(57)【要約】【課題】同軸ディスク／ローラ／遊星歯車型無段変速装置を正転出力と逆転出力が可能で車輌用変速装置に適した簡単且つコンパクトな構造に於いて提供する。【解決手段】ディスク／ローラ型無段変速機構の一対のディスク間の回転差を遊星変速して出力する無段変速装置に、遊星歯車機構の回転要素の一つを制動するブレーキと、該ブレーキの作動時に遊星歯車機構の二つの回転要素間の係合を解除するクラッチとを設け、ブレーキの作動により逆転出力が取り出せるようにする。【選択図】図１
2006046514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線に沿って半径が変化する作動面を備えた一対のディスクが該中心軸線に沿って互いに整合した状態に対向して配置され、その間にローラが挾圧され、前記一対のディスクに対する前記ローラの傾動姿勢の変化により該ローラを介して前記一対のディスク間に伝達される回転運動の速度比が変化するようになっているディスク／ローラ型無段変速機構と、前記一対のディスクと同軸に配置された遊星歯車機構とを有し、前記一対のディスク間の回転差を遊星変速して出力する無段変速装置にして、前記遊星歯車機構の回転要素の一つを制動するブレーキと、該ブレーキの作動時に前記遊星歯車機構の二つの回転要素間の係合を解除するクラッチとを備え、前記ブレーキの作動により逆転出力が取り出せるようになっていることを特徴とする無段変速装置。
【請求項２】
前記一対のディスクとその間に挾圧されたローラよりなるディスク／ローラ型無段変速機構は２組がそれぞれの出力側ディスクを背中合わせにして同軸に配置され、前記背中合わせの２つの出力側ディスクは中空軸により互いにトルク伝達関係に連結されてその回転が前記クラッチを経て前記遊星歯車機構に入力され、それぞれの入力側ディスクは前記中空軸内を貫通する軸により互いにトルク伝達関係に連結されてその回転が前記遊星歯車機構に入力されていることを特徴とする請求項１に記載の無段変速装置。
【請求項３】
前記クラッチはワンウェイクラッチとされていることを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速装置。
【請求項４】
前記一対のディスク間の回転差は前記遊星歯車機構のプラネタリピニオンの回転に変換され、該プラネタリピニオンによりそれと噛合うリングギヤの回転を自由にした状態でそれと噛合うサンギヤを駆動するか、または該リングギヤを前記ブレーキにより制動した状態でそれと噛合うサンギヤを駆動するかにより、出力回転の方向が相互に反転されるようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無段変速装置。
【請求項５】
前記一対のディスク間の回転差をプラネタリピニオンの回転に変換するための第一のサンギヤと第一のプラネタリピニオンとキャリアの組合せと、前記第一のプラネタリピニオンの回転により前記リングギヤの回転を自由にした状態でそれと噛合う第二のサンギヤを駆動するかまたは該リングギヤを前記ブレーキにより制動した状態で前記第二のサンギヤを駆動するための第二および第三のプラネタリピニオンの組合せとを備えていることを特徴とする請求項４に記載の無段変速装置。
【請求項６】
前記クラッチは前記第一のサンギヤと前記一対のディスクの出力側のディスクの間に介装されていることを特徴とする請求項５に記載の無段変速装置。
【請求項７】
中心軸線に沿って半径が変化する作動面を備えた一対のディスクが該中心軸線に沿って互いに整合した状態に対向して配置され、その間にローラが挾圧され、前記一対のディスクに対する前記ローラの傾動姿勢の変化により該ローラを介して前記一対のディスク間に伝達される回転運動の速度比が変化するようになっているディスク／ローラ型無段変速機構と、前記一対のディスクと同軸に配置された複数の遊星歯車機構とを有し、前記複数の遊星歯車機構の各回転要素から選択された４つの回転要素により前進段と後進段とが切換えて得られるようになっていることを特徴とする無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスク／ローラ型無段変速機構と遊星歯車機構とを同軸に組み合わせた同軸ディスク／ローラ／遊星歯車型無段変速装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
中心軸線に沿って半径が変化する作動面を備えた一対のディスクが該中心軸線に沿って互いに整合した状態に対向して配置され、その間にローラが挾圧され、該ローラを介して該一対のディスク間に回転動力を伝達するようになっているディスク／ローラ型無段変速装置は、ローラがローラ支持手段により支持されてローラ中心軸線がディスク中心軸線と交わる位置を中心に該一対のディスクに対し僅かに偏倚されることによりディスクに対するローラの傾動姿勢に変化を生じ、一対のディスク間に伝達される回転動力の変速比が変化するので、車輌用無段変速装置として注目されている。かかるディスク／ローラ型無段変速機のディスク作動面は一般にトロイド面の一部として形成されるので、かかる無段変速機は通常トロイダル型無段変速機と称されている。
【０００３】
しかし、車輌の駆動にはかなりの大トルクを要するので、車輌用ディスク／ローラ型無段変速装置は、通常一対のディスクとその間に一対のローラを挾圧した無段変速機構の２組を各々の出力側ディスクが背中合わせになるように同一軸線上に配置し、その両側に位置する２つの入力側ディスクより入力され、２組のディスク／ローラ型無段変速機構により並行して変速された回転動力が、背中合わせの２つの出力側ディスクの中央部よりその側方に配置されたカウンタ軸を経て取り出されるようになっている。
【０００４】
上記のカウンタ軸による出力取出し構造は所要スペースが大きいことに鑑み、ディスク／ローラ型無段変速機構に遊星歯車機構を同軸に組み合わせ、一対のディスク間の回転差を遊星歯車機構により処理して出力することが、既に従来より考えられており、そのような同軸ディスク／ローラ／遊星歯車型無段変速装置を種々の構造にて具体化することが、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている如く提案されている。
【特許文献１】特開平６-１７４０３３
【特許文献２】特開２０００-１３９１２４
【特許文献３】特開２０００-２１３６２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ディスク／ローラ型無段変速機構と遊星歯車機構の同軸組合せ構造による変速装置が車輌に適用できるためには、変速機はそのような同軸組合せ構造の範囲内で正転出力だけでなく逆転出力も得られることが望まれ、しかもそれは可及的に簡単且つコンパクトな構造に於いて得られることが望まれる。また、その場合、該構造は、一対のディスク間にローラを挾んで回転動力を伝達するために、入力側ディスクと出力側ディスクとが作動中常に軸線方向に押し合わされるようになっているというディスク／ローラ型無段変速機構の基本的要請に適うものでなければならない。
【０００６】
本発明は、ディスク／ローラ／遊星歯車型無段変速装置に係る上記の如き要請に鑑み、これをより的確に満たすことのできるディスク／ローラ／遊星歯車型無段変速装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、中心軸線に沿って半径が変化する作動面を備えた一対のディスクが該中心軸線に沿って互いに整合した状態に対向して配置され、その間にローラが挾圧され、前記一対のディスクに対する前記ローラの傾動姿勢の変化により該ローラを介して前記一対のディスク間に伝達される回転運動の速度比が変化するようになっているディスク／ローラ型無段変速機構と、前記一対のディスクと同軸に配置された遊星歯車機構とを有し、前記一対のディスク間の回転差を遊星変速して出力する無段変速装置にして、前記遊星歯車機構の回転要素の一つを制動するブレーキと、該ブレーキの作動時に前記遊星歯車機構の二つの回転要素間の係合を解除するクラッチとを備え、前記ブレーキの作動により逆転出力が取り出せるようになっていることを特徴とする無段変速装置を提案するものである。
【０００８】
前記一対のディスクとその間に挾圧されたローラよりなるディスク／ローラ型無段変速機構は２組がそれぞれの出力側ディスクを背中合わせにして同軸に配置され、前記背中合わせの２つの出力側ディスクは中空軸により互いにトルク伝達関係に連結されてその回転が前記クラッチを経て前記遊星歯車機構に入力され、それぞれの入力側ディスクは前記中空軸内を貫通する軸により互いにトルク伝達関係に連結されてその回転が前記遊星歯車機構に入力されていてよい。
【０００９】
前記クラッチはワンウェイクラッチとされていてよい。
【００１０】
前記一対のディスク間の回転差は前記遊星歯車機構のプラネタリピニオンの回転に変換され、該プラネタリピニオンによりそれと噛合うリングギヤの回転を自由にした状態でそれと噛合うサンギヤを駆動するか、または該リングギヤを前記ブレーキにより制動した状態でそれと噛合うサンギヤを駆動するかにより、出力回転の方向が相互に反転されるようになっていてよい。
【００１１】
より詳細には、上記の無段変速装置は、前記一対のディスク間の回転差をプラネタリピニオンの回転に変換するための第一のサンギヤと第一のプラネタリピニオンとキャリアの組合せと、前記第一のプラネタリピニオンの回転により前記リングギヤの回転を自由にした状態でそれと噛合う第二のサンギヤを駆動するかまたは該リングギヤを前記ブレーキにより制動した状態で前記第二のサンギヤを駆動するための第二および第三のプラネタリピニオンの組合せとを備えていてよく、その場合、更に、前記クラッチは前記第一のサンギヤと前記一対のディスクの出力側のディスクの間に介装されていてよい。
【００１２】
無段変速装置は、中心軸線に沿って半径が変化する作動面を備えた一対のディスクが該中心軸線に沿って互いに整合した状態に対向して配置され、その間にローラが挾圧され、前記一対のディスクに対する前記ローラの傾動姿勢の変化により該ローラを介して前記一対のディスク間に伝達される回転運動の速度比が変化するようになっているディスク／ローラ型無段変速機構と、前記一対のディスクと同軸に配置された複数の遊星歯車機構とを有し、前記複数の遊星歯車機構の各回転要素から選択された４つの回転要素により前進段と後進段とが切換えて得られるようになっていてよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記の如く、中心軸線に沿って半径が変化する作動面を備えた一対のディスクが該中心軸線に沿って互いに整合した状態に対向して配置され、その間にローラが挾圧され、前記一対のディスクに対する前記ローラの傾動姿勢の変化により該ローラを介して前記一対のディスク間に伝達される回転運動の速度比が変化するようになっているディスク／ローラ型無段変速機構と、前記一対のディスクと同軸に配置された遊星歯車機構とを有し、前記一対のディスク間の回転差を遊星変速して出力する無段変速装置に於いて、前記遊星歯車機構の回転要素の一つを制動するブレーキと、該ブレーキの作動時に前記遊星歯車機構の二つの回転要素間の係合を解除するクラッチとが設けられ、前記ブレーキの作動により逆転出力が取り出せるようになっていれば、ディスク／ローラ型無段変速機構にその一対のディスク間の回転差を遊星変速する遊星歯車機構と、その回転要素の一つを選択的に制動するブレーキと、該ブレーキの作動時に前記遊星歯車機構の二つの回転要素間の係合を解除するクラッチの３者を同軸に組合せた簡単且つコンパクトな構造にて、ディスク／ローラ型無段変速機構により無段に変速された正転出力と、逆転出力とを得ることができる。
【００１４】
前記一対のディスクとその間に挾圧されたローラよりなるディスク／ローラ型無段変速機構の２組がそれぞれの出力側ディスクを背中合わせにして同軸に配置され、前記背中合わせの２つの出力側ディスクが中空軸により互いにトルク伝達関係に連結されてその回転が前記クラッチを経て前記遊星歯車機構に入力され、それぞれの入力側ディスクが前記中空軸内を貫通する軸により互いにトルク伝達関係に連結されてその回転が前記遊星歯車機構に入力されれば、２組のディスク／ローラ型無段変速機構を並列に接続した無段変速機装置を、従来のカウンタ軸無しで、単一軸の装置として得ることができる。
【００１５】
この場合、前記クラッチは、遊星歯車機構の回転要素の一つをブレーキにより制動したときのみ遊星歯車機構の二つの回転要素間に生ずる反転を許容するためのものであるので、該クラッチの解除方向は係合方向とは逆であることから、前記クラッチをワンウェイクラッチとすることによりクラッチのオンオフ制御を省略することができる。
【００１６】
前記一対のディスク間の回転差が前記遊星歯車機構のプラネタリピニオンの回転に変換され、該プラネタリピニオンによりそれと噛合うリングギヤの回転を自由にした状態でそれと噛合うサンギヤを駆動するか、または該リングギヤを前記ブレーキにより制動した状態でそれと噛合うサンギヤを駆動するかにより、出力回転の方向が相互に反転されるようになっていれば、固定支持部を必要とするブレーキの固定側を遊星歯車機構の周りにある変速装置ケーシングより支持した状態で、その可動側を遊星歯車機構の最外部に位置するリングギヤに対し選択的に作用させる構造を容易に構成することができる。
【００１７】
無段変速装置が、前記一対のディスク間の回転差をプラネタリピニオンの回転に変換するための第一のサンギヤと第一のプラネタリピニオンとキャリアの組合せと、前記第一のプラネタリピニオンの回転により前記リングギヤの回転を自由にした状態でそれと噛合う第二のサンギヤを駆動するかまたは該リングギヤを前記ブレーキにより制動した状態で前記第二のサンギヤを駆動するための第二および第三のプラネタリピニオンの組合せとを備える構造、および前記クラッチが前記第一のサンギヤと前記一対のディスクの出力側のディスクの間に介装された構造は、いずれもディスク／ローラ型無段変速機構と遊星歯車機構の同軸組合せ構造の範囲内で正転出力と逆転出力とを得、且つ入力側ディスクと出力側ディスクとを作動中常に軸線方向に押し合わせる構造を、簡単且つコンパクトな構造に於いて得ることを可能にする。
【００１８】
無段変速装置が、中心軸線に沿って半径が変化する作動面を備えた一対のディスクが該中心軸線に沿って互いに整合した状態に対向して配置され、その間にローラが挾圧され、前記一対のディスクに対する前記ローラの傾動姿勢の変化により該ローラを介して前記一対のディスク間に伝達される回転運動の速度比が変化するようになっているディスク／ローラ型無段変速機構と、前記一対のディスクと同軸に配置された複数の遊星歯車機構とを有し、前記複数の遊星歯車機構の各回転要素から選択された４つの回転要素により前進段と後進段とが切換えて得られるようになっていれば、後進段を得るためにのみ使用される歯車を無くし、歯車機構に於ける回転要素の総合的作動率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
添付の図１は本発明による同軸ディスク／ローラ／遊星歯車型無段変速装置をその一つの実施の形態に於いて示す幾分解図的断面図である。図示の無段変速装置は車輌用に適するよう２組のディスク／ローラ型無段変速機構を並列に組み合わせたものである。かかる２連式のディスク／ローラ型無段変速機構は、従来より通常４つのローラの各々を支持するトラニオンが垂直配置とされ、油圧式アクチュエータにより垂直方向に偏倚されるようになっているものである。図示の無段変速装置もこの点に関し従来一般の構造に倣ったものであり、従って図の断面はそのような無段変速装置のディスク中心軸線を通る水平断面を示している。また図２は図１にII−IIとして示す切断面による断面を矢印方向に見た断面図である。
【００２０】
これらの図に於いて、１０aおよび１０bが１組のディスク／ローラ型無段変速機構の一対のディスクであり、１０cおよび１０dが他の１組のディスク／ローラ型無段変速機構の一対のディスクである。それらの作動面１２a、１２b、１２c、１２dは凹状のトロイド面として形成されている。ディスク１０a、１０b、１０c、１０dは共通の中心軸線Ｃdに整合して配列されている。ディスク１０aと１０bは一対のローラ１４ａ、１４bと共に１組のディスク／ローラ型無段変速機を構成し、ディスク１０cと１０dとは他の一対のローラ１４c、１４dと共に他の１組のディスク／ローラ型無段変速機を構成している。
【００２１】
ディスク１０a、１０bとローラ１４a、１４bとにより構成されたディスク／ローラ型無段変速機に於いては、ディスク１０aが入力側であり、ディスク１０bが出力側である。ディスク１０c、１０dとローラ１４c、１４dとにより構成されたディスク／ローラ型無段変速機に於いては、ディスク１０cが入力側であり、ディスク１０dが出力側である。出力側ディスク１０bと１０dとは、図示の例では、中心軸線Ｃdに沿って同軸に背中合わせに一体に接合され、その中央の軸部１６にて軸受１８により図には示されていない変速装置のケーシングより回転式に支持されている。
【００２２】
回転入力は入力部材２０から円板部材２２へ導入され、該円板部材の周縁部に設けられた爪２４よりこれに噛み合う円板部材２６に伝達され、その裏側に設けられた環状のローディングカム２８を経てディスク１０aに伝達される。円板部材２６には入力軸３０が連結されており、入力軸３０は以下に説明される遊星歯車機構の一部を経てディスク１０cと連結されている。ディスク１０aは入力軸３０上に軸受３２により遊嵌されており、ディスク１０aが円板部材２６よりローディングカム２８を経て回転駆動されると、ディスク１０aが円板部材２６に対し僅かに回動偏倚することによりローディングカム２８が軸線方向に拡開し、入力軸３０を支持部材としてディスク１０aを図にて右方へ押しやり、ディスク１０aとディスク１０cの間の間隔を引き締め、ディスク１０aと１０bの間に於けるローラ１４a、１４bの挾圧と、ディスク１０cと１０cの間に於けるローラ１４c、１４dの挾圧に必要な押圧力をもたらすようになっている。
【００２３】
ローラ１４a，１４b，１４c，１４dはそれぞれ図にて解図的に示されたトラニオン３４a，３４b，３４c，３４dにより担持されており、変速比の変更に際して、これらのトラニオンがそれらの下端部に設けられた油圧アクチュエータ３６a，３６b，３６c，３６dにより上下に偏倚され、ローラ中心軸線がディスク中心軸線に対し上下に偏倚されることにより、各ローラはディスクに対する傾動角を変えるようになっている。
【００２４】
入力軸３０の周りには中空の出力軸３８が設けられており、その左端部はスプライン４０により出力側ディスク１０bおよび１０dとトルク伝達関係に連結されている。入力側ディスク１０cは出力軸３８上にラジアル軸受４２を介して遊嵌されている。出力軸３８の右端にはスプライン４４によりワンウェイクラッチ４６がトルク伝達関係に取り付けられ、ナット４８の如き締結手段により保持されている。ワンウェイクラッチ４６の周りには第一のサンギヤ５０が取り付けられている。
【００２５】
入力軸３０の図に於ける右端にはキャリア５２がスプライン５４によりトルク伝達関係に取り付けられ、ナット５６の如き締結手段により入力軸３０を引っ張る方向の力に対し強固に取り付けられている。キャリア５２は３個の押圧脚部５８を有しており、それらの図１で見た左端はディスク１０cに右方向より当接している。ディスク１０cには押圧脚部５８の左端を受ける窪み６０が形成されている。また、これらの押圧脚部５８を介してキャリア５２には補助円板部材６２が同軸に組み合わされている。キャリア５２はラジアル軸受６４により３個のピニオン軸６６を回転可能に支持している。ピニオン軸６６の左端はラジアル軸受６８により補助円板部材６２から支持されている。ピニオン軸６６の周りには第一のピニオン７０が設けられている。
【００２６】
ピニオン軸６６の右端部には第二のピニオン７２がスプライン７４を経てトルク伝達関係に担持されている。ピニオン７２の内側にはキャリア５２の３個のピニオン支持軸部７６よりラジアル軸受７８を介して回転自在に担持された第三のピニオン８０が噛み合わされている。ピニオン軸６６の右端にはラジアル軸受８２を介して環状の補強リング８４が装着されている。キャリア５２には更に３個の支持ピン部８６が設けられており、補強リング８４はこれらの支持ピン部８６により支持された状態でピニオン支持軸部７６とピニオン軸６６の右端を受けている。
【００２７】
第二のピニオン７２の外側にはリングギヤ８８が噛合わされており、リングギヤ８８は、その周りに配置され、図には示されていない変速装置のケーシングにより支持されたブレーキアクチュエータ９０により操作されるブレーキシュー９２によりその回転が選択的に制動されるようになっている。
【００２８】
第三のピニオン８０の内側には、スプライン９４を経て出力軸９６を駆動する第二のサンギヤ９８が噛み合わされている。
【００２９】
図３は図１に示すディスク／ローラ型無段変速機構と遊星歯車機構の組合せにより得られる第一のサンギヤ５０、キャリア５２、リングギヤ８８、第二のサンギヤ９８、ピニオン軸６６と共に回転する第一および第二のピニオン７０，７２の間の回転速度の関係を示す線図である。Ｃはキャリア５２の回転速度であり、入力側ディスク１０a，１０cの回転速度、即ち変速装置の入力回転速度である。Ｓ１は第一のサンギヤ５０の回転速度であり、出力側ディスク１０b，１０dの回転速度である。Ｒはリングギヤ８８の回転速度である。Ｓ２は第二のサンギヤ９８の回転速度、即ち変速装置の出力回転速度である。Ｐｐは第一および第二のピニオン７０，７２の回転速度である。図中、ａ〜ｄの大きさは以下の関係にある。
ａ：ｂ＝第一のピニオン７０の歯数：第一のサンギヤ５０の歯数
ｃ：ｂ＝第二のピニオン７２の歯数：第二のサンギヤ９８の歯数
ｄ：ｃ＝第二のサンギヤ９８の歯数：リングギヤ８８の歯数
【００３０】
線α、β、γはブレーキ８８が解放されている正転駆動時であり、このうち線αはディスク／ローラ型無段変速機構の出力側ディスクが入力側ディスクに対し等速にて逆回転しているとき、線βは出力側ディスクが入力側ディスクに対し２倍の速度にて逆回転しているとき、線γは出力側ディスクが入力側ディスクに対し半分の速度にて逆回転しているときである。線δはブレーキ８８が係合されている逆転駆動時である。尚、この線図より分かる通り、図１に示した本発明の実施の形態に於いては、少なくとも正転駆動時には、出力回転速度に対する入力回転速度の比、即ち所謂減速比は１以下、即ち変速は増速となる。
【００３１】
以上に於いては本発明を一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による同軸ディスク／ローラ／遊星歯車型無段変速装置をその一つの実施の形態に於いて示す幾分解図的断面図。
【図２】図１にII−IIとして示す切断面による断面を矢印方向に見た断面図。
【図３】図１に示すディスク／ローラ型無段変速機構と遊星歯車機構の組合せにより得られる第一のサンギヤ５０、キャリア５２、リングギヤ８８、第二のサンギヤ９８、ピニオン軸６６とともに同時に回転する第一および第二のピニオン７０，７２の間の回転速度の関係を示す線図。
【符号の説明】
【００３３】
１０a，１０b，１０c，１０d…ディスク、１２a，１２b，１２c，１２d…ディスクの作動面、１４a，１４b，１４c，１４d…ローラ、１６…ディスクの軸部、１８…軸受、２０…入力部材、２２…円板部材、２４…爪、２６…円板部材、２８…ローディングカム、３０…入力軸、３２…軸受、３４a，３４b，３４c，３４d…トラニオン、３６a，３６b，３６c，３６d…油圧アクチュエータ、３８…出力軸、４０…スプライン、４２…ラジアル軸受、４４…スプライン、４６…ワンウェイクラッチ、４８…ナット、５０…第一のサンギヤ、５２…キャリア、５４…スプライン、５６…ナット、５８…押圧脚部、６０…窪み、６２…補助円板部材、６４…ラジアル軸受、６６…ピニオン軸、６８…ラジアル軸受、７０…第一のピニオン、７２…第二のピニオン、７４…スプライン、７６…ピニオン支持軸部、７８…ラジアル軸受、８０…第三のピニオン、８２…ラジアル軸受、８４…補強リング、８６…支持ピン部、８８…リングギヤ、９０…ブレーキアクチュエータ、９２…ブレーキシュー、９４…スプライン、９６…出力軸、９８…第二のサンギヤ
【図１】
2006046514.tif 000003
【図２】
2006046514.tif 000004
【図３】
2006046514.tif 000005