空隔壁８に回転自在に支持されている。

【００２２】押圧ユニット５は、上記二つの変速ユニッ
ト２，３に所要のトラクション力を与えるもので、入力
軸１の一端側外周にボールスプライン９を介して外嵌装
着されるカム板５１と、カム板５１と第１変速ユニット
２の入力側ディスク２１との間に介装される複数のカム
５２と、カム５２を円周数箇所で保持する保持器５３
と、入力軸１の一端側においてカム板５１の外側に取り
付けられて入力軸１の一端側に螺着されるナット１０に
より圧縮させられる皿ばね５４とを備えている。カム板
５１の内側面および入力側ディスク２１の外側面には、
それぞれカム面５５，５６が形成されている。上記入力
側ディスク２１は、カム面５５，５６間に介装されたカ
ム５２によりカム板５１と同期回転するようにされてお
り、カム板５１はボールスプライン９を介して入力軸１
と同期回転することから、結果的に、入力側ディスク２
１は入力軸１に対し、同期回転可能かつ軸方向変位可能
とされている。この押圧ユニット５の作動については、
例えば従来技術として挙げた実開平６−６９４９８号公
報や特開平８−６１４５３号公報にて周知のため説明は
省略する。

【００２３】ところで、以上説明したトロイダル型無段
変速機の基本構成は従来例と同じにしているが、この実
施形態では、変速動作に伴いパワーローラ２３，３３を
傾き姿勢にしたとき、入力側ディスク２１，３１または
出力側ディスク２２，３２が撓んだときに、各ディスク
２１，２２，３１，３２とパワーローラ２３，３３との
接触状態が適正となるように、図２に示すように、各デ
ィスク２１，２２，３１，３２の外径部分を前記撓み方
向の反対側へ前記撓み量の補正を見込んで所要角度θだ
け傾斜させていることに特徴がある。なお、図２では、
第２変速ユニット３の入力側ディスク３１のみを示して
いるが、第２変速ユニット３の出力側ディスク３２や第
１変速ユニット２の入・出力側ディスク２１，２２につ
いても同様とされる。

【００２４】前述の傾斜角度θは、各ディスク２１，２
２，３１，３２の厚みや径方向寸法などにより定まる撓
み量を予め把握し、それにより適宜設定される。

【００２５】次に、上記トロイダル型無段変速機の動作
を説明する。

【００２６】入力軸１の回転に伴い、第１変速ユニット
２の入力側ディスク２１が同期回転する。このとき、第
１変速ユニット２の入力側ディスク２１には押圧ユニッ
ト５により所要のアキシャル荷重が印加されており、こ
のアキシャル荷重によって両変速ユニット２，３に所要
のトラクション力が付与される。これにより、両変速ユ
ニット２，３は、その入力側ディスク２１，３１からパ
ワーローラ２３，３３を介して出力側ディスク２２，３
２に入力軸１の回転動力を伝達する。

【００２７】このとき、第１変速ユニット２のパワーロ
ーラ２３および第２変速ユニット３のパワーローラ３３
をそれぞれ矢印Ｘ方向または矢印Ｙ方向にと、対称的に
傾かせることにより、変速比を可変することができる。

【００２８】ところで、この実施形態では、前述の変速
動作時において、第１、第２変速ユニット２，３の各入
力側ディスク２１，３１または各出力側ディスク２２，
３２の外径部分が図２の仮想線で示すように撓むけれど
も、この撓んだときに、入力側ディスク２１，３１また
は出力側ディスク２２，３２に対するパワーローラ２
３，３３の接触状態が適正になって、従来のような好ま
しくない片当たり現象が発生しなくなる。

【００２９】したがって、十分なトラクション力が得ら
れることになって入力側ディスク２１，３１からパワー
ローラ２３，３３に対し、また、パワーローラ２３，３
３から出力側ディスク２２，３２に対し、それぞれ効率
の良い動力伝達が行えるようになる他、入力側ディスク
２１，３１、パワーローラ２３，３３ならびに出力側デ
ィスク２２，３２の偏摩耗を防止できるようになる。

【００３０】なお、本発明は上記実施形態のみに限定さ
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。

【００３１】（１） 上記実施形態１では、第１変速ユ
ニット２の入・出力側ディスク２１，２２ならびに第２
変速ユニット３の入・出力側ディスク３１，３２の外径
部分のみを傾斜させているが、図３の実施形態２に示す
ように、各ディスク２１，２２，３１，３２の全体を傾
斜させるようにしてもよい。この場合、傾斜角度は、デ
ィスクを傾斜させていない構造で発生する最大撓み角度
の１／２に設定するのが好ましい。この理由を説明す
る。そもそも、パワーローラ２３，３３が各ディスク２
１，２２，３１，３２の外径部分に接触する傾き姿勢の
ときは、各ディスク２１，２２，３１，３２が大きく撓
むが、パワーローラ２３，３３を図１に示すような中立
姿勢にしているときや、パワーローラ２３，３３が各デ
ィスク２１，２２，３１，３２の内径部分に接触する傾
き姿勢のときには、各ディスク２１，２２，３１，３２
があまり撓まない。このように撓みが大きくなる場合
と、あまり撓まない場合との両方において、接触状態が
ほぼ適正に近づくようにする条件が、前述した最大撓み
角度の１／２なのである。

【００３２】（２） 上記実施形態１，２では、第１、
第２変速ユニット２，３の入力側ディスク２１，３１と
出力側ディスク２２，３２の全てについて傾斜による撓
み対策を施しているが、図４の実施形態３に示すように
出力側ディスク２２，３２についての撓み対策として、
支え部材としてのスペーサリング１１を用いるようにし
てもよい。つまり、第１変速ユニット２の出力側ディス
ク２２と第２変速ユニット３の出力側ディスク３２との
間には、２つの出力側ディスク２２，３２を軸方向から
支える支え部材としてのスペーサリング１１が介装され
ている。スペーサリング１１は２つの出力側ディスク２
２，３２の外径寸法と同一に設定されていて、さらに、
スペーサリング１１の内周には軸方向両側に延出するス
リーブ１１ａ，１１ｂが設けられ、このスリーブ１１
ａ，１１ｂに対して前述の両出力側ディスク２２，３２
が例えば圧入により外嵌固定されることにより、２つの
出力側ディスク２２，３２とスペーサリング１１との三
者が一体的に結合されている。なお、スペーサリング１
１の外周に出力歯車４が外嵌固定されている。この場
合、そもそも、２組の変速ユニット２，３は、変速動作
時に、パワーローラ２３，３３が対象に傾動させられる
ので、両パワーローラ２３，３３で出力側ディスク２
２，３２を挟んで互いに軸方向から押し合うことになる
が、２つの出力側ディスク２２，３２をスペーサリング
１１を挟んで密接させているために、両パワーローラ２
３，３３それぞれから作用する力を相殺させることがで
きるようになり、結果として出力側ディスク２２，３２
の外径部分が撓まなくなる。ところで、入力側ディスク
２１，３１については上記実施形態１，２と同様とする
ことができる。

【００３３】（３） 上記実施形態３では、支え部材と
してのスペーサリング１１を用いているが、これを用い
ずに、図５の実施形態４に示すように、第１、第２変速
ユニット２，３の各出力側ディスク２２，３２を背中合
わせに密接結合するようにしてもよい。この結合は、例
えば２つの出力側ディスク２２，３２の両外周にまたが
って出力歯車４が外嵌固定されることにより行われる。
動作については上記実施形態３と同様であり、変速動作
時において２つの出力側ディスク２２，３２の外径部分
が撓むことがなくなる。そして、この実施形態４の場
合、上記実施形態３のようにスペーサリング１１など特
別な部材を用いないから、無駄がなく、従来例に比べて
も２つの出力側ディスク２２，３２を軸方向で密接させ
るから寸法を縮小できるようになる。

【００３４】（４） 上記実施形態４では、第１、第２
変速ユニット２，３の各出力側ディスク２２，３２を背
中合わせに結合しているが、図６の実施形態５に示すよ
うに、２つの出力側ディスク２２，３２を単一部材つま
り単一の出力側ディスク２４とすることができる。この
単一の出力側ディスク２４の軸方向両側にはパワーロー
ラ２３，３３が接触する曲面が形成されている。また、
上記実施形態４と同様に、出力側ディスク２４の外周に
出力歯車４が外嵌固定される。動作としては上記実施形
態２，３と同様であり、変速動作時において単一の出力
側ディスク２４の外径部分が撓むことがなくなる。そし
て、この実施形態５の場合、実施形態３，４よりも部品
点数を少なくできるので、寸法や重量を小さくできると
ともに、低コスト化に貢献できる。なお、この実施形態
５では、単一の出力側ディスク２４と、出力歯車４とを
別体にしているが、これらを一体に構成することができ
る。また、出力歯車４は、プーリなどとすることができ
る。

【００３５】（５） 上記実施形態１〜５では、第１変
速ユニット２の入・出力側ディスク２１，２２ならびに
第２変速ユニット３の入・出力側ディスク３１，３２の
すべてに撓み対策を施しているが、選択的に撓み対策を
行うようにしてもよい。

【００３６】（６） 上記実施形態１〜５では、ハーフ
トロイダル型無段変速機を例示しているが、図示しない
が、フルトロイダル型無段変速機にも本発明を適用でき
る。

【００３７】（７） 上記実施形態１〜５では、主とし
てローディングカム機構と皿ばねとを備える押圧ユニッ
ト５を使用しているが、この押圧ユニット５は変速ユニ
ット２，３に対してトラクション力を付与する機能を有
するものであれば、どのような構成のものでもよい。具
体的に、例えば油圧や空気圧を駆動源とするシリンダや
ポンプを用いることができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の発明では、変速動作時におけ
るディスクの撓みを許容しながらも、ディスクとパワー
ローラとの接触状態を適正に保つことができて、従来の
ような好ましくない片当たりを回避できるようになる。
したがって、変速動作時において十分なトラクション力
が得られることになって入力側ディスクからパワーロー
ラに対し、また、パワーローラから出力側ディスクに対
しそれぞれ効率の良い動力伝達が行えるようになる他、
パワーローラやディスクの偏摩耗を防止できるようにな
って長寿命化に貢献できるようになる。

【００３９】請求項２および請求項４の発明では、変速
動作時においてディスクの少なくとも外径部分について
の撓み対策を施しており、請求項１の前述した効果と同
等の効果が得られる。

【００４０】そして、請求項３の発明では、初期傾斜を
与えるだけで、接触部での最大傾き角を容易に改善でき
る。

【００４１】さらに、請求項５，６の発明では、両変速
ユニットの入力側ディスクと出力側ディスクとで撓み対
策を異なるものにしており、特に出力側ディスクの撓み
対策について請求項１ないし４のように傾きや曲率など
といった形状を特定する場合に比べて、対策が簡単にで
きて低コストを実現できるようになる。

【００４２】このように、本発明によれば、高性能で長
寿命なトロイダル型無段変速機を提供できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１のトロイダル型無段変速機
の縦断面図

【図２】図１の要部の拡大図

【図３】本発明の実施形態２のトロイダル型無段変速機
の縦断面図

【図４】本発明の実施形態３のトロイダル型無段変速機
の縦断面図

【図５】本発明の実施形態４のトロイダル型無段変速機
の縦断面図

【図６】本発明の実施形態５のトロイダル型無段変速機
の縦断面図

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 第１変速ユニット ２１ 入力側ディスク ２２ 出力側ディスク ２３ パワーローラ ３ 第２変速ユニット ３１ 入力側ディスク ３２ 出力側ディスク ３３ パワーローラ ５ 押圧ユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力側ディスクと出力側ディスクとの間
   にパワーローラを傾動可能に介装してなる変速ユニット
   を備えるトロイダル型無段変速機であって、 前記ディスクは、パワーローラの傾きにより所要量撓む
   とともに、撓んだときにパワーローラとの接触状態が適
   正となる形状とされている、ことを特徴とするトロイダ
   ル型無段変速機。
2. 【請求項２】 入力側ディスクと出力側ディスクとの間
   にパワーローラを傾動可能に介装してなる変速ユニット
   を備えるトロイダル型無段変速機であって、 前記ディスクの少なくとも外径部分は、パワーローラを
   前記ディスクの外径部分に接触させる傾き姿勢とする変
   速動作を行ったときに所要量撓むとともに、撓んだとき
   に前記接触状態が適正となる形状とされている、ことを
   特徴とするトロイダル型無段変速機。
3. 【請求項３】 入力側ディスクと出力側ディスクとの間
   にパワーローラを傾動可能に介装してなる変速ユニット
   を備えるトロイダル型無段変速機であって、 前記ディスクは、パワーローラを前記ディスクの外径部
   分に接触させる傾き姿勢とする変速動作を行ったときに
   所要量撓むとともに、撓んだときに前記接触状態が適正
   となるように撓み方向の反対側へ傾斜されている、こと
   を特徴とするトロイダル型無段変速機。
4. 【請求項４】 入力側ディスクと出力側ディスクとの間
   にパワーローラを傾動可能に介装してなる変速ユニット
   を備えるトロイダル型無段変速機であって、 前記ディスクの少なくとも外径部分は、パワーローラを
   前記ディスクの外径部分に接触させる傾き姿勢とする変
   速動作を行ったときに所要量撓むとともに、撓んだとき
   に前記接触状態が適正となる曲率とされている、ことを
   特徴とするトロイダル型無段変速機。
5. 【請求項５】 入力側ディスクと出力側ディスクとの間
   にパワーローラを傾動可能に介装してなる変速ユニット
   を２組備えるトロイダル型無段変速機であって、 ２組の変速ユニットは、入力側ディスクが軸方向両端
   に、また、出力側ディスクが軸方向中間に位置する状態
   で入力軸の外周に配設されており、 前記入力側ディスクは、パワーローラの傾きにより所要
   量撓むとともに、撓んだときにパワーローラとの接触状
   態が適正となる形状とされており、 両変速ユニットの出力側ディスクの少なくとも外径部分
   が支え部材により軸方向から支えられている、ことを特
   徴とするトロイダル型無段変速機。
6. 【請求項６】 入力側ディスクと出力側ディスクとの間
   にパワーローラを傾動可能に介装してなる変速ユニット
   を２組備えるトロイダル型無段変速機であって、 ２組の変速ユニットは、入力側ディスクが軸方向両端
   に、また、出力側ディスクが軸方向中間に位置する状態
   で入力軸の外周に配設されており、 前記入力側ディスクは、パワーローラの傾きにより所要
   量撓むとともに、撓んだときにパワーローラとの接触状
   態が適正となる形状とされており、 両変速ユニットの出力側ディスクが一体的に結合されて
   いる、ことを特徴とするトロイダル型無段変速機。