JP6137697B2 - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源に接続された入力軸の回転を変速して出力軸に伝達する無段変速機と、出力軸および駆動輪間に配置されて前進および後進を切り換えるドグクラッチよりなる前後進切り換え機構とを備える車両用動力伝達装置に関する。

クランク式の無段変速機の下流側にドグクラッチを有する前後進切換機構を配置し、一方向にしか回転できないクランク式の無段変速機の出力軸の回転方向を前後進切換機構で切り換えることで、前進走行および後進走行を可能にした車両用動力伝達装置が、下記特許文献１により公知である。

ＷＯ２０１４／０１７４３８Ａ１

ところで、上記特許文献１に記載された車両用動力伝達装置は、本願明細書の［発明を実施するための形態］の欄で詳述するように、出力軸上にワンウェイクラッチを備えるクランク式の無段変速機の特性により、例えばドライブレンジ（「Ｄ」レンジ）での走行中に駆動輪が縁石に乗り上げたような場合に、出力軸の下流側の動力伝達経路に蓄積されたトルクを解放することができなくなり、「Ｄ」レンジからニュートラルレンジ（「Ｎ」レンジ）に切り換えようとしても、ドグクラッチよりなる前後進切換機構のドグ歯が蓄積されたトルクで噛み合ったまま外れなくなり、「Ｄ」レンジから抜けなくなる可能性があった。

同様に、リバースレンジ（「Ｒ」レンジ）での走行中に駆動輪が縁石に乗り上げたような場合に、「Ｒ」レンジから「Ｎ」レンジやパーキングレンジ（「Ｐ」レンジ）に切り換えようとしても、前後進切換機構のドグ歯が噛み合ったまま外れなくなり、「Ｒ」レンジから抜けなくなる可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クランク式の無段変速機の下流に配置されたドグクラッチよりなる前後進切り換え機構がロックして操作不能になる事態を回避することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動源に接続された入力軸の回転を変速して出力軸に伝達する無段変速機と、前記出力軸および駆動輪間に配置されて前進および後進を切り換えるドグクラッチよりなる前後進切り換え機構とを備え、前記無段変速機は、前記入力軸の軸線からの偏心量が可変であって該入力軸と共に回転する入力側支点と、前記出力軸に接続されたワンウェイクラッチと、前記ワンウェイクラッチの入力部材に設けられた出力側支点と、前記入力側支点および前記出力側支点に両端を接続されて往復運動するコネクティングロッドと、前記入力側支点の偏心量を変更する変速アクチュエータとを備え、前記入力側支点、前記出力側支点、前記入力軸および前記出力軸により四節リンクを構成する車両用動力伝達装置であって、前記ワンウェイクラッチのローラをアウター部材およびインナー部材間に噛み込まない非係合位置に保持するローラ保持手段を備え、走行レンジから非走行レンジへの切り換えが指令されたときに、前記変速アクチュエータで前記入力側支点の偏心量を増加させるとともに前記ローラ保持手段を作動し、走行レンジから非走行レンジへの切り換えが完了したときに、前記変速アクチュエータで前記入力側支点の偏心量を減少させるとともに前記ローラ保持手段を作動解除することを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ローラ保持手段は、前記インナー部材と一体に回転して前記ローラの端面に対向する対向部材と、前記対向部材に形成された第１ピン孔と、前記第１ピン孔に摺動自在に嵌合するピンと、前記ピンを前記第１ピン孔から突出する方向に付勢可能なアクチュエータと、前記ローラに形成されて前記ピンが係合可能な第２ピン孔と、前記第２ピン孔に収納されて前記ピンを前記対向部材に向けて付勢可能な弾性体とを備え、前記ローラが非係合位置にあるときに前記第１ピン孔および前記第２ピン孔の周方向位置が重なることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記ピンの先端および前記第２ピン孔の開口端の少なくとも一方に面取りを施したことを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ローラ保持手段は、前記インナー部材と一体に回転して前記ローラの端面に対向する対向部材と、前記対向部材に形成された第１ピン孔と、前記第１ピン孔に摺動自在に嵌合するピンと、前記ピンを前記第１ピン孔から突出する方向に付勢可能なアクチュエータと、前記ピンを前記第１ピン孔に収納する方向に付勢可能な弾性体とを備え、前記ピンは前記第１ピン孔から突出したときに前記ローラの外周面に係合して該ローラの噛み込み方向への移動を阻止することを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項２〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記アクチュエータは、オイルポンプと、前記オイルポンプが発生した油圧を前記第１ピン孔の油室に供給する油路とを備えることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

尚、実施の形態の第１出力軸１２は本発明の出力軸に対応し、実施の形態の偏心ディスク１８は本発明の入力側支点に対応し、実施の形態のピン１９ｃは本発明の出力側支点に対応し、実施の形態のアウター部材２２は本発明の入力部材に対応し、実施の形態の第１噛合切換機構３５および第２噛合切換機構５１は本発明の前後進切換機構に対応し、実施の形態のリターンスプリング７７は本発明の弾性部材に対応し、実施の形態のエンジンＥは本発明の駆動源に対応する。

請求項１の構成によれば、入力軸と共に入力側支点が偏心回転すると、コネクティングロッドを介してワンウェイクラッチの入力部材が往復揺動し、入力部材が一方向に揺動したときにワンウェイクラッチが係合し、入力部材が他方向に揺動したときにワンウェイクラッチが係合解除することで、出力軸が一方向に回転する。変速アクチュエータで入力側支点の偏心量を変更すると、コネクティングロッドの往復移動のストロークが変化し、それに伴って入力部材の往復揺動のストロークが変化することで変速比が変更される。出力軸の一方向の回転を前後進切り換え機構により切り換えることで、車両は前進および後進が可能になる。

駆動輪が縁石に乗り上げたような場合にワンウェイクラッチの下流側の動力伝達経路にトルクが蓄積されてしまい、ドグクラッチよりなる前後進切り換え機構がロックして操作不能になる可能性があるが、ワンウェイクラッチのローラをアウター部材およびインナー部材間に噛み込まない非係合位置に保持するローラ保持手段を備え、走行レンジから非走行レンジへの切り換えが指令されたときに、変速アクチュエータで入力側支点の偏心量を増加させるとともにローラ保持手段を作動するので、入力側支点の偏心量を増加によりコネクティングロッドを介してアウター部材を回転させてワンウェイクラッチを係合解除し、出力軸の下流の動力伝達経路に蓄積されたトルクを解放するとともに、ローラを非係合位置に保持してそれ以後のトルクの蓄積を防止することで、前後進切り換え機構のロックを未然に防止することができる。そして走行レンジから非走行レンジへの切り換えが完了したときに、変速アクチュエータで入力側支点の偏心量を減少させるとともにローラ保持手段を作動解除するので、非走行レンジへの切り換えが完了した後の無段変速機の作動に影響を及ぼすことがない。

また請求項２の構成によれば、ローラ保持手段は、インナー部材と一体に回転してローラの端面に対向する対向部材と、対向部材に形成された第１ピン孔と、第１ピン孔に摺動自在に嵌合するピンと、ピンを第１ピン孔から突出する方向に付勢可能なアクチュエータと、ローラに形成されてピンが係合可能な第２ピン孔と、第２ピン孔に収納されてピンを対向部材に向けて付勢可能な弾性体とを備え、ローラが非係合位置にあるときに第１ピン孔および第２ピン孔の周方向位置が重なるので、ピンでローラを被係合位置に確実に保持することができる。

また請求項３の構成によれば、ピンの先端および第２ピン孔の開口端の少なくとも一方に面取りを施したので、ピンでローラを確実に保持しながら、ピンを第２ピン孔にスムーズに嵌合することが可能になる。

また請求項４の構成によれば、ローラ保持手段は、インナー部材と一体に回転してローラの端面に対向する対向部材と、対向部材に形成された第１ピン孔と、第１ピン孔に摺動自在に嵌合するピンと、ピンを第１ピン孔から突出する方向に付勢可能なアクチュエータと、ピンを第１ピン孔に収納する方向に付勢可能な弾性体とを備え、ピンは第１ピン孔から突出したときにローラの外周面に係合して該ローラの噛み込み方向への移動を阻止するので、ローラを中実に構成して耐久性を高めながら、ピンでローラを被係合位置に確実に保持することができる。

また請求項５構成によれば、アクチュエータは、オイルポンプと、オイルポンプが発生した油圧を第１ピン孔に供給する油路とを備えるので、簡単な構造でローラ保持手段を確実に作動させることができる。

車両用動力伝達装置のスケルトン図。（第１の実施の形態） 図１の２部詳細図。（第１の実施の形態） 図２の３−３線断面図（ＯＤ状態）。（第１の実施の形態） 図２の３−３線断面図（ＧＮ状態）。（第１の実施の形態） ＯＤ状態での作用説明図。（第１の実施の形態） ＧＮ状態での作用説明図。（第１の実施の形態） セレクタ装置およびディファレンシャルギヤのスケルトン図。（第１の実施の形態） セレクタ装置の縦断面図。（第１の実施の形態） 第１、第２噛合切換機構の係合表。（第１の実施の形態） パーキングレンジにおけるトルクフロー図。（第１の実施の形態） リバースレンジにおけるトルクフロー図。（第１の実施の形態） ニュートラルレンジにおけるトルクフロー図。（第１の実施の形態） ドライブレンジにおけるトルクフロー図。（第１の実施の形態） 噛合切換機構にロックが発生する理由の説明図。（第１の実施の形態） ワンウェイクラッチのローラ保持手段の構造を示す図。（第１の実施の形態） ローラ保持手段の作用を説明するフローチャート。（第１の実施の形態） ローラ保持手段の作用説明図。（第１の実施の形態） ワンウェイクラッチのローラ保持手段の構造を示す図。（第２の実施の形態） ワンウェイクラッチのローラ保持手段の構造を示す図。（第３の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図１７に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１に示すように、エンジンＥの駆動力を左右の車軸１０，１０を介して駆動輪Ｗ，Ｗに伝達する車両用動力伝達装置は、無段変速機Ｔと、セレクタ装置Ｓと、ディファレンシャルギヤＤとを備える。セレクタ装置Ｓは、「Ｐ」レンジ、「Ｒ」レンジ、「Ｎ」レンジおよび「Ｄ」レンジを切り換え可能である。

次に、図２〜６に基づいて無段変速機Ｔの構造を説明する。

図２および図３に示すように、本実施の形態の無段変速機Ｔは同一構造を有する複数個（実施の形態では４個）の変速ユニットＵ…を軸方向に重ね合わせたもので、それらの変速ユニットＵ…は平行に配置された共通の入力軸１１および共通の第１出力軸１２を備えており、入力軸１１の回転が減速または増速されて第１出力軸１２に伝達される。

以下、代表として一つの変速ユニットＵの構造を説明する。エンジンＥに接続されて回転する入力軸１１は、電動モータのような変速アクチュエータ１４の中空の回転軸１４ａの内部を相対回転自在に貫通する。変速アクチュエータ１４のロータ１４ｂは回転軸１４ａに固定されており、ステータ１４ｃはケーシングに固定される。変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａは、入力軸１１と同速度で回転可能であり、かつ入力軸１１に対して異なる速度で相対回転可能である。

変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを貫通した入力軸１１には第１ピニオン１５が固定されており、この第１ピニオン１５を跨ぐように変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａにクランク状のキャリヤ１６が接続される。第１ピニオン１５と同径の２個の第２ピニオン１７，１７が、第１ピニオン１５と協働して正三角形を構成する位置にそれぞれピニオンピン１６ａ，１６ａを介して支持されており、これら第１ピニオン１５および第２ピニオン１７，１７に、円板形の偏心ディスク１８の内部に偏心して形成されたリングギヤ１８ａが噛合する。偏心ディスク１８の外周面に、コネクティングロッド１９のロッド部１９ａの一端に設けたリング部１９ｂがボールベアリング２０を介して相対回転自在に嵌合する。

第１出力軸１２の外周に設けられたワンウェイクラッチ２１は、コネクティングロッド１９のロッド部１９ａにピン１９ｃを介して枢支されたリング状のアウター部材２２と、アウター部材２２の内部に配置されて第１出力軸１２に固定されたインナー部材２３と、アウター部材２２の内周の円弧面とインナー部材２３の外周の平面との間に形成された楔状の空間に配置されてスプリング２４…で付勢されたローラ２５…とを備える。

図２から明らかなように、４個の変速ユニットＵ…はクランク状のキャリヤ１６を共有しているが、キャリヤ１６に第２ピニオン１７，１７を介して支持される偏心ディスク１８の位相は各々の変速ユニットＵで９０°ずつ異なっている。例えば、図２において、左端の変速ユニットＵの偏心ディスク１８は入力軸１１に対して図中上方に変位し、左から３番目の変速ユニットＵの偏心ディスク１８は入力軸１１に対して図中下方に変位し、左から２番目および４番目の変速ユニットＵ，Ｕの偏心ディスク１８，１８は上下方向中間に位置している。

次に、図７および図８に基づいて、セレクタ装置ＳおよびディファレンシャルギヤＤの構造を説明する。

セレクタ装置Ｓは、車軸１０の外周に相対回転自在に嵌合する筒状の第１出力軸１２に加えて、車軸１０の外周に相対回転自在に嵌合する筒状の第２出力軸３１と、この第２出力軸３１に外周に相対回転自在に嵌合する筒状の第３出力軸３２とを備える。第１出力軸１２の右端に第１外周スプライン１２ａが形成される。第２出力軸３１の左端に第１接続部材３４がスプライン結合３３されており、第１接続部材３４が軸方向左側かつ径方向外側に延びた先端に第２外周スプライン３４ａが形成される。第３出力軸３２の軸方向左端から径方向外側に延びた位置に第３外周スプライン３２ａが形成される。尚、第２出力軸３１および第１接続部材３４を別部材に分割したのは組立性のためであり、第２出力軸３１および第１接続部材３４を一部材で構成して第２出力軸３１に直接第２外周スプライン３４ａを形成しても良い。

ドグクラッチよりなる第１噛合切換機構３５を構成する第１外周スプライン１２ａ、第２外周スプライン３４ａおよび第３外周スプライン３２ａは軸方向に整列しており、第２外周スプライン３４ａおよび第３外周スプライン３２ａの外径は相互に等しく、かつ第１外周スプライン１２ａの外径よりも小さくなっている。また第１噛合切換機構３５のスリーブ３６は、外径が大きい第１内周スプライン３６ａと、外径が小さい第２内周スプライン３６ｂとを備えており、第１内周スプライン３６ａは第１外周スプライン１２ａに常時噛合し、第２内周スプライン３６ｂは第３外周スプライン３２ａに常時噛合し、第２内周スプライン３６ｂは図８に示す左動時にのみ第２外周スプライン３４ａに噛合する。つまり、スリーブ３６がフォーク３７で図８に示す左動状態から右動すると第２内周スプライン３６ｂと第２外周スプライン３４ａとの噛合が解除される。

尚、ケーシング３８と第１出力軸１２との間にはボールベアリング３９が配置され、ケーシング３８と第１接続部材３４のフランジ部３４ｂとの間にはニードルベアリング４０が配置され、第１接続部材３４と第３出力軸３２との間にニードルベアリング４１が配置される。

遊星歯車機構４２は、第１要素としてのサンギヤ４３と、第３要素としてのキャリヤ４４と、第２要素としてのリングギヤ４５と、キャリヤ４４にニードルベアリング４６を介して相対回転自在に支持された複数のピニオン４７…とを備えており、ピニオン４７…はサンギヤ４３およびリングギヤ４５に噛合する。サンギヤ４３の左端は第３出力軸３２の右端にスプライン結合４８され、リングギヤ４５は第２出力軸３１の右端から径方向外側に延びる第２接続部材４９の外周部に接続される。

キャリヤ４４の外周部に形成した外周スプライン４４ａとケーシング５０に形成した外周スプライン５０ａとに、ドグクラッチよりなる第２噛合切換機構５１のスリーブ５２に形成した内周スプライン５２ａが噛合する。従って、スリーブ５２がフォーク５３で図８に示す位置に左動すると、キャリヤ４４がケーシング５０から切り離され、スリーブ５２がフォーク５３で図８に示す位置から右動すると、キャリヤ４４がケーシング５０に結合される。

ディファレンシャルギヤＤの外郭を構成するディファレンシャルケース５４は、ミッションケース５０にボルト５５およびベアリングホルダ５６により固定したボールベアリング５７により回転自在に支持される。ディファレンシャルケース５４の左端は第２出力軸３１の右端にスプライン結合５８される。ディファレンシャルギヤＤは、ディファレンシャルケース５４に固定したピニオンシャフト５９に回転自在に支持した一対のピニオン６０，６０と、車軸１０，１０の端部に固設されてピニオン６０，６０に噛合するサイドギヤ６１，６１とを備える。

次に、無段変速機Ｔの一つの変速ユニットＵの作用を説明する。

変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを入力軸１１に対して相対回転させると、入力軸１１の軸線Ｌ１まわりにキャリヤ１６が回転する。このとき、キャリヤ１６の中心Ｏ、つまり第１ピニオン１５および２個の第２ピニオン１７，１７が成す正三角形の中心は入力軸１１の軸線Ｌ１まわりに回転する。

図３および図５は、キャリヤ１６の中心Ｏが第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して第１出力軸１２と反対側にある状態を示しており、このとき入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量が最大になって無段変速機ＴのレシオはＯＤ（オーバードライブ）状態になる。図４および図６は、キャリヤ１６の中心Ｏが第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して第１出力軸１２と同じ側にある状態を示しており、このとき入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量が最小になって無段変速機Ｔのレシオは無限大のＧＮ（ギヤドニュートラル）状態になる。

図５に示すＯＤ状態で、エンジンＥで入力軸１１を回転させるとともに、入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させると、入力軸１１、回転軸１４ａ、キャリヤ１６、第１ピニオン１５、２個の第２ピニオン１７，１７および偏心ディスク１８が一体になった状態で、入力軸１１を中心に反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。図５（Ａ）から図５（Ｂ）を経て図５（Ｃ）の状態へと回転する間に、偏心ディスク１８の外周にリング部１９ｂをボールベアリング２０を介して相対回転自在に支持されたコネクティングロッド１９は、そのロッド部１９ａの先端にピン１９ｃで枢支されたアウター部材２２を反時計方向（矢印Ｂ参照）に回転させる。図５（Ａ）および図５（Ｃ）は、アウター部材２２の前記矢印Ｂ方向の回転の両端を示している。

このようにしてアウター部材２２が矢印Ｂ方向に回転すると、ワンウェイクラッチ２１のアウター部材２２およびインナー部材２３間の楔状の空間にローラ２５…が噛み込み、アウター部材２２の回転がインナー部材２３を介して第１出力軸１２に伝達されるため、第１出力軸１２は反時計方向（矢印Ｃ参照）に回転する。

入力軸１１および第１ピニオン１５が更に回転すると、第１ピニオン１５および第２ピニオン１７，１７にリングギヤ１８ａを噛合させた偏心ディスク１８が反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。図５（Ｃ）から図５（Ｄ）を経て図５（Ａ）の状態へと回転する間に、偏心ディスク１８の外周にリング部１９ｂをボールベアリング２０を介して相対回転自在に支持されたコネクティングロッド１９は、そのロッド部１９ａの先端にピン１９ｃで枢支されたアウター部材２２を時計方向（矢印Ｂ′参照）に回転させる。図５（Ｃ）および図５（Ａ）は、アウター部材２２の前記矢印Ｂ′方向の回転の両端を示している。

このようにしてアウター部材２２が矢印Ｂ′方向に回転すると、アウター部材２２とインナー部材２３との間の楔状の空間からローラ２５…がスプリング２４…を圧縮しながら押し出されることで、アウター部材２２がインナー部材２３に対してスリップして第１出力軸１２は回転しない。

以上のように、アウター部材２２が往復回転したとき、アウター部材２２の回転方向が反時計方向（矢印Ｂ参照）のときだけ第１出力軸１２が反時計方向（矢印Ｃ参照）に回転するため、第１出力軸１２は間欠回転することになる。

図６は、ＧＮ状態で無段変速機Ｔを運転するときの作用を示すものである。このとき、入力軸１１の位置は偏心ディスク１８の中心に一致しているので、入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量はゼロになる。この状態でエンジンＥで入力軸１１を回転させるとともに、入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させると、入力軸１１、回転軸１４ａ、キャリヤ１６、第１ピニオン１５、２個の第２ピニオン１７，１７および偏心ディスク１８が一体になった状態で、入力軸１１を中心に反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。しかしながら、偏心ディスク１８の偏心量がゼロであるため、コネクティングロッド１９の往復運動のストロークもゼロになり、第１出力軸１２は回転しない。

従って、変速アクチュエータ１４を駆動してキャリヤ１６の位置を図３のＯＤ状態と図４のＧＮ状態との間に設定すれば、無限大レシオおよび所定レシオ間の任意のレシオでの運転が可能になる。

無段変速機Ｔは、並置された４個の変速ユニットＵ…の偏心ディスク１８…の位相が相互に９０°ずつずれているため、４個の変速ユニットＵ…が交互に駆動力を伝達することで、つまり４個のワンウェイクラッチ２１…の何れかが必ず係合状態にあることで、第１出力軸１２を連続回転させることができる。

次に、「Ｐ」レンジ、「Ｒ」レンジ、「Ｎ」レンジおよび「Ｄ」レンジを切り換えるセレクタ装置Ｓの作用を説明する。

図９および図１０に示すように、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６を左動し、第１出力軸１２、第２出力軸３１および第３出力軸３２を一体に結合するとともに、第２噛合切換機構５１のスリーブ５２を右動して遊星歯車機構４２のキャリヤ４４をケーシング５０に結合すると、「Ｐ」レンジが確立する。

「Ｐ」レンジでは、ディファレンシャルケース５４と一体の第２出力軸３１が第２接続部材４９を介して遊星歯車機構４２のリングギヤ４５に結合されるとともに、前記第２出力軸３１が第１接続部材３４、第１噛合切換機構３５および第３出力軸３２を介して遊星歯車機構４２のサンギヤ４３に接続され、更に遊星歯車機構４２のキャリヤ４４が第２噛合切換機構５１を介してケーシング５０に結合される。その結果、遊星歯車機構４２はロック状態になり、それにディファレンシャルギヤＤを介して接続された駆動輪Ｗ，Ｗが回転不能に拘束される。

図９および図１１に示すように、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６を右動し、第１出力軸１２および第３出力軸３２を結合して第２出力軸３１を切り離すとともに、第２噛合切換機構５１のスリーブ５２を右動して遊星歯車機構４２のキャリヤ４４をケーシング５０に結合すると、「Ｒ」レンジが確立する。

「Ｒ」レンジでは、無段変速機Ｔから第１出力軸１２に出力された駆動力が第１噛合切換機構３５→第３出力軸３２→サンギヤ４３→キャリヤ４４→リングギヤ４５→第２接続部材４９の経路でディファレンシャルケース５４に伝達され、同時に遊星歯車機構４２において減速されて逆回転となることで、車両を後進走行させることができる。

図９および図１２に示すように、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６を右動し、第１出力軸１２および第３出力軸３２を結合して第２出力軸３１を切り離すとともに、第２噛合切換機構５１のスリーブ５２を左動して遊星歯車機構４２のキャリヤ４４をケーシング５０から切り離すと、「Ｎ」レンジが確立する。

「Ｎ」レンジでは、遊星歯車機構４２のキャリヤ４４がケーシング５０から切り離されるため、リングギヤ４５および第２接続部材４９が自由に回転可能になり、かつ第１接続部材３４が第１噛合切換機構３５から切り離されるため、第２出力軸３１が自由に回転可能になり、第２接続部材４９および第２出力軸３１に接続されたディファレンシャルケース５４が自由に回転可能になって駆動輪Ｗ，Ｗが拘束されない状態となる。この状態でエンジンＥの駆動力は、無段変速機Ｔから第１出力軸１２→第１噛合切換機構３５→第３出力軸３２の経路でサンギヤ４３に伝達されるが，キャリヤ４４が拘束されていないために遊星歯車機構４２が空転し、駆動力がディファレンシャルギヤＤに伝達されることはない。

図９および図１３に示すように、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６を左動し、第１出力軸１２、第２出力軸３１および第３出力軸３２を一体に結合するとともに、第２噛合切換機構５１のスリーブ５２を左動して遊星歯車機構４２のキャリヤ４４をケーシング５０から切り離すと、「Ｄ」レンジが確立する。

「Ｄ」レンジでは、遊星歯車機構４２のリングギヤ４５に第２接続部材４９および第２出力軸３１を介して接続された第１接続部材３４と、遊星歯車機構４２のサンギヤ４３に接続された第３出力軸３２とが第１噛合切換機構３５で結合されるため、遊星歯車機構４２は一体に回転可能な状態になる。その結果、無段変速機Ｔから第１出力軸１２に出力された駆動力が第１噛合切換機構３５→第１接続部材３４→第２出力軸３１の経路で、あるいは第１噛合切換機構３５→第３出力軸３２→サンギヤ４３→キャリヤ４４→リングギヤ４５→第２接続部材４９の経路でディファレンシャルケース５４に伝達され、車両を前進走行させることができる。

以上のように、本実施の形態の変速機Ｔの第１出力軸１２は、ワンウェイクラッチ２１…を介して駆動力が伝達されるために前進走行方向にしか回転することができないが、前後進切換機能を有するセレクタ装置Ｓを第１出力軸１２の下流側に配置したことで、後進走行用の電動モータを設けてハイブリッド化することなく、車両を後進走行させることができる。

次に、ドグクラッチよりなる第１噛合切換機構３５および第２噛合切換機構５１に発生するロックの原因について説明する。

図１４（Ａ）に示すように、無段変速機Ｔがトルクを伝達するとき、コネクティングロッド１９に押されたワンウェイクラッチ２１のアウター部材２２は矢印ｐ方向に回転し、アウター部材２２およびインナー部材２３間にローラ２５が噛み込むことでトルクを伝達する。「Ｄ」レンジでの前進走行中に駆動輪Ｗ，Ｗが縁石に乗り上げて止まったような場合、アウター部材２２に入力する矢印ｐ方向のトルクによりインナー部材２３が矢印ｑ′方向に捩じられ、第１出力軸１２から駆動輪Ｗ，Ｗまでの動力伝達経路に配置された各動力伝達部材が弾性変形し、そこにトルクが蓄積される。このトルクの蓄積は、特に第１出力軸１２が矢印ｑ′方向に捩じられて弾性変形することにより発生する。

この状態から偏心ディスク１８の偏心量εをゼロにして入力軸１１から第１出力軸１２への駆動力の伝達を停止しても、蓄積されたトルクは解放されずに保持される。則ち、トルクにより矢印ｑ′方向に捩じられて弾性変形した第１出力軸１２が元の状態に戻ろうとする復元トルクでインナー部材２３が矢印ｑ方向に回転すると、ローラ２５はアウター部材２２およびインナー部材２３間に更に噛み込むため、アウター部材２２は矢印ｐ′方向に回転してコネクティングロッド１９を入力軸１１側に押し出すことになる。

このとき、図１４（Ｂ）に示すように、偏心ディスク１８の偏心量εがゼロであると。矢印ｒ方向に押されたコネクティングロッド１９はロックして移動することができず、アウター部材２２の矢印ｐ′方向の回転が阻止されて第１出力軸１２が元の状態に戻ることができず、蓄積されたトルクは解放されずに保持される。

また図１４（Ｃ）に示すように、偏心ディスク１８が入力軸１１に対して偏心量εで偏心している場合、エンジンＥと入力軸１１とがクラッチ等の手段で切り離されていれば、偏心ディスク１８および入力軸１１は矢印ｓ方向に回転するが、偏心ディスク１８が外死点に達するとそれ以上回転できないため、蓄積されたトルクは完全に解放されずに保持される。

以上、単一の変速ユニットＵについて説明したが、実際のように複数の変速ユニットＵ…が並置されている場合を考察する。図１４（Ｄ）に示すように、２個の変速ユニットＵ，Ｕの２個のコネクティングロッド１９，１９が矢印ｒ方向に押し出されたとき、一方のコネクティングロッド１９により入力軸１１は矢印ｓ方向に回転しようとするが、他方のコネクティングロッド１９により入力軸１１は矢印ｓ′方向に回転しようとするため、それらが相殺して入力軸１１は回転することができず、蓄積されたトルクは結局解放されずに保持される。

以上説明した理由により、「Ｄ」レンジでの前進走行中に駆動輪Ｗ，Ｗが縁石に乗り上げて止まったような場合、第１出力軸１２の下流に蓄積されたトルクは解放されずに保持されることになる。また「Ｒ」レンジでの後進走行中に駆動輪Ｗ，Ｗが縁石に乗り上げて止まったような場合にも、同様にして第１出力軸１２の下流に蓄積されたトルクは解放されずに保持されることになる。

「Ｄ」レンジでは図１３に示す動力伝達経路が確立しているため、蓄積されたトルクにより、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６の第１内周スプライン３６ａが第１出力軸１２の第１外周スプライン１２ａに強く噛み込み、またスリーブ３６の第２内周スプライン３６ｂが第１接続部材３４の第２外周スプライン３４ａおよび第３出力軸３２の第３外周スプライン３２ａに強く噛み込むため、スリーブ３６が移動不能にロックする可能性がある。このようにしてスリーブ３６が移動不能にロックすると、「Ｄ」レンジから「Ｎ」レンジを経て「Ｒ」レンジにシフトし、後進して縁石から離れようとしても、「Ｄ」レンジから抜けなくなる可能性がある、
また「Ｒ」レンジでは図１１に示す動力伝達経路が確立しているため、蓄積されたトルクにより、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６の第１内周スプライン３６ａが第１出力軸１２の第１外周スプライン１２ａに強く噛み込み、またスリーブ３６の第２内周スプライン３６ｂが第３出力軸３２の第３外周スプライン３２ａに強く噛み、更に第２噛合切換機構５１のスリーブ５２の内周スプライン５２ａがケーシング５０の外周スプライン５０ａおよびキャリヤ４４の外周スプライン４４ａに強く噛み込むため、スリーブ３６，５２が移動不能にロックする可能性がある。このようにしてスリーブ３６，５２が移動不能にロックすると、「Ｒ」レンジから「Ｎ」レンジを経て「Ｄ」レンジにシフトし、前進して縁石から離れようとしても、「Ｒ」レンジから抜けなくなる可能性がある。また「Ｒ」レンジから「Ｐ」レンジにシフトしようとしても、同様に「Ｒ」レンジから抜けなくなる可能性がある。

このように、「Ｄ」レンジあるいは「Ｒ」レンジから抜けなくなる事態を回避するために、本実施の形態では、図１５に示すローラ保持手段７１でワンウェイクラッチ２１の各ローラ２５を非係合位置に保持するようになっている。ローラ２５の非係合位置とは、ローラ２５がアウター部材２２およびインナー部材２３間に噛み込まない位置であり、好ましくは、ローラ２５がアウター部材２２およびインナー部材２３間に噛み込む直前の待機位置（デイタムポイント）である。

図１５に示すように、ワンウェイクラッチ２１は第１出力軸１２と一体に回転するインナー部材２３と、インナー部材２３の外周に配置されたアウター部材２２と、インナー部材２３およびアウター部材２２間に配置された複数のローラ２５…と、ローラ２５…の軸方向両端面に対向してインナー部材２３と一体に回転する一対の対向部材７２，７２とを備える。本実施の形態における対向部材７２は、インナー部材２３の外周にアウター部材２２を複数のボール７３…を介して同軸に保持するボールベアリング７４のインナーリングである、
相互に対向する対向部材７２の一方の端面とローラ２５の一方の端面とには、第１ピン孔７２ａおよび第２ピン孔２５ａがそれぞれ形成されおり、ローラ２５がデイタムポイントにあるとき、第１ピン孔７２ａおよび第２ピン孔２５ａの開口部が同一直線上に重なり合うことが可能である。ピン７５が摺動自在に嵌合する第１ピン孔７２ａの底部に形成された油室７２ｂにはオイルポンプ７６に接続された油路２３ａが開口しており、オイルポンプ７６から油路２３ａを介して油室７２ｂに供給される油圧でピン７５は第１ピン孔７２ａから突出する方向に付勢可能である。一方、ローラ２５の第２ピン孔２５ａにはリターンスプリング７７が配置されており、第１ピン孔７２ａから突出して第２ピン孔２５ａに嵌合したピン７５を、第２ピン孔２５ａから押し出す方向に付勢する。オイルポンプ７６、油路２３ａおよび油室７２ｂは、ローラ保持手段７１を作動させるアクチュエータ７８を構成する。

次に、図１６のフローチャートに基づいてローラ保持手段７１の作用を説明する。

先ず、ステップＳ１で車速がゼロになって車両が停止した状態で、ステップＳ２で運転者がシフトコラムを走行レンジである「Ｄ」レンジあるいは「Ｒ」レンジから操作したとき、ステップＳ３で非走行レンジである「Ｎ」レンジあるいは「Ｐ」レンジへの移行が完了するまで、ステップＳ４でアクチュエータ７８を駆動して対向部材７２の油室７２ｂに油圧を供給するとともに、ステップＳ５で変速アクチュエータ１４を駆動して偏心ディスク１８の偏心量εをゼロから増加させる。

この偏心量εの増加により、アイドリング運転するエンジンＥによりコネクティングロッド１９が往復運動してワンウェイクラッチ２１が間欠的に係合することで、アウター部材２２およびインナー部材２３間に噛み込んでいたローラ２５がデイタムポイントに向けて押し出されるため、油圧で付勢されたローラ保持手段７１のピン７５がローラ２５の第２ピン孔２５ａに係合してローラ２５はデイタムポイントに保持される。デイタムポイントに保持されたローラ２５はアウター部材２２およびインナー部材２３間に再度噛み込むことはなく、全てのローラ２５…がデイタムポイントに保持されるとインナー部材２３はアウター部材２２に対して相対回転可能になり、第１出力軸１２の下流に蓄積されたトルクが開放される。

その結果、前記ステップ３で非走行レンジである「Ｎ」レンジあるいは「Ｐ」レンジへの移行が完了すると、ステップＳ６で対向部材７２の油室７２ｂから油圧を抜いてリターンスプリング７７の弾発力でピン７５をローラ２５の第２ピン孔２５ａから対向部材７２の第１ピン孔７２ａに押し戻してローラ２５の保持を解除するとともに、ステップＳ７で偏心ディスク１８の偏心量εをゼロに復帰させる。これにより、第１出力軸１２の下流に蓄積されたトルクが開放されて非走行レンジへの切り換えが完了した後に、無段変速機Ｔの作動に影響が及ぶことが防止される。

上記作用を、図１７の作用説明図に基づいて更に詳細に説明する。シフトレンジが「Ｄ」レンジあるいは「Ｒ」レンジの状態で駆動輪Ｗ，Ｗが縁石に乗り上げたような場合、エンジンＥの駆動力がワンウェイクラッチ２１を介して伝達される第１出力軸１２の下流の動力伝達経路にトルクが蓄積され、第１出力軸１２がトルクで所定角度捩じれた状態で、ワンウェイクラッチ２４のローラ２５がアウター部材２２およびインナー部材２３間に噛み込んでいる（図１７（Ａ）参照）。

ローラ保持手段７１の油室７２ｂに油圧を供給してピン７５をローラ２５の端面に向けて付勢した状態で偏心ディスク１８の偏心量εを増加させると、アイドリング運転するエンジンＥの駆動力でコネクティングロッド１９が往復運動してワンウェイクラッチ２１のアウター部材２２が往復揺動し、偏心量εの増加に応じてアウター部材２２が往復揺動の揺動角が増加する（図１７（Ｂ）参照）。

アウター部材２２が係合解除方向に揺動するとローラ２５はデイタムポイントに向けて押し戻され、やがてローラ２５がデイタムポイントに達すると、油圧で付勢されたピン７５がローラ２５の第２ピン孔２５ａに係合し、ローラ２５はデイタムポイントに保持される（図１７（Ｃ）参照）。

ローラ２５が一旦デイタムポイントに保持されると、アウター部材２２が係合方向に揺動してもローラ２５がアウター部材２２およびインナー部材２３間に再び噛み込むことはない。エンジン回転数が１０００ｒｐｍであればコネクティングロッド１９は０．０６秒毎に１往復するため、１度の機会でピン７５が第２ピン孔２５ａに係合しなくても、短時間のうちに係合を果たすことが可能である。

以上のようにして複数の変速ユニットＵ…のワンウェイクラッチ２１…の全てのローラ２５…がデイタムポイントに保持されると、第１出力軸１２の捩じれ角が消滅して蓄積されたトルクが開放されるため（図１７（Ｄ）参照）、第１噛合切換機構３５および第２噛合切換機構５１のスリーブ３６，５２が蓄積されたトルクで移動不能にロックするのを防止することができる。

第２の実施の形態

次に、図１８に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態は、ピン７５の先端部（ローラ２５の端面に対向する部分）に面取り７５ａを形成し、かつローラ２５の第２ピン孔２５ａの開口部に面取り２５ｂを形成したものである。第１の実施の形態では、ピン７５が第２ピン孔２５ａに係合するには、ピン７５の軸線と第２ピン孔２５ａの軸線とが完全に一致することが必要であるが、第２の実施の形態では、ピン７５の面取り７５ａと第２ピン孔２５ａの面取り２５ｂとが相互に係合して相手を案内するため（図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）参照）、両者の軸線がずれていてもピン７５は第２ピン孔２５ａにスムーズに係合し、係合後にはピン７５の外周面が第２ピン孔２５ａの内周面に接触して両者の軸線が一致する（図１８（Ｃ）参照）。

以上のように、第２の実施の形態によれば、ピン７５を第２ピン孔２５ａにスムーズに係合することが可能になるだけでなく、アウター部材２２およびインナー部材２３間に噛み込んだローラ２５がデイタムポイントに向けて移動する過程で、ピン７５の面取り７５ａと第２ピン孔２５ａの面取り２５ｂとが相互に係合してローラ２５をデイタムポイントに向けて付勢する荷重が発生し、この荷重でワンウェイクラッチ２４を一層確実に係合解除することができる。

第３の実施の形態

次に、図１９に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

第３の実施の形態は、ローラ２５が第２ピン孔２５ａを備えておらず、ピン７５を押し戻すリターンスプリング７７は対向部材７２の第１ピン孔７２ａに収納される。ローラ２５がデイタムポイントにあるとき、第１ピン孔７２ａから突出したピン７５はローラ２５の外周面に当接し、ローラ２５の噛み込み方向への移動を阻止し、ローラ２５の非係合方向への移動を許容する。

以上のように、第３の実施の形態によれば、ローラ２５に第２ピン孔２５ａを形成する必要がないため、ローラ２５の強度が増加して耐久性が向上する。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、無段変速機Ｔのコネクティングロッド１９をプッシュタイプにするかプルタイプにするかは任意に選択可能である。

また実施の形態ではローラ保持手段７１がローラ２５をデイタムポイントに保持しているが、ローラ２５を非係合位置に保持するのであれば必ずしもデイタムポイントである必要はない。

また本発明のアクチュエータは油圧を用いたものに限定されず、ピン７５の付勢力を制御可能なものであれば任意の構造のものを採用可能である。

１１ 入力軸
１２ 第１出力軸（出力軸）
１４ 変速アクチュエータ
１８ 偏心ディスク（入力側支点）
１９ コネクティングロッド
１９ｃ ピン（出力側支点）
２１ ワンウェイクラッチ
２２ アウター部材（入力部材）
２３ インナー部材
２３ａ 油路
２５ ローラ
２５ａ 第２ピン孔
２５ｂ 面取り
３５ 第１噛合切換機構（前後進切換機構）
５１ 第２噛合切換機構（前後進切換機構）
７１ ローラ保持手段
７２ 対向部材
７２ａ 第１ピン孔
７２ｂ 油室
７５ ピン
７５ａ 面取り
７６ オイルポンプ
７７ リターンスプリング（弾性部材）
７８ アクチュエータ
Ｅ エンジン（駆動源）
Ｔ 無段変速機
Ｗ 駆動輪
ε 偏心量

Claims (5)

1. 駆動源（Ｅ）に接続された入力軸（１１）の回転を変速して出力軸（１２）に伝達する無段変速機（Ｔ）と、
   前記出力軸（１２）および駆動輪（Ｗ）間に配置されて前進および後進を切り換えるドグクラッチよりなる前後進切り換え機構（３５，５１）とを備え、
   前記無段変速機（Ｔ）は、
   前記入力軸（１１）の軸線からの偏心量（ε）が可変であって該入力軸（１１）と共に回転する入力側支点（１８）と、
   前記出力軸（１２）に接続されたワンウェイクラッチ（２１）と、
   前記ワンウェイクラッチ（２１）の入力部材（２２）に設けられた出力側支点（１９ｃ）と、
   前記入力側支点（１８）および前記出力側支点（１９ｃ）に両端を接続されて往復運動するコネクティングロッド（１９）と、
   前記入力側支点（１８）の偏心量（ε）を変更する変速アクチュエータ（１４）とを備え、
   前記入力側支点（１８）、前記出力側支点（１９ｃ）、前記入力軸（１１）および前記出力軸（１２）により四節リンクを構成する車両用動力伝達装置であって、
   前記ワンウェイクラッチ（２１）のローラ（２５）をアウター部材（２２）およびインナー部材（２３）間に噛み込まない非係合位置に保持するローラ保持手段（７１）を備え、
   走行レンジから非走行レンジへの切り換えが指令されたときに、前記変速アクチュエータ（１４）で前記入力側支点（１８）の偏心量（ε）を増加させるとともに前記ローラ保持手段（７１）を作動し、走行レンジから非走行レンジへの切り換えが完了したときに、前記変速アクチュエータ（１４）で前記入力側支点（１８）の偏心量（ε）を減少させるとともに前記ローラ保持手段（７１）を作動解除することを特徴とする車両用動力伝達装置。
2. 前記ローラ保持手段（７１）は、前記インナー部材（２３）と一体に回転して前記ローラ（２５）の端面に対向する対向部材（７２）と、前記対向部材（７２）に形成された第１ピン孔（７２ａ）と、前記第１ピン孔（７２ａ）に摺動自在に嵌合するピン（７５）と、前記ピン（７５）を前記第１ピン孔（７２ａ）から突出する方向に付勢可能なアクチュエータ（７８）と、前記ローラ（２５）に形成されて前記ピン（７５）が係合可能な第２ピン孔（２５ａ）と、前記第２ピン孔（２５ａ）に収納されて前記ピン（７５）を前記対向部材（７２）に向けて付勢可能な弾性体（７７）とを備え、前記ローラ（２５）が非係合位置にあるときに前記第１ピン孔（７２ａ）および前記第２ピン孔（２５ａ）の周方向位置が重なることを特徴とする、請求項１に記載の車両用動力伝達装置。
3. 前記ピン（７５）の先端および前記第２ピン孔（２５ａ）の開口端の少なくとも一方に面取り（７５ａ，２５ｂ）を施したことを特徴とする、請求項２に記載の車両用動力伝達装置。
4. 前記ローラ保持手段（７１）は、前記インナー部材（２３）と一体に回転して前記ローラ（２５）の端面に対向する対向部材（７２）と、前記対向部材（７２）に形成された第１ピン孔（７２ａ）と、前記第１ピン孔（７２ａ）に摺動自在に嵌合するピン（７５）と、前記ピン（７５）を前記第１ピン孔（７２ａ）から突出する方向に付勢可能なアクチュエータ（７８）と、前記ピン（７５）を前記第１ピン孔（７２ａ）に収納する方向に付勢可能な弾性体（７７）とを備え、前記ピン（７５）は前記第１ピン孔（７２ａ）から突出したときに前記ローラ（２５）の外周面に係合して該ローラ（２５）の噛み込み方向への移動を阻止することを特徴とする、請求項１に記載の車両用動力伝達装置。
5. 前記アクチュエータ（７８）は、オイルポンプ（７６）と、前記オイルポンプ（７６）が発生した油圧を前記第１ピン孔（７２ａ）の油室（７２ｂ）に供給する油路（２３ａ）とを備えることを特徴とする、請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の車両用動力伝達装置。
   

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