(57)【要約】【課題】燃費性能を向上させること。【解決手段】第１回転中心軸Ｒ１を有するシャフト５０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４０と、シャフト５０に固定したキャリア６０と、回転により遊星ボール４０の傾転動作を可能にするアイリスプレート８１を備えた変速装置と、を備えた無段変速機において、キャリア６０は、支持軸４１の遊星ボール４０からの突出部を径方向に案内するガイド溝６３，６４を有し、アイリスプレート８１は、径方向外側に向かうに従い径方向の基準線に対して周方向に離れていく絞り孔８２を有する。そして、その絞り孔８２は、第１回転中心軸Ｒ１が中心となる同心円の円弧状に形成された部位であり、変速比が最増速のときに支持軸４１の一方の突出部の保持が可能な円弧部８２ａを有すること。【選択図】図３
2012127457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心となる固定軸としての変速機軸と、
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、
前記変速機軸に固定され、且つ、前記支持軸の夫々の突出部を径方向に案内するガイド溝又はガイド孔の形成された固定要素と、
前記変速機軸に対して前記第１回転中心軸を中心に相対回転することで前記各転動部材の傾転動作を可能にする傾転要素を備え、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、変速比となる入力側の前記第１回転要素と出力側の前記第２回転要素との間の回転比を変化させる変速装置と、
を備え、
径方向外側に向かうに従い径方向の基準線に対して周方向に離れていく孔又は溝であり、挿入された前記支持軸の一方の突出部が一方の端部に向けて移動することで前記転動部材が増速側へと傾転動作を行い、該突出部が他方の端部に向けて移動することで前記転動部材が減速側へと傾転動作を行う絞り孔又は絞り溝が前記傾転要素に形成された無段変速機において、
前記絞り孔又は前記絞り溝は、前記第１回転中心軸が中心となる同心円の円弧状に形成された部位であり、変速比が最増速のときに前記支持軸の一方の突出部の保持が可能な円弧部を有することを特徴とした無段変速機。
【請求項２】
前記絞り孔又は前記絞り溝は、前記第１回転中心軸が中心となる同心円の円弧状に形成され、変速比が最減速のときに前記支持軸の一方の突出部の保持が可能な円弧部を更に有することを特徴とした請求項１記載の無段変速機。
【請求項３】
前記傾転要素は、前記各転動部材に対して出力側の前記第２回転要素の側に配置することを特徴とした請求項１又は２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、共通の回転軸を有する複数の回転要素と、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、各回転要素の内の２つに挟持された各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としては、回転中心となる変速機軸と、この変速機軸の中心軸を第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第１回転要素と第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を備えたものが知られている。この無段変速機には、転動部材を自転させると共に支持する支持軸（回転軸）と、この支持軸における転動部材からの夫々の突出部分を介して当該転動部材を保持する固定要素と、が転動部材毎に用意されている。その固定要素を成す夫々の円盤部材には、支持軸の夫々の突出部分を保持すると共に転動部材の傾転時に径方向へと案内するガイド溝又はガイド孔が形成されている。例えば、下記の特許文献１及び２には、この種の無段変速機について開示されている。これら特許文献１及び２の無段変速機は、転動部材を傾転させる為のアイリスプレート（円盤部材）を備えている。そのアイリスプレートは、支持軸の端部が挿入されるアイリス溝を備えており、そのアイリス溝において、自身の回転と共に支持軸の端部を最減速の変速比となる最減速部分と最増速の変速比となる最増速部分との間で案内する。尚、特許文献１のアイリス溝は、最減速部分から更に延在させた変速機軸と同心円の弧状部（つまり周方向に沿った弧状部）を有しており、アイリスプレートを最減速の状態のまま更に回転させることができる。その弧状部は、アイリスプレートにおける径方向の内側に設けられている。この特許文献１の無段変速機においては、その最減速の状態から更にアイリスプレートを回転させることで、アイリスプレートの外周側に設けた傾斜路によりクラッチがスラストベアリング側に押し付けられ、入力側からの動力伝達が遮断される。即ち、この特許文献１のアイリス溝の弧状部は、変速比を最減速の状態に維持したまま動力伝達を遮断する為のものである。また、特許文献２の無段変速機においては、第１回転要素と第２回転要素とを夫々入力側と出力側とした場合、その第１回転要素と固定要素の入力側の円盤部材との間にアイリスプレートが配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００８２１６９号明細書
【特許文献２】実開昭５２−３５４８１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、上述したようなアイリスプレートを転動部材の傾転機構（変速機構）に利用する場合には、支持軸からアイリス溝の溝壁に対して径方向の力が加わっており、その力によりアイリスプレートを回転させようとする。これが為、或る一定の変速比で保持するときには、例えば、そのアイリスプレートの回転を停止させる力を加え続ける必要がある。従って、この無段変速機においては、変速比の保持の為に、その力を発生させるエネルギが必要になり、燃費の悪化を招く虞がある。このことは、変速比が最増速又は最減速のときも同様である。
【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、燃費性能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、回転中心となる固定軸としての変速機軸と、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、前記変速機軸に固定され、且つ、前記支持軸の夫々の突出部を径方向に案内するガイド溝又はガイド孔の形成された固定要素と、前記変速機軸に対して前記第１回転中心軸を中心に相対回転することで前記各転動部材の傾転動作を可能にする傾転要素を備え、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、変速比となる入力側の前記第１回転要素と出力側の前記第２回転要素との間の回転比を変化させる変速装置と、を備え、径方向外側に向かうに従い径方向の基準線に対して周方向に離れていく孔又は溝であり、挿入された前記支持軸の一方の突出部が一方の端部に向けて移動することで前記転動部材が増速側へと傾転動作を行い、該突出部が他方の端部に向けて移動することで前記転動部材が減速側へと傾転動作を行う絞り孔又は絞り溝が前記傾転要素に形成された無段変速機において、前記絞り孔又は前記絞り溝は、前記第１回転中心軸が中心となる同心円の円弧状に形成された部位であり、変速比が最増速のときに前記支持軸の一方の突出部の保持が可能な円弧部を有することを特徴としている。
【０００７】
ここで、前記絞り孔又は前記絞り溝は、前記第１回転中心軸が中心となる同心円の円弧状に形成され、変速比が最減速のときに前記支持軸の一方の突出部の保持が可能な円弧部を更に有することが望ましい。
【０００８】
また、前記傾転要素は、前記各転動部材に対して出力側の前記第２回転要素の側に配置することが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る無段変速機に依れば、変速比が最増速のときに支持軸から傾転要素に作用する力が径方向の傾転力だけとなり、その力によって傾転要素に回転モーメントが発生しない。従って、この無段変速機においては、その回転モーメントを相殺する為の回転モーメント、つまり変速比を最増速の状態のまま保つ為の変速比維持モーメントを傾転要素に働かせなくてもよく、その変速比維持モーメントを発生させる為の動力を必要としない。故に、この無段変速機は、変速比が最増速のときに車両の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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、キャリアのガイド溝について説明する図である。
【図３】図３は、アイリスプレートについて説明する図である。
【図４】図４は、減速時の支持軸のずれについて説明する図である。
【図５】図５は、遊星ボールとサンローラとの間に発生する減速時のサイドスリップ速度について説明する図である。
【図６】図６は、減速時の傾転動作について説明する図である。
【図７】図７は、減速時における出力側接触部の接線力の分力について説明する図である。
【図８】図８は、減速時に支持軸からアイリスプレートに作用する力について説明する図である。
【図９】図９は、アイリスプレートの絞り孔とキャリアのガイド溝と支持軸との位置関係について説明する図である。
【図１０】図１０は、増速時の支持軸のずれについて説明する図である。
【図１１】図１１は、遊星ボールとサンローラとの間に発生する増速時のサイドスリップ速度について説明する図である。
【図１２】図１２は、増速時の傾転動作について説明する図である。
【図１３】図１３は、増速時における出力側接触部の接線力の分力について説明する図である。
【図１４】図１４は、増速時に支持軸からアイリスプレートに作用する力について説明する図である。
【図１５】図１５は、変速比が最増速のときのアイリスプレートの絞り孔と支持軸との位置関係について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
［実施例］
本発明に係る無段変速機の実施例を図１から図１５に基づいて説明する。
【００１３】
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。
【００１４】
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３の回転要素１０，２０，３０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４０と、第１から第３の回転要素１０，２０，３０の回転中心に配置した変速機軸としてのシャフト５０と、このシャフト５０に固定し、夫々の転動部材４０を傾転自在に保持する固定要素と、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４０を傾転させることによって、入出力間の変速比γ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。
【００１５】
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との間で各転動部材４０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３の回転要素１０，２０，３０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γ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。
【００１６】
この無段変速機１においては、シャフト５０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４０を配置する。その夫々の転動部材４０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４０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。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４０に押し付けることによって、第１から第３の回転要素１０，２０，３０と転動部材４０との間に適切な接線力（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４０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。
【００１７】
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が遊星歯車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する。また、転動部材４０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し、固定要素６０はキャリアとして機能する。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、転動部材４０については「遊星ボール４０」と云う。また、固定要素６０については、「キャリア６０」と云う。
【００１８】
また、シャフト５０は、図示しない筐体や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。
【００１９】
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４０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。
【００２０】
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４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０に向けて軸線方向の力が加わった際に、その遊星ボール４０に対して径方向内側で且つ斜め方向の力（法線力）が加わるように形成されている。
【００２１】
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。
【００２２】
その出力軸２１は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円盤部２１ａと円筒部２１ｂとを備えている。その円筒部２１ｂは、円盤部２１ａの内周側に設けられており、その内周面がラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２を介してシャフト５０の外周面に取り付けられている。従って、出力軸２１とこれに連結された第２回転部材２０は、シャフト５０に対する周方向の相対回転を行うことができる。
【００２３】
また、入力軸１１についても、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた出力軸２１と同様の円盤部１１ａと円筒部１１ｂとを備えている。その円筒部１１ｂは、その内周面がラジアル軸受ＲＢ３，ＲＢ４を介して出力軸２１の円筒部２１ｂの外周面に取り付けられている。この入力軸１１は、そのラジアル軸受ＲＢ３，ＲＢ４と下記のアンギュラ軸受ＡＢによって、出力軸２１に対する周方向の相対回転を行うことができる。
【００２４】
ここで、入力軸１１における円盤部１１ａと出力軸２１における円盤部２１ａの夫々の外周側の平面の間には、トルクカム７１と環状部材７２とアンギュラ軸受ＡＢとが配設されている。その環状部材７２と出力軸２１は、そのアンギュラ軸受ＡＢを介して相対回転できる。トルクカム７１は、入力軸１１側の係合部材と環状部材７２側の係合部材とが係合することで、入力軸１１と環状部材７２との間で軸力を発生させると共に回転トルクを伝達させ、これらを一体になって回転させる。その軸力は、第１回転部材１０と第２回転部材２０とに伝わり、これらが各遊星ボール４０を押圧する際の押圧力となる。
【００２５】
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、ラジアル軸受ＲＢ５，ＲＢ６によってシャフト５０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４０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４０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４０を転動（自転）させることもできれば、夫々の遊星ボール４０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をシャフト５０に対して軸線方向へと移動させないように、ラジアル軸受ＲＢ５，ＲＢ６の側面には、例えばスナップリング等の係止部材３１，３２が配設されている。
【００２６】
遊星ボール４０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４０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４０は、その中心を通って貫通させた支持軸４１によって回転自在に支持する。例えば、遊星ボール４０は、支持軸４１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４１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４０は、支持軸４１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４１の両端は、遊星ボール４０から突出させておく。尚、遊星ボール４０と支持軸４１との間には、その軸受等による微小のガタ（隙間）が存在している。
【００２７】
その支持軸４１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４１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４０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４０の中心を支点にして行われる。
【００２８】
キャリア６０は、夫々の遊星ボール４０の傾転動作を妨げないように支持軸４１の夫々の突出部を保持する。このキャリア６０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６１，６２を対向させて配置し、その第１及び第２の円盤部６１，６２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６０は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール４０は、第１及び第２の円盤部６１，６２の間に配置し、その開放部分を介して第１回転部材１０と第２回転部材２０とに接している。ここで、このキャリア６０は、第１及び第２の円盤部６１，６２の内周面をシャフト５０の外周面に固定している。
【００２９】
この無段変速機１には、夫々の遊星ボール４０の傾転時に支持軸４１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６０に設ける。ガイド部は、遊星ボール４０から突出させた支持軸４１を傾転方向に向けて案内する径方向のガイド溝６３，６４であり、第１及び第２の円盤部６１，６２の夫々の対向する部分に遊星ボール４０毎に形成する（図２）。つまり、全てのガイド溝６３と全てのガイド溝６４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６３は、第１円盤部６１の周方向を溝幅としたものである。同様に、ガイド溝６４は、第２円盤部６２の周方向を溝幅とする。また、ガイド溝６３，６４は、夫々に傾転時の支持軸４１の端面の軌跡に沿った溝底を有している。支持軸４１とガイド溝６３，６４との間には、傾転動作を実現させる為、そして円滑にする為に、溝幅方向に隙間が設けられている。その隙間は、例えば、傾転動作の為のサンローラ３０と遊星ボール４０との間におけるサイドスリップを引き起こせるだけの大きさにする。尚、ガイド部としては、そのガイド溝６３，６４と同等の形状を有するガイド孔に置き換えてもよい。
【００３０】
この無段変速機１においては、夫々の遊星ボール４０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４０を基準位置から傾転させた際には、支持軸４１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４１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４０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４０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４０を紙面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４０を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール４０を紙面反時計回り方向に傾転させる。
【００３１】
この無段変速機１には、その変速比γを変える変速装置が設けられている。変速比γは遊星ボール４０の傾転角φの変化に伴い変わるので、その変速装置としては、夫々の遊星ボール４０を傾転させる傾転装置を用いる。ここでは、この変速装置が円盤状のアイリスプレート（傾転要素）８１を備えている。そのアイリスプレート８１は、その径方向内側のラジアル軸受ＲＢ７を介してシャフト５０に取り付けられており、そのシャフト５０に対して第１回転中心軸Ｒ１を中心とする相対回転を行える。その相対回転には、モータ等のアクチュエータ（駆動部）を用いる。また、ここで例示するアイリスプレート８１は、夫々の遊星ボール４０の入力側（第１回転部材１０との接触部側）と第１円盤部６１との間に配置する。このアイリスプレート８１には、支持軸４１の一方の突出部が挿入される絞り孔（アイリス孔）８２が形成されている。その絞り孔８２は、径方向内側の端部が起点の径方向を基準線Ｌと仮定する場合、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて基準線Ｌから周方向に離れていく弧状になっている（図３）。尚、その図３は、図１の矢印Ａの方向から観た図である。
【００３２】
ここで、変速比γを減速側へと変速させる際（減速時）の力の関係について説明する。減速時には、図１の矢印Ｂの方向から観た図４に示すように、遊星ボール４０における第１回転部材１０との接触部（以下、「入力側接触部」という。）に第１回転部材１０の回転方向に沿った接線力Ｆｉｎが働く。一方、第２回転部材２０との接触部（以下、「出力側接触部」という。）には、第２回転部材２０の回転方向とは逆向きの接線力Ｆｏｕｔが働く。その遊星ボール４０と支持軸４１との間、支持軸４１とガイド溝６３，６４との間に隙間が存在しているので、支持軸４１は、その接線力Ｆｉｎ，Ｆｏｕｔによって、図４の紙面反時計回り方向へとずれ角φ１だけずれる。ずれ角φ１は、概ね支持軸４１とガイド溝６３，６４との間の隙間により決まる。接線力Ｆｏｕｔは、その支持軸４１のずれ角φ１の分だけベクトルの向きがずれる。更に、その支持軸４１のずれにより、アイリスプレート８１と第２円盤部６２とには、支持軸４１から押圧力Ｆ３，Ｆ４が働く。尚、図４においては、説明の便宜上、支持軸４１とガイド溝６３，６４との間の隙間を実際よりも極端に大きく描いている。
【００３３】
また、支持軸４１のずれにより、サンローラ３０の回転方向と遊星ボール４０の回転方向との間にもずれが生じている。これが為、サンローラ３０と遊星ボール４０との間においては、サンローラ３０の回転速度Ｖｓｕｎと遊星ボール４０の回転速度Ｖｂａｌｌとにより決まるサイドスリップ速度Ｖｓｓが発生している（図５）。そのサイドスリップ速度Ｖｓｓによりサンローラ３０を軸線方向（紙面右方向）に動かそうとする力が働くが、そのサンローラ３０の軸線方向への移動は規制されているので、遊星ボール４０には、その反作用として逆方向（紙面左方向）に動かそうとする力Ｆａが生じる（図６）。そして、この遊星ボール４０は第１及び第２の回転部材１０，２０とサンローラ３０の３点で拘束されているので、その力Ｆａは、遊星ボール４０を図６の紙面時計回り方向に動かす力となる。更に、支持軸４１のずれにより、出力側接触部の接線力Ｆｏｕｔの一部は、幾何学的に遊星ボール４０を図６の紙面時計回り方向に回転させる接線力Ｆｂとなる（図６，７）。尚、その図７は、図６の矢印Ｃの方向から遊星ボール４０を観た図である。このように、遊星ボール４０の表面には、その力Ｆａと接線力Ｆｂとの合力による接線力が作用する。この合力による接線力は、図６の紙面時計回り方向の回転モーメントになり、支持軸４１からアイリスプレート８１に対して力Ｆ１を作用させる（図６，８）。その力Ｆ１は、径方向内側に向けた力であり、遊星ボール４０の減速時の傾転力となる。この力Ｆ１は、アイリスプレート８１の絞り孔８２に作用するが、ガイド溝６３，６４には作用しない。図８の「δ」は、支持軸４１とキャリア６０の接触角、つまり支持軸４１と絞り孔８２との接触角を表している。
【００３４】
このように、アイリスプレート８１には、支持軸４１から周方向の押圧力Ｆ３と径方向内側に向けた傾転力Ｆ１とが働く（図８）。減速時には、その傾転力Ｆ１がアイリスプレート８１に作用しているので、そのアイリスプレート８１を図９の紙面時計回り方向に回転させることで、サイドスリップにより支持軸４１の入力側の突出部がガイド溝６３に沿って径方向内側へと動き、遊星ボール４０が図６の紙面時計回り方向に傾転していく。
【００３５】
ところで、減速時に或る変速比で固定する為には、周方向の押圧力Ｆ３と傾転力Ｆ１の周方向成分Ｆ１ａとの合力を受け止める必要がある。そこで、先ず、その押圧力Ｆ３については、第１円盤部６１のガイド溝６３で受け止めさせることにする。これが為、ガイド溝６３については、減速時に支持軸４１がガイド溝６３の側壁に当接するように、溝幅Ｗと側壁の支持軸４１に対する位置とを設定する。これにより、この無段変速機１においては、減速動作から変速比γを固定する際に、傾転力Ｆ１の周方向成分Ｆ１ａだけを受け止めればよくなる。従って、この無段変速機１は、減速動作から変速比γを固定して、その変速比γに維持する為のエネルギが小さくなり、車両の燃費を向上させることができる。例えば、その周方向成分Ｆ１ａは、アイリスプレート８１に受け止めさせる。アイリスプレート８１には、その周方向成分Ｆ１ａを受け止めさせるべく、回転モーメントを発生させる。その回転モーメントは、夫々の遊星ボール４０における周方向成分Ｆ１ａによりアイリスプレート８１に発生する回転モーメントと同じ大きさで且つ逆向きである。以下、この回転モーメントのことを変速比維持モーメントＭγという。減速時の変速比維持モーメントＭγは、その周方向成分Ｆ１ａとアイリスプレート回転半径Ｒｐと遊星ボール４０の個数Ｎｂとで決まる（下記の式１）。この無段変速機１においては、減速動作から変速比γを固定して、その変速比γに維持する為に、その変速比維持モーメントＭγをアイリスプレート８１に発生させればよい。故に、この無段変速機１においては、その変速比維持モーメントＭγの発生に要する動力が小さくなり、車両の燃費が向上する。尚、アイリスプレート回転半径Ｒｐとは、第１回転中心軸Ｒ１からアイリスプレート８１における支持軸４１との当接部分までの距離のことである。
【００３６】
Ｍγ＝Ｆ１ａ＊Ｒｐ＊Ｎｂ    …    （１）
【００３７】
次に、変速比γを増速側へと変速させる際（増速時）の力の関係について説明する。増速時においても、遊星ボール４０の表面上には、図１の矢印Ｂの方向から観た図１０に示すように、入力側接触部に第１回転部材１０の回転方向に沿った接線力Ｆｉｎが働き、出力側接触部に第２回転部材２０の回転方向とは逆向きの接線力Ｆｏｕｔが働く。支持軸４１の入力側は、その接線力Ｆｉｎ，Ｆｏｕｔによって、減速時の押圧力Ｆ３と同じ向きの力Ｆ３をアイリスプレート８１に対して作用させている。また、支持軸４１の出力側には、接線力Ｆｉｎ，Ｆｏｕｔによって、減速時の押圧力Ｆ４と同じ向きの力Ｆ４が作用している。
【００３８】
ここで、増速時には、アイリスプレート８１を図３の紙面反時計回り方向へと回転させることで、支持軸４１を減速時とは逆向き（図１０の紙面時計回り方向）にずらす必要がある。つまり、その支持軸４１のずれを作り出すことにより、サンローラ３０の回転速度Ｖｓｕｎと遊星ボール４０の回転速度Ｖｂａｌｌとにより決まるサイドスリップ速度Ｖｓｓを発生させ（図１１）、このサイドスリップ速度Ｖｓｓによる紙面右方向に動かそうとする力Ｆａを遊星ボール４０に生じさせる必要がある（図１２）。その力Ｆａは、遊星ボール４０を図１２の紙面反時計回り方向に動かす力となる。その支持軸４１のずれにより、出力側接触部の接線力Ｆｏｕｔの一部は、幾何学的に遊星ボール４０を図１２の紙面反時計回り方向に回転させる接線力Ｆｂとなる（図１２，１３）。尚、その図１３は、図１２の矢印Ｄの方向から遊星ボール４０を観た図である。増速時には、その力Ｆａと接線力Ｆｂとの合力による接線力を遊星ボール４０の表面に作用させ、その遊星ボール４０に図１２の紙面反時計回り方向の回転モーメントを働かせる。その回転モーメントは、支持軸４１からアイリスプレート８１に対して力Ｆ１を作用させる（図１２，１４）。その力Ｆ１は、径方向外側に向けた力であり、遊星ボール４０の増速時の傾転力となる。この力Ｆ１は、アイリスプレート８１の絞り孔８２に作用するが、ガイド溝６３，６４には作用しない。増速時には、周方向の力Ｆ３と傾転力Ｆ１の周方向成分Ｆ１ａとの合力に打ち勝つ図１４の紙面反時計回り方向の回転モーメント（以下、「増速モーメント」という。）Ｍｕをアイリスプレート８１に作用させることで、サイドスリップを発生させ、遊星ボール４０を傾転動作させていく。
【００３９】
増速時に或る変速比γで固定する為には、その力Ｆ３と周方向成分Ｆ１ａとの合力を受け止める必要がある。しかしながら、増速時には、減速時のように、その力Ｆ３をガイド溝６３で受け止めさせることはできない。従って、この無段変速機１においては、増速動作から変速比γを固定して、その変速比γに維持する際に、力Ｆ３と周方向成分Ｆ１ａとの合力をアイリスプレート８１に受け止めさせる。その際の変速比維持モーメントＭγは、その合力によりアイリスプレート８１に発生する回転モーメントと同じ大きさで且つ逆向きであり、増速モーメントＭｕよりも小さい。その増速時の変速比維持モーメントＭγは、その合力Ｆｘとアイリスプレート回転半径Ｒｐと遊星ボール４０の個数Ｎｂとで決まる（下記の式２）。故に、増速モーメントＭｕは、その変速比維持モーメントＭγよりも大きな値に設定する。
【００４０】
Ｍγ＝Ｆｘ＊Ｒｐ＊Ｎｂ    …    （２）
【００４１】
この無段変速機１においては、その変速比維持モーメントＭγが小さいほど、その変速比維持モーメントＭγの発生に要するアイリスプレート８１への動力が小さくなり、車両の燃費が向上する。ここで、変速比γを最増速の状態で固定するときには、式２の変速比維持モーメントＭγを必要としない。つまり、変速比γが最増速のときには、これ以上増速方向にアイリスプレート８１を回転させる必要が無いので、変速比維持モーメントＭγを下げることができ、車両の燃費の向上が可能になる。支持軸４１は、その変速比維持モーメントＭγを下げることで、図１０のずれの状態から減速時と同じ図４のずれの状態になる。これにより、力Ｆ３が減速時の押圧力Ｆ３になるので、合力Ｆｘではなく、傾転力Ｆ１の周方向成分Ｆ１ａのみに基づいた式１の変速比維持モーメントＭγを設定することができる。この変速比γが最増速のときには、傾転力Ｆ１が減速時と同じように径方向内側を向く。尚、この変速比維持モーメントＭγの低下は、増速途中で変速比γを固定するときにも実行可能である。
【００４２】
このように、変速比γが最増速のときには、変速比維持モーメントＭγを下げることができるので、減速時と同等にまで車両の燃費を向上させることができる。しかしながら、変速比γが最増速のときの燃費については、更に向上させる余地がある。例えば、支持軸４１と絞り孔８２との接触角δが０度の場合には、傾転力Ｆ１が全て径方向内側に向けて働くことになるので、アイリスプレート８１を回転させる周方向成分Ｆ１ａが発生しなくなる。
【００４３】
そこで、この無段変速機１においては、絞り孔８２における最増速側の端部を第１回転中心軸Ｒ１が中心となる同心円の円弧状に形成する。つまり、この絞り孔８２は、従来の絞り孔の最増速側に円弧部８２ａを延設し、変速比γが最増速のときに支持軸４１を円弧部８２ａで保持させるようにする。
【００４４】
その円弧部８２ａの長さは、ガイド部６３の溝幅Ｗ以上に設定する。これにより、変速比γが最増速のときには、支持軸４１を円弧部８２ａに保持し続けることができると共に、力Ｆ３をガイド部６３に受け持たせることができる。
【００４５】
この無段変速機１においては、変速比γが最増速になってから更にアイリスプレート８１を増速側の方向に回転させ、支持軸４１を円弧部８２ａに位置させる（図１５）。アイリスプレート８１の回転は、支持軸４１が円弧部８２ａに乗ってから停止させる。支持軸４１が円弧部８２ａに位置しているときには、支持軸４１と絞り孔８２との接触角δが０度なので、傾転力Ｆ１が全て径方向内側に向けて働くことになる。また、力Ｆ３は、ガイド溝６３で受けている。これが為、アイリスプレート８１には、自身を回転させる力が加わらなくなる。従って、この無段変速機１においては、変速比γが最増速のときに変速比維持モーメントＭγを発生させる必要がなくなるので、車両の燃費を向上させることができる。
【００４６】
ここで、最増速の変速比γは、主に車両を発進させる際に利用されるので、最減速よりも多用される。従って、この無段変速機１においては、円弧部８２ａを最増速側に設けることで、燃費性能の向上効果が高くなる。
【００４７】
ここでは最増速のときについてのみ示したが、絞り孔８２には、最減速側の端部にも同様の円弧部を設けてもよい。これにより、この無段変速機１は、最増速のときだけでなく、最減速のときにも変速比維持モーメントＭγを発生させる必要がなくなり、更なる車両の燃費向上が可能になる。
【００４８】
また、その絞り孔８２は、変速に要する主部（円弧部８２ａ以外）を弧状にしている。但し、その主部については、変速比γの変更に適した形状であれば如何様な形状でもよい。つまり、絞り孔は、最増速側の端部、そして必要とあれば最減速側の端部を第１回転中心軸Ｒ１が中心となる同心円の円弧状にすればよい。
【００４９】
更に、ここではアイリスプレート８１を各遊星ボール４０と第１円盤部６１との間に配設したが、アイリスプレート８１は、その第１円盤部６１の外側（図１の第１円盤部６１よりも紙面右側）に配設してもよく、上記の例示と同様の効果を得ることができる。この場合、アイリスプレート８１には、上記の例示と同様の絞り孔８２を形成してもよいが、これと同等の形状からなる溝（絞り溝）であってもよい。
【００５０】
また更に、アイリスプレートは、出力側に配設してもよい。例えば、このアイリスプレートは、各遊星ボール４０と第２円盤部６２との間に配設してもよく、第２円盤部６２の外側（図１の第２円盤部６２よりも紙面左側）に配設してもよい。この場合には、絞り孔の径方向内側が最増速側となり、径方向外側が最減速側となる。従って、円弧部は、径方向内側の端部に設ける。この場合においても、その絞り孔には、径方向外側、つまり最減速側の端部に円弧部を設けてもよい。また、第２円盤部６２の外側に配置するアイリスプレートには、その絞り孔と同等の形状からなる溝（絞り溝）を形成してもよい。
【００５１】
ここで、上述した円弧部は、傾転力Ｆ１の周方向成分Ｆ１ａによる回転モーメントに抗する変速比維持モーメントＭγを不要にする。しかしながら、支持軸４１からの力以外の外力、例えば振動等の外乱に起因してアイリスプレートが回転してしまう可能性がある場合には、その回転を抑える必要がある。従って、この場合の無段変速機１においては、振動等によるアイリスプレートの回転を止める為の回転抑止モーメントをアイリスプレートに発生させる必要がある。この場合でも、変速比維持モーメントＭγが不要になっているので、十分に車両の燃費を向上させることができている。
【００５２】
但し、この無段変速機１においては、アイリスプレートを出力側に設けることによって、入力側に設けられたときよりも、その回転抑止モーメントを低減させることができ、更なる車両の燃費向上が可能になる。その理由は、以下の通りである。アイリスプレートを入力側に設けた場合、アイリスプレート回転半径Ｒｐは、変速比γが最減速のときよりも最増速のときに大きくなる。一方、アイリスプレートを出力側に設けた場合、アイリスプレート回転半径Ｒｐは、変速比γが最増速のときよりも最減速のときに大きくなる。回転抑止モーメントは、変速比維持モーメントＭγと同様に、アイリスプレート回転半径Ｒｐが大きくなるほど大きくなる。従って、アイリスプレートを出力側に設けた場合には、最減速よりも多用される最増速の変速比γの位置が絞り孔又は絞り溝の径方向内側に配置されることになり、入力側に設けるよりも回転抑止モーメントを低減させることができるからである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明に係る無段変速機は、燃費性能を向上させる技術に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１  無段変速機
１０  第１回転部材（第１回転要素）
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  遊星ボール（転動部材）
４１  支持軸
５０  シャフト（変速機軸）
６０  キャリア（固定要素）
６１  第１円盤部
６２  第２円盤部
６３，６４  ガイド溝
８１  アイリスプレート（傾転要素）
８２  絞り孔
８２ａ  円弧部
Ｒ１  第１回転中心軸
Ｒ２  第２回転中心軸
【図１】
2012127457.tif 000003
【図２】
2012127457.tif 000004
【図３】
2012127457.tif 000005
【図４】
2012127457.tif 000006
【図５】
2012127457.tif 000007
【図６】
2012127457.tif 000008
【図７】
2012127457.tif 000009
【図８】
2012127457.tif 000010
【図９】
2012127457.tif 000011
【図１０】
2012127457.tif 000012
【図１１】
2012127457.tif 000013
【図１２】
2012127457.tif 000014
【図１３】
2012127457.tif 000015
【図１４】
2012127457.tif 000016
【図１５】
2012127457.tif 000017