(57)【要約】【課題】トルク伝達効率を向上させること。【解決手段】シャフト６０上に配置した第１回転部材１０、第２回転部材２０及びサンローラ３０及びキャリア４０と、第１及び第２の回転部材１０，２０に挟持される放射状に配置した複数の遊星ボール５０と、この遊星ボール５０と同じ第２回転中心軸を有し、この遊星ボール５０から両端を突出させた支持軸５１と、入力トルクを軸力に変換して第１回転部材１０に伝え、その軸力で第１回転部材１０を各遊星ボール５０に押し付ける第１トルク軸力変換機構と、キャリア４０とシャフト６０との間に配設され、変速比が増速側のときにはキャリア４０の回転トルクを前記軸力とは逆向きの軸力に変換して当該キャリア４０に発生させ、変速比が減速側のときにはキャリア４０の回転トルクを第１トルク軸力変換機構の軸力と同じ向きの軸力に変換して当該キャリア４０に発生させる第２トルク軸力変換機構と、を備えること。【選択図】図１
2012122567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心となる変速機軸と、
前記変速機軸上で対向させて配置した共通の第１回転中心軸を有する相対回転可能な第１及び第２の回転要素と、
前記第１回転中心軸と平行な第２回転中心軸を有し、該第１回転中心軸を中心にして放射状に複数配置して前記第１及び第２の回転要素に挟持させた転動部材と、
前記第１回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点及び前記第２回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点を当該各転動部材の傾転動作によって変えることで、変速比となる当該各回転要素の間の回転比を変化させる変速装置と、
前記各転動部材を外周面上に配置し、前記変速機軸並びに前記第１及び第２の回転要素に対する相対回転が可能な第３回転要素と、
前記第２回転中心軸を有し、前記転動部材から両端を突出させた当該転動部材の支持軸と、
前記変速機軸上に配置され、前記各支持軸の夫々の端部を前記各転動部材の傾転動作が可能な状態で保持する第４回転要素と、
を備えた無段変速機において、
入力トルクを軸力に変換して前記第１回転要素に伝え、該軸力で前記第１回転要素を前記各転動部材に押し付ける第１トルク軸力変換機構と、
前記第４回転要素と前記変速機軸との間に配設され、変速比が増速側のときには前記第４回転要素の回転トルクを前記第１トルク軸力変換機構の軸力とは逆向きの軸力に変換して当該第４回転要素に発生させ、変速比が減速側のときには前記第４回転要素の回転トルクを前記第１トルク軸力変換機構の軸力と同じ向きの軸力に変換して当該第４回転要素に発生させる第２トルク軸力変換機構と、
を設けたことを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
回転トルクを軸力に変換して前記第２回転要素に伝え、該軸力で前記第２回転要素を前記各転動部材に押し付けるトルク軸力変換機構を新たに設けたことを特徴とする請求項１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、共通の回転軸を有する入力側の回転要素及び出力側の回転要素と、その回転軸に対して放射状に複数配置した転動部材と、を備え、その各回転要素に挟持された転動部材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化させる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、つまり、回転軸としてのシャフトと、このシャフトの中心軸を第１回転中心軸とする相対回転可能な複数の回転要素と、その第１回転中心軸と平行な別の第２回転中心軸を有し、第１回転中心軸を中心にして放射状に複数配置した転動部材と、を備え、対向させて配置した入力側の第１回転要素と出力側の第２回転要素とで各転動部材を挟持すると共に、各転動部材を第３回転要素の外周面上に配置し、その転動部材を傾転させることで変速比を無段階に変化させる所謂トラクション遊星ギヤ機構の無段変速機が知られている。この無段変速機においては、各転動部材を夫々の回転軸を介して保持する第４回転要素も備えており、転動部材の傾転時に自身の回転軸の夫々の端部が第４回転要素における入力側のガイド溝と出力側のガイド溝に沿って案内される。例えば、下記の特許文献１−３には、この種の無段変速機について開示されている。特許文献１の無段変速機においては、入力側にトルクカムを設け、回転トルクが変換された軸力によって第１回転要素と第２回転要素を夫々の転動部材に押し付けている。また、特許文献２の無段変速機においては、出力側にもトルクカムが設けられており、２つのトルクカムで発生させた軸力によって第１回転要素と第２回転要素を夫々の転動部材に押し付けている。尚、特許文献３には、出力ディスクとして機能するハブシェルを固定支持スリーブに対して相対回転させる為に、そのハブシェルの径方向内側と固定支持スリーブの外周面との間に固定支持ベアリングを介在させた無段変速機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４４９３２号公報
【特許文献２】特開２００８−０６９９７９号公報
【特許文献３】特表２００３−５２４１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の無段変速機は、トルクカムの軸力により第１回転要素と各転動部材との間（入力側）や第２回転要素と各転動部材との間（出力側）に法線力を発生させ、その間に発生した摩擦力（トラクション力）によってトルクを伝達する。その法線力は、入力側と出力側とで同じ大きさになる。また、そのトルクの伝達に必要な必要法線力は、変速比が１のときに入力側と出力側とで同じ大きさになる。ここで、入力側のみにトルクカムが設けられた無段変速機においては、変速比に拘わらず、一定の大きさの法線力が入力側と出力側とで発生する。しかしながら、この無段変速機においては、変速比に拘わらず入力側の必要法線力が一定の大きさである一方、変速比の値が大きいほど出力側の必要法線力が大きくなる（図２）。従って、この無段変速機では、最減速時における出力側の必要法線力の最大値に合わせて入力側と出力側の法線力を発生させなければならず、最減速時以外の変速比において、入力側と出力側の法線力が必要法線力に対して過剰になり、トルク伝達効率を悪化させてしまう可能性がある。また、入力側と出力側の双方にトルクカムが設けられた無段変速機においては、変速比が増速側のときに一定の大きさの法線力を発生させ、減速側のときに変速比の値が大きいほど大きな法線力を発生させる（図１７）。従って、この無段変速機では、増速時の入力側の法線力を必要法線力に一致させたとしても、そのときの出力側の法線力が必要法線力に対して過剰になる。更に、減速時においては、出力側の法線力を必要法線力に一致させたとしても、入力側の法線力が必要法線力に対して過剰になる。故に、この無段変速機においても、トルク伝達効率を悪化させてしまう可能性がある。
【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、トルク伝達効率を向上させることのできる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、回転中心となる変速機軸と、前記変速機軸上で対向させて配置した共通の第１回転中心軸を有する相対回転可能な第１及び第２の回転要素と、前記第１回転中心軸と平行な第２回転中心軸を有し、該第１回転中心軸を中心にして放射状に複数配置して前記第１及び第２の回転要素に挟持させた転動部材と、前記第１回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点及び前記第２回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点を当該各転動部材の傾転動作によって変えることで、変速比となる当該各回転要素の間の回転比を変化させる変速装置と、前記各転動部材を外周面上に配置し、前記変速機軸並びに前記第１及び第２の回転要素に対する相対回転が可能な第３回転要素と、前記第２回転中心軸を有し、前記転動部材から両端を突出させた当該転動部材の支持軸と、前記変速機軸上に配置され、前記各支持軸の夫々の端部を前記各転動部材の傾転動作が可能な状態で保持する第４回転要素と、を備えた無段変速機において、入力トルクを軸力に変換して前記第１回転要素に伝え、該軸力で前記第１回転要素を前記各転動部材に押し付ける第１トルク軸力変換機構と、前記第４回転要素と前記変速機軸との間に配設され、変速比が増速側のときには前記第４回転要素の回転トルクを前記第１トルク軸力変換機構の軸力とは逆向きの軸力に変換して当該第４回転要素に発生させ、変速比が減速側のときには前記第４回転要素の回転トルクを前記第１トルク軸力変換機構の軸力と同じ向きの軸力に変換して当該第４回転要素に発生させる第２トルク軸力変換機構と、を設けたことを特徴としている。
【０００７】
ここで、回転トルクを軸力に変換して前記第２回転要素に伝え、該軸力で前記第２回転要素を前記各転動部材に押し付けるトルク軸力変換機構を新たに設けてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る無段変速機に依れば、転動部材における入力側（第１回転要素側）の接触部においては、第１トルク軸力変換機構の軸力が作用する。これに対して、出力側（第２回転要素側）の接触部においては、変速比が１よりも小さい増速時であれば、第１トルク軸力変換機構の軸力を第２トルク軸力変換機構の軸力分だけ減少させた力が作用し、減速時であれば、第１トルク軸力変換機構の軸力に第２トルク軸力変換機構の軸力分だけ増加させた力が作用する。従って、この無段変速機は、第１トルク軸力変換機構だけで軸力を発生させる場合と比べて、増速時における出力側の法線力の減少が可能になるので、必要法線力に対する過剰分を減少させることができる。また、これにより、入力側の法線力を出力側の必要法線力の最大値に合わせる必要が無くなるので、入力側の法線力の必要法線力に対する過剰分についても減少させることができる。特に、その入力側の法線力の必要法線力に近づけることで、減速時における出力側の法線力についても減少させることができ、必要法線力に対する過剰分の減少が可能になる。故に、この無段変速機は、法線力の減少に伴いトルク伝達効率を向上させることができる。更に、この無段変速機は、出力側にも新たにトルク軸力変換機構を設けることで、転動部材における入力側の接触部において、増速時に第１トルク軸力変換機構と新たなトルク軸力変換機構による軸力が作用し、減速時にその軸力を第２トルク軸力変換機構の軸力分だけ減少させた力が作用する。また、出力側の接触部においては、増速時に第１トルク軸力変換機構と新たなトルク軸力変換機構による軸力を第２トルク軸力変換機構の軸力分だけ減少させた力が作用し、減速時に第１トルク軸力変換機構と新たなトルク軸力変換機構による軸力が作用する。従って、この無段変速機は、第１トルク軸力変換機構と新たなトルク軸力変換機構だけで軸力を発生させる場合と比べて、増速時における出力側の法線力と減速時における入力側の法線力の減少が可能になるので、これらの必要法線力に対する過剰分が減少し、トルク伝達効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明に係る無段変速機の実施例１の構成を示す部分断面図である。
【図２】図２は、入力側のトルクカムだけで発生させた入力側と出力側の接触部における法線力の一例を示す図である。
【図３】図３は、図１の矢印Ｘの方向に観た遊星ボールであり、増速時の入力側摩擦力と出力側摩擦力について説明する図である。
【図４】図４は、図１の矢印Ｘの方向から観た遊星ボールであり、減速時の入力側摩擦力と出力側摩擦力について説明する図である。
【図５】図５は、キャリアに作用する増速時の回転トルクについて説明する図である。
【図６】図６は、キャリアに作用する減速時の回転トルクについて説明する図である。
【図７】図７は、図１の矢印Ｘの方向に観たキャリアと支持軸と軸力伝達部とを示す断面図である。
【図８】図８は、実施例１の無段変速機における増速時の第２トルク軸力変換機構による軸力について示す図である。
【図９】図９は、遊星ボールにおける増速時の各接触部の法線力を示す図である。
【図１０】図１０は、変速比に対する入力側の法線力の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、変速比に対する出力側の法線力の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例１の無段変速機における減速時の第２トルク軸力変換機構による軸力について示す図である。
【図１３】図１３は、遊星ボールにおける減速時の各接触部の法線力を示す図である。
【図１４】図１４は、変速比に対する入力側の法線力の他の例を示す図である。
【図１５】図１５は、変速比に対する出力側の法線力の他の例を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明に係る無段変速機の実施例２の構成を示す部分断面図である。
【図１７】図１７は、入力側と出力側の双方のトルクカムで発生させた入力側と出力側の接触部における法線力の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、遊星ボールにおける減速時の各接触部の法線力を示す図である。
【図１９】図１９は、変速比に対する入力側の法線力の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、変速比に対する出力側の法線力の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、実施例２の無段変速機においてスラスト軸受を変更したものの構成について示す図である。
【図２２】図２２は、図２１の無段変速機において出力側の第２トルク軸力変換機構を省いた構成について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
［実施例１］
本発明に係る無段変速機の実施例１を図１から図１５に基づいて説明する。
【００１２】
最初に、本実施例の無段変速機の一例について図１を用いて説明する。図１の符号１は、本実施例の無段変速機を示す。
【００１３】
この無段変速機１の主要部を成す無段変速機構は、共通の第１回転中心軸Ｒ１を有する相互間での相対回転が可能な第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０と、その第１回転中心軸Ｒ１と後述する基準位置において平行な別の第２回転中心軸Ｒ２を各々有する複数の転動部材５０と、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０の回転中心に配置した変速機回転軸としてのシャフト６０と、を備えた所謂トラクション遊星ギヤ機構と云われるものである。この無段変速機１は、第２回転中心軸Ｒ２を第１回転中心軸Ｒ１に対して傾斜させ、転動部材５０を傾転させることによって、入出力間の変速比を変えるものである。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や第２回転中心軸Ｒ２に沿う方向を軸線方向と云い、その第１回転中心軸Ｒ１周りの方向を周方向と云う。また、その第１回転中心軸Ｒ１に直交する方向を径方向と云い、その中でも、内方に向けた側を径方向内側と、外方に向けた側を径方向外側と云う。この無段変速機１においては、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０の内の何れか１つを周方向へと回転させぬよう固定し、その内の残りが周方向に回転できるようになっている。この例示では、第４回転要素４０が固定対象になっている。
【００１４】
この無段変速機１においては、第１回転要素１０と第２回転要素２０と第３回転要素３０と第４回転要素４０との間で各転動部材５０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においては、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０の内の１つがトルク（動力）の入力部となり、残りの回転要素の内の少なくとも１つがトルクの出力部となる。これが為、この無段変速機１においては、入力部となる何れかの回転要素と出力部となる何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。例えば、この無段変速機１は、車両の動力伝達経路上に配設される。その際には、その入力部がエンジンやモータ等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。この無段変速機１においては、入力部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云い、出力部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云う。例えば、この無段変速機１は、先の車両の例示に従えば、加速等の様に動力源側からトルクが入力部たる回転要素に入力されて当該回転要素を回転させているときが正駆動となり、減速等の様に駆動輪側から出力部たる回転中の回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力されているときが逆駆動となる。
【００１５】
この無段変速機１においては、変速機軸としてのシャフト６０の中心軸（第１回転中心軸Ｒ１）を中心にして放射状に複数個の転動部材５０を配置する。その夫々の転動部材５０は、対向させて配置した第１回転要素１０と第２回転要素２０とで挟持させると共に、第３回転要素３０の外周面上に配設する。また、夫々の転動部材５０は、自身の回転中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）を中心にした自転を行う。更に、転動部材５０は、第４回転要素４０が第１回転中心軸Ｒ１を中心にして回転する場合、その第４回転要素４０と一緒に回転して、第１回転中心軸Ｒ１を中心にした公転を行う。この無段変速機１は、第１及び第２の回転要素１０，２０の内の少なくとも一方を転動部材５０に押し付けることによって、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０と転動部材５０との間に適切な摩擦力（トラクション力）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、この無段変速機１は、夫々の転動部材５０を自身の第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で傾転させ、第１回転要素１０と第２回転要素２０との間の回転速度（回転数）の比を変化させることによって、入出力間の回転速度（回転数）の比を変える。
【００１６】
ここで、この無段変速機１においては、第１及び第２の回転要素１０，２０が遊星ギヤ機構で云うところのリングギヤの機能を為すものとなる。また、第３回転要素３０はトラクション遊星ギヤ機構のサンローラとして機能し、第４回転要素４０はキャリアとして機能する。また、転動部材５０は、トラクション遊星ギヤ機構におけるボール型ピニオンとして機能する。以下、第１及び第２の回転要素１０，２０については、各々「第１及び第２の回転部材１０，２０」と云う。また、第３回転要素３０については「サンローラ３０」と云い、第４回転要素４０については「キャリア４０」と云う。また、転動部材５０については、「遊星ボール５０」と云う。
【００１７】
第１及び第２の回転部材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各遊星ボール５０を挟み込むように配設する。この例示においては、双方とも円環部材とする。
【００１８】
この第１及び第２の回転部材１０，２０は、後で詳述する各遊星ボール５０の径方向外側の外周曲面と接触する接触面を有している。その夫々の接触面は、例えば、遊星ボール５０の外周曲面の曲率と同等の曲率の凹円弧面、その外周曲面の曲率とは異なる曲率の凹円弧面、凸円弧面又は平面等の形状を成している。ここでは、後述する基準位置の状態で第１回転中心軸Ｒ１から各遊星ボール５０との接触部分までの距離が同じ長さになるように夫々の接触面を形成して、第１及び第２の回転部材１０，２０の各遊星ボール５０に対する夫々の接触角θが同じ角度になるようにしている。その接触角θとは、基準から各遊星ボール５０との接触部分までの角度のことである。ここでは、径方向を基準にしている。その夫々の接触面は、遊星ボール５０の外周曲面に対して点接触又は面接触している。また、夫々の接触面は、第１及び第２の回転部材１０，２０から遊星ボール５０に向けて軸線方向の力が加わった際に、その遊星ボール５０に対して径方向内側で且つ斜め方向の力（法線力Ｆｎ）が加わるように形成されている。
【００１９】
この例示においては、第１回転部材１０を無段変速機１の正駆動時におけるトルク入力部として作用させ、第２回転部材２０を無段変速機１の正駆動時におけるトルク出力部として作用させる。従って、その第１回転部材１０には入力軸１１が連結され、第２回転部材２０には出力軸２１が連結される。
【００２０】
その入力軸１１は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円盤部１１ａと円筒部１１ｂとを備えている。第１回転部材１０は、その円盤部１１ａの外周側で後述するトルクカム１２を介して連結される。一方、その円盤部１１ａの内周側には、円筒部１１ｂが設けられている。その円筒部１１ｂの内周面は、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２を介してシャフト６０の外周面に取り付けられている。従って、入力軸１１は、そのシャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。
【００２１】
また、出力軸２１は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた環状部２１ａと第１円筒部２１ｂと円盤部２１ｃと第２円筒部２１ｄとを備えている。第２回転部材２０は、その環状部２１ａに固定され、出力軸１１と共に一体になって回転する。その環状部２１ａの外周側には、第１円筒部２１ｂが第１及び第２の回転部材１０，２０や入力軸１１等を覆うように延設されている。第２円筒部２１ｄは、入力軸１１の円筒部１１ｂを覆うように設けられている。円盤部２１ｃは、その外周側が第１円筒部２１ｂの延設端に配設され、その内周側が第２円筒部２１ｄの端部に配設される。その第２円筒部２１ｄの内周面は、ラジアル軸受ＲＢ３，ＲＢ４を介して入力軸１１の円筒部１１ｂの外周面に取り付けられている。更に、円盤部２１ｃの外周側の平面と入力軸１１における円盤部１１ａの外周側の平面との間には、スラスト軸受ＴＢ１が配設されている。従って、出力軸２１は、入力軸１１に対する周方向の相対回転を行うことができる。
【００２２】
この無段変速機１は、ケース７１の内部に収められている。ケース７１は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円筒部７１ａと円盤部７１ｂと環状部７１ｃとを備えている。その円筒部７１ａは、一端が閉塞されており、その閉塞部分でシャフト６０に固定されている。円盤部７１ｂは、その円筒部７１ａの開口を塞ぐものである。環状部７１ｃは、円筒部７１ａの内周面から径方向内側に向けて延設されている。その円盤部７１ｂの内周側は、ラジアル軸受ＲＢ５を介して出力軸２１の第２円筒部２１ｄの外周面に取り付けられている。また、この円盤部７１ｂの外周側の平面と出力軸２１における円盤部２１ｃの外周側の平面との間には、スラスト軸受ＴＢ２が配設されている。更に、環状部７１ｃの平面と出力軸２１における環状部２１ａの平面及び第１円筒部２１ｂの端面との間には、スラスト軸受ＴＢ３が配設されている。従って、出力軸２１は、ケース７１に対する周方向の相対回転を行うことができる。
【００２３】
尚、ここで例示するシャフト６０は、そのケース７１や図示しない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の固定軸とする。
【００２４】
サンローラ３０は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円筒状のものであり、軸受（図示略）によってシャフト６０に対する周方向への相対回転を行える。このサンローラ３０の外周面には、複数個の遊星ボール５０が放射状に略等間隔で配置される。従って、このサンローラ３０においては、その外周面が遊星ボール５０の自転の際の転動面となる。このサンローラ３０は、自らの回転動作によって夫々の遊星ボール５０を転動（自転）させることもできれば、夫々の遊星ボール５０の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。また、このサンローラ３０は、シャフト６０に対する軸線方向への相対移動ができないように、その軸線方向の両端を挟み込む例えばスナップリング等の固定部材（図示略）がシャフト６０に取り付けられている。
【００２５】
キャリア４０は、夫々の遊星ボール５０の傾転動作を妨げないように後述する支持軸５１の夫々の端部を保持する。このキャリア４０は、例えば、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた第１及び第２の円盤部４１，４２を対向させて配置し、その第１及び第２の円盤部４１，４２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している。これにより、このキャリア４０は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール５０は、第１及び第２の円盤部４１，４２の間に配置し、その開放部分を介してキャリア４０の外周面から径方向外側に一部分を突出させている。
【００２６】
遊星ボール５０は、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５０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５０は、その中心を通って貫通させた支持軸５１によって回転自在に支持する。例えば、遊星ボール５０は、支持軸５１の外周面との間に配設した軸受（図示略）によって、第２回転中心軸Ｒ２を回転軸とした支持軸５１に対する相対回転（つまり自転）ができるようにしている。従って、この遊星ボール５０は、支持軸５１を中心にしてサンローラ３０の外周面上を転動することができる。その支持軸５１の両端は、遊星ボール５０から突出させておく。
【００２７】
その支持軸５１の基準となる位置は、図１に示すように、第２回転中心軸Ｒ２が第１回転中心軸Ｒ１と平行になる位置である。この支持軸５１は、その基準位置で形成される自身の回転中心軸（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５０と共に揺動（傾転）することができる。その傾転は、その傾転平面内で遊星ボール５０の中心を支点にして行われる。
【００２８】
この無段変速機１においては、夫々の遊星ボール５０の傾転角が基準位置、即ち０度のときに、第１回転部材１０と第２回転部材２０とが同一回転速度（同一回転数）で回転する。つまり、このときには、第１回転部材１０と第２回転部材２０の回転比（回転速度又は回転数の比）が１となり、変速比γが１になっている。一方、夫々の遊星ボール５０を基準位置から傾転させた際には、支持軸５１の中心軸から第１回転部材１０との接触部分までの距離が変化すると共に、支持軸５１の中心軸から第２回転部材２０との接触部分までの距離が変化する。これが為、第１回転部材１０又は第２回転部材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。例えば第２回転部材２０は、遊星ボール５０を一方へと傾転させたときに第１回転部材１０よりも低回転になり（減速）、他方へと傾転させたときに第１回転部材１０よりも高回転になる（増速）。従って、この無段変速機１においては、その傾転角を変えることによって、第１回転部材１０と第２回転部材２０との間の回転比（変速比γ）を無段階に変化させることができる。尚、ここでの増速時（γ＜１）には、図１における上側の遊星ボール５０を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール５０を紙面反時計回り方向に傾転させる。また、減速時（γ＞１）には、図１における上側の遊星ボール５０を紙面反時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール５０を紙面時計回り方向に傾転させる。
【００２９】
この無段変速機１には、その変速比γを変える変速装置８１が設けられている。変速比γは遊星ボール５０の傾転角φの変化に伴い変わるので、その変速装置８１としては、夫々の遊星ボール５０を傾転させる傾転装置を用いる。この変速装置８１には、この技術分野において周知のものを利用する。例えば、変速装置８１としては、延設された支持軸５１の一方の端部に取り付けられた長手方向が径方向の支持部材と、この支持部材に径方向の力を加えるアクチュエータと、で構成されたものが考えられる。この変速装置８１は、その支持部材を径方向へと動かすことにより、支持軸５１を介して遊星ボール５０を傾転させる。
【００３０】
この無段変速機１には、その変速装置８１による夫々の遊星ボール５０の傾転時に支持軸５１を傾転方向へと案内する為のガイド部が設けられている。この例示では、そのガイド部をキャリア４０に設ける。ガイド部は、遊星ボール５０から突出させた支持軸５１を傾転方向に向けて案内する径方向のガイド溝４３，４４であり、第１及び第２の円盤部４１，４２の夫々の対向する部分に遊星ボール５０毎に形成する。つまり、全てのガイド溝４３と全てのガイド溝４４は、軸線方向から観ると夫々に放射状を成している。ガイド溝４３は、第１円盤部４１の周方向を溝幅としたものであり、傾転時の支持軸５１の端面の軌跡に沿った溝底４３ａを有している。尚、ここでは、傾転時の摩擦損失を抑える為に、その支持軸５１の端面と溝底４３ａとの間に隙間を設けている。また、この無段変速機１においては、変速装置８１を第２円盤部４２とケース７１との間に配設しているので、支持軸５１が第２円盤部４２を貫通する必要がある。これが為、ガイド溝４４は、第２円盤部４２の周方向を溝幅、径方向を溝深さとする。
【００３１】
この無段変速機１においては、第１回転部材１０の回転に伴い第１回転部材１０と夫々の遊星ボール５０との間に摩擦力（トラクション力）が発生し、夫々の遊星ボール５０が自転を始める。そして、この無段変速機１においては、その夫々の遊星ボール５０の回転によって、各遊星ボール５０と第２回転部材２０との間、各遊星ボール５０とサンローラ３０との間にも摩擦力が発生し、その第２回転部材２０とサンローラ３０も回転を始める。
【００３２】
また、この無段変速機１においては、第２回転部材２０の回転に伴い第２回転部材２０と夫々の遊星ボール５０との間に摩擦力が発生し、夫々の遊星ボール５０が自転を始める。そして、この無段変速機１においては、その夫々の遊星ボール５０の回転によって、各遊星ボール５０と第１回転部材１０との間、各遊星ボール５０とサンローラ３０との間にも摩擦力が発生し、その第１回転部材１０とサンローラ３０も回転を始める。
【００３３】
この無段変速機１においては、その夫々の摩擦力の大きさの適正化を図ることによって効率の良い回転トルクの伝達が可能になる。そして、その効率の良いトルク伝達が可能な摩擦力とは、各遊星ボール５０における第１回転部材１０、第２回転部材２０及びサンローラ３０からの法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２，Ｆｎ３で決まる。この無段変速機１は、その法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２，Ｆｎ３が過大であった場合、トルク伝達効率が悪化する。一方、トルクが不足していた場合、摩擦力不足によりトルク伝達が行えなくなる可能性がある。これが為、この無段変速機１では、そのような摩擦力を発生させる法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２，Ｆｎ３が必要法線力Ｆｎｒ１，Ｆｎｒ２，Ｆｎｒ３として定められている。この無段変速機１においては、入力側となる第１回転部材１０からの必要法線力Ｆｎｒ１が変速比γに拘わらず一定になる（図２）。一方、出力側となる第２回転部材２０からの必要法線力Ｆｎｒ２は、変速比γ＝１を境にして、増速側で変速比γの数値が小さくなるほど必要法線力Ｆｎｒ１よりも小さく、減速側で変速比γの数値が大きくなるほど必要法線力Ｆｎｒ１よりも大きくなる（図２）。
【００３４】
この無段変速機１には、法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２，Ｆｎ３の元となる力、つまり軸線方向の力（軸力）を発生させる軸力発生装置が設けられている。その軸力発生装置としては、第１回転部材１０を夫々の遊星ボール５０に対して押し付ける為の軸力Ｆａを発生させるトルクカム機構（トルクカム１２）が設けられている。そのトルクカム１２は、回転トルクを軸力Ｆａに変換するトルク軸力変換機構であり、第１回転部材１０と入力軸１１における円盤部１１ａの外周側の平面との間に配設する。このトルクカム１２は、入力軸１１の回転トルクを第１回転部材１０に伝えると共に、夫々の軸線方向に向けた軸力Ｆａを発生させる。また、このトルクカム１２は、第１回転部材１０の回転トルクを入力軸１１に伝えると共に、夫々の軸線方向に向けた軸力Ｆａを発生させるものでもある。スラスト軸受ＴＢ１は、入力軸１１を挟んで径方向にてトルクカム１２と同等の位置に配置されており、その内の一方の軸力Ｆａを受け持つ。従って、他方の軸力Ｆａは、軸線方向に向けた推力となり、第１回転部材１０を介して夫々の遊星ボール５０に加わる。以下、この他方の軸力Ｆａのことを推力Ｆａとも云う。
【００３５】
また、その推力Ｆａは、夫々の遊星ボール５０を介して第２回転部材２０と出力軸２１に伝わる。スラスト軸受ＴＢ３は、ケース７１に取り付けられており、その推力Ｆａを受け持つ。従って、夫々の遊星ボール５０には、その第２回転部材２０を介して推力Ｆａと同様の反力Ｆａが加わる。
【００３６】
このトルクカム１２による法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２は、軸力Ｆａと接触角θにより決まり、「Ｆａ／ｓｉｎθ」となる。入力側（第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間）においては、その法線力Ｆｎ１（＝Ｆａ／ｓｉｎθ）が必要法線力Ｆｎｒ１となるように軸力Ｆａ、つまりトルクカム１２の諸元を設定すれば、効率の良いトルク伝達が可能な摩擦力を発生させることができる。しかしながら、この入力側に合わせた設定では、出力側（第２回転部材２０と各遊星ボール５０との間）において、減速時に法線力Ｆｎ２（＝Ｆａ／ｓｉｎθ）が必要法線力Ｆｎｒ２に対して不足することになり、摩擦力不足によりトルク伝達が行えなくなる可能性がある。故に、この軸力発生装置のままでは、図２に示すように、必要法線力Ｆｎｒ２の最大値に合わせてトルクカム１２の諸元を設定しなければならず、最減速時以外の変速比γで過剰な法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２が発生し、過剰な摩擦力によるトルク伝達効率の低下を招く虞がある。
【００３７】
そこで、この無段変速機１では、そのトルクカム１２の他にも軸力発生装置を設ける。このもう１つの軸力発生装置は、増速時（γ＜１）にトルクカム１２による推力Ｆａとは逆向きの軸力Ｆｆを発生させると共に、減速時（γ＞１）に推力Ｆａと同じ向きの軸力Ｆｆを発生させ、上記の基準位置（γ＝１）で軸力Ｆｆを発生させないように構成したものである。また、この軸力発生装置は、増速時には変速比γの値が小さいほど大きな軸力Ｆｆを発生させ、減速時には変速比γの値が大きいほど大きな軸力Ｆｆを発生させるように構成する。その軸力Ｆｆは、全ての遊星ボール５０に作用させる。
【００３８】
この無段変速機１においては、新たに設けた軸力発生装置についてもトルク軸力変換機構を備えるものとする。以下、先に例示したトルクカム１２を第１トルク軸力変換機構とも云い、新たなトルク軸力変換機構を第２トルク軸力変換機構と云う。その第２トルク軸力変換機構は、キャリア４０の第１円盤部４１の内周面に形成した雌ネジ部４５と、この雌ネジ部４５に螺合させたシャフト６０の外周面上の雄ネジ部６１と、キャリア４０の第２円盤部４２の内周面に形成した雌ネジ部４６と、この雌ネジ部４６に螺合させたシャフト６０の外周面上の雄ネジ部６２と、を備える。
【００３９】
ここで、遊星ボール５０においては、入力トルクが大きいほど第１回転部材１０との接触部（以下、「入力側接触部」という。）における摩擦力（以下、「入力側摩擦力」という。）が大きくなる。その入力側摩擦力は、入力トルクが一定であれば、変速比γが変わろうとも同じ大きさになる。その入力トルクを一定にした場合、変速比γが１のときには、遊星ボール５０における入力側摩擦力と第２回転部材２０との接触部（以下、「出力側接触部」という。）の摩擦力（以下、「出力側摩擦力」という。）とが同じ大きさになる。これに対して、増速時（γ＜１）の遊星ボール５０においては、図３に示すように、入力側摩擦力に対して出力側摩擦力が小さくなり、変速比γの値が小さくなるほどその差が拡がる。一方、減速時（γ＞１）の遊星ボール５０においては、図４に示すように、入力側摩擦力に対して出力側摩擦力が大きくなり、変速比γの値が大きくなるほどその差が拡がる。
【００４０】
キャリア４０には、その入力側摩擦力と出力側摩擦力との差分に応じた周方向のトルクが支持軸５１を介して遊星ボール５０毎に入力される。例えば、入力軸１１側から軸線方向に観て、入力トルクにより第１回転部材１０が反時計回りに回転する場合を例に挙げる。この場合、キャリア４０には、増速時であれば反時計回りのトルクが作用し（図５）、減速時であれば時計回りのトルクが作用する（図６）。入力側摩擦力と出力側摩擦力との差は入力トルクと変速比γによって変わるので、増速時又は減速時にキャリア４０に対して入力されるトルクは、その入力トルクと変速比γに応じて変化する。このトルクは、増速時には変速比γの値が小さいほど大きくなり、減速時には変速比γの値が大きいほど大きくなる。
【００４１】
キャリア４０とシャフト６０の間には第２トルク軸力変換機構が設けられているので、キャリア４０は、入力されたトルクによって、シャフト６０に対する相対回転と共に軸線方向へと移動することができる。この新たな軸力発生装置においては、その軸線方向への移動量が多いほど（つまり入力されたトルクが大きいほど）キャリア４０には大きな軸力Ｆｆが発生することになるので、その軸線に沿ったキャリア４０の移動の方向と軸力Ｆｆの方向とを一致させる。従って、雌ネジ部４５，４６と雄ネジ部６１，６２は、増速時にトルクカム１２による推力Ｆａとは逆向きへとキャリア４０をシャフト６０に対して相対移動させ、減速時にその推力Ｆａと同じ向きへとキャリア４０をシャフト６０に対して相対移動させるよう螺刻形状を設定する。この軸力発生装置は、増速時であれば変速比γの値が小さいほど、減速時であれば変速比γの値が大きいほど、大きな軸力Ｆｆを発生させる。
【００４２】
このキャリア４０の回転量や軸線方向への移動量は、軸力Ｆｆを遊星ボール５０に伝達できるだけの量でよい。この無段変速機１においては、キャリア４０が固定対象になっているので、このキャリア４０の回転量を少量に抑えることが好ましい。従って、雌ネジ部４５，４６と雄ネジ部６１，６２は、可能な限り少しのキャリア４０の回転量で軸力Ｆｆを発生させることができるようにネジピッチ等の螺刻形状を設定することが好ましい。
【００４３】
この新たな軸力発生装置には、更に、キャリア４０に発生した軸力Ｆｆを遊星ボール５０に伝える軸力伝達部５２，５３を設ける。ここでは、支持軸５１に設けた円柱体又は円筒体を軸力伝達部５２，５３として用いる。その軸力伝達部５２，５３は、支持軸５１における遊星ボール５０から突出させた夫々の外周面上であり、且つ、その中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）と遊星ボール５０の傾転中心軸との交点から同じ距離だけ離した位置に各々配設する（図１，７）。ここで例示する軸力伝達部５２，５３は、支持軸５１を挟んで１つずつ配設する。
【００４４】
第１円盤部４１側の軸力伝達部５２は、支持軸５１の傾転動作と共にガイド溝４３の円弧状の溝底４３ａに沿って外周面を接触させながら移動させる。これが為、この軸力伝達部５２は、その外周面を溝底４３ａに当接させた状態で配置する。ここで、そのガイド溝４３の溝幅は、２つの軸力伝達部５２の厚さ分を考慮して設定する。そのガイド溝４３の側壁と軸力伝達部５２の円形又は環状の側面との間には、傾転時の摩擦損失を抑えるべく、隙間を設けることが好ましい。また、そのような摩擦損失を抑える為に、軸力伝達部５２は、自身の中心軸を中心にして自転できるように円柱体又は円筒体のローラとして配設し、その外周面が溝底４３ａに沿って転動しながら傾転できるように構成することが好ましい。
【００４５】
一方、第２円盤部４２には、その夫々のガイド溝４３と対向する部分に当該ガイド溝４３と同型状のガイド溝４７を設ける。そのガイド溝４７は、ガイド溝４４と連通しており、そのガイド溝４４により切り取られた部分を除き、ガイド溝４３の溝底４３ａと同心円で且つ同一半径の円弧状の溝底４７ａを有する。軸力伝達部５３は、支持軸５１の傾転動作と共にその溝底４７ａに沿って外周面を接触させながら移動させる。これが為、この軸力伝達部５３は、その外周面を溝底４７ａに当接させた状態で配置する。この軸力伝達部５３についても、傾転時の摩擦損失を抑える為に、軸力伝達部５２と同様の自転可能なローラにすることが好ましい。
【００４６】
図８に示す増速時には、キャリア４０がシャフト６０に対する回転と共に第１トルク軸力変換機構（トルクカム１２）の軸力Ｆａとは逆向きの軸線方向へと移動するので、溝底４７ａを介して軸力伝達部５３が変速比γに応じた軸力Ｆｆで押圧され、その軸力Ｆｆが支持軸５１を介して各遊星ボール５０に伝わる。図９には、そのときの入力側接触部と出力側接触部の軸力Ｆｓ１，Ｆｓ２と、この軸力Ｆｓ１，Ｆｓ２により入力側接触部と出力側接触部とに発生する法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２と、を示している。
【００４７】
入力側接触部における増速時の軸力Ｆｓ１は、トルクカム１２による軸力Ｆａそのものである（Ｆｓ１＝Ｆａ）。一方、出力側接触部における増速時の軸力Ｆｓ２は、その軸力Ｆａから第２トルク軸力変換機構による軸力Ｆｆを差し引いたものである（Ｆｓ２＝Ｆａ−Ｆｆ）。この無段変速機１においては、その入出力間の軸力差Ｆｆがスラスト軸受ＴＢ１上に出てしまうが、その軸力差Ｆｆに相当する反力をスラスト軸受ＴＢ２が受け持っている。
【００４８】
接触角が「θ」なので、図９に示すように、増速時には、入力側接触部の法線力Ｆｎ１と出力側接触部の法線力Ｆｎ２が下記のようになる。尚、その図９には、サンローラ３０との接触部における法線力Ｆｎ３についても示している。
【００４９】
Ｆｎ１＝Ｆａ／ｓｉｎθ
Ｆｎ２＝（Ｆａ−Ｆｆ）／ｓｉｎθ
Ｆｎ３＝２Ｆａ／ｔａｎθ＋Ｆｆ｛（ｔａｎθ−ｔａｎφ）／ｔａｎθｔａｎφ｝
【００５０】
ここで、変速比γに拘わらず軸力Ｆａは一定なので、法線力Ｆｎ１は、「Ｆａ／ｓｉｎθ」のまま一定である（図１０）。これに対して、増速時の軸力Ｆｆは変速比γの値が小さくなるほど大きくなるので、法線力Ｆｎ２は、変速比γの値が小さくなるにつれて軸力Ｆｆの分だけ小さくなっていく（図１１）。その図１０，１１は、法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２の一例を示したものである。その図１１では、法線力Ｆｎ２の傾斜角が必要法線力Ｆｎｒ２の傾斜角と同じになるように（つまり法線力Ｆｎ２を必要法線力Ｆｎｒ２に一致させるように）、変速比γに対する軸力Ｆｆの大きさ、つまり雌ネジ部４５，４６と雄ネジ部６１，６２におけるネジピッチ等の螺刻形状を設定している。
【００５１】
また、図１２に示す減速時には、キャリア４０がシャフト６０に対する増速時とは逆方向の回転と共に第１トルク軸力変換機構（トルクカム１２）の軸力Ｆａと同じ向きの軸線方向へと移動するので、溝底４３ａを介して軸力伝達部５２が変速比γに応じた軸力Ｆｆで押圧され、その軸力Ｆｆが支持軸５１を介して各遊星ボール５０に伝わる。図１３には、そのときの入力側接触部と出力側接触部の軸力Ｆｓ１，Ｆｓ２と、この軸力Ｆｓ１，Ｆｓ２により入力側接触部と出力側接触部とに発生する法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２と、を示している。
【００５２】
入力側接触部における減速時の軸力Ｆｓ１は、トルクカム１２による軸力Ｆａそのものである（Ｆｓ１＝Ｆａ）。一方、出力側接触部における減速時の軸力Ｆｓ２は、その軸力Ｆａに第２トルク軸力変換機構による軸力Ｆｆを加えたものである（Ｆｓ２＝Ｆａ＋Ｆｆ）。この無段変速機１においては、その入出力間の軸力差Ｆｆがスラスト軸受ＴＢ１上に出てしまうが、その軸力差Ｆｆに相当する反力をスラスト軸受ＴＢ３が受け持っている。
【００５３】
この減速時には、図１３に示すように、入力側接触部の法線力Ｆｎ１と出力側接触部の法線力Ｆｎ２が下記のようになる。尚、その図１３には、サンローラ３０との接触部における法線力Ｆｎ３についても示している。
【００５４】
Ｆｎ１＝Ｆａ／ｓｉｎθ
Ｆｎ２＝（Ｆａ＋Ｆｆ）／ｓｉｎθ
Ｆｎ３＝２Ｆａ／ｔａｎθ＋Ｆｆ｛（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）／ｔａｎθｔａｎφ｝
【００５５】
その法線力Ｆｎ１は、増速時と同様に「Ｆａ／ｓｉｎθ」のまま一定である（図１０）。これに対して、軸力Ｆｆは変速比γの値が大きくなるほど大きくなるので、法線力Ｆｎ２は、変速比γの値が大きくなるにつれて軸力Ｆｆの分だけ大きくなっていく（図１１）。
【００５６】
尚、変速比γが１のときには、入力側摩擦力と出力側摩擦力とに差が生じないので、キャリア４０にトルクが入力されず、このキャリア４０がシャフト６０に対する相対回転を行わない。これが為、このときの法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２は、「Ｆａ／ｓｉｎθ」となる。
【００５７】
ここでは、トルクカム１２だけを軸力発生装置として有する場合との比較を容易にするべく、入力側接触部の法線力Ｆｎ１を図２に示す法線力Ｆｎ１と同じ大きさにしている（Ｆｎ１＝Ｆａ／ｓｉｎθ）。その図２からも明らかなように、出力側接触部の法線力Ｆｎ２は、変速比γの値が小さくなればなるほど必要法線力Ｆｎｒ２に対して過剰になっている。これに対して、第２トルク軸力変換機構を備えた軸力発生装置も設けることで、この無段変速機１は、図１１に示すように、出力側接触部における増速時の法線力Ｆｎ２を入力側接触部の法線力Ｆｎ１（トルクカム１２のみの場合の法線力Ｆｎ２）よりも減らすことができ、必要法線力Ｆｎｒ２に対する過剰分も減らすことができる。従って、この無段変速機１は、増速時のトルク伝達効率を向上させることができる。尚、減速時においては、出力側接触部の法線力Ｆｎ２が入力側接触部の法線力Ｆｎ１（トルクカム１２のみの場合の法線力Ｆｎ２）よりも増加し、必要法線力Ｆｎｒ２に対する過剰分が増えてしまう。しかしながら、この無段変速機１は、出力側接触部の必要法線力Ｆｎｒ２に対する法線力Ｆｎ２の過剰分を変速比γの全域に渡って同等の大きさにできるので、変速比γに応じたトルク伝達効率の変化（図２の場合には変速比γの値が小さくなるほどトルク伝達効率が悪化する）を抑えることができる。
【００５８】
ここで、この無段変速機１においては、入力側接触部の法線力Ｆｎ１（＝Ｆａ／ｓｉｎθ）を必要法線力Ｆｎｒ１に一致させる軸力Ｆａとなるように、トルクカム１２のカム角等の諸元を設定することが好ましい。これにより、法線力Ｆｎ１が必要法線力Ｆｎｒ１と同じ大きさになるので（図１４）、入力側接触部においては、最適なトルク伝達効率になる。そして、この無段変速機１においては、このトルクカム１２の諸元の設定に加えて、上述した雌ネジ部４５，４６と雄ネジ部６１，６２の螺刻形状（法線力Ｆｎ２の傾斜角と必要法線力Ｆｎｒ２の傾斜角とを一致させる螺刻形状）を採用することで、出力側接触部の法線力Ｆｎ２も必要法線力Ｆｎｒ２に一致させることができ（図１５）、出力側接触部も最適なトルク伝達効率になる。従って、この無段変速機１は、最も効率良くトルクを伝達することができる。
【００５９】
［実施例２］
次に、本発明に係る無段変速機の実施例２を図１６から図２２に基づいて説明する。
【００６０】
図１６の符号２は、本実施例２の無段変速機を示す。この無段変速機２は、実施例１の無段変速機１に対して、出力側（第２回転部材２０側）にもトルクカム２２を設けたものである。そのトルクカム２２は、回転トルクをトルクカム１２と同じ大きさの軸力Ｆａに変換するトルク軸力変換機構であり、第２回転部材２０と出力軸２１における環状部２１ａの平面との間に配設する。このトルクカム２２は、出力軸２１の回転トルクを第２回転部材２０に伝えると共に、夫々の軸線方向に向けた軸力Ｆａを発生させる。また、このトルクカム２２は、第２回転部材２０の回転トルクを出力軸２１に伝えると共に、夫々の軸線方向に向けた軸力Ｆａを発生させるものでもある。その内の一方の軸力Ｆａは、環状部２１ａとスラスト軸受ＴＢ３を介してケース７１の環状部７１ｃに受け止められる。従って、他方の軸力Ｆａは、軸線方向に向けた推力となり、第２回転部材２０を介して夫々の遊星ボール５０に加わる。
【００６１】
２つのトルクカム１２，２２は、図１７に示すように、変速比γ毎に同じ大きさの法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２を発生させる。この図１７では、増速側で入力側接触部の必要法線力Ｆｎｒ１に法線力Ｆｎ１（＝Ｆａ／ｓｉｎθ）を一致させるようにトルクカム１２，２２の諸元が設定されている。従って、増速側においては、出力側接触部の必要法線力Ｆｎｒ２に対して法線力Ｆｎ２が過剰になる。また、この図１７では、減速側で出力側接触部の必要法線力Ｆｎｒ２に法線力Ｆｎ２（＝Ｆａ／ｓｉｎθ）を一致させるようにトルクカム１２，２２の諸元が設定されている。従って、減速側においては、入力側接触部の必要法線力Ｆｎｒ１に対して法線力Ｆｎ１が過剰になる。
【００６２】
ところが、この無段変速機２には、実施例１の無段変速機１と同様の第２トルク軸力変換機構（雌ネジ部４５，４６と雄ネジ部６１，６２）を備えた軸力発生装置が設けられている。従って、入力側接触部と出力側接触部においては、増速時や減速時の軸力Ｆｓ１，Ｆｓ２、そして法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２，Ｆｎ３が次のようになる。
【００６３】
増速時には、実施例１の無段変速機１の増速時と同様の軸力Ｆｓ１，Ｆｓ２が発生する（Ｆｓ１＝Ｆａ、Ｆｓ２＝Ｆａ−Ｆｆ）。従って、増速時の法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２，Ｆｎ３は、図９に示す実施例１の増速時の法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２，Ｆｎ３と同じものになる。
【００６４】
Ｆｎ１＝Ｆａ／ｓｉｎθ
Ｆｎ２＝（Ｆａ−Ｆｆ）／ｓｉｎθ
Ｆｎ３＝２Ｆａ／ｔａｎθ＋Ｆｆ｛（ｔａｎθ−ｔａｎφ）／ｔａｎθｔａｎφ｝
【００６５】
この無段変速機２においては、その増速時の入出力間の軸力差Ｆｆがスラスト軸受ＴＢ１上に出てしまうが、その軸力差Ｆｆに相当する反力をスラスト軸受ＴＢ２が受け持っている。
【００６６】
一方、減速時には、図１８に示すように、軸力Ｆｓ１，Ｆｓ２が増速時に対して入れ替わる。つまり、入力側接触部には、軸力Ｆｓ１（＝Ｆａ−Ｆｆ）が作用し、出力側接触部には、軸力Ｆｓ２（＝Ｆａ）が作用する。従って、減速時には、法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２についても増速時に対して入れ替わる。尚、法線力Ｆｎ３については、増速時と同じである。
【００６７】
Ｆｎ１＝（Ｆａ−Ｆｆ）／ｓｉｎθ
Ｆｎ２＝Ｆａ／ｓｉｎθ
Ｆｎ３＝２Ｆａ／ｔａｎθ＋Ｆｆ｛（ｔａｎθ−ｔａｎφ）／ｔａｎθｔａｎφ｝
【００６８】
この無段変速機２においては、その減速時の入出力間の軸力差Ｆｆがスラスト軸受ＴＢ１上に出てしまうが、その軸力差Ｆｆに相当する反力をスラスト軸受ＴＢ３が受け持っている。
【００６９】
図１９，２０には、変速比γに対する入力側接触部の法線力Ｆｎ１と出力側接触部の法線力Ｆｎ２の一例を各々示している。
【００７０】
増速時の法線力Ｆｎ１は、２つのトルクカム１２，２２のみによる法線力Ｆｎ１と同じであり、必要法線力Ｆｎｒ１に一致させている。これが為、増速時の入力側接触部においては、最適なトルク伝達効率になっている。一方、減速時の法線力Ｆｎ１は、変速比γの値が大きくなるほど軸力Ｆｆが大きくなるので、変速比γの値が大きくなるにつれて軸力Ｆｆの分だけ小さくなっていく。これにより、この減速時の法線力Ｆｎ１は、２つのトルクカム１２，２２のみによる法線力Ｆｎ１よりも小さくなり、必要法線力Ｆｎｒ１に近づく。これが為、減速時の入力側接触部においては、必要法線力Ｆｎｒ１に対する過剰分が減るので、トルク伝達効率を向上させることができる。
【００７１】
また、増速時の法線力Ｆｎ２は、変速比γの値が小さくなるほど軸力Ｆｆが大きくなるので、変速比γの値が小さくなるにつれて軸力Ｆｆの分だけ小さくなっていく。これにより、この増速時の法線力Ｆｎ２は、２つのトルクカム１２，２２のみによる法線力Ｆｎ２よりも小さくなり、必要法線力Ｆｎｒ２に近づく。これが為、増速時の出力側接触部においては、必要法線力Ｆｎｒ２に対する過剰分が減るので、トルク伝達効率を向上させることができる。一方、減速時の法線力Ｆｎ２は、２つのトルクカム１２，２２のみによる法線力Ｆｎ２と同じであり、必要法線力Ｆｎｒ２に一致させている。これが為、減速時の出力側接触部においては、最適なトルク伝達効率になっている。
【００７２】
このように、この無段変速機２は、２つのトルクカム１２，２２だけを軸力発生装置として有する場合に比べて、トルク伝達効率を向上させることができる。
【００７３】
ここで、この無段変速機２においては、増速時の法線力Ｆｎ２を必要法線力Ｆｎｒ２に一致させるように、そして減速時の法線力Ｆｎ１を必要法線力Ｆｎｒ１に一致させるように、雌ネジ部４５，４６と雄ネジ部６１，６２におけるネジピッチ等の螺刻形状を設定することが好ましい。これにより、この無段変速機２は、全ての変速比γにおいて法線力Ｆｎ１，Ｆｎ２が必要法線力Ｆｎｒ１，Ｆｎｒ２に一致するので、入力側接触部と出力側接触部のトルク伝達効率が変速比γに拘わらず最適になり、最も効率良くトルクを伝達することができる。
【００７４】
ところで、上述した各実施例１，２の無段変速機１，２においては、増速時の入出力間の軸力差Ｆｆに相当する反力がスラスト軸受ＴＢ２に入力される。そのスラスト軸受ＴＢ２は、第１回転部材１０等と同等の外径を有しており、無段変速機１，２における径方向外側で反力Ｆｆを受け持っている。従って、このスラスト軸受ＴＢ２においては、出力軸２１側の係合部材とケース７１側の係合部材との間における周方向の相対回転速度が高く、その間の摩擦損失が大きくなる虞がある。
【００７５】
そこで、図２１に示す無段変速機３においては、そのスラスト軸受ＴＢ２に替えて、出力軸２１とケース７１の間にスラスト軸受ＴＢ４を配設する。この無段変速機３は、実施例２の無段変速機２において、スラスト軸受ＴＢ２をスラスト軸受ＴＢ４に置き換えたものである。そのスラスト軸受ＴＢ４は、言うなれば、スラスト軸受ＴＢ２の外径を小さくして、配置を径方向内側のシャフト６０へと近づけたものである。スラスト軸受とは、外径が小さいほど、単位時間当りの移動距離が短くなるので（つまり係合部材間の相対回転速度が低くなるので）、摩擦損失が小さくなる。故に、この無段変速機３のスラスト軸受ＴＢ４は、実施例１，２のスラスト軸受ＴＢ２よりも摩擦損失が低減されている。従って、この無段変速機３は、実施例１，２の無段変速機１，２に対して、増速時のトルク伝達効率を向上させることができる。
【００７６】
ここで、この無段変速機３において入力軸１１と出力軸２１を夫々出力軸と入力軸として使用した場合、スラスト軸受ＴＢ４は、減速時の反力Ｆｆを受け持つことになる。従って、この場合には、減速時のトルク伝達効率を向上させることができる。
【００７７】
ここでは２つのトルクカム１２，２２を有する無段変速機３を例に挙げたが、実施例１の無段変速機１においてスラスト軸受ＴＢ２をスラスト軸受ＴＢ４に置き換えたものであっても、その無段変速機３の場合と同様にトルク伝達効率を向上させることができる。
【００７８】
また、上述した各実施例１，２の無段変速機１，２、更に無段変速機３においては、キャリア４０の第１円盤部４１と第２円盤部４２の双方に第２トルク軸力変換機構（雌ネジ部４５，４６と雄ネジ部６１，６２）を設けている。ここで、キャリア４０は、第２トルク軸力変換機構を第１円盤部４１と第２円盤部４２の内の何れか一方に設けていれば、軸力伝達部５２，５３と支持軸５１を介して増速時及び減速時に軸力Ｆｆを遊星ボール５０に作用させることができる。そこで、第２トルク軸力変換機構は、無段変速機１−３において、第１円盤部４１と第２円盤部４２の内の何れか一方に設けていればよい。
【００７９】
図２２には、第１円盤部４１にのみ第２トルク軸力変換機構（雌ネジ部４５と雄ネジ部６１）を設けた無段変速機４を例示している。その無段変速機４は、上記の無段変速機３において、第２円盤部４２側の第２トルク軸力変換機構（雌ネジ部４６と雄ネジ部６２）を省いたものである。尚、その第２円盤部４２は、シャフト６０に対して相対回転できる。この無段変速機４の減速時には、前述した無段変速機１−３と同様に、第１円盤部４１側の第２トルク軸力変換機構により軸力伝達部５２を押圧可能な軸力Ｆｆが発生する。一方、増速時には、その第１円盤部４１側の第２トルク軸力変換機構が減速時とは逆方向の軸力Ｆｆを発生させ、その軸力Ｆｆが連結軸（図示略）を介して第２円盤部４２に伝わる。これが為、この無段変速機４の増速時には、その第２円盤部４２を介して軸力伝達部５３に伝わり、その際の軸力Ｆｆを各遊星ボール５０に作用させることができる。
【００８０】
このように、第２トルク軸力変換機構が第１円盤部４１と第２円盤部４２の内の何れか一方だけに設けられていたとしても、その無段変速機は、ベースとする無段変速機１−３と同様に動作して、これらと同等の効果を得ることができる。更に、この無段変速機は、第２トルク軸力変換機構を１つ減らすことで、その無段変速機１−３に対して、ネジ加工費用を低減させることができ、且つ、組み付け作業性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、本発明に係る無段変速機は、トルク伝達効率を向上させる技術に有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１，２，３，４  無段変速機
１０  第１回転部材（第１回転要素）
１２，２２  トルクカム
２０  第２回転部材（第２回転要素）
３０  サンローラ（第３回転要素）
４０  キャリア（第４回転要素）
４１  第１円盤部
４２  第２円盤部
４３，４４，４７  ガイド溝
４３ａ，４７ａ  溝底
４５，４６  雌ネジ部
５０  遊星ボール（転動部材）
５１  支持軸
５２，５３  軸力伝達部
６０  シャフト
６１，６２         雄ネジ部
７１  ケース
８１  変速装置
Ｒ１  第１回転中心軸
Ｒ２  第２回転中心軸
ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３，ＲＢ４，ＲＢ５  ラジアル軸受
ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３，ＴＢ４  スラスト軸受
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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