JP2005016613A - 無段変速機 - Google Patents
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Abstract
【目的】本発明は、四輪車の変速機、主として無段変速機の構造・要素配置を改善し、第１モードにおいて、遊星歯車機構が固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減し得ることを目的としている。
【構成】このため、無段変速機構と、遊星歯車機構と、固定変速機構とを備え、無段変速機構の回転を出力軸に直接伝達する第１モードと、固定変速機構からプラネタリキャリアに入力される回転と無段変速機構からサンギヤに入力される回転をプラネタリキャリアで合成して出力軸に伝達する第２モードとに切換可能な無段変速機において、出力軸を中間軸に係脱する第１クラッチと、出力軸をリングギヤに係脱する第２クラッチを設けている。
【選択図】 図１
【構成】このため、無段変速機構と、遊星歯車機構と、固定変速機構とを備え、無段変速機構の回転を出力軸に直接伝達する第１モードと、固定変速機構からプラネタリキャリアに入力される回転と無段変速機構からサンギヤに入力される回転をプラネタリキャリアで合成して出力軸に伝達する第２モードとに切換可能な無段変速機において、出力軸を中間軸に係脱する第１クラッチと、出力軸をリングギヤに係脱する第２クラッチを設けている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は無段変速機に係り、特に四輪車の変速機、主として無段変速機の構造・要素配置を改善し、第１モードにおいて、遊星歯車機構が固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減し得る無段変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の変速機に用いられる無段変速機構としては、ベルト式のものやトラクション式（「トロイダル式」ともいう）が知られており、これらの無段変速機構は、変速比を連続的に変化させるために、トルクの伝達を、ベルトやパワーローラ等の伝動部材とプーリやディスク等の回転体との間の摩擦力や油膜のせん断力等によって行うように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３３１０００号公報 （第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特表平１１−５０４４１５号公報 （第１２−１７頁、図１）
【特許文献３】
特開２００２−５２５９号公報 （第２−４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両用の変速機に用いられる湿式ベルト式無段変速機（「Ｖ−ＣＶＴ」ともいう）は、変速比を連続的に変化させるため、トルクの伝達をベルト等の伝動部材とＶ溝型プーリの回転体との間の摩擦により行うように機構構成されている。
【０００５】
よって、伝達できるトルクが制限されたり、また、小型ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ方式）車では車両搭載上の制限から必要な変速比が取れない問題が起こる場合が多い。
【０００６】
このような場合には、トルクの少ないエンジンとの組合せにおいて最適なシステムが得られ難くなるものである。
【０００７】
また、伝動部材がベルトであるため過度に変速比を大きくする場合や、反対に変速比を小さくする場合には、動力の伝達効率が低下する問題があった。
【０００８】
例えば、軽自動車のように低回転でのトルクが少ない自然吸気型エンジン（高回転出力特性）に無段変速機（「Ｖ−ＣＶＴ」ともいう）を適用し、走行を確保しつつエンジンの最適燃費回転数をトレースするためには、通常の無段変速機（「Ｖ−ＣＶＴ」ともいう）よりも広範囲な変速比が必要となるが、搭載上の制限のために必要な変速比を得られない等の不都合がある。
【０００９】
そこで、単一の無段変速機（「Ｖ−ＣＶＴ」ともいう）システムの持つ以下の問題等を効果的に改善できるようなシステムとする必要がある。
（１）無段変速機のサイズを余り変更せず、できるだけコンパクト・軽量とする。
（２）必要なより大きい変速比が確保できる。
（３）極低速あるいは高速域のトルクの伝達効率を改善する。
【００１０】
このような問題に対しては、無段変速機構に、差動遊星歯車機構と固定ギヤ比をもつチエン等の固定変速機構を追加し、複合ＣＶＴ（「無段変速機」ともいう）化して変速比を拡大したものがある。この方式では動力源から出力したトルクの一部を固定変速機構を介して差動遊星歯車機構のプラネタリキャリアに入力すると同時に、動力源から出力したトルクの他の部分を無段変速機構を介して差動遊星歯車機構のサンギヤに入力し、いわゆる動力循環式動力伝達システムとしたものである。
【００１１】
上記の例としては、特許文献２に代表される複合型のＣＶＴシステムがあるが、このＣＶＴシステムは、ベルト式無段変速機構が固定変速機構を常時駆動するため無端ベルトに負担がかかる、ベルトが切れると後進運転ができない、またはプーリのドリブン側軸に置かれた差動歯車機構が複雑、かつ大型になる等の不都合がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンの回転が入力される入力軸と、この入力軸と平行に配置される中間軸と、前記入力軸に装着される駆動プーリと、前記中間軸に装着される従動プーリと、この両プーリの間に巻き掛けられる無端ベルトとからなる無段変速機構と、この無段変速機構からの回転を入力するサンギヤと、プラネタリキャリアに回動可能に支持されるとともに前記サンギヤに噛合するプラネタリギヤと、このプラネタリギヤに噛合して出力軸に回転を伝達するリングギヤとからなる遊星歯車機構と、前記入力軸から前記プラネタリキャリアに所定の変速比で変速された回転を入力可能な固定変速機構とを備え、前記無段変速機構の回転を前記出力軸に直接伝達する第１モードと、前記固定変速機構から前記プラネタリキャリアに入力される回転と前記無段変速機構から前記サンギヤに入力される回転を前記プラネタリキャリアで合成して前記出力軸に伝達する第２モードとに切換可能な無段変速機において、前記出力軸を前記中間軸に係脱する第１クラッチと、前記出力軸を前記リングギヤに係脱する第２クラッチを設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、第１モードにおいては、第１クラッチにより出力軸を中間軸に係合して回転を直接伝達するとともに、第２クラッチにより出力軸を遊星歯車機構のリングギヤから解放してリングギヤがサンギヤに対して自由に回動できる状態とし、遊星歯車機構が固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減している。
【００１４】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１５】
図１はこの発明の第１実施例を示すものである。図１において、２は無段変速機である。
【００１６】
この無段変速機２は、エンジン（「Ｅｎｇ」とも記載する）４と、継手機構６と、ポンプ８と、前記エンジン４から回転を無段階に変速する無段変速機構１０と、遊星歯車機構１２と、固定変速機構１４とを備えている。
【００１７】
そして、前記エンジン４の出力軸１６を前記継手機構６を介して前記無段変速機構１０の入力軸１８に連絡し、この入力軸１８にはポンプ８を配設して設ける。
【００１８】
前記継手機構６は、エンジン４の出力軸１６と無段変速機構１０の入力軸１８とを断続可能な状態とする装置であり、例えば、電磁力クラッチやディスククラッチ、または液圧トルク変換器等が採用可能である。
【００１９】
前記ポンプ８は、前記エンジン４によって駆動され、他の要素と共働して前記無段変速機構１０やブレーキ、クラッチ類に供給する作動力を生成する。
【００２０】
また、前記無段変速機構１０は、エンジン４の回転が入力される入力軸１８と、この入力軸１８と平行に配置される中間軸２０と、前記入力軸１８に装着される駆動プーリ２２と、前記中間軸２０に装着される従動プーリ２４と、この両プーリ２２、２４の間に巻き掛けられる無端ベルト２６とからなる。
【００２１】
そして、前記入力軸１８は、駆動プーリ２２の装着部よりエンジン４側で第１入力軸１８−１と第２入力軸１８−２とに分割される。
【００２２】
更に、前記遊星歯車機構１２は、前記無段変速機２の出力軸２８側に配設されるシングルピニオン式の第１遊星歯車機構３０と、前記入力軸１８側に配設されるダブルピニオン式の第２遊星歯車機構３２とを有する。
【００２３】
前記第１遊星歯車機構３０は差動用で、前記中間軸２０に配置されて前記無段変速機構１０の従動プーリ２４からの回転を入力するサンギヤ３４と、プラネタリキャリア３６に回動可能に支持されるとともに前記サンギヤ３４に噛合するプラネタリギヤ３８と、このプラネタリギヤ３８に噛合して出力軸２８に回転を伝達するリングギヤ４０とからなる。
【００２４】
また、第２遊星歯車機構３２は前後進切換用で、第１入力軸１８−１と第２入力軸１８−２の間に配置されて、第１入力軸１８−１からの回転が入力するプラネタリキャリア４４と、プラネタリキャリア４４に回動可能に支持されるとともに互いに噛合する第１プラネタリギヤ４６及び第２プラネタリギヤ４８と、第１プラネタリギヤ４６に噛合して前記第２入力軸１８−２に回転を伝達するサンギヤ４２と、前記第２プラネタリギヤ４８に噛合するリングギヤ５０とからなり、前記プラネタリキャリア４４と前記サンギヤ４２の間を係脱する前進クラッチ６２と、前記リングギヤ５０を制動する後進ブレーキ６４とにより第１入力軸１８−１から第２入力軸１８−２に伝達する回転の方向を切り換えるものである。
【００２５】
前記固定変速機構１４は、前記入力軸１８から常時駆動されるものであり、前記入力軸１８から第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリア３６に所定の変速比で変速された回転を入力するものである。
【００２６】
そして、この固定変速機構１４は、前記入力軸１８の第１入力軸１８−１に配設されるとともに前記第２遊星歯車機構３２のプラネタリキャリア４４の外周に装着した駆動ギヤ５２と、前記出力軸２８に配設されるとともに前記第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリア３６の外周に装着した従動ギヤ５４と、前記駆動ギヤ５２と従動ギヤ５４とに捲回したチエン５６とから固定ギヤ比状態となっている。
【００２７】
前記無段変速機２は、前記無段変速機構１０の回転を前記出力軸２８に直接伝達する第１モード（「発進・低速モード」ともいう）と、前記固定変速機構１４から前記第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリア３６に入力される回転と前記無段変速機構１０から前記第１遊星歯車機構３０のサンギヤ３４に入力される回転とを合成してリングギヤ４０から前記出力軸２８に伝達する第２モード（「高速モード」ともいう）とに切換可能な機能を有している。
【００２８】
このとき、前記出力軸２８を前記中間軸２０に係脱する第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８と、前記出力軸２８を前記第１遊星歯車機構３０のリングギヤ４０に係脱する第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０を設ける構成とする。
【００２９】
詳述すれば、前記中間軸２０の一部に前記出力軸２８が外挿され、前記出力軸２８において、前記第１遊星歯車機構３０側から高速（「Ｈｉｇｈ」とも記載する）用として機能する第２クラッチ６０と低速用（「Ｌｏｗ」とも記載する）として機能する第１クラッチ５８とを順次配設する。
【００３０】
また、前記入力軸１８側においては、前記第２遊星歯車機構３２を構成する２要素、つまりサンギヤ４２とプラネタリキャリア４４とを係合する前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）６２と、前記第２遊星歯車機構３２を構成する１要素、つまりリングギヤ５０の回転を規制して前記第１入力軸１８−１から前記第２入力軸１８−２への回転を反転する後進（「Ｒ」とも記載する）用の後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）６４とを設ける。
【００３１】
更に、前記出力軸２８の前記第１クラッチ５８と前記第２クラッチ６０との間に出力ギヤ６６を配置し、この出力ギヤ６６をリダクション機構６８を介して、終減速機構７０に連絡して設ける。
【００３２】
つまり、前記出力軸２８に対して平行状態にリダクション機構６８の軸部７２を設け、この軸部７２には、前記出力ギヤ６６に係合する第１ギヤ７４と、終減速機構７０に係合する第２ギヤ７６とを配設するものである。
【００３３】
なお、参考までに追記すれば、図１に結合表における記号は、以下の通りである。
Ｌｄ ：前進クラッチ
Ｌｒ ：後進ブレーキ
Ｌｏ ：第１クラッチ
Ｌｈ ：第２クラッチ
Ｌｏｗ ：低速時
Ｈｉｇｈ：高速時
Ｒ ：後進（リバース）時
Ｎ ：ニュートラル時
【００３４】
次に作用を説明する。
【００３５】
第１モード（「発進・低速モード」ともいう）においては、図１の結合表中のＬｏｗ状態であり、前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）６２が閉じられるとともに、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８が閉じられ、前記エンジン４からの回転が前記無段変速機構１０を経て、前記中間軸２０から前記第１クラッチ５８を介して前記出力軸２８に直接伝達される。
【００３６】
また、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）から第２モード（「高速モード」ともいう）、つまり図１の結合表中のＨｉｇｈ状態に移行する場合には、前記無段変速機構１０の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第１モードにおけるチエン５６を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０が閉じられるとともに、前記第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８を解放させる。
【００３７】
つまり、第２モード（「高速モード」ともいう）では前記エンジン４からの回転は、一部が固定変速機構１４のチエン５６を介して第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリア３６に伝達され、プラネタリギヤ３８を介してリングギヤ４０を回転させるとともに、他部が無段変速機構１０を介してサンギヤ３４に伝達され、プラネタリギヤ３８を介してリングギヤ４０を差動させ、リングギヤ４０には固定変速機構１４と無段変速機構１０から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ４０の回転は第２クラッチ６０を介して出力軸２８に伝達される。
【００３８】
第２モード（「高速モード」ともいう）に移行した際には、前記第１遊星歯車機構３０のサンギヤ３４が前記無段変速機構１０に繋がっており、この無段変速機構１０のレシオをロー（Ｌｏｗ）側（「アンダドライブ側」ともいう）に復帰させるに連れて、前記第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリア３６に繋がれたチエン５６と無段変速機構１０の連成機構とにより、前記第１遊星歯車機構３０のリングギヤ４０の速度は増速出力される。
【００３９】
従って、第２モード（「高速モード」ともいう）においては、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【００４０】
更に、第２モード（「高速モード」ともいう）時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構１０は既にＬｏｗレシオ状態であり、適切な車速時に前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０を解放させることで第１モード（「発進・低速モード」ともいう）に切り換えられる。
【００４１】
従って、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【００４２】
なお、後進（「Ｒ」とも記載する）状態とする場合には、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８を閉じた状態とするとともに、前記第２遊星歯車機構３２を構成する１要素、つまりリングギヤ５０の回転を後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）６４によって規制し、前記第１入力軸１８−１から前記第２入力軸１８−２への回転を反転させればよいものである。
【００４３】
従来の無段変速機では固定変速機構と入力軸との間を係脱する伝達クラッチを設けるとともに、遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの間を係脱する直結クラッチを設け、第１モードにおいて前記伝達クラッチを解放するとともに、前記直結クラッチを係合してサンギヤ、ピニオンキャリヤ、リングギヤを一体的に回転させることで無段変速機の回転を出力軸に直接伝達していた。よって、中間軸は遊星歯車機構を介して固定変速機構を常時駆動することになり、無段変速機構の無端ベルトにかかる負荷が増加する問題があった。
【００４４】
しかし、この発明の第１実施例のものにおいては、前記出力軸２８を前記中間軸２０に係脱する第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８と、前記出力軸２８を前記第１遊星歯車機構３０のリングギヤ４０に係脱する第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０とを設けたため、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）では第１クラッチ５８により出力軸２８を中間軸２０に係合して回転を直接伝達するとともに、前記第２クラッチ６０により出力軸２８を第１遊星歯車機構３０のリングギヤ４０から解放してリングギヤ４０がサンギヤ３４に対して自由に回動できる状態とし、第１遊星歯車機構３０が前記固定変速機構１４を駆動することがなく、無段変速機２の無端ベルト２６にかかる負荷を低減し得るという効果を有する。
【００４５】
また、前記固定変速機構１４が前記入力軸１８から常時駆動されることにより、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）から第２モード（「高速モード」ともいう）への切換時に入力軸１８と出力軸２８との間の回転差を防止して、前記第２クラッチ６０を係合する場合のショックを低減し得るとともに、第２クラッチ６０に係る負荷を低減することができる。
【００４６】
更に、従来の無段変速機は、出力軸に回転を伝達する遊星歯車機構のプラネットキャリアに後進ブレーキを設けて後進時に出力軸に伝達する回転を反転させる構造であるため、出力軸側に遊星歯車機構、後進ブレーキ、直結クラッチが配置されて出力軸側の無段変速機の寸法が大型化する問題があった。
【００４７】
そして、軽ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ方式）車等の軽量な車両に適する軸方向と各軸径方向のサイズを最小ならしめるためには、ベルト式無段変速機（「ＣＶＴ」ともいう）の前後軸上、つまり前記第２入力軸１８−２及び中間軸２０の軸上で軸方向で無駄がなく偏りのない機構要素をバランス良く配列することが必要である。
【００４８】
この発明の第１実施例のものにおいては、前記入力軸１８の第１入力軸１８−１と第２入力軸１８−２との間を第２遊星歯車機構３２で連結し、この第２遊星歯車機構３２側に前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）６２と後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）６４とを設けたことにより、前記入力軸１８側に前後進を切り換える装置を配置し、前記出力軸２８側に構成部品が集中することがなく、第１クラッチ５８及び第２クラッチ６０の配設を容易に行うことができる。
【００４９】
更にまた、前記出力軸２８側の前記第１クラッチ５８と前記第２クラッチ６０との間に出力ギヤ６６を配置したことにより、出力ギヤ６６にリダクション機構６８を介して接続される終減速機構７０が出力軸２８の軸方向でエンジン４側に突出して配置されることを防止することができるものである。
【００５０】
図２はこの発明の第２実施例を示すものである。この第２実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００５１】
この第２実施例の特徴とするところは、前記第２入力軸１８−２から前記中間軸２０に回転を伝達するように、固定変速機構８２を構成した点にある。
【００５２】
すなわち、上述第１実施例においては、入力軸１８のエンジン４側に位置する第１入力軸１８−１部位のポンプ８と第２遊星歯車機構３２との間に固定変速機構１４の駆動ギヤ５２を配設するとともに、この駆動ギヤ５２の配設位置に対応する部位、つまり無段変速機構１０の従動プーリ２４と第１遊星歯車機構３０との間に固定変速機構１４の従動ギヤ５４を配設したが、この第２実施例においては、前記第２入力軸１８−２及び中間軸２０の外側端部に固定変速機構８２を配設する。
【００５３】
詳述すれば、図２に示す如く、前記第２入力軸１８−２の一端側は、第１入力軸１８−１、出力軸１６を介してエンジン４に連絡されているとともに、この第２入力軸１８−２の中心部位には、無段変速機構１０の駆動プーリ２２が配設されており、この無段変速機構１０の駆動プーリ２２よりも外側に位置する他端部、つまり外側端部（図２において左側）に前記固定変速機構８２の駆動ギヤ８４を配設するものである。
【００５４】
また、この駆動ギヤ８４の配設位置に対応する部位、つまり中間軸２０の外側端部には、固定変速機構８２の従動ギヤ８６を回動自在に配設し、前記駆動ギヤ８４と従動ギヤ８６とにチエン８８を捲回して設ける。
【００５５】
そして、前記従動ギヤ８６の外側部位には、第１遊星歯車機構９０を設ける。この第１遊星歯車機構９０は、前記無段変速機構１０からの回転を入力するサンギヤ９２と、プラネタリキャリア９４に回動可能に支持されるとともに前記サンギヤ９２に噛合するプラネタリギヤ９６と、このプラネタリギヤ９６に噛合するリングギヤ９８とからなる。
前記無段変速機構１０とサンギヤ９２との間は中空の中間軸２０で連結され、内部には一端部に前記リングギヤ９８に連結された第１出力軸２８−１が挿通される。さらに、この第１出力軸２８−１には前記中間軸２０と並べて出力ギヤ６６を軸支する第２出力軸２８−２が外挿される。
そして、前記中間軸２０に前記第２出力軸２８−２を係脱する第１クラッチ（）（「Ｌｏ」とも記載する）５８と、前記第１出力軸２８−１を前記第２出力軸２８−２に係脱する第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０を設ける構成とする。
【００５６】
さすれば、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）においては、図２の結合表中のＬｏｗ状態であり、前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）６２が閉じられるとともに、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８が閉じられ、前記エンジン４からの回転が前記無段変速機構１０を経て、前記中間軸２０と第１クラッチ５８を介して第２出力軸２８−２に直接伝達される。
【００５７】
また、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）から第２モード（「高速モード」ともいう）、つまり図２の結合表中のＨｉｇｈ状態に移行する場合には、前記無段変速機構１０の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第１モードにおけるチエン８８を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０が閉じられるとともに、前記第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８を解放させる。
【００５８】
つまり、第２モード（「高速モード」ともいう）では前記エンジン４からの回転は、一部が固定変速機構８２のチエン８８を介して第１遊星歯車機構９０のプラネタリキャリア９４に伝達され、プラネタリギヤ９６を介してリングギヤ９８を回転させるとともに、他部が無段変速機構１０を介してサンギヤ９２に伝達され、プラネタリギヤ９６を介してリングギヤ９８を差動させ、リングギヤ９８には固定変速機構８２と無段変速機構１０から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ９８の回転は第１出力軸２８−１と第２クラッチ６０を介して第２出力軸２８−２に伝達される。
【００５９】
第２モード（「高速モード」ともいう）に移行した際には、前記第１遊星歯車機構９０のサンギヤ９２が前記無段変速機構１０に繋がっており、この無段変速機構１０のレシオをロー（Ｌｏｗ）側（「アンダドライブ側」ともいう）に復帰させるに連れて、前記第１遊星歯車機構９０のプラネタリキャリア９４に繋がれたチエン８８と無段変速機構１０の連成機構とにより、前記第１遊星歯車機構９０のリングギヤ９８の速度は増速出力される。
【００６０】
従って、第２モード（「高速モード」ともいう）においては、上述第１実施例のものと同様に、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【００６１】
更に、第２モード（「高速モード」ともいう）時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構１０は既にＬｏｗレシオ状態であり、適切な車速時に前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０を解放させることで第１モード（「発進・低速モード」ともいう）に切り換えられる。
【００６２】
従って、上述第１実施例のものと同様に、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【００６３】
なお、後進（「Ｒ」とも記載する）状態とする場合には、上述第１実施例のものと同様に、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８を閉じた状態とするとともに、前記第２遊星歯車機構３２を構成する１要素、つまりリングギヤ５０の回転を後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）６４によって規制し、前記第１入力軸１８−１から前記第２入力軸１８−２への回転を反転させればよいものである。
【００６４】
従来の無段変速機では、後進時に出力軸に回転を伝達する遊星歯車機構のプラネットキャリアを後進ブレーキで固定して出力軸に伝達する回転を反転させる構造であるため、無段変速機構の無端ベルトが折損した場合は車両を後進させることができなかったが、この発明の第２実施例のものにおいては、前記無段変速機構１０の無端ベルト２６が切断した場合にも、第１クラッチ５８に加えて第２クラッチ６０を係合させれば、中間軸２０、第１出力軸２８−１、第２出力軸２８−２を介して前記第１遊星歯車機構９０のサンギヤ９２とリングギヤ９８とを係合し、前記固定変速機構８２から第１遊星歯車機構９０のプラネタリキャリア９４を介して第２出力軸２８−２に回転を伝達することができるものである。
【００６５】
また、この第２実施例のものにおいて、上述第１実施例とのものと同一機能を果たす箇所においては、第１実施例に記載したものと同様な効果を奏することが可能である。
【００６６】
図３はこの発明の第３実施例を示すものである。この第３実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００６７】
この第３実施例の特徴とするところは、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）１０２と第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）１０４とを一体的に設ける構成とした点にある。
【００６８】
すなわち、上述第１実施例における配設位置と同様な位置に第２クラッチ１０４を配設し、この第２クラッチ１０４の内側部位に第１クラッチ１０２を配設する。
【００６９】
詳述すれば、第１遊星歯車機構１０６のリングギヤ１０８を大径に形成し、このリングギヤ１０８の内側に第１クラッチ１０２及び第２クラッチ１０４を配設するものである。
【００７０】
さすれば、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）においては、図３の結合表中のＬｏｗ状態であり、前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）６２が閉じられるとともに、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）１０２が閉じられ、前記エンジン４からの回転が前記無段変速機構１０を経て、前記中間軸２０から前記第１クラッチ１０２を介して前記出力軸２８に直接伝達される。
【００７１】
また、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）から第２モード（「高速モード」ともいう）、つまり図３の結合表中のＨｉｇｈ状態に移行する場合には、前記無段変速機構１０の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第１モードにおけるチエン５６を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）１０４が閉じられるとともに、前記第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）１０２を解放させる。
【００７２】
つまり、第２モード（「高速モード」ともいう）では前記エンジン４からの回転は、一部が固定変速機構１４のチエン５６を介して第１遊星歯車機構１０６のプラネタリキャリア３６に伝達され、プラネタリギヤ３８を介してリングギヤ１０８を回転させるとともに、他部が無段変速機構１０を介してサンギヤ３４に伝達され、プラネタリギヤ３８を介してリングギヤ１０８を差動させ、リングギヤ１０８には固定変速機構１４と無段変速機構１０から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ１０８の回転は第２クラッチ１０４を介して出力軸２８に伝達される。
【００７３】
第２モード（「高速モード」ともいう）に移行した際には、前記第１遊星歯車機構１０６のサンギヤ３４が前記無段変速機構１０に繋がっており、この無段変速機構１０のレシオをロー（Ｌｏｗ）側（「アンダドライブ側」ともいう）に復帰させるに連れて、前記第１遊星歯車機構１０６のプラネタリキャリア３６に繋がれたチエン５６と無段変速機構１０の連成機構とにより、前記第１遊星歯車機構１０６のリングギヤ１０８の速度は増速出力される。
【００７４】
従って、第２モード（「高速モード」ともいう）においては、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【００７５】
更に、第２モード（「高速モード」ともいう）時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構１０は既にＬｏｗレシオ状態であり、適切な車速時に前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）１０４を解放させることで第１モード（「発進・低速モード」ともいう）に切り換えられる。
【００７６】
従って、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【００７７】
なお、後進（「Ｒ」とも記載する）状態とする場合には、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）１０２を閉じた状態とするとともに、前記第２遊星歯車機構３２を構成する１要素、つまりリングギヤ５０の回転を後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）６４によって規制し、前記第１入力軸１８−１から前記第２入力軸１８−２への回転を反転させればよいものである。
【００７８】
これにより、前記第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）１０２と第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）１０４とを一体的に設けることによって、一体化した分だけ出力軸２８の軸方向の長さを短くすることができる。
【００７９】
また、この第３実施例のものにおいて、上述第１及び第２実施例とのものと同一機能を果たす箇所においては、第１及び第２実施例に記載したものと同様な効果を奏することが可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、エンジンの回転が入力される入力軸と、入力軸と平行に配置される中間軸と、入力軸に装着される駆動プーリと、中間軸に装着される従動プーリと、両プーリの間に巻き掛けられる無端ベルトとからなる無段変速機構と、無段変速機構からの回転を入力するサンギヤと、プラネタリキャリアに回動可能に支持されるとともにサンギヤに噛合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤに噛合して出力軸に回転を伝達するリングギヤとからなる遊星歯車機構と、入力軸からプラネタリキャリアに所定の変速比で変速された回転を入力可能な固定変速機構とを備え、無段変速機構の回転を出力軸に直接伝達する第１モードと、固定変速機構からプラネタリキャリアに入力される回転と無段変速機構からサンギヤに入力される回転をプラネタリキャリアで合成して出力軸に伝達する第２モードとに切換可能な無段変速機において、出力軸を中間軸に係脱する第１クラッチと、出力軸をリングギヤに係脱する第２クラッチを設けたので、第１モードでは第１クラッチにより出力軸を中間軸に係合して回転を直接伝達するとともに、前記第２クラッチにより出力軸を遊星歯車機構のリングギヤから解放してリングギヤがサンギヤに対して自由に回動できる状態とし、遊星歯車機構が前記固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【図２】この発明の第２実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【図３】この発明の第３実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【符号の説明】
２ 無段変速機
４ エンジン（「Ｅｎｇ」とも記載する）
６ 継手機構
８ ポンプ
１０ 無段変速機構
１２ 遊星歯車機構
１４ 固定変速機構
１６ 出力軸
１８ 入力軸
１８−１ 第１入力軸
１８−２ 第２入力軸
２０ 中間軸
２２ 駆動プーリ
２４ 従動プーリ
２６ 無端ベルト
２８ 出力軸
３０ 第１遊星歯車機構
３２ 第２遊星歯車機構
３４ サンギヤ
３６ プラネタリキャリア
３８ プラネタリギヤ
４０ リングギヤ
４２ サンギヤ
４４ プラネタリキャリア
４６ 第１プラネタリギヤ
４８ 第２プラネタリギヤ
５０ リングギヤ
５２ 駆動ギヤ
５４ 従動ギヤ
５６ チエン
５８ 第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）
６０ 第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）
６２ 前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）
６４ 後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）
６６ 出力ギヤ
６８ リダクション機構
７０ 終減速機構
【発明の属する技術分野】
この発明は無段変速機に係り、特に四輪車の変速機、主として無段変速機の構造・要素配置を改善し、第１モードにおいて、遊星歯車機構が固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減し得る無段変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の変速機に用いられる無段変速機構としては、ベルト式のものやトラクション式（「トロイダル式」ともいう）が知られており、これらの無段変速機構は、変速比を連続的に変化させるために、トルクの伝達を、ベルトやパワーローラ等の伝動部材とプーリやディスク等の回転体との間の摩擦力や油膜のせん断力等によって行うように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３３１０００号公報 （第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特表平１１−５０４４１５号公報 （第１２−１７頁、図１）
【特許文献３】
特開２００２−５２５９号公報 （第２−４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両用の変速機に用いられる湿式ベルト式無段変速機（「Ｖ−ＣＶＴ」ともいう）は、変速比を連続的に変化させるため、トルクの伝達をベルト等の伝動部材とＶ溝型プーリの回転体との間の摩擦により行うように機構構成されている。
【０００５】
よって、伝達できるトルクが制限されたり、また、小型ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ方式）車では車両搭載上の制限から必要な変速比が取れない問題が起こる場合が多い。
【０００６】
このような場合には、トルクの少ないエンジンとの組合せにおいて最適なシステムが得られ難くなるものである。
【０００７】
また、伝動部材がベルトであるため過度に変速比を大きくする場合や、反対に変速比を小さくする場合には、動力の伝達効率が低下する問題があった。
【０００８】
例えば、軽自動車のように低回転でのトルクが少ない自然吸気型エンジン（高回転出力特性）に無段変速機（「Ｖ−ＣＶＴ」ともいう）を適用し、走行を確保しつつエンジンの最適燃費回転数をトレースするためには、通常の無段変速機（「Ｖ−ＣＶＴ」ともいう）よりも広範囲な変速比が必要となるが、搭載上の制限のために必要な変速比を得られない等の不都合がある。
【０００９】
そこで、単一の無段変速機（「Ｖ−ＣＶＴ」ともいう）システムの持つ以下の問題等を効果的に改善できるようなシステムとする必要がある。
（１）無段変速機のサイズを余り変更せず、できるだけコンパクト・軽量とする。
（２）必要なより大きい変速比が確保できる。
（３）極低速あるいは高速域のトルクの伝達効率を改善する。
【００１０】
このような問題に対しては、無段変速機構に、差動遊星歯車機構と固定ギヤ比をもつチエン等の固定変速機構を追加し、複合ＣＶＴ（「無段変速機」ともいう）化して変速比を拡大したものがある。この方式では動力源から出力したトルクの一部を固定変速機構を介して差動遊星歯車機構のプラネタリキャリアに入力すると同時に、動力源から出力したトルクの他の部分を無段変速機構を介して差動遊星歯車機構のサンギヤに入力し、いわゆる動力循環式動力伝達システムとしたものである。
【００１１】
上記の例としては、特許文献２に代表される複合型のＣＶＴシステムがあるが、このＣＶＴシステムは、ベルト式無段変速機構が固定変速機構を常時駆動するため無端ベルトに負担がかかる、ベルトが切れると後進運転ができない、またはプーリのドリブン側軸に置かれた差動歯車機構が複雑、かつ大型になる等の不都合がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンの回転が入力される入力軸と、この入力軸と平行に配置される中間軸と、前記入力軸に装着される駆動プーリと、前記中間軸に装着される従動プーリと、この両プーリの間に巻き掛けられる無端ベルトとからなる無段変速機構と、この無段変速機構からの回転を入力するサンギヤと、プラネタリキャリアに回動可能に支持されるとともに前記サンギヤに噛合するプラネタリギヤと、このプラネタリギヤに噛合して出力軸に回転を伝達するリングギヤとからなる遊星歯車機構と、前記入力軸から前記プラネタリキャリアに所定の変速比で変速された回転を入力可能な固定変速機構とを備え、前記無段変速機構の回転を前記出力軸に直接伝達する第１モードと、前記固定変速機構から前記プラネタリキャリアに入力される回転と前記無段変速機構から前記サンギヤに入力される回転を前記プラネタリキャリアで合成して前記出力軸に伝達する第２モードとに切換可能な無段変速機において、前記出力軸を前記中間軸に係脱する第１クラッチと、前記出力軸を前記リングギヤに係脱する第２クラッチを設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、第１モードにおいては、第１クラッチにより出力軸を中間軸に係合して回転を直接伝達するとともに、第２クラッチにより出力軸を遊星歯車機構のリングギヤから解放してリングギヤがサンギヤに対して自由に回動できる状態とし、遊星歯車機構が固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減している。
【００１４】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１５】
図１はこの発明の第１実施例を示すものである。図１において、２は無段変速機である。
【００１６】
この無段変速機２は、エンジン（「Ｅｎｇ」とも記載する）４と、継手機構６と、ポンプ８と、前記エンジン４から回転を無段階に変速する無段変速機構１０と、遊星歯車機構１２と、固定変速機構１４とを備えている。
【００１７】
そして、前記エンジン４の出力軸１６を前記継手機構６を介して前記無段変速機構１０の入力軸１８に連絡し、この入力軸１８にはポンプ８を配設して設ける。
【００１８】
前記継手機構６は、エンジン４の出力軸１６と無段変速機構１０の入力軸１８とを断続可能な状態とする装置であり、例えば、電磁力クラッチやディスククラッチ、または液圧トルク変換器等が採用可能である。
【００１９】
前記ポンプ８は、前記エンジン４によって駆動され、他の要素と共働して前記無段変速機構１０やブレーキ、クラッチ類に供給する作動力を生成する。
【００２０】
また、前記無段変速機構１０は、エンジン４の回転が入力される入力軸１８と、この入力軸１８と平行に配置される中間軸２０と、前記入力軸１８に装着される駆動プーリ２２と、前記中間軸２０に装着される従動プーリ２４と、この両プーリ２２、２４の間に巻き掛けられる無端ベルト２６とからなる。
【００２１】
そして、前記入力軸１８は、駆動プーリ２２の装着部よりエンジン４側で第１入力軸１８−１と第２入力軸１８−２とに分割される。
【００２２】
更に、前記遊星歯車機構１２は、前記無段変速機２の出力軸２８側に配設されるシングルピニオン式の第１遊星歯車機構３０と、前記入力軸１８側に配設されるダブルピニオン式の第２遊星歯車機構３２とを有する。
【００２３】
前記第１遊星歯車機構３０は差動用で、前記中間軸２０に配置されて前記無段変速機構１０の従動プーリ２４からの回転を入力するサンギヤ３４と、プラネタリキャリア３６に回動可能に支持されるとともに前記サンギヤ３４に噛合するプラネタリギヤ３８と、このプラネタリギヤ３８に噛合して出力軸２８に回転を伝達するリングギヤ４０とからなる。
【００２４】
また、第２遊星歯車機構３２は前後進切換用で、第１入力軸１８−１と第２入力軸１８−２の間に配置されて、第１入力軸１８−１からの回転が入力するプラネタリキャリア４４と、プラネタリキャリア４４に回動可能に支持されるとともに互いに噛合する第１プラネタリギヤ４６及び第２プラネタリギヤ４８と、第１プラネタリギヤ４６に噛合して前記第２入力軸１８−２に回転を伝達するサンギヤ４２と、前記第２プラネタリギヤ４８に噛合するリングギヤ５０とからなり、前記プラネタリキャリア４４と前記サンギヤ４２の間を係脱する前進クラッチ６２と、前記リングギヤ５０を制動する後進ブレーキ６４とにより第１入力軸１８−１から第２入力軸１８−２に伝達する回転の方向を切り換えるものである。
【００２５】
前記固定変速機構１４は、前記入力軸１８から常時駆動されるものであり、前記入力軸１８から第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリア３６に所定の変速比で変速された回転を入力するものである。
【００２６】
そして、この固定変速機構１４は、前記入力軸１８の第１入力軸１８−１に配設されるとともに前記第２遊星歯車機構３２のプラネタリキャリア４４の外周に装着した駆動ギヤ５２と、前記出力軸２８に配設されるとともに前記第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリア３６の外周に装着した従動ギヤ５４と、前記駆動ギヤ５２と従動ギヤ５４とに捲回したチエン５６とから固定ギヤ比状態となっている。
【００２７】
前記無段変速機２は、前記無段変速機構１０の回転を前記出力軸２８に直接伝達する第１モード（「発進・低速モード」ともいう）と、前記固定変速機構１４から前記第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリア３６に入力される回転と前記無段変速機構１０から前記第１遊星歯車機構３０のサンギヤ３４に入力される回転とを合成してリングギヤ４０から前記出力軸２８に伝達する第２モード（「高速モード」ともいう）とに切換可能な機能を有している。
【００２８】
このとき、前記出力軸２８を前記中間軸２０に係脱する第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８と、前記出力軸２８を前記第１遊星歯車機構３０のリングギヤ４０に係脱する第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０を設ける構成とする。
【００２９】
詳述すれば、前記中間軸２０の一部に前記出力軸２８が外挿され、前記出力軸２８において、前記第１遊星歯車機構３０側から高速（「Ｈｉｇｈ」とも記載する）用として機能する第２クラッチ６０と低速用（「Ｌｏｗ」とも記載する）として機能する第１クラッチ５８とを順次配設する。
【００３０】
また、前記入力軸１８側においては、前記第２遊星歯車機構３２を構成する２要素、つまりサンギヤ４２とプラネタリキャリア４４とを係合する前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）６２と、前記第２遊星歯車機構３２を構成する１要素、つまりリングギヤ５０の回転を規制して前記第１入力軸１８−１から前記第２入力軸１８−２への回転を反転する後進（「Ｒ」とも記載する）用の後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）６４とを設ける。
【００３１】
更に、前記出力軸２８の前記第１クラッチ５８と前記第２クラッチ６０との間に出力ギヤ６６を配置し、この出力ギヤ６６をリダクション機構６８を介して、終減速機構７０に連絡して設ける。
【００３２】
つまり、前記出力軸２８に対して平行状態にリダクション機構６８の軸部７２を設け、この軸部７２には、前記出力ギヤ６６に係合する第１ギヤ７４と、終減速機構７０に係合する第２ギヤ７６とを配設するものである。
【００３３】
なお、参考までに追記すれば、図１に結合表における記号は、以下の通りである。
Ｌｄ ：前進クラッチ
Ｌｒ ：後進ブレーキ
Ｌｏ ：第１クラッチ
Ｌｈ ：第２クラッチ
Ｌｏｗ ：低速時
Ｈｉｇｈ：高速時
Ｒ ：後進（リバース）時
Ｎ ：ニュートラル時
【００３４】
次に作用を説明する。
【００３５】
第１モード（「発進・低速モード」ともいう）においては、図１の結合表中のＬｏｗ状態であり、前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）６２が閉じられるとともに、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８が閉じられ、前記エンジン４からの回転が前記無段変速機構１０を経て、前記中間軸２０から前記第１クラッチ５８を介して前記出力軸２８に直接伝達される。
【００３６】
また、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）から第２モード（「高速モード」ともいう）、つまり図１の結合表中のＨｉｇｈ状態に移行する場合には、前記無段変速機構１０の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第１モードにおけるチエン５６を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０が閉じられるとともに、前記第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８を解放させる。
【００３７】
つまり、第２モード（「高速モード」ともいう）では前記エンジン４からの回転は、一部が固定変速機構１４のチエン５６を介して第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリア３６に伝達され、プラネタリギヤ３８を介してリングギヤ４０を回転させるとともに、他部が無段変速機構１０を介してサンギヤ３４に伝達され、プラネタリギヤ３８を介してリングギヤ４０を差動させ、リングギヤ４０には固定変速機構１４と無段変速機構１０から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ４０の回転は第２クラッチ６０を介して出力軸２８に伝達される。
【００３８】
第２モード（「高速モード」ともいう）に移行した際には、前記第１遊星歯車機構３０のサンギヤ３４が前記無段変速機構１０に繋がっており、この無段変速機構１０のレシオをロー（Ｌｏｗ）側（「アンダドライブ側」ともいう）に復帰させるに連れて、前記第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリア３６に繋がれたチエン５６と無段変速機構１０の連成機構とにより、前記第１遊星歯車機構３０のリングギヤ４０の速度は増速出力される。
【００３９】
従って、第２モード（「高速モード」ともいう）においては、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【００４０】
更に、第２モード（「高速モード」ともいう）時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構１０は既にＬｏｗレシオ状態であり、適切な車速時に前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０を解放させることで第１モード（「発進・低速モード」ともいう）に切り換えられる。
【００４１】
従って、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【００４２】
なお、後進（「Ｒ」とも記載する）状態とする場合には、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８を閉じた状態とするとともに、前記第２遊星歯車機構３２を構成する１要素、つまりリングギヤ５０の回転を後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）６４によって規制し、前記第１入力軸１８−１から前記第２入力軸１８−２への回転を反転させればよいものである。
【００４３】
従来の無段変速機では固定変速機構と入力軸との間を係脱する伝達クラッチを設けるとともに、遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの間を係脱する直結クラッチを設け、第１モードにおいて前記伝達クラッチを解放するとともに、前記直結クラッチを係合してサンギヤ、ピニオンキャリヤ、リングギヤを一体的に回転させることで無段変速機の回転を出力軸に直接伝達していた。よって、中間軸は遊星歯車機構を介して固定変速機構を常時駆動することになり、無段変速機構の無端ベルトにかかる負荷が増加する問題があった。
【００４４】
しかし、この発明の第１実施例のものにおいては、前記出力軸２８を前記中間軸２０に係脱する第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８と、前記出力軸２８を前記第１遊星歯車機構３０のリングギヤ４０に係脱する第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０とを設けたため、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）では第１クラッチ５８により出力軸２８を中間軸２０に係合して回転を直接伝達するとともに、前記第２クラッチ６０により出力軸２８を第１遊星歯車機構３０のリングギヤ４０から解放してリングギヤ４０がサンギヤ３４に対して自由に回動できる状態とし、第１遊星歯車機構３０が前記固定変速機構１４を駆動することがなく、無段変速機２の無端ベルト２６にかかる負荷を低減し得るという効果を有する。
【００４５】
また、前記固定変速機構１４が前記入力軸１８から常時駆動されることにより、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）から第２モード（「高速モード」ともいう）への切換時に入力軸１８と出力軸２８との間の回転差を防止して、前記第２クラッチ６０を係合する場合のショックを低減し得るとともに、第２クラッチ６０に係る負荷を低減することができる。
【００４６】
更に、従来の無段変速機は、出力軸に回転を伝達する遊星歯車機構のプラネットキャリアに後進ブレーキを設けて後進時に出力軸に伝達する回転を反転させる構造であるため、出力軸側に遊星歯車機構、後進ブレーキ、直結クラッチが配置されて出力軸側の無段変速機の寸法が大型化する問題があった。
【００４７】
そして、軽ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ方式）車等の軽量な車両に適する軸方向と各軸径方向のサイズを最小ならしめるためには、ベルト式無段変速機（「ＣＶＴ」ともいう）の前後軸上、つまり前記第２入力軸１８−２及び中間軸２０の軸上で軸方向で無駄がなく偏りのない機構要素をバランス良く配列することが必要である。
【００４８】
この発明の第１実施例のものにおいては、前記入力軸１８の第１入力軸１８−１と第２入力軸１８−２との間を第２遊星歯車機構３２で連結し、この第２遊星歯車機構３２側に前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）６２と後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）６４とを設けたことにより、前記入力軸１８側に前後進を切り換える装置を配置し、前記出力軸２８側に構成部品が集中することがなく、第１クラッチ５８及び第２クラッチ６０の配設を容易に行うことができる。
【００４９】
更にまた、前記出力軸２８側の前記第１クラッチ５８と前記第２クラッチ６０との間に出力ギヤ６６を配置したことにより、出力ギヤ６６にリダクション機構６８を介して接続される終減速機構７０が出力軸２８の軸方向でエンジン４側に突出して配置されることを防止することができるものである。
【００５０】
図２はこの発明の第２実施例を示すものである。この第２実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００５１】
この第２実施例の特徴とするところは、前記第２入力軸１８−２から前記中間軸２０に回転を伝達するように、固定変速機構８２を構成した点にある。
【００５２】
すなわち、上述第１実施例においては、入力軸１８のエンジン４側に位置する第１入力軸１８−１部位のポンプ８と第２遊星歯車機構３２との間に固定変速機構１４の駆動ギヤ５２を配設するとともに、この駆動ギヤ５２の配設位置に対応する部位、つまり無段変速機構１０の従動プーリ２４と第１遊星歯車機構３０との間に固定変速機構１４の従動ギヤ５４を配設したが、この第２実施例においては、前記第２入力軸１８−２及び中間軸２０の外側端部に固定変速機構８２を配設する。
【００５３】
詳述すれば、図２に示す如く、前記第２入力軸１８−２の一端側は、第１入力軸１８−１、出力軸１６を介してエンジン４に連絡されているとともに、この第２入力軸１８−２の中心部位には、無段変速機構１０の駆動プーリ２２が配設されており、この無段変速機構１０の駆動プーリ２２よりも外側に位置する他端部、つまり外側端部（図２において左側）に前記固定変速機構８２の駆動ギヤ８４を配設するものである。
【００５４】
また、この駆動ギヤ８４の配設位置に対応する部位、つまり中間軸２０の外側端部には、固定変速機構８２の従動ギヤ８６を回動自在に配設し、前記駆動ギヤ８４と従動ギヤ８６とにチエン８８を捲回して設ける。
【００５５】
そして、前記従動ギヤ８６の外側部位には、第１遊星歯車機構９０を設ける。この第１遊星歯車機構９０は、前記無段変速機構１０からの回転を入力するサンギヤ９２と、プラネタリキャリア９４に回動可能に支持されるとともに前記サンギヤ９２に噛合するプラネタリギヤ９６と、このプラネタリギヤ９６に噛合するリングギヤ９８とからなる。
前記無段変速機構１０とサンギヤ９２との間は中空の中間軸２０で連結され、内部には一端部に前記リングギヤ９８に連結された第１出力軸２８−１が挿通される。さらに、この第１出力軸２８−１には前記中間軸２０と並べて出力ギヤ６６を軸支する第２出力軸２８−２が外挿される。
そして、前記中間軸２０に前記第２出力軸２８−２を係脱する第１クラッチ（）（「Ｌｏ」とも記載する）５８と、前記第１出力軸２８−１を前記第２出力軸２８−２に係脱する第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０を設ける構成とする。
【００５６】
さすれば、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）においては、図２の結合表中のＬｏｗ状態であり、前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）６２が閉じられるとともに、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８が閉じられ、前記エンジン４からの回転が前記無段変速機構１０を経て、前記中間軸２０と第１クラッチ５８を介して第２出力軸２８−２に直接伝達される。
【００５７】
また、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）から第２モード（「高速モード」ともいう）、つまり図２の結合表中のＨｉｇｈ状態に移行する場合には、前記無段変速機構１０の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第１モードにおけるチエン８８を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０が閉じられるとともに、前記第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８を解放させる。
【００５８】
つまり、第２モード（「高速モード」ともいう）では前記エンジン４からの回転は、一部が固定変速機構８２のチエン８８を介して第１遊星歯車機構９０のプラネタリキャリア９４に伝達され、プラネタリギヤ９６を介してリングギヤ９８を回転させるとともに、他部が無段変速機構１０を介してサンギヤ９２に伝達され、プラネタリギヤ９６を介してリングギヤ９８を差動させ、リングギヤ９８には固定変速機構８２と無段変速機構１０から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ９８の回転は第１出力軸２８−１と第２クラッチ６０を介して第２出力軸２８−２に伝達される。
【００５９】
第２モード（「高速モード」ともいう）に移行した際には、前記第１遊星歯車機構９０のサンギヤ９２が前記無段変速機構１０に繋がっており、この無段変速機構１０のレシオをロー（Ｌｏｗ）側（「アンダドライブ側」ともいう）に復帰させるに連れて、前記第１遊星歯車機構９０のプラネタリキャリア９４に繋がれたチエン８８と無段変速機構１０の連成機構とにより、前記第１遊星歯車機構９０のリングギヤ９８の速度は増速出力される。
【００６０】
従って、第２モード（「高速モード」ともいう）においては、上述第１実施例のものと同様に、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【００６１】
更に、第２モード（「高速モード」ともいう）時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構１０は既にＬｏｗレシオ状態であり、適切な車速時に前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）６０を解放させることで第１モード（「発進・低速モード」ともいう）に切り換えられる。
【００６２】
従って、上述第１実施例のものと同様に、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【００６３】
なお、後進（「Ｒ」とも記載する）状態とする場合には、上述第１実施例のものと同様に、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）５８を閉じた状態とするとともに、前記第２遊星歯車機構３２を構成する１要素、つまりリングギヤ５０の回転を後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）６４によって規制し、前記第１入力軸１８−１から前記第２入力軸１８−２への回転を反転させればよいものである。
【００６４】
従来の無段変速機では、後進時に出力軸に回転を伝達する遊星歯車機構のプラネットキャリアを後進ブレーキで固定して出力軸に伝達する回転を反転させる構造であるため、無段変速機構の無端ベルトが折損した場合は車両を後進させることができなかったが、この発明の第２実施例のものにおいては、前記無段変速機構１０の無端ベルト２６が切断した場合にも、第１クラッチ５８に加えて第２クラッチ６０を係合させれば、中間軸２０、第１出力軸２８−１、第２出力軸２８−２を介して前記第１遊星歯車機構９０のサンギヤ９２とリングギヤ９８とを係合し、前記固定変速機構８２から第１遊星歯車機構９０のプラネタリキャリア９４を介して第２出力軸２８−２に回転を伝達することができるものである。
【００６５】
また、この第２実施例のものにおいて、上述第１実施例とのものと同一機能を果たす箇所においては、第１実施例に記載したものと同様な効果を奏することが可能である。
【００６６】
図３はこの発明の第３実施例を示すものである。この第３実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００６７】
この第３実施例の特徴とするところは、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）１０２と第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）１０４とを一体的に設ける構成とした点にある。
【００６８】
すなわち、上述第１実施例における配設位置と同様な位置に第２クラッチ１０４を配設し、この第２クラッチ１０４の内側部位に第１クラッチ１０２を配設する。
【００６９】
詳述すれば、第１遊星歯車機構１０６のリングギヤ１０８を大径に形成し、このリングギヤ１０８の内側に第１クラッチ１０２及び第２クラッチ１０４を配設するものである。
【００７０】
さすれば、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）においては、図３の結合表中のＬｏｗ状態であり、前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）６２が閉じられるとともに、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）１０２が閉じられ、前記エンジン４からの回転が前記無段変速機構１０を経て、前記中間軸２０から前記第１クラッチ１０２を介して前記出力軸２８に直接伝達される。
【００７１】
また、第１モード（「発進・低速モード」ともいう）から第２モード（「高速モード」ともいう）、つまり図３の結合表中のＨｉｇｈ状態に移行する場合には、前記無段変速機構１０の出力側回転が上昇するに連れて、上述した第１モードにおけるチエン５６を経由するエンジン回転と同期することとなり、この時点で前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）１０４が閉じられるとともに、前記第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）１０２を解放させる。
【００７２】
つまり、第２モード（「高速モード」ともいう）では前記エンジン４からの回転は、一部が固定変速機構１４のチエン５６を介して第１遊星歯車機構１０６のプラネタリキャリア３６に伝達され、プラネタリギヤ３８を介してリングギヤ１０８を回転させるとともに、他部が無段変速機構１０を介してサンギヤ３４に伝達され、プラネタリギヤ３８を介してリングギヤ１０８を差動させ、リングギヤ１０８には固定変速機構１４と無段変速機構１０から合成した回転が伝達される。そして、リングギヤ１０８の回転は第２クラッチ１０４を介して出力軸２８に伝達される。
【００７３】
第２モード（「高速モード」ともいう）に移行した際には、前記第１遊星歯車機構１０６のサンギヤ３４が前記無段変速機構１０に繋がっており、この無段変速機構１０のレシオをロー（Ｌｏｗ）側（「アンダドライブ側」ともいう）に復帰させるに連れて、前記第１遊星歯車機構１０６のプラネタリキャリア３６に繋がれたチエン５６と無段変速機構１０の連成機構とにより、前記第１遊星歯車機構１０６のリングギヤ１０８の速度は増速出力される。
【００７４】
従って、第２モード（「高速モード」ともいう）においては、速度の増加と効率の高い動力とが確保され、同じ無段変速機構をもつ単一無段変速機構に比べて、高速側での効率を改善している。
【００７５】
更に、第２モード（「高速モード」ともいう）時にエンジン回転を下げて減速すると、前記無段変速機構１０は既にＬｏｗレシオ状態であり、適切な車速時に前記第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）１０４を解放させることで第１モード（「発進・低速モード」ともいう）に切り換えられる。
【００７６】
従って、再発進・加速に備えることができ、適切な制御システムにより、車両としての通常運転時の燃費改善に寄与することとなる。
【００７７】
なお、後進（「Ｒ」とも記載する）状態とする場合には、第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）１０２を閉じた状態とするとともに、前記第２遊星歯車機構３２を構成する１要素、つまりリングギヤ５０の回転を後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）６４によって規制し、前記第１入力軸１８−１から前記第２入力軸１８−２への回転を反転させればよいものである。
【００７８】
これにより、前記第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）１０２と第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）１０４とを一体的に設けることによって、一体化した分だけ出力軸２８の軸方向の長さを短くすることができる。
【００７９】
また、この第３実施例のものにおいて、上述第１及び第２実施例とのものと同一機能を果たす箇所においては、第１及び第２実施例に記載したものと同様な効果を奏することが可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、エンジンの回転が入力される入力軸と、入力軸と平行に配置される中間軸と、入力軸に装着される駆動プーリと、中間軸に装着される従動プーリと、両プーリの間に巻き掛けられる無端ベルトとからなる無段変速機構と、無段変速機構からの回転を入力するサンギヤと、プラネタリキャリアに回動可能に支持されるとともにサンギヤに噛合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤに噛合して出力軸に回転を伝達するリングギヤとからなる遊星歯車機構と、入力軸からプラネタリキャリアに所定の変速比で変速された回転を入力可能な固定変速機構とを備え、無段変速機構の回転を出力軸に直接伝達する第１モードと、固定変速機構からプラネタリキャリアに入力される回転と無段変速機構からサンギヤに入力される回転をプラネタリキャリアで合成して出力軸に伝達する第２モードとに切換可能な無段変速機において、出力軸を中間軸に係脱する第１クラッチと、出力軸をリングギヤに係脱する第２クラッチを設けたので、第１モードでは第１クラッチにより出力軸を中間軸に係合して回転を直接伝達するとともに、前記第２クラッチにより出力軸を遊星歯車機構のリングギヤから解放してリングギヤがサンギヤに対して自由に回動できる状態とし、遊星歯車機構が前記固定変速機構を駆動することがなく、無段変速機の無端ベルトにかかる負荷を低減し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【図２】この発明の第２実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【図３】この発明の第３実施例を示す無段変速機の概略構成図である。
【符号の説明】
２ 無段変速機
４ エンジン（「Ｅｎｇ」とも記載する）
６ 継手機構
８ ポンプ
１０ 無段変速機構
１２ 遊星歯車機構
１４ 固定変速機構
１６ 出力軸
１８ 入力軸
１８−１ 第１入力軸
１８−２ 第２入力軸
２０ 中間軸
２２ 駆動プーリ
２４ 従動プーリ
２６ 無端ベルト
２８ 出力軸
３０ 第１遊星歯車機構
３２ 第２遊星歯車機構
３４ サンギヤ
３６ プラネタリキャリア
３８ プラネタリギヤ
４０ リングギヤ
４２ サンギヤ
４４ プラネタリキャリア
４６ 第１プラネタリギヤ
４８ 第２プラネタリギヤ
５０ リングギヤ
５２ 駆動ギヤ
５４ 従動ギヤ
５６ チエン
５８ 第１クラッチ（「Ｌｏ」とも記載する）
６０ 第２クラッチ（「Ｌｈ」とも記載する）
６２ 前進クラッチ（「Ｌｄ」とも記載する）
６４ 後進ブレーキ（「Ｌｒ」とも記載する）
６６ 出力ギヤ
６８ リダクション機構
７０ 終減速機構
Claims (5)
- エンジンの回転が入力される入力軸と、この入力軸と平行に配置される中間軸と、前記入力軸に装着される駆動プーリと、前記中間軸に装着される従動プーリと、この両プーリの間に巻き掛けられる無端ベルトとからなる無段変速機構と、この無段変速機構からの回転を入力するサンギヤと、プラネタリキャリアに回動可能に支持されるとともに前記サンギヤに噛合するプラネタリギヤと、このプラネタリギヤに噛合して出力軸に回転を伝達するリングギヤとからなる遊星歯車機構と、前記入力軸から前記プラネタリキャリアに所定の変速比で変速された回転を入力可能な固定変速機構とを備え、前記無段変速機構の回転を前記出力軸に直接伝達する第１モードと、前記固定変速機構から前記プラネタリキャリアに入力される回転と前記無段変速機構から前記サンギヤに入力される回転を前記プラネタリキャリアで合成して前記出力軸に伝達する第２モードとに切換可能な無段変速機において、前記出力軸を前記中間軸に係脱する第１クラッチと、前記出力軸を前記リングギヤに係脱する第２クラッチを設けたことを特徴とする無段変速機。
- 前記固定変速機構は、前記入力軸から常時駆動されることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
- 前記入力軸は、前記駆動プーリの装着部よりエンジン側で第１入力軸と第２入力軸とに分割され、前記第１入力軸と前記第２入力軸との間を第２遊星歯車機構を介して連結するとともに、前記第２遊星歯車機構を構成する２要素を係合する前進クラッチと、前記第２遊星歯車機構を構成する１要素の回転を規制して前記第１入力軸から前記第２入力軸への回転を反転する後進ブレーキとを設けたことを特徴とする請求項２に記載の無段変速機。
- 前記固定変速機構は、前記第２入力軸から前記中間軸に回転を伝達するように構成されることを特徴とする請求項３に記載の無段変速機。
- 前記出力軸には、前記第１クラッチと前記第２クラッチとの間に出力ギヤを配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無段変速機。
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