(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源側の入力軸から入力された駆動力が無段変速装置に伝達され、更に前記無段変速装置から従動軸に伝達された駆動力が減速ギア対、及び差動装置を介して出力軸に伝達される車両に用いられる無段変速装置であって、
前記無段変速装置が、前後進切替装置を備えており、
前記前後進切替装置が、遊星歯車機構と、単一のブレーキと、二つのクラッチとを備えており、
前記遊星歯車機構が、
前記無段変速機の軸方向に並置されたフロントサンギア及びリアサンギアと、
前記フロントサンギア及び前記リアサンギアの各々に噛合するフロントプラネタリギア部及びリアプラネタリギア部を有するプラネタリギアと、
前記プラネタリギアを回転自在に支持するキャリアと、
前記プラネタリギアを構成するフロントプラネタリギア部及びリアプラネタリギア部のうち一方と噛合するリングギアと、を構成要素として備え、
前記フロントプラネタリギア部及びリアプラネタリギア部は、一体的に形成されて前記キャリアが装着され、
前記構成要素のうちの二つを駆動力の入力要素とし、かつ前記構成要素のうち他の一つを駆動力の出力要素とし、駆動力を出力可能なものであり、
前記単一のブレーキと、前記二つのクラッチにより、前記出力軸が所定方向に回転する前進状態、前進状態とは逆方向に前記出力軸が回転する後進状態の切り替え、及び前記前進状態においてギア比が高いハイギア状態、及びギア比が低いローギア状態の切り替えを実施可能であることを特徴とする車両用無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車機構により構成された車両用前後進切替装置を備えた車両用無段変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に係る車両用無段変速装置、及び特許文献２に係る自動変速機が提供されている。特許文献１に係る車両用無段変速装置は、ベルト式無段変速機であり、無段変速装置と出力軸との間に配置された遊星ギア機構において、大サンギアと噛合する小歯車、及び小サンギアと噛合する大歯車を一体的に有するプラネタリピニオンギアが共通のキャリアによって回転自在に支持された構造とされている。
【０００３】
特許文献２に係る自動変速機は、遊星ギア機構を備えた多段式オートマチックトランスミッションである。この自動変速機が備える遊星ギア機構は、大小のギアを一体的に備えたプラネタリピニオンギアを利用した構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１９６４６３号公報
【特許文献２】特開平８−３２６８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、無段変速機（ＣＶＴ）を搭載した車両において、さらなる運動性能向上、あるいは燃費向上を図るべく、変速比幅を拡大することが求められている。このために、無段変速機構のプーリ径を拡大することも考えられるが、その分だけ設置スペースが大きくなる点、及び重量増加となる点で不利である。そこで、無段変速機構に対しハイギアあるいはローギアを組み合わせることにより、前記変速比幅を拡大することが考えられる。具体的には、前後進切替装置の遊星ギア機構にハイギアあるいはローギアを組み合わせることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されている車両用無段変速装置は、ハイギア状態及びローギア状態に切り替え可能なものではなく、前述したような要望を満足できるものではない。また、特許文献２に開示されている自動変速機については、オートマチックトランスミッションの小型化を図ろうとするためのものであり、前述した要望を満足できるものではない。
【０００７】
一方、図１４に示されているようなラビニヨウ型遊星歯車機構により、ハイギア状態及びローギア状態に切り替え可能な前後進切替装置を構成することも可能である。この遊星歯車機構は、軸長の長いロングピニオンギアＰＬと、入力軸Ｉが接続されたフロントサンギアＳＦ、フロントサンギアＳＦ及びロングピニオンギアＰＬの間に配され両者に噛合したショートピニオンギアＰＳ、出力軸Ｏに接続されロングピニオンＬＰと噛合したリアサンギアＳＲ、及びロングピニオンギアＰＬの外周に配されたリングギアＲを備えた構造とされている。図１４に示す遊星歯車機構においては、ロングピニオンＰＬが接続される系統にブレーキＢ３及びクラッチＣ３が設けられている。
【０００８】
しかしながら、上述したラビニヨウ型の遊星歯車機構においては、ショートピニオンギアＰＳ及びロングピニオンギアＰＬの二種類のピニオンギアが必要であり、これらを配列することにより径方向に装置構成が拡大するという問題がある。これにより、ラビニヨウ型の遊星歯車機構においては設計上の自由度を大きく取れないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、ハイギア状態及びローギア状態に切り替え可能であり、運動性能あるいは燃費性能の向上を図ることが可能であって、簡素な構成で設計上の自由度を確保可能な前後進切替装置を備えた車両用無段変速装置の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両用無段変速装置は、動力源側の入力軸から入力された駆動力が無段変速装置に伝達され、更に前記無段変速装置から従動軸に伝達された駆動力が減速ギア対、及び差動装置を介して出力軸に伝達される車両に用いられるものである。本発明の車両用無段変速装置においては、前記無段変速装置が、前後進切替装置を備えており、前記前後進切替装置が、遊星歯車機構と、単一のブレーキと、二つのクラッチとを備えている。前記遊星歯車機構は、前記無段変速機の軸方向に並置されたフロントサンギア及びリアサンギアと、前記フロントサンギア及び前記リアサンギアの
各々に噛合するフロントプラネタリギア部及びリアプラネタリギア部を有するプラネタリギアと、前記プラネタリギアを回転自在に支持するキャリアと、前記プラネタリギアを構成するフロントプラネタリギア部及びリアプラネタリギア部のうち一方と噛合するリングギアと、を構成要素として備え、前記フロントプラネタリギア部及びリアプラネタリギア部は、一体的に形成されて前記キャリアが装着される。また、前記遊星歯車機構は、前記構成要素のうちの二つを駆動力の入力要素とし、かつ前記構成要素のうち他の一つを駆動力の出力要素とし、駆動力を出力可能なものである。本発明の車両用無段変速装置においては、前記単一のブレーキと、前記二つのクラッチにより、前記出力軸が所定方向に回転する前進状態、前進状態とは逆方向に前記出力軸が回転する後進状態の切り替え、及び前記前進状態においてギア比が高いハイギア状態、及びギア比が低いローギア状態の切り替えを実施可能とされている。
【００１１】
本発明の車両用無段変速装置においては、単一のブレーキ及び二つのクラッチにより前進状態及び後進状態の切り替え、及び前進状態におけるギア比の切り替え（ハイギア状態，ローギア状態）を実施可能であり、これらの各状態において空転状態にある構成要素を一要素に抑制することができる。これにより、車両の燃費向上を図ることが可能となる。また、本発明の車両用無段変速装置においては、前後進切替装置をコンパクトに形成できるため、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。さらに、本発明の車両用無段変速装置においては、前進状態においてハイギア状態とローギア状態とに切り替え可能であるため、ギア比の選択の余地が広がり、運動性能の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ハイギア状態及びローギア状態に切り替え可能であり、運動性能あるいは燃費性能の向上を図ることが可能であって、簡素な構成で設計上の自由度を確保可能な前後進切替装置を備えた車両用無段変速装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る三軸構成のベルト式無段変速機に係るスケルトン図である。
【図２】図１の無段変速機に採用されている前後進切替装置が備える遊星歯車機構を概念的に示した正面図である。
【図３】図１の無段変速機に採用されている前後進切替装置を示すスケルトン図である。
【図４】（ａ）は図１の無段変速機に採用されている前後進切替装置の係合表、（ｂ）は共線図である。
【図５】図３に示す前後進切替装置を示す断面図である。
【図６】第一クラッチ及び第二クラッチをリア側ギアセット側に配置した前後進切替装置の一例を示す断面図である。
【図７】第一変形例に係る前後進切替装置を示すスケルトン図である。
【図８】（ａ）は図７に示す前後進切替装置の係合表、（ｂ）は共線図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る四軸構成のベルト式無段変速機に係るスケルトン図である。
【図１０】第二変形例に係る前後進切替装置を示すスケルトン図である。
【図１１】（ａ）は図１１に示す前後進切替装置の係合表、（ｂ）は共線図である。
【図１２】第三変形例に係る前後進切替装置を示すスケルトン図である。
【図１３】（ａ）は図１１に示す前後進切替装置の係合表、（ｂ）は共線図である。
【図１４】（ａ）は従来技術の前後進切替装置を示すスケルトン図、（ｂ）は（ａ）の前後進切替装置が備える遊星歯車機構を概念的に示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
続いて、本発明の一実施形態に係るベルト式無段変速機Ｘ（以下、単に「無段変速機Ｘ」とも称す）について説明する。なお、本実施形態のベルト式無段変速機Ｘは、前後進切替装置４に特徴を有するが、前後進切替装置４の具体的構成の説明に先立って無段変速機Ｘの構成について概説する。
【００１５】
無段変速機Ｘは、ＦＦ横置き式の自動車用変速機であり、図１に示すように大略、入力軸３、前後進切替装置４、無段変速装置Ａ、デファレンシャル装置３０などで構成されている。入力軸３は、エンジン出力軸１によりトルクコンバータ２を介して駆動されるものであり、トルクコンバータ２のタービンランナ２ｂに接続されている。前後進切替装置４は、入力軸３の回転を正逆切り替えて駆動軸１０に伝達する装置である。また、無段変速装置Ａは、駆動プーリ１１と従動プーリ２１と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５とを備えている。デファレンシャル装置３０は、従動軸２０の動力を出力軸３２に伝達するものである。
【００１６】
無段変速機Ｘにおいては、入力軸３と駆動軸１０とは同一軸線上に配置されている。また、従動軸２０とデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機Ｘは全体として３軸構成とされている。Ｖベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。
【００１７】
無段変速機Ｘを構成する各部品は変速機ケース５の中に収容されている。トルクコンバータ２と前後進切替装置４との間には、オイルポンプ６が配置されている。オイルポンプ６は、トルクコンバータ２のポンプインペラ２ａにより駆動されるポンプギア９を備えている。
【００１８】
前後進切替装置４は、後に詳述するように遊星歯車機構４０、ブレーキ５０、第一クラッチ５１、及び第二クラッチ５２を備えており、入力軸３及び駆動軸１０に対して連結されている（図２及び図３参照）。前後進切替装置４は、ブレーキ５０、第一クラッチ５１、及び第二クラッチ５２の係合状態を変化させることにより、前後進の切り替え、及びギア比の切り替えを行うことが可能とされている。
【００１９】
無段変速装置Ａの駆動プーリ１１は、駆動軸（プーリ軸）１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上において軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂの背後に設けられた油圧サーボ１２とを備えている。可動シーブ１１ｂの外周部には、背面側へ延びるピストン部１２ａが一体に形成され、このピストン部１２ａの外周部が駆動軸１０に固定されたシリンダ部１２ｂの内周部に摺接している。可動シーブ１１ｂとシリンダ部１２ｂとの間には、油圧サーボ１２の作動油室１２ｃが形成されており、この作動油室１２ｃへの油圧を制御することにより、変速制御を実施することができる。
【００２０】
従動プーリ２１は、従動軸（プーリ軸）２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上を軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂの背後に設けられた油圧サーボ２２とを備えている。可動シーブ２１ｂの外周部には、背面側へ延びるシリンダ部２２ａが一体に形成され、このシリンダ部２２ａの内周部に従動軸２０に固定されたピストン部２２ｂ（固定ピストン）が摺接している。可動シーブ２１ｂとピストン部２２ｂとの間に油圧サーボ２２の作動油室２２ｃが形成され、この作動油室２２ｃの油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。また、作動油室２２ｃ内には、初期推力を与えるスプリング２４が配置されている。
【００２１】
従動軸２０の一端部はエンジン側に向かって延び、この一端部に出力ギヤ２７ａが固定されている。出力ギア２７ａは、デファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びる出力軸３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。
【００２２】
≪前後進切替装置４の具体的構成及び動作について≫
続いて、前後進切替装置４の具体的構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図３に示すように、前後進切替装置４は、遊星歯車機構４０と、ブレーキ５０と、第一クラッチ５１と、第二クラッチ５２とを備えたユニットＵ１によって構成されている。遊星歯車機構４０は、フロント側ギアセット４０Ｆと、リア側ギアセット４０Ｒとに大別される。フロント側ギアセット４０Ｆは、構成要素としてフロントサンギア４１、フロントピニオンギア４２、及びリングギア４３を備えている。また、リア側ギアセット４０Ｒは、構成要素としてリアサンギア４４、リアピニオンギア４５を備えている。
【００２３】
遊星歯車機構４０において、フロントピニオンギア４２及びリアピニオンギア４５は、一体的に形成されている。すなわち、本実施形態においては、フロントピニオンギア４２及びリアサンギア４４を一体的に形成したピニオンギア４７がフロント側ギアセット４０Ｆ及びリア側ギアセット４０Ｒに亘って配置されている。また、ピニオンギア４７には、キャリア４６が装着されている。フロントピニオンギア４２は、リアピニオンギア４５よりも大径とされている。また、フロントサンギア４１は、リアサンギア４４よりも小径とされている。
【００２４】
フロント側ギアセット４０Ｆにおいて、フロントサンギア４１は、駆動軸１０に接続されている。また、フロントピニオンギア４２は、フロントサンギア４１とリングギア４３との間において、両ギア４１，４３に噛合した状態で設けられている。また、リングギア４３は、第一クラッチ５１を介して入力軸３に接続されている。リア側ギアセット４０Ｒにおいて、リアサンギア４４はブレーキ５０に接続されている。また、リアピニオンギア４５は、リアサンギア４４に噛合している。フロントピニオンギア４２及びリアピニオンギア４５に取り付けられたキャリア４６は、第二クラッチ５２を介して入力軸３に接続されている。
【００２５】
前後進切替装置４は、図４（ａ）に示すようにブレーキ５０、第一クラッチ５１、及び第二クラッチ５２の係合状態を切り替えることによりハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態に切り替えることができる。具体的には、第一クラッチ５１を非係合状態とし、第二クラッチ５２及びブレーキ５０を係合状態とすると、前後進切替装置４がハイギア前進状態になる。この状態においては、入力軸３から第一クラッチ５１を介してリングギア４３に至る動力伝達系統が切断された状態になると共に、リアサンギア４４がブレーキ５０によって固定された状態になる。ハイギア前進状態において入力軸３を介して駆動力が入力されると、フロントピニオンギア４２及びリアピニオンギア４５がそれぞれフロントサンギア４１及びリアサンギア４４の回りを公転する。フロントピニオンギア４２に伝達された駆動力は、駆動軸１０に伝達され出力される。
【００２６】
また、ブレーキ５０及び第一クラッチ５１を係合状態とし、第二クラッチ５２を非係合状態とすると、前後進切替装置４がローギア前進状態となる。この状態においては、入力軸３から第二クラッチ５２を介してキャリア４６に至る動力伝達系統が切断されると共に、リアサンギア４４がブレーキ５０によって固定された状態になる。ローギア前進状態において入力軸３を介して駆動力が入力されると、リングギア４３に駆動力が伝達し、フロントピニオンギア４２及びリアピニオンギア４５が一体的に回転する。また、フロントピニオンギア４２の回転に連動して、フロントサンギア４１が回転し、駆動軸１０に駆動力が出力される。
【００２７】
また、第一クラッチ５１及び第二クラッチ５２を係合状態とし、ブレーキ５０を非係合状態とすると、前後進切替装置４が後進状態に切り替わる。この状態において入力軸３を介して駆動力が入力されると、第一クラッチ５１を介してリングギア４３に駆動力が伝達されると共に、第二クラッチ５２を介してキャリア４６に駆動力が伝達される。これにより、フロントピニオンギア４２及びリアピニオンギア４５を介してフロントサンギア４１及びリアサンギア４４に駆動力が伝達し、両ギア４１，４４が回転する。フロントサンギア４１に伝達された駆動力は、駆動軸１０に出力される。この際、駆動軸１０の回転方向は、上述したハイギア前進状態及びローギア前進状態のときとは逆向きとなる。
【００２８】
ここで、上述した前後進切替装置４の共線図を概念的に示すと、図４（ｂ）に示す通りとなる。前後進切替装置４をハイギア前進状態及びローギア前進状態とした場合は、フロントサンギア４１の回転がキャリア４６の回転とは逆向きになり駆動軸１０に出力される。また、ハイギア前進状態とした場合の回転数は、ローギア前進状態とした場合の回転数に比べて大きくなる。また、後進状態とした場合は、フロントサンギア４１がリングギア４３及びキャリア４６と同一方向に回転し、駆動軸１０に出力される。
【００２９】
上述したように、本実施形態の無段変速装置Ｘにおいては、単一のブレーキ５０と、第一クラッチ５１及び第二クラッチ５２により前進状態及び後進状態の切り替え、及び前進状態におけるギア比の切り替え（ハイギア状態，ローギア状態）を実施することが可能である。また、ハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態のいずれの状態においても、空転状態にある構成要素が一要素だけであるため、無段変速装置Ｘを搭載した車両の燃費向上を図ることが可能となる。また、無段変速装置Ｘにおいては、構成要素数が少ないため、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。さらに、無段変速装置Ｘにおいては、車両を前進させる際に、ハイギア前進状態とローギア前進状態とに切り替え可能であるため、ワイドレシオ化することが可能となる。
【００３０】
本実施形態では、入力系統の切り替えを実施可能とすべく、第一クラッチ５１及び第二クラッチ５２をフロント側ギアセット４０Ｆ側に設けた構成とされている。そのため、図５に示すように、第一クラッチ５１及び第二クラッチ５２に対して作動油を供給するための油路５４，５６を既存のステータシャフト１７にラジアル方向に形成することが可能であり、別途油路５４，５６を形成するための構造体を設ける必要がない。
【００３１】
具体的には、例えば図６に示すように、上述した前後進切替装置４の構成とは異なり、第一クラッチ５１及び第二クラッチ５２をリア側ギアセット４０Ｒ側に設ける構成とする場合には、第一クラッチ５１及び第二クラッチ５２にオイルを供給するための油路を形成するために別途構造体１９を設ける必要があり、前後進切替装置４のサイズが軸方向（図中左右方向）に大きくならざるを得ない。これに対し、本実施形態において示したものにおいては、構造体１９等を設ける必要がないため、前後進切替装置４のサイズを軸方向にコンパクトなものとすることが可能となる。
【００３２】
≪前後進切替装置４の第一変形例について≫
前後進切替装置４は、上述したユニットＵ１を備えたものに限定される訳ではなく、ユニットＵ１に代えて例えば図７に示すようなユニットＵ２を採用したものであってもよい。以下、ユニットＵ２を備えた前後進切替装置４の変形例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３３】
図７に示すように、本変形例のユニットＵ２は、遊星歯車機構６０と、ブレーキ７０と、第一クラッチ７１と、第二クラッチ７２とを備えている。遊星歯車機構６０は、フロント側ギアセット６０Ｆと、リア側ギアセット６０Ｒとに大別される。フロント側ギアセット６０Ｆは、構成要素としてフロントサンギア６１、フロントピニオンギア６２、及びリングギア６３を備えている。また、リア側ギアセット６０Ｒは、構成要素としてリアサンギア６４、リアピニオンギア６５を備えている。
【００３４】
遊星歯車機構６０において、フロントピニオンギア６２及びリアピニオンギア６５は、一体的に形成されている。すなわち、フロントピニオンギア６２及びリアサンギア６４がピニオンギア６７として一体的に形成されており、ピニオンギア６７がフロント側ギアセット６０Ｆ及びリア側ギアセット６０Ｒに亘って配置されている。また、ピニオンギア６７には、キャリア６６が装着されている。フロントピニオンギア６２は、リアピニオンギア６５よりも小径とされている。また、フロントサンギア６１は、リアサンギア６４よりも大径とされている。
【００３５】
フロント側ギアセット６０Ｆにおいて、フロントサンギア６１は、第一クラッチ７１を介して入力軸３に接続されている。また、フロントピニオンギア６２は、フロントサンギア６１に噛合している。リングギア６３は、出力軸１０に対して接続されている。リア側ギアセット６０Ｒにおいて、リアサンギア６４は第二クラッチ７２を介して入力軸３に接続されている。また、リアピニオンギア６５は、リングギア６３とリアサンギア６４との間に配され、両ギア６３，６４の双方に噛合している。フロントピニオンギア６２及びリアピニオンギア６５は、キャリア６６を介してブレーキ７０に対して接続されている。
【００３６】
前後進切替装置４は、図８（ａ）に示すようにブレーキ７０、第一クラッチ７１、及び第二クラッチ７２の係合状態を切り替えることによりハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態に切り替えることができる。具体的には、ブレーキ７０及び第二クラッチ７２を係合状態とし、第一クラッチ７１を非係合状態とすると、前後進切替装置４がハイギア前進状態となる。この状態においては、入力軸３から第一クラッチ７１を介してフロントサンギア６１に至る動力伝達系統が切断された状態になる。また、ブレーキ７０によりキャリア６６が固定された状態になる。ハイギア前進状態において入力軸３を介して駆動力が入力されると、リアサンギア６４が回転する。これにより、リングギア６２が回転し、駆動力が駆動軸１０に出力される。
【００３７】
また、ブレーキ７０及び第一クラッチ７１を係合状態とし、第二クラッチ７２を非係合状態とすると、前後進切替装置４がローギア前進状態になる。この状態においては、入力軸３から第二クラッチ７１を介してリアサンギア６４に至る動力伝達系統が切断された状態になる。また、ブレーキ７０によりキャリア６６が固定された状態になる。ローギア前進状態において入力軸３を介して駆動力が入力されると、第一クラッチ７１を介してフロントサンギア６１に動力が伝達される。また、フロントピニオンギア６２及びリアピニオンギア６５が自転する。リアピニオンギア６５の自転に連動してリングギア６３が回転し、駆動軸１０に駆動力が出力される。
【００３８】
また、第一クラッチ７１及び第二クラッチ７２を係合状態とし、ブレーキ７０を非係合状態とすると、前後進切替装置４が後進状態に切り替わる。この状態において入力軸３を介して入力された駆動力は、第一クラッチ７１及び第二クラッチ７２を介してフロントサンギア６１及びリアサンギア６４に伝達される。また、フロントピニオンギア６１及びリアピニオンギア６５が一体的に回転する。これにより、リアピニオンギア６５に噛合しているリングギア６３が回転し、駆動力が駆動軸１０に出力される。この際、駆動軸１０は、上述したハイギア前進状態及びローギア前進状態のときとは逆向きに回転する。
【００３９】
ここで、上述したユニットＵ２を備えた前後進切替装置４の共線図を概念的に示すと、図８（ｂ）に示す通りとなる。前後進切替装置４をハイギア前進状態とした場合は、リアサンギア６４に入力された回転方向とは逆向きの回転に変換され、駆動軸１０に出力される。また、前後進切替装置４をローギア前進状態とした場合についても、フロントサンギア６１に入力された回転方向とは逆向きの回転に変換され、駆動軸１０に出力される。ハイギア前進状態とした場合の回転数は、ローギア前進状態とした場合の回転数に比べて大きくなる。また、後進状態とした場合は、リングギア６３がフロントサンギア６１及びリアサンギア６４に入力された回転方向と同一方向に回転し、駆動軸１０に出力される。
【００４０】
前後進切替装置４において上述したユニットＵ２を採用した場合についても、ユニットＵ１を採用した場合と同様に、単一のブレーキ７０と、第一クラッチ７１及び第二クラッチ７２により前進及び後進の切り替え、及びギア比のワイドレシオ化が可能となる。また、空転状態にある構成要素を最小限（一要素）に抑制し、燃費向上を図ることが可能となる。さらに、構成要素数を最小限に抑制し、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では、第一クラッチ７１及び第二クラッチ７２をフロント側ギアセット６０Ｆ側に設けた構造である。これにより、図５に示す例と同様に第一クラッチ７１及び第二クラッチ７２に対して作動油を供給するための油路を既存のステータシャフト１７にラジアル方向に形成することが可能である。従って、本変形例の構造を採用した場合についても、前後進切替装置４のサイズを軸方向にコンパクトなものとすることが可能となる。
【００４２】
≪前後進切替装置４の第二変形例について≫
図１に示す３軸構成の無段変速機Ｘに適用可能な前後進切替装置４として、ユニットＵ１，ユニットＵ２を採用したものを例示したが、これらに代えて例えば図９に示すような４軸構成の無段変速機Ｘに採用することが可能なものとしてユニットＵ３を採用したものがある。以下、４軸構成の無段変速機Ｘ’の構成について概略を説明した上で、ユニットＵ３を備えた前後進切替装置４の変形例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、無段変速機Ｘ’は、上述した３軸構成の無段変速機Ｘと大部分が同一の構成であるため、同一の構成については同一の符号を付し、詳細の説明については省略する。
【００４３】
図９に示す無段変速機Ｘ’は、図１に示す３軸構成の無段変速機Ｘに対し、中間軸３４等を増設した構造とされている。具体的には、無段変速機Ｘ’においては、入力軸３と駆動軸１０とが同一軸線上に配置されている。また、従動軸２０とデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３に対して平行でかつ非同軸に配置されている。さらに、従動軸２０と出力軸３２との中間には、これらの軸２０，３２に対して平行でかつ非同軸となるように中間軸３４が配置されている。従動軸２０と中間軸３４との間、及び中間軸３４と出力軸３２との間は、それぞれギアを介して接続されている。
【００４４】
具体的には、従動軸２０の一端部はエンジン側に向かって延びており、この一端部に出力ギヤ２７ａが固定されている。出力ギア２７ａは、中間軸３４の一端側に設けられた第一中間ギア３４ａに噛み合っている。また、中間軸３４の他端側に設けられた第二中間ギア３４ｂは、デファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びる出力軸３２に動力を伝達し、車輪を駆動させることが可能とされている。
【００４５】
図１０に示すように、本変形例のユニットＵ３は、遊星歯車機構８０と、ブレーキ９０と、第一クラッチ９１と、第二クラッチ９２とを備えている。遊星歯車機構８０は、フロント側ギアセット８０Ｆと、リア側ギアセット８０Ｒとに大別される。フロント側ギアセット８０Ｆは、構成要素としてフロントサンギア８１、フロントピニオンギア８２、及びリングギア８３を備えている。また、リア側ギアセット８０Ｒは、構成要素としてリアサンギア８４、リアピニオンギア８５を備えている。さらに、遊星歯車機構８０は、フロントピニオンギア８２とリアピニオンギア８５とを繋ぐキャリア８６を構成要素として備えている。
【００４６】
遊星歯車機構８０において、フロントピニオンギア８２及びリアピニオンギア８５は、一体的に形成されている。具体的には、フロントピニオンギア８２及びリアサンギア８４がピニオンギア８７として一体的に形成されており、ピニオンギア８７がフロント側ギアセット８０Ｆ及びリア側ギアセット８０Ｒに亘って配置されている。また、ピニオンギア８７には、キャリア６６が装着されている。フロントピニオンギア８２は、リアピニオンギア８５よりも大径とされている。また、フロントサンギア８１は、リアサンギア８４よりも小径とされている。
【００４７】
フロント側ギアセット８０Ｆにおいて、フロントサンギア８１は、第二クラッチ９２を介して入力軸３に接続されている。また、フロントピニオンギア８２は、フロントサンギア８１とリングギア８３との間において、両ギア８１，８３に噛合している。リングギア８３は、第一クラッチ９１を介して入力軸３に接続されている。リア側ギアセット８０Ｒにおいて、リアサンギア８４は駆動軸１０に接続されており、リアピニオンギア８５はリアサンギア８４に噛合している。また、フロントピニオンギア８２及びリアピニオンギア８５は、キャリア８６を介してブレーキ９０に接続されている。
【００４８】
前後進切替装置４は、図１１（ａ）に示すようにブレーキ９０、第一クラッチ９１、及び第二クラッチ９２の係合状態を切り替えることによりハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態に切り替えることができる。具体的には、第一クラッチ９１及び第二クラッチ９２を係合状態とし、ブレーキ９０を非係合状態とすると、前後進切替装置４がハイギア前進状態となる。この状態において入力軸３からリングギア８３に駆動力が入力されると、この駆動力が第一クラッチ９１及び第二クラッチ９２を介してリングギア８３及びフロントサンギア８１に伝達され、両ギア８３，８１が回転する。これに連動して、フロントピニオンギア８２は、リアピニオンギア８５と一体的に、リングギア８３及びフロントサンギア８１の間において公転しつつ自転する。リアピニオンギア８５の回転に伴い、リアサンギア８４も回転し、駆動軸１０に駆動力が出力される。
【００４９】
また、第一クラッチ９１を非係合状態とし、第二クラッチ９２及びブレーキ９０を係合状態とすると、前後進切替装置４がローギア前進状態になる。この状態においては、第一クラッチ９１を介してリングギア８３に繋がる動力伝達系統が切断された状態になる。また、フロントピニオンギア８２、及びリアピニオンギア８５が固定された状態になる。この状態において入力軸３から駆動力が入力されると、第二クラッチ９２を介してフロントサンギア８１に駆動力が伝達され、フロントサンギア８１が回転する。またこれに伴い、フロントピニオンギア８２及びリアピニオンギア８５も一体的に回転（自転）する。リアピニオンギア８５が回転することにより、これに噛合しているリアサンギア８４が回転し、駆動力が駆動軸１０に出力される。
【００５０】
また、第一クラッチ９１及びブレーキ９０を係合状態とし、第二クラッチ９１を非係合状態とすると、前後進切替装置４が後進状態に切り替わる。この状態においては、第二クラッチ９２を介してフロントサンギア８１に駆動力を伝達する動力伝達系統が切断された状態になる。また、フロントピニオンギア８２及びリアピニオンギア８５が固定された状態になる。後進状態において入力軸３を介して駆動力が入力されると、第一クラッチ９１を介してリングギア８３に駆動力が伝達される、これによりリングギア８３が回転すると、フロントピニオンギア８２及びリアピニオンギア８５が一体的に自転する。リアピニオンギア８５の自転に伴い、リアサンギア８４が回転し、駆動軸１０に駆動力が出力される。
【００５１】
ここで、上述したユニットＵ３を備えた前後進切替装置４の共線図を概念的に示すと、図１１（ｂ）に示すように、前後進切替装置４をハイギア前進状態とした場合及びローギア前進状態とした場合の双方において、入力された回転方向と同一方向の回転として出力される。また、ハイギア前進状態とした場合は、ローギア前進状態とした場合よりも大きな回転数となって駆動軸１０に出力される。
【００５２】
前後進切替装置４において上述したユニットＵ３を採用した場合についても、ユニットＵ１等を採用した場合と同様に、ブレーキ９０と、第一クラッチ９１及び第二クラッチ９２の係合状態を適宜変更することにより前進及び後進の切り替え、及び前進時におけるギア比の変更が可能となる。また、ユニットＵ３を採用した場合、空転状態にある構成要素が一要素で済むため、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。
【００５３】
また、本実施例では、第一クラッチ９１及び第二クラッチ９２をフロント側ギアセット６０Ｆ側に設けた構造を採用しているため、上述した図５に示す例と同様に第一クラッチ９１及び第二クラッチ９２に対して作動油を供給するための油路を既存のステータシャフト１７にラジアル方向に形成することが可能である。従って、本変形例の構造を採用した場合についても、前後進切替装置４のサイズを軸方向にコンパクトなものとすることが可能となる。
【００５４】
≪前後進切替装置４の第三変形例について≫
図９に示す４軸構成の無段変速機Ｘ’に適用可能な前後進切替装置４として、ユニットＵ３を採用したものを例示したが、これに代えて例えば図１２に示すようなユニットＵ４を４軸構成の無段変速機Ｘ’に採用することが可能である。以下、ユニットＵ４を備えた前後進切替装置４の変形例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００５５】
図１２に示すように、本変形例のユニットＵ４は、遊星歯車機構１００と、ブレーキ１１０と、第一クラッチ１１１と、第二クラッチ１１２とを備えている。遊星歯車機構１００は、フロント側ギアセット１００Ｆと、リア側ギアセット１００Ｒとに大別される。フロント側ギアセット１００Ｆは、構成要素としてフロントサンギア１０１、フロントピニオンギア１０２、及びリングギア１０３を備えている。また、リア側ギアセット１００Ｒは、構成要素としてリアサンギア１０４、リアピニオンギア１０５を備えている。さらに、遊星歯車機構１００は、フロントピニオンギア１０２とリアピニオンギア１０５とを繋ぐキャリア１０６を構成要素として備えている。
【００５６】
遊星歯車機構１００において、フロントピニオンギア１０２及びリアピニオンギア１０５は、一体的に形成されている。すなわち、本変形例においては、フロントピニオンギア１０２及びリアサンギア１０４がピニオンギア１０７の一部として形成されている。また、ピニオンギア１０７は、フロント側ギアセット１００Ｆ及びリア側ギアセット１００Ｒに亘って配置されている。また、ピニオンギア１０７には、キャリア１０６が装着されている。フロントピニオンギア１０２は、リアピニオンギア１０５よりも小径とされている。また、フロントサンギア１０１は、リアサンギア１０４よりも大径とされている。
【００５７】
フロント側ギアセット１００Ｆにおいて、フロントサンギア１０１は、第二クラッチ１１２を介して入力軸３に接続されている。また、フロントピニオンギア１０２は、フロントサンギア１０１に噛合している。リア側ギアセット１００Ｒにおいて、リングギア１０３は、第一クラッチ１１１を介して入力軸３に接続されている。また、リアサンギア１０４は駆動軸１０に接続されている。リアピニオンギア１０５は、リングギア１０３及びリアサンギア１０４の間に配され、両ギア１０３，１０４と噛合している。また、キャリア１０６は、フロントピニオンギア１０２及びリアピニオンギア１０５に装着され、ブレーキ１１０に接続されている。
【００５８】
前後進切替装置４は、図１３（ａ）に示すようにブレーキ１１０、第一クラッチ１１１、及び第二クラッチ１１２の係合状態を切り替えることによりハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態に切り替えることができる。具体的には、第一クラッチ１１１を非係合状態とし、第二クラッチ１１２及びブレーキ１１０を係合状態とすると、前後進切替装置４がハイギア前進状態となる。この状態においては、第一クラッチ１１１を介してリングギア１０３に至る動力伝達系統が切断された状態になる。また、キャリア１０６が固定され、フロントピニオンギア１０２及びリアピニオンギア１０５が自転のみ可能な状態になる。この状態において入力軸３を介して駆動力が入力されると、第二クラッチ１１２を介してフロントサンギア１０１に駆動力が伝達される。これに伴い、駆動力は、フロントサンギア１０１、フロントピニオンギア１０２、リアピニオンギア１０５、及びリアサンギア１０４の順番で伝達され、駆動軸１０に出力される。
【００５９】
また、第一クラッチ１１１及び第二クラッチ１１２を係合状態とし、ブレーキ１１０を非係合状態とすると、前後進切替装置４がローギア前進状態になる。この状態において入力軸３を介して駆動力が入力されると、第一クラッチ１１１を介して駆動力が伝達され、リングギア１０３が回転する。また、入力軸３を介して入力された駆動力は、第二クラッチ１１２を介する動力伝達系統にも伝達され、フロントサンギア１０１が回転する。フロントサンギア１０１及びリングギア１０３の回転に伴い、フロントピニオンギア１０２及びリアピニオンギア１０５が一体的に回転（公転及び自転）する。これに伴い、リアサンギア１０４が回転し、駆動軸１０に駆動力が出力される。
【００６０】
また、第一クラッチ１１１及びブレーキ１１０を係合状態とし、第二クラッチ１１２を非係合状態とすると、前後進切替装置４が後進状態に切り替わる。この状態においては、第二クラッチ１１２を介してフロントサンギア１０１に至る動力伝達系統が切断された状態になる。また、キャリア１０６が固定され、フロントピニオンギア１０２及びリアピニオンギア１０５が公転できない状態になる。後進状態において入力軸３を介して駆動力が入力されると、第一クラッチ１１１を介してリングギア１０３に駆動力が伝達される。これによりリングギア１０３が回転すると、リアピニオンギア１０５が自転すると共に、リアサンギア１０４が回転し、駆動軸１０に駆動力が出力される。
【００６１】
ここで、上述したユニットＵ４を備えた前後進切替装置４の共線図を概念的に示すと、図１３（ｂ）に示す通りとなる。ユニットＵ４においては、上述した第二変形例のユニットＵ３と同様に、前後進切替装置４をハイギア前進状態とした場合及びローギア前進状態とした場合の双方において、入力された回転方向と同一方向の回転として出力される。また、ハイギア前進状態とした場合は、ローギア前進状態とした場合よりも大きな回転数となって駆動軸１０に出力される。また、後進状態とした場合には、入力された回転方向とは逆方向の回転として出力される。
【００６２】
前後進切替装置４において上述したユニットＵ４を採用した場合、ブレーキ１１０と、第一クラッチ１１１及び第二クラッチ１１２の係合状態を変更することにより適宜前進及び後進の切り替え、及び前進時におけるギア比の変更を実施することが可能となる。また、ユニットＵ４を採用した場合についても、空転状態にある構成要素が一要素で済むため、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。
【００６３】
また、第一クラッチ１１１及び第二クラッチ１１２をフロント側ギアセット１１０Ｆ側に設けた構造である。これにより、図５に示す例と同様に既存のステータシャフト１７においてラジアル方向に伸びる油路を形成することにより、第一クラッチ１１１及び第二クラッチ１１２に対して作動油を供給することが可能となる。従って、本変形例の構造を採用することにより、第一クラッチ１１１及び第二クラッチ１１２に対してオイルを供給するための油路を形成するための構造体が不要となり、その分だけ前後進切替装置４のサイズを軸方向にコンパクトなものとすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の車両用無段変速装置は、簡素な構成で設計上の自由度を確保可能でありながら、車両の運動性能あるいは燃費性能の向上を図ることが可能であるため、軽自動車や小形自動車等のように装置構成のコンパクト化が求められる車両に対して特に好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
３                        入力軸
４                        前後進切替装置
１０                        駆動軸（出力軸）
４０，６０，８０，１００    遊星歯車機構
４１，６１，８１，１０１    フロントサンギア
４２，６２，８２，１０２    フロントピニオンギア
４３，６３，８３，１０３    リングギア
４４，６４，８４，１０４    リアサンギア
４５，６５，８５，１０５    リアピニオンギア
４６，６６，８６，１０６    キャリア
５０，７０，９０，１１０    ブレーキ
５１，７１，９１，１１１    第一クラッチ
５２，７２，９２，１１２    第二クラッチ
【図１】
0005686343.tif 000002
【図２】
0005686343.tif 000003
【図３】
0005686343.tif 000004
【図４】
0005686343.tif 000005
【図７】
0005686343.tif 000006
【図８】
0005686343.tif 000007
【図９】
0005686343.tif 000008
【図１０】
0005686343.tif 000009
【図１１】
0005686343.tif 000010
【図１２】
0005686343.tif 000011
【図１３】
0005686343.tif 000012
【図１４】
0005686343.tif 000013
【図５】
0005686343.tif 000014
【図６】
0005686343.tif 000015