(57)【要約】【課題】  無段変速装置の効率低下を防止する。【解決手段】  無段変速装置は、ハウジング10に回転自在に支持された第一の軸12と、ハウジング10に回転自在に支持された第二の軸36と、第一の軸12に支持された溝幅が可変のＶプーリ16と、両側面にてＶプーリ16と接触し外周を支えられたリング30と、第二の軸36回りにリング30を移動させるための機構（40等）とから構成され、Ｖプーリ16へのリング30からの荷重ベクトルの作用点から軸受の作用点までの距離をＶプーリ16を支持する軸受18の玉ピッチ円半径の１．３倍よりも小さくしてある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持された溝幅が可変のＶプーリと、両側面にてＶプーリと接触し外周を支えられたリングと、第二の軸回りにリングを移動させるための機構とから構成され、Ｖプーリへの歯付きリングからの荷重ベクトルの作用点から軸受の作用点までの距離をＶプーリを支持する軸受の玉ピッチ円半径の１．３倍よりも小さくした無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車や各種産業機械において利用される無段変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無段変速装置（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）は昔から多くの考案がなされている。特許文献１にはトラクションドライブ式無断変速装置の一例が記載されている。この無段変速装置は、軸方向に可動の一対のプーリ部材で外周に歯を切ったリングを軸方向両側から挟んだ構造である（図１左側および図２参照）。そして、プーリ部材を支持する第一の軸と、リングの歯とかみ合う歯車をもった第二の軸との間でトルクを伝達するようになっている。
【特許文献１】特開２００４−２６３８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された装置では、Ｖプーリの支持軸受はアンギュラ玉軸受で内輪回転となっている。そして、リングはＶプーリの半径方向の一箇所で挟まれるため、支持軸受にはモーメント荷重が作用する。この場合、Ｖプーリへのリングからの荷重ベクトルの作用点から軸受の作用点までの距離が支持軸受の玉ピッチ円半径の約１．３倍より大きくなると伝達効率が低下することが判った（図６参照）。なお、図６は、横軸にピッチ円半径比（荷重ベクトルと軸受作用点間の距離／ピッチ円半径）、縦軸に伝達効率（％）をとり、両者の関係を示したものである。
【０００４】
この発明の主要な目的は、特許文献１に記載されたタイプの無段変速装置において、伝達効率の低下を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の無段変速装置は、ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持された溝幅が可変のＶプーリと、両側面にてＶプーリと接触し外周を支えられたリングと、第二の軸回りにリングを移動させるための機構とから構成され、Ｖプーリへの歯付きリングからの荷重ベクトルの作用点から軸受の作用点までの距離をＶプーリを支持する軸受の玉ピッチ円半径の１．３倍よりも小さくしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
図４に示すように、Ｖプーリへの歯付きリングからの荷重ベクトルの作用点すなわち荷重作用点から軸受の作用点までの距離を玉のピッチ円半径の１．３倍より小さくすることで、図７に示すような伝達効率が得られ、図６に関連して上に述べたような伝達効率の低下を防ぐことができる。なお、この効率低下は軸受トルクの増大のためと、本結果より推定される。すなわち、モーメント荷重の増加のため、玉の接触角が位相に対して変化するようになり、軸受のトルクが増加したと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
【０００８】
図１の右側にこの発明の実施の形態である無段変速装置の断面を示し、図２にこの発明の無断変速装置の構想図を示す。構想図（図２）に関しては従来の技術も同様である。これらの図から理解できるように、この無段変速装置は、軸方向に可動な一対のプーリ部材１６ａ，１６ｂでリング３０を軸方向両側から挟んだ構造である。この実施の形態ではリング３０は外周に歯車のような歯をもっているため、以下では歯付きリングと呼ぶこととする。
【０００９】
図１において、符号１０はハウジングを概括的に指している。すなわち、ここではハウジングは単一の部材ではなく、全体として装置の外殻を構成する複数の部材を包括的にハウジングと呼んでいる。図示するように、ハウジング１０内に、互いに平行な二本の軸１２，３６がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。そして、これらの軸１２，３６は、一方の軸（１２または３６）を入力軸とすると、他方の軸（３６または１２）が出力軸となる関係にある。
【００１０】
軸１２はＶプーリ１６を構成する一対のプーリ部材１６ａ，１６ｂを支持している。各プーリ部材１６ａ，１６ｂはボス部とディスク部とからなり、ディスク部が向かい合ってＶ溝を形成している。ディスク部はボス部の端部から半径方向に立ち上がっている。ボス部は軸１２に摺動自在に嵌め合わせてあり、ボールスプライン１４によって軸１２の軸方向に移動可能である。なお、ボールスプライン１４の構造は、軸１２とプーリ部材１６ａ，１６ｂに形成した溝間にボールを介在させた周知のとおりのものである。
【００１１】
図１は中心線の左右に従来の技術とこの発明の実施の形態を対比して示してある。図１の左側のプーリ部材１６ａは、ボス部の外周に軸受１８ａが配置してある。軸受１８ａはプーリ部材１８ａとねじ軸２２ａとの間に介在してプーリ部材１８ａを回転自在に支持する。図１の右側のプーリ部材１６ｂは、フランジ部の大径側に軸受１８ｂが配置してある。軸受１８ｂはプーリ部材１６ｂとねじ軸２２ｂとの間に介在してプーリ部材１６ｂを回転自在に支持する。このような構成であるため、軸受１８ｂは軸受１８ａよりもピッチ円径が大きく、したがって、軸受１８ｂの方が、軸受の作用点から荷重作用点までの距離が短い。具体的には同距離をピッチ円径の１．３倍未満に設定してある。
【００１２】
軸受１８ｂは、図５に示すように、外輪回転の玉軸受であるが、この場合、軸受の作用点がＶプーリの面から離れるため、荷重ベクトルとの距離が小さくなり、実質のモーメント荷重の大きさが減少する。このため、より小さなピッチ円径の玉軸受を使用することができ、低トルク化が期待できるため、伝達効率の向上を図ることができる。
【００１３】
なお、玉軸受に代えて円すいころ軸受を採用すると、モーメント荷重の支持剛性が飛躍的に向上するため、上述のようにピッチ円を大きくしなくてもよい。
【００１４】
各プーリ部材１６ａ，１６ｂは溝幅調節機構２０を備えている。溝幅調節機構２０はここではボールねじタイプで、ねじ軸２２ａ，２２ｂと、ナット２６と、複数のボール２８を含んでいる。ねじ軸２２ａ，２２ｂは外周にボール２８を転動させるためのらせん溝を有し、かつ、外周に歯を切ったフランジ２４を有し、軸受１８を介してプーリ部材１６ａ，１６ｂのボス部に回転自在に支持されている。ナット２６は内周にボール２８を転動させるためのらせん溝を有し、ハウジング１０に固定されている。
【００１５】
通常のボールねじと同様に、ねじ軸２２ａ、２２ｂのらせん溝とナット２６のらせん溝との間にボール２８が介在し、ボール２８がらせん溝に沿って循環走行してねじ軸２２ａ，２２ｂとナット２６の滑らかな相対回転および軸方向移動を許容する。この場合、ナット２６は固定されているため、ねじ軸２２ａ，２２ｂが回転すると同時に軸方向に相対移動する。したがって、ねじ軸２２ａ，２２ｂのフランジ２４を外部の駆動手段（図示省略）によって回転させると、その回転方向によって、ねじ軸２２ａ，２２ｂが軸方向に移動し、軸受１８を介してプーリ部材１６ａ，１６ｂを相互に接近する向きに移動させ、または、プーリ部材１６ａ，１６ｂが相互に離反する向きに移動するのを許容する。
【００１６】
歯付きリング３０の側面の断面形状はＶプーリ１６のＶ溝の断面形状と実質的に一致している。より具体的には、歯付きリング３０の側面の断面形状は、平面とするほか、副曲率を設けた曲面とすることもできる。歯付きリング３０は歯車３４とかみ合い、その歯車３４は軸３６に固定してある。歯付きリング３０は、歯車３４の歯とかみ合う歯の軸方向両側に平滑な円筒状ガイド面３２を有し、そのガイド面３２にてガイドローラ４２，４４と接する。歯付きリング３０のガイドには、図示するように歯付きリング３０の外周面と接して転動するガイドローラ４２，４４を採用するほか、歯付きリング３０との接触荷重は小さいため、歯付きリング３０と滑り接触する滑り軸受（シュー）を採用してもよい。
【００１７】
図２に示すように、この実施の形態では四つのガイドローラ４２，４４が設けてあり、図１にはそのうちの二つ、つまり、歯車３４の両側に配置した一対の円板４２ａ，４２ｂで構成されるガイドローラ４２と、同図の上部に現れているガイドローラ４４の断面が示してある。ガイドローラ４２は軸３６に対して回転自在に支持されている。それ以外のすべてのガイドローラ４４はそれぞれピン４６を介して回転自在にガイドプレート４０に支持されている。したがって、ガイドローラ４２，４４相互の位置関係は固定的である。これらのガイドローラ４２，４４のうち、図２の左端に現れているガイドローラ４４は歯付きリング３０の振れ防止の役割をも果たす。ガイドプレート４０は軸３６と同軸に、カラー３８に旋回自在に支持されている。
【００１８】
歯付きリング３０は三つ以上のガイドローラ４２，４４で外周から拘束されているため、中心軸がなくても回転が可能である（心なしローラ）。ガイドローラ４２，４４はガイドプレート４０で連結してあり、ガイドプレート４０を旋回させることによって中心Ｏ1回りに歯付きリング３０の回転中心を移動させることができる。したがって、歯付きリング３０の外周に切られた歯は歯車３４と常にかみ合った状態にある。歯付きリング３０とＶプーリ１６との間にすきまが生じないようにＶプーリ１６とガイドプレート４０を制御すれば、歯付きリング３０が中心Ｏ1回りに移動することにより、Ｖプーリ１６との接触点が変化し、一定の歯車３４の回転数に対し、Ｖプーリ１６の速度を連続的に変えることができる。このようにして、いわゆるＣＶＴが構成される。
【００１９】
Ｖプーリ１６を支持する軸１２を入力側とすると、歯付きリング３０を押し込んだ状態が減速状態となる。伝達トルクが同じであれば、歯付きリング３０を押し込んだときのＶプーリ１６による挟みつけ力は大きくすべきで、逆に歯付きリング３０とＶプーリ１６との接触点が大径側にあるときは小さくてもよい。挟み込み力によるＶプーリ１６の曲げ応力を考えた場合、大径接触時の挟み込み力を軽減できる、Ｖプーリ１６を入力とするこの方法が、出力とするよりもベターである。
【００２０】
図２に矢印で示す方向にＶプーリ１６から回転力が入力されると、Ｖプーリ１６から歯付きリング３０に力Ｆが作用し、ほぼ同じ大きさの力が歯車３４から作用する。歯車３４からの反力が歯付きリング３０をＶプーリ１６に押し込む方向に働くため、伝達トルクの増大に伴い自動的に接触力が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態（右側）を示す無段変速装置の断面図
【図２】無段変速装置の構想図
【図３】従来の技術を示すプーリ部材および支持軸受の断面図
【図４】この発明の実施の形態を示すプーリ部材および支持軸受の断面図
【図５】プーリ部材および支持軸受の変形例を示す断面図
【図６】ピッチ円半径比と伝達効率の関係を示すグラフ
【図７】ピッチ円半径比と伝達効率の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００２２】
１０  ハウジング
１２  軸
１４  ボールスプライン
１６  Ｖプーリ
１６ａ，１４ｂ  プーリ部材
Ｐ  接触部
１８ａ，１８ｂ  軸受
２０  溝幅調節機構
２２ａ，２２ｂ  ねじ軸
２４  フランジ
２６  ナット
２８  ボール
３０  歯付きリング
３２  ガイド面
３４  歯車
３６  軸
３８  カラー
４０  ガイドプレート
４２  ガイドローラ
４２ａ，４２ｂ  側板
４４  ガイドローラ
４６  ピン
【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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