(57)【要約】【課題】３軸構造の無段変速機において、前進時及び後進時に十分な駆動力を発生する。【解決手段】本発明は、３軸構造の無段変速機において、前後進切替機構（３）がサンギア（１３）、第１のピニオンギア（２３）、第２のピニオンギア（２４）及びリングギア（１５）を備え、さらに車両の前進時にリングギア（１５）の回転を係止するフォワードブレーキ（２９）と、車両の後進時にキャリア（１４）の回転を係止するリバースブレーキ（３１）と、車両の前進時にキャリア（１４）と出力側とを連結するフォワードクラッチ（２６）と、車両の後進時にリングギア（１５）と出力側とを連結するリバースクラッチ（２８）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後進切替機構と、ベルト式無段変速機構と、ディファレンシャル装置とを備え、前記前後進切替機構及び前記ベルト式無段変速機構のプライマリプーリによって構成される第１の軸と、前記ベルト式無段変速機構のセカンダリプーリによって構成される第２の軸と、前記ディファレンシャル装置の左右の駆動軸によって構成される第３の軸とからなる３軸構造の無段変速機において、
前記前後進切替機構は、入力側に連結されるサンギアと、前記サンギアと噛み合うように前記サンギアの外周に複数設けられる第１のピニオンギアと、前記第１のピニオンギアと噛み合うように前記サンギアの外周に複数設けられる第２のピニオンギアと、前記第２のピニオンギアと噛み合うように設けられるリングギアと、前記第１のピニオンギア及び第２のピニオンギアを一体的に連結するキャリアと、車両の前進時に前記リングギアの回転を係止するフォワードブレーキと、前記車両の後進時に前記キャリアの回転を係止するリバースブレーキと、前記車両の前進時に前記キャリアと出力側とを連結するフォワードクラッチと、前記車両の後進時に前記リングギアと出力側とを連結するリバースクラッチとを備えることを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前後進切替機構と、ベルト式無段変速機構と、ディファレンシャル装置とを備え、前記前後進切替機構及び前記ベルト式無段変速機構のプライマリプーリによって構成される第１の軸と、前記ベルト式無段変速機構のセカンダリプーリによって構成される第２の軸と、前記ディファレンシャル装置の左右の駆動軸によって構成される第３の軸とからなる３軸構造の無段変速機において、
前記前後進切替機構は、入力側に連結されるサンギアと、前記サンギアと噛み合うように前記サンギアの外周に複数設けられるピニオンギアと、前記ピニオンギアと噛み合うように設けられるリングギアと、複数の前記ピニオンギアを一体的に連結するキャリアと、車両の前進時に前記キャリアの回転を係止するフォワードブレーキと、前記車両の後進時に前記リングギアの回転を係止するリバースブレーキと、前記車両の前進時に前記リングギアと出力側とを連結するフォワードクラッチと、前記車両の後進時に前記キャリアと出力側とを連結するリバースクラッチとを備えることを特徴とする無段変速機。
【請求項３】
前記前後進切替機構と前記ディファレンシャル装置とは、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとを結ぶ線に対して互いに反対側に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記フォワードブレーキ及び前記リバースブレーキは、前記リングギアと前記キャリアとのうち一方と選択的に締結して回転を係止可能なドグクラッチであることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無段変速機において、プライマリプーリ軸、セカンダリプーリ軸、カウンタシャフト軸及びディファレンシャル軸の４軸から構成されるものが知られている。このような４軸構造の無段変速機では、セカンダリ軸とカウンタシャフト軸との間、及びカウンタシャフト軸とディファレンシャル軸との間でそれぞれ回転速度を減速している。
【０００３】
しかし、４軸構造の無段変速機では、４本のシャフトが必要となることに加えて、カウンタシャフトに減速ギア機構を設けるので、装置の小形化、軽量化が困難である。
【０００４】
そこで、カウンタシャフトを必要とせず、前後進切替機構において減速する３軸構造の無段変速機が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３２７８２８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術では、車両の前進時には前後進切替機構において減速することができるが、後進時には前後進切替機構の入出力間が直結されるので減速されず、車両の駆動力が不足する場合がある。
【０００６】
本発明は、３軸構造の無段変速機において、前進時及び後進時に十分な駆動力を発生することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前後進切替機構と、ベルト式無段変速機構と、ディファレンシャル装置とを備え、前後進切替機構及びベルト式無段変速機構のプライマリプーリによって構成される第１の軸と、ベルト式無段変速機構のセカンダリプーリによって構成される第２の軸と、ディファレンシャル装置の左右の駆動軸によって構成される第３の軸とからなる３軸構造の無段変速機において、前後進切替機構は、入力側に連結されるサンギアと、サンギアと噛み合うようにサンギアの外周に複数設けられる第１のピニオンギアと、第１のピニオンギアと噛み合うようにサンギアの外周に複数設けられる第２のピニオンギアと、第２のピニオンギアと噛み合うように設けられるリングギアと、第１のピニオンギア及び第２のピニオンギアを一体的に連結するキャリアと、車両の前進時にリングギアの回転を係止するフォワードブレーキと、車両の後進時にキャリアの回転を係止するリバースブレーキと、車両の前進時にキャリアと出力側とを連結するフォワードクラッチと、車両の後進時にリングギアと出力側とを連結するリバースクラッチとを備える。
【０００８】
また、前後進切替機構と、ベルト式無段変速機構と、ディファレンシャル装置とを備え、前後進切替機構及びベルト式無段変速機構のプライマリプーリによって構成される第１の軸と、ベルト式無段変速機構のセカンダリプーリによって構成される第２の軸と、ディファレンシャル装置の左右の駆動軸によって構成される第３の軸とからなる３軸構造の無段変速機において、前後進切替機構は、入力側に連結されるサンギアと、サンギアと噛み合うようにサンギアの外周に複数設けられるピニオンギアと、ピニオンギアと噛み合うように設けられるリングギアと、複数のピニオンギアを一体的に連結するキャリアと、車両の前進時にキャリアの回転を係止するフォワードブレーキと、車両の後進時にリングギアの回転を係止するリバースブレーキと、車両の前進時にリングギアと出力側とを連結するフォワードクラッチと、車両の後進時にキャリアと出力側とを連結するリバースクラッチとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両の前進時だけでなく後進時も前後進切替装置において減速することができるので、無段変速機全体でのギア比の要求値を前進時及び後進時において満たすことができ、３軸構造の無段変速機として小形化を図りながら、後進時であっても十分な駆動力を発生することができ登坂性能や発進加速性能を満足することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は本実施形態における無段変速機の構成を示す概略構成図である。本実施形態における無段変速機１は、トルクコンバータ２、前後進切替機構３、ベルト式無段変速機構４及びディファレンシャル装置５から構成される。
【００１２】
ベルト式無段変速機構４は、プライマリプーリ１０、セカンダリプーリ１１及び両プーリ１０、１１に掛け回されるベルト１２によって構成され、各プーリ１０、１１の溝幅を変化させることでベルト１２の接触半径を変化させて変速比を無段階に切り換える。トルクコンバータ２を介して伝達されるエンジンの駆動力は前後進切替機構３のサンギア１３に入力され、減速されてキャリア１４又はリングギア１５からプライマリプーリ１０へ出力される。セカンダリプーリ１１から出力される駆動力は、出力軸と同軸上に設けられる出力ギア１６と噛み合うディファレンシャル装置５のリングギア１７へ伝達され、差動装置１８を介して左右の駆動軸１９へと伝達される。
【００１３】
ここで、プライマリプーリ１０は同軸上に設けられるトルクコンバータ２及び前後進切替機構３と第１軸を構成し、セカンダリプーリ１１は同軸上に設けられる出力ギア１６と第２軸を構成し、差動装置１８から左右の駆動軸１９へと駆動力を伝達する左右の駆動軸１９は第３軸を構成する。無段変速機１は、上記３軸が軸方向から見たとき三角形状となるように配置される３軸構造の無段変速機１である。なお、図１では各部の構造を見やすくするためにディファレンシャル装置がセカンダリプーリより下方に示されているが、実際には、ディファレンシャル装置のリングギアがトルクコンバータとプライマリプーリとの間の空間に収まるように、ディファレンシャル装置全体が図示した位置より上方に設けられる。
【００１４】
プライマリプーリ１０の油圧室２０はトルクコンバータ側に設け、前後進切替機構３をトルクコンバータ２とは反対側に設ける。プライマリプーリ１０の回転軸２１は中空となるように形成され、トルクコンバータ２の出力側と前後進切替機構３のサンギア１３とを連結する駆動軸１９が内部を貫通する。セカンダリプーリ１１の油圧室２２はプライマリプーリ１０の油圧室２０を設けた側とは反対側に設ける。
【００１５】
これにより、前後進切替機構３とディファレンシャル装置５とは、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ１１とを結ぶ線に対して互いに反対側に配置されることになるので、セカンダリプーリ１１の出力側に設けられるディファレンシャル装置５は、トルクコンバータ２とプライマリプーリ１０との隙間を有効に利用して配置することができ、軸間距離を縮小して無段変速機全体を小形化することができる。
【００１６】
前後進切替機構３は、ダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成され、サンギア１３、第１のピニオンギア２３、第２のピニオンギア２４及びリングギア１５を備える。サンギア１３はトルクコンバータ２の出力側に連結された入力軸２５に連結される。第１のピニオンギア２３及び第２のピニオンギア２４は互いに噛み合うようにサンギア１３の外周にそれぞれ複数設けられ、第１のピニオンギア２３はサンギアと噛み合い、第２のピニオンギア２４はリングギアと噛み合う。
【００１７】
また、第１のピニオンギア２３及び第２のピニオンギア２４は、第１のピニオンギア２３及び第２のピニオンギア２４のすべての回転軸を一体的に連結するキャリア１４によって径方向への移動は拘束され、回転軸周りの自転及びサンギア１３を中心とした公転が許容される。リングギア１５はリング状の内歯歯車であり、第２のピニオンギア２４と噛み合う。
【００１８】
キャリア１４はフォワードクラッチ２６を介してプライマリプーリ１０の入力軸２７と連結され、リングギア１５はリバースクラッチ２８を介してプライマリプーリ１０の入力軸と連結される。また、リングギア１５はフォワードブレーキ２９を介してケース３０に連結され、フォワードブレーキ２９を作動させることでケース３０に係止される。キャリア１４はリバースブレーキ３１を介してケース３０に連結され、リバースブレーキ３１を作動させることでケース３０に係止される。
【００１９】
ここで、フォワードブレーキ２９とリバースブレーキ３１とを図２に示すようなドグクラッチ５０に置き換えてもよい。ドグクラッチ５０は、キャリア１４とリングギア１５とに近接して設けられる係止部材５１を軸方向に移動させることで、キャリア１４の回転とリングギア１５の回転とのうち一方を選択的に係止することができる。これにより、キャリア１４及びリングギア１５との同時締結を防止でき、またサイズを小形化できる。
【００２０】
次に前後進切替機構３の作動について説明する。図３は、車両の前進時及び後進時のフォワードクラッチ２６、リバースクラッチ２８、フォワードブレーキ２９及びリバースブレーキ３１の締結状態を示す表であり、○印が締結状態を示し、×印が開放状態を示す。
【００２１】
前進時には、フォワードブレーキ２９が締結されるので、リングギア１５の回転は拘束され、キャリア１４の回転は許容される。サンギア１３が回転すると、サンギア１３と噛み合う第１のピニオンギア２３が回転し、第１のピニオンギア２３と噛み合う第２のピニオンギア２４がリングギア１５と噛み合いながら回転する。これにより、第１のピニオンギア２３及び第２のピニオンギア２４はそれぞれ自転しながらキャリア１４とともにサンギア１３の外周を回転する。キャリア１４の回転は締結されているフォワードクラッチ２６を介してプライマリプーリ１０の入力軸に伝達される。
【００２２】
後進時には、リバースブレーキ６７が締結されるので、キャリア１４の回転が拘束され、リングギア１５の回転は許容される。サンギア１３が回転すると、サンギア１３と噛み合う第１のピニオンギア２３が回転し、第１のピニオンギア２３と噛み合う第２のピニオンギア２４が回転する。キャリア１４の回転は拘束されているので第１のピニオンギア２３及び第２のピニオンギア２４はサンギア１３の外周を回転することなく自転する。リングギア１５は第２のピニオンギア２４の回転によって回転し、締結されたリバースクラッチ２８を介してプライマリプーリ１０の入力軸に伝達される。
【００２３】
以上の作動を図４の共線図を参照しながら説明する。図４は、前後進切替機構３のギア比を示す共線図であり、サンギア１３、リングギア１５及びキャリア１４の回転速度を縦軸に示す。さらに加えて、出力ギア１６が連結されるセカンダリプーリ１１の回転軸と駆動軸１９との間のギア比を示す。なお、図４はベルト式無段変速機構４の変速比を１として示しており、前進時はキャリアの回転がプライマリプーリ１０へ伝達され、後進時はリングギア１５の回転がプライマリプーリ１０へ伝達されるので、それぞれの回転速度をセカンダリプーリ１１の回転速度とする。
【００２４】
前進時は、リングギア１５の回転が拘束されて回転速度がゼロとなるので、キャリア１４の回転方向はサンギア１３と反対方向となり、回転速度は減速される。キャリア１４の回転がプライマリプーリ１０へ伝達された後、セカンダリプーリ１１の回転軸に連結される出力ギア１６からディファレンシャル装置５のリングギア１７へと回転が伝達されるときに回転方向は反転し、駆動軸１９の回転方向はサンギア１３の回転方向と同方向となり、回転速度は減速される。
【００２５】
後進時は、キャリア１４の回転が拘束されて回転速度がゼロとなるので、リングギア１５の回転方向はサンギア１３と同方向となり、回転速度は減速される。リングギア１５の回転がプライマリプーリ１０へ伝達された後、セカンダリプーリ１１の回転軸に連結される出力ギア１６からディファレンシャル装置５のリングギア１７へと回転が伝達されるときに回転方向は反転し、駆動軸１９の回転方向はサンギア１３の回転方向と反対方向となり、回転速度は減速される。
【００２６】
以上のように本実施形態では、車両の前進時だけでなく後進時も前後進切替装置において減速することができるので、無段変速機全体でのギア比の要求値を前進時及び後進時において満たすことができ、３軸構造の無段変速機１として小形化を図りながら、後進時であっても十分な駆動力を発生することができ登坂性能や発進加速性能を満足することができる。
【００２７】
また、ベルト式無段変速機構４より上流側に設けられる前後進切替機構３において減速するので、前進時及び後進時においてベルト１２とプライマリプーリ１０及びセカンダリプーリ１１との間のフリクショントルクを低減することができる。
【００２８】
さらに、前後進切替機構３とディファレンシャル装置５とは、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ１１とを結ぶ線に対して互いに反対側に配置されるので、トルクコンバータ２とプライマリプーリ１０との隙間を有効に利用してディファレンシャル装置５を配置することができ、軸間距離を縮小して無段変速機全体を小形化することができる。
【００２９】
さらに、前後進切替機構３としてダブルピニオン型遊星歯車機構を用いるので、車両の前進時にキャリア１４が回転することにより、遠心油圧によって第１のピニオンギア２３及び第２のピニオンギア２４内のニードルベアリングなどの潤滑性能を向上させることができ、強制潤滑用油路の形状や部品などを簡素化することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
図５は本実施形態における無段変速機の構成を示す概略構成図である。本実施形態では、第１実施形態と同様の構成であり、前後進切替機構の構成が一部異なる。
【００３１】
本実施形態の前後進切替機構６０は、シングルピニオン型遊星歯車機構によって構成され、サンギア６１、ピニオンギア６２及びリングギア６３を備える。サンギア６１はトルクコンバータ２の出力側に連結された入力軸に連結される。ピニオンギア６２はサンギア６１の外周に複数設けられ、ピニオンギア６２のすべての回転軸を一体的に連結するキャリア６９によって径方向への移動は拘束され、回転軸周りの自転及びサンギア６１を中心とした公転が許容される。リングギア６３はリング状の内歯歯車であり、ピニオンギア６２と噛み合う。
【００３２】
リングギア６３はフォワードクラッチ６４を介してプライマリプーリ１０の入力軸と連結され、キャリア６９はリバースクラッチ６５を介してプライマリプーリ１０の入力軸と連結される。また、キャリア６９はフォワードブレーキ６６を介してケース６８に連結され、フォワードブレーキ６６を作動させることでケース６８に係止される。リングギア６３はリバースブレーキ６７を介してケース６８に連結され、リバースブレーキ６７を作動させることでケース６８に係止される。ここで、第１実施形態と同様にフォワードブレーキ６６とリバースブレーキ６７を図２に示すような１つのドグクラッチ５０に置き換えることで、同時締結を防止でき、またサイズを小形化できる。
【００３３】
次に前後進切替機構６０の作動について図３を用いて説明する。なお、図３は第１実施形態においてダブルピニオン型遊星歯車機構の締結表として説明したが、本実施形態におけるシングルピニオン型遊星歯車機構においても同一である。フォワードクラッチ６４、リバースクラッチ６５、フォワードブレーキ６６及びリバースブレーキ６７の配置がダブルピニオン型遊星歯車機構とは異なるので作動は以下に説明するように第１実施形態とは異なる。
【００３４】
前進時には、フォワードブレーキ６６が締結されるので、キャリア６９の回転が拘束され、リングギア６３の回転は許容される。サンギア６１が回転すると、サンギア６１と噛み合うピニオンギア６２が回転する。このときキャリア６９の回転は拘束されているのでピニオンギア６２はサンギア６１の外周を回転することなく自転する。リングギア６３はピニオンギア６２の回転によって回転し、締結されたフォワードクラッチ６４を介してプライマリプーリ１０の入力軸７０に伝達される。
【００３５】
後進時には、リバースブレーキ６７が締結されるので、リングギア６３の回転は拘束され、キャリア６９の回転は許容される。サンギア６１が回転すると、サンギア６１と噛み合うピニオンギア６２が回転する。このとき、ピニオンギア６２は自転しながらキャリア６９とともにサンギア６１の外周を回転する。キャリア６９の回転は締結されているリバースクラッチ６５を介してプライマリプーリ１０の入力軸７０に伝達される。
【００３６】
以上の作動を図６の共線図を参照しながら説明する。図６は、本実施形態における前後進切替機構６０のギア比を示す共線図であり、サンギア６１、キャリア６９及びリングギア６３の回転速度を縦軸に示す。さらに加えて、出力ギア１６が連結されるセカンダリプーリ１１の回転軸と駆動軸１９との間のギア比を示す。なお、図６はベルト式無段変速機構４の変速比を１として示しており、前進時はリングギア６３の回転がプライマリプーリ１０へ伝達され、後進時はキャリア６９の回転がプライマリプーリ１０へ伝達されるので、それぞれの回転速度をセカンダリプーリ１１の回転速度とする。
【００３７】
前進時は、キャリア６９の回転が拘束されて回転速度がゼロとなるので、リングギア６３の回転方向はサンギア６１と反対方向となり、回転速度は減速される。リングギア６３の回転がプライマリプーリ１０へ伝達された後、セカンダリプーリ１１の回転軸に連結される出力ギア１６からディファレンシャル装置５のリングギア６３へと回転が伝達されるときに回転方向は反転し、駆動軸１９の回転方向はサンギア６１の回転方向と同方向となり、回転速度は減速される。
【００３８】
後進時は、リングギア６３の回転が拘束されて回転速度がゼロとなるので、キャリア６９の回転方向はサンギア６１と同方向となり、回転速度は減速される。キャリア６９の回転がプライマリプーリ１０へ伝達された後、セカンダリプーリ１１の回転軸に連結される出力ギア１６からディファレンシャル装置５のリングギアへと回転が伝達されるときに回転方向は反転し、駆動軸１９の回転方向はサンギア６１の回転方向と反対方向となり、回転速度は減速される。
【００３９】
以上のように本実施形態では、シングルピニオン型遊星歯車機構を用いるので、第１実施形態と同様に、後進時における登坂性能や発進加速性能を満足しながら、ピニオンギアが少ない分だけ無段変速機１をより小形化、軽量化することができる。
【００４０】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１実施形態における無段変速機の構成を示す概略構成図である。
【図２】ドグクラッチの構成を示す概略構成図である。
【図３】車両の前進時及び後進時の締結表である。
【図４】第１実施形態における前後進切替機構のギア比を示す共線図である。
【図５】第２実施形態における無段変速機の構成を示す概略構成図である。
【図６】第２実施形態における前後進切替機構のギア比を示す共線図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  無段変速機
３  前後進切替機構
４  ベルト式無段変速機構
５  ディファレンシャル装置
１０  プライマリプーリ
１１  セカンダリプーリ
１３  サンギア
１４  キャリア
１５  リングギア
２３  第１のピニオンギア
２４  第２のピニオンギア
２６  フォワードクラッチ
２８  リバースクラッチ
２９  フォワードブレーキ
３１  リバースブレーキ
５０  ドグクラッチ
６０  前後進切替機構
６１  サンギア
６９  キャリア
６３  リングギア
６２  ピニオンギア
６４  フォワードクラッチ
６５  リバースクラッチ
６６  フォワードブレーキ
６７  リバースブレーキ
【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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