JPH11230301A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型・軽量で、優れた耐久性を有し、しかも
伝達効率の良い構造を実現する。 【解決手段】 トロイダル型無段変速機１７と遊星歯車
機構２０とを並列に配置し、第一、第二の動力伝達機構
２３、２５によりこれらを接続する。これら両動力伝達
機構２３、２５を、何れも出力ディスク４側に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車用
の変速機として利用する、トロイダル型無段変速機を組
み込んだ無段変速装置の改良に関し、小型で、しかもト
ロイダル型無段変速機の構成部材の耐久性を確保できる
構造を実現するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車用変速機として、図３〜４
に略示する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が
研究されている。このトロイダル型無段変速機は、例え
ば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様
に、入力軸１と同心に入力ディスク２を支持し、この入
力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に出力ディス
ク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めた
ケーシングの内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に
対し捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動する
トラニオン６、６を設けている。

【０００３】即ち、これら各トラニオン６、６の両端部
外側面には、上記枢軸５、５を、互いに同心に設けてい
る。又、各トラニオン６、６の中心部には変位軸７、７
の基端部を支持し、上記枢軸５、５を中心として各トラ
ニオン６、６を揺動させる事により、各変位軸７、７の
傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン６、６
に支持した変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーロ
ーラ８、８を回転自在に支持している。そして、これら
各パワーローラ８、８を、上記入力、出力両ディスク
２、４の間に挟持している。入力、出力両ディスク２、
４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面
が、上記枢軸５を中心とする円弧を当該ディスクの中心
軸を中心に回転させて得られる凹面をなしている。そし
て、球状凸面に形成した各パワーローラ８、８の周面８
ａ、８ａを、上記両内側面２ａ、４ａに当接させてい
る。

【０００４】上記入力軸１と入力ディスク２との間に
は、ローディングカム式の押圧装置９を設け、この押圧
装置９によって、上記入力ディスク２を出力ディスク４
に向け、弾性的に押圧している。この押圧装置９は、入
力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１により
保持された複数個（例えば４個）のローラ１２、１２と
から構成している。上記カム板１０の片側面（図３〜４
の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１
３を形成し、上記入力ディスク２の外側面（図３〜４の
右側面）にも、同様のカム面１４を形成している。そし
て、上記複数個のローラ１２、１２を、上記入力軸１の
中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持
している。

【０００５】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回転
すると、カム面１３によって複数個のローラ１２、１２
が、入力ディスク２の外側面に形成したカム面１４に押
圧される。この結果、上記入力ディスク２が上記複数の
パワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記１対の
カム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し
付け合いに基づいて、上記入力ディスク２が回転する。
そして、この入力ディスク２の回転が、上記複数のパワ
ーローラ８、８を介して出力ディスク４に伝達され、こ
の出力ディスク４に固定した出力軸３が回転する。

【０００６】入力軸１と出力軸３との間の回転速度比
（変速比）を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３と
の間で減速を行なう場合には、枢軸５、５を中心として
各トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８
の周面８ａ、８ａが図３に示す様に、入力ディスク２の
内側面２ａの中心寄り部分と出力ディスク４の内側面４
ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸
７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、
上記トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、
８の周面８ａ、８ａが図４に示す様に、入力ディスク２
の内側面２ａの外周寄り部分と出力ディスク４の内側面
４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変
位軸７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を
図３と図４との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との
間で、中間の変速比を得られる。

【０００７】上述の様に構成され作用するトロイダル型
無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場
合、遊星歯車機構と組み合わせて無段変速装置を構成す
る事が、特開平１−１６９１６９号公報、同１−３１２
２６６号公報に記載されている様に、従来から提案され
ている。図５は、この様な従来から提案されている無段
変速装置の基本構成を略示している。駆動源であるエン
ジン１５の駆動軸１６は、上述した図３〜４に示す様な
構成を有するトロイダル型無段変速機１７の入力軸１
（図３〜４参照）に結合している。又、デファレンシャ
ルギヤ１８（本発明の実施の形態を示す図１参照）を介
して駆動輪を駆動する為の出力軸１９は、遊星歯車機構
２０を構成する太陽歯車２１（図１参照）に結合固定し
て、この太陽歯車２１と共に回転する様にしている。

【０００８】又、上記トロイダル型無段変速機１７の出
力ディスク４（図１、３、４参照）と上記遊星歯車機構
２０を構成するキャリア２２（図１参照）とを第一の動
力伝達機構２３により、回転力の伝達を可能な状態に接
続している。又、上記駆動軸１６及び入力軸１と上記遊
星歯車機構２０を構成するリング歯車２４（図１参照）
とを第二の動力伝達機構２５により、回転力の伝達を可
能な状態に接続自在としている。更に、上記キャリア２
２と第二の動力伝達機構２５の構成部材とのうちの何れ
か一方のみを上記リング歯車２４に接続する為のクラッ
チ機構と、上記駆動軸１６及び入力軸１と出力軸１９と
の間の変速状態を、高速走行モードと低速走行モードと
後退モードとの３種類のモードに切り換え自在な、切換
手段とを備える。そして、上記第一の動力伝達機構２３
の減速比βと上記第二の動力伝達機構２５の減速比αと
の比β／αを、上記トロイダル型無段変速機１７の最大
増速時の減速比（図４に示した状態での入力軸１と出力
軸３との間の減速比）ｉ_Hと、ほぼ同じとしている。

【０００９】上述の図５に示す様な無段変速装置は、所
謂パワー・スプリット型と呼ばれるもので、低速走行モ
ードでは上記駆動軸１６及び入力軸１と出力軸１９との
間の動力を、総て上記トロイダル型無段変速機１７を通
じて伝達する。これに対して高速走行モードでは、動力
を上記遊星歯車機構２０により伝達すると共に、この動
力の一部をこの遊星歯車機構２０を介して上記トロイダ
ル型無段変速機１７に循環させる。即ち、低速走行時に
は前記エンジン１５の駆動力を上記トロイダル型無段変
速機１７のみで伝達し、高速走行時には上記駆動力を上
記遊星歯車機構２０で伝達すると共に、この駆動力の一
部を上記トロイダル型無段変速機１７に循環させる事に
より、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機１７に
加わるトルクの低減を図る様にしている。この様に構成
する事により、上記トロイダル型無段変速機１７の構成
各部材の耐久性を向上させると同時に、無段変速装置全
体としての伝達効率の向上を図れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−１６９１６
９号公報、同１−３１２２６６号公報に記載されている
構造の場合には、２組の遊星歯車機構を組み込む等、構
造が複雑でコストが嵩む。しかも、これら２組の遊星歯
車機構とトロイダル型無段変速機とを、同軸上に互いに
直列に配置しているので、軸方向寸法が嵩み、遊星歯車
機構を２組設けている事と相まって、設置スペースも嵩
む。この為、小型自動車用、或は変速機をエンジンルー
ム近傍の限られたスペースに設置する必要のあるＦＦ車
用の無段変速装置としては不適当な構造である。

【００１１】これに対して、特開平９−８９０７２号公
報には、遊星歯車機構を１組のみ設けた無段変速装置が
記載されている。但し、この公報に記載されている無段
変速装置は、低速走行時にトロイダル型無段変速機及び
遊星歯車機構を通過した動力の一部をトロイダル型無段
変速機に戻し、高速走行時に駆動力をこのトロイダル型
無段変速機のみで伝達する、所謂ギヤード・ニュートラ
ル型である。この様なギヤード・ニュートラル型の無段
変速装置は、高速走行時にトロイダル型無段変速機に加
わるトルクを低減できないだけでなく、低速走行時には
このトロイダル型無段変速機に、駆動源から加えられる
トルクよりも遥かに大きなトルクが加わる。この為、ト
ロイダル型無段変速機の耐久性を確保する為には、この
トロイダル型無段変速機の構成部品を大型化する必要が
あり、無段変速装置全体としての小型・軽量化を図れな
い。

【００１２】又、第一、第二の動力伝達機構を、トロイ
ダル型無段変速機を軸方向両側から挟む位置に設けてい
る為、組み付け性の向上及び小型・軽量化を十分に図る
事ができない。即ち、上記特開平９−８９０７２号公報
に記載された構造の様に、遊星歯車機構をトロイダル型
無段変速機の側方に設けると共に、第一、第二の動力伝
達機構を、トロイダル型無段変速機を軸方向両側から挟
む位置に設ける構造の場合には、トロイダル型無段変速
機に比べて軸方向寸法が小さい遊星歯車機構に付属の伝
達軸の長さを、必要以上に大きくする必要が生じる。本
発明は、この様な事情に鑑み、１個の遊星歯車機構を組
み込むのみで、高速走行時にトロイダル型無段変速機を
通じて伝達するトルクの軽減を図れ、しかも小型且つ軽
量に構成できる構造を実現すべく発明したものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の無段変速装置
は、入力軸及び出力軸と、１個の入力ディスクと１個の
出力ディスクとの間に挟持した複数個のパワーローラの
傾斜角度を変える事により上記入力ディスクと出力ディ
スクとの間の変速比を変えるシングルキャビティ型のト
ロイダル型無段変速機と、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を連結する１対の
動力伝達機構と、上記入力軸と出力軸との間の変速状態
を高速走行モードと低速走行モードと後退モードとの３
種類のモードに切り換え自在な切換手段とを備える。そ
して、低速走行モードでは上記入力軸と出力軸との間の
動力を総て上記トロイダル型無段変速機を通じて伝達
し、高速走行モードでは動力を上記遊星歯車機構により
伝達すると共に、一部の動力をこの遊星歯車機構を介し
て上記トロイダル型無段変速機に循環させる。特に、本
発明の無段変速装置に於いては、上記トロイダル型無段
変速機の入力ディスク及び出力ディスクを、駆動軸及び
入力軸と同心に配置すると共に、上記１対の動力伝達機
構を、何れも上記出力ディスク側に配置している。

【００１４】

【作用】上述の様に構成する本発明の無段変速装置の作
用は、次の通りである。先ず、低速走行時には、入力軸
と出力軸との間の動力を総て上記トロイダル型無段変速
機を通じて伝達する。この為に例えば、遊星歯車機構を
構成する太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何
れかの部材同士を結合し、これら太陽歯車とリング歯車
とキャリアとを、太陽歯車を中心として一体的に回転さ
せる。この状態ではトロイダル型無段変速機のみが、入
力軸から出力軸に動力を伝達する。この低速走行時に入
力、出力両ディスク同士の間の変速比を変換する際の作
用は、前述の図３〜４に示した従来のトロイダル型無段
変速機の場合と同様である。勿論、この状態では、上記
入力軸と出力軸との間の変速比、即ち無段変速装置全体
としての変速比は、トロイダル型無段変速機の変速比に
比例する。又、この状態では、このトロイダル型無段変
速機に入力されるトルクは、上記入力軸に加えられるト
ルクに等しくなる。

【００１５】これに対して、高速走行時には、動力を上
記遊星歯車機構により伝達すると共に、一部の動力を上
記遊星歯車機構を介して上記トロイダル型無段変速機に
循環させる。この状態では、上記トロイダル型無段変速
機の出力ディスクに、上記遊星歯車機構を構成するキャ
リアからトルクが伝わる。そして、この状態では、上記
無段変速装置全体としての変速比は、遊星歯車の公転速
度に応じて変化する。そこで、上記トロイダル型無段変
速機の変速比を変えて、上記遊星歯車の公転速度を変え
れば、上記無段変速装置全体としての変速比を調節でき
る。即ち、この状態では、トロイダル型無段変速機の変
速比を減速側に変化させる程、無段変速装置全体の変速
比は増速側に変化する。この様な高速走行時の状態で
は、無段変速装置全体の変速比を増速側に変化させるべ
く、トロイダル型無段変速機の変速比を減速側に変化さ
せる程、このトロイダル型無段変速機に入力されるトル
クが小さくなる。この結果、高速走行時に上記トロイダ
ル型無段変速機に入力されるトルクを小さくして、この
トロイダル型無段変速機の構成部品の耐久性向上を図れ
る。

【００１６】特に、本発明の無段変速装置の場合には、
トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを互いに並列
に配置し、しかも１対の動力伝達機構を何れもトロイダ
ル型無段変速機の出力ディスク側に配置しているので、
遊星歯車機構に付属の伝達軸の長さを必要以上に大きく
する必要がなく、小型・軽量化を図れる。又、入力ディ
スク側にローディングカム式の押圧装置を設け、この押
圧装置にローディングナットを付設する場合、このロー
ディングナットの螺合緊締作業と、押圧装置を構成する
ローラの配列状態の確認とを容易に行なえる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の１
例を示している。本発明の無段変速装置は、駆動源であ
るエンジン１５の駆動軸１６（クランクシャフト）につ
ながって、このエンジン１５により回転駆動される入力
軸２７を備える。この入力軸２７の入力側端部（図１の
左端部）と上記駆動軸１６の出力側端部（図１の右端
部）との間には、トルクコンバータ等の発進クラッチ２
８を、これら駆動軸１６及び入力軸２７に対し直列に設
けている。従って、これら駆動軸１６と入力軸２７と
を、互いに同心に配置している。これに対して、上記入
力軸２７の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸１９
を、この入力軸２７と平行に配置している。そして、こ
の入力軸２７の周囲にトロイダル型無段変速機１７を、
上記出力軸１９の周囲に遊星歯車機構２０を、それぞれ
設けている。

【００１８】上記トロイダル型無段変速機１７に付属の
ローディングカム式の押圧装置９を構成するカム板１０
は、上記入力軸２７の中間部一端寄り（図１の右端寄
り）で、入力ディスク２の外側面（図１の右側面）から
突出した部分に支持している。これらカム板１０の内周
面と入力軸２７の外周面との係合部には、スプライン等
を設ける事により、この入力軸２７に対する上記カム板
１０の軸方向に亙る移動を自在としつつ、このカム板１
０が上記入力軸２７と同期して回転する様にしている。
又、上記トロイダル型無段変速機１７を構成する入力デ
ィスク２と出力ディスク４とは、上記入力軸２７の周囲
に、ニードル軸受等、図示しない軸受により、この入力
軸２７に対し、互いに独立した回転を自在に支持してい
る。そして、上記カム板１０の片面（図１の左面）に形
成したカム面１３と入力ディスク２の外側面に形成した
カム面１４との間にローラ１２、１２を挟持し、上記押
圧装置９を構成している。従って、上記入力ディスク２
は上記入力軸２７の回転に伴い、上記出力ディスク４に
向け押圧されつつ回転する。又、上記入力軸２７の一端
部で、上記カム板１０よりも突出した部分にはローディ
ングナット２９を螺合固定して、上記押圧装置９の作動
時に、上記カム板１０に加わる大きなスラスト荷重を支
承自在としている。又、このカム板１０と上記ローディ
ングナット２９との間には、皿板ばね等の予圧ばね３０
を設けて、上記押圧装置９、並びに上記入力ディスク２
と出力ディスク４との間に挟持された、次述するパワー
ローラ８、８に予圧を付与している。

【００１９】又、上記入力ディスク２の内側面２ａと上
記出力ディスク４の内側面４ａとの間に複数個（通常２
〜３個）のパワーローラ８、８を挟持し、これら各パワ
ーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記両内側面２ａ、
４ａとを当接させている。これら各パワーローラ８、８
は、トラニオン６、６及び変位軸７、７（図３〜４参
照。図１には省略。）により、回転及び揺動変位自在に
支持している。上記トロイダル型無段変速機１７は、従
来から広く知られているトロイダル型無段変速機と同様
に、上記トラニオン６、６を揺動させて上記各パワーロ
ーラ８、８を支持している変位軸７、７の傾斜角度を変
える事により、上記入力ディスク２と上記出力ディスク
４との間の変速比を変える。

【００２０】又、前記遊星歯車機構２０を構成する太陽
歯車２１は、前記出力軸１９の中間部に固定している。
従ってこの出力軸１９は、上記太陽歯車２１の回転に伴
って回転する。この太陽歯車２１の周囲にはリング歯車
２４を、この太陽歯車２１と同心に、且つ回転自在に支
持している。そして、このリング歯車２４の内周面と上
記太陽歯車２１の外周面との間に、複数個（通常は３〜
４個）の遊星歯車組３１、３１を設けている。図示の例
ではこれら各遊星歯車組３１、３１は、それぞれ１対ず
つの遊星歯車３２ａ、３２ｂを組み合わせて成る。これ
ら１対ずつの遊星歯車３２ａ、３２ｂは、互いに噛合す
ると共に、外径側に配置した遊星歯車３２ａを上記リン
グ歯車２４に噛合させ、内径側に配置した遊星歯車３２
ｂを上記太陽歯車２１に噛合させている。この様に各遊
星歯車組３１、３１をそれぞれ１対ずつの遊星歯車３２
ａ、３２ｂにより構成するのは、上記リング歯車２４と
太陽歯車２１との回転方向を一致させる為である。従っ
て、他の構成部分との関係で、これらリング歯車２４と
太陽歯車２１との回転方向を一致させる必要がなけれ
ば、単一の遊星歯車をこれらリング歯車２４と太陽歯車
２１との両方に噛合させても良い。

【００２１】上述の様な遊星歯車組３１、３１は、キャ
リア２２の片側面（図１の左側面）に、上記出力軸１９
と平行な枢軸３３ａ、３３ｂにより、回転自在に支持し
ている。又、上記キャリア２２は、上記出力軸１９の中
間部に、ニードル軸受等、図示しない軸受により、回転
自在に支持している。

【００２２】又、上記キャリア２２と前記出力ディスク
４とを、第一の動力伝達機構２３により、回転力の伝達
を可能な状態に接続している。この第一の動力伝達機構
２３は、第一、第二のスプロケット３４、３５と、これ
ら両スプロケット３４、３５同士の間に掛け渡したチェ
ン３６とにより構成している。即ち、第一のスプロケッ
ト３４を、上記出力ディスク４を結合固定してこの出力
ディスク４と共に回転するスリーブ３７に固定すると共
に、第二のスプロケット３５を上記キャリア２２に固定
している。従ってこのキャリア２２は、上記出力ディス
ク４の回転に伴って、この出力ディスク４と同方向に、
上記第一、第二のスプロケット３４、３５の歯数の比に
応じた速度で回転する。尚、上記スリーブ３７は、無段
変速装置を組み込んだケーシングの内側に、それぞれが
アンギュラ玉軸受等の、ラジアル荷重及びスラスト荷重
を支承自在な１対の転がり軸受４０、４０により、回転
のみ自在に支持している。

【００２３】一方、前記入力軸２７と前記リング歯車２
４とは、第二の動力伝達機構２５により、回転力の伝達
を可能な状態に接続自在としている。この第二の動力伝
達機構２５は、互いに噛合した第一、第二の歯車３８、
３９により構成している。即ち、第一の歯車３８を、上
記入力軸２７の中間部入力側端部寄り部分で、上記１対
の転がり軸受４０、４０に関して、上記第一の動力伝達
機構２３と軸方向反対側位置に固定している。又、第二
の歯車３９を上記リング歯車２４と同心に、このリング
歯車２４と独立した回転を自在に支持している。この様
な第二の歯車３９は、上記入力軸２７の回転に伴って、
この入力軸２７と反対方向に、上記第一、第二の歯車３
８、３９の歯数の比に応じた速度で回転する。尚、上記
第一の動力伝達機構２３の減速比βと上記第二の動力伝
達機構２５の減速比αとの比β／αは、前記トロイダル
型無段変速機１７の最大増速時の減速比ｉ_H （図４に示
した状態での入力ディスク２と出力ディスク４との減速
比で、例えば０．５程度）とほぼ同じとしている。例え
ば、α＝１とすれば、β≒ｉ_H にする。この理由は、後
述する低速モードと高速モードとの切り換え時に、無段
変速装置全体としての変速比が不連続になる事を防止若
しくはその程度を低減する為である。

【００２４】又、本発明の無段変速装置は、高速走行モ
ードと低速走行モードと後退モードとの３種類のモード
を切り換える切換手段を備える。図示の例ではこの切換
手段を、第一のクラッチである高速用クラッチ４１と第
二のクラッチである低速用クラッチ４２と後退用クラッ
チ４３との、３個のクラッチにより構成している。これ
ら３個のクラッチ４１〜４３は、後述する様に、実現す
べきモードに応じて何れか１個のクラッチのみを接続
し、残る２個のクラッチは接続を断つ。このうちの高速
用クラッチ４１は、上記第二の動力伝達機構２５を構成
する第二の歯車３９と上記リング歯車２４との間に設け
ており、接続時にはこれら第二の歯車３９と上記リング
歯車２４とを同期して回転させる。

【００２５】又、低速用クラッチ４２は、接続時に遊星
歯車機構２０を構成する前記各歯車２１、２４、３２
ａ、３２ｂ同士が相対変位する事を阻止し、前記キャリ
ア２２と前記太陽歯車２１とを同期して回転させるもの
である。この為に上記低速用クラッチ４２は、接続に伴
って遊星歯車機構２０の構成部材同士の相対変位を阻止
自在な位置に設ける。図示の例では上記低速用クラッチ
４２を、上記キャリア２２とリング歯車２４との間に設
けている。この様な低速用クラッチ４２は、接続時に
は、上記遊星歯車機構２０を構成する太陽歯車２１とリ
ング歯車２４と遊星歯車組３１、３１との相対変位を阻
止し、これら太陽歯車２１とリング歯車２４と太陽歯車
組３１、３１を支持したキャリア２２とを一体的に結合
する。これら高速用クラッチ４１と低速用クラッチ４２
とは、何れか一方のクラッチが接続された場合には、他
方のクラッチの接続が断たれる様に、制御回路（油圧、
電気）を構成している。尚、上記低速用クラッチ４２
は、上述の様に、接続時に上記太陽歯車２１とリング歯
車２４と遊星歯車組３１、３１との相対変位を阻止でき
るものであれば良く、図示の様な部位の他にも、太陽歯
車２１とリング歯車２４との間、太陽歯車２１とキャリ
ア２２との間等に設ける事もできる。

【００２６】又、図示の例では、上記リング歯車２４
と、無段変速装置のハウジング等、固定の部分との間
に、後退用クラッチ４３を設けている。この後退用クラ
ッチ４３は、自動車を後退させるべく、前記出力軸１９
を逆方向に回転させる為に設けている。この後退用クラ
ッチ４３は、上記低速用クラッチ４２と高速用クラッチ
４１との何れか一方が接続された状態では、接続が断た
れる。又、この後退用クラッチ４３が接続された状態で
は、上記低速用クラッチ４２と高速用クラッチ４１と
は、何れも接続が断たれる。即ち、前記発進クラッチ２
８を除く、残り３個のクラッチ３６、３７、４０は、何
れか１個が接続されると、残り２個のクラッチの接続は
断たれる。

【００２７】更に、図示の例では、上記出力軸１９とデ
ファレンシャルギヤ１８とを、この出力軸１９の端部に
固定した第三の歯車４５により構成する第三の動力伝達
機構４６により接続している。従って、上記出力軸１９
が回転すると、これら第三の動力伝達機構４６及びデフ
ァレンシャルギヤ４４を介して左右１対の駆動車軸４
７、４７が回転し、自動車の駆動輪を回転駆動する。

【００２８】上述の様に構成する本例の無段変速装置の
作用は、次の通りである。先ず、低速走行時には、上記
低速用クラッチ４２を接続すると共に、上記高速用クラ
ッチ４１及び後退用クラッチ４３の接続を断つ。この状
態で上記発進クラッチ２８を接続し、前記入力軸２７を
回転させると、トロイダル型無段変速機１７のみが、上
記入力軸２７から出力軸１９に動力を伝達する。即ち、
低速用クラッチ４２の接続に伴って、前記リング歯車２
４とキャリア２２とが一体的に結合され、前記遊星歯車
機構２０を構成する各歯車２１、２４、３２ａ、３２ｂ
同士の相対回転が不能になる。又、上記高速用クラッチ
４１及び後退用クラッチ４３の接続が断たれる事によ
り、上記リング歯車２４は、上記入力軸２７の回転速度
に関係なく回転自在となる。

【００２９】従って、この状態で上記入力軸２７を回転
させると、この回転は前記押圧装置９を介して入力ディ
スク２に伝わり、更に複数のパワーローラ８、８を介し
て出力ディスク４に伝わる。更に、この出力ディスク４
の回転は、第一の動力伝達機構２３を構成する第一、第
二のスプロケット３４、３５及びチェン３６を介してキ
ャリア２２及びリング歯車２４に伝わる。上述の様にこ
の状態では、遊星歯車機構２０を構成する各歯車２１、
２４、３２ａ、３２ｂ同士の相対回転が不能になってい
るので、上記出力軸１９が、上記キャリア２２及びリン
グ歯車２４と同じ速度で回転する。

【００３０】この様な低速走行時に、入力、出力両ディ
スク２、４同士の間の変速比を変える際の作用は、前述
の図３〜４に示した従来のトロイダル型無段変速機の場
合と同様である。勿論、この状態では、上記入力軸２７
と出力軸１９との間の変速比、即ち、無段変速装置全体
としての変速比は、トロイダル型無段変速機１７の変速
比に比例する。又、この状態では、このトロイダル型無
段変速機１７に入力されるトルクは、上記入力軸２７に
加えられるトルクに等しくなる。尚、低速走行時には、
前記第二の動力伝達機構２５を構成する第一、第二の歯
車３８、３９は、空回りするだけである。

【００３１】これに対して、高速走行時には、前記高速
用クラッチ４１を接続すると共に、前記低速用クラッチ
４２及び後退用クラッチ４３の接続を断つ。この状態で
前記発進クラッチ２８を接続し、上記入力軸２７を回転
させると、この入力軸２７から前記出力軸１９には、上
記第二の動力伝達機構２５を構成する第一、第二の歯車
３８、３９と前記遊星歯車機構２０とが、動力を伝達す
る。

【００３２】即ち、上記高速走行時に上記入力軸２７が
回転すると、この回転は上記第二の動力伝達機構２５並
びに高速用クラッチ４１を介してリング歯車２４に伝わ
り、このリング歯車２４を回転させる。そして、このリ
ング歯車２４の回転が複数の遊星歯車組３１、３１を介
して太陽歯車２１に伝わり、この太陽歯車２１を固定し
た上記出力軸１９を回転させる。上記リング歯車２４が
入力側となった場合に上記遊星歯車機構２０は、上記各
遊星歯車組３１、３１が停止している（太陽歯車２１の
周囲で公転しない）と仮定すれば、上記リング歯車２４
と太陽歯車２１との歯数の比に応じた変速比で増速を行
なう。但し、上記各遊星歯車組３１、３１は上記太陽歯
車２１の周囲を公転し、無段変速装置全体としての変速
比は、これら各遊星歯車組３１、３１の公転速度に応じ
て変化する。そこで、上記トロイダル型無段変速機１７
の変速比を変えて、上記遊星歯車組３１、３１の公転速
度を変えれば、上記無段変速装置全体としての変速比を
調節できる。

【００３３】即ち、図示の例では、上記高速走行時に上
記各遊星歯車組３１、３１が、上記リング歯車２４と同
方向に公転する。そして、これら各遊星歯車組３１、３
１の公転速度が遅い程、上記太陽歯車２１を固定した出
力軸１９の回転速度が速くなる。例えば、上記公転速度
とリング歯車２４の回転速度（何れも角速度）が同じに
なれば、上記リング歯車２４の回転速度と出力軸１９の
回転速度とが同じになる。これに対して、上記公転速度
がリング歯車２４の回転速度よりも遅ければ、上記リン
グ歯車２４の回転速度よりも出力軸１９の回転速度が速
くなる。反対に、上記公転速度がリング歯車２４の回転
速度よりも速ければ、上記リング歯車２４の回転速度よ
りも出力軸１９の回転速度が遅くなる。

【００３４】従って、上記高速走行時には、前記トロイ
ダル型無段変速機１７の変速比を減速側に変化させる
程、無段変速装置全体の変速比は増速側に変化する。こ
の様な高速走行時の状態では、上記トロイダル型無段変
速機１７に、入力ディスク２側からではなく、出力ディ
スク４側からトルクが加わる（低速時に加わるトルクを
プラスのトルクとした場合にマイナスのトルクが加わ
る）。即ち、前記高速用クラッチ４１を接続した状態で
は、前記エンジン１５から入力軸２７に伝達されたトル
クは、前記押圧装置９が前記入力ディスク２を押圧する
以前に、前記第二の動力伝達機構２５を介して前記遊星
歯車機構２０のリング歯車２４に伝達される。従って、
入力軸２７の側から上記押圧装置９を介して入力ディス
ク２に伝達されるトルクは殆どなくなる。

【００３５】一方、上記第二の動力伝達機構２５を介し
て前記遊星歯車機構２０のリング歯車２４に伝達された
トルクの一部は、前記各遊星歯車組３１、３１から、キ
ャリア２２及び第一の動力伝達機構２３を介して出力デ
ィスク４に伝わる。この様に出力ディスク４側からトロ
イダル型無段変速機１７に加わるトルクは、無段変速装
置全体の変速比を増速側に変化させるべく、トロイダル
型無段変速機１７の変速比を減速側に変化させる程小さ
くなる。この結果、高速走行時に上記トロイダル型無段
変速機１７に入力されるトルクを小さくして、このトロ
イダル型無段変速機１７の構成部品の耐久性向上を図れ
る。

【００３６】更に、図１に示した構造で、自動車を後退
させるべく、前記出力軸１９を逆回転させる際には、前
記低速用、高速用両クラッチ４１、４２の接続を断つと
共に、前記後退用クラッチ４３を接続する。この結果、
上記リング歯車２４が固定され、上記各遊星歯車組３
１、３１が、このリング歯車２４並びに前記太陽歯車２
１と噛合しつつ、この太陽歯車２１の周囲を公転する。
この結果、この太陽歯車２１並びにこの太陽歯車２１を
固定した出力軸１９が、前述した高速走行時並びに上述
した低速走行時とは逆方向に回転する。

【００３７】尚、図２は、上述の様な無段変速装置によ
り、無段変速装置全体としての変速比（itotal）を連続
して変化させる場合に、トロイダル型無段変速機１７の
変速比（icvt）と、このトロイダル型無段変速機１７に
入力される入力トルク（Ｔ_in）と、無段変速装置の出力
軸１９から取り出される出力トルク（Ｔ_s ）とが変化す
る状態の１例を示している。これら各変速比（itotal）
（icvt）並びに各トルク（Ｔ_in）（Ｔ_s ）の関係は、ト
ロイダル型無段変速機１７の変速幅、遊星歯車機構２０
の構造並びに歯数比、第二の動力伝達機構２５の減速比
等に応じて変わる。本発明を実施する場合にこれらの値
並びに構造は、設計的に定める。図２に記載した各線を
得る為の条件としては、トロイダル型無段変速機１７の
変速幅を凡そ４倍（０．５〜２．０）とし、遊星歯車機
構２０はそれぞれが１対ずつの遊星歯車３２ａ、３２ｂ
から成る遊星歯車組３１、３１を備え、第二の動力伝達
機構２５の減速比は凡そ２であるとして計算した。又、
低速用クラッチ４２と高速用クラッチ４１との切り換え
は、無段変速装置全体としての変速比（itotal）が１の
場合に行なうとした。

【００３８】尚、実際の無段変速装置を構成する場合に
は、無段変速装置全体としての変速比（itotal）が１の
場合に常に低速用クラッチ４２と高速用クラッチ４１と
の切り換えを行なう様にすると、上記変速比（itotal）
が１の前後で走行している場合に、頻繁にこれら両クラ
ッチ４１、４２の切り換えが行なわれる。この様な事態
は、運転者に違和感を与えるだけでなく、これら各クラ
ッチ４１、４２の耐久性にも悪影響を及ぼす。従って、
実際の無段変速装置を構成する場合には、上記変速比
（itotal）が高くなる場合と低くなる場合とで上記各ク
ラッチ４１、４２の切り換えのタイミングを変える、所
謂ヒステリシスを設ける。例えば、上記変速比（itota
l）の値が小さくなる（変速比の値が図２の左から右に
変化する）際の切り換えのタイミングを、この値が大き
くなる（変速比の値が図２の右から左に変化する）際の
切り換えのタイミングよりも、変速比の値が小さい時点
と（図２の右側に）する。

【００３９】上述の様な条件で試算した結果を示す図２
で、縦軸は、トロイダル型無段変速機１７の変速比（ic
vt）並びに、トロイダル型無段変速機１７の入力トルク
（Ｔ_in）、又は無段変速装置の出力トルク（Ｔ_s ）と前
記エンジン１５（図１）から前記入力軸２７に伝えられ
るトルク（Ｔ_e ）との比（Ｔ_in／Ｔ_e ）（Ｔ_s ／Ｔ_e）
を、横軸は、無段変速装置全体としての変速比（itota
l）を、それぞれ表している。尚、トロイダル型無段変
速機１７の変速比（icvt）を示す値がマイナスなのは、
このトロイダル型無段変速機１７に組み込んだ出力ディ
スク４の回転方向が入力軸２７の回転方向と逆になる為
である。又、実線ａは、上記トロイダル型無段変速機１
７の変速比（icvt）を、破線ｂは、上記出力トルク（Ｔ
_s ）と前記エンジン１５から前記入力軸２７に伝えられ
るトルク（Ｔ_e ）との比（Ｔ_s ／Ｔ_e ）を、鎖線ｃは、
上記入力トルク（Ｔ_in）と前記エンジン１５から前記入
力軸２７に伝えられるトルク（Ｔ_e ）との比（Ｔ_in／Ｔ
_e ）を、それぞれ表している。この様な図２の記載から
明らかな通り、本発明の無段変速装置によれば、高速走
行時にトロイダル型無段変速機１７に加わるトルクを小
さくできる。図２を求めた条件では、上記入力トルク
（Ｔ_in）を、最大限、上記エンジン１５から前記入力軸
２７に伝えられるトルク（Ｔ_e ）の１４％程度にまで低
減できる。更に、条件を変える事により、１０％程度ま
での低減が可能である。

【００４０】又、上記トロイダル型無段変速機１７の伝
達効率は９０％弱であるが、高速走行時には、動力のう
ちの多くの割合を、伝達効率が高い（１００％に近い）
遊星歯車機構２０を介して伝達するので、無段変速装置
全体としての伝達効率を高くできる。例えば、トロイダ
ル型無段変速機の伝達効率を９０％（動力損失が１０
％）、遊星歯車機構２０の伝達効率を１００％、入力軸
２７から送り込まれたトルクのうち、トロイダル型無段
変速機１７を通過するトルクの割合を１０％とすると、
このトロイダル型無段変速機１７部分での動力損失は
０．１×０．１＝０．０１＝１％となり、無段変速装置
全体としての伝達効率は１００−１＝９９（％）と、き
わめて高くなる。

【００４１】更に、前記ローディングナット２９を入力
軸２７の一端部に配置しているので、このローディング
ナット２９の緊締作業を容易に行なえる。又、このロー
ディングナット２９に隣接して設けた押圧装置９を構成
するローラ１２、１２の配列状態を、このローディング
ナット２９を螺合・緊締する際に確認できる。従って、
無段変速装置を正しく組み立てる作業を容易に行なえ
る。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作
用するので、比較的簡単で、小型・軽量、且つ低コスト
で造れる構造にも拘らず、無段変速装置に組み込んだト
ロイダル型無段変速機の構成部品に加わる荷重を軽減し
て、耐久性の向上を図れる。特に、遊星歯車機構部分の
回転軸を必要以上に長くする必要がなく、小型・軽量化
をより進める事ができる。又、伝達効率を高くして、自
動車の動力性能並びに燃費性能の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す略構成図。

【図２】トロイダル型無段変速機の変速比と無段変速装
置全体としての変速比と入力トルク及び出力トルクとの
関係を示す線図。

【図３】従来から知られているトロイダル型無段変速機
を、最大減速時の状態で示す部分切断側面図。

【図４】同じく最大増速時の状態で示す部分切断側面
図。

【図５】本発明の対象となる無段変速装置の基本構成を
示すブロック図。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 入力ディスク ２ａ 内側面 ３ 出力軸 ４ 出力ディスク ４ａ 内側面 ５ 枢軸 ６ トラニオン ７ 変位軸 ８ パワーローラ ８ａ 周面 ９ 押圧装置 １０ カム板 １１ 保持器 １２ ローラ １３、１４ カム面 １５ エンジン １６ 駆動軸 １７ トロイダル型無段変速機 １８ デファレンシャルギヤ １９ 出力軸 ２０ 遊星歯車機構 ２１ 太陽歯車 ２２ キャリア ２３ 第一の動力伝達機構 ２４ リング歯車 ２５ 第二の動力伝達機構 ２７ 入力軸 ２８ 発進クラッチ ２９ ローディングナット ３０ 予圧ばね ３１ 遊星歯車組 ３２ａ、３２ｂ 遊星歯車 ３３ａ、３３ｂ 枢軸 ３４ 第一のスプロケット ３５ 第二のスプロケット ３６ チェン ３７ スリーブ ３８ 第一の歯車 ３９ 第二の歯車 ４０ 転がり軸受 ４１ 高速用クラッチ ４２ 低速用クラッチ ４３ 後退用クラッチ ４５ 第三の歯車 ４６ 第三の動力伝達機構 ４７ 駆動車軸

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年８月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】又、上記トロイダル型無段変速機１７の出
力ディスク４（図１、３、４参照）と上記遊星歯車機構
２０を構成するキャリア２２（図１参照）とを第一の動
力伝達機構２３により、回転力の伝達を可能な状態に接
続している。又、上記駆動軸１６及び入力軸１と上記遊
星歯車機構２０を構成するリング歯車２４（図１参照）
とを第二の動力伝達機構２５により、回転力の伝達を可
能な状態に接続自在としている。更に、上記キャリア２
２と第二の動力伝達機構２５の構成部材とのうちの何れ
か一方のみを上記リング歯車２４に接続する為のクラッ
チ機構と、上記駆動軸１６及び入力軸１と出力軸１９と
の間の変速状態を、高速走行モードと低速走行モードと
後退モードとの３種類のモードに切り換え自在な、切換
手段とを備える。そして、上記第一の動力伝達機構２３
の減速比αと上記第二の動力伝達機構２５の減速比βと
の比β／αを、上記トロイダル型無段変速機１７の最大
増速時の減速比（図４に示した状態での入力軸１と出力
軸３との間の減速比）ｉ_Hと、ほぼ同じとしている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】一方、前記入力軸２７と前記リング歯車２
４とは、第二の動力伝達機構２５により、回転力の伝達
を可能な状態に接続自在としている。この第二の動力伝
達機構２５は、互いに噛合した第一、第二の歯車３８、
３９により構成している。即ち、第一の歯車３８を、上
記入力軸２７の中間部入力側端部寄り部分で、上記１対
の転がり軸受４０、４０に関して、上記第一の動力伝達
機構２３と軸方向反対側位置に固定している。又、第二
の歯車３９を上記リング歯車２４と同心に、このリング
歯車２４と独立した回転を自在に支持している。この様
な第二の歯車３９は、上記入力軸２７の回転に伴って、
この入力軸２７と反対方向に、上記第一、第二の歯車３
８、３９の歯数の比に応じた速度で回転する。尚、上記
第一の動力伝達機構２３の減速比αと上記第二の動力伝
達機構２５の減速比βとの比β／αは、前記トロイダル
型無段変速機１７の最大増速時の減速比ｉ_H （図４に示
した状態での入力ディスク２と出力ディスク４との減速
比で、例えば０．５程度）とほぼ同じとしている。例え
ば、α＝１とすれば、β≒ｉ_H にする。この理由は、後
述する低速モードと高速モードとの切り換え時に、無段
変速装置全体としての変速比が不連続になる事を防止若
しくはその程度を低減する為である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 慎司 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 伊藤 裕之 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸及び出力軸と、１個の入力ディス
   クと１個の出力ディスクとの間に挟持した複数個のパワ
   ーローラの傾斜角度を変える事により上記入力ディスク
   と出力ディスクとの間の変速比を変えるシングルキャビ
   ティ型のトロイダル型無段変速機と、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を連結
   する１対の動力伝達機構と、上記入力軸と出力軸との間
   の変速状態を高速走行モードと低速走行モードと後退モ
   ードとの３種類のモードに切り換え自在な切換手段とを
   備え、低速走行モードでは上記入力軸と出力軸との間の
   動力を総て上記トロイダル型無段変速機を通じて伝達
   し、高速走行モードでは動力を上記遊星歯車機構により
   伝達すると共に、一部の動力をこの遊星歯車機構を介し
   て上記トロイダル型無段変速機に循環させる無段変速装
   置に於いて、上記トロイダル型無段変速機の入力ディス
   ク及び出力ディスクを、駆動軸及び入力軸と同心に配置
   すると共に、上記１対の動力伝達機構を、何れも上記出
   力ディスク側に配置した事を特徴とする無段変速装置。
2. 【請求項２】 駆動軸により回転駆動される入力軸と、
   この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸
   と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車機構とを備
   え、このトロイダル型無段変速機は、互いに同心に配置
   した入力ディスクと出力ディスクとの間に挟持したパワ
   ーローラの傾斜角度を変える事により、上記入力軸の回
   転に基づいて回転する入力ディスクと上記出力ディスク
   との間の変速比を変えるものであり、上記遊星歯車機構
   は、上記出力軸を回転させる太陽歯車とこの太陽歯車の
   周囲に配置したリング歯車との間に設けられ、上記太陽
   歯車と同心に且つ回転自在に支持したキャリアに回転自
   在に支持された遊星歯車を、上記太陽歯車とリング歯車
   とに噛合させて成るものであり、上記キャリアと上記出
   力ディスクとを、この出力ディスク側に設けた第一の動
   力伝達機構により回転力の伝達を可能な状態に接続する
   と共に、上記入力軸と上記リング歯車とを、上記出力デ
   ィスク側に設けた第二の動力伝達機構により回転力の伝
   達を可能な状態に接続自在とし、更に、この第二の動力
   伝達機構の構成部材と上記リング歯車とを接続する為の
   第一のクラッチと、上記遊星歯車機構を構成する太陽歯
   車とリング歯車と遊星歯車との３種類の歯車のうちの何
   れか２種類の歯車同士を結合して、これら３種類の歯車
   同士の相対変位を阻止する第二のクラッチとを備え、上
   記第一の動力伝達機構の減速比βと上記第二の動力伝達
   機構の減速比αとの比β／αを、上記トロイダル型無段
   変速機の最大増速時の減速比ｉ_H とほぼ同じとして成る
   無段変速装置。
3. 【請求項３】 トロイダル型無段変速機の入力ディスク
   及び出力ディスクを、駆動軸及び入力軸と同心に配置し
   た、請求項２に記載した無段変速装置。
4. 【請求項４】 トロイダル型無段変速機を構成する出力
   ディスクと第一、第二の動力伝達機構とを、駆動軸側に
   配置した、請求項１〜３の何れかに記載した無段変速装
   置。
5. 【請求項５】 第一、第二の動力伝達機構を、出力ディ
   スクを支持する為の転がり軸受を軸方向両側から挟む位
   置に配置した、請求項１〜４の何れかに記載した無段変
   速装置。