(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、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１回転要素１０及び第２回転要素２０は、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１１、２１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転動部材５０と接触する可動部１２、２２と、固定部１１、２１に対する可動部１２、２２の傾斜を許容しつつトルクを伝達可能である伝達部１３、２３とを有する。【選択図】図１
2013167332.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１回転要素、及び、前記第２回転要素は、それぞれ、回転中心軸線が前記第１回転中心軸線に対して揺動不能である固定部と、回転中心軸線が前記第１回転中心軸線に対して揺動可能であると共に前記転動部材と接触する可動部と、前記固定部に対する前記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有することを特徴とする、
無段変速機。
【請求項２】
前記伝達部は、前記固定部と前記可動部とを一体回転可能かつ前記第１回転中心軸線に沿った方向に相対移動可能に連結するスプライン係合部を有し、当該スプライン係合部の前記第１回転中心軸線と直交する方向に対するクリアランスが前記固定部に対する前記可動部の変位よりも大きく形成される、
請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
前記固定部は、円環状又は円盤状に形成され内周面に曲面が設けられ、
前記可動部は、前記固定部の内周面側に前記曲面と接触して設けられ、
前記曲面は、前記固定部と前記可動部との回転に伴った当該固定部と当該可動部と接触点の移動軌道に沿って形成される、
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、特許文献１には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無段変速機（ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳＬＹ  ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮＳ）が開示されている。この無段変速機は、複数の回転要素として、遊星ボールを挟持する入出力リング、遊星ボールを傾転可能に支持するキャリア、外周面が遊星ボールと接触するサンローラ等を含んで構成され、遊星ボールを傾転させることで変速比を無段階に変化させる。そして、この無段変速機は、サンローラが軸方向に対して２分割された構成となっている。
【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２０１１／０２１８０７２号明細書
【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１回転要素、及び、前記第２回転要素は、それぞれ、回転中心軸線が前記第１回転中心軸線に対して揺動不能である固定部と、回転中心軸線が前記第１回転中心軸線に対して揺動可能であると共に前記転動部材と接触する可動部と、前記固定部に対する前記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有することを特徴とする。
【０００７】
また、上記無段変速機では、前記伝達部は、前記固定部と前記可動部とを一体回転可能かつ前記第１回転中心軸線に沿った方向に相対移動可能に連結するスプライン係合部を有し、当該スプライン係合部の前記第１回転中心軸線と直交する方向に対するクリアランスが前記固定部に対する前記可動部の変位よりも大きく形成されるものとすることができる。
【０００８】
また、上記無段変速機では、前記固定部は、円環状又は円盤状に形成され内周面に曲面が設けられ、前記可動部は、前記固定部の内周面側に前記曲面と接触して設けられ、前記曲面は、前記固定部と前記可動部との回転に伴った当該固定部と当該可動部と接触点の移動軌道に沿って形成されるものとすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
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】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態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、実施形態に係る無段変速機の遊星ボールの外径について説明する模式的断面図である。
【図８】図８は、本実施形態の無段変速機と比較例に係る無段変速機との各遊星ボール５０の面圧の一例を表す線図である。
【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。
【００１２】
［実施形態］
図１は、実施形態に係る無段変速機の概略断面図、図２は、実施形態に係る無段変速機の部分断面図、図３は、実施形態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、図７は、実施形態に係る無段変速機の遊星ボールの外径について説明する模式的断面図、図８は、本実施形態の無段変速機と比較例に係る無段変速機との各遊星ボール５０の面圧の一例を表す線図である。
【００１３】
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。
【００１４】
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（図２参照）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。ここでは、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
以下、無段変速機１の各構成について詳細に説明する。
【００１９】
第１回転部材１０、第２回転部材２０は、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。
【００２０】
本実施形態の第１回転部材１０は、固定部として第１固定リング１１と、可動部としての第１可動リング１２と、伝達部としての第１伝達部１３をと有する。第１回転部材１０は、ともに円環状（あるいは円筒状）に形成される第１固定リング１１と第１可動リング１２とに分割されて構成されており、この第１固定リング１１と第１可動リング１２とが第１伝達部１３を介して動力伝達可能に、言い換えれば、一体回転可能に連結される。第１回転部材１０は、第１固定リング１１と第１可動リング１２とが組み合わさった形で全体として第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として回転可能である。同様に、第２回転部材２０は、固定部として第２固定リング２１と、可動部としての第２可動リング２２と、伝達部としての第２伝達部２３をと有する。第２回転部材２０は、ともに円環状（あるいは円筒状）に形成される第２固定リング２１と第２可動リング２２とに分割されて構成されており、この第２固定リング２１と第２可動リング２２とが第２伝達部２３を介して動力伝達可能に、言い換えれば、一体回転可能に連結される。第２回転部材２０は、第２固定リング２１と第２可動リング２２とが組み合わさった形で全体として第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として回転可能である。
【００２１】
なお、この第１回転部材１０、第２回転部材２０の第１固定リング１１、第１可動リング１２、第１伝達部１３、第２固定リング２１、第２可動リング２２、第２伝達部２３については、後で詳細に説明する。
【００２２】
第１回転部材１０と第２回転部材２０とは、それぞれ後述の第１可動リング１２、第２可動リング２２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１４、２４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１４、２４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１４、２４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１４、２４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１４、２４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１４、２４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】
なお、本実施形態の無段変速機１は、後述するように複数の遊星ボール５０の外径寸法が異なることから、複数の遊星ボール５０相互間での接触角θが異なることとなる。
【００２５】
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の後述の第１固定リング１１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の後述の第２固定リング２１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。
【００２６】
なお、ここで例示する変速機軸６０は、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。
【００２７】
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。
【００２８】
サンローラ３０は、図２に示すように、中心軸を第１回転中心軸線Ｒ１に一致させた円筒状のものであり、軸受ＲＢ１、ＲＢ２によって変速機軸６０に対する周方向への相対回転を行えるよう支持される。つまり、サンローラ３０は、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に対して第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能に変速機軸６０に配置される。さらに、サンローラ３０は、変速機軸６０の軸方向に対して、軸受ＲＢ１の外輪、軸受ＲＢ２の外輪等によって位置決めされており、変速機軸６０の軸方向に対して相対移動不能に固定される。
【００２９】
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。
【００３０】
キャリア４０、４１は、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、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。  
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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１４、２４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。
【００４０】
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。
【００４１】
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と接触部分等である。
【００４２】
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。
【００４３】
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、第１回転部材１０、第２回転部材２０を分割構造とする。これにより、無段変速機１は、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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５０ｂと遊星ボール５０ｅ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５０ｂと遊星ボール５０ｅ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。
【００４８】
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。
【００４９】
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５０ｂと遊星ボール５０ｅ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５０ｂと遊星ボール５０ｅ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５０ｂと遊星ボール５０ｅとの第３組は、それぞれランク＋２内から選定される。
【００５０】
このようにして、複数の遊星ボール５０は、図１、図５、図７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５０ｂと遊星ボール５０ｅ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。
【００５１】
そして、本実施形態の無段変速機１は、図１に示すように、第１回転部材１０、第２回転部材２０が分割構造とされることで、所定の順番で配列された外径の異なる各遊星ボール５０との接触部分を含む部位が変速機軸６０の第１回転中心軸線Ｒ１に対して、偏心できるようにフロートする構造となっている。
【００５２】
第１回転部材１０は、上述したように、第１固定リング１１と第１可動リング１２とに分割されて構成されており、この第１固定リング１１と第１可動リング１２とが第１伝達部１３を介して動力伝達可能に連結される。同様に、第２回転部材２０は、上述したように、第２固定リング２１と第２可動リング２２とに分割されて構成されており、この第２固定リング２１と第２可動リング２２とが第２伝達部２３を介して動力伝達可能に連結される。なお、第１回転部材１０と第２回転部材２０とは、遊星ボール５０を挟んでほぼ対称形の構成となっていることから、以下の説明では特に区別して説明する必要がない場合には、両者をまとめて説明する。
【００５３】
第１固定リング１１、第２固定リング２１、第１可動リング１２、第２可動リング２２は、円環状（あるいは円筒状）に形成された円環部材（リング）である。第１固定リング１１、第２固定リング２１は、回転中心軸線が第１回転中心軸線Ｒ１に対して揺動不能な固定部である。第１固定リング１１、第２固定リング２１は、回転中心軸線を第１回転中心軸線Ｒ１に一致させた状態で配置される。第１固定リング１１、第２固定リング２１は、それぞれトルクカム７０、７３を介して入力軸７１、出力軸７４が連結される部分である。一方、第１可動リング１２、第２可動リング２２は、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遊星ボール５０と接触する可動部である。第１可動リング１２、第２可動リング２２は、それぞれ内周面に上述の接触面１４、２４が形成される。第１可動リング１２、第２可動リング２２は、それぞれ第１固定リング１１、第２固定リング２１の内周面側に配置され、外周面の一部（出隅部）が第１固定リング１１、第２固定リング２１の内周面に当接するように配置されている。
【００５４】
第１伝達部１３、第２伝達部２３は、それぞれ第１固定リング１１、第２固定リング２１に対する第１可動リング１２、第２可動リング２２の傾斜を許容しつつ、第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との間でトルクを伝達可能である。本実施形態の第１伝達部１３、第２伝達部２３は、それぞれスプライン係合部１３ａ、２３ａを有する。スプライン係合部１３ａ、２３ａは、それぞれ第１固定リング１１、第２固定リング２１の内周面と第１可動リング１２、第２可動リング２２の外周面とをスプライン係合する。これにより、スプライン係合部１３ａ、２３ａは、第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２とを一体回転可能かつ第１回転中心軸線Ｒ１に沿った方向に相対移動可能に連結する。
【００５５】
そして、第１伝達部１３、第２伝達部２３は、スプライン係合部１３ａ、２３ａの第１回転中心軸線Ｒ１と直交する径方向に対するクリアランスＣが第１固定リング１１、第２固定リング２１に対する第１可動リング１２、第２可動リング２２の傾きによる変位よりも大きく形成される。クリアランスＣは、スプライン係合部１３ａ、２３ａを構成するスプライン溝とスプライン突起との径方向に沿った隙間に相当する。これにより、第１伝達部１３、第２伝達部２３は、第１回転部材１０、第２回転部材２０が全体として第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として回転する際に、第１固定リング１１、第２固定リング２１に対する第１可動リング１２、第２可動リング２２の傾斜を許容することができる。その上で、第１伝達部１３、第２伝達部２３は、第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との間でトルク（回転動力）を伝達することができ、言い換えれば、一体回転させることができる。
【００５６】
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が全体として第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として回転する際に、第１固定リング１１、第２固定リング２１が第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として回転する一方で、第１可動リング１２、第２可動リング２２の回転中心が第１回転中心軸線Ｒ１に対して傾いた状態で偏心して回転する。この第１固定リング１１、第２固定リング２１に対する第１可動リング１２、第２可動リング２２の偏心量Ｄ（図５参照）は、図６に示すように、複数の遊星ボール５０の外径差に応じた量となる。
【００５７】
つまり、無段変速機１は、この第１固定リング１１、第２固定リング２１の回転中心に対する第１可動リング１２、第２可動リング２２の回転中心の偏心により第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との回転中心がずれる。そして、無段変速機１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０が回転すると、各遊星ボール５０と接触面１４、２４との接点軌道１５、２５が図１中に点線で図示したようになる。この接点軌道１５、２５は、第１回転中心軸線Ｒ１を中心とする同心円（例えば、図５中に例示する第１固定リング１１、第２固定リング２１）に対して複数の遊星ボール５０の外径差に応じて偏心することとなる。
【００５８】
すなわち、接点軌道１５、２５は、図１に示すように、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ると共に第１可動リング１２、第２可動リング２２の第１固定リング１１、第２固定リング２１に対する傾斜が許容されることで、第１回転中心軸線Ｒ１と直交する径方向に対して傾いた軌道となる。より詳細には、接点軌道１５、２５は、外径が小さい遊星ボール５０ａ側で軸方向に対して遊星ボール５０ａの中心位置側に接近する一方、外径が大きい遊星ボール５０ｃ側で軸方向に対して遊星ボール５０ｃの中心位置側から離間する軌道となる。これにより、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に対して第１可動リング１２、第２可動リング２２が傾いて接点軌道１５、２５が傾くことで、各遊星ボール５０と接触面１４、２４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。
【００５９】
そして、無段変速機１は、回転中心のずれによる第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との回転軌道ずれを第１伝達部１３、第２伝達部２３のスプライン係合部１３ａ、２３ａにおける軸方向移動で吸収することができる。
【００６０】
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。
【００６１】
ここでさらに、本実施形態の第１固定リング１１、第２固定リング２１は、図１に示すように、それぞれ内周面に曲面１１ａ、２１ａが設けられている。そして、第１可動リング１２、第２可動リング２２は、第１固定リング１１、第２固定リング２１の内周面側に曲面１１ａ、２１ａと接触して設けられる。ここでは、第１可動リング１２、第２可動リング２２も、曲面１１ａ、２１ａとの接触部分に曲面が設けられている。
【００６２】
そして、曲面１１ａ、２１ａは、それぞれ第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との回転に伴った第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２と接触点の移動軌道に沿って形成される。すなわち、曲面１１ａ、２１ａは、回転に伴った第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との接触点の移動軌道と一致するように形成される。
【００６３】
この無段変速機１は、第１固定リング１１、第２固定リング２１の回転中心（第１回転中心軸線）に対して第１可動リング１２、第２可動リング２２の回転中心が傾斜していることから、第１回転部材１０、第２回転部材２０の回転に伴って第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との接触点の位置が移動する。第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との接触点は、例えば、図１中、外径が小さい遊星ボール５０ａ側での位置Ｐ１に対して外径が大きい遊星ボール５０ｃ側での位置Ｐ２が軸方向外側（遊星ボール５０とは反対側）、径方向内側に移動する。曲面１１ａ、２１ａは、この第１回転部材１０、第２回転部材２０の回転に伴った第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との接触点の軸方向及び径方向への移動軌道にあわせた形状とする。
【００６４】
これにより、無段変速機１は、曲面１１ａ、２１ａの作用により、第１回転部材１０、第２回転部材２０の回転に伴って第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との接触点が移動する際に当該移動を阻害することを抑制することができる。つまり、無段変速機１は、第１固定リング１１、第２固定リング２１に対する第１可動リング１２、第２可動リング２２の傾斜動作を曲面１１ａ、２１ａにて滑らかに案内することができ、結果的に、より確実に面圧の均一化を図ることができる。
【００６５】
図８は、本実施形態の無段変速機１と比較例に係る無段変速機との各遊星ボール５０の面圧の一例を表す線図である。図８中、白色グラフは、本実施形態の無段変速機１における面圧を表し、黒色グラフは、比較例に係る無段変速機における面圧を表す。本実施形態の無段変速機１は、上述したように複数の遊星ボール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第１固定リング１１、第２固定リング２１に対して第１可動リング１２、第２可動リング２２が傾斜し偏心する構成である。一方、比較例に係る無段変速機は、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が第１固定リング１１、第２固定リング２１に対して第１可動リング１２、第２可動リング２２が固定されており、偏心しない構成である。この図８からも明らかなように、本実施形態の無段変速機１は、比較例に係る無段変速機と比較して、遊星ボール５０と第１回転部材１０、第２回転部材２０との接触部分等の回転伝達部分の面圧のバラツキを抑制することができることが理解できる。
【００６６】
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、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。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。第１回転部材１０及び第２回転部材２０は、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第１固定リング１１、第２固定リング２１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遊星ボール５０と接触する第１可動リング１２、第２可動リング２２と、第１固定リング１１、第２固定リング２１に対する第１可動リング１２、第２可動リング２２の傾斜を許容しつつ、第１固定リング１１、第２固定リング２１と第１可動リング１２、第２可動リング２２との間でトルクを伝達可能である第１伝達部１３、第２伝達部２３とを有する。
【００６７】
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第１固定リング１１、第２固定リング２１に対して第１可動リング１２、第２可動リング２２が傾斜し偏心する構成であることから、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。
【００６８】
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】
【００６９】
１    無段変速機
１０    第１回転部材（第１回転要素）
１１    第１固定リング（固定部）
１１ａ、２１ａ    曲面
１２    第１可動リング（可動部）
１３    第１伝達部（伝達部）
１３ａ、２３ａ    スプライン係合部
１４、２４    接触面
１５、２５    接点軌道
２０    第２回転部材（第２回転要素）
２１    第２固定リング（固定部）
２２    第２可動リング（可動部）
２３    第２伝達部（伝達部）
３０    サンローラ
４０、４１    キャリア
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
８０    変速装置
Ｒ１    第１回転中心軸線
Ｒ２    第２回転中心軸線
【図１】
2013167332.tif 000003
【図２】
2013167332.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】
2013167332.tif 000009
【図８】
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