JP2010090932A

JP2010090932A - 無段変速機

Info

Publication number: JP2010090932A
Application number: JP2008259306A
Authority: JP
Inventors: Satoru Suzuki; 悟鈴木
Original assignee: Univance Corp
Current assignee: Univance Corp
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2010-04-22

Abstract

【課題】構造が簡単で小型化、軽量化、及びコスト低減ができ、動力損失を低減して燃費を改善可能とする。
【解決手段】エンジンからの駆動力を入力する第１軸１２上にフルトロイダル型のバリエータ１４を配置し、入力回転を無段階に変速して出力する。摩擦クラッチ機構３６がバリエータ１４と同軸に配置され、発進時に軸方向に締結力を加えてエンジン駆動力を滑り状態を経て伝達すると同時に、締結力をバリエータ１４にクランプ力として加えて変速動作を有効とする。前進クラッチギア６４、後進クラッチギア６６とカップリングスリーブ７０を備えた噛合いクラッチ機構は、バリエータ１４から駆動力を同一回転で伝達する前進駆動力伝達機構と逆回転で伝達する後進駆動力伝達機構を選択的に結合して第２軸５６に駆動力を伝達する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の変速機として用いられるフルトロイダル型の無段変速機に関し、特に、無段変速を行うバリエータに対し駆動力断接、前進と後進を切替えるクラッチ機構を改善した無段変速機に関する。

従来、自動車に用いられるフルトロイダル型の無段変速機として、図１７のものが知られている（非特許文献１）。

図１７において、フルトロイダル型の無段変速機は、トランスミッションケース２００に設けたエンジン回転を入力する第１軸２０２に２対のバリエータ２０４−１，２０４−２を設けている。

バリエータ２０４−１，２０４−２は、入力ディスク２０６−１，２０６−２、出力ディスク２０８−１，２０８−２、及びローラ２０５−１〜２０５−４を備えている。入力ディスク２０６−１，２０６−２と出力ディスク２０８−１，２０８−２は相対する側面に凹湾曲状の軌道面を形成し、２枚のディスクの各軌道面間に形成されるトロイダル状の隙間に挟まれて、２枚のディスクとの摩擦によりトルクを伝達するローラ２０５−１〜２０５−４を設けている。

またバリエータ２０４−１，２０４−２に設けたローラ２０５−１〜２０５−４のそれぞれに対してはリアクション油圧アクチュエータ（図示せず）が設けられ、ローラ２０５−１〜２０５−４に同時に押し力又は引き力となるピストン力を加えてディスクとの接触点にリアクション力（反力）を発生して位置関係を調節し、２枚のディスクとローラの位置関係で入出力の回転速度を無段階に調節している。

入力ディスク２０６−１は第１軸２０２に直結され、また入力ディスク２０６−２は第１軸２０２に軸方向に移動自在に結合されると共に、クランプ油圧アクチュエータ２１１により入力ディスク２０６−１方向に加圧可能となっている。車両を発進する際にはクランプ油圧アクチュエータ２１１のシリンダに油圧を供給してピストンにより入力ディスク２０６−２を右側に押し、入力ディスク２０６−１，２０６−２と出力ディスク２０８−１，２０８−２のそれぞれとローラ２０５−１〜２０５−４との間にクランプ力を加えてトルク伝達を可能とする。

バリエータ２０４−１，２０４−２の出力ディスク２０８−１，２０８−２からの駆動力は、第１軸２０２に平行に配置された第２軸２１５に、前進駆動力又は後進駆動力として伝達される。

前進駆動力伝達機構は、第１軸２０２のスプロケットドライブギア２１０、第２軸２１５のスプロケットドリブンギア２１４、チェーン２１６及び前進クラッチ２２０で構成される。前進クラッチ２２０に油圧をしてクラッチ板を締結すると、バリエータ２０４−１，２０４−２から出力された動力回転は前進スプロケットドライブギア２１０，チェーン２１６及び前進スプロケットドリブンギア２１４により前進クラッチ２２０に入力し、第２軸２１５を第１軸２０２と同一方向に回転し、最終変速段のギア２３２，２３４からデファレンシャルユニット２３６を介して左右輪のドライブシャフト軸２３８，２４０に前進駆動力を伝達する。

後進駆動力伝達機構は、第１軸２０２の後進ドライブギア２１２、第２軸２１５の後進ドリブンギア２１８及び後進クラッチ２３０で構成される。後進クラッチ２３０に油圧を加えてしてクラッチ板を締結すると、バリエータ２０４−１，２０４−２から出力された動力回転は後進ドライブギア２１２から後進ドリブンギア２１８に伝達されて後進クラッチ２３０に入力し、第２軸２１５を第１軸２０２と逆方向に回転し、最終変速段のギア２３２，２３４からデファレンシャルユニット２３６を介して左右輪のドライブシャフト２３８，２４０に後進駆動力を伝達する。

図１８は図１７の無段変速機に設けたバルブユニットを示す。バルブユニット２４２は、発進切替弁２４６、変速切替弁２４８及び前進後進切替弁２５２を備えている。車両の発進時は、発進切替弁２４６が図示の位置に切り替わり、供給油圧制御ユニット２４４からの油圧をクランプ油圧アクチュエータ２０８に供給し、バリエータ２０４−１，２０４−２にクランプ力を発生させる。また前進時に前進後進切替弁２５２は図示の切替位置にあり、発進切替弁２４６からの油圧は前進クラッチ２２０に供給され、前進クラッチ２２０を締結する。

更に、変速切替弁２４８を介してバリエータ２０４に設けている変速油圧アクチュエータを構成する油圧アクチュエータ２５０−１又は油圧アクチュエータ２５０−２に油圧を供給し、バリエータ１４のローラに引き力を加えてダウンシフトするか、又は押し力を加えてアップシフトすることにより、無段階に変速動作を行わせる。

図１９は図１８のバルブユニット２４２に油圧を供給する供給油圧制御ユニット２４４の油圧回路図である。供給油圧制御ユニット２４４には油圧ポンプ２５６が設けられ、エンジン２５４により駆動されて油圧をラインに吐出する。油圧ポンプ２５６の吐出ラインにはリリーフ弁２５８が設けられ、ポンプ圧力を一定圧力に維持する。リリーフ弁２５８で作られた一定のライン圧はコントローラからの電流に応じた電流比例減圧弁２６０の動作で減圧され、車両の走行状態に応じた油圧をバルブユニット２４２に供給している。

デェイブ・バリット及びマイク・ホージ著、「ＴｏｒｏｔｒａｋＴｏｒｏｉｄａｌＤｒｉｖｅＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（Ｔ−ＣＶＴ）ｆｏｒＫｅｉＣａｒｓ」、１／６〜６／６、ＣＶＴ−ＨＹＢＲＩＤ２００７ＹＯＫＯＨＡＭＡ、文献Ｎｏ２００７４５６３、特開２００４−３０１２５１号特開２００２−２０６６３１号

しかしながら、このような従来のフルトロイダル型の無段変速機にあっては、次の問題がある。

まず前進クラッチ及び後退クラッチとして２台の湿式摩擦クラッチ２２０，２３０を備えており、締結されていない側の摩擦クラッチには常時すべりが発生するため、引きずりによる損失が多く、燃費が悪くなる問題がある。

また、バリエータのクランプ用、前進クラッチ用、及び後進クラッチ用という３セットのシリンダとピストンを用いた油圧アクチュエータを備えている。このため合計シリンダ容量が大きくなり、応答性を高くするためにはポンプ容量および油圧制御弁を大きくする必要があり、大型の部品を使わざるを得ないため、高価になるという問題がある。

また、回転シールを通じてシリンダ室に油圧を供給しているため、油漏れが多く、油圧ポンプ容量を大きくする必要がある。そのため、ポンプ損失が多く、供給油圧制御ユニットとしての効率が悪くなり、燃費が悪くなる問題がある。

更に、図１９に示した供給油圧制御ユニット２４４は、図２０（Ｂ）のように、ポンプ回転数Ｎに対しリリーフ弁２５８により一定のライン圧としているため、図２０（Ａ）のように、ポンプ回転数Ｎの増加に応じてポンプ損失が増大し、供給油圧制御ユニットとしての効率が悪くなり、燃費が悪くなる問題がある。

更に部品点数が多く、大型の部品を使わざるを得ないため、高価になるという問題がある。

本発明は、構造が簡単で小型化、軽量化、及びコスト低減ができ、損失を低減して燃費を改善可能なフルトロイダル型の無段変速機を提供することを目的とする。

本発明の無段変速機は、
エンジンからの駆動力を入力する第１軸と、
第１軸上に配置され、入力回転を無段階に変速して出力するバリエータと、
バリエータと同軸に配置され、発進時に軸方向に締結力を加えてエンジン駆動力を滑り状態を経て伝達すると同時に、締結力をバリエータにクランプ力として加えて変速動作を有効とする摩擦クラッチ機構と、
第１軸と平行に設けた第２軸側にバリエータから出力した駆動力を同一回転方向で伝達する前進駆動力伝達機構と、
第２軸側にバリエータから出力した駆動力を逆回転方向で伝達する後進駆動力伝達機構と、
第２軸上に配置され、前進駆動力伝達機構と後進駆動力伝達機構を選択的に結合して前進駆動力又は後進駆動力を第２軸に伝達する噛合いクラッチ機構と、
噛合いクラッチ機構を前進位置又は後進位置に切替え操作するクラッチ操作機構と、
を備えたことを特徴とする。

ここで、バリエータは、
第１軸と同軸に配置され、側面に凹湾曲状の軌道面を形成した入力ディスクと、
入力ディスクに相対して第１軸と同軸に配置され、入力ディスクの凹湾曲状軌道面に相対する側面に凹湾曲状の軌道面を形成した出力ディスクと、
２枚のディスクの各軌道面間に形成されるトロイダル状の隙間に挟まれて、２枚のディスクとの接触によりトルクを伝達する複数のローラと、
ローラに押し力又は引き力を加えることによりリアクション力を発生して位置関係を調節し、２枚のディスクとローラの位置関係で入出力の回転速度を無段階に調節するリアクション油圧アクチュエータと、
を備える。

本発明の無段変速機は、バリエータを１つ設け、バリエータの入力ディスク側又は出力ディスク側に摩擦クラッチ機構を配置する。

また、本発明の無段変速機は、バリエータを１つ設け、バリエータの入力ディスク側に摩擦クラッチ機構を配置してもよい。

また、本発明の無段変速機は、バリエータを２つ設け、
２つのバリエータの間に前進駆動力伝達機構と後進駆動力伝達機構を配置し、
一方のバリエータの入力ディスク側又は出力ディスク側に摩擦クラッチ機構を配置する。

摩擦クラッチ機構は、クラッチ板に締結力を加えるピストンシリンダ機構をケース側に固定配置し、油圧がケース側の油路を介してシリンダ室に導入される。

摩擦クラッチ機構は、クラッチ板に締結力を加えるピストンシリンダ機構を有し、ピストンシリンダ機構は、シリンダ室に内周ピストンと外周ピストンを軸方向に相対移動自在に収納し、２つのピストンの一方によりクラッチ板に締結力を加え、２つのピストンの他方によりバリエータにクランプ力を加えるように配置する。

クラッチ操作機構は、噛合いクラッチ機構を、どのシフトポジションでも前進駆動力伝達機構もしくは後進駆動力伝達機構のいずれか一方と結合とし、
摩擦クラッチ機構はパーキングポジションとニュートラルポジションでは非締結であり、それ以外のポジションで締結である。

クラッチ操作機構は、パーキング位置、リバース位置、ニュートラル位置及び複数段のドライブ位置の順に切替操作可能であり、噛合いクラッチ機構を、パーキング位置及びリバース位置で後進駆動力伝達機構との結合状態に維持し、リバース位置からニュートラル位置への切替操作もしくはその逆の切替操作により後進駆動力伝達機構の結合から前進駆動力伝達機構の結合に切替えもしくはその逆の切替えを行い、ニュートラル位置及び複数段のドライブ位置で前進駆動力伝達機構との結合状態に維持する。

クラッチ操作機構は、シフト位置検出スイッチからの信号を受けて、アクチュエータにより操作される。

本発明の無段変速機は、更に、車両の走行状態に応じて油圧を発生する供給油圧制御ユニットと、
供給油圧制御ユニットからバリエータに対するアップシフトの油圧供給とダウンシフトの油圧供給とを切替える変速切替弁と、
発進時に供給油圧制御ユニットから摩擦クラッチ機構に油圧を供給し、停止時に摩擦クラッチ機構の油圧をタンクに排出する発進切替弁と、
を備え、
供給油圧制御ユニットは、
エンジンにより回転して油圧を出力する油圧ポンプと、
油圧ポンプからの油圧の一部をタンクにリリーフして油圧を制御するリリーフ制御弁と、
を備える。

更に、
モータの正逆回転により調整された油圧を発生する油圧ポンプと、油圧ポンプからの油圧の圧力を検出する圧力センサと、圧力センサの検出油圧が車両の走行状態に応じた油圧となるようにモータを正逆回転するコントローラとで構成された供給油圧制御ユニットと、
供給油圧制御ユニットからバリエータに対するアップシフトの油圧供給とダウンシフトの油圧供給とを切替える変速切替弁と、
油圧ポンプから油圧を前記摩擦クラッチ機構に直接供給する油圧ラインと、
を備える。

本発明による無段変速機の別の形態にあっては、
エンジンからの駆動力を入力する第１軸と、
第１軸上に配置され、入力回転を無段階に変速して出力する２つのバリエータと、
２つのバリエータの間に同軸配置され、エンジン駆動力を断接する摩擦クラッチ機構と、
一方のバリエータの外側に同軸配置され、発進時に摩擦クラッチ機構に軸方向に締結力を加えてエンジン駆動力を滑り状態を経て伝達すると同時に、締結力をバリエータにクランプ力として加えて変速動作を有効とする発進油圧アクチュエータと、
第１軸と平行に設けた第２軸側に２つのバリエータから出力した駆動力を同一回転方向で伝達する前進駆動力伝達機構と、
第２軸側に２つのバリエータから出力した駆動力を逆回転方向で伝達する後進駆動力伝達機構と、
第２軸上に配置され、前進駆動力伝達機構と後進駆動力伝達機構を選択的に結合して前進駆動力又は後進駆動力を第２軸に伝達する噛合いクラッチ機構と、
噛合いクラッチ機構を前進位置又は後進位置に切替え操作するクラッチ操作機構と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、前進クラッチと後退クラッチを噛合いクラッチとし、摩擦クラッチは発進時のみ滑らせてエンジン動力を断接するクランプ用の摩擦クラッチを1セットとしたため、走行中に摩擦クラッチの引きずりがなく、動力伝達効率が高く、燃費を改善することができる。

また発進用摩擦クラッチを締結する油圧アクチュエータにより同時にバリエータにクランプ力を発生させているため、ピストンとシリンダを用いた油圧アクチュエータを従来の３セットから１セットに減らすことができ、無段変速機の小型化、軽量化、コストダウンを図ることができる。

また、ピストンとシリンダを用いた油圧アクチュエータが従来の３セットから１セットに減ったことで、合計シリンダ容量を低減し、油圧ポンプの容量を小さくでき、ポンプ駆動損失が少なくなって燃費を向上することができる。

また、発進用クラッチに荷重を加える油圧アクチュエータのシリンダはトランスミッションケースに固定され、回転シールを使うことなく油圧が供給可能であり、油圧の漏れを減らすことができるため、油圧ポンプ容量も小さくでき、ポンプ駆動損失が少なくなって、燃費を向上することができる。

図１は本発明による無段変速機の第１実施形態を示した断面図である。図１において、無段変速機はトランスミッションケース１０を有し、トランスミッションケース１０に対し、エンジンからの駆動力を入力する入力軸としての第１軸１２を、両端のベアリング１１−１，１１−２により回転自在に支持しており、ベアリング１１−１側にはシール１３が設けられている。

入力軸としての第１軸１２には無段変速機の主要部であるバリエータ１４が設けられている。バリエータ１４は入力ディスク１６、出力ディスク１８及びローラ２０−１，２０−２で構成される。入力ディスク１６はスプライン穴により第１軸のスプライン軸部に挿入されて、第１軸１２と一体に回転する。出力ディスク１８はベアリング２７により第１軸１２に回転自在に設けられている。

入力ディスク１６と出力ディスク１８の相対する側面には凹湾曲状の軌道面２２，２４が形成されている。入力ディスク１６の軌道面２２と出力ディスク１８の軌道面２４の間には、１８０°異なる２箇所に分けてローラ２０−１，２０−２が配置されている。ローラ２０−１，２０−２を挟んで配置された入力ディスク１６と出力ディスク１８の軌道面２２，２４の間は、トロイダル状の隙間を構成しており、ローラ２０−１と軌道面２２，２４との接触点を結ぶ線が、ローラ２０−１，２０−２の傾動中心を通過するフルトロイダル型のバリエータ１４を構成している。

バリエータ１４は、第１軸１２を介して入力ディスク１６に入力したエンジンからの動力回転を無段階に変速して、出力ディスク１８側に出力する。このバリエータ１４の動作の詳細は後の説明で明らかにする。

バリエータ１４の左側には摩擦クラッチ機構３６が設けられる。摩擦クラッチ機構３６は、出力ディスク１８にアウタードラム３８を固定し、第１軸１２に対し相対回転自在に配置した中空軸５０の軸端をハブ４０とし、その間にクラッチ板４２を配置している。

クラッチ板４２の左側には、軸方向に摺動自在に押圧部材４４が配置され、押圧部材４４の左側に、クラッチ締結力を発生するピストンシリンダ機構として、クラッチシリンダ４６のシリンダ室に軸方向に摺動自在にクラッチピストン４８を配置している。押圧部材４４とクラッチピストン４８の間にはスラストベアリング４５が配置される。

クラッチシリンダ４６とクラッチピストン４８で構成されるクラッチ作動用のシリンダピストン機構は、摩擦クラッチ機構３６の締結力を発生すると同時に、出力ディスク１８を右方向に押圧し、バリエータ１４における入力ディスク１６と出力ディスク１８に挟まれたローラ２０−１，２０−２との接触点に押圧力を与えて、バリエータ１４による変速動作によるトルク制御を可能とするクランプ力を発生する。

摩擦クラッチ機構３６におけるクラッチシリンダ４６はトランスミッションケース１０の内側に固定され、中空軸５０との間にベアリング５５を配置して、中空軸５０を回転自在としている。

このようにクラッチシリンダ４６はトランスミッションケース１０に固定されることから、クラッチピストン４８を収納したシリンダ室に対する油圧の供給はトランスミッションケース１０側に設けた油路４９から行う。このため、第１軸１２の内部に油路を設けた摩擦クラッチ機構３６に油圧を供給する必要がなく、油圧供給のための回転カップリングが不要であり、また回転カップリングによる油圧供給でないことから油漏れを大幅に低減できる。

摩擦クラッチ機構３６のシリンダ室に対しては、シフトレバーをニュートラルから後進または前進のドライブ位置に操作したときに油路４９より油圧が供給され、クラッチピストン４８を右側に移動してスラストベアリング４５、押圧部材４４を介してクラッチ板４２を押圧し、滑り状態を経て、バリエータ１４の出力ディスク１８と中空軸５０を連結して、バリエータ１４からの駆動力を中空軸５０に伝達する。

この摩擦クラッチ機構３６の滑りを伴う締結動作と同時に、クラッチピストン４８は出力ディスク１８を右側に押し、バリエータ１４のローラ２０−１，２０−２の入力ディスク１６と出力ディスク１８のそれぞれの軌道面２２，２４との接触点にクランプ力を作用し、バリエータ１４による変速動作を可能とする。

摩擦クラッチ機構３６を介してバリエータ１４からの駆動力が伝達される中空軸５０には、前進スプロケットドライブギア５２と後進ドライブギア５４が一体に形成されている。第１軸１２と平行には第２軸５６が設けられ、第２軸５６には前進スプロケットドリブンギア５８と後進ドリブンギア６２がニードルベアリングを介して相対回転自在に設けられている。

前進スプロケットドライブギア５２と前進スプロケットドリブンギア５８にはチェーン６０が掛け回され、これによって第１軸１２から第２軸５６に同一回転方向で駆動力を伝達する前進駆動力伝達機構を構成している。

一方、後進ドライブギア５４には後進ドリブンギア６２が噛み合わされており、第１軸１２から第２軸５６に逆回転方向で駆動力を伝達する後進駆動力伝達機構を構成している。

前進スプロケットドリブンギア５８と後進ドリブンギア６２の間には噛合いクラッチ機構が設けられている。噛合いクラッチ機構は、前進スプロケットドリブンギア５８と一体に前進クラッチギア６４を形成すると共に、後進ドリブンギア６２と一体に後進クラッチギア６６を形成し、その間に、第２軸５６にスプライン嵌合してカップリングギア６８を設け、カップリングギア６８には両側の前進クラッチギア６４または後進クラッチギア６６に軸方向に移動して噛合い可能なカップリングスリーブ７０を設けている。なお、前進クラッチギア６４と後進クラッチギア６６に同期装置を設けても良い。

本実施形態の噛合いクラッチ機構におけるカップリングスリーブ７０は、シフトレバーのパーキング位置及びリバース位置で後進クラッチギア６６に噛み合っており、シフトレバーをリバース位置からニュートラル位置に切り替えると、前進クラッチギア６４に噛み合うようにシフト操作を行っている。即ちカップリングスリーブ７０はシフトレバーの位置に関わらず、後進クラッチギア６６または前進クラッチギア６４に噛み合った状態に置かれている。

噛合いクラッチ機構による選択で第２軸５６に伝達された後進駆動力または前進駆動力は、最終変速段を構成する最終ドライブギア７２からデファレンシャルユニット７６のデフケース７８に連結された最終ドリブンギア７４に伝達され、デファレンシャルユニット７６を介して左右のドライブシャフト９０，９２に駆動力を伝達する。デファレンシャルユニット７６にはデフギア８２，８４，８６，８８及びギアシャフト８０が設けられている。

図２は図１の第１実施形態を簡略化して示した説明図である。図２の第１実施形態の無段変速機にあっては、エンジン９４の駆動力が第１軸１２に入力し、第１軸１２に固定したバリエータ１４の入力ディスク１６を回転させる。バリエータ１４は軌道面２２，２４を向かい合わせて間にローラ２０−１，２０−２を挟んだ入力ディスク１６と出力ディスク１８で形成され、入力ディスク１６は第１軸１２に固定され、出力ディスク１８は第１軸１２に対し回転自在に設けている。

バリエータ１４の左側には摩擦クラッチ機構３６が設けられ、摩擦クラッチ機構３６に締結力を発生させると同時にバリエータ１４にクランプ力を発生させるクラッチピストン４８は、トランスミッションケース１０側に固定したクラッチシリンダ４６に摺動自在に設けられ、クラッチピストン４８の油圧による押圧力を、スラストベアリング４５を介して摩擦クラッチ機構３６のクラッチ板に加えるようにしている。

発進時にはクラッチシリンダ４６のシリンダ室にトランスミッションケース１０側から油圧が供給され、クラッチピストン４８を右側に押圧し、スラストベアリング４５を介して摩擦クラッチ機構３６の滑り状態を経てクラッチ締結を行うと同時に、出力ディスク１８を右側に押圧して、ローラ２０−１，２０−２の接触点にクランプ力を発生させ、これによりバリエータ１４の変速動作を可能としている。

バリエータ１４で変速された駆動力は、締結状態にある摩擦クラッチ機構３６を介して前進スプロケットドライブギア５２及び後進ドライブギア５４に伝達される。第１軸１２と平行な第２軸５６には、前進スプロケットドリブンギア５８と後進ドリブンギア６２が相対回転自在に設けられ、前進スプロケットドライブギア５２、チェーン６０及び前進スプロケットドリブンギア５８により前進駆動力伝達機構が構成される。また後進ドライブギア５４、後進ドリブンギア６２により後進駆動力伝達機構が構成される。

前進スプロケットドリブンギア５８には前進クラッチギア６４が一体に設けられ、また後進ドリブンギア６２には後進クラッチギア６６が一体に設けられ、カップリングスリーブ７０により、いずれか一方のクラッチギアとの噛合いを選択することで、第２軸５６に前進駆動力または後進駆動力を伝達する噛合いクラッチ機構を構成している。

第２軸５６に伝達された駆動力は、最終変速段となる最終ドライブギア７２と最終ドリブンギア７４の噛合いを経て、デファレンシャルユニット７６から左右のドライブシャフト９０，９２に伝達される。

更に、エンジン９４からの駆動力が入力された第１軸１２の反対側の軸端には油圧ポンプ９６が配置され、摩擦クラッチ機構３６に設けたシリンダピストン機構に対し、供給する油圧を発生する。

油圧ポンプ９６で発生した油圧は、摩擦クラッチ機構３６の締結力及びクランプ力を発生する以外に、バリエータ１４に設けている後の説明で明らかにするリアクション油圧アクチュエータに対する油圧も同時に供給する。

図３は図１の第１実施形態に設けたバリエータ１４を取り出して示した説明図である。図３において、バリエータ１４は入力ディスク１６と出力ディスク１８の軌道面２２，２４の間にローラ２０−１を挟み込んでおり、ローラ２０−１はリアクション油圧アクチュエータ２６のピストンにより移動するキャリッジ２８に、軸３０により回転自在に設けられ、且つリアクション油圧アクチュエータ２６のピストン軸回りに回動自在に設けられている。

リアクション油圧アクチュエータ２６に対してはバルブユニット１００が設けられ、リアクション油圧アクチュエータ２６に内蔵されたダブルシリンダピストン機構に対し、バルブユニット１００からの油圧供給を切り替えることで、キャリッジ２８に押し力または引き力を加えるようにしている。

キャリッジ２８は、入力ディスク１６と出力ディスク１８の接線方向となる軸３０を通る中心線に対し、所定のキャスター角θだけ傾けた方向に配置されている。

バリエータ１４の変速動作は次のようにして行われる。リアクション油圧アクチュエータ２６に対するバルブユニット１００からの油圧供給によりピストンを作動して、例えば矢印で示す押し力としてのピストン力Ｆ１をローラ２０−１に加えたとする。

ローラ２０−１にピストン力Ｆ１を加えると、その反力としてピストン力Ｆ１にバランスしたトラクション力Ｆ２１，Ｆ２２がローラ接触部３５−１，３５−２に発生し、その結果、入力ディスク１６，出力ディスク１８にトルクが与えられる。リアクション油圧アクチュエータ２６に対するピストン油圧と、これによって発生するローラ２０−１のトラクション力Ｆ２１，Ｆ２２との間には比例関係が成立する。

ピストン力Ｆ１を受けて接触点にトラクション力Ｆ２１，Ｆ２２を発生したローラ２０−１は、そのときの入力ディスク１６と出力ディスク１８の回転速度に応じて、ローラ２０−１のリアクション油圧アクチュエータ２６のピストン軸に対する軸回りの傾きが自立的に最適なバランスポイントを選択するように決まり、これによってバリエータ１４の変速比が決まる。

このローラ２０−１の自立的な傾きにバランスする動作は、リアクション油圧アクチュエータ２６のピストン力Ｆ１を受けるキャリッジ２８が、入力ディスク１６と出力ディスク１８の軌道面２２，２４に対し所定のキャスター角θをもって支持していることに起因しており、このローラ２０−１の自立的な傾きによるバランスは自動車ホイールのセルフアライミングと同様な効果を発揮することで実現されている。

自動車の操舵対輪となる車輪は、横から見てキングピンの軸の傾きがタイヤ接地中心より前方に来るようにキャスター角を設けて配置しており、このキャスター角により車輪が直進位置よりずれた場合に直進位置に戻ろうとする復元力が働き、車両は常に直進性が与えられることになる。

このようにリアクション油圧アクチュエータ２６のピストン力Ｆ１とローラ２０−１の接触点に発生するトランクション力Ｆ２１，Ｆ２２の関係を利用してトルクを制御するバリエータ１４の機能は、トルクコントロールと呼ばれる。即ち、ローラ２０−１を支持するキャリッジ２８に加えるピストン力Ｆ１に応じた接触点のリアクション力Ｆ２１，Ｆ２２の変化のみに対応して必要な出力トルクが得られるトルク制御が行われており、その結果として変速比が変化しているものである。

なお図３にあっては、ローラ２０−１のみを示しているが、その反対側の１８０°異なる位置には、図１及び図２に示したようにローラ２０−２が設けられており、ローラ２０−２に対しても同様にリアクション油圧アクチュエータ２６−２が設けられて、同じ方向で大きさのピストン力Ｆ１を同時に加えることで、２つのローラ２０−１，２０−２にリアクション力を発生してトルク制御を行うことになる。

また通常の車両の発進時における発進動作の際には、リアクション油圧アクチュエータ２６−１により例えばキャリッジ２８をアクチュエータ側に引く引き力としてのピストン力Ｆ１を加えることで発進動作を行う。

発進時には、入力ディスク１６にはエンジンからの駆動回転が入力され、一方、出力ディスク１８側は停止状態にあり、このときリアクション油圧アクチュエータ２６−１により引き力としてのピストン力Ｆ１をキャリッジ２８を介してローラ２０−１に加えると、ローラ２０−１の入力ディスク１６との接触点３５−１は軌道面２２の内径側に移動し、出力ディスク１８の軌道面２４との接触点３５−２は外径側に移動するように、ローラ２０−１が傾いてバランスする。

これによってバリエータ１４は、最大減速比による減速を行い、十分に大きな駆動トルクを入力ディスク１６から出力ディスク１８に伝達し、車両の発進を行わせる。車両が動き始めると、出力ディスク１８に対する反力が速度に応じて徐々に減少して行くことから、ローラ２０−１は最大変速比となる傾いた位置から水平となるニュートラル位置に向かって傾き状態を変化する。

走行中にシフトアップしたい場合には、リアクション油圧アクチュエータ２６−１により矢印で示す押し力としてピストン力Ｆ１をキャリッジ２８を介してローラ２０−１に加える。この押し力としてのピストン力Ｆ１が加わると、ローラ２０−１は、そのときバランスしている傾き位置から、入力ディスク１６との接触点３５−１が外径側、出力ディスク１８との接触点３５−２が内径側になるように傾き、入力ディスク１６からの回転をローラ２０−１の傾きにより増速して出力ディスク１８に伝達し、これによってシフトアップ状態が得られることになる。

図４は図３のバリエータの構造を簡略化して、その作動原理を示している。図４（Ａ）はバリエータ１４の軸方向の断面であり、図４（Ｂ）は平面を示している。図４（Ａ）に示すように、入力ディスク１６と出力ディスク１８の向かい合う側面の軌道面２２，２４に挟んでローラ２０が配置されている。

ローラ２０は、図４（Ｂ）に示すように、リアクション油圧アクチュエータ２６のリアクションシリンダ３２に対し摺動自在に設けたリアクションピストン３４に連結したキャリッジ２８の先端に、軸３０により回転自在に設けられており、キャリッジ２８は入力ディスク１６，出力ディスク１８の側面に平行な軸３０を通る中心線に対し、所定のキャスター角θを持って配置されている。

図４（Ａ）に示すように、ローラ２０が水平位置にあるときには、入力ディスク１６及び出力ディスク１８の接触点３５−１，３５−２に対する回転中心からの距離は同じであることから、変速比は１となっている。

この状態でリアクション油圧アクチュエータ２６に油圧を供給して、キャリッジ２８に引き力となるピストン力を加えると、このときローラ２０の接触点３５−１，３５−２に生ずるリアクション力により、ローラ２０は２０ｂのように入力ディスク１６との接触点３５−１が内径側に移動し、出力ディスク１８との接触点３５−２が外径側に移動する。

このため、入力ディスク１６との接触点３５−１の半径が小さく、出力ディスク１８との接触点３５−１の半径が大きいことから、入力ディスク１６の回転はローラ２０を介して減速して出力ディスク１８に伝達される。

一方、リアクション油圧アクチュエータ２６に油圧を供給してキャリッジ２８を押す方向にピストン力を加えると、例えば図４のローラ２０は２０ａに示すように傾き、入力ディスク１６との接触点３５−１が外側に移動し、出力ディスク１８との接触点３５−２が内側に移動する。この場合には、入力ディスクの接触点３５−１の回転半径が大きく、出力ディスク１８の接触点３５−２の回転半径が小さいことから、入力ディスク１６の回転を増速して出力ディスク１８に伝達することになる。

図５は図１の第１実施形態に設けられるバルブユニット１００を示した油圧回路図である。図５において、バルブユニット１００は、バリエータ１４に設けているリアクション油圧アクチュエータ２６−１，２６−２、及び摩擦クラッチ機構３６（図１参照）のクラッチピストン４８を備えたクラッチシリンダ４６を負荷として供給油圧を制御する。

ここでバリエータ１４に対しては、図３に示したように、リアクション油圧アクチュエータ２６を設けているが、リアクション油圧アクチュエータ２６は内部構造として、図５に示すように、ローラ２０−１に対し引き力としてのピストン力を加えるダウンシフト用の油圧アクチュエータ２６−１と、ローラに対し押し力としてピストン力を加えるアップシフト用の油圧アクチュエータ２６−２の２つの機能を一体に組み込んでいることになる。

バルブユニット１００には発進切替弁１０２と変速切替弁１０４が設けられている。発進切替弁１０２はニュートラル位置１０２−１とドライブ位置１０２−２の２つの切替位置を持ち、供給油圧制御ユニット９８から車両の状態に応じて制御された油圧が入力している。

発進切替弁１０２はシフトレバーのニュートラル位置もしくはパーキング位置でニュートラル位置１０２−１にあり、この場合には供給油圧制御ユニット９８からの油圧をタンクに排出し、２次側への油圧出力を遮断している。

シフトレバーをニュートラル位置から後進位置またはドライブ位置に移動すると、発進切替弁１０２はドライブ位置１０２−２に図示のように切り替えられる。ドライブ位置１０２−２に切り替えると、供給油圧制御ユニット９８からの制御油圧はクラッチシリンダ４６のシリンダ室に供給され、クラッチピストン４８を押圧し、図１に示した摩擦クラッチ機構３６におけるクラッチ板４２に、滑り状態を経て締結状態とし、同時にバリエータ１４の出力ディスク１８を押圧して、ローラ２０−１，２０−２との間にクランプ力を発生させる。

変速切替弁１０４はダウンシフト位置１０４−２に切り替えると、ダウンシフト油圧アクチュエータ２６−１に油圧を供給すると同時にアップシフト油圧アクチュエータ２６−２をタンクに連通し、バリエータ１４に設けているローラ２０−１，２０−２にキャリッジを介して引き力としてのピストン力を加えることで、バリエータ１４のシフトダウン動作を行わせる。

また変速切替弁１０４をシフトアップ位置１０４−１に切り替えると、アップシフト油圧アクチュエータ２６−２に油圧を供給すると同時にダウンシフト油圧アクチュエータ２６−１をタンクに連通し、バリエータ１４に設けたローラ２０−１，２０−２に押し力としてのピストン力を加えることで、シフトアップ動作を行わせる。

図６は図５の供給油圧制御ユニットの詳細を示した油圧回路図である。図６において、供給油圧制御ユニット９８はエンジン９４により駆動される油圧ポンプ９６とリリーフ制御弁１０６を備えている。油圧ポンプ９６はエンジン９４からの回転数に応じた油を供給する。油圧ポンプ９６から供給された油は、リリーフ制御弁１０６を車両の状態に応じて電流制御することで、例えば車速に応じ、例えば非線形に制御油圧が減少するように制御されて、バルブユニット１００に供給される。

ここでリリーフ制御弁１０６による油圧制御は図示しないコントローラからの電流制御により行われる。コントローラは、アクセル開度、車速、シフトポジションなどの車両状態に応じてリリーフ制御弁１０６を電流制御することで、制御油圧を最適な値に制御する。この場合、制御油圧は、入力トルクと出力トルクを加算した合計トルクに比例した値となることから、アクセル全開として大きな駆動力を発生する低速時は高い値となり、高速時には低い値となる。また、同じ車速でも、アクセス開度によって制御油圧の値は変化する。

図７は図６の供給油圧制御ユニット９８におけるポンプ回転数Ｎに対するポンプ損失と、車速Ｖに対する供給油圧の最大値を示したグラフ図である。

このようにリリーフ制御弁１０６によるリリーフで車両の状態に応じてバルブユニット１００に供給するライン圧を制御することで、図７（Ａ）に示すように、ポンプ回転数Ｎに対するポンプ損失を低減することができる。

即ち、従来の供給油圧制御ユニットは、図２０（Ｂ）に示したように、ポンプ回転数Ｎに対しライン圧を一定圧に制御しており、したがってポンプ損失は図７（Ａ）の破線の特性１１０に示すように、ポンプ回転数Ｎに比例して直線的に増加する関係にある。

これに対し図６の実施形態にあっては、車速Ｖに応じてリリーフ制御弁１０６によるリリーフでライン圧を直接制御しているため、ポンプ損失は、特性曲線１０８に示すように、ポンプ回転数Ｎの増加に対し緩やかに減少するポンプ損失となり、従来のポンプ損失の特性曲線１１０に対し、大幅にポンプ損失を低減することができる。

また図５に示したバルブユニット１００については、図１の第１実施形態にあっては、後進駆動力と前進駆動力を選択するクラッチ機構として噛合いクラッチ機構を用いたことで、従来の摩擦クラッチ機構で必要とした前進クラッチ用と後進クラッチ用の２つの油圧アクチュエータが不要となり、そのため、従来必要とした前進クラッチと後進クラッチを切り替えるためのクラッチ切替弁を不要とし、バルブユニット１００を簡単な回路構成で実現している。

図８は図１の第１実施形態に用いられるバルブユニット及び供給油圧制御ユニットの他の実施形態を示した油圧回路図である。図８の実施形態にあっては、供給油圧制御ユニット９８は油圧ポンプ９６をモータ１１４により駆動することで、直接、制御油圧をライン圧を発生するようにしている。

このため、油圧ポンプ９６の出力油路には圧力センサ１１６が設けられて制御油圧を検出し、検出した制御油圧を車両の電子制御ユニットであるコントロールユニット（ＥＣＵ）１１８に入力している。コントロールユニット１１８は車両状態に基づき目標油圧を設定し、目標油圧と圧力センサ１１６で検出した制御油圧との偏差をなくすように、モータ１１４を回転制御する。

即ち、圧力センサ１１６で検出した制御油圧が目標油圧より低い場合には、油圧ポンプ９６を正回転して圧力を上昇させ、一方、油圧センサ１１６で検出した制御油圧が目標圧より高い場合には、油圧ポンプ９６を逆回転して圧力を下げるように制御する。これによって、油圧ポンプ９６から出力される制御油圧を直接、車両状態に応じた圧力に制御することができる。

更にモータ１１４による油圧ポンプ９６の直接駆動としたことで、発進動作をモータ１１４の起動により直接行うことができる。これによって、図７のバルブユニット１１０に設けていた発進切替弁１０２を不要とすることができ、バルブユニット１００には変速切替弁１０４のみを設けるだけで済み、摩擦クラッチ機構のクラッチシリンダ４６に対しては油圧ポンプ９６から直接圧力を供給している。

この図８に示す実施形態により、本実施形態の無段変速機で使用する油圧系統を大幅に小型軽量化できる。また、エンジンによらず、モータ１１４により油圧ポンプ９６を車両状態に応じた圧力が得られるように制御しているため、エンジンにより油圧ポンプを回転している場合に比べてポンプ損失は大幅に低減できる。

図９は図１の第１実施形態に設けられるシフト操作機構を示した説明図である。図９において、シフト操作機構１２０は、軸１３８に対し前進位置と後進位置の２つの切替位置を持つシフトフォーク１３６を配置している。シフトフォーク１３６の反対側にはシフトピン１４０が設けられ、シフトピン１４０は軸１３０に設けた円筒カム１３２のカム溝１３４に嵌め込まれている。

軸１３０の右側にはギア１２８が設けられ、ギア１２８はギア１２６に噛み合い、ギア１２６の軸１２４にはシフトレバー１２２が連結され、シフトレバー１２２の操作で軸１２４を回転してシフト操作を行うようにしている。

軸１２４にはセレクタプレート１４４が設けられ、セレクタプレート１４４に設けた複数の切替位置を示す溝に対し、バネ１４８により押圧されたチェックボール１４６が設けられ、シフトレバー１２２による複数のセレクト位置での位置決めを行っている。

またギア１２６の左側には位置検出スイッチ１４２が設けられ、シフトレバー１２２の操作によるシフト位置を検出して、車両状態信号としてコントローラに出力している。

図１０は図９の円筒カム１３２に設けたカム溝１３４を平面的に展開した説明図であり、カム溝１３４は前進位置と後進位置の２つの切替位置を軸方向に与え、回転方向に対しては、上からパーキング位置Ｐ、リバース位置Ｒ、ニュートラル位置Ｎ、ドライブ位置Ｄ、２速位置２、１速位置１を設定している。

カム溝１３４は、シフトピン１４０をパーキング位置Ｐ及びリバース位置Ｒで後退位置として、図１のカップリングスリーブ７０を後進クラッチギア６６に噛み合わせている。シフトレバー１２２の操作でリバース位置Ｒからニュートラル位置Ｎの間で切替えを行うときに、図１のカップリングスリーブ７０が後進クラッチギア６６の噛合い位置から前進クラッチギア６４の噛合い位置に切替移動される。

このため本実施形態のシフト操作機構１２０にあっては、シフトレバー１２２のどのシフト位置においても、シフトフォーク１３６は前進位置または後退位置のいずれかの位置となっている。

またリバース位置Ｒとニュートラル位置Ｎとの間でシフトレバー１２２によりシフトフォーク１３６を切り替えるとき、シフトフォーク１３６は前進位置と後退位置との間で切替移動することになり、このとき一瞬、前進位置と後退位置の中間で図１に示すカップリングスリーブ７０が前進クラッチギア６４と後進クラッチギア６６のどちらにも結合しない位置が生ずる。

しかしながら、カップリングスリーブ７０が前進クラッチギア６４と後進クラッチギア６６に結合しない位置は一瞬で通過するため、その間に前進スプロケットドリブンギア５８及び後進ドリブンギア６２のどちらも回転が速くなることがなく、噛合いに支障を来たすことはない。

もしカップリングスリーブ７０の噛合いのための通過時間が長く、前進クラッチギア６４または後進クラッチギア６６に噛み合わなくなる時間が長くなると、その間に前進スプロケットドリブンギア５８及び後進ドリブンギア６２の回転が上昇し、クラッチギアとの噛合せのときに異音が発生するが、本実施形態にあっては、この異音を確実に防止できる。

またシフトレバー１２２にはセレクタプレート１４４が取り付けられ、チェックボール１４６とバネ１４８によりシフト位置が決まるようになっているため、噛合いクラッチ機構におけるリバース位置Ｒからニュートラル位置Ｎの切替えの途中でシフトフォーク１３６が停止して、その後のクラッチギアとの噛合いで異音を発生するようなことを確実に防止できる。また、同期装置を備えることで、異音を確実に防止できる。

図１１は図１の第１実施形態に設けられるシフト操作機構の他の実施形態を示した説明図である。図１１のシフト操作機構１２０は、モータ１７０により駆動されるピニオンギア１７２を、軸１３８に設けたラックギア１７４に噛み合せ、モータ１７０によりシフトフォーク１３６を前進位置と後進位置との間で切替えるようにしている。

モータ１７０はコントロールユニット１１８により制御される。コントロールユニット１１８にはシフトレバー１１２の操作位置を検出するシフト位置検出スイッチ１４２からの信号が入力されている。

コントロールユニット１１８は、シフトレバーの操作位置がパーキングポジジョンとリバースポジションにあるとき、シフトフォーク１３６を図示の後退位置に位置決めしている。シフトレバー１２２をリバースポジションからニュートラルポジションに切替操作すると、シフトフォーク１３６を後退位置から前進位置に移動するようにモータ１７０を駆動する。

またシフトレバー１２２をニュートラルポジションからリバースポジションに切替操作すると、シフトフォーク１３６を前進位置から後進位置に移動するようにモータ１７０を駆動する。シフトレバー１２２がニュートラルポジション又はドライブポジションにあるときはシフトフォーク１３６を前進位置に位置決めしている。

図１２は本発明による無段変速機の第２実施形態を示した断面図であり、図１３にバリエータ側を拡大して示している。

図１２の第２実施形態にあっては、摩擦クラッチ機構３６としてクラッチ締結用のピストンとクランプ用のピストンとを別々に設け、またシリンダ側をトランスミッションケースにではなく回転軸側に設けたことを特徴とする。

即ち、第２実施形態の摩擦クラッチ機構３６は、クラッチシリンダ４６を第１軸１２のバリエータ１４の左側に回転自在に設けた中空軸５０に固定しており、シリンダ４６のシリンダ室には、内径側にクラッチピストン１５２を軸方向に摺動自在に設け、外径側にクランプピストン１５０を軸方向に摺動自在に設け、両ピストンの間及びシリンダ室との間には、それぞれシールを設けている。

外周側に位置するクランプピストン１５０は、スラストベアリング１５１を介してアウタードラム３８の端面にクランプ力を加え、バリエータ１４の出力ディスク１８を軸方向に押圧して、ローラ２０と入力ディスク１６及び出力ディスク１８の各接触点にクランプ力を発生させる。また内周側に配置したクラッチピストン１５２は、直接クラッチ板を滑り状態を経て締結するように押圧し、この荷重もクランプ力の一部となる。

クラッチピストン１５２の締結力とクランプピストン１５０のクランプ力はシリンダ室に対するピストンの面積で決まり、内周側に設けているクラッチピストン１５２の油圧作用面積が、外周側に設けているクランプピストン１５０の油圧作用面積より小さいことから、同じ油圧に対しクラッチピストン１５２による締結力が小さく、これに対しクランプピストン１５０による十分に大きなクランプ力を発生できるようにし、摩擦クラッチ機構に必要以上に大きな締結力が加わらないようにしている。

またシリンダ１４６のシリンダ室に対しては、中空軸５０内に設けた油路１５５を介して回転カップリング１４５の油圧供給口１５６から油圧が供給されるようにしている。それ以外の構造及び動作は図１の実施形態と同じである。

図１４は本発明による無段変速機の第３実施形態を簡略化して示した説明図である。図１４の第３実施形態にあっては、図１の実施形態がバリエータ１４の左側に摩擦クラッチ機構を設けていたのに対し、バリエータ１４の右側に摩擦クラッチ機構３６を設けたことを特徴とする。

即ちエンジン９４からの駆動力は、トランスミッションケース１０に回転自在に設けた第１軸１２に入力され、第１軸１２の左側にバリエータ１４を配置している。バリエータ１４は、入力ディスク１６、出力ディスク１８、及び２つのローラ２０−１，２０−２で構成される。

バリエータ１４における入力ディスク１６の右側には摩擦クラッチ機構３６が配置され、クラッチシリンダ４６に摺動自在に設けたクラッチピストン４８に対し油圧を供給することで、クラッチ板を滑り状態を経て締結すると同時に、バリエータ１４に軸方向のクランプ力を加えて変速動作を可能とする。

またトランスミッションケース１０とバリエータ１４の出力ディスク１８の間にはスラストベアリング１６０が配置され、更に摩擦クラッチ機構３６におけるクラッチシリンダ４６との間にもスラストベアリング１５８が配置され、油圧によるクラッチピストン４８の軸方向の移動で発生するクラッチ締結力及びバリエータのクランプ力に伴う軸方向のスラスト力を回転自在に受けるようにしている。それ以外の構成は図２に示した第１実施形態の場合と同じであることから、同一符号を表して示している。

図１５は本発明の第４実施形態を簡略化して示した説明図である。図１５の第４実施形態にあっては、バリエータを２組設けることで伝達駆動力を大きくするようにしたことを特徴とする。

図１５において、エンジン９４からの駆動力はオイルポンプ９６を介して、トランスミッションケース１０に回転自在に設けた第１軸１２に出力される。第１軸１２には２組のバリエータ１４−１，１４−２が配置されている。

バリエータ１４−１，１４−２は、入力ディスク１６−１，１６−２、出力ディスク１８−１，１８−２、それぞれ２つずつのローラ２０−１，２０−２とローラ２０−３，２０−４で構成されている。

バリエータ１４−１の入力ディスク１６−１は、摩擦クラッチ機構３６を介して第１軸１２に連結されている。バリエータ１４−２の入力ディスク１６−２は、直接、第１軸１２に連結されている。

バリエータ１４−１の右側に設けた摩擦クラッチ機構３６は、クラッチシリンダ４６に摺動自在にクラッチピストン４８を設けており、シリンダ室に油圧を供給することで、クラッチ板の滑り状態を経て締結状態とし、入力軸１２の駆動力を、締結した摩擦クラッチ機構３６を介してバリエータ１４−１の入力ディスク１６−１に伝達する。

クラッチピストン４８は同時に、摩擦クラッチ機構３６を介してバリエータ１４−１及び１４−２を右側に押すことでクランプ力を発生し、変速動作を可能とする。摩擦クラッチ機構３６によるクラッチ力及びクランプ力の軸方向の発生に対するケーシングとの回転接触のため、クラッチピストン４８及び出力ディスク１６−２とトランスミッションケースとの間にはスラストベアリング１５８，１６０が配置されている。

バリエータ１４−１，１４−２の出力ディスク１８−１，１８−２を連結した中空軸５０には、前進スプロケットドライブギア５２と後進ドライブギア５４が設けられる。前進スプロケットドライブギア５２は、チェーン６０を介して、第２軸５６に回転自在に設けた前進スプロケットドリブンギア５８に第１軸１２と同一回転方向の駆動力を伝達する。後進ドライブギア５４は、第２軸５６に回転自在に設けた後進ドリブンギア６２に噛み合わされ、バリエータ１４−１，１４−２から出力された逆回転方向の駆動力を伝達する。

前進スプロケットドリブンギア５８と一体にはクラッチギア６４が設けられ、第２軸５６に連結したカップリングギア６８−１との噛合いをカップリングスリーブ７０−１により行うようにしている。後進ドリブンギア６２には後進クラッチギア６６が一体に形成され、第２軸５６に固定したカップリングギア６８−２との間の噛合いをカップリングスリーブ７０−２で切り替えるようしている。

カップリングスリーブ７０−１または７０−２のギア噛合いで選択された前進駆動力または後進駆動力は、第２軸５６の最終ドライブギア７２と最終ドリブンギア７４の噛合いを経て、デファレンシャルユニット７６から左右のドライブシャフト９０，９２に伝達される。

この図１５の第４実施形態にあっても、摩擦クラッチ機構３６のシリンダピストン機構により、クラッチ力と同時にバリエータ１４−１，１４−２のクランプ力を発生し、前進と後進の切替えは噛合いクラッチ機構とすることで、図１の第１実施形態と同様、図５，図６に示したバルブユニット１００と供給油圧制御ユニット９８、あるいは図８に示したバルブユニット１００と供給油圧制御ユニット９８を、そのまま使用することができる。

一方、クラッチ操作機構については、前進用と後進用に分けてカップリングスリーブ７０−１，７０−２を設けていることから、図９に示したシフト操作機構１２０については、軸１３８に摺動自在に設けたシフトフォーク１３６を、カップリングスリーブ７０−１，７０−２に対応して２本設けることにより、円筒カム１３２からシフトレバー１２２までの構造は、そのまま適用して、同様に図１０のシフト操作に従った前進位置と後進位置への切替えが実現できる。

図１６は本発明による無段変速機の第５実施形態を簡略化して示した説明図である。図１６の第５実施形態にあっては、バリエータを２組設けることで伝達駆動力を増加させると同時に、摩擦クラッチ機構における摩擦クラッチ板の部分を各バリエータごとに分離して設け、更に摩擦クラッチ板に締結力を与えると同時にバリエータにクランプ力を与えるシリンダピストン機構を分離配置したことを特徴とする。

図１６において、エンジン９４からの駆動力は、ケーシングに対し回転自在に設けた入力軸としての第１軸１２に伝達されている。第１軸１２の移動側にはバリエータ１４−１，１４−２が配置され、その間に摩擦クラッチ機構３６−１，３６−２を別々に設けており、摩擦クラッチ機構３６−１，３６−２にクラッチ力を付与するクラッチシリンダ４６は、バリエータ１４−２における入力ディスク１６−２の外側に配置し、ここにクラッチピストン４８を摺動自在に設けている。

バリエータ１４−１，１４−２は、入力ディスク１６−１，１６−２、出力ディスク１８−１，１８−２、更に２つずつのローラ２０−１，２０−２とローラ２０−３，２０−４で構成されている。

摩擦クラッチ機構３６−１，３６−２の外周側のドラムは、出力ディスク１８−１，１８−２と一体に形成され、ハブは第１軸１２に対し回転自在に設けた中空軸１６６の軸端に形成し、その間にクラッチ板を配置し、更にクラッチ板の外側となる中空軸１６６には反力ディスク１６８−１，１６８−２を一体に形成している。

またバリエータ１４−１の右端となる入力ディスク１６−１の外側と、バリエータ１４−２、クラッチシリンダ４６の外側のそれぞれには、軸方向のスラスト力を第１軸１２で受けるためのスナップリング１６２，１６４を配置している。

第１軸１２に対し回転自在に設けた中空軸１６６には前進スプロケットドライブギア５２と後進ドライブギア５４が一体に設けられ、これに対応して第２軸５６側に前進駆動力伝達機構と後進駆動力伝達機構、更に噛合いクラッチ機構を設けており、これらは図１５に示した第４実施形態と同じ構成及び動作となっている。

図１６の第５実施形態の動作にあっては、発進時にクラッチシリンダ４６のシリンダ室に油圧を供給して、クラッチピストン４８を右方向に押圧し、これにより、まずバリエータ１４−２にクランプ力を付与し、続いて摩擦クラッチ機構３６−２に滑り状態を経てクラッチ締結を行い、同時に摩擦クラッチ機構３６−１に滑り状態を経てクラッチ締結を行い、最終的にバリエータ１４−１にクランプ力を発生し、無段変速による変速状態を確立する。

またクラッチピストン４６に対する油圧供給と同時に、カップリングスリーブ７０−１または７０−２のいずれか一方が前進クラッチギア６４または後進クラッチギア６６に噛み合い、バリエータ１４−１，１４−２から締結状態にある摩擦クラッチ機構３６−１，３６−２を介して出力された駆動力を第２軸５６に前進駆動力または後進駆動力として伝達し、デファレンシャルユニット７６から左右のドライブシャフト９０，９２に駆動力を伝達することになる。

なお上記の実施形態にあっては、１つのバリエータについて、１８０°異なる位置に２つのローラ２０を設けた場合を例に取っているが、更に大きな駆動トルクを必要とする場合には、円周方向の３箇所の均等位置に３つのローラを配置するようにしてもよい。

また図１１の第２実施形態にあっては、摩擦クラッチ機構のピストンとして、クラッチ力を発生するクラッチピストンとバリエータのクランプ力を発生するクラッチピストンを同軸に相対移動自在に２つ設けて、個別にクラッチ力とクランプ力を発生するようにしているが、同様な摩擦クラッチ機構の油圧アクチュエータの構造を、図１４の第３実施形態及び図１４の第４実施形態に適用してもよい。

また本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

本発明による無段変速機の第１実施形態を示した断面図図１の第１実施形態を簡略化して示した説明図第１実施形態のバリエータを取出して示した説明図図３のバリエータの作動原理を示した説明図図１の第１実施形態に設けられるバルブユニットを示した油圧回路図図５の供給油圧制御ユニットの詳細を示した油圧回路図図６の供給油圧制御ユニットにおけるポンプ回転数に対するポンプ損失と車速に対するライン圧を示したグラフ図図１の第１実施形態に設けられるバルブユニットの他の実施形態を示した油圧回路図図１の第１実施形態に設けられるシフト操作機構を示した説明図図９のシフトレバーの操作を示した説明図図１の第１実施形態に設けられるシフト操作機構の他の実施形態を示した説明図本発明による無段変速機の第２実施形態を示した断面図図１２の第２実施形態におけるバリエータ側を拡大して示した断面図本発明の第３実施形態を簡略化して示した説明図本発明の第４実施形態を簡略化して示した説明図本発明の第５実施形態を簡略化して示した説明図フルトロイダル型の従来の無段変速機に示した説明図従来のバルブユニットを示した油圧回路図図１８に設けた従来の供給油圧制御ユニットの詳細を示した油圧回路図図１８の供給油圧制御ユニットにおけるポンプ回転数に対するポンプ損失と車速に対するライン圧を示したグラフ図

符号の説明

１０：ケース
１１−１，１１−２，５７−１，５７−２，５５：ベアリング
１２：第１軸
１４，１４−１，１４−２：バリエータ
１６，１６−１，１６−２：入力ディスク
１８，１８−１，１８−２：出力ディスク
２０：ローラ
２２，２４：フルトロイダル軌道面
２５，１５５：油路
２６：リアクション油圧アクチュエータ
２６−１：ダウンシフト油圧アクチュエータ
２６−２：アップシフト油圧アクチュエータ
２７：ニードルベアリング
２８：キャリッジ
３０：軸
３２：リアクションシリンダ
３４：リアクションピストン
３６，３６−１，３６−２：摩擦クラッチ
３８：アウタードラム
４０：インナードラム
４２：クラッチ板
４４：押圧部材
４５，１５８，１５９，１６０，１６２，１６４：スラストベアリング
４６：クラッチシリンダ
４８：クラッチピストン
５０：中空軸
５２：前進スプロケットドライブギア
５４：後進ドライブギア
５６：第２軸
５８：前進スプロケットドリブンギア
６０：チェーン
６２：後進ドリブンギア
６４：前進クラッチギア
６６：後進クラッチギア
６８：カップリングギア
７０：カップリングスリーブ
７２：最終ドライブギア
７４：最終ドリブンギア
７６：デファレンシャルユニット
７８：デフケース
８０：ギアシャフト
８２，８４，８６，８８：デフギア
９０，９２：ドライブシャフト
９４：エンジン
９６：油圧ポンプ
９８：供給油圧制御ユニット
１００：バルブユニット
１０２：発進切替弁
１０４：変速切替弁
１０６：リリーフ制御弁
１１４，１４５：モータ
１１６：圧力センサ
１１８：コントロールユニット
１２０：シフト操作機構
１２２：シフトレバー
１２４：軸
１３２：円筒カム
１３４：カム溝
１３６：シフトフォーク
１４０：シフトピン
１４２：位置検出スイッチ
１４４：セレクタプレート
１４６：チェックボール
１４８：バネ
１５０：クランプピストン
１５２：クラッチピストン
１５４：カップリング
１５６：油圧供給口
１５８，１６０，１６２，１６４：スラストベアリング

Claims

エンジンからの駆動力を入力する第１軸と、
前記第１軸上に配置され、入力回転を無段階に変速して出力するバリエータと、
前記バリエータと同軸に配置され、発進時に軸方向に締結力を加えてエンジン駆動力を滑り状態を経て伝達すると同時に、前記締結力を前記バリエータにクランプ力として加えて変速動作を有効とする摩擦クラッチ機構と、
前記第１軸と平行に設けた第２軸側に前記バリエータから出力した駆動力を同一回転方向で伝達する前進駆動力伝達機構と、
前記第２軸側に前記バリエータから出力した駆動力を逆回転方向で伝達する後進駆動力伝達機構と、
前記第２軸上に配置され、前記前進駆動力伝達機構と後進駆動力伝達機構を選択的に結合して前進駆動力又は後進駆動力を前記第２軸に伝達する噛合いクラッチ機構と、
前記噛合いクラッチ機構を前進位置又は後進位置に切替え操作するクラッチ操作機構と、
を備えたことを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、前記バリエータは、
前記第１軸と同軸に配置され、側面に凹湾曲状の軌道面を形成した入力ディスクと、
前記入力ディスクに相対して前記第１軸と同軸に配置され、前記入力ディスクの凹湾曲状軌道面に相対する側面に凹湾曲状の軌道面を形成した出力ディスクと、
前記２枚のディスクの各軌道面間に形成されるトロイダル状の隙間に挟まれて、前記２枚のディスクとの摩擦によりトルクを伝達する複数のローラと、
前記ローラに押し力又は引き力を加えることによりリアクション力（反力）を発生して位置関係を調節し、前記２枚のディスクとローラの位置関係で入出力の回転速度を無段階に調節するリアクション油圧アクチュエータと、
を備えたことを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、前記バリエータを１つ設け、
前記バリエータの入力ディスク側又は出力ディスク側に前記摩擦クラッチ機構を配置したことを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、前記バリエータを１つ設け、
前記バリエータの入力ディスク側に前記摩擦クラッチ機構を配置したことを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、前記バリエータを２つ設け、
２つのバリエータの間に前記前進駆動力伝達機構と後進駆動力伝達機構を配置し、
前記一方のバリエータの入力ディスク側又は出力ディスク側に前記摩擦クラッチ機構を配置したことを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、前記摩擦クラッチ機構は、クラッチ板に締結力を加えるピストンシリンダ機構をケース側に固定配置し、油圧が前記ケース側の油路を介してシリンダ室に導入されることを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、
前記摩擦クラッチ機構は、クラッチ板に締結力を加えるピストンシリンダ機構を有し、
前記ピストンシリンダ機構は、シリンダ室に内周ピストンと外周ピストンを軸方向に相対移動自在に収納し、前記２つのピストンの一方によりクラッチ板に締結力を加え、前記２つのピストンの他方により前記バリエータにクランプ力を加えるように配置したことを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、
前記クラッチ操作機構は、前記噛合いクラッチ機構を、どのシフトポジションでも前記前進駆動力伝達機構もしくは前記後進駆動力伝達機構のいずれか一方と結合とし、
前記摩擦クラッチ機構はパーキングポジションとニュートラルポジションでは非締結であり、それ以外のポジションで締結であることを特徴とする無段変速機。
請求項８記載の無段変速機に於いて、
前記クラッチ操作機構は、パーキング位置、リバース位置、ニュートラル位置及び複数段のドライブ位置の順に切替操作可能であり、前記噛合いクラッチ機構を、前記パーキング位置及びリバース位置で後進駆動力伝達機構との結合状態に維持し、前記リバース位置からニュートラル位置への切替操作もしくはその逆の切替操作により後進駆動力伝達機構の結合から前進駆動力伝達機構の結合に切替えもしくはその逆の切替えを行い、ニュートラル位置及び複数段のドライブ位置で前記前進駆動力伝達機構との結合状態に維持することを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、前記クラッチ操作機構は、運転者の切替操作により、機械的なリンク機構を介して操作されることを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、前記クラッチ操作機構は、シフト位置検出スイッチからの信号を受けて、アクチュエータにより操作されることを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、更に、
車両の走行状態に応じて油圧を発生する供給油圧制御ユニットと、
前記供給油圧制御ユニットから前記バリエータに対するアップシフトの油圧供給とダウンシフトの油圧供給とを切替える変速切替弁と、
発進時に前記供給油圧制御ユニットから前記摩擦クラッチ機構に油圧を供給し、停止時に前記摩擦クラッチ機構の油圧をタンクに排出する発進切替弁と、
を備え、
前記供給油圧制御ユニットは、
エンジンにより回転して油圧を出力する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの油圧の一部をタンクにリリーフして油圧を制御するリリーフ制御弁と、
を備えたことを特徴とする無段変速機。
請求項１記載の無段変速機に於いて、更に、
モータの正逆回転により調整された油圧を発生する油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの油圧の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの検出油圧が車両の走行状態に応じた油圧となるように前記モータを正逆回転するコントローラとで構成された供給油圧制御ユニットと、
前記供給油圧制御ユニットから前記バリエータに対するアップシフトの油圧供給とダウンシフトの油圧供給とを切替える変速切替弁と、
前記油圧ポンプから油圧を前記摩擦クラッチ機構に直接供給する油圧ラインと、
を備えたことを特徴とする無段変速機。
エンジンからの駆動力を入力する第１軸と、
前記第１軸上に配置され、入力回転を無段階に変速して出力する２つのバリエータと、
前記２つのバリエータの間に同軸配置され、エンジン駆動力を断接する摩擦クラッチ機構と、
前記一方のバリエータの外側に同軸配置され、発進時に前記摩擦クラッチ機構に軸方向に締結力を加えてエンジン駆動力を滑り状態を経て伝達すると同時に、前記締結力を前記バリエータにクランプ力として加えて変速動作を有効とする発進油圧アクチュエータと、
前記第１軸と平行に設けた第２軸側に前記２つのバリエータから出力した駆動力を同一回転方向で伝達する前進駆動力伝達機構と、
前記第２軸側に前記２つのバリエータから出力した駆動力を逆回転方向で伝達する後進駆動力伝達機構と、
前記第２軸上に配置され、前記前進駆動力伝達機構と後進駆動力伝達機構を選択的に結合して前進駆動力又は後進駆動力を前記第２軸に伝達する噛合いクラッチ機構と、
前記噛合いクラッチ機構を前進位置又は後進位置に切替え操作するクラッチ操作機構と、
を備えたことを特徴とする無段変速機。
請求項１４記載の無段変速機に於いて、前記バリエータは、
前記第１軸と同軸に配置され、側面に凹湾曲状の軌道面を形成した入力ディスクと、
前記入力ディスクに相対して前記第１軸と同軸に配置され、前記入力ディスクの凹湾曲状軌道面に相対する側面に凹湾曲状の軌道面を形成した出力ディスクと、
前記２枚のディスクの各軌道面間に形成されるトロイダル状の隙間に挟まれて、前記２枚のディスクとの接触によりトルクを伝達する複数のローラと、
前記ローラに押し力又は引き力となるリアクション力を作用して位置関係を調節し、前記２枚のディスクとローラの位置関係で入出力の回転速度を無段階に調節するリアクション油圧アクチュエータと、
を備えたことを特徴とする無段変速機。