JP2008249120A

JP2008249120A - 無段変速機

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Publication number: JP2008249120A
Application number: JP2007095104A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kita; 昭彦喜多
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP4715794B2

Abstract

【課題】搭載される車輌に適当な後進用の変速比幅を得ることが可能でありながら、無段変速装置の負荷を低減することが可能な無段変速機を提供する。
【解決手段】動力循環プラネタリギヤ２０を、入力軸２の正転回転を入力し得るリングギヤＲ１、バリエータ１０の無段変速回転を入力するサンギヤＳ１、それらの回転によって動力循環回転により回転するキャリヤＣＲ１、により構成し、その動力循環回転が逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有するように、該動力循環プラネタリギヤ２０の歯数比を設定する。そして、ローブレーキＬを係合するローモードにあって、反転ギヤ機構３０によりキャリヤＣＲ１の動力循環回転を反転して出力軸９に出力し、リバースクラッチＲを係合するリバースモードにあって、キャリヤＣＲ１の動力循環回転をそのまま出力軸９に出力するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車等の車輌に用いて好適な無段変速機に係り、特に入力軸の正転回転と無段変速装置の無段変速逆転回転とを合成して動力循環する動力循環機構を用いて、搭載される車輌に適当な前後進用の変速比を達成し得る無段変速機に関する。

近年、例えばトロイダル式無段変速装置と動力循環機構とを備えた無段変速機が提案されている（特許文献１）。この無段変速機は、トロイダル式無段変速装置（バリエータ）と動力循環機構と反転ギヤ機構とが組合せられて構成されており、バリエータの変速回転と入力軸からの入力回転とを動力循環機構で合成した動力（トルク）循環を利用して、ギヤニュートラル（ＧＮ）を含むローレンジにて後進用の変速比と前進発進用の変速比とを達成すると共に、バリエータの変速回転を反転利用したハイレンジを達成し、自動車の出力回転として適当な正逆変速回転を得るように構成されている。

英国公開公報ＧＢ２４１０３０２Ａ

しかしながら、上述のようにローレンジにあって、ギヤニュートラルを境に後進用の変速比と前進発進用の変速比とを動力循環によって達成するものは、搭載される車輌として、ある程度の後進速度比が必要であるため、動力循環機構における歯数比の設定に制限が生じてしまう。即ち、上記動力循環機構は、入力軸に連結された入力用ギヤと、バリエータの出力ディスクに連結された無段変速回転用ギヤと、それら両ギヤによって動力循環された合成回転となる循環回転用ギヤと、によって構成されているが、必要な後進速度比を得るために、該入力ギヤに対する循環回転用ギヤの歯数比と、無段変速回転用ギヤに対する循環回転用ギヤの歯数比とが略々均等となる（速度線図の歯数比軸の方向において、循環回転用ギヤが入力用ギヤと無段変速回転用ギヤとの略々真ん中付近となる）ように設定する必要が生じてしまう。このため、動力循環において合成するトルクの分担として、入力軸とバリエータとのトルク分担が略々均等となってしまい、バリエータの負荷を低減することができないという問題があった。

そこで本発明は、搭載される車輌に適当な後進用の変速比幅を得ることが可能でありながら、無段変速装置の負荷を低減することが可能な無段変速機を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る本発明は（例えば図１乃至図６参照）、入力軸（２）の正転回転を反転しつつ無段変速し得る無段変速装置（１０）と、前記入力軸（２）の正転回転（ＩＮ）と前記無段変速装置（１０）の無段変速逆転回転（Ｖｏｕｔ）とを合成して動力循環し得る動力循環機構（２０）と、を備えた無段変速機（１）において、
前記動力循環機構（２０）は、
前記入力軸（２）の正転回転（ＩＮ）を入力し得る入力回転要素（図１及び図２のＲ１、図４及び図５のＳ１）と、
前記無段変速装置（１０）からの無段変速逆転回転（Ｖｏｕｔ）を入力する無段変速回転要素（図１及び図２のＳ１、図４及び図５のＣＲ１）と、
前記入力回転要素（図１及び図２のＲ１、図４及び図５のＳ１）の回転と前記無段変速回転要素（図１及び図２のＳ１、図４及び図５のＣＲ１）の回転とによって、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有する動力循環回転（ＩＶｏｕｔ）により回転する動力循環回転要素（図１及び図２のＣＲ１、図４及び図５のＳ２）と、を有し、
前記動力循環回転要素（図１及び図２のＣＲ１、図４及び図５のＳ２）の動力循環回転（ＩＶｏｕｔ）を反転し得る反転ギヤ機構（３０）と、
前記動力循環回転要素（図１及び図２のＣＲ１、図４及び図５のＳ２）の動力循環回転（ＩＶｏｕｔ）を前記反転ギヤ機構（３０）により反転した反転回転（ＯｕｔＬ）を出力軸（９）に出力自在にする前進用係合要素（Ｌ）と、
前記動力循環回転要素（図１及び図２のＣＲ１、図４及び図５のＳ２）の動力循環回転（ＩＶｏｕｔ）を前記出力軸（９）に出力自在にする後進用係合要素（Ｒ）と、を備えた、
ことを特徴とする無段変速機（１）にある。

請求項２に係る本発明は（例えば図１乃至図６参照）、前記無段変速装置（１０）の無段変速逆転回転（Ｖｏｕｔ）を前記出力軸（９）に出力自在にするハイ係合要素（Ｈ）と、を備え、
前記前進用係合要素は、前記動力循環回転（ＩＶｏｕｔ）の正転回転を前記反転ギヤ機構（３０）により反転した反転回転（ＯｕｔＬ）を前記出力軸（９）に出力自在にするロー係合要素（Ｌ）からなり、
前記後進用係合要素は、前記動力循環回転の正転回転を前記出力軸（９）に出力自在にするリバース係合要素（Ｒ）からなる、
ことを特徴とする請求項１記載の無段変速機（１）にある。

請求項３に係る本発明は（例えば図１乃至図３参照）、前記動力循環機構（２０）は、シングルピニオンプラネタリギヤ（ＳＰ１）からなる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の無段変速機（１_１）にある。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、動力循環回転要素が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有する動力循環回転によって回転するように、動力循環機構の歯数比を設定し、前進用係合要素によって動力循環回転を反転ギヤ機構により反転した反転回転を出力軸に出力自在となるように構成すると共に、後進用係合要素によって動力循環回転を出力軸に出力自在となるように構成したので、動力循環回転を用いて搭載される車輌に適当な後進用の変速比幅を得ることができるものでありながら、入力回転要素に対する動力循環回転要素の歯数比を、無段変速回転要素に対する動力循環回転要素の歯数比よりも小さくすることができ（速度線図の歯数比軸の方向において、動力循環回転要素を入力回転要素に近づけることができ）、それによって、動力循環において合成するトルクの分担として、入力軸の負担を大きくすると共に無段変速装置の負担を小さくすることができ、無段変速装置の耐久性向上を図ることができる。

請求項２に係る本発明によると、リバース係合要素の係合によって動力循環回転の正転回転を出力軸に出力することで後進用としてのリバースモードを、ロー係合要素の係合によって動力循環回転の正転回転を反転ギヤ機構により反転した反転回転を出力軸に出力することで前進発進用としてのローモードを、ハイ係合要素の係合によって無段変速装置の無段変速逆転回転を出力軸に出力することで前進中高速用としてのハイモードを、それぞれ達成することができる。また、例えば動力循環回転における正転回転の変速比幅と逆転回転の変速比幅とを略々均等に設定した場合に比して、動力循環回転における正転回転の変速比幅を大きくすることができるので、特にリバースモードに比して圧倒的に使用量の多いローモードにあって、動力循環回転を反転ギヤ機構によって反転する際に減速するように設定することができる。これにより、反転ギヤ機構において減速する分、トルクを増幅することができ、その分、無段変速装置が伝達するトルクを軽減することができて、更に無段変速装置の耐久性向上を図ることができる。

請求項３に係る本発明によると、動力循環機構をシングルピニオンプラネタリギヤにより構成することができるので、無段変速機をコンパクト化することができる。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る第１の実施の形態を図１乃至図３に沿って説明する。図１は第１の実施の形態に係る無段変速機を示すスケルトン図、図２は第１の実施の形態に係る無段変速機の速度線図、図３は第１の実施の形態に係る無段変速機の係合表である。

まず、第１の実施の形態に係る無段変速機１_１の構成を図１に沿って説明する。無段変速機（ＩＶＴ；infinitely variable transmission）１_１は、図１に示すように、大まかに、ミッションケース５内における一軸上にあって、入力側から出力側へ順に、入力軸２と、トロイダル式無段変速装置（以下、「バリエータ」という）１０と、動力循環機構（以下、「動力循環プラネタリギヤ」という）２０と、ハイクラッチ（ハイ係合要素）Ｈと、反転ギヤ機構３０と、ローブレーキ（前進用係合要素、ロー係合要素）Ｌと、リバースクラッチ（後進用係合要素、リバース係合要素）Ｒと、出力軸９とを備えて構成されている。

バリエータ１０は、フルトロイダル式からなり、入力軸２上に連結された２個の入力ディスク１１Ａ，１１Ｂと、外周側が後述するサンギヤＳ１とハイクラッチHとに接続された出力ディスク１２と、２個の入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ及び１個の出力ディスク１２の間に挟持されるパワーローラ１４Ａ，１４Ｂと、を有して構成されている。入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ及び出力ディスク１２は、それぞれ対向するように円形の一部を形成する円弧状の凹溝１１ａ，１２ａを有しており、２列のパワーローラ１４Ａ，１４Ｂを挟んでダブルキャビティ１３Ａ，１３Ｂを構成して、入力ディスク同士のスラスト力を打消す構成からなる。

パワーローラ１４Ａ，１４Ｂは、環状のダブルキャビティ１３Ａ，１３Ｂにおける周方向の略々均等な位置に複数個（例えば１つのキャビティに３個）配置されており、不図示の球面軸受、レバー等からなるリンク機構を油圧制御により押圧駆動される。また、入力ディスク１１Ａ，１１Ｂは、例えばＬ字状のブロックと該ブロック上に設置された油圧ピストンとにより閉ループ的に押圧され、パワーローラ１４Ａ，１４Ｂを挟持すると共に、その挟持圧が油圧により制御される。そして、上記リンク機構の押圧制御と入力ディスク１１Ａ，１１Ｂの挟持圧とにより、パワーローラ１４Ａ，１４Ｂが自律的に傾斜することで、入力ディスク１１Ａ，１１Ｂと出力ディスク１２との接触半径が変更されて無段に連続して変速する。本バリエータ１０にあっては、入力ディスク１１Ａ，１１Ｂに対して出力ディスク１２が反転するので、速度比は−（マイナス）になる。

動力循環プラネタリギヤ２０は、１つのピニオンＰ１を回転自在に支持するキャリヤＣＲ１（動力循環回転要素）と、該ピニオンＰ１に噛合するサンギヤＳ１（無段変速回転要素）と、該ピニオンＰ１に噛合するリングギヤＲ１（入力回転要素）とを有するシングルピニオンプラネタリギヤＳＰ１により構成されている。

上記動力循環プラネタリギヤ２０のリングギヤＲ１は、上記入力軸２に連結されており、つまり入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ、リングギヤＲ１には、エンジン等の駆動源（不図示）の回転がそのまま伝達される。なお、本無段変速機１は、詳しくは後述するようにギヤニュートラル状態を得ることができるので、トルクコンバータ等を設ける必要はなく、入力軸２に直接エンジンを接続することができる。

上記動力循環プラネタリギヤ２０のサンギヤＳ１は、上記出力ディスク１２の外周側に接続されている。また、上記キャリヤＣＲ１は、詳しくは後述する反転ギヤ機構３０のサンギヤＳ２に接続されていると共に、リバースクラッチＲに接続されて、該リバースクラッチＲが係合することにより出力軸９に接続される。

反転ギヤ機構３０は、２つのピニオンＰ２，Ｐ３を回転自在に支持するキャリヤＣＲ２と、該ピニオンＰ２に噛合するサンギヤＳ２と、該ピニオンＰ３に噛合するリングギヤＲ２とを有するダブルピニオンプラネタリギヤＤＰ２により構成されている。このうちのサンギヤＳ２は、上述のように動力循環プラネタリギヤ２０のキャリヤＣＲ１に接続されていると共に、リバースクラッチＲに接続されており、該リバースクラッチＲが係合することにより出力軸９に接続される。また、リングギヤＲ２は、ローブレーキLに接続されており、該ローブレーキLが係合（係止）されることによりミッションケース５に接続されて回転が固定される。そして、上記キャリヤＣＲ２は、上記ハイクラッチHに接続されており、該ハイクラッチHが係合することにより上記出力ディスク１２に接続されると共に、出力軸９に常時連結されている。

なお、本無段変速機１_１は、前進用として逆転回転を出力軸９より出力し、後進用として正転回転を出力軸９より出力するものであり、その出力軸９の回転は図示を省略したディファレンシャル装置によって反転される形で左右駆動車輪に分配されることになる。

次に、上記無段変速機１_１の作用について図１を参照しつつ図２及び図３に沿って説明する。

例えば無段変速機１_１を搭載した車輌の後進時においては、不図示のシフトレバーや油圧制御装置による油圧制御に基づき該無段変速機１_１が後進走行用としてのリバースモードに制御され、図３に示すように、リバースクラッチＲが係合制御される。すると、図１及び図２に示すように、エンジン出力軸に連結している入力軸２の正転回転ＩＮが、バリエータ１０の入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ、及び動力循環プラネタリギヤ２０のリングギヤＲ１に伝達される。このうち入力ディスク１１Ａ，１１Ｂに入力された入力軸２の正転回転はバリエータ１０で反転されつつ変速され、出力ディスク１２より無段変速逆転回転としてのバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが出力されて、サンギヤＳ１に入力される。

サンギヤＳ１にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されると、動力循環プラネタリギヤ２０において、リングギヤＲ１に入力される入力軸２の正転回転ＩＮとサンギヤＳ１に入力されるバリエータ出力回転Ｖｏｕｔとがトルク循環により合成され、キャリヤＣＲ１が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きい変速比幅を有する動力循環回転ＩＶｏｕｔによって回転される。このキャリヤＣＲ１の動力循環回転ＩＶｏｕｔは、バリエータ１０の変速制御によって、ニュートラル位置（即ち０）から正転回転の変速比幅の間に制御され、リバースクラッチＲを介して出力軸９にそのまま出力される。つまり、該キャリヤＣＲ１の動力循環回転ＩＶｏｕｔがそのままリバースモードの出力回転ＯｕｔＲとなる。

このリバースモードにおいては、動力循環回転ＩＶｏｕｔにニュートラル状態となる変速比が含まれるように設定されているので、バリエータ１０を制御し、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔを対応する変速比に制御する（図２中下方側にする）ことで、キャリヤＣＲ１の回転がギヤニュートラル状態となり、つまりリバースモードの出力回転ＯｕｔＲがニュートラル状態となる。この状態においては、エンジン回転数（入力軸２の正転回転ＩＮ）と出力軸９の回転とが無関係となるので、例えばシフトレバーをリバースレンジに切換えた際にバリエータ１０の変速比をこのギヤニュートラル状態に合せた後にリバースクラッチＲを係合することで、回転数差を吸収することが不要であり、トルクコンバータ等の回転数差を吸収する装置を設ける必要がない。

そして、このギヤニュートラル状態より例えば車速やアクセル開度に応じてバリエータ１０の変速比を小さくしていくと（図２中のバリエータ出力回転Ｖｏｕｔを上方側にシフトしていくと）、出力軸９の出力回転ＯｕｔＲは、正転回転側に増速していき、図示を省略したディファレンシャル装置によって反転されて、つまり後進側に増速されていく。

なお、本無段変速機１_１においては、キャリヤＣＲ２が出力軸９に連結されており、このリバースモードにあってローブレーキＬ及びハイクラッチＨが解放されているため、反転ギヤ機構３０に空転回転が生じる。即ち、図２中の二点鎖線に示すように、このリバースモードにあっては、出力軸９に連結されたキャリヤＣＲ２が出力回転ＯｕｔＲ（動力循環回転ＩＶｏｕｔ）によって回転すると共に、サンギヤＳ２にもキャリヤＣＲ１から出力回転ＯｕｔＲ（動力循環回転ＩＶｏｕｔ）が入力されるため、ダブルピニオンプラネタリギヤＤＰ２が一体回転となり、リングギヤＲ２も、矢印ＩＲで示すように出力回転ＯｕｔＲ（動力循環回転ＩＶｏｕｔ）によって空転される。

一方、車輌の前進発進時においては、不図示のシフトレバーや油圧制御装置による油圧制御に基づき該無段変速機１_１が前進発進用（前進低速走行用）としてのローモードに制御され、図３に示すように、ロークラッチＬが係合制御される。すると、図１及び図２に示すように、同様に入力軸２の正転回転ＩＮが、入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ、及びリングギヤＲ１に伝達されると共に、出力ディスク１２よりバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが、サンギヤＳ１に入力される。

上記リバースモード時と同様に、サンギヤＳ１にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されると、動力循環プラネタリギヤ２０において、リングギヤＲ１に入力される入力軸２の正転回転ＩＮとサンギヤＳ１に入力されるバリエータ出力回転Ｖｏｕｔとがトルク循環により合成され、キャリヤＣＲ１が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きい変速比幅を有する動力循環回転ＩＶｏｕｔによって回転される。そして、このキャリヤＣＲ１の動力循環回転ＩＶｏｕｔは、反転ギヤ機構３０のサンギヤＳ２に入力される。

該サンギヤＳ２に動力循環回転ＩＶｏｕｔが入力されると、反転ギヤ機構３０において、ミッションケース５に回転が固定されたリングギヤＲ２を介してサンギヤＳ２の動力循環回転ＩＶｏｕｔが減速されつつ反転される形で、キャリヤＣＲ２が反転回転し、該キャリヤＣＲ２の回転がローモードの出力回転ＯｕｔＬとして出力軸９に出力される。

このローモードにおいても、上記リバースモードと同様に、動力循環回転ＩＶｏｕｔにニュートラル状態となる変速比が含まれるように設定されているので、バリエータ１０を制御し、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔを対応する変速比に制御する（図２中下方側にする）ことで、キャリヤＣＲ１の回転がギヤニュートラル状態となり、サンギヤＳ２もニュートラル状態となって、つまりローモード時の出力回転ＯｕｔＬがニュートラル状態となる。上述したように、この状態においては、エンジン回転数（入力軸２の正転回転ＩＮ）と出力軸９の回転とが無関係となるので、例えばシフトレバーをローレンジに切換えた際にバリエータ１０の変速比をこのギヤニュートラル状態に合せた後にロークラッチＬを係合することで、回転数差を吸収することが不要であり、トルクコンバータ等の回転数差を吸収する装置を設ける必要がない。

そして、このギヤニュートラル状態より例えば車速やアクセル開度に応じてバリエータ１０の変速比を小さくしていくと（図２中のバリエータ出力回転Ｖｏｕｔを上方側にシフトしていくと）、出力軸９の出力回転ＯｕｔＬは、逆転回転側に増速していき、図示を省略したディファレンシャル装置によって反転されて、つまり前進側に増速されていく。

つづいて、上述のローモード状態で出力軸９の出力回転ＯｕｔＬが増速されていき（バリエータ１０の変速比が小さくされていき）、図２中の破線で示すシンクチェンジＳＣの変速比に達して例えば車速やアクセル開度に応じて変速判断がなされると、不図示の油圧制御装置による油圧制御に基づき、図３に示すように、ロークラッチＬが解放されると共にハイクラッチＨが係合され、無段変速機１_１は中高速走行用としてのハイモード状態にされる。

すると、図１及び図２に示すように、このハイモード状態においても同様に、入力軸２の正転回転ＩＮが、バリエータ１０の入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ、及びリングギヤＲ１に伝達され、出力ディスク１２よりバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが出力される。このバリエータ出力回転Ｖｏｕｔは、ハイクラッチＨを介して反転ギヤ機構３０のキャリヤＣＲ２に入力され、そのままハイモードの出力回転ＯｕｔＨとして出力軸９に出力される。

上記シンクチェンジＳＣ時におけるローモード状態とハイモード状態との切換えにおいては、バリエータ１０の変速比（バリエータ出力回転Ｖｏｕｔ）が最も小さくなる同じ変速比で切換えが行われるように各ギヤのギヤ比が設定されている。つまりローモード状態においては、バリエータ１０の変速比が小さく変速されていくと出力回転ＯｕｔＬが増速され、シンクチェンジＳＣを境に、ハイモード状態においては、反対にバリエータ１０の変速比が大きく変速されていくと出力回転ＯｕｔＨが増速されていく。

なお、本無段変速機１_１におけるハイモードにあっては、動力循環プラネタリギヤ２０のリングギヤＲ１に入力軸２の正転回転ＩＮが入力され、かつサンギヤＳ１にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されるため、キャリヤＣＲ１が動力循環回転ＩＶｏｕｔによって回転し、反転ギヤ機構３０のサンギヤＳ２に該動力循環回転ＩＶｏｕｔが入力され、ローブレーキＬが解放されているので、反転ギヤ機構３０に空転回転が生じる。即ち、図２中の二点鎖線に示すように、このハイモードにあっては、出力軸９に連結されたキャリヤＣＲ２が出力回転ＯｕｔＨ（バリエータ出力回転Ｖｏｕｔ）によって回転すると共に、サンギヤＳ２にもキャリヤＣＲ１から動力循環回転ＩＶｏｕｔが入力されるため、ローブレーキＬによって解放されたリングギヤＲ２が、矢印ＩＨで示す回転によって空転される。

以上説明した第１の実施の形態に係る無段変速機１_１によると、キャリヤＣＲ１が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有する動力循環回転ＩＶｏｕｔによって回転するように、動力循環プラネタリギヤ２０の歯数比を設定し、ローブレーキＬによって、動力循環回転ＩＶｏｕｔを反転ギヤ機構３０により反転した反転回転ＯｕｔＬを出力軸９に出力自在となるように構成すると共に、リバースクラッチＲによって、動力循環回転ＩＶｏｕｔを出力軸９に出力自在となるように構成したので、動力循環回転ＩＶｏｕｔを用いて搭載される車輌に適当な後進用の変速比幅（ＯｕｔＲの幅）を得ることができるものでありながら、リングギヤＲ１に対するキャリヤＣＲ１の歯数比を、サンギヤＳ１に対するキャリヤＣＲ１の歯数比よりも小さくすることができ、つまり速度線図の歯数比軸の方向において、キャリヤＣＲ１をリングギヤＲ１に近づけることができ、それによって、動力循環において合成するトルクの分担として、入力軸２の負担を大きくすると共にバリエータ１０の負担を小さくすることができ、バリエータ１０の耐久性向上を図ることができる。

また、例えば従来のＩＶＴ型無段変速機のように動力循環回転ＩＶｏｕｔにおける正転回転の変速比幅と逆転回転の変速比幅とを略々均等に設定した場合に比して、動力循環回転ＩＶｏｕｔにおける正転回転の変速比幅を大きくすることができるので、特にリバースモードに比して圧倒的に使用量の多いローモードにあって、動力循環回転ＩＶｏｕｔを反転ギヤ機構３０によって反転する際に減速するように設定することができる。これにより、反転ギヤ機構３０において減速する分、トルクを増幅することができ、その分、バリエータ１０が伝達するトルクを軽減することができて、更にバリエータ１０の耐久性向上を図ることができる。

更に、動力循環プラネタリギヤ２０をシングルピニオンプラネタリギヤＳＰ１により構成することができるので、無段変速機１_１をコンパクト化することができる。

＜第２の実施の形態＞
ついで、上記第１の実施の形態を一部変更した、本発明に係る第２の実施の形態を図４乃至図６に沿って説明する。図４は第２の実施の形態に係る無段変速機を示すスケルトン図、図５は第２の実施の形態に係る無段変速機の速度線図、図６は第２の実施の形態に係る無段変速機の係合表である。なお、本第２の実施の形態においては、一部変更部分を除き、第１の実施の形態と同様な部分に同符号を付して、その説明を省略する。

図４に示すように、第２の実施の形態に係る無段変速機１_２は、図１に示した第１の実施の形態に係る無段変速機１_１に比して、動力循環プラネタリギヤ２０をシングルピニオンプラネタリギヤからステップピニオンを有するプラネタリギヤセットＰＳに変更したものである。また、ローブレーキを無くして反転ギヤ機構３０のリングギヤＲ３をミッションケース５に対して常時固定にすると共に、ロークラッチ（前進用係合要素、ロー係合要素）ＬによってキャリヤＣＲ３の回転を出力軸９に出力自在となるように構成し、更に、ハイクラッチ（ハイ係合要素）Ｈを反転ギヤ機構３０よりも出力軸９側に配設し、動力循環プラネタリギヤ２０のキャリヤＣＲ１を介して出力ディスク１２からのバリエータ出力回転Ｖｏｕｔを出力軸９に出力自在となるように構成したものである。

詳細には、動力循環プラネタリギヤ２０のプラネタリギヤセットＰＳは、大径ピニオンＰ１及び小径ピニオンＰ２が連結されたステップピニオンを回転自在に支持するキャリヤＣＲ１（無段変速回転要素）と、該ピニオンＰ１に噛合するサンギヤＳ１（入力回転要素）と、該ピニオンＰ２に噛合するサンギヤＳ２（動力循環回転要素）とを有して構成されている。

上記動力循環プラネタリギヤ２０のサンギヤＳ１は、上記入力軸２に連結されており、また、キャリヤＣＲ１は、出力ディスク１２の外周側に接続されていると共に、ハイクラッチＨに接続されて、該ハイクラッチＨが係合することにより出力軸９に接続される。上記サンギヤＳ２は、反転ギヤ機構３０のサンギヤＳ３に連結されていると共に、リバースクラッチ（後進用係合要素、リバース係合要素）Ｒに接続されて、該リバースクラッチＲが係合することにより出力軸９に接続される。

反転ギヤ機構３０は、２つのピニオンＰ３，Ｐ４を回転自在に支持するキャリヤＣＲ３と、該ピニオンＰ３に噛合するサンギヤＳ３と、該ピニオンＰ４に噛合するリングギヤＲ３とを有するダブルピニオンプラネタリギヤＤＰ３により構成されている。このうちのリングギヤＲ３は、ミッションケース５に接続されて回転が常時固定されている。また、サンギヤＳ３は、上記動力循環プラネタリギヤ２０のサンギヤＳ２に接続されていると共に、上述のようにリバースクラッチＲに接続されている。そして、上記キャリヤＣＲ３は、ロークラッチＬに接続されて、該ロークラッチＬが係合することにより出力軸９に接続される。

次に、上記無段変速機１_２の作用について図４を参照しつつ図５及び図６に沿って説明する。

図６に示すように、リバースクラッチＲが係合制御されたリバースモードにあっては、図４及び図５に示すように、入力軸２の正転回転ＩＮが、バリエータ１０の入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ、及び動力循環プラネタリギヤ２０のサンギヤＳ１に入力され、バリエータ１０の出力ディスク１２よりバリエータ出力回転ＶｏｕｔがキャリヤＣＲ１に入力される。キャリヤＣＲ１にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されると、動力循環プラネタリギヤ２０において、サンギヤＳ１に入力される入力軸２の正転回転ＩＮとキャリヤＣＲ１に入力されるバリエータ出力回転Ｖｏｕｔとがトルク循環により合成され、サンギヤＳ２が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きい変速比幅を有する動力循環回転ＩＶｏｕｔによって回転される。このサンギヤＳ２の動力循環回転ＩＶｏｕｔは、バリエータ１０の変速制御によって、ニュートラル位置（即ち０）から正転回転の変速比幅の間に制御され、リバースクラッチＲを介して出力軸９にそのまま出力される。つまり、該サンギヤＳ２の動力循環回転ＩＶｏｕｔがそのままリバースモードの出力回転ＯｕｔＲとなる。

また、図６に示すように、ロークラッチＬが係合制御されたローモードにあっては、図４及び図５に示すように、上記リバースモード時と同様に、動力循環プラネタリギヤ２０において、サンギヤＳ１に入力される入力軸２の正転回転ＩＮとキャリヤＣＲ１に入力されるバリエータ出力回転Ｖｏｕｔとがトルク循環により合成され、サンギヤＳ２が、動力循環回転ＩＶｏｕｔによって回転される。

そして、このサンギヤＳ２の動力循環回転ＩＶｏｕｔは、反転ギヤ機構３０のサンギヤＳ３に入力され、該反転ギヤ機構３０において、ミッションケース５に回転が固定されたリングギヤＲ２を介してサンギヤＳ３の動力循環回転ＩＶｏｕｔが減速されつつ反転される形で、キャリヤＣＲ３が反転回転し、該キャリヤＣＲ３の回転がローモードの出力回転ＯｕｔＬとして出力軸９に出力される。

更に、ローモードにあって、図５中の破線で示すシンクチェンジＳＣの変速比に達すると、図６に示すように、ロークラッチＬが解放されると共にハイクラッチＨが係合制御されて、ローモードからハイモードに切換えられる。すると、図４及び図５に示すように、バリエータ１０の出力ディスク１２よりバリエータ出力回転ＶｏｕｔがキャリヤＣＲ１に出力され、ハイクラッチＨを介して、そのままハイモードの出力回転ＯｕｔＨとして出力軸９に出力される。

なお、本無段変速機１_２におけるリバースモード及びハイモードにあっては、動力循環プラネタリギヤ２０のサンギヤＳ１に入力軸２の正転回転ＩＮが入力され、かつキャリヤＣＲ１にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されるため、サンギヤＳ２が動力循環回転ＩＶｏｕｔによって回転し、反転ギヤ機構３０のサンギヤＳ３に該動力循環回転ＩＶｏｕｔが入力されるが、ローブレーキＬが解放されているので、反転ギヤ機構３０において、ローモード時と同様な回転により空転回転が生じるだけである。

以上のような第２の実施の形態に係る無段変速機１_２によっても、サンギヤＳ２が、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有する動力循環回転ＩＶｏｕｔによって回転するように、動力循環プラネタリギヤ２０の歯数比を設定し、ロークラッチＬによって、動力循環回転ＩＶｏｕｔを反転ギヤ機構３０により反転した反転回転ＯｕｔＬを出力軸９に出力自在となるように構成すると共に、リバースクラッチＲによって、動力循環回転ＩＶｏｕｔを出力軸９に出力自在となるように構成したので、動力循環回転ＩＶｏｕｔを用いて搭載される車輌に適当な後進用の変速比幅（ＯｕｔＲの幅）を得ることができるものでありながら、サンギヤＳ１に対するサンギヤＳ２の歯数比を、キャリヤＣＲ１に対するサンギヤＳ２の歯数比よりも小さくすることができ、つまり速度線図の歯数比軸の方向において、サンギヤＳ２をサンギヤＳ１に近づけることができ、それによって、動力循環において合成するトルクの分担として、入力軸２の負担を大きくすると共にバリエータ１０の負担を小さくすることができ、バリエータ１０の耐久性向上を図ることができる。

なお、本第２の実施の形態の無段変速機１_２における動力循環プラネタリギヤ２０は、第１の実施の形態におけるシングルピニオンプラネタリギヤＳＰ１に比して、特に軸方向に対する長さが長くなるが、リングギヤが存在しない分、外径側の制限が少なく、ピニオン径やサンギヤ径を比較的自由に設定することができ、つまり動力循環プラネタリギヤ２０における設計自由度が高くなる。

これ以外の構成・作用効果は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

なお、以上説明した第１乃至第２の実施の形態においては、無段変速装置としてフルトロイダル式無段変速装置を用いたものを一例に説明したが、勿論、ハーフトロイダル式無段変速装置を用いてもよく、更に、これらに限らず、例えばベルト式無段変速装置等、無段変速し得るものであれば、どのようなものであってもよい。

第１の実施の形態に係る無段変速機を示すスケルトン図である。第１の実施の形態に係る無段変速機の速度線図である。第１の実施の形態に係る無段変速機の係合表である。第２の実施の形態に係る無段変速機を示すスケルトン図である。第２の実施の形態に係る無段変速機の速度線図である。第２の実施の形態に係る無段変速機の係合表である。

符号の説明

１無段変速機
２入力軸
９出力軸
１０無段変速装置（バリエータ）
２０動力循環機構（動力循環プラネタリギヤ）
３０反転ギヤ機構
ＳＰ１シングルピニオンプラネタリギヤ
図１及び図２のＲ１入力回転要素（リングギヤ）
図１及び図２のＳ１無段変速回転要素（サンギヤ）
図１及び図２のＣＲ１動力循環回転要素（キャリヤ）
図４及び図５のＳ１入力回転要素（サンギヤ）
図４及び図５のＣＲ１無段変速回転要素（キャリヤ）
図４及び図５のＳ２動力循環回転要素（サンギヤ）
Ｌ前進用係合要素、ロー係合要素（ロークラッチ、ローブレーキ）
Ｒ後進用係合要素、リバース係合要素（リバースクラッチ）
Ｈハイ係合要素（ハイクラッチ、ハイブレーキ）
ＩＮ入力軸の正転回転
Ｖｏｕｔ無段変速逆転回転（バリエータ出力回転）
ＩＶｏｕｔ動力循環回転
ＯｕｔＬ反転回転（ローモード出力回転）

Claims

入力軸の正転回転を反転しつつ無段変速し得る無段変速装置と、前記入力軸の正転回転と前記無段変速装置の無段変速逆転回転とを合成して動力循環し得る動力循環機構と、を備えた無段変速機において、
前記動力循環機構は、
前記入力軸の正転回転を入力し得る入力回転要素と、
前記無段変速装置からの無段変速逆転回転を入力する無段変速回転要素と、
前記入力回転要素の回転と前記無段変速回転要素の回転とによって、逆転回転の変速比幅よりも正転回転の変速比幅が大きな変速比幅を有する動力循環回転により回転する動力循環回転要素と、を有し、
前記動力循環回転要素の動力循環回転を反転し得る反転ギヤ機構と、
前記動力循環回転要素の動力循環回転を前記反転ギヤ機構により反転した反転回転を出力軸に出力自在にする前進用係合要素と、
前記動力循環回転要素の動力循環回転を前記出力軸に出力自在にする後進用係合要素と、を備えた、
ことを特徴とする無段変速機。
前記無段変速装置の無段変速逆転回転を前記出力軸に出力自在にするハイ係合要素と、を備え、
前記前進用係合要素は、前記動力循環回転の正転回転を前記反転ギヤ機構により反転した反転回転を前記出力軸に出力自在にするロー係合要素からなり、
前記後進用係合要素は、前記動力循環回転の正転回転を前記出力軸に出力自在にするリバース係合要素からなる、
ことを特徴とする請求項１記載の無段変速機。
前記動力循環機構は、シングルピニオンプラネタリギヤからなる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の無段変速機。