(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの動力を伝達される入力側シャフト上に支持されたトロイダル式伝動ユニットと、
前記入力側シャフトに対して並設された出力側シャフト上に支持された遊星歯車機構と、
前記エンジンからの動力を前記トロイダル式伝動ユニットをバイパスして前記遊星歯車機構に伝えるように前記入力側シャフトに駆動連結された第１出力ギヤと、
前記エンジンからの動力をトロイダル式伝動ユニットを経由して前記遊星歯車機構に伝えるように前記入力側シャフトに回転自在に支持された第２出力ギヤと、を備え、
前記遊星歯車機構の差動によって無限大の変速比を得ることのできるトロイダル式無段変速機であって、
前記トロイダル式伝動ユニットにおける入力側ディスクに当接して該入力側ディスクに対して軸方向の推力を機械的に発生させる推力発生手段と、前記第１出力ギヤと、が前記トロイダル式伝動ユニットよりエンジン側に配設されており、
前記推力発生手段が前記第１出力ギヤのシャフト支持部に枢支されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
エンジンからの動力を伝達される入力側シャフト上に支持されたトロイダル式伝動ユニットと、
前記入力側シャフトに対して並設された出力側シャフト上に支持された遊星歯車機構と、
前記エンジンからの動力を前記トロイダル式伝動ユニットをバイパスして前記遊星歯車機構に伝えるように前記入力側シャフトに駆動連結された第１出力ギヤと、
前記エンジンからの動力をトロイダル式伝動ユニットを経由して前記遊星歯車機構に伝えるように前記入力側シャフトに回転自在に支持された第２出力ギヤと、を備え、
前記遊星歯車機構の差動によって無限大の変速比を得ることのできるトロイダル式無段変速機であって、
前記トロイダル式伝動ユニットと前記遊星歯車機構とは、軸方向にオーバーラップするように位置付けられているとともに、
前記トロイダル式伝動ユニットにおける入力側ディスクに当接して該入力側ディスクに対して軸方向の推力を機械的に発生させる推力発生手段と、前記第１出力ギヤと、が前記トロイダル式伝動ユニットよりエンジン側に配設されていて、
前記推力発生手段が前記第１出力ギヤのシャフト支持部に枢支されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、トロイダル型無段変速機に関し、さらに詳しくはトロイダル式伝動ユニットと遊星歯車機構とを並設してなるギヤードニュートラル方式を採用したトロイダル型無段変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から良く知られているトロイダル型無段変速機は、推力発生手段として作用するローディングカムを介して動力を供給される入力側ディスクと、これに同軸配置された出力側ディスクと、これらのディスクの対向トロイダル面に摩擦係合してディスク間で動力の受け渡しを行うパワーローラとよりなり、前記ローディングカムにより生じたトルク対応のスラストで前記パワーローラを両ディスク間に挟圧して上記の摩擦係合を可能としたトロイダル式伝動ユニットを備えており、変速に当たっては、パワーローラを自己の回転軸線に対し直角な軸線回りに首振りさせて、両ディスクに対する摩擦係合点を変化させることにより無段変速が可能となっている（例えば、特開昭６２ー２５８２５９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成のトロイダル式伝動ユニットと遊星歯車機構とを並設して、トロイダル式伝動ユニットをバイパスして伝えられる動力とトロイダル式伝達ユニットを経由して伝えられる動力とを遊星歯車機構の二つの入力部（例えば、キャリヤおよびサンギヤ）に入力するように構成し、遊星歯車機構の差動を用いて無限大の減速比が得られるようにし、発進装置を廃止し得るようにした方式（即ち、ギヤードニュートラル方式）が採用される場合がある。
【０００４】
上記ギヤードニュートラル方式の場合、ローモードあるいはリバースモードにおいてはトロイダル式伝動ユニットと遊星歯車機構とが併用され、ハイモードにおいてはトロイダル式伝動ユニットのみが用いられるが、トロイダル式伝動ユニットと遊星歯車機構とが併用されるローモードあるいはリバースモードにおいて、遊星歯車機構側からトロイダル式伝動ユニット側へ向かって循環トルクが発生する。
【０００５】
この循環トルクがトロイダル式伝動ユニットが配置されている入力側シャフトを経由すると、入力側シャフトの剛性強度を上げる必要が生ずるところから、入力側シャフトの径を大きくしなければならず、必然的にトロイダル式伝動ユニットの径方向寸法が大きくなるという問題がある。逆に、入力側シャフトを現状のままとする場合には、高トルク容量が得難いという問題がある。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、遊星歯車機構からトロイダル式伝動ユニットに向かう循環トルクが入力側シャフトをできるだけ通らないようにし、もって高トルク容量と装置のコンパクト化の両立を図り得るようにすることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明の第１の構成では、上記課題を解決するための手段として、エンジンからの動力を伝達される入力側シャフト上に支持されたトロイダル式伝動ユニットと、前記入力側シャフトに対して並設された出力側シャフト上に支持された遊星歯車機構と、前記エンジンからの動力を前記トロイダル式伝動ユニットをバイパスして前記遊星歯車機構に伝えるように前記入力側シャフトに駆動連結された第１出力ギヤと、前記エンジンからの動力をトロイダル式伝動ユニットを経由して前記遊星歯車機構に伝えるように前記入力側シャフトに回転自在に支持された第２出力ギヤと、を備え、前記遊星歯車機構の差動によって無限大の変速比を得ることのできるトロイダル式無段変速機において、前記トロイダル式伝動ユニットにおける入力側ディスクに当接して該入力側ディスクに対して軸方向の推力を機械的に発生させる推力発生手段と、前記第１出力ギヤと、が前記トロイダル式伝動ユニットよりエンジン側に配設され、前記推力発生手段が前記第１出力ギヤのシャフト支持部に枢支されるようにして、入力側シャフトを通る循環トルクを低減し得るようにしている。
【０００８】
本願発明の第１の構成において、前記推力発生手段と出力ギヤとを前記トロイダル式伝動ユニットよりエンジン側に配設することで、入力側シャフトからトロイダル式伝動ユニットに至る動力伝達経路を短くすることができる。
【０００９】
また、前記推力発生手段を前記出力ギヤのシャフト支持部に枢支することで、入力側シャフトを通る循環トルクをさらに低減することができる。
【００１０】
次に、本願発明の第２の構成では、エンジンからの動力を伝達される入力側シャフト上に支持されたトロイダル式伝動ユニットと、前記入力側シャフトに対して並設された出力側シャフト上に支持された遊星歯車機構と、前記エンジンからの動力を前記トロイダル式伝動ユニットをバイパスして前記遊星歯車機構に伝えるように前記入力側シャフトに駆動連結された第１出力ギヤと、前記エンジンからの動力をトロイダル式伝動ユニットを経由して前記遊星歯車機構に伝えるように前記入力側シャフトに回転自在に支持された第２出力ギヤと、を備え、前記遊星歯車機構の差動によって無限大の変速比を得ることのできるトロイダル式無段変速機において、前記トロイダル式伝動ユニットと前記遊星歯車機構とは、軸方向にオーバーラップするように位置付けられているとともに、前記トロイダル式伝動ユニットにおける入力側ディスクに当接して該入力側ディスクに対して軸方向の推力を機械的に発生させる推力発生手段と、前記第１出力ギヤと、が前記トロイダル式伝動ユニットよりエンジン側に配設されていて、前記推力発生手段が前記第１出力ギヤのシャフト支持部に枢支されているようにする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１２】
第１の実施の形態図１には、本願発明の第１の実施の形態にかかるトロイダル型無段変速機が示されている。
【００１３】
このトロイダル式無段変速機は、ミッションケース１内にトロイダル式伝動ユニット２、遊星歯車機構３および差動装置４を収納して構成されている。
【００１４】
前記トロイダル式伝動ユニット２は、エンジン（図示省略）の出力軸５に連結された入力側シャフト６上に架装されており、推力発生手段として作用するローディングカム７を介して動力を供給される入力側ディスク８と、これに同軸配置された出力側ディスク９と、これらのディスク８，９の対向トロイダル面８ａ，９ａに摩擦係合してディスク８，９間で動力の受け渡しを行う一対のパワーローラ１０とによって構成されている。前記両ディスク８，９は入力側シャフト６に対して回転自在とされており、前記出力側ディスク９には、トロイダル式伝動ユニット２により変速された出力を前記遊星歯車機構３へ伝達するための変速出力ギヤ１４が一体に結合されている。該変速出力ギヤ１４は前記入力側シャフト６に対して回転自在とされている。
【００１５】
前記ローディングカム７は、前記入力側シャフト６に対して出力ギヤ１２のシャフト支持部１２ａに共回り可能に軸支されたドライブプレート１１と前記入力側ディスク８との間に介在されており、ドライブプレート１１から入力側ディスク８への動力伝達を可能ならしめるとともに、伝達トルクに応じたスラストをドライブプレート１１および入力側ディスク８間にこれらを離反する方向に生じさせることとなっている。前記出力ギヤ１２は、入力側シャフト６から前記遊星歯車機構３へ動力を伝達するためのものであり、入力側シャフト６に対して駆動連結されている。つまり、ローディングカム７および出力ギヤ１２は、共にトロイダル式伝動ユニット２よりエンジン側に配設されることとなっており、このことにより、入力側シャフト６からトロイダル式伝動ユニット２に至る動力伝達経路が短くできるのである。符号１３はドライブプレート１１を入力側ディスク８方向へ付勢する皿バネである。
【００１６】
前記パワーローラ１０は、両ディスク８，９の対向トロイダル面８ａ，９ａに摩擦係合して個々の回転軸１０ａの回りに回転しながら入力側ディスク８から出力側ディスク９へ動力を伝達するが、この間ローディングカム７が発生するトルク対応のスラストによりパワーローラ１０は後述するようにして両ディスク８，９間に挟圧され、上記の摩擦係合を確実にして当該動力伝達をいかなる伝達トルクのもとでも補償することとなっている。
【００１７】
また、前記各パワーローラ１０は、自己の回転軸１０ａと直交する首振り軸線の回りに首振りさせることにより両ディスク８，９に対する摩擦係合点を変更され、入力側ディスク８に対する出力側ディスク９の回転比（即ち、変速比）を連続的に変化（即ち、無段変速）させることができることとなっている。なお、パワーローラ１０の首振り作動は後に詳述する油圧制御弁による油圧制御により実行される。
【００１８】
前記遊星歯車機構３は、前記入力側シャフト６と平行にミッションケース１内に配設された出力側シャフト１５に架装されており、中心部に位置するサンギヤ１６と、該サンギヤ１６の回りに自転しながら好転する３個のピニオンギヤ１７と、該ピニオンギヤ１７を包み込むリングギヤ１８と、前記ピニオンギヤ１７を支持するキャリア１９とからなっている。
【００１９】
そして、キャリア１９には、前記出力ギヤ１２からの出力がアイドルギヤ２０および入力ギヤ２１を介して入力される一方、前記サンギヤ１６には、前記変速出力ギヤ１４からの出力がサンギヤ１６と一体構成された変速入力ギヤ２２を介して入力されることとなっている。また、この遊星歯車機構３の出力は、リングギヤ１８から出力側シャフト１５に伝達され、ファイナルドライブピニオン２３およびこれと噛合するファイナルドライブギヤ２４を介して前記差動装置４へ伝達される。
【００２０】
なお、前記入力ギヤ２１とキャリア１９との間には、ローモードあるいはリバースモード時（即ち、前進あるいは後退差動領域）にのみ締結されるクラッチ２５が介設される一方、前記変速入力ギヤ２２と出力側シャフト１５との間には、ハイモード時（即ち、無段変速領域）にのみ締結されるクラッチ２６が介設されている。つまり、ローモードあるいはリバースモード時においては、クラッチ２５の締結によりエンジンの出力は、出力ギヤ１２、入力ギヤ２１およびクラッチ２５を経てキャリア１９へ伝達されるとともに、トロイダル式伝動ユニット２、変速出力ギヤ１４および変速入力ギヤ２２を経てサンギヤ１６へ伝達されることとなっており、ハイモード時には、クラッチ２６の締結によりエンジンの出力は、トロイダル式伝動ユニット２、変速出力ギヤ１４およびクラッチ２６を経て出力側シャフト１５へ伝達されることとなっているのである（図３および図４参照）。
【００２１】
上記構成の遊星歯車機構３においては、ローモードあるいはリバースモード時において、二つの入力部（即ち、キャリア１９およびサンギヤ１６）へエンジン出力がトロイダル式伝動ユニット２をバイパスしあるいは経由して入力されることとなっているため、キャリア１９とサンギヤ１６との差動によって無限大の変速比（後退、停止、前進）が得られることとなっているのである。従って、発進装置を必要としないこととなっている。なお、ハイモード時においては、クラッチ２５の切り離し、クラッチ２６の締結によりトロイダル式伝動ユニット２による無段変速が得られることとなっている。
【００２２】
次に、トロイダル式伝動ユニット２におけるパワーローラ１０の首振り作動について詳述する。
【００２３】
このパワーローラ１０は、油圧制御弁２７による油圧制御により自身の回転軸１０ａに直交する軸線の回りに首振り作動せしめられることとなっているが、前記油圧制御弁２７は、ミッションケース１に固着された円筒状のバルブボディ２８と、該バルブボディ２８の中心部に軸方向に進退自在に配置されたスプール２９と、該スプール２９と前記バルブボディ２８との間に軸方向進退自在に嵌挿されたスリーブ３０とを備えた三層弁構造とされている。
【００２４】
前記バルブボディ２８には、油圧源からのライン圧が供給されるライン圧供給口３１と、該ライン圧供給口３１を挟む二つの油圧出口３２，３３とが形成されている。これらの油圧出口３２，３３は、パワーローラ１０の回転軸１０ａを支持しているカム軸３４を上下動させるためのピストン３５，３６を収容した油圧室３７，３８に連通されている。つまり、油圧出口３２からの油圧が油圧室３７へ供給された際には前記カム軸３４が上動せしめられ、油圧出口３３からの油圧が油圧室３８に供給された際には前記カム軸３４が下動せしめられることとなっているのである。
【００２５】
また、前記スリーブ３０には、該スリーブ３０の進退度によってライン圧供給口３１と油圧出口３２あるいは３３とを択一的に連通させるための切欠３９，４０が形成されている。
【００２６】
さらに、前記スリーブ３０は、ステッピングモータ４１により回転駆動されるネジ軸４２との噛合により前記バルブボディ２８内を進退するネジ筒４２に対してピン結合されている。つまり、スリーブ３０は、ステッピングモータ４１の駆動力によりバルブボディ２８内を進退作動することとなっているのである。
【００２７】
一方、前記カム軸３４の上端にはプリセスカム４４が設けられており、該プリセスカム４４と前記スプール２９との間には、プリセスカム４４の変位をスプール２９の進退度として伝達するためのＶ字状のリンク４５が介設されている。該リンク４５は、ミッションケース１に固着された揺動軸４６に対して揺動可能に枢支されており、一方の端部４５ａはプリセスカム４４のカム面４４ａに当接される一方、他方の他方４５ｂは前記スプール２９の中間部に形成した切欠溝４７に係合せしめられている。符号４８はスプール２９をステッピングモータ４１側へ付勢するスプリングである。
【００２８】
上記のように構成すると、前記リンク４５の他方の端部４５ｂがスプール２９の中間部に形成された切欠溝４７に係合せしめられるので、スプール２９の端部に係合させる方法を取った場合に比べ軸方向寸法を短くできることとなる。また、スプール２９のステッピングモータ４１側の軸スペースもあまり大きくとらなくとも、スプール２９の軸方向移動が十分確保できる。従って、油圧制御弁２７のコンパクト化が可能となり、ミッションケース１に対してコンパクトなレイアウトが可能となる。
【００２９】
図面中、符号４９はフライホイール、５０はスラストベアリングである。
【００３０】
上記のように構成されたトロイダル型無段変速機においては、次のような作用が得られる。
【００３１】
ローモードあるいはリバースモード時においては、クラッチ２５が締結されるとともにクラッチ２６が切り離される。すると、エンジンの出力は、出力ギヤ１２→アイドルギヤ２０→入力ギヤ２１→クラッチ２５→キャリア１９の経路と、ローディングカム７→トロイダル式伝動ユニット２→変速出力ギヤ１４→変速入力ギヤ２２→サンギヤ１６の経路との二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の差動を用いてトロイダル式伝動ユニット２との組み合わせで無限大の変速比が得られる。
【００３２】
ところが、上記のような変速作動を行うと、ローモードの場合にはサンギヤ１６から、リバースモードの場合にはキャリア１９からの循環トルクＴが発生する。該循環トルクＴは、図２に示すように、ローモードの場合にはサンギヤ１６→変速入力ギヤ２２→変速出力ギヤ１４→出力側ディスク９→パワーローラ１０→入力側ディスク８→ローディングカム７→出力ギヤ１２へと伝達された後、エンジンからの入力と合成されてキャリア１９側へ出力され（図２実線参照）、リバースモードの場合にはキャリア１９→クラッチ２５→入力ギヤ２１→アイドルギヤ２０→出力ギヤ１２へと伝達された後、合成されてローディングカム７→入力側ディスク８→パワーローラ１０→出力側ディスク９→変速出力ギヤ１４を経てサンギヤ１６側へ出力される（図２点線参照）。
【００３３】
上記のような循環トルクＴの伝達経路において、入力側シャフト６を全く経由することがなくなっているため、入力側シャフト６の剛性強度を高く（換言すれば、入力側シャフト６の径を大きく）しなくとも、高トルク容量を確保できることとなり、変速機の径方向寸法のコンパクト化に寄与する。なお、本実施の形態においては、ローディングカム７を出力ギヤ１２のシャフト支持部１２ａに軸支しているため、循環トルクＴは入力側シャフト６を全く経由しないが、ローディングカム７を直接入力側シャフト６に軸支した場合、出力ギヤ１２からローディングカム７に至る間において入力側シャフト６を経由するが、極めて短い距離なのでシャフト強度への影響はほとんど無い。
【００３４】
第２の実施の形態
図５には、本願発明の第２の実施の形態にかかるトロイダル型無段変速機におけるトロイダル式伝動ユニット部分が示されている。
【００３５】
このトロイダル式伝動ユニット２は、入出力ディスク８Ａ，９Ａおよびパワーローラ１０Ａを有する第１トロイダル式伝動ユニット２Ａと、入出力ディスク８Ｂ，９Ｂおよびパワーローラ１０Ｂを有する第２トロイダル式伝動ユニット２Ｂとからなるダブルトロイダル式とされている。
【００３６】
この場合、ローモード時における循環トルクＴは、変速出力ギヤ１４に入った後、トロイダル式伝動ユニット２Ａ，２Ｂへそれぞれ伝達される第１および第２循環トルクＴ1，Ｔ2に分かれ、第１循環トルクＴ1は、出力側ディスク９Ａ→パワーローラ１０Ａ→入力側ディスク８Ａ→ローディングカム７→出力ギヤ１２の経路で伝達される一方、第２循環トルクＴ2は、出力側ディスク９Ｂ→パワーローラ１０Ｂ→入力側ディスク８Ｂ→入力側シャフト６→入力側ディスク８Ａ→ローディングカム７→出力ギヤ１２の経路で伝達される（図５実線参照）。一方、リバースモード時における循環トルクＴは、出力ギヤ１２に入り、ローディングカム７を経て入力側ディスク８Ａに入った後、第１および第２循環トルクＴ1，Ｔ2に分かれ、第１循環トルクＴ1は、パワーローラ１０Ａ→出力側ディスク９Ａ→変速出力ギヤ１４の経路で伝達される一方、第２循環トルクＴ2は、入力側シャフト６→入力側ディスク８Ｂ→パワーローラ１０Ｂ→出力側ディスク９Ｂ→変速出力ギヤ１４の経路で伝達される。
【００３７】
つまり、ローモード時においてもリバースモード時においても、循環トルクＴの半分が入力側シャフト６を経由するだけとなり、シャフト強度への影響は半減することとなる。その他の構成および作用効果は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。
【００３８】
【発明の効果】
本願発明によれば、入力側シャフト上に軸支され、トロイダル式伝動ユニットにおける入力側ディスクに当接して該入力側ディスクに対して軸方向の推力を機械的に発生させる推力発生手段と入力側シャフトからの出力を遊星歯車機構側へ伝達する出力ギヤとを前記トロイダル式伝動ユニットに対して同じ側に配設して、遊星歯車機構において発生する循環トルクが入力側シャフトをできるだけ通らないようにしているので、循環トルクによるシャフト強度への影響が可及的に低減できることとなり、高トルク容量と装置のコンパクト化とを両立できるという優れた効果がある。
【００３９】
また、前記推力発生手段と出力ギヤとを前記トロイダル式伝動ユニットよりエンジン側に配設した場合、入力側シャフトからトロイダル式伝動ユニットに至る動力伝達経路を短くできるため、入力側シャフトに生ずる捩り力を低減できる。
【００４０】
また、前記推力発生手段を前記出力ギヤのシャフト支持部に枢支した場合、循環トルクは入力側シャフトを全く通らなくなり、循環トルクによるシャフト強度への影響がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態にかかるトロイダル型無段変速機の縦断面図である。
【図２】本願発明の第１の実施の形態にかかるトロイダル型無段変速機におけるトロイダル式伝動ユニット部分を通る循環トルクの経路を示す拡大断面図である。
【図３】本願発明の第１の実施の形態にかかるトロイダル型無段変速機におけるトロイダル式伝動ユニットと遊星歯車機構とのローモード時の関係を示すブロック図である。
【図４】本願発明の第１の実施の形態にかかるトロイダル型無段変速機におけるトロイダル式伝動ユニットと遊星歯車機構とのリバースモード時の関係を示すブロック図である。
【図５】本願発明の第２の実施の形態にかかるトロイダル型無段変速機におけるトロイダル式伝動ユニット部分を通る循環トルクの経路を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１はミッションケース，２はトロイダル式伝動ユニット、３は遊星歯車機構、６は入力側シャフト、７は推力発生手段（ローディングカム）、８は入力側ディスク、９は出力側ディスク、１０はパワーローラ、１２は出力ギヤ、１４は変速出力ギヤ、１５は出力側シャフト、１６はサンギヤ、１７はピニオンギヤ、１８はリングギヤ、１９はキャリア、Ｔは循環トルク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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