JP2012514161A - 連続可変変速機 - Google Patents

Abstract

本発明は、共通のバリエータ軸を軸に回転するようにハウジング（６）に取り付けられた半トロイド形の凹みを有する一対のレース（１１、１２）を有するバリエータ（２）に関する。これらのレース間には、これらのレース間で駆動力を可変の駆動比で伝達するためにローラ（１４）が取り付けられている。これらのレース間には、太陽歯車（２５）および輪（歯車２６）が取り付けられている。リングギアは、太陽歯車の半径方向外側に位置する。太陽歯車とリングギアの間には、太陽歯車とリングギアの両方とかみ合ったキャリヤ歯車（３３）が取り付けられており、キャリヤ歯車（３３）には、レースによって回転されたときにローラがローラ自体の軸を軸に回転し、さらに駆動比を変化させるためにローラがレースに対して傾くことを可能にする方式で、ローラが取り付けられている。太陽歯車とリングギアの間にはさらに、太陽歯車とリングギアの両方とかみ合った制御ピニオン（２７）が配置されている。この制御ピニオンは、制御ピニオン自体の軸を軸に自由に回転することができるが、このピニオン軸はハウジングに対して固定されている。

Description

本発明は、バリエータ（ｖａｒｉａｔｏｒ）駆動比の変更に従ってその向きを変化させることができる少なくとも１つのローラによって１つのレース（ｒａｃｅ）から別のレースへ駆動力が伝動されるタイプのローリングトラクションバリエータに関する。より具体的には、本発明は、太陽歯車およびリングギアを介して制御されるキャリヤ歯車にローラが取り付けられた該バリエータに関する。

本明細書において、用語「バリエータ」は、連続的に可変のバリエータ駆動比（入力速度と出力速度の比）で回転入力から回転出力へ回転駆動力を伝動する装置を指すために使用される。限定はされないが、バリエータは特に、モータビークルの変速機用途に適用可能である。ローリングトラクション型バリエータの知られている１つの形態は、対向する面を有する同軸に取り付けられた少なくとも２つのレースを使用し、これらの対向する面は、これらのレースが協力してほぼトロイド形の空間を形成するように成形されている。レース間のこの空間には少なくとも１つのローラが配置されており、このローラは、レースの成形された面の表面を移動して、一方のレースから他方のレースへ駆動力を伝動する。このローラの傾斜の変化は、レースの相対速度の変化、したがってバリエータ駆動比の変化に関係する。

ローラの傾斜を制御するためにはなんらかの機構が必要であり、先行技術は数多くの例を含んでいる。このような機構は一般に、ローラのマウントにトルクを直接に加えることによってローラを傾けるようには動作しない。そうではなく、ローラを変位させると、レースによってローラに発揮される力よって、ローラが、そのローラ自体を新たな傾斜へステアリングするような方式でローラが取り付けられる。このステアリング効果が生じるのは、他のどのような状態でも、ローラとレースが互いに係合する領域においてローラの運動とレースの運動が平行にならないため、ローラ自体の軸がバリエータレースの共通軸と一致する位置をローラが見つけようとするためである。この制御機構は、ローラの変位を調節する役目を果たす。

このような機構の例は、ＰＣＴ／ＧＢ０３／００２５９（ＷＯ０３／０６２６７０）およびＪＰ２００６−２９２０７９Ａを含む本出願の出願人らの先願公開特許ケースに出ている。多くの例では、ローラがそのローラ自体をステアリングするのに必要な変位が、（バリエータレースの共通軸を中心とする）円周方向に沿った変位であり、半径方向平面に対して傾斜した軸を軸にローラが傾くことを可能にすることによって、ローラの変位とローラの傾斜の間の関係が確立される。円周方向に沿ってローラを押し、そのようにしてローラの変位に影響を与え、それに対応してバリエータ比に影響を与えるアクチュエータが設けられる。

その原理が図１から３に示されており、図１から３は、レースの共通軸の方向（図１ｂ、２ｂおよび３ｂ）および前記軸に対して半径方向のある方向（図１ａ、２ａ、３ａ）に沿って見たバリエータの非常に単純化された図である。前述のとおり、実際のバリエータでは、バリエータの入力レースおよび出力レース１１１、１１２が実質的にトロイド形の空洞を形成するように成形されているが、この半径方向図では、バリエータの入力レースおよび出力レース１１１、１１２が直線で表されており、軸方向図では、それらのレースが円形であるように示されている。入力レース１１１と出力レース１１２との間に、ローラ１１３（このローラは、一組のローラのうちの１つのローラであり、他のローラは、単純にするためこれらの図面からは省かれている）が配置されており、入力レース１１１と出力レース１１２とは、ローラとレースとの間にトラクションを生じさせるため、互いに向かって押し付けられている。このローラは、ローラ自体の軸Ｐの周りをローラが自由に回転することができるような方式でキャリッジ１１６に取り付けられている。キャリッジ１１６は、液圧アクチュエータ１１５のピストンに接続されている。原則として、動力は、バリエータ内をどちらの方向へも、すなわち入力から出力へも、または出力から入力へも流れることができる。動力が入力から出力へ流れる場合を考える。この場合には、入力レース１１１がローラ１１３を回転させ（図面ではローラ１１３の回転方向がｗ１として示されている）、ローラ１１３が出力レース１１２を駆動する（出力レース１１２の回転方向はｗ３として示されている）。ローラ１１３には、ローラ１１３を駆動している入力レース１１１によってトラクション力Ｆ１１が加えられる。ローラには、ローラ１１３によって駆動されている出力ディスクによってトラクション力Ｆ１２が加えられる。これらのトラクション力の和Ｆ１１＋Ｆ１２は液圧アクチュエータ１１５を介して反力が与えられ、これらのトラクション力の和Ｆ１１＋Ｆ１２は、アクチュエータの力と釣り合っていなければならない。

トラクション力Ｆ１１＋Ｆ１２とアクチュエータ１１５の力の間の瞬間的な不釣合いは、ローラ１１３の移動を引き起こす。例えば、バリエータが平衡状態にある状態から出発して、アクチュエータ１１５によって加えられている力が低減されると仮定する。その場合には、トラクション力Ｆ１１＋Ｆ１２が瞬間的に優勢となり、ローラは、図２に示されているようにアクチュエータ１１５に向かって移動する。図２ｂを参照すると、ローラ１１３が出力レース１１２と係合する領域１１７におけるローラ１１３の速度ベクトルＶ’ｒが変更されない場合、速度ベクトルＶ’ｒは、同じ領域における出力レース１１２の表面の速度ベクトルＶ’ｄと平行にならない。その結果、ローラ１１３に作用しているトラクション力ベクトルＦ１４によって、ローラ１１３は傾く傾向になる。入力レース１１１とローラ１１３との間の同様の作用が、ローラの表面の入力レースとの接触領域（図示せず）にトラクション力を生じさせ、ローラ１１３に作用するこれらの２つの力は、ローラ１１３に対するステアリング効果を生み出す偶力を形成する。すなわち、この偶力によってローラ１１３はステアリング軸１１９を軸に傾く。このステアリング軸１１９は、半径方向平面１１８との間にキャスタ角Ｂを形成することに留意されたい。このキャスタ角の結果、ローラ１１３のこの傾き運動は、ベクトルＶ’ｒとＶ’ｄとの平行関係を復元することができる。したがって、前記ベクトルが平行になる位置にローラが到達するまでローラは（図３Ｂに示されているように）傾き、したがって前述の偶力は減少してゼロになる。ローラが前後に移動すると、それに従ってローラの傾き（および対応してバリエータの駆動比）が変化する。

反力がローラからバリエータのハウジングへ与えられなければならない全トルクはしばしば「リアクショントルク」と呼ばれ、バリエータの入力レース１１１に作用するトルクと出力レース１１２に作用するトルクとの和に等しい。このトルクには、液圧アクチュエータ１１５を介してしか反力を与えることができないことに留意されたい。したがって、リアクショントルクは、アクチュエータ１１５内の作動流体圧力を調節することによって直接に調節される。前記流体圧力に対応するリアクショントルクをバリエータに生じさせる位置へ、ローラは自動的に移動する。したがって、直接に調節されるのはリアクショントルクであり、バリエータの実際の駆動比ではない。したがって、この制御モードは時に「トルク制御」と呼ばれる。

バリエータローラを制御する別の構成が、Ｔｏｒｏｔｒａｋ（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）Ｌｉｍｉｔｅｄの公開国際特許出願ＷＯ２００７／０６５９００およびＷＯ２００５／１２１６０２に記載されており、これらの出願はともに、一組のローラのそれぞれのローラが、対応するそれぞれのキャリヤ歯車に支持され、前記キャリヤ歯車が、半径方向内側の太陽歯車および半径方向外側のリングギアと、エピサイクリック歯車列中の遊星歯車の方式でかみ合ったバリエータを開示している。このタイプの構成では、リングギアに対する太陽歯車の回転がキャリヤ歯車の回転を引き起こし、キャリヤ歯車のこの回転が、ローラの傾きを制御するために必要なローラに対するステアリング効果を生じさせる。

このタイプの構成では、バリエータを制御するために太陽歯車およびリングギアの運動を制御することが必要であり、前述の国際特許出願は、この目的を達成するためのさまざまな機構を含む。これらには、このキャリヤ歯車のように太陽歯車およびリングギアとかみ合った１つまたは一組の制御ピニオンが配置された構成が含まれる。具体的には、ＷＯ２００７／０６５９００は、液圧アクチュエータが制御ピニオン（この出願ではプラネットと呼ばれている）を前後に移動させることは可能にするが、ピニオンが回転することは妨げるある方式で、アクチュエータに制御ピニオンが結合された構成を開示している。このようにして、アクチュエータは太陽歯車およびリングギアの位置を制御する。

この先行技術の文献中の構成は全て、制御ピニオン（１つまたは複数）およびキャリヤ歯車が、バリエータレースの共通軸を軸に前後に移動することを許し、制御ピニオン上の力には、ある形態のアクチュエータを介して反力が与えられ、したがって制御ピニオン上の力はそのアクチュエータによって制御される。このようにして、リアクショントルクを調節することができる。

回転動力源（例えばエンジンなど）からのトルクが入力ディスクからローラへ伝動されるときにはトラクション力（Ｆ１１）が作用し、ローラから出力ディスクへトルクが伝達されるときにはトラクション力（Ｆ１２）が作用し、そのため、ローラを支持するためには、これらのトラクション力（Ｆ１１＋Ｆ１２）と釣り合った反力（Ｆ１３）を加えることが必要である。したがって、太陽歯車、リングギアおよび液圧サーボを介して動力ローラへ反力を加えることが必要である。

本発明の目的は、太陽歯車およびリングギア、ならびにローラが取り付けられたキャリヤ歯車を有する前述のタイプのバリエータであって、バリエータリアクショントルクに反力を与えるために、太陽歯車およびリングギアを駆動するために使用される手段が必要ないバリエータを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、ハウジングと、半トロイド形の凹みを有する一対のレースであって、それぞれのレースが、バリエータ軸の周りを回転するようにハウジングに取り付けられた一対のレースと、レース間で駆動力を可変の駆動比で伝達するためにレース間に取り付けられたローラとを備え、
レース間の太陽歯車と、
レース間のリングギアであって、太陽歯車の半径方向外側に位置する、リングギアと、
太陽歯車とリングギアとの間に配置され、太陽歯車とリングギアとの両方とかみ合ったキャリヤ歯車であって、ローラがローラの軸自体の周りを回転し、駆動比を変化させるためにレースに対して傾くことを可能にする方式で、ローラが取り付けられた、キャリヤ歯車と、
太陽歯車とリングギアとの間に配置され、太陽歯車とリングギアとの両方とかみ合った制御ピニオンとを備えたバリエータにおいて、
制御ピニオンがピニオン軸の周りを自由に回転することは許すが、ピニオン軸がハウジングに対して移動することは妨げる方式で、制御ピニオンがハウジングに取り付けられたことを特徴とするバリエータが提供される。

本発明の第２の態様によれば、
ケーシング（６）と、
２つのディスク（１１、１２）、すなわち入力ディスク（１１）と出力ディスク（１２）との間に挟持された動力ローラ（１４）と、
２つのディスク（１１、１２）間の円周方向内側に配置された太陽歯車（２５Ａ、２５Ｂ）と、
これらの２つのディスク間の円周方向外側に配置されたリングギア（２６Ａ、２６Ｂ）と、
自由に回転可能で、２つのディスク（１１、１２）に対して自由に傾斜する態様で動力ローラ（１４）を支持する回転／傾斜支持部品（３１）を有し、回転／傾斜支持部品（３１）を支持し、一端で太陽歯車（２５Ａ、２６Ｂ）とかみ合い、他端でリングギア（２６Ａ、２６Ｂ）とかみ合った支持軸（３２）を有する遊星歯車（３３）とを備えたバリエータ（２）であって、
太陽歯車（２５Ａ、２５Ｂ）とリングギア（２６Ａ、２６Ｂ）とのうちの少なくともどちらか一方の回転を駆動する回転駆動手段（２９）と、
太陽歯車（２５Ａ、２５Ｂ）とリングギア（２６Ａ、２６Ｂ）との間に配置され、一端で太陽歯車（２５Ａ、２６Ｂ）とかみ合い、他端でリングギア（２６Ａ、２６Ｂ）とかみ合った制御ピニオン（２７）と、
制御ピニオン（２７）を自由に回転可能な態様で支持するキャリヤ（２８）とを備え、
トライダル型の連続的可変装置（２）の歯車比を変更する際に、回転駆動手段（２９）によって、太陽歯車（２５Ａ、２５Ｂ）およびリングギア（２６Ａ、２６Ｂ）の回転を、制御ピニオン（２７）を介してそれぞれ反対の方向に駆動することにより、遊星歯車（３３）の支持軸（３２）の傾斜角が変更されたときに、２つのディスク（１１、１２）の回転方向に対する動力ローラ（１４）の角度が、回転／傾斜支持部品（３１）を介して変更され、その結果、接触領域（１７）において、角度が変更された動力ローラの回転方向が２つのディスク（１１、１２）とは異なることにより、それによって接触領域（１７）の接触半径が変更される方向に動力ローラが傾けられ、同時に、２つのディスク（１１、１２）の回転方向の接線方向に動力ローラが戻るような方法で、動力ローラの姿勢が自動的に変更され、
キャリヤ（２８）がケーシング（６）に固定されたことを特徴とするバリエータ（２）が提供される。

好ましくは、回転駆動手段がモータ（２９）からなる。

好ましくは、回転／傾斜支持部品（３１）が、
固定された状態で支持軸（３２）上に支持された中心支持部品（３５）であり、支持軸と直角に交わる軸（Ｈ）に対してあるキャスタ角（γ）が与えられた第１の軸（Ｉ）上に中心を有する円柱の形状に形成された中心支持部品（３５）と、
中心支持部品（３５）の円柱形の円弧状表面（３６）に対して自由に回転するように支持されたローラ回転支持部品（３７）であり、第１の軸（Ｉ）と直角に交わる第２の軸（Ｊ）上に中心を有する円柱の形状に形成されたローラ回転支持部品（３７）とを有し、
動力ローラ（１４）が、ローラ回転支持部品（３７）の円柱形の円弧状表面（３８）に対して、第２の軸（Ｊ）を中心にして自由に回転するように支持され、
回転／傾斜支持部品（３１）が、中心支持部品（３５）の円柱形の平行な表面によって、ローラ回転支持部品（３７）および動力ローラ（１４）を支持し、遊星歯車（３３）の回転制御によって支持軸（３２）が傾けられたときに、回転／傾斜支持部品（３１）が、２つのディスク（１１、１２）の回転方向に対して動力ローラ（１４）を傾け、接触領域（１７）における回転方向の違いのために、動力ローラが、接触領域（１７）の接触半径を変化させる方向に傾けられたときに、動力ローラが、中心支持部品（３５）の円柱形の円弧状表面（３６）によって、第１の軸（Ｉ）を軸に傾けられ、同時に、キャスタ角に従って、２つのディスク（１１、１２）の回転方向の接線方向に戻される。

本発明に基づくバリエータでは、２つのディスクに対する動力ローラの円周方向の移動を排除することができ、そのため、制御ピニオンを自由に回転可能な態様で支持するキャリヤをケーシングに固定することができる。

図１ａは、従来のタイプのトロイダル連続可変装置の力の釣合い状態を示す半径方向図である。図１ｂは、従来のタイプのトロイダル連続可変装置の力の釣合い状態を示す軸方向図である。 図２ａは、動力ローラが変位した状態の従来のタイプのトロイダル連続可変装置を示す半径方向図である。図２ｂは、動力ローラが変位した状態の従来のタイプのトロイダル連続可変装置を示す軸方向図である。 図３ａは、動力ローラが傾けられた状態の従来のタイプのトロイダル連続可変装置を示す半径方向図である。図３ｂは、動力ローラが傾けられた状態の従来のタイプのトロイダル連続可変装置を示す軸方向図である。 軸方向平面で切った、本発明に基づくバリエータの断面図である。 半径方向平面で切った、本発明に基づくバリエータの断面図である。 ローラユニットの透視図である。 図７ａは、バリエータの諸部分を示す図であり、バリエータ比が−１のときのローラ位置を示す図である。図７ｂは、バリエータの諸部分を示す図であり、ローラユニットが回転した状態を示す図である。図７ｃは、バリエータの諸部分を示す図であり、ローラが傾けられた状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の特定の実施形態が、単なる例として説明される。

図４および５に示されたバリエータ２は、２空洞フルトロイダル型のバリエータである。このバリエータは、モータビークルの変速機内で使用することができ、この文脈では、前進駆動と後進駆動との両方を提供するため、および適当な場合には２つ以上の「レジーム」、すなわち２つ以上の異なる変速比範囲を提供するために、このバリエータを、知られているタイプの遊星歯車（本明細書には示されていない）と組み合わせることができる。

バリエータ２は、入力軸３に取り付けられて、入力軸３と一緒に回転する一対の入力レース１１を有する。この実施形態では入力軸３がバリエータの回転入力を形成し、例えば、適当なギヤリングを介して内燃機関などの回転駆動源に入力軸３を結合することができる。出力レース１２の外周に出力部材１６が接続されており、出力部材１６はバリエータの出力を形成し、出力部材１６を例えばモータビークルの車輪へ通じるギヤリングに結合することができる。後に詳細に説明されるローラユニット５（図６参照）はそれぞれ、一方の入力レース１１と出力レース１２の間に配置されたローラ１４を備える。入力レース１１はそれぞれ、関連ローラ１４がその表面を移動する半トロイド凹面を有する。出力レース１２は２つの半トロイド凹面を有し、その結果、これらのレースは協力して、ローラ１４を内包する概ねトロイド形の２つの空洞を形成する。単純にするため、図４は、空洞ごとに１つのローラ１４だけを示しているが、実際には、複数のローラ１４（例えば空洞ごとに３つの動力ローラ）が、空洞の円周に沿って等間隔に配置される。ローラ１４とレース１１、１２の間にトラクションを生じさせるため、ローラ１４およびレース１１、１２には、互いに係合するようにバイアスがかけられていなければならない。当技術分野で知られている一方法において、これは、一方の入力レース１１に対して作用し、この一方の入力レースを入力軸３に沿って他方のレースに向かって押す液圧アクチュエータ８によって達成される。他方の入力レース１１は、軸３に沿って移動することが妨げられており、そのため、アクチュエータ８の力は、ローラ１４および出力レース１２を通して軸３へ伝動される。

ローラ制御装置４はローラ１４の傾斜を制御する。したがって、ローラ１４が入力ディスク１１および出力ディスク１２と係合する位置の半径を変化させることによって、バリエータ駆動比の連続（無段階）変化を達成することができる。出力ディスク１２は、入力ディスク１１とは反対の方向に回転し、そのため、バリエータ駆動比は負である。

ローラ制御装置４は以下のように形成されている。対応するそれぞれのローラ１４の円周方向内側に太陽歯車２５Ａ、２５Ｂが配置されており、太陽歯車２５Ａ、２５Ｂは、自由に回転可能な態様で入力軸３上に支持されており、太陽歯車２５Ａ、２５Ｂは、出力レース１２を貫いて延びるスリーブ部材２５ａによってリンクされており、そのため太陽歯車２５Ａ、２５Ｂは一緒に回転する。対応するそれぞれのローラ１４の円周方向外側にはリングギア２６Ａ、２６Ｂが配置されており、リングギア２６Ａ、２６Ｂは、入力軸３に対して自由に回転可能な態様で支持されている。

ピニオン取付け部品２８が、変速機ケーシング６に対して固定されており、ピニオン取付け部品２８は、太陽歯車２５Ａ、２５Ｂとリングギア２６Ａ、２６Ｂの間に配置されて両方の歯車とかみ合う制御ピニオン２７を、自由に回転可能な態様で支持している。ローラ制御装置４はさらに、上で言及したローラユニット５と、リングギア２６Ａの回転を駆動する回転駆動手段を構成するモータユニット２９（図５参照）とを含む。

キャリヤ２８は、前主キャリヤ板２８ａ、前副キャリヤ板２８ｂ、後副キャリヤ板２８ｃおよび後主キャリヤ板２８ｄを備える。前主キャリヤ板２８ａは、その円周方向内側にスリーブ２８ｇを有するように形成されている。スリーブ２８ｇは、軸受４３によって、自由に回転可能な態様で入力軸３上に支持されている。前主キャリヤ板２８ａは、その円周方向外側に接続部品２８ｓを有するように形成されている。接続部品２８ｓは、変速機ケーシング６の内面に固定されている。さらに、前主キャリヤ板２８ａはピニオン軸２８ｅと一体に形成されている。ピニオン軸２８ｅ上には、後に説明される制御ピニオン２７が、軸受４１によって、自由に回転可能な態様で支持されている。

前副キャリヤ板２８ｂは、ピニオン軸２８ｃに形成された突起２８ｆがはめ込まれる穴２８ｈを有するように形成されており、それにより前副キャリヤ板２８ｂは、穴２８ｈによって前主キャリヤ板２８ａに対して固定されている。前副キャリヤ板２８ｂはさらに、前副キャリヤ板２８ｂの円周方向内側にスリーブ２８ｉを有するように形成されており、スリーブ部材２５ａの円周方向外側に位置するように配置されている。

後主キャリヤ板２８ｄは、その円周方向内側にスリーブ２８ｍを有するように形成されている。スリーブ２８ｍは、軸受４４によって、自由に回転可能な態様で入力軸３上に支持されている。さらに、後主キャリヤ板２８ｄ上にはピニオン軸２８ｊが一体に形成されており、制御ピニオン２７は、軸受４２によって、自由に回転可能な態様で支持されている。

後副キャリヤ板２８ｃは、ピニオン軸２８ｊに形成された突起２８ｋがはめ込まれる穴２８ｌを有するように形成されており、それにより後副キャリヤ板２８ｃは、穴２８ｌによって後主キャリヤ板２８ｄに対して固定されている。後副キャリヤ板２８ｃは、その円周方向内側に、スリーブ部材２５ａの円周方向外側に位置するように配置されたスリーブ２８ｎを有するように形成されている。前副キャリヤ板２８ｂと後副キャリヤ板２８ｃとは、出力ディスク１２の円周方向内側でリンクされており、このようにして、前主キャリヤ板２０ａ、前副キャリヤ板２８ｂ、後副キャリヤ板２８ｃおよび後主キャリヤ板２８ｄによって構成されたキャリヤ２８は、変速機ケーシング６に対して固定されている。さらに、前副キャリヤ板２８ｂと後副キャリヤ板２８ｃとがリンクされた位置では、出力ディスク１２が、軸受４５によって、自由に回転可能な態様で支持されている。

図４の左側の制御ピニオン２７は、空洞１３内の隣接する動力ローラ１４間に配置されており、太陽歯車２５Ａおよびリングギア２６Ａとかみ合っている。それらの制御ピニオン２７は、キャリヤ２８と一体に形成されたピニオン軸２８ｅ上に、軸受４１によって、自由に回転可能な態様で支持されている。同様に、図４の右側の制御ピニオン２７は、空洞１３内の隣接するローラ１４間に配置されており、太陽歯車２５Ｂおよびリングギア２６Ｂとかみ合っている。それらの制御ピニオン２７は、キャリヤ２８と一体に形成されたピニオン軸２８ｊ上に、軸受４２，４２によって、自由に回転可能な態様で支持されている。

この実施形態では、２つの空洞内に前述のローラユニット５が６つ（空洞ごとに３つ）配置されている。これらのローラユニット５は全て同じ方法で構築されている。図６に示されているように、ローラユニット５は、環状の歯車から、前述の動力ローラ１４の移動範囲が切り取られた形状を有し、その円周方向内側（図４の下側）が太陽歯車２５Ａ（２５Ｂ）とかみ合い、その円周方向外側（図４の上側）がリングギア２６Ａ（２６Ｂ）とかみ合う遊星歯車３３と、この遊星歯車３３の中心部分によって固定、支持され、ω１方向に自由に回転可能で、ω２方向に自由に傾斜する態様で動力ローラ１４を支持する回転／傾斜支持部品３１とを備える。

回転／傾斜支持部品３１は、中心支持部品３５およびローラ回転支持部品３７を備える。この中心支持部品３５は、支持軸３２と一体に形成されており、２つのディスク１１、１２と平行で、支持軸３２と直角に交わる軸Ｈから、この支持軸３２と直角に交わる平面内のキャスタ角γだけ傾斜した軸（第１の軸）Ｉ上に中心を有する円柱の形状に形成されている。ローラ回転支持部品３７は、動力ローラ１４の回転軸を構成し、前述の軸Ｉと直角に交わる軸（第２の軸）Ｊ上に中心を有する円柱の形状に形成されており、この中心支持部品３５の円柱形に成形された円弧状表面３６に対して自由に回転可能な態様で支持されている。さらに、ローラ回転支持部品３５は、ローラ回転支持部品の円柱形の円弧状表面３８によって軸Ｊを中心に回転するローラ１４を、自由に回転可能な態様で支持している。

図５に示されているように、バリエータ２の下方の変速機ケーシング６内にはモータユニット２９が配置されており、モータユニット２９は、ステッピングモータによって構成された駆動部２９ａおよびラック２９ｂを備える。駆動部２９ａ内には、車両の運転状態に従って、図示されていない電子制御装置からの信号に基づいて制御されるロータ（図示せず）が配置されている。ラック２９ｂは、回転運動を直線運動に変換するねじ機構（図示せず）を介してこのロータに接続されている。ラック２９ｂは、上面に複数の歯２９ｃを有するように形成されたラック形部材である。歯２９ｃは、リングギア２６Ａの外周に形成された外歯２６ａとかみ合っている。

次に、図７を参照して、バリエータ２の動作が説明される。

バリエータ２が車両に取り付けられているとき、エンジンの出力軸に接続された入力軸３の回転は、バリエータ２の入力ディスク１１に伝動される。入力ディスク１１の回転によって動力ローラ１４が回転し、この回転によって、出力ディスク１２が、図７（ａ）に示されたω３方向に回転する。出力ディスク１２が回転すると、入力ディスク１１から出力ディスク１２へトルクが伝動されるときに生じるトラクション力Ｆ１が空洞１３内の動力ローラ１４に作用し、このトラクション力Ｆ１は、リングギア２６Ａおよび太陽歯車２５Ａによって受け取られる反力Ｆ２’、Ｆ３’と釣り合っている。

図７（ｂ）は、例えばモータユニット２９によってリングギア２６Ａが駆動されてω４方向に回転するときに起こる事象を示している。ローラユニット５の遊星歯車３３がリングギア２６Ａと同じ方向に回転し、制御ピニオン２７が、キャリヤ２８のピニオン軸２８ｅの周りを回転し、それにより、制御ピニオン２７とかみ合った太陽歯車２５Ａが、リングギア２６Ａの回転方向とは反対のω５方向に回転する。その結果、動力ローラユニット５は、リングギア２６Ａからω４方向に回転し、太陽歯車２５Ａからω５方向に回転し、その結果、動力ローラユニットは（単独で）それらの最初の位置まで回転し、ローラユニット５の支持軸３２の角度は、図７（ｂ）に示されているように変更される。この時点で、ローラ１４は、回転／傾斜支持部品３１の中心支持部品３５に形成された円柱形の平行な面によって、ローラ回転支持部品３７と一緒に、出力ディスク１２の回転方向ω３の方へ傾いている。

ローラ１４がこのように傾くと、出力ディスク１２と動力ローラ１４との接触領域１７において、動力ローラ１４の速度ベクトルＶｒが、出力ディスク１２の接線方向よりも円周方向内側を向き、出力ディスク１２の速度ベクトルＶｄがこの出力ディスク１２の接線方向を向く。その結果、出力ディスク１２の速度ベクトルＶｄと動力ローラ１４の速度ベクトルＶｄとは平行でなくなる。さらに、接触領域１７では、速度ベクトルＶｄと速度ベクトルＶｒとの差と同じ方向のトラクション力Ｆ４が生じ、このトラクション力Ｆ４が動力ローラ１４に作用する。

動力ローラ１４と入力ディスク１１との間でも同様の作用が起こるが、トラクション力Ｆ４とは反対方向のトラクション力が動力ローラ１４に作用する。ローラ１４と入力ディスク１１の間に生じたこのトラクション力およびトラクション力Ｆ４の作用によって、図４（ｃ）に示されているように、ローラ１４の回転軸Ｊ（図６参照）が、軸Ｉを軸に、中心支持部品３５に形成された円弧状表面３６に沿って傾けられ、キャスタ角γの作用によって、ローラ１４は、動力ローラ１４の速度ベクトルＶｒと出力ディスク１２の速度ベクトルＶｄとが平行になる位置へ移動する。言い換えると、入力ディスク１１に対する出力ディスク１２の変速比（接触半径）が自動的に変更される。

次に、バリエータ２内における力の釣合いが説明される。変速比の制御が実行されていない固定変速比の状態にバリエータ２があるときであっても、入力ディスク１１と出力ディスク１２との間でトルクが伝動されている間は、ローラ１４上にトラクション力Ｆ１が生じる。図５に示されているように、トラクション力Ｆ１を、バリエータ２の円周方向外側の領域において遊星歯車３３に作用する力Ｆ２と、バリエータ２の円周方向内側の領域において遊星歯車３３に作用する力Ｆ３とに分割することができる。

力Ｆ２は、遊星歯車３３とリングギア２６Ａとのかみ合いを介してリングギア２６Ａを図５の時計回り方向に回転させる傾向を有する力Ｆ５として、リングギア２６Ａへ伝動される。リングギア２６Ａへ伝動された力Ｆ５は、リングギア２６Ａと制御ピニオン２７とのかみ合いを介して制御ピニオン２７を図５の時計回り方向に回転させる傾向を有する力Ｆ７として、制御ピニオン２７へ伝動される。

また、力Ｆ３は、遊星歯車３３と太陽歯車２５Ａのかみ合いを介して太陽歯車２５Ａを図５の時計回り方向に回転させる傾向を有する力Ｆ６として、太陽歯車２５Ａへ伝動される。太陽歯車２５Ａへ伝動された力Ｆ６は、太陽歯車２５Ａと制御ピニオン２７のかみ合いを介して制御ピニオン２７を図５の逆時計回り方向に回転させる傾向を有する力Ｆ８として、制御ピニオン２７へ伝動される。

力Ｆ７およびＦ８は、互いに反対方向に制御ピニオン２７を回転させる傾向を有し、すなわち、力Ｆ７およびＦ８は、ピニオン軸２８ｅに作用して、制御ピニオンを図５の時計回り方向（入力ディスク１１の回転方向）に移動させる傾向を有する力Ｆ９を構成する。力Ｆ９は、キャリヤ２８を介して変速機ケーシング６（図４参照）に作用する。

力Ｆ９は、前述のようにトラクション力Ｆ１から分解された力Ｆ２、Ｆ３と同じ大きさを有するＦ７とＦ８との和であり、そのため、力Ｆ９は、トラクション力Ｆ１と同じ大きさを有する。さらに、トラクション力Ｆ１およびＦ９がそれぞれ作用する遊星歯車３３（ローラ１４）の回転中心およびピニオン軸２８ｅは、入力ディスク１１と実質的に同じ半径のところにあるため、トラクション力Ｆ１とＦ９とを、（トラクション力Ｆ１およびＦ９が遊星歯車３３および制御ピニオン２７を回転させない）釣り合った状態に配置することができる。言い換えると、ローラ１４上に生じるトラクション力Ｆ１が全て変速機ケーシング６に作用し、そのため、これらの伝動力Ｆｌに対する反力を全て、変速機ケーシング６によって支えることができる。

これらのトラクション力Ｆ１からＦ９に対する反作用は図５から省かれているが、これらの反作用は反力Ｆ１’からＦ９’であり、示された対応するそれぞれの矢印とは反対方向の矢印によって表すことができることに留意すべきである。より具体的には、図７（ａ）に示されているように、ローラユニット５に作用する力を説明するために、反力Ｆ２’、Ｆ３’が示されている。

バリエータ２が変速比制御を実行するときには、入力ディスク１１と出力ディスク１２との間でトルクが伝動されている間に、前述のモータユニット２９によって、リングギア２６Ａの回転駆動が実施される。リングギア２６Ａの回転は、モータユニット２９によって、遊星歯車３３および制御ピニオン２７が回転するように駆動されるが、遊星歯車３３および制御ピニオン２７とリングギア２６Ａおよび太陽歯車２Ａの対応するそれぞれのかみ合い位置は変化しない。したがって、前述のとおり、動力ローラ１４上に生じたトラクション力Ｆ１に対する反作用が変速機ケーシング６によって支えられるという力関係は変化しない。その結果、モータユニット２９によって供給される駆動力は、これらの反力を支える必要なしに、リングギア２６Ａを駆動することができる。したがって、モータユニット２９内の液圧サーボ、液圧回路などの機構が、トラクション力Ｆ１よりも大きな駆動力を出力する必要はない。

この実施形態に基づくバリエータ２では、ローラ１４を支持するローラユニット５の変速比制御が実行されるときに、２つのディスク１１およびディスク１２の回転方向への動力ローラ１４の移動が起こらないように、ローラ１４間に制御ピニオン２７が配置されていることに留意すべきである。したがって、動力ローラ１４および制御ピニオン２７のファウリング（ｆｏｕｌｉｎｇ）の危険性はない。

前述のバリエータ２では、変速機ケーシング６に対して動かないように取り付けられたキャリヤ２８が、自由に回転可能な態様で太陽歯車２５Ａ、２５Ｂおよびリングギア２６Ａ、２６Ｂとかみ合った制御ピニオン２７を支持する。その結果、トラクション力Ｆ１がローラ１４に作用し、それによって、反作用が、遊星歯車３３を介して太陽歯車２５Ａ、２５Ｂおよびリングギア２６Ａ、２６Ｂへ伝動されるときであっても、太陽歯車２５Ａ、２５Ｂおよびリングギア２６Ａ、２６Ｂへ伝動されたトラクション力Ｆ１の反作用は、制御ピニオン２７およびキャリヤ２８を介して変速機ケーシング６へ向けられる。このようにすると、トラクション力Ｆ１に対する反作用を変速機ケーシング６によって支えることができ、ローラ１４によって生み出されたトラクション力Ｆｌに反力をモータユニット２９によって与える必要はなくなる。このようにすると、トラクション力Ｆ１よりも大きな駆動力を出力する機構（液圧サーボおよび／または液圧回路など）を不要にすることができ、このことは、バリエータ２をよりコンパクトにすることを可能にする。

予測不可能な動作条件に従って伝動力Ｆ１が変化するときであっても、動力ローラ１４によって生み出されたトラクション力Ｆ１に対する反力は、変速機ケーシング６によって与えられる。したがって、モータユニット２９によって生み出される反力を、トラクション力Ｆ１を追跡するように出力制御する必要がなくなる。したがって、例えばフィードバック制御などの複雑な制御を実行する制御機構が不要となり、したがって単純化およびコスト低減を達成することができる。

さらに、回転駆動手段がモータによって構成されるため、単純な構造を採用することができる。また、特に、モータユニット２９に対してステッピングモータ、すなわち電気的な命令に応答して自体の位置を制御する能力を有するモータが使用される場合には、例えば太陽歯車２５Ａ、２５Ｂまたはリングギア２６Ａ、２６Ｂの位置を検出することによってフィードバックを実行する装置が不要となり、そのため、バリエータ２を単純にし、コストを低減させることができる。

さらに、回転／傾斜支持部品３１は、遊星歯車３３の回転制御によって支持軸３２が傾けられたときに、中心支持部品３５の円柱形に成形された平行な面によって、ローラ１４を、２つのディスク１１、１２の回転方向に対して傾けることができ、続いて、接触領域１７における回転方向の違いによって、接触領域１７の接触半径が変更される方向に、これらの動力ローラ１４が傾けられたときに、中心支持部品３５の円柱形に成形された円弧状表面３６によって、動力ローラ１４を傾け、キャスタ角γに従って、２つのディスク１１、１２の回転方向の接線方向に、動力ローラ１４を戻すことができる。したがって、単純に遊星歯車３３の回転を制御することによって、動力ローラ１４の回転中心を移動させることなしに、２つのディスク１１、１２に対する動力ローラ１４の接触半径を変更し、動力ローラ１４を、２つのディスク１１、１２の回転方向の接線方向に自動的に戻すことが可能である。このようにすると、２つのディスク１１、１２に対する動力ローラ１４の円周方向の移動を排除することができ、そのため、制御ピニオン２７を自由に回転可能な態様で支持するキャリヤ２８をケーシング６に固定することができる。

上述の例では、回転駆動手段によってリングギアの回転が駆動された。本発明を、回転駆動手段によって太陽歯車の回転または太陽歯車およびリングギアの回転が駆動される構造に適用することもできる。

回転駆動手段が、ステッピングモータおよびねじ機構を有するモータユニット２である必要は必ずしもない。例えば液圧サーボを使用することもできる。

Claims (7)

1. ハウジングと、半トロイド形の凹みを有する一対のレースであって、それぞれのレースが、バリエータ軸の周りを回転するように前記ハウジングに取り付けられた一対のレースと、前記レース間で駆動力を可変の駆動比で伝達するために前記レース間に取り付けられたローラとを備え、
   前記レース間の太陽歯車と、
   前記レース間のリングギアであって、前記太陽歯車の半径方向外側に位置する、リングギアと、
   前記太陽歯車と前記リングギアとの間に配置され、前記太陽歯車と前記リングギアとの両方とかみ合ったキャリヤ歯車であって、前記ローラが前記ローラ自体の軸の周りを回転し、前記駆動比を変化させるために前記レースに対して傾くことを可能にする方式で、前記ローラが取り付けられた、キャリヤ歯車と、
   前記太陽歯車と前記リングギアとの間に配置され、前記太陽歯車と前記リングギアとの両方とかみ合った制御ピニオンとを備えたバリエータにおいて、
   前記制御ピニオンがピニオン軸の周りを自由に回転することは許すが、前記ピニオン軸が前記ハウジングに対して移動することは妨げる方式で、前記制御ピニオンが前記ハウジングに取り付けられたことを特徴とするバリエータ。
2. 請求項１に記載のバリエータにおいて、前記太陽歯車と前記リングギアとのうちの少なくとも一方を回転させるための回転駆動装置をさらに備えた、バリエータ。
3. 請求項２に記載のバリエータにおいて、前記回転駆動装置は、前記太陽歯車および／または前記リングギアを選択された位置まで移動させるように適合された、バリエータ。
4. 請求項３に記載のバリエータにおいて、前記回転駆動装置は、ステッパモータを備えた、バリエータ。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のバリエータにおいて、前記回転駆動装置は、ラックピニオン機構を備えた、バリエータ。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバリエータにおいて、前記制御ピニオンは、前記ハウジングに対して固定されたキャリヤ部品に取り付けられた、バリエータ。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のバリエータにおいて、前記ローラのマウントは、前記ローラが、前記バリエータ軸の半径方向の平面に対してあるキャスタ角だけ傾斜した傾斜軸を軸に傾くことを可能にする、バリエータ。

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