(57)【要約】【課題】適正に変速比を変更することができる無段変速機を提供することを目的とする。【解決手段】第１回転要素３及び第２回転要素４と、第１回転要素３と第２回転要素４とに重心からずれた位置で接触して挟持される第３回転要素５と、第３回転要素５と接触して設けられ第１回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能かつ第１回転軸線Ｘ１に沿った方向に相対移動可能な第４回転要素６と、傾転部９とを備え、傾転部９は、第３回転要素５を一方側に傾転させる第１傾転部１２と、第３回転要素５が回転した状態で当該第３回転要素５から第４回転要素６に作用する第１回転軸線Ｘ１に沿った方向の力を利用して第３回転要素５を一方側とは反対側に傾転させる第２傾転部１３とを有する。【選択図】図１
2011202701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸線に沿った方向に対向し当該第１回転軸線を回転中心として相対回転可能である第１回転要素及び第２回転要素と、
前記第１回転軸線とは異なる第２回転軸線を回転中心として回転可能であり前記第１回転要素と前記第２回転要素とに重心からずれた位置で接触して挟持され当該第１回転要素及び当該第２回転要素との間でトルクを伝達可能である第３回転要素と、
前記第１回転軸線と直交する方向に対して前記第３回転要素より前記第１回転軸線側に、当該第３回転要素と接触して設けられ、前記第１回転要素及び前記第２回転要素に対して前記第１回転軸線を回転中心として相対回転可能かつ前記第１回転軸線に沿った方向に相対移動可能な第４回転要素と、
前記第３回転要素を傾転可能である傾転部とを備え、
前記傾転部は、前記第３回転要素を一方側に傾転させる第１傾転部と、前記第３回転要素が回転した状態で当該前記第３回転要素から前記第４回転要素に作用する前記第１回転軸線に沿った方向の力を利用して前記第３回転要素を前記一方側とは反対側に傾転させる第２傾転部とを有することを特徴とする、
無段変速機。
【請求項２】
前記第１傾転部は、前記第３回転要素を回転可能に支持する支持軸に前記一方側に傾転させる押し付ける力を作用させ、
前記第２傾転部は、前記第１回転軸線に沿った方向の力を前記反対側に傾転させる力に変換し前記支持軸に作用させる、
請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
前記第１傾転部は、絞り固定環部材に形成された絞り開口を絞り羽が絞り込む動作によって前記支持軸に前記一方側に傾転させる押し付ける力を作用させる、
請求項２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記第２傾転部は、基端部が前記支持軸の一端部に固定され、先端部が前記第４回転要素の前記第１回転軸線に沿った方向の一方の端部に当接可能であるアーム部を有する、
請求項２又は請求項３に記載の無段変速機。
【請求項５】
前記第４回転要素は、前記一方の端部に、曲面状に形成された曲面部を有し、
前記アーム部は、前記先端部に、前記曲面部に接触して転動可能な転動体が設けられる、
請求項４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、無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるトラクションドライブ方式の従来の変速機として、例えば、特許文献１には駆動部材から被駆動部材へ動力を伝達するための複数のボールがそれぞれ駆動部材、被駆動部材、および支持部材に対して３点摩擦接触するようにして設けられた変速機が開示されている。この変速機は、例えば、ピボット支持物に支持されるボールの回転軸の一端をバネや紐によって引っ張ることでボールの回転軸を傾転させ、これにより、変速比を変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５２１１０９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、上述のような特許文献１に記載されている変速機は、例えば、更なる改善のため、上記とは異なる構成によって、適正に変速比が変更されることが望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、適正に変速比を変更することができる無段変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る無段変速機は、第１回転軸線に沿った方向に対向し当該第１回転軸線を回転中心として相対回転可能である第１回転要素及び第２回転要素と、前記第１回転軸線とは異なる第２回転軸線を回転中心として回転可能であり前記第１回転要素と前記第２回転要素とに重心からずれた位置で接触して挟持され当該第１回転要素及び当該第２回転要素との間でトルクを伝達可能である第３回転要素と、前記第１回転軸線と直交する方向に対して前記第３回転要素より前記第１回転軸線側に、当該第３回転要素と接触して設けられ、前記第１回転要素及び前記第２回転要素に対して前記第１回転軸線を回転中心として相対回転可能かつ前記第１回転軸線に沿った方向に相対移動可能な第４回転要素と、前記第３回転要素を傾転可能である傾転部とを備え、前記傾転部は、前記第３回転要素を一方側に傾転させる第１傾転部と、前記第３回転要素が回転した状態で当該前記第３回転要素から前記第４回転要素に作用する前記第１回転軸線に沿った方向の力を利用して前記第３回転要素を前記一方側とは反対側に傾転させる第２傾転部とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、上記無段変速機では、前記第１傾転部は、前記第３回転要素を回転可能に支持する支持軸に前記一方側に傾転させる押し付ける力を作用させ、前記第２傾転部は、前記第１回転軸線に沿った方向の力を前記反対側に傾転させる力に変換し前記支持軸に作用させるものとすることができる。
【０００８】
また、上記無段変速機では、前記第１傾転部は、絞り固定環部材に形成された絞り開口を絞り羽が絞り込む動作によって前記支持軸に前記一方側に傾転させる押し付ける力を作用させるものとすることができる。
【０００９】
また、上記無段変速機では、前記第２傾転部は、基端部が前記支持軸の一端部に固定され、先端部が前記第４回転要素の前記第１回転軸線に沿った方向の一方の端部に当接可能であるアーム部を有するものとすることができる。
【００１０】
また、上記無段変速機では、前記第４回転要素は、前記一方の端部に、曲面状に形成された曲面部を有し、前記アーム部は、前記先端部に、前記曲面部に接触して転動可能な転動体が設けられるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る無段変速機は、第１傾転部が第３回転要素を一方側に傾転させ、第２傾転部が第３回転要素から第４回転要素に作用する第１回転軸線に沿った方向の力を利用して第３回転要素を一方側とは反対側に傾転させるので、適正に変速比を変更することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態に係る無段変速機の概略断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る無段変速機におけるボール傾転角度と変速比との関係の一例を表す線図である。
【図３】図３は、図１に示すＬ１矢視図である。
【図４】図４は、図１に示すＬ１矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る無段変速機の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００１４】
［実施形態］
図１は、実施形態に係る無段変速機の概略断面図、図２は、実施形態に係る無段変速機におけるボール傾転角度と変速比との関係の一例を表す線図、図３、図４は、図１に示すＬ１矢視図である。
【００１５】
図１に示す本実施形態の無段変速機１は、車両に搭載され、内燃機関などの動力源が発生する動力（トルク）を車両の駆動輪に伝達するものである。この無段変速機１は、接触させた回転要素間に介在させた流体例えばトラクション油（伝達油）によってこの回転要素間で動力を伝達可能ないわゆるトラクションドライブ方式の無段変速機である。無段変速機１は、一方の回転要素と他方の回転要素との接触面に介在するトラクション油をせん断するときに生ずる抵抗力（トラクション力、トラクション油膜のせん断力）を利用して動力（トルク）を伝達する。
【００１６】
本実施形態の無段変速機１は、円筒状あるいは円柱状に形成された軸部材２を備え、この軸部材２の外周側に複数の回転要素が組みつけられる。無段変速機１は、この軸部材２の中心軸線が第１回転軸線としての回転軸線Ｘ１をなす。
【００１７】
なお、以下の説明では、特に断りのない限り、無段変速機１の回転軸線Ｘ１に沿った方向を軸方向といい、回転軸線Ｘ１に直交する方向、すなわち、軸方向に直交する方向を径方向といい、回転軸線Ｘ１周りの方向を周方向という。また、径方向において回転軸線Ｘ１側を径方向内側といい、反対側を径方向外側という。また、この無段変速機１は、回転軸線Ｘ１を中心軸線としてほぼ対称になるように構成されることから、この図１には、回転軸線Ｘ１を中心軸線として一方側のみを図示し、特に断りのない限り、回転軸線Ｘ１を中心軸線として一方側のみを説明し、他方側の説明はできるだけ省略する。
【００１８】
無段変速機１は、いわゆるボールプラネタリ式の無段変速装置であり、複数の回転要素として、第１回転要素としての第１リング３と、第２回転要素としての第２リング４と、第３回転要素としての遊星ボール５と、第４回転要素としてのサンローラ６と、第５回転要素としてのキャリア７とを備える。無段変速機１は、さらに、押圧部８と、傾転部９とを備える。
【００１９】
第１リング３、第２リング４、サンローラ６及びキャリア７は、軸部材２の外周側に組みつけられ、回転軸線Ｘ１を中心として互いに同軸に配置され相互に相対回転可能である。遊星ボール５は、回転軸線Ｘ１とは異なる第２回転軸線としての回転軸線Ｘ２を回転中心として回転（自転）可能である。遊星ボール５は、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して第１リング３と第２リング４との間に挟持されると共に、径方向内側に設けられるサンローラ６の外周面６ａに接触して配置される。遊星ボール５は、キャリア７に支持されており、以下での説明のようにキャリア７が固定対象になっていなければ、キャリア７と一緒に回転して、回転軸線Ｘ１を中心にした回転（公転）を行うこともできる。
【００２０】
無段変速機１は、押圧部８が第１リング３、第２リング４のうちの少なくとも一方を遊星ボール５に押し付けることによって、第１リング３、第２リング４、サンローラ６及びキャリア７と遊星ボール５との間に適切なトラクション力（摩擦力）を発生させ、その間におけるトルクの伝達を可能にする。また、無段変速機１は、傾転部９が作動し回転軸線Ｘ２を回転軸線Ｘ１に対して傾斜させ、遊星ボール５を傾転させることによって、入出力間の変速比を無段階に変えることができる。
【００２１】
無段変速機１は、軸部材２などの部材に対して、第１リング３、第２リング４、サンローラ６及びキャリア７のうちのいずれか１つが回転軸線Ｘ１を中心として周方向へと回転しないように固定され、残りが回転軸線Ｘ１を中心として周方向に回転できるようになっている。この無段変速機１では、第１リング３と第２リング４とサンローラ６とキャリア７との間で遊星ボール５を介したトルクの伝達が行われる。例えば、この無段変速機１では、第１リング３、第２リング４、サンローラ６及びキャリア７のうちの１つがトルク（動力）の入力部材となり、残りのうちの少なくとも１つがトルクの出力部材となる。この無段変速機１では、入力部材となるいずれかの回転要素と出力部材となるいずれかの回転要素との間の回転速度（回転数）の比が変速比となる。以下の説明では、無段変速機１は、第１リング３が入力部材、第２リング４が出力部材、キャリア７が固定対象になっている場合を例示して説明する。
【００２２】
なお、この無段変速機１においては、入力部材としての回転要素にトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を正駆動といい、出力部材としての回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を逆駆動という。例えば、この無段変速機１は、車両の加速時等の様に動力源側から入力部材をなす回転要素にトルクが入力されてこの回転要素を回転させているときが正駆動となり、車両の減速時等の様に駆動輪側から出力部材をなす回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力されてこの回転要素を回転させているときが逆駆動となる。
【００２３】
具体的には、第１リング３と第２リング４とは、ともに回転軸線Ｘ１を中心とした円環板状の形状をなし、この回転軸線Ｘ１の軸方向に対して互いに対向して配置される。第１リング３、第２リング４は、軸部材２、サンローラ６、遊星ボール５などの径方向外側に設けられる。第１リング３と第２リング４とは、回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能である。第１リング３と第２リング４とは、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して遊星ボール５を挟み込むようにして設けられ、押圧部８が発生させる所定の押圧力に応じてこの遊星ボール５を挟持することができる。
【００２４】
そしてここでは、第１リング３は、入力部材をなし、例えば、回転軸線Ｘ１を中心とした円筒形状をなす入力ドラム部材１０などを介して動力源が発生する動力（トルク）が入力される。また、第２リング４は、出力部材をなし、例えば、回転軸線Ｘ１を中心とした円筒形状をなす出力ドラム部材１１などを介して第１リング３に入力され変速された動力を駆動輪側に向けて出力する。なおここでは、第１リング３、第２リング４及び出力ドラム部材１１は、入力ドラム部材１０の内側に収容されるようにして配置される。
【００２５】
第１リング３、第２リング４は、当接面３ａ、４ａが各遊星ボール５の外面（外周曲面）５ａにそれぞれトルク伝達可能に接触する。第１リング３、第２リング４は、この当接面３ａ、４ａを介して、遊星ボール５に対してこの遊星ボール５の重心位置からずれた位置（オフセットされた位置）で接触する。当接面３ａ、４ａは、それぞれ、第１リング３、第２リング４の遊星ボール５側の側面に設けられている。ここでは、当接面３ａと当接面４ａとは、回転軸線Ｘ２が回転軸線Ｘ１と平行に位置している状態で回転軸線Ｘ１から遊星ボール５との接触部分までの距離Ｌが同等になりかつ遊星ボール５に対する接触角度θが同等になるように形成されている。ここで、接触角度θとは、遊星ボール５の中心を通り径方向と平行な基準線と、当接面３ａ、４ａと外面５ａとの接触部分及び遊星ボール５の中心を通る線（当接面３ａ、４ａと外面５ａとの接触面の法線）とがなす角度である。当接面３ａ、４ａは、第１リング３、第２リング４から遊星ボール５に向けて軸方向の力が作用した際に、遊星ボール５に対して径方向内側で且つ斜め方向の力が加わるように形成されている。
【００２６】
遊星ボール５は、いわゆるトラクション遊星ギヤ機構におけるボール型ピニオンに相当し、回転軸線Ｘ２を回転中心として回転可能である。ここでの遊星ボール５は、回転軸線Ｘ２を回転中心として回転可能な球体である。遊星ボール５は、回転軸線Ｘ１の周方向に沿って放射状に複数設けられる。なお、遊星ボール５は、ここでは球体であるものとして説明するが、例えば、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。各遊星ボール５は、それぞれ中心を貫通するようにして設けられる支持軸５１によって回転可能に支持される。各遊星ボール５は、各支持軸５１周りに回転自在である。各遊星ボール５は、この各支持軸５１の中心軸線が回転軸線Ｘ２をなす。
【００２７】
各遊星ボール５は、上述したように重心からずれた位置で第１リング３と第２リング４とに接触する。各遊星ボール５は、第１リング３、第２リング４との間でトルクを伝達可能な伝達部材である。ここでは、各遊星ボール５は、後述のサンローラ６の外周面６ａ上を転動可能な転動部材でもある。つまり、各遊星ボール５は、外面５ａが第１リング３、第２リング４の内周部である当接面３ａ、４ａと接触すると共にサンローラ６の外周部である外周面６ａにも接触しながら回転軸線Ｘ２を回転中心として回転することができる。
【００２８】
サンローラ６は、回転軸線Ｘ１を中心とした円筒状の形状をなし、回転軸線Ｘ１と直交する方向に対して各遊星ボール５より回転軸線Ｘ１側に、すなわち、径方向に対して遊星ボール５の内側にこの遊星ボール５と接触して設けられる。サンローラ６は、内周面側が軸受などを介して軸部材２に回転可能に支持される。サンローラ６は、第１リング３及び第２リング４に対して回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能である。サンローラ６は、外周面６ａが遊星ボール５の転動面をなす。遊星ボール５は、このサンローラ６の外周面６ａ上に放射状に略等間隔で複数個配置される。サンローラ６は、自らの回転動作によって各遊星ボール５を転動（自転）させることもできれば、各遊星ボール５の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。
【００２９】
キャリア７は、各遊星ボール５の支持軸５１を支持するものであり、言い換えれば、支持軸５１を介して各遊星ボール５を回転軸線Ｘ２周りに回転（自転）自在に支持するものである。キャリア７は、第１リング３、第２リング４及びサンローラ６に対して回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能である。キャリア７は、回転軸線Ｘ１を中心とした円板状の形状をなす一対の円板部材７１、７２を含んで構成される。円板部材７１、７２は、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して、各遊星ボール５、サンローラ６を挟んで対向して設けられる。ここでは、キャリア７は、円板部材７１が軸方向一方側の第１リング３側、円板部材７２が軸方向他方側の第２リング４側に設けられる。円板部材７１、円板部材７２は、例えば、それぞれ径方向に沿った直線状の溝部（不図示）が各遊星ボール５の各支持軸５１に対応して複数個形成される。キャリア７は、円板部材７１、円板部材７２の各溝部に各支持軸５１の軸方向端部が挿入され、円板部材７１が各支持軸５１の一方の端部を、円板部材７２が各支持軸５１の他方の端部をそれぞれ支持する。ここでは、キャリア７は、上述したように基本的には固定対象になっている。
【００３０】
押圧部８は、回転要素同士の接触部分に押圧力を作用させるものである。押圧部８は、第１リング３、第２リング４を各遊星ボール５に押し付けて、第１リング３、第２リング４と各遊星ボール５との間に押圧力（挟圧力）を発生させる。押圧部８は、この押圧力によって回転要素同士の接触部分、すなわち、第１リング３、第２リング４の当接面３ａ、４ａと各遊星ボール５の外面５ａとの接触部分に伝達トルクに応じた適切なトラクション力（摩擦力）を発生させる。ここでの押圧部８は、トルクカム機構８１、８２を含んで構成されるものを例示するが、これに限らず、液体や気体の圧力を利用して押圧力を発生させる液圧押圧機構や気圧押圧機構であってもよい。
【００３１】
トルクカム機構８１は、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して第１リング３と入力ドラム部材１０の円環板状の円環端面部１０ａとの間に設けられ、トルクカム機構８２は、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して第２リング４と出力ドラム部材１１との間に設けられる。トルクカム機構８１は、第１リング３と入力ドラム部材１０との間でトルクを伝達する際に、伝達されるトルクの大きさに応じて第１リング３と入力ドラム部材１０とが相対変位し、この相対変位に伴って、カム面やカム部材の作用により第１リング３に対して軸方向に沿った各遊星ボール５側への推力を発生させる。トルクカム機構８２もトルクカム機構８１とほぼ同様の構成、作用であるのでここではその説明を省略する。これにより、押圧部８は、伝達されるトルクの大きさに応じて、第１リング３と各遊星ボール５、第２リング４と各遊星ボール５とを相対的に接近させ互いに押し付ける方向への押圧力を発生させることができる。この結果、無段変速機１は、押圧部８が発生させる押圧力に応じた伝達トルク容量が確保され、この伝達トルク容量に応じて第１リング３と第２リング４との間で各遊星ボール５を介して相互に動力（トルク）を伝達することができる。
【００３２】
また、この押圧部８による押圧力は、第１リング３、第２リング４の当接面３ａ、４ａと各遊星ボール５の外面５ａの形状及び位置関係に応じた作用によって、各遊星ボール５を介してサンローラ６にも伝わる。これにより、無段変速機１は、各遊星ボール５とサンローラ６との間にも適切なトラクション力（摩擦力）が発生して、各遊星ボール５とサンローラ６との間で相互に動力（トルク）を伝達することができる。
【００３３】
傾転部９は、回転軸線Ｘ２を傾斜させ遊星ボール５を傾転させることでこの無段変速機１における変速比、すなわち、第１リング３と第２リング４との回転速度比を無段階に変更可能なものである。傾転部９は、遊星ボール５の回転軸線Ｘ２が回転軸線Ｘ１を含む平面内に位置し、かつその平面内で回転軸線Ｘ１と平行な状態と、その平行状態から傾斜する状態とに傾転させることができるように構成されている。この傾転部９は、支持軸５１に傾転させる力、すなわち、傾転力を付与することで、支持軸５１を傾斜させ、これにより、回転軸線Ｘ１に対する回転軸線Ｘ２の傾斜角度である傾転角度φが変更され、支持軸５１と共に遊星ボール５を傾転させる。この傾転部９の具体的な構成については、後で詳細に説明する。
【００３４】
上記のように構成される無段変速機１は、例えば、第１リング３にトルクが伝達されると、押圧部８が第１リング３の回転に伴い第１リング３と各遊星ボール５との間、各遊星ボール５と第２リング４との間、各遊星ボール５とサンローラ６との間にトラクション力（摩擦力）が発生し、各遊星ボール５、第２リング４、サンローラ６が回転を始める。そして、無段変速機１は、傾転部９が各遊星ボール５を傾転させることで第１リング３と各遊星ボール５との接触半径ｒ１と、第２リング４と各遊星ボール５との接触半径ｒ２との比率を変更し、これにより、入力側と出力側との回転速度比である変速比を無段階に変更することができる。
【００３５】
ここで、接触半径ｒ１、ｒ２（図１参照）は、それぞれ第１リング３、第２リング４の当接面３ａ、４ａが遊星ボール５の外面５ａと接触している接触点での当該遊星ボール５の回転半径、すなわち、回転軸線Ｘ２から前記接触点までの距離に相当する。接触半径ｒ１、ｒ２は、例えば、それぞれ遊星ボール半径ｒｂ、接触角度θ、傾転角度φを用いて下記の数式（１）、（２）で表すことができる。
ｒ１＝ｒｂ・ｓｉｎ［（π／２）−（θ＋φ）］＝ｒｂ・ｃｏｓ（θ＋φ）・・・（１）
ｒ２＝ｒｂ・ｓｉｎ［（π／２）−（θ−φ）］＝ｒｂ・ｃｏｓ（θ−φ）・・・（２）
【００３６】
例えば、無段変速機１は、図１の回転軸線Ｘ２’に例示するように回転軸線Ｘ２が回転軸線Ｘ１と平行に設定されている場合、すなわち、傾転角度φ＝０の場合、接触半径ｒ１と接触半径ｒ２とがほぼ同等であることから、第１リング３と第２リング４とが同一回転速度で回転し、したがって、変速比は１となる。一方、無段変速機１は、傾転部９が作動し図１に例示するように回転軸線Ｘ２が回転軸線Ｘ１に対して傾斜した場合には、接触半径ｒ１が相対的に増加し接触半径ｒ２が相対的に減少しこれに伴って変速比が変更される。この場合、第１リング３の回転速度が相対的に増速され、第２リング４の回転速度が相対的に減速される。このようにして無段変速機１は、例えば、図２に例示するように、遊星ボール５の自転中心である回転軸線Ｘ２の傾転角度φに応じて変速比が連続的に変更される。変速比γは、例えば、第１リング３の回転速度ω１、第２リング４の回転速度ω２、接触角度θ、傾転角度φを用いて下記の数式（３）で表すことができる。
γ＝ω１／ω２＝ｃｏｓ（θ＋φ）／ｃｏｓ（θ−φ）・・・（３）
【００３７】
ところで、本実施形態の無段変速機１は、図１に示すように、遊星ボール５を傾転可能である傾転部９が第１傾転部としての絞り機構１２と第２傾転部としての伝達機構１３とを含んで構成され、これら絞り機構１２と伝達機構１３とによって適正に変速比の変更を行っている。この絞り機構１２は、遊星ボール５を一方側に傾転させるものである。一方、伝達機構１３は、遊星ボール５が回転した状態で遊星ボール５からサンローラ６に作用する回転軸線Ｘ１の軸方向の力であるスラスト力を利用して遊星ボール５を一方側とは反対側に傾転させるものである。
【００３８】
本実施形態の無段変速機１が備えるサンローラ６は、遊星ボール５などの回転要素に対して回転軸線Ｘ１の軸方向に相対移動可能な構成となっている。サンローラ６は、内周面側が軸受などを介して軸部材２に対して相対回転可能かつ軸方向相対移動可能に支持される。
【００３９】
ここで、図３、図４は、図１に示すＬ１矢視図であり、遊星ボール５に偏心荷重モーメントが発生しているときの模式図である。ここでは、例えば、図３は正駆動時、図４は逆駆動時を表している。無段変速機１は、例えば、第１リング３が回転し始めると、遊星ボール５における第１リング３との接触部分に第１リング３の回転方向と同じ向きの接線方向のトラクション力（摩擦力）が作用する。このとき、遊星ボール５における第１リング３との接触部分の位置は、遊星ボール５の外面５ａ上において遊星ボール５の重心からずれた位置にある。これにより、遊星ボール５における第１リング３との接触部分に作用するトラクション力は、この遊星ボール５において偏心荷重となるので、このトラクション力が作用した際には、重心を中心にした回転モーメント（以下、「偏心荷重モーメント」という。）が遊星ボール５に発生する。
【００４０】
さらに、この無段変速機１の動作中（動力伝達中）においては、図３、図４に示すように、遊星ボール５における第１リング３との接触部分と第２リング４との接触部分とに逆方向のトラクション力（摩擦力）が定常的に発生している。例えば、第１リング３を入力側、第２リング４を出力側とした正転時の場合、第１リング３との接触部分においては、第１リング３の回転方向と同じ向きの接線方向のトラクション力となり、第２リング４との接触部分においては、第２リング４の回転方向とは逆向きの接線方向のトラクション力となる。この結果、遊星ボール５には、そのトラクション力の向きの違いによって、重心を中心にした偏心荷重モーメントが発生する。
【００４１】
ここで、無段変速機１は、例えば、遊星ボール５の傾転動作を円滑にするために、その傾転動作の際に動作させる部材間に隙間（クリアランス）が設けられている。例えば、無段変速機１は、上述した支持軸５１とキャリア７の円板部材７１、７２との間などに隙間を設けている。これにより、遊星ボール５は、上記の偏心荷重モーメントが発生した場合に、その隙間に応じた量だけ偏心荷重モーメントの方向へと傾いてしまう。つまり、偏心荷重モーメントの方向は、上述した回転軸線Ｘ１と回転軸線Ｘ２とを含む平面に沿うものではないので、偏心荷重モーメントが作用することによって、回転軸線Ｘ１と回転軸線Ｘ２との間の平行状態が崩れてしまい、回転軸線Ｘ２が上述した平面内から外れてしまう。したがって、サンローラ６と遊星ボール５との間には、スキューが発生する。
【００４２】
この結果、この無段変速機１は、遊星ボール５の偏心荷重モーメントに応じたスラスト力、すなわち、図３、図４に示すように、サンローラ６の速度ベクトルと遊星ボール５の速度ベクトルのずれに応じた軸線方向のスラスト力が遊星ボール５からサンローラ６に作用することとなる。このとき、図３に示す正駆動時のスラスト力と図４に示す逆駆動時のスラスト力とは、回転軸線Ｘ１の軸方向に沿って互いに逆向きに作用することとなる。本実施形態の無段変速機１では、図３に示す正駆動時におけるスラスト力は、第２リング４側から第１リング３側に作用し、図４に示す逆駆動時におけるスラスト力は、第１リング３側から第２リング４側に作用する。本実施形態の伝達機構１３は、このスラスト力を利用して遊星ボール５を絞り機構１２による傾転とは反対側の他方側に傾転させる。
【００４３】
具体的には、絞り機構１２は、遊星ボール５を一方側、ここでは、図１中時計回り側に傾転させる。絞り機構１２は、各支持軸５１に押付力を作用させることで、各遊星ボール５を一方側に傾転させる。この絞り機構１２が各支持軸５１に作用させる押付力は、遊星ボール５を一方側に傾転させる押し付ける力である。ここでの絞り機構１２は、複数の支持軸５１に同時に押付力を作用させ、複数の遊星ボール５を一方側に同時に傾転させる。
【００４４】
絞り機構１２は、絞り固定環部材１２ａと、絞り開口１２ｂと、絞り羽１２ｃとを含んで構成される。絞り機構１２は、絞り固定環部材１２ａに形成された絞り開口１２ｂを絞り羽１２ｃが絞り込む動作によって各支持軸５１に押付力を作用させるものである。
【００４５】
絞り固定環部材１２ａは、回転軸線Ｘ１を中心とした円環板状に形状される。絞り固定環部材１２ａは、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して、各支持軸５１の一方側の端部、ここでは第１リング３側の端部近傍に設けられる。絞り固定環部材１２ａは、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して、円板部材７１を挟んで各遊星ボール５とは反対側に設けられる。つまり、各遊星ボール５と絞り固定環部材１２ａと円板部材７１とは、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して円板部材７１が各遊星ボール５と絞り固定環部材１２ａとの間に挟まれるような位置関係で配置される。絞り固定環部材１２ａは、軸部材２に固定して設けられる。
【００４６】
絞り開口１２ｂは、回転軸線Ｘ１の軸方向に絞り固定環部材１２ａを貫通するような開口である。絞り開口１２ｂは、回転軸線Ｘ１を中心とした円形状の開口である。絞り開口１２ｂは、各支持軸５１の一方側の軸方向端部、すなわち、第１リング３側の軸方向端部が挿入される。
【００４７】
絞り羽１２ｃは、絞り開口１２ｂを開閉するためのものであり、複数枚設けられる。各絞り羽１２ｃは、例えば、絞り固定環部材１２ａなどに揺動軸を中心として揺動可能に支持される。絞り羽１２ｃは、例えば、不図示のモータなどの絞り駆動装置が発生させる回転動力がリンク機構などで揺動動力に変換されて伝達される。各絞り羽１２ｃは、揺動動力が伝達され一方側に揺動し絞り開口１２ｂ内に進出することで、絞り開口１２ｂを絞り込んだ状態、すなわち、絞り開口１２ｂを相対的に小さくした状態とすることができる。各絞り羽１２ｃは、揺動動力が伝達され他方側に揺動し絞り開口１２ｂ内から退避することで、絞り開口１２ｂを開放した状態、すなわち、絞り開口１２ｂを相対的に大きくした状態とすることができる。
【００４８】
したがって、絞り機構１２は、例えば、電子制御装置（ＥＣＵ）の制御により絞り駆動装置が駆動し、発生した動力によって絞り羽１２ｃが絞り開口１２ｂを絞り込む側へ動作することで、各絞り羽１２ｃが各支持軸５１の第１リング３側の軸方向端部に当接し、この軸方向端部を回転軸線Ｘ１に接近させる側に向けて押し付けることができる。絞り機構１２は、各支持軸５１の軸方向端部に回転軸線Ｘ１に接近する側に向けた押付力を作用させることで、各支持軸５１の軸方向一方側の端部の径方向位置と軸方向他方側の端部の径方向位置とをずらすことができ、これに伴って各遊星ボール５を一方側、ここでは図１中時計回り側に傾転させることができ、このずれに応じて傾転角度φを変更することができる。各遊星ボール５の一方側への傾転の傾転角度φ、言い換えれば変速比は、絞り羽１２ｃの絞り開口１２ｂ内への進出量に応じて定まる。
【００４９】
伝達機構１３は、サンローラ６に作用するスラスト力を利用して遊星ボール５を他方側、ここでは、図１中反時計回り側に傾転させる。伝達機構１３は、スラスト力を各支持軸５１に伝達することで、各遊星ボール５を他方側に傾転させる。さらに言えば、伝達機構１３は、サンローラ６に作用する回転軸線Ｘ１の軸方向のスラスト力を傾転力に変換し、この傾転力を各支持軸５１に作用させる。この伝達機構１３が各支持軸５１に作用させる傾転力は、遊星ボール５を他方側に傾転させる力である。
【００５０】
伝達機構１３は、アーム部１３ａを含んで構成される。伝達機構１３は、アーム部１３ａによってサンローラ６に作用するスラスト力を傾転力に変換し各支持軸５１に作用させるものである。
【００５１】
アーム部１３ａは、各支持軸５１にそれぞれ設けられる線状の部材である。アーム部１３ａは、基端部が支持軸５１の一端部に固定され、先端部がサンローラ６の軸方向端部６１に当接可能である。ここでは、軸方向端部６１は、サンローラ６の第１リング３側（図中右側）の端部である。つまりここでは、アーム部１３ａは、サンローラ６の第１リング３側（図中右側）に設けられ、基端部が各支持軸５１の第１リング３側の軸方向端部に固定される。アーム部１３ａは、支持軸５１の第１リング３側の軸方向端部側からサンローラ６の軸方向端部６１側に向けて延在する。
【００５２】
したがって、伝達機構１３は、例えば、図１に示すように、正駆動時に遊星ボール５からサンローラ６に第１リング３側へのスラスト力が作用し、サンローラ６が軸方向一方側、すなわち、第１リング３側に移動すると、各アーム部１３ａの先端部がサンローラ６の軸方向端部６１と当接する。伝達機構１３は、各アーム部１３ａの先端部とサンローラ６の軸方向端部６１とが当接することで、サンローラ６のスラスト力が、各アーム部１３ａを介して各支持軸５１の第１リング３側の軸方向端部に傾転力として伝達される。すなわち、伝達機構１３は、サンローラ６に作用するスラスト力を傾転力に変換し、この傾転力を各支持軸５１に作用させることができる。伝達機構１３は、各アーム部１３ａがサンローラ６の軸方向端部６１に当接し、サンローラ６に作用するスラスト力によって各アーム部１３ａが押されることで、この各アーム部１３ａを介して各支持軸５１に傾転力を作用させ、各支持軸５１の第１リング３側の軸方向端部を回転軸線Ｘ１から離間させる側に向けて押しあげることができる。
【００５３】
伝達機構１３は、このようにしてサンローラ６に作用するスラスト力を利用し各支持軸５１の第１リング３側の軸方向端部に回転軸線Ｘ１から離間する側に向けた傾転力を作用させる。これにより、伝達機構１３は、絞り羽１２ｃが絞り開口１２ｂを開放する側へ動作することに伴って、各支持軸５１の軸方向一方側の端部の径方向位置と軸方向他方側の端部の径方向位置とをずらすことができ、これに伴って各遊星ボール５を他方側、ここでは図１中反時計回り側に傾転させることができ、このずれに応じて傾転角度φを変更することができる。
【００５４】
また、この伝達機構１３は、上記のように構成されることで、絞り羽１２ｃが絞り開口１２ｂを絞り込む側へ動作することに伴って各遊星ボール５が一方側へ傾転する際には、この傾転動作に伴ってアーム部１３ａがサンローラ６を第２リング４側に向かって押すことができる。つまりこの場合、伝達機構１３は、遊星ボール５を傾転させる押付力を、回転軸線Ｘ１の軸方向の他方側にサンローラ６を押す力に変換する変換部としても機能する。伝達機構１３は、絞り機構１２から支持軸５１に付与される押付力の一部をアーム部１３ａの先端部とサンローラ６の軸方向端部６１との接触部分にてサンローラ６を軸方向の他方側に押す力として作用させることができる。この場合、伝達機構１３は、サンローラ６に作用しているスラスト力の大きさや向きにかかわらず、遊星ボール５の傾転に伴ってサンローラ６を回転軸線Ｘ１の軸方向の他方側、すなわち、第２リング４側に押して移動させることができる。
【００５５】
なお、この無段変速機１は、逆駆動時に遊星ボール５からサンローラ６に第２リング４側へのスラスト力が作用し、サンローラ６が軸方向他方側、すなわち、第２リング４側に移動すると、所定の位置で不図示のストッパがサンローラ６の軸方向端部６２に当接することで、このサンローラ６の軸方向移動が規制される。軸方向端部６２は、サンローラ６の第２リング４側（図中左側）の端部である。この場合、伝達機構１３は、各アーム部１３ａとサンローラ６の軸方向端部６１との当接が解除された状態となる。この場合、無段変速機１は、各遊星ボール５が他方側へは傾転せず、したがって、各遊星ボール５の他方側への傾転に伴った変速も行われない。
【００５６】
ここで、サンローラ６は、回転軸線Ｘ１の軸方向の一方の端部である軸方向端部６１に、曲面状に形成された曲面部６３を有している。曲面部６３は、軸方向端部６１の壁面の中央部が回転軸線Ｘ１の軸方向に沿ってアーム部１３ａ側に向かって突出となるように湾曲した形状をなす。そして、アーム部１３ａは、先端部にこの曲面部６３に接触して転動可能な転動体としてのローラ１３ｂが設けられる。この結果、伝達機構１３は、サンローラ６がアーム部１３ａを回転軸線Ｘ１の軸方向の一方側に押す際や遊星ボール５の傾転に伴ってアーム部１３ａがサンローラ６を回転軸線Ｘ１の軸方向の他方側に押す際に、ローラ１３ｂが曲面部６３によって案内されることで、アーム部１３ａの先端部と軸方向端部６１との摺動抵抗を低減することができる。すなわち、伝達機構１３は、軸方向端部６１がアーム部１３ａの先端部を押す際やアーム部１３ａの先端部が軸方向端部６１を押す際にローラ１３ｂが曲面部６３に接触しながら転動することで、アーム部１３ａの先端部と軸方向端部６１との摺動抵抗を低減することができ、サンローラ６がアーム部１３ａを、あるいは、アーム部１３ａがサンローラ６を滑らかに効率的に押すことができる。
【００５７】
上記のように構成される無段変速機１は、遊星ボール５を一方側に傾転させる絞り機構１２と、サンローラ６に作用するスラスト力を利用して遊星ボール５を他方側に傾転させる伝達機構１３とが動作することで、変速比を無段階に変更することができる。
【００５８】
そして、無段変速機１は、例えば、遊星ボール５を支持、傾転させるためのピボット支持物やこれに組み付けられるバネや紐を備えなくても、絞り機構１２と伝達機構１３との動作によって変速比を変更することができる。これにより、無段変速機１は、上記ピボット支持物などを備える場合と比較して、同等の外径のサンローラ６の外周面６ａに対して、設けることができる遊星ボール５の数を相対的に多くすることができる。この結果、無段変速機１は、複数の遊星ボール５を介してトルクを伝達する際に、１個あたりの遊星ボール５に作用する面圧を相対的に小さくすることができることから耐久性を向上することができる。逆に言えば、無段変速機１は、上記ピボット支持物などを備える場合と比較して、同数の遊星ボール５を設ける際に装置が大型化することを抑制することができる。つまり、無段変速機１は、装置の大型化の抑制と耐久性の向上とを両立することができる。さらに言えば、無段変速機１は、装置の大型化の抑制と許容できるトルク容量の増加とを両立することができる。
【００５９】
また、この無段変速機１は、伝達機構１３がサンローラ６に作用するスラスト力を利用して各遊星ボール５を他方側に傾転させることから、例えば、絞り羽１２ｃが絞り開口１２ｂを開放する側へ動作することに伴って各遊星ボール５を押し戻して他方側に傾転させるためリターンスプリングなどの弾性体等を設ける必要がない。このため、無段変速機１は、装置が大型化することを抑制することができる。
【００６０】
また、この無段変速機１は、絞り機構１２と伝達機構１３との動作によって変速比を変更することができることから、例えば、各支持軸５１と共に各遊星ボール５を傾転させるためにキャリア７を構成する一対の円板部材７１、７２を相対変位（回転）させる必要がない。したがって、キャリア７は、円板部材７１と円板部材７２とを複数本の連結軸（図示略）で連結して、全体として籠状となるように構成することができる。これにより、無段変速機１は、支持軸５１を支持するキャリア７の剛性を高めることができ、例えば、大きな荷重がかかった際でも遊星ボール５の回転軸線Ｘ２にずれが生じることを抑制することができ、この結果、回転軸線Ｘ２にずれに起因して動力の伝達効率が悪化することを抑制することができる。
【００６１】
また、この無段変速機１は、各遊星ボール５からサンローラ６にスラスト力が作用し、このサンローラ６が回転軸線Ｘ１の軸方向に移動することで、サンローラ６における各遊星ボール５との接触位置を変更することができる。このとき、無段変速機１は、正駆動時であれば、傾転角度φが変更されることで、すなわち、変速比が変更されることで、アーム部１３ａと軸方向端部６１との軸方向接触位置も変更され、サンローラ６の軸方向位置も変更される。この結果、無段変速機１は、正駆動時には傾転角度φ、言い換えれば、変速比に応じてサンローラ６における各遊星ボール５との接触位置を変更することができるので、サンローラ６が局所的に摩耗することを抑制することができ、よって、耐久性を向上することができる。
【００６２】
また、無段変速機１は、駆動状態が正駆動状態であるときと逆駆動状態であるときとでサンローラ６に作用するスラスト力の向きが逆になり、サンローラ６の移動方向が逆になる。このため、無段変速機１は、同じ傾転角度φであっても、すなわち、同じ変速比であっても、正駆動状態であるときと逆駆動状態であるときとで、サンローラ６における各遊星ボール５との接触位置を変更することができる。この結果、無段変速機１は、傾転角度φに応じて、すなわち、変速比に応じてサンローラ６における各遊星ボール５との接触位置が一義的に決まってしまうことを防止することができ、この点でも耐久性をさらに向上するこができる。
【００６３】
以上で説明した実施形態に係る無段変速機１によれば、回転軸線Ｘ１に沿った方向に対向しこの回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能である第１リング３及び第２リング４と、回転軸線Ｘ１とは異なる回転軸線Ｘ２を回転中心として回転可能であり第１リング３と第２リング４とに重心からずれた位置で接触して挟持され第１リング３及び第２リング４との間でトルクを伝達可能である遊星ボール５と、回転軸線Ｘ１と直交する方向に対して遊星ボール５より回転軸線Ｘ１側に、この遊星ボール５と接触して設けられ、第１リング３及び第２リング４に対して回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能かつ回転軸線Ｘ１に沿った方向に相対移動可能なサンローラ６と、遊星ボール５を傾転可能である傾転部９とを備え、傾転部９は、遊星ボール５を一方側に傾転させる絞り機構１２と、遊星ボール５が回転した状態でこの遊星ボール５からサンローラ６に作用する回転軸線Ｘ１に沿った方向の力を利用して遊星ボール５を一方側とは反対側に傾転させる伝達機構１３とを有する。したがって、無段変速機１は、絞り機構１２と伝達機構１３との動作によって適正に変速比を変更することができる。
【００６４】
なお、上述した本発明の実施形態に係る無段変速機は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。
【００６５】
以上の説明では、第１傾転部は、絞り機構１２であるものとして説明したが、これに限らず、支持軸に押付力を作用させ第３回転要素を一方側に傾転させるものであればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように本発明に係る無段変速機は、車両などに用いられる種々の無段変速機に適用して好適である。
【符号の説明】
【００６７】
１    無段変速機
２    軸部材
３    第１リング（第１回転要素）
４    第２リング（第２回転要素）
５    遊星ボール（第３回転要素）
６    サンローラ（第４回転要素）
７    キャリア
８    押圧部
９    傾転部
１２    絞り機構（第１傾転部）
１２ａ    絞り固定環部材
１２ｂ    絞り開口
１２ｃ    絞り羽
１３    伝達機構（第２傾転部）
１３ａ    アーム部
１３ｂ    ローラ（転動体）
５１    支持軸
６１、６２    軸方向端部
６３    曲面部
Ｘ１    回転軸線（第１回転軸線）
Ｘ２    回転軸線（第２回転軸線）
【図１】
2011202701.tif 000003
【図２】
2011202701.tif 000004
【図３】
2011202701.tif 000005
【図４】
2011202701.tif 000006