JPH06100257B2 - 無段変速装置 - Google Patents

無段変速装置

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JPH06100257B2
JPH06100257B2 JP1229947A JP22994789A JPH06100257B2 JP H06100257 B2 JPH06100257 B2 JP H06100257B2 JP 1229947 A JP1229947 A JP 1229947A JP 22994789 A JP22994789 A JP 22994789A JP H06100257 B2 JPH06100257 B2 JP H06100257B2
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clutch
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rotation
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、農業機械等において使用されるベルト式無段
変速装置に関するものである。
（従来の技術） ベルト式無段変速装置は、互いに平行に配置された１対
の回転軸の各々に、該各回転軸に対して回転一体にかつ
摺動不能に固定された固定シーブと、回転軸に固定シー
ブとの間にＶ字状のベルト溝を形成するように対向配置
されて回転一体にかつ摺動自在に支持された可動シーブ
とからなる可変プーリを有するととともに、これら両可
変プーリのベルト溝間に巻き掛けられたＶベルトを有す
る可変プーリ機構からなり、可動シーブの軸方向の移動
によってＶベルトに対する有効半径を可変とすることに
より、両回転軸間の速比を変えるようにしたものであ
る。
ところで、従来、特開昭62−118159号公報に記載される
ように、上記可変プーリ機構を備えるとともに、変速用
のギヤ機構としての遊星歯車機構（差動ギヤ機構）を設
けることが提案されている。
（発明が解決しようとする課題） ところで、この可変プーリ機構及び差動ギヤ機構を備え
た変速装置の伝達効率は理論効率及び実効率の双方とも
高いという特長を有する。しかし、反面、差動ギヤ機構
を利用して、出力軸を正逆両方向に回転させようとする
と、どちらかの回転方向でプーリ機構のベルトに駆動動
力がかかり、低出力のときにはさほど問題はないが、高
出力時にはベルトにかかる力が大きくなり過ぎ、実用上
問題がある。
すなわち、閉路式差動ギヤ装置では、差動ギヤ機構の３
つのギヤ要素の１つを出力軸に連結し、プーリ機構の速
比調整により差動ギヤ機構の残りの１つのギヤ要素の回
転数を変えることで、そのギヤ要素と残りの他のギヤ要
素との間の回転方向及び回転速度を異ならせ、出力側ギ
ヤ要素つまり出力軸の回転方向及び回転数を決定するよ
うになっている。ところが、そのとき、動力として駆動
動力及び循環動力が発生し、出力動力は駆動動力から循
環動力を減じたものとなる。そして、入力軸から出力軸
に至る２つの動力伝達経路のうち、どちらが駆動動力経
路又は循環動力経路になるかは、差動ギヤ機構における
ギヤ要素の角速度で分かれ、角速度の大きい方が駆動動
力経路となる。駆動動力は循環動力よりも大きいので、
例えば正転のときにプーリ側に小さい循環動力が伝達さ
れるようにすると、逆転状態では、プーリの速比が逆転
するためにプーリ側に大きな駆動動力が伝達されるよう
になり、高出力時のベルトの耐久性が問題となる。
そこで、この問題の解決のために、クラッチ及び正逆転
ギヤを付設し、この正逆転ギヤの切換えにより、可変プ
ーリ機構のベルトに常に小さな循環動力がかかるように
してもよいが、正逆転ギヤを使用する分、スペースが大
きくなり、しかもコストアップするのは免れ得ない。
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的
は、正逆転ギヤを要さずにクラッチのみで可変プーリ機
構のベルトに常に小さな循環動力がかかるようにする手
段を講じて、伝達効率が高く、低コストで省スペースの
無段変速装置を実現しようとすることにある。
（課題を解決するための手段） 上記の目的の達成すべく、請求項（１）に係る発明の解
決手段は、差動ギヤ機構と可変プーリ機構との間、及び
差動ギヤ機構と入力軸との間にそれぞれクラッチを配設
して、両クラッチの切換えにより、可変プーリ機構のベ
ルトに常に小さな循環動力がかかるようにする。
具体的には、この発明では、基本的に、互いに平行に配
置された第１〜第３の３つの回転軸と、第１〜第３の３
つのギヤ要素を有し、該ギヤ要素のうち第１ギヤ要素が
上記第３回転軸に回転一体に取り付けられた差動ギヤ機
構と、上記第１及び第２回転軸をベルトによって変速可
能に駆動連結する可変プーリ機構とを設ける。
また、上記第１回転軸と差動ギヤ機構の第２ギヤ要素と
を連結する第１駆動動力ギヤ機構と、上記第１回転軸と
差動ギヤ機構の第３ギヤ要素とを連結する第２駆動動力
ギヤ機構と、上記第２回転軸と差動ギヤ機構の第３ギヤ
要素とを連結する第１循環動力ギヤ機構と、上記第２回
転軸と差動ギヤ機構の第２ギヤ要素とを連結する第２循
環動力ギヤ機構とを設ける。
さらに、上記第１回転軸と第１又は第２駆動動力ギヤ機
構とを連結又は連結遮断する第１ギヤクラッチと、上記
第２回転軸と第１又は第２循環動力ギヤ機構とを連結又
は連結遮断する第２ギヤクラッチとを設け、これら第１
及び第２ギヤクラッチの切換えにより、差動ギヤ機構の
第１ギヤ要素の回転方向を切り換えるとともに、差動ギ
ヤ機構の駆動動力ギヤ機構に駆動連結されるギヤ要素の
回転数が循環動力ギヤ機構に駆動連結されるギヤ要素の
回転数よりも常に高くて、上記可変プーリ機構に循環動
力が伝達されるように構成する。
請求項（２）に係る発明では、上記第１ギヤクラッチが
第１回転軸を第１及び第２駆動動力ギヤ機構の双方に連
結し、かつ第２ギヤクラッチが第２回転軸を第１及び第
２循環動力ギヤ機構の双方に連結したとき、差動ギヤ機
構の第１ギヤ要素の回転数が零となるように構成する。
また、第２可変プーリの固定シーブを、第２回転軸に回
転一体に取り付けられた本体部と、該本体部にねじ部を
介して移動可能に結合されたシーブ部とからなるものと
し、上記本体部とシーブ部との間にそれらの連結、連結
遮断を行うプーリクラッチを介設して、このプーリクラ
ッチを、第１ギヤクラッチが第１回転軸を第１又は第２
駆動動力ギヤ機構の一方に連結し、かつ第２ギヤクラッ
チが第２回転軸を第１又は第２循環動力ギヤ機構の一方
に連結したときには本体部とシーブ部とを連結する一
方、第１ギヤクラッチが第１回転軸を第１及び第２駆動
動力ギヤ機構の双方に連結し、かつ第２ギヤクラッチが
第２回転軸を第１及び第２循環動力ギヤ機構の双方に連
結したときには本体部とシーブ部との連結を遮断するよ
うに構成する。
（作用） 上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、例え
ば出力軸としての第３回転軸を正転させる正転時、第１
ギヤクラッチは第１回転軸を第１駆動動力ギヤ機構に連
結して、この第１駆動動力ギヤ機構を介して第１回転軸
と差動ギヤ機構の第２ギヤ要素とが連結される。また、
第２ギヤクラッチは第２回転軸を第１循環動力ギヤ機構
に連結して、この第１循環動力ギヤ機構を介して第２回
転軸と差動ギヤ機構の第３ギヤ要素とが連結される。こ
の状態では、第１回転軸の回転は第１ギヤクラッチ及び
第１駆動動力ギヤ機構を介して差動ギヤ機構の第１〜第
３のギヤ要素のうち出力部以外の一方たる第２ギヤ要素
に伝達される。また、上記第１回転軸の回転は、可変プ
ーリ機構にも伝えられ、該プーリ機構により変速された
後、さらに第２回転軸、第２ギヤクラッチ及び第１循環
動力ギヤ機構を介して差動ギヤ機構の第３ギヤ要素に伝
達される。そして、上記可変プーリ機構における回転の
変速に伴い、差動ギヤ機構の第２及び第３のギヤ要素間
で回転差が生じ、この回転差により該差動ギヤ機構の出
力部たる第１ギヤ要素一方向の回転が生じて、第３回転
軸が正転状態になる。また、上記可変プーリ機構の速比
を変えることで、差動ギヤ機構の第１ギヤ要素（第３回
転軸）の回転速度を調整でき、正転速度を増減変化させ
ることができる。
一方、出力軸の逆転状態では、上記とは逆に、第１ギヤ
クラッチは第１回転軸を第２駆動動力ギヤ機構に連結
し、第１回転軸と差動ギヤ機構の第３ギヤ要素とが第２
駆動動力ギヤ機構を介して連結される。また、第２ギヤ
クラッチは第２回転軸を第２循環動力ギヤ機構に連結し
て、第２回転軸と差動ギヤ機構の第２ギヤ要素とが第２
循環動力ギヤ機構を介して連結される。この状態では、
第１回転軸の回転は第１ギヤクラッチ及び第２駆動動力
ギヤ機構を介して差動ギヤ機構の第３ギヤ要素に伝達さ
れる。また、上記第１回転軸の回転は可変プーリ機構、
第２回転軸、第２ギヤクラッチ及び第２循環動力ギヤ機
構を介して差動ギヤ機構の第２ギヤ要素に伝達される。
そして、上記可変プーリ機構における回転の変速に伴
い、差動ギヤ機構の第２及び第３ギヤ要素間で回転差が
生じ、この回転差により該差動ギヤ機構の第１ギヤ要素
に他方向の回転が生じて、第３回転軸が逆転状態にな
る。また、上記可変プーリ機構の速比を変えることで、
逆転速度を増減変化させることができる。
この場合、上記差動ギヤ機構から動力の一部が第１回転
軸に戻る動力循環が生じるが、差動ギヤ機構の駆動動力
ギヤ機構に駆動連結されるギヤ要素の回転数が循環動力
ギヤ機構に駆動連結されるギヤ要素の回転数よりも常に
高くなるように設定されているため、上記循環動力は駆
動動力ギヤ機構側を通らず、差動ギヤ機構から循環動力
ギヤ機構、第２ギヤクラッチ、第３回転軸及び可変プー
リ機構を介して第１回転軸に伝達される。すなわち、正
転及び逆転のいずれであっても、循環動力は常に可変プ
ーリ機構を伝達されるので、高出力時であっても可変プ
ーリ機構のベルトの伝動負荷が小さくて済む。
また、このような循環動力の可変プーリ機構側への伝達
を２つのギヤクラッチの切換えにより行うので、正逆転
ギヤを用いた場合のようにスペースが大きくならず、し
かもコストアップを招くことはない。
請求項（２）に係る発明では、上記第１ギヤクラッチに
より第１回転軸を第１及び第２駆動動力ギヤ機構の双方
に連結するとともに、第２ギヤクラッチにより第２回転
軸を第１及び第２循環動力ギヤ機構の双方に連結する
と、差動ギヤ機構の第２及び第３ギヤ要素は回転方向が
逆で回転数が同じとなり、第１ギヤ要素及び第３回転軸
は回転せず、ニュートラル状態となる。また、このと
き、プーリクラッチは連結遮断状態となり、このプーリ
クラッチの連結遮断により、第２可変プーリの固定シー
ブの本体部とシーブ部との連結が解除され、シーブ部が
ねじ部を介して本体部に対して移動し、ベルトに負荷が
かからない真のニュートラル位置となる。よって出力側
回転軸の回転を零にするニュートラル状態を簡単な構造
でもって容易に取り出すことができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。
第１〜第３図は本発明の実施例に係る無段変速装置Ａは
全体構成を示す。図において、1,2,3はそれぞれ互いに
平行に配置された第１〜第３回転軸で、図示しないケー
シングに回転可能に支承されており、第１回転軸１は入
力軸を、第２回転軸２は中間軸を、また第３回転軸３は
出力軸をそれぞれ構成している。すなわち、第１回転軸
１の右端には入力プーリ４が回転一体に取り付けられ、
この入力プーリ４がエンジン（図示せず）に駆動連結さ
れている。
出力軸としての第３回転軸３の左端には、差動ギヤ機構
を構成する遊星歯車機構５が回転自在に支持されてい
る。この遊星歯車機構５は、第３回転軸３に回転一体に
固定された第２ギヤ要素としてのサンギヤ６（歯数30）
と、該サンギヤ６に噛合する複数のピニオン7,7,…（歯
数15）と、第３回転軸３に回転自在に支承されかつ上記
ピニオン7,7,…を担持する第１ギヤ要素としてのピニオ
ンキャリア８と、最も外周に配置され、上記ピニオン7,
7,…に内周で噛合する第３ギヤ要素としてのリングギヤ
９（歯数60）とを備えている。上記サンギヤ６にはギヤ
10（歯数18）及びギヤ11（歯数24）が回転一体に固定さ
れ、上記ギヤ10は第１回転軸１に回転自在に支持したギ
ヤ12（歯数27）に中間ギヤ13（歯数19）を介して連結さ
れている。一方、ギヤ11は中間軸としての第２回転軸２
に回転自在に支持したギヤ14（歯数18）に中間ギヤ15
（歯数19）を介して連結されている。また、上記リング
ギヤ９にはギヤ16（歯数56）及びギヤ17（歯数64）が固
定され、上記ギヤ16には第１回転軸１に上記ギヤ12に対
向して回転自在に支持したギヤ18（歯数42）が、またギ
ヤ17には同様に第２回転軸２に上記ギヤ14に対向して回
転自在に支持したギヤ19（歯数24）がそれぞれ噛合され
ている。すなわち、上記ギヤ10,12,13により、第１回転
軸１と遊星歯車機構５のサンギヤ６（第２ギヤ要素）と
を後述の第１ギヤクラッチ33を介して連結する第１駆動
動力ギヤ機構20が、ギヤ16,18により、第１回転軸１と
リングギヤ９（第３ギヤ要素）とを同クラッチ33により
連結する第２駆動動力ギヤ機構21がそれぞれ構成されて
いる。また、ギヤ17,19により、第２回転軸２とリング
ギヤ９とを後述の第２ギヤクラッチ36を介して連結する
第１循環動力ギヤ機構22が、またギヤ11,14,15により、
第２回転軸２とサンギヤ６とを同クラッチ36を介して連
結する第２循環動力ギヤ機構23がそれぞれ構成されてい
る。
第１回転軸１の右端寄りには第１可変プーリ24が回転可
能にかつ摺動不能に支承されている。この可変プーリ24
は、第５図に拡大詳示するように第１回転軸１上にラジ
アルベアリング40,40及びブッシュ41を介して支持され
た固定シーブ25と、該固定シーブ25に対して移動可能に
支持された可動シーブ26とを備え、両シーブ25,26はキ
ー42で連結されている。両シーブ25,26の間には断面略
Ｖ字形状のベルト溝27が形成されており、可動シーブ26
の軸方向の移動によりベルト溝27の半径（ピッチ径）が
変化するようになっている。
一方、上記第２回転軸２上には第２可変プーリ28が上記
第１回転軸１上の第１可変プーリ24に対応して回転可能
にかつ摺動不能に支持されている。この可変プーリ28
は、第２回転軸２上に回転可能な状態で支持された固定
シーブ29と、該固定シーブ29に対して移動可能に支持さ
れた可動シーブ30とを備え、両シーブ29,30の間には断
面略Ｖ字形状のベルト溝31が形成されており、可動シー
ブ30の軸方向の移動によりベルト溝31の半径（ピッチ
径）が変化するようになっている。
そして、上記第１及び第２可変プーリ24,28のベルト溝2
7,31間にはＶベルトＢが巻き掛けられて、可変プーリ機
構32が構成されている。
上記第１回転軸１にはギヤ12,18間に第１ギヤクラッチ3
3が配設されている。このギヤクラッチ33は、ギヤ12,18
間の回転軸１に固定したスプライン歯34に常時噛合して
軸方向に摺動するスリーブ35を有し、このスリーブ35は
ギヤ12,18のボス部12a,18a外周にそれぞれ形成したスプ
ライン歯（図示せず）に噛合可能とされており、スリー
ブ35を摺動させてギヤ12,18のスプライン歯に噛合させ
ることで、第１回転軸１を第１もしくは第２駆動動力ギ
ヤ機構20,21又は双方に連結又は連結遮断し、スリーブ3
5を図で左側に位置付けたときには第１回転軸１を第１
駆動動力ギヤ機構20のギヤ12のみに連結し、図で右側に
位置付けたときには回転軸１を第２駆動動力ギヤ機構21
のギヤ18のみに連結し、左右中間に位置付けたときには
回転軸１を第１及び第２駆動動力ギヤ機構20,21のギヤ1
2,18の双方に連結するようにしている。
また、第２回転軸２にはギヤ14,19間に上記第１ギヤク
ラッチ33と同様の構成の第２ギヤクラッチ36が配設され
ている。すなわち、この第２ギヤクラッチ36は、ギヤ1
4,19間の回転軸２に固定したスプライン歯37に常時噛合
して軸方向に摺動するスリーブ38を有し、このスリーブ
38はギヤ14,19のボス部14a,19a外周にそれぞれ形成した
スプライン歯（図示せず）に噛合可能とされており、ス
リーブ38を摺動させてギヤ14,19のスプライン歯に噛合
させることで、第２回転軸２と第１もしくは第２循環動
力ギヤ機構22,23又は双方とを連結又は連結遮断し、ス
リーブ38を図で右側に位置付けたときには第２回転軸２
を第１循環動力ギヤ機構22のギヤ19のみに連結し、図で
左側に位置付けたときには回転軸２を第２循環動力ギヤ
機構23のギヤ14のみに連結し、左右中間に位置付けたと
きには回転軸２を第１及び第２循環動力ギヤ機構22,23
のギヤ19,14の双方に連結するようにしている。
そして、上記遊星歯車機構５のギヤ比及び可変プーリ機
構32の速比の設定により、第１及び第２ギヤクラッチ3
3,36の切換えに伴い、遊星歯車機構５のピニオンキャリ
ア８の回転方向を切り換え、駆動動力ギヤ機構20（又は
21）に駆動連結されるサンギヤ６（又はリングギヤ９）
の回転数が循環動力ギヤ機構22（又は23）に駆動連結さ
れるリングギヤ９（又はサンギヤ６）の回転数よりも常
に高くて、可変プーリ機構32に循環動力が伝達されると
ともに、第１ギヤクラッチ33が第１回転軸１を第１及び
第２駆動動力ギヤ機構20,21の双方に連結し、かつ第２
ギヤクラッチ36が第２回転軸２を第１及び第２循環動力
ギヤ機構22,23の双方に連結したとき、ピニオンキャリ
ア８（第３回転軸３）の回転数が零となるように構成さ
れている。
さらに、上記第２可変プーリ28は、第４図に詳細を示す
ように、固定シーブ29が、第２回転軸２にラジアルベア
リング43,43及びブッシュ44を介して取り付けられた筒
状の本体部45と、該本体部45に螺合され、ＶベルトＢと
接触するシーブ面46aを有するシーブ部46とからなり、
該本体部45とシーブ部46とがプーリクラッチ48を介して
連結されている。尚、固定シーブ29に対してキー47を介
して可動シーブ30が軸方向にのみ移動可能に連結されて
いる。
上記プーリクラッチ48は、上記本体部45及びシーブ部46
にそれぞれ形成したスプライン歯45a,46bに噛合可能な
スプライン歯49aを内周に有する円筒状の可動部材49
と、該可動部材49に軸受50を介して相対回転可能にかつ
摺動一体に取り付けられた連結ロッド51とからなり、可
動部材49を連結ロッド51によって軸方向に移動させて本
体部45とシーブ部46とのスプライン歯45a,46bに噛合さ
せることで、本体部45とシーブ部46との連結及び連結遮
断を行うようになっている。
また、上記プーリクラッチ48により本体部45とシーブ部
46との連結が遮断された状態では、シーブ部46にＶベル
トＢより回転トルクが与えられると、軸方向にシーブ部
46が移動可能なるように両部45,46はねじ部Ｓを介して
結合されている。
そして、上記プーリクラッチ48は、上記第１ギヤクラッ
チ33が第１回転軸１を両駆動動力ギヤ機構20,21のギヤ1
2,18に連結し、かつ第２ギヤクラッチ36が第２回転軸２
を両循環動力ギヤ機構22,23のギヤ19,14に連結してニュ
ートラル状態となったとき、それと同期して連結遮断状
態となる一方、非ニュートラル状態となる連結状態とな
るようになっている。
また、上記可動シーブ30には、軸受52を介して回転可能
にカムフォロワ台53が取り付けられ、該カムフォロワ台
53のカムフォロワ54は、所定位置に固定された円筒形状
の操作カム55のカム溝56内に係合状態で配設されてい
る。そして、操作レバー57を回転軸２回りに回動操作す
ることにより、小さい操作力でもって可動シーブ30を軸
方向に移動できるようになっている。
また、上記可動シーブ30の後端部には操作カム55の内側
に位置するトルクカム58が形成され、このトルクカム58
は、第２回転軸２と一体になって回転する別のカムフォ
ロワ59と接触するように取り付けられ、負荷がかかって
もトルクカム58によって操作力に大きな変化が発生しな
いようにしている。このトルクカム58は、変速操作の補
助の役割をするが、一般に従動側である第１可変プーリ
24の必要推力の２〜３倍の推力が駆動側である第２可変
プーリ28では必要となるため、トルクカム58のカム角度
は、第１可変プーリ24のトルクカム64のカム角度の0.5
〜５倍の角度となっており、具体的には10゜〜175゜で
ある。尚、第４図中、60はスラストベアリング、61はＯ
リングである。
一方、第５図に示すように、上記第１可変プーリ24の可
動シーブ25の第１回転軸１に固定したスプリング受62と
の間にスプリング63が介設されており、このスプリング
63によって可動シーブ26が固定シーブ25側に常時付勢さ
れている。また、可動シーブ26の後端部にはトルクカム
64が形成され、このトルクカム64には第１回転軸１に取
り付けたカムフォロワ65が係合している。尚、第５図
中、66はスラストベアリング、67はＯリングである。
次に、上記実施例の作用について説明するに、変速装置
Ａの前進時、第１図に示すように、第１ギヤクラッチ33
のスリーブ35は左側位置に位置付けられて第１回転軸１
とギヤ12とを連結し、第１回転軸１と遊星歯車機構５の
サンギヤ６とは第１駆動動力ギヤ機構20を介して連結さ
れる。また、第２ギヤクラッチ36のスリーブ38は右側位
置に位置付けられて第２回転軸２とギヤ19とを連結し、
第２回転軸２と遊星歯車機構５のリングギヤ９とが第１
循環動力ギヤ機構22を介して連結される。この状態で
は、第１回転軸１の回転は、第１ギヤクラッチ33及び第
１駆動動力ギヤ機構20を介して遊星歯車機構５のサンギ
ヤ６に伝達されるとともに、可変プーリ機構32にも伝え
られ、該プーリ機構32により変速された後、第２回転軸
２、第２ギヤクラッチ36及び第１循環動力ギヤ機構22を
介して遊星歯車機構５のリングギヤ９に伝達される。そ
して、操作レバー57の操作により上記第１可変プーリ24
のピッチ径を第２可変プーリ28よりも小径にすると、上
記サンギヤ６とリングギヤ９との間で回転差が生じ、こ
の回転差により遊星歯車機構５のピニオンキャリア８に
一方向の回転が生じて、前進状態になる。
また、上記可変プーリ機構32の速比を変えることで、遊
星歯車機構５のピニオンキャリア８つまり第３回転軸３
の回転速度を調整でき、前進速度を増減変化させること
ができる。
例えば上記に示したギヤ比では、第１回転軸１を仮に図
で右側から見て反時計回り方向に2000rpm、トルク5kg・
ｍで回転させると、第１駆動動力ギヤ機構20のギヤ12は
2000rpm、トルク6.75kg・ｍで、また遊星歯車機構５の
サンギヤ６は3000rpm、トルク4.5kg・ｍでそれぞれ同方
向（図で右側から見て反時計回り方向）に回転する。ま
た、可変プーリ機構32の速比を“2"とすると、第２可変
プーリ28は同方向に1000rpm、トルク3.3kg・ｍで回転
し、遊星歯車機構５のリングギヤ９は逆方向（図で右側
から見て時計回り方向）に375rpm、トルク8.9kg・ｍで
回転する。このため、遊星歯車機構５のピニオンキャリ
ア８及び第３回転軸３は同方向に750rpm、トルク13.4kg
・ｍで回転する。尚、フリーとなる第２駆動動力ギヤ機
構21のギヤ18は500rpmで、第２循環動力ギヤ機構23のギ
ヤ14は4000rpmでそれぞれ同方向に回転する。
この状態では、遊星歯車機構５から動力の一部が第１回
転軸１に戻る動力循環が生じるが、駆動動力ギヤ機構20
に駆動連結されるサンギヤ６の回転数が循環動力ギヤ機
構22に駆動連結されるリングギヤ９の回転数よりも高く
なって、 サンギヤ６の角速度＞リングギヤ９の角速度（角速度＝
２π×回転数）となり、上記循環動力は第１駆動動力ギ
ヤ機構20側を通らず、遊星歯車機構５のリングギヤ９か
ら第１循環動力ギヤ機構22、第２ギヤクラッチ36、第３
回転軸３及び可変プーリ機構32を介して第１回転軸１に
伝達される。
これに対し、後進状態では、上記とは逆で、第２図に示
す如く、第１ギヤクラッチ33のスリーブ35は右側位置に
位置付けられて第１回転軸１をギヤ18に連結し、第１回
転軸１と遊星歯車機構５のリングギヤ９とは第２駆動動
力ギヤ機構21を介して連結される。また、第２ギヤクラ
ッチ36のスリーブ38は左側位置に位置付けられて第２回
転軸２をギヤ14に連結し、第２回転軸２とサンギヤ６と
が第２循環動力ギヤ機構23を介して連結される。この状
態では、第１回転軸１の回転は第１ギヤクラッチ33及び
第２駆動動力ギヤ機構21を介して遊星歯車機構５のリン
グギヤ９に伝達される。また、上記第１回転軸１の回転
は、可変プーリ機構32、第２回転軸２、第２ギヤクラッ
チ36及び第２循環動力ギヤ機構23を介して遊星歯車機構
５のサンギヤ６に伝達される。そして、上記可変プーリ
機構32の第１可変プーリ24のピッチ径を第２可変プーリ
28よりも小径にすると、サンギヤ６とリンクギヤ９との
間で回転差が生じ、この回転差によりピニオンキャリア
８に他方向の回転が生じて、後進状態になる。また、上
記可変プーリ機構32の速比を変えることで、後進速度を
増減変化させることができる。
上記如く、第１回転軸１を図で右側から見て反時計回り
方向に2000rpm、トルク5kg・ｍで回転させる例では、第
２駆動動力ギヤ機構21のギヤ18は2000rpm、トルク6.67k
g・ｍで同方向に回転し、遊星歯車機構５のリングギヤ
９は1500rpm、トルク8.9kg・ｍで逆方向に回転する。ま
た、可変プーリ機構32の速比を“2"とすると、第２可変
プーリ28は同方向に1000rpm、トルク3.37kg・ｍで回転
し、第２循環動力ギヤ機構23のギヤ14は1000rpmで、遊
星歯車機構５のサンギヤ６は75rpm、トルク4.5kg・ｍで
それぞれ同方向に回転する。このため、遊星歯車機構５
のピニオンキャリア８及び第３回転軸３は逆方向に750r
pm、トルク13.4kg・ｍで回転する。フリーとなる第１駆
動動力ギヤ機構20のギヤ12は500rpmで、第１循環動力ギ
ヤ機構22のギヤ19は4000rpmでそれぞれ同方向に回転す
る。
この場合も、上記遊星歯車機構５からの動力循環が生じ
るが、リングギヤ９の回転数がサンギヤ６の回転数より
も高くなって、 サンギヤ６の角速度＜リングギヤ９を角速度となり、上
記循環動力は第２駆動動力ギヤ機構21側を通らずに、遊
星歯車機構５のサンギヤ６から第２循環動力ギヤ機構2
3、第２ギヤクラッチ36、第３回転軸３及び可変プーリ
機構32を介して第１回転軸１に伝達される。
したがって、こうして前進及び後進のいずれであって
も、駆動動力よりも小さい循環動力が常に可変プーリ機
構32を伝達されるので、高出力時であっても可変プーリ
機構32のベルトＢの伝動負荷が小さくて済み、よってベ
ルトＢの耐久性を高めることができる。
また、このような循環動力の可変プーリ機構32側への伝
達を２つのギヤクラッチ33,36の切換えにより行うの
で、正逆転ギヤを用いた場合のようにスペースが大きく
ならず、変速装置Ａの大きさをコンパクトにすることが
でき、しかも安価なギヤクラッチ33,36により低コスト
で製作することができる。
変速装置Ａをニュートラル状態にするときには、第３図
に示すように、第１ギヤクラッチ33が左右中間位置に位
置付けられて、第１回転軸１は第１駆動動力ギヤ機構20
を介して遊星歯車機構５のサンギヤ６に、また第２駆動
動力ギヤ機構21を介してリングギヤ９にそれぞれ連結さ
れる。また、第２ギヤクラッチ36も左右中間位置に位置
付けられて、第２回転軸２は第１循環動力ギヤ機構22を
介して上記リングギヤ９に、また第２駆動動力ギヤ機構
21を介して上記サンギヤ６にそれぞれ連結される。さら
に、可変プーリ機構32の速比は遊星歯車機構５のサンギ
ヤ６とリングギヤ９との速比と一致するように“0.5"に
調整される。この状態では、遊星歯車機構５のサンギヤ
６及びリングギヤ９は回転方向が逆で回転数が同じとな
り、ピニオンキャリア８及びそれと一体の第３回転軸３
は回転せず、ニュートラル状態となる。
例えば上記の例では、遊星歯車機構５のリングギヤ９は
1500rpmで逆方向に回転する。また、可変プーリ機構32
の速比は“0.5"であるので、第２可変プーリ28は同方向
に4000rpmで回転し、遊星歯車機構５のサンギヤ６は600
0rpmで同方向に回転する。このため、第３回転軸３の回
転数は0rpmとなる。
このとき、プーリクラッチ48の連結は遮断されて、第２
可変プーリ28の固定シーブ29の本体部45とシーブ部46と
の連結が解除され、シーブ部46がねじ部Ｓを介して本体
部45に対して移動し、ベルトＢに負荷がかからない真の
ニュートラル位置となる。よって出力側回転軸３の回転
を零にするニュートラル状態を簡単な構造でもって容易
に取り出すことができる。
すなわち、ニュートラル状態でば、第１及び第２回転軸
1,2が共に大きな回転トルクと所定の速比をもって回転
する。このとき、可変プーリ機構32の速比がギヤ速比と
全く同じ速比で回転している場合には負荷がかからない
が、少しでも狂うとＶベルトＢに非常に大きな力がかか
る。しかしながら、上記装置においてはギヤクラッチ3
3,36がそれぞれ回転軸1,2を動力ギヤ機構20,21,22,23の
双方に連結される連結状態にあれば、シーブ部46のシー
ブ面46aに働く回転トルクは本体部45とシーブ部46とが
ねじ部Ｓを介して螺合していることにより、軸方向への
移動する力に変換され、無負荷状態となって安定する。
さらに詳述すると、ギヤ速比とベルト速比とが一致した
場合、ＶベルトＢにトルクは掛からず、ねじ部Ｓにもト
ルクがかからないため、シーブ部46はどちらにも移動し
ない。
また、設定ピッチ径よりも第１可変プーリ24のピッチ径
が小径の場合、第２可変プーリ28のピッチ径は設定値よ
りも大きくなっているので、第１可変プーリ24は第２可
変プーリ28を早く回転させようとする力が発生し、第２
可変プーリ28は第１可変プーリ24を低速にしようとする
力が発生する。すなわち、ＶベルトＢの張り側は第２可
変プーリ28の入力側となり、第２可変プーリ28は第２回
転軸２よりも遅く回転させる力をＶベルトＢから受け
る。このとき、シーブ部46のねじ部Ｓのねじを右ねじに
しておくと、回転トルクにより第２可変プーリ28のベル
トピッチ径を上昇させ、ギア速比とベルト速比の一致す
るところで止まる。
設定ピッチ径よりも第１可変プーリ24のピッチ径が大径
の場合、上記場合と逆の状態が発生する。すなわち、ベ
ルトＢの張り側は第２可変プーリ28の出力側となり、シ
ーブ部46はＶベルトＢにより第２回転軸２より早く回転
させようとする力を受け、シーブ部46はＶベルトＢのピ
ッチ径を小さくする方向に移動し、ギヤ速比とベルト速
比とが一致した状態まで移動して安定する。
（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）に係る発明による
と、第１〜第３の回転軸と、第３回転軸に連結された第
１ギヤ要素を有する差動ギヤ機構と、第２及び第３回転
軸同士をベルトによって変速可変に駆動連結する可変プ
ーリ機構と、上記第１回転軸と差動ギヤ機構の第２又は
第３ギヤ要素とを連結する駆動動力ギヤ機構と、上記第
２回転軸と差動ギヤ機構の第３又は第２ギヤ要素とを連
結する循環動力ギヤ機構とを設け、前進及び後進の切換
えに応じて上記第１回転軸と駆動動力ギヤ機構とを、ま
た第２回転軸と循環動力ギヤ機構とをそれぞれギヤクラ
ッチにより交互に連結又は連結遮断するとともに、第１
回転軸から差動ギヤ機構に伝達される大きな駆動動力は
ギヤ機構を経由させ、差動ギヤ機構から第１回転軸に戻
る小さな循環動力にあっては常に可変プーリ機構を経由
させるようにしたことにより、ギヤクラッチを利用した
簡単な構造で循環動力を常にプーリ機構に伝達すること
ができ、よってプーリ機構及び差動ギヤ機構を組み合わ
せた高伝達効率の無段変速装置のコンパクト化及びコス
トダウン化を図ることができる。
また、請求項（２）に係る発明によれば、上記第１回転
軸及び駆動動力ギヤ機構、また第２回転軸及び循環動力
ギヤ機構をそれぞれギヤクラッチにより連結したときに
は、第３回転軸の回転を零にしてニュートラル状態とす
るように構成するとともに、第２回転軸上の可変プーリ
における固定シーブを、本体部とシーブ部とをねじ部を
介して移動可能に結合し、本体部とシーブ部とを連結又
は連結遮断するプーリクラッチを上記ニュートラル状態
では連結遮断状態とするようにしたことにより、ニュー
トラル位置にセットされると、ベルトピッチのずれなど
が自動的に調整され、真のニュートラル状態となり、Ｖ
ベルトの摩耗や変速レバーのずれが発生しても、Ｖベル
トには過負荷がかからず、ベルト寿命の向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第１図は無段変速装置の
高速前進状態を示すスケルトン図、第２図は同高速後進
状態を示すスケルトン図、第３図はニュートラル状態を
示すスケルトン図、第４図は上側にピッチ径が大径のと
きを、下側にピッチ径が小径のときをそれぞれ示す第２
可変プーリの拡大断面図、第５図は上側にピッチ径が大
径のときを、下側にピッチ径が小径のときをそれぞれ示
す第１可変プーリの拡大断面図である。 1,2,3……回転軸 ５……遊星歯車機構（差動ギヤ機構） ６……サンギヤ（第２ギヤ要素） ８……ピニオンキャリア（第１ギヤ要素） ９……リングギヤ（第３ギヤ要素） 20……第１駆動動力ギヤ機構 21……第２駆動動力ギヤ機構 22……第１循環動力ギヤ機構 23……第２循環動力ギヤ機構 24……第１可変プーリ 28……第２可変プーリ 29……固定シーブ Ｂ……Ｖベルト 32……可変プーリ機構 33……第１ギヤクラッチ 36……第２ギヤクラッチ 45……本体部 46……シーブ部 48……プーリクラッチ Ｓ……ねじ部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに平行に配置された第１〜第３の３つ
    の回転軸と、 第１〜第３の３つのギヤ要素を有し、該ギヤ要素のうち
    の第１ギヤ要素が上記第３回転軸に回転一体に取り付け
    られた差動ギヤ機構と、 上記第１及び第２回転軸をベルトによって変速可能に駆
    動連結する可変プーリ機構と、 上記第１回転軸と差動ギヤ機構の第２ギヤ要素とを連結
    する第１駆動動力ギヤ機構と、 上記第１回転軸と差動ギヤ機構の第３ギヤ要素とを連結
    する第２駆動動力ギヤ機構と、 上記第２回転軸と差動ギヤ機構の第３ギヤ要素とを連結
    する第１循環動力ギヤ機構と、 上記第２回転軸と差動ギヤ機構の第２ギヤ要素とを連結
    する第２循環動力ギヤ機構と、 上記第１回転軸と第１又は第２駆動動力ギヤ機構とを連
    結又は連結遮断する第１ギヤクラッチと、 上記第２回転軸と第１又は第２循環動力ギヤ機構とを連
    結又は連結遮断する第２ギヤクラッチとを備え、 上記第１及び第２ギヤクラッチの切換えにより、差動ギ
    ヤ機構の第１ギヤ要素の回転方向を切り換えるととも
    に、差動ギヤ機構の駆動動力ギヤ機構に駆動連結される
    ギヤ要素の回転数が循環動力ギヤ機構に駆動連結される
    ギヤ要素の回転数よりも常に高くて、上記可変プーリ機
    構に循環動力が伝達されるように構成したことを特徴と
    する無段変速装置。
  2. 【請求項２】第１ギヤクラッチが第１回転軸を第１及び
    第２駆動動力ギヤ機構の双方に連結し、かつ第２ギヤク
    ラッチが第２回転軸を第１及び第２循環動力ギヤ機構の
    双方に連結したとき、差動ギヤ機構の第１ギヤ要素の回
    転数が零となるように構成され、 第２可変プーリの固定シーブは、第２回転軸に回転一体
    に取り付けられた本体部と、該本体部にねじ部を介して
    移動可能に結合されたシーブ部とからなり、上記本体部
    とシーブ部との間にそれらの連結、連結遮断を行うプー
    リクラッチが介設され、該プーリクラッチは、第１ギヤ
    クラッチが第１回転軸を第１又は第２駆動動力ギヤ機構
    の一方に連結し、かつ第２ギヤクラッチが第２回転軸を
    第１又は第２循環動力ギヤ機構の一方に連結したときに
    は本体部とシーブ部とを連結する一方、第１ギヤクラッ
    チが第１回転軸を第１及び第２駆動動力ギヤ機構の双方
    に連結し、かつ第２ギヤクラッチが第２回転軸を第１及
    び第２循環動力ギヤ機構の双方に連結したときには本体
    部とシーブ部との連結を遮断するように構成されている
    ことを特徴とする請求項（１）記載の無段変速装置。
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