(57)【要約】【課題】トロイダル型無段変速機１３と遊星歯車ユニットとを組み合わせ、入力軸１１を一方向に回転させたまま出力軸１２の回転方向を、停止状態を挟んで逆転可能とした無段変速装置で、上記トロイダル型無段変速機１３を通過する動力を低減できる構造を実現する。【解決手段】上記遊星歯車ユニットとして、第一遊星歯車ユニット２１と第二遊星歯車ユニット２２との、２組の遊星歯車ユニットを設ける。このうちの第一遊星歯車ユニット２１を、上記入力軸１１と上記出力軸１２との間に設ける。又、上記第二遊星歯車ユニット２２を、上記第一遊星歯車ユニット２１と上記入力軸１１及び上記トロイダル型無段変速機１３の出力部との間に設ける。そして、上記入力軸１１から上記出力軸１２に送られる動力の一部を、上記トロイダル型無段変速機１３をバイパスさせる。【選択図】図１
2007120552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸及び出力軸と、互いの間での動力の伝達を可能に組み合わされた状態でこれら入力軸と出力軸との間に設けられた、トロイダル型無段変速機及び遊星歯車ユニットとを備え、このトロイダル型無段変速機の変速比を調節する事により、上記入力軸を一方向に回転させたまま上記出力軸の回転方向を、停止状態を挟んで逆転可能とした無段変速装置に於いて、上記遊星歯車ユニットとして、上記入力軸と上記出力軸との間に設けられた第一遊星歯車ユニットと、この第一遊星歯車ユニットと上記入力軸及び上記トロイダル型無段変速機の出力部との間に設けられた第二遊星歯車ユニットとの２組の遊星歯車ユニットを設ける事により、上記入力軸から上記出力軸に送られる動力の一部を、上記トロイダル型無段変速機をバイパスさせる事を特徴とする無段変速装置。
【請求項２】
第一遊星歯車ユニットが、入力軸との間での回転力の伝達を可能とされた第一リング歯車と、この第一リング歯車の内径側に、この第一リング歯車と同心に支持された第一太陽歯車と、出力軸と共に回転する第一キャリアと、それぞれがこの第一キャリアに回転自在に支持されて上記第一リング歯車及び上記第一太陽歯車と噛合した、複数個の第一遊星歯車とから成るものであり、
第二遊星歯車ユニットが、トロイダル型無段変速機の出力部との間での回転力の伝達を可能とされた第二太陽歯車と、この第二太陽歯車の周囲にこの第二太陽歯車と同心に支持された第二リング歯車と、上記入力軸との間での回転力の伝達を可能とされた第二キャリアと、それぞれがこの第二キャリアに回転自在に支持されて上記第二太陽歯車及び上記第二リング歯車と噛合した、複数個の第二遊星歯車とから成るものであり、
上記第一遊星歯車ユニットと上記第二遊星歯車ユニットとを、上記第二リング歯車と上記第一太陽歯車との間での動力の伝達を可能な状態に組み合わせた、請求項１に記載した無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る無段変速装置は、ブルドーザ、トラクタの如き、低速走行しつつ大きな力で作業を行なう特殊車両用変速装置として、或はポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の変速装置として利用する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１に記載されている様に、自動車用自動変速装置として、図７に示す様なトロイダル型無段変速機を使用する事が行なわれている。このトロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、入力軸１の両端部周囲に入力側ディスク２、２を、それぞれボールスプライン３、３を介して、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持している。又、上記入力軸１の中間部周囲に出力歯車４を、この入力軸１に対する相対回転を自在として支持すると共に、この出力歯車４の軸方向両側に１対の出力側ディスク５、５を、この出力歯車４と同期した回転を自在に支持している。
【０００３】
又、上記両入力側ディスク２、２と上記両出力側ディスク５、５との間にそれぞれ複数個ずつ（通常２〜３個ずつ）挟持したパワーローラ６、６を、それぞれトラニオン７、７の内側面に、支持軸８、８及び複数の転がり軸受を介して、回転自在に支持している。これら各トラニオン７、７は、それぞれの長さ方向（図７の表裏方向）両端部に、これら各トラニオン７、７毎に互いに同心に設けられた枢軸（図示せず）を中心として揺動変位自在である。これら各トラニオン７、７を傾斜させる動作は、図示しない油圧式のアクチュエータにより、これら各トラニオン７、７を上記枢軸の軸方向に変位させる事により行なう。
【０００４】
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸９により一方（図７の左方）の入力側ディスク２を、ローディングカム式の押圧装置１０を介して回転駆動する。この結果、上記入力軸１の両端部に支持された１対の入力側ディスク２、２が、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、上記各パワーローラ６、６を介して上記両出力側ディスク５、５に伝わり、上記出力歯車４から取り出される。
【０００５】
上記入力軸１と出力歯車４との回転速度の比を変える場合で、先ず入力軸１と出力歯車４との間で減速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を図７に示す位置に揺動させ、上記各パワーローラ６、６の周面をこの図７に示す様に、上記両入力側ディスク２、２の内側面に設けた入力側トロイド曲面の中心寄り部分と、上記両出力側ディスク５、５の内側面に設けた出力側トロイド曲面の外周寄り部分とにそれぞれ当接させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を図７と反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ６、６の周面を、図７に示した状態とは逆に、上記両入力側トロイド曲面の外周寄り部分と、上記両出力側トロイド曲面の中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各トラニオン７、７を傾斜させる。これら各トラニオン７、７の傾斜角度を中間にすれば、入力軸１と出力歯車４との間で、中間の変速比（速度比）を得られる。
【０００６】
又、トロイダル型無段変速機と遊星歯車ユニットとを組み合わせて変速比幅を広くする無段変速装置も、例えば特許文献１〜９等に記載されて、従来から各種構造のものが知られている。これら各特許文献には何れも、トロイダル型無段変速機と遊星歯車ユニットとを組み合わせて成り、このトロイダル型無段変速機の変速比を調節する事により、入力軸を一方向に回転させたまま出力軸の回転方向を、停止状態を挟んで逆転可能とした、所謂ギヤードニュートラル状態を実現できる、無段変速装置が記載されている。図８は、この様なギヤードニュートラル状態を実現できる無段変速装置の構造の１例を示している。
【０００７】
この無段変速装置は、入力軸１１と、出力軸１２と、トロイダル型無段変速機１３と、遊星歯車ユニット１４とを備える。このうちのトロイダル型無段変速機１３を構成する１対の入力側ディスク２、２は、上記入力軸１１の軸方向に離隔した２個所位置に、互いに入力側トロイド曲面を対向させた状態で、この入力軸１１と共に回転自在に設けている。又、軸方向両側面を出力側トロイド曲面とした、一体型の出力側ディスク５ａを、上記入力軸１１の中間部周囲で上記両入力側ディスク２、２同士の間部分に、この入力軸１１に対する相対回転を可能な状態で支持している。
【０００８】
又、上記遊星歯車ユニット１４は、互いに同心に配置された、太陽歯車１５と、リング歯車１６と、キャリア１７とを備える。又、このキャリア１７に回転自在に支持した、複数個の遊星歯車１８、１８を、上記太陽歯車１５とリング歯車１６とに、それぞれ噛合させている。又、この太陽歯車１５と、上記トロイダル型無段変速機１３に付属の出力歯車４ａとの間に第一歯車伝達機構１９を設けて、この出力歯車４ａと上記太陽歯車１５との間の回転力の伝達を可能としている。又、上記入力軸１１と上記リング歯車１６との間に第二歯車伝達機構２０を設けて、これら入力軸１１とリング歯車１６との間の回転力の伝達を可能としている。更に、上記キャリア１７に上記出力軸１２の基端部を結合して、この出力軸１２がこのキャリア１７と共に回転する様にしている。
【０００９】
上述の様な、図８に示した無段変速装置の運転時には、上記遊星歯車ユニット１４を構成する、上記太陽歯車１５と上記リング歯車１６との差動成分が、上記キャリア１７から上記出力軸１２に取り出される。例えば、上記入力軸１１の回転速度が一定であると仮定した場合、上記リング歯車１６の回転速度も一定であるのに対して、上記太陽歯車１５の回転速度は、上記トロイダル型無段変速機１３の変速比を変える事により調節自在である。又、このトロイダル型無段変速機１３を構成する前記両入力側ディスク２、２と前記出力側ディスク５ａとの間で回転方向が逆転するので、上記リング歯車１６と上記太陽歯車１５とは、互いに逆方向に回転する。従って、このうちのリング歯車１６と上記各遊星歯車１８、１８との噛合に伴って上記キャリア１７が回転しようとする方向と、上記リング歯車１６と上記太陽歯車１５との噛合に伴ってこのキャリア１７が回転しようとする方向とは、互いに逆になる。
【００１０】
従って、上記太陽歯車１５の歯数と上記リング歯車１６の歯数との関係で、これら両歯車１５、１６の速度比を適切に規制すれば、これら両歯車１５、１６の回転に拘らず、上記キャリア１７を停止させる事ができる。即ち、上記トロイダル型無段変速機１３の変速比調節に基づいて上記太陽歯車１５の回転速度を所定値とし、上記リング歯車１６が上記キャリア１７を所定方向に回転させようとする速度と、上記太陽歯車１５がこのキャリア１７をこの所定方向とは逆方向に回転させようとする速度とを一致させれば、上記両歯車１５、１６の回転に拘らず、上記キャリア１７及び上記出力軸１２を停止させる（ギヤードニュートラル状態を実現する）事ができる。又、上記トロイダル型無段変速機１３の変速比調節に基づいて、上記太陽歯車１５の回転速度を上記所定速度よりも遅くすれば、上記キャリア１７及び上記出力軸１２を上記所定方向に回転させる事ができる。更に、上記太陽歯車１５の回転速度を上記所定速度よりも速くすれば、上記キャリア１７及び上記出力軸１２を上記所定方向と逆方向に回転させる事ができる。
【００１１】
上述の様な無段変速装置に於ける、上記トロイダル型無段変速機１３の変速比と、無段変速装置全体としての変速比との関係は、例えば図９に示す様になる。又、この無段変速装置全体としての変速比と、上記トロイダル型無段変速機１３を通過するトルクの方向及び大きさとの関係は、例えば図１０に示す様になる。これら図９、１０の横軸は無段変速装置全体としての変速比を、図９の縦軸は上記トロイダル型無段変速機１３の変速比を、図１０の縦軸は、前記入力軸１１に加えられたトルクに対する、このトロイダル型無段変速機１３を通過するトルクの割合を、それぞれ表している。
【００１２】
この様な図１０から明らかな通り、上記トロイダル型無段変速機１３を通過するトルクは、上記無段変速装置全体としての減速比が大きくなる（ギヤードニュートラルポイントの近傍部分で）大きくなる。即ち、「動力＝トルク×回転速度」なる関係から明らかな通り、出力軸が停止する（回転速度＝０となる）領域では、トルクが極端に大きくなる。上記ギヤードニュートラルポイントでトルクが無限大にならない（有限の値となる）理由は、無段変速装置内の各所に存在する動力伝達部での摩擦損失等により、この無段変速装置の伝達効率が１００％でない為である。
【００１３】
特許文献１〜９に記載されたものを含め、従来から知られている無段変速装置の場合、少なくともギヤードニュートラルを実現するモードでは、入力軸１１から出力軸１２に送られる動力（トルク）全体が、上記トロイダル型無段変速機１３を通過する。言い換えれば、上記ギヤードニュートラルを実現するモードで、入力軸から出力軸に送られる動力の一部をトロイダル型無段変速機をバイパスさせる（このトロイダル型無段変速機を避けて、上記入力軸から上記出力軸に送る）、所謂トルクスプリットを行なう構造は、従来は知られていなかった。上記ギヤードニュートラルポイント部分で上記トロイダル型無段変速機１３を通過するトルクの値は、上述の図１０に示す様に、有限であるにしても相当に大きい為、上記トロイダル型無段変速機１３の小型・軽量化と耐久性確保との両立が難しくなる。
【００１４】
具体的には、大きな通過トルクに拘らず、上記トロイダル型無段変速機１３の耐久性確保を図る為には、このトロイダル型無段変速機１３として大型のものを使用する必要があり、小型・軽量化を図る事ができない。特に、ブルドーザ、トラクタの如き特殊車両用変速装置の場合には、停止状態を挟んで前進、後進を頻繁に繰り返しながら、低速走行しつつ大きな力で作業を行なう。この為、上記特殊車両用の自動変速装置として、トロイダル型無段変速機と遊星歯車ユニットとを組み合わせた無段変速装置を利用する場合で、この無段変速装置の小型・軽量化を図る為には、上記トロイダル型無段変速機を通過する動力を低減する事が望まれる。
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−２３２７１８号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２７７６号公報
【特許文献３】特許第３２５４６０５号公報
【特許文献４】特開平１０−２６７１０６号公報
【特許文献５】特開平９−２１０１９１号公報
【特許文献６】特開平９−２１０１７５号公報
【特許文献７】特開２００３−９７６６９号公報
【特許文献８】特開２０００−２２０７１９号公報
【特許文献９】特許第２７７８０３８号公報
【非特許文献１】青山元男、「別冊ベストカー／赤バッジシリーズ２４５／スーパー図解／クルマの最新メカがわかる本」、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日、ｐ．９２−９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、トロイダル型無段変速機と遊星歯車ユニットとを組み合わせた無段変速装置で、このトロイダル型無段変速機を通過する動力を低減できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の無段変速装置は、前述の従来から知られている無段変速装置と同様に、入力軸及び出力軸と、互いの間での動力の伝達を可能に組み合わされた状態でこれら入力軸と出力軸との間に設けられた、トロイダル型無段変速機及び遊星歯車ユニットとを備える。そして、このトロイダル型無段変速機の変速比を調節する事により、上記入力軸を一方向に回転させたまま上記出力軸の回転方向を、停止状態を挟んで逆転可能としている。
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記遊星歯車ユニットとして、上記入力軸と上記出力軸との間に設けられた第一遊星歯車ユニットと、この第一遊星歯車ユニットと上記入力軸及び上記トロイダル型無段変速機の出力部との間に設けられた第二遊星歯車ユニットとの２組の遊星歯車ユニットを設ける。そして、上記入力軸から上記出力軸に送られる動力の一部を、上記トロイダル型無段変速機をバイパスさせる。
【発明の効果】
【００１８】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、トロイダル型無段変速機を通過する動力を低減して、このトロイダル型無段変速機の耐久性を確保しつつ、小型・軽量化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、第一遊星歯車ユニットを、第一リング歯車と、第一キャリアと、複数個の第一遊星歯車と、第一太陽歯車とから構成する。そして、このうちの第一リング歯車を、入力軸との間での回転力の伝達を可能とする。又、上記第一キャリアを、出力軸と共に回転させる。更に、上記各第一遊星歯車を、それぞれこの第一キャリアに回転自在に支持した状態で、上記第一リング歯車及び上記第一太陽歯車と噛合させる。
又、第二遊星歯車ユニットを、第二太陽歯車と、第二リング歯車と、第二キャリアと、複数個の第二遊星歯車とから構成する。そして、このうちの第二太陽歯車を、トロイダル型無段変速機の出力部との間での回転力の伝達を可能とする。又、上記第二リング歯車を、上記第二太陽歯車の周囲に、この第二太陽歯車と同心に支持する。又、上記第二キャリアを、上記入力軸との間での回転力の伝達を可能とする。更に、上記各第二遊星歯車を、それぞれ上記第二キャリアに回転自在に支持した状態で、上記第二太陽歯車及び上記第二リング歯車と噛合させる。
そして、上記第一遊星歯車ユニットと上記第二遊星歯車ユニットとを、上記第二リング歯車と上記第一太陽歯車との間での動力の伝達を可能な状態に組み合わせる。
この様な構成を採用すれば、上記第一、第二両遊星歯車ユニットを、比較的簡単に構成できて、無段変速装置全体としての小型・軽量化と、噛合部の数を少なくする事による摩擦損失の低減に基づく、伝達効率の向上とを図れる。
【実施例１】
【００２０】
図１〜４は、本発明の実施例１を示している。本実施例の無段変速装置は、入力軸１１と、出力軸１２と、トロイダル型無段変速機１３と、第一遊星歯車ユニット２１と、第二遊星歯車ユニット２２とを備える。このうちのトロイダル型無段変速機１３を構成する１対の入力側ディスク２、２は、上記入力軸１１の軸方向に離隔した２個所位置に、互いに入力側トロイド曲面を対向させた状態で、この入力軸１１と共に回転自在に設けている。又、軸方向両側面を出力側トロイド曲面とした、一体型の出力側ディスク５ａを、上記入力軸１１の中間部周囲で上記両入力側ディスク２、２同士の間部分に、この入力軸１１に対する相対回転を可能な状態で支持している。
【００２１】
又、上記第一遊星歯車ユニット２１は、第一リング歯車２３と、第一キャリア２４と、複数個の第一遊星歯車２５、２５と、第一太陽歯車２６とから成る。そして、このうちの第一リング歯車２３と上記入力軸１１との間での回転力の伝達を可能としている。この為に本実施例の場合には、この入力軸１１と共に回転する入力側歯車２７と、上記出力軸１２の周囲に、この出力軸１２に対する回転を自在に設けた出力側歯車２８とを、中間歯車２９を介して噛合させている。この構成により上記第一リング歯車２３を、上記入力軸１１と同方向に、上記各歯車２７〜２９の歯数に応じた（この入力軸１１の回転速度に、入力側、出力側両歯車２７、２８の歯数比である変速比を乗じた）回転速度で回転させる様にしている。又、上記第一キャリア２４を上記出力軸１２に、同心に結合して、この第一キャリア２４の回転がこの出力軸１２に、そのまま伝わる様にしている。更に、上記各第一遊星歯車２５、２５を、それぞれ上記第一キャリア２４に回転自在に支持した状態で、上記第一リング歯車２３及び上記第一太陽歯車２６と噛合させている。尚、本実施例の場合には、上記各第一遊星歯車２５、２５をシングルピニオン型とし、同一の歯車を、上記第一リング歯車２３及び上記第一太陽歯車２６との両方に噛合させている。
【００２２】
又、前記第二遊星歯車ユニット２２は、第二太陽歯車３１と、第二リング歯車３２と、第二キャリア３３と、複数個の第二遊星歯車３４、３４とから構成している。そして、このうちの第二太陽歯車３１と、前記トロイダル型無段変速機１３の出力部である、前記出力側ディスク５ａの外周面に固設した出力歯車４ａとの間での回転力の伝達を可能としている。この為に本実施例の場合には、上記第二太陽歯車３１を、円管状の中空回転軸３５の後端部（上記入力軸１１の前端部に接続されるエンジン等の駆動源から遠い側の端部で、図１、３、４の右端部）に、この中空回転軸３５と同心に固設している。尚、この中空回転軸３５は、後述する回転伝達軸３９の中間部周囲に、この回転伝達軸３９に対する回転を自在に設けている。又、上記中空回転軸３５の前端部（上記駆動源に近い側の端部で、図１、３、４の左端部）に、この中空回転軸３５と同心に固設した中間歯車３６を、上記出力歯車４ａに噛合させている。従って上記第二太陽歯車３１は、上記出力側ディスク５ａと逆方向（上記入力軸１１と同方向）に、この出力側ディスク５ａの回転速度に、上記両歯車４ａ、３６の歯数比である変速比を乗じた回転速度で回転する。
【００２３】
又、上記第二リング歯車３２を、上記第二太陽歯車３１の周囲に、この第二太陽歯車３１と同心に支持している。又、上記第二キャリア３３と上記入力軸１１との間での回転力の伝達を可能としている。この為に本実施例の場合には、この入力軸１１の後端部に、この入力軸１１と同心に固設した第二入力側歯車３７と、上記第二キャリア３３の周囲にこの第二キャリア３３と同心に固設した第二出力側歯車３８とを噛合させている。従ってこの第二キャリア３３は、上記入力軸１１と逆方向に、この入力軸１１の回転速度に、上記両歯車３７、３８の歯数比である変速比を乗じた回転速度で回転する。更に、上記各第二遊星歯車３４、３４を、それぞれ上記第二キャリア３３に回転自在に支持した状態で、上記第二太陽歯車３１及び上記第二リング歯車３２と噛合させている。上記各第二遊星歯車３４、３４に就いても、シングルピニオン型とし、同一の歯車を、上記第二リング歯車３２及び上記第二太陽歯車３１との両方に噛合させている。
【００２４】
そして、前述した第一遊星歯車ユニット２１と、上述した第二遊星歯車ユニット２２とを、上記第二リング歯車３２と前記第一太陽歯車２６との間での動力の伝達を可能な状態に組み合わせている。この為に本実施例の場合には、上記第一太陽歯車２６を、上記入力軸１１と平行に配置されて前記中空回転軸３５に挿通された回転伝達軸３９の前端部に、この回転伝達軸３９と同心に固設すると共に、この回転伝達軸３９の周囲に上記第二リング歯車３２を、この回転伝達軸３９と同心に固設している。従って、この第二リング歯車３２と上記第一太陽歯車２６とは、互いに同期して（同方向に同速度で）回転する。
【００２５】
上述の様に構成する本実施例の無段変速装置の場合、上記入力軸１１をＮinなる回転速度で回転させると、前記出力軸１２がＮout なる回転速度で回転する。そして、この出力軸１２の回転速度Ｎout は、（入力軸１１の回転速度Ｎinを一定としたままでも）前記トロイダル型無段変速機１３の変速比ｅCVU を変化させる事により、調節自在である。そして、前記各歯車の歯数を適切に規制する事により、上記入力軸１１を一方向に回転させたまま上記出力軸１２の回転方向を、停止状態を挟んで逆転可能にできる、所謂ギヤードニュートラル構造を実現できる。この点に就いて説明する為、本実施例の無段変速部の構成各部の回転速度に就いて、図２を参照しつつ説明する。尚、この図２には、上述した図１の構造で、動力が伝達される経路を模式的に表したものであるが、この図１に記載した構成各部材に対応する部分には、それぞれこの図１に記載した符号を付している。
【００２６】
上記入力軸１１の回転が前記第一遊星歯車ユニット２１の第一リング歯車２３に伝達される迄の間に、前記入力側歯車２７と前記中間歯車２９との噛合に基づく変速比１／ｉIPG1と、この中間歯車２９と前記出力歯車２８との噛合に基づく変速比１／ｉCTG により変速される。従って、上記第一リング歯車２３は、Ｎin／（ｉIPG1・ｉCTG ）なる速度で、上記入力軸１１と同方向に回転する。
これに対して、上記第一遊星歯車ユニット２１を構成する第一太陽歯車２６は、前記第二遊星歯車ユニット２２を構成する第二リング歯車３２と同期して回転するもので、その回転速度は、次の様に決定される。
【００２７】
先ず、上記入力軸１１から上記トロイダル型無段変速機１３の入力側ディスク２、２に入力された動力は、このトロイダル型無段変速機１３による変速を受けて前記出力側ディスク５ａに伝達される。そして、この出力側ディスク５ａを、−ｅCVU ・Ｎin（「−」は回転方向が上記入力軸１１と反対方向である事を表す）で回転させる。次いで、この出力側ディスク５ａの回転は、前記出力歯車４ａと前記中間歯車３６との噛合に基づく変速比１／ｉOPG により変速されつつ、前記中間伝達軸３５を介して前記第二太陽歯車３１に伝達される。従って、この第二太陽歯車３１は、ｅCVU ・Ｎin／ｉOPG なる回転速度で回転する。
【００２８】
一方、上記入力軸１１の後端部迄伝達された動力は、前記第二入力側歯車３７と前記第二出力側歯車３８との噛合に基づく変速比１／ｉIPG2により変速されつつ、前記第二キャリア３３に伝達される。従って、この第二キャリア３３は、−Ｎin／ｉIPG2なる回転速度で回転する。
この様に、上記第二遊星歯車ユニット２２を構成する第二太陽歯車３１がｅCVU ・Ｎin／ｉOPG なる回転速度で、上記第二キャリア３３が−Ｎin／ｉIPG2なる回転速度で、それぞれ回転する結果、上記第二遊星歯車ユニット２２を構成する第二リング歯車３２が、下記の（１）式で表される、ＮRPG1なる回転速度で回転する。尚、この（１）式中のｉPG1 は、上記第二遊星歯車ユニット２２の、第二リング歯車３２と第二太陽歯車３１との間の変速比である。
ＮRPG1＝（１＋１／ｉPG1 ）・（−Ｎin／ｉIPG2）−（１／ｉPG1 ）・｛（ｅCVU ・Ｎin）／ｉOPG ｝＝−Ｎin  ・｛（１＋１／ｉPG1 ）・（１／ｉIPG2）＋ｅCVU ／（ｉPG1 ・ｉOPG ）}                                                                             −−−  （１）
そして、この（１）式で表される、上記第二リング歯車３２の回転速度ＮRPG1は、前記第一遊星歯車ユニット２１を構成する第一太陽歯車２６の回転速度ＮSPG2と同じとなる。
【００２９】
この様に、この第一遊星歯車ユニット２１を構成する第一太陽歯車３２が上記（１）式で表される回転速度で、同じく第一リング歯車２３が、前述の様にＮin／（ｉIPG1・ｉCTG ）なる速度で、それぞれ回転する。この結果、上記第一遊星歯車変速ユニット２１を構成する、前記第一キャリア２４が、ＮCPG2なる回転速度で回転する。この第一キャリア２４の回転速度ＮCPG2は、前記出力軸１２の回転速度ＮOUT と等しく、次の（２）式で表される。尚、この（２）式中のｉPG2 は、上記第一遊星歯車ユニット２１の、第一太陽歯車２６と第一リング歯車２３との間の変速比である。
ＮCPG2＝ＮOUT ＝１／（１＋ｉPG2 ）・［−Ｎin｛（１＋１／ｉPG1 ）・（１／ｉIPG2）＋ｅCVU ／（ｉPG1 ・ｉOPG ）｝］＋｛ｉPG2 ／（１＋ｉPG2 ）｝・Ｎin／（ｉIPG1・ｉCTG ）
−−−  （２）
この（２）式を整理すれば、前記入力軸１１の回転速度Ｎinに対する上記出力軸１２の回転速度ＮOUT の比ＮOUT ／Ｎinを、次の（３）式で表せる。
ＮOUT ／Ｎin＝−１／（１＋ｉPG2 ）・｛（１＋１／ｉPG1 ）・（１／ｉIPG2）＋ｅCVU ／（ｉPG1 ・ｉOPG ）｝＋ｉPG2 ／｛（１＋ｉPG2 ）・ｉIPG1・ｉCTG ｝
−−−  （３）
【００３０】
この（３）式から明らかな通り、各歯車の歯数を適切に規制する事により、各歯車伝達部の変速比を適切に規制すれば、前記トロイダル型無段変速機１３の変速比ｅCVU を調節する事により、上記入力軸１１を一方向に回転させた状態のまま、上記出力軸１２を、停止状態を挟んで、両方向に回転させる事ができる。この場合に於いて、この出力軸１２を、例えば前進方向に回転させる場合には、無段変速装置の各部を、図３に太線矢印で示す方向にトルクが伝達される。これに対して、上記出力軸１２を、例えば後退方向に回転させる場合には、無段変速装置の各部を、図４に太線矢印で示す方向にトルクが伝達される。そして、前記動力源から上記入力軸１１に加えられるトルクの大きさＴINと、上記トロイダル型無段変速機１３（の入力側ディスク２、２）を通過するトルクの大きさＴIDとの比ＴID／ＴINは、各部の伝達効率をηxxx として、次の（４）（５）式で表される。尚、これら両式のうちの（４）式は上記出力軸１２を前進方向に回転させる場合を、（５）式は後退方向に回転させる場合を、それぞれ表している。
【００３１】
ＴID／ＴIN＝１／［１−｛（ηCTG ・ηIPG1・ｉPG1 ・ηPG1 ・ηPG2 ・ｉPG2 ・ｉOPG ・ηCVU ・ηOPG ）／（ｉCTG ・ｉIPG1・ｅCVU ）｝＋｛（１＋ηPG1 ・ｉPG1 ）・ｉOPG ・ηCVU ・ηOPG ｝／（ｉIPG2・ηIPG2・ｅCVU ）］    −−−  （４）
ＴID／ＴIN＝１／［１＋｛ηIPG2・（ηPG1 ＋ｉPG1 ）・ｉOPG ｝／（ｉIPG2・ηPG1 ・ｅCVU ・ηCVU ・ηOPG ）−（ｉPG2 ・ｉPG1 ・ｉOPG ）／（ηPG2 ・ηPG1 ・ｅCVU ・ηCVU ・ηOPG ・ｉCTG ・ηCTG ・ｉIPG1・ηIPG1）］    −−−  （５）
この様な（４）（５）式で求められる、上記両トルク同士の比ＴID／ＴINとの関係の１例を示すと、図５に示す様になる。尚、この図５は、トロイダル型無段変速機１３の変速比ｅcvu と無段変速装置全体としての変速比との関係を、前述の従来構造と同じ（図９と同じ）にした場合の関係を示している。即ち、本実施例の場合は、後述する様に、無段変速機装置全体として調節可能な変速比幅（変速比幅）が小さくなるが、第一、第二各遊星歯車ユニット２１、２２並びに各歯車２７、２８、２９、３６、３７、３８等の変速比（ギヤ比）を調節する事で、上記従来構造と同じ変速比の関係を実現した。この為、実際の自動車に組み込む無段変速装置を構成する歯車として現実的ではないギヤ比となるが、ギヤドニュートラルポイントでのトルクを上記従来構造と本実施例とで比較する為に、前述の従来構造と同様の変速比の関係となる様に構成した。尚、自動車に組み込む無段変速装置に採用可能なギヤ比（例えば０．３〜３程度で、各遊星歯車ユニットを構成するリング歯車と太陽歯車とのギヤ比を３前後）とした場合には、従来構造に比べて上記変速比幅が大幅に小さくなる。
【００３２】
上述の様な図５と前述の図１０とを比較すれば明らかな通り、本実施例の無段変速装置の場合には、ギヤードニュートラルポイント付近で、上記トロイダル型無段変速機１３を通過するトルクが、前述の図８に示した従来構造の場合に比べて、４０％程度に低減される。この為、無段変速装置を構成する上記トロイダル型無段変速機１３の耐久性向上、或いはこのトロイダル型無段変速機１３の小型・軽量化を図れる。例えば、従来構造の場合に１０００Ｎ・ｍのトルク容量が必要であったのが、本実施例の構造では４００Ｎ・ｍのトルク容量で足りる事になる。又、トロイダル型無段変速機１３を通過するトルクを低く抑えられる為、各トラクション部の面圧を確保する為の押圧装置が発生する押圧力を低く抑えられる。従って、この押圧装置が油圧式である場合には、圧油を吐出する為のポンプを運転する事に伴う損失を低減して、無段変速装置全体としての効率の向上を図れる。又、上記押圧装置が機械式のローディングカム装置であった場合には、このローディングカム装置を構成する各ローラの転動面とカム面との接触面圧を低減して、このローディングカム装置の耐久性向上を図れる。
【００３３】
但し、本実施例の構造を採用した場合には、無段変速装置全体として調節可能な速度比の幅（変速比幅）が、上記図８に示した従来構造と同程度確保する事が難しくなる。例えば、この従来構造の場合、トロイダル型無段変速機１３の変速比ｅCVU を０．４５〜２．２１の範囲で変化させた場合に、無段変速装置全体としての速度比を、−０．１８８〜０．４５９（「−」は後退方向）の範囲で変化させられる。これに対して本実施例の構造の場合（ギヤ比が自動車に組み込む無段変速装置として現実的な値の場合）には、上記トロイダル型無段変速機１３の変速比ｅCVU を同じ範囲（０．４５〜２．２１）で変化させた場合にも、無段変速装置全体としての速度比が変化する範囲が、−０．０５９６〜０．１１１の範囲に止まる。即ち、無段変速装置全体としての変速可能範囲（変速比幅）は、凡そ１／４程度に狭くなる。
【００３４】
従って、本実施例の構造は、一般的な自動車用の自動変速装置として利用するよりも（変速比が無限大であるギヤードニュートラルポイントを有する為、最終減速比を工夫する事で採用可能ではあるが）、ブルドーザ、トラクタの如き、低速走行しつつ大きな力で作業を行なう特殊車両用変速装置として有用である。この様な用途に採用する場合には、上記変速比幅が狭い事は、低速度域ので変速比の微調節が容易になる事で、各種作業の容易化に寄与する。即ち、トロイダル型無段変速機１３の変速比調節は、前述した通り、トラニオン７、７（図７参照）を枢軸の軸方向に変位させる事により行なうが、この変位は、油圧式のアクチュエータにより行なわれる。又、このアクチュエータへの圧油の給排は、ステッピングモータ（図示せず）によりスプール或いはスリーブを変位させられる、油圧切換弁により制御される。上記ステッピングモータのステップ数は有限（例えば２５０〜４００程度）であり、上記トロイダル型無段変速機１３の変速比は、このステップ数分だけ、段階的に調節される。
【００３５】
従って、同一仕様のステッピングモータを使用した場合、上記変速比幅が狭い程、無段変速装置全体としての速度比を微調節できる事になる。変速比幅が１／４程度である事は、この無段変速装置全体としての速度比を、４倍程度の分解能で微調節できる事になる。図５から明らかな通り、上記ギヤードニュートラルポイント近傍では、上記速度比が少し変化しただけで、上記トロイダル型無段変速機１３を通過して前記出力軸１２に伝わるトルクが大きく変化する。上述の様な特種車両による作業時に、この出力軸１２から取り出される駆動トルクが大きく変化した場合に、作業を行ないにくくなる可能性があるが、上記無段変速装置全体としての速度比を微調節できる事で、この様な問題をなくせる。
【実施例２】
【００３６】
図６は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、入力軸１１と、第一遊星歯車ユニット２１の第一リング歯車２３との間の動力伝達を、チェン伝達機構により行なう様にしている。この為に本実施例の場合には、上記入力軸１１の中間部前寄り部分にこの入力軸１１と同心に設けた入力側スプロケット４０と、上記第一リング歯車２３と同心に設けた出力側スプロケット４１との間に、チェン４２を掛け渡している。そして、上記第一リング歯車２３を上記入力軸１１と同方向に、上記両スプロケット４０、４１の歯数に応じた回転速度で回転させる様にしている。その他の構成及び作用は、上述した実施例１と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１を示す略断面図。
【図２】この実施例１で、各部の回転速度を説明する為の模式図。
【図３】同じく出力軸を前進方向に回転させる場合のトルクの伝達経路を示す略断面図。
【図４】同じく後退方向に回転させる場合の伝達経路を示す略断面図。
【図５】同じく無段変速装置の変速比とトロイダル型無段変速機を通過するトルクの方向及び大きさとの関係を示す線図。
【図６】本発明の実施例２を示す略断面図。
【図７】従来から知られているトロイダル型無段変速機の１例を示す断面図。
【図８】従来から知られている無段変速装置の１例を示す断面図。
【図９】従来構造でのトロイダル型無段変速機の変速比と無段変速装置全体としての変速比との関係を示す線図。
【図１０】同じく無段変速装置の変速比とトロイダル型無段変速機を通過するトルクの方向及び大きさとの関係を示す線図。
【符号の説明】
【００３８】
１    入力軸
２    入力側ディスク
３    ボールスプライン
４、４ａ  出力歯車
５、５ａ  出力側ディスク
６    パワーローラ
７    トラニオン
８    支持軸
９    駆動軸
１０    押圧装置
１１    入力軸
１２    出力軸
１３    トロイダル型無段変速機
１４    遊星歯車ユニット
１５    太陽歯車
１６    リング歯車
１７    キャリア
１８    遊星歯車
１９    第一歯車伝達機構
２０    第二歯車伝達機構
２１    第一遊星歯車ユニット
２２    第二遊星歯車ユニット
２３    第一リング歯車
２４    第一キャリア
２５    第一遊星歯車
２６    第一太陽歯車
２７    入力側歯車
２８    出力歯車
２９    中間歯車
３１    第二太陽歯車
３２    第二リング歯車
３３    第二キャリア
３４    第二遊星歯車
３５    中空回転軸
３６    中間歯車
３７    第二入力側歯車
３８    第二出力側歯車
３９    回転伝達軸
４０    入力側スプロケット
４１    出力側スプロケット
４２    チェン
【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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