(57)【要約】【課題】体積および重量の増大を抑制しつつ、摩擦係合部の伝達効率を向上させ、より大きなトルクを出力することのできる無段変速装置を提供すること【解決手段】軸方向に可動のホイール３０，３２間に位置するキャリア４２により所定間隔に配置され、それぞれがテーパ状の端部に形成されかつ各ホイールの円形状係合部３０ａ，３２ａに摩擦係合する第１，第２転動面４０ａ，２０ｂを持ち、これらの転動面の中心を通る回転軸ｒが係合部の半径方向内方に位置する複数の転動体４０と、回転軸に直交する方向に延設させてキャリア４２に枢着され、各転動体４０を回転軸ｒを中心として回転自在に、かつ、係合部３０ａ，３２ａの中心軸Ｃに対して回転軸ｒを揺動自在に支える複数の揺動軸４４とを備え、各転動体４０は、各ホイールの軸方向位置に応じて、各転動面上における係合部の係合位置Ｋａ，Ｋｂと回転軸ｒとの距離を設定され、一方のホイール３０とキャリア４２とで回転駆動されたときに、他方のホイール３２を回転する無段変速装置。【選択図】　　図３
2004028173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に対向させて設けた円形状係合部を互いに近接する方向に付勢されつつ軸方向に可動の第１，第２ホイールと、
これらの第１，第２ホイール間に位置するキャリアにより、円形状係合部に沿って所定間隔に配置され、それぞれがテーパ状の端部に形成されて前記第１，第２ホイールの円形状係合部に摩擦係合する第１，第２転動面を持ち、これらの第１，第２転動面の中心を通る回転軸が前記円形状係合部の半径方向内方に位置する複数の転動体と、
これらの回転軸に直交する方向に延設させて前記キャリアに枢着され、これらの転動体をそれぞれの回転軸を中心として回転自在に、かつ、前記円形状係合部の中心軸に対して回転軸を揺動自在に支える複数の揺動軸とを備え、
前記各転動体は、前記第１，第２ホイールの軸方向位置に応じて、第１，第２転動面上における係合部の係合位置と回転軸との間の距離を設定され、第１ホイールとキャリアとの少なくとも一方を介して回転されたときに、第２転動面を介して第２ホイールを回転する無段変速装置。
【請求項２】
前記転動体のそれぞれは、第１転動面を形成する第１ディスクと第２転動面を形成する第２ディスクとを有し、これらのディスクは、互いに対向する側に形成された環状面と、これらの環状面の反対側に位置して前記転動面を形成する球状面とを有し、これらの球状面に形成された前記第１，第２転動面を介して前記第１，第２ホイールの付勢力が作用したときに、前記環状面が摩擦係合し、これらの２つのディスク間で駆動力を伝達する請求項１に記載の無段変速装置。
【請求項３】
前記第２ディスクの転動面は、その回転軸と周縁部との間の中間部に曲率の大きな突部を有し、この第２転動面上における係合部の係合位置と回転軸との間の距離は、回転軸の揺動角に対して、この突部よりも半径方向内側でより大きく変化する請求項２に記載の無段変速装置。
【請求項４】
前記第１ホイールとキャリアとの一方を回転する入力軸とエンジンの駆動軸との間に介挿され、エンジンの回転が上昇したときにこれらの入力軸と駆動軸とを接続する遠心クラッチ装置を備える請求項１から３のいずれか１つに記載の無段変速装置。
【請求項５】
前記第１ホイールとキャリアとの一方を駆動する入力軸と、この入力軸をエンジンの駆動軸に連結するクラッチ装置と、この入力軸に取付けられるロータおよびこのロータの周部に配置されたステータを有するモータージェネレータ装置とを備え、このモータージェネレータ装置は、互いに並列に配置される２つのモータージェネレータを有する請求項１から３のいずれか１つに記載の無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速装置に関し、特に、変速比を無段階的に変更可能な摩擦式変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、無段変速装置として、種々の形式の摩擦式変速装置が開発されている。
例えば、特許第２６６４０９７号公報には、モータで駆動される入力軸と同軸状に出力軸を配置し、入力軸に一体に形成した太陽歯車と出力軸に一体的に形成したリングギヤとに噛合する複数の遊星歯車をキャリアに回転自在に装架し、このキャリアの回転速度を無段階的に変速することにより、出力軸の回転速度を無段階的に変速する無段変速機が記載されている。この無段変速機は、キャリアを挟んで遊星歯車と反対側に遊星摩擦車を回転自在にかつこのキャリア上を半径方向に移動可能に装架してあり、この遊星摩擦車を、入力軸と共に回転する一対の太陽摩擦車で自転させつつ、これらの太陽摩擦車と同心状の一対の固設リング摩擦車に沿って公転させる。変速する場合は、遊星摩擦車をキャリア上で半径方向に移動し、太陽摩擦車とリング摩擦車とにそれぞれ係合する位置を変更することにより、遊星摩擦車の公転速度すなわちキャリアの回転速度を変更する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような無段変速機は、キャリアを回転させる遊星摩擦車が入力軸に近い位置すなわち摩擦車が公転するときの半径方向の内方位置で太陽摩擦車と係合し、遊星摩擦車に作用するトルクが小さい。また、この無段変速装置では、入力軸の回転は遊星歯車を介して出力軸に伝達する動力よりも、遊星摩擦車を介して伝達する動力の方が大きく、特に、入力軸に対する出力軸の回転数比すなわち減速比が大きいときの合成トルクが小さい。このため、この無段変速機の重量及び体積に比して出力が小さい。
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、体積および重量の増大を抑制しつつ、摩擦係合部の伝達効率を向上させ、より大きなトルクを出力することのできる無段変速装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の無段変速装置は、先端部に対向させて設けた円形状係合部を互いに近接する方向に付勢されつつ軸方向に可動の第１，第２ホイールと、これらの第１，第２ホイール間に配置されたキャリアにより、円形状係合部に沿って所定間隔に保持され、それぞれがテーパ状の端部に形成されて前記第１，第２ホイールの円形状係合部に摩擦係合する第１，第２転動面を持ち、これらの第１，第２転動面の中心を通る回転軸が前記円形状係合部の半径方向内方に位置する複数の転動体と、これらの回転軸に直交する方向に延設させて前記キャリアに枢着され、これらの転動体をそれぞれの回転軸を中心として回転自在に、かつ、前記円形状係合部の中心軸に対して回転軸を揺動自在に支える複数の揺動軸とを備え、前記各転動体は、前記第１，第２ホイールの軸方向位置に応じて、第１，第２転動面上における係合部の係合位置と回転軸との間の距離を設定され、第１ホイールとキャリアとの少なくとも一方を介して回転されたときに、第２転動面を介して第２ホイールを回転することに特徴がある。
【０００５】
この無段変速装置では、キャリアに装架された転動体は、両側から第１，第２転動面を付勢する第１，第２ホイールの円形状係合部の半径方向内側に、その回転軸が配置される。例えばキャリアを固定した状態で第１ホイールを回転すると、この第１ホイールの回転トルクが円形状係合部を介して転動体の第１転動面に作用し、回転軸を中心として転動体が回転する。これにより、第２ホイールがその円形状係合部を介して第２転動面から回転トルクを受け、回転される。一方、第１ホイールの回転を抑制してキャリアを回転した場合も、転動体が第１ホイールの円形状係合面に沿って自転しつつ公転し、このときの回転トルクで第２ホイールを回転する。更に、これらの第１ホイールとキャリアとの双方を回転した場合も同様である。いずれの場合も、変速比は、第１，第２転動面上における係合部の係合位置と回転軸との間の距離で設定される。この第１，第２転動面上における係合部の係合位置と回転軸との間の距離は、第１，第２ホイールの軸方向位置に応じて変化し、したがって、これらの転動体を付勢しつつ第１，第２ホイールを軸方向に移動することにより、変速比が無段階的に変化する。転動体の回転軸が、円形状係合部の半径方向内側に位置するため、特に、転動体の第１転動面に、第１ホイールの円形状係合部から大きなトルクが作用する。
【０００６】
上記転動体のそれぞれは、第１転動面を形成する第１ディスクと第２転動面を形成する第２ディスクとを有し、これらのディスクは、互いに対向する側に形成された環状面と、これらの環状面の反対側に位置して上記転動面を形成する球状面とを有し、これらの球状面に形成された上記第１，第２転動面を介して上記第１，第２ホイールの付勢力が作用したときに、上記環状面が摩擦係合し、これらの２つのディスク間で駆動力を伝達することもできる。これらの軽量構造のディスクは、転動体を軽量構造とすると共に、それぞれの回転軸を互いに交差する状態に配置することも可能である。
【０００７】
このように転動体が２つのディスクを有する場合、第２ディスクの転動面は、その回転軸と周縁部との間の中間部に曲率の大きな突部を有し、この第２転動面上における係合部の係合位置と回転軸との間の距離は、回転軸の揺動角に対して、この突部よりも半径方向内側でより大きく変化させることも可能である。このように突部の外周側と内周側とで、変速比の変化量に差を設けることにより、例えば自動車のように前進領域と後進領域との変速比の範囲が異なる場合でも、転動体の各転動面を効率的に用いることができる。
【０００８】
遠心クラッチ装置を上記第１ホイールとキャリアとの一方を回転する入力軸とエンジンの駆動軸との間に介挿し、エンジンの回転が上昇したときにこれらの入力軸と駆動軸とを接続することも可能である。この場合には、例えば第２ホイールの回転を停止する際、第１，第２ホイールの軸方向位置が所要位置から僅かにずれた状態であっても、アクセルペダルを解放してエンジンの回転数を低下させるだけで、エンジンの駆動軸から分離することができる。
【０００９】
一方、上記第１ホイールとキャリアとの一方を駆動する入力軸と、この入力軸をエンジンの駆動軸に連結するクラッチ装置と、この入力軸に取付けられるロータおよびこのロータの周部に配置されたステータを有するモータージェネレータ装置とを設けてもよく、このモータージェネレータ装置は、互いに並列に配置される２つのモータージェネレータを有することもできる。この場合には、例えば自動車の負荷に応じて２つのモータージェネレータを適宜に選択して作動させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の好ましい実施形態による無段変速装置を示す。
この無段変速装置は、例えば自動車を含む広範囲の産業用無段変速装置として形成してあり、全体をハウジング１０内に収容したコンパクトな構造に形成してある。
【００１１】
図１に示すように、このハウジング１０は両端を開口させた円筒状の胴部１０ａと、この両端部を閉塞する蓋部１０ｂとを備え、この変速装置の入力軸１２と出力軸１４とが双方の軸に共通の中心軸Ｃに沿ってこれらの蓋部１０ｂを貫通し、例えば玉軸受等の適宜の軸受を介して回転自在に支持される。本実施形態の入力軸は、ハウジング１０をほぼ貫通し、出力軸１４の内側端部に形成された内孔内にローラ軸受を介して回転自在に支えられている。また、入力軸１２および出力軸１４のハウジング１０から突出するそれぞれの端部には、内周面に沿って多数の軸方向溝等を設けた凹部を形成し、これらの凹部を介して、例えばエンジンの駆動軸および車輪を回転するプロペラ軸を連結することができる。このような凹部に代えて、例えばフランジ継手等の適宜手段を用いて連結することも可能である。
【００１２】
これらの入力軸１２および出力軸１４がハウジング１０を貫通する部位には好適なシール部材を配置し、潤滑剤等の漏洩を防止すると共に、ハウジング１０内に異物が入り込むのを防止する。また、本実施形態では、入力軸１２が貫通する蓋部１０ｂを内方に凹設してあり、後述するエンジンの駆動軸に連結する際に、カップリング部等を収容し、動力伝達系統の全体の軸方向長さを短くすることができる。なお、本明細書中における「入力」および「出力」は説明の便宜上の用語であり、この無段変速装置の使用態様によっては「入力」と「出力」とが逆となる場合もある。
【００１３】
ハウジング１０の内部には、入力軸１２に結合される入力側ドラム１６と、出力軸１４に結合される出力側ドラム１８とが配置されている。入力側ドラム１６はスポーク状あるいは円板状のディスク部１６ａを介して入力軸１２と一体構造に形成され、この入力軸１２の出力軸１４に近接した端部に、ねじ２０で固定されたスラスト軸受２２を介して、出力側ドラム１８のスポーク状あるいは円板状のディスク部１８ａが回転自在に支えられる。そして、この出力側ドラム１８に、例えばボルト止めされた複数のスポーク状あるいは円板状のディスク部１４ａを介して出力軸１４の内側端部が一体的に連結される。
【００１４】
入力側及び出力側の各ドラム１６，１８は、互いに対向する環状内孔２６，２８を形成されており、これらの環状内孔内に第１，第２ホイール３０，３２が例えば図示しないスプライン等により中心軸Ｃに沿う軸方向にのみ移動可能に収容される。これらのホイール３０，３２の先端部には、後述する転動体と摩擦係合する円形状の第１，第２係合部３０ａ，３２ａを互いに対向させて形成してあり、後端部はそれぞれの環状内孔２６，２８内に圧力室２６ａ，２８ａを区画する。これらの圧力室２６ａ，２８ａは、それぞれ適宜の管路３６，３８を介して図示しない圧力流体制御装置に接続され、これから供給された流体圧力により、ホイール３０，３２を互いに対向する方向に付勢しつつ、軸方向に沿って移動することができる。なお、本実施形態では、第１，第２ホイール３０，３２は軽量の中空構造に形成してあるが、環状内孔２６，２８内に圧力室２６ａ，２６ｂを区画しかつこの内部を軸方向に移動可能なものであれば中実構造であってもよい。また、環状内孔２６，２８は、第１，第２ホイール３０，３２の円形状の係合部３０ａ，３２ａを突出させあるいは引込むことができるものであれば、適宜の軸方向長さとすることができる。
【００１５】
これらのホイール３０，３２間には、図２に示すように、本実施形態では３つの転動体４０が配置されている。これらの転動体４０は、第１，第２ホイール３０，３２間に位置するキャリア４２により、入力軸１２の周部に沿って等間隔に保持される。本実施形態のキャリア４２は、ハウジングの胴部１０ａと一体的に形成した固定構造としてあり、この胴部の内面から突出した３対の保持腕４２ａを備える。各対の保持腕４２ａには、転動体４０の回転軸ｒに直交する方向に延びる揺動軸４４がその端部に形成した短軸４４ａを介して枢着されている。この揺動軸４４は、枠状に形成した中央部のスペース内に、転動体４０を支える支持軸４６を配置し、この支持軸の両端部をねじで固定してある。上述の回転軸ｒはこの支持軸４６と同軸状に延在しており、転動体４０は両端部に固定された玉軸受を介して、この支持軸４６上を自在に回転する。揺動軸４４が、短軸４４ａを中心として回動すると、支持軸４６したがって転動体４０の回転軸ｒが、入力軸１２の中心軸Ｃに対して揺動する。
【００１６】
このようにキャリア４２で支えられた各転動体４０は、両端部を先細のテーパ状あるいは半球状に形成された滑らかな球状面を有し、これらの球状面に形成された第１転動面４０ａ，４０ｂが、第１，第２ホイールの係合部３０ａ，３２ａに係合位置Ｋａ，Ｋｂで内接する。図２には、これらの第１転動面４０ａと第１ホイールの係合部３０ａとの係合位置Ｋａを示してある。このような転動体４０の回転軸ｒは、各係合位置Ｋａ，Ｋｂの半径方向内方に位置しており、したがって、各転動体４０の第１，第２転動面４０ａ，４０ｂは、回転軸ｒよりも中心軸Ｃから半径方向外方に離隔した位置で、第１，第２ホイール３０，３２の係合部３０ａ，３２ａと摩擦係合する。なお、転動体４０の外周部に形成した周方向溝は、軽量構造とするためのものである。
【００１７】
この無段変速装置では、好適な圧力流体制御装置から管路３６，３８を介して供給された圧力室２６ａ，２８ａ内の流体圧力により、第１，第２ホイール３０，３２が先端部に設けた円形状係合部３０ａ，３２ａを互いに近接する方向に向けて付勢される。これらの第１，第２ホイールの係合部３０ａ，３２ａは、回転軸ｒよりも中心軸Ｃから半径方向外方に離隔した係合位置Ｋａ，Ｋｂで転動体４０の第１，第２転動面４０ａ，４０ｂに摩擦係合し、この転動体４０を軸方向の両端側から押圧する。このとき、出力側ドラム１８に作用する軸方向の力は、ディスク部１８ａおよびスラスト軸受２２を介して入力軸１２に作用し、入力側ドラム１６に作用する軸方向の力と平衡される。また、転動体４０が互いに周方向に等間隔に配置されていることにより、第１，第２ホイール３０，３２から受ける半径方向の力は、これらの第１，第２ホイール３０，３２あるいは入力側及び出力側のドラム１６，１８で平衡される。
【００１８】
これらの転動体４０の回転軸ｒは、各圧力室２６ａ，２８ａの圧力を調整して第１，第２ホイール３０，３２の突出量すなわち軸方向位置を調整することにより、一斉に移動し、中心軸Ｃに対する傾斜角あるいは揺動角を変更することができる。
図１に示すように、第１，第２ホイール３０，３２の突出量が等しい状態では、回転軸ｒが中心軸Ｃとほぼ平行に配置される。この状態では、第１転動面４０ａ上における第１ホイール３０の係合位置Ｋａと、第２転動面４０ｂ上における第２ホイール３２の係合位置Ｋｂとは、それぞれ回転軸ｒから等しい距離にあり、したがって、これらの係合位置では周速度が等しい。
【００１９】
また、第１，第２ホイール３０，３２が図の左方に軸方向に沿って移動した状態、すなわち第１ホイール３０がドラム１６の環状内孔２６内に引込まれかつ第２ホイール３２が環状内孔２８から突出した状態では、第１転動面４０ａ上における係合部３０ａの係合位置Ｋａは、回転軸ｒから離隔し、第２転動面４０ｂ上における係合部３２ａの係合位置Ｋｂは、逆に回転軸ｒに近接する。したがって、第１ホイール３０の係合位置Ｋａでは、第２ホイール３２の係合位置Ｋｂよりも周速度が速い。
【００２０】
逆に、第１，第２ホイール３０，３２が図の右方に軸方向に沿って移動した状態、すなわち第１ホイール３０がドラム１６の環状内孔２６から突出しかつ第２ホイール３２が環状内孔２８内に引込まれた状態では、第１転動面４０ａ上における係合部３０ａの係合位置Ｋａは、回転軸ｒに近接し、第２転動面４０ｂ上における係合部３２ａの係合位置Ｋｂは、逆に回転軸ｒから離隔する。したがって、第１ホイール３０の係合位置Ｋａでは、第２ホイール３２の係合位置Ｋｂよりも周速度が遅い。いずれの状態にあっても、第１，第２転動面４０ａ，４０ｂ上における第１，第２ホイールの係合位置Ｋａ，Ｋｂの周速度は、回転軸ｒからの距離に比例する。
【００２１】
したがって、この無段変速装置の入力軸１２を図示しないエンジンあるいはモータで回転すると、入力側ドラム１６の環状内孔２６内に例えばスプライン結合された第１ホイール３０が回転する。転動体４０は、第１係合面４０ａに摩擦係合する第１ホイール３０の係合部３０ａにより、回転軸ｒを中心として回転され、第２係合面４０ｂにその係合部３２ａが摩擦係合する第２ホイール３２を回転する。これにより、その環状内孔２８内に第２ホイール３２を例えばスプライン結合した出力側ドラム１８が回転し、この回転がディスク部１４ａを介して出力軸１４に伝達される。このときの出力軸１４の回転速度は、第１，第２転動面４０ａ，４０ｂ上における第１，第２ホイールの係合位置Ｋａ，Ｋｂが回転軸ｒから離隔した距離したがって入力軸Ｃに対する回転軸ｒの傾斜角度に比例する。
【００２２】
出力軸１４の回転速度を変更する場合は、適宜の圧力流体制御装置により圧力室２６ａ，２８ａ内の圧力を調整して第１，第２ホイール３０，３２の突出量を制御する。転動体４０を支える揺動軸４４が両端の短軸４４ａを介してキャリア４２の腕部４２ａで回動自在に支えられているため、第１，第２ホイールしたがってその係合部３０ａ，３２ａの軸方向位置に応じて、中心軸Ｃに対する転動体４０の回転軸ｒの揺動角が設定される。これにより、回転軸ｒは図３に示す低速位置と図４に示す高速位置との間で無段階的に変更することができる。転動体４０の回転軸ｒがどのような状態に傾斜した場合であっても、第１ホイール３０の係合部３０ａが、回転軸ｒよりも入力軸１２の中心軸Ｃから離隔した位置で転動体４０の第１転動面４０ａを内接状態に係合させるため、伝達トルクおよび伝達効率が向上する。
【００２３】
図３から図６は、舶用として好適な第２の実施形態による無段変速装置を示す。なお、以下の実施形態は、基本的には上述の実施形態と同様な原理によるものであるため、同様な部位には同様な符号を付してその詳細な説明を省略し、主として相違する部分について説明する。
【００２４】
図３に示すように、本実施形態の変速装置は、入力軸１２側の端部でハウジング１０の胴部１０ａを例えば船体構造部Ｂにボルト止めし、図示しない例えばディーゼルエンジンから延びる駆動軸Ａに、フランジ付カップリングを介して入力軸１２を連結してある。
【００２５】
この無段変速装置では、第１ホイール３０を収容する圧力室２６ａがハウジング１０に直接形成されており、したがって、第１ホイール３０は回転不能に形成される。また、第２ホイール３２を支える出力側ドラム１８は、ディスク部１８ａのハブ部にスラスト軸受２２を取付け、このスラスト軸受を介して出力側の蓋部１０ｂに回転自在に支えられている。このディスク部１８ａのハブ部には、出力軸１４が一体的に形成してあり、この出力軸は蓋部１０ｂからシールされた状態で突出し、プロペラＰＬを回転して船舶に推進力を形成する。また、このディスク部１８ａのハブ部には、入力軸１２の後端部が回転自在に支えられている。
【００２６】
図４に示すように、この入力軸１２には、キャリア４２を一体に形成してある。このキャリア４２にボルト止めされた保持腕４２ａに揺動軸４４枢着され、この揺動軸４４により、本実施形態では３つの転動体４０が回転自在に支えられている。各転動体４０は、支持軸４６を中心として回転自在でかつ中心軸Ｃを中心として入力軸１２と共に公転することができる。他の点は上述の第１の実施形態と同様である。
【００２７】
この無段変速装置では、第１ホイール３０が固定されているため、入力軸１２が回転されると、転動体４０はその第１転動面４０ａを第１ホイール３０の係合部３０ａに摩擦係合させつつこの係合部３０ａに沿って転動する。これにより、第２転動面４０ｂに摩擦係合する第２ホイール３２が回転し、ディスク部１８ａを介して出力側ドラム１８に連結された出力軸１４を介してプロペラＰＬが回転される。この出力軸１４の回転数Ｎの入力軸１２の回転数ｎに対する速比ＨＡ　は次の関係式（１）から得られる。すなわち、関係式（１）は、
ＨＡ　＝Ｎ／ｎ＝｛１−（Ｐ２　／Ｐ１　）｝、と表わされる。
但し、Ｐ１　は、第１転動面４０ａ上で係合位置Ｋａが描く軌跡の径、Ｐ２　は、第２転動面上で係合位置Ｋｂが描く軌跡の径を示す。なお、本実施形態では、説明を簡略化するために係合部３０ａ，３２ａを同径としたが、互いに異なる径に形成可能なことは明らかである。
【００２８】
この関係式（１）からも明らかなように、第１，第２ホイール３０，３２の突出量が等しい図３に示す状態ではＰ２　とＰ１　とが等しくなり、ＨＡ　＝０のニュートラル位置となる。プロペラＰＬは回転しない。そして、図５に示すように、第１，第２ホイール３０，３２を図の左方に移動すると、Ｐ２　／Ｐ１　の値が小さくなり、速比ＨＡ　が増大する。これにより、出力軸１４は、駆動軸Ａと同じ方向に回転する。第１，第２ホイールが左方に移動するほど速比ＨＡ　が増大する。図５は、速比ＨＡ　が最大のときすなわち出力軸１４が駆動軸Ａと同方向に最大速度で回転するときの状態を示す。逆に、図６に示すように、第１，第２ホイール３０，３２を図の右方に移動すると、Ｐ２　／Ｐ１　の値が大きくなり、速比ＨＡ　の符号が負となり、駆動軸Ａと逆方向に回転する。図６は、速比ＨＡ　が最小のときすなわち出力軸１４が駆動軸Ａと逆方向に最大速度で回転するときの状態を示す。
【００２９】
この無段変速装置では、図３に示すニュートラル位置から第１，第２ホイール３０，３２を軸方向に移動するだけで、入力軸１２の回転数および回転方向を一定に保ったまま出力軸１４したがってプロペラＰＬの回転数および回転方向をきめ細かに制御することが可能である。更に、出力軸１４を正回転から逆回転あるいは逆回転から正回転に切換える際は、必ずニュートラル位置を経由する。しかも、出力軸１４を中立状態とする位置からホイール３０，３２が離隔するほど出力軸１４の回転数が増大し、中立状態とする位置の近部では出力軸１４は微速度で回転する。このため、出力軸１４の回転方向の切換えおよび変速が滑らかに行われる。このため、操船性を向上させ、特に船舶の離岸あるいは接岸時における操船の効率化と安全性とを向上させることができる。
【００３０】
プロペラＰＬが前進あるいは後進回転のいずれの状態であっても、プロペラＰＬに作用するスラスト荷重は、出力軸１４から出力側ドラム１８およびハウジング１０を介して船体構造部Ｂに伝達される。このため、スラスト軸受を別途に設けることを要しない。特に前進時のスラスト荷重は、出力側ドラム１８および圧力室２８ａを介して第２ホイール３２に伝達される。このため、このスラスト荷重を第２ホイール３２を介して第２転動面４０ｂに作用させることにより、プロペラＰＬが必要としているトルクに応じて常に過不足のない最適の力で転動体４０を押圧することが可能となり、このような前進時の押圧力を調節するための装置を簡略化することができる。
【００３１】
また、転動体４０および揺動軸４４が入力軸１２と共に回転する際に作用する遠心力は、第１，第２ホイール３０，３２が第１，第２転動面４０ａ，４０ｂを軸方向に付勢する際に形成される半径方向内方に向く力と逆方向に作用する。このため、偏荷重による応力が軽減され、キャリア４２、揺動軸４４および支持軸４６だけでなく、これらを支える軸受も小型化が可能となる。更に、キャリア４２が入力軸１２と一体形成されることにより、偏荷重対応性に優れる大型の入力軸１２を中心部に配置することにより、この無段変速装置の構造が堅固なものとなる。
【００３２】
更に、図４および図５に示すように、前進あるいは後進回転時には、転動体４０を支持軸４６上に回転自在に支える軸受中の極僅かな隙間により、中心線Ｃに対して傾斜した支持軸４６の軸方向に沿いかつ中心線Ｃから半径方向外方に向く遠心力が転動体に作用する。このような転動体４０に作用する力は、中心線Ｃから離隔した側すなわち係合位置Ｋａ，Ｋｂが第１，第２転動面４０ａ，４０ｂ上に描く軌跡の径Ｐ１　，Ｐ２　が小さくかつ大きなトルクを伝達している側に作用する。これにより、第１，第２転動面と第１，第２ホイールとの間の大きなトルクを伝達している側に、大きな押圧力が作用することになり、伝達効率を向上させることができる。
【００３３】
そして、このように第１，第２ホイール３０，３２の間に大きなトルクを伝達し、更にその方向を切換えるする転動体４０の第１，第２転動面４０ａ，４０ｂが、滑らかな曲面形状であるため、従来の歯車変速装置、あるいは、前進、中立および後退切換え装置に比して、振動および騒音が大きく低減する。
【００３４】
図７は、第３の実施形態による無段変速装置を示す。この無段変速装置は、第２実施形態の無段変速装置の体積および重量増加を抑制しつつ出力を増大したものである。
【００３５】
この実施形態では、入力軸１２側の蓋部１０ｂと船体構造部Ｂとの間に形成される空間部に増速機構５０を配置し、この無段変速装置の仕事量を増大させてある。本実施形態の増速機構５０は、例えばディーゼルエンジンの駆動軸に連結される内歯ギア５２と、入力軸１２の先端部に形成した入力軸ピニオン１２ａとを、中間ギア５４で連結しており、この中間ギア５４は蓋部１０ｂに立設した支柱５３上で自在に回転する。この中間ギア５４を駆動する内歯ギア５２は、中央部から小径軸部５２ａを入力軸１２内に差込んだ状態で回転自在に支えられ、反対側に突出する中空の短軸部５２ｂを、ハウジング１０に固定した支持壁５６で回転自在に支えられている。この短軸部５２ｂの内面にエンジンの駆動軸と噛合い可能な内歯ギアが形成されている。
【００３６】
一方、出力軸１４側の蓋部１０ｂには、出力トルクを増大する減速機構５８を配置してある。本実施形態の減速機構５８は、蓋部１０ｂとこれに固定されたカバー部６０とで回転自在に支えられた減速ギヤ６２を有し、この減速ギヤ６２が出力軸１４の後端部に形成した出力軸ピニオン１４ａと噛合う。必要な場合には、減速ギヤ６２をスラスト軸受けを介して支えるようにしてもよい。
【００３７】
次に、図８から図１２をを参照して第４実施形態による自動車用の無段変速装置を説明する。
この無段変速装置では、第２実施形態と同様にキャリア４２を入力軸１２に一体的に形成したものであるが、第１ホイール３０を第２ホイール３２よりも大径に形成してある。また、これらの第１，第２ホイールは、上述のように圧力流体を利用することに代え、第１ホイール３０を軸方向に移動するカム部６４を形成したカムリング６６を環状内孔２６内に配置し、このカムリング６６を例えば電動モータ６８で駆動されるウォームギヤ７０で軸方向に移動する。この場合には、ウォームギヤ７０と噛合うウォームホイールをカムリング６６に形成しておくのが好ましい。この電動モータ６８を制御することで、第１ホイール３０の伸長および収縮を制御することができる。一方、出力側ドラム１８の環状内孔２８内にはコイルばね７２を収容し、第１ホイール３０の伸縮に応じて、第２ホイール３２を軸方向に移動することができる。
【００３８】
また、入力軸１２側の蓋部１０ｂに形成した凹部内には、遠心クラッチ７４が収容され、図示しない駆動モータあるいはエンジンの回転数が上昇したときにこの駆動軸を入力軸１２に接続することができる。本実施形態の遠心クラッチ７４は、入力軸１２に固定のディスク７６対して回転不能でかつ軸方向に移動可能のクラッチ板と、図示しない駆動軸で駆動されるディスク７８に対して回転不能でかつ軸方向に移動可能のクラッチ板とを交互に配置し、これらの多数のクラッチ板を、駆動軸側ディスク７８上を半径方向に摺動可能なウェイト８０により、押圧板８２を介して互いに圧接可能とした多板形式に形成してある。この遠心クラッチ７４では、駆動側ディスク７８の回転数が上昇すると、ウェイト８０が遠心力の作用でばね８１の付勢力に抗して半径方向外方に移動し、押圧板８２に対して楔状に作用する。これにより、押圧板８２が軸方向に移動し、クラッチ板を圧接して入力軸１２側ディスク７６と駆動軸側ディスク７８とを結合する。
【００３９】
更に、出力軸１４側の蓋部１０には、出力軸１４とプロペラ軸８４とを連結あるいは分離する噛合クラッチ機構８６を収容する制御ハウジング８８を取付けてある。本実施形態の噛合クラッチ機構８６は、出力軸１４上に例えばねじ止め等の好適な手段で回転不能に結合されたカムブロック９０と、プロペラ軸８４上に回転不能に装着されかつシフトレバー９２により軸方向に移動可能なシフター９４とを備える。このシフター９４の両端面には、半径方向に延びる歯あるいは突条を形成してあり、カムブロック９０および制御ハウジング８８に形成された歯あるいは突条と噛合うことができる。
【００４０】
シフトレバー９２が実線で示すＤ位置に配置されると、シフター９４がカムブロック９０と噛合い、これにより、入力軸１４とプロペラ軸８４とが連結される。一方、シフトレバー９２が点線で示すＰ位置に配置されると、シフター９４が制御ハウジング８８と噛合い、これにより、プロペラ軸８４は入力軸１４から分離され、このプロペラ軸８４が制御ハウジング８８に固定され、プロペラ軸の回転が防止される。また、シフトレバー９２が中間のＮ位置に配置されると、プロペラ軸８４は入力軸１４と制御ハウジング８８との双方から分離される。
【００４１】
これらの入力軸１２と出力軸１４との間で駆動力を伝達する本実施形態の転動体４０は、揺動軸４４の短軸４４ａ間を通る軸線を中心として、中心軸Ｃ側に凸状態に屈曲された支持軸４６上でそれぞれ２つの玉軸受を介して回転自在に装架された第１ディスク１００と第２ディスク１０２とを有する。これらの第１，第２ディスク１００，１０２は、互いに対向する側に環状面を有し、離隔する側に第１，第２転動面４０ａを形成する球状面を有する略椀状の構造を備える。これらの球状面に形成された第１，第２転動面４０ａ，４０ｂを介して第１，第２ホイール３０，３２の付勢力が作用すると、互いに対向する環状面が摩擦係合する。上述のように支持軸４６が半径方向外方に屈曲されているため、第１，第２ディスク１００，１０２の環状面は中心軸Ｃから最も離隔した位置で摩擦係合し、第１ディスク１００の回転を第２ディスク１０２に伝達する。これらのディスク１００，１０２の環状面が摩擦係合する位置と、第１，第２ホイール３０，３２が第１，第２転動面４０ａ，４０ｂに摩擦係合する係合位置Ｋａ，Ｋｂとは、中心軸Ｃを通る同一の平面内に配置される。
【００４２】
更に、第２転動面４０ｂすなわち出力側の第２ホイール３２が摩擦係合する第２ディスク１０２の球状面には、支持軸４６の中心を通る回転軸ｒと、周縁部との間の中間部に曲率の大きな突部１０４を形成し、第２転動面４０ｂ上における係合部の係合位置Ｋｂと回転軸ｒとの間の距離は、回転軸ｒの揺動角に対して、この突部１０４よりも半径方向内側でより大きく変化する。これにより、第２転動面４０ｂの半径方向内側が前進領域を形成した場合に、後進領域よりも前進領域における変速比をより大きな範囲で変化させることができる。
【００４３】
すなわち、図８に示すように、この無段変速装置の出力軸１４の回転がゼロであるニュートラル位置を、第２ホイール３２の係合部３２ｂの係合位置Ｋｂが突部１０４と一致した位置とする。これにより、上述の関係式（１）から明らかなように、後進位置では、第１，第２ホイール３０，３２を図の右方に移動した図１０に示す状態となり、係合位置Ｋｂは突部１０４よりも半径方向外方の領域を移動する。したがって、後進位置における係合位置Ｋｂの移動範囲すなわち回転軸ｒの揺動角に対する回転軸ｒからの距離の変動が比較的小さい。一方、前進位置では、第１，第２ホイール３０，３２を図の左方に移動することにより、図１１に示す低速位置から図１２に示す高速位置まで変速比が無段階的に大きな範囲で変化する。したがって、前進位置における係合位置Ｋｂの移動範囲すなわち回転軸ｒの揺動角に対する回転軸ｒからの距離の変動は比較的小さい。このように、前進位置における変速比の変動を後進位置よりも大きくすることにより、特に自動車用として適した無段変速装置を形成することができる。
【００４４】
この実施形態による自動車用無段変速装置では、第１，第２ホイール３０，３２を、電動モータ６８により、ウォームギア７０およびカムリング６６を介して軸方向に移動することにより、複雑で高価な液圧制御が不要となり、コストおよび重量を大幅に軽減することができる。また、出力軸１４を噛合いクラッチ機構８６を介してプロペラ軸８４に連結することにより、第１，第２ホイール３０，３２が正確にニュートラル位置に配置されない場合でも、噛合いクラッチ機構８６により、プロペラ軸８４への駆動力の伝達を確実に遮断することができる。このような機能により、例えば自動車が信号待ち等による停車時にアクセルペダルを解放した際に、自動車が僅かに前進あるいは後退する危険を確実に回避することができる。
【００４５】
更に、入力軸１２とエンジンの駆動軸との間に遠心クラッチ７４を介挿することにより、ウェイト８０を半径方向内方に付勢するばね８１の付勢力を適宜に選定し、ウェイト８０とクラッチ板とのつれ回り現象を利用して自動車の高速走行中あるいは降坂中にエンジンブレーキを活用することができる。また、この遠心クラッチ７４により、エンジンの出力が自動車の負荷に対応する大きさに達した後に、エンジンの駆動軸を入力軸１２に連結可能となり、逆に、過負荷によりエンジンの出力が低下すると、エンジンの駆動軸が入力軸１２から分離され、これにより、過負荷によるエンジンの停止（エンスト）を防止することができる。
【００４６】
更に、上述の関係式（１）から明らかなように、速比ＨＡ　が増大するにつれて出力軸１４の回転数が増大し、最も大きな速比では出力軸１４の回転が入力軸１２の回転数と同じとなる。これは、入力軸１２と出力軸１４とが直結された状態と同じであり、換言すると、その間に位置する第１，第２ホイール３０，３２、転動体４０およびキャリア４２等の可動部材の相対的な回転数が低下することになる。これにより、自動車の主たる走行領域である高速走行時の燃費を大幅に改善することができる。
【００４７】
図１３から図１６は、第５実施形態による無段変速装置を示す。
この無段変速装置は、転動体４０の第１ディスク１００を第２ディスク１０２よりも深い椀状形状に形成し、第１転動面４０ａ上の前進領域を大きくかつ後進領域を小さく形成したものである。すなわち第１転動面４０ａの曲率を第２転動面４０ｂの曲率よりも大きく形成し、第４実施形態における突部１０４は省略してある。
【００４８】
また、入力側ドラム１６は、可動部材として形成してあり、ディスク部１６ａを介して入力軸１２に対して回転自在に支えられ、外周部に固定した支持ドラム１５およびスラスト軸受２２を介して出力側ドラム１８のディスク部１８ａおよび出力軸１４に対して回転自在に支えられている。この入力側ドラム１６のディスク部１６ａには駆動用ピニオン１７を形成してあり、入力軸ピニオン１２ａから本実施形態では２段歯車１０６を有する変速機構を介して分岐した駆動力により、入力側ドラム１６を駆動することができる。このように入力軸１２と入力側ドラム１６とを回転駆動することにより、差動摩擦車装置として作用し、入力軸１２の回転数ｎに対する出力軸１４の回転数Ｎの速比ＨＢ　は、次の関係式（２）から得られる。すなわち、関係式（２）は、
ＨＢ　＝Ｎ／ｎ＝１＋（ｋ−１）（Ｒ１　・Ｐ２　／Ｒ２　・Ｐ１　）、と表わされる。
但し、Ｐ１　は、第１転動面４０ａ上で係合位置Ｋａが描く軌跡の径、Ｐ２　は、第２転動面上で係合位置Ｋｂが描く軌跡の径を示す。また、Ｒ１　は、係合位置Ｋａで第１転動面４０ａに係合する係合部３０ａの径、Ｒ２　は、係合位置Ｋｂで第２転動面４０ｂに係合する係合部３２ａの径を示す。そして、ｋは、入力軸ピニオン１２ａと２段歯車１０６と駆動用ピニオン１７とのそれぞれの歯数で定まる定数で、入力側ドラム１６の回転数を入力軸１２の回転数で除した値である。本実施形態では、ｋ＜１、に設定してあり、したがって、入力側ドラム１６は入力軸１２よりも低速で回転する。
【００４９】
この実施形態では、圧力流体制御装置から管路３６，３８を介して圧力室２６ａ，２８ａ内に供給される流体圧力により、ＨＢ　＝０、となる位置に第１，第２ホイール３０，３２が配置されたときに、出力軸１４は回転せず、図１３に示すニュートラル位置となる。また、第１，第２ホイール３０，３２を図１４に示すように、図の右方に移動し、上述の関係式（２）がＨＢ　＜０、となる位置に配置したときに、後退位置となる。逆に、第１，第２ホイール３０，３２を図１５に示すように、図の左方に移動し、ＨＢ　＞０、となる位置に配置したときに、低速位置となる。更に、図１５に示す低速位置から、第１，第２ホイール３０，３２を図の左方に移動することにより、速比ＨＢ　が増大し、図１６に示すトップ位置で最大となる。
【００５０】
この実施形態による無段変速装置では、第１ディスク１００を第２ディスク１０２よりも深く形成し、第２転動面４０ｂよりも第１転動面４０ａの曲率を大きく形成したことにより、コンパクトで軽量な構造でありながら、図１３に示すニュートラル位置から図１６に示すトップ位置まで、図１４に示す後進領域よりも大きな前進領域を利用することができる。
【００５１】
更に、この入力軸１２から分岐した駆動力を入力側ドラム１６したがって第１ホイール３０にも入力するため、無段変速装置の仕事量が大きくなり、出力を増大することができる。また、第１ホイール３０の回転により、入力軸１２との回転数の差が縮小するため、転動体４０の自転速度が抑制される。これにより、転動体４０の自転に伴う動力損失が減少し、この無段変速装置の効率を向上させることができる。
【００５２】
図１７および図１８は、第６実施形態による無段変速装置を示す。
本実施形態の無段変速装置は、第５実施形態による無段変速装置とほぼ同様であるが、上述の関係式（２）中で、ｋ＞１に形成したものである。すなわち、本実施形態では、入力軸側ピニオン１２ａから駆動用ピニオン１７に、２段歯車１０６を有する変速機構を介して分岐した駆動力を入力しており、で入力側ドラム１６は、入力軸１２よりも高速で回転する。本実施形態では、２段歯車１０６は上述の第５実施形態とは逆方向に配置したものである。
【００５３】
このため、第５実施形態とは逆に、第１，第２ホイール３０，３２が図１７に示すように左方に移動したときに、低速位置となり、図１８に示すように図の右方に移動したときに、高速位置となる。この実施形態では、第１，第２ホイール３０，３２および転動体４０が同じ方向につれ回りながら回転する。このため、常に、ＨＢ　＞０となり、出力軸１４は、入力軸１２と同じ方向に回転する。なお、変速機構は、入力軸１２と入力側ドラム１６とを同じ方向に回転することに代え、逆方向に回転させあるいは変速比を変更可能なものであってもよい。
【００５４】
図１９から図２２は、本発明の第７実施形態による無段変速装置を示す。
本実施形態の無段変速装置は、例えば大型のバスあるいはトラック等の特に車両の総重量が著しく変化する大型自動車用として適したハイブリッド自動車用無段変速装置として形成したものである。この無段変速装置は、自動車の駆動力源として作用可能なモータジェネレータ装置を備えており、こ本実施形態のモータジェネレータ装置は、ハウジング１０内に収容した例えば出力の大きな第１モータジェネレータ１１０と、これよりも出力の小さな第２モータジェネレータ１２０とで形成してある。
【００５５】
第１モータジェネレータ１１０は、ハウジングの胴部１０ａに固定したステータ１１２と、永久磁石１１４を周部に沿って所定間隔に固定したロータ１１６とを備え、このロータ１１６の内側端部が入力側ドラム１６内に突出し、ボルト１１８で入力軸１２に固定されている。また、第２モータジェネレータ１２０は、ハウジングの胴部１０ａに固定したステータ１２２を有し、このステータに対向する永久磁石１２４を入力側ドラム１６の周部に所定間隔で固定することにより、入力側ドラム１６でロータを形成する。更に、入力軸１２側蓋部１０ｂを通してハウジング１０内に延びる駆動軸Ａは、この胴部１０ｂおよび入力軸１２に対して回転自在に支えられ、電磁クラッチ１３０を介して第１モータジェネレータ１１０のロータ１１６と連結することができる。
【００５６】
これらの第１，第２モータジェネレータ１１０，１２０は、第１，第２モータジェネレータ制御装置１３２，１３４により、バッテリ１３６からの電力で回転駆動される駆動モータとして作用し、あるいは、バッテリに電力を供給する発電機として作用する。符号１３８は、電磁クラッチのオン・オフを制御する電磁クラッチ制御装置を示す。
【００５７】
更に、本実施形態の無段変速装置は、転動体４０が互いに一体的に固定された第１，第２ディスク１４０，１４２から形成してあり、第１ディスク１４０の中央から支持軸４６を突出させ、この支持軸上に第２ディスク１４２を装着してボルト止めしてある。揺動軸４４はこれらの第１，第２ディスク１４０，１４２間に介挿され、ボール軸受を介して回転自在に支える。第１，第２転動面４０ａ，４０ｂはそれぞれ同じ曲率に形成してある。この場合の速比は上述の関係式（２）にしたがって変化する。但し、本実施形態では入力軸１２と第１ホイール３０とは個々に回転されるため、関係式（２）におけるｋの値は変化する。
【００５８】
このように２つのモータジェネレータ１１０，１２０を備えた無段変速装置では、自動車の状況に応じて様々の態様で作動させることが可能であり、以下にその代表的な作動例を説明する。
図１９は、第１，第２ホイール３０，３２を最も左方の位置に配置した状態である。
バッテリ１３６の残量が不足している場合には、予め、自動車を制動状態とし、シフトレバー９４をＤ位置に配置しておく。この状態で電磁クラッチ１３０を作動し、駆動軸Ａと第１モータジェネレータのロータ１１６とを連結する。また、第１，第２モータジェネレータ制御装置１３２，１３４を通じて第１，第２モータジェネレータ１１０，１２０を発電状態とする。この状態で図示しないエンジンが駆動軸Ａを回転すると、第１モータジェネレータ１１０が駆動軸Ａと同じ方向に同じ速度で回転され、バッテリ１３２を充電する。プロペラ軸８４が制動されているため、出力側ドラム１８および第２ホイール３２が静止状態を維持しており、転動体４０はその第２転動面４０ｂを係合部３２ａに摩擦係合させ、第２ホイール３２に沿って自転しつつ公転する。これにより、第１ホイール３０および入力側ドラム１６したがって第２モータジェネレータ１２０のロータが第１転動面４０ａで回転され、バッテリ１３２を充電する。
【００５９】
バッテリ１３６が充電された状態で、電磁クラッチ１３０をオフにし、第１モータジェネレータ１１０のロータ１１６を制動すると、入力軸１２およびキャリア４２がハウジング１０に固定された状態となり、回転しない。自動車の制動を解除し、第２モータジェネレータ１２０を駆動すると、転動体４０が第１ホイール３０の係合部３０ａに沿って転動され、これにより、第２ホイール３２が第１ホイール３０よりも減速されて回転され、出力側ドラム１８、出力軸１４およびプロペラ軸が回転する。このような第２モータジェネレータ１２０による駆動は、自動車の走行抵抗が最も小さいときに、この第２モータジェネレータ１２０の回転を制御することにより、前方または後方に発進させた状態から巡航速度に至るまで変速することができ、したがって、出力の小さな第２モータジェネレータ１２０による最小の電力で走行することが可能となる。必要な場合には、第１，第２ホイール３０，３２を軸方向に移動することも可能なことは明らかである。
【００６０】
また、第２モータジェネレータ１２０のロータすなわち入力側ドラム１６を制動し、第１モータジェネレータ１１０を駆動すると、この出力軸１４は、上述の第２実施形態から第４実施形態の出力軸１４と同様に回転する。更に、第１，第２モータジェネレータ１１０，１２０を同期回転させると、転動体４０は自転せず、したがって、出力軸１４は入力軸１２と同じ速度で回転し、速比は１：１となる。この無段変速装置の可動部材は相対回転することなく、入力軸１２の回転を出力軸１４およびプロペラ軸８４に伝達するため、伝達効率が最も高くなる。
【００６１】
図２０および図２１は、第１，第２ホイール３０，３２をほぼ中央部に配置した状態すなわち転動体４０の支持軸４６を中心軸Ｃと平行に配置した状態である。この場合、ＨＢ　＝ｋとなり、出力軸１４の回転数は、第１ホイール３０の回転数と同じとなる。そして、第１，第２モータジェネレータ１１０，１２０の回転を同期させると、ＨＢ　＝１となり、転動体４０が自転することなく一体的に回転する。これにより、入力軸１２と出力軸１４とが直結された状態となり、図１９に示す状態で説明した場合と同様に、伝達効率が最も高くなる。このように伝達効率の最も高い状態のときに、例えば５０ｋｍ／ｈｒである自動車の平均走行速度の近傍の速度に設定することにより、燃費を向上させることができる。
【００６２】
図２２は、第１，第２ホイール３０，３２を最も右方に移動した状態である。この状態で、第２モータジェネレータ１２０を制御して入力側ドラム１６したがって第１ホイール３０の回転を阻止し、電磁クラッチ１３０により、駆動軸Ａあるいは第１モータジェネレータ１１０で入力軸１２を駆動すると、この無段変速装置の減速比が最大となり、プロペラ軸８４は低速かつ大トルクで回転する。
更に、この状態から第２モータジェネレータ１２０の回転を次第に上昇させると、上述の関係式（２）におけるｋの値が上昇する。これにより、出力軸１４は、入力軸１２の回転速度に対する低速から、中速、等速、増速、そして倍速に上昇する。速比ＨＢ　の変化が極めて大きいため、小型でありながら極めて大きな出力を形成することができる。そして、高速回転するプロペラ軸８４の回転は、例えばディファレンシャルギアの終減速機構で大きく減速可能であるため、この無段変速装置の各部材およびプロペラ軸を含む動力伝達部材の重量およびコストを天元しつつ、小型かつ大出力の電気自動車用無段変速装置を形成することができる。
【００６３】
この無段変速装置によると、エンジンと組合せることにより、自動車用として好適なハイブリッド駆動装置を形成する。自動車に組込む場合には、好適な第１，第２モータジェネレータ制御装置１３２，１３４および電磁クラッチ制御装置１３８を通じて以下のように作動させることができる。
自動車の発進時あるいは低速走行時は、電磁クラッチ１３０をオフにし、入力軸１２に第１モータジェネレータ１１０のロータ１１２を接続する。これにより、エンジンの駆動軸Ａは入力軸１２から分離される。そして、入力側ドラム１６の回転を阻止し、第１モータジェネレータ１１０に電力を供給し、入力軸１２を回転駆動する。第１，第２モータジェネレータ制御装置１３２，１３４は、例えば図示しないアクセルペダルの踏込み量に基づいて送られる運転者の要求する信号に応じた出力で第１モータジェネレータ１１０を回転駆動する。そして、第１モータジェネレータ１１０の出力が不足している場合は、更に第２モータジェネレータ１２０を回転駆動し、出力軸１４を運転者の要求する駆動力で回転させる。
【００６４】
エンジンによる走行に効率的な車速に達すると、第１，第２モータジェネレータ制御装置１３２，１３４は第１，第２モータジェネレータ１１０，１２０に供給する電力を減じ、電磁クラッチ１３０をオンし、主駆動力源であるエンジンで回転駆動される駆動軸Ａにより、出力軸１２を回転する。また、自動車を減速する際、運転者がアクセルペダルを緩めると、この信号が第１，第２モータジェネレータ制御装置１３２，１３４に送られ、電磁クラッチ制御装置１３８は電磁クラッチ１３０をオフにする。そして、第１モータジェネレータ１１０は発電機として作動され、自動車の減速に伴う運動エネルギを電気エネルギとして回収し、バッテリ１３６に蓄える。更に、自動車の減速に伴う運動エネルギが第１モータジェネレータ１１０のみでは回収できない場合は、第２モータジェネレータ１２０も発電機として作用させると共に、第１，第２ホイール３０，３２の軸方向位置を変更することにより、この無段変速装置の速比を大きくし、制動力を増大させ、これにより第１，第２モータジェネレータの発電量したがって制動力を増大させる。
【００６５】
第１，第２モータジェネレータ１１０，１２０による制動力では自動車を減速しきれない場合、すなわち第１，第２モータジェネレータの発電能力を超える運動エネルギが自動車に形成されている場合には、電磁クラッチ１３０をオンにし、入力軸１２を駆動軸Ａに連結し、エンジンブレーキを用いる。これにより、車輪を制動する主制動装置の磨耗を軽減すると共に、発熱によるベーパロックを防止することができる。
【００６６】
したがって、この無段変速装置によると、例えば乗客数の変動あるいは積荷の変動により、自動車重量が大きく変動する大型バスあるいは大型トラック等に用いることにより、特に自動車の発進時に必要な駆動力と、降坂時あるいは減速時に要する制動力が大きく変動する場合であっても、このような大きな負荷変動に対してきめ細かに調整可能な駆動力および制動力を形成するハイブリッド自動車用変速装置を形成することができる。しかも、モータジェネレータ１１０，１２０の制動力が不足する場合には、主駆動源たるエンジンによるエンジンブレーキも活用することができるため、小型でコンパクトな構造でありながら、極めて安全性が高い無段変速装置を提供することができる。
【００６７】
なお、上述の実施形態ではエンジンと組合せた例について説明したが、エンジンに代えて他の電動モータと組合せてもよく、あるいは、第１，第２モータジェネレータ１１０，１２０のみで駆動する電気自動車の無段変速機能を備えた動力源として用いることも可能である。
また、上述の各実施形態はそれぞれの各部材を適宜に組合せて用いることも可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の無段変速装置によれば、体積および重量の増大を抑制しつつ、摩擦係合部の伝達効率を向上させ、より大きなトルクを出力することができ、極めて広範囲の用途に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による無段変速装置の中速位置の概略的な縦断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】第２実施形態による無段変速装置のニュートラル位置における図１と同様な断面図。
【図４】図４のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図。
【図５】第２実施形態による無段変速装置の高速位置の概略的な断面図。
【図６】第２実施形態による無段変速装置の後進高速位置の概略的な縦断面図。
【図７】第３実施形態による無段変速装置の概略的な断面図。
【図８】第４実施形態による無段変速装置のニュートラル位置における概略的な縦断面図。
【図９】図９の無段変速装置のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図。
【図１０】図９の無段変速装置の逆転位置における概略的な縦断面図。
【図１１】図９の無段変速装置の低速位置における概略的な縦断面図。
【図１２】図９の無段変速装置の高速位置における概略的な縦断面図。
【図１３】第５実施形態による無段変速装置のニュートラル位置における概略的な縦断面図。
【図１４】図１３の無段変速装置の逆転位置における概略的な縦断面図。
【図１５】図１３の無段変速装置の低速位置における概略的な縦断面図。
【図１６】図１３の無段変速装置の高速位置における概略的な縦断面図。
【図１７】第６実施形態による無段変速装置の低速位置における概略的な縦断面図。
【図１８】図１７に示す無段変速装置の高速位置における概略的な縦断面図。
【図１９】第７実施形態による無段変速装置を、その転動体を一方に傾けた状態で示す概略的な縦断面図。
【図２０】図１９に示す無段変速装置を、その転動体を中心軸に対して直立させた状態で示す縦断面図。
【図２１】図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う断面図。
【図２２】図１９に示す無段変速装置を、その転動体を図１９と逆方向に傾けた状態で示す概略的な縦断面図。
【符号の説明】
１２…入力軸
１４…出力軸
１６，１８…ドラム
３０，３２…ホイール
３０ａ，３２ａ…係合部
４０…転動体
４２…キャリア
４０ａ，４０ｂ…傾斜面
４４…揺動軸
４６…支持軸
１３４…中央ホイール
１４６…周方向溝
Ｃ…中心軸
Ｋａ，Ｋｂ…係合位置
ｒ…回転軸
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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