(57)【要約】【課題】搭載される車輌の出力回転として適当な変速比を得ることが可能でありながら、伝達効率を良好にすることを可能としたトロイダル式無段変速機を提供する。【解決手段】トロイダル式無段変速機１１は、ハイモード時のバリエータ出力回転Ｖｏｕｔを反転して出力する、反転ギヤ機構３０を備えている。該反転ギヤ機構３０は、出力ディスク１２に接続され、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されるリングギヤＲ２と、ハイクラッチＨに接続され、回転を出力するサンギヤＳ３と、回転が常時固定されると共に、該リングギヤＲ２に噛合するピニオンＰ３とサンギヤＳ３に噛合するピニオンＰ４とを回転自在に支持するキャリヤＣ２とによって構成されている。これにより、反転ギヤ機構３０におけるギヤの噛合いが、リングギヤＲ２とピニオンＰ３との間、及びピニオンＰ４とサンギヤＳ３との間、の２箇所となる。【選択図】図１
2008169997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に接続し得る入力軸と、前記入力軸に接続された入力ディスク、無段変速回転を出力する出力ディスク、及びそれら両ディスクに挟持されたパワーローラを有するバリエータと、前記入力軸の入力回転と前記出力ディスクの出力回転とを合成することで動力循環する動力循環機構と、前記出力ディスクの無段変速回転を反転する反転ギヤ機構と、ロー係合要素とハイ係合要素との係合状態によってローモード又はハイモードに切換えし得るロー・ハイ切換え機構と、前記ロー・ハイ切換え機構を介した回転を出力する出力軸と、を備えたトロイダル式無段変速機において、
前記反転ギヤ機構は、前記出力ディスクに連結される第１リングギヤと、前記ロー・ハイ切換え機構に連結される第１サンギヤと、回転が常時固定されると共に、該第１リングギヤに噛合する第１ピニオンと該第１サンギヤに噛合する第２ピニオンとが回転連結された第１ステップピニオン部を回転自在に支持する第１キャリヤと、を有する、
ことを特徴とするトロイダル式無段変速機。
【請求項２】
前記第１ピニオンの歯数を前記第２ピニオンの歯数より大きくした、
ことを特徴とする請求項１記載のトロイダル式無段変速機。
【請求項３】
前記出力ディスクの出力回転を前記反転ギヤ機構に伝達する伝達部材を、該出力ディスクの外周側から前記動力循環機構の外周側を通して該反転ギヤ機構に連結した、
ことを特徴とする請求項１または２記載のトロイダル式無段変速機。
【請求項４】
前記動力循環機構は、前記出力ディスクに連結される第２サンギヤと、前記ロー・ハイ切換え機構に連結される第３サンギヤと、前記入力軸に連結されると共に、該第２サンギヤに噛合する第３ピニオンと該第３サンギヤに噛合する第４ピニオンとが回転連結された第２ステップピニオン部を回転自在に支持する第２キャリヤと、を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトロイダル式無段変速機。
【請求項５】
前記動力循環機構は、前記出力ディスクに連結される第２リングギヤと、前記入力軸に連結される第５サンギヤと、前記ロー・ハイ切換え機構に連結されると共に、該第５サンギヤに噛合する第５ピニオンと該第２リングギヤに噛合する第６ピニオンとが回転連結された第３ステップピニオン部を回転自在に支持する第３キャリヤと、を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトロイダル式無段変速機。
【請求項６】
前記第６ピニオンと前記第１ピニオンとを軸方向に隣接配置し、
前記第１リングギヤ及び前記第２リングギヤを、一体に形成してなる、
ことを特徴とする請求項５記載のトロイダル式無段変速機。
【請求項７】
前記動力循環機構は、前記出力ディスクに連結される第６サンギヤと、前記入力軸に連結される第３リングギヤと、前記ロー・ハイ切換え機構に連結されると共に、該第６サンギヤ及び該第３リングギヤに噛合する第７ピニオンを回転自在に支持する第４キャリヤと、を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトロイダル式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や作業車輌等に搭載されて好適なトロイダル式無段変速機に係り、詳しくは、バリエータと動力循環機構と反転ギヤ機構とロー・ハイ切換え機構とを組合せて構成したトロイダル式無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トロイダル式無段変速装置（バリエータ）と動力循環機構と反転ギヤ機構とロー・ハイ切換え機構とを組合せて構成した無段変速機の開発が進められている。この無段変速機は、バリエータの変速回転と入力軸からの入力回転とを上記動力循環機構で合成したトルク循環を利用し、ギヤニュートラル（ＧＮ）を含む正逆変速回転を得るＩＶＴモード（ローモード）と（ＩＶＴ；infinitely  variable  transmission）、バリエータの変速回転を利用したダイレクトモード（ハイモード）とを形成し、搭載される車輌の出力回転として適当な変速比を得ている。
【０００３】
上記バリエータは、入力ディスクと出力ディスクとそれら両ディスクに挟持されたパワーローラとによって構成されており、パワーローラの傾斜に基づく両ディスクとの接触位置により変速比が得られる。また、パワーローラの回転中心を油圧アクチュエータ等により両ディスクの面方向に対して位置制御することで、接触位置の回転数差によって自律的にパワーローラの傾斜角度が変化し、これによって変速比の変更が行われている。
【０００４】
このような無段変速機には、ハイモード状態における変速回転を、ダブルピニオンプラネタリギヤを用いた反転ギヤ機構により反転させて出力するように構成したものが提案されている（特許文献１参照）。該無段変速機においては、バリエータにおける出力ディスクからの無段変速回転が、出力側の入力ディスクの内周側を通って、プラネタリギヤによって構成される動力循環機構に入力され、ローモードの場合には、該動力循環機構のプラネタリギヤの第１リングギヤより出力され、反転ギヤ機構の第２キャリヤを介してそのまま出力される。また、ハイモードの場合には、該動力循環機構に入力された無段変速回転が、該動力循環機構のプラネタリギヤの第２サンギヤより出力され、この出力回転がダブルピニオンプラネタリギヤによって構成された反転ギヤ機構の第３サンギヤより入力される。そして、反転ギヤ機構の第３サンギヤに入力された回転は、ケースに対して固定された第２リングギヤを介して反転され、第２キャリヤより出力される。
【０００５】
また、別の無段変速機として、ローモード状態における変速回転を、ステップピニオンプラネタリギヤを用いた反転ギヤ機構により反転させて出力するように構成したものも提案されている（特許文献２参照）。該無段変速機においては、バリエータにおける出力ディスクからの無段変速回転が、出力側の入力ディスクの内周側を通って、プラネタリギヤによって構成される動力循環機構に入力され、ハイモードの場合には、該動力循環機構のプラネタリギヤの第２サンギヤより出力され、ロー・ハイ切換え機構のハイクラッチを介してそのまま出力される。また、ローモードの場合には、該動力循環機構に入力された無段変速回転が、該動力循環機構のプラネタリギヤの第３サンギヤより出力され、この出力回転がステップピニオンプラネタリギヤによって構成された反転ギヤ機構の第４サンギヤより入力される。そして、反転ギヤ機構の第４サンギヤに入力された回転は、ローブレーキが係合されることによりケースに対して固定された第５サンギヤを介して反転され、第２キャリヤより出力される。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２０７１９号公報
【特許文献２】国際公開公報  ＷＯ０３／１００２９５Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に示す無段変速機は、反転ギヤ機構にダブルピニオンプラネタリギヤを用いているため、噛合い箇所が、第３サンギヤと第３ピニオンとの間、第３ピニオンと第４ピニオンとの間、及び第４ピニオンと第２リングギヤとの間、の３箇所となり伝達効率が良好でないという問題があった。
【０００８】
そのため、該無段変速機において伝達効率を良好にするためには、反転ギヤ機構に例えばシングルピニオンプラネタリギヤを用いて、噛合い箇所を減らすことが考えられる。しかしながら、この場合、図７（ａ），（ｂ）に示すように、反転ギヤ機構は、シングルピニオンプラネタリギヤを用いることによって、入力回転に対して出力回転を反転させるため、キャリヤをケースに対して固定する必要がある。したがって、該反転ギヤ機構は、リングギヤから回転を入力してサンギヤから回転を出力する構成とするか、又はサンギヤから回転を入力してリングギヤから回転を出力する構成とするかのどちらかとなる。このように構成したシングルプラネタリギヤにおいては、サンギヤの歯数はリングギヤの歯数よりも少なくともピニオンのサイズ分は小さくせざるを得ないため、反転ギヤ機構として設定できる変速比（出力速度／入力速度）に制限が生じる。
【０００９】
一方、トロイダル式無段変速機のバリエータにおいては、パワーローラの傾斜角によって変速比を変更しているが、パワーローラの挟持力（接触部分の摩擦力）と傾斜角とを考慮すると、変速比が例えば−０．５〜−２．５程度となるのが一般的である。そこで、搭載される車輌の出力回転として適当な変速比を得るためには、反転ギヤ機構の変速比を例えば−１．１程度にする必要がある。
【００１０】
しかし、シングルピニオンプラネタリギヤの変速比を例えば−１．１程度にすると、サンギヤの歯数とリングギヤの歯数とを近づけることになるため、ピニオンのサイズを小さくする必要があり、該ピニオンの強度として確保することができない。即ち、ピニオンに充分な強度を確保するためには、シングルピニオンプラネタリギヤにおいて、リングギヤから回転を入力してサンギヤから回転を出力するように構成した場合の速度比（減速比）が例えば−０．７以下となってしまい、反対にサンギヤから回転を入力してリングギヤから回転を出力するように構成した場合の速度比（増速比）が例えば−１．４以上となってしまう。従って、シングルピニオンプラネタリギヤでは、トロイダル式無段変速機の反転ギヤ機構として好適な変速比を得ることはできず、つまりシングルピニオンプラネタリギヤを用いることができない。
【００１１】
一方、上記特許文献２に示すものは、反転ギヤ機構にステップピニオンプラネタリギヤを用いており、ダブルピニオンプラネタリギヤを用いる場合よりも噛合い箇所が減じられたものである。このステップピニオンプラネタリギヤは、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、ケースに対して回転不能に固定されたサンギヤＳ１と、該サンギヤＳ１と噛合するピニオンＰ１と、該ピニオンＰ１と軸方向において隣接して配置され、かつ該ピニオンＰ１と一体に回転するように形成されたピニオンＰ２と、該ピニオンＰ１及びピニオンＰ２を回転自在に支持すると共に、動力循環機構からの回転が入力されるキャリヤＣと、該ピニオンＰ２と噛合すると共に、サンギヤＳ１を介して反転された回転を出力するサンギヤＳ２とを備えている。
【００１２】
以下に、上記特許文献２のステップピニオンプラネタリギヤの伝達効率について数式を用いて説明する。まず、キャリヤＣの回転数をＮＣとし、サンギヤＳ２の回転数をＮＳ２とし、キャリヤＣにかかるトルクをＴＣとし、サンギヤＳ１にかかるトルクをＴＳ１とし、サンギヤＳ２にかかるトルクをＴＳ２とし、サンギヤＳ１の歯数をＺＳ１とし、サンギヤＳ２の歯数をＺＳ２とし、ピニオンＰ１の歯数をＺＰ１とし、ピニオンＰ２の歯数をＺＰ２とし、サンギヤＳ１とピニオンＰ１の噛合い効率をη１とし、サンギヤＳ２とピニオンＰ２の噛合い効率をη２とする。また、噛合い箇所の総効率はη＝η１・η２であり、歯数比はλ＝（ＺＳ１／ＺＰ１）・（ＺＳ２／ＺＰ２）である。
【００１３】
すると、まず、サンギヤＳ１にかかるトルクＴＳ１とサンギヤＳ２にかかるトルクＴＳ２の関係は、ＴＳ２＝（ＴＳ１／λ）・ηとなる。また、キャリヤＣにかかるトルクＴＣは、ＴＣ＝ＴＳ１−ＴＳ２となる。更に、サンギヤＳ２の回転数ＮＳ２とキャリヤＣの回転数ＮＣの関係は、ＮＳ２＝（λ−１）ＮＣとなる。したがって、これらの式より、上記ステップピニオンプラネタリギヤにおいてキャリヤＣから回転を入力してサンギヤＳ２から出力する場合の伝達効率は、（ＴＳ２・ＮＳ２）／（ＴＣ・ＮＣ）＝η／（λ−η）・（λ−１）となる。
【００１４】
ここで、上述したように変速比を例えば−１．１とした場合は、図７（ｄ）に示すようにλは２．１であり、例えば各ギヤの噛合い効率を９８％であるとすると、ステップピニオンプラネタリギヤの伝達効率は、約９２．７％となってしまう。例えばギヤの噛合い箇所が単純に３箇所の場合の伝達効率は、各ギヤの噛合い効率を上述と同じ９８％とすると、０．９８の３乗であって、約９４．１％である。つまり、上記ステップピニオンプラネタリギヤの伝達効率は、ギヤの噛合い箇所を２箇所としているが、ギヤの噛合い箇所が３箇所である場合よりも良好でない。
【００１５】
以上のように、特許文献１及び特許文献２においては、反転ギヤ機構における伝達効率が良好でなく、これらのトロイダル式無段変速機を搭載した車輌の燃費向上の妨げになっているという問題があった。
【００１６】
そこで本発明は、搭載される車輌の出力回転として適当な変速比を得ることが可能でありながら、伝達効率を良好にすることを可能としたトロイダル式無段変速機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１に係る本発明は（例えば図１ないし図７参照）、駆動源に接続し得る入力軸（２）と、前記入力軸（２）に接続された入力ディスク（１１Ａ，１１Ｂ）、無段変速回転（Ｖｏｕｔ）を出力する出力ディスク（１２）、及びそれら両ディスクに挟持されたパワーローラ（１４Ａ，１４Ｂ）を有するバリエータ（１０）と、前記入力軸（２）の入力回転と前記出力ディスク（１２）の出力回転（Ｖｏｕｔ）とを合成することで動力循環する動力循環機構（２０，１２０，２２０，３２０，４２０）と、前記出力ディスク（１２）の無段変速回転（Ｖｏｕｔ）を反転する反転ギヤ機構（３０）と、ロー係合要素（Ｌ）とハイ係合要素（Ｈ）との係合状態によってローモード又はハイモードに切換えし得るロー・ハイ切換え機構（４０）と、前記ロー・ハイ切換え機構（４０）を介した回転を出力する出力軸（３）と、を備えたトロイダル式無段変速機（１）において、
前記反転ギヤ機構（３０）は、前記出力ディスク（１２）に連結される第１リングギヤ（図１及び図２におけるＲ２、図３及び図４におけるＲ３）と、前記ロー・ハイ切換え機構（４０）に連結される第１サンギヤ（図１及び図２におけるＳ３、図３及び図４におけるＳ４）と、回転が常時固定されると共に、該第１リングギヤ（図１及び図２におけるＲ２、図３及び図４におけるＲ３）に噛合する第１ピニオン（Ｐ３）と該第１サンギヤ（図１及び図２におけるＳ３、図３及び図４におけるＳ４）に噛合する第２ピニオン（Ｐ４）とが回転連結された第１ステップピニオン部（３１）を回転自在に支持する第１キャリヤ（図１及び図２におけるＣ２、図３及び図４におけるＣ３）と、を有する、
ことを特徴とするトロイダル式無段変速機（１１，１２，１３，１４，１５）にある。
【００１８】
請求項２に係る本発明は（例えば図１ないし図６参照）、前記第１ピニオン（Ｐ３）の歯数を前記第２ピニオン（Ｐ４）の歯数より大きくした、
ことを特徴とする請求項１記載のトロイダル式無段変速機（１１，１２，１３，１４，１５）にある。
【００１９】
請求項３に係る本発明は（例えば図１、図３、図４、図５、及び図６参照）、前記出力ディスク（１２）の出力回転（Ｖｏｕｔ）を前記反転ギヤ機構（３０）に伝達する伝達部材（１６）を、該出力ディスク（１２）の外周側から前記動力循環機構（２０，１２０，２２０，３２０，４２０）の外周側を通して該反転ギヤ機構（３０）に連結した、
ことを特徴とする請求項１または２記載のトロイダル式無段変速機（１１，１２，１３，１４，１５）にある。
【００２０】
請求項４に係る本発明は（例えば図３参照）、前記動力循環機構（１２０）は、前記出力ディスク（１２）に連結される第２サンギヤ（図３におけるＳ１）と、前記ロー・ハイ切換え機構（４０）に連結される第３サンギヤ（図３におけるＳ２）と、前記入力軸（２）に連結されると共に、該第２サンギヤ（図３におけるＳ１）に噛合する第３ピニオン（図３におけるＰ１）と該第３サンギヤ（図３におけるＳ２）に噛合する第４ピニオン（図３におけるＰ２）とが回転連結された第２ステップピニオン部（１２１）を回転自在に支持する第２キャリヤ（図３におけるＣ１）と、を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトロイダル式無段変速機（１２）にある。
【００２１】
請求項５に係る本発明は（例えば図４参照）、前記動力循環機構（２２０）は、前記出力ディスク（１２）に連結される第２リングギヤ（図４におけるＲ２）と、前記入力軸（２）に連結される第５サンギヤ（図４におけるＳ１）と、前記ロー・ハイ切換え機構（４０）に連結されると共に、該第５サンギヤ（図４におけるＳ１）に噛合する第５ピニオン（図４におけるＰ１）と該第２リングギヤ（図４におけるＲ２）に噛合する第６ピニオン（図４におけるＰ２）とが回転連結された第３ステップピニオン部（２２１）を回転自在に支持する第３キャリヤ（図４におけるＣ１）と、を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトロイダル式無段変速機（１３）にある。
【００２２】
請求項６に係る本発明は（例えば図４参照）、前記第６ピニオン（図４におけるＰ２）と前記第１ピニオン（Ｐ３）とを軸方向に隣接配置し、
前記第１リングギヤ（図４におけるＲ３）及び前記第２リングギヤ（図４におけるＲ２）を、一体に形成してなる、
ことを特徴とする請求項５記載のトロイダル式無段変速機（１３）にある。
【００２３】
請求項７に係る本発明は（例えば図５及び図６参照）、前記動力循環機構（３２０，４２０）は、前記出力ディスク（１２）に連結される第６サンギヤ（図５及び図６におけるＳ１）と、前記入力軸（２）に連結される第３リングギヤ（図５及び図６におけるＲ１）と、前記ロー・ハイ切換え機構（４０）に連結されると共に、該第６サンギヤ（図５及び図６におけるＳ１）及び該第３リングギヤ（図５及び図６におけるＲ１）に噛合する第７ピニオン（図５及び図６におけるＰ１）を回転自在に支持する第４キャリヤ（図５及び図６におけるＣ１）と、を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトロイダル式無段変速機（１４，１５）にある。
【００２４】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に係る本発明によると、反転ギヤ機構は、出力ディスクに連結される第１リングギヤと、ロー・ハイ切換え機構に連結される第１サンギヤと、回転が常時固定されると共に、該第１リングギヤに噛合する第１ピニオンと該第１サンギヤに噛合する第２ピニオンとが回転連結された第１ステップピニオン部を回転自在に支持する第１キャリヤとを備えて構成されているので、第１ピニオンの内径方向（サンギヤ方向）への制限と第２ピニオンの外径方向（リングギヤ方向）への制限とを無くすことができ、反転ギヤ機構の変速比を適宜に設定することができて、トロイダル式無段変速機を車輌として適当な変速比にすることができるものでありながら、噛合い箇所を第１リングギヤと第１ピニオンとの間、及び第２ピニオンと第１サンギヤとの間、の２箇所にすることができ、反転ギヤ機構における伝達効率を良好にすることができて、搭載される車輌の燃費向上を図ることができる。
【００２６】
請求項２に係る本発明によると、第１ピニオンの歯数を第２ピニオンの歯数より大きくしたので、噛合い箇所を２箇所にし、伝達効率を良好にするものでありながら、例えば反転ギヤ機構にリングギヤから回転を入力してサンギヤから回転を出力するシングルピニオンプラネタリギヤを用いると変速比を大きくした場合にピニオンの外径が小さくなってしまうが、本反転ギヤ機構は変速比を適宜な大きさに設定しても第１及び第２ピニオンの外径を大きくすることができる。これにより、第１及び第２ピニオンの回転数も小さくでき、耐久性の向上を図ることができる。
【００２７】
請求項３に係る本発明によると、出力ディスクの出力回転を反転ギヤ機構に伝達する伝達部材を、該出力ディスクの外周側から動力循環機構の外周側を通して該反転ギヤ機構に連結したので、出力ディスクからの無段変速回転を反転ギヤ機構に直接入力させることができる。これにより、出力ディスクと反転ギヤ機構との間のギヤの噛合い箇所を無くすことができ、トロイダル式無段変速機としての伝達効率を良くすることができる。
【００２８】
請求項４に係る本発明によると、動力循環機構は、出力ディスクに連結される第２サンギヤと、ロー・ハイ切換え機構に連結される第３サンギヤと、入力軸に連結されると共に、該第２サンギヤに噛合する第３ピニオンと該第３サンギヤに噛合する第４ピニオンとが回転連結された第２ステップピニオン部を回転自在に支持する第２キャリヤとを備えて構成されているので、動力循環機構における、出力ディスクからロー・ハイ切換え機構への伝達経路のギヤの噛合い箇所を、例えばダブルピニオンプラネタリギヤを用いる場合の３箇所から、２箇所に減らすことができる。これにより、トロイダル式無段変速機としての伝達効率を良くすることができる。
【００２９】
請求項５に係る本発明によると、動力循環機構は、出力ディスクに連結される第２リングギヤと、入力軸に連結される第５サンギヤと、ロー・ハイ切換え機構に連結されると共に、該第５サンギヤに噛合する第５ピニオンと該第２リングギヤに噛合する第６ピニオンとが回転連結された第３ステップピニオン部を回転自在に支持する第３キャリヤとを備えて構成されているので、動力循環機構における、出力ディスクからロー・ハイ切換え機構への伝達経路のギヤの噛合い箇所を、例えばダブルピニオンプラネタリギヤを用いる場合の３箇所から、１箇所に減らすことができる。これにより、トロイダル式無段変速機としての伝達効率を良くすることができる。
【００３０】
請求項６に係る本発明によると、第１リングギヤは、反転ギヤ機構の第２リングギヤと共に、一体に形成されているので、例えば第１リングギヤと第２リングギヤとを別々に回転支持する部材を設ける場合に比して、トロイダル式無段変速機の軸方向寸法のコンパクト化を図ることができ、また、部品点数の削減も図ることができて、トロイダル式無段変速機のコストダウン及び軽量化を図ることができる。
【００３１】
請求項７に係る本発明によると、動力循環機構は、出力ディスクに連結される第６サンギヤと、入力軸に連結される第３リングギヤと、ロー・ハイ切換え機構に連結されると共に、該第６サンギヤ及び該第３リングギヤに噛合する第７ピニオンを回転自在に支持する第４キャリヤとを備えて構成されているので、動力循環機構における、出力ディスクからロー・ハイ切換え機構への伝達経路のギヤの噛合い箇所を、例えばダブルピニオンプラネタリギヤを用いる場合の３箇所から、１箇所に減らすことができるものでありながら、例えばステップピニオンプラネタリギヤを用いる場合に比して、軸方向の短縮化を図ることができる。これにより、動力循環機構の軸方向寸法を肥大化させることなく、トロイダル式無段変速機としての伝達効率を良くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る第１の実施の形態を図１及び図２に沿って説明する。図１は第１の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図であり、図２は図１のトロイダル式無段変速機における反転ギヤ機構を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図である。
【００３３】
第１の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機１１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ミッションケース５内における一軸上にあって、入力側から出力側に向かって順に、入力軸２と、バリエータ（トロイダル式無段変速装置）１０と、プラネタリギヤ部２１を有する動力循環機構２０と、反転ギヤ機構３０と、ロー・ハイ切換え機構４０と、出力軸３とを備えて構成されている。
【００３４】
バリエータ１０は、図１（ａ）に示すように、フルトロイダル式無段変速装置からなり、入力軸２上に連結された入力ディスク１１Ａ，１１Ｂと、外周側においてドラム状の伝達部材１６に連結された出力ディスク１２と、２個の入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ及び１個の出力ディスク１２の間に挟持されるパワーローラ１４Ａ，１４Ｂと、を有する。入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ及び出力ディスク１２は、それぞれ対向するように円形の一部を形成する円弧状の凹溝１１ａ，１２ａを有しており、２列のパワーローラを挟んでダブルキャビティ１３Ａ，１３Ｂを構成して、入力ディスク同士のスラスト力を打消す構成からなる。
【００３５】
パワーローラ１４Ａ，１４Ｂは、環状のダブルキャビティ１３Ａ，１３Ｂにおける周方向の略々均等な位置に複数個（例えば１つのキャビティに３個）配置されており、図示を省略したローラ位置制御装置によって、パワーローラ１４Ａ，１４Ｂの回転軸が傾斜自在に、かつパワーローラ１４Ａ，１４Ｂの中心位置が上記両ディスク１１Ａ，１１Ｂ，１２と平行な面上において移動制御される。また、入力ディスク１１Ａ，１１Ｂは、例えばＬ字状のブロックと該ブロック上に設置された油圧ピストンとにより閉ループ的に押圧され、パワーローラ１４Ａ，１４Ｂを挟持すると共に、その挟持圧が油圧により制御される。そして、上記ローラ位置制御装置による移動制御と入力ディスク１１Ａ，１１Ｂの挟持圧とにより、パワーローラ１４Ａ，１４Ｂが自律的に傾斜することで、入力ディスク１１Ａ，１１Ｂと出力ディスク１２との接触半径が変更されて、無段に連続して変速する。なお、本バリエータ１０にあっては、入力ディスク１１Ａ，１１Ｂに対して出力ディスク１２が反転するので、速度比は−（マイナス）になる。
【００３６】
また、出力ディスク１２の外周側には、伝達部材１６が接続されて配設されており、該伝達部材１６が後述の動力循環機構２０を構成するプラネタリギヤ部２１のサンギヤＳ１に接続されていると共に、動力循環機構２０の外周側を通って反転ギヤ機構３０のリングギヤ（第１リングギヤ）Ｒ２に接続されている。
【００３７】
なお、上記ローラ位置制御装置としては、パワーローラ１４Ａ，１４Ｂの内周側に配置されたサンギヤと、該パワーローラ１４Ａ，１４Ｂの外周側に配置されたリングギヤと、それらサンギヤとリングギヤとに噛合するピニオン型からなり、パワーローラ１４Ａ，１４Ｂを傾斜自在に、かつ回転自在に支持する回転軸とを有し、該サンギヤと該リングギヤとを回動駆動制御することによってパワーローラ１４Ａ，１４Ｂの中心位置の移動制御を可能にするものが提案されている（国際公開公報  ＷＯ０５／１２１６０２Ａ１）。
【００３８】
これにより、例えば球面軸受、レバー等からなるリンク機構によってパワーローラ１４Ａ，１４Ｂの中心位置の移動を制御するものに比して、バリエータ１０の径方向の寸法をコンパクト化することが可能となり、伝達部材１６を出力ディスク１２の外周側に接続すること、即ち、バリエータ１０の出力回転を出力ディスク１２の外周側から取り出すことを容易にしている。
【００３９】
該動力循環機構２０のプラネタリギヤ部２１は、該サンギヤＳ１と、互いに噛合する２個のピニオンＰ１，Ｐ２を回転自在に支持するキャリヤＣ１と、リングギヤＲ１とを有するダブルピニオンプラネタリギヤからなり、該キャリヤＣ１が入力軸２に接続されている。つまり入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ、キャリヤＣ１には、エンジン等の駆動源（不図示）の回転がそのまま伝達される。なお、本トロイダル式無段変速機１１は、詳しくは後述するようにギヤニュートラル状態を得ることができるので、トルクコンバータ等を設ける必要はなく、入力軸２に直接エンジン等を接続することができる。
【００４０】
上記サンギヤＳ１は、上記伝達部材１６を介して出力ディスク１２に接続されており、入力軸２の回転がバリエータ１０により無段変速されたバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが伝達される。上記リングギヤＲ１は、後述の反転ギヤ機構３０の内周側に配設されたローモード時の出力部材４１（以下、ロー出力部材４１とする）に接続されており、ロー・ハイ切換え機構４０のロークラッチ（ロー係合要素）Ｌを介して出力軸３に接続される。
【００４１】
反転ギヤ機構３０は、上記伝達部材１６に接続されたリングギヤＲ２と、ロー・ハイ切換え機構４０に接続されるサンギヤ（第１サンギヤ）Ｓ３と、回転が常時固定されると共に、該リングギヤＲ２に噛合するピニオン（第１ピニオン）Ｐ３とサンギヤＳ３に噛合するピニオン（第２ピニオン）Ｐ４とが回転連結された第１ステップピニオン部３１を回転自在に支持するキャリヤ（第１キャリヤ）Ｃ２とを備えている。これらピニオンＰ３，Ｐ４は、共通のピニオンシャフトに回転自在に支持される一体構造からなり、いわゆるステップピニオンプラネタリギヤを形成していると共に、ピニオンＰ３の歯数をピニオンＰ４の歯数に比して大きく設定している。そして、該サンギヤＳ３は、ロー・ハイ切換え機構４０のハイモード時の出力部材４２（以下、ハイ出力部材４２とする）を介して接続されており、ハイクラッチ（ハイ係合要素）Ｈを介して出力軸３に接続される。
【００４２】
そして、外周側に配置されたハイ出力部材４２と、内周側に配置された上述のロー出力部材４１との間に介在して、ワンウェイクラッチＦが配設されている。該ワンウェイクラッチＦは、インナーレースと、アウターレースと、それらの間に位置し、該アウターレースに対して配設されたスプラグ機構とを有しており、つまり本第１の実施の形態の本トロイダル式無段変速機１１においては、アウターレースがハイ出力部材４２にスプライン嵌合して、アウターレース及びスプラグ機構が該ハイ出力部材４２の回転方向に対して接続され、また、インナーレースがロー出力部材４１にスプライン嵌合して、インナーレースが該ロー出力部材４１の回転方向に対して接続されている。
【００４３】
ついで、上記トロイダル式無段変速機１１の作用について図１及び図２に沿って説明する。
【００４４】
例えばトロイダル式無段変速機１１を搭載した車輌の発進時又は後進時においては、不図示のシフトレバーや油圧制御装置による油圧制御に基づきロー・ハイ切換え機構４０が制御されて、ハイクラッチＨが解放されると共にロークラッチＬが係合され、トロイダル式無段変速機１１はローモード状態にされる。すると、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、エンジン出力軸に連結されている入力軸２の回転が、バリエータ１０の入力ディスク１１Ａ，１１Ｂ、及びプラネタリギヤ部２１のキャリヤＣ１に伝達される。このうち入力ディスク１１Ａ，１１Ｂに入力された入力軸２の回転はバリエータ１０で変速され、出力ディスク１２よりバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが出力されて、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ２に入力される。
【００４５】
サンギヤＳ１にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されると、プラネタリギヤ部２１においては、キャリヤＣ１に入力される入力軸２の回転とサンギヤＳ１の上記バリエータ出力回転Ｖｏｕｔとがトルク循環される形で合成されて、リングギヤＲ１より出力される。このリングギヤＲ１の出力回転は、バリエータ１０の変速比の幅に応じて、減速の逆転回転からニュートラル位置（ＧＮポイント）を介して減速の正転回転までの幅に変速された出力回転ＯｕｔＬとなる。そして、このリングギヤＲ１の出力回転ＯｕｔＬは、ローモード状態の出力回転として、ロー出力部材４１及びロークラッチＬを介して出力軸３に出力される。
【００４６】
以上のような伝達経路を形成するローモード時においては、プラネタリギヤ部２１における入力軸２の回転及びバリエータ出力回転Ｖｏｕｔの合成回転に基づいて動力循環を行う動力循環（ＩＶＴ）モードとなり、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔ（バリエータ１０の変速比）が、図１（ｂ）中の一点鎖線で示すギヤニュートラル状態ＧＮである際に、リングギヤＲ１の回転がニュートラル状態となるため、つまりローモード時の出力回転ＯｕｔＬがニュートラル状態となる。上述したように、この状態においては、エンジン回転数（入力軸２の回転）と出力軸３の回転とが無関係となるので、例えば走行レンジに切換える際にバリエータ１０の変速比をギヤニュートラル状態ＧＮに合せた後にロークラッチＬを係合することで、回転数差を吸収することが不要であり、トルクコンバータ等の回転数差を吸収する装置を設ける必要がない。
【００４７】
ここで、例えば不図示のシフトレバーがリバース（Ｒ）レンジであって、このギヤニュートラル状態ＧＮより例えば車速やアクセル開度に応じてバリエータ１０の変速比を大きくしていくと（図１（ｂ）中のバリエータ出力回転Ｖｏｕｔを下方側にシフトしていくと）、出力軸３の出力回転ＯｕｔＬは、反転回転側に増速していき、つまり後進側に増速されていく。
【００４８】
また反対に、例えば不図示のシフトレバーがドライブ（Ｄ）レンジであって、ギヤニュートラル状態ＧＮより例えば車速やアクセル開度に応じてバリエータ１０の変速比を小さくしていくと（図１（ｂ）中のバリエータ出力回転Ｖｏｕｔを上方側にシフトしていくと）、出力軸３の出力回転ＯｕｔＬは、正転回転側に増速していき、つまり前進側に増速されていく。
【００４９】
つづいて、上述のローモード状態で出力軸３の出力回転ＯｕｔＬが増速されていき（バリエータ１０の変速比が小さくされていき）、図１（ｂ）中の破線で示すシンクチェンジＳＣの変速比に達して例えば車速やアクセル開度に応じて変速判断がなされると、不図示の油圧制御装置による油圧制御に基づきロー・ハイ切換え機構４０が制御されて、ロークラッチＬが解放されると共にハイクラッチＨが係合され、トロイダル式無段変速機１１はハイモード状態にされる。
【００５０】
すると、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、このハイモード状態においては、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔが、反転ギヤ機構３０のリングギヤＲ２に入力され、該リングギヤＲ２に入力された回転は、ケース５に固定されたキャリヤＣ２に回転自在に支持された、第１ステップピニオン部３１のピニオンＰ３及びピニオンＰ４を介して、即ちギヤ比Ｒ２／Ｐ３及びＳ３／Ｐ４に基づき、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔが僅かな増速回転に変速されると共に、反転されてサンギヤＳ３から出力される。そして、このサンギヤＳ３の出力回転ＯｕｔＨは、ハイモード状態の出力回転として、ハイ出力部材４２及びハイクラッチＨを介して出力軸３に出力される。このように、ハイモード時においては、プラネタリギヤ部２２で動力循環を行うことなく、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔに基づき回転を出力する非動力循環（ダイレクト）モードとなる。
【００５１】
ところで、上記シンクチェンジＳＣ時におけるローモード状態とハイモード状態との切換えにおいては、バリエータ１０の変速比（バリエータ出力回転Ｖｏｕｔ）が最も小さくなる同じ変速比で切換えが行われるように各ギヤのギヤ比が設定されている。つまりローモード状態においては、バリエータ１０の変速比が小さく変速されていくと出力回転ＯｕｔＬが増速され、シンクチェンジＳＣを境に、ハイモード状態においてはパワーローラ１４Ａ，１４Ｂの傾斜方向が反転され、バリエータ１０の変速比が大きく変速されていくと出力回転ＯｕｔＨが増速されていく。
【００５２】
このシンクチェンジＳＣの変速比の付近、即ちバリエータ１０の変速比が最も小さくなる付近の状態にあって、例えば車両が坂道を走行している場合やフットブレーキによる急制動が行われた場合のように、外的な要因により入力軸２と出力軸３との回転数変化が生じた場合等に、ハイ出力部材４２の回転がロー出力部材４１の回転よりも負方向（マイナス方向）の回転状態において低回転になろうとする状況が生じることがある。
【００５３】
例えば上記ローモード時にあって、入力軸２の回転に対する出力軸３の回転の比（エンジン回転数に対する駆動車輪の速度比）が大きくなり、図１（ｂ）に示すローモードの出力回転ＯｕｔＬの上端より正方向に大きくなろうとすると、プラネタリギヤ部２１及び反転ギヤ機構３０を介して連動するロー出力部材４１及びハイ出力部材４２は、互いに回転が近づく形となり、同回転となった時点でワンウェイクラッチＦが係合する。
【００５４】
このようにローモード時にあってワンウェイクラッチＦが係合すると、ハイ出力部材４２の回転がロー出力部材４１の回転よりも低回転になることが防止され、それによって、バリエータ１０における変速比が上記シンクチェンジＳＣの変速比を超えることが防止される。このため、パワーローラ１４Ａ，１４Ｂが過傾斜となることが防止され、これによってパワーローラ１４Ａ，１４Ｂの両ディスク１１Ａ，１１Ｂ，１２からの飛び出し等が防止される。
【００５５】
また同様に、上記ハイモード時にあっても、入力軸２の回転に対する出力軸３の回転の比（エンジン回転数に対する駆動車輪の速度比）が小さくなり、図１（ｂ）に示すハイモードの出力回転ＯｕｔＨの下端より正方向にあって小さくなろうとすると、プラネタリギヤ部２１及び反転ギヤ機構３０を介して連動するロー出力部材４１及びハイ出力部材４２は、互いに回転が近づく形となり、同回転となった時点でワンウェイクラッチＦが係合する。これによって、同様にパワーローラ１４Ａ，１４Ｂの両ディスク１１Ａ，１１Ｂ，１２からの飛び出し等が防止される。
【００５６】
次に、反転ギヤ機構３０の伝達効率について説明する。
【００５７】
反転ギヤ機構３０においては、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔが、伝達部材１６を介してリングギヤＲ２に入力され、該リングギヤＲ２に入力された回転は、ケース５に固定されたキャリヤＣ２に回転自在に支持された、第１ステップピニオン部３１のピニオンＰ３及びピニオンＰ４を介して反転されて、サンギヤＳ３からハイ出力部材４２及びハイクラッチＨを介して出力される。このとき、反転ギヤ機構３０におけるギヤの噛合いが、リングギヤＲ２とピニオンＰ３との間、及びピニオンＰ４とサンギヤＳ３との間の２箇所となり、例えば反転ギヤ機構３０にダブルピニオンプラネタリギヤを用いる場合に比してギヤの噛合い箇所を減らすと共に、トルク（回転）伝達経路が噛合い箇所の２箇所を通り抜ける形で構成されているので、反転ギヤ機構３０における伝達効率が良好になる。
【００５８】
なお、１箇所の噛合い伝達効率を例えば９８％として、本発明に係る第１ステップピニオン部３１の伝達効率を計算すると、噛合い箇所が２箇所であって、０．９８×０．９８＝０．９６０４であるので約９６％であり、前述のように、一方のピニオンと噛合するサンギヤをケースに対して固定し、キャリヤより回転を入力し、他方のピニオンに噛合するサンギヤより回転を出力するように構成したステップピニオンプラネタリギヤの伝達効率を、同じく１箇所の噛合い伝達効率を例えば９８％として算出した場合の約９２．７％に比しても伝達効率が良好となる。
【００５９】
また、本発明に係る第１ステップピニオン部３１は、ステップピニオンプラネタリギヤを用いているので、シングルピニオンプラネタリギヤを用いる場合に比して、ピニオンＰ３の内径方向（サンギヤ方向）への制限とピニオンＰ４の外径方向（リングギヤ方向）への制限とが無くなり、ギヤ比の設定の自由度が上がるため、所望の変速比（例えば−１．１）に設定することが可能となる。また、例えばリングギヤから回転を入力してサンギヤから回転を出力するシングルピニオンプラネタリギヤの場合は、変速比を大きくするとピニオン径を小さくする必要があるが、本発明に係る第１ステップピニオン部３１は、変速比を大きく設定して所望の変速比（例えば−１．１）を確保しても、ピニオンＰ３の内径方向及びピニオンＰ４の外径方向の制限がなく、ピニオンＰ３やピニオンＰ４の外径を大きくすることが可能となる。
【００６０】
以上のように本トロイダル式無段変速機１１によると、反転ギヤ機構３０は、出力ディスク１２に連結されるリングギヤＲ２と、ロー・ハイ切換え機構４０に連結されるサンギヤＳ３と、回転が常時固定されると共に、該リングギヤＲ２に噛合するピニオンＰ３と該サンギヤＳ３に噛合するピニオンＰ４とが回転連結された第１ステップピニオン部３１を回転自在に支持するキャリヤＣ２とを備えて構成されているので、ピニオンＰ３の内径方向（サンギヤ方向）への制限とピニオンＰ４の外径方向（リングギヤ方向）への制限とを無くすことができ、反転ギヤ機構３０の変速比を適宜に設定することができて、トロイダル式無段変速機１１を車輌として適当な変速比にすることができるものでありながら、噛合い箇所をリングギヤＲ２とピニオンＰ３との間、及びピニオンＰ４とサンギヤＳ３との間、の２箇所にすることができ、反転ギヤ機構３０における伝達効率を良好にすることができて、搭載される車輌の燃費向上を図ることができる。
【００６１】
また、ピニオンＰ３の歯数をピニオンＰ４の歯数より大きくしたので、噛合い箇所を２箇所にし、伝達効率を良好にするものでありながら、例えば反転ギヤ機構３０にリングギヤから回転を入力してサンギヤから回転を出力するシングルピニオンプラネタリギヤを用いると変速比を大きくした場合にピニオンの外径が小さくなってしまうが、本反転ギヤ機構３０は変速比を適宜な大きさに設定してもピニオンＰ３及びピニオンＰ４の外径を大きくすることができる。これにより、ピニオンＰ３及びピニオンＰ４の回転数も小さくでき、耐久性の向上を図ることができる。
【００６２】
また、出力ディスク１２の出力回転Ｖｏｕｔを反転ギヤ機構３０に伝達する伝達部材１６を、該出力ディスク１２の外周側から動力循環機構２０の外周側を通して該反転ギヤ機構３０に連結したので、出力ディスク１２からの出力回転Ｖｏｕｔを反転ギヤ機構３０に直接入力させることができる。これにより、出力ディスク１２と反転ギヤ機構３０との間のギヤの噛合い箇所を無くすことができ、トロイダル式無段変速機１１としての伝達効率を良くすることができる。
【００６３】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態を図３（ａ）及び（ｂ）に沿って説明する。図３は第２の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図である。なお、本第２の実施の形態においては、一部の変更を除き、第１の実施の形態と同様な部分に、同符号を付して、その説明を省略する。
【００６４】
本第２の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機１２は、図３（ａ）に示すように、第１の実施の形態に比して、動力循環機構１２０において、ダブルピニオンプラネタリギヤを用いたプラネタリギヤ部２１を、ステップピニオンプラネタリギヤを用いた第２ステップピニオン部１２１に変更したものである。
【００６５】
該動力循環機構１２０の第２ステップピニオン部１２１は、入力軸２に接続されると共に２個のピニオン（第３ピニオン）Ｐ１及びピニオン（第４ピニオン）Ｐ２を有するキャリヤ（第２キャリヤ）Ｃ１と、伝達部材１６を介して出力ディスク１２に接続されると共に該ピニオンＰ１と噛合するサンギヤ（第２サンギヤ）Ｓ１と、ロー出力部材４１を介してロークラッチＬに接続されると共に該ピニオンＰ２と噛合するサンギヤ（第３サンギヤ）Ｓ２とを備えている。これらピニオンＰ１，Ｐ２は、共通のピニオンシャフトに回転自在に支持される一体構造からなり、いわゆるステップピニオンを形成している。
【００６６】
これにより、図３（ｂ）に示すように、サンギヤＳ１にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されると、第２ステップピニオン部１２１においては、キャリヤＣ１に入力される入力軸２の回転とサンギヤＳ１の上記バリエータ出力回転Ｖｏｕｔとがトルク循環される形で合成されて、サンギヤＳ２より出力される。このサンギヤＳ２の出力回転は、バリエータ１０の変速比の幅に応じて、減速の逆転回転からニュートラル位置（ＧＮポイント）を介して減速の正転回転までの幅に変速された出力回転ＯｕｔＬとなる。そして、このサンギヤＳ２の出力回転ＯｕｔＬは、ローモード状態の出力回転として、ロー出力部材４１及びロークラッチＬを介して出力軸３に出力される。
【００６７】
この第２ステップピニオン部１２１においては、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔを伝達する経路が、サンギヤＳ１からサンギヤＳ２までの噛合い箇所が２箇所となる伝達経路を構成するため、第１の実施の形態におけるプラネタリギヤ部（ダブルピニオンプラネタリギヤ）２１を用いた際の噛合い箇所が３箇所の場合よりも伝達効率が良好となる。
【００６８】
以上のように本発明の第２の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機１２によると、動力循環機構１２０は、出力ディスク１２に連結されるサンギヤＳ１と、ロー・ハイ切換え機構４０のロークラッチＬに連結されるサンギヤＳ２と、入力軸２に連結されると共に、該サンギヤＳ１に噛合するピニオンＰ１と該サンギヤＳ２に噛合するピニオンＰ２とが回転連結された第２ステップピニオン部１２１を回転自在に支持するキャリヤＣ１とを備えて構成されているので、動力循環機構１２０における、出力ディスク１２からロー・ハイ切換え機構４０への伝達経路のギヤの噛合い箇所を、例えばダブルピニオンプラネタリギヤを用いる場合の３箇所から、２箇所に減らすことができる。これにより、トロイダル式無段変速機１２としての伝達効率を良くすることができる。
【００６９】
なお、本第２の実施の形態においては、この他の構成、作用、及び効果は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００７０】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態を図４（ａ）及び（ｂ）に沿って説明する。図４は第３の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図である。なお、本第３の実施の形態においては、一部の変更を除き、第１の実施の形態と同様な部分に、同符号を付して、その説明を省略する。
【００７１】
本第３の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機１３は、図４（ａ）に示すように、第１の実施の形態に比して、動力循環機構２２０において、ダブルピニオンプラネタリギヤを用いたプラネタリギヤ部２１を、ステップピニオンプラネタリギヤを用いた第３ステップピニオン部２２１に変更したものである。
【００７２】
該動力循環機構２２０の第３ステップピニオン部２２１は、入力軸２に接続されると共にピニオン（第５ピニオン）Ｐ１と噛合するサンギヤ（第５サンギヤ）Ｓ１と、伝達部材１６を介して出力ディスク１２に接続されると共にピニオン（第６ピニオン）Ｐ２と噛合するリングギヤ（第２リングギヤ）Ｒ２と、ロー出力部材４１を介してロークラッチＬに接続されると共に２個のピニオンＰ１，Ｐ２を有するキャリヤ（第３キャリヤ）Ｃ１とを備えている。これらピニオンＰ１，Ｐ２は、共通のピニオンシャフトに回転自在に支持される一体構造からなり、いわゆるステップピニオンを形成している。また、該リングギヤＲ２と反転ギヤ機構３０のリングギヤＲ３とは、１つの円筒状の部材の内周面にそれぞれ形成されている。
【００７３】
これにより、図４（ｂ）に示すように、リングギヤＲ２にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されると、第３ステップピニオン部２２１においては、サンギヤＳ１に入力される入力軸２の回転とリングギヤＲ２の上記バリエータ出力回転Ｖｏｕｔとがトルク循環される形で合成されて、キャリヤＣ１より出力される。このキャリヤＣ１の出力回転は、バリエータ１０の変速比の幅に応じて、減速の逆転回転からニュートラル位置（ＧＮポイント）を介して減速の正転回転までの幅に変速された出力回転ＯｕｔＬとなる。そして、このキャリヤＣ１の出力回転ＯｕｔＬは、ローモード状態の出力回転として、ロー出力部材４１及びロークラッチＬを介して出力軸３に出力される。
【００７４】
このとき、第３ステップピニオン部２２１においては、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔを伝達する経路が、リングギヤＲ２からキャリヤＣ１までの噛合い箇所が１箇所となる伝達経路を構成するため、第１の実施の形態におけるプラネタリギヤ部（ダブルピニオンプラネタリギヤ）２１を用いた際の噛合い箇所が３箇所の場合よりも伝達効率が良好となり、また、第２の実施の形態における第２ステップピニオン部（ステップピニオンプラネタリギヤ）１２１を用いた際の噛合い箇所が２箇所の場合よりも伝達効率が良好となる。
【００７５】
以上のように本発明の第３の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機１３によると、動力循環機構２２０は、出力ディスク１２に連結されるリングギヤＲ２と、入力軸２に連結されるサンギヤＳ１と、ロー・ハイ切換え機構４０のロークラッチＬに連結されると共に、該サンギヤＳ１に噛合するピニオンＰ１と該リングギヤＲ１に噛合するピニオンＰ２とが回転連結された第３ステップピニオン部２２１を回転自在に支持するキャリヤＣ１とを備えて構成されているので、動力循環機構２２０における、出力ディスク１２からロー・ハイ切換え機構４０への伝達経路のギヤの噛合い箇所を、例えばダブルピニオンプラネタリギヤを用いる場合の３箇所から、１箇所に減らすことができる。これにより、トロイダル式無段変速機１３としての伝達効率を良くすることができる。
【００７６】
また、リングギヤＲ２は、反転ギヤ機構３０のリングギヤＲ３と共に、１つの円筒状の部材の内周面に形成されているので、例えばリングギヤＲ２とリングギヤＲ３とを別々に回転支持する部材を設ける場合に比して、トロイダル式無段変速機１３の軸方向寸法のコンパクト化を図ることができ、また、部品点数の削減も図ることができて、トロイダル式無段変速機１３のコストダウン及び軽量化を図ることができる。
【００７７】
なお、本第３の実施の形態においては、この他の構成、作用、及び効果は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００７８】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態を図５（ａ）及び（ｂ）に沿って説明する。図５は第４の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機１４を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図である。なお、本第４の実施の形態においては、一部の変更を除き、第１の実施の形態と同様な部分に、同符号を付して、その説明を省略する。
【００７９】
本第４の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機１４は、図５（ａ）に示すように、第１の実施の形態に比して、動力循環機構３２０において、ダブルピニオンプラネタリギヤを用いたプラネタリギヤ部２１を、シングルピニオンプラネタリギヤを用いたプラネタリギヤ部３２１に変更したものである。
【００８０】
該動力循環機構３２０のプラネタリギヤ部３２１は、入力軸２に接続されると共にピニオン（第７ピニオン）Ｐ１と噛合するリングギヤ（第３リングギヤ）Ｒ１と、伝達部材１６を介して出力ディスク１２に接続されると共に該ピニオンＰ１と噛合するサンギヤ（第６サンギヤ）Ｓ１と、ロー出力部材４１を介してロークラッチＬに接続されると共にピニオンＰ１を有するキャリヤ（第４キャリヤ）Ｃ１とを備えている。
【００８１】
上記プラネタリギヤ部３２１にあって、リングギヤＲ１と入力軸２とは、該プラネタリギヤ部３２１の内周側を通って延設された入力軸２から、該プラネタリギヤ部３２１と上記第１ステップピニオン部３１との間において該リングギヤＲ１の外周側に延びる連結部材によって連結されている。また、サンギヤＳ１と出力ディスク１２とは、該出力ディスク１２と連結される伝達部材１６から上記バリエータ１０とプラネタリギヤ部３２１との間を通って延びる連結部材によってサンギヤＳ１の内周側において連結されている。さらに、キャリヤＣ１とロー出力部材４１とは、該キャリヤＣ１のバリエータ１０側に配置された側板からプラネタリギヤ部３２１の外周側まで延び、該プラネタリギヤ部３２１の外周側を通って第１ステップピニオン部３１との間まで延設されて、これらプラネタリギヤ部３２１と第１ステップピニオン部３１との間を該第１ステップピニオン部３１の内周側まで延設される連結部材によって連結されている。
【００８２】
なお、上記「連結部材」とは、例えばドラム状部材、ハブ状部材、スリーブ状部材、フランジ状部材などを含めたものを意味し、軸回転して回転伝達ないしトルク伝達するものをいう。
【００８３】
これにより、図５（ｂ）に示すように、サンギヤＳ１にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されると、プラネタリギヤ部３２１においては、リングギヤＲ１に入力される入力軸２の回転とサンギヤＳ１の上記バリエータ出力回転Ｖｏｕｔとがトルク循環される形で合成されて、キャリヤＣ１より出力される。このキャリヤＣ１の出力回転は、バリエータ１０の変速比の幅に応じて、減速の逆転回転からニュートラル位置（ＧＮポイント）を介して減速の正転回転までの幅に変速された出力回転ＯｕｔＬとなる。そして、このキャリヤＣ１の出力回転ＯｕｔＬは、ローモード状態の出力回転として、ロー出力部材４１及びロークラッチＬを介して出力軸３に出力される。
【００８４】
該プラネタリギヤ部３２１は、図５（ａ）に示すように、シングルピニオンプラネタリギヤからなるので、上述したように、設定できる変速比に制限があり、図５（ｂ）に示すように、出力回転ＯｕｔＬの範囲が、第１の実施の形態におけるダブルピニオンプラネタリギヤ（図１（ｂ）参照）を用いた場合に比して、狭まる位置（図５（ｂ）中左方側）に設定される。これに伴い、後進側の変速比の幅が小さく、ローモードの変速比の幅が後進側の変速比の幅よりも大きくなる。このため、後進側の変速比の幅を搭載される車輌の変速比幅として必要な幅に得ようとする場合、出力軸３に接続されるディファレンシャルギヤ（不図示）等によって増速することが考えられる。この際は、前進側の変速比の幅（ハイモードを含む）も大きくなるため、例えば高速走行等に適した車輌等に用いて好適となる。
【００８５】
また、図５（ｂ）に示すように、リングギヤＲ１の入力軸２の回転とサンギヤＳ１の上記バリエータ出力回転Ｖｏｕｔとが合成されるキャリヤＣ１は、合成される際のトルク分担として、第１の実施の形態におけるダブルピニオンプラネタリギヤ（図１（ｂ）参照）を用いた場合に比して、リングギヤＲ１からの分担が大きくなる側（図５（ｂ）中左方側）に設定されているので、サンギヤＳ１から伝達されるトルク、即ちバリエータ１０から伝達されるトルクが小さくなり、つまりローモード状態におけるバリエータ１０によるトルク負荷を低減することが可能となって、トロイダル式無段変速機１４の耐久性の向上を図ることができる。
【００８６】
このようなプラネタリギヤ部３２１においては、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔを伝達する経路が、サンギヤＳ１からキャリヤＣ１までの噛合い箇所が１箇所となる伝達経路を構成するため、第１の実施の形態におけるプラネタリギヤ部（ダブルピニオンプラネタリギヤ）２１を用いた際の噛合い箇所が３箇所の場合よりも伝達効率が良好となり、また、第２の実施の形態における第２ステップピニオン部（ステップピニオンプラネタリギヤ）１２１を用いた際の噛合い箇所が２箇所の場合よりも伝達効率が良好となる。また、プラネタリギヤ部３２１が上記第２及び第３の実施の形態における第２ステップピニオン部（ステップピニオンプラネタリギヤ）１２１，第３ステップピニオン部（ステップピニオンプラネタリギヤ）２２１を用いた場合に比して、軸方向寸法を短縮化することができる。これにより、動力循環機構３２０の軸方向寸法を肥大化させることなく、トロイダル式無段変速機１４としての伝達効率を良くすることができる。
【００８７】
なお、本第４の実施の形態においては、この他の構成、作用、及び効果は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００８８】
＜第５の実施の形態＞
次に、本発明の第５の実施の形態を図６（ａ）及び（ｂ）に沿って説明する。図６は第５の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図である。なお、本第５の実施の形態においては、一部の変更を除き、第１の実施の形態と同様な部分に、同符号を付して、その説明を省略する。
【００８９】
本第５の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機１５は、上記第４の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機１４に比して、動力循環機構４２０におけるプラネタリギヤ部４２１の各連結部材の取り回し構成を変更したものである。
【００９０】
詳細には、図６（ａ）に示すように、プラネタリギヤ部４２１にあって、リングギヤＲ１と入力軸２とは、バリエータ１０のプラネタリギヤ部４２１側の入力ディスク１１Ｂを介して、該リングギヤＲ１の外周側にて連結部材によって連結されている。また、サンギヤＳ１と出力ディスク１２とは、該出力ディスク１２と連結される伝達部材１６からプラネタリギヤ部４２１と第１ステップピニオン部３１との間を通って延びる連結部材によってサンギヤＳ１の内周側において連結されている。さらに、キャリヤＣ１とロー出力部材４１とは、該キャリヤＣ１のバリエータ１０側に配置された側板がプラネタリギヤ部４２１の内周側まで延設され、該プラネタリギヤ部４２１の内周側を通って延設されたロー出力部材４１と連結されている。
【００９１】
なお、本第５の実施の形態においては、この他の構成、作用、及び効果は第４の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００９２】
なお、以上説明した第１ないし第５の実施の形態においては、無段変速装置としてフルトロイダル式無段変速装置を用いたものを一例に説明したが、勿論、ハーフトロイダル式無段変速装置を用いたものにも本発明を適用し得る。
【００９３】
また、以上説明した第１ないし第５の実施の形態においては、反転ギヤ機構によってハイモードの回転を反転するものを説明したが、勿論、ローモードの回転を反転するものであっても本発明を適用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】第１の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図。
【図２】第１の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機の反転ギヤ機構を示す図で、（ａ）は図１の拡大図、（ｂ）はその速度線図。
【図３】第２の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図。
【図４】第３の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図。
【図５】第４の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図。
【図６】第５の実施の形態に係るトロイダル式無段変速機を示す図で、（ａ）はスケルトン図、（ｂ）はその速度線図。
【図７】従来の技術を示す概略図で、（ａ）はシングルピニオンプラネタリギヤを示すスケルトン図、（ｂ）は（ａ）の速度線図、（ｃ）はステップピニオンプラネタリギヤを示すスケルトン図、（ｄ）は（ｃ）の速度線図。
【符号の説明】
【００９５】
１          トロイダル式無段変速機
２          入力軸
３          出力軸
１０        バリエータ
１１Ａ      入力ディスク
１１Ｂ      入力ディスク
１２        出力ディスク
１４Ａ      パワーローラ
１４Ｂ      パワーローラ
１６        伝達部材
２０        動力循環機構
３０        反転ギヤ機構
３１        第１ステップピニオン部（プラネタリギヤ部）
４０        ロー・ハイ切換え機構
１２０      動力循環機構
１２１      第２ステップピニオン部
２２０      動力循環機構
２２１      第３ステップピニオン部
Ｈ          ハイ係合要素（ハイクラッチ）
Ｌ          ロー係合要素（ロークラッチ）
Ｖｏｕｔ    バリエータの出力回転
図３のＣ１    第２キャリヤ
図４のＣ１    第３キャリヤ
図５及び図６のＣ１    第４キャリヤ
図１のＣ２    第１キャリヤ
図２のＣ２    第１キャリヤ
図３のＣ３    第１キャリヤ
図４のＣ３    第１キャリヤ
図３のＰ１    第３ピニオン
図４のＰ１    第５ピニオン
図５及び図６のＰ１    第７ピニオン
図３のＰ２    第４ピニオン
図４のＰ２    第６ピニオン
図１乃至図４のＰ３    第１ピニオン
図１乃至図４のＰ４    第２ピニオン
図５及び図６のＲ１    第３リングギヤ
図１のＲ２    第１リングギヤ
図２のＲ２    第１リングギヤ
図４のＲ２    第２リングギヤ
図３のＲ３    第１リングギヤ
図３のＳ１    第２サンギヤ
図４のＳ１    第５サンギヤ
図５及び図６のＳ１    第６サンギヤ
図３のＳ２    第３サンギヤ
図１のＳ３    第１サンギヤ
図２のＳ３    第１サンギヤ
図３のＳ４    第１サンギヤ
図４のＳ４    第１サンギヤ
【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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