(57)【要約】      （修正有）【課題】クラッチのキャンセラー室の小型化や、キャンセラーばねの負荷荷重の低減、または、キャンセラーばねの廃止が可能な構造を実現する。【解決手段】低速側リターンスプリング６５を設けている低速側キャンセラー室７５と高速側油圧室６９に圧油を導入する高速側油圧導入油路７６とを低速側キャンセラー室連通油路７７により連通させる。また、高速側リターンスプリング６８を設けている高速側キャンセラー室７８と低速側油圧室６６に圧油を導入する低速側油圧導入油路７９とを高速側キャンセラー室連通油路８０により連通させる。【選択図】図２
2013024331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とをクラッチ装置を介して組み合わせて成り、このクラッチ装置は、減速比を大きくする第一のモードを実現する際に接続されて同じく小さくする第二のモードを実現する際に接続を断たれる第一のクラッチと、この第二のモードを実現する際に接続されて上記第一のモードを実現する際に接続を断たれる第二のクラッチとから成るものである無段変速装置に於いて、
前記第一のクラッチには、第一のモードを実現する際にクラッチが接続されるべく圧油が導入される第一の油圧室と、クラッチの回転により発生する遠心油圧力を相殺するための第一のキャンセラー室が設けられ、
前記第二のクラッチには、第二のモードを実現する際にクラッチが接続されるべく圧油が導入される第二の油圧室と、クラッチの回転により発生する遠心油圧力を相殺するための第二のキャンセラー室が設けられ、
前記第一の油圧室と前記第二のキャンセラー室とが連通しており、前記第二の油圧室と前記第一のキャンセラー室とが連通している事を特徴とする無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能で、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用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式変速機とを組み合わせて無段変速装置を構成する事が、従来から提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。例えば、図３の無段変速装置の概略断面図に示すように無段変速装置には、トロイダル型無段変速機１と遊星歯車式変速機２０とを備える。
【０００３】
このうちのトロイダル型無段変速機１は、回転トルクが入力される入力軸２と、前記入力軸２に支持され入力軸２と一体で回転する一対の入力側ディスク３，３と、前記入力側ディスク３，３との間に挟持されるパワーローラ４，４を介して入力側ディスク３，３から変更可能な変速比で回転トルクが伝達される出力側ディスク５と、前記パワーローラ４，４を挟持した状態の入力側ディスク３，３および出力側ディスク５に軸方向への押圧力を付与する押圧装置（図示略）とを備えている。すなわち、トロイダル型無段変速機１は、互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスク３，３および出力側ディスク５と、これらの両ディスク３，５間に挟持される複数のパワーローラ４，４とを有する。
【０００４】
また、入力側ディスク３，３および出力側ディスク５の回転中心に配置される入力軸２に対して捻れの位置にあり且つ互いに同心的に設けられた一対の枢軸を中心に傾転するとともに、各パワーローラ４，４を軸受６を介して回転自在に支持する複数のトラニオン７，７を備える。また、入力側ディスク３，３および出力側ディスク５には、それぞれパワーローラ４，４の周面４ａ、４ａと油膜を介して接触する凹面３ａ，５ａを備える。
【０００５】
また、この例では、一対の入力側ディスク３，３の間に出力側ディスク５が配置されるとともに、出力側ディスク５は、一対の出力側ディスクをそれらの背面同士を重ねるように接合して一体化した状態となっており、１つの出力側ディスク５の両側面にそれぞれ入力側ディスク３，３に対向する凹面５ａ，５ａが設けられている。また、出力側ディスク５の内周側には、その入力軸２との間にトロイダル型無段変速機１の出力軸となる円筒状の筒状軸８が設けられており、当該筒状軸８内を入力軸２が貫通した状態となっている。そして、筒状軸８と出力側ディスク５とが入力軸２に対して一体に回転自在に構成され、入力軸２に入力された回転トルクは、入力側ディスク３，３からパワーローラ４，４を介して出力側ディスク５，５に伝動されて筒状軸８から出力される。なお、同軸上に配置される入力軸２および筒状軸８は、トロイダル型無段変速機１のリア側（図中右側）に延出し、後述のように遊星歯車式変速機２０に接続されている。
【０００６】
そして、この際に、例えば、パワーローラ４，４の周面４ａ、４ａが入力側ディスク３，３の外周側に接触するとともに出力側ディスク５，５の内周側に接触した増速状態から中立位置を経て入力側ディスク３，３の内周側に接触するとともに出力側ディスク５，５の外周側に接触した減速状態まで変速比を変更することが可能となっている。
【０００７】
また、遊星歯車式変速機２０は、入力軸２およびリア側（後側、図中右側）の入力側ディスク３に結合固定された第１キャリア２１を備えている。この第１キャリア２１は、伝達軸２２ａを介して同軸上に前後に一体に回転可能に配置された２つの第１遊星歯車２２および第２遊星歯車２３を自転自在および公転自在に支持するようになっている。なお、一体に回転する第１遊星歯車２２および第２遊星歯車２３は、第１キャリア２１に複数組が支持されている。また、上述の筒状軸８は、前後に一体に回転可能に配置された２つの第１および第２遊星歯車２２，２３のうちの前側の第１遊星歯車２２に対応する軸方向位置まで延出して配置され、当該筒状軸８の端部に第１太陽歯車２４が一体に回転可能に設けられている。
【０００８】
そして、トロイダル型無段変速機１の筒状軸８と一体に回転する第１太陽歯車２４と、第１太陽歯車２４に噛み合うとともに第２遊星歯車２３と一体に回転する第１遊星歯車２２と、トロイダル型無段変速機１の入力軸２と一体に回転するとともに第１遊星歯車２２および第２遊星歯車２３を自転自在および公転自在に支持する第１キャリア２１とから第１遊星歯車機構ユニットが構成されている。なお、第１遊星歯車機構ユニットおよび後述の第２遊星歯車機構ユニットには、リング歯車が無い構成となっている。
【０００９】
そして、入力軸２の筒状軸８よりもリア側となる部分の外周には、後述の３つの第２から第４太陽歯車２５，２６，２７を前後に間隔をあけて並べた状態で一体に回転可能に支持する円筒状の伝達軸２８が設けられている。当該伝達軸２８には、前側から順に同軸上で一体に回転可能に第２太陽歯車２５、第３太陽歯車２６、第４太陽歯車２７が備えられている。なお、これら第２太陽歯車２５、第３太陽歯車２６、第４太陽歯車２７は、第１太陽歯車２４と同軸上に配置される。
【００１０】
そして、第２遊星歯車２３は、第２太陽歯車２５と噛み合っており、第２太陽歯車２５と第２遊星歯車２３と、第２遊星歯車２３を支持する第１キャリア２１（第１遊星歯車機構ユニットのキャリアと第２遊星歯車機構ユニットのキャリアとを兼ねる）とから、第２遊星歯車機構ユニットが形成されている。
【００１１】
また、第３太陽歯車２６には、無段変速装置のケーシング４０に固定された状態の第３キャリア２９に支持された複数の第３遊星歯車３０が噛み合っている。また、第３遊星歯車３０には、第３リング歯車３１が噛み合っている。そして、これら第３太陽歯車２６、第３キャリア２９、第３遊星歯車３０および第３リング歯車３１とにより、第３遊星歯車機構ユニットが構成されている。
【００１２】
また、第３リング歯車３１は、高速用クラッチ３２を介して遊星歯車式変速機２０の出力軸３３、すなわち、無段変速装置の出力軸３３に接続され、高速用クラッチ３２が接続状態となっていると（なお、後述の低速用クラッチ３７は切断状態）、第３リング歯車３１と出力軸３３とが一体に回転可能となる。
【００１３】
また、第４太陽歯車２７には、第４キャリア３４に自転自在および公転自在に支持された第４遊星歯車３５が噛み合っている。また、第４遊星歯車３５には、トロイダル型無段変速機１の入力軸２と一体に回転可能な第４リング歯車３６が噛み合っている。そして、これら第４太陽歯車２７、第４キャリア３４、第４遊星歯車３５および第４リング歯車３６により、第４遊星歯車機構ユニットが構成されている。そして、第４キャリア３４は、低速用クラッチ３７を介して出力軸３３に接続され、低速用クラッチ３７が接続状態で、高速用クラッチ３２が切断状態となっていると、第４キャリア３４と出力軸３３とが一体に回転可能となる。
【００１４】
このような構成の無段変速装置においては、低速用クラッチ３７を接続するとともに高速用クラッチ３２の接続を断った、所謂低速モード状態では、トロイダル型無段変速機１の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての変速比である、入力軸２と出力軸３３との間の変速比が変化する。このような低速モード状態では、無段変速装置全体としての変速比は、無限大に変化する。すなわち、トロイダル型無段変速機１の変速比を調節する事により、入力軸２を一方向に回転させた状態のまま出力軸３３の回転状態を、停止状態を挟んで、正転、逆転の変換自在となる。
【００１５】
これに対して、低速用クラッチ３７の接続を断ち、高速用クラッチ３２を接続した、所謂高速モード状態では、トロイダル型無段変速機１の変速比を変える事により、無段変速装置全体としての変速比が変化するが、この場合には、トロイダル型無段変速機１の変速比を大きくする程、無段変速装置全体としての変速比が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許５６０７３７２号公報
【特許文献２】特開２００３−３０７２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、上記の無段変速装置は、通常二つのクラッチ（高速用クラッチと低速用クラッチ）が必要であり、各クラッチの油圧室に圧油を導入、排出することで、クラッチの断接が行われる。また、切断されているクラッチの油圧室には遠心油圧力が発生するため、この遠心油圧力を相殺するためのキャンセラー室やキャンセラーばねが設けられる。
【００１８】
しかし、クラッチの回転数が高くなるほど、遠心油圧力が大きくなるため、遠心油圧力を相殺するには、キャンセラー室を大きくし、キャンセラー室の受圧面積を油圧室の受圧面積に近づけたり、キャンセラーばねの負荷荷重を大きくしたりする必要がある。
【００１９】
そのため、キャンセラー室が大きくなる分のクラッチの設置スペースの確保や、クラッチを接合する際に、キャンセラー室の遠心油圧力やキャンセラーばねの負荷荷重より大きな油圧力を油圧室に導入しなければならず、油圧ポンプの大型化やポンプ動力の増加が問題となる。
【００２０】
本発明は、上記の様な事情に鑑みて、キャンセラー室の小型化や、キャンセラーばねの負荷荷重の低減、または、キャンセラーばねの廃止が可能な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】
【００２１】
本発明の無段変速装置は、従来から知られている無段変速装置と同様に、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを、クラッチ装置を介して組み合わせて成る。
このうちのクラッチ装置は、減速比を大きくする第一のモード（例えば低速モード）を実現する際に接続されて同じく小さくする第二のモード（例えば高速モード）を実現する際に接続を断たれる第一のクラッチ（例えば低速用クラッチ）と、この第二のモードを実現する際に接続されて上記第一のモードを実現する際に接続を断たれる第二のクラッチ（例えば高速用クラッチ）とから成る。
そして、前記第一のクラッチには、第一のモードを実現する際にクラッチが接続されるべく圧油が導入される第一の油圧室と、クラッチの回転により発生する遠心油圧力を相殺するための第一のキャンセラー室が設けられ、前記第二のクラッチには、第二のモードを実現する際にクラッチが接続されるべく圧油が導入される第二の油圧室と、クラッチの回転により発生する遠心油圧力を相殺するための第二のキャンセラー室が設けられ、前記第一の油圧室と前記第二のキャンセラー室とが連通し、前記第二の油圧室と前記第一のキャンセラー室とが連通している。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の無段変速装置によれば、キャンセラー室の小型化や、キャンセラーばねの負荷荷重の低減、または、キャンセラーばねの廃止が可能となることから、キャンセラー室の小型化により重量の低減や、重量の低減による無段変速装置の燃費の向上、また、キャンセラーばねの負荷荷重の低減によりキャンセラーばねの小型化や、小型化による部品コストの低減、更には、キャンセラーばねの廃止により部品点数削減ができ、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】従来の無段変速装置を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の場合は、前述の特許文献１に模式的に記載された構造を具体化すると共に、キャンセラー油圧室の小型化や、キャンセラーばねの負荷荷重の低減、または、キャンセラーばねの廃止を図るべく、低速用、高速用各クラッチ４７、４８の構造を工夫した点にある。先ず、本例の無段変速装置自体の構成を簡単に説明してから、本例の特徴である、低速用、高速用各クラッチ４７、４８の構造を説明する。本例の無段変速装置は、トロイダル型無段変速機４４と３個の遊星歯車式変速機４５ａ、４５ｂ、４５ｃとを備える。そして、上記トロイダル型無段変速機４４を構成する出力側ディスク（内側ディスク）４２と、このトロイダル型無段変速機４４に隣接して設けた第一遊星歯車式変速機４５ａを構成する第一太陽歯車４９ａとを、入力軸４３の周囲に設置した中空回転軸５０により連結している。又、上記第一遊星歯車式変速機４５ａを構成する第一キャリア５１を、上記入力軸４３に結合固定している。そして、この第一キャリア５１に互いに同軸に支持されたステップピニオン式の第一遊星歯車５２ａ、５２ｂのうち、一方（トロイダル型無段変速機４４に近い側で、図１〜２の左方）の第一遊星歯車５２ａを、上記第一太陽歯車４９ａに噛合させている。
【００２５】
これに対して、他方（トロイダル型無段変速機４４から離れた側で、図１〜２の右方）の第一遊星歯車５２ｂを、伝達軸５３の一端部（図１〜２の左端部）に固定した別の第一太陽歯車４９ｂに噛合させている。又、この伝達軸５３は、その中間部に、第二遊星歯車式変速機５ｂを構成する第二太陽歯車５４を設けると共に、その他端部（図１〜２の右端部）に、第三遊星歯車式変速機４５ｃを構成する第三太陽歯車５５を設けている。又、第二遊星歯車式変速機４５ｂを構成する第二キャリア５６は無段変速装置のケーシング５７に固定されている。そして、上記第二太陽歯車５４の回転を、上記第二遊星歯車式変速機４５ｂを構成するリング歯車５８と共に回転する高速側出力部材５９と、この高速側出力部材５９と出力軸４９との間に設けた高速用クラッチ４８とを介して、この出力軸４９に取り出し自在としている。又、上記第三遊星歯車式変速機４５ｃを構成する第三リング歯車６０は、前記入力軸３に結合固定している。そして、上記第三太陽歯車５５の回転を、上記第三遊星歯車式変速機４５ｃを構成する第三キャリア７１と共に回転する低速側出力部材６１と、この低速側出力部材６１と上記出力軸４９との間に設けた低速用クラッチ４７とを介して、この出力軸４９に取り出し自在としている。尚、この様な無段変速装置の基本構成は、前記特許文献１、２に記載されている為、これ以上の詳しい説明は省略し、以下、本例の特徴である、上記低速用、高速用各クラッチ４７、４８の構造を説明する。
【００２６】
本例の場合には、これら低速用、高速用各クラッチ４７、４８を、それぞれ湿式多板式の油圧クラッチとしている。このうちの低速用クラッチ４７は、複数のセパレータプレート（クラッチプレート）６２ａ、６２ａと、複数のコアプレート（プレッシャプレート）６３ａ、６３ａと、低速側ピストン部材６４と、低速側リターンスプリング６５と、低速側油圧室６６とを備える。又、上記高速用クラッチ４８は、同じく複数のセパレータプレート（クラッチプレート）６２ｂ、６２ｂと、複数のコアプレート（プレッシャプレート）６３ｂ、６３ｂと、高速側ピストン部材６７と、高速側リターンスプリング６８と、高速側油圧室６９とを備える。そして、上記低速用クラッチ４７の各セパレータプレート６２ａ、６２ａを、上記低速側出力部材６１に、上記高速用クラッチ４８の各セパレータプレート６２ｂ、６２ｂを、上記高速側出力部材５９に、軸方向の変位を可能に、且つ、回転方向の変位を不能に、それぞれ支持している。又、上記低速用、高速用両クラッチ４７、４８の各コアプレート６３ａ、６３ｂを、互いに共通する出力部材である、上記出力軸４９と共に回転する出力軸側出力部材７０に、軸方向の変位を可能に、且つ、回転方向の変位を不能に、それぞれ支持している。尚、上記各セパレータプレート６２ａ、６２ｂ及び上記各コアプレート６３ａ、６３ｂは、上記低速用クラッチ４７と上記高速用クラッチ４８とで同じものとしている（同種の部品としている）。
【００２７】
そして、減速比を大きくする低速モードを実現する際には、上記低速用クラッチ４７の低速側油圧室６６に圧油を導入する事により、低速側ピストン部材６４を介して各セパレータプレート６２ａ、６２ａ及び各コアプレート６３ａ、６３ａを互いに近付く方向に押圧し（低速側ピストン部材６４と低速側止め輪７２とにより挟持し）、これら両プレート６２ａ、６２ａ同士の間で動力の伝達を可能にする。この様な低速モードの際に、上記高速用クラッチ８は、高速側リターンスプリング６８により高速側ピストン部材６７が、高速側油圧室６９の軸方向寸法が小さくなる方向に押し戻され、この高速用クラッチ８の各セパレータプレート６２ｂ、６２ｂ及び各コアプレート６３ｂ、６３ｂが互いに隙間を介して対向する。一方、高速モードを実現する際には、上記高速用クラッチ８の高速側油圧室６９に圧油を導入する事により、高速側ピストン部材６７を介して各セパレータプレート６２ｂ、６２ｂ及び各コアプレート６３ｂ、６３ｂを互いに近付く方向に押圧し（高速側ピストン部材６７の端部に設けた押圧板７４と高速側止め輪７３とにより挟持し）、これら両プレート６２ｂ、６３ｂ同士の間で動力の伝達を可能にする。この様な高速モードの際に、上記低速用クラッチ７は、低速側リターンスプリング６５により低速側ピストン部材６４が低速側油圧室６６の軸方向寸法が小さくなる方向に押し戻され、この低速用クラッチ４７の各セパレータプレート６２ａ、６２ａ及び各コアプレート６３ａ、６３ａが互いに隙間を介して対向する。尚、本例の場合には、上記低速用クラッチ４７の各セパレータプレート６２ａ、６２ａ及びコアプレート６３ａ、６３ａの数を、同じく上記高速用クラッチ４８の数に比べて多くしている。この理由は、ギヤードニュートラル状態を実現できる上記低速モード時の伝達トルクが、パワースプリットモードを実現できる上記高速モード時の伝達トルクに比べて大きくなる為である。
【００２８】
更に、本例の場合には、低速側リターンスプリング６５を設けている低速側キャンセラー室７５と高速側油圧室６９に圧油を導入する高速側油圧導入油路７６とを低速側キャンセラー室連通油路７７により連通させている。また、高速側リターンスプリング６８を設けている高速側キャンセラー室７８と低速側油圧室６６に圧油を導入する低速側油圧導入油路７９とを高速側キャンセラー室連通油路８０により連通させている。即ち、低速モードの際には、切断している高速用クラッチ４８の高速側キャンセラー室７８に圧油が導入され、高速側油圧室６９に発生している遠心油圧力に対向した油圧力を発生させる。また、高速モードの際には、切断している低速用クラッチ４７の低速側キャンセラー室７５に圧油が導入され、低速側油圧室６６に発生している遠心油圧力に対向した油圧力を発生させる。
【００２９】
この様な本例の場合、キャンセラー室の小型化や、キャンセラーばねであるリターンスプリングの負荷荷重の低減、または、キャンセラーばねの廃止を図ることができる。即ち、切断されているクラッチの油圧室に発生する遠心油圧力を、切断されているクラッチのキャンセラー室に圧油を導入することで、そのキャンセラー室に遠心油圧力を発生させ、クラッチの油圧室に発生した遠心油圧力を相殺する。
【符号の説明】
【００３０】
１      トロイダル型無段変速機
２      入力軸
３      入力側ディスク
３ａ      凹面（内側面）
４      パワーローラ
４ａ      周面
５      出力側ディスク
５ａ      凹面（内側面）
６      軸受
７      トラニオン
８      筒状軸
２０      遊星歯車式変速機
２１      第１キャリア
２２      第１遊星歯車
２２ａ      伝達軸
２３      第２遊星歯車
２４      第１太陽歯車
２５      第２太陽歯車
２６      第３太陽歯車
２７      第４太陽歯車
２８      伝達軸
２９      第３キャリア
３０      第３遊星歯車
３１      第３リング歯車
３２      高速用クラッチ
３３      出力軸
３４      第４キャリア
３５      第４遊星歯車
３６      第４リング歯車
３７      低速用クラッチ
４０      ケーシング
４１      入力側ディスク
４２      出力側ディスク
４３      入力軸
４４      トロイダル型無段変速機
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ      遊星歯車式変速機
４６      パワーローラ
４７      低速用クラッチ
４８      高速用クラッチ
４９      出力軸
４９ａ、４９ｂ      第一太陽歯車
５０      中空回転軸
５１      第一キャリア
５２ａ、５２ｂ      第一遊星歯車
５３      伝達軸
５４      第二太陽歯車
５５      第三太陽歯車
５６      第二キャリア
５７      ケーシング
５８      第二リング歯車
５９      高速側出力部材
６０      第三リング歯車
６１      低速側出力部材
６２ａ、６２ｂ      セパレータプレート（クラッチプレート）
６３ａ、６３ｂ      コアプレート（プレッシャプレート）
６４      低速側ピストン部材
６５      低速側リターンスプリング
６６      低速側油圧室
６７      高速側ピストン部材
６８      高速側リターンスプリング
６９      高速側油圧室
７０      出力軸側出力部材
７１      第三キャリア
７２      低速側止め輪
７３      高速側止め輪
７４      押圧板
７５      低速側キャンセラー室
７６      高速側油圧導入油路
７７      低速側キャンセラー室連通油路
７８      高速側キャンセラー室
７９      低速側油圧導入油路
８０      高速側キャンセラー室連通油路
【図１】
2013024331.tif 000003
【図２】
2013024331.tif 000004
【図３】
2013024331.tif 000005