(57)【要約】【課題】  第１のフレームと第２のフレームとの相対回転角度の確定精度を向上することの可能な歯車式無段変速機を提供する。【解決手段】  複数の非円形歯車を噛み合わせた無段変速ユニット１，〜４と、複数の非円形歯車を回転可能に支持する複数の支持軸６，７と、第１の支持軸６を支持する第１のフレーム８と、第２の支持軸７を支持する第２のフレーム１３と、第１のフレーム８と第２のフレーム１３とを相対回転させることにより、第１の支持軸６に支持されている非円形歯車と、第２の支持軸７に支持されている非円形歯車との噛み合い点の位相を、円周方向に変位させる駆動装置とを有する歯車式無段変速機において、第２のフレーム１３に設けられたドリブンギヤ４５と、ドリブンギヤ４５に噛み合うように第１のフレーム８で支持されたドライブギヤ４１と、ドリブンギヤ４５における円周方向の両端に連続して形成され、かつ、ドライブギヤ４１が接触するストッパ４７，４８とを有する。【選択図】  図１
2006046427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の非円形歯車を噛み合わせてなる無段変速ユニットと、前記複数の非円形歯車を回転可能に支持する複数の支持軸と、複数の支持軸のうちの第１の支持軸を支持する第１のフレームと、複数の支持軸のうちの第２の支持軸を支持する第２のフレームと、前記第１のフレームと前記第２のフレームとを前記第１の支持軸を中心として相対回転させることにより、前記第１の支持軸に支持されている非円形歯車と前記第２の支持軸に支持されている非円形歯車との噛み合い点の位相を、前記第１の支持軸の周囲で円周方向に変位させる駆動装置とを有する歯車式無段変速機において、
前記第１の支持軸を中心とする円弧形状を有し、かつ、前記第２のフレームに設けられたドリブンギヤと、
このドリブンギヤに噛み合うように前記第１のフレームで支持され、かつ、前記駆動装置のトルクにより回転されるドライブギヤと、
前記ドリブンギヤにおける円周方向の両端に連続して形成され、かつ、前記ドライブギヤが接触するストッパと
を有することを特徴とする歯車式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、楕円歯車や指数関数歯車あるいは、中心から外れた偏心位置を基準として回転させられる円形の歯車などの非円形歯車、換言すれば、歯車の回転中心から、歯車同士の噛み合い箇所までの距離が、歯車の回転にともなって変化する非円形歯車を使用した無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の非円形歯車を使用した無段変速機の例が、特許文献１に記載されている。その構成を簡単に説明すると、特許文献１に記載された無段変速機は、第１の回転軸および第２の回転軸および第３の回転軸を有しており、第２の回転軸には入力軸がトルク伝達可能に連結され、第３の回転軸には出力軸がトルク伝達可能に連結されている。前記第１の回転軸には、第１組の第１の非円形歯車および第２組の第１の非円形歯車が、位相を互いにずらして固定されている。また、第２の回転軸には、第１組の第２の非円形歯車および第２組の第２の非円形歯車が、位相を互いにずらして取り付けられている。第１組の第２の非円形歯車は第２の回転軸に固定されており、第２組の第２の非円形歯車と第２の回転軸との間には軸受が介在されている。さらに、第３の回転軸には、第１組の第３の非円形歯車および第２組の第３の非円形歯車が、位相を互いにずらして取り付けられている。そして、第１組の第２の非円形歯車が、第１組の第１の非円形歯車および第１組の第３の非円形歯車に噛合されている。また、第２組の第２の非円形歯車が、第１組の第２の非円形歯車および第２組の第３の非円形歯車に噛合されている。
【０００３】
一方、固定フレームとして第１のフレームが設けられており、第１の回転軸は第１のフレームに取り付けられた軸受により支持されている。また、第２の回転軸も、第１のフレームに取り付けられた軸受により支持されている。さらに可動フレームとして第２のフレームが設けられており、第２のフレームは第２の回転軸に取り付けられた軸受により回動可能に支持されている。そして、第３の回転軸は第２のフレームに取り付けられた軸受により支持されている。さらにまた、第３の回転軸と、第１組の第３の非円形歯車との間には一方向クラッチが介在され、第３の回転軸と、第２組の第３の非円形歯車との間にも一方向クラッチが介在されている。
【０００４】
その一方向クラッチは、第３の非円形歯車が、第３の回転軸より低速で回転する場合（第３の非円形歯車が第３の回転軸に対して相対的に逆回転する場合）には解放状態となり、これとは反対に第３の非円形歯車が第３の回転軸より速く回転しようとする場合には係合して両者一体となるように構成されている。すなわち、第３の非円形歯車から第３の回転軸にトルクを伝達するように構成されている。
【０００５】
この特許文献１に記載された無段変速機においては、歯車の回転にともない、歯車の回転中心から、歯車同士の噛み合い箇所までの距離が、連続的に変化する。したがって、入力軸から第２の回転軸にトルクが伝達された場合に、第１組の第２の非円形歯車が一定回転数で回転しても、第１組の第１の非円形歯車の回転数が連続的に変化し、さらに第１組の第３の非円形歯車の回転数がその歯車の形状に従って連続的に変化する。また、第２組の第２の非円形歯車が一定回転数で回転しても、第２組の第１の非円形歯車の回転数が連続的に変化し、さらに、第２組の第３の非円形歯車の回転数がその歯車の形状に従って連続的に変化する。すると、第１組の第３の非円形歯車と、第２組の第３の非円形歯車とでは、第３の回転軸に対する相対回転数が逐次変化するので、各非円形歯車と第３の回転軸との相対回転数の変化に応じて、２つの一方向クラッチが、順次、かつ、交互に係合・解放を繰り返す。その結果、第３の回転軸は、２つの第３の非円形歯車のうち、最も回転速度の速い第３の非円形歯車と一体となって回転する。
【０００６】
これら互いに噛み合っている非円形歯車同士の間の回転速度比は、非円形歯車のピッチ円形状から定まる所定の関数で表される。その関係は、第１の非円形歯車と第３の非円形歯車との間でも成立するが、第１のフレームに対して第２のフレームを相対的に回動させることにより、第３の回転軸と共に第３の非円形歯車を、第１の非円形歯車の回転中心軸線を中心にして公転させると、第１の非円形歯車と第３の非円形歯車との相対的な位相が、第１の非円形歯車と第２の非円形歯車との位相に対して変化し、その位相同士の変位が、第２の回転軸と第３の回転軸との間における変速比に現れる。したがって、第２の回転軸と第３の回転軸との間における変速比は、第２のフレームの回動角度に応じて、連続的に（無段階に）変化することになる。なお、非円形歯車を有する無段変速機は、特許文献２にも記載されている。
【特許文献１】特公平５−７８７０５号公報
【特許文献２】特公平６−１３８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１においては、第１のフレームと第２のフレームとの相対回転範囲の限界に関する記述が無く、第１のフレームと第２のフレームとの相対回転角度の確定精度が低下する可能性があった。
【０００８】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、第１のフレームと第２のフレームとの相対回転角度の確定精度を向上することの可能な歯車式無段変速機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の非円形歯車を噛み合わせてなる無段変速ユニットと、前記複数の非円形歯車を回転可能に支持する複数の支持軸と、複数の支持軸のうちの第１の支持軸を支持する第１のフレームと、複数の支持軸のうちの第２の支持軸を支持する第２のフレームと、前記第１のフレームと前記第２のフレームとを前記第１の支持軸を中心として相対回転させることにより、前記第１の支持軸に支持されている非円形歯車と前記第２の支持軸に支持されている非円形歯車との噛み合い点の位相を、前記第１の支持軸の周囲で円周方向に変位させる駆動装置とを有する歯車式無段変速機において、前記第１の支持軸を中心とする円弧形状を有し、かつ、前記第２のフレームに設けられたドリブンギヤと、このドリブンギヤに噛み合うように前記第１のフレームで支持され、かつ、前記駆動装置のトルクにより回転されるドライブギヤと、前記ドリブンギヤにおける円周方向の両端に連続して形成され、かつ、前記ドライブギヤが接触するストッパとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、駆動装置のトルクが、ドリブンギヤからドライブギヤに伝達されると、第１の支持軸を中心として第１のフレームと第２のフレームとが相対回転する。その結果、第１の支持軸に支持されている非円形歯車と、第２の支持軸に支持されている非円形歯車との噛み合い点の位相が、第１の支持軸の周囲で円周方向に変位する。また、ドライブギヤがストッパに接触することにより、第１のフレームと第２のフレームとの相対回転する範囲の限界を確定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。図２は、車両に搭載される歯車式無段変速機１００の一例を模式的に示す正面断面図、図１は、図２のＩ−Ｉ線における略示的な側面断面図である。ここに示す歯車式無段変速機１００は、３つの非円形歯車を噛み合わせて１組の無段変速ユニットを構成し、全部で４組の無段変速ユニット１，２，３，４を有している。この４組の無段変速ユニット１，２，３，４は、入力軸５と出力軸６との間の動力伝達経路に並列に配置されている。車両の駆動力源から車輪に至る動力伝達経路に歯車式無段変速機１００が配置された場合は、駆動力源としてのエンジン（図示せず）またはモータ・ジェネレータ（図示せず）のトルクが、入力軸５に伝達されるように構成される。さらに、出力軸６のトルクが車輪（図示せず）に伝達されるように構成される。
【００１２】
無段変速ユニット１，２，３，４を構成する非円形歯車は、指数関数歯車や楕円歯車などであって、ピッチ円の形状が円形となっていない歯車である。図１および図２に示す例では、楕円歯車を使用した例を示してあり、かつ、図２においては、ピッチ円の形状で各歯車を示しており、歯は省略してある。
【００１３】
前記無段変速ユニット１，２，３，４および入力軸５および中間軸７および出力軸６を保持する固定フレーム８が設けられており、固定フレーム８に取り付けられた軸受９により、入力軸５が回転可能に保持されている。この固定フレーム８は、ケーシングあるいは機台部もしくは機枠となっている。また、固定フレーム８には相互に平行な壁部１０，１１が形成されており、壁部１０，１１に軸受９が取り付けられている。また、壁部１０，１１には軸受１２が取り付けられており、この軸受１２により出力軸６が回転可能に保持されている。さらに、出力軸６にはキャリヤ１３が取り付けられている。このキャリヤ１３は、壁部１０と壁部１１との間に配置されており、キャリヤ１３は相互に平行な壁部１４，１５を有している。この壁部１４，１５に取り付けた軸受１６により、中間軸７が回転可能に保持されている。さらにまた、出力軸６とキャリヤ１３とが軸受１７により連結されている。上記の構成により、入力軸５の回転軸線Ａ１と、出力軸６の回転軸線Ｂ１と、中間軸７の回転軸線Ｃ１とが相互に平行に配置されているとともに、キャリヤ１３が回転軸線Ｂ１を中心として回転可能となっている。
【００１４】
つぎに、無段変速ユニット１，２，３，４の構成について説明する。まず、入力軸５に、複数（具体的には４つ）の非円形第１歯車である入力歯車１８，１９，２０，２１が取り付けられている。これらの入力歯車１８，１９，２０，２１は、入力軸５に対して、回転軸線方向の異なる位置に配置されている。各入力歯車１８，１９，２０，２１は、歯数やピッチ円などの諸元が同一の楕円歯車である。各入力歯車１８，１９，２０，２１は、それぞれ一方向クラッチ２２を介して入力軸５に取り付けられている。一方向クラッチ２２は、入力軸５と一体回転する内輪２３と、各入力歯車１８，１９，２０，２１と一体回転する外輪２４と、内輪２３と外輪２４との間に配置された係合体２５と、ニードルベアリング２６とを有する公知のものである。この一方向クラッチ２２は、スプラグタイプまたはローラタイプのいずれでもよい。そして、内輪２３と入力軸５とがスプライン結合されており、外輪２４の外周に歯が形成されている。
【００１５】
また、この一方向クラッチ２２にはスラストベアリング（図示せず）が取り付けられている。上記構成の一方向クラッチ２２は、入力軸５が、入力歯車１８，１９，２０，２１に対して、例えば図１の矢印で示す時計方向に回転しようとする場合には係合して、入力軸５と入力歯車１８，１９，２０，２１との間でトルクが伝達される一方、入力軸５が、入力歯車１８，１９，２０，２１に対して、図１で反時計方向に回転しようとする場合に解放されて、入力軸５と入力歯車１８，１９，２０，２１との間でトルクが伝達されないように構成されている。
【００１６】
一方、各入力歯車１８，１９，２０，２１に対応し、かつ、それぞれの入力歯車に噛み合う複数の非円形第２歯車である中間歯車２７，２８，２９，３０が、出力軸６によって保持されている。これらの中間歯車２７，２８，２９，３０同士は、諸元が同じ非円形歯車であって、上記の入力歯車１８，１９，２０，２１が楕円歯車であれば、それに合わせて楕円歯車が使用される。そして、これらの中間歯車２７，２８，２９，３０は、軸受３１を介して出力軸６に対して回転可能に保持されている。なお、入力歯車１８，１９，２０，２１と、中間歯車２７，２８，２９，３０とを楕円歯車で構成した場合は、入力軸５の回転軸線Ａ１と、出力軸６の回転軸線Ｂ１との距離は、楕円の長軸方向の半径と、短軸方向の半径とを加算した距離に設定される。
【００１７】
上記の中間歯車２７，２８，２９，３０に対応し、かつ、それぞれの中間歯車に噛み合う複数の非円形第３歯車である可動歯車３２，３３，３４，３５が、前記中間軸７によって保持されている。これらの可動歯車３２，３３，３４，３５は、歯数やピッチ円などの諸元が同一の楕円歯車である。これらの可動歯車３２，３３，３４，３５と、中間軸７とが一体回転するように、スプライン結合されている。また、中間歯車２７，２８，２９，３０と、可動歯車３２，３３，３４，３５とを楕円歯車で構成した場合は、中間軸７の回転軸線Ｃ１と、出力軸６の回転軸線Ｂ１との距離は、楕円の長軸方向の半径と短軸方向の半径とを加算した距離に設定される。
【００１８】
上記の入力歯車１８および中間歯車２７および可動歯車３２により、無段変速ユニット１が構成され、入力歯車１９および中間歯車２８および可動歯車３３により、無段変速ユニット２が構成され、入力歯車２０および中間歯車２９および可動歯車３４により、無段変速ユニット３が構成され、入力歯車２１および中間歯車３０および可動歯車３５により、無段変速ユニット４が構成されている。上記のように各無段変速ユニット１，２，３，４は、それぞれ３つの楕円歯車で構成されている。また、無段変速ユニット１においては、入力歯車１８と中間歯車２７とが噛合された状態で、入力歯車１８の取り付け角度に対して、中間歯車２７の取り付け角度がπ／２ずれている。さらに、無段変速ユニット２においては、入力歯車１９と中間歯車２８とが噛合された状態で、入力歯車１９の取り付け角度に対して、中間歯車２８の取り付け角度がπ／２ずれている。さらに、無段変速ユニット３においては、入力歯車２０と中間歯車２９とが噛合された状態で、入力歯車２０の取り付け角度に対して、中間歯車２９の取り付け角度がπ／２ずれている。さらに、無段変速ユニット４においては、入力歯車２１と中間歯車３０とが噛合された状態で、入力歯車２１の取り付け角度に対して、中間歯車３０の取り付け角度がπ／２ずれている。
【００１９】
一方、上記のように構成された中間歯車２７，２８，２９，３０および可動歯車３２，３３，３４，３５の幅は、一方向クラッチ２２を有する入力歯車１８，１９，２０，２１の幅よりも狭く設定されている。さらに、入力歯車１８，１９，２０，２１に対応する全ての一方向クラッチ２２を係合させた場合に、入力軸５に対する入力歯車１８，１９，２０，２１同士の円周方向の位相が、同方向に順次π／４ずつずれるように、入力軸５に入力歯車１８，１９，２０，２１が取り付けられている。さらに、中間軸７に対する可動歯車３２，３３，３４，３５同士の円周方向の位相が、同方向に順次π／４ずつずれるように、中間軸７に可動歯車３２，３３，３４，３５が取り付けられている。
【００２０】
さらに、中間軸７と一体回転するカウンタドライブギヤ３６が設けられており、出力軸６と一体回転するカウンタドリブンギヤ３７が設けられている。このカウンタドリブンギヤ３７とカウンタドライブギヤ３６とが噛合されている。また、カウンタドライブギヤ３６およびカウンタドリブンギヤ３７は、共に円形歯車により構成されている。
【００２１】
上記のキャリヤ１３と共に中間軸７および可動歯車３２，３３，３４，３５およびカウンタドライブギヤ３６を、出力軸６の周りで所定の角度範囲内で回動させるための回動機構４２について説明する。回動機構４２は、アクチュエータとしてのモータ４０を有しており、モータ４０の駆動軸４３にはドライブギヤ４１が取り付けられている。モータ４０としては、電動モータまたは油圧モータを用いることが可能であり、壁部１１に設けられた軸受４４により駆動軸４３が回転可能に支持されている。
【００２２】
駆動軸４３は回転軸線Ｂ１と平行に配置されており、ドライブギヤ４１が噛合するドリブンギヤ４５が、壁部１５に形成されている。すなわち、壁部１５を厚さ方向に貫通する開口部４６が形成されており、この開口部４６は、回転軸線Ｂ１を中心とする扇形状に構成されている。壁部１５には、開口部４６の最も内周側に臨むドリブンギヤ４５が形成されている。つまり、ドリブンギヤ４５も、回転軸線Ｂ１を中心とする円弧形状に構成されている。なお、回転軸線Ｂ１を中心とする開口部４６の外径は、回転軸線Ｂ１から回転軸線Ｃ１までの距離よりも短く設定されている。また、回転軸線Ｂ１を中心とする開口部４６の半径方向の開口幅は、ドライブギヤ４１の歯先円の直径よりも大きく設定されており、開口部４６にドライブギヤ４１が配置されている。また、回転軸線Ｂ１を中心とするドリブンギヤ４５の両端に連続して、ストッパ４７，４８が形成されている。各ストッパ４７，４８は、回転軸線Ｂ１を中心として半径方向に延ばされた平坦面である。
【００２３】
上記のように構成された回動機構４２において、モータ４０を駆動してドライブギヤ４１を回転すると、そのトルクがキャリヤ１３に伝達されて、キャリヤ１３および中間軸７が、回転軸線Ｂ１を中心として回転する。その結果、可動歯車３２，３３，３４，３５と中間歯車２７，２８，２９，３０との噛み合い点の位相が、回転軸線Ｂ１の周囲で円周方向に変位する。
【００２４】
上述した歯車式無段変速機１００の作用について説明する。図示しない駆動力源のトルクが歯車式無段変速機１００の入力軸５に伝達されると、そのトルクが各無段変速ユニット１，２，３，４および中間軸７を経由して出力軸６に伝達される。具体的に説明すると、各無段変速ユニット１，２，３，４においては、各入力歯車と各中間歯車との間で変速が生じ、かつ、各中間歯車と各可動歯車との間で変速が生じる。したがって、入力軸５と出力軸６との間における変速比は、入力歯車と中間歯車との間における変速比と、中間歯車と可動歯車との間における変速比との比で表される。
【００２５】
入力軸５と出力軸６との間における変速の原理を、無段変速ユニット１を例として説明する。まず、入力歯車１８の回転速度をω1とし、入力歯車１８に噛み合っている中間歯車２７の回転速度をω2とした場合、速度比ω2／ω1は、回転軸線Ａ１，Ｂ１と、各歯車１８，２７の接触点（噛み合い位置）との距離の連続的な変化に対応して変化する。同様に、可動歯車３２の回転速度をω3とし、可動歯車３２に噛み合っている中間歯車２７の速度比をω2とした場合、速度比ω3／ω2は、回転軸線Ｂ１，Ｃ１と、各歯車２７，３２の接触点との距離の連続的な変化に対応して変化する。
【００２６】
図１に示すように、モータ４０が停止され、かつ、ドライブギヤ４１の歯先面が、ストッパ４７に接触することにより、固定フレーム８に対するキャリヤ１３の相対位置が、回転軸線Ｂ１を中心として第１の基準位置となる。このように、固定フレーム８に対するキャリヤ１３の相対位置が第１の基準位置となった場合は、回転軸線Ａ１，Ｂ１，Ｃ１が直線Ｄ１上に位置する（この状態を基準状態と呼ぶ）。言い換えれば、回転軸線Ｂ１と回転軸線Ｃ１とを結ぶ線分（図示せず）と、直線Ｄ１とのなす角度は「零度」である。この基準状態に対応して、各歯車およびキャリヤ１３が実線で示されている。図１においては、各入力歯車および各可動歯車および各中間歯車が、便宜上、それぞれ同一の位相として示されている。この基準状態においては、入力歯車１８および可動歯車３２の長軸（図示せず）が、直線Ｄ１上に位置し、中間歯車２７の短軸（図示せず）が直線Ｄ１上に位置する。
【００２７】
この基準状態においては、前記の速度比ω2／ω1は、最も小さく（増速側に）なる。また、前記速度比ω3／ω2は、最も大きく（減速側に）なる。図３には、各歯車を楕円歯車で構成した場合における各速度比ω2／ω1，ω3／ω2と、各歯車の回転角度（位相）との関係を線図で示してある。上記のように入力歯車１８と中間歯車２７との間の速度比ω2／ω1が最小の時に、中間歯車２７と可動歯車３２との間の速度比ω3／ω2が最大となるから、速度比ω2／ω1と、速度比ω3／ω2とは、その位相がπ／２ずれる。したがって、前記の基準状態においては、入力歯車１８と可動歯車３２との間の速度比ω3／ω1は、“１”となる。すなわち、増減速が生じない。
【００２８】
一方、モータ４０を駆動させて、キャリヤ１３および中間軸７を、図１において回転軸線Ｂ１を中心として反時計方向に回動させると、回転軸線Ｃ１を、直線Ｄ１とは異なる直線Ｄ２上に変位させることが可能である。ここで、直線Ｄ１と直線Ｄ２の間には、回転軸線Ｂ１を基準として所定の角度（零度を越える値）αが存在する。例えば、前記キャリヤ１３を、図１で反時計方向に所定角度α回転させると、入力歯車１８と中間歯車２７との間の速度比が最増速比となっていても、中間歯車２７と可動歯車３２との間の速度比は、最減速比よりも小さい減速比となる。その結果、入力歯車１８と可動歯車３２との間の速度比ω3／ω1は、“１”より小さくなる。
【００２９】
非円形歯車からなる歯車を噛み合わせてなる歯車列において、非円形歯車からなる入力歯車と非円形歯車からなる中間歯車との間の速度比ω2／ω1を、（１＋Ｃｓｉｎ２θ）（Ｃは絶対値が１より小さい定数）で表すと、中間歯車と可動歯車との間の速度比ω3／ω2は（１＋Ｃｓｉｎ２（θ＋α））で表され、結局、入力歯車と可動歯車との間における速度比ω3／ω1は、
（１＋Ｃｓｉｎ２（θ＋α））／（１＋Ｃｓｉｎ２θ）
となる。無段変速ユニット全体としての変速比は、無段変速ユニットを構成する歯車が、楕円歯車である場合、指数関数歯車である場合など、その歯車の形状に応じて演算可能である。
【００３０】
この実施例のように、３個の楕円歯車を用いた無段変速ユニット１において、
入力歯車と中間歯車との速度比ω2／ω1＝は、
ω2／ω1＝（１−ε2）／（１＋ε2＋２・ε・ｃｏｓ（２θ1））      ・・・（１）
で表される。
また、中間歯車と可動歯車との間の速度比ω3／ω2は、
ω3／ω2＝（１−ε2）／（１＋ε2＋２・ε・ｃｏｓ（２θ2））      ・・・（２）
で表される。上記の式（１）および式（２）において、εは、離心率である。離心率とは、歯車の中心から、歯車同士の噛み合い点までの距離の変化を示すものであり、離心率は、
０＜ε＜１
で表される。上記の式（１）および式（２）から、無段変速ユニット１としての速度比ω3／ω1を算出可能である。つまり、固定フレーム８に対してキャリヤ１３を相対回転させて、角度αを変化させることにより、無段変速ユニット１としての変速比が連続的に（無段階に）変化することが判明している。
【００３１】
図３においては、回転軸線Ｃ１を直線Ｄ１上から変位させた場合における速度比ω2／ω1が線Ｅ１で示され、速度比ω3／ω2が線Ｅ２で示されている。なお、他の無段変速ユニット２，３，４における変速の原理は、無段変速ユニット１と同様である。さらに、回転軸線Ｃ１を直線Ｄ１上から変位させた場合において、無段変速ユニット２における速度比ω2／ω1は線Ｅ３で示され、速度比ω3／ω2は線Ｅ４で示され、無段変速ユニット３における速度比ω2／ω1は線Ｅ５で示され、速度比ω3／ω2は線Ｅ６で示され、無段変速ユニット４における速度比ω2／ω1は線Ｅ７で示され、速度比ω3／ω2は線Ｅ８で示されている。
【００３２】
上述したように、各無段変速ユニット１，２，３，４には、それぞれ一方向クラッチ２３が介装されている。このため、前述の基準状態においては、全ての入力歯車１８，１９，２０，２１の回転速度が同一となり、４つの一方向クラッチ２２が共に係合される。したがって、入力軸５のトルクは、全ての無段変速ユニット１，２，３，４を経由して中間軸７に伝達される。これに対して、キャリヤ１３および中間軸７を回動させて、回転軸線Ｃ１を直線Ｄ１とは異なる位置に変位させると、入力軸５に対して中間軸７を増速させるように機能するいずれかの無段変速ユニットを経由して、トルクの伝達がおこなわれる。より具体的には、入力歯車の回転速度が最高速となる無段変速ユニットを順次経由して、トルクが伝達される。つまり、歯車式無段変速機１００全体としての変速比は、図３に示すように、各無段変速ユニット１，２，３，４における速度比のピーク付近を接続した線Ｆ１で表される。すなわち、前記基準状態以外では、角度αを一定に維持（固定）した場合でも、変速比は微小幅Ｇ１の範囲で変化する。
【００３３】
そして、キャリヤ１３および中間軸７の位置を制御することにより、歯車式無段変速機１００全体としての変速比を“１”以下の領域で大小に制御することが可能である。ところで、この実施例においては、ドライブギヤ４１の歯先面がストッパ４８に接触することにより、固定フレーム８に対するキャリヤ１３の回転が停止する。このように、ドライブギヤ４１の歯先面がストッパ４８に接触した時点では、回転軸線Ｃ１は直線Ｄ３上に位置する。ここで、直線Ｄ１と直線Ｄ３とのなす角度αは９０度である。このように、角度αが９０度となった場合、つまり、固定フレーム８に対するキャリヤ１３の相対位置が第２の基準位置となった場合は、歯車式無段変速機１００の変速比が最も小さくなる。上記のようにして、入力軸５から各無段変速ユニット１，２，３，４を経由して中間軸７にトルクが伝達されるとともに、そのトルクはカウンタドライブギヤ３６およびカウンタドリブンギヤ３７を経由して出力軸６に伝達される。この出力軸６のトルクは車輪に伝達される。
【００３４】
以上のように、モータ４０を駆動させて、ドライブギヤ４１のトルクをキャリヤ１３に伝達することにより、固定フレーム８に対するキャリヤ１３の相対回転角度を制御することが可能である。特に、ドライブギヤ４１をストッパ４７およびストッパ４８に接触させることにより、回転軸線Ｂ１を中心とするキャリヤ１３の回転角度を、零度および９０度で確実に固定することができる。したがって、可動歯車３２，３３，３４，３５またはキャリヤ１３が、周囲の部品に接触することを確実に抑制することができる。また、ドリブンギヤ４５がキャリヤ１３に形成されており、キャリヤ１３の回転範囲（回転限界）を構造的に確定する機構において、部品点数の削減および簡略化を図ることが可能である。また、キャリヤ１３およびドライブギヤ４１およびドリブンギヤ４５を、回転軸線方向における同一領域内に配置したため、回転軸線方向における歯車式無段変速機１００の全長が長くなることを抑制できる。
【００３５】
つぎに、図２に示された回動機構４２の他の構成例を、図４に基づいて説明する。図４においては、モータ５０の駆動軸５１にギヤ５２が設けられており、ギヤ５２が中間ギヤ５３に噛合されている。ここで、ギヤ５２の歯数よりも中間ギヤ５３の歯数の方が多くなっている。中間ギヤ５３と一体回転するドライブギヤ５４が設けられており、ドライブギヤ５４がドリブンギヤ４５に噛合されている。図４のその他の構成は、図２の構成と同じである。この図４においては、モータ５０のトルクが中間ギヤ５３を経由してドライブギヤ５４に伝達されて、固定フレーム８に対するキャリヤ１３の相対角度が制御される。そして、ドライブギヤ５４がストッパ４７，４８接触することにより、前述と同様の効果を得ることができる。なお、図４においては、ギヤ５２から中間ギヤ５３にトルクが伝達される場合に、ギヤ５２の回転速度よりも中間ギヤ５３の回転速度の方が低速となる。すなわち、減速されるため、伝達されるトルクが増幅される。
【００３６】
さらに、図２に示された回動機構４２の他の構成例を、図５に基づいて説明する。図５においては、モータ５５の駆動軸５６にウォームギヤ５７が設けられており、ウォームギヤ５７が中間ギヤ５８に噛合されている。ここで、ウォームギヤ５７の回転速度よりも中間ギヤ５８の回転速度の方が低速となるように構成されている。中間ギヤ５８と一体回転するドライブギヤ５９が設けられており、ドライブギヤ５９がドリブンギヤ４５に噛合されている。この図５においては、モータ５５のトルクが中間ギヤ５８を経由してドライブギヤ５９に伝達されて、固定フレーム８に対するキャリヤ１３の相対角度が制御される。そして、ドライブギヤ５９がストッパ４７，４８に接触することにより、前述と同様の効果を得ることができる。なお、図５においては、ウォームギヤ５７から中間ギヤ５８にトルクが伝達される場合にトルクが増幅される。
【００３７】
ここで、この実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、入力歯車１８，１９，２０，２１および中間歯車２７，２８，２９，３０および可動歯車３２，３３，３４，３５が、この発明の複数の非円形歯車に相当し、無段変速ユニット１，２，３，４が、この発明の複数組の無段変速ユニットに相当し、出力軸６および中間軸７が、この発明の複数の支持軸に相当し、出力軸６が、この発明の第１の支持軸に相当し、固定フレーム８が、この発明の第１のフレームに相当し、中間軸７が、この発明の第２の支持軸に相当し、キャリヤ１３が、この発明の第２のフレームに相当し、モータ４０，５０，５５が、この発明の駆動装置に相当する。
【００３８】
ところで、この発明で使用できる非円形歯車は楕円歯車に限定されず、各種の形状のものを使用することができる。すなわち、この発明における「非円形歯車」とは、歯車の回転中心から、歯車同士の噛み合い点までの距離が、歯車の回転にともなって変化する構成の歯車を意味する。したがって、使用できる歯車は、楕円歯車以外に指数関数歯車であってもよい。あるいは、偏心位置を中心に回転し、かつ、互いに噛み合っている円形歯車であってもよい。ここで、円形歯車とは、歯先円の形状が円形となる構成の歯車を意味する。また、複数の無段変速ユニットは、５組以上でもよいし、２組または３組でもよい。無段変速ユニットの組数に応じて、一方向クラッチが係合された状態における入力歯車同士の位相のずれ量、および可動歯車同士の位相のずれ量が設計されることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の歯車式無段変速機の一例を示す模式的な側面断面図である。
【図２】この発明の歯車式無段変速機の一例を示す正面断面図である。
【図３】入力歯車と中間歯車と可動歯車との間の回転速度比を示す線図である。
【図４】図２に示された回動機構の他の構成例を示す概念図である。
【図５】図２に示された回動機構の他の構成例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，２，３，４…無段変速ユニット、  ６…出力軸、  ７…中間軸、  １３…キャリヤ、  １８，１９，２０，２１…入力歯車、  ２７，２８，２９，３０…中間歯車、  ３２，３３，３４，３５…可動歯車、  ４０，５０，５５…モータ、  ４１，５４，５９…ドライブギヤ、  ４５…ドリブンギヤ、  ４７，４８…ストッパ、  １００…歯車式無段変速機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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