JP4930249B2

JP4930249B2 - 無段変速装置

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Publication number: JP4930249B2
Application number: JP2007196878A
Authority: JP
Inventors: 俊郎豊田; 英司井上; 大樹西井; 祐二下村; 智博井上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: JP2009030749A

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が、特許文献１〜９等に記載されている様に、従来から提案されている。図５〜８は、このうちの特許文献８、９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、遊星歯車式変速機２とを組み合わせて成り、入力軸３と出力軸４とを有する。これら入力軸３と出力軸４との間には、上記トロイダル型無段変速機１の入力回転軸５と伝達軸６とを、これら両軸３、４と同心に設けている。そして、上記遊星歯車式変速機２のうちの前段ユニット７と中段ユニット８とを上記入力回転軸５と上記伝達軸６との間に掛け渡す状態で、後段ユニット９をこの伝達軸６と上記出力軸４との間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。

又、上記トロイダル型無段変速機１は、１対の外側ディスク１０ａ、１０ｂと、特許請求の範囲に記載した第二のディスクに相当する、一体型の内側ディスク１１と、複数のパワーローラ１２、１２とを備える。このうちの各外側ディスク１０ａ、１０ｂは、上記入力回転軸５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、上記内側ディスク１１は、上記両外側ディスク１０ａ、１０ｂ同士の間に、これら両外側ディスク１０ａ、１０ｂと同心に、且つ、これら両外側ディスク１０ａ、１０ｂ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１２、１２は、上記内側ディスク１１の軸方向両側面と上記両外側ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個（図示の例の場合は２個）ずつ挟持されている。そして、これら両外側ディスク１０ａ、１０ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両外側ディスク１０ａ、１０ｂと上記内側ディスク１１との間で動力を伝達する。

又、この内側ディスク１１はその軸方向両端部を、ケーシング１３内に、それぞれ１対ずつの支柱１４、１４と、スラストアンギュラ玉軸受である転がり軸受１５、１５とにより、回転自在に支持している。又、上記両支柱１４、１４の両端部近傍に、それぞれ支持板１６、１６を支持している。そして、これら両支持板１６、１６同士の間に複数のトラニオン（支持部材）１７、１７を、その両端部に互いに同心に設けた枢軸１８、１８を中心とする揺動及び軸方向（図５〜６の上下方向）の変位を可能に支持している。又、上記各トラニオン１７、１７の内側面（互いに対向する面）に上記各パワーローラ１２、１２を、それぞれ支持軸１９、１９並びに複数組の転がり軸受を介して、回転並びに前記入力回転軸５の軸方向に関する若干の変位を自在に支持している。そして、上記各パワーローラ１２、１２の周面と、上記両外側ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面及び上記内側ディスク１１の軸方向両側面とを転がり接触させている。

又、図示の無段変速装置の場合、前記入力回転軸５の基端部（図７の左端部）を図示しないエンジン（駆動源）のクランクシャフトに、前記入力軸３を介して結合し、このクランクシャフトにより上記入力回転軸５を回転駆動する様にしている。又、上記入力回転軸５の基端部と、上記エンジンに近い側（図５の左側）の外側ディスク１０ａとの間に、油圧式の押圧装置２０を設け、上述の様に転がり接触させた各転がり接触部（トラクション部）に、適正な面圧を付与している。又、上記内側ディスク１１に、中空回転軸２１の基端部（図５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２１を、特許請求の範囲に記載した第一のディスク相当する、上記エンジンから遠い側（図５の右側）の外側ディスク１０ｂの内側に挿通して、上記内側ディスク１１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２１の先端部（図５の右端部）で上記外側ディスク１０ｂの外側面から突出した部分に、前記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７を構成する為の、太陽歯車２２を固設している。

一方、上記入力回転軸５の先端部（図５の右端部）で上記中空回転軸２１から突出した部分と上記外側ディスク１０ｂとの間に、キャリア２３を掛け渡す様に設けて、この外側ディスク１０ｂと上記入力回転軸５とが、互いに同期して回転する様にしている。そして、上記キャリア２３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上記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７及び前記中段ユニット８を構成する為の遊星歯車２４〜２６を、回転自在に支持している。更に、上記キャリア２３の片半部（図５の右半部）周囲にリング歯車２７を、回転自在に支持している。又、前記伝達軸６の基端部（図５の左端部）に固設した第二太陽歯車２８を、上記リング歯車２７の内径側に配置している。

又、前記後段ユニット９を構成する為の第二キャリア２９を、前記出力軸４の基端部（図５の左端部）に結合固定している。そして、この第二キャリア２９と上記リング歯車２７とを、クラッチ装置を構成する低速用クラッチ３０を介して結合している。又、上記伝達軸６の先端寄り（図５の右端寄り）部分に第三太陽歯車３１を固設している。又、この第三太陽歯車３１の周囲に、第二リング歯車３２を配置し、この第二リング歯車３２と前記ケーシング１３等の固定の部分との間に、クラッチ装置を構成する高速用クラッチ３３を設けている。更に、上記第二リング歯車３２と上記第三太陽歯車３１との間に配置した複数組の遊星歯車３４、３５を、上記第二キャリア２９に回転自在に支持している。

上述の様に構成する無段変速装置の場合、入力回転軸５から１対の外側ディスク１０ａ、１０ｂ、各パワーローラ１２、１２を介して一体型の内側ディスク１１に伝わった動力は、前記中空回転軸２１を通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ３０を接続し、上記高速用クラッチ３３の接続を断った、所謂低速モードの状態では、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、上記入力回転軸５の回転速度を一定にしたまま、前記出力軸４の回転速度を、所謂ギヤードニュートラルと呼ばれる停止状態を挟んで正転、逆転に変換自在となる。一方、上記高速用クラッチ３３を接続し、上記低速用クラッチ３０の接続を断った、所謂高速モードの状態では、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、無段変速装置全体としての変速比も増速側に変化する。この状態で図５〜７に示した無段変速装置は、前記入力軸３から上記出力軸４に伝達する動力の一部を上記入力回転軸５を介して前記トロイダル型無段変速機１をバイパスさせる、所謂パワースプリット状態となる。このパワースプリット状態では、上記トロイダル型無段変速機１を通過するトルクを低減できる為、このトロイダル型無段変速機１の耐久性向上と、無段変速装置全体としての伝達効率の向上とを図れる。

上述の様な無段変速装置の運転時、上記内側ディスク１１を軸方向両側から挟む位置に設けた各外側ディスク１０ａ、１０ｂは、前記入力回転軸５とキャリア２３とを介して、同期して回転する。このうちのキャリア２３は、支持板３６と、ディスク側連結板３７と、複数のディスク側結合部３８、３８と、反ディスク側連結板３９と、複数の反ディスク側結合部４０、４０と、複数本のディスク側遊星軸４１と、複数本の反ディスク側遊星軸４２と、複数本の外径側遊星軸４９とを備える。又、このうちの支持板３６と、ディスク側連結板３７と、複数のディスク側結合部３８、３８と、反ディスク側連結板３９と、複数の反ディスク側結合部４０、４０とは、炭素鋼、軸受鋼等、十分な強度及び剛性を有する金属材に削り出し加工を施す事により、図７〜９に詳示する様に、全体を一体に成形して成る。

上記支持板３６の中心部には、内周面に雌スプライン部を設けた支持筒部４３を一体に設けており、これら支持板３６と支持筒部４３とで、断面Ｌ字形で全体を円環状としている。又、上記ディスク側連結板３７は、円輪状で、上記支持板３６と同心に且つ軸方向に間隔をあけた状態で、上記各外側ディスク１０ａ、１０ｂのうちの、第一のディスクである前記エンジンから遠い側の外側ディスク１０ｂ側に配置されており、その片側面（図７〜８の左面）を、この外側ディスク１０ｂの外側面に対向させている。又、上記各ディスク側結合部３８、３８は、上記支持板３６と上記ディスク側連結板３７とを結合固定するもので、これら両板３６、３７の互いに対向する側面同士の間に、円周方向に関して間欠的に配置されている。尚、上記キャリア２３の径方向に関して、このキャリア２３の中心軸から上記各ディスク側結合部３８、３８の内径側側面までの距離は、これら各ディスク側結合部３８、３８同士の間で互いに等しい。

又、上記反ディスク側連結板３９は、上記ディスク側連結板３７と同様に、上記支持板３６と同心に且つ軸方向に間隔をあけた状態で、上記エンジンから遠い側の外側ディスク１０ｂと反対側に配置されている。又、上記各反ディスク側結合部４０、４０は、上記支持板３６と上記反ディスク側連結板３９とを結合固定するもので、これら両板３６、３９の円周方向に関して間欠的に配置されている。上記各反ディスク側結合部４０、４０に関しても、上記キャリア２３の中心軸から上記各反ディスク側結合部４０、４０の内径側側面までの距離は、これら各反ディスク側結合部４０、４０同士の間で互いに等しい。

又、前記各ディスク側遊星軸４１は、それぞれの両端部を、上記支持板３６と上記ディスク側連結板３７との間で上記各ディスク側結合部３８、３８から円周方向に外れた位置に支持固定している。又、前記各反ディスク側遊星軸４２は、それぞれの両端部を、上記支持板３６と上記反ディスク側連結板３９との間で上記各反ディスク側結合部４０、４０から円周方向に外れた位置に支持固定している。更に、前記各外径側遊星軸４９は、それぞれの両端部を、上記ディスク側、反ディスク側両連結板３７、３９同士の間で、上記ディスク側、反ディスク側各結合部３８、４０から円周方向に外れた位置に支持固定している。この為に、上記各板３６、３７、３９の一部で上記各結合部３８、４０から円周方向に外れた位置に、上記各遊星軸４１、４２の端部を内嵌固定する為の支持孔４４、４４を設けている。又、上記支持板３６の一部で上記各外径側遊星軸４９を設けるべき部分に、切り欠き５０、５０を形成している。

上述の様に構成するキャリア２３は、前記支持筒部４３を前記入力回転軸５の中間部先端寄り部分にスプライン係合させ、ローディングナット４５により抑え付ける事で、上記入力回転軸５に対し結合固定している。又、上記エンジンから遠い側の外側ディスク１０ｂと上記キャリア２３との間での回転伝達を行なわせるべく、この外側ディスク１０ｂの外側面複数個所に形成した凸部４６と、上記ディスク側連結板３７の外周縁部に形成した切り欠き４７、４７とを係合させている。

無段変速装置の運転時に、前記エンジンから上記入力側回転軸５に伝達されたトルクは、ボールスプライン４８を介してこのエンジンに近い側の外側ディスク１０ａに伝達される他、上記キャリア２３を介して、このエンジンから遠い側の外側ディスク１０ｂにも伝達される。即ち、このキャリア２３は、このエンジンのトルクをこのエンジンから遠い側の外側ディスク１０ｂに伝達する役目を有する。更に上記キャリア２３は、前記押圧装置２０が発生する推力を上記エンジンから遠い側の外側ディスク１０ｂに伝達する役目も有する。即ち、前記各転がり接触部（トラクション部）の面圧を確保する為に上記押圧装置２０が発生する推力は、上記入力回転軸５及びこの入力回転軸５に固定した上記キャリア２３を構成する支持板３６、各ディスク側結合部３８、３８、ディスク側連結板３７を介して、上記外側ディスク１０ｂに加わる。

従って、無段変速装置の運転時に上記キャリア２３は、大きなトルク及び大きなアキシアル荷重を伝達する役目を有する。しかも、このトルクは、上記無段変速装置を搭載した自動車や各種産業機械の運転状況によって頻繁に、しかも大幅に変化し、これに伴って、前記押圧装置２０の推力に基づいて加わるアキシアル荷重も大きく変化する。そして、このアキシアル荷重は、上記エンジンから遠い側の外側ディスク１０ｂと、上記入力側回転軸５に結合固定される、前記支持板３６との間で伝達される（外側ディスク１０ｂと支持板３６との一方が入力側となり、他方が出力側となる）。この為、上記キャリア２３の一部に、相当に大きな応力が発生する。特に、上記各転がり接触部の面圧を確保するのに伴って発生する上記アキシアル荷重は、相当に大きくなる。具体的には、前記支持板３６と前記各ディスク側結合部３８、３８との連続部（図９のイ部分）に大きな圧縮応力が、この支持板３６と前記各反ディスク側結合部４０、４０との連続部（図９のロ部分）に大きな引っ張り応力が、それぞれ作用する。これらイ、ロ両部分にこの様な応力が作用する事は、上記キャリア２３と上記外側ディスク１０ｂとの押し付け合いに伴ってこのキャリア２３に加わるアキシアル荷重が、軸方向に関して互いに直列に配置された、前記各ディスク側結合部３８、３８及び前記各反ディスク側結合部４０、４０から入力される事を考慮しつつ、上記イ、ロ両部分の曲がり方向を考えれば明らかである。即ち、上記アキシアル荷重により、上記各結合部３８、４０が前記支持筒部４３に対し、図５、７、８の右方に変位する傾向になり、上記イ部分が直角から鋭角に、上記ロ部分が直角から鈍角に、それぞれ変化する傾向になる。この結果、上記イ部分に圧縮応力が、上記ロ部分に引っ張り応力が、それぞれ作用する。

ところで、図５〜７に示した、高速モード時にパワースプリット状態を実現できる無段変速装置の場合、図５、７から明らかな通り、前記太陽歯車２２の外径Ｄ₂₂よりも前記第二太陽歯車２８の外径Ｄ₂₈が小さく（Ｄ₂₂＞Ｄ₂₈）なる。一般的な設計手法によれば、これに合わせて、図９に示す様に、上記キャリア２３のうちで、上記太陽歯車２２を収納する、前記エンジン寄りフロント部分の内径Ｒ_F 、即ち、前記各ディスク側結合部３８、３８の内接円の直径よりも、上記第二の太陽歯車２８を収納する、前記エンジンから遠いリヤ側部分の内径Ｒ_R 、即ち、前記各反ディスク側結合部４０、４０の内接円の直径を小さく（Ｒ_F ＞Ｒ_R ）する。

ところが、この様に上記キャリア２３の内径を、フロント部分の内径Ｒ_F よりも、リヤ側部分の内径Ｒ_R 、即ち、上記各反ディスク側結合部４０、４０の内接円の直径を小さくすると、上記支持板３６とこれら各反ディスク側結合部４０、４０との連続部である、図９のロ部分に作用する引っ張り応力が、特に大きくなる。この理由は、上記アキシアル荷重の一方の支承側である（他方の支承側は上記外側ディスク１０ｂ）、上記支持板３６との結合部の内径が小さい部分程、上記アキシアル荷重を支承する割合が多くなる為である。即ち、上記イ、ロ両部分は、このアキシアル荷重に基づいて弾性変形するが、内径が小さい程剛性が大きくなり、このアキシアル荷重に対する踏ん張り力が大きくなる。そして、この踏ん張り力が大きくなる程、当該部分に作用する応力が大きくなる。

この様な機構で、上記支持板３６とこれら各反ディスク側結合部４０、４０との連続部である、図９のロ部分に、繰り返し大きな引っ張り応力が作用すると、このロ部分に、亀裂等の損傷が発生し易くなる。即ち、金属材料に大きな応力が繰り返し作用した場合でも、当該応力が圧縮応力である場合には、この圧縮応力が金属材料の降伏点を上回る程、極端に大きくない限り、有害な損傷に結び付きにくい。これに対して、引っ張り応力の場合には、極端に大きくない場合でも、繰り返し加わった場合には、上記亀裂等の損傷に結び付き易い。

特開平６−１７４０３３号公報特開２０００−２２０７１９号公報特開２００２−１３９１２４号公報米国特許第５６０７３７２号明細書米国特許第６０５９６８５号明細書米国特許第６０９９４３１号明細書米国特許第６３５８１７８号明細書特開２００５−２４９１８１号公報特開２００６−２４２３１４号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、キャリアの一部に作用する引っ張り応力を低減して、このキャリアの耐久性向上を図れる構造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、前述した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。
そして、これらトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを、トロイダル型無段変速機を構成する第一、第二のディスクのうちの第一のディスクと遊星歯車式変速機を構成するキャリアとを隣接させると共に、これら第一のディスクとキャリアとが同期して回転する状態に組み合わせている。

又、上記キャリアは、支持板と、ディスク側連結板と、複数のディスク側結合部と、反ディスク側連結板と、複数の反ディスク側結合部と、複数本のディスク側遊星軸と、複数本の反ディスク側遊星軸とを備える。これら、上記キャリアを構成する各部のうち、上記支持板と、上記ディスク側連結板と、上記反ディスク側連結板と、上記各ディスク側結合部と、上記各反ディスク側結合部とは、炭素鋼、軸受鋼等、十分な強度及び剛性を有する金属材に削り出し加工を施す事により、全体を一体に成形している。
このうちの支持板は、上記トロイダル型無段変速機の中心部に設けられて上記入力軸と共に回転する、入力回転軸に支持固定している。
又、上記ディスク側連結板は、円輪状で、上記支持板と同心に且つ軸方向に間隔をあけた状態で上記第一のディスク側に配置され、その片側面を上記第一のディスクの外側面に対向させている。
又、上記各ディスク側結合部は、上記支持板と上記ディスク側連結板とを結合固定するもので、これら両板の円周方向に関して間欠的に配置している。
又、上記反ディスク側連結板は、円輪状で、上記支持板と同心に且つ軸方向に間隔をあけた状態で、上記第一のディスクと反対側に配置している。
又、上記各反ディスク側結合部は、上記支持板と上記反ディスク側連結板とを結合固定するもので、これら両板の円周方向に関して間欠的に配置している。
又、上記各ディスク側遊星軸は、上記支持板と上記ディスク側連結板との間で上記各ディスク側結合部から円周方向に外れた位置に、それぞれの両端部を支持している。
更に、上記各反ディスク側遊星軸は、上記支持板と上記反ディスク側連結板との間で上記各反ディスク側結合部から円周方向に外れた位置に、それぞれの両端部を支持している。

又、上記遊星歯車式変速機を構成する遊星歯車を、上記ディスク側、反ディスク側各遊星軸の周囲に回転自在に支持している。
更に、上記ディスク連結板と上記第一のディスクとを、トルクの伝達を可能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、上記各ディスク側結合部の内接円の直径よりも、上記各反ディスク側結合部の内接円の直径を大きくしている。
この様な本発明の無段変速装置を実施する場合に、例えば請求項２に記載した様に、前記入力軸から前記出力軸に伝達する動力の一部を、前記トロイダル型無段変速機を貫通する状態で設けた入力側回転軸を介してこのトロイダル型無段変速機をバイパスさせるパワースプリット状態を実現するモードを備えたものとする。そして、前記各ディスク側結合部の内径側に配置された太陽歯車の外径よりも、前記各反ディスク側結合部の内径側に配置された第二の太陽歯車の外径を小さくする。

上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、キャリアの一部に作用する引っ張り応力を低減して、このキャリアの耐久性向上を図れる構造を実現できる。この点に就いて、以下に説明する。
本発明の構造の場合も、前述した従来構造と同様の機構により、支持板と各ディスク側結合部との連続部に大きな圧縮応力が、この支持板と各反ディスク側結合部との連続部に大きな引っ張り応力が、それぞれ作用する。

但し、本発明の無段変速装置の場合、上記キャリアのうち、リヤ側部分の内径をフロント部分の内径よりも大きくしている（各反ディスク側結合部の内接円の直径を各ディスク側結合部の内接円の直径よりも大きくしている）為、上記支持板と上記各反ディスク側結合部との連続部に作用する引っ張り応力を低く抑えられる。この理由は、上記アキシアル荷重の一方の支承側である上記支持板との結合部のうち、内径が小さい、この支持板と上記各ディスク側結合部との連続部が、上記アキシアル荷重を支承する割合が多くなる為である。即ち、比較的内径が小さい上記各ディスク側結合部と、上記支持板との連続部の剛性が大きくなり、この連続部が、上記アキシアル荷重に対して強く踏ん張る。この為、上記各ディスク側結合部と上記支持板との連続部に大きな圧縮応力が発生するが、圧縮応力は亀裂等の損傷に結び付きにくい。従って、上記各ディスク側結合部と上記支持板との連続部に大きな圧縮応力が作用する事で、上記キャリアの耐久性が損なわれる事はない。

一方、上記支持板と上記各反ディスク側結合部との連続部に関しては、この支持板と上記各ディスク側結合部との連続部が上記アキシアル荷重を支承する割合が多くなる分、このアキシアル荷重を支承する割合が少なくなる。そして、この支承するアキシアル荷重を支承する割合が少なくなる分、上記支持板と上記各反ディスク側結合部との連続部に作用する引っ張り応力を低く抑えられる。この様に、亀裂等の損傷に結び付き易い引っ張り応力を低く抑えられる為、上記キャリアの耐久性向上を図れる。

図１〜４は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、トロイダル型無段変速機を構成するキャリア２３ａの寸法を適正に規制する事により、このキャリア２３ａの耐久性向上を図る点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図５〜７に示した従来構造と同様であるから、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、本発明の特徴である、上記キャリア２３ａの本体部分｛ディスク側、反ディスク側、外径側各遊星軸４１、４２、４９（図５、７参照）以外の、一体に形成されている部分｝の構造及び寸法を中心に説明する。

上記キャリア２３ａは、支持板３６と、ディスク側連結板３７と、複数のディスク側結合部３８ａ、３８ａと、反ディスク側連結板３９と、複数の反ディスク側結合部４０ａ、４０ａと、複数本のディスク側遊星軸４１と、複数本の反ディスク側遊星軸４２と、複数本の外径側遊星軸４９とを備える。又、このうちの支持板３６と、ディスク側連結板３７と、複数のディスク側結合部３８ａ、３８ａと、反ディスク側連結板３９と、複数の反ディスク側結合部４０ａ、４０ａとは、炭素鋼、軸受鋼等、十分な強度及び剛性を有する金属材に削り出し加工を施す事により、全体を一体に成形して成る。

特に、本例の無段変速装置の場合には、上記キャリア２３ａのうちで、太陽歯車２２を収納する、エンジン寄りフロント部分の内径Ｒ_F2、即ち、上記各ディスク側結合部３８ａ、３８ａの内接円の直径よりも、第二の太陽歯車２８を収納する、上記エンジンから遠いリヤ側部分の内径Ｒ_R2、即ち、上記各反ディスク側結合部４０ａ、４０ａの内接円の直径を大きく（Ｒ_F2＜Ｒ_R2）している。

上述の様に構成する本例の無段変速装置によれば、上記キャリア２３ａのうち、上記支持板３６と上記各反ディスク側結合部４０ａ、４０ａとの連続部に作用する引っ張り応力を低減して、上記キャリア２３ａの耐久性向上を図れる。この点に就いて、以下に説明する。
本例の構造の場合も、前述の図５〜７に示した従来構造と同様の機構により、上記支持板３６と上記各ディスク側結合部３８ａ、３８ａとの連続部（図３のハ部）に大きな圧縮応力が、上記支持板３６と上記各反ディスク側結合部４０ａ、４０ａとの連続部（図３のニ部）に大きな引っ張り応力が、それぞれ作用する。

但し、本例の無段変速装置の場合、上記キャリア２３ａのうち、リヤ側部分の内径Ｒ_R2をフロント部分の内径Ｒ_F2よりも大きくしている。即ち、上記各反ディスク側結合部４０ａ、４０ａの内接円の直径を、上記各ディスク側結合部３８ａ、３８ａの内接円の直径よりも大きくしている。この為、上記支持板３６と上記各反ディスク側結合部４０ａ、４０ａとの連続部に作用する引っ張り応力を低く抑えられる。この理由は、無段変速装置の運転時に、上記支持板３６と外側ディスク１０ｂとの間に作用するアキシアル荷重の一方の支承側である、この支持板３６との結合部のうち、内径が小さい、この支持板３６と上記各ディスク側結合部３８ａ、３８ａとの連続部が、上記アキシアル荷重を支承する割合が多くなる為である。即ち、比較的内径が小さい上記各ディスク側結合部３８ａ、３８ａと、上記支持板３６との連続部（図３のハ部）の剛性が大きくなり、この連続部が、上記アキシアル荷重に対して強く踏ん張る。この為、上記各ディスク側結合部３８ａ、３８ａと上記支持板３６との連続部に大きな圧縮応力が発生するが、圧縮応力は亀裂等の損傷に結び付きにくい。従って、上記各ディスク側結合部３８ａ、３８ａと上記支持板３６との連続部に大きな圧縮応力が作用する事で、上記キャリア２３ａの耐久性が損なわれる事はない。

一方、上記支持板３６と上記各反ディスク側結合部４０ａ、４０ａとの連続部（図３のニ部）に関しては、この支持板３６と上記各ディスク側結合部３８ａ、３８ａとの連続部が上記アキシアル荷重を支承する割合が多くなる分、このアキシアル荷重を支承する割合が少なくなる。そして、このアキシアル荷重を支承する割合が少なくなる分、上記支持板３６と上記各反ディスク側結合部４０ａ、４０ａとの連続部に作用する引っ張り応力を低く抑えられる。この様に、亀裂等の損傷に結び付き易い引っ張り応力を低く抑えられる

本発明の実施の対象となる無段変速装置の構造は、特許請求の範囲中の請求項１に記載した条件を満たす限り、特に問わない。但し、前述の図５〜７に示した無段変速装置の様に、低速モード時にギヤードニュートラル状態を実現でき、高速モード時にパワースプリット状態を実現できる構造で実施すれば、本発明を適用する事の技術的意義が大きくなる。即ち、ギヤードニュートラル状態では、トロイダル型無段変速機を通過するトルクが非常に大きくなり、トラクション部での過大な滑りであるグロススリップ防止の為に押圧装置が発生する推力も大きくなって、キャリアに加わるスラスト荷重も大きくなる。この為、本発明の構造により、このキャリアに作用する引っ張り応力を低く抑える事で、顕著な耐久性向上効果を得られる。

又、パワースプリット状態を実現できる構造の場合には、前述した通り、各ディスク側結合部の内径側に配置された太陽歯車の外径よりも、各反ディスク側結合部の内径側に配置された第二の太陽歯車の外径が小さくなる。そして、一般的な設計手法によれば、前述した図９に示す様に、上記各ディスク側結合部の内接円の直径よりも、上記各反ディスク側結合部の内接円の直径を小さくする。この様な一般的な手法に対し、本発明の様に、これら各ディスク側結合部の内接円の直径よりも、上記各反ディスク側結合部の内接円の直径を大きくする事は、技術的意義が大きい。
又、図示の例では、図４に示す様に、キャリア２３ａの軸方向片面と外側ディスク１０ｂの背面とを、径方向外端寄り部分まで当接させる事で、この外側ディスク１０ｂを上記キャリア２３ａによりバックアップしている。この様な構造は、運転時に於けるこの外側ディスク１０ｂの弾性変形を抑えて、この外側ディスク１０ｂと上記キャリア２３ａとの当接部にフレッチングが発生するのを抑える面から効果がある。但し、この点は、本発明の実施形態を限定するものでない事は当然である。
更に、図示の例は、本発明の対象となる無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機としてハーフトロイダル型のものを使用した場合に就いて説明したが、本発明は、ハーフトロイダル型に限らず、フルトロイダル型のトロイダル型無段変速機でも実施可能である。

本発明の実施の形態の１例を、キャリアをディスク側から見た状態で示す斜視図。同じく反ディスク側から見た状態で示す斜視図。図１のＡ−Ａ断面図。組み付け状態を一部省略して図３と同位置で切断した状態で示す断面図。従来構造の１例を示す断面図。図５のＢ−Ｂ断面図。図５のＣ部に相当する断面図。キャリアを取り出して示す斜視図。図８のＤ−Ｄ断面図。

符号の説明

１トロイダル型無段変速機
２遊星歯車式変速機
３入力軸
４出力軸
５入力回転軸
６伝達軸
７前段ユニット
８中段ユニット
９後段ユニット
１０ａ、１０ｂ外側ディスク
１１内側ディスク
１２パワーローラ
１３ケーシング
１４支柱
１５転がり軸受
１６支持板
１７トラニオン
１８枢軸
１９支持軸
２０押圧装置
２１中空回転軸
２２太陽歯車
２３、２３ａキャリア
２４遊星歯車
２５遊星歯車
２６遊星歯車
２７リング歯車
２８第二太陽歯車
２９第二キャリア
３０低速用クラッチ
３１第三太陽歯車
３２第二リング歯車
３３高速用クラッチ
３４遊星歯車
３５遊星歯車
３６支持板
３７ディスク側連結板
３８、３８ａディスク側結合部
３９反ディスク側連結板
４０、４０ａ反ディスク側結合部
４１ディスク側遊星軸
４２反ディスク側遊星軸
４３支持筒部
４４支持孔
４５ローディングナット
４６凸部
４７切り欠き
４８ボールスプライン
４９外径側遊星軸
５０切り欠き

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、これらトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とは、トロイダル型無段変速機を構成する第一、第二のディスクのうちの第一のディスクと遊星歯車式変速機を構成するキャリアとを隣接させると共に、これら第一のディスクとキャリアとが同期して回転する状態に組み合わされており、このキャリアは、上記トロイダル型無段変速機の中心部に設けられて上記入力軸と共に回転する、入力回転軸に支持固定された支持板と、この支持板と同心に且つ軸方向に間隔をあけた状態で上記第一のディスク側に配置され、その片側面を上記第一のディスクの外側面に対向させた、円輪状であるディスク側連結板と、このディスク側連結板と上記支持板とを結合固定する、これら両板の円周方向に関して間欠的に配置された複数のディスク側結合部と、上記支持板と同心に且つ軸方向に間隔をあけた状態で上記第一のディスクと反対側に配置された、円輪状である反ディスク側連結板と、この反ディスク側連結板と上記支持板とを結合固定する、これら両板の円周方向に関して間欠的に配置された複数の反ディスク側結合部と、上記支持板と上記ディスク側連結板との間で上記各ディスク側結合部から円周方向に外れた位置にそれぞれの両端部を支持された複数本のディスク側遊星軸と、上記支持板と上記反ディスク側連結板との間で上記各反ディスク側結合部から円周方向に外れた位置にそれぞれの両端部を支持された複数本の反ディスク側遊星軸とを備えたものであって、上記支持板と、上記ディスク側連結板と、上記反ディスク側連結板と、上記各ディスク側結合部と、上記各反ディスク側結合部とは、一体に形成されており、上記遊星歯車式変速機を構成する遊星歯車を、上記ディスク側、反ディスク側各遊星軸の周囲に回転自在に支持しており、更に、上記ディスク側連結板と上記第一のディスクとを、トルクの伝達を可能に組み合わせて成る無段変速装置に於いて、上記各ディスク側結合部の内接円の直径よりも、上記各反ディスク側結合部の内接円の直径を大きくした事を特徴とする無段変速装置。
入力軸から出力軸に伝達する動力の一部を、トロイダル型無段変速機を貫通する状態で設けた入力側回転軸を介してこのトロイダル型無段変速機をバイパスさせるパワースプリット状態を実現するモードを備えており、各ディスク側結合部の内径側に配置された太陽歯車の外径よりも、各反ディスク側結合部の内径側に配置された第二の太陽歯車の外径が小さい、請求項１に記載した無段変速装置。