(57)【要約】【課題】出力減速機構専用の駆動源を必要としない無段変速機を提供する。【解決手段】無段変速機１は、回転ディスク６の回転運動を揺動リンク１８の揺動運動に変換するてこクランク機構２０と、第１ワンウェイクラッチ１７と、回転半径調節機構４と、出力減速機構１００とを備える。出力減速機構１００は、入力軸２に設けられた第１プーリ１０１と、出力軸３に設けられた第２プーリ１０２と、第１プーリ１０１と第２プーリ１０２との間で動力伝達可能な帯状体１０３と、第１から第３の３つの回転要素を備える差動機構とを備える。差動機構は、第１回転要素にピニオン７０を連結し、第２回転要素に入力軸２を連結し、第３回転要素に第１プーリ１０１の側面に設けられたカム面に当接する当接部を設け、ピニオン７０と入力軸２との相対的な位相の変化により、カム面によって、第１プーリ１０１の幅が変更される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用駆動源の駆動力が伝達される入力軸と、
該入力軸に平行に設けられた出力軸と、
前記入力軸と共に回転する回転部と前記出力軸に設けられた揺動部とを有し、前記回転部の回転運動を前記揺動部の揺動運動に変換する運動変換機構と、
前記出力軸に対して前記揺動部が一方へ相対的に回転しようとするときに前記出力軸に前記揺動部を固定し、前記出力軸に対して前記揺動部が他方へ相対的に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動部を空転させる一方向回転阻止機構と、
調節用駆動源の駆動力が伝達されるピニオンを有し、該ピニオンと前記入力軸との相対的な位相を調節することで前記回転部の回転半径を調節可能な回転半径調節機構と、
前記出力軸の回転数を前記入力軸の駆動力を利用して減速可能な出力減速機構とを備え、
回転部の回転半径を変更することで変速比を変更する無段変速機であって、
前記出力減速機構は、
前記入力軸に設けられた第１プーリと、
前記出力軸に設けられた第２プーリと、
前記第１プーリと前記第２プーリとに巻き掛けられ、前記第１プーリと前記第２プーリとの間で動力伝達可能な帯状体と、
第１から第３の３つの回転要素を備える差動機構とを備え、
前記第１回転要素に前記ピニオンを連結し、
前記第２回転要素に前記入力軸を連結し、
前記第３回転要素に前記第１プーリの側面に設けられたカム面に当接する当接部を設け、
前記ピニオンと前記入力軸との相対的な位相の変化により、前記カム面によって、第１プーリの幅が変更されることを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
請求項１記載の無段変速機であって、
前記第１プーリには、前記回転部の前記回転半径が最大のときに、前記当接部を前記第１プーリに係止させる最大側係止部が設けられ、
前記差動機構は、前記当接部が前記最大側係止部に係止される回転方向が車両が後進走行するときの回転方向である逆転方向となるように構成されることを特徴とする無段変速機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の無段変速機であって、
前記第１プーリには、前記回転部の前記回転半径が最小のときに、前記当接部を前記第１プーリに係止させる最小側係止部が設けられ、
前記差動機構は、前記当接部が前記最小側係止部に係止される回転方向が車両が前進走行するときの回転方向である正転方向となるように構成されることを特徴とする無段変速機。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の無段変速機であって、
前記カム面の前記回転部の前記回転半径が最小となる側の部分に平坦部が設けられ、
該平坦部により、前記回転半径が所定値以下の場合には、前記第１プーリの幅が広がらずに一定となることを特徴とする無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動を揺動運動に変換する運動変換機構を備える無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に設けられたエンジン等の駆動源からの駆動力が伝達される入力軸と、入力軸と平行に配置された出力軸と、入力軸に設けられた複数の回転半径調節機構と、出力軸に揺動自在に軸支される複数の揺動リンクと、一方の端部に回転半径調節機構に回転自在に外嵌される入力側環状部を有し、他方の端部が揺動リンクの揺動端部に連結されるコネクティングロッドとを備える四節リンク機構型の無段変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のものでは、各回転半径調節機構は、入力軸の回転中心軸線に対して偏心して設けられた円板状のカム部と、このカム部に偏心して回転自在に設けられた回転部と、複数のピニオンを軸方向に一体に備えるピニオンシャフトとからなる。また、揺動リンクと出力軸との間には、第１ワンウェイクラッチが設けられている。第１ワンウェイクラッチは、揺動リンクが出力軸に対して一方側に相対回転しようとするときに、出力軸に揺動リンクを固定し、他方側に相対回転しようとするときに、出力軸に対して揺動リンクを空転させる。
【０００４】
カム部連結体は、各カム部の貫通孔が連なることにより、中空となっており、その内部にはピニオンシャフトが挿入される。挿入されたピニオンシャフトは各カム部の切欠孔から露出している。回転部にはカムシャフトを受け入れる受入孔が設けられている。この受入孔を形成する回転部の内周面には内歯が形成されている。
【０００５】
内歯は、カムシャフトの切欠孔から露出するピニオンシャフトと噛合する。入力軸とピニオンシャフトとを同一速度で回転させると、回転半径調節機構の入力軸側の回転運動の半径が維持される。入力軸とピニオンシャフトの回転速度を異ならせると、回転半径調節機構の入力軸側の回転運動の半径が変更されて、変速比が変化する。
【０００６】
入力軸を回転させることにより回転半径調節機構を回転させると、コネクティングロッドの入力側環状部が回転運動して、コネクティングロッドの他方の端部と連結される揺動リンクの揺動端部が揺動する。即ち、回転半径調節機構、コネクティングロッド、及び揺動リンクで、てこクランク機構（運動変換機構）が構成される。揺動リンクは、第１ワンウェイクラッチを介して出力軸に設けられているため、一方側に回転するときのみ出力軸に回転駆動力（トルク）を伝達する。
【０００７】
各回転半径調節機構のカム部の偏心方向は、夫々位相を異ならせて入力軸周りを一周するように設定されている。従って、各回転半径調節機構に外嵌されたコネクティングロッドによって、揺動リンクが順にトルクを出力軸に伝達するため、出力軸をスムーズに回転させることができる。
【０００８】
また、上記の如く構成される四節リンク機構型の無段変速機では、エンジンブレーキがきかない。また、駆動輪の回転力を利用して走行用駆動源を回し、例えば、フューエルカットによる燃費向上や、電動機を発電機として用いる回生を行うことができない。このため、エンジンブレーキを利かせるための、又は駆動輪の回転力を利用して走行用駆動源を回すための、第２ワンウェイクラッチを有する出力減速機構を備えるものも知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００５−５０２５４３号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／０２６１８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の無段変速機では、出力減速機構の作動又は停止を切り換えられるために、出力減速機構専用の駆動源が設けられている。このため、出力減速機構専用の駆動源を設けた分だけ、無段変速機が大型化する虞があり、また、製造コストが嵩む恐れがある。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑み、出力減速機構専用の駆動源を必要としない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】
【００１２】
［１］上記目的を達成するため、本発明は、
走行用駆動源の駆動力が伝達される入力軸と、
該入力軸に平行に設けられた出力軸と、
前記入力軸と共に回転する回転部と前記出力軸に設けられた揺動部とを有し、前記回転部の回転運動を前記揺動部の揺動運動に変換する運動変換機構と、
前記出力軸に対して前記揺動部が一方へ相対的に回転しようとするときに前記出力軸に前記揺動部を固定し、前記出力軸に対して前記揺動部が他方へ相対的に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動部を空転させる一方向回転阻止機構と、
調節用駆動源の駆動力が伝達されるピニオンを有し、該ピニオンと前記入力軸との相対的な位相を調節することで前記回転部の回転半径を調節可能な回転半径調節機構と、
前記出力軸の回転数を前記入力軸の駆動力を利用して減速可能な出力減速機構とを備え、
回転部の回転半径を変更することで変速比を変更する無段変速機であって、
前記出力減速機構は、
前記入力軸に設けられた第１プーリと、
前記出力軸に設けられた第２プーリと、
前記第１プーリと前記第２プーリとに巻き掛けられ、前記第１プーリと前記第２プーリとの間で動力伝達可能な帯状体と、
第１から第３の３つの回転要素を備える差動機構とを備え、
前記第１回転要素に前記ピニオンを連結し、
前記第２回転要素に前記入力軸を連結し、
前記第３回転要素に前記第１プーリの側面に設けられたカム面に当接する当接部を設け、
前記ピニオンと前記入力軸との相対的な位相の変化により、前記カム面によって、第１プーリの幅が変更されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、調節用駆動源による回転半径の調節によって、出力減速機構の作動又は停止を切り換えることができる。従って、出力減速機構専用の駆動源を必要としないコンパクトな無段変速機を製造することができる。
【００１４】
［２］また、本発明においては、第１プーリには、回転部の回転半径が最大のときに、当接部を第１プーリに係止させる最大側係止部が設けられ、差動機構は、当接部が最大側係止部に係止される回転方向が車両が後進走行するときの回転方向である逆転方向となるように構成されることが好ましい。
【００１５】
かかる構成によれば、調節用駆動源の駆動力を用いて、車両の後進走行を行うことができる。
【００１６】
［３］また、本発明においては、第１プーリには、回転部の回転半径が最小のときに、当接部を第１プーリに係止させる最小側係止部が設けられ、差動機構は、当接部が最小側係止部に係止される回転方向が車両が前進走行するときの回転方向である正転方向となるように構成されることが好ましい。かかる構成によれば、例えば、回転部の回転半径が「０」のときなど、回転半径が所定半径以下のときには、調節用駆動源の駆動力を用いて走行用駆動源を始動させることができる。
【００１７】
［４］また、本発明においては、カム面の回転部の回転半径が最小となる側の部分に平坦部が設けられ、この平坦部により、回転半径が所定値以下の場合には、第１プーリの幅が広がらずに一定となるように構成することが好ましい。かかる構成によれば、変速比を無限大として、出力軸の回転を「０」とする無限大レシオを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の無段変速機の実施形態を模式的に示す説明図。
【図２】本実施形態の無段変速機を示す説明図。
【図３】本実施形態の運動変換機構を示す説明図。
【図４】本実施形態の回転部の回転半径の変化を示す説明図。
【図５】本実施形態の回転半径の変化に対する揺動部の揺動範囲の変化を示す説明図。
【図６】本実施形態の調節用駆動源の減速機構を示す説明図。
【図７】本実施形態の無段変速機が変速中であるときの減速機構の回転要素の回転速度を示す速度線図。
【図８】本実施形態の無段変速機が変速比を一定に維持しているときの減速機構の回転要素の回転速度を示す速度線図。
【図９】本実施形態の差動機構を示す説明図。
【図１０】本実施形態の当接部を示す説明図。
【図１１】図１１Ａは本実施形態のカム面を示す説明図。図１１Ｂは本実施形態の第１プーリのカム面が設けられた側面部分を展開した状態で示す断面図。
【図１２】本実施形態の回転半径Ｒ１の変化とピニオンの回転角度の変化を示すグラフ。
【図１３】本実施形態の変速比を減少させて高速側に変速している状態の各回転要素の回転速度を示す速度線図。
【図１４】図１３の回転要素の部分を拡大して示す速度線図。
【図１５】本実施形態の変速比を増加させて低速側に変速している状態の各回転要素の回転速度を示す速度線図。
【図１６】図１５の回転要素の部分を拡大して示す速度線図。
【図１７】本実施形態の変速比を一定に維持している状態の各回転要素の回転速度を示す速度線図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態の無段変速機は、四節リンク機構からなる運動変換機構を備え、変速比ｈ（ｈ＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）を無限大（∞）にして出力軸の回転速度を「０」にできる変速機、所謂ＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）の一種である。
【００２０】
図１及び図２を参照して、四節リンク機構型の無段変速機１は、内燃機関であるエンジンや電動機等の走行用駆動源ＥＮＧからの回転駆動力を受けることで回転中心軸線Ｐ１を中心に回転する入力軸２と、回転中心軸線Ｐ１に平行に配置され、デファレンシャルギヤＤＦを介して車両の駆動輪（図示省略）に回転動力を伝達させる出力軸３と、回転中心軸線Ｐ１上に設けられた６つの回転半径調節機構４とを備える。なお、デファレンシャルギヤＤＦの代わりにプロペラシャフトを設けてもよい。
【００２１】
図２に示すように、各回転半径調節機構４は、カム部としてのカムディスク５と、回転部としての回転ディスク６とを備える。カムディスク５は、円盤状であり、回転中心軸線Ｐ１から偏心されると共に、１つの回転半径調節機構４に対して２個１組となるように、各回転半径調節機構４に設けられている。また、カムディスク５には、回転中心軸線Ｐ１の方向に貫通する貫通孔５ａが設けられている。また、カムディスク５には、回転中心軸線Ｐ１に対して偏心する方向とは逆の方向に開口し、カムディスク５の外周面と貫通孔５ａを構成する内周面とを連通させる切欠孔５ｂが設けられている。
【００２２】
各１組のカムディスク５は、夫々位相を６０度異ならせて、６組のカムディスク５で回転中心軸線Ｐ１の周方向を一回りするように配置されている。
【００２３】
カムディスク５は、隣接する回転半径調節機構４のカムディスク５と一体的に形成されて一体型カム部５ｃが構成されている。この一体型カム部５ｃは、一体成型で形成してもよく、または、２つのカム部を溶接して一体化してもよい。各回転半径調節機構４の２個１組のカムディスク５同士はボルト（図示省略）で固定されている。回転中心軸線Ｐ１上の最も走行用駆動源側に位置するカムディスク５は入力端部２ａと一体的に形成されている。このようにして、入力端部２ａとカムディスク５とで入力軸２（カムシャフト）が構成されることとなる。
【００２４】
入力軸２（カムシャフト）は、カムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔６０を備える。これにより、入力軸２（カムシャフト）は、走行用駆動源ＥＮＧとは反対側の一方端が開口し他方端が閉塞した中空軸形状に構成される。このカムディスク５と入力端部２ａとを一体的に形成する方法としては、一体成型を用いてもよく、また、カムディスク５と入力端部２ａとを溶接して一体化してもよい。
【００２５】
また、各１組のカムディスク５には、カムディスク５を受け入れる受入孔６ａを備える円盤状の回転ディスク６が偏心された状態で回転自在に外嵌されている。
【００２６】
図３に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５の中心点をＰ２、回転ディスク６の中心点をＰ３として、回転中心軸線Ｐ１と中心点Ｐ２の距離Ｌａと、中心点Ｐ２と中心点Ｐ３の距離Ｌｂとが同一となるように、カムディスク５に対して偏心している。
【００２７】
回転ディスク６の受入孔６ａには、１組のカムディスク５の間に位置させて内歯６ｂが設けられている。
【００２８】
入力軸２の挿通孔６０には、回転中心軸線Ｐ１と同心に、且つ、回転ディスク６の内歯６ｂと対応する個所に位置させて、ピニオン７０が入力軸２（カムシャフト）と相対回転自在となるように配置されている。ピニオン７０は、ピニオンシャフト７２と一体に形成されている。なお、ピニオン７０は、ピニオンシャフト７２と別体に構成して、ピニオン７０をピニオンシャフト７２にスプライン結合で連結させてもよい。本実施形態においては、単にピニオン７０というときは、ピニオンシャフト７２を含むものとして定義する。
【００２９】
ピニオン７０は、カムディスク５の切欠孔５ｂを介して、回転ディスク６の内歯６ｂと噛合する。ピニオンシャフト７２には、隣接するピニオン７０の間に位置させて軸受７４が設けられている。この軸受７４を介して、ピニオンシャフト７２は、入力軸２（カムシャフト）を支えている。ピニオンシャフト７２には、減速機構８が接続されている。ピニオン７０には、減速機構８を介して調節用駆動源１４の駆動力が伝達される。
【００３０】
図６に示すように、減速機構８は、遊星歯車機構で構成されている。
【００３１】
図３に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５に対して距離Ｌａと距離Ｌｂとが同一となるように偏心されているため、回転ディスク６の中心点Ｐ３を回転中心軸線Ｐ１と同一軸線上に位置するようにして、回転中心軸線Ｐ１と中心点Ｐ３との距離、即ち偏心量Ｒ１を「０」とすることもできる。
【００３２】
回転ディスク６の周縁には、一方の端部に大径の入力側環状部１５ａを備え、他方の端部に入力側環状部１５ａの径よりも小径の出力側環状部１５ｂを備えるコネクティングロッド１５の入力側環状部１５ａが、ローラベアリングからなるコンロッド軸受１６を介して回転自在に外嵌されている。なお、コンロッド軸受１６は、ボールベアリングを軸方向に２個並べて２個一組で構成してもよい。出力軸３には、第１ワンウェイクラッチ１７を介して、揺動リンク１８がコネクティングロッド１５に対応させて６個設けられている。
【００３３】
第１ワンウェイクラッチ１７は、揺動リンク１８と出力軸３との間に設けられ、揺動リンク１８が出力軸３に対して一方側に相対回転しようとするときに揺動リンク１８を出力軸３に固定し、他方側に相対回転しようとするときに出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる。
【００３４】
揺動リンク１８は、環状に形成されており、その下方には、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂに連結される揺動端部１８ａが設けられている。揺動端部１８ａには、出力側環状部１５ｂを軸方向で挟み込むように突出した一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、出力側環状部１５ｂの内径に対応する差込孔１８ｃが穿設されている。差込孔１８ｃ及び出力側環状部１５ｂには、連結ピン１９が挿入されている。これにより、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８とが連結される。
【００３５】
本実施形態においては、揺動リンク１８の揺動端部１８ａが、ケース８０の下方に溜まった潤滑油の油溜に油没するように、揺動端部１８ａを出力軸３の下方に配置されている。これにより、揺動端部１８ａを油溜で潤滑できると共に、揺動リンク１８の揺動運動により、油溜の潤滑油を掻き揚げて、無段変速機１の他の部品を潤滑させることができる。
【００３６】
なお、実施形態の説明において、変速比は、入力軸の回転速度／出力軸の回転速度と定義する。
【００３７】
図４は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の回転半径としての偏心量Ｒ１を変化させた状態のピニオンシャフト７２と回転ディスク６との位置関係を示す。図４Ａは偏心量Ｒ１を「最大」とした状態を示しており、回転中心軸線Ｐ１と、カムディスク５の中心点Ｐ２と、回転ディスク６の中心点Ｐ３とが一直線に並ぶように、ピニオンシャフト７２と回転ディスク６とが位置する。このときの変速比ｈは最小となる。
【００３８】
図４Ｂは偏心量Ｒ１を図４Ａよりも小さい「中」とした状態を示しており、図４Ｃは偏心量Ｒ１を図４Ｂよりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｈは、図４Ｂでは図４Ａの変速比ｈよりも大きい「中」となり、図４Ｃでは図４Ｂの変速比ｈよりも大きい「大」となる。
【００３９】
図４Ｄは偏心量Ｒ１を「０」とした状態を示しており、回転中心軸線Ｐ１と、回転ディスク６の中心点Ｐ３とが同心に位置する。このときの変速比ｈは無限大（∞）となる。第１実施形態の無段変速機１は、回転半径調節機構４で偏心量Ｒ１を変えることにより、入力軸２側の回転運動の半径を調節自在としている。
【００４０】
図５は、回転半径調節機構４の偏心量Ｒ１（回転半径）を変化させた場合の揺動リンク１８の揺動範囲の変化を示している。図５Ａは、偏心量Ｒ１が最大のときの揺動リンク１８の揺動範囲を示し、図５Ｂは、偏心量Ｒ１が中のときの揺動リンク１８の揺動範囲を示し、図５Ｃは、偏心量Ｒ１が小のときの揺動リンク１８の揺動範囲を示している。図５から偏心量Ｒ１が小さくなるにつれて揺動範囲が狭くなることが分かる。そして、偏心量Ｒ１が「０」になると、揺動リンク１８は揺動しなくなる。
【００４１】
本実施形態においては、回転半径調節機構４と、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８とで、てこクランク機構２０（四節リンク機構）が構成される。そして、てこクランク機構２０によって、入力軸２の回転運動が揺動リンク１８の揺動運動に変換される。本実施形態の無段変速機１は合計６個のてこクランク機構２０を備えている。
【００４２】
偏心量Ｒ１が「０」でないときに、入力軸２を回転させると共に、ピニオンシャフト７２を入力軸２と同一速度で回転させると、各コネクティングロッド１５が６０度ずつ位相を変えながら、偏心量Ｒ１に基づき入力軸２と出力軸３との間で出力軸３側に押したり、入力軸２側に引いたりを交互に繰り返して揺動する。
【００４３】
コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂは、出力軸３に第１ワンウェイクラッチ１７を介して設けられた揺動リンク１８に連結されているため、揺動リンク１８がコネクティングロッド１５によって押し引きされて揺動すると、揺動リンク１８が押し方向側又は引張り方向側の何れか一方に揺動リンク１８が回転するときだけ、出力軸３が回転し、揺動リンク１８が他方に回転するときには、出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動の力が伝達されず、揺動リンク１８が空回りする。各回転半径調節機構４は、６０度毎に位相を変えて配置されているため、出力軸３は各回転半径調節機構４で順に回転させられる。
【００４４】
また、本実施形態の無段変速機１は、調節用駆動源１４を制御する制御部ＥＣＵを備えている。制御部ＥＣＵは、ＣＰＵやメモリ等により構成された電子ユニットであり、メモリに保持された制御プログラムをＣＰＵで実行することにより、調節用駆動源１４を制御して、回転半径調節機構４の偏心量Ｒ１を調節する機能を果たす。
【００４５】
減速機構８は、図６にスケルトン図で示すように、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３で構成されている。第１遊星歯車機構ＰＧＳ１は、サンギヤＳａと、リングギヤＲａと、サンギヤＳａ及びリングギヤＲａと噛合するプラネタリギヤＰａを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣａとからなるシングルピニオン型で構成される。
【００４６】
図７の上段に第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａ、キャリアＣａ、リングギヤＲａの３つの単式要素の回転速度を直線で表すことができる共線図を示す。第１遊星歯車機構ＰＧＳ１の３つの単式要素を共線図での並び順に一方から、本実施形態においては、図８の右側から順に、第１単式要素、第２単式要素、第３単式要素とすると、第１単式要素はサンギヤＳａ、第２単式要素はキャリアＣａ、第３単式要素はリングギヤＲａとなる。
【００４７】
共線図において、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のギヤ比（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）をｉとして、サンギヤＳａ（第１単式要素）とキャリアＣａ（第２単式要素）との間の間隔と、キャリアＣａ（第２単式要素）とリングギヤＲａ（第３単式要素）との間の間隔との比は、ｉ：１となるように設定される。本実施形態においては、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のギヤ比ｉは、２．００に設定されている。なお、図７及び図８の共線図において、下端の横線は回転速度が「０」であることを示し、破線は走行用駆動源の動力が伝達される入力軸２の回転速度と同一の「Ｎ１」であることを示している。
【００４８】
第２遊星歯車機構ＰＧＳ２は、サンギヤＳｂと、リングギヤＲｂと、サンギヤＳｂ及びリングギヤＲｂと噛合するプラネタリギヤＰｂを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣｂとからなるシングルピニオン型で構成される。
【００４９】
図７の中段に第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂ、キャリアＣｂ、リングギヤＲｂの３つの単式要素の回転速度を直線で表すことができる共線図を示す。第２遊星歯車機構ＰＧＳ２の３つの単式要素を共線図での並び順に一方から、本実施形態においては、図７の右側から順に、第４単式要素、第５単式要素、第６単式要素とすると、第４単式要素はサンギヤＳｂ、第５単式要素はキャリアＣｂ、第６単式要素はリングギヤＲｂとなる。
【００５０】
共線図において、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のギヤ比（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）をｊとして、サンギヤＳｂ（第４単式要素）とキャリアＣｂ（第５単式要素）との間の間隔と、キャリアＣｂ（第５単式要素）とリングギヤＲｂ（第６単式要素）との間の間隔との比は、ｊ：１となるように設定される。本実施形態においては、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のギヤ比ｊは、２．００に設定されている。
【００５１】
第３遊星歯車機構ＰＧＳ３は、サンギヤＳｃと、リングギヤＲｃと、サンギヤＳｃに大径部Ｐｃ１が噛合し、リングギヤＲｃに小径部Ｐｃ２が噛合する段付きプラネタリギヤＰｃを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣｃとからなるシングルピニオン型で構成される。
【００５２】
図７の下段に第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のサンギヤＳｃ、キャリアＣｃ、リングギヤＲｃの３つの単式要素の回転速度を直線で表すことができる共線図を示す。第３遊星歯車機構ＰＧＳ３の３つの単式要素を共線図での並び順に一方から、本実施形態においては、図７の右側から順に、第７単式要素、第８単式要素、第９単式要素とすると、第７単式要素はサンギヤＳｃ、第８単式要素はキャリアＣｃ、第９単式要素はリングギヤＲｃとなる。
【００５３】
共線図において、第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のギヤ比（（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）×（段付きプラネタリギヤＰｃの大径部Ｐｃ１の歯数／小径部Ｐｃ２の歯数））をｋとして、サンギヤＳｃ（第７単式要素）とキャリアＣｃ（第８単式要素）との間の間隔と、キャリアＣｃ（第８単式要素）とリングギヤＲｃ（第９単式要素）との間の間隔との比は、ｋ：１となるように設定される。
【００５４】
第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のギヤ比ｋは、調節用駆動源１４の駆動力を用いて第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａ（第１単式要素）を回転させたときに、ピニオン７０と連結する第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のキャリアＣｃ（第８単式要素）の回転速度が、サンギヤＳａ（第１単式要素）の回転速度に対して所望の回転速度となるように、適宜設定される。
【００５５】
キャリアＣａ（第２単式要素）はキャリアＣｂ（第５単式要素）に連結され、キャリアＣａ（第２単式要素）とキャリアＣｂ（第５単式要素）とで第１連結体Ｃａ−Ｃｂが構成される。リングギヤＲａ（第３単式要素）はリングギヤＲｃ（第９単式要素）に連結され、リングギヤＲａ（第３単式要素）とリングギヤＲｃ（第９単式要素）とで第２連結体Ｒａ−Ｒｃが構成される。リングギヤＲｂ（第６単式要素）はサンギヤＳｃ（第７単式要素）に連結され、リングギヤＲｂ（第６単式要素）とサンギヤＳｃ（第７単式要素）とで第３連結体Ｒｂ−Ｓｃが構成される。
【００５６】
第２連結体Ｒａ−Ｒｃは、入力端部２ａ及びカムディスク５で構成される入力軸２を介して走行用駆動源からの動力が伝達される第１入力要素である。サンギヤＳａ（第１単式要素）には、調節用駆動源１４の駆動力が、調節用駆動源１４の回転軸に設けられた調節用ピニオン１４ａに噛合する第１中間ギヤＧ１ａと、この第１中間ギヤＧ１ａに噛合する第２中間ギヤＧ１ｂとからなる第１ギヤ列Ｇ１を介して伝達される。従って、サンギヤＳａ（第１単式要素）は、調節用駆動源１４の駆動力が第１ギヤ列Ｇ１を介して伝達される第２入力要素である。キャリアＣｃ（第８単式要素）は、伝達部たるピニオン７０に連結される伝達要素である。なお、第１ギヤ列Ｇ１を省略して、調節用駆動源１４の駆動力を直接サンギヤＳａ（第１単式要素）に伝達させてもよい。
【００５７】
サンギヤＳｂ（第４単式要素）には、固定機構としてのブレーキＢ１が設けられている。ブレーキＢ１は、サンギヤＳｂ（第４単式要素）を無段変速機１や減速機構８、調節用駆動源１４等のケース８０に固定して回転不能とする固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。本実施形態においては、ブレーキＢ１は常に固定状態とされている。従って、ブレーキＢ１を省略して、サンギヤＳｂ（第４単式要素）を直接ケース８０に固定させてもよい。
【００５８】
入力軸２に接続された入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７２の回転速度とが同一である場合には、回転ディスク６はカムディスク５と共に一体に回転する。入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７２の回転速度とに差がある場合には、回転ディスク６はカムディスク５の中心点Ｐ２を中心にカムディスク５の周縁を回転する。
【００５９】
図３に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５に対して距離Ｌａと距離Ｌｂとが同一となるように偏心されているため、回転ディスク６の中心点Ｐ３を回転中心軸線Ｐ１と同一軸線上に位置するようにして、回転中心軸線Ｐ１と中心点Ｐ３との距離、即ち偏心量Ｒ１を「０」とすることもできる。
【００６０】
図８は、変速比ｈが一定に維持される状態の共線図を示したものである。図８の下段に示された第３遊星歯車機構ＰＧＳ３の共線図において、入力軸２と連結された第２連結体Ｒａ−Ｒｃの回転速度が、ピニオン７０が連結された第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のキャリアＣｃ（第８単式要素）の回転速度と同一の「Ｎ１」であるとき、即ち、変速比ｈが一定に維持されるとき、図８の上段に示された第１遊星歯車機構ＰＧＳ１の共線図において、調節用駆動源１４が連結された第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａの回転速度が「０」となることが分かる。
【００６１】
従って、本実施形態の無段変速機１によれば、変速比ｈが一定であるときには、調節用駆動源１４の駆動力が伝達される第２入力要素たるサンギヤＳａ（第１単式要素）を回転させる必要はなく、第２入力要素たるサンギヤＳａ（第１単式要素）の回転数が「０」となるように制御すればいいことが分かる。なお、図７の共線図は、変速比ｈを変更している状態を示したものである。
【００６２】
また、本実施形態の無段変速機１は、走行用駆動源ＥＮＧの回転負荷を利用してエンジンブレーキを効かせて出力軸３の回転速度を減速させるための、又は駆動輪の回転力を利用して走行用駆動源を回すための、出力減速機構１００を備える。なお、走行用駆動源を電動機で構成する場合には、電動機を発電機として用いて回生を行うように出力減速機構を用いることもできる。
【００６３】
図１に示すように、出力減速機構１００は、入力軸２に固定された第１プーリ１０１と、出力軸３に回転自在に軸支された第２プーリ１０２と、両プーリ１０１，１０２に巻き掛けられたベルト又はチェーンからなる帯状体１０３と、出力軸３に設けられた第２ワンウェイクラッチ１０４と、差動機構１０５とを備える。
【００６４】
第２ワンウェイクラッチ１０４は、第２プーリ１０２と出力軸３との間に設けられ、第２プーリ１０２が出力軸３に対して一方側に相対回転しようとするときに第２プーリ１０２が空転し、他方側に相対回転しようとするときに出力軸３に対して第２プーリ１０２が固定されるように構成される。
【００６５】
第２プーリ１０２は、回転軸方向への移動が阻止されたフィックスプーリ１０２ａと、フィックスプーリ１０２ａに対して回転軸方向へ移動自在なスライドプーリ１０２ｂとで構成される。スライドプーリ１０２ｂは、コイルスプリングからなる付勢部材１０２ｃでフィックスプーリ１０２ａ側に付勢されている。
【００６６】
この付勢部材１０２ｃの付勢力により、第２プーリ１０２には幅が狭まる方向への力が働き、第２プーリ１０２における帯状態１０３の巻付け径が増加する方向への力が第２プーリ１０２に働いている。
【００６７】
第１プーリ１０１は、回転軸方向への移動が阻止されたフィックスプーリ１０１ａと、フィックスプーリ１０１ａに対して回転軸方向へ移動自在なスライドプーリ１０１ｂとで構成される。差動機構１０５はスライドプーリ１０１ｂに隣接させて配置されている。
【００６８】
差動機構１０５は、サンギヤ２０１と、リングギヤ２０３と、サンギヤ２０１及びリングギヤ２０３と噛合するプラネタリギヤ２０５を自転及び公転自在に軸支するキャリア２０７とからなるシングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。サンギヤはピニオン７０と連結され、キャリア２０７は入力軸２に連結されている。リングギヤ２０３の外周には、転動体軸２０９ａに回転自在に軸支されたローラからなる転動体２０９（図１０参照）が周方向に等間隔で３つ設けられている。
【００６９】
図１１Ａに断面で示すように、第１プーリ１０１のスライドプーリ１０１ｂの差動機構１０５側の面には、転動体２０９と当接するカム面１０１ｃが形成されている。図１１Ｂはカム面１０１ｃを展開した状態で示している。このカム面１０１ｃにより偏心量Ｒ１（回転半径）が最大のときには、転動体２０９とカム面１０１ｃとにより、スライドプーリ１０１ｂがフィックスプーリ１０１ａに向かって回転軸方向に摺動し第１プーリ１０１の巻付け径が大きくなる。このとき、第２プーリ１０２の巻付け径は、第１プーリ１０１の巻付け径の増加と比例して付勢部材１０２ｃの付勢力に抗して減少する。
【００７０】
また、スライドプーリ１０１ｂには、偏心量Ｒ１（回転半径）が最大のときに転動体２０９（当接部）と係合する最大側ストッパ１０１ｄが設けられている。この最大側ストッパ１０１ｄにより、調節用駆動源１４を回転させれば、図７に示すように、リングギヤ２０３が逆回転する。
【００７１】
リングギヤ２０３が逆回転すると、両プーリ１０１、１０２も逆回転し、第２ワンウェイクラッチ１０４も前進時と異なり回転方向が逆転するため、噛合うこととなる。従って、調節用駆動源１４の駆動力を用いて、転動体２０９を最大側ストッパ１０１ｄに係合させれば、出力減速機構１００によって後進走行を行うことができる。
【００７２】
また、カム面１０１ｃには、偏心量Ｒ１（回転半径）が所定値以下となったときに、それ以上第１プーリ１０１の幅を増加させないように平坦な面として形成された平坦部１０１ｅが設けられている。出力減速機構１００は帯状体１０３の巻き掛け半径を０にすることはできない。このため、偏心量Ｒ１が所定値以下となったときは、平坦部１０１ｅにより第１プーリ１０１側の巻き掛け半径が一定となるように構成している。
【００７３】
また、スライドプーリ１０１ｂには、偏心量Ｒ１（回転半径）が最小のときに転動体２０９（当接部）と係合する最小側ストッパ１０１ｆが設けられている。これにより、無段変速機１を無限大レシオ（ギヤニュートラル状態）として、調節用駆動源１４の駆動力を用いて転動体２０９と最小側ストッパ１０１ｆとを係合させた状態で内燃機関からなる走行用駆動源ＥＮＧを始動させることができる。
【００７４】
図１２は、ピニオン７０の回転角度を横軸として、回転ディスク６の偏心量Ｒ１（回転半径）の変化を示したグラフである。カム面１０１ｃもこの曲線にそうような傾斜面に形成される。なお、図１２の横線は、平坦部１０１ｅの位置を示すものである。
【００７５】
本実施形態の出力減速機構１００は、調節用駆動源１４の駆動力を用いて出力減速機構１００の変速比（入力軸２の回転速度／出力軸３の回転速度）を連続的に変更することができる。
【００７６】
図１３は、出力減速機構１００の変速比を小さくする（高速側へ変更する）ときの、第１から第３の遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３、及び差動機構１０５の各要素の回転速度を示したものである。なお、図１３から図１７において、縦軸の回転速度は縮尺の変化を分かり易くするために所定の回転速度で走行用駆動源ＥＮＧが回転しているときの仮の速度で示したものであり、本発明の各要素の回転速度はこの数値に限定されない。図１３から図１７の縦軸の回転速度は走行用駆動源ＥＮＧの回転数や、遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３のギヤ比ｉ，ｊ，ｋ等に応じて適宜変化する。
【００７７】
また、図１３から図１７の横軸は、各遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３の各要素の回転速度が直線で表せるように、各要素間を各遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３のギヤ比ｉ，ｊ，ｋ（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）に対応する間隔で配置したものである。
【００７８】
また、図１３から図１７において、「Ａ」は調節用駆動源１４の調節用ピニオン１４ａの回転速度、「Ｃ」は第２中間ギヤＧ１ｂ（図６参照）の回転速度、「Ｄ」は第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａの回転速度、「Ｃａ１」は第１連結体Ｃａ−Ｃｂの回転速度、「Ｆ」はリングギヤＲａの回転速度、「Ｇ」はサンギヤＳｂの回転速度、「Ｉ」はリングギヤＲｂの回転速度、「Ｊ」はサンギヤＳｃの回転速度、「Ｃａ２」はキャリアＣｃの回転速度、「Ｍ」はリングギヤＲｃの回転速度、「α」は差動機構１０５のサンギヤ２０１の回転速度、「Ｃａ３」はキャリア２０７の回転速度、「β」はリングギヤ２０３の回転速度を示している。
【００７９】
図１４は、図１３の差動機構１０５の部分を拡大して示している。
【００８０】
図１５は、出力減速機構１００の変速比を大きくする（低速側へ変更する）ときの、第１から第３の遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３、及び差動機構１０５の各要素の回転速度を示したものである。
【００８１】
図１６は、図１５の差動機構１０５の部分を拡大して示している。
【００８２】
図１７は、出力減速機構１００の変速比を一定に維持するときの、第１から第３の遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３、及び差動機構１０５の各要素の回転速度を示したものである。
【００８３】
本実施形態の無段変速機１では、出力減速機構１００を作動させて、エンジンブレーキを効かせたい場合、または、駆動輪の回転力を利用して走行用駆動源ＥＮＧを回転させ、フューエルカットにより燃費向上を図りたい場合には、第２ワンウェイクラッチ１０４を作動させれば、第２プーリ１０２が出力軸３に固定され、出力減速機構１００により、エンジンブレーキが効かされ、又は燃費の向上を図ることができる。
【００８４】
なお、本実施形態においては、入力端部２ａとカムディスク５とで入力軸２を構成し、入力軸２が、カムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔６０を備えるものを説明した。しかしながら、本発明の入力軸はこれに限らず、例えば、入力軸を一端が開口するように挿通孔を有する中空軸状に構成し、円盤状のカムディスクに入力軸を挿通できるように貫通孔を第１実施形態のものよりも大きく形成して、カムディスクを中空軸状に構成された入力軸の外周面にスプライン結合させてもよい。
【００８５】
この場合、中空軸からなる入力軸には、カムディスクの切欠孔に対応させて切欠孔が設けられる。そして、入力軸内に挿入されるピニオンは、入力軸の切欠孔及びカムディスクの切欠孔を介して、回転ディスクの内歯と噛合する。
【００８６】
また、本実施形態の無段変速機１においては、第１から第３の遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３として、シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されたものを説明した。しかしながら、本発明の第１から第３の遊星歯車機構はこれに限らない。例えば、シングルピニオン型と比較して伝達効率が劣るものの、本発明の遊星歯車機構を、サンギヤと、リングギヤと、互いに噛合すると共に一方がサンギヤに噛合し、他方がリングギヤに噛合する一対のプラネタリギヤを自転及び公転自在に軸支するキャリアとからなるダブルピニオン型の遊星歯車機構で構成することもできる。
【００８７】
この場合、第１遊星歯車機構の共線図における並び順に、第１遊星歯車機構のサンギヤとキャリアとの一方が第１単式要素、第１遊星歯車機構のリングギヤが第２単式要素、第１遊星歯車機構のサンギヤとキャリアとの他方が第３単式要素となる。そして、第１遊星歯車機構のサンギヤが第１単式要素、キャリアが第３単式要素の場合には、第１遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの間の間隔と、リングギヤとキャリアとの間の間隔との比が、本実施形態で説明したｉ：１となるように、第１遊星歯車機構のギヤ比を設定すればよい。第２遊星歯車機構及び第３遊星歯車機構についても同様である。
【００８８】
また、第１と第２の両実施形態においては、入力部として、入力端部２ａとカムディスク５とで入力軸２（カムシャフト）を構成し、入力軸２が、カムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔６０を備えるものを説明した。しかしながら、本発明の入力部はこれに限らず、例えば、入力部を、一端が開口するように挿通孔を有する中空軸状の入力軸と、円盤状の複数のカムディスクとで構成し、カムディスクに入力軸を挿通できるように貫通孔を第１実施形態の貫通孔よりも大きく形成して、カムディスクを入力軸の外周面にスプライン結合させて構成しもよい。
【００８９】
この場合、中空軸からなる入力軸には、カムディスクの切欠孔に対応させて切欠孔が設けられる。そして、入力軸内に挿入されるピニオンは、入力軸の切欠孔及びカムディスクの切欠孔を介して、回転ディスクの内歯と噛合する。
【００９０】
また、第１と第２の両実施形態においては、一方向回転阻止機構として、一方向クラッチ１７を用いているが、本発明の一方向回転阻止機構は、これに限らず、揺動リンク１８から出力軸３にトルクを伝達可能な揺動リンク１８の出力軸３に対する回転方向を切換自在に構成される二方向クラッチ（ツーウェイクラッチ）で構成してもよい。
【００９１】
また、本実施形態においては、サンギヤＳｂ（第４単式要素）に、固定機構としてのブレーキＢ１が設けられたものを説明した。しかしながら、本発明の無段変速機の構成はこれに限らない。例えば、固定機構としてのブレーキを用いることなく、サンギヤＳｂ（第４単式要素）を直接ケース８０に連結させて固定させてもよい。
【００９２】
また、本実施形態においては、入力部を入力軸２、伝達部をピニオン７０として説明したが、本発明の入力部及び伝達部はこれに限らない。たとえば、入力部をピニオン７０及びピニオンシャフト７２で構成し、伝達部を入力軸２で構成してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１  無段変速機
２  入力軸
３  出力軸
４  回転半径調節機構
５  カムディスク（カム部）
５ａ  貫通孔
５ｂ  切欠孔
５ｃ  一体型カム部
６  回転ディスク（回転部）
６ａ  受入孔（内周部）
６ｂ  内歯
８  減速機構（遊星歯車機構）
１４  調節用駆動源（電動機）
１５  コネクティングロッド
１５ａ  入力側環状部
１５ｂ  出力側環状部
１６  コンロッド軸受
１７  第１ワンウェイクラッチ
１８  揺動リンク
１８ａ  揺動端部
１８ｂ  突片
１８ｃ  差込孔
１９  連結ピン
２０  てこクランク機構（四節リンク機構）
６０  挿通孔
７０  ピニオン
７２  ピニオンシャフト
７４  軸受
８０  ケース
１００  出力減速機構
１０１  第１プーリ
１０１ａ  フィックスプーリ
１０１ｂ  スライドプーリ
１０１ｃ  カム面
１０１ｄ  最大側ストッパ（最大側係止部）
１０１ｅ  平坦部
１０１ｆ  最小側ストッパ（最小側係止部）
１０２  第２プーリ
１０２ａ  フィックスプーリ
１０２ｂ  スライドプーリ
１０２ｃ  付勢部材
１０３  帯状体
１０４  第２ワンウェイクラッチ
１０５  差動機構
２０１  サンギヤ
２０３  リングギヤ
２０５  プラネタリギヤ
２０７  キャリア
２０９  転動体（当接部）
Ｐ１  回転中心軸線
Ｐ２  カムディスクの中心点
Ｐ３  回転ディスクの中心点
Ｌａ  Ｐ１とＰ２の距離
Ｌｂ  Ｐ２とＰ３の距離
Ｒ１  偏心量（Ｐ１とＰ３の距離）
ＥＮＧ  走行用駆動源
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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