(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互間で共通の第１回転中心軸を有し、相互間における当該第１回転中心軸に対する周方向への相対回転が可能な第１から第３の動力伝達要素と、
第２回転中心軸を有し、前記第３動力伝達要素の外周面上で前記第１回転中心軸を中心にして周方向に複数配置すると共に、対向させて配置した前記第１及び第２の動力伝達要素に挟持される転動要素と、
前記第２回転中心軸と同心で、かつ、両端を前記転動要素から突出させた当該転動要素の支持軸と、
挿入された前記支持軸の第１突出部を前記第１回転中心軸に対する径方向へと案内するための第１ガイド部を設けた回転不能な第１ガイド部材と、
第２突出部が挿入され、かつ、前記第１及び第２の動力伝達要素の正転時に当該第２突出部と側壁側との間に作用する力が釣り合うよう長手方向を前記径方向に対して傾倒させた変速部を有する前記周方向への回転が可能な変速部材と、
入出力間の変速比を変える際に、前記変速部材を回転させることによって、前記各第２突出部を前記変速部に沿って移動させ、前記各転動要素を傾転させる第１アクチュエータと、を備え、
挿入された前記支持軸の前記第２突出部を前記径方向へと案内するための第２ガイド部を設け、該第２ガイド部の側壁側に力を作用させることで前記周方向へと回転することが可能な第２ガイド部材と、
前記第１及び第２の動力伝達要素の逆転時に、前記第２ガイド部材の第１係合部に対して第２係合部を係合させることによって、前記第１ガイド部と前記第２ガイド部とが前記第１回転中心軸の軸線方向で対向している位置で前記第２ガイド部材の回転を禁止する一方、前記第１及び第２の動力伝達要素の正転時に、前記第１係合部との係合状態が解除されるように前記第２係合部を動作させることによって、前記第２ガイド部材の回転を許可する第２アクチュエータと、
を備えることを特徴とした無段変速機。
【請求項２】
前記第２ガイド部における前記径方向に直交する幅と前記第２突出部における当該直交方向の大きさとの差については、逆転時のスキューの発生要因となるモーメントに応じた前記第２突出部の周方向の力によって当該第２突出部が前記第２ガイド部の側壁側に接している状態で、前記変速部におけるその力の方向の側壁側に前記第２突出部が接しない大きさとすることを特徴とした請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
前記第２ガイド部材の前記第２ガイド部を前記軸線方向で前記各転動要素と前記変速部材との間に設けた場合、前記第２ガイド部と前記第２突出部との前記差は、前記変速部における前記径方向に直交する幅と前記第２突出部における当該直交方向の大きさとの差よりも小さくすることを特徴とした請求項１又は請求項２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記第１係合部は、穴部であり、前記第２係合部は、前記穴部に対する出し入れが可能なピン部材であることを特徴とした請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入出力間の変速比を無段階に変化させるトラクションドライブ型の無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の無段変速機としては、例えば下記の特許文献１及び２に開示されたボールプラネタリ式のものが知られている。この無段変速機は、共通の回転中心軸を有する３つの動力伝達要素（２枚のディスク又は２本のリングとサンローラ）と、その回転中心軸に対して放射状に複数配置し、その３つの動力伝達要素によって挟持された転動要素（遊星ボール）と、各遊星ボールを傾転及び自転できるよう支持軸の両端を介して保持する保持要素（キャリア）と、を備える。その保持要素は、回転中心軸に中心軸を合わせた２枚の円盤状のプレートを備えている。特許文献１の無段変速機においては、一方のプレート（固定プレート）に対して他方のプレート（回転プレート）を回転中心軸周りに回転させることによって、各転動要素をそれぞれの支持軸と共に傾転させる。このため、固定プレートには、支持軸の一方の端部をプレートの径方向に案内するガイド部が形成されている。また、回転プレートには、長手方向をプレートの径方向に対してプレートの周方向へと傾倒させた変速部（つまり固定プレートのガイド部をプレートの周方向に傾倒させたものに相当する変速部）が形成されている。支持軸の他方の端部は、その変速部に挿入され、回転プレートの回転と共に変速部に沿って移動する。また、特許文献２の無段変速機においては、その回転プレートと各転動要素との間に、固定プレートと同じように回転不能な別の固定プレートが設けられている。その別の固定プレートには、支持軸の他方の端部を径方向に案内するガイド部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１２−５０６００１号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２５３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の無段変速機においては、回転プレート各転動要素との間に固定プレートを設けている。このため、２枚の固定プレートにより、転動要素の回転軸がずれて発生するスキューが生じず、正転時に変速比幅を確保できない。このような場合、回転プレート各転動要素との間に設けた固定プレートを回転自由として、スキューを発生させて、正転時に変速比幅を確保することが考えられる。しかしながら、固定プレートを回転自由とすると、第１及び第２の動力伝達要素の回転方向が逆転したときには、その間に作用する力が釣り合わなくなるので、スキュー角が発散し、例えば、転動要素の支持軸がガイド溝に沿って動いて、傾転角が最大限となることで、固定キャリア側のボール支持軸がガイド溝の底に噛み込んで、転動要素の支持軸の回転がロックされてしまう可能性がある。つまり、第１及び第２の動力伝達要素の逆転時には、動力伝達やその後の変速比の変更が行えなくなったりする可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、第１及び第２の動力伝達要素の回転方向の正逆に拘わらずスキュー角の発散を抑えることが可能な無段変速機を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する為、本発明は、相互間で共通の第１回転中心軸を有し、相互間における当該第１回転中心軸に対する周方向への相対回転が可能な第１から第３の動力伝達要素と、第２回転中心軸を有し、前記第３動力伝達要素の外周面上で前記第１回転中心軸を中心にして放射状に複数配置すると共に、対向させて配置した前記第１及び第２の動力伝達要素に挟持される転動要素と、前記第２回転中心軸と同心で、かつ、両端を前記転動要素から突出させた当該転動要素の支持軸と、挿入された前記支持軸の第１突出部を前記第１回転中心軸に対する径方向へと案内するための第１ガイド部を設けた回転不能な第１ガイド部材と、挿入された前記支持軸の第２突出部を前記径方向へと案内するための第２ガイド部を設け、該第２ガイド部の側壁側に力を作用させることで前記周方向へと回転することが可能な第２ガイド部材と、前記第２突出部が挿入され、かつ、前記第１及び第２の動力伝達要素の正転時に当該第２突出部と側壁側との間に作用する力が釣り合うよう長手方向を前記径方向に対して傾倒させた変速部を有する前記周方向への回転が可能な変速部材と、入出力間の変速比を変える際に、前記変速部材を回転させることによって、前記各第２突出部を前記変速部に沿って移動させ、前記各転動要素を傾転させる第１アクチュエータと、前記第１及び第２の動力伝達要素の逆転時に、前記第２ガイド部材の第１係合部に対して第２係合部を係合させることによって、前記第１ガイド部と前記第２ガイド部とが前記第１回転中心軸の軸線方向で対向している位置で前記第２ガイド部材の回転を禁止する一方、前記第１及び第２の動力伝達要素の正転時に、前記第１係合部との係合状態が解除されるように前記第２係合部を動作させることによって、前記第２ガイド部材の回転を許可する第２アクチュエータと、前記逆転時に駆動力を伝達し、前記第１係合部と前記第２係合部との係合が可能になる位置へと前記第２ガイド部材を回転させる第３アクチュエータと、前記正転時に前記第３アクチュエータの前記第２ガイド部材への動力伝達を断つ動力断接装置と、を備え、前記第２ガイド部における前記径方向に直交する幅と前記第２突出部における当該直交方向の大きさとの差については、逆転時のスキューの発生要因となるモーメントに応じた前記第２突出部の周方向の力によって当該第２突出部が前記第２ガイド部の側壁側に接している状態で、前記変速部におけるその力の方向の側壁側に前記第２突出部が接しない大きさとすることを特徴としている。
【０００７】
ここで、前記第２ガイド部材の前記第２ガイド部を前記軸線方向で前記各転動要素と前記変速部材との間に設けた場合、前記第２ガイド部と前記第２突出部との前記差は、前記変速部における前記径方向に直交する幅と前記第２突出部における当該直交方向の大きさとの差よりも小さくすることが望ましい。
【０００８】
また、前記第１係合部は、穴部であり、前記第２係合部は、前記穴部に対する出し入れが可能なピン部材であることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る無段変速機は、後退時（第１及び第２の動力伝達要素の逆転時）に、第１ガイド部と第２ガイド部とが対向している位置で第２ガイド部材の回転を禁止することで、第２ガイド部と第２突出部との差の設定に伴いスキュー角の発散を抑えることができる。従って、この無段変速機においては、後退時における支持軸のロックの発生を回避することができるので、Ｒレンジが選択されたときに動力源の動力を駆動輪に伝えることができ、また、Ｒレンジが選択された後の前進時において変速比を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明に係る無段変速機の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、キャリアの第１ガイド部材について説明する図である。
【図３】図３は、キャリアの第２ガイド部材と変速部材について説明する図である。
【図４】図４は、キャリアの第２ガイド部材について説明する図である。
【図５】図５は、キャリアの変速部材について説明する図である。
【図６】図６は、前進時における遊星ボールに作用する力とその力に伴い支持軸に発生する力とを示す図である。
【図７】図７は、前進時における遊星ボールに作用する力とその力に伴い支持軸に発生する力とを示す図である。
【図８】図８は、後退時における遊星ボールに作用する力とその力に伴い支持軸に発生する力とを示す図である。
【図９】図９は、後退時における遊星ボールに作用する力とその力に伴い支持軸に発生する力とを示す図である。
【図１０】図１０は、正転時に第２突出部と変速部の側壁側との間に作用する力について示す図である。
【図１１】図１１は、逆転時に第２突出部と変速部の側壁側との間に作用する力について示す図である。
【図１２】図１２は、逆転時の無段変速機の状態について説明する図である。
【図１３】図１３は、本発明に係る無段変速機の変速制御時の動作について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る無段変速機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
［実施例］
本発明に係る無段変速機の実施例を図１から図１３に基づいて説明する。
【００１３】
本実施例の無段変速機は、いわゆるトラクションドライブ型無段変速機であり、その内のボールプラネタリ式のものを例示する。
【００１４】
この無段変速機は、第１から第３の動力伝達要素と転動要素と保持要素とを備える。第１から第３の動力伝達要素は、その相互間で共通の第１回転中心軸Ｒ１を有し、相互間における当該第１回転中心軸Ｒ１に対する周方向への相対回転が可能なものである。転動要素は、第２回転中心軸Ｒ２を有し、第３動力伝達要素の外周面上で第１回転中心軸Ｒ１を中心にして放射状に複数配置すると共に、対向させて配置した第１及び第２の動力伝達要素に挟持されるものである。保持要素は、各転動要素を傾転及び自転ができるように保持するものである。
【００１５】
以下においては、特に言及しない限り、その第１回転中心軸Ｒ１に沿う方向を軸線方向といい、その第１回転中心軸Ｒ１周りの方向を周方向という。また、その第１回転中心軸Ｒ１に直交する方向を径方向といい、その中でも、内方に向けた側を径方向内側、外方に向けた側を径方向外側という。
【００１６】
転動要素の傾転とは、自身の第２回転中心軸Ｒ２と第１回転中心軸Ｒ１とを含む傾転平面上においての第１回転中心軸Ｒ１に対する第２回転中心軸Ｒ２の動きのことである。具体的には、第２回転中心軸Ｒ２から第１動力伝達要素と転動要素との接触部までの最短距離と、第２回転中心軸Ｒ２から第２動力伝達要素と転動要素との接触部までの最短距離と、を変化させる動作のことを傾転動作という。この無段変速機においては、各転動要素をそれぞれ同等の傾転角で支持軸と共に傾転させることによって、入出力間の変速比γを無段階に変化させる。その支持軸とは、第２回転中心軸Ｒ２と同心の回転軸であり、両端を転動要素から突出させた状態で当該転動要素を自転自在に支持するものである。保持要素は、その支持軸の両端を介して転動要素を保持する。尚、傾転平面とは、言い換えるならば、後述するスキューが発生しない状態での傾転時における第２回転中心軸Ｒ２の軌跡が成す平面である。
【００１７】
この無段変速機は、第１から第３の動力伝達要素と各転動要素との間にトラクション力（接線力）を発生させることで、その第１から第３の動力伝達要素の間で各転動要素を介したトルク（動力）の伝達を行うことができる。そのトラクション力は、第１及び第２の動力伝達要素の内の少なくとも一方を各転動要素に押し付けることによって発生させる。
【００１８】
この無段変速機においては、第１から第３の動力伝達要素の内の何れか１つがトルクの入力部となり、これとは別の１つがトルクの出力部となる。この無段変速機は、例えば車両の動力伝達経路上に配設される。その際には、その入力部が機関（内燃機関等のエンジン）や回転機（電動機等）などの動力源側に連結され、その出力部が駆動輪側に連結される。尚、この無段変速機と駆動輪との間には、別の変速機（例えば有段の手動変速機又は自動変速機等）を介在させる場合もある。
【００１９】
以下に、この無段変速機の具体例の１つについて図１を用いて説明する。図１の符号１は、本実施例におけるボールプラネタリ式の無段変速機を示す。
【００２０】
この無段変速機１においては、第１及び第２の動力伝達要素がトラクション遊星機構でいうところのリングギヤ等の機能を為すものとなる。また、第３動力伝達要素と保持要素は、各々トラクション遊星機構におけるサンローラとキャリアとして機能する。また、転動要素は、トラクション遊星機構におけるボール型ピニオンとして機能する。従って、この無段変速機１は、第１及び第２の動力伝達要素としての第１及び第２の動力伝達部材１０，２０と、第３動力伝達要素としてのサンローラ３０と、転動要素としての遊星ボール４０と、保持要素としてのキャリア５０と、第１回転中心軸Ｒ１と同心の変速機軸としてのシャフト６０と、を備える。そのシャフト６０は、図示しない筐体や車体等における無段変速機１の固定部に固定したものであり、その固定部に対して相対回転させぬよう構成した円柱状又は円筒状の固定軸である。この無段変速機１においては、傾転平面上で第１回転中心軸Ｒ１と第２回転中心軸Ｒ２とが平行になっている状態（図１の状態）を基準位置とする。
【００２１】
第１及び第２の動力伝達部材１０，２０は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円盤部材（ディスク）や円環部材（リング）であり、軸線方向で対向させて配置する。この例示においては、双方とも円環部材とする。この第１及び第２の動力伝達部材１０，２０は、各遊星ボール４０を当該各遊星ボール４０の径方向外側から挟み込む。このため、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０と各遊星ボール４０との間には、互いに点接触（厳密には楕円形状の面接触）している接触部Ｐ１，Ｐ２が形成される。第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の接触部Ｐ１，Ｐ２における形状は、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０に対して遊星ボール４０に向けた軸線方向の力（後述する軸力）が加わった際に、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０から遊星ボール４０に対して径方向内側でかつ斜め方向の力（法線力）が加わるように形成する。
【００２２】
この無段変速機１においては、第２回転中心軸Ｒ２から各接触部Ｐ１，Ｐ２までの最短距離が上記基準位置の状態でそれぞれに同じ長さとなるように構成する。更に、この無段変速機１においては、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０と各遊星ボール４０との接触角θがそれぞれに同じ角度となるように構成する。その接触角θとは、基準平面に対する接触部Ｐ１，Ｐ２と遊星ボール４０の中心（自転中心及び傾転中心であって、球体であれば重心に相当）とを結ぶ線の成す角度のことである。基準平面とは、夫々の遊星ボール４０の中心を有する径方向に広がる平面のことである。
【００２３】
本実施例においては、第１動力伝達部材１０を動力源側からのトルクの入力部として用い、第２動力伝達部材２０を駆動輪側へのトルクの出力部として用いる。このため、その第１動力伝達部材１０には当該第１動力伝達部材１０と同心の入力軸（第１回転軸）１１が連結され、第２動力伝達部材２０には当該第２動力伝達部材２０と同心の出力軸（第２回転軸）２１が連結される。
【００２４】
入力軸１１は、第１動力伝達部材１０と共に、シャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。また、出力軸２１は、第２動力伝達部材２０と共に、シャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。入力軸１１と出力軸２１は、互いに周方向に相対回転することができる。この例示の入力軸１１は、例えば動力源の配置されている側に向けた軸線方向に延在させる。そして、出力軸２１は、その入力軸１１を径方向外側から覆いつつ当該入力軸１１と同じ方向に延在させる。
【００２５】
トラクション力Ｆｔは、軸線方向の力（軸力）に基づく法線力Ｆｎとトラクション係数μｔとに応じて発生する（Ｆｔ＝μｔ＊Ｆｎ）。第１動力伝達部材１０と入力軸１１との間には、そのトラクション力Ｆｔの基となる軸力を発生させる第１軸力発生装置７１を設けている。また、第２動力伝達部材２０と出力軸２１との間には、その軸力を発生させる第２軸力発生装置７２を設けている。第１軸力発生装置７１は、例えば、第１動力伝達部材１０と入力軸１１の内の一方が回転したときに、その相互間に軸力を発生させる。第２軸力発生装置７２は、例えば、第２動力伝達部材２０と出力軸２１の内の一方が回転したときに、その相互間に軸力を発生させる。よって、第１及び第２の軸力発生装置７１，７２には、トルクカム機構を利用することができる。
【００２６】
サンローラ３０は、シャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。このサンローラ３０は、複数個の遊星ボール４０の径方向内側に配置する。そして、このサンローラ３０の外周面には、各遊星ボール４０が放射状に略等間隔で配置される。尚、このサンローラ３０は、上記の基準平面を境にして、２箇所に夫々の遊星ボール４０との接触部Ｐ３，Ｐ４を有する。
【００２７】
遊星ボール４０は、支持軸４１を中心にしてサンローラ３０の外周面上を転がる転動部材である。この遊星ボール４０は、完全な球状体であることが好ましいが、少なくとも転動方向にて球形を成すもの、例えばラグビーボールの様な断面が楕円形状のものであってもよい。この遊星ボール４０上の接触部Ｐ１，Ｐ２は、自らの傾転動作（つまり変速比γ）に応じて移動する。
【００２８】
支持軸４１は、第２回転中心軸Ｒ２と同心であり、両端を遊星ボール４０から突出させている。この支持軸４１は、遊星ボール４０の中心を通って貫通させたものであり、軸受を介して遊星ボール４０を自転自在に支持する。この支持軸４１の基準となる位置は、前述した図１に示す基準位置である。この支持軸４１は、傾転平面内において、基準位置とそこから傾斜させた位置との間を遊星ボール４０と共に揺動（傾転）させることができる。その傾転は、その傾転平面内で遊星ボール４０の中心を支点にして行われる。
【００２９】
この無段変速機１においては、それぞれの遊星ボール４０と支持軸４１の傾転角が基準位置、即ち第２回転中心軸Ｒ２が第１回転中心軸Ｒ１と平行になっている０度のときに、第１動力伝達部材１０と第２動力伝達部材２０とが同一回転速度（同一回転数）で回転する。このため、このときには、第２動力伝達部材２０に対する第１動力伝達部材１０の回転比（回転速度又は回転数の比）が１となり、入出力間の変速比γが１になっている（γ＝１）。一方、それぞれの遊星ボール４０と支持軸４１を基準位置から傾転させた際には、第２回転中心軸Ｒ２と接触部Ｐ１との間の最短距離が変化すると共に、第２回転中心軸Ｒ２と接触部Ｐ２との間の最短距離が変化する。このため、第１動力伝達部材１０と第２動力伝達部材２０の内の何れか一方が基準位置のときよりも高速で回転し、他方が低速で回転するようになる。この無段変速機１においては、図１における上側の遊星ボール４０と支持軸４１を基準位置から紙面反時計回り方向に傾転させると共に、下側の遊星ボール４０と支持軸４１を基準位置から紙面時計回り方向に傾転させることで、変速比γが増速側へと無段階に変化する（γ＜１）。また、この無段変速機１においては、図１における上側の遊星ボール４０と支持軸４１を基準位置から紙面時計回り方向に傾転させると共に、下側の遊星ボール４０と支持軸４１を基準位置から紙面反時計回り方向に傾転させることで、変速比γが減速側へと無段階に変化する（γ＞１）。
【００３０】
キャリア５０は、第１ガイド部材５０Ａと第２ガイド部材５０Ｂと変速部材５０Ｃとを備える。
【００３１】
第１ガイド部材５０Ａは、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円盤部材である。この第１ガイド部材５０Ａは、上記の基準平面を境にして、第１動力伝達部材１０が配置されている側で、かつ、軸線方向における入力軸１１と各遊星ボール４０との間に配置する。この第１ガイド部材５０Ａは、シャフト６０に対する周方向の相対回転が行えない回転不能なものである。このため、この例示の第１ガイド部材５０Ａは、シャフト６０に固定する。
【００３２】
この第１ガイド部材５０Ａには、図２に示すように、支持軸４１の第１突出部４１ａを径方向へと案内するための第１ガイド部５１が設けられている。図２は、遊星ボール４０側から第１ガイド部材５０Ａを軸線方向に見た図である。その第１ガイド部５１は、長手方向（傾転時における第１突出部４１ａの第１ガイド部材５０Ａ上での移動方向）を径方向に一致させた溝又は切欠きであり、第１突出部４１ａが挿入される。つまり、この第１ガイド部５１は、第１突出部４１ａを径方向へと案内する径方向の溝又は切欠きである。この例示では、支持軸４１の傾転動作を円滑にするため、第１ガイド部５１と第１突出部４１ａとの間に隙間を設ける。その隙間は、径方向に直交する第１ガイド部５１の幅（溝幅又は切欠き幅）と第１突出部４１ａにおける当該直交方向の大きさ（第１突出部４１ａの外径）との差であり、傾転時における第１突出部４１ａの案内が可能な範囲内で狭めてもよい。
【００３３】
第２ガイド部材５０Ｂは、上記の基準平面を境にして、第２動力伝達部材２０が配置されている側に配置する。この第２ガイド部材５０Ｂは、図３及び図４に示すように、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた第１円盤部材５４ａと第２円盤部材５４ｂとを備える。その第１円盤部材５４ａと第２円盤部材５４ｂは、互いに軸線方向で対向させ、かつ、間隔を空けて配置する。第１円盤部材５４ａは、第２円盤部材５４ｂよりも各遊星ボール４０側に配置する。この第１円盤部材５４ａと第２円盤部材５４ｂは、例えば、その内の少なくとも一方の径方向内側部分に他方に向けた筒状部を設け、その筒状部と他方の径方向内側部分又は互いの筒状部同士をスプライン嵌合することで一体化させる。この例示では、図１に示すように、第１円盤部材５４ａに筒状部を設けている。
【００３４】
この第２ガイド部材５０Ｂの内周面（筒状部の内周面）とシャフト６０の外周面との間には、図１に示す軸受Ｂ１，Ｂ２を配置している。このため、第２ガイド部材５０Ｂは、シャフト６０に対する周方向への相対回転を行うことができる。尚、この第２ガイド部材５０Ｂは、他の部材から例えば周方向の力が加えられることによって回転する。
【００３５】
この第２ガイド部材５０Ｂには、図３及び図４に示すように、支持軸４１の第２突出部４１ｂを径方向へと案内するための第２ガイド部５２が設けられている。図３は、遊星ボール４０側から第２ガイド部材５０Ｂと変速部材５０Ｃを軸線方向に見た図である。図４は、図３とは逆側から第２ガイド部材５０Ｂを軸線方向に見た図である。この例示では、第１円盤部材５４ａに第２ガイド部５２を設ける。その第２ガイド部５２は、後述するように第２ガイド部材５０Ｂの回転を止めた際に、軸線方向で第１ガイド部５１と対向する位置に設ける。この第２ガイド部５２は、長手方向（傾転時における第２突出部４１ｂの第２ガイド部材５０Ｂ上での移動方向）を径方向に一致させた切欠きであり、第２突出部４１ｂが挿入される。つまり、この第２ガイド部５２は、第２突出部４１ｂを径方向へと案内する径方向の切欠きである。この第２ガイド部５２については、後で詳述する。
【００３６】
変速部材５０Ｃは、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円盤部材である。この変速部材５０Ｃは、上記の基準平面を境にして、第２ガイド部材５０Ｂと同じ側に配置する。この例示では、第１円盤部材５４ａと第２円盤部材５４ｂとの間で、かつ、第１円盤部材５４ａの筒状部の外周面上に変速部材５０Ｃを配置する。この変速部材５０Ｃは、シャフト６０に対する周方向の相対回転が可能なものである。更に、この変速部材５０Ｃは、第２ガイド部材５０Ｂに対する周方向の相対回転を行う。このため、この変速部材５０Ｃと第２ガイド部材５０Ｂとの間には、図１に示す軸受Ｂ３，Ｂ４を配置している。
【００３７】
この変速部材５０Ｃの相対回転には、図５に示すアクチュエータ（第１アクチュエータ）８１を用いる。そのアクチュエータ８１は、例えば、電動機等の動力源と、その動力を変速部材５０Ｃの外周部分のギヤ部に伝えるウォームギヤ等のギヤ部と、を備える。図５は、遊星ボール４０側から変速部材５０Ｃを軸線方向に見た図である。
【００３８】
この変速部材５０Ｃには、図３及び図５に示すように、支持軸４１の第２突出部４１ｂが挿入される変速部５３を設けている。その変速部５３は、溝又は切欠きである。アクチュエータ８１は、入出力間の変速比γを変える際に、変速部材５０Ｃを回転させる。これにより、支持軸４１においては、第２突出部４１ｂが変速部５３に沿って移動することになる。その際、支持軸４１の動きは、第１ガイド部５１と第２ガイド部５２によって規制される。このため、支持軸４１は、変速部材５０Ｃの回転に伴い径方向に移動するので、遊星ボール４０と共に傾転平面に沿った傾転動作を行う。
【００３９】
尚、変速部材５０Ｃと第２円盤部材５４ｂとの間には、この無段変速機１の主要構成部品を内包する第１ケース部材ＣＡ１の一部が配置されている（図１）。この第１ケース部材ＣＡ１と第１円盤部材５４ａの筒状部の外周面との間には、第２ガイド部材５０Ｂの回転を妨げないように、軸受Ｂ５を配置している。
【００４０】
ここで、入力軸１１と動力源との間には、図示しない前後進切り替え機構が設けられている。このため、入力軸１１は、車両の前進時と後退時とで回転方向が異なる。ここでは、前進時における第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の回転を正転と定義し、後退時における第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の回転を逆転と定義する。
【００４１】
図６及び図７には、前進時（第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の正転時）における遊星ボール４０に作用する力と、その力に伴い支持軸４１（第１突出部４１ａと第２突出部４１ｂ）に発生する力と、を示している。また、図８及び図９には、後退時（第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の逆転時）における遊星ボール４０に作用する力と、その力に伴い支持軸４１に発生する力と、を示している。尚、これらの各図においては、説明の便宜上、サンローラ３０と遊星ボール４０との間の接触部を１つのみにしている。
【００４２】
図６と図８の「Ｆｔｉｎ」は、接触部Ｐ１におけるトラクション力である。「Ｆｔｏｕｔ」は、接触部Ｐ２におけるトラクション力である。遊星ボール４０においては、これらの逆向きのトラクション力Ｆｔｉｎ，Ｆｔｏｕｔによって、傾転方向とは異なる向きのモーメント（正転時のモーメントＭ１，逆転時のモーメントＭ２）が発生する。このため、遊星ボール４０と支持軸４１には、第２回転中心軸Ｒ２が第１回転中心軸Ｒ１に対して傾いてずれる（つまり第２回転中心軸Ｒ２が上記の傾転平面から外れる）スキューが発生する。スキュー発生時には、支持軸４１の第１突出部４１ａに第１ガイド部５１における一方の側壁側に向けた力Ｆｉｎ１が作用すると共に、支持軸４１の第２突出部４１ｂに変速部５３における一方の側壁側に向けた力Ｆｏｕｔ１が作用する。
【００４３】
また、これらの各図では、変速比γが減速側に変えられた状態を示している。このため、遊星ボール４０には、第２動力伝達部材２０との間で傾転方向のスピン力Ｆｓｐｎ１が作用する（図７，図９）。更に、図６と図８の「Ｖｓ」と「Ｖｂ」は、各々サンローラ３０と遊星ボール４０の速度ベクトルを示している。遊星ボール４０からサンローラ３０には、その速度ベクトルＶｓ，Ｖｂに応じたスラスト力Ｆｓが作用する。よって、遊星ボール４０には、サンローラ３０との間で傾転方向のスピン力Ｆｓｐｎ２が作用する（図７，図９）。そして、そのスピン力Ｆｓｐｎ１，Ｆｓｐｎ２によって、第１突出部４１ａには、第１ガイド部材５０Ａの径方向内側に向けた力Ｆｉｎ２が作用し、第２突出部４１ｂには、変速部材５０Ｃの径方向外側に向けた力Ｆｏｕｔ２が作用する。その力Ｆｉｎ２，Ｆｏｕｔ２の向きは、変速比γが同じであれば、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の正転時と逆転時とに拘わらず同じ向きになる。
【００４４】
変速部５３は、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の正転時に、その第２突出部４１ｂにおける力Ｆｏｕｔ１，Ｆｏｕｔ２によって当該第２突出部４１ｂと変速部５３の側壁側との間に作用する力が釣り合う形状とする。具体的に、変速部５３（溝又は切欠き）は、図３及び図５に示すように、その長手方向（傾転時の第２突出部４１ｂの変速部材５０Ｃ上での移動方向）を径方向に対して周方向へと傾倒させた形状に形成する。その傾倒の際の回転中心は、第１回転中心軸Ｒ１よりも径方向外側に設定する。言い換えるならば、この変速部５３は、第１ガイド部５１や第２ガイド部５２のような径方向の溝又は切欠きが当該径方向と直交する方向に所定量だけオフセットされたものに相当するといえる。そのオフセット量は、正転時に第２突出部４１ｂと変速部５３の側壁側との間に作用する力が釣り合う量とする。
【００４５】
図１０は、その間に作用している正転時の力について説明する図である。第２突出部４１ｂから変速部５３の側壁側には、分力Ｆｇ１，Ｆｇ２による合力Ｆｇが作用する。そして、変速部５３の側壁側から第２突出部４１ｂには、分力−Ｆｇ１，−Ｆｇ２による合力−Ｆｇが作用する。正転時には、変速比γに拘わらず、第２突出部４１ｂと変速部５３の側壁側との間に作用する力が釣り合っている。このため、正転時には、第１突出部４１ａが第１ガイド部５１における一方の側壁側で係止されると共に、第２突出部４１ｂが変速部５３における一方の側壁側で係止されて、スキュー角αで遊星ボール４０と支持軸４１のスキューが止まる。よって、正転時には、スキューが安定する。
【００４６】
また、図１１には、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の逆転時に第２突出部４１ｂと変速部５３の側壁側との間に作用する力を示している。逆転時には、前述したように、第２突出部４１ｂにおける力Ｆｏｕｔ１，Ｆｏｕｔ２の内、力Ｆｏｕｔ１の向きだけが正転時に対して逆になる。このため、逆転時には、第２突出部４１ｂと変速部５３の側壁側との間で力が釣り合いにくく、スキュー角αが発散してしまう。そして、そのスキュー角αの発散が生じた場合には、支持軸４１の第１ガイド部５１や変速部５３への噛み込み等を生じさせ、この支持軸４１をロックさせてしまう可能性がある。つまり、逆転時には、動力伝達やその後の変速比γの変更が行えなくなる可能性がある。
【００４７】
そこで、本実施例においては、第２ガイド部５２の形状を以下のように形成することによって、逆転時のスキュー角αの発散を抑える。
【００４８】
逆転時のスキュー角αの発散を抑えるためには、逆転時に第２回転中心軸Ｒ２の前述した傾転平面からのずれを抑え、逆転時のスキューの発生を抑えればよい。例えば、第１ガイド部５１における径方向に直交する幅（溝幅又は切欠き幅）と第１突出部４１ａにおける当該直交方向の大きさ（第１突出部４１ａの外径）との差（以下、「第１の差」という。）は、第１突出部４１ａの回転中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）の傾転平面からのずれを禁止する大きさに設定する。更に、第２ガイド部５２における径方向に直交する幅（切欠き幅）と第２突出部４１ｂにおける当該直交方向の大きさ（第２突出部４１ｂの外径）との差（以下、「第２の差」という。）は、第２突出部４１ｂの回転中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）の傾転平面からのずれを禁止する大きさに設定する。そして、逆転時には、第２ガイド部材５０Ｂの周方向の回転を禁止する。これにより、逆転時には、スキューが発生しなくなるので、スキュー角αの発散を抑えることができる。
【００４９】
しかしながら、スキューが発生しなくなるということは、その第１の差と第２の差が共に０になるということである。このため、この場合には、第１突出部４１ａが第１ガイド部５１のそれぞれの側壁側に引っ掛かったり、第２突出部４１ｂが第２ガイド部５２のそれぞれの側壁側に引っ掛かったりして、支持軸４１が円滑に傾転できなくなる可能性がある。そこで、本実施例においては、逆転時の第２突出部４１ｂが変速部５３と第２ガイド部５２とで係止されるように第２の差を設定する。そして、逆転時には、第２ガイド部材５０Ｂの周方向の回転を禁止する。
【００５０】
ここで、第２ガイド部材５０Ｂは、前述したように、第２突出部４１ｂの力Ｆｏｕｔ１が第２ガイド部５２の側壁側に作用することで、シャフト６０に対する周方向への相対回転を行うことができる。このため、この第２ガイド部材５０Ｂの回転を止めなければ、この無段変速機１においては、正転時であろうと逆転時であろうと、第１の差と第２の差の大きさに拘わらずスキューが発生する。但し、遊星ボール４０と支持軸４１には、前述したスキューの発生に伴う力Ｆｉｎ２，Ｆｏｕｔ２によって、傾転動作を促すモーメントを発生させることができる。このため、正転時には、第２ガイド部材５０Ｂの回転を許容することで、スキューを発生させることが望ましい。よって、この無段変速機１には、逆転時に第２ガイド部材５０Ｂの回転を禁止する一方で、正転時に第２ガイド部材５０Ｂの回転を許容することが可能な回転制御装置を設ける。
【００５１】
その回転制御装置は、第２ガイド部材５０Ｂに設けた第１係合部と、この第１係合部に対して係合することで第２ガイド部材５０Ｂの回転を禁止する第２係合部と、この第２係合部を動作させるアクチュエータ（第２アクチュエータ）８２と、を備える。この例示の第１係合部は、第２ガイド部材５０Ｂの第２円盤部材５４ｂに設ける。また、第２係合部とアクチュエータ８２は、その第２円盤部材５４ｂを内包する第２ケース部材ＣＡ２に設ける。
【００５２】
第１係合部と第２係合部とが係合しているときには、第２突出部４１ｂの力Ｆｏｕｔ１が第２ガイド部５２の側壁側に作用したとしても、第２ガイド部材５０Ｂの回転が禁止される。この第１係合部と第２係合部は、係合状態のときに、第１ガイド部５１と第２ガイド部５２とが互いに軸線方向で対向する位置となるように構成する。一方、第１係合部と第２係合部とが解放しているときには、その力Ｆｏｕｔ１による第２ガイド部材５０Ｂの回転が許容される。このため、アクチュエータ８２は、制御装置１００によって制御され、逆転時に第１係合部と第２係合部とが係合するように当該第２係合部を動作させ、正転時に第１係合部と第２係合部との間の係合状態が解除されるように当該第２係合部を動作させる。
【００５３】
この例示では、第２円盤部材５４ｂに形成した穴部５５を第１係合部とし、その穴部５５に対する出し入れが可能なピン部材９１を第２係合部とする（図１及び図４）。その穴部５５は、第２突出部４１ｂの力Ｆｏｕｔ１に伴い発生する第２ガイド部材５０Ｂの周方向の回転力を受け止めるべく、第２円盤部材５４ｂの径方向外側部分に形成している。尚、この穴部５５は、第２円盤部材５４ｂの外周面から径方向外側に向けて延在させた突出部分に形成してもよい。
【００５４】
アクチュエータ８２は、例えば電磁弁を備え、この電磁弁がオンのときにピン部材９１を穴部５５に挿入させるように押し出し、この電磁弁がオフのときにピン部材９１を穴部５５から抜き出すように引き戻す。このアクチュエータ８２は、図１に示すように正転時にピン部材９１を穴部５５から抜き出した状態にしておくことで、第２ガイド部材５０Ｂの回転を許容させる。一方、このアクチュエータ８２は、図１２に示すように逆転時にピン部材９１を穴部５５に挿入することで、第２ガイド部材５０Ｂの回転を禁止させる。穴部５５の穴径とピン部材９１の外径との差は、係合後の第２ガイド部材５０Ｂの周方向の回転を抑えるため、ピン部材９１の出し入れを邪魔しない範囲内で小さくすることが望ましい。
【００５５】
その第２ガイド部材５０Ｂは、正転時に第２突出部４１ｂの力Ｆｏｕｔ１で回転させられている。このため、逆転時には、ピン部材９１を穴部５５に挿入できる位置まで回転させる必要がある。従って、回転制御装置には、逆転時に第２ガイド部材５０Ｂへと駆動力を伝達し、ピン部材９１の穴部５５への挿入が可能な位置（第１係合部と第２係合部との係合が可能になる位置）へと第２ガイド部材５０Ｂを回転させるアクチュエータ（第３アクチュエータ）８３を設ける（図４）。
【００５６】
そのアクチュエータ８３は、例えば、電動機等の動力源と、その動力を第２円盤部材５４ｂの外周部分のギヤ部に伝えるウォームギヤ等のギヤ部と、を備える。このアクチュエータ８３は、制御装置１００によって制御され、逆転時に、ピン部材９１と穴部５５とが軸線方向で対向する位置まで第２ガイド部材５０Ｂを回転させる。その際の第２ガイド部材５０Ｂの目標回転角度は、例えば、第２ガイド部材５０Ｂの回転角度の検出が可能な回転角センサ９２の検出値に基づいて決めればよい。例えば、制御装置１００は、正転時の第２ガイド部材５０Ｂの回転角度を検出し、これとは逆向きの同値の回転角度を逆転時の目標回転角度として決めればよい。また、その目標回転角度は、穴部５５の位置を検出する穴位置センサ（図示略）の検出値に基づいて決めてもよい。その穴位置センサとは、例えば、赤外線センサや光電センサ等であり、ピン部材９１の先端に設ける。例えば、制御装置１００は、逆転時に、その穴位置センサで穴部５５が検出されるまで第２ガイド部材５０Ｂを回転させる。
【００５７】
このアクチュエータ８３は、正転時に第２ガイド部材５０Ｂを回転させてもよい。その際には、第２突出部４１ｂの力Ｆｏｕｔ１による第２ガイド部材５０Ｂの回転角度を知る必要がある。但し、その回転角度は、推定し難い。このため、正転時には、このアクチュエータ８３の動力を使わずに、第２突出部４１ｂの力Ｆｏｕｔ１だけで第２ガイド部材５０Ｂを回転させることにする。しかしながら、アクチュエータ８３が常に動力源からギヤ部まで機械的に繋がっている構成の場合には、その力Ｆｏｕｔ１で第２ガイド部材５０Ｂを回転させることができない。よって、アクチュエータ８３には、正転時に第２ガイド部材５０Ｂへの動力伝達を断つことができる動力断接装置８３ａを設ける。その動力断接装置８３ａは、例えば、ドグクラッチや摩擦クラッチ等である。制御装置１００は、アクチュエータ８３の動力断接装置８３ａを制御することによって、正転時に第２ガイド部材５０Ｂへの動力伝達が行えないように動力断接装置８３ａを解放させ、逆転時に第２ガイド部材５０Ｂへの動力伝達が行えるように動力断接装置８３ａを係合させる。従って、正転時には、第２突出部４１ｂの力Ｆｏｕｔ１によって第２ガイド部材５０Ｂを回転させることができる。
【００５８】
第２の差は、その第２ガイド部材５０Ｂの回転停止状態で、逆転時の第２突出部４１ｂが変速部５３と第２ガイド部５２とで係止されるように設定する。第２突出部４１ｂが係止された場合には、第１突出部４１ａも第１ガイド部５１の側壁側で係止されるので、支持軸４１が拘束され、その動きが規制されて、スキュー角αの発散が起こりにくくなるからである。具体的に、第２の差は、逆転時における第２突出部４１ｂの周方向の力Ｆｏｕｔ１（逆転時のスキューの発生要因となるモーメントＭ２に応じた力Ｆｏｕｔ１）によって第２突出部４１ｂが第２ガイド部５２の側壁側に接している状態で、変速部５３におけるその力Ｆｏｕｔ１の方向の側壁側に第２突出部４１ｂが接しない大きさに設定する。これにより、逆転時の第２突出部４１ｂは、その力Ｆｏｕｔ１の方向（周方向）において第２ガイド部５２で係止され、かつ、径方向の力Ｆｏｕｔによって変速部５３で係止される。
【００５９】
例えば、この例示では、各遊星ボール４０と変速部材５０Ｃとの間に第２ガイド部５２を配置している。このため、第２の差は、変速部５３における径方向に直交する幅と第２突出部４１ｂにおける当該直交方向の大きさ（第２突出部４１ｂの外径）との差よりも小さく設定する。但し、その設定に際しては、第２ガイド部５２と変速部５３との間の軸線方向における距離を考慮した上で、力Ｆｏｕｔ１によって第２突出部４１ｂが第２ガイド部５２の側壁側に接している状態で、変速部５３におけるその力Ｆｏｕｔ１の方向の側壁側に第２突出部４１ｂが接しない範囲内のものに決める。
【００６０】
また、その第２の差は、傾転動作が妨げられない範囲内で逆転時における第２突出部４１ｂの回転中心軸の傾転平面からのずれを小さくする大きさに設定してもよい。つまり、この第２の差については、傾転動作が妨げられない範囲内で逆転時の遊星ボール４０と支持軸４１のスキュー角（傾転平面に対する支持軸４１のずれ角）を小さく抑える大きさに設定してもよい。傾転動作が妨げられない状態とは、傾転させる際に支持軸４１の第１ガイド部５１と第２ガイド部５２に沿った動作が動作不良とならない状態のことである。動作不良とは、上述したような支持軸４１が円滑に傾転できなくなった状態のことである。これにより、逆転時の第２突出部４１ｂは、力Ｆｏｕｔ１の方向（周方向）において、第２ガイド部５２の側壁側には接するが、変速部５３の側壁側には接しない。例えば、第２の差は、逆転時のスキュー角を傾転動作が妨げられない範囲内で可能な限り小さく抑えた大きさに設定する。よって、この第２の差は、傾転動作が妨げられない範囲内で可能な限り０に近づけた大きさに設定することが望ましい。例えば、この第２の差は、スキューの発生要因となるモーメントＭ１，Ｍ２の発生に伴い直ぐに第２突出部４１ｂから第２ガイド部５２の側壁側に力Ｆｏｕｔ１を作用させる大きさに設定する。
【００６１】
そのような第２の差は、例えば、第２ガイド部５２の幅を小さくすることで実現させてもよく、第２突出部４１ｂの大きさ（外径）を大きくすることで実現させてもよい。
【００６２】
例えば、この無段変速機１の制御装置（ＥＣＵ）１００は、図１３に示すように、変速レンジとして後退時のＲレンジが選択されているのか否かを判定する（ステップＳＴ１）。
【００６３】
この制御装置１００は、Ｒレンジの場合、アクチュエータ８３を制御し、ピン部材９１と穴部５５とが軸線方向で互いに対向する位置まで第２ガイド部材５０Ｂを回転させる。つまり、この場合には、穴部５５の位置調整を行う（ステップＳＴ２）。そして、制御装置１００は、その位置調整後にアクチュエータ８２を制御し、ピン部材９１を穴部５５に挿入することで、第２ガイド部材５０Ｂの回転を禁止させる（ステップＳＴ３）。従って、このときには、支持軸４１の拘束と共にスキューの発生が抑制されるので、スキュー角αの発散が抑えられる。
【００６４】
一方、この制御装置１００は、Ｒレンジではない場合、アクチュエータ８３に対してピン部材９１の係合解除指令を行う（ステップＳＴ４）。これにより、アクチュエータ８３は、ピン部材９１が既に穴部５５から抜け出ている場合、電磁弁をオフのまま現状の状態を保持し、ピン部材９１が穴部５５に入っている場合、電磁弁をオフにして、ピン部材９１を穴部５５から抜く。そして、この制御装置１００は、アクチュエータ８３の動力断接装置８３ａを制御し、第２ガイド部材５０Ｂの回転を許可する（ステップＳＴ５）。従って、このときには、スキュー角αでスキューが止まるので、スキュー角αの発散が抑えられる。
【００６５】
以上示したように、本実施例の無段変速機１は、前進時（第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の正転時）に、スキューの発生に伴う傾転の補助動作を行いつつ、スキュー角αの発散を抑えることができる。また、この無段変速機１は、後退時（第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の逆転時）にもスキュー角αの発散を抑えることができる。従って、この無段変速機１においては、後退時における支持軸４１のロックの発生を回避することができるので、Ｒレンジが選択されたときに動力源の動力を駆動輪に伝えることができ、また、Ｒレンジが選択された後の前進時において変速比γを変えることができる。
【００６６】
尚、上述した例示では、第１円盤部材５４ａを各遊星ボール４０と変速部材５０Ｃとの間に配置しているので、第２ガイド部５２を切欠きとした。しかしながら、第１円盤部材５４ａと各遊星ボール４０との間に変速部材５０Ｃを配置する場合、第２ガイド部５２は、長手方向を径方向に一致させた径方向の溝にしてもよい。また、そのような配置の場合には、無段変速機１の軸線方向の長さ（軸長）を短縮することができるので、第１円盤部材５４ａだけで第２ガイド部材５０Ｂを構成してもよい。但し、その際には、その第２ガイド部材５０Ｂ（例えば筒状部を除いた第１円盤部材５４ａ）に第１係合部（穴部５５）を形成することが望ましい。
【符号の説明】
【００６７】
１  無段変速機
Ｒ１  第１回転中心軸
Ｒ２  第２回転中心軸
１０  第１動力伝達部材
２０  第２動力伝達部材
３０  サンローラ
４０  遊星ボール
４１  支持軸
４１ａ  第１突出部
４１ｂ  第２突出部
５０  キャリア
５０Ａ  第１ガイド部材
５０Ｂ  第２ガイド部材
５０Ｃ  変速部材
５１  第１ガイド部
５２  第２ガイド部
５３  変速部
５５  穴部
６０  シャフト
８１  アクチュエータ（第１アクチュエータ）
８２  アクチュエータ（第２アクチュエータ）
８３  アクチュエータ（第３アクチュエータ）
８３ａ  動力断接装置
９１  ピン部材
１００  制御装置
【図１】
0005880624.tif 000002
【図２】
0005880624.tif 000003
【図３】
0005880624.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005880624.tif 000006
【図６】
0005880624.tif 000007
【図７】
0005880624.tif 000008
【図８】
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【図９】
0005880624.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0005880624.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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