JP4232515B2 - 無段変速装置とその組立方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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無段変速装置とその組立方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用自動変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。又、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせて無段変速装置を構成する事が、特許文献１〜７に記載されている様に、従来から提案されている。図１１は、このうちの特許文献２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、トロイダル型無段変速機１と遊星歯車式変速機２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１は、入力軸３と、１対の入力側ディスク４ａ、４ｂと、出力側ディスク５と、複数のパワーローラ６、６とを備える。
【０００３】
又、上記遊星歯車式変速機２は、上記入力軸３及び一方（図１１の右方）の入力側ディスク４ｂに結合固定されたキャリア７を備える。このキャリア７の径方向中間部に、その両端部にそれぞれ遊星歯車８、９を固設した第一伝達軸１０を、回転自在に支持している。又、上記キャリア７を挟んで上記入力軸３と反対側に、その両端部に太陽歯車１１、１２を固設した第二伝達軸１３を、上記入力軸３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８、９と、上記出力側ディスク５にその基端部（図１１の左端部）を結合した中空回転軸１４の先端部（図１１の右端部）に固設した太陽歯車１５又は上記第二伝達軸１３の一端部（図１１の左端部）に固設した太陽歯車１１とを、それぞれ噛合させている。又、一方（図１１の左方）の遊星歯車８を、別の遊星歯車１６を介して、上記キャリア７の周囲に回転自在に設けたリング歯車１７に噛合させている。
【０００４】
一方、上記第二伝達軸１３の他端部（図１１の右端部）に固設した太陽歯車１２の周囲に設けた第二キャリア１８に遊星歯車１９、２０を、回転自在に支持している。尚、この第二キャリア１８は、上記入力軸３及び第二伝達軸１３と同心に配置された、出力軸２１の基端部（図１１の左端部）に固設されている。又、上記各遊星歯車１９、２０は、互いに噛合すると共に、一方の遊星歯車１９が上記太陽歯車１２に、他方の遊星歯車２０が、上記第二キャリア１８の周囲に回転自在に設けた第二リング歯車２２に、それぞれ噛合している。又、上記リング歯車１７と上記第二キャリア１８とを低速用クラッチ２３により係脱自在とすると共に、上記第二リング歯車２２とハウジング等の固定の部分とを、高速用クラッチ２４により係脱自在としている。
【０００５】
上述の様な、図１１に示した無段変速装置の場合、上記低速用クラッチ２３を接続すると共に上記高速用クラッチ２４の接続を断った、所謂低速モード状態では、上記入力軸３の動力が上記リング歯車１７を介して上記出力軸２１に伝えられる。そして、前記トロイダル型無段変速機１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３と上記出力軸２１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１の変速比を調節する事により、上記入力軸３を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸２１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。
【０００６】
これに対して、上記低速用クラッチ２３の接続を断ち、上記高速用クラッチ２４を接続した、所謂高速モード状態では、上記入力軸３の動力が上記第一、第二伝達軸１０、１３を介して上記出力軸２１に伝えられる。そして、上記トロイダル型無段変速機１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１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。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１７４０３３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２０７１９号公報
【特許文献３】
特開２００２−１３９１２４号公報
【特許文献４】
米国特許第５６０７３７２号明細書
【特許文献５】
米国特許第６０５９６３５号明細書
【特許文献６】
米国特許第６０９９４３１号明細書
【特許文献７】
米国特許第６３５８１７８号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な従来から知られている無段変速装置の場合、原理が開示されている過ぎず、量産を前提として組立性を考慮したものではない。ところで、トロイダル型無段変速機１と遊星歯車式変速機２とを組み合わせた無段変速装置は、構成部品の数が多く、しかもこれら各構成部品が精密に組み合わされる。例えば、上記遊星歯車式変速機２を構成する各歯車の噛合部のバックラッシュを僅少若しくは零にする事が、運転時に於ける振動並びに騒音の低減の他、無限大の変速比を安定して実現する為に重要である。
【０００９】
所望の性能を有する無段変速装置を得る事自体は、この無段変速装置の構成各部材を１個ずつケーシング内に組み込む事により可能ではあるが、このケーシング内の空間は狭く、構成部材の数は多い為、量産を考慮した場合には好ましくない。この様な事情に鑑みて特願２００２−２４３３８９号には、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機の構成部材の一部とをケーシング外で組み合わせてモジュール化し、このモジュールをこのケーシング内に組み付ける技術が開示されている。但し、この先発明に係る技術も、このケーシング内に組み付けた上記モジュールと、上記遊星歯車式変速機の構成部材の残部との組み合わせを能率良く行なう事までは考慮していない。
本発明の無段変速装置とその組立方法は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置とその組立方法のうち、請求項１に記載した無段変速装置は、ケーシング内にトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを、互いの間での動力の伝達を自在に組み合わせた状態で収納すると共に、上記トロイダル型無段変速機の中心部に第一回転軸を配設し、上記遊星歯車式変速機の中心部に第二回転軸を接続して成る。
【００１１】
このうちのトロイダル型無段変速機は、上記第一回転軸と、１対の外側ディスクと、内側ディスクと、複数の支持部材と、複数のパワーローラと、中空回転軸とを備える。
そして、上記第一の回転軸は、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軸方向片側面同士を対向させた状態で、この第一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、上記第一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、上記第一回転軸に対する相対回転を自在に支持されている。
又、上記各支持部材は、軸方向に関して上記内側ディスクの軸方向両側面と上記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ている。
又、上記各パワーローラは、上記各支持部材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ている。
更に、上記中空回転軸は、円管状で、上記１対の外側ディスクのうちの上記第二回転軸側の外側ディスクの内周面と上記第一回転軸の外周面との間に配設されて、この第二回転軸と反対側の端部を上記内側ディスクに回転伝達自在に接続すると共に、この第二回転軸の側の端部をこの第二回転軸の側の外側ディスクの外側面から突出させている。
【００１２】
一方、前記遊星歯車式変速機は、第一段の遊星歯車式変速ユニットと、第二段の遊星歯車式変速ユニットとを互いに同軸に、動力の伝達自在に組み合わせて成る。
このうちの第一段の遊星歯車式変速ユニットは、前記トロイダル型無段変速機側に設けられたもので、上記中空回転軸の上記第二回転軸側の端部にこの中空回転軸と同期した回転を自在に設けられた第一太陽歯車と、上記第一回転軸と上記第二回転軸側の外側ディスクとの間に掛け渡されたキャリアと、このキャリアのうちでこの外側ディスクの側に回転自在に支持されて上記第一太陽歯車と噛合した複数の第一遊星歯車とを備える。
又、上記第二段の遊星歯車式変速ユニットは、上記第二回転軸側に設けられたもので、上記第二回転軸のうちで上記トロイダル型無段変速機の側の端部にこの第二回転軸と同期した回転を自在に支持された第二太陽歯車と、上記キャリアのうちで上記外側ディスクと反対の側に回転自在に支持されて上記第二太陽歯車と噛合した複数の第二遊星歯車と、これら第二太陽歯車及び各第二遊星歯車の周囲にこの第二太陽歯車と同心に、且つ、回転自在に支持されたリング歯車とを備える。
そして、上記リング歯車を、上記各第一遊星歯車と上記各第二遊星歯車とのうちの少なくとも一方の遊星歯車と噛合させている。
【００１３】
又、前記ケーシングは、前記遊星歯車式変速機の設置位置を基準として、上記トロイダル型無段変速機と反対側に、この遊星歯車式変速機を軸方向に挿入可能な開口部が設けられている。
この開口部の内周面は、上記リング歯車を内嵌する事でこのリング歯車の中心軸と上記第一太陽歯車の中心軸とが一致する形状及び寸法とされている。
又、上記ケーシングの内周面のうちで、上記リング歯車と上記各第一遊星歯車と上記各第二遊星歯車とのうちの少なくとも一方とを組立完了状態にまで噛合させた状態で上記リング歯車の周囲に位置する部分は、このリング歯車の外周面と接触しない形状及び寸法とされている。
【００１４】
更に、請求項８に記載した無段変速装置の組立方法は、上述した様な無段変速装置を組み立てる際に、上記ケーシング内の所定位置に、トロイダル型無段変速機を組み付ける。
これと共に、上記遊星歯車式変速機を構成する第一太陽歯車と、キャリアと、第一、第二遊星歯車とを組み合わせた後、第二太陽歯車を備えた第二回転軸とリング歯車とを、ケーシング内への組み付けに先だって組み合わせてモジュールとしておく。
そして、このモジュールを構成する上記リング歯車の外周面を、上記ケーシングの開口部の内周面に内嵌しつつ、上記モジュールを軸方向に移動させる事によりこのケーシング内に挿入し、上記リング歯車と上記各第一遊星歯車と上記各第二遊星歯車とのうちの少なくとも一方とを、第二太陽歯車と各第二遊星歯車とを、それぞれ噛合させる。
【００１５】
【作用】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置とその組立方法によれば、無段変速装置の構成各部材をケーシング内に組み込む作業を能率良く行なえる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜９は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、図１〜３及び図６〜９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、斜視図である図４〜５に関しても、この寸法関係を、ほぼ実際の寸法関係に則して描いている。本例の無段変速装置は、トロイダル型無段変速機１ａと、第一段〜第三段の遊星歯車式変速ユニット２５〜２７とを組み合わせて成る遊星歯車式変速機２８と、特許請求の範囲に記載した第一回転軸に相当する入力軸３ａと、同じく第三回転軸に相当する出力軸２１ａとを有する。図示の例では、これら入力軸３ａと出力軸２１ａとの間に、特許請求の範囲に記載した第二回転軸に相当する伝達軸２９を、これら両軸３ａ、２１ａと同心に、且つ、これら両軸３ａ、２１ａに対する相対回転を自在に設けている。そして、上記第一、第二遊星歯車式変速ユニット２５、２６を上記入力軸３ａと上記伝達軸２９との間に掛け渡す状態で、上記第三遊星歯車式変速ユニット２７をこの伝達軸２９と上記出力軸２１ａとの間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。
【００１７】
このうちのトロイダル型無段変速機１ａは、それぞれが特許請求の範囲に記載した外側ディスクである１対の入力側ディスク４ａ、４ｂと、特許請求の範囲に記載した内側ディスクである、一体型の出力側ディスク５と、複数のパワーローラ６、６とを備える。そして、上記１対の入力側ディスク４ａ、４ｂは、上記入力軸３ａ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５は、上記両入力側ディスク４ａ、４ｂ同士の間に、これら両入力側ディスク４ａ、４ｂと同心に、且つ、これら両入力側ディスク４ａ、４ｂ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６、６は、軸方向に関して上記出力側ディスク５の軸方向両側面と上記両入力側ディスク４ａ、４ｂ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４ａ、４ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両入力側ディスク４ａ、４ｂから上記出力側ディスク５に動力を伝達する。
【００１８】
又、本例の場合、図３に示す様に、上記各パワーローラ６、６を支持する、特許請求の範囲に記載した支持部材に相当するトラニオン３０、３０の長さ方向両端部に設けた、１対の折れ曲がり壁部３１、３１の先端部同士を、連結部材３２、３２により連結している。この様な連結部材３２は、上記パワーローラ６を跨ぐ様に設けると共に、その両端面を上記トラニオン３０の各折れ曲がり壁部３１、３１の互いに対向する内側面に突き当てた状態で、ねじ３３、３３により、上記各トラニオン３０、３０に結合固定している。この様な連結部材３２、３２を設けた本例の場合には、これら各トラニオン３０、３０の曲げ剛性の向上を図れ、これら各トラニオン３０、３０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３０、３０の変形に基づいて、これら各トラニオン３０、３０の中間部にそれぞれの基半部を支持した支持軸３４の傾斜を防止し、この支持軸３４の先半部に支持した上記各パワーローラ６、６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、上記支持軸３４と、上記パワーローラ６を回転自在に支持するスラスト玉軸受３５を構成する外輪とを、一体に形成している。
【００１９】
更に、本例の場合には、上記出力側ディスク５の軸方向両端部を、１対のスラストアンギュラ玉軸受３６、３６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、ケーシング３８の内側に、アクチュエータボディー３９を介して１対の支柱４０、４０を設けている。これら各支柱４０、４０は、上記各トラニオン３０、３０の両端部に設けた枢軸８６、８６を揺動及び軸方向の変位を自在に支持する、１対の支持板３７ａ、３７ｂを支持する為のものである。上記各支柱４０、４０はそれぞれ、前記入力軸３ａ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４１ａ、４１ｂを、円環状の支持環部４２により連結して成る。上記入力軸３ａは、この支持環部４２の内側を挿通している。
【００２０】
又、上記各支柱４０、４０の下端部は、上記アクチュエータボディー３９の上面に、それぞれ複数本ずつのボルト４３、４３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３９の上面には、上記各支柱４０、４０の下端部をがたつきなく内嵌する為の凹部４４、４４を形成している。又、これら各支柱４０、４０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４０、４０は、それぞれの下端部を上記各凹部４４、４４に内嵌した状態で、上記アクチュエータボディー３９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４３、４３により、上記アクチュエータボディー３９の上面の所定位置に固定している。
【００２１】
これに対して上記各支柱４０、４０の上端部は、連結板４５の下面に、それぞれボルト４６、４６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４５の下面には、上記各支柱４０、４０の上端部をがたつきなく内嵌する為の凹部４７、４７を形成している。又、これら各支柱４０、４０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４０、４０は、それぞれの上端部を上記各凹部４７、４７に内嵌した状態で、上記連結板４５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４６、４６により、上記連結板４５の下面の所定位置に固定している。
【００２２】
上記１対の支柱４０、４０は、上述の様に上記アクチュエータボディー３９の上面と上記連結板４５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４０、４０の両端部近傍に設けた、前記各支持ポスト部４１ａ、４１ｂのうち、下側の支持ポスト部４１ａ、４１ａは上記アクチュエータボディー３９の上面の直上位置に存在する。そして、上記両支柱４０、４０の支持ポスト部４１ａ、４１ａに、前記１対の支持板３７ａ、３７ｂのうちの下側の支持板３７ａに形成した支持孔４８ａ、４８ａを、がたつきなく外嵌している。又、上側の支持ポスト部４１ｂ、４１ｂは上記連結板４５の下面の直下位置に存在する。そして、上記両支柱４０、４０の支持ポスト部４１ｂ、４１ｂに、前記１対の支持板３７ａ、３７ｂのうちの上側の支持板３７ｂに形成した支持孔４８ｂ、４８ｂを、がたつきなく外嵌している。
【００２３】
尚、図示の例では、上記下側の支持板３７ａに、前記各トラニオン３０、３０の傾斜角度を制限する為のストッパとして機能する、凸部４９ａ、４９ｂ、４９ｃ（図４）を突設している。即ち、上記支持板３７ａの幅方向（図１〜２の表裏方向、図３の左右方向）両側縁部の、前後方向（図１〜２の左右方向、図３の表裏方向）両端部と中央部との３個所位置に、上記凸部４９ａ、４９ｂ、４９ｃを形成している。これら各凸部４９ａ、４９ｂ、４９ｃは、上記各トラニオン３０、３０がそれぞれの両端部に設けた枢軸８６、８６を中心として過度に傾斜する事を防止するものである。そして、上記各トラニオン３０、３０に支持したパワーローラ６、６の周面が、前記入力側ディスク４ａ、４ｂ或は出力側ディスク５の各側面から、これら各ディスク４ａ、４ｂ、５の径方向外方に外れる事を防止する。
【００２４】
又、上記１対の支柱４０、４０により互いに結合された、上記アクチュエータボディー３９と上記連結板４５とのうち、アクチュエータボディー３９は前記ケーシング３８の下部に固定している。この為に、このケーシング３８の内面下端開口寄り部分に段部５０ａ、５０ｂを、上記アクチュエータボディー３９の幅方向（図１〜２の表裏方向、図３の左右方向）両端寄り部分にボルト挿通孔５１、５１（図４）を、それぞれ形成している。上記アクチュエータボディー３９を上記ケーシング３８内に固定する際には、このアクチュエータボディー３９の上面幅方向両端寄り部分を上記各段部５０ａ、５０ｂに突き当てる。そして、上記各ボルト挿通孔５１、５１を下方から挿通した図示しないボルトを、上記各段部５０ａ、５０ｂに開口したねじ孔に螺合し更に緊締する。
【００２５】
一方、上記連結板４５は上記ケーシング３８内に、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設置されている。この位置規制を行なう為に、上記連結板４５の上面と、上記ケーシング３８の天板部５２の下面との、互いに対向する部分に、それぞれ位置決め凹部５３ａ、５３ｂを形成している。これら各位置決め凹部５３ａ、５３ｂは、それぞれ円形の平面形状を有する。上記アクチュエータボディー３９を上記ケーシング３８内に固定した状態で、上記連結板４５の上面に形成した各位置決め凹部５３ａ、５３ａと、上記天板部５２の下面に形成した位置決め凹部５３ｂ、５３ｂとの間に、円筒状の位置決めスリーブ５４、５４を掛け渡している。この構造により、前記１対の支柱４０、４０の上下両端部を上記ケーシング３８に対し、位置決めした状態で支持固定している。
【００２６】
この様にして上記ケーシング３８内の所定位置に固定した１対の支柱４０、４０の中間部に設けられ、それぞれが前記入力側ディスク４ａ、４ｂと前記出力側ディスク５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４２、４２により、上記出力側ディスク５を、回転自在に支持している。この為に、これら各支持環部４２、４２とこの出力側ディスク５の軸方向両端面、即ち、この出力側ディスク５の軸方向両側面に設けた出力側面８７、８７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３６、３６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３６、３６を構成する１対の軌道輪５５ａ、５５ｂ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５６、５６（図２）を、全周に亙って形成している。
【００２７】
そして、これら各突条部５６、５６を、上記各支持環部４２、４２及び上記出力側ディスク５の端部にがたつきなく内嵌する事により、上記各スラストアンギュラ玉軸受３６、３６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５５ａ、５５ａの外側面と上記各支持環部４２、４２との間にシム５７、５７（図２）を挟持して、上記各スラストアンギュラ玉軸受３６、３６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３６、３６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５は、各キャビティ内に１対ずつ設けた上記各支柱４０、４０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。
【００２８】
又、図示の無段変速装置の場合、前記入力軸３ａ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５８及びトーションダンパ５９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３ａを回転駆動する様にしている。又、前記両入力側ディスク４ａ、４ｂの軸方向片側面及び上記出力側ディスク５の軸方向両側面と上記各パワーローラ６、６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６０として、油圧式のものを使用している。又、ギヤポンプ等の図示しない油圧源により、この押圧装置６０及び変速の為にトラニオン３０、３０を変位させる為の油圧式のアクチュエータ６１、６１、並びに後述する低速用クラッチ６２及び高速用クラッチ６３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。
【００２９】
又、上記出力側ディスク５に、中空回転軸１４ａ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１４ａを、エンジンから遠い側（図１〜２の右側）の入力側ディスク４ｂの内側に挿通して、上記出力側ディスク５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１４ａの先端部（図１〜２の右端部）で上記入力側ディスク４ｂの外側面から突出した部分に、前記第一遊星歯車式変速ユニット２５を構成する為の、第一太陽歯車６４を固設している。
【００３０】
一方、上記入力軸３ａの先端部（図１〜２の右端部）で上記中空回転軸１４ａから突出した部分と上記入力側ディスク４ｂとの間に、キャリア７ａを掛け渡す様に設けて、この入力側ディスク４ｂと上記入力軸３ａとが、互いに同期して回転する様にしている。そして、上記キャリア７ａ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、第二遊星歯車式変速ユニット２５、２６を構成する為の遊星歯車６５〜６７を、回転自在に支持している。これら各遊星歯車６５〜６７のうち、内径側で上記入力側ディスク４ｂ寄りの遊星歯車６５が特許請求の範囲に記載した第一遊星歯車に、同じく前記出力軸２１ａ寄りの遊星歯車６６が第二遊星歯車に、それぞれ相当する。尚、外径寄りに設けた、軸方向寸法が長い遊星歯車６７は、第一遊星歯車であると同時に第二遊星歯車でもある。更に、上記キャリア７ａの片半部（図１〜２の右半部）周囲に、特許請求の範囲に記載したリング歯車に相当する第一リング歯車６８を、回転自在に支持している。この第一リング歯車６８の外周面は、軸方向に関して直径が変化しない、単なる円筒面としている。
【００３１】
上記各遊星歯車６５〜６７のうち、前記トロイダル型無段変速機１ａ寄り（図１〜２の左寄り）で上記キャリア７ａの径方向に関して内側に設けた遊星歯車６５は、上記第一太陽歯車６４に噛合している。又、上記トロイダル型無段変速機１ａから遠い側（図１〜２の右側）で上記キャリア７ａの径方向に関して内側に設けた遊星歯車６６は、前記伝達軸２９の基端部（図１の左端部）に固設した第二太陽歯車６９に噛合している。又、上記キャリア７ａの径方向に関して外側に設けた、残りの遊星歯車６７は、上記内側に設けた遊星歯車６５、６６よりも軸方向寸法を大きくして、これら両歯車６５、６６に噛合させている。更に、上記残りの遊星歯車６７と上記第一リング歯車６８とを噛合させている。尚、径方向外寄りの遊星歯車を、第一、第二遊星歯車式変速ユニット２５、２６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。
【００３２】
一方、前記第三遊星歯車式変速ユニット２７を構成する為の第二キャリア７０を、前記出力軸２１ａの基端部（図１の左端部）に結合固定している。そして、この第二キャリア７０と上記第一リング歯車６８とを、前記低速用クラッチ６２を介して結合している。又、上記伝達軸２９の先端寄り（図１〜２の右端寄り）部分に、第三太陽歯車７１を固設している。又、この第三太陽歯車７１の周囲に第二リング歯車７２を配置し、この第二リング歯車７２と前記ケーシング３８等の固定の部分との間に、前記高速用クラッチ６３を設けている。更に、上記第二リング歯車７２と上記第三太陽歯車７１との間に配置した複数組の遊星歯車７３、７４を、上記第二キャリア７０に回転自在に支持している。これら各遊星歯車７３、７４は、互いに噛合すると共に、上記第二キャリア７０の径方向に関して内側に設けた遊星歯車７３を上記第三太陽歯車７１に、同じく外側に設けた遊星歯車７４を上記第二リング歯車７２に、それぞれ噛合している。
【００３３】
上述の様な第一段〜第三段の遊星歯車式変速ユニット２５〜２７から成る、前記遊星歯車式変速機２８のうち、第一段及び第二段の遊星歯車式変速機２５、２６は、前記ケーシング３８の主ケーシング部７５（特許請求の範囲に記載したケーシングに相当）内に収納している。これに対して、残りの第三段の遊星歯車式変速ユニット２７は、上記ケーシング３８の後端部に結合固定した補助ケーシング部７６内に収納している。この補助ケーシング部７６の前端開口縁と上記主ケーシング部７５の後端開口縁とは、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成した隔壁板７７の外周寄り部分を介して突き当て、図示しないボルトを介して結合固定している。
【００３４】
上記主ケーシング部７５の後端部、即ち、上記遊星歯車式変速機２８の設置位置を基準として、前記トロイダル型無段変速機１ａと反対側に、この遊星歯車式変速機２８を軸方向に挿入可能な開口部７８を設けている。この開口部７８の内周面は、前記第一リング歯車６８の外径よりも僅かに大きな内径を有する円筒面としている。又、上記開口部７８の中心軸は、前記トロイダル型無段変速機１ａ、及び、上記第一段及び第二段の遊星歯車式変速機２５、２６のうちの上記第一リング歯車６８を除く部材を上記主ケーシング部７５の所定位置に組み付けた状態で、上記第一段の遊星歯車式変速機２５を構成する前記第一太陽歯車６４の中心軸（＝前記入力軸３ａ及び前記中空回転軸１４ａの中心軸）と一致する部分に存在する。従って、上記トロイダル型無段変速機１ａ、並びに、上記第一段及び第二段の遊星歯車式変速機２５、２６のうちの上記第一リング歯車６８を除く部材を上記主ケーシング部７５の所定位置に組み付けた状態で、上記第一リング歯車６８を上記開口部７８に内嵌すれば、この第一リング歯車６８の中心軸と、上記第一太陽歯車６４の中心軸とが一致する。
【００３５】
これに対して、上記主ケーシング部７５の内周面のうちで、上記第一リング歯車６８と前記外径側の遊星歯車６７とを組立完了状態にまで噛合させた状態でこの第一リング歯車６８の周囲に位置する部分、即ち、上記開口部７８よりも少し上記トロイダル型無段変速機１ａに寄った部分は、この開口部７８よりも少し内径を大きくしている。従って、上記第一リング歯車６８と上記外径側の遊星歯車６７とを組立完了状態にまで噛合させた状態では、この第一リング歯車６８の外周面と上記主ケーシング部７５の内周面とが接触する事はない。
【００３６】
上述の様に構成する本例の無段変速装置の場合、入力軸３ａから１対の入力側ディスク４ａ、４ｂ、各パワーローラ６、６を介して一体型の出力側ディスク５に伝わった動力は、前記中空回転軸１４ａを通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ６２を接続し、前記高速用クラッチ６３の接続を断った状態では、前記トロイダル型無段変速機１ａの変速比を変える事により、上記入力軸３ａの回転速度を一定にしたまま、前記出力軸２１ａ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３ａと共に正方向に回転するキャリア７ａと、上記中空回転軸１４ａと共に逆方向に回転する前記第一太陽歯車６４との差動成分が、前記第一リング歯車６８から、前記低速用クラッチ６２、前記第二キャリア７０を介して、上記出力軸２１ａ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１ａの変速比を所定値にする事で上記出力軸２１ａを停止させられる他、このトロイダル型無段変速機１ａ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２１ａ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１ａ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２１ａを、車両を前進させる方向に回転させられる。
【００３７】
更に、上記低速用クラッチ６２の接続を断ち、上記高速用クラッチ６３を接続した状態では、上記出力軸２１ａ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３ａと共に正方向に回転するキャリア７ａと、上記中空回転軸１４ａと共にこのキャリア７ａと逆方向に回転する前記第一太陽歯車６４との差動成分に応じて回転する、前記第一遊星歯車式変速ユニット２５の遊星歯車６５の回転が、別の遊星歯車６７を介して、前記第二遊星歯車式変速ユニット２６の遊星歯車６６に伝わり、前記第二太陽歯車６９を介して、前記伝達軸２９を回転させる。そして、この伝達軸２９の先端部に設けた第三太陽歯車７１と、この太陽歯車７１と共に前記第三遊星歯車式変速ユニット２７を構成する第二リング歯車７２及び遊星歯車７３、７４との噛合に基づき、前記第二キャリア７０及びこの第二キャリア７０に結合した上記出力軸２１ａ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１ａの変速比を増速側に変化させる程、上記出力軸２１ａの回転速度を速くできる。
【００３８】
図１０は、上記トロイダル型無段変速機１ａ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の１例を示している。図１０の縦軸は、上記トロイダル型無段変速機１ａ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３ａを一定速度（５６００min-1 ）で回転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１０から明らかな通り、前記低速用クラッチ６２を接続し、前記高速用クラッチ６３の接続を断った状態で、上記トロイダル型無段変速機１ａの変速比を０．６程度とする事により、上記入力軸３ａを回転させた状態のまま、上記出力軸２１ａを停止させる事ができる。又、上記トロイダル型無段変速機１ａ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機１ａの変速比が２．２〜２．３程度を境に、上記低速用クラッチ６２の接続を断ち、上記高速用クラッチ６３を接続した状態で、上記トロイダル型無段変速機１ａ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。
【００３９】
上述の様に構成し作用する無段変速装置の組立時には、上記トロイダル型無段変速機１ａ及び前記第一段、第二段の遊星歯車式変速ユニット２５、２６を、前記ケーシング３８内に収納するのに先立って、図４に示す様に、予めこのケーシング３８外で組み立てる。即ち、前記アクチュエータボディー３９にそれぞれの下端を結合固定した１対の支柱４０、４０（図１〜３参照）により、出力側ディスク５及び中空回転軸１４ａを回転自在に支持できる。又、上記両支柱４０、４０の上下両端部に設けた各支持ポスト部４１ａ、４１ｂに外嵌支持した上下１対の支持板３７ａ、３７ｂにより、複数のトラニオン３０、３０及びパワーローラ６、６を所定位置に支持する。更に、上記中空回転軸１４ａを挿通した前記入力軸３ａに、前記押圧装置６０、前記１対の入力側ディスク４ａ、４ｂ、上記第一段、第二段の遊星歯車式変速ユニット２５、２６等を組み付ける。
【００４０】
従って、無段変速装置を構成する上記トロイダル型無段変速機１ａ及び前記第一段、第二段の遊星歯車式変速ユニット２５、２６の主要部を、上記ケーシング３８内に組み込む以前に、このケーシング３８外で組み立てて、図４に示す様な、上記無段変速装置の主要部となる、モジュール７９とする事ができる。このモジュール７９の組立作業は、上記ケーシング３８に邪魔される事なく、広い空間で行なう事ができて、組立作業が容易になる。又、上記モジュール７９を組立後、上記ケーシング３８内に収納する以前に、このモジュール７９の作動状態を確認できる。そして、この作動状態が不良である場合には、上記ケーシング３８外の広い空間で、分解・再組立を容易に行なえる。
【００４１】
これに対して、上記モジュール７９の作動状態が適正であった場合には、このモジュール７９を、前記連結板４５を上にして上記ケーシング３８を構成する前記主ケーシング部７５内に、この主ケーシング部７５の下端開口から挿入する。そして、前記連結板４５の上面に形成した各位置決め凹部５３ａ、５３ａと前記天板部５２の下面に形成した位置決め凹部５３ｂ、５３ｂとの間に円筒状の位置決めスリーブ５４、５４を掛け渡すと共に、前記アクチュエータボディー３９の上面幅方向両端寄り部分を、前記各段部５０ａ、５０ｂに突き当てる。そして、上記アクチュエータボディー３９のボルト挿通孔５１、５１を下方から挿通した図示しないボルトを、上記各段部５０ａ、５０ｂに開口したねじ孔に螺合し更に緊締して、図６の左側に示す様に、上記モジュール７９を上記主ケーシング部７５内に組み付ける。
【００４２】
この様にして、上記モジュール７９を上記主ケーシング部７５内に組み付けたならば、前記第三段の遊星歯車式変速ユニット２７等、上記モジュール７９に含まれない構成部分を、上記主ケーシング部７５に組み付ける。この為に、図６の右側に示す様な第二モジュール８１を、予め上記主ケーシング７５外で組み立てておく。この第二モジュール８１は、両端部に前記第二太陽歯車６９及び前記第三太陽歯車７１を設けた前記伝達軸２９の中間部周囲に、この第二太陽歯車６９の側から順番に、前記第一リング歯車６８と、前記低速用クラッチ６２と、前記隔壁板７７とを外嵌支持して成る。この様な第二モジュール８１に関しても、前記モジュール７９と同様に、上記各構成部材を、上記主ケーシング部７５外の広い場所で組み立て、予め動作の確認をしておく。
【００４３】
この様にして上記主ケーシング部７５外で組み立てた、上記第二モジュール８１は、図７〜８に示す様にこの主ケーシング７５内に、前記開口部７８から、上記第一リング歯車６８を先にして挿入する。前述した様にこの開口部７８にこの第一リング６８を挿入した状態では、この第一リング歯車６８の中心軸と前記第一段の遊星歯車式変速機２５を構成する前記第一太陽歯車６４の中心軸とが一致する。この為、上記第一リング歯車６８を少し回転させつつ上記開口部７８内に挿入すれば、先ず、図７に示す様に、この第一のリング歯車６８と、前記外径側の遊星歯車６７とが噛合し始める。そして、更に上記第二モジュール８１を上記主ケーシング７５内に、前記伝達軸２９を少し回転させつつ挿入すれば、図８に示す様に、上記第二太陽歯車６９が、前記第二段の遊星歯車式変速ユニット２６を構成する内径側の遊星歯車６６と噛合し始める。この状態から、上記第二モジュール８１を上記主ケーシング７５内に挿入し、図９に示す様に、上記隔壁板７７を上記主ケーシング部７５の後端開口縁部に突き当てれば、上記第二モジュール８１の構成部材と前記モジュール７９の構成部材とが、適正な位置関係に組み合わされる。又、この状態で、上記第一リング歯車６８の外周面と上記主ケーシング部７５の内周面との間に隙間が生じ、これら両周面同士が擦れ合う事がなくなる。
【００４４】
以上の様にして、上記モジュール７９と上記第二モジュール８１とを、上記主ケーシング部７５に組み付けたならば、前記第三段の遊星歯車式変速ユニット２７の構成各部材、前記高速用クラッチ６３、前記出力軸２１ａを、上記隔壁板７７外に組み付ける。尚、これら第三段の遊星歯車式変速ユニット２７の構成各部材、高速用クラッチ６３、出力軸２１ａも、予め広い場所で組み立てると共に前記補助ケーシング部７６内に組み付けて、第三モジュールとしておく。従って、上記第三段の遊星歯車式変速ユニット２７の構成各部材、上記高速用クラッチ６３、上記出力軸２１ａを上記隔壁板７７外に組み付ける作業は、上記第三モジュールをこの隔壁板７７外に組み付ける事により、容易に行なえる。前記ケーシング３８の下端開口は、これら一連の組み付け作業の後、オイルパン８０により塞ぐ。
【００４５】
又、図示の例では、前記各支柱４０、４０の上部に、前記トラクション部に潤滑油（トラクションオイル）を供給する為の給油ノズル８３、８３を設けている。これら各給油ノズル８３、８３には、前記天板部５２及び前記連結板４５内に設けた給油通路から、前記各位置決め凹部５３ａ、５３ｂと前記各ボルト４６、４６の中心孔とを通じて、上記潤滑油を送り込む。又、前記各トラニオン３０、３０の内部に、前記各パワーローラ６、６に関する転がり軸受部に潤滑油を送り込む為の給油通路８４、８４（図３）を設け、上記天板部５２内に設けた給油通路から上記各トラニオン３０、３０内の給油通路８４、８４に、潤滑油を送り込み自在としている。これに合わせて上記連結板４５の下面に、上記各給油通路８４、８４に向け潤滑油を送り込む為の給油プラグ８５、８５（図３）を設け、上記ケーシング３８内への前記モジュール７９の組み込みに伴って、上記連結板４５側の給油通路と上記各トラニオン３０、３０側の給油通路８４、８４とを連通させる様にしている。又、本例の場合、出力側ディスク５の外周縁及び押圧装置６０の外周縁に、径方向に関する凹凸を円周方向等間隔に設け、上記出力側ディスク５及び入力側ディスク４ａ、４ｂの回転速度を検出自在としている。
【００４６】
【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、組立作業の容易化によりトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置のコスト低減を図れる他、修理作業も容易にできる。
【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１の拡大Ｂ−Ｂ断面図。
【図４】トロイダル型無段変速機を含むモジュールの斜視図。
【図５】ケーシングのうちの主ケーシング部を下方から見た斜視図。
【図６】モジュールを組み込んだ主ケーシング部と第二モジュールとを、組み合わせる以前の状態で示す断面図。
【図７】同じく組み合わせ作業の初期段階の状態を示す断面図。
【図８】同じく終期段階の状態を示す断面図。
【図９】同じく完了状態を示す断面図。
【図１０】トロイダル型無段変速機の変速比と無段変速機全体としての変速比（車速）との関係を示す線図。
【図１１】従来から知られている無段変速装置の基本構成の１例を示す略断面図。
【符号の説明】
１、１ａ トロイダル型無段変速機
２ 遊星歯車式変速機
３、３ａ 入力軸
４ａ、４ｂ 入力側ディスク
５ 出力側ディスク
６ パワーローラ
７、７ａ キャリア
８ 遊星歯車
９ 遊星歯車
１０ 第一伝達軸
１１ 太陽歯車
１２ 太陽歯車
１３ 第二伝達軸
１４、１４ａ 中空回転軸
１５ 太陽歯車
１６ 遊星歯車
１７ リング歯車
１８ 第二キャリア
１９ 遊星歯車
２０ 遊星歯車
２１、２１ａ 出力軸
２２ 第二リング歯車
２３ 低速用クラッチ
２４ 高速用クラッチ
２５ 第一段の遊星歯車式変速ユニット
２６ 第二段の遊星歯車式変速ユニット
２７ 第三段の遊星歯車式変速ユニット
２８ 遊星歯車式変速機
２９ 伝達軸
３０ トラニオン
３１ 折れ曲がり壁部
３２ 連結部材
３３ ねじ
３４ 支持軸
３５ スラスト玉軸受
３６ スラストアンギュラ玉軸受
３７ａ、３７ｂ 支持板
３８ ケーシング
３９ アクチェータボディー
４０ 支柱
４１ａ、４１ｂ 支持ポスト部
４２ 支持環部
４３ ボルト
４４ 凹部
４５ 連結板
４６ ボルト
４７ 凹部
４８ａ、４８ｂ 支持孔
４９ａ、４９ｂ、４９ｃ 凸部
５０ａ、５０ｂ 段部
５１ ボルト挿通孔
５２ 天板部
５３ａ、５３ｂ 位置決め凹部
５４ スリーブ
５５ａ、５５ｂ 軌道輪
５６ 突条部
５７ シム板
５８ 駆動軸
５９ トーションダンパ
６０ 押圧装置
６１ アクチュエータ
６２ 低速用クラッチ
６３ 高速用クラッチ
６４ 第一太陽歯車
６５ 遊星歯車
６６ 遊星歯車
６７ 遊星歯車
６８ 第一リング歯車
６９ 第二太陽歯車
７０ 第二キャリア
７１ 第三太陽歯車
７２ 第二リング歯車
７３ 遊星歯車
７４ 遊星歯車
７５ 主ケーシング部
７６ 補助ケーシング部
７７ 隔壁部
７８ 開口部
７９ モジュール
８０ オイルパン
８１ 第二モジュール
８３ 給油ノズル
８４ 給油通路
８５ 給油プラグ
８６ 枢軸
８７ 出力側面
【発明の属する技術分野】
この発明は、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無段変速装置とその組立方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用自動変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。又、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせて無段変速装置を構成する事が、特許文献１〜７に記載されている様に、従来から提案されている。図１１は、このうちの特許文献２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、トロイダル型無段変速機１と遊星歯車式変速機２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１は、入力軸３と、１対の入力側ディスク４ａ、４ｂと、出力側ディスク５と、複数のパワーローラ６、６とを備える。
【０００３】
又、上記遊星歯車式変速機２は、上記入力軸３及び一方（図１１の右方）の入力側ディスク４ｂに結合固定されたキャリア７を備える。このキャリア７の径方向中間部に、その両端部にそれぞれ遊星歯車８、９を固設した第一伝達軸１０を、回転自在に支持している。又、上記キャリア７を挟んで上記入力軸３と反対側に、その両端部に太陽歯車１１、１２を固設した第二伝達軸１３を、上記入力軸３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８、９と、上記出力側ディスク５にその基端部（図１１の左端部）を結合した中空回転軸１４の先端部（図１１の右端部）に固設した太陽歯車１５又は上記第二伝達軸１３の一端部（図１１の左端部）に固設した太陽歯車１１とを、それぞれ噛合させている。又、一方（図１１の左方）の遊星歯車８を、別の遊星歯車１６を介して、上記キャリア７の周囲に回転自在に設けたリング歯車１７に噛合させている。
【０００４】
一方、上記第二伝達軸１３の他端部（図１１の右端部）に固設した太陽歯車１２の周囲に設けた第二キャリア１８に遊星歯車１９、２０を、回転自在に支持している。尚、この第二キャリア１８は、上記入力軸３及び第二伝達軸１３と同心に配置された、出力軸２１の基端部（図１１の左端部）に固設されている。又、上記各遊星歯車１９、２０は、互いに噛合すると共に、一方の遊星歯車１９が上記太陽歯車１２に、他方の遊星歯車２０が、上記第二キャリア１８の周囲に回転自在に設けた第二リング歯車２２に、それぞれ噛合している。又、上記リング歯車１７と上記第二キャリア１８とを低速用クラッチ２３により係脱自在とすると共に、上記第二リング歯車２２とハウジング等の固定の部分とを、高速用クラッチ２４により係脱自在としている。
【０００５】
上述の様な、図１１に示した無段変速装置の場合、上記低速用クラッチ２３を接続すると共に上記高速用クラッチ２４の接続を断った、所謂低速モード状態では、上記入力軸３の動力が上記リング歯車１７を介して上記出力軸２１に伝えられる。そして、前記トロイダル型無段変速機１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３と上記出力軸２１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１の変速比を調節する事により、上記入力軸３を一方向に回転させた状態のまま上記出力軸２１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。
【０００６】
これに対して、上記低速用クラッチ２３の接続を断ち、上記高速用クラッチ２４を接続した、所謂高速モード状態では、上記入力軸３の動力が上記第一、第二伝達軸１０、１３を介して上記出力軸２１に伝えられる。そして、上記トロイダル型無段変速機１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１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。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１７４０３３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２０７１９号公報
【特許文献３】
特開２００２−１３９１２４号公報
【特許文献４】
米国特許第５６０７３７２号明細書
【特許文献５】
米国特許第６０５９６３５号明細書
【特許文献６】
米国特許第６０９９４３１号明細書
【特許文献７】
米国特許第６３５８１７８号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な従来から知られている無段変速装置の場合、原理が開示されている過ぎず、量産を前提として組立性を考慮したものではない。ところで、トロイダル型無段変速機１と遊星歯車式変速機２とを組み合わせた無段変速装置は、構成部品の数が多く、しかもこれら各構成部品が精密に組み合わされる。例えば、上記遊星歯車式変速機２を構成する各歯車の噛合部のバックラッシュを僅少若しくは零にする事が、運転時に於ける振動並びに騒音の低減の他、無限大の変速比を安定して実現する為に重要である。
【０００９】
所望の性能を有する無段変速装置を得る事自体は、この無段変速装置の構成各部材を１個ずつケーシング内に組み込む事により可能ではあるが、このケーシング内の空間は狭く、構成部材の数は多い為、量産を考慮した場合には好ましくない。この様な事情に鑑みて特願２００２−２４３３８９号には、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機の構成部材の一部とをケーシング外で組み合わせてモジュール化し、このモジュールをこのケーシング内に組み付ける技術が開示されている。但し、この先発明に係る技術も、このケーシング内に組み付けた上記モジュールと、上記遊星歯車式変速機の構成部材の残部との組み合わせを能率良く行なう事までは考慮していない。
本発明の無段変速装置とその組立方法は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速装置とその組立方法のうち、請求項１に記載した無段変速装置は、ケーシング内にトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを、互いの間での動力の伝達を自在に組み合わせた状態で収納すると共に、上記トロイダル型無段変速機の中心部に第一回転軸を配設し、上記遊星歯車式変速機の中心部に第二回転軸を接続して成る。
【００１１】
このうちのトロイダル型無段変速機は、上記第一回転軸と、１対の外側ディスクと、内側ディスクと、複数の支持部材と、複数のパワーローラと、中空回転軸とを備える。
そして、上記第一の回転軸は、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軸方向片側面同士を対向させた状態で、この第一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、上記第一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、上記第一回転軸に対する相対回転を自在に支持されている。
又、上記各支持部材は、軸方向に関して上記内側ディスクの軸方向両側面と上記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ている。
又、上記各パワーローラは、上記各支持部材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ている。
更に、上記中空回転軸は、円管状で、上記１対の外側ディスクのうちの上記第二回転軸側の外側ディスクの内周面と上記第一回転軸の外周面との間に配設されて、この第二回転軸と反対側の端部を上記内側ディスクに回転伝達自在に接続すると共に、この第二回転軸の側の端部をこの第二回転軸の側の外側ディスクの外側面から突出させている。
【００１２】
一方、前記遊星歯車式変速機は、第一段の遊星歯車式変速ユニットと、第二段の遊星歯車式変速ユニットとを互いに同軸に、動力の伝達自在に組み合わせて成る。
このうちの第一段の遊星歯車式変速ユニットは、前記トロイダル型無段変速機側に設けられたもので、上記中空回転軸の上記第二回転軸側の端部にこの中空回転軸と同期した回転を自在に設けられた第一太陽歯車と、上記第一回転軸と上記第二回転軸側の外側ディスクとの間に掛け渡されたキャリアと、このキャリアのうちでこの外側ディスクの側に回転自在に支持されて上記第一太陽歯車と噛合した複数の第一遊星歯車とを備える。
又、上記第二段の遊星歯車式変速ユニットは、上記第二回転軸側に設けられたもので、上記第二回転軸のうちで上記トロイダル型無段変速機の側の端部にこの第二回転軸と同期した回転を自在に支持された第二太陽歯車と、上記キャリアのうちで上記外側ディスクと反対の側に回転自在に支持されて上記第二太陽歯車と噛合した複数の第二遊星歯車と、これら第二太陽歯車及び各第二遊星歯車の周囲にこの第二太陽歯車と同心に、且つ、回転自在に支持されたリング歯車とを備える。
そして、上記リング歯車を、上記各第一遊星歯車と上記各第二遊星歯車とのうちの少なくとも一方の遊星歯車と噛合させている。
【００１３】
又、前記ケーシングは、前記遊星歯車式変速機の設置位置を基準として、上記トロイダル型無段変速機と反対側に、この遊星歯車式変速機を軸方向に挿入可能な開口部が設けられている。
この開口部の内周面は、上記リング歯車を内嵌する事でこのリング歯車の中心軸と上記第一太陽歯車の中心軸とが一致する形状及び寸法とされている。
又、上記ケーシングの内周面のうちで、上記リング歯車と上記各第一遊星歯車と上記各第二遊星歯車とのうちの少なくとも一方とを組立完了状態にまで噛合させた状態で上記リング歯車の周囲に位置する部分は、このリング歯車の外周面と接触しない形状及び寸法とされている。
【００１４】
更に、請求項８に記載した無段変速装置の組立方法は、上述した様な無段変速装置を組み立てる際に、上記ケーシング内の所定位置に、トロイダル型無段変速機を組み付ける。
これと共に、上記遊星歯車式変速機を構成する第一太陽歯車と、キャリアと、第一、第二遊星歯車とを組み合わせた後、第二太陽歯車を備えた第二回転軸とリング歯車とを、ケーシング内への組み付けに先だって組み合わせてモジュールとしておく。
そして、このモジュールを構成する上記リング歯車の外周面を、上記ケーシングの開口部の内周面に内嵌しつつ、上記モジュールを軸方向に移動させる事によりこのケーシング内に挿入し、上記リング歯車と上記各第一遊星歯車と上記各第二遊星歯車とのうちの少なくとも一方とを、第二太陽歯車と各第二遊星歯車とを、それぞれ噛合させる。
【００１５】
【作用】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置とその組立方法によれば、無段変速装置の構成各部材をケーシング内に組み込む作業を能率良く行なえる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜９は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、図１〜３及び図６〜９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、斜視図である図４〜５に関しても、この寸法関係を、ほぼ実際の寸法関係に則して描いている。本例の無段変速装置は、トロイダル型無段変速機１ａと、第一段〜第三段の遊星歯車式変速ユニット２５〜２７とを組み合わせて成る遊星歯車式変速機２８と、特許請求の範囲に記載した第一回転軸に相当する入力軸３ａと、同じく第三回転軸に相当する出力軸２１ａとを有する。図示の例では、これら入力軸３ａと出力軸２１ａとの間に、特許請求の範囲に記載した第二回転軸に相当する伝達軸２９を、これら両軸３ａ、２１ａと同心に、且つ、これら両軸３ａ、２１ａに対する相対回転を自在に設けている。そして、上記第一、第二遊星歯車式変速ユニット２５、２６を上記入力軸３ａと上記伝達軸２９との間に掛け渡す状態で、上記第三遊星歯車式変速ユニット２７をこの伝達軸２９と上記出力軸２１ａとの間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。
【００１７】
このうちのトロイダル型無段変速機１ａは、それぞれが特許請求の範囲に記載した外側ディスクである１対の入力側ディスク４ａ、４ｂと、特許請求の範囲に記載した内側ディスクである、一体型の出力側ディスク５と、複数のパワーローラ６、６とを備える。そして、上記１対の入力側ディスク４ａ、４ｂは、上記入力軸３ａ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５は、上記両入力側ディスク４ａ、４ｂ同士の間に、これら両入力側ディスク４ａ、４ｂと同心に、且つ、これら両入力側ディスク４ａ、４ｂ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６、６は、軸方向に関して上記出力側ディスク５の軸方向両側面と上記両入力側ディスク４ａ、４ｂ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４ａ、４ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両入力側ディスク４ａ、４ｂから上記出力側ディスク５に動力を伝達する。
【００１８】
又、本例の場合、図３に示す様に、上記各パワーローラ６、６を支持する、特許請求の範囲に記載した支持部材に相当するトラニオン３０、３０の長さ方向両端部に設けた、１対の折れ曲がり壁部３１、３１の先端部同士を、連結部材３２、３２により連結している。この様な連結部材３２は、上記パワーローラ６を跨ぐ様に設けると共に、その両端面を上記トラニオン３０の各折れ曲がり壁部３１、３１の互いに対向する内側面に突き当てた状態で、ねじ３３、３３により、上記各トラニオン３０、３０に結合固定している。この様な連結部材３２、３２を設けた本例の場合には、これら各トラニオン３０、３０の曲げ剛性の向上を図れ、これら各トラニオン３０、３０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３０、３０の変形に基づいて、これら各トラニオン３０、３０の中間部にそれぞれの基半部を支持した支持軸３４の傾斜を防止し、この支持軸３４の先半部に支持した上記各パワーローラ６、６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、上記支持軸３４と、上記パワーローラ６を回転自在に支持するスラスト玉軸受３５を構成する外輪とを、一体に形成している。
【００１９】
更に、本例の場合には、上記出力側ディスク５の軸方向両端部を、１対のスラストアンギュラ玉軸受３６、３６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、ケーシング３８の内側に、アクチュエータボディー３９を介して１対の支柱４０、４０を設けている。これら各支柱４０、４０は、上記各トラニオン３０、３０の両端部に設けた枢軸８６、８６を揺動及び軸方向の変位を自在に支持する、１対の支持板３７ａ、３７ｂを支持する為のものである。上記各支柱４０、４０はそれぞれ、前記入力軸３ａ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４１ａ、４１ｂを、円環状の支持環部４２により連結して成る。上記入力軸３ａは、この支持環部４２の内側を挿通している。
【００２０】
又、上記各支柱４０、４０の下端部は、上記アクチュエータボディー３９の上面に、それぞれ複数本ずつのボルト４３、４３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３９の上面には、上記各支柱４０、４０の下端部をがたつきなく内嵌する為の凹部４４、４４を形成している。又、これら各支柱４０、４０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４０、４０は、それぞれの下端部を上記各凹部４４、４４に内嵌した状態で、上記アクチュエータボディー３９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４３、４３により、上記アクチュエータボディー３９の上面の所定位置に固定している。
【００２１】
これに対して上記各支柱４０、４０の上端部は、連結板４５の下面に、それぞれボルト４６、４６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４５の下面には、上記各支柱４０、４０の上端部をがたつきなく内嵌する為の凹部４７、４７を形成している。又、これら各支柱４０、４０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４０、４０は、それぞれの上端部を上記各凹部４７、４７に内嵌した状態で、上記連結板４５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４６、４６により、上記連結板４５の下面の所定位置に固定している。
【００２２】
上記１対の支柱４０、４０は、上述の様に上記アクチュエータボディー３９の上面と上記連結板４５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４０、４０の両端部近傍に設けた、前記各支持ポスト部４１ａ、４１ｂのうち、下側の支持ポスト部４１ａ、４１ａは上記アクチュエータボディー３９の上面の直上位置に存在する。そして、上記両支柱４０、４０の支持ポスト部４１ａ、４１ａに、前記１対の支持板３７ａ、３７ｂのうちの下側の支持板３７ａに形成した支持孔４８ａ、４８ａを、がたつきなく外嵌している。又、上側の支持ポスト部４１ｂ、４１ｂは上記連結板４５の下面の直下位置に存在する。そして、上記両支柱４０、４０の支持ポスト部４１ｂ、４１ｂに、前記１対の支持板３７ａ、３７ｂのうちの上側の支持板３７ｂに形成した支持孔４８ｂ、４８ｂを、がたつきなく外嵌している。
【００２３】
尚、図示の例では、上記下側の支持板３７ａに、前記各トラニオン３０、３０の傾斜角度を制限する為のストッパとして機能する、凸部４９ａ、４９ｂ、４９ｃ（図４）を突設している。即ち、上記支持板３７ａの幅方向（図１〜２の表裏方向、図３の左右方向）両側縁部の、前後方向（図１〜２の左右方向、図３の表裏方向）両端部と中央部との３個所位置に、上記凸部４９ａ、４９ｂ、４９ｃを形成している。これら各凸部４９ａ、４９ｂ、４９ｃは、上記各トラニオン３０、３０がそれぞれの両端部に設けた枢軸８６、８６を中心として過度に傾斜する事を防止するものである。そして、上記各トラニオン３０、３０に支持したパワーローラ６、６の周面が、前記入力側ディスク４ａ、４ｂ或は出力側ディスク５の各側面から、これら各ディスク４ａ、４ｂ、５の径方向外方に外れる事を防止する。
【００２４】
又、上記１対の支柱４０、４０により互いに結合された、上記アクチュエータボディー３９と上記連結板４５とのうち、アクチュエータボディー３９は前記ケーシング３８の下部に固定している。この為に、このケーシング３８の内面下端開口寄り部分に段部５０ａ、５０ｂを、上記アクチュエータボディー３９の幅方向（図１〜２の表裏方向、図３の左右方向）両端寄り部分にボルト挿通孔５１、５１（図４）を、それぞれ形成している。上記アクチュエータボディー３９を上記ケーシング３８内に固定する際には、このアクチュエータボディー３９の上面幅方向両端寄り部分を上記各段部５０ａ、５０ｂに突き当てる。そして、上記各ボルト挿通孔５１、５１を下方から挿通した図示しないボルトを、上記各段部５０ａ、５０ｂに開口したねじ孔に螺合し更に緊締する。
【００２５】
一方、上記連結板４５は上記ケーシング３８内に、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設置されている。この位置規制を行なう為に、上記連結板４５の上面と、上記ケーシング３８の天板部５２の下面との、互いに対向する部分に、それぞれ位置決め凹部５３ａ、５３ｂを形成している。これら各位置決め凹部５３ａ、５３ｂは、それぞれ円形の平面形状を有する。上記アクチュエータボディー３９を上記ケーシング３８内に固定した状態で、上記連結板４５の上面に形成した各位置決め凹部５３ａ、５３ａと、上記天板部５２の下面に形成した位置決め凹部５３ｂ、５３ｂとの間に、円筒状の位置決めスリーブ５４、５４を掛け渡している。この構造により、前記１対の支柱４０、４０の上下両端部を上記ケーシング３８に対し、位置決めした状態で支持固定している。
【００２６】
この様にして上記ケーシング３８内の所定位置に固定した１対の支柱４０、４０の中間部に設けられ、それぞれが前記入力側ディスク４ａ、４ｂと前記出力側ディスク５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４２、４２により、上記出力側ディスク５を、回転自在に支持している。この為に、これら各支持環部４２、４２とこの出力側ディスク５の軸方向両端面、即ち、この出力側ディスク５の軸方向両側面に設けた出力側面８７、８７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３６、３６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３６、３６を構成する１対の軌道輪５５ａ、５５ｂ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５６、５６（図２）を、全周に亙って形成している。
【００２７】
そして、これら各突条部５６、５６を、上記各支持環部４２、４２及び上記出力側ディスク５の端部にがたつきなく内嵌する事により、上記各スラストアンギュラ玉軸受３６、３６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５５ａ、５５ａの外側面と上記各支持環部４２、４２との間にシム５７、５７（図２）を挟持して、上記各スラストアンギュラ玉軸受３６、３６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３６、３６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５は、各キャビティ内に１対ずつ設けた上記各支柱４０、４０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。
【００２８】
又、図示の無段変速装置の場合、前記入力軸３ａ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５８及びトーションダンパ５９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３ａを回転駆動する様にしている。又、前記両入力側ディスク４ａ、４ｂの軸方向片側面及び上記出力側ディスク５の軸方向両側面と上記各パワーローラ６、６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６０として、油圧式のものを使用している。又、ギヤポンプ等の図示しない油圧源により、この押圧装置６０及び変速の為にトラニオン３０、３０を変位させる為の油圧式のアクチュエータ６１、６１、並びに後述する低速用クラッチ６２及び高速用クラッチ６３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。
【００２９】
又、上記出力側ディスク５に、中空回転軸１４ａ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１４ａを、エンジンから遠い側（図１〜２の右側）の入力側ディスク４ｂの内側に挿通して、上記出力側ディスク５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１４ａの先端部（図１〜２の右端部）で上記入力側ディスク４ｂの外側面から突出した部分に、前記第一遊星歯車式変速ユニット２５を構成する為の、第一太陽歯車６４を固設している。
【００３０】
一方、上記入力軸３ａの先端部（図１〜２の右端部）で上記中空回転軸１４ａから突出した部分と上記入力側ディスク４ｂとの間に、キャリア７ａを掛け渡す様に設けて、この入力側ディスク４ｂと上記入力軸３ａとが、互いに同期して回転する様にしている。そして、上記キャリア７ａ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、第二遊星歯車式変速ユニット２５、２６を構成する為の遊星歯車６５〜６７を、回転自在に支持している。これら各遊星歯車６５〜６７のうち、内径側で上記入力側ディスク４ｂ寄りの遊星歯車６５が特許請求の範囲に記載した第一遊星歯車に、同じく前記出力軸２１ａ寄りの遊星歯車６６が第二遊星歯車に、それぞれ相当する。尚、外径寄りに設けた、軸方向寸法が長い遊星歯車６７は、第一遊星歯車であると同時に第二遊星歯車でもある。更に、上記キャリア７ａの片半部（図１〜２の右半部）周囲に、特許請求の範囲に記載したリング歯車に相当する第一リング歯車６８を、回転自在に支持している。この第一リング歯車６８の外周面は、軸方向に関して直径が変化しない、単なる円筒面としている。
【００３１】
上記各遊星歯車６５〜６７のうち、前記トロイダル型無段変速機１ａ寄り（図１〜２の左寄り）で上記キャリア７ａの径方向に関して内側に設けた遊星歯車６５は、上記第一太陽歯車６４に噛合している。又、上記トロイダル型無段変速機１ａから遠い側（図１〜２の右側）で上記キャリア７ａの径方向に関して内側に設けた遊星歯車６６は、前記伝達軸２９の基端部（図１の左端部）に固設した第二太陽歯車６９に噛合している。又、上記キャリア７ａの径方向に関して外側に設けた、残りの遊星歯車６７は、上記内側に設けた遊星歯車６５、６６よりも軸方向寸法を大きくして、これら両歯車６５、６６に噛合させている。更に、上記残りの遊星歯車６７と上記第一リング歯車６８とを噛合させている。尚、径方向外寄りの遊星歯車を、第一、第二遊星歯車式変速ユニット２５、２６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。
【００３２】
一方、前記第三遊星歯車式変速ユニット２７を構成する為の第二キャリア７０を、前記出力軸２１ａの基端部（図１の左端部）に結合固定している。そして、この第二キャリア７０と上記第一リング歯車６８とを、前記低速用クラッチ６２を介して結合している。又、上記伝達軸２９の先端寄り（図１〜２の右端寄り）部分に、第三太陽歯車７１を固設している。又、この第三太陽歯車７１の周囲に第二リング歯車７２を配置し、この第二リング歯車７２と前記ケーシング３８等の固定の部分との間に、前記高速用クラッチ６３を設けている。更に、上記第二リング歯車７２と上記第三太陽歯車７１との間に配置した複数組の遊星歯車７３、７４を、上記第二キャリア７０に回転自在に支持している。これら各遊星歯車７３、７４は、互いに噛合すると共に、上記第二キャリア７０の径方向に関して内側に設けた遊星歯車７３を上記第三太陽歯車７１に、同じく外側に設けた遊星歯車７４を上記第二リング歯車７２に、それぞれ噛合している。
【００３３】
上述の様な第一段〜第三段の遊星歯車式変速ユニット２５〜２７から成る、前記遊星歯車式変速機２８のうち、第一段及び第二段の遊星歯車式変速機２５、２６は、前記ケーシング３８の主ケーシング部７５（特許請求の範囲に記載したケーシングに相当）内に収納している。これに対して、残りの第三段の遊星歯車式変速ユニット２７は、上記ケーシング３８の後端部に結合固定した補助ケーシング部７６内に収納している。この補助ケーシング部７６の前端開口縁と上記主ケーシング部７５の後端開口縁とは、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成した隔壁板７７の外周寄り部分を介して突き当て、図示しないボルトを介して結合固定している。
【００３４】
上記主ケーシング部７５の後端部、即ち、上記遊星歯車式変速機２８の設置位置を基準として、前記トロイダル型無段変速機１ａと反対側に、この遊星歯車式変速機２８を軸方向に挿入可能な開口部７８を設けている。この開口部７８の内周面は、前記第一リング歯車６８の外径よりも僅かに大きな内径を有する円筒面としている。又、上記開口部７８の中心軸は、前記トロイダル型無段変速機１ａ、及び、上記第一段及び第二段の遊星歯車式変速機２５、２６のうちの上記第一リング歯車６８を除く部材を上記主ケーシング部７５の所定位置に組み付けた状態で、上記第一段の遊星歯車式変速機２５を構成する前記第一太陽歯車６４の中心軸（＝前記入力軸３ａ及び前記中空回転軸１４ａの中心軸）と一致する部分に存在する。従って、上記トロイダル型無段変速機１ａ、並びに、上記第一段及び第二段の遊星歯車式変速機２５、２６のうちの上記第一リング歯車６８を除く部材を上記主ケーシング部７５の所定位置に組み付けた状態で、上記第一リング歯車６８を上記開口部７８に内嵌すれば、この第一リング歯車６８の中心軸と、上記第一太陽歯車６４の中心軸とが一致する。
【００３５】
これに対して、上記主ケーシング部７５の内周面のうちで、上記第一リング歯車６８と前記外径側の遊星歯車６７とを組立完了状態にまで噛合させた状態でこの第一リング歯車６８の周囲に位置する部分、即ち、上記開口部７８よりも少し上記トロイダル型無段変速機１ａに寄った部分は、この開口部７８よりも少し内径を大きくしている。従って、上記第一リング歯車６８と上記外径側の遊星歯車６７とを組立完了状態にまで噛合させた状態では、この第一リング歯車６８の外周面と上記主ケーシング部７５の内周面とが接触する事はない。
【００３６】
上述の様に構成する本例の無段変速装置の場合、入力軸３ａから１対の入力側ディスク４ａ、４ｂ、各パワーローラ６、６を介して一体型の出力側ディスク５に伝わった動力は、前記中空回転軸１４ａを通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ６２を接続し、前記高速用クラッチ６３の接続を断った状態では、前記トロイダル型無段変速機１ａの変速比を変える事により、上記入力軸３ａの回転速度を一定にしたまま、前記出力軸２１ａ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３ａと共に正方向に回転するキャリア７ａと、上記中空回転軸１４ａと共に逆方向に回転する前記第一太陽歯車６４との差動成分が、前記第一リング歯車６８から、前記低速用クラッチ６２、前記第二キャリア７０を介して、上記出力軸２１ａ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１ａの変速比を所定値にする事で上記出力軸２１ａを停止させられる他、このトロイダル型無段変速機１ａ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２１ａ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１ａ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２１ａを、車両を前進させる方向に回転させられる。
【００３７】
更に、上記低速用クラッチ６２の接続を断ち、上記高速用クラッチ６３を接続した状態では、上記出力軸２１ａ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３ａと共に正方向に回転するキャリア７ａと、上記中空回転軸１４ａと共にこのキャリア７ａと逆方向に回転する前記第一太陽歯車６４との差動成分に応じて回転する、前記第一遊星歯車式変速ユニット２５の遊星歯車６５の回転が、別の遊星歯車６７を介して、前記第二遊星歯車式変速ユニット２６の遊星歯車６６に伝わり、前記第二太陽歯車６９を介して、前記伝達軸２９を回転させる。そして、この伝達軸２９の先端部に設けた第三太陽歯車７１と、この太陽歯車７１と共に前記第三遊星歯車式変速ユニット２７を構成する第二リング歯車７２及び遊星歯車７３、７４との噛合に基づき、前記第二キャリア７０及びこの第二キャリア７０に結合した上記出力軸２１ａ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１ａの変速比を増速側に変化させる程、上記出力軸２１ａの回転速度を速くできる。
【００３８】
図１０は、上記トロイダル型無段変速機１ａ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の１例を示している。図１０の縦軸は、上記トロイダル型無段変速機１ａ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３ａを一定速度（５６００min-1 ）で回転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１０から明らかな通り、前記低速用クラッチ６２を接続し、前記高速用クラッチ６３の接続を断った状態で、上記トロイダル型無段変速機１ａの変速比を０．６程度とする事により、上記入力軸３ａを回転させた状態のまま、上記出力軸２１ａを停止させる事ができる。又、上記トロイダル型無段変速機１ａ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機１ａの変速比が２．２〜２．３程度を境に、上記低速用クラッチ６２の接続を断ち、上記高速用クラッチ６３を接続した状態で、上記トロイダル型無段変速機１ａ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。
【００３９】
上述の様に構成し作用する無段変速装置の組立時には、上記トロイダル型無段変速機１ａ及び前記第一段、第二段の遊星歯車式変速ユニット２５、２６を、前記ケーシング３８内に収納するのに先立って、図４に示す様に、予めこのケーシング３８外で組み立てる。即ち、前記アクチュエータボディー３９にそれぞれの下端を結合固定した１対の支柱４０、４０（図１〜３参照）により、出力側ディスク５及び中空回転軸１４ａを回転自在に支持できる。又、上記両支柱４０、４０の上下両端部に設けた各支持ポスト部４１ａ、４１ｂに外嵌支持した上下１対の支持板３７ａ、３７ｂにより、複数のトラニオン３０、３０及びパワーローラ６、６を所定位置に支持する。更に、上記中空回転軸１４ａを挿通した前記入力軸３ａに、前記押圧装置６０、前記１対の入力側ディスク４ａ、４ｂ、上記第一段、第二段の遊星歯車式変速ユニット２５、２６等を組み付ける。
【００４０】
従って、無段変速装置を構成する上記トロイダル型無段変速機１ａ及び前記第一段、第二段の遊星歯車式変速ユニット２５、２６の主要部を、上記ケーシング３８内に組み込む以前に、このケーシング３８外で組み立てて、図４に示す様な、上記無段変速装置の主要部となる、モジュール７９とする事ができる。このモジュール７９の組立作業は、上記ケーシング３８に邪魔される事なく、広い空間で行なう事ができて、組立作業が容易になる。又、上記モジュール７９を組立後、上記ケーシング３８内に収納する以前に、このモジュール７９の作動状態を確認できる。そして、この作動状態が不良である場合には、上記ケーシング３８外の広い空間で、分解・再組立を容易に行なえる。
【００４１】
これに対して、上記モジュール７９の作動状態が適正であった場合には、このモジュール７９を、前記連結板４５を上にして上記ケーシング３８を構成する前記主ケーシング部７５内に、この主ケーシング部７５の下端開口から挿入する。そして、前記連結板４５の上面に形成した各位置決め凹部５３ａ、５３ａと前記天板部５２の下面に形成した位置決め凹部５３ｂ、５３ｂとの間に円筒状の位置決めスリーブ５４、５４を掛け渡すと共に、前記アクチュエータボディー３９の上面幅方向両端寄り部分を、前記各段部５０ａ、５０ｂに突き当てる。そして、上記アクチュエータボディー３９のボルト挿通孔５１、５１を下方から挿通した図示しないボルトを、上記各段部５０ａ、５０ｂに開口したねじ孔に螺合し更に緊締して、図６の左側に示す様に、上記モジュール７９を上記主ケーシング部７５内に組み付ける。
【００４２】
この様にして、上記モジュール７９を上記主ケーシング部７５内に組み付けたならば、前記第三段の遊星歯車式変速ユニット２７等、上記モジュール７９に含まれない構成部分を、上記主ケーシング部７５に組み付ける。この為に、図６の右側に示す様な第二モジュール８１を、予め上記主ケーシング７５外で組み立てておく。この第二モジュール８１は、両端部に前記第二太陽歯車６９及び前記第三太陽歯車７１を設けた前記伝達軸２９の中間部周囲に、この第二太陽歯車６９の側から順番に、前記第一リング歯車６８と、前記低速用クラッチ６２と、前記隔壁板７７とを外嵌支持して成る。この様な第二モジュール８１に関しても、前記モジュール７９と同様に、上記各構成部材を、上記主ケーシング部７５外の広い場所で組み立て、予め動作の確認をしておく。
【００４３】
この様にして上記主ケーシング部７５外で組み立てた、上記第二モジュール８１は、図７〜８に示す様にこの主ケーシング７５内に、前記開口部７８から、上記第一リング歯車６８を先にして挿入する。前述した様にこの開口部７８にこの第一リング６８を挿入した状態では、この第一リング歯車６８の中心軸と前記第一段の遊星歯車式変速機２５を構成する前記第一太陽歯車６４の中心軸とが一致する。この為、上記第一リング歯車６８を少し回転させつつ上記開口部７８内に挿入すれば、先ず、図７に示す様に、この第一のリング歯車６８と、前記外径側の遊星歯車６７とが噛合し始める。そして、更に上記第二モジュール８１を上記主ケーシング７５内に、前記伝達軸２９を少し回転させつつ挿入すれば、図８に示す様に、上記第二太陽歯車６９が、前記第二段の遊星歯車式変速ユニット２６を構成する内径側の遊星歯車６６と噛合し始める。この状態から、上記第二モジュール８１を上記主ケーシング７５内に挿入し、図９に示す様に、上記隔壁板７７を上記主ケーシング部７５の後端開口縁部に突き当てれば、上記第二モジュール８１の構成部材と前記モジュール７９の構成部材とが、適正な位置関係に組み合わされる。又、この状態で、上記第一リング歯車６８の外周面と上記主ケーシング部７５の内周面との間に隙間が生じ、これら両周面同士が擦れ合う事がなくなる。
【００４４】
以上の様にして、上記モジュール７９と上記第二モジュール８１とを、上記主ケーシング部７５に組み付けたならば、前記第三段の遊星歯車式変速ユニット２７の構成各部材、前記高速用クラッチ６３、前記出力軸２１ａを、上記隔壁板７７外に組み付ける。尚、これら第三段の遊星歯車式変速ユニット２７の構成各部材、高速用クラッチ６３、出力軸２１ａも、予め広い場所で組み立てると共に前記補助ケーシング部７６内に組み付けて、第三モジュールとしておく。従って、上記第三段の遊星歯車式変速ユニット２７の構成各部材、上記高速用クラッチ６３、上記出力軸２１ａを上記隔壁板７７外に組み付ける作業は、上記第三モジュールをこの隔壁板７７外に組み付ける事により、容易に行なえる。前記ケーシング３８の下端開口は、これら一連の組み付け作業の後、オイルパン８０により塞ぐ。
【００４５】
又、図示の例では、前記各支柱４０、４０の上部に、前記トラクション部に潤滑油（トラクションオイル）を供給する為の給油ノズル８３、８３を設けている。これら各給油ノズル８３、８３には、前記天板部５２及び前記連結板４５内に設けた給油通路から、前記各位置決め凹部５３ａ、５３ｂと前記各ボルト４６、４６の中心孔とを通じて、上記潤滑油を送り込む。又、前記各トラニオン３０、３０の内部に、前記各パワーローラ６、６に関する転がり軸受部に潤滑油を送り込む為の給油通路８４、８４（図３）を設け、上記天板部５２内に設けた給油通路から上記各トラニオン３０、３０内の給油通路８４、８４に、潤滑油を送り込み自在としている。これに合わせて上記連結板４５の下面に、上記各給油通路８４、８４に向け潤滑油を送り込む為の給油プラグ８５、８５（図３）を設け、上記ケーシング３８内への前記モジュール７９の組み込みに伴って、上記連結板４５側の給油通路と上記各トラニオン３０、３０側の給油通路８４、８４とを連通させる様にしている。又、本例の場合、出力側ディスク５の外周縁及び押圧装置６０の外周縁に、径方向に関する凹凸を円周方向等間隔に設け、上記出力側ディスク５及び入力側ディスク４ａ、４ｂの回転速度を検出自在としている。
【００４６】
【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、組立作業の容易化によりトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置のコスト低減を図れる他、修理作業も容易にできる。
【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１の拡大Ｂ−Ｂ断面図。
【図４】トロイダル型無段変速機を含むモジュールの斜視図。
【図５】ケーシングのうちの主ケーシング部を下方から見た斜視図。
【図６】モジュールを組み込んだ主ケーシング部と第二モジュールとを、組み合わせる以前の状態で示す断面図。
【図７】同じく組み合わせ作業の初期段階の状態を示す断面図。
【図８】同じく終期段階の状態を示す断面図。
【図９】同じく完了状態を示す断面図。
【図１０】トロイダル型無段変速機の変速比と無段変速機全体としての変速比（車速）との関係を示す線図。
【図１１】従来から知られている無段変速装置の基本構成の１例を示す略断面図。
【符号の説明】
１、１ａ トロイダル型無段変速機
２ 遊星歯車式変速機
３、３ａ 入力軸
４ａ、４ｂ 入力側ディスク
５ 出力側ディスク
６ パワーローラ
７、７ａ キャリア
８ 遊星歯車
９ 遊星歯車
１０ 第一伝達軸
１１ 太陽歯車
１２ 太陽歯車
１３ 第二伝達軸
１４、１４ａ 中空回転軸
１５ 太陽歯車
１６ 遊星歯車
１７ リング歯車
１８ 第二キャリア
１９ 遊星歯車
２０ 遊星歯車
２１、２１ａ 出力軸
２２ 第二リング歯車
２３ 低速用クラッチ
２４ 高速用クラッチ
２５ 第一段の遊星歯車式変速ユニット
２６ 第二段の遊星歯車式変速ユニット
２７ 第三段の遊星歯車式変速ユニット
２８ 遊星歯車式変速機
２９ 伝達軸
３０ トラニオン
３１ 折れ曲がり壁部
３２ 連結部材
３３ ねじ
３４ 支持軸
３５ スラスト玉軸受
３６ スラストアンギュラ玉軸受
３７ａ、３７ｂ 支持板
３８ ケーシング
３９ アクチェータボディー
４０ 支柱
４１ａ、４１ｂ 支持ポスト部
４２ 支持環部
４３ ボルト
４４ 凹部
４５ 連結板
４６ ボルト
４７ 凹部
４８ａ、４８ｂ 支持孔
４９ａ、４９ｂ、４９ｃ 凸部
５０ａ、５０ｂ 段部
５１ ボルト挿通孔
５２ 天板部
５３ａ、５３ｂ 位置決め凹部
５４ スリーブ
５５ａ、５５ｂ 軌道輪
５６ 突条部
５７ シム板
５８ 駆動軸
５９ トーションダンパ
６０ 押圧装置
６１ アクチュエータ
６２ 低速用クラッチ
６３ 高速用クラッチ
６４ 第一太陽歯車
６５ 遊星歯車
６６ 遊星歯車
６７ 遊星歯車
６８ 第一リング歯車
６９ 第二太陽歯車
７０ 第二キャリア
７１ 第三太陽歯車
７２ 第二リング歯車
７３ 遊星歯車
７４ 遊星歯車
７５ 主ケーシング部
７６ 補助ケーシング部
７７ 隔壁部
７８ 開口部
７９ モジュール
８０ オイルパン
８１ 第二モジュール
８３ 給油ノズル
８４ 給油通路
８５ 給油プラグ
８６ 枢軸
８７ 出力側面
Claims (8)
- ケーシング内にトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを、互いの間での動力の伝達を自在に組み合わせた状態で収納すると共に、上記トロイダル型無段変速機の中心部に第一回転軸を配設し、上記遊星歯車式変速機の中心部に第二回転軸を接続して成り、
このうちのトロイダル型無段変速機は、上記ケーシング内に回転自在に支持された上記第一回転軸と、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第一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、この第一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、上記第一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、軸方向に関してこの内側ディスクの軸方向両側面と上記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支持部材と、これら各支持部材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、上記１対の外側ディスクのうちの上記第二回転軸側の外側ディスクの内周面と上記第一回転軸の外周面との間に配設されて、この第二回転軸と反対側の端部を上記内側ディスクに回転伝達自在に接続すると共にこの第二回転軸の側の端部をこの第二回転軸の側の外側ディスクの外側面から突出させた円管状の中空回転軸とを備えたものであり、
上記遊星歯車式変速機は、上記トロイダル型無段変速機側に設けられた第一段の遊星歯車式変速ユニットと、上記第二回転軸側に設けられた第二段の遊星歯車式変速ユニットとを互いに同軸に、動力の伝達自在に組み合わせて成るものであり、
このうちの第一段の遊星歯車式変速ユニットは、上記中空回転軸の上記第二回転軸側の端部にこの中空回転軸と同期した回転を自在に設けられた第一太陽歯車と、上記第一回転軸と上記第二回転軸側の外側ディスクとの間に掛け渡されたキャリアと、このキャリアのうちでこの外側ディスクの側に回転自在に支持されて上記第一太陽歯車と噛合した複数の第一遊星歯車とを備えたものであり、
上記第二段の遊星歯車式変速ユニットは、上記第二回転軸のうちで上記トロイダル型無段変速機の側の端部にこの第二回転軸と同期した回転を自在に支持された第二太陽歯車と、上記キャリアのうちで上記外側ディスクと反対の側に回転自在に支持されて上記第二太陽歯車と噛合した複数の第二遊星歯車と、これら第二太陽歯車及び各第二遊星歯車の周囲にこの第二太陽歯車と同心に、且つ、回転自在に支持されたリング歯車とを備え、このリング歯車を、上記各第一遊星歯車と上記各第二遊星歯車とのうちの少なくとも一方の遊星歯車と噛合させたものであり、
上記ケーシングは、上記遊星歯車式変速機の設置位置を基準として、上記トロイダル型無段変速機と反対側に、この遊星歯車式変速機を軸方向に挿入可能な開口部が設けられており、この開口部の内周面は、上記リング歯車を内嵌する事でこのリング歯車の中心軸と上記第一太陽歯車の中心軸とが一致する形状及び寸法とされており、上記ケーシングの内周面のうちで、上記リング歯車と上記各第一遊星歯車と上記各第二遊星歯車とのうちの少なくとも一方とを組立完了状態にまで噛合させた状態で上記リング歯車の周囲に位置する部分は、このリング歯車の外周面と接触しない形状及び寸法とされている
無段変速装置。 - リング歯車と第二太陽歯車を備えた第二回転軸とが、ケーシング内への組み付けに先だって組み合わされたモジュールとされている、請求項１に記載した無段変速装置。
- 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に設けられ、それぞれの中間部に支持環部を有する１対の支柱を備え、この支持環部に第一回転軸を挿通した状態でこれら両支柱の両端部をケーシングに対し支持固定すると共に、これら両支柱の支持環部に上記内側ディスクの軸方向両端部を回転自在に支持した、請求項１〜２の何れかに記載した無段変速装置。
- 第一回転軸と、１対の外側ディスクと、内側ディスクと、複数個の支持部材と、これら各支持部材の両端部に設けられた枢軸を揺動及び軸方向の変位自在に支持する為の複数の支持板と、上記各支持部材に回転自在に支持された複数のパワーローラと、上記内側ディスクの両端部を回転自在に支持する為の１対の支柱と、上記各支持部材を上記各枢軸の軸方向に変位させる複数のアクチュエータとを、これら各アクチュエータの本体部分を収納するアクチュエータボディーに、ケーシング内に組み込む以前に組み付けている、請求項３に記載した無段変速装置。
- ケーシングのうちで車両への搭載状態で下側となる部分に開口が設けられており、予めアクチュエータボディーに組み付けた、第一回転軸と、１対の外側ディスクと、内側ディスクと、複数個の支持部材と、複数の支持板と、複数のパワーローラと、複数のアクチュエータと、１対の支柱とを、上記開口を通じて上記ケーシング内に収納し、上記アクチュエータボディーを上記ケーシングに結合固定している、請求項４に記載した無段変速装置。
- リング歯車と、第二回転軸のうちでトロイダル型無段変速機と反対側部分の周囲に設けた第三段の遊星歯車式変速ユニットを構成する部材とを、動力の伝達状態を断接する為のクラッチを介して結合している、請求項１〜５の何れかに記載した無段変速装置。
- 第三段の遊星歯車式変速ユニットは、第二回転軸のうちでトロイダル型無段変速機と反対側の端部にこの第二回転軸と同期した回転を自在に支持された第三太陽歯車と、この第二回転軸に関して第一回転軸と反対側に、これら第一、第二回転軸と同心に、且つ、これら第一、第二回転軸に対する相対回転を自在に支持された第三回転軸と、この第三回転軸に支持された第二キャリアに支持されて上記第三太陽歯車と噛合した複数の第三遊星歯車と、上記第三太陽歯車の周囲に回転自在に支持されてこれら各第三遊星歯車と噛合した第二リング歯車とを備えたものであり、ケーシングの開口部の外側に結合固定された補助ケーシング部と、この補助ケーシング部と上記第二リング歯車との間に、接続時にこの第二リング歯車の回転を阻止する第二クラッチを設けた、請求項６に記載した無段変速装置。
- 請求項１〜７の何れかに記載した無段変速装置を組み立てる際に、ケーシング内の所定位置にトロイダル型無段変速機を組み付けると共に、遊星歯車式変速機を構成する第一太陽歯車と、キャリアと、第一、第二遊星歯車とを組み合わせた後、第二太陽歯車を備えた第二回転軸とリング歯車とを、ケーシング内への組み付けに先だって組み合わせてモジュールとし、このモジュールを構成する上記リング歯車の外周面を、上記ケーシングの開口部の内周面に内嵌しつつ、上記モジュールを軸方向に移動させる事によりこのケーシング内に挿入し、上記リング歯車と、上記各第一遊星歯車と上記各第二遊星歯車とのうちの少なくとも一方の遊星歯車とを、上記第二太陽歯車と上記各第二遊星歯車とを、それぞれ噛合させる、無段変速装置の組立方法。
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