CN104948697B - 无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无级变速器，该无级变速器价格低廉，且能够高精度地控制传递到输出轴的转矩。无级变速器(1A)具有：单向离合器(17)、距离传感器(23)和输出轴转矩计算部。单向离合器(17)由输出轴(3)的外周面、环状部(18d)的内周面、辊子(17d)以及形成于输出轴(3)的外周面的凸轮面(3a)构成。输出轴转矩计算部根据距离传感器(23)检测到的至摆动连杆(18)的环状部(18d)的距离来计算传递到输出轴(3)的转矩。

Description

无级变速器

技术领域

本发明涉及使用了曲柄连杆机构的四杆机构型的无级变速器。

背景技术

以往，公知有如下的四杆机构型的无级变速器，该四杆机构型的无级变速器具有：输入轴，来自发动机等主驱动源(行驶用驱动源)的驱动力被传递至该输入轴；输出轴，其与输入轴的旋转中心轴线平行地配置；以及多个曲柄连杆机构(例如，参照专利文献1)。

在专利文献1所述的无级变速器中，曲柄连杆机构具有：旋转半径调节机构，其设置有能够与输入轴一体地旋转的旋转部，并能够自如调节该旋转部的旋转半径；摆动连杆，其设置有摆动端部，该摆动连杆摆动自如地轴支承于输出轴；以及连接杆，其一端部与旋转半径调节机构的旋转部旋转自如地连接，其另一端部与摆动连杆的摆动端部连接。

在摆动连杆与输出轴之间，设置有作为单向旋转阻止机构的单向离合器，该单向离合器在摆动连杆以输出轴为中心相对于输出轴要向一侧旋转时，将摆动连杆相对于输出轴固定，在摆动连杆相对于输出轴要向另一侧旋转时使摆动连杆相对于输出轴空转。

旋转半径调节机构由如下的部分构成：圆盘状的凸轮部，其以相对于输入轴偏心的状态与输入轴一体地旋转；旋转部，其能够以相对于该凸轮部偏心的状态自如旋转，并且连接杆旋转自如地外套于该旋转部；以及小齿轮轴，其在轴向上具有多个小齿轮。小齿轮轴通过从副驱动源(调节用驱动源)传递来的驱动力而旋转。

另外，旋转半径调节机构除了专利文献1所示的结构，还有的由如下部分构成：圆盘状的旋转部，其具有从中心偏心地穿设的贯通孔；内齿轮，其安装在旋转部的贯通孔的内周面上；第1小齿轮，其固定于输入轴并与内齿轮啮合；行星架，来自副驱动源(调节用驱动源)的驱动力被传递至该行星架；以及2个第2小齿轮，它们与内齿轮啮合，并分别被行星架支承为能够自如自转和自如公转。在该情况下，第1小齿轮和2个第2小齿轮被配置成以它们的中心轴线为顶点的三角形为正三角形。

在凸轮部形成有在输入轴的旋转中心轴线方向上贯通、并在相对于凸轮部的中心偏心的位置上穿设的贯通孔。并且，在凸轮部，在隔着输入轴的旋转中心轴线与凸轮部的中心相反一侧的区域，形成有使凸轮部的外周面与贯通孔的内周面连通的切口孔。并且，相邻的凸轮部之间利用螺栓而固定从而构成了凸轮部连结体。

凸轮部连结体的轴向一端与输入部连结，利用凸轮部连结体与输入部而构成凸轮轴(输入轴)。另外，凸轮轴除了专利文献1所示的结构，还有的是利用花键结合等在中空的棒状的输入部的外表面上安装凸轮部或凸轮部连结体而构成的。

凸轮部连结体通过使各凸轮部的贯通孔相连而成为中空，凸轮部连结体的内部被插入小齿轮轴。并且，插入到凸轮部连结体的小齿轮轴从各凸轮部的切口孔露出。

旋转部设置有收容凸轮轴的收容孔。在该收容孔的内周面上形成有内齿。其内齿与从各凸轮部的切口(贯通孔)露出的小齿轮轴啮合。

在凸轮轴与小齿轮轴的旋转速度相同的情况下，由于以相对于凸轮部偏心的状态旋转自如的旋转部不相对于凸轮部相对旋转，因此，维持了旋转部的中心(输入侧支点)的旋转运动的半径。另一方面，在凸轮轴与小齿轮轴的旋转速度不同的情况下，旋转部相对于凸轮部相对旋转，改变了输入侧支点的旋转运动的半径，从而变速比变化。

在该无级变速器中，当通过使凸轮轴旋转而使旋转部与凸轮部一同旋转时，外套于旋转部的连接杆的一端部进行旋转运动，而与连接杆的另一端部连接的摆动连杆则摆动。并且，由于摆动连杆经由单向离合器而被轴支承于输出轴，因此，仅在向一侧旋转时向输出轴传递旋转驱动力(转矩)。

并且，凸轮部被设定为各自相位不同，形成为利用多个凸轮部绕输入轴的旋转中心轴线的周向一周。因此，通过外套于在各凸轮部设置的旋转部上的连接杆，能够使各摆动连杆依次向输出轴传递转矩，并使输出轴顺利地旋转。

并且，在该无级变速器中，对输入轴的累积旋转次数与小齿轮轴的累积旋转次数进行计数，使用它们的差值来推断旋转半径调节机构的旋转部的旋转半径，并根据该旋转半径来控制变速比和传递到输出轴的转矩。

现有专利文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-251608号公报

发明内容

在以往的无级变速器中，根据旋转部的旋转半径对传递到输出轴的转矩进行控制，所述旋转部的旋转半径是根据作为输入轴侧的结构部件的输入轴与小齿轮轴的转速而推断出的。

但是，在将旋转半径调节机构的旋转部的旋转运动转换成摆动连杆的摆动运动的连接杆产生扭转或挠曲的情况下，那样推断出的旋转半径可能不会成为对传递到输出轴的转矩的控制有效的值。

作为不受那样的连接杆的扭转或挠曲的影响而得到有效的值的方法，存在如下的方法：使用转矩传感器来直接检测传递到输出轴的转矩。

但是，由于能够直接检测传递到输出轴的转矩的转矩传感器(例如，能够直接测定输出轴的扭转量的传感器等)较昂贵，因此在搭载了那样的转矩传感器的情况下，存在无级变速器的生产成本会增加的问题。

本发明是鉴于以上的问题而完成的，其目的在于提供一种价格低廉并且能够高精度地控制传递到输出轴的转矩的无级变速器。

为了达成上述目的，本发明的无极变速器具有：输入轴，行驶用驱动源的驱动力被传递至该输入轴；输出轴，其与输入轴的旋转中心轴线平行地配置；曲柄连杆机构，其具有旋转半径调节机构、摆动连杆和连接杆，所述旋转半径调节机构设置有能够与输入轴一体地旋转的旋转部，并能够自如调节旋转部的旋转半径，所述摆动连杆摆动自如地轴支承于输出轴，所述连接杆的一端部旋转自如地与旋转半径调节机构的旋转部连接，所述连接杆的另一端部与摆动连杆连接，所述曲柄连杆机构将输入轴的旋转运动转换为摆动连杆的摆动运动；单向旋转阻止机构，其在摆动连杆相对于输出轴要向一侧旋转时将摆动连杆相对于输出轴固定，在摆动连杆相对于输出轴要向另一侧旋转时使摆动连杆相对于输出轴空转；以及变速器壳，其将输入轴和输出轴支承为旋转自如，并收纳曲柄连杆机构和单向旋转阻止机构，所述无级变速器通过使旋转部的旋转半径变化而使变速比变化，所述无级变速器的特征在于，所述无级变速器具有：距离传感器，其被固定于变速器壳，检测至摆动连杆的外周面的距离；以及输出轴转矩计算部，其根据距离传感器检测到的值来计算出传递到输出轴的转矩，单向旋转阻止机构具有：内侧部件，其与输出轴一体地旋转；环状的外侧部件，其与摆动连杆一体地摆动，内侧部件被插入到该外侧部件中；滚动体，其配置在内侧部件与外侧部件之间；以及凸轮面，其形成于内侧部件的外周面或外侧部件的内周面，在外侧部件相对于内侧部件要向一侧旋转时，滚动体与外侧部件或内侧部件联动地滚动，而被啮入内周面与凸轮面之间，或被啮入外周面与凸轮面之间，由此，将驱动力从外侧部件传递到内侧部件，摆动连杆具有：与连接杆连结的摆动端部；以及外套于外侧部件的环状部，在滚动体被啮入内周面或外周面与凸轮面之间时，外侧部件和摆动连杆的环状部根据滚动体被啮入的程度而扩径，距离传感器检测至环状部的距离。

在单向旋转阻止机构如上所述由内侧部件、外侧部件、滚动体和凸轮面构成的情况下，通过将滚动体啮入外侧部件的内周面或内侧部件的外周面与凸轮面之间，传递到外侧部件的转矩(驱动力)被传递到内侧部件。

在传递该转矩时，外侧部件被啮入的滚动体压开而扩径。并且，在传递转矩时，滚动体被啮入至何种程度是根据所传递的转矩的大小而变化的。即，在从外侧部件向内侧部件传递转矩时，外套于外侧部件的摆动连杆的环状部也根据传递到与输出轴一体地旋转的内侧部件的转矩的大小而扩径。

因此，根据本发明的无级变速器，利用距离传感器来检测环状部的扩径的程度(即，从成为基准的点到环状部的外周面的距离)，由此，不使用昂贵的转矩传感器就能够计算出传递到输出轴的转矩。

并且，由于这样计算出的转矩是根据轴支承于输出轴的摆动连杆的环状部的变化而计算出的，因此，即使在将旋转部的旋转运动转换成摆动连杆的摆动运动的连接杆产生扭转或挠曲的情况下，也不会受该扭转或挠曲的影响。

因此，根据本发明的无级变速器，通过使用这样计算出的转矩，能够高精度地控制传递到输出轴的转矩。

并且，在本发明的无级变速器中，距离传感器优选隔着环状部的中心位于形成有摆动端部的位置的相反侧。

摆动连杆由于在形成有摆动端部的位置上刚性最高，因此，在摆动端部的附近，即使在对环状部的内周面施加均匀的力的情况下，恐怕环状部的变化也不是固定的。并且，摆动连杆由于其摆动端部与连接杆连接并借助于从连接杆施加的力而进行摆动，因此，在摆动端部的附近，环状部可能因从连接杆施加的力而产生变化。

因此，如果隔着环状部的中心在形成有摆动端部的位置的相反侧配置距离传感器来检测环状部的外周面的变化，则进行测定的面不易因传递到内侧部件和输出轴的转矩以外的力而产生变化，因此，能够更准确地检测转矩，并高精度地进行控制。

并且，在本发明的无级变速器中，在将距离传感器隔着环状部的中心配置在形成有摆动端部的位置的相反侧的结构中，优选的是，在将旋转半径调节机构的旋转部与连接杆的连结点称为输入侧支点，将摆动连杆的摆动端部与连接杆的连结点称为输出侧支点时，距离传感器配置在这样的直线上：在从连接杆施加到摆动端部的力达到最大时，在旋转部的旋转半径为规定的旋转半径的情况下，该直线与通过输入侧支点和输出侧支点的直线垂直，且通过输出轴的旋转中心轴线。

在旋转部的旋转半径恒定的情况下，由于从连接杆施加到摆动连杆的力为沿着通过输入侧支点和输出侧支点的直线的方向的力，因此，该力对环状部的影响在沿着该直线的方向上达到最大，在与该直线垂直的方向上为最小。并且，该力根据旋转部的相位而变化，并在某特定的相位达到最大。

因此，如果将距离传感器隔着环状部的中心配置在形成有摆动端部的位置的相反侧，且配置在这样的直线上：从连接杆施加到摆动端部的力达到最大时，该直线与通过输入侧支点和输出侧支点的直线垂直，并通过输出轴的旋转中心轴线，则能够抑制从连接杆施加到环状部的力造成的影响，更准确地检测转矩，并高精度地进行控制。

并且，在本发明的无级变速器中，将距离传感器隔着环状部的中心配置在形成有摆动端部的位置的相反侧，且配置在这样的直线上：在从连接杆施加到摆动端部的力达到最大时，该直线与通过输入侧支点和输出侧支点的直线垂直，并通过输出轴的旋转中心轴线，在这样的结构中，规定的旋转半径优选为传递到输出轴的转矩达到最大时的旋转半径。

传递到输出轴的转矩对应于旋转部的旋转半径而变化。并且，传递到输出轴的转矩越大，因从连接杆施加的力而产生的环状部的变化越大。

因此，如果根据传递到输出轴的转矩达到最大时的旋转半径来设定配置距离传感器的位置，则即使在从连接杆施加的力的影响为最大的状态下，也能够抑制该力造成的影响，更准确地检测转矩，并高精度地进行控制。

并且，在本发明的无级变速器中，将距离传感器隔着环状部的中心配置于形成有摆动端部的位置的相反侧，且配置在这样的直线上：从连接杆施加到摆动端部的力达到最大时，该直线与通过输入侧支点和输出侧支点的直线垂直，且通过输出轴的旋转中心轴线，在这样的结构中，优选的是，将无级变速器搭载在车辆上，并具有多个曲柄连杆机构，规定的旋转半径为传递到输出轴的转矩达到最大时的旋转半径中的、变速比为最小时的旋转半径。

在将无级变速器搭载到车辆上的情况下，根据被搭载的车辆的特性等(例如，轮胎的打滑极限特性)，在旋转半径恒定的范围中，传递到输出轴的转矩达到最大，且不变化。

但是，在具有多个曲柄连杆机构的情况下，即使在传递到输出轴的转矩达到最大而不变化的状态下，变速比越小，施加给每一个曲柄连杆机构的力越大。

因此，如果根据传递到输出轴的转矩达到最大、并且变速比成为最小时的旋转半径来设定配置距离传感器的位置，则对于每一个曲柄连杆机构，即使在从连接杆施加的力的影响为最大的状态下，也能够抑制该力造成的影响，更准确地检测转矩，并高精度地进行控制。

并且，在本发明的无级变速器中，将距离传感器隔着环状部的中心配置于形成有摆动端部的位置的相反侧，且配置在这样的直线上：从连接杆施加到摆动端部的力达到最大时，该直线与通过输入侧支点和输出侧支点的直线垂直，并通过输出轴的旋转中心轴线，在这样的结构中，优选的是，规定的旋转半径为变速比达到最大时的旋转半径。

在变速比达到最大的状态下，输出轴的旋转速度为最小。使用这样的变速比的状态为例如在搭载了无级变速器的车辆的起步时等极其需要高度控制的状态。

因此，若根据变速比达到最大时的旋转半径来设定配置距离传感器的位置，则在这样极其需要高度控制的状态下，能够最准确地检测转矩，并高精度地进行控制。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的无级变速器的一部分的剖视图。

图2是从轴向示出图1的无级变速器的曲柄连杆机构的结构的说明图。

图3A至图3D是示出图1的无级变速器的曲柄连杆机构的输入侧支点的旋转半径的变化的说明图，图3A示出旋转半径为“最大”的情况，图3B示出旋转半径为“中”的情况，图3C示出旋转半径为“小”的情况，3D示出旋转半径为“0”的情况。

图4A至图4D是示出图1的无级变速器的曲柄连杆机构的相对于输入侧支点的旋转半径的变化的、输出侧支点的摆动范围的变化的说明图，图4A示出摆动范围为“最大”的情况，图4B示出摆动范围为“中”的情况，图4C示出摆动范围为“小”的情况，图4D示出摆动范围为“0”的情况。

图5是从轴向示出图1的无级变速器的曲柄连杆机构与距离传感器的配置位置的说明图。

图6A和图6B是对图1的无级变速器的摆动连杆的一部分和距离传感器进行放大表示的说明图。

图7是示出图1的无级变速器的相对于旋转盘的旋转相位的、从连接杆施加给摆动连杆的摆动端部的力的大小的变化的图表。

图8是示出图1的无级变速器的相对于旋转半径调节机构的旋转半径的变化的、输出轴转矩的变化的图表。

图9A至图9B是示出图1的实施方式的无级变速器的输出轴转矩的变化的图表，图9A示出旋转半径调节机构的旋转半径为图8所示的图表中的R1a时的状态，图9B示出旋转半径调节机构的旋转半径为图8所示的图表中的R1b时的状态。

图10是从轴向示出本发明的第2实施方式的无级变速器的曲柄连杆机构与距离传感器的配置位置的说明图。

标号说明

1A、1B：无级变速器；2：输入部；3：输出轴；3a：凸轮面；4：旋转半径调节机构；5：凸轮盘；5a：贯通孔；5b：切口孔；6：旋转盘(旋转部)；6a：收容孔；6b：内齿；7：小齿轮轴；7a：小齿轮；7b：小齿轮轴承；8：差动机构；14a：旋转轴；9：太阳齿轮；10：第1齿圈；11：第2齿圈；12：带阶梯小齿轮；12a：大径部；12b：小径部；13：行星架；14：致动器(调节用驱动源(副驱动源))；15：连接杆；15a：输入侧环状部；15b：输出侧环状部；16：连接杆轴承；17：单向离合器(单向旋转阻止机构)；17a：保持器；17b：辊子(滚动体)；17c：弹簧(施力部件)；18：摆动连杆；18a：摆动端部；18b：突片；18c：插入孔；18d：环状部；19：连结销；20：曲柄连杆机构；21：变速器壳；21a：一端壁部；21b：另一端壁部；21c：周壁部；22：轴承；23：距离传感器；50：贯插孔；ENG：发动机(行驶用驱动源(主驱动源))；h：变速比；P1：输入轴的旋转中心轴线；P2：凸轮盘5的中心；P3：旋转盘6的中心(输入侧支点)；P4：连结销19的中心(输出侧支点)；P5：输出轴3的旋转中心轴线；Rx：P1与P2的距离；Ry：P2与P3的距离；R1：P1与P3的距离(偏心量、旋转盘6的中心(输入侧支点P3)的旋转半径)；R2：P4与P5的距离(摆动连杆18的长度)；θ1：旋转盘6的相位；θ2：摆动连杆18的摆动范围；θ：摆动连杆的相位；x：从环状部18d的外周面到距离传感器23的距离。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的无级变速器的实施方式进行说明。本实施方式的无级变速器是四杆机构型的无级变速器，是能够使变速比h(h＝输入轴的旋转速度/输出轴的旋转速度)无限大(∞)而使输出轴的旋转速度为“0”的变速器，是所谓的IVT(InfinityVariable Transmission)的一种。并且，本实施方式是将无级变速器搭载到车辆上的情况下的实施方式，但是本发明的无级变速器也能够搭载到船舶等，其他的交通工具或无人机。

(第1实施方式)

参照图1～图9B对本实施方式的无级变速器进行说明。

首先，参照图1和图2，对本实施方式的无级变速器1A的结构进行说明。

如图1所示，本实施方式的无级变速器1A具有：输入部2；输出轴3，其与输入部2的旋转中心轴线P1平行地配置；以及6个旋转半径调节机构4，它们设置在输入部2的旋转中心轴线P1上。

通过将来自作为主驱动源的发动机ENG(行驶用驱动源)的驱动力传递至输入部2，该输入部2以旋转中心轴线P1为中心旋转。另外，除了内燃机之外，也可以使用电动机等作为主驱动源。

输出轴3经由省略图示的差动齿轮使旋转驱动力向车辆的驱动轮(省略图示)传递。另外，也可以设置传动轴代替差动齿轮。

旋转半径调节机构4具有：设置在输入部2的旋转中心轴线P1上的凸轮盘5；以及旋转自如地外套于凸轮盘5的旋转盘6(旋转部)。

凸轮盘5为圆盘状，其以相对于输入部2的旋转中心轴线P1偏心的状态以能够与输入部2一体旋转的方式以2个为1组进行设置。各1组的凸轮盘5被设定为各自相位相差60°，配置为利用6组凸轮盘5绕输入部2的旋转中心轴线P1的周向一圈。

凸轮盘5上形成有在输入部2的旋转中心轴线P1方向上贯通、且在相对于凸轮盘5的中心P2偏心的位置上穿设的贯通孔5a。并且，凸轮盘5在隔着输入部2的旋转中心轴线P1与凸轮盘5的中心P2相反一侧的区域上形成有切口孔5b，该切口孔5b使凸轮盘5的外周面与贯通孔5a的内周面连通。

2个1组的凸轮盘5之间利用螺栓(省略图示)而相固定。并且，2个1组的凸轮盘5的一方与相邻的旋转半径调节机构4所具有的其他2个1组的凸轮盘5的另一方一体地形成，构成一体型凸轮部。并且，凸轮盘5中的位于最接近发动机ENG的位置上的凸轮盘5与输入部2一体地形成。这样，利用输入部2与多个凸轮盘5构成输入轴(凸轮轴)。

另外，2个1组的凸轮盘5之间也可以不用螺栓而利用其他的手段相固定。并且，一体型凸轮部可以通过一体成型而形成，也可以焊接2个凸轮盘5而使其一体化。并且，作为使位于最接近发动机ENG的位置上的凸轮盘5与输入部2一体地形成的方法，可以通过一体成型而形成，也可以焊接凸轮部5与输入部2而使其一体化。

如图2所示，旋转盘6为在从其中心P3偏心的位置设置有收容孔6a的圆盘状，旋转盘6设置为能够相对于输入部2的旋转中心轴线P1旋转。在其收容孔6a中，旋转自如地嵌入有各1组的凸轮盘5。并且，如图1所示，旋转盘6的收容孔6a中，在处于1组的凸轮盘5之间的位置设置有内齿6b。

并且，旋转盘6的收容孔6a相对于凸轮盘5偏心，且使从输入部2的旋转中心轴线P1到凸轮盘5的中心P2(收容孔6a的中心)的距离Rx与从凸轮盘5的中心P2到旋转盘6的中心P3的距离Ry相同。

由输入部2与多个凸轮盘5构成的输入轴具备通过使凸轮盘5的贯通孔5a连通而构成的贯插孔50。由此，输入轴成为与发动机ENG相反侧的一端开口而另一端封闭的中空轴形状。

在贯插孔50中与旋转中心轴线P1同心地配置有小齿轮轴7，该小齿轮轴7相对于输入轴旋转自如。

小齿轮轴7在与旋转盘6的内齿6b对应的位置具有小齿轮7a。并且，小齿轮轴7设置有在输入部2的旋转中心轴线P1方向上位于相邻的小齿轮7a之间的小齿轮轴承7b。小齿轮轴7经由该小齿轮轴承7b支承输入轴。

小齿轮7a与小齿轮轴7的轴部形成为一体。小齿轮7a经由凸轮盘5的切口孔5b而与旋转盘6的内齿6b啮合。另外，小齿轮7a也可以与小齿轮轴7分体构成，利用花键结合而与小齿轮轴7连结。在本实施方式中，简称为小齿轮7a时，定义为包含小齿轮轴7。

并且，小齿轮轴7与由行星齿轮机构等构成的差动机构8连接。

如图1所示，差动机构8例如构成为行星齿轮机构，具有：太阳齿轮9；与由输入部2和多个凸轮盘5构成的输入轴连结的第1齿圈10；与小齿轮轴7连结的第2齿圈11；以及将带阶梯小齿轮12轴支承为能够自转且能够公转的行星架13，其中，所述带阶梯小齿轮12由与太阳齿轮9及第1齿圈10啮合的大径部12a、以及与第2齿圈11啮合的小径部12b构成。

太阳齿轮9与作为小齿轮轴7用的副驱动源的致动器14(调节用驱动源)的旋转轴14a连结，驱动力被从该致动器14传递至太阳齿轮9。因此，经由差动机构8，致动器14的驱动力也传递至小齿轮7a。

在使小齿轮轴7的旋转速度与输入部2的旋转速度相同的情况下，太阳齿轮9与第1齿圈10以同一速度旋转。其结果为，太阳齿轮9、第1齿圈10、第2齿圈11以及行星架13这4个要素成为不能相对旋转的锁定状态，与第2齿圈11连结的小齿轮轴7与输入部2以同一速度旋转。

在使小齿轮轴7的旋转速度比输入部2的旋转速度慢的情况下，当设太阳齿轮9的转速为Ns、第1齿圈10的转速为NR1、太阳齿轮9与第1齿圈10的齿数比(第1齿圈10的齿数/太阳齿轮9的齿数)为j时，行星架13的转速成为(j·NR1+Ns)/(j+1)。并且，当设太阳齿轮9与第2齿圈11的齿数比((第2齿圈11的齿数/太阳齿轮9的齿数)×(带阶梯小齿轮12的大径部12a的齿数/小径部12b的齿数))为k时，第2齿圈11的转速成为{j(k+1)NR1+(k-j)Ns}/{k(j+1)}。

即，在输入部2的旋转速度与小齿轮轴7的旋转速度之间存在差的情况下，借助于经由与小齿轮轴7的小齿轮7a啮合的旋转盘6的内齿6b而传递来的来自致动器14的驱动力，旋转盘6以凸轮盘5的中心P2为中心绕凸轮盘5的周缘旋转。

另外，如图2所示，旋转盘6相对于凸轮盘5偏心，且从输入部2的旋转中心轴线P1到凸轮盘5的中心P2的距离Rx与从凸轮盘5的中心P2到旋转盘6的中心P3的距离Ry相同。

因此，也能够使旋转盘6的中心P3位于与输入部2的旋转中心轴线P1相同的线上，使输入部2的旋转中心轴线P1与旋转盘6的中心P3的距离(旋转半径调节机构4的旋转半径)，即，偏心量R1为“0”。

在旋转盘6的周缘上旋转自如地连接有连接杆15，该连接杆15的一(输入部2侧)端部具有大径的输入侧环状部15a，另一(输出轴3侧)端部具有直径比输入侧环状部15a的直径小的输出侧环状部15b。

连接杆15的输入侧环状部15a经由连接杆轴承16旋转自如地外套于旋转盘6，其中，所述连接杆轴承16由以2个为1组的球轴承构成，该2个球轴承在轴向上并列。

6个摆动连杆18经由单向离合器17(单向旋转阻止机构)与连接杆15对应地摆动自如地轴支承在输出轴3上。

单向离合器17设置在摆动连杆18与输出轴3之间，在摆动连杆18以输出轴3的旋转中心轴线P5为中心相对于输出轴3要向一侧相对旋转的情况下，单向离合器17将摆动连杆18相对于输出轴3固定(固定状态)，在摆动连杆18要向另一侧相对旋转的情况下，单向离合器17使摆动连杆18相对于输出轴3空转(空转状态)。

摆动连杆18形成为环状，在其下方设置有与连接杆15的输出侧环状部15b连结的摆动端部18a。在摆动端部18a上设置有突出的一对突片18b，突片18b从轴向夹持输出侧环状部15b。在一对突片18b上穿设有与输出侧环状部15b的内径对应的插入孔18c。

通过向插入孔18c和输出侧环状部15b插入作为摆动轴的连结销19，连接杆15与摆动连杆18被能够相对旋转地连结。

并且，摆动连杆18设置有环状部18d。环状部18d经由单向离合器17而能够摆动地外套于输出轴3。

在本实施方式的无级变速器1A中，由具有上述结构的旋转半径调节机构4、摆动连杆18以及连接杆15构成曲柄连杆机构20。

曲柄连杆机构20和单向离合器17被收纳在变速器壳21中。在该变速器壳21的下方，润滑油形成了油洼。

并且，摆动连杆18配置为使其摆动端部18a浸没于在变速器壳21的下方积存的润滑油的油洼中。

因此，在曲柄连杆机构20的驱动时，能够利用油洼润滑摆动端部18a，并且，通过摆动连杆18的摆动运动而扬起油洼中的润滑油，能够润滑无级变速器1A的其他部件。

并且，变速器壳21由如下部分构成：一端壁部21a，其被固定在发动机ENG上；另一端壁部21b，其与一端壁部21a对置配置；以及周壁部21c，其隔着间隔对曲柄连杆机构20和单向离合器17进行覆盖，并连结一端壁部21a的外缘与另一端壁部21b的外缘。

在一端壁部21a与另一端壁部21b形成有用于轴支承输入轴的开口部和用于轴支承输出轴3的开口部，在这些开口部中嵌合有轴承22。

另外，在本实施方式中，对具备6个曲柄连杆机构20的情况进行了说明。但是，本发明的无级变速器中的曲柄连杆机构的数量不限于该数量，例如，也可以具有5个以下的曲柄连杆机构，也可以具有7个以上的曲柄连杆机构。

并且，在本实施方式中，对如下情况进行了说明：由输入部2与多个凸轮盘5构成输入轴，输入轴具备通过使凸轮盘5的贯通孔5a相连而构成的贯插孔50。但是，本发明的无级变速器中的输入轴不仅限于这样构成的结构。

例如，可以使输入部构成为具有一端开口的贯插孔的中空轴状，在圆盘状的凸轮盘形成比本实施方式的贯通孔大的贯通孔以便能够将输入部贯穿插入，使凸轮盘与构成为中空轴状的输入部的外周面花键结合。

该情况下，由中空轴构成的输入部与凸轮盘的切口孔对应地设置有切口孔。并且，插入到输入部内的小齿轮经由输入部的切口孔和凸轮盘的切口孔而与旋转盘的内齿啮合。

并且，在本实施方式中，对使用单向离合器17作为单向旋转阻止机构的情况进行了说明。但是，本发明的无级变速器中的单向旋转阻止机构不仅限于单向离合器，例如，也可以使用双向离合器，该双向离合器构成为能够自如切换可从摆动连杆向输出轴传递转矩的摆动连杆的相对于输出轴的旋转方向。

接着，参照图1～图4D，对本实施方式的无级变速器的曲柄连杆机构20进行说明。

如图1所示，本实施方式的无级变速器1A合计具有6个曲柄连杆机构20(四杆机构)。如图2所示，曲柄连杆机构20由连接杆15、摆动连杆18、以及具有旋转盘6并能够自如调节其旋转半径的旋转半径调节机构4构成。通过该曲柄连杆机构20，将输入轴的旋转运动转换为摆动连杆18的摆动运动。

在该曲柄连杆机构20中，在旋转半径调节机构4的旋转盘6的中心P3(输入侧支点)的旋转半径(偏心量R1)不为“0”的情况下，当使输入部2与小齿轮轴7以同一速度旋转时，各连接杆15一边改变相位，一边在输入部2与输出轴3之间交替进行将摆动端部18a推向输出轴3侧和拉向输入部2侧的动作并重复该交替动作，使摆动连杆18摆动。

并且，由于在摆动连杆18与输出轴3之间设置有单向离合器17，因此，在通过连接杆15而使摆动连杆18相对于输出轴3向一侧以超过输出轴3的旋转速度的速度旋转时，摆动连杆18相对于输出轴3固定，将转矩传递到输出轴3。另一方面，在摆动连杆18相对于输出轴3向另一侧旋转时，摆动连杆18相对于输出轴3空转，不向输出轴3传递转矩。

在本实施方式的无级变速器1A中，6个曲柄连杆机构20的旋转半径调节机构4由于分别以每个相差60度相位的方式进行配置，因此，输出轴3利用6个曲柄连杆机构20依次旋转。

图3A至图3D是示出使旋转半径调节机构4的旋转盘6的中心P3(输入侧支点)的旋转半径(偏心量R1)变化的状态下的小齿轮轴7与旋转盘6之间的位置关系的图。

图3A示出使偏心量R1为“最大”的状态，小齿轮轴7与旋转盘6位于使输入部2的旋转中心轴线P1、凸轮盘5的中心P2与旋转盘6的中心P3在一直线上并列的位置。该情况下的变速比h成为“最小”。

图3B示出使偏心量R1为比图3A小的“中”的状态，图3C示出使偏心量R1为比图3B还小的“小”的状态。变速比h在图3B中成为比图3A的变速比h大的“中”，在图3C中成为比图3B的变速比h大的“大”。

图3D示出使偏心量R1为“0”的状态，输入部2的旋转中心轴线P1与旋转盘6的中心P3位于同心的位置。该情况的变速比h成为“无限大(∞)”。

图4A至图4D是示出旋转半径调节机构4的旋转盘6的中心P3(输入侧支点)的旋转半径(偏心量R1)与摆动连杆18的摆动运动的摆动范围θ2之间的关系的图。

图4A示出偏心量R1为图3A的“最大”的情况(变速比h为“最小”的情况)，图4B示出偏心量R1为图3B的“中”的情况(变速比h为“中”的情况)，图4C示出偏心量R1为图3C的“小”的情况(变速比h为“大”的情况)，图4D示出偏心量R1为图3D的“0”的情况(变速比h为无限大“∞”的情况)。

这里，R2是摆动连杆18的长度。更具体而言，R2是从输出轴3的旋转中心轴线P5到连接杆15和摆动端部18a之间的连结点、即连结销19的中心(输出侧支点P4)的距离。并且，θ1是旋转半径调节机构4的旋转盘6的相位。

从该图4A至图4D可以知晓，随着偏心量R1变小，摆动连杆18的摆动范围θ2变窄，在偏心量R1变为“0”的情况下，摆动连杆18不摆动。

接着，参照图5，对本实施方式的无级变速器1A所具有的输出轴转矩计算部详细地进行说明。

如图5所示，无级变速器1A的摆动连杆18具有与连接杆15连结的摆动端部18a以及轴支承于输出轴3的环状部18d。

并且，无级变速器1A具有距离传感器23，该距离传感器23固定于变速器壳21，并检测至环状部18d的距离x。另外，在图2中，距离传感器23的图示被省略。省略图示的ECU(输出轴转矩计算部)根据该距离传感器23检测到的距离x来计算出传递到输出轴3的转矩。

这里，对传递到输出轴3的转矩与摆动连杆18的环状部18d的外径之间的关系进行说明。

如图5所示，单向离合器17具有：摆动连杆18的环状部18d(外侧部件)；插入环状部18d的输出轴3(内侧部件)；保持器17a，其配置在环状部18d与输出轴3之间，并形成多个保持室；多个辊子17b(滚动体)，它们在多个保持室内各配置有一个，该多个辊子17b与环状部18d或输出轴3的运动联动地滚动；弹簧17c(施力部件)，其在周向上对辊子17b朝向保持器17a施力；以及凸轮面3a，其形成于输出轴3的外周面。

这样构成的单向离合器17在摆动连杆18以输出轴3的旋转中心轴线P5为中心向一侧旋转时，辊子17b被啮入至形成于输出轴3外周面的凸轮面3a与环状部18d的内周面之间，将摆动连杆18相对于输出轴3固定。另一方面，在摆动连杆18向另一侧旋转时，啮合被解除，使摆动连杆18相对于输出轴3空转。

在辊子17b被啮入凸轮面3a与环状部18d的内周面之间时向输出轴3传递转矩。此时，作为外侧部件的环状部18d被辊子17b扩张而扩径。并且，关于环状部18d的扩径的程度，由于其与辊子17b被啮入的程度成比例，因此对应于传递来的转矩的大小而变化。

具体而言，如图6A所示，在不传递转矩的无负荷状态(未啮合状态)下，由于辊子17b没有被啮入环状部18d与输出轴3之间，因此，环状部18d不会被辊子17b扩径。因此，从环状部18d的外周面到距离传感器23的距离x无变化。

另一方面，如图6B所示，在传递转矩的接合状态下，辊子17b被啮入环状部18d与输出轴3之间，环状部18d被辊子17b扩张而扩径。因此，传递来的转矩越大、辊子17b被啮入的程度越大，则从环状部18d的外周面到距离传感器23的距离x越小。

因此，在具有这样的单向离合器17的本实施方式的无级变速器1A中，利用距离传感器23来检测环状部18d的扩径的程度(即，从距离传感器23到环状部18d的外周面的距离x)，由此，不使用昂贵的转矩传感器就能够计算出传递到输出轴3的转矩。

并且，关于这样计算出的转矩，由于是根据轴支承于输出轴3的摆动连杆18的环状部18d的变化而计算出的，因此，即使在将旋转盘6的旋转运动转换成摆动连杆18的摆动运动的连接杆15产生扭转或挠曲的情况下，该转矩也不受该扭转或挠曲的影响。

接着，参照图5～图9B，对本实施方式的无级变速器1A所具有的距离传感器23的配置位置详细地进行说明。

如图5所示，摆动连杆18上形成有摆动端部18a。由于，摆动连杆18在形成有摆动端部18a的位置上的刚性最高，因此，在其附近，即使在传递转矩时从辊子17d施加到环状部18d的内周面的力均匀的情况下，外径也不会均匀地变化。

并且，关于摆动连杆18，由于其摆动端部18a与连接杆15连接，且该摆动连杆18通过从连接杆15施加到摆动连杆18的力(以下，称为“连接杆负荷”。)而进行摆动，因此，在摆动端部18a的附近，可能会因连接杆负荷而导致环状部18d的外径变化。

但是，在环状部18d的外周面中的、隔着环状部18d的中心与形成有摆动端部18a的位置相反一侧的面上，不易产生因连接杆负荷的力而导致的变化。即，只要利用该面来检测距离x，则不易受到因连接杆负荷而产生的误差的影响。

因此，在本实施方式的无级变速器1A中，将距离传感器23隔着环状部18d的中心(输出轴的旋转中心轴线P5)配置在形成有摆动端部18a的位置的相反侧。

另外，在旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)恒定的情况下，连接杆负荷为沿着通过输入侧支点(旋转盘6的中心P3)与输出侧支点(连结销的中心P4)的直线的方向的力。因此，因该力而引起的对环状部18d的影响在沿着该直线的方向上最大，在与该直线垂直的方向上最小。

并且，如图7所示，在旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)恒定的情况下，连接杆负荷(负荷N)随着旋转盘6的相位θ1而变化，并在某规定的相位达到最大。

因此，如图5所示，在本实施方式的无级变速器1A中，将距离传感器23配置在摆动端部18a的相反侧，且配置在这样的直线上：在连接杆负荷达到最大时，该直线与该力的方向(沿着通过输入侧支点与输出侧支点的直线的方向)垂直并通过输出轴3的旋转中心轴线P5，由此，将因连接杆负荷而产生的误差的影响抑制为最小限度。

另外，在本实施方式的无级变速器1A中，连接杆负荷对应于传递到输出轴3的转矩而变化。并且，传递到输出轴3的转矩对应于旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)而变化。

图8是示出将本实施方式的无级变速器1A用于一般车辆等情况下的、相对于旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)的变化的、传递到输出轴3的转矩的变化的图表。

在仅考虑无级变速器1A所具备的曲柄连杆机构20的构造的情况下，旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)越小(变速比h越大)，传递到输出轴3的转矩越大。

但是，实际上，根据搭载无级变速器1A的车辆的特性等，成为如图8所示的图表。具体而言，在偏心量R1为规定的值(在图8中为R1b)以下(变速比h为一定值以上)的情况下，传递到输出轴3的转矩的值成为由该车辆的驱动轮的摩擦系数等确定的打滑极限值。在偏心量R1超过R1b的情况下，伴随偏心量R1的增加，传递到输出轴3的转矩的值降低。

即，在旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)为一定值以下(变速比h为一定值以上)的情况下，传递到输出轴3的转矩的值成为恒定值且达到最大值。

因此，在旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)为一定值以下(变速比h为一定值以上)的情况下，对应于传递到输出轴3的转矩而变化的连接杆负荷保持最大值不变。

并且，由于本实施方式的无级变速器1A具备多个曲柄连杆机构20，因此，在图8中，即使在传递到输出轴3的转矩为打滑极限值(最大值)的情况下，分担传递到该输出轴3的转矩的曲柄连杆机构20的数量也不是始终相同。

具体而言，在偏心量R1为接近0的R1a的情况下(参照图8)，如图9A所示，在某时间点，分担传递到输出轴3的转矩的曲柄连杆机构20的数量为4个。

但是，在偏心量R1比R1a大、为传递到输出轴3的转矩即将开始减少之前的R1b的情况下，如图9B所示，分担与图9A同一大小的转矩的曲柄连杆机构20的数量为3个。

即，由于本实施方式的无级变速器1A具备多个曲柄连杆机构20，因此，在传递到输出轴3的转矩的大小为恒定值(在这里为最大值)的情况下，旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)越大(变速比h越小)，每一个曲柄连杆机构20所分担的转矩越大。

因此，在本实施方式的无级变速器1A中，在偏心量R1成为传递到输出轴3的转矩即将开始减少之前的R1b时，从连接杆15施加到每一个摆动连杆18的力达到最大。

因此，如图5所示，在本实施方式的无级变速器1A中，通过根据传递到输出轴3的转矩达到最大的旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)中的、变速比h成为最小时的旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)，来设定距离传感器23的配置位置，而将距离x的误差抑制为最小限度。

根据像以上所说明的那样构成的本实施方式的无级变速器1A，利用距离传感器23来检测环状部18d的扩径程度(即，从成为基准的点到环状部18d的外周面的距离x)，由此，不使用昂贵的转矩传感器就能够计算出传递到输出轴3的转矩。

并且，根据本实施方式的无级变速器1A，通过使用这样计算出的转矩，而能够高精度地控制传递到输出轴3的转矩。

(第2实施方式)

参照图10，对本实施方式的无级变速器进行说明。只是，关于本实施方式的无级变速器，与第1实施方式的无级变速器相比仅有距离传感器的配置位置，因此，仅对距离传感器的配置位置详细地进行说明。并且，对于与第1实施方式的无级变速器相同的结构，标注相同的标号，并且省略对它们的说明。

如图10所示，在本实施方式的无级变速器1B中，与第1实施方式的无级变速器1A相同，将距离传感器23隔着环状部18d的中心(输出轴的旋转中心轴线P5)配置在形成有摆动端部18a的位置的相反侧。

因此，即使是本实施方式的无级变速器1B，也不易受因连接杆负荷而产生的误差的影响。

并且，在本实施方式的无级变速器1B中，根据变速比h达到最大时的旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)来设定距离传感器23的配置位置。

具体而言，将距离传感器23配置在这样的直线上：在变速比h成为“∞”时的旋转盘6的旋转半径(偏心量R1为“0”)的状态下，该直线与连接杆负荷的方向(通过输入侧支点(旋转盘6的中心P3)与输出侧支点(连结销19的中心P4)的直线)垂直并通过输出轴3的旋转中心轴线P5。

在变速比h达到最大的状态下，输出轴3的旋转速度成为最小(在本实施方式中为“0”)。使用这样的变速比h的状态为，例如，在搭载了无级变速器1B的车辆起步时等极其需要高度控制的状态。

在本实施方式的无级变速器1B中，由于根据变速比h达到最大时的旋转盘6的旋转半径(偏心量R1)来设定配置距离传感器23的位置，因此，在这样极其需要高度控制的状态下，能够最准确地检测传递到输出轴3的转矩，并高精度地进行控制。

以上，对图示的实施方式进行了说明，但是，本发明不仅限于这样的方式。

例如，在上述实施方式中，根据摆动连杆18的摆动端部18a的位置和旋转盘6的相位θ1来设定距离传感器23的配置位置。但是，本发明的距离传感器的配置位置并不限定于那样的位置，只要是能够检测出至摆动连杆的外周面的距离的位置即可。

并且，在上述实施方式中，在输出轴3的外周面上形成了单向离合器17的凸轮面3a。但是，本发明的单向离合器并不限于那样的结构。例如，关于凸轮面，也可以形成在外侧部件(在上述实施方式中为摆动连杆18的环状部18d)的内周面上，也可以形成在外侧部件的内周面与内侧部件的外周面双方上。

并且，在上述实施方式中，使用摆动连杆18的环状部18d作为单向离合器17的外侧部件，使用输出轴3作为内侧部件。但是，本发明的单向离合器并不限于那样的结构。例如，也可以将外侧部件和内侧部件构成为独立的部件。

Claims (6)

1.一种无级变速器，其具有：

输入轴；

输出轴，其与所述输入轴的旋转中心轴线平行地配置；

曲柄连杆机构，其具有旋转半径调节机构、摆动连杆和连接杆，所述旋转半径调节机构设置有能够与所述输入轴一体地旋转的旋转部，并能够自如调节所述旋转部的旋转半径，所述摆动连杆摆动自如地轴支承于所述输出轴，所述连接杆的一端部旋转自如地与所述旋转半径调节机构的所述旋转部连接，所述连接杆的另一端部与所述摆动连杆连接，所述曲柄连杆机构将所述输入轴的旋转运动转换为所述摆动连杆的摆动运动；

单向旋转阻止机构，其在所述摆动连杆相对于所述输出轴要向一侧旋转时将所述摆动连杆相对于所述输出轴固定，在所述摆动连杆相对于所述输出轴要向另一侧旋转时使所述摆动连杆相对于所述输出轴空转；以及

变速器壳，其将所述输入轴和所述输出轴支承为旋转自如，并收纳所述曲柄连杆机构和所述单向旋转阻止机构，

所述无级变速器通过使所述旋转部的所述旋转半径变化而使变速比变化，

所述无级变速器的特征在于，

所述无级变速器具有：

距离传感器，其被以与所述摆动连杆的外周面对置的方式固定于所述变速器壳，检测该距离传感器至所述摆动连杆的外周面的距离；以及

输出轴转矩计算部，其根据所述距离传感器检测到的值来计算传递到所述输出轴的转矩，

所述单向旋转阻止机构具有：内侧部件，其与所述输出轴一体地旋转；环状的外侧部件，其与所述摆动连杆一体地摆动，所述内侧部件被插入到该外侧部件中；滚动体，其配置在所述内侧部件与外侧部件之间；以及凸轮面，其形成于所述内侧部件的外周面或所述外侧部件的内周面，

在所述外侧部件相对于所述内侧部件要向一侧旋转时，所述滚动体与所述外侧部件或所述内侧部件联动地滚动，而被啮入所述内周面与所述凸轮面之间，或被啮入所述外周面与所述凸轮面之间，由此，将驱动力从所述外侧部件传递到所述内侧部件，

所述摆动连杆具有：与所述连接杆连结的摆动端部；以及外套于所述外侧部件的环状部，

在所述滚动体被啮入所述内周面或所述外周面与所述凸轮面之间时，所述外侧部件和所述摆动连杆的所述环状部根据所述滚动体被啮入的程度而扩径，

所述距离传感器检测其至所述摆动连杆的所述环状部的外周面的距离。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，

所述距离传感器隔着所述环状部的中心位于形成有所述摆动端部的位置的相反侧。

3.根据权利要求2所述的无级变速器，其特征在于，

在将所述旋转部与所述连接杆之间的连结点称为输入侧支点，将所述摆动端部与所述连接杆之间的连结点称为输出侧支点时，所述距离传感器配置在这样的直线上：在所述旋转部的旋转半径为规定的旋转半径的情况下，在从所述连接杆施加到所述摆动端部的力达到最大时，该直线与通过所述输入侧支点与所述输出侧支点的直线垂直，并通过所述输出轴的旋转中心轴线。

4.根据权利要求3所述的无级变速器，其特征在于，

所述规定的旋转半径为传递到所述输出轴的转矩达到最大时的旋转半径。

5.根据权利要求3或4所述的无级变速器，其特征在于，

所述无级变速器搭载在车辆上，并具有多个所述曲柄连杆机构，

所述规定的旋转半径为传递到所述输出轴的转矩达到最大时的旋转半径中的、所述变速比成为最小时的旋转半径。

6.根据权利要求3所述的无级变速器，其特征在于，

所述规定的旋转半径为所述变速比达到最大时的旋转半径。