JPH11294549A - トロイダル型無段変速機のトラニオン駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラニオンの駆動ロッド長を短縮すると共
に、駆動ロッドのたわみに起因するプリセスカムの位置
ずれを減少させることができるトロイダル型無段変速機
のトラニオン駆動装置を提供する。 【解決手段】 トルク入力軸のまわりに配置される少な
くとも２個のパワーローラと各パワーローラを回転自在
に支持しつつそれぞれの傾転軸を中心として各パワーロ
ーラと一体に傾動回転する少なくとも２個のトラニオン
とから構成されるトラニオンセットを備えたトロイダル
型無段変速機に組み込まれ、油圧駆動部とコントロール
バルブと油圧設定部と油圧制御部とにより、各トラニオ
ンの傾動回転運動を制御するトロイダル型無段変速機の
トラニオン駆動装置において、油圧制御部及び油圧駆動
部を共にトロイダル型無段変速機のケーシング内に収納
し、トラニオンの傾転軸まわりの傾動回転を油圧制御部
へと伝達するプリセスカムを、トラニオンを間に挟んで
油圧駆動部と相対する側に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の変
速機として使用されるトロイダル型無段変速機におい
て、トロイダル型変速機構に備わる各パワーローラの回
転軸の傾斜角度を調節するためのトラニオン駆動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】主に自動車用の変速機として従来より研
究が進められているトロイダル型無段変速機は、互いに
対向する面がそれぞれ円弧形状の凹断面を有する入力デ
ィスク及び出力ディスクと、これら２枚のディスク間に
挟持される回転自在なパワーローラとを組み合わせた構
造のトロイダル変速機構を備えている。入力ディスク
は、トルク入力軸方向への移動が可能なようにトルク入
力軸に対して駆動結合され、一方出力ディスクは、トル
ク入力軸に対して相対的に回転可能かつ入力ディスクか
ら離れる方向への移動が制限されるように入力ディスク
と対向して取り付けられる。

【０００３】上述のようなトロイダル型変速機構では、
入力ディスクが回転するとパワーローラを介して出力デ
ィスクが逆回転するため、トルク入力軸に入力される回
転運動は、逆方向の回転運動として出力ディスクへと伝
達され、出力ディスクと一体的に回転する出力ギアから
取り出される。この際、パワーローラの周面が入力ディ
スクの外周付近と出力ディスクの中心付近とにそれぞれ
当接するようにパワーローラの回転軸の傾斜角度を変化
させることでトルク入力軸から出力ギアへの増速が行わ
れ、これとは逆に、パワーローラの周面が入力ディスク
の中心付近と出力ディスクの外周付近とにそれぞれ当接
するようにパワーローラの回転軸の傾斜角度を変化させ
ることでトルク入力軸から出力ギアへの減速が行われ
る。さらに両者の中間の変速比についても、パワーロー
ラの回転軸の傾斜角度を適当に調節することにより、ほ
ぼ無段階に得ることができる。

【０００４】トロイダル型変速機構には、トルク入力軸
と直交する平面上にトルク入力軸を中心として対称配置
される少なくとも２個のパワーローラが備わっており、
各パワーローラは、それぞれ１個のトラニオンにより軸
受を介して傾転自在に支持される。トラニオンは、パワ
ーローラを収容するための凹部が中心に備わる略コの字
型断面形状を持つ部材であり、両側面に突設されている
傾転軸を中心として、凹部内に保持しているパワーロー
ラと一体に傾動回転される。この傾転軸は、ケーシング
と結合した支持壁により球面リングを介して支承される
ため、トラニオンは、傾転軸に沿った方向への若干の摺
動が可能となっている。トルク入力軸と直交する同一平
面上に配置された２個以上のトラニオンは、それぞれ隣
接するトラニオンの傾転軸の端部同士を結合するヨーク
により相互連結されて、環状のトラニオンセットを形成
する。

【０００５】図３は、このようなトラニオンセットを備
えたトロイダル型無段変速機の一例を示している。トル
ク入力軸に駆動結合されている入力ディスク１と、出力
ギア３に連結されている出力ディスク２との間には、各
トラニオンの作動空間となるキャビティが形成されてお
り、トラニオンセットを備えたトロイダル型変速機構が
配置される。また、トラニオンセットには、トラニオン
を摺動させる油圧駆動部と、油圧駆動部への供給油圧を
調節するコントロールバルブと、コントロールバルブの
目標供給油圧を設定する油圧設定部と、各トラニオンの
傾転角度をコントロールバルブへとフィードバックする
油圧制御部とから構成されるトラニオン駆動装置が隣接
配置されている。トラニオン駆動装置によりトラニオン
を摺動させてトラニオンの傾転軸まわりの傾動回転を制
御すると、これに伴いパワーローラ回転軸の傾斜角度が
調節されるため、トロイダル型無段変速機の任意の変速
比を得ることができる。

【０００６】図４は、図３で例示した形式のトロイダル
型無段変速機について、トラニオンセット周辺部のI―I
線における垂直断面構造を拡大して示している。油圧駆
動部１０は、バルブボディ内に配置された２組のシリン
ダユニットを備えており、各シリンダユニットは、それ
ぞれシリンダ室１１とシリンダ室１１内に嵌装される油
圧ピストン１２とから構成される。各シリンダユニット
の油圧ピストン１２は、トラニオンセットの隣り合う２
個のトラニオン６に備わる各傾転軸７の一方の端部とそ
れぞれ駆動ロッド１３を介して結合しており、コントロ
ールバルブ１５を通じて供給される制御油の圧力によ
り、これらトラニオン６を傾転軸７に沿って互いに逆方
向へと駆動する。平衡位置から変位させられたトラニオ
ン６は、それぞれパワーローラと入力ディスク及び出力
ディスクとの接触部における回転方向の差から生じた合
成力を受けて傾転軸７のまわりで傾動回転運動を行い、
その結果、各トラニオンに支承されているパワーローラ
の回転軸の傾斜角度が変化する。このとき、各トラニオ
ンに作用するトラニオンセットの径を拡大させる方向の
応力が、傾転軸７の端部同士を結合しているヨーク８の
働きにより相殺される。

【０００７】バルブボディ内には、各油圧駆動部と共に
コントロールバルブ１５が設けられており、コントロー
ルバルブ１５の油供給孔をトラニオン６の傾動回転運動
に応じて開閉することで、油圧駆動部の各シリンダユニ
ット内に流入する油量がそれぞれ増減される。また、ト
ラニオン６の傾動回転運動に基づいて油供給孔の状態を
フィードバック制御するための油圧制御部１６がコント
ロールバルブ１５に接続されており、コントロールバル
ブ１５による制御の目標油圧を規定するための油圧設定
部１７がコントロールバルブ１５の端部に結合してい
る。

【０００８】トラニオン６の傾転角度は、トラニオン６
の傾動回転変位を取り出して直線変位へと変換するため
のプリセスカム１８及びリンク機構１９の組合せを介し
て、油圧制御部１６へと伝達される。プリセスカム１８
は、円周方向に沿って連続的に厚さが変化する螺旋傾斜
面状に形成された端面を備えた円盤形状の部材であり、
駆動ロッド１３の同軸上に駆動結合されて一体回転す
る。また、リンク機構１９は、２方向へと延びる腕を有
する略L字型の板状部材であり、一方の腕の先端がプリ
セスカム１８の螺旋傾斜面上に当接するように配置され
る。２本の腕の集合部にはリンク支点となる回転孔が穿
設されており、回転孔内に挿通された通しネジによって
リンク機構の回転を許容しつつケーシングへと固定され
る。トラニオン６及び傾転軸７の傾動回転運動に応じて
プリセスカム１８が回転されると、プリセスカム１８の
螺旋傾斜面に当接するリンク機構１９の一方の腕が外側
へと押し出されて回転変位から直線変位への変換が行わ
れる。こうして得られた直線変位は、リンク支点２０を
中心としたリンク機構１９自身の回転を介して、リンク
機構１９の他方の腕の先端と接触している油圧制御部１
６へとフィードバック入力される。

【０００９】トラニオンセットにおいては、ある一つの
トラニオンに与えられた傾転軸方向の変位がヨーク８に
より他のトラニオンへと等しく伝達されることで全体の
変速同期性が維持されているため、プリセスカム１８及
びリンク機構１９は、トロイダル型変速機構に２組備わ
るシリンダユニットの一方についてのみ装着すれば良
い。また、油圧制御の精度を高めるためには、コントロ
ールバルブ１５と各シリンダユニットの間の距離をでき
るだけ短くした設計が望ましいことから、これら各構成
要素は、通常、傾転軸７に沿って、トラニオン６、シリ
ンダユニット（バルブボディ）、プリセスカム１８の順
に配置される。したがって、プリセスカム１８が設けら
れている側の駆動ロッドには、バルブボディとプリセス
カム１８の幅を足しあわせた分の長さが必要となる。一
方、プリセスカム１８が設けられていない側の駆動ロッ
ド長は、バルブボディ幅と同程度で良い。

【００１０】バルブボディは、上側部分に位置するアッ
パボディ１４ａ及び下側部分に位置するロアボディ１４
ｂにより構成され、両者は、上下に重ね合わされた状態
でネジ等により固着されて、ケーシングへと取り付けら
れる。これらアッパボディ１４ａ及びロアボディ１４ｂ
は、共に連続的に形成された一枚板製であり、アッパボ
ディ１４ａの各トラニオン傾転軸７と対する位置には、
それぞれ内部に前述の油圧ピストン１２を配置するため
の計２個のシリンダ室１１が穿設されている。アッパボ
ディ１４ａとロアボディ１４ｂの接合面には、各シリン
ダ室へと制御油を供給するための油路がそれぞれ張り巡
らされている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】トロイダル型無段変速
機のトラニオン駆動装置では、入力ディスク及び出力デ
ィスクと共に回転しているパワーローラからトラニオン
へと大きなスラスト力が加わるために、トラニオン中央
部においてトラニオンセットの環の径が拡大させられ
る。この際には、トラニオン側面に結合している駆動ロ
ッドに対して曲げ応力が作用し、特に駆動ロッドの端部
では大きなたわみが生じることになる。その結果、上述
のように駆動ロッドの端部にプリセスカムを配置した場
合には、プリセスカムとリンク機構の位置関係が変化し
て傾転軸まわりの回転変位の伝達に関する正確性が損な
われ、トロイダル型無段変速機の変速制御が不安定にな
る。

【００１２】また、プリセスカムが駆動ロッドの端部に
設けられていると、２本の駆動ロッドの長さが相違する
ため、加工する部品の種類が増加して装置の量産性を悪
化させる。さらに、この場合には、一方の駆動ロッドが
バルブボディから突出する形になるため、搭載時にオイ
ルパンや他の補器類との干渉に配慮する必要が生じて、
設計上の制約を増大させる。

【００１３】本発明は上述のような事情によりなされた
ものであり、本発明の目的は、トラニオンの駆動ロッド
長を短縮すると共に、駆動ロッドのたわみに起因するプ
リセスカムの位置ずれを減少させることができるトロイ
ダル型無段変速機のトラニオン駆動装置を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、トルク入力軸
のまわりに配置される少なくとも２個のパワーローラと
前記各パワーローラを回転自在に支持しつつそれぞれの
傾転軸を中心として前記各パワーローラと一体に傾動回
転する少なくとも２個のトラニオンとから構成されるト
ラニオンセットを備えたトロイダル型無段変速機に組み
込まれ、シリンダ室及び前記シリンダ室内に嵌装される
油圧ピストンを少なくとも２組備える油圧駆動部と前記
各シリンダ室内の油圧を調節するコントロールバルブと
前記コントロールバルブの目標油圧を設定する油圧設定
部と前記各トラニオンの傾転角度を前記コントロールバ
ルブへとフィードバックする油圧制御部とにより、前記
各トラニオンの前記各傾転軸まわりの傾動回転運動を制
御するトロイダル型無段変速機のトラニオン駆動装置に
関するものであり、本発明の上記目的は、前記油圧制御
部及び前記油圧駆動部を共にトロイダル型無段変速機の
ケーシング内に収納し、前記トラニオンの前記傾転軸ま
わりの傾動回転を前記油圧制御部へと伝達するプリセス
カムを、前記トラニオンを間に挟んで前記油圧駆動部と
相対する側に配置することで達成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のトロイダル型無段変速機
のトラニオン駆動装置は、従来の装置と同様に、トラニ
オンを摺動させる油圧駆動部と、油圧駆動部への供給油
圧を調節するコントロールバルブと、コントロールバル
ブの目標供給油圧を設定する油圧設定部と、各トラニオ
ンの傾転角度をコントロールバルブへとフィードバック
する油圧制御部とを備えており、トロイダル型変速機構
のトラニオンセットと隣接するように配置される。ま
た、これら各構成要素により傾転軸まわりのトラニオン
の傾動回転を制御することで、パワーローラ回転軸の傾
斜角度が調節されて、トロイダル型無段変速機の任意の
変速比を得ることができる。

【００１６】図１は、本発明のトラニオン駆動装置を備
えたトロイダル型無段変速機の一実施例について、トラ
ニオンセット周辺部の垂直断面構造を拡大して示してい
る。この図において、図３及び４で示したものと同じ符
号が付されている構成部分は、それぞれ従来のトラニオ
ン駆動装置と同等の機能を有するため、以下ではその詳
細な説明を省略する。

【００１７】図１のトラニオン駆動装置では、従来と同
様に、トラニオン６の傾動回転運動に伴う回転変位を取
り出して直線変位へと変換するためのプリセスカム１８
が駆動ロッド１３と同軸上に配置されている。ただし、
本発明の装置では、このプリセスカム１８とバルブボデ
ィ内に配置されたシリンダユニットの一方とが、一方の
トラニオン６を中心として互いに相対するよう位置す
る。プリセスカム１８は、駆動ロッド１３と結合してい
ない側の傾転軸７の端面上に穿設された円孔内に嵌着さ
れ、このトラニオン６と一体回転する。また、円盤形状
を有するプリセスカム１８の外側端面は、円周方向に沿
って連続的に厚さが変化する螺旋傾斜面状に形成されて
いて、この面上にはリンク機構（図示せず）の一方の腕
の先端が当接している。

【００１８】リンク機構は、２方向へと延びる腕を有す
る略L字型の板状部材により構成され、２本の腕の集合
部に設けられているリンク支点（図示せず）を介してケ
ーシングへと回転自在に固定される。従来と同様に、プ
リセスカム１８の螺旋傾斜面に当接するリンク機構の一
方の腕がトラニオン６の回転に応じて外側へと押し出さ
れることで回転変位から直線変位への変換が行われ、リ
ンク機構の他端と接触している油圧制御部１６へと変位
がフィードバック入力される。なお本発明の場合、トラ
ニオン６を挟んで対峙しているプリセスカム１８の螺旋
傾斜面と油圧制御部１６との間をリンク機構により連結
する必要があるため、リンク機構は、先端部において油
圧制御部１６と接触する他方の腕が、トラニオン６の一
方の傾転軸周辺から他方の傾転軸周辺まで傾転軸７に沿
う方向にトラニオン６を横断するよう配置される。

【００１９】図２は、本発明のトラニオン駆動装置を備
えたトロイダル型無段変速機の変形例について、トラニ
オンセット周辺部の垂直断面構造を拡大して示してい
る。図２のトラニオン駆動装置では、駆動ロッド１３と
結合していない側の傾転軸７の端部にカムロッド２１が
結合しており、カムロッド２１の先端にプリセスカム１
８が嵌着される。このような構成とすることで、リンク
機構（図示せず）の周囲に所望の空間を確保できるよう
になり、バルブボディの配置上の自由度が増大する。

【００２０】以上のように、本発明のトラニオン駆動装
置では、トラニオン６の支持部である傾転軸７と極めて
近接した位置にプリセスカム１８を設けることができ
る。したがって、パワーローラからトラニオンへと加わ
る大きなスラスト力に応じてトラニオン６中央部でトラ
ニオンセットの環径の拡大が生じるような場合にも、プ
リセスカム１８とリンク機構の位置関係にはほとんど変
化が現れず、トラニオン６の回転変位の伝達に関する正
確性が維持される。図１及び図２の各装置では、回転変
位伝達をより精密に行うために、プリセスカム１８と傾
転軸７との間（図１の構成）またはプリセスカム１８と
カムロッド２１との間（図２の構成）に、二平面等によ
る位相合わせ手法を適用して、プリセスカム１８とトラ
ニオン６の初期位置関係を規定している。

【００２１】また、本発明の場合、傾転軸端面とバルブ
ボディの間を連結する２本の駆動ロッドに長さの相違が
生じないため、これらを全く同一の部品として設計及び
加工することができ、装置の量産性が損なわれない。し
かも、バルブボディからの駆動ロッドの突出を排除でき
るため、装置設計上の空間的な制約が生じない。

【００２２】なお、図１及び図２のトロイダル型無段変
速機では、バルブボディ全体がアルミ材により形成され
ており、より高い硬度を有する鉄製の駆動ロッドの側面
と擦れ合うことで生じる摩耗や破損を抑えるために、各
シリンダ室１１の内側面には鉄製ブッシュ２２が配置さ
れている。また、これら本発明の各実施例は、通常のシ
ングルキャビティ式トロイダル型無段変速機に限定され
ず、２組のトロイダル型変速機構（したがって２組のト
ラニオンセット）を背面合わせで並列接続したダブルキ
ャビティ式トロイダル型無段変速機に対して適用するこ
ともできる。

【００２３】さらに図１及び図２の例では、制御油系統
の油圧がダウンして変速制御不能になった場合に備え
て、複数個のトラニオンを連動させるための機構が備わ
っている。この機構は、同じトラニオンセットに属する
複数個のトラニオンを同期させるための第１のワイヤ
と、異なるキャビティ内のトラニオンセット同士を連動
させるための第２のワイヤとにより実現される。第１の
ワイヤは、各トラニオンの外側面上に１列ずつ設けられ
ている通し孔２３内に挿通されて、同じトラニオンセッ
トに属する他のトラニオンの通し孔２３との間を繋ぐよ
う無限軌道状に掛け渡される。一方、第２のワイヤは、
１組のトラニオンセットあたり１個のトラニオンについ
て傾転軸端部の外周面上に形成されているワイヤ溝２４
内に配置されて、他のキャビティ内のトラニオンセット
に属する１個のトラニオンの傾転軸端部に同様にして設
けられているワイヤ溝２４との間を繋ぐよう無限軌道状
に掛け渡される。

【００２４】

【発明の効果】上述のように、本発明のトロイダル型無
段変速機のトラニオン駆動装置によれば、プリセスカム
の取付位置が、パワーローラを挟んでバルブボディと反
対の方向になるため、駆動ロッドに強大な曲げ応力が加
わるような場合でも、プリセスカムとリンク機構の位置
関係にずれが生じず、安定した変速制御を行うことがで
きる。また、駆動ロッドの突出長を短縮できることか
ら、装置の量産性が損なわれず、変速機全体の空間利用
効率も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダブルキャビティ式トロイダル型無段
変速機の軸受の一実施例を示す軸断面図である。

【図２】本発明のダブルキャビティ式トロイダル型無段
変速機の軸受の変形例を示す軸断面図である。

【図３】従来のトラニオン駆動装置を含んだトロイダル
型無段変速機の全体構造の一例を示す軸断面図である。

【図４】図３に示した従来のトロイダル型無段変速機に
おいてトラニオンセット周辺部の構造を示す垂直断面図
である。

【符号の説明】

１ 入力ディスク ２ 出力ディスク ３ 出力ギア ６ トラニオン ７ 傾転軸 ８ ヨーク ９ トルク入力軸 １０ 油圧駆動部 １１ シリンダ室 １２ 油圧ピストン １３ 駆動ロッド １４ａ アッパボディ １４ｂ ロアボディ １５ コントロールバルブ １６ 油圧制御部 １７ 油圧設定部 １８ プリセスカム １９ リンク機構 ２０ リンク支点 ２１ カムロッド ２２ 鉄製ブッシュ ２３ 通し孔 ２４ ワイヤ溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トルク入力軸のまわりに配置される少な
   くとも２個のパワーローラと前記各パワーローラを回転
   自在に支持しつつそれぞれの傾転軸を中心として前記各
   パワーローラと一体に傾動回転する少なくとも２個のト
   ラニオンとから構成されるトラニオンセットを備えたト
   ロイダル型無段変速機に組み込まれ、シリンダ室及び前
   記シリンダ室内に嵌装される油圧ピストンを少なくとも
   ２組備える油圧駆動部と前記各シリンダ室内の油圧を調
   節するコントロールバルブと前記コントロールバルブの
   目標油圧を設定する油圧設定部と前記各トラニオンの傾
   転角度を前記コントロールバルブへとフィードバックす
   る油圧制御部とにより、前記各トラニオンの前記各傾転
   軸まわりの傾動回転運動を制御するトロイダル型無段変
   速機のトラニオン駆動装置において、前記油圧制御部及
   び前記油圧駆動部が共にトロイダル型無段変速機のケー
   シング内に収納され、前記トラニオンの前記傾転軸まわ
   りの傾動回転を前記油圧制御部へと伝達するプリセスカ
   ムが前記トラニオンを間に挟んで前記油圧駆動部と相対
   する側に配置されることを特徴とするトロイダル型無段
   変速機のトラニオン駆動装置。