| 【発明の名称】 |
変速比無限大無段変速機 |
| 【発明者】 |
【氏名】中野 正樹
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| 【要約】 |
【課題】ユニット入力軸側の軸方向寸法の短縮を可能にする。
【解決手段】ユニット入力軸１ａ、ＣＶＴシャフト１ｂにそれぞれ連結された一定変速機３及び無段変速機２と、ユニット出力軸６に設けた遊星歯車機構５と、ユニット入力軸１ａからキャリアへの伝達経路の途中に介装された動力循環モードクラッチ９と、遊星歯車機構５のサンギアとリングギアの間に介装された直結モードクラッチ１０と、無段変速機２からサンギアへ駆動力を伝達するチェーン４０とを備え、ユニット入力軸１ａに設けた一定変速機のギア３ａとトロイダル型無段変速機２のローデイングカム装置２３は、このカムディスク２４から突設された爪部２７がギア３ａの側面に形成された貫通孔３０に収装されて回転方向で係合する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ユニット入力軸にそれぞれ連結されたトロイダル型無段変速機及び一定変速機と、ユニット入力軸と平行に配置されたユニット出力軸に配設されるとともに、トロイダル型無段変速機の出力軸に連結したサンギヤと、シングルピニオンで構成されて一定変速機の出力軸に連結したキャリアと、ユニット入力軸に平行なユニット出力軸に連結したリングギアと、からなる遊星歯車機構と、前記ユニット入力軸からキャリアを介して無段変速機出力部へ至る伝達経路の途中に介装された動力循環モードクラッチと、前記遊星歯車機構のサンギヤ、キャリア、リングギアのうちの２つの要素の間に介装された直結モードクラッチと、前記トロイダル型無段変速機から前記サンギアへ駆動力を伝達する無段変速機出力経路と、前記トロイダル型無段変速機に配設されて、パワーローラを挟持する入出力ディスクへ入力トルクに応じた押圧力を付与する押圧力発生手段とを備えた変速比無限大無段変速機において、前記一定変速機はギアで構成されて、ユニット入力軸に設けた一定変速機のギアとトロイダル型無段変速機の押圧力発生手段は、この押圧力発生手段から突設された凸部がギアの側面に形成された孔部に収装されて回転方向で係合することを特徴とする変速比無限大無段変速機。
【請求項２】 前記押圧力発生手段は、無段変速機入力軸に回転方向で結合した入力ディスクと、無段変速機入力軸と相対回転可能に支持されたカムディスクとの間に介装したローラから構成され、このカムディスクに形成した凸部が前記一定変速機のギアの側面に形成した孔部に収装されて、回転方向で係合する一方、軸方向へ相対変位可能に連結したことを特徴とする請求項１に記載の変速比無限大無段変速機。
【請求項３】 前記ギアは、ユニット入力軸と一体的に形成または結合される一方、カムディスクの凸部と係合する側面の反対側の側面に軸受を配設したことを特徴とする請求項２に記載の変速比無限大無段変速機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両などに採用される変速比無限大無段変速機の改良に関するもので、特にトロイダル型無段変速機を採用したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から車両の変速機として、ベルト式やトロイダル型の無段変速機が知られており、このような無段変速機の変速領域をさらに拡大するために、無段変速機に一定変速機と遊星歯車機構を組み合わせて変速比を無限大まで制御可能とする変速比無限大無段変速機が知られており、例えば、特開昭６３−２１９９５６号公報などがある。
【０００３】これは、エンジンに連結される変速比無限大無段変速機のユニット入力軸に変速比を連続的に変更可能な無段変速機と、一定変速機（減速機）とを並列的に連結するとともに、これらの出力軸を遊星歯車機構で結合したもので、無段変速機の出力歯車はチェーンを介して遊星歯車機構のサンギアに、一定変速機の出力軸は動力循環モードクラッチを介して遊星歯車機構のキャリアにそれぞれ連結される。
【０００４】サンギアと連結した無段変速機出力軸は、直結モードクラッチを介して変速比無限大無段変速機の出力軸であるユニット出力軸に結合される一方、遊星歯車機構のリングギアもユニット出力軸に結合される。
【０００５】このような変速比無限大無段変速機では、動力循環モードクラッチを接続する一方、直結モードクラッチを遮断することにより、無段変速機と一定変速機の変速比の差に応じて、総減速比を負の値から正の値まで無限大（ギアードニュートラルという）を含んでほぼ連続的に制御を行う動力循環モードと、動力循環モードクラッチを遮断する一方、直結モードクラッチを接続して無段変速機の変速比とチェーン伝動による変速比の積に応じた変速比となる直結モードを選択的に使用することができる。
【０００６】また、上記無段変速機としては、特開平９−３１０７４５号公報に開示されるように、トロイダル型無段変速機が知られている。
【０００７】これは、入力トルクに応じてパワーローラを挟持押圧するためのローディングカム装置と、エンジン側に結合された入力軸を、相互に設けた爪を回転方向で係合させることで連結している。
【０００８】すなわち、ローディングカム装置のカムディスクには、所定の円周上に複数の爪が軸線方向に突設され、一方、入力軸側の部材（例えば、ギアやフランジ等）にもカムディスクの爪と回転方向で係合するように、複数の爪を軸線方向に突設したものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の変速比無限大無段変速機に、上記トロイダル型無段変速機を採用した場合、カムディスクと入力軸側の部材からそれぞれ軸線方向に爪を突出しているため、軸方向寸法が増大して変速比無限大無段変速機が大型化するという問題があり、また、トロイダル型無段変速機のカムディスクは、入力トルクの大きさに応じて入力ディスクと相対回転するとともに、入力ディスクと結合したＣＶＴシャフトの軸方向の変形（押圧力や熱膨張に応じて発生する）に応じて変位するため、相互に対峙する爪は、カムディスクの軸方向変位を見込んで、常時係合可能なように軸方向に余裕を持たせておく必要があり、軸方向寸法の短縮を阻害していた。
【００１０】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ユニット入力軸側の軸方向寸法の短縮を可能にしながら、カムディスクと入力軸側を円滑に連結することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、ユニット入力軸にそれぞれ連結されたトロイダル型無段変速機及び一定変速機と、ユニット入力軸と平行に配置されたユニット出力軸に配設されるとともに、前記無段変速機の出力軸に連結したサンギヤと、シングルピニオンで構成されて一定変速機の出力軸に連結したキャリアと、ユニット入力軸に平行なユニット出力軸に連結したリングギアと、からなる遊星歯車機構と、前記ユニット入力軸からキャリアを介して無段変速機出力部へ至る伝達経路の途中に介装された動力循環モードクラッチと、前記遊星歯車機構のサンギヤ、キャリア、リングギアのうちの２つの要素の間に介装された直結モードクラッチと、前記トロイダル型無段変速機から前記サンギアへ駆動力を伝達する無段変速機出力経路と、前記トロイダル型無段変速機に配設されて、パワーローラを挟持する入出力ディスクへ入力トルクに応じた押圧力を付与する押圧力発生手段とを備えた変速比無限大無段変速機において、前記一定変速機はギアで構成されて、ユニット入力軸に設けた一定変速機のギアとトロイダル型無段変速機の押圧力発生手段は、この押圧力発生手段から突設された凸部がギアの側面に形成された孔部に収装されて回転方向で係合する。
【００１２】また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記押圧力発生手段は、無段変速機入力軸に回転方向で結合した入力ディスクと、無段変速機入力軸と相対回転可能に支持されたカムディスクとの間に介装したローラから構成され、このカムディスクに形成した凸部が前記一定変速機の側面に形成した孔部に収装されて、回転方向で係合する一方、軸方向へ相対変位可能に連結する。
【００１３】また、第３の発明は、前記第２の発明において、前記ギアは、ユニット入力軸と一体的に形成または結合される一方、カムディスクの凸部と係合する側面の反対側の側面に軸受を配設する。
【００１４】
【発明の効果】第１の発明は、ユニット入力軸に伝達されたトルクは、ユニット入力軸に設けた一定変速機のギアから遊星歯車機構へ入力される一方、このギアと係合した押圧力発生手段からトロイダル型無段変速機より遊星歯車機構へそれぞれ入力される。
【００１５】トロイダル型無段変速機は押圧力発生手段に設けた凸部が、一定変速機のギアの側面に形成された孔部に収装されることで回転方向で係合して、ユニット入力軸とトロイダル型無段変速機が連結してトルクの伝達が円滑に行われ、前記従来例のように、ユニット入力軸側と押圧力発生手段の双方に爪部を形成して連結した場合に比して軸方向寸法を大幅に短縮することが可能となって、トロイダル型無段変速機を用いた変速比無限大無段変速機の小型化を推進することが可能となる。
【００１６】また、第２の発明は、押圧力発生手段のカムディスクに形成した凸部は一定変速機のギアの側面に形成した孔部に収装されて、回転方向で係合する一方、軸方向へ相対変位可能に連結したため、無段変速機入力軸が押圧力や熱膨張などによって軸方向へ変形しても、カムディスクの軸方向変位を許容して、カムディスクとギアは円滑に回転方向で係合してトルクの伝達を行うことができ、入力軸の軸方向寸法を大幅に短縮して変速比無限大無段変速機の小型化を推進することが可能となる。
【００１７】また、第３の発明は、ユニット入力軸を支持する軸受を、一定変速機のギアがカムディスクと係合した側面の反対側の側面に配設したため、軸受からカムディスクまでの軸方向寸法をさらに短縮でき、変速比無限大無段変速機の小型化を推進することが可能となる。
【００１８】
【実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】図１、図２は、トロイダル型無段変速機を用いて変速比無限大無段変速機を構成した一例を示す。
【００２０】これは、図１、図２に示すように、エンジンのクランクシャフト１３に連結される変速比無限大無段変速機のユニット入力軸１ａ、ＣＶＴシャフト１ｂ（無段変速機入力軸）に、変速比を連続的に変更可能な無段変速機２と、ギア３ａ、カウンタギア３ｂから構成された一定変速機３（減速機）を並列的に連結するとともに、これらの出力軸４、３ｃをユニット出力軸６側に配設するとともに遊星歯車機構５で連結したもので、無段変速機２の出力軸４は遊星歯車機構５のサンギア５ａに、一定変速機３の出力軸３ｃは動力循環モードクラッチ９を介して遊星歯車機構５のキャリア５ｂに連結される。
【００２１】サンギア５ａと連結した無段変速機出力軸４は、ギア４ａ及びチェーン４０（無段変速機出力経路）から無段変速機２の駆動力を受け、直結モードクラッチ１０を介して変速比無限大無段変速機の出力軸であるユニット出力軸６に結合される一方、動力循環モードクラッチ９に結合されたリングギア５ｃもユニット出力軸６に結合される。
【００２２】ユニット出力軸６には変速機出力ギア７（無段変速機出力部）が設けられ、この変速機出力ギア７はディファレンシャルギア８のファイナルギア１２と歯合し、ディファレンシャルギア８に結合する駆動軸１１ａ、１１ｂは、所定の総減速比で駆動力が伝達される。
【００２３】ユニット入力軸１ａ、ＣＶＴシャフト１ｂとユニット出力軸６及び駆動軸１１ａ、１１ｂはケーシング１４の内周で平行して配置されるとともに、図１、図２に示すように、図中右側から変速機出力ギア７及びファイナルギア１２と一定変速機３のギア３ａ及びカウンタギア３ｂが軸方向に位置をずらして配設される。
【００２４】この変速比無限大無段変速機では、動力循環モードクラッチ９を解放する一方、直結モードクラッチ１０を締結して無段変速機２の変速比に応じて駆動力を伝達する直結モードと、動力循環モードクラッチ９を締結する一方、直結モードクラッチ１０を解放することにより、無段変速機２と一定変速機３の変速比の差に応じて、変速比無限大無段変速機全体のユニット変速比（ユニット入力軸１ａとユニット出力軸６の変速比）を負の値から正の値まで無限大を含んでほぼ連続的に制御を行う動力循環モードとを選択的に使用することができる。
【００２５】無段変速機２は、図１に示すように、２組の入力ディスク２１、出力ディスク２２で、パワーローラ２０、２０をそれぞれ挟持、押圧するダブルキャビティのハーフトロイダル型で構成され、一対の出力ディスク２２の間に介装された出力歯車２ａは、チェーン４０を介してユニット入力軸１ａ、ＣＶＴシャフト１ｂと平行して配置されたユニット出力軸６の無段変速機出力軸４に形成したギア４ａと連結する。
【００２６】また、図２に示すように、ユニット入力軸１ａ、ＣＶＴシャフト１ｂは、同軸的に配設されるとともに、無段変速機２のローディングカム装置２３を介して、回転方向で連結している。
【００２７】ここで、ローディングカム装置２３（押圧力発生手段）は、図３に示すように、カムディスク２４と入力ディスク２１の間に介装されたカムローラ２５から構成され、ベアリング１５を介してＣＶＴシャフト１ｂと相対回転自在に軸支されたカムディスク２４の背面（図中左側）は、ＣＶＴシャフト１ｂに軸方向で変位可能かつ回転方向で結合された入力ディスク２１の背面と対向しており、これら対向する背面にはそれぞれカム面２１Ａ、２４Ａがそれぞれ形成される。
【００２８】そして、これらカム面２１Ａ、２４Ａの間に介装されたカムローラ２５は保持器２６に収装されて、カムディスク２４と入力ディスク２１との間で相対回転し、カムディスク２４に加わる入力トルクに応じて入力ディスク２１を出力ディスク２２側へ押し付けることで、パワーローラ２０を挟持、押圧する力を発生する。
【００２９】カムディスク２４は、ユニット入力軸１ａからのエンジントルクを受けるため、図３、図４に示すように、エンジンのクランクシャフト１３側へ向けてカムディスク２４の内周側から複数の爪部２７（凸部）を突設しており、これら爪部２７は円周方向に所定の間隔に配置され、隣り合う爪部２７との間には凹部が形成される。なお、爪部２７の先端２７Ａは円弧状に形成されるとともに、各側面２７Ｂは、半径に沿って形成される。
【００３０】一方、ユニット入力軸１ａは、図３の右側端部をエンジンのクランクシャフト１３に締結する一方、他方の端部１６はＣＶＴシャフト１ｂの端面に形成した凹部１７内に収装される。
【００３１】そして、ユニット入力軸１ａにはカムディスク２４と対向して一定変速機３のギア３ａが形成され、このギア３ａのエンジン側の側面に配設したベアリング１８によってユニット入力軸１ａが軸支される。
【００３２】このギア３ａの側面には、図５にも示すように、カムディスク２４の爪部２７を収装する貫通孔３０（孔部）が複数形成され、各爪部２７の先端２７Ａがこの貫通孔３０内に収装されるとともに、貫通孔３０の内周側面３０Ａと爪部２７の側面２７Ｂが係合することで、ユニット入力軸１ａとＣＶＴシャフト１ｂが回転方向で連結され、トルクの伝達が可能となっている。
【００３３】ここで、カムディスク２４の貫通孔３０は、爪部２７の先端２７Ａ側を収装すべく円弧状に形成されて、内周側面３０Ａも半径に沿って形成されており、さらに、貫通孔３０の内周の寸法は、爪部２７の先端２７Ａの軸方向変位可能な大きさに形成される。
【００３４】なお、爪部２７間に形成された凹部２８とギア３ａの側面との間には所定の間隙が形成されて、ローディングカム装置２３が発生する押圧力によるＣＶＴシャフト１ｂの引っ張り方向の変形や、熱膨張によるＣＶＴシャフト１ｂの軸方向の変形によってカムディスク２４がギア３ａ側へ変位した場合でも、凹部２８とギア３ａの側面が当接しないように所定の間隙が設定される。
【００３５】また、貫通孔３０の内周に収装された爪部２７の先端２７Ａは、ギア３ａを挟んでベアリング１８の外輪と対向しており、このベアリング１８の側面と爪部２７の先端２７Ａとの間にも所定の間隙が形成され、上記と同様にＣＶＴシャフト１ｂの軸方向の変形によって爪部２７の先端２７Ａがギア３ａを挟んで対向するベアリング１８に当接しないように設定される。
【００３６】以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００３７】カムディスク２４に形成された爪部２７は、ギア３ａの側面に形成された貫通孔３０の内周に収装されて、回転方向でギア３ａとカムディスク２４とを連結してユニット入力軸１ａとＣＶＴシャフト１ｂのトルク伝達を行うことができる。
【００３８】そして、カムディスク２４の爪部２７の先端２７Ａは、ギア３ａに形成された貫通孔３０内に収装されているため軸方向へ変位可能であり、また、ギア３ａの側面と凹部２８との間に間隙を形成したため、前記したように、ローディングカム装置２３の押圧力や熱膨張によって、ＣＶＴシャフト１ｂが軸方向に変形しても、カムディスク２４とギア３ａが軸方向で結合するのを回避でき、常時回転方向のみで円滑に係合することができるため、前記従来例のように、ユニット入力軸１ａ側に爪部を形成してカムディスク２４と連結した場合に比して軸方向寸法を大幅に短縮することが可能となって、トロイダル型無段変速機を用いた変速比無限大無段変速機の小型化を推進することが可能となるのである。
【００３９】加えて、ユニット入力軸１ａを軸支するベアリング１８を、ギア３ａの貫通孔３０を挟んで爪部２７の先端２７Ａと係合したギア３ａの側面の反対側の側面に配設したため、ユニット入力軸１ａの軸支とＣＶＴシャフト１ｂとの連結を確実に行いながらも、カムディスク２４からベアリング１８までの軸方向寸法をさらに短縮でき、変速比無限大無段変速機の小型化を推進することが可能となるのである。
【００４０】また、前記従来例のように、カムディスク２４の爪部２７と係合する爪部をギアの側面に突設する場合に比して、ギア３ａの側面に貫通孔３０や爪２７と係合可能な凹部を形成すればよいため、機械加工などが容易になって製造コストの低減を図ることができる。
【００４１】なお、上記実施形態において、一定変速機３のギア３ａに形成した貫通孔３０によってカムディスク２４の爪部２７と係合する場合について述べたが、ギア３ａの肉厚が大きい場合には、貫通孔３０に代わって凹部としてもよい。
【００４２】また、上記実施形態において、動力循環モードクラッチ９の配設位置をカウンタギア３ｂとキャリア５ｂの間に配設した一例を示したが、動力循環モードクラッチ９はユニット入力軸１ａからユニット出力軸６の変速機出力ギア７までの間の任意の位置に配設することができ、例えば、図６に示すように、リングギア５ｃとユニット出力軸６の間に配設したり、図７に示すように、ユニット入力軸１ａと一定変速機３のギア３ａとの間に配設したり、あるいは、図８に示すように、サンギア５ａに連結された無段変速機出力軸４に介装してもよく、これらの配設位置では上記実施形態と等価となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月１６日（１９９８．１０．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５５１３
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０８３１（Ｐ２０００−１２０８３１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９５１１２ |
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