(57)【要約】      （修正有）【課題】摩擦伝動に伴う伝達損失を低減しながら、バリエータの変速レシオ幅を超える全変速レシオ幅を有すると共に、車両用横置きトランスアクスルに適合するように構成される無段変速機を提供する。【解決手段】４つの要素を２つの自由度に規制する遊星歯車機構２３の第１キャリア２に入力軸１を結合し、第２サンギヤ６を回転数比rg１の第１ギヤ１２及び第２ギヤ１３で出力軸１６に結合する。第１リングギヤ７を回転数比rg2の第３ギヤ１４及び第４ギヤ１５で第１プーリー１８に結合し、第１サンギヤ５を反転機構２４を介して第２プーリー１９に結合する。第１クラッチ２１を第２サンギヤ６と第１ギヤ１２との間に配置する。第２クラッチ２２を第１プーリー１８と出力軸１６との間に配置する。【選択図】図１
2017115918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸及び出力軸と、
該入力軸によって駆動されながら４つの要素に係る回転を２つの自由度に規制する遊星歯車機構と、
該遊星歯車機構の前記４つの要素の何れかに係合される第１プーリー及び第２プーリーの回転数比を無段階に変えるバリエータと、
入力する動力の回転方向を反転させて出力する反転機構とを備えた無段変速機であって、
前記第１プーリー又は前記第２プーリーは前記反転機構を介して前記遊星歯車機構に係合されると共に、前記出力軸は第１係合機構及び第２係合機構を介して前記遊星歯車機構と選択的に係合されることを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前記第１係合機構と前記遊星歯車機構との間には、該第１係合機構を介して前記４つの要素の何れかに結合される第１ギヤが同軸に配置されると共に、前記第２係合機構と前記出力軸との間には前記第１ギヤと噛み合う第２ギヤが同軸に該出力軸と一体化され配置されることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
前記遊星歯車機構の外周には、前記４つの要素の何れかに一体化される第３ギヤが同軸に配置されると共に、前記第２係合機構と前記第１プーリーとの間には前記第３ギヤと噛み合う第４ギヤが同軸に前記第１プーリーに一体化され配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記遊星歯車機構は、前記入力軸に結合される第１キャリアと、該第１キャリアによって回転自在に支持されながら同軸上に一体化され且つギヤ径が互いに異なる第１ピニオン及び第２ピニオンと、該第１ピニオン又は該第２ピニオンの何れかにそれぞれ噛み合う第１サンギヤ及び第２サンギヤと、該第１ピニオンに噛み合う第１リングギヤとを備え、
前記第１サンギヤ及び前記第２サンギヤは、前記第１係合機構又は前記反転機構又は前記第２プーリーにそれぞれ結合され、前記第１リングギヤは前記第３ギヤに結合されることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の無段変速機。
【請求項５】
前記遊星歯車機構は、前記反転機構又は前記第２プーリーに結合される第１キャリアと、該第１キャリアによって回転自在に支持されながら径方向に噛み合い且つ軸長が互いに異なる第１ピニオン及び第２ピニオンと、該第１ピニオン又は該第２ピニオンの何れかにそれぞれ噛み合う第１サンギヤ及び第２サンギヤと、前記第１ピニオンに噛み合う第１リングギヤとを備え、
前記第１サンギヤ及び前記第２サンギヤは前記第１係合機構又は前記第３ギヤにそれぞれ結合され、前記第１リングギヤは前記入力軸に結合されることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の無段変速機。
【請求項６】
前記反転機構は、回転を固定された第３キャリアと、該第３キャリアに回転自在に支持される第３ピニオンと、該第３ピニオンに噛み合う第３サンギヤ及び第３リングギヤとを備えることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の無段変速機。
【請求項７】
前記反転機構は、前記第１プーリー又は第２プーリーと同軸に一体化される第５ギヤ及びそれと噛み合う第６ギヤとを備えることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の無段変速機。
【請求項８】
前記バリエータはベルト又はチェーンによって前記第１プーリー及び前記第２プーリーの回転数比を無段階に変えることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無段変速機に関し、より詳細には摩擦伝動を用いるバリエータの伝達動力を減ずることによりバリエータ重量と伝達損失を減じ、かつバリエータ変速レシオ幅を超える変速レシオ幅を有する無段変速機に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
従来の摩擦伝動を用いる無段変速機は、入力軸を一方の第１バリエータ軸に、出力軸を他方の第２バリエータ軸に連結しておき、第１バリエータ軸と第２バリエータ軸の間の回転数比を無段階に変えることにより、入力軸と出力軸の回転数比を無段階に可変するものである。
【０００３】
ところで、２つのバリエータ軸と入力軸との間に独立した２つの係合機構を備え、また２つのバリエータ軸と出力軸との間に独立した２つの係合機構を備えてあり、入力軸と２つのバリエータ軸を選択的に係合して駆動側とすると共に入力軸と係合しない方のバリエータ軸を出力軸と係合して従動側とする無段変速機が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
また、３つの要素（例えばサンギヤ、リングギヤ、キャリア）の回転自由度を２（たとえば遊星歯車の自転と公転）に制限する遊星歯車機構を１つ備え、３つの要素のうち中間回転数となる要素を入力軸に結合し、残りの２つの要素はそれぞれ２つのバリエータ軸に結合してあり、２つのバリエータ軸と出力軸との間に係合機構を備えて、出力軸と２つのバリエータ軸を選択的に係合する無段変速機が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
また、３つの要素（たとえばサンギヤ、リングギヤ、キャリア）の回転自由度を２（たとえば遊星歯車の自転と公転）に制限する遊星歯車機構を１つ備え、３つの要素のうち中間回転数となる要素を入力軸に結合し、もう１つの要素は出力軸に、残り１つの要素と２つのバリエータ軸との間に独立した２つの係合機構を備え、また２つのバリエータ軸と出力軸との間に独立した２つの係合機構を備えてあり、遊星歯車要素と２つのバリエータ軸を選択的に係合して駆動側とするとともに、遊星歯車要素と係合しない方のバリエータ軸を出力軸と係合して従動側とする無段変速機が知られている（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２９３６６３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２９３３８号公報
【特許文献３】米国特許第５６４３１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載されている無段変速機では、変速機の伝達動力の全てがバリエータに入力され、摩擦伝動により出力軸に伝達されるため、伝達損失が増すという問題があった。
【０００８】
また、伝達動力がすべてバリエータを通過するため伝達動力に応じた強度のバリエータが必要となり、伝達動力を大きくするとバリエータの寸法・重量が増大してしまうという問題があった。
【０００９】
また、変速機の変速レシオ幅はバリエータの変速レシオ幅に等しいため、変速機の変速レシオ幅はバリエータの変速レシオ幅の制約を受ける。ベルト式又はチェーン式バリエータでは、変速レシオ幅を広げるためにプーリーの巻き掛け径の最大値を大きくするとプーリーの寸法と重量が増大する。他方、プーリーの巻き掛け径の最小値を小さくするとベルト又はチェーンにかかる荷重が増大する。他の方式においても同様であり、変速機の変速レシオ幅拡大には構造上の限界があった。
【００１０】
また、上記特許文献２及び３に記載されている無段変速機では、入力軸と同軸に配置された遊星歯車機構によって変速機の伝達動力が一部は直接または固定された回転数比で出力軸に伝達され、残りがバリエータに入力され摩擦伝動により出力軸に伝達される。また、バリエータにおいて駆動／従動関係が切り替わるように構成されている。
【００１１】
従って、上記特許文献２に記載されている無段変速機では、上述したバリエータに係る伝達損失、寸法・重量の増大、並びに変速レシオ幅の限界に係る問題点は解決することができるものと考えられる。
【００１２】
しかし、上記特許文献２に記載されている無段変速機では、出力軸をバリエータの軸間に並行に配置すると共に、入力軸をバリエータの一方の軸と同軸に配置する並行３軸構造が採用されている。特に、出力軸はバリエータの２つの軸および最終減速段に係る差動機構（ディファレンシャル機構）と係合するため、これら各軸芯を結ぶ三角形の内側に配置する必要がある（例えば、特許文献２の図４参照。）。三角形の大きさは、出力軸に設けられた歯車とバリエータ軸に設けられた歯車とのギヤ比、最終減速比及びバリエータの軸間距離によって決まる。従って、三角形の大きさには一定の制限がある。結果として、出力軸と周囲の３軸との距離を大きくすることが難しいという問題があった。
【００１３】
従って、上記特許文献２に記載されている無段変速機は軸間が狭いため、横置きトランスアクスルを適用する場合、ベアリングの配置に制約がある。これにより、大きなトルクを伝達するクラッチの外径を大きくすることが難しいという問題があった。
【００１４】
また、上記特許文献３に記載されている無段変速機は、バリエータに加えて４つの係合機構と１つの遊星歯車機構を備える必要があることから、変速機全体の寸法・重量が大きくなってしまうという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は、摩擦伝動に伴う伝達損失を低減しながら、バリエータの変速レシオ幅を超える全変速レシオ幅を有すると共に、車両用横置きトランスアクスルに適合するように構成される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】
【００１６】
上記目的を達成するための本発明の無段変速機は、４つの要素を２つの自由度に規制する遊星歯車機構（２３）と反転機構（２４）とを備え、前記遊星歯車機構（２３）の速度線図上に並ぶ４つの要素のうち端から１番目の要素は第３ギヤ（１４）に結合され、２番目の要素は入力軸（１）と結合され、３番目の要素は前記反転機構（２４）を経由して第２プーリー（１９）に結合され、４番目の要素は第１係合機構（２１）により第１ギヤ（１２）と係合することができると共に、前記第１ギヤ（１２）とかみ合う第２ギヤ（１３）は出力軸（１６）および第２係合機構（２２）の一端と結合されており，前記第２プーリー（１９）と対となってバリエータ（１７）を構成する第１プーリー（１８）は前記第３ギヤ（１４）とかみ合う第４ギヤ（１５）および前記第２係合機構（２２）の他端と結合されて、前記第２ギヤ（１３）と前記第１プーリー（１８）は前記第２係合機構（２２）により任意に継断可能であることを特徴とする。
【００１７】
上記構成では、上記特性の遊星歯車機構（２３）の４つの要素について、速度線図上の端から１番目の要素に第１プーリー（１８）、２番目の要素に入力軸（１）、３番目の要素に第２プーリー（１９）、４番目の要素に第１クラッチ（２１）を介して出力軸（１６）がそれぞれ結合される。
【００１８】
これにより、入力軸（１）から入力される動力流（トルクフロー）は、遊星歯車機構（２３）によって第１動力流と第２動力流に二分割され、第１動力流はバリエータ（１７）を通過せずに出力軸（１６）に伝達されると共に、第２動力流はバリエータ（１７）を通過して第１動力流に合流しながら出力軸（１６）に伝達されることになる。この場合、第２動力流は、バリエータ（１７）に入力される前に又はバリエータ（１７）から出力された後に反転機構（２４）を通過して遊星歯車機構（２３）に伝達される。そのため、プーリー（バリエータ軸）と出力軸（１６）を同軸に構成することが可能となる。すなわち、入力軸（１）と出力軸（１６）とからなる並行２軸構造を採用することが可能となる。その結果、入力軸（１）と出力軸（１６）との軸間を大きく確保することが可能となる。これにより、歯車やクラッチなどの各要素の干渉に起因する外径の制限が、緩和される。その結果、車両用横置きトランスアクスルを適合することが可能となる。
【００１９】
また、出力軸（１６）が第１係合機構（２１）及び第２係合機構（２２）を介して遊星歯車機構（２３）に選択的に係合されるため、バリエータ（１７）における動力流の伝動方向を変えることが可能となる。すなわち第１プーリー（１８）から第２プーリー（１９）へ或いは第２プーリー（１９）から第１プーリー（１８）へ第２動力流を伝動させることが可能となる。これにより、本無段変速機においてバリエータ（１７）の変速レシオ幅を超える変速レシオ幅を確保することが可能となる。
【００２０】
本発明の無段変速機の第２の特徴は、前記第１係合機構（２１）と前記遊星歯車機構（２３）との間には、該第１係合機構（２１）を介して前記４つの要素の何れかに結合される第１ギヤ（１２）が同軸に配置されると共に、前記第２係合機構（２２）と前記出力軸（１６）との間には前記第１ギヤ（１２）と噛み合う第２ギヤ（１３）が同軸に該出力軸（１６）と一体化され配置されることである。
【００２１】
上記構成では、第１ギヤ（１２）及び第２ギヤ（１３）並びに第１係合機構（２１）が上記位置に設けられているため、第１係合機構（２１）が係合（締結）されるときに、遊星歯車機構（２３）によって分割された動力流（上記第１動力流）をバリエータ（１７）を通過させずに出力軸（１６）へ伝達させることが可能となる。また、第１係合機構（２１）の外径を大きく確保することが可能となると共に第１ギヤ（１２）及び第２ギヤ（１３）の各ギヤ径を変更することが容易となる。
【００２２】
本発明の無段変速機の第３の特徴は、前記遊星歯車機構（２３）の外周には、前記４つの要素の何れかに一体化される第３ギヤ（１４）が同軸に配置されると共に、前記第２係合機構（２２）と前記第１プーリー（１８）との間には前記第３ギヤ（１４）と噛み合う第４ギヤ（１５）が同軸に前記第１プーリー（１８）に一体化され配置されることである。
【００２３】
上記構成では、第３ギヤ（１４）及び第４ギヤ（１５）並びに第２係合機構（２２）が上記位置に設けられているため、第２係合機構（２２）が非係合（解放）されるときに、遊星歯車機構（２３）によって分割された一の動力流（上記第２動力流）を第１プーリー（１８）から第２プーリー（１９）へ伝達させることが可能となる。他方、第２係合機構（２２）が係合（締結）されるときに、遊星歯車機構（２３）によって分割された他の動力流（上記第１動力流）をバリエータ（１７）を通過させずに出力軸（１６）へ伝達させることが可能となる。
【００２４】
本発明の無段変速機の第４の特徴は、前記遊星歯車機構（２３Ａ）は、前記入力軸（１）に結合される第１キャリア（２）と、該第１キャリア（２）によって回転自在に支持されながら同軸上に一体化され且つギヤ径が互いに異なる第１ピニオン（３）及び第２ピニオン（４）と、該第１ピニオン（３）又は該第２ピニオン（４）の何れかにそれぞれ噛み合う第１サンギヤ（５）及び第２サンギヤ（６）と、該第１ピニオン（３）に噛み合う第１リングギヤ（７）とを備え、前記第１サンギヤ（５）及び前記第２サンギヤ（６）は、前記第１係合機構（２１）又は前記反転機構（２４）又は前記第２プーリー（１９）にそれぞれ結合され、前記第１リングギヤ（７）は前記第３ギヤ（１４）に結合されることである。
【００２５】
上記構成では、第１ピニオン（３）及び第２ピニオン（４）が第１キャリア（２）に回転自在に支持されながら同軸上に一体化されているため、第１キャリア（２）から入力される動力流を第１ピニオン（３）及び第２ピニオン（４）によって二分割することが可能となる。また、二分割された動力流を第１リングギヤ（７）又は第１サンギヤ（５）又は第２サンギヤ（６）によって機構外へ伝達することが可能となる。
【００２６】
本発明の無段変速機の第５の特徴は、前記遊星歯車機構（２３Ｂ）は、前記反転機構（２４）又は前記第２プーリー（１９）に結合される第１キャリア（２Ｂ）と、該第１キャリア（２Ｂ）によって回転自在に支持されながら径方向に噛み合い且つ軸長が互いに異なる第１ピニオン（３Ｂ）及び第２ピニオン（４Ｂ）と、該第１ピニオン（３Ｂ）又は該第２ピニオン（４Ｂ）の何れかにそれぞれ噛み合う第１サンギヤ（５）及び第２サンギヤ（６）と、前記第１ピニオン（３Ｂ）に噛み合う第１リングギヤ（７）とを備え、前記第１サンギヤ（５）及び前記第２サンギヤ（６）は前記第１係合機構（２１）又は前記第３ギヤ（１４）にそれぞれ結合され、前記第１リングギヤ（７）は前記入力軸（１）に結合されることである。
【００２７】
上記構成では、軸長が互いに異なる第１ピニオン（３）及び第２ピニオン（４）が第１キャリア（２）に回転自在に支持されながら径方向に噛み合うため、第１リングギヤ（７）から入力される動力流を第１ピニオン（３Ｂ）及び第２ピニオン（４Ｂ）によって二分割することが可能となる。また、二分割された動力流を第１サンギヤ（５）及び第２サンギヤ（６）によって機構外へ伝達することが可能となる。
【００２８】
本発明の無段変速機の第６の特徴は、前記反転機構（２４）は、回転を固定された第３キャリア（８）と、該第３キャリア（８）に回転自在に支持される第３ピニオン（９）と、該第３ピニオン（９）に噛み合う第３サンギヤ（１０）及び第３リングギヤ（１１）とを備えることである。
【００２９】
上記構成では、反転機構（２４）が遊星歯車機構で構成されるため、入力される動力は回転方向を反転させながら同軸に出力することが可能となる。これにより、入力軸（１）及び出力軸（１６）を第１プーリー（１８）又は第２プーリー（１９）と同軸に配置することが可能となる。
【００３０】
本発明の無段変速機の第７の特徴は、前記反転機構（２４Ａ）は、前記第１プーリー（１８）又は第２プーリー（１９）と同軸に一体化される第５ギヤ（２６）及びそれと噛み合う第６ギヤ（２７）とを備えることである。
【００３１】
上記構成では、反転機構（２４）がギヤ対から構成されているため、簡易な機構で動力伝達に係る回転方向を反転させることが可能となる。
【００３２】
本発明の無段変速機の第８の特徴は、前記バリエータ（１７）がベルト（２０）又はチェーンによって前記第１プーリー（１８）及び前記第２プーリー（１９）の回転数比を無段階に変えることである。
【００３３】
上記構成では、動力伝達手段としてベルト（２０）又はチェーンが使用されるため、摩擦伝動を用いて第１プーリー（１８）及び第２プーリー（１９）の回転数比を無段階に変えることが可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の無段変速機によれば、摩擦伝動を用いた無段変速機において、動力源から入力軸に入る動力を４つの要素を２つの自由度に規制する遊星歯車機構に入力して、バリエータによる変速を行うことにより、バリエータの伝達動力が変速機の伝達動力より常に小さくかつバリエータの変速レシオ幅を上回る変速レシオ幅を付与することが可能となる。これにより、バリエータの寸法・重量は著しく軽減され、摩擦伝動に伴う動力損失は小さくなる。
【００３５】
さらに、本発明の無段変速機は、入力軸（１）と出力軸（１６）の２軸を基に構成されている。そのため、出力軸のレイアウト上の制約が小さくなり、軸間を大きく確保することが可能となる。これにより、トルクを伝達する係合機構の外径を大きく確保することが可能となり、大きなトルクを伝達することが可能となる。その結果、車両用横置きトランスアクスルを適合することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の無段変速機を示す構成図である。
【図２】本発明の無段変速機の変速原理を示す速度線図である。
【図３】第１クラッチの係合時における本発明の無段変速機の動力伝達経路を示す説明図である。
【図４】第１クラッチの係合時における本発明に係る遊星歯車機構の速度線図ならびに各要素に特化した動力フローをそれぞれ示す説明図である。
【図５】第２クラッチを係合時における本発明の無段変速機の動力伝達経路を示す説明図である。
【図６】第２クラッチの係合時における本発明に係る遊星歯車機構の速度線図ならびに各要素に特化した動力フローをそれぞれ示す説明図である。
【図７】本発明の無段変速機の第１変形例を示す構成図である。
【図８】本発明の無段変速機の第１変形例の速度線図である。
【図９】本発明の無段変速機の第２変形例を示す構成図である。
【図１０】本発明の無段変速機の第２変形例の速度線図である。
【図１１】本発明の無段変速機の第３変形例を示す構成図である。
【図１２】本発明の無段変速機の第４変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の無段変速機（１００）を示す構成図である。なお、参考としてディファレンシャル機構（３０）についても併せて図示されている。
この無段変速機（１００）は、入力軸（１）と、出力軸（１６）と、入力軸（１）から入力された動力のうち一部を固定された回転数比のギヤを介して出力軸（１６）へ伝達し，残りをバリエータ（１７）へ出力する遊星歯車機構（２３）と、動力伝達に係る回転方向を逆転させる反転機構（２４）と、摩擦伝動を用いて入力軸（１）と出力軸（１６）との回転数比を変えるバリエータ（１７）と、遊星歯車機構（２３）の第２サンギヤ（６）と第１クラッチ（２１）を介して係合することができる第１ギヤ（１２）と、第１ギヤ（１２）と固定された回転数比rg1で噛み合う第２ギヤ（１３）と、遊星歯車機構（２３）の第１リングギヤ（７）の外周上に一体化された第３ギヤ（１４）と、第３ギヤ（１４）と固定された回転数比rg2で噛み合う第４ギヤ（１５）と、第２クラッチ（２２）により第４ギヤ（１５）と係合することができ、かつ第２ギヤ（１３）と一体化された出力軸（１６）と、出力軸（１６）に設けられた最終ドライブギヤ（２５）とから構成されている。以下、各構成について更に詳細に説明する。
【００３９】
バリエータ（１７）は、第４ギヤ（１５）と同軸上に対向配置された第１円錐部材（１８a）と第２円錐部材（１８b）とで構成される第１プーリー（１８）と、反転機構（２４）の第３リングギヤ（１１）と同軸上に対向配置された第３円錐部材（１９a）と第４円錐部材（１９b）とで構成される第２プーリー（１９）と、第１プーリー（１８）と第２プーリー（１９）に巻き掛けられたベルト（２０）とから構成される。また、第１円錐部材（１８a）と第２円錐部材（１８b）の何れか一方にバリエータ軸（１８c）が一体化され、他方の円錐部材が第１バリエータ軸（１８c）上をスライド移動することができるように構成されている。なお、第３円錐部材（１９a）と第４円錐部材（１９b）についても、何れか一方に第２バリエータ軸（１９c）が一体化され、他方の円錐部材がバリエータ軸（１９c）上をスライド移動することができるように構成されている。
【００４０】
また、反転機構（２４）の第３リングギヤ（１１）は第２バリエータ軸（１９c）に同軸一体化されている。また、第４ギヤ（１５）は第１バリエータ軸（１８c）に同軸一体化されている。
【００４１】
従って、第１バリエータ軸（１８c）と出力軸（１６）は同軸上に設けられ、第２バリエータ軸（１９c）と入力軸（１）も同軸上に設けられている。
【００４２】
従って、バリエータ（１７）は、第１プーリー（１８）の２つの円錐部材の距離により定まる巻き掛け径と第２プーリー（１９）の２つの円錐部材の距離により定まる巻き掛け径との比（バリエータレシオ）を変えることにより、入力軸（１）と出力軸（１６）との回転数比を無段階に可変することができる。
【００４３】
第１遊星歯車機構（２３）は、第１キャリア（２）と、第１ピニオン（３）と、第２ピニオン（４）と、第１サンギヤ（５）と、第２サンギヤ（６）と、第１リングギヤ（７）とで構成される。
【００４４】
第１ピニオン（３）のギヤ径は、第２ピニオン（４）のギヤ径より小さい。第１ピニオン（３）と第２ピニオン（４）は軸方向に沿って一体化され、第１キャリア（２）によって回転自在に支持されている。従って、第１ピニオン（３）と第２ピニオン（４）は一体となって回転する。第１ピニオン（３）は第１サンギヤ（５）及び第１リングギヤ（７）と噛み合い、第２ピニオン（４）は第２サンギヤ（６）と噛み合う。
【００４５】
反転機構（２４）は、第３キャリア（８）と、第３ピニオン（９）と、第３サンギヤ（１０）と、第３リングギヤ（１１）とで構成される遊星歯車機構である。第３キャリア（８）はケースに固定され、第３ピニオン（９）は第３サンギヤ（１０）及び第３リングギヤ（１１）と噛み合う。そのため、第２プーリー（１９）から入力される動力は回転方向を反転され遊星歯車機構（２３）へ出力される。或いは、遊星歯車機構（２３）から入力される動力は回転方向を反転され第２プーリー（１９）へ出力される。
【００４６】
図２は、本発明の無段変速機（１００）の変速原理を示す速度線図である。なお、速度線図の縦軸は回転数を示し，横方向の距離は遊星歯車機構の各要素の回転数比を示している。すなわち、速度線図上の左から１番目の要素と２番目の要素との間隔を１としたときの，２番目の要素と３番目の要素との間隔をλ１，２番目の要素と４番目の要素との間隔をλ２としている。
【００４７】
速度線図上に並ぶ４つの要素は、左端から１番目の要素が第１リングギヤ（７）、２番目の要素が第１キャリア（２）、３番目の要素が第１サンギヤ（５）、及び４番目の要素が第２サンギヤ（６）である。１番目の要素である第１リングギヤ（７）は、固定された回転数比rg2の第３ギヤ（１４）及び第４ギヤ（１５）を介して第１プーリー（１８）に結合している。２番目の要素である第１キャリア（２）は、入力軸（１）に結合している。３番目の要素である第１サンギヤ（５）は、反転機構（２４）を介して第２プーリー（１９）に結合している。４番目の要素である第２サンギヤ（６）は、固定された回転数比rg1の第１ギヤ（１２）及び第２ギヤ（１３）を介して出力軸（１６）に結合している。
【００４８】
また、出力軸（１６）と第１リングギヤ（７）との間には第２クラッチ（２２）が配置されていると共に、出力軸（１６）と第２サンギヤ（６）との間には第１クラッチ（２１）が配置されている。これにより、バリエータ（１７）における動力の摩擦伝動方向を選択的に変えることができる。
【００４９】
このように、遊星歯車機構（２３）は、上記４つの要素（７、２、５、６）を２自由度（例えば、第１ピニオン（３）の公転と自転に係る各回転数）に規定している。ここでは、第１ピニオン（３）の公転に係る回転数（第１キャリア（２）の回転数）は入力軸（１）によって与えられる。また、第１ピニオン（３）の自転に係る回転数は第１プーリー（１８）の回転数と第２プーリー（１９）の回転数とによって与えられる。
【００５０】
速度線図上に並ぶ、第１リングギヤ（７）の回転数をN1、第１キャリア（２）の回転数をN2、第１サンギヤ（５）の回転数をN3、第２サンギヤ（６）の回転数をN4とする。２つの円とその２つの円を結ぶ線分は、第１プーリー（１８）及び第２プーリー（１９）並びに巻き掛けられたベルト（２０）をそれぞれ模している。大きな円は巻き掛け径の最大状態を、小さな円は巻き掛け径の最小状態をそれぞれ示している。
【００５１】
また、バリエータ（１７）のバリエータレシオ（rb）は、第１プーリー（１８）の巻き掛け径／第２プーリー（１９）の巻き掛け径によって定義される。従って、バリエータレシオ（rb）が最小（rb_min）のとき、すなわち第１プーリー（１８）の巻き掛け径が最小で第２プーリー（１９）の巻き掛け径が最大のとき、各要素の回転数は速度線図上の右下がりの実線上の黒丸で表される。このとき、１番目及び４番目の各要素の回転数についてN1=N1_min（最大値）、N4=N4_min（最小値）である。
【００５２】
一方、バリエータレシオ（rb）が最大（rb_max）のとき、すなわち第１プーリー（１８）の巻き掛け径が最大で第２プーリー（１９）の巻き掛け径が最小のとき、各要素の回転数は速度線図上の右上がりの点線上の黒丸で表される。このとき、１番目及び４番目の各要素の回転数についてN1=N1_max（最小値）、N4=N4_max（最大値）である。従って、バリエータレシオ（rb）がrb_minからrb_maxまで変化する場合、速度線図上の右下がりの実線が右上がりの点線まで連続的に変化する。
【００５３】
特に、本発明の無段変速機（１００）では、第１クラッチ（２１）を係合することにより、遊星歯車機構（２３）によって分割された動力の一部は第１プーリー（１８）から第２プーリー（１９）へ摩擦伝動によって伝達され、第１サンギヤ（５）において他の動力流と合流しながら第２サンギヤ（６）から出力軸（１６）へ出力される。他方、第２クラッチ（２２）を係合することにより、遊星歯車機構（２３）によって分割された動力の一部は第２プーリー（１９）から第１プーリー（１８）へ摩擦伝動によって伝達され、第２クラッチ（２２）において他の動力流と合流しながら出力軸（１６）へ出力される。これにより、無段変速機（１００）のオーバーオールレシオ幅がバリエータ（１７）のバリエータレシオ（rb）幅を上回ることになる。
【００５４】
図３は、第１クラッチ（２１）の係合時における本発明の無段変速機の動力伝達経路を示す説明図である。
第１クラッチ（２１）を係合するときの動力の流れは図３に示される太線のようになる。この場合、第２サンギヤ（６）は出力軸（１６）に回転数比rg1の第１ギヤ（１２）及び第２ギヤ（１３）によって結合される。従って、第１キャリア（２）に入力される動力の一部（第１動力流）は、第２ピニオン（４）から第２サンギヤ（６）へ伝わって第１ギヤ（１２）と第２ギヤ（１３）とを順に流れて出力軸（１６）からディファレンシャル機構（３０）へ出力される。
【００５５】
他方、第１キャリア（２）に入力される動力の残り（第２動力流）は、第１ピニオン（３）から第１リングギヤ（７）へ伝わって第３ギヤ（１４）と第４ギヤ（１５）と第１プーリー（１８）と第２プーリー（１９）と第３リングギヤ（１１）と第３ピニオン（９）と第３サンギヤ（１０）とを順に流れて第１サンギヤ（５）に戻り、遊星歯車機構（２３）内部を流れる上記動力（第１動力流）と合流して出力軸（１６）からディファレンシャル機構（３０）へ出力される。
【００５６】
図４は、第１クラッチ（２１）の係合時における本発明に係る遊星歯車機構の速度線図ならびに各要素に特化した動力フローをそれぞれ示す説明図である。
本発明の無段変速機（１００）の速度線図では、動力流が入力軸（１）に入力される場合、第１プーリー（１８）に対する第２プーリー（１９）の回転数比（rb）をrb_minからrb_maxへ変化させると、第１リングギヤ（７）の回転数（N1)はN1_min→N1_maxへ、第１キャリア（２）の回転数（N2）は一定のまま、第１サンギヤ（５）の回転数（N3）はN3_min→N3_maxへ、第２サンギヤ（６）の回転数（N4）はN4_min→N4_maxへそれぞれ変化し、速度線図はバリエータの上記回転数比（rb）に応じて第１キャリア（２）を中心として実線から点線へ連続的に変化する。
【００５７】
また、動力流は第１キャリア（２）において二分割され、一部が第１プーリー（１８）及び第２プーリー（１９）を通過せずに第２サンギヤ（６）から第１ギヤ（１２）及び第２ギヤ（１３）を介して出力軸（１６）に出力される。残りは第１プーリー（１８）及び第２プーリー（１９）を通過し、反転機構（２４）において回転方向を反転され、第１サンギヤ（５）で左記動力流と合流しながら出力軸（１６）に出力される。これによりバリエータ（１７）の伝達動力が変速機（１００）の伝達動力より常に小さくなることが分かる。
【００５８】
本発明の無段変速機（１００）では、出力軸（１６）は、第１リングギヤ（７）、第２サンギヤ（６）及び第１プーリー（１６）に対し固定された回転数比（rg2、rg1）を介して或いは直接結合されている。そのため、第２クラッチ（２２）を係合したときの出力軸（１６）の回転数＝第１リングギヤ（７）の回転数N1×回転数比rg2、という関係が成立している。また、第１クラッチ（２１）を係合したときの出力軸（１６）の回転数＝第２サンギヤ（６）の回転数N4×回転数比rg1、という関係が成立している。その結果、出力軸（１６）の回転数は、回転数比rg1又は回転数比rg2に係るギヤの歯数比を調整することにより容易に調整することが可能となる。
【００５９】
図５は、第２クラッチ（２２）の係合時における本発明の無段変速機の動力伝達経路を示す説明図である。
第２クラッチ（２２）を係合するときの動力の流れは図５の太線のようになる。この場合、第１リングギヤ（７）は出力軸（１６）に回転数比rg２の第３ギヤ（１４）及び第４ギヤ（１５）によって結合される。従って、第１キャリア（２）に入力される動力の一部（第１動力流）は、第１ピニオン（３）から第１リングギヤ（７）へ伝わって第３ギヤ（１４）と第４ギヤ（１５）とを順に流れて第２クラッチ（２２）に伝わり出力軸（１６）からディファレンシャル機構（３０）へ出力される。
【００６０】
他方、第１キャリア（２）に入力される動力の残り（第２動力流）は、第１ピニオン（３）から第１サンギヤ（５）へ伝わって反転機構（２４）の第３サンギヤ（１０）と第３ピニオン（９）と第３リングギヤ（１１）とを順に流れて、第２プーリー（１９）と第１プーリー（１８）とを流れて、第４ギヤ（１５）で上記動力（第１動力流）と合流しながら第２クラッチ（２２）を介して出力軸（１６）からディファレンシャル機構（３０）へ出力される。
【００６１】
図６は、第２クラッチ（２２）の係合時における本発明に係る遊星歯車機構の速度線図ならびに各要素に特化した動力フローをそれぞれ示す説明図である。
図４において第１プーリー（１８）に対する第２プーリー（１９）の回転数比（rb）が最大値（rb_max）になる時、２つのクラッチの繋ぎ替えが行われ、第１クラッチ（２１）が開放されると同時に第２クラッチ（２２）が締結される。エンジンからの動力が入力軸（１）に入力される場合、バリエータ回転数比（rb）をrb_maxからrb_minへ変化させると、第１リングギヤ（７）の回転数（N1)はN1_max→N1_minへ、第１キャリア（２）の回転数（N2）は一定のまま、第１サンギヤ（５）の回転数（N3）はN3_max→N3_minへ、第２サンギヤ（６）の回転数（N4）はN4_max→N4_minへそれぞれ変化し、速度線図はバリエータの上記回転数比（rb）に応じて第１キャリア（２）を中心として実線から点線へ連続的に変化する。
【００６２】
また、エンジンからの動力は第１キャリア（２）において二分割され、一部が第１プーリー（１８）及び第２プーリー（１９）を通過せずに第１リングギヤ（７）から第３ギヤ（１４）及び第４ギヤ（１５）を介して出力軸（１６）に出力され、残りが反転機構（２４）、第２プーリー（１９）及び第１プーリー（１８）を順に通過して第４ギヤ（１５）で左記動力フローと合流しながら出力軸（１６）に出力される。これによりバリエータ（１７）の伝達動力が変速機（１００）の伝達動力より常に小さくなることが分かる。
【００６３】
図７は、本発明の無段変速機の第１変形例を示す構成図である。図８は、第１変形例の速度線図である。
この無段変速機（２００）は、図２に示される速度線図において左端から３番目の要素の係合先と４番目の要素の係合先を交換したものに相当する。すなわち、第１サンギヤ（５）は第１クラッチ（２１）が係合されるときに第１ギヤ（１２）及び第２ギヤ（１３）を介して出力軸（１６）に結合される。他方、第２サンギヤ（６）は反転機構（２４）を介して第２プーリー（１９）の第２バリエータ軸１９cに結合される。左記以外の構成については上記無段変速機（１００）と同じである。
【００６４】
そのため、変形例１の遊星歯車機構（２３Ａ）では上記遊星歯車機構（２３）に対し第１ピニオン（３）、第１サンギヤ（５）及び第１リングギヤ（７）が第１クラッチ（２１）側に配置されている。対する第２ピニオン（４）及び第２サンギヤ（６）は第２プーリー（１９）側に配置されている。  
【００６５】
図９は、本発明の無段変速機の第２変形例を示す構成図である。図１０は、第２変形例の速度線図である。
この無段変速機（３００）では、第１リングギヤ（７）は入力軸（１）に結合される。第１キャリア（２）は反転機構（２４）を介して第２プーリー（１９）に結合される。第１サンギヤ（５）は回転数比rg2の第３ギヤ（１４）及び第４ギヤ（１５）を介して第１プーリー（１８）に結合される。
【００６６】
そのため、変形例２の遊星歯車機構（２３Ｂ）では自転可能な互いに軸方向長さの異なる第１ピニオン（３Ｂ）と第２ピニオン（４Ｂ）が第１キャリア（２）によって回転自在に支持されながら径方向に沿って噛み合っている（係合している）。そして、第１サンギヤ（５）は第２ピニオン（４Ｂ）に係合し、第２サンギヤ（６）は第１ピニオン（３Ｂ）に係合している。また、第１リングギヤ（７）は第１ピニオン（３Ｂ）に係合している。
【００６７】
以上、本発明の無段変速機を構成する遊星歯車機構のバリエーションについて説明した。続いて、本発明の無段変速機を構成する反転機構のバリエーションについて説明する。
【００６８】
図１１は、本発明の無段変速機の第３変形例を示す構成図である。
この無段変速機（４００）は、反転機構（２４）の第２プーリー（１９）及び遊星歯車機構（２３）に対する結合形態が上記無段変速機（１００）と異なっている。すなわち、上記無段変速機（１００）では反転機構（２４）の第３サンギヤ（１０）は遊星歯車機構（２３）の第１サンギヤ（５）に結合され、第３リングギヤ（１１）は第２プーリー（１９）に結合される。それに対し、本無段変速機（４００）では第３サンギヤ（１０）は第２プーリー（１９）に結合され、第３リングギヤ（１１）は遊星歯車機構（２３）の第１サンギヤ（５）に結合される。なお、上記以外の構成については無段変速機（１００）と同じである。また、左記事項は上記無段変速機（２００、３００）に対しても同様に適用され得る。
【００６９】
図１２は、本発明の無段変速機の第４変形例を示す構成図である。
上記無段変速機（１００）では、反転機構（２４）が第３キャリア（８）と第３ピニオン（９）と第３サンギヤ（１０）と第３リングギヤ（１１）とによって構成されている。それに対し、本無段変速機（５００）では、反転機構（２４Ａ）が第２プーリー（１９）と同軸に一体化される第５ギヤ（２６）と、遊星歯車機構（２３）の第１サンギヤ（５）と同軸に一体化される第６ギヤ（２７）とによって構成されている。この場合、第１サンギヤ（５）と第２プーリー（１９）との間を１つの噛み合いで構成することができるため、遊星歯車機構を用いた反転機構（２４）に比べ、伝達損失を小さくすることができる。
【００７０】
また、入力軸（１）と出力軸（１６）との距離は、第１プーリー（１８）及び第２プーリー（１９）の軸間距離と独立に調整することができる。これにより、特に第２ギヤ（１３）の外径を小さくすることができる。これにより、第２ギヤ（１３）外周とディファレンシャル軸（３０ａ）との干渉を避けることが可能となる。なお、本反転機構（２４Ａ）は上記無段変速機（１００、２００、３００）に対しても同様に適用され得る。
【００７１】
以上、本発明の無段変速機によれば、変速機が入力軸（１）と出力軸（１６）の２軸を基に構成されるため、並行３軸構造の変速機に比べ、軸方向から見た変速機の投影面積を著しく小さくすることが可能となる。また、第１クラッチ（２１）を入力軸（１）と同軸の、入力に最も近い位置に置いていることから、第２クラッチ（２２）や遊星歯車機構（２３）と周方向で干渉することがなく、第１クラッチ（２１）の外径を大きくすることが可能となる。これによりトルク伝達容量の確保が容易となる。
【００７２】
また、第１サンギヤ（５）と第２プーリー（１９）との間を１つの噛み合いで構成することができるため、遊星歯車機構を用いた反転機構（２４）に比べ、伝達損失を小さくすることができる。
【００７３】
また、入力軸（１）と出力軸（１６）との距離は、第１プーリー（１８）及び第２プーリー（１９）の軸間距離と独立に調整することができる。これにより、特に第２ギヤ（１３）の外径を小さくすることができる。これにより、第２ギヤ（１３）外周とディファレンシャル軸（３０ａ）との干渉を避けることが可能となる。
【００７４】
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態の一例を説明してきたが、本発明の実施形態は上記実施例だけに限定されるものでない。すなわち、本発明に係る技術的特徴の要旨を変更しない範囲において種々の技術的変更・修正を加えることが可能である。例えば、上記反転機構（２４、２４Ａ）は第２プーリー（１８）の前段に配置されているが、第１プーリー（１９）の前段に配置されていても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１                    入力軸
２                    第１キャリア
３                    第１ピニオン
４                    第２ピニオン
５                    第１サンギヤ
６                    第２サンギヤ
７                    第１リングギヤ
８                    第３キャリア
９                    第３ピニオン
１０                  第３サンギヤ
１１                  第３リングギヤ
１２                  第１ギヤ
１３                  第２ギヤ
１４                  第３ギヤ
１５                  第４ギヤ
１６                  出力軸
１７                  バリエータ
１８                  第１プーリー
１９                  第２プーリー
２０                  ベルト
２１                  第１クラッチ
２２                  第２クラッチ
２３、２３Ａ、２３Ｂ  遊星歯車機構
２４、２４Ａ          反転機構
２５                  最終ドライブギヤ
１００、２００、３００、４００、５００  無段変速機
【図１】
2017115918.tif 000003
【図２】
2017115918.tif 000004
【図３】
2017115918.tif 000005
【図４】
2017115918.tif 000006
【図５】
2017115918.tif 000007
【図６】
2017115918.tif 000008
【図７】
2017115918.tif 000009
【図８】
2017115918.tif 000010
【図９】
2017115918.tif 000011
【図１０】
2017115918.tif 000012
【図１１】
2017115918.tif 000013
【図１２】
2017115918.tif 000014