JP2008032084A

JP2008032084A - トロイダル型無段変速機

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Publication number: JP2008032084A
Application number: JP2006204917A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ishibashi; 豊石橋; Takashi Imanishi; 尚今西
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】ディスクおよび入力軸の強度を低下させることなく一体型の出力側ディスクのトラクション面に対して効率的に潤滑油を供給することができるトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】このトロイダル型無段変速機では、出力側ディスク３と別体の支持プレート２００Ａ，２００Ｂを出力側ディスク３とその位置決め部材２０５Ａ，２０５Ｂとの間に設け、この支持プレート２００Ａ，２００Ｂに設けられた油溝２０２を利用して潤滑油をトラクション面３ａへと導くようになっている。また、支持プレート２００Ａ，２００Ｂは出力側ディスク３を支持する機能も有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。

例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図４および図５に示すように構成されている。図４に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。

入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板（ローディングカム）７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁（中間壁）１３に対しアンギュラ軸受１０７を介して支持されるとともに、この仕切壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。

出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面；トラクション面とも言う）２ａ，２ａと出力ディスク３，３の内側面（凹面；トラクション面とも言う）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図５参照）が回転自在に挟持されている。

図４中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図４の右面）は、入力軸１の外周面に形成されたネジ部に螺合されたローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する。

図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である図５に示すように、ケーシング５０の内側であって、出力側ディスク３，３の側方位置には、両ディスク３，３を両側から挟む状態で一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂが支持されている。これら一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。そして、後述するトラニオン１５の両端部に設けられた枢軸１４を揺動自在に支持するため、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には、円形の支持孔１８が設けられるとともに、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向の中央部には、円形の係止孔１９が設けられている。

一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、ケーシング５０の内面の互いに対向する部分に形成された支持ポスト６４，６８により、僅かに変位できるように支持されている。これらの支持ポスト６４，６８はそれぞれ、入力側ディスク２の内側面２ａと出力側ディスク３の内側面３ａとの間にある第１キャビティ２２１および第２キャビティ２２２にそれぞれ対向する状態で設けられている。

したがって、ヨーク２３Ａ，２３Ｂは、各支持ポスト６４，６８に支持された状態で、その一端部が第１キャビティ２２１の外周部分に対向するとともに、その他端部が第２キャビティ２２２の外周部分に対向している。

第１および第２のキャビティ２２１，２２２は同一構造であるため、以下、第１キャビティ２２１のみについて説明する。

図５に示すように、ケーシング５０の内側において、第１キャビティ２２１には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸（傾転軸）１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図５においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、その本体部である支持板部１６の長手方向(図５の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。

支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部（第１の軸部）２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部（第２の軸部）２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。

また、前述したように、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向(図５の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。前述したように、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受（傾転軸受）３０を介して揺動自在（傾転自在）に支持されている。また、前述したように、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図５の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は球状凹面として、支持ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。

なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図５で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。

また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉２６，２６と、これら各玉２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。

また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。

さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図５の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（枢軸１４から延びる軸部）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。

このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、駆動軸２２の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２および入力軸１に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。

入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位（オフセット）する。例えば、図５の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動（傾転）する。

その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。

ところで、このようなダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、一対の出力側ディスク３，３がその背面同士を接合した状態で一体化されたタイプのものがある（図６参照）。このような一体型の出力側ディスク３は、別体型のものとは異なり背面で支持することができないため、一般に、その両端側（入力側ディスク２に最も近い小径側）に設けられた位置決め部材により支持される（例えば、特許文献１参照）。

また、このような一体型の出力側ディスク３は、別体型のものとは異なり、そのトラクション面３ａに対する潤滑油の供給にかなりの工夫を凝らす必要がある。これは、前記位置決め部材および軸受の存在により、入力軸１からトラクション面３ａへの潤滑経路を確保することが難しく、また、それに伴ってトラクション面３ａを効率良く潤滑することができない虞があるからである。

そのため、従来においては、トラクション面３ａに通じる通路（穴）を出力側ディスク３に穿設し、この通路を介して入力軸１側からの潤滑油をトラクション面３ａへと供給したり（例えば、特許文献１および特許文献２参照）、あるいは、前記位置決め部材側へ迂回する潤滑油通路を通じて入力軸１側からの潤滑油をトラクション面３ａへと供給している（例えば、特許文献３参照）。

特許第３７２６６７０号公報特開２００５−２６５１２８号公報国際公開第２００４／１０４４４７号パンフレット

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示されるように出力側ディスク３に潤滑用の通路を穿設すると、出力側ディスク３の強度が低下してしまうという問題が生じる。これに対し、特許文献３に開示されるように出力側ディスク３とは別体の位置決め部材を利用して潤滑油をトラクション面３ａへと導けば、出力側ディスク３の強度低下の問題は生じないが、特許文献３では、出力側ディスク３が入力軸１にスプライン結合されているため、入力軸１の強度低下の問題が新たに生じており、一体型の出力側ディスク３に伴う潤滑油供給の問題と共にこの入力軸１の強度低下の問題を併せて解決できることが望まれる。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、ディスクおよび入力軸の強度を低下させることなく一体型の出力側ディスクのトラクション面に対して効率的に潤滑油を供給することができるトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、回転トルクが入力される入力軸と、前記入力軸に支持され前記入力軸と一体で回転する一対の入力側ディスクと、前記入力側ディスクのトラクション面と対向するトラクション面を両側に有して前記一対の入力側ディスク同士の間に配置され且つ前記入力側ディスクとの間に挟持されるパワーローラを介して入力側ディスクから所定の変速比で回転トルクが伝達される１つの出力側ディスクと、この出力側ディスクの両側に設けられて出力側ディスクを位置決め支持する位置決め部材とを備えるトロイダル型無段変速機において、前記位置決め部材と前記出力側ディスクとの間に介挿されて前記出力側ディスクを支持する支持プレートを備え、前記支持プレートには、前記入力軸を通じて供給される潤滑油を前記出力側ディスクのトラクション面へと導くための油路が設けられていることを特徴とする。

この請求項１に記載された発明においては、出力側ディスクとは別体の支持プレートを出力側ディスクとその位置決め部材との間に設け、この支持プレートに設けられた油路を利用して潤滑油をトラクション面へと導くため、出力側ディスクの強度を低下させることなく出力側ディスクのトラクション面に対して効率的に潤滑油を供給することができる。また、支持プレートは出力側ディスクを支持する機能も有しているため、出力側ディスクを入力軸に対して支持する必要がなく、したがって、例えば出力側ディスクを入力軸に対してスプライン結合する必要がない（本発明によれば、入力軸をストレート形状に形成することができる）。そのため、入力軸を加工することにより入力軸の強度が低下するという問題も生じない。

また、請求項２に記載されたトロイダル型無段変速機は、請求項１に記載された発明において、前記支持プレートは、前記位置決め部材との間および前記入力軸との間に介挿される軸受を支持し、これらの軸受と前記出力側ディスクとの間の隔壁を形成していることを特徴とする。

この請求項２に記載された発明においては、支持プレートが軸受と出力側ディスクとの間の隔壁として機能しているため、軸受の転がり面で発生する熱の影響が出力側ディスクに対して直接に及ばない。つまり、支持プレートは、出力側ディスクのための冷却に寄与することができる。

また、請求項３に記載されたトロイダル型無段変速機は、請求項１または請求項２に記載された発明において、前記支持プレートは、前記出力側ディスクのトラクション面に沿って延び且つ前記油路から流出する潤滑油をトラクション面に沿って案内するガイド部を有していることを特徴とする。

この請求項３に記載された発明においては、前記ガイド部によって潤滑油をトラクション面の全体にわたって確実に行渡らせることができ、トラクション面の冷却効率を飛躍的に高めることができる。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、出力側ディスクとは別体の支持プレートを出力側ディスクとその位置決め部材との間に設け、この支持プレートに設けられた油路を利用して潤滑油をトラクション面３ａへと導くとともに、支持プレートによって出力側ディスクを支持するようにしているので、出力側ディスクおよび入力軸の強度を低下させることなく出力側ディスクのトラクション面に対して効率的に潤滑油を供給することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、一体型の出力側ディスクのトラクション面に対する潤滑油の供給形態にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図４ないし図６と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１および図２は本発明の第１の実施形態を示している。なお、図１には本実施形態の要部断面しか示されていないが、本実施形態のダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、一対の出力側ディスク３，３がその背面同士を接合した状態で一体化されている点を除き、その基本的な構造が図４および図５と同様である。

図１に示すように、出力側ディスク３の両端側（入力側ディスク２に最も近い小径側）には、出力側ディスク２を位置決め支持する位置決め部材２０５Ａ，２０５Ｂが設けられている。この場合、これらの位置決め部材２０５Ａ，２０５Ｂは、入力軸１に嵌合されるとともに、その上端および下端がケーシング５０（図４参照）に取り付けられており、出力側ディスク３の軸方向の変位を規制している。また、位置決め部材２０５Ａ，２０５Ｂと入力軸１との嵌合部にはラジアル軸受２０７が介挿されている。

また、本実施形態において、各位置決め部材２０５Ａ，２０５Ｂと出力側ディスク３との間には出力側ディスク３を支持する支持プレート２００Ａ，２００Ｂが介挿されている。図２にも示すように、各支持プレート２００Ａ，２００Ｂは、出力側ディスク３と入力軸１の間に挿入され且つ出力側ディスク３の端部を支持する円筒状のディスク支持部２３０と、ディスク支持部２３０の端部から出力側ディスク３の端部と位置決め部材２０５Ａ，２０５Ｂとの間を径方向外側に延びる環状のフランジ部２３１とを有している。

各支持プレート２００Ａ，２００Ｂには、入力軸１を通じて供給される潤滑油を図中に矢印で示されるように出力側ディスク３のトラクション面３ａへと導くための複数の油溝（油路）２０２が設けられている。具体的には、油溝２０２は、フランジ部２３１に隣接するディスク支持部２３０の端部に貫通して形成されるとともに、周方向に所定の間隔をもって配置され、径方向外側へと渦巻き状に斜めに延びている。

フランジ部２３１と位置決め部材２０５Ａ，２０５Ｂとの間にはスラスト軸受２１０が介挿されるとともに、ディスク支持部２３０と入力軸１との間にはラジアル軸受２０８が介挿されている。つまり、本実施形態において、支持プレート２００Ａ，２００Ｂは、位置決め部材２０５Ａ，２０５Ｂとの間および入力軸１との間に介挿される軸受２０８，２１０を支持するとともに、これらの軸受２０８，２１０と出力側ディスク３との間の隔壁を形成している。

以上のように、本実施形態では、出力側ディスク３と別体の支持プレート２００Ａ，２００Ｂを出力側ディスク３とその位置決め部材２０５Ａ，２０５Ｂとの間に設け、この支持プレート２００Ａ，２００Ｂに設けられた油溝２０２を利用して潤滑油をトラクション面３ａへと導くため、出力側ディスク３の強度を低下させることなく出力側ディスク３のトラクション面３ａに対して効率的に潤滑油を供給することができる。また、支持プレート２００Ａ，２００Ｂは出力側ディスク３を支持する機能も有しているため、出力側ディスク３を入力軸１に対して支持する必要がなく、したがって、例えば出力側ディスク３を入力軸１に対してスプライン結合する必要がない（本実施形態によれば、入力軸１をストレート形状に形成することができる）。そのため、入力軸１を加工することにより入力軸１の強度が損なわれるという問題も生じない。

また、支持プレート２００Ａ，２００Ｂが軸受２０８，２１０と出力側ディスク３との間の隔壁として機能しているため、軸受２０８，２１０の転がり面で発生する熱の影響が出力側ディスク３に対して直接に及ばない。つまり、支持プレート２００Ａ，２００Ｂは、出力側ディスク３のための冷却に寄与することができる。

また、本実施形態では、油溝２０２が周方向に所定の間隔をもって配置され且つ径方向外側へと渦巻き状に斜めに延びているため、潤滑油をポンプ作用をもって吐出させることができ、潤滑性能が向上する。なお、この場合、支持プレート２００Ａと支持プレート２００Ｂとでは油溝２０２の渦巻き方向が逆になるため、組み付けを誤らないように、突起などの目印を支持プレートに設けておくことが好ましい。

図３は本発明の第２の実施形態を示している。本実施形態は第１の実施形態の変形例であり、支持プレート２００Ａ，２００Ｂには、出力側ディスク３のトラクション面３ａに沿って延び且つ油溝２０２から流出する潤滑油をトラクション面３ａに沿って案内するガイド部２３２が設けられている。

このように、本実施形態では、ガイド部２３２によって潤滑油をトラクション面３ａの全体にわたって確実に行渡らせることができるため、トラクション面３ａの冷却効率を飛躍的に高めることができる。

本発明は、様々な形態のダブルキャビティ型トロイダル型無段変速機の他、トラニオンが無いフルトロイダル型無段変速機にも適用可能である。

本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。支持プレートの正面図である。本発明の第２の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部断面図である。従来から知られているハーフトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。一体型の出力側ディスクを備えるトロイダル型無段変速機の要部断面図である。

符号の説明

１入力軸
２入力側ディスク
３出力側ディスク
３ａトラクション面
１１パワーローラ
２００Ａ，２００ｂ支持プレート
２０２油溝（油路）
２０５Ａ，２０５Ｂ位置決め部材
２３２ガイド部

Claims

回転トルクが入力される入力軸と、前記入力軸に支持され前記入力軸と一体で回転する一対の入力側ディスクと、前記入力側ディスクのトラクション面と対向するトラクション面を両側に有して前記一対の入力側ディスク同士の間に配置され且つ前記入力側ディスクとの間に挟持されるパワーローラを介して入力側ディスクから所定の変速比で回転トルクが伝達される１つの出力側ディスクと、この出力側ディスクの両側に設けられて出力側ディスクを位置決め支持する位置決め部材とを備えるトロイダル型無段変速機において、
前記位置決め部材と前記出力側ディスクとの間に介挿されて前記出力側ディスクを支持する支持プレートを備え、前記支持プレートには、前記入力軸を通じて供給される潤滑油を前記出力側ディスクのトラクション面へと導くための油路が設けられていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
前記支持プレートは、前記位置決め部材との間および前記入力軸との間に介挿される軸受を支持し、これらの軸受と前記出力側ディスクとの間の隔壁を形成していることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
前記支持プレートは、前記出力側ディスクのトラクション面に沿って延び且つ前記油路から流出する潤滑油をトラクション面に沿って案内するガイド部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。