JP2011202700A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】適正に耐久性を向上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】第１回転要素３及び第２回転要素４と、第１回転要素３と第２回転要素４とに重心からずれた位置で接触して挟持される第３回転要素５と、第３回転要素５と接触して設けられ第１回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能かつ第１回転軸線Ｘ１に沿った方向に相対移動可能な第４回転要素６と、第４回転要素６の第１回転軸線Ｘ１に沿った方向の一方の端部６１に当接可能であり、第３回転要素５の傾転に伴って第１回転軸線Ｘ１に沿った方向における第４回転要素６との接触位置が変更される第１当接部１２と、第４回転要素６の第１回転軸線Ｘ１に沿った方向の他方の端部６２に当接可能であり、第１回転軸線Ｘ１に沿った方向における第４回転要素６との接触位置が固定された第２当接部１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無段変速機に関する。

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には縦軸と、縦軸の周囲に放射状に分布した複数の玉とを備える可変速度変速機が開示されている。この可変速度変速機は、各玉が回転の中心となる傾斜可能な軸線を有し、さらに、玉に隣接して位置決めされ、玉それぞれと接触する回転可能な入力ディスクと、入力ディスクの反対側で前記玉に隣接して位置決めされ、玉それぞれと接触する回転可能な出力ディスクと、縦軸と同軸でほぼ一定の外径を有し玉それぞれの半径方向内側に位置決めされて当該玉と接触する回転可能なアイドラと、変速機の縦軸と同軸で装着された遊星歯車装置とを備える。

特表２００６−５１９３４９号公報

ところで、上述のような特許文献１に記載されている可変速度変速機は、例えば、この可変速度変速機を構成する部品点数を抑制しつつ、耐久性が向上されることが望まれていた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、適正に耐久性を向上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。

上記目的を達成するために、本発明に係る無段変速機は、第１回転軸線に沿った方向に対向し当該第１回転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回転軸線とは異なる第２回転軸線を回転中心として回転可能であり前記第１回転要素と前記第２回転要素とに重心からずれた位置で接触して挟持され当該第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第３回転要素と、前記第１回転軸線と直交する方向に対して前記第３回転要素より前記第１回転軸線側に、当該第３回転要素と接触して設けられ、前記第１回転要素及び前記第２回転要素に対して前記第１回転軸線を回転中心として相対回転可能かつ前記第１回転軸線に沿った方向に相対移動可能な第４回転要素と、前記第４回転要素の動作にかかわらず前記第３回転要素を傾転可能である傾転部と、前記第４回転要素の前記第１回転軸線に沿った方向の一方の端部に当接可能であり、前記第３回転要素の傾転に伴って前記第１回転軸線に沿った方向における前記第４回転要素との接触位置が変更される第１当接部と、前記第４回転要素の前記第１回転軸線に沿った方向の他方の端部に当接可能であり、前記第１回転軸線に沿った方向における前記第４回転要素との接触位置が固定された第２当接部とを備えることを特徴とする。

また、上記無段変速機では、前記第１当接部は、前記第３回転要素を傾転させる力を、前記第１回転軸線に沿った方向の他方側に前記第４回転要素を押す力に変換するものとすることができる。

また、上記無段変速機では、前記第１当接部は、基端部が前記第３回転要素を回転可能に支持する支持軸の一端部に固定され、先端部が前記第４回転要素の前記一方の端部に当接可能であるアーム部を有するものとすることができる。

また、上記無段変速機では、前記第４回転要素は、前記一方の端部に、曲面状に形成された曲面部を有し、前記アーム部は、前記先端部に、前記曲面部に接触して転動可能な転動体が設けられるものとすることができる。

本発明に係る無段変速機は、第３回転要素が第１回転要素と第２回転要素とに重心からずれた位置で接触すると共に、第３回転要素の傾転に伴って第１回転軸線に沿った方向における第４回転要素との接触位置が変更される第１当接部と、第１回転軸線に沿った方向における第４回転要素との接触位置が固定された第２当接部とが設けられるので、適正に耐久性を向上することができる、という効果を奏する。

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は、実施形態に係る無段変速機のキャリアを構成する円板部材の斜視図である。 図３は、実施形態に係る無段変速機におけるボール傾転角度と変速比との関係の一例を表す線図である。 図４は、図１に示すＬ１矢視図である。 図５は、図１に示すＬ１矢視図である。 図６は、実施形態に係る無段変速機の動作を説明する線図である。

以下に、本発明に係る無段変速機の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。

［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キャリアを構成する円板部材の斜視図、図３は、実施形態に係る無段変速機におけるボール傾転角度と変速比との関係の一例を表す線図、図４、図５は、図１に示すＬ１矢視図、図６は、実施形態に係る無段変速機の動作を説明する線図である。

図１に示す本実施形態の無段変速機１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１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１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１は、円筒状あるいは円柱状に形成された軸部材２を備え、この軸部材２の外周側に複数の回転要素が組みつけられる。無段変速機１は、この軸部材２の中心軸線が第１回転軸線としての回転軸線Ｘ１をなす。

なお、以下の説明では、特に断りのない限り、無段変速機１の回転軸線Ｘ１に沿った方向を軸方向といい、回転軸線Ｘ１に直交する方向、すなわち、軸方向に直交する方向を径方向といい、回転軸線Ｘ１周りの方向を周方向という。また、径方向において回転軸線Ｘ１側を径方向内側といい、反対側を径方向外側という。また、この無段変速機１は、回転軸線Ｘ１を中心軸線としてほぼ対称になるように構成されることから、この図１には、回転軸線Ｘ１を中心軸線として一方側のみを図示し、特に断りのない限り、回転軸線Ｘ１を中心軸線として一方側のみを説明し、他方側の説明はできるだけ省略する。

無段変速機１は、いわゆるボールプラネタリ式の無段変速装置であり、複数の回転要素として、第１回転要素としての第１リング３と、第２回転要素としての第２リング４と、第３回転要素としての遊星ボール５と、第４回転要素としてのサンローラ６と、第５回転要素としてのキャリア７とを備える。無段変速機１は、さらに、押圧部８と、傾転部９とを備える。

第１リング３、第２リング４、サンローラ６及びキャリア７は、軸部材２の外周側に組みつけられ、回転軸線Ｘ１を中心として互いに同軸に配置され相互に相対回転可能である。遊星ボール５は、回転軸線Ｘ１とは異なる第２回転軸線としての回転軸線Ｘ２を回転中心として回転（自転）可能である。遊星ボール５は、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して第１リング３と第２リング４との間に挟持されると共に、径方向内側に設けられるサンローラ６の外周面６ａに接触して配置される。遊星ボール５は、キャリア７に支持されており、以下での説明のようにキャリア７が固定対象になっていなければ、キャリア７と一緒に回転して、回転軸線Ｘ１を中心にした回転（公転）を行うこともできる。

無段変速機１は、押圧部８が第１リング３、第２リング４のうちの少なくとも一方を遊星ボール５に押し付けることによって、第１リング３、第２リング４、サンローラ６及びキャリア７と遊星ボール５との間に適切なトラクション力（摩擦力）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、傾転部９が作動し回転軸線Ｘ２を回転軸線Ｘ１に対して傾斜させ、遊星ボール５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えることができる。

無段変速機１は、軸部材２などの部材に対して、第１リング３、第２リング４、サンローラ６及びキャリア７のうちのいずれか１つが回転軸線Ｘ１を中心として周方向へと回転しないように固定され、残りが回転軸線Ｘ１を中心として周方向に回転できるようになっている。この無段変速機１では、第１リング３と第２リング４とサンローラ６とキャリア７との間で遊星ボール５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では、第１リング３、第２リング４、サンローラ６及びキャリア７のうちの１つがトルク（動力）の入力部材となり、残りのうちの少なくとも１つがトルクの出力部材となる。この無段変速機１では、入力部材となるいずれかの回転要素と出力部材となるいず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。以下の説明では、無段変速機１は、第１リング３が入力部材、第２リング４が出力部材、キャリア７が固定対象になっている場合を例示して説明する。

なお、この無段変速機１においては、入力部材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いい、出力部材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いう。例えば、この無段変速機１は、車両の加速時等の様に動力源側から入力部材をなす回転要素にトルクが入力されてこの回転要素を回転させているときが正駆動となり、車両の減速時等の様に駆動輪側から出力部材をなす回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力されてこの回転要素を回転させているときが逆駆動となる。

具体的には、第１リング３と第２リング４とは、ともに回転軸線Ｘ１を中心とした円環板状の形状をなし、この回転軸線Ｘ１の軸方向に対して互いに対向して配置される。第１リング３、第２リング４は、軸部材２、サンローラ６、遊星ボール５などの径方向外側に設けられる。第１リング３と第２リング４とは、回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能である。第１リング３と第２リング４とは、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して遊星ボール５を挟み込むようにして設けられ、押圧部８が発生させる所定の押圧力に応じてこの遊星ボール５を挟持することができる。

そしてここでは、第１リング３は、入力部材をなし、例えば、回転軸線Ｘ１を中心とした円筒形状をなす入力ドラム部材１０などを介して動力源が発生する動力（トルク）が入力される。また、第２リング４は、出力部材をなし、例えば、回転軸線Ｘ１を中心とした円筒形状をなす出力ドラム部材１１などを介して第１リング３に入力され変速された動力を駆動輪側に向けて出力する。

第１リング３、第２リング４は、当接面３ａ、４ａが各遊星ボール５の外面（外周曲面）５ａにそれぞれトルク伝達可能に接触する。第１リング３、第２リング４は、この当接面３ａ、４ａを介して、遊星ボール５に対してこの遊星ボール５の重心位置からずれた位置（オフセットされた位置）で接触する。当接面３ａ、４ａは、それぞれ、第１リング３、第２リング４の遊星ボール５側の側面に設けられている。ここでは、当接面３ａと当接面４ａとは、回転軸線Ｘ２が回転軸線Ｘ１と平行に位置している状態で回転軸線Ｘ１から遊星ボール５との接触部分までの距離Ｌが同等になりかつ遊星ボール５に対する接触角度θが同等になるように形成されている。ここで、接触角度θとは、遊星ボール５の中心を通り径方向と平行な基準線と、当接面３ａ、４ａと外面５ａとの接触部分及び遊星ボール５の中心を通る線（当接面３ａ、４ａと外面５ａとの接触面の法線）とがなす角度である。当接面３ａ、４ａは、第１リング３、第２リング４から遊星ボール５に向けて軸方向の力が作用した際に、遊星ボール５に対して径方向内側で且つ斜め方向の力が加わるように形成されている。

遊星ボール５は、いわゆるトラクション遊星ギヤ機構におけるボール型ピニオンに相当し、回転軸線Ｘ２を回転中心として回転可能である。ここでの遊星ボール５は、回転軸線Ｘ２を回転中心として回転可能な球体である。遊星ボール５は、回転軸線Ｘ１の周方向に沿って放射状に複数設けられる。なお、遊星ボール５は、ここでは球体であるものとして説明するが、例えば、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。各遊星ボール５は、それぞれ中心を貫通するようにして設けられる支持軸５１によって回転可能に支持される。各遊星ボール５は、各支持軸５１周りに回転自在である。各遊星ボール５は、この各支持軸５１の中心軸線が回転軸線Ｘ２をなす。

各遊星ボール５は、上述したように重心からずれた位置で第１リング３と第２リング４とに接触する。各遊星ボール５は、第１リング３、第２リング４との間でトルクを伝達可能な伝達部材である。ここでは、各遊星ボール５は、後述のサンローラ６の外周面６ａ上を転動可能な転動部材でもある。つまり、各遊星ボール５は、外面５ａが第１リング３、第２リング４の内周部である当接面３ａ、４ａと接触すると共にサンローラ６の外周部である外周面６ａにも接触しながら回転軸線Ｘ２を回転中心として回転することができる。

サンローラ６は、回転軸線Ｘ１を中心とした円筒状の形状をなし、回転軸線Ｘ１と直交する方向に対して各遊星ボール５より回転軸線Ｘ１側に、すなわち、径方向に対して遊星ボール５の内側にこの遊星ボール５と接触して設けられる。サンローラ６は、内周面側が軸受などを介して軸部材２に回転可能に支持される。サンローラ６は、第１リング３及び第２リング４に対して回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能である。サンローラ６は、外周面６ａが遊星ボール５の転動面をなす。遊星ボール５は、このサンローラ６の外周面６ａ上に放射状に略等間隔で複数個配置される。サンローラ６は、自らの回転動作によって各遊星ボール５を転動（自転）させることもできれば、各遊星ボール５の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。

キャリア７は、各遊星ボール５の支持軸５１を支持するものであり、言い換えれば、支持軸５１を介して各遊星ボール５を回転軸線Ｘ２周りに回転（自転）自在に支持するものである。キャリア７は、第１リング３、第２リング４及びサンローラ６に対して回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能である。キャリア７は、回転軸線Ｘ１を中心とした円板状の形状をなす一対の円板部材７１、７２を含んで構成される。円板部材７１、７２は、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して、各遊星ボール５、サンローラ６を挟んで対向して設けられる。ここでは、キャリア７は、円板部材７１が軸方向一方側の第１リング３側、円板部材７２が軸方向他方側の第２リング４側に設けられる。キャリア７は、円板部材７１が各支持軸５１の一方の端部を、円板部材７２が各支持軸５１の他方の端部をそれぞれ支持する。ここでは、キャリア７は、上述したように基本的には固定対象になっている。

押圧部８は、回転要素同士の接触部分に押圧力を作用させるものである。押圧部８は、第１リング３、第２リング４を各遊星ボール５に押し付けて、第１リング３、第２リング４と各遊星ボール５との間に押圧力（挟圧力）を発生させる。押圧部８は、この押圧力によって回転要素同士の接触部分、すなわち、第１リング３、第２リング４の当接面３ａ、４ａと各遊星ボール５の外面５ａとの接触部分に伝達トルクに応じた適切なトラクション力を発生させる。ここでの押圧部８は、トルクカム機構８１、８２を含んで構成されるものを例示するが、これに限らず、液体や気体の圧力を利用して押圧力を発生させる液圧押圧機構や気圧押圧機構であってもよい。

トルクカム機構８１は、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して第１リング３と入力ドラム部材１０との間に設けられ、トルクカム機構８２は、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して第２リング４と出力ドラム部材１１との間に設けられる。トルクカム機構８１は、第１リング３と入力ドラム部材１０との間で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リング３と入力ドラム部材１０とが相対変位し、この相対変位に伴って、カム面やカム部材の作用により第１リング３に対して軸方向に沿った各遊星ボール５側への推力を発生させる。トルクカム機構８２もトルクカム機構８１とほぼ同様の構成、作用であるのでここではその説明を省略する。これにより、押圧部８は、伝達されるトルクの大きさに応じて、第１リング３と各遊星ボール５、第２リング４と各遊星ボール５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を発生させることができる。この結果、無段変速機１は、押圧部８が発生させる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リング３と第２リング４との間で各遊星ボール５を介して相互に動力（トルク）を伝達することができる。

また、この押圧部８による押圧力は、第１リング３、第２リング４の当接面３ａ、４ａと各遊星ボール５の外面５ａ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５を介してサンローラ６にも伝わる。これにより、無段変速機１は、各遊星ボール５とサンローラ６との間にも適切なトラクション力（摩擦力）が発生して、各遊星ボール５とサンローラ６との間で相互に動力（トルク）を伝達することができる。

傾転部９は、回転軸線Ｘ２を傾斜させ遊星ボール５を傾転させることでこの無段変速機１における変速比、すなわち、第１リング３と第２リング４との回転速度比を無段階に変更可能なものである。傾転部９は、遊星ボール５の回転軸線Ｘ２が回転軸線Ｘ１を含む平面内に位置し、かつその平面内で回転軸線Ｘ１と平行な状態と、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。傾転部９は、種々の公知の形式のものを用いることもできるが、ここでは、サンローラ６の動作にかかわらず、支持軸５１と共に遊星ボール５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。

具体的には、この傾転部９は、キャリア７の回転、さらに言えば、このキャリア７を構成する円板部材７１と円板部材７２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５を傾転させる。この傾転部９は、図２に例示するような溝部９１と、不図示のモータなどの駆動装置とを含んで構成される。溝部９１は、円板部材７１と円板部材７２とのいずれか一方、ここでは円板部材７１に円弧状に形成される。溝部９１は、各遊星ボール５の各支持軸５１に対応して複数個、ここでは８個形成される。複数の溝部９１は、全体として回転軸線Ｘ１を中心とした放射状に形成される。また、傾転部９は、円弧状の溝部９１が設けられていないほうの円板部材７２には、例えば径方向に沿った直線状の溝部（不図示）が設けられる。円板部材７１の溝部９１及び円板部材７２の溝部（不図示）は、各支持軸５１の軸方向端部が挿入される。溝部９１は、内側壁面と各支持軸５１の軸方向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。

傾転部９は、例えば、電子制御装置（ＥＣＵ）の制御により駆動装置が駆動し、発生した動力がウォームギアなどの伝達部材を介して円板部材７１に伝達され、当該円板部材７１が回転軸線Ｘ１周りに変位することで、円板部材７１と円板部材７２とが相対変位する。これにより、傾転部９は、円板部材７１の溝部９１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、回転軸線Ｘ１に対する回転軸線Ｘ２の傾斜角度である傾転角度φが変更され、これに伴って遊星ボール５が傾転する。傾転部９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回転軸線Ｘ２を傾斜させ、遊星ボール５を傾転させることができる。

上記のように構成される無段変速機１は、例えば、第１リング３にトルクが伝達されると、押圧部８が第１リング３の回転に伴い第１リング３と各遊星ボール５との間、各遊星ボール５と第２リング４との間、各遊星ボール５とサンローラ６との間にトラクション力（摩擦力）が発生し、各遊星ボール５、第２リング４、サンローラ６が回転を始める。そして、無段変速機１は、傾転部９が各遊星ボール５を傾転させることで第１リング３と各遊星ボール５との接触半径ｒ１と、第２リング４と各遊星ボール５との接触半径ｒ２との比率を変更し、これにより、入力側と出力側との回転速度比である変速比を無段階に変更することができる。

ここで、接触半径ｒ１、ｒ２（図１参照）は、それぞれ第１リング３、第２リング４の当接面３ａ、４ａが遊星ボール５の外面５ａと接触している接触点での当該遊星ボール５の回転半径、すなわち、回転軸線Ｘ２から前記接触点までの距離に相当する。接触半径ｒ１、ｒ２は、例えば、それぞれ遊星ボール半径ｒｂ、接触角度θ、傾転角度φを用いて下記の数式（１）、（２）で表すことができる。

ｒ１＝ｒｂ・ｓｉｎ［（π／２）−（θ＋φ）］＝ｒｂ・ｃｏｓ（θ＋φ）・・・（１）

ｒ２＝ｒｂ・ｓｉｎ［（π／２）−（θ−φ）］＝ｒｂ・ｃｏｓ（θ−φ）・・・（２）

例えば、無段変速機１は、図１の回転軸線Ｘ２’に例示するように回転軸線Ｘ２が回転軸線Ｘ１と平行に設定されている場合、すなわち、傾転角度φ＝０の場合、接触半径ｒ１と接触半径ｒ２とがほぼ同等であることから、第１リング３と第２リング４とが同一回転速度で回転し、したがって、変速比は１となる。一方、無段変速機１は、傾転部９が作動し図１に例示するように回転軸線Ｘ２が回転軸線Ｘ１に対して傾斜した場合には、接触半径ｒ１が相対的に増加し接触半径ｒ２が相対的に減少しこれに伴って変速比が変更される。この場合、第１リング３の回転速度が相対的に増速され、第２リング４の回転速度が相対的に減速される。このようにして無段変速機１は、例えば、図３に例示するように、遊星ボール５の自転中心である回転軸線Ｘ２の傾転角度φに応じて変速比が連続的に変更される。変速比γは、例えば、第１リング３の回転速度ω１、第２リング４の回転速度ω２、接触角度θ、傾転角度φを用いて下記の数式（３）で表すことができる。

γ＝ω１／ω２＝ｃｏｓ（θ＋φ）／ｃｏｓ（θ−φ）・・・（３）

ところで、本実施形態の無段変速機１は、遊星ボール５からサンローラ６に作用するスラスト力を適正に利用してサンローラ６を軸方向に移動させこのサンローラ６における遊星ボール５との接触点を適宜変えることで、例えば、この無段変速機１を構成する部品点数を抑制しつつ、耐久性の向上を図っている。

本実施形態の無段変速機１が備えるサンローラ６は、遊星ボール５などの回転要素に対して回転軸線Ｘ１の軸方向に相対移動可能な構成となっている。サンローラ６は、内周面側が軸受などを介して軸部材２に対して相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能に支持される。

ここで、図４、図５は、図１に示すＬ１矢視図であり、遊星ボール５に偏心荷重モーメントが発生しているときの模式図である。ここでは、例えば、図４は正駆動時、図５は逆駆動時を表している。無段変速機１は、例えば、第１リング３が回転し始めると、遊星ボール５における第１リング３との接触部分に第１リング３の回転方向と同じ向きの接線方向のトラクション力（摩擦力）が作用する。このとき、遊星ボール５における第１リング３との接触部分の位置は、遊星ボール５の外面５ａ上において遊星ボール５の重心からずれた位置にある。これにより、遊星ボール５における第１リング３との接触部分に作用するトラクション力は、この遊星ボール５において偏心荷重となるので、このトラクション力が作用した際には、重心を中心にした回転モーメント（以下、「偏心荷重モーメント」という。）が遊星ボール５に発生する。

さらに、この無段変速機１の動作中（動力伝達中）においては、図４、図５に示すように、遊星ボール５における第１リング３との接触部分と第２リング４との接触部分とに逆方向のトラクション力（摩擦力）が定常的に発生している。例えば、第１リング３を入力側、第２リング４を出力側とした正転時の場合、第１リング３との接触部分においては、第１リング３の回転方向と同じ向きの接線方向のトラクション力となり、第２リング４との接触部分においては、第２リング４の回転方向とは逆向きの接線方向のトラクション力となる。この結果、遊星ボール５には、そのトラクション力の向きの違いによって、重心を中心にした偏心荷重モーメントが発生する。

ここで、無段変速機１は、例えば、遊星ボール５の傾転動作を円滑にするために、その傾転動作の際に動作させる部材間に隙間（クリアランス）が設けられている。例えば、無段変速機１は、上述した支持軸５１と溝部９１（図２参照）との間などに隙間を設けている。これにより、遊星ボール５は、上記の偏心荷重モーメントが発生した場合に、その隙間に応じた量だけ偏心荷重モーメントの方向へと傾いてしまう。つまり、偏心荷重モーメントの方向は、上述した回転軸線Ｘ１と回転軸線Ｘ２とを含む平面に沿うものではないので、偏心荷重モーメントが作用することによって、回転軸線Ｘ１と回転軸線Ｘ２との間の平行状態が崩れてしまい、回転軸線Ｘ２が上述した平面内から外れてしまう。したがって、サンローラ６と遊星ボール５との間には、スキューが発生する。

この結果、この無段変速機１は、遊星ボール５の偏心荷重モーメントに応じたスラスト力、すなわち、図４、図５に示すように、サンローラ６の速度ベクトルと遊星ボール５の速度ベクトルのずれに応じた軸線方向のスラスト力が遊星ボール５からサンローラ６に作用することとなる。このとき、図４に示す正駆動時のスラスト力と図５に示す逆駆動時のスラスト力とは、回転軸線Ｘ１の軸方向に沿って互いに逆向きに作用することとなる。本実施形態の無段変速機１では、図４に示す正駆動時におけるスラスト力は、第２リング４側から第１リング３側に作用し、図５に示す逆駆動時におけるスラスト力は、第１リング３側から第２リング４側に作用する。

本実施形態の無段変速機１は、このスラスト力を利用してサンローラ６を回転軸線Ｘ１の軸方向に沿って移動させる。すなわち、サンローラ６は、例えば、図１に示すように、正駆動時に遊星ボール５から軸方向に沿った一方側へのスラスト力が作用することで軸方向一方側に沿って移動することができる。また、サンローラ６は、例えば、図６に示すように、逆駆動時に遊星ボール５から軸方向に沿った他方側へのスラスト力が作用することで軸方向他方側に沿って移動することができる。

無段変速機１は、図１、図６に示すように、サンローラ６の軸方向に沿った移動を所定の位置で規制しこのサンローラ６を所定の軸方向位置で位置決めする構成として、第１当接部１２と第２当接部１３とを備える。無段変速機１は、サンローラ６の回転軸線Ｘ１の軸方向の一方側に第１当接部１２が設けられ、他方側に第２当接部１３が設けられる。第１当接部１２は、サンローラ６の回転軸線Ｘ１の軸方向の一方側の軸方向端部６１に当接可能であり、第２当接部１３は、他方側の軸方向端部６２に当接可能である。ここでは、軸方向端部６１は、サンローラ６の第１リング３側（図中左側）の端部であり、軸方向端部６２は、サンローラ６の第２リング４側（図中右側）の端部である。つまりここでは、第１当接部１２は、サンローラ６の第１リング３側（図中左側）に設けられ、第２当接部１３は、サンローラ６の第２リング４側（図中右側）に設けられる。

第１当接部１２は、遊星ボール５の傾転に伴って回転軸線Ｘ１の軸方向におけるサンローラ６との接触位置が変更される。具体的には、第１当接部１２は、アーム部１４を有する。アーム部１４は、各支持軸５１にそれぞれ設けられる線状の部材である。アーム部１４は、基端部が支持軸５１の一端部に固定され、先端部がサンローラ６の軸方向端部６１に当接可能である。アーム部１４は、支持軸５１の一端部側からサンローラ６の軸方向端部６１側に向けて延在する。ここでは、アーム部１４は、支持軸５１の軸方向の第１リング３側（図中左側）の端部、すなわち、第１リング３側の円板部材７１に支持されている端部に固定される。

したがって、この第１当接部１２は、図１と図６とを比較しても明らかなように、遊星ボール５の傾転に伴って、言い換えれば、支持軸５１の傾斜に伴ってアーム部１４の先端部位置が回転軸線Ｘ１の軸方向及び径方向に移動する。この結果、第１当接部１２は、遊星ボール５の傾転に伴って、回転軸線Ｘ１の軸方向におけるアーム部１４の先端部とサンローラ６の軸方向端部６１との接触位置が移動、変更される。

また、この第１当接部１２は、上記のように構成されることで、アーム部１４の先端部とサンローラ６の軸方向端部６１との接触位置が一方側の第１リング３側から他方側の第２リング４側に移動する際には、遊星ボール５を傾転させる力、すなわち、傾転力を、回転軸線Ｘ１の軸方向の他方側にサンローラ６を押す力に変換する変換部としても機能する。この場合、第１当接部１２は、遊星ボール５の傾転に伴ってアーム部１４の先端部が回転軸線Ｘ１の軸方向の一方側から他方側に移動することで、これに伴って支持軸５１に付与される傾転力の一部をアーム部１４の先端部とサンローラ６の軸方向端部６１との接触部分にてサンローラ６を軸方向の他方側に押す力として作用させることができる。この結果、この第１当接部１２は、サンローラ６に作用しているスラスト力の大きさや向きにかかわらず、遊星ボール５の傾転に伴ってサンローラ６を回転軸線Ｘ１の軸方向の他方側に押して移動させることができる。

ここで、サンローラ６は、回転軸線Ｘ１の軸方向の一方の端部である軸方向端部６１に、曲面状に形成された曲面部６３を有している。曲面部６３は、軸方向端部６１の壁面の中央部が回転軸線Ｘ１の軸方向に沿ってアーム部１４側に向かって突出するように湾曲した形状をなす。そして、アーム部１４は、先端部にこの曲面部６３に接触して転動可能な転動体としてのローラ１５が設けられる。この結果、第１当接部１２は、例えば、遊星ボール５の傾転に伴ってアーム部１４がサンローラ６を回転軸線Ｘ１の軸方向の他方側に押す際にローラ１５が曲面部６３によって案内されることで、アーム部１４の先端部と軸方向端部６１との摺動抵抗を低減することができる。すなわち、第１当接部１２は、アーム部１４の先端部が軸方向端部６１を押す際にローラ１５が曲面部６３に接触しながら転動することで、アーム部１４の先端部と軸方向端部６１との摺動抵抗を低減することができ、サンローラ６を滑らかに効率的に押すことができる。

一方、第２当接部１３は、回転軸線Ｘ１の軸方向におけるサンローラ６との接触位置が固定される。第２当接部１３は、回転軸線Ｘ１を中心とした円環板状の形状をなすストッパ部１６を含んで構成される。このストッパ部１６は、軸部材２と一体的に設けられてもよいし、例えば、軸部材２に組み付けられるスナップリングなどにより構成されてもよい。第２当接部１３は、ストッパ部１６がサンローラ６の軸方向端部６２に当接することで、サンローラ６の軸方向の他方側（第２リング４側）への移動を予め決められた所定の接触位置で規制することができる。

上記のように構成される無段変速機１は、遊星ボール５からサンローラ６に作用するスラスト力を利用して、サンローラ６を第１当接部１２との接触位置と第２当接部１３との接触位置との間で軸方向に移動させることができる。このとき、無段変速機１は、回転軸線Ｘ１の軸方向に対して、第２当接部１３とサンローラ６との接触位置が固定されている一方、第１当接部１２とサンローラ６との接触位置が遊星ボール５の傾転に伴って変更される。また、第１当接部１２は、遊星ボール５の傾転に伴ってサンローラ６との接触位置が第２当接部１３側に移動する際には、サンローラ６に作用しているスラスト力の大きさや向きにかかわらず、遊星ボール５を傾転させる傾転力によってこのサンローラ６を第２当接部１３側に移動させることができる。

したがって、無段変速機１は、傾転角度φが変更されることで、すなわち、変速比が変更されることでサンローラ６における各遊星ボール５との接触位置を変更することができる。この結果、無段変速機１は、サンローラ６が局所的に摩耗することを抑制することができ、よって、耐久性を向上することができる。

また、無段変速機１は、駆動状態が正駆動状態であるときと逆駆動状態であるときとでサンローラ６に作用するスラスト力の向きが逆になり、サンローラ６の移動方向が逆になる。このため、無段変速機１は、同じ傾転角度φであっても、すなわち、同じ変速比であっても、正駆動状態であるときと逆駆動状態であるときとで、サンローラ６における各遊星ボール５との接触位置を変更することができる。この結果、無段変速機１は、傾転角度φに応じて、すなわち、変速比に応じてサンローラ６における各遊星ボール５との接触位置が一義的に決まってしまうことを防止することができ、この点でも耐久性をさらに向上するこができる。

また、無段変速機１は、例えば、正駆動状態であるときには第１当接部１２がサンローラ６の移動を規制し、逆駆動状態であるときには第２当接部１３がサンローラ６の軸方向の移動を所定の位置で規制する。よって、無段変速機１は、遊星ボール５からサンローラ６に作用するスラスト力を利用してサンローラ６を軸方向に移動させサンローラ６における各遊星ボール５との接触位置を変更しつつ、サンローラ６の軸部材２からの脱落も適正に防止することができる。したがって、無段変速機１は、例えば、１つの支持軸５１に対して複数のアーム部１４を設ける必要がなく、この無段変速機１を構成する部品点数を抑制しつつ、耐久性を向上することができる。

以上で説明した実施形態に係る無段変速機１によれば、回転軸線Ｘ１に沿った方向に対向しこの回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能である第１リング３及び第２リング４と、回転軸線Ｘ１とは異なる回転軸線Ｘ２を回転中心として回転可能であり第１リング３と第２リング４とに重心からずれた位置で接触して挟持され第１リング３及び第２リング４との間でトルクを伝達可能である遊星ボール５と、回転軸線Ｘ１と直交する方向に対して遊星ボール５より回転軸線Ｘ１側に、この遊星ボール５と接触して設けられ、第１リング３及び第２リング４に対して回転軸線Ｘ１を回転中心として相対回転可能かつ回転軸線Ｘ１に沿った方向に相対移動可能なサンローラ６と、サンローラ６の動作にかかわらず遊星ボール５を傾転可能である傾転部９と、サンローラ６の回転軸線Ｘ１に沿った方向の一方の軸方向端部６１に当接可能であり、遊星ボール５の傾転に伴って回転軸線Ｘ１に沿った方向におけるサンローラ６との接触位置が変更される第１当接部１２と、サンローラ６の回転軸線Ｘ１に沿った方向の他方の軸方向端部６２に当接可能であり、回転軸線Ｘ１に沿った方向におけるサンローラ６との接触位置が固定された第２当接部１３とを備える。したがって、無段変速機１は、例えば、この無段変速機１を構成する部品点数を抑制しつつ、適正に耐久性を向上することができる。

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。

以上のように本発明に係る無段変速機は、車両などに用いられる種々の無段変速機に適用して好適である。

１ 無段変速機
２ 軸部材
３ 第１リング（第１回転要素）
４ 第２リング（第２回転要素）
５ 遊星ボール（第３回転要素）
６ サンローラ（第４回転要素）
７ キャリア
８ 押圧部
９ 傾転部
１２ 第１当接部
１３ 第２当接部
１４ アーム部
１５ ローラ（転動体）
１６ ストッパ部
５１ 支持軸
６１、６２ 軸方向端部
６３ 曲面部
Ｘ１ 回転軸線（第１回転軸線）
Ｘ２ 回転軸線（第２回転軸線）

Claims (4)

1. 第１回転軸線に沿った方向に対向し当該第１回転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回転軸線とは異なる第２回転軸線を回転中心として回転可能であり前記第１回転要素と前記第２回転要素とに重心からずれた位置で接触して挟持され当該第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第３回転要素と、
   前記第１回転軸線と直交する方向に対して前記第３回転要素より前記第１回転軸線側に、当該第３回転要素と接触して設けられ、前記第１回転要素及び前記第２回転要素に対して前記第１回転軸線を回転中心として相対回転可能かつ前記第１回転軸線に沿った方向に相対移動可能な第４回転要素と、
   前記第４回転要素の動作にかかわらず前記第３回転要素を傾転可能である傾転部と、
   前記第４回転要素の前記第１回転軸線に沿った方向の一方の端部に当接可能であり、前記第３回転要素の傾転に伴って前記第１回転軸線に沿った方向における前記第４回転要素との接触位置が変更される第１当接部と、
   前記第４回転要素の前記第１回転軸線に沿った方向の他方の端部に当接可能であり、前記第１回転軸線に沿った方向における前記第４回転要素との接触位置が固定された第２当接部とを備えることを特徴とする、
   無段変速機。
2. 前記第１当接部は、前記第３回転要素を傾転させる力を、前記第１回転軸線に沿った方向の他方側に前記第４回転要素を押す力に変換する、
   請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記第１当接部は、基端部が前記第３回転要素を回転可能に支持する支持軸の一端部に固定され、先端部が前記第４回転要素の前記一方の端部に当接可能であるアーム部を有する、
   請求項１又は請求項２に記載の無段変速機。
4. 前記第４回転要素は、前記一方の端部に、曲面状に形成された曲面部を有し、
   前記アーム部は、前記先端部に、前記曲面部に接触して転動可能な転動体が設けられる、
   請求項３に記載の無段変速機。

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