(57)【要約】      （修正有）【課題】小型の無段変速機を提供する。【解決手段】第１機械式ローディング機構１２ａと第２機械式ローディング機構１２ｂと、バリエータからの回転が伝達される２入力式の遊星歯車機構１６と、出力ディスクの回転を前記遊星歯車機構の一方の入力部に選択的に伝達する動力直結伝達機構９、１０、１１と、前記バリエータ入力軸の回転を前記遊星歯車機構の他方の入力部に選択的に伝達する動力循環伝達機構１３、１４と、前記遊星歯車機構の出力回転を取出す出力軸とを備え、前記動力直結伝達機構を介して、動力が出力ディスク７に伝達される場合に、前記第１機械式ローディング機構１２ａにより入力ディスク５を出力ディスク７に押圧し、前記動力循環伝達機構を介して、動力が出力ディスク７から入力ディスク５に伝達される場合に、第２機械式ローディング機構１２ｂにより出力ディスク７を入力ディスク５に押圧する。【選択図】図１
2005291352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に接続されるバリエータ入力軸と、
２組の入力ディスクと、２組の出力ディスクと、前記入力ディスクと前記出力ディスクの間に傾転自在に配接された複数のパワーローラとからなり、前記バリエータ入力軸の回転速度を変速するトロイダル型バリエータと、
前記入力ディスクを前記パワーローラを介して出力ディスクに押圧する第１機械式ローディング機構と、
前記出力ディスクを前記パワーローラを介して入力ディスクに押圧する第２機械式ローディング機構と、
前記バリエータからの回転が伝達される２入力式の遊星歯車機構と、
前記出力ディスクの回転を前記遊星歯車機構の一方の入力部に選択的に伝達する動力直結伝達機構と、
前記バリエータ入力軸の回転を前記バリエータをバイパスして、前記遊星歯車機構の他方の入力部に選択的に伝達する動力循環伝達機構と、
前記遊星歯車機構の出力回転を取出す出力軸と、
を備え、
前記動力直結伝達機構を介して、動力が前記入力ディスクから前記出力ディスクに伝達される場合に、前記第１機械式ローディング機構により入力ディスクを出力ディスクに押圧し、
前記動力循環伝達機構を介して、動力が前記出力ディスクから前記入力ディスクに伝達される場合に、前記第２機械式ローディング機構により出力ディスクを入力ディスクに押圧することを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
前記動力循環伝達機構から前記遊星歯車機構に伝達された動力は、前記出力軸に出力されるとともに、一部が前記動力直結伝達機構を介して前記出力ディスクに伝達可能であることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
前記動力循環伝達機構は、入力された回転速度と出力する回転速度の変速比が１：１となるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
前記動力直結伝達機構は、前記出力ディスクの回転を伝達する第１の歯車列と、前記遊星歯車機構に接続する第２の歯車列と、前記第１と第２の歯車列を接続し、前記バリエータ入力軸に平行に設置されたカウンタ軸とから構成され、前記第１の歯車列の前記出力ディスクに面した歯車と前記出力ディスク間に前記第２機械式ローディング機構が形成されることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロイダル型無段変速機、特にパワースプリット式トロイダル型無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用変速機として用いるトロイダル型無段変速機の一例は、図示しないエンジンに接続する入力軸と、入力軸に接続する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を用いて伝達する動力伝達機構と、入力軸よりバリエータをバイパスして直接２自由度を有する遊星歯車機構に動力を伝達するバイパス軸と、遊星歯車機構に接続して図示しない駆動輪に動力を伝達する出力軸とを備えている（特許文献１参照のこと）。
【０００３】
このトロイダル型無段変速機においては、遊星歯車機構の拘束状態に応じて２つの動力伝達モードが構成される。第１のモードは、２自由度を有する遊星歯車機構をインターロックすることにより、カウンタ軸が出力軸に直接動力を伝達するモードである。
【０００４】
また、第２のモードは、この第１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エンジンからの入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として出力されるモードである。
【０００５】
前記第２のモードにおいては、前記特許文献１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】
さらに第１のモードと第２のモードとを連続的に切換えることで、設定可能な変速比のレンジをバリエータの変速比より広げることができる。
【特許文献１】特開平１１−６３１４７号公報
【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、この従来技術においては、図１に示すような機械式ローディング機構を入力ディスク側に設置した場合には、バイパス軸をバリエータ入力軸と平行に設置する必要があり、機構が複雑となり、重量の増加、設置スペースの増大、さらにコストの増加を招くことになる。また図７に示すように出力ディスク側に機械式ローディング機構を設置した場合には、バイパス軸をバリエータ入力軸と同軸に設置可能となり、機構が簡素化できるが、前記第１モード時に変速比が最大変速比となった場合、入力ディスクに生じる接触面圧が過大となり、これを防止するために入力ディスクの径を大型化すると、重量の増加、設置スペースの増大やコストの上昇を招くことになる。
【０００８】
この発明の目的は、上記課題を鑑みて、小型軽量なトロイダル型無段変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の発明は、駆動源に接続されるバリエータ入力軸と、２組の入力ディスクと、２組の出力ディスクと、前記入力ディスクと前記出力ディスクの間に傾転自在に配接された複数のパワーローラとからなり、前記バリエータ入力軸の回転速度を変速するトロイダル型バリエータと、前記入力ディスクを前記パワーローラを介して出力ディスクに押圧する第１機械式ローディング機構と、前記出力ディスクを前記パワーローラを介して入力ディスクに押圧する第２機械式ローディング機構と、前記バリエータからの回転が伝達される２入力式の遊星歯車機構と、前記出力ディスクの回転を前記遊星歯車機構の一方の入力部に選択的に伝達する動力直結伝達機構と、前記バリエータ入力軸の回転を前記バリエータをバイパスして、前記遊星歯車機構の他方の入力部に選択的に伝達する動力循環伝達機構と、前記遊星歯車機構の出力回転を取出す出力軸と、を備え、前記動力直結伝達機構を介して、動力が前記入力ディスクから前記出力ディスクに伝達される場合に、前記第１機械式ローディング機構により入力ディスクを出力ディスクに押圧し、前記動力循環伝達機構を介して、動力が前記出力ディスクから前記入力ディスクに伝達される場合に、前記第２機械式ローディング機構により出力ディスクを入力ディスクに押圧する。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記動力循環伝達機構から前記遊星歯車機構に伝達された動力は、前記出力軸に出力されるとともに、一部が前記動力直結伝達機構を介して前記出力ディスクに伝達可能とする。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、前記動力循環伝達機構は、入力された回転速度と出力する回転速度の変速比が１：１となるように構成される。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明において、前記動力直結伝達機構は、前記出力ディスクの回転を伝達する第１の歯車列と、前記遊星歯車機構に接続する第２の歯車列と、前記第１と第２の歯車列を接続し、前記バリエータ入力軸に平行に設置されたカウンタ軸とから構成され、前記第１の歯車列の前記出力ディスクに面した歯車と前記出力ディスク間に前記第２機械式ローディング機構が形成。
【発明の効果】
【００１３】
第１と４の発明によれば、トルクの流れ方向上流側に位置する機械式ローディング機構により入力ディスクあるいは出力ディスクを押圧するため、接触面圧の最適化がなされバリエータの疲労などによる寿命が向上することができる。あるいは入力ディスクに許容される伝達トルクを増大することができ、変速機の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、パワースプリット型無段変速機の構成図を示す。エンジン等の、駆動源１００に連結された入力軸１は、ロックアップ機構２０を備えたトルクコンバータ等の発進装置２を経てバリエータ入力軸３、第１機械式ローディング機構１２ａ、例えばローディングカム１２に連結されている。このバリエータ入力軸３が接続する第１機械式ローディング機構１２ａを介してダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ（以下、単にバリエータという）４に動力伝達されるようになっている。バリエータ４にはバリエータ入力軸３と連動して回転する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。入力ディスク５が固定される入力ディスク軸６は、バリエータ入力軸３と同軸上に設置される中空状の軸であり、バリエータ入力軸３に対して回転自在に構成される。この一対の入力ディスク５の間には一対の出力ディスク７が設置され、出力ディスク７は出力ディスク軸７ａに軸方向に摺動可能に支持される。この出力ディスク軸７ａは前述の入力ディスク軸６と同じ中心線に設置された中空状の軸であり、入力ディスク軸６に対して回転自在に形成される。さらに出力ディスク軸７ａには出力歯車７ｂが回転自在に支持され、出力歯車７ｂは後述のカウンタ軸１０に固定されたカウンタ入力歯車１０ａに噛合する。一対の出力ディスク７の背面７ｃの間に出力歯車７ｂが設置され、各出力ディスク７の背面７ｃと出力歯車７ｂ間に第２機械式ローディング機構１２ｂが形成される。
【００１５】
第１機械ローディング機構１２ａは入力ディスク５をパワーローラ８を介して出力ディスク６に押圧し、一方、第２機械ローディング機構１２ｂは出力ディスク６をパワーローラ８を介して入力ディスク５に押圧することで入出力ディスク間に動力を伝達する。
【００１６】
ここで出力歯車７ｂとカウンタ入力歯車１０ａを第１の動力伝達機構９とする。入力ディスク５と出力ディスク７は、両ディスクに転接した複数のパワーローラ８を介して接続され、入力ディスクの回転が出力ディスクに伝達されるようになっている。入力ディスク５と出力ディスク７との間に設置されたパワーローラ８は傾転自在に設けられ、パワーローラ８の傾転角を変化させることで、入力ディスク５と出力ディスク７間の変速比を制御する。
【００１７】
第１機械式ローディング機構１２ａには、入出力ディスクの回転中心と同軸上に入出力ディスクを貫通するバイパス軸１３が接続される。バイパス軸１３はバイパスクラッチ１４に接続され、クラッチ１４の係合状態に応じて遊星歯車機構１６への動力伝達が制御される。つまり、バイパス軸１３の回転数と遊星歯車機構１６に入力される回転数は同じである。入出力ディスク５、７とバイパス軸１３とは互いに回転自在に支持される。
【００１８】
遊星歯車機構１６について説明すると、出力軸１９を備えたサンギヤ１６ａと、これに噛合する複数のプラネタリギヤ１６ｂと、各プラネタリギヤを連結するキャリア１６ｃと、プラネタリギヤ１６ｂに噛合するリングギヤ１６ｄとを備えており、リングギヤ１６ｄがバイパスクラッチ１４に接続されている。さらに、リングギヤ１６ｄと遊星歯車機構１６のハウジングとの間にはリングギヤ１６ｄの回転を許容および拘束する後進用ブレーキ１７が設けられている。
【００１９】
遊星歯車機構１６のサンギア１６ａは出力軸に接続し、一方、キャリア１６ｃは前進クラッチ１８を介して出力軸１８に接続する。キャリア１６ｃと前進クラッチ１８との間には歯車１１ａが固定され、カウンタ歯車１１ｂを介してカウンタ軸１０の端部に固定されたカウンタ出力歯車１０ｂに接続する。ここで、歯車１１ａ、カウンタ歯車１１ｂ、カウンタ出力歯車１０ｂが第２の動力伝達機構１１を構成する
このように構成され、次に、作用を説明する。
【００２０】
今、エンジンが回転した状態でバリエータ入力軸３が停止しており、かつバリエータ４が最大変速比の位置にあると共に、バイパスクラッチ１４と後進ブレーキ１７が解放状態に、前進クラッチ１８が締結状態にあるとする。この状態から、発進装置２の作用によりバリエータ入力軸３を所定方向に回転開始させると、このバリエータ入力軸３の回転に伴って、第１機械式ローディング機構１２ａの作用によりバリエータ４の入力ディスク５が、バリエータ入力軸３と同方向に同一回転速度で回転する。このとき、入力ディスク５の回転がパワーローラ８を介して出力ディスク７に伝達される。さらに出力ディスクの回転は、第２機械式ローディング機構１２ｂ、第１の動力伝達機構９、カウンタ軸１０、第２の動力伝達機構１１、前進クラッチ１８を介して出力軸１９に伝達される。ここで、パワーローラ８が前述のように最大変速比の位置にあるため、出力軸１９に所定方向の回転でかつ入力軸１よりも低速回転となるように伝達される。この動力伝達モードを第１のモードとする。
【００２１】
そして、第１のモードを維持しながら、パワーローラ８を傾転してバリエータ４を増速側に変速させると、出力軸１９の回転速度が増加し、トロイダル型無段変速機の速度比が増加する。
【００２２】
次に、バイパスクラッチ１４を締結して前進クラッチ１８と後進ブレーキ１７を解放する場合を考えると、バリエータ４を通過する動力の伝達方向が第１のモードと逆になる、すなわち、バリエータ入力軸３から伝達された入力と、バリエータ４を逆流し入力ディスク５より伝達された出力が第１機械式ローディング機構１２ａを経て伝達される循環動力とが合算されバイパス軸１３に伝達される。ここで、バリエータ４を逆流する動力は、遊星歯車機構１６のキャリア１６ｃの回転が第２の動力伝達機構１１、カウンタ軸１０および第１の動力伝達機構９、第２機械式ローディング機構１２ｂを伝わって出力ディスク７に入力されるものである。このとき第２機械式ローディング機構１２ｂは出力ディスク７をパワーローラ８を介して入力ディスク５に押圧し、動力を出力ディスク７から入力ディスク５に伝達する。
【００２３】
バイパス軸１３に伝達された動力は、バイパスクラッチ１４を経て遊星歯車機構１６のリングギヤ１６ｄに伝達される。リングギヤ１６ｄに伝達された動力の一部は、サンギヤ１６ａを経て出力軸１９に伝達され、残りが前述のようにキャリア１６ｂ、第２の動力伝達機構１１、カウンタ軸１０、第１の動力伝達機構９、第２の機械式ローディング機構１２ｂを経てバリエータ４の出力ディスク７に流入する。この状態で、バリエータ４の変速比を減速側に変速させると、遊星歯車機構１６のキャリア１６ｂの回転が低下し、その結果、サンギヤ１６ａ、すなわち、出力軸１９が増速される。この動力伝達モードを第２のモードとする。
【００２４】
次に、車両を後退させるべく、出力軸１９を逆回転させる際には、前記バイパスクラッチ１４と前進クラッチ１８を解放し、遊星歯車機構１６のリングギア１６ｄに接続する後進ブレーキ１７を締結する。その結果、遊星歯車機構１６のリングギヤ１６ｄが固定され、プラネタリギヤ１６ｂがリングギヤ１６ｄとサンギヤ１６ａと噛合しつつ、このサンギヤ１６ａの周囲を公転する。したがって、サンギヤ１６ａ並びにこのサンギヤ１６ａに固定された出力軸１９は前述したモードとは逆方向に回転する。
【００２５】
前述したように第１のモードにおいては、バリエータ４を通過するトルクの方向は入力ディスク５を経て出力ディスク７に伝達され、一方、第２のモードにおいては、バリエータ４を通過するトルクの方向は、出力ディスク７を経て入力ディスク５に伝達される。
【００２６】
第１のモードにおいては、第１機械式ローディング機構１２ａが入力ディスク５をパワーローラ８を介して出力ディスク７に押圧し、第２のモードにおいては、第２機械式ローディング機構１２ｂが出力ディスク７を前記パワーローラ８を介して入力ディスク５に押圧する。
【００２７】
すなわち、第１のモードにおいても、第２のモードにおいても、トルクの流れ方向で考えると、トルク流れ方向の上流側に配設された機械式ローディング機構を用いてトルク流れ上流側の入力ディスクあるいは出力ディスクが押圧されるため、バリエータ４の変速比の如何に関わらず、最適の押圧が入力ディスク５とパワーローラ８、または出力ディスク７とパワーローラ８の間に作用させることが可能となる。これにより入出力ディスクとパワーローラとの接触面圧の最適化され、バリエータ４の疲労などによる寿命を向上することができる。あるいは、入力ディスク５に許容される入力トルクを増大することができ、また装置全体のコンパクト化が図れる。
【００２８】
図２（ａ）、（ｂ）は第１、第２機械式ローディング機構１２ａ、１２ｂの構成を示している。（ａ）に示す第１機械式ローディング機構１２ａは、カム１２１ａと、入力ディスク５の背面５ａに構成されるカム１２２ａと、ローラ１２３ａにより構成され、バリエータ４の入力ディスク５から出力ディスク７ヘトルクが作用する場合、つまり第１のモードの場合に、第１機械式ローディング機構１２ａが入力ディスク５のトルクに応じた押圧を発生させる様にカムのローラ１２３ａが接触するカム面１２４ａ、１２５ａのカム角度を設定し、一方、バリエータ４の出力ディスク７から入力ディスク５ヘトルクが作用する場合、つまり第２のモードの場合に、第１機械式ローディング機構１２ａが押圧力がほぼ０となるようにカム面１２６ａ、１２７ａのカム角度を設定している。
【００２９】
また、第２機械式ローディング機構１２ｂは、カム１２１ｂと、出力ディスク７の背面７ｃに構成されるカム１２２ｂと、ローラ１２３ｂにより構成される。バリエータ４の出力ディスク７から入力ディスク５ヘトルクが作用する場合、つまり第２のモードの場合に、第２機械式ローディング機構１２ｂが出力ディスク７のトルクに応じた押圧を発生させる様にカム面１２４ｂ、１２５ｂのカム角度を設定し、一方、バリエータの入力ディスク５から出力ディスク７ヘトルクが作用する場合、つまり第１のモードの場合に、第２機械式ローディング機構１２ｂの押圧力がほぼ０となるようにカム面１２６ｂ、１２７ｂのカム角度を設定する。
【００３０】
第１のモードにおいては、第１機械式ローディング機構１２ａが入力ディスク５をパワーローラ８を介して出力ディスク７に押圧し、第２のモードにおいては、第２機械式ローディング機構１２ｂが出力ディスク７を前記パワーローラ８を介して入力ディスク５に押圧するように配設されている。したがって、本発明では、第１、第２のモードにおいて、バリエータ４の動力流れ方向上流側に配設された機械式ローディング機構にのみにより入出力ディスクが押圧されるため、バリエータ４の変速比の如何に関わらず、最適の押圧が入力ディスク５とパワーローラ８ならびに出力ディスク７とパワーローラ８の間に作用させることが可能となり、接触面圧の最適化がなされバリエータの疲労などによる寿命が向上することができる。あるいは入力ディスクに許容される伝達トルクを増大することができ、変速機の小型化を図ることができる。
【００３１】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明を適用した無段変速機は、変速機の小型化と伝達トルクの増大とを両立でき、無段変速機を搭載した車両に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の第１の実施形態におけるトロイダル型無段変速機の構成図。
【図２】機械式ローディング機構の詳細構成図。
【符号の説明】
【００３４】
１…入力軸
２…発進装置
３…バリエータ入力軸
４…ダブルキャビティ式トロイダル型バリエータ
５…入力ディスク
５ａ…背面
６…入力ディスク軸
７…出力ディスク
７ａ…出力ディスク軸
７ｃ…背面
８…パワーローラ
９…第１の動力伝達機構
１０…カウンタ軸
１０ａ…カウンタ入力歯車
１０ｂ…カウンタ出力歯車
１１…第２の動力伝達機構
１２ａ…第１機械式ローディング機構
１２ｂ…第２機械式ローディング機構
１３…バイパス軸
１４…バイパスクラッチ
１６…遊星歯車機構
１７…後進クラッチ
１８…前進クラッチ
１９…出力軸
１００…エンジン
１２１ａ…カム
１２２ａ…カム
１２３ａ…ローラ
１２４ａ…カム面
１２５ａ…カム面
１２６ａ…カム面
１２７ａ…カム面
１２１ｂ…カム
１２２ｂ…カム
１２３ｂ…ローラ
１２４ｂ…カム面
１２５ｂ…カム面
１２６ｂ…カム面
１２７ｂ…カム面
【図１】
2005291352.tif 000003
【図２】
2005291352.tif 000004