JP4779709B2 - 無段変速装置 - Google Patents
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Description
このうちの入力軸及び出力軸は、軸方向に離隔した状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に設置されている。
又、上記トロイダル型無段変速機及び遊星歯車機構は、動力の伝達方向に関して、上記入力軸と出力軸との間に設置されている。
又、上記少なくとも2系統の動力伝達機構は、上記トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構との間で動力を伝達させる。
更に、上記クラッチ装置は、上記両動力伝達機構による動力伝達状態を切り換えるものである。
又、上記遊星歯車機構は、上記入力軸及び上記出力軸と同心に配置されている。又、この遊星歯車機構を構成する3要素のうちで、上記入力軸に入力された動力が直接入力されるキャリア又はリング歯車を除いた2つの要素のうちの一方の要素と上記トロイダル型無段変速機を構成する外側ディスクとを、第一の動力伝達機構を介して接続する事により、この外側ディスクと上記一方の要素とが同期して回転する様にしている。又、上記2つの要素のうちの他方の要素は、上記トロイダル型無段変速機の内側ディスクと第二の動力伝達機構を介して接続する事により、この内側ディスクと上記他方の要素とが同期して回転する様にしている。
具体的には、この様なクラッチ装置を、請求項2に記載した発明の様に、入力軸と出力軸との間の減速比を大きくする場合に接続されてこの減速比を小さくする場合に接続を断たれる低速用クラッチと、この減速比を大きくする場合に接続を断たれてこの減速比を小さくする場合に接続される高速用クラッチとの2つのクラッチから構成する。
このうちの低速用クラッチは、その接続時に、遊星歯車機構を構成して入力軸に入力された動力が直接入力されるキャリア又はリング歯車を除いた2つの要素のうちの何れかの要素の回転を選択的に取り出して出力軸に伝達するものとする。
これに対して上記高速用クラッチは、その接続時に、上記2つの要素のうちの残りの要素の回転を選択的に取り出して上記出力軸に伝達するものとする。
そして、上記低速用クラッチを接続した状態と、上記高速用クラッチを接続した状態とで、トロイダル型無段変速機を通過するトルクの方向を逆転させる。
又、好ましくは請求項14に記載した発明の様に、上記低速用クラッチを接続して高速用クラッチの接続を断った低速モード状態でトロイダル型無段変速機に入力されるトルクと、低速用クラッチの接続を断って高速用クラッチを接続した高速モード状態で上記トロイダル型無段変速機に入力されるトルクとの差を、このトルクが大きい状態を基準として、25%以下に収める。
即ち、前記クラッチ装置の切り換えに拘らず、使用全領域に亙って、駆動源の動力を、上記トロイダル型無段変速機に入力される以前に上記遊星歯車機構の一部に入力する事で、使用全領域に亙りパワースプリット状態を実現する。
又、上述の請求項3に記載した様な構造を採用した場合には、請求項4に記載した発明の様に、遊星歯車機構のキャリアに支持された各遊星歯車を通過する動力(回転速度×トルク)の合計(各遊星歯車を通過する動力×遊星歯車の数)を、常に駆動源から入力軸に入力される動力よりも小さくする。
特に、請求項5に記載した発明の様に、上記各遊星歯車を通過する動力の合計を、常に駆動源から入力軸に入力される動力の50%以下にする。
又、上述の請求項3に記載した構造を採用した場合に好ましくは、請求項15に記載した発明の様に、上記トロイダル型無段変速機の速度比を遊星歯車機構の減速比の逆数に実質的に一致させた状態で、低速用、高速用両クラッチを断接させる。尚、上記トロイダル型無段変速機の速度比eV は、例えばリング歯車と接続されたディスクの回転速度が1000min-1 であり、太陽歯車と接続される相手側ディスクの回転速度が2000min-1 であれば、eV =2である。
この様な請求項6に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項13に記載した発明の様に、第一、第二の動力伝達機構のうち、キャリアと、トロイダル型無段変速機の内側、外側両ディスクのうちの何れかのディスクとを接続する動力伝達機構を、上記キャリアの回転を増速してこの何れかのディスクに動力を伝達するものとする。即ち、このキャリアと接続される動力伝達機構の変速比(ギヤ比)を1よりも小さくして、このキャリアの回転速度よりも上記何れかのディスクの回転速度が大きくなる様に構成する。
又、請求項8に記載した発明の様に、低速前進時に接続される低速前進用クラッチを備える。そして、この低速前進用クラッチを接続した状態ではトロイダル型無段変速機に動力を伝達しない構成とする。
この様な請求項8に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項9に記載した発明の様に、上記低速前進用クラッチを接続した状態で実現可能な変速装置全体としての速度比を、この低速前進用クラッチを接続せず、トロイダル型無段変速機を動力が通過する状態で実現可能な変速装置全体の速度比よりも、減速側に偏らせる。
更に、これら請求項7〜9に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項10に記載した発明の様に、トロイダル型無段変速機の故障を検出する故障検出手段を備える。そして、この故障検出手段がこのトロイダル型無段変速機の故障を検出した場合に、後退用クラッチ又は低速前進用クラッチを強制的に接続する構成とする。
又、請求項7〜8に記載した発明の様に、低速前進用クラッチ、或いは後退用クラッチを設け、これらのクラッチを接続した状態でトロイダル型無段変速機が動力を伝達しない様に構成すれば、トロイダル型無段変速機の機能が喪失しても(トロイダル型無段変速機により動力伝達を行なえなくなっても)、最低限の走行が可能になる。この為、無段変速装置を搭載した自動車を、路肩等の安全な場所に移動させられる。
この場合に、請求項9に記載した発明の様に、低速前進用クラッチを接続した状態で実現可能な変速装置全体としての速度比を減速側に偏らせれば、無段変速装置全体としての速度比幅を広くできると共に、この低速前進用クラッチを接続した状態での駆動力を大きくできる等の効果を得られる。
更に、請求項10に記載した発明の様に、故障検出手段がトロイダル型無段変速機の故障を検出した場合に、後退用クラッチ又は低速前進用クラッチを強制的に接続する様に構成すれば、故障時に、運転者を煩わせる事なく、最低限の走行を可能にできる。
なるディスクに入力されるトルクが等しい場合である。請求項14に示す様に、上記差を25%以内に収めれば、外側、内側、両ディスクの大きさを揃える事ができて、小型化を図る面から有利になる。
図1は、請求項1〜5、7〜12、14〜16に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例の無段変速装置は、入力軸23及び出力軸24と、トロイダル型無段変速機13及び第一〜第五の遊星歯車機構25〜29と、第一、第二の動力伝達機構30、31と、高速用、低速用両クラッチ16、17から成るクラッチ装置と、後退用クラッチ18と、低速前進用クラッチ32とを備える。
このうちの入力軸23及び出力軸24は、軸方向に離隔した状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に設置されている。
又、上記トロイダル型無段変速機13及び上記各遊星歯車機構25〜29は、動力の伝達方向に関して、上記入力軸23と出力軸24との間に設置されている。
又、上記第一、第二の動力伝達機構30、31は、上記トロイダル型無段変速機13と上記第一、第二の遊星歯車機構25、26との間で動力を伝達させる。
更に、上記高速用、低速用両クラッチ16、17は、上記第一、第二の両動力伝達機構30、31による動力伝達状態を切り換えるものである。
尚、上記第一〜第五の遊星歯車機構25〜29のうち、前段側に配置した第一、第二の遊星歯車機構25、26が、特許請求の範囲に記載した遊星歯車機構に対応する。中段に配置した第三の遊星歯車機構27は、低速前進用に使用するものである。又、次(後段側)に配置した第四の遊星歯車機構28は後退用に使用するものである。更に、最後段に配置した第五の遊星歯車機構29は減速用のものである。これら各遊星歯車機構25〜29は、何れも、上記入力軸23及び上記出力軸24と同心に配置されている。
この様な低速モードでは、前記第一の遊星歯車機構25を構成する第一のリング歯車37から動力が取り出され、上記低速用クラッチ17を介して上記第五の遊星歯車機構29で減速され、前記出力軸24に取り出される。この様な低速モード状態での動力の伝達経路は、次の通りである。
エンジンの動力は、前記入力軸23により、先ず、上記第一の遊星歯車機構25を構成する前記第一のキャリア36に入力される。
この第一のキャリア36に入力された動力は、下記の(A) に示す、前記トロイダル型無段変速機13を通過しない経路と、同じく(B) に示す、このトロイダル型無段変速機13を通過する経路との、2つの経路に分割される(所謂パワースプリット状態になる)。
(A) エンジン→入力軸23→第一のキャリア36→第一の遊星歯車43、43→第一のリング歯車37
(B) エンジン→入力軸23→第一のキャリア36→第一の遊星歯車43、43→第一の太陽歯車40→第二の動力伝達機構31→内側ディスク34、34→パワーローラ6、6→外側ディスク33、33→第一の動力伝達機構30→第一のリング歯車37
et/m =Nout /Nin=ig (1+i1 )/(isp・ev +ig ・i1 )・1/(1+i5 ) −−− (1)
この(1) 式中の符号の意味は、下記の通りである。
Nout : 出力軸24の回転速度
Nin : 入力軸23の回転速度
il : 第一の遊星歯車機構25の減速比(=Zr1/Zs1=第一のリング歯車37の歯数/第一の太陽歯車40の歯数)
ig : 第一の動力伝達機構30の減速比(=Zg2/Zgl=歯車39の歯数/歯車38の歯数)
isp:第二の動力伝達機構31の減速比(=Zsp2 /Zspl =スプロケット42の歯 数/スプロケット41の歯数)
i5 : 第五の遊星歯車機構29の減速比(=Zr5/Zs5=第五のリング歯車56の歯数/第五の太陽歯車55の歯数)
eV : トロイダル型無段変速機13の変速度比
この式(2) から明らかな通り、isp<(1+il )を満たす限り、上記トロイダル型無段変速機13に入力されるトルクTvin は、エンジンから上記入力軸23に入力されるトルクTinよりも必ず小さくなる(Tvin <Tin)。
この様な高速モードでは、前記第一の遊星歯車機構25を構成する第一の太陽歯車40から前記第二の遊星歯車機構26を構成する第二の太陽歯車46に動力が取り出され、上記高速用クラッチ16を介して上記第五の遊星歯車機構29で減速され、前記出力軸24に取り出される。この様な高速モード状態での動力の伝達経路は、次の通りである。
エンジンの動力は、前記入力軸23により、先ず、上記第一の遊星歯車機構25を構成する前記第一のキャリア36に入力される。
(C) エンジン→入力軸23→第一のキャリア36→第二の遊星歯車45、45→第二の太陽歯車46
(D) エンジン→入力軸23→第一のキャリア36→第一の遊星歯車43、43→第一のリング歯車37→第一の動力伝達機構30→外側ディスク33、33→パワーローラ6、6→内側ディスク34、34→第二の動力伝達機構31→第一の太陽歯車40→第一の遊星歯車43、43→第二の遊星歯車45、45→第二の太陽歯車46
et/m =Nout /Nin=isp・ev ・(1+il )/(isp・ev +ig ・il )・1/(1+i5 ) −−− (3)
又、この様な高速モード状態で上記トロイダル型無段変速機13の外側ディスク33、33に入力されるトルクTvin は、前記入力軸23に入力されるトルクTinと上記第一の動力伝達機構30の減速比ig とを用いて下記の(4) 式で表せる。
Tvin =ig ・il /(1+il )・Tin −−− (4)
この(4) 式から明らかな通り、ig <(1+1/i1 )を満たす限り、上記トロイダル型無段変速機13に入力されるトルクTvin を、エンジンから上記入力軸23に入力されるトルクTinよりも小さくできる(Tvin <Tin)。
この低速前進用クラッチ32を接続し、前記第三の遊星歯車機構27を構成する第三のリング歯車47をケース等の固定部分に固定して回転を阻止した状態では、エンジンから前記入力軸23に入った動力は、上記トロイダル型無段変速機13を介さずに、上記第三の遊星歯車機構27を構成する第三の太陽歯車48に入力される。そして、この第三の太陽歯車48と噛合した、前記各第三の遊星歯車49、49の公転運動が前記第三のキャリア44から、前記第五の遊星歯車機構29を介して、前記出力軸24に取り出される。この際、前記第四の遊星歯車機構28は作用しない(各歯車が空転する)。
et/m =Nout /Nin=1/(1+i3 )・1/(1+i5 ) −−− (5)
この(5) 式中の符号の意味は、下記の通りである。
i3 : 第三の遊星歯車機構27の減速比(=Zr3/Zs3=第三のリング歯車47の歯数/第三の太陽歯車48の歯数)
この様な(5) 式により表される、上記低速前進モード状態での変速度比et/m は、前述した通り、前記トロイダル型無段変速機13を動力が通過する状態で実現可能な、無段変速装置全体としての変速度比(低速モード状態で最も低速側)よりも小さくする。
上述の様な低速前進モード状態では、上記トロイダル型無段変速機13が動力を伝達しない為、このトロイダル型無段変速機13を通過するトルクは、各部の摩擦に基づいて生じる僅少なトルクを除き、実質上ゼロになる。
この状態でも、エンジンから前記入力軸23に伝えられた動力は、上記トロイダル型無段変速機13を介さずに、上記第三の遊星歯車機構27を構成する第三の太陽歯車48に入力される。そして、この第三の太陽歯車48に入力された動力が、上記第三の遊星歯車機構27及び前記第四の遊星歯車機構28の働きにより回転方向を変換されると共に減速され、前記第五の遊星歯車機構29により更に減速されてから、前記出力軸24に取り出される。
et/m =Nout /Nin=−1/(i3 ・i4 −1)・1/(1+i5 ) −−− (6)
この(6) 式中の符号の意味は、下記の通りである。
i4 : 第四の遊星歯車機構28の減速比(=Zr4/Zs4=第四のリング歯車53の歯数/第四の太陽歯車51の歯数)
上述の様な後退モード状態でも、上記トロイダル型無段変速機13が動力を伝達しない為、このトロイダル型無段変速機13を通過するトルクは、各部の摩擦に基づいて生じる僅少なトルクを除き、実質上ゼロになる。
先ず、第一〜第五の遊星歯車機構25〜29の変速度比i1 〜i5 及び第一、第二の動力伝達機構30、31の変速度比ig 、isp、トロイダル型無段変速機13の変速度比の幅に就いて、次の様に規制する。
il =i3 =i4 =2
i5 =1.5
ig =0.667
isp=1.67
トロイダル型無段変速機13の変速度比の幅=0.4〜2.4
低速モード : 前述の(1) 式より、0.15≦et/m ≦0.4(6.66≦it/m ≦2.5)
高速モード : 前述の(3) 式より、0.4≦et/m ≦0.9(2.5≦it/m ≦1.11)
低速前進モード : 前述の(5) 式より、et/m =0.133(it/m =7.5)
後退モード : 前述の(6) 式より、et/m =0.133(it/m =7.5)
一のリング歯車37の回転速度とが一致している事が、滑らかなモード切換を行なう為に必要になる。言い換えれば、上記両歯車40、37の回転速度が一致していない状態でモード切換を行なうと、切換の前後で上記第五の太陽歯車55の回転速度が急変動し、変速ショックを生じる。ところで、上記第一の太陽歯車40の回転速度Ns1と、上記第一のリング歯車37の回転速度Nr1との関係は、トロイダル型無段変速機13の速度比ev を変数として、次の(7) 式で表せる。
Nr1=ig /(isp・ev )・Ns1 −−− (7)
そして、上記モード切換ポイントでNr1=Nslとする為に必要となる、第一、第二の動 力伝達機構30、31の変速度比ig 、ispの関係は、次の(8) 式の様になる。
ev =ig /isp −−− (8)
ev =ig /isp=0.667/1.67=0.4
となり、上記トロイダル型無段変速機13の最小速度比でモード切換を行なう事になる。尚、上記第一、第二の動力伝達機構30、31の変速度比ig 、ispは、本来は自由に設定して良いが、少なくともこれら両変速度比ig 、ispの比(ig /isp)が上記トロイダル型無段変速機13が実現可能な速度比内に入っていないと、上記モード切換時にショックを生じる。又、仮に上記比(ig /isp)が上記トロイダル型無段変速機13が実現可能な速度比内に入っていても、この実現可能な変速度比のうちで最小速度比又は最大速度比の近傍にモード切換ポイントを設定しないと、上記トロイダル型無段変速機13が実現可能な変速度比のうちに、全く使用されない速度比が生じる。この様な状況は、このトロイダル型無段変速機13の能力の一部しか使わない事になり、無駄であって、好ましくない。
前述の(2) 式から低速モード状態での、(4) 式から高速モード状態での、それぞれ入力軸23に入力されたトルクに対する上記トロイダル型無段変速機13に入力されるトルクの割合が求められる。
低速モード時 : Tvin =isp/(1+il )・Tin −−− (2) 高速モード時 : Tvin =ig ・il /(1+il )・Tin −−− (4)
0.75≦(isp/ig ・il )≦1.3333(=1/0.75)
を満たす様に、上記第一、第二の動力伝達機構30、31の変速度比ig 、ispを規制すれば良い。
isp/ig ・il =1
となる様に、上記第一、第二の動力伝達機構30、31の変速度比ig 、ispを規制すれば良い。上記isp/ig は、前記の様に、モード切換ポイントに於ける上記トロイダル型無段変速機13の速度比から決定するパラメータである。そこで、上記isp/ig を決定してから、次式により上記第一の遊星歯車変速機構25の変速度比il を決定すれば、各部の変速度比を適正値にできる。
il =isp/ig =1/ev (但し、ev は、モード切換点でのトロイダル型無段変速機13の変速度比)
即ち、上記第一遊星歯車機構25の変速度比il を、モード切換点での上記トロイダル型無段変速機13の変速度比ev の逆数と一致させれば、低速モードと高速モードとの間で、このトロイダル型無段変速機13に入力されるトルクTvin を一致させる事ができる。
図5は、請求項1、2、6〜11、13〜15、17に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。前述の図1に示した第1例の場合は、特許請求の範囲に記載した遊星歯車機構に対応する、前段側に配置した第一、第二の遊星歯車機構25、26を、シングルピニオン式のものとしている。又、これと共に、この第一の遊星歯車機構25を構成する各第一の遊星歯車43、43と、上記第二の遊星歯車機構26を構成する各第二の遊星歯車45、45とを、互いに同期した回転を自在に結合して、所謂ステップピニオンとしている。これに対して、本例の場合には、前段側に(1個の)遊星歯車機構59を配置すると共に、この遊星歯車機構59を、それぞれがキャリア60に回転自在に支持されて対となる遊星歯車61a、61bを互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの遊星歯車61a、61aを太陽歯車62に、外径寄りの遊星歯車61b、61bを上記リング歯車63に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式のものとしている。尚、中段に配置した第三の遊星歯車機構27、次(後段側)に配置した第四の遊星歯車機構28、最後段に配置した第五の遊星歯車機構29は、それぞれ前述した第1例の場合と同様のものとしている。
この様な低速モードでは、遊星歯車機構59を構成するキャリア60から動力が取り出され、低速用クラッチ17を介して第五の遊星歯車機構29で減速され、出力軸24に取り出される。この様な低速モード状態での動力の伝達経路は、次の通りである。
エンジンの動力は、入力軸23により、先ず、上記遊星歯車機構59を構成するリング歯車63に入力される。
このリング歯車63に入力された動力は、下記の(A) に示す、トロイダル型無段変速機13を通過しない経路と、同じく(B) に示す、このトロイダル型無段変速機13を通過する経路との、2つの経路に分割される(所謂パワースプリット状態になる)。
(A) エンジン→入力軸23→リング歯車63→遊星歯車61b、61b→キャリア60
(B) エンジン→入力軸23→リング歯車63→遊星歯車61b、61a→太陽歯車62→第一の動力伝達機構30→外側ディスク33、33→パワーローラ6、6→内側ディスク34、34→第二の動力伝達機構31→キャリア60
尚、上記低速モード状態では、上記(B) から明らかな通り、上記両外側ディスク33、33が入力側ディスクとなり、上記両内側ディスク34、34が出力側ディスクとなる。
et/m =Nout /Nin=isp・i1 /{ig ・ev +isp・(i1 −1)}・1/(1+i5 ) −−− (9)
この(9) 式中の符号の意味は、下記のil 以外、前述の(1) 式と同じである。 il :遊星歯車機構59の減速比(=Zr /Zs =リング歯車63の歯数/太陽歯車62の歯数)
尚、トロイダル型無段変速機13の変速度比ev に就いては、キャリア60と接続されたディスク(内側ディスク34、34)から見た相手方のディスク(外側ディスク33、33)の回転速度の比として表している。即ち、前述の第1例の場合{第一のリング歯車37と接続されたディスク(外側ディスク33、33)から見た相手方のディスク(内側ディスク34、34)の回転速度の比として表す場合}と逆になっている。
又、上記低速モード状態で上記トロイダル型無段変速機13の外側ディスク33、33に入力されるトルクTvin は、上記入力軸23に入力されるトルクTin(エンジントルクに相当)と第一の動力伝達機構30の減速比i g とを用いて下記の(10)式で表せる。
Tvin =ig /il ・Tin −−− (10)
この様な高速モードでは、遊星歯車機構59を構成する太陽歯車62から動力が取り出され、高速用クラッチ16を介して第五の遊星歯車機構29で減速され、出力軸24に取り出される。この様な高速モード状態での動力の伝達経路は、次の通りである。
エンジンの動力は、入力軸23により、先ず、上記遊星歯車機構59を構成するリング歯車63に入力される。
(C) エンジン→入力軸23→リング歯車63→遊星歯車61b、61a→太陽歯車62
(D) エンジン→入力軸23→リング歯車63→遊星歯車61b、61b→キャリア60→第二の動力伝達機構31→内側ディスク34、34→パワーローラ6、6→外側ディスク33、33→第一の動力伝達機構30→太陽歯車62
尚、上記高速モード状態では、上記(D) から明らかな通り、上記両内側ディスク34、34が入力側ディスクとなり、上記両外側ディスク33、33が出力側ディスクとなる。即ち、前述した低速モードの状態とは、上記トロイダル型無段変速機13をトルクが通過する方向が逆になる。
et/m =Nout /Nin=ig ・ev ・il /{ig ・ev +isp・(il −1)}・1/(1+i5 ) −−− (11)
又、この様な高速モード状態で上記トロイダル型無段変速機13の内側ディスク34、34に入力されるトルクTvin は、上記入力軸23に入力されるトルクTinと上記第二の動力伝達機構31の減速比i sp とを用いて下記の(12)式で表せる。
Tvin =isp・(il −1)/il ・Tin −−− (12)
その他の構成及び作用は、前述した第1例と同様であるから、重複する説明は省略する。
又、本発明の構造は、前述の特許文献2に記載された無段変速装置とは異なり、入力軸を回転させたまま出力軸を停止させる、所謂ギアードニュートラル状態を実現する事はできない。但し、低速モード、高速モード共にパワースプリット状態になる事から、建機やトラック、バスと言った、出力が大きなエンジンを搭載した車両用の自動変速機として実施した場合に、大きな効果を発揮できる。
2 入力側ディスク
3 ボールスプライン
4 出力歯車
5 出力側ディスク
6 パワーローラ
7 トラニオン
8 支持軸
9 駆動軸
10 押圧装置
11 入力軸
12 出力軸
13 トロイダル型無段変速機
14 遊星歯車機構
15 発進クラッチ
16 高速用クラッチ
17 低速用クラッチ
18 後退用クラッチ
19 リング歯車
20 キャリア
21 太陽歯車
22 駆動源
23 入力軸
24 出力軸
25 第一の遊星歯車機構
26 第二の遊星歯車機構
27 第三の遊星歯車機構
28 第四の遊星歯車機構
29 第五の遊星歯車機構
30 第一の動力伝達機構
31 第二の動力伝達機構
32 低速前進用クラッチ
33 外側ディスク
34 内側ディスク
35 ダンパ
36 第一のキャリア
37 第一のリング歯車
38 歯車
39 歯車
40 第一の太陽歯車
41 スプロケット
42 スプロケット
43 第一の遊星歯車
44 第三のキャリア
45 第二の遊星歯車
46 第二の太陽歯車
47 第三のリング歯車
48 第三の太陽歯車
49 第三の遊星歯車
50 中間伝達軸
51 第四の太陽歯車
52 第四のキャリア
53 第四のリング歯車
54 第四の遊星歯車
55 第五の太陽歯車
56 第五のリング歯車
57 第五のキャリア
58 第五の遊星歯車
59 遊星歯車機構
60 キャリア
61a、61b 遊星歯車
62 太陽歯車
63 リング歯車
Claims (17)
- 軸方向に離隔した状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に設置された入力軸及び出力軸と、動力の伝達方向に関して、これら入力軸と出力軸との間に設置された、トロイダル型無段変速機及び遊星歯車機構と、これらトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構との間で動力を伝達させる2系統の動力伝達機構と、これら両動力伝達機構による動力伝達状態を切り換えるクラッチ装置とを備え、
上記トロイダル型無段変速機は、軸方向に互いに離隔した状態で、同期して回転する1対の外側ディスクと、これら両外側ディスク同士の間に、これら両外側ディスクと同心に、且つ、これら両外側ディスクに対する相対回転を自在に設けられた内側ディスクと、これら両外側ディスク及びこの内側ディスクの互いに対向する側面同士の間に、それぞれ複数個ずつ配置したパワーローラとを備えたダブルキャビティ型であり、
駆動源から上記入力軸に入力された動力を、上記遊星歯車機構を構成する3要素である、キャリアと太陽歯車とリング歯車とのうちの、キャリア又はリング歯車に、上記トロイダル型無段変速機を介する事なく直接入力しており、
上記遊星歯車機構は、上記入力軸及び上記出力軸と同心に配置されており、この遊星歯車機構を構成する3要素のうちで、上記入力軸に入力された動力が直接入力されるキャリア又はリング歯車を除いた2つの要素のうちの一方の要素と上記トロイダル型無段変速機を構成する外側ディスクとを、第一の動力伝達機構を介して接続する事により、この外側ディスクと上記一方の要素とが同期して回転する様にし、上記2つの要素のうちの他方の要素は、上記トロイダル型無段変速機の内側ディスクと第二の動力伝達機構を介して接続する事により、この内側ディスクと上記他方の要素とが同期して回転する様にしており、 上記クラッチ装置は、その切り換えに伴って、上記2つの要素のうちの何れかの要素の回転を上記出力軸に伝達自在とするものであり、
この出力軸を回転させる状態で、上記トロイダル型無段変速機の速度比に関係なく、このトロイダル型無段変速機を構成する上記各ディスクのうちで、動力の入力側となるディスクが伝達するトルクが、上記駆動源から上記入力軸に入力されるトルクよりも小さくなる
無段変速装置。 - クラッチ装置は、入力軸と出力軸との間の減速比を大きくする場合に接続されてこの減速比を小さくする場合に接続を断たれる低速用クラッチと、この減速比を大きくする場合に接続を断たれてこの減速比を小さくする場合に接続される高速用クラッチとの2つのクラッチから成るものであり、
上記低速用クラッチは、遊星歯車機構を構成して入力軸に入力された動力が直接入力されるキャリア又はリング歯車を除いた2つの要素のうちの何れかの要素の回転を選択的に取り出して出力軸に伝達するものであり、
上記高速用クラッチは、上記2つの要素のうちの残りの要素の回転を選択的に取り出して上記出力軸に伝達するものであり、
上記低速用クラッチを接続した状態と、上記高速用クラッチを接続した状態とで、トロイダル型無段変速機を通過するトルクの方向が逆転する、
請求項1に記載した無段変速装置。 - 駆動源から入力軸に入力された動力を遊星歯車機構を構成するキャリアに、トロイダル型無段変速機を介する事なく直接入力しており、この遊星歯車機構は、それぞれが上記キャリアに回転自在に支持された遊星歯車を、太陽歯車に噛合させると共にリング歯車にも噛合させるシングルピニオン式である、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載した無段変速装置。
- 遊星歯車機構のキャリアに支持された各遊星歯車を通過する動力の合計が、常に駆動源から入力軸に入力される動力よりも小さくなる、請求項3に記載した無段変速装置。
- 各遊星歯車を通過する動力の合計が、常に駆動源から入力軸に入力される動力の50%以下になる、請求項4に記載した無段変速装置。
- 駆動源から入力軸に入力された動力を遊星歯車機構を構成するリング歯車に、トロイダル型無段変速機を介する事なく直接入力しており、この遊星歯車機構は、それぞれがキャリアに回転自在に支持されて対となる遊星歯車を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの遊星歯車を太陽歯車に、外径寄りの遊星歯車を上記リング歯車に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式である、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載した無段変速装置。
- 後退時に接続される後退用クラッチを備え、この後退用クラッチを接続した状態では、トロイダル型無段変速機が動力伝達を行なわない、請求項1〜6のうちの何れか1項に記載した無段変速装置。
- 低速前進時に接続される低速前進用クラッチを備え、この低速前進用クラッチを接続した状態ではトロイダル型無段変速機が動力伝達を行なわない、請求項1〜7のうちの何れか1項に記載した無段変速装置。
- 低速前進用クラッチを接続した状態で実現可能な変速装置全体としての速度比が、この低速前進用クラッチを接続せず、トロイダル型無段変速機を動力が通過する状態で実現可能な変速装置全体の速度比よりも、減速側に偏っている、請求項8に記載した無段変速装置。
- トロイダル型無段変速機の故障を検出する故障検出手段を備え、この故障検出手段がこのトロイダル型無段変速機の故障を検出した場合に、後退用クラッチ又は低速前進用クラッチを強制的に接続する、請求項7〜9のうちの何れか1項に記載した無段変速装置。
- 第一の動力伝達機構の入力部と出力部との間の速度比と、第二の動力伝達機構の入力部と出力部との間の速度比との比を、トロイダル型無段変速機が実現可能な速度比の範囲内に設定している、請求項2に記載した無段変速装置。
- 第一、第二の動力伝達機構のうち、リング歯車と、トロイダル型無段変速機の内側、外側両ディスクのうちの何れかのディスクとを接続する動力伝達機構は、上記リング歯車の回転を増速してこの何れかのディスクに動力を伝達するものである、請求項3に記載した無段変速装置。
- 第一、第二の動力伝達機構のうち、キャリアと、トロイダル型無段変速機の内側、外側両ディスクのうちの何れかのディスクとを接続する動力伝達機構は、上記キャリアの回転を増速してこの何れかのディスクに動力を伝達するものである、請求項6に記載した無段変速装置。
- 低速用クラッチを接続して高速用クラッチの接続を断った低速モード状態でトロイダル型無段変速機に入力されるトルクと、低速用クラッチの接続を断って高速用クラッチを接続した高速モード状態で上記トロイダル型無段変速機に入力されるトルクとの差が、このトルクが大きい状態を基準として25%以下に収まる、請求項2に記載した無段変速装置。
- トロイダル型無段変速機の速度比を遊星歯車機構の減速比の逆数に実質的に一致させた状態で、低速用、高速用両クラッチを断接させる、請求項3に記載した無段変速装置。
- トロイダル型無段変速機を構成する外側ディスク及び内側ディスクの中心は、入力軸と非同心で且つ平行に配置されており、遊星歯車機構のキャリアに、この入力軸に入力された動力が直接入力され、この遊星歯車機構が、それぞれがこのキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を、太陽歯車に噛合させると共にリング歯車にも噛合させるシングルピニオン式であり、上記遊星歯車機構のリング歯車が、第一の動力伝達機構を介して上記外側ディスクと接続されており、上記遊星歯車機構の太陽歯車が、第二の動力伝達機構を介して上記内側ディスクに接続されており、上記太陽歯車の回転が、高速用クラッチを介して出力軸に伝達され、上記リング歯車の回転が低速用クラッチを介してこの出力軸に伝達される、請求項1に記載した無段変速装置。
- トロイダル型無段変速機を構成する外側ディスク及び内側ディスクの中心は、入力軸と非同心で且つ平行に配置されており、遊星歯車機構のリング歯車に、この入力軸に入力された動力が直接入力され、この遊星歯車機構が、それぞれがキャリアに回転自在に支持されて対となる遊星歯車を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの遊星歯車を太陽歯車に、外径寄りの遊星歯車を上記リング歯車に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式であり、上記遊星歯車機構の太陽歯車が、第一の動力伝達機構を介して上記外側ディスクと接続されており、上記遊星歯車機構のキャリアが、第二の動力伝達機構を介して上記内側ディスクに接続されており、上記太陽歯車の回転が、高速用クラッチを介して出力軸に伝達され、上記キャリアの回転が低速用クラッチを介してこの出力軸に伝達される、請求項1に記載した無段変速装置。
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