(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力要素と出力要素との回転数の比率を連続的に変化させることのできる無段変速機と、その無段変速機に対してトルクを入力する入力部材と、前記無段変速機からトルクを伝達される出力部材とを備えた変速装置において、
前記入力部材を前記入力要素と出力要素とに選択的に連結する第１の切換伝動機構と、
前記出力部材を前記入力要素と出力要素とに選択的に連結する第２の切換伝動機構と、
サンギヤとリングギヤとキャリヤとを回転要素として有し、かつ前記第１の切換伝動機構と第２の切換伝動機構とのいずれかに備えられた遊星歯車機構とを備え、
前記キャリヤに前記出力部材が連結されていることを特徴とする変速装置。
【請求項２】
前記サンギヤが前記入力要素と出力要素とのいずれか一方に連結され、そのリングギヤが前記入力要素と出力要素とのいずれか他方に連結されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
【請求項３】
前記第１の切換伝動機構は、前記入力部材を前記入力要素に選択的に連結する第１クラッチと、前記入力部材を前記出力要素に選択的に連結するチェーン伝動機構および第２クラッチとを含み、
前記第２の切換伝動機構は、前記入力要素を前記サンギヤに選択的に連結する第３クラッチおよびギヤ対と、前記出力要素を前記リングギヤに連結する他のギヤ対とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
【請求項４】
前記チェーン伝動機構の変速比は、前記無段変速機で設定される最小変速比と同じ変速比に設定され、前記ギヤ対の変速比は、前記他のギヤ対の変速比と前記無段変速機の最小変速比との積に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力要素と出力要素との回転数の比率を変更するための変速装置に関し、特に無段変速機を備えている変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の変速装置の一例が特開平１１−１８２６６７号公報に記載されている。この公報に記載された装置は、車両用の変速装置であり、トルクコンバータの出力側に、１組のダブルピニオン型遊星歯車機構からなる前後進切換装置が連結され、さらにその前後進切換装置の出力側にベルト式の無段変速機が連結されている。その無段変速機は、入力側のプライマリープーリーと出力側のセカンダリープーリーとのそれぞれを、固定シーブとその固定シーブに対して接近離隔可能な可動シーブとによって構成し、プライマリープーリーとセカンダリープーリーとの可動シーブが互いに反対方向に移動することにより、一方のプーリーでの溝幅を増大させるとともに他方のプーリーでの溝幅を減少させ、これにより各プーリーに巻掛けたベルトの巻掛け半径を増減して変速比を適宜に設定するように構成されている。
【０００３】
したがって上記の公報に記載された変速装置では、プライマリープーリーの溝幅を最大にしてそのベルトの巻掛け半径を最小とし、かつセカンダリープーリーの溝幅を最も狭くしてベルトの巻掛け半径を最大とすることにより、変速比が最も大きくなる。その状態からプライマリープーリーの溝幅を次第に減少させるとともに、セカンダリープーリーの溝幅を次第に増大させることにより変速比が次第に減少し、そしてプライマリープーリーの溝幅を最も狭くしてそのベルトの巻掛け半径を最大とし、かつセカンダリープーリーの溝幅を最も広くしてベルトの巻掛け半径を最小とすることにより、変速比が最も小さくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにベルト式の無段変速機の変速比は、各プーリーに対するベルトの巻掛け半径によって決まるから、従来では、プライマリープーリとセカンダリープーリーとをほぼ等しい外径とし、各プーリーの溝幅を、ベルトの巻掛け半径が共に等しい変速比“１”の状態から拡大・縮小のいずれの方向にも変更できるように構成している。そのため、各プーリーの軸間距離として、最小限、その外径程度の距離を必要とし、占有スペースの大きい装置にならざるを得ない不都合があった。
【０００５】
また、上記のベルト式無段変速機では、各プーリーの溝幅の差、すなわちベルトの巻掛け半径の差を大きくすることにより、設定可能な変速比の幅が広くなる。しかしながら、プーリーの溝幅を広くしてベルトの巻掛け半径を小さくすると、ベルトの曲率が大きくなり、また同時にプーリーに対するベルトの巻掛け角度が小さくなるので、ベルトの耐久性が低下したり、あるいはベルトの滑りが生じてトルクの伝達効率が低下するなどの問題が生じる。そのため、各プーリーに対するベルトの巻掛け半径を小さくすることには制約があるので、変速比幅（最大変速比と最小変速比とで決まる変速比の幅）をある程度以上に維持するためには、各プーリーを大径にする必要があり、それに伴って変速装置が大型化する不都合が生じる。言い換えれば、変速比幅の拡大と装置のコンパクト化を両立させることが困難であった。
【０００６】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、無段変速機を備えた変速装置のコンパクト化を図り、また変速比幅を拡大することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、無段変速機に対するトルクの入出力を反転させる機構を設けたことを特徴とするものである。より具体的には、請求項１の発明は、入力要素と出力要素との回転数の比率を連続的に変化させることのできる無段変速機と、その無段変速機に対してトルクを入力する入力部材と、前記無段変速機からトルクを伝達される出力部材とを備えた変速装置であって、前記入力部材を前記入力要素と出力要素とに選択的に連結する第１の切換伝動機構と、前記出力部材を前記入力要素と出力要素とに選択的に連結する第２の切換伝動機構と、サンギヤとリングギヤとキャリヤとを回転要素として有し、かつ前記第１の切換伝動機構と第２の切換伝動機構とのいずれかに備えられた遊星歯車機構とを備え、前記キャリヤに前記出力部材が連結されていることを特徴とする変速装置である。
【０００８】
したがって請求項１の発明では、第１の切換伝動機構によって入力部材と入力要素とを連結し、かつ第２の切換伝動機構によって出力要素と出力部材とを連結したいわゆる順方向伝動状態と、第１の切換伝動機構によって入力部材と出力要素とを連結し、かつ第２の切換伝動機構によって入力要素と出力部材とを連結したいわゆる逆方向伝動状態とが選択的に設定される。したがって無段変速機における順方向伝動状態での変速比の逆数が、逆方向伝動状態での変速比となる。そのため、ベルト式の無段変速機では、入力要素となるプーリーと出力要素となるプーリーとのいずれか一方を他方に対して小径とすることにより、入力要素と出力要素との間隔を短くしても、順方向伝動状態での変速比と逆方向伝動状態での変速比とを設定できるので、変速比幅を小さくすることなく、装置がコンパクト化される。また、第１および第２の切換伝動機構のいずれかが、“１”以外の変速比を有する機構であれば、その機構での変速比と無段変速機での変速比との組み合わせで変速装置の全体としての変速比が決まるので、変速装置の全体としての変速比が多様化し、すなわち変速比幅が増大する。しかも、いずれか一方の切換伝動機構が遊星歯車機構を備えており、そのキャリヤから出力部材にトルクを出力するので、入力要素側および出力要素側からその遊星歯車機構にトルクを伝達するとともにこれらのトルクを合成して出力する場合であっても、トルクの伝達効率が良好になる。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記サンギヤが前記入力要素と出力要素とのいずれか一方に連結され、そのリングギヤが前記入力要素と出力要素とのいずれか他方に連結されるように構成されていることを特徴とする変速装置である。
さらに、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記第１の切換伝動機構は、前記入力部材を前記入力要素に選択的に連結する第１クラッチと、前記入力部材を前記出力要素に選択的に連結するチェーン伝動機構および第２クラッチとを含み、前記第２の切換伝動機構は、前記入力要素を前記サンギヤに選択的に連結する第３クラッチおよびギヤ対と、前記出力要素を前記リングギヤに連結する他のギヤ対とを含むことを特徴とする変速装置である。
そして、請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記チェーン伝動機構の変速比は、前記無段変速機で設定される最小変速比と同じ変速比に設定され、前記ギヤ対の変速比は、前記他のギヤ対の変速比と前記無段変速機の最小変速比との積に設定されていることを特徴とする変速装置である。
【００１０】
したがって請求項２ないし４の各発明では、上述した請求項１の発明による作用に加えて、入力部材と出力部材との間に、無段変速機と遊星歯車機構とが並列的に介在された構成になるので、これら両者を介したトルクの伝達が可能になり、その結果、トルクの伝達効率が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１は無段変速機としてベルト式の無段変速機１を使用した例であり、入力要素であるプライマリープーリー２と出力要素であるセカンダリープーリー３とが互いにその軸線を平行にして配置されており、これらのプーリー２，３にベルト４が巻き掛けられている。また、これらのプーリー２，３は、従来のベルト式無段変速機と同様に、固定シーブに対向して配置した可動シーブを移動させて溝幅を変更し、それに伴ってベルト４の巻き掛け半径が変化して変速がおこなわれるようになっている。
【００１２】
そのプライマリープーリー２と同一軸線上に入力部材である入力軸５が配置され、この入力軸５とプライマリープーリー２との間に、これらを選択的に連結する第１クラッチＰ1 が配置されている。また、入力軸５に駆動スプロケット６が取り付けられ、その駆動スプロケット６と対をなす従動スプロケット７が、前記セカンダリープーリー３と同一軸線上に配置され、これらのスプロケット６，７にチェーン８が巻掛けられている。さらに、その従動スプロケット７とセカンダリープーリー３との間にこれらを選択的に連結する第２クラッチＳ1 が配置されている。
【００１３】
したがって第１クラッチＰ1 を係合させることにより入力軸５がプライマリープーリー２に連結され、また、第２クラッチＳ1 を係合させることにより入力軸５がセカンダリープーリー３に連結されるようになっている。すなわち、これら各クラッチＰ1 ，Ｓ1 および各スプロケット６，７とチェーン８とが、この発明の第１切換伝動機構を構成している。なお、その各スプロケット６，７およびチェーン８に替えて、入力軸５と第２クラッチＳ1 とが同方向に回転するように構成した歯車機構を使用することができる。
【００１４】
上記の入力軸５は、ダンパー９を介して動力源であるエンジン１０に連結されている。なお、入力軸５とエンジン１０との間にトルクコンバータや入力クラッチを配置してもよい。また、エンジン１０に替えて、モータやモータ・ジェネレータなどの他の動力源を使用することもできる。
【００１５】
上記のスプロケット６，７とチェーン８とからなるチェーン伝動機構と同様の構成のチェーン伝動機構が、無段変速機１を挟んだ反対側に配置されている。すなわちプライマリープーリー２と同一軸線上に第２の駆動スプロケット１１が配置され、その駆動スプロケット１１とプライマリープーリー２との間に第３クラッチＰ2 が配置され、プライマリープーリー２と第２の駆動スプロケット１１とを選択的に連結するようになっている。また、セカンダリープーリー３と同一軸線上に第２の従動スプロケット１２が配置され、その従動スプロケット１２とセカンダリープーリー３との間に第４クラッチＳ2 が配置され、セカンダリープーリー３と第２の従動スプロケット１２とを選択的に連結するようになっている。そして、これら第２の駆動スプロケット１１と第２の従動スプロケット１２とにチェーン１３が巻掛けられている。さらに、第２の従動スプロケット１２が出力部材である出力軸１４に一体的に取り付けられている。
【００１６】
したがって第３クラッチＰ2 を係合させることにより出力軸１４がプライマリープーリー２に連結され、また、第４クラッチＳ2 を係合させることにより出力軸１４がセカンダリープーリー３に連結されるようになっている。すなわち、これら各クラッチＰ2 ，Ｓ2 および各スプロケット１１，１２とチェーン１３とが、この発明の第２切換伝動機構を構成している。なお、その各スプロケット１１，１２およびチェーン１３に替えて、出力軸１４と第３クラッチＰ2 とが同方向に回転するように構成した歯車機構を使用することができる。
【００１７】
なお、上記の各チェーン伝動機構の変速比（ギヤ比）は等しい値に設定されている。また、その変速比は、具体的には“１”に設定されているが、これには限定されない。例えば、無段変速機１で設定可能な変速比のいずれかと等しい値であってもよい。
【００１８】
上記の出力軸１４と平行にカウンタ軸１５が配置されており、これらの軸１４，１５の間でトルクを伝達するカウンタギヤ対１６およびリバースギヤ対１７が設けられている。すなわち、出力軸１４にカウンタドライブギヤ１８とリバースドライブギヤ１９とが回転自在に取り付けられており、これらのギヤ１８，１９と出力軸１４とを選択的に連結するシフト機構２０が設けられている。そのカウンタドライブギヤ１８が、カウンタ軸１５に取り付けたカウンタドリブンギヤ２１に噛み合っている。また、リバースドライブギヤ１９がアイドルギヤ２２に噛み合うとともにそのアイドルギヤ２２が、カウンタ軸１５に取り付けたリバースドリブンギヤ２３に噛み合っている。そして、カウンタ軸１５に取り付けた出力ギヤ２４がデファレンシャルギヤ２５のリングギヤ２６に噛み合っている。このデファレンシャルギヤ２５は、左右の車輪（図示せず）にトルクを伝達するようになっている。
【００１９】
したがって前記シフト機構２０によって出力軸１４をカウンタドライブギヤ１８に連結することにより車輪が前進方向に回転し、また前記シフト機構２０によって出力軸１４をリバースドライブギヤ１９に連結することにより車輪が後進方向に回転するようになっている。
【００２０】
つぎに上記のように構成された変速装置の作用について説明する。上記の変速装置およびエンジン１０は車両に搭載することができ、アクセルペダル（図示せず）を踏み込むなどの駆動力増大要求がある状態では、エンジン１０から入力軸５にトルクが出力される。その状態で第１クラッチＰ1 を係合させて入力軸５をプライマリープーリー２に連結すると、プライマリープーリー２にトルクが入力されてこれが回転し、さらにベルト４を介してセカンダリープーリー３にトルクが伝達されてこれが回転する。そして、第４クラッチＳ2 を係合させることにより、セカンダリープーリー３から出力軸１４にトルクが伝達されてこれが回転する。なお、その場合、第２および第３のクラッチＳ1 ，Ｐ2 は解放しておく。
【００２１】
この状態でプライマリープーリー２の溝幅を最大にしてベルト４の巻き掛け半径を最小とし、かつセカンダリープーリー３の溝幅を最小にしてベルト４の巻き掛け半径を最大とすることにより、変速比γが最も大きくなる。すなわち最も低速側の変速比γmax となる。この状態を図２の図表にモードI として示してある。
【００２２】
最大変速比γmax の状態からプライマリープーリー２の溝幅を次第に狭くしてベルト４の巻掛け半径を増大させ、かつセカンダリープーリー３の溝幅を次第に広くしてベルト４の巻掛け半径を小さくすると、変速比γが小さくなって次第に“１”に近づく。そして、各プーリー２，３におけるベルト４の巻き掛け半径が等しくなると、変速比γが“１”になる。この状態を図２にモードIIとして示してある。この状態では、入力軸５および各プーリー２，３ならびに出力軸１４が同速度で回転する。すなわち前述した各チェーン伝動機構における駆動スプロケット６，１１と従動スプロケット８，１２とが同速度で回転し、入力軸５から出力軸１４に到る回転要素の全体が一体となって回転する。したがって、各チェーン伝動機構の変速比を“１”に設定しておくことにより、それまで解放状態に維持されていた第２および第３のクラッチＳ1 ，Ｐ2 を係合させて、プライマリープーリー２を第３クラッチＰ2 およびチェーン１３を介して出力軸１４に連結し、かつセカンダリープーリー３を第２クラッチＳ1 およびチェーン８を介して入力軸５に連結することができる。
【００２３】
ついで、第１クラッチＰ1 および第４クラッチＳ2 とを解放すると、プライマリープーリー２が出力軸１４に連結され、かつセカンダリープーリー３が入力軸５に連結されるので、無段変速機１についての入出力関係が、当初の状態から反転する。したがってセカンダリープーリー３が駆動側となり、かつプライマリープーリー２が従動側となるので、セカンダリープーリー３の溝幅を当初に設定されていたよう狭くしてベルト４の巻き掛け半径を次第に大きくし、それと併せてプライマリープーリー２の溝幅を広くしてベルト４の巻き掛け半径を次第に小さくすると、変速比γが次第に小さくなる。すなわち高速側の変速比になる。そして、セカンダリープーリー３の溝幅を最も狭くしてベルト４の巻き掛け半径を最大とし、かつプライマリープーリー２の溝幅を最も広くしてベルト４の巻き掛け半径を最小とすると、変速比が最も小さくなる。すなわち最高速側の変速比γmin が設定される。この状態を図２にモードIII として示してある。
【００２４】
したがって図１に示す変速装置では、最大変速比γmax でプライマリープーリー２のベルト４の巻き掛け半径を最小にし、また変速比γが“１”の直結状態で各プーリー２，３のベルト４の巻き掛け半径を同じにし、さらに最小変速比γmin でプライマリープーリー２のベルト４の巻き掛け半径を最小にするから、プライマリープーリー２の外径は、セカンダリープーリー３の外径より小さくてよい。そのため、これらのプーリー２，３の中心軸線の間隔すなわち軸間距離が、各プーリーの外径を等しくした場合より短くなる。また、最大変速比γmax の逆数が最小変速比γmin となり、その間で変速をおこなうことができるので、変速比幅が狭くなることはない。
【００２５】
なお、無段変速機１に対する入出力関係を上記のように反転させることができるので、プライマリープーリー２を小径にする替わりにセカンダリープーリー３を小径にしても、上記の例と同様に変速比幅を狭くすることなく軸間距離を短くすることができる。
【００２６】
また、図１に示す変速装置では、プライマリープーリー２からセカンダリープーリー３にトルクを伝達しているいわゆる順方向伝動状態の変速比と、セカンダリープーリー３からプライマリープーリー２にトルクを伝達しているいわゆる逆方向伝動状態の変速比とは、相互に逆数の関係にある。したがって、最小変速比（最高速側の変速比）γmin で走行している状態で車両が急停止した場合、前記各クラッチＰ1 ，Ｐ2 ，Ｓ1 ，Ｓ2 の係合・解放状態を反転して無段変速機１に対する入出力関係を反転させれば、変速比が最大変速比（最低速側の変速比）γmax となるので、急停止後の再発進を円滑におこなうことができる。言い換えれば、急停止後の再加速時における変速応答性が向上する。
【００２７】
なお、上記の入力軸５側のチェーン伝動機構と出力軸１４側のチェーン伝動機構とのギヤ比を同じとすることにより、これらのチェーン伝動機構を同一構成とすることができ、部品の共通化によるコストの低廉化を図ることが可能になる。
【００２８】
以上説明した図１に示す例では、第１および第２の切換伝動機構のギヤ比を共に“１”に設定したが、その変速比を一例として“１”より小さい値とすれば、変速装置の全体としての変速比幅を更に広くすることができる。そのような構成の場合、無段変速機１の変速比を各切換伝動機構のギヤ比とを一致させ、その状態で無段変速機１に対する入出力関係を反転させ、その後、無段変速機１の変速比を変更することになる。
【００２９】
つぎにこの発明の他の実施例を図３を参照して説明する。図３に示す例は、無段変速機３１に対する入出力関係を反転させる二つの切換伝動機構のうち一方の切換伝動機構に遊星歯車機構を備えさせたものである。すなわち、無段変速機３１は、図１に示す無段変速機１と同様に溝幅を変更可能なプライマリープーリー３２とセカンダリープーリー３３とにベルト３４を巻き掛け、それらのプーリー３２，３３の溝幅を変更することに伴って、ベルト３４の巻き掛け半径が変化することにより、変速比を無段階に変更するように構成されている。そのプライマリープーリー３２はこの発明における入力要素に相当し、このプライマリープーリー３２と同一軸線上に入力軸３５が配置され、この入力軸３５とプライマリープーリー３２との間に、第１クラッチＣd1が配置され、入力軸３５とプライマリープーリー３２とを選択的に連結するように構成されている。
【００３０】
また、入力軸３５にドライブスプロケット３６が取り付けられており、このドライブスプロケット３６と対をなすドリブンスプロケット３７がセカンダリープーリー３３と同一軸線上に配置され、これらのスプロケット３６，３７にチェーン３８が巻き掛けられている。このチェーン伝動機構におけるドライブスプロケット３６の歯数に対して、ドリブンスプロケット３７の歯数が少なく設定されており、その変速比（ギヤ比）ｉ1 は、無段変速機３１で設定可能な最小変速比（最も高速側の変速比）γmin と等しく設定されている。
【００３１】
前記ドリブンスプロケット３７とセカンダリープーリー３３との間には、第２クラッチＣh1が配置されており、この第２クラッチＣh1によって、セカンダリープーリー３３とドリブンスプロケット３７とを選択的に連結するように構成されている。
【００３２】
また、前記入力軸３５を挟んでプライマリープーリー３２とは反対側にエンジン３９が配置され、エンジン３９の出力軸に入力軸３５がダンパー４０を介して連結されている。したがって、ドライブスプロケット３６およびドリブンスプロケット３７ならびにこれらに巻き掛けられたチェーン３８からなるチェーン伝動機構と上記の第１および第２のクラッチＣd1，Ｃh1とが、この発明における第１切換伝動機構となっている。
【００３３】
上記のプライマリープーリー３２とセカンダリープーリー３３との間にシングルピニオン型の遊星歯車機構４１が配置されている。この遊星歯車機構４１は、サンギヤ４２と、サンギヤ４２に対して同心円上に配置されたリングギヤ４３と、これらサンギヤ４２とリングギヤ４３とに噛み合っているピニオンギヤを回転自在かつ公転自在に保持しているキャリヤ４４とを回転要素とするものであって、そのサンギヤ４２にサンギヤ軸４３が一体的に取り付けられている。このサンギヤ軸４３は、プライマリープーリー３２と平行に配置されるとともに、その一端部がプライマリープーリー３２に対してエンジン３９とは反対方向に延びており、その端部にドリブンギヤ４６が一体的に取り付けられている。このドリブンギヤ４６に噛み合っているドライブギヤ４７が、前記プライマリープーリー３２と同一軸線上に配置されており、このドライブギヤ４７とプライマリープーリー３２との間に第３クラッチＣh2が配置されている。すなわち、プライマリープーリー３２とドライブギヤ４２とが第３クラッチＣh2によって選択的に連結されるようになっている。
【００３４】
一方、リングギヤ４３に一体化された中空軸状のリングギヤ軸４８がサンギヤ軸４５の外周側に回転自在に嵌合されており、このリングギヤ軸４８に一体化されたドライブギヤ４９にドリブンギヤ５０が噛み合っている。さらに、このドリブンギヤ５０がセカンダリープーリー３３と同一軸線上に配置され、かつセカンダリープーリー３３に一体となって回転するように連結されている。
【００３５】
前記遊星歯車機構４１におけるサンギヤ４２とリングギヤ４３との間に第４クラッチＣd2が配置されており、この第４クラッチＣd2が係合することにより、遊星歯車機構４１の二つの回転要素が一体化されて遊星歯車機構４１の全体が一体回転するようになっている。そして、その遊星歯車機構４１におけるキャリヤ４４に出力ギヤ５１が一体的に取り付けられており、この出力ギヤ５１がディファレンシャルギヤ５２に取り付けられたリングギヤ５３に噛合している。したがって、この出力ギヤ５１がこの発明における出力部材となっている。
【００３６】
したがって、出力ギヤ５１とプライマリープーリー３２との間に、第４クラッチＣd2を備えた遊星歯車機構４１と、一対のギヤ４６，４７からなるギヤ対と、第３クラッチＣh2とが配置され、また出力ギヤ５１とセカンダリープーリー３３との間に前記遊星歯車機構４１と、一対のギヤ４９，５０からなるギヤ対とが配置されている。したがって、これら遊星歯車機構４１および二対のギヤ対ならびにクラッチＣh2，Ｃd2が、この発明における第２切換伝動機構を構成している。
【００３７】
なお、前記一対のギヤ４６，４７からなるギヤ対の変速比ｉ2 は、他の一対のギヤ４９，５０からなるギヤ対の変速比と無段変速機３１で設定される最低変速機γmin  との積と等しい値に設定されている。
【００３８】
また、後進状態を設定するための機構について説明すると、前記プライマリープーリー３２とサンギヤ軸４５との間のギヤ対におけるドライブスプロケット４７と一体にリバースドライブスプロケット５５が取り付けられており、このリバースドライブスプロケット５５に巻き掛けたチェーン５６によりトルクが伝達されるリバースドリブンギヤ５７が、前記サンギヤ軸４５の外周側に回転自在に嵌合されている。そして、このリバースドリブンギヤ５７とリングギヤ軸４８との間にリバースクラッチＲevが設けられており、このリバースクラッチＲevと第３クラッチＣh2とを係合させることにより、プライマリープーリー３２とリングギヤ４３とが連結されるようになっている。
【００３９】
なお、前記デファレンシャルギヤ５２は、入力軸３５の外周側あるいは第１のドライブスプロケット３６の外周側に配置されている。したがって、左右の車輪に対するドライブシャフト（それぞれ図示せず）の長さが可及的に均等になるようにデファレンシャルギヤ５２を配置することが可能になる。
【００４０】
つぎに図３に示す変速装置の作用について説明する。図３に示す変速装置においても、入力軸３５をプライマリープーリー３２に連結するとともにセカンダリープーリー３３を出力部材である出力ギヤ５１に連結したいわゆる順方向伝動状態と、入力軸３５をセカンダリープーリー３３に連結する一方、プライマリープーリー３２を出力ギヤ５１に連結したいわゆる逆方向伝動状態とを設定することができることに加え、この発明における第２切換伝動機構に遊星歯車機構４１を組み込んであることにより、無段変速機３１によって変速をおこなうＣＶＴモードと、無段変速機３１に加えて遊星歯車機構４１によって変速をおこなうスプリットモードとが可能である。以下、各モードについて説明する。
【００４１】
先ず、ＣＶＴモードについて説明すると、このＣＶＴモードは、無段変速機３１を介してトルクを伝達し、したがって無段変速機３１で変速をおこなうモードであり、図４に示すように、第１クラッチＣd1を係合させて入力軸３５がプライマリープーリー３２に連結され、かつ第４クラッチＣd2を係合させて遊星歯車機構４１の全体が一体化される。すなわち、エンジン３９の出力トルクは入力軸３５から無段変速機３１に伝達され、その変速比に応じて増幅されたのち、一対の４９，５０を介して出力ギヤ５１に伝達され、その際に一対のギヤ４９，５０によって変速され、さらに出力ギヤ５１からデファレンシャルギヤ５２に伝達され、ここから左右の車輪（図示せず）に伝達される。
【００４２】
上記のＣＶＴモードにおいて、プライマリープーリー３２の溝幅を次第に狭くしてベルト３４の巻き掛け半径を増大させる一方、セカンダリープーリー３３の溝幅を次第に広くしてベルト３４の巻き掛け半径を小さくすることにより、変速比γが次第に小さくなる。そして、プライマリープーリー３２の溝幅を最小にしてベルト３４の巻き掛け半径を最も大きくするとともに、セカンダリープーリー３３の溝幅を最大にして、ベルト３４の巻き掛け半径を最も小さくすれば、セカンダリープーリー３３がプライマリープーリー３２に対して最も増速されて回転する。すなわち変速比γが最小変速比γmin となる。
【００４３】
このような変速の過程を共線図で示せば図５のとおりである。すなわち、遊星歯車機構４１はその全体が一体化されていることにより、サンギヤ（Ｓ）４２およびリングギヤ（Ｒ）４３ならびにキャリヤ（Ｃ）４４が等速度で回転しており、これらの回転速度は同一であって、無段変速機３１の変速比が最大変速比γmax から最小変速比γmin に連続的に変化することにより、サンギヤ４２およびリングギヤ４３ならびにキャリヤ４４の回転数が次第に増大する。したがって、図５に太い線で示すようにこれらの回転要素の回転数が水平な直線で表され、これが次第に上側に移動することになる。
【００４４】
無段変速機３１の変速比γを最小変速比γmin にまで変化させた状態で無段変速機３１に対する入出力関係を反転することにより、スプリットモードとなり、更に変速がおこなわれる。すなわち、図４に示すように、第１および第４のクラッチＣd1，Ｃd2を解放するとともに、第２および第３のクラッチＣh1，Ｃh2を係合させる。このスプリットモードでは、入力軸３５がチェーン伝動機構を介してセカンダリープーリー３３に連結される一方、プライマリープーリー３２が第３クラッチＣh2および一対のギヤ４７，４６を介して遊星歯車機構４１ならびに出力ギヤ５１に連結される。
【００４５】
その場合、ドライブスプロケット３６およびドリブンスプロケット３７ならびにチェーン３８からなるチェーン伝動機構におけるギヤ比ｉ1 が無段変速機３１における最小変速比γmin と等しく設定されているから、第１クラッチＣd1を係合させた状態で第２クラッチＣh1を係合させ、その後に第１クラッチＣd1を解放させることにより、入力軸３５の無段変速機３１に対する連結状態を切り換えることができる。このようなクラッチの係合解放状態の切り換えは、第３クラッチＣh2および第４クラッチＣd2についての切り換えについても同様であって、クラッチＣh2，Ｃd2を共に係合させた状態で、第４クラッチＣd2を解放させ、出力ギヤ５１の無段変速機３１に対する連結関係を反転させることができる。
【００４６】
このスプリットモードでは、入力軸３５のトルクは、チェーン伝動機構および第２クラッチＣh1を介してセカンダリープーリー３３に入力され、さらにここから一対のギヤ４９，５０を介して、遊星歯車機構４１のリングギヤ４３に伝達される。また、セカンダリープーリー３３からプライマリープーリー３２に対してベルト３４によりトルクが伝達され、さらにそのプライマリープーリー３２から第３クラッチＣh2および一対のギヤ４６，４７を介してサンギヤ軸４５およびサンギヤ４２にトルクが伝達される。すなわち、遊星歯車機構４１におけるサンギヤ４２とリングギヤ４３とにトルクが伝達され、これらのトルクが合成されてキャリヤ４４から出力ギヤ５１に出力される。
【００４７】
無段変速機３１によって設定されている変速比が前述した最小変速比γmin の状態であれば、その変速比とチェーン伝動機構による変速比とが同じであるから、サンギヤ４２とリングギヤ４３との回転数が等しくなっており、したがって、キャリヤ４４および出力ギヤ５１がサンギヤ４２およびリングギヤ４３と同速度で回転する。その状態で無段変速機３１の変速比γを低車速側の変速比に変化させると、出力回転数が更に増速される。すなわち、プライマリープーリー３２の溝幅を次第に広くしてベルト３４の巻き掛け半径を小さくするとともに、セカンダリープーリー３３の溝幅を次第に狭くしてベルト３４の巻き掛け半径を次第に増大させると、無段変速機３１による変速比が次第に大きくなる。
【００４８】
その場合、入力軸３５のトルクがセカンダリープーリー３３に伝達されているから、セカンダリープーリー３３が入力側の部材となり、プライマリープーリー３２が出力側の部材となっているので、変速比γを増大させる（実質的な変速比を低下させる）ことにより、出力側の部材であるプライマリープーリー３２の回転数が次第に増大する。したがって、遊星歯車機構４１においては、サンギヤ４２の回転数が次第に増大する。そのため、図５の共線図に示すように、各回転要素の回転数を示す線はサンギヤ４２側で高くなった左上がりの傾斜線として示され、したがって、出力側の回転数であるキャリヤ４４の回転数は、前述したＣＶＴモードでの回転数よりも更に増大する。
【００４９】
このように、スプリットモードでは、無段変速機３１に対する入出力関係を反転するとともに、遊星歯車機構４１によって変速をおこなうことにより、変速比を更に小さくして、増速をおこなうことができる。また、その場合、出力部材であるキャリヤ４４およびこれに一体化された出力ギヤ５１に対しては、サンギヤ４２とリングギヤ４３とからトルクが伝達され、それらのトルクが合成されて出力されることになる。そのリングギヤ４３に対するトルクの伝達はチェーン伝動機構および一対のギヤ４９，５０を介しておこなわれ、これに対して、サンギヤ４２に対するトルクの伝達は無段変速機３１を介しておこなうことになるため、出力トルクの一部が無段変速機３１を介さないで伝達されるために、変速装置全体としてのトルクの伝達効率が向上する。
【００５０】
なお、ここで後進段を設定するリバースモードについて説明すると、リバースモードは図４に示すように、第１および第４のクラッチＣd1，Ｃd2および第３クラッチＣh2ならびにリバースクラッチＲevを係合させて設定される。したがって、入力軸３５のトルクが第１および第３のクラッチＣd1，Ｃh2を介してリバースドライブスプロケット５５に伝達され、ここからチェーン５６およびリバースドリブンスプロケット５７を介してリバースクラッチＲevに伝達され、そのトルクがリングギヤ軸４８を介して遊星歯車機構４１に伝達される。
【００５１】
その遊星歯車機構４１は、第４クラッチＣd2が係合して全体が一体化されているから、リングギヤ軸４８のトルクがそのままキャリヤ４４を介して出力ギヤ５１に伝達され、ここからデファレンシャルギヤ５２に出力される。その場合、リングギヤ軸４８に対するトルクの伝達はリバースドライブスプロケット５５およびリバースドリブンスプロケット５７ならびにチェーン５６からなるチェーン伝動機構によっておこなわれるから、遊星歯車機構４１におけるリングギヤ４３の回転方向は前述したＣＶＴモードやスプリットモードにおける回転方向とは反対方向となり、その結果、後進段が設定される。
【００５２】
このように、上述した図３に示す変速装置では、一方の切換伝動機構が遊星歯車機構４１を備えていることにより、無段変速機３１による変速比幅よりも更に広い変速比幅を設定することができ、しかも、その高速側の変速比が設定されている状態では、無段変速機３１を介したトルク伝達とこれを介さないトルク伝達とが生じて、それらのトルクが合成されて出力されるので、トルクの伝達効率が良好になる。そのため、図３に示すように、トルクコンバータなどのトルクの増幅作用のある伝動装置をエンジン３９の出力側に配置することなく実用に供することのできる変速装置を得ることができる。
【００５３】
なお、図３に示す変速装置と同様な機能を生じる他の例を示せば、図６および図７ならびに図８に示すとおりである。すなわち、図６に示す例は、遊星歯車機構４１の全体を一体化させる第４クラッチＣd2を、リングギヤ４３とキャリヤ４４との間に配置し、その他の構成は図３に示す構成と同様としたものである。なお、この第４クラッチＣd2はキャリヤ４４とサンギヤ４２との間に設けることもできる。
【００５４】
また、図７に示す例は、第４クラッチＣd2を多板クラッチあるいはドグクラッチなどの方向性のないクラッチに替えて一方向クラッチとし、その他の構成は図３あるいは図６に示す構成と同様としたものである。なお、図７に示す一方向クラッチＣd2は、エンジン３９から出力ギヤ５１に向けてトルクが伝達されている状態で係合するように設定されている。これら図６および図７に示すいずれの構成であっても前述した図３に示す変速装置と同様に作用させることができる。
【００５５】
また、図８に示す例は、図３に示す装置の構成部材の配置を変更したものである。すなわち、リバースドライブスプロケット５５が入力軸３５に取り付けられており、したがってこのリバースドライブスプロケット５５を含むチェーン伝動機構が入力軸３５と第２クラッチＣh1との間に配置され、それに伴って遊星歯車機構４１が一対のギヤ４６，４７側に配置されている。そして、それに伴いデファレンシャルギヤ５２が無段変速機３１を挟んでエンジン３９とは反対側に配置されている。
【００５６】
図８に示す例では、後進段を設定するためのチェーン伝動機構が、入力軸３５からリングギヤ軸４８にトルクを伝達するように構成されていることに伴い、後進段を設定するリバースモードでは、第４クラッチＣd2とリバースクラッチＲevとの二つを係合させればよい。その他の構成および機能は前述した各例と同様である。
【００５７】
なお、遊星歯車機構４１を用いる構成として、上述した具体例では、出力部材を無段変速機３１に対して切り換えて連結する第２の切換伝動機構に組み込んだ構成を示したが、この発明はこれに限定されず、入力部材を無段変速機３１に対して切り換えて伝達する第１の切換伝動機構に遊星歯車機構を組み込んだ構成とすることもできる。また、その遊星歯車機構はシングルピニオン型のものに限定されず、ダブルピニオン型であってもよい。なお、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いる場合には、その回転要素と他の回転部材との連結関係を通常の設計手法に基づいて変更することになる。さらにこの発明で使用する無段変速機は、ベルト式のものに限られず、トロイダル式（トラクション型）のものであってもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、第１の切換伝動機構によって入力部材と無段変速機の入力要素とを連結し、かつ第２の切換伝動機構によって無段変速機の出力要素と出力部材とを連結したいわゆる順方向伝動状態と、第１の切換伝動機構によって入力部材と前記出力要素とを連結し、かつ第２の切換伝動機構によって前記入力要素と出力部材とを連結したいわゆる逆方向伝動状態とが選択的に設定されるので、無段変速機における順方向伝動状態での変速比の逆数を、逆方向伝動状態での変速比とすることができる。そのため、ベルト式の無段変速機では、入力要素となるプーリーと出力要素となるプーリーとのいずれか一方を他方に対して小径とすることにより、入力要素と出力要素との間隔を短くしても、順方向伝動状態での変速比と逆方向伝動状態での変速比とを設定できるので、変速比幅を小さくすることなく、装置をコンパクト化することができる。また、第１および第２の切換伝動機構のいずれかが、“１”以外の変速比を有する機構であれば、その変速機構での変速比と無段変速機での変速比との組み合わせで変速装置の全体としての変速比が決まるので、変速装置の全体としての変速比が多様化し、すなわち変速比幅を増大することができる。しかも、いずれか一方の切換伝動機構が遊星歯車機構を備えており、そのキャリヤから出力部材にトルクを出力するので、入力要素側および出力要素側からその遊星歯車機構にトルクを伝達するとともにこれらのトルクを合成して出力する場合であっても、トルクの伝達効率が良好になる。
【００５９】
また、請求項２ないし４の各発明によれば、上述した請求項１の発明で得られる効果に加えて、入力部材と出力部材との間に、無段変速機と遊星歯車機構とが並列的に介在された構成になるので、これら両者を介したトルクの伝達が可能になり、その結果、トルクの伝達効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る変速装置の一例を示すスケルトン図である。
【図２】  図１に示す変速装置で設定されるモードをまとめて示す図表である。
【図３】  この発明に係る他の変速装置を示すスケルトン図である。
【図４】  図３に示す変速装置で設定される各モードと各クラッチの動作状態をまとめて示す図表である。
【図５】  図３に示す変速装置で設定される各モードでの遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。
【図６】  この発明に係る更に他の変速装置を示すスケルトン図である。
【図７】  この発明に係るまた更に他の変速装置を示すスケルトン図である。
【図８】  この発明に係る更に他の変速装置を示すスケルトン図である。
【符号の説明】
１，３１…無段変速機、  ２，３２…プライマリープーリー、  ３，３３…セカンダリープーリー、  ４，３４…ベルト、  ５，３５…入力軸、  ６，１１，３６…ドライブスプロケット、  ７，１２，３７…ドリブンスプロケット、  ８，１３，３８…チェーン、  １４…出力軸、  ４１…遊星歯車機構、  ４２…サンギヤ、  ４３…リングギヤ、  ４４…キャリヤ、  ４６，５０…ドリブンギヤ、  ４７，４９…ドライブギヤ、  ５１…出力ギヤ。
【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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