(57)【要約】【課題】トロイダル型の無段変速機構を備える無段変速機において、小型化及び軽量化を図りながらも、広い変速比幅（ワイドレシオレンジ）を得ることができると共に、トルクの伝達効率を高められるようにする。【解決手段】トロイダル型の第１、第２変速ユニット（１１，２１）を直列に連結してなる構成の無段変速機構（１０）と、動力分配用の遊星歯車機構（ＰＧ１）とを備える。入力軸（３）の回転が遊星歯車機構（ＰＧ１）のサンギヤ（Ｓ１）に入力される。その一方で、無段変速機構（１０）で変速された回転がリングギヤ（Ｒ１）に入力される。これらサンギヤ（Ｓ１）に入力された回転の駆動力とリングギヤ（Ｒ１）に入力された回転の駆動力との２つの入力が合成された駆動力がキャリア（Ｃ１）から出力軸（５）に出力される。【選択図】図３
2014240681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動源により駆動される入力軸と、
前記入力軸の回転を変速して出力するトロイダル型の無段変速機構と、
前記入力軸及び前記無段変速機構から出力された回転が入力される動力分配用の第１遊星歯車機構と、
前記第１遊星歯車機構からの駆動力の回転が出力される出力軸と、を備え、
前記トロイダル型の無段変速機構は、
前記入力軸と共に回転する入力ディスクと、前記入力ディスクに対して相対回転可能な中間ディスクと、前記入力ディスクと前記中間ディスクとの間に挟持されて摩擦転動する第１転動体とからなり、前記第１転動体を揺動させて該第１転動体と前記入力ディスク及び前記中間ディスクとの接触点の位置を変化させることで変速比を変化させる第１変速ユニットと、
前記中間ディスクと、前記中間ディスクに対して相対回転可能な出力ディスクと、前記中間ディスクと前記出力ディスクとの間に挟持されて摩擦転動する第２転動体とからなり、前記第２転動体を揺動させて該第２転動体と前記中間ディスク及び前記出力ディスクとの接触点の位置を変化させることで変速比を変化させる第２変速ユニットと、を備え、
前記第１遊星歯車機構は、
前記入力軸と一体に回転する第１要素と、前記第１要素に連結されて前記出力軸へ回転を出力する第２要素と、前記第２要素に連結されて前記出力ディスクと一体に回転する第３要素と、を備える
ことを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前記入力軸と前記第１遊星歯車機構の前記第１要素との間には、前記入力軸と前記第１要素とを係脱自在に連結する係脱切替要素を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
前記出力軸の回転方向を切り換えることで前記車両の前後進を切り換える前後進切替機構を備え、
前記前後進切替機構は、前記駆動源と前記無段変速機構との間の動力伝達経路に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記出力軸の回転方向を切り換えることで前記車両の前後進を切り換える前後進切替機構を備え、
前記前後進切替機構は、前記無段変速機構と前記出力軸との間の動力伝達経路に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機。
【請求項５】
前記前後進切替機構は、前後進切替用の第２遊星歯車機構を含み、
前記第２遊星歯車機構は、
前記入力軸と一体に回転する第４要素と、
前記第４要素に連結して固定側の部材に対して固定可能な第５要素と、
前記第５要素に連結されて前記第１遊星歯車機構の第１要素と一体に回転する第6要素と、を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の無段変速機。
【請求項６】
前記前後進切替機構は、前後進切替用の第２遊星歯車機構を含み、
前記第２遊星歯車機構は、
前記第１遊星歯車機構の第２要素と連結する第７要素と、前記第７要素に連結して固定側の部材に対して固定可能な第８要素と、前記第８要素に連結する第９要素と、を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の無段変速機。
【請求項７】
前記前後進切替機構は、
前記出力軸に相対回転自在に支持される第１出力ギヤ及び第２出力ギヤと、
前記第１出力ギヤ又は前記第２出力ギヤを前記出力軸に対して選択的に係合させることが可能な係合切換手段と、
前記入力軸及び前記出力軸と平行に配置されたアイドル軸と、
前記アイドル軸と一体に回転する第１アイドルギヤ及び第２アイドルギヤと、を備え、
前記第１出力ギヤは、前記第１遊星歯車機構の第２要素と噛合していると共に、
前記第１出力ギヤと前記第１アイドルギヤが噛合しており、かつ、前記第２出力ギヤと前記第２アイドルギヤが噛合している
ことを特徴とする請求項４に記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力ディスクと出力ディスクとの間で摩擦転動する転動体を有するトロイダル型の無段変速機構を備えた無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１，２に示すように、入力ディスクと出力ディスクとの間で摩擦転動する転動体（パワーローラ）を有するトロイダル型の無段変速機構を備え、変速比を無段階で変更可能な無段変速機がある。
【０００３】
特許文献１に記載のトロイダル型の無段変速機では、第一トロイダル型無段変速ユニットと第二トロイダル型無段変速ユニットの二つのトロイダル変速ユニットを直列に連結し、それらの間で駆動力を伝達するように構成している。これにより、第一トロイダル変速ユニットの変速比幅（レシオレンジ）と第二トロイダル変速ユニットの変速比幅を乗じた変速比幅を得ることができる。したがって、広い変速比幅を確保することができる。
【０００４】
また、特許文献１に記載のトロイダル型の無段変速機では、一つのトロイダル変速ユニットで大きな変速比幅を受け持たせる場合と比較して、二つのトロイダル変速ユニットで変速比幅を受け持つことで、第一トロイダル変速ユニットと第二トロイダル変速ユニットそれぞれのディスク径を小さく抑えることができる。したがって、トロイダル型の無段変速機の大型化を防止することができる。
【０００５】
また、特許文献１に記載のトロイダル型の無段変速機では、二つのトロイダル変速ユニットを直列に連結していることで、第二トロイダル変速ユニットには第一トロイダル変速ユニットの減速比の分だけ増幅されたトルクが入力される。そのため、無段変速機構に入力される入力トルクが比較的に大きい場合と小さい場合とで駆動力（トルク）の伝達経路を異ならせることで、入力トルクが大きい場合には、小型の第二トロイダル変速ユニットにトルクが伝達されないようにしている。これにより、第二トロイダル変速ユニットの大型化を防止している。
【０００６】
また、特許文献２に記載のトロイダル型の無段変速機では、エンジンの駆動力をバリエータを介して伝達する第１の動力伝達経路と、バリエータを介さないで伝達する第２の動力伝達経路と、これらの出力を入力として駆動力を出力する遊星歯車機構及び発進クラッチを備えている。そして、発進クラッチを、第１の動力伝達経路中のバリエータと遊星歯車機構との間に配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２１８８６６号公報
【特許文献２】特開２００３−４０７８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のトロイダル型の無段変速機では、車両の高速クルーズ走行時（無段変速機の伝達トルクが小さい時）には、第一トロイダル変速ユニットと第二トロイダル変速ユニットの両方を通過するトルク伝達経路でトルクが伝達されるため、第一トロイダル変速ユニットと第二トロイダル変速ユニットの伝達効率損を乗じた効率で出力軸にトルクが伝達される。したがって、高速クルーズ時におけるトルク伝達効率の悪化につながるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載のトロイダル型の無段変速機構では、トルクが無段変速機構内を循環する状態（トルク循環）が存在する。このトルク循環により、発進クラッチ及びバリエータにエンジンからの入力トルク以上のトルクが伝達される。そのため、発進クラッチ及びバリエータの大型化につながる。また、無段変速機構によるトルク伝達効率の悪化にもつながる。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、トロイダル型の無段変速機構を備える無段変速機において、小型化及び軽量化を図りながらも、広い変速比幅（ワイドレシオレンジ）を得ることができると共に、トルクの伝達効率を高めることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明にかかる無段変速機は、車両の駆動源（２）により駆動される入力軸（３）と、前記入力軸（３）の回転を変速して出力するトロイダル型の無段変速機構（１０）と、前記入力軸（３）及び前記無段変速機構（１０）から出力された回転が入力される動力分配用の第１遊星歯車機構（ＰＧ１）と、前記第１遊星歯車機構（ＰＧ１）からの駆動力の回転が出力される出力軸（５）と、を備え、前記トロイダル型の無段変速機構（１０）は、前記入力軸（３）と共に回転する入力ディスク（１２）と、前記入力ディスク（１２）に対して相対回転可能な中間ディスク（１５）と、前記入力ディスク（１２）と前記中間ディスク（１５）との間に挟持されて摩擦転動する第１転動体（１３）とからなり、前記第１転動体（１３）を揺動させて該第１転動体（１３）と前記入力ディスク（１２）及び前記中間ディスク（１５）との接触点の位置を変化させることで変速比を変化させる第１変速ユニット（１１）と、前記中間ディスク（１５）と、前記中間ディスク（１５）に対して相対回転可能な出力ディスク（１７）と、前記中間ディスク（１５）と前記出力ディスク（１７）との間に挟持されて摩擦転動する第２転動体（１６）とからなり、前記第２転動体（１６）を揺動させて該第２転動体（１６）と前記中間ディスク（１５）及び前記出力ディスク（１７）との接触点の位置を変化させることで変速比を変化させる第２変速ユニット（２１）と、を備え、前記第１遊星歯車機構（ＰＧ１）は、前記入力軸（３）と一体に回転する第１要素（Ｓ１）と、前記第１要素（Ｓ１）に連結されて前記出力軸（５）へ回転を出力する第２要素（Ｃ１）と、前記第２要素（Ｃ１）に連結されて前記出力ディスク（１７）と一体に回転する第３要素（Ｒ１）と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明にかかる無段変速機では、トロイダル型の無段変速機構における第１変速ユニットの変速比と第２変速ユニットの変速比を乗じた変速比の回転を動力分割用の第１遊星歯車機構の第３要素に入力すると共に、入力軸の回転を第１要素に入力し、これらの回転が合成された回転を第２要素から出力するように構成している。そのため、下記の式（１）に示すように、第１変速ユニットの変速比"α"と第２変速ユニットの変速比"β"の幅を広く設定し、第１要素に対する第３要素の歯数比"λ"を大きな値に設定することによって、入力軸に対する出力軸の変速比幅（レシオレンジ）を大きくとること（ワイドレシオレンジ化）が可能となる。
【００１３】
すなわち、本発明にかかる無段変速機における入力軸の回転数と出力軸の回転数には、下記の（式１）に示すような関係がある。
【数１】
2014240681.tif 000003
ただし、Nout：出力軸の回転数、Ｎin：入力軸の回転数、α：第１変速ユニットの変速比、β：第２変速ユニットの変速比、ＺS：第１要素の歯数、ＺR：第３要素の歯数、である。
【００１４】
また、第１遊星歯車機構の第３要素には、第１変速ユニットの伝達損失と第２変速ユニットの伝達損失とを乗じた伝達損失を含む駆動力（トルク）が入力されるのに対して、第１遊星歯車機構の第１要素には、入力軸からの駆動力が直接入力されるため、実質的に伝達損失の無い駆動力が入力される。したがって、第１遊星歯車機構の動力分配作用によって出力される駆動力は、トロイダル型の無段変速機構の動力伝達効率よりも高い伝達効率の駆動力となる。これにより、特許文献１に示す無段変速機構のように、第一、第二トロイダル変速ユニットを直列に連結した構成の無段変速機構のみを備える場合と比較して、駆動力の伝達効率を効果的に高めることができる。
【００１５】
また、入力軸から無段変速機構の入力ディスクに伝達されるトルクは、駆動源から入力軸に入力されるトルクの一部であるため、無段変速機構によるどのような変速状態（変速比の設定状態）においても、当該トルクは、駆動源から入力される全トルクに対して小さくなる。そのため、トロイダル型の無段変速機構の構成（体格）を設計するにあたって、入力トルク（伝達トルク）を駆動源から入力する全トルクよりも小さく見積もった設計をすることができる。これにより、トロイダル型の無段変速機構の小型化・軽量化を図ることができる。特に、上記特許文献２に示す無段変速機と比較して、トロイダル型の無段変速機構の通過トルクを小さく抑えることが可能となるので、無段変速機構の小型化・軽量化を図ることができる。
【００１６】
このように、本発明にかかる無段変速機によれば、第１変速ユニットと第２変速ユニットとを直列に連結した構成のトロイダル型の無段変速機構を備えることで、広い変速比幅（ワイドレシオレンジ）を得ることができると共に、駆動力の伝達効率を高めることができる。その一方で、駆動源から入力軸に入力される入力トルクよりも無段変速機構に伝達されるトルクの方が小さくなるので、無段変速機構の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。
【００１７】
また、上記の無段変速機構では、入力軸（３）と第１遊星歯車機構（ＰＧ１）の第１要素（Ｓ１）との間には、入力軸（３）と第１要素（Ｓ１）とを係脱自在に連結する係脱切替要素（ＣＬ）を備えるとよい。
【００１８】
この構成によれば、動力循環型の無段変速機構と比較して係脱切替要素を通過するトルクが小さくなるため、係脱切替要素の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。
【００１９】
また、上記の無段変速機構では、出力軸（５）の回転方向を切り換えることで車両の前後進を切り換える前後進切替機構（５０）を備え、前後進切替機構（５０）は、無段変速機構（１０）と駆動源（２）との間の動力伝達経路に設けられていてよい。
【００２０】
この構成によれば、駆動源からの駆動力の流れに対して無段変速機構よりも上流側に前後進切替機構を配置したことで、前後進切替機構に入力するトルクを小さく抑えることができる。したがって、前後進切替機構の小型化及び構成の簡素化を図ることができる。
【００２１】
また、上記の無段変速機構では、出力軸（５）の回転方向を切り換えることで車両の前後進を切り換える前後進切替機構（５０）を備え、前後進切替機構（５０）は、無段変速機構（１０）と出力軸（５）との間の動力伝達経路に設けられていてよい。
【００２２】
また、上記の無段変速機構では、一実施態様として、前後進切替機構（５０）は、前後進切替用の第２遊星歯車機構（ＰＧ２）を含み、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）は、入力軸（３）と一体に回転する第４要素（Ｓ２）と、第４要素（Ｓ２）に連結して固定側の部材（８）に対して固定可能な第５要素（Ｃ２）と、第５要素（Ｃ２）に連結されて第１遊星歯車機構（ＰＧ１）の第１要素（Ｓ１）と一体に回転する第６要素（Ｒ２）と、を備えてよい。
【００２３】
あるいは、上記の無段変速機構の他の実施態様として、前後進切替機構（５０）は、前後進切替用の第２遊星歯車機構（ＰＧ２）を含み、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）は、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）の第２要素（Ｃ１）と連結する第７要素（Ｓ２）と、第７要素（Ｓ２）に連結して固定側の部材（８）に対して固定可能な第８要素（Ｃ２）と、第８要素（Ｃ２）に連結する第９要素（Ｒ２）と、を備えてよい。
【００２４】
あるいは、上記の無段変速機構のさらに他の実施態様として、前後進切替機構（５０）は、出力軸（５）に相対回転自在に支持される第１出力ギヤ（８１）及び第２出力ギヤ（８２）と、第１出力ギヤ（８１）又は第２出力ギヤ（８２）を出力軸（５）に対して選択的に係合させることが可能な係合切換手段（８５）と、入力軸（３）及び出力軸（５）と平行に配置されたアイドル軸（９０）と、アイドル軸（９０）と一体に回転する第１アイドルギヤ（９１）及び第２アイドルギヤ（９２）と、を備え、第１出力ギヤ（８１）と第１アイドルギヤ（９１）が噛合しており、かつ、第２出力ギヤ（８２）と第２アイドルギヤ（９２）が噛合していてよい。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にかかるトロイダル型の無段変速機構を備える無段変速機によれば、小型化及び軽量化を図りながらも、広い変速比幅を得ることができると共に、駆動力の伝達効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるトロイダル型の無段変速機の構成例を示すスケルトン図である。
【図２】トロイダル型の無段変速機の速度共線図である。
【図３】トロイダル型の無段変速機の動力伝達経路を示す図である。
【図４】トロイダル型の無段変速機における速度比と通過トルク（伝達トルク）の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態にかかるトロイダル型の無段変速機の構成例を示すスケルトン図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかるトロイダル型の無段変速機の他の構成例を示すスケルトン図である。
【図７】本発明の第３実施形態にかかるトロイダル型の無段変速機の構成例を示すスケルトン図である。
【図８】本発明の第４実施形態にかかるトロイダル型の無段変速機の構成例を示すスケルトン図である。
【図９】本発明の第５実施形態にかかるトロイダル型の無段変速機の構成例を示すスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかるトロイダル型の無段変速機の構成例を示すスケルトン図である。本実施形態の無段変速機（自動変速機）１は、駆動源としてのエンジン（内燃機関）２を備える車両に搭載される変速機であって、エンジン２の出力軸２ａから駆動力が伝達されて回転する入力軸３と、入力軸３の回転を変速して出力するトロイダル型の無段変速機構（バリエータ）１０と、入力軸３又はトロイダル型の無段変速機構１０の下流側に設置した動力分配用の遊星歯車機構（第１遊星歯車機構）ＰＧ１と、第１遊星歯車機構ＰＧ１からの駆動力の回転が出力される出力軸５とを備える。
【００２８】
無段変速機構１０は、第１変速ユニット１１と第２変速ユニット２１とを直列に連結してなる構成のトロイダル型の無段変速機構である。第１変速ユニット１１は、入力軸３と一体に連結されて、該入力軸３と共に回転する入力ディスク１２と、入力軸３上で入力ディスク１２に対して相対回転可能な中間ディスク１５と、入力ディスク１２と中間ディスク１５との間に挟持されて摩擦転動する一対の第１パワーローラ（第１転動体）１３とからなる。
【００２９】
第１パワーローラ１３は、入力ディスク１２の内面に形成されたトロイダル面（転動面）１２ｂと中間ディスク１５における入力ディスク１２側の内面に形成されたトロイダル面（転動面）１５ｂとを転動するための回転軸１３ａを備えると共に、回転軸１３ａと直交し紙面垂直方向に延びる揺動軸１３ｂ（トラニオン）に対して揺動自在となっており、第１パワーローラ１３を揺動軸１３ｂの周りで揺動させて傾斜角度を変化させることで、トロイダル面１２ｂ，１５ｂに対する接触圧（摩擦力）を変化させながら該トロイダル面１２ｂ，１５ｂを転動する。これにより、第１パワーローラ１３と入力ディスク１２及び中間ディスク１５との接触点の位置を変化させることで、第１変速ユニット１１の変速比（レシオ）を無段階に変化できるように構成されている。
【００３０】
また、第２変速ユニット２１は、上記の中間ディスク１５と、入力軸３上で中間ディスク１５に対して相対回転可能な出力ディスク１７と、中間ディスク１５と出力ディスク１７との間に挟持されて摩擦転動する一対の第２パワーローラ（第２転動体）１６とからなり、第２パワーローラ１６を揺動させて該第２パワーローラ１６と中間ディスク１５及び出力ディスク１７との接触点の位置を変化させることで変速比を変化させるように構成されている。
【００３１】
第２パワーローラ１６は、中間ディスク１５における出力ディスク１７側の内面に形成されたトロイダル面（転動面）１５ｂと出力ディスク１７の内面に形成されたトロイダル面（転動面）１７ｂとを転動するための回転軸１６ａを備えると共に、回転軸１６ａと直交し紙面垂直方向に延びる揺動軸１６ｂ（トラニオン）に対して揺動自在となっており、第２パワーローラ１６を揺動軸１６ｂの周りで揺動させて傾斜角度を変化させることで、トロイダル面１５ｂ，１７ｂに対する接触圧（摩擦力）を変化させながら該トロイダル面１５ｂ，１７ｂを転動する。これにより、第２パワーローラ１６と中間ディスク１５及び出力ディスク１７との接触点の位置を変化させることで、第２変速ユニット２１の速度比（レシオ）を無段階に変化できるように構成されている。
【００３２】
また、第１遊星歯車機構ＰＧ１は、入力軸３と一体に連結されて、該入力軸３と共に回転するサンギヤ（第１要素）Ｓ１と、サンギヤＳ１に連結されたピニオンギヤＰ１と、ピニオンギヤＰ１を自転及び公転自在に軸支すると共に出力軸５へ回転を出力するキャリアＣ１（第２要素）と、キャリアＣ１に連結されていると共に、出力ディスク１７と一体に連結されて該出力ディスク１７と共に回転するリングギヤ（第３要素）とを備えるシングルプラネタリ型の遊星歯車機構である。
【００３３】
本実施形態の無段変速機１では、第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１と第１変速ユニット１１の入力ディスク１２とが入力軸３を介して一体的に連結されている。これにより、サンギヤＳ１は入力軸３（エンジン２の出力軸２ａ）及び入力ディスク１２と一体に回転する。
【００３４】
また、無段変速機構１０の入力ディスク１２と中間ディスク１５と出力ディスク１７とは互いに直列に配置され、それぞれ第１パワーローラ１３と第２パワーローラ１６を介して駆動力（トルク）が伝達される。したがって、入力ディスク１２から出力ディスク１７に伝達される駆動力による回転は、入力ディスク１２と第１パワーローラ１３と中間ディスク１５から決定される第１変速ユニット１１の変速比と、中間ディスク１５と第２パワーローラ１６と出力ディスク１７から決定される第２変速ユニット２１の変速比とを乗じた変速比で変速される。
【００３５】
したがって、第１遊星歯車機構ＰＧ１では、入力ディスク１２の回転と同一方向及び同一回転数の回転がサンギヤＳ１に入力される。その一方で、入力ディスク１２の回転に対して同方向で変速された回転がリングギヤＲ１に入力される。これらサンギヤＳ１に入力された回転の駆動力とリングギヤＲ１に入力された回転の駆動力との２つの入力が合成された駆動力がキャリアＣ１から出力軸５に出力される。
【００３６】
図２は、無段変速機１の速度共線図である。同図では、入力ディスク１２とサンギヤＳ１の回転数＝Ｒｅ１、中間ディスク１５の回転数＝Ｒｅ２、キャリアの回転数＝Ｒｅ３、出力ディスク１７とリングギヤＲ１の回転＝Ｒｅ４とする。また、図中の点線は、無段変速機１の変速比（レシオ）としてハイレシオが設定されている場合のラインであり、一点鎖線は、ローレシオが設定されている場合のラインである。なお、本実施形態では、無段変速機１の変速比として、上記のハイレシオとローレシオの設定が可能である。また、λは、リングギヤＲ１の歯数とサンギヤＳ１の歯数の比（λ＝リングギヤＲ１の歯数／サンギヤＳ１の歯数）である。また、Ｍ１＝第１変速ユニット１１における入力ディスク１２と中間ディスク１５の間の変速比幅（レシオレンジ）、Ｍ２＝第２変速ユニット２１における中間ディスク１５と出力ディスク１７の間の変速比幅（レシオレンジ）、である。
【００３７】
トロイダル型の無段変速機構１０では、入力ディスク１２の回転数に対して、第１変速ユニット１１における入力ディスク１２と中間ディスク１５との間の変速比と、第２変速ユニット２１における中間ディスク１５と出力ディスク１７との間の変速比とを乗じた比率の変速比で変速した回転数が出力ディスク１７に伝達される。このように、トロイダル型の無段変速機構１０の変速比として、第１変速ユニット１１の変速比と第２変速ユニット２１の変速比とを乗じた変速比をリングギヤＲ１の入力とし、エンジン２の出力軸２ａ（入力軸３）と同回転である入力軸３の回転をサンギヤＳ１に入力することで、これらの合力をキャリアＣ１から出力軸５に出力する。そのため、下記の式（２）において、第１変速ユニット１１における入力ディスク１２と中間ディスク１５との間の変速比"α"と、第２変速ユニット２１における中間ディスク１５と出力ディスク１７との間の変速比"β"との幅を広く設定すると共に、第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１の歯数に対するリングギヤＲ１の歯数の比"λ"を大きな値に設定することによって、無段変速機１の変速比として広い変速比幅（ワイドレシオレンジ）を得ることができる。
【００３８】
すなわち、本実施形態の無段変速機１における入力軸３の回転数と出力軸５の回転数には、下記の（式２）に示すような関係がある。
【数２】
2014240681.tif 000004
ただし、Ｎout：出力軸の回転数、Ｎin：入力軸の回転数、α：第１変速ユニット１１における入力ディスク１２と中間ディスク１５との間の変速比、β：第２変速ユニット２１における中間ディスク１５と出力ディスク１７との間の変速比、ＺS：サンギヤＳ１の歯数、ＺR：リングギヤＲ１の歯数、である。
【００３９】
また、第１遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤＲ１には、第１変速ユニット１１における入力ディスク１２と中間ディスク１５との間の伝達損失と、第２変速ユニット２１における中間ディスク１５と出力ディスク１７との間の伝達損失とを乗じた伝達損失を含む駆動力（トルク）が入力されるのに対して、第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１には、入力軸３からの駆動力が直接入力されるため、実質的に伝達損失の無い駆動力が入力される。したがって、第１遊星歯車機構ＰＧ１の動力分配作用によってキャリアＣ１から出力される駆動力は、トロイダル型の無段変速機構１０の動力伝達効率よりも高い伝達効率の駆動力となる。したがって、先の特許文献１に示す無段変速機構のように、第一、第二トロイダル変速ユニットを直列に連結した構成の無段変速機構のみを備える場合と比較して、駆動力の伝達効率を効果的に高めることができる。
【００４０】
図３は、無段変速機１の動力伝達経路を示す図である。また、図４は、無段変速機１における速度比と通過トルク（伝達トルク）の関係を示すグラフである。図４のグラフでは、横軸に変速比をとり、縦軸に通過トルク（伝達トルク）をとっている。また、グラフ上の実線は、エンジン２から入力軸３に入力されるトルク（合計トルク）を示し、点線は、入力軸３から無段変速機構１０（入力ディスク１２）に入力されるトルクを示し、一点鎖線は、入力軸３から第１遊星歯車機構ＰＧ１（サンギヤＳ１）に直接入力されるトルクを示す。
【００４１】
図３に示すように、本実施形態の無段変速機１では、エンジン２から入力軸３に入力されるトルクは、点線で示す入力軸３から無段変速機構１０の入力ディスク１２に伝達される第１の経路と、一点鎖線で示す入力軸３から第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１に伝達される第２の経路との二経路に分かれて伝達される。したがって、入力軸３から無段変速機構１０の入力ディスク１２に伝達されるトルクは、エンジン２の出力軸２ａから入力軸３に入力されるトルクの一部であるため、無段変速機構１０によるどのような変速状態（変速比の設定状態）においても、当該トルクは、エンジン２から入力される全トルクに対して小さくなる。そのため、トロイダル型の無段変速機構１０の構成（体格）を設計するにあたって、入力トルク（伝達トルク）をエンジン２から入力軸３に入力するトルクよりも小さく見積もった設計をすることができる。これにより、トロイダル型の無段変速機構１０の小型化・軽量化を図ることができる。特に、先の特許文献２に示す無段変速機と比較して、トロイダル型の無段変速機構１０の通過トルクを小さく抑えることが可能となるので、無段変速機構１０の小型化・軽量化を図ることができる。
【００４２】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる無段変速機について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項、及び図示する以外の事項については、第１実施形態と同じである。
【００４３】
図５及び図６は、本発明の第２実施形態にかかる無段変速機のスケルトン図である。図５に示す無段変速機１−２では、トロイダル型の無段変速機構１０（第１変速ユニット１１及び第２変速ユニット２１）の構成は、第１実施形態と同じであるが、入力軸３と第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１とが一体に連結されておらず、入力ディスク１２（入力軸３）とサンギヤＳ１との間には、それらを係脱自在に連結する発進クラッチ（係脱切替要素）ＣＬが設けられている。発進クラッチＣＬは、入力軸３と第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１とを一体に連結する連結状態と、この連結を断つ解放状態とに切換自在に構成されている。これにより、入力軸３と第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１との係合は、発進クラッチＣＬを用いて切り離すことができる。なお、入力軸３と無段変速機構１０の入力ディスク１２との間は一体に連結されている。
【００４４】
また、図６に示す無段変速機１−２でも、トロイダル型の無段変速機構１０（第１変速ユニット１１及び第２変速ユニット２１）の構成は、第１実施形態と同じであるが、入力軸３と無段変速機構１０の入力ディスク１２とが一体に連結されておらず、入力軸３と入力ディスク１２との間には、それらを係脱自在に連結する発進クラッチ（係脱切替要素）ＣＬが設けられている。発進クラッチＣＬは、入力軸３と無段変速機構１０の入力ディスク１２とを一体に連結する連結状態と、この連結を断つ解放状態とに切換自在に構成されている。これにより、入力軸３と無段変速機構１０の入力ディスク１２との間の係合は、発進クラッチＣＬを用いて切り離すことができる。なお、入力軸３と第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１との間は一体に連結されている。
【００４５】
図５及び図６に示す構成の無段変速機構１０によれば、エンジン２から入力した駆動力を分配した後の経路に発進クラッチＣＬを配置することによって、発進クラッチＣＬの通過トルク（伝達トルク）がエンジン２からの入力トルクよりも小さくなる。したがって、発進クラッチＣＬの許容伝達トルクを小さく見積もった設計をすることができ、発進クラッチＣＬの小型化及び軽量化を図ることができる。なお、図５に示すように、第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１と入力軸３（エンジン２の出力軸２ａ）との間に発進クラッチＣＬを配置する構成例と、図６に示すように、無段変速機構１０の入力ディスク１２と入力軸３（エンジン２の出力軸２ａ）との間に発進クラッチＣＬを配置する構成例の二種類があるが、前者の方が発進クラッチＣＬをより小型・軽量な構成とすることが可能である。
【００４６】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、本発明の第３実施形態にかかる無段変速機１−３の構成例を示すスケルトン図である。本実施形態の無段変速機１−３は、車両の前後進を切り替えるための前後進切替機構５０をエンジン２（フライホイール４）の直後に配置し、その下流側（後側）に動力分配用の第１遊星歯車機構ＰＧ１とトロイダル型の無段変速機構１０を配置した構成である。
【００４７】
前後進切替機構５０は、前後進切換用の遊星歯車機構（第２遊星歯車機構）ＰＧ２と、発進クラッチ（前進クラッチ）ＣＬとを備えている。第２遊星歯車機構ＰＧ２は、発進クラッチＣＬを介して入力軸３と一体に連結されることで、該入力軸３と一体に回転するサンギヤ（第４要素）Ｓ２と、サンギヤＳ２に連結していると共に、後進ブレーキＢＬを介して変速機ケース（固定側の部材）８に固定可能なキャリア（第５要素）Ｃ２と、キャリアＣ２に連結していると共に、動力分配用の第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１と一体に構成されるリングギヤ（第６要素）Ｒ２とを備えている。
【００４８】
また、発進クラッチＣＬは、入力軸３と第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２との間に設けられている。この発進クラッチＣＬは、入力軸３とサンギヤＳ２とを一体に連結する連結状態と、この連結を断つ解放状態とに切換自在に構成されている。これにより、入力軸３と第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２との間の係合は、発進クラッチＣＬを用いて切り離すことができる。また、後進ブレーキＢＬは、第２遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアＣ２を変速機ケース８に固定する固定状態と、この固定を解放する解放状態とに切換自在に構成されている。
【００４９】
また、本実施形態の無段変速機１−３は、入力軸３と平行に配置された出力軸５及び該出力軸５上に設けた従動ギヤ６及び駆動ギヤ（出力ギヤ）７と、入力軸３及び出力軸５と平行に配置されたデファレンシャル軸７１と、デファレンシャル軸７１上に設けたデファレンシャルギヤ７２とを備える。出力軸５上の従動ギヤ６は、第２遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアＣ２と噛合しており、駆動ギヤ７は、デファレンシャル軸７１上に設けたデファレンシャルギヤ７２と噛合している。
【００５０】
本実施形態の無段変速機１−３では、エンジン２（フライホイール４）の直後に配置した前後進切替機構５０を備えている。したがって、当該前後進切替機構５０で発進クラッチＣＬと後進ブレーキＢＬの締結を切り替えて、入力軸３の回転の正逆を切り替えることができる。これにより、車両の前進・後進を切り替えることができる。
【００５１】
また、本実施形態の無段変速機１−３では、第１実施形態の無段変速機１と同様、エンジン２から入力軸３に入力されるトルクは、入力軸３から無段変速機構１０の入力ディスク１２に伝達される第１の経路と、入力軸３から第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１に伝達される第２の経路との二経路に分かれて伝達される。そして、動力分配用の第１遊星歯車機構ＰＧ１では、サンギヤＳ１に入力される入力軸３の回転による駆動力と、第１遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤＲ１に入力される無段変速機構１０の出力ディスク１７の回転による駆動力との合力をキャリアＣ１から出力軸５上の従動ギヤ６に出力するようになっている。
【００５２】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図８は、本発明の第４実施形態にかかる無段変速機１−４のスケルトン図である。本実施形態の無段変速機１−４は、入力軸３と動力分配用の第１遊星歯車機構ＰＧ１が備えるサンギヤＳ１との間に発進クラッチ（前進クラッチ）ＣＬを配置し、さらに、第１遊星歯車機構ＰＧ１とデファレンシャルギヤ７２との間に設けた出力軸５上に車両の前後進を切り替えるための前後進切替機構５０を配置した構成である。
【００５３】
発進クラッチＣＬは、入力軸３と第１遊星歯車機構ＰＧ１が備えるサンギヤＳ１とを一体に連結する連結状態と、この連結を断つ解放状態とに切換自在に構成されている。これにより、入力軸３と第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１との間の係合は、発進クラッチＣＬを用いて切り離すことができる。
【００５４】
前後進切替機構５０は、前後進切換用の遊星歯車機構（第２遊星歯車機構）ＰＧ２と、セレクタ機構５５とを備える。第２遊星歯車機構ＰＧ２は、出力軸５上の従動ギヤ６を介して第１遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアＣ１と連結されて該キャリアＣ１の回転が入力されるサンギヤ（第４要素）Ｓ２と、サンギヤＳ２及びリングギヤＲ２に連結されたピニオンギヤＰ２と、ピニオンギヤＰ２を自転及び公転自在に軸支するキャリアＣ２と、ピニオンギヤＰ２に連結していると共に、出力軸５及び出力ギヤ７を介してデファレンシャルギヤ７２に回転が伝達されるリングギヤＲ２とを備える。セレクタ機構５５は、第２遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアＣ２を変速機ケース（固定側の部材）８に固定する状態と、第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２及び出力軸５上の従動ギヤ６と一体に固定する状態とを選択的に切り替えることが可能である。
【００５５】
本実施形態の無段変速機１−４では、第１実施形態の無段変速機１と同様、入力軸３に入力されるトルクは、入力軸３から無段変速機構１０の入力ディスク１２に伝達される第１の経路と、入力軸３から発進クラッチＣＬを介して第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１に伝達される第２の経路との二経路に分かれて伝達される。そして、動力分配用の第１遊星歯車機構ＰＧ１では、入力軸３の回転による駆動力がサンギヤＳ１に入力され、無段変速機構１０の出力ディスク１７の回転による駆動力がリングギヤＲ１に入力される。そして、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１に入力される駆動力の合力がキャリアＣ１から出力軸５上の従動ギヤ６に出力されるようになっている。
【００５６】
また、本実施形態の無段変速機１−４では、第１遊星歯車機構ＰＧ１の下流側に配置した前後進切替機構５０を備えることで、当該前後進切替機構５０のセレクタ機構５５で、キャリアＣ２を変速機ケース８に固定する状態とサンギヤＳ２と一体に固定する状態とを選択的に切り替えることで、出力軸５の回転の正逆を切り替えることができる。これにより、車両の前進・後進を切り替えることができる。
【００５７】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態にかかる無段変速機について説明する。図９は、本発明の第５実施形態にかかる無段変速機１−５のスケルトン図である。本実施形態の無段変速機１−５は、入力軸３と無段変速機構１０の入力ディスク１２との間に発進クラッチＣＬを配置し、動力分配用の第１遊星歯車機構ＰＧ１の下流側（第１遊星歯車機構ＰＧ１とデファレンシャルギヤ７２との間）に前後進切替機構５０を配置した構成である。
【００５８】
前後進切替機構５０は、入力軸３と平行に配置した出力軸５と、出力軸５上に相対回転自在に支持される前進用減速ギヤ（第１出力ギヤ）８１及び後進用減速ギヤ（第２出力ギヤ）８２と、これら前進用減速ギヤ８１と後進用減速ギヤ８２を出力軸５に対して選択的に結合可能なセレクタ機構（結合切換手段）８５と、入力軸３及び出力軸５と平行に配置されたアイドル軸９０と、アイドル軸９０と一体に回転する第１アイドルギヤ９１及び第２アイドルギヤ９２とを備える。前進用減速ギヤ８１は、第１遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアＣ１と連結（噛合）している。また、前進用減速ギヤ８１と第１アイドルギヤ９１が噛合しており、かつ、後進用減速ギヤ８２と第２アイドルギヤ９２が噛合している。なお、図面では、前進用減速ギヤ８１と第１アイドルギヤ９１、及び後進用減速ギヤ８２と第２アイドルギヤ９２は、互いが離れて配置されているように図示されているが、実際には、前進用減速ギヤ８１と第１アイドルギヤ９１、及び後進用減速ギヤ８２と第２アイドルギヤ９２は互いに噛合している。また、セレクタ機構８５は、前進用減速ギヤ８１を出力軸５に固定する状態と、後進用減速ギヤ８２を出力軸５に固定する状態とを選択的に切り替えることが可能である。
【００５９】
本実施形態の無段変速機１−５では、第１実施形態の無段変速機１と同様、入力軸３に入力されるトルクは、入力軸３から発進クラッチＣＬを介して無段変速機構１０の入力ディスク１２に伝達される第１の経路と、入力軸３から第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１に伝達される第２の経路との二経路に分かれて伝達される。そして、動力分配用の第１遊星歯車機構ＰＧ１では、入力軸３の回転による駆動力がサンギヤＳ１に入力され、無段変速機構１０の出力ディスク１７の回転による駆動力がリングギヤＲ１に入力される。そして、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１に入力される駆動力の合力がキャリアＣ１から出力軸５上の前進用減速ギヤ８１に出力されるようになっている。
【００６０】
また、本実施形態の無段変速機１−５では、第１遊星歯車機構ＰＧ１の下流側に配置した前後進切替機構５０を備える。したがって、当該前後進切替機構５０のセレクタ機構８５で、前進用減速ギヤ８１を出力軸５に固定する状態と、後進用減速ギヤ８２を出力軸５に固定する状態とを選択的に切り替えることで、出力軸５の回転の正逆を切り替えることができる。これにより、車両の前進・後進を切り替えることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１〜１−５    無段変速機
２    エンジン（駆動源）
２ａ    エンジンの出力軸
３    入力軸
４    フライホイール
５    出力軸
６    従動ギヤ
７    駆動ギヤ（出力ギヤ）
８    変速機ケース（固定側の部材）
１０    無段変速機構
１１    第１変速ユニット
１２    入力ディスク
１３    第１パワーローラ（第１転動体）
１３ａ    回転軸
１３ｂ    揺動軸
１５    中間ディスク
１６    第２パワーローラ（第２転動体）
１６ａ    回転軸
１６ｂ    揺動軸
１７    出力ディスク
２１    第２変速ユニット
５０    前後進切替機構
５５    セレクタ機構
７１    デファレンシャル軸
７２    デファレンシャルギヤ
８１    前進用減速ギヤ（第１出力ギヤ）
８２    後進用減速ギヤ（第２出力ギヤ）
８５    セレクタ機構
９０    アイドル軸
９１    第１アイドルギヤ
９２    第２アイドルギヤ
ＢＬ    後進ブレーキ
ＰＧ１    第１遊星歯車機構
Ｓ１    サンギヤ（第１要素）
Ｐ１    ピニオンギヤ
Ｃ１    キャリア（第２要素）
Ｒ１    リングギヤ（第３要素）
ＰＧ２    第２遊星歯車機構
Ｓ２    サンギヤ（第４要素、第７要素）
Ｐ２    ピニオンギヤ
Ｃ２    キャリア（第５要素、第８要素）
Ｒ２    リングギヤ（第６要素、第９要素）
ＣＬ    発進クラッチ（係脱切替要素）
【図１】
2014240681.tif 000005
【図２】
2014240681.tif 000006
【図３】
2014240681.tif 000007
【図４】
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【図５】
2014240681.tif 000009
【図６】
2014240681.tif 000010
【図７】
2014240681.tif 000011
【図８】
2014240681.tif 000012
【図９】
2014240681.tif 000013