知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024085625
(43)【公開日】2024-06-27
(54)【発明の名称】トロイダル無段変速機
(51)【国際特許分類】
F16H 15/38 20060101AFI20240620BHJP
【ＦＩ】
F16H15/38
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022200234
(22)【出願日】2022-12-15
(71)【出願人】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】世古口 直也
(72)【発明者】
【氏名】今井 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】小松 賢司
【テーマコード（参考）】
3J051
【Ｆターム（参考）】
3J051AA03
3J051BA03
3J051BD01
3J051BE09
3J051CB04
3J051EA06
3J051EB03
3J051FA01
(57)【要約】
【課題】トロイダル無段変速機において、ローディングカムの軸力をトルク増加に伴って適切に増加させながらも、当該軸力が高トルク域で過剰になるのを防止する。
【解決手段】トロイダル無段変速機のローディングカムは、回転軸線周りに回転可能なカム板であって、ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を有するカム板と、前記ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含む。前記カム板の前記カム面は、前記カム板の周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、カムリードが増加するように湾曲した凹面を含む。
【選択図】図３
【解決手段】トロイダル無段変速機のローディングカムは、回転軸線周りに回転可能なカム板であって、ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を有するカム板と、前記ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含む。前記カム板の前記カム面は、前記カム板の周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、カムリードが増加するように湾曲した凹面を含む。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸線を一致させた状態で対向配置された第１ディスク及び第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、
前記回転軸線が延びる軸線方向において前記第２ディスクを前記第１ディスクに向けて押圧するローディングカムと、を備え、
前記ローディングカムは、
前記回転軸線周りに回転可能なカム板であって、前記第２ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を含む対向面を有するカム板と、
前記第２ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含み、
前記カム板の前記カム面は、前記カム板の周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、カムリードが増加するように湾曲した凹面を含む、トロイダル無段変速機。
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、
前記回転軸線が延びる軸線方向において前記第２ディスクを前記第１ディスクに向けて押圧するローディングカムと、を備え、
前記ローディングカムは、
前記回転軸線周りに回転可能なカム板であって、前記第２ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を含む対向面を有するカム板と、
前記第２ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含み、
前記カム板の前記カム面は、前記カム板の周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、カムリードが増加するように湾曲した凹面を含む、トロイダル無段変速機。
【請求項2】
前記凹面は、前記カム板の前記カム面の全体である、請求項１に記載のトロイダル無段変速機。
【請求項3】
前記カム板の前記カム面は、前記断面において、カムリードが一定となるように直線的に傾斜した傾斜面を更に含み、
前記周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記断面において、前記凹面は、前記傾斜面のうち前記周方向の前記終端側の端に隣接している、請求項１に記載のトロイダル無段変速機。
前記周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記断面において、前記凹面は、前記傾斜面のうち前記周方向の前記終端側の端に隣接している、請求項１に記載のトロイダル無段変速機。
【請求項4】
前記断面において、前記傾斜面は、前記凹面のうち前記傾斜面に連続する端における接線が延びる方向に延びている、請求項３に記載のトロイダル無段変速機。
【請求項5】
前記周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記断面において、前記カム板の前記対向面は、前記カム面のうち前記周方向の前記終端側の端に連続して前記周方向に向いたストッパ面を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトロイダル無段変速機。
前記断面において、前記カム板の前記対向面は、前記カム面のうち前記周方向の前記終端側の端に連続して前記周方向に向いたストッパ面を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトロイダル無段変速機。
【請求項6】
回転軸線を一致させた状態で対向配置された第１ディスク及び第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、
前記回転軸線が延びる軸線方向において前記第２ディスクを前記第１ディスクに向けて押圧するローディングカムと、を備え、
前記ローディングカムは、
前記回転軸線周りに回転可能なカム板であって、前記第２ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を含む対向面を有するカム板と、
前記第２ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含み、
前記カム面の周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、前記カム板の前記対向面は、前記カム面のうち前記周方向の前記終端側の端に連続して前記周方向に向いたストッパ面を含み、
前記断面において、前記ストッパ面の曲率は、前記ローラの外周面の曲率以下である、トロイダル無段変速機。
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、
前記回転軸線が延びる軸線方向において前記第２ディスクを前記第１ディスクに向けて押圧するローディングカムと、を備え、
前記ローディングカムは、
前記回転軸線周りに回転可能なカム板であって、前記第２ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を含む対向面を有するカム板と、
前記第２ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含み、
前記カム面の周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、前記カム板の前記対向面は、前記カム面のうち前記周方向の前記終端側の端に連続して前記周方向に向いたストッパ面を含み、
前記断面において、前記ストッパ面の曲率は、前記ローラの外周面の曲率以下である、トロイダル無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、トロイダル無段変速機に関する。
【背景技術】
【0002】
トロイダル無段変速機では、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラが挟まれ、パワーローラを傾転させることで変速比が連続的に変更される。トロイダル無段変速機は、入力ディスクと出力ディスクとが互いに近づくように作用する軸力を発生するローディングカムを備える。ローディングカムは、ディスクの背面（カム面）に対向するカム板と、ディスクのカム面とカム板のカム面との間に挟まれるローラと、を有する。ローディングカムにおける伝達トルクの増加に伴って、カム作用によってディスクがカム板から離れるように付勢され、入力ディスク及び出力ディスクによってパワーローラが十分な接触圧で挟まれる。
【0003】
特許文献１に開示されたローディングカムでは、カム板は、一定の傾斜角を有する第１カム面と、その第１カム面に隣接した第２カム面であって第１カム面の傾斜角よりも大きく且つ一定の傾斜角を有する第２カム面と、を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１０－１４１４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１のローディングカムでは、第１カム面及び第２カム面のいずれも傾斜角は一定である。即ち、このローディングカムでは、ディスク単位回転当たりの軸線方向進み量であるカムリードは、第１カム面及び第２カム面のいずれにおいても一定である。
【0006】
カム面の傾斜角が大きいと、ローラからカム面に付加される荷重が周方向に向く傾向になるため、当該荷重の軸方向分力が小さくなる。それゆえ、高トルク域でなくてもローディングカムの軸力が低下し、状況によっては軸力が十分でない場合が生じ得る。他方、カム面の傾斜角が小さいと、ローラからカム面に付加される荷重が軸方向に向く傾向になるため、当該荷重の軸方向分力が大きくなる。それゆえ、高トルク域においてローディングカムの軸力が過剰になり、ディスク及びパワーローラに過負荷が生じ得る。
【0007】
本開示の一態様は、トロイダル無段変速機において、ローディングカムの軸力をトルク増加に伴って適切に増加させながらも、当該軸力が高トルク域で過剰になるのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一態様に係るトロイダル無段変速機は、回転軸線を一致させた状態で対向配置された第１ディスク及び第２ディスクと、前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、前記回転軸線が延びる軸線方向において前記第２ディスクを前記第１ディスクに向けて押圧するローディングカムと、を備える。前記ローディングカムは、前記回転軸線周りに回転可能なカム板であって、前記第２ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を有するカム板と、前記第２ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含む。前記カム板の前記カム面は、前記カム板の周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、カムリードが増加するように湾曲した凹面を含む。
【0009】
本開示の他態様に係るトロイダル無段変速機は、回転軸線を一致させた状態で対向配置された第１ディスク及び第２ディスクと、前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、前記回転軸線が延びる軸線方向において前記第２ディスクを前記第１ディスクに向けて押圧するローディングカムと、を備える。前記ローディングカムは、前記回転軸線周りに回転可能なカム板であって、前記第２ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を含む対向面を有するカム板と、前記第２ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含む。前記カム面の周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とする。前記周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、前記カム板の前記対向面は、前記カム面のうち前記周方向の前記終端側の端に連続して前記周方向に向いたストッパ面を含む。
【発明の効果】
【0010】
本開示の一態様によれば、トロイダル無段変速機において、ローディングカムの軸力をトルク増加に伴って適切に増加させながらも、当該軸力が高トルク域で過剰になるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【0013】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るトロイダル無段変速機１０を備える駆動機構一体型発電装置１の断面図である。図１に示すように、駆動機構一体型発電装置１（Integrated Drive Generator：以下、「ＩＤＧ」という）は、航空機の交流電源に用いられるものであって、航空機のエンジンに取り付けられるケーシング２を備える。ケーシング２は、入力構造３と、トロイダル無段変速機１０と、動力伝達構造４と、発電機５と、を収容している。
図１は、第１実施形態に係るトロイダル無段変速機１０を備える駆動機構一体型発電装置１の断面図である。図１に示すように、駆動機構一体型発電装置１（Integrated Drive Generator：以下、「ＩＤＧ」という）は、航空機の交流電源に用いられるものであって、航空機のエンジンに取り付けられるケーシング２を備える。ケーシング２は、入力構造３と、トロイダル無段変速機１０と、動力伝達構造４と、発電機５と、を収容している。
【0014】
変速機１０は、同軸上に配置されて相対回転可能な動力伝達軸である変速機入力軸１１及び変速機出力軸１２を備える。各軸１１，１２の軸線は回転軸線Ａ１と称し、回転軸線Ａ１が延びる方向は回転軸線方向Ａ１と称する。変速機入力軸１１は、入力構造３を介してエンジン回転軸に接続される。入力構造３は、前記エンジン回転軸からの回転力が入力される装置入力軸３ａと、装置入力軸３ａの回転を変速機入力軸１１に伝達するギヤ対３ｂと、を含む。ギヤ対３ｂは、装置入力軸３ａと一体回転するギヤ３ｂａと、変速機入力軸１１と一体回転するギヤ３ｂｂと、を有する。変速機出力軸１２は、ギヤ列のような動力伝達構造４を介して発電機５の発電機入力軸５ａに接続されている。
【0015】
前記エンジン回転軸から取り出された回転力は、入力構造３を介して変速機入力軸１１に入力される。変速機１０は、変速機入力軸１１の回転を変速して変速機出力軸１２に出力する。変速機出力軸１２の回転力は、動力伝達構造４を介して発電機入力軸５ａに伝達される。発電機入力軸５ａが駆動されると、発電機５が交流電力を発生する。変速機１０の変速比は、前記エンジン回転軸の回転速度の変動に関わらず発電機入力軸５ａの回転速度を一定に保つように連続的に変更される。
【0016】
変速機１０は、一例として、ハーフトロイダル型かつダブルキャビティ型であり、ディスク対１３及びディスク対１４を備える。ディスク対１３は、入力ディスク１５及び出力ディスク１６を有し、ディスク対１４も入力ディスク１５及び出力ディスク１６を有する。入力ディスク１５は第１ディスクに相当し、出力ディスク１６は第２ディスクに相当する。入力ディスク１５は、変速機入力軸１１と一体回転するよう変速機入力軸１１に嵌合されている。出力ディスク１６は、変速機出力軸１２と一体回転するよう変速機出力軸１２に嵌合されている。
【0017】
入力ディスク１５及び出力ディスク１６は、回転軸線Ａ１回りに回転するように回転軸線方向Ａ１に隣接配置されている。入力ディスク１５と出力ディスク１６とは、互いの回転軸線を一致させた状態で回転軸線方向Ａ１に互いに対向配置されている。入力ディスク１５と出力ディスク１６とは、互いに対向する凹状の接触面１５ａ，１６ａを有する。入力ディスク１５及び出力ディスク１６は、接触面１５ａ，１６ａによって回転軸線Ａ１回りに円環状のキャビティ１７を画定する。
【0018】
変速機１０は、一例として、中央入力型である。変速機出力軸１２は、変速機入力軸１１内に挿通され、変速機入力軸１１から両側に突出する。２つの入力ディスク１５は、変速機入力軸１１上で背中合わせに配置されている。２つの出力ディスク１６は、２つの入力ディスク１５の回転軸線方向Ａ１の外側に配置されている。変速機入力軸１１と一体回転するギヤ３ｂｂは、変速機入力軸１１の外周面上に設けられ、２つの入力ディスク１５間に配置されている。
【0019】
ディスク対１３の出力ディスク１６は、固定具１８によって変速機出力軸１２に固定されている。ディスク対１４の出力ディスク１６は、プリロードバネ１９によって対応する入力ディスク１５に向けて付勢され、かつ、回転駆動時にはローディングカム３０によって対応する入力ディスク１５に向けて付勢される。ディスク対１４の出力ディスク１６は、ローディングカム３０を介して動力伝達構造４に動力伝達可能に接続されている。
【0020】
変速機１０は、キャビティ１７内に配置された複数のパワーローラ２０と、複数のパワーローラ２０をそれぞれ傾転可能に支持する複数のトラニオン２１と、を備える。トラニオン２１は、傾転軸線Ａ２回りに傾転可能である。傾転軸線Ａ２は、回転軸線Ａ１とねじれの位置にある。傾転軸線Ａ２が延びる方向は傾転軸線方向Ａ２と称する。トラニオン２１は、傾転軸線方向Ａ２に変位可能な状態でケーシング２に支持されている。パワーローラ２０は、傾転軸線Ａ２に対して垂直な回転軸線Ａ３回りに回転自在にトラニオン２１に支持されている。
【0021】
パワーローラ２０は、傾転軸線Ａ２回りに傾転可能な状態で、入力ディスク１５の接触面１５ａと出力ディスク１６の接触面１６ａとの間に挟まれている。パワーローラ２０及びトラニオン２１が傾転軸線方向Ａ２に変位すると、パワーローラ２０の傾転軸線Ａ２回りの前記傾転角が変更される。入力ディスク１５の回転力を前記傾転角に応じた変速比で変速して出力ディスク１６に伝達する。
【0022】
ローディングカム３０は、出力ディスク１６と、カム板３１と、出力ディスク１６とカム板３１との間に挟まれたローラ３２と、を備える。カム板３１は、軸受３５を介して変速機出力軸１２に回転自在に支持されている。即ち、カム板３１は、回転軸線Ａ１周りに回転可能である。出力ディスク１６のトルクが増加すると、ローディングカム３０によって出力ディスク１６が入力ディスク１５に近づく向きに押圧され、入力ディスク１５及び出力ディスク１６がパワーローラ２０を挟む圧力が増加する。出力ディスク１６は、回転軸線方向Ａ１における接触面１６ａとは反対側の面においてカム面４１を有する。ローディングカム３０は、出力ディスク１６と同軸上に回転可能に配置されている。
【0023】
図２は、図１のローディングカム３０を回転軸線方向Ａ１から見た側面図である。図２に示すように、ローディングカム３０は、回転軸線Ａ１周りの周方向Ｃに並んだ複数のカムセクションＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を有する。各カムセクションＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ごとにローラ３２が配置されている。カムセクションＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は互いに同じであるため、以下、１つのカムセクションＳ１について説明する。
【0024】
図３は、図２のIII－III線断面図であってローディングカム３０の断面図である。即ち、図３は、ローディングカム３０のうち１つのカムセクションＳ１の断面図であって、周方向Ｃに延び且つカム板３１の径方向から見た断面図である。なお、図３はローディングカム３０の伝達トルクがゼロのときの状態を表している。図３に示すように、出力ディスク１６は、回転軸線方向Ａ１においてカム板３１に対向する対向面４０を有する。対向面４０は、カム面４１を含む。カム板３１は、回転軸線方向Ａ１において出力ディスク１６に対向する対向面５０を有する。対向面５０は、カム面５１を含む。本実施形態では、出力ディスク１６のカム面４１とカム板３１のカム面５１とは、互いに対称な形状を有する。ローラ３２は、出力ディスク１６のカム面４１と、カム板３１のカム面５１との間に回転自在に挟まれている。
【0025】
カム板３１のカム面５１は、図３の断面において、カムリードが増加するように湾曲した凹面５１ａを含む。即ち、カム板３１のカム面５１は、非線形なカムリードを有する。なお、「カムリード」は、ディスク単位回転当たりの回転軸線方向Ａ１の進み量である。凹面５１ａは、図３の断面において、カム面５１のうち３０％以上１００％以下の範囲の領域に配置される。本実施形態では、凹面５１ａは、カム板３１のカム面５１の全体である。凹面５１ａには、曲率が不連続に変化する屈曲点が存在していない。
【0026】
ここで、周方向Ｃにおいて、ローディングカム３０の伝達トルクの増加に伴ってローラ３２がカム面５１上を移動する向きにある側を終端側とし、カム面５１の終端側における端を終端Ｐと定義する。カム板３１のカム面５１は、終端Ｐ側に向けてカムリードが増加するように湾曲している。凹面５１ａの曲率は、図３の断面において、凹面５１ａに屈曲が生じないように連続的に変化している。例えば、凹面５１ａの曲率は、図３の断面において、終端Ｐに向かうにつれて連続的に増加している。なお、凹面５１ａの曲率は、図３の断面において、一定であってもよい。
【0027】
図４は、図３のローディングカム３０の高トルク時における断面図である。図４に示すように、出力ディスク１６からローラ３２を介してカム板３１に伝達される伝達トルクが増加すると、出力ディスク１６がカム板３１から回転軸線方向Ａ１に離れるようにローラ３２がカム板３１の凹面５１ａ上を周方向Ｃに移動する。カム板３１の凹面５１ａの終端Ｐ近傍では、その法線が回転軸線方向Ａ１に対して大きく傾斜することになる。これにより、伝達トルクの増加に伴って、ローラ３２からカム板３１に伝達される荷重の回転軸線方向Ａ１の分力が小さくなる。よって、ローディングカム３０の回転軸線方向Ａ１の押圧力すなわち軸力は、高トルク時には増加しにくくなる。
【0028】
図５は、図３のローディングカム３０の伝達トルクと軸力との間の関係を示すグラフである。図５において、線Ｌ１は、本例のローディングカム３０の軸力を示し、線Ｌ２は、必要軸力を示し、線Ｌ３は、線形なカムリードを有する従来のローディングカムの軸力を示す。伝達トルクが所定値Ｔ１以下のときは、プリロードバネ１９によって軸力が発生している。伝達トルクが所定値Ｔ１を超えて増加すると、ローラ３２がカム板３１のカム面５１上を周方向Ｃに移動することで、ローディングカム３０の軸力が増加する。
【0029】
カム面５１はカムリードが増加するように湾曲した凹面であるため、高トルク域では伝達トルクの増加に伴って軸力が増加する割合が低下する。よって、ローディングカム３０の軸力をトルク増加に伴って適切に増加させながらも、高トルク域で過剰になることが防止される。また、図３の断面においてカム面５１には屈曲点がないため、トルク増加に伴う軸力の増加が滑らかになる。よって、トルク変化時におけるディスク１５，１６とパワーローラ２０との間のトルク伝達が安定する。
【0030】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係るローディングカム１３０の断面図である。図６は、ローディングカム１３０の周方向Ｃに延び且つカム板１３１の径方向から見た断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図６に示すように、第２実施形態のローディングカム１３０では、カム板１３１の対向面１５０のカム面１５１は、傾斜面１５１ａ及び凹面１５１ｂを有する。凹面１５１ｂは、図６の断面において、カム面１５１のうち３０％以上６０％以下の範囲の領域に配置されている。なお、出力ディスク１１６の対向面１４０の形状は、カム板１３１の対向面１５０の形状と対称な形状を有する。
図６は、第２実施形態に係るローディングカム１３０の断面図である。図６は、ローディングカム１３０の周方向Ｃに延び且つカム板１３１の径方向から見た断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図６に示すように、第２実施形態のローディングカム１３０では、カム板１３１の対向面１５０のカム面１５１は、傾斜面１５１ａ及び凹面１５１ｂを有する。凹面１５１ｂは、図６の断面において、カム面１５１のうち３０％以上６０％以下の範囲の領域に配置されている。なお、出力ディスク１１６の対向面１４０の形状は、カム板１３１の対向面１５０の形状と対称な形状を有する。
【0031】
傾斜面１５１ａは、カムリードが一定となるように直線的に傾斜している。凹面１５１ｂは、カムリードが増加するように湾曲している。凹面１５１ｂは、傾斜面１５１ａのうち周方向Ｃにおけるカム面１５１の終端側の端Ｑに隣接している。即ち、凹面１５１ｂは、傾斜面１５１ａよりも高トルク領域側に配置されている。傾斜面１５１ａは、凹面１５１ｂのうち傾斜面１５１ａに連続する端Ｑにおける接線が延びる方向に延びている。そのため、傾斜面１５１ａと凹面１５１ｂとの境界には、曲率が不連続に変化する屈曲点が発生していない。
【0032】
図７は、図６のローディングカム１３０の伝達トルクと軸力との間の関係を示すグラフである。図７において、線Ｌ１は、本例のローディングカム１３０の軸力を示し、線Ｌ２は、必要軸力を示し、線Ｌ３は、線形なカムリードを有する従来のローディングカムの軸力を示す。伝達トルクが所定値Ｔ１未満のときは、プリロードバネ１９によって軸力が発生している。伝達トルクが所定値Ｔ１以上になって増加すると、ローラ３２がカム板１３１のカム面１５１上を周方向Ｃに移動することで、ローディングカム１３０の軸力が増加する。
【0033】
伝達トルクが所定値Ｔ１以上かつ所定値Ｔ２未満のときは、ローラ３２は直線的な傾斜面１５１ａに位置し、伝達トルクの増加に伴って軸力が増加する割合が一定となる。なお、Ｔ１＜Ｔ２であり、所定値Ｔ２は図６の端Ｑに対応している。伝達トルクが所定値Ｔ２以上になると、ローラ３２が凹面１５１ｂ上を移動し、伝達トルクの増加に伴って軸力が増加する割合が低下する。よって、ローディングカム１３０の軸力をトルク増加に伴って適切に増加させながらも、高トルク域で過剰になることが防止される。また、図６の断面においてカム面１５１には屈曲点がないため、トルク増加に伴う軸力の増加が滑らかになる。よって、トルク変化時におけるディスク１５，１６とパワーローラ２０との間のトルク伝達が安定する。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0034】
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係るローディングカム２３０の断面図である。図８は、ローディングカム２３０の周方向Ｃに延び且つカム板２３１の径方向から見た断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図８に示すように、第３実施形態のローディングカム２３０では、カム板２３１の対向面２５０のカム面２５１は、カムリードが一定となるように直線的に傾斜した傾斜面である。なお、カム面２５１は、カムリードが増加するように湾曲した凹面であってもよいし、カムリードが一定の傾斜面とカムリードが増加するように湾曲した凹面との組み合わせであってもよい。
図８は、第３実施形態に係るローディングカム２３０の断面図である。図８は、ローディングカム２３０の周方向Ｃに延び且つカム板２３１の径方向から見た断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図８に示すように、第３実施形態のローディングカム２３０では、カム板２３１の対向面２５０のカム面２５１は、カムリードが一定となるように直線的に傾斜した傾斜面である。なお、カム面２５１は、カムリードが増加するように湾曲した凹面であってもよいし、カムリードが一定の傾斜面とカムリードが増加するように湾曲した凹面との組み合わせであってもよい。
【0035】
周方向Ｃにおいて、ローディングカム２３０の伝達トルクの増加に伴ってローラ３２がカム板２３１のカム面２５１上を移動する向きにある側を終端側とする。図８の断面において、カム板２３１の対向面２５０は、カム面２５１のうち周方向Ｃの前記終端側の端Ｒに隣接して周方向Ｃに向いたストッパ面２５２を含む。ストッパ面２５２は、その法線を回転軸線方向Ａ１と周方向Ｃとに分解したときに周方向Ｃの方が大きい部分を有する。本実施形態では、ストッパ面２５２は、ローラ３２の外周面の曲率と実質的に同じ曲率を有する湾曲面である。ストッパ面２５２の曲率は、ローラ３２の外面の曲率未満であってもよい。なお、出力ディスク２１６の対向面２４０の形状は、カム板２３１の対向面２５０の形状と対称な形状を有するが、出力ディスク２１６にはストッパ面がなくてもよい。
【0036】
図９は、図８のローディングカム２３０の高トルク時における断面図である。図９に示すように、高トルク域でローラ３２がストッパ面２５２に到達すると、ローラ３２がストッパ面２５２に受け止められることで、伝達トルクが増加してもローラ３２はカム板２３１に対して周方向Ｃに移動しない。また、ローラ３２は、ストッパ面２５２に受け止められることで周方向Ｃにおいてカム面２５１を越えてしまうことも防止される。
【0037】
図１０は、図８のローディングカム２３０の伝達トルクと軸力との間の関係を示すグラフである。図１０において、線Ｌ１は、本例のローディングカム２３０の軸力を示し、線Ｌ２は、必要軸力を示し、線Ｌ３は、線形なカムリードを有する従来のローディングカムの軸力を示す。伝達トルクが所定値Ｔ１未満のときは、プリロードバネ１９によって軸力が発生している。伝達トルクが所定値Ｔ１以上になって増加すると、ローラ３２がカム板２３１のカム面２５１上を周方向Ｃに移動することで、ローディングカム２３０の軸力が増加する。
【0038】
伝達トルクが所定値Ｔ１以上かつ所定値Ｔ３未満のときは、ローラ３２は直線的な傾斜面２５１に位置し、伝達トルクの増加に伴って軸力が増加する割合が一定となる。なお、Ｔ１＜Ｔ３である。伝達トルクが所定値Ｔ３以上になると、ローラ３２がストッパ面２５２に受け止められてカム板２３１に対して周方向Ｃに移動しない。そのため、伝達トルクが増加してもローディングカム２３０の軸力は一定となる。よって、ローディングカム２３０の軸力をトルク増加に伴って適切に増加させながらも、高トルク域で当該軸力が過剰になることが防止される。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0039】
（第４実施形態）
図１１は、第４実施形態に係るローディングカムのカム板３３１の断面図である。図１１に示すように、第４実施形態のローディングカムでは、カム板３３１の対向面３５０のカム面３５１は、カムリードが増加するように湾曲した凹面である。なお、カム面３５１は、カムリードが一定の傾斜面とカムリードが増加するように湾曲した凹面との組み合わせであってもよい。
図１１は、第４実施形態に係るローディングカムのカム板３３１の断面図である。図１１に示すように、第４実施形態のローディングカムでは、カム板３３１の対向面３５０のカム面３５１は、カムリードが増加するように湾曲した凹面である。なお、カム面３５１は、カムリードが一定の傾斜面とカムリードが増加するように湾曲した凹面との組み合わせであってもよい。
【0040】
カム板３３１の対向面３５０は、カム面３５１のうち周方向Ｃの終端側の端Ｒに隣接して周方向Ｃに向いたストッパ面３５２を含む。本実施形態では、ストッパ面３５２は、ローラ３２の外面の曲率と実質的に同じ曲率を有する湾曲面である。ストッパ面３５２の曲率は、ローラ３２の外周面の曲率未満であってもよい。
【0041】
ローディングカムの伝達トルクが増加してローラ３２がカム面３５１上を周方向Ｃに移動すると、伝達トルクの増加に伴って軸力が増加する割合が低下する。しかも、ローラ３２は、最終的にはストッパ面３５２に受け止められ、伝達トルクが増加しても周方向Ｃに移動しない。よって、ローディングカムの伝達トルクは、高トルク域では最終的に一定となる。そのため、ローディングカムの軸力をトルク増加に伴って適切に増加させながらも、高トルク域で当該軸力が過剰になることが良好に防止される。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0042】
（第５実施形態）
図１２は、第５実施形態に係るローディングカムのカム板４３１の断面図である。図１２に示すように、第５実施形態のカム板４３１の対向面４５０は、カム面４５１の周方向Ｃの終端側に設けられたストッパ面４５２を有する。ストッパ面４５２は、周方向Ｃに向いた平面である。即ち、ストッパ面４５２の曲率は、ゼロである。ストッパ面４５２は、その法線を回転軸線方向Ａ１と周方向Ｃとに分解したときに周方向Ｃの方が大きくなる向きに向いている。なお、カム板４３１の対向面４５０のカム面４５１は、カムリードが一定の傾斜面でもよいし、カムリードが増加するように湾曲した凹面であってもよいし、カムリードが一定の傾斜面とカムリードが増加するように湾曲した凹面との組み合わせであってもよい。
図１２は、第５実施形態に係るローディングカムのカム板４３１の断面図である。図１２に示すように、第５実施形態のカム板４３１の対向面４５０は、カム面４５１の周方向Ｃの終端側に設けられたストッパ面４５２を有する。ストッパ面４５２は、周方向Ｃに向いた平面である。即ち、ストッパ面４５２の曲率は、ゼロである。ストッパ面４５２は、その法線を回転軸線方向Ａ１と周方向Ｃとに分解したときに周方向Ｃの方が大きくなる向きに向いている。なお、カム板４３１の対向面４５０のカム面４５１は、カムリードが一定の傾斜面でもよいし、カムリードが増加するように湾曲した凹面であってもよいし、カムリードが一定の傾斜面とカムリードが増加するように湾曲した凹面との組み合わせであってもよい。
【0043】
ローディングカムの伝達トルクが高くなってローラ３２がストッパ面４５２に到達すると、ローラ３２はストッパ面４５２に受け止められる。これにより、ローディングカムの伝達トルクが増加してもローラ３２はカム板４３１に対して周方向Ｃに移動しない。そのため、伝達トルクが増加してもローディングカムの軸力は一定となる。よって、ローディングカムの軸力をトルク増加に伴って適切に増加させながらも、高トルク域で当該軸力が過剰になることが防止される。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0044】
なお、本開示の技術は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、トロイダル無段変速機１０は、ＩＤＧ１の一部として用いられなくてもよく、用途も航空機に限られない。変速機１０は、ダブルキャビティ型に限定されず、例えば、シングルキャビティ型でもよい。変速機１０は、中央入力型に限定されず、例えば、中央出力型でもよい。入力ディスク１５は第２ディスクに相当し、出力ディスク１６は第１ディスクに相当してもよい。
【0045】
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。例えば、１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよく、実施形態中の一部の構成は、その実施形態中の他の構成から分離して任意に抽出可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれる。
【0046】
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。
【0047】
［項目１］
回転軸線を一致させた状態で対向配置された第１ディスク及び第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、
前記回転軸線が延びる軸線方向において前記第２ディスクを前記第１ディスクに向けて押圧するローディングカムと、を備え、
前記ローディングカムは、
前記回転軸線周りに回転可能なカム板であって、前記第２ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を含む対向面を有するカム板と、
前記第２ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含み、
前記カム板の前記カム面は、前記カム板の周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、カムリードが増加するように湾曲した凹面を含む、トロイダル無段変速機。
回転軸線を一致させた状態で対向配置された第１ディスク及び第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、
前記回転軸線が延びる軸線方向において前記第２ディスクを前記第１ディスクに向けて押圧するローディングカムと、を備え、
前記ローディングカムは、
前記回転軸線周りに回転可能なカム板であって、前記第２ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を含む対向面を有するカム板と、
前記第２ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含み、
前記カム板の前記カム面は、前記カム板の周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、カムリードが増加するように湾曲した凹面を含む、トロイダル無段変速機。
【0048】
この構成によれば、第２ディスクからローラを介してカム板に伝達されるトルクの増加に伴って、第２ディスクがカム板から軸線方向に離れるようにローラがカム板の周方向に凹面上を移動する。カム板の周方向における凹面の終端部分では、その垂線の向きが周方向に近くなる。これにより、トルク増加に伴って、ローラからカム板に伝達される荷重の軸線方向分力が小さくなる。よって、トロイダル無段変速機において、ローディングカムの軸力をトルク増加に伴って適切に増加させながらも、当該軸力が高トルク域で過剰になるのを防止できる。
【0049】
［項目２］
前記凹面は、前記カム板の前記カム面の全体である、項目１に記載のトロイダル無段変速機。
前記凹面は、前記カム板の前記カム面の全体である、項目１に記載のトロイダル無段変速機。
【0050】
この構成によれば、カム面に屈曲点が発生しないため、トルク増加に伴う軸力の増加が滑らかになる。よって、トルク変化時におけるディスクとパワーローラとの間のトルク伝達を安定させることができる。
【0051】
［項目３］
前記カム板の前記カム面は、前記断面において、カムリードが一定となるように直線的に傾斜した傾斜面を更に含み、
前記周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記断面において、前記凹面は、前記傾斜面のうち前記周方向の前記終端側の端に隣接している、項目１又は２に記載のトロイダル無段変速機。
前記カム板の前記カム面は、前記断面において、カムリードが一定となるように直線的に傾斜した傾斜面を更に含み、
前記周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記断面において、前記凹面は、前記傾斜面のうち前記周方向の前記終端側の端に隣接している、項目１又は２に記載のトロイダル無段変速機。
【0052】
この構成によれば、傾斜面と凹面とを組み合わせたカム面によって、トルク増加に伴う軸力変化の設計を多様化できる。
【0053】
［項目４］
前記断面において、前記傾斜面は、前記凹面のうち前記傾斜面に連続する端における接線が延びる方向に延びている、項目３に記載のトロイダル無段変速機。
前記断面において、前記傾斜面は、前記凹面のうち前記傾斜面に連続する端における接線が延びる方向に延びている、項目３に記載のトロイダル無段変速機。
【0054】
この構成によれば、傾斜面と凹面との境界に屈曲点（曲率が不連続に変化する点）が発生しないため、トルク増加に伴う軸力の増加が滑らかになる。よって、トルク変化時におけるディスクとパワーローラとの間のトルク伝達を安定させることができる。
【0055】
［項目５］
前記周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記断面において、前記カム板の前記対向面は、前記カム面のうち前記周方向の前記終端側の端に隣接して前記周方向に向いたストッパ面を含む、項目１乃至４のいずれか１項に記載のトロイダル無段変速機。
前記周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記断面において、前記カム板の前記対向面は、前記カム面のうち前記周方向の前記終端側の端に隣接して前記周方向に向いたストッパ面を含む、項目１乃至４のいずれか１項に記載のトロイダル無段変速機。
【0056】
この構成によれば、高トルク域でローラがストッパ面に到達すると、ローラがストッパ面に受け止められることで、伝達トルクが増加してもローラが周方向に移動しない。よって、高トルク域において、ローディングカムの軸力の増加が抑えられ、ローディングカムの軸力が過剰になるのを防止できる。更に、トルク増加に伴ってカム面上を移動するローラがストッパ面に受け止められるため、ローラが周方向においてカム面を越えてしまうことを防止できる。
【0057】
［項目６］
回転軸線を一致させた状態で対向配置された第１ディスク及び第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、
前記回転軸線が延びる軸線方向において前記第２ディスクを前記第１ディスクに向けて押圧するローディングカムと、を備え、
前記ローディングカムは、
前記回転軸線周りに回転可能なカム板であって、前記第２ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を含む対向面を有するカム板と、
前記第２ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含み、
前記カム面の周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、前記カム板の前記対向面は、前記カム面のうち前記周方向の前記終端側の端に隣接して前記周方向に向いたストッパ面を含み、
前記断面において、前記ストッパ面の曲率は、前記ローラの外周面の曲率以下である、トロイダル無段変速機。
回転軸線を一致させた状態で対向配置された第１ディスク及び第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、
前記回転軸線が延びる軸線方向において前記第２ディスクを前記第１ディスクに向けて押圧するローディングカムと、を備え、
前記ローディングカムは、
前記回転軸線周りに回転可能なカム板であって、前記第２ディスクに前記軸線方向に対向するカム面を含む対向面を有するカム板と、
前記第２ディスクのカム面と前記カム板のカム面との間に挟まれたローラと、を含み、
前記カム面の周方向において、前記ローディングカムの伝達トルクの増加に伴って前記ローラが前記カム板の前記カム面上を移動する向きにある側を終端側とし、
前記周方向に延び且つ前記カム板の径方向から見た断面において、前記カム板の前記対向面は、前記カム面のうち前記周方向の前記終端側の端に隣接して前記周方向に向いたストッパ面を含み、
前記断面において、前記ストッパ面の曲率は、前記ローラの外周面の曲率以下である、トロイダル無段変速機。
【0058】
この構成によれば、高トルク域でローラがストッパ面に到達すると、ローラがストッパ面に受け止められることで、伝達トルクが増加してもローラが周方向に移動しない。よって、高トルク域において、ローディングカムの軸力の増加が抑えられ、ローディングカムの軸力が過剰になるのを防止できる。更に、トルク増加に伴ってカム面上を移動するローラがストッパ面に受け止められるため、ローラが周方向においてカム面を越えてしまうことを防止できる。
【符号の説明】
【0059】
１ トロイダル無段変速機
１５ 入力ディスク
１６，１１６，２１６ 出力ディスク
２０ パワーローラ
３０，１３０，２３０ ローディングカム
３１，１３１，２３１，３３１ カム板
３２ ローラ
５０，１５０，２５０，３５０ 対向面
５１，１５１，２５１，３５１ カム面
５１ａ，１５１ｂ 凹面
１５１ａ，２５１ａ 傾斜面
２５２，３５２ ストッパ面
Ａ１ 軸線方向
Ｃ 周方向
１５ 入力ディスク
１６，１１６，２１６ 出力ディスク
２０ パワーローラ
３０，１３０，２３０ ローディングカム
３１，１３１，２３１，３３１ カム板
３２ ローラ
５０，１５０，２５０，３５０ 対向面
５１，１５１，２５１，３５１ カム面
５１ａ，１５１ｂ 凹面
１５１ａ，２５１ａ 傾斜面
２５２，３５２ ストッパ面
Ａ１ 軸線方向
Ｃ 周方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】