(57)【要約】エネルギー損失および発熱を抑制し、さらにスラストを抑制できる無段変速機を提供する。無段変速機（１０）はトロイダル型無段変速機（２０）及び遊星装置（３０）を備える。遊星装置（３０）の太陽軸（３１）、外環（３２）及びキャリヤ（３４）の３要素のいずれかは入力軸（１１）に結合し、入力軸（１１）が結合した要素以外の２要素のいずれかは出力ディスク（２５）に結合し、入力軸（１１）及び出力ディスク（２５）が結合した２要素以外の要素は出力軸（１２）に結合する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク及び回転が入力軸から伝達される入力ディスクと、遊星装置にトルク及び回転を伝達する出力ディスクと、前記出力ディスクと前記入力ディスクとの間に挟持されるローラと、を備えるトロイダル型無段変速機を備え、
前記遊星装置は、太陽軸と、前記太陽軸を囲む外環と、前記外環と前記太陽軸との間を転動する回転要素を支持するキャリヤと、を備え、
前記太陽軸、前記外環および前記キャリヤの３要素のいずれかは前記入力軸に結合し、
前記入力軸が結合した要素以外の２要素のいずれかは前記出力ディスクに結合し、
前記入力軸および前記出力ディスクが結合した２要素以外の要素は出力軸に結合する無段変速機。
【請求項２】
前記入力軸および前記出力ディスクのいずれかは前記キャリヤに結合する請求項１記載の無段変速機。
【請求項３】
前記入力軸に結合する受部と、
前記受部と前記出力ディスクとの間に配置されるスラスト軸受と、を備える請求項１又は２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記トロイダル型無段変速機は、フルトロイダル型無段変速機である請求項１から３のいず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、特にトロイダル型無段変速機と遊星装置とを備える無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
入力ディスクと出力ディスクとの間にローラを挟持したトロイダル型無段変速機と遊星歯車装置とを同軸に且つ直列に接続した無段変速機が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２０７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、トロイダル型無段変速機の入力ディスクに全てのトルクが伝達されるので、入力ディスクや出力ディスクとローラとの滑りにより大きなエネルギー損失が生じ、発熱量も大きくなるという問題点がある。【０００５】
また、全てのトルクが入力ディスクに伝達されるので、トルク伝達を維持するためには、入力ディスクと出力ディスクとの間に大きなスラスト力が加わる。そのスラスト荷重を受けながら、入力ディスクと出力ディスクとの間の回転数の差を許容し、入力ディスク及び出力ディスクを支持するために大容量の特殊な軸受が必要となる。【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、エネルギー損失および発熱を抑制し、さらにスラストを抑制できる無段変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために本発明の無段変速機は、トルク及び回転が入力軸から伝達される入力ディスクと、遊星装置にトルク及び回転を伝達する出力ディスクと、出力ディスクと入力ディスクとの間に挟持されるローラと、を備えるトロイダル型無段変速機を備える。遊星装置は、太陽軸と、太陽軸を囲む外環と、外環と太陽軸との間を転動する回転要素を支持するキャリヤと、を備える。太陽軸、外環およびキャリヤの３要素のいずれかは入力軸に結合し、入力軸が結合した要素以外の２要素のいずれかは出力ディスクに結合し、入力軸および出力ディスクが結合した２要素以外の要素は出力軸に結合する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の無段変速機によれば、遊星装置の太陽軸、外環およびキャリヤの３要素のいずれかは入力軸に結合する。入力軸が結合した要素以外の遊星装置の２要素のいずれかは出力ディスクに結合する。入力軸および出力ディスクが結合した２要素以外の要素は出力軸に結合する。これにより、入力軸のトルクが入力ディスクと遊星装置とに配分された後、遊星装置でトルクが結合されて出力されるので、トロイダル型無段変速機が伝達するトルクを小さくできる。その結果、入力ディスクや出力ディスクとローラとの滑りによって生じるエネルギー損失を抑制し、発熱量を小さくできる。【０００９】
また、入力軸のトルクが遊星装置に配分されるので、遊星装置に比べて伝達効率が低いトロイダル型無段変速機によるトルク伝達量を減らすことができる。これにより、無段変速機全体の伝達効率の悪化を防ぎ、無段変速機全体の伝達効率を向上できる。さらに、トルクが配分されることにより入力ディスクに伝達されるトルクを抑制できるので、入力ディスクと出力ディスクとの間のスラスト力を抑制できる。【００１０】
請求項２記載の無段変速機によれば、入力軸および出力ディスクのいずれかはキャリヤに結合する。これにより、太陽軸の大きさと外環の大きさとの比率に応じて、キャリヤ、即ち入力軸および出力ディスクのいずれかの回転を太陽軸および外環に配分する。太陽軸および外環のいずれかは出力ディスクに結合するので、請求項１の効果に加え、入力軸および入力ディスクのトルク及び回転を出力軸へ効率良く出力できる。【００１１】
請求項３記載の無段変速機によれば、入力軸に結合する受部と出力ディスクとの間にスラスト軸受が配置される。スラスト軸受は、入力軸と一体に回転する受部と出力ディスクとの角速度の差によって回転するので、スラスト軸受の回転数を小さくできる。よって、請求項１又は２の効果に加え、スラスト軸受の負荷を軽減できる。【００１２】
請求項４記載の無段変速機によれば、フルトロイダル型無段変速機を用いることにより、請求項１から３のいずれかの効果に加え、入力軸のトルクを入力ディスクと遊星装置とに配分した後、遊星装置でトルクを結合しても、必要な出力のレシオカバレッジを確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施の形態における無段変速機のスケルトン図である。
【図２】第２実施の形態における無段変速機のスケルトン図である。
【図３】第３実施の形態における無段変速機のスケルトン図である。
【図４】第４実施の形態における無段変速機のスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず図１を参照して第１実施の形態における無段変速機１０について説明する。図１は第１実施の形態における無段変速機１０のスケルトン図である。図１に示すように無段変速機１０は、トロイダル型無段変速機２０と、遊星装置３０と、を備えている。無段変速機１０は、エンジンやモータ等を含む駆動源（図示せず）からトルク及び回転が入力される入力軸１１と、入力軸１１の同軸上に配置された出力軸１２と、を備えている。
【００１５】
トロイダル型無段変速機２０は、加圧装置２１と、入力軸１１に回転自在に且つ軸方向へ移動可能に取り付けられる入力ディスク２４と、入力ディスク２４と対向して入力軸１１に回転自在に取り付けられる出力ディスク２５と、入力ディスク２４と出力ディスク２５との間に挟持されるローラ２６と、を備えている。本実施形態では、トロイダル型無段変速機２０は、シングルキャビティ式フルトロイダル型無段変速機である。
【００１６】
加圧装置２１は、入力軸１１と一体に回転するカム板２２と、カム板２２と入力ディスク２４との間に配置された複数のころ２３と、を備えている。加圧装置２１は、カム板２２の回転に伴い、出力ディスク２５側へ入力ディスク２４を弾性的に押圧する。
【００１７】
入力軸１１には受部２７が結合する。受部２７と出力ディスク２５との間に、スラストころ軸受やスラスト球軸受等のスラスト軸受２８が配置されている。なお、無段変速機１０のケース（図示せず）と、入力軸１１のうち入力ディスク２４よりも背面側（図１左側）の部位と、の間に入力側のスラストを受ける軸受（図示せず）が配置されている。
【００１８】
遊星装置３０は、トロイダル型無段変速機２０と同軸に配置されている。遊星装置３０は、サンギヤ３１（太陽軸）と、サンギヤ３１を囲むリングギヤ３２（外環）と、サンギヤ３１とリングギヤ３２との間を転動する複数のピニオン３３（回転要素）を支持するキャリヤ３４と、を備えている。本実施形態では、リングギヤ３２は出力ディスク２５に結合し、キャリヤ３４は入力軸１１に結合し、サンギヤ３１は出力軸１２に結合する。
【００１９】
無段変速機１０によれば、入力軸１１のトルクが入力ディスク２４と遊星装置３０とに配分された後、遊星装置３０でトルクが結合されて出力されるので、トロイダル型無段変速機２０が伝達するトルクを小さくできる。その結果、入力ディスク２４や出力ディスク２５とローラ２６との滑りによって生じるエネルギー損失を抑制し、発熱量を小さくできる。これにより、パワーの大きな駆動源の変速機に無段変速機１０を採用できる。
【００２０】
入力軸１１のトルクが入力ディスク２４と遊星装置３０とに配分されるので、トロイダル型無段変速機にトルク全てが伝達される場合に比べ、トロイダル型無段変速機２０を小型化・軽量化できる。よって、無段変速機１０の小型化・軽量化ができる。
【００２１】
入力軸１１のトルクが、トロイダル型無段変速機２０の伝達効率よりも伝達効率の高い遊星装置３０に配分されるので、トロイダル型無段変速機２０によるトルク伝達量を減らすことができる。これにより、トロイダル型無段変速機２０による無段変速機１０全体の伝達効率の悪化を防ぎ、無段変速機１０の伝達効率を向上できる。
【００２２】
なお、入力ディスク２４及び遊星装置３０にトルクを配分することにより、トロイダル型無段変速機２０単体のレシオカバレッジに比べ、無段変速機１０のレシオカバレッジは小さくなる。しかし、トロイダル型無段変速機２０にフルトロイダル型無段変速機を用いることにより、入力軸１１のトルクを入力ディスク２４と遊星装置３０とに配分した後、遊星装置３０でトルクを結合しても、無段変速機１０の出力は所望のレシオカバレッジを確保できる。
【００２３】
入力ディスク２４及び遊星装置３０にトルクが配分されることにより入力ディスク２４に伝達されるトルクを抑制できるので、入力ディスク２４及び出力ディスク２５に加わるスラストを抑制できる。その結果、大容量の特殊な軸受（アンギュラ軸受など）ではない汎用のスラスト軸受２８を用いることができる。
【００２４】
また、スラスト軸受２８が受けるスラストを抑制できるので、スラスト軸受２８の摩擦等を抑制し、スラスト軸受２８によるエネルギー損失を抑制できる。よって、伝達効率の低下を抑制できる。特にフルトロイダル型無段変速機は、ハーフトロイダル型無段変速機に比べ、ローラ２６に生じるスラストが小さいので、スラスト軸受２８の容量をさらに小さくできる。
【００２５】
無段変速機１０は、入力軸１１がキャリヤ３４に結合するので、サンギヤ３１の歯数とリングギヤ３２の歯数との比率に応じて、キャリヤ３４、即ち入力軸１１の回転をサンギヤ３１及びリングギヤ３２に配分する。リングギヤ３２は出力ディスク２５に結合するので、入力軸１１及び入力ディスク２４のトルク及び回転を、サンギヤ３１から出力軸１２へ効率良く出力できる。
【００２６】
入力軸１１に結合する受部２７と出力ディスク２５との間に配置されたスラスト軸受２８は、入力軸１１と一体に回転する受部２７と出力ディスク２５との角速度の差によって回転するので、スラスト軸受２８の回転数を小さくできる。よって、スラスト軸受２８の負荷を軽減できる。
【００２７】
図２を参照して第２実施の形態について説明する。なお、第１実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図２は第２実施の形態における無段変速機４０のスケルトン図である。
【００２８】
図２に示すように無段変速機４０は、トロイダル型無段変速機２０と、遊星装置３０と、を備えている。キャリヤ３４は出力ディスク２５に結合し、サンギヤ３１は入力軸１１に結合し、リングギヤ３２は出力軸１２に結合する。
【００２９】
無段変速機４０は、出力ディスク２５がキャリヤ３４に結合するので、サンギヤ３１の歯数とリングギヤ３２の歯数との比率に応じて、キャリヤ３４、即ち出力ディスク２５の回転をサンギヤ３１及びリングギヤ３２に配分する。サンギヤ３１は入力軸１１に結合するので、入力軸１１及び入力ディスク２４のトルク及び回転を、リングギヤ３２から出力軸１２へ効率良く出力できる。よって、第１実施形態と同様の作用効果を実現できる。
【００３０】
図３を参照して第３実施の形態について説明する。なお、第１実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図３は第３実施の形態における無段変速機５０のスケルトン図である。
【００３１】
図３に示すように無段変速機５０は、トロイダル型無段変速機２０と、遊星装置３０と、を備えている。キャリヤ３４は出力ディスク２５に結合し、リングギヤ３２は入力軸１１に結合し、サンギヤ３１は出力軸１２に結合する。
【００３２】
無段変速機５０は、出力ディスク２５がキャリヤ３４に結合するので、サンギヤ３１の歯数とリングギヤ３２の歯数との比率に応じて、キャリヤ３４、即ち出力ディスク２５の回転をサンギヤ３１及びリングギヤ３２に配分する。リングギヤ３２は入力軸１１に結合するので、入力軸１１及び入力ディスク２４のトルク及び回転を、サンギヤ３１から出力軸１２へ効率良く出力できる。よって、第１実施形態と同様の作用効果を実現できる。
【００３３】
図４を参照して第４実施の形態について説明する。なお、第１実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４は第４実施の形態における無段変速機６０のスケルトン図である。
【００３４】
図４に示すように無段変速機６０は、トロイダル型無段変速機２０と、遊星装置３０と、を備えている。サンギヤ３１は出力ディスク２５に結合し、キャリヤ３４は入力軸１１に結合し、リングギヤ３２は出力軸１２に結合する。
【００３５】
無段変速機５０は、入力軸１１がキャリヤ３４に結合するので、サンギヤ３１の歯数とリングギヤ３２の歯数との比率に応じて、キャリヤ３４、即ち入力軸１１の回転をサンギヤ３１及びリングギヤ３２に配分する。サンギヤ３１は出力ディスク２５に結合するので、入力軸１１及び入力ディスク２４のトルク及び回転を、リングギヤ３２から出力軸１２へ効率良く出力できる。よって、第１実施形態と同様の作用効果を実現できる。
【００３６】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００３７】
実施形態では、遊星歯車装置を例示して遊星装置３０を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。遊星歯車装置に代えて、トラクションを利用して動力を伝達する遊星ローラ装置を用いることは当然可能である。遊星装置３０として遊星ローラ装置を用いることにより、振動や騒音を小さくできると共に、バックラッシを無くすことができる。
【００３８】
実施形態では、トロイダル型無段変速機２０として、シングルキャビティ式フルトロイダル型無段変速機を用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。トロイダル型無段変速機２０としてハーフトロイダル型無段変速機を用いることは当然可能である。ハーフトロイダル型無段変速機を用いる場合、各キャビティに生じるスラストを相殺するため、ダブルキャビティにすることが好ましい。
【００３９】
実施形態では、トロイダル型無段変速機２０の加圧装置２１として、トルクに比例する押付力を発生する機械式カム機構を用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。加圧装置２１として、トルク及び変速比に応じて押付力を制御できる機構（例えば油圧ピストン等）を用いることは当然可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０，４０，５０，６０  無段変速機
１１  入力軸
１２  出力軸
２０  トロイダル型無段変速機
２４  入力ディスク
２５  出力ディスク
２６  ローラ
２７  受部
２８  スラスト軸受
３０  遊星装置
３１  サンギヤ（太陽軸）
３２  リングギヤ（外環）
３３  ピニオン（回転要素）
３４  キャリヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019234812.tif 000006
【国際調査報告】
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2019234812.tif 000008
2019234812.tif 000009
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