(57)【要約】【課題】  小型の無段変速機を提供することを目的とする。【解決手段】  駆動源に接続されるバリエータ入力軸３と、このバリエータ入力軸に基づく動力を取り出す出力軸１９と、前記バリエータ入力軸と出力軸との間に配設され、２組の入力ディスク５と、２組の出力ディスク７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８とからなるトロイダル型バリエータ４を備えるトロイダル型無段変速機において、前記入力ディスクと前記パワーローラとの間の最大接触面圧が、前記出力ディスクと前記パワーローラとの間の最大接触面圧より低くなるように前記トロイダル式バリエータの最大変速比を設定する。【選択図】    図１
2005291351.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、
前記トロイダル型バリエータからの出力回転を取出す出力軸と、
を備えるトロイダル型無段変速機において、
前記トロイダル型バリエータの前記入力ディスクと前記パワーローラとの間の最大接触面圧が、前記出力ディスクと前記パワーローラとの間の最大接触面圧より低くなるように前記トロイダル式バリエータの最大変速比を設定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】
前記バリエータの最大変速比時の前記入力ディスクと前記パワーローラとの間の接触面圧が、前記バリエータの最小変速比時の前記出力ディスクと前記パワーローラとの間の接触面圧より低くなるように前記トロイダル式バリエータの変速比を設定す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】
前記設定された最大変速比に応じて、前記出力ディスクの外径を前記入力ディスクの外径より小さく設定することを特徴とする請求項１または２に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
前記最大変速比時のパワーローラの回転中心軸と変速比１の時のパワーローラの回転中心軸とのなす角度が、前記最小変速比時のパワーローラの回転中心軸と変速比１の時のパワーローラの回転中心軸とのなす角度より小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つ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の図３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。例えば、バリエータの最大変速比（例えば１．８７０８）と最小変速比（０．５３４５）との比が約３．５、第１のモードでのバイパス軸と出力軸との回転数の比は１、第２モードでの動力伝達経路での変速比を１．８７０８とするとこの変速機の最大変速比と最小変速比の比は約６．５（＝３．５／０．５３４５）となる。
【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、パワーローラの傾転角度がバリエータの変速比が１でのパワーローラの回転中心軸を基準として最大変速比から最小変速比までの範囲でほぼ均等の角度となるように設定されている。このため、入出力ディスクとパワーローラとの接触面圧の最大値は最大変速比での入力ディスクとパワーローラ間で生じ、この最大面圧により入力軸に負荷される入力トルクの最大値が規定される。最大トルクを上昇させるためには、パワーローラの傾転中心とディスクの回転中心との間の距離であるトーラス半径やパワーローラの外径を大きくする必要が生じ、結果として重量の増加、レイアウト性の低下、コストアップに繋がる。特に、第１モードの最大変速比（つまり、無段変速機の最大変速比）において、入力トルク値が大である頻度が多く、最大入力トルクの増大ができないという課題がある。
【０００８】
この発明の目的は、小型軽量で、かつ大トルクに対応した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、このバリエータ入力軸に基づく動力を取り出す出力軸と、前記バリエータ入力軸と出力軸との間に配設され、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るトロイダル型バリエータを備えるトロイダル型無段変速機において、前記入力ディスクと前記パワーローラとの間の最大接触面圧が、前記出力ディスクと前記パワーローラとの間の最大接触面圧より低くなるように前記トロイダル式バリエータの最大変速比を設定する。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記バリエータの最大変速比時の前記入力ディスクと前記パワーローラとの間の接触面圧が、前記バリエータの最小変速比時の前記出力ディスクと前記パワーローラとの間の接触面圧より低くなるように前記トロイダル式バリエータの変速比を設定する。
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記設定された変速比に応じて、前記出力ディスクの外径を前記入力ディスクの外径より小さく設定する。
【００１２】
第４の発明は、第１から３のいずれか一つの発明において、前記最大変速比時のパワーローラの回転中心軸と変速比１の時のパワーローラの回転中心軸とのなす角度が、前記最小変速比時のパワーローラの回転中心軸と変速比１の時のパワーローラの回転中心軸とのなす角度より小さくする。
【発明の効果】
【００１３】
第１と２の発明によれば、トロイダル型無段変速機の伝達トルクを増大することができる。
【００１４】
第３と４の発明では、トロイダル型無段変速機を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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、機械式ローディング機構、例えばローディングカム１２に連結されている。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（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と同軸状に設置される中空状の軸である。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に固定される。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が固定され、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。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。
【００１６】
機械式ローディング機構１２には、さらにバリエータ入力軸３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、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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が最大減速位置にあると共に、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、機械式ローディング機構１２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減速位置にあるため、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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機械式ローディング機構１２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を伝わって出力ディスク７に入力されるものである。
【００２２】
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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
前述したごとく、バリエータ４の変速比は、第１のモードにおいては最大変速比から最小変速比に、第２のモードにおいては最小変速比から最大変速比に変速することになる。この変速は、図２に示すように前記入力ディスク５と前記出力ディスク７との間に配設されたパワーローラ８の傾転により変速される。図２はバリエータ４のエンジン１００側の入出力ディスク５、７とパワーローラ８との変速比毎の従来の位置関係を示している。
【００２５】
図２（ａ）は変速比が最大変速比における傾転位置、図２（ｂ）は変速比が１における傾転位置、図２（ｃ）は変速比が最小変速比における傾転位置を模式的に示している。ここで、図２に示すように最大変速比における傾転角度と最小変速比における傾転角度が、変速比１でのパワーローラの回転中心に対して、通常、ほぼ左右対称になるように配設されている。
【００２６】
一方、入力ディスク５にある一定の入力トルクを加えたときのバリエータ４の変速比に対する入力ディスク５とパワーローラ８の接触面圧ＰＭｉｎと出力ディスク７とパワーローラ８の接触面圧ＰＭｏｕｔの値は図３のようになる。ここで、接触面圧の最大値は、最大変速比（すなわち、ローギア）における入力ディスク側で生じる。この値は、金属の疲労破壊などの上限から制限され、この値を越えないように入力ディスク５に加えられる最大トルクが制限される。
【００２７】
そこで本発明においては、図４に示すように、入力ディスク５とパワーローラ８の最大変速比における接触面圧ＰＭｉｎが、出力ディスク７とパワーローラ８の最小変速比における接触面圧ＰＭｏｕｔを越えないようにパワーローラ８の傾転角度を配設する。すなわち、図５に示すように、最小変速比時のパワーローラの回転軸と変速比１でのパワーローラの回転中心軸とがなす角度が大きくなり、最大変速比時のパワーローラの回転軸と変速比１でのパワーローラの回転中心軸との角度が最小変速比時より小さくなるようにパワーローラ８の傾転角が設定される。なお、バリエータ４の設定可能な変速比の範囲において、同じ変速比であれば、入力ディスク５とパワーローラ８との接触面圧が出力ディスクとパワーローラ８との接触面圧より大きくなることはない。
【００２８】
このようなパワーローラ８の設置により、バリエータ４の最大変速比における入力ディスク５とパワーローラ８の接触面圧ＰＭｉｎが低減され、バリエータ４の疲労などによる寿命が向上することが出来る。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しつつ、変速機全体のコンパクト化が図れる。
【００２９】
なお、図５、図６に示すように、パワーローラ８の傾転角を変更することに伴い、出力ディスク７の外径を入力ディスク５の外径より小さくすることにより、さらなる、装置全体の軽量化と低コスト化が図れる。
【００３０】
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】
【００３１】
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】
【００３２】
【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】従来のパワーローラの傾転を示す図。
【図３】従来のバリエータの変速比に対する接触面圧を示す図。
【図４】本発明のバリエータの変速比に対する接触面圧を示す図。
【図５】本発明のパワーローラの傾転を示す図。
【図６】第２の実施形態におけるトロイダル型無段変速機の構成図。
【符号の説明】
【００３３】
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
６…入力ディスク軸
７…出力ディスク
７ａ…出力ディスク軸
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
１２…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
【図１】
2005291351.tif 000003
【図２】
2005291351.tif 000004
【図３】
2005291351.tif 000005
【図４】
2005291351.tif 000006
【図５】
2005291351.tif 000007
【図６】
2005291351.tif 000008