(57)【要約】【課題】小型化を図るパワースプリット型無段変速装置を提供する。【解決手段】  入出力軸３、１６と、前記入出力軸３、１６と平行に設置されるバリエータ入力軸１７とバリエータ出力軸１８との間に配設されるトロイダル型バリエータ１９と、出力軸に接続する遊星歯車機構１１と、バリエータ出力軸１８の動力を遊星歯車機構１１に伝達するカウンタ軸２０と、入力軸３の動力を遊星歯車機構１１に伝達するバイパス軸１０とからなり、バイパス軸１０は、入力軸３と出力軸１６との間にこれら軸と同軸上に設置され、中空状に形成されたカウンタ軸２０を回転自在に貫通して構成される。【選択図】図１
2006097829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により駆動される入力軸と、
この入力軸と同軸上に設置され、前記入力軸に基づく動力を取り出す出力軸と、
前記入出力軸と平行に設置されるバリエータ入力軸とバリエータ出力軸と、
前記バリエータ入力軸と前記バリエータ出力軸との間に配設され、入力ディスクと出力ディスクの間に傾転自在に配設された複数のパワーローラからな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前記出力ディスクに押圧する機械式ローディング機構と、
前記出力軸に接続する２自由度を有する遊星歯車機構と、
前記バリエータ出力軸の動力を前記遊星歯車機構に伝達するカウンタ軸と、
前記入力軸の動力を前記遊星歯車機構に伝達するバイパス軸とからなり、
前記入力軸の動力を前記バリエータ入力軸に伝達する第１の動力伝達経路と、
前記バリエータ出力軸の動力を前記カウンタ軸を介して前記遊星歯車機構に伝達する第２の動力伝達経路と、
前記入力軸の動力を前記トロイダル型バリエータをバイパスして前記遊星歯車機構に伝達する第３の動力伝達経路を備え、
前記バイパス軸は、前記入力軸と前記出力軸との間にこれら軸と同軸上に設置され、中空状に形成された前記カウンタ軸を回転自在に貫通して構成されることを特徴とするパワースプリット式無段変速機。
【請求項２】
前記バリエータ出力軸と前記出力軸とを前記カウンタ軸を介して選択的に断接する直結クラッチと、
前記入力軸と前記バイパス軸とを選択的に断接するバイパスクラッチとを備え、
前記入力軸の駆動力が、前記入力軸から前記トロイダル型バリエータを介して、前記出力軸に伝達される第１モードと、
前記入力軸の駆動力が、前記バイパス軸を介して前記遊星歯車機構に伝達され、前記第１遊星歯車機構が駆動力を分割し、一部の駆動力が前記出力軸に伝達され、残りの駆動力が前記トロイダル型バリエータを介して循環して前記バリエータ入力軸の駆動力に加算され、前記バイパス軸に伝達される第２モードと、
を選択可能とし、
前記直結クラッチを締結することにより前記第１のモードを選択し、前記バイパスクラッチを締結することにより前記第２のモードを選択することを特徴とする請求項１記載のパワースプリット型無段変速装置。
【請求項３】
前記遊星歯車機構は、
前記出力軸を一体的に連結されたサンギヤと、
前記バイパス軸に連結されたリングギヤと、
前記カウンタ軸に連結されたキャリアに保持されたダブルピニオンから構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のパワースプリット型無段変速装置。
【請求項４】
前記第３の動力伝達経路の変速比を１：１としたことを特徴とする請求項１または３に記載のパワースプリット型無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パワースプリット型無段変速装置、特に車両に搭載されるパワースプリット型無段変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のパワースプリット型無段変速装置は、入力軸と、入力ディスクと出力ディスクとの間にパワーローラが傾転自在に配設された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等を用いて伝達する動力伝達経路と、入力軸よりバイパスして直接２自由度を有する遊星歯車機構に伝達するバイパス軸と、出力軸とを備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、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第１のモードを得ている。
【０００４】
また、この第１のモードにおいて、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動力循環した一部のパワーが入力パワー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パワーと動力循環したパワーの差が出力パワーとして出力される第２のモードを得ている。
【０００５】
前記第２のモードにおいては、特許文献１の図２に示すごとく、高速走行時にバリエータに入力されるパワーを小さくして、このバリエータの構成部品の耐久性向上が図れると共に、伝達効率の向上が図れる。
【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】
【０００６】
しかしながら、バイパス軸が伝達するパワーは、前記のごとく、バリエータに動力循環したパワーと入力パワーとを合算したパワーとなるため、その軸径が増加する欠点がある。
【０００７】
この太い軸径となるバイパス軸の配置については、特許文献１の図１、図３および図７に開示されている。特許文献１の図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の前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。
【０００８】
また、特許文献１の図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、軸径の太くなるバイパス軸を入出力ディスクの中心を貫通することにより、入出力ディスクの外径が大きくなるという問題がある。
【０００９】
特許文献１の図７においては機械式ローディング機構を出力ディスク側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、前記第１のモードにおいて減速時増幅された出力側のトルクに比例した押力が生じるため前記入力ディスクないし前記出力ディスクと前記パワーローラの間の接触面圧が過大となり、その結果、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータの寿命が低下するという問題がある。
【００１０】
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、機構が簡単でかつ大トルク容量のパワースプリット型無段変速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、駆動源により駆動される入力軸と、この入力軸と同軸上に設置され、前記入力軸に基づく動力を取り出す出力軸と、前記入出力軸と平行に設置されるバリエータ入力軸とバリエータ出力軸と、前記バリエータ入力軸と前記バリエータ出力軸との間に配設され、入力ディスクと出力ディスクの間に傾転自在に配設された複数のパワーローラからな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前記出力ディスクに押圧する機械式ローディング機構と、前記出力軸に接続する２自由度を有する遊星歯車機構と、前記バリエータ出力軸の動力を前記遊星歯車機構に伝達するカウンタ軸と、前記入力軸の動力を前記遊星歯車機構に伝達するバイパス軸とからなり、前記入力軸の動力を前記バリエータ入力軸に伝達する第１の動力伝達経路と、前記バリエータ出力軸の動力を前記カウンタ軸を介して前記遊星歯車機構に伝達する第２の動力伝達経路と、前記入力軸の動力を前記トロイダル型バリエータをバイパスして前記遊星歯車機構に伝達する第３の動力伝達経路を備え、前記バイパス軸は、前記入力軸と前記出力軸との間にこれら軸と同軸上に設置され、中空状に形成された前記カウンタ軸を回転自在に貫通して構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、バイパス軸を入力軸と出力軸の間に同軸に配設し、さらに、カウンタ軸に対し同軸に貫通配置することにより、機構が簡単でかつコンパクトなパワースプリット型無段変速装置を提供することができる。
【００１３】
さらに、第１の動力伝達経路を入力軸とバリエータ入力軸の間に配設し、第１の動力伝達経路の変速比をハイ側にすることにより、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータに入力される入力トルクを減少させることが可能となり、大容量のパワースプリット型無段変速装置を提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用したパワースプリット型無段変速装置の構成図を示す。
【００１５】
図示しないエンジン等の駆動源に連結されたエンジン入力軸１の動力は、トルクコンバータ等の発進装置２を経て入力軸３、平行軸歯車機構４ａにより構成された第１の動力伝達経路４、入力軸３に対して平行に設置され、第１の動力伝達経路４を介して入力軸３に接続するバリエータ入力軸１７、バリエータ入力軸１７に接続する機械式ローディング機構１２に伝達される。
【００１６】
平行軸歯車機構４ａは、入力軸３に固定された第１歯車３１と、バリエータ入力軸１７に固定された第２歯車３２と、第１、第２歯車にそれぞれ噛合する第３歯車３３とからなる一つの歯車列から構成される。
【００１７】
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、バリエータという。）１９に動力が伝達される。バリエータ１９にはバリエータ入力軸１７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。この一対の入力ディスク５はバリエータ入力軸１７と同軸に設置された入力ディスク連結軸６を介して連結される。さらに、この一対の入力ディスク５の間には、それぞれの入力ディスクにパワーローラ８を介して接続する出力ディスク７が設置される。出力ディスク７は、入力ディスク連結軸６に対し遊嵌状態で、かつ同軸的に配置されバリエータ出力軸１８により互いに同期して回転する。入力ディスク５と出力ディスク７との間に設置される複数のパワーローラ８は傾転自在に設けられる。
【００１８】
一対の出力ディスク７は、前述のようにバリエータ出力軸１８を介して連結され、バリエータ出力軸１８は、第２の動力伝達経路９を介してカウンタ軸２０に接続される。カウンタ軸２０は、入力軸３と、遊星歯車機構１１を介して図示しない駆動輪に繋がる出力軸１６との間にこれらの軸と同軸に配設された中空の軸である。
【００１９】
ここで、第２の動力伝達経路９は、出力ディスク連結軸１８に固定された第４歯車３４と、第４歯車３４に噛合し、カウンタ軸２０に固定された第５歯車３５との一対の歯車から構成される。
【００２０】
第３の動力伝達経路２１は、入力軸３と出力軸１６の間に、これらと同軸に配設されたバイパス軸１０からなり、このバイパス軸１０が中空のカウンタ軸２０の内部に挿通され、遊星歯車機構１１に接続するように設置される。
【００２１】
したがって、第１の動力伝達経路４は、入力軸３の動力をバリエータ１９に伝達する動力伝達経路であり、第２の動力伝達経路９は、バリエータ１９の動力をカウンタ軸２０を介して遊星歯車機構１１に伝達する動力伝達経路であって、さらに第３の動力伝達経路２１は、入力軸３の動力をバリエータ１９をバイパスして遊星歯車機構１１に伝達する動力伝達経路である。
【００２２】
次に、第２の動力伝達経路９または第３の動力伝達経路２１から動力が伝達される遊星歯車機構１１について説明する。遊星歯車機構１１は、出力軸１６に接続するサンギヤ１１ａと、これに噛合する複数のピニオンギヤ１１ｂと、各ピニオンギヤを連結するキャリア１１ｃと、ピニオンギヤ１１ｂに噛合するリングギヤ１１ｄとを備えており、いわゆるダブルピニオン型遊星歯車機構を構成している。
【００２３】
ここで、リングギヤ１１ｄは第３の動力伝達経路２１のバイパス軸１０に、キャリア１１ｃはカウンタ軸２０を介して第２の動力伝達経路９に連結される。
【００２４】
一方、前記入力軸３と前記遊星歯車機構１１のリングギヤ１１ｄの間には、バイパス軸１０を介する伝達能力を許容状態または非許容状態に切り換えるバイパスクラッチ１４を設ける。バイパスクラッチ１４は、第１歯車３１下流のバイパス軸上に設置される。さらに、バイパスクラッチ１４のケースとパワースプリット型無段変速装置のハウジング５０との間には遊星歯車機構１１のリングギヤ１１ｄの回転を許容または拘束する後進ブレーキ１５が設けられている。なお、後進ブレーキの配置は、バイパスクラッチに限られず、例えば遊星歯車機構のリングギア１１ｄとハウジング５０との間に設置するようにしてもよい。
【００２５】
また、前記出力軸１６と前記第２の動力伝達経路９の間には、カウンタ軸２０から出力軸１６への動力伝達を許容状態または非許容状態とする直結クラッチ１３が設けられている。
【００２６】
次に、前述した第１の実施形態の動作を説明する。
【００２７】
今、入力軸３が停止しており、かつバリエータ１９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１５が解放状態に、直結クラッチ１３が締結状態にある。この状態からエンジン入力軸１が回転してトルクコンバータ等の発進装置２が作動し入力軸３を所定方向に回転開始させると、この入力軸３の回転に伴って、第１の動力伝達経路４により、バリエータ１９の入力ディスク５がバリエータ入力軸１７と同方向に回転する。このとき、パワーローラ８が最大減速位置にあるので、入力ディスク５の回転がパワーローラ８、出力ディスク７、第２の動力伝達経路９、カウンタ軸２０、直結クラッチ１３を介して出力軸１６に所定方向の回転でかつエンジン入力軸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のモードという。
【００２８】
そして、第１のモードを維持しながらバリエータ１９を増速側に変速させると、出力軸１６の回転速度が増加し、パワースプリット型無段変速機の変速比がハイ側に変化する。
【００２９】
次に、バイパスクラッチ１４を締結して直結クラッチ１３を解放すると、バリエータ１９を通過する動力の伝達方向が第１のモードと逆になる動力が生じる。すなわち、入力軸３から伝達された入力パワーと、バリエータ１９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と第１の動力伝達経路４を経て伝達される循環パワーとが合算され、バイパス軸１０に伝達される。駆動源からバイパス軸１０に伝達された動力は、第３の動力伝達経路２１を経て遊星歯車機構１１のリングギヤ１１ｄに伝達される。リングギヤ１１ｄに伝達されたパワーの一部は、サンギヤ１１ａを経て出力軸１６に伝達され、残りの動力がキャリア１１ｃ、カウンタ軸２０、第２の動力伝達経路９、バリエータ出力軸１８を経てバリエータ１９の出力ディスク７に伝達される。この状態で、バリエータ１９の変速比をロー側に変速させると、遊星歯車機構１１のキャリア１１ｂの回転が低下し、その結果、サンギヤ１１ａ、すなわち、出力軸１６が増速されることになる。この動力伝達モードを第２のモードという。
【００３０】
次に、自動車を後退させるべく、出力軸１６を逆回転させる際には、前記バイパスクラッチ１４と直結クラッチ１３を解放し、後進ブレーキ１５を締結する。その結果、遊星歯車機構１１のリングギヤ１１ｄが固定され、ピニオンギヤ１１ｂがリングギヤ１１ｄとサンギヤ１１ａと噛合しつつ、このサンギヤ１１ａの周囲を公転する。したがって、サンギヤ１１ａ並びにこのサンギヤ１１ａに固定された出力軸１６は前述した第１、第２のモードとは逆方向に回転する。
【００３１】
したがって本発明によれば、バイパス軸１０を入力軸３と出力軸１６の間に同軸に配設し、さらに、カウンタ軸２０に対し同軸に貫通配置することにより、バイパス軸１０をバリエータ１９と同軸に配設する必要が無く、入出力ディスク５、７の外径の増加が抑えられる。また、機械式ローディング機構１２を入力ディスク側に配設することが可能で、過大な接触面圧の発生を防止できる。この結果、機構が簡単でかつコンパクトなパワースプリット型無段変速装置とすることができる。
【００３２】
さらに、第３の動力伝達経路２１を直結（つまり、入力軸３とバイパス軸１０との変速比を１：１）としたことにより、機構を簡素化することが出来、この結果、機構が簡単でかつコンパクトな構成とすることができる。
【００３３】
また、第１の動力伝達経路４を入力軸３とバリエータ入力軸１７の間に配設し、第１の動力伝達経路４の変速比をハイ側にすることにより、バリエータ１９の入力トルクを減少することが可能となり、この結果、大容量のパワースプリット型無段変速装置を提供することができる。
【００３４】
なお、本実施形態においてバリエータ１９をダブルキャビティ式トロイダル型として説明したが、これに限らず、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機にも適用可能である。
【００３５】
さらに第１の動力伝達経路４の変速比を増速することにより、ダブルキャビティ型バリエータ１９の入力トルクを減少することが可能となり、この結果、大容量のパワースプリット型無段変速機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
軽量でコンパクトで大容量のパワースプリット型無段変速装置を提供でき、無段変速装置を搭載する車両に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の第１の実施形態におけるパワースプリット型無段変速装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…エンジン入力軸
２…発進装置
３…入力軸
４…第１の動力伝達経路
５…入力ディスク
６…入力ディスク連結軸
７…出力ディスク
８…パワーローラ
９…第２の動力伝達経路
１０…バイパス軸
１１…遊星歯車機構
１１ａ…サンギヤ
１１ｂ…ピニオンギヤ
１１ｃ…キャリア
１１ｄ…リングギヤ
１２…機械式ローディング機構
１３…直結クラッチ
１４…バイパスクラッチ
１５…後進ブレーキ
１６…出力軸
１７…バリエータ入力軸
１８…バリエータ出力軸
１９…ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ
２０…カウンタ軸
２１…第３の動力伝達経路
【図１】
2006097829.tif 000003