JPH03223555A

JPH03223555A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JPH03223555A
Application number: JP1497690A
Authority: JP
Inventors: Nobuhide Kurachi; 信秀倉知; Takashi Machida; 尚町田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1990-01-26
Publication date: 1991-10-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明に係るトロイダル型無段変速機は、例えば自動
車用変速機として、或は乗用芝刈機、除３゜雪機、電気自動車、フォークリフト等の軽車両用の変速
機として、更には自動車エンジン用の補機を、エンジン
回転数の変動に拘らず適当な回転数で回転させる為の変
速機として利用する事が出来る。

（従来の技術）オートバイ等、比較的エンジンの出力が小さい（例えば
１００馬力以下）自動車の変速機や、乗用芝刈機、除雪
機、電気自動車、フォークリフト等、低速で走行する軽
車両の変速機として、更には、エンジン回転数の変動に
拘らず、コンプレッサやジェネレータ等の補機を最適速
度で回転させる為の変速機として、第９〜１０図に略示
する様な、トロイダル型無段変速機を使用する事が研究
されている。

このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７
１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１の端部
に入力側ディスク２を、出力軸３の端部に出力側ディス
ク４を、それぞれ支持すると共に、傾斜角度の調節自在
に設けられた変位軸５．５に回転自在に支持されたパワ
ーローラ６．６を、前記入力側、出力側両ディスク２．
４の間に挟持する事で構成されている。

入力側、出力側両ディスク２．４の互いに対向する内側
面２ａ、４ａは、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、各
パワーローラ６．６の周面６ａ。

６ａは、球面状の凸面として、各パワーローラ６．６の
周面６ａ、６ａと、前記内側面２ａ、４ａとを当接させ
ている。

前記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディ
ングカム等の加圧装置７を設け、この加圧装置７によっ
て、前記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向けて
弾性的に押圧している。

この様に構成されるトロイダル型無段変速機の場合、第
９図に示す様に、各パワーローラ６．６の外周面６ａ、
６ａが、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分
と、出力側ディスク４の外周寄り部分とに、それぞれ当
接する様に、各変位軸５．５を傾斜させると、入力軸１
と出力軸３との間で減速が行なわれる。

反対に、第１０図に示す様に、各パワーローラ６．６の
外周面６ａ、６ａが、入力側ディスク２の内側面２ａの
外周寄り部分と、出力側ディスク４の中心寄り部分とに
、それぞれ当接する様に、各変位軸５．５を傾斜させる
と、入力軸１と出力＠３との間で増速が行なわれる。

各変位軸５．５の傾斜角度を、第９図と第１０図との中
間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速
比を得る事が出来る。

第１１図は、上述の様に構成され作用するトロイダル型
無段変速機を、軽車両用の変速機等、実際の変速機に組
み込んだ状態を示している（詳しくは、特願平１−１２
０４３０号参照）。

図示しない動力伝達機構を通じて歯車８に伝達され、更
にこの歯車８と噛合した歯車９を介して、動力伝達軸１
０に伝達された回転駆動力は、クラッチ装置１１を介し
て、トロイダル型無段変速機１２の入力軸ｌに伝達され
る。

従って、前記クラッチ装置１１の接続時には、動力伝達
軸１０の回転駆動力が、入力軸１、ころ１３．１３とカ
ム板１７とにより構成される、ローディングカム型の加
圧装置７、入力側ディスク２、変位軸５．５を中心とし
て回転するパワーローラ６．６を介して出力側ディスク
４に伝達される。更に、この回転駆動力は、出力側ディ
スク４の外側面に固設され、出力軸として機能する円筒
部１４の外周面に固定した歯車１５と、この歯車１５に
噛合した歯車１６とを介して取り出される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述の様に構成され作用し、更に実際の変速
機等に組み込んで使用されるトロイダル型無段変速機の
場合、変位軸５．５を傾斜させられる範囲内で、任意の
変速比を得る事は出来るが、それ自体で（トロイダル型
無段変速機単体で）、入力軸１が一方向にのみ回転して
いる場合に、出力軸３の回転を停止させる事、更には正
転と逆転との切り換えを、停止状態を経て連続的に行な
わせる事は出来ない。

従って、入力軸１が一方向に回転しているにも拘らず出
力軸３（円筒部１４）の回転を停止させたり、又は停止
状態から正転成は逆転させる必要がある場合には、前述
の第１１図に示した様に、トロイダル型無段変速機１２
とクラッチ装置１１とを直列に接続し、このクラッチ装
置１１の接続を断つ様にしたり、或は出力軸３の途中に
流体継手を接続したり、更には回転方向変換用の逆転装
置を組み込む必要があり、変速機が複雑化、大型化して
、コストが嵩む事が避けられない。

本発明のトロイダル型無段変速機は、上述の様な事情に
鑑みて発明されたものである。

（課題を解決する為の手段）本発明のトロイダル型無段変速機は、何れも、入力軸の
周囲に支持され、この入力軸から回転駆動力を伝達され
る入力側ディスクと、前記入力軸の周囲に、この入力軸
に対する回転自在に支持された出力側ディスクと、それ
ぞれ前記入力軸の周囲に、傾斜角度の調節自在に設けら
れた変位軸に回転自在に支持され、入力側、出力側両デ
ィスクの間に挟持されたパワーローラとから構成されて
いる。

又、入力側、出力側両ディスクの互いに対向する内側面
を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、パワーローラの
周面を、球面状の凸面として、この周面と前記内側面と
を当接させている。

そして、請求項１に記載された本発明のトロイダル型無
段変速機に於いては、前記入力軸の端部に太陽歯車を、
前記出力側ディスクの外側面に、この太陽歯車と同心の
リング歯車を、それぞれ固定すると共に、前記入力軸と
同心に設けられた出力軸の端部に固定した支持腕に、前
記太陽歯車とリング歯車とに噛合する遊星歯車を枢支し
ている。

更に、請求項３に記載された本発明のトロイダル型無段
変速機に於いては、前記入力軸の端部にリング歯車を、
前記出力側ディスクの外側面に、このリング歯車と同心
の太陽歯車を、それぞれ固定すると共に、前記入力軸と
同心に設けられた出力軸の端部に固定した支持腕に、前
記太陽歯車とリング歯車とに噛合する遊星歯車を枢支し
ている。

（作　　用）上述の様に構成される本発明のトロイダル型無段変速機
の場合、変位軸の傾斜角度を調節する事により、入力側
ディスクと出力側ディスクとの間に於ける変速比を、太
陽歯車とリング歯車との間に於ける変速比に合わせれば
、入力軸が回転しているにも拘らず、出力軸の回転を停
止させる事が出来る。

又、変位軸の傾斜角度の調節により、入力軸を一方向に
回転させたまま、出力軸の回転方向の変換を、停止状態
を経て、正転と逆転との間で連続的に行なわせる事が出
来る。

（実施例）次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。

第１図は、請求項１に記載された発明に対応させた、本
発明の第一実施例を示す略断面図である。

このトロイダル型無段変速機の本体部分は、基本釣には
、前記第１１図に示したものと同様である。

１は入力軸で、この入力軸１の中間外周面にはカム板１
７を固定し、このカム板１７が、前記入力軸１と共に回
転する様にしている。又、入力軸ｌの周囲に支持された
入力側ディスク２の外側面と、前記カム板１７どの間に
は、複数のころ１３．１３を設け、カム板１７の回転に
伴ない前記入力側ディスク２が、カム板１７から遠ざか
る方向（第１図の右方）に向けて弾性的に押圧されつつ
、入力軸１と共に回転する様にしている。

一方、前記入力軸１の先端寄り部分（第１図の右寄り部
分）の周囲には、出力側ディスク４を、図示しない転が
り軸受等を介して、入力軸１に対する回転自在に支持し
ている。

前記入力軸ｌの周囲で、入力側ディスク２と出力側ディ
スク４との間部分には、複数の変位軸５．５を、傾斜角
度の調節自在に設け、各変位軸５．５にパワーローラ６
．６を回転自在に支持すると共に、各パワーローラ６．
６を、前記入力側、出力側両ディスク２．４の間で挟持
している。

入力側、出力側両ディスク２．４の互いに対向する内側
面２ａ、４ａは、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、各
パワーローラ６．６の周面６ａ、６ａは、球面状の凸面
として、この周面６ａ５６ａと前記内側面２ａ、４ａと
を当接させている。

又、前記入力軸１の先端部で、出力側ディスク４の外側
面４ｂから突出した部分には、次述するリング歯車１８
及び遊星歯車１９．１９と組み合わされて、遊星歯車機
構２０を構成する太陽歯車２１を固定している。

方、前記出力側ディスク４の外側面４ｂには、前記太陽
歯車２１と同心のリング歯車１８を固定している。

更に、前記入力軸１と同心に設けられた出力軸３の端部
には、複数の支持腕２２．２２を固定し、各支持腕２２
．２２に、前記太陽歯車２１とリング歯車１８とに噛合
する遊星歯車１９．１９を枢支している。

上述の様に構成される本発明のトロイダル型無段変速機
の場合も、前述した従来のトロイダル型無段変速機の場
合と同様に、各パワーローラ６．６の外周面６ａ、６ａ
が、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と、
出力側ディスク４の外周寄り部分とに、それぞれ当接す
る様に、各変位軸５．５を傾斜させると（第９図参照）
、入力軸ｌと出力軸３との間で減速が行なわれ、反対に
、各パワーローラ６．６の外周面６ａ、６ａが、入力側
ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と、出力側ディ
スク４の中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各
変位軸５．５を傾斜させると（第１０図参照）、入力軸
１と出力軸３との間で増速が行なわれ、変位軸５．５の
傾斜角度を調節する事により、入力側ディスク２と出力
側ディスク４との間に於ける変速比を自在に調整出来る
。

又、本発明のトロイダル型無段変速機の場合、出力側デ
ィスク４と出力軸３との間に、太陽歯車２１とリング歯
車１８と遊星歯車１９とから成る遊星歯車機構２０が設
けられている為、パワーローラ６．６の回転に伴なって
出力側ディスク４に伝達された回転駆動力は、更に、こ
の遊星歯車機構２０により減速されてから、出力軸３に
伝達される。

入力軸１が回転しているにも拘らず、出力軸３の回転を
停止させる場合には、変位軸５．５の傾斜角度を適当に
変える事により、入力側ディスク２と出力側ディスク４
との間の変速比（減速比）を、前記遊星歯車機構２０を
構成するリング歯車１８と太陽歯車２１との間の減速比
（遊星歯車１９．１９の公転を停止した場合に於ける、
太陽歯車２１とリング歯車１８との間の減速比）に合わ
せる。

この結果、入力軸１が回転しているにも拘らず、出力軸
３０回転を停止させる事が出来る。

即ち、この状態に於いては、例えば入力軸１及び太陽歯
車２１が第１図の矢印ａ方向に回転した場合には、同図
に矢印す方向へのパワー口−ラ６．６の回転に基づき、
出力側ディスク４及びリング歯車１８が、同図の矢印Ｃ
方向に回転する。

この状態で、前記遊星歯車機構２０を構成する遊星歯車
１９．１９は、リング歯車１８との噛合に基づき矢印Ｃ
方向に移動（太陽歯車２１を中心として公転）しようと
するのに対し、太陽歯車２１との噛合に基づき、矢印Ｃ
方向に移動しようとする。

従って、入力側ディスク２と出力側ディスク４との間の
減速比を、前記リング歯車１８と太陽歯車２１との間の
減速比に合わせれば、上記矢印Ｃ方向への動きとＣ方向
への動きとが相殺され、各遊星歯車１９．１９が、太陽
歯車２１の周囲で公転する事なく、支持腕２２．２２の
端部で自転のみする様になる。

この結果、各遊星歯車１９．１９を枢支した支持腕２２
．２２は動かず、この支持腕２２．２２を固定した出力
軸３が回転する事もなくなる。

従って、トロイダル型無段変速機を組み込む変速装置に
、クラッチ機構や流体継手を組み込まなくても、入力軸
ｌが回転しているにも拘らず、出力軸３の回転を停止さ
せる状態を安定して得る事が出来る。

前記変速装置には、元々エンジン等の駆動源からの回転
速度を変速する為の歯車変速機構が設けられているが、
前記遊星歯車機構２ｏを設ける事に件ない、歯車変速機
構の一部を省略出来る。この為、遊星歯車機構２０を設
ける事により、変速装置全体としての製作費が嵩む事は
ない。

尚、図示の実施例の場合、出力軸３の中間部には、一方
向クラッチ２３とトルクリミッタ２４とを設けている。

従って、トルクリミッタ２４が設定トルク以上でスリッ
プする事により、出力軸３側が急停止する等によって過
大なトルクが、太陽歯車２１を通して入力側ディスク２
に加わった場合でも、入力側ディスク２とパワーローラ
６との当接面が破損される事はない。更に、一方向クラ
ッチ２３により、出力軸３側が停止している状態でも、
出力軸３の一部で、一方向クラッチ２３の前側（第１図
の左側）に位置する部分の一方向の回転は可能である。

この為、出力軸３側を一方向に回転させるのみで使用す
る場合は、出力軸３側が停止した場合でも変位軸５の制
御は、一方向クラッチ２３が滑る方向への多少の誤差は
許容され、出力軸３の後側（第１図の右側）を安定して
停止させる事が出来る。

尚、この様な一方向クラッチ２３やトルクリミッタ２４
は、必ずしも両方設ける必要はなく、例えば第２図に示
す様に、一方向クラッチ２３のみを設けたり、或は第３
図に示す様に、トルクリミッタ２４のみを設ける事も出
来る。

第２図に示す様に、一方向クラッチ２３のみを設けた構
造は、例えば自動車用補機の駆動機構の様に、被駆動部
（補機）から強い？ａ撃が伝えられる恐れがなく、しか
も、被駆動部を逆転させる必要のない用途に使用出来る
。

又、第３図に示す様に、トルクリミッタ２４のみを設け
た構造は、トラクタの走行機構用変速機の様に、被駆動
部（車軸部分）から強い＃撃が伝えられる恐れがあり、
しかも、被駆動部の正転、逆転の切り換えを行なう必要
のある用途に使用出来る。

即ち、本実施例の場合、変位軸５の傾斜角度を適当に変
える事により、トロイダル型無段変速機１２の変速比を
調節し、リング歯車１８と太陽歯車２１との回転速度の
割合を、入力軸１の回転に拘らず出力軸３の回転を停止
させる変速比を境として変化させれば、入力軸１を一方
向に回転させたまま、出力軸３の回転方向を、正転、逆
転に切り換えられる。例えば、リング歯車１８の回転速
度が速くなる様にすれば、出力軸３は第３図の矢印Ｃ方
向に回転し、反対に、リング歯車１８の回転速度が遅く
なる様にすれば、出力軸３は同図の矢印Ｃ方向に回転す
る。

更に、トルクリミッタ２４を設ける位置としては、第１
．３図に示す様な、出力軸３の途中の他、第４図に示す
様な、入力軸１の中間部で、太陽歯車２１の近傍位置に
設ける事も出来る。

次に、第５図は、請求項３に記載された発明に対応させ
た、本発明の第五実施例を示す略断面図である。

本実施例の場合、上述した第一〜第四実施例の場合と異
なり、入力軸１の端部にリング歯車１８を、出力側ディ
スク４の外側面４ｂに、このリング歯車１８と同心の太
陽歯車２１を、それぞれ固定すると共に、前記入力軸１
と同心に設けられた出力軸３の端部に固定した支持腕２
２．２２に、前記太陽歯車２１とリング歯車１８とに噛
合する遊星歯車１９．１９を枢支している。

この様に構成する為、本実施例の場合、出力側ディスク
４と出力軸３との間に設けられた、太陽歯車２１とリン
グ歯車１８と遊星歯車１９とから成る遊星歯車機構２０
の変速比のパターンが、前記第一〜第四実施例の場合と
異なったものとなる。

又、入力軸１が回転しているにも拘らず、出力軸３の回
転を停止させるべく、遊星歯車１９．１９の公転を停止
させた場合には、入力軸１の回転速度よりも出力側ディ
スク４の回転速度が速くなる為、変位軸５．５の傾斜角
度を適当に変える事により、入力側ディスク２と出力側
ディスク４との間の変速比（増速比）を、前記遊星歯車
機構２０を構成するリング歯車１８と太陽歯車２１との
間の増速比に合わせる。

その他の構成及び作用に就いては、前述の第一実施例と
同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複す
る説明を省略する。

尚、請求項３に記載された発明の場合も、前記請求項１
に記載された発明と同様に、第６図に示す様に、一方向
クラッチ２３のみを設けたり、或は第７図に示す様に、
トルクリミッタ２４のみを設けたり、更には、第８図に
示す様に、トルクリミッタ２４を、入力軸１の中間部で
、リング歯車Ｉ８の近傍位置に設ける事も出来る。

（発明の効果）本発明のトロイダル型無段変速機は、以上に述べた通り
構成され作用する為、クラッチ機構や流体継手等を使用
しなくても、入力軸が回転しているにも拘らず出力軸の
回転を停止させる状態を、安定して得る事が出来るだけ
でなく、別途逆転機構を使用しなくても、入力軸を一方
向に回転させたまま、出力軸の回転方向の切り換えを、
停止状態を経て連続的に行なわせる事が出来、トロイダ
ル型無段変速機を組み込んだ変速装置の小型化、低度化
を図る事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、請求項１に記載された発明に対応させた、本
発明の第一実施例を示す略断面図、第２〜４図は同じく
第二〜第四実施例を示す略断面図、第５図は請求項３に
記載された発明に対応させた、本発明の第五実施例を示
す略断面図、第６〜８図は同じく第六〜第八実施例を示
す略断面図、第９〜１０図は本発明の対象となるトロイ
ダル型無段変速機の基本的構成を示しており、第９図は
最大減速時の状態を示す側面図、第１０図は最大増速時
の状態を示す側面図、第１１図はこのトロイダル型無段
変速機を、車両用変速機に組み込んだ状態を示す、部分
横断面図である。１：入力軸、２：入力側ディスク、２ａ：内側面、３：
出力軸、４；出力側ディスク、４ａ：内側面、４ｂ：外
側面、５：変位軸、６：パワーローラ、６ａ：周面、７
：加圧装置、８．９：歯車、１０：動力伝達軸、１１：
クラッチ装置、１２ニドロイダル型無段変速機、１３：
ころ、１４：円筒部、１５．１６：歯車、１７：カム板
、１８：リング歯車、１９：遊星歯車、２０：遊星歯車
機構、２１：太陽歯車、２２：支持腕、２３：方向クラ
ッチ、２４：トルクリミッタ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力軸の周囲に支持され、この入力軸から回転駆
動力を伝達される入力側ディスクと、前記入力軸の周囲
に、この入力軸に対する回転自在に支持された出力側デ
ィスクと、それぞれ前記入力軸の周囲に、傾斜角度の調
節自在に設けられた変位軸に回転自在に支持され、入力
側、出力側両ディスクの間に挟持されたパワーローラと
から構成され、入力側、出力側両ディスクの互いに対向
する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、パワ
ーローラの周面を、球面状の凸面として、この周面と前
記内側面とを当接させたトロイダル型無段変速機に於い
て、前記入力軸の端部に太陽歯車を、前記出力側ディス
クの外側面に、この太陽歯車と同心のリング歯車を、そ
れぞれ固定すると共に、前記入力軸と同心に設けられた
出力軸の端部に固定した支持腕に、前記太陽歯車とリン
グ歯車とに噛合する遊星歯車を枢支した事を特徴とする
トロイダル型無段変速機。
（２）入力軸と太陽歯車との間にトルクリミッタを設け
た、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
（３）入力軸の周囲に支持され、この入力軸から回転駆
動力を伝達される入力側ディスクと、前記入力軸の周囲
に、この入力軸に対する回転自在に支持された出力側デ
ィスクと、それぞれ前記入力軸の周囲に、傾斜角度の調
節自在に設けられた変位軸に回転自在に支持され、入力
側、出力側両ディスクの間に挟持されたパワーローラと
から構成され、入力側、出力側両ディスクの互いに対向
する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、パワ
ーローラの周面を、球面状の凸面として、この周面と前
記内側面とを当接させたトロイダル型無段変速機に於い
て、前記入力軸の端部にリング歯車を、前記出力側ディ
スクの外側面に、このリング歯車と同心の太陽歯車を、
それぞれ固定すると共に、前記入力軸と同心に設けられ
た出力軸の端部に固定した支持腕に、前記太陽歯車とリ
ング歯車とに噛合する遊星歯車を枢支した事を特徴とす
るトロイダル型無段変速機。
（４）入力軸とリング歯車との間にトルクリミッタを設
けた、請求項３に記載のトロイダル型無段変速機。
（５）出力軸の途中に一方向クラッチを設けた、請求項
１〜４の何れかに記載のトロイダル型無段変速機。
（６）出力軸の途中にトルクリミッタを設けた、請求項
１、３、５の何れかに記載のトロイダル型無段変速機。
（７）入力軸と入力側ディスクとの間に加圧装置を設け
、この加圧装置によって、前記入力側ディスクを出力側
ディスクに向けて弾性的に押圧した、請求項１〜６の何
れかに記載のトロイダル型無段変速機。