JP2016020733A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とが同軸にかつ直列に配置されている無段変速装置において、軸方向寸法を小さくすることができる無段変速装置を提供する。【解決手段】一対の入力側ディスク３２および出力側ディスク３３とパワーローラ３４と入力側ディスクおよび出力側ディスクの各軸方向力をそれぞれ支持する入力側軸受３６および出力側軸受３７を有するシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機Ａ１と、遊星歯車式変速機Ｂ１とを備え、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とは、ケーシングＣ内に設けられるとともに、同軸にかつ直列に配置されている無段変速装置において、入力側軸受３６および出力側軸受３７は、両面に軌道輪を有する中間レース３９を介在して直列に配置され、中間レース３９は、遊星歯車式変速機を構成するキャリア４４とともに、ケーシングＣに固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能な無段変速装置であって、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを備えた無段変速装置に関する。

このような無段変速装置は一例として、特許文献１に記載のものが知られている。
図１４に示すように、この無段変速装置は、シングルキャビティ式のトロイダル型無段変速機Ａと遊星歯車式変速機Ｂとが同軸にかつ直列に配置されて構成されている。
シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機Ａは、互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された一対の入力側ディスク２および出力側ディスク３と、これらの両ディスク２、３間に挟持される複数のパワーローラ４とを備えている。入力側ディスク２は、ローディングカム式の押圧装置１４を介してエンジン等の原動機（図示せず）と連結されており、押圧装置１４が発生するエンジントルクに応じた軸方向推力によって、パワーローラ４の挟持、押圧が行われ、パワーローラ４の傾転に応じた変速比によって、出力側ディスク３が駆動される。

また、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機Ａには、第１シャフト５における入力側ディスク２の背面側に設けられ、入力側ディスク２から加わるスラスト荷重を支承する入力側軸受２０と、第２シャフト６における出力側ディスク３の背面側に設けられ出力側ディスク３から加わるスラスト荷重を支承する出力側軸受２２が設けられている。入力側軸受２０および出力側軸受２２は、アンギュラ軸受等で構成されている。

他方、遊星歯車式変速機Ｂは、第１遊星歯車機構７がシングルピニオンで構成される一方、第２遊星歯車機構８がダブルピニオンで構成されている。
前記入力側ディスク２は、内周側で第１シャフト５に結合する一方、出力側ディスク３は、内周側で第１遊星歯車機構７のサンギア７ｓを備えた第２シャフト６に結合し、これら第１および第２シャフト５、６は同軸的に配設されて、第２シャフト６は、第１シャフトの外周で相対回転自在に支持される。

駆動軸側と連結した出力軸１２と出力側ディスク３との間には、図中左側から順に、ケーシング１３に一端を結合した固定軸（固定部材）１５、直結クラッチ９（第２締結手段）、第２遊星歯車機構８、第１遊星歯車機構７、後退ブレーキ１１および動力循環クラッチ１０（第１締結手段）が配設されており、これら遊星歯車機構やクラッチは、出力側ディスクに面した出力軸１２の端部内径を増大させた大径部１２ａ内に収装される。

固定軸１５は、出力側ディスク３側の一端をケーシング１３へ固定されるとともに、他端には中間軸１７の内周と選択的に締結可能な後退ブレーキ１１が設けられ、これら両端の間では第１および第２シャフト５、６と平行に形成されて、シングルピニオンで形成された第１遊星歯車機構７のキャリア７ｃの軸を備えている。

このキャリア７ｃは、第２シャフト６の端部に配設されたサンギア７ｓと、中間軸１６の一端に形成されたリングギア７ｒにそれぞれ歯合している。
一端にリングギア７ｒを備えた中間軸１６は、大径部１２ａの内周で、第１シャフト５、第２シャフト６および固定軸１５に対して相対回転自在に支持されており、出力側ディスク３側の他端には、大径部１２ａの内周と選択的に締結可能な直結クラッチ９が設けられている。
そして、この中間軸１６の途中には、第２遊星歯車機構８を構成するダブルピニオンのキャリア８ｃを軸支する軸部が形成されている。

中間軸１６と大径部１２ａの間には、各軸に対して相対回転可能な中間軸１７が配設され、この中間軸１７の出力側ディスク３側の端部には第２遊星歯車機構８のリングギア８ｒが形成される一方、他端には第１シャフト５の端部と選択的に締結可能な動力循環クラッチ１０が配設され、これら両端の途中では、上記固定軸１５に設けた後退ブレーキ１１と選択的に締結する。

特開２０００−２１３６２１号公報

ところで、このような無段変速装置において、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機Ａでは、入力側ディスク２と出力側ディスク３の軸方向力が異なるため、それぞれの軸力（スラスト荷重）を支持するためのサポート軸受（入力側軸受２０および出力側軸受２２）が必要である。このため、これら入力側軸受２０および出力側軸受２２をそれぞれ配置するための設置空間が必要となり、軸方向の寸法が長くなるという問題がある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とが同軸にかつ直列に配置されている無段変速装置において、軸方向寸法を小さくすることができる無段変速装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の無段変速装置は、互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、入力側ディスクおよび出力側ディスクの各軸方向力をそれぞれ支持する入力側軸受および出力側軸受を有するシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機とを備え、
シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とは、ケーシング内に設けられるとともに、同軸にかつ直列に配置されている無段変速装置において、
前記入力側軸受および前記出力側軸受は、両面に軌道輪を有する中間レースを介在して直列に配置され、
前記中間レースは、遊星歯車式変速機を構成するサンギア、キャリアおよびリングギア、または、サンギアおよびキャリア、または、リングギアおよびキャリアのうちのいずれか１つとともに、前記ケーシングに固定されている
ことを特徴とする。

本発明によれば、入力側軸受および出力側軸受が両面に軌道輪を有する中間レースを介在して直列に配置され、この中間レースが遊星歯車式変速機を構成するサンギア、キャリアおよびリングギア、または、サンギアおよびキャリア、または、リングギアおよびキャリアのうちのいずれか１つとともに、ケーシングに固定されているので、入力側軸受および出力側軸受に作用する入力側ディスクと出力側ディスクの軸力差を、遊星歯車式変速機のサンギア、キャリア、リングギアのうちのいずれか１つの要素を介してケーシングで支持することができる。したがって、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とが同軸にかつ直列に配置されている無段変速装置において、軸方向寸法を小さくすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る無段変速装置を示す図であって、概略構成図である。 同、断面図である。 同、出力側ディスクとリングギアとの結合構造の一例を示す分解斜視図である。 同、出力側ディスクとリングギアとの結合構造の一例を示す他の方向から見た分解斜視図である。 同、出力側ディスクとリングギアとの結合構造の一例を示す側断面図である。 同、出力側ディスクとリングギアとを結合した状態の一例を示す斜視図であり、（ａ）は出力側ディスク側から見た斜視図、（ｂ）はリングギア側から見た斜視図である。 同、止め輪が出力側ディスクに設けられている出力側ディスクとリングギアとの結合構造の一例を示す側断面図である。 同、出力側ディスクとリングギアとの結合構造の他の例を示す分解斜視図である。 同、中間レース部の分解斜視図である。 同、中間レース部の斜視図である。 同、中間レースを示す図であって、（ａ）は出力側軸受側から見た斜視図であり、（ｂ）は入力側軸受側から見た斜視図である。 中間レースの変形例を示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。 本発明の第５の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。 本発明の第６の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。 本発明の第７の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。 本発明の第８の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。 従来の無段変速機の例を示す概略構成図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１および図２は、本発明の第１の実施形態に係る無段変速装置を示す図であって、図１は概略構成図、図２は断面図である。
図１に示すように、本実施の形態の無段変速装置は、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機（以下、単にトロイダル型無段変速機という。）Ａ１と遊星歯車式変速機Ｂ１とが同軸にかつ直列に配置されて構成されている。トロイダル型無段変速機Ａ１と遊星歯車式変速機Ｂ１とは、ケーシングＣ内に収容されている。

トロイダル型無段変速機Ａ１は、エンジン等を含む駆動源Ｅによって回転駆動されるトルク入力軸としての入力軸（軸）３０と、入力軸３０に回転自在にかつ軸方向に移動可能に取り付けられている入力側ディスク３２と、入力軸３０に回転自在にかつ入力側ディスク３２から離れる方向への移動が制限されるように入力側ディスク３２と対向して取り付けられている出力側ディスク３３と、これら一対の入力側ディスク３２および出力側ディスク３３の互いに対向する内側面間に挟持される回転自在な複数個のパワーローラ３４とを備えている。

入力側ディスク３２の背面側には、ローディングカム式の押圧装置３５が設けられており、この押圧装置３５により、入力側ディスク３２が出力側ディスク３３側に向けて押圧される。
一方、出力側ディスク３３の背面側には、入力側軸受３６および出力側軸受３７が設けられている。入力側軸受３６および出力側軸受３７は、両面に軌道輪を有する中間レース３９を介在して一体的に構成されている。

遊星歯車式変速機Ｂ１は、サンギア（太陽歯車）４２とピニオンギア（遊星歯車）４３を回転自在に支持するキャリア４４とリングギア４５とを備えている。リングギア４５は、出力側ディスク３３に連結され、出力側ディスク３３と一体的に回転するようになっている。キャリア４４は、中間レース３９に連結され、中間レース３９とともにケーシングＣに固定されている。サンギア４２には、出力軸４６が固定されている。
この遊星歯車式変速機Ｂ１では、リングギア４５から入力されて、サンギア４２から出力される。

次に、本実施の形態の構成について、さらに詳細に説明する。
図２に示すように、入力側ディスク３２の背面側に配置された押圧装置３５は、次のように構成されている。
すなわち、押圧装置３５は、入力軸３０にこの入力軸３０と一体的に回転可能に取り付けられた円板状のカム板３５ａを備えている。このカム板３５ａは、入力軸３０のフランジ部３０ａに当接することで、入力軸３０の軸方向右方（入力側ディスク３２から離れる方向）への移動が規制されている。カム板３５ａと入力側ディスク３２との間には、予圧を付与する皿ばね（図示せず）が設けられており、この皿ばねによって入力側ディスク３２は出力側ディスク３３側に向けて押圧されている。また、入力側ディスク３２とカム板３５ａとの間には複数個のローラ３５ｂが設けられている。そして、入力軸３０が回転されると、その回転に伴ってカム板３５ａが回転し、このカム板３５ａに形成されたカム面によってローラ３５ｂが、入力側ディスク３２に設けられたカム面に押圧され、これにより入力側ディスク３２が出力側ディスク３３側に向けて押圧されるようになっている。

また、出力側ディスク３３の背面側に配置された入力側軸受３６および出力側軸受３７は、次のように構成されている。
すなわち、出力側ディスク３３の背面には、近い順に、出力側軸受３７および入力側軸受３６が配置されている。さらに具体的に説明すると、出力側ディスク３３の背面には、円環状の凹所が形成されており、この凹所に出力側軸受３７を構成する一方の軌道輪５２が嵌め込まれている。この軌道輪５２に対向してかつ同軸に中間レース３９が配置され、さらにこの中間レース３９に対向して入力側軸受３６を構成する一方の軌道輪５３が配置されている。軌道輪５２、中間レース３９および軌道輪５３は、入力軸３０の外側に挿入されている。軌道輪５２は軌道輪５３より大径に形成されている。中間レース３９の両面にはそれぞれ、軌道輪５２および軌道輪５３のそれぞれの軌道溝に対応する軌道溝が形成されており（図５も参照）、中間レース３９は、軌道輪５２および軌道輪５３の他方の軌道輪として機能する。軌道輪５２と中間レース３９との間および中間レース３９と軌道輪５３との間にはそれぞれ、転動体としての玉５５および５６が周方向に所定間隔で複数設けられ、当該玉５５、５６が各軌道輪の各軌道溝を転動するようになっている。

出力側軸受３７および入力側軸受３６においては、出力側軸受３７より入力側軸受３６のＰＣＤ（ピッチ円直径）が小さくなっている。すなわち、出力側軸受３７を構成する軌道溝のピッチ円直径より、入力側軸受３６を構成する軌道溝のピッチ円直径が小さくなっている。また、入力側軸受３６より出力側軸受３７の玉径が小さくなっている。すなわち、入力側軸受３６を構成する玉５６の直径より、出力側軸受３７を構成する玉５５の直径が小さくなっている。

入力軸３０には、入力側軸受３６の背面側（出力側ディスク３３と反対側）に、コッタ（固定部材）５７が嵌合されて固定されている。このコッタ５７に入力側軸受３６の軌道輪５３が当接されることにより、出力側軸受３７および入力側軸受３６が出力側ディスク３３から離れる方向に移動するのを規制されている。

出力側軸受３７および入力側軸受３６はそれぞれ、スラスト軸受を構成している。
すなわち、出力側軸受３７は、出力側ディスク３３から加わるスラスト荷重を支承している。さらに詳しく説明すると、押圧装置３５によって入力側ディスク３２が出力側ディスク３３側に向けて押圧されると、この押圧力がパワーローラ３４を介して出力側ディスク３３に加わり、さらにこの出力側ディスク３３から出力側軸受３７にスラスト荷重として加わるので、当該荷重を出力側軸受３７が支承する。
一方、入力側軸受３６は、入力側ディスク３２から入力軸３０を介して加わるスラスト荷重を支承している。さらに詳しく説明すると、押圧装置３５によって入力側ディスク３２が出力側ディスク３３側に向けて押圧されると、その反力がカム板３５ａを介して入力軸３０に加わって当該入力軸３０を右方に引っ張るので、当該入力軸３０に固定されたコッタ５７から入力側軸受３６にスラスト荷重として加わるので、当該荷重を入力側軸受３６が支承する。

前記中間レース３９は、次のようにして、ケーシングＣにキャリア４４とともに固定されている。
すなわち、図２に示すように、ケーシングＣは、ケーシング本体６２とケーシングカバー６３とを備えている。ケーシングカバー６３は、ケーシング本体６２の端部に嵌合されるとともに、そのフランジ部６３ａをケーシング本体６２の端面にボルト６６により固定されている。
このケーシングカバー６３の円筒部６３ｂに、中間レース３９およびキャリア４４が固定されている。さらに詳細に説明すると、図２から図４に示すように、ボルト６７が中間レース３９の外周部の貫通孔３９ａ、キャリア４４の外周部の貫通孔４４ｄおよび円筒部６３ｂの貫通孔６３ｃを貫通し、このボルト６７の先端部の雄ネジとナット６８を締め付けることにより、中間レース３９、キャリア４４およびケーシングカバー６３が直列に配置されて一体化されている。

図２に示すように、ケーシングカバー６３の中心部には、出力軸４６が挿入されて、回転自在に支持されている。出力軸４６の一端部の大径部にはサンギア４２が形成されているとともに、他方の端部はケーシングカバー６３から突出している。出力軸４６の大径部４６ａには、入力軸３０の端部が挿入され、軸受により相対回転自在に支持されている。出力軸４６の大径部４６ａと中間レース３９との間でかつキャリア４４の内側に、コッタ５７と入力側軸受３６を構成する軌道輪５３、玉５６が配置されている。

次に、出力側ディスク３３とリングギア４５との結合構造を説明する。
図２Ａに示すように、出力側ディスク３３の外径面には、スプライン、セレーションまたはギアなどで構成される歯形形状部３３ａが形成されている。また、出力側ディスク３３の外径側には歯形形状部３３ａとトラクション面３３ｂとの間にストレート部３３ｃが形成されている。このストレート部３３ｃは嵌め合いに用いるもので、出力側ディスク３３と同軸の円筒面で構成されている。この円筒面で構成されたストレート部３３ｃの直径は、歯形形状部３３ａの歯元円直径より僅かに小さくなっている。

また、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、リングギア４５は円筒状に形成されており、大径筒部４５ａと、この大径筒部４５ａより小径でかつ当該大径筒部４５ａと同軸の小径筒部４５ｂとで構成され、大径筒部４５ａと小径筒部４５ｂとは一体的に形成されている。大径筒部４５ａの内径は小径筒部４５ｂの内径より大きくなっている。
大径筒部４５ａの内径面には前記ピニオンギア４３に噛合する内周ギア４５ｃが形成されている。
また、小径筒部４５ｂの内径面には、スプライン、セレーションまたはギアなどで構成される歯形形状部４５ｄが形成され、この歯形形状部４５ｄは前記歯形形状部３３ａに噛合している。
また、小径筒部４５ｂの開口縁部には内側に突出する突出部が形成されており、この突出部の内周面には、ストレート部４５ｅが形成されている。このストレート部４５ｅは嵌め合いに用いるもので、小径筒部４５ｂと同軸の円筒面で構成されている。このストレート部４５ｅと出力側ディスク３３のストレート部３３ｃとがすきまばめ、中間ばめ、しまりばめ（圧入）等の嵌め合いによって結合されている。
また、図２（Ｃ）に示すように、小径筒部４５ｂの開口部の内径側には、小径筒部４５ｂの内径面とストレート部４５ｅとの間に段差面４５ｆが形成されている。この段差面４５ｆはリングギア４５の軸方向と直交する円環状の平面である。
一方、出力側ディスク３３の外径面とストレート部３３ｃとの間には段差面３７ｄが形成されている。この段差面３７ｄは出力側ディスク３３の軸方向と直交する円環状の平面である。この段差面３７ｄがリングギア４５の段差面４５ｆに当接されることによって、出力側ディスク３３のリングギア４５に対する図２Ｃにおける右側への移動が阻止されている。

また、リングギア４５の歯形形状部４５ｄには、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、止め輪溝４７が周方向に沿って形成されている。この止め輪溝４７は歯形形状部４５ｄのリングギア４５の軸方向に沿う所定の部位つまり、出力側ディスク３３の歯形形状部３３ａが噛み合う部分より図２Ｂにおいて左側の部位を周方向に沿って溝状に切り欠くことによって形成されている。
この止め輪溝４７には、止め輪４８が嵌め込まれている。止め輪４８は開環リング状に形成されおり、この開環している部分の位置する端部４８ａ，４８ａどうしを弾性的に近付けることで止め輪４８を若干縮径した状態で、当該止め輪４８をリングギア４５の内側に挿入して止め輪溝４７に嵌め込み、この状態で弾性復帰させて元の状態に戻すことによって、止め輪溝４７に嵌合固定されている。なお、止め輪４８の端部４８ａ，４８ａには穴４８ｂ，４８ｂが形成されており、当該穴４８ｂ，４８ｂに工具の先端部を挿入して、端部４８ａ，４８ａを近付けるように操作できるようになっている。

図２Ｃに示すように、止め輪溝４７に止め輪４８を嵌合固定した状態において、止め輪４８は出力側ディスク３３の背面に当接しており、この止め輪４８によって出力側ディスク３３のリングギア４５に対する図２Ｃにおける左側への移動が阻止されている。
このように、出力側ディスク３３はリングギア４５の段差面４５ｆと止め輪４８とによって左右から挟み付けられることによって、リングギア４５の軸方向において当該リングギア４５に対して位置決め固定されている。

このような出力側ディスク３３の軸方向の位置決め固定は、図２Ｅに示すような止め輪４９によって行ってもよい。
すなわち、図２Ｅに示すように、出力側ディスク３３の段差面３７ｄとトラクション面３３ｂの外径側端部との間の軸方向の長さが、図２Ｃに示す出力側ディスク３３のそれより大きく設定されている。また、段差面３７ｄよりトラクション面３３ｂ側の円筒面には、止め輪溝５０が周方向に沿って形成され、この止め輪溝５０に止め輪４９を嵌め込まれている。そして、この止め輪４９と段差面３７ｄとでリングギア４５の小径筒部４５ｂに形成された突出部を挟み付けることによって、出力側ディスク３３のリングギア４５に対する軸方向の位置決め固定を行ってもよい。

また、図２および図２Ｃに示すように、出力側ディスク３３の背面には、円環状の凹所が形成されており、この凹所に出力側軸受３７を構成する一方の軌道輪５２が嵌め込まれている。この軌道輪５２と、出力側ディスク３３の歯形形状部３３ａとリングギア４５の歯形形状部４５ｄとの噛合部とが、出力側ディスク３３の回転軸方向方において互いにオーバーラップしている。

本実施形態の無段変速装置にあっては、中間レース３９がキャリア４４とともにケーシングカバー６３（ケーシングＣ）に固定されているので、入力側軸受３６および出力側軸受３７に作用する入力側ディスク３２と出力側ディスク３３の軸力差を、遊星歯車式変速機Ｂ１のキャリア４４を介してケーシングＣで支持することができる。したがって、無段変速装置の軸方向寸法を小さくすることができる。
さらに、中間レース３９、キャリア４４およびケーシングカバー６３を貫通するボルト６７とナット６８とにより、中間レース３９、キャリア４４およびケーシングカバー６３が一体化されているので、無段変速装置の径方向の寸法も小さくすることができる。

また、リングギア４５のストレート部４５ｅと出力側ディスク３３のストレート部３３ｃとがすきまばめ、中間ばめ、しまりばめ（圧入）等の嵌め合いによって結合されているので、リングギア４５と出力側ディスク３３とのそれぞれの軸芯を確実に一致させることができ、この結果、出力側ディスク３３とリングギア４５とが、歯形形状部３３ａ，４５ｄの噛合によって結合されていることに起因する不具合を解消できる。
すなわち、歯形形状部３３ａ，４５ｄが噛合していると、両者の間でガタが存在するため、出力側ディスク３３とリングギア４５とが芯ずれを起こし、振動を引き起こしたり、バリエータ（入力軸３０、入力側ディスク３２、出力側ディスク３３、パワーローラ３４、押圧装置３５等で構成されるトロイダル型無段変速機本体）に負荷が入ってしまったり、トラクション接触点でのトラクションドライブができなくなってしまうという不具合が発生する虞がある。
しかし、上述のように、リングギア４５のストレート部４５ｅと出力側ディスク３３のストレート部３３ｃとが嵌め合いによって結合されているので、リングギア４５と出力側ディスク３３とが芯ずれを起こすことがない。したがって、上述した不具合の発生を防止できる。
また、出力側ディスク３３とリングギア４５との間のトルク伝達が小さい場合は、歯形形状部３３ａ，４５ｄの噛合がなくても、しまりばめのみで、出力側ディスク３３とリングギア４５とを結合することで、トルクを伝達することができる。

また、歯形形状部３３ａ，４５ｄの噛合のみの結合では、出力側ディスク３３とリングギア４５の軸方向の結合が不十分となり、振動等によって両者が相対的に軸方向に移動してしまい、歯形形状部３３ａ，４５ｄの噛合が外れてしまったり、干渉などの問題を引き起こす虞があるが、本実施の形態では、出力側ディスク３３が、段差面４５ｆと止め輪４８とによって左右から挟み付けられ（図２Ｃ参照）、または止め輪４９と段差面３７ｄとでリングギア４５の小径筒部４５ｂに形成された突出部が挟み付けられることによって（図２Ｅ参照）、出力側ディスク３３のリングギア４５に対する軸方向の位置決め固定が行われているので、歯形形状部３３ａ，４５ｄの噛合が外れてしまったり、干渉などの問題を引き起こすことを防止できる。
また、出力側軸受３７の一部である軌道輪５２と、出力側ディスク３３の歯形形状部３３ａとリングギア４５の歯形形状部４５ｄとの噛合部とが、出力側ディスク３３の回転軸方向方において互いにオーバーラップしているので、無段変速装置において、軸方向寸法を小さくすることができる。

図２Ｆは出力側ディスク３３とリングギア４５との結合構造の他の例を示す分解斜視図である。
図２Ｆに示す結合構造が、図２Ａ〜図２Ｅに示す結合構造と異なるのは、リングギア４５の内径面に形成されて、前記ピニオンギア４３に噛合する内周ギアと、出力側ディスク３３の外径面に形成された歯形形状部が噛合する歯形形状部とが一体的に形成されている点ある。したがって、以下ではこの点について説明し、図２Ｂ〜図２Ｆに示す結合構造と共通部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

図２Ｆに示すように、出力側ディスク３３の外径面には歯形形状部３３ｄが形成されている。この歯形形状部３３ｄは前記歯形形状部３３ａとは異なり、はすば歯車状に形成されている。

一方、リングギア４５の大径筒部４５ａの内径面には前記ピニオンギア４３に噛合する内周ギア４５ｇが形成されている。この内周ギア４５ｇは前記内周ギア４５ｃとは異なり、はすば歯車状に形成されている。
また、リングギア４５の小径筒部４５ｂの内径面は、大径筒部４５ａの内径面と同径に形成されており、当該内径面には、歯形形状部３３ｄと嵌合する歯形形状部４５ｈが形成されている。この歯形形状部４５ｈは前記歯形形状部４５ｄと異なり、はすば歯車状に形成されている。そしてこのはすば歯車状の歯形形状部４５ｈと内周ギア４５ｇとは軸方向に対して傾斜する方向において通しで形成されており、歯形状およびピッチが等しくなっている。

出力側ディスク３３はリングギア４５の内側に大径筒部４５ａ側から挿入されるが、その際、出力側ディスク３３は、その歯形形状部３３ｄが内周ギア４５ｇに噛合し、軸回りに回転しながら、歯形形状部４５ｈに向けて軸方向に移動し、当該歯形形状部４５ｈに歯形形状部３３ｄが噛合することで、リングギア４５と出力側ディスク３３とが結合される。
そして、本実施の形態のトロイダル型無段変速機が、出力側ディスク３３の一定回転方向の駆動のみで用いられる場合、リングギア４５の歯形形状部４５ｈがはすば歯車状であるので、出力側ディスク３３に作用するスラスト方向力は、図２Ｆにおいて軸方向右方に作用する。したがって、出力側ディスク３３の段差面３７ｄがリングギア４５の段差面４５ｆに当接されることによって、出力側ディスク３３はリングギア４５に対して軸方向の位置決めがなされて固定される。したがって、上述したような、止め輪４８，４９が不要となる。
また、歯形形状部４５ｈと内周ギア４５ｇとは通しで形成されているので、歯形の加工を工具１種類で行うことができ、歯切りも１工程で済むため、加工コストを抑制できる。
このような出力側ディスク３３とリングギア４５との結合構造でも上述したような不具合の発生を防止できるのは勿論のことである。

なお、本実施形態では、図５に示すように、中間レース３９の両側にそれぞれ、軌道輪を一体的に形成したが、図６に示すように、中間レース７２とは別の部品として軌道輪７３と軌道輪７４を設け、これらの軌道輪７３、７４をそれぞれ中間レース７２の両側に配置するようにしてもよい。これらの軌道輪７３、７４は、中間レース７２に形成された凹部に圧入等して固定するようにしてもよいし、あるいは玉５５、５６により軸方向に固定されるので、敢えて固定しなくてもよい。
また、中間レース３９とキャリア４４が一体となっているものをケーシングＣに固定するようにしてもよい。
また、出力側ディスク３３とリングギア４５と歯形形状部３３ａ（３３ｄ）と歯形形状部４５ｄ（４５ｈ）による噛合によって結合したが、出力側ディスク３３とリングギア４５とを一体的に形成してもよい。このようにすれば、歯形形状部３３ａ（３３ｄ），４５ｄ（４５ｈ）、ストレート部３３ｃ，４５ｅ、段差面３７ｄ，４５ｆ、止め輪４８，４９等を削減でき、部品コストと組立てにかかるコストを削減できる。
また、出力側ディスク３３とリングギア４５との結合は、溶接やロウ付けによって行ってもよい。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。
本実施形態で、第１の実施形態と同一要素には同一符号を付して、その説明を省略あるいは簡略化する。後述の各実施形態でも同様である。
本実施形態の遊星歯車式変速機Ｂ２では、サンギア４２が出力側ディスク３３に連結され、出力側ディスク３３と一体的に回転するようになっている。キャリア４４は、中間レース３９に連結され、中間レース３９とともにケーシングＣに固定されている。リングギア４５には、出力軸４６が固定されている。なお、本例では、ピニオンギア４３としてロングピニオンギアを用いている。また、出力側軸受３７を構成する一方の軌道輪は、出力側ディスク３３ではなく、サンギア４２に配置されている。
この遊星歯車式変速機Ｂ２では、サンギア４２から入力されて、リングギア４５から出力される。

本実施形態の変速装置にあっては、中間レース３９がキャリア４４とともにケーシングＣに固定されているので、入力側軸受３６および出力側軸受３７に作用する入力側ディスク３２と出力側ディスク３３の軸力差を、遊星歯車式変速機Ｂ２のキャリア４４を介してケーシングＣで支持することができ、したがって無段変速装置の軸方向寸法を小さくすることができる。

図８は、本発明の第３の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。
本実施形態の遊星歯車式変速機Ｂ３では、一方のサンギア４２Ａが出力側ディスク３３に連結され、出力側ディスク３３と一体的に回転するようになっている。キャリア４４は、中間レース３９に連結され、中間レース３９とともにケーシングＣに固定されている。他方のサンギア４２Ｂには、出力軸４６が固定されている。なお、本例では、ピニオンギア４３としてロングピニオンギアを用いている。また、リングギアは用いられていない。また、出力側軸受３７を構成する一方の軌道輪は、出力側ディスク３３ではなく、サンギア４２Ａに配置されている。
この遊星歯車式変速機Ｂ３では、サンギア４２Ａから入力されて、サンギア４２Ｂから出力される。

本実施形態の無段変速装置にあっては、中間レース３９がキャリア４４とともにケーシングＣに固定されているので、入力側軸受３６および出力側軸受３７に作用する入力側ディスク３２と出力側ディスク３３の軸力差を、遊星歯車式変速機Ｂ３のキャリア４４を介してケーシングＣで支持することができ、したがって無段変速装置の軸方向寸法を小さくすることができる。

図９は、本発明の第４の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。
本実施形態の遊星歯車式変速機Ｂ４では、サンギア４２が出力側ディスク３３に連結され、出力側ディスク３３と一体的に回転するようになっている。キャリア４４は、中間レース３９に連結され、中間レース３９とともにケーシングＣに固定されている。リングギア４５には、出力歯車８２が歯合され、この出力歯車８２に出力軸４６が固定されている。なお、出力側軸受３７を構成する一方の軌道輪は、出力側ディスク３３ではなく、サンギア４２に配置されている。
この遊星歯車式変速機Ｂ４では、サンギア４２から入力されて、リングギア４５から出力される。

本実施形態の無段変速装置にあっては、中間レース３９がキャリア４４とともにケーシングＣに固定されているので、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１０は、本発明の第５の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。
本実施形態の遊星歯車式変速機Ｂ５では、リングギア４５が出力側ディスク３３に連結され、出力側ディスク３３と一体的に回転するようになっている。サンギア４２は、中間レース３９に連結され、中間レース３９とともにケーシングＣに固定されている。キャリア４４に設けられた歯車４４ａには、出力歯車８２が歯合され、この出力歯車８２に出力軸４６が固定されている。
この遊星歯車式変速機Ｂ５では、リングギア４５から入力されてキャリア４４から出力される。

本実施形態の無段変速装置にあっては、中間レース３９がサンギア４２とともにケーシングＣに固定されているので、入力側軸受３６および出力側軸受３７に作用する入力側ディスク３２と出力側ディスク３３の軸力差を、遊星歯車式変速機Ｂ５のサンギア４２を介してケーシングＣで支持することができ、したがって無段変速装置の軸方向寸法を小さくすることができる。

図１１は、本発明の第６の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。
本実施形態の遊星歯車式変速機Ｂ６では、サンギア４２が出力側ディスク３３に連結され、出力側ディスク３３と一体的に回転するようになっている。リングギア４５は、中間レース３９に連結され、中間レース３９とともにケーシングＣに固定されている。キャリア４４に設けられた歯車４４ａには、出力歯車８２が歯合され、この出力歯車８２に出力軸４６が固定されている。なお、出力側軸受３７を構成する一方の軌道輪は、出力側ディスク３３ではなく、サンギア４２に配置されている。
この遊星歯車式変速機Ｂ６では、サンギア４２から入力されて、キャリア４４から出力される。

本実施形態の無段変速装置にあっては、中間レース３９がリングギア４５とともにケーシングＣに固定されているので、入力側軸受３６および出力側軸受３７に作用する入力側ディスク３２と出力側ディスク３３の軸力差を、遊星歯車式変速機Ｂ６のリングギア４５を介してケーシングＣで支持することができ、したがって無段変速装置の軸方向寸法を小さくすることができる。

図１２は、本発明の第７の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。
本実施形態の遊星歯車式変速機Ｂ７では、キャリア４４が出力側ディスク３３に連結され、出力側ディスク３３と一体的に回転するようになっている。サンギア４２は、中間レース３９に連結され、中間レース３９とともにケーシングＣに固定されている。リングギア４５には、出力歯車８２が歯合され、この出力歯車８２に出力軸４６が固定されている。
この遊星歯車式変速機Ｂ７では、キャリア４４から入力されて、リングギア４５から出力される。

本実施形態の無段変速装置にあっては、中間レース３９がサンギア４２とともにケーシングＣに固定されているので、第５の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

図１３は、本発明の第８の実施形態に係る無段変速装置を示す概略構成図である。
本実施形態の遊星歯車式変速機Ｂ８では、一方のリングギア４５Ａが出力側ディスク３３に連結され、出力側ディスク３３と一体的に回転するようになっている。キャリア４４は、中間レース３９に連結され、中間レース３９とともにケーシングＣに固定されている。他方のリングギア４５Ｂには、出力軸４６が固定されている。なお、本例では、ピニオンギア４３としてロングピニオンギアを用いている。また、サンギアは用いられていない。
この遊星歯車式変速機Ｂ８では、リングギア４５Ａから入力されて、リングギア４５Ｂから出力される。

本実施形態の変速装置にあっては、中間レース３９がキャリア４４とともにケーシングＣに固定されているので、入力側軸受３６および出力側軸受３７に作用する入力側ディスク３２と出力側ディスク３３の軸力差を、遊星歯車式変速機Ｂ８のキャリア４４を介してケーシングＣで支持することができ、したがって無段変速装置の軸方向寸法を小さくすることができる。

なお、上述の各実施の形態では、ピニオンギア４３がシングルピニオンの場合について説明したが、ダブルピニオンギアでも良い。
また、上述の各実施の形態では、トロイダル型無段変速機に駆動源が連結され、動力がトロイダル型無段変速機から入力される場合について説明したが、トロイダル型無段変速機の方から動力を出力するようにしても良い。すなわち、遊星歯車式変速機の位置はトロイダル型無段変速機の上流側に設置しても下流側に設置しても良い。
また、上述の各実施の形態では、シングルキャビティ式ハーフトロイダル型無段変速機を用いたが、シングルキャビティ式フルトロイダル型無段変速機を用いても良い。

また、上述の各実施の形態では、入力側軸受３６および出力側軸受３７をスラスト軸受で構成したが、入力側軸受および出力側軸受はスラスト軸受に限ることはなく、アンギュラ軸受等でもよい。要は、入力側ディスクから加わるスラスト荷重を支承する入力側軸受、出力側ディスクから加わるスラスト荷重を支承する出力側軸受であれば、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
また、上述の各実施の形態では、出力側ディスク３３とリングギア４５を結合したが、入力側ディスク３２とリングギア４５を結合してもよい。
また、上述の各実施の形態では、押圧装置としてローディングカム式としたが、油圧式等の押圧装置でも良い。

Ａ１ シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機
Ｂ１〜Ｂ７ 遊星歯車式変速機
Ｃ ケーシング
３０ 入力軸
３２ 入力側ディスク
３３ 出力側ディスク
３４ パワーローラ
３５ ローディングカム式押圧装置
３６ 入力側軸受
３７ 出力側軸受
３９、７２ 中間レース
４２、４２Ａ、４２Ｂ サンギア
４３ ピニオンギア
４４ キャリア
４５、４５Ａ、４５Ｂ リングギア
４６ 出力軸
４７，５０ 止め輪溝
４８，４９ 止め輪
３３ａ，３３ｄ，４５ｄ，４５ｈ 歯形形状部
３３ｂ トラクション面
３３ｃ，４５ｅ ストレート部
３７ｄ，４５ｆ 段差面
４５ａ 大径筒部
４５ｂ 小径筒部
４５ｃ，４５ｇ 内周ギア
４８ａ 端部
４８ｂ穴

Claims (1)

1. 互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、入力側ディスクおよび出力側ディスクの各軸方向力をそれぞれ支持する入力側軸受および出力側軸受を有するシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機とを備え、
   シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とは、ケーシング内に設けられるとともに、同軸にかつ直列に配置されている無段変速装置において、
   前記入力側軸受および前記出力側軸受は、両面に軌道輪を有する中間レースを介在して直列に配置され、
   前記中間レースは、遊星歯車式変速機を構成するサンギア、キャリアおよびリングギア、または、サンギアおよびキャリア、または、リングギアおよびキャリアのうちのいずれか１つとともに、前記ケーシングに固定されている
   ことを特徴とする無段変速装置。

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