JP2004239420A

JP2004239420A - 無段変速装置

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Publication number: JP2004239420A
Application number: JP2003032113A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Toyoda; 俊郎豊田; Shinji Miyata; 慎司宮田; Hidekazu Watanabe; 秀和渡辺
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-10
Also published as: US20040248690A1; JP4281370B2; DE102004006495A1; DE102004006495B4; US7195576B2

Abstract

【課題】トロイダル型無段変速機を構成する入力側ディスク２ｂと、遊星歯車式変速機を構成する第一のキャリア６４との間のトルク伝達機構を改良し、小型・軽量化と上記入力側ディスク２ｂの耐久性確保とを両立させる。
【解決手段】この入力側ディスク２ｂの外側面で、内側面側のトラクション部よりも径方向外側に存在する外周縁部に、複数の凸部７０を形成する。そして、これら各凸部７０と、上記第一のキャリア６４の支持板６５ａの外周縁部に形成したきり欠き６９とを係合させる。この構成により、上記入力側ディスク２ｂに加わる応力を緩和すると共に上記支持板６５ａの薄肉化を可能にし、上記課題を解決する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係る無段変速装置は、自動車用自動変速装置を構成する変速ユニットとして利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機を構成する変速機の一種としてトロイダル型無段変速機が知られ、一部で実施されている。この様な既に一部で実施されているトロイダル型無段変速機は、入力部から出力部への動力の伝達を互いに並列に設けられた２系統に分けて行なう、所謂ダブルキャビティ型と呼ばれているものである。この様なトロイダル型無段変速機は従来から、特許文献１、２等、多数の刊行物に記載されて周知であるが、その基本構造に就いて、図８により説明する。
【０００３】
この図８に示したトロイダル型無段変速機は、入力軸１を有する。そして、この入力軸１の中間部基端寄り（図８の左寄り）部分及び先端寄り（図８の右寄り）部分の周囲に、それぞれ入力側ディスク２、２を支持している。これら両入力側ディスク２、２は上記入力軸１に対し、それぞれがトロイド曲面である入力側面３、３同士を互いに対向させた状態で、それぞれボールスプライン４、４を介して支持している。従って上記両入力側ディスク２、２は、上記入力軸１の周囲に、この入力軸１の軸方向の変位自在に、且つ、この入力軸１と同期した回転自在に支持されている。
【０００４】
又、上記入力軸１の基端部（図８の左端部）と上記入力側ディスク２の外側面との間に、転がり軸受５と、ローディングカム式の押圧装置６とを設けている。そして、この押圧装置６を構成するカム板７を、駆動軸８により回転駆動自在としている。これに対して、上記入力軸１の先端部（図８の右端部）と上記別の入力側ディスク２の外側面との間に、ローディングナット９と、大きな弾力を有する皿板ばね１０とを設けている。
【０００５】
上記入力軸１の中間部は、トロイダル型無段変速機を収納したケーシング１１（本発明の実施の形態を示す図１参照）内に設置した隔壁部１２に設けた通孔１３を挿通している。この通孔１３の内径側には円筒状の出力筒１４を、１対の転がり軸受１５、１５により回転自在に支持しており、この出力筒１４の中間部外周面に出力歯車１６を固設している。又、この出力筒１４の両端部で上記隔壁部１２の両外側面から突出した部分に１対の出力側ディスク１７、１７を、スプライン係合により、上記出力筒１４と同期した回転自在に支持している。尚、１対の出力側ディスクと出力筒の両端部とを回転自在に結合する構造としては、上述の様なスプライン係合によるものの他、特許文献３に記載されている様に、各出力側ディスクの外側面内径寄り部分とスリーブの端部とを凹凸係合させる構造が知られている。
【０００６】
この状態で、それぞれがトロイド曲面である上記各出力側ディスク１７、１７の出力側面１８、１８が、前記各入力側面３、３に対向する。又、これら両出力側ディスク１７、１７の内周面のうちで上記出力筒１４の端縁よりも突出した部分と上記入力軸１の中間部外周面との間に、それぞれニードル軸受１９、１９を設けている。そして、上記各出力側ディスク１７、１７に加わる荷重を支承しつつ、上記入力軸１に対するこれら各出力側ディスク１７、１７の回転及び軸方向変位を自在としている。
【０００７】
又、上記入力軸１の周囲で上記入力、出力両側面３、１８同士の間部分（キャビティ）に、それぞれ複数個（一般的には２個又は３個）ずつのパワーローラ２０、２０を配置している。これら各パワーローラ２０、２０はそれぞれ、上記入力、出力両側面３、１８に当接する周面２１、２１を球状凸面とされたもので、それぞれがトラニオン２２、２２の内側面部分に、支持軸２３、２３と複数の転がり軸受とにより、回転及び若干の揺動変位自在に支持されている。
【０００８】
更に、上記各トラニオン２２、２２は、（図８で表裏方向の）両端部に設けた枢軸を、前記ケーシング１１内に設置した支持板２４、２４（本発明の実施の形態を示す図１〜３参照）に、揺動並びに軸方向の変位自在に支持している。即ち、上記各トラニオン２２、２２は、図８の時計方向及び反時計方向の変位自在に支持すると共に、図示しないアクチュエータにより、上記枢軸の軸方向（図１の上下方向、図８の表裏方向）に変位させられる様にしている。
【０００９】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の運転時には、前記駆動軸８により前記入力側ディスク２を、前記押圧装置６を介して回転駆動する。この押圧装置６は、軸方向の推力を発生させつつ上記入力側ディスク２を回転駆動するので、上記入力側ディスク２を含む１対の入力側ディスク２、２が、前記各出力側ディスク１７、１７に向け押圧されつつ、互いに同期して回転する。この結果、上記各入力側ディスク２、２の回転が、前記各パワーローラ２０、２０を介して上記各出力側ディスク１７、１７に伝わり、前記出力筒１４を介してこれら各出力側ディスク１７、１７と結合された、前記出力歯車１６が回転する。
【００１０】
上記駆動軸８とこの出力歯車１６との間の変速比を変える場合には、図示しないアクチュエータにより上記各トラニオン２２、２２を、図８の表裏方向に変位させる。この場合、図８の上半部のトラニオン２２、２２と下半部のトラニオン２２、２２とは、互いに逆方向に、同じ量だけ変位させる。この変位に伴って、上記各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１と上記入力、出力両側面３、１８との当接部の接線方向に加わる力の向きが変化する。そして、この接線方向の力によって、上記各トラニオン２２、２２が、それぞれの両端部に設けた枢軸を中心として揺動する。
【００１１】
この揺動に伴って、上記各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１と上記入力、出力両側面３、１８との当接部の、これら両側面３、１８の径方向に関する位置が変化する。これら各当接部が、上記各入力側面３、３の径方向外側に、上記各出力側面１８、１８の径方向内側に、それぞれ変化する程、上記変速比は増速側に変化する。これに対して、上記各当接部が、上記各入力側面３、３の径方向内側に、上記各出力側面１８、１８の径方向外側に、それぞれ変化する程、上記変速比は減速側に変化する。
【００１２】
更に、上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場合、遊星歯車機構等の歯車式の差動ユニットと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。図９は、この様な従来から提案されている無段変速装置のうち、特許文献４に記載されたものを示している。この無段変速装置は、所謂ギヤード・ニュートラルと呼ばれ、入力軸を一方向に回転させたまま、出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転、逆転に切り換えられるもので、トロイダル型無段変速機２５と遊星歯車式変速機２６とを組み合わせて成る。このうちのトロイダル型無段変速機２５は、入力軸１と、１対の入力側ディスク２、２と、出力側ディスク１７ａと、複数のパワーローラ２０、２０とを備える。図示の例では、この出力側ディスク１７ａは、１対の出力側ディスクの外側面同士を突き合わせて一体とした如き構造を有する。
【００１３】
又、上記遊星歯車式変速機２６は、上記入力軸１及び一方（図９の右方）の入力側ディスク２に結合固定されたキャリア２７を備える。このキャリア２７の径方向中間部に、その両端部にそれぞれ遊星歯車２８ａ、２８ｂを固設した第一の伝達軸２９を、回転自在に支持している。又、上記キャリア２７を挟んで上記入力軸１と反対側に、その両端部に太陽歯車３０ａ、３０ｂを固設した第二の伝達軸３１を、上記入力軸１と同心に、回転自在に支持している。そして、上記各遊星歯車２８ａ、２８ｂと、上記出力側ディスク１７ａにその基端部（図９の左端部）を結合した中空回転軸３２の先端部（図９の右端部）に固設した太陽歯車３３又は上記第二の伝達軸３１の一端部（図９の左端部）に固設した太陽歯車３０ａとを、それぞれ噛合させている。又、一方（図９の左方）の遊星歯車２８ａを、別の遊星歯車３４を介して、上記キャリア２７の周囲に回転自在に設けたリング歯車３５に噛合させている。
【００１４】
一方、上記第二の伝達軸３１の他端部（図９の右端部）に固設した太陽歯車３０ｂの周囲に設けた第二のキャリア３６に遊星歯車３７ａ、３７ｂを、回転自在に支持している。尚、この第二のキャリア３６は、上記入力軸１及び第二の伝達軸３１と同心に配置された、出力軸３８の基端部（図９の左端部）に固設されている。又、上記各遊星歯車３７ａ、３７ｂは、互いに噛合すると共に、一方の遊星歯車３７ａが上記太陽歯車３０ｂに、他方の遊星歯車３７ｂが、上記第二のキャリア３６の周囲に回転自在に設けた第二のリング歯車３９に、それぞれ噛合している。又、上記リング歯車３５と上記第二のキャリア３６とを低速用クラッチ４０により係脱自在とすると共に、上記第二のリング歯車３９とハウジング等の固定の部分とを、高速用クラッチ４１により係脱自在としている。
【００１５】
上述の様な、図９に示した無段変速装置の場合、上記低速用クラッチ４０を接続すると共に上記高速用クラッチ４１の接続を断った、所謂低速モード状態では、上記入力軸１の動力が上記リング歯車３５を介して上記出力軸３８に伝えられる。そして、前記トロイダル型無段変速機２５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、即ち、上記入力軸１と上記出力軸３８との間の変速比が変化する。この様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。即ち、上記トロイダル型無段変速機２５の変速比を調節する事により、上記入力軸１を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸３８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。
【００１６】
尚、この様な低速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルク（通過トルク）は、上記入力軸１から、キャリヤ２７及び第一の伝達軸２９と太陽歯車３３と中空回転軸３２とを介して出力側ディスク１７ａに加わり、更にこの出力側ディスク１７ａから各パワーローラ２０、２０を介して各入力側ディスク２、２に加わる。即ち、加速若しくは定速走行時に上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルクは、上記各入力側ディスク２、２が上記各パワーローラ２０、２０からトルクを受ける方向に循環する。
【００１７】
これに対して、上記低速用クラッチ４０の接続を断ち、上記高速用クラッチ４１を接続した、所謂高速モード状態では、上記入力軸１の動力が上記第一、第二の伝達軸２９、３１を介して上記出力軸３８に伝えられる。そして、上記トロイダル型無段変速機２５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。この場合には、上記トロイダル型無段変速機２５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。
尚、この様な高速モード状態での加速若しくは定速走行時に、上記トロイダル型無段変速機２５を通過するトルクは、各入力側ディスク２、２が各パワーローラ２０、２０にトルクを付加する方向に加わる。
【００１８】
【特許文献１】
特開平２−２８３９４９号公報
【特許文献２】
特開平８−４８６９号公報
【特許文献３】
特開平１１−３０３９６１号公報
【特許文献４】
特開２０００−２２０７１９号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な無段変速装置に関する発明を記載した特許文献４には、その原理のみを示しており、具体的な構造に就いては記載されていない。これに対して、上記無段変速装置を具体化する場合には、トロイダル型無段変速機２５を構成する一方の入力側ディスク２と、遊星歯車式変速機２６を構成するキャリア２７との結合部の構造を工夫する必要がある。即ち、図９に示す様な、ギヤード・ニュートラルと呼ばれる無段変速装置の場合、入力軸１を回転させたまま出力軸３８を停止若しくは極低速で回転させる際に、上記トロイダル型無段変速機２５を通過（循環）するトルクが非常に大きくなる。従って、上記結合部は、この大きなトルクの伝達を行なえるだけの強度を有するものでなければならない。
【００２０】
ところが、前述の特許文献３に記載されている様に、出力側ディスクの外側面内径寄り部分とスリーブの端部とを凹凸係合させた構造では、トルク伝達部の直径が小さい為、必ずしも大きなトルクの伝達を行なえない。これに対して、特願２００１−２４６８６４号には、入力側ディスクの外側面の中央部よりも外径寄り半部に突設した複数の凸部と、この入力側ディスクとの間でトルクの伝達を行なわせる伝達部材に設けた伝達用突片の先端部とを係合させる事で、これら入力側ディスクと伝達部材との間でのトルク伝達を可能とした構造が記載されている。但し、この先発明の構造にしても、上記各凸部を、上記入力側ディスクの外周縁よりも、１０ｍｍ程度径方向内側に設置する事を意図している為、上記入力側ディスクの一部に大きな応力が加わる様になって、必ずしも十分な耐久性を確保できない可能性がある。
本発明の無段変速装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置は、前述した従来から知られている無段変速装置と同様に、駆動源につながってこの駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、トロイダル型無段変速機及び遊星歯車機構とを備える。
このうちのトロイダル型無段変速機は、上記入力軸の回転に伴って回転する１対の入力側ディスクと、その側面をこれら各入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記入力軸の中間部周囲にこれら各入力側ディスクと同心に配置され、これら各入力側ディスクとは独立した回転を自在とされた出力側ディスクと、これら各入力側ディスクと出力側ディスクとの間に設けられ、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心として揺動する、１対の入力側ディスク及び出力側ディスク毎に複数個ずつのトラニオンと、これら各トラニオンの内側面から突出した、これら各トラニオン毎に１本ずつの支持軸と、これら各支持軸に回転自在に支持された状態で、上記各入力側ディスクと出力側ディスクとの側面同士の間に挟持された、上記各トラニオン毎に１個ずつのパワーローラとを備える。
又、上記遊星歯車機構は、太陽歯車とこの太陽歯車の周囲に配置したリング歯車との間に設けられてこの太陽歯車と同心に且つ上記入力軸の一端部に支持された一方の入力側ディスクと同期した回転自在に支持したキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を、上記太陽歯車とリング歯車とに噛合させて成るものである。
【００２２】
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記一方の入力側ディスクの外側面の一部に突設した複数の凸部と、上記キャリアの一部に形成した複数の係合部とを係合させる事で、このキャリアと上記一方の入力側ディスクとの間での動力伝達を自在としている。
そして、上記各凸部は、上記一方の入力側ディスクの内側面と上記各パワーローラの周面との転がり接触部であるトラクション部がこの内側面の最も外径寄り部分に存在する状態での、このトラクション部のピッチ円直径よりも外径寄り部分に設けている。
【００２３】
【作用】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置が、入力軸と出力軸との間で動力を伝達すると共に、これら両軸同士の間の変速比を変化させる場合に於ける基本的な作用は、前述の図９に示した、従来から知られている無段変速装置の場合と同様である。
特に、本発明の無段変速装置の場合には、一方の入力側ディスクの外側面の一部に突設した複数の凸部と、上記キャリアの一部に形成した複数の係合部との係合により、このキャリアと上記一方のディスクとの間で、大きなトルク伝達を無理なく行なえる。
しかも、上記各凸部を、トラクション部のピッチ円直径よりも外径寄り部分に設けている為、トルク伝達時に上記一方の入力側ディスクに加わる応力を低く抑えて、この入力側ディスクを始めとする構成各部材の耐久性を十分に確保できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１〜７は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、各図には、縦横比等の寸法関係を、実際の寸法関係で示している。本例の無段変速装置は、トロイダル型無段変速機２５ａと、第一〜第三の遊星歯車式変速機４２〜４４とを組み合わせて成り、入力軸１ａと、出力軸３８ａとを有する。このうちの第一、第二の遊星歯車式変速機４２、４３が、特許請求の範囲に記載した遊星歯車機構に相当する。図示の例では、上記入力軸１ａと出力軸３８ａとの間に伝達軸４５を、これら両軸１ａ、３８ａと同心に、且つ、これら両軸１ａ、３８ａに対する相対回転を自在に設けている。そして、上記第一、第二の遊星歯車式変速機４２、４３を上記入力軸１ａと上記伝達軸４５との間に掛け渡す状態で、上記第三の遊星歯車式変速機４４をこの伝達軸４５と上記出力軸３８ａとの間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。
【００２５】
このうちのトロイダル型無段変速機２５ａは、１対の入力側ディスク２ａ、２ｂと、一体型の出力側ディスク１７ｂと、複数のパワーローラ２０、２０とを備える。そして、上記１対の入力側ディスク２ａ、２ｂは、上記入力軸１ａを介して互いに同心に、且つ、同期した回転を自在として結合されている。又、上記出力側ディスク１７ｂは、上記両入力側ディスク２ａ、２ｂ同士の間に、これら両入力側ディスク２ａ、２ｂと同心に、且つ、これら両入力側ディスク２ａ、２ｂに対する相対回転を自在として支持されている。更に、上記各パワーローラ２０、２０は、軸方向に関して上記出力側ディスク１７ｂの軸方向両側面と上記両入力側ディスク２ａ、２ｂの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個ずつ挟持されている。そして、これら両入力側ディスク２ａ、２ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両入力側ディスク２ａ、２ｂから上記出力側ディスク１７ｂに動力を伝達する。
【００２６】
更に、本例の場合には、上記出力側ディスク１７ｂの軸方向両端部を、１対のスラストアンギュラ玉軸受４６、４６等の転がり軸受により、回転自在に支持している。この為に本例の場合には、上記各トラニオン２０、２０の両端部を支持する為の１対の支持板２４、２４を支持する為にケーシング１１の内側に、アクチュエータボディー４７を介して１対の支柱４８、４８を設けている。これら各支柱４８、４８はそれぞれ、上記入力軸１ａを挟んで径方向反対側に、互いに同心に設けられた１対の支持ポスト部４９ａ、４９ｂを、円環状の支持環部５０により連結して成る。上記入力軸１ａは、この支持環部５０の内側を挿通している。
【００２７】
又、上記各支柱４８、４８の下端部は、上記アクチュエータボディー４７の上面に、それぞれ複数本ずつのボルト５１、５１により、取付位置並びに取付方向を規制した状態で結合固定している。この為に上記アクチュエータボディー４７の上面には、上記各支柱４８、４８の下端部をがたつきなく内嵌する為の凹部５２、５２を形成している。又、これら各支柱４８、４８の下端部には、下端面に開口する複数のねじ孔を形成している。これら各支柱４８、４８は、それぞれの下端部を上記各凹部５２、５２に内嵌した状態で、上記アクチュエータボディー４７を下方から挿通して上記各ねじ孔に螺合し、更に緊締した上記各ボルト５１、５１により、上記アクチュエータボディー４７の上面の所定位置に固定している。
【００２８】
これに対して上記各支柱４８、４８の上端部は、連結板５３の下面に、それぞれボルト５４、５４により、取付位置を規制した状態で結合固定している。この為に上記連結板５３の下面に、上記各支柱４８、４８の上端部をがたつきなく内嵌する為の凹部５５、５５を形成している。又、これら各支柱４８、４８の上端部には、上端面中央部に開口する１個ずつのねじ孔を形成している。これら各支柱４８、４８は、それぞれの上端部を上記各凹部５５、５５に内嵌した状態で、上記連結板５３を上方から挿通して上記各ねじ孔に螺合し、更に緊締した上記各ボルト５４、５４により、上記連結板５３の下面の所定位置に固定している。
【００２９】
上記１対の支柱４８、４８は、上述の様に上記アクチュエータボディー４７の上面と上記連結板５３の下面との間に、位置規制して掛け渡す様に連結固定している。この状態で、上記各支柱４８、４８の両端部近傍に設けた、前記各支持ポスト部４９ａ、４９ｂのうち、下側の支持ポスト部４９ａ、４９ａは上記アクチュエータボディー４７の上面の直上位置に存在する。そして、上記両支柱４８、４８の支持ポスト部４９ａ、４９ａに、前記１対の支持板２４、２４のうちの下側の支持板２４に形成した支持孔５６ａ、５６ａを、がたつきなく外嵌している。又、上側の支持ポスト部４９ｂ、４９ｂは上記連結板５３の下面の直下位置に存在する。そして、上記両支柱４８、４８の支持ポスト部４９ｂ、４９ｂに、前記１対の支持板２４、２４のうちの上側の支持板２４に形成した支持孔５６ｂ、５６ｂを、がたつきなく外嵌している。この様にして設けた、上記両支持板２４、２４同士の間には、複数のトラニオン２２、２２と支持軸２３、２３とを介して、パワ−ロ−ラ２０、２０を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１と、前記各入力側ディスク２ａ、２ｂの入力側面３、３及び前記出力側ディスク１７ｂの出力側面とを、転がり接触させている。
【００３０】
又、上記１対の支柱４８、４８により互いに結合された、上記アクチュエータボディー４７と上記連結板５３とのうち、アクチュエータボディー４７は前記ケーシング１１の下部に、上記連結板５３は上記ケーシング１１内に、それぞれ長さ方向（図１〜２の左右方向、図３の表裏方向）及び幅方向の位置を規制した状態で支持固定されている。このうちの連結板５３の位置規制を行なう為に、図示の例では、この連結板５３の上面と、上記ケーシング１１の天板部５７の下面との互いに対向する部分にそれぞれ形成した、位置決め凹部５８ａ、５８ｂ同士の間に、円筒状の位置決めスリーブ５９、５９を掛け渡している。又、上記連結板５３の位置決めは、図示しない複数本の位置決めピンにより図っている。
【００３１】
この様にして上記ケーシング１１内の所定位置に固定した１対の支柱４８、４８の中間部に設けられ、それぞれが前記入力側ディスク２ａ、２ｂと前記出力側ディスク１７ｂとの側面同士の間に存在する各キャビティ（空間）の中央部に存在する前記各支持環部５０、５０により、上記出力側ディスク１７ｂを、回転自在に支持している。この為に、これら各支持環部５０、５０とこの出力側ディスク１７ｂの軸方向両端面、即ち、この出力側ディスク１７ｂの軸方向両側面に設けた出力側面１８、１８よりも内径側部分との間に、前記各スラストアンギュラ玉軸受４６、４６を設けている。
【００３２】
又、図示の無段変速装置の場合、前記入力軸１ａの基端部（図１の左端部）を図示しないエンジンのクランクシャフトに、駆動軸６０を介して結合し、このクランクシャフトにより上記入力軸１ａを回転駆動する様にしている。又、前記両入力側ディスク２ａ、２ｂの入力側面３、３及び上記出力側ディスク１７ｂの出力側面１８、１８と前記各パワーローラ２０、２０の周面２１、２１との転がり接触部（トラクション部）に適正な面圧を付与する為の押圧装置６ａとして、油圧式のものを使用している。又、ギヤポンプ等の油圧源により、この押圧装置６ａ及び変速の為にトラニオン２０、２０を変位させる為の油圧式のアクチュエータ７９、７９、並びに後述する低速用クラッチ６１及び高速用クラッチ６２を断接させる為の油圧シリンダに、圧油を供給自在としている。
【００３３】
又、上記出力側ディスク１７ｂに中空回転軸３２ａの基端部（図１〜２の左端部）をスプライン係合させている。そして、この中空回転軸３２ａを、エンジンから遠い側（図１〜２の右側）の（一方の）入力側ディスク２ｂの内側に挿通して、上記出力側ディスク１７ｂの回転力を取り出し自在としている。更に、上記中空回転軸３２ａの先端部（図１〜２の右端部）で上記入力側ディスク２ｂの外側面から突出した部分に、前記第一の遊星歯車式変速機４２を構成する為の、第一の太陽歯車６３を固設している。
【００３４】
一方、上記入力軸１ａの先端部（図１〜２の右端部）で上記中空回転軸３２ａから突出した部分と上記入力側ディスク２ｂとの間に、特許請求の範囲に記載したキャリアである第一のキャリア６４を、掛け渡す様に設けて、この入力側ディスク２ｂと上記入力軸１ａとが、互いに同期して回転する様にしている。上記第一のキャリア６４は、軸方向に間隔をあけて互いに同心且つ平行に配置された、それぞれが円輪状である３枚の支持板６５ａ〜６５ｃを備える。このうちの軸方向中間に配置された支持板６５ｂの内周縁部に、円筒状の支持筒部６６を固設している。そして、この支持筒部６６を、上記入力軸１ａの先端部にスプライン係合させ、更にナット６７によりその先端縁（図１の右端縁）を抑え付けて、上記入力軸１ａに対し固定している。
【００３５】
これに対して、軸方向両側の支持板６５ａ、６５ｃは上記中間の支持板６５ｂに対し、それぞれ遊星軸６８ａ、６８ｂにより結合固定されると共に、遊星軸６８ｃにより、互いに直接結合されている。即ち、上記中間の支持板６５ｂのうちで上記入力側ディスク２ｂに対向する片側面の円周方向等間隔位置（一般的には３〜４個所位置）に、それぞれ遊星軸６８ａの一端部（図１、４の右端部）を嵌合固定し、これら各遊星軸６８ａの他端部（図１、４の左端部）に、一方（図１、２、４の左方）の支持板６５ａを嵌合固定している。又、上記中間の支持板６５ｂうちで上記入力側ディスク２ｂと反対側の他側面の円周方向等間隔位置（一般的には３〜４個所位置）に、それぞれ遊星軸６８ｂの一端部（図１、４の左端部）を嵌合固定し、これら各遊星軸６８ｂの他端部（図１の右端部）に、他方（図１の右方）の支持板６５ｃを嵌合固定している。更に、残りの遊星軸６８ｃの両端部を、この支持板６５ｃと上記支持板６４ａとの円周方向等間隔位置（一般的には３〜４個所位置）の外径寄り部分に、それぞれ嵌合固定している。上記中間の支持板６５ｂの一部で上記残りの枢軸６８ｃに整合する部分並びにこの部分の周囲部分は切り欠かれている。尚、大きなトルク伝達を行なう為に上記第一のキャリア６４の剛性及び強度をより大きくする為には、上記各支持板６５ａ〜６５ｃ同士を、上記各遊星軸６８ａ〜６８ｃと別途設けた柱部により結合する。
【００３６】
そして、上記一方の支持板６５ａの外周縁部の円周方向等間隔複数個所（図示の例では３個所）に形成したきり欠き６９と、上記入力側ディスク２ｂに設けた複数（図示の例では３個）の凸部７０、７０とを係合させている。これら各凸部７０、７０は、図５〜６に示す様に、上記入力側ディスク２ｂの外側面（図１、２、４、６、７の右側面）の外周寄り部分に、円周方向等間隔に形成している。より具体的には、図７（ａ）に示す様に、上記入力側ディスク２ｂの内側面である前記入力側面３と、前記各パワーローラ２０の周面２１との転がり接触部であるトラクション部が上記入力側面３の最も外径寄り部分に存在する状態（トロイダル型無段変速機２５ａの最大増速状態）での、上記トラクション部のピッチ円直径Ｄ_Ｐよりも外径寄り部分に、上記各凸部７０、７０を突設している。そして、これら各凸部７０、７０と、上記支持板６５ａに形成した上記切り欠き６９とを、少なくとも円周方向に関してがたつきなく係合させる事で、前記第一のキャリア６４と上記入力側ディスク２ｂとの間での動力伝達を自在としている。
【００３７】
又、上記第一のキャリア６４に設けた、前記各遊星軸６８ａ〜６８ｃに、それぞれ遊星歯車７１ａ〜７１ｃを回転自在に支持して、それぞれがダブルピニオン型である前記第一、第二の遊星歯車式変速機４２、４３を構成している。更に、上記第一のキャリア６４の片半部（図１〜２の右半部）周囲に第一のリング歯車７２を、回転自在に支持している。上記各遊星歯車７１ａ〜７１ｃのうち、上記トロイダル型無段変速機２５ａ寄り（図１〜２の左寄り）で上記第一のキャリア６４の径方向に関して内側に設けた遊星歯車７１ａは、前記第一の太陽歯車６３に噛合している。又、上記トロイダル型無段変速機２５ａから遠い側（図１〜２の右側）で上記第一のキャリア６４の径方向に関して内側に設けた遊星歯車７１ｂは、前記伝達軸４５の基端部（図１の左端部）に固設した第二の太陽歯車７３に噛合している。又、上記第一のキャリア６４の径方向に関して外側に設けた、残りの遊星歯車７１ｃは、上記内側に設けた遊星歯車７１ａ、７１ｂよりも軸方向寸法を大きくして、これら両遊星歯車７１ａ、７１ｂに噛合させている。更に、上記残りの遊星歯車７１ｃと上記第一のリング歯車７２とを噛合させている。尚、径方向外寄りの遊星歯車を、第一、第二の遊星歯車式変速機４２、４３同士の間で互いに独立させる代りに、幅広のリング歯車をこれら両遊星歯車に噛合させる構造も、採用可能である。
【００３８】
一方、前記第三の遊星歯車式変速機４４を構成する為の第二のキャリア７４を、前記出力軸３８ａの基端部（図１の左端部）に結合固定している。そして、この第二のキャリア７４と上記第一のリング歯車７２とを、前記低速用クラッチ６１を介して結合している。又、上記伝達軸４５の先端寄り（図１〜２の右端寄り）部分に第三の太陽歯車７５を固設している。又、この第三の太陽歯車７５の周囲に、第二のリング歯車７６を配置し、この第二のリング歯車７６と前記ケーシング１１等の固定の部分との間に、前記高速用クラッチ６２を設けている。更に、上記第二のリング歯車７６と上記第三の太陽歯車７５との間に配置した復数組の遊星歯車７７ａ、７７ｂを、上記第二のキャリア７４に回転自在に支持している。これら各遊星歯車７７ａ、７７ｂは、互いに噛合すると共に、上記第二のキャリア７４の径方向に関して内側に設けた遊星歯車７７ａを上記第三の太陽歯車７５に、同じく外側に設けた遊星歯車７７ｂを上記第二のリング歯車７６に、それぞれ噛合している。
【００３９】
上述の様に構成する本例の無段変速装置の場合、入力軸１ａから１対の入力側ディスク２ａ、２ｂ、各パワーローラ２０、２０を介して一体型の出力側ディスク１７ｂに伝わった動力は、前記中空回転軸３２ａを通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ６１を接続し、前記高速用クラッチ６２の接続を断った、低速モードの状態では、前記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を変える事により、上記入力軸１ａの回転速度を一定にしたまま、前記出力軸３８ａの回転速度を、停止状態を挟んで正転、逆転に変換自在となる。即ち、この低速モード状態では、上記入力軸１ａと共に正方向に回転する第一のキャリア６４と、上記中空回転軸３２ａと共に逆方向に回転する前記第一の太陽歯車６３との差動成分が、前記第一のリング歯車７２から、前記低速用クラッチ６１、前記第二のキャリア７４を介して、上記出力軸３８ａに伝達される。この状態では、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を所定値にする事で上記出力軸３８ａを停止させられる他、このトロイダル型無段変速機２５ａの変速比を上記所定値から増速側に変化させる事により上記出力軸３８ａを、車両を後退させる方向に回転させられる。これに対して、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を上記所定値から減速側に変化させる事により上記出力軸３８ａを、車両を前進させる方向に回転させられる。
【００４０】
更に、上記低速用クラッチ６１の接続を断ち、上記高速用クラッチ６２を接続した、高速モードの状態では、上記出力軸３８ａを、車両を前進させる方向に回転させる。即ち、この高速モード状態では、上記入力軸１ａと共に正方向に回転する第一のキャリア６４と、上記中空回転軸３２ａと共にこの第一のキャリア６４と逆方向に回転する前記第一の太陽歯車６３との差動成分に応じて回転する、前記第一の遊星歯車式変速機４２の遊星歯車７１ａの回転が、別の遊星歯車７１ｃを介して、前記第二の遊星歯車式変速機４３の遊星歯車７１ｂに伝わり、前記第二の太陽歯車７３を介して、前記伝達軸４５を回転させる。そして、この伝達軸４５の先端部に設けた第三の太陽歯車７５と、この第三の太陽歯車７５と共に前記第三の遊星歯車式変速機４４を構成する第二のリング歯車７６及び遊星歯車７７ａ、７７ｂとの噛合に基づき、前記第二のキャリア７４及びこの第二のキャリア７４に結合した上記出力軸３８ａを、前進方向に回転させる。この状態では、上記トロイダル型無段変速機２５ａの変速比を増速側に変化させる程、上記出力軸３８ａの回転速度を速くできる。
【００４１】
更に、本例の無段変速装置の場合には、小型・軽量化を図りつつ、前記一方の入力側ディスク２ｂと上記第一のキャリア６４との間での動力の伝達を確実に行なえる。即ち、この動力の伝達を行なわせる為に、上記入力側ディスク２ｂの外側面に突設した複数の凸部７０、７０を、前記トラクション部のピッチ円直径Ｄ_Ｐよりも径方向外側に位置する、上記外側面の外周縁部に形成している。そして、上記キャリア６４を構成する支持板６５ａの外周縁部に形成した切り欠き６９と上記各凸部７０、７０とを係合させている。これら各切り欠き６９を形成する部分は、前記各遊星軸６８ａの端部を嵌合する部分よりも径方向外側に設けられる為、図４（ａ）に示す様に、上記支持板６５ａの厚さを強度確保の為に必要とする以上に大きくしなくても、上記各凸部７０、７０と上記各遊星軸６８ａの端部とが干渉する事がない。
【００４２】
この為、上記支持板６５ａの薄肉化による小型・軽量化を図れる。これに対して、前述の特願２００１−２４６８６４号に係る先発明の場合には、図４（ｂ）に示す様に、凸部７０ａを入力側ディスク２ｂの外周縁よりも、１０ｍｍ程度径方向内側に設置する為、この凸部７０ａと遊星軸６８ａとの干渉を防止する為には、支持板６５ａ´を厚肉にし、この支持板６５ａ´の片面に、上記凸部７０ａを係合させる為の凹部７８を形成する必要が生じる。この為に上記先発明に係る構造の場合には、上記支持板６５ａ´の薄肉化による小型・軽量化を図る事が難しい。又、上記凹部７８の加工作業は、切り欠きの加工作業に比べて面倒である為、製造コストが嵩む。又、本発明の構造は、トルク伝達を行なう部分（上記各凸部７０、７０と上記各切り欠き６９との係合部）の直径が大きい分、同じ大きさのトルクを伝達する場合に、係合部に作用する力を、上記先発明の場合に比べて小さく抑えられる。これらの面から、本発明の構造は、上記先発明の構造に比べて有利である。
【００４３】
更に、本発明の場合には、上記各凸部７０、７０を、前記トラクション部のピッチ円直径Ｄ_Ｐよりも径方向外側に位置させる事で、前記入力側ディスク２ｂの耐久性の向上も図れる。この理由は、この入力側ディスク２ｂのうちで、前記第一のキャリア６４との間のトルク伝達に伴って応力が加わる部分と、前記各パワーローラ２０との間でのトルク伝達に伴って応力が加わる部分とがずれる為である。即ち、上記各凸部７０、７０を形成した部分には、上記入力側ディスク２ｂと上記第一のキャリア６４との間のトルク伝達に伴って、剪断方向の応力が加わる。又、上記トラクション部には、上記各パワーローラ２０と上記入力側ディスク２ｂとの間のトルク伝達時に、圧縮方向並びに剪断方向の応力が加わる。本発明の場合には、上記各凸部７０、７０の径方向位置を上述の様に規制しているので、図７（ａ）に示す様に、上記２種類のトルク伝達に伴って上記入力側ディスク２ｂに加わる応力の位置が異なる（重なり合う事がない）。この為、この入力側ディスク２ｂを構成する金属の疲労寿命の向上を図り易くなる。これに対して、上記先発明の場合には、図７（ｂ）に示す様に、上記２種類のトルク伝達に伴って上記入力側ディスク２ｂに加わる応力の位置が重なり合う。この為、この入力側ディスク２ｂを構成する金属の疲労寿命の向上を図りにくくなる。これらの面からも、本発明の構造は、上記先発明の構造に比べて有利である。
【００４４】
尚、上記入力側ディスク２ｂの内側面である入力側面３の仕上加工を行なう際には、この入力側ディスク２ｂの外側面で上記各凸部７０、７０の内径側部分に、図示しないバックアッププレートを突き当てる。これら各凸部７０、７０の内径側部分（各凸部７０、７０の内接円）の直径Ｄ_７０は、前記トラクション部のピッチ円直径Ｄ_Ｐよりも大きい（Ｄ_７０＞Ｄ_Ｐ）為、上記入力側面３のうちで上記各パワーローラ２０の周面２１と当接し得る部分の支持強度を十分に確保できる。この為、上記入力側面３の形状並びに寸法精度を確保する面からも、上記先発明の構造に比べて有利となる。特に、上記各凸部７０、７０を、上記トラクション部に存在する接触楕円の外接円よりも径方向外側に設ければ、上記疲労寿命確保の面からも、上記入力側面３の精度確保の面からも有利となる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、大きな動力の伝達が可能で、優れた耐久性を有し、しかも小型且つ軽量な無段変速装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】図１の中央部拡大図。
【図３】図１の拡大Ａ−Ａ断面図。
【図４】（ａ）は本発明の場合に就いて、（ｂ）は先発明を適用した場合に就いて、それぞれ示す、図１のＢ部拡大図。
【図５】入力側ディスクを図４の右方から見た図。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図。
【図７】（ａ）は本発明の場合に就いて、（ｂ）は先発明を適用した場合に就いて、それぞれ一部を省略して示す、図１のＤ−Ｄ断面図。
【図８】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、最大減速時の状態で示す側面図。
【図９】従来から知られている無段変速装置の１例を示す略断面図。
【符号の説明】
１、１ａ入力軸
２、２ａ、２ｂ入力側ディスク
３入力側面
４ボールスプライン
５転がり軸受
６、６ａ押圧装置
７カム板
８駆動軸
９ローディングナット
１０皿板ばね
１１ケーシング
１２隔壁部
１３通孔
１４出力筒
１５転がり軸受
１６出力歯車
１７、１７ａ、１７ｂ出力側ディスク
１８出力側面
１９ニードル軸受
２０パワーローラ
２１周面
２２トラニオン
２３支持軸
２４支持板
２５、２５ａトロイダル型無段変速機
２６遊星歯車式変速機
２７キャリア
２８ａ、２８ｂ遊星歯車
２９第一の伝達軸
３０ａ、３０ｂ太陽歯車
３１第二の伝達軸
３２、３２ａ中空回転軸
３３太陽歯車
３４遊星歯車
３５リング歯車
３６第二のキャリア
３７ａ、３７ｂ遊星歯車
３８、３８ａ出力軸
３９第二のリング歯車
４０低速用クラッチ
４１高速用クラッチ
４２第一の遊星歯車式変速機
４３第二の遊星歯車式変速機
４４第三の遊星歯車式変速機
４５伝達軸
４６スラストアンギュラ玉軸受
４７アクチュエータボディー
４８支柱
４９ａ、４９ｂ支持ポスト部
５０支持環部
５１ボルト
５２凹部
５３連結板
５４ボルト
５５凹部
５６ａ、５６ｂ支持孔
５７天板部
５８ａ、５８ｂ位置決め凹部
５９位置決めスリーブ
６０駆動軸
６１低速用クラッチ
６２高速用クラッチ
６３第一の太陽歯車
６４第一のキャリア
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ａ´ 支持板
６６支持筒部
６７ナット
６８ａ、６８ｂ、６８ｃ遊星軸
６９切り欠き
７０、７０ａ凸部
７１ａ、７１ｂ７１ｃ遊星歯車
７２第一のリング歯車
７３第二の太陽歯車
７４第二のキャリア
７５第三の太陽歯車
７６第二のリング歯車
７７ａ、７７ｂ遊星歯車
７８凹部
７９アクチュエータ

Claims

駆動源につながってこの駆動源により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、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機構とを備え、このトロイダル型無段変速機は、上記入力軸の回転に伴って回転する１対の入力側ディスクと、その側面をこれら各入力側ディスクの内側面に対向させた状態で上記入力軸の中間部周囲にこれら各入力側ディスクと同心に配置され、これら各入力側ディスクとは独立した回転を自在とされた出力側ディスクと、これら各入力側ディスクと出力側ディスクとの間に設けられ、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心として揺動する、１対の入力側ディスク及び出力側ディスク毎に複数個ずつのトラニオンと、これら各トラニオンの内側面から突出した、これら各トラニオン毎に１本ずつの支持軸と、これら各支持軸に回転自在に支持された状態で、上記各入力側ディスクと出力側ディスクとの側面同士の間に挟持された、上記各トラニオン毎に１個ずつのパワーローラとを備えたものであり、上記遊星歯車機構は、太陽歯車とこの太陽歯車の周囲に配置したリング歯車との間に設けられてこの太陽歯車と同心に且つ上記入力軸の一端部に支持された一方の入力側ディスクと同期した回転自在に支持したキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を、上記太陽歯車とリング歯車とに噛合させて成るものである無段変速装置に於いて、上記一方の入力側ディスクの外側面の一部で、この一方の入力側ディスクの内側面と上記各パワーローラの周面との転がり接触部であるトラクション部がこの内側面の最も外径寄り部分に存在する状態での、このトラクション部のピッチ円直径よりも外径寄り部分に突設した複数の凸部と、上記キャリアの一部に形成した複数の係合部とを係合させる事で、このキャリアと上記一方の入力側ディスクとの間での動力伝達を自在とした無段変速装置。
複数の凸部が、トラクション部に存在する接触楕円の外接円よりも径方向外側に突設されている、請求項１に記載した無段変速装置。
入力軸を回転させたまま出力軸を停止させる、変速比無限大の状態を実現できる、請求項１〜２の何れかに記載した無段変速装置。