JP2002357259A

JP2002357259A - 無段変速装置

Info

Publication number: JP2002357259A
Application number: JP2001246863A
Authority: JP
Inventors: Takashi Imanishi; 尚今西
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】【課題】より大きな動力を伝達自在で、しかも十分な
耐久性を得られる構造を実現する。【解決手段】トロイダル型無段変速機３０ａと遊星歯
車機構３１ａとを組み合わせて、動力循環型の無段変速
装置を構成する。このうちのトロイダル型無段変速機３
０ａは、各キャビティ内にパワーローラ９、９を３個ず
つ、合計６個設けたダブルキャビティ型のもので、油圧
式の押圧装置３６ａを有する。この押圧装置３６ａは、
上記トロイダル型無段変速装置３０ａを通過する動力の
大きさに応じた押圧力を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係る無段変速装置は、
自動車用自動変速装置を構成する変速ユニットとして、
或はポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の
変速機として利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用変速機として、図４〜５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、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速
機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示され
ている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持
し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に
出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変
速機を納めたケーシング５（後述する図７参照）の内側
には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置に
ある枢軸６、６を中心として揺動するトラニオン７、７
を設けている。

【０００３】これら各トラニオン７、７は、両端部外側
面に上記枢軸６、６を、各トラニオン７、７毎に互いに
同心に、各トラニオン７、７毎に１対ずつ設けている。
これら各枢軸６、６の中心軸は、上記各ディスク２、４
の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、
４の中心軸の方向に対しほぼ直角方向である、捻れの位
置に存在する。又、上記各トラニオン７、７の中心部に
は変位軸８、８の基半部を支持し、上記枢軸６、６を中
心として各トラニオン７、７を揺動させる事により、上
記変位軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。上
記各トラニオン７、７に支持された変位軸８、８の先半
部周囲には、それぞれパワーローラ９、９を回転自在に
支持している。そして、各パワーローラ９、９を、上記
入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ同
士の間に挟持している。

【０００４】上記入力側、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、上
記枢軸６を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い
曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなして
いる。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ
９、９の周面９ａ、９ａを、上記内側面２ａ、４ａに当
接させている。又、上記入力軸１と入力側ディスク２と
の間には、ローディングカム装置１０を設け、このロー
ディングカム装置１０によって上記入力側ディスク２
を、出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、回転
駆動自在としている。

【０００５】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記ローディン
グカム装置１０が上記入力側ディスク２を、上記複数の
パワーローラ９、９に押圧しつつ回転させる。そして、
この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーロー
ラ９、９を介して出力側ディスク４に伝達され、この出
力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。

【０００６】入力軸１と出力軸３との回転速度を変える
場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう
場合には、枢軸６、６を中心として前記各トラニオン
７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、
９ａが図４に示す様に、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の内側面４ａの外周
寄り部分とにそれぞれ当接する様に、上記各変位軸８、
８を傾斜させる。

【０００７】反対に、増速を行なう場合には、上記各ト
ラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周
面９ａ、９ａが図５に示す様に、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の内側面４
ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各
変位軸８、８を傾斜させる。これら各変位軸８、８の傾
斜角度を図４と図５との中間にすれば、入力軸１と出力
軸３との間で、中間の変速比を得られる。

【０００８】更に、図６〜７は、実願昭６３−６９２９
３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルム
に記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速
機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４
とは円管状の入力軸１１の周囲に、それぞれ回転自在に
支持している。又、この入力軸１１の端部と上記入力側
ディスク２との間に、ローディングカム装置１０を設け
ている。一方、上記出力側ディスク４には、出力歯車１
２を結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１２と
が同期して回転する様にしている。

【０００９】１対のトラニオン７、７の両端部に互いに
同心に設けた枢軸６、６は１対の支持板１３、１３に、
揺動並びに軸方向（図６の表裏方向、図７の左右方向）
の変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン
７、７の中間部に、変位軸８、８の基半部を支持してい
る。これら各変位軸８、８は、基半部と先半部とを互い
に偏心させている。そして、このうちの基半部を上記各
トラニオン７、７の中間部に回転自在に支持し、それぞ
れの先半部にパワーローラ９、９を回転自在に支持して
いる。

【００１０】尚、上記１対の変位軸８、８は、上記入力
軸１１に対して１８０度反対側位置に設けている。又、
これら各変位軸８、８の基半部と先半部とが偏心してい
る方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転
方向に関して同方向（図７で左右逆方向）としている。
又、偏心方向は、上記入力軸１１の配設方向に対してほ
ぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ
９、９は、上記入力軸１１の配設方向に関する若干の変
位自在に支持される。

【００１１】又、上記各パワーローラ９、９の外側面と
上記各トラニオン７、７の中間部内側面との間には、こ
れら各パワーローラ９、９の外側面の側から順に、スラ
スト玉軸受１４、１４とスラストニードル軸受１５、１
５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１
４は、上記各パワーローラ９、９に加わるスラスト方向
の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ９、９の回
転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受１５、
１５は、上記各パワーローラ９、９から上記各スラスト
玉軸受１４、１４を構成する外輪１６、１６に加わるス
ラスト荷重を支承しつつ、上記各変位軸８、８の先半部
及び上記外輪１６、１６が、これら各変位軸８、８の基
半部を中心として揺動する事を許容する。更に、上記各
トラニオン７、７は、油圧式のアクチュエータ１７、１
７により、前記各枢軸６、６の軸方向の変位を自在とし
ている。

【００１２】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の場合、入力軸１１の回転はローディングカム装置
１０を介して入力側ディスク２に伝えられる。そして、
この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ
９、９を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの
出力側ディスク４の回転が、出力歯車１２より取り出さ
れる。

【００１３】入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速
度比を変える場合には、上記各アクチュエータ１７、１
７により上記１対のトラニオン７、７を、それぞれ逆方
向に、例えば、図７の下側のパワーローラ９を同図の右
側に、同図の上側のパワーローラ９を同図の左側に、そ
れぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ
９、９の周面９ａ、９ａと上記入力側ディスク２及び出
力側ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用す
る、接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の
向きの変化に伴って上記各トラニオン７、７が、支持板
１３、１３に枢支された枢軸６、６を中心として、互い
に逆方向に揺動する。この結果、前述の図４〜５に示し
た様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと
上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入
力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比が変化す
る。

【００１４】トロイダル型無段変速機による動力伝達時
には、構成各部の弾性変形に基づいて、上記各パワーロ
ーラ９、９が上記入力軸１１の軸方向に変位する。そし
て、これら各パワーローラ９、９を支持した前記各変位
軸８、８が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動
する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受１４、１
４の外輪１６、１６の外側面と上記各トラニオン７、７
の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との
間には、前記各スラストニードル軸受１５、１５が存在
する為、この相対変位に要する力は小さい。

【００１５】上述の様に構成され作用するトロイダル型
無段変速機の場合には、上記入力軸１１と出力歯車１２
との間での動力伝達を２個のパワーローラ９、９により
行なっている。従って、各パワーローラ９、９の周面９
ａ、９ａと入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２
ａ、４ａとの間で伝達される単位面積当たりの力が大き
くなり、伝達可能な動力に限界を生じる。この様な事情
に鑑みて、トロイダル型無段変速機により伝達可能な動
力を大きくすべく、パワーローラ９、９の数を増やす事
も、従来から考えられている。

【００１６】この様な目的でパワーローラ９、９の数を
増やす為の構造の第１例として、１組の入力側ディスク
２と出力側ディスク４との間に３個のパワーローラ９、
９を配置し、この３個のパワーローラ９、９によって動
力の伝達を行なう事が、例えば特開平３−７４６６７号
公報に記載されている様に、従来から知られている。こ
の公報に記載された構造の場合には、図８に示す様に、
固定のフレーム１８の円周方向等間隔の３個所位置に、
それぞれが１２０度に折れ曲がった支持片１９、１９の
中間部を枢支している。そして、隣り合う支持片１９、
１９同士の間にそれぞれトラニオン７、７を、揺動並び
に軸方向の変位を自在に支持している。

【００１７】上記各トラニオン７、７は、それぞれ油圧
式のアクチュエータ１７、１７により、それぞれの両端
部に互いに同心に設けた枢軸６の軸方向の変位を自在と
している。上記各アクチュエータ１７、１７を構成する
各油圧シリンダ２０、２０は、制御弁２１を介して、油
圧源であるポンプ２２の吐出口に通じている。この制御
弁２１は、それぞれが軸方向（図８の左右方向）に変位
自在なスリーブ２３とスプール２４とを備える。

【００１８】それぞれが上記各トラニオン７、７に、変
位軸８、８により枢支されたパワーローラ９、９の傾斜
角度を変える場合には、制御モータ２５により上記スリ
ーブ２３を軸方向（図８の左右方向）に変位させる。こ
の結果、上記ポンプ２２から吐出された圧油が、油圧配
管を通じて上記各油圧シリンダ２０、２０に送り込まれ
る。そして、これら各油圧シリンダ２０、２０に嵌装さ
れた、上記各トラニオン７、７を枢軸の軸方向に変位さ
せる為の駆動ピストン２６、２６が、入力側ディスク２
及び出力側ディスク４（図４〜５参照）の回転方向に関
して同方向に変位する。又、上記各駆動ピストン２６、
２６の変位に伴って上記各油圧シリンダ２０、２０から
押し出された作動油は、やはり上記制御弁２１を含む油
圧配管（一部図示せず）を通じて、油溜２７に戻され
る。

【００１９】一方、上記圧油の送り込みに伴う駆動ピス
トン２６の変位は、プリセスカム２８、リンク２９を介
して上記スプール２４に伝達され、このスプール２４を
軸方向に変位させる。この結果、上記駆動ピストン２６
が所定量変位した状態で、上記制御弁２１の流路が閉じ
られ、上記各油圧シリンダ２０、２０への圧油の給排が
停止される。従って、上記各トラニオン７、７の軸方向
に関する変位量は、上記制御モータ２５によるスリーブ
２３の変位量に応じただけのものとなる。

【００２０】更に、トロイダル型無段変速機により伝達
可能な動力を大きくすべく、パワーローラ９、９の数を
増やす為の構造の第２例として、図９に示す様に、入力
軸１１ａの周囲に入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側デ
ィスク４、４とを２個ずつ設け、これら２個ずつの入力
側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力
の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブル
キャビティ型の構造も、従来から知られている。この図
９に示した構造は、上記入力軸１１ａの中間部周囲に出
力歯車１２ａを、この入力軸１１ａに対する回転を自在
として支持し、この出力歯車１２ａの中心部に設けた円
筒部の両端部に上記各出力側ディスク４、４を、スプラ
イン係合させている。又、上記各入力側ディスク２Ａ、
２Ｂは、上記入力軸１１ａの両端部に、この入力軸１１
ａと共に回転自在に支持している。この入力軸１１ａ
は、駆動軸９２により、ローディングカム式の押圧装置
１０を介して回転駆動する。この様なダブルキャビティ
型のトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１１ａ
から出力歯車１２ａへの動力の伝達を、一方の入力側デ
ィスク２Ａと出力側ディスク４との間と、他方の入力側
ディスク２Ｂと出力側ディスク４との間との、２系統に
分けて行なうので、大きな動力の伝達を行なえる。

【００２１】上述の様に構成され作用するトロイダル型
無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場
合、遊星歯車機構と組み合わせて無段変速装置を構成す
る事が、特開平１−１６９１６９号公報、同１−３１２
２６６号公報、同１０−１９６７５９号公報、同１１−
６３１４６号公報等に記載されている様に、従来から提
案されている。即ち、低速走行時にはエンジンの駆動力
をトロイダル型無段変速機のみで伝達し、高速走行時に
は上記駆動力を遊星歯車機構で伝達する事により、高速
走行時に上記トロイダル型無段変速機に加わるトルクの
低減を図る様にしている。この様に構成する事により、
上記トロイダル型無段変速機の構成各部材の耐久性を向
上させる事ができる。

【００２２】図１０は、上記各公報のうちの特開平１１
−６３１４６号公報に記載された無段変速装置を示して
いる。この無段変速装置は、ダブルキャビティ型のトロ
イダル型無段変速機３０と遊星歯車機構３１とを組み合
わせて成る。そして、低速走行時には動力をこのトロイ
ダル型無段変速機３０のみで伝達し、高速走行時には動
力を、主として上記遊星歯車機構３１により伝達すると
共に、この遊星歯車機構３１による変速比を、上記トロ
イダル型無段変速機３０の変速比を変える事により調節
自在としている。

【００２３】この為に、上記トロイダル型無段変速機３
０の中心部を貫通し、両端部に１対の入力側ディスク２
Ａ、２Ｂを支持した入力軸１１ａの基端部（図１０の右
端部）と上記遊星歯車機構３１を構成するリング歯車３
２を支持した支持板３３の中心部に固定した伝達軸３４
とを、高速用クラッチ３５を介して結合している。尚、
上記１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂのうち、先端側
（図１０の右側）の入力側ディスク２Ｂは上記入力軸１
１ａに対し、例えば前述の図９に示した従来構造の場合
と同様にして、この入力軸１１ａと同期した回転並びに
この入力軸１１ａの軸方向に関する実質的な移動を阻止
した状態で支持している。これに対して基端側（図１０
の左側）の入力側ディスク２Ａは上記入力軸１１ａに対
し、例えばやはり図９に示した従来構造の場合と同様に
して、この入力軸１１ａと同期した回転並びにこの入力
軸１１ａの軸方向に関する移動自在に支持している。何
れにしても、上記トロイダル型無段変速機３０の構成
は、次述する押圧装置３６の点を除き、前述の図９に示
した従来構造の場合と、実質的に同様である。

【００２４】又、駆動源であるエンジン３７のクランク
シャフト３８の出力側端部（図１０の右端部）と上記入
力軸１１ａの入力側端部（＝基端部＝図１０の左端部）
との間に、発進クラッチ３９と油圧式の押圧装置３６と
を、動力の伝達方向に関して互いに直列に設けている。
この押圧装置３６には、図示しない制御器の信号に基づ
き、上記クランクシャフト３８から前記トロイダル型無
段変速機３０に伝えられる動力の大きさ（トルク）に応
じた押圧力を発生できるだけの、所望の油圧を導入自在
としている。

【００２５】又、上記入力軸１１ａの回転に基づく動力
を取り出す為の出力軸４０を、この入力軸１１ａと同心
に配置している。そして、この出力軸４０の周囲に前記
遊星歯車機構３１を設けている。この遊星歯車機構３１
を構成する太陽歯車４１は、上記出力軸４０の入力側端
部（図１０の左端部）に固定している。従ってこの出力
軸４０は、上記太陽歯車４１の回転に伴って回転する。
この太陽歯車４１の周囲には前記リング歯車３２を、上
記太陽歯車４１と同心に、且つ回転自在に支持してい
る。そして、このリング歯車３２の内周面と上記太陽歯
車４１の外周面との間に、それぞれが１対ずつの遊星歯
車４２ａ、４２ｂを組み合わせて成る、複数の遊星歯車
組４３、４３を設けている。これら１対ずつの遊星歯車
４２ａ、４２ｂは、互いに噛合すると共に、外径側に配
置した遊星歯車４２ａが上記リング歯車３２に噛合し、
内径側に配置した遊星歯車４２ｂが上記太陽歯車４１に
噛合している。この様な遊星歯車組４３、４３は、キャ
リア４４の片側面（図１０の左側面）に回転自在に支持
している。又、このキャリア４４は、上記出力軸４０の
中間部に、回転自在に支持している。

【００２６】又、上記キャリア４４と、前記トロイダル
型無段変速機３０を構成する１対の出力側ディスク４、
４とを、第一の動力伝達機構４５により、回転力の伝達
を可能な状態に接続している。この第一の動力伝達機構
４５は、上記入力軸１１ａ及び上記出力軸４０と平行な
伝達軸４６と、この伝達軸４６の一端部（図１０の左端
部）に固定したスプロケット４７ａと、上記各出力側デ
ィスク４、４に固定したスプロケット４７ｂと、これら
両スプロケット４７ａ、４７ｂ同士の間に掛け渡したチ
ェン４８と、上記伝達軸４６の他端（図１０の右端）と
上記キャリア４４とにそれぞれ固定されて互いに噛合し
た第一、第二の歯車４９、５０とにより構成している。
従って上記キャリア４４は、上記各出力側ディスク４、
４の回転に伴って、これら出力側ディスク４、４と反対
方向に、上記第一、第二の歯車４９、５０の歯数に応じ
た速度で回転する。尚、これは、上記１対のスプロケッ
ト４７ａ、４７ｂの歯数が互いに同じ場合である。

【００２７】一方、上記入力軸１１ａと上記リング歯車
３２とは、この入力軸１１ａと同心に配置された前記伝
達軸３４を介して、回転力の伝達を可能な状態に接続自
在としている。この伝達軸３４と上記入力軸１１ａとの
間には、前記高速用クラッチ３５を、これら両軸３４、
１１ａに対し直列に設けている。従って本例の場合に
は、請求項に記載した第二の動力伝達機構５３は、上記
伝達軸３４が構成する。そして、上記高速用クラッチ３
５の接続時にこの伝達軸３４は、上記入力軸１１ａの回
転に伴って、この入力軸１１ａと同方向に同速で回転す
る。

【００２８】又、無段変速装置は、請求項に記載したモ
ード切換手段を構成するクラッチ機構を備える。このク
ラッチ機構は、上記高速用クラッチ３５と、上記キャリ
ア４４の外周縁部と上記リング歯車３２の軸方向一端部
（図１０の右端部）との間に設けた低速用クラッチ５１
と、このリング歯車３２と無段変速装置のハウジング
（図示省略）等、固定の部分との間設けた後退用クラッ
チ５２とから成る。各クラッチ３５、５１、５２は、何
れか１個のクラッチが接続された場合には、残り２個の
クラッチの接続が断たれる。

【００２９】上述の様に構成する無段変速装置は、先
ず、低速走行時には、上記低速用クラッチ５１を接続す
ると共に、上記高速用クラッチ３５及び後退用クラッチ
５２の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ３９を
接続し、前記入力軸１１ａを回転させると、トロイダル
型無段変速機３０のみが、この入力軸１１ａから上記出
力軸４０に動力を伝達する。この様な低速走行時には、
それぞれ１対ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと、出力
側ディスク４、４との間の変速比を、前述の図９に示し
たトロイダル型無段変速機単独の場合と同様にして調節
する。

【００３０】これに対して、高速走行時には、上記高速
用クラッチ３５を接続すると共に、上記低速用クラッチ
５１及び後退用クラッチ５２の接続を断つ。この状態で
上記発進クラッチ３９を接続し、上記入力軸１１ａを回
転させると、この入力軸１１ａから上記出力軸４０に
は、前記伝達軸３４と前記遊星歯車機構３１とが、動力
を伝達する。即ち、上記高速走行時に上記入力軸１１ａ
が回転すると、この回転は上記高速用クラッチ３５及び
伝達軸３４を介してリング歯車３２に伝わる。そして、
このリング歯車３２の回転が複数の遊星歯車組４３、４
３を介して太陽歯車４１に伝わり、この太陽歯車４１を
固定した上記出力軸４０を回転させる。この状態で、上
記トロイダル型無段変速機３０の変速比を変える事によ
り上記各遊星歯車組４３、４３の公転速度を変化させれ
ば、上記無段変速装置全体としての変速比を調節でき
る。

【００３１】即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組
４３、４３が、上記リング歯車３２と同方向に公転す
る。そして、これら各遊星歯車組４３、４３の公転速度
が遅い程、上記太陽歯車４１を固定した出力軸４０の回
転速度が速くなる。例えば、上記公転速度とリング歯車
３２の回転速度（何れも角速度）が同じになれば、上記
リング歯車３２と出力軸４０の回転速度が同じになる。
これに対して、上記公転速度がリング歯車３２の回転速
度よりも遅ければ、上記リング歯車３２の回転速度より
も出力軸４０の回転速度が速くなる。反対に、上記公転
速度がリング歯車３２の回転速度よりも速ければ、上記
リング歯車３２の回転速度よりも出力軸４０の回転速度
が遅くなる。

【００３２】従って、上記高速走行時には、前記トロイ
ダル型無段変速機３０の変速比を減速側に変化させる
程、無段変速装置全体の変速比は増速側に変化する。こ
の様な高速走行時の状態では、上記トロイダル型無段変
速機３０に、入力側ディスク２Ａ、２Ｂからではなく、
出力側ディスク４からトルクが加わる（低速時に加わる
トルクをプラスのトルクとした場合にマイナスのトルク
が加わる）。即ち、前記高速用クラッチ３５を接続した
状態では、前記エンジン３７から入力軸１１ａに伝達さ
れたトルクは、前記伝達軸３４を介して前記遊星歯車機
構３１のリング歯車３２に伝達される。従って、入力軸
１１ａの側から各入力側ディスク２Ａ、２Ｂに伝達され
るトルクは殆どなくなる。

【００３３】一方、前記第二の動力伝達装置５３を介し
て前記遊星歯車機構３１のリング歯車３２に伝達された
トルクの一部は、前記各遊星歯車組４３、４３から、キ
ャリア４４及び第一の動力伝達機構４５を介して各出力
側ディスク４、４に伝わる。この様に各出力側ディスク
４、４からトロイダル型無段変速機３０に加わるトルク
は、無段変速装置全体の変速比を増速側に変化させるべ
く、トロイダル型無段変速機３０の変速比を減速側に変
化させる程小さくなる。この結果、高速走行時に上記ト
ロイダル型無段変速機３０に入力されるトルクを小さく
して、このトロイダル型無段変速機３０の構成部品の耐
久性向上を図れる。

【００３４】更に、自動車を後退させるべく、前記出力
軸４０を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両ク
ラッチ５１、３５の接続を断つと共に、前記後退用クラ
ッチ５２を接続する。この結果、上記リング歯車３２が
固定され、上記各遊星歯車組４３、４３が、このリング
歯車３２並びに前記太陽歯車４１と噛合しつつ、この太
陽歯車４１の周囲を公転する。そして、この太陽歯車４
１並びにこの太陽歯車４１を固定した出力軸４０が、前
述した低速走行時並びに上述した高速走行時とは逆方向
に回転する。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】前述した各従来技術の
うち、図１０に示した無段変速装置が、耐久性を確保し
つつ大きなトルクの伝達を可能にする点からは優れてい
るが、十分な耐久性を確保しつつより大きなトルクを伝
達可能にする為には、次のの様な点を改良する事が
望まれる。トロイダル型無段変速機３０で伝達可能な動力をよ
り大きくする為に、パワーローラの数を多くする。トロイダル型無段変速機３０を通過する動力が小さ
い場合には、各入力側ディスク２Ａ、２Ｂ及び各出力側
ディスク４、４の内側面２ａ、４ａと各パワーローラの
周面との当接圧を小さくしてこれら各面の転がり疲れ寿
命を確保すべく、押圧装置３６による押圧力を小さくす
る。

【００３６】上記の改良としては、上記各入力側ディ
スク２Ａ、２Ｂの内側面２ａ、２ａと上記各出力側ディ
スク４、４の内側面４ａ、４ａとの間に、それぞれ３個
ずつ、合計６個のパワーローラを配置する事が考えられ
る。但し、この様な構造は、従来は知られていなかっ
た。又、上記の改良としては、油圧式の押圧装置３６
が発生する押圧力を、高速モード時の様に、上記トロイ
ダル型無段変速機３０を通過する動力が小さい場合には
小さくする事が考えられる。但し、図１０に示した従来
構造の場合には、エンジン３７から出力軸４０に向けて
送られる動力が総て上記押圧装置３６を通過する構造と
している等、上記の点に関する考慮は見られない。

【００３７】特開平６−６３１４７号公報には、トロイ
ダル型無段変速機よりも前側部分で動力を分割し、トロ
イダル型無段変速機の中心部に配設した二重構造の回転
軸により、或はトロイダル型無段変速機の中心部に配設
した回転軸及びこの回転軸とは別の回転軸により、分割
された動力を遊星歯車機構に伝達する、無段変速装置の
構造が記載されている。但し、前者の場合には構造が複
雑になる他、各回転軸の断面積が小さくなる分、伝達可
能な動力が小さくなる。又、後者の場合には、独立した
回転軸をトロイダル型無段変速機の側方に設ける分、構
造が複雑となり、無段変速装置全体が大型化する事が避
けられない。本発明の無段変速装置は、この様な事情に
鑑みて発明したものである。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本発明の無段変速装置
は、入力軸と、出力軸と、トロイダル型無段変速機と、
遊星歯車機構と、第一の動力伝達機構と、第二の動力伝
達機構とを備える。このうちの入力軸は、駆動源につな
がって、この駆動源により回転駆動されるものである。
又、上記出力軸は、上記入力軸の回転に基づく動力を取
り出す為のものである。又、上記トロイダル型無段変速
機は、上記入力軸の回転に伴って回転する入力側ディス
クと、その内側面をこの入力側ディスクの内側面に対向
させた状態でこの入力側ディスクと同心に配置され、こ
の入力側ディスクとは独立した回転を自在とされた出力
側ディスクと、これら入力側ディスクと出力側ディスク
との間に設けられ、これら両ディスクの中心軸に対し捻
れの位置にある枢軸を中心として揺動する、１対の入力
側ディスク及び出力側ディスク毎に３個ずつのトラニオ
ンと、これら各トラニオンの内側面から突出した、これ
ら各トラニオン毎に１本ずつの変位軸と、これら各変位
軸に回転自在に支持された状態で、上記入力側ディスク
と出力側ディスクとの内側面同士の間に挟持された、上
記各トラニオン毎に１個ずつのパワーローラと、油圧に
基づいて上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとが
これら各パワーローラを挟持する力を、これら両ディス
ク同士の間で伝達する力の大きさに対応して付与する、
動力の伝達方向に関して上記入力軸に対し並列に、且つ
この入力軸の周囲に設けられた押圧装置とを備えたもの
である。又、上記遊星歯車機構は、太陽歯車とこの太陽
歯車の周囲に配置したリング歯車との間に設けられてこ
の太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持したキャリアに
回転自在に支持された遊星歯車を、上記太陽歯車とリン
グ歯車とに噛合させて成るものである。又、前記第一の
動力伝達機構は、上記入力軸に入力された動力を、前記
トロイダル型無段変速機を介して伝達するものである。
更に、前記第二の動力伝達機構は、上記入力軸に入力さ
れた動力を、上記トロイダル型無段変速機を介する事な
く伝達するものである。そして、上記第一の動力伝達機
構を通じて送られる動力と上記第二の動力伝達機構を通
じて送られる動力とを、上記遊星歯車機構を構成する太
陽歯車と上記リング歯車と上記キャリアとのうちの２個
の部材に伝達自在とすると共に、これら太陽歯車とリン
グ歯車とキャリアとのうちの残りの１個の部材に上記出
力軸を結合している。

【００３９】又、自動車用自動変速装置を構成する変速
ユニットとして利用する場合等、低速時に大きなトルク
を必要としたり、回転方向を逆転する必要がある場合に
は、上記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達
機構と上記第二の動力伝達機構とを通じて上記遊星歯車
機構に送られる状態を切り換えるモード切換手段を設け
る。そして、このモード切換手段は、上記第一の動力伝
達機構のみで動力の伝達を行なう第一のモードと、この
第一の動力伝達機構と上記第二の動力伝達機構との双方
で動力の伝達を行なう第二のモードと、この第一の動力
伝達機構のみで動力の伝達を行なうと共に上記出力軸の
回転方向を上記第一、第二のモードの場合とは逆にする
第三のモードとの切換を行なう。

【００４０】

【作用】上述の様に構成する本発明の無段変速装置が、
入力軸と出力軸との間で動力を伝達すると共に、これら
両軸同士の間の変速比を変化させる場合に於ける基本的
な作用は、前述の図１０に示した、従来から知られてい
る無段変速装置の場合と同様である。特に、本発明の無
段変速装置の場合には、１対の入力側ディスク及び出力
側ディスク毎に３個ずつのトラニオンを設け、各トラニ
オンに支持した３個ずつのパワーローラを上記両ディス
クの内側面同士の間に挟持している為、従来から知られ
ている無段変速装置の様に、２個ずつのトラニオン及び
パワーローラを設けた構造に比べて、より大きな動力の
伝達が可能になる。

【００４１】又、上記入力側ディスクと上記出力側ディ
スクとがこれら各パワーローラを挟持する力を付与する
押圧装置として油圧式のものを使用し、上記入力側ディ
スクと上記出力側ディスクとがこれら各パワーローラを
挟持する力を、これら両ディスク同士の間で伝達する力
の大きさに対応して付与する構造としている為、上記力
が不必要に大きくならない。この為、互いに転がり接触
する、上記各ディスクの内側面及び上記各パワーローラ
の周面の転がり疲れ寿命の向上を図れる。この場合に、
上記押圧装置を、動力の伝達方向に関して上記入力軸に
対し並列に、且つこの入力軸の周囲に設けている為、こ
の入力軸を介して伝わる動力の大きさに関係なく、上記
力の大きさを調節できる構造を、簡単に構成できる。こ
の為、小型且つ軽量な無段変速装置を実現できる。

【００４２】

【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の１例を示している。本発明の無段変速装置は、入力軸
１１ｂと、出力軸４０ａと、トロイダル型無段変速機３
０ａと、遊星歯車機構３１ａと、第一の動力伝達機構４
５ａと、第二の動力伝達機構５３とを備える。このうち
の入力軸１１ｂは、エンジン３７（図１０参照）等の駆
動源につながって、この駆動源により回転駆動される。
又、上記出力軸４０ａは、上記入力軸１１ｂの回転に基
づく動力を取り出す為のもので、図示しないデファレン
シャルギヤ等を介して、やはり図示しない車輪駆動軸に
接続される。

【００４３】又、上記トロイダル型無段変速機３０ａ
は、前述の図９〜１０に示した様なダブルキャビティ型
で、且つ、各キャビティ内にトラニオン７、７及びパワ
ーローラ９、９を３個ずつ、合計６個ずつ設けたもので
ある。この様なトロイダル型無段変速機３０ａを構成す
る為に、上記入力軸１１ｂの両端部に１対の入力側ディ
スク２Ａ、２Ｂを、互いの内側面２ａ、２ａ同士を対向
させた状態で、上記入力軸１１ｂと同期した回転自在に
支持している。このうち、基端側（駆動源側で、図１の
左側）の入力側ディスク２Ａは上記入力軸１１ｂに、ボ
ールスプライン７２を介して、軸方向の変位自在に支持
している。これに対して、先端側（駆動源から遠い側
で、図１の右側）の入力側ディスク２Ｂは、上記入力軸
１１ｂの先端部にスプライン係合させた状態でその背面
をローディングナット７３により抑える事により、上記
入力軸１１ｂに固定している。

【００４４】そして、この入力軸１１ｂの中間部周囲で
上記１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂ同士の間部分に１
対の出力側ディスク４、４を、それぞれの内側面４ａ、
４ａを上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂの内側面２ａ、
２ａに対向させた状態で、互いに同期した回転自在に支
持している。そして、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂ
と上記各出力側ディスク４、４との内側面２ａ、４ａ同
士の間に、それぞれがトラニオン７、７の内側面に回転
自在に支持されたパワーローラ９、９を挟持している。

【００４５】これら各トラニオン７、７を支持する為
に、ケーシング５ａの内面に設けた取付部５４にフレー
ム５５を、このフレーム５５の外径側端部３個所位置の
取付孔５６、５６に挿通したスタッド５７、５７と、こ
れら各スタッド５７、５７に螺合したナット５８、５８
とにより結合固定している。図示の例では、これら各ス
タッド５７、５７及びナット５８、５８により、上記取
付部５４とフレーム５５との間に、ギヤハウジング５９
を固定している。このギヤハウジング５９の内径側に
は、上記１対の出力側ディスク４、４をその両端部にス
プライン係合させた出力スリーブ６０を、１対の転がり
軸受６１、６１により回転自在に支持すると共に、この
出力スリーブ６０の中間部外周面に設けた出力歯車１２
ｂを、上記ギヤハウジング５９の内部に収納している。

【００４６】又、上記フレーム５５は全体を星形に形成
すると共に、その径方向中間部乃至は外径側部分を二股
に形成して、３個所の保持部６２、６２を、円周方向等
間隔に形成している。そして、これら各保持部６２、６
２の径方向中間部に、それぞれ支持片１９ａ、１９ａの
中間部を、第二の枢軸６４、６４により枢支している。
これら各支持片１９ａ、１９ａは、これら第二の枢軸６
４、６４の周囲に配置される円筒状の取付部６５と、こ
の取付部６５の外周面から径方向外方に突出した１対の
支持板部６６、６６とから成る。これら１対の支持板部
６６、６６同士の交差角度は１２０度である。従って、
円周方向に隣り合う支持片１９ａ、１９ａの支持板部６
６、６６同士は、互いに平行である。

【００４７】この様な各支持板部６６、６６には、それ
ぞれ円孔６７、６７を形成している。上記各支持片１９
ａ、１９ａが中立状態にある場合、円周方向に隣り合う
支持片１９ａ、１９ａの支持板部６６、６６に形成した
円孔６７、６７同士は互いに同心である。そして、これ
ら各円孔６７、６７内に、各トラニオン７、７の両端部
に設けた枢軸６、６を、ラジアルニードル軸受６８、６
８により支持している。これら各ラジアルニードル軸受
６８、６８を構成する外輪６９、６９の外周面は、球状
凸面としている。この様な外輪６９、６９は上記各円孔
６７、６７内に、がたつきなく、且つ揺動変位自在に内
嵌している。又、上記各支持板部６６、６６の一部に
は、上記各円孔６７、６７と同心で円弧状の長孔７０、
７０を形成し、これら各長孔７０、７０に、上記各トラ
ニオン７、７の端面（肩部）に突設したスタッド７１、
７１を緩く係合させて、上記各枢軸６、６を中心とする
上記各トラニオン７、７の傾斜角度を制限する為のスト
ッパ機構を構成している。

【００４８】この様にして前記ケーシング５ａ内に支持
した上記各トラニオン７、７の内側面には、前述した従
来構造と同様に、変位軸８を介してパワーローラ９、９
を支持している。そして、これら各パワーローラ９、９
の周面９ａ、９ａと、前記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の
内側面２ａ、４ａとを当接させている。又、基端側の入
力側ディスク２Ａと前記入力軸１１ｂとの間に、油圧式
の押圧装置３６ａを組み付けて、上記各面９ａ、２ａ、
４ａ同士の当接部（トラクション部）の面圧を確保し、
前記トロイダル型無段変速機３０ａによる動力の伝達を
効率良く行なえる様にしている。

【００４９】上記押圧装置３６ａを構成する為に、上記
入力軸１１ｂの外周面の基端寄り部分に、外向フランジ
状の係止鍔部７４を固設すると共に、上記基端側の入力
側ディスク２Ａにシリンダ筒７５を、この入力側ディス
ク２Ａの背面（図１の左面）から軸方向に突出する状態
で外嵌支持している。上記シリンダ筒７５の内径は、軸
方向中間部で小さく、両端部で大きくなっており、上記
入力側ディスク２Ａは、このうちの先端側の大径部分
に、油密に且つ軸方向の変位自在に内嵌されている。
又、上記シリンダ筒７５の内周面と上記入力軸１１ｂの
外周面との間に、第一ピストン部材７６を設けている。

【００５０】この第一ピストン部材７６は、上記入力軸
１１ｂに外嵌自在な支持筒部７７の中間部外周面に、外
向フランジ状の隔壁板７８を形成したもので、この隔壁
板７８の外周縁を上記シリンダ筒７５の内周面中間部の
小径部分に、油密に且つ軸方向の変位自在に摺接させて
いる。又、上記支持筒部７７の基端部外周面と上記シリ
ンダ筒７５の基端部内周面との間には、円輪状の端板７
９を設けている。この端板７９は、その基端側側面を上
記係止鍔部７４に当接させる事により軸方向の変位を阻
止すると共に、内外両周縁と上記支持筒部７７の基端部
外周面及び上記シリンダ筒７５の基端部内周面との間の
油密を保持している。そして、上記端板７９と上記シリ
ンダ筒７５の中間部の小径部分との間に、円輪状の第二
ピストン部材８０を設けている。この第二ピストン部材
８０の外周縁は上記シリンダ筒７５に油密に内嵌固定し
ており、内周縁は上記支持筒部７７の中間部外周面に、
油密且つ軸方向の変位自在に摺接させている。

【００５１】又、上述の様な第二ピストン部材８０は上
記端板７９との間に設けた、皿板ばね８１等の予圧ばね
により、上記入力側ディスク２Ａに向け押圧している。
従ってこの入力側ディスク２Ａは、少なくとも（前記押
圧装置３６ａ内に圧油を導入していない状態でも）上記
皿板ばね８１の弾力に見合う押圧力により押圧され、前
記各面９ａ、２ａ、４ａ同士の当接部に、この弾力に見
合う面圧を付与する。従って、この弾力は、前記トロイ
ダル型無段変速機３０ａにより極く小さな動力の伝達を
行なう際に、上記各面９ａ、２ａ、４ａ同士の各当接部
で（不可避であるスピンを除く）滑りが生じない程度に
規制する。

【００５２】又、上記端板７９と上記第二ピストン８０
との間、並びに前記隔壁板７８と上記入力側ディスク２
Ａとの間にそれぞれ存在する油圧室内に、前記入力軸１
１ｂの中心孔８２を介して、油圧を導入自在としてい
る。この中心孔８２は、図示しない油圧調整弁を介し
て、やはり図示しない、加圧ポンプ等の油圧源に通じて
いる。上記トロイダル型無段変速機３０ａを含む無段変
速装置の運転時には、伝達すべき動力の大きさに応じて
上記油圧調整弁により調整された油圧を、上記各油圧室
内に導入し、上記入力側ディスク２Ａを押圧して、上記
各面９ａ、２ａ、４ａ同士の各当接部に、上記動力の大
きさに見合う面圧を付与する。

【００５３】この際に各当接部に付与される面圧は、油
圧に基づくものと上記皿板ばね８１に基づくものとの合
計となる。従って、動力伝達時に上記各当接部での滑り
防止を図る為に必要とする油圧は、上記皿板ばね８１の
弾力分だけ低くて済み、この皿板ばね８１を設けた分だ
け、上記油圧源の駆動に基づく損失（ポンプロス）を低
く抑えられる。又、図示の例では、前記押圧装置３６ａ
をダブルピストン型として、直径を大きくする事なく受
圧面積を確保し、必要とする押圧力を確保する為の油圧
を低く抑えている為、この面からもポンプロスを低く抑
える事ができる。尚、上記油圧を調整する際に考慮する
要素は、伝達すべき動力の大きさに加えて、変速比、ト
ラクションオイルの温度等、上記トロイダル型無段変速
機３０ａの運転に影響を及ぼす、各種要素を取り入れる
事ができる。

【００５４】更に、前記各トラニオン７、７に油圧式の
アクチュエータ１７ａ、１７ｂを設けて、これら各トラ
ニオン７、７を、それぞれの両端部に設けた枢軸６、６
の軸方向に変位駆動自在としている。このうち、図２の
下側中央部のトラニオン７は、それぞれが（押し出し方
向の力のみ得られる）単動型であり押圧方向を互いに反
対方向とした１対のアクチュエータ１７ａ、１７ａによ
り、それぞれ梃子腕８３、８３を介して、両端部に設け
た枢軸６、６の軸方向に変位駆動自在としている。上記
トラニオン７を変位させる場合には、何れか一方のアク
チュエータ１７ａの油圧室にのみ圧油を送り込み、他方
のアクチュエータ１７ａの油圧室は解放状態とする。こ
れに対して、図２の両側のトラニオン７、７は、それぞ
れ（圧油の給排方向の切換に基づいて押し出し方向又は
引き込み方向の力を得られる）複動型のアクチュエータ
１７ｂ、１７ｂにより、それぞれの両端部に設けた枢軸
６、６の軸方向に変位駆動自在としている。

【００５５】前記トロイダル型無段変速機３０ａに設け
た、合計６個のトラニオン７、７の変位は、制御弁２１
（図８参照）により上記各アクチュエータ１７ａ、１７
ｂに等量の圧油を給排する事により、互いに同期して、
同じ長さずつ行なう。この為に、何れか（図示の例では
図２の上部左側）のトラニオン７と共に変位するロッド
８４の端部にプリセスカム２８を固定し、このトラニオ
ン７の姿勢を、リンク２９を介して、上記制御弁２１の
スプール２４に伝達自在としている。

【００５６】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機３０ａ単独での作用は、次の通りである。運転時には
前記押圧装置３６ａにより基端側の入力側ディスク２Ａ
を押圧しつつ、前記入力軸１１ｂを回転させる。この結
果、この入力軸１１ｂの両端部に設けられた１対の入力
側ディスク２Ａ、２Ｂが、前記各出力側ディスク４、４
に向け押圧されつつ回転する。この回転は、前記各パワ
ーローラ９、９を介して上記各出力側ディスク４、４に
伝わり、これら両出力側ディスク４、４の回転が、前記
出力スリーブ６０と出力歯車１２ｂとを通じて取り出さ
れる。

【００５７】上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂと上記各
出力側ディスク４、４との間の変速比を変えるべく、上
記各パワーローラ９、９を支持した上記各トラニオン
７、７を揺動変位させる際には、前記各アクチュエータ
１７ａ、１７ｂにより上記各トラニオン７、７を、それ
その両端部に設けた枢軸６、６の軸方向に、上記各入力
側ディスク２Ａ、２Ｂ及び上記各出力側ディスク４、４
の円周方向に関して、同方向に同じストローク分だけ変
位させる。この様に上記各トラニオン７、７を変位させ
る事に伴って、前述した従来構造の場合と同様に、これ
ら各トラニオン７、７に支持されたパワーローラ９、９
の周面９ａ、９ａと、入力側、出力側各ディスク２Ａ、
２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する接線
方向の力の向きが変化し、前述の図４〜５に示した様
に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記
各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化して、変速比が
変化する。

【００５８】一方、上記各アクチュエータ１７ａ、１７
ｂへの圧油の給排に伴う、前記図２の上部左側のトラニ
オン７の変位は、プリセスカム２８とリンク２９とを介
して前記スプール２４に伝達され、このスプール２４を
軸方向に変位させる。この結果、上記各アクチュエータ
１７ａ、１７ｂが所定量ストロークした状態で、前記制
御弁２１の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１７
ａ、１７ｂへの圧油の給排が停止される。従って、上記
各トラニオン７、７の、枢軸６、６の軸方向の変位量
は、制御モータ２５によるスリーブ２３（図８参照）の
変位量に応じただけのものとなる。

【００５９】本発明の無段変速装置を構成する、トロイ
ダル型無段変速装置３０ａの構造及び作用は、上述の通
りであるが、このトロイダル型無段変速機３０ａと組み
合わされる、前記遊星歯車機構３１ａは、太陽歯車４１
と、リング歯車３２と、遊星歯車組４３、４３とを備え
る。このうちの太陽歯車４１は、前記出力軸４０ａの入
力側端部（図１、３の左端部）に固定している。従って
この出力軸４０ａは、上記太陽歯車４１の回転に伴って
回転する。この太陽歯車４１の周囲には上記リング歯車
３２を、上記太陽歯車４１と同心に、且つ回転自在に支
持している。そして、このリング歯車３２の内周面と上
記太陽歯車４１の外周面との間に、それぞれが１対ずつ
の遊星歯車４２ａ、４２ｂを組み合わせて成る、複数個
の遊星歯車組４３、４３を設けている。そして、これら
１対ずつの遊星歯車４２ａ、４２ｂは、互いに噛合する
と共に、外径側に配置した遊星歯車４２ａを上記リング
歯車３２に噛合させ、内径側に配置した遊星歯車４２ｂ
を上記太陽歯車４１に噛合させている。この様な遊星歯
車組４３、４３は、キャリア４４の片側面（図１、３の
左側面）に回転自在に支持している。又、このキャリア
４４は、上記出力軸４０ａの中間部周囲に、回転自在に
支持している。

【００６０】又、上記キャリア４４と前記トロイダル型
無段変速機３０ａを構成する１対の出力側ディスク４、
４とを、前記第一の動力伝達機構４５ａにより、回転力
の伝達を可能な状態に接続している。この第一の動力伝
達機構４５ａを構成する為に、前記入力軸１１ｂ及び上
記出力軸４０ａと平行な伝達軸４６ａを設け、この伝達
軸４６ａの一端部（図１の左端部）に固定した歯車８５
を、前記出力歯車１２ｂと噛合させている。又、上記出
力軸４０ａの中間部周囲にスリーブ８６を回転自在に配
置し、このスリーブ８６の外周面に支持した歯車８７
と、上記伝達軸４６ａの他端部（図１の右端部）に固設
した歯車８８とを、図示しないアイドラ歯車を介して噛
合させている。更に、上記スリーブ８６の周囲に上記キ
ャリア４４を、円環状の結合ブラケット８９を介して、
このスリーブ８６と同期した回転自在に支持している。
従って上記キャリア４４は、上記各出力側ディスク４、
４の回転に伴って、これら出力側ディスク４、４と反対
方向に、上記各歯車１２ｂ、８５、８７、８８の歯数に
応じた速度で回転する。又、上記キャリア４４と上記出
力軸４０ａとの間に、低速用クラッチ５１ａを設けてい
る。

【００６１】一方、上記入力軸１１ｂと前記リング歯車
３２とは、この入力軸１１ｂと同心に配置された伝達軸
３４ａを介して、回転力の伝達を可能な状態に接続自在
としている。この伝達軸３４ａの基端部（図１、３の左
端部）と上記入力軸１１ｂの先端部とはスプライン係合
させて、これら両軸３４ａ、１１ｂ同士の間での回転力
の伝達を自在としている。又、上記伝達軸３４ａの先端
部（図１、３の右端部）は、前記太陽歯車４１の中心部
に、回転自在に支持している。更に、上記伝達軸３４ａ
の中間部周囲に上記リング歯車３２を、円環状の結合ブ
ラケット９０と後述する高速用クラッチ３５ａとを介し
て、上記伝達軸３４ａと同期した回転自在に支持してい
る。従って上記リング歯車３２は、上記高速用クラッチ
３５ａの接続時には、上記入力軸１１ｂの回転に伴っ
て、この入力軸１１ｂと同方向に同速で回転する。

【００６２】又、無段変速装置は、請求項に記載したモ
ード切換手段を構成するクラッチ機構を備える。このク
ラッチ機構は、上記高速用クラッチ３５ａと、前記低速
用クラッチ５１ａと、上記リング歯車３２と無段変速装
置のハウジング内に設けた固定壁９１等、固定の部分と
の間に設けた後退用クラッチ５２ａとから成る。各クラ
ッチ３５ａ、５１ａ、５２ａは、何れも湿式多板クラッ
チであって、それぞれに付属した油圧シリンダ内への圧
油の給排に基づいて断接させられる。又、何れか１個の
クラッチが接続された場合には、残り２個のクラッチの
接続が断たれる。

【００６３】上述の様に構成する無段変速装置は、先
ず、低速走行時には、上記低速用クラッチ５１ａを接続
すると共に、上記高速用クラッチ３５ａ及び後退用クラ
ッチ５２ａの接続を断つ。この状態で前記入力軸１１ｂ
を回転させると、トロイダル型無段変速機３０ａのみ
が、この入力軸１１ｂから前記出力軸４０ａに動力を伝
達する。即ち、この状態では、上記トロイダル型無段変
速機３０ａの出力歯車１２ｂの回転が、前記第一の動力
伝達機構４５ａを介して前記キャリア４４に伝わる。上
記低速用クラッチ５１ａが接続される事により、このキ
ャリア４４の回転は、そのまま上記出力軸４０ａに伝わ
り、太陽歯車４１を固設したこの出力軸４０ａが回転す
る。この様な低速走行時には、それぞれ１対ずつの入力
側ディスク２Ａ、２Ｂと、出力側ディスク４、４との間
の変速比を、前述の図９に示した様な、トロイダル型無
段変速機単独の場合と同様にして調節する。尚、低速用
クラッチは、前記遊星歯車機構３１ａを構成する各歯車
３２、４１、４２ａ、４２ｂ同士の相対変位を不能にす
るものであれば良く、必ずしも上記キャリア４４と上記
出力軸４０ａとの間に設ける必要はない。

【００６４】但し、本発明の無段変速装置の場合には、
上記１対ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディ
スク４、４との間に、それぞれ３個ずつ、合計６個のパ
ワーローラ９、９を設けている為、これら各パワーロー
ラ９、９毎に伝達する動力を低く抑える事ができる。こ
の為、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４
ａと上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａとの当
接部の面圧を低くしても、当接部に滑りを生じさせる事
なく、動力の伝達を行なえる。尚、上記各当接部の面圧
の調整は、前記油圧式の押圧装置３６ａ内に導入する油
圧を調整する事により、容易且つ確実に行なえる。そし
て、上記各当接部の面圧を低く抑えられる事により、上
記各面２ａ、４ａ、９ａの転がり疲れ寿命を向上させる
事ができる。逆に、転がり疲れ寿命を同じとした場合に
は、より大きな動力の伝達が可能になる。

【００６５】これに対して、高速走行時には、前記高速
用クラッチ３５ａを接続すると共に、前記低速用クラッ
チ５１ａ及び後退用クラッチ５２ａの接続を断つ。この
状態で前記入力軸１１ｂを回転させると、この入力軸１
１ｂから前記出力軸４０ａには、前記伝達軸３４ａを含
む前記第二の動力伝達機構５３と、前記遊星歯車機構３
１ａとが、動力を伝達する。即ち、上記高速走行時に上
記入力軸１１ａが回転すると、この回転は上記伝達軸３
４ａと前記結合ブラケット９０と上記高速用クラッチ３
５ａを介して、前記リング歯車３２に伝わる。そして、
このリング歯車３２の回転が複数の遊星歯車組４３、４
３を介して太陽歯車４１に伝わり、この太陽歯車４１を
固定した上記出力軸４０ａを回転させる。この状態で、
上記トロイダル型無段変速機３０ａの変速比を変える事
により上記各遊星歯車組４３、４３の公転速度を変化さ
せれば、上記無段変速装置全体としての変速比を調節で
きる。

【００６６】即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組
４３、４３が、上記リング歯車３２と同方向に公転す
る。そして、これら各遊星歯車組４３、４３の公転速度
が遅い程、上記太陽歯車４１を固定した出力軸４０ａの
回転速度が速くなる。例えば、上記公転速度とリング歯
車３２の回転速度（何れも角速度）が同じになれば、上
記リング歯車３２と出力軸４０ａの回転速度が同じにな
る。これに対して、上記公転速度がリング歯車３２の回
転速度よりも遅ければ、上記リング歯車３２の回転速度
よりも出力軸４０の回転速度が速くなる。反対に、上記
公転速度がリング歯車３２の回転速度よりも速ければ、
上記リング歯車３２の回転速度よりも出力軸４０の回転
速度が遅くなる。

【００６７】従って、上記高速走行時には、前記トロイ
ダル型無段変速機３０ａの変速比を減速側に変化させる
程、無段変速装置全体の変速比は増速側に変化する。こ
の様な高速走行時の状態では、上記トロイダル型無段変
速機３０ａに、入力側ディスク２からではなく、出力側
ディスク４からトルクが加わる（低速時に加わるトルク
をプラスのトルクとした場合にマイナスのトルクが加わ
る）。即ち、前記高速用クラッチ３５ａを接続した状態
では、前記入力軸１１ｂに伝達されたトルクは、前記伝
達軸３４ａを介して前記遊星歯車機構３１ａのリング歯
車３２に伝達される。従って、入力軸１１ｂの側から各
入力側ディスク２Ａ、２Ｂに伝達されるトルクは殆どな
くなる。

【００６８】一方、前記第二の動力伝達機構５３を介し
て上記遊星歯車機構３１ａのリング歯車３２に伝達され
たトルクの一部は、前記各遊星歯車組４３、４３から、
キャリア４４及び前記第一の動力伝達機構４５ａを介し
て各出力側ディスク４、４に伝わる。この様に各出力側
ディスク４、４からトロイダル型無段変速機３０ａに加
わるトルクは、無段変速装置全体の変速比を増速側に変
化させるべく、トロイダル型無段変速機３０ａの変速比
を減速側に変化させる程小さくなる。この結果、高速走
行時に上記トロイダル型無段変速機３０ａに入力される
トルクを小さくして、このトロイダル型無段変速機３０
ａの構成部品の耐久性向上を図れる。又、この様な高速
走行時にも、このトロイダル型無段変速機３０ａを通過
する動力の大きさが変化するが、前記押圧装置３６ａ内
に導入する油圧を調整する事により、前記各面２ａ、４
ａ、９ａ同士の当接部の面圧を適正値にする。

【００６９】更に、自動車を後退させるべく、前記出力
軸４０ａを逆回転させる際には、前記低速用、高速用両
クラッチ５１ａ、３５ａの接続を断つと共に、前記後退
用クラッチ５２ａを接続する。この結果、上記リング歯
車３２が固定され、上記各遊星歯車組４３、４３が、こ
のリング歯車３２並びに前記太陽歯車４１と噛合しつ
つ、この太陽歯車４１の周囲を公転する。そして、この
太陽歯車４１並びにこの太陽歯車４１を固定した上記出
力軸４０ａが、前述した低速走行時並びに上述した高速
走行時とは逆方向に回転する。

【００７０】尚、本発明の無段変速装置を自動車用の自
動変速機として使用する場合には、駆動源であるエンジ
ンと前記入力軸１１ｂとの間に、トルクコンバータ或は
電磁クラッチ等の発進クラッチを設ける。但し、前記低
速用クラッチ５１ａに発進クラッチとしての機構を持た
せ、独立した発進クラッチを省略する事もできる。この
場合には、自動車の停止状態では、上記低速用クラッチ
５１ａの他、前記高速用クラッチ３５ａ及び上記後退用
クラッチ５２ａの接続を何れも断っておく。この状態で
は、前記トロイダル型無段変速機３０ａ及び前記第一、
第二の動力伝達機構４５ａ、５３が空回りし、上記出力
軸４０ａには動力が伝達されない。この状態から、上記
低速用クラッチ５１ａを徐々に接続すれば、停止状態に
ある自動車を円滑に発進させる事ができる。

【００７１】又、図示の例は、本発明の無段変速装置を
自動車用の自動変速機として使用する事を前提としてい
る為、上記高速用、低速用、後退用の各クラッチ３５
ａ、５１ａ、５２ａを設けている。これに対して、本発
明の無段変速装置を、例えばポンプ等の各種産業機械の
運転速度を、駆動源の運転速度を一定とした状態のまま
調節する為の変速機として使用する場合には、上記無段
変速装置を、上述した説明の高速走行時の状態でのみ運
転すれば足りる。従って、本発明の無段変速装置をこの
様な用途に使用する場合には、図１に示した伝達軸３４
ａとリング歯車３２とを、（上記高速用クラッチ３５ａ
を介する事なく）同期した回転自在に結合固定する。
又、遊星歯車機構３１ａのロック状態を実現する為の上
記低速用クラッチ５１ａ、及び、上記リング歯車３２を
ケーシング５ａに対し固定する為の後退用クラッチ５２
ａを省略する。

【００７２】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作
用するので、より大きな動力の伝達が可能でしかもより
優れた耐久性を有し、しかも小型且つ軽量な無段変速装
置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す要部断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】同Ｂ部拡大図。

【図４】従来から知られたトロイダル型無段変速機の基
本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。

【図５】同じく最大増速時の状態で示す側面図。

【図６】従来の具体的構造の１例を示す断面図。

【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。

【図８】従来から知られた、伝達可能な動力を大きくす
る構造の第１例を、一部を切断した状態で示す要部正面
図。

【図９】同第２例を示す部分断面図。

【図１０】トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを
組み合わせた無段変速装置の１例を示す略断面図。

【符号の説明】

１入力軸２、２Ａ、２Ｂ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５、５ａケーシング６枢軸７トラニオン８変位軸９パワーローラ９ａ周面１０ローディングカム装置１１、１１ａ、１１ｂ入力軸１２、１２ａ、１２ｂ出力歯車１３支持板１４スラスト玉軸受１５スラストニードル軸受１６外輪１７、１７ａ、１７ｂアクチュエータ１８フレーム１９、１９ａ支持片２０油圧シリンダ２１制御弁２２ポンプ２３スリーブ２４スプール２５制御モータ２６駆動ピストン２７油溜２８プリセスカム２９リンク３０、３０ａトロイダル型無段変速機３１、３１ａ遊星歯車機構３２リング歯車３３支持板３４、３４ａ伝達軸３５、３５ａ高速用クラッチ３６、３６ａ押圧装置３７エンジン３８クランクシャフト３９発進クラッチ４０、４０ａ出力軸４１太陽歯車４２ａ、４２ｂ遊星歯車４３遊星歯車組４４キャリア４５、４５ａ第一の動力伝達機構４６、４６ａ伝達軸４７ａ、４７ｂスプロケット４８チェン４９第一の歯車５０第二の歯車５１、５１ａ低速用クラッチ５２、５２ａ後退用クラッチ５３第二の動力伝達機構５４取付部５５フレーム５６取付孔５７スタッド５８ナット５９ギヤハウジング６０出力スリーブ６１転がり軸受６２保持部６４第二の枢軸６５取付部６６支持板部６７円孔６８ラジアルニードル軸受６９外輪７０長孔７１スタッド７２ボールスプライン７３ローディングナット７４係止鍔部７５シリンダ筒７６第一ピストン部材７７支持筒部７８隔壁板７９端板８０第二ピストン部材８１皿板ばね８２中心孔８３挺子腕８４ロッド８５歯車８６スリーブ８７歯車８８歯車８９結合ブラケット９０結合ブラケット９１固定壁９２駆動軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J051 AA03 AA08 BA03 BB02 BD01 BE09 CA05 CB07 EC03 ED15 FA02 FA10 3J062 AA02 AA18 AB01 AB06 AB12 AB35 AC03 BA12 BA16 CG03 CG13 CG32 CG52 CG82

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源につながってこの駆動源により回
転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力
を取り出す為の出力軸と、トロイダル型無段変速機と、
遊星歯車機構と、上記入力軸に入力された動力をこのト
ロイダル型無段変速機を介して伝達する第一の動力伝達
機構と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル
型無段変速機を介する事なく伝達する第二の動力伝達機
構とを備え、上記トロイダル型無段変速機は、上記入力
軸の回転に伴って回転する入力側ディスクと、その内側
面をこの入力側ディスクの内側面に対向させた状態でこ
の入力側ディスクと同心に配置され、この入力側ディス
クとは独立した回転を自在とされた出力側ディスクと、
これら入力側ディスクと出力側ディスクとの間に設けら
れ、これら両ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある
枢軸を中心として揺動する、１対の入力側ディスク及び
出力側ディスク毎に３個ずつのトラニオンと、これら各
トラニオンの内側面から突出した、これら各トラニオン
毎に１本ずつの変位軸と、これら各変位軸に回転自在に
支持された状態で、上記入力側ディスクと出力側ディス
クとの内側面同士の間に挟持された、上記各トラニオン
毎に１個ずつのパワーローラと、油圧に基づいて上記入
力側ディスクと上記出力側ディスクとがこれら各パワー
ローラを挟持する力を、これら両ディスク同士の間で伝
達する力の大きさに対応して付与する、動力の伝達方向
に関して上記入力軸に対し並列に、且つこの入力軸の周
囲に設けられた押圧装置とを備えたものであり、上記遊
星歯車機構は、太陽歯車とこの太陽歯車の周囲に配置し
たリング歯車との間に設けられてこの太陽歯車と同心に
且つ回転自在に支持したキャリアに回転自在に支持され
た遊星歯車を、上記太陽歯車とリング歯車とに噛合させ
て成るものであり、上記第一の動力伝達機構を通じて送
られる動力と上記第二の動力伝達機構を通じて送られる
動力とを、上記太陽歯車と上記リング歯車と上記キャリ
アとのうちの２個の部材に伝達自在とすると共に、これ
ら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの残りの１
個の部材に上記出力軸を結合している無段変速装置。
【請求項２】入力軸に入力された動力が第一の動力伝
達機構と第二の動力伝達機構とを通じて遊星歯車機構に
送られる状態を切り換えるモード切換手段を設けてお
り、このモード切換手段は、上記第一の動力伝達機構の
みで動力の伝達を行なう第一のモードと、この第一の動
力伝達機構と上記第二の動力伝達機構との双方で動力の
伝達を行なう第二のモードと、この第一の動力伝達機構
のみで動力の伝達を行なうと共に出力軸の回転方向を上
記第一、第二のモードの場合とは逆にする第三のモード
との切換を行なうものである、請求項１に記載した無段
変速装置。