(57)【要約】【課題】回転伝達部分の面圧にバラツキが発生することを抑制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】無段変速機１は、変速機軸６０と、第１回転要素１０及び第２回転要素２０と、第３回転要素３０と、複数の転動部材５０と、変速装置８０とを備える。複数の転動部材５０は、第１回転中心軸線Ｒ１と直交する方向に沿った特定方向に対して一方側から他方側に向かって順に外径が大きくなるように配置される。第３回転要素３０は、変速機軸６０に対して第１回転中心軸線Ｒ１と交差する方向に相対移動可能であり、外面３１上に配置された複数の転動部材５０と接触した状態で、第１回転中心軸線Ｒ１に対して偏心して回転可能である。したがって、無段変速機１は、回転伝達部分の面圧にバラツキが発生することを抑制することができる、という効果を奏する。【選択図】図１
2013190019.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、
前記変速機軸に軸方向に対向して配置され、共通の第１回転中心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、
前記変速機軸、前記第１回転要素及び前記第２回転要素に対して相対回転可能に前記変速機軸に配置される第３回転要素と、
前記第１回転中心軸線とは異なる第２回転中心軸線を回転中心として回転可能であり、前記第１回転中心軸線を中心として放射状に複数設けられ、前記第１回転要素と前記第２回転要素とに挟持され当該第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転動部材と、
前記転動部材の傾転動作によって各回転要素間の回転速度比である変速比を変更可能である変速装置とを備え、
複数の前記転動部材は、前記第１回転中心軸線と直交する方向に沿った特定方向に対して一方側から他方側に向かって順に外径が大きくなるように配置され、
前記第３回転要素は、前記変速機軸に対して前記第１回転中心軸線と交差する方向に相対移動可能であり、外面上に配置された前記複数の転動部材と接触した状態で、前記第１回転中心軸線に対して偏心して回転可能であることを特徴とする、
無段変速機。
【請求項２】
前記第３回転要素は、筒状に形成され内側に前記変速機軸が挿入され、前記第１回転中心軸線と交差する方向に対して当該第３回転要素の内面と前記変速機軸の外面との間にクリアランスを有する、
請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
前記第３回転要素を前記変速機軸に相対回転可能に支持すると共に、前記第３回転要素を前記第１回転中心軸線に沿った方向に対して位置決めする位置決め部材を備える、
請求項１又は請求項２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記第３回転要素は、前記外面に回転方向に沿って形成され各前記転動部材の一部がはまる溝を有する、
請求項１又は請求項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、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、回転中心となる変速機軸と、この変速機軸の中心軸線を第１回転中心軸線とする相対回転可能な複数の回転要素と、第１回転中心軸線を中心にして放射状に複数配置した転動部材としての遊星ボールとを含んで構成される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。例えば、下記の特許文献１には、この種の無段変速機について開示されている。この無段変速機は、回転要素としてのサンローラ（支持部材）の外周面に凹状の溝が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０６９９７９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に記載されている無段変速機は、例えば、製造誤差等による遊星ボールの外径のバラツキによって、遊星ボールと入出力リングとの接触部分や遊星ボールとサンローラとの接触部分等の回転伝達部分の面圧にバラツキが生じるおそれがある。逆に言えば、上述のような特許文献１に記載されている無段変速機は、回転伝達部分の面圧のバラツキを抑制するためには遊星ボールの製造の際に高い製造精度が要求され、例えば、製造コストが増加するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、回転伝達部分の面圧にバラツキが発生することを抑制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、回転中心となる変速機軸と、前記変速機軸に軸方向に対向して配置され、共通の第１回転中心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、前記変速機軸、前記第１回転要素及び前記第２回転要素に対して相対回転可能に前記変速機軸に配置される第３回転要素と、前記第１回転中心軸線とは異なる第２回転中心軸線を回転中心として回転可能であり、前記第１回転中心軸線を中心として放射状に複数設けられ、前記第１回転要素と前記第２回転要素とに挟持され当該第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転動部材と、前記転動部材の傾転動作によって各回転要素間の回転速度比である変速比を変更可能である変速装置とを備え、複数の前記転動部材は、前記第１回転中心軸線と直交する方向に沿った特定方向に対して一方側から他方側に向かって順に外径が大きくなるように配置され、前記第３回転要素は、前記変速機軸に対して前記第１回転中心軸線と交差する方向に相対移動可能であり、外面上に配置された前記複数の転動部材と接触した状態で、前記第１回転中心軸線に対して偏心して回転可能であることを特徴とする。
【０００７】
また、上記無段変速機では、前記第３回転要素は、筒状に形成され内側に前記変速機軸が挿入され、前記第１回転中心軸線と交差する方向に対して当該第３回転要素の内面と前記変速機軸の外面との間にクリアランスを有す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３回転要素を前記変速機軸に相対回転可能に支持すると共に、前記第３回転要素を前記第１回転中心軸線に沿った方向に対して位置決めする位置決め部材を備え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３回転要素は、前記外面に回転方向に沿って形成され各前記転動部材の一部がはまる溝を有するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る無段変速機は、回転伝達部分の面圧にバラツキが発生することを抑制することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態１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１に係る無段変速機の部分断面図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る無段変速機のキャリアの斜視図である。
【図４】図４は、遊星ボールの外径と面圧計算の一例を例示した線図である。
【図５】図５は、実施形態１に係る無段変速機の径方向に沿った模式的断面図である。
【図６】図６は、実施形態１に係る無段変速機の遊星ボールの外径の選定について説明する模式図である。
【図７】図７は、実施形態２に係る無段変速機の概略断面図である。
【図８】図８は、実施形態２に係る無段変速機のサンローラの外周面を含む部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る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。
【００１３】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る無段変速機の概略断面図、図２は、実施形態１に係る無段変速機の部分断面図、図３は、実施形態１に係る無段変速機のキャリアの斜視図、図４は、遊星ボールの外径と面圧計算の一例を例示した線図、図５は、実施形態１に係る無段変速機の径方向に沿った模式的断面図、図６は、実施形態１に係る無段変速機の遊星ボールの外径の選定について説明する模式図である。なお、図２は、後述のスラスト軸受等の図示を省略した概略的な部分断面図となっている。
【００１４】
本実施形態の無段変速機は、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。本実施形態の無段変速機は、いわゆるボールプラネタリ式無段変速機（ＣＶＰ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ）である。
【００１５】
具体的には、図１、図２に示すように、本実施形態の無段変速機１の主要部を成す無段変速機構は、共通の第１回転中心軸線Ｒ１を有し相互間での相対回転が可能な第１回転要素としての第１回転部材１０、第２回転要素としての第２回転部材２０、第３回転要素としてのサンローラ３０及び第４回転要素としてのキャリア４０、４１（図２参照）とを備える。さらに、無段変速機１は、第１回転中心軸線Ｒ１とは異なる第２回転中心軸線Ｒ２（図２参照）を各々有する複数の転動部材としての遊星ボール５０と、第１回転部材１０、第２回転部材２０、及び、サンローラ３０の回転中心となる変速機軸６０とを備える。
【００１６】
なお、無段変速機１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０、キャリア４０の全てが変速機軸６０に対して相対回転可能なものもあれば、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０、キャリア４０のうちの何れか１つを変速機軸６０に対して相対回転できない構成とするものもある。以下においては、キャリア４１が変速機軸６０に対して固定される例について説明するがこれに限られない。ここでは、変速機軸６０は、中心軸を第１回転中心軸線Ｒ１に一致させた円柱状に形成され、不図示の筐体、ケースあるいは車体等における無段変速機１の固定部２に両端が固定され、当該固定部２に対して相対回転させぬよう構成した固定軸である。そして、キャリア４０、キャリア４１は、ともに変速機軸６０に配置される。キャリア４０は、変速機軸６０に対して第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能に支持される。一方、キャリア４１は、変速機軸６０に対して一体回転可能に固定される。無段変速機１は、第２回転中心軸線Ｒ２を第１回転中心軸線Ｒ１に対して傾斜させ、遊星ボール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。
【００１７】
なお、以下の説明では、特に断りのない限り、第１回転中心軸線Ｒ１や第２回転中心軸線Ｒ２に沿う方向を軸方向、第１回転中心軸線Ｒ１周りの方向を周方向という。また、第１回転中心軸線Ｒ１に直交する方向を径方向といい、その中でも、内方に向けた側を径方向内側、外方に向けた側を径方向外側という。
【００１８】
無段変速機１は、典型的には、第１回転部材１０と第２回転部材２０とサンローラ３０とキャリア４０、４１との間で各遊星ボール５０を介したトルクの伝達が行われる。例えば、無段変速機１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０及びキャリア４０、４１のうちの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。そして、無段変速機１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。ここでは、無段変速機１は、第１回転部材１０が入力部、第２回転部材２０が出力部となる場合を説明する。
【００１９】
また、無段変速機１は、変速機軸６０の中心軸（第１回転中心軸線Ｒ１）を中心にして放射状に複数個の遊星ボール５０が配置される。遊星ボール５０は、第２回転中心軸線Ｒ２を回転中心として回転（自転）可能である。遊星ボール５０は、変速機軸６０にこの変速機軸６０の軸方向に対向して配置させた第１回転部材１０と第２回転部材２０とに挟持される。また、遊星ボール５０は、キャリア４０、４１に自転可能に支持される。無段変速機１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０のうちの少なくとも一方を遊星ボール５０に押し付けることによって、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０と遊星ボール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、無段変速機１は、遊星ボール５０を第２回転中心軸線Ｒ２と第１回転中心軸線Ｒ１とを含む傾転平面上で傾転させ、第１回転部材１０と第２回転部材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。
【００２０】
以下、無段変速機１の各構成について詳細に説明する。
【００２１】
第１回転部材１０、第２回転部材２０は、中心軸を第１回転中心軸線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、第１回転中心軸線Ｒ１の軸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。第１回転部材１０、第２回転部材２０は、共通の第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能である。第１回転部材１０、第２回転部材２０は、それぞれ外周面側にて、ラジアル軸受ＲＢ１、ＲＢ２等を介し固定部２に相対回転可能に支持される。またこれにより、第１回転部材１０、第２回転部材２０は、第１回転中心軸線Ｒ１の径方向に対して位置決めされる。
【００２２】
第１回転部材１０と第２回転部材２０とは、内周面に各遊星ボール５０の径方向外側の外周曲面と接触する接触面１１、２１を有している。第１回転部材１０、第２回転部材２０の各接触面１１、２１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、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、各接触面１１、２１は、後述する基準位置の状態（第１回転中心軸線Ｒ１と第２回転中心軸線Ｒ２とが平行である状態）で、各遊星ボール５０において、第１回転中心軸線Ｒ１から当該遊星ボール５０との接触部分までの距離が同じ長さになるように形成され、第１回転部材１０、第２回転部材２０の各遊星ボール５０に対する各接触角θが同じ角度になるようにしている。
【００２３】
ここで、接触角θとは、基準から遊星ボール５０と各接触面１１、２１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。第１回転部材１０、第２回転部材２０の遊星ボール５０との接触面１１、２１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、第１回転部材１０、第２回転部材２０の遊星ボール５０との接触面１１、２１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０から遊星ボール５０に向けて軸方向の力が加わった際に、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。
【００２４】
この無段変速機１は、第１回転部材１０を無段変速機１の正駆動時（入力部としての回転要素にトルクが入力される場合）におけるトルク入力部（入力リング）として機能させる。また、無段変速機１は、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（出力リング）として機能させる。無段変速機１は、第１回転部材１０にトルクカム７０を介して入力軸７１が連結される。また、無段変速機１は、第２回転部材２０にトルクカム７３を介して出力軸７４が連結される。入力軸７１、出力軸７４は、ラジアル軸受等を介して変速機軸６０の外周面に第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能に支持されている。入力軸７１は、車両の動力源側に連結され、出力軸７４は、車両の駆動輪側に連結される。
【００２５】
トルクカム７０、７３は、回転トルクを第１回転中心軸線Ｒ１に沿った軸力に変換するトルク軸力変換機構である。トルクカム７０は、第１回転部材１０と入力軸７１との間に配設される。トルクカム７３は、第２回転部材２０と出力軸７４との間に配設される。トルクカム７０は、入力軸７１と第１回転部材１０との間で回転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回転部材１０に対して軸方向に沿った各遊星ボール５０側への推力（軸力）を発生させる。トルクカム７３は、出力軸７４と第２回転部材２０との間で回転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２回転部材２０に対して軸方向に沿った各遊星ボール５０側への推力（軸力）を発生させる。
【００２６】
サンローラ３０は、円筒状のものであり、変速機軸６０、第１回転部材１０、第２回転部材２０、後述のキャリア４０、４１に対して相対回転可能に変速機軸６０に配置される。また、サンローラ３０は、外周面３１が複数個の遊星ボール５０と接触する。サンローラ３０の外周面３１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。したがって、サンローラ３０は、外周面３１が遊星ボール５０の自転の際の転動面となる。サンローラ３０は、自らの回転動作によって各遊星ボール５０を転動（自転）させることもできれば、各遊星ボール５０の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。なお、このサンローラ３０については、後で詳細に説明する。
【００２７】
キャリア４０、４１は、図２に示すように、各遊星ボール５０の傾転動作を妨げないように、遊星ボール５０を支持する支持軸５１の端部を支持する。キャリア４０、４１は、例えば、中心軸を第１回転中心軸線Ｒ１に一致させた円盤状の部材であり、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に対して、遊星ボール５０を挟んで対向するようにして配置される。キャリア４０、４１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０に対して第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能である。キャリア４０、４１は、各支持軸５１の端部を各遊星ボール５０の傾転動作が可能な状態で保持する。上述したように、キャリア４０は、変速機軸６０に対して第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能に支持される。ここでは、キャリア４０は、ラジアル軸受ＲＢ３等を介して変速機軸６０の外周面に第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能に支持されている。一方、キャリア４１は、変速機軸６０に対して一体回転可能に固定される。したがって、キャリア４０とキャリア４１とは、第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能な構成となっている。
【００２８】
遊星ボール５０は、サンローラ３０の外周面３１上を転がる転動部材である。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。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される。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ラジアル軸受ＲＢ４、ＲＢ５によって、第２回転中心軸線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。したがって、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３１上を転動することができる。支持軸５１の両端は、遊星ボール５０から突出し、キャリア４０とキャリア４１とに各遊星ボール５０の傾転動作が可能な状態で保持される。
【００２９】
なお、この複数の遊星ボール５０の外径と配置位置との関係については、後で詳細に説明する。
【００３０】
支持軸５１の基準となる位置は、第２回転中心軸線Ｒ２が第１回転中心軸線Ｒ１と平行になる位置（図２参照）である。支持軸５１は、基準位置で形成される自身の回転中心軸（第２回転中心軸線Ｒ２）と第１回転中心軸線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。この傾転は、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。
【００３１】
無段変速機１は、遊星ボール５０の傾転角が基準位置、すなわち、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との回転比（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、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。これにより、第１回転部材１０又は第２回転部材２０のうちのいず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）。したがって、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、第２回転部材２０、サンローラ３０等の各回転要素間の回転比（変速比γ）を無段階に変化させることができる。
【００３２】
無段変速機１は、変速比γを変える機構として変速装置８０が設けられている。変速装置８０は、第１回転部材１０と遊星ボール５０との接触点及び第２回転部材２０と遊星ボール５０との接触点を当該遊星ボール５０の傾転動作によって変えることで、変速比となる各回転要素の間の回転比を変化させる。変速比γは、遊星ボール５０の傾転角の変化に伴って変わるので、変速装置８０としては、各遊星ボール５０の第２回転中心軸線Ｒ２を傾斜させて当該各遊星ボール５０を傾転させる傾転装置を用いる。変速装置８０は、各遊星ボール５０の第２回転中心軸線Ｒ２が第１回転中心軸線Ｒ１を含む平面内に位置し、かつその平面内で第１回転中心軸線Ｒ１と平行な状態、すなわち、基準位置にある状態と、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。この変速装置８０は、この技術分野において周知のものを利用する。ここでは、変速装置８０は、支持軸５１と共に遊星ボール５０を傾転させる形式のもの、例えば、キャリア回転式のものを適用する。
【００３３】
具体的には、変速装置８０は、キャリア４０とキャリア４１との相対回転に応じて支持軸５１に傾転させる力、すなわち、傾転力を付与し支持軸５１と共に遊星ボール５０を傾転させる。ここでは、無段変速機１は、それぞれの遊星ボール５０の傾転時に支持軸５１の端部を傾転方向へと案内するために、キャリア４０にオフセット溝部４２が形成され、キャリア４１にガイド溝部４３が形成されている。オフセット溝部４２とガイド溝部４３とは、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に見た場合に、一部が重なって交差する位置、形状で形成される。
【００３４】
ここでは、オフセット溝部４２は、図３に例示するように、キャリア４０において周方向に沿って円弧状に形成される。オフセット溝部４２は、各支持軸５１に対応して複数設けられる。複数のオフセット溝部４２は、全体として第１回転中心軸線Ｒ１を中心とした放射状に形成される。ガイド溝部４３は、キャリア４１において径方向に沿って直線状に形成される。ガイド溝部４３は、各支持軸５１に対応して複数設けられる。オフセット溝部４２は、各支持軸５１の軸方向一端部がそれぞれ挿入される。また、ガイド溝部４３は、各支持軸５１の軸方向他端部がそれぞれ挿入される。オフセット溝部４２は、内側壁面と各支持軸５１の軸方向一端部外周面とが当接することで、各支持軸５１の軸方向の一方側の端部を支持し所定の径方向位置で位置決めする。なお、オフセット溝部４２は、円弧状に限らず、第１回転中心軸線Ｒ１と直交する径方向に対して傾斜した方向に直線状に形成されてもよい。この場合、オフセット溝部４２は、直線状に形成されると共に、第１回転中心軸線Ｒ１を通る径方向に沿った直線に対して略平行にオフセットされた位置に形成される。
【００３５】
変速装置８０は、例えば、電子制御装置（ＥＣＵ）の制御によりモータなどの駆動装置が駆動し、発生した動力がウォームギアなどの伝達部材を介してキャリア４０に伝達され、当該キャリア４０が第１回転中心軸線Ｒ１周りに変位することで、キャリア４０がキャリア４１に対して周方向に相対変位する。これにより、変速装置８０は、キャリア４１のガイド溝部４３に対するキャリア４０のオフセット溝部４２の位相がずれて、各支持軸５１の軸方向の一方側の端部の径方向位置（径方向に対する支持位置）が径方向に対して押し上げられる又は押し下げられるようにして移動することとなる。この結果、支持軸５１は、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のずれに応じて、第１回転中心軸線Ｒ１に対する第２回転中心軸線Ｒ２の傾斜角度である傾転角が変更され、これに伴って遊星ボール５０が傾転する。変速装置８０は、このようにして支持軸５１に傾転力を付与し、この支持軸５１を傾斜させることで第２回転中心軸線Ｒ２を傾斜させ、遊星ボール５０を傾転させることができる。
【００３６】
上記のように構成される無段変速機１は、例えば、入力軸７１から第１回転部材１０にトルクが伝達されると、トルクカム７０、トルクカム７３等の作用によって伝達されるトルクの大きさに応じて、第１回転部材１０と各遊星ボール５０、第２回転部材２０と各遊星ボール５０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（押圧荷重）が発生する。これにより、無段変速機１は、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回転部材１０と各遊星ボール５０との間、各遊星ボール５０と第２回転部材２０との間にトラクション力（摩擦力）が発生する。この結果、無段変速機１は、第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間、各遊星ボール５０と第２回転部材２０との間で相互に動力（トルク）を伝達することができる。
【００３７】
また、このトルクカム７０、トルクカム７３による押圧力は、第１回転部材１０、第２回転部材２０の接触面１１、２１と各遊星ボール５０の外面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５０を介してサンローラ３０にも伝わる。これにより、無段変速機１は、トルクカム７０、トルクカム７３による押圧力に応じて各遊星ボール５０とサンローラ３０との間にトラクション力（摩擦力）が発生して、各遊星ボール５０とサンローラ３０との間でも相互に動力（トルク）を伝達することができる。
【００３８】
したがって、無段変速機１は、第１回転部材１０の回転に伴い第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間に摩擦力（トラクション力）が発生し、各遊星ボール５０が自転を始める。そして、無段変速機１は、各遊星ボール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、第２回転部材２０とサンローラ３０も回転を始める。同様に、無段変速機１は、第２回転部材２０の回転に伴い各遊星ボール５０が自転を始め、第１回転部材１０とサンローラ３０も回転を始める。そして、無段変速機１は、変速装置８０が上記のようにして各遊星ボール５０を傾転させ各遊星ボール５０の傾転角を変更することで変速比γを無段階に変更することができる。
【００３９】
ところで、本実施形態の無段変速機１は、例えば、製造誤差等による遊星ボール５０の外径のバラツキによって、回転伝達部分の面圧にバラツキが生じるおそれがある。ここで、無段変速機１における回転伝達部分とは、典型的には、第１回転部材１０と各遊星ボール５０との接触部分、第２回転部材２０と各遊星ボール５０との接触部分、サンローラ３０と各遊星ボール５０との接触部分等である。
【００４０】
図４は、遊星ボール５０の外径と面圧計算の一例を例示している。この場合、理想の遊星ボール５０の面圧に対して相対的に小径のエラー遊星ボール５０の面圧が相対的に小さくなり、理想の遊星ボール５０に対する小径のエラー遊星ボール５０の外径不同が所定以上になるとエラー遊星ボール５０において第１回転部材１０、第２回転部材２０等との接触点が形成されなくなる。そして、エラー遊星ボール５０が受け持つ面圧が小さくなる分、理想の遊星ボール５０の面圧がバラツキなしの場合の理想面圧よりも相対的に高くなる場合がある。
【００４１】
このような面圧のバラツキを解消すべく、本実施形態の無段変速機１は、製造誤差等によって外径が異なる複数の遊星ボール５０を所定の順番で配列すると共に、サンローラ３０を変速機軸６０に対して径方向にフロートし偏心できる構造とする。これにより、無段変速機１は、外径が異なる複数の遊星ボール５０を、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０に適切に接触するように配置し、例えば、製造誤差等により遊星ボール５０の外径にバラツキがある場合であっても、回転伝達部分の面圧にバラツキが発生することを抑制している。
【００４２】
具体的には、複数の遊星ボール５０は、図５に示すように、第１回転中心軸線Ｒ１と直交する方向に沿った特定方向に対して一方側から他方側に向かって順に外径が大きくなるように配置される。ここで、特定方向とは、第１回転中心軸線Ｒ１と直交する径方向のうちの任意の１つの方向である。
【００４３】
ここでは、図５に示すように、無段変速機１が６つの遊星ボール５０を備えている場合を例にあげて、遊星ボール５０の外径の選定、及び、配列の一例を説明する。
【００４４】
図５に例示する無段変速機１は、６つの遊星ボール５０として、遊星ボール５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆを含んで構成される。遊星ボール５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆは、第１回転中心軸線Ｒ１を中心として放射状に設けられ、第１回転中心軸線Ｒ１周りに等間隔で配置される。ここでは、無段変速機１は、図５中、第１回転中心軸線Ｒ１を中心として時計回りに、遊星ボール５０ａ、遊星ボール５０ｂ、遊星ボール５０ｃ、遊星ボール５０ｄ、遊星ボール５０ｅ、遊星ボール５０ｆの順で配置されている。無段変速機１は、径方向に対して第１回転中心軸線Ｒ１を中心として遊星ボール５０ａと遊星ボール５０ｄとが対向して点対称で位置し、遊星ボール５０ｂと遊星ボール５０ｅとが対向して点対称で位置し、遊星ボール５０ｃと遊星ボール５０ｆとが対向して点対称で位置する。
【００４５】
そしてここでは、遊星ボール５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆは、遊星ボール５０ａと遊星ボール５０ｆとが特定方向の一方側に位置する第１組、遊星ボール５０ｂと遊星ボール５０ｅとが特定方向の中央に位置する第２組、遊星ボール５０ｃと遊星ボール５０ｄが特定方向の他方側に位置する第３組に区別される。遊星ボール５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆは、第１回転中心軸線Ｒ１と直交する特定方向に対して、遊星ボール５０ａと遊星ボール５０ｆとの第１組、遊星ボール５０ｂと遊星ボール５０ｅとの第２組、遊星ボール５０ｃと遊星ボール５０ｄとの第３組の順で外径が大きくなるように選定される。遊星ボール５０の外径は、上記各組の中では所定の製造誤差が許容される。
【００４６】
各組の遊星ボール５０の外径の選定については、まず、組み付け前の複数の遊星ボール５０を外径の製造精度に応じて複数のランクに区別した上で、上記の同一組内の遊星ボール５０を同一のランク内の遊星ボール５０から選定するようにする。例えば、図６に模式的に示すように、組み付け前の複数の遊星ボール５０は、外径の製造誤差に応じてランク０、ランク＋１、ランク＋２、ランク−１、ランク−２の５つのランクに区別される。図６中、縦軸は遊星ボール５０の外径［ｍｍ］を表しており、複数の遊星ボール５０相互の全体での許容製造誤差をＴ２とした場合、各ランク内での外径の許容製造誤差をＴ２よりも小さい不同許容値Ｔ０とする。ここでは、遊星ボール５０の外径は、ランク０を基準としてランク＋１、ランク＋２の順で大きくなり、ランク−１、ランク−２の順で小さくなる。
【００４７】
そして、遊星ボール５０ａと遊星ボール５０ｆとの第１組は、それぞれマイナス側の同一ランク内から選定される。遊星ボール５０ｂと遊星ボール５０ｅとの第２組は、それぞれランク０から選定される。遊星ボール５０ｃと遊星ボール５０ｄとの第３組は、それぞれプラス側のランクであって、ランク０を基準として第１組と対称関係になる同一ランク内から選定される。すなわち、図６中、選択例１に示すように、遊星ボール５０ａと遊星ボール５０ｆとの第１組は、それぞれランク−１内から選定され、遊星ボール５０ｂと遊星ボール５０ｅとの第２組は、それぞれランク０内から選定され、遊星ボール５０ｃと遊星ボール５０ｄとの第３組は、それぞれランク＋１内から選定される。あるいは、図６中、選択例２に示すように、遊星ボール５０ａと遊星ボール５０ｆとの第１組は、それぞれランク−２内から選定され、遊星ボール５０ｂと遊星ボール５０ｅとの第２組は、それぞれランク０内から選定され、遊星ボール５０ｃと遊星ボール５０ｄとの第３組は、それぞれランク＋２内から選定される。
【００４８】
このようにして、複数の遊星ボール５０は、図１、図５に例示するように、第１回転中心軸線Ｒ１と直交する特定方向に対して一方側から他方側に向かって順に外径が大きくなるように選定、配置される。すなわち、複数の遊星ボール５０は、遊星ボール５０ａと遊星ボール５０ｆとの第１組、遊星ボール５０ｂと遊星ボール５０ｅとの第２組、遊星ボール５０ｃと遊星ボール５０ｄとの第３組の順で外径が大きくなるように、選定、配置される。
【００４９】
そして、本実施形態の無段変速機１は、図１、図５に示すように、サンローラ３０が変速機軸６０に対して偏心できるようにフロートする構造とすることで、所定の順番で配列された外径の異なる各遊星ボール５０がそれぞれサンローラ３０の外周面３１に適切に接触できる構造となっている。
【００５０】
サンローラ３０は、変速機軸６０に対して第１回転中心軸線Ｒ１と交差する径方向に相対移動可能である。ここでは、サンローラ３０は、上述したように、筒状（円筒状）に形成され内側に変速機軸６０が挿入される。そして、サンローラ３０は、第１回転中心軸線Ｒ１と交差する径方向に対して、このサンローラ３０の内周面と変速機軸６０の外周面との間にクリアランスＣ（図５参照）を有する。
【００５１】
これにより、サンローラ３０は、上述のように径方向に対して相対移動可能な構成となり、変速機軸６０に対してフロート構造とすることができる。そしてこの結果、サンローラ３０は、外周面（外面）３１上に所定の順番で配置された外径の異なる複数の遊星ボール５０と接触した状態で、第１回転中心軸線Ｒ１に対して偏心して回転可能である。ここでは、このサンローラ３０は、第１回転中心軸線Ｒ１と平行で、かつ、第１回転中心軸線Ｒ１に対して偏心量Ｄ（図１、図５、図６参照）だけ偏心した第３回転中心軸線Ｒ３を回転中心として回転することができる。ここで、偏心量Ｄは、典型的には、複数の遊星ボール５０の外径の差に応じた量となる。
【００５２】
また、この無段変速機１は、位置決め部材としてのスラスト軸受ＲＢ６、ＲＢ７を備えており、サンローラ３０は、このスラスト軸受ＲＢ６、ＲＢ７によって回転可能に支持される。スラスト軸受ＲＢ６、ＲＢ７は、サンローラ３０を変速機軸６０に相対回転可能に支持すると共に、サンローラ３０を第１回転中心軸線Ｒ１に沿った軸方向に対して位置決めする。
【００５３】
スラスト軸受ＲＢ６は、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に対して、サンローラ３０の一方の端部（ここでは第１回転部材１０側の端部）と、変速機軸６０の円環状部６１との間に介在し、サンローラ３０の一方の端部を変速機軸６０の円環状部６１に回転可能に支持する。円環状部６１は、変速機軸６０の外周面にこの変速機軸６０と一体で円環状に形成される。スラスト軸受ＲＢ７は、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に対して、サンローラ３０の他方の端部（ここでは第２回転部材２０側の端部）と、変速機軸６０に組みつけられた円環状部材６２との間に介在し、サンローラ３０の一方の端部を円環状部材６２に回転可能に支持する。円環状部材６２は、円環状に形成され、変速機軸６０の外周面にスナップリング６３等を介して軸方向に位置決めされて組み付けられる。サンローラ３０は、軸方向に対して円環状部６１と円環状部材６２との間にスラスト軸受ＲＢ６、ＲＢ７を介して組み付けられる。したがって、サンローラ３０は、スラスト軸受ＲＢ６、ＲＢ７によって、変速機軸６０対して相対回転可能にかつ軸方向に位置決めされて支持される。なお、無段変速機１は、位置決め部材として、上記スラスト軸受ＲＢ６、ＲＢ７にかえて滑りワッシャ等を備えるものであってもよい。
【００５４】
上記のように構成される無段変速機１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０が各遊星ボール５０と接触した状態で第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として回転すると、サンローラ３０が各遊星ボール５０と接触した状態で第１回転中心軸線Ｒ１に対して偏心した第３回転中心軸線Ｒ３を回転中心として回転する。つまり、サンローラ３０は、複数の遊星ボール５０が特定方向に沿って順に外径が大きくなるように配列され変速機軸６０に対して公転しないように固定的に支持され状態で、図１、図５等に示すように、第３回転中心軸線Ｒ３が第１回転中心軸線Ｒ１に対して複数の遊星ボール５０の第１組側、すなわち、遊星ボール５０ａ、５０ｆ側に偏心した状態で回転する。この結果、無段変速機１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０の回転中心に対してサンローラ３０が偏心して回転可能に構成されることで、所定の順番で配置された外径の異なる複数の遊星ボール５０に対して第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０がそれぞれ適切な接触状態で接触することができる。
【００５５】
したがって、無段変速機１は、特定方向に沿って順に外径が大きくなるように配列された複数の遊星ボール５０に対してサンローラ３０が偏心して回転することで、各遊星ボール５０と接触面１１、２１、外周面３１との回転伝達部分の面圧が均一化されて、バラツキが発生することが抑制される。この結果、無段変速機１は、例えば、遊星ボール５０の製造精度を低くしても、遊星ボール５０と第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０との接触部分等の回転伝達部分の面圧にバラツキが発生することを抑制することができ、容易に面圧を均一化することができる。この結果、無段変速機１は、例えば、製造コストを抑制することができると共に、動力伝達効率を向上することができ、また、回転伝達部分における高面圧部の表面耐久性を向上することができる。
【００５６】
そして、無段変速機１は、例えば、サンローラ３０を偏心させずに、かわりに第１回転部材１０、第２回転部材２０を、それぞれ、回転中心軸線が第１回転中心軸線Ｒ１に対して揺動不能である固定部と、回転中心軸線が第１回転中心軸線Ｒ１に対して揺動可能であると共に各遊星ボール５０と接触する可動部と、固定部に対する可動部の傾斜を許容しつつ、当該固定部と当該可動部との間でトルクを伝達可能である伝達部とを含んで構成するような場合と比較して、例えば、固定部と可動部との間で発生する伝達トルクのロスが生じないようにすることができる。すなわち、無段変速機１は、サンローラ３０を偏心させた構成であることから、例えば、上記の可動部が固定部に対して傾いていることで可動部と固定部との間で生じるような揺動（みそすり）動作の滑りが発生することがない。この結果、無段変速機１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０等が回転する際に、例えば、上記のような可動部と固定部との間で揺動に伴って摩擦損失が発生することがなく、したがって、上記のような場合と比較して、動力の伝達効率を向上することができる。
【００５７】
以上で説明した実施形態に係る無段変速機１によれば、変速機軸６０と、第１回転部材１０及び第２回転部材２０と、サンローラ３０と、遊星ボール５０と、変速装置８０とを備える。変速機軸６０は、回転中心となる。第１回転部材１０及び第２回転部材２０は、変速機軸６０に軸方向に対向して配置され、共通の第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能である。サンローラ３０は、第１回転部材１０及び第２回転部材２０に対して相対回転可能に変速機軸６０に配置される。遊星ボール５０は、第１回転中心軸線Ｒ１とは異なる第２回転中心軸線Ｒ２を回転中心として回転可能であり、第１回転中心軸線Ｒ１を中心として放射状に複数設けられ、第１回転部材１０と第２回転部材２０とに挟持され、第１回転部材１０及び第２回転部材２０との間でトルクを伝達可能である。変速装置８０は、遊星ボール５０の傾転動作によって第１回転部材１０、第２回転部材２０の回転速度比である変速比を変更可能である。そして、複数の遊星ボール５０は、第１回転中心軸線Ｒ１と直交する方向に沿った特定方向に対して一方側から他方側に向かって順に外径が大きくなるように配置される。サンローラ３０は、変速機軸６０に対して第１回転中心軸線Ｒ１と交差する方向に相対移動可能であり、外周面３１上に配置された複数の遊星ボール５０と接触した状態で、第１回転中心軸線Ｒ１に対して偏心して回転可能である。
【００５８】
したがって、無段変速機１は、複数の遊星ボール５０が特定方向に沿って順に外径が大きくなるように配列されると共にサンローラ３０が変速機軸６０、第１回転中心軸線Ｒ１に対して偏心する構成であることから、例えば、製造コストを抑制した上で、回転伝達部分の面圧にバラツキが発生することを抑制することができる。さらに、無段変速機１は、上記のように動力の伝達効率を向上することができる。また、無段変速機１は、例えば、第１回転中心軸線Ｒ１と直交する径方向に対してサンローラ３０と変速機軸６０との間にラジアル軸受等を設ける必要がないことから、さらに製造コストを抑制することができる。
【００５９】
［実施形態２］
図７は、実施形態２に係る無段変速機の概略断面図、図８は、実施形態２に係る無段変速機のサンローラの外周面を含む部分断面図（図７中に囲み点線Ａで示す部分）である。実施形態２に係る無段変速機は、サンローラが溝を有する点で実施形態１とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する。
【００６０】
本実施形態に係る無段変速機２０１は、図７、図８に示すように、サンローラ３０がガイド溝（溝）２３２を有している。ガイド溝２３２は、サンローラ３０の外周面３１に回転方向に沿って形成される。すなわち、ガイド溝２３２は、外周面３１の周方向に沿って全周にわたって円環状に形成される。ガイド溝２３２は、例えば、第３回転中心軸線Ｒ３に沿った断面形状が円弧状又は略Ｖ字型をなしている。ガイド溝２３２は、各遊星ボール５０と外周面３１との接触部位に形成される。ガイド溝２３２は、各遊星ボール５０の一部がはまって底面に各遊星ボール５０の外周面が接触する。言い換えれば、ガイド溝２３２は、内側に各遊星ボール５０の一部が収容される。この場合、各遊星ボール５０は、典型的には、サンローラ３０のガイド溝２３２の底面に少なくとも２点以上で点接触する。サンローラ３０と各遊星ボール５０とは、それぞれガイド溝２３２の底面と各遊星ボール５０が外周面とが接触した状態で第３回転中心軸線Ｒ３、第２回転中心軸線Ｒ２を回転中心として回転することができる。この結果、無段変速機２０１は、例えば、各遊星ボール５０の外周面とサンローラ３０の外周面３１とが１点で接触するような場合と比較して、１点あたりの接触面圧を低減することができるので、サンローラ３０、各遊星ボール５０の耐久性を向上することができる。
【００６１】
そして、本実施形態の無段変速機２０１は、上記のように各遊星ボール５０の一部がガイド溝２３２にはまった状態でサンローラ３０、各遊星ボール５０が回転する構成であることから、各遊星ボール５０自体がサンローラ３０の位置決め部材としても機能する。すなわち、サンローラ３０は、第１回転部材１０、第２回転部材２０によって挟持されて位置決めされている各遊星ボール５０の一部がガイド溝２３２にはまった状態で回転することから、第１回転部材１０、第２回転部材２０の位置に沿った各遊星ボール５０の位置にガイドされる。
【００６２】
したがって、サンローラ３０は、各遊星ボール５０によって、第１回転中心軸線Ｒ１に沿った軸方向に対して位置決めされる。この結果、無段変速機２０１は、例えば、図１で示したスラスト軸受ＲＢ６、ＲＢ７、円環状部６１、円環状部材６２、スナップリング６３等を備えなくても、サンローラ３０を第１回転中心軸線Ｒ１に沿った軸方向に対して位置決めすることができる。なお、本実施形態の変速機軸６０は、第２回転部材２０側の端部が固定部２に固定される一方、第１回転部材１０側の端部が自由端となっている。
【００６３】
以上で説明した実施形態に係る無段変速機２０１は、複数の遊星ボール５０が特定方向に沿って順に外径が大きくなるように配列されると共にサンローラ３０が変速機軸６０、第１回転中心軸線Ｒ１に対して偏心する構成であることから、例えば、製造コストを抑制した上で、回転伝達部分の面圧にバラツキが発生することを抑制することができる。
【００６４】
さらに、以上で説明した実施形態に係る無段変速機２０１によれば、サンローラ３０は、外周面３１に回転方向に沿って形成され各遊星ボール５０の一部がはまるガイド溝２３２を有する。したがって、無段変速機２０１は、各遊星ボール５０によって、サンローラ３０を第１回転中心軸線Ｒ１に沿った軸方向に対して位置決めすることができるので、構成部品点数を削減することができる。これにより、無段変速機２０１は、装置の小型化やさらなる製造コストの抑制を図ることができる。
【００６５】
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。
【符号の説明】
【００６６】
１、２０１    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）
３１    外周面（外面）
４０、４１    キャリア
４２    オフセット溝部
４３    ガイド溝部
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ    遊星ボール（転動部材）
５１    支持軸
６０    変速機軸
６１    円環状部
６２    円環状部材
６３    スナップリング
８０    変速装置
２３２    ガイド溝（溝）
Ｃ    クリアランス
Ｒ１    第１回転中心軸線
Ｒ２    第２回転中心軸線
Ｒ３    第３回転中心軸線
ＲＢ６、ＲＢ７    スラスト軸受（位置決め部材）
【図１】
2013190019.tif 000003
【図２】
2013190019.tif 000004
【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】
2013190019.tif 000009
【図８】
2013190019.tif 000010