JP4158320B2 - 無段変速装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係る無段変速装置は、自動車用の自動変速機として利用する。特に本発明は、小型・軽量化を図りつつ、予圧付与の為の皿板ばねの耐久性確保を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の自動変速機として、図４〜５に略示する様なトロイダル型無段変速機が、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシング５（後述する図７〜８参照）の内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸６、６を中心として揺動するトラニオン７、７を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン７、７は、両端部外側面に上記枢軸６、６を、各トラニオン７、７毎に互いに同心に、各トラニオン７、７毎に１対ずつ設けている。これら各枢軸６、６の中心軸は、上記各ディスク２、４の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、４の中心軸の方向に対して直角方向若しくは直角に近い方向である、捩れの位置に存在する。又、上記各トラニオン７、７の中心部には変位軸８、８の基半部を支持し、上記枢軸６、６を中心として各トラニオン７、７を揺動させる事により、上記各変位軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン７、７に支持された変位軸８、８の先半部周囲には、それぞれパワーローラ９、９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９、９を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。
【０００４】
上記入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸６を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。又、上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の押圧装置１０を設け、この押圧装置１０によって上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、回転駆動自在としている。
【０００５】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記押圧装置１０が上記入力側ディスク２を、上記複数のパワーローラ９、９に押圧しつつ回転させる。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸６、６を中心として前記各トラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図４に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。
【０００７】
反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図５に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。各変位軸８、８の傾斜角度を図４と図５との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００８】
更に、図６〜７は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは円管状の入力軸１１の周囲に、それぞれ回転自在に支持している。又、この入力軸１１の端部と上記入力側ディスク２との間に、ローディングカム式の押圧装置１０を設けている。一方、上記出力側ディスク４には、出力歯車１２を結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１２とが同期して回転する様にしている。
【０００９】
１対のトラニオン７、７の両端部に互いに同心に設けた枢軸６、６は１対の支持板（ヨーク）１３、１３に、揺動並びに軸方向（図６の表裏方向、図７の上下方向）の変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン７、７の中間部に、変位軸８、８の基半部を支持している。これら各変位軸８、８は、基半部と先半部とを互いに偏心させている。そして、このうちの基半部を上記各トラニオン７、７の中間部に回転自在に支持し、それぞれの先半部にパワーローラ９、９を回転自在に支持している。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸８、８は、上記入力軸１１に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸８、８の基半部と先半部とが偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関して同方向（図７で上下逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１１の配設方向に対してほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ９、９は、上記入力軸１１の配設方向に関して若干の変位自在に支持される。
【００１１】
又、上記各パワーローラ９、９の外側面と上記各トラニオン７、７の中間部内側面との間には、これら各パワーローラ９、９の外側面の側から順に、スラスト玉軸受１４、１４とスラストニードル軸受１５、１５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１４は、上記各パワーローラ９、９に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ９、９の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受１５、１５は、上記各パワーローラ９、９から上記各スラスト玉軸受１４、１４を構成する外輪１６、１６に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記各変位軸８、８の先半部及び上記外輪１６、１６が、これら各変位軸８、８の基半部を中心として揺動する事を許容する。更に、上記各トラニオン７、７は、油圧式のアクチュエータ（油圧シリンダ）１７、１７により、前記各枢軸６、６の軸方向に変位自在としている。
【００１２】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１１の回転は前記押圧装置１０を介して入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車１２より取り出される。
【００１３】
入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比を変える場合には、上記各アクチュエータ１７、１７により上記１対のトラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図７の右側のパワーローラ９を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ９を同図の上側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン７、７が、支持板１３、１３に枢支された枢軸６、６を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図４〜５に示した様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
トロイダル型無段変速機による動力伝達時には、構成各部の弾性変形に基づいて、上記各パワーローラ９、９が上記入力軸１１の軸方向に変位する。そして、これら各パワーローラ９、９を支持した前記各変位軸８、８が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受１４、１４の外輪１６、１６の外側面と上記各トラニオン７、７の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受１５、１５が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。
【００１５】
更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図８〜９に示す様に、入力軸１１ａの周囲に入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを２個ずつ設け、これら２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型の構造も、従来から知られている。この図８〜９に示した構造は、上記入力軸１１ａの中間部周囲に出力歯車１２ａを、この入力軸１１ａに対する回転を自在として支持し、この出力歯車１２ａの中心部に設けた円筒部の両端部に上記各出力側ディスク４、４を、スプライン係合させている。又、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、上記入力軸１１ａの両端部に、この入力軸１１ａと共に回転自在に支持している。この入力軸１１ａは、駆動軸１８により、ローディングカム式の押圧装置１０を介して回転駆動する。この様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１１ａから出力歯車１２ａへの動力の伝達を、一方の入力側ディスク２Ａと出力側ディスク４との間と、他方の入力側ディスク２Ｂと出力側ディスク４との間との、２系統に分けて行なうので、大きな動力の伝達を行なえる。
【００１６】
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、遊星歯車機構と組み合わせて、動力循環型の無段変速装置を構成する事が、特開平１−１６９１６９号公報、同１−３１２２６６号公報、同１０−１９６７５９号公報、同１１−６３１４６〜７号公報等に記載されている様に、従来から提案されている。即ち、低速走行時にはエンジンの駆動力をトロイダル型無段変速機のみで伝達し、高速走行時には上記駆動力を遊星歯車機構で伝達する事により、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機に加わるトルクの低減を図る様にしている。この様に構成する事により、上記トロイダル型無段変速機の構成各部材の耐久性を向上させる事ができる。
【００１７】
図１０は、上記各公報のうちの特開平１０−１９６７５９号公報に記載された無段変速装置を示している。この無段変速装置は、駆動源であるエンジン１９のクランクシャフト２０の出力側端部（図１０の右端部）と入力軸２１の入力側端部（図１０の左端部）との間に発進クラッチ２２を設けている。又、上記入力軸２１の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸２３を、この入力軸２１と平行に配置している。そして、この入力軸２１の周囲にトロイダル型無段変速機２４を、上記出力軸２３の周囲に遊星歯車機構２５を、それぞれ設けている。
【００１８】
上記トロイダル型無段変速機２４のローディングカム式の押圧装置１０を構成するカム板２６は、上記入力軸２１の中間部で出力側端部寄り（図１０の右寄り）部分に固定している。又、入力側ディスク２と出力側ディスク４とは、上記入力軸２１の周囲に、ニードル軸受等、図示しない軸受により、この入力軸２１に対し、互いに独立した回転を自在に支持している。そして、上記カム板２６と入力側ディスク２とにより、上記押圧装置１０を構成している。従って、上記入力側ディスク２は上記入力軸２１の回転に伴い、上記出力側ディスク４に向け押圧されつつ回転する。又、上記入力側ディスク２の内側面２ａと上記出力側ディスク４の内側面４ａとの間に複数個のパワーローラ９、９を挟持して、前述の図４〜７に示した如きトロイダル型無段変速機２４を構成している。
【００１９】
又、上記遊星歯車機構２５を構成する太陽歯車２７は、前記出力軸２３の入力側端部（図１０の右端部）に固定している。従ってこの出力軸２３は、上記太陽歯車２７の回転に伴って回転する。この太陽歯車２７の周囲にはリング歯車２８を、上記太陽歯車２７と同心に、且つ回転自在に支持している。そして、このリング歯車２８の内周面と上記太陽歯車２７の外周面との間に、複数個（通常は３〜４個）の遊星歯車組２９、２９を設けている。図示の例ではこれら各遊星歯車組２９、２９は、それぞれ１対ずつの遊星歯車３０ａ、３０ｂを組み合わせて成る。これら１対ずつの遊星歯車３０ａ、３０ｂは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車３０ａを上記リング歯車２８に噛合させ、内径側に配置した遊星歯車３０ｂを上記太陽歯車２７に噛合させている。この様に各遊星歯車組２９、２９をそれぞれ１対ずつの遊星歯車３０ａ、３０ｂにより構成するのは、上記リング歯車２８と太陽歯車２７との回転方向を一致させる為である。従って、他の構成部分との関係で、これらリング歯車２８と太陽歯車２７との回転方向を一致させる必要がなければ、単一の遊星歯車をこれらリング歯車２８と太陽歯車２７との両方に噛合させても良い。上述の様な遊星歯車組２９、２９は、キャリア３１の片側面（図１０の右側面）に回転自在に支持している。又、このキャリア３１は、前記出力軸２３の中間部に、回転自在に支持している。
【００２０】
又、上記キャリア３１と前記出力側ディスク４とを、第一の動力伝達機構３２により、回転力の伝達を可能な状態に接続している。請求項１に記載した第一の動力伝達経路を構成する、上記第一の動力伝達機構３２は、互いに噛合した第一、第二の歯車３３、３４により構成している。従って上記キャリア３１は、上記出力側ディスク４の回転に伴って、この出力側ディスク４と反対方向に、上記第一、第二の歯車３３、３４の歯数に応じた速度で回転する。
【００２１】
一方、前記入力軸２１と上記リング歯車２８とは、第二の動力伝達機構３５により回転力の伝達を可能な状態に接続自在としている。請求項１に記載した第二の動力伝達経路を構成する、上記第二の動力伝達機構３５は、第一、第二のスプロケット３６、３７と、これら両スプロケット３６、３７同士の間に掛け渡したチェン３８とにより構成している。即ち、第一のスプロケット３６を上記入力軸２１の出力側端部（図１０の右端部）で前記カム板２６から突出した部分に固定すると共に、第二のスプロケット３７を伝達軸３９の入力側端部（図１０の右端部）に固定している。従ってこの伝達軸３９は、上記入力軸２１の回転に伴って、この入力軸２１と同方向に、上記第一、第二のスプロケット３６、３７の歯数に応じた速度で回転する。
【００２２】
又、無段変速装置は、請求項１に記載したモード切換手段を構成するクラッチ機構を備える。このクラッチ機構は、上記キャリア３１と第二の動力伝達機構３５の構成部材である上記伝達軸３９との何れか一方のみを、上記リング歯車２８に接続する。図１０に示した構造の場合に、このクラッチ機構は、低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１とから成る。このうちの低速用クラッチ４０は、上記キャリア３１の外周縁部と上記リング歯車２８の軸方向一端部（図１０の左端部）との間に設けている。この様な低速用クラッチ４０は、接続時には、前記遊星歯車機構２５を構成する太陽歯車２７とリング歯車２８と遊星歯車組２９、２９との相対変位を阻止し、これら太陽歯車２７とリング歯車２８とを一体的に結合する。又、高速用クラッチ４１は、上記伝達軸３９と、上記リング歯車２８に支持板４２を介して固定した中心軸４３との間に設けている。これら低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１とは、何れか一方のクラッチが接続された場合には、他方のクラッチの接続が断たれる。
【００２３】
又、図１０の例では、上記リング歯車２８と、無段変速装置のハウジング（図示省略）等、固定の部分との間に、後退用クラッチ４４を設けている。この後退用クラッチ４４は、自動車を後退させるべく、上記出力軸２３を逆方向に回転させる為に設けている。この後退用クラッチ４４は、上記低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１との何れか一方が接続された状態では、接続が断たれる。又、この後退用クラッチ４４が接続された状態では、上記低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１とは、何れも接続が断たれる。
【００２４】
更に、図示の例では、上記出力軸２３とデファレンシャルギヤ４５とを、第三〜第五の歯車４６〜４８で構成する第三の動力伝達機構４９により接続している。従って、上記出力軸２３が回転すると、これら第三の動力伝達機構４９及びデファレンシャルギヤ４５を介して左右１対の駆動軸５０、５０が回転し、自動車の駆動輪を回転駆動させる。
【００２５】
上述の様に構成する無段変速装置は、先ず、低速走行時には、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及び後退用クラッチ４４の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ２２を接続し、前記入力軸２１を回転させると、トロイダル型無段変速機２４のみが、この入力軸２１から上記出力軸２３に動力を伝達する。この様な低速走行時に、入力側、出力側両ディスク２、４同士の間の変速比を変える際の作用は、前述の図４〜７に示した従来のトロイダル型無段変速機の場合と同様である。勿論、この状態では、上記入力軸２１と出力軸２３との間の変速比、即ち、無段変速装置全体としての変速比は、トロイダル型無段変速機２４の変速比に比例する。又、この状態では、このトロイダル型無段変速機２４に入力されるトルクは、上記入力軸２１に加えられるトルクに等しくなる。
【００２６】
これに対して、高速走行時には、上記高速用クラッチ４１を接続すると共に、上記低速用クラッチ４０及び後退用クラッチ４４の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ２２を接続し、上記入力軸２１を回転させると、この入力軸２１から上記出力軸２３には、前記第二の動力伝達機構３５を構成する第一、第二のスプロケット３６、３７及びチェン３８と前記遊星歯車機構２５とが、動力を伝達する。
【００２７】
即ち、上記高速走行時に上記入力軸２１が回転すると、この回転は上記第二の動力伝達機構３５並びに高速用クラッチ４１を介して中心軸４３に伝わり、この中心軸４３を固定したリング歯車２８を回転させる。そして、このリング歯車２８の回転が複数の遊星歯車組２９、２９を介して太陽歯車２７に伝わり、この太陽歯車２７を固定した上記出力軸２３を回転させる。上記リング歯車２８が入力側となった場合に上記遊星歯車機構２５は、上記各遊星歯車組２９、２９が停止している（太陽歯車２７の周囲で公転しない）と仮定すれば、上記リング歯車２８と太陽歯車２７との歯数の比に応じた変速比で増速を行なう。但し、上記各遊星歯車組２９、２９は上記太陽歯車２７の周囲を公転し、無段変速装置全体としての変速比は、これら各遊星歯車組２９、２９の公転速度に応じて変化する。そこで、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を変えて、上記各遊星歯車組２９、２９の公転速度を変えれば、上記無段変速装置全体としての変速比を調節できる。
【００２８】
即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組２９、２９が、上記リング歯車２８と同方向に公転する。そして、これら各遊星歯車組２９、２９の公転速度が遅い程、上記太陽歯車２７を固定した出力軸２３の回転速度が速くなる。例えば、上記公転速度とリング歯車２８の回転速度（何れも角速度）が同じになれば、上記リング歯車２８と出力軸２３の回転速度が同じになる。これに対して、上記公転速度がリング歯車２８の回転速度よりも遅ければ、上記リング歯車２８の回転速度よりも出力軸２３の回転速度が速くなる。反対に、上記公転速度がリング歯車２８の回転速度よりも速ければ、上記リング歯車２８の回転速度よりも出力軸２３の回転速度が遅くなる。
【００２９】
従って、上記高速走行時には、前記トロイダル型無段変速機２４の変速比を減速側に変化させる程、無段変速装置全体の変速比は増速側に変化する。この様な高速走行時の状態では、上記トロイダル型無段変速機２４に、入力側ディスク２からではなく、出力側ディスク４からトルクが加わる（低速時に加わるトルクをプラスのトルクとした場合にマイナスのトルクが加わる）。即ち、前記高速用クラッチ４１を接続した状態では、前記エンジン１９から入力軸２１に伝達されたトルクは、前記ローディングカム装置１０が前記入力側ディスク２を押圧する以前に、前記第二の動力伝達機構３５を介して前記遊星歯車機構２５のリング歯車２８に伝達される。従って、入力軸２１の側から上記ローディングカム装置１０を介して入力側ディスク２に伝達されるトルクは殆どなくなる。
【００３０】
一方、上記第二の動力伝達機構３５を介して前記遊星歯車機構２５のリング歯車２８に伝達されたトルクの一部は、前記各遊星歯車組２９、２９から、キャリア３１及び第一の動力伝達機構３２を介して出力側ディスク４に伝わる。この様に出力側ディスク４からトロイダル型無段変速機２４に加わるトルクは、無段変速装置全体の変速比を増速側に変化させるべく、トロイダル型無段変速機２４の変速比を減速側に変化させる程小さくなる。この結果、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機２４に入力されるトルクを小さくして、このトロイダル型無段変速機２４の構成部品の耐久性向上を図れる。
【００３１】
更に、自動車を後退させるべく、前記出力軸２３を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両クラッチ４０、４１の接続を断つと共に、前記後退用クラッチ４４を接続する。この結果、上記リング歯車２８が固定され、上記各遊星歯車組２９、２９が、このリング歯車２８並びに前記太陽歯車２７と噛合しつつ、この太陽歯車２７の周囲を公転する。そして、この太陽歯車２７並びにこの太陽歯車２７を固定した出力軸２３が、前述した低速走行時並びに上述した高速走行時とは逆方向に回転する。
【００３２】
図１１は、上述した図１０に示す様な無段変速装置全体としての変速比（itotal）を連続して変化させる場合に、トロイダル型無段変速機２４の変速比（icvt）と、このトロイダル型無段変速機２４に入力される入力トルク（Ｔin）と、無段変速装置の出力軸２３から取り出される出力トルク（Ｔs ）とが変化する状態の１例を示している。これら各変速比（itotal）（icvt）並びに各トルク（Ｔin）（Ｔs ）の関係は、トロイダル型無段変速機２４の変速幅、遊星歯車機構２５の構造並びに歯数比、第二の動力伝達機構３５の減速比等に応じて変わる。図１１に記載した各線を得る為の条件として、トロイダル型無段変速機２４の変速幅を凡そ４倍（０．５〜２．０）とし、遊星歯車機構２５はそれぞれが１対ずつの遊星歯車３０ａ、３０ｂから成る遊星歯車組２９、２９を備え、第二の動力伝達機構３５の減速比は凡そ２とした。又、低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１との切り換えは、無段変速装置全体としての変速比（itotal）が１の場合に行なうとした。
【００３３】
上述の様な条件で試算した結果を示す図１１で、縦軸は、トロイダル型無段変速機２４の変速比（icvt）並びに、トロイダル型無段変速機２４の入力トルク（Ｔin）、又は無段変速装置の出力トルク（Ｔs ）と前記エンジン１９から前記入力軸２１（図１０）に伝えられるトルク（Ｔe ）との比（Ｔin／Ｔe ）（Ｔs ／Ｔe ）を、横軸は、無段変速装置全体としての変速比（itotal）を、それぞれ表している。尚、トロイダル型無段変速機２４の変速比（icvt）を示す値がマイナスなのは、このトロイダル型無段変速機２４に組み込んだ出力側ディスク４（図１０）の回転方向が入力軸２１の回転方向と逆になる為である。又、実線ａは、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比（icvt）を、破線ｂは、上記出力トルク（Ｔs ）と前記エンジン１９から前記入力軸２１に伝えられるトルク（Ｔe ）との比（Ｔs ／Ｔe ）を、鎖線ｃは、上記入力トルク（Ｔin）と前記エンジン１９から前記入力軸２１に伝えられるトルク（Ｔe ）との比（Ｔin／Ｔe ）を、それぞれ表している。この様な図１１の記載から明らかな通り、上述した図１０に示す様な無段変速装置によれば、高速走行時にトロイダル型無段変速機２４に加わるトルクを小さくできる。図１１を求めた条件では、上記入力トルク（Ｔin）を、最大限、上記エンジン１９から前記入力軸２１に伝えられるトルク（Ｔe ）の１４％程度にまで低減できる。
【００３４】
尚、上述の様な無段変速装置に組み込むトロイダル型無段変速機２４は、図１０及び図４〜７に示したシングルキャビティ型のものに限らず、前述した図８〜９に示す様なダブルキャビティ型のものでも良い。ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置は、前記特開平１１−６３１４６〜７号公報等に記載されている。例えば、図１２〜１３は、特開平１１−６３１４７号公報に記載された無段変速装置の２例を示している。このうち、図１２に示した構造は、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機２４ａの中心部に、前述の図１０に示した構造の場合と同様に入力軸２１ａを挿通し、上記トロイダル型無段変速機２４ａの軸方向に関して入力部と反対側で、このトロイダル型無段変速機２４ａと遊星歯車機構２５とに動力を分割したものである。これに対して図１３に示した構造は、トロイダル型無段変速機２４ａの側方に伝達軸５１を、このトロイダル型無段変速機２４ａと並列に配設し、このトロイダル型無段変速機２４ａの軸方向に関して入力部と同じ側で、このトロイダル型無段変速機２４ａと遊星歯車機構２５とに動力を分割したものである。
【００３５】
これら図１２〜１３に示した構造を比べた場合、図１２に示した様に、トロイダル型無段変速機２４ａの中心部に入力軸２１ａを挿通した構造の方が、図１３に示した様に、トロイダル型無段変速機２４ａの側方に伝達軸５１を設けた構造よりも、小型・軽量化を図り易い。これに対して、上記図１２に示した構造をそのまま採用した場合には、特開平７−１９８０１４号公報に記載されている様に、上記入力軸２１ａを通過する動力の大きさが嵩む。上記図１２に示した構造でこの入力軸２１ａを通過する動力を低減する為には、上記トロイダル型無段変速機に組み込む押圧装置１０を、このトロイダル型無段変速機２４ａの軸方向に関して入力部と反対側に設ける事が好ましい。
【００３６】
軸方向に関して、押圧装置を入力部と反対側に設けた構造で、前述の様な動力循環型の無段変速装置を構成する為に利用できるトロイダル型無段変速機としては、ドイツ特許公報ＤＥ１９７５４７２５Ａ１に記載されたものが知られている。このドイツ特許公報に記載されたトロイダル型無段変速機２４ｂは、図１４に示す様に構成されている。このトロイダル型無段変速機２４ｂを構成する入力軸１１ｂは、その基端部（図１４の左端部）を、連結ブラケット５２を介して、エンジン等の図示しない駆動源の駆動軸に連結される。又、上記入力軸１１ｂの中間部先端寄り（図１４の右寄り）部分には、ローディングカム式の押圧装置１０を構成する為のカム板５３を、ボールスプライン５４を介して支持している。更に、このカム板５３の背面（図１４の右面）と、上記入力軸１１ｂの先端寄り部分に形成した係止鍔部５５との間に皿板ばね５６を設けて、上記押圧装置１０に予圧を付与している。
【００３７】
又、上記入力軸１１ｂの中間部周囲には、円管状の入力側スリーブ５７を、この入力軸１１ｂと同心に、且つ、この入力軸１１ｂに対する相対回転を自在に配置している。そして、上記入力側スリーブ５７の基端部（図１４の左端部）に入力側ディスク２Ａをボールスプライン５８を介して、先端部（図１４の右端部）に別の入力側ディスク２Ｂをスプライン５９を介して、それぞれ支持している。又、上記基端部側の入力側ディスク２Ａと上記連結ブラケット５２との間には、アンギュラ型玉軸受の如き、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在な転がり軸受６０を設けている。又、上記先端側の入力側ディスク２Ｂと上記入力軸１１ｂの中間部外周面との間には、ニードル軸受の如き、ラジアル荷重のみを支承自在な転がり軸受６１を設けている。
【００３８】
又、上記先端側の入力側ディスク２Ｂの外側面（図１４の右側面）と前記カム板５３の前面（図１４の左面）とには、それぞれ円周方向に亙る凹凸面であるカム面６２、６３を形成している。そして、これら両カム面６２、６３同士の間に複数個のローラ６４、６４を挟持して、前記押圧装置１０を構成している。従って上記入力軸１１ｂの回転に伴って上記１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、互いに近づく方向の力を付与されつつ、上記入力軸１１ｂの周囲で、互いに同期して回転する。
【００３９】
更に、上記入力側スリーブ５７の中間部周囲には出力側スリーブ６５を、この入力側スリーブ５７と同心に、且つ、この入力側スリーブ５７に対する相対回転を自在に配置している。そして、上記出力側スリーブ６５の両端部に１対の出力側ディスク４、４の基半部を、スプライン係合させている。又、これら各出力側ディスク４、４の先半部内周面と上記入力側スリーブ５７の中間部外周面との間には、ニードル軸受の如き、ラジアル荷重のみを支承自在な転がり軸受６６、６６を設けている。従って上記１対の出力側ディスク４、４は、上記入力軸１１ｂ及び上記入力側スリーブ５７の周囲に、これら入力軸１１ｂ及び上記入力側スリーブ５７に対する互いに同期した回転及び軸方向の変位自在に支持されている。又、上記出力側スリーブ６５は、ハウジングの内部に設けた支持壁部６７に、４点接触式の玉軸受等、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在な転がり軸受６８により、回転のみ自在に支持している。又、上記出力側スリーブ６５の外周面中間部で上記支持壁部６７の側方一部分には、出力歯車１２ｂを固設している。
【００４０】
上述の様に設置した、上記各出力側ディスク４、４の内側面４ａ、４ａと、前述の様に設置した前記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂの内側面２ａ、２ａとの間には、それぞれ複数個ずつのパワーローラ９、９（図９参照）を、それぞれ傾斜角度の調節自在に挟持している。前記入力軸１１ｂの回転時には、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂの回転が上記各パワーローラ９、９を介して上記各出力側ディスク４、４に伝わり、上記出力歯車１２ｂから回転力が取り出される。この様にして上記入力軸１１ｂの回転を出力歯車１２ｂに伝達する際、前記押圧装置１０が発生するスラスト力に基づいて上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂが、上記各出力側ディスク４、４に向け押し付けられる。この状態では、前記予圧付与の為の皿板ばね５６が押し潰されたり、或は構成各部材が弾性変形する事により、構成各部材が軸方向に相対変位するが、この相対変位は、前記各ボールスプライン５４、５８や、スラスト荷重を支承しない転がり軸受６１、６６の存在に基づき、円滑に許容される。
【００４１】
上述の様に、上記入力軸１１ｂの回転を出力歯車１２ｂに伝達すると同時に、上記入力軸１１ｂの回転は、この入力軸１１ｂの先端部（図１４の右端部）に、この入力軸１１ｂと同心に配置された取り出しブラケット６９を通じて取り出し自在としている。この取り出しブラケット６９は、上記入力軸１１ｂの先端部に転がり軸受７０により支持した状態で、その外周縁部に形成した被駆動側突片７１、７１と、前記カム板５３の背面に形成した駆動側突片７２、７２とを係合させている。従って、上記入力軸１１ｂの回転は、上記取り出しブラケット６９を介して、前記トロイダル型無段変速機２４ｂを介する事なく、取り出し自在である。
【００４２】
この様なトロイダル型無段変速機２４ｂを、前述の図１２に示した動力循環型の無段変速装置に組み込めば、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機２４ｂに加わるトルクの低減を図り、このトロイダル型無段変速機２４ｂの構成各部材の耐久性を向上させる事ができる。又、図１２に示す様に、押圧装置１０を入力側に配置している構造に比べて、上記入力軸１１ｂで伝達される動力を小さくして、この入力軸１１ｂの小径化を図れる。
【００４３】
【発明が解決しようとする課題】
図１４に示した従来構造の場合、予圧付与の為の皿板ばね５６の耐久性確保が難しいだけでなく、部品加工が面倒でコストが嵩む。しかも、軸方向寸法の短縮と軽量化とを両立させる事が難しい。この理由は、次の通りである。
【００４４】
先ず、上記皿板ばね５６の耐久性確保が難しい理由は、押圧装置１０の作動時に、この皿板ばね５６が完全に押し潰される事による。即ち、この皿板ばね５６の弾力は、トロイダル型無段変速機２４ｂの非作動時に、入力側、出力側各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａと各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａとの当接部に予圧を付与できるだけの、比較的小さなものであるのに対して、上記トロイダル型無段変速機２４ｂの作動時に上記押圧装置１０が発生するスラスト力は、上記各当接部が滑らない様にする為のものであり、相当に大きい。この為に上記皿板ばね５６のたわみ量は、上記トロイダル型無段変速機２４ｂの運転、停止に伴って、初期設定値と最大値との間で繰り返し変化する。この状態は、皿板ばね５６にとって過酷な使用条件となり、十分な耐久性確保が難しい。
【００４５】
又、部品加工が面倒でコストが嵩む理由は、上記押圧装置１０を構成するカム板５３を入力軸１１ｂに対し、ボールスプライン５４を介して支持している為である。これらカム板５３及び入力軸１１ｂは、同期して回転する構造にする必要があるが、図１４に示した従来構造の場合、上記カム板５３を上記皿板ばね５６により押圧している為、このカム板５３の軸方向変位も円滑化する必要があり、上記ボールスプライン５４を設けている。ボールスプラインの加工は、一般的なスプラインに比べ面倒で、その分、コストが嵩んでしまう。
【００４６】
更に、軸方向寸法の短縮と軽量化とを両立させる事が難しい理由は、次の通りである。先ず、上記トロイダル型無段変速機２４ｂの軸方向寸法を短縮する為には、図１４の右部に示す様に、入力側ディスク２Ｂの外側面内径寄り部分に凹部７３を設け、上記カム板５３の内径寄り部分をこの凹部７３内に入り込ませる必要がある。これに対して、上記入力側ディスク２Ｂの内周面の軸方向長さは、前記転がり軸受６１及び前記入力側スリーブ５７とのスプライン係合部を設ける必要上、或る程度以上確保する必要がある。この為に図１４に示した従来構造の場合には、上記凹部７３を設ける事に伴う内周面の軸方向長さの減少分を、内側面２ａ側の内径部分を延長する事により補っている。但し、図１４に斜格子で示したこの延長部分は、上記入力側ディスク２Ｂと上記入力側スリーブ５７との結合の為にのみ設け、動力の伝達等に寄与しない部分であ。この様な部分が存在する事は、トロイダル型無段変速機２４ｂの重量を増大させる原因となる。
本発明の無段変速装置は、この様な不都合のうち、少なくとも面倒なボールスプラインの加工を少なくして、コスト低減を図るべく発明したものである。
【００４７】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置は、前述の従来から知られている無段変速装置と同様に、連結ブラケットを介して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、遊星歯車機構と、この遊星歯車機構と同心に配置されたトロイダル型無段変速機と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型無段変速機を介して伝達する第一の動力伝達経路と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型無段変速機を介する事なく伝達する第二の動力伝達経路とを備える。
【００４８】
そして、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、上記太陽歯車と同心に且つ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。
又、上記第一の動力伝達経路を通じて送られる動力と上記第二の動力伝達経路を通じて送られる動力とを、上記太陽歯車と上記リング歯車と上記キャリアとのうちの２個の部材に伝達自在とすると共に、これら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの残りの１個の部材に上記出力軸を結合している。
又、上記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路とを通じて上記遊星歯車機構に送られる状態を切り換えるモード切換手段を設けている。そして、このモード切換手段は、少なくとも上記第一の動力伝達経路のみで動力の伝達を行なう第一のモードと、この第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路との双方で動力の伝達を行なう第二のモードとの切換を行なうものである。
又、上記トロイダル型無段変速機は、それぞれが断面円弧状の凹面である互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された入力側ディスク及び出力側ディスクと、これら入力側ディスク及び出力側ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンの中間部に、これら各トラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、これら各トラニオンの内側面側に配置され且つ上記入力側ディスク及び出力側ディスクの間に挟持された状態で、上記各変位軸の周囲に回転自在に支持された、その周面を球状凸面としたパワーローラと、上記入力軸の回転に伴って上記入力側ディスクを、上記出力側ディスクに向けて押圧しつつ回転駆動する押圧装置と、この押圧装置の非作動時に上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとを互いに近づく方向に押圧してこれら両ディスクの内側面と上記各パワーローラの周面との当接部に予圧を付与する皿板ばねとを備えたものである。
【００４９】
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記押圧装置を、上記トロイダル型無段変速機の軸方向両端部のうち、上記連結ブラケットとは反対側の端部に設けている。
又、上記皿板ばねを、上記トロイダル型無段変速機の軸方向両端部のうち、上記押圧装置とは反対側の端部に設けている。
又、本発明の場合には、上記連結ブラケットと上記入力側ディスクとの間に、これら連結ブラケットと入力側ディスクとの間に加わるラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する為の転がり軸受を設ける為、上記入力側ディスクの外側面の内径側半部に形成した円環状の支持凹部に外輪素子の先半部を、軸方向の摺動自在に内嵌している。そして、この外輪素子と上記入力側ディスクとの間に、上記押圧装置の作動に伴って上記皿板ばねが圧縮された場合に、この皿板ばねが完全に圧縮されない様にする為のストッパ機構を設けている。
又、請求項２に記載した発明の場合に、上記トロイダル型無段変速機は、入力軸の両端部に互いの内側面を対向させた状態で、且つ、互いに同期した回転を自在として支持された１対の入力側ディスクと、上記入力軸の中間部周囲に、それぞれの内側面をこれら両入力側ディスクの内側面に対向させた状態で、互いに同期した、且つ、上記入力軸に対する回転を自在に支持された１対の出力側ディスクを備えたものである。そして、上記両入力側ディスクのうちの連結ブラケット側の入力側ディスクはこの入力軸に対し、ボールスプラインを介して軸方向の移動を自在に支持されており、上記連結ブラケットと反対側の入力側ディスクは上記入力軸に対し、スプラインにより支持されている。
上述の様な請求項１〜２に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項３、４に記載した発明の様に、外輪素子の外周面基端部に形成した外向フランジ状の係止鍔部と入力側ディスクの外側面径方向中間部との間に、内径側の軸方向寸法が外径側の軸方向寸法よりも大きい、予圧付与の為の皿板ばねを、軸方向に弾性的に圧縮した状態で設ける。
そして、請求項３に記載した発明の場合には、上記外輪素子の先端面と上記支持凹部の奥面との間に存在する第一の隙間の軸方向寸法を、上記皿板ばねの内径側部分に存在する第二の隙間の軸方向寸法よりも小さくする事により、上記ストッパ機構を構成する。
或いは、請求項４に記載した発明の場合には、上記外輪素子の中間部外周面に形成した、上記入力側ディスク側の小径部と上記係止鍔部側の大径部とを連続させる段部と、上記入力側ディスクの外側面径方向中間部との間の隙間の軸方向寸法を、上記皿板ばねの内径側部分に存在する第二の隙間の軸方向寸法よりも小さくする事により、上記ストッパ機構を構成する。
【００５０】
【作用】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、トロイダル型無段変速機をバイパスさせる為の第二の動力伝達経路を設けても小型且つ軽量に構成できる構造で、部品加工が容易でコストの低廉化を図れ、軸方向寸法の短縮と軽量化とを両立させる事が容易となる。更に、必要に応じて、予圧付与の為の皿板ばねの耐久性確保が容易となる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の無段変速装置の特徴は、動力循環型の無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機２４ｃの構成部材の配置を工夫する事により、このトロイダル型無段変速機２４ｃの小型・軽量化と、予圧付与の為の皿板ばね５６ａの耐久性確保とを図った点にある。その他の部分の構造及び作用に関しては、無段変速装置全体としての構造及び作用は前述の図１２に示した従来構造と、トロイダル型無段変速機２４ｃの基本的な構造及び作用に就いては前述の図１４に示した従来構造と、それぞれ同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００５２】
上記トロイダル型無段変速機２４ｃを構成する入力軸１１ｃの中間部先端寄り（図１の右寄り）部分に、ローディングカム式の押圧装置１０を構成する為のカム板５３ａを、スプライン７４を介して支持している。このスプライン７４は、前述の図１４に示した従来構造の様なボールスプライン５４とは異なり、単なるスプラインとしている。そして、上記カム板５３ａの背面（図１の右面）内径寄り部分を、上記入力軸１１ｃの先端寄り部分に形成した係止鍔部５５ａに、直接突き合わせている。この様に、上記カム板５３ａを上記入力軸１１ｃに支持する部分を、（ボールスプラインではなく）単なるスプライン７４とする事により、この部分の加工を容易にしてコスト低減を図れる。
【００５３】
又、上記カム板５３ａと共に上記押圧装置１０を構成する入力側ディスク２Ｂ´の外側面（図１の右側面）には、前述の図１４に示した従来構造の様な凹部７３を形成していない。この為、上記入力側ディスク２Ｂ´の外側面は、外径側半部に形成したカム面６２部分を除き、単なる平坦面としている。この様な入力側ディスク２Ｂ´は、その内周面の内側面（図１の左側面）側半部を入力側スリーブ５７の端部にスプライン係合させると共に、その内周面の外側面側半部と上記入力軸１１ｃの中間部外周面との間に転がり軸受６１を設けている。この転がり軸受６１の設置部分を上記カム板５３ａの設置部分に寄らせた事に伴い、上記入力側ディスク２Ｂ´全体の軸方向寸法は、上記図１４に示した従来構造に組み込んだ入力側ディスク２Ｂよりも短くしている。即ち、本例に組み込む入力側ディスク２Ｂ´の内径側で内側面側端部には、図１４に斜格子で示した様な延長部分は存在しない。この為、前述の図１４に示した従来構造に比べて、上記入力側ディスク２Ｂ´の軸方向寸法を短くし、この入力側ディスク２Ｂ´を含んで構成するトロイダル型無段変速機２４ｃの軽量化を図れる。
【００５４】
又、上記入力側スリーブ５７の基端部にボールスプライン５８を介して支持した入力側ディスク２Ａ´の外側面（図１〜２の左側面）の内径側半部に円環状の支持凹部７５を形成し、この支持凹部７５に外輪素子７６の先半部（図１〜２の右半部）を、がたつきなく、且つ軸方向（図１〜２の左右方向）の摺動自在に内嵌している。この外輪素子７６は、上記入力側ディスク２Ａ´を上記入力軸１１ｃの基端部（図１の左端部）に固定した連結ブラケット５２に対し、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持する為の転がり軸受６０ａを構成する為のものである。
【００５５】
この様な外輪素子７６は、その内周面先端寄り部分にアンギュラ型の外輪軌道７７を、その外周面基端部に外向フランジ状の係止鍔部７８を、それぞれ形成している。そして、この係止鍔部７８と上記入力側ディスク２Ａ´の外側面径方向中間部との間に、予圧付与の為の皿板ばね５６ａを、所定量（予圧付与に必要な量）だけ圧縮した状態で設けている。この様に皿板ばね５６ａを設けた状態で、上記外輪素子７６の先端面と上記支持凹部７５との間には第一の隙間７９が、上記皿板ばね５６ａの内径側部分には第二の隙間８０が、それぞれ形成される。
【００５６】
前記押圧装置１０の作動に伴って上記入力側ディスク２Ａ´に大きなスラスト力が加わると、上記皿板ばね５６ａが弾性的に圧縮され、上記第一、第二の隙間７９、８０の軸方向寸法が小さくなるが、この場合でも、上記皿板ばね５６ａが完全には圧縮されない様に、言い換えれば、上記第二の隙間８０が消滅しない様にしている。この為に、上記第一の隙間７９の軸方向寸法Ｌ79を上記第二の隙間Ｌ80よりも小さく（Ｌ79＜Ｌ80）し、上記支持凹部７５の奥面と上記外輪素子７６の先端面とが当接した状態でも、上記第二の隙間８０が存在する様にしている。即ち、本例の場合には、上記支持凹部７５の奥面と上記外輪素子７６の先端面とにより、上記皿板ばね５６ａが完全に圧縮されない様にする為のストッパ機構を構成している。
【００５７】
この様にして皿板ばね５６ａを完全に圧縮されない様にする事により、この皿板ばね５６ａに加わる応力を緩和して、この皿ばね５６ａの耐久性を確保する為の設計が容易になる。又、図示の例の場合には、この皿ばね５６ａを設置する空間が、前述の図１４に示した従来構造で皿板ばね５６を設置する空間に比べて広い為、上記皿板ばね５６ａの選択の自由度が増し、この面からも、この皿板ばね５６ａの耐久性を確保する為の設計が容易になる。更に、前記押圧装置１０の作動に伴って上記入力側ディスク２Ａ´に大きなスラスト力が加わった場合には、前記外輪素子７６の先端面と前記支持凹部７５の奥面とが当接し、この外輪素子７６が上記入力側ディスク２Ａ´をバックアップする状態となる。この為、パワーローラ９、９（例えば図９参照）から上記入力側ディスク２Ａ´に加わるスラスト荷重に拘らず、この入力側ディスク２Ａ´の内部での応力の上昇を抑える事ができる。
【００５８】
次に、図３は、請求項１、２、４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、外輪素子７６ａの中間部外周面に、入力側ディスク２Ａ´側の小径部と係止鍔部７８側の大径部とを連続させる段部８１を形成し、この段部８１と上記入力側ディスク２Ａ´の外側面径方向中間部との間の隙間８２を規制する事により、皿板ばね５６ａが完全に圧縮されない様にする為のストッパ機構を構成している。その他の部分の構造及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。
【００５９】
【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、小型・軽量の無段変速装置を低コストで実現でき、必要に応じて耐久性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、無段変速装置に組み込むトロイダル型無段変速機の半部切断面図。
【図２】一部を省略して示す、図１のＡ部拡大図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。
【図４】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図５】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図６】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第１例を示す要部断面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図。
【図８】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第２例を示す要部断面図。
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図。
【図１０】トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の第１例を示す略断面図。
【図１１】この無段変速装置全体としての変速比と、トロイダル型無段変速機のみの変速比と、各部のトルクの比との関係を示す線図。
【図１２】トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の第２例を示す略断面図。
【図１３】同第３例を示す略断面図。
【図１４】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第３例を示す要部断面図。
【符号の説明】
１ 入力軸
２、２Ａ、２Ｂ、２Ａ´、２Ｂ´ 入力側ディスク
２ａ 内側面
３ 出力軸
４ 出力側ディスク
４ａ 内側面
５ ケーシング
６ 枢軸
７ トラニオン
８ 変位軸
９ パワーローラ
９ａ 周面
１０ 押圧装置
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 入力軸
１２、１２ａ、１２ｂ 出力歯車
１３ 支持板
１４ スラスト玉軸受
１５ スラストニードル軸受
１６ 外輪
１７ アクチュエータ
１８ 駆動軸
１９ エンジン
２０ クランクシャフト
２１、２１ａ 入力軸
２２ 発進クラッチ
２３ 出力軸
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ トロイダル型無段変速機
２５ 遊星歯車機構
２６ カム板
２７ 太陽歯車
２８ リング歯車
２９ 遊星歯車組
３０ａ、３０ｂ 遊星歯車
３１ キャリア
３２ 第一の動力伝達機構
３３ 第一の歯車
３４ 第二の歯車
３５ 第二の動力伝達機構
３６ 第一のスプロケット
３７ 第二のスプロケット
３８ チェン
３９ 伝達軸
４０ 低速用クラッチ
４１ 高速用クラッチ
４２ 支持板
４３ 中心軸
４４ 後退用クラッチ
４５ デファレンシャルギヤ
４６ 第三の歯車
４７ 第四の歯車
４８ 第五の歯車
４９ 第三の動力伝達機構
５０ 駆動軸
５１ 伝達軸
５２ 連結ブラケット
５３、５３ａ カム板
５４ ボールスプライン
５５、５５ａ 係止鍔部
５６、５６ａ 皿板ばね
５７ 入力側スリーブ
５８ ボールスプライン
５９ スプライン
６０、６０ａ 転がり軸受
６１ 転がり軸受
６２ カム面
６３ カム面
６４ ローラ
６５ 出力側スリーブ
６６ 転がり軸受
６７ 支持壁部
６８ 転がり軸受
６９ 取り出しブラケット
７０ 転がり軸受
７１ 被駆動側突片
７２ 駆動側突片
７３ 凹部
７４ スプライン
７５ 支持凹部
７６、７６ａ 外輪素子
７７ 外輪軌道
７８ 係止鍔部
７９ 第一の隙間
８０ 第二の隙間
８１ 段部
８２ 隙間
【産業上の利用分野】
この発明に係る無段変速装置は、自動車用の自動変速機として利用する。特に本発明は、小型・軽量化を図りつつ、予圧付与の為の皿板ばねの耐久性確保を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の自動変速機として、図４〜５に略示する様なトロイダル型無段変速機が、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシング５（後述する図７〜８参照）の内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸６、６を中心として揺動するトラニオン７、７を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン７、７は、両端部外側面に上記枢軸６、６を、各トラニオン７、７毎に互いに同心に、各トラニオン７、７毎に１対ずつ設けている。これら各枢軸６、６の中心軸は、上記各ディスク２、４の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、４の中心軸の方向に対して直角方向若しくは直角に近い方向である、捩れの位置に存在する。又、上記各トラニオン７、７の中心部には変位軸８、８の基半部を支持し、上記枢軸６、６を中心として各トラニオン７、７を揺動させる事により、上記各変位軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン７、７に支持された変位軸８、８の先半部周囲には、それぞれパワーローラ９、９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９、９を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。
【０００４】
上記入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸６を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。又、上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の押圧装置１０を設け、この押圧装置１０によって上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、回転駆動自在としている。
【０００５】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記押圧装置１０が上記入力側ディスク２を、上記複数のパワーローラ９、９に押圧しつつ回転させる。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸６、６を中心として前記各トラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図４に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。
【０００７】
反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン７、７を揺動させ、各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図５に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸８、８を傾斜させる。各変位軸８、８の傾斜角度を図４と図５との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００８】
更に、図６〜７は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは円管状の入力軸１１の周囲に、それぞれ回転自在に支持している。又、この入力軸１１の端部と上記入力側ディスク２との間に、ローディングカム式の押圧装置１０を設けている。一方、上記出力側ディスク４には、出力歯車１２を結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１２とが同期して回転する様にしている。
【０００９】
１対のトラニオン７、７の両端部に互いに同心に設けた枢軸６、６は１対の支持板（ヨーク）１３、１３に、揺動並びに軸方向（図６の表裏方向、図７の上下方向）の変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン７、７の中間部に、変位軸８、８の基半部を支持している。これら各変位軸８、８は、基半部と先半部とを互いに偏心させている。そして、このうちの基半部を上記各トラニオン７、７の中間部に回転自在に支持し、それぞれの先半部にパワーローラ９、９を回転自在に支持している。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸８、８は、上記入力軸１１に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸８、８の基半部と先半部とが偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関して同方向（図７で上下逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１１の配設方向に対してほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ９、９は、上記入力軸１１の配設方向に関して若干の変位自在に支持される。
【００１１】
又、上記各パワーローラ９、９の外側面と上記各トラニオン７、７の中間部内側面との間には、これら各パワーローラ９、９の外側面の側から順に、スラスト玉軸受１４、１４とスラストニードル軸受１５、１５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１４は、上記各パワーローラ９、９に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ９、９の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受１５、１５は、上記各パワーローラ９、９から上記各スラスト玉軸受１４、１４を構成する外輪１６、１６に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記各変位軸８、８の先半部及び上記外輪１６、１６が、これら各変位軸８、８の基半部を中心として揺動する事を許容する。更に、上記各トラニオン７、７は、油圧式のアクチュエータ（油圧シリンダ）１７、１７により、前記各枢軸６、６の軸方向に変位自在としている。
【００１２】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１１の回転は前記押圧装置１０を介して入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車１２より取り出される。
【００１３】
入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比を変える場合には、上記各アクチュエータ１７、１７により上記１対のトラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図７の右側のパワーローラ９を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ９を同図の上側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン７、７が、支持板１３、１３に枢支された枢軸６、６を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図４〜５に示した様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
トロイダル型無段変速機による動力伝達時には、構成各部の弾性変形に基づいて、上記各パワーローラ９、９が上記入力軸１１の軸方向に変位する。そして、これら各パワーローラ９、９を支持した前記各変位軸８、８が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受１４、１４の外輪１６、１６の外側面と上記各トラニオン７、７の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受１５、１５が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。
【００１５】
更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図８〜９に示す様に、入力軸１１ａの周囲に入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを２個ずつ設け、これら２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４、４とを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型の構造も、従来から知られている。この図８〜９に示した構造は、上記入力軸１１ａの中間部周囲に出力歯車１２ａを、この入力軸１１ａに対する回転を自在として支持し、この出力歯車１２ａの中心部に設けた円筒部の両端部に上記各出力側ディスク４、４を、スプライン係合させている。又、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、上記入力軸１１ａの両端部に、この入力軸１１ａと共に回転自在に支持している。この入力軸１１ａは、駆動軸１８により、ローディングカム式の押圧装置１０を介して回転駆動する。この様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１１ａから出力歯車１２ａへの動力の伝達を、一方の入力側ディスク２Ａと出力側ディスク４との間と、他方の入力側ディスク２Ｂと出力側ディスク４との間との、２系統に分けて行なうので、大きな動力の伝達を行なえる。
【００１６】
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、遊星歯車機構と組み合わせて、動力循環型の無段変速装置を構成する事が、特開平１−１６９１６９号公報、同１−３１２２６６号公報、同１０−１９６７５９号公報、同１１−６３１４６〜７号公報等に記載されている様に、従来から提案されている。即ち、低速走行時にはエンジンの駆動力をトロイダル型無段変速機のみで伝達し、高速走行時には上記駆動力を遊星歯車機構で伝達する事により、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機に加わるトルクの低減を図る様にしている。この様に構成する事により、上記トロイダル型無段変速機の構成各部材の耐久性を向上させる事ができる。
【００１７】
図１０は、上記各公報のうちの特開平１０−１９６７５９号公報に記載された無段変速装置を示している。この無段変速装置は、駆動源であるエンジン１９のクランクシャフト２０の出力側端部（図１０の右端部）と入力軸２１の入力側端部（図１０の左端部）との間に発進クラッチ２２を設けている。又、上記入力軸２１の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸２３を、この入力軸２１と平行に配置している。そして、この入力軸２１の周囲にトロイダル型無段変速機２４を、上記出力軸２３の周囲に遊星歯車機構２５を、それぞれ設けている。
【００１８】
上記トロイダル型無段変速機２４のローディングカム式の押圧装置１０を構成するカム板２６は、上記入力軸２１の中間部で出力側端部寄り（図１０の右寄り）部分に固定している。又、入力側ディスク２と出力側ディスク４とは、上記入力軸２１の周囲に、ニードル軸受等、図示しない軸受により、この入力軸２１に対し、互いに独立した回転を自在に支持している。そして、上記カム板２６と入力側ディスク２とにより、上記押圧装置１０を構成している。従って、上記入力側ディスク２は上記入力軸２１の回転に伴い、上記出力側ディスク４に向け押圧されつつ回転する。又、上記入力側ディスク２の内側面２ａと上記出力側ディスク４の内側面４ａとの間に複数個のパワーローラ９、９を挟持して、前述の図４〜７に示した如きトロイダル型無段変速機２４を構成している。
【００１９】
又、上記遊星歯車機構２５を構成する太陽歯車２７は、前記出力軸２３の入力側端部（図１０の右端部）に固定している。従ってこの出力軸２３は、上記太陽歯車２７の回転に伴って回転する。この太陽歯車２７の周囲にはリング歯車２８を、上記太陽歯車２７と同心に、且つ回転自在に支持している。そして、このリング歯車２８の内周面と上記太陽歯車２７の外周面との間に、複数個（通常は３〜４個）の遊星歯車組２９、２９を設けている。図示の例ではこれら各遊星歯車組２９、２９は、それぞれ１対ずつの遊星歯車３０ａ、３０ｂを組み合わせて成る。これら１対ずつの遊星歯車３０ａ、３０ｂは、互いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車３０ａを上記リング歯車２８に噛合させ、内径側に配置した遊星歯車３０ｂを上記太陽歯車２７に噛合させている。この様に各遊星歯車組２９、２９をそれぞれ１対ずつの遊星歯車３０ａ、３０ｂにより構成するのは、上記リング歯車２８と太陽歯車２７との回転方向を一致させる為である。従って、他の構成部分との関係で、これらリング歯車２８と太陽歯車２７との回転方向を一致させる必要がなければ、単一の遊星歯車をこれらリング歯車２８と太陽歯車２７との両方に噛合させても良い。上述の様な遊星歯車組２９、２９は、キャリア３１の片側面（図１０の右側面）に回転自在に支持している。又、このキャリア３１は、前記出力軸２３の中間部に、回転自在に支持している。
【００２０】
又、上記キャリア３１と前記出力側ディスク４とを、第一の動力伝達機構３２により、回転力の伝達を可能な状態に接続している。請求項１に記載した第一の動力伝達経路を構成する、上記第一の動力伝達機構３２は、互いに噛合した第一、第二の歯車３３、３４により構成している。従って上記キャリア３１は、上記出力側ディスク４の回転に伴って、この出力側ディスク４と反対方向に、上記第一、第二の歯車３３、３４の歯数に応じた速度で回転する。
【００２１】
一方、前記入力軸２１と上記リング歯車２８とは、第二の動力伝達機構３５により回転力の伝達を可能な状態に接続自在としている。請求項１に記載した第二の動力伝達経路を構成する、上記第二の動力伝達機構３５は、第一、第二のスプロケット３６、３７と、これら両スプロケット３６、３７同士の間に掛け渡したチェン３８とにより構成している。即ち、第一のスプロケット３６を上記入力軸２１の出力側端部（図１０の右端部）で前記カム板２６から突出した部分に固定すると共に、第二のスプロケット３７を伝達軸３９の入力側端部（図１０の右端部）に固定している。従ってこの伝達軸３９は、上記入力軸２１の回転に伴って、この入力軸２１と同方向に、上記第一、第二のスプロケット３６、３７の歯数に応じた速度で回転する。
【００２２】
又、無段変速装置は、請求項１に記載したモード切換手段を構成するクラッチ機構を備える。このクラッチ機構は、上記キャリア３１と第二の動力伝達機構３５の構成部材である上記伝達軸３９との何れか一方のみを、上記リング歯車２８に接続する。図１０に示した構造の場合に、このクラッチ機構は、低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１とから成る。このうちの低速用クラッチ４０は、上記キャリア３１の外周縁部と上記リング歯車２８の軸方向一端部（図１０の左端部）との間に設けている。この様な低速用クラッチ４０は、接続時には、前記遊星歯車機構２５を構成する太陽歯車２７とリング歯車２８と遊星歯車組２９、２９との相対変位を阻止し、これら太陽歯車２７とリング歯車２８とを一体的に結合する。又、高速用クラッチ４１は、上記伝達軸３９と、上記リング歯車２８に支持板４２を介して固定した中心軸４３との間に設けている。これら低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１とは、何れか一方のクラッチが接続された場合には、他方のクラッチの接続が断たれる。
【００２３】
又、図１０の例では、上記リング歯車２８と、無段変速装置のハウジング（図示省略）等、固定の部分との間に、後退用クラッチ４４を設けている。この後退用クラッチ４４は、自動車を後退させるべく、上記出力軸２３を逆方向に回転させる為に設けている。この後退用クラッチ４４は、上記低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１との何れか一方が接続された状態では、接続が断たれる。又、この後退用クラッチ４４が接続された状態では、上記低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１とは、何れも接続が断たれる。
【００２４】
更に、図示の例では、上記出力軸２３とデファレンシャルギヤ４５とを、第三〜第五の歯車４６〜４８で構成する第三の動力伝達機構４９により接続している。従って、上記出力軸２３が回転すると、これら第三の動力伝達機構４９及びデファレンシャルギヤ４５を介して左右１対の駆動軸５０、５０が回転し、自動車の駆動輪を回転駆動させる。
【００２５】
上述の様に構成する無段変速装置は、先ず、低速走行時には、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及び後退用クラッチ４４の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ２２を接続し、前記入力軸２１を回転させると、トロイダル型無段変速機２４のみが、この入力軸２１から上記出力軸２３に動力を伝達する。この様な低速走行時に、入力側、出力側両ディスク２、４同士の間の変速比を変える際の作用は、前述の図４〜７に示した従来のトロイダル型無段変速機の場合と同様である。勿論、この状態では、上記入力軸２１と出力軸２３との間の変速比、即ち、無段変速装置全体としての変速比は、トロイダル型無段変速機２４の変速比に比例する。又、この状態では、このトロイダル型無段変速機２４に入力されるトルクは、上記入力軸２１に加えられるトルクに等しくなる。
【００２６】
これに対して、高速走行時には、上記高速用クラッチ４１を接続すると共に、上記低速用クラッチ４０及び後退用クラッチ４４の接続を断つ。この状態で上記発進クラッチ２２を接続し、上記入力軸２１を回転させると、この入力軸２１から上記出力軸２３には、前記第二の動力伝達機構３５を構成する第一、第二のスプロケット３６、３７及びチェン３８と前記遊星歯車機構２５とが、動力を伝達する。
【００２７】
即ち、上記高速走行時に上記入力軸２１が回転すると、この回転は上記第二の動力伝達機構３５並びに高速用クラッチ４１を介して中心軸４３に伝わり、この中心軸４３を固定したリング歯車２８を回転させる。そして、このリング歯車２８の回転が複数の遊星歯車組２９、２９を介して太陽歯車２７に伝わり、この太陽歯車２７を固定した上記出力軸２３を回転させる。上記リング歯車２８が入力側となった場合に上記遊星歯車機構２５は、上記各遊星歯車組２９、２９が停止している（太陽歯車２７の周囲で公転しない）と仮定すれば、上記リング歯車２８と太陽歯車２７との歯数の比に応じた変速比で増速を行なう。但し、上記各遊星歯車組２９、２９は上記太陽歯車２７の周囲を公転し、無段変速装置全体としての変速比は、これら各遊星歯車組２９、２９の公転速度に応じて変化する。そこで、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比を変えて、上記各遊星歯車組２９、２９の公転速度を変えれば、上記無段変速装置全体としての変速比を調節できる。
【００２８】
即ち、上記高速走行時に上記各遊星歯車組２９、２９が、上記リング歯車２８と同方向に公転する。そして、これら各遊星歯車組２９、２９の公転速度が遅い程、上記太陽歯車２７を固定した出力軸２３の回転速度が速くなる。例えば、上記公転速度とリング歯車２８の回転速度（何れも角速度）が同じになれば、上記リング歯車２８と出力軸２３の回転速度が同じになる。これに対して、上記公転速度がリング歯車２８の回転速度よりも遅ければ、上記リング歯車２８の回転速度よりも出力軸２３の回転速度が速くなる。反対に、上記公転速度がリング歯車２８の回転速度よりも速ければ、上記リング歯車２８の回転速度よりも出力軸２３の回転速度が遅くなる。
【００２９】
従って、上記高速走行時には、前記トロイダル型無段変速機２４の変速比を減速側に変化させる程、無段変速装置全体の変速比は増速側に変化する。この様な高速走行時の状態では、上記トロイダル型無段変速機２４に、入力側ディスク２からではなく、出力側ディスク４からトルクが加わる（低速時に加わるトルクをプラスのトルクとした場合にマイナスのトルクが加わる）。即ち、前記高速用クラッチ４１を接続した状態では、前記エンジン１９から入力軸２１に伝達されたトルクは、前記ローディングカム装置１０が前記入力側ディスク２を押圧する以前に、前記第二の動力伝達機構３５を介して前記遊星歯車機構２５のリング歯車２８に伝達される。従って、入力軸２１の側から上記ローディングカム装置１０を介して入力側ディスク２に伝達されるトルクは殆どなくなる。
【００３０】
一方、上記第二の動力伝達機構３５を介して前記遊星歯車機構２５のリング歯車２８に伝達されたトルクの一部は、前記各遊星歯車組２９、２９から、キャリア３１及び第一の動力伝達機構３２を介して出力側ディスク４に伝わる。この様に出力側ディスク４からトロイダル型無段変速機２４に加わるトルクは、無段変速装置全体の変速比を増速側に変化させるべく、トロイダル型無段変速機２４の変速比を減速側に変化させる程小さくなる。この結果、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機２４に入力されるトルクを小さくして、このトロイダル型無段変速機２４の構成部品の耐久性向上を図れる。
【００３１】
更に、自動車を後退させるべく、前記出力軸２３を逆回転させる際には、前記低速用、高速用両クラッチ４０、４１の接続を断つと共に、前記後退用クラッチ４４を接続する。この結果、上記リング歯車２８が固定され、上記各遊星歯車組２９、２９が、このリング歯車２８並びに前記太陽歯車２７と噛合しつつ、この太陽歯車２７の周囲を公転する。そして、この太陽歯車２７並びにこの太陽歯車２７を固定した出力軸２３が、前述した低速走行時並びに上述した高速走行時とは逆方向に回転する。
【００３２】
図１１は、上述した図１０に示す様な無段変速装置全体としての変速比（itotal）を連続して変化させる場合に、トロイダル型無段変速機２４の変速比（icvt）と、このトロイダル型無段変速機２４に入力される入力トルク（Ｔin）と、無段変速装置の出力軸２３から取り出される出力トルク（Ｔs ）とが変化する状態の１例を示している。これら各変速比（itotal）（icvt）並びに各トルク（Ｔin）（Ｔs ）の関係は、トロイダル型無段変速機２４の変速幅、遊星歯車機構２５の構造並びに歯数比、第二の動力伝達機構３５の減速比等に応じて変わる。図１１に記載した各線を得る為の条件として、トロイダル型無段変速機２４の変速幅を凡そ４倍（０．５〜２．０）とし、遊星歯車機構２５はそれぞれが１対ずつの遊星歯車３０ａ、３０ｂから成る遊星歯車組２９、２９を備え、第二の動力伝達機構３５の減速比は凡そ２とした。又、低速用クラッチ４０と高速用クラッチ４１との切り換えは、無段変速装置全体としての変速比（itotal）が１の場合に行なうとした。
【００３３】
上述の様な条件で試算した結果を示す図１１で、縦軸は、トロイダル型無段変速機２４の変速比（icvt）並びに、トロイダル型無段変速機２４の入力トルク（Ｔin）、又は無段変速装置の出力トルク（Ｔs ）と前記エンジン１９から前記入力軸２１（図１０）に伝えられるトルク（Ｔe ）との比（Ｔin／Ｔe ）（Ｔs ／Ｔe ）を、横軸は、無段変速装置全体としての変速比（itotal）を、それぞれ表している。尚、トロイダル型無段変速機２４の変速比（icvt）を示す値がマイナスなのは、このトロイダル型無段変速機２４に組み込んだ出力側ディスク４（図１０）の回転方向が入力軸２１の回転方向と逆になる為である。又、実線ａは、上記トロイダル型無段変速機２４の変速比（icvt）を、破線ｂは、上記出力トルク（Ｔs ）と前記エンジン１９から前記入力軸２１に伝えられるトルク（Ｔe ）との比（Ｔs ／Ｔe ）を、鎖線ｃは、上記入力トルク（Ｔin）と前記エンジン１９から前記入力軸２１に伝えられるトルク（Ｔe ）との比（Ｔin／Ｔe ）を、それぞれ表している。この様な図１１の記載から明らかな通り、上述した図１０に示す様な無段変速装置によれば、高速走行時にトロイダル型無段変速機２４に加わるトルクを小さくできる。図１１を求めた条件では、上記入力トルク（Ｔin）を、最大限、上記エンジン１９から前記入力軸２１に伝えられるトルク（Ｔe ）の１４％程度にまで低減できる。
【００３４】
尚、上述の様な無段変速装置に組み込むトロイダル型無段変速機２４は、図１０及び図４〜７に示したシングルキャビティ型のものに限らず、前述した図８〜９に示す様なダブルキャビティ型のものでも良い。ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置は、前記特開平１１−６３１４６〜７号公報等に記載されている。例えば、図１２〜１３は、特開平１１−６３１４７号公報に記載された無段変速装置の２例を示している。このうち、図１２に示した構造は、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機２４ａの中心部に、前述の図１０に示した構造の場合と同様に入力軸２１ａを挿通し、上記トロイダル型無段変速機２４ａの軸方向に関して入力部と反対側で、このトロイダル型無段変速機２４ａと遊星歯車機構２５とに動力を分割したものである。これに対して図１３に示した構造は、トロイダル型無段変速機２４ａの側方に伝達軸５１を、このトロイダル型無段変速機２４ａと並列に配設し、このトロイダル型無段変速機２４ａの軸方向に関して入力部と同じ側で、このトロイダル型無段変速機２４ａと遊星歯車機構２５とに動力を分割したものである。
【００３５】
これら図１２〜１３に示した構造を比べた場合、図１２に示した様に、トロイダル型無段変速機２４ａの中心部に入力軸２１ａを挿通した構造の方が、図１３に示した様に、トロイダル型無段変速機２４ａの側方に伝達軸５１を設けた構造よりも、小型・軽量化を図り易い。これに対して、上記図１２に示した構造をそのまま採用した場合には、特開平７−１９８０１４号公報に記載されている様に、上記入力軸２１ａを通過する動力の大きさが嵩む。上記図１２に示した構造でこの入力軸２１ａを通過する動力を低減する為には、上記トロイダル型無段変速機に組み込む押圧装置１０を、このトロイダル型無段変速機２４ａの軸方向に関して入力部と反対側に設ける事が好ましい。
【００３６】
軸方向に関して、押圧装置を入力部と反対側に設けた構造で、前述の様な動力循環型の無段変速装置を構成する為に利用できるトロイダル型無段変速機としては、ドイツ特許公報ＤＥ１９７５４７２５Ａ１に記載されたものが知られている。このドイツ特許公報に記載されたトロイダル型無段変速機２４ｂは、図１４に示す様に構成されている。このトロイダル型無段変速機２４ｂを構成する入力軸１１ｂは、その基端部（図１４の左端部）を、連結ブラケット５２を介して、エンジン等の図示しない駆動源の駆動軸に連結される。又、上記入力軸１１ｂの中間部先端寄り（図１４の右寄り）部分には、ローディングカム式の押圧装置１０を構成する為のカム板５３を、ボールスプライン５４を介して支持している。更に、このカム板５３の背面（図１４の右面）と、上記入力軸１１ｂの先端寄り部分に形成した係止鍔部５５との間に皿板ばね５６を設けて、上記押圧装置１０に予圧を付与している。
【００３７】
又、上記入力軸１１ｂの中間部周囲には、円管状の入力側スリーブ５７を、この入力軸１１ｂと同心に、且つ、この入力軸１１ｂに対する相対回転を自在に配置している。そして、上記入力側スリーブ５７の基端部（図１４の左端部）に入力側ディスク２Ａをボールスプライン５８を介して、先端部（図１４の右端部）に別の入力側ディスク２Ｂをスプライン５９を介して、それぞれ支持している。又、上記基端部側の入力側ディスク２Ａと上記連結ブラケット５２との間には、アンギュラ型玉軸受の如き、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在な転がり軸受６０を設けている。又、上記先端側の入力側ディスク２Ｂと上記入力軸１１ｂの中間部外周面との間には、ニードル軸受の如き、ラジアル荷重のみを支承自在な転がり軸受６１を設けている。
【００３８】
又、上記先端側の入力側ディスク２Ｂの外側面（図１４の右側面）と前記カム板５３の前面（図１４の左面）とには、それぞれ円周方向に亙る凹凸面であるカム面６２、６３を形成している。そして、これら両カム面６２、６３同士の間に複数個のローラ６４、６４を挟持して、前記押圧装置１０を構成している。従って上記入力軸１１ｂの回転に伴って上記１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、互いに近づく方向の力を付与されつつ、上記入力軸１１ｂの周囲で、互いに同期して回転する。
【００３９】
更に、上記入力側スリーブ５７の中間部周囲には出力側スリーブ６５を、この入力側スリーブ５７と同心に、且つ、この入力側スリーブ５７に対する相対回転を自在に配置している。そして、上記出力側スリーブ６５の両端部に１対の出力側ディスク４、４の基半部を、スプライン係合させている。又、これら各出力側ディスク４、４の先半部内周面と上記入力側スリーブ５７の中間部外周面との間には、ニードル軸受の如き、ラジアル荷重のみを支承自在な転がり軸受６６、６６を設けている。従って上記１対の出力側ディスク４、４は、上記入力軸１１ｂ及び上記入力側スリーブ５７の周囲に、これら入力軸１１ｂ及び上記入力側スリーブ５７に対する互いに同期した回転及び軸方向の変位自在に支持されている。又、上記出力側スリーブ６５は、ハウジングの内部に設けた支持壁部６７に、４点接触式の玉軸受等、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在な転がり軸受６８により、回転のみ自在に支持している。又、上記出力側スリーブ６５の外周面中間部で上記支持壁部６７の側方一部分には、出力歯車１２ｂを固設している。
【００４０】
上述の様に設置した、上記各出力側ディスク４、４の内側面４ａ、４ａと、前述の様に設置した前記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂの内側面２ａ、２ａとの間には、それぞれ複数個ずつのパワーローラ９、９（図９参照）を、それぞれ傾斜角度の調節自在に挟持している。前記入力軸１１ｂの回転時には、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂの回転が上記各パワーローラ９、９を介して上記各出力側ディスク４、４に伝わり、上記出力歯車１２ｂから回転力が取り出される。この様にして上記入力軸１１ｂの回転を出力歯車１２ｂに伝達する際、前記押圧装置１０が発生するスラスト力に基づいて上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂが、上記各出力側ディスク４、４に向け押し付けられる。この状態では、前記予圧付与の為の皿板ばね５６が押し潰されたり、或は構成各部材が弾性変形する事により、構成各部材が軸方向に相対変位するが、この相対変位は、前記各ボールスプライン５４、５８や、スラスト荷重を支承しない転がり軸受６１、６６の存在に基づき、円滑に許容される。
【００４１】
上述の様に、上記入力軸１１ｂの回転を出力歯車１２ｂに伝達すると同時に、上記入力軸１１ｂの回転は、この入力軸１１ｂの先端部（図１４の右端部）に、この入力軸１１ｂと同心に配置された取り出しブラケット６９を通じて取り出し自在としている。この取り出しブラケット６９は、上記入力軸１１ｂの先端部に転がり軸受７０により支持した状態で、その外周縁部に形成した被駆動側突片７１、７１と、前記カム板５３の背面に形成した駆動側突片７２、７２とを係合させている。従って、上記入力軸１１ｂの回転は、上記取り出しブラケット６９を介して、前記トロイダル型無段変速機２４ｂを介する事なく、取り出し自在である。
【００４２】
この様なトロイダル型無段変速機２４ｂを、前述の図１２に示した動力循環型の無段変速装置に組み込めば、高速走行時に上記トロイダル型無段変速機２４ｂに加わるトルクの低減を図り、このトロイダル型無段変速機２４ｂの構成各部材の耐久性を向上させる事ができる。又、図１２に示す様に、押圧装置１０を入力側に配置している構造に比べて、上記入力軸１１ｂで伝達される動力を小さくして、この入力軸１１ｂの小径化を図れる。
【００４３】
【発明が解決しようとする課題】
図１４に示した従来構造の場合、予圧付与の為の皿板ばね５６の耐久性確保が難しいだけでなく、部品加工が面倒でコストが嵩む。しかも、軸方向寸法の短縮と軽量化とを両立させる事が難しい。この理由は、次の通りである。
【００４４】
先ず、上記皿板ばね５６の耐久性確保が難しい理由は、押圧装置１０の作動時に、この皿板ばね５６が完全に押し潰される事による。即ち、この皿板ばね５６の弾力は、トロイダル型無段変速機２４ｂの非作動時に、入力側、出力側各ディスク２Ａ、２Ｂ、４の内側面２ａ、４ａと各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａとの当接部に予圧を付与できるだけの、比較的小さなものであるのに対して、上記トロイダル型無段変速機２４ｂの作動時に上記押圧装置１０が発生するスラスト力は、上記各当接部が滑らない様にする為のものであり、相当に大きい。この為に上記皿板ばね５６のたわみ量は、上記トロイダル型無段変速機２４ｂの運転、停止に伴って、初期設定値と最大値との間で繰り返し変化する。この状態は、皿板ばね５６にとって過酷な使用条件となり、十分な耐久性確保が難しい。
【００４５】
又、部品加工が面倒でコストが嵩む理由は、上記押圧装置１０を構成するカム板５３を入力軸１１ｂに対し、ボールスプライン５４を介して支持している為である。これらカム板５３及び入力軸１１ｂは、同期して回転する構造にする必要があるが、図１４に示した従来構造の場合、上記カム板５３を上記皿板ばね５６により押圧している為、このカム板５３の軸方向変位も円滑化する必要があり、上記ボールスプライン５４を設けている。ボールスプラインの加工は、一般的なスプラインに比べ面倒で、その分、コストが嵩んでしまう。
【００４６】
更に、軸方向寸法の短縮と軽量化とを両立させる事が難しい理由は、次の通りである。先ず、上記トロイダル型無段変速機２４ｂの軸方向寸法を短縮する為には、図１４の右部に示す様に、入力側ディスク２Ｂの外側面内径寄り部分に凹部７３を設け、上記カム板５３の内径寄り部分をこの凹部７３内に入り込ませる必要がある。これに対して、上記入力側ディスク２Ｂの内周面の軸方向長さは、前記転がり軸受６１及び前記入力側スリーブ５７とのスプライン係合部を設ける必要上、或る程度以上確保する必要がある。この為に図１４に示した従来構造の場合には、上記凹部７３を設ける事に伴う内周面の軸方向長さの減少分を、内側面２ａ側の内径部分を延長する事により補っている。但し、図１４に斜格子で示したこの延長部分は、上記入力側ディスク２Ｂと上記入力側スリーブ５７との結合の為にのみ設け、動力の伝達等に寄与しない部分であ。この様な部分が存在する事は、トロイダル型無段変速機２４ｂの重量を増大させる原因となる。
本発明の無段変速装置は、この様な不都合のうち、少なくとも面倒なボールスプラインの加工を少なくして、コスト低減を図るべく発明したものである。
【００４７】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置は、前述の従来から知られている無段変速装置と同様に、連結ブラケットを介して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、遊星歯車機構と、この遊星歯車機構と同心に配置されたトロイダル型無段変速機と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型無段変速機を介して伝達する第一の動力伝達経路と、上記入力軸に入力された動力を上記トロイダル型無段変速機を介する事なく伝達する第二の動力伝達経路とを備える。
【００４８】
そして、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、上記太陽歯車と同心に且つ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。
又、上記第一の動力伝達経路を通じて送られる動力と上記第二の動力伝達経路を通じて送られる動力とを、上記太陽歯車と上記リング歯車と上記キャリアとのうちの２個の部材に伝達自在とすると共に、これら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの残りの１個の部材に上記出力軸を結合している。
又、上記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路とを通じて上記遊星歯車機構に送られる状態を切り換えるモード切換手段を設けている。そして、このモード切換手段は、少なくとも上記第一の動力伝達経路のみで動力の伝達を行なう第一のモードと、この第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路との双方で動力の伝達を行なう第二のモードとの切換を行なうものである。
又、上記トロイダル型無段変速機は、それぞれが断面円弧状の凹面である互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された入力側ディスク及び出力側ディスクと、これら入力側ディスク及び出力側ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンの中間部に、これら各トラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、これら各トラニオンの内側面側に配置され且つ上記入力側ディスク及び出力側ディスクの間に挟持された状態で、上記各変位軸の周囲に回転自在に支持された、その周面を球状凸面としたパワーローラと、上記入力軸の回転に伴って上記入力側ディスクを、上記出力側ディスクに向けて押圧しつつ回転駆動する押圧装置と、この押圧装置の非作動時に上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとを互いに近づく方向に押圧してこれら両ディスクの内側面と上記各パワーローラの周面との当接部に予圧を付与する皿板ばねとを備えたものである。
【００４９】
特に、本発明の無段変速装置に於いては、上記押圧装置を、上記トロイダル型無段変速機の軸方向両端部のうち、上記連結ブラケットとは反対側の端部に設けている。
又、上記皿板ばねを、上記トロイダル型無段変速機の軸方向両端部のうち、上記押圧装置とは反対側の端部に設けている。
又、本発明の場合には、上記連結ブラケットと上記入力側ディスクとの間に、これら連結ブラケットと入力側ディスクとの間に加わるラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する為の転がり軸受を設ける為、上記入力側ディスクの外側面の内径側半部に形成した円環状の支持凹部に外輪素子の先半部を、軸方向の摺動自在に内嵌している。そして、この外輪素子と上記入力側ディスクとの間に、上記押圧装置の作動に伴って上記皿板ばねが圧縮された場合に、この皿板ばねが完全に圧縮されない様にする為のストッパ機構を設けている。
又、請求項２に記載した発明の場合に、上記トロイダル型無段変速機は、入力軸の両端部に互いの内側面を対向させた状態で、且つ、互いに同期した回転を自在として支持された１対の入力側ディスクと、上記入力軸の中間部周囲に、それぞれの内側面をこれら両入力側ディスクの内側面に対向させた状態で、互いに同期した、且つ、上記入力軸に対する回転を自在に支持された１対の出力側ディスクを備えたものである。そして、上記両入力側ディスクのうちの連結ブラケット側の入力側ディスクはこの入力軸に対し、ボールスプラインを介して軸方向の移動を自在に支持されており、上記連結ブラケットと反対側の入力側ディスクは上記入力軸に対し、スプラインにより支持されている。
上述の様な請求項１〜２に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項３、４に記載した発明の様に、外輪素子の外周面基端部に形成した外向フランジ状の係止鍔部と入力側ディスクの外側面径方向中間部との間に、内径側の軸方向寸法が外径側の軸方向寸法よりも大きい、予圧付与の為の皿板ばねを、軸方向に弾性的に圧縮した状態で設ける。
そして、請求項３に記載した発明の場合には、上記外輪素子の先端面と上記支持凹部の奥面との間に存在する第一の隙間の軸方向寸法を、上記皿板ばねの内径側部分に存在する第二の隙間の軸方向寸法よりも小さくする事により、上記ストッパ機構を構成する。
或いは、請求項４に記載した発明の場合には、上記外輪素子の中間部外周面に形成した、上記入力側ディスク側の小径部と上記係止鍔部側の大径部とを連続させる段部と、上記入力側ディスクの外側面径方向中間部との間の隙間の軸方向寸法を、上記皿板ばねの内径側部分に存在する第二の隙間の軸方向寸法よりも小さくする事により、上記ストッパ機構を構成する。
【００５０】
【作用】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、トロイダル型無段変速機をバイパスさせる為の第二の動力伝達経路を設けても小型且つ軽量に構成できる構造で、部品加工が容易でコストの低廉化を図れ、軸方向寸法の短縮と軽量化とを両立させる事が容易となる。更に、必要に応じて、予圧付与の為の皿板ばねの耐久性確保が容易となる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の無段変速装置の特徴は、動力循環型の無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機２４ｃの構成部材の配置を工夫する事により、このトロイダル型無段変速機２４ｃの小型・軽量化と、予圧付与の為の皿板ばね５６ａの耐久性確保とを図った点にある。その他の部分の構造及び作用に関しては、無段変速装置全体としての構造及び作用は前述の図１２に示した従来構造と、トロイダル型無段変速機２４ｃの基本的な構造及び作用に就いては前述の図１４に示した従来構造と、それぞれ同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００５２】
上記トロイダル型無段変速機２４ｃを構成する入力軸１１ｃの中間部先端寄り（図１の右寄り）部分に、ローディングカム式の押圧装置１０を構成する為のカム板５３ａを、スプライン７４を介して支持している。このスプライン７４は、前述の図１４に示した従来構造の様なボールスプライン５４とは異なり、単なるスプラインとしている。そして、上記カム板５３ａの背面（図１の右面）内径寄り部分を、上記入力軸１１ｃの先端寄り部分に形成した係止鍔部５５ａに、直接突き合わせている。この様に、上記カム板５３ａを上記入力軸１１ｃに支持する部分を、（ボールスプラインではなく）単なるスプライン７４とする事により、この部分の加工を容易にしてコスト低減を図れる。
【００５３】
又、上記カム板５３ａと共に上記押圧装置１０を構成する入力側ディスク２Ｂ´の外側面（図１の右側面）には、前述の図１４に示した従来構造の様な凹部７３を形成していない。この為、上記入力側ディスク２Ｂ´の外側面は、外径側半部に形成したカム面６２部分を除き、単なる平坦面としている。この様な入力側ディスク２Ｂ´は、その内周面の内側面（図１の左側面）側半部を入力側スリーブ５７の端部にスプライン係合させると共に、その内周面の外側面側半部と上記入力軸１１ｃの中間部外周面との間に転がり軸受６１を設けている。この転がり軸受６１の設置部分を上記カム板５３ａの設置部分に寄らせた事に伴い、上記入力側ディスク２Ｂ´全体の軸方向寸法は、上記図１４に示した従来構造に組み込んだ入力側ディスク２Ｂよりも短くしている。即ち、本例に組み込む入力側ディスク２Ｂ´の内径側で内側面側端部には、図１４に斜格子で示した様な延長部分は存在しない。この為、前述の図１４に示した従来構造に比べて、上記入力側ディスク２Ｂ´の軸方向寸法を短くし、この入力側ディスク２Ｂ´を含んで構成するトロイダル型無段変速機２４ｃの軽量化を図れる。
【００５４】
又、上記入力側スリーブ５７の基端部にボールスプライン５８を介して支持した入力側ディスク２Ａ´の外側面（図１〜２の左側面）の内径側半部に円環状の支持凹部７５を形成し、この支持凹部７５に外輪素子７６の先半部（図１〜２の右半部）を、がたつきなく、且つ軸方向（図１〜２の左右方向）の摺動自在に内嵌している。この外輪素子７６は、上記入力側ディスク２Ａ´を上記入力軸１１ｃの基端部（図１の左端部）に固定した連結ブラケット５２に対し、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持する為の転がり軸受６０ａを構成する為のものである。
【００５５】
この様な外輪素子７６は、その内周面先端寄り部分にアンギュラ型の外輪軌道７７を、その外周面基端部に外向フランジ状の係止鍔部７８を、それぞれ形成している。そして、この係止鍔部７８と上記入力側ディスク２Ａ´の外側面径方向中間部との間に、予圧付与の為の皿板ばね５６ａを、所定量（予圧付与に必要な量）だけ圧縮した状態で設けている。この様に皿板ばね５６ａを設けた状態で、上記外輪素子７６の先端面と上記支持凹部７５との間には第一の隙間７９が、上記皿板ばね５６ａの内径側部分には第二の隙間８０が、それぞれ形成される。
【００５６】
前記押圧装置１０の作動に伴って上記入力側ディスク２Ａ´に大きなスラスト力が加わると、上記皿板ばね５６ａが弾性的に圧縮され、上記第一、第二の隙間７９、８０の軸方向寸法が小さくなるが、この場合でも、上記皿板ばね５６ａが完全には圧縮されない様に、言い換えれば、上記第二の隙間８０が消滅しない様にしている。この為に、上記第一の隙間７９の軸方向寸法Ｌ79を上記第二の隙間Ｌ80よりも小さく（Ｌ79＜Ｌ80）し、上記支持凹部７５の奥面と上記外輪素子７６の先端面とが当接した状態でも、上記第二の隙間８０が存在する様にしている。即ち、本例の場合には、上記支持凹部７５の奥面と上記外輪素子７６の先端面とにより、上記皿板ばね５６ａが完全に圧縮されない様にする為のストッパ機構を構成している。
【００５７】
この様にして皿板ばね５６ａを完全に圧縮されない様にする事により、この皿板ばね５６ａに加わる応力を緩和して、この皿ばね５６ａの耐久性を確保する為の設計が容易になる。又、図示の例の場合には、この皿ばね５６ａを設置する空間が、前述の図１４に示した従来構造で皿板ばね５６を設置する空間に比べて広い為、上記皿板ばね５６ａの選択の自由度が増し、この面からも、この皿板ばね５６ａの耐久性を確保する為の設計が容易になる。更に、前記押圧装置１０の作動に伴って上記入力側ディスク２Ａ´に大きなスラスト力が加わった場合には、前記外輪素子７６の先端面と前記支持凹部７５の奥面とが当接し、この外輪素子７６が上記入力側ディスク２Ａ´をバックアップする状態となる。この為、パワーローラ９、９（例えば図９参照）から上記入力側ディスク２Ａ´に加わるスラスト荷重に拘らず、この入力側ディスク２Ａ´の内部での応力の上昇を抑える事ができる。
【００５８】
次に、図３は、請求項１、２、４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、外輪素子７６ａの中間部外周面に、入力側ディスク２Ａ´側の小径部と係止鍔部７８側の大径部とを連続させる段部８１を形成し、この段部８１と上記入力側ディスク２Ａ´の外側面径方向中間部との間の隙間８２を規制する事により、皿板ばね５６ａが完全に圧縮されない様にする為のストッパ機構を構成している。その他の部分の構造及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。
【００５９】
【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、小型・軽量の無段変速装置を低コストで実現でき、必要に応じて耐久性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、無段変速装置に組み込むトロイダル型無段変速機の半部切断面図。
【図２】一部を省略して示す、図１のＡ部拡大図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。
【図４】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図５】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図６】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第１例を示す要部断面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図。
【図８】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第２例を示す要部断面図。
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図。
【図１０】トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の第１例を示す略断面図。
【図１１】この無段変速装置全体としての変速比と、トロイダル型無段変速機のみの変速比と、各部のトルクの比との関係を示す線図。
【図１２】トロイダル型無段変速機を組み込んだ無段変速装置の第２例を示す略断面図。
【図１３】同第３例を示す略断面図。
【図１４】トロイダル型無段変速機の具体的構造の第３例を示す要部断面図。
【符号の説明】
１ 入力軸
２、２Ａ、２Ｂ、２Ａ´、２Ｂ´ 入力側ディスク
２ａ 内側面
３ 出力軸
４ 出力側ディスク
４ａ 内側面
５ ケーシング
６ 枢軸
７ トラニオン
８ 変位軸
９ パワーローラ
９ａ 周面
１０ 押圧装置
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 入力軸
１２、１２ａ、１２ｂ 出力歯車
１３ 支持板
１４ スラスト玉軸受
１５ スラストニードル軸受
１６ 外輪
１７ アクチュエータ
１８ 駆動軸
１９ エンジン
２０ クランクシャフト
２１、２１ａ 入力軸
２２ 発進クラッチ
２３ 出力軸
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ トロイダル型無段変速機
２５ 遊星歯車機構
２６ カム板
２７ 太陽歯車
２８ リング歯車
２９ 遊星歯車組
３０ａ、３０ｂ 遊星歯車
３１ キャリア
３２ 第一の動力伝達機構
３３ 第一の歯車
３４ 第二の歯車
３５ 第二の動力伝達機構
３６ 第一のスプロケット
３７ 第二のスプロケット
３８ チェン
３９ 伝達軸
４０ 低速用クラッチ
４１ 高速用クラッチ
４２ 支持板
４３ 中心軸
４４ 後退用クラッチ
４５ デファレンシャルギヤ
４６ 第三の歯車
４７ 第四の歯車
４８ 第五の歯車
４９ 第三の動力伝達機構
５０ 駆動軸
５１ 伝達軸
５２ 連結ブラケット
５３、５３ａ カム板
５４ ボールスプライン
５５、５５ａ 係止鍔部
５６、５６ａ 皿板ばね
５７ 入力側スリーブ
５８ ボールスプライン
５９ スプライン
６０、６０ａ 転がり軸受
６１ 転がり軸受
６２ カム面
６３ カム面
６４ ローラ
６５ 出力側スリーブ
６６ 転がり軸受
６７ 支持壁部
６８ 転がり軸受
６９ 取り出しブラケット
７０ 転がり軸受
７１ 被駆動側突片
７２ 駆動側突片
７３ 凹部
７４ スプライン
７５ 支持凹部
７６、７６ａ 外輪素子
７７ 外輪軌道
７８ 係止鍔部
７９ 第一の隙間
８０ 第二の隙間
８１ 段部
８２ 隙間
Claims (4)
- 連結ブラケットを介して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、遊星歯車機構と、この遊星歯車機構と同心に配置されたトロイダル型無段変速機と、上記入力軸に入力された動力をこのトロイダル型無段変速機を介して伝達する第一の動力伝達経路と、上記入力軸に入力された動力をこのトロイダル型無段変速機を介する事なく伝達する第二の動力伝達経路とを備え、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、上記太陽歯車と同心に且つ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り、上記第一の動力伝達経路を通じて送られる動力と上記第二の動力伝達経路を通じて送られる動力とを、上記太陽歯車と上記リング歯車と上記キャリアとのうちの２個の部材に伝達自在とすると共に、これら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの残りの１個の部材に上記出力軸を結合しており、又、上記入力軸に入力された動力が上記第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路とを通じて上記遊星歯車機構に送られる状態を切り換えるモード切換手段を設けており、このモード切換手段は、少なくとも上記第一の動力伝達経路のみで動力の伝達を行なう第一のモードと、この第一の動力伝達経路と上記第二の動力伝達経路との双方で動力の伝達を行なう第二のモードとの切換を行なうものであり、上記トロイダル型無段変速機は、それぞれが断面円弧状の凹面である互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された入力側ディスク及び出力側ディスクと、これら入力側ディスク及び出力側ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンの中間部に、これら各トラニオンの内側面から突出する状態で支持された変位軸と、これら各トラニオンの内側面側に配置され且つ上記入力側ディスク及び出力側ディスクの間に挟持された状態で、上記各変位軸の周囲に回転自在に支持された、その周面を球状凸面としたパワーローラと、上記入力軸の回転に伴って上記入力側ディスクを、上記出力側ディスクに向けて押圧しつつ回転駆動する押圧装置と、この押圧装置の非作動時に上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとを互いに近づく方向に押圧してこれら両ディスクの内側面と上記各パワーローラの周面との当接部に予圧を付与する皿板ばねとを備えたものである無段変速装置に於いて、上記押圧装置を、上記トロイダル型無段変速機の軸方向両端部のうち、上記連結ブラケットとは反対側の端部に、上記皿板ばねを、上記トロイダル型無段変速機の軸方向両端部のうち、上記押圧装置とは反対側の端部に、それぞれ設けると共に、上記連結ブラケットと上記入力側ディスクとの間に、これら連結ブラケットと入力側ディスクとの間に加わるラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する為の転がり軸受を設ける為、上記入力側ディスクの外側面の内径側半部に形成した円環状の支持凹部に外輪素子の先半部を、軸方向の摺動自在に内嵌しており、この外輪素子と上記入力側ディスクとの間に、上記押圧装置の作動に伴って上記皿板ばねが圧縮された場合に、この皿板ばねが完全に圧縮されない様にする為のストッパ機構を設けた事を特徴とする無段変速装置。
- トロイダル型無段変速機は、入力軸の両端部に互いの内側面を対向させた状態で、且つ、互いに同期した回転を自在として支持された１対の入力側ディスクと、上記入力軸の中間部周囲に、それぞれの内側面をこれら両入力側ディスクの内側面に対向させた状態で、互いに同期した、且つ、上記入力軸に対する回転を自在に支持された１対の出力側ディスクを備えたものであり、上記両入力側ディスクのうちの連結ブラケット側の入力側ディスクはこの入力軸に対し、ボールスプラインを介して軸方向の移動を自在に支持されており、上記連結ブラケットと反対側の入力側ディスクは上記入力軸に対し、スプラインにより支持されている、請求項１に記載した無段変速装置。
- 外輪素子の外周面基端部に形成した外向フランジ状の係止鍔部と入力側ディスクの外側面径方向中間部との間に、内径側の軸方向寸法が外径側の軸方向寸法よりも大きい、予圧付与の為の皿板ばねを、軸方向に弾性的に圧縮した状態で設けており、上記外輪素子の先端面と支持凹部の奥面との間に存在する第一の隙間の軸方向寸法を、上記皿板ばねの内径側部分に存在する第二の隙間の軸方向寸法よりも小さくする事によりストッパ機構を構成した、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。
- 外輪素子の外周面基端部に形成した外向フランジ状の係止鍔部と入力側ディスクの外側面径方向中間部との間に、内径側の軸方向寸法が外径側の軸方向寸法よりも大きい、予圧付与の為の皿板ばねを、軸方向に弾性的に圧縮した状態で設けており、上記外輪素子の中間部外周面に形成した、上記入力側ディスク側の小径部と上記係止鍔部側の大径部とを連続させる段部と、上記入力側ディスクの外側面径方向中間部との間の隙間の軸方向寸法を、上記皿板ばねの内径側部分に存在する第二の隙間の軸方向寸法よりも小さくする事によりストッパ機構を構成した、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した無段変速装置。
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