JP4492195B2

JP4492195B2 - 無段変速装置

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Publication number: JP4492195B2
Application number: JP2004120123A
Authority: JP
Inventors: 功久小林
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: JP2005299878A

Description

この発明は、車両（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、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置の改良に関する。

自動車用自動変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。又、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせて無段変速装置を構成する事も、特許文献１〜４等に記載されている様に、従来から知られている。更に、特許文献５には、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを同軸に組み合わせて成る無段変速装置の具体的な構造が記載されている。図２〜３は、この様な特許文献５に記載された無段変速装置を示している。この無段変速装置は、トロイダル型無段変速機１と、第一〜第三各遊星歯車式変速機２〜４とを組み合わせて成り、互いに同心に、且つ、相対回転自在に支持された、入力軸５と、伝達軸６と、出力軸７とを有する。そして、上記第一、第二両遊星歯車式変速機２、３を上記入力軸５と上記伝達軸６との間に掛け渡す状態で、上記第三遊星歯車式変速機４をこの伝達軸６と上記出力軸７との間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。

このうちのトロイダル型無段変速機１は、それぞれが特許請求の範囲に記載した外側ディスクである１対の入力側ディスク８ａ、８ｂと、同じく特許請求の範囲に記載した第二のディスクであり内側ディスクである一体型の出力側ディスク９と、複数のパワーローラ１０、１０とを備える。尚、上記１対の入力側ディスク８ａ、８ｂのうちの一方の入力側ディスク８ａが、特許請求の範囲に記載した第一のディスクに対応する。これら両入力側ディスク８ａ、８ｂは、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である軸方向片側面同士を互いに対向させた状態で、上記入力軸５のうちで軸方向に離隔した２個所位置に、互いに同心に、且つ、この入力軸５と同期した回転を自在として支持している。又、上記出力側ディスク９は、上記入力軸５の中間部周囲で上記両入力側ディスク８ａ、８ｂ同士の間位置に、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である軸方向両側面をこれら両入力側ディスク８ａ、８ｂの軸方向片側面に対向させた状態で、これら両入力側ディスク８ａ、８ｂと同心に、且つ、これら両入力側ディスク８ａ、８ｂに対する相対回転を自在に支持している。

更に、上記各パワーローラ１０、１０は、上記出力側ディスク９の軸方向両側面と上記両入力側ディスク８ａ、８ｂの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個ずつ挟持している。これら各パワーローラ１０、１０は、その周面を球状凸面としており、上記両入力側ディスク８ａ、８ｂと上記出力側ディスク９との間に挟持した状態で、これら入力側、出力側両ディスク８ａ、８ｂ、９同士の間での動力を伝達自在としている。又、上記各パワーローラ１０、１０は、トラニオン１１、１１の内側面に回転自在に支持している。又、これら各トラニオン１１、１１は、それぞれの両端部に設けた各枢軸１２、１２を、ケーシング１４内に設置した支持板１３ａ、１３ｂに、揺動並びに軸方向の変位自在に支持している。これら両支持板１３ａ、１３ｂは、上記ケーシング１４内に、連結板１５とアクチュエータボディー１６とを介して支持固定された支柱１７、１７の両端部に、それぞれ支持されている。

又、環状に形成したこれら各支柱１７、１７の中間部同士の間に、上記出力側ディスク９を、１対のスラストアンギュラ玉軸受１８、１８により回転自在に支持している。又、上記出力側ディスク９に中空回転軸１９の基端部（図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１９を、エンジンから遠い側（図２の右側）の入力側ディスク８ａの内側に挿通し、上記出力側ディスク９に伝わる動力を取り出し自在としている。更に、上記中空回転軸１９の先端部（図２の右端部）で上記入力側ディスク８ａの外側面から突出した部分に、前記第一遊星歯車式変速機２を構成する為の、第一太陽歯車２０を固設している。

一方、上記中空回転軸１９の内側に挿通した前記入力軸５の先端部（図２の右端部）でこの中空回転軸１９から突出した部分と、上記入力側ディスク８ａとの間に、特許請求の範囲に記載したキャリアに相当する第一キャリア２１を掛け渡す様に設けて、この入力側ディスク８ａと上記入力軸５とが、互いに同期して回転する様にしている。そして、上記第一キャリア２１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機２、３を構成する為の遊星歯車２２〜２４を、回転自在に支持している。更に、上記第一キャリア２１の片半部（図２の右半部）周囲に第一リング歯車２５を、回転自在に支持している。

上記各遊星歯車２２〜２４のうち、前記トロイダル型無段変速機１寄り（図２の左寄り）で上記第一キャリア２１の径方向に関して内側に設けた遊星歯車２２は、上記第一太陽歯車２０に噛合している。又、上記トロイダル型無段変速機１から遠い側（図２の右側）で上記第一キャリア２１の径方向に関して内側に設けた遊星歯車２３は、前記伝達軸６の基端部（図２の左端部）に固設した第二太陽歯車２６に噛合している。又、上記第一キャリア２１の径方向に関して外側に設けた、残りの遊星歯車２４は、上記内側に設けた遊星歯車２２、２３よりも軸方向寸法を大きくして、これら両歯車２２、２３に噛合させている。更に、上記残りの遊星歯車２４と上記第一リング歯車２５とを噛合させている。

一方、前記第三遊星歯車式変速機４を構成する為の第二キャリア２７を、前記出力軸７の基端部（図２の左端部）に結合固定している。そして、この第二キャリア２７と上記第一リング歯車２５とを、低速用クラッチ２８を介して結合している。又、上記伝達軸６の先端寄り（図２の右端寄り）部分に第三太陽歯車２９を固設している。又、この第三太陽歯車２９の周囲に、第二リング歯車３０を配置し、この第二リング歯車３０と前記ケーシング１４等の固定の部分との間に、高速用クラッチ３１を設けている。更に、この第二リング歯車３０と上記第三太陽歯車２９との間に配置した複数組の遊星歯車３２、３３を、上記第二キャリア２７に回転自在に支持している。これら各遊星歯車３２、３３は、互いに噛合すると共に、上記第二キャリア２７の径方向に関して内側に設けた遊星歯車３２を上記第三太陽歯車２９に、同じく外側に設けた遊星歯車３３を上記第二リング歯車３０に、それぞれ噛合している。

上述の様に構成する無段変速装置の場合、入力軸５から１対の入力側ディスク８ａ、８ｂ、各パワーローラ１０、１０を介して一体型の出力側ディスク９に伝わった動力は、前記中空回転軸１９を通じて取り出される。そして、上記低速用クラッチ２８を接続し、前記高速用クラッチ３１の接続を断った低速モード時には、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を変える事により、上記入力軸５の回転速度を一定にしたまま、前記出力軸７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５と共に正方向に回転する第一キャリア２１と、上記中空回転軸１９と共に逆方向に回転する前記第一太陽歯車２０との差動成分が、前記第一リング歯車２５から、上記低速用クラッチ２８、前記第二キャリア２７を介して、上記出力軸７に伝達される。この状態では、上記トロイダル型無段変速機１の変速比を所定値にする事で上記出力軸７を停止させられる他、このトロイダル型無段変速機１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７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機１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７を、車両を前進させる方向に回転させられる。

更に、上記低速用クラッチ２８の接続を断ち、上記高速用クラッチ３１を接続した高速モード時には、上記出力軸７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５と共に正方向に回転する第一キャリア２１と、上記中空回転軸１９と共に逆方向に回転する前記第一太陽歯車２０との差動成分に応じて回転する、前記第一遊星歯車式変速機２の遊星歯車２２の回転が、別の遊星歯車２４を介して、前記第二の遊星歯車式変速機３の遊星歯車２３に伝わり、前記第二太陽歯車２６を介して、前記伝達軸６を回転させる。そして、この伝達軸６の先端部に設けた第三太陽歯車２９と、この第三太陽歯車２９と共に前記第三遊星歯車式変速機４を構成する第二リング歯車３０及び遊星歯車３２、３３との噛合に基づき、前記第二キャリア２７及びこの第二キャリア２７に結合した上記出力軸７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機１の変速比を増速側に変化させる程、上記出力軸７の回転速度を速くできる。

ところで、上述の様な無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機１の運転時、１対の入力側ディスク８ａ、８ｂの内側面及び出力側ディスク９の軸方向両側面と各パワーローラ１０、１０の周面との転がり接触部（トラクション部）に、適切な面圧を付与する必要がある。この様なトラクション部に適切な面圧を付与する為の押圧装置として従来一般的には、前記特許文献１、２等に記載されている様に、ローディングカム式の押圧装置を使用していた。尚、前記特許文献３、４には、押圧装置の種類や配置等の具体的な構成は記載されていない。一方、前述の図２〜３に示した、前記特許文献５に記載された無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機１の場合には、押圧装置３４として油圧式のもの、即ち、軸方向に拡縮自在の１対の油圧室３５ａ、３５ｂを備えたダブルピストン型の押圧装置３４を組み込んでいる。

この様な油圧式の押圧装置３４を備えた構造の場合、上記各油圧室３５ａ、３５ｂ内に送り込む圧油を制御する事で、上記各トラクション部に付与する面圧を常に適正な値に調節できる。この為、上記ローディングカム式の押圧装置に比べ、トロイダル型無段変速機１の効率及び耐久性確保を高次元で図れる。但し、次の様な改良の余地が残されている。即ち、前述の図２〜３に示した構造の場合、無段変速装置の径方向に関する小型化を図るべく、出力側ディスク９に伝達される動力を、一方（図２の右方）の入力側ディスク８ａの内側に挿通した中空回転軸１９を通じて取り出すように構成している。又、入力軸５の他端部（図２の左端部）と他方（図２の左方）の入力側ディスク８ｂの背面（図２の左側面）との間に上記押圧装置３４を設けると共に、上記入力軸５の一端寄り部（図２の右端寄り部）に結合固定した第一キャリア２１の片側面（図２の左側面）と上記一方の入力側ディスク８ａの背面（図２の右側面）とを軸方向に当接させている。そして、上記押圧装置３４を軸方向に拡縮させる事により、上記一方の入力側ディスク８ａ並びに上記他方の入力側ディスク８ｂに互いに近付く方向の押圧力を付与している。

より具体的には、上記押圧装置３４が上記各油圧室３５ａ、３５ｂ内への圧油の送り込みに基づき軸方向に拡がると、上記他方の入力側ディスク８ｂに、この他方の入力側ディスク８ｂを上記一方の入力側ディスク８ａに近付ける方向（図２の右方向）の押圧力が直接加わる。又、これと共に、この一方の入力側ディスク８ａに、この一方の入力側ディスク８ａを上記他方の入力側ディスク８ｂに近付ける方向（図２の左方向）の押圧力（引っ張り力）が、上記入力軸５並びに上記第一キャリア２１を介して加わる。

一方、運転時には、上記一方の入力側ディスク８ａ及び第一キャリア２１の回転に伴い、これら一方の入力側ディスク８ａ及び第一キャリア２１と、この一方の入力側ディスク８ａに転がり接触する各パワーローラ１０、１０との、円周方向に関する相対位置は絶えず変化する。この為、上記一方の入力側ディスク８ａに当接する上記第一のキャリア２１に支持する上記各遊星歯車２２〜２４は、上記各パワーローラ１０、１０と軸方向に重畳している間だけ、上記押圧装置３４の発生する押圧力に基づくスラスト方向の力（軸方向の圧縮力）を周期的に（不均一に）受ける。そして、この様に各遊星歯車２２〜２４が周期的にスラスト方向の力を受けると、これら各遊星歯車２２〜２４同士、並びに、第一、第二各太陽歯車２０、２１や第一リング歯車２５との噛合部分で軸方向の滑りが生じたり、これら各遊星歯車２２〜２４を回転自在に支持するラジアルニードル軸受３７〜３９に不均一な当たりや滑りを生じる可能性がある。この様な滑りや不均一な当たりは、遊星歯車式変速機の伝達効率を悪化させる他、上記各遊星歯車２２〜２４並びに各ラジアルニードル軸受３７〜３９の寿命を低下させたり、騒音を増大させる可能性がある為、好ましくない。

しかも、上記第一キャリア２１は、上記各遊星歯車２２〜２４を円周方向に間欠的に支持しており、これら各遊星歯車２２〜２４を設ける部分を径方向に除肉している。この為、この第一キャリア２１の剛性が円周方向に不均一になる事は避けられない。そして、この様な第一キャリア２１と共に回転する上記一方の入力側ディスク８ａは、上述の様に各パワーローラ１０、１０と軸方向に重畳している部分（これら各パワーローラ１０、１０の周面と転がり接触している部分）で、上記押圧装置３４の押圧力に基づくスラスト力を受ける。この為、この一方の入力側ディスク並びに上記第一キャリア２１が、円周方向に関して不均一に弾性変形する可能性がある。この様な不均一な弾性変形は、弾性変形が大きくなる部分で応力を増大させる等、これら一方の入力側ディスク８ａ及び第一キャリア２１の寿命を短縮させる可能性がある。

特許第３４０７３１９号公報特開２０００−２２０７１９号公報米国特許第６３５８１７８号明細書特開２００２−１３９１２４号公報特開２００４−０８４７１２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、各パワーローラとの円周方向に関する相対位置の変化に基づきキャリアに支持した各遊星歯車に、円周方向に関して偏った力が周期的に加わる事や、一方の外側ディスクが不均一に弾性変形する事を防止して、優れた耐久性並びに低騒音性を有し、しかも軸方向寸法の低減を図れる無段変速装置を実現すべく発明したものである。

本発明の無段変速装置は、従来から知られている無段変速装置と同様に、互いに同心に配置された、入力軸と、出力軸と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機とを備える。
このうちのトロイダル型無段変速機は、第一のディスクと第二のディスクとの互いに対向する軸方向側面同士の間にパワーローラを挟持して成るものである。
そして、上記遊星歯車式変速機を構成するキャリアを上記第一のディスクに隣接させると共に、これら第一のディスクとキャリアと上記入力軸とを同期して回転する状態に組み合わせている。
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記第一のディスクとキャリアとの間に、これら第一のディスクとキャリアとに互いに離れる方向の押圧力を付与する油圧式の押圧装置を、互いに対向する上記第一のディスクの側面と上記キャリアの側面との両方の側面を利用する事により構成して設けている。そして、これら第一のディスクとキャリアとに互いに離れる方向の押圧力を付与する事により、上記第一のディスクを上記第二のディスクに向けて押圧自在としている。

上述の様に構成する本発明の無段変速装置の場合には、各パワーローラとの円周方向に関する相対位置の変化に拘らず、キャリアに支持した各遊星歯車に、円周方向に関して偏った力が周期的に加わる事や、第一のディスクが不均一に弾性変形する事を防止できる。即ち、この第一のディスクには、この第一のディスクに隣接する押圧装置から、圧油の送り込みに基づく円周方向に均一な押圧力が加わる。この為、上記第一のディスクが円周方向に不均一に弾性変形する事を防止できる。又、上記キャリアにも、このキャリアに隣接する上記押圧装置から、圧油の送り込みに基づく円周方向に均一な押圧力が加わる。この為、上記キャリアに回転自在に支持した各遊星歯車に、上記各パワーローラとの円周方向に関する相対位置の変化に拘らず、円周方向に関して偏った力が周期的に加わる事はない。この結果、遊星歯車式変速機を構成する各歯車同士の噛合部分で軸方向の滑りが生じたり、各遊星歯車を回転自在に支持するラジアルニードル軸受に不均一な当たりや滑りを生じる事を防止して、上記遊星歯車式変速機の伝達効率並びに耐久性を確保すると共に、騒音の低減を図れる。しかも、上記押圧装置を、互いに対向する上記第一のディスクの側面と上記キャリアの側面との両方の側面を利用する事により構成する為、軸方向に関する寸法の低減を図れる。

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、トロイダル型無段変速機を、１対の外側ディスクと、内側ディスクと、複数個のパワーローラとを備えたものとする。
このうちの各外側ディスクは、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、入力軸のうちで軸方向に離隔した２個所位置に、この入力軸と同期した回転を自在として支持する。
又、上記内側ディスクは、上記入力軸の中間部周囲に、それぞれが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、これら両外側ディスクに対する相対回転を自在として支持する。
又、上記各パワーローラは、それぞれの周面を球状凸面としており、上記内側ディスクの軸方向両側面と上記両外側ディスクの軸方向片側面との間にそれぞれ複数個ずつ挟持する。
そして、第一のディスクである上記両外側ディスクのうちの一方の外側ディスクと、遊星歯車式変速機を構成するキャリアとの間に、これら一方の外側ディスクとキャリアとに互いに離れる方向の押圧力を付与する油圧式の押圧装置を、互いに対向する上記一方の外側ディスクの側面と上記キャリアの側面との両方の側面を利用する事により構成して設ける。そして、これら一方の外側ディスクとキャリアとに互いに離れる方向の押圧力を付与する事により、この一方の外側ディスクと他方の外側ディスクとを互いに近付ける方向に押圧自在とする。

この様に構成すれば、各パワーローラとの円周方向に関する相対位置の変化に基づきキャリアに支持した各遊星歯車に周期的に力が加わる事や、第一のディスクである一方の外側ディスクが不均一に弾性変形する事を防止できる。尚、他方の外側ディスクは上記入力軸に、上記一方の外側ディスクから離れる方向の変位を阻止した状態で設ける。この場合に、この他方の外側ディスクを、例えばキャリア等の円周方向に関する剛性が不均一となる部材と軸方向に当接させる必要はない。この為、円周方向に関する剛性が均一な部材を上記他方の外側ディスクの背面に当接させれば、この他方の外側ディスクに不均一な弾性変形が生じる事を防止できる。

図１は、本発明の実施例を示している。尚、本実施例の特徴は、特許請求の範囲に記載した第一のディスクであり一方の外側ディスクである、一方（図１の右方）の入力側ディスク８ａ、並びに、遊星歯車式変速機４０を構成するキャリア４１に、円周方向に関して不均一な、スラスト方向の力が加わる事で、上記遊星歯車式変速機４０の伝達効率が低下したり、上記一方の入力側ディスク８ａやこの遊星歯車式変速機４０を構成する各歯車４２、４３ａ、４３ｂ、４４の耐久性が低下したり、騒音が増大する事を防止すると共に軸方向の寸法を低減すべく、押圧装置４５の配置を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図２〜３に示した無段変速装置と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

本発明の無段変速装置を実施する場合には、トロイダル型無段変速機１と、少なくとも１個の遊星歯車式変速機４０とを組み合わせる。そして、このうちのトロイダル型無段変速機１を構成する上記一方の入力側ディスク８ａと、上記遊星歯車式変速機４０を構成する上記キャリア４１との間に、油圧式の押圧装置４５を設ける。即ち、入力軸５ａ並びに中空回転軸１９ａをその内側に挿通した上記一方の入力側ディスク８ａの外側面（図１の右側面）と、上記入力軸５ａの先端部（図１の右端部）で上記中空回転軸１９ａから突出した部分に結合固定した上記キャリア４１の片側面（図１の左側面）との間に、油圧室４６を備えた押圧装置４５を設ける。本実施例の場合、上記キャリア４１の片側面に、このキャリア４１との結合部の油密を確保した状態で固設したシリンダ部材４７に上記一方の入力側ディスク８ａを、軸方向の相対変位を自在に、且つ、同期した回転を自在に、油密に嵌装させている。尚、上記シリンダ部材４７と上記一方の入力側ディスク８ａとを、回転力の伝達自在に、且つ、軸方向の相対変位自在に組み合わせる為の構造は、スプライン係合、キー係合等、従来から知られている各種構造を採用できる。

そして、互いに対向する上記一方の入力側ディスク８ａの外側面と上記シリンダ部材４７の内面とにより構成される上記油圧室４６に、圧油を送り込み自在としている。この様な油圧室４６への圧油の送り込みは、上記入力軸５ａ並びに上記キャリア４１に互いに連通する状態で設けた、図示しない給油通路を通じて行なう。この様な給油通路は、転がり接触部等の、潤滑並びに冷却を必要とする部分に潤滑油を供給する為の潤滑用給油通路とは別に設ける。即ち、前述の図２〜３に示した従来構造の場合の様に、入力軸５の中心に潤滑用給油通路４８を設ける場合には、この様な潤滑用給油通路４８とは別に設ける。例えば、上記入力軸５ａの中心に互いに連通しない１対の給油通路を、この入力軸５ａの軸方向両端にそれぞれの下流端が開口する状態で設け、一方の給油通路を潤滑及び冷却を必要とする部分に潤滑油を送る為の潤滑用給油給路とすると共に、他方の給油通路を上記油圧室に圧油を送り込む為の給油通路とする。この様に構成すれば、上記入力軸５ａの強度を確保しつつ、それぞれの給油通路を通じて潤滑油並びに圧油の供給を行なえる。

上述の様な給油通路を通じて上記押圧装置４５を構成する油圧室４６に圧油を送り込む事により、上記一方の入力側ディスク８ａと上記キャリア４１とに、互いに離れる方向の押圧力を付与する。そして、この様に入力側ディスク８ａとキャリア４１とに互いに離れる方向の押圧力を付与する事により、この一方の入力側ディスク８ａと、上記入力軸５ａの他端寄り部（図１の左端寄り部）に設けた他方（図１の左方）の入力側ディスク８ｂとを、互いに近付ける方向に押圧する。即ち、上記圧油の送り込みに基づき上記押圧装置４５が押圧力を発生すると、上記一方の入力側ディスク８ａに、この一方の入力側ディスク８ａを上記他方のディスク８ｂに近付ける方向（図１の左方向）の押圧力が加わる。同時に、この他方の入力側ディスク８ｂに、この他方の入力側ディスク８ｂを上記一方の入力側ディスク８ａに近付ける方向（図１の右方向）の押圧力が、上記キャリア４１並びに入力軸５ａを介して加わる。そして、この様に加わる押圧力に基づき、上記各入力側ディスク８ａ、８ｂの内側面及び出力側ディスク９の軸方向両側面と各パワーローラ１０、１０の周面との転がり接触部（トラクション部）に適切な面圧を付与できる。

尚、本実施例の場合は、前記遊星歯車式変速機４０を構成する上記キャリア４１の円周方向等間隔位置（３〜４個所位置）に、それぞれ１対ずつの遊星歯車４３ａ、４３ｂを、互いに噛合させた状態で回転自在に支持している。又、これら各遊星歯車４３ａ、４３ｂのうちの径方向に関し内側に設けた各遊星歯車４３ａを、上記出力側ディスク９に回転力の伝達を自在に結合した中空回転軸１９ａの先端部（図１の右端部）に固設した太陽歯車４２に噛合させている。一方、上記各遊星歯車４３ａ、４３ｂのうちの径方向に関して外側に設けた各遊星歯車４３ｂを、出力軸７ａに結合したリング歯車４４に噛合させている。

この様な本実施例の場合、上記トロイダル型無段変速機１の変速比を変える事により、前記入力軸５ａの回転速度を一定にしたまま、上記出力軸７ａの回転速度を、停止状態を挟んで正転、逆転に変換できる。即ち、上記入力軸５ａと共に正方向に回転するキャリア４１と、上記中空回転軸１９ａと共に逆方向に回転する上記太陽歯車４２との差動成分が、上記リング歯車４４から上記出力軸７ａに伝達される。この状態で、上記トロイダル型無段変速機１の変速比を所定値にする事で上記出力軸７ａを停止させられる他、このトロイダル型無段変速機１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７ａを、車両を後退させる方向に回転させられる。又、上記トロイダル型無段変速機１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７ａを、車両を前進させる方向に回転させられる。

上述の様に構成する本実施例の場合、円周方向に関する各パワーローラ１０、１０との相対位置の変化に基づき、上記キャリア４１に支持した各遊星歯車４３ａ、４３ｂに周期的に、円周方向に偏ったスラスト方向の力が加わる事や、上記一方の入力側ディスク８ａが不均一に弾性変形する事を防止できる。即ち、この一方の入力側ディスク８ａには、この一方の入力側ディスク８ａに隣接する押圧装置４５から、圧油の送り込みに基づいて生じる、円周方向に関して均一な押圧力が加わる。この為、上記一方の入力側ディスク８ａが円周方向に不均一に弾性変形する事はない。又、上記キャリア４１にも、このキャリア４１に隣接する上記押圧装置５０から、円周方向に関して均一な押圧力が加わる。この為、上記キャリア４１に回転自在に支持した各遊星歯車４３ａ、４３ｂに、上記各パワーローラ１０、１０との円周方向に関する相対位置の変化に拘らず、円周方向に偏ったスラスト方向の力が、周期的に加わる事はない。

この結果、遊星歯車式変速機４０を構成する各遊星歯車４３ａ、４３ｂ、太陽歯車４２、リング歯車４４同士の各噛合部分で軸方向の滑りが生じたり、これら各遊星歯車４３ａ、４３ｂを回転自在に支持するラジアルニードル軸受３７〜３９（図２参照）に不均一な当たりや滑りが生じる事を防止して、上記遊星歯車式変速機の伝達効率及び耐久性の確保や、騒音の低減を図れる。
尚、前記他方の入力側ディスク８ｂは上記入力軸５ａに対し、上記一方の入力側ディスク８ａから離れる方向の軸方向変位を阻止した状態で設ける。この場合に、この他方の入力側ディスク８ｂを、例えば前述の図２に示した第一キャリア２１の様な、円周方向に関する剛性が不均一となる部材と軸方向に当接させる必要はない。この為、上記入力側ディスク８ｂの軸方向の厚さを十分に確保するか、円周方向に関する剛性が均一な部材を上記他方の入力側ディスク８ｂの背面に当接させれば、この他方の外側ディスクに不均一な弾性変形が生じる事を防止できる。又、仮にこの他方のディスクに不均一な弾性変形を生じたとしても、この弾性変形が、遊星歯車式変速機の作動不良や耐久性低下の原因とはならない。

尚、上述した様に、押圧装置４５をトロイダル型無段変速機１と遊星歯車式変速機４０との間部分、即ち、エンジンから遠い側の入力側ディスク８ａの背面に設ける事で、無段変置装置の車両への組み込み性（組み込み易さ）の向上や高容量化（許容伝達トルクの増大）を図れる。即ち、この様な無段変装置は、例えばＦＲ（前置エンジン後輪駆動）車であれば、エンジンルームの後方に位置するフロアトンネル内に組み込む。この様なフロアトンネルは、前方、即ち、上記エンジンルームに設けたエンジンに近付く程、径方向の断面積を大きくできる。この理由は、エンジンに近付く程、室内空間（居室空間）を確保する為の制約を受けなくなる為である。この為、前述の図２〜３に示す先発明の構造からも明らかな様に、無段変速装置のケーシング１４の径方向寸法（高さ寸法）を、エンジンに近付く程他の部分よりも大きくしている。

一方、上記無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機１は、前述の図２〜３を用いた説明から明らかな様に、パワーローラ１０、１０を支持する各トラニオン１１、１１を、入力軸５の径方向に関してこれら各パワーローラ１０、１０よりも外側に、この入力軸５に対し捩れの位置にある枢軸１２、１２を中心とする揺動自在に設ける。この為、これら各トラニオン１１、１１の外側面や、これら各トラニオン１１、１１の両端部に設けた上記枢軸１２、１２、これら各枢軸１２、１２を支持する支持板１３ａ、１３ｂ、並びに、これら各支持板１３ａ、１３ｂをケーシング１４内に支持する為の支柱１７等が互いに干渉しない様に、このケーシング１４内に配置する為には、このケーシング１４のうちでこの様な各パワーローラ１０、１０が位置する部分の径方向寸法が、或る程度大きくなる事が避けられない。この為、この様なパワーローラの１０、１０が位置する部分を含む無段変速装置の各部の径方向寸法が、上記フロアトンネルの径方向寸法に制限される。

これに対して本実施例の様に、押圧装置４５をトロイダル型無段変速機１と遊星歯車式変速機４０との間部分に設ければ、上述の様な各パワーローラ１０、１０が位置する部分を、上記エンジン側、即ち、フロアトンネルの断面寸法の制約を受けにくくなる車両の前方に位置させられる。この為、上記パワーローラ１０、１０が位置する部分の寸法の余裕度が向上し、従来のケーシングの寸法のまま高容量化を図れると共に、無段変速装置の組み込み性の向上を図れる。
尚、上述した説明は、ダブルキャビティ型のハーフトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせて成る無段変速装置に本発明を適用した場合に就いて行なった。但し、この様な構造に限定されず、シングルキャビティ型やフルトロイダル型のトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせて成る無段変速装置で本発明を実施する事もできる。

本発明の実施例を示す略半部断面図。従来の無段変速装置を示す断面図。図２のＡ−Ａ断面図。

符号の説明

１トロイダル型無段変速機
２第一遊星歯車式変速機
３第二遊星歯車式変速機
４第三遊星歯車式変速機
５、５ａ入力軸
６伝達軸
７、７ａ出力軸
８ａ、８ｂ入力側ディスク
９出力側ディスク
１０パワーローラ
１１トラニオン
１２枢軸
１３ａ、１３ｂ支持板
１４ケーシング
１５連結板
１６アクチュエータボディー
１７支柱
１８スラストアンギュラ玉軸受
１９、１９ａ中空回転軸
２０第一太陽歯車
２１第一キャリア
２２遊星歯車
２３遊星歯車
２４遊星歯車
２５第一リング歯車
２６第二太陽歯車
２７第二キャリア
２８低速用クラッチ
２９第三太陽歯車
３０第二リング歯車
３１高速用クラッチ
３２遊星歯車
３３遊星歯車
３４押圧装置
３５ａ、３５ｂ油圧室
３７ラジアルニードル軸受
３８ラジアルニードル軸受
３９ラジアルニードル軸受
４０遊星歯車式変速機
４１キャリア
４２太陽歯車
４３ａ、４３ｂ遊星歯車
４４リング歯車
４５押圧装置
４６油圧室
４７シリンダ部材
４８潤滑用給油通路

Claims

互いに同心に配置された、入力軸と、出力軸と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機とを備え、このうちのトロイダル型無段変速機は、第一のディスクと第二のディスクとの互いに対向する軸方向側面同士の間にパワーローラを挟持して成るものであり、上記遊星歯車式変速機を構成するキャリアを上記第一のディスクに隣接させると共に、これら第一のディスクとキャリアと上記入力軸とを同期して回転する状態に組み合わせた無段変速装置に於いて、上記第一のディスクとキャリアとの間に、これら第一のディスクとキャリアとに互いに離れる方向の押圧力を付与する油圧式の押圧装置を、互いに対向する上記第一のディスクの側面と上記キャリアの側面との両方の側面を利用する事により構成して設け、これら第一のディスクとキャリアとに互いに離れる方向の押圧力を付与する事により、上記第一のディスクを上記第二のディスクに向けて押圧自在とした事を特徴とする無段変速装置。
トロイダル型無段変速機は、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、入力軸のうちで軸方向に離隔した２個所位置に、この入力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、この入力軸の中間部周囲に、それぞれが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、これら両外側ディスクに対する相対回転を自在として支持された内側ディスクと、この内側ディスクの軸方向両側面と上記両外側ディスクの軸方向片側面との間にそれぞれ複数個ずつ挟持された、それぞれの周面を球状凸面としたパワーローラとを備えたものであり、第一のディスクである上記両外側ディスクのうちの一方の外側ディスクと、遊星歯車式変速機を構成するキャリアとの間に、これら一方の外側ディスクとキャリアとに互いに離れる方向の押圧力を付与する油圧式の押圧装置を、互いに対向する上記一方の外側ディスクの側面と上記キャリアの側面との両方の側面を利用する事により構成して設け、これら一方の外側ディスクとキャリアとに互いに離れる方向の押圧力を付与する事により、この一方の外側ディスクと他方の外側ディスクとを互いに近付ける方向に押圧自在とした、請求項１に記載した無段変速装置。