JPH09166194A - 無段変速機の動力伝達切り換え構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主軸３２と出力軸３３を隣接させて全体の軸
方向長さを短縮し、部品点数を削減して全体構造が小型
軽量に構成される無段変速機の動力伝達切り換え構造を
提供する。 【解決手段】 反転軸２２から出力軸３３に駆動力を伝
達する段階で正逆回転を切り換える。切り換えスリーブ
２５を前方に移動させると、歯車２３が反転軸２２と一
体に回転して、反転歯車２６を通じて出力軸３３に後退
用の逆回転が形成される。一方、切り換えスリーブ２５
を後方に移動させると、歯車２４が反転軸２２と一体に
回転して、中継歯車２８から反転歯車２７を通じて出力
軸３３に前進用の正回転が形成される。動力伝達機構２
０の軸方向位置に遊星歯車装置や多板ブレーキや多板ク
ラッチを配置する必要が無いから、トランスミッション
ケース１２の外観が小さくなって車体への搭載性が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸の外側に並列
に配置された反転軸を経由して主軸から出力軸に回転を
伝達する無段変速機の動力伝達切り換え構造、詳しくは
主軸の一方向の回転から出力軸に正逆二方向の回転を形
成する構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】主軸の外側に並列に配置された反転軸を
経由して主軸から同一軸線上の出力軸に回転を伝達する
無段変速機の例は、特開平２−３１０５６号公報および
特開平４−２９６５９号公報に示される。これらの無段
変速機は、いわゆるトロイダル型であって、入力ディス
クと出力ディスクの対向するトロイダル面を摩擦ローラ
で連絡しており、摩擦ローラの傾き角度を調整してトロ
イダル面の接触部の直径比を変化させることにより、入
力ディスクと出力ディスクの回転数比を無段階に設定可
能である。出力ディスクは、主軸に回転を拘束された一
対の入力ディスクに軸方向で挟み込まれて配置される。
主軸と並列に配置された反転軸は、主軸の後方の同一軸
線上に配置された出力軸に対して、内側の一対の出力デ
ィスクから片方の入力ディスクを飛び越えて回転伝達を
行う。一対の出力ディスクの回転は、一組の歯車を介し
て反転軸に取り出され、反転軸の回転は、別の一対の歯
車を介して出力軸に伝達される。

【０００３】特開平２−３１０５６号公報に示される無
段変速機では、前進／後退の変速レンジに対応して主軸
の一方向の回転から出力軸に正逆二方向の回転を形成す
る構造として、１組のダブルピニオン型遊星歯車装置と
多板ブレーキと多板クラッチを使用している。多板ブレ
ーキを締結して遊星歯車装置のリングギヤを固定するこ
とで、サンギヤと反対方向の回転がピニオンキャリヤか
ら取り出される。多板クラッチを締結して遊星歯車装置
のサンギヤとピニオンキャリヤの相対回転を停止させる
ことで、サンギヤと同一方向の回転がピニオンキャリヤ
から取り出される。

【０００４】特開平４−２９６５９号公報に示される無
段変速機では、出力軸に正逆二方向の回転を形成する機
構が示されないが、構造上、トルクコンバーターのター
ビン軸と主軸との間に、回転方向を正逆切り換え可能な
伝達機構が配置されると考えられる。伝達機構は、ター
ビン軸と主軸が同一軸線上で回転を伝達する構造上、特
開平２−３１０５６号公報の場合と同様な１組のダブル
ピニオン型遊星歯車装置と多板ブレーキと多板クラッチ
を使用したものと考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平２−３１０５６
号公報に示される無段変速機では、主軸と出力軸の間に
遊星歯車装置の機構が挟み込まれており、それぞれの軸
と機構を回転可能に保持するための軸受け構造が複雑に
なるとともに、相対回転可能に位置保持された軸構造全
体の剛性を確保しにくい問題がある。また、ダブルピニ
オン型の遊星歯車装置は、自動変速機の軸方向の長さを
増大させるとともに、トランスミッションケースの外径
寸法を増大して車室側に張り出させ、車室の床面の美観
を損ねて運転者の足元を狭くする。また、多数の軸受け
構造を必要とする遊星歯車装置に加えて、多板クラッチ
や多板ブレーキもまたかなりの部品点数を有しており、
トランスミッションケースの内部構造や周囲の部品配置
の制約を増大させる。多板クラッチや多板ブレーキを駆
動する油圧ピストン機構や油路構造は、その配置に融通
性が乏しく、構造が複雑で大きな体積を占める。多板ブ
レーキもまた、トランスミッションケースの外径寸法を
増大して車室側に張り出させる。

【０００６】特開平４−２９６５９号公報に示される無
段変速機では、回転方向を切り換える機構としてダブル
ピニオン型の遊星歯車装置を使用しておれば、特開平２
−３１０５６号公報に示される構造と同様の問題が発生
する。いずれにせよ、主軸と同一軸線上で回転方向を切
り替えるから、トルクコンバーターのタービン軸と主軸
の間に遊星歯車装置が挟み込まれて自動変速機の軸方向
の長さが増大する。これにより、トランスミッションケ
ースの軸方向の長さと外径寸法が共に増大して、無段変
速機の車載性能が低下する。

【０００７】本発明は、主軸と出力軸を隣接配置して全
体の軸方向長さを短縮でき、部品点数が削減されて全体
の構造を小型軽量に構成できる無段変速機の動力伝達切
り換え構造を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、主軸
と一体に回転する一対の入力ディスクと、前記一対の入
力ディスクに軸方向で挟み込まれ、前記主軸と相対回転
可能な一対の出力ディスクと、前記入力ディスクと出力
ディスクを連動させる摩擦ローラと、前記主軸と並列に
配置された反転軸に前記一対の出力ディスクの回転を取
り出す第１伝達機構と、前記主軸の後方に配置された出
力軸に前記反転軸の回転を伝達する第２伝達機構とを有
する無段変速機において、第２伝達機構は、前記反転軸
から前記出力軸に直接回転を伝達する第１歯車機構と、
前記反転軸と並列に配置された中継歯車を経由して前記
反転軸から前記出力軸に回転を伝達する第２歯車機構
と、第１歯車機構と第２歯車機構の一方を選択して作動
可能な選択機構とを含むものである。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の構成におけ
る選択機構が、前記反転軸に固定されたハブ部材を挟ん
で前記反転軸に回転可能に取り付けられた一対の反転歯
車と、前記ハブ部材および一対の反転歯車に形成された
スプラインに共通に噛み合って軸方向に移動可能に取り
付けられた切り換えスリーブとを含むものである。

【００１０】

【作用】請求項１の動力伝達切り換え構造では、反転軸
と出力軸の間で正逆二方向の回転伝達を実行させる。選
択機構によって第１歯車機構が選択されれば、反転軸と
出力軸の回転方向が逆向きとなり、第２歯車機構が選択
されれば、中継歯車を介することによって反転軸と出力
軸の回転方向が同一方向となる。

【００１１】請求項２の動力伝達切り換え構造では、一
対の反転歯車の一方が第１歯車機構に属し、他方が第２
歯車機構に属する。切り替えスリーブを軸方向に移動さ
せて第１歯車機構側の反転歯車に噛合せれば、第１歯車
機構による回転伝達となって第２歯車機構側の反転歯車
は反転軸の回りを空転する。切り替えスリーブを第２歯
車機構側の反転歯車に噛合せれば、第２歯車機構による
回転伝達となって第１歯車機構側の反転歯車は反転軸の
回りを空転する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１〜図３を参照して実施例のト
ロイダル式無段変速機を説明する。図１は実施例のトロ
イダル式無段変速機の軸方向に沿った断面図、図２は動
力伝達切り換え構造の説明図、図３は後方から見た（図
１のＡ−Ａ）トロイダル式無段変速機の断面図である。
実施例のトロイダル式無段変速機は、図１に示すよう
に、トルクコンバーター１３を通じて入力されたエンジ
ン回転を変速機構１０で無段階に変速して、図中右側の
出力軸３３から変速出力として取り出す。出力軸３３と
反転軸２２の間に設けた動力伝達切り替え構造２０は、
自動変速機の前進／後退の変速レンジに対応して出力軸
の回転方向を正逆二方向に切り替える。図１に示される
主軸３２、出力軸３３、反転軸２２等では、図面を理解
容易にするために、図２に示されるようにそれぞれの軸
の中心線に沿って形成された油路構造の図示を省略して
いる。

【００１３】実施例のトロイダル式無段変速機の外観
は、コンバーターハウジング１１にトランスミッション
ケース１２を連結して構成される。コンバーターハウジ
ング１１内に配置されたトルクコンバーター１３は、図
示しないエンジンの出力を流体を介してタービン軸３１
に伝達する。タービン軸３１の回転は、多板クラッチ１
４からトルクコンバーター１３側の入力ディスク１５を
介して変速機構１０の主軸３２に伝達される。主軸３２
には一対の入力ディスク１５がそれぞれ回転を拘束され
ている。

【００１４】一対の入力ディスク１５が軸方向に挟み込
む一対の出力ディスク１６は、主軸３２に対して相対回
転可能である。入力ディスク１５と出力ディスク１６の
対向するトロイダル面に摩擦ローラ１７が接触して、入
力ディスク１５から出力ディスク１６へ回転を伝達す
る。一対の入力ディスク１５は、摩擦ローラ１７によっ
て軸方向の外側へ強く付勢される。しかし、入力ディス
ク１５の移動は主軸３２を介して外側で限界付けられて
いるから、それぞれの入力ディスク１５に発生するスラ
スト力が相殺してトランスミッションケース１２へは伝
達されない。摩擦ローラ１７の傾きを変化させると、入
力ディスク１５と出力ディスク１６のトロイダル面にお
ける摩擦ローラ１７の接触位置が変化し、入力ディスク
１５側の接触位置と出力ディスク１６側の接触位置の半
径比に応じて変速機構１０の変速比が連続的に変化す
る。摩擦ローラ１７は、トランスミッションケース１２
の上下の側から支持して両方の側面側に一対配置されて
いるが、図１では、入力ディスク１５と出力ディスク１
６に対する接触関係を理解容易にするために、摩擦ロー
ラ１７を上下に図示している。

【００１５】出力ディスク１６の回転は、歯車１８から
歯車２１を経て反転軸２２に伝達される。反転軸２２
は、主軸３２の直下に並列に配置され、後方に延びて出
力軸３３と部分的にオーバーラップしている。反転軸２
２と出力軸３３の間に、動力伝達切り替え構造２０が配
置される。反転軸２２には、２個の反転歯車２３、２４
が回転可能に取り付けてある。出力軸３３には、２個の
歯車２６、２７が固定されている。

【００１６】後退の変速レンジでは、切り替えスリーブ
２５を前方側に移動して反転歯車２３を反転軸２２にロ
ックさせる。相互に噛み合う反転歯車２３から歯車２６
へと動力伝達がなされ、主軸３２と同一方向に出力軸３
３が回転する。前進の各変速レンジ（ドライブ、１速、
２速）では、切り替えスリーブ２５を後方側に移動して
反転歯車２４を反転軸２２にロックさせる。反転歯車２
４から図２、図３に示す中継歯車２８を経て歯車２７へ
と動力伝達がなされ、出力軸３３は、反転軸２２と同一
方向、すなわち主軸３２と逆方向に回転する。

【００１７】図２に示すように、反転軸２２は、ベアリ
ング４１、４３によってトランスミッションケース１２
に支持されている。中継歯車２８は、ベアリング３４、
３５によってトランスミッションケース１２に支持され
ている。後退の変速レンジで選択される反転歯車２３
は、ラジアルニードル４４によって支持されて反転軸２
２の回りを回転可能である。前進の各変速レンジで選択
される反転歯車２４は、ラジアルニードル４２によって
支持されて反転軸２２の回りを回転可能である。

【００１８】反転軸２２に形成したスプライン３７に拘
束させて、環状のハブ３６が反転軸２２に固定されてい
る。ハブ３６の外周に形成されたスプライン３９は、反
転歯車２３のスプライン３８および反転歯車２４のスプ
ライン４０と共通の寸法形状に形成されている。内側面
にスプラインを形成した切り換えスリーブ２５は、スプ
ライン３８、３９、４０に回転を拘束された状態で軸方
向に移動可能である。切り換えスリーブ２５の外周には
駆動用の溝４５が形成されている。

【００１９】切り換えスリーブ２５を後方側へ移動させ
て、図示のようにスプライン４０に噛み合わせると、反
転軸２２に対する反転歯車２４の回転がロックされて、
反転軸２２の回転が反転歯車２４から中継歯車２８を経
て出力軸３３の歯車２７へと伝達される。一方、切り換
えスリーブ２５を前方側へ移動させてスプライン３８に
噛み合わせると、反転軸２２に対する反転歯車２３の回
転がロックされて、反転軸２２の回転は、反転歯車２３
から直接に出力軸３３の歯車２６へと伝達される。図３
に示すように、中継歯車２８は、出力軸３３および反転
軸２２の平面から外れた位置に配置されているが、図２
では、図面の理解を容易にするために、中継歯車２８を
出力軸３３および反転軸２２と同一平面上に示してい
る。また、反転歯車２３と出力軸３３の歯車２６は、図
２に破線で示すように直接に噛み合っている。

【００２０】図３に示すように、主軸３２と出力軸３３
は同一線上に配置され、反転軸２２は主軸３２と出力軸
３３の直下位置に配置される。中継歯車２８は、主軸３
２と出力軸３３を含む平面から図中左側に偏った位置に
配置される。図１、図２に示す切り換えスリーブ２５の
駆動機構５０は、図３中、右側に偏った位置に配置され
る。駆動機構５０は、支点５２で回転可能に支持された
アーム５１の先端の分岐部分を切り換えスリーブ２５の
溝４５に引っ掛けており、アーム５１の中間部分を油圧
シリンダー５３で駆動して切り換えスリーブ２５を軸方
向に移動させる。車体の床の中心線に沿って形成したト
ンネル５５内に実施例のトロイダル式無段変速機が配置
される。

【００２１】図２に示すように切り換えスリーブ２５を
後方に移動させた前進（ドライブ）レンジの状態から、
運転者がセレクトレバーを操作して後退レンジを選択し
たとする。このとき、図１に示す多板クラッチ１４が解
放されて、変速機構１０に対するエンジン回転の入力が
遮断される。その後、図３に示す油圧シリンダー５３の
油圧供給が切り替わって切り換えスリーブ２５が前方に
移動される。

【００２２】実施例のトロイダル式無段変速機によれ
ば、図１に示す動力伝達切り換え構造２０に相当する軸
方向位置に遊星歯車装置や多板クラッチや多板ブレーキ
を配置しなくて済むから、図３に示すように、この部分
のトランスミッションケース１２の外径寸法が小さくま
とまり、その結果、車体側のトンネル５５も低くて幅の
狭いコンパクトで自然な外観にまとめられる。切り換え
スリーブ２５を駆動するための油圧シリンダー５３は、
トルク伝達には直接関与しないから、多板ブレーキ用の
環状の油圧シリンダーに比較して小口径で済み、アーム
５１の形状と組み合わせてトランスミッションケース１
２内でかなり自由に配置できる。従って、トロイダル式
無段変速機の車載性が向上し、運転者の足元の空間を広
く確保できる。トランスミッションケース１２に多板ブ
レーキ用の油圧シリンダーや油路構造を設けなくて済む
から、トランスミッションケース１２の機構配置や外観
に関する設計の自由度も増す。

【００２３】また、反転軸２２と出力軸３３の間で正逆
の回転方向を切り換えるから、主軸３２の同一軸線上で
正逆反転を行う特開平２−３１０５６号公報の構造のよ
うに主軸と出力軸の間に別の軸を追加配置する必要が無
く、主軸３２と出力軸３３を直接に連結（ただし相対回
転が可能）できる。従って、強度の高い軸構造を小口径
に形成でき、全体の軸構造や軸受け構造が簡略化されて
トロイダル式無段変速機の全長が短くなる。

【００２４】なお、実施例では、切り換えスリーブ２５
を専用の油圧シリンダー５３で駆動する構成としたが、
従来の自動変速機のパーキングレンジと同様に考えて、
運転者がセレクトレバーを操作する力を利用して切り換
えスリーブ２５を移動させる構成としてもよい。マニュ
アルシャフトを通じて無段変速機内に入力されたセレク
トレバーの操作力をレバーやシフトロッドを通じて切り
替えスリーブ２５まで導く。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、反転軸と出力
軸の間で正逆回転方向の切り換えを行うから、主軸と出
力軸を隣接（相対回転可能に連結）させて全体の軸受け
構造を簡略化できるとともに、小口径でも剛性の高い軸
構造を構成できる。また、トランスミッションケースの
外径寸法を増大させる遊星歯車装置や多板ブレーキを主
軸の軸線上に持たないから、全体の軸方向の寸法が短縮
されるとともに車室側への干渉量も抑制できる。これに
より、車載性が向上し、車室空間の確保も容易となる。
また、片方の入力ディスクを飛び越えて出力軸に動力伝
達を行うために必須の反転軸やその軸受け構造を転用で
きるから、別の独立した反転軸を設ける必要が無い。ま
た、正逆回転方向の切り換えには簡単な歯車機構を使用
するから、遊星歯車装置や多板ブレーキを使用する場合
に比較して部品点数が削減され、油路構造や油圧シリン
ダーの配置も合理的に再配置して簡略化できる。

【００２６】請求項２の発明によれば、切り換えスリー
ブの軸方向の移動だけで反転軸に対する一対の反転歯車
のロック状態を切り替えて正逆回転方向の切り換えを実
現できるから、従来のマニュアル変速機における歯車切
り換え構造に比較してもさらに少ない部品点数で構成で
き、簡単な駆動機構と小型軽量な構成と安定した確実な
動作と長寿命が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のトロイダル式無段変速機の軸方向に沿
った断面図である。

【図２】動力伝達切り換え構造の説明図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面の説明図である。

【符号の説明】

１０ 変速機構 １１ コンバーターハウジング １２ トランスミッションケース １３ トルクコンバーター １４ 多板クラッチ １５ 入力ディスク １６ 出力ディスク １７ 摩擦ローラ １８、２１、２６、２７ 歯車 ２３、２４ 反転歯車 ２８ 中継歯車 ２０ 動力伝達切り換え構造 ２２ 反転軸 ２５ 切り換えスリーブ ３１ タービン軸 ３２ 主軸 ３３ 出力軸 ３４、３５、４１、４３ ベアリング ４２、４４ ニードル ３６ ハブ ３７、３８、３９、４０ スプライン ４５ 溝 ５０ 駆動機構 ５１ アーム ５２ 支点 ５３ 油圧シリンダー ５５ トンネル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸と一体に回転する一対の入力ディス
   クと、 前記一対の入力ディスクに軸方向で挟み込まれ、前記主
   軸と相対回転可能な一対の出力ディスクと、 前記入力ディスクと出力ディスクを連動させる摩擦ロー
   ラと、 前記主軸と並列に配置された反転軸に前記一対の出力デ
   ィスクの回転を取り出す第１伝達機構と、 前記主軸の後方に配置された出力軸に前記反転軸の回転
   を伝達する第２伝達機構とを有する無段変速機におい
   て、 第２伝達機構は、前記反転軸から前記出力軸に直接回転
   を伝達する第１歯車機構と、 前記反転軸と並列に配置された中継歯車を経由して前記
   反転軸から前記出力軸に回転を伝達する第２歯車機構
   と、 第１歯車機構と第２歯車機構の一方を選択して作動可能
   な選択機構とを含むことを特徴とする無段変速機の動力
   伝達切り換え構造。
2. 【請求項２】 前記選択機構は、前記反転軸に固定され
   たハブ部材を挟んで、前記反転軸に回転可能に取り付け
   られた一対の反転歯車と、 前記ハブ部材および一対の反転歯車に形成されたスプラ
   インに共通に噛み合って軸方向に移動可能に取り付けら
   れた切り換えスリーブとを含むことを特徴とする請求項
   １記載の無段変速機の動力伝達切り換え構造。