JP3885650B2 - 無段変速装置 - Google Patents

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    • F16H2037/088Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
    • F16H2037/0886Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft with switching means, e.g. to change ranges

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明に係る無段変速装置は、自動車用自動変速装置として、或はポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の変速装置として利用する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用変速機を構成する変速機の一種としてトロイダル型無段変速機が知られ、一部で実施されている。この様な既に一部で実施されているトロイダル型無段変速機は、ハーフトロイダル型で、且つ、入力部から出力部への動力の伝達を互いに平列に設けられた2系統に分けて行なう、所謂ダブルキャビティ型と呼ばれているものである。この様なトロイダル型無段変速機は従来から、特開平2−283949号公報、同8−4869号公報、同8−61453号公報等、多数の公報に記載されて周知であるが、その基本構造に就いて、図5により説明する。
【0003】
この図5に示したハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機は、特許請求の範囲に記載した回転軸に相当する入力回転軸1を有する。そして、この入力回転軸1の中間部基端寄り(図5の左寄り)部分及び先端寄り(図5の右寄り)部分の周囲に、それぞれ入力側ディスク2a、2bを支持している。これら両入力側ディスク2a、2bは上記入力回転軸1に対し、それぞれが請求項1に記載した軸方向片面であってトロイド曲面である入力側面3、3同士を互いに対向させた状態で、それぞれボールスプライン4、4を介して支持している。従って上記両入力側ディスク2a、2bは、上記入力回転軸1の周囲に、この入力回転軸1の軸方向の変位自在に、且つ、この入力回転軸1と同期した回転自在に支持されている。
【0004】
又、上記入力回転軸1の基端部(図5の左端部)と上記入力側ディスク2aの外側面との間に、転がり軸受5と、ローディングカム式の押圧装置6とを設けている。そして、この押圧装置6を構成するカム板7を、駆動軸8により回転駆動自在としている。これに対して、上記入力回転軸1の先端部(図5の右端部)と上記別の入力側ディスク2bの外側面との間に、ローディングナット9と、大きな弾力を有する皿板ばね10とを設けている。
【0005】
上記入力回転軸1の中間部は、トロイダル型無段変速機を収納したケーシング11(本発明の実施の形態を示す図1参照)内に設置した隔壁部12に設けた通孔13を挿通している。この通孔13の内径側には円筒状の出力筒28を、1対の転がり軸受14、14により回転自在に支持しており、この出力筒28の中間部外周面に出力歯車15を固設している。又、この出力筒28の両端部で上記隔壁部12の両外側面から突出した部分に、特許請求の範囲に記載した内側ディスクに相当する出力側ディスク16a、16bを、スプライン係合により、上記出力筒28と同期した回転自在に支持している。
【0006】
この状態で、請求項1に記載した軸方向両側面であってそれぞれがトロイド曲面である、上記各出力側ディスク16a、16bの出力側面17、17が、前記各入力側面3、3に対向する。又、これら両出力側ディスク16a、16bの内周面のうちで上記出力筒28の端縁よりも突出した部分と上記入力回転軸1の中間部外周面との間に、それぞれニードル軸受18、18を設けている。そして、上記各出力側ディスク16a、16bに加わる荷重を支承しつつ、上記入力回転軸1に対するこれら各出力側ディスク16a、16bの回転及び軸方向変位を自在としている。
【0007】
又、上記入力回転軸1の周囲で上記入力、出力両側面3、17同士の間部分(キャビティ)に、それぞれ複数個(一般的には2個又は3個)ずつのパワーローラ19、19を配置している。これら各パワーローラ19、19はそれぞれ、上記入力、出力両側面3、17に当接する周面29、29を球状凸面とされたもので、トラニオン20、20の側面部分に、変位軸21、21と、ラジアルニードル軸受22、22と、スラスト玉軸受23、23と、スラストニードル軸受24、24とにより、回転及び若干の揺動変位自在に支持されている。即ち、上記各変位軸21、21は基半部と先半部とが互いに偏心した偏心軸であり、このうちの基半部を上記各トラニオン20、20の中間部に、図示しない別のラジアルニードル軸受により、揺動変位自在に支持している。
【0008】
上記各パワーローラ19、19は、この様な変位軸21、21の先半部に、上記ラジアルニードル軸受22、22と上記スラスト玉軸受23、23とにより、回転自在に支持している。又、構成各部材の弾性変形に基づく、上記入力回転軸1の軸方向に関する上記各パワーローラ19、19の変位を、上記別のラジアルニードル軸受と上記各スラストニードル軸受24、24とにより、自在としている。
【0009】
更に、上記各トラニオン20、20は、(図5で表裏方向の)両端部に設けた枢軸を、前記ケーシング11内に設置した支持板25a、25b(本発明の実施の形態を示す図1、2参照)に、揺動並びに軸方向の変位自在に支持している。即ち、上記各トラニオン20、20は、図5の時計方向及び反時計方向の変位自在に支持すると共に、図示しないアクチュエータにより、上記枢軸の軸方向(図1の左半部及び図5の表裏方向、図1、2の右半部の上下方向)に変位させられる様にしている。
【0010】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の運転時には、前記駆動軸8により前記入力側ディスク2aを、前記押圧装置6を介して回転駆動する。この押圧装置6は、軸方向の推力を発生させつつ上記入力側ディスク2aを回転駆動するので、上記入力側ディスク2aを含む1対の入力側ディスク2a、2bが、前記各出力側ディスク16a、16bに向け押圧されつつ、互いに同期して回転する。この結果、上記各入力側ディスク2a、2bの回転が、上記各パワーローラ19、19を介して上記各出力側ディスク16a、16bに伝わり、前記出力筒28を介してこれら各出力側ディスク16a、16bと結合された、前記出力歯車15が回転する。
【0011】
運転時には上記押圧装置6が発生する推力により、上記各パワーローラ19、19の周面29、29と上記入力、出力両側面3、17との各当接部の面圧が確保される。又、この面圧は、上記駆動軸8から上記出力歯車15に伝達する動力(トルク)が大きくなる程高くなる。この為、トルク変化に関わらず、良好な伝達効率を得られる。又、伝達すべきトルクが0若しくは僅少の場合にも、前記皿板ばね10及び上記押圧装置6の内径側に設けた予圧ばね26により、上記各当接部の面圧を或る程度確保する。従って、上記各当接部でのトルク伝達は、起動直後から、過大な滑りを伴う事なく、円滑に行なわれる。
【0012】
上記駆動軸8とこの出力歯車15との間の変速比を変える場合には、図示しないアクチュエータにより上記各トラニオン20、20を、図5の表裏方向に変位させる。この場合、図5の上半部のトラニオン20、20と下半部のトラニオン20、20とは、互いに逆方向に、同じ量だけ変位させる。この変位に伴って、上記各パワーローラ19、19の周面29、29と上記入力、出力両側面3、17との当接部の接線方向に加わる力の向きが変化する。そして、この接線方向の力によって、上記各トラニオン20、20が、それぞれの両端部に設けた枢軸を中心として揺動する。
【0013】
この揺動に伴って、上記各パワーローラ19、19の周面29、29と上記入力、出力両側面3、17との当接部の、これら両側面3、17の径方向に関する位置が変化する。これら各当接部が、上記入力側面3の径方向外側に、上記出力側面17の径方向内側に、それぞれ変化する程、上記変速比は増速側に変化する。これに対して、上記各当接部が、上記入力側面3の径方向内側に、上記出力側面17の径方向外側に、それぞれ変化する程、上記変速比は減速側に変化する。
【0014】
ところで、図5に示した従来構造の場合、1対の出力側ディスク16a、16bの外側面27、27同士の間に、出力歯車15に加えて、1対の転がり軸受14、14、並びにこの転がり軸受14、14を支持する為の隔壁部12を設置している為、上記両外側面27、27同士の間隔D27が大きくなる。この為、トロイダル型無段変速機の軸方向寸法が嵩み、このトロイダル型無段変速機が大型化し重量が増大する。この様な大型化及び重量の増大は、上記間隔D27の増大によるものだけでなく、上記各出力側ディスク16a、16bの軸方向の厚さが嵩む事でも生じる。この理由は、次の通りである。
【0015】
図5に示した、トロイダル型無段変速機の減速状態で、各パワーローラ19、19の周面29、29は、上記各出力側ディスク16a、16bの出力側面17、17の外径寄り部分に当接した状態で、これら各出力側面17、17を押圧する。この為、上記各出力側ディスク16a、16bには、出力筒28とのスプライン係合部を中心とする、大きなモーメントが加わる。この様な大きなモーメントに拘らず、変速比のずれを抑えると共に上記各出力側ディスク16a、16bの耐久性を確保する為には、これら各出力側ディスク16a、16bの弾性変形を抑える必要がある。そして、この為には、これら各出力側ディスク16a、16bの軸方向に関する厚さ寸法を大きくして、これら各出力側ディスク16a、16bの剛性を高くする必要がある。この様な理由により、これら各出力側ディスク16a、16bの軸方向に関する厚さ寸法を大きくすると、その分、上述の様にトロイダル型無段変速機が大型化する。
【0016】
これに対して特開2001−116097号公報には、一体型の出力側ディスクを入力側回転軸の中間部周囲に、それぞれ1対ずつのラジアルニードル軸受及びスラストニードル軸受により回転自在に支持する構造が記載されている。この様な上記公報に記載された構造によれば、図5に示した従来構造から隔壁部12を省略すると共に出力側ディスクの軸方向寸法の短縮化も可能になる為、トロイダル型無段変速機全体としての小型・軽量化を図れる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
但し、スラストニードル軸受は、各ニードルの転動面と相手軌道面との転がり接触部で滑り摩擦に基づく発熱が著しい等の理由により、予圧を付与した状態での使用が難しい。言い換えれば、上記スラストニードル軸受の寿命を十分に確保する事を考慮した場合には、このスラストニードル軸受を、正の隙間を有する状態で使用しなければならない。この為、出力側ディスクの軸方向位置を厳密に規制する事が難しく、この出力側ディスクに設けた出力側面と、各パワーローラの周面との当接位置が微妙にずれる可能性がある。
【0018】
この様な原因で上記出力側面と上記周面との当接位置がずれると、これら両面同士の転がり接触部でサイドスリップが発生し、上記各パワーローラを支承したトラニオンが枢軸を中心として回動し、トロイダル型無段変速機の変速比が不用意に変化する可能性がある。この様な状態は、運転者に違和感を与える為、好ましくない。特に、トロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせて、無限大の変速比を実現する無段変速装置の場合、上記トロイダル型無段変速ユニットを大きなトルクが通過する状態で、微妙な変速比制御が必要になる。この為、上述の様な理由で変速比が不用意に変化する事は、特に好ましくない。
本発明の無段変速装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置は、ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせると共に、このうちのトロイダル型無段変速ユニットの回転軸に繋がる入力軸と、上記遊星歯車式変速ユニットの構成部材に繋がる出力軸とを備える。
このうちのトロイダル型無段変速ユニットは、前述した従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、ケーシングと、回転軸と、1対の外側ディスクと、内側ディスクと、複数のトラニオンと、パワーローラとを備える。
このうちの回転軸は、上記ケーシング内に回転自在に支持されている。
又、上記各外側ディスクは、それぞれが断面円弧形である互いの側面同士を対向させた状態で上記回転軸の両端部に、この回転軸と同期した回転を自在として支持されている。 又、上記内側ディスクは、上記回転軸の中間部周囲に、断面円弧形である両側面を上記各外側ディスクの側面に対向させた状態で、上記回転軸に対する相対回転を自在に支持されている。
又、上記各トラニオンは、軸方向に関して、上記内側ディスクの両側面と各外側ディスクの側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられている。
更に、上記パワーローラは、上記各トラニオンの側面部分に回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記内側ディスクの両側面と各外側ディスクの側面とに当接させている。
特に、本発明の無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速ユニットの場合には、上記内側ディスクの小径側端部を上記ケーシングの内面に固定した部材に対し、この内側ディスクの小径側端部の軸方向端面とこの固定した部材の軸方向側面との間に設けたスラストアンギュラ玉軸受により回転自在に支持している。又、上記各トラニオンの長さ方向両端部に設けた、これら各トラニオン毎に1対ずつの折れ曲がり壁部の先端部同士を、これら各トラニオンの側面部分に支持した上記各パワーローラを跨ぐ状態で設けた連結部材により連結している。
【0020】
又、前記遊星歯車式変速ユニットは、上記トロイダル型無段変速ユニットの回転軸と内側ディスクとから動力を伝達されるものであって、動力の伝達経路を2系統に切り替える切換手段を有する。
且つ、上記遊星歯車式変速ユニットは、キャリアと、複数の遊星歯車と、太陽歯車とを備える。
このうちのキャリアは、上記トロイダル型無段変速ユニットを構成する1対の外側ディスクにこれら両外側ディスクと同心に結合固定されて、これら両外側ディスクと共に回転する。又、上記各遊星歯車は、上記キャリアの軸方向両側面のうちで一方の外側ディスクに対向する軸方向片面に回転自在に支持されている。更に、上記太陽歯車は、上記トロイダル型無段変速ユニットを構成する回転軸の周囲に配置された中空回転軸により上記内側ディスクに結合された状態で上記各ディスクと同心に且つ回転自在に設けられ、上記各遊星歯車と噛合している。
【0021】
【作用】
上述の様に本発明の無段変速装置の場合には、前述した従来構造の如く、1対の内側ディスク同士の間に、転がり軸受、並びにこの転がり軸受を支持する為の隔壁部を設置する必要がなくなる。従って、これら両内側ディスク同士の間隔を縮めたり、内側ディスクを一体化する事も可能になって、トロイダル型無段変速機の小型・軽量化を図れる。
更に、内側ディスクを支持する玉軸受は、予圧を付与した状態でも耐久性が著しく低下する事はないので、この玉軸受の耐久性を確保しつつ上記内側ディスクが軸方向にずれ動く事を防止できる。この為、変速比が不用意に変化する事を防止して、運転者に違和感を与える事のない変速装置を実現できる。
しかも、上記玉軸受は、上記内側ディスクの小径側端部の軸方向端面とケーシングの内面に固定した部材の軸方向側面との間に設けたスラストアンギュラ玉軸受であるので、この様な玉軸受を設ける為のスペースが嵩む事を防止できる。この為、トロイダル型無段変速機の更なる小型化を図れると共に、上記内側ディスクと外側ディスクとの間部分に存在するパワーローラやトラニオン、更にはこのトラニオンに固定された、連結部材等と上記玉軸受とを、互いに干渉しにくくできる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1〜3は、本発明の実施の形態の1例を示している。尚、図1〜2には縦横比等の寸法関係を、実際の寸法関係で示している。又、図1〜2で、一方のキャビティ(一方の入力側ディスク2aと出力側ディスク16cの片側面との間部分)と他方のキャビティ(他方の入力側ディスク2bと出力側ディスク16cの他側面との間部分)との断面位置は、円周方向に関して90度異なる。本例の無段変速装置は、トロイダル型無段変速ユニット30と、第一〜第三の遊星歯車式変速ユニット31〜33とを組み合わせて成り、入力軸34と出力軸35とを有する。図示の例では、これら入力軸34と出力軸35との間に伝達軸36を、これら両軸34、35と同心に、且つ、これら両軸34、35に対する相対回転を自在に設けている。そして、上記第一、第二の遊星歯車式変速ユニット31、32を上記入力軸34と上記伝達軸36との間に掛け渡す状態で、上記第三の遊星歯車式変速ユニット33をこの伝達軸36と上記出力軸35との間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。
【0023】
このうちのトロイダル型無段変速ユニット30は、1対の入力側ディスク2a、2bと、一体型の出力側ディスク16cと、複数のパワーローラ19、19とを備える。そして、上記1対の入力側ディスク2a、2bは、上記入力軸34を介して互いに同心に、且つ、同期した回転を自在として結合されている。又、上記出力側ディスク16cは、上記両入力側ディスク2a、2b同士の間に、これら両入力側ディスク2a、2bと同心に、且つ、これら両入力側ディスク2a、2bに対する相対回転を自在として支持されている。更に、上記各パワーローラ19、19は、上記出力側ディスク16cの軸方向両側面と上記両入力側ディスク2a、2bの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個ずつ挟持されている。そして、これら両入力側ディスク2a、2bの回転に伴って回転しつつ、これら両入力側ディスク2a、2bから上記出力側ディスク16cに動力を伝達する。
【0024】
又、本例の場合、図3に詳示する様に、上記各パワーローラ19、19を支持するトラニオン20、20の長さ方向両端部に設けた、1対の折れ曲がり壁部62、62の先端部同士を、連結部材63、63により連結している。この様な連結部材63は、上記パワーローラ19を跨ぐ様に設けると共に、その両端面を上記トラニオン20の各折れ曲がり壁部62、62の先端縁(図3の下端縁)に突き当てた状態で、ねじピン64、64により、上記トラニオン20に結合固定している。この様な連結部材63、63を設けた本例の場合には、上記各トラニオン20、20の曲げ剛性の向上を図れ、これら各トラニオン20、20を弾性変形しにくくできる。この結果、これら各トラニオン20、20の変形に基づく変位軸21aの傾斜を防止し、この変位軸21aの先半部に支持した上記各パワーローラ19、19の位置がずれるのを抑える事ができるので、変速動作を安定させる事ができる。尚、本例の場合、上記変位軸21aと、上記パワーローラ19を回転自在に支持するスラスト玉軸受23を構成する外輪とを、一体に形成している。
【0025】
更に、本例の場合には、上記出力側ディスク16cの軸方向両端部を、1対のスラストアンギュラ玉軸受37、37により、回転自在に支持している。この為に本例の場合には、上記トラニオン20、20の両端部を支持する為の支持板25a、25bを支持する為にケーシング11の内面に固設した支持ポスト40a、40bの構造を工夫している。即ち、前記入力軸34を挟んで径方向反対側に、互いに同心に設けられた1対の支持ポスト40a、40bを、円環状の保持環41により連結している。上記入力軸34は、この保持環41の内側を挿通している。
【0026】
そして、各キャビティ毎に設けたこれら各保持環41、41と、上記出力側ディスク16cの軸方向両端面、即ち、この出力側ディスク16cの両側面に設けた出力側面17、17よりも内径側部分との間に、上記各スラストアンギュラ玉軸受37、37を設けている。図示の例の場合、これら各スラストアンギュラ玉軸受37、37を構成する1対の軌道輪42a、42bの外側面(互いに反対側の側面)の内径寄り部分に短円筒状の突条部43、43を全周に亙って形成している。そして、これら各突条部43、43を、上記各保持環41、41及び上記出力側ディスク16cの端部に内嵌する事により、上記各スラストアンギュラ玉軸受37、37の径方向に関する位置決めを図っている。又、一方の軌道輪42a、42aの外側面と上記各保持環41、41との間にシム板44、44を挟持して、上記各スラストアンギュラ玉軸受37、37の軸方向に関する位置決めを図っている。又、この状態で、これら各スラストアンギュラ玉軸受37、37に、所望の予圧を付与している。従って上記出力側ディスク16cは、各キャビティ内に1対ずつ設けた上記各支持ポスト40a、40b同士の間に、径方向及び軸方向に関する位置決めを図られた状態で、回転自在に支持されている。
【0027】
又、図示の無段変速装置の場合、前記入力軸34の基端部(図1の左端部)を図示しないエンジンのクランクシャフトに、トーションダンパ45を介して結合し、このクランクシャフトにより上記入力軸34を回転駆動する様にしている。又、前記両入力側ディスク2a、2bの軸方向片側面及び上記出力側ディスク16cの両側面と上記各パワーローラ19、19の周面との転がり接触部(トラクション部)に適正な面圧を付与する為の押圧装置6aとして、油圧式のものを使用している。又、上記入力軸34の基端部周囲にはギヤポンプ46を設けて、上記押圧装置6a及び変速の為にトラニオン20、20を変位させる為の油圧式のアクチュエータ(図示省略)、並びに後述する低速用クラッチ47及び高速用クラッチ48を断接させる為の油圧シリンダに圧油を供給自在としている。
【0028】
又、上記出力側ディスク16cに中空回転軸49の基端部(図1〜2の左端部)をスプライン係合させている。そして、この中空回転軸49を、エンジンから遠い側(図1〜2の右側)の入力側ディスク2bの内側に挿通して、上記出力側ディスク16cの回転力を取り出し自在としている。更に、上記中空回転軸49の先端部(図1〜2の右端部)で上記入力側ディスク2bの外側面から突出した部分に、前記第一の遊星歯車式変速ユニット31を構成する為の、第一の太陽歯車50を固設している。
【0029】
一方、上記入力軸34の先端部(図1〜2の右端部)で上記中空回転軸49から突出した部分と上記入力側ディスク2bとの間に、第一のキャリア51を掛け渡す様に設けて、この入力側ディスク2bと上記入力軸34とが、互いに同期して回転する様にしている。そして、上記第一のキャリア51の軸方向両側面の円周方向等間隔位置(一般的には3〜4個所位置)に、それぞれがダブルピニオン型である前記第一、第二の遊星歯車式変速ユニット31、32を構成する為の遊星歯車52〜54を、回転自在に支持している。更に、上記第一のキャリア51の片半部(図1〜2の右半部)周囲に第一のリング歯車55を、回転自在に支持している。
【0030】
上記各遊星歯車52〜54のうち、前記トロイダル型無段変速ユニット30寄り(図1〜2の左寄り)で上記第一のキャリア51の径方向に関して内側に設けた遊星歯車52は、上記第一の太陽歯車50に噛合している。又、上記トロイダル型無段変速ユニット30から遠い側(図1〜2の右側)で上記第一のキャリア51の径方向に関して内側に設けた遊星歯車53は、前記伝達軸36の基端部(図1の左端部)に固設した第二の太陽歯車56に噛合している。又、上記第一のキャリア51の径方向に関して外側に設けた、残りの遊星歯車54は、上記内側に設けた遊星歯車52、53よりも軸方向寸法を大きくして、これら両歯車52、53に噛合させている。更に、上記残りの遊星歯車54と上記第一のリング歯車55とを噛合させている。尚、径方向外寄りの遊星歯車を、第一、第二の遊星歯車ユニット同士の間で互いに独立させる代りに、幅広のリング歯車をこれら両遊星歯車に噛合させる構造も、採用可能である。
【0031】
一方、前記第三の遊星歯車式変速ユニット33を構成する為の第二のキャリア57を、前記出力軸35の基端部(図1の左端部)に結合固定している。そして、この第二のキャリア57と上記第一のリング歯車55とを、前記低速用クラッチ47を介して結合している。又、上記伝達軸36の先端寄り(図1〜2の右端寄り)部分に第三の太陽歯車58を、スプライン係合等により固設している。又、この第三の太陽歯車58の周囲に、第二のリング歯車59を配置し、この第二のリング歯車59と前記ケーシング11等の固定の部分との間に、前記高速用クラッチ48を設けている。更に、このリング歯車51と上記第三の太陽歯車58との間に配置した複数組の遊星歯車60、61を、上記第二のキャリア57に回転自在に支持している。これら各遊星歯車60、61は、互いに噛合すると共に、上記第二のキャリア57の径方向に関して内側に設けた遊星歯車60を上記第三の太陽歯車58に、同じく外側に設けた遊星歯車61を上記第二のリング歯車59に、それぞれ噛合している。
【0032】
上述の様に構成する本例の無段変速装置の場合、入力軸34から1対の入力側ディスク2a、2b、各パワーローラ19、19を介して一体型の出力側ディスク16cに伝わった動力は、前記中空回転軸49を通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ47を接続し、前記高速用クラッチ48の接続を断った状態では、前記トロイダル型無段変速ユニット30の変速比を変える事により、上記入力軸34の回転速度を一定にしたまま、前記出力軸35の回転速度を、停止状態を挟んで正転、逆転に変換自在となる。即ち、この状態では、上記入力軸34と共に正方向に回転する第一のキャリア51と、上記中空回転軸49と共に逆方向に回転する前記第一の太陽歯車50との差動成分が、前記第一のリング歯車55から、前記低速用クラッチ47、前記第二のキャリア57を介して、上記出力軸35に伝達される。この状態では、上記トロイダル型無段変速ユニット30の変速比を所定値にする事で上記出力軸35を停止させられる他、このトロイダル型無段変速ユニット30の変速比を上記所定値から増速側に変化させる事により上記出力軸35を、車両を後退させる方向に回転させられる。これに対して、上記トロイダル型無段変速ユニット30の変速比を上記所定値から減速側に変化させる事により上記出力軸35を、車両を前進させる方向に回転させられる。
【0033】
更に、上記低速用クラッチ47の接続を断ち、上記高速用クラッチ48を接続した状態では、上記出力軸35を、車両を前進させる方向に回転させる。即ち、この状態では、上記入力軸34と共に正方向に回転する第一のキャリア51と、上記中空回転軸49と共に逆方向に回転する前記第一の太陽歯車50との差動成分に応じて回転する、前記第一の遊星歯車式変速ユニット31の遊星歯車52の回転が、別の遊星歯車54を介して、前記第二の遊星歯車式変速ユニット32の遊星歯車53に伝わり、前記第二の太陽歯車56を介して、前記伝達軸36を回転させる。そして、この伝達軸36の先端部に設けた第三の太陽歯車58と、この太陽歯車58と共に前記第三の遊星歯車式変速ユニット33を構成する第二のリング歯車59及び遊星歯車60、61との噛合に基づき、前記第二のキャリア57及びこの第二のキャリア57に結合した上記出力軸35を、前進方向に回転させる。この状態では、上記トロイダル型無段変速ユニット30の変速比を増速側に変化させる程、上記出力軸35の回転速度を速くできる。
【0034】
図4は、上記トロイダル型無段変速ユニット30の変速比(減速比)と、無段変速装置全体としての速度比との関係を示している。図4の縦軸は、上記トロイダル型無段変速ユニット30の変速比を、同じく横軸は、排気量が3L程度のエンジンで前記入力軸34を一定回転(5600min-1 )させた場合に於ける理論上の車速(km/h)を、それぞれ表している。この様な図4から明らかな通り、前記低速用クラッチ47を接続し、前記高速用クラッチ48の接続を断った状態で、上記トロイダル型無段変速ユニット30の変速比を0.6程度とする事により、上記入力軸34を回転させた状態のまま、上記出力軸35を停止させる事ができる。又、上記トロイダル型無段変速ユニット30の変速比を、0.6程度を境にして変化させる事により、車両を前進或は後退させる事ができる。更に、上記トロイダル型無段変速ユニット30の変速比が2.2〜2.3程度を境に、上記低速用クラッチ47の接続を断ち、上記高速用クラッチ48を接続した状態で、上記トロイダル型無段変速ユニット30の変速比を増速側に変化させる事により、車両の速度を速くできる。
【0035】
上述の様に構成し作用する無段変速装置に組み込んだ上記トロイダル型無段変速ユニット30の場合には、前述の図6に示した従来構造の場合とは異なり、1対の出力側ディスク16a、16b同士の間に転がり軸受14、14、並びにこの転がり軸受14、14を支持する為の隔壁部12(図6参照)を設置する必要がなくなる。そして、一体型の出力側ディスク16cを使用する等、この出力側ディスク16cの設置部分の軸方向寸法を短縮する事ができる。そして、この様に軸方向寸法を短縮した分だけ、トロイダル型無段変速ユニット30の小型・軽量化を図れる。
【0036】
しかも、本例の場合には、上記出力側ディスク16cを、軸方向両側面を出力側面17、17とした一体構造としているので、トロイダル型無段変速ユニット30の運転時に上記各出力側面17、17に加わる力が、上記出力側ディスク16c内で互いに相殺される。この結果上記出力側ディスク16cは、前記各パワーローラ19、19から加わるモーメント荷重に拘らず、弾性変形を抑えられる。この為、上記出力ディスク16cの軸方向に関する厚さ寸法の短縮化が可能になり、その面からもトロイダル型無段変速機の小型・軽量化が可能になる。
【0037】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、軸方向寸法を短縮して、必要とする性能を確保しつつ、小型・軽量化が可能になり、より小型の車体に組み付け可能になる等、トロイダル型無段変速ユニットを組み込んだ無段変速装置の実用化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の1例を示す断面図。
【図2】 図1のA部拡大図。
【図3】 図2のB−B断面図。
【図4】 トロイダル型無段変速ユニットの変速比(減速比)と車速(無段変速装置全体としての変速比)との関係を示す線図。
【図5】 従来から広く知られているトロイダル型無段変速機の基本構成の1例を示す、円周方向に関する位相が図1の左側のキャビティと同じ部分に関する断面図。
【符号の説明】
1 入力回転軸
2a、2b 入力側ディスク
3 入力側面
4 ボールスプライン
5 転がり軸受
6、6a 押圧装置
7 カム板
8 駆動軸
9 ローディングナット
10 皿板ばね
11 ケーシング
12 隔壁部
13 通孔
14 転がり軸受
15 出力歯車
16a、16b、16c 出力側ディスク
17 出力側面
18 ニードル軸受
19 パワーローラ
20 トラニオン
21、21a 変位軸
22 ラジアルニードル軸受
23 スラスト玉軸受
24 スラストニードル軸受
25a、25b 支持板
26 予圧ばね
27 外側面
28 出力筒
29 周面
30 トロイダル型無段変速ユニット
31 第一の遊星歯車式変速ユニット
32 第二の遊星歯車式変速ユニット
33 第三の遊星歯車式変速ユニット
34 入力軸
35 出力軸
36 伝達軸
37 スラストアンギュラ玉軸受
40a、40b 支持ポスト
41 保持環
42a、42b 軌道輪
43 突条部
44 シム板
45 トーションダンパ
46 ギヤポンプ
47 低速用クラッチ
48 高速用クラッチ
49 中空回転軸
50 第一の太陽歯車
51 第一のキャリア
52 遊星歯車
53 遊星歯車
54 遊星歯車
55 第一のリング歯車
56 第二の太陽歯車
57 第二のキャリア
58 第三の太陽歯車
59 第二のリング歯車
60 遊星歯車
61 遊星歯車
62 折れ曲がり壁部
63 連結部材
64 ねじピン

Claims (2)

  1. ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせると共に、このうちのトロイダル型無段変速ユニットの回転軸に繋がる入力軸と、上記遊星歯車式変速ユニットの構成部材に繋がる出力軸とを備え、
    このうちのトロイダル型無段変速ユニットは、ケーシングと、このケーシング内に回転自在に支持された回転軸と、それぞれが断面円弧形である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態でこの回転軸の両端部に、この回転軸と同期した回転を自在として支持された1対の外側ディスクと、この回転軸の中間部周囲に、断面円弧形である軸方向両側面を上記各外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、上記回転軸に対する相対回転を自在に支持された内側ディスクと、軸方向に関してこれら内側ディスクの軸方向両側面と各外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられたトラニオンと、これら各トラニオンの側面部分に回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記内側ディスクの軸方向両側面と各外側ディスクの軸方向片側面とに当接させたパワーローラとを備え、上記内側ディスクの小径側端部を上記ケーシングの内面に固定した部材に対し、この内側ディスクの小径側端部の軸方向端面とこの固定した部材の軸方向側面との間に設けたスラストアンギュラ玉軸受により回転自在に支持すると共に、上記各トラニオンの長さ方向両端部に設けた、これら各トラニオン毎に1対ずつの折れ曲がり壁部の先端部同士を、これら各トラニオンの側面部分に支持した上記各パワーローラを跨ぐ状態で設けた連結部材により連結したものであって、
    上記遊星歯車式変速ユニットは、上記トロイダル型無段変速ユニットの回転軸と内側ディスクとから動力を伝達されるものであって、動力の伝達経路を2系統に切り替える切換手段を有するものであり、
    且つ、上記遊星歯車式変速ユニットは、上記トロイダル型無段変速ユニットを構成する1対の外側ディスクにこれら両外側ディスクと同心に結合固定されてこれら両外側ディスクと共に回転するキャリアと、このキャリアの軸方向両側面のうちで一方の外側ディスクに対向する軸方向片面に回転自在に支持された複数の遊星歯車と、上記トロイダル型無段変速ユニットを構成する回転軸の周囲に配置された中空回転軸により上記内側ディスクに結合された状態で上記各ディスクと同心に且つ回転自在に設けられ、上記各遊星歯車と噛合した太陽歯車とを備えたものである
    無段変速装置。
  2. 各ディスクと同心に且つ回転自在に設けられて各遊星歯車と別の遊星歯車を介して噛合したリング歯車と、キャリアの他面に回転自在に支持された複数の第二の遊星歯車と、上記各ディスクと同心に且つ回転自在に設けられてこれら各第二の遊星歯車と噛合した第二の太陽歯車とを備え、切換手段は、上記リング歯車を通じて内側ディスクから取り出した動力を出力軸に伝達するモードと、上記第二の太陽歯車を通じてこの内側ディスクから取り出した動力を出力軸に伝達するモードとを選択するものである、請求項1に記載した無段変速装置。
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