(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源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出す出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に同軸上に配置された発進クラッチ、バリエータおよび遊星歯車機構をこの順序で備え、
前記バリエータは、前記入力軸と連動して回転する互いに対向する一対の入力ディスクと、この一対の入力ディスクの間に同軸的に配置され互いに同期して回転する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との間に傾転自在に転接されたパワーローラとからなり、
前記遊星歯車機構は、前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されたリング歯車と、前記太陽歯車とリング歯車との間にキャリアによって回転自在に支持された複数の遊星歯車とからなるトロイダル形無段変速装置において、
前記入力軸と入力ディスクとの間に設けられ入力ディスクをパワーローラを介して出力ディスクに押圧する押圧力が可変可能な油圧押圧機構と、
前記出力ディスクの回転を前記キャリアに伝達させるとともに、高速モードでは前記キャリアの回転を出力ディスクに動力循環させる第１の動力伝達機構と、
前記入力ディスクの回転を前記リング歯車に伝達させる第２の動力伝達機構と、
を具備したことを特徴とするトロイダル形無段変速装置。
【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用いるトロイダル形無段変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用変速機として用いるトロイダル形無段変速装置は、例えば、特開平１−１６９１６９号公報で知られている。このトロイダル形無段変速装置は、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラが傾転自在に転接されたトロイダル形無段変速機と、その出力ディスクに接続された遊星歯車機構とを備え、遊星歯車機構は、太陽歯車が前記出力ディスクに連結された第１及び第２の遊星歯車組と、前記第１の遊星歯車組の所定の要素を固定して前記出力ディスクと逆方向の回転力を選択的に取出して前記第２の遊星歯車組及び出力軸に伝達する第１の動力伝達機構と、前記第２の遊星歯車組の所定の要素を前記入力ディスクに連結して前記出力ディスクと逆方向の回転力を選択的に取出して前記出力軸に伝達する第２の動力伝達機構とを備えている。
【０００３】
すなわち、シングルキャビティ式のトロイダル形無段変速機と２段の遊星歯車組とから構成され、第１の動力伝達機構を作動させて第１の遊星歯車組の所定の要素を固定することにより、トロイダル形無段変速機の出力ディスクの回転駆動力を第１の遊星歯車組を介して出力軸に入力軸とは逆回転となるように伝達して前進状態の第１のモードを得ている。
【０００４】
また、この第１のモードにおいて、トロイダル形無段変速機を最大増速位置とした状態で、第１の動力伝達機構を非作動状態とし、これに代えて第２の動力伝達機構を作動させて第２の遊星歯車組の所定の要素を固定することにより、入力軸の回転駆動力をトロイダル形無段変速機を介さずに直接第２の遊星歯車組を介して出力軸に伝達するとともに、その一部を第２の遊星歯車組及びトロイダル形無段変速機を介して入力軸に戻す所謂動力循環状態となる前進状態の第２のモードを得ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトロイダル形無段変速装置にあっては、シングルキャビティ式のトロイダル形無段変速機であるため、動力の伝達効率が悪く、大トルクを伝達することができないという問題があった。また、２段の遊星歯車組を用いているため、装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、油圧を制御することにより、常に適切な推力を与えることができ、また、高速走行時の動力循環によりバリエータに入力されるトルクを小さくすることができ、バリエータの全体に占めるトルクの負担の割合が小さく、構成部品の耐久性を向上でき、さらにダブルキャビティにより大トルクを伝達できるトロイダル形無段変速装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、駆動源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出す出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に同軸上に配置された発進クラッチ、バリエータおよび遊星歯車機構をこの順序で備え、前記バリエータは、前記入力軸と連動して回転する互いに対向する一対の入力ディスクと、この一対の入力ディスクの間に同軸的に配置され互いに同期して回転する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との間に傾転自在に転接されたパワーローラとからなり、前記遊星歯車機構は、前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されたリング歯車と、前記太陽歯車とリング歯車との間にキャリアによって回転自在に支持された複数の遊星歯車とからなるトロイダル形無段変速装置において、前記入力軸と入力ディスクとの間に設けられ入力ディスクをパワーローラを介して出力ディスクに押圧する押圧力が可変可能な油圧押圧機構と、前記出力ディスクの回転を前記キャリアに伝達させるとともに、高速モードでは前記キャリアの回転を出力ディスクに動力循環させる第１の動力伝達機構と、前記入力ディスクの回転を前記リング歯車に伝達させる第２の動力伝達機構とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
前述のように構成されたトロイダル形無段変速装置によれば、低速走行時には、遊星歯車機構のキャリアをリング歯車に接続すると共に、第２の動力伝達機構とリング歯車との接続を解放する状態にクラッチを切り換える。この状態ではバリエータのみが、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側、出力側両ディスク同士の間の変速比を変換する際の作用自体は、従来のバリエータの場合と同様である。勿論、この状態では、前記入力軸と出力軸との間の変速比、すなわち、無段変速装置全体としての変速比は、バリエータの変速比に比例する。また、この状態では、このバリエータに入力されるトルクは、前記入力軸に加えられるトルクに等しくなる。
【０００９】
これに対して、高速走行時には、前記第２の動力伝達機構を前記リング歯車に接続すると共に、前記キャリアとリング歯車との接続を解放した状態に、クラッチを切り換える。この結果、前記入力軸から出力軸には、遊星歯車機構が動力を伝達する。また、この状態では、バリエータの出力ディスクに、この遊星歯車機構を構成するキャリアからトルクが、第２の動力伝機構を介して伝達される。この状態では、前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、前記バリエータの変速比を変えて、前記遊星歯車の公転速度を変えれば、前記無段変速装置全体としての変速比を調節できる。すなわち、この状態では、バリエータの速度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。このよう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るべく、バリエータの変速比を減速側に変化させる程、このバリエータに入力されるトルクが小さくなる。この結果、高速走行時に前記バリエータに入力されるトルクを小さくして、このバリエータの構成部品の耐久性向上を図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は第１の実施形態のダブルキャビティ式トロイダル形無段変速装置の系統図、図２は車速と入力ディスクに入力する動力／エンジン動力との関係を示すグラフである。図１中１はトロイダル形無段変速装置であって、バリエータ２と遊星歯車機構３とを備えている。バリエータ２は、固定部にベアリング等を介して回転自在に支持され、かつ一端側がエンジン等の駆動源５に連結された入力軸６を備えている。
【００１２】
入力軸６には発進クラッチ７を介して油圧押圧機構としての油圧ピストン８が設けられている。この油圧ピストン８は油圧供給源（図示しない）と接続されていて、任意の押圧力をバリエータ２に伝達できるようになっている。バリエータ２には入力軸６と連動して回転する互いに対向する一対の入力ディスク１０ａ，１０ｂが設けられ、この一対の入力ディスク１０ａ，１０ｂの間には入力軸６に対しては遊嵌状態の一対の出力ディスク１１ａ，１１ｂが同軸的に配置され互いに同期して回転するようになっている。
【００１３】
入力ディスク１０ａ，１０ｂと出力ディスク１１ａ，１１ｂとの間には傾転自在に転接された複数のパワーローラ１２が設けられている。出力ディスク１１ａ，１１ｂは入力軸６に対して遊嵌する遊嵌軸１３を介して連結されている。このバリエータ２は、入力軸６に伝達された回転駆動力が入力ディスク１０ａ，１０ｂ、パワーローラ１２及び出力ディスク１１ａ，１１ｂを介して遊嵌軸１３に伝達され、その速度比すなわち出力ディスク１１ａ，１１ｂの回転速度を入力ディスク１０ａ，１０ｂの回転速度で除した値がパワーローラ１２の傾転角によって決定される。
【００１４】
すなわち、パワーローラ１２が水平状態にあるときに、速度比が１の中立状態となり、これより各パワーローラ１２の出力ディスク１１ａ，１１ｂ側が入力軸６から離れる方向に傾転するとこれに応じて速度比が低下し、逆に各パワーローラ１２の出力ディスク１１ａ，１１ｂ側が入力軸６に接近する方向に傾転するとこれに応じて速度比が増加する。この遊嵌軸１３には第１のスプロケット１４が嵌着され、この第１のスプロケット１４はチェーン１５を介して第１の動力伝達機構を構成するカウンタ軸１６に設けられた第２のスプロケット１７と連動している。一方、前記入力軸６の他端側には高速用クラッチ１８を介して中心軸１９が設けられ、この中心軸１９は前記遊星歯車機構３と連動して第２の動力伝達機構を構成している。
【００１５】
遊星歯車機構３について説明すると、出力軸２０を備えた太陽歯車２１と、これに噛合する複数の遊星歯車２２と、各遊星歯車２２を連繋するキャリア２３と、遊星歯車２２に噛合するリング歯車２４とを備えており、リング歯車２４が中心軸１９を介して高速用クラッチ１８と連結されている。さらに、リング歯車２４と遊星歯車機構３のハウジング（図示しない）との間にはリング歯車２４の回転を許容および拘束する後退用クラッチ２５が設けられている。さらに、キャリア２３とリング歯車２４との間には動力の伝達を接離する低速用クラッチ２６が設けられている。
【００１６】
前記第１の動力伝達機構を構成するカウンタ軸１６の他端部には第１の歯車２７が設けられ、遊星歯車機構３のキャリア２３には出力軸２０と遊嵌する遊嵌軸２８が設けられ、この遊嵌軸２８には第１の歯車２７と噛合する第２の歯車２９が設けられている。
【００１７】
次に、前述した第１の実施形態の動作を説明する。
【００１８】
今、入力軸６が停止しており、かつバリエータ２が最大減速位置にあると共に、高速用クラッチ１８，低速用クラッチ２６および後退用クラッチ２５が解放状態にある。この状態で、発進クラッチ７を接続すると共に駆動源５によって入力軸６を所定方向に回転開始させると、この入力軸６の回転に伴ってバリエータ２の入力ディスク１０ａ，１０ｂが入力軸６と同方向に同一回転速度で回転する。このとき、パワーローラ１２が最大減速位置にあるので、入力ディスク１０ａ，１０ｂの回転がパワーローラ１２を介して出力ディスク１１ａ，１１ｂに入力軸１０ａ，１０ｂと逆方向回転でかつ入力軸６よりも低速回転となるように伝達される。
【００１９】
したがって、遊嵌軸１３が回転し、第１のスプロケット１４、チェーン１５および第２のスプロケット１７と動力伝達され、カウンタ軸１６を介して第１の歯車２７を介して第２の歯車２９も回転する。しかし、この状態では、高速用クラッチ１８，低速用クラッチ２６および後退用クラッチ２５が解放状態であり、遊星歯車２２およびキャリア２３が自由回転するだけで、出力軸２０に連結されている太陽歯車２１にその回転力が伝達されることはなく、出力軸２０は回転停止状態を維持する。
【００２０】
この出力軸２０の回転停止状態から発進クラッチ７を接続すると共に、低速用クラッチ２６を接続し、高速用クラッチ１８および後退用クラッチ２５を解放すると、キャリア２３とリング歯車２４が結合状態となり、第２の歯車２９の回転力が遊嵌軸２８、キャリア２３およびリング歯車２４に伝達される。したがって、遊星歯車２２を介して太陽歯車２１が回転して出力軸２０に伝達され、出力軸２０が入力軸６と同方向に回転する前進状態の第１モードが得られる。
【００２１】
そして、第１モードを維持しながらバリエータ２を増速側すなわちパワーローラ１２をその出力ディスク１１ａ，１１ｂ側が入力軸６に接近する方向に傾転させると、その傾転に応じてカウンタ軸１６の回転速度が速くなり、これに伴って遊星歯車機構３のリングギャ２４およびキャリア２３の回転速度が増加して出力軸２０の回転速度が増加し、トロイダル形無段変速装置１全体の速度比が増加する。
【００２２】
次に、高速用クラッチ１８を接続して低速用クラッチ２６および後退用クラッ２５を解放し、発進クラッチ７を接続すると、入力軸６の回転は高速用クラッチ１８を介して中心軸１９に伝達され、中心軸１９の回転は遊星歯車機構３のリング歯車２４に伝達される。リング歯車２４の回転は複数の遊星歯車２２を介して太陽歯車２１に伝達し、この太陽歯車２１に連結された出力軸２０が回転する。リング歯車２３が入力側になった場合、遊星歯車２２を支持したキャリア２３が停止していると仮定すれば、リング歯車２３と太陽歯車２１の歯数に比に応じた変速比で増速を行う。ただし、キャリア２３に支持された遊星歯車２２が太陽歯車２１の周囲を公転し、無段変速装置全体としての変速比は、遊星歯車２２の公転速度に応じて変化する。そこで、バリエータ２の変速比を変えて遊星歯車２２の公転速度を変えれば、無段変速装置全体としての変速比を調節できる。
【００２３】
すなわち、高速走行時に遊星歯車２２がリング歯車２４と同方向に公転する。そして、これらの遊星歯車２２の公転速度が速い程、太陽歯車２１に固定された出力軸２０の回転速度が速くなる。例えば、前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、リング歯車２４と出力軸２０の回転速度が同じになる。これに対して、前記公転速度がリング歯車２４の回転速度よりも遅ければ、前記リング歯車２４の回転速度よりも出力軸２０の回転速度が速くなる。反対に、前記公転速度がリング歯車２４の回転速度よりも速ければ、前記リング歯車２４の回転速よりも出力軸１９の回転速度が遅くなる。
【００２４】
したがって、前記高速走行時には、第２の動力伝達機構を介して遊星歯車機構３のリング歯車２４に伝達されたトルクの一部は遊星歯車２２からキャリア２３および第１の動力伝達機構を介して出力ディスク１１ａ，１１ｂに伝わる。前記バリエータ２の変速比を減速側に変化させる程、トロイダル形無段変速装置１全体の変速比は増速側に変化する。
【００２５】
このような高速走行時の状態では、前記バリエータ２に、入力ディスク１０ａ，１０ｂからではなく、出力ディスク１１ａ，１１ｂからトルクが加わる、所謂動力循環状態となるが、入力ディスク１０ａ，１０ｂの加わるトルクが例えば３０％である場合には、油圧ピストン８を採用することによって押圧力が可変できることから油圧ピストン８によって入力ディスク１０ａ，１０ｂに３０％の力で押圧すればよく、バリエータ２に入力される動力が小さくなり、バリエータ２の負担を軽減できる。この結果、図２に示すように、高速走行時にバリエータ２に入力されるトルクを小さくして、このバリエータ２の構成部品の耐久性向上を図れる。
【００２６】
次に、自動車を後退させるべく、出力軸２０を逆回転させる際には、前記低速用クラッチ２６および高速用クラッチ１８を解放し、後退用クラッチ２５を接続する。この結果、遊星歯車機構３のリング歯車２４が固定され、各遊星歯車２２がリング歯車２４並びに太陽歯車２１と噛合しつつ、この太陽歯車２１の周囲を公転する。したがって、太陽歯車２１並びにこの太陽歯車２１に固定された出力軸２０が前述した高速走行時並びに低速走行時とは逆方向に回転する。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、油圧押圧機構の油圧を制御することにより、常に適切な推力を与えることができ、また、高速モード時の動力循環によりバリエータに入力されるトルクを小さくすることができ、バリエータの全体に占めるトルクの負担の割合が小さくなり、構成部品の耐久性の向上を図れるという効果がある。さらに、ダブルキャビティであるため、大トルクを伝えることができるという効果がある。
【００２８】
また、１段の遊星歯車機構を用いているため、トロイダル形無段変速装置全体の小型、軽量化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態におけるトロイダル形無段変速装置の系統図。
【図２】同実施形態における車速と入力ディスクに入力する動力／エンジン動力との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
２…バリエータ
３…遊星歯車機構
５…駆動源
６…入力軸
８…油圧ピストン
１０ａ，１０ｂ…入力ディスク
１１ａ，１１ｂ…出力ディスク
１２…パワーローラ
１６…カウンタ軸
１８…高速用クラッチ
２０…出力軸
２１…太陽歯車
２２…遊星歯車
２３…キャリア
２４…リング歯車
２６…低速用クラッチ
【図１】
0003702597.tif 000002
【図２】
0003702597.tif 000003