(57)【要約】【課題】自動車用変速装置を、高効率でかつコンパクトな構造にすることができ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】エンジンなどにより自動車などを可変速に駆動させるパワースプリット型無段変速装置において、前記エンジンからの動力を第１遊星歯車機構１７で動力を分流し、動力の一部をダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２へ、残りの動力を第１カウンタ軸２０に伝達するするとともに、分流した動力が合流する第２カウンタ軸２１上に２自由度を有する第２の遊星歯車機構１８を設けた。【選択図】　　　　図１
2004068932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機により駆動される入力軸と、
この入力軸に基づく動力を出力する出力軸と、
第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素とから構成され、前記入力軸に第１回転要素が連結し、動力を前記第２回転要素及び前記第３回転要素へ分流する差動歯車機構と、
該差動歯車機構の第２回転要素に連結し、無段変速機構を有する第１動力伝達装置と、
前記差動歯車機構の第３回転要素に連結し、分流された動力を伝達する第２動力伝達装置と、
第１動力伝達装置の出力と前記第２動力伝達装置の出力を合流させ、前記出力軸に伝達する第３動力伝達装置と、
前記第１動力伝達装置及び第２動力伝達装置からの動力を前記第３動力伝達装置で合流し、前記出力軸に伝達する第１前進走行モードと、前記第２動力伝達装置を経由した動力を前記第１動力伝達装置で合流して、前記出力軸に伝達する第２前進走行モードと、前記第１動力伝達装置及び第２動力伝達装置からの動力を前記第３動力伝達装置で合流して、前記第３動力伝達装置内に設けられた遊星歯車機構と、クラッチと、ブレーキとから成る逆転機構で逆転して、前記出力軸に伝達する後進モードと、を有する変速制御装置と、
を備えたことを特徴とするパワースプリット型無段変速装置。
【請求項２】
前記第１動力伝達装置の前記無段変速機構を前記入力軸と同軸上に配置し、
前記第３動力伝達機構の前記逆転機構を前記入力軸に対して並行配置されたカウンタ軸上に配置したことを特徴とする請求項１に記載のパワースプリット型無段変速装置。
【請求項３】
前記第１動力伝達装置の前記無段変速機構を前記入力軸に対して並行配置し、
前記第３動力伝達機構の前記逆転機構を前記入力軸に対して同軸に配置されたカウンタ軸上に配置したことを特徴とする請求項１に記載のパワースプリット型無段変速装置。
【請求項４】
前無段変速機構をトロイダル型バリエータとしたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のパワースプリット型無段変速装置。
【請求項５】
前無段変速機構をベルト型バリエータとしたことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のパワースプリット型無段変速装置。
【請求項６】
前記逆転機構をシングルピニオン型遊星歯車機構としたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のパワースプリット型無段変速装置。
【請求項７】
前記逆転機構をダブルピニオン型遊星歯車機構としたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用の変速機として用いるパワースプリット型無段変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用変速機として用いるパワースプリット型無段変速装置は、例えば、特開平１１−６３１４７号公報で知られている。こ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接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機構と、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。
【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事により、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（前進低速モード）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動力が入力動力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動力と動力循環した動力の差が出力動力として出力される第２のモード（前進高速モード）を得ている。
【０００５】
上記第２のモードにおいては、前記特開平１１−６３１４７号公報の図２に示すごとく、高速走行時にバリエータに入力される動力を小さくして、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記例で示したパワースプリット型無段変速装置では、第２のモードにおいてはバリエータを通過する動力は入力動力に比し小さくなるが、第１のモードにおいてはバリエータを通過する動力は入力動力と等しく、その結果、バリエータの小型化や第１のモードにおける伝達効率の向上には貢献しないと言う欠点がある。
【０００７】
前記の問題点を解決する手段として、ＶＤＩ　Ｂｅｒｉｃｈｔｅ　Ｎｒ．１５６５、２０００、Ｐ．２５６のＢｉｌｄ２０に記載のトロイダル型バリエータを用いたパワースプリット型変速機が提案されている。この提案においては全てのモードにおいて動力分流が行われるため、全てのモードにおいて伝達効率の向上が図れるだけでなく、バリエータの小型化が達成できる。しかしながら、カウンタ軸の本数が多く、装置全体としての設置スペースの増大が避けられないと言う欠点がある。
【０００８】
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、装置全体を小型化し、かつ全モードにおいて伝達効率の向上が図れる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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、原動機により駆動される入力軸と、この入力軸に基づく動力を出力する出力軸と、第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素とから構成され、前記入力軸に第１回転要素が連結し、動力を前記第２回転要素及び前記第３回転要素へ分流する差動歯車機構と、該差動歯車機構の第２回転要素に連結し、無段変速機構を有する第１動力伝達装置と、前記差動歯車機構の第３回転要素に連結し、分流された動力を伝達する第２動力伝達装置と、第１動力伝達装置の出力と前記第２動力伝達装置の出力を合流させ、前記出力軸に伝達する第３動力伝達装置と、前記第１動力伝達装置及び第２動力伝達装置からの動力を前記第３動力伝達装置で合流し、前記出力軸に伝達する第１前進走行モードと、前記第２動力伝達装置を経由した動力を前記第１動力伝達装置で合流して、前記出力軸に伝達する第２前進走行モードと、前記第１動力伝達装置及び第２動力伝達装置からの動力を前記第３動力伝達装置で合流し、前記第３動力伝達装置内に設けられた遊星歯車機構と、クラッチと、ブレーキとから成る逆転機構で逆転して、前記出力軸に伝達する後進モードと、を有する変速制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１はパワースプリット型無段変速装置の系統図を示す。
【００１１】
エンジンＥ（原動機）に連結された動力伝達軸１はトルクコンバータ等の発進装置２を経てタービン軸３（入力軸）、第１遊星歯車機構１７（差動歯車機構）のキャリア１７ｃ（第１回転要素）に連結されている。このキャリア１７ｃに伝達された動力は第１遊星歯車機構１７のサンギヤ１７ａ（第２回転要素）に一部が伝達され、残りの動力がリングギヤ１７ｄ（第３回転要素）に伝達される。すなわち、第１遊星歯車機構１７は動力分流機構として作用する。
【００１２】
サンギヤ１７ａに伝達された動力は、タービン軸３に対して同軸上に配置したバリエータ入力軸４を経て機械式ローディング機構１２に伝達される。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２２に動力が伝達されるようになっている。
【００１３】
ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２には、バリエータ入力軸４と連動して回転する入力ディスク連結軸６にて連結し、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の間にはバリエータ入力軸４に対し遊嵌状態の一対の出力ディスク７が同軸的に配置され互いに同期して回転するようになっている。
【００１４】
入力ディスク５と出力ディスク７との間には傾転自在に転接された複数のパワーローラ８が設けられている。一対の入力ディスク５はバリエータ入力軸４に対し遊嵌する入力ディスク連結軸６を介して連結されている。
【００１５】
出力ディスク７は、第１動力伝達機構１０の第１ギヤ１０ａに結合しており、出力ディスク７の動力は、第１ギヤ１０ａ、第２ギヤ１０ｂ、第３ギヤ１０ｃからなる第１動力伝達機構１０を介して伝達される。
【００１６】
一方、第１遊星歯車機構１７のリングギヤ１７ｄは、第２動力伝達機構９の第４ギヤ９ａに結合しており、リングギヤの動力は、第４ギヤ９ａ及び第５ギヤ９ｂで構成される第２動力伝達機構９を介して、タービン軸３に並行に配置された第１カウンタ軸２０に伝達される。
【００１７】
更に、第１カウンタ軸２０は、これと同軸に配置された第２カウンタ軸２１に結合しており、この第２カウンタ軸２１は、第１動力伝達機構１０の第３ギヤ１０ｃにも結合しており、その結果、第１動力伝達装置を経由した動力と第２動力伝達装置を経由した動力とが第２カウンタ軸２１にて合流する。そして、この第１カウンタ軸２１の端部には第２遊星歯車機構１８が配置されている。
【００１８】
第２遊星歯車機構１８について説明すると、第２遊星歯車機構１８はいわゆるダブルピニオン型遊星歯車で、サンギヤ１８ａと、これに噛合する複数のプラネタリギヤ１８ｂと、各プラネタリギヤを連結するキャリア１８ｃと、プラネタリギヤ１８ｂに噛合するリングギヤ１８ｄとを備えている。キャリア１８ｃは第２カウンタ軸２１を経て第１カウンタ軸２０に連結しており、サンギヤ１８ａは、第６ギヤ１１ｂに結合する第３カウンタ軸１１ａに連結されている。さらに、リングギヤ１８ｄと遊星歯車機構１８のハウジングとの間にはリングギヤ１８ｄの回転を許容および拘束する後進ブレーキ１６が設けられている。また、第２遊星歯車機構１８のインターロックを許容および非許容とする前進低速モードクラッチ１４が設けられている。そして、この第２遊星歯車機構１８と後進ブレーキ１６と前進低速モードクラッチ１４とで逆転機構を構成している。
【００１９】
一方、第３動力伝達機構１１の第６ギヤ１１ｂは、第３動力伝達機構１１の出力軸１１ｄを有する第７ギヤ１１ｃに噛み合っており、この第３動力伝達機構の出力軸１１ｄは、パワースプリット型無段変速装置の出力軸１９（出力軸）に連結している。
【００２０】
さらに、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２の入力ディスク連結軸６の端部は、バイパス軸１３に連結しており、このバイパス軸１３と第３動力伝達機構１１との間には、バイパス軸１３の動力を第３動力伝達機構１１の出力軸１１ｄを介して、パワースプリット型無段変速装置の出力軸１９への伝達を許容および非許容とすることが可能な前進高速モードクラッチ１５が設けられている。
【００２１】
さらに、このパワースプリット型無段変速装置は、例えば、入力トルクやエンジン負荷と、車速と、タービン軸回転数などから、表１の締結表に示すように、前進低速モード（第１前進走行モード）、前進高速モード（第２前進走行モード）及び後進モードを決定して、前進低速モードクラッチ１４、前進高速モードクラッチ１５、後進ブレーキ１６の締結解放を制御するとともに、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２の変速比を制御する制御装置４０を有する。なお表中の○は締結、×は解放を表している。
【００２２】
【表１】
2004068932.tif 000003
【００２３】
そして、例えば、バリエータ変速比（無段変速機構１８の変速比）、第１遊星歯車の歯数比（サンギヤ１７ａ／リングギヤ１７ｄ）、第２遊星歯車の歯数比（サンギヤ１８ａ／リングギヤ１８ｄ）、第１動力伝達機構１０の減速比（第１ギヤ１０ａ／第３ギヤ１０ｃ）、第２動力伝達機構９の減速比（第４ギヤ９ａ／第５ギヤ９ｂ）、第３動力伝達機構１１の減速比（第６ギヤ１１ｂ／第７ギヤ１１ｃ）、分流比（バリエータ側への動力／第１カウンタ軸側への動力）を、例えば、表２のように設定することで、変速装置の変速比も３．５４〜０．５７を得ることができ、自動車用の変速装置として適切な変速比を得ることができる。
【００２４】
【表２】
2004068932.tif 000004
【００２５】
なお、バリエータ入力軸４、機械式ローディング機構１２及びダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２が無段変速機構３０を構成し、この無段変速機構３０とバイパス軸１３と第１動力伝達機構１０とで第１動力伝達装置を構成している。また、第２動力伝達機構９と第１カウンタ軸２０とで第２動力伝達装置を構成している。そして、前進低速クラッチ１４、前進高速クラッチ１５、後進ブレーキ１６、第２カウンタ軸２１、逆転機構、第３動力伝達機構１１とで第３動力伝達装置を構成している。
【００２６】
次に、前述した第１の実施形態の動作を説明する。
【００２７】
今、バリエータ入力軸３が停止しており、かつダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２が最大減速位置にあると共に、前進高速モードクラッチ１５と後進ブレーキ１８が解放状態に、前進低速モードクラッチ１４が締結状態にある。この状態で、発進装置２が作動しタービン軸３を所定方向に回転開始させると、このタービン軸３の回転に伴って、第１遊星歯車機構１７のキャリア１７ｃがタービン軸３と同方向に同一回転速度で回転する。そのとき、キャリア１７ｃの動力は第１遊星歯車機構１７のサンギヤ１７ａおよびリングギヤ１７ｄの各々に分流し伝達される。サンギヤ１７ａに分流された動力は、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２、すなわち、入力ディスク５、パワーローラ８、出力ディスク７を経て、第１動力伝達機構１０、第２カウンタ軸２１に伝達される。一方、リングギヤ１７ｄに分流された動力は第２動力伝達機構９、第１カウンタ軸２０を経て、第２カウンタ軸２１に伝達される。第２カウンタ軸２１にて合流された動力は第３動力伝達機構１１を経て、パワースプリット型変速装置の出力軸１９に所定方向の回転でかつ入力軸１よりも低速回転が伝達され、その結果前進低速モードが得られる。
【００２８】
そして、前進低速モードを維持しながらダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２を増速側に変速させると、出力軸１９の回転速度が増加し、パワースプリット型無段変速装置の速度比が増加する。
【００２９】
次に、前進高速クラッチ１５を締結して前進低速クラッチ１４と後進ブレーキ１５を解放すると、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２を通過する動力の伝達方向が前進低速モードと逆になる。すなわち、前進低速モードと同じく、キャリア１７ｃの動力は第１遊星歯車機構１７のサンギヤ１７ａおよびリングギヤ１７ｄの各々に分流し伝達されるが、リングギヤ１７ｄに分流された動力は、第２動力伝達機構９、第１カウンタ軸２０、第１動力伝達機構１０、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２、すなわち、出力ディスク７、パワーローラ８、入力ディスク５を経て、入力ディスク連結軸６に伝達される。一方、サンギヤ１７ａに分流された動力は、バリエータ入力軸４、機械式ローディング機構１２を経て入力ディスク連結軸６に伝達される。入力ディスク連結軸６にて合流された動力はバイパス軸１３、前進高速クラッチ１５を経て出力軸１９に伝達される前進高速モードが得られる。
【００３０】
なお、前進低速モードから前進高速モードに切り替える時点において、前進低速モードにおける出力軸１９の回転数と前進高速モードにおける出力軸１９の回転数が同じになるように第３動力伝達機構１１の減速比を設定している。
【００３１】
そして、前進高速モードを維持しながらダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２を減速側、すなわち、出力ディスク７から入力ディスク５に対しては増速側に変速させると、入力ディスク５に連結された出力軸１９の回転速度が増加し、パワースプリット型無段変速装置の速度比が増加する。
【００３２】
次に、自動車を後退させる後進モードを達成するには、出力軸１９を逆回転させる際には、前進低速クラッチ１４と前進高速クラッチ１５を解放し、後進ブレーキ１６を締結する。その結果、前進低速モードの作動と同じように第１遊星歯車機構１７で分流した動力は第２カウンタ軸２１で合流し、この第２カウンタ軸２１を経て、第２遊星歯車機構１８により逆転され、この逆転された動力が第３動力伝達機構１１を介して出力軸１９に伝達される。
【００３３】
前述した第１の実施形態によれば、第１遊星歯車機構１７を動力分流機構として作用させ、かつ、クラッチやブレーキの締結要素の作用によりバリエータの動力の方向を切り替えることにより、前進低速モード、前進高速モード及び後進モードの全てのモードでバリエータを通過する動力を低減することができるようになり、バリエータの小型化を達成することができる。また、前進低速モードにおいても、動力の一部を第２動力伝動装置側へ分流させているため、前進低速モードにおける効率の向上を図ることができる。さらに、入力軸に並行配置された第２カウンタ軸２１上に、遊星歯車と、クラッチと、ブレーキとからなる逆転機構を配置したことにより、カウンタ軸数の低減できる。とくに、大きな動力が伝達される前進低速モード及び後進モードでの動力伝達経路を第２カウンタ軸２１に共通化したから、強度の必要な部材を最小限にすることができる。すなわち、バリエータの小型化と、カウンタ軸数の低減と、カウンタ軸の共通化とによって、コンパクトで低コストなパワースプリット型無段変速装置を提供できる。
【００３４】
さらに、第２カウンタ軸２１の後端で、かつ前記前進高速クラッチ１５の垂直方向下側に前記逆転機構を配設することにより、無段変速装置の水平断面において後端部に沿って巾が狭くなる様なフロントエンジンリヤドライブの車両の搭載に好ましい形状が得られるという効果も達成できる。さらに、前進低速クラッチ１４、前進高速クラッチ１５及び後進ブレーキ１６を後端側にまとめて配置したことで、作動油の油路の取り回しが容易になる。
【００３５】
なお、第１実施の形態では、第１カウンタ軸２０と第３ギヤ１０ｃとが第２カウンタ軸２１に結合する例を説明したが、これに限られるものではなく、第１カウンタ軸２０に第３ギヤ１０ｃが結合し、第１カウンタ軸２０が第２カウンタ軸２１に結合する構造であったり、更には、一体で成形されたカウンタ軸に第３ギヤ１０ｃと第５ギヤ９ｂとが結合するような構造であってもよいことは言うまでもない。また、動力伝達機構としてギヤを使った例を示したが、動力を伝達できる機構であればよく、ギヤのかわりに、例えば、チェーンやベルトなどを使った機構でもよい。
【００３６】
（第２実施形態）
図２は第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明する。
【００３７】
図２はパワースプリット型無段変速装置の系統図を示す。エンジンＥ（原動機）に連結された動力伝達軸１は、トルクコンバータ等の発進装置２を経てタービン軸３（入力軸）、第１遊星歯車機構１７（差動歯車機構）のキャリア１７ｃ（第１回転要素）に連結されている。このキャリア１７ｃに伝達された動力は第１遊星歯車機構１７のサンギヤ１７ａ（第２回転要素）に一部が伝達され、残りの動力がリングギヤ１７ｄ（第３回転要素）に伝達される。すなわち、第１遊星歯車機構１７は動力分流機構として作用する。
【００３８】
サンギヤ１７ａに伝達された動力は、第８ギヤ１９０ａと第９ギヤ１９０ｂとから成る第４動力伝達機構１９０、タービン軸３に対して並行配置したバリエータ入力軸４を経て機械式ローディング機構１２に伝達される。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２２に動力が伝達されるようになっている。
【００３９】
ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２には、バリエータ入力軸４と連動して回転する入力ディスク連結軸６にて連結し、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の間にはバリエータ入力軸４に対し遊嵌状態の一対の出力ディスク７が同軸的に配置され互いに同期して回転するようになっている。
【００４０】
入力ディスク５と出力ディスク７との間には傾転自在に転接された複数のパワーローラ８が設けられている。一対の入力ディスク５はバリエータ入力軸４に対し遊嵌する入力ディスク連結軸６を介して連結されている。
【００４１】
出力ディスク７は第１動力伝達機構１０の第１ギヤ１０ａに結合しており、出力ディスク７の動力は、第１ギヤ１０ａ、第２ギヤ１０ｂ、第３ギヤ１０ｃからなる第１動力伝達機構１０を介して伝達される。
【００４２】
一方、第１遊星歯車機構１７のリングギヤ１７ｄは、タービン軸３に対して同軸上に配置された第１カウンタ軸２０に結合しており、リングギヤ１７ｄの動力は、第１カウンタ軸２０に伝達される。
【００４３】
更に、第１カウンタ軸２０は、これと同軸に配置された第２カウンタ軸２１に結合しており、この第２カウンタ軸２１は、第１動力伝達機構１０の第３ギヤ１０ｃにも結合しており、その結果、第１動力伝達装置を経由した動力と第２動力伝達装置を経由した動力とが第２カウンタ軸２１にて合流する。そして、この第２カウンタ軸２１には第２遊星機構１８（遊星歯車機構）が配置されている。
【００４４】
第２遊星歯車機構１８について説明すると、第２遊星歯車機構１８はいわゆるダブルピニオン型遊星歯車で、サンギヤ１８ａと、これに噛合する複数のプラネタリギヤ１８ｂと、各プラネタリギヤを連結するキャリア１８ｃと、プラネタリギヤ１８ｂに噛合するリングギヤ１８ｄとを備えている。キャリア１８ｃは第２カウンタ軸２１を経て第１カウンタ軸２０に連結しており、サンギヤ１８ａは、第３カウンタ軸２４を介して出力軸である出力ギヤ１９に連結されている。さらに、リングギヤ１８ｄと遊星歯車機構１８のハウジングとの間にはリングギヤ１８ｄの回転を許容および拘束する後進ブレーキ１６が設けられている。また、第２遊星歯車機構１８のインターロックを許容および非許容とする前進低速モードクラッチ１４が設けられている。そして、この第２遊星歯車機構１８と後進ブレーキ１６と前進低速モードクラッチ１４とで逆転機構を構成している。
【００４５】
一方、出力軸である出力ギヤ１９は、デファレンシャルギヤ１２４と噛み合う第１０ギヤ１２５と噛み合っており、出力ギヤ１９の動力は、左右のドライブシャフト１２３に伝達される。
【００４６】
また、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２の入力ディスク連結軸６は、端部でバイパス軸１３に連結している。さらに、このバイパス軸１３の端部には、第１１ギヤ１１１ａ及び第１２ギヤ１１１ｂから成る第５動力伝達機構１１０が設けられており、この第５動力伝達機構１１０と第３カウンタ軸１２６との間には、バイパス軸１３からパワースプリット型無段変速装置の出力ギヤ１９への動力伝達を許容および非許容とする前進高速モードクラッチ１５が設けられている。
【００４７】
さらに、このパワースプリット型無段変速装置は、例えば、入力トルクやエンジン負荷と、車速と、タービン軸回転数などから、表１に示すように、前進低速モード（第１前進走行モード）、前進高速モード（第２前進走行モード）及び後進モードを決定して、前進低速モードクラッチ１４、前進高速モードクラッチ１５、後進ブレーキ１６の締結解放を制御するとともに、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２の変速比を制御する制御装置３０を有する。
【００４８】
なお、バリエータ入力軸４、機械式ローディング機構１２及びダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２が無段変速機構３０を構成し、この無段変速機構３０、第４動力伝達機構１９０、第１動力伝達機構１０及びバイパス軸１３とで第１動力伝達装置を構成する。そして、第１カウンタ軸２０が第２動力伝達装置２０を構成し、前進低速クラッチ１４、前進高速クラッチ１５、後進ブレーキ１６、第２カウンタ軸２１、逆転機構、第３カウンタ軸１２４及び第５動力伝達機構１１０とで第３動力伝達装置を構成している。
【００４９】
次に、前述した第２の実施形態の動作を説明する。
【００５０】
バリエータ入力軸３が停止しており、かつダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２が最大減速位置にあると共に、前進高速モードクラッチ１５と後進ブレーキ１８が解放状態に、前進低速モードクラッチ１４が締結状態にある。この状態で、発進装置２が作動しタービン軸３を所定方向に回転開始させると、このタービン軸３の回転に伴って、第１遊星歯車機構１７のキャリア１７ｃがタービン軸３と同方向に同一回転速度で回転する。そのとき、キャリア１７ｃの動力は第１遊星歯車機構１７のサンギヤ１７ａおよびリングギヤ１７ｄの各々に分流し伝達される。サンギヤ１７ａに分流された動力は、第４の動力伝達機構１９０およびダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２、すなわち、入力ディスク５、パワーローラ８、出力ディスク７を経て、第１動力伝達機構１０、第２カウンタ軸２１に伝達される。一方、リングギヤ１７ｄに分流された動力は、第１カウンタ軸２０に伝達される。第２カウンタ軸２１にて合流された動力は、第２カウンタ軸および前進低速モードクラッチ１４、第３カウンタ軸１２６を経て、出力軸である出力ギヤ１９に所定方向の回転でかつ入力軸１よりも低速回転となるように伝達され、その結果、前進低速モードが得られる。
【００５１】
そして、前進低速モードを維持しながらダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２を増速側に変速させると、出力軸である出力ギヤ１９の回転速度が増加し、パワースプリット型無段変速機の速度比が増加する。
【００５２】
次に、前進高速クラッチ１５を締結して前進低速クラッチ１４と後進ブレーキ１５を解放すると、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２を通過する動力の伝達方向が前進低速モードと逆になる。すなわち、前進低速モードと同じく、キャリア１７ｃの動力は第１遊星歯車機構１７のサンギヤ１７ａおよびリングギヤ１７ｄの各々に分流し伝達されるが、リングギヤ１７ｄに分流された動力は、第１カウンタ軸２０、ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２、すなわち、出力ディスク７、パワーローラ８、入力ディスク５を経て、入力ディスク連結軸６に伝達される。一方、サンギヤ１７ａに分流された動力は第２動力伝達機構９、バリエータ入力軸４および機械式ローディング機構１２を経て入力ディスク連結軸６に伝達される。入力ディスク連結軸６にて合流された動力は、バイパス軸１３、第５動力伝達機構１１０、前進高速クラッチ１５、第３カウンタ軸１２６を経て出力軸である出力ギヤ１９に伝達され、その結果、前進高速モードが得られる。
【００５３】
なお、前進低速モードから前進高速モードに切り替える時点において、前進低速モードにおける出力軸１９の回転数と前進高速モードにおける出力軸１９の回転数が同じになるように第５の動力伝達機構１１０の減速比を設定している。
【００５４】
そして、前進高速モードを維持しながらダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２を減速側、すなわち、出力ディスク７から入力ディスク５に対しては増速側に変速させると、入力ディスク５に連結された出力軸である出力ギヤ１９の回転速度が増加し、パワースプリット型無段変速装置の速度比が増加する。
【００５５】
次に、自動車を後退させるべく、出力ギヤ１９を逆回転させる際には、前進低速クラッチ１４と前進高速クラッチ１５を解放し、後進ブレーキ１６を締結する。その結果、前進低速モードの作動と同じように第１遊星歯車１７で分流した動力は第２カウンタ軸２１で合流し、第２遊星歯車機構１８により逆転される。この逆転された動力が出力ギヤ１９に伝達され、その結果、後進モードが得られる。
【００５６】
なお、出力軸である出力ギヤ１９に伝達された動力は、デファレンシャルギヤ１２４を経てドライブシャフト１２３に伝達される。
【００５７】
前述した第２の実施形態によれば、第１遊星歯車機構１７を動力分流機構として作用させ、かつ、クラッチやブレーキの締結要素の作用によりバリエータの動力の方向を切り替えることにより、前進低速モード、前進高速モード及び後進モードの全てのモードでバリエータを通過する動力を低減することができるようになり、バリエータの小型化を達成することができる。また、前進低速モードにおいても、動力の一部を第２動力伝動装置側へ分流させているため、前進低速モードにおける効率の向上を図ることができる。さらに、入力軸に同軸配置された第２カウンタ軸２１に、遊星歯車と、クラッチと、ブレーキとからなる逆転機構を配置したことにより、カウンタ軸数の低減できる。とくに、大きな動力が伝達される前進低速モード及び後進モードでの動力伝達経路を第２カウンタ２１に共通化したから、強度の必要な部材を最小限にすることができる。その結果、バリエータの小型化と、カウンタ軸数の低減と、カウンタ軸の共通化とによって、コンパクトで低コストなパワースプリット型無段変速装置を提供できる。また、入力軸１とダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２の軸とを並行配置し、逆転機構及び高速クラッチをダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２に軸方向オーバラップ配置したため、パワースプリット型無段変速装置の全長が短縮でき、いわゆるフロントエンジンフロントドライブの車両への搭載性が優れる。
【００５８】
なお、第２の実施の形態では、第１カウンタ軸２０と第３ギヤ１０ｃとが第２カウンタ軸２１に結合する例を説明したが、これに限られるものではなく、第１カウンタ軸２０に第３ギヤ１０ｃが結合し、第１カウンタ軸２０が第２カウンタ軸２１に結合する構造であったり、更には、一体で成形されたカウンタ軸に第３ギヤ１０ｃと第５ギヤ９ｂとが結合するような構造であってもよいことは言うまでもない。また、前進高速クラッチ１５は、第５動力伝達機構１１０と第３カウンタ軸１２６との間に配置されているが、これに限るわけではなく、例えば、バイパス軸１３と第５動力伝達機構１１０との間に配置してもよい。また、動力伝達機構としてギヤを使った例を示したが、動力を伝達できる機構であればよく、ギヤのかわりに、例えば、チェーンやベルトなどを使った機構でもよい。
【００５９】
（第３実施形態）
図３は第３の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明する。
【００６０】
図３はパワースプリット型無段変速装置の系統図を示す。エンジンＥ（原動機）に連結された入力軸１はトルクコンバータ等の発進装置２を経てタービン軸３（入力軸）、第１遊星歯車機構１７（差動歯車機構）のキャリア１７ｃ（第１回転要素）に連結されている。このキャリア１７ｃに伝達された動力は第１遊星歯車機構１７のサンギヤ１７ａ（第２回転要素）に一部が伝達され、残りの動力がリングギヤ１７ｄ（第３回転要素）に伝達される。すなわち、第１遊星歯車機構１７は動力分流機構として作用する。
【００６１】
サンギヤ１７ａに伝達された動力は、バリエータ入力軸４を経てベルト型バリエータ２２２に動力が伝達されるようになっている。
【００６２】
ベルト型バリエータ２２２には、バリエータ入力軸４と連動して回転する駆動プーリ２０５が設けられている。更に、この駆動プーリ２０５に対向して従動プーリ２０７が並行軸的に配置され互いに同期して回転するようになっている。
【００６３】
駆動プーリ２０５と従動プーリ２０７との間には、Ｖベルト２０８が設けられており、駆動プーリ２０５のＶ形状の溝間隔を狭め、従動プーリ２０７のＶ形状の溝間隔を広めることにより増速、逆に、駆動プーリ２０５のＶ形状の溝間隔を広め、逆に従動プーリ２０７のＶ形状の溝間隔を狭めることにより減速が得られる。
【００６４】
一方、第１遊星歯車機構１７のリングギヤ１７ｄは、第２動力伝達機構９の第４ギヤ９ａに結合しており、リングギヤ１７ｄの動力は、第４ギヤ９ａ、第１３ギヤ９ｃ及び第５ギヤ９ｂで構成される第２動力伝達機構９を介して、タービン軸３に並行配置された第１カウンタ軸２０に伝達される。
【００６５】
従動プーリ２０７と第１カウンタ軸２０は、第２カウンタ軸２１に連結しており、この第２カウンタ軸の端部には、第２遊星機構１８が配置されている。
【００６６】
第２遊星歯車機構１８について説明すると、第２遊星歯車機構１８はいわゆるダブルピニオン型遊星歯車で、サンギヤ１８ａと、これに噛合する複数のプラネタリギヤ１８ｂと、各プラネタリギヤを連結するキャリア１８ｃと、プラネタリギヤ１８ｂに噛合するリングギヤ１８ｄとを備えている。キャリア１８ｃは、第２カウンタ軸２１を経て第１カウンタ軸２０に連結しており、サンギヤ１８ａは、出力軸である出力ギヤ１９に結合し、第２カウンタ軸２１と同軸上に設けられた第３動力伝達機構１１の第３カウンタ軸１２６に連結されている。さらに、リングギヤ１８ｄと遊星歯車機構１８のハウジングとの間にはリングギヤ１８ｄの回転を許容および拘束する後進ブレーキ１６が設けられている。また、第３カウンタ軸１２６とリングギヤ１８ｄとの間には、第２遊星歯車機構１８のインターロックを許容および非許容とする前進低速モードクラッチ１４が設けられている。そして、この第２遊星歯車機構１８と後進ブレーキ１６と前進低速モードクラッチ１４とで逆転機構を構成している。
【００６７】
さらに、出力軸である出力ギヤ１９は、デファレンシャルギヤ１２４に噛み合う第１０ギヤ１２５に噛み合っており、出力ギヤ１９の動力は、左右のドライブシャフト１２３に伝達される。
【００６８】
また、ベルト型バリエータ２２２のバリエータ入力軸４は、バイパス軸１３にも連結されている。そして、このバイパス軸１３の端部には、第１１ギヤ１１１ａ、第１４ギヤ１１１ｃ及び第１２ギヤ１１１ｂから成る第５動力伝達機構１１０が設けられており、この第５動力伝達機構１１０とバイパス軸１２４との間には、バイパス軸１３からパワースプリット型無段変速装置の出力ギヤ１９への動力伝達を許容および非許容とする前進高速モードクラッチ１５が設けられている。
【００６９】
さらに、このパワースプリット型無段変速装置は、例えば、入力トルクやエンジン負荷と、車速と、タービン軸回転数などから、表１に示すように、前進低速モード（第１前進走行モード）、前進高速モード（第２前進走行モード）及び後進モードを決定して、前進低速モードクラッチ１４、前進高速モードクラッチ１５、後進ブレーキ１６の締結解放を制御するとともに、ベルト型バリエータ２２２の変速比を制御する制御装置３０を有する。
【００７０】
なお、バリエータ入力軸４、駆動プーリ２０５、従動プーリ２０７及びＶベルト２０８が無段変速機構３０し、この無段変速機構２２２及びバイパス軸１３とで第１動力伝達装置１０を構成し、第２動力伝達機構９と第１カウンタ軸２０とで第２動力伝達装置を構成する。そして、前進低速クラッチ１４、前進高速クラッチ１５、後進ブレーキ１６、第２カウンタ軸２１、逆転機構、第３カウンタ軸１２４及び第５動力伝達機構１１０とで第３動力伝達装置を構成している。
【００７１】
次に、前述した第３の実施形態の動作を説明する。
【００７２】
今、バリエータ入力軸３が停止しており、かつベルト型バリエータ２２２が最大減速位置にあると共に、前進高速モードクラッチ１５と後進ブレーキ１８が解放状態に、前進低速モードクラッチ１４が締結状態にある。この状態で、発進装置２が作動しタービン軸３を所定方向に回転開始させると、このタービン軸３の回転に伴って、第１遊星歯車機構１７のキャリア１７ｃがタービン軸３と同方向に同一回転速度で回転する。そのとき、キャリア１７ｃの動力は第１遊星歯車機構１７のサンギヤ１７ａおよびリングギヤ１７ｄの各々に分流し伝達される。サンギヤ１７ａに分流された動力は、ベルト型バリエータ２２２、すなわち、駆動プーリ２０５、Ｖベルト２０８、従動プーリ２０７を経て、第２カウンタ軸２１に伝達される。一方、リングギヤ１７ｄに分流された動力は、第２動力伝達機構９を経て、第２カウンタ軸２１に伝達される。第２カウンタ軸２１にて合流された動力は、インターロックされた第２遊星歯車機構１８を経て、出力軸である出力ギヤ１９に所定方向の回転でかつ入力軸１よりも低速回転となるように伝達され、その結果、前進低速モードが得られる。
【００７３】
そして、前進低速モードを維持しながらベルト型バリエータ２２２を増速側に変速させると、出力軸１９の回転速度が増加し、パワースプリット型無段変速機の速度比が増加する。
【００７４】
次に、前進高速クラッチ１５を締結して前進低速クラッチ１４と後進ブレーキ１５を解放すると、ベルト型バリエータ２２２を通過する動力の伝達方向が前進低速モードと逆になる。すなわち、前進低速モードと同じく、キャリア１７ｃの動力は第１遊星歯車機構１７のサンギヤ１７ａおよびリングギヤ１７ｄの各々に分流し伝達されるが、リングギヤ１７ｄに分流された動力は、第２動力伝達機構９、第１カウンタ軸２０、ベルト型バリエータ２２２、すなわち、従動プーリ２０７、Ｖベルト２０８、駆動プーリ２０５を経て、バイパス軸１３に伝達される。一方、サンギヤ１７ａに分流された動力はバリエータ入力軸４を経てバイパス軸１３に伝達される。バイパス軸１３にて合流された動力は前進高速クラッチ１５、第５動力伝達機構１１を経て出力ギヤ１９に伝達され、その結果、前進高速モードが得られる。
【００７５】
なお、前進低速モードから前進高速モードに切り替える時点において、前進低速モードにおける出力軸１９の回転数と前進高速モードにおける出力軸１９の回転数が同じになるように第５の動力伝達機構１１の減速比を設定している。
【００７６】
そして、前進高速モードを維持しながらベルト型バリエータ２２２を減速側、すなわち、従動プーリ２０７から駆動プーリ２０５に対しては増速側に変速させると、駆動プーリ２０５に連結された出力ギヤ１９の回転速度が増加し、パワースプリット型無段変速機の速度比が増加する。
【００７７】
次に、自動車を後退させるべく、出力軸である出力ギヤ１９を逆回転させる際には、前進低速クラッチ１４と前進高速クラッチ１５を解放し、後進ブレーキ１６を締結する。その結果、前進低速モードの作動と同じように第１遊星歯車で分流した動力は第２カウンタ軸２１で合流し、第２カウンタ軸２１を経て、第２遊星歯車機構１８により逆転される。この逆転された動力が出力ギヤ１９に伝達され、後進モードが得られる。
【００７８】
前述した第３の実施形態によれば、第１遊星歯車機構１７を動力分流機構として作用させ、かつ、クラッチやブレーキの締結要素の作用によりバリエータの動力の方向を切り替えることにより、前進低速モード、前進高速モード及び後進モードの全てのモードでバリエータを通過する動力を低減することができるようになり、バリエータの小型化を達成することができる。また、前進低速モードにおいても、動力の一部を第２動力伝動装置側へ分流させているため、前進低速モードにおける効率の向上を図ることができる。さらに、入力軸に平行配置された第２カウンタ軸２１に、遊星歯車と、クラッチと、ブレーキとからなる逆転機構を配置したことにより、カウンタ軸数の低減できる。とくに、大きな動力が伝達される前進低速モード及び後進モードでの動力伝達経路を第２カウンタ２１に共通化したから、強度の必要な部材を最小限にすることができる。その結果、バリエータの小型化と、カウンタ軸数の低減と、カウンタ軸の共通化とによって、コンパクトで低コストなパワースプリット型無段変速装置を提供できる。
【００７９】
さらに、本実施形態はバリエータをダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ２２からベルト型バリエータ２２２に変更したもので、さらなる軸方向の寸法の短縮が図れ、いわゆるフロントエンジンフロントドライブの車両への搭載性が優れる。また、動力伝達機構としてギヤを使った例を示したが、動力を伝達できる機構であればよく、ギヤのかわりに、例えば、チェーンやベルトなどを使った機構でもよい。
【００８０】
上記第１乃至第３の実施例においては、第２遊星歯車機構１８をダブルピニオン型遊星歯車で構成しているがシングルピニオン型遊星歯車にて構成することも可能で、シングルピニオン型遊星歯車にした場合は部品点数の削減によりコストの低減が図れる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、原動機により駆動される入力軸と、この入力軸に基づく動力を出力する出力軸と、第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素とから構成され、前記入力軸に第１回転要素が連結し、動力を前記第２回転要素及び前記第３回転要素へ分流する差動歯車機構と、該差動歯車機構の第２回転要素に連結する無段変速機構を有する第１動力伝達装置と、前記差動歯車機構の第３回転要素に連結して分流された動力を伝達する第２動力伝達装置と、第１動力伝達装置の出力と前記第２動力伝達装置の出力を合流させ前記出力軸に伝達する第３動力伝達装置と、前記第１動力伝達装置及び第２動力伝達装置からの動力を前記第３動力伝達装置で合流し前記出力軸に伝達する第１前進走行モードと、前記第２動力伝達装置を経由した動力を前記第１動力伝達装置で合流して、前記出力軸に伝達する第２前進走行モードと、前記第１動力伝達装置及び第２動力伝達装置からの動力を前記第３動力伝達装置で合流し、前記前記第３動力伝達装置内に設けられた遊星歯車機構と、クラッチと、ブレーキとから成る逆転機構逆転機構で逆転して、前記出力軸に伝達する後進モードと、を有する変速制御装置と、を備えたことにより、第１前進走行モード、第２前進走行モード及び後進モードの全てのモードでバリエータを通過する動力を低減することができるようになり、バリエータの小型化を達成することができるとともに、第１前進走行モードにおいても、動力の一部を第２動力伝動装置へ分流させているため、第１前進走行モードにおける効率の向上を図ることができるとともに、カウンタ軸数の低減が図れ、コンパクトで低コストな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。
【００８２】
本発明の好ましい形態においては、第１遊星歯車機構とダブルキャビティ式トロイダル型バリエータを同軸に配置し、カウンタ軸を一軸上に配設したため、フロントエンジンリヤドライブの車両の搭載に適しているという効果も達成している。
【００８３】
また、本発明の好ましい別の形態においては、第１遊星歯車機構とダブルキャビティ式トロイダル型バリエータを並行に配設したため、フロントエンジンフロントドライブの車両の搭載に適しているという効果も達成している。
【００８４】
また、本発明の好ましい別の形態においては、バリエータとしてベルト型バリエータを配設したため、さらなる、全長の短縮が図られ、フロントエンジンフロントドライブの車両の搭載に適しているという効果も達成している。
【図面の簡単な説明】
【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系統図である。
【図２】この発明の第２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系統図である。
【図３】この発明の第３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系統図である。
【符号の説明】
１　動力伝達軸
２　発進装置
３　タービン軸
４　バリエータ入力軸
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動力伝達機構
９ａ　第４ギヤ
９ｂ　第５ギヤ
９ｃ　第１３ギヤ
１０　第１動力伝達機構
１０ａ　第１ギヤ
１０ｂ　第２ギヤ
１０ｃ　第３ギヤ
１１　第３動力伝達機構
１１ａ　第３動力伝達機構の入力軸
１１ｂ　第６ギヤ
１１ｃ　第７ギヤ
１１ｄ　第３動力伝達機構の出力軸
１２　機械式ローディング機構
１３　バイパス軸
１４　前進低速クラッチ
１５　前進高速クラッチ
１６　後進ブレーキ
１７　第１遊星歯車機構
１７ａ　サンギヤ
１７ｂ　プラネタリギヤ
１７ｃ　キャリア
１７ｄ　リングギヤ
１８　第２遊星歯車機構
１８ａ　サンギヤ
１８ｂ　プラネタリギヤ
１８ｃ　キャリア
１８ｄ　リングギヤ
１９　出力軸
２０　第１カウンタ軸
２１　第２カウンタ軸
２２　ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ
４０　制御装置
１１０　第５動力伝達機構
１１０ａ　第１１ギヤ
１１０ｂ　第１２ギヤ
１１０ｃ　第１４ギヤ
１１０ｄ　第５動力伝達機構の出力軸
１２３　ドライブシャフト
１２４　デファレンシャルギヤ
１２５　第１０ギヤ
１２６　第３カウンタ軸
１９０　第４動力伝達機構
１９０ａ　第８ギヤ
１９０ｂ　第９ギヤ
２０５　駆動プーリ
２０７　従動プーリ
２０８　Ｖベルト
２２２　ベルト型バリエータ
Ｅ　エンジン
【図１】
2004068932.tif 000005
【図２】
2004068932.tif 000006
【図３】
2004068932.tif 000007