特許 5786367 変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5786367

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 37/02 20060101AFI20150910BHJP

【ＦＩ】

   F16H37/02 A

【請求項の数】3

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-39750(P2011-39750)

(22)【出願日】2011年2月25日

(65)【公開番号】特開2012-177398(P2012-177398A)

(43)【公開日】2012年9月13日

【審査請求日】2014年2月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000811

【氏名又は名称】特許業務法人貴和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大黒 優也

(72)【発明者】

【氏名】豊田 俊郎

【審査官】 瀬川 裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０９５８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１８３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４８５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１０８１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２６７１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０３９３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０９６２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１７０８６１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ３７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原動機と、トロイダル型無段変速機と、回転方向変換装置とを備え、
前記原動機は、出力軸を一方向にのみ回転させ、この出力軸の回転方向の変換を行わないものであり、
前記トロイダル型無段変速機は、ハーフトロイダル型であって、前記原動機の出力軸により回転駆動される変速機入力部と、前記回転方向変換装置の変換装置入力部を回転駆動する変速機出力部とを備え、これら変速機入力部と変速機出力部との間に、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの軸方向側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、相対回転を可能に支持された入力ディスク及び出力ディスクと、軸方向に関してこれら入力ディスクの軸方向側面と出力ディスクの軸方向側面との間位置の、これら各ディスクの回転方向に関して複数個所に、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心とする揺動変位を可能に設けられた複数の支持部材と、これら各支持部材に回転自在に支持され、部分球面状の凸面としたそれぞれの周面を、前記各ディスクの軸方向側面にそれぞれ転がり接触させた状態で、前記各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある揺動中心軸を中心とする揺動変位を可能とした、前記各支持部材と同数のパワーローラと、これら各支持部材の揺動角度を機械的に同期させる為の同期手段と、少なくとも１個の支持部材を当該支持部材の両端部に設けた前記傾転軸を中心として揺動変位させる為の変位駆動手段とを備え、前記各支持部材の両端部に設けられた前記各傾転軸が、前記各ディスクの中心軸の方向に対し直角方向に配置されており、前記各パワーローラを前記各支持部材に対し、これら各支持部材の両端部に設けた前記各傾転軸の方向に対し傾斜した方向に配設された傾斜軸を中心とする揺動変位を可能に支持する事により、前記各パワーローラの揺動中心軸である前記傾斜軸の方向を、前記各ディスクの中心軸の方向に対し直角な方向に対して傾斜させたものであり、
前記回転方向変換装置は、前記変換装置入力部と変換装置出力部とを備え、このうちの変換装置入力部を一方向に回転させた状態のまま、この変換装置出力部の回転方向を逆転させるものである
変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置。

【請求項2】

前記回転方向変換装置が、遊星歯車機構と、低速用クラッチと、高速用クラッチとから成り、
このうちの遊星歯車機構は、太陽歯車と、この太陽歯車の周囲にこの太陽歯車と同心に配置されたリング歯車と、これら太陽、リング両歯車と同心に配置されたキャリアに回転自在に支持された状態で、それぞれがこれら太陽、リング両歯車と噛合した複数個の遊星歯車とを備え、これら太陽歯車とリング歯車とキャリアとのうちの何れか１個の部材である第一部材を前記変換装置入力部として前記変速機出力部に、この変速機出力部と共に回転自在に接続し、残り２個の部材のうちの何れか残り１個の部材である第二部材を前記変速機入力部に、この変速機入力部と共に回転自在に接続し、残り１個の部材である第三部材を前記変換装置出力部に接続しており、
前記低速用クラッチは、前記変速機入力部と前記第二部材との間に設けられていて、接続時にこれら変速機入力部と第二部材との間の動力伝達を可能にするものであり、
前記高速用クラッチは、前記変速機出力部と前記第一部材との間に設けられていて、接続時にこれら変速機出力部と第一部材との間の動力伝達を可能にするものであり、
前記低速用クラッチを接続して前記高速用クラッチの接続を断った状態で、前記トロイダル型無段変速機の変速比を調節する事により、前記変換装置入力部を一方向に回転させた状態のまま前記変換装置出力部の回転方向を、停止状態を挟んで両方向に変換可能とした、
請求項１に記載した変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置。

【請求項3】

前記回転方向変換装置が、互いに平行に配置された入力側、出力側両回転軸と、これら両回転軸同士の間に設けられた、第一、第二両歯車伝達機構と、これら両歯車伝達機構毎に設けられた第一、第二両クラッチとから成り、これら両歯車伝達機構のうちの一方の歯車伝達機構を構成する歯車の数が偶数であり、他方の歯車伝達機構を構成する歯車の数が奇数である、請求項１に記載した変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、出力軸を一方向にのみ回転させる原動機と被駆動部との間に、高効率のトロイダル型無段変速機を備えた構造で、このトロイダル型無段変速機の構造を複雑化せずに、前記被駆動部を両方向に回転させる事ができる、変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置を実現するものである。この様な本発明の変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置は、例えば自動車の駆動系を構成して、エンジンにより駆動輪を回転駆動する為に利用する。

【背景技術】

【0002】

自動車用の変速装置として使用可能なトロイダル型無段変速機が、多くの刊行物に記載されて従来から広く知られている。トロイダル型無段変速機は、相対回転を可能にして互いに同心に配置された１対のディスクの軸方向側面であって互いに対向したトロイド曲面に、複数個のパワーローラの外周面を転がり接触させて成る。又、これら各パワーローラを回転自在に支持した支持部材は、軸方向に関して前記両ディスク同士の間部分に、これら両ディスクの中心軸に対し捩れの位置に存在する傾転軸を中心とする揺動変位を可能に支持されている。この様なトロイダル型無段変速機の運転時に、一方のディスクの回転は、当該ディスクの軸方向側面から前記各パワーローラを介して他方のディスクに伝わる。これら両ディスク同士の間の変速比を変更する場合には、前記各パワーローラの回転中心軸の傾斜角度を変化させて、これら各パワーローラの周面と前記両ディスクの軸方向側面との転がり接触部（トラクション部）の、これら両ディスクの径方向位置を変える。

【0003】

上述の様なトロイダル型無段変速機の変速比調節は、トロイダル型無段変速機の技術分野で周知の様に、前記各パワーローラを回転自在に支持している各支持部材を、前記傾転軸の軸方向に変位させる事により行う。この変位に伴って、前記各トラクション部に接線方向に加わる力の向きが変化し、前記各支持部材を前記各傾転軸を中心に揺動変位させる方向の力が発生し、変速動作が行われる。この様な変速動作を安定させて行う為に、前記各傾転軸の方向を前記各ディスクの中心軸に対し直角な方向に対し少し傾斜させ、これら各傾転軸にキャスタ角を付与する事が知られている。例えば、特許文献１、２には、各トラクション部が傾転軸の中心を通る仮想中心軸を挟んで１８０度反対側に存在するフルトロイダル型のトロイダル型無段変速機で、各支持部材の傾転軸にキャスタ角を付与した構造が記載されている。又、特許文献３には、各トラクション部が傾転軸の中心に対して偏った位置に存在するハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機で、各支持部材の傾転軸にキャスタ角を付与した構造が記載されている。

【0004】

この様な特許文献３に記載された構造に就いて、図３〜１１により説明する。このトロイダル型無段変速機は、入力回転軸１の両端部に１対の入力ディスク２ａ、２ｂを、それぞれがトロイド曲面である入力側側面３、３を互いに対向させた状態で、互いに同心に設けている。そして、前記両入力ディスク２ａ、２ｂを互いに同期した回転を自在とすると共に、油圧式の押圧装置４により、一方の入力ディスク２ａに向け他方の入力ディスク２ｂを押圧自在としている。更に、この一方の入力ディスク２ａの外側面に入力歯車５を、この入力ディスク２ａと同心に設けている。又、前記入力回転軸１の中間部周囲に一体型の出力ディスク６を、この入力回転軸１に対する相対回転を可能に設けている。この出力ディスク６は、軸方向両側面を、それぞれがトロイド曲面である出力側側面７、７とし、外周縁部に出力歯車８を設けている。

【0005】

前記両入力ディスク２ａ、２ｂの入力側側面３、３と、前記出力ディスク６の出力側側面７、７との間部分（１対のキャビティ部分）に、それぞれ図５〜８に示す様なパワーローラユニット９、９を、各キャビティ毎に複数個ずつ（図示の例では３個ずつ、合計６個）配置している。これら各パワーローラユニット９、９は、それぞれ、特許請求の範囲に記載した支持部材であるトラニオン１０と、揺動ブロック１１と、スラスト転がり軸受１２と、パワーローラ１３とを備える。このうちのトラニオン１０は、両端部に互いに同心に設けられた１対の傾転軸１４、１４と、これら両傾転軸１４、１４同士の間に存在し、これら両傾転軸１４、１４に対し前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の径方向外側に偏心した支持梁部１５とを備える。この支持梁部１５の内側面は、円筒状凸面１６としており、この円筒状凸面１６の中心軸イは、図７に示す様に、前記両傾転軸１４、１４の中心軸ロと平行で、この傾転軸１４、１４の中心軸ロよりも、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の径方向に関して外側に存在する。

【0006】

又、前記揺動ブロック１１の外側面に、部分円筒面状の凹部１７を、この外側面を径方向に横切る状態で設けている。そして、この凹部１７と、前記支持梁部１５の円筒状凸面１６とを係合させて、前記トラニオン１０に対し前記揺動ブロック１１を、前記入力側、出力側各ディスク２ａ、２ｂ、６の軸方向に関する揺動変位を可能に支持している。

【0007】

前記パワーローラ１３は前記揺動ブロック１１の内側面に、前記スラスト転がり軸受１２により、回転自在に支持している。又、このスラスト転がり軸受１２を構成する外輪１８は前記揺動ブロック１１の内側面に、傾斜軸１９を中心とする揺動変位を自在に支持している。従って、前記パワーローラ１３は前記揺動ブロック１１の内側面に、揺動及び回転自在に支持されている。又、前記外輪１８の内側面中央部に突設した支持軸２０の周囲に前記パワーローラ１３を、ラジアルニードル軸受２１により回転自在に支持している。

【0008】

前記傾斜軸１９は、前記外輪１８の外側面に形成した凹部２２に嵌合固定した状態で前記外輪１８の外側面に、この外輪１８の径方向に、且つ、前記両傾転軸１４、１４の中心軸ロに対し傾斜した状態で配置している。又、前記傾斜軸１９は、その内半部をこの凹部２２に内嵌した状態でその軸方向中間部を、この凹部２２と、前記外輪１８の外側面中央部に形成したアーチ状の抑え部２３との間に嵌合する事で、前記外輪１８の外側面に支持固定している。この様にして、この傾斜軸１９を前記外輪１８に結合固定した状態で、この傾斜軸１９の中心軸ハは、前記両傾転軸１４、１４の中心軸ロに対し、所定角度θだけ傾斜する。尚、これら両傾転軸１４、１４の中心軸ロと前記傾斜軸１９の中心軸ハとは、同一の仮想平面上に位置する（これら両中心軸ロ、ハが互いに交差する）。

【0009】

前記揺動ブロック１１の内側面と前記外輪１８の外側面との間隔は、図９〜１０から明らかな通り、何れの部分でも、前記傾斜軸１９から離れる程広くなる。又、この傾斜軸１９の軸方向両端部と、前記揺動ブロック１１の内側面でこの傾斜軸１９の軸方向両端部に対向する部分に形成した断面半円弧状の凹部６１、６１とを、ラジアルニードル軸受２４、２４を介して係合させている。この構成により前記外輪１８を前記揺動ブロック１１に対し、前記傾斜軸１９を中心として、軽い力での揺動変位を可能に支持している。図示の従来構造の場合には、この様な構成で、前記傾斜軸１９に対し前記外輪１８を揺動変位し易くしている。

【0010】

それぞれが以上に述べた様に構成する、複数組（図示の例では６組）の前記パワーローラユニット９、９は、支持フレーム２５に、それぞれの両端部に設けた前記傾転軸１４、１４を中心とする揺動変位のみ自在に支持している。前記各パワーローラユニット９、９は、前記支持フレーム２５に揺動変位のみ自在に支持した状態で、同期手段２６により前記各トラニオン１０、１０の揺動角度を機械的に同期させつつ、変位駆動手段２７により所望角度揺動変位させられる様に構成している。

【0011】

前記同期手段２６を構成する為、前記各トラニオン１０、１０の端部に設けた前記各傾転軸１４、１４に、それぞれセクター歯車２８、２８を固定している。そして、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の回転方向に関して互いに隣り合うトラニオン１０、１０の端部の各傾転軸１４、１４に設けたセクター歯車２８、２８同士を、互いに噛合させている。従って同一キャビティ内に存在する３個ずつのトラニオン１０、１０は、互いに同方向に、同じ角度ずつ揺動変位する。

【0012】

一方、前記変位駆動手段２７は、互いに異なるキャビティ内に存在する３個ずつのトラニオン１０、１０のうち、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の回転方向に関する位相が互いに一致する部分に存在する１個ずつ、合計２個のトラニオン１０、１０を、逆方向（変速比の変化方向に関して互いに同方向）に、同じ角度ずつ、互いに同期して揺動変位させる様に構成している。この為に、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の側方に送りねじ杆２９を、これら各ディスク２ａ、２ｂ、６の中心軸と平行に、回転のみ自在に支持している。この送りねじ杆２９は、軸方向片半部に順方向のねじを、軸方向他半部に逆方向のねじを、互いに同じピッチで、それぞれ設けたもので、所望の方向に所望角度（３６０度以上を含む）だけ、回転駆動自在としている。

【0013】

又、前記送りねじ杆２９の軸方向片半部に形成した順方向のねじに第一の送りナット３０を、軸方向他半部に形成した逆方向のねじに第二の送りナット３１を、それぞれ螺合している。そして、これら両送りナット３０、３１に形成した係止切り欠き３２、３２と、前記両セクター歯車２８、２８の基部に支持固定した係止ピン３３、３３の両端部とを、それぞれ係合させている。そして、前記送りねじ杆２９の軸方向に関する、前記第一、第二両送りナット３０、３１の動きを、それぞれのトラニオン１０、１０に伝達可能としている。

【0014】

上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の変速比を変更する際には、前記変位駆動手段２７により、互いに異なるキャビティに設置した前記２個のトラニオン１０、１０を逆方向（変速比の変化方向に関して互いに同方向）に、同じ角度ずつ、互いに同期して揺動変位させる。具体的には、正転、逆転自在な電動モータ等の回転駆動手段により前記送りねじ杆２９を所望方向に所望角度だけ回転させれば、前記第一、第二両送りナット３０、３１が互いに逆方向に移動（遠近動）し、前記両トラニオン１０、１０を、それぞれの両端部に設けた傾転軸１４、１４を中心として揺動変位させる。同時に、前記同期手段２６により、前記両キャビティ毎に残り２個ずつ、合計残り４個のトラニオン１０、１０も、これら両キャビティ同士の間で逆方向（変速比の変化方向に関して互いに同方向）に、同じ角度ずつ、互いに同期して揺動変位させる。この様にして、合計６個のトラニオン１０、１０の傾斜角度を、目標とする変速比に見合う角度とする。

【0015】

この様にして行なう変速動作の開始時に、前記６個のトラニオン１０、１０の傾斜角度は、直ちに目標とする変速比に見合う角度に変更される。同時に、前記各揺動ブロック１１の傾斜角度も、前記各トラニオン１０、１０と同期して、前記目標とする変速比に見合う角度に変更される。即ち、トロイダル型無段変速機の運転時に、前記各トラニオン１０、１０の支持梁部１５の円筒状凸面１６と、前記各揺動ブロック１１の凹部１７の軸方向両端部とは、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の側面３、７と前記各パワーローラ１３、１３の周面との転がり接触部（トラクション部）から加わるスラスト荷重により、強く（大きな当接圧で）当接している。この為、前記変速動作時に前記各揺動ブロック１１は、前記各トラニオン１０、１０に釣られて、これら各トラニオン１０、１０と同じ角度だけ揺動変位する。

【0016】

これに対して、前記ラジアルニードル軸受２４、２４及び前記傾斜軸１９を介して前記揺動ブロック１１に対し支持された前記外輪１８は、軽い力で、この揺動ブロック１１に対し揺動する。又、この外輪１８を含む前記スラスト転がり軸受１２及び前記ラジアルニードル軸受２１により回転自在に支持された前記各パワーローラ１３、１３の傾斜角度は、前記各トラクション部に作用する抵抗により、直ちに変化する事はない。この為、前記外輪１８を含むスラスト転がり軸受１２及び前記各パワーローラ１３、１３は、前記傾斜軸１９を中心として、前記各揺動ブロック１１に対し傾斜する。そして、この傾斜に伴って、これら各パワーローラ１３、１３が、前記各傾転軸１４、１４の方向に変位する。この変位の結果、前記トラクション部にサイドスリップが発生して、前記各パワーローラ１３、１３が、前記外輪１８を含むスラスト転がり軸受１２と共に、目標とする変速比に見合う角度に向けて揺動変位する。

【0017】

この際の各部の挙動は、次の通りである。変速動作を行なう際には、先ずトラニオン１０及び揺動ブロック１１を、その両端部に設けた傾転軸１４、１４を中心として、図１１の矢印α方向に、所望角度（変化させるべき変速比の大きさに見合う角度）だけ揺動変位させる。上述した様に、この様なトラニオン１０及び揺動ブロック１１の揺動変位の直後には、前記外輪１８及びパワーローラ１３は揺動変位せずにそのままの位置に留まる傾向になる。この為、このパワーローラ１３は前記揺動ブロック１１に対し、傾斜軸１９を中心として、図１１の矢印β方向に揺動変位する。尚、実際には、パワーローラ１３が揺動変位せずに、前記揺動ブロック１１がこのパワーローラ１３に対し揺動変位する。

【0018】

そして、前記パワーローラ１３が前記矢印β方向に揺動変位する結果、このパワーローラ１３の中心が、各ディスク２ａ（２ｂ）、６の回転方向に関して変位する。即ち、前記矢印β方向の揺動変位に伴って前記パワーローラ１３の中心が、図１１に矢印γで示す様に変位する。この矢印γの方向は、前記傾斜軸１９の中心軸に対し直角方向であり、前記各ディスク２ａ（２ｂ）、６の中心軸の方向に対し傾斜している。従って、前記図１１の矢印γ方向の変位に伴って前記パワーローラ１３の中心が、前記各ディスク２ａ（２ｂ）、６の回転方向に関して（例えば図１１のδ分）変位する。

【0019】

この結果、トロイダル型無段変速機の技術分野で広く知られている様に、前記各パワーローラ１３の周面と前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の軸方向片側面３、７との接触部（トラクション部）の接線方向に作用する力の方向が変化し（サイドスリップが発生し）、前記各パワーローラ１３が前記各傾斜軸１９を中心として揺動変位する。この様なサイドスリップに基づく揺動変位の方向は、変速動作の開始時に於ける前記矢印β、γ方向の変位を打ち消す方向（変速動作の開始時に於ける矢印β、γ方向とは逆方向で同じ変位量）になる。そして、この様な前記傾斜軸１９を中心とする、前記パワーローラ１３の変速動作の開始時に於ける矢印β、γ方向とは逆方向の揺動変位は、このパワーローラ１３の傾斜角度が、前記目標とする変速比に見合う角度になるまで行なわれてから停止する。この様に、このパワーローラ１３及びスラスト転がり軸受１２の揺動が停止した状態で、このパワーローラ１３と前記トラニオン１０との位置関係が、変速動作開始以前と同じ、中立状態となる。

【0020】

要するに、変速動作を行なう際には、先ず、前記変位駆動手段２７及び前記同期手段２６により、前記両キャビティ毎に３個ずつ、合計６個のトラニオン１０、１０の傾斜角度を、目標とする変速比に見合う角度に変化させる。この状態で、これら各トラニオン１０、１０に支承した各パワーローラ１３、１３が、これら各トラニオン１０、１０に対し揺動しつつ各ディスク２ａ、２ｂ、６の回転方向に変位し、各トラクション部にサイドスリップを発生させる。そして、このサイドスリップにより、前記各パワーローラ１３、１３が、前記各トラニオン１０、１０の揺動変位を追う様にして揺動変位し、これら各パワーローラ１３、１３の傾斜角度が、目標とする変速比に見合う角度になる。

【0021】

上述の様に本例のトロイダル型無段変速機は、前記各トラニオン１０、１０の傾斜角度を目標とする変速比に見合う角度にする事で、変速動作を開始させるが、これら各トラニオン１０、１０の傾斜角度を変える動作は、変速比変更の為のきっかけに過ぎない。前記変速動作の開始に伴って前記各パワーローラ１３、１３を、トラクション部に作用する力の大きさ及び方向とは関係なく、傾斜させる事はない。従って、前記両キャビティ毎に１個ずつ、合計２個のトラニオン１０、１０を傾斜させる為の変位駆動手段２７を構成する回転駆動手段の出力は小さくて済み、この変位駆動手段２７を含むトロイダル型無段変速機の小型・軽量化を図れる。又、この変位駆動手段２７により前記２個のトラニオン１０、１０を介して全部で６個の揺動変位させる為に要するエネルギが少なくて済む為、トロイダル型無段変速機のシステム全体として考えた場合の伝達効率を向上させる事ができる。特に、前記回転駆動手段を電動モータとすれば、変速比変更の為のエネルギによる損失を僅少に抑えられる。

【0022】

更に、トロイダル型無段変速機の運転時には、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６及び前記各パワーローラ１３、１３等が弾性変形するが、前記トロイダル型無段変速機が伝達するトルクの大きさが変動すると、この弾性変形の量も変化する。従って、前記各トラクション部の面圧を適正に維持する為には、前記トルクの変動に伴って、前記各パワーローラ１３、１３を前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の軸方向に変位させる必要がある。この様な理由で、前記各パワーローラ１３、１３を前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の軸方向に変位させる必要が生じると、これら各パワーローラ１３、１３を回転自在に支持している前記揺動ブロック１１が、外側面に設けた部分円筒面状の凹部１７と前記支持梁部１５の円筒状凸面１６との当接面を滑らせつつ、この円筒状凸面１６の中心軸イを中心として揺動変位する。そして、この揺動変位に基づき、前記各パワーローラ１３、１３の周面のうちで、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の軸方向片側面と転がり接触する部分が、これら各ディスク２ａ、２ｂ、６の軸方向に変位し、前記接触状態を適正に維持する。

【0023】

図３〜１１に示した従来構造の場合、前記各パワーローラ１３、１３の揺動中心軸の方向を、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の中心軸の方向に対し直角な方向に対し傾斜させる、所謂キャスタ角を持たせている。この為、変速動作を安定させられる他、変速比変更の為に要するエネルギを少なく抑えて、小型軽量化を図り易い等の利点がある。但し、前記各パワーローラ１３、１３にキャスタ角を持たせた場合、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の回転方向が一定でなければならない。図１１で、各ディスク２ａ（２ｂ）、６が太矢印とは逆方向に回転すると、これら各ディスク２ａ（２ｂ）、６と各パワーローラ１３との転がり接触部である各トラクション部で有害なサイドスリップが発生し、その結果、意図しない変速動作が開始されたり、これら各トラクション部での発熱が著しくなる。

【0024】

各ディスク２ａ（２ｂ）、６が逆方向に回転した場合にも、この様な不都合が発生しない様にする為には、逆回転時に前記各パワーローラ１３、１３の揺動変位を規制する為のストッパ機構が必要になる。但し、その場合でも、逆回転時に所望の変速動作を行わせる事は困難である。又、逆回転時に変速比固定の状態で使用する事を考慮したとしても、ストッパ機構の構造が複雑になり、コスト並びに重量が嵩む事が避けられない。

【0025】

特許文献４等には、トロイダル型無段変速機を挟んで原動機と反対側に遊星歯車機構を組み込んだ無段変速装置が記載されている。この無段変速装置の場合、低速用クラッチを接続すると共に高速用クラッチの接続を断った、所謂低速モードの状態で、無段変速装置の入力軸を一方向に回転させたまま、出力軸の回転方向を、停止状態を挟んで両方向に変換できる。但し、前記特許文献４等に記載された無段変速装置では、トロイダル型無段変速機として、各パワーローラの揺動中心軸にキャスタ角を持たせたものを使用する事を考慮してはいない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0026】

【特許文献1】特開２００２−１８１１５２号公報

【特許文献2】特開平１０−１４８２４５号公報

【特許文献3】特開２００８−９５８７４号公報

【特許文献4】特開２００９−７９６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0027】

本発明は、上述の様な事情に鑑み、各パワーローラの揺動中心軸の方向を各ディスクの中心軸の方向に対し直角な方向に対し傾斜させるキャスタ角を持たせた、高効率のトロイダル型無段変速機を備えた構造で、構造を複雑化せずに、被駆動部を両方向に回転させる事ができる駆動装置を実現すべく発明したものである。

【課題を解決するための手段】

【0028】

本発明の変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置は、原動機と、トロイダル型無段変速機と、回転方向変換装置とを備える。
このうちの原動機は、出力軸を一方向にのみ回転させ、この出力軸の回転方向の変換を行わない。
前記トロイダル型無段変速機は、前記原動機の出力軸により回転駆動される変速機入力部と、前記回転方向変換装置の変換装置入力部を回転駆動する変速機出力部とを備え、これら変速機入力部と変速機出力部との間に、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの軸方向側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、相対回転を可能に支持された入力ディスク及び出力ディスクと、軸方向に関してこれら入力ディスクの軸方向側面と出力ディスクの軸方向側面との間位置の、これら各ディスクの回転方向に関して複数個所に、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心とする揺動変位を可能に設けられた複数の支持部材と、これら各支持部材に回転自在に支持され、部分球面状の凸面としたそれぞれの周面を、前記各ディスクの軸方向側面にそれぞれ転がり接触させた状態で、前記各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある揺動中心軸を中心とする揺動変位を可能とした、前記各支持部材と同数のパワーローラとを備え、これら各パワーローラの揺動中心軸の方向を、前記各ディスクの中心軸の方向に対し直角な方向に対して傾斜させたものである。
前記回転方向変換装置は、前記変換装置入力部と変換装置出力部とを備え、このうちの変換装置入力部を一方向に回転させた状態のまま、この変換装置出力部の回転方向を逆転させるものである。
上述の様な本発明の変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置を実施する場合には、追加的に、前記トロイダル型無段変速機をハーフトロイダル型とする事ができる。この様な構成を採用する場合には、追加的に、前記各支持部材の両端部に設けられた前記各傾転軸が、前記各ディスクの中心軸の方向に対し直角方向に配置されており、前記各支持部材の揺動角度を機械的に同期させる為の同期手段と、少なくとも１個の支持部材を当該支持部材の両端部に設けた前記傾転軸を中心として揺動変位させる為の変位駆動手段とを設ける構成を採用する事ができる。この場合には、追加的に、前記各パワーローラを前記各支持部材に対し、これら各支持部材の両端部に設けた前記各傾転軸の方向に対し傾斜した方向に配設された傾斜軸を中心とする揺動変位を可能に支持する構成を採用する事ができる。

【発明の効果】

【0029】

上述の様に構成する本発明の変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置によれば、高効率のトロイダル型無段変速機を備えた構造で、構造を複雑化せずに、被駆動部を両方向に回転させる事ができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の実施の形態の第１例を示す略断面図。

【図2】同第２例を示す略断面図。

【図3】従来構造の１例を示す、要部斜視図。

【図4】増速状態で示す、図３のａ−ａ断面図。

【図5】変位駆動手段により変位駆動されるパワーローラユニットを取り出して示す斜視図。

【図6】図６の下方から見た正投影図。

【図7】図６のｂ−ｂ断面図。

【図8】図６のｃ−ｃ断面図。

【図9】図６のｄ−ｄ断面図。

【図10】図８のｅ−ｅ断面図。

【図11】トラニオンと揺動ブロックとの相対変位に基づいてパワーローラが各ディスクの回転方向に変位する状況を説明する為の模式図。

【発明を実施するための形態】

【0031】

［実施の形態の第１例］
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の変速機能及び回転方向変換機能を備えた駆動装置は、原動機であるエンジン３４と、トロイダル型無段変速機３５と、回転方向変換装置３６とを備える。このうちのエンジン３４は、出力軸であるクランク軸３７を一方向にのみ回転させ、このクランク軸３７の回転方向の変換を行わない。

【0032】

又、前記トロイダル型無段変速機３５は、前述の図３〜１１に示した従来構造と同様のもので、変速機入力部である入力回転軸３８を備える。そして、この入力回転軸３８と前記クランク軸３７とを、発進クラッチであるトルクコンバータ３９により接続している。又、前記入力回転軸３８の両端部に１対の入力ディスク２ａ、２ｂを、互いに同期した回転を自在に支持すると共に、押圧装置４（図３〜４参照）によりこれら両入力ディスク２ａ、２ｂを、互いに近付く方向に押圧する様にしている。又、これら両入力ディスク２ａ、２ｂに挟まれた、前記入力回転軸３８の中間部周囲部分に、一体型の出力ディスク６を、この入力回転軸３８に対する相対回転を可能に支持している。更に、この出力ディスク６の外周縁部分に出力歯車８を、この出力ディスク６と同心に設けて、変速機出力部としている。

【0033】

又、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である、前記両入力ディスク２ａ、２ｂの軸方向片側面と前記出力ディスク６の軸方向両側面との間のキャビティ部分に、それぞれ複数個ずつのパワーローラ１３、１３を設置している。本例の場合、前記トロイダル型無段変速機３５はハーフトロイダル型であって、それぞれが支持部材である、各トラニオン１０、１０の両端部に互いに同心に設けられた各傾転軸１４、１４（図７〜８参照）を、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の中心軸の方向に対し直角方向（但し捩れの位置）に配置している。そして、前記各トラニオン１０、１０の端部にそれぞれ固設した、複数のセクター歯車２８、２８から成る同期手段２６（図３参照）により、前記各トラニオン１０、１０の揺動角度を機械的に同期させる様にしている。又、送りねじ杆２９、第一、第二の送りナット３０、３１（図３参照）等を備えた変位駆動手段２７（図３参照）により、前記両キャビティ毎に複数個ずつ設置した前記各トラニオン１０、１０のうち、これら両キャビティ毎に１個ずつのトラニオン１０、１０を、それぞれの両端部に設けた前記傾転軸１４、１４を中心として揺動変位させる様にしている。更に、前記各パワーローラ１３、１３を前記各トラニオン１０、１０に対し、前記各傾転軸１４、１４の方向に対し傾斜した方向に配設された傾斜軸１９、１９を中心とする揺動変位を可能に、且つ、支持軸２０、２０(図４、６〜９)を中心とする回転を自在に支持している。そして、それぞれが部分球面状の凸面である、前記各パワーローラ１３、１３の周面を、前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の軸方向側面に、それぞれ転がり接触させている。

【0034】

又、前記回転方向変換装置３６は、それぞれが変換装置入力部である、変換装置用第一、第二両入力歯車４０、４１と、変換装置出力部である変換装置用出力歯車６２と、遊星歯車機構４２と、高速用、低速用両クラッチ４３、４４とを備える。そして、このうちの高速用クラッチ４３の接続を断ち、低速用クラッチ４４を接続した状態で、前記変換装置用第一、第二両入力歯車４０、４１を一方向に回転させた状態のまま、変換装置用出力歯車６２の回転方向を、停止状態を挟んで逆転させられる様にしている。

【0035】

前記回転方向変換装置３６を構成する遊星歯車機構４２は、前記トロイダル型無段変速機３５の入力回転軸３８と平行に配設された中間回転軸４５の中間部周囲に設置したもので、太陽歯車４６と、リング歯車４７と、複数個の遊星歯車４８、４８とを備える。このうちの太陽歯車４６は、前記中間回転軸４５の中間部周囲に、この中間回転軸４５に対する相対回転を可能に設けている。又、前記リング歯車４７は、前記太陽歯車４６の周囲に、この太陽歯車４６と同心に、この太陽歯車４６に対する相対回転を可能に配置している。又、前記各遊星歯車４８、４８は、これら太陽、リング両歯車４６、４７と同心に配置されたキャリア４９に回転自在に支持された状態で、それぞれがこれら太陽、リング両歯車４６、４７と噛合している。

【0036】

前記太陽歯車４６は前記変換装置用第一入力歯車４０と同心に結合されて、この変換装置用第一入力歯車４０と同期して（同方向に同一角速度で）回転する。又、これら両歯車４６、４０と前記中間回転軸４５との間に、前記高速用クラッチ４３を設けている。この高速用クラッチ４３を接続した状態で、前記トロイダル型無段変速機３５の出力歯車８の回転が、前記中間回転軸４５に伝達される。

【0037】

又、前記変換装置用第二入力歯車４１と前記トロイダル型無段変速機３５の入力回転軸３８との間に、駆動歯車５０と中間歯車５１とを備えた歯車伝達機構を設け、前記変換装置用第二入力歯車４１を、前記入力回転軸３８と同方向に回転駆動自在としている。更に、この変換装置用第二入力歯車４１と前記キャリア４９との間に、前記低速用クラッチ４４を設けている。この低速用クラッチ４４を接続した状態で、前記キャリア４９が前記入力回転軸３８と同方向に、前記駆動歯車５０と前記変換装置用第二入力歯車４１との歯数に応じた角速度で回転する。尚、前記高速用クラッチ４３と前記低速用クラッチ４４とは、後述する、高速モードと低速モードとの切り換え時にのみ同時に接続され、それ以外の状態では、何れか一方のクラッチのみが接続される。

【0038】

更に、前記リング歯車４７は、前記中間回転軸４５に対し結合固定して、このリング歯車４７の回転をこの中間回転軸４５に、そのまま伝達する様にしている。そして、この中間伝達軸４５の回転を、出力側歯車列５２を介してデファレンシャルギヤ５３に伝達し、左右１対のアクスル軸５４、５４を回転駆動する様にしている。

【0039】

上述の様な本例の構造の場合、前記低速用クラッチ４４を接続して前記高速用クラッチ４３の接続を断った、低速モードの状態で、前記中間回転軸４５の回転方向を、停止状態を挟んで両方向に変換できる。即ち、前記低速モード時には、前記遊星歯車機構４２の構成各部のうちの太陽歯車４６が、前記トロイダル型無段変速機３５の出力ディスク６の回転速度と比例した回転速度で回転する。又、前記各遊星歯車４８、４８が、前記入力回転軸３８の回転速度に比例した速度で公転運動する。そして、この公転運動の速度と、前記太陽歯車４６の回転速度との差分の回転運動が、前記リング歯車４７から前記中間回転軸４５に取り出される。

【0040】

前記各遊星歯車４８、４８の公転速度が一定であると仮定した場合、前記太陽歯車４６の回転速度は、前記トロイダル型無段変速機３５の変速比を調節する事により変える事ができる。そして、前記太陽歯車４６の回転速度の変化に伴って、前記リング歯車４７から前記中間回転軸４５に取り出される、前記差分が変化する。従って、各歯車８、４０、４１、４６、４８、５０の歯数比を、前記トロイダル型無段変速機３５の変速比の変動幅との関係で適切に規制すれば、前記入力回転軸３８を一方向に回転させた状態のまま、前記中間回転軸４５の回転方向を、停止状態を挟んで両方向に変換できる。この中間回転軸４５の回転方向に関係なく、前記トロイダル型無段変速機３５を構成する前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の回転方向は一定である。従って、前記各パワーローラ１３、１３の揺動中心となる、前記傾斜軸１９、１９に付与されたキャスタ角の存在に拘らず、前記トロイダル型無段変速機３５の変速動作は、安定して行われる。

【0041】

尚、前記低速用クラッチ４４の接続を断って前記高速用クラッチ４３を接続した、高速モードの状態では、前記トロイダル型無段変速機３５の出力歯車８の回転が、前記中間回転軸４５に伝達される。この状態では、このトロイダル型無段変速機３５の変速比を変える事により、前記入力回転軸３８の回転速度と前記中間回転軸４５の回転速度との比を変える事はできるが、この中間回転軸４５の回転方向を変換する事はできない。前記高速モード状態は、車両を前方に比較的高速で前進させるモードであるから、前記中間回転軸４５の回転方向を変換できない事は、全く問題とはならない。

【0042】

［実施の形態の第２例］
図２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、回転方向変換装置３６ａを、入力側、出力側両回転軸５５、５６と、第一、第二両歯車伝達機構５７、５８と、第一、第二両クラッチ５９、６０とから構成している。このうちの入力側、出力側両回転軸５５、５６は、互いに平行に配置された状態で、相対回転を可能としている。又、前記第一、第二両歯車伝達機構５７、５８は、前記入力側、出力側両回転軸５５、５６同士の間に設けられたもので、構成する歯車の数を互いに異ならせている。具体的には、自動車が前進する際に動力を伝達する第一歯車伝達機構５７を構成する歯車の数を３個（奇数）とし、後退する際に動力を伝達する第二歯車伝達機構５８を構成する歯車の数を２個（偶数）としている。更に、前記第一、第二両クラッチ５９、６０は、前記第一、第二両歯車伝達機構５７、５８毎に、前記入力側回転軸５５との間に設けている。

【0043】

上述の様に構成する本例の構造によれば、前記第一クラッチ５９を接続して前記第二クラッチ６０の接続を断ち、前記出力側回転軸５６を前記入力側回転軸５５と同じ方向に回転させる状態で、車両を前進させる事ができる。これに対して、前記第一クラッチ５９の接続を断ち、前記第二クラッチ６０を接続し、前記出力側回転軸５６を前記入力側回転軸５５と逆方向に回転させる状態で、車両を後退させる事ができる。何れの状態でも、トロイダル型無段変速機３５を構成する前記各ディスク２ａ、２ｂ、６の回転方向は一定であるから、傾斜軸１９、１９（図４、７〜１１参照）に付与されたキャスタ角の存在に拘らず、前記トロイダル型無段変速機３５の変速動作は、安定して行われる。尚、図示の例とは逆に、奇数の歯車列での動力の伝達状態で車両を後退させ、偶数の歯車列での動力の伝達状態で車両を前進させる事もできる。何れにしても、一般的には、前進時に動力を伝達する歯車列の減速比を、後退時に動力を伝達する歯車列の減速比よりも小さくする。
回転方向変換装置３６ａ以外の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、前述の図３〜１１に示した、特許文献３に記載された様な、ハーフトロイダル型無段変速機との組み合わせで実施する事が好ましい。但し、本発明の技術的範囲からは外れるが、前述の特許文献１〜２に示した様な、フルトロイダル型のトロイダル型無段変速機との組み合わせで実施する事もできる。

【符号の説明】

【0045】

１ 入力回転軸
２ａ、２ｂ 入力ディスク
３ 入力側側面
４ 押圧装置
５ 入力歯車
６ 出力ディスク
７ 出力側側面
８ 出力歯車
９ パワーローラユニット
１０ トラニオン
１１ 揺動ブロック
１２ スラスト転がり軸受
１３ パワーローラ
１４ 傾転軸
１５ 支持梁部
１６ 円筒状凸面
１７ 凹部
１８ 外輪
１９ 傾斜軸
２０ 支持軸
２１ ラジアルニードル軸受
２２ 凹部
２３ 抑え部
２４ ラジアルニードル軸受
２５ 支持フレーム
２６ 同期手段
２７ 変位駆動手段
２８ セクター歯車
２９ 送りねじ杆
３０ 第一の送りナット
３１ 第二の送りナット
３２ 係止切り欠き
３３ 係止ピン
３４ エンジン
３５ トロイダル型無段変速機
３６、３６ａ 回転方向変換装置
３７ クランク軸
３８ 入力回転軸
３９ トルクコンバータ
４０ 変換装置用第一入力歯車
４１ 変換装置用第二入力歯車
４２ 遊星歯車機構
４３ 高速用クラッチ
４４ 低速用クラッチ
４５ 中間回転軸
４６ 太陽歯車
４７ リング歯車
４８ 遊星歯車
４９ キャリア
５０ 駆動歯車
５１ 中間歯車
５２ 出力歯車列
５３ デファレンシャルギア
５４ アクスル軸
５５ 入力側回転軸
５６ 出力側回転軸
５７ 第一歯車伝達機構
５８ 第二歯車伝達機構
５９ 第一クラッチ
６０ 第二クラッチ
６１ 凹部
６２ 変換装置用出力歯車

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】