JP2013170613A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に所望の予圧を付与すること。
【解決手段】シャフト６０と、第１及び第２の回転部材１０，２０、サンローラ３０並びにキャリア４０と、複数の遊星ボール５０と、各遊星ボール５０を傾転させることで入出力間の変速比を変えるアイリスプレート８０と、を備え、サンローラ３０は、遊星ボール５０との間で軸線方向及び径方向に対する斜め方向の押圧力を互いに作用させる第１接触点Ｐ１を有する第１回転体３１と、第１回転体３１に対して相対回転が可能で、且つ、遊星ボール５０との間で軸線方向及び径方向に対する斜め方向の押圧力を互いに作用させる第２接触点Ｐ２を有する第２回転体３２と、を備え、第１回転体３１と第２回転体３２との軸線方向における相対的な位置関係を調整可能な部材であり、周方向の回転力が変換された軸線方向の推進力で第１回転体３１を第２回転体３２に向けて押動する調整部材３６を設けること。
【選択図】図１

Description

本発明は、共通の回転中心軸を有する複数の動力伝達要素と、その回転中心軸に対して放射状に複数配置した転動部材と、を備え、各動力伝達要素の内の２つに挟持された各転動部材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化させるトラクションドライブ型の無段変速機に関する。

従来、この種の無段変速機としては、回転中心となる変速機軸と、この変速機軸の中心軸を回転中心軸とする相対回転可能な複数の動力伝達要素と、その回転中心軸に対して放射状に複数配置され、各動力伝達要素の内の３つに挟み込まれた転動部材と、を備えたボールプラネタリ式のものが知られている。このボールプラネタリ式の無段変速機においては、対向させて配置した第１動力伝達要素と第２動力伝達要素とで各転動部材が挟持されると共に、各転動部材が第３動力伝達要素の外周面上に配置されている。下記の特許文献１及び２には、その様なボールプラネタリ式の無段変速機が開示されている。

これら特許文献１及び２の無段変速機においては、第３動力伝達要素としてのサンローラの外周面が中央部分を径方向内側に凹ませた窪み形状に形成されており、このサンローラと各遊星ボール（転動部材）とが２点で接触するように構成されている。そして、この無段変速機では、その夫々の接触点が第１回転中心軸を中心に相対回転できるように、サンローラを軸線方向で２つの分割構造体（回転体）に分割している。ここで、特許文献１の無段変速機においては、一方の分割構造体の軸線方向への移動を規制するスナップリングが設けられている。

米国特許出願公開第２０１１／０２１８０７２号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０２６７５１０号明細書

ところで、この種のトラクションドライブ型の無段変速機では、第１から第３の動力伝達要素と転動部材との夫々の接触点において、その相互間での動力伝達を可能にするべく、その相互間に予め押圧力（以下、「予圧」と云う。）を付与している。これ故に、この無段変速機においては、その相互間に所定の大きさの予圧を付与しておく為、その相互間における位置関係の設計値に対するずれ量を設計公差の範囲内に抑えるべく、各種構成部品の高い寸法精度、これら各種構成部品間の高い組み付け精度が求められる。特に、上記従来のボールプラネタリ式の無段変速機においては、サンローラ（第３動力伝達要素）が２分割構造になっており、部品点数が増加しているので、より高い寸法精度や組み付け精度が必要になる。ずれ量は、各種構成部品における寸法や組み付けの公差に対するずれの累積によって決まるからである。一方、従って、この種の無段変速機は、構成部品が増えるほど、各接触点におけるずれ量が大きくなり易く、第１から第３の動力伝達要素と転動部材との間で予圧不足による滑りが生じてしまう虞がある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、過度に厳しい公差管理を行わずとも簡便に所望の予圧を付与することのできる無段変速機を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、回転中心となる変速機軸と、前記変速機軸と同心の第１回転中心軸を有する相互間で周方向に相対回転が可能な第１から第４の動力伝達要素と、前記第１回転中心軸を中心にして放射状で且つ前記第３動力伝達要素の外周面上に複数配置すると共に、対向させて配置した前記第１及び第２の動力伝達要素で挟持され且つ前記第４動力伝達要素で傾転自在に保持された転動部材と、前記各転動部材を傾転させることで入出力間の変速比を変える変速装置と、を有する。そして、前記第３動力伝達要素は、外周面上における前記各転動部材との一方の接触点であり、該転動部材との間で軸線方向及び径方向に対する斜め方向の押圧力を互いに作用させる第１接触点を有する第１回転体と、該第１回転体に対して前記第１回転中心軸を中心とする周方向の相対回転が可能で、且つ、外周面上における前記各転動部材との他方の接触点であり、該転動部材との間で軸線方向及び径方向に対する斜め方向の押圧力を互いに作用させる第２接触点を有する第２回転体と、を備え、前記第１回転体と前記第２回転体との軸線方向における相対的な位置関係を調整可能な部材であり、周方向の回転力が変換された軸線方向の推進力で前記第１回転体を前記第２回転体に向けて押動する調整部材又は当該推進力で前記第２回転体を前記第１回転体に向けて押動する調整部材の内の少なくとも１つを設けることを特徴としている。

ここで、前記第１回転体は、前記第１接触点を有する第１分割構造体と、該第１分割構造体及び前記第２回転体の夫々の径方向内側で且つ前記変速機軸の径方向外側に配置され、前記第１分割構造体との周方向の相対回転が不能である一方、該第１分割構造体との軸線方向の相対移動が可能であり、且つ、前記第２回転体との周方向の相対回転が可能な第２分割構造体と、を備え、前記調整部材は、前記推進力で前記第１分割構造体が前記第２回転体及び前記第２分割構造体に対して軸線方向に相対移動できるよう配置することが望ましい。

また、前記調整部材は、内周面に螺子部が形成されたナットであることが望ましい。

本発明に係る無段変速機は、調整部材で第１回転体又は第２回転体の内の少なくとも一方を他方の回転体に向けて押動するだけで、第１動力伝達要素と各転動部材との間、第２動力伝達要素と各転動部材との間、第１回転体と各転動部材との間及び第２回転体と各転動部材との間に予圧を発生させることができる。そして、この無段変速機は、調整部材を作業者が動かすだけでその予圧の大きさを調製することができる。つまり、この無段変速機に依れば、組み付け時の予圧の調整を簡便に行うことができる。また、この無段変速機は、調整部材で第１回転体又は第２回転体の内の少なくとも一方を他方の回転体に向けて押動するだけで予圧調整が可能なので、予圧調整の為だけに各種構成部品の寸法精度や各種構成部品間の組み付け精度を高める必要が無い。従って、この無段変速機は、コストの増加を抑えると共に製造性を向上させることができる。

図１は、本発明に係るボールプラネタリ式の無段変速機構を備えた無段変速機の実施例の構成を示す断面図である。 図２は、キャリアについて説明する図である。 図３は、アイリスプレートについて説明する図である。 図４は、従来の構成における寸法精度等について説明する図である。

以下に、本発明に係る無段変速機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施例］
本発明に係る無段変速機の実施例を図１から図４に基づいて説明する。

最初に、本実施例のトラクションドライブ型の無段変速機の一例について図１を用いて説明する。この無段変速機は、トラクション遊星ギヤ機構に相当するボールプラネタリ式の無段変速機構を備えたものである。図１の符号１は、本実施例におけるボールプラネタリ式の無段変速機の一例を示す。

この無段変速機１の主要部を成すボールプラネタリ式の無段変速機構は、共通の第１回転中心軸Ｒ１を有する相互間で相対回転可能な第１から第４の動力伝達要素（動力を伝達させる為の構成要素）１０，２０，３０，４０と、第１回転中心軸Ｒ１を中心にして放射状で且つ第３動力伝達要素３０の外周面上に複数配置すると共に、対向させて配置した第１及び第２の動力伝達要素１０，２０に挟持され且つ第４動力伝達要素４０で傾転自在に保持された転動部材５０と、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させ、第１から第４の動力伝達要素１０，２０，３０、４０の中心に配置した変速機軸としてのシャフト６０と、を備える。以下においては、特に言及しない限り、その第１回転中心軸Ｒ１に沿う方向を軸線方向と云い、その第１回転中心軸Ｒ１周りの方向を周方向と云う。また、その第１回転中心軸Ｒ１に直交する方向を径方向と云い、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云う。

この無段変速機１は、第１から第４の動力伝達要素１０，２０，３０，４０の全てがシャフト６０に対して相対回転可能な回転要素として用いられるものもあれば、第１から第４の動力伝達要素１０，２０，３０，４０の内の何れか１つをシャフト６０に対して相対回転できぬ固定要素として用いるものもある。以下においては、第４動力伝達要素４０を固定要素とする後者を例に挙げて説明する。そのシャフト６０は、図示しない筐体や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又は円筒状の固定軸とする。

この無段変速機１は、第１及び第２の動力伝達要素１０，２０の内の少なくとも一方を転動部材５０に押し付けることによって、第１から第３の動力伝達要素１０，２０，３０と転動部材５０との間に適切な接線力（トラクション力）を発生させる。

この無段変速機１では、第４動力伝達要素４０が固定要素になっているので、第１から第３の動力伝達要素１０，２０，３０の間で各転動部材５０を介したトルクの伝達を行う。従って、第１から第３の動力伝達要素１０，２０，３０は、その内の何れか１つがトルク（動力）の入力部となり、これとは別の１つがトルクの出力部となる。これが為、この無段変速機１においては、入力部となる何れかの動力伝達要素と出力部となる何れかの動力伝達要素との間の回転速度（回転数）の比が変速比γとなる。例えば、この無段変速機１は、車両の動力伝達経路上に配設される。その際には、その入力部がエンジンやモータ等の動力源側に連結され、その出力部が駆動輪側に連結される。この無段変速機１においては、入力部としての動力伝達要素にトルクが入力された場合の各動力伝達要素の回転動作を正駆動と云い、出力部としての動力伝達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動力伝達要素の回転動作を逆駆動と云う。例えば、この無段変速機１は、先の車両の例示に従えば、加速等の様に動力源側からトルクが入力部たる動力伝達要素に入力されて当該動力伝達要素を回転させているときが正駆動となり、減速等の様に駆動輪側から出力部たる回転中の動力伝達要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力されているときが逆駆動となる。

この様な構成を有する無段変速機１においては、各転動部材５０の第２回転中心軸Ｒ２を第１回転中心軸Ｒ１に対して傾倒させ、この転動部材５０を傾転させることによって、その入出力間の変速比γを変える。具体的には、夫々の転動部材５０を自身の第２回転中心軸Ｒ２と第１回転中心軸Ｒ１とを含む傾転平面上で傾転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。尚、この例示の第２回転中心軸Ｒ２は、後述する様に、第１回転中心軸Ｒ１に対して平行になっている状態を基準位置としている。

ここで、この無段変速機１においては、第１及び第２の動力伝達要素１０，２０がトラクション遊星ギヤ機構で云うところのリングギヤの機能を為すものとなる。また、第３動力伝達要素３０と第４動力伝達要素４０は、各々トラクション遊星ギヤ機構におけるサンローラとキャリアとして機能する。また、転動部材５０は、トラクション遊星ギヤ機構におけるボール型ピニオンとして機能する。以下、第１及び第２の動力伝達要素１０，２０については、各々「第１及び第２の回転部材１０，２０」と云う。また、第３動力伝達要素３０については「サンローラ３０」と云い、第４動力伝達要素４０については「キャリア４０」と云う。転動部材５０については、「遊星ボール５０」と云う。

第１及び第２の回転部材１０，２０は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円盤部材（ディスク）や円環部材（リング）であり、軸線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。

この第１及び第２の回転部材１０，２０は、後で詳述する各遊星ボール５０の径方向外側の外周曲面と接触する接触面を有している。その夫々の接触面は、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、その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、後述する基準位置の状態で第１回転中心軸Ｒ１から各遊星ボール５０との接触点までの距離が同じ長さになるように夫々の接触面を形成して、第１及び第２の回転部材１０，２０の各遊星ボール５０に対する夫々の接触角θが同じ角度になるようにしている。その接触角θとは、基準から各遊星ボール５０との接触点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。その夫々の接触面は、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、夫々の接触面は、第１及び第２の回転部材１０，２０から遊星ボール５０に向けて軸線方向の力（押圧力）が加わった際に、その遊星ボール５０に対して径方向内側で且つ斜め方向の力（法線力）が加わるように形成されている。

この例示においては、第１回転部材１０を無段変速機１の正駆動時におけるトルク入力部として作用させ、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として作用させる。従って、その第１回転部材１０には入力軸（第１回転軸）１１が連結され、第２回転部材２０には出力軸（第２回転軸）２１が連結される。その入力軸１１と出力軸２１は、シャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。また、この入力軸１１と出力軸２１は、その相互間においても軸受Ｂ１やスラスト軸受ＴＢを介して周方向の相対回転を行うことができる。

その入力軸１１と第１回転部材１０との間には、軸力を発生させる軸力発生部７１が設けられている。その軸力とは、第１回転部材１０を各遊星ボール５０に押し付ける為の押圧力である。ここでは、その軸力発生部７１としてトルクカムを利用する。従って、この軸力発生部７１は、入力軸１１側の係合部又は係合部材と第１回転部材１０側の係合部又は係合部材とが係合することで、入力軸１１と第１回転部材１０との間で軸力を発生させると共に回転トルクを伝達させ、これらを一体になって回転させる。一方、出力軸２１と第２回転部材２０との間には、第２回転部材２０を各遊星ボール５０に押し付ける為の押圧力（軸力）を発生させる軸力発生部７２が配設されている。その軸力発生部７２には、軸力発生部７１と同様のトルクカムを用いる。この軸力発生部７２は、環状部材２２を介して出力軸２１に接続されている。

この無段変速機１は、その軸力によって、第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間、第２回転部材２０と各遊星ボール５０との間及びサンローラ３０と各遊星ボール５０との間において、運転中に接線力（トラクション力）を発生させることができる。

尚、この無段変速機１においては、第１回転部材１０をトルク出力部とし、且つ、第２回転部材２０をトルク入力部とすることも可能であり、その場合、入力軸１１として設けているものを出力軸として利用し、出力軸２１として設けているものを入力軸として利用する。また、サンローラ３０をトルク入力部やトルク出力部として用いる場合には、そのサンローラ３０に対して別途構成した入力軸や出力軸を連結する。

サンローラ３０は、シャフト６０と同心上に配置され、このシャフト６０に対する周方向への相対回転を行う。このサンローラ３０の外周面には、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。従って、このサンローラ３０においては、その外周面が遊星ボール５０の自転の際の転動面となる。このサンローラ３０は、自らの回転動作によって夫々の遊星ボール５０を転動（自転）させることもできれば、夫々の遊星ボール５０の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。

本実施例のサンローラ３０は、夫々の遊星ボール５０との間の接触点を軸線方向において２箇所（第１接触点Ｐ１、第２接触点Ｐ２）に分散させたものである。その理由は、サンローラ３０と遊星ボール５０との間の接触力の分散により面圧を低減させることでスピン損失を低減させ、動力伝達効率の低下を抑えると共に耐久性を向上させることができるからである。その第１及び第２の接触点Ｐ１，Ｐ２は、各遊星ボール５０の重心からの距離が同一で、且つ、第１回転中心軸Ｒ１からの距離も同一となる位置に存在している。

更に、このサンローラ３０は、第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２とを個別に有する周方向の相対回転が可能な２つの回転体（第１回転体３１、第２回転体３２）に分割したものである。何故ならば、その第１及び第２の回転体３１，３２を互いに周方向に相対回転させることで、サンローラ３０と遊星ボール５０との間の損失エネルギが小さくなり、動力伝達効率の低下を抑えることができるからである。

第１回転体３１は、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２を介してシャフト６０に取り付けられ、そのシャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。この第１回転体３１は、複数の分割構造体をピン等の固定部材で接続して一体化したものである。この例示では、第１接触点Ｐ１を外周面上に有する環状の第１分割構造体３１ａと、この第１分割構造体３１ａの径方向内側に配置された環状の第２分割構造体３１ｂと、を固定部材（ピン３５）で一体化している。

その第１分割構造体３１ａは、夫々の遊星ボール５０の中心を含む径方向の平面を挟んだ一方に配置される。その平面を挟んだ他方には、第２回転体３２が配置される。第１回転体３１と遊星ボール５０は、その第１接触点Ｐ１において、軸線方向及び径方向に対する斜め方向の押圧力を互いに作用させる。第１回転体３１からは、第２回転体３２側で且つ径方向外側に向けた斜め方向の押圧力が遊星ボール５０に作用する。遊星ボール５０からは、それとは逆向きの押圧力が第１回転体３１に作用する。これが為、第１分割構造体３１ａは、第２回転体３２に近づくにつれて外径が均等に小さくなる円錐部を有しており、この円錐部における外周面上に第１接触点Ｐ１を設ける。また、この第１分割構造体３１ａは、その円錐部に替えて、第２回転体３２に近づくにつれて外径が放物線状に小さくなる弧状錐体部を形成してもよく、この弧状錐体部における外周面上に第１接触点Ｐ１を設けてもよい。その円錐部や弧状錐体部は、第１分割構造体３１ａの外周面の全て又は一部を形成する。

第２分割構造体３１ｂは、第１分割構造体３１ａよりも軸線方向が長く、その第１分割構造体３１ａのみならず、第２回転体３２の径方向内側にも存在する。この第２分割構造体３１ｂは、径方向内側にラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２が取り付けられており、シャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。この第２分割構造体３１ｂにおける上記の平面を挟んだ一方の外周面上には、第１分割構造体３１ａが複数本のピン３５で一体化される。

そのピン３５等の固定部材は、第１分割構造体３１ａと第２分割構造体３１ｂとを互いに周方向に相対回転できぬよう固定する一方、第１分割構造体３１ａと第２分割構造体３１ｂとが互いに軸線方向に相対移動できるようにするものである。これについては、例えば、固定部材の形状と第１分割構造体３１ａ又は第２分割構造体３１ｂの内の少なくとも一方における固定部材の挿入部の形状との相違によって実現させればよい。

ここで、この第２分割構造体３１ｂには、外周面側と内周面側とを連通させる少なくとも１本の油路３１ｂ_１が形成されている。その油路３１ｂ_１は、第１分割構造体３１ａと第２回転体３２との間の隙間に潤滑油を供給する。この油路３１ｂ_１には、シャフト６０の軸心油路６１と径方向油路６２とを介して排出された潤滑油が導入される。

また、第２分割構造体３１ｂの他方の外周面上には、軸受を介して第２回転体３２が互いに周方向の相対回転が行えるよう取り付けられる。その第２回転体３２は、サンローラ３０における分割構造体の１つであり、環状に成形されている。この第２回転体３２と遊星ボール５０は、その第２接触点Ｐ２において、軸線方向及び径方向に対する斜め方向の押圧力を互いに作用させる。第２回転体３２からは、第１回転体３１側で且つ径方向外側に向けた斜め方向の押圧力が遊星ボール５０に作用する。遊星ボール５０からは、それとは逆向きの押圧力が第２回転体３２に作用する。これが為、第２回転体３２は、第１回転体３１に近づくにつれて外径が均等に小さくなる円錐部を有しており、この円錐部における外周面上に第２接触点Ｐ２を設ける。また、この第２回転体３２は、その円錐部に替えて、第１回転体３１に近づくにつれて外径が放物線状に小さくなる弧状錐体部を形成してもよく、この弧状錐体部における外周面上に第２接触点Ｐ２を設けてもよい。その円錐部や弧状錐体部は、第２回転体３２の外周面の全て又は一部を形成する。この第２回転体３２は、例えばアンギュラ軸受ＡＢを介して第２分割構造体３１ｂに取り付ける。これが為、この無段変速機１においては、そのアンギュラ軸受ＡＢがスラスト荷重を吸収して、サンローラ３０と遊星ボール５０との間の損失エネルギが小さくなるので、動力伝達効率の低下を抑えることができる。

遊星ボール５０は、サンローラ３０の外周面上を転がる転動部材である。この遊星ボール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。この遊星ボール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する。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ニードル軸受等の軸受によって、第２回転中心軸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。この遊星ボール５０は、支持軸５１を中心にしてサンローラ３０の外周面上を転動することができる。その支持軸５１の両端は、遊星ボール５０から突出させておく。

その支持軸５１の基準となる位置は、図１に示すように、第２回転中心軸Ｒ２が第１回転中心軸Ｒ１と平行になる位置である。この支持軸５１は、その基準位置で形成される自身の中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）と第１回転中心軸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。その傾転は、その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。

キャリア４０は、夫々の遊星ボール５０の傾転動作を妨げないように支持軸５１の夫々の突出部を保持する。このキャリア４０は、例えば、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた第１及び第２の円盤部４１，４２を有するものである。その第１及び第２の円盤部４１，４２は、互いに対向させ、その間にサンローラ３０や遊星ボール５０が配置できるよう間隔を空けて配置する。このキャリア４０は、第１及び第２の円盤部４１，４２の内の少なくとも一方の内径側をシャフト６０の外径側に固定し、そのシャフト６０に対する周方向への相対回転や軸線方向への相対移動が行えないようにしている。ここでは、第１円盤部４１をシャフト６０に固定すると共に、この第１円盤部４１と第２円盤部４２とを図示しない複数本の支持軸で繋ぎ、キャリア４０を籠状に形成している。

この無段変速機１には、夫々の遊星ボール５０の傾転時に支持軸５１を傾転方向へと案内する為のガイド部４３，４４が設けられている。この例示では、そのガイド部４３，４４をキャリア４０に設ける。ガイド部４３，４４は、遊星ボール５０から突出させた支持軸５１を傾転方向に向けて案内する径方向のガイド溝やガイド孔であり、第１及び第２の円盤部４１，４２の夫々の対向する部分に遊星ボール５０毎に形成する（図２）。つまり、全てのガイド部４３，４４は、軸線方向（例えば図１の矢印Ａの方向）から観ると夫々に放射状を成している。

この無段変速機１においては、夫々の遊星ボール５０の傾転角が基準位置、即ち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２回転部材２０に対する第１回転部材１０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、夫々の遊星ボール５０を基準位置から傾転させた際には、支持軸５１の中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）から第１回転部材１０との接触点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との接触点までの距離が変化する。これが為、第１回転部材１０又は第２回転部材２０の内の何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）。従って、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２回転部材２０に対する第１回転部材１０の回転比（変速比γ）を無段階に変化させることができる。尚、ここでの増速時（γ＜１）には、図１における上側の遊星ボール５０を紙面反時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール５０を紙面時計回り方向に傾転させる。また、減速時（γ＞１）には、図１における上側の遊星ボール５０を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール５０を紙面反時計回り方向に傾転させる。

この無段変速機１には、その変速比γを変える変速装置が設けられている。変速比γは遊星ボール５０の傾転角の変化に伴い変わるので、その変速装置としては、夫々の遊星ボール５０を傾転させる傾転装置を用いる。ここでは、この変速装置が円盤状のアイリスプレート（傾転要素）８０を備えている。

そのアイリスプレート８０は、例えば径方向内側の軸受を介してシャフト６０やキャリア４０に取り付けられており、そのシャフト６０やキャリア４０に対して第１回転中心軸Ｒ１を中心とする周方向の相対回転を行える。その相対回転には、図示しないモータ等のアクチュエータ（駆動部）を用いる。この駆動部の駆動力は、図３に示すウォームギヤ８１を介してアイリスプレート８０の外周部分に伝えられる。

このアイリスプレート８０は、夫々の遊星ボール５０の入力側（第１回転部材１０との接触部側）又は出力側（第２回転部材２０との接触部側）で且つキャリア４０の外側又は内側に配置する。この例示では、出力側で且つキャリア４０の内側、つまりサンローラ３０及び各遊星ボール５０と第２円盤部４２との間に配置している。このアイリスプレート８０には、支持軸５１の一方の突出部が挿入される絞り孔（アイリス孔）８２を形成する。その絞り孔８２は、径方向内側の端部が起点の径方向を基準線Ｌと仮定する場合、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて基準線Ｌから周方向に離れていく弧状になっている（図３）。尚、その図３は、アイリスプレート８０を遊星ボール５０側から軸線方向に観た図である。

支持軸５１の一方の突出部は、アイリスプレート８０が図３の紙面時計回り方向に回転することで、絞り孔８２に沿ってアイリスプレート８０の中心側に移動する。その際、支持軸５１の夫々の突出部がキャリア４０のガイド部４３，４４に挿入されているので、絞り孔８２に挿入されている一方の突出部は、径方向内側に移動する。また、その一方の突出部は、アイリスプレート８０が図３の紙面反時計回り方向に回転することで、絞り孔８２に沿ってアイリスプレート８０の外周側に移動する。その際、この一方の突出部は、ガイド部４３，４４の作用によって径方向外側に移動する。このように、支持軸５１は、ガイド部４３，４４と絞り孔８２によって径方向に移動できる。従って、遊星ボール５０は、上述した傾転動作が可能になる。

ところで、この無段変速機１は、前述した様に、軸力発生部７１，７２の軸力によって、第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間、第２回転部材２０と各遊星ボール５０との間及びサンローラ３０と各遊星ボール５０との間で運転中に接線力を発生させる。しかしながら、これらの間で何ら押圧力が作用していない状態では、軸力発生部７１，７２で軸力を発生させてから押圧力が作用して接線力が発生するまでに時間を要する。これが為、この無段変速機１では、接線力発生までの応答性を向上させ、夫々の間で滑りを発生させずに接線力が発生できるように、第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間、第２回転部材２０と各遊星ボール５０との間及びサンローラ３０と各遊星ボール５０との間に予圧を付与している。

その予圧は、図１に示す調整部材３６を用いて行う。この調整部材３６は、第１回転体３１と第２回転体３２との軸線方向における相対的な位置関係を調整可能な部材であり、その第１回転体３１を第２回転体３２に向けて軸線方向に押動するものである。つまり、この調整部材３６は、その相対的な位置関係の調整によって、第１接触点Ｐ１を有する円錐部又は弧状錐体部の外周面と第２接触点Ｐ２を有する円錐部又は弧状錐体部の外周面との軸線方向における相対的な位置関係を調整するものである。その第１回転体３１と第２回転体３２とにおける夫々の円錐部又は弧状錐体部は、Ｖ字形状又は弧状の窪み部を形成する。そして、各遊星ボール５０は、サンローラ３０において、その窪み部に配置される。これが為、第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２においては、第１回転体３１と第２回転体３２との軸線方向における相対的な位置が詰まることで、所謂楔効果が起こり、夫々の円錐部又は弧状錐体部の外周面から各遊星ボール５０に対して斜め方向の押圧力（予圧）が発生する。従って、調整部材３６は、第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間、第２回転部材２０と各遊星ボール５０との間、第１回転体３１と各遊星ボール５０との間及び第２回転体３２と各遊星ボール５０との間の各接触点において予圧を発生させると共に、その予圧の大きさを押動量の調整によって変化させることができる。例えば、この調整部材３６は、周方向の回転力を軸線方向の推進力に変換する部材である。具体的には、内周面に螺子部が形成された環状又は円盤状の部材（例えばナット等）を調整部材３６として利用する。

予圧の目標値は、予め行った実験やシミュレーションによって設定される。この無段変速機１においては、その予圧の目標値となる調整部材３６や第１回転体３１（第１接触点Ｐ１）の軸線方向の移動量、又は、その予圧の目標値となる調整部材３６の締め付けトルク等を予め設定しておく。従って、この無段変速機１においては、組み付けの際に、その設定値に応じて調整部材３６を作業者が動かすことによって、上記の夫々の接触点において所望の予圧を発生させることができる。

ここで、前述した様に、第１分割構造体３１ａは、第２分割構造体３１ｂに対して軸線方向に相対移動できる。そこで、この例示では、調整部材３６で第１分割構造体３１ａを第２分割構造体３１ｂに向けて押動させることによって、予圧の発生と調整を行う。その為に、このサンローラ３０においては、第２分割構造体３１ｂの第１分割構造体３１ａ側の端部を当該第１分割構造体３１ａよりも突出させ、その突出部分の外周面に調整部材３６の螺子部と螺合する螺子部を形成する。調整部材３６は、第２分割構造体３１ｂに螺着させ、環状の一端が第１分割構造体３１ａの環状の一端に当接するまで回転させる。第１分割構造体３１ａは、その状態から調整部材３６を更に回転させることで当該調整部材３６の推進力によって押し動かされ、これに伴い第２分割構造体３１ｂ上を移動しながら第２回転体３２に近づいていく。

この様に、この無段変速機１においては、上記の調整部材３６と楔効果とを利用した簡便な機構によって、作業者が簡単に予圧の調整を行うことができる。従って、この無段変速機１は、目標値に対するずれを抑えた予圧を簡易的な作業で設定できるので、第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間、第２回転部材２０と各遊星ボール５０との間、第１回転体３１と各遊星ボール５０との間及び第２回転体３２と各遊星ボール５０との間の各接触点において、滑りの発生を抑えつつ接線力を発生させることができる。

更に、この無段変速機１においては、目標値の予圧を発生させるだけの為に、各種構成部品の寸法精度や各種構成部品間の組み付け精度を高める必要が無い。これが為、この無段変速機１は、コストの増加を抑えることができ、且つ、製造性も良くなる。図４には、従来の無段変速機５００を示している。尚、この図４においては、便宜上、本実施例の無段変速機１と同等の構成部品などについて同じ符号を付している。

この無段変速機５００のサンローラ５３０は、第１回転体５３１と第２回転体５３２とを有する。第１回転体５３１は、実施例のものと同じように、第１接触点Ｐ１を有する第１分割構造体５３１ａと、この第１分割構造体５３１ａの径方向内側に配置された第２分割構造体５３１ｂと、を備える。その第１分割構造体５３１ａは、第２分割構造体５３１ｂに対して複数のピン５３５やボルト等の固定部材で一体化されている。この第１回転体５３１においては、第１分割構造体５３１ａと第２分割構造体５３１ｂとの間で軸線方向の相対移動を行わせない。第２分割構造体５３１ｂには、実施例の第２分割構造体３１ｂの突出部分に相当する部分の外周面の溝にスナップリング５３６が取り付けられている。そのスナップリング５３６は、第１分割構造体５３１ａの第２分割構造体５３１ｂに対する軸線方向の相対移動を禁止させる為の部材である。

この無段変速機５００においては、軸線方向に弾発力を発生させる環状の弾性部材５９１がスラスト軸受ＴＢと出力軸２１との間に配設されており、その弾性部材５９１の弾発力が各種構成部品を伝わることで予圧が発生する。これが為、この無段変速機５００では、図４に示す軸線方向の各距離ｄ１−ｄ１８（つまり構成部品における軸線方向の寸法や構成部品間の軸線方向の配置）に関しての精度を高めるべく、夫々に厳しい公差管理が必要になる。

ｄ１：ラジアル軸受ＲＢ２の幅。
ｄ２：第２分割構造体５３１ｂにおけるラジアル軸受ＲＢ２の外輪との当接面とアンギュラ軸受ＡＢの内輪との当接面との間の距離。
ｄ３：アンギュラ軸受ＡＢの幅。
ｄ４：第２回転体５３２におけるアンギュラ軸受ＡＢの外輪との当接面と第２接触点Ｐ２との間の距離。
ｄ５：遊星ボール５０における第１回転部材１０との接触点と第２接触点Ｐ２との間の距離。
ｄ６：第１回転部材１０における遊星ボール５０との接触点と軸力発生部７１との当接面（カム面）との間の距離。
ｄ７：軸力発生部７１のカムローラの直径。
ｄ８：入力軸における軸力発生部７１との当接面（カム面）とスラスト軸受ＴＢとの当接面との間の距離。
ｄ９：スラスト軸受ＴＢの幅。
ｄ１０：弾性部材５９１の厚さ。
ｄ１１：第２分割構造体５３１ｂにおけるラジアル軸受ＲＢ２の外輪との当接面とスナップリング５３６との当接面との間の距離。
ｄ１２：スナップリング５３６の厚さ。
ｄ１３：第１分割構造体５３１ａにおけるスナップリング５３６との当接面と第１接触点Ｐ１との間の距離。
ｄ１４：遊星ボール５０における第２回転部材２０との接触点と第１接触点Ｐ１との間の距離。
ｄ１５：第２回転部材２０における遊星ボール５０との接触点と軸力発生部７２との当接面（カム面）との間の距離。
ｄ１６：軸力発生部７２のカムローラの直径。
ｄ１７：環状部材２２における軸力発生部７２との当接面（カム面）と出力軸２１との当接面との間の距離。
ｄ１８：出力軸２１における環状部材２２との当接面と弾性部材５９１との当接面との間の距離。

また、その距離ｄ４，ｄ５，ｄ１３，ｄ１４については、夫々の遊星ボール５０の大きさのばらつき、各遊星ボール５０における第１回転部材１０、第２回転部材２０、第１回転体５３１及び第２回転体５３２との接触角のばらつきをも考慮する必要がある。

従来は、この様に多くの構成部品における軸線方向の寸法やその構成部品間の軸線方向の配置の精度を高めなければ、目標値の予圧を発生させることが難しい。これに対して、本実施例の無段変速機１は、従来の様な厳しい公差管理を行わずとも、簡単に目標値の予圧を発生させることができる。従って、本実施例の無段変速機１は、従来よりもコストを低く抑えることができ、また、製造性に優れている。

以上示した無段変速機１においては、第１回転体３１を第２回転体３２に向けて移動させる調整部材３６が例示されているが、第２回転体３２を第１回転体３１に向けて軸線方向に移動させる為の調整部材を第１回転体３１側の調整部材３６に替えて又は当該調整部材３６と共に設けてもよい。その第２回転体３２側の調整部材は、上述した調整部材３６と同様のものであり、周方向の回転力を軸線方向の推進力に変換するナット等の部材である。この第２回転体３２側の調整部材は、例えば、アンギュラ軸受ＡＢの外輪の外周面、シャフト６０の外周面又は第１円盤部４１に設けた環状部の外周面等に形成した螺子部に螺合させる。

この様に、この無段変速機１は、周方向の回転力が変換された軸線方向の推進力で第１回転体３１を第２回転体３２に向けて軸線方向に押動する調整部材３６又は当該推進力で第２回転体３２を第１回転体３１に向けて軸線方向に押動する調整部材の内の少なくとも１つを設けることで、簡便な予圧の調整が可能になり、コストの低減や製造性の向上を図ることができる。

１ 無段変速機
１０ 第１回転部材（第１動力伝達要素）
２０ 第２回転部材（第２動力伝達要素）
３０ サンローラ（第３動力伝達要素）
３１ 第１回転体
３１ａ 第１分割構造体
３１ｂ 第２分割構造体
３２ 第２回転体
３５ ピン
３６ 調整部材
４０ キャリア（第４動力伝達要素、固定要素）
４１ 第１円盤部
４２ 第２円盤部
５０ 遊星ボール（転動部材）
６０ シャフト（変速機軸）
８０ アイリスプレート
ＡＢ アンギュラ軸受
Ｐ１ 第１接触点
Ｐ２ 第２接触点
Ｒ１ 第１回転中心軸
Ｒ２ 第２回転中心軸
ＲＢ１，ＲＢ２ ラジアル軸受
ＴＢ スラスト軸受

Claims (3)

1. 回転中心となる変速機軸と、
   前記変速機軸と同心の第１回転中心軸を有する相互間で周方向に相対回転が可能な第１から第４の動力伝達要素と、
   前記第１回転中心軸を中心にして放射状で且つ前記第３動力伝達要素の外周面上に複数配置すると共に、対向させて配置した前記第１及び第２の動力伝達要素で挟持され且つ前記第４動力伝達要素で傾転自在に保持された転動部材と、
   前記各転動部材を傾転させることで入出力間の変速比を変える変速装置と、
   を有し、
   前記第３動力伝達要素は、外周面上における前記各転動部材との一方の接触点であり、該転動部材との間で軸線方向及び径方向に対する斜め方向の押圧力を互いに作用させる第１接触点を有する第１回転体と、該第１回転体に対して前記第１回転中心軸を中心とする周方向の相対回転が可能で、且つ、外周面上における前記各転動部材との他方の接触点であり、該転動部材との間で軸線方向及び径方向に対する斜め方向の押圧力を互いに作用させる第２接触点を有する第２回転体と、を備え、
   前記第１回転体と前記第２回転体との軸線方向における相対的な位置関係を調整可能な部材であり、周方向の回転力が変換された軸線方向の推進力で前記第１回転体を前記第２回転体に向けて押動する調整部材又は当該推進力で前記第２回転体を前記第１回転体に向けて押動する調整部材の内の少なくとも１つを設けることを特徴とした無段変速機。
2. 前記第１回転体は、前記第１接触点を有する第１分割構造体と、該第１分割構造体及び前記第２回転体の夫々の径方向内側で且つ前記変速機軸の径方向外側に配置され、前記第１分割構造体との周方向の相対回転が不能である一方、該第１分割構造体との軸線方向の相対移動が可能であり、且つ、前記第２回転体との周方向の相対回転が可能な第２分割構造体と、を備え、
   前記調整部材は、前記推進力で前記第１分割構造体が前記第２回転体及び前記第２分割構造体に対して軸線方向に相対移動できるよう配置することを特徴とした請求項１記載の無段変速機。
3. 前記調整部材は、内周面に螺子部が形成されたナットであることを特徴とした請求項１又は２に記載の無段変速機。

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