JP2001227615A - 車両用無段変速機 - Google Patents

車両用無段変速機

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JP2001227615A
JP2001227615A JP2000036838A JP2000036838A JP2001227615A JP 2001227615 A JP2001227615 A JP 2001227615A JP 2000036838 A JP2000036838 A JP 2000036838A JP 2000036838 A JP2000036838 A JP 2000036838A JP 2001227615 A JP2001227615 A JP 2001227615A
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continuously variable
variable transmission
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vehicle
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Takashi Shimizu
隆 清水
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 前後進切り換えが可能でありしかも無段変速
機の出力を減速して伝達することができる車両用無段変
速装置を提供する。 【解決手段】 連結切換装置40によりリングギヤ34
が変速機ハウジング42(非回転部材)に連結されると
同時にキャリヤ38が大径ギヤ46(出力部材)に連結
する状態に切り換えられると、遊星歯車装置30が無段
変速機10の出力を減速し且つ前進の回転方向の回転力
を大径ギヤ46に伝達し、キャリヤ38が変速機ハウジ
ング42に連結されると同時にリングギヤ34がその大
径ギヤ46に連結される状態に切り換えられると、遊星
歯車装置30が無段変速機10の出力を減速し且つ後進
の回転方向の回転力を大径ギヤ46に伝達するので、前
後進切り換えが可能でありしかも無段変速機10の出力
を減速して伝達することができることから、上記遊星歯
車装置30は前後進切換装置および減速装置として機能
するので、減速歯車装置を用いる必要が無くなって車両
用ベルト式無段変速機10が従来に比較して小型化され
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、変速比が無段階に
変化させられる車両用無段変速機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】変速比が無段階に変化させられるベルト
式無段変速機の前段に遊星歯車式前後進切換装置を設
け、後段に歯車式減速装置を設けた車両用無段変速装置
が知られている。たとえば、特開平2−150540号
公報に記載された車両用駆動装置がそれである。このよ
うな車両用無段変速装置によれば、車両を前進および後
進させることができると同時に、前進および後進時にお
いてベルト式無段変速機の出力軸の回転が減速して伝達
されるので伝動ベルトのトルク容量に比較して大きな駆
動力が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な車両用無段変速装置によれば、ベルト式無段変速機の
前段に遊星歯車式前後進切換装置が設けられると同時
に、後段に歯車式減速装置が設けられていることから、
装置が大型化するという不都合があった。
【0004】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、前後進切り換えが可
能でありしかも無段変速機の出力を減速して伝達するこ
とができる車両用無段変速装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、一次側回転軸および
二次側回転軸の間の変速比が連続的に変化させられる無
段変速機と、その無段変速機の二次側回転軸を経て伝達
された駆動力を後段へ出力させるために回転させられる
出力部材とを備えた車両用無段変速装置であって、(a)
前記無段変速機の出力軸からの回転を減速し且つ車両の
前進回転方向および後進回転方向へ切り換えて後段へ伝
達するために、サンギヤ、リングギヤ、およびそれらサ
ンギヤとリングギヤとに噛み合う遊星ギヤを回転可能に
支持するキャリヤから成る3要素のうちの第1要素が前
記二次側回転軸に連結された遊星歯車装置と、(b) 前記
3要素のうち前記第1要素を除く2要素の一方を非回転
部材に連結すると同時に他方を前記出力部材に連結する
状態と、他方を非回転部材に連結すると同時に一方をそ
の出力部材に連結する状態とに切り換えられる連結切換
装置とを、含むことにある。
【0006】
【発明の効果】このようにすれば、連結切換装置によ
り、前記2要素の一方が非回転部材に連結すると同時に
他方が前記出力部材に連結する状態に切り換えられる
と、遊星歯車装置が無段変速機の出力を減速し且つ前進
の回転方向の回転力を出力部材に伝達し、前記2要素の
他方が非回転部材に連結すると同時に一方がその出力部
材に連結する状態に切り換えられると、遊星歯車装置が
無段変速機の出力を減速し且つ後進の回転方向の回転力
を出力部材に伝達するので、車両の前後進切り換えが可
能となりしかも無段変速機の出力が減速されて駆動輪へ
伝達される。この遊星歯車装置は前後進切換装置および
減速装置として機能するので、減速歯車装置を用いる必
要が無くなって車両用無段変速装置が従来に比較して小
型化される。
【0007】
【発明の他の態様】ここで、好適には、前記連結切換装
置は、前記一方および他方の要素を前記非回転部材に選
択的に連結させる第1同期噛合型連結装置と、その他方
および一方の要素をその第1同期噛合型連結装置に連動
して前記出力部材に選択的に連結させる第2同期噛合型
連結装置とを備えたものである。このようにすれば、第
1同期噛合型連結装置と第2同期噛合型連結装置とが連
動していることから、軸心に平行な方向の2位置に移動
させるだけで切り換え可能となるので、切換機構が簡単
となって部品点数が削減される。
【0008】また、好適には、前記二次側回転軸と同じ
回転軸心まわりに回転可能に設けられ且つその回転軸心
に直交する方向の軸心まわりにピニオンを回転可能に支
持する前記出力部材(大径ギヤ)と、前記二次側回転軸
の軸心を貫通する状態で回転可能に設けられた第1駆動
軸およびその第1駆動軸と同じ回転軸心まわりに回転可
能に設けられた第2駆動軸と、それら第1駆動軸および
第2駆動軸の軸端に固定され且つ前記ピニオンにそれぞ
れ噛み合う1対の差動歯車とを備えた差動歯車装置が設
けられたものである。このようにすれば、差動歯車装置
からの駆動力を車輪に伝達する駆動軸の一方である第1
駆動軸が無段変速機の二次側回転軸を貫通させられてい
るので、車両の駆動装置が一層小型化される。
【0009】また、好適には、前記第1同期噛合型連結
装置は、前記無段変速機の後段に設けられた遊星歯車装
置のキャリヤおよびリングギヤにそれぞれ連結され、互
いに近接する側に設けられた円錐状外周面とその円錐状
外周面とは反対の側に設けられた外周歯とをそれぞれ有
する1対の第1噛合歯車および第2噛合歯車と、それら
第1噛合歯車および第2噛合歯車の円錐状外周面にそれ
ぞれ摩擦係合する円錐状内周面および前記外周歯と同じ
間隔で形成された外周歯をそれぞれ有する第1同期リン
グおよび第2同期リングと、非回転部材に設けられたガ
イドレールにより回転不能な状態で軸心方向に案内さ
れ、且つ上記外周歯に噛み合い可能な内周歯を上記第1
同期リングおよび第2同期リングの間に有する第1スリ
ーブとを備えたものであり、前記第2同期噛合型連結装
置は、前記遊星歯車装置のキャリヤおよびリングギヤに
それぞれ連結され、互いに近接する側に設けられた円錐
状外周面とその円錐状外周面とは反対側に設けられた外
周歯とをそれぞれ有する一対の第3噛合歯車および第4
噛合歯車と、それら第3噛合歯車および第4噛合歯車の
円錐状外周面にそれぞれ摩擦係合する円錐状内周面と前
記外周歯と同じ間隔で形成された外周歯とをそれぞれ有
する第3同期リングおよび第4同期リングと、前記差動
歯車装置の出力部材と相対回転不能且つ軸心方向の移動
可能に連結されるとともに上記第1スリーブと相対回転
可能に連結され、上記外周歯に噛み合い可能な内周歯を
上記第3同期リングおよび第4同期リングの間に有して
軸心方向に移動可能に設けられた第2スリーブとを備え
たものである。このようにすれば、リングギヤおよびキ
ャリヤを非回転部材に連結する連結装置および差動歯車
装置の出力部材に連結する連結装置をそれぞれ独立に設
けてそれぞれ独立に操作する場合に比較して、操作機構
が簡単となり小型となる利点がある。
【0010】
【発明の好適な実施の形態】以下、本発明の実施例を図
面を参照しつつ詳細に説明する。
【0011】図1は、本発明が適用された車両用ベルト
式無段変速機10の構成を説明する骨子図であり、図2
はその車両用ベルト式無段変速機10の出力側に備えら
れた連結切換装置40を詳しく説明する図である。
【0012】上記車両用ベルト式無段変速機10は、エ
ンジン、電動モータなどの原動機11からの駆動力が入
力される一次側回転軸すなわち入力軸12と、その入力
軸12と平行に回転可能に支持されたスリーブ(管)状
の二次側回転軸すなわち出力軸14と、それら入力軸1
2および出力軸14に設けられた有効径が可変の可変プ
ーリ16および18と、それら可変プーリ16および1
8のV溝に巻き掛けられた伝動ベルト20とを備えてい
る。上記可変プーリ16は、入力軸12に固定された固
定回転体22と、入力軸12に軸心まわりの相対回転不
能且つ軸心方向の移動可能に設けられてその固定回転体
22との間にV溝を形成する可動回転体24とから構成
されている。同様に、可変プーリ18は、出力軸14に
固定された固定回転体26と、出力軸14に軸心まわり
の相対回転不能且つ軸心方向の移動可能に設けられてそ
の固定回転体26との間にV溝を形成する可動回転体2
8とから構成されている。たとえば、上記可動回転体2
4および28は、入力軸12および出力軸14にそれぞ
れ設けられた油圧シリンダによって軸心方向の位置が変
化されるようになっており、変速比制御弁によって入力
軸12側の可変プーリ16のベルト掛かり径すなわち有
効径が変更されることにより車両用ベルト式無段変速機
10の変速比γ(=NIN/NOUT )が調節されるととも
に、張力制御圧調圧弁によって出力軸14側の可変プー
リ18の伝動ベルト20に対する挟圧力が変更されるこ
とにより伝動ベルト20の張力が必要且つ十分な値に制
御されるようになっている。
【0013】上記出力軸14の原動機11側には、前後
進切換用の1組の遊星歯車装置30が設けられている。
この遊星歯車装置30は、サンギヤ入力型であって、出
力軸14からの駆動力が直接入力されるようにその出力
軸14に連結されたサンギヤ32と、そのサンギヤ32
と同心に回転可能に設けられたリングギヤ34と、それ
らサンギヤ32およびリングギヤ34と噛み合う遊星ギ
ヤ36を自転および公転可能に支持するキャリヤ38と
から構成されている。ここで、サンギヤ32の歯数をZ
A 、リングギヤ34の歯数をZC 、それらの歯数比ρを
A /ZC とし4とき、リングギヤ34が非回転とされ
た状態でサンギヤ32に入力され且つキャリヤ38から
出力される場合は、遊星歯車装置30の変速比γP
(ZA +Z C )/ZA すなわち1+(1/ρ)の減速前
進走行状態とされるが、キャリヤ38が非回転とされた
状態でサンギヤ32に入力され且つリングギヤ34から
出力される場合は、遊星歯車装置30の変速比γP が−
C /ZA すなわち−1/ρの減速後進走行状態とされ
る。
【0014】連結切換装置40は、図2に詳しく示すよ
うに、出力軸14と同心に設けられ、上記遊星歯車装置
30の3要素のうちサンギヤ32を除く2要素すなわち
リングギヤ34およびキャリヤ38の一方を非回転部材
である変速機ハウジング42に連結して非回転とすると
同時に他方を出力部材である差動歯車装置(終減速機)
44の大径ギヤ46に連結する状態と、他方をその変速
機ハウジング42に連結して非回転とすると同時に一方
をその大径ギヤ46に連結する状態とに切り換えるもの
である。すなわち、連結切換装置40は、リングギヤ3
4を非回転とするために変速機ハウジング42に連結し
且つキャリヤ38を差動歯車装置44の大径ギヤ46に
連結することにより前進減速状態に切り換え、反対にキ
ャリヤ38を非回転とするために変速機ハウジング42
に連結し且つリングギヤ34を差動歯車装置44の大径
ギヤ46に連結することにより後進減速状態に切り換え
る。
【0015】本実施例の連結切換装置40は、リングギ
ヤ34およびキャリヤ38の一方および他方の要素を変
速機ハウジング42に選択的に連結させる第1同期噛合
型連結装置(クラッチ)50と、リングギヤ34および
キャリヤ38の他方および一方の要素をその第1同期噛
合型連結装置50に連動して差動歯車装置44の大径ギ
ヤ46に選択的に連結させる第2同期噛合型連結装置
(クラッチ)52とを備えたものである。
【0016】上記第1同期噛合型連結装置50は、遊星
歯車装置30のキャリヤ38およびリングギヤ34にそ
れぞれ連結され、互いに近接する側に設けられた円錐状
外周面54および56とその円錐状外周面54および5
6とは反対側に設けられた外周歯58および60とをそ
れぞれ有する1対の第1噛合歯車62および第2噛合歯
車64と、それら第1噛合歯車62および第2噛合歯車
64の円錐状外周面54および56にそれぞれ摩擦係合
する円錐状内周面66および68と上記外周歯58およ
び60と同じ間隔で形成された外周歯70および72と
を有する第1同期リング74および第2同期リング76
と、変速機ハウジング42に固定されたガイドレール7
8により回転不能状態で軸心方向に案内され、且つ上記
外周歯58または60に噛み合い可能な内周歯80を第
1同期リング74および第2同期リング76の間に有す
る第1スリーブ82とを備えている。なお、図2におい
て、上記第1噛合歯車62、第2噛合歯車64、第1同
期リング74、第2同期リング76は回転軸心の片側の
断面が示されている。
【0017】前記第2同期噛合型連結装置52は、上記
第1同期噛合型連結装置50と略同様に、遊星歯車装置
30のリングギヤ34およびキャリヤ38にそれぞれ連
結され、互いに近接する側に設けられた円錐状外周面8
4および86とその円錐状外周面84および86から離
れる側に設けられた外周歯88および90とを有する1
対の第3噛合歯車92および第4噛合歯車94と、それ
ら第3噛合歯車92および第4噛合歯車94の円錐状外
周面84および86にそれぞれ摩擦係合する円錐状内周
面96および98と上記外周歯88および90と同じ間
隔で形成された外周歯100および102とを有する第
3同期リング104および第4同期リング106と、差
動歯車装置44の大径ギヤ46と相対回転不能且つ軸心
方向の移動可能に連結されるとともに前記第1スリーブ
82と相対回転可能に連結され、上記外周歯88および
90に噛み合い可能な内周歯108を第3同期リング1
04および第4同期リング106の間において有して軸
心方向に移動可能に設けられた第2スリーブ110とを
備えている。第2スリーブ110の外周面に形成された
環状凹溝112に第1スリーブ82に一体的に設けられ
たフォーク114が係合させられることにより、第1ス
リーブ82と第2スリーブ110とは相対回転可能に連
結されている。
【0018】差動歯車装置44は、出力軸14および遊
星歯車装置30と同心に設けられ、出力軸14と同じ回
転軸心まわりに回転可能に設けられ且つその回転軸心に
直交する方向の軸心まわりにピニオン116を回転可能
に支持する大径ギヤ(出力部材)46と、出力軸14の
軸心を貫通する状態で回転可能に設けられた第1駆動軸
118およびその第1駆動軸118と同じ回転軸心まわ
りに回転可能に設けられた第2駆動軸120と、それら
第1駆動軸118および第2駆動軸120の軸端に固定
され且つピニオン116にそれぞれ噛み合う1対の差動
歯車122および124とを備えている。上記第1駆動
軸118は車両の左側駆動輪126に連結され、第2駆
動軸120は車両の右側駆動輪128に連結されてい
る。
【0019】以上のように構成された車両用ベルト式無
段変速機10によれば、図示しないシフトレバーにより
第1スリーブ82がニュートラル(N)位置に操作され
ると、連結切換装置40によりリングギヤ34およびキ
ャリヤ38が変速機ハウジング42および大径ギヤ46
のいずれにも連結されないので、動力伝達経路が開放さ
れた中立状態とされる。しかし、図示しないシフトレバ
ーにより第1スリーブ82がドライブ(D)位置に操作
されて第1スリーブ82および第2スリーブ110が図
1または2の右側すなわち差動歯車装置44側に移動さ
せられると、連結切換装置40によりリングギヤ34が
変速機ハウジング42(非回転部材)に連結されると同
時にキャリヤ38が大径ギヤ46(出力部材)に連結す
る状態とされるので、遊星歯車装置30は無段変速機1
0の出力を減速し且つ前進の回転方向の回転力を大径ギ
ヤ46に伝達する。反対に、図示しないシフトレバーに
より第1スリーブ82がリバース(R)位置に操作され
て第1スリーブ82および第2スリーブ110が図1ま
たは2の左側すなわち伝動ベルト20側に移動させられ
ると、連結切換装置40によりキャリヤ38が変速機ハ
ウジング42(非回転部材)に連結されると同時にリン
グギヤ34が大径ギヤ46(出力部材)に連結する状態
とされるので、遊星歯車装置30は無段変速機10の出
力を減速し且つ後進の回転方向の回転力を大径ギヤ46
に伝達する。これにより、遊星歯車装置30により車両
の前後進切り換えが可能となりしかも無段変速機10の
出力が減速して駆動輪126、128へ伝達されること
から、遊星歯車装置30は前後進切換装置および減速装
置として機能するので、減速歯車装置を用いる必要が無
くなって車両用ベルト式無段変速機10が従来に比較し
て小型化される。
【0020】また、本実施例によれば、連結切換装置4
0は、リングギヤ34およびキャリヤ38を変速機ハウ
ジング42に選択的に連結させる第1同期噛合型連結装
置50と、そのキャリヤ38およびリングギヤ34をそ
の第1同期噛合型連結装置50に連動して大径ギヤ46
に選択的に連結させる第2同期噛合型連結装置52とを
備えたものである。したがって、第1同期噛合型連結装
置50と第2同期噛合型連結装置52とが連動している
ことから、第1スリーブ82または第2スリーブ110
を軸心に平行な方向の2位置に移動させるだけで切り換
えが行われるので、切換機構が簡単となって部品点数が
削減される。
【0021】また、本実施例によれば、出力軸14と同
じ回転軸心まわりに回転可能に設けられ且つその回転軸
心に直交する方向の軸心まわりにピニオン116を回転
可能に支持する大径ギヤ46と、出力軸14の軸心を貫
通する状態で回転可能に設けられた第1駆動軸118お
よびその第1駆動軸118と同じ回転軸心まわりに回転
可能に設けられた第2駆動軸120と、それら第1駆動
軸118および第2駆動軸120の軸端に固定され且つ
ピニオン116にそれぞれ噛み合う1対の差動歯車12
2、124とを備えた差動歯車装置44が設けられてい
ることから、差動歯車装置44からの駆動力を車輪に伝
達する駆動軸の一方である第1駆動軸118が無段変速
機10の出力軸14を貫通させられているので、車両の
駆動装置が一層小型化される。
【0022】また、本実施例によれば、第1同期噛合型
連結装置50は、遊星歯車装置30のキャリヤ38およ
びリングギヤ34にそれぞれ連結(固定)され、互いに
近接する側に設けられた円錐状外周面54および56と
その円錐状外周面54および56とは反対の側に設けら
れた外周歯58および60とをそれぞれ有する1対の第
1噛合歯車62および第2噛合歯車64と、それら第1
噛合歯車62および第2噛合歯車64の円錐状外周面5
4および56にそれぞれ摩擦係合する円錐状内周面66
および68と外周歯58および60と同じ間隔で形成さ
れた外周歯70および72とをそれぞれ有する第1同期
リング74および第2同期リング76と、変速機ハウジ
ング42に設けられたガイドレール78により回転不能
な状態で軸心方向に案内され、且つ上記外周歯58およ
び60、70および72に噛み合い可能な内周歯80を
上記第1同期リング74および第2同期リング76の間
に有する第1スリーブ82とを備えたものである。ま
た、第2同期噛合型連結装置52は、遊星歯車装置30
のリングギヤ34およびキャリヤ38にそれぞれ連結
(固定)され、互いに近接する側に設けられた円錐状外
周面84および86とその円錐状外周面84および86
とは反対側に設けられた外周歯88および90とをそれ
ぞれ有する一対の第3噛合歯車92および第4噛合歯車
94と、それら第3噛合歯車92および第4噛合歯車9
4の円錐状外周面84および86にそれぞれ摩擦係合す
る円錐状内周面96および98と外周歯88および90
と同じ間隔で形成された外周歯100および102とを
それぞれ有する第3同期リング104および第4同期リ
ング106と、差動歯車装置44の大径ギヤ46と相対
回転不能且つ軸心方向の移動可能に連結されるとともに
上記第1スリーブ82と相対回転可能に連結され、上記
外周歯88および100、90および102に噛み合い
可能な内周歯108を上記第3同期リング104および
第4同期リング106の間に有して軸心方向に移動可能
に設けられた第2スリーブ110とを備えたものであ
る。このため、リングギヤ34およびキャリヤ38を非
回転部材である変速機ハウジング42に連結する連結装
置および差動歯車装置の出力部材に連結する連結装置を
それぞれ独立に設けてそれぞれ独立に操作する場合に比
較して、操作機構が簡単となり小型となる利点がある。
【0023】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。
【0024】たとえば、前述の実施例の連結切換装置4
0は、2組の所謂シンクロメッシュ装置からそれぞれ構
成された第1同期噛合型連結装置50および第2同期噛
合型連結装置52から構成されていたが、2組の湿式多
板クラッチからそれぞれ構成されていてもよい。
【0025】また、前述の実施例の車両用ベルト式無段
変速機10は、比較的小型に構成されるので、FF駆動
車両のトランスアクスルに好適に実施され得るものであ
るが、FR駆動車両にも用いられ得る。
【0026】また、前述の車両には車両用ベルト式無段
変速機10が用いられていたが、たとえばローラコーン
を用いたトロイダル型などの他の形式の無段変速機が用
いられてもよい。
【0027】また、前述の第2スリーブ110は、出力
部材として機能する差動歯車装置44の大径ギヤ46に
軸方向に移動可能且つ相対回転不能に係合させられてい
たが、動力伝達経路を構成する他の部材であっても差し
支えない。
【0028】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、
本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更,改良を加
えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のベルト式無段変速機を備え
た車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。
【図2】図1の車両用駆動装置に設けられた連結切換装
置を拡大して詳しく説明する図である。
【符号の説明】
10:車両用ベルト式無段変速機(無段変速機) 12:入力軸(一次側回転軸) 14:出力軸(二次側回転軸) 30:遊星歯車装置 32:サンギヤ 34:リングギヤ 36:遊星ギヤ 38:キャリヤ 40:連結切換装置 50:第1同期噛合型連結装置 52:第2同期噛合型連結装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次側回転軸および二次側回転軸の間の
    変速比が連続的に変化させられる無段変速機と、該無段
    変速機の二次側回転軸を経て伝達された駆動力を後段へ
    出力させるために回転させられる出力部材とを備えた車
    両用無段変速機であって、 前記無段変速機の出力軸からの回転を減速し且つ車両の
    前進回転方向および後進回転方向へ切り換えて後段へ伝
    達するために、サンギヤ、リングギヤ、およびそれらサ
    ンギヤとリングギヤとに噛み合う遊星ギヤを回転可能に
    支持するキャリヤから成る3要素のうちの第1要素が前
    記二次側回転軸に連結された遊星歯車装置と、 前記3要素のうち前記第1要素を除く2要素の一方を非
    回転部材に連結すると同時に他方を前記出力部材に連結
    する状態と、他方を非回転部材に連結すると同時に一方
    を該出力部材に連結する状態とに切り換えられる連結切
    換装置とを、含むことを特徴とする車両用無段変速機。
  2. 【請求項2】 前記連結切換装置は、前記一方および他
    方の要素を前記非回転部材に選択的に連結させる第1同
    期噛合型連結装置と、該他方および一方の要素を該第1
    同期噛合型連結装置に連動して前記出力部材に選択的に
    連結させる第2同期噛合型連結装置とを備えたものであ
    る請求項1の車両用無段変速機。
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