JP4626371B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に適用されて好適な無段変速機に係り、特にトロイダル式無段変速装置にプラネタリギヤ装置を組合せて、トルク循環を利用して無段変速装置の変速比に比して大きな範囲の出力変速比を得ることができる無段変速機に用いて好適であり、詳しくはトロイダル式無段変速装置の逆転を防止した無段変速機に関する。

従来、トロイダル式無段変速装置を用い、一軸状に各部材を配置した無段変速機が提案されている（特許文献１）。該無段変速機は、トロイダル式無段変速装置（バリエータ）とプラネタリギヤ装置とを組合せて、該トロイダル式無段変速装置の変速回転と入力軸からの一定回転とを合成して、トルク循環を利用して、ギヤニュートラル（ＧＮ）を含む自動車の出力回転として適当な正逆変速回転を得る（ＩＶＴ；infinitely variable transmission）。

上記トロイダル式無段変速装置（バリエータ）は、それぞれ半円型の曲面（円弧面）を有する２個の入力ディスクと、これら入力ディスクの間に位置しかつ両側面にそれぞれ半円型の曲面を有する１個の出力ディスクと、入力ディスク及び出力ディスクの対向する曲面に接触するパワーローラと、からなり、前側（エンジン側）の入力ディスクが入力軸（主軸）に固定され、出力ディスクが、上記入力軸に被嵌しているスリーブ軸（中空軸）に連結され、更に後側の入力ディスクのボス部が上記スリーブ軸に被嵌されており、入力軸及び後側の入力ディスクボス部がプラネタリギヤ装置の同じ要素（キャリヤ）に連結されると共に、上記スリーブ軸がプラネタリギヤ装置の他の要素（サンギヤ）に連結されている。

国際公開公報ＷＯ ０３／１００２９５Ａ１

上記無段変速機におけるトロイダル式無段変速装置、特にフルトロイダル式無段変速装置は、それぞれ対向する入力ディスク及び出力ディスクの円弧面にて円形のキャビティを形成し、パワーローラの接触点がキャビティの中心点の互いに反対側にあって、パワーローラにスラスト力が生ぜず、パワーローラを軸に直交する方向にシフトすることにより、少ない力で変速操作が可能であるが、反対方向に回転すると、パワーローラの挟持力が緩んでしまい、ローラが脱落してしまう虞れがある。

そこで、本発明は、例えトロイダル式無段変速装置（バリエータ）に逆方向の回転力が伝達されても、バリエータが逆転しないように構成し、もって上述した課題を解決した無段変速機を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る本発明は、それぞれ一側面に円弧面（２ａ）を有しかつ入力軸（１２）と一体に回転する第１及び第２の入力ディスク（２ _１ ）（２ _２ ）と、これら両入力ディスクの間に配置され両側面に円弧面（３ａ）を有する出力ディスク（３）と、前記各入力ディスクと出力ディスクの対向する前記円弧面（２ａ，３ａ）に接触するように配置されたローラ（４）と、を有するトロイダル式無段変速装置（５）と、
前記入力軸（１２）に連動する第１の要素（Ｃ）と、前記トロイダル式無段変速装置（５）の出力ディスク（３）に連動する第２の要素（Ｓ１）と、ローモード時出力要素（Ｓ０）と、ハイモード時出力要素（Ｓ２）とを有するプラネタリギヤ装置（Ｕ）と、
前記ローモード時出力要素（Ｓ０）又はハイモード時出力要素（Ｓ２）の回転を選択的に出力軸（１３）に取出すロー・ハイ切換え機構（１０）と、を備えてなる無段変速機（１）において、
前記トロイダル式無段変速装置（５）の前記第２の入力ディスク（２ _２ ）と固定部材（２３_２又は２０ｄ）との間に、該入力ディスクの逆回転を阻止するワンウェイクラッチ（５２）を配置し、
前記ワンウェイクラッチ（５２）に隣接して、前記第２の入力ディスク（２ _２ ）の背面ボス部（５５）と前記固定部材（２３ _２ 又は２０ｄ）との間にベアリング（５１）を配置した、
ことを特徴とする無段変速機にある。

請求項２に係る本発明は、前記トロイダル式無段変速装置（５）は、前記第１及び第２の入力ディスクと出力ディスクの対向する前記円弧面（２ａ，３ａ）にて略々円形のキャビティ（３１_１，３１_２）を構成する、フルトロイダルダブルキャビティタイプである、
請求項１記載の無段変速機にある。

請求項３に係る本発明は、前記ワンウェイクラッチ（５２）は、アウタレース（５２ａ）と、スプラグ又はコロ等の逆転阻止用転がり体（５２ｂ）と、を有し、
前記第２の入力ディスク（２_２）の背面に環状突部（５４）を一体に形成し、
該環状突部の外周面（ｊ）に前記逆転阻止用転がり体（５２ｂ）を直接装着してなる、
請求項１又は２記載の無段変速機にある。

請求項４に係る本発明は、前記ベアリング（５１）により前記ワンウェイクラッチ（５２）を前記第２の入力ディスクの背面（ｔ）との間で抜止め支持してなる、
請求項１ないし３のいずれか記載の無段変速機にある。

請求項５に係る本発明は、前記ワンウェイクラッチ（５２）のアウタレース（５２ａ）と、前記ベアリング（５１）のアウタレース（５１ａ）とを、一体的に構成し、前記ワンウェイクラッチ及び前記ベアリングを一体化若しくはサブアッシーとしてなる、
請求項１ないし４のいずれか記載の無段変速機にある。

請求項６に係る本発明は、前記ベアリング（５１）を、前記第２の入力ディスク（２_２）の前記環状突部端面（ｄ）と前記プラネタリギヤ装置（Ｕ）の前記第１の要素（Ｃ）との間で挟持してなる、
請求項１ないし５のいずれか記載の無段変速機にある。

請求項７に係る本発明は、前記固定部材が、前記無段変速機を収納するケース（２０）である、
請求項１ないし６のいずれか記載の無段変速機にある。

請求項８に係る本発明は、前記トロイダル式無段変速装置（５）の前記ローラ（４）を変速制御する制御ブロック部（２３_１）と、該制御ブロック部の一側から立上るように一体に形成された支持ブロック部（２３_２）と、を有するフォルクラムブロック（２３）を備え、
該フォルクラムブロックを、前記無段変速機（１）を収納するケース（２０）に固定し、
前記固定部材が、前記フォルクラムブロックの前記支持ブロック部（２３_２）である、
請求項１ないし６のいずれか記載の無段変速機にある。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、入力ディスクと固定部材との間にワンウェイクラッチを配置したので、例え、エンジンの逆転又は車輪から逆トルクが作用しても、トロイダル式無段変速装置（バリエータ）が逆回転することはなく、ローラの緩み等による不具合を防止することができる。
また、ワンウェイクラッチに隣接して、第２の入力ディスクの背面ボスと固定部材との間にベアリングを配置したので、バリエータの軸位置精度及び組付け性を向上できる。

請求項２に係る本発明によると、フルトロイダルダブルキャビティタイプの無段変速装置であると、大きな押圧力（軸力）は、入力ディスク同士及び出力ディスクによりキャンセルされ、かつローラの円弧面との接触点がキャビティの中心点の互いに反対側であってスラスト力が作用しないが、逆回転によりローラ挟持力が緩んでローラが脱落する虞れがあり、該逆回転が阻止されることによりこのような不具合を防止することができる。

請求項３に係る本発明によると、ワンウェイクラッチの逆転阻止用転がり体が、第２の入力ディスクの環状突部の外周面に直接装着されるので、構造が簡単になると共に回転精度を向上でき、かつワンウェイクラッチの組付けも容易となる。

請求項４に係る本発明によると、前記ベアリングによりワンウェイクラッチの抜止めを図ったので、特別なワンウェイクラッチ用の抜止め部材を必要とせず、無段変速機のコンパクト化、特に軸方向のコンパクト化を図ることができる。

請求項５に係る本発明によると、ワンウェイクラッチ及びベアリングのアウタレースを、一体化又はサブアッシーとしたので、バリエータの軸位置精度を向上できると共に、ワンウェイクラッチのリテーナをも兼用することが可能となる。

請求項６に係る本発明によると、第２の入力ディスクの環状突部端面とプラネタリギヤ装置の背面との間でベアリング挟持したので、ラジアル荷重及びプラネタリギヤ装置からのスラスト荷重を高い精度で支持することができると共に、ベアリング用の特別な抜止め部材を必要とせず、ベアリングの組付け性を向上し、かつ軸方向の短縮化を図ることができる。

請求項７に係る本発明によると、固定部材がケースであるので、構造が簡単となる。

請求項８に係る本発明によると、フォルクラムブロックが、一体に形成された、ローラを変速制御する制御ブロック部と、トロイダル式無段変速装置の一端側軸部分を支持するブロック部とからなるので、ローラの位置決めと軸支持とが１個のフォルクラムブロックにより行われ、トロイダル式無段変速装置の位置精度が向上して、精度の高い無段変速を長期に亘って維持することができる。また、トロイダル式無段変速装置、入力軸及びフォルクラムブロック等を一体に組込んでアッシーとして、該アッシーをケースに固定するので、組立て性能及び組立て精度を向上することができ、かつフォルクラムブロックは、強度メンバーともなるので、無段変速機の強度をも向上することができる。

以下、図１〜６に沿って、本発明の最良の形態について説明する。

無段変速機（ＩＶＴ）１は、図１に示すように、無段変速装置（バリエータ）５と、プラネタリギヤ機構６及び反転ギヤ機構７からなるプラネタリギヤ装置Ｕと、ロー・ハイ切換え機構１０とからなる。無段変速装置５は、フルトロイダル式無段変速装置からなり、入力軸１２に連結された２個の入力ディスク２_１，２_２と、中空軸（スリーブ軸）１６に連結された１個の出力ディスク３と、両ディスクの間に挟持されるパワーローラ４，４と、を有する。入力ディスク２_１，２_２及び出力ディスク３は、それぞれ対向するように円形の一部を形成する円弧状の凹溝２ａ，３ａを有しており、２列のパワーローラを挟んでダブルキャビティ３１_１，３１_２を構成して、入力ディスク同士のスラスト力を打消す構成からなる。パワーローラ４，４は、軸に直角方向にシフトさせることにより傾斜して、入力ディスク２_１，２_２と出力ディスク３との接触半径を変更することにより、無段に連続して変速する。本バリエータ５にあっては、−０．４〜−２．５の速度比（出力速度／入力速度）を有する。なお、入力ディスク２_１，２_２に対して出力ディスク３が反転するので、速度比は−（マイナス）になる。

プラネタリギヤ機構６は、２個のピニオンＰ１，Ｐ２を有するフロントキャリヤ（第１の要素）Ｃと、ローモード用シンプルプラネタリギヤ１１と、を備えており、該ローモード用シンプルプラネタリギヤ１１は、反転ギヤ機構７のデュアルプラネタリギヤ１４と共通のリヤキャリヤＣ０を有する。上記２個のピニオン（第１のピニオン、第２のピニオン）Ｐ１，Ｐ２は共通のピニオンシャフトに回転自在に支持される一体構造からなり、かつこれらピニオンを支持するフロントキャリヤＣは、上記ローモード用シンプルプラネタリギヤ１１のリングギヤＲ３に連結している。該フロントキャリヤＣは、入力軸（主軸）１２に連結されていると共に後側の入力ディスク２_２に結合されており、一定速回転が伝達されている。

第１のピニオンＰ１には、バリエータ５の出力ディスク３に連結されている第１のサンギヤＳ１が噛合しており、該第１のサンギヤＳ１は、バリエータ５による変速回転を入力する入力ギヤ（第２の要素）となる。第２のピニオンＰ２は、ハイモード用出力ギヤとなる第２のサンギヤＳ２に噛合しており、かつローモード用シンプルプラネタリギヤ１１の（第３の）サンギヤＳ３に一体に結合している。これら第２及び第３のサンギヤＳ２，Ｓ３は、ロー・ハイ切換え機構１０のハイクラッチＨを介して出力軸１３に連結して、ハイモード用出力ギヤを構成している。

反転ギヤ機構７は、互いに噛合する２個のピニオン（第４のピニオンＰ４，第５のピニオンＰ５）を有するデュアルプラネタリギヤ１４からなり、そのキャリヤＣ０が上述したようにローモード用シンプルプラネタリギヤ１１のキャリヤと一体に構成されており、（第２の）リングギヤＲ０がケース２０に固定されており、そして（第４の）サンギヤＳ０がロークラッチＬを介して出力軸１３に連結している。

本無段変速機（ＩＶＴ）１は、図２の変速線図に示すように作動する。なお、図２の速度線図は、第１及び第２のピニオンＰ１，Ｐ２を共通のロングピニオンとし、ギヤ比Ｓ１／Ｐ１とＳ２／Ｐ２を変えて、出力速度とバリエータ出力ラインとが重ならないものを示しているが、上記ギヤ比（Ｓ１／Ｐ１）（Ｓ２／Ｐ２）を同じにして、出力速度とバリエータ出力ラインとが重なるようにしてもよいことは勿論である。

ロークラッチＬを係合してハイクラッチＨを解放したローモードにあっては、図２（ａ）に示すように、エンジン出力軸に連結している入力軸１２の回転は、プラネタリギヤ機構６のフロントキャリヤＣ及びリングギヤＲ３に直接伝達されると共に、バリエータ５を介して反転した変速回転が第１のサンギヤ（入力ギヤ）Ｓ１に伝達される。上記フロントキャリヤＣ及びリングギヤＲ３の定速回転及び第１のサンギヤＳ１の変速回転（バリエータギヤ比）がプラネタリギヤ機構６にてトルク循環しつつ合成され、ローモード用シンプルプラネタリギヤ１１の出力キャリヤＣ０に出力する。ここで、バリエータ５がＯＤ側からＵＤ側に変速することにより、出力キャリヤＣ０は、反転回転からギヤニュートラル位置（ＧＮポイント）、即ち出力速度が０となり、更にＵＤ側に変速することにより正転側（入力軸回転と同じ方向）に増速する。

そして、該出力キャリヤＣ０の回転は、共通キャリヤである反転ギヤ機構７のキャリヤＣ０に直接伝達され、リングギヤＲ０の停止に基づき反転されてサンギヤＳ０から出力する。これにより、上記出力キャリヤＣ０の回転は反転され、出力キャリヤＣ０の逆回転は、サンギヤＳ０に後進出力速度として出力し、出力キャリヤＣ０の正回転は、サンギヤＳ０に前進出力速度として出力する。

ロークラッチＬを解放すると共に、ハイクラッチＨを係合すると、ハイモードに切換えられる。この状態では、入力軸１２の回転が、プラネタリギヤ機構６のフロントキャリヤＣに直接伝達されると共に、バリエータ５により反転した変速回転が第１のサンギヤＳ１に伝達されて、該プラネタリギヤ機構６にて合成されて、ハイモード用出力ギヤである第２のサンギヤＳ２から出力する。なおこの際、ロークラッチＬが解放していることに基づき、反転ギヤ機構７のサンギヤＳ０及びキャリヤＣ０が空転し、従ってプラネタリギヤ機構６のリングギヤＲ３も空転する。また、ギヤ比Ｓ１／Ｐ１とＳ２／Ｐ２とが近い値か又は同じであるため、バリエータ５からの変速出力回転（バリエータギヤ比）と近い又は同じ回転が上記第２のサンギヤＳ２から出力し、該バリエータギヤ比がハイクラッチＨの接続により出力軸１３からハイモード前進出力速度として出力する。

以上のことを図３のグラフで説明すると、ローモードにあっては、バリエータ５の速度比（出力速度／入力速度）がＯＤ端（約−２．５）にある場合、無段変速機（ＩＶＴ）１は、正転方向（プラス方向）に所定速度比（約０．２５）で回転し、バリエータ５がＵＤ側に連続して変速することにより、上記ＩＶＴ１の速度比は連続して減速し、バリエータ５の−１．８付近の速度比においてＩＶＴ１の速度比は、０、即ちギヤニュートラル（ＧＮポイント）になる。更にバリエータ５をＵＤ方向に連続して変速することにより、ＩＶＴ１の速度比は逆転方向（マイナス方向）に連続して増速し、バリエータ５がＵＤ端（約−０．４）に至ると、ＩＶＴ１の速度比が約−０．５になる。

そしてこの状態で、ハイモードに切換えられる。ハイモードにあっては、バリエータ５の速度比が上記ＵＤ端にある場合、ＩＶＴ１の速度比が上記ローモードの場合と同じ値（約−０．５）になり、今度は、バリエータの速度比を、上記ＵＤ端から連続してＯＤ方向に変速すると、ＩＶＴ１の速度比は、上記ローモードから連続して逆転方向（マイナス方向）に増速する。該逆転方向の増速は、バリエータ５がＯＤ方向に変速することにより連続し、バリエータ５の速度比がＯＤ端（約−２．５）に至ると、ＩＶＴ１の速度比は、最大変速比である約−２．７５となる。

なお、上記グラフは、入力軸１２の回転方向（即ちエンジンの回転方向）を正回転として、速度比をプラスに表記し、従ってバリエータ５はトロイダル式に起因して反転するため、その速度比はマイナスとなる。本無段変速機（ＩＶＴ）１は、自動車に用いられ、ディファレンシャル装置において再度反転ギヤにより反転されるため、ＩＶＴ１の速度比がプラスである場合、車輌の進行方向は後進となり、該速度比がマイナスの場合、車輌の進行方向は前進となる。従って、ローモードにおいてバリエータ５をＯＤ端からＵＤ方向に変速することにより、自動車は、後進からギヤニュートラル（ＧＮ）を経て前進となって、徐々に増速し、そしてバリエータ５のＵＤ端においてハイモードに切換えられ、バリエータ５がＵＤ端からＯＤ方向に変速することにより、自動車は、連続して前進方向に増速する。

なお、プラネタリギヤ機構６と反転ギヤ機構７との連結関係を、ローモード用シンプルプラネタリギヤ１１のキャリヤと反転プラネタリギヤ１４のサンギヤＳ０が連結し、かつ該反転プラネタリギヤ１４のキャリヤがロークラッチＬを介して出力軸１３に連結するようにしてもよい。また、上記反転ギヤ機構７において、ロークラッチの代りに、リングギヤＲ０を係止し得るローブレーキを用いてもよい。

図４は、図１に概略図で示した無段変速機（ＩＶＴ）１の全体断面図であり、図５は、図４の概ねＡ−Ａ線前側（エンジン側）を示す拡大断面図であり、図６は、図４の概ねＡ−Ａ船の後側を示す拡大断面図である。無段変速機１は、ミッションケース２０内に収納されており、該ケース２０は、筒状のメインケース２０ａ、該メインケースの前側に固定されるハウジング２０ｂ及びメインケースの後側に固定されるエンドケース２０ｃからなる。ハウジング２０ｂは、その前端をエンジンに結合され、ダンパ装置（図示せず）が収納される。即ち、本ＩＶＴ１は、前述したようにギヤニュートラル（ＧＮ）を有するので、従来の自動変速機（ＡＴ）及び無段変速機（ＣＶＴ）に必要とされた、トルクコンバータ等の発進装置が不要となり、従ってハウジング２０ｂ内には、エンジンの振動及び脈動等を吸収するダンパ装置のみで足りる。

メインケース２０ａには、トロイダル式無段変速装置（バリエータ）５と、プラネタリギヤ機構６及び反転ギヤ機構７のギヤ機構とが配置されており、エンドケース２０ｃにはロー・ハイ切換え機構１０が配置され、メインケース２０ａと後端面とエンドケース２０ｃの前端面とが連結・固定され、一体の収納部が形成される。メインケース２０ａの下方は、開口されており、かつ該開口はオイルパン２１により閉塞されている。該オイルパン２１部分に、オイルポンプとバルブボディとが一体となったポンプ・バルブブロック２２と、フォルクラムブロック２３とが収納される状態で、これら両ブロック２２，２３は一体に固着されると共に、前記メインケース２０ａの開口部分に固定されている。

ハウジング２０ｂとメインケース２０ａとに挟まれるように前隔壁板２５が固定されており、該隔壁板２５の中心ボス部２５ａには、図５に詳示するように、ニードルベアリング２６を介して入力軸（主軸）１２の前側部分が回転自在に支持されている。該入力軸１２の先端部１２ａ（前方端部）は、ハウジング２０ｂ内に延び、該ハウジング内のダンパ装置を介してエンジン出力軸と連結している。入力軸１２には、皿状の支持板２７が一体に固定されており、該支持板に隣接して前側（第１の）入力ディスク２_１が支持されている。該入力ディスク２_１は、支持板２７とその外周部分にてスプライン係合ａをしていると共に、該入力ディスク２_１の背面と支持板２７との間に押圧装置２９が配置されており、入力ディスク２_１は、入力軸１２と一体に回転すると共に、バリエータ５に必要とする押圧力が付与される。

入力軸１２には出力ディスク３がニードルベアリング３０を介して回転自在に支持されており、該出力ディスク３のボス部３ｂはスリーブ軸（中空軸）１６が一体に連結し、かつ該スリーブ軸１６は、入力軸１２にニードルベアリング２８を介して回転自在に支持されていると共に、該入力軸に被嵌して後方に延び、その後端部分に第１のサンギヤＳ１が形成されている（図４，図６参照）。前記スリーブ軸１６に被嵌して（第２の）後側入力ディスク２_２が配置されており、該後側入力ディスク２_２は、後述するようにフォルクラムブロック２３にて支持され、スリーブ軸１６とは非接触又は無負荷状態に保持される。

前記前側入力ディスク２_１に形成された環状円弧面２ａと、出力ディスク３の前方に形成された環状円弧面３ａとの間にそれぞれ複数枚（３枚）のパワーローラ４が挟持されており、同様に後側入力ディスク２_２に形成された環状円弧面２ａと、出力ディスク３の後方に形成された環状円弧面３ａとの間にそれぞれ複数枚（３枚）のパワーローラ４が挟持されている。前記互いに対向する円弧面２ａ，３ａにより断面円形状の２個のキャビティ３１_１，３１_２が形成され、前記パワーローラ４は、その中心が前記各円形キャビティ３１_１，３１_２の中心にあってかつ該中心を通るセンタ軸ｄ’を中心に回転する。即ち、バリエータ５は、フルトロイダルダブルキャビティ型からなり、従ってダブルキャビティ（２列）からなることにより、１列のものに比してトルク容量が２倍となると共に、入力ディスク同士、出力ディスク同士でスラスト力を打消し合い、軸受負荷とならず、かつパワーローラ４の２個の接触点がキャビティ３１の中心点の互いに反対側にあって打消し合うので、パワーローラに殆どスラスト力が作用しない。

フォルクラムブロック２３は、正面図（図５）Ｌ型からなり、底部のバリエータ制御ブロック部２３_１と、該底部の後端側から立上る支持ブロック部２３_２とを有する。そして、制御ブロック部（底部）２３_１が、図７に示すように、メインケース２０ａの開口部分ｅに、複数のノックピン３３及び多数のボルト３５により正確に位置決めされて固定されている。制御ブロック部２３_１は、図７に概略して示すように、各キャビティ３１_１，３１_２に位置する３個の各ローラ４に、それぞれリンクを介して連結している油圧アクチュエータ４０を有している。詳しくは、フォルクラムブロックの制御ブロック部２３_１には、ローラ４の数と同じ油圧アクチュエータ４０と、各アクチュエータに連通する油圧回路とが形成されており、各アクチュエータ４０は、ポンプ・バルブブロック２２（図４・図６参照）からの制御された所定油圧が作用する。

なお、支持板２７の押圧装置２９（図５参照）は、予め定められた予圧を作用するスプリング（板ばね）と、前記ポンプ・バルブブロック２２からの油圧が作用する油圧アクチュエータを有しており、各ローラ４が入力ディスク２_１，２_２及び出力ディスク３の各円弧面２ａ，３ａに所定圧力で押付ける押付け力を作用しており、これによりトラクションオイルの介在の基に、各ローラとディスクとの間にトラクション力が作用する。即ち、バリエータ５は、トラクションドライブにより入力ディスク２_１，２_２と出力ディスク３との間に動力が伝達される。

前記各ローラ４は、キャリッジ４１により軸ｄを中心に回転自在に支持されており、かつ該キャリッジ４１はその一端部にて球面軸受４２により支持されている。各球面軸受４２は、支軸４３により揺動自在に支持されるレバー４５の先端部に設けられており、かつこれらレバー４５は、それぞれ前記油圧アクチュエータ４０のピストンロッド４６に連結している。これにより、ローラとディスクとの接触面に作用するトラクション力と前記油圧シリンダ４０の押付け力（リアクション力）との関係に基づき、ローラ４の傾きが自律的に制御される。即ち、油圧アクチュエータ４０によりバリエータ５は、変速制御される。

一方、フォルクラムブロック２３の立上り支持ブロック部２３_２は、図５に詳示するように、円筒状の支持孔５０が穿設されている。また、後側入力ディスク２_２の背面は、環状突部５４が一体に形成されており、更に該突部の中央部分に突出してボス部５５が一体に形成されている。そして、前記支持孔５０には軸方向に隣接してボールベアリング５１及びワンウェイクラッチ５２が配置されている。ボールベアリング５１は、そのアウタレース５１ａが支持ブロック部２３_２にスナップリング５３により抜止め支持されており、そのインナレース５１ｂが後側入力ディスク２_２の前記ボス部５５に装着されており、かつこれらレースは深溝のボール案内溝を有して、ラジアル方向及びスラスト方向の荷重を支持する。

ワンウェイクラッチ５２は、後側入力ディスク２_２の背面ｔと上記ボールベアリング５１との間に挟持されて、特別な抜止め手段を必要とすることなく配置されており、かつそのアウタレース５２ａが支持部２３_２にキー又はスプラインにより回転止めされているが、スプラグ（逆転阻止用転がり体）５２ｂは、入力ディスク２_２の前記環状突部５４の外周面ｊに直接支持されており、通常必要とするインナレースが不要となっている。更に、前記ワンウェイクラッチ５２及びボールベアリング５１の両アウタレース５２ａ，５１ａは、一体的に構成され、これらワンウェイクラッチ５２及びボールベアリング５１は、一体化又はサブアッシー化されており、従来必要であるワンウェイクラッチのリテーナをも省略することができる。

フルトロイダルバリエータ５は、ローラにスラスト力が作用せず、上述したようにローラ４を軸に直交方向にシフトさせることにより、少ない力で変速が可能であるが、反対方向に回転すると、パワーローラ４の挟持力が緩んでしまう。このため、万一、エンジンの逆転又は車輪から逆駆動により、バリエータ５に逆方向のトルクが作用しても、上記ワンウェイクラッチ５２によりバリエータ５が逆回転することを阻止している。なお、図５中の符号５６は、入力ディスクボス部５５と一体のキャリヤＣのボス部に固定されたスプロケットであり、チェーン５７を介してポンプ・バルブブロック２２のオイルポンプを駆動する。

図４及び図６に示すように、前記プラネタリギヤ機構６のフロントキャリヤＣは、キャリヤ本体６１と該本体に固定されるキャリヤカバー６２とからなり、前記入力軸１２の後端側には、キャリヤ本体６１がスプライン嵌合していると共にナット６３が螺合して、該入力軸１２に一体にキャリヤＣが固定されている。キャリヤ本体６１は、図４及び図５に示すように、その前端がドックｍになっているボス部５８を有しており、また後側入力ディスク２_２の背面ボス部５５の先（後）もドックｎになっており、両ボス部５８，５５は上記ドックｍ，ｎが係合することにより回転方向一体に連結していると共に、キャリヤ本体６１は、上記スプロケット５６を介して入力ディスク背面ｄにボールベアリング５１を押付けている。これにより、ボールベアリング５１のインナレース５１ｂは（更にはワンウェイクラッチＳ２も）、特別な抜止め具を必要とすることなく、一体の入力ディスク２_２及びキャリヤＣに抜止め支持され、かつスラスト方向に対して、これら入力ディスク２_２及びキャリヤＣと共に正確に位置決めされる。

上記キャリヤ本体６１とキャリヤカバー６２に亘って、ピニオンシャフト６７が支持されており、該ピニオンシャフト６７には、軸方向に並設して第１のピニオンＰ１と第２のピニオンＰ２とが支持されている。第１のピニオンＰ１及び第２のピニオンＰ２は一体に形成されており、同じ歯数でもよいが、本実施の形態では僅かに異なる歯数からなり、これら共通ピニオンＰ１，Ｐ２がニードルベアリング６９（又はブシュ）を介して上記ピニオンシャフト６７に回転自在に支持されている。第１のピニオンＰ１には第１のサンギヤＳ１が噛合しており、第２のピニオンＰ２には第２のサンギヤＳ２が噛合している。

前記第１のサンギヤＳ１は、中空軸１６の先端部分に形成されており、該中空軸１６は、ニードルベアリング２８を介して入力軸１２に被嵌して回転自在に支持されていると共に、その基端部分にて上述したようにバリエータ５の出力ディスク３に連結されている（図５参照）。第２のサンギヤＳ２は中間軸７０の基端部に形成されており、該中間軸７０はその基端部分を入力軸１２（に一体のキャリヤＣ）に被嵌してニードルベアリング７１を介して回転自在に支持されていると共に、その先端（後方）側にてロー・ハイ切換え機構１０のハイクラッチＨのクラッチハブ７２にスプライン７４により接続している。中間軸７０には第３のサンギヤＳ３がスプライン係合しかつスナップリング７３により抜止めされて結合されており、またフロントキャリヤＣのキャリヤカバー６２にはリングギヤＲ３がスナップリング７５により一体に係合されている。これら第３のサンギヤＳ３、リングギヤＲ３及び反転ギヤ機構７と一体のリヤキャリヤＣ０により、上記プラネタリギヤ機構６のシンプルプラネタリギヤ１１が構成されている。

上記出力（共通）キャリヤＣ０は、中央に位置しかつその内径側にボス部７６ａを有するキャリヤ本体７６と、左右の側板を構成する前後キャリヤカバー７７，７８とからなる。キャリヤ本体７６のボス部７６ａは中間軸７０にブッシュを介して回転自在に支持されており、該キャリヤ本体７６と前キャリヤカバー７７との間にピニオンシャフト８０が回転不能に支持されており、該ピニオンシャフト８０にピニオンＰ３が回転自在に支持されている。該ピニオンＰ３は、前記第３のサンギヤＳ３及びリングギヤＲ３に噛合して、上記シンプルプラネタリギヤ１１を構成している。

キャリヤ本体７６と後キャリヤカバー７８との間には第１のピニオンシャフト８１及び第２のピニオンシャフト８２が回転不能に支持されており、第１のピニオンシャフト８１には第４のピニオンＰ４が回転自在に支持され、第２のピニオンシャフト８２には第５のピニオンＰ５が回転自在に支持されている。これら両ピニオンＰ４，Ｐ５は互いに噛合していると共に、一方のピニオンＰ４がサンギヤＳ０に噛合し、他方のピニオンＰ５がリングギヤＲ０に噛合して、反転ギヤ機構７用のデュアルプラネタリギヤ１４を構成している。また、リングギヤＲ０はミッションケース２０ａに形成されたスプラインｂに係合して、固定リングギヤとなっており、サンギヤＳ０にはロークラッチ用ハブ８３が溶接等により一体に形成されている。前記クラッチハブ７２及び８３は、出力軸１３に一体のドラム８５との間に、それぞれ湿式多板クラッチからなるロークラッチＬ及びハイクラッチＨが介在して、ロー・ハイ切換え機構１０を構成している。

エンドケース２０ｃにスラストベアリング８９により軸方向に位置決めされた出力軸１３の端面と、サンギヤＳ０の端面との間において、ハイクラッチ用ハブ７２を挟むように、スラストベアリング８７，８８が介在しており、また中間軸７０の段部とキャリヤ本体７６との間にスラストベアリング９０が介在しており、更にリヤキャリヤ本体７６と第４のサンギヤＳ０との間にスラストベアリング９４が介在しており、これらスラストベアリングにより、反転ギヤ機構７及びロー・ハイ切換え機構１０が軸方向に位置決めされている。また、入力軸１２にナット６３により位置決めされているフロントキャリヤＣの本体６１と出力ディスクから延びかつ第１のサンギヤＳ１が形成されている中空軸１６の先端（車輌後側）との間にスラストベアリング９１が介在しており、また該中空軸１６の鍔部１６ａと入力ディスク２_２の背面との間にスラストベアリング９２が介在している（図５参照）。更に、サンギヤＳ３とフロントキャリヤＣの後端部（キャリヤカバー６２の後側面）との間にはスラストベアリング９３が介在している。

前記エンドケース２０ｃのエンドプレートにはボス部材９５がボルトにより一体に固定されており、出力軸１３は、ボールベアリング９６及びニードルベアリング９７を介して上記一体のエンドケース２０ｃに支持されている。該出力軸１３は、その先（前）端部分にて、上記ボス９５に被嵌しているスリーブ軸９９を一体に連結しており、該スリーブ軸９９と前記クラッチドラム８５が一体に連結されている。該クラッチドラム８５及びスリーブ軸９９をシリンダとしてピストン１００が油密状に嵌合しており、該ピストン１００は、前記ハイクラッチＨの外摩擦板に形成された孔を通ってロークラッチＬに当接して、ロークラッチ用油圧アクチュエータ１０１を構成している。また、スリーブ軸９９にシリンダ板１０２が固定されており、該シリンダ板１０２及びスリーブ軸９９をシリンダとしてピストン１０３が油密状に嵌合しており、該ピストン１０３は、ハイクラッチＨに当接してハイクラッチ用油圧アクチュエータ１０５を構成している。

ついで、本無段変速機１、特にバリエータ５の組立てについて説明する。入力軸１２に一体に設けられている支持板２７の環状凹溝部に油圧ピストン、板バネ等の押圧装置２９を組込んだ状態で、入力軸１２の後端側から順次、前側入力ディスク２_１，出力ディスク３、スリーブ軸（中空軸）１６、そして後側入力ディスク２_２を組付ける。この際、ブロックに各油圧ピストン４０及び球面軸受、リンク４１，４２，４３，４５，４６からなる変速制御系及びパワーローラ４を組込んだバリエータ制御ブロック部２３_１を、そのパワーローラ４が各ディスク２_１，３，２_２のキャビティ３１_１，３１_２内に受けられるようにすると共に、支持ブロック部２３_２の支持孔５０に入力軸１２、スリーブ軸１６及び後側入力ディスクボス部５５が位置するように、フォルクラムブロック２３を添える。

この状態で、支持ブロック２３_２の円筒孔５０と入力ディスクボス部５５との間に、ワンウェイクラッチ５２及びボールベアリング５１を挿入して、スナップリング５３によりボールベアリング５１を支持ブロック部２３_２に固定する。これにより、入力ディスクボス部５５、スリーブ軸１６及び入力軸１２が、上記支持ブロック２３_２に支持され、バリエータ５とフォルクラムブロック２３とが仮組付けされる。一方、第１及び第２のピニオンＰ１，Ｐ２を支持してキャリヤ本体６１にキャリヤカバー６２を固定したフロントキャリヤＣ、（場合によってはキャリヤカバー６２にリングギヤＲを組込んで一体としたフロントキャリヤ組立体）を組立てる。そして、入力ディスク環状突部５４との間にインナーレースブロック５１ｂ及びスプロケット５６を挟み込んで、上記フロントキャリヤＣを、第１のサンギヤＳ１に第１のピニオンＰ１が噛合するように入力軸１２に挿入して、そのキャリヤ本体６１を該入力軸１２にナット６３を締付けることにより組付ける。

これにより、フォルクラムブロック２３に、バリエータ５及びフロントキャリヤＣが一体に組込まれたアッシーが構成される。この状態で、上記バリエータアッシーを、図７に示すように、メインケース２０ａに、下部開口ｅから挿入して、フォルクラムブロック２３をノックピン３３により位置決めして、該メインケース２０ａにボルト３５により固定することにより、上記バリエータアッシーがケース２０に組付けられる。

そして、前隔壁板２５をメインケース２０ａに固定して、入力軸１２の前端部分を支持し、また中間軸７０を入力軸１２の後端側に嵌挿して、第３のサンギヤＳ３及び各ピニオンＰ３，Ｐ４，Ｐ５を組込んでかつクラッチハブ３３を一体に固定したリヤキャリヤＣ０及びハイクラッチ用ハブ７２をそれぞれスラストベアリング９３，９０，９４，８８，８７を介して組込む。そして、エンドケース２０ｃに、ドラム８５、ロークラッチ用油圧アクチュエータ１０１、ハイクラッチ用アクチュエータ１０５、ハイクラッチＨ及びロークラッチＬを組込んでアッシーとし、該エンドケースアッシーを、前記各部品を収納したメインケース２０ａの後端部に連結することにより、無段変速機１が組立てられる。

従って、変速制御ブロック部２３_１と支持ブロック部２３_２とを一体に構成したフォルクラムブロック２３に、バリエータ５が入力軸（主軸）１２と共に組込まれてアッシーとなるので、該アッシーをメインケース２０ａに組付けることにより、組立て性が向上する。バリエータ５において、入力ディスク２_１，２_２及び出力ディスク３の軸支持精度並びにパワーローラ４及びその変速制御系の位置精度が、１個のフォルクラムブロック２３により規定されるので、お互いの位置精度が向上して、バリエータによる高い精度の変速が長期に亘って維持される。更に、バリエータ５とプラネタリギヤ機構６とでボールベアリング５１を挟持するので、該ボールベアリングを支持するフォルクラムブロック２３により主軸（入力軸）１２の軸支持精度を向上すると共に、スラスト方向に対しても高い精度で位置決めされる。また、フォルクラムブロック２３は、ケース２０の強度メンバーとしても機能する。

そして、バリエータ５は、押圧装置２９による押圧力により、各ローラ４が入力側ディスク２_１，２_２の各円弧面２ａ，３ａに強い力で押付けられて、トラクションオイル介在の基で動力伝達されるが、上記押付け力は、前側入力ディスク２_１及び支持板２７を介して入力軸１２を前方に引張るように作用し、また後側入力ディスク２_２、ボス部５５，５８、フロントキャリヤＣ、そしてナット６３を介して入力軸１２を後方に引張るように作用し、従って入力軸１２によりクローズに支持されている。

また、本無段変速機１は、自動車に用いられ、該自動車にあっては、発進及び後進時にあっては、ローモード状態となるが、その他の走行状態にあっては、ハイモード状態となる。即ち、本無段変速機１は、ローモードに比して、ハイモードの使用時間が圧倒的に長い。ローモード時にあっては、プラネタリギヤ機構６のシンプルプラネタリギヤ１１及び反転ギヤ機構７を介して動力伝達されるため、各ギヤに発生するスラスト力は、それぞれスラストベアリング９３，９０，９４，８８，８７にて支持され、結局は、ボールベアリング５１及びフォルクラムブロック２３を介して、又はスラストベアリング８９及びボス部材９５を介してケース２０にて受けられる。

一方、使用時間の長いハイモード時にあっては、プラネタリギヤ機構６の第２のサンギヤＳ２から、中間軸７０及びハイクラッチＨを介して直接出力軸１３に伝達され、シンプルプラネタリギヤ１１及び反転ギヤ機構７は空転する。この際、第２のサンギヤＳ２に発生するスラスト力は、中間軸７０、該中間軸の段部ｋ、ハイクラッチ用ハブ７２、スラストベアリング８７，８９を介してエンドケース２０ｃのボス部材９５に受けられる。従って、該ハイモード時にあっては上記空転するシンプルプラネタリギヤ１１及び反転ギヤ機構７を迂回した状態でスラスト力が伝達され、スラストベアリング９０，９４，８８は、無負荷状態で空転する。これにより、これらベアリングの寿命を向上すると共に、位置決め精度も向上し、更にこれらベアリングに小容量のものを用いることが可能となって、無段変速機１のコンパクト化、特に軸方向のコンパクト化を図ることができる。

また、プラネタリギヤ機構６における前記互いに噛合するピニオン及びサンギヤ（Ｓ１／Ｐ１）（Ｓ２／Ｐ２）は、ハスバ歯車からなり、動力伝達時に互いに打ち消す方向のスラスト力が作用する。即ち、第１のサンギヤＳ１に発生するスラスト力は、スラストベアリング９１を介してキャリヤＣに図中右方向（車輌後方向）に作用し、一方、第２のサンギヤＳ２のスラスト力は、中間軸７０及びスナップリング７３を介して第３のサンギヤＳ３に図中左方向（車輌前方向）に作用し、更にスラストベアリング９３を介してキャリヤＣに図中左方向（車輌前方向）に作用する。これにより、第１及び第２のサンギヤＳ１，Ｓ２のスラスト力は、互いに押し合う様に作用し、フロントキャリヤＣ内にてキャンセルされる。また、第２のサンギヤＳ２のスラスト力は、第３のサンギヤＳ３を位置決めるスナップリング７３及びスラストベアリング９３を介してキャリヤＣに作用するため、スラストベアリング９１に対向するように、第２のサンギヤＳ２とキャリヤ本体６１との間にスラストベアリングを配置しなくてもよく、スラストベアリングの数を減少して、軸方向にコンパクトに構成できる。これにより、バリエータ５において発生する両入力ディスク２_１，２_２間の大きなスラスト力（挟圧力）を互いに相殺するようにクローズして支持しており、バリエータ５及びプラネタリギヤ機構６は１個の系としてスラスト方向に対するクローズド支持構造となる。

ローモードの場合、第２及び第３のサンギヤＳ２，Ｓ３のスラスト力の差がスラストベアリング８７，８９に作用する。しかし、ローモード用シンプルプラネタリギヤ１１のギヤ諸元を変更して、第２及び第３のサンギヤＳ２，Ｓ３のスラスト力をキャンセルすれば、上記スラストベアリング８７，８９には殆どスラスト力が作用せず、これらベアリングを小サイズにすることが可能となる。また、リングギヤＲ３のスラスト力は第３のサンギヤＳ３のスラスト力と同じであり、第１及び第２のサンギヤＳ１，Ｓ２のスラスト力とも同じであるから、第１のサンギヤＳ１とリングギヤＲ３のスラスト力は同じとなる。この結果、ローモード時にあっても、前進時及び後進時共に、フロントキャリヤＣに作用するスラスト力はキャンセルされる。従って、フロントキャリヤＣを含むプラネタリギヤ１１の前部に作用するスラスト力は、略々０となり、フォルクラム支持ブロック部２３_２のボールベアリング５１に作用するスラスト力は、後進時に作用する第４のサンギヤＳ０のスラスト力のみとすることができる。

ついで、図８に沿って、一部変更した実施の形態について説明する。本無段変速機は、フォルクラムブロック２３が支持ブロック部を有しておらず、バリエータ５が、ケース２０に直接支持されている。即ち、ケース２０のメインケース２０ａには、内径方向に突出する環状のラグ２０ｄが一体に形成されており、該ラグ２０ｄは、２段となって低い側にはスプラインｓが形成され、高い側には環状溝ｕが形成されている。上記スプラインｓにアウタレース５２ａが係合して廻り止めされると共に、上記環状溝ｕにスナップリング５３が挿入されてアウタレース５１ａが抜止めされて、ボールベアリング５１及びワンウェイクラッチ５２が軸方向に隣接されて配置されている。

ワンウェイクラッチ５２のスプラグ（逆転阻止用転がり体）５２ｂは、後側入力ディスク２_２の背面環状突部５４の外周面ｊに直接装着されており、ボールベアリング５１のインナレース５１ｂは、後側入力ディスク２_２の背面ボス５５に装着されている。そして、ワンウェイクラッチ５２は、ボールベアリング５１により入力ディスク背面ｔとの間で抜止め支持されている。また、ナット６３（図６参照）を入力軸１２に締付けることにより、フロントキャリヤ本体６１が、スプロケット５６を介して環状突部５４の端面ｄとの間でアウタレース５１ｂを挟持する。これにより、ボールベアリング５１は、一体の入力ディスク２_２及びフロントキャリヤＣを正確にラジアル方向に支持すると共に、スラスト方向に対しても正確に支持する。なお、入力ディスク２_２の背面ボス部５５とキャリヤ本体６１のボス部５８とは先端のドックｍ，ｎにより回転方向に一体に連結されている。

なお、上述した実施の形態は、フルトロイダル式無段変速装置を用いているが、ハーフトロイダル式無段変速装置でもよいことは勿論である。また、プラネタリギヤ機構６及び反転ギヤ機構７は、他の構成でもよいことは勿論である。

本発明に係る無段変速機の構造を示す概略図。 その速度線図であり、（ａ）はローモード、（ｂ）はハイモードを示す。 その無段変速装置の速度比と無段変速機の速度比の関係を示すグラフ。 本発明に係る無段変速機を示す全体断面図。 図４の概ねＡ−Ａ線の前部を示す拡大断面図。 図４の概ねＡ−Ａ線の後部を示す拡大断面図。 トロイダル式無段変速装置部分の概略横断面図。 一部変更した実施の形態による軸支持部分を示す拡大断面図。

符号の説明

１ 無段変速機（ＩＶＴ）
２_１，２_２ 入力ディスク（第１の入力ディスク，第２の入力ディスク）
２ａ 円弧面
３ 出力ディスク
３ａ 円弧面
４ （パワー）ローラ
５ トロイダル式無段変速装置
６ プラネタリギヤ機構
７ 逆転ギヤ機構
１０ ロー・ハイ切換え装置
１２ 入力軸
１６ 中空軸
２０，２０ａ ケース（メインケース）
２３ フォルクラムブロック
２３_１ 制御ブロック部
２３_２ 支持ブロック部
３１_１，３１_２ キャビティ
５１ （ボール）ベアリング
５１ａ アウタレース
５１ｂ インナレース
５２ ワンウェイクラッチ
５２ａ アウタレース
５２ｂ 逆転阻止用転がり体（スプラグ）
５４ 環状突部
５５ 背面ボス部
ｊ 外周面
ｔ 入力ディスク背面
Ｃ 第１の要素（フロントキャリヤ）
Ｓ１ 第２の要素（第１のサンギヤ）
Ｓ０ ローモード出力時要素（第２のサンギヤ）
Ｓ２ ハイモード時出力要素（第４のサンギヤ）
Ｕ プラネタリギヤ装置

Claims (8)

1. それぞれ一側面に円弧面を有しかつ入力軸と一体に回転する第１及び第２の入力ディスクと、これら両入力ディスクの間に配置され両側面に円弧面を有する出力ディスクと、前記各入力ディスクと出力ディスクの対向する前記円弧面に接触するように配置されたローラと、を有する、トロイダル式無段変速装置と、
   前記入力軸に連動する第１の要素と、前記トロイダル式無段変速装置の出力ディスクに連動する第２の要素と、ローモード時出力要素と、ハイモード時出力要素とを有するプラネタリギヤ装置と、
   前記ローモード時出力要素又はハイモード時出力要素の回転を選択的に出力軸に取出すロー・ハイ切換え機構と、を備えてなる無段変速機において、
   前記トロイダル式無段変速装置の前記第２の入力ディスクと固定部材との間に、該入力ディスクの逆回転を阻止するワンウェイクラッチを配置し、
   前記ワンウェイクラッチに隣接して、前記第２の入力ディスクの背面ボス部と前記固定部材との間にベアリングを配置した、
   ことを特徴とする無段変速機。
2. 前記トロイダル式無段変速装置は、前記第１及び第２の入力ディスクと出力ディスクの対向する前記円弧面にて略々円形のキャビティを構成する、フルトロイダルダブルキャビティタイプである、
   請求項１記載の無段変速機。
3. 前記ワンウェイクラッチは、アウタレースと、逆転阻止用転がり体と、を有し、
   前記第２の入力ディスクの背面に環状突部を一体に形成し、
   該環状突部の外周面に前記逆転阻止用転がり体を直接装着してなる、
   請求項１又は２記載の無段変速機。
4. 前記ベアリングにより前記ワンウェイクラッチを前記第２の入力ディスクの背面との間で抜止め支持してなる、
   請求項１ないし３のいずれか記載の無段変速機。
5. 前記ワンウェイクラッチのアウタレースと、前記ベアリングのアウタレースとを、一体的に構成し、前記ワンウェイクラッチ及び前記ベアリングを一体化若しくはサブアッシーとしてなる、
   請求項１ないし４のいずれか記載の無段変速機。
6. 前記ベアリングを、前記第２の入力ディスクの前記環状突部端面と前記プラネタリギヤ装置の前記第１の要素との間で挟持してなる、
   請求項１ないし５のいずれか記載の無段変速機。
7. 前記固定部材が、前記無段変速機を収納するケースである、
   請求項１ないし６のいずれか記載の無段変速機。
8. 前記トロイダル式無段変速装置の前記ローラを変速制御する制御ブロック部と、該制御ブロック部の一側から立上るように一体に形成された支持ブロック部と、を有するフォルクラムブロックを備え、
   該フォルクラムブロックを、前記無段変速機を収納するケースに固定し、
   前記固定部材が、前記フォルクラムブロックの前記支持ブロック部である、
   請求項１ないし６のいずれか記載の無段変速機。

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