(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該入力軸および出力軸と同一軸線上に直列に配置されたバリエータおよび遊星歯車機構とを備え、前記バリエータは、一対の入力ディスクと、これら一対の入力ディスクの間に設けられた出力ディスクを有し、低速モードでは前記遊星歯車機構からカウンタ軸を介して前記バリエータに動力循環させ、高速モードで動力循環させないで前記入力軸を前記バリエータと前記カウンタ軸を介して前記遊星歯車機構に直結するトロイダル形無段変速装置において、前記出力ディスクの外径を前記入力ディスクの外径よりも小さくし、かつ、前記バリエータの変速比幅をλとしたとき、モードチェンジする際のバリエータの変速比の値を√λ未満と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、特表平５−５０２４９８号公報で知られている。これは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配置された速度比変更装置としてのバリエータと遊星歯車機構とを備えている。
【０００３】
前記バリエータは、入力軸に嵌着された一対の入力ディスクと、一対の入力ディスクの間に入力軸に嵌合された状態に設けられた出力ディスクと、入力ディスクと出力ディスクに転接するパワーローラとから構成されている。
【０００４】
前記特表平５−５０２４９８号公報のバリエータの入力ディスクと出力ディスクのトラクション部の有効径は略等しく、つまり、それぞれが対称の形をなしている。さらに、出力ディスクの外周縁にギヤが一体に設けられ、このギヤはチェーンを介して動力伝達軸に設けられたギヤと連動している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ギヤードニュートラル方式を採用したトロイダル形無段変速装置は、モードチェンジはバリエータの最大減速の時に起きるため、一般的には、特にＦＲ車の場合には、バリエータの最大減速比の逆数と出力ディスクの間から遊星歯車機構に入力されるまでの歯車対のトータルの減速比が等しく設定されている。
【０００６】
そこで、特表平５−５０２４９８号公報のように、バリエータの入力ディスクと出力ディスクのトラクション部の有効径は略等しく、それぞれが対称の形状の場合、出力ディスクの間から遊星歯車機構に入力されるまでの歯車対のトータルの減速比が小さくなる。つまり、大きな増速が必要となり、設計上の制約を受けるという問題がある。
【０００７】
さらに、出力ディスクの外周縁にギヤを設けた場合、入力ディスクよりも出力ディスクが大径になってしまい、その分重量が増し、しかも歯車のピッチ円が大きくなるため、入力軸と動力伝達軸との軸間距離を大きくとらなければならず、トロイダル形無段変速装置が大型化するという問題がある。
【０００８】
また、一般的には、バリエータは、減速側の方がトラクション部の面圧が大きくなるため、大トルク用の無段変速装置を設計する場合、対称形状のバリエータを設計を試みると、ディスクキャビティが大きくなるという問題がある。
【０００９】
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、バリエータの最大減速比が小さくなり、大きな増速比が必要としないため、設計上の制約を受けることが少なく、軽量、コンパクト化かを図ることが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。
【００１０】
【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、請求項１は、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該入力軸および出力軸と同一軸線上に直列に配置されたバリエータおよび遊星歯車機構とを備え、前記バリエータは、一対の入力ディスクと、これら一対の入力ディスクの間に設けられた出力ディスクを有し、低速モードでは前記遊星歯車機構からカウンタ軸を介して前記バリエータに動力循環させ、高速モードで動力循環させないで前記入力軸を前記バリエータと前記カウンタ軸を介して前記遊星歯車機構に直結するトロイダル形無段変速装置において、前記出力ディスクの外径を前記入力ディスクの外径よりも小さくし、かつ、前記バリエータの変速比幅をλとしたとき、モードチェンジする際のバリエータの変速比の値を√λ未満としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１によれば、モードチェンジする際のバリエータの変速比の値を√λ未満とすることにより、バリエータの最大減速比が小さくなり、出力ディスクから遊星歯車機構までの歯車対のトータルの減速比が１に近くなる。つまり、大きな増速比が必要とならない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は第１の実施形態を示し、図１は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はバリエータの縦断側面図である。図１は第１の実施形態のダブルキャビティ式ハーフトロイダル形無段変速装置の系統図である。図中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４に連結される入力軸５を備えている。
【００１３】
入力軸５にはローディングカム６が設けられている。このローディングカム６を介してバリエータ２に動力が伝達されるようになっている。バリエータ２にはローディングカム６と連動して回転する動力伝達軸７が設けられ、この動力伝達軸７に互いに対向する一対の入力ディスク８ａ，８ｂが設けられ、この一対の入力ディスク８ａ，８ｂの間には動力伝達軸７に対しては遊嵌状態の一対の出力ディスク９ａ，９ｂ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。
【００１４】
そして、動力伝達軸７はバリエータ２を構成する入力ディスク８ｂから後方に突出しており、この動力伝達軸７の途中には低速用クラッチ２８が設けられている。また、入力ディスク８ａ，８ｂと出力ディスク９ａ，９ｂとの間には傾転自在に転接された複数のパワーローラ１０が設けられている。出力ディスク９ａ，９ｂは動力伝達軸７に対して遊嵌する遊嵌軸１１を介して連結されている。
【００１５】
バリエータ２は、動力伝達軸７に伝達された回転駆動力が入力ディスク８ａ，８ｂ、パワーローラ１０及び出力ディスク９ａ，９ｂを介して遊嵌軸１１に伝達され、その速度比すなわち出力ディスク９ａ，９ｂの回転速度を入力ディスク８ａ，８ｂの回転速度で除した値がパワーローラ１０の傾転角によって決定される。
【００１６】
ここで、バリエータ２の変速比幅をλとしたとき、モードチェンジする際のバリエータ２の変速比の値を√λ未満としている。つまり、入力ディスク８ａ，８ｂのトラクション部の有効径をＤ1 、出力ディスク９ａ，９ｂのトラクション部の有効径をＤ2 とすると、Ｄ1 ＞Ｄ2 に形成され、バリエータ２の最大減速比を小さくしている。
【００１７】
すなわち、入力ディスク８ａ，８ｂのトラクション部の有効径Ｄ1 と出力ディスク９ａ，９ｂのトラクション部の有効径をＤ2 とを非対称の形状としている。したがって、バリエータ２の最大減速比が小さくなり、出力ディスク９ａ，９ｂの間から遊星歯車機構３までの歯車対のトータルの減速比が１に近くなる。つまり、大きな増速比が必要とならない。
【００１８】
すなわち、パワーローラ１０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１０の出力ディスク９ａ，９ｂ側が動力伝達軸７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１０の出力ディスク９ａ，９ｂ側が動力伝達軸７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１１には第１のギヤ１２が嵌着され、この第１のギヤ１２はカウンタ軸１４に設けられた第２のギヤ１３と噛合している。カウンタ軸１４の他端部には第３のギヤ１５が設けられ、この第３のギヤ１５は第４のギヤ１６を介して第５のギヤ１７と噛合し、前記遊星歯車機構３と連動している。
【００１９】
遊星歯車機構３は、太陽歯車２２と、これに噛合する複数の遊星歯車２３と、各遊星歯車２３を連繋するキャリア２４と、遊星歯車２３に噛合するリング歯車２５とを備えており、太陽歯車２２が前記第５のギヤ１７と連結され、キャリア２４が中心軸２６を介して低速用クラッチ２８と連結されている。また、リング歯車２５には出力軸２７が設けられている。さらに、遊星歯車機構３のリング歯車２５とキャリア２４との間には両者を接離する高速用クラッチ２９が設けられている。
【００２０】
次に、前述した第１の実施形態の動作を説明する。
まず、低速用クラッチ２８を接続し、高速用クラッチ２９を解放すると、動力伝達軸７と中心軸２６が連結状態となる。したがって、入力軸５の回転は、動力伝達軸７→低速用クラッチ２８→中心軸２６→遊星歯車機構３のキャリア２４に伝達する経路と、油圧ピストン６→入力ディスク８ａ，８ｂ→パワーローラ１０→出力ディスク９ａ，９ｂ→第１のギヤ１２→第２のギヤ１３→カウンタ軸１４→第３のギヤ１５→第４のギヤ１６→第５のギヤ１７→遊星歯車機構３の太陽歯車２２に伝達する経路との２つの経路により遊星歯車機構３に伝達されることとなり、遊星歯車機構３の差動を用いてバリエータ２との組合わせにより無限大の変速比が得られる。
【００２１】
また、このとき、回転している太陽歯車２２とキャリア２４の相対速度が「０」であれば、出力回転数は「０」となる。つまり、発進クラッチを必要とすることなく、車両を停止状態から発進させることが可能となり、相対速度を変えることにより、発進、後退が可能となる。
【００２２】
一方、バリエータ２を減速側すなわちパワーローラ１０をその出力ディスク９ａ，９ｂ側が動力伝達軸７から遠ざかる方向に傾転させると、その傾転に応じてカウンタ軸１４の回転速度が遅くなり、これに伴って遊星歯車機構３の太陽歯車２２の回転速度が減少して出力軸２７の回転速度が増加する。
【００２３】
前述のような変速動作を行うと、低速時には太陽歯車２２から、後退時にはキャリア２４から動力循環する。すなわち、低速時における循環トルクは、第１のギヤ１２に入った後、バリエータ２において第１循環トルクと第２循環トルクとに分かれる。第１循環トルクは、出力ディスク９ａ→パワーローラ１０→入力ディスク８ａ→油圧ピストン６→入力軸５の経路で伝達される一方、第２循環トルクは、出力ディスク９ｂ→パワーローラ１０→入力ディスク８ｂ→動力伝達軸７→油圧ピストン６→入力軸５の経路で伝達される。
【００２４】
このようにバリエータ２に入力ディスク８ａ，８ｂからではなく、出力ディスク９ａ，９ｂから入力ディスク８ａ，８ｂにトルクが加わる、所謂動力循環状態となる。
【００２５】
次に、高速用クラッチ２９を接続して低速用クラッチ２８を解放すると、入力軸５の回転は出力ディスク９ａ，９ｂを介して遊嵌軸１１が回転し、第１のギヤ１２、第２のギヤ１３と動力伝達され、カウンタ軸１４が回転し、カウンタ軸１４の回転は第３のギヤ１５、第４のギヤ１６および第５のギヤ１７を介して遊星歯車機構３の太陽歯車２２に伝達される。
【００２６】
太陽歯車２２の回転は遊星歯車２３を介してリング歯車２５に伝達し、出力軸２７に伝達される。したがって、入力軸５から出力軸２７まで直結された状態となり、この状態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１０をその出力ディスク９ａ，９ｂ側が動力伝達軸７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１４の回転速度が速くなり、これに伴って遊星歯車機構３の太陽歯車２２の回転速度が増加して出力軸２７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。
【００２７】
図３は第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、入力ディスク８ａと８ｂとの間に１個の出力ディスク３１を設け、この出力ディスク３１の両側面に入力ディスク８ａ，８ｂに対向するトラクション部を設けるとともに、外周縁にギヤ部３２を一体に設けたものである。
【００２８】
本実施形態においても、入力ディスク８ａ，８ｂのトラクション部の有効径をＤ1 、出力ディスク３１のトラクション部の有効径をＤ2 とすると、Ｄ1 ＞Ｄ2 に形成され、バリエータ２の最大減速比を小さくしている。すなわち、入力ディスク８ａ，８ｂのトラクション部の有効径Ｄ1 と出力ディスク３１のトラクション部の有効径をＤ2 とを非対称の形状としている。
【００２９】
すなわち、第１の実施形態と同様に、入力ディスク８ａ，８ｂのトラクション部の有効径Ｄ1 と出力ディスク３１のトラクション部の有効径をＤ2 とを非対称の形状としている。したがって、バリエータ２の最大減速比が小さくなり、出力ディスク３１から遊星歯車機構３までの歯車対のトータルの減速比が１に近くなる。つまり、大きな増速比が必要とならない。
【００３０】
さらに、出力ディスク３１の外径を小さくすることによって、外周縁にギヤ部３２を設けても、入力ディスク８ａ，８ｂの外径より大きくならないため、バリエータ２の小型、軽量化を図ることができる。また、バリエータ２の最大減速の値が小さくなるため、トラクション部の面圧は大きくならず、ディスクキャビティを大きくする必要がないという効果がある。
【００３１】
なお、前記実施形態においては、ダブルキャビティ式トロイダル形無段変速装置について説明したが、この発明は、シングルキャビティ式トロイダルでもよく、またハーフトロイダルＣＶＴ、フルトロイダルＣＶＴに適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低速モードでバリエータに動力循環させ、高速モードで動力循環させないで入力軸を遊星歯車機構に直結するトロイダル形無段変速装置において、前記バリエータおよび遊星歯車機構が入力軸および出力軸と同一軸線上に直列に配置され、出力ディスクの外径を入力ディスクの外径よりも小さくし、かつ、前記バリエータの変速比幅をλとしたとき、モードチェンジする際のバリエータの変速比の値を√λ未満としたことを特徴とする。したがって、バリエータの最大減速比が小さくなり、出力ディスクから遊星歯車機構までの間の歯車対のトータルの減速比が１に近くなる。つまり、大きな増速比が必要としないため、設計上の制約を受けることが少なく、装置の軽量、コンパクト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無段変速装置の系統図。
【図２】同実施形態におけるバリエータの縦断側面図。
【図３】この発明の第２の実施形態におけるバリエータの縦断側面図。
【符号の説明】
２…バリエータ
３…遊星歯車機構
４…駆動源
５…入力軸
８ａ．８ｂ…入力ディスク
９ａ，９ｂ…出力ディスク
【図１】
0003697860.tif 000002
【図２】
0003697860.tif 000003
【図３】
0003697860.tif 000004