JP2014152853A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達装置の小型化を図ること。
【解決手段】動力源側に向けて延在させた同心の入力部材５１及び出力部材５２を有する無段変速機６と、動力源と無段変速機６との間に配置し、且つ、インプットシャフト２に対して間隔を空けて平行に配置したカウンタシャフト３を有すると共に、その各シャフト間のトルク伝達を可能にする前進段（第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１、第２ドライブギヤ１２と第２ドリブンギヤ２２）と後進段（リバースドライブギヤ１６とリバースドリブンギヤ２６とリバースアイドラギヤ４Ａ）とを有する有段変速機５と、動力源と無段変速機６との間でカウンタシャフト３上に配置した有段変速機５の変速機構７と、を備え、第２ドライブギヤ１２は、出力部材５２に連結し、カウンタシャフト３は、軸線方向へとみた際に、動力源の外形よりも内側で且つ無段変速機６の外形よりも内側にくるよう配置すること。
【選択図】図１

Description

本発明は、トラクションドライブ型の無段変速機を備えた動力伝達装置に関する。

従来、複数の動力伝達要素の内の少なくとも２つに複数個の転動部材を挟持させ、その各転動部材を傾転させることによって入出力間の変速比を無段階に変化させるトラクションドライブ型の無段変速機が知られている。この種の無段変速機としては、回転中心となる変速機軸と、この変速機軸の中心軸を回転中心軸とする相対回転可能な複数の動力伝達要素と、その回転中心軸に対して放射状に複数配置され、各動力伝達要素の内の３つに挟み込まれた転動部材と、を備えたボールプラネタリ式のものが知られている。このボールプラネタリ式の無段変速機においては、対向させて配置した第１動力伝達要素と第２動力伝達要素とで各転動部材が挟持されると共に、各転動部材が第３動力伝達要素の外周面上に配置されている。この無段変速機では、第１及び第２の動力伝達要素の内の少なくとも一方から転動部材に対して軸線方向の力（軸力）を加えることで、夫々の接触部の間にトラクション力（接線力）を発生させる。また、この無段変速機では、各転動部材を傾転させることで変速比が変わる。下記の特許文献１には、その様なボールプラネタリ式の無段変速機を備えた動力伝達装置が開示されている。この動力伝達装置においては、その無段変速機の変速機軸の一方（トルク入力側）に同心のトルクコンバータを介してエンジンが接続され、その変速機軸の他方（トルク出力側）に同心の遊星歯車装置と複数の摩擦係合装置とが接続されている。その遊星歯車装置と複数の摩擦係合装置は、前進と後進の切り替え機構として動作する。尚、下記の特許文献２には、その変速機軸における何れか一方にトルクの入力軸と出力軸とを延在させたボールプラネタリ式の無段変速機が開示されている。

米国特許出願公開第２００９／０１３２１３５号明細書 米国特許出願公開第２００９／０２８０９４９号明細書

ところで、上記特許文献１の動力伝達装置は、エンジン及びトルクコンバータの接続される入力軸と前後進切替機構及び駆動輪の接続される出力軸とが無段変速機を挟み込むように延在している。これが為、この動力伝達装置は、軸長が長くなっており、ＦＲ車両への搭載は可能であるが、ＦＦ車両への搭載が難しく、また、無段変速機を介さなければエンジンの動力を駆動輪に伝えることができない。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善した動力伝達装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、動力源側に向けて同一軸線方向に延在させた同心のトルクの入力部材及び出力部材を有し、該入力部材をインプットシャフトに連結させたボールプラネタリ式の無段変速機と、前記動力源と前記無段変速機との間に配置し、且つ、前記インプットシャフトに対して間隔を空けて平行に配置したカウンタシャフトを有すると共に、前記インプットシャフトと前記カウンタシャフトとの間のトルク伝達を可能にする前進段と後進段とを少なくとも１つずつ有する有段変速機と、前記動力源と前記無段変速機との間で前記カウンタシャフト上に配置して、該有段変速機を変速させる変速機構と、を備え、前記前進段を成すギヤ対の前記インプットシャフト側は、前記無段変速機の出力部材に連結し、前記カウンタシャフトは、軸線方向へとみた際に、前記動力源の外形よりも内側で且つ前記無段変速機の外形よりも内側にくるよう配置することを特徴としている。

ここで、前記有段変速機と前記変速機構は、前記後進段が選択された場合に、前記動力源の出力トルクが前記無段変速機を介することなく駆動輪側に伝わるよう構成することが望ましい。

また、前記後進段は、前記無段変速機の出力トルクが入力される前記前進段よりも前記動力源側に配置することが望ましい。

また、前記前進段としては、前記無段変速機の出力トルクが入力されるものと当該無段変速機の出力トルクが入力されないものとを備えることが望ましい。

本発明に係る動力伝達装置は、無段変速機をインプットシャフトと同心に配置すると共に、この無段変速機におけるトルクの入力部材と出力部材とを動力源側に向けた同一軸線方向へと延在させている。これが為、この動力伝達装置においては、動力源と無段変速機との間に有段変速機と変速機構とを配置することができるので、その間に有段変速機のカウンタシャフトが配置されることになる。また、変速機構は、そのカウンタシャフト上に配置されている。従って、この動力伝達装置は、ボールプラネタリ式の無段変速機を設けた際に、軸長を従来よりも短縮させることができる。更に、この動力伝達装置においては、軸線方向へとみた際に、動力源の外形よりも内側で且つ無段変速機の外形よりも内側にくるようカウンタシャフトを配置している。これが為、この動力伝達装置は、径方向の小型化が可能になる。この様に、この動力伝達装置は、その夫々の配置によって従来よりも小型化できるので、ＦＦ車への搭載性が向上する。

また、この動力伝達装置においては、動力源と無段変速機との間に有段変速機と変速機構とを配置し、後進段が選択された際に、動力源の出力トルクが無段変速機を介することなく駆動輪側に伝わるよう有段変速機と変速機構を構成することで、仮に故障等で無段変速機が所期の動作を行えなくなったとしても、車両を後退させることができる。また、この動力伝達装置においては、前進段として無段変速機の出力トルクが入力されるものと当該無段変速機の出力トルクが入力されないものとを備えることで、仮に故障等で無段変速機が所期の動作を行えなくなったとしても、その後者の前進段を選択させることで、車両を前進させることができる。

図１は、本発明に係る動力伝達装置の構成を示す図である。 図２は、無段変速機の構成を示す図である。 図３は、キャリアの一方の固定円盤部材について説明する図である。 図４は、キャリアにおける他方の固定円盤部材と回転円盤部材について説明する図である。

以下に、本発明に係る動力伝達装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施例］
本発明に係る動力伝達装置の実施例を図１から図４に基づいて説明する。

図１の符号１は、本実施例の動力伝達装置を示す。この動力伝達装置１は、例えばＦＦ（Front engine Front drive）車又はＦＦ車ベースの四輪駆動車に搭載された動力源（図示略）の動力を駆動輪（図示略）に伝えるものである。尚、その動力源としては、機関（内燃機関等のエンジン）や回転機（電動機等）などが考えられる。

この動力伝達装置１は、動力源の出力軸と同心の入力軸（以下、「インプットシャフト」と云う。）２にクラッチやトルクコンバータ等の動力断接装置（図示略）を介して当該動力源の出力トルクが入力され、その入力トルクを変速した後、インプットシャフト２に対して間隔を空けて平行に配置した出力軸（以下、「カウンタシャフト」と云う。）３を介して変速後のトルクを出力させるものである。尚、カウンタシャフト３は、アウトプットシャフトと呼ばれる場合もある。また、この動力伝達装置１は、少なくとも前進段と後進段を１つずつ有する有段変速機５と、所定の変速比の範囲内で無段階に変速可能な無段変速機６と、その有段変速機５の変速段の切り替えを行う変速機構７と、カウンタシャフト３から出力された変速後のトルクを駆動輪に伝える差動機構８と、を備える。

この動力伝達装置１においては、クラッチ装置を介した動力源の出力トルクが先ず有段変速機５に入力される。何故ならば、この動力伝達装置１は、有段変速機５のみを介してトルク伝達を行う場合と、有段変速機５と無段変速機６とを介してトルク伝達を行う場合と、を切り替えて使用されるからである。従って、有段変速機５は、変速機構７と共に、動力源と無段変速機６との間に配置する。尚、その夫々の場合におけるトルク伝達経路の切り替えは、後述する様に変速機構７の動作によって実施する。

ここで例示する有段変速機５は、前進段として第１ギヤ対と第２ギヤ対とを有し、且つ、後進段としての後退ギヤ対を有する。その各ギヤ対は、インプットシャフト２上に設けた同心の第１及び第２のドライブギヤ１１，１２並びにリバースドライブギヤ１６と、カウンタシャフト３上に設けた同心の第１及び第２のドリブンギヤ２１，２２並びにリバースドリブンギヤ２６と、アイドラシャフト４上に設けた同心のリバースアイドラギヤ４Ａと、で構成する。また、この有段変速機５においては、動力源側に第１ギヤ対を配置し、無段変速機６側に第２ギヤ対を配置する。そして、後退ギヤ対は、第１ギヤ対と第２ギヤ対との間に配置する。尚、図１に示すアイドラシャフト４とリバースアイドラギヤ４Ａは、説明の便宜上の配置である。

第１ギヤ対は、第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１とで構成する。第１ドライブギヤ１１は、同心のインプットシャフト２と一体になって回転する。一方、第１ドリブンギヤ２１は、同心のカウンタシャフト３に対する相対回転（空転）が行えるように配置する。その第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１は、常時噛み合い状態にある。

第２ギヤ対は、第２ドライブギヤ１２と第２ドリブンギヤ２２とで構成する。第２ドライブギヤ１２は、後述する無段変速機６の出力要素の１つを成すものであり、同心のインプットシャフト２に対する相対回転（空転）が行えるように配置する。また、第２ドリブンギヤ２２は、同心のカウンタシャフト３に対する相対回転（空転）が行えるように配置する。その第２ドライブギヤ１２と第２ドリブンギヤ２２は、常時噛み合い状態にある。

後退ギヤ対は、リバースドライブギヤ１６とリバースドリブンギヤ２６とリバースアイドラギヤ４Ａとで構成する。リバースドライブギヤ１６は、同心のインプットシャフト２と一体になって回転する。リバースドリブンギヤ２６は、同心のカウンタシャフト３と一体になって回転する。そのリバースドライブギヤ１６とリバースドリブンギヤ２６は、噛み合い状態にない。リバースアイドラギヤ４Ａは、同心のアイドラシャフト４と一体になって回転する。このリバースアイドラギヤ４Ａは、アイドラシャフト４の軸線方向への往復移動が可能であり、その往復移動によってリバースドライブギヤ１６とリバースドリブンギヤ２６との間を断接させる。後進時には、リバースドライブギヤ１６とリバースドリブンギヤ２６とに各々噛み合うようリバースアイドラギヤ４Ａを移動させる。その際のリバースドリブンギヤ２６は、前進時とは逆方向に回転してトルクを伝える。一方、後進時以外では、リバースドライブギヤ１６とリバースドリブンギヤ２６との間でトルク伝達が行われないようリバースアイドラギヤ４Ａを移動させる。

この有段変速機５は、その第１ギヤ対と第２ギヤ対と後退ギヤ対とを変速機構７で切り替える。その変速機構７は、その各ギヤ対の変速段の切り替えを行う機構であると共に、前進段（第１ギヤ対及び第２ギヤ対）と後進段（後退ギヤ対）とを切り替える機構でもある。従って、この変速機構７は、車両の前進と後進とを切り替える前後進切替機構と云うこともできる。

変速機構７は、第１ギヤ対と第２ギヤ対との間に配置する。この変速機構７は、第１ドリブンギヤ２１と第２ドリブンギヤ２２の回転を同期させるシンクロメッシュ３１を備える。そのシンクロメッシュ３１とは、回転数の異なる第１ドリブンギヤ２１と第２ドリブンギヤ２２を第１ギヤ対と第２ギヤ対との間の変速時に摩擦力で同期させる機構のことである。このシンクロメッシュ３１は、同心のカウンタシャフト３と一体になって回転し得るよう配置する。また、このシンクロメッシュ３１は、そのカウンタシャフト３に対する軸線方向への往復移動が可能なスリーブを備える。このシンクロメッシュ３１は、そのスリーブの軸線方向への移動場所に応じて、第１ドリブンギヤ２１と第２ドリブンギヤ２２を夫々にカウンタシャフト３に対して相対回転させることもできれば、その第１ドリブンギヤ２１と第２ドリブンギヤ２２の内の一方をカウンタシャフト３と一体になって回転させることもできる。

第１ギヤ対が選択されたときは、スリーブが第１ドリブンギヤ２１に向けて移動し、そのスリーブを介してシンクロメッシュ３１を第１ドリブンギヤ２１に結合させる。これにより、このときには、第１ドリブンギヤ２１がカウンタシャフト３と一体になって回転する一方で、第２ドリブンギヤ２２がカウンタシャフト３に対して相対回転する。第２ギヤ対が選択されたときは、スリーブが第２ドリブンギヤ２２に向けて移動し、そのスリーブを介してシンクロメッシュ３１を第２ドリブンギヤ２２に結合させる。これにより、このときには、第２ドリブンギヤ２２がカウンタシャフト３と一体になって回転する一方で、第１ドリブンギヤ２１がカウンタシャフト３に対して相対回転する。また、後退ギヤ対又はニュートラルを選択するときは、第１ドリブンギヤ２１と第２ドリブンギヤ２２がカウンタシャフト３に対して相対回転するようスリーブを移動させる。そのスリーブの外周面には、リバースドリブンギヤ２６が形成されている。これが為、そのリバースドリブンギヤ２６は、スリーブと共にカウンタシャフト３と一体になって回転することが可能であり、且つ、スリーブと共に軸線方向へと移動することも可能である。

有段変速機５は、そのスリーブを手動で軸線方向に移動させる所謂手動変速機であってもよく、そのスリーブを電子制御装置（図示略）の指令によって軸線方向に移動させるアクチュエータを備えたものであってもよい。

次に、無段変速機６について説明する。この無段変速機６は、所謂トラクションドライブ型のものである。ここでは、図２に示す様に、トラクション遊星機構に相当するボールプラネタリ式の無段変速機構を備えたものを例示する。

本実施例の無段変速機構は、共通の第１回転中心軸Ｒ１を有する４つの動力伝達要素と、第１回転中心軸Ｒ１を中心にして放射状に配置された複数の転動部材と、４つの動力伝達要素の回転中心に配置した変速機軸と、を備える。転動部材は、第１回転中心軸Ｒ１とは異なる第２回転中心軸Ｒ２を有するものであり、自身の第２回転中心軸Ｒ２と第１回転中心軸Ｒ１とを含む傾転平面上での傾転動作が可能である。以下においては、特に言及しない限り、その第１回転中心軸Ｒ１に沿う方向を軸線方向と云い、その第１回転中心軸Ｒ１周りの方向を周方向と云う。また、その第１回転中心軸Ｒ１に直交する方向を径方向と云い、その中でも、内方に向けた側を径方向内側、外方に向けた側を径方向外側と云う。

この無段変速機構は、４つの動力伝達要素の内の３つ（第１から第３の動力伝達要素）で各転動部材を挟持すると共に、残りの動力伝達要素（第４動力伝達要素）で各転動部材を自転自在で且つ傾転自在に保持する。各転動部材は、第１回転中心軸Ｒ１を中心にして放射状に配置される。そして、各転動部材は、軸線方向において対向させて配置された第１及び第２の動力伝達要素に挟持され、且つ、第３動力伝達要素の外周面上に配置される。

この無段変速機構は、第１から第４の動力伝達要素の間で各転動部材を介したトルクの伝達を行うことができる。例えば、この無段変速機構は、第１から第３の動力伝達要素と各転動部材との間にトラクション力（接線力）を発生させることで、その第１から第３の動力伝達要素の間での各転動部材を介したトルク（動力）の伝達を行うことができる。そのトラクション力は、第１及び第２の動力伝達要素の内の少なくとも一方を各転動部材に押し付けることによって発生させる。更に、この無段変速機構では、第４動力伝達要素の回転を許容することで、第４動力伝達要素と各転動部材との間におけるトルクの伝達も可能である。

また、この無段変速機構においては、夫々の転動部材の第２回転中心軸Ｒ２を傾転平面上で第１回転中心軸Ｒ１に対して傾倒させ、各転動部材を傾転させることによって、入出力間の回転速度（回転数）の比、つまり変速比γを変える。

この無段変速機構は、第１から第４の動力伝達要素の全てが変速機軸に対して相対回転可能な回転要素として用いられるものもあれば、第１から第４の動力伝達要素の内の何れか１つを変速機軸に対して相対回転できぬ固定要素として用いるものもある。前者の構成の場合には、第１から第４の動力伝達要素の内の何れか１つがトルクの入力要素となり、これとは別の１つがトルクの出力要素となる。一方、後者の構成の場合には、固定要素以外の３つの動力伝達要素の間で各転動部材を介したトルクの伝達が行われるので、その３つの動力伝達要素の内の何れか１つがトルクの入力要素となり、これとは別の１つがトルクの出力要素となる。これが為、この無段変速機構においては、入力要素となる動力伝達要素と出力要素となる動力伝達要素との間の回転速度（回転数）の比が変速比γｃｖｐとなる。この無段変速機６においては、その入力要素が入力部材５１を介して動力源側に連結され、その出力要素が出力部材５２を介して駆動輪側に連結される。その入力部材５１と出力部材５２は、第１回転中心軸Ｒ１（後述するシャフト４６）と同心であり、その軸線方向における一方に延設する。

ここで、この無段変速機６においては、第１及び第２の動力伝達要素がトラクション遊星機構で云うところのリングギヤ等の機能を為すものとなる。また、第３動力伝達要素と第４動力伝達要素は、各々トラクション遊星機構におけるサンローラとキャリアとして機能する。また、転動部材は、トラクション遊星機構におけるボール型ピニオンとして機能する。従って、この無段変速機６は、図１及び図２に示す様に、第１及び第２の動力伝達要素としての第１及び第２の回転部材４１，４２と、第３動力伝達要素としてのサンローラ４３と、第４動力伝達要素としてのキャリア４４と、転動部材としての遊星ボール４５と、変速機軸としてのシャフト４６と、を備える。そのシャフト４６は、筐体や車体等における無段変速機６の固定部に固定したものであり、その固定部に対して相対回転させぬよう構成した円柱状又は円筒状の固定軸とする。このシャフト４６は、インプットシャフト２と同心に配置される。インプットシャフト２は、その端部が軸受（例えばころ軸受やニードル軸受等）Ｂ１を介してシャフト４６に取り付けられており、そのシャフト４６に対して相対回転することができる。この無段変速機６においては、傾転平面上で第１回転中心軸Ｒ１と第２回転中心軸Ｒ２とが平行になっている状態（図２の状態）を基準位置としている。尚、ここでは、キャリア４４を固定要素として利用する場合を例示する。但し、後述する回転円盤部材４４Ｂの回転だけは可能にしている。

第１及び第２の回転部材４１，４２は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円盤部材（ディスク）や円環部材（リング）であり、軸線方向で対向させて各遊星ボール４５を挟み込むように配設する。この例示においては、双方とも円環部材とする。

この無段変速機６においては、第１及び第２の回転部材４１，４２と各遊星ボール４５とが互いに点接触（厳密には楕円形状の面接触）している接触部を有する。各遊星ボール４５は、後で詳述するが転動面としての外周曲面を有しており、その外周曲面において第１及び第２の回転部材４１，４２に挟持される。つまり、各遊星ボール４５は、その外周曲面に上記の接触部を有する。一方、第１及び第２の回転部材４１，４２は、各遊星ボール４５を径方向外側から挟持するものであり、その内周面に接触部を各々有する。第１及び第２の回転部材４１，４２の接触部における形状は、例えば、遊星ボール４５の外周曲面の曲率と同等の曲率の凹円弧面、その外周曲面の曲率とは異なる曲率の凹円弧面、凸円弧面又は平面等を成している。そして、この第１及び第２の回転部材４１，４２の接触部における形状は、第１及び第２の回転部材４１，４２から遊星ボール４５に向けて軸線方向の力（押圧力）が加わった際に、その遊星ボール４５に対して径方向内側で且つ斜め方向の力（法線力）が加わるように形成されている。

ここでは、上記基準位置の状態で第２回転中心軸Ｒ２から夫々の接触部までの最短距離が同じ長さになるように、第１及び第２の回転部材４１，４２の内周面と各遊星ボール４５の外周曲面を形成する。更に、ここでは、第１及び第２の回転部材４１，４２と各遊星ボール４５との夫々の接触角θが同じ角度になるように、第１及び第２の回転部材４１，４２の内周面と各遊星ボール４５の外周曲面を形成する。その接触角θとは、基準平面に対する接触部と遊星ボール４５の中心（自転中心及び傾転中心であって、球体であれば重心に相当）とを結ぶ線の成す角度のことである。基準平面とは、夫々の遊星ボール４５の中心を有する径方向に広がる平面のことである。

この例示においては、第１回転部材４１をトルクの入力部として用い、第２回転部材４２をトルクの出力部として用いる。この無段変速機６においては、上記の基準平面に対して入力部となる第１回転部材４１が配置された側をトルクの入力側と云い、その基準平面に対して出力部となる第２回転部材４２が配置された側をトルクの出力側と云う。そして、軸線方向は、その出力側から入力側に向く方向をトルクの入力側方向と云い、入力側から出力側に向く方向をトルクの出力側方向と云う。その第１回転部材４１には当該第１回転部材４１と同心の入力部材５１が連結され、第２回転部材４２には当該第２回転部材４２と同心の出力部材５２が連結される。

その入力部材５１と出力部材５２は、第１回転中心軸Ｒ１を中心として周方向に回転することができる。ここではシャフト４６が固定軸なので、入力部材５１と出力部材５２は、夫々にシャフト４６に対して周方向に相対回転する。また、入力部材５１と出力部材５２は、トルクの入力側と出力側の内の何れか一方に纏めて延在させる。この例示の入力部材５１と出力部材５２は、第１回転部材４１等の配設されているトルクの入力側（つまり動力源の配置されている側）に纏めて延在させている。この例示では、入力部材５１が第１回転中心軸Ｒ１を中心とする円盤状を成し、且つ、出力部材５２が第１回転中心軸Ｒ１を中心とする円筒状を成しており、その出力部材５２が入力部材５１を径方向外側から覆っている。

入力部材５１は、第１回転部材４１に連結させ、且つ、軸線方向における各遊星ボール４５から離れる方向（トルクの入力側方向であって動力源の配置されている方向）に向けて延在させる。この入力部材５１は、外縁部分に同心の第１回転部材４１が連結される円盤部５１ａと、この円盤部５１ａの径方向内側部分からトルクの入力側方向に向けて延設された筒状部５１ｂと、を備える。円盤部５１ａは、第１回転部材４１やキャリア４４よりもトルクの入力側方向に配置し、その第１回転部材４１と共にキャリア４４の後述する第１円盤部材４４ａを軸線方向から覆う。筒状部５１ｂは、同心のインプットシャフト２に固定される円筒状の部材である。この例示では、筒状部５１ｂの内周面とインプットシャフト２の外周面とがスプライン嵌合される。つまり、この入力部材５１は、インプットシャフト２と一体になって回転することができる。従って、この入力部材５１は、インプットシャフト２に入力された動力源の出力トルクを無段変速機６に伝えることができる。

一方、出力部材５２は、第２回転部材４２に連結させ、且つ、軸線方向における入力部材５１と同じ方向に向けて当該入力部材５１を径方向外側から覆った状態で延在させる。この出力部材５２は、同心の第１及び第２の回転部材４１，４２を径方向外側から覆う第１筒状部５２ａと、この第１筒状部５２ａにおけるトルクの入力側方向の端部を外縁とする円盤部５２ｂと、この円盤部５２ｂの径方向内側部分からトルクの入力側方向に向けて延設された第２筒状部５２ｃと、を備える。第１筒状部５２ａは、トルクの出力側方向の端部に固定された環状部材５３を介して第２回転部材４２に連結する。円盤部５２ｂは、入力部材５１の円盤部５１ａよりもトルクの入力側方向に配置する。第２筒状部５２ｃは、入力部材５１の筒状部５１ｂを径方向外側から覆い、且つ、その筒状部５１ｂよりもトルクの入力側方向に延在している。この第２筒状部５２ｃは、軸受（例えばころ軸受やニードル軸受等）Ｂ２を介して筒状部５１ｂの外周面に取り付けられている。また、入力部材５１と出力部材５２との間には、スラスト軸受ＴＢも設けられている。これが為、この出力部材５２は、インプットシャフト２や入力部材５１に対して相対回転することができる。

ここで、無段変速機６の出力トルクは、その出力部材５２からカウンタシャフト３に伝えられる。そのトルク伝達には、互いに噛み合い状態にある出力部材５２側の外歯歯車とカウンタシャフト３側の外歯歯車とを利用する。出力部材５２側の外歯歯車は、出力部材５２と一体になって回転可能な同心の歯車であり、第２筒状部５２ｃの外周面に直接形成したものであってもよく、外周面に歯の形成された別部材を第２筒状部５２ｃに固定することで構成してもよい。この例示では、後者の別部材である円筒状の前述した第２ドライブギヤ１２をスプライン嵌合等によって第２筒状部５２ｃの外周面に取り付けている。一方、カウンタシャフト３側の外歯歯車は、カウンタシャフト３と同心の歯車であり、無段変速機６を介した動力源と駆動輪との間のトルク伝達の際にカウンタシャフト３と一体になって回転させ、それ以外のその間のトルク伝達の際にカウンタシャフト３に対して相対回転（つまり空転）させる。このカウンタシャフト３側の外歯歯車は、スリーブによってカウンタシャフト３との一体回転又はカウンタシャフト３に対する相対回転が可能になる前述した第２ドリブンギヤ２２である。

その入力部材５１と第１回転部材４１との間には、軸力を発生させる軸力発生部４７Ａが設けられている。その軸力とは、第１回転部材４１を各遊星ボール４５に押し付ける為の軸線方向の押圧力である。ここでは、その軸力発生部４７Ａとしてトルクカムを利用する。従って、この軸力発生部４７Ａは、円盤部５１ａの外縁部分における係合部又は係合部材と第１回転部材４１側の係合部又は係合部材とが係合することで、入力部材５１と第１回転部材４１との間で軸力を発生させると共に回転トルクを伝達させ、これらを一体にして回転させる。一方、この無段変速機６には、出力部材５２と第２回転部材４２との間にも軸力発生部４７Ｂが配設されている。その軸力発生部４７Ｂは、第２回転部材４２を各遊星ボール４５に押し付ける為の軸線方向の押圧力（軸力）を発生させるものであり、軸力発生部４７Ａと同様のトルクカムを用いる。この軸力発生部４７Ｂは、環状部材５３を介して出力部材５２に接続されている。

この無段変速機６は、その軸力によって、第１回転部材４１と各遊星ボール４５との間、第２回転部材４２と各遊星ボール４５との間及びサンローラ４３と各遊星ボール４５との間において、運転中にトラクション力を発生させることができる。

サンローラ４３は、シャフト４６と同心に配置され、このシャフト４６に対する周方向への相対回転を行う。このサンローラ４３の外周面には、複数個の遊星ボール４５が放射状に略等間隔で配置される。従って、このサンローラ４３においては、その外周面が遊星ボール４５の自転の際の転動面となる。このサンローラ４３は、自らの回転動作によって夫々の遊星ボール４５を転動（自転）させることもできれば、夫々の遊星ボール４５の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。本実施例のサンローラ４３は、上記の基準平面を境にしてシャフト４６に対する周方向の相対回転が可能な２つの回転体（第１回転体４３ａ、第２回転体４３ｂ）に分割し、夫々の遊星ボール４５との接触部を軸線方向において２箇所に分散させたものである。

遊星ボール４５は、支持軸４８を中心にしてサンローラ４３の外周面上を転がる転動部材である。この遊星ボール４５は、完全な球状体であることが好ましいが、少なくとも転動方向にて球形を成すもの、例えばラグビーボールの様な断面が楕円形状のものであってもよい。支持軸４８は、遊星ボール４５の中心を通って貫通させたものであり、遊星ボール４５を回転自在に支持する。例えば、遊星ボール４５は、支持軸４８の外周面との間に配設したニードル軸受等の軸受によって、第２回転中心軸Ｒ２を中心とした支持軸４８に対する相対回転（つまり自転）が行える。その支持軸４８の両端は、遊星ボール４５から突出させておく。

その支持軸４８の基準となる位置は、前述した図２に示す基準位置であり、第２回転中心軸Ｒ２が第１回転中心軸Ｒ１と平行になる位置である。この支持軸４８は、傾転平面内において、基準位置とそこから傾斜させた位置との間を遊星ボール４５と共に揺動（傾転）させることができる。その傾転は、その傾転平面内で遊星ボール４５の中心を支点にして行われる。

キャリア４４は、夫々の遊星ボール４５の傾転動作を妨げないように支持軸４８の夫々の突出部を支持する。このキャリア４４は、例えば、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させ且つ軸線方向にて互いに対向させて配置した第１から第３の円盤部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃを有するものである。このキャリア４４においては、その第１から第３の円盤部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの内の２つの円盤部材の間にサンローラ４３や遊星ボール４５を配置する。また、このキャリア４４においては、第１円盤部材４４Ａと第２円盤部材４４Ｂとを軸線方向にて間隔を空けて配置し、その内の一方に近づけて第３円盤部材４４Ｃを配置する。この例示では、第３円盤部材４４Ｃを第１円盤部材４４Ａと第２円盤部材４４Ｂとの間で且つ当該第２円盤部材４４Ｂに近接させて配置し、その第１円盤部材４４Ａと第３円盤部材４４Ｃとの間にサンローラ４３や遊星ボール４５を配置している。尚、このキャリア４４では、第３円盤部材４４Ｃを必ずしも設ける必要はない。

このキャリア４４においては、第１及び第２の円盤部材４４Ａ，４４Ｂの内の一方をシャフト４６に対する周方向への相対回転が行えるように構成し、その内の他方をシャフト４６に対する周方向への相対回転が行えないように構成する。また、第３円盤部材４４Ｃは、シャフト４６に対する周方向への相対回転が行えないように構成する。この例示では、第１及び第３の円盤部材４４Ａ，４４Ｃをシャフト４６に対する相対回転が不能なものとし、第２円盤部材４４Ｂをシャフト４６に対する相対回転が可能なものとする。第１円盤部材４４Ａは、その内径側をシャフト４６の外径側に例えば螺子部材等で固定する。第２円盤部材４４Ｂは、軸受（図示略）を介して内径側をシャフト４６の外径側に取り付ける。第３円盤部材４４Ｃは、例えば複数本の支持軸（図示略）で第１円盤部材４４Ａに連結する。その第１円盤部材４４Ａと第３円盤部材４４Ｃは、籠状を成しており、その支持軸間の隙間から遊星ボール４５の一部分を突出させている。尚、第１及び第２の回転部材４１，４２は、その遊星ボール４５の突出部分に接触している。以下、第１円盤部材４４Ａを第１固定円盤部材４４Ａと云い、第２円盤部材４４Ｂを回転円盤部材４４Ｂと云い、第３円盤部材４４Ｃを第２固定円盤部材４４Ｃと云う。

ここで、この無段変速機６においては、夫々の遊星ボール４５の傾転角が基準位置、即ち０度のときに、第１回転部材４１と第２回転部材４２とが同一回転速度（同一回転数）で回転する。つまり、このときには、第２回転部材４２に対する第１回転部材４１の回転比（回転速度又は回転数の比）が１となり、変速比γｃｖｐが１になっている。一方、夫々の遊星ボール４５を基準位置から傾転させた場合、夫々の遊星ボール４５においては、支持軸４８の中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）から第１回転部材４１との接触部までの最短距離が変化すると共に、支持軸４８の中心軸から第２回転部材４２との接触部までの最短距離が変化する。これが為、第１回転部材４１又は第２回転部材４２の内の何れか一方が基準位置のときよりも高速で回転し、他方が低速で回転するようになる。例えば第２回転部材４２は、遊星ボール４５を一方へと傾転させたときに第１回転部材４１よりも低回転になり（減速）、他方へと傾転させたときに第１回転部材４１よりも高回転になる（増速）。従って、この無段変速機６においては、その傾転角を変えることによって、第２回転部材４２に対する第１回転部材４１の回転比（変速比γｃｖｐ）を無段階に変化させることができる。尚、ここでの増速時（γｃｖｐ＜１）には、図１及び図２における上側の遊星ボール４５を紙面反時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール４５を紙面時計回り方向に傾転させる。また、減速時（γｃｖｐ＞１）には、図１及び図２における上側の遊星ボール４５を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール４５を紙面反時計回り方向に傾転させる。

この無段変速機６には、その変速比γｃｖｐを変える変速装置が設けられている。変速比γｃｖｐは遊星ボール４５の傾転角の変化に伴い変わるので、その変速装置としては、夫々の遊星ボール４５を傾転させる傾転装置を用いる。ここでは、キャリア４４に傾転装置（変速装置）としての機能を持たせる。

先ず、第１及び第２の固定円盤部材４４Ａ，４４Ｃには、径方向ガイド部４４ａ，４４ｃが遊星ボール４５毎に設けられている。その径方向ガイド部４４ａ，４４ｃとは、遊星ボール４５から突出させた支持軸４８の端部に傾転力が加わった際に、その端部を径方向へと案内するガイド部のことである。径方向ガイド部４４ａは、例えば長手方向を径方向とするガイド溝やガイド孔である（図３）。一方、径方向ガイド部４４ｃは、長手方向を径方向とするガイド孔であり（図４）、支持軸４８を貫通させる。つまり、第１及び第２の固定円盤部材４４Ａ，４４Ｃにおいては、軸線方向からみると、各径方向ガイド部４４ａ，４４ｃが第１回転中心軸Ｒ１を中心とする放射状を成している。その夫々の径方向ガイド部４４ａ，４４ｃは、軸線方向において互いに対向させた位置に形成されており、変速比γｃｖｐの大きさに拘わらず第２回転中心軸Ｒ２が略傾転平面上に位置するよう支持軸４８を保持する。「略」としたのは、支持軸４８の円滑な傾転動作の為に、支持軸４８と径方向ガイド部４４ａ，４４ｃの幅方向との間に僅かな隙間を設けているからである。尚、図３は、遊星ボール４５側から第１固定円盤部材４４Ａを軸線方向にみた図である。図４は、遊星ボール４５側から回転円盤部材４４Ｂと第２固定円盤部材４４Ｃを軸線方向にみた図である。

回転円盤部材４４Ｂは、上述した様に、シャフト４６に対する周方向の相対回転が可能である。その相対回転には、図示しない電動機等のアクチュエータ（駆動部）を用いる。この駆動部の駆動力は、図４に示すウォームギヤ４９を介して回転円盤部材４４Ｂの外周部分に伝えられる。

一方、回転円盤部材４４Ｂには、傾転力付与部４４ｂが遊星ボール４５毎に設けられている。その傾転力付与部４４ｂは、遊星ボール４５から突出させた支持軸４８の一方の端部に対して、回転円盤部材４４Ｂの回転に伴い傾転力を作用させるものである。例えば、この傾転力付与部４４ｂは、長手方向が径方向に対して所定の傾斜角で傾斜している直線状の溝や孔である（図４）。軸線方向からみると、この傾転力付与部４４ｂは、その一部分が径方向ガイド部４４ｃの一部分と重なっている。その一部分同士が重なっている交差部分は、回転円盤部材４４Ｂの回転と共に径方向に移動する。支持軸４８の一方の端部は、その交差部分において支持されている。従って、回転円盤部材４４Ｂを回転させた際には、この支持軸４８の一方の端部に対して傾転力付与部４４ｂの側壁面から傾転力が作用し、その端部が径方向ガイド部４４ａ，４４ｃによって径方向へと案内される。この無段変速機６においては、この案内動作が遊星ボール４５の傾転動作となる。

具体的に、このキャリア４４においては、第１固定円盤部材４４Ａと回転円盤部材４４Ｂとを相対回転させることで、その相対回転に応じた傾転力が支持軸４８の一方の端部に作用する。例えば、回転円盤部材４４Ｂを図４の紙面時計回り方向に回転させたときは、傾転力付与部４４ｂにおける径方向外側の側壁に沿って当該側壁が支持軸４８の一方の端部を押動する。このときには、その押し動かす力が傾転力となり、支持軸４８の一方の端部が径方向ガイド部４４ａ，４４ｃによって径方向内側へと移動するので、変速比γｃｖｐが回転前よりも増速側へと変速する。一方、回転円盤部材４４Ｂを図４の紙面反時計回り方向に回転させたときは、傾転力付与部４４ｂにおける径方向内側の側壁に沿って当該側壁が支持軸４８の一方の端部を押動する。このときには、その押し動かす力が傾転力となり、支持軸４８の一方の端部が径方向ガイド部４４ａ，４４ｃによって径方向外側へと移動するので、変速比γｃｖｐが回転前よりも減速側へと変速する。尚、遊星ボール４５は、第１回転部材４１と第２回転部材４２とサンローラ４３とで挟持されているので、球体であれば、その傾転力が付与された際に重心位置を中心にして傾転する。

この無段変速機６においては、第１回転部材４１に入力部材５１を介してトルクが入力されると、その入力トルクや第２回転部材４２の出力トルクに応じた軸力が軸力発生部４７Ａ，４７Ｂによって発生する。第１及び第２の回転部材４１，４２と各遊星ボール４５との接触部においては、その軸力によって法線力Ｆｎが作用し、この法線力Ｆｎとトラクション係数μｔとに応じた夫々のトラクション力Ｆｔが発生する（Ｆｔ＝μｔ＊Ｆｎ）。この無段変速機６においては、そのトラクション力Ｆｔによって入出力間の動力伝達が行われる。その法線力Ｆｎは、接触部における各々の接触楕円の面積と面圧の乗算値である。

この動力伝達装置１において、そのカウンタシャフト３には、有段変速機５の第１ギヤ対若しくは後退ギヤ対のみを介して、又は、有段変速機５の第２ギヤ対と無段変速機６を介して、動力源の出力トルクが伝達される。このカウンタシャフト３には、差動機構８のリングギヤ８Ａと噛み合い状態にあるカウンタギヤ２９が設けられている。そのカウンタギヤ２９は、同心のカウンタシャフト３と一体になって回転する。従って、そのカウンタシャフト３に伝達されたトルクは、そのカウンタギヤ２９を介して差動機構８に伝達され、駆動トルクとして駆動輪に伝えられる。

具体的に、前進時に第１ギヤ対が選択された場合には、スリーブによって第１ドリブンギヤ２１がカウンタシャフト３と一体になって回転するようになり、インプットシャフト２に入力された動力源の出力トルクが第１ドライブギヤ１１を介して第１ドリブンギヤ２１に伝達される。その第１ドリブンギヤ２１に伝達されたトルクは、カウンタギヤ２９を介して差動機構８に伝達され、駆動トルクとして駆動輪に伝えられる。その際には、インプットシャフト２に入力された動力源の出力トルクが無段変速機６にも伝えられ、出力部材５２を介して第２ドライブギヤ１２から出力される。しかしながら、その第２ドライブギヤ１２と噛み合い状態にある第２ドリブンギヤ２２は、カウンタシャフト３に対して空転している。これが為、その出力部材５２のトルクは、カウンタシャフト３に伝達されない。従って、第１ギヤ対が選択された場合には、有段変速機５のみを介して動力源と駆動輪との間のトルク伝達が行われる。この場合には、第１ギヤ対のギヤ比（第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１のギヤ比）が動力伝達装置１の変速比γとなる。ここで、この場合には、無段変速機６の変速比γｃｖｐを例えば１に制御する。

また、前進時に第２ギヤ対が選択された場合には、スリーブによって第２ドリブンギヤ２２がカウンタシャフト３と一体になって回転するようになる。この場合にも、インプットシャフト２に入力された動力源の出力トルクは、無段変速機６に伝えられ、出力部材５２を介して第２ドライブギヤ１２から出力される。これが為、その出力部材５２のトルクは、第２ドライブギヤ１２と第２ドリブンギヤ２２とによってカウンタシャフト３に伝達される。その際、電子制御装置は、無段変速機６の変速比γｃｖｐを変速比範囲内で制御する。この様に、第２ギヤ対が選択された場合には、有段変速機５と無段変速機６とを介して動力源と駆動輪との間のトルク伝達が行われる。この場合には、第２ギヤ対のギヤ比（第２ドライブギヤ１２と第２ドリブンギヤ２２のギヤ比）と無段変速機６の変速比γｃｖｐとからなるギヤ比が動力伝達装置１の変速比γとなる。

ここで、この動力伝達装置１においては、第１ギヤ対が選択されたときに変速比γが高速段となり、第２ギヤ対が選択されたときに変速比γが低速段となるよう構成する。これが為、この動力伝達装置１は、第２ギヤ対が選択されたときの変速比γが最大減速比になったとしても、この変速比γよりも第１ギヤ対が選択されたときの変速比γが更に減速側となるように構成している。

また、後退ギヤ対が選択された場合には、スリーブによって第１ドリブンギヤ２１と第２ドリブンギヤ２２とがカウンタシャフト３に対して空転する。一方、この場合には、リバースアイドラギヤ４Ａがリバースドライブギヤ１６とリバースドリブンギヤ２６とに各々噛み合うようになり、インプットシャフト２に入力された動力源の出力トルクが後退ギヤ対を介してカウンタシャフト３に伝達される。この場合にも、インプットシャフト２に入力された動力源の出力トルクは、無段変速機６に伝えられ、出力部材５２を介して第２ドライブギヤ１２から出力される。この為、この場合には、例えば無段変速機６の変速比γｃｖｐを１に制御する。

以上示した様に、この動力伝達装置１においては、ボールプラネタリ式の無段変速機６を設けるに際して、その無段変速機６をインプットシャフト２と同心に配置すると共に、この無段変速機６におけるトルクの入力部材５１と出力部材５２とを動力源側に向けた同一軸線方向へと延在させている。これが為、この動力伝達装置１においては、動力源と無段変速機６との間に有段変速機５と変速機構（前後進切り替え機構）７とを配置することができるので、その間に有段変速機５のカウンタシャフト３が配置されることになる。変速機構（前後進切り替え機構）７は、そのカウンタシャフト３上に配置する。従って、この動力伝達装置１は、ボールプラネタリ式の無段変速機６を設けた際に、軸長を従来よりも短縮させることができる。

更に、この動力伝達装置１においては、軸線方向へとみた際に、動力源の外形よりも内側で且つ無段変速機６の外形よりも内側にくるようカウンタシャフト３を配置する。これが為、この動力伝達装置１は、径方向の小型化が可能になる。その際には、カウンタシャフト３上の変速機構（前後進切り替え機構）７についても、その夫々の外形の内側に配置することが望ましい。これにより、この動力伝達装置１は、更なる径方向の小型化が可能になる。

この様に、この動力伝達装置１は、その夫々の配置によって従来よりも小型化できるので、ＦＦ車両への搭載性が向上する。また、この動力伝達装置１においては、有段変速機５の後退ギヤ対（リバースドライブギヤ１６とリバースドリブンギヤ２６とリバースアイドラギヤ４Ａ）が変速機構（前後進切り替え機構）７の構成要素を兼ねている。そして、そのシンクロメッシュ３１には、後退ギヤ対の一部のギヤ（リバースドリブンギヤ２６）が一体になって形成されている。故に、この動力伝達装置１は、更なる小型化が可能になるので、よりＦＦ車両への搭載性が向上する。

また、この動力伝達装置１においては、動力源と無段変速機６との間に有段変速機５と変速機構（前後進切り替え機構）７とを配置し、後進段（後退ギヤ対）が選択された際に、動力源の出力トルクが無段変速機６を介することなく駆動輪側に伝わるよう有段変速機５と変速機構（前後進切り替え機構）７を構成している。具体的には、無段変速機６の出力トルクが入力される前進段（第２ギヤ対）よりも動力源側に後進段（後退ギヤ対）を配置し、後進段が選択されたならば、その前進段を空回りさせることで、無段変速機６を介することなく動力源の出力トルクを後進段から駆動輪側に伝達させる。これが為、この動力伝達装置１は、仮に故障等で無段変速機６が所期の動作を行えなくなったとしても、車両を後退させることができる。

また、この動力伝達装置１においては、無段変速機６を介することなく動力源の出力トルクを駆動輪側に伝える別の前進段（第１ギヤ対）も備えている。これが為、この動力伝達装置１は、仮に故障等で無段変速機６が所期の動作を行えなくなったとしても、その第１ギヤ対を選択させることで、車両を前進させることができる。

１ 動力伝達装置
２ インプットシャフト
３ カウンタシャフト
４ アイドラシャフト
４Ａ リバースアイドラギヤ
５ 有段変速機
６ 無段変速機
７ 変速機構
８ 差動機構
１１ 第１ドライブギヤ
１２ 第２ドライブギヤ
１６ リバースドライブギヤ
２１ 第１ドリブンギヤ
２２ 第２ドリブンギヤ
２６ リバースドリブンギヤ
２９ カウンタギヤ
３１ シンクロメッシュ
５１ 入力部材
５２ 出力部材

Claims (4)

1. 動力源側に向けて同一軸線方向に延在させた同心のトルクの入力部材及び出力部材を有し、該入力部材をインプットシャフトに連結させたボールプラネタリ式の無段変速機と、
   前記動力源と前記無段変速機との間に配置し、且つ、前記インプットシャフトに対して間隔を空けて平行に配置したカウンタシャフトを有すると共に、前記インプットシャフトと前記カウンタシャフトとの間のトルク伝達を可能にする前進段と後進段とを少なくとも１つずつ有する有段変速機と、
   前記動力源と前記無段変速機との間で前記カウンタシャフト上に配置して、該有段変速機を変速させる変速機構と、
   を備え、
   前記前進段を成すギヤ対の前記インプットシャフト側は、前記無段変速機の出力部材に連結し、
   前記カウンタシャフトは、軸線方向へとみた際に、前記動力源の外形よりも内側で且つ前記無段変速機の外形よりも内側にくるよう配置することを特徴とした動力伝達装置。
2. 前記有段変速機と前記変速機構は、前記後進段が選択された場合に、前記動力源の出力トルクが前記無段変速機を介することなく駆動輪側に伝わるよう構成することを特徴とした請求項１記載の動力伝達装置。
3. 前記後進段は、前記無段変速機の出力トルクが入力される前記前進段よりも前記動力源側に配置することを特徴とした請求項２記載の動力伝達装置。
4. 前記前進段としては、前記無段変速機の出力トルクが入力されるものと当該無段変速機の出力トルクが入力されないものとを備えることを特徴とした請求項１，２又は３に記載の動力伝達装置。

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