JPH1151138A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、パワーローラをトラニオンに支持
する支持軸の傾きを抑制して，運転状態によらず安定し
た変速比を得るトロイダル型無段変速機を提供する。 【解決手段】 トラニオン４に対してパワーローラ２の
ローラ本体３０を支持する支持軸５は，トラニオン４に
対して第１軸受４０を介して支持された第１軸部３６
と，第１軸部３６と一体構造に形成され且つローラ本体
３０を回転自在に支持する第２軸部３７から成る。第１
軸受４０を二列の軸受４１から成る複列軸受としたの
で，支持軸５はトラニオン４に対して傾斜することが抑
制される。その結果，支持軸５の傾斜が原因となってロ
ーラ本体３０の回転中心Ｃが傾転軸の軸方向に変位する
ことが回避され，変速比が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，トロイド曲面を
有する入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーロー
ラを傾転自在に配置して，入力ディスクの回転を無段階
に変速して出力ディスクへ伝達するトロイダル型無段変
速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】トロイダル型無段変速機として，入力軸
により駆動される入力ディスク，前記入力ディスクに対
向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク，
及び両ディスクに摩擦接触するパワーローラからトロイ
ダル変速部を構成するものが知られている。このトロイ
ダル型無段変速機においては，パワーローラの傾転角度
を変えることによって，入力ディスクの回転は，無段階
に変速して出力ディスクに伝達される。

【０００３】車両に搭載されるトロイダル型無段変速機
１は，概ね，図２に模式的に示されているように，エン
ジンＥの出力が入力される入力軸２１，入力軸２１に対
して回転可能に支持された入力ディスク３，入力ディス
ク３に対向して配置されると共に入力軸２１に対して回
転可能に支持され且つ出力軸２４に連結された出力ディ
スク２３，対向する入力ディスク３と出力ディスク２３
の間に配置され且つ入力ディスク３から出力ディスク２
３へトルクを伝達する傾転可能な一対のパワーローラ
２，入力軸２１に設けた一対のフランジ部２５と入力デ
ィスク３との間に配置され且つ入力ディスク３に作用し
て入力トルクの大きさに応じてパワーローラ２の圧接力
を変化させるローディングカムのような押圧手段２２を
有しており，パワーローラ２を傾転させることにより，
その傾転角度に応じて入力ディスク３の回転を出力ディ
スク２３に無段階に変速して伝達するように構成されて
いる。パワーローラ２が図中に角度θで示すように傾転
すると，パワーローラ２の入力ディスク３に対する摩擦
接触位置が半径ｒ₁ の位置となり，出力ディスク２３に
対する摩擦接触位置が半径ｒ₂ の位置となる。入出力デ
ィスク間の変速比はｒ₁ ／ｒ₂ となる。なお，符号４で
示す部材は，パワーローラ２を傾転可能に支持するトラ
ニオンであり，後に詳述する。上記のようなトロイダル
型無段変速機１では，パワーローラ２の傾転は後述する
コントローラによって制御される。

【０００４】このようなトロイダル型無段変速機は，例
えば，特開平７−１５１２１９号公報に開示されてお
り，その変速制御のシステムについても同公報に開示さ
れている。図３には，トロイダル型無段変速機のかかる
制御システムが示されている。図示のように，一対のパ
ワーローラ２は，対向して配置された入力ディスク３と
出力ディスク２３の間に挟まれるようにして対向して配
置され，それぞれトラニオン４と称する支持部材に対し
てピボット軸となっている支持軸５によって回転自在に
支持されている。また，それぞれのトラニオン４は変速
機ケーシング（図示省略）に回動可能で且つ軸方向に移
動可能に支持されている。各トラニオン４は傾転軸６を
有しており，傾転軸６の軸方向に移動可能であり，且つ
傾転軸６を中心として回動可能である。トラニオン４の
傾転軸６にはピストン７が固定され，ピストン７は変速
機ケーシングに形成された油圧シリンダ８内を摺動可能
に設けられている。油圧シリンダ８内にはピストン７に
よって区画された２つのシリンダ室，即ち増速側シリン
ダ室８ａと減速側シリンダ室８ｂが形成されている。

【０００５】油圧シリンダ８の各シリンダ室８ａ，８ｂ
は油路９ａ，９ｂによってスプール弁１０に連通してい
る。スプール弁１０内に摺動自在に配設されたスプール
１１は，軸方向両端に配置されたスプリング１２によっ
て中立位置に保持されている。スプール弁１０は一端に
Ｓａポートが形成され，他端にＳｂポートが形成され，
Ｓａポートにはソレノイド弁１３ａを介して油圧Ｐａが
供給され，Ｓｂポートにはソレノイド弁１３ｂを介して
油圧Ｐｂが供給される。スプール弁１０は，ライン圧
（油圧源）へ連通するＰＬポート，油路９ａを介して増
速側シリンダ室８ａへ連通するＡポート，油路９ｂを介
して減速側シリンダ室８ｂへ連通するＢポート，リザー
バへ連通する２つのＲポートを備えている。ソレノイド
弁１３ａ，１３ｂは，コントローラ１４から出力された
制御信号に応じて作動するように構成されている。スプ
ール弁１０とソレノイド弁１３ａ，１３ｂは，トロイダ
ル型無段変速機の変速比制御弁を構成している。

【０００６】一方の傾転軸６の先端にはプリセスカム１
５が連結され，中央部を枢着されたレバー１６の一端が
プリセスカム１５に当接し，レバー１６の他端がポテン
ショメータ１７に接続している。プリセスカム１５は，
トラニオン４の傾転軸６の軸方向変位量Ｙに応じて変位
すると共に傾転角変位量θに応じても変位するので，両
変位量が存在する場合には両変位量の合成変位量を検出
することになる。ポテンショメータ１７は，この合成変
位量に対応して電圧値Ｖを出力し，出力信号をコントロ
ーラ１４に入力する。プリセスカム１５，レバー１６及
びポテンショメータ１７は，コントローラ１４が変速比
を前記目標変速比に一致させるように変速比制御弁を制
御するため，前記合成変位量に対応した電圧値を検出値
として与える検出手段を構成している。また，このコン
トローラは，その他にも出力軸回転数センサ１８，エン
ジン回転数センサ１９，アクセルペダル踏込み量センサ
２０等の各種センサを備えており，これらのセンサで検
出された出力軸回転数，エンジン回転数，アクセルペダ
ル踏込み量等の変速情報信号がコントローラ１４に入力
される。なお，出力軸回転数センサ１８は車速センサで
あってもよく，アクセルペダル踏込み量センサ２０はス
ロットル開度センサであってもよい。

【０００７】トロイダル型無段変速機では，トラニオン
４を中立位置からいずれか一方へ傾転軸方向（即ち，傾
転軸６の軸方向）に変位させると，パワーローラ２と入
力ディスク３及び出力ディスク２３との接触位置が変化
することにより，傾転軸６の変位方向と変位量に応じた
向きと速さでトラニオン４が傾転軸６の回りで傾転する
という性質を利用して，該傾転を制御することにより変
速制御が行われる。

【０００８】入力軸２１の回転を変速して出力軸２４に
伝達するには，ローディングカム２２の作用により，入
力ディスク３，出力ディスク２３及びパワーローラ２の
各接触領域に大きな接触圧力を発生させることが必要で
ある。そのため，軸方向の基準位置をトロイダル型無段
変速機のどこに置いても，公差及び歪みに起因して，入
力ディスク３，出力ディスク２３及びパワーローラ２
は，その基準位置から離れるにしたがって，ローデイン
グカム２２による軸方向のカム作用力に応じて軸方向に
変位する。特に，トロイダル変速部を主軸（入力軸２
１，出力軸２４）の軸方向に二組並べたダブルキャビテ
ィ式トロイダル型無段変速機においては，少なくとも一
方のトロイダル変速部に設けられたパワーローラ２の位
置が軸方向基準位置から遠くなる傾向にあるので，その
パワーローラ２の軸方向変位が大きくなり易い。かかる
軸方向の変位に対処するため，パワーローラ２はトラニ
オン４に対して回転自在に且つ揺動自在に支持されてお
り，スラスト力に応じてパワーローラ２に生じる主軸の
軸方向変位は，パワーローラ２の支持軸５の回りの揺動
により吸収されている。なお，トロイダル型無段変速機
１におけるトラニオン４の位置を軸方向の基準位置とし
た場合には，トラニオン４がパワーローラ２を揺動自在
に支持する必要はない。

【０００９】各パワーローラ２のトラニオン４対する支
持の構造について，図４及び図５に基づいて説明する。
パワーローラ２は，ローラ本体３０，バックプレート３
１，及びローラ本体３０をパックプレート３１に対して
スラスト力を受けながら回転自在に保持するスラスト軸
受３２を備えている。ここでのスラスト力は，ローラ本
体３０の回転軸の軸線方向に作用する力のことである。
パワーローラ２は，また，トラニオン４に対して回転自
在に支持する支持軸５を備えている。支持軸５は，トラ
ニオン４に対してニードル軸受から成る第１軸受３４を
介して回動自在に支持される第１軸部３６と，第１軸部
３６と一体に構成（即ち，一体構造か又は別体に形成し
たときには一体的に連結）されており且つローラ本体３
０をニードル軸受から成る第２軸受３５を介して回転自
在に支持する第２軸部３７とから構成されている。図４
に示したパワーローラ２では，第２軸部３７は，第１軸
部３６に対して偏心している。バックプレート３１は，
ローラ本体３０との同軸度を確保するため，支持軸５の
第２軸部３７に嵌合されている。更に，バックプレート
３１は，入力ディスク３及び出力ディスク２３からの押
付け力を受けるため，滑り軸受又はニードル軸受等から
成るスラスト軸受３３を介してトラニオン４に支持され
ている。また，支持軸５は，ラジアルニードル軸受３５
を介してトラニオン４に回転自在に支持されている。な
お，スラスト軸受３２の転動体はボールであり，保持器
３８によって，ローラ本体３０とバックプレート３１と
の間の所定の軌道溝間に保持されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すような，パ
ワーローラ２の構造では，小型化に対応するため，支持
軸５の第１軸部３６のトラニオン４に対する第１軸受３
４，及び支持軸５の第１軸部３６に対するローラ本体３
０の第２軸受３５は，いずれもニードル軸受が採用され
ている。ニードル軸受３４，３５は，基本的にラジアル
方向に隙間が存在しており，且つニードルには端部に荷
重が集中するのを防止するためのクラウニングが施され
ているので，トラニオン４に対する支持軸５，及び支持
軸５に対するローラ本体２は，傾き易いという問題があ
る。

【００１１】しかも，パワーローラ２の組立を容易にす
るため，支持軸５の第２軸部３７とバックプレート３１
との間の嵌め合いはすきま嵌めとなっており，また，バ
ックプレート３１の厚みが薄いので，バックプレート３
１によって支持軸５の傾斜を抑制することができない。
このため，パワーローラ２のローラ本体３０の回転中心
Ｃ−Ｃは，目標変速比が一定であっても，外乱等によっ
てトラニオン４に対して変動して一定しないことがあ
る。

【００１２】このような状態になると，例えば，トロイ
ダル型無段変速機を通して伝達するトルクの大きさに変
動があった場合のように，入力ディスク３及び出力ディ
スク２３からパワーローラ２のローラ本体３０が受ける
接線方向の力の向きが変動すると，パワーローラ２のロ
ーラ本体３０の回転中心Ｃ−Ｃが，傾転軸６の方向に移
動する。パワーローラ２に対する傾転力が釣り合うの
は，パワーローラ２の回転軸線と入力ディスク３及び出
力ディスク２３の回転軸線が交差している状態であるの
で，パワーローラ２の位置がトラニオン４に対して傾転
軸６の方向に移動することは，パワーローラ２に対する
傾転力が釣り合う傾転軸方向位置も異なることになる。
図５は，パワーローラ２のローラ本体３０が，傾転軸６
の方向（図の上方）に移動して，ローラ本体３０の回転
中心がＣ’−Ｃ’に移動した状態を示している。このこ
とは，トラニオン４の傾転軸６方向への位置が変わらな
いにもかかわらず実際のローラ本体３０と入力ディスク
３及び出力ディスク２３との接触点が傾転軸６方向で変
位していることを意味している。したがって，目標変速
比が変わらないにもかかわらず，ローラ本体３０の回転
中心がＣ−ＣからＣ’−Ｃ’へオフセットするのに応じ
て，トロイダル型無段変速機１が変速を開始してしま
う。

【００１３】また，パワーローラ２が入力ディスク３及
び出力ディスク２３より受ける力は，パワーローラ２の
回転軸線方向のスラスト力と，トルクを伝達する際に受
けるトルク反力（接線力）があり，接線力はトルクが伝
達されているドライブ時と惰性走行しているコースト時
とでは互いに反対方向に生じる。したがって，支持軸５
がトラニオン４に対して傾斜が生じる状況では，パワー
ローラ２の回転中心Ｃ−Ｃの傾転軸方向位置がドライブ
時とコースト時とでは異なるため，パワーローラ２に生
じる傾転力が釣り合う傾転軸方向位置が異なり，その結
果，目標変速比が同じあっても，変速比が異なることに
なる。

【００１４】また，軽負荷運転時には，上記接線力が非
常に小さく，トラニオン４に対するパワーローラ２の回
転軸線の位置が定まり難い。また，車両の運転状態がド
ライブ状態とコースト状態との間で切り換わる時のよう
に，伝達トルクに対するトルク変動幅が大きい場合に，
同じ目標変速比に対して変速比が振動的に変化して運転
者に著しい不快感を与えるという問題点もある。更に，
ダブルキャビティトロイダル型無段変速機では，二組の
トロイダル変速部の変速比が過渡的に異なるため，比較
的早い周期で変速比が変動したり，内部循環トルクによ
って大きなトルクが変速機内部に発生して，トラクショ
ンドライブ部の滑りなどの変速機の故障を引き起こす可
能性があるという問題点もある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
問題を解決することであって，支持軸の傾きを抑制して
パワーローラのローラ本体の回転中心の変動量を支持軸
のニードル軸受のラジアル隙間程度に抑制することによ
り，トロイダル型無段変速機の変速運転状態によらず，
安定して所定の変速比を維持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である。

【００１６】この発明は，入力軸により駆動される入力
ディスク，前記入力ディスクに対向して配置され且つ出
力軸に連結された出力ディスク，前記入力ディスクと前
記出力ディスクとの間に配置され前記入力ディスクの回
転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達する傾転
可能なパワーローラ，前記パワーローラを回転自在に支
持し且つ前記パワーローラの傾転軸方向に変位可能なト
ラニオン，及び前記トラニオンを前記傾転軸方向に変位
させるアクチュエータを具備し，前記パワーローラは，
前記入力ディスクの回転を前記出力ディスクに伝達する
ローラ本体，及び第１軸受を介して前記トラニオンに回
動可能に支持されると共に前記ローラ本体を回転自在に
支持する支持軸から成り，前記第１軸受及び前記第２軸
受の少なくとも一方が複列軸受であることから成るトロ
イダル型無段変速機に関する。

【００１７】この発明によるトロイダル型無段変速機
は，上記のように構成されているので，次のように作動
する。即ち，パワーローラを構成する支持軸に関して，
第１軸受及び第２軸受のうち少なくとも一方は，複列軸
受であり，複列軸受は，軸部の軸線に沿う方向で見て２
箇所で回転体（第１軸部又は第２軸部）を支持している
ことになり，軸部の傾斜を抑制する。即ち，支持軸をト
ラニオンに対して回動自在に支持する第１軸受を複列軸
受に構成した場合には，支持軸がトラニオンに対して傾
斜することが抑制され，その結果，ローラ本体の回転中
心の傾転軸方向への変位量は，第１及び第２軸受のラジ
アル方向に存在する隙間程度に抑制される。また，ロー
ラ本体を支持軸に対して回転自在に支持する第２軸受を
複列軸受とした場合には，ローラ本体がバックプレート
に対してスラスト軸受を介して殆ど傾斜することなく支
持されているので，支持軸がローラ本体側から複列軸受
によって傾きを抑制される。支持軸が単列でトラニオン
に支持されていても，ローラ本体の回転中心の傾転軸方
向への変位量は，やはり第１及び第２軸受のラジアル方
向に存在する隙間程度に抑制される。更に，支持軸をト
ラニオンに対して回動自在に支持する第１軸受とローラ
本体を支持軸に対して回転自在に支持する第２軸受とを
共に複列軸受とした場合には，上記の作用によって，支
持軸はトラニオン側からもローラ本体側からも複列軸受
によって，ローラ本体の回転中心の傾転軸方向への変位
量が抑制される。

【００１８】また，上記トロイダル型無段変速機におい
て，前記第１軸受及び前記第２軸受は，ニードル軸受で
ある。ニードル軸受には，ニードルの端部が軌道に対し
て高い面圧を生じないようにクラウニングが施されてい
るので，支持軸の傾斜の原因となっている。しかしなが
ら，この発明によるトロイダル型無段変速機によれば，
第１軸受及び前記第２軸受の少なくとも一方のニードル
軸受を複列軸受にすることにより，かかる原因による支
持軸の傾斜を可及的に抑制することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるトロイダル型無段変速機の実施例について説明す
る。図１は，この発明によるトロイダル型無段変速機の
一実施例において用いられるパワーローラのトラニオン
に対する支持構造を示す断面図である。トロイダル型無
段変速機それ自体の構造は，図２及び図３に示した構造
のものと同等であってよく，その構造及び作動の再度の
説明を省略する。

【００２０】図１におけるパワーローラ２のトラニオン
４に対する支持構造についても，基本的な構造について
は，図４に示した従来の支持構造と変わるところがない
ので，同じ構成要素には同じ符号を付し，それらの構造
とその構造に基づくパワーローラ２及びトラニオン４の
作動についての説明を省略する。この支持構造において
は，支持軸５の第１軸部３６をトラニオン４に対して回
動自在に支持する第１軸受４０が複列，即ち，転動体の
列数を二列にした軸受として構成されている。各列の軸
受４１，４１は，ニードル軸受で構成されている。

【００２１】バックプレート３１は，トロイダル型無段
変速機の運転状態にかかわらず，支持軸５の軸方向に強
いスラスト力を受けており，スラスト軸受３３を介して
トラニオン４に押し付けられているので，傾くことがな
い。支持軸５の第１軸部３６は，複列軸受としての第１
軸受４０によってトラニオン４に回動自在に支持されて
いるので，軸方向に２点で支持されることになる。第１
軸受４０のラジアル方向には隙間，即ち，ガタが存在し
ているが，二列の軸受４１，４１による支点間の距離
は，この隙間と比較して充分に大きいので，支持軸５は
殆ど傾くことがない。一方，パワーローラ２のローラ本
体３０を回転自在に支持する第２軸受３５は，ニードル
軸受であって，第１軸受４０の場合と同様にラジアル方
向に隙間が存在している。結局，支持軸軸５についての
第１軸受４０及び第２軸受３５が原因となるパワーロー
ラ２のローラ本体３０の回転中心Ｃ−Ｃの変化量は，第
１軸受４０及び第２軸受３５のラジアル方向の隙間程度
（２０μ程度）となり，非常に小さなものとなる。

【００２２】このため，トルクの伝達があるドライブ時
と滑走状態にあるコースト時とで，同じ目標変速比に対
して，傾転力が釣り合うトラニオンの傾転軸方向の変位
量に殆ど差が生じないので，従来生じていたような変速
比が異なる事態にならない。また，軽負荷運転時，又は
ドライブ状態からコースト状態への切換え時のようなト
ルク負荷が変動する場合に，変速比が不安定に変動する
こともない。

【００２３】なお，上記の記載では，第１軸受及び第２
軸受の少なくとも一方を複列軸受として説明したが，転
動体の列数を３列以上とした多列軸受としても，同様
に，支持軸の第１軸部と第２軸部との傾きを抑制するこ
とが可能である。第１軸受及び第２軸受は，ニードル軸
受として説明したが，棒状ころ円筒ころ等のころを用い
たころ軸受，或いは転動体として玉を用いた玉軸受であ
ってもよい。また，図１に示されたパワーローラ２の支
持構造は，トロイダル変速部の軸方向基準位置にないパ
ワーローラ２のトラニオン４に対する支持構造の例を示
している。そのため，ローラ本体３０を回転自在に支持
する第２軸部３７は，トラニオン４に回動自在に支持さ
れた第１軸部３６に対して偏心している。パワーローラ
２の回転中心Ｃ−Ｃの傾転軸方向への変位は第１軸部と
第２軸部とが同心であっても生じる現象であるので，パ
ワーローラ２がトロイダル変速部の軸方向基準位置に配
置されている場合にも，このパワーローラの支持構造が
適用できる。この場合には，ローラ本体３０はトラニオ
ン４に回動自在に支持された第１軸部３６と同心の第２
軸部３７に回転支持されることになり，パワーローラ２
は振り運動をすることがない。

【００２４】

【発明の効果】この発明によるトロイダル型無段変速機
は，上記のように，パワーローラを，入力ディスクと出
力ディスクとに係合するローラ本体，第１軸受を介して
トラニオンに回動可能に支持される第１軸部，及び第１
軸部と一体構造に形成され且つローラ本体を回転自在に
支持する第２軸部から構成し，第１軸受及び第２軸受の
少なくとも一方を複列軸受としたので，複列軸受は，軸
部の軸線に沿う方向で見て２箇所で支持していることに
なり，第１軸部又は第２軸部の傾斜を抑制する。したが
って，ローラ本体の回転中心の傾転軸方向への変位量
は，第１及び第２軸受のラジアル方向に存在する隙間程
度に抑制される。その結果，トルクが静的に異なるドラ
イブ運転状態とコースト運転状態とにおいて，パワーロ
ーラの回転中心はトラニオンの傾転軸方向へ殆ど変位せ
ず，目標変速比からの変化も少ない。更に，トルクが動
的に変化する軽負荷運転時やドライブ運転とコースト運
転との間の運転状態の切り換え時において，変速比が不
安定となって運転者に違和感を与えることがなく，所定
の変速比を安定して維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるトロイダル型無段変速機の一実
施例において用いられるパワーローラのトラニオンへの
支持構造を示す断面図である。

【図２】従来のトロイダル型無段変速機の概略を示す一
部断面図である。

【図３】図２に示すトロイダル型無段変速機の変速制御
機構の一例を示す断面図である。

【図４】従来のトロイダル型無段変速機におけるパワー
ローラのトラニオンに対する支持構造の一例を示す断面
図である。

【図５】図４に示すパワーローラのトラニオンに対する
支持構造において，支持軸が傾斜した状態を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ トロイダル型無段変速機 ２ パワーローラ ３ 入力ディスク ４ トラニオン ５ 支持軸 ６ 傾転軸 ７ ピストン ８ 油圧シリンダ ２１ 入力軸 ２３ 出力ディスク ３０ ローラ本体 ３５ 第２軸受 ４０ 第１軸受 ４１ 軸受

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸により駆動される入力ディスク，
   前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結
   された出力ディスク，前記入力ディスクと前記出力ディ
   スクとの間に配置され前記入力ディスクの回転を無段階
   に変速して前記出力ディスクに伝達する傾転可能なパワ
   ーローラ，前記パワーローラを回転自在に支持し且つ前
   記パワーローラの傾転軸方向に変位可能なトラニオン，
   及び前記トラニオンを前記傾転軸方向に変位させるアク
   チュエータを具備し，前記パワーローラは，前記入力デ
   ィスクの回転を前記出力ディスクに伝達するローラ本
   体，及び第１軸受を介して前記トラニオンに回動可能に
   支持されると共に前記ローラ本体を第２軸受を介して回
   転自在に支持する支持軸から成り，前記第１軸受及び前
   記第２軸受の少なくとも一方が複列軸受であることから
   成るトロイダル型無段変速機。
2. 【請求項２】 前記第１軸受及び前記第２軸受は，ニー
   ドル軸受であることから成る請求項１に記載のトロイダ
   ル型無段変速機。