(57)【要約】【課題】  出力軸６の直前に設ける後段側遊星歯車式変速機構５の小型化、耐久性向上、効率確保を図れる構造を実現する。【解決手段】  上記後段側遊星歯車式変速機構５を、シングルピニオン型とする。又、この後段側遊星歯車式変速機５を構成する後段側キャリア１８と上記出力軸６とを、動力の伝達自在に結合する。この構成により、上記後段側遊星歯車式変速機構５を構成する遊星歯車の回転速度、噛合部の面圧を抑え、上記後段側キャリア１８の強度向上を可能として、上記課題を解決する。【選択図】  図１
2006316839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、トロイダル型無段変速機と、中間伝達軸と、複数段の遊星歯車式変速機構と、出力軸とを、動力の伝達方向に関して互いに直列に配置して成り、少なくとも上記入力軸から上記出力軸に伝達するトルクよりも上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクが小さくなる運転モードを備えた無段変速装置であって、
このうちのトロイダル型無段変速機は、上記入力軸と共に回転する入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に、且つ、この入力側ディスクに対する相対回転を可能に設けられた出力側ディスクと、これら両ディスクに設けられて互いに対向する、それぞれがトロイド曲面である軸方向側面同士の間に挟持された複数のパワーローラとを備えたものであり、
上記各遊星歯車式変速機構のうち、上記トロイダル型無段変速機の側に配置した前段側遊星歯車式変速機構は、前段側キャリアと、この前段側キャリアに回転自在に支持した複数個の前段側遊星歯車と、これら各前段側遊星歯車と噛合した、前段側太陽歯車と前段側リング歯車とのうちの少なくとも一方の歯車とを備え、上記トロイダル型無段変速機の変速度比に応じて変化する、上記前段側キャリアの回転速度と上記前段側太陽歯車又は上記前段側リング歯車の回転速度との差に相当する速度の回転力を上記中間伝達軸に出力するものであり、
上記出力軸の側に配置した後段側遊星歯車式変速機構は、後段側太陽歯車と、後段側キャリアと、後段側リング歯車と、複数の後段側遊星歯車とを備えたものであって、これら各後段側遊星歯車は、上記後段側キャリアに回転自在に支持されて、同体若しくは同軸の遊星歯車が上記後段側リング歯車に噛合すると共に上記後段側太陽歯車にも噛合する、シングルピニオン型であり、上記後段側太陽歯車と上記後段側キャリアと上記後段側リング歯車との３個の部材のうちの後段側キャリアが上記出力軸と共に回転し、残り２個の部材のうちの１個の部材が上記中間伝達軸と共に回転し、残り１個の部材が、少なくとも上記運転モードを実現する際に固定の部分に結合されて回転しない
無段変速装置。
【請求項２】
トロイダル型無段変速機が、軸方向に互いに離隔した位置に互いに同心に、それぞれのトロイド側面を互いに対向させた状態で配置した１対の入力側ディスクと、これら両入力側ディスク同士の間に、そのトロイド側面をこれら両入力側ディスクのトロイド側面に対向させた状態で設けられた出力側ディスクとを備え、これら両入力側ディスクと出力側ディスクとのトロイド側面同士の間にそれぞれ複数個のパワーローラを挟持した、ダブルキャビティ型であり、前段側遊星歯車式変速機構は、入力軸と一方の入力側ディスクとを結合固定する状態で設けられてこの入力軸と共に回転する前段側キャリアに回転自在に支持した前段側遊星歯車を、上記出力側ディスクと共に回転する前段側太陽歯車に噛合させたもので、上記トロイダル型無段変速機の変速度比に応じて変化する、上記前段側キャリアの回転速度と上記前段側太陽歯車の回転速度との差に相当する速度の回転力を中間伝達軸に出力するものである、請求項１に記載した無段変速装置。
【請求項３】
後段側太陽歯車が中間伝達軸と共に回転し、後段側リング歯車が、入力軸から出力軸に伝達するトルクよりもトロイダル型無段変速機を通過するトルクが小さくなる運転モードを実現する際に固定の部分に結合されて回転しない、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。
【請求項４】
前段側キャリアに回転自在に支持された複数本の前段側遊星軸の両端部にそれぞれ、前段側遊星歯車と前段側伝達用遊星歯車とが、これら各前段側遊星軸と共に回転自在に設けられており、これら各前段側伝達用遊星歯車と、中間伝達軸の一部にこの中間伝達軸と共に回転自在に設けられた、伝達用太陽歯車とが噛合している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。
【請求項５】
後段側太陽歯車が中間伝達軸と共に回転自在であり、後段側遊星歯車が、後段側キャリアに回転自在に支持された複数本の後段側遊星軸の両端部にこれら各後段側遊星軸と共に回転自在に設けられた、互いに歯数が異なる、第一、第二両後段側遊星歯車であり、このうちの第一後段側遊星歯車が上記後段側太陽歯車と噛合し、第二後段側遊星歯車が後段側リング歯車と噛合している、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。
【請求項６】
動力源と入力軸との間に発進クラッチを設置した状態で使用される、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。
【請求項７】
前段側遊星歯車式変速機構と後段側遊星歯車式変速機構との間に中段遊星歯車式変速機構を、動力の伝達方向に関して中間伝達軸と並列に設けると共に、この中段遊星歯車式変速機構を通じて動力の伝達を行なうか否かを切り換える為のクラッチ装置を設けた、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。
【請求項８】
前段側キャリアに回転自在に支持された複数本の前段側遊星軸の両端部にそれぞれ、前段側遊星歯車と前段側伝達用遊星歯車とが、これら各前段側遊星軸と共に回転自在に設けられており、このうちの各前段側伝達用遊星歯車と、中間伝達軸の一部にこの中間伝達軸と共に回転自在に設けられた、伝達用太陽歯車とが噛合しており、上記前段側キャリアの周囲に前段側太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持された前段側リング歯車と上記各前段側遊星歯車又は上記各前段側伝達用遊星歯車とが、各前段外径側遊星歯車を介して噛合しており、中段遊星歯車式変速機構を構成する中段太陽歯車が上記前段側リング歯車に、この前段側リング歯車と共に回転自在に結合されており、上記中段遊星歯車式変速機構を構成する中段キャリアが後段側キャリアに対し、同期した回転を自在に結合されており、上記中段太陽歯車の周囲にこの中段太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持された中段リング歯車と、上記中段キャリアに回転自在に支持されて上記中段太陽歯車と噛合した中段遊星歯車とが噛合しており、クラッチ装置は、上記中段リング歯車と固定の部分との間に設けられて、接続時にこの中段リング歯車の回転を阻止する低速用クラッチと、後段側リング歯車と固定の部分との間に設けられて、接続時にこの後段側リング歯車の回転を阻止する高速用クラッチとから成るものである、請求項７に記載した無段変速装置。
【請求項９】
前段側キャリアに回転自在に支持された複数本の前段側遊星軸の両端部にそれぞれ、前段側遊星歯車と前段側伝達用遊星歯車とが、これら各前段側遊星軸と共に回転自在に設けられており、このうちの各前段側伝達用遊星歯車と、中間伝達軸の一部にこの中間伝達軸と共に回転自在に設けられた、伝達用太陽歯車とが噛合しており、上記前段側キャリアの周囲に前段側太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持された前段側リング歯車と上記各前段側遊星歯車又は上記各前段側伝達用遊星歯車とが、各前段外径側遊星歯車を介して噛合しており、中段遊星歯車式変速機構を構成する中段キャリアが固定の部分に支持固定されており、この中段キャリアに回転自在に支持された複数本の中段遊星軸の両端部に設けられてこれら各中段遊星軸と共に回転する第一、第二両中段遊星歯車を介して、上記前段側リング歯車の回転を後段側キャリアに伝達自在としており、クラッチ装置は、これら前段側リング歯車と後段側キャリアとの間に設けられて、接続時にこれら前段側リング歯車と後段側キャリアとの間でのトルク伝達を可能にする低速用クラッチと、後段側リング歯車と固定の部分との間に設けられて、接続時にこの後段側リング歯車の回転を阻止する高速用クラッチとから成るものである、請求項７に記載した無段変速装置。
【請求項１０】
各第一中段遊星歯車を、前段側リング歯車と同心に配置されてこの前段側リング歯車と共に回転する中段リング歯車に噛合させており、各第二中段遊星歯車を、中間伝達軸の周囲にこの中間伝達軸と同心に、回転自在に配置された中段太陽歯車に噛合させており、この中段太陽歯車と後段側キャリアとを、低速用クラッチを介して、この低速用クラッチの接続時にトルク伝達自在に結合している、請求項９に記載した無段変速装置。
【請求項１１】
各第一中段遊星歯車を、前段側リング歯車と同心に配置されてこの前段側リング歯車と共に回転する中段リング歯車に、中段外径側遊星歯車を介して噛合させており、各第二中段遊星歯車を、中間伝達軸の周囲にこの中間伝達軸と同心に、回転自在に配置された第二中段リング歯車に噛合させており、この第二中段リング歯車と後段側キャリアとを、低速用クラッチを介して、この低速用クラッチの接続時にトルク伝達自在に結合している、請求項９に記載した無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車用自動変速装置として、或はポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の変速装置として利用する無段変速装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用自動変速機としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、例えば特許文献１、非特許文献１、２等の多くの刊行物に記載され、且つ、一部で実施されて周知である。又、変速度比の変動幅を大きくすべく、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機構とを組み合わせた無段変速装置も、例えば特許文献２〜４に記載される等により従来から広く知られている。これら各特許文献２〜４に記載された無段変速装置は、クラッチ装置により低速モードと高速モードとを切り換え自在である。そして、低速モード時には、上記トロイダル型無段変速機の変速度比（変速比）を所定値にする事により、入力軸を一方向に回転させたまま、出力軸の回転状態を停止させる、所謂ギヤードニュートラルと呼ばれる状態を実現できる。又、上記低速モード時には、上記トロイダル型無段変速機の変速度比を調節する事により、この停止状態を挟んで、この出力軸の回転状態を、正転、逆転に切り換えられる。従って、トルクコンバータ等の発進クラッチを省略できる。又、高速モード時には、動力の一部をトロイダル型無段変速機をバイパスさせて出力軸に送る事により、入力軸に加えられるトルクに比べ、トロイダル型無段変速機を通過するトルクを低く抑える、所謂パワースプリット状態を実現する。そして、このトロイダル型無段変速機の耐久性向上と、無段変速装置全体としての伝達効率の向上とを図れる。これらの点に関しては、上記特許文献２〜４等にも記載されているので、詳しい説明は省略する。
【０００３】
上述の様な特許文献２〜４に記載された無段変速装置の場合、低速モード時にギヤードニュートラル状態を実現する事により、発進クラッチを省略して小型化を図れる面、或いは、高速モード時にパワースプリット状態を実現する事により、トロイダル型無段変速機を通過するトルクを抑える面からは、特に問題を生じない。但し、何れの無段変速装置の場合も、出力軸の直前に設ける遊星歯車式変速機構の小型化、耐久性向上、効率確保の面からは改良の余地がある。
【０００４】
先ず、上記特許文献２〜３に記載された無段変速装置の場合には、出力軸の直前に配置した、後段の遊星歯車式変速機構部分の耐久性及び伝達効率の確保が、必ずしも十分とは言えない。この理由の第一は、この後段の遊星歯車式変速機構を構成する太陽歯車とキャリアとが逆方向に回転する為、このキャリアに支持した遊星歯車の回転速度が速くなる事である。回転速度が速くなると、その分、摩擦損失が大きくなって伝達効率が低下し、耐久性も低下する。尚、上記太陽歯車と上記キャリアとの回転速度（速さ及び回転方向を含む）が、このキャリアに支持された遊星歯車の回転速度に及ぼす影響に関しては、機構学上広く知られているので、詳しい説明は省略する。
【０００５】
又、上記理由の第二は、遊星歯車として、互いに噛合した１対の遊星歯車素子のうちの一方の遊星歯車素子を太陽歯車に、他方の遊星歯車素子をリング歯車に、それぞれ噛合させた、所謂ダブルピニオン型の構造を採用している為である。ダブルピニオン型の遊星歯車式変速機構の場合、１対の遊星歯車同士を噛合させる分、摩擦損失を生じる噛合部が多くなり、伝達効率を低下させる。又、太陽歯車の外周面とリング歯車の内周面との間の限られた空間に、それぞれが互いに噛合した１対の遊星歯車素子から成る遊星歯車ユニットを、複数組設置する必要がある。そして、これら遊星歯車素子の直径をできるだけ大きくする為には、対となる遊星歯車素子を円周方向にずらせて配置する。
【０００６】
従って、キャリアの一部で、それぞれが円輪状である連結板或いは連結板同士を結合固定する為に、円周方向に隣り合う遊星歯車ユニット同士の間でこれら連結板或いは連結板同士の間に配置する支柱部分の断面積が狭くなり、上記キャリアの強度を確保する事が難しくなる。又、上述の様に、対となる遊星歯車素子を円周方向にずらせて配置した場合でも、同軸の遊星歯車をリング歯車に噛合させると共に太陽歯車にも噛合させる、所謂シングルピニオン型の遊星歯車式変速機構に比べて、上記各遊星歯車素子の直径が小さくなる事が避けられない。この為、これら各遊星歯車素子同士、及び、これら各遊星歯車素子と太陽歯車或いはリング歯車との噛合部の強度を確保する為には、これら各遊星歯車素子と太陽歯車とリング歯車との軸方向長さを確保して、上記各噛合部の強度を確保する必要がある。但し、この軸方向長さを確保する事は、小型・軽量化を図る上での障害となる。更に、上記各遊星歯車素子の直径が小さくなる分、これら各遊星歯車素子の回転速度が速くなり、上記各噛合部での摩擦損失に基づく伝達効率の低下、これら各遊星歯車素子を支持しているニードル軸受の耐久性低下が問題となり易い。
【０００７】
これに対して、前記特許文献４に記載された無段変速装置の場合には、後段側に設けた減速用の遊星歯車式変速機構を構成するキャリアを固定式とし、このキャリアにシングルピニオン型の遊星歯車を回転自在に支持している。この為、上述した特許文献２〜３に記載した様な問題は生じない。但し、上記特許文献４に記載された構造の場合には、後段側の遊星歯車式変速機構から出力軸への動力取り出しを、この遊星歯車式変速機構を構成するリング歯車から行なっている為、この動力取り出し部分の構造が複雑化、大型化する。又、高速モード時にパワースプリット状態を実現する際の、前段側の遊星歯車式変速機構から後段側の遊星歯車式変速機構への動力取り出しに関しても、筒状の伝達軸を介して行なう等、構造が複雑で、小型・軽量化を図りにくい構造を採用している。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３１７６０１号公報
【特許文献２】特開２０００−２２０７１９号公報
【特許文献３】特開２００３−３０７２６６号公報
【特許文献４】特開２００２−１３９１２４号公報
【非特許文献１】青山元男著、「別冊ベストカー  赤バッジシリーズ２４５／クルマの最新メカがわかる本」、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日、ｐ．９２−９３
【非特許文献２】田中裕久著、「トロイダルＣＶＴ」、株式会社コロナ社、２０００年７月１３日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、出力軸の直前に設ける遊星歯車式変速機構構の小型化、耐久性向上、効率確保を図れる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の無段変速装置は、入力軸と、トロイダル型無段変速機と、中間伝達軸と、複数段の遊星歯車式変速機構と、出力軸とを、動力の伝達方向に関して互いに直列に配置して成る。そして、少なくとも上記入力軸から上記出力軸に伝達するトルクよりも上記トロイダル型無段変速機を通過するトルクが小さくなる（パワースプリット状態を実現する）運転モードを備える。
このうちのトロイダル型無段変速機は、上記入力軸と共に回転する入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に、且つ、この入力側ディスクに対する相対回転を可能に設けられた出力側ディスクと、これら両ディスクに設けられて互いに対向する、それぞれがトロイド曲面である軸方向側面同士の間に挟持された複数のパワーローラとを備える。
又、上記各遊星歯車式変速機構のうち、上記トロイダル型無段変速機の側に配置した前段側遊星歯車式変速機構は、前段側キャリアと、この前段側キャリアに回転自在に支持した複数個の前段側遊星歯車と、これら各前段側遊星歯車と噛合した、前段側太陽歯車と前段側リング歯車とのうちの少なくとも一方の歯車とを備える。そして、上記トロイダル型無段変速機の変速度比（変速比）に応じて変化する、上記前段側キャリアの回転速度と上記前段側太陽歯車又は上記前段側リング歯車の回転速度との差に相当する速度の回転力を、上記中間伝達軸に出力する。
又、上記出力軸の側に配置した後段側遊星歯車式変速機構は、後段側太陽歯車と、後段側キャリアと、後段側リング歯車と、複数の後段側遊星歯車とを備える。又、これら各後段側遊星歯車は、上記後段側キャリアに回転自在に支持されて、同体若しくは同軸の遊星歯車が、上記後段側リング歯車に噛合すると共に上記後段側太陽歯車にも噛合する、シングルピニオン型である。そして、上記後段側太陽歯車と上記後段側キャリアと上記後段側リング歯車との３個の部材のうちの後段側キャリアが、上記出力軸と共に回転する。又、残り２個の部材のうちの１個の部材が、上記中間伝達軸と共に回転する。更に、残り１個の部材が、少なくとも上記パワースプリット状態となる運転モードを実現する際に、固定の部分に結合されて回転しない。
【発明の効果】
【００１１】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、出力軸の直前に設ける遊星歯車式変速機構の小型化、耐久性向上、効率確保を図れる構造を実現できる。
先ず、上記遊星歯車式変速機構をシングルピニオン型としている為、限られた空間内で可能な限り、各後段側遊星歯車の直径を大きくできる。この為、これら各後段側遊星歯車等の軸方向寸法を大きくしなくても、これら各後段側遊星歯車と、後段側太陽歯車及び後段側リング歯車との噛合部の面圧を低く抑えられ、小型・軽量化を図る上で有利になる。又、上記各後段側遊星歯車の直径を大きくできる分、これら各後段側遊星歯車の回転速度を低く抑えられ、これら各後段側遊星歯車を支持している、ニードル軸受等の回転支持部での摩擦損失を低く抑えて、伝達効率の向上を図る上から有利になる。又、円周方向に隣り合う各後段側遊星歯車同士の間の空間を広くできて、キャリアを構成する柱部の断面積を大きくでき、このキャリアの強度を確保する面から有利になる。更に、ダブルピニオン型の構造を採用する場合に比べ、上記遊星歯車式変速機構部分での動力の伝達経路の数（遊星歯車の数）を多くできて、各伝達経路部分で伝達する動力を低く抑えられる為、この面からも、耐久性向上を図れる。
【００１２】
又、後段側キャリアが出力軸と共に回転する、言い換えれば、後段側遊星歯車式変速機構から出力軸に動力を、上記後段側キャリアから取り出している。この為、この後段側キャリアの回転方向と、上記後段側遊星歯車式変速機構の入力部材である、後段側太陽歯車又は後段側リング歯車の回転方向とが同じになる。従って、上記各後段側遊星歯車の回転速度を、前述した特許文献２〜３に記載された構造の様に、太陽歯車とキャリアとが逆方向に回転する構造に比べた場合は勿論、前述した特許文献４に記載された構造の様に、キャリアが回転しない構造に比べても低く抑えられる。この為、上記特許文献２〜４に記載された構造に比べて、上記各後段側遊星歯車の回転速度をより低く抑えられ、伝達効率のより一層の向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、トロイダル型無段変速機をダブルキャビティ型とする。即ち、このトロイダル型無段変速機を、１対の入力側ディスクと、出力側ディスクと、複数個のパワーローラとから構成する。このうちの両入力側ディスクは、軸方向に互いに離隔した位置に互いに同心に、それぞれのトロイド側面を互いに対向させた状態で配置する。又、上記出力側ディスクは、上記両入力側ディスク同士の間に、そのトロイド側面をこれら両入力側ディスクのトロイド側面に対向させた状態で設ける。更に、上記各パワーローラは、これら両入力側ディスクと出力側ディスクとのトロイド側面同士の間に、それぞれ複数個ずつ挟持する。
又、前段側遊星歯車式変速機構を構成する前段側キャリアを、入力軸と一方の入力側ディスクとを結合固定する状態で設けて、この入力軸と共に回転自在とする。又、上記前段側キャリアに回転自在に支持した前段側遊星歯車を、上記出力側ディスクと共に回転する前段側太陽歯車に噛合させる。そして、上記トロイダル型無段変速機の変速度比（変速比）に応じて変化する、上記前段側キャリアの回転速度と上記前段側太陽歯車の回転速度との差に相当する速度の回転力を、中間伝達軸に出力自在とする。
この様な構成を採用すれば、トロイダル型無段変速機としてダブルキャビティ型の構造を採用する事により、大きな動力を伝達可能な無段変速装置で、全体の構造をコンパクトにまとめ、小型・軽量に構成できる。
【００１４】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、後段側太陽歯車を中間伝達軸と共に回転させる。又、後段側リング歯車を、入力軸から出力軸に伝達するトルクよりもトロイダル型無段変速機を通過するトルクが小さくなる（パワースプリット状態となる）運転モードを実現する際に、固定の部分に結合して回転させない。
この様な構成を採用すれば、上記運転モードを実現する為に油圧式のクラッチを設ける場合にも、このクラッチの断接の為の油圧配管等の設置の自由度が高くなる。又、このクラッチが回転しない為、このクラッチを構成する油圧室内に、遠心力に基づいて油圧が立ち上がる事がなく、この遠心力に基づく油圧を相殺する為の機構が不要になって、構造の簡略化を図れる。
【００１５】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、前段側キャリアに回転自在に支持された複数本の前段側遊星軸の両端部にそれぞれ、前段側遊星歯車と前段側伝達用遊星歯車とを、これら各前段側遊星軸と共に回転自在に設ける。そして、これら各前段側伝達用遊星歯車と、中間伝達軸の一部にこの中間伝達軸と共に回転自在に設けられた、伝達用太陽歯車とを噛合させる。
この様に構成すれば、前段側遊星歯車式変速機構の出力を上記中間伝達軸に伝達する構造を簡略に構成できて、無段変速装置の小型・軽量化を図れる。
【００１６】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、後段側太陽歯車を中間伝達軸と共に回転自在とする。又、後段側遊星歯車を、後段側キャリアに回転自在に支持された複数本の後段側遊星軸の両端部にこれら各後段側遊星軸と共に回転自在に設けられた、互いに歯数が異なる、第一、第二両後段側遊星歯車とする。そして、このうちの第一後段側遊星歯車を上記後段側太陽歯車と噛合させ、第二後段側遊星歯車を後段側リング歯車と噛合させる。
この様な構成を採用すれば、後段側遊星歯車式変速機構部分で必要とする変速比を確保しつつ、この後段側遊星歯車式変速機構の構造を簡略に構成できて、無段変速装置の小型・軽量化を図れる。
【００１７】
又、上述の様な発明を実施する場合に、例えば請求項６に記載した様に、動力源と入力軸との間に、トルクコンバータ等の発進クラッチを設置した状態で使用する。
本発明の要旨は、入力軸からこの出力軸に伝達するトルクよりもトロイダル型無段変速機を通過するトルクが小さくなる、パワースプリット状態となる運転モードを実現できる構造を前提として、後段側遊星歯車式変速機構部分の伝達効率及び耐久性を向上させる点にある。上記パワースプリット状態となる運転モードでは、入力軸を回転させたまま出力軸を停止させる、所謂ギヤードニュートラルの状態を実現できない。従って、上記パワースプリット状態となる運転モードを実現できるが、上記ギヤードニュートラルの状態を実現できない構造で本発明を実施する場合には、上記発進クラッチを設ける事が好ましい。
【００１８】
上述の様な事情を考慮して、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項７に記載した様に、前段側遊星歯車式変速機構と後段側遊星歯車式変速機構との間に中段遊星歯車式変速機構を、動力の伝達方向に関して中間伝達軸と並列に設ける。又、この中段遊星歯車式変速機構を通じて動力の伝達を行なうか否かを切り換える為のクラッチ装置を設ける。
この様に構成し、上記中段遊星歯車式変速機構の変速度比及び各歯車の接続状態を適切に規制すれば、上記クラッチ装置の切り換えに伴い、パワースプリット状態となる運転モードだけでなく、入力軸を回転させたまま出力軸を停止させる、ギヤードニュートラルの状態を実現できる。この為、発進クラッチを省略して、無段変速装置全体としての小型・軽量化を図れる。
【００１９】
上述の請求項７に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項８〜９に記載した様に、前段側キャリアに回転自在に支持した複数本の前段側遊星軸の両端部にそれぞれ、前段側遊星歯車と前段側伝達用遊星歯車とを、これら各前段側遊星軸と共に回転自在に設ける。そして、このうちの各前段側伝達用遊星歯車と、中間伝達軸の一部にこの中間伝達軸と共に回転自在に設けた、伝達用太陽歯車とを噛合させる。又、上記前段側キャリアの周囲に前段側太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持された前段側リング歯車と、上記各前段側遊星歯車又は上記各前段側伝達用遊星歯車とを、各前段外径側遊星歯車を介して噛合させる。
【００２０】
そして、請求項８に記載した発明の場合には、中段遊星歯車式変速機構を構成する中段太陽歯車を上記前段側リング歯車に、この前段側リング歯車と共に回転自在に結合する。又、上記中段遊星歯車式変速機構を構成する中段キャリアを後段側キャリアに対し、同期した回転を自在に結合する。又、上記中段太陽歯車の周囲にこの中段太陽歯車と同心に且つ回転自在に支持された中段リング歯車と、上記中段キャリアに回転自在に支持されて上記中段太陽歯車と噛合した中段遊星歯車とを噛合させる。そして、クラッチ装置は、上記中段リング歯車と固定の部分との間に設けられて、接続時にこの中段リング歯車の回転を阻止する低速用クラッチと、後段側リング歯車と固定の部分との間に設けられて、接続時にこの後段側リング歯車の回転を阻止する高速用クラッチとから構成する。
この様な構成によれば、パワースプリット状態となる運転モードだけでなく、入力軸を回転させたまま出力軸を停止させるギヤードニュートラルの状態を実現できる、実用的な構造を得られる。
【００２１】
又、請求項９に記載した発明の場合には、中段遊星歯車式変速機構を構成する中段キャリアを固定の部分に支持固定する。又、この中段キャリアに回転自在に支持した複数本の中段遊星軸の両端部に設けた第一、第二両中段遊星歯車を、これら各中段遊星軸と共に回転自在とする。そして、これら第一、第二両中段遊星歯車を介して、上記前段側リング歯車の回転を後段側キャリアに伝達自在とする。又、クラッチ装置は、低速用クラッチと高速用クラッチとから構成する。このうちの低速用クラッチは、上記前段側リング歯車と後段側キャリアとの間に設けて、接続時にこれら前段側リング歯車と後段側キャリアとの間でのトルク伝達を可能にする。一方、上記高速用クラッチは、後段側リング歯車と固定の部分との間に設けて、接続時にこの後段側リング歯車の回転を阻止する。
この様な構成によっても、パワースプリット状態となる運転モードだけでなく、入力軸を回転させたまま出力軸を停止させるギヤードニュートラルの状態を実現できる、実用的な構造を得られる。又、請求項９に記載した発明の場合には、上記中段キャリアが回転しない為、上記中段遊星歯車式変速機構を構成する、上記各第一、第二中段遊星歯車の回転速度を低く抑えられる。そして、この中段遊星歯車式変速機構部分の耐久性及び伝達効率に就いても、良好にできる。
【００２２】
又、上述の様な請求項９に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項１０に記載した様に、各第一中段遊星歯車を、前段側リング歯車と同心に配置されてこの前段側リング歯車と共に回転する、中段リング歯車に噛合させる。又、各第二中段遊星歯車を、中間伝達軸の周囲にこの中間伝達軸と同心に、回転自在に配置された、中段太陽歯車に噛合させる。そして、この中段太陽歯車と後段側キャリアとを、低速用クラッチを介して、この低速用クラッチの接続時にトルク伝達自在に結合する。
【００２３】
或いは、上述の様な請求項９に記載した発明を実施する場合に、請求項１１に記載した様に、各第一中段遊星歯車を、前段側リング歯車と同心に配置されてこの前段側リング歯車と共に回転する中段リング歯車に、中段外径側遊星歯車を介して噛合させる。又、各第二中段遊星歯車を、中間伝達軸の周囲にこの中間伝達軸と同心に、回転自在に配置された第二中段リング歯車に噛合させる。そして、この第二中段リング歯車と後段側キャリアとを、低速用クラッチを介して、この低速用クラッチの接続時にトルク伝達自在に結合する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、請求項１〜６に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例の無段変速装置は、入力軸１と、トロイダル型無段変速機２と、中間伝達軸３と、前段側、後段側両遊星歯車式変速機構４、５と、出力軸６とを、動力の伝達方向に関して互いに直列に配置して成る。そして、運転時には、上記入力軸１から上記出力軸６に伝達するトルクよりも上記トロイダル型無段変速機２を通過するトルクが小さくなる、所謂パワースプリット状態で運転される。このうちの入力軸１は、運転時に、図示しないエンジンのクランクシャフト等の駆動軸により、やはり図示しない、トルクコンバータ等の発進クラッチを介して、回転駆動される。
【００２５】
上記トロイダル型無段変速機２は、動力の伝達を、互いに並列な２系統で行なう、所謂ダブルキャビティ型で、１対の入力側ディスク７ａ、７ｂと、一体型の出力側ディスク８と、複数個のパワーローラ９、９とから成る。このうちの両入力側ディスク７ａ、７ｂは、軸方向に互いに離隔した位置に互いに同心に、それぞれのトロイド側面を互いに対向させた状態で配置している。即ち、上記両入力側ディスク７ａ、７ｂのうち、上記駆動軸側（図１の左側）に位置する一方の入力側ディスク７ａは、上記入力軸１の前端部（この駆動軸側で、図１の左端部）外周面に、この入力軸１と同期した回転を自在に支持している。これに対して他方の入力側ディスク７ｂは、この入力軸１の後端寄り部分（図１の右端寄り部分）に、上記前段側遊星歯車式変速機構４を構成する前段側キャリア１０を介して結合固定し、やはり、上記入力軸１と同期した回転を自在としている。又、上記出力側ディスク８は、１対の出力側ディスクの背面同士を突き合わせた状態で一体とした如き形状で、軸方向両側面を、それぞれトロイド曲面としている。この様な出力側ディスク８は、上記両入力側ディスク７ａ、７ｂ同士の間で上記入力軸１の周囲に、そのトロイド側面をこれら両入力側ディスク７ａ、７ｂのトロイド側面に対向させた状態で、上記入力軸１に対する相対回転を自在に設けている。更に、上記各パワーローラ９、９は、上記両入力側ディスク７ａ、７ｂと上記出力側ディスク８とのトロイド側面同士の間に、それぞれ複数個ずつ挟持している。そして、上記各パワーローラ９、９を同期して揺動変位させる事により、上記両入力側ディスク７ａ、７ｂと上記出力側ディスク８との間の変速度比を調節自在としている。この様なトロイダル型無段変速機２の構造及び作用は、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である為、詳しい説明は省略する。
【００２６】
又、前記前段側、後段側両遊星歯車式変速機構４、５のうち、上記トロイダル型無段変速機２の側に配置した前段側遊星歯車式変速機構４は、上記前段側キャリア１０を有する。そして、この前段側キャリア１０の円周方向等間隔位置に、複数本（一般的には３〜４本）の前段側遊星軸１１を、図示しないラジアルニードル軸受及びスラストニードル軸受等により、回転自在に支持している。又、上記各前段側遊星軸１１の両端部にそれぞれ、前段側遊星歯車１２と前段側伝達用遊星歯車１３とを固定し、これら両歯車１２、１３と上記各前段側遊星軸１１とが、同期して回転する様にしている。又、これら両歯車１２、１３のうち、上記トロイダル型無段変速機２側に設けた前段側遊星歯車１２と、上記出力側ディスク８と共に回転する、前段側太陽歯車１４とを噛合させている。この為に、中空回転軸１５の基端部を上記出力側ディスク８の内径部に結合固定すると共に、この中空回転軸１５の先端部に、上記前段側太陽歯車１４を固設している。
【００２７】
一方、上記両歯車１２、１３のうち、前記後段側遊星歯車式変速機構５の側に設けた前段側伝達用遊星歯車１３と、伝達用太陽歯車１６とを噛合させている。この伝達用太陽歯車１６は、前記中間伝達軸３の前端部に、この中間伝達軸３と共に回転自在に設けている。この構成により、上記トロイダル型無段変速機２の変速度比に応じて変化する、上記前段側キャリア１０の回転速度と上記前段側太陽歯車１４の回転速度との差に相当する速度の回転力を、上記中間伝達軸３に出力自在としている。
【００２８】
又、この中間伝達軸３の後端部に、前記出力軸６の側に配置した前記後段側遊星歯車式変速機構５を構成する、後段側太陽歯車１７を、この中間伝達軸３と共に回転自在に設けている。上記後段側遊星歯車式変速機構５は、この中間伝達軸３と前記出力軸６との間に、動力の伝達方向に関して直列に設けられたもので、上記後段側太陽歯車１７と、後段側キャリア１８と、後段側リング歯車１９と、それぞれが複数個ずつの、第一、第二両後段側遊星歯車２０、２１とを備える。これら第一、第二両後段側遊星歯車２０、２１は、上記後段側キャリア１８に回転自在に支持された複数本の後段側遊星軸２２の両端部に、これら各後段側遊星軸２２と共に回転自在に設けられたもので、歯数が互いに異なる。そして、このうちの第一後段側遊星歯車２０が上記後段側太陽歯車１７と噛合し、上記第二後段側遊星歯車２１が上記後段側リング歯車１９と噛合している。これら第一、第二両後段側遊星歯車２０、２１は、所謂シングルピニオン型であって、上記後段側太陽歯車１７又は上記後段側リング歯車１９と、他の歯車を介する事なく、直接噛合している。更に、この後段側リング歯車１９と、固定の部分であるハウジング２３との間にクラッチ２４を設けている。このクラッチ２４は、前記入力軸１と上記出力軸６との間で動力の伝達を行なう際に繋がれる。このクラッチ２４の接続が断たれた状態は、上記入力軸１と上記出力軸６との間で動力の伝達を行なわない、所謂ニュートラル状態となる。
【００２９】
上述の様に構成する本実施例の無段変速装置の運転時には、上記クラッチ２４を閉じた状態で上記入力軸１を、ＮINなる回転速度で回転駆動する。この結果、この入力軸１と共に前記前段側キャリア１０が回転すると同時に、前記前段側太陽歯車１４が、この前段側キャリア１０と逆方向に回転する。この結果、前記各前段側遊星軸１１が、これら前段側太陽歯車１４と前段側キャリア１０との回転速度に応じた速度で回転し、上記各前段側遊星軸１１の回転が、前記中間伝達軸３に取り出され、更に前記後段側遊星歯車式変速機構５により減速されて、上記出力軸６に取り出され、この出力軸６が、ＮOUT なる回転速度で回転する。
【００３０】
例えば、上記入力軸１の回転速度が一定であっても、上記前段側太陽歯車１４の回転速度は、前記トロイダル型無段変速機２の変速度比を変える事により変化し、上記各前段側遊星軸１１の回転速度が変化する。従って、このトロイダル型無段変速機２の変速度比を変える事により、無段変速装置全体としての変速度比も変化する。これら、トロイダル型無段変速機２の変速度比の絶対値（変速比）ｅV と、無段変速装置全体としての変速度比ｅCVT との関係は、各歯車の歯数により設計的に定まる。
【００３１】
図１に示した構造の場合、前段側太陽歯車１４の歯数をＺ14とし、前段側遊星歯車１２の歯数をＺ12とし、前段側伝達用遊星歯車１３の歯数をＺ13とし、伝達用太陽歯車１６の歯数をＺ16とし、後段側太陽歯車１７の歯数をＺ17とし、第一後段側遊星歯車２０の歯数をＺ20とし、第二後段側遊星歯車２１の歯数をＺ21とし、後段側リング歯車１９の歯数をＺ19とした場合には、ｉ12、ｉ3 を次の（１）（２）の様に定義した場合に、上記変速度比ｅCVT は、次の（３）式により求められる。
ｉ12＝（Ｚ12・Ｚ16）／（Ｚ14・Ｚ13）  −−−  （１）
ｉ3 ＝（Ｚ19・Ｚ12）／（Ｚ17・Ｚ13）  −−−  （２）
ｅCVT ＝ＮOUT ／ＮIN＝−［｛ｅv −（ｉ12−１）｝／｛ｉ12（ｉ3 ＋１）｝］  −−−  （３）
尚、無段変速装置全体としての速度比ｅCVT が負（−）である理由は、上記入力軸１の回転方向と上記出力軸６の回転方向とが逆になる為である。
又、駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクＴINと上記トロイダル型無段変速機２を通過するトルクＴVIN との関係は、次の（４）式により表される。
ＴVIN ／ＴIN＝ｅv ／（ｅv ＋１−ｉ12）  −−−  （４）
【００３２】
例えば、ｉ12＝０．８とし、ｉ3 ＝１．１とした場合に、トロイダル型無段変速機２の速度比ｅV と無段変速装置全体としての速度比ｅCVT との関係は図２に示す様になり、駆動源から上記入力軸１に入力されるトルク（エンジントルク）ＴINと上記トロイダル型無段変速機２を通過するトルク（通過トルク）ＴVIN との関係は図３に示す様になる。この図３から、本実施例の場合には、実現可能な変速度比の全領域に亙り、駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクＴINに比べて、上記トロイダル型無段変速機２を通過するトルクＴVIN を低く抑えられる事が分かる。
【００３３】
又、本実施例の無段変速装置の場合には、前記後段側遊星歯車式変速機構５をシングルピニオン型としている為、限られた空間内で可能な限り、各第一、第二両後段側遊星歯車２０、２１の直径を大きくできる。この為、これら各第一、第二後段側遊星歯車２０、２１等の軸方向寸法を大きくしなくても、これら各第一、第二後段側遊星歯車２０、２１と、後段側太陽歯車１７及び後段側リング歯車１９との噛合部の面圧を低く抑えられて、小型・軽量化を図る上で有利になる。又、上記各第一、第二後段側遊星歯車２０、２１の直径を大きくできる分、これら各第一、第二後段側遊星歯車２０、２１の回転速度を低く抑えられ、これら各第一、第二後段側遊星歯車２０、２１を支持している、ニードル軸受等の回転支持部での摩擦損失を低く抑えて、伝達効率の向上を図る上から有利になる。又、円周方向に隣り合う各第一、第二後段側遊星歯車２０、２１同士の間の空間を広くできて、後段側キャリア１８を構成する柱部の断面積を大きくでき、この後段側キャリア１８の強度を確保する面から有利になる。
【００３４】
又、上記後段側キャリア１８を出力軸６と共に回転させて、上記後段側遊星歯車式変速機構５から出力軸６に動力を、上記後段側キャリア１８から取り出している。従って、この後段側キャリア１８の回転方向と、上記後段側遊星歯車式変速機構５の入力部材である、上記後段側太陽歯車１７の回転方向とが同じになる。この為、上記各第一、第二後段側遊星歯車２０、２１の回転速度を、前述した特許文献２〜３に記載された構造の様に、太陽歯車とキャリアとが逆方向に回転する構造に比べた場合は勿論、前述した特許文献４に記載された構造の様に、キャリアが回転しない構造に比べても低く抑えられる。この為、上記特許文献２〜４に記載された構造に比べて、上記各第一、第二後段側遊星歯車２０、２１の回転速度をより低く抑えられ、伝達効率のより一層の向上を図れる。
【実施例２】
【００３５】
図４は、請求項１〜５、７〜８に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の特徴は、前段側遊星歯車式変速機構４ａと後段側遊星歯車式変速機構５ａとの間に、中段遊星歯車式変速機構２５を、動力の伝達方向に関して中間伝達軸３と並列に設けると共に、クラッチ装置である、高速用クラッチ２６と低速用クラッチ２７とを設けた点にある。本実施例の場合には、これら中段遊星歯車式変速機構２５と、高速用クラッチ２６と、低速用クラッチ２７とを設ける事により、入力軸１を回転させたまま出力軸６を停止させる、ギヤードニュートラル状態を実現可能にしている。そして、トルクコンバータ等の発進クラッチを省略して、無段変速装置全体としての小型・軽量化を図れる様にしている。先ず、上記低速用クラッチ２７を繋いで上記高速用クラッチ２６の接続を断った低速モード時に、上記ギヤードニュートラル状態を挟んで、前進、後退の切り換えが可能になる。これに対して、上記低速用クラッチ２７の接続を断って上記高速用クラッチ２６を接続した高速モード時に、トロイダル型無段変速機２を通過するトルクを低減する、パワースプリット状態となる。即ち、上記高速用クラッチ２６は、上述した実施例１に於けるクラッチ２４に相当する。上記後段側遊星歯車式変速機構５ａをシングルピニオン型とする事により、上記パワースプリット状態で、この後段側遊星歯車式変速機構５ａ部分の伝達効率及び耐久性の向上を図る点は、上述した実施例１と同様であるから、重複する説明は省略し、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【００３６】
上記中段遊星歯車式変速機構２５に動力を伝達すべく、本実施例の場合には、上記前段側遊星歯車式変速機構４ａを構成する前段側キャリア１０の周囲に前段側リング歯車２８を、この前段側遊星歯車式変速機構４ａを構成する前段側太陽歯車１４と同心に且つ回転自在に支持している。そして、上記前段側リング歯車２８と、上記前段側遊星歯車式変速機構４ａを構成する各前段側遊星歯車１２とを、各前段外径側遊星歯車２９を介して噛合させている。これら各前段外径側遊星歯車２９は、上記前段側キャリア１０の一部で上記各前段側遊星歯車１２よりも外径寄り部分に、回転自在に支持している。尚、上記前段側リング歯車２８と、前段側伝達用遊星歯車１３とを、各前段外径側遊星歯車を介して噛合させる事もできる。
【００３７】
何れにしても、上記中段遊星歯車式変速機構２５を構成する中段太陽歯車３０を上記前段側リング歯車２８に、結合筒３１を介して、この前段側リング歯車２８と共に回転自在に結合させる。又、上記中段遊星歯車式変速機構２５を構成する中段キャリア３２を、上記後段側遊星歯車式変速機構５ａを構成する後段側キャリア１８に対し、同期した回転を自在に結合している。本実施例の場合には、これら両キャリア３２、１８を構成する支持板の一部を共用する事により、これら両キャリア３２、１８を一体としている。又、上記中段太陽歯車３０の周囲に中段リング歯車３３を、この中段太陽歯車３０と同心に且つ回転自在に支持している。そして、この中段リング歯車３３と、上記中段キャリア３２に回転自在に支持された中段遊星歯車３４とを噛合させている。本実施例の場合、この中段遊星歯車３４は、互いに噛合した１対の遊星歯車素子３５ａ、３５ｂのうちの内径側の遊星歯車素子３５ａを上記中段太陽歯車３０に、外径側の遊星歯車素子３５ｂを上記中段リング歯車３３に、それぞれ噛合させた、ダブルピニオン型である。
【００３８】
又、本実施例の場合には、上記中段遊星歯車式変速機構２５を設けた事に伴って、上記後段側遊星歯車式変速機構５ａの軸方向寸法を短縮し、無段変速装置全体としての大型化を防止している。具体的には、上記後段側遊星歯車式変速機構５ａを構成する後段側遊星歯車３６の軸方向寸法を短縮し、この後段側遊星歯車３６を、後段側太陽歯車１７と後段側リング歯車１９とに噛合させている。そして、前記クラッチ装置を構成する高速用クラッチ２６と低速用クラッチ２７とのうちの、高速用クラッチ２６を、上記後段側リング歯車１９とハウジング２３との間に、上記低速用クラッチ２７を上記中段リング歯車３３とこのハウジング２３との間に、それぞれ設けている。
【００３９】
上述の様な本実施例の構造によれば、パワースプリット状態となる運転モードだけでなく、入力軸１を回転させたまま出力軸６を停止させるギヤードニュートラルの状態を実現できる。即ち、前述した様に、上記高速用クラッチ２６を繋ぎ、上記低速用クラッチ２７の接続を断った高速モード時には、前述した実施例１の場合と同様に、トロイダル型無段変速機２を通過するトルクを低減する、パワースプリット状態となる。これに対して、やはり前述した通り、上記低速用クラッチ２７を繋いで上記高速用クラッチ２６の接続を断った低速モード時に、上記ギヤードニュートラル状態を挟んで、前進、後退の切り換えが可能になる。従って、前記発進クラッチが不要になり、無段変速装置全体としての小型・軽量化を図れる。
【００４０】
図４に示した構造の場合、上記高速モード時のトロイダル型無段変速機２の変速度比（変速比）ｅV と無段変速装置全体としての速度比ｅCVT との関係、及び、駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクＴINと上記トロイダル型無段変速機２を通過するトルクＴVIN との関係は、前述した実施例１の場合と、実質的に同様である。これに対して、低速モード時の上記両速度比ｅV 、ｅCVT 同士の関係、及び、上記両トルクＴIN、ＴVIN 同士の関係は、次の様にして求められる。
【００４１】
先ず、前記前段側遊星歯車式変速機構４ａを構成する前段側リング歯車２８の歯数Ｚ28と、前段側太陽歯車１４の歯数Ｚ14との比Ｚ28／Ｚ14を、ｉ1 とする。又、中段遊星歯車式変速機構２５を構成する中段太陽歯車３０の歯数Ｚ30と、中段リングギヤ３３の歯数Ｚ33との比Ｚ33／Ｚ30を、ｉ3L（ｉ3L＝Ｚ33／Ｚ30）とする。この場合、前記後段側遊星歯車式変速機構５ａを構成する後段側太陽歯車１７がＮｓ回転した場合の、後段側キャリア１８の回転数Ｎｃは、次の（５）式で表される。
Ｎｃ＝１／（ｉ3L−１）・Ｎｓ  −−−  （５）
そして、上記低速モード時に於ける前記出力軸６の回転速度ＮOUT は、トロイダル型無段変速機２の速度比との関係で、上記入力軸１の回転速度ＮINから、次の（６）式で表せる。
ＮOUT ＝−［（ｉ1 −１−ｅV ）／｛ｉ1 ・（ｉ3L−１）｝］・ＮIN  −−−  （６）  又、駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクＴINと上記トロイダル型無段変速機２を通過するトルクＴVIN との関係は、次の（７）式により表される。
ＴVIN ＝−｛ｅv ／（ｉ1 −１−ｅv ）｝・ＴIN  −−−  （７）
【００４２】
例えば、ｉ1 ＝２とし、ｉ12＝０．８とし、ｉ3L＝２とし、ｉ3H（後段側遊星歯車式変速機構５ａを構成する後段側リング歯車１９の歯数Ｚ19と後段用太陽歯車１７の歯数Ｚ17との比＝Ｚ19／Ｚ17）＝２．１とした場合に、トロイダル型無段変速機２の速度比ｅV と無段変速装置全体としての速度比ｅCVT との関係は図５に示す様になり、駆動源から上記入力軸１に入力されるトルク（エンジントルク）ＴINと上記トロイダル型無段変速機２を通過するトルク（通過トルク）ＴVIN との関係は図６に示す様になる。このうちの図５の鎖線から、上記トロイダル型無段変速機２の変速度比の絶対値ｅV を１（等速伝達状態）程度に規制すれば、ギヤードニュートラル状態を実現できる事が分かる。尚、上記変速度比の絶対値ｅV を１よりも増速側に変化させれば、前記出力軸６を、後退方向に回転させられる。又、この変速度比の絶対値ｅV を１よりも減速側に変化させれば、上記出力軸６を、前進方向に回転させられる。又、この変速度比の絶対値ｅV が０．４程度の状態では低速モードでの変速度比と高速モードでの変速度比とが一致する為、この状態で前記高速用、低速用両クラッチ２６、２７の断接を行なえば、変速ショックを生じる事なくモード変換を行なえる事も分かる。更に、図６の実線から、高速モード状態では、本実施例の場合も、駆動源から上記入力軸１に入力されるトルクＴINに比べて、上記トロイダル型無段変速機２を通過するトルクＴVIN を低く抑えられる事が分かる。
【実施例３】
【００４３】
図７は、請求項１〜５、７、９〜１０に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の特徴は、中段遊星歯車式変速機構２５ａを構成する中段キャリア３２ａを固定とする事により、この中段遊星歯車式変速機構２５ａを構成する中段遊星歯車３４の回転速度を低く抑える点にある。その他の部分の基本的構成及び作用は、上述した実施例２の場合と同様であるから、同等部分に関する説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００４４】
本実施例の場合には、上記中段キャリア３２ａを、固定の部分であるハウジング２３に対し支持固定している。又、この中段キャリア３２ａに複数本の中段遊星軸３７を回転自在に支持して、これら各中段遊星軸３７の両端部に設けた第一、第二両中段遊星歯車３８、３９を、これら各中段遊星軸３７と共に回転自在としている。そして、これら第一、第二両中段遊星歯車３８、３９を介して、前段側遊星歯車式変速機構４ａを構成する前段側リング歯車２８の回転を、後段側遊星歯車式変速機５ａを構成する後段側キャリア１８に伝達自在としている。この為に本実施例の場合には、各第一中段遊星歯車３８を、上記中段遊星歯車式変速機構２５ａを構成する中段リング歯車３３に噛合させている。この中段リング歯車３３は、上記前段側リング歯車２８と同心に配置された状態でこの前段側リング歯車２８と、結合筒４０を介して結合されており、この前段側リング歯車２８と共に回転する。又、上記各第二中段遊星歯車３９を、中間伝達軸３の周囲にこの中間伝達軸３と同心に、回転自在に配置された中段太陽歯車３０に噛合させている。そして、この中段太陽歯車３０と上記後段側キャリア１８とを、低速用クラッチ２７を介して、この低速用クラッチ２７の接続時にトルク伝達自在に結合している。
【００４５】
上述の様な構成を有する本実施例の場合には、パワースプリット状態となる高速モード時だけでなく、入力軸１を回転させたまま出力軸６を停止させるギヤードニュートラルの状態を実現できる低速モード時の伝達効率及び耐久性の向上を図れる。即ち、本実施例の場合には、上記中段キャリア３２ａが回転しない為、上記中段遊星歯車式変速機構２５ａを構成する、上記各第一、第二中段遊星歯車３８、３９の回転速度を低く抑えられる。この為、上記中段遊星歯車式変速機構２５ａ部分、特に、中段遊星軸３７の回転支持部及び上記各第一、第二中段遊星歯車３８、３９と相手歯車３３、３０との噛合部の耐久性及び伝達効率を良好にできる。
【実施例４】
【００４６】
図８は、請求項１〜５、７、９、１１に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例の特徴も、上述した実施例３の場合と同様に、中段遊星歯車式変速機構２５ｂを構成する中段キャリア３２ａを固定とする事により、この中段遊星歯車式変速機構２５ｂを構成する中段遊星歯車３４の回転速度を低く抑える点にある。その他の部分の基本的構成及び作用は、前述した実施例２の場合と同様であり、中段キャリア３２ａを固定した事による効果は、上述した実施例３と同様であるから、同等部分に関する説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００４７】
本実施例の場合には、各第一中段遊星歯車３８を、前段側リング歯車２８と同心に配置されてこの前段側リング歯車２８と共に回転する中段リング歯車３３に、中段外径側遊星歯車４１を介して噛合させている。又、各第二中段遊星歯車３９を、上記中段キャリア３２ａに対して、上記中段リング歯車３３と反対側に設けた、第二中段リング歯車４２に噛合させている。そして、この第二中段リング歯車４２と後段側キャリア１８とを、低速用クラッチ２７を介して、この低速用クラッチ２７の接続時にトルク伝達自在に結合している。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例３と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、図示の様なハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機を利用して実施できる事は勿論、フルトロイダル型のトロイダル型無段変速機を利用して実施する事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例１を示す、半部略断面図。
【図２】実施例１で、トロイダル型無段変速機の変速度比の絶対値と、無段変速装置全体の変速度比との関係を示す線図。
【図３】同じく無段変速装置全体の変速度比と、トロイダル型無段変速機を通過するトルクの大きさとの関係を示す線図。
【図４】本発明の実施例２を示す、半部略断面図。
【図５】実施例２で、トロイダル型無段変速機の変速度比の絶対値と、無段変速装置全体の変速度比との関係を示す線図。
【図６】同じく無段変速装置全体の変速度比と、トロイダル型無段変速機を通過するトルクの大きさとの関係を示す線図。
【図７】本発明の実施例３を示す、半部略断面図。
【図８】同実施例４を示す、半部略断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１    入力軸
２    トロイダル型無段変速機
３    中間伝達軸
４、４ａ  前段側遊星歯車式変速機構
５、５ａ  後段側遊星歯車式変速機構
６    出力軸
７ａ、７ｂ  入力側ディスク
８    出力側ディスク
９    パワーローラ
１０    前段側キャリア
１１    前段側遊星軸
１２    前段側遊星歯車
１３    前段側伝達用遊星歯車
１４    前段側太陽歯車
１５    中空回転軸
１６    伝達用太陽歯車
１７    後段側太陽歯車
１８    後段側キャリア
１９    後段側リング歯車
２０    第一後段側遊星歯車
２１    第二後段側遊星歯車
２２    後段側遊星軸
２３    ハウジング
２４    クラッチ
２５、２５ａ、２５ｂ  中段遊星歯車式変速機構
２６    高速用クラッチ
２７    低速用クラッチ
２８    前段側リング歯車
２９    前段外径側遊星歯車
３０    中段太陽歯車
３１    結合筒
３２、３２ａ  中段キャリア
３３    中段リング歯車
３４    中段遊星歯車
３５ａ、３５ｂ  遊星歯車素子
３６    後端側遊星歯車
３７    中段遊星軸
３８    第一中段遊星歯車
３９    第二中段遊星歯車
４０    結合筒
４１    中段外径側遊星歯車
４２    第二中段リング歯車
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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