無段変速装置
【課題】無段変速装置を小型化できると共に、運転モード切換時の制御を簡略化できる構造を実現する。
【解決手段】入力軸３を一方向に回転させたまま出力軸４を停止させるギヤードニュートラル状態を実現する低速モードと、この低速モードに比べて減速比の小さい状態を実現する高速モードとを、その断接状態の切り換えに基づいて切り換え可能とする低速用クラッチ３５ａと高速用クラッチ３８とのうちの一方又は双方を、伝達するトルクの方向を機械的に切換可能とした切換式一方向クラッチとする。又、この切換式一方向クラッチの接続モード（伝達するトルクの方向）を、シフトレバーの選択位置に応じてワイヤ等の機械的手段により切り換える。これにより、上記課題を解決できる。
【解決手段】入力軸３を一方向に回転させたまま出力軸４を停止させるギヤードニュートラル状態を実現する低速モードと、この低速モードに比べて減速比の小さい状態を実現する高速モードとを、その断接状態の切り換えに基づいて切り換え可能とする低速用クラッチ３５ａと高速用クラッチ３８とのうちの一方又は双方を、伝達するトルクの方向を機械的に切換可能とした切換式一方向クラッチとする。又、この切換式一方向クラッチの接続モード（伝達するトルクの方向）を、シフトレバーの選択位置に応じてワイヤ等の機械的手段により切り換える。これにより、上記課題を解決できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば車両（自動車）用自動変速装置、建設機械（建機）用自動変速装置、航空機（固定翼機、回転翼機、飛行船等）等で使用されるジェネレータ（発電機）用の自動変速装置等として利用する、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する。具体的には、無段変速装置を小型化できると共に、運転モード切換時の制御を簡略化できる構造を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用変速機としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、従来から広く知られ、一部で実施されている。又、変速比の変動幅をより大きくすべく、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置も、例えば特許文献１等に記載される等により従来から広く知られている。又、例えば特許文献２、３には、所謂ギヤードニュートラルと呼ばれ、入力軸を一方向に回転させたまま、出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転、逆転に切り換えられる無段変速装置が記載されている。この様な無段変速装置の場合には、流体で動力を伝達するトルクコンバータ等の発進機構を省略して、前記無段変速装置にエンジンからの動力を直接伝達させる事ができる。この為、変速装置の小型・軽量化を図れる他、トルクコンバータを設ける事による伝達効率の低下等を防止して、発進時の応答性能の向上を図れる。
【０００３】
又、特許文献４、５には、上述の様なギヤードニュートラルを実現できる無段変速装置の、より具体的な構造が記載されている。図７〜９は、前記特許文献４、５に記載された無段変速装置を示している。この無段変速装置は、トロイダル型無段変速機１と、遊星歯車式変速機２とを組み合わせて成り、入力軸３と出力軸４とを有する。これら入力軸３と出力軸４との間には、前記トロイダル型無段変速機１の回転軸５と、伝達軸６とを、これら両軸３、４と同心に設けている。そして、前記遊星歯車式変速機２のうちの前段ユニット７と中段ユニット８とを前記回転軸５と前記伝達軸６との間に掛け渡す状態で、後段ユニット９をこの伝達軸６と前記出力軸４との間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。
【０００４】
前記トロイダル型無段変速機１は、１対の入力側ディスク１０ａ、１０ｂと、一体型の出力側ディスク１１と、複数のパワーローラ１２、１２とを備える。そして、前記１対の入力側ディスク１０ａ、１０ｂは、前記回転軸５を介して互いに同心に、且つ、同期した回転を自在として結合されている。又、前記出力側ディスク１１は、前記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂ同士の間に、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂと同心に、且つ、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂに対する相対回転を自在として支持されている。
【０００５】
更に、前記各パワーローラ１２、１２は、前記出力側ディスク１１の軸方向両側面と前記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個（図示の例の場合は２個）ずつ挟持されている。そして、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂから前記出力側ディスク１１に動力を伝達する。又、この出力側ディスク１１はその軸方向両端部を、ケーシング１３内に、それぞれ１対ずつの支柱１４、１４と、スラストアンギュラ玉軸受である転がり軸受１５、１５とにより、回転自在に支持している。又、前記両支柱１４、１４の両端部近傍に設けた各支持ポスト部１６ａ、１６ｂに、それぞれ支持板１７ａ、１７ｂを支持している。
【０００６】
又、前記両支持板１７ａ、１７ｂ同士の間には、複数のトラニオン（支持部材）１８、１８を、その両端部に互いに同心に設けられた枢軸１９、１９を介して、揺動及び軸方向（図８の上下方向）の変位を可能に支持している。そして、前記各トラニオン１８、１８の内側面（互いに対向する面）に前記各パワーローラ１２、１２を、それぞれ支持軸２０、２０並びに複数組の転がり軸受を介して、回転並びに前記回転軸５の軸方向に関する若干の変位を自在に支持している。そして、前記各パワーローラ１２、１２の周面と、前記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの入力側面及び前記出力側ディスク１１の出力側面とを転がり接触させている。
【０００７】
前記トロイダル型無段変速機１に変速動作を行わせる際には、前記両支柱１４、１４の下端部を結合固定したアクチュエータボディー２１に内蔵した、各油圧式のアクチュエータ２２、２２により、前記各トラニオン１８、１８を前記各枢軸１９、１９の軸方向に変位させる。この結果、前記入力側、出力側各面と前記周面との転がり接触部（トラクション部）でサイドスリップが発生し、前記各トラニオン１８、１８が前記各枢軸１９、１９を中心として揺動する。そして、前記各ディスク１０ａ、１０ｂ、１１の径方向に関する、前記各転がり接触部の位置が変化し、前記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂと前記出力側ディスク１１との間の変速比が変化する。尚、前記各アクチュエータ２２、２２への圧油の給排は、前記アクチュエータボディー２１の下方に設けたバルブボディー２３に内蔵した変速比制御弁２４（後述する図９参照）の切り換えにより行う。
【０００８】
又、図示の無段変速装置の場合は、前記回転軸５の基端部（図７の左端部）を図示しないエンジンのクランクシャフトに、前記入力軸３を介して結合し、このクランクシャフトにより前記回転軸５を回転駆動する様にしている。又、前記回転軸５の基端部と前記入力側ディスク１０ａとの間に、油圧式の押圧装置２５を設け、前記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面（入力側面）及び前記出力側ディスク１１の軸方向両側面（出力側面）と前記各パワーローラ１２、１２の周面との転がり接触部に、適正な面圧を付与している。
【０００９】
又、前記出力側ディスク１１に、中空回転軸２６の基端部（図７の左端部）をスプライン係合させている。そして、この中空回転軸２６を、エンジンから遠い側（図７の右側）の入力側ディスク１０ｂの内側に挿通して、前記出力側ディスク１１の回転力を取り出し自在としている。更に、前記中空回転軸２６の先端部（図７の右端部）で前記入力側ディスク１０ｂの外側面から突出した部分に、前記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７を構成する為の、第一太陽歯車２７を固設している。
【００１０】
一方、前記回転軸５の先端部（図７の右端部）で前記中空回転軸２６から突出した部分と前記入力側ディスク１０ｂとの間に、第一キャリア２８を掛け渡す様に設けて、この入力側ディスク１０ｂと前記回転軸５とが、互いに同期して回転する様にしている。そして、前記第一キャリア２８の軸方向両側面の円周方向等間隔位置（一般的には３〜４個所位置）に、それぞれがダブルピニオン型である前記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７及び前記中段ユニット８を構成する為の遊星歯車２９〜３１を、回転自在に支持している。更に、前記第一キャリア２８の片半部（図７の右半部）周囲に第一リング歯車３２を、回転自在に支持している。
【００１１】
前記各遊星歯車２９〜３１のうち、前記トロイダル型無段変速機１寄り（図７の左寄り）で前記第一キャリア２８の径方向に関して内側に設けた遊星歯車２９は、前記第一太陽歯車２７に噛合している。又、前記トロイダル型無段変速機１から遠い側（図７の右側）で前記第一キャリア２８の径方向に関して内側に設けた遊星歯車３０は、前記伝達軸６の基端部（図７の左端部）に固設した、第二太陽歯車３３に噛合している。又、前記第一キャリア２８の径方向に関して外側に設けた、残りの遊星歯車３１は、前記内側に設けた遊星歯車２９、３０よりも軸方向寸法を大きくして、これら両遊星歯車２９、３０に噛合させている。更に、前記残りの遊星歯車３１と前記第一リング歯車３２とを、互いに噛合させている。
【００１２】
一方、前記後段ユニット９を構成する為の第二キャリア３４を、前記出力軸４の基端部（図７の左端部）に結合固定している。そして、この第二キャリア３４と前記第一リング歯車３２とを、油圧式の低速用クラッチ３５を介して結合している。又、前記伝達軸６の先端寄り（図７の右端寄り）部分に第三太陽歯車３６を固設している。又、この第三太陽歯車３６の周囲に、第二リング歯車３７を配置し、この第二リング歯車３７と前記ケーシング１３等の固定の部分との間に、油圧式の高速用クラッチ３８を設けている。更に、前記第二リング歯車３７と前記第三太陽歯車３６との間に配置した複数組の遊星歯車３９、４０を、前記第二キャリア３４に回転自在に支持している。これら各遊星歯車３９、４０は、互いに噛合すると共に、前記第二キャリア３４の径方向に関して内側に設けた遊星歯車３９を前記第三太陽歯車３６に、同じく外側に設けた遊星歯車４０を前記第二リング歯車３７に、それぞれ噛合している。
【００１３】
上述の様に構成する無段変速装置の場合、回転軸５から１対の入力側ディスク１０ａ、１０ｂ、各パワーローラ１２、１２を介して一体型の出力側ディスク１１に伝わった動力は、前記中空回転軸２６を通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ３５を接続し、前記高速用クラッチ３８の接続を断った低速モード状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を変える事により、前記回転軸５の回転速度を一定にしたまま、前記出力軸４の回転速度を、停止状態を挟んで正転、逆転に変換自在となる。
【００１４】
即ち、この様な低速モード状態では、前記回転軸５と共に正方向に回転する第一キャリア２８と、前記中空回転軸２６と共に逆方向に回転する前記第一太陽歯車２７との差動成分が、前記第一リング歯車３２から、前記低速用クラッチ３５、前記第二キャリア３４を介して、前記出力軸４に伝達される。この状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を所定値にする事で前記出力軸４を停止させられる他、このトロイダル型無段変速機１の変速比を前記所定値から増速側に変化させる事により前記出力軸４を、車両を後退させる方向に回転させられる。これに対して、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を前記所定値から減速側に変化させる事により前記出力軸４を、車両を前進させる方向に回転させられる。
【００１５】
これに対して、前記高速用クラッチ３８を接続し、前記低速用クラッチ３５の接続を断った、高速モード状態では、前記出力側ディスク１１の回転が、前記中空回転軸２６、前記遊星歯車式変速機２の第一太陽歯車２７、前記各遊星歯車２９〜３１、前記伝達軸６、前記第二太陽歯車３３、前記各遊星歯車３９、４０、前記第二キャリア３４を介して、前記出力軸４に伝達される。この状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を増速側に変化させる程、無段変速装置全体としての変速比も増速側に変化する。この様な高速モードでは、前記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの方向が、低速モード時とは反転する。
【００１６】
図９は、上述の様に構成し作用する無段変速装置の油圧制御回路を示している。ケーシング１３の下端部に設けたオイルパン４１（図７、８参照）等の油溜に貯溜された潤滑油（トラクションオイル）は、高圧側給油ポンプ４２と低圧側給油ポンプ４３とに吸入され、それぞれ加圧された状態で吐出される。このうちの高圧側給油ポンプ４２から吐出された潤滑油は、リリーフ弁式の高圧側圧力調整弁４４により、比較的高い所定圧に調整された状態で、変速比制御弁２４を介して、変速比調節の為にトラニオン１８、１８を枢軸１９、１９（図８参照）の軸方向に変位させる、アクチュエータ２２の油圧室４５ａ、４５ｂに送り込まれる。又、前記高圧側圧力調整弁４４により圧力調整された潤滑油は、入力側ディスク１０ａ、１０ｂを出力側ディスク１１（図７参照）に向け押圧する為の油圧式の押圧装置２５の油圧室にも送り込む。
【００１７】
これに対して、前記低圧側給油ポンプ４３から吐出された潤滑油は、リリーフ弁式の低圧側圧力調整弁４６により、比較的低い第二の所定圧に調整された状態で、無段変速装置内で潤滑油を必要とする部分に供給して、これら各部分を潤滑する。前記低圧側給油ポンプ４３から吐出されて前記低圧側圧力調整弁４６により圧力調整された潤滑油を前記各部分に送り込む流路の途中には、前記高圧側圧力調整弁４４のリリーフ回路部分（吐出ポート）を通じさせている。又、この高圧側圧力調整弁４４のパイロット回路には、前記アクチュエータ２２に設けた１対の油圧室４５ａ、４５ｂ内の油圧の差を、差圧信号として導入している。これら両油圧室４５ａ、４５ｂ同士の間の油圧の差は、入力側ディスク１０ａ、１０ｂから前記出力側ディスク１１（或いは出力側ディスク１１から入力側ディスク１０ａ、１０ｂ）に伝達する力２Ｆｔに比例する。従って、前記高圧側圧力調整弁４４のパイロット回路に導入される油圧は、トロイダル型無段変速機１を通過する動力の大きさに比例する。尚、前記高圧側給油ポンプ４２及び前記低圧側給油ポンプ４３は、前記ケーシング１３の前端開口部を塞いだ隔壁５８（図７参照）内に設けた空間に設置して、前記入力軸３により回転駆動する様に構成している。従って、前記両ポンプ４２、４３からの潤滑油の吐出量は、エンジンの回転速度に一致する前記入力軸３の回転速度に比例する。
【００１８】
又、図示の例では、前記高圧側圧力調整弁４４に、温度やアクセル開度等、前記トロイダル型無段変速機１の使用状態に対応する補正信号を入力し、このトロイダル型無段変速機１の運転状況に応じて、前記押圧装置２５の油圧室に送り込む油圧に補正を加える様にしている。即ち、第一の電磁弁４７の開閉制御により、前記高圧側圧力調整弁４４の別のパイロット室内の油圧を調整して、この高圧側圧力調整弁４４の開弁圧を調整自在としている。そして、高圧側圧力調整弁４４から前記アクチュエータ２２及び前記押圧装置２５に導入する油圧を、前記トロイダル型無段変速機１を通過する動力の大きさに比例して大きくする事に加え、このトロイダル型無段変速機１の運転状況に応じて補正する様にしている。
【００１９】
又、図９に示した油圧回路では、前記変速比制御弁２４の開閉状態を、ステッピングモータ４８による他、差圧シリンダ４９によっても調節自在として、トロイダル型無段変速機１を通過するトルクを目標値に調節すべく、このトロイダル型無段変速機１の変速比を微調節自在としている。又、前記差圧シリンダ４９への圧油の給排は、第二の電磁弁５０により制御される差圧制御弁５１ａ、５１ｂにより、前後進切換弁５２を介して行う様にしている。又、低速用、高速用両クラッチ３５、３８への圧油の給排を、第三の電磁弁５３と、高速用、低速用両切換弁５４、５５と、シフト用切換弁５６とにより行う様にしている。更に、運転席に設けたシフトレバーにより操作される手動切換弁５７により、各部の連通状態を切り換えられる様にしている。尚、前記変速比制御弁２４を初めとする、油圧式の弁４４、４６、５１ａ、５１ｂ、５２、５４〜５６、５８は、前記バルブボディー２３（図７、８参照）内に組み込んでいる。
【００２０】
ところで、上述の様な構成を有する無段変速装置の場合、低速モードを実現する際に接続され、高速モードを実現する際に接続を断たれる低速用クラッチ３５と、高速モードを実現する際に接続され、低速モードを実現する際に接続を断たれる高速用クラッチ３８とを、何れも油圧式の構造としている。この為、次の様な不都合を生じる可能性がある。
【００２１】
先ず、無段変速装置が大型化し易く、例えばＦＦ車（前置エンジン前輪駆動車）用の自動変速装置として用いる様な場合に、エンジンルーム等の限られた空間内に組み込む事が困難になる可能性がある。即ち、油圧式のクラッチ装置の場合、ピストンを収容する為のピストン室、ピストンに作用する遠心油圧をキャンセルする為のキャンセラ室、ピストンを初期位置に押し戻す為のリターンスプリング等を設ける必要があると共に、複数枚ずつのフリクションプレートとセパレートプレートとを軸方向に交互に積層する状態で設ける必要もある。この為、その構造上、設置スペースが嵩む（特に軸方向寸法が大きくなる）事が避けられず、無段変速装置が大型化し易くなる。
【００２２】
又、上述した無段変速装置の様に、前記低速用、高速用各クラッチ３５、３８と共に、押圧装置２５に関しても油圧式の構造とした場合には、無段変速装置の効率が低下する可能性がある。即ち、上述した無段変速装置の場合、前記押圧装置２５が発生すべき押圧力に見合う油圧である必要ローディング圧に調節されたプライマリーライン５９の圧油を、減圧弁６０により所定圧に減圧した状態で、前記低速用、高速用各クラッチ３５、３８に導入している。但し、特許文献６等に記載される様に、無段変速装置の一部の速度比では、前記必要ローディング圧よりも、前記低速用、高速用各クラッチ３５、３８に導入すべき油圧である必要クラッチ圧が高くなる場合がある。この為、前記速度比では、前記各クラッチ３５、３８の締結部分での滑り（クラッチ板の滑り）を防止する為に、前記プライマリーライン５９の油圧を必要クラッチ圧に調整する必要がある。従って、油圧調整の制御が面倒になると共に、前記プライマリーライン５９のライン圧が高くなる分、ポンプ損失が大きくなり、無段変速装置の効率が低下する可能性がある。
【００２３】
又、油圧式の低速用、高速用各クラッチ３５、３８は、接続状態で、トルク（回転力）をその方向（入力されるトルクの作用方向及び伝達方向）を問わずに伝達する。この為、運転モードの切換時に、前記低速用、高速用各クラッチ３５、３８を通過するトルクの方向が反転（トルクの作用方向は変わらずにその伝達方向が上流側と下流側とで反転）する場合にも、これら低速用、高速用各クラッチ３５、３８は、接続を断たない限り、トルクを伝達し続ける事になる。従って、運転モードの切換時には、前記低速用クラッチ３５と前記高速用クラッチ３８との断接状態を切り換える（一方のクラッチを接続し、他方のクラッチの接続を断つ）必要がある。又、この為の制御は、変速ショックを抑え、乗り心地性能（乗り心地の良さ）等を確保する面から複雑になる。
【００２４】
これに対して、特許文献７〜１０には、低速モードを実現する際にトルクを伝達する低速用クラッチとして、電磁式ツーウェイクラッチを使用した無段変速装置が記載されている。この様な無段変速装置の場合、油圧式のクラッチ装置を使用した無段変速装置に比べて、次の様な利点がある。
【００２５】
先ず、油圧式のクラッチ装置で必要になるプリチャージ時間（油圧の立ち上がりに要する時間）が不要になる。この為、変速動作等の応答性を高める事ができる。又、電磁式ツーウェイクラッチは、電磁コイルを励磁してロータとアーマチュアとを接続した状態で、クラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間にローラが噛み込まれ、所定方向のトルクを伝達し始めると、前記電磁コイルを非励磁とした場合にも、トルクの方向（トルクの作用方向又は伝達方向）が変わらない限り、トルクを伝達し続けられる。逆に言えば、非励磁の状態でトルクを伝達している場合には、反対方向のトルクを加える事で、クラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間からローラを開放し、クラッチの接続を断つ事ができる。この為、運転モード切換時に通過するトルクの方向が反転する事を利用して、接続を自動的に断つ事が可能になる。従って、運転モードを切り換える際の制御を簡略化できる。
【００２６】
但し、電磁式ツーウェイクラッチを使用した場合、次の様な問題を生じる可能性がある。例えば車両が加速と減速とを繰り返す様な場合には、電磁式ツーウェイクラッチを通過するトルクの方向は断続的に変化する。この為、電磁コイルが非励磁のままでは、トルクの方向が変わる際に接続が断たれてしまい、トルクを伝達できなくなる。従って、トルクの方向が変わる度に電磁コイルを励磁する必要があり、その為の制御が複雑になる。又、制御が複雑になる事を防止する為に、電磁コイルを励磁したままにする事も考えられるが、この場合には、運転モード切換時に接続が自動的には断たれなくなる。又、電力の消費量が多くなり、燃費の悪化を招くと共に、電磁コイルの発熱により電磁式ツーウェイクラッチが破損する等の問題を生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】特開平１１−６３１４６号公報
【特許文献２】米国特許第５６０７３７２号明細書
【特許文献３】特開２００２−１３９１２４号公報
【特許文献４】特開２００４−１６９７１９号公報
【特許文献５】特開２００４−２１１７４４号公報
【特許文献６】特開２００９−１７４６５２号公報
【特許文献７】特開２００１−２５４８０４号公報
【特許文献８】特開２００１−２８０４８６号公報
【特許文献９】特開２００２−６１７３８号公報
【特許文献１０】特開２００２−９８２２４号公報
【特許文献１１】国際公開第２００９／１３２０５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、無段変速装置を小型化できると共に、運転モード切換時の制御を簡略化できる構造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】
【００２９】
本発明の無段変速装置は、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機と、入力軸と、出力軸と、複数のクラッチ装置とを組み合わせて成る。
そして、これら各クラッチ装置の断接状態の切り換えに基づいて、前記入力軸を一方向に回転させた状態のまま前記出力軸を停止させるギヤードニュートラル状態を実現する低速モードと、この低速モードに比べて減速比の小さい状態を実現する高速モードとのうちの何れかの運転モードに切り換え可能としたものである。
【００３０】
特に本発明の無段変速装置は、前記複数のクラッチ装置のうちの少なくとも１つのクラッチ装置を、クラッチ用外輪と、クラッチ用内輪と、複数個の係合子とを備え、次の第一、第二の接続モードを切り換え可能とした切換式一方向クラッチとしている。
前記第一の接続モードでは、前記クラッチ用外輪が前記クラッチ用内輪に対して所定方向に回転する傾向になる場合にのみ、これらクラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間で前記複数個の係合子のうちの一部の係合子が突っ張り、これらクラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間で回転力（トルク）を伝達する。
前記第二の接続モードでは、前記クラッチ用外輪が前記クラッチ用内輪に対して前記所定方向とは反対方向に回転する傾向になる場合にのみ、前記クラッチ用外輪と前記クラッチ用内輪との間で前記複数個の係合子のうち前記第一の接続モード時に回転力を伝達する係合子とは異なる一部の係合子が突っ張り、前記クラッチ用外輪と前記クラッチ用内輪との間で回転力を伝達する。
尚、本発明を実施する場合に、第三の接続モードとして、前記クラッチ用外輪と前記クラッチ用内輪との相対回転方向に拘わらず、これらクラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間で回転力を伝達しないモードを備える事もできる。
尚、上述の様な本発明の無段変速装置に用いる切換式一方向クラッチとしては、特許文献１１に記載された構造の切換式一方向クラッチを採用できる。
【００３１】
上述した本発明の無段変速装置を実施する場合に好ましくは、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記切換式一方向クラッチを、低速モードを実現する際に回転力を伝達するもの（低速用クラッチ）とする。そして、シフトレバーにより選択された進行方向に応じて接続モードを切り換える。尚、接続モードは、シフトレバーの選択位置（進行方向）が変更されない限り、ブレーキ操作等によっても切り換えない様にする。
【００３２】
又、上述した請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、例えば請求項３に記載した発明の様に、前記シフトレバーと前記切換式一方向クラッチとを、例えばワイヤや油圧回路等を利用して機械的に接続する。
【発明の効果】
【００３３】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、無段変速装置を小型化できると共に、運転モード切換時の制御を簡略化できる。
即ち、本発明の無段変速装置の場合には、運転モードを切り換える為のクラッチ装置として、前記図７、９に示した様な油圧式のクラッチ装置に代えて、切換式一方向クラッチを使用する。この切換式一方向クラッチは、クラッチ用外輪と、クラッチ用内輪と、複数個の係合子等から構成する事ができ、油圧式のクラッチ装置に比べてコンパクト（特に軸方向寸法をコンパクト）に構成できる。従って、設置スペースを小さくする事ができて、無段変速装置の小型化を図れる。
又、前記切換式一方向クラッチは、油圧式のクラッチ装置とは異なり、第一の接続モード又は第二の接続モードが選択された状態で、一方向の回転力（トルク）のみを伝達する。この為、運転モード切換時に通過するトルクの方向が反転する事を利用して、断接状態を自動的に切り換えられる。従って、運転モード切換時の制御を簡略化できる。
又、前記切換式一方向クラッチは、油圧を利用せずに機械的に作動する。この為、油圧式の押圧装置を使用する場合にも、必要ローディング圧に調節したプライマリーラインのライン圧をそれ以上高くする必要がない。この為、ポンプ損失を低減する事ができて、無段変速装置の効率の低下を防止できる。
更に、油圧式のクラッチ装置で必要になるプリチャージ時間（油圧の立ち上がりに要する時間）を不要にできる為、無段変速装置の変速動作等の応答性を高める事もできる。
【００３４】
又、上述した請求項２に記載した発明によれば、車両の進行方向を保証できて、無段変速装置の信頼性を向上できる。
更に、請求項３に記載した発明によれば、シフトレバーと切換式一方向クラッチとを電気的に接続する場合に比べて、構造を簡略化できると同時に信頼性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す略断面図。
【図２】同じく低速用クラッチに用いる切換式一方向クラッチを取り出して示す斜視図。
【図３】同じく分解斜視図。
【図４】同じく第一の接続モードに切り換えた状態を示す、（Ａ）は部分拡大正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の内部構造を示す図である。
【図５】同じく第二の接続モードに切り換えた状態を示す、図４と同様の図。
【図６】同じく第三の接続モードに切り換えた状態を示す、図４と同様の図。
【図７】従来から知られている、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置の１例を示す断面図。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図。
【図９】無段変速装置に組み込む油圧回路図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１〜６は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、低速用クラッチ３５ａとして、油圧式のクラッチ装置に代えて、伝達するトルクの方向を機械的に切り換え可能とした切換式一方向クラッチを使用した点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図７〜８に示した従来構造の無段変速装置と基本的には同じである。従って、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分並びに前記従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００３７】
本例の無段変速装置も、前述した従来構造の無段変速装置と同様に、トロイダル型無段変速機１と、遊星歯車式変速機２ａと、入力軸３と、出力軸４と、低速用クラッチ３５ａと、高速用クラッチ３８とを組み合わせて成る。このうちのトロイダル型無段変速機１に就いては、前述した従来構造と同様である。
【００３８】
前記遊星歯車式変速機２ａは、前段、中段、後段各ユニット７ａ、８ａ、９ａから構成される。このうちの前段ユニット７ａは、第一太陽歯車２７ａと、第一キャリア２８ａと、第一リング歯車３２ａと、複数の第一遊星歯車６１、６１とを備える。このうちの第一太陽歯車２７ａは、出力側ディスク１１に対しこの出力側ディスク１１と同心に結合されて、この出力側ディスク１１と共に回転するものである。この為に、中空回転軸２６の基端部（図１の左端部）を前記出力側ディスク１１の内径部に結合固定すると共に、この中空回転軸２６の先端部（図１の右端部）に、前記第一太陽歯車２７ａを固設している。又、前記各第一遊星歯車６１、６１は、それぞれ１対ずつの遊星歯車素子６２ａ、６２ｂから成るダブルピニオン型である。これら各第一遊星歯車６１、６１を構成する１対ずつの遊星歯車素子６２ａ、６２ｂは、互いに噛合すると共に、前記第一キャリア２８ａの内径側の遊星歯車素子６２ａ、６２ａを前記第一太陽歯車２７ａに、同じく外径側の遊星歯車素子６２ｂ、６２ｂを前記第一リング歯車３２ａに、それぞれ噛合させている。
【００３９】
又、前記中段ユニット８ａは、第二太陽歯車３３ａと、複数の第二遊星歯車６３、６３とを備える。本例の場合には、前記前段ユニット７ａを構成する前記第一キャリア２８ａに、前記各第二遊星歯車６３、６３を回転自在に支持する機能も持たせている。
【００４０】
前記各構成部材のうちの第二太陽歯車３３ａは、伝達軸６の基端部（図１の左端部）に固設されており、前記前段ユニット７ａを構成する前記第一太陽歯車２７ａと同心に、この第一太陽歯車２７ａに対する相対回転を自在に支持されている。又、前記各第二遊星歯車６３、６３は、シングルピニオン型で、それぞれが前記第一キャリア２８ａに回転自在に支持された状態で、前記第二太陽歯車３３ａと噛合している。又、前記各第二遊星歯車６３、６３は、それぞれが前記第一キャリア２８ａの内径側の遊星歯車素子６２ａ、６２ａに結合して、これら各遊星歯車素子６２ａ、６２ａと同期して回転する様にしている。即ち、これら各遊星歯車素子６２ａ、６２ａと前記各第二遊星歯車６３、６３とを、互いに同期した回転を自在に結合して、所謂ステップピニオンとしている。又、前記各第二遊星歯車６３、６３の周囲にはリング歯車を設けず、これら各第二遊星歯車６３、６３はそれぞれ、前記第二太陽歯車３３ａとだけ噛合させている。
【００４１】
一方、前記後段ユニット９ａは、第二キャリア３４ａと、第三太陽歯車３６ａと、第二リング歯車３７ａと、複数の第三遊星歯車６４、６４とを備える。このうちの第二キャリア３４ａは、前記出力軸４の基端部（図１の左端部）に結合固定している。そして、特に本例の場合には、前記第二キャリア３４ａと前記第一リング歯車３２ａとを、切換式一方向クラッチである低速用クラッチ３５ａを介して結合している。又、前記第三太陽歯車３６ａは、前記伝達軸６の先端寄り（図１の右端寄り）部分に固設されている。又、前記第二リング歯車３７ａは、前記第三太陽歯車３６ａの周囲に配置されており、この第二リング歯車３７ａとケーシング１３等の固定の部分との間に、油圧式の高速用クラッチ３８を設けている。更に、前記複数の第三遊星歯車６４、６４は、それぞれ１対ずつの遊星歯車素子６５ａ、６５ｂから成るダブルピニオン型である。これら各第三遊星歯車６４、６４を構成する１対ずつの遊星歯車素子６５ａ、６５ｂは、互いに噛合すると共に、前記第二キャリア３４ａの内径側の遊星歯車素子６５ａ、６５ａを前記第三太陽歯車３６ａに、同じく外径側の遊星歯車素子６５ｂ、６５ｂを前記第二リング歯車３７ａに、それぞれ噛合させている。
【００４２】
又、前記低速用、高速用両クラッチ３５ａ、３８のうち、低速用クラッチ３５ａは、減速比を大きくする低速モードを実現する際に接続されて、同じく小さくする高速モードを実現する際に接続を断たれる（後述する様に低速用クラッチ３５ａに関しては接続が自動的に断たれる）。これに対して、前記高速用クラッチ３８は、高速モードを実現する際に接続されて、前記低速モードを実現する際に接続を断たれる。
【００４３】
そして、このうちの低速モード時には、前記トロイダル型無段変速機１の出力側ディスク１１の回転を、前記前段ユニット７ａと前記後段ユニット９ａを構成する前記二キャリア３４ａとを通じて、前記出力軸４に取り出す。従って、この様な低速モード時には、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を調節する事により、前記入力軸３を一方向に回転させたまま前記出力軸４の回転方向を、所謂ギヤードニュートラル状態と呼ばれる停止状態を挟んで、両方向に変換できる。これに対して、高速モード時には、前記入力軸３と共に回転する前記第一キャリア２８ａの回転を、前記中段ユニット８ａを構成する第二遊星歯車６３、６３から取り出し、この中段ユニット８ａと前記後段ユニット９ａとを通じて、前記出力軸４に取り出す。従って、この様な高速モード時には、前記入力軸３に加えられた動力を、前記トロイダル型無段変速機１をバイパスして前記遊星歯車式変速機２ａに送る、所謂パワースプリット状態を実現できる。
【００４４】
特に本例の無段変速装置の場合には、前記低速用クラッチ３５ａとして、伝達するトルクの方向を機械的に切り換え可能とした切換式一方向クラッチを使用している。この様な切換式一方向クラッチに就いて、以下、図２〜６を参照しつつ、その構造及び動作に就いて説明する。
【００４５】
前記低速用クラッチ３５ａは、クラッチ用外輪６６と、クラッチ用内輪６７と、それぞれが１対の係合子６８ａ、６８ｂ及び１対のばね６９ａ、６９ｂから構成される、複数組の係合ユニット７０Ａ、７０Ｂと、１対のモード切換側板７１ａ、７１ｂとを備える。
【００４６】
このうちのクラッチ用外輪６６は、前記第一リング歯車３２ａに接続されており、この第一リング歯車３２ａと共に、車両の前進走行時（低速走行時）には図４〜６中の矢印Ｘ方向に回転し、車両の後退走行時には矢印Ｙ方向に回転する。又、前記クラッチ用外輪６６の内周面の円周方向複数個所には、前記各係合子６８ａ、６８ｂの基部（外径側部分）７２ａ、７２ｂを保持可能な保持凹部７３ａ、７３ｂと、前記各ばね６９ａ、６９ｂを収納可能な収納凹部７４ａ、７４ｂとが、それぞれ形成されている。又、前記クラッチ用外輪６６の軸方向両側面のうちの径方向内端部乃至中間部には、前記各モード切換側板７１ａ、７１ｂを取り付ける為の円輪状凹溝７５が、それぞれ形成されている。又、前記クラッチ用外輪６６の軸方向両側面の径方向外端部のうち、円周方向複数個所（図示の例では３個所）には、前記各円輪状凹溝７５に連続する状態で、収容凹溝７６、７６が形成されている。
【００４７】
一方、前記クラッチ用内輪６７は、前記第二キャリア３４ａに接続されており、この第二キャリア３４ａと共に、車両の前進走行時には図４〜６中の矢印Ｘ方向に回転し、車両の後退走行時には同図中の矢印Ｙ方向に回転する。又、前記クラッチ用内輪６７の外周面には凹部７７、７７と凸部７８、７８とが、円周方向に交互に形成されている。
【００４８】
前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂは、前記クラッチ用外輪６６の内周面と前記クラッチ用内輪６７の外周面との間に交互に配置されている。前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する１対の係合子６８ａ、６８ｂは、煙草用のパイプを横から見た如き端面形状を有し、前記各基部７２ａ、７２ｂと、これら各基部７２ａ、７２ｂの内径側部分から円周方向に突出する状態で設けられた係合腕部７９ａ、７９ｂと、これら各係合腕部７９ａ、７９ｂの軸方向両側面に設けられた軸部８０ａ、８０ｂとを備える。この様な構成を有する前記１対の係合子６８ａ、６８ｂは、前記クラッチ用外輪６６の内周面と前記クラッチ用内輪６７の外周面との間に、円周方向に関する向きを反対にした（係合腕部７９ａ、７９ｂの先端部同士を対向させた）状態で設置されている。又、この状態で、前記各基部７２ａ、７２ｂは、前記クラッチ用外輪６６の内周面に形成された保持凹部７３ａ、７３ｂ内にそれぞれ揺動可能に保持されており、前記各軸部８０ａ、８０ｂは、前記各モード切換側板７１ａ、７１ｂに形成された長孔８１、８１内に挿入されている。一方、前記各ばね６９ａ、６９ｂは、板ばねであり、前記各収納凹部７４ａ、７４ｂの底部と前記各係合腕部７９ａ、７９ｂの外径側側面との間にそれぞれ配置されている。そして、前記各係合子６８ａ、６８ｂ（係合腕部７９ａ、７９ｂ）を前記クラッチ用内輪６７の外周面に向けて付勢している。
【００４９】
又、前記各モード切換側板７１ａ、７１ｂは、略円輪状に形成されており、円周方向複数個所に略円弧状の長孔８１、８１が形成されている。これら各長孔８１、８１は、円周方向両端部に設けられた１対の幅狭部８２ａ、８２ｂと、円周方向中央部に設けられた幅広部８３とから成る。このうちの幅狭部８２ａ、８２ｂの幅寸法（径方向に関する幅寸法）は、前記各軸部８０ａ、８０ｂの直径よりも僅かに大きい程度であり、前記幅広部８３の幅寸法（径方向に関する幅寸法）は、前記各軸部８０ａ、８０ｂの直径よりも十分に大きい。この為に本例の場合には、前記幅広部８３の内周縁を、前記両幅狭部８２ａ、８２ｂの内周縁よりも径方向内方に凹入させている。又、前記各モード切換側板７１ａ、７１ｂの外周縁の円周方向複数個所（図示の例では３個所）には、径方向外方に張り出した回転阻止部８４、８４が形成されている。これら各回転阻止部８４、８４の円周方向幅寸法は、前記クラッチ用外輪６６の軸方向側面に形成された収容凹溝７６、７６の円周方向幅寸法よりも小さい。又、一部の回転阻止部８４の外周縁には操作部８５が形成されている。この様な構成を有する１対のモード切換側板７１ａ、７１ｂ同士は、前記クラッチ用外輪６６と、前記クラッチ用内輪６７と、前記複数組の係合ユニット７０Ａ、７０Ｂとを軸方向両側から挟持し、前記各回転阻止部８４、８４を前記各収容凹溝７６、７６の内側にそれぞれ進入させた状態で、複数のピン８６、８６により結合されている。
【００５０】
以上の様な構成を有する低速用クラッチ３５ａは、前記操作部８５を操作する（スライドさせる）事で、次の第一〜第三の接続モードに切り換えが可能である。
先ず、図４を参照しつつ、第一の接続モードに就いて説明する。この図４に示した様に、第一の接続モード時には、前記操作部８５を矢印Ｙ方向（反時計方向）に移動させて、前記各回転阻止部８４の円周方向一端部が前記各収容凹溝７６の円周方向一端部に当接するまで、前記両モード切換側板７１ａ、７１ｂを前記各部材６７、６８、７０Ａ、７０Ｂに対して相対回転させる。
【００５１】
この際、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する１対の係合子６８ａ、６８ｂのうち、円周方向一端側の係合子６８ａの軸部８０ａは、前記各長孔８１内を幅狭部８２ａから幅広部８３へと移動するのに対し、円周方向他端側の係合子６８ｂの軸部８０ｂは、前記各幅狭部８２ｂの内側に位置したままとなる。又、図示の例では、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する円周方向一端側の係合子６８ａ、６８ａのうち、係合ユニット７０Ａを構成する係合子６８ａの係合腕部７９ａは、前記クラッチ用内輪６７の外周面のうち凹部７７の径方向外方に位置するのに対して、前記係合ユニット７０Ｂを構成する係合子６８ａの係合腕部７９ａは、同じく凸部７８の径方向外方に位置する。尚、この様な係合腕部７９ａ、７９ａと凹部７７及び凸部７８との位置関係は、前記クラッチ用外輪６６と前記クラッチ用内輪６７とが空回りし（フリーラン状態となり）、これら両輪６６、６７の位相が図示の例からずれた場合には反対になる（係合ユニット７０Ａを構成する係合子６８ａの係合腕部７９ａが凸部７８の径方向外方に位置し、係合ユニット７０Ｂを構成する係合子６８ａの係合腕部７９ａが凹部７７の径方向外方に位置する）。この為、この様な第一の接続モード時には、前記係合ユニット７０Ａ（７０Ｂ）を構成する係合子６８ａの係合腕部７９ａのみが、前記ばね７０ａの付勢力により前記凹部７７の内側に入り込む。
【００５２】
従って、第一の接続モード時には、前記凹部７７の内側に入り込んだ係合子６８ａが前記クラッチ用外輪６６の内周面（保持凹部７３ａ）と前記クラッチ用内輪６７の外周面（凹部７７と凸部７８との段差部）との間で突っ張る状態となる、前記クラッチ用外輪６６が前記クラッチ用内輪６７に対して矢印Ｘ方向（車両の前進時回転方向）に回転する傾向となる場合にのみ、これら両輪６６、６７同士の間でトルクの伝達が行われる。反対に、このうちのクラッチ用外輪６６が同じくクラッチ用内輪６７に対して矢印Ｙ方向（車両の後進時回転方向）に回転する傾向となる場合には、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する係合子６８ａ、６８ａは、前記各基部７２ａ、７２ａを中心に揺動変位するのみで、何れの係合子６８ａ、６８ｂも、前記クラッチ用外輪６６と前記クラッチ用内輪６７との間で突っ張る事はない。従って、これら両輪６６、６７同士の間でトルクの伝達が行われる事はない。
【００５３】
次に、図５を参照しつつ、第二の接続モードに就いて説明する。この図５に示した様に、第二の接続モード時には、前記操作部８５を矢印Ｘ方向（時計方向）に移動させて、前記各回転阻止部８４の円周方向他端部が前記各収容凹溝７６の円周方向他端部に当接するまで、前記両モード切換側板７１ａ、７１ｂを前記各部材６７、６８、７０Ａ、７０Ｂに対して相対回転させる。
【００５４】
この際、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する１対の係合子６８ａ、６８ｂのうち、円周方向他端側の係合子６８ｂの軸部８０ｂは、前記各長孔８１内を幅狭部８２ｂから幅広部８３へと移動するのに対し、円周方向一端側の係合子６８ａの軸部８０ａは、前記各幅狭部８２ａの内側に位置したままとなる。又、図示の例では、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する円周方向他端側の係合子６８ｂ、６８ｂのうち、係合ユニット７０Ａを構成する係合子６８ｂの係合腕部７９ｂは、前記クラッチ用内輪６７の外周面のうち凹部７７の径方向外方に位置するのに対して、前記係合ユニット７０Ｂを構成する係合子６８ｂの係合腕部７９ｂは、同じく凸部７８の径方向外方に位置する。尚、この様な係合腕部７９ｂ、７９ｂと凹部７７及び凸部７８との位置関係も、前記クラッチ用外輪６６と前記クラッチ用内輪６７とが空回りし（フリーラン状態となり）、これら両輪６６、６７の位相が図示の例からずれた場合には反対になる（係合ユニット７０Ａを構成する係合子６８ｂの係合腕部７９ｂが凸部７８の径方向外方に位置し、係合ユニット７０Ｂを構成する係合子６８ｂの係合腕部７９ｂが凹部７７の径方向外方に位置する）。この為、この様な第二の接続モード時には、前記係合ユニット７０Ａ（７０Ｂ）を構成する係合子６８ｂの係合腕部７９ｂのみが、前記ばね７０ｂの付勢力により前記凹部７７の内側に入り込む。
【００５５】
従って、第二の接続モード時には、前記凹部７７の内側に入り込んだ係合子６８ｂが前記クラッチ用外輪６６の内周面（保持凹部７３ｂ）と前記クラッチ用内輪６７の外周面（凹部７７と凸部７８との段差部）との間で突っ張る状態となる、前記クラッチ用外輪６６が前記クラッチ用内輪６７に対して矢印Ｙ方向（車両の後進時回転方向）に回転する傾向となる場合にのみ、これら両輪６６、６７同士の間でトルクの伝達が行われる。反対に、このうちのクラッチ用外輪６６が同じくクラッチ用内輪６７に対して矢印Ｘ方向（車両の前進時回転方向）に回転する傾向となる場合には、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する係合子６８ｂ、６８ｂは、前記各基部７２ｂ、７２ｂを中心に揺動変位するのみで、何れの係合子６８ａ、６８ｂも、前記クラッチ用外輪６６と前記クラッチ用内輪６７との間で突っ張る事はない。従って、これら両輪６６、６７同士の間でトルクの伝達が行われる事はない。
【００５６】
次に、図６を参照しつつ、第三の接続モードに就いて説明する。この図６に示した様に、第三の接続モード時には、前記操作部８５を操作して、前記各回転阻止部８４が前記各収容凹溝７６の円周方向中央部に位置する様に、前記両モード切換側板７１ａ、７１ｂを前記各部材６７、６８、７０Ａ、７０Ｂに対して相対回転させる。この際、前記複数組の係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する係合子６８ａ、６８ｂの軸部８０ａ、８０ｂの総てが、前記各長孔８０内の幅狭部８１ａ、８１ｂの内側に位置したままとなる。この為、前記複数組の係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する係合子６８ａ、６８ｂの係合腕部７９ａ、７９ｂが、前記クラッチ用内輪６７の外周面に形成された凹部７７、７７内に入り込む事はない。従って、前記クラッチ用外輪６６が前記クラッチ用内輪６７に対して何れの方向に回転する傾向となる場合にも、これら両輪６６、６７同士の間でトルクの伝達が行われる事はない。
【００５７】
そして本例の場合、上述の様な第一〜第三の接続モードを、運転席に設けられたシフトレバーの選択位置に応じて切り換える様にしている。具体的には、Ｌレンジ又はＤレンジが選択された場合には第一の接続モードに、Ｒレンジが選択された場合には第二の接続モードに、Ｎレンジ又はＰレンジが選択された場合には第三の接続モードに、それぞれ切り換える様にしている。
【００５８】
この結果、第一の接続モード時には、前記第一リング歯車３２ａ（クラッチ用外輪６６）が前記第二キャリア３４ａ（クラッチ用内輪６７）に対して矢印Ｘ方向に相対回転する傾向になる、車両の前進方向への低速走行時（高速用クラッチの接続が断たれた低速モード時）のみ、トルクの伝達が行われる（接続状態となる）。前記第一リング歯車３２ａ（クラッチ用外輪６６）が前記第二キャリア３４ａ（クラッチ用内輪６７）に対して矢印Ｙ方向に相対回転する傾向になる、車両の前進方向への高速走行時（高速用クラッチ３８が接続された高速モード時）には、トルクの伝達は行われない（開放状態となる）。
【００５９】
これに対して、第二の接続モード時には、前記第一リング歯車３２ａ（クラッチ用外輪６６）が前記第二キャリア３４ａ（クラッチ用内輪６７）に対して矢印Ｙ方向に相対回転する傾向になる、車両の後退方向への走行時のみ、トルクの伝達が行われる（接続状態となる）。
【００６０】
又、第三の接続モード時には、前記第一リング歯車３２ａ（クラッチ用外輪６６）が前記第二キャリア３４ａ（クラッチ用内輪６７）に対して、何れの方向に相対回転する傾向になる場合にも、これら第一リング歯車３２ａと第二キャリア３４ａとの間でトルクの伝達は行われない（開放状態となる）。
【００６１】
更に本例の場合には、シフトレバーの選択位置と前記低速用クラッチ３５ａを構成する操作部８５の位置（収容部凹溝７６内での円周方向位置）とを、電気的なアクチュエータを介さずに、ワイヤや油圧回路等を利用して機械的に接続し、直接同期させている。例えば、シフトレバーの動きを手動切換弁５７（図９参照）の連通状態を切り換える為に設けられた既存のリンク機構の一部と、前記操作部８５とを、ワイヤにより直接連結している。
【００６２】
以上の様な構成を有し上述の様に動作する本例の場合には、無段変速装置を小型化できると共に、運転モード切換時の制御を簡略化できる。
即ち、本例の無段変速装置の場合には、低速用クラッチ３５ａとして、前記図７、９に示した様な油圧式のクラッチ装置に代えて、切換式一方向クラッチを使用している。この切換式一方向クラッチである低速用クラッチ３５ａは、前記クラッチ用外輪６６と、前記クラッチ用内輪６７と、前記複数組の係合ユニット７０Ａ、７０Ｂと、前記１対のモード切換側板７１ａ、７１ｂとから構成する事ができ、油圧式のクラッチ装置に比べてコンパクト（特に軸方向寸法をコンパクト）に構成できる。又、油圧式のクラッチ装置で必要になる、圧油の給排を行う為の低速用切換弁５５（図９参照）も省略できる。従って、設置スペースを小さくする事ができて、無段変速装置の小型化を図れる。
【００６３】
又、前記低速用クラッチ３５ａは、油圧式のクラッチ装置とは異なり、第一の接続モード（又は第二の接続モード）が選択された状態で、一方向のトルクのみを伝達する。この為、運転モード切換時に通過するトルクの方向が反転する（トルクの作用方向は変化せずにその伝達方向が上流側と下流側とで反転する）事を利用して、断接状態を自動的に切り換えられる。即ち、第一の接続モードが選択されて、車両が前進方向に低速走行している間は、前記第一リング歯車３２ａから前記第二キャリア３４ａに向けてＸ方向のトルクが通過する為、前記低速用クラッチ３５ａは接続を維持する。これに対し、前記高速用クラッチ３８が接続されて運転モードが低速モードから高速モードに切り換わると、前記第二キャリア３４ａから前記第一リング歯車３２ａに向けてＸ方向のトルクが通過する傾向になる。この状態では、前記クラッチ用内輪６７が前記クラッチ用外輪６６に対し、前記Ｘ方向に回転する為、前記低速用クラッチ３５ａの接続は自動的に断たれる。反対に、運転モードが高速モードから低速モードに切り換えられる場合には、前記低速用クラッチ３５ａは、接続が断たれた状態から自動的に接続される。この様に、本例の場合には、運転モード切換時に、前記低速用クラッチ３５ａの断接状態を自動的に切り換えられる為、運転モード切換時の制御を簡略化できる。
【００６４】
又、前記低速用クラッチ３５ａは、油圧を利用せずに機械的に作動する。この為、油圧式の押圧装置２５を使用する場合にも、必要ローディング圧に調節したプライマリーラインのライン圧をそれ以上高くする必要がない。この為、ポンプ損失を低減する事ができて、無段変速装置の効率の低下を防止できる。
【００６５】
又、前述した電磁式のツーウェイクラッチを使用した場合と同様に、油圧式のクラッチ装置で必要になるプリチャージ時間（油圧の立ち上がりに要する時間）を不要にできる為、無段変速装置の変速動作等の応答性を高める事もできる。
【００６６】
又、第一の接続モードを選択して、車両を前進走行させている際に、何らかのトラブルによって前記トロイダル型無段変速機１の変速比が車両の後退走行を実現する値に変化した場合にも、前記低速用クラッチ３５ａは、接続モードが切り換えられない限り（第一の接続モードが選択されている限り）、車両を後退させる方向（Ｙ方向）に加わるトルクを伝達しない。従って、厳密な変速比制御を行わなくても、前記低速用クラッチ３５ａの接続モードを正しく切り換えるのみで、車両の進行方向を保証できる。この結果、無段変速装置の信頼性の向上を図れる。更に、本例の場合には、シフトレバーと前記低速用クラッチ３５ａ（操作部８５）とを、ワイヤや油圧回路等を利用して、機械式又は油圧式に接続している。この為、電気的に接続する場合に比べて、構造を簡略化できると同時に信頼性の向上を図れる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
上述した実施の形態の１例では、低速用クラッチを切換式一方向クラッチとし、高速用クラッチを油圧式のクラッチとした場合に就いて説明したが、この高速用クラッチを単純な一方向クラッチ或いは切換式一方向クラッチとする事もできる。この様に、高速用クラッチを一方向クラッチとすれば、運転モード切換時に通過するトルクの方向が反転する事を利用して、断接状態を自動的に切り換える事ができる。又、低速用クラッチを油圧式のクラッチとし、高速用クラッチだけを切換式一方向クラッチとする事も可能である。又、前記実施の形態の１例では、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを同軸に配置した構造を示したが、本発明を実施する場合に、これらトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とは同軸に配置する必要はない（多軸構造としても良い）。又、本発明は、ギヤードニュートラルモードを有する変速機だけでなく、トロイダル型無段変速機と遊星歯車装置と複数のクラッチ装置とを組み合わせた複数モードで構成される変速機に適用する事も可能である（例えば、入力軸に加えられた動力を出力軸に直接送る直結モードと、入力軸に加えられた動力を遊星歯車装置に送るパワースプリットモードとの組み合わせを有する変速機や、２種類のパワースプリットモードを切換可能とした変速機等に適用できる）。
【符号の説明】
【００６８】
１ トロイダル型無段変速機
２、２ａ 遊星歯車式変速機
３ 入力軸
４ 出力軸
５ 回転軸
６ 伝達軸
７、７ａ 前段ユニット
８、８ａ 中段ユニット
９、９ａ 後段ユニット
１０ａ、１０ｂ 入力側ディスク
１１ 出力側ディスク
１２ パワーローラ
１３ ケーシング
１４ 支柱
１５ 転がり軸受
１６ａ、１６ｂ 支持ポスト部
１７ａ、１７ｂ 支持板
１８ トラニオン
１９ 枢軸
２０ 支持軸
２１ アクチュエータボディー
２２ アクチュエータ
２３ バルブボディー
２４ 変速比制御弁
２５ 押圧装置
２６ 中空回転軸
２７ 第一太陽歯車
２８ 第一キャリア
２９ 遊星歯車
３０ 遊星歯車
３１ 遊星歯車
３２、３２ａ 第一リング歯車
３３、３３ａ 第二太陽歯車
３４、３４ａ 第二キャリア
３５、３５ａ 低速用クラッチ
３６、３６ａ 第三太陽歯車
３７、３７ａ 第二リング歯車
３８ 高速用クラッチ
３９ 遊星歯車
４０ 遊星歯車
４１ オイルパン
４２ 高圧側給油ポンプ
４３ 低圧側給油ポンプ
４４ 高圧側圧力調整弁
４５ａ、４５ｂ 油圧室
４６ 低圧側圧力調整弁
４７ 第一の電磁弁
４８ ステッピングモータ
４９ 差圧シリンダ
５０ 第二の電磁弁
５１ａ、５１ｂ 差圧制御弁
５２ 前後進切換弁
５３ 第三の電磁弁
５４ 高速用切換弁
５５ 低速用切換弁
５６ シフト用切換弁
５７ 手動切換弁
５８ 隔壁
５９ プライマリーライン
６０ 減圧弁
６１ 第一遊星歯車
６２ａ、６２ｂ 遊星歯車素子
６３ 第二遊星歯車
６４ 第三遊星歯車
６５ａ、６５ｂ 遊星歯車素子
６６ クラッチ用外輪
６７ クラッチ用内輪
６８ａ、６８ｂ 係合子
６９ａ、６９ｂ ばね
７０Ａ、７０Ｂ 係合ユニット
７１ａ、７１ｂ モード切換側板
７２ａ、７２ｂ 基部
７３ａ、７３ｂ 保持凹部
７４ａ、７４ｂ 収納凹部
７５ 円輪状凹溝
７６ 収容凹溝
７７ 凹部
７８ 凸部
７９ａ、７９ｂ 係合腕部
８０ａ、８０ｂ 軸部
８１ 長孔
８２ａ、８２ｂ 幅狭部
８３ 幅広部
８４ 回転阻止部
８５ 操作部
８６ ピン
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば車両（自動車）用自動変速装置、建設機械（建機）用自動変速装置、航空機（固定翼機、回転翼機、飛行船等）等で使用されるジェネレータ（発電機）用の自動変速装置等として利用する、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する。具体的には、無段変速装置を小型化できると共に、運転モード切換時の制御を簡略化できる構造を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用変速機としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、従来から広く知られ、一部で実施されている。又、変速比の変動幅をより大きくすべく、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置も、例えば特許文献１等に記載される等により従来から広く知られている。又、例えば特許文献２、３には、所謂ギヤードニュートラルと呼ばれ、入力軸を一方向に回転させたまま、出力軸の回転状態を、停止状態を挟んで正転、逆転に切り換えられる無段変速装置が記載されている。この様な無段変速装置の場合には、流体で動力を伝達するトルクコンバータ等の発進機構を省略して、前記無段変速装置にエンジンからの動力を直接伝達させる事ができる。この為、変速装置の小型・軽量化を図れる他、トルクコンバータを設ける事による伝達効率の低下等を防止して、発進時の応答性能の向上を図れる。
【０００３】
又、特許文献４、５には、上述の様なギヤードニュートラルを実現できる無段変速装置の、より具体的な構造が記載されている。図７〜９は、前記特許文献４、５に記載された無段変速装置を示している。この無段変速装置は、トロイダル型無段変速機１と、遊星歯車式変速機２とを組み合わせて成り、入力軸３と出力軸４とを有する。これら入力軸３と出力軸４との間には、前記トロイダル型無段変速機１の回転軸５と、伝達軸６とを、これら両軸３、４と同心に設けている。そして、前記遊星歯車式変速機２のうちの前段ユニット７と中段ユニット８とを前記回転軸５と前記伝達軸６との間に掛け渡す状態で、後段ユニット９をこの伝達軸６と前記出力軸４との間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。
【０００４】
前記トロイダル型無段変速機１は、１対の入力側ディスク１０ａ、１０ｂと、一体型の出力側ディスク１１と、複数のパワーローラ１２、１２とを備える。そして、前記１対の入力側ディスク１０ａ、１０ｂは、前記回転軸５を介して互いに同心に、且つ、同期した回転を自在として結合されている。又、前記出力側ディスク１１は、前記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂ同士の間に、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂと同心に、且つ、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂに対する相対回転を自在として支持されている。
【０００５】
更に、前記各パワーローラ１２、１２は、前記出力側ディスク１１の軸方向両側面と前記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個（図示の例の場合は２個）ずつ挟持されている。そして、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂから前記出力側ディスク１１に動力を伝達する。又、この出力側ディスク１１はその軸方向両端部を、ケーシング１３内に、それぞれ１対ずつの支柱１４、１４と、スラストアンギュラ玉軸受である転がり軸受１５、１５とにより、回転自在に支持している。又、前記両支柱１４、１４の両端部近傍に設けた各支持ポスト部１６ａ、１６ｂに、それぞれ支持板１７ａ、１７ｂを支持している。
【０００６】
又、前記両支持板１７ａ、１７ｂ同士の間には、複数のトラニオン（支持部材）１８、１８を、その両端部に互いに同心に設けられた枢軸１９、１９を介して、揺動及び軸方向（図８の上下方向）の変位を可能に支持している。そして、前記各トラニオン１８、１８の内側面（互いに対向する面）に前記各パワーローラ１２、１２を、それぞれ支持軸２０、２０並びに複数組の転がり軸受を介して、回転並びに前記回転軸５の軸方向に関する若干の変位を自在に支持している。そして、前記各パワーローラ１２、１２の周面と、前記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの入力側面及び前記出力側ディスク１１の出力側面とを転がり接触させている。
【０００７】
前記トロイダル型無段変速機１に変速動作を行わせる際には、前記両支柱１４、１４の下端部を結合固定したアクチュエータボディー２１に内蔵した、各油圧式のアクチュエータ２２、２２により、前記各トラニオン１８、１８を前記各枢軸１９、１９の軸方向に変位させる。この結果、前記入力側、出力側各面と前記周面との転がり接触部（トラクション部）でサイドスリップが発生し、前記各トラニオン１８、１８が前記各枢軸１９、１９を中心として揺動する。そして、前記各ディスク１０ａ、１０ｂ、１１の径方向に関する、前記各転がり接触部の位置が変化し、前記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂと前記出力側ディスク１１との間の変速比が変化する。尚、前記各アクチュエータ２２、２２への圧油の給排は、前記アクチュエータボディー２１の下方に設けたバルブボディー２３に内蔵した変速比制御弁２４（後述する図９参照）の切り換えにより行う。
【０００８】
又、図示の無段変速装置の場合は、前記回転軸５の基端部（図７の左端部）を図示しないエンジンのクランクシャフトに、前記入力軸３を介して結合し、このクランクシャフトにより前記回転軸５を回転駆動する様にしている。又、前記回転軸５の基端部と前記入力側ディスク１０ａとの間に、油圧式の押圧装置２５を設け、前記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面（入力側面）及び前記出力側ディスク１１の軸方向両側面（出力側面）と前記各パワーローラ１２、１２の周面との転がり接触部に、適正な面圧を付与している。
【０００９】
又、前記出力側ディスク１１に、中空回転軸２６の基端部（図７の左端部）をスプライン係合させている。そして、この中空回転軸２６を、エンジンから遠い側（図７の右側）の入力側ディスク１０ｂの内側に挿通して、前記出力側ディスク１１の回転力を取り出し自在としている。更に、前記中空回転軸２６の先端部（図７の右端部）で前記入力側ディスク１０ｂの外側面から突出した部分に、前記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７を構成する為の、第一太陽歯車２７を固設している。
【００１０】
一方、前記回転軸５の先端部（図７の右端部）で前記中空回転軸２６から突出した部分と前記入力側ディスク１０ｂとの間に、第一キャリア２８を掛け渡す様に設けて、この入力側ディスク１０ｂと前記回転軸５とが、互いに同期して回転する様にしている。そして、前記第一キャリア２８の軸方向両側面の円周方向等間隔位置（一般的には３〜４個所位置）に、それぞれがダブルピニオン型である前記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７及び前記中段ユニット８を構成する為の遊星歯車２９〜３１を、回転自在に支持している。更に、前記第一キャリア２８の片半部（図７の右半部）周囲に第一リング歯車３２を、回転自在に支持している。
【００１１】
前記各遊星歯車２９〜３１のうち、前記トロイダル型無段変速機１寄り（図７の左寄り）で前記第一キャリア２８の径方向に関して内側に設けた遊星歯車２９は、前記第一太陽歯車２７に噛合している。又、前記トロイダル型無段変速機１から遠い側（図７の右側）で前記第一キャリア２８の径方向に関して内側に設けた遊星歯車３０は、前記伝達軸６の基端部（図７の左端部）に固設した、第二太陽歯車３３に噛合している。又、前記第一キャリア２８の径方向に関して外側に設けた、残りの遊星歯車３１は、前記内側に設けた遊星歯車２９、３０よりも軸方向寸法を大きくして、これら両遊星歯車２９、３０に噛合させている。更に、前記残りの遊星歯車３１と前記第一リング歯車３２とを、互いに噛合させている。
【００１２】
一方、前記後段ユニット９を構成する為の第二キャリア３４を、前記出力軸４の基端部（図７の左端部）に結合固定している。そして、この第二キャリア３４と前記第一リング歯車３２とを、油圧式の低速用クラッチ３５を介して結合している。又、前記伝達軸６の先端寄り（図７の右端寄り）部分に第三太陽歯車３６を固設している。又、この第三太陽歯車３６の周囲に、第二リング歯車３７を配置し、この第二リング歯車３７と前記ケーシング１３等の固定の部分との間に、油圧式の高速用クラッチ３８を設けている。更に、前記第二リング歯車３７と前記第三太陽歯車３６との間に配置した複数組の遊星歯車３９、４０を、前記第二キャリア３４に回転自在に支持している。これら各遊星歯車３９、４０は、互いに噛合すると共に、前記第二キャリア３４の径方向に関して内側に設けた遊星歯車３９を前記第三太陽歯車３６に、同じく外側に設けた遊星歯車４０を前記第二リング歯車３７に、それぞれ噛合している。
【００１３】
上述の様に構成する無段変速装置の場合、回転軸５から１対の入力側ディスク１０ａ、１０ｂ、各パワーローラ１２、１２を介して一体型の出力側ディスク１１に伝わった動力は、前記中空回転軸２６を通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ３５を接続し、前記高速用クラッチ３８の接続を断った低速モード状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を変える事により、前記回転軸５の回転速度を一定にしたまま、前記出力軸４の回転速度を、停止状態を挟んで正転、逆転に変換自在となる。
【００１４】
即ち、この様な低速モード状態では、前記回転軸５と共に正方向に回転する第一キャリア２８と、前記中空回転軸２６と共に逆方向に回転する前記第一太陽歯車２７との差動成分が、前記第一リング歯車３２から、前記低速用クラッチ３５、前記第二キャリア３４を介して、前記出力軸４に伝達される。この状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を所定値にする事で前記出力軸４を停止させられる他、このトロイダル型無段変速機１の変速比を前記所定値から増速側に変化させる事により前記出力軸４を、車両を後退させる方向に回転させられる。これに対して、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を前記所定値から減速側に変化させる事により前記出力軸４を、車両を前進させる方向に回転させられる。
【００１５】
これに対して、前記高速用クラッチ３８を接続し、前記低速用クラッチ３５の接続を断った、高速モード状態では、前記出力側ディスク１１の回転が、前記中空回転軸２６、前記遊星歯車式変速機２の第一太陽歯車２７、前記各遊星歯車２９〜３１、前記伝達軸６、前記第二太陽歯車３３、前記各遊星歯車３９、４０、前記第二キャリア３４を介して、前記出力軸４に伝達される。この状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を増速側に変化させる程、無段変速装置全体としての変速比も増速側に変化する。この様な高速モードでは、前記トロイダル型無段変速機を通過するトルクの方向が、低速モード時とは反転する。
【００１６】
図９は、上述の様に構成し作用する無段変速装置の油圧制御回路を示している。ケーシング１３の下端部に設けたオイルパン４１（図７、８参照）等の油溜に貯溜された潤滑油（トラクションオイル）は、高圧側給油ポンプ４２と低圧側給油ポンプ４３とに吸入され、それぞれ加圧された状態で吐出される。このうちの高圧側給油ポンプ４２から吐出された潤滑油は、リリーフ弁式の高圧側圧力調整弁４４により、比較的高い所定圧に調整された状態で、変速比制御弁２４を介して、変速比調節の為にトラニオン１８、１８を枢軸１９、１９（図８参照）の軸方向に変位させる、アクチュエータ２２の油圧室４５ａ、４５ｂに送り込まれる。又、前記高圧側圧力調整弁４４により圧力調整された潤滑油は、入力側ディスク１０ａ、１０ｂを出力側ディスク１１（図７参照）に向け押圧する為の油圧式の押圧装置２５の油圧室にも送り込む。
【００１７】
これに対して、前記低圧側給油ポンプ４３から吐出された潤滑油は、リリーフ弁式の低圧側圧力調整弁４６により、比較的低い第二の所定圧に調整された状態で、無段変速装置内で潤滑油を必要とする部分に供給して、これら各部分を潤滑する。前記低圧側給油ポンプ４３から吐出されて前記低圧側圧力調整弁４６により圧力調整された潤滑油を前記各部分に送り込む流路の途中には、前記高圧側圧力調整弁４４のリリーフ回路部分（吐出ポート）を通じさせている。又、この高圧側圧力調整弁４４のパイロット回路には、前記アクチュエータ２２に設けた１対の油圧室４５ａ、４５ｂ内の油圧の差を、差圧信号として導入している。これら両油圧室４５ａ、４５ｂ同士の間の油圧の差は、入力側ディスク１０ａ、１０ｂから前記出力側ディスク１１（或いは出力側ディスク１１から入力側ディスク１０ａ、１０ｂ）に伝達する力２Ｆｔに比例する。従って、前記高圧側圧力調整弁４４のパイロット回路に導入される油圧は、トロイダル型無段変速機１を通過する動力の大きさに比例する。尚、前記高圧側給油ポンプ４２及び前記低圧側給油ポンプ４３は、前記ケーシング１３の前端開口部を塞いだ隔壁５８（図７参照）内に設けた空間に設置して、前記入力軸３により回転駆動する様に構成している。従って、前記両ポンプ４２、４３からの潤滑油の吐出量は、エンジンの回転速度に一致する前記入力軸３の回転速度に比例する。
【００１８】
又、図示の例では、前記高圧側圧力調整弁４４に、温度やアクセル開度等、前記トロイダル型無段変速機１の使用状態に対応する補正信号を入力し、このトロイダル型無段変速機１の運転状況に応じて、前記押圧装置２５の油圧室に送り込む油圧に補正を加える様にしている。即ち、第一の電磁弁４７の開閉制御により、前記高圧側圧力調整弁４４の別のパイロット室内の油圧を調整して、この高圧側圧力調整弁４４の開弁圧を調整自在としている。そして、高圧側圧力調整弁４４から前記アクチュエータ２２及び前記押圧装置２５に導入する油圧を、前記トロイダル型無段変速機１を通過する動力の大きさに比例して大きくする事に加え、このトロイダル型無段変速機１の運転状況に応じて補正する様にしている。
【００１９】
又、図９に示した油圧回路では、前記変速比制御弁２４の開閉状態を、ステッピングモータ４８による他、差圧シリンダ４９によっても調節自在として、トロイダル型無段変速機１を通過するトルクを目標値に調節すべく、このトロイダル型無段変速機１の変速比を微調節自在としている。又、前記差圧シリンダ４９への圧油の給排は、第二の電磁弁５０により制御される差圧制御弁５１ａ、５１ｂにより、前後進切換弁５２を介して行う様にしている。又、低速用、高速用両クラッチ３５、３８への圧油の給排を、第三の電磁弁５３と、高速用、低速用両切換弁５４、５５と、シフト用切換弁５６とにより行う様にしている。更に、運転席に設けたシフトレバーにより操作される手動切換弁５７により、各部の連通状態を切り換えられる様にしている。尚、前記変速比制御弁２４を初めとする、油圧式の弁４４、４６、５１ａ、５１ｂ、５２、５４〜５６、５８は、前記バルブボディー２３（図７、８参照）内に組み込んでいる。
【００２０】
ところで、上述の様な構成を有する無段変速装置の場合、低速モードを実現する際に接続され、高速モードを実現する際に接続を断たれる低速用クラッチ３５と、高速モードを実現する際に接続され、低速モードを実現する際に接続を断たれる高速用クラッチ３８とを、何れも油圧式の構造としている。この為、次の様な不都合を生じる可能性がある。
【００２１】
先ず、無段変速装置が大型化し易く、例えばＦＦ車（前置エンジン前輪駆動車）用の自動変速装置として用いる様な場合に、エンジンルーム等の限られた空間内に組み込む事が困難になる可能性がある。即ち、油圧式のクラッチ装置の場合、ピストンを収容する為のピストン室、ピストンに作用する遠心油圧をキャンセルする為のキャンセラ室、ピストンを初期位置に押し戻す為のリターンスプリング等を設ける必要があると共に、複数枚ずつのフリクションプレートとセパレートプレートとを軸方向に交互に積層する状態で設ける必要もある。この為、その構造上、設置スペースが嵩む（特に軸方向寸法が大きくなる）事が避けられず、無段変速装置が大型化し易くなる。
【００２２】
又、上述した無段変速装置の様に、前記低速用、高速用各クラッチ３５、３８と共に、押圧装置２５に関しても油圧式の構造とした場合には、無段変速装置の効率が低下する可能性がある。即ち、上述した無段変速装置の場合、前記押圧装置２５が発生すべき押圧力に見合う油圧である必要ローディング圧に調節されたプライマリーライン５９の圧油を、減圧弁６０により所定圧に減圧した状態で、前記低速用、高速用各クラッチ３５、３８に導入している。但し、特許文献６等に記載される様に、無段変速装置の一部の速度比では、前記必要ローディング圧よりも、前記低速用、高速用各クラッチ３５、３８に導入すべき油圧である必要クラッチ圧が高くなる場合がある。この為、前記速度比では、前記各クラッチ３５、３８の締結部分での滑り（クラッチ板の滑り）を防止する為に、前記プライマリーライン５９の油圧を必要クラッチ圧に調整する必要がある。従って、油圧調整の制御が面倒になると共に、前記プライマリーライン５９のライン圧が高くなる分、ポンプ損失が大きくなり、無段変速装置の効率が低下する可能性がある。
【００２３】
又、油圧式の低速用、高速用各クラッチ３５、３８は、接続状態で、トルク（回転力）をその方向（入力されるトルクの作用方向及び伝達方向）を問わずに伝達する。この為、運転モードの切換時に、前記低速用、高速用各クラッチ３５、３８を通過するトルクの方向が反転（トルクの作用方向は変わらずにその伝達方向が上流側と下流側とで反転）する場合にも、これら低速用、高速用各クラッチ３５、３８は、接続を断たない限り、トルクを伝達し続ける事になる。従って、運転モードの切換時には、前記低速用クラッチ３５と前記高速用クラッチ３８との断接状態を切り換える（一方のクラッチを接続し、他方のクラッチの接続を断つ）必要がある。又、この為の制御は、変速ショックを抑え、乗り心地性能（乗り心地の良さ）等を確保する面から複雑になる。
【００２４】
これに対して、特許文献７〜１０には、低速モードを実現する際にトルクを伝達する低速用クラッチとして、電磁式ツーウェイクラッチを使用した無段変速装置が記載されている。この様な無段変速装置の場合、油圧式のクラッチ装置を使用した無段変速装置に比べて、次の様な利点がある。
【００２５】
先ず、油圧式のクラッチ装置で必要になるプリチャージ時間（油圧の立ち上がりに要する時間）が不要になる。この為、変速動作等の応答性を高める事ができる。又、電磁式ツーウェイクラッチは、電磁コイルを励磁してロータとアーマチュアとを接続した状態で、クラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間にローラが噛み込まれ、所定方向のトルクを伝達し始めると、前記電磁コイルを非励磁とした場合にも、トルクの方向（トルクの作用方向又は伝達方向）が変わらない限り、トルクを伝達し続けられる。逆に言えば、非励磁の状態でトルクを伝達している場合には、反対方向のトルクを加える事で、クラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間からローラを開放し、クラッチの接続を断つ事ができる。この為、運転モード切換時に通過するトルクの方向が反転する事を利用して、接続を自動的に断つ事が可能になる。従って、運転モードを切り換える際の制御を簡略化できる。
【００２６】
但し、電磁式ツーウェイクラッチを使用した場合、次の様な問題を生じる可能性がある。例えば車両が加速と減速とを繰り返す様な場合には、電磁式ツーウェイクラッチを通過するトルクの方向は断続的に変化する。この為、電磁コイルが非励磁のままでは、トルクの方向が変わる際に接続が断たれてしまい、トルクを伝達できなくなる。従って、トルクの方向が変わる度に電磁コイルを励磁する必要があり、その為の制御が複雑になる。又、制御が複雑になる事を防止する為に、電磁コイルを励磁したままにする事も考えられるが、この場合には、運転モード切換時に接続が自動的には断たれなくなる。又、電力の消費量が多くなり、燃費の悪化を招くと共に、電磁コイルの発熱により電磁式ツーウェイクラッチが破損する等の問題を生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】特開平１１−６３１４６号公報
【特許文献２】米国特許第５６０７３７２号明細書
【特許文献３】特開２００２−１３９１２４号公報
【特許文献４】特開２００４−１６９７１９号公報
【特許文献５】特開２００４−２１１７４４号公報
【特許文献６】特開２００９−１７４６５２号公報
【特許文献７】特開２００１−２５４８０４号公報
【特許文献８】特開２００１−２８０４８６号公報
【特許文献９】特開２００２−６１７３８号公報
【特許文献１０】特開２００２−９８２２４号公報
【特許文献１１】国際公開第２００９／１３２０５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、無段変速装置を小型化できると共に、運転モード切換時の制御を簡略化できる構造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】
【００２９】
本発明の無段変速装置は、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機と、入力軸と、出力軸と、複数のクラッチ装置とを組み合わせて成る。
そして、これら各クラッチ装置の断接状態の切り換えに基づいて、前記入力軸を一方向に回転させた状態のまま前記出力軸を停止させるギヤードニュートラル状態を実現する低速モードと、この低速モードに比べて減速比の小さい状態を実現する高速モードとのうちの何れかの運転モードに切り換え可能としたものである。
【００３０】
特に本発明の無段変速装置は、前記複数のクラッチ装置のうちの少なくとも１つのクラッチ装置を、クラッチ用外輪と、クラッチ用内輪と、複数個の係合子とを備え、次の第一、第二の接続モードを切り換え可能とした切換式一方向クラッチとしている。
前記第一の接続モードでは、前記クラッチ用外輪が前記クラッチ用内輪に対して所定方向に回転する傾向になる場合にのみ、これらクラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間で前記複数個の係合子のうちの一部の係合子が突っ張り、これらクラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間で回転力（トルク）を伝達する。
前記第二の接続モードでは、前記クラッチ用外輪が前記クラッチ用内輪に対して前記所定方向とは反対方向に回転する傾向になる場合にのみ、前記クラッチ用外輪と前記クラッチ用内輪との間で前記複数個の係合子のうち前記第一の接続モード時に回転力を伝達する係合子とは異なる一部の係合子が突っ張り、前記クラッチ用外輪と前記クラッチ用内輪との間で回転力を伝達する。
尚、本発明を実施する場合に、第三の接続モードとして、前記クラッチ用外輪と前記クラッチ用内輪との相対回転方向に拘わらず、これらクラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間で回転力を伝達しないモードを備える事もできる。
尚、上述の様な本発明の無段変速装置に用いる切換式一方向クラッチとしては、特許文献１１に記載された構造の切換式一方向クラッチを採用できる。
【００３１】
上述した本発明の無段変速装置を実施する場合に好ましくは、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記切換式一方向クラッチを、低速モードを実現する際に回転力を伝達するもの（低速用クラッチ）とする。そして、シフトレバーにより選択された進行方向に応じて接続モードを切り換える。尚、接続モードは、シフトレバーの選択位置（進行方向）が変更されない限り、ブレーキ操作等によっても切り換えない様にする。
【００３２】
又、上述した請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、例えば請求項３に記載した発明の様に、前記シフトレバーと前記切換式一方向クラッチとを、例えばワイヤや油圧回路等を利用して機械的に接続する。
【発明の効果】
【００３３】
上述の様に構成する本発明の無段変速装置によれば、無段変速装置を小型化できると共に、運転モード切換時の制御を簡略化できる。
即ち、本発明の無段変速装置の場合には、運転モードを切り換える為のクラッチ装置として、前記図７、９に示した様な油圧式のクラッチ装置に代えて、切換式一方向クラッチを使用する。この切換式一方向クラッチは、クラッチ用外輪と、クラッチ用内輪と、複数個の係合子等から構成する事ができ、油圧式のクラッチ装置に比べてコンパクト（特に軸方向寸法をコンパクト）に構成できる。従って、設置スペースを小さくする事ができて、無段変速装置の小型化を図れる。
又、前記切換式一方向クラッチは、油圧式のクラッチ装置とは異なり、第一の接続モード又は第二の接続モードが選択された状態で、一方向の回転力（トルク）のみを伝達する。この為、運転モード切換時に通過するトルクの方向が反転する事を利用して、断接状態を自動的に切り換えられる。従って、運転モード切換時の制御を簡略化できる。
又、前記切換式一方向クラッチは、油圧を利用せずに機械的に作動する。この為、油圧式の押圧装置を使用する場合にも、必要ローディング圧に調節したプライマリーラインのライン圧をそれ以上高くする必要がない。この為、ポンプ損失を低減する事ができて、無段変速装置の効率の低下を防止できる。
更に、油圧式のクラッチ装置で必要になるプリチャージ時間（油圧の立ち上がりに要する時間）を不要にできる為、無段変速装置の変速動作等の応答性を高める事もできる。
【００３４】
又、上述した請求項２に記載した発明によれば、車両の進行方向を保証できて、無段変速装置の信頼性を向上できる。
更に、請求項３に記載した発明によれば、シフトレバーと切換式一方向クラッチとを電気的に接続する場合に比べて、構造を簡略化できると同時に信頼性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す略断面図。
【図２】同じく低速用クラッチに用いる切換式一方向クラッチを取り出して示す斜視図。
【図３】同じく分解斜視図。
【図４】同じく第一の接続モードに切り換えた状態を示す、（Ａ）は部分拡大正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の内部構造を示す図である。
【図５】同じく第二の接続モードに切り換えた状態を示す、図４と同様の図。
【図６】同じく第三の接続モードに切り換えた状態を示す、図４と同様の図。
【図７】従来から知られている、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置の１例を示す断面図。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図。
【図９】無段変速装置に組み込む油圧回路図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１〜６は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、低速用クラッチ３５ａとして、油圧式のクラッチ装置に代えて、伝達するトルクの方向を機械的に切り換え可能とした切換式一方向クラッチを使用した点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図７〜８に示した従来構造の無段変速装置と基本的には同じである。従って、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分並びに前記従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００３７】
本例の無段変速装置も、前述した従来構造の無段変速装置と同様に、トロイダル型無段変速機１と、遊星歯車式変速機２ａと、入力軸３と、出力軸４と、低速用クラッチ３５ａと、高速用クラッチ３８とを組み合わせて成る。このうちのトロイダル型無段変速機１に就いては、前述した従来構造と同様である。
【００３８】
前記遊星歯車式変速機２ａは、前段、中段、後段各ユニット７ａ、８ａ、９ａから構成される。このうちの前段ユニット７ａは、第一太陽歯車２７ａと、第一キャリア２８ａと、第一リング歯車３２ａと、複数の第一遊星歯車６１、６１とを備える。このうちの第一太陽歯車２７ａは、出力側ディスク１１に対しこの出力側ディスク１１と同心に結合されて、この出力側ディスク１１と共に回転するものである。この為に、中空回転軸２６の基端部（図１の左端部）を前記出力側ディスク１１の内径部に結合固定すると共に、この中空回転軸２６の先端部（図１の右端部）に、前記第一太陽歯車２７ａを固設している。又、前記各第一遊星歯車６１、６１は、それぞれ１対ずつの遊星歯車素子６２ａ、６２ｂから成るダブルピニオン型である。これら各第一遊星歯車６１、６１を構成する１対ずつの遊星歯車素子６２ａ、６２ｂは、互いに噛合すると共に、前記第一キャリア２８ａの内径側の遊星歯車素子６２ａ、６２ａを前記第一太陽歯車２７ａに、同じく外径側の遊星歯車素子６２ｂ、６２ｂを前記第一リング歯車３２ａに、それぞれ噛合させている。
【００３９】
又、前記中段ユニット８ａは、第二太陽歯車３３ａと、複数の第二遊星歯車６３、６３とを備える。本例の場合には、前記前段ユニット７ａを構成する前記第一キャリア２８ａに、前記各第二遊星歯車６３、６３を回転自在に支持する機能も持たせている。
【００４０】
前記各構成部材のうちの第二太陽歯車３３ａは、伝達軸６の基端部（図１の左端部）に固設されており、前記前段ユニット７ａを構成する前記第一太陽歯車２７ａと同心に、この第一太陽歯車２７ａに対する相対回転を自在に支持されている。又、前記各第二遊星歯車６３、６３は、シングルピニオン型で、それぞれが前記第一キャリア２８ａに回転自在に支持された状態で、前記第二太陽歯車３３ａと噛合している。又、前記各第二遊星歯車６３、６３は、それぞれが前記第一キャリア２８ａの内径側の遊星歯車素子６２ａ、６２ａに結合して、これら各遊星歯車素子６２ａ、６２ａと同期して回転する様にしている。即ち、これら各遊星歯車素子６２ａ、６２ａと前記各第二遊星歯車６３、６３とを、互いに同期した回転を自在に結合して、所謂ステップピニオンとしている。又、前記各第二遊星歯車６３、６３の周囲にはリング歯車を設けず、これら各第二遊星歯車６３、６３はそれぞれ、前記第二太陽歯車３３ａとだけ噛合させている。
【００４１】
一方、前記後段ユニット９ａは、第二キャリア３４ａと、第三太陽歯車３６ａと、第二リング歯車３７ａと、複数の第三遊星歯車６４、６４とを備える。このうちの第二キャリア３４ａは、前記出力軸４の基端部（図１の左端部）に結合固定している。そして、特に本例の場合には、前記第二キャリア３４ａと前記第一リング歯車３２ａとを、切換式一方向クラッチである低速用クラッチ３５ａを介して結合している。又、前記第三太陽歯車３６ａは、前記伝達軸６の先端寄り（図１の右端寄り）部分に固設されている。又、前記第二リング歯車３７ａは、前記第三太陽歯車３６ａの周囲に配置されており、この第二リング歯車３７ａとケーシング１３等の固定の部分との間に、油圧式の高速用クラッチ３８を設けている。更に、前記複数の第三遊星歯車６４、６４は、それぞれ１対ずつの遊星歯車素子６５ａ、６５ｂから成るダブルピニオン型である。これら各第三遊星歯車６４、６４を構成する１対ずつの遊星歯車素子６５ａ、６５ｂは、互いに噛合すると共に、前記第二キャリア３４ａの内径側の遊星歯車素子６５ａ、６５ａを前記第三太陽歯車３６ａに、同じく外径側の遊星歯車素子６５ｂ、６５ｂを前記第二リング歯車３７ａに、それぞれ噛合させている。
【００４２】
又、前記低速用、高速用両クラッチ３５ａ、３８のうち、低速用クラッチ３５ａは、減速比を大きくする低速モードを実現する際に接続されて、同じく小さくする高速モードを実現する際に接続を断たれる（後述する様に低速用クラッチ３５ａに関しては接続が自動的に断たれる）。これに対して、前記高速用クラッチ３８は、高速モードを実現する際に接続されて、前記低速モードを実現する際に接続を断たれる。
【００４３】
そして、このうちの低速モード時には、前記トロイダル型無段変速機１の出力側ディスク１１の回転を、前記前段ユニット７ａと前記後段ユニット９ａを構成する前記二キャリア３４ａとを通じて、前記出力軸４に取り出す。従って、この様な低速モード時には、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を調節する事により、前記入力軸３を一方向に回転させたまま前記出力軸４の回転方向を、所謂ギヤードニュートラル状態と呼ばれる停止状態を挟んで、両方向に変換できる。これに対して、高速モード時には、前記入力軸３と共に回転する前記第一キャリア２８ａの回転を、前記中段ユニット８ａを構成する第二遊星歯車６３、６３から取り出し、この中段ユニット８ａと前記後段ユニット９ａとを通じて、前記出力軸４に取り出す。従って、この様な高速モード時には、前記入力軸３に加えられた動力を、前記トロイダル型無段変速機１をバイパスして前記遊星歯車式変速機２ａに送る、所謂パワースプリット状態を実現できる。
【００４４】
特に本例の無段変速装置の場合には、前記低速用クラッチ３５ａとして、伝達するトルクの方向を機械的に切り換え可能とした切換式一方向クラッチを使用している。この様な切換式一方向クラッチに就いて、以下、図２〜６を参照しつつ、その構造及び動作に就いて説明する。
【００４５】
前記低速用クラッチ３５ａは、クラッチ用外輪６６と、クラッチ用内輪６７と、それぞれが１対の係合子６８ａ、６８ｂ及び１対のばね６９ａ、６９ｂから構成される、複数組の係合ユニット７０Ａ、７０Ｂと、１対のモード切換側板７１ａ、７１ｂとを備える。
【００４６】
このうちのクラッチ用外輪６６は、前記第一リング歯車３２ａに接続されており、この第一リング歯車３２ａと共に、車両の前進走行時（低速走行時）には図４〜６中の矢印Ｘ方向に回転し、車両の後退走行時には矢印Ｙ方向に回転する。又、前記クラッチ用外輪６６の内周面の円周方向複数個所には、前記各係合子６８ａ、６８ｂの基部（外径側部分）７２ａ、７２ｂを保持可能な保持凹部７３ａ、７３ｂと、前記各ばね６９ａ、６９ｂを収納可能な収納凹部７４ａ、７４ｂとが、それぞれ形成されている。又、前記クラッチ用外輪６６の軸方向両側面のうちの径方向内端部乃至中間部には、前記各モード切換側板７１ａ、７１ｂを取り付ける為の円輪状凹溝７５が、それぞれ形成されている。又、前記クラッチ用外輪６６の軸方向両側面の径方向外端部のうち、円周方向複数個所（図示の例では３個所）には、前記各円輪状凹溝７５に連続する状態で、収容凹溝７６、７６が形成されている。
【００４７】
一方、前記クラッチ用内輪６７は、前記第二キャリア３４ａに接続されており、この第二キャリア３４ａと共に、車両の前進走行時には図４〜６中の矢印Ｘ方向に回転し、車両の後退走行時には同図中の矢印Ｙ方向に回転する。又、前記クラッチ用内輪６７の外周面には凹部７７、７７と凸部７８、７８とが、円周方向に交互に形成されている。
【００４８】
前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂは、前記クラッチ用外輪６６の内周面と前記クラッチ用内輪６７の外周面との間に交互に配置されている。前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する１対の係合子６８ａ、６８ｂは、煙草用のパイプを横から見た如き端面形状を有し、前記各基部７２ａ、７２ｂと、これら各基部７２ａ、７２ｂの内径側部分から円周方向に突出する状態で設けられた係合腕部７９ａ、７９ｂと、これら各係合腕部７９ａ、７９ｂの軸方向両側面に設けられた軸部８０ａ、８０ｂとを備える。この様な構成を有する前記１対の係合子６８ａ、６８ｂは、前記クラッチ用外輪６６の内周面と前記クラッチ用内輪６７の外周面との間に、円周方向に関する向きを反対にした（係合腕部７９ａ、７９ｂの先端部同士を対向させた）状態で設置されている。又、この状態で、前記各基部７２ａ、７２ｂは、前記クラッチ用外輪６６の内周面に形成された保持凹部７３ａ、７３ｂ内にそれぞれ揺動可能に保持されており、前記各軸部８０ａ、８０ｂは、前記各モード切換側板７１ａ、７１ｂに形成された長孔８１、８１内に挿入されている。一方、前記各ばね６９ａ、６９ｂは、板ばねであり、前記各収納凹部７４ａ、７４ｂの底部と前記各係合腕部７９ａ、７９ｂの外径側側面との間にそれぞれ配置されている。そして、前記各係合子６８ａ、６８ｂ（係合腕部７９ａ、７９ｂ）を前記クラッチ用内輪６７の外周面に向けて付勢している。
【００４９】
又、前記各モード切換側板７１ａ、７１ｂは、略円輪状に形成されており、円周方向複数個所に略円弧状の長孔８１、８１が形成されている。これら各長孔８１、８１は、円周方向両端部に設けられた１対の幅狭部８２ａ、８２ｂと、円周方向中央部に設けられた幅広部８３とから成る。このうちの幅狭部８２ａ、８２ｂの幅寸法（径方向に関する幅寸法）は、前記各軸部８０ａ、８０ｂの直径よりも僅かに大きい程度であり、前記幅広部８３の幅寸法（径方向に関する幅寸法）は、前記各軸部８０ａ、８０ｂの直径よりも十分に大きい。この為に本例の場合には、前記幅広部８３の内周縁を、前記両幅狭部８２ａ、８２ｂの内周縁よりも径方向内方に凹入させている。又、前記各モード切換側板７１ａ、７１ｂの外周縁の円周方向複数個所（図示の例では３個所）には、径方向外方に張り出した回転阻止部８４、８４が形成されている。これら各回転阻止部８４、８４の円周方向幅寸法は、前記クラッチ用外輪６６の軸方向側面に形成された収容凹溝７６、７６の円周方向幅寸法よりも小さい。又、一部の回転阻止部８４の外周縁には操作部８５が形成されている。この様な構成を有する１対のモード切換側板７１ａ、７１ｂ同士は、前記クラッチ用外輪６６と、前記クラッチ用内輪６７と、前記複数組の係合ユニット７０Ａ、７０Ｂとを軸方向両側から挟持し、前記各回転阻止部８４、８４を前記各収容凹溝７６、７６の内側にそれぞれ進入させた状態で、複数のピン８６、８６により結合されている。
【００５０】
以上の様な構成を有する低速用クラッチ３５ａは、前記操作部８５を操作する（スライドさせる）事で、次の第一〜第三の接続モードに切り換えが可能である。
先ず、図４を参照しつつ、第一の接続モードに就いて説明する。この図４に示した様に、第一の接続モード時には、前記操作部８５を矢印Ｙ方向（反時計方向）に移動させて、前記各回転阻止部８４の円周方向一端部が前記各収容凹溝７６の円周方向一端部に当接するまで、前記両モード切換側板７１ａ、７１ｂを前記各部材６７、６８、７０Ａ、７０Ｂに対して相対回転させる。
【００５１】
この際、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する１対の係合子６８ａ、６８ｂのうち、円周方向一端側の係合子６８ａの軸部８０ａは、前記各長孔８１内を幅狭部８２ａから幅広部８３へと移動するのに対し、円周方向他端側の係合子６８ｂの軸部８０ｂは、前記各幅狭部８２ｂの内側に位置したままとなる。又、図示の例では、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する円周方向一端側の係合子６８ａ、６８ａのうち、係合ユニット７０Ａを構成する係合子６８ａの係合腕部７９ａは、前記クラッチ用内輪６７の外周面のうち凹部７７の径方向外方に位置するのに対して、前記係合ユニット７０Ｂを構成する係合子６８ａの係合腕部７９ａは、同じく凸部７８の径方向外方に位置する。尚、この様な係合腕部７９ａ、７９ａと凹部７７及び凸部７８との位置関係は、前記クラッチ用外輪６６と前記クラッチ用内輪６７とが空回りし（フリーラン状態となり）、これら両輪６６、６７の位相が図示の例からずれた場合には反対になる（係合ユニット７０Ａを構成する係合子６８ａの係合腕部７９ａが凸部７８の径方向外方に位置し、係合ユニット７０Ｂを構成する係合子６８ａの係合腕部７９ａが凹部７７の径方向外方に位置する）。この為、この様な第一の接続モード時には、前記係合ユニット７０Ａ（７０Ｂ）を構成する係合子６８ａの係合腕部７９ａのみが、前記ばね７０ａの付勢力により前記凹部７７の内側に入り込む。
【００５２】
従って、第一の接続モード時には、前記凹部７７の内側に入り込んだ係合子６８ａが前記クラッチ用外輪６６の内周面（保持凹部７３ａ）と前記クラッチ用内輪６７の外周面（凹部７７と凸部７８との段差部）との間で突っ張る状態となる、前記クラッチ用外輪６６が前記クラッチ用内輪６７に対して矢印Ｘ方向（車両の前進時回転方向）に回転する傾向となる場合にのみ、これら両輪６６、６７同士の間でトルクの伝達が行われる。反対に、このうちのクラッチ用外輪６６が同じくクラッチ用内輪６７に対して矢印Ｙ方向（車両の後進時回転方向）に回転する傾向となる場合には、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する係合子６８ａ、６８ａは、前記各基部７２ａ、７２ａを中心に揺動変位するのみで、何れの係合子６８ａ、６８ｂも、前記クラッチ用外輪６６と前記クラッチ用内輪６７との間で突っ張る事はない。従って、これら両輪６６、６７同士の間でトルクの伝達が行われる事はない。
【００５３】
次に、図５を参照しつつ、第二の接続モードに就いて説明する。この図５に示した様に、第二の接続モード時には、前記操作部８５を矢印Ｘ方向（時計方向）に移動させて、前記各回転阻止部８４の円周方向他端部が前記各収容凹溝７６の円周方向他端部に当接するまで、前記両モード切換側板７１ａ、７１ｂを前記各部材６７、６８、７０Ａ、７０Ｂに対して相対回転させる。
【００５４】
この際、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する１対の係合子６８ａ、６８ｂのうち、円周方向他端側の係合子６８ｂの軸部８０ｂは、前記各長孔８１内を幅狭部８２ｂから幅広部８３へと移動するのに対し、円周方向一端側の係合子６８ａの軸部８０ａは、前記各幅狭部８２ａの内側に位置したままとなる。又、図示の例では、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する円周方向他端側の係合子６８ｂ、６８ｂのうち、係合ユニット７０Ａを構成する係合子６８ｂの係合腕部７９ｂは、前記クラッチ用内輪６７の外周面のうち凹部７７の径方向外方に位置するのに対して、前記係合ユニット７０Ｂを構成する係合子６８ｂの係合腕部７９ｂは、同じく凸部７８の径方向外方に位置する。尚、この様な係合腕部７９ｂ、７９ｂと凹部７７及び凸部７８との位置関係も、前記クラッチ用外輪６６と前記クラッチ用内輪６７とが空回りし（フリーラン状態となり）、これら両輪６６、６７の位相が図示の例からずれた場合には反対になる（係合ユニット７０Ａを構成する係合子６８ｂの係合腕部７９ｂが凸部７８の径方向外方に位置し、係合ユニット７０Ｂを構成する係合子６８ｂの係合腕部７９ｂが凹部７７の径方向外方に位置する）。この為、この様な第二の接続モード時には、前記係合ユニット７０Ａ（７０Ｂ）を構成する係合子６８ｂの係合腕部７９ｂのみが、前記ばね７０ｂの付勢力により前記凹部７７の内側に入り込む。
【００５５】
従って、第二の接続モード時には、前記凹部７７の内側に入り込んだ係合子６８ｂが前記クラッチ用外輪６６の内周面（保持凹部７３ｂ）と前記クラッチ用内輪６７の外周面（凹部７７と凸部７８との段差部）との間で突っ張る状態となる、前記クラッチ用外輪６６が前記クラッチ用内輪６７に対して矢印Ｙ方向（車両の後進時回転方向）に回転する傾向となる場合にのみ、これら両輪６６、６７同士の間でトルクの伝達が行われる。反対に、このうちのクラッチ用外輪６６が同じくクラッチ用内輪６７に対して矢印Ｘ方向（車両の前進時回転方向）に回転する傾向となる場合には、前記各係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する係合子６８ｂ、６８ｂは、前記各基部７２ｂ、７２ｂを中心に揺動変位するのみで、何れの係合子６８ａ、６８ｂも、前記クラッチ用外輪６６と前記クラッチ用内輪６７との間で突っ張る事はない。従って、これら両輪６６、６７同士の間でトルクの伝達が行われる事はない。
【００５６】
次に、図６を参照しつつ、第三の接続モードに就いて説明する。この図６に示した様に、第三の接続モード時には、前記操作部８５を操作して、前記各回転阻止部８４が前記各収容凹溝７６の円周方向中央部に位置する様に、前記両モード切換側板７１ａ、７１ｂを前記各部材６７、６８、７０Ａ、７０Ｂに対して相対回転させる。この際、前記複数組の係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する係合子６８ａ、６８ｂの軸部８０ａ、８０ｂの総てが、前記各長孔８０内の幅狭部８１ａ、８１ｂの内側に位置したままとなる。この為、前記複数組の係合ユニット７０Ａ、７０Ｂを構成する係合子６８ａ、６８ｂの係合腕部７９ａ、７９ｂが、前記クラッチ用内輪６７の外周面に形成された凹部７７、７７内に入り込む事はない。従って、前記クラッチ用外輪６６が前記クラッチ用内輪６７に対して何れの方向に回転する傾向となる場合にも、これら両輪６６、６７同士の間でトルクの伝達が行われる事はない。
【００５７】
そして本例の場合、上述の様な第一〜第三の接続モードを、運転席に設けられたシフトレバーの選択位置に応じて切り換える様にしている。具体的には、Ｌレンジ又はＤレンジが選択された場合には第一の接続モードに、Ｒレンジが選択された場合には第二の接続モードに、Ｎレンジ又はＰレンジが選択された場合には第三の接続モードに、それぞれ切り換える様にしている。
【００５８】
この結果、第一の接続モード時には、前記第一リング歯車３２ａ（クラッチ用外輪６６）が前記第二キャリア３４ａ（クラッチ用内輪６７）に対して矢印Ｘ方向に相対回転する傾向になる、車両の前進方向への低速走行時（高速用クラッチの接続が断たれた低速モード時）のみ、トルクの伝達が行われる（接続状態となる）。前記第一リング歯車３２ａ（クラッチ用外輪６６）が前記第二キャリア３４ａ（クラッチ用内輪６７）に対して矢印Ｙ方向に相対回転する傾向になる、車両の前進方向への高速走行時（高速用クラッチ３８が接続された高速モード時）には、トルクの伝達は行われない（開放状態となる）。
【００５９】
これに対して、第二の接続モード時には、前記第一リング歯車３２ａ（クラッチ用外輪６６）が前記第二キャリア３４ａ（クラッチ用内輪６７）に対して矢印Ｙ方向に相対回転する傾向になる、車両の後退方向への走行時のみ、トルクの伝達が行われる（接続状態となる）。
【００６０】
又、第三の接続モード時には、前記第一リング歯車３２ａ（クラッチ用外輪６６）が前記第二キャリア３４ａ（クラッチ用内輪６７）に対して、何れの方向に相対回転する傾向になる場合にも、これら第一リング歯車３２ａと第二キャリア３４ａとの間でトルクの伝達は行われない（開放状態となる）。
【００６１】
更に本例の場合には、シフトレバーの選択位置と前記低速用クラッチ３５ａを構成する操作部８５の位置（収容部凹溝７６内での円周方向位置）とを、電気的なアクチュエータを介さずに、ワイヤや油圧回路等を利用して機械的に接続し、直接同期させている。例えば、シフトレバーの動きを手動切換弁５７（図９参照）の連通状態を切り換える為に設けられた既存のリンク機構の一部と、前記操作部８５とを、ワイヤにより直接連結している。
【００６２】
以上の様な構成を有し上述の様に動作する本例の場合には、無段変速装置を小型化できると共に、運転モード切換時の制御を簡略化できる。
即ち、本例の無段変速装置の場合には、低速用クラッチ３５ａとして、前記図７、９に示した様な油圧式のクラッチ装置に代えて、切換式一方向クラッチを使用している。この切換式一方向クラッチである低速用クラッチ３５ａは、前記クラッチ用外輪６６と、前記クラッチ用内輪６７と、前記複数組の係合ユニット７０Ａ、７０Ｂと、前記１対のモード切換側板７１ａ、７１ｂとから構成する事ができ、油圧式のクラッチ装置に比べてコンパクト（特に軸方向寸法をコンパクト）に構成できる。又、油圧式のクラッチ装置で必要になる、圧油の給排を行う為の低速用切換弁５５（図９参照）も省略できる。従って、設置スペースを小さくする事ができて、無段変速装置の小型化を図れる。
【００６３】
又、前記低速用クラッチ３５ａは、油圧式のクラッチ装置とは異なり、第一の接続モード（又は第二の接続モード）が選択された状態で、一方向のトルクのみを伝達する。この為、運転モード切換時に通過するトルクの方向が反転する（トルクの作用方向は変化せずにその伝達方向が上流側と下流側とで反転する）事を利用して、断接状態を自動的に切り換えられる。即ち、第一の接続モードが選択されて、車両が前進方向に低速走行している間は、前記第一リング歯車３２ａから前記第二キャリア３４ａに向けてＸ方向のトルクが通過する為、前記低速用クラッチ３５ａは接続を維持する。これに対し、前記高速用クラッチ３８が接続されて運転モードが低速モードから高速モードに切り換わると、前記第二キャリア３４ａから前記第一リング歯車３２ａに向けてＸ方向のトルクが通過する傾向になる。この状態では、前記クラッチ用内輪６７が前記クラッチ用外輪６６に対し、前記Ｘ方向に回転する為、前記低速用クラッチ３５ａの接続は自動的に断たれる。反対に、運転モードが高速モードから低速モードに切り換えられる場合には、前記低速用クラッチ３５ａは、接続が断たれた状態から自動的に接続される。この様に、本例の場合には、運転モード切換時に、前記低速用クラッチ３５ａの断接状態を自動的に切り換えられる為、運転モード切換時の制御を簡略化できる。
【００６４】
又、前記低速用クラッチ３５ａは、油圧を利用せずに機械的に作動する。この為、油圧式の押圧装置２５を使用する場合にも、必要ローディング圧に調節したプライマリーラインのライン圧をそれ以上高くする必要がない。この為、ポンプ損失を低減する事ができて、無段変速装置の効率の低下を防止できる。
【００６５】
又、前述した電磁式のツーウェイクラッチを使用した場合と同様に、油圧式のクラッチ装置で必要になるプリチャージ時間（油圧の立ち上がりに要する時間）を不要にできる為、無段変速装置の変速動作等の応答性を高める事もできる。
【００６６】
又、第一の接続モードを選択して、車両を前進走行させている際に、何らかのトラブルによって前記トロイダル型無段変速機１の変速比が車両の後退走行を実現する値に変化した場合にも、前記低速用クラッチ３５ａは、接続モードが切り換えられない限り（第一の接続モードが選択されている限り）、車両を後退させる方向（Ｙ方向）に加わるトルクを伝達しない。従って、厳密な変速比制御を行わなくても、前記低速用クラッチ３５ａの接続モードを正しく切り換えるのみで、車両の進行方向を保証できる。この結果、無段変速装置の信頼性の向上を図れる。更に、本例の場合には、シフトレバーと前記低速用クラッチ３５ａ（操作部８５）とを、ワイヤや油圧回路等を利用して、機械式又は油圧式に接続している。この為、電気的に接続する場合に比べて、構造を簡略化できると同時に信頼性の向上を図れる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
上述した実施の形態の１例では、低速用クラッチを切換式一方向クラッチとし、高速用クラッチを油圧式のクラッチとした場合に就いて説明したが、この高速用クラッチを単純な一方向クラッチ或いは切換式一方向クラッチとする事もできる。この様に、高速用クラッチを一方向クラッチとすれば、運転モード切換時に通過するトルクの方向が反転する事を利用して、断接状態を自動的に切り換える事ができる。又、低速用クラッチを油圧式のクラッチとし、高速用クラッチだけを切換式一方向クラッチとする事も可能である。又、前記実施の形態の１例では、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを同軸に配置した構造を示したが、本発明を実施する場合に、これらトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とは同軸に配置する必要はない（多軸構造としても良い）。又、本発明は、ギヤードニュートラルモードを有する変速機だけでなく、トロイダル型無段変速機と遊星歯車装置と複数のクラッチ装置とを組み合わせた複数モードで構成される変速機に適用する事も可能である（例えば、入力軸に加えられた動力を出力軸に直接送る直結モードと、入力軸に加えられた動力を遊星歯車装置に送るパワースプリットモードとの組み合わせを有する変速機や、２種類のパワースプリットモードを切換可能とした変速機等に適用できる）。
【符号の説明】
【００６８】
１ トロイダル型無段変速機
２、２ａ 遊星歯車式変速機
３ 入力軸
４ 出力軸
５ 回転軸
６ 伝達軸
７、７ａ 前段ユニット
８、８ａ 中段ユニット
９、９ａ 後段ユニット
１０ａ、１０ｂ 入力側ディスク
１１ 出力側ディスク
１２ パワーローラ
１３ ケーシング
１４ 支柱
１５ 転がり軸受
１６ａ、１６ｂ 支持ポスト部
１７ａ、１７ｂ 支持板
１８ トラニオン
１９ 枢軸
２０ 支持軸
２１ アクチュエータボディー
２２ アクチュエータ
２３ バルブボディー
２４ 変速比制御弁
２５ 押圧装置
２６ 中空回転軸
２７ 第一太陽歯車
２８ 第一キャリア
２９ 遊星歯車
３０ 遊星歯車
３１ 遊星歯車
３２、３２ａ 第一リング歯車
３３、３３ａ 第二太陽歯車
３４、３４ａ 第二キャリア
３５、３５ａ 低速用クラッチ
３６、３６ａ 第三太陽歯車
３７、３７ａ 第二リング歯車
３８ 高速用クラッチ
３９ 遊星歯車
４０ 遊星歯車
４１ オイルパン
４２ 高圧側給油ポンプ
４３ 低圧側給油ポンプ
４４ 高圧側圧力調整弁
４５ａ、４５ｂ 油圧室
４６ 低圧側圧力調整弁
４７ 第一の電磁弁
４８ ステッピングモータ
４９ 差圧シリンダ
５０ 第二の電磁弁
５１ａ、５１ｂ 差圧制御弁
５２ 前後進切換弁
５３ 第三の電磁弁
５４ 高速用切換弁
５５ 低速用切換弁
５６ シフト用切換弁
５７ 手動切換弁
５８ 隔壁
５９ プライマリーライン
６０ 減圧弁
６１ 第一遊星歯車
６２ａ、６２ｂ 遊星歯車素子
６３ 第二遊星歯車
６４ 第三遊星歯車
６５ａ、６５ｂ 遊星歯車素子
６６ クラッチ用外輪
６７ クラッチ用内輪
６８ａ、６８ｂ 係合子
６９ａ、６９ｂ ばね
７０Ａ、７０Ｂ 係合ユニット
７１ａ、７１ｂ モード切換側板
７２ａ、７２ｂ 基部
７３ａ、７３ｂ 保持凹部
７４ａ、７４ｂ 収納凹部
７５ 円輪状凹溝
７６ 収容凹溝
７７ 凹部
７８ 凸部
７９ａ、７９ｂ 係合腕部
８０ａ、８０ｂ 軸部
８１ 長孔
８２ａ、８２ｂ 幅狭部
８３ 幅広部
８４ 回転阻止部
８５ 操作部
８６ ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機と、入力軸と、出力軸と、複数のクラッチ装置とを組み合わせて成り、これら各クラッチ装置の断接状態の切り換えに基づいて、前記入力軸を一方向に回転させた状態のまま前記出力軸を停止させるギヤードニュートラル状態を実現する低速モードと、この低速モードに比べて減速比の小さい状態を実現する高速モードとのうちの何れかの運転モードに切り換え可能とした無段変速装置に於いて、前記複数のクラッチ装置のうちの少なくとも１つのクラッチ装置が、クラッチ用外輪と、クラッチ用内輪と、複数個の係合子とを備え、このクラッチ用外輪がこのクラッチ用内輪に対して所定方向に回転する傾向となる場合にのみ、これらクラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間で前記複数個の係合子のうちの一部の係合子が突っ張り、これらクラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間で回転力が伝達される第一の接続モードと、このクラッチ用外輪がこのクラッチ用内輪に対して前記所定方向とは反対方向に回転する傾向となる場合にのみ、前記クラッチ用外輪と前記クラッチ用内輪との間で前記複数個の係合子のうち前記第一の接続モード時に回転力を伝達する係合子とは異なる一部の係合子が突っ張り、前記クラッチ用外輪と前記クラッチ用内輪との間で回転力が伝達される第二の接続モードとを切り換え可能とした切換式一方向クラッチである事を特徴とする無段変速装置。
【請求項２】
切換式一方向クラッチが、低速モードを実現する際に回転力を伝達するものであり、シフトレバーにより選択された進行方向に応じて接続モードが切り換えられる、請求項１に記載した無段変速装置。
【請求項３】
シフトレバーと切換式一方向クラッチとが機械的に接続されている、請求項２に記載した無段変速装置。
【請求項１】
トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機と、入力軸と、出力軸と、複数のクラッチ装置とを組み合わせて成り、これら各クラッチ装置の断接状態の切り換えに基づいて、前記入力軸を一方向に回転させた状態のまま前記出力軸を停止させるギヤードニュートラル状態を実現する低速モードと、この低速モードに比べて減速比の小さい状態を実現する高速モードとのうちの何れかの運転モードに切り換え可能とした無段変速装置に於いて、前記複数のクラッチ装置のうちの少なくとも１つのクラッチ装置が、クラッチ用外輪と、クラッチ用内輪と、複数個の係合子とを備え、このクラッチ用外輪がこのクラッチ用内輪に対して所定方向に回転する傾向となる場合にのみ、これらクラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間で前記複数個の係合子のうちの一部の係合子が突っ張り、これらクラッチ用外輪とクラッチ用内輪との間で回転力が伝達される第一の接続モードと、このクラッチ用外輪がこのクラッチ用内輪に対して前記所定方向とは反対方向に回転する傾向となる場合にのみ、前記クラッチ用外輪と前記クラッチ用内輪との間で前記複数個の係合子のうち前記第一の接続モード時に回転力を伝達する係合子とは異なる一部の係合子が突っ張り、前記クラッチ用外輪と前記クラッチ用内輪との間で回転力が伝達される第二の接続モードとを切り換え可能とした切換式一方向クラッチである事を特徴とする無段変速装置。
【請求項２】
切換式一方向クラッチが、低速モードを実現する際に回転力を伝達するものであり、シフトレバーにより選択された進行方向に応じて接続モードが切り換えられる、請求項１に記載した無段変速装置。
【請求項３】
シフトレバーと切換式一方向クラッチとが機械的に接続されている、請求項２に記載した無段変速装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２１９９５０（Ｐ２０１２−２１９９５０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８０７７（Ｐ２０１１−８８０７７）
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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