JP2003021209A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型且つ軽量に構成でき、しかも変速動作を
安定させて、入力側、出力側各ディスク２、４の内側面
と各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａとの転がり疲
れ寿命の確保を図る。 【解決手段】 出力側ディスク４と共に回転する出力歯
車１２と、伝達軸５９の端部に設けた歯車５８とを噛合
させて、動力伝達手段を構成する。この伝達軸５９の端
部外周面と歯車５８の内周面との間に一方向クラッチ６
０を設ける。この一方向クラッチ６０は、上記出力歯車
１２が正規方向に回転する場合には接続されて、この出
力歯車１２の回転を上記歯車５８を介して上記伝達軸５
９に伝達する。これに対して、この伝達軸５９が逆方向
に回転する場合には接続を断たれて、この回転が上記出
力歯車１２を介して上記出力側ディスク４に伝わる事を
防止する。

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、
自動車用の自動変速機として利用する。特に本発明は、
入力軸と出力軸との間の変速比を変換する為の制御装置
を複雑にする事なく、安定した変速動作を可能にするも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の自動変速機として、図４〜５
に略示する様なトロイダル型無段変速機が、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７〜８参照）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１対ず
つ、互いに同心に設けている。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
て直角方向若しくは直角に近い方向である、捩れの位置
に存在する。又、上記各トラニオン７、７にそれぞれの
基半部を支持された変位軸８、８の先半部周囲に回転自
在に支持したパワーローラ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等の押圧装置１０を設
け、この押圧装置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。トロイダル型無段変速機の使用時
には、前記入力軸１の回転に伴って上記押圧装置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。

【０００５】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、各変位軸８、８を
傾斜させる。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、各変位
軸８、８を傾斜させる。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。

【０００６】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
とは円管状の入力側回転軸１１の周囲に、それぞれ回転
自在に支持している。又、この入力側回転軸１１の端部
と上記入力側ディスク２との間に、押圧装置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。

【０００７】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（ヨーク）１
３、１３に、揺動並びに軸方向（図６の表裏方向、図７
の上下方向）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。

【０００８】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（油圧シ
リンダ）１７、１７により、前記各枢軸６、６の軸方向
に変位自在としている。

【０００９】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の場合、入力側回転軸１１の回転は押圧装置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。入
力側回転軸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、１７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の右側のパワーローラ９を同図の下側に、同
図の左側のパワーローラ９を同図の上側に、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（当接部にサイドスリップが発生）
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、上記入力側回転軸１１と出力歯車１
２との間の回転速度比が変化する。

【００１０】上記各アクチュエータ１７、１７への圧油
の給排状態は、１個の制御弁により行ない、何れか１個
のトラニオン７の動きをこの制御弁にフィードバックす
る様にしている。この部分の構造に就いては、例えば特
開平６−２５７６６１号公報に記載されて、従来から知
られているが、後述する、従来の具体的構造の第２例を
示す図１０により、簡単に説明する。上記圧油の給排状
態を切り換える為の制御弁１８は、ステッピングモータ
１９により軸方向（図１０の左右方向）に変位させられ
るスリーブ２０と、このスリーブ２０の内径側に軸方向
の変位自在に嵌装されたスプール２１とを有する。上記
何れか１個のトラニオン７に付属のロッド２２の端部に
はプリセスカム２３を固定しており、このプリセスカム
２３とリンク腕２４とを介して、上記ロッド２２の動き
を上記スプール２１に伝達する、フィードバック機構を
構成している。

【００１１】変速状態を切り換える際には、上記ステッ
ピングモータ１９により上記スリーブ２０を、所定量だ
け変位させて、上記制御弁１８の流路を開く。この結
果、上記各アクチュエータ１７、１７に圧油が、所定方
向に送り込まれて、これら各アクチュエータ１７、１７
が上記各トラニオン７、７を所定方向に変位させる。即
ち、上記圧油の送り込みに伴ってこれら各トラニオン
７、７が、前記各枢軸６、６の軸方向に変位しつつ、こ
れら各枢軸６、６を中心に揺動する。そして、上記何れ
か１個のトラニオン７の動き（軸方向及び揺動変位）
が、上記ロッド２２の端部に固定したプリセスカム２３
とリンク腕２４とを介して上記スプール２１に伝達さ
れ、このスプール２１を軸方向に変位させる。この結
果、上記トラニオン７が所定量変位した状態で、上記制
御弁１８の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１
７、１７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の軸方向及び揺動方向の変位量は、上
記ステッピングモータ１９によるスリーブ２０の変位量
に応じただけのものとなる。

【００１２】尚、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が上記入力側回転軸１１（図６、７）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、１４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。

【００１３】更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図
８〜１０に示す様に、入力側回転軸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８〜１０に示した構
造は、上記入力側回転軸１１ａの中間部周囲に出力歯車
１２ａを、この入力側回転軸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、上記入力側回転軸１１ａの両端部に、この入力
側回転軸１１ａと同期した回転自在に支持している。こ
の入力側回転軸１１ａは、駆動軸２５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。

【００１４】上述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、入力側回転軸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。尚、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
も、変速時には油圧式のアクチュエータ１７、１７（図
７参照）により、トラニオン７、７を枢軸６、６の軸方
向に変位させる。

【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、遊星歯車装置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１−３０２
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装置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。

【００１６】図１１は、上記各公報のうちの特開平１０
−１９６７５９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、駆動源であるエンジン２
６のクランクシャフト２７の出力側端部（図１１の右端
部）と入力軸２８の入力側端部（図１１の左端部）との
間に発進クラッチ２９を設けている。又、上記入力軸２
８の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸３０を、こ
の入力軸２８と平行に配置している。そして、この入力
軸２８の周囲にトロイダル型無段変速機３１を、上記出
力軸３０の周囲に遊星歯車装置３２を、それぞれ設けて
いる。

【００１７】上記トロイダル型無段変速機３１の押圧装
置１０を構成するカム板３３は、上記入力軸２８の中間
部で出力側端部寄り（図１１の右寄り）部分に固定して
いる。又、入力側ディスク２と出力側ディスク４とは、
上記入力軸２８の周囲に、ニードル軸受等、図示しない
軸受により、この入力軸２８に対し、互いに独立した回
転を自在に支持している。そして、上記カム板３３と入
力側ディスク２とにより、上記押圧装置１０を構成して
いる。従って、上記入力側ディスク２は上記入力軸２８
の回転に伴い、上記出力側ディスク４に向け押圧されつ
つ回転する。又、上記入力側ディスク２の内側面２ａと
上記出力側ディスク４の内側面４ａとの間に複数個のパ
ワーローラ９、９を挟持して、前述の図６〜７に示した
如きトロイダル型無段変速機３１を構成している。尚、
このトロイダル型無段変速機３１は、図１１及び図６〜
７に示したシングルキャビティ型のものに限らず、前述
した図８〜１０に示す様なダブルキャビティ型のもので
も良い。ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機
を組み込んだ無段変速装置は、前記特開平１１−６３１
４６号公報等に記載されている。

【００１８】又、上記遊星歯車装置３２を構成する太陽
歯車３４は、前記出力軸３０の入力側端部（図１１の右
端部）に固定している。従ってこの出力軸３０は、上記
太陽歯車３４の回転に伴って回転する。この太陽歯車３
４の周囲にはリング歯車３５を、上記太陽歯車３４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３５の内周面と上記太陽歯車３４の外周面との間
に、複数個（通常は３〜４個）の遊星歯車組３６、３６
を設けている。図示の例ではこれら各遊星歯車組３６、
３６は、それぞれ１対ずつの遊星歯車３７ａ、３７ｂを
組み合わせて成る。これら１対ずつの遊星歯車３７ａ、
３７ｂは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊
星歯車３７ａを上記リング歯車３５に噛合させ、内径側
に配置した遊星歯車３７ｂを上記太陽歯車３４に噛合さ
せている。

【００１９】この様に各遊星歯車組３６、３６をそれぞ
れ１対ずつの遊星歯車３７ａ、３７ｂにより構成するの
は、上記リング歯車３５と太陽歯車３４との回転方向を
一致させる為である。従って、他の構成部分との関係
で、これらリング歯車３５と太陽歯車３４との回転方向
を一致させる必要がなければ、単一の遊星歯車をこれら
リング歯車３５と太陽歯車３４との両方に噛合させても
良い。上述の様な遊星歯車組３６、３６は、キャリア３
８の片側面（図１１の右側面）に回転自在に支持してい
る。又、このキャリア３８は、前記出力軸３０の中間部
に、回転自在に支持している。

【００２０】又、上記キャリア３８と前記出力側ディス
ク４とを、第一の動力伝達手段３９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手
段３９は、互いに噛合した第一、第二の歯車４０、４１
により構成している。従って上記キャリア３８は、上記
出力側ディスク４の回転に伴って、この出力側ディスク
４と反対方向に、上記第一、第二の歯車４０、４１の歯
数に応じた速度で回転する。

【００２１】一方、前記入力軸２８と上記リング歯車３
５とは、第二の動力伝達手段４２により、回転力の伝達
を可能な状態に接続自在としている。この第二の動力伝
達手段４２は、第一、第二のスプロケット４３、４４
と、これら両スプロケット４３、４４同士の間に掛け渡
したチェン４５とにより構成している。即ち、第一のス
プロケット４３を上記入力軸２８の出力側端部（図１１
の右端部）で前記カム板３３から突出した部分に固定す
ると共に、第二のスプロケット４４を伝達軸４６の入力
側端部（図１１の右端部）に固定している。従ってこの
伝達軸４６は、上記入力軸２８の回転に伴って、この入
力軸２８と同方向に、上記第一、第二のスプロケット４
３、４４の歯数に応じた速度で回転する。

【００２２】又、無段変速装置は、請求項３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、低速用クラッチ４７と、高速用クラッ
チ４８と、後退用クラッチ４９とから成る。このうちの
低速用クラッチ４７は、上記キャリア３８と上記リング
歯車３５との間に設けている。この様な低速用クラッチ
４７は、接続時には、前記遊星歯車装置３２を構成する
太陽歯車３４とリング歯車３５と遊星歯車組３６、３６
との相対変位を阻止し、これら太陽歯車３４とリング歯
車３５とを一体的に結合する。又、高速用クラッチ４８
は、上記伝達軸４６と、上記リング歯車３５に支持板５
０を介して固定した中心軸５１との間に設けている。更
に、上記後退用クラッチ４９は、上記リング歯車３５
と、無段変速装置のハウジング（図示省略）等、固定の
部分との間に、後退用クラッチ４９を設けている。各ク
ラッチ４７〜４９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。

【００２３】更に、図示の例では、前記出力軸３０とデ
ファレンシャルギヤ５２とを、第三〜第五の歯車５３〜
５５で構成する第三の動力伝達手段５６により接続して
いる。従って、上記出力軸３０が回転すると、これら第
三の動力伝達手段５６及びデファレンシャルギヤ５２を
介して左右１対の車軸５７、５７が回転し、自動車の駆
動輪を回転駆動させる。

【００２４】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４７を接続す
ると共に、上記高速用クラッチ４８及び後退用クラッチ
４９の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ２９を
接続し、前記入力軸２８を回転させると、トロイダル型
無段変速機３１のみが、この入力軸２８から上記出力軸
３０に動力を伝達する。この様な低速走行時に、入力
側、出力側両ディスク２、４同士の間の変速比を変える
際の作用は、前述の図６〜７に示したトロイダル型無段
変速機単独の場合と同様である。勿論、この状態では、
上記入力軸２８と出力軸３０との間の変速比、即ち、無
段変速装置全体としての変速比は、トロイダル型無段変
速機３１の変速比に比例する。又、この状態では、この
トロイダル型無段変速機３１に入力されるトルクは、上
記入力軸２８に加えられるトルクに等しくなる。

【００２５】これに対して、高速走行時には、上記高速
用クラッチ４８を接続すると共に、上記低速用クラッチ
４７及び後退用クラッチ４９の接続を断つ。この状態で
上記発進クラッチ２９を接続し、上記入力軸２８を回転
させると、この入力軸２８から上記出力軸３０には、前
記第二の動力伝達手段４２を構成する第一、第二のスプ
ロケット４３、４４及びチェン４５と前記遊星歯車装置
３２とが、動力を伝達する。

【００２６】即ち、上記高速走行時に上記入力軸２８が
回転すると、この回転は上記第二の動力伝達手段４２並
びに高速用クラッチ４８を介して中心軸５１に伝わり、
この中心軸５１を固定したリング歯車３５を回転させ
る。そして、このリング歯車３５の回転が複数の遊星歯
車組３６、３６を介して太陽歯車３４に伝わり、この太
陽歯車３４を固定した上記出力軸３０を回転させる。上
記リング歯車３５が入力側となった場合に上記遊星歯車
装置３２は、上記各遊星歯車組３６、３６が停止してい
る（太陽歯車３４の周囲で公転しない）と仮定すれば、
上記リング歯車３５と太陽歯車３４との歯数の比に応じ
た変速比で増速を行なう。但し、上記各遊星歯車組３
６、３６は上記太陽歯車３４の周囲を公転し、無段変速
装置全体としての変速比は、これら各遊星歯車組３６、
３６の公転速度に応じて変化する。そこで、上記トロイ
ダル型無段変速機３１の変速比を変えて、上記遊星歯車
組３６、３６の公転速度を変えれば、上記無段変速装置
全体としての変速比を調節できる。

【００２７】即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組
３６、３６が、上記リング歯車３５と同方向に公転す
る。そして、これら各遊星歯車組３６、３６の公転速度
が遅い程、上記太陽歯車３４を固定した出力軸３０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
３５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３５と出力軸３０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３５の回転速
度よりも遅ければ、上記リング歯車３５の回転速度より
も出力軸３０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３５の回転速度よりも速ければ、上記
リング歯車３５の回転速度よりも出力軸３０の回転速度
が遅くなる。

【００２８】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３１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３１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４８を接続した状態で
は、前記エンジン２６から入力軸２８に伝達されたトル
クは、前記押圧装置１０が前記入力側ディスク２を押圧
する以前に、前記第二の動力伝達手段４２を介して前記
遊星歯車装置３２のリング歯車３５に伝達される。従っ
て、入力軸２８の側から上記押圧装置１０を介して入力
側ディスク２に伝達されるトルクは殆どなくなる。

【００２９】一方、上記第二の動力伝達手段４２を介し
て上記遊星歯車装置３２のリング歯車３５に伝達された
トルクの一部は、前記各遊星歯車組３６、３６から、キ
ャリア３８及び第一の動力伝達手段３９を介して出力側
ディスク４に伝わる。この様に出力側ディスク４からト
ロイダル型無段変速機３１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３１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３１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３１の構成部品の耐久性向上を図
れる。

【００３０】更に、自動車を後退させるべく、前記出力
軸３０を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両ク
ラッチ４７、４８の接続を断つと共に、前記後退用クラ
ッチ４９を接続する。この結果、上記リング歯車３５が
固定され、上記各遊星歯車組３６、３６が、このリング
歯車３５並びに前記太陽歯車３４と噛合しつつ、この太
陽歯車３４の周囲を公転する。そして、この太陽歯車３
４並びにこの太陽歯車３４を固定した出力軸３０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。

【００３１】上述の様に構成し作用するトロイダル型無
段変速機を組み込んだ無段変速装置の変速制御を正しく
行なわせる為には、このトロイダル型無段変速機を構成
する入力側、出力側各ディスク及び各パワーローラが所
定方向に回転している事が必要である。これら各ディス
ク及びパワーローラが逆方向に回転すると、これら各デ
ィスクの内側面とパワーローラの周面との間に作用する
接線方向の力の向きとの関係で、前述の図１０に示した
様な油圧制御回路が正しく作動しなくなる。上記各ディ
スク及びパワーローラが逆方向に回転した場合にも正確
な変速動作を行なわせる為には、これら各部材が所定方
向に回転する場合の油圧制御回路に加えて、逆方向に回
転する場合の油圧制御回路を設ける必要がある。

【００３２】但し、この様に２種類の油圧制御回路を設
置する事は、トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段
変速装置の構造を複雑にして、この無段変速装置の大型
化、重量増大の原因となる。しかも、上記２種類の油圧
制御回路の切り換え動作を高度に関連付けて円滑に行な
わせない限り、変速制御が不安定になるものと考えられ
る。この様な観点から、例えば特開２０００−５５１５
９号公報に記載されている様に、トロイダル型無段変速
機と回転方向変換手段である遊星歯車装置とを組み合わ
せた無段変速装置で、この遊星歯車装置を前段側（動力
の伝達方向に関して前側であるエンジン側）に設置した
構造は、実用的ではない。

【００３３】これに対して、前述の図１１に示した様
に、トロイダル型無段変速機３１を前段側に、回転方向
変換手段としての機能を備えた遊星歯車装置３２を後段
側（動力の伝達方向に関して後側であるデファレンシャ
ルギヤ側）に、それぞれ設けた構造の場合には、原則と
して、上記トロイダル型無段変速機３１を構成する入力
側、出力側各ディスク２、４及び各パワーローラ９、９
の回転方向は常に一定である。但し、入力側、出力側各
ディスク及び各パワーローラの回転方向を一定とする構
造であっても、上り坂で停止状態から制動を解除した場
合の如く、入力側ディスクに駆動力が加わらない状態で
出力側ディスクに逆転方向のトルクが加わった場合に、
変速制御が不安定になる可能性がある。

【００３４】これに対して、特公平６−７２６５０号公
報には、１対の出力側ディスクを軸方向両端部に、１対
の入力側ディスクを軸方向中央部に、それぞれ配置した
ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を使用し
た構造で、一方の出力側ディスクと固定部分との間に一
方向クラッチを設けた構造が記載されている。この従来
構造の場合、上記トロイダル型無段変速機の軸方向端部
に設置された出力側ディスクの外側面中心部から出力側
回転軸の端部を軸方向に突出させ、この端部と固定部分
との間に、上記一方向クラッチを設けている。この様な
従来構造によれば、上記トロイダル型無段変速機を構成
する入力側、出力側各ディスク及びパワーローラが、本
来の回転方向と逆方向に回転する事を防止して、変速制
御が不安定になる事を防止できる。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】上述した特公平６−７
２６５０号公報に記載された従来構造の場合には、出力
側ディスクと一方向クラッチとを、軸方向に関して互い
に直列に配置している為、トロイダル型無段変速機の軸
方向寸法が嵩み、このトロイダル型無段変速機を組み込
んだ無段変速装置の小型・軽量化を図りにくくなる。
又、一方向クラッチは、上記出力側ディスクの逆方向回
転を阻止すべく、ロックするまでの間に、僅かとは言え
逆方向の回転を許容する場合がある。トロイダル型無段
変速機の変速制御は、極めて微妙なものであり、この様
に僅かな逆方向回転でも乱れが生じる可能性がある。そ
して、この様な原因での乱れが繰り返され、その度毎に
入力側、出力側各ディスクの内側面と各パワーローラの
周面との当接部（トラクション部）で著しい摩擦が生じ
ると、これら各面の転がり疲れ寿命を低下させる可能性
がある。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。

【００３６】

【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、（動力の伝達方向に関し）こ
れら両軸同士の間で入力軸側に設けられたトロイダル型
無段変速機と、これら両軸同士の間で出力軸側に設けら
れた回転方向変換手段と、これらトロイダル型無段変速
機と回転方向変換手段との間に設けられて、これらトロ
イダル型無段変速機と回転方向変換手段との間で動力を
伝達する動力伝達手段とを備える。特に、本発明の無段
変速装置に於いては、上記動力伝達手段の途中に、この
動力伝達手段が正規の回転方向の動力を伝達する事を許
容し、これと逆方向への動力を伝達する事を阻止する一
方向クラッチを設けている。

【００３７】

【作用】上述の様に構成する本発明の無段変速装置によ
れば、トロイダル型無段変速機側に、このトロイダル型
無段変速機を構成する各ディスク及び各パワーローラを
逆方向に回転させようとするトルクが加わる事を防止で
きる。この為、上記トロイダル型無段変速機の変速制御
を安定させて、上記各ディスクの内側面と上記各パワー
ローラの周面との当接部で著しい摩擦が生じる事を防止
し、これら各面の転がり疲れ寿命の確保を図れる。又、
一方向クラッチは、動力伝達手段を構成する１対の部材
の周面同士の間、或は軸方向に隣接した１対の部材同士
の間等、元々空間的に余裕のある部分に設ける事が可能
である。この為、上記一方向クラッチを設ける事に伴っ
て、上記トロイダル型無段変速機を始めとする構成各部
が大型化する事はなく、無段変速装置の小型・軽量化を
容易に図れる。

【００３８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の第
１例として、本発明を、前述の図６〜７に示す様な、入
力側ディスク２と出力側ディスク４とを１個ずつ設け
た、所謂シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速
機を組み込んだ無段変速装置に適用した場合に就いて示
している。本例は、請求項１にのみ対応する。尚、本発
明の無段変速装置の特徴は、上記入力側ディスク２及び
出力側ディスク４と、これら両ディスク２、４の内側面
２ａ、４ａ同士の間に挟持された各パワーローラ９、９
が正規の方向以外に回転しない様にする点にある。その
他の部分の構造及び作用は、前述した従来構造の場合と
同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複
する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴
部分を中心に説明する。

【００３９】本例の場合には、出力歯車１２と共に動力
伝達手段を構成する歯車５８と伝達軸５９との間に、一
方向クラッチ６０を設けている。この歯車５８は、上記
出力側ディスク４に結合した、上記出力歯車１２と噛合
している。無段変速装置の運転時にこの出力側ディスク
４の回転は、この出力歯車１２から上記歯車５８を介し
て上記伝達軸５９に伝わる。更にこの伝達軸５９の回転
は、遊星歯車装置等の、図示しない回転方向変換手段及
びデファレンシャルギヤを介して、駆動輪に伝達され
る。この回転方向変換手段が上記トロイダル型無段変速
機よりも後段側に設けている為、このトロイダル型無段
変速機を構成する上記両ディスク２、４及び各パワーロ
ーラ９、９は、車両の前進、後退に関係なく、常に所定
方向にのみ回転する。

【００４０】そして上記一方向クラッチ６０は、上記歯
車５８の内周面と上記伝達軸５９の端部外周面との間に
設けて、上記各部材２、４、９が上記所定方向に回転す
る事に伴い上記歯車５８が所定方向に回転する場合に接
続されて（ロック状態となって）、この歯車５８の回転
を上記伝達軸５９に伝達し、この伝達軸５９を所定方向
に回転させる様に構成している。逆に言えば、この伝達
軸５９がこの所定方向とは逆方向に回転した場合には、
上記一方向クラッチ６０の接続が断たれ（この一方向ク
ラッチ６０がオーバーラン状態となり）、上記伝達軸５
９の回転が上記歯車５８に伝わらない様にしている。こ
の様な一方向クラッチ６０の構造は特に限定しない。カ
ムクラッチ、ローラクラッチの他、ラチェット機構も採
用できる。但し、オーバーラン状態で発生する音を抑え
る面からは、カムクラッチ或はローラクラッチが好まし
い。

【００４１】上述の様に構成する本発明の無段変速装置
によれば、トロイダル型無段変速機側に、このトロイダ
ル型無段変速機を構成する上記各ディスク２、４及び上
記各パワーローラ９、９を逆方向に回転させようとする
トルクが加わる事を防止できる。即ち、上記一方向クラ
ッチ６０は、上記伝達軸５９が所定方向とは逆方向に回
転しようとした場合に直ちに接続を断たれる為、上記歯
車５８及び前記出力歯車１２を介して、上記出力側ディ
スク４に逆方向のトルクが加わる事はない。この為、上
記トロイダル型無段変速機の変速制御を安定させて、上
記各ディスク２、４の内側面２ａ、４ａと上記各パワー
ローラ９、９の周面９ａ、９ａとの当接部で著しい摩擦
が生じる事を防止し、これら各面２ａ、４ａ、９ａの転
がり疲れ寿命の確保を図れる。

【００４２】又、一方向クラッチ６０は、上記歯車５８
の内周面と上記伝達軸５９の端部外周面との間に設けて
いる為、上記一方向クラッチ６０を設ける事に伴って、
上記トロイダル型無段変速機を始めとする構成各部が大
型化する事はない。この為、無段変速装置の小型・軽量
化を容易に図れる。

【００４３】次に、図２は、請求項１、２に対応する、
本発明の実施の形態の第２例として、本発明を、前述の
図８〜１０に示した様な、入力側ディスク２Ａ、２Ｂと
出力側ディスク４、４とを２個ずつ設けた、所謂ダブル
キャビティ型のトロイダル型無段変速機を組み込んだ無
段変速装置に適用した場合に就いて示している。この為
に本例の場合には、出力歯車１２ａと噛合する歯車５８
ａの内周面と伝達軸５９ａの端部外周面との間に一方向
クラッチ６０を設けている。この一方向クラッチ６０
も、上述した第１例の場合と同様に、上記歯車５８ａが
所定方向に回転した場合に、この歯車５８ａから上記伝
達軸５９ａに動力を伝達してこの伝達軸５９ａを所定方
向に回転させるが、この伝達軸５９ａがこの所定方向と
逆方向に回転した場合には、この伝達軸５９ａの回転を
上記歯車５８ａに伝達しない。この様な本例の構造及び
作用は、トロイダル型無段変速機がシングルキャビティ
型からダブルキャビティ型に変わった以外、上述した第
１例と同様である。

【００４４】次に、図３は、請求項１、３に対応する、
本発明の実施の形態の第３例として、本発明を、前述の
図１１に示した様な、トロイダル型無段変速機３１と、
遊星歯車装置３２と、低速用、高速用、後退用各クラッ
チ４７ａ、４８、４９とを組み込んだ無段変速装置に適
用した場合に就いて示している。この為に本例の場合に
は、動力伝達手段が第一の動力伝達手段３９と第二の動
力伝達手段４２とから成るのに合わせて、１対の一方向
クラッチ６０ａ、６０ｂを設けている。又、低速走行時
に繋がれる低速用クラッチ４７ａは、太陽歯車３４に結
合固定された出力軸３０と、キャリア３８に結合固定さ
れた第二の歯車４１との間に設けている。上記低速用ク
ラッチ４７ａを繋いだ状態で、上記遊星歯車装置３２を
構成する各歯車３４、３５、３７ａ、３７ｂ同士の相対
変位が阻止され、上記第二の歯車４１の回転が上記出力
軸３０にそのまま伝わる事は、上記図１１に示した構造
の場合と同様である。

【００４５】上記１対の一方向クラッチ６０ａ、６０ｂ
のうち、上記第一の動力伝達手段３９側に設けた一方向
クラッチ６０ａは、この第一の動力伝達手段３９を構成
する第二の歯車４１と上記低速用クラッチ４７ａのクラ
ッチハウジング６１の外周面との間に設けている。そし
て、この一方向クラッチ６０ａは、上記低速用クラッチ
４７ａの接続時、エンジン２６により上記第二の歯車４
１が所定方向に回転駆動される場合に接続され、この第
二の歯車４１の回転を上記キャリア３８に伝達して、こ
のキャリア３８を所定方向に回転させる。これに対して
上記一方向クラッチ６０ａは、このキャリア３８がこの
所定方向とは逆方向に回転する場合には接続を断たれ
て、このキャリア３８の回転を上記第二の歯車４１に伝
達しない。尚、前述の図１１に示した構造のまま本発明
を適用するのであれば、上記一方向クラッチ６０ａを、
上記キャリア３８に固定の部分と上記第二の歯車４１と
の間に直接設ける。

【００４６】又、上記１対の一方向クラッチ６０ａ、６
０ｂのうち、前記第二の動力伝達手段４２側に設けた一
方向クラッチ６０ｂは、この第二の動力伝達手段４２を
構成する第二のスプロケット４４の内周面と伝達軸４６
の端部外周面との間に設けている。そして、この一方向
クラッチ６０ｂは、エンジン２６により上記第二のスプ
ロケット４４が所定方向に回転駆動される場合に接続さ
れ、この第二のスプロケット４４の回転を上記伝達軸４
６に伝達してこの伝達軸４６を所定方向に回転させる。
これに対して上記一方向クラッチ６０ｂは、この伝達軸
４６がこの所定方向とは逆方向に回転する場合には接続
を断たれて、この伝達軸４６の回転を上記第二のスプロ
ケット４４に伝達しない。

【００４７】上述の様に構成する本例の場合には、低速
走行時及び後退時には、上記第一の動力伝達手段３９側
に設けた一方向クラッチ６０ａが、前記トロイダル型無
段変速機３１の出力側ディスク４に逆方向の回転力が伝
わる事を防止する。これに対して高速走行時には、上記
第二の動力伝達手段４２側に設けた一方向クラッチ６０
ｂが、上記トロイダル型無段変速機３１のカム板３３に
逆方向の回転力が伝わる事を防止する。そして、何れの
場合でも、上記トロイダル型無段変速機３１の変速制御
を安定させて、入力側、出力側各ディスク２、４の内側
面２ａ、４ａと各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａ
との当接部で著しい摩擦が生じる事を防止し、これら各
面２ａ、４ａ、９ａの転がり疲れ寿命の確保を図る。

【００４８】尚、以上の説明は、何れも、一方向クラッ
チを、互いに隣接して動力伝達手段を構成する１対の部
材同士の間に設け、各部が正規の方向に回転する場合に
は上記一方向クラッチを接続し、後段側の部材がこれと
逆方向に回転する場合にこの一方向クラッチの接続を断
つ場合に就いて説明した。これに対して、一方向クラッ
チを、動力伝達手段を構成する何れかの部材と、ハウジ
ング或は隔壁等の固定の部分との間に設け、この部材が
正規の方向に回転する場合には上記一方向クラッチの接
続を断ってこの部材の回転を可能にし、この部材がこれ
と逆方向に回転する場合に上記一方向クラッチを接続し
て上記部材の回転を阻止する事も考えられる。この様な
場合、この一方向クラッチがこの部材の逆方向回転を阻
止すべく、接続される（ロックする）までの間に、僅か
とは言え逆方向の回転を許容する場合がある。但し、上
記動力伝達手段を構成する何れかの部材とトロイダル型
無段変速機との間には、歯車伝達機構のバックラッシュ
やチェン駆動機構の隙間、或はこれら各部材の弾性変形
等に基づく遊びが存在する為、上記僅かな逆方向回転が
上記トロイダル型無段変速機にそのまま伝わる事はな
い。従って、この様な構造を採用しても、前述の特公平
６−７２６５０号公報に記載された構造の様な不都合は
生じない。又、この様な構造を採用すれば、坂道で出力
軸が逆回転する事を防止できる。この点は、上記特公平
６−７２６５０号公報に記載された構造と同様である。

【００４９】

【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、小型且つ軽量に構成でき、しかも十分な耐
久性を有する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第１例を示す要部断面
図。

【図２】同第２例を示す要部断面図。

【図３】同第３例を示す略断面図。

【図４】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減
速時の状態で示す略側面図。

【図５】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。

【図６】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第１例
を示す要部断面図。

【図７】図６のｘ−ｘ断面図。

【図８】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第２例
を示す要部断面図。

【図９】図８のｙ−ｙ断面図。

【図１０】同ｚ−ｚ断面図。

【図１１】トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変
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 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 押圧装置 １１、１１ａ 入力側回転軸 １２、１２ａ 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 アクチュエータ １８ 制御弁 １９ ステッピングモータ ２０ スリーブ ２１ スプール ２２ ロッド ２３ プリセスカム ２４ リンク腕 ２５ 駆動軸 ２６ エンジン ２７ クランクシャフト ２８ 入力軸 ２９ 発進クラッチ ３０ 出力軸 ３１ トロイダル型無段変速機 ３２ 遊星歯車装置 ３３ カム板 ３４ 太陽歯車 ３５ リング歯車 ３６ 遊星歯車組 ３７ａ、３７ｂ 遊星歯車 ３８ キャリア ３９ 第一の動力伝達手段 ４０ 第一の歯車 ４１ 第二の歯車 ４２ 第二の動力伝達手段 ４３ 第一のスプロケット ４４ 第二のスプロケット ４５ チェン ４６ 伝達軸 ４７、４７ａ 低速用クラッチ ４８ 高速用クラッチ ４９ 後退用クラッチ ５０ 支持板 ５１ 中心軸 ５２ デファレンシャルギヤ ５３ 第三の歯車 ５４ 第四の歯車 ５５ 第五の歯車 ５６ 第三の動力伝達手段 ５７ 車軸 ５８、５８ａ 歯車 ５９、５９ａ 伝達軸 ６０、６０ａ、６０ｂ 一方向クラッチ ６１ クラッチハウジング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 慎司 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J051 AA03 BA03 BB02 BD01 BE09 CA05 CB06 EC01 ED15 FA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と、出力軸と、これら両軸同士の
   間で入力軸側に設けられたトロイダル型無段変速機と、
   これら両軸同士の間で出力軸側に設けられた回転方向変
   換手段と、これらトロイダル型無段変速機と回転方向変
   換手段との間に設けられて、これらトロイダル型無段変
   速機と回転方向変換手段との間で動力を伝達する動力伝
   達手段とを備えた無段変速装置に於いて、この動力伝達
   手段の途中に、この動力伝達手段が正規の回転方向の動
   力を伝達する事を許容し、これと逆方向への動力を伝達
   する事を阻止する一方向クラッチを設けた事を特徴とす
   る無段変速装置。
2. 【請求項２】 第一のディスクが、入力側回転軸の両端
   部に互いの内側面同士を対向させた状態で、且つ、この
   入力側回転軸と同期した回転を自在として配置された１
   対の入力側ディスクであり、第二のディスクが、上記入
   力側回転軸の中間部周囲に、それぞれの内側面をこれら
   各入力側ディスクの内側面に対向させた状態で、互いに
   同期して且つ上記入力側回転軸に対し回転自在に支持さ
   れた１対の出力側ディスクであり、動力伝達手段の端部
   が、これら両出力側ディスク同士の間に設けられてい
   る、請求項１に記載した無段変速装置。
3. 【請求項３】 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、
   回転方向変換手段としての機能を備えた遊星歯車装置
   と、第一の動力伝達手段及び第二の動力伝達手段から成
   る動力伝達手段とを備え、このうちの第一の動力伝達手
   段は、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型
   無段変速機を介して伝達するものであり、上記第二の動
   力伝達手段は、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
   り、上記遊星歯車装置は、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、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手段
   を通じて送られる動力と上記第二の動力伝達手段を通じ
   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おり、又、
   上記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達手段
   と上記第二の動力伝達手段とを通じて上記遊星歯車装置
   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手段の
   みで動力の伝達を行なわせて上記出力軸を所定方向に回
   転させる第一のモードと、この第一の動力伝達手段と上
   記第二の動力伝達手段との双方で動力の伝達を行なわせ
   て上記出力軸を所定方向に回転させる第二のモードと、
   上記第一の動力伝達手段のみで動力の伝達を行なわせて
   上記出力軸を上記所定方向とは逆の方向に回転させる第
   三のモードとの切り換えを行なうものである、請求項１
   〜２の何れかに記載した無段変速装置。