JP2004211852A - 無段変速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】無段変速機において、軸の撓みを防止できる軽量コンパクトな補軸の構造を得る。
【解決手段】変速比無限大無段変速機１は、無段変速機構４と遊星歯車機構５に原動機２の動力を並列的に伝達する補軸３を備える。補軸は、一端側で原動機、中間位置で無段変速機構、他端側で遊星歯車機構にそれぞれ駆動連結機構３１，３４，３５を介して連結されている。補軸を、その両端部に駆動連結機構の伝達部材３４Ａ，３５Ａを備える軸部分３Ａと、それに動力伝達可能に嵌め合い連結され、連結部とは反対側の端部に駆動連結機構の伝達部材３１Ａを備える軸部分３Ｂとに分割した。これにより、補軸の撓みを防止できる軽量コンパクトな構造となる。
【選択図】 図１
【解決手段】変速比無限大無段変速機１は、無段変速機構４と遊星歯車機構５に原動機２の動力を並列的に伝達する補軸３を備える。補軸は、一端側で原動機、中間位置で無段変速機構、他端側で遊星歯車機構にそれぞれ駆動連結機構３１，３４，３５を介して連結されている。補軸を、その両端部に駆動連結機構の伝達部材３４Ａ，３５Ａを備える軸部分３Ａと、それに動力伝達可能に嵌め合い連結され、連結部とは反対側の端部に駆動連結機構の伝達部材３１Ａを備える軸部分３Ｂとに分割した。これにより、補軸の撓みを防止できる軽量コンパクトな構造となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機に関し、特に無段変速機構と遊星歯車機構とを組み合わせた無段変速機の補軸構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載用自動無段変速機として、無段変速機構と遊星歯車機構を組み合わせ、変速機にトルク循環を生じさせることで出力回転０の状態（ギヤニュートラル）をを含む変速状態を実現できる態様（以下、ロー（ｌｏｗ）モードという）と、エンジントルクを専ら無段変速機構を経てダイレクトに出力する態様（以下、ハイ（ｈｉｇｈ）モードという）との切替が可能ないわゆる変速比無限大無段変速機（ＩＶＴ：Ｉｎｆｉｎｉｔｅｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が知られている。こうしたＩＶＴにおける一形式として、無段変速機構にフルトロイダル式の無段変速ユニット（バリエータ）を用いたものがある（非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
「ＫＯＹＯ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ」， Ｎｏ．１６０，２００１年，ｐ．２５−３０
【０００４】
前記バリエータは、その出力軸の両端に出力ディスクを対向させて配置し、これら出力ディスクの間にそれぞれが出力ディスクに向かい合うよう入力ディスクを配置し、これにより対向して対をなす両入力ディスクと出力ディスクの間にそれぞれパワーローラを配置した構成とされている。これら入力ディスクは、バリエータ出力軸の外周に共転可能に配置された入力軸に対して固定されている。このバリエータにおける入力ディスクの回転トルクは、パワーローラを介して出力ディスクに伝達される。この際、パワーローラの傾きを変化させることで、入力ディスクと出力ディスクとの間の変速比を無段階に変化させることが可能となっている。
【０００５】
このバリエータを無段変速機構とするＩＶＴでは、バリエータの出力軸（バリエータ出力軸）は、遊星歯車ユニットのサンギヤに連結されている。また、無段変速機の出力軸（最終出力軸）は、遊星歯車ユニットのサンギヤにハイモードクラッチを介して、またリングギヤにローモードクラッチを介して選択的に連結される。
【０００６】
こうした構成からなるＩＶＴでは、エンジンの出力トルクは、無段変速機の入力軸（駆動力入力軸）を介してバリエータと、このバリエータ後に配置された遊星歯車ユニットのキャリア軸に同時に伝達されるが、このＩＶＴは、駆動力入力軸、バリエータ出力軸（遊星歯車ユニットのサンギヤと一体化）、最終出力軸が同一軸線上に配置されるため、このバリエータ出力軸と並行して補軸が配置されている。補軸は、片方の端にエンジントルクを入力するための歯車（エンジントルク入力ギヤ）を有し、他方の端にエンジントルクを遊星歯車ユニットへ伝達するための歯車（遊星歯車ユニット側出力ギヤ）を有し、補軸の中央付近には、エンジントルクをバリエータへ伝達するための歯車（バリエータ側出力ギヤ）を有している。
【０００７】
この補軸は、入力されたエンジントルクをバリエータへ伝達すると同時に遊星歯車ユニットへも伝達するために、１本の軸に３つのギヤ（歯車）を有するという特徴を持つ。具体的には、補軸の片端に設けられた遊星歯車ユニット側出力ギヤは、遊星歯車ユニットのキャリアに連結されたギヤ（歯車）と噛み合い、補軸中央付近に設けられたバリエータ側ギヤは、バリエータ入力軸に設けられたギヤ（歯車）と噛み合う。この補軸の働きにより、エンジントルクが車軸へ伝達される経路が、バリエータを介して遊星歯車ユニットへ伝達される経路と、エンジンから直接遊星歯車ユニットへ伝達される経路との２つに分割され、遊星歯車ユニットで再び１つに合成され、その結果、変速比無限大の達成を可能とするトルク循環というＩＶＴ特有の作用が実現されることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、補軸は１本の軸の両端と中央付近に歯車を有する特異な構造となり、変速機への組付けに際しては、３つの歯車の噛合わせに配慮しなければならないため、作業が困難であるばかりでなく、１本の軸に対する３つのギヤの加工精度を保たなければならないため、これが製造コストを上昇させる原因となる。
【０００９】
また、変速機の運転時には、この補軸は、１本の軸が３箇所の歯車から同時に径方向荷重を受けるため、軸に撓みが生じやすいという問題点もある。例えば補軸の両端の２箇所を軸受により支持する構造とすると、補軸中央付近に配置した歯車から受ける径方向荷重に対して補軸が撓みやすくなる。この補軸の撓みを防止するために、軸径を太くして剛性を上げると、コンパクト性に欠け、重量も増加する。また、補軸の両端と中央付近の３箇所で軸受支持とすると、１本の軸を３箇所で支持する構造となってしまう。軸は２箇所の支持点によってその軸の位置が幾何学的に決定されるため、１本の軸を３点で支持する場合は、支持位置が高精度で位置決めされる必要がある。そうでないといずれかの軸受に荷重の偏りが生じ軸の回転効率が低下し、ひいてはトランスミッションのトルク伝達効率を低下させる原因となる。しかしながら、実際の製造時には組み付け誤差や製造誤差等があり、３箇所の支持位置を高精度に決定することは困難である。こうした問題は、歯車に代えてスプロケットを用い、それらにチェーンを巻き掛けたチェーン伝動機構とした場合や、歯車に代えてプーリを用い、それらにベルトを巻き掛けたベルト伝動機構とした場合についても生じ、他の一般的並行軸駆動連結機構に共通して生じる問題である。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑み、軸の両端及び中央付近に歯車等の並行軸駆動連結機構の伝達部材を有する無段変速機の補軸として、組み付けが容易で、かつ、軸の径方向の撓みを防止できる軽量コンパクトな補軸の構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的は、原動機に連結される無段変速機構と遊星歯車機構とを備え、原動機の動力を並行軸を介して無段変速機構と遊星歯車機構とに並列的に伝達すべく、前記並行軸が、その一端側で原動機、中間位置で無段変速機構、他端側で遊星歯車機構にそれぞれ並行軸駆動連結機構を介して連結された無段変速機において、前記並行軸は、それぞれが並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える複数の軸部分に分割され、前記伝達部材に隣接する部分で変速機のケースに軸受支持され、相互に動力伝達可能に嵌め合い連結されたことを特徴とする構成により達成される。
【００１２】
また、前記の目的は、原動機に連結される無段変速機構と遊星歯車機構とを備え、原動機の動力を並行軸を介して無段変速機構と遊星歯車機構とに並列的に伝達すべく、前記並行軸が、その一端側で原動機、中間位置で無段変速機構、他端側で遊星歯車機構にそれぞれ並行軸駆動連結機構を介して連結された無段変速機において、前記並行軸は、その両端部に並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える第１の軸部分と、該第１の軸部分に動力伝達可能に嵌合い連結され、第１の軸部分に対する連結部とは反対側の端部に並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える第２の軸部分とに分割されたことを特徴とする構成により達成される。この構成において、前記第１の軸部分は、その両端部を変速機のケースに軸受け支持され、第２の軸部分は、伝達部材を備える側の端部を変速機のケースに軸受け支持され、他端部を第１の軸部分に振れ止め支持された構成とされる。
【００１３】
また、より具体的には、前記無段変速機構は、対を成す入・出力ディスク間にパワーローラを配し、出力ディスクを遊星歯車機構の変速回転入力部材に連結されたトロイダル式伝動機構とされる。そして、前記並行軸駆動連結機構は、第１の軸部分及び第２の軸部分にそれぞれ固定された伝達部材並びに無段変速機構の入力部材及び遊星歯車機構の非変速回転入力部材にそれぞれ固定された伝達部材が相互に噛合う歯車対で構成される。また、前記遊星歯車機構は、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３要素を変速要素とするシンプルプラネタリギヤセットで構成され、サンギヤが変速回転の伝達要素として無段変速機構の出力部材に連結されると共に第１のクラッチを介して変速機の出力軸に連結され、キャリアが非変速回転の伝達要素として並行軸に駆動連結され、リングギヤが出力要素として第２のクラッチを介して変速機の出力軸に連結された構成とされる。
【００１４】
【作用】
本発明の請求項１に記載の構成では、各軸部分は、それぞれが並行軸駆動連結機構の伝達部材に作用する反力による径方向荷重を伝達部材に隣接する軸受で支持される。また、各軸部分間の動力伝達は、各軸部分の嵌め合い連結によりなされる。したがって、各軸部分は、構造上及び各軸部分にかかる荷重による影響を他の軸部分に及ぼさない荷重支持上では別体ながら、機能上は、原動機の動力を無段変速機構及び遊星歯車機構に並行して伝達する伝達部材を軸方向の３箇所に備える１本の並行軸としての役割を果たす。
【００１５】
次に、請求項２に記載の構成では、両端部に並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える第１の軸部分と、該第１の軸部分に動力伝達可能に嵌合い連結され、第１の軸部分に対する連結部とは反対側の端部に並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える第２の軸部分とは、構造上では別体ながら、機能上は、原動機の動力を無段変速機構及び遊星歯車機構に並行して伝達する伝達部材を軸方向の３箇所に備える１本の並行軸としての役割を果たす。そして、請求項３に記載の構成では、第１の軸部分については、並行軸駆動連結機構の伝達部材に作用する反力による径方向荷重を軸両端部の２点支持状態で軸受で支持される。また、第２の軸部分については、一端部を並行軸駆動連結機構の伝達部材に隣接する軸受で支持され、他端部を第１の軸部分に対する嵌め合いで振れ止めされる。したがって、両軸部分は、荷重支持上でも他の軸部分に影響を及ぼさない別体の軸として機能する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。先ず、図１は、この発明の適用に係る無段変速機（実施形態の説明においてトランスミッションという）の第１実施形態の構成をスケルトンで示す。このトランスミッション１は、原動機を構成する燃焼機関（実施形態の説明においてエンジンという）２に連結される無段変速機構（本形態においてバリエータを例示）４と遊星歯車機構５とを備え、更に、動力伝達経路を切換えるクラッチ６，７とを備え、エンジン２から入力される動力をバリエータ４と遊星歯車機構５とを通る動力伝達によりトルク循環を生じつつ出力するローモードと、バリエータ４のみを通る動力伝達により出力するハイモードにより変速比無限大を達成するトランスミッションを構成しており、エンジン２の動力を並行軸（実施形態の説明において補軸という）３を介してバリエータ４と遊星歯車機構５とに並列的に伝達すべく、補軸３が、その一端側でエンジン２、中間位置でバリエータ４、他端側で遊星歯車機構５にそれぞれ並行軸駆動連結機構（本形態において歯車セットを例示）３１，３４，３５を介して連結された構成とされている。
【００１７】
本発明の特徴に従い、図２に模式化して示すように、補軸３は、その両端部に歯車セット３４，３５の伝達部材（バリエータ側出力ギヤ及び遊星歯車ユニット側出力ギヤ）３４Ａ，３５Ａを備える第１の軸部分３Ａと、第１の軸部分３Ａに動力伝達可能に嵌め合い連結され、第１の軸部分３Ａに対する連結部とは反対側の端部に歯車セット３１の伝達部材（エンジントルク入力ギヤ）３１Ａを備える第２の軸部分３Ｂとに分割されている。そして、第１の軸部分３Ａは、その両端部をトランスミッションのケースに軸受け支持され、第２の軸部分３Ｂは、並行軸駆動連結機構の伝達部材（エンジントルク入力ギヤ）３１Ａを備える側の端部をトランスミッションのケースに軸受け支持され、他端部を第１の軸部分３Ａに嵌め合い部３Ｃで振れ止め支持されている。
【００１８】
具体的には、図１に戻って、トランスミッション１は、エンジン２に連結される入力軸（以下、駆動力入力軸という）１１と、バリエータ４と、第１及び第２の２つの入力要素（サンギヤ及びキャリア）５１，５２と１つの出力要素（リングギヤ）５３の３要素を有する遊星歯車機構５と、該遊星歯車機構５のサンギヤ５１をトランスミッション１の出力軸（以下、最終出力軸という）１２に係脱連結する第１のクラッチ（以下、ハイクラッチという）６と、出力要素５３を最終出力軸１２に係脱連結する第２のクラッチ（以下、ロークラッチという）７とを備え、バリエータ４は、その入力軸（以下、バリエータ入力軸という）４１を補軸３に歯車セット３４を介して連結され、出力軸（以下、バリエータ出力軸という）４２をサンギヤ５１に連結されている。
【００１９】
更に、図３の断面構造（本発明の適用に直接係る部分にのみハッチングを付す）を併せ参照して細部構成を説明する。トランスミッション１は、その駆動力入力軸１１を図示しないドライブプレートを介してエンジン２に連結可能とされ、最終出力軸１２をディファレンシャル装置とユニバーサルジョイントを介して車軸に連結可能とされている。バリエータ４は、バリエータ入力軸４１とバリエータ出力軸４２間で動力を伝達すべく、バリエータ入力軸４１側にスプライン嵌合連結された入力ディスク４３とバリエータ出力軸４２側にスプライン嵌合連結された出力ディスク４４との間にパワーローラ４５を配し、入・出力ディスクに圧接されたパワーローラの傾きを制御することで無段変速を可能とする周知のフルトロイダル式無段変速機構とされている。遊星歯車機構５は、サンギヤ５１と、それに外接噛合する複数のピニオンギヤを回転自在に支持するキャリヤ５２と、ピニオンギヤに内接噛合するリングギヤ５３とからなるシンプルプラネタリギヤセットとされている。第１のクラッチ６と第２のクラッチ７は、特にその形式を問うものではないが、本形態では、いずれもハブとドラム間に多板の摩擦材を配し、これを油圧サーボで係合・解放制御する湿式多板クラッチとされている。
【００２０】
この形態では、トランスミッション１の入・出力軸１１，１２が同軸配置であることから、バリエータ４と遊星歯車機構５を並行して駆動力入力軸１１に駆動連結すべく、並行軸駆動連結機構として歯車機構が用いられており、駆動力入力軸１１に一体形成されたエンジントルク出力ギヤ３１Ｂに、補軸３の第２の軸部３Ｂ側に同じく一体形成されたエンジントルク入力ギヤ３１Ａを噛合させた構成とされている。また、補軸３の第１の軸部３Ａ側には、該軸部と一体に遊星歯車側出力ギヤ３５Ａが形成され、このギヤ３５Ａが遊星歯車入力ギヤ３５Ｂに噛合している。更に、第１の軸部３Ａにスプライン嵌合で回り止めさせてバリエータ側出力ギヤ３４Ａが配置され、このギヤ３４Ａが補軸３と回転方向を合わせるアイドラギヤ３４Ｃを介してバリエータ入力ギヤ３４Ｂに噛合している。なお、これら並行軸駆動連結機構には、ドライブ・ドリブン側を共にスプロケットとし、これらにチェーンを巻き掛けたチェーン式伝動機構や、ドライブ・ドリブン側を共にプーリとしてこれらにベルトを巻き掛けたベルト式伝動機構を用いることもできる。かくして、このトランスミッションでは、エンジン２の出力軸に連結される駆動トルク入力軸１１と同軸上に、エンジン側から、エンジントルク出力ギヤ３１Ｂ、バリエータ４の一方のディスク・ローラセット、バリエータ入力ギヤ３４Ｂ、バリエータ４の他方のディスク・ローラセット、遊星歯車入力ギヤ３５Ｂ、遊星歯車機構５、ハイクラッチ６及びロークラッチ７が配置され、駆動トルク入力軸１１と並行な補軸３上に、エンジン側から、エンジントルク入力ギヤ３１Ａ、バリエータ側出力ギヤ３４Ａ及び遊星歯車側出力ギヤ３５Ａが配列された構成となっている。
【００２１】
本発明の主題に係る補軸３は、前述のように、第１の軸部分３Ａと第２の軸部分３Ｂとに分割されており、第１の軸部分３Ａは、その両端部に配置されたギヤ３４Ａ，３５Ａの直近の外側をローラベアリング９４，９５を介して回転自在にトランスミッションケース９に支持されている。これに対して、第２の軸部分３Ｂは、その一端部に配置されたギヤ３１Ａの直近の外側をボールベアリング９１を介して回転自在にトランスミッションケース９に支持されている。そして、第２の軸部分３Ｂの他端部は、スプライン嵌合で第１の軸部分３Ａにトルク伝達可能に連結されている。更に、他端部の先端は、スプラインの歯底径より若干縮径した嵌め合い部とされ、第１の軸部分３Ａの軸孔に心振れを防ぐ程度の緩い嵌め合い、すなわち、第２の軸部分３Ｂの第１の軸部分３Ａに対する製造誤差や組付け誤差による心ずれや傾斜によっても第１の軸部分３Ａに曲げ応力を作用させない程度の嵌め合い交差で振れ止め支持されている。この交差は、一義的に決まるものではなく、嵌め合い部の軸方向長さとの兼合いで決定される。
【００２２】
こうした構成からなるトランスミッションは、ロークラッチ７を係合させた状態では、エンジン２の動力は、歯車セット３１，３５を経てキャリア５２に伝達され、遊星歯車機構５のリングギヤ５３にトルク増幅されて伝達され、ロークラッチ７を経て車軸につながる出力軸に出力される。このとき、リングギヤ５３にかかる駆動負荷による反力がサンギヤ５１にもトルクを及ぼす。このサンギヤ５１に作用するトルクは、バリエータ出力軸４２を経てバリエータ４に戻り、バリエータ入力軸４１側でエンジン２の出力トルクと合わさって歯車セット３４，３５を経て再びキャリア５２に伝達されるトルク循環が生じ、エンジン動力が最終出力軸１２に出力されるとともにバリエータ４と遊星歯車機構５を通って循環するいわゆるトルク循環モードとなる。このモードは、車両発進、低速走行、中速急加速時等の大きな駆動トルクが必要とされるときに選択される。
【００２３】
次に、ハイクラッチ６を係合させた状態では、ロークラッチ７の解放によりリングギヤ５３の負荷が解放されることから、エンジン２の動力は、バリエータ４を経てサンギヤ５１に伝達される経路に替わり、ハイクラッチ６を経て最終出力軸１２から出力されるトルク伝達モードとなる。このモードは、中速時、高速加速時等のさほど大きな駆動トルクが必要とされないときに選択される。
【００２４】
前記のようなトルク伝達の際に、補軸３にはギヤの噛合いによる径方向の反力が作用する。この力は、補軸３を主軸から遠ざけようとする力となり、この力が３つのベアリング９１，９４，９５で支持されるわけであるが、本発明の適用により、ギヤ３１Ａに作用する反力の荷重支持は、主としてベアリング９１により行われるが、ベアリング９１が実質上ギヤの径方向内側で荷重を支持することになるため、ギヤ３１Ａと一体の軸部分３Ｂには荷重による曲げモーメントは、実質上作用しないか、作用したとしても希少となる。同様にギヤ３４とギヤ３５に作用する反力の荷重支持は、それぞれそれらギヤの直近のベアリング９４，９５で支持され、両ベアリングによる２点支持で、軸部分３Ａの曲げ応力の発生も防止される。
【００２５】
かくして、この形態によれば、第１の軸部分３Ａは、ギヤ３４Ａ，３５Ａを有する両端で軸受９４，９５による２点支持構造とすることができ、ギヤを３４Ａ，３５Ａ介して受ける径方向の荷重に対して軸が撓むことを防止でき、また３点支持でなく２点支持構造なので、軸受９４，９５に扁荷重がかかることなく円滑な軸の回転を確保できる。更に、両端のギヤ３４Ａ，３５Ａでそれぞれ生じる軸方向の荷重に対しても、通常ヘリカルギヤからなるギヤ３４Ａ，３５Ａの捩れ角を調整することで、第１の軸部分３Ａ内部で相殺することができるため、軸受９４，９５の軽量コンパクト化と高寿命化が図れる。
【００２６】
また、第２の軸部分３Ｂは、ギヤ３１Ａを有する端では軸受９１を介してケース９に支持されるので、この軸受９１がギヤ３１Ａから受ける径方向荷重を支えることができる。また、ギヤを有さない端は、第１の軸部分３Ａに対してスプライン結合としているので回転を伝達することができ、かつ第１の軸部分３Ａに対してある程度の軸の傾斜を許容できる。すなわち補軸３は全体としてみれば一体であり３箇所のギヤに対してそれぞれ径方向の荷重を受ける軸受が支持する構造で、軸の撓みを防止でき、かつ、１本の軸が３点で支持されることのない構造であるので、円滑な回転特性を得ることが可能となる。
【００２７】
この構成により、軽量コンパクトな軸で撓みを押さえることができ、更に補軸３が２分割されたことで、ローモード時のトルク循環により、強度・剛性を必要とする軸部分３Ａを太くし（図２に太線で示す。後続の他の実施形態を示す各摸式図において、同じ）、この大きなトルクが作用しない軸部分３Ｂは細くすることができ、より適正な軸にすることで軽量コンパクト化が可能となる。特にこの形態のように両端にギヤを備える軸部分を高剛性とした場合、軸部分３Ａの荷重による変形が希少となるため、それに振れ止めされる軸部分３Ｂの軸振れ止め効果も向上する。
【００２８】
次に示す図４は、本発明の第２実施形態の補軸部分の構成を模式化して示す。この形態では、前述の第１実施形態に対して連結部３Ｃがベアリング９４に対して外方に軸方向に位置をずらしてベアリング９４と径方向に重ならない位置に配置され、第１及び第２の軸部分３Ａ，３Ｂの嵌め合い関係が逆になっている。その余の構成は、先の第１実施形態の構成と同様であるので、対応する構成要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００２９】
この第２実施形態の構成を採ると、バリエータ４へトルクを伝達するギヤ３４Ａと、遊星歯車機構５へトルクを伝達するギヤ３５Ａとを両端に有する第１の軸部分３Ａは大きなトルクが伝達されるのに対して、補軸３を支持する軸受９４と、第２の軸部分３Ｂとの結合部を別個にできるので、第１の補軸部分３Ａの強度を確保しやすい利点が得られる。
【００３０】
次に示す図５は、本発明の第３実施形態の補軸部分の構成を模式化して示す。この形態では、前述の第１実施形態に対して両端部にギヤを備える第１の軸部分をギヤ３１Ａとギヤ３４Ａを備える軸部分に変更し、端部にギヤを備える第２の軸部分３Ｂをギヤ３５Ａを備える軸部分とした配置構成が採られている。その余の構成は、先の第１実施形態の構成と同様であるので、対応する構成要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００３１】
この第３実施形態によると、２点支持で荷重負荷による撓みが本質的に生じ難い第１の軸部分３Ａをトルク伝達容量に合せて低強度、低剛性化する軸の細径化が可能となるため、補軸全体としての軽量・コンパクト化が達成される。また、片持ち支持であることで第１の軸部分３Ａより撓みを生じやすい第２の軸部分３Ｂをトルク伝達容量に合せて高強度、高剛性化することで自ずと撓みを低減することができるため、第１の軸部分３Ａへの振れ止め嵌め合いと相俟って、第２の軸部分３Ｂの撓みも少なくすることができる。
【００３２】
更に、次の図６に示す第４実施形態は、先の第１実施形態に対する第２実施形態の関係と同様に、連結部３Ｃの位置を第３実施形態に対してずらしたものである。この場合も、その余の構成は、先の第１実施形態の構成と同様であるので、対応する構成要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００３３】
次に示す図７は、本発明の第５実施形態の補軸部分の構成を模式化して示す。この形態は、先の第１〜第４実施形態とは軸分割の形態が異なるものである。この場合、並行軸としての補軸３は、それぞれが並行軸駆動連結機構の伝達部材としての各ギヤ３１Ａ，３４Ａ，３５Ａを備える複数の軸部分３Ｄ〜３Ｆに分割され、各ギヤ３１Ａ，３４Ａ，３５Ａに隣接する部分でトランスミッションのケースに軸受支持され、相互に動力伝達可能に嵌め合い連結された構成とされている。
【００３４】
詳しくは、補軸は、ギヤ３１Ａを備える軸部分３Ｄと、ギヤ３４Ａを備える軸部分３Ｅと、ギヤ３５Ａを備える軸部分３Ｆとに３分割され、軸部分３Ｄはそのギヤ３１Ａに隣接する部分をベアリング９１で支持され、軸部分３Ｅはそのギヤ３４Ａに隣接する部分をベアリング９４Ａ，９４Ｂで２点支持され、軸部分３Ｆはそのギヤ３５Ａに隣接する部分をベアリング９５で支持されている。そして、軸部分３Ｄと軸部分３Ｅは、ベアリング９４Ａの径方向内側で連結部３Ｃにより連結され、軸部分３Ｅと軸部分３Ｆは、ベアリング９４Ｂの径方向内側で連結部３Ｃにより連結されている。
【００３５】
この形態の場合、各軸部分３Ｄ〜３Ｆは、それぞれがギヤ３１Ａ，３４Ａ，３５Ａに作用する噛合い反力による径方向荷重をギヤ直近のベアリングで支持される。特に、軸部分３Ｅについては２つのベアリング９４Ａ，９４Ｂで２点支持され、荷重による傾きを生じ難い支持状態となる。したがって、この軸部分３Ｅに非支持側端部を振れ止め嵌め合いされた両軸部分３Ｄ，３Ｆの荷重による傾きも一層生じ難い支持状態となる。
【００３６】
最後の図８に示す第６実施形態は、先の第５実施形態を基として、先の第１実施形態に対する第２実施形態の関係と同様に、連結部の位置をずらしたものである。この場合も、その余の構成は、軸部分３Ｅの支持がベアリング９４による片持ち支持である点を除き、先の第５実施形態の構成と同様であるので、対応する構成要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００３７】
この形態の場合、軸部分３Ｅの支持がベアリング９４による片持ち支持であることから、ギヤ３４Ａに対するベアリング配置位置の工夫（例えば、先の図３に示すギヤ３１Ａとベアリング９１との軸方向位置関係のようにギヤとベアリングが径方向に重なる配置）による改善は可能であるが、一般的にいって、先の第５実施形態より軸荷重支持の点では不利となることは否めないが、各連結部３Ｃがベアリング位置とは異なる軸方向位置にあることから、軸強度の保持の点では有利となる。
【００３８】
以上、本発明の理解のために実施形態を例示したが、本発明は例示の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で、種々に具体的構成を変更して実施可能なものである。例えば、無段変速機構４について、トロイダル伝動装置を例示したが、これに入・出力同軸の他の摩擦車伝動式無段変速機構を用いることができる。また、並行軸駆動連結機構については、歯車セットに代えてスプロケット・チェーン伝動機構やベルト伝動機構を用いることができる。これらの伝動機構の場合、補軸に配置される並行軸駆動連結機構の伝達部材は、スプロケット又はプーリとなる。
【００３９】
更に上記実施形態では、変速比無限大無段変速機（ＩＶＴ）を例示したが、変速比無限大は、無段変速機構と遊星歯車機構とを有する変速機における変速比の一設定例に過ぎず、本発明は変速比が無限大となる変速機に限定されるものではない。本発明は、無段変速機構と遊星歯車機構とを備え、原動機の動力を無段変速機構と遊星歯車機構とに並列的に伝達するための、無段変速機構の軸に平行な軸（並行軸）を備えた変速機であれば変速比の設定範囲に関わらずに適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の構成によれば、並行軸を各軸部分からなる複数分割構造とし、それらを動力伝達可能に嵌合い連結したので、各軸部分に対する伝達部材の加工精度が並行軸全体に対する加工精度となり、各伝達部材の組付け位置精度も向上する。また、各軸部分にかかる荷重の影響が他の軸部分に及ばない構造となる。したがって、並行軸の円滑な回転特性を得ることが可能となる。しかも、軸部分の多分割により、変速機ケースへの組付けが容易となる。
【００４１】
本発明の請求項２に記載の構成によれば、並行軸を２分割構造とし、それらを動力伝達可能に嵌合い連結したので、両軸部分に対する伝達部材の加工精度が並行軸全体に対する加工精度となり、各伝達部材の組付け位置精度も向上する。したがって、並行軸の円滑な回転特性を得ることが可能となる。しかも、軸部分の２分割により、変速機ケースへの組付けが容易となる。
【００４２】
また、請求項３に記載の発明によれば、第１の軸部分は、伝達部材を有する両端部で軸受による２点支持構造とすることができ、伝達部材を介して受ける径方向の荷重に対して軸が撓むことを防止でき、また３点支持でなく２点支持構造なので、軸受に扁荷重がかかることなく円滑な軸の回転を確保できる。また、第２の軸部分は、伝達部材を有する端では軸受を介してケースに支持されるので、この軸受がギヤから受ける径方向荷重を支えることができる。また、伝達部材を有さない端は、第１の軸部分に対して動力伝達可能な振れ止め嵌め合い連結としているので回転を伝達することができ、かつ第１の軸部分に対してある程度の軸の傾斜を許容できる。すなわち並行軸は全体としてみれば一体であり３箇所の伝達部材に対してそれぞれ、径方向の荷重を受ける軸受が支持する構造で、軸の撓みを防止でき、かつ、１本の軸が３点で支持されることのない構造であるので、円滑な回転特性を得ることが可能となる。この構成により、軽量コンパクトな軸で撓みを押さえることができ、更に並行軸が２分割されたことで、ローモード時のトルク循環により、強度・剛性を必要とする軸を太くし、この大きなトルクが作用しない軸は細くすることができ、より適正な軸にすることで軽量コンパクト化が可能となる。
【００４３】
次に、請求項４に記載の発明によれば、無段変速機構をトロイダル式伝動機構とする無段変速機において、前記の各効果を達成することができる。
【００４４】
また、請求項５に記載の構成によれば、並行軸駆動連結機構を歯車セットとする無段変速機において、前記の各効果を達成することができる。
【００４５】
また、請求項６に記載の構成によれば、遊星歯車機構をシンプルプラネタリギヤセットとすることで、特定の変速要素の極端な高速空転が生じない無段変速機において、前記の各効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用に係る無段変速機の第１実施形態のギヤトレーンを示すスケルトン図である。
【図２】変速機の補軸部分を示す模式図である。
【図３】変速機の無段変速機部分を補軸とともに示す半截部分断面図である。
【図４】第２実施形態の補軸部分を示す模式図である。
【図５】第３実施形態の補軸部分を示す模式図である。
【図６】第４実施形態の補軸部分を示す模式図である。
【図７】第５実施形態の補軸部分を示す模式図である。
【図８】第６実施形態の補軸部分を示す模式図である。
【符号の説明】
１ トランスミッション（変速比無限大無段変速機）
１２ 最終出力軸（変速機の出力軸）
２ エンジン（原動機）
３ 補軸（並行軸）
３Ａ 第１の軸部分
３Ｂ 第２の軸部分
３Ｃ 連結部
３１，３４，３５ ギヤセット（並行軸駆動連結機構）
３１Ａ エンジントルク入力ギヤ（伝達部材）
３４Ａ バリエータ側出力ギヤ（伝達部材）
３４Ｂ バリエータ入力ギヤ（伝達部材）
３５Ａ 遊星歯車側出力ギヤ（伝達部材）
３５Ｂ 遊星歯車入力ギヤ（伝達部材）
４ バリエータ（無段変速機構）
４１ バリエータ入力軸（入力部材）
４２ バリエータ出力軸（出力部材）
４３ 入力ディスク
４４ 出力ディスク
４５ パワーローラ
５ シンプルプラネタリギヤセット（遊星歯車機構）
５１ サンギヤ（変速回転入力部材）
５２ キャリア（非変速回転入力部材）
５３ リングギヤ
６ ハイクラッチ（第１のクラッチ）
７ ロークラッチ（第２のクラッチ）
９ トランスミッションケース（変速機のケース）
９１ ボールベアリング
９４ ローラベアリング
９５ ローラベアリング
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機に関し、特に無段変速機構と遊星歯車機構とを組み合わせた無段変速機の補軸構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載用自動無段変速機として、無段変速機構と遊星歯車機構を組み合わせ、変速機にトルク循環を生じさせることで出力回転０の状態（ギヤニュートラル）をを含む変速状態を実現できる態様（以下、ロー（ｌｏｗ）モードという）と、エンジントルクを専ら無段変速機構を経てダイレクトに出力する態様（以下、ハイ（ｈｉｇｈ）モードという）との切替が可能ないわゆる変速比無限大無段変速機（ＩＶＴ：Ｉｎｆｉｎｉｔｅｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が知られている。こうしたＩＶＴにおける一形式として、無段変速機構にフルトロイダル式の無段変速ユニット（バリエータ）を用いたものがある（非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
「ＫＯＹＯ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ」， Ｎｏ．１６０，２００１年，ｐ．２５−３０
【０００４】
前記バリエータは、その出力軸の両端に出力ディスクを対向させて配置し、これら出力ディスクの間にそれぞれが出力ディスクに向かい合うよう入力ディスクを配置し、これにより対向して対をなす両入力ディスクと出力ディスクの間にそれぞれパワーローラを配置した構成とされている。これら入力ディスクは、バリエータ出力軸の外周に共転可能に配置された入力軸に対して固定されている。このバリエータにおける入力ディスクの回転トルクは、パワーローラを介して出力ディスクに伝達される。この際、パワーローラの傾きを変化させることで、入力ディスクと出力ディスクとの間の変速比を無段階に変化させることが可能となっている。
【０００５】
このバリエータを無段変速機構とするＩＶＴでは、バリエータの出力軸（バリエータ出力軸）は、遊星歯車ユニットのサンギヤに連結されている。また、無段変速機の出力軸（最終出力軸）は、遊星歯車ユニットのサンギヤにハイモードクラッチを介して、またリングギヤにローモードクラッチを介して選択的に連結される。
【０００６】
こうした構成からなるＩＶＴでは、エンジンの出力トルクは、無段変速機の入力軸（駆動力入力軸）を介してバリエータと、このバリエータ後に配置された遊星歯車ユニットのキャリア軸に同時に伝達されるが、このＩＶＴは、駆動力入力軸、バリエータ出力軸（遊星歯車ユニットのサンギヤと一体化）、最終出力軸が同一軸線上に配置されるため、このバリエータ出力軸と並行して補軸が配置されている。補軸は、片方の端にエンジントルクを入力するための歯車（エンジントルク入力ギヤ）を有し、他方の端にエンジントルクを遊星歯車ユニットへ伝達するための歯車（遊星歯車ユニット側出力ギヤ）を有し、補軸の中央付近には、エンジントルクをバリエータへ伝達するための歯車（バリエータ側出力ギヤ）を有している。
【０００７】
この補軸は、入力されたエンジントルクをバリエータへ伝達すると同時に遊星歯車ユニットへも伝達するために、１本の軸に３つのギヤ（歯車）を有するという特徴を持つ。具体的には、補軸の片端に設けられた遊星歯車ユニット側出力ギヤは、遊星歯車ユニットのキャリアに連結されたギヤ（歯車）と噛み合い、補軸中央付近に設けられたバリエータ側ギヤは、バリエータ入力軸に設けられたギヤ（歯車）と噛み合う。この補軸の働きにより、エンジントルクが車軸へ伝達される経路が、バリエータを介して遊星歯車ユニットへ伝達される経路と、エンジンから直接遊星歯車ユニットへ伝達される経路との２つに分割され、遊星歯車ユニットで再び１つに合成され、その結果、変速比無限大の達成を可能とするトルク循環というＩＶＴ特有の作用が実現されることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、補軸は１本の軸の両端と中央付近に歯車を有する特異な構造となり、変速機への組付けに際しては、３つの歯車の噛合わせに配慮しなければならないため、作業が困難であるばかりでなく、１本の軸に対する３つのギヤの加工精度を保たなければならないため、これが製造コストを上昇させる原因となる。
【０００９】
また、変速機の運転時には、この補軸は、１本の軸が３箇所の歯車から同時に径方向荷重を受けるため、軸に撓みが生じやすいという問題点もある。例えば補軸の両端の２箇所を軸受により支持する構造とすると、補軸中央付近に配置した歯車から受ける径方向荷重に対して補軸が撓みやすくなる。この補軸の撓みを防止するために、軸径を太くして剛性を上げると、コンパクト性に欠け、重量も増加する。また、補軸の両端と中央付近の３箇所で軸受支持とすると、１本の軸を３箇所で支持する構造となってしまう。軸は２箇所の支持点によってその軸の位置が幾何学的に決定されるため、１本の軸を３点で支持する場合は、支持位置が高精度で位置決めされる必要がある。そうでないといずれかの軸受に荷重の偏りが生じ軸の回転効率が低下し、ひいてはトランスミッションのトルク伝達効率を低下させる原因となる。しかしながら、実際の製造時には組み付け誤差や製造誤差等があり、３箇所の支持位置を高精度に決定することは困難である。こうした問題は、歯車に代えてスプロケットを用い、それらにチェーンを巻き掛けたチェーン伝動機構とした場合や、歯車に代えてプーリを用い、それらにベルトを巻き掛けたベルト伝動機構とした場合についても生じ、他の一般的並行軸駆動連結機構に共通して生じる問題である。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑み、軸の両端及び中央付近に歯車等の並行軸駆動連結機構の伝達部材を有する無段変速機の補軸として、組み付けが容易で、かつ、軸の径方向の撓みを防止できる軽量コンパクトな補軸の構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的は、原動機に連結される無段変速機構と遊星歯車機構とを備え、原動機の動力を並行軸を介して無段変速機構と遊星歯車機構とに並列的に伝達すべく、前記並行軸が、その一端側で原動機、中間位置で無段変速機構、他端側で遊星歯車機構にそれぞれ並行軸駆動連結機構を介して連結された無段変速機において、前記並行軸は、それぞれが並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える複数の軸部分に分割され、前記伝達部材に隣接する部分で変速機のケースに軸受支持され、相互に動力伝達可能に嵌め合い連結されたことを特徴とする構成により達成される。
【００１２】
また、前記の目的は、原動機に連結される無段変速機構と遊星歯車機構とを備え、原動機の動力を並行軸を介して無段変速機構と遊星歯車機構とに並列的に伝達すべく、前記並行軸が、その一端側で原動機、中間位置で無段変速機構、他端側で遊星歯車機構にそれぞれ並行軸駆動連結機構を介して連結された無段変速機において、前記並行軸は、その両端部に並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える第１の軸部分と、該第１の軸部分に動力伝達可能に嵌合い連結され、第１の軸部分に対する連結部とは反対側の端部に並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える第２の軸部分とに分割されたことを特徴とする構成により達成される。この構成において、前記第１の軸部分は、その両端部を変速機のケースに軸受け支持され、第２の軸部分は、伝達部材を備える側の端部を変速機のケースに軸受け支持され、他端部を第１の軸部分に振れ止め支持された構成とされる。
【００１３】
また、より具体的には、前記無段変速機構は、対を成す入・出力ディスク間にパワーローラを配し、出力ディスクを遊星歯車機構の変速回転入力部材に連結されたトロイダル式伝動機構とされる。そして、前記並行軸駆動連結機構は、第１の軸部分及び第２の軸部分にそれぞれ固定された伝達部材並びに無段変速機構の入力部材及び遊星歯車機構の非変速回転入力部材にそれぞれ固定された伝達部材が相互に噛合う歯車対で構成される。また、前記遊星歯車機構は、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３要素を変速要素とするシンプルプラネタリギヤセットで構成され、サンギヤが変速回転の伝達要素として無段変速機構の出力部材に連結されると共に第１のクラッチを介して変速機の出力軸に連結され、キャリアが非変速回転の伝達要素として並行軸に駆動連結され、リングギヤが出力要素として第２のクラッチを介して変速機の出力軸に連結された構成とされる。
【００１４】
【作用】
本発明の請求項１に記載の構成では、各軸部分は、それぞれが並行軸駆動連結機構の伝達部材に作用する反力による径方向荷重を伝達部材に隣接する軸受で支持される。また、各軸部分間の動力伝達は、各軸部分の嵌め合い連結によりなされる。したがって、各軸部分は、構造上及び各軸部分にかかる荷重による影響を他の軸部分に及ぼさない荷重支持上では別体ながら、機能上は、原動機の動力を無段変速機構及び遊星歯車機構に並行して伝達する伝達部材を軸方向の３箇所に備える１本の並行軸としての役割を果たす。
【００１５】
次に、請求項２に記載の構成では、両端部に並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える第１の軸部分と、該第１の軸部分に動力伝達可能に嵌合い連結され、第１の軸部分に対する連結部とは反対側の端部に並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える第２の軸部分とは、構造上では別体ながら、機能上は、原動機の動力を無段変速機構及び遊星歯車機構に並行して伝達する伝達部材を軸方向の３箇所に備える１本の並行軸としての役割を果たす。そして、請求項３に記載の構成では、第１の軸部分については、並行軸駆動連結機構の伝達部材に作用する反力による径方向荷重を軸両端部の２点支持状態で軸受で支持される。また、第２の軸部分については、一端部を並行軸駆動連結機構の伝達部材に隣接する軸受で支持され、他端部を第１の軸部分に対する嵌め合いで振れ止めされる。したがって、両軸部分は、荷重支持上でも他の軸部分に影響を及ぼさない別体の軸として機能する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。先ず、図１は、この発明の適用に係る無段変速機（実施形態の説明においてトランスミッションという）の第１実施形態の構成をスケルトンで示す。このトランスミッション１は、原動機を構成する燃焼機関（実施形態の説明においてエンジンという）２に連結される無段変速機構（本形態においてバリエータを例示）４と遊星歯車機構５とを備え、更に、動力伝達経路を切換えるクラッチ６，７とを備え、エンジン２から入力される動力をバリエータ４と遊星歯車機構５とを通る動力伝達によりトルク循環を生じつつ出力するローモードと、バリエータ４のみを通る動力伝達により出力するハイモードにより変速比無限大を達成するトランスミッションを構成しており、エンジン２の動力を並行軸（実施形態の説明において補軸という）３を介してバリエータ４と遊星歯車機構５とに並列的に伝達すべく、補軸３が、その一端側でエンジン２、中間位置でバリエータ４、他端側で遊星歯車機構５にそれぞれ並行軸駆動連結機構（本形態において歯車セットを例示）３１，３４，３５を介して連結された構成とされている。
【００１７】
本発明の特徴に従い、図２に模式化して示すように、補軸３は、その両端部に歯車セット３４，３５の伝達部材（バリエータ側出力ギヤ及び遊星歯車ユニット側出力ギヤ）３４Ａ，３５Ａを備える第１の軸部分３Ａと、第１の軸部分３Ａに動力伝達可能に嵌め合い連結され、第１の軸部分３Ａに対する連結部とは反対側の端部に歯車セット３１の伝達部材（エンジントルク入力ギヤ）３１Ａを備える第２の軸部分３Ｂとに分割されている。そして、第１の軸部分３Ａは、その両端部をトランスミッションのケースに軸受け支持され、第２の軸部分３Ｂは、並行軸駆動連結機構の伝達部材（エンジントルク入力ギヤ）３１Ａを備える側の端部をトランスミッションのケースに軸受け支持され、他端部を第１の軸部分３Ａに嵌め合い部３Ｃで振れ止め支持されている。
【００１８】
具体的には、図１に戻って、トランスミッション１は、エンジン２に連結される入力軸（以下、駆動力入力軸という）１１と、バリエータ４と、第１及び第２の２つの入力要素（サンギヤ及びキャリア）５１，５２と１つの出力要素（リングギヤ）５３の３要素を有する遊星歯車機構５と、該遊星歯車機構５のサンギヤ５１をトランスミッション１の出力軸（以下、最終出力軸という）１２に係脱連結する第１のクラッチ（以下、ハイクラッチという）６と、出力要素５３を最終出力軸１２に係脱連結する第２のクラッチ（以下、ロークラッチという）７とを備え、バリエータ４は、その入力軸（以下、バリエータ入力軸という）４１を補軸３に歯車セット３４を介して連結され、出力軸（以下、バリエータ出力軸という）４２をサンギヤ５１に連結されている。
【００１９】
更に、図３の断面構造（本発明の適用に直接係る部分にのみハッチングを付す）を併せ参照して細部構成を説明する。トランスミッション１は、その駆動力入力軸１１を図示しないドライブプレートを介してエンジン２に連結可能とされ、最終出力軸１２をディファレンシャル装置とユニバーサルジョイントを介して車軸に連結可能とされている。バリエータ４は、バリエータ入力軸４１とバリエータ出力軸４２間で動力を伝達すべく、バリエータ入力軸４１側にスプライン嵌合連結された入力ディスク４３とバリエータ出力軸４２側にスプライン嵌合連結された出力ディスク４４との間にパワーローラ４５を配し、入・出力ディスクに圧接されたパワーローラの傾きを制御することで無段変速を可能とする周知のフルトロイダル式無段変速機構とされている。遊星歯車機構５は、サンギヤ５１と、それに外接噛合する複数のピニオンギヤを回転自在に支持するキャリヤ５２と、ピニオンギヤに内接噛合するリングギヤ５３とからなるシンプルプラネタリギヤセットとされている。第１のクラッチ６と第２のクラッチ７は、特にその形式を問うものではないが、本形態では、いずれもハブとドラム間に多板の摩擦材を配し、これを油圧サーボで係合・解放制御する湿式多板クラッチとされている。
【００２０】
この形態では、トランスミッション１の入・出力軸１１，１２が同軸配置であることから、バリエータ４と遊星歯車機構５を並行して駆動力入力軸１１に駆動連結すべく、並行軸駆動連結機構として歯車機構が用いられており、駆動力入力軸１１に一体形成されたエンジントルク出力ギヤ３１Ｂに、補軸３の第２の軸部３Ｂ側に同じく一体形成されたエンジントルク入力ギヤ３１Ａを噛合させた構成とされている。また、補軸３の第１の軸部３Ａ側には、該軸部と一体に遊星歯車側出力ギヤ３５Ａが形成され、このギヤ３５Ａが遊星歯車入力ギヤ３５Ｂに噛合している。更に、第１の軸部３Ａにスプライン嵌合で回り止めさせてバリエータ側出力ギヤ３４Ａが配置され、このギヤ３４Ａが補軸３と回転方向を合わせるアイドラギヤ３４Ｃを介してバリエータ入力ギヤ３４Ｂに噛合している。なお、これら並行軸駆動連結機構には、ドライブ・ドリブン側を共にスプロケットとし、これらにチェーンを巻き掛けたチェーン式伝動機構や、ドライブ・ドリブン側を共にプーリとしてこれらにベルトを巻き掛けたベルト式伝動機構を用いることもできる。かくして、このトランスミッションでは、エンジン２の出力軸に連結される駆動トルク入力軸１１と同軸上に、エンジン側から、エンジントルク出力ギヤ３１Ｂ、バリエータ４の一方のディスク・ローラセット、バリエータ入力ギヤ３４Ｂ、バリエータ４の他方のディスク・ローラセット、遊星歯車入力ギヤ３５Ｂ、遊星歯車機構５、ハイクラッチ６及びロークラッチ７が配置され、駆動トルク入力軸１１と並行な補軸３上に、エンジン側から、エンジントルク入力ギヤ３１Ａ、バリエータ側出力ギヤ３４Ａ及び遊星歯車側出力ギヤ３５Ａが配列された構成となっている。
【００２１】
本発明の主題に係る補軸３は、前述のように、第１の軸部分３Ａと第２の軸部分３Ｂとに分割されており、第１の軸部分３Ａは、その両端部に配置されたギヤ３４Ａ，３５Ａの直近の外側をローラベアリング９４，９５を介して回転自在にトランスミッションケース９に支持されている。これに対して、第２の軸部分３Ｂは、その一端部に配置されたギヤ３１Ａの直近の外側をボールベアリング９１を介して回転自在にトランスミッションケース９に支持されている。そして、第２の軸部分３Ｂの他端部は、スプライン嵌合で第１の軸部分３Ａにトルク伝達可能に連結されている。更に、他端部の先端は、スプラインの歯底径より若干縮径した嵌め合い部とされ、第１の軸部分３Ａの軸孔に心振れを防ぐ程度の緩い嵌め合い、すなわち、第２の軸部分３Ｂの第１の軸部分３Ａに対する製造誤差や組付け誤差による心ずれや傾斜によっても第１の軸部分３Ａに曲げ応力を作用させない程度の嵌め合い交差で振れ止め支持されている。この交差は、一義的に決まるものではなく、嵌め合い部の軸方向長さとの兼合いで決定される。
【００２２】
こうした構成からなるトランスミッションは、ロークラッチ７を係合させた状態では、エンジン２の動力は、歯車セット３１，３５を経てキャリア５２に伝達され、遊星歯車機構５のリングギヤ５３にトルク増幅されて伝達され、ロークラッチ７を経て車軸につながる出力軸に出力される。このとき、リングギヤ５３にかかる駆動負荷による反力がサンギヤ５１にもトルクを及ぼす。このサンギヤ５１に作用するトルクは、バリエータ出力軸４２を経てバリエータ４に戻り、バリエータ入力軸４１側でエンジン２の出力トルクと合わさって歯車セット３４，３５を経て再びキャリア５２に伝達されるトルク循環が生じ、エンジン動力が最終出力軸１２に出力されるとともにバリエータ４と遊星歯車機構５を通って循環するいわゆるトルク循環モードとなる。このモードは、車両発進、低速走行、中速急加速時等の大きな駆動トルクが必要とされるときに選択される。
【００２３】
次に、ハイクラッチ６を係合させた状態では、ロークラッチ７の解放によりリングギヤ５３の負荷が解放されることから、エンジン２の動力は、バリエータ４を経てサンギヤ５１に伝達される経路に替わり、ハイクラッチ６を経て最終出力軸１２から出力されるトルク伝達モードとなる。このモードは、中速時、高速加速時等のさほど大きな駆動トルクが必要とされないときに選択される。
【００２４】
前記のようなトルク伝達の際に、補軸３にはギヤの噛合いによる径方向の反力が作用する。この力は、補軸３を主軸から遠ざけようとする力となり、この力が３つのベアリング９１，９４，９５で支持されるわけであるが、本発明の適用により、ギヤ３１Ａに作用する反力の荷重支持は、主としてベアリング９１により行われるが、ベアリング９１が実質上ギヤの径方向内側で荷重を支持することになるため、ギヤ３１Ａと一体の軸部分３Ｂには荷重による曲げモーメントは、実質上作用しないか、作用したとしても希少となる。同様にギヤ３４とギヤ３５に作用する反力の荷重支持は、それぞれそれらギヤの直近のベアリング９４，９５で支持され、両ベアリングによる２点支持で、軸部分３Ａの曲げ応力の発生も防止される。
【００２５】
かくして、この形態によれば、第１の軸部分３Ａは、ギヤ３４Ａ，３５Ａを有する両端で軸受９４，９５による２点支持構造とすることができ、ギヤを３４Ａ，３５Ａ介して受ける径方向の荷重に対して軸が撓むことを防止でき、また３点支持でなく２点支持構造なので、軸受９４，９５に扁荷重がかかることなく円滑な軸の回転を確保できる。更に、両端のギヤ３４Ａ，３５Ａでそれぞれ生じる軸方向の荷重に対しても、通常ヘリカルギヤからなるギヤ３４Ａ，３５Ａの捩れ角を調整することで、第１の軸部分３Ａ内部で相殺することができるため、軸受９４，９５の軽量コンパクト化と高寿命化が図れる。
【００２６】
また、第２の軸部分３Ｂは、ギヤ３１Ａを有する端では軸受９１を介してケース９に支持されるので、この軸受９１がギヤ３１Ａから受ける径方向荷重を支えることができる。また、ギヤを有さない端は、第１の軸部分３Ａに対してスプライン結合としているので回転を伝達することができ、かつ第１の軸部分３Ａに対してある程度の軸の傾斜を許容できる。すなわち補軸３は全体としてみれば一体であり３箇所のギヤに対してそれぞれ径方向の荷重を受ける軸受が支持する構造で、軸の撓みを防止でき、かつ、１本の軸が３点で支持されることのない構造であるので、円滑な回転特性を得ることが可能となる。
【００２７】
この構成により、軽量コンパクトな軸で撓みを押さえることができ、更に補軸３が２分割されたことで、ローモード時のトルク循環により、強度・剛性を必要とする軸部分３Ａを太くし（図２に太線で示す。後続の他の実施形態を示す各摸式図において、同じ）、この大きなトルクが作用しない軸部分３Ｂは細くすることができ、より適正な軸にすることで軽量コンパクト化が可能となる。特にこの形態のように両端にギヤを備える軸部分を高剛性とした場合、軸部分３Ａの荷重による変形が希少となるため、それに振れ止めされる軸部分３Ｂの軸振れ止め効果も向上する。
【００２８】
次に示す図４は、本発明の第２実施形態の補軸部分の構成を模式化して示す。この形態では、前述の第１実施形態に対して連結部３Ｃがベアリング９４に対して外方に軸方向に位置をずらしてベアリング９４と径方向に重ならない位置に配置され、第１及び第２の軸部分３Ａ，３Ｂの嵌め合い関係が逆になっている。その余の構成は、先の第１実施形態の構成と同様であるので、対応する構成要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００２９】
この第２実施形態の構成を採ると、バリエータ４へトルクを伝達するギヤ３４Ａと、遊星歯車機構５へトルクを伝達するギヤ３５Ａとを両端に有する第１の軸部分３Ａは大きなトルクが伝達されるのに対して、補軸３を支持する軸受９４と、第２の軸部分３Ｂとの結合部を別個にできるので、第１の補軸部分３Ａの強度を確保しやすい利点が得られる。
【００３０】
次に示す図５は、本発明の第３実施形態の補軸部分の構成を模式化して示す。この形態では、前述の第１実施形態に対して両端部にギヤを備える第１の軸部分をギヤ３１Ａとギヤ３４Ａを備える軸部分に変更し、端部にギヤを備える第２の軸部分３Ｂをギヤ３５Ａを備える軸部分とした配置構成が採られている。その余の構成は、先の第１実施形態の構成と同様であるので、対応する構成要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００３１】
この第３実施形態によると、２点支持で荷重負荷による撓みが本質的に生じ難い第１の軸部分３Ａをトルク伝達容量に合せて低強度、低剛性化する軸の細径化が可能となるため、補軸全体としての軽量・コンパクト化が達成される。また、片持ち支持であることで第１の軸部分３Ａより撓みを生じやすい第２の軸部分３Ｂをトルク伝達容量に合せて高強度、高剛性化することで自ずと撓みを低減することができるため、第１の軸部分３Ａへの振れ止め嵌め合いと相俟って、第２の軸部分３Ｂの撓みも少なくすることができる。
【００３２】
更に、次の図６に示す第４実施形態は、先の第１実施形態に対する第２実施形態の関係と同様に、連結部３Ｃの位置を第３実施形態に対してずらしたものである。この場合も、その余の構成は、先の第１実施形態の構成と同様であるので、対応する構成要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００３３】
次に示す図７は、本発明の第５実施形態の補軸部分の構成を模式化して示す。この形態は、先の第１〜第４実施形態とは軸分割の形態が異なるものである。この場合、並行軸としての補軸３は、それぞれが並行軸駆動連結機構の伝達部材としての各ギヤ３１Ａ，３４Ａ，３５Ａを備える複数の軸部分３Ｄ〜３Ｆに分割され、各ギヤ３１Ａ，３４Ａ，３５Ａに隣接する部分でトランスミッションのケースに軸受支持され、相互に動力伝達可能に嵌め合い連結された構成とされている。
【００３４】
詳しくは、補軸は、ギヤ３１Ａを備える軸部分３Ｄと、ギヤ３４Ａを備える軸部分３Ｅと、ギヤ３５Ａを備える軸部分３Ｆとに３分割され、軸部分３Ｄはそのギヤ３１Ａに隣接する部分をベアリング９１で支持され、軸部分３Ｅはそのギヤ３４Ａに隣接する部分をベアリング９４Ａ，９４Ｂで２点支持され、軸部分３Ｆはそのギヤ３５Ａに隣接する部分をベアリング９５で支持されている。そして、軸部分３Ｄと軸部分３Ｅは、ベアリング９４Ａの径方向内側で連結部３Ｃにより連結され、軸部分３Ｅと軸部分３Ｆは、ベアリング９４Ｂの径方向内側で連結部３Ｃにより連結されている。
【００３５】
この形態の場合、各軸部分３Ｄ〜３Ｆは、それぞれがギヤ３１Ａ，３４Ａ，３５Ａに作用する噛合い反力による径方向荷重をギヤ直近のベアリングで支持される。特に、軸部分３Ｅについては２つのベアリング９４Ａ，９４Ｂで２点支持され、荷重による傾きを生じ難い支持状態となる。したがって、この軸部分３Ｅに非支持側端部を振れ止め嵌め合いされた両軸部分３Ｄ，３Ｆの荷重による傾きも一層生じ難い支持状態となる。
【００３６】
最後の図８に示す第６実施形態は、先の第５実施形態を基として、先の第１実施形態に対する第２実施形態の関係と同様に、連結部の位置をずらしたものである。この場合も、その余の構成は、軸部分３Ｅの支持がベアリング９４による片持ち支持である点を除き、先の第５実施形態の構成と同様であるので、対応する構成要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００３７】
この形態の場合、軸部分３Ｅの支持がベアリング９４による片持ち支持であることから、ギヤ３４Ａに対するベアリング配置位置の工夫（例えば、先の図３に示すギヤ３１Ａとベアリング９１との軸方向位置関係のようにギヤとベアリングが径方向に重なる配置）による改善は可能であるが、一般的にいって、先の第５実施形態より軸荷重支持の点では不利となることは否めないが、各連結部３Ｃがベアリング位置とは異なる軸方向位置にあることから、軸強度の保持の点では有利となる。
【００３８】
以上、本発明の理解のために実施形態を例示したが、本発明は例示の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で、種々に具体的構成を変更して実施可能なものである。例えば、無段変速機構４について、トロイダル伝動装置を例示したが、これに入・出力同軸の他の摩擦車伝動式無段変速機構を用いることができる。また、並行軸駆動連結機構については、歯車セットに代えてスプロケット・チェーン伝動機構やベルト伝動機構を用いることができる。これらの伝動機構の場合、補軸に配置される並行軸駆動連結機構の伝達部材は、スプロケット又はプーリとなる。
【００３９】
更に上記実施形態では、変速比無限大無段変速機（ＩＶＴ）を例示したが、変速比無限大は、無段変速機構と遊星歯車機構とを有する変速機における変速比の一設定例に過ぎず、本発明は変速比が無限大となる変速機に限定されるものではない。本発明は、無段変速機構と遊星歯車機構とを備え、原動機の動力を無段変速機構と遊星歯車機構とに並列的に伝達するための、無段変速機構の軸に平行な軸（並行軸）を備えた変速機であれば変速比の設定範囲に関わらずに適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の構成によれば、並行軸を各軸部分からなる複数分割構造とし、それらを動力伝達可能に嵌合い連結したので、各軸部分に対する伝達部材の加工精度が並行軸全体に対する加工精度となり、各伝達部材の組付け位置精度も向上する。また、各軸部分にかかる荷重の影響が他の軸部分に及ばない構造となる。したがって、並行軸の円滑な回転特性を得ることが可能となる。しかも、軸部分の多分割により、変速機ケースへの組付けが容易となる。
【００４１】
本発明の請求項２に記載の構成によれば、並行軸を２分割構造とし、それらを動力伝達可能に嵌合い連結したので、両軸部分に対する伝達部材の加工精度が並行軸全体に対する加工精度となり、各伝達部材の組付け位置精度も向上する。したがって、並行軸の円滑な回転特性を得ることが可能となる。しかも、軸部分の２分割により、変速機ケースへの組付けが容易となる。
【００４２】
また、請求項３に記載の発明によれば、第１の軸部分は、伝達部材を有する両端部で軸受による２点支持構造とすることができ、伝達部材を介して受ける径方向の荷重に対して軸が撓むことを防止でき、また３点支持でなく２点支持構造なので、軸受に扁荷重がかかることなく円滑な軸の回転を確保できる。また、第２の軸部分は、伝達部材を有する端では軸受を介してケースに支持されるので、この軸受がギヤから受ける径方向荷重を支えることができる。また、伝達部材を有さない端は、第１の軸部分に対して動力伝達可能な振れ止め嵌め合い連結としているので回転を伝達することができ、かつ第１の軸部分に対してある程度の軸の傾斜を許容できる。すなわち並行軸は全体としてみれば一体であり３箇所の伝達部材に対してそれぞれ、径方向の荷重を受ける軸受が支持する構造で、軸の撓みを防止でき、かつ、１本の軸が３点で支持されることのない構造であるので、円滑な回転特性を得ることが可能となる。この構成により、軽量コンパクトな軸で撓みを押さえることができ、更に並行軸が２分割されたことで、ローモード時のトルク循環により、強度・剛性を必要とする軸を太くし、この大きなトルクが作用しない軸は細くすることができ、より適正な軸にすることで軽量コンパクト化が可能となる。
【００４３】
次に、請求項４に記載の発明によれば、無段変速機構をトロイダル式伝動機構とする無段変速機において、前記の各効果を達成することができる。
【００４４】
また、請求項５に記載の構成によれば、並行軸駆動連結機構を歯車セットとする無段変速機において、前記の各効果を達成することができる。
【００４５】
また、請求項６に記載の構成によれば、遊星歯車機構をシンプルプラネタリギヤセットとすることで、特定の変速要素の極端な高速空転が生じない無段変速機において、前記の各効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用に係る無段変速機の第１実施形態のギヤトレーンを示すスケルトン図である。
【図２】変速機の補軸部分を示す模式図である。
【図３】変速機の無段変速機部分を補軸とともに示す半截部分断面図である。
【図４】第２実施形態の補軸部分を示す模式図である。
【図５】第３実施形態の補軸部分を示す模式図である。
【図６】第４実施形態の補軸部分を示す模式図である。
【図７】第５実施形態の補軸部分を示す模式図である。
【図８】第６実施形態の補軸部分を示す模式図である。
【符号の説明】
１ トランスミッション（変速比無限大無段変速機）
１２ 最終出力軸（変速機の出力軸）
２ エンジン（原動機）
３ 補軸（並行軸）
３Ａ 第１の軸部分
３Ｂ 第２の軸部分
３Ｃ 連結部
３１，３４，３５ ギヤセット（並行軸駆動連結機構）
３１Ａ エンジントルク入力ギヤ（伝達部材）
３４Ａ バリエータ側出力ギヤ（伝達部材）
３４Ｂ バリエータ入力ギヤ（伝達部材）
３５Ａ 遊星歯車側出力ギヤ（伝達部材）
３５Ｂ 遊星歯車入力ギヤ（伝達部材）
４ バリエータ（無段変速機構）
４１ バリエータ入力軸（入力部材）
４２ バリエータ出力軸（出力部材）
４３ 入力ディスク
４４ 出力ディスク
４５ パワーローラ
５ シンプルプラネタリギヤセット（遊星歯車機構）
５１ サンギヤ（変速回転入力部材）
５２ キャリア（非変速回転入力部材）
５３ リングギヤ
６ ハイクラッチ（第１のクラッチ）
７ ロークラッチ（第２のクラッチ）
９ トランスミッションケース（変速機のケース）
９１ ボールベアリング
９４ ローラベアリング
９５ ローラベアリング
Claims (6)
- 原動機に連結される無段変速機構と遊星歯車機構とを備え、原動機の動力を並行軸を介して無段変速機構と遊星歯車機構とに並列的に伝達すべく、前記並行軸が、その一端側で原動機、中間位置で無段変速機構、他端側で遊星歯車機構にそれぞれ並行軸駆動連結機構を介して連結された無段変速機において、
前記並行軸は、それぞれが並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える複数の軸部分に分割され、前記伝達部材に隣接する部分で変速機のケースに軸受支持され、相互に動力伝達可能に嵌め合い連結されたことを特徴とする無段変速機。 - 原動機に連結される無段変速機構と遊星歯車機構とを備え、原動機の動力を並行軸を介して無段変速機構と遊星歯車機構とに並列的に伝達すべく、前記並行軸が、その一端側で原動機、中間位置で無段変速機構、他端側で遊星歯車機構にそれぞれ並行軸駆動連結機構を介して連結された無段変速機において、
前記並行軸は、その両端部に並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える第１の軸部分と、該第１の軸部分に動力伝達可能に嵌め合い連結され、第１の軸部分に対する連結部とは反対側の端部に並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える第２の軸部分とに分割されたことを特徴とする無段変速機。 - 前記第１の軸部分は、その両端部を変速機のケースに軸受け支持され、第２の軸部分は、並行軸駆動連結機構の伝達部材を備える側の端部を変速機のケースに軸受け支持され、他端部を第１の軸部分に振れ止め支持された、請求項２記載の無段変速機。
- 前記無段変速機構は、対を成す入・出力ディスク間にパワーローラを配し、出力ディスクを遊星歯車機構の変速回転入力部材に連結されたトロイダル式伝動機構である、請求項１、２又は３記載の無段変速機。
- 前記並行軸駆動連結機構は、各軸部分にそれぞれ固定された並行軸駆動連結機構の伝達部材並びに無段変速機構の入力部材及び遊星歯車機構の非変速回転入力部材にそれぞれ固定された並行軸駆動連結機構の伝達部材が相互に噛合う歯車セットで構成される、請求項１〜４のいずれか１項記載の無段変速機。
- 前記遊星歯車機構は、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３要素を変速要素とするシンプルプラネタリギヤセットで構成され、サンギヤが変速回転の伝達要素として無段変速機構の出力部材に連結されると共に第１のクラッチを介して変速機の出力軸に連結され、キャリアが非変速回転の伝達要素として並行軸に駆動連結され、リングギヤが出力要素として第２のクラッチを介して変速機の出力軸に連結された、請求項１〜５のいずれか１項記載の無段変速機。
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