JP2017133604A

JP2017133604A - 無段変速装置

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Publication number: JP2017133604A
Application number: JP2016014273A
Authority: JP
Inventors: 徳行江南; Noriyuki Enami
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2036-01-28
Also published as: DE102017201028A1; JP6575377B2; CN107013653A; CN107013653B; DE102017201028B4

Abstract

【課題】装置の小型化を図りつつ、燃費と変速品質を向上できる無段変速装置を提供すること。
【解決手段】遊星歯車機構１０と、無段変速機構２０と、モードＡ駆動軸４Ａと、モードＢ駆動軸４Ｂと、カウンタ軸４０と、出力軸５０と、を備え、モード１駆動ギヤ３１と噛合うモード１従動ギヤ４１と、モード３駆動ギヤ３３と噛合うモード３従動ギヤ４３とが、カウンタ軸４０に設けられ、モード２駆動ギヤ３２と噛合うモード２従動ギヤ４２と、出力駆動ギヤ４８とが、カウンタ軸４０に一体回転するように設けられ、出力駆動ギヤ４８と噛合う出力従動ギヤ５１が、出力軸５０に一体回転するように設けられ、モード１とモード３とを切替える第１切替機構Ｓ１がカウンタ軸４０、またはモードＡ駆動軸４Ａのいずれかに設けられ、モード２とモード４とを切替える第２切替機構Ｓ２がモードＢ駆動軸４Ｂに設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無段変速機構と遊星歯車機構とを備える無段変速装置に関する。

自動車等の車両に搭載された無段変速装置には、無段変速機構と有段変速機構の両方を備えるものがある。

従来、この種の無段変速装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものは、機械的な噛み合いにより動力を伝達して有段変速を行う伝動機構部と、摩擦により動力を伝達して無段変速を行う無段変速機構とを、入力軸と出力軸との間に並列に配置している。

この無段変速装置は、低速モードと高速モードとに切替可能に構成されており、低速モードにおいては、入力軸から無段変速機構と伝動機構部とに動力を分配して出力軸に伝達し、高速モードにおいては、入力軸から伝動機構部には動力を分配せず、無段変速機構のみを経由して出力軸に動力を伝達している。

特開２００５−３３１０７８号公報

ここで、無段変速機構は、金属ベルト式またはトロイダル式のバリエータにおける摩擦力により動力を伝達しており、滑りによる動力損失が発生するため、機械的な噛み合いにより動力を伝達する有段変速機構と比較して動力伝達効率が低い。

しかしながら、従来の無段変速装置においては、高速モードでは無段変速機構のみを用いて変速を行っているため、無段階で変速ショックがない変速が可能となり変速品質を向上できる一方で、無段変速装置の動力伝達効率が、無段変速機構のみの低い動力伝達効率になっていた。このため、従来の無段変速装置は、燃費への寄与度が高い中高速域で燃費性能を向上できないおそれがあった。

一方、無段変速機構の動力伝達効率を向上させるために、ディスクとローラを大型化してこれらの間の接触面積を増大させることで滑りを減少させることが考えられる。しかし、この場合は無段変速機構が大型化し、無段変速装置が大型化してしまう。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、装置の小型化を図りつつ、燃費と変速品質を向上できる無段変速装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、駆動源から動力が入力される入力軸と、インターナルギヤが内周面に形成されたケーシングと、前記インターナルギヤと噛合うピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合うサンギヤと、前記ピニオンギヤを回転自在に支持し、前記入力軸に対して同軸で一体回転するように連結されたキャリアと、を有する遊星歯車機構と、前記ケーシングと同軸で一体回転するように配置されたモードＡ駆動軸と、前記サンギヤと同軸で一体回転するように配置されたモードＢ駆動軸と、前記ケーシングに対して同軸で一体回転するように連結された第１ディスクと、前記第１ディスクに対向し、前記サンギヤに対して同軸で一体回転するように連結された第２ディスクと、前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間で動力を伝達するローラと、を有する無段変速機構と、前記モードＡ駆動軸に一体回転するように配置された少なくとも１つのモードＡ駆動ギヤと、前記モードＢ駆動軸に遊転自在に配置された少なくとも１つのモードＢ駆動ギヤと、前記入力軸に平行に配置されたカウンタ軸と、前記入力軸と同軸に配置され、駆動輪に動力を伝達する出力軸と、前記モードＡ駆動ギヤとしてのモード１駆動ギヤおよびモード３駆動ギヤと、前記モードＢ駆動ギヤとしてのモード２駆動ギヤと、を備え、前記モード１駆動ギヤと噛合うモード１従動ギヤと、前記モード３駆動ギヤと噛合うモード３従動ギヤとが、前記カウンタ軸に設けられ、前記モード２駆動ギヤと噛合うモード２従動ギヤと、出力駆動ギヤとが、前記カウンタ軸に一体回転するように設けられ、前記出力駆動ギヤと噛合う出力従動ギヤが、前記出力軸に一体回転するように設けられ、前記モードＡ駆動軸の回転を前記カウンタ軸に伝達する連結状態と、前記モードＡ駆動軸の回転を前記カウンタ軸に伝達しない中立状態と、に切替える第１切替機構が前記カウンタ軸、または前記モードＡ駆動軸のいずれかに設けられ、前記モード２駆動ギヤを前記モードＢ駆動軸に連結する連結状態と、前記出力軸を前記モードＢ駆動軸に連結する連結状態と、前記モード２駆動ギヤおよび前記出力軸を前記モードＢ駆動軸に連結しない中立状態と、に切替える第２切替機構が前記モードＢ駆動軸に設けられることを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、インターナルギヤ側のモードＡ無段変速装置と、サンギヤ側のモードＢ無段変速装置を構成できる。そして、これらのモードを切替えることにより、１つの遊星歯車機構のみでモードＡとモードＢの２タイプの無段変速装置を使い分けることができ、パワースプリットモードを多段化できる。

また、モードＡとモードＢをさらに多段化することにより、無段変速装置の変速比幅を広げることができ、全速度域で燃費を向上でき、変速品質を向上できる。

また、遊星歯車機構と無段変速機構で動力を分担するため、遊星歯車機構と無段変速機構のそれぞれの大きさを小型化でき、耐久性を向上できる。この結果、装置の小型化を図りつつ、燃費と変速品質を向上できる。

図１は、本発明の無段変速装置の第１実施形態を示す図であり、無段変速装置のスケルトン図である。図２は、本発明の無段変速装置の第２実施形態を示す図であり、無段変速装置のスケルトン図である。図３は、本発明の無段変速装置の第１および第２実施形態共通の図であり、無段変速装置の制御系の構成を示す図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る無段変速装置の実施形態について、図面を用いて説明する。図１、図３は、本発明の第１実施形態の無段変速装置を説明する図である。この第１実施形態は、ＦＲ（Front engine Rear drive）車に搭載される無段変速装置に本発明を適用した例を示す。

まず、構成を説明する。図１において、自動車等の車両１００には、駆動源としてのエンジン１０５と、発進デバイス２と、無段変速装置１０１と、ディファレンシャル装置７０と、左右のドライブシャフト１０７Ｒ、１０７Ｌと、左右の駆動輪１０６Ｒ、１０６Ｌとが搭載されている。

車両１００は、ＦＲ（Front engine Rear drive）車として構成されており、エンジン１０５および無段変速装置１０１が車両前部に配置され、ディファレンシャル装置７０および駆動輪１０６Ｒ、１０６Ｌが車両後部に配置されている。これにより、車両１００は、車両前部に配置されたエンジン１０５によって、車両後部に配置された駆動輪１０６Ｒ、１０６Ｌを駆動して走行する。

発進デバイス２は、エンジン１０５のクランク軸１と無段変速装置１０１の入力軸３との間に設けられている。発進デバイス２は、乾式クラッチまたはトルクコンバータからなり、エンジン１０５と無段変速装置１０１との間の動力伝達を断続する。エンジン１０５の出力は、クランク軸１から発進デバイス２を介して入力軸３に伝達される。

ディファレンシャル装置７０は、差動機構を収納するディファレンシャルケース７２を有している。ディファレンシャルケース７２内の差動機構には、左右のドライブシャフト１０７Ｒ、１０７Ｌが連結されている。

ディファレンシャル装置７０は、無段変速装置１０１からディファレンシャルケース７２に伝達された動力を、左右のドライブシャフト１０７Ｒ、１０７Ｌを介して、左右の駆動輪１０６Ｌ、１０６Ｒに差動回転可能に伝達する。

無段変速装置１０１は、入力軸３を備えており、この入力軸３は、エンジン１０５から動力が入力される。

無段変速装置１０１は、遊星歯車機構１０を備えており、この遊星歯車機構１０は、インターナルギヤ１２が内周面に形成されたケーシング１１と、インターナルギヤ１２と噛合うピニオンギヤ１３と、ピニオンギヤ１３と噛合うサンギヤ１４と、ピニオンギヤ１３を回転自在に支持し、入力軸３に対して同軸で一体回転するように連結されたキャリア１５と、を有する。

無段変速装置１０１は、ケーシング１１と同軸で一体回転するように配置されたモードＡ駆動軸４Ａと、サンギヤ１４と同軸で一体回転するように配置されたモードＢ駆動軸４Ｂと、を備えている。

モードＡ駆動軸４Ａは、中空形状に形成されており、内部に入力軸３が挿通している。モードＡ駆動軸４Ａは、入力軸３と同軸で配置されており、ケーシング１１のエンジン１０５側に連結されている。モードＢ駆動軸４Ｂは、サンギヤ１４の、エンジン１０５とは反対側に連結されている。

無段変速装置１０１は、無段変速機構２０を備えており、この無段変速機構２０は、ケーシング１１に対して同軸で一体回転するように連結された第１ディスク２１と、第１ディスク２１に対向し、サンギヤ１４に対して同軸で一体回転するように連結された第２ディスク２２と、第１ディスク２１と第２ディスク２２との間で動力を伝達する球状のローラ２３と、を有する。第２ディスク２２は、モードＢ駆動軸４Ｂに連結されており、このモードＢ駆動軸４Ｂを介してサンギヤ１４と一体回転する。ローラ２３は、図示しないアクチュエータによってその回転軸の傾斜角度が変更される。なお、第１ディスク２１と第２ディスク２２とは同方向に回転する。

このように構成された無段変速機構２０は、ローラ２３の回転軸の傾斜角度を変化させることによって、入力側ディスクの回転数に対する出力側ディスクの回転数の比、すなわち変速比を変化させて、第１ディスク２１の回転に対して第２ディスク２２の回転が減速する状態から、第１ディスク２１の回転に対して第２ディスク２２の回転が増速する状態に無段階に変速する。すなわち、無段変速機構２０は、トロイダル型無段変速機構として構成されている。

無段変速装置１０１は、モードＡ駆動ギヤとしてのモード１駆動ギヤ３１およびモード３駆動ギヤ３３を備えており、このモード１駆動ギヤ３１およびモード３駆動ギヤ３３は、モードＡ駆動軸４Ａに一体回転するように配置されている。

無段変速装置１０１は、モードＢ駆動ギヤとしてのモード２駆動ギヤ３２を備えており、このモード２駆動ギヤ３２は、モードＢ駆動軸４Ｂに遊転自在に配置されている。

無段変速装置１０１は、入力軸３と平行に配置された１つのカウンタ軸４０と、入力軸３と同軸に配置され、駆動輪１０６Ｒ、１０６Ｌに動力を伝達する出力軸５０と、を備えている。

無段変速装置１０１は、モード１駆動ギヤ３１と噛合うモード１従動ギヤ４１と、モード３駆動ギヤ３３と噛合うモード３従動ギヤ４３とを備えている。モード１従動ギヤ４１およびモード３従動ギヤ４３は、カウンタ軸４０に遊転自在に設けられている。

無段変速装置１０１は、モード１駆動ギヤ３１、モード３駆動ギヤ３３と噛合うモードＡ従動ギヤとして、モード１従動ギヤ４１、モード３従動ギヤ４３を備えている。

無段変速装置１０１は、モード２駆動ギヤ３２と噛合うモードＢ従動ギヤとして、モード２従動ギヤ４２を備えている。また、無段変速装置１０１は、出力駆動ギヤ４８を備えている。

モード２従動ギヤ４２、出力駆動ギヤ４８は、カウンタ軸４０に一体回転するように設けられている。

無段変速装置１０１は、出力駆動ギヤ４８と噛合う出力従動ギヤ５１を備えており、この出力従動ギヤ５１は、出力軸５０に一体回転するように設けられている。

無段変速装置１０１は、モードＡ切替機構としての第１切替機構Ｓ１を備えており、この第１切替機構Ｓ１は、モード１従動ギヤ４１とモード３従動ギヤ４３のうち何れか一方をカウンタ軸４０に連結する連結状態と、モード１従動ギヤ４１とモード３従動ギヤ４３の何れもカウンタ軸４０に連結しない中立状態と、に切替える。第１切替機構Ｓ１は、カウンタ軸４０に設けられている。第１切替機構Ｓ１はモードＡ駆動軸４Ａに設けてもよい。その場合、第１切替機構Ｓ１はモード１駆動ギヤ３１をモードＡ駆動軸４Ａと連結または、解放する状態と、に切替える。以下、モード１従動ギヤ４１をカウンタ軸４０に連結する連結状態をモード１連結状態といい、モード３従動ギヤ４３をカウンタ軸４０に連結する連結状態をモード３連結状態という。

無段変速装置１０１は、モードＢ切替機構としての第２切替機構Ｓ２を備えており、この第２切替機構Ｓ２は、モード２駆動ギヤ３２をモードＢ駆動軸４Ｂに連結する連結状態（以下、モード２連結状態という）と、出力軸５０をモードＢ駆動軸４Ｂに連結する連結状態（モード４連結状態という）と、モード２駆動ギヤ３２および出力軸５０をモードＢ駆動軸４Ｂに連結しない中立状態と、に切替える。第２切替機構Ｓ２は、モードＢ駆動軸４Ｂに設けられている。ここで、モード４連結状態は、互いに同軸に配置された出力軸５０とモードＢ駆動軸４Ｂとが直結された状態である。

無段変速装置１０１は、第１切替機構Ｓ１、第２切替機構Ｓ２を作動させることで、モード１従動ギヤ４１、モード２従動ギヤ４２、モード３従動ギヤ４３、モードＢ駆動軸４Ｂの何れかから出力軸５０に動力を取り出す。

具体的には、第１切替機構Ｓ１、第２切替機構Ｓ２をそれぞれモード１連結状態、中立状態にすることで、モード１従動ギヤ４１から出力駆動ギヤ４８を介して出力軸５０に、モード１での車両前進方向の動力を取り出す。

また、第１切替機構Ｓ１、第２切替機構Ｓ２をそれぞれ中立状態、モード２連結状態にすることで、モード２従動ギヤ４２から出力駆動ギヤ４８を介して出力軸５０に、モード２での車両前進方向の動力を取り出す。

また、第１切替機構Ｓ１、第２切替機構Ｓ２をそれぞれモード３連結状態、中立状態にすることで、モード３従動ギヤ４３から出力駆動ギヤ４８を介して出力軸５０に、モード３での車両前進方向の動力を取り出す。

また、第１切替機構Ｓ１、第２切替機構Ｓ２をそれぞれ中立状態、モード４連結状態にすることで、モードＢ駆動軸４Ｂから出力軸５０に、モード４での車両前進方向の動力を取り出す。

このように構成された無段変速装置１０１において、エンジン１０５から発進デバイス２を介して入力軸３に伝達された動力は、入力軸３と同軸上に配置された遊星歯車機構１０のキャリア１５に伝達され、キャリア１５を回転させる。

キャリア１５が回転すると、キャリア１５に支持されたピニオンギヤ１３からインターナルギヤ１２とサンギヤ１４に動力が分割して伝達される。インターナルギヤ１２に伝達された動力は、ケーシング１１を介して無段変速機構２０の第１ディスク２１に伝達される。サンギヤ１４に伝達された動力は、モードＢ駆動軸４Ｂを介して無段変速機構２０の第２ディスク２２に伝達される。すなわち、遊星歯車機構１０において、インターナルギヤ１２側とサンギヤ１４側とに動力が分割される。いわゆるパワースプリットが行われる。

この動力分割（パワースプリット）が行われることで、第１ディスク２１およびケーシング１１と一体回転するモードＡ駆動軸４Ａを経て駆動輪１０６Ｒ、１０６Ｌに伝達される動力伝達経路（モードＡ動力伝達経路）と、第２ディスク２２と一体回転するモードＢ駆動軸４Ｂを経て駆動輪１０６Ｒ、１０６Ｌに伝達される動力伝達経路（モードＢ動力伝達経路）とが形成される。

モードＡ動力伝達経路を用いて変速を行う場合、サンギヤ１４から第２ディスク２２に伝達された動力は、第１ディスク２１およびケーシング１１を介してモードＡ駆動軸４Ａに合流する。また、モードＢ動力伝達経路を用いて変速を行う場合、インターナルギヤ１２からケーシング１１および第１ディスク２１に伝達された動力は、第２ディスク２２を介してモードＢ駆動軸４Ｂに合流する。

このように、無段変速装置１０１は、モードＡ動力伝達経路を用いて変速を行う無段変速装置（モードＡ無段変速装置）と、モードＢ動力伝達経路を用いて変速を行う無段変速装置（モードＢ無段変速装置）と、を有するように構成されている。

この動力分割（パワースプリット）型の無段変速装置１０１では、入力軸３の回転数が一定で無段変速機構２０の変速比が変化した場合、サンギヤ１４の回転数が増加するとインターナルギヤ１２の回転数が減少し、サンギヤ１４の回転数が減少するとインターナルギヤ１２の回転数が増加する。

また、無段変速装置１０１は、モード１からモード４の４つの走行モードを備えている。モード１では、モード１駆動ギヤ３１とモード１従動ギヤ４１の噛み合いにより変速を行い、モード２では、モード２駆動ギヤ３２とモード２従動ギヤ４２の噛み合いにより変速を行い、モード３では、モード３駆動ギヤ３３とモード３従動ギヤ４３の噛み合いにより変速を行う。モード４では、出力軸５０とモードＢ駆動軸４Ｂとが直結される。

これらの、走行モードは、モード１の変速比が最も大きく、モード２、モード３、モード４の順に変速比が小さくなるように、各駆動ギヤと各従動ギヤのギヤ比が設定されている。言い換えると、モード１からモード４の走行モードは、ギヤ対を切替えて段階的に変速比を変更する自動変速装置（ステップＡＴ）における変速段に類似する。

また、この無段変速装置１０１では、車両前進時は、走行モードをモード１からモード４の間で切替えるとともに、各走行モードで無段変速機構２０の変速比を変更することで、無段変速装置１０１の全体としての変速比を変更する。

本実施形態では、奇数の走行モード、すなわちモード１とモード３は、モードＡ駆動軸４Ａから駆動輪１０６Ｒ、１０６Ｌに動力を伝達するモードＡ動力伝達経路を用いて形成される。また、偶数の走行モード、すなわちモード２とモード４は、モードＢ駆動軸４Ｂから駆動輪１０６Ｒ、１０６Ｌに動力を伝達するモードＢ動力伝達経路を用いて形成される。

ここで、モード１からモード４における各駆動ギヤと従動ギヤのギヤ比について説明する。前述したように、無段変速装置１０１では、入力軸３の回転数が一定で無段変速機構２０の変速比が変化した場合、サンギヤ１４の回転数が増加するとインターナルギヤ１２の回転数が減少し、サンギヤ１４の回転数が減少するとインターナルギヤ１２の回転数が増加する。以下の説明では、インターナルギヤ１２とサンギヤ１４の速度比がｒ２とｒ１の間で変化するものとする。

本実施形態では、速度比がｒ２のときにモード１従動ギヤ４１とモード２従動ギヤ４２の回転数が一致（同期）するように、モード２のギヤ比（モード２駆動ギヤ３２とモード２従動ギヤ４２のギヤ比）が設定されている。また、速度比がｒ１のときにモード２従動ギヤ４２とモード３従動ギヤ４３の回転数が一致（同期）するように、モード３のギヤ比（モード３駆動ギヤ３３とモード３従動ギヤ４３のギヤ比）が設定されている。また、速度比がｒ２のときに出力軸５０とモードＢ駆動軸４Ｂの回転数が一致（同期）する。

また、本実施形態では、遊星歯車機構１０がシングルピニオン型の遊星歯車機構であるため、奇数モードであるモード１を、モードＡ動力伝達経路（モードＡ動力伝達装置）を用いて形成することで、大きな動力伝達を要する車両の発進時において、無段変速機構２０の動力伝達効率を最大にでき、かつ、無段変速装置１０１への入力負荷を最少にできる。

上述のように構成された無段変速装置１０１は、コントロールユニット１２０に電気的に接続されており、このコントロールユニット１２０によって制御される。

図３において、コントロールユニット１２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備える図示しないマイクロコンピュータを含んで構成されている。

コントロールユニット１２０において、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。

コントロールユニット１２０の入力側には、車両１００に設けられたエンジン回転数センサ１２１、車速センサ１２２、モードＡ駆動軸回転数センサ１２３Ａ、モードＢ駆動軸回転数センサ１２３Ｂ、出力回転数センサ１２４、スロットル開度センサ１２５、無段変速位置センサ１２６、油温センサ１２７が接続されている。

エンジン回転数センサ１２１は、エンジン１０５のエンジン回転数、すなわちクランク軸１の回転数を検出し、検出信号をコントロールユニット１２０に出力する。

車速センサ１２２は、車両１００の車速を検出し、検出信号をコントロールユニット１２０に出力する。車速センサ１２２は、例えば、駆動輪１０６Ｒ、１０６Ｌの回転数を検出し、この回転数に基づいて車速を検出する。

モードＡ駆動軸回転数センサ１２３Ａは、モードＡ駆動軸４Ａの回転数を検出し、検出信号をコントロールユニット１２０に出力する。また、モードＢ駆動軸回転数センサ１２３Ｂは、モードＢ駆動軸４Ｂの回転数を検出し、検出信号をコントロールユニット１２０に出力する。出力回転数センサ１２４は、出力軸５０の回転数を出力回転数として検出し、検出信号をコントロールユニット１２０に出力する。

スロットル開度センサ１２５は、図示しないスロットルバルブのスロットル開度を検出し、検出信号をコントロールユニット１２０に出力する。

無段変速位置センサ１２６は、無段変速機構２０のローラ２３の傾斜角度を無段変速位置として検出し、検出信号をコントロールユニット１２０に出力する。

油温センサ１２７は、無段変速機構２０の潤滑油の油温を検出し、検出信号をコントロールユニット１２０に出力する。

セレクトデバイスポジションセンサ１２８は、ドライバーが選択したドライブモードをセンサで検出し、コントロールユニット１２０に出力する。一方、コントロールユニット１２０の出力側には、車両１００に設けられた無段変速制御装置１２９、第１切替機構Ｓ１、第２切替機構Ｓ２が電気的に接続されている。

無段変速制御装置１２９は、無段変速機構２０を油圧で制御するバルブボディからなる。無段変速制御装置１２９は、コントロールユニット１２０により電気的に制御される図示しないソレノイドバルブと油圧経路を備えており、ソレノイドバルブにより油圧経路を切替えることで、無段変速機構２０の変速比等を変更する。

コントロールユニット１２０は、エンジン回転数、車速、入力回転数、出力回転数、スロットル開度、無段変速位置、油温に基づいて、無段変速制御装置１２９、第１切替機構Ｓ１、第２切替機構Ｓ２を制御することで、走行モードをモード１からモード４の間で切替を行うとともに、各走行モードで無段変速機構２０の変速比を変更し、無段変速装置１０１の全体としての変速比を変更する。

次に、無段変速装置１０１の動作について説明する。

（前進走行時の動作）
車両が前進する前進走行時において、車両が停止状態から発進するときは、無段変速装置１０１はモード１が選択されて、無段変速機構２０が最大減速状態となる。

車両の発進後は、モード１において無段変速機構２０が最大減速状態から最大増速状態まで変化することで、車速が増加する。

無段変速機構２０が最大増速状態まで変化した後、モード２に切替えられる。その後、モード２において無段変速機構２０が最大増速状態から最大減速状態まで変化することで、車速が更に増加する。以降、モード３、モード４においても同様に動作する。

ここで、走行モードを切替えるときの具体的な動作について、モード１からモード２に切替を行う場合を例にして説明する。

走行モードをモード１からモード２に切替える際は、遊星歯車機構１０の速度比がｒ２となって、モード１従動ギヤ４１とモード２従動ギヤ４２の回転数が同期した状態で、コントロールユニット１２０が、第１切替機構Ｓ１を中立状態にし、第２切替機構Ｓ２をモード２連結状態にする。このモード切替は、切替前の従動ギヤと切替後の従動ギヤの回転数が同期した状態で行われるため、変速ショックを発生させることなく行うことができる。

また、第１切替機構Ｓ１と第２切替機構Ｓ２とが独立して制御される切替機構であるため、第１切替機構Ｓ１を中立状態にすると同時に第２切替機構Ｓ２をモード２連結状態にすることができるため、走行モードの切替時に動力伝達が途切れるのを防止できる。

同様に、走行モードをモード２からモード３に切替える場合、および、モード３からモード４に切替える場合も、切替前の従動ギヤと切替後の従動ギヤの回転数が同期した状態で行われるため、変速ショックを発生させることなく行うことができる。また、切替前のモードの切替機構を中立状態にすると同時に切替後のモードの切替機構を連結状態にすることができるため、走行モードの切替時に動力伝達が途切れるのを防止できる。

このように本実施形態の無段変速装置１０１によれば、第１の効果として、インターナルギヤ１２側のモードＡ無段変速装置と、サンギヤ１４側のモードＢ無段変速装置を構成できる。そして、これらのモードを切替えることにより、１つの遊星歯車機構１０のみでモードＡとモードＢの２タイプの無段変速装置を使い分けることができ、パワースプリットモードを多段化できる。

また、第２の効果として、モードＡとモードＢをさらに多段化することにより、無段変速装置１０１の変速比幅を広げることができ、全速度域で燃費を向上でき、変速品質を向上できる。

また、第３の効果として、遊星歯車機構１０と無段変速機構２０で動力を分担するため、遊星歯車機構１０と無段変速機構２０のそれぞれの大きさを小型化でき、耐久性を向上できる。この結果、装置の小型化を図りつつ、燃費と変速品質を向上できる。

また、第１から第３の効果に加えて、カウンタ軸４０を１つのみ備えるため、カウンタ軸４０を２つ備える場合よりも無段変速装置１０２を径方向に小型化できる。

また、後退速従動ギヤ６１を後退速軸６０に独立して配置したことで、カウンタ軸４０を軸方向に短縮できるため、無段変速装置１０１を小型化できる。

また、後退速従動ギヤ６１を後退速軸６０に独立して配置したことで、後退速従動ギヤ６１をカウンタ軸４０に配置する場合よりもカウンタ軸４０の慣性重量を低減できるため、モードの切替速度、すなわち変速速度を速くすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の無段変速装置について説明する。第２実施形態の無段変速装置は、ピニオンギヤが段付きピニオンギヤから構成されている点において、第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態の無段変速装置１０１と同様の構成部材には第１実施形態と同じ符号を付して説明を省略する。

図２において、車両１００は、第１実施形態の無段変速装置１０１に代えて無段変速装置１０２を備えている。

無段変速装置１０２の遊星歯車機構１０において、ピニオンギヤ１３は、インターナルギヤ１２と噛合う大径部１３Ａと、サンギヤ１４と噛合う小径部１３Ｂとを有する段付きピニオンギヤからなる。

また、遊星歯車機構１０は、キャリア１５を固定してサンギヤ１４を１回転させたときにインターナルギヤ１２がサンギヤ１４と逆方向に１回転するように歯数が設定されている。

このように本実施形態の無段変速装置１０２によれば、ピニオンギヤ１３が段付きピニオンギヤからなるため、モードＡ無段変速装置とモードＢ無段変速装置への入力トルクを等しくでき、耐久性を向上させることができる。

また、カウンタ軸４０を１つのみ備えるため、カウンタ軸４０を２つ備える場合よりも無段変速装置１０２を径方向に小型化できる。

３...入力軸、４Ａ...モードＡ駆動軸、４Ｂ...モードＢ駆動軸、１０...遊星歯車機構、１１...ケーシング、１２...インターナルギヤ、１３...ピニオンギヤ、１３Ａ...大径部、１３Ｂ...小径部、１４...サンギヤ、１５...キャリア、２０...無段変速機構、２１...第１ディスク、２２...第２ディスク、２３...ローラ、３１...モード１駆動ギヤ（モードＡ駆動ギヤ）、３２...モード２駆動ギヤ（モードＢ駆動ギヤ）、３３...モード３駆動ギヤ（モードＡ駆動ギヤ）、４０...カウンタ軸、４１...モード１従動ギヤ、４２...モード２従動ギヤ、４３...モード３従動ギヤ、４８...出力駆動ギヤ、５０...出力軸、５１...出力従動ギヤ、６０...後退速軸、６１...後退速従動ギヤ、１０１，１０２...無段変速装置、１０５...エンジン、１０６Ｌ，１０６Ｒ...駆動輪、Ｓ１...第１切替機構、Ｓ２...第２切替機構

Claims

駆動源から動力が入力される入力軸と、
インターナルギヤが内周面に形成されたケーシングと、前記インターナルギヤと噛合うピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合うサンギヤと、前記ピニオンギヤを回転自在に支持し、前記入力軸に対して同軸で一体回転するように連結されたキャリアと、を有する遊星歯車機構と、
前記ケーシングと同軸で一体回転するように配置されたモードＡ駆動軸と、
前記サンギヤと同軸で一体回転するように配置されたモードＢ駆動軸と、
前記ケーシングに対して同軸で一体回転するように連結された第１ディスクと、前記第１ディスクに対向し、前記サンギヤに対して同軸で一体回転するように連結された第２ディスクと、前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間で動力を伝達するローラと、を有する無段変速機構と、
前記モードＡ駆動軸に一体回転するように配置された少なくとも１つのモードＡ駆動ギヤと、
前記モードＢ駆動軸に遊転自在に配置された少なくとも１つのモードＢ駆動ギヤと、
前記入力軸に平行に配置されたカウンタ軸と、
前記入力軸と同軸に配置され、駆動輪に動力を伝達する出力軸と、
前記モードＡ駆動ギヤとしてのモード１駆動ギヤおよびモード３駆動ギヤと、
前記モードＢ駆動ギヤとしてのモード２駆動ギヤと、を備え、
前記モード１駆動ギヤと噛合うモード１従動ギヤと、前記モード３駆動ギヤと噛合うモード３従動ギヤとが、前記カウンタ軸に設けられ、
前記モード２駆動ギヤと噛合うモード２従動ギヤと、出力駆動ギヤとが、前記カウンタ軸に一体回転するように設けられ、
前記出力駆動ギヤと噛合う出力従動ギヤが、前記出力軸に一体回転するように設けられ、
前記モードＡ駆動軸の回転を前記カウンタ軸に伝達する連結状態と、前記モードＡ駆動軸の回転を前記カウンタ軸に伝達しない中立状態と、に切替える第１切替機構が前記カウンタ軸、または前記モードＡ駆動軸のいずれかに設けられ、
前記モード２駆動ギヤを前記モードＢ駆動軸に連結する連結状態と、前記出力軸を前記モードＢ駆動軸に連結する連結状態と、前記モード２駆動ギヤおよび前記出力軸を前記モードＢ駆動軸に連結しない中立状態と、に切替える第２切替機構が前記モードＢ駆動軸に設けられることを特徴とする無段変速装置。
前記ピニオンギヤは、前記インターナルギヤと噛合う大径部と、前記サンギヤと噛合う小径部とを有する段付きピニオンギヤからなり、
前記遊星歯車機構は、前記キャリアを固定して前記サンギヤを１回転させたときに前記インターナルギヤが前記サンギヤと逆方向に１回転するように歯数が設定されたことを特徴とする請求項１に記載の無段変速装置。