JPH11280867A

JPH11280867A - 無段変速装置

Info

Publication number: JPH11280867A
Application number: JP8400298A
Authority: JP
Inventors: Shinji Miyata; 慎司宮田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】トロイダル型無段変速機３４の構成部材に加
わる荷重を軽減して、耐久性の向上を図る。【解決手段】低速時には、低速用クラッチ５７を接続
し、高速用クラッチ５８及び後退用クラッチ６１の接続
を断つ。高速時には、高速用クラッチ５８を接続し、低
速用クラッチ５７及び後退用クラッチ６１の接続を断
つ。高速時にはトロイダル型無段変速機３４の出力側デ
ィスク４にトルクが加わる。このトルクは、全体として
の減速比が高速側に変位する程小さくなる。この分、ト
ロイダル型無段変速機３４の構成部材に加わる荷重の軽
減を図れる。又、各部材の連結状態を工夫する事によ
り、構成部材の数を少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車用
の変速機として利用する、トロイダル型無段変速機を組
み込んだ無段変速装置の改良に関し、小型で、しかもト
ロイダル型無段変速機の構成部材の耐久性を確保できる
構造を実現するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車用変速機として、図７〜８
に略示する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が
研究されている。このトロイダル型無段変速機は、例え
ば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様
に、入力軸１と同心に入力ディスク２を支持し、この入
力軸１と同心に配置した出力軸３の端部に出力ディスク
４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケ
ーシングの内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対
し捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動するト
ラニオン６、６を設けている。

【０００３】即ち、これら各トラニオン６、６の両端部
外側面には、上記枢軸５、５を、互いに同心に、それぞ
れ上記入力軸１及び出力軸３の軸方向と直角方向に設け
ている。又、各トラニオン６、６の中心部には変位軸
７、７の基端部を支持し、上記枢軸５、５を中心として
各トラニオン６、６を揺動させる事により、各変位軸
７、７の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオ
ン６、６に支持した変位軸７、７の周囲には、それぞれ
パワーローラ８、８を回転自在に支持している。そし
て、これら各パワーローラ８、８を、上記入力、出力両
ディスク２、４の間に挟持している。これら入力、出力
両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａ
は、それぞれ断面が、上記枢軸５を中心とする円弧を当
該ディスクの中心軸を中心に回転させて得られる凹面を
なしている。そして、球状凸面に形成された各パワーロ
ーラ８、８の周面８ａ、８ａを、上記両内側面２ａ、４
ａに当接させている。

【０００４】上記入力軸１と入力ディスク２との間に
は、ローディングカム式の押圧装置９を設け、この押圧
装置９によって、上記入力ディスク２を出力ディスク４
に向け、弾性的に押圧自在としている。この押圧装置９
は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１
により保持された複数個（例えば４個）のローラ１２、
１２とから構成している。上記カム板１０の片側面（図
７〜８の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカ
ム面１３を形成し、上記入力ディスク２の外側面（図７
〜８の右側面）にも、同様のカム面１４を形成してい
る。そして、上記複数個のローラ１２、１２を、上記入
力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自
在に支持している。

【０００５】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回転
すると、カム面１３によって複数個のローラ１２、１２
が、入力ディスク２の外側面に形成したカム面１４に押
圧される。この結果、上記入力ディスク２が上記複数の
パワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記１対の
カム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し
付け合いに基づいて、上記入力ディスク２が回転する。
そして、この入力ディスク２の回転が、上記複数のパワ
ーローラ８、８を介して出力ディスク４に伝達され、こ
の出力ディスク４に固定の出力軸３が回転する。

【０００６】上記入力軸１と出力軸３との間の回転速度
比（減速比）を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３
との間で減速を行なう場合には、枢軸５、５を中心とし
て各トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、
８の周面８ａ、８ａが図７に示す様に、入力ディスク２
の内側面２ａの中心寄り部分と出力ディスク４の内側面
４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位
軸７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合に
は、上記トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ
８、８の周面８ａ、８ａが図８に示す様に、入力ディス
ク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力ディスク４の内
側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、
各変位軸７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角
度を図７と図８との中間にすれば、入力軸１と出力軸３
との間で、中間の減速比を得られる。

【０００７】又、図９〜１０は、実願昭６３−６９２９
３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルム
に記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速
機の１例を示している。入力ディスク２と出力ディスク
４とは円管状の入力軸１５の周囲に、それぞれニードル
軸受１６、１６を介して、回転自在に支持している。
又、カム板１０は上記入力軸１５の端部（図９の左端
部）外周面にスプライン係合させ、鍔部１７により上記
入力ディスク２から離れる方向への移動を阻止してい
る。そして、このカム板１０とローラ１２、１２とによ
り、上記入力軸１５の回転に基づいて上記入力ディスク
２を、上記出力ディスク４に向け押圧しつつ回転させる
押圧装置９を構成している。上記出力ディスク４には出
力歯車１８を、キー１９、１９により結合し、これら出
力ディスク４と出力歯車１８とが同期して回転する様に
している。

【０００８】１対のトラニオン６、６の両端部は１対の
支持板２０、２０に、揺動並びに軸方向（図９の表裏方
向、図１０の左右方向）に亙る変位自在に支持してい
る。そして、上記各トラニオン６、６の中間部に形成し
た円孔２１、２１部分に、変位軸７、７を支持してい
る。これら各変位軸７、７は、互いに平行で且つ偏心し
た支持軸部２２、２２と枢支軸部２３、２３とを、それ
ぞれ有する。このうちの各支持軸部２２、２２を上記各
円孔２１、２１の内側に、ラジアルニードル軸受２４、
２４を介して、回転自在に支持している。又、上記各枢
支軸部２３、２３の周囲にパワーローラ８、８を、別の
ラジアルニードル軸受２５、２５を介して、回転自在に
支持している。

【０００９】尚、上記１対の変位軸７、７は、上記入力
軸１５に対して１８０度反対側位置に設けている。又、
これら各変位軸７、７の各枢支軸部２３、２３が各支持
軸部２２、２２に対し偏心している方向は、上記入力、
出力両ディスク２、４の回転方向に関し同方向（図１０
で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力
軸１５の配設方向に対しほぼ直交する方向としている。
従って、上記各パワーローラ８、８は、上記入力軸１５
の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。この結
果、回転力の伝達状態で構成各部材に加わる大きな荷重
に基づく、これら構成各部材の弾性変形に起因して、上
記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向（図
９の左右方向、図１０の表裏方向）に変位する傾向とな
った場合でも、上記構成各部品に無理な力を加える事な
く、この変位を吸収できる。

【００１０】又、上記各パワーローラ８、８の外側面と
上記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パ
ワーローラ８、８の外側面の側から順に、スラスト玉軸
受２６、２６とスラストニードル軸受２７、２７とを設
けている。このうちのスラスト玉軸受２６、２６は、上
記各パワーローラ８、８に加わるスラスト方向の荷重を
支承しつつ、これら各パワーローラ８、８の回転を許容
するものである。又、上記各スラストニードル軸受２
７、２７は、上記各パワーローラ８、８から上記各スラ
スト玉軸受２６、２６を構成する外輪２８、２８に加わ
るスラスト荷重を支承しつつ、前記各枢支軸部２３、２
３及び上記外輪２８、２８が、前記支持軸部２２、２２
を中心に揺動する事を許容する。

【００１１】更に、上記各トラニオン６、６の一端部
（図１０の左端部）にはそれぞれ駆動ロッド２９、２９
を結合し、これら各駆動ロッド２９、２９の中間部外周
面に駆動ピストン３０、３０を固設している。そして、
これら各駆動ピストン３０、３０を、それぞれ駆動シリ
ンダ３１、３１内に油密に嵌装している。

【００１２】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機の運転時に、入力軸１５の回転は、押圧装置９を介し
て入力ディスク２に伝わる。そして、この入力ディスク
２の回転が、１対のパワーローラ８、８を介して出力デ
ィスク４に伝わり、更にこの出力ディスク４の回転が、
出力歯車１８より取り出される。入力軸１５と出力歯車
１８との間の回転速度比を変える場合には、上記１対の
駆動ピストン３０、３０を互いに逆方向に変位させる。
これら各駆動ピストン３０、３０の変位に伴って上記１
対のトラニオン６、６が、それぞれ逆方向に変位し、例
えば図１０の下側のパワーローラ８が同図の右側に、同
図の上側のパワーローラ８が同図の左側に、それぞれ変
位する。この結果、これら各パワーローラ８、８の周面
８ａ、８ａと上記入力ディスク２及び出力ディスク４の
内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、接線方向の力
の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴っ
て上記各トラニオン６、６が、支持板２０、２０に枢支
された枢軸５、５を中心として、互いに逆方向に揺動す
る。この結果、前述の図７〜８に示した様に、上記各パ
ワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記各内側面２
ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１５と出力
歯車１８との間の回転速度比が変化する。

【００１３】尚、この様に上記入力軸１５と出力歯車１
８との間で回転力の伝達を行なう際には、構成各部材の
弾性変形に基づいて上記各パワーローラ８、８が、上記
入力軸１５の軸方向に変位し、これら各パワーローラ
８、８を枢支している前記各変位軸７、７が、前記各支
持軸部２２、２２を中心として僅かに回動する。この回
動の結果、前記各スラスト玉軸受２６、２６の外輪２
８、２８の外側面と上記各トラニオン６、６の内側面と
が相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前
記各スラストニードル軸受２７、２７が存在する為、こ
の相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各
変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて
済む。

【００１４】上述の様に構成され作用するトロイダル型
無段変速機を実際の自動車用の無段変速機に組み込む場
合、遊星歯車機構と組み合わせて無段変速装置を構成す
る事が、特開平１−１６９１６９号公報、同１−２８２
２６６号公報に記載されている様に、従来から提案され
ている。図１１は、この様な従来から提案されている無
段変速装置の基本構成を略示している。駆動源であるエ
ンジン３２の駆動軸３３（クランクシャフト）は、上述
した図９〜１０に示す様な構成を有するトロイダル型無
段変速機３４の入力軸１５（図９〜１０参照）に結合し
ている。又、デファレンシャルギヤ３５（本発明の実施
の形態を示す図１、３〜６及び後述する図１２参照）を
介して駆動輪を駆動する為の出力軸３６は、遊星歯車機
構３７を構成する太陽歯車３８（図１、３〜６、１２参
照）に結合固定して、この太陽歯車３８と共に回転する
様にしている。

【００１５】又、上記トロイダル型無段変速機３４の出
力ディスク４（図１、３〜６、７〜９、１２参照）と上
記遊星歯車機構３７の一部の構成部材とを第一の動力伝
達機構３８により、回転力の伝達を可能な状態に接続し
ている。又、上記駆動軸３３及び入力軸１５と上記遊星
歯車機構３７の他の構成部材とを第二の動力伝達機構３
９により、回転力の伝達を可能な状態に接続自在として
いる。更に、上記駆動軸３３及び入力軸１５と出力軸３
６との間の変速状態を、高速走行モードと低速走行モー
ドと後退モードとの３種類のモードに切り換え自在な、
切換手段とを備える。そして、上記第一の動力伝達機構
３８の減速比αと上記第二の動力伝達機構３９の減速比
βとの比β／αを、上記トロイダル型無段変速機３４の
最大増速時の減速比（図７に示した状態での入力軸１と
出力軸３との間の減速比）ｉ_H とほぼ同じとしている。

【００１６】上述の図１１に示す様な無段変速装置は、
所謂パワー・スプリット型と呼ばれるもので、低速走行
モードでは上記駆動軸３３及び入力軸１５と出力軸３６
との間の動力を、総て上記トロイダル型無段変速機３４
を通じて伝達する。これに対して高速走行モードでは、
動力を上記遊星歯車機構３７を介して伝達し、この動力
の一部をこの遊星歯車機構３７から上記トロイダル型無
段変速機３４に循環させる。即ち、低速走行時には前記
エンジン３２の駆動力を上記トロイダル型無段変速機３
４のみで伝達し、高速走行時には上記駆動力を上記遊星
歯車機構３７で伝達する事により、高速走行時に上記ト
ロイダル型無段変速機３４に加わるトルクの低減を図る
様にしている。この様に構成する事により、上記トロイ
ダル型無段変速機３４の構成各部材の耐久性を向上させ
ると同時に、無段変速装置全体としての伝達効率の向上
を図れる。

【００１７】上述した様な、パワー・スプリット型と呼
ばれる無段変速装置は、高速走行時にトロイダル型無段
変速機を通じて伝達するトルクの軽減を図り、耐久性の
向上と伝達効率の向上とを図れる反面、構造が複雑にな
り、小型・軽量化を図りにくい。例えば、前記特開平１
−１６９１６９号公報に記載された発明の場合には、遊
星歯車機構を２組設けると共に、トロイダル型無段変速
機の出力ディスクと各遊星歯車機構の太陽歯車とを、駆
動軸と二段目の遊星歯車機構のリングギヤとを、出力軸
と同じくキャリアとを、それぞれ結合している。この
為、構造が複雑で大型になり、重量が嵩む事が避けられ
ない。

【００１８】これに対して、特開平９−８９０７２号公
報には、トロイダル型無段変速機と１個の遊星歯車機構
とを組み合わせて成る無段変速装置が記載されている。
但し、この公報に記載された無段変速装置は、低速走行
時には駆動力を遊星歯車機構とトロイダル型無段変速機
とを介して伝達し、高速走行時には上記駆動力をこのト
ロイダル型無段変速機のみで伝達する、所謂ギヤード・
ニュートラル型と呼ばれるものである。この様なギヤー
ド・ニュートラル型の無段変速装置の場合には、発進時
から低速走行時にかけて、上記トロイダル型無段変速機
に大きなトルクが加わる。この為、小型化とこのトロイ
ダル型無段変速機の構成各部材の耐久性確保との両立を
図る事が難しい他、伝達効率の確保も難しい。

【００１９】

【先発明の説明】上述の様な事情に鑑みて本発明者等は
先に、パワー・スプリット型でしかも１個の遊星歯車機
構により構成できる構造として、図１２に示す様な構造
の無段変速装置を発明（特願平９−３０２５６９号）し
た。先ず、この先発明に係る無段変速装置に就いて説明
する。入力軸４０の入力側端部（図１２の左端部）と、
駆動軸であるエンジン４１のクランクシャフト４２の出
力側端部（図１２の右端部）との間には発進クラッチ４
３を、これらクランクシャフト４２及び入力軸４０に対
し直列に設けている。従って、これらクランクシャフト
４２と入力軸４０とを、互いに同心に配置している。こ
れに対して、上記入力軸４０の回転に基づく動力を取り
出す為の出力軸４４を、この入力軸４０と平行に配置し
ている。そして、この入力軸４０の周囲にトロイダル型
無段変速機３４を、上記出力軸４４の周囲に遊星歯車機
構３７を、それぞれ設けている。

【００２０】上記トロイダル型無段変速機３４を構成す
るカム板１０は、上記入力軸４０の中間部で出力側端部
寄り（図１の右寄り）部分に固定している。又、入力側
ディスク２と出力側ディスク４とは、上記入力軸４０の
周囲に、ニードル軸受等、図示しない軸受により、この
入力軸４０に対し、互いに独立した回転を自在に支持し
ている。そして、上記カム板１０の片面（図１の左面）
に形成したカム面１３と入力軸２の外側面に形成したカ
ム面１４との間にローラ１２、１２を挟持し、押圧装置
９を構成している。従って、上記入力側ディスク２は上
記入力軸４０の回転に伴い、上記出力側ディスク４に向
け押圧されつつ回転する。

【００２１】又、上記入力側ディスク２の内側面２ａと
上記出力側ディスク４の内側面４ａとの間に複数個（通
常２〜３個）のパワーローラ８、８を挟持し、これら各
パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記両内側面２
ａ、４ａとを当接させている。これら各パワーローラ
８、８は、トラニオン６、６及び変位軸７、７（図７〜
１０参照。図１、３〜６及び図１２には省略。）によ
り、回転自在に支持している。上記トロイダル型無段変
速機３４は、従来から広く知られているトロイダル型無
段変速機と同様に、上記トラニオン６、６を揺動させて
上記各パワーローラ８、８を支持している変位軸７、７
の傾斜角度を変える事により、上記入力側ディスク２と
上記出力側ディスク４との間の減速比（増速状態となる
１未満の数値の場合も含む）を変える。

【００２２】又、上記遊星歯車機構３７を構成する太陽
歯車４５は、前記出力軸４４の入力側端部（図１の右端
部）に固定している。従ってこの出力軸４４は、上記太
陽歯車４５の回転に伴って回転する。この太陽歯車４５
の周囲にはリング歯車４６を、上記太陽歯車４５と同心
に、且つ回転自在に支持している。そして、このリング
歯車４６の内周面と上記太陽歯車４５の外周面との間
に、複数個（通常は３〜４個）の遊星歯車組４７、４７
を設けている。これら各遊星歯車組４７、４７は、それ
ぞれ１対ずつの遊星歯車４８ａ、４８ｂを組み合わせて
成る。これら１対ずつの遊星歯車４８ａ、４８ｂは、互
いに噛合すると共に、外径側に配置した遊星歯車４８ａ
を上記リング歯車４６に噛合させ、内径側に配置した遊
星歯車４８ｂを上記太陽歯車４５に噛合させている。こ
の様に各遊星歯車組４７、４７をそれぞれ１対ずつの遊
星歯車４８ａ、４８ｂにより構成するのは、上記リング
歯車４６と太陽歯車４５との回転方向を一致させる為で
ある。

【００２３】上述の様な遊星歯車組４７、４７は、キャ
リア４９の片側面（図１の右側面）に、上記出力軸４４
と平行な枢軸５０ａ、５０ｂにより、回転自在に支持し
ている。又、上記キャリア４９は、上記出力軸４４の中
間部に、ニードル軸受等、図示しない軸受により、回転
自在に支持している。

【００２４】又、上記キャリア４９と前記出力側ディス
ク４とを、第一の動力伝達機構３８により、回転力の伝
達を可能な状態に接続している。この第一の動力伝達機
構３８は、互いに噛合した第一、第二の歯車５１、５２
により構成している。即ち、第一の歯車５１を上記出力
側ディスク４の外側面（図１２の左側面）部分に、この
出力側ディスク４と同心に固定し、第二の歯車５２を上
記キャリア４９の片側面（図１の左側面）部分に、この
キャリア４９と同心に固定している。従って上記キャリ
ア４９は、上記出力側ディスク４の回転に伴って、この
出力側ディスク４と反対方向に、上記第一、第二の歯車
５１、５２の歯数に応じた速度で回転する。

【００２５】一方、前記入力軸４０と上記リング歯車４
６とは、第二の動力伝達機構３９により回転力の伝達を
可能な状態に接続自在としている。この第二の動力伝達
機構３９は、第一、第二のスプロケット５３、５４と、
これら両スプロケット５３、５４同士の間に掛け渡した
チェン５５とにより構成している。即ち、第一のスプロ
ケット５３を上記入力軸４０の出力側端部（図１２の右
端部）で前記カム板１０から突出した部分に固定すると
共に、第二のスプロケット５４を伝達軸５６の入力側端
部（図１２の右端部）に固定している。この伝達軸５６
は、前記出力軸４４と同心に配置すると共に、転がり軸
受等、図示しない軸受により、回転自在に支持してい
る。従って上記伝達軸５６は、上記入力軸４０の回転に
伴って、この入力軸４０と同方向に、上記第一、第二の
スプロケット５３、５４の歯数に応じた速度で回転す
る。

【００２６】又、先発明の無段変速装置は、クラッチ機
構を備える。このクラッチ機構は、上記キャリア４９と
第二の動力伝達機構３９の構成部材である上記伝達軸５
６との何れか一方のみを、上記リング歯車４６に接続す
る。図示の例の場合に、このクラッチ機構は、低速用ク
ラッチ５７と高速用クラッチ５８とから成る。このうち
の低速用クラッチ５７は、上記キャリア４９の外周縁部
と上記リング歯車４６の軸方向一端部（図１２の左端
部）との間に設けている。この様な低速用クラッチ５７
は、接続時には、前記遊星歯車機構３７を構成する太陽
歯車４５とリング歯車４６と遊星歯車組４７、４７との
相対変位を阻止し、これら太陽歯車４５とリング歯車４
６とを一体的に結合する。又、高速用クラッチ５８は、
上記伝達軸５６と、上記リング歯車４６に支持板５９を
介して固定した中心軸６０との間に設けている。これら
低速用クラッチ５７と高速用クラッチ５８とは、何れか
一方のクラッチが接続された場合には、他方のクラッチ
の接続が断たれる様に、制御回路（油圧、電気）を構成
している。

【００２７】又、上記リング歯車４６と、無段変速装置
のハウジング（図示省略）等、固定の部分との間には、
後退用クラッチ６１を設けている。この後退用クラッチ
６１は、自動車を後退させるべく、上記出力軸４４を逆
方向に回転させる為に設けている。この後退用クラッチ
６１は、上記低速用クラッチ５７と高速用クラッチ５８
との何れか一方が接続された状態では、接続が断たれ
る。又、この後退用クラッチ６１が接続された状態で
は、上記低速用クラッチ５７と高速用クラッチ５８と
は、何れも接続が断たれる。即ち、前記発進クラッチ４
３を除く、残り３個のクラッチ５７、５８、６１は、何
れか１個が接続されると、残り２個のクラッチの接続は
断たれる。

【００２８】更に、上記出力軸４４とデファレンシャル
ギヤ３５とを、第三〜第五の歯車６２〜６４で構成する
第三の動力伝達機構６５により接続している。従って、
上記出力軸４４が回転すると、これら第三の動力伝達機
構６５及びデファレンシャルギヤ３５を介して左右１対
の駆動軸６６、６６が回転し、自動車の駆動輪を回転駆
動させる。

【００２９】上述の様に構成する先発明に係る無段変速
装置の作用は、次の通りである。先ず、低速走行時に
は、上記低速用クラッチ５７を接続すると共に、上記高
速用クラッチ５８及び後退用クラッチ６１の接続を断
つ。この状態で上記発進クラッチ４３を接続し、前記入
力軸４０を回転させると、トロイダル型無段変速機３４
のみが、上記入力軸４０から出力軸４４に動力を伝達す
る。即ち、低速用クラッチ５７の接続に伴って、前記リ
ング歯車４６とキャリア４９とが一体的に結合され、前
記遊星歯車機構３７を構成する各歯車４５、４６、４８
ａ、４８ｂ同士の相対回転が不能になる。又、上記高速
用クラッチ５８及び後退用クラッチ６１の接続が断たれ
る事により、上記リング歯車４６は、前記伝達軸５６の
回転速度に関係なく回転自在となる。

【００３０】従って、この状態で上記入力軸４０を回転
させると、この回転は前記押圧装置９を介して入力側デ
ィスク２に伝わり、更に複数のパワーローラ８、８を介
して出力側ディスク４に伝わる。更に、この出力側ディ
スク４の回転は、第一の動力伝達機構３８を構成する第
一、第二の歯車５１、５２を介してキャリア４９及びリ
ング歯車４６に伝わる。上述の様にこの状態では、遊星
歯車機構３７を構成する各歯車４５、４６、４８ａ、４
８ｂ同士の相対回転が不能になっているので、上記出力
軸４４が、上記キャリア４９及びリング歯車４６と同じ
速度で回転する。

【００３１】この様な低速走行時に、入力側、出力側両
ディスク２、４同士の間の減速比を変える際の作用自体
は、前述の図７〜１０に示した従来のトロイダル型無段
変速機の場合と同様である。勿論、この状態では、上記
入力軸４０と出力軸４４との間の減速比、即ち、無段変
速装置全体としての減速比は、トロイダル型無段変速機
３４の減速比に比例する。又、この状態では、このトロ
イダル型無段変速機３４に入力されるトルクは、上記入
力軸４０に加えられるトルクに等しくなる。尚、低速走
行時には、前記第二の動力伝達機構３９を構成する第
一、第二のスプロケット５３、５４とチェン５５とは、
空回りするだけである。

【００３２】これに対して、高速走行時には、前記高速
用クラッチ５８を接続すると共に、前記低速用クラッチ
５７及び後退用クラッチ６１の接続を断つ。この状態で
前記発進クラッチ４３を接続し、上記入力軸４０を回転
させると、この入力軸４０から前記出力軸４４には、上
記第二の動力伝達機構３９を構成する第一、第二のスプ
ロケット５３、５４及びチェン５５と前記遊星歯車機構
５８とが、動力を伝達する。

【００３３】即ち、上記高速走行時に上記入力軸４０が
回転すると、この回転は上記第二の動力伝達機構３９並
びに高速用クラッチ５８を介して中心軸６０に伝わり、
この中心軸６０を固定したリング歯車４６を回転させ
る。そして、このリング歯車４６の回転が複数の遊星歯
車組４７、４７を介して太陽歯車４５に伝わり、この太
陽歯車４５を固定した上記出力軸４４を回転させる。上
記リング歯車４６が入力側となった場合に上記遊星歯車
機構３７は、上記各遊星歯車組４７、４７が停止してい
る（太陽歯車４５の周囲で公転しない）と仮定すれば、
上記リング歯車４６と太陽歯車４５との歯数の比に応じ
た（１未満の）減速比で増速を行なう。但し、上記各遊
星歯車組４７、４７は上記太陽歯車４５の周囲を公転
し、無段変速装置全体としての減速比は、これら各遊星
歯車組４７、４７の公転速度に応じて変化する。そこ
で、上記トロイダル型無段変速機３４の減速比を変え
て、上記遊星歯車組４７、４７の公転速度を変えれば、
上記無段変速装置全体としての減速比を調節できる。

【００３４】即ち、図示の例では、上記高速走行時に上
記各遊星歯車組４７、４７が、上記リング歯車４６と同
方向に公転する。そして、これら各遊星歯車組４７、４
７の公転速度が遅い程、上記太陽歯車４５を固定した出
力軸４４の回転速度が速くなる。例えば、上記公転速度
とリング歯車４６の回転速度（何れも角速度）が同じに
なれば、上記リング歯車４６と出力軸４４の回転速度が
同じになる。これに対して、上記公転速度がリング歯車
４６の回転速度よりも遅ければ、上記リング歯車４６の
回転速度よりも出力軸４４の回転速度が速くなる。反対
に、上記公転速度がリング歯車４６の回転速度よりも速
ければ、上記リング歯車４６の回転速度よりも出力軸４
４の回転速度が遅くなる。

【００３５】従って、上記高速走行時には、前記トロイ
ダル型無段変速機３４の減速比を減速側に変化（大きく
する）させる程、無段変速装置全体の減速比は増速側に
変化する（減速比の値が小さくなる）。この様な高速走
行時の状態では、上記トロイダル型無段変速機３４に、
入力側ディスク２からではなく、出力側ディスク４から
トルクが加わる（低速時に加わるトルクをプラスのトル
クとした場合にマイナスのトルクが加わる）。即ち、前
記高速用クラッチ５８を接続した状態では、前記エンジ
ン４１から入力軸４０に伝達されたトルクは、前記押圧
装置１０が前記入力側ディスク２を押圧する以前に、前
記第二の動力伝達装置３９を介して前記遊星歯車機構３
７のリング歯車４６に伝達される。従って、入力軸４０
の側から上記押圧装置１０を介して入力側ディスク２に
伝達されるトルクは殆どなくなる。

【００３６】一方、上記第二の動力伝達装置３９を介し
て前記遊星歯車機構３７のリング歯車４６に伝達された
トルクの一部は、前記各遊星歯車組４７、４７から、キ
ャリア４９及び第一の動力伝達機構３８を介して出力側
ディスク４に伝わる。この様に出力側ディスク４からト
ロイダル型無段変速機３４に加わるトルクは、無段変速
装置全体の減速比を増速側に変化させるべく、トロイダ
ル型無段変速機３４の減速比の値を大きくする程小さく
なる。この結果、高速走行時に上記トロイダル型無段変
速機３４に入力されるトルクを小さくして、このトロイ
ダル型無段変速機３４の構成部品の耐久性向上を図れ
る。

【００３７】更に、図１２に示した構造で、自動車を後
退させるべく、前記出力軸４４を逆回転させる際には、
前記低速用、高速用両クラッチ５７、５８の接続を断つ
と共に、前記後退用クラッチ６１を接続する。この結
果、上記リング歯車４６が固定され、上記各遊星歯車組
４７、４７が、このリング歯車４６並びに前記太陽歯車
４５と噛合しつつ、この太陽歯車４５の周囲を公転す
る。この結果、この太陽歯車４５並びにこの太陽歯車４
５を固定した出力軸４４が、前述した高速走行時並びに
上述した低速走行時とは逆方向に回転する。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】上述した様な先発明に
係る無段変速装置は、特開平１−１６９１６９号公報に
記載された無段変速機に比べれば、構造が簡単で小型・
軽量化を図れる。但し、小型自動車用に、より小型且つ
軽量の無段変速機装置を実現する為、或はより高効率の
無段変速装置を実現する為には、更に改良する事が望ま
れる。即ち、上述した先発明に係る無段変速装置の場合
には、遊星歯車機構３７を構成する太陽歯車４５とリン
グ歯車４６との回転方向を一致させる為に、これら両歯
車４５、４６同士の間に、それぞれ２個ずつの遊星歯車
４８ａ、４８ｂを組み合わせて成る遊星歯車組４７、４
７を設けている。この為、これら遊星歯車４８ａ、４８
ｂの数が、遊星歯車機構を構成するのに最低限必要な遊
星歯車の数の２倍必要になり、その分だけ、無段変速装
置の小型・軽量化を図りにくくなる。又、歯車同士の噛
合部が多くなる分、噛合部で発生する摩擦損失等に基づ
く動力損失が多くなり、無段変速装置全体としての伝達
効率の向上を図りにくくなる。本発明は、この様な事情
に鑑み、高速走行時にトロイダル型無段変速機を通じて
伝達するトルクの軽減を図れ、しかも小型且つ軽量に構
成できる、実用的な構造を実現すべく発明したものであ
る。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明の無段変速装置の
うち、請求項１に記載した無段変速装置は、例えば特開
平１−１６９１６９号公報等に記載されて従来から知ら
れている無段変速装置と同様に、駆動源に接続される入
力軸及び駆動すべき部分に接続される出力軸と、入力デ
ィスクと出力ディスクとの間に挟持した複数個のパワー
ローラの傾斜角度を変える事により上記入力ディスクと
出力ディスクとの間の減速比を変えるトロイダル型無段
変速機と、太陽歯車とリング歯車と遊星歯車を回転自在
に支持するキャリアとから成る遊星歯車機構と、これら
トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構とを連結する１
対の動力伝達機構と、上記入力軸と出力軸との間の変速
状態を、少なくとも高速走行モードと低速走行モードと
の２種類のモードに切り換え自在な切換手段とを備え、
低速走行モードでは上記入力軸と出力軸との間の動力を
総て上記トロイダル型無段変速機を通じて伝達し、高速
走行モードでは動力を上記遊星歯車機構により伝達する
と共に、一部の動力をこの遊星歯車機構を介して上記ト
ロイダル型無段変速機に循環させる。

【００４０】特に、請求項１に記載した無段変速装置に
於いては、上記遊星歯車機構のうち、上記低速走行モー
ド時に上記出力ディスクから上記遊星歯車機構に回転力
を伝達すると共に、上記高速走行モード時に上記遊星歯
車機構から上記出力ディスクに動力を循環させる為の第
一の動力伝達機構の端部に結合されている部材が上記太
陽歯車である。又、上記遊星歯車機構のうち、高速走行
モード時に上記入力軸から上記遊星歯車機構に回転力を
伝達する第二の動力伝達機構の端部に結合されている部
材が上記キャリアである。更に、上記出力軸と上記リン
グ歯車とが結合されている。

【００４１】又、請求項２に記載した無段変速装置は、
駆動軸により回転駆動される入力軸と、この入力軸の回
転に基づく動力を取り出す為の出力軸と、トロイダル型
無段変速機と、遊星歯車機構とを備える。そして、この
トロイダル型無段変速機は、互いに同心に配置した入力
ディスクと出力ディスクとの間に挟持した複数個のパワ
ーローラの傾斜角度を変える事により、上記入力軸の回
転に基づいて回転する入力ディスクと上記出力ディスク
との間の減速比を変えるものである。又、上記遊星歯車
機構は、太陽歯車と、この太陽歯車の周囲に配置して上
記出力軸と結合されたリング歯車と、同心円上に配置し
た複数本の枢軸によりそれぞれ上記太陽歯車及びリング
歯車と噛合する１個ずつの遊星歯車をそれぞれ回転自在
に支持する複数本の枢軸を設けたキャリアとから成る。
そして、上記太陽歯車と上記出力ディスクとを第一の動
力伝達機構により回転力の伝達を可能な状態に接続する
と共に、上記入力軸と上記キャリアとを第二の動力伝達
機構により回転力の伝達を可能な状態に接続自在として
いる。又、上記入力軸と出力軸との間の変速状態を高速
走行モードと低速走行モードと後退モードとの３種類の
モードに切り換え自在な切換手段を備える。更に、上記
第一の動力伝達機構の減速比αと上記第二の動力伝達機
構の減速比βとの比β／αを、上記トロイダル型無段変
速機の最大増速時の減速比ｉ_H とほぼ同じとしている。
各減速比α、βをこの様に規制する理由は、上記低速走
行モードと高速走行モードとの切り換え時に、無段変速
装置全体としての減速比が不連続になる事を、防止若し
くは低減する為である。

【００４２】

【作用】上述の様に構成する本発明の無段変速装置の作
用は、次の通りである。先ず、低速走行時には、入力軸
と出力軸との間の動力を総て上記トロイダル型無段変速
機を通じて伝達する。この為に例えば、遊星歯車機構を
構成する太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何
れかの部材同士を結合し、これら太陽歯車とリング歯車
とキャリアとを、太陽歯車を中心として一体的に回転さ
せる。この状態ではトロイダル型無段変速機のみが、入
力軸から出力軸に動力を伝達する。この低速走行時に入
力、出力両ディスク同士の間の減速比を変換する際の作
用は、前述の図７〜１０に示した従来のトロイダル型無
段変速機の場合と同様である。勿論、この状態では、上
記入力軸と出力軸との間の減速比、即ち無段変速装置全
体としての減速比は、トロイダル型無段変速機の減速比
に比例する。又、この状態では、このトロイダル型無段
変速機に入力されるトルクは、上記入力軸に加えられる
トルクに等しくなる。

【００４３】これに対して、高速走行時には、動力を上
記遊星歯車機構により伝達すると共に、一部の動力をこ
の遊星歯車機構を介して上記トロイダル型無段変速機に
循環させる。この状態では、上記トロイダル型無段変速
機の出力ディスクに、この遊星歯車機構を構成する太陽
歯車からトルクが伝わる。又、この状態では、上記無段
変速装置全体としての減速比は、遊星歯車の公転速度に
応じて変化する。そこで、上記トロイダル型無段変速機
の減速比を変えて、上記遊星歯車の公転速度を変えれ
ば、上記無段変速装置全体としての減速比を調節でき
る。即ち、この状態では、トロイダル型無段変速機の減
速比を減速側に変化させる程、無段変速装置全体の減速
比の値は小さくなる（増速側に変化する）。この様な高
速走行時の状態では、無段変速装置全体の減速比の値を
小さくすべく（変速比を増速側に変化させるべく）、ト
ロイダル型無段変速機の減速比の値を大きくする（減速
側に変化させる）程、このトロイダル型無段変速機に入
力されるトルクが小さくなる。この結果、高速走行時に
上記トロイダル型無段変速機に入力されるトルクを小さ
くして、このトロイダル型無段変速機の構成部品の耐久
性向上並びに伝達効率の向上を図れる。

【００４４】上述の作用に就いては、前述した先発明の
無段変速装置の場合と同様である。特に、本発明の無段
変速装置の場合には、第一の動力伝達機構の端部に太陽
歯車を、第二の動力伝達機構の端部にキャリアを、それ
ぞれ結合する事で、遊星歯車機構を構成する太陽歯車と
リング歯車との回転方向を互いに逆にできる。この為、
１個の遊星歯車をこれら太陽歯車とリング歯車との双方
に噛合させる事が可能になり、無段変速装置の小型・軽
量化と伝達効率の向上とを図れる。

【００４５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の第
１例を示している。本発明の無段変速装置は、前述の図
１２に示した先発明に係る無段変速装置と同様に、駆動
源であるエンジン４１のクランクシャフト４２につなが
って、このエンジン４１により回転駆動される入力軸４
０を備える。この入力軸４０の入力側端部（図１の左端
部）と上記クランクシャフト４２の出力側端部（図１の
右端部）との間には、トルクコンバータ、電磁クラッチ
等の発進クラッチ４３を、これらクランクシャフト４２
及び入力軸４０に対し直列に設けている。従って図示の
例の場合には、これらクランクシャフト４２と入力軸４
０とを、互いに同心に配置している。これに対して、上
記入力軸４０の回転に基づく動力を取り出す為の円管状
の出力軸４４を、この入力軸４０と平行に、この入力軸
４０と独立した回転自在に配置している。そして、この
入力軸４０の周囲にトロイダル型無段変速機３４を、上
記出力軸４４の周囲側方（図１の右方）に遊星歯車機構
３７を、それぞれ設けている。

【００４６】上記トロイダル型無段変速機３４を構成す
るカム板１０は、上記入力軸４０の中間部に固定してい
る。又、入力ディスク２と出力ディスク４とは、上記入
力軸４０の周囲に、ニードル軸受等、図示しない軸受に
より、この入力軸４０に対し、互いに独立した回転を自
在に支持している。そして、上記カム板１０の片面（図
１の右面）に形成したカム面１３と入力ディスク２の外
側面に形成したカム面１４との間にローラ１２、１２を
挟持し、押圧装置９を構成している。従って、上記入力
ディスク２は上記入力軸４０の回転に伴い、上記出力デ
ィスク４に向け押圧されつつ回転する。

【００４７】又、上記入力ディスク２の内側面２ａと上
記出力ディスク４の内側面４ａとの間に複数個（通常２
〜３個）のパワーローラ８、８を挟持し、これら各パワ
ーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記両内側面２ａ、
４ａとを当接させている。これら各パワーローラ８、８
は、トラニオン６、６及び変位軸７、７（図７〜１０参
照。図１には省略。）により、回転自在に支持してい
る。上記トロイダル型無段変速機３４は、従来から広く
知られているトロイダル型無段変速機と同様に、上記ト
ラニオン６、６を揺動させて上記各パワーローラ８、８
を支持している変位軸７、７の傾斜角度を変える事によ
り、上記入力ディスク２と上記出力ディスク４との間の
減速比を変える。

【００４８】又、上記遊星歯車機構３７を構成するリン
グ歯車４６は、前記出力軸４４の入力側端部（図１の右
端部）に固定している。従ってこの出力軸４４は、上記
リング歯車４６の回転に伴って回転する。このリング歯
車４６の内側には太陽歯車４５を、このリング歯車４６
と同心に、且つ回転自在に支持している。そして、この
リング歯車４６の内周面と上記太陽歯車４５の外周面と
の間に、複数個（通常は３〜４個）の遊星歯車４８、４
８を設けている。これら各遊星歯車４８、４８は、それ
ぞれ上記リング歯車４６と上記太陽歯車４５とに噛合さ
せている。

【００４９】上述の様な各遊星歯車４８、４８は、キャ
リア４９に設けた、上記出力軸４４と平行な枢軸５０、
５０により、回転自在に支持している。又、上記キャリ
ア４９の中心部にその一端部（図１の右端部）を結合し
た第一の伝達軸６７は、上記出力軸４４を緩く挿通した
状態で、ニードル軸受等、図示しない軸受により、回転
自在に支持している。即ち、上記出力軸４４を図示しな
いハウジングの内側に、やはり図示しない軸受により回
転自在に支持し、上記第一の伝達軸６７を上記出力軸４
４の内側に挿通している。そして、この第一の伝達軸６
７を、上記ハウジング或は出力軸４４の内側に、やはり
図示しない軸受により、回転自在に支持している。

【００５０】又、上記太陽歯車４５と前記出力ディスク
４とを、第一の動力伝達機構３８ａにより、回転力の伝
達を可能な状態に接続している。この第一の動力伝達機
構３８ａは、上記出力ディスク４と同心に固定された第
一の歯車５１と、上記太陽歯車４５を一端部（図１の左
端部）に固定した第二の伝達軸６８の他端部に固定した
第二の歯車５２と、これら第一、第二の歯車５１、５２
同士の間に設けたアイドル歯車６９とにより構成してい
る。従って上記太陽歯車４５は、上記出力ディスク４の
回転に伴って、この出力ディスク４と同方向に、上記第
一、第二の歯車５１、５２の歯数の比に応じた速度で回
転する。

【００５１】一方、前記入力軸４０と上記キャリア４９
とは、第二の動力伝達機構３９ａにより、回転力の伝達
を可能な状態に接続自在としている。この第二の動力伝
達機構３９ａは、互いに噛合する駆動歯車７０と従動歯
車７１とにより構成している。即ち、駆動歯車７０を上
記入力軸４０の中間部で上記発進クラッチ４３寄り（図
１の左寄り）部分に固定すると共に、従動歯車７１を、
前記第一の伝達軸６７の他端部（図１の左端部）に固定
している。図示の例では、上記駆動歯車７０の歯数と従
動歯車７１の歯数とを、互いに等しくしている。従って
上記第一の伝達軸６７は、上記入力軸４０の回転に伴っ
て、この入力軸４０と反対方向に、この入力軸４０と同
速で回転する。

【００５２】又、本発明の無段変速装置は、クラッチ機
構を備える。このクラッチ機構は、前記第一、第二の伝
達軸６７、６８のうちの何れか一方の伝達軸のみを、上
記キャリア４９に接続する。本例の場合に、このクラッ
チ機構は、上記第二の伝達軸６８と上記キャリア４９と
の間に設けた低速用クラッチ５７と、上記第一の伝達軸
６７の中間部に、この第一の伝達軸６７と直列に設けた
高速用クラッチ５８とから成る。このうちの低速用クラ
ッチ５７は、接続時には、前記遊星歯車機構３７を構成
する太陽歯車４５とリング歯車４６と遊星歯車４８、４
８との相対変位を阻止し、これら太陽歯車４５とリング
歯車４６とを一体的に結合する。これら低速用クラッチ
５７と高速用クラッチ５８とは、何れか一方のクラッチ
が接続された場合には、他方のクラッチの接続が断たれ
る様に、制御回路（油圧、電気）を構成している。

【００５３】又、図示の例では、上記キャリア４９と、
無段変速装置のハウジング（図示省略）等、固定の部分
との間に、後退用クラッチ６１を設けている。この後退
用クラッチ６１は、自動車を後退させるべく、前記出力
軸４４を逆方向に回転させる為に設けている。この後退
用クラッチ６１は、上記低速用クラッチ５７と高速用ク
ラッチ５８との何れか一方が接続された状態では、接続
が断たれる。又、この後退用クラッチ６１が接続された
状態では、上記低速用クラッチ５７と高速用クラッチ５
８とは、何れも接続が断たれる。即ち、前記発進クラッ
チ４３を除く、残り３個のクラッチ５７、５８、６１
は、何れか１個が接続されると、残り２個のクラッチの
接続は断たれる。

【００５４】更に、図示の例では、上記出力軸４４とデ
ファレンシャルギヤ３５とを、第三、第四の歯車６２、
６３で構成する第三の動力伝達機構６５ａにより接続し
ている。従って、上記出力軸４４が回転すると、これら
第三の動力伝達機構６５ａ及びデファレンシャルギヤ３
５を介して左右１対の駆動軸６６、６６が回転し、自動
車の駆動輪を回転駆動させる。

【００５５】上述の様に構成する本例の無段変速装置の
作用は、次の通りである。先ず、低速走行時には、上記
低速用クラッチ５７を接続すると共に、上記高速用クラ
ッチ５８及び後退用クラッチ６１の接続を断つ。この状
態で上記発進クラッチ４３を接続し、前記入力軸４０を
回転させると、トロイダル型無段変速機３４のみが、上
記入力軸４０から出力軸４４に動力を伝達する。即ち、
低速用クラッチ５７の接続に伴って、前記太陽歯車４５
とキャリア４９とリング歯車４６とが一体的に結合さ
れ、前記遊星歯車機構３７を構成する各歯車４５、４
６、４８同士の相対回転が不能になる。又、上記高速用
クラッチ５８及び後退用クラッチ６１の接続が断たれる
事で、上記キャリア４９は、前記第一の伝達軸６７の他
端部に固定した従動歯車７１の回転速度に関係なく、回
転自在となる。

【００５６】従って、この状態で上記入力軸４０を回転
させると、この回転は前記押圧装置９を介して入力ディ
スク２に伝わり、更に複数のパワーローラ８、８を介し
て出力ディスク４に伝わる。更に、この出力ディスク４
の回転は、第一の動力伝達機構３８ａを構成する第一、
第二の歯車５１、５２及びアイドル歯車６９を介して太
陽歯車４５及びキャリア４９に伝わる。上述の様にこの
状態では、遊星歯車機構３７を構成する各歯車４５、４
６、４８同士の相対回転が不能になっているので、上記
リング歯車４６に結合固定した出力軸４４が、上記太陽
歯車４５及びキャリア４９と同じ速度で回転する。

【００５７】この様な低速走行時に、入力側、出力側両
ディスク２、４同士の間の減速比を変える際の作用自体
は、前述の図７〜１０に示した従来のトロイダル型無段
変速機の場合と同様である。勿論、この状態では、上記
入力軸４０と出力軸４４との間の減速比、即ち、無段変
速装置全体としての減速比は、トロイダル型無段変速機
３４の減速比に比例する。又、この状態では、このトロ
イダル型無段変速機３４に入力されるトルクは、上記入
力軸４０に加えられるトルクに等しくなる。尚、低速走
行時には、前記第二の動力伝達機構３９ａを構成する駆
動歯車７０及び従動歯車７１は、空回りするだけであ
る。

【００５８】これに対して、高速走行時には、前記高速
用クラッチ５８を接続すると共に、前記低速用クラッチ
５７及び後退用クラッチ６１の接続を断つ。この状態で
上記入力軸４０を回転させると、この入力軸４０から前
記出力軸４４には、上記第二の動力伝達機構３９ａを構
成する上記駆動歯車７０及び従動歯車７１と前記遊星歯
車機構３７とが、動力を伝達する。

【００５９】即ち、上記高速走行時に上記入力軸４０が
回転すると、この回転は上記第二の動力伝達機構３９ａ
並びに高速用クラッチ５８を介してキャリア４９に伝わ
り、このキャリア４９を回転させる。そして、このキャ
リア４９の回転が複数の遊星歯車４８、４８を介してリ
ング歯車４６に伝わり、このリング歯車４６を固定した
上記出力軸４４を回転させる。上記キャリア４９が入力
側となった場合に上記遊星歯車機構３７は、上記太陽歯
車４５が停止している（リング歯車４６の内側で回転し
ない）と仮定すれば、このリング歯車４６と太陽歯車４
５との歯数の比、並びに上記キャリア４９の回転速度に
応じた減速比（１未満の値）で、このキャリア４９とリ
ング歯車４６との間で動力を伝達する。但し、上記太陽
歯車４５は上記リング歯車４６の内側で回転し、無段変
速装置全体としての減速比は、この太陽歯車４５の回転
速度に応じて変化する。そこで、上記トロイダル型無段
変速機３４の減速比を変えて、上記太陽歯車４５の回転
速度を変えれば、上記無段変速装置全体としての減速比
を調節できる。

【００６０】即ち、図示の例では、上記高速走行時に上
記太陽歯車４５が、上記キャリア４９と同方向に回転す
る。又、リング歯車４６と太陽歯車４５との歯数の比
を、上記キャリア４９とリング歯車４６との間で増速を
行なえる値に規制している。そして、上記太陽歯車４５
の回転速度が遅い程、上記リング歯車４６を固定した出
力軸４４の回転速度が速くなる様にしている。例えば、
上記トロイダル型無段変速機３４を最大増速状態とし、
上記太陽歯車４５の回転速度とキャリア４９の回転速度
（何れも角速度）が同じになれば、上記キャリア４９と
出力軸４４との回転速度が同じになる。これに対して、
上記太陽歯車４５の回転速度がキャリア４９の回転速度
よりも遅ければ、上記キャリア４９の回転速度よりも出
力軸４４の回転速度が速くなる。

【００６１】従って、上記高速走行時には、前記トロイ
ダル型無段変速機３４の減速比を大きくする（減速側に
変化させる）程、無段変速装置全体の減速比は増速側に
変化する。この様な高速走行時の状態では、上記トロイ
ダル型無段変速機３４に、入力ディスク２からではな
く、出力ディスク４からトルクが加わる（低速時に加わ
るトルクをプラスのトルクとした場合にマイナスのトル
クが加わる）。即ち、前記高速用クラッチ５８を接続し
た状態では、前記エンジン４１から入力軸４０に伝達さ
れたトルクは、前記押圧装置１０が前記入力ディスク２
を押圧する以前に、前記第二の動力伝達機構３９ａを介
して前記遊星歯車機構３７のキャリア４９に伝達され
る。従って、入力軸４０の側から上記押圧装置１０を介
して入力ディスク２に伝達されるトルクは殆どなくな
る。

【００６２】一方、上記第二の動力伝達機構３９ａを介
して前記遊星歯車機構３７のキャリア４９に伝達された
トルクの一部は、前記各遊星歯車４８、４８から、太陽
歯車４５及び第一の動力伝達機構３８ａを介して出力デ
ィスク４に伝わる。この様に出力ディスク４からトロイ
ダル型無段変速機３４に加わるトルクは、無段変速装置
全体の減速比を小さくすべく（増速側に変化させるべ
く）、トロイダル型無段変速機３４の減速比を大きくす
る程小さくなる。この結果、高速走行時に上記トロイダ
ル型無段変速機３４に入力されるトルクを小さくして、
このトロイダル型無段変速機３４の構成部品の耐久性向
上を図れる。

【００６３】更に、図１に示した構造で、自動車を後退
させるべく、前記出力軸４４を逆回転させる際には、前
記低速用、高速用両クラッチ５７、５８の接続を断つと
共に、前記後退用クラッチ６１を接続する。この結果、
上記キャリア４９が固定され、上記各遊星歯車４８、４
８が自転のみ可能で公転不能になる。この結果、トロイ
ダル型無段変速機３４を介して回転駆動される太陽歯車
４５の回転に伴って、前記リング歯車４６及びこのリン
グ歯車４６に連結固定した出力軸４４が、前述した高速
走行時並びに上述した低速走行時とは逆方向に回転す
る。

【００６４】尚、図２は、上述した第１例の構造で、無
段変速装置全体としての減速比（横軸）を連続して変化
させる場合に、トロイダル型無段変速機３４の減速比
（左側縦軸）と、このトロイダル型無段変速機３４を通
過するトルク（右側縦軸）とが変化する状態の１例を示
している。これら各減速比並びにトルクの関係は、トロ
イダル型無段変速機３４の減速幅、遊星歯車機構３７の
歯数比、第二の動力伝達機構３９ａの減速比等に応じて
変わる。本発明を実施する場合にこれらの値並びに構造
は、設計的に定める。図２に記載した各線を得る為の条
件としては、トロイダル型無段変速機３４の減速比の幅
を凡そ４倍（２．０〜０．５）とし、遊星歯車機構３７
の減速比（太陽歯車４５の歯数／リング歯車４６の歯
数）は０．５、第一の動力伝達機構３８ａの減速比は
２、第二の動力伝達機構３９ａの減速比は１であるとし
て計算した。又、低速用クラッチ５７と高速用クラッチ
５８との切り換えは、無段変速装置全体としての減速比
が１の場合（トロイダル型無段変速機の減速比が０．５
の場合）に行なうとした。

【００６５】この様な条件により、図１に示す様な無段
変速装置を設計した場合を示す図２で、実線ａは、上記
トロイダル型無段変速機３４の減速比を、破線ｂは、エ
ンジン４１から入力軸４０に伝えられたトルクのうち、
トロイダル型無段変速機３４を通過するトルクの大きさ
の割合を、それぞれ表している。この様な図２から明ら
かな通り、本発明の無段変速装置によれば、無段変速装
置全体としての減速比を４〜０．７３とし、この無段変
速装置全体としての減速比を最も小さく（０．７３）し
た状態で、上記トロイダル型無段変速機３４を通過する
トルクの大きさを、エンジン４１から入力軸４０に伝え
られるトルクの９％程度に抑えられる。この様に、遊星
歯車機構３７を含み、歯車式動力伝達機構に比べて動力
損失が大きい（伝達効率が９０％程度である）上記トロ
イダル型無段変速機３４を通過するトルクを小さくする
事により、無段変速装置全体としての伝達効率を十分に
（計算上は９９％程度に）大きくできる。

【００６６】尚、実際の無段変速装置を構成する場合に
は、無段変速装置全体としての減速比が１の場合に常に
低速用クラッチ５７と高速用クラッチ５８との切り換え
を行なう様にすると、上記減速比が１の前後で走行して
いる場合に、頻繁にこれら両クラッチ５６、５７の切り
換えが行なわれる。この様な事態は、運転者に違和感を
与えるだけでなく、これら各クラッチ５６、５７の耐久
性にも悪影響を及ぼす。従って、実際の無段変速装置を
構成する場合には、上記減速比が高くなる場合と低くな
る場合とで上記各クラッチ５６、５７の切り換えのタイ
ミングを変える、所謂ヒステリシスを設ける。

【００６７】次に、図３は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、クランクシャフト４
２と入力軸４０とを直接連結し（図１に示した発進クラ
ッチ４３を省略し）、低速用クラッチ５７に発進クラッ
チとしての機能を合わせ持たせている。この為に本例の
場合には、上記低速用クラッチ５７として、湿式多板ク
ラッチ、或はトルクコンバータ付クラッチ等、低速時に
滑りを起こせる構造のものを使用する。その他の構成及
び作用は、実現できる減速比や高速走行時にトロイダル
型無段変速機３４を通過するトルクの軽減割合等も含
め、上述した第１例の場合と同様である。

【００６８】次に、図４は、本発明の実施の形態の第３
例を示している。本例の場合には、エンジン４１に対す
るトロイダル型無段変速機３４、遊星歯車機構３７、第
一、第二の動力伝達機構３８ａ、３９ａの配置を前後
（図１、３左右）逆にしている。又、低速用クラッチ５
７を、太陽歯車４５を固定した第一の伝達軸６７と出力
軸４４を介してリング歯車４６に固定した第三の歯車６
２との間に設けている。その他の構成及び作用は、実現
できる減速比や高速走行時にトロイダル型無段変速機３
４を通過するトルクの軽減割合等も含め、前述した第１
例の場合と同様である。尚、低速用クラッチ５７は、上
記遊星歯車機構３７を構成する３種類の歯車４５、４
６、４８の相対変位を阻止できるものであれば、図示の
各例の部分以外の部分に装着しても良い。

【００６９】次に、図５は、本発明の実施の形態の第４
例を示している。本例の場合には、クランクシャフト４
２と入力軸４０とを直接連結し（図４に示した発進クラ
ッチ４３を省略し）、低速用クラッチ５７に発進クラッ
チとしての機能を合わせ持たせている。その他の構成及
び作用は、実現できる減速比や高速走行時にトロイダル
型無段変速機３４を通過するトルクの軽減割合等も含
め、上述した第３例の場合と同様である。

【００７０】次に、図６は、本発明の実施の形態の第５
例を示している。本例の場合には、トロイダル型無段変
速機３４ａとして、それぞれ２個ずつの入力ディスク
２、２と出力ディスク４、４とを、動力の伝達方向に関
して互いに並列に設けた、所謂ダブルキャビティ型のも
のを使用している。この様なダブルキャビティ型のトロ
イダル型無段変速機３４ａを使用する事により、このト
ロイダル型無段変速機３４ａを通過可能なトルクを大き
くして、第１〜４例の場合よりも大きな出力を有するエ
ンジン４１を備えた自動車用の無段変速装置の実現を可
能にしている。トロイダル型無段変速機３４ａの構造を
変えた以外の構成及び作用は、実現できる減速比や高速
走行時にトロイダル型無段変速機３４ａを通過するトル
クの軽減割合等も含め、前述した第１例の場合と同様で
ある。

【００７１】

【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、比較的簡単で、小型、軽量、且つ低コスト
で造れる構造にも拘らず、無段変速装置に組み込んだト
ロイダル型無段変速機の構成部品に加わる荷重を軽減し
て、耐久性の向上を図ると共に、伝達効率の向上も図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す略構成図。

【図２】トロイダル型無段変速機の減速比と、無段変速
装置全体としての減速比と、入力トルクとトロイダル型
無段変速機を通過するトルクとの関係とを示す線図。

【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す略構成図。

【図４】同第３例を示す略構成図。

【図５】同第４例を示す略構成図。

【図６】同第５例を示す略構成図。

【図７】従来から知られているトロイダル型無段変速機
の基本構造を、最大減速時の状態で示す部分切断側面
図。

【図８】同じく最大増速時の状態で示す部分切断側面
図。

【図９】従来から知られているトロイダル型無段変速機
の具体的構造の１例を示す部分断面図。

【図１０】図９のＡ−Ａ断面図。

【図１１】本発明の対象となる無段変速装置の基本構成
を示すブロック図。

【図１２】先発明の１例を示す略構成図。

【符号の説明】

１入力軸２入力ディスク２ａ内側面３出力軸４出力ディスク４ａ内側面５枢軸６トラニオン７変位軸８パワーローラ８ａ周面９押圧装置１０カム板１１保持器１２ローラ１３カム面１４カム面１５入力軸１６ニードル軸受１７鍔部１８出力歯車１９キー２０支持板２１円孔２２支持軸部２３枢支軸部２４ラジアルニードル軸受２５ラジアルニードル軸受２６スラスト玉軸受２７スラストニードル軸受２８外輪２９駆動ロッド３０駆動ピストン３１駆動シリンダ３２エンジン３３駆動軸３４、３４ａトロイダル型無段変速機３５デファレンシャルギヤ３６出力軸３７遊星歯車機構３８、３８ａ第一の動力伝達機構３９、３９ａ第二の動力伝達機構４０入力軸４１エンジン４２クランクシャフト４３発進クラッチ４４出力軸４５太陽歯車４６リング歯車４７遊星歯車組４８、４８ａ、４８ｂ遊星歯車４９キャリア５０、５０ａ、５０ｂ枢軸５１第一の歯車５２第二の歯車５３第一のスプロケット５４第二のスプロケット５５チェン５６伝達軸５７低速用クラッチ５８高速用クラッチ５９支持板６０中心軸６１後退用クラッチ６２第三の歯車６３第四の歯車６４第五の歯車６５、６５ａ第三の動力伝達機構６６駆動軸６７第一の伝達軸６８第二の伝達軸６９アイドル歯車７０駆動歯車７１従動歯車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源に接続される入力軸及び駆動すべ
き部分に接続される出力軸と、入力ディスクと出力ディ
スクとの間に挟持した複数個のパワーローラの傾斜角度
を変える事により上記入力ディスクと出力ディスクとの
間の減速比を変えるトロイダル型無段変速機と、太陽歯
車とリング歯車と遊星歯車を回転自在に支持するキャリ
アとから成る遊星歯車機構と、これらトロイダル型無段
変速機と遊星歯車機構とを連結する１対の動力伝達機構
と、上記入力軸と出力軸との間の変速状態を、少なくと
も高速走行モードと低速走行モードとの２種類のモード
に切り換え自在な切換手段とを備え、低速走行モードで
は上記入力軸と出力軸との間の動力を総て上記トロイダ
ル型無段変速機を通じて伝達し、高速走行モードでは動
力を上記遊星歯車機構により伝達すると共に、一部の動
力をこの遊星歯車機構を介して上記トロイダル型無段変
速機に循環させる無段変速装置に於いて、上記遊星歯車
機構のうち、上記低速走行モード時に上記出力ディスク
から上記遊星歯車機構に回転力を伝達すると共に、上記
高速走行モード時に上記遊星歯車機構から上記出力ディ
スクに動力を循環させる為の第一の動力伝達機構の端部
に結合されている部材が上記太陽歯車であり、同じく高
速走行モード時に上記入力軸から上記遊星歯車機構に回
転力を伝達する第二の動力伝達機構の端部に結合されて
いる部材が上記キャリアであり、上記出力軸と上記リン
グ歯車とが結合されている事を特徴とする無段変速装
置。
【請求項２】駆動軸により回転駆動される入力軸と、
この入力軸の回転に基づく動力を取り出す為の出力軸
と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車機構とを備
え、このトロイダル型無段変速機は、互いに同心に配置
した入力ディスクと出力ディスクとの間に挟持した複数
個のパワーローラの傾斜角度を変える事により、上記入
力軸の回転に基づいて回転する入力ディスクと上記出力
ディスクとの間の減速比を変えるものであり、上記遊星
歯車機構は、太陽歯車と、この太陽歯車の周囲に配置し
て上記出力軸と結合されたリング歯車と、同心円上に配
置した複数本の枢軸によりそれぞれ上記太陽歯車及びリ
ング歯車と噛合する１個ずつの遊星歯車をそれぞれ回転
自在に支持する複数本の枢軸を設けたキャリアとから成
るものであり、上記太陽歯車と上記出力ディスクとを第
一の動力伝達機構により回転力の伝達を可能な状態に接
続すると共に、上記入力軸と上記キャリアとを第二の動
力伝達機構により回転力の伝達を可能な状態に接続自在
とし、更に、上記入力軸と出力軸との間の変速状態を高
速走行モードと低速走行モードと後退モードとの３種類
のモードに切り換え自在な切換手段を備え、上記第一の
動力伝達機構の減速比αと上記第二の動力伝達機構の減
速比βとの比β／αを、上記トロイダル型無段変速機の
最大増速時の減速比ｉ_H とほぼ同じとした無段変速装
置。