(57)【要約】      （修正有）【課題】  小型化したトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。【解決手段】  トロイダル型バリエータ４と、機械式ローディング機構１２と、前記バリエータからの回転が伝達される２入力式の遊星歯車機構１６と、出力ディスクの回転を前記遊星歯車機構の一方の入力部に伝達する動力直結伝達機構１５と、バリエータ入力軸の回転を前記バリエータをバイパスして、前記遊星歯車機構の他方の入力部に伝達する動力循環伝達機構９、１０と、前記遊星歯車機構の出力回転を取出す出力軸１９と、を備え、前記駆動源から前記トロイダル型バリエータ、前記遊星歯車機構及び前記出力軸の順に配置し、前記機械式ローディング機構は、前記トロイダル型バリエータと前記遊星歯車機構との間に配置され、前記バリエータ入力軸は、前記前記入力ディスク及び前記出力ディスクを貫通して前記機械式ローディング機構に連接する。【選択図】    図１
2006097825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に接続されるバリエータ入力軸と、
２組の入力ディスクと、２組の出力ディスクと、前記入力ディスクと前記出力ディスクの間に傾転自在に配接された複数のパワーローラとからなり、前記バリエータ入力軸の回転速度を変速するトロイダル型バリエータと、
前記入力ディスクを前記パワーローラを介して出力ディスク側に押圧する機械式ローディング機構と、
前記バリエータからの回転が伝達される２入力式の遊星歯車機構と、
前記出力ディスクの回転を前記遊星歯車機構の一方の入力部に伝達する動力直結伝達機構と、
前記バリエータ入力軸の回転を前記バリエータをバイパスして、前記遊星歯車機構の他方の入力部に伝達する動力循環伝達機構と、
前記遊星歯車機構の出力回転を取出す出力軸と、
を備えたトロイダル型無段変速機において、
前記駆動源から前記トロイダル型バリエータ、前記動力循環伝達機構、前記遊星歯車機構及び前記出力軸の順に配置し前記機械式ローディング機構を、前記トロイダル型バリエータと前記動力循環機構との間に配置し、
前記バリエータ入力軸を、前記前記入力ディスク及び前記出力ディスクを貫通して前記機械式ローディング機構に連接し、かつ該機械式ローディング機構と前記動力循環伝達機構とを連結したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
前記動力循環伝達機構は、前記動力循環伝達機構の所定の回転部材を他の部材との間で、油圧ピストンの作動により係合解放が行われる摩擦係合手段と、前記遊星歯車機構と前記機械式ローディング機構との間で動力伝達するバイパス軸とを備え、
前記機械式ローディング機構と前記動力循環伝達機構との間に、ベアリングを介して前記バイパス軸を支持する支持壁を設け、
前記摩擦係合手段の油圧ピストンの作動油路を前記支持壁に設けたことを特徴とする請求項１に記載ののトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロイダル型無段変速機、特にパワースプリット式トロイダル型無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車用変速機として用いるトロイダル型無段変速機の一例は、エンジンに接続する入力軸と、入力軸に接続する入力ディスクと出力ディスクとこの入力ディスクと出力ディスクとの間に傾転自在に配接されたパワーローラとからなるダブルキャビティ式トロイダル型バリエータと、バリエータの出力を２自由度を有する遊星歯車機構にカウンタ軸を用いて伝達する動力伝達機構と、入力軸よりバリエータをバイパスして直接２自由度を有する遊星歯車機構に動力を伝達するバイパス軸と、遊星歯車機構に接続して図示しない駆動輪に動力を伝達する出力軸とを備えている（特許文献１参照のこと）。
【０００３】
このトロイダル型無段変速機においては、遊星歯車機構の拘束状態に応じて２つの動力伝達モードが構成される。第１のモードは、２自由度を有する遊星歯車機構をインターロックすることにより、カウンタ軸が出力軸に直接動力を伝達するモードである。
【０００４】
また、第２のモードは、この第１モードにおいて、２自由度を有する遊星歯車機構のインターロックを解除することにより、遊星歯車機構からバリエータに循環した動力がエンジンからの入力と合算されてバイパス軸を経て遊星歯車機構に流入し、出力軸には流入した動力と動力循環した動力の差が出力として出力されるモードである。
【特許文献１】特開平１１−６３１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バイパス軸が伝達する動力は、前記のごとく、遊星歯車機構からバリエータに循環した動力とエンジンからの入力とを合算した動力となるため、その軸径が増加するという課題がある。
【０００６】
この太い軸径となるバイパス軸の配置について、前記特許文献１の図１、図３および図７に開示されている。図１においては、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータと動力源との間に配設された機械式ローディング機構の前方部より歯車機構を経てバイパス軸をカウンタ軸と同軸に配設しているが、機構が複雑でコストが嵩むだけでなく、設置スペースも嵩むという問題がある。
【０００７】
図３においては、バイパス軸をバリエータ軸と同軸に配置しているが、軸径の太いバイパス軸が入出力ディスクの中心を貫通するため、入出力ディスクの外径が大きくなるという問題がある。
【０００８】
図７においては機械式ローディング機構を２組のトロイダルキャビティの間に配設することにより、バイパス軸が簡素化されるという利点がある反面、２組の機械式ローディング機構を用いることにより、機構が複雑でコストが嵩むだけでなく、設置スペースも嵩むという問題がある。
【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、機構が簡単でかつ安価なトロイダル型無段変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の発明は、駆動源に接続されるバリエータ入力軸と，２組の入力ディスクと、２組の出力ディスクと、前記入力ディスクと前記出力ディスクの間に傾転自在に配接された複数のパワーローラとからなり、前記バリエータ入力軸の回転速度を変速するトロイダル型バリエータと、前記入力ディスクを前記パワーローラを介して出力ディスク側に押圧する機械式ローディング機構と、前記バリエータからの回転が伝達される２入力式の遊星歯車機構と、前記出力ディスクの回転を前記遊星歯車機構の一方の入力部に伝達する動力直結伝達機構と、前記バリエータ入力軸の回転を前記バリエータをバイパスして、前記遊星歯車機構の他方の入力部に伝達する動力循環伝達機構と、前記遊星歯車機構の出力回転を取出す出力軸と、を備えたトロイダル型無段変速機において、前記駆動源から前記トロイダル型バリエータ、前記動力循環伝達機構、前記遊星歯車機構及び前記出力軸の順に配置し前記機械式ローディング機構を、前記トロイダル型バリエータと前記動力循環機構との間に配置し、前記バリエータ入力軸を、前記前記入力ディスク及び前記出力ディスクを貫通して前記機械式ローディング機構に連接し、かつ該機械式ローディング機構と前記動力循環伝達機構とを連結したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、機械式ローディング機構１２をエンジン側とは反対側の入力ディスク５側に配置し、入力ディスク軸の中にバリエータ入力軸３を貫通させることにより、大きな動力を伝達するバイパス軸１３を短くできて重量などの増大を抑制できるとともに、入力ディスク５や出力ディスク７の外径の増大を抑制できる。また、機械式ローデンング機構１２の個数を１個とすることができ、無段変速機全体のコンパクト化が図れる。(請求項１に対応する効果)前記機械式ローディング機構と前記遊星歯車機構とを隣接するため、接続する軸を簡素化することが可能となり、かつ前記バリエータ入力軸を前記入出力ディスクを貫通させるため、入出力ディスクの径の大型化を抑制する。これにより、無段変速機の低コスト化と小型化とを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、パワースプリット型無段変速機の系統図を示す。エンジン等の、駆動源１００に連結された入力軸１は、トルクコンバータ等の発進装置２を経てバリエータ入力軸３、機械式ローディング機構、例えばローディングカム１２に連結されている。この機械式ローディング機構１２を介してダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ（以下、単にバリエータという）４に動力伝達されるようになっている。バリエータ４は、駆動源と機械式ローディング機構１２との間に設置される。バリエータ４にはバリエータ入力軸３と連動して回転する互いに対向する一対の入力ディスク５が設けられている。入力ディスク５が固定される入力ディスク軸６は、バリエータ入力軸３と同じ中心線に設置される中空状の軸であり、バリエータ入力軸３に対して回転自在に構成される。この一対の入力ディスク５の間には一対の出力ディスク７が設置され、出力ディスク７は出力ディスク軸７ａに固定される。この出力ディスク軸７ａは前述の入力ディスク軸６と同じ中心線に設置された中空状の軸であり、入力ディスク軸６に対して回転自在に形成される。さらに出力ディスク軸７ａには出力歯車７ｂが固定され、出力歯車７ｂは後述のカウンタ軸１０に固定されたカウンタ入力歯車１０ａに噛合する。ここで出力歯車７ｂとカウンタ入力歯車１０ａを第１の動力伝達機構９とする。入力ディスク５と出力ディスク７は、両ディスクに転接した複数のパワーローラ８を介して接続され、入力ディスクの回転が出力ディスクに伝達されるようになっている。入力ディスク５と出力ディスク７との間に設置されたパワーローラ８は傾転自在に設けられ、パワーローラ８の傾転角を変化させることで、入力ディスク５と出力ディスク７間の変速比を制御する。
【００１３】
機械式ローディング機構１２には、さらにバリエータ入力軸３と同軸上にバイパス軸１３が接続され、バイパス軸１３は第３の動力伝達機構１５に接続する。第３の動力伝達機構１３は１組の遊星歯車機構からなり、バイパス軸１３の回転はリングギア１５ｒに伝達される。リングギア１５ｒに伝達された動力は、プラネタリギア１５ｐを支持するキャリア１５ｃから遊星歯車機構１６に伝達される。第３の動力伝達機構１５を構成する遊星歯車機構のサンギア１５ｓはバイパスクラッチ１４に接続され、クラッチ１４の係合状態に応じて遊星歯車機構への動力伝達が制御される。ここで、第３の動力伝達機構１５の変速比は１：１、つまり入力回転数と出力回転数は同じになるように設定される。
【００１４】
遊星歯車機構１６について説明すると、出力軸１９を備えたサンギヤ１６ａと、これに噛合する複数のプラネタリギヤ１６ｂと、各プラネタリギヤを連結するキャリア１６ｃと、プラネタリギヤ１６ｂに噛合するリングギヤ１６ｄとを備えており、リングギヤ１６ｄが第３の動力伝達機構１５のキャリア１５ｃに連結されている。さらに、リングギヤ１６ｄと遊星歯車機構１６のハウジングとの間にはリングギヤ１６ｄの回転を許容および拘束する後進用ブレーキ１７が設けられている。
【００１５】
遊星歯車機構１６（遊星歯車機構）のサンギア１６ａは出力軸１９に接続し、一方、キャリア１６ｃは前進クラッチ１８を介して出力軸１９に接続する。キャリア１６ｃと前進クラッチ１８との間には歯車１１ａが固定され、カウンタ歯車１１ｂを介してカウンタ軸１０の端部に固定されたカウンタ出力歯車１０ｂに接続する。ここで、歯車１１ａ、カウンタ歯車１１ｂ、カウンタ出力歯車１０ｂが第２の動力伝達機構１１を構成する。なお、第１の動力伝達機構９、第２の動力伝達機構１１及び前進クラッチ１８にて動力直結伝達機構を構成し、バイパス軸１３、バイパスクラッチ１４及び第３の動力伝達機構１５が動力循環伝達機構を構成する。
【００１６】
このように構成され、次に、作用を説明する。
【００１７】
今、エンジンが回転した状態でバリエータ入力軸３が停止しており、かつバリエータ４が最大減速位置にあると共に、バイパスクラッチ１４と後進ブレーキ１７が解放状態に、前進クラッチ１８が締結状態にあるとする。この状態から、発進装置２の作用によりバリエータ入力軸３を所定方向に回転開始させると、このバリエータ入力軸３の回転に伴って、機械式ローディング機構１２の作用によりバリエータ４の入力ディスク５が、バリエータ入力軸３と同方向に同一回転速度で回転する。このとき、入力ディスク５の回転がパワーローラ８を介して出力ディスク７に伝達される。さらに出力ディスクの回転は第１の動力伝達機構９、カウンタ軸１０、第２の動力伝達機構１１、前進クラッチ１８を介して出力軸１９に伝達される。ここで、パワーローラ８が前述のように最大減速位置にあるため、出力軸１９に所定方向の回転でかつ入力軸１よりも低速回転となるように伝達される。この動力伝達モードを第１のモードとする。
【００１８】
そして、第１のモードを維持しながら、パワーローラ８を傾転してバリエータ４を増速側に変速させると、出力軸１９の回転速度が増加し、トロイダル型無段変速機の速度比が増加する。
【００１９】
次に、バイパスクラッチ１４を締結して前進クラッチ１８と後進ブレーキ１７を解放する場合を考えると、バリエータ４を通過する動力の伝達方向が第１のモードと逆になる、すなわち、バリエータ入力軸３から伝達された入力と、バリエータ４を逆流し入力ディスク５より伝達された出力が機械式ローディング機構１２を経て伝達される循環動力とが合算されバイパス軸１３に伝達される。ここで、バリエータ４を逆流する動力は、遊星歯車機構１６のキャリア１６ｃの回転が第２の動力伝達機構１１、カウンタ軸１０および第１の動力伝達機構９を伝わって出力ディスク７に入力されるものである。
【００２０】
バイパス軸１３に伝達された動力は、第３の動力伝達機構１５を経て遊星歯車機構１６のリングギヤ１６ｄに伝達される。リングギヤ１６ｄに伝達された動力の一部は、サンギヤ１６ａを経て出力軸１９に伝達され、残りが前述のようにキャリア１６ｂ、第２の動力伝達機構１１、カウンタ軸１０、第１の動力伝達機構９を経てバリエータ４の出力ディスク７に流入する。この状態で、バリエータ４の変速比を減速側に変速させると、遊星歯車機構１６のキャリア１６ｂの回転が低下し、その結果、サンギヤ１６ａ、すなわち、出力軸１９が増速される。この動力伝達モードを第２のモードとする。
【００２１】
次に、車両を後退させるべく、出力軸１９を逆回転させる際には、前記バイパスクラッチ１４と前進クラッチ１８を解放し、後進ブレーキ１７を締結する。その結果、遊星歯車機構１６のリングギヤ１６ｄが固定され、プラネタリギヤ１６ｂがリングギヤ１６ｄとサンギヤ１６ａと噛合しつつ、このサンギヤ１６ａの周囲を公転する。したがって、サンギヤ１６ａ並びにこのサンギヤ１６ａに固定された出力軸１９は前述したモードとは逆方向に回転する。
【００２２】
前述した第１の実施形態によれば、機械式ローディング機構１２をエンジン側とは反対側の入力ディスク５側に配置するとともに、入力ディスク軸６の中にバリエータ入力軸３を貫通させることにより、大きな動力を伝達するバイパス軸１３を短くできて重量などの増大を抑制できるとともに、入力ディスク５や出力ディスク７の外径の増大を抑制できる。また、機械式ローデンング機構１２の個数を１個とすることができ、無段変速機全体のコンパクト化が図れる(請求項１に対応する効果)。
【００２３】
なお、本実施例では第３の動力伝達機構１５を遊星歯車で構成しているが、平行軸の歯車でも同じ効果を得られることは言うまでもない。
【００２４】
図２は、第３の動力伝達機構１５周辺の詳細構造を示す図である。バリエータ入力軸３と機械式ローディング機構１２の支持部１２ａとバイパス軸１３とは一体的に構成された軸１０１であり、この軸１０１は、無段変速機が収装されるトランスミッションケース１０２の内壁から内側に延出する中間壁１０３によりベアリング１０４を介して回転自在に支持される。中間壁１０３は、機械式ローディング機構１２と第３の動力伝達機構１５との間に形成される。
【００２５】
第３の動力伝達機構１５を構成する遊星歯車機構のリングギア１５ｒはバイパス軸１３にコネクティングプレート１０５を介して連結される。また、サンギア１５ｓはハブ部材１０６にスプライン嵌合され、ハブ部材１０６の外歯にはバイパスクラッチ１４のドリブンプレート１４ａがスプライン嵌合される。ドリブンプレート１０６ａは、トランスミッションケース１０２に固定されたエクステンションケース１０７の内壁のスプライン溝に嵌合するドライブプレート１４ｂとバイパス軸方向に係合する。この係合を制御するためのピストン１０８がバイパス軸方向に移動可能に設けられ、ピストン１０８はドライブプレート１４ｂを押圧する。ピストン１０８の胴部１０８ａは、中間壁１０３に円環溝状に形成されたシリンダ室１０９に収装される。シリンダ室１０９の底面１０９ａとピストン胴部１０８ａとの隙間にトランスミッションケース１０２に形成された油路１０２ａから作動油が供給され、ピストン１０８がバイパス軸１３方向に移動し、摩擦部材１０６ａと摩擦プレート１０７ａとを係合させる。バイパスクラッチ１４の係合により、サンギア１５ｓは固定される。なお、シリンダ室１０９の開口側には、スプリングリテーナ１１０が設けられており、またピストン胴部１０８ａとスプリングリテーナ１１０との間にピストン１０８をシリンダ室１０９の底面１０９ａ方向に付勢するバネが設置され、作動油の油圧が低い場合にはピストン１０８を底面１０９ａ方向に移動し、バイパスクラッチ１２の係合が解かれる。
【００２６】
したがって、本発明では、動力循環伝達機構のバイパスクラッチ１４を機械式ローディング機構１２側に配置するとともに、機械式ローディング機構１２と第３の動力伝達機構１５との間にトランスミッションケース１０２からバイパス軸方向に延出する中間壁１０３を形成し、かつバイパスクラッチ１４の係合を制御するピストン１０８の作動油路を中間壁１０３に形成したためたため、以下の効果を有する。
バイパスクラッチ１４の作動油路の油路が形成容易になるとともに、油路の引き回しが容易となる。また、回転部材を介さずに作動油の供給が可能となるため、フリクションが増加することがない（請求項２に対応する効果）。
【００２７】
図３は第２の実施形態を示し、図１に示す第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。本実施形態は遊星歯車機構で構成された第３の動力伝達機構１５を廃し、バイパス軸１３がバイパスクラッチ１４を経て遊星歯車機構１６（遊星歯車機構）のリングギヤ１６ｄに接続されている。すなわち、第３の動力伝達機構１５を廃止することにより、さらなる、変速機全体の低コスト化とコンパクト化が図れる。なお、本実施の形態では、第１の動力伝達機構９、第２の動力伝達機構１１及び前進クラッチ１８にて動力直結伝達機構を構成し、バイパス軸１３及びバイパスクラッチ１４が動力循環伝達機構を構成する。
【００２８】
図４は、第２の実施形態の動力循環伝達機構及び遊星歯車機構周辺の詳細構造を示す図である。図２に示した構造に比して、遊星歯車機構１６（遊星歯車機構）の動力伝達経路が異なっている。具体的には、サンギア１６ａは出力軸１９にスプライン嵌合し、キャリア１６ｃは第２の動力伝達機構１１に接続し、リングギア１６ｄはドラム１１１に結合するとともに、ドラム１１１の外周に設けられたバンドブレーキ１７によりエクステンションケース１０７に固定される。
【００２９】
一方、バイパス軸１３は、トランスミッションケース１０２から延出する中間壁１０３にベアリング１０４を介して支持される。中間壁１０３は、バイパス軸１３に向けて延出した延出部１０３ｂと、遊星歯車機構１６側に向かってバイパス軸１３と平行に伸びる環状部１０３ａとが形成され、環状部１０３ａ内径とバイバス軸１３外径との間にベアリング１０４が設置される。環状部１０３ａの外径部にはドラム１１１の内筒部１１１ａが回転自在に支持される。さらにリングギア１６ｄが固定される外筒部１１１ｂと、外筒部１１１ｂと内筒部１１１ａとを接続する縦壁１１１ｃとによりドラム１１１は構成される。ドラム１１１は、縦壁１１１ｃに遊星歯車機構１６方向に伸びる環状部材１１２が固定される。そして固定部材１１１の内筒部１１１ａの外径部と環状部材１１２との間でバイパス軸方向に摺動するピストン１１３が設置される。ピストン１１３とドラム１１１の縦壁１１１ｃとの間にピストン１１３を移動するためのシリンダ室１１４を形成し、内筒部１１１ａと中間壁１０３内部にはシリンダ室１１４に作動油を供給する油路１１５が形成される。
【００３０】
ピストン１１３は、ハブ部材にスプライン嵌合する固定されたドリブンプレート１０６ａと、ドラム１１１の外筒部１１１ｂの内面にスプライン嵌合するドライブプレート１１１ｄの係合状態を制御する。なお、ドリブンプレート１０６ａとドライブプレート１１１ｄとピストン１１３がバイパスクラッチ１４を形成する。
【００３１】
したがってこの構成であっても第１の実施の形態と同様の効果を備える。すなわち、前述した第１の実施形態によれば、機械式ローディング機構１２をエンジン側とは反対側の入力ディスク５側に配置するとともに、入力ディスク軸６の中にバリエータ入力軸３を貫通させることにより、大きな動力を伝達するバイパス軸１３を短くできて重量などの増大を抑制できるとともに、入力ディスク５や出力ディスク７の外径の増大を抑制できる。また、機械式ローデンング機構１２の個数を１個とすることができ、無段変速機全体のコンパクト化が図れる (請求項１に対応する効果)。
【００３２】
また、バイパスクラッチ１４を、第３の動力機構１５の、機械式ローディング機構１２側に配置するとともに、機械式ローディング機構１２と第３の動力伝達機構１５との間にトランスミッションケース１０２からバイパス軸方向に延出する中間壁１０３を形成し、この中間壁１０３によりバリエータ入力軸３とバイパス軸１３とを支持させ、かつ、バイパスクラッチ１４の係合を制御するピストン１１３の作動油路を中間壁１０３に形成可能となりバイパスクラッチ１４の作動油路の油路を短縮できるとともに、油路の引き回しが容易となる。また、回転部材を介さずに作動油の供給が可能となるため、フリクションが増加することがない（請求項２に対応する効果）。
【００３３】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明を適用した無段変速機は、小型化でき、無段変速機を搭載した車両に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第１の実施形態におけるトロイダル型無段変速機の構成図。
【図２】第３の動力伝達機構周辺の詳細構造図。
【図３】第２の実施形態におけるトロイダル型無段変速機の構成図。
【図４】第３の動力伝達機構周辺の詳細構造図。
【符号の説明】
【００３６】
１…入力軸
２…発進装置
３…バリエータ入力軸
４…ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ
５…入力ディスク
６…入力ディスク軸
７…出力ディスク
７ａ…出力ディスク軸
８…パワーローラ
９…第１の動力伝達機構
１０…カウンタ軸
１０ａ…カウンタ入力歯車
１０ｂ…カウンタ出力歯車
１１…第２の動力伝達機構
１２…機械式ローディング機構
１３…バイパス軸
１４…バイパスクラッチ
１５…第３の動力伝達機構
１６…遊星歯車機構
１７…後進クラッチ
１８…前進クラッチ
１９…出力軸
１００…エンジン
１０１…軸
１０２…トランスミッションケース
１０３…中間壁
１０４…ベアリング
１０５…ドラム
１０６…ハブ部材
１０７…エクステンションケース
１０８…ピストン
１０９…シリンダ室
１１０…リターンスプリング
【図１】
2006097825.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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