JP3885650B2

JP3885650B2 - 無段変速装置

Info

Publication number: JP3885650B2
Application number: JP2002124359A
Authority: JP
Inventors: 慎司宮田; 英司井上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2022-04-25
Also published as: US7326146B2; US20030224895A1; JP2003314645A

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として、或はポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の変速装置として利用する。
【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、ハーフトロイダル型で、且つ、入力部から出力部への動力の伝達を互いに平列に設けられた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、特開平２−２８３９４９号公報、同８−４８６９号公報、同８−６１４５３号公報等、多数の公報に記載されて周知であるが、その基本構造に就いて、図５により説明する。
【０００３】
この図５に示したハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機は、特許請求の範囲に記載した回転軸に相当する入力回転軸１を有する。そして、この入力回転軸１の中間部基端寄り（図５の左寄り）部分及び先端寄り（図５の右寄り）部分の周囲に、それぞれ入力側ディスク２ａ、２ｂを支持している。これら両入力側ディスク２ａ、２ｂは上記入力回転軸１に対し、それぞれが請求項１に記載した軸方向片面であって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２ａ、２ｂは、上記入力回転軸１の周囲に、この入力回転軸１の軸方向の変位自在に、且つ、この入力回転軸１と同期した回転自在に支持されている。
【０００４】
又、上記入力回転軸１の基端部（図５の左端部）と上記入力側ディスク２ａ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、上記入力回転軸１の先端部（図５の右端部）と上記別の入力側ディスク２ｂ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】
上記入力回転軸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２８を、１対の転がり軸受１４、１４により回転自在に支持しており、この出力筒２８の中間部外周面に出力歯車１５を固設している。又、この出力筒２８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、特許請求の範囲に記載した内側ディスクに相当する出力側ディスク１６ａ、１６ｂを、スプライン係合により、上記出力筒２８と同期した回転自在に支持している。
【０００６】
この状態で、請求項１に記載した軸方向両側面であってそれぞれがトロイド曲面である、上記各出力側ディスク１６ａ、１６ｂの出力側面１７、１７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１６ａ、１６ｂの内周面のうちで上記出力筒２８の端縁よりも突出した部分と上記入力回転軸１の中間部外周面との間に、それぞれニードル軸受１８、１８を設けている。そして、上記各出力側ディスク１６ａ、１６ｂに加わる荷重を支承しつつ、上記入力回転軸１に対するこれら各出力側ディスク１６ａ、１６ｂの回転及び軸方向変位を自在としている。
【０００７】
又、上記入力回転軸１の周囲で上記入力、出力両側面３、１７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１９、１９を配置している。これら各パワーローラ１９、１９はそれぞれ、上記入力、出力両側面３、１７に当接する周面２９、２９を球状凸面とされたもので、トラニオン２０、２０の側面部分に、変位軸２１、２１と、ラジアルニードル軸受２２、２２と、スラスト玉軸受２３、２３と、スラストニードル軸受２４、２４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。即ち、上記各変位軸２１、２１は基半部と先半部とが互いに偏心した偏心軸であり、このうちの基半部を上記各トラニオン２０、２０の中間部に、図示しない別のラジアルニードル軸受により、揺動変位自在に支持している。
【０００８】
上記各パワーローラ１９、１９は、この様な変位軸２１、２１の先半部に、上記ラジアルニードル軸受２２、２２と上記スラスト玉軸受２３、２３とにより、回転自在に支持している。又、構成各部材の弾性変形に基づく、上記入力回転軸１の軸方向に関する上記各パワーローラ１９、１９の変位を、上記別のラジアルニードル軸受と上記各スラストニードル軸受２４、２４とにより、自在としている。
【０００９】
更に、上記各トラニオン２０、２０は、（図５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２５ａ、２５ｂ（本発明の実施の形態を示す図１、２参照）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２０、２０は、図５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の左半部及び図５の表裏方向、図１、２の右半部の上下方向）に変位させられる様にしている。
【００１０】
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２ａ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２ａを回転駆動するので、上記入力側ディスク２ａを含む１対の入力側ディスク２ａ、２ｂが、前記各出力側ディスク１６ａ、１６ｂ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２ａ、２ｂの回転が、上記各パワーローラ１９、１９を介して上記各出力側ディスク１６ａ、１６ｂに伝わり、前記出力筒２８を介してこれら各出力側ディスク１６ａ、１６ｂと結合された、前記出力歯車１５が回転する。
【００１１】
運転時には上記押圧装置６が発生する推力により、上記各パワーローラ１９、１９の周面２９、２９と上記入力、出力両側面３、１７との各当接部の面圧が確保される。又、この面圧は、上記駆動軸８から上記出力歯車１５に伝達する動力（トルク）が大きくなる程高くなる。この為、トルク変化に関わらず、良好な伝達効率を得られる。又、伝達すべきトルクが０若しくは僅少の場合にも、前記皿板ばね１０及び上記押圧装置６の内径側に設けた予圧ばね２６により、上記各当接部の面圧を或る程度確保する。従って、上記各当接部でのトルク伝達は、起動直後から、過大な滑りを伴う事なく、円滑に行なわれる。
【００１２】
上記駆動軸８とこの出力歯車１５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２０、２０を、図５の表裏方向に変位させる。この場合、図５の上半部のトラニオン２０、２０と下半部のトラニオン２０、２０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１９、１９の周面２９、２９と上記入力、出力両側面３、１７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２０、２０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。
【００１３】
この揺動に伴って、上記各パワーローラ１９、１９の周面２９、２９と上記入力、出力両側面３、１７との当接部の、これら両側面３、１７の径方向に関する位置が変化する。これら各当接部が、上記入力側面３の径方向外側に、上記出力側面１７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、上記入力側面３の径方向内側に、上記出力側面１７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。
【００１４】
ところで、図５に示した従来構造の場合、１対の出力側ディスク１６ａ、１６ｂの外側面２７、２７同士の間に、出力歯車１５に加えて、１対の転がり軸受１４、１４、並びにこの転がり軸受１４、１４を支持する為の隔壁部１２を設置している為、上記両外側面２７、２７同士の間隔Ｄ₂₇が大きくなる。この為、トロイダル型無段変速機の軸方向寸法が嵩み、このトロイダル型無段変速機が大型化し重量が増大する。この様な大型化及び重量の増大は、上記間隔Ｄ₂₇の増大によるものだけでなく、上記各出力側ディスク１６ａ、１６ｂの軸方向の厚さが嵩む事でも生じる。この理由は、次の通りである。
【００１５】
図５に示した、トロイダル型無段変速機の減速状態で、各パワーローラ１９、１９の周面２９、２９は、上記各出力側ディスク１６ａ、１６ｂの出力側面１７、１７の外径寄り部分に当接した状態で、これら各出力側面１７、１７を押圧する。この為、上記各出力側ディスク１６ａ、１６ｂには、出力筒２８とのスプライン係合部を中心とする、大きなモーメントが加わる。この様な大きなモーメントに拘らず、変速比のずれを抑えると共に上記各出力側ディスク１６ａ、１６ｂの耐久性を確保する為には、これら各出力側ディスク１６ａ、１６ｂの弾性変形を抑える必要がある。そして、この為には、これら各出力側ディスク１６ａ、１６ｂの軸方向に関する厚さ寸法を大きくして、これら各出力側ディスク１６ａ、１６ｂの剛性を高くする必要がある。この様な理由により、これら各出力側ディスク１６ａ、１６ｂの軸方向に関する厚さ寸法を大きくすると、その分、上述の様にトロイダル型無段変速機が大型化する。
【００１６】
これに対して特開２００１−１１６０９７号公報には、一体型の出力側ディスクを入力側回転軸の中間部周囲に、それぞれ１対ずつのラジアルニードル軸受及びスラストニードル軸受により回転自在に支持する構造が記載されている。この様な上記公報に記載された構造によれば、図５に示した従来構造から隔壁部１２を省略すると共に出力側ディスクの軸方向寸法の短縮化も可能になる為、トロイダル型無段変速機全体としての小型・軽量化を図れる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
但し、スラストニードル軸受は、各ニードルの転動面と相手軌道面との転がり接触部で滑り摩擦に基づく発熱が著しい等の理由により、予圧を付与した状態での使用が難しい。言い換えれば、上記スラストニードル軸受の寿命を十分に確保する事を考慮した場合には、このスラストニードル軸受を、正の隙間を有する状態で使用しなければならない。この為、出力側ディスクの軸方向位置を厳密に規制する事が難しく、この出力側ディスクに設けた出力側面と、各パワーローラの周面との当接位置が微妙にずれる可能性がある。
【００１８】
この様な原因で上記出力側面と上記周面との当接位置がずれると、これら両面同士の転がり接触部でサイドスリップが発生し、上記各パワーローラを支承したトラニオンが枢軸を中心として回動し、トロイダル型無段変速機の変速比が不用意に変化する可能性がある。この様な状態は、運転者に違和感を与える為、好ましくない。特に、トロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせて、無限大の変速比を実現する無段変速装置の場合、上記トロイダル型無段変速ユニットを大きなトルクが通過する状態で、微妙な変速比制御が必要になる。この為、上述の様な理由で変速比が不用意に変化する事は、特に好ましくない。
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。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置は、ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせると共に、このうちのトロイダル型無段変速ユニットの回転軸に繋がる入力軸と、上記遊星歯車式変速ユニットの構成部材に繋がる出力軸とを備える。
このうちのトロイダル型無段変速ユニットは、前述した従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、ケーシングと、回転軸と、１対の外側ディスクと、内側ディスクと、複数のトラニオンと、パワーローラとを備える。
このうちの回転軸は、上記ケーシング内に回転自在に支持されている。
又、上記各外側ディスクは、それぞれが断面円弧形である互いの側面同士を対向させた状態で上記回転軸の両端部に、この回転軸と同期した回転を自在として支持されている。又、上記内側ディスクは、上記回転軸の中間部周囲に、断面円弧形である両側面を上記各外側ディスクの側面に対向させた状態で、上記回転軸に対する相対回転を自在に支持されている。
又、上記各トラニオンは、軸方向に関して、上記内側ディスクの両側面と各外側ディスクの側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられている。
更に、上記各パワーローラは、上記各トラニオンの側面部分に回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記内側ディスクの両側面と各外側ディスクの側面とに当接させている。
特に、本発明の無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速ユニットの場合には、上記内側ディスクの小径側端部を上記ケーシングの内面に固定した部材に対し、この内側ディスクの小径側端部の軸方向端面とこの固定した部材の軸方向側面との間に設けたスラストアンギュラ玉軸受により回転自在に支持している。又、上記各トラニオンの長さ方向両端部に設けた、これら各トラニオン毎に１対ずつの折れ曲がり壁部の先端部同士を、これら各トラニオンの側面部分に支持した上記各パワーローラを跨ぐ状態で設けた連結部材により連結している。
【００２０】
又、前記遊星歯車式変速ユニットは、上記トロイダル型無段変速ユニットの回転軸と内側ディスクとから動力を伝達されるものであって、動力の伝達経路を２系統に切り替える切換手段を有する。
且つ、上記遊星歯車式変速ユニットは、キャリアと、複数の遊星歯車と、太陽歯車とを備える。
このうちのキャリアは、上記トロイダル型無段変速ユニットを構成する１対の外側ディスクにこれら両外側ディスクと同心に結合固定されて、これら両外側ディスクと共に回転する。又、上記各遊星歯車は、上記キャリアの軸方向両側面のうちで一方の外側ディスクに対向する軸方向片面に回転自在に支持されている。更に、上記太陽歯車は、上記トロイダル型無段変速ユニットを構成する回転軸の周囲に配置された中空回転軸により上記内側ディスクに結合された状態で上記各ディスクと同心に且つ回転自在に設けられ、上記各遊星歯車と噛合している。
【００２１】
【作用】
上述の様に本発明の無段変速装置の場合には、前述した従来構造の如く、１対の内側ディスク同士の間に、転がり軸受、並びにこの転がり軸受を支持する為の隔壁部を設置する必要がなくなる。従って、これら両内側ディスク同士の間隔を縮めたり、内側ディスクを一体化する事も可能になって、トロイダル型無段変速機の小型・軽量化を図れる。
更に、内側ディスクを支持する玉軸受は、予圧を付与した状態でも耐久性が著しく低下する事はないので、この玉軸受の耐久性を確保しつつ上記内側ディスクが軸方向にずれ動く事を防止できる。この為、変速比が不用意に変化する事を防止して、運転者に違和感を与える事のない変速装置を実現できる。
しかも、上記玉軸受は、上記内側ディスクの小径側端部の軸方向端面とケーシングの内面に固定した部材の軸方向側面との間に設けたスラストアンギュラ玉軸受であるので、この様な玉軸受を設ける為のスペースが嵩む事を防止できる。この為、トロイダル型無段変速機の更なる小型化を図れると共に、上記内側ディスクと外側ディスクとの間部分に存在するパワーローラやトラニオン、更にはこのトラニオンに固定された、連結部材等と上記玉軸受とを、互いに干渉しにくくできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、図１〜２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。又、図１〜２で、一方のキャビティ（一方の入力側ディスク２ａと出力側ディスク１６ｃの片側面との間部分）と他方のキャビティ（他方の入力側ディスク２ｂと出力側ディスク１６ｃの他側面との間部分）との断面位置は、円周方向に関して９０度異なる。本例の無段変速装置は、トロイダル型無段変速ユニット３０と、第一〜第三の遊星歯車式変速ユニット３１〜３３とを組み合わせて成り、入力軸３４と出力軸３５とを有する。図示の例では、これら入力軸３４と出力軸３５との間に伝達軸３６を、これら両軸３４、３５と同心に、且つ、これら両軸３４、３５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ユニット３１、３２を上記入力軸３４と上記伝達軸３６との間に掛け渡す状態で、上記第三の遊星歯車式変速ユニット３３をこの伝達軸３６と上記出力軸３５との間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。
【００２３】
このうちのトロイダル型無段変速ユニット３０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１６ｃと、複数のパワーローラ１９、１９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３４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１６ｃ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１９、１９は、上記出力側ディスク１６ｃ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１６ｃに動力を伝達する。
【００２４】
又、本例の場合、図３に詳示する様に、上記各パワーローラ１９、１９を支持するトラニオン２０、２０の長さ方向両端部に設けた、１対の折れ曲がり壁部６２、６２の先端部同士を、連結部材６３、６３により連結している。この様な連結部材６３は、上記パワーローラ１９を跨ぐ様に設けると共に、その両端面を上記トラニオン２０の各折れ曲がり壁部６２、６２の先端縁（図３の下端縁）に突き当てた状態で、ねじピン６４、６４により、上記トラニオン２０に結合固定している。この様な連結部材６３、６３を設けた本例の場合には、上記各トラニオン２０、２０の曲げ剛性の向上を図れ、これら各トラニオン２０、２０を弾性変形しにくくできる。この結果、これら各トラニオン２０、２０の変形に基づく変位軸２１ａの傾斜を防止し、この変位軸２１ａの先半部に支持した上記各パワーローラ１９、１９の位置がずれるのを抑える事ができるので、変速動作を安定させる事ができる。尚、本例の場合、上記変位軸２１ａと、上記パワーローラ１９を回転自在に支持するスラスト玉軸受２３を構成する外輪とを、一体に形成している。
【００２５】
更に、本例の場合には、上記出力側ディスク１６ｃの軸方向両端部を、１対のスラストアンギュラ玉軸受３７、３７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、上記トラニオン２０、２０の両端部を支持する為の支持板２５ａ、２５ｂを支持する為にケーシング１１の内面に固設した支持ポスト４０ａ、４０ｂの構造を工夫している。即ち、前記入力軸３４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４０ａ、４０ｂを、円環状の保持環４１により連結している。上記入力軸３４は、この保持環４１の内側を挿通している。
【００２６】
そして、各キャビティ毎に設けたこれら各保持環４１、４１と、上記出力側ディスク１６ｃの軸方向両端面、即ち、この出力側ディスク１６ｃの両側面に設けた出力側面１７、１７よりも内径側部分との間に、上記各スラストアンギュラ玉軸受３７、３７を設けている。図示の例の場合、これら各スラストアンギュラ玉軸受３７、３７を構成する１対の軌道輪４２ａ、４２ｂの外側面（互いに反対側の側面）の内径寄り部分に短円筒状の突条部４３、４３を全周に亙って形成している。そして、これら各突条部４３、４３を、上記各保持環４１、４１及び上記出力側ディスク１６ｃの端部に内嵌する事により、上記各スラストアンギュラ玉軸受３７、３７の径方向に関する位置決めを図っている。又、一方の軌道輪４２ａ、４２ａの外側面と上記各保持環４１、４１との間にシム板４４、４４を挟持して、上記各スラストアンギュラ玉軸受３７、３７の軸方向に関する位置決めを図っている。又、この状態で、これら各スラストアンギュラ玉軸受３７、３７に、所望の予圧を付与している。従って上記出力側ディスク１６ｃは、各キャビティ内に１対ずつ設けた上記各支持ポスト４０ａ、４０ｂ同士の間に、径方向及び軸方向に関する位置決めを図られた状態で、回転自在に支持されている。
【００２７】
又、図示の無段変速装置の場合、前記入力軸３４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、トーションダンパ４５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３４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の軸方向片側面及び上記出力側ディスク１６ｃの両側面と上記各パワーローラ１９、１９の周面との転がり接触部（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、上記入力軸３４の基端部周囲にはギヤポンプ４６を設けて、上記押圧装置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（図示省略）、並びに後述する低速用クラッチ４７及び高速用クラッチ４８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。
【００２８】
又、上記出力側ディスク１６ｃに中空回転軸４９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４９を、エンジンから遠い側（図１〜２の右側）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１６ｃ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４９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ユニット３１を構成する為の、第一の太陽歯車５０を固設している。
【００２９】
一方、上記入力軸３４の先端部（図１〜２の右端部）で上記中空回転軸４９から突出した部分と上記入力側ディスク２ｂとの間に、第一のキャリア５１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３４とが、互いに同期して回転する様にしている。そして、上記第一のキャリア５１の軸方向両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ユニット３１、３２を構成する為の遊星歯車５２〜５４を、回転自在に支持している。更に、上記第一のキャリア５１の片半部（図１〜２の右半部）周囲に第一のリング歯車５５を、回転自在に支持している。
【００３０】
上記各遊星歯車５２〜５４のうち、前記トロイダル型無段変速ユニット３０寄り（図１〜２の左寄り）で上記第一のキャリア５１の径方向に関して内側に設けた遊星歯車５２は、上記第一の太陽歯車５０に噛合している。又、上記トロイダル型無段変速ユニット３０から遠い側（図１〜２の右側）で上記第一のキャリア５１の径方向に関して内側に設けた遊星歯車５３は、前記伝達軸３６の基端部（図１の左端部）に固設した第二の太陽歯車５６に噛合している。又、上記第一のキャリア５１の径方向に関して外側に設けた、残りの遊星歯車５４は、上記内側に設けた遊星歯車５２、５３よりも軸方向寸法を大きくして、これら両歯車５２、５３に噛合させている。更に、上記残りの遊星歯車５４と上記第一のリング歯車５５とを噛合させている。尚、径方向外寄りの遊星歯車を、第一、第二の遊星歯車ユニット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。
【００３１】
一方、前記第三の遊星歯車式変速ユニット３３を構成する為の第二のキャリア５７を、前記出力軸３５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５７と上記第一のリング歯車５５とを、前記低速用クラッチ４７を介して結合している。又、上記伝達軸３６の先端寄り（図１〜２の右端寄り）部分に第三の太陽歯車５８を、スプライン係合等により固設している。又、この第三の太陽歯車５８の周囲に、第二のリング歯車５９を配置し、この第二のリング歯車５９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４８を設けている。更に、このリング歯車５１と上記第三の太陽歯車５８との間に配置した複数組の遊星歯車６０、６１を、上記第二のキャリア５７に回転自在に支持している。これら各遊星歯車６０、６１は、互いに噛合すると共に、上記第二のキャリア５７の径方向に関して内側に設けた遊星歯車６０を上記第三の太陽歯車５８に、同じく外側に設けた遊星歯車６１を上記第二のリング歯車５９に、それぞれ噛合している。
【００３２】
上述の様に構成する本例の無段変速装置の場合、入力軸３４から１対の入力側ディスク２ａ、２ｂ、各パワーローラ１９、１９を介して一体型の出力側ディスク１６ｃに伝わった動力は、前記中空回転軸４９を通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ４７を接続し、前記高速用クラッチ４８の接続を断った状態では、前記トロイダル型無段変速ユニット３０の変速比を変える事により、上記入力軸３４の回転速度を一定にしたまま、前記出力軸３５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、この状態では、上記入力軸３４と共に正方向に回転する第一のキャリア５１と、上記中空回転軸４９と共に逆方向に回転する前記第一の太陽歯車５０との差動成分が、前記第一のリング歯車５５から、前記低速用クラッチ４７、前記第二のキャリア５７を介して、上記出力軸３５に伝達される。この状態では、上記トロイダル型無段変速ユニット３０の変速比を所定値にする事で上記出力軸３５を停止させられる他、このトロイダル型無段変速ユニット３０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３５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ユニット３０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３５を、車両を前進させる方向に回転させられる。
【００３３】
更に、上記低速用クラッチ４７の接続を断ち、上記高速用クラッチ４８を接続した状態では、上記出力軸３５を、車両を前進させる方向に回転させる。即ち、この状態では、上記入力軸３４と共に正方向に回転する第一のキャリア５１と、上記中空回転軸４９と共に逆方向に回転する前記第一の太陽歯車５０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ユニット３１の遊星歯車５２の回転が、別の遊星歯車５４を介して、前記第二の遊星歯車式変速ユニット３２の遊星歯車５３に伝わり、前記第二の太陽歯車５６を介して、前記伝達軸３６を回転させる。そして、この伝達軸３６の先端部に設けた第三の太陽歯車５８と、この太陽歯車５８と共に前記第三の遊星歯車式変速ユニット３３を構成する第二のリング歯車５９及び遊星歯車６０、６１との噛合に基づき、前記第二のキャリア５７及びこの第二のキャリア５７に結合した上記出力軸３５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ユニット３０の変速比を増速側に変化させる程、上記出力軸３５の回転速度を速くできる。
【００３４】
図４は、上記トロイダル型無段変速ユニット３０の変速比（減速比）と、無段変速装置全体としての速度比との関係を示している。図４の縦軸は、上記トロイダル型無段変速ユニット３０の変速比を、同じく横軸は、排気量が３Ｌ程度のエンジンで前記入力軸３４を一定回転（５６００min^-1 ）させた場合に於ける理論上の車速（ｋｍ／ｈ）を、それぞれ表している。この様な図４から明らかな通り、前記低速用クラッチ４７を接続し、前記高速用クラッチ４８の接続を断った状態で、上記トロイダル型無段変速ユニット３０の変速比を０．６程度とする事により、上記入力軸３４を回転させた状態のまま、上記出力軸３５を停止させる事ができる。又、上記トロイダル型無段変速ユニット３０の変速比を、０．６程度を境にして変化させる事により、車両を前進或は後退させる事ができる。更に、上記トロイダル型無段変速ユニット３０の変速比が２．２〜２．３程度を境に、上記低速用クラッチ４７の接続を断ち、上記高速用クラッチ４８を接続した状態で、上記トロイダル型無段変速ユニット３０の変速比を増速側に変化させる事により、車両の速度を速くできる。
【００３５】
上述の様に構成し作用する無段変速装置に組み込んだ上記トロイダル型無段変速ユニット３０の場合には、前述の図６に示した従来構造の場合とは異なり、１対の出力側ディスク１６ａ、１６ｂ同士の間に転がり軸受１４、１４、並びにこの転がり軸受１４、１４を支持する為の隔壁部１２（図６参照）を設置する必要がなくなる。そして、一体型の出力側ディスク１６ｃを使用する等、この出力側ディスク１６ｃの設置部分の軸方向寸法を短縮する事ができる。そして、この様に軸方向寸法を短縮した分だけ、トロイダル型無段変速ユニット３０の小型・軽量化を図れる。
【００３６】
しかも、本例の場合には、上記出力側ディスク１６ｃを、軸方向両側面を出力側面１７、１７とした一体構造としているので、トロイダル型無段変速ユニット３０の運転時に上記各出力側面１７、１７に加わる力が、上記出力側ディスク１６ｃ内で互いに相殺される。この結果上記出力側ディスク１６ｃは、前記各パワーローラ１９、１９から加わるモーメント荷重に拘らず、弾性変形を抑えられる。この為、上記出力ディスク１６ｃの軸方向に関する厚さ寸法の短縮化が可能になり、その面からもトロイダル型無段変速機の小型・軽量化が可能になる。
【００３７】
【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、軸方向寸法を短縮して、必要とする性能を確保しつつ、小型・軽量化が可能になり、より小型の車体に組み付け可能になる等、トロイダル型無段変速ユニットを組み込んだ無段変速装置の実用化に寄与できる。
【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Ａ部拡大図。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図。
【図４】トロイダル型無段変速ユニットの変速比（減速比）と車速（無段変速装置全体としての変速比）との関係を示す線図。
【図５】従来から広く知られているトロイダル型無段変速機の基本構成の１例を示す、円周方向に関する位相が図１の左側のキャビティと同じ部分に関する断面図。
【符号の説明】
１入力回転軸
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転がり軸受
１５出力歯車
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ出力側ディスク
１７出力側面
１８ニードル軸受
１９パワーローラ
２０トラニオン
２１、２１ａ変位軸
２２ラジアルニードル軸受
２３スラスト玉軸受
２４スラストニードル軸受
２５ａ、２５ｂ支持板
２６予圧ばね
２７外側面
２８出力筒
２９周面
３０トロイダル型無段変速ユニット
３１第一の遊星歯車式変速ユニット
３２第二の遊星歯車式変速ユニット
３３第三の遊星歯車式変速ユニット
３４入力軸
３５出力軸
３６伝達軸
３７スラストアンギュラ玉軸受
４０ａ、４０ｂ支持ポスト
４１保持環
４２ａ、４２ｂ軌道輪
４３突条部
４４シム板
４５トーションダンパ
４６ギヤポンプ
４７低速用クラッチ
４８高速用クラッチ
４９中空回転軸
５０第一の太陽歯車
５１第一のキャリア
５２遊星歯車
５３遊星歯車
５４遊星歯車
５５第一のリング歯車
５６第二の太陽歯車
５７第二のキャリア
５８第三の太陽歯車
５９第二のリング歯車
６０遊星歯車
６１遊星歯車
６２折れ曲がり壁部
６３連結部材
６４ねじピン

Claims

ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速ユニットと遊星歯車式変速ユニットとを組み合わせると共に、このうちのトロイダル型無段変速ユニットの回転軸に繋がる入力軸と、上記遊星歯車式変速ユニットの構成部材に繋がる出力軸とを備え、
このうちのトロイダル型無段変速ユニットは、ケーシングと、このケーシング内に回転自在に支持された回転軸と、それぞれが断面円弧形である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態でこの回転軸の両端部に、この回転軸と同期した回転を自在として支持された１対の外側ディスクと、この回転軸の中間部周囲に、断面円弧形である軸方向両側面を上記各外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、上記回転軸に対する相対回転を自在に支持された内側ディスクと、軸方向に関してこれら内側ディスクの軸方向両側面と各外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、上記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられたトラニオンと、これら各トラニオンの側面部分に回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記内側ディスクの軸方向両側面と各外側ディスクの軸方向片側面とに当接させたパワーローラとを備え、上記内側ディスクの小径側端部を上記ケーシングの内面に固定した部材に対し、この内側ディスクの小径側端部の軸方向端面とこの固定した部材の軸方向側面との間に設けたスラストアンギュラ玉軸受により回転自在に支持すると共に、上記各トラニオンの長さ方向両端部に設けた、これら各トラニオン毎に１対ずつの折れ曲がり壁部の先端部同士を、これら各トラニオンの側面部分に支持した上記各パワーローラを跨ぐ状態で設けた連結部材により連結したものであって、
上記遊星歯車式変速ユニットは、上記トロイダル型無段変速ユニットの回転軸と内側ディスクとから動力を伝達されるものであって、動力の伝達経路を２系統に切り替える切換手段を有するものであり、
且つ、上記遊星歯車式変速ユニットは、上記トロイダル型無段変速ユニットを構成する１対の外側ディスクにこれら両外側ディスクと同心に結合固定されてこれら両外側ディスクと共に回転するキャリアと、このキャリアの軸方向両側面のうちで一方の外側ディスクに対向する軸方向片面に回転自在に支持された複数の遊星歯車と、上記トロイダル型無段変速ユニットを構成する回転軸の周囲に配置された中空回転軸により上記内側ディスクに結合された状態で上記各ディスクと同心に且つ回転自在に設けられ、上記各遊星歯車と噛合した太陽歯車とを備えたものである
無段変速装置。
各ディスクと同心に且つ回転自在に設けられて各遊星歯車と別の遊星歯車を介して噛合したリング歯車と、キャリアの他面に回転自在に支持された複数の第二の遊星歯車と、上記各ディスクと同心に且つ回転自在に設けられてこれら各第二の遊星歯車と噛合した第二の太陽歯車とを備え、切換手段は、上記リング歯車を通じて内側ディスクから取り出した動力を出力軸に伝達するモードと、上記第二の太陽歯車を通じてこの内側ディスクから取り出した動力を出力軸に伝達するモードとを選択するものである、請求項１に記載した無段変速装置。