JP4645615B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に適用されて好適な無段変速機に係り、特にトロイダル式無段変速装置（バリエータ）にプラネタリギヤ装置を組合せて、トルク循環を利用して無段変速装置の変速比に比して大きな範囲の出力変速比を得ることができる無段変速機（無限変速機；ＩＶＴ）に用いて好適であり、詳しくはバリエータの支持構造に関する。

従来、バリエータを用い、一軸状に各部材を配置したトロイダル式無段変速機が提案されている（特許文献１）。該無段変速機（無限変速機）は、トロイダル式無段変速装置（バリエータ）とプラネタリギヤ装置とを組合せて、該バリエータの変速回転と入力軸からの一定回転とを合成して、トルク循環を利用して、ギヤニュートラル（ＧＮ）を含む自動車の出力回転として適当な正逆変速回転を得ることができる（ＩＶＴ；infinitely variable transmission）。

上記バリエータは、それぞれ半円型の曲面（円弧面）を有する２個の入力ディスクと、これら入力ディスクの間に位置しかつ両側面にそれぞれ半円型の曲面を有する１個の出力ディスクと、入力ディスク及び出力ディスクの対向する曲面に接触するパワーローラと、からなり、前側（エンジン側）の入力ディスクが入力軸（主軸）に固定され、出力ディスクが、上記入力軸に被嵌しているスリーブ軸（出力伝達軸）に連結され、更に後側の入力ディスクのボス部が、上記スリーブ軸に被嵌されると共に、ケースに一体に固定された支持ブロックにベアリングを介して回転自在に支持されている。

上記無段変速機におけるトロイダル式無段変速装置（バリエータ）、特にフルトロイダル式無段変速装置は、それぞれ対向する入力ディスク及び出力ディスクの円弧面にて円形のキャビティを形成し、パワーローラの接触点がキャビティの中心点の互いに反対側にあって、パワーローラにスラスト力が生ぜず、パワーローラを軸に直交する方向にシフトすることにより、少ない力で変速操作が可能である。

特開２００６−２９２０７８号公報

上記無段変速機（無限変速機；ＩＶＴ）は、入力ディスクに一体の入力軸に連結する第１の要素と出力ディスクに一体の出力伝達軸に連結する第２の要素との回転を動力循環するように合成し出力要素に出力するが、出力ディスクからの回転を、入力軸に被嵌するスリーブ軸（出力伝達軸）により取出すると、バリエータの変速域に対して車輌として必要とする正逆に亘る所望の変速回転域を得ようとすると、動力循環機構にステップピニオンを有する複雑な（３段）プラネタリギヤを必要とする。

本出願人は、出力ディスクの外周側からドラム状の出力伝達軸により出力回転を取出し、該ドラム状出力伝達軸を、後側の入力ディスクの外径側を通ってプラネタリギヤ装置に延出して、動力循環機構に単純な（１段）のプラネタリギヤを用いることを可能とし、もって構造を簡単化すると共に、ギヤの噛合い数を低減して伝達効率の向上を図った無段変速機を提案している（特願２００６−３３７６３６号；本願出願時未公開）。

該無段変速機にあっては、ドラム状の出力伝達軸が後側の入力ディスクの外径側を通って反転ギヤ機構まで延びるため、該後側の入力ディスクの支持が面倒となる。

例えば、ドラム状出力伝達軸を一部縮径して、該出力伝達軸と入力軸を２重軸として支持すると、そのために軸方向に余分のスペースを必要とし、無段変速機の軸方向寸法の増加の原因となってしまう。また、入力軸を後方に延長して支持しようとしても、入力軸、ロー伝達軸及びハイ用の伝達軸を支持する３重のベアリング支持構造となり、装置の複雑化及びコストアップを招いてしまう。

そこで、本発明は、反転ギヤ機構としてキャリヤを固定したプラネタリギヤを用い、該キャリヤを構成する固定部材を用いて入力軸の後側部分を支持し、もって上述した課題を解決したトロイダル式無段変速装置（バリエータ）を用いた無段変速機を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る本発明は、それぞれ一側面に円弧面（２ａ）を有する前側及び後側の入力ディスクと（２_１）（２_２）、これら両入力ディスクの間に配置され両側面に円弧面（３ａ）を有する出力ディスク（３）と、前記各入力ディスクと出力ディスクの対向する前記円弧面に接触するように配置されたローラ（４，４）と、を有し、前記ローラの前記入力ディスク及び出力ディスクに対する接触位置を変更することにより、前記入力ディスクに連結する入力軸（１２）の回転を無段に変速して前記出力ディスクに連結する出力伝達軸（１３）に出力するトロイダル式無段変速装置（５）と、
少なくとも前記出力伝達軸（１３）に連結し、正転及び逆転を含むように変速して出力軸（１６）に出力するプラネタリギヤ装置（Ｕ）と、を備え、
前記入力軸（１２）、前記トロイダル式無段変速装置（５）、前記プラネタリギヤ装置（Ｕ）及び前記出力軸（１６）を一軸状に配置してなる無段変速機（１，１’）において、
前記出力伝達軸（１３）は、前記出力ディスク（３）の外周側で連結して、前記後側の入力ディスク（２_１）の外径側をドラム状に囲むようにして前記プラネタリギヤ装置（Ｕ）に延出してなり、
前記プラネタリギヤ装置（Ｕ）は、ピニオン（Ｐ２，Ｐ３）を回転自在に支持するキャリヤ（Ｃ２）を固定部材（１５）として、前記ピニオンに噛合するサンギヤ（Ｓ３）（Ｓ４）及びリングギヤ（Ｒ２）（Ｒ３）を有する反転ギヤ機構（７）（７’）を有し、
前記入力軸（１２）は、前記前側の入力ディスク（２_１）の前側で固定部材（２３，２５）に回転自在（１１）に支持されると共に、その後側を前記プラネタリギヤ装置（Ｕ）内に延長して、該後側において、前記反転ギヤ機構（７）（７’）のキャリヤ（Ｃ２）を構成する前記固定部材（１５）にて回転自在（２２，１８）に支持されてなる、
ことを特徴とする無段変速機にある。

請求項２に係る本発明は、前記トロイダル式無段変速装置（５）は、前記円弧面にて略々円形のキャビティ（３１_１）（３１_２）を構成するフルトロイダルダブルキャビティタイプである、
請求項１記載の無段変速機にある。

請求項３に係る本発明は、前記プラネタリギヤ装置（Ｕ）は、前記入力軸（１２）に連結する第１の要素（Ｒ１；図１参照）（Ｃ１；図５参照）と、前記出力伝達軸（１３）に連結する第２の要素（Ｓ１）と、ロー伝達軸（１７）に連結する出力要素（Ｃ１；図１参照）（Ｒ１；図５参照）と、を有し、前記第１の要素と第２の要素とを動力循環するように合成して前記出力要素に出力する動力循環機構（６）を備え、
前記反転ギヤ機構（７）は、前記リングギヤ（Ｒ２）を前記出力伝達軸（１３）に連結し、前記サンギヤ（Ｓ３）をハイ伝達軸（１９）に連結してなり、
前記ロー伝達軸（１７）又はハイ伝達軸（１９）の回転を選択的に前記出力軸に取出すロー・ハイ切換え機構（１０）を備え、
前記ロー伝達軸（１７）が、前記反転ギヤ機構（７）のキャリヤ（Ｃ２）を構成する前記固定部材（１５）にベアリング（２２）を介して回転自在に支持され、かつ前記ロー伝達軸（１７）に、前記入力軸（１２）がベアリング（１８）を介して回転自在に支持されてなる、
請求項１又は２記載の無段変速機にある。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、出力ディスクの外周側から出力伝達軸を取出し、ドラム状の出力伝達軸が後側の入力ディスクを囲むようにしてプラネタリギヤ装置に延出する無段変速機であっても、プラネタリギヤ装置の反転ギヤ機構のキャリヤを固定部材により構成し、入力軸が、その前側を固定部材に回転自在に支持されると共にその後側を上記キャリヤを構成する固定部材に回転自在に支持されるので、入力軸を両持ち構造で安定して支持し得るものでありながら、該入力軸の後側を支持するための余分な軸方向スペースを必要とせず、無段変速機の軸方向寸法の短縮化を図ることができる。

請求項２に係る本発明によると、フルトロイダルダブルキャビティタイプの無段変速装置は、入力ディスク同士及び出力ディスクにより軸力（押圧力）がキャンセルされ、かつローラの円弧面との接触点がキャビティの中心点で互に反対側であってスラスト力が作用しないので、出力ディスクに連結する出力伝達軸にも大きな外力が作用せず、該出力伝達軸を出力ディスクの外周側から取出すことが可能となり、上述した入力軸の支持構造と相俟って、無段変速機の軸支持構造を簡単化して、コンパクト化及びコストダウンを図ることができる。

請求項３に係る本発明によると、動力循環により、例えば自動車の変速機として充分な変速範囲を得ることができると共に、トルクコンバータ等の大きな発進装置を必ずしも必要とせず、コンパクトな無段変速機を得ることができると共に、プラネタリ装置に、反転ギヤ機構の外、動力循環機構を必要とするが、ドラム状の出力伝達軸によりコンパクトで伝達効率の高いプラネタリギヤを動力循環機構に適用することが可能となり、上述した反転ギヤ機構の固定キャリヤを利用した入力軸の支持構造と相俟って、全体としてコンパクトで伝達効率の高く、かつ合理的で信頼性の高い無段変速機を提供することができる。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。

無段変速機（ＩＶＴ）１は、図１に示すように、トロイダル式無段変速装置（バリエータ）５と、動力循環機構６及び反転ギヤ機構７からなるプラネタリギヤ装置Ｕと、ロー・ハイ切換え機構１０とからなる。無段変速装置５は、フルトロイダル式無段変速装置からなり、入力軸１２に連結された２個の入力ディスク２_１，２_２と、２個の入力ディスクの間に配置される１個の出力ディスク３と、両ディスクの間に挟持されるパワーローラ４，４と、を有する。入力ディスク２_１，２_２及び出力ディスク３は、それぞれ対向するように円形の一部を形成する円弧状の凹溝２ａ，３ａを有しており、２列のパワーローラを挟んでダブルキャビティを構成して、入力ディスク同士のスラスト力を打消す構成からなる。パワーローラ４，４は、軸に直角方向にシフトさせることにより傾斜して、入力ディスク２_１，２_２と出力ディスク３との接触半径を変更することにより、無段に連続して変速する。出力ディスク３はその外周側にドラム状の出力伝達軸１３が連結されており、該ドラム状軸１３は後側入力ディスク２_２を囲むようにして後方に延びている。

動力循環機構６は、シンプルプラネタリギヤからなり、ピニオンＰ１を支持するキャリヤＣ１と、ピニオンＰ１に噛合するリングギヤＲ１と、ピニオンＰ１に噛合するサンギヤＳ１とからなる。上記リングギヤ（第１の要素）Ｒ１は入力軸１２に連結して、エンジンからの一定回転（変速前の回転）が伝達され、上記サンギヤ（第２の要素）Ｓ１は前記ドラム状の出力伝達軸１３に連結して、バリエータ５の変速（出力）回転が伝達され、そしてキャリヤギヤ（出力要素）Ｃ１はロー・ハイ切換え機構１０のロークラッチＬに出力している。

反転ギヤ機構７は、ステップピニオンを有するプラネタリギヤからなり、固定部材１５に回転自在に支持された軸１４に固定された２個のピニオンＰ２，Ｐ３を有する。大ピニオンＰ２は前記ドラム状軸１３に固定されたリングギヤＲ２に噛合して、バリエータ５の出力回転が伝達され、小ギヤＰ３はサンギヤＳ３に噛合して、ロー・ハイ切換え機構１０のハイクラッチＨに出力している。即ち、該反転ギヤ機構７は、キャリヤＣ２が、ケース２３に固定された隔壁等の固定部材１５からなり、該キャリヤに支持されるピニオンＰ２，Ｐ３に噛合するリングギヤＲ２及びサンギヤＳ３とでプラネタリギヤを構成する。

ロー・ハイ切換え機構１０は、上述した動力循環機構６からの出力回転がロー伝達軸（ローモード出力要素）１７を介して伝達されるロークラッチＬと、反転ギヤ機構７からの出力回転がスリーブ状のハイ伝達軸（ハイモード出力要素）１９を介して伝達されるハイクラッチＨとからなり、これらロークラッチＬ及びハイクラッチＨは切換えられて、出力軸１６に出力する。なお、バリエータ５、プラネタリギヤ装置Ｕ及びロー・ハイ切換え機構１０並びに入力軸１２及び出力軸１６は、一軸状に配置されている。

前記動力循環機構６からのロー伝達軸１７と反転ギヤ機構７からのハイ伝達軸１９との間に、ハイ伝達軸１９の回転がロー伝達軸１７の回転よりも低回転となることを規制するバリエータの変速比規制（脱落防止）用ワンウェイクラッチ２０が介在している。また、入力軸１２とドラム状の出力伝達軸１３に一体のサンギヤ軸１３’との間に、正回転方向にて出力伝達軸が入力軸より速く回転することを阻止する逆転防止用ワンウェイクラッチ２１が介在している。

そして、上記入力軸１２の前端（エンジン側）部分は、ケース２３に固定される隔壁板等の固定部材２５にベアリング１１を介して回転自在に支持されている。前記ロー伝達軸１７は、反転ギヤ機構７のキャリヤＣ２である固定部材（隔壁）１５にベアリング２２を介して回転自在に支持されており、かつ該ロー伝達軸１７に入力軸１２の後端部分がベアリング１８を介して回転自在に支持されている。即ち、入力軸１２は、その前端部をベアリング１１により直接に、その後端部をロー伝達軸１７を介して２個のベアリング１８，２８により回転自在に支持されている。

上記入力軸１２には、前側の入力ディスク２_１及び後側の入力ディスク２_２が連結され、かつこれら両ディスク２_１，２_２に作用する軸力が該入力軸１２内にて互に打消すように作用して、入力軸自体には大きな軸力として作用せず、該入力軸１２は、上述した両持ち構造支持構造により安定して支持される。なお、出力ディスク３は、外径方向及びスラスト方向に大きな力が作用しないが、入力軸１２に回転自在に支持されるか、又はパワーローラ４の駆動機構を収納する固定部材である連結管に回転自在に支持され、入力軸１２に対して大きな軸方向力及びラジアル方向力は作用しない。

トロイダル式無段変速機１を搭載した車輌の発進時又は後進時においては、不図示のシフトレバーや油圧制御装置による油圧制御に基づきロー・ハイ切換え機構１０が制御されて、ハイクラッチＨが解放されると共にロークラッチＬが係合され、トロイダル式無段変速機１はローモード状態にされる。すると、図２に示すように、エンジン出力軸に連結されている入力軸１２の回転が、バリエータ５の入力ディスク２_１，２_２、及び動力循環機構６のリングギヤＲ１に伝達される。このうち入力ディスク２_１，２_２に入力された入力軸１２の回転はバリエータ５で変速され、出力ディスク３よりバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが出力されて、出力伝達軸１３を介してサンギヤＳ１及びリングギヤＲ２に入力される。

サンギヤＳ１にバリエータ出力回転Ｖｏｕｔが入力されると、動力循環機構６においては、リングギヤＲ１に入力される入力軸１２の回転とサンギヤＳ１の上記バリエータ出力回転Ｖｏｕｔとがトルク循環される形で合成されて、キャリヤＣ１より出力される。このキャリヤＣ１の出力回転は、バリエータ５の変速比の幅に応じて、減速の逆転回転からニュートラル位置（ＧＮポイント）を介して減速の正転回転までの幅に変速された出力回転ＯｕｔＬとなる。そして、このリングギヤＲ１の出力回転ＯｕｔＬは、ローモード状態の出力回転として、ロー伝達軸１７及びロークラッチＬを介して出力軸１６に出力される。

以上のような伝達経路を形成するローモード時においては、動力循環機構６における入力軸１２の回転及びバリエータ出力回転Ｖｏｕｔの合成回転に基づいて動力循環を行う動力循環（ＩＶＴ）モードとなり、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔ（バリエータ５の変速比）が、図２中の一点鎖線で示すギヤニュートラル状態ＧＮである際に、キャリヤＣ１の回転がニュートラル状態となるため、つまりローモード時の出力回転ＯｕｔＬがニュートラル状態となる。上述したように、この状態においては、エンジン回転数（入力軸１２の回転）と出力軸１６の回転とが無関係となるので、例えば走行レンジに切換える際にバリエータ５の変速比をギヤニュートラル状態ＧＮに合せた後にロークラッチＬを係合することで、回転数差を吸収することが不要であり、トルクコンバータ等の回転数差を吸収する装置を必ずしも設ける必要がない。

ここで、例えば不図示のシフトレバーがリバース（Ｒ）レンジであって、このギヤニュートラル状態ＧＮより例えば車速やアクセル開度に応じてバリエータ５の変速比を大きくしていくと（図２中のバリエータ出力回転Ｖｏｕｔを下方側にシフトしていくと）、出力軸１６の出力回転ＯｕｔＬは、反転回転側に増速していき、つまり後進側に増速されていく。

また反対に、例えば不図示のシフトレバーがドライブ（Ｄ）レンジであって、ギヤニュートラル状態ＧＮより例えば車速やアクセル開度に応じてバリエータ５の変速比を小さくしていくと（図２中のバリエータ出力回転Ｖｏｕｔを上方側にシフトしていくと）、出力軸１６の出力回転ＯｕｔＬは、正転回転側に増速していき、つまり前進側に増速されていく。

つづいて、上述のローモード状態で出力軸１６の出力回転ＯｕｔＬが増速されていき（バリエータ５の変速比が小さくされていき）、図２中に示すシンクチェンジＳＣの変速比に達して例えば車速やアクセル開度に応じて変速判断がなされると、不図示の油圧制御装置による油圧制御に基づきロー・ハイ切換え機構１０が制御されて、ロークラッチＬが解放されると共にハイクラッチＨが係合され、トロイダル式無段変速機１はハイモード状態にされる。

このハイモード状態においては、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔが、反転ギヤ機構７のリングギヤＲ２に入力され、該リングギヤＲ２に入力された回転は、ケース１５に固定されたキャリヤＣ２に回転自在に支持された、ステップピニオンＰ２及びＰ３を介して、即ちギヤ比Ｒ２／Ｐ２及びＳ３／Ｐ３に基づき、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔが僅かな増速回転に変速されると共に、反転されてサンギヤＳ３から出力される。そして、このサンギヤＳ３の出力回転ＯｕｔＨは、ハイモード状態の出力回転として、ハイ伝達軸１９及びハイクラッチＨを介して出力軸１６に出力される。このように、ハイモード時においては、動力循環機構６で動力循環を行うことなく、バリエータ出力回転Ｖｏｕｔに基づき回転を出力する非動力循環（ダイレクト）モードとなる。

ついで、上記実施の形態による具体的な構成を図３に沿って説明する。無段変速機（ＩＶＴ）１は、ミッションケース２３内に収納されており、該ケース２３は、筒状のメインケース２３ａ、該メインケースの前側に固定されるハウジング２３ｂからなる。ハウジング２３ｂは、その前端をエンジンに結合され、ダンパ装置（図示せず）が収納される。即ち、本ＩＶＴ１は、前述したようにギヤニュートラル（ＧＮ）を有するので、従来の自動変速機（ＡＴ）及び無段変速機（ＣＶＴ）に必要とされた、トルクコンバータ等の発進装置が不要となり、従ってハウジング２３ｂ内には、エンジンの振動及び脈動等を吸収するダンパ装置のみで足りる。

メインケース２３ａには、トロイダル式無段変速装置（バリエータ）５と、動力循環機構６及び反転ギヤ機構７からなるプラネタリギヤ装置Ｕとロー・ハイ切換え機構１０とが配置される。メインケース２０ａの下方は、開口されており、かつ該開口はオイルパン２１により閉塞されている。該オイルパン２１部分に、一体となったポンプ・バルブブロック及びフォルクラムブロックとが収納される状態で、前記メインケース２３ａの開口部分に固定されている。

ハウジング２３ｂとメインケース２３ａとに挟まれるように前隔壁板２５が固定されており、該隔壁板２５の中心ボス部２５ａには、ニードルベアリング１１を介して入力軸（主軸）１２の前側部分が回転自在に支持されている。該入力軸１２の先端部（前方端部）は、ハウジング２３ｂ内に延び、該ハウジング内のダンパ装置を介してエンジン出力軸と連結している。入力軸１２には、皿状の支持板２７が一体に固定されており、該支持板に隣接して前側入力ディスク２_１が支持されている。該入力ディスク２_１は、支持板２７とその外周部分にてスプライン係合をしていると共に、該入力ディスク２_１の背面と支持板２７との間に押圧装置２９が配置されており、入力ディスク２_１は、入力軸１２と一体に回転すると共に、バリエータ５に必要とする押圧力が付与される。

入力軸１２には出力ディスク３が遊嵌されており、該出力ディスク３はその外周側においてドラム状の出力伝達軸１３が連結されており、該出力伝達軸１３は、後側の入力ディスク２_１の外径側を囲むようにしてプラネタリギヤ装置Ｕに延びている。後側の入力ディスク２_２はその内周側においてスリーブ軸１２’が連結されており、該スリーブ軸１２’は入力軸１２に被嵌すると共にスプライン係合して、一体の入力軸１２を構成している。

前記前側の入力ディスク２_１に形成された環状円弧面２ａと、出力ディスク３の前方に形成された環状円弧面３ａとの間にそれぞれ複数枚（３枚）のパワーローラ４が挟持されており、同様に後側（第２の）入力ディスク２_２に形成された環状円弧面２ａと、出力ディスク３の後方に形成された環状円弧面３ａとの間にそれぞれ複数枚（３枚）のパワーローラ４が挟持されている。前記互いに対向する円弧面２ａ，３ａにより断面円形状の２個のキャビティ３１_１，３１_２が形成され、前記パワーローラ４は、その中心が前記各円形キャビティ３１_１，３１_２の中心にあってかつ該中心を通るセンタ軸を中心に回転する。即ち、バリエータ５は、フルトロイダルダブルキャビティ型からなり、従ってダブルキャビティ（２列）からなることにより、１列のものに比してトルク容量が２倍となると共に、入力ディスク同士、出力ディスク同士でスラスト力を打消し合い、軸受負荷とならず、かつパワーローラ４の２個の接触点がキャビティ３１の中心点の互いに反対側にあって打消し合うので、パワーローラに殆どスラスト力が作用しない。

なお、支持板２７の押圧装置２９は、予め定められた予圧を作用するスプリング（板ばね）と、前記ポンプ・バルブブロックからの油圧が作用するダブルピストンからなる油圧アクチュエータを有しており、各ローラ４が入力ディスク２_１，２_２及び出力ディスク３の各円弧面２ａ，３ａに所定圧力で押付ける押付け力を作用しており、これによりトラクションオイルの介在の基に、各ローラとディスクとの間にトラクション力が作用する。即ち、バリエータ５は、トラクションドライブにより入力ディスク２_１，２_２と出力ディスク３との間に動力が伝達される。

前記ドラム状の出力伝達軸１３には、後側入力ディスク２_１の後方にて円板状プレート１３ａが前後方向に位置決めされてスプライン係合されており、該プレート１３ａの内周側にてサンギヤ軸１３’が一体に固定されている。そして、該サンギヤ軸１３’は、入力軸と一体のスリーブ軸１２’の外周との間で所定間隔を隔てて同軸状に延びており、該サンギヤ軸１３’と入力軸１２’との間に、逆転防止用のワンウェイクラッチ２１が配置されている。

フルトロイダルバリエータ５は、ローラにスラスト力が作用せず、上述したようにローラ４を軸に直交方向にシフトさせることにより、少ない力で変速が可能であるが、反対方向に回転すると、パワーローラ４の挟持力が緩んでしまう。このため、万一、エンジンの逆転又は車輪から逆駆動により、バリエータ５に逆方向のトルクが作用しても、上記ワンウェイクラッチ２１によりバリエータ５が逆駆動されることを阻止している。

前記後側入力ディスク２_１の後方には、同軸状に後方に向けて動力循環機構６、反転ギヤ機構７そしてロー・ハイ切換え機構１０が順次配置されている。動力循環機構６は、シンプルプラネタリギヤからなり、かつドラム状の出力伝達軸１３に内包されるように配置されている。そのサンギヤＳ１が前記サンギヤ軸１３’に形成されている。前記入力スリーブ軸１２’に一体に形成された外径方向に延びるフランジ部１２ｂの外周部にリングギヤＲ１が一体に固定されている。キャリヤＣ１は、リングギヤＲ１を囲むように配置されたカップ状のキャリヤプレート３１と、リング状のディスク３２とからなり、これらプレート３１とディスク３２との間に亘ってシャフトが配置され、これらシャフトにピニオンＰ１が回転自在に支持されている。

前記キャリヤプレート３１の外周縁部後端にはロー伝達軸１７のフランジ部１７ａが一体に固定されており、該ロー伝達軸１７は、その内径側にて入力軸１２の先端部分をベアリング１８を介して回転自在に支持している。入力スリーブ軸１２’はナット３６により後側入力ディスク２_１と共に入力軸１２に対して軸方向が位置決めされており、かつ該スリーブ軸フランジ部１２ｂに対してサンギヤ軸１３’及びロー伝達軸フランジ部１７ｂがスラストベアリングを介して軸方向に位置決めされている。

ミッションケース２３にはその反転ギヤ機構７の収納部分にて断面Ｚ字状の隔壁１５が固定されている。該隔壁の内径側ボス１５ａには前記ロー伝達軸１７の軸部分がベアリング２２を介して回転自在に支持されている。該隔壁１５は、ミッションケース２３に固定される外周部１５ｂと、上記ロー伝達軸１７を支持する内径側ボス部１５ａと、これら外周部及びボス部を径方向の中間において軸方向に延びてこれら両部を連結する連結部１５ｃとを有し、上記連結部の軸方向両端に形成された支持部１５ｄ，１５ｄにステップピニオンの支持軸１４が回転自在に支持されている。該支持軸１４に回転自在に支持されるステップピニオンの大ピニオンＰ２は、前記ドラム状の出力伝達軸１３の先端部に固定されたリングギヤＲ２に噛合しており、小ピニオンＰ３はハイ伝達軸１９に形成されたサンギヤＳ３噛合している。従って、反転ギヤ機構７は、ケース２３ａと一体の隔壁（固定部材）１５によりキャリヤＣ２が構成され、該キャリヤＣ２に支持されるピニオンＰ２，Ｐ３と噛合するリングギヤＲ２とサンギヤＳ３とにより、キャリヤ固定のプラネタリギヤを構成する。

前記ロー伝達軸１７は、そのフランジ部１７ａにてキャリヤＣ１と一体に構成されていると共に上記固定キャリヤＣ２を構成する隔壁１５にベアリング３９を介して回転自在に支持されている。従って、入力軸１２の後側は、上記ロー伝達軸１７を介して固定部材である隔壁１５に２個のベアリング１８，２２を介して回転自在に支持されている。つまり、入力軸１２は、その前端側で隔壁板２５にベアリング１１を介して支持されていると共に、その後端側で隔壁１５にロー伝達軸１７及びベアリング１８，２２を介して支持されており、従って入力軸１２は、入力ディスク２_１，２_２と共に両持ち構造にて回転自在に支持されている。

上記隔壁のボス部１５ａに配置されるベアリング２２は、小ピニオンＰ３と軸方向にオーバラップする部分に配置され、該ベアリング２２の外径全周に亘って配置されるボス部１５ａの全周部分が、反転プラネタリギヤ機構７と干渉することなく配置され、入力軸後端部分支持用の軸方向スペースを必要とせず、また該反転ギヤ機構７が径方向に大きくなることも防止し得る。更に、上記隔壁１５の軸方向寸法は、反転プラネタリギヤ機構７のキャリヤＣ２の略々同一幅内に納められている。また、ロー伝達軸１７に入力軸１２を支持するベアリング１８も、上記ベアリング２２に対して軸方向に近い部分に配置され、ロー伝達軸１７に作用する曲げモーメントの影響を少なくしている。

前記ハイ伝達軸１９は、ロー伝達軸１７に遊嵌していると共にハイクラッチ用ハブ１９ａが一体に固定されている。前記ロー伝達軸１７の先端部には段付構造のロークラッチ用ハブ１７ｄがスプライン係合しており、ハイクラッチ用ハブ１９ａとロークラッチ用ハブ１７ｄの段付部との間に、脱落防止用ワンウェイクラッチ２０が配置されている。

一方、ミッションケース２３のエンドケース部分にはボス２３ｄが一体に固定されており、該ボス２３ｄの内周側には出力軸１６がニードルベアリング４１及びラジアルベアリング４２を介して回転自在に支持されている。該出力軸１６には、上記ボス２３ｄを取り囲む形でドラム部材４５のスリーブ部４５ａが一体に結合されており、該ドラム部材４５は、ロー・ハイ切換え機構１０を構成するハイクラッチＨ及びロークラッチＬをその油圧アクチュエータ４６，４７と共に内包している。

ハイクラッチＨは、前記ハイクラッチ用ハブ１９ａと上記ドラム部材４５との間の多板摩擦板により構成され、ロークラッチＬは、前記ロークラッチ用ハブ１７ｄと上記ドラム部材４５との間の多板摩擦板により構成される。ドラム部材４５にはハイクラッチ用油圧アクチュエータ４６を構成するピストン４６ａが油密状に嵌合しており、該ピストンはロークラッチ用のドラム側（外）摩擦板を貫通する複数のピン４９を介してハイクラッチ用摩擦板を操作し得る。ドラム部材のスリーブ部４５ａに軸方向を位置決めされてシリンダプレート５０が支持されており、該シリンダプレート５０にはロークラッチ用油圧アクチュエータ４７を構成するピストン４７ａが油密状に嵌合しており、該ピストンはロークラッチ用摩擦板を操作し得る。

前記ハイ伝達軸１９、ロークラッチ用ハブ１７ｄ、出力軸１６（のフランジ部）は、隔壁１５とボス２３ｄとの間においてそれぞれスラストベアリングを介在して軸方向に位置決めされている。

ついで、一部変更した他の実施の形態について、図４〜図６に基づき説明する。なお、先の実施の形態と同様なものは、同一符号を付して説明を省略する。

図４は、反転ギヤ機構７に、１個のピニオＰ２からなるシンプルプラネタリギヤを採用した実施の形態を示す。該反転プラネタリギヤも、同様に、キャリヤＣ２が固定部材（隔壁）１５により構成され、該固定部材１５にベアリング２２を介してロー伝達軸１７が支持されており、かつ該ロー伝達軸１７にベアリング１８を介して入力軸１２の後端部分が支持されている。

また、上記ベアリング２２は、反転ギヤ機構７のサンギヤＳ３の内径側に軸方向にオーバラップして配置されており、該支持用として軸方向に余分なスペースを必要としない。

本実施の形態は、上述した実施の形態に比して反転ギヤ機構７がステップギヤとなっていない点が相違しているだけで、ハイモードの変速範囲が異なる以外、図２の速度線図も同等である。

図５は、動力循環機構６にデュアルピニオンプラネタリギヤを用いた実施の形態を示す。即ち、該プラネタリギヤは、互に噛合するピニオンＰ１ａ，Ｐ１ｂを支持するキャリヤＣ１と、ピニオンＰ１ａに噛合するリングギヤＲ１と、ピニオンＰ１ｂに噛合するサンギヤＳ１とからなり、キャリヤＣ１が入力軸１２に連結される第１の要素となり、サンギヤＳ１が出力伝達軸１３に連結される第２の要素となり、リングギヤＲ１がロー伝達軸１７に連結される出力要素となる。本実施の形態は、図２に示す速度線図において、バリエータ５の入力要素がＣ１からＲ１（Ｃ１→Ｒ１）に、出力要素がＲ１からＣ１（Ｒ１→Ｃ１）に変更されるだけで、その他は同様である。

そして、図面表記法が異なるが、先の実施の形態と同様に、反転ギヤ機構７のキャリヤＣ２を構成する固定部材１５にロー伝達軸１７がベアリング２２を介して回転自在に支持されており、該ロー伝達軸１７に入力軸１２の後端部分がベアリング１８を介して回転自在に支持されている。

図６は、トロイダル式無段変速装置（バリエータ）５を、動力循環を伴わない無段変速機（ＣＶＴ）１’に適用した実施の形態を示す。プラネタリギヤ装置Ｕは、ステップピニオンＰ２，Ｐ３を有するプラネタリギヤからなり、上記ピニオンＰ２，Ｐ３の支持軸１４を回転自在に支持するキャリヤＣ２は、ケース２３に固定された隔壁等の固定部材１５からなる。また、バリエータ５の出力ディスク３の外周から延びているドラム状の出力伝達軸１３は、分岐されてサンギヤＳ４に連結すると共に、リバース伝達軸１１７に連結している。

本実施の形態にあっては、先の実施の形態のロー・ハイ切換え機構に代えて、前進クラッチＤと後進クラッチＲとを選択的に切換えて出力軸１６に出力する前後進切換え機構１１０が設けられている。前記固定キャリヤＣ２（１５）に支持されるステップピニオンの小ピニオンＰ２に前記サンギヤＳ４が噛合し、大ピニオンＰ３に噛合するリングギヤＲ３が前記前進クラッチＤに連結している。また、本実施の形態にあっては、ギヤニュートラル（ＧＮ）が存在しないで、エンジンと入力軸１２との間にトルクコンバータ１００が配置される。

そして、入力軸１２の前端側は、ケース２３に固定される隔壁板等の固定部材２５にベアリング１５を介して回転自在に支持されている。該入力軸１２の後側はプラネタリギヤ装置Ｕ内に延びており、該後端部分が前記リバース伝達軸１１７内にベアリング１８を介して回転自在に支持されている。また、前記キャリヤＣ２を構成する固定部材１５に上記リバース伝達軸１１７がベアリング２２を介して回転自在に支持されている。従って、該入力軸１２は、その前端を固定部材２５に直接的に、その後端をリバース伝達軸１１７を介して固定部材１５に間接的に、両持ち構造にて支持されている。

本実施の形態は、以上のような構成からなるので、入力軸１２の回転は、バリエータ５にて変速されて出力伝達軸１３に出力される。前後進切換え機構１１０が前進状態にある場合、上記出力伝達軸１３の回転は、キャリヤ固定のプラネタリギヤ装置Ｕにより反転されて前進クラッチＤから正方向回転として出力軸１６に出力する。

前後進切換え機構１１０が後進状態にある場合、前記出力伝達軸１３の回転が、リバース伝達軸１１７及び後進クラッチＲを介して出力軸１６に出力する。

本発明の実施の形態の概略を示す図。 その速度線図を示す図。 上記実施の形態による無段変速機（ＩＶＴ）の断面を示す図。 一部変更した実施の形態を示す概略図。 他の実施の形態を示す概略図。 動力循環を伴わない無段変速機（ＣＶＴ）に適用した実施の形態を示す概略図。

符号の説明

１，１’ 無段変速機（ＩＶＴ，ＣＶＴ）
２_１，２_２ 入力ディスク
２ａ 円弧面
３ 出力ディスク
３ａ 円弧面
４ （パワー）ローラ
５ トロイダル式無段変速装置（バリエータ）
６ 動力循環機構
７，７’ 反転ギヤ機構
１０ ロー・ハイ切換え機構
１１ ベアリング
１２ 入力軸
１３ 出力伝達軸
１５，２３，２５ 固定部材（隔壁，ケース）
１６ 出力軸
１７ ロー伝達軸
１８，２２ ベアリング
１９ ハイ伝達軸
３１_１，３１_２ キャビティ
Ｃ２ （固定）キャリヤ
Ｒ２ リングギヤ
Ｓ３，Ｓ４ サンギヤ
Ｐ２，Ｐ３ ピニオン
Ｕ プラネタリギヤ装置

Claims (3)

1. それぞれ一側面に円弧面を有する前側及び後側の入力ディスクと、これら両入力ディスクの間に配置され両側面に円弧面を有する出力ディスクと、前記各入力ディスクと出力ディスクの対向する前記円弧面に接触するように配置されたローラと、を有し、前記ローラの前記入力ディスク及び出力ディスクに対する接触位置を変更することにより、前記入力ディスクに連結する入力軸の回転を無段に変速して前記出力ディスクに連結する出力伝達軸に出力するトロイダル式無段変速装置と、
   少なくとも前記出力伝達軸に連結し、正転及び逆転を含むように変速して出力軸に出力するプラネタリギヤ装置と、を備え、
   前記入力軸、前記トロイダル式無段変速装置、前記プラネタリギヤ装置及び前記出力軸を一軸状に配置してなる無段変速機において、
   前記出力伝達軸は、前記出力ディスクの外周側で連結して、前記後側の入力ディスクの外径側をドラム状に囲むようにして前記プラネタリギヤ装置に延出してなり、
   前記プラネタリギヤ装置は、ピニオンを回転自在に支持するキャリヤを固定部材として、前記ピニオンに噛合するサンギヤ及びリングギヤを有する反転ギヤ機構を有し、
   前記入力軸は、前記前側の入力ディスクの前側で固定部材に回転自在に支持されると共に、その後側を前記プラネタリギヤ装置内に延長して、該後側において、前記反転ギヤ機構のキャリヤを構成する前記固定部材にて回転自在に支持されてなる、
   ことを特徴とする無段変速機。
2. 前記トロイダル式無段変速装置は、前記円弧面にて略々円形のキャビティを構成するフルトロイダルダブルキャビティタイプである、
   請求項１記載の無段変速機。
3. 前記プラネタリギヤ装置は、前記入力軸に連結する第１の要素と、前記出力伝達軸に連結する第２の要素と、ロー伝達軸に連結する出力要素と、を有し、前記第１の要素と第２の要素とを動力循環するように合成して前記出力要素に出力する動力循環機構を備え、
   前記反転ギヤ機構は、前記リングギヤを前記出力伝達軸に連結し、前記サンギヤをハイ伝達軸に連結してなり、
   前記ロー伝達軸又はハイ伝達軸の回転を選択的に前記出力軸に取出すロー・ハイ切換え機構を備え、
   前記ロー伝達軸が、前記反転ギヤ機構のキャリヤを構成する前記固定部材にベアリングを介して回転自在に支持され、かつ前記ロー伝達軸に、前記入力軸がベアリングを介して回転自在に支持されてなる、
   請求項１又は２記載の無段変速機。

Images