JP2014156899A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】調節用駆動源の駆動力を用いることなく、変速比を一定に維持できる無段変速機を提供する。
【解決手段】無段変速機は、入力部と、出力軸と、てこクランク機構と、一方向回転阻止機構とを備える。てこクランク機構は、調節用駆動源１４と、回転半径調節機構と、コネクティングロッドとを備える。回転半径調節機構は、カム部と、回転部と、調節用駆動源の駆動力が差動機構８を介して伝達される伝達部とを備える。差動機構８は、カムシャフト５１に連結される第２連結体Ｒａ−Ｒｃと、調節用駆動源１４の駆動力が伝達されるサンギヤＳａ（第１単式要素）と、ピニオン７０に連結されるキャリアＣｃ（第８単式要素）とを備える。差動機構８は、第２連結体Ｒａ−ＲｃとキャリアＣｃ（第８単式要素）とが同一方向に同一速度で回転するとき、サンギヤＳａ（第１単式要素）の回転速度が「０」となるように構成される。
【選択図】図８

Description

本発明は、てこクランク機構を用いた四節リンク機構型の無段変速機に関する。

従来、車両に設けられたエンジン等の走行用駆動源からの駆動力が伝達される入力軸と、入力軸と平行に配置された出力軸と、複数のてこクランク機構とを備える四節リンク機構型の無段変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のてこクランク機構は、入力軸に設けられた回転半径調節機構と、出力軸に揺動自在に軸支される揺動リンクと、一方の端部に回転半径調節機構に回転自在に外嵌される入力側環状部を有し、他方の端部が揺動リンクの揺動端部に連結されるコネクティングロッドとで構成される。

揺動リンクと出力軸との間には、出力軸に対して一方側に相対回転しようとするときに出力軸に揺動リンクを固定し、他方側に相対回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構としての一方向クラッチが設けられている。

回転半径調節機構は、中心から偏心して穿設された貫通孔を有する円盤状の回転部と、貫通孔の内周面に設けられたリングギヤと、入力軸に固定されリングギヤに噛合する入力部としての第１ピニオンと、調節用駆動源からの駆動力が伝達される伝達部（特許文献１ではカム部）としてのキャリアと、キャリアで自転及び公転自在に夫々軸支されると共にリングギヤに夫々噛合する２つの第２ピニオンとで構成される。第１ピニオンと２つの第２ピニオンは、それらの中心軸線を頂点とする三角形が正三角形となるように配置されている。

そして、走行用駆動源で回転する入力軸と調節用駆動源で回転するキャリアとの回転速度が同一の場合は、入力軸の入力中心軸線に対する回転部の中心点の偏心量は維持され、回転半径調節機構の回転軌跡の半径も一定のまま維持される。走行用駆動源で回転する入力軸と調節用駆動源で回転するキャリアとの回転速度が異なる場合は、入力軸の入力中心軸線に対する回転部の中心点の偏心量が変化し、回転半径調節機構の回転軌跡の半径も変化する。

そして、回転半径調節機構の回転軌跡の半径が変化することにより、揺動リンクの揺動端部の振れ幅も変化して、変速比を切り換え、入力軸に対する出力軸の回転速度を制御する。

このような無段変速機では、３つのピニオンの中心軸線を頂点とする正三角形の中心点と入力軸の入力中心軸線との間の距離と、この正三角形の中心点と回転部の中心点との間の距離とを等しく設定することにより、入力中心軸線と回転部の中心点とを重ね合わせて偏心量を０とすることができる。偏心量が０のときには、入力軸が回転している場合であっても揺動リンクの揺動端部の振れ幅が０となり、出力軸が回転しない状態となる。

なお、特許文献１のてこクランク機構では、キャリアと第２ピニオンとによってカム部が構成されている。すなわち、入力軸とカム部とが一体となるようには構成されておらず、カム部に調節用駆動源からの駆動力が伝達されるように構成されている。

特開２０１２−１０４８号公報

従来の無段変速機では、変速比を変更する場合には、伝達部（特許文献１ではキャリア）と回転部とを相対回転させて、回転半径調節機構の回転半径（偏心量）を変化させる。このとき、伝達部（特許文献１ではキャリア）の回転速度が入力部（特許文献１では第１ピニオン）の回転速度に対して若干異なるように、調節用駆動源の駆動力を制御する。また、変速比を一定に維持する場合には、伝達部（特許文献１ではキャリア）の回転速度が入力部（特許文献１では第１ピニオン）の回転速度と同一となるように、調節用駆動源の駆動力を制御する。

従って、変速比を変更する場合と、変速比を一定に維持する場合とのいずれの場合であっても、走行用駆動源の回転数に対応させて、調節用駆動源を比較的高速で回転させる必要があった。

本発明は、以上の点に鑑み、調節用駆動源に要求される回転速度を抑制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。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、走行用駆動源からの駆動力が伝達される入力部と、前記入力部の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、前記出力軸に軸支される揺動リンクを有し、前記入力部の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換する複数のてこクランク機構と、前記揺動リンクと前記出力軸との間に設けられ、前記出力軸に対して一方側に相対回転しようとするときに前記出力軸に該揺動リンクを固定し、他方側に相対回転しようとするときに前記出力軸に対して該揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構とを備え、前記てこクランク機構が、調節用駆動源と、該調節用駆動源の駆動力を用いて前記入力部の側の回転運動の半径を調節自在な回転半径調節機構と、該回転半径調節機構と前記揺動リンクとを連結するコネクティングロッドとを備える無段変速機であって、前記回転半径調節機構は、前記入力部の回転中心軸線に対して偏心した状態で回転するカム部と、前記カム部に対して偏心した状態で回転自在な回転部と、前記調節用駆動源の駆動力が差動機構を介して伝達される伝達部とを備え、前記差動機構は、前記入力部を介して前記走行用駆動源からの動力が伝達される第１入力要素と、前記調節用駆動源の駆動力が伝達される第２入力要素と、前記伝達部に連結される伝達要素とを備え、前記差動機構は、前記第１入力要素と前記伝達要素とが同一方向に同一速度で回転するとき、前記第２入力要素の回転速度が「０」となるように構成されることを特徴とする。

本発明によれば、第１入力要素と伝達要素とが同一方向に同一速度で回転するとき、第２入力要素の回転速度が「０」となるように構成される。このため、変速比を一定に維持する場合には、調節用駆動源は、第２入力要素の回転速度が「０」となるように、駆動力を出力すればよい。また、変速比を変更する場合であっても、調節用駆動源は比較的低速の回転速度となるように制御するだけで足りる。

従って、本発明の無段変速機によれば、従来のように調節用駆動源を比較的高速で回転させる必要があるものと比較して、調節用駆動源に要求される回転速度を抑制することができる。

［２］また、本発明においては、差動機構を、サンギヤ、キャリア及びリングギヤの３つの単式要素を有する第１から第３の３つの遊星歯車機構で構成し、第１遊星歯車機構の３つの単式要素を共線図における並び順に一方から第１単式要素、第２単式要素、第３単式要素とし、第２遊星歯車機構の３つの単式要素を共線図における並び順に一方から、第４単式要素、第５単式要素、第６単式要素とし、第３遊星歯車機構の３つの単式要素を共線図における並び順に一方から、第７単式要素、第８単式要素、第９単式要素として、第２単式要素と第５単式要素とを連結して第１連結体を構成し、第３単式要素と第９単式要素とを連結して第２連結体を構成し、第６単式要素と第７単式要素とを連結して第３連結体を構成し、第２連結体を前記第１入力要素とし、第１単式要素を第２入力要素とし、第８単式要素を伝達要素とし、第４単式要素を回転不能に固定することによって構成することができる。

本発明が適用される無段変速機の基本構成を示す斜視図。 本発明が適用される無段変速機の基本構成を一部切り欠いて示す斜視図。 本発明が適用される無段変速機の基本構成を示す断面図。 図３の一部を拡大して示す断面図。 本発明が適用される無段変速機の基本構成を軸方向から示す断面図。 （ａ）は本発明が適用される無段変速機の基本構成を説明すべく、回転部を軸方向から示す説明図。（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線切断断面図。 本発明が適用される無段変速機の回転半径調節機構の回転半径（偏心量）の変化を示す説明図であり、（ａ）は偏心量が最大、（ｂ）は偏心量が中、（ｃ）は偏心量が小、（ｄ）は偏心量が「０」であるときを夫々示している。 本発明の無段変速機の第１実施形態の差動機構を示すスケルトン図。 第１実施形態の差動機構を構成する３つの遊星歯車機構の共線図。 第１実施形態の差動機構で変速比が一定の場合の各単式要素の回転速度を示す共線図。

図を参照して、本発明の四節リンク機構型の無段変速機の実施形態を説明する。まず、図１から図７を参照して、本発明が適用される無段変速機の基本構成を説明する。本発明が適用される無段変速機は、変速比ｈ（ｈ＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）を無限大（∞）にして出力軸の回転速度を「０」にできる変速機、所謂ＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）の一種である。

図１から図５を参照して、四節リンク機構型の無段変速機１は、内燃機関であるエンジンや電動機等の走行用駆動源からの回転駆動力を受けることで回転中心軸線Ｐ１を中心に回転する入力部２と、回転中心軸線Ｐ１に平行に配置され、図外のデファレンシャルギヤやプロペラシャフト等を介して車両の駆動輪に回転動力を伝達させる出力軸３と、入力部２に設けられた６つの回転半径調節機構４とを備える。

各回転半径調節機構４は、カム部としてのカムディスク５と、回転部としての回転ディスク６とを備える。カムディスク５は、円盤状であり、回転中心軸線Ｐ１から偏心されると共に、１つの回転半径調節機構４に対して２個１組となるように、各回転半径調節機構４に設けられている。また、カムディスク５には、回転中心軸線Ｐ１の方向に貫通する貫通孔５ａが設けられている。また、カムディスク５には、回転中心軸線Ｐ１に対して偏心する方向とは逆の方向に開口し、カムディスク５の外周面と貫通孔５ａとを連通させる切欠孔５ｂが設けられている。

各１組のカムディスク５は、夫々位相を６０度異ならせて、６組のカムディスク５で入力部２の周方向を一回りするように配置されている。

カムディスク５は、隣接する回転半径調節機構４のカムディスク５と一体的に形成されて一体型カム部５ｃが構成されている。この一体型カム部５ｃは、一体成型で形成してもよく、または、２つのカム部を溶接して一体化してもよい。各回転半径調節機構４の２個１組のカムディスク５同士はボルト（図示省略）で固定されている。回転中心軸線Ｐ１上の最も走行用駆動源側に位置するカムディスク５は入力部２と一体的に形成されている。このようにして、入力部２とカムディスク５とでカムシャフト５１が構成されることとなる。

カムシャフト５１は、カムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔６０を備える。これにより、カムシャフト５１は、走行用駆動源とは反対側の一方端が開口した中空形状に構成される。走行用駆動源側の他方端に位置するカムディスク５は、入力部２と一体的に形成されている。即ち、走行用駆動源側の端部に位置するカムディスク５は、入力部２と一体的に形成されている。このカムディスク５と入力部２とを一体的に形成する方法としては、一体成型を用いてもよく、また、カムディスク５と入力部２とを溶接して一体化してもよい。

また、各１組のカムディスク５には、カムディスク５を受け入れる受入孔６ａ（図６（ａ）、（ｂ）参照）を備える円盤状の回転ディスク６が偏心された状態で回転自在に外嵌されている。

図５に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５の中心点をＰ２、回転ディスク６の中心点をＰ３として、回転中心軸線Ｐ１と中心点Ｐ２の距離Ｒａと、中心点Ｐ２と中心点Ｐ３の距離Ｒｂとが同一となるように、カムディスク５に対して偏心している。

回転ディスク６の受入孔６ａには、１組のカムディスク５の間に位置させて内歯６ｂが設けられている。

カムシャフト５１の挿通孔６０には、回転中心軸線Ｐ１と同心に、且つ、回転ディスク６の内歯６ｂと対応する個所に位置させて、ピニオン７０がカムシャフト５１と相対回転自在となるように配置されている。ピニオン７０は、ピニオンシャフト７２と一体に形成されている。なお、ピニオン７０は、ピニオンシャフト７２とは別体に構成して、ピニオン７０とピニオンシャフト７２とをスプライン結合で連結させてもよい。本実施形態においては、単にピニオン７０というときは、ピニオンシャフト７２を含むものとして定義する。

ピニオン７０は、カムディスク５の切欠孔５ｂを介して、回転ディスク６の内歯６ｂと噛合する。ピニオンシャフト７２には、隣接するピニオン７０の間に位置させて軸受７４が設けられている。この軸受７４を介して、ピニオンシャフト７２は、カムシャフト５１を支えている。ピニオンシャフト７２には、差動機構８が接続されている。ピニオン７０には、差動機構８を介して調節用駆動源１４の駆動力が伝達される。即ち、本実施形態においては、ピニオン７０が本発明の伝達部となる。

本発明の第１実施形態の無段変速機１の差動機構８は、図８に示すように、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３で構成されている。第１遊星歯車機構ＰＧＳ１は、サンギヤＳａと、リングギヤＲａと、サンギヤＳａ及びリングギヤＲａと噛合するプラネタリギヤＰａを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣａとからなるシングルピニオン型で構成される。

図９の上段に第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａ、キャリアＣａ、リングギヤＲａの３つの単式要素の回転速度を直線で表すことができる共線図を示す。第１遊星歯車機構ＰＧＳ１の３つの単式要素を共線図での並び順に一方から、本実施形態においては、図９の右側から順に、第１単式要素、第２単式要素、第３単式要素とすると、第１単式要素はサンギヤＳａ、第２単式要素はキャリアＣａ、第３単式要素はリングギヤＲａとなる。

共線図において、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のギヤ比（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）をｉとして、サンギヤＳａ（第１単式要素）とキャリアＣａ（第２単式要素）との間の間隔と、キャリアＣａ（第２単式要素）とリングギヤＲａ（第３単式要素）との間の間隔との比は、ｉ：１となるように設定される。本実施形態においては、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のギヤ比ｉは、２．００に設定されている。なお、図９及び図１０の共線図において、下端の横線は回転速度が「０」であることを示し、破線は走行用駆動源９０の動力が伝達されるカムシャフト５１の回転速度と同一の「Ｎ１」であることを示している。

第２遊星歯車機構ＰＧＳ２は、サンギヤＳｂと、リングギヤＲｂと、サンギヤＳｂ及びリングギヤＲｂと噛合するプラネタリギヤＰｂを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣｂとからなるシングルピニオン型で構成される。

図９の中段に第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂ、キャリアＣｂ、リングギヤＲｂの３つの単式要素の回転速度を直線で表すことができる共線図を示す。第２遊星歯車機構ＰＧＳ２の３つの単式要素を共線図での並び順に一方から、本実施形態においては、図９の右側から順に、第４単式要素、第５単式要素、第６単式要素とすると、第４単式要素はサンギヤＳｂ、第５単式要素はキャリアＣｂ、第６単式要素はリングギヤＲｂとなる。

共線図において、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のギヤ比（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）をｊとして、サンギヤＳｂ（第４単式要素）とキャリアＣｂ（第５単式要素）との間の間隔と、キャリアＣｂ（第５単式要素）とリングギヤＲｂ（第６単式要素）との間の間隔との比は、ｊ：１となるように設定される。本実施形態においては、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のギヤ比ｊは、２．００に設定されている。

第３遊星歯車機構ＰＧＳ３は、サンギヤＳｃと、リングギヤＲｃと、サンギヤＳｃに大径部Ｐｃ１が噛合し、リングギヤＲｃに小径部Ｐｃ２が噛合する段付きプラネタリギヤＰｃを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣｃとからなるシングルピニオン型で構成される。

図９の下段に第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のサンギヤＳｃ、キャリアＣｃ、リングギヤＲｃの３つの単式要素の回転速度を直線で表すことができる共線図を示す。第３遊星歯車機構ＰＧＳ３の３つの単式要素を共線図での並び順に一方から、本実施形態においては、図９の右側から順に、第７単式要素、第８単式要素、第９単式要素とすると、第７単式要素はサンギヤＳｃ、第８単式要素はキャリアＣｃ、第９単式要素はリングギヤＲｃとなる。

共線図において、第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のギヤ比（（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）×（段付きプラネタリギヤＰｃの大径部Ｐｃ１の歯数／小径部Ｐｃ２の歯数））をｋとして、サンギヤＳｃ（第７単式要素）とキャリアＣｃ（第８単式要素）との間の間隔と、キャリアＣｃ（第８単式要素）とリングギヤＲｃ（第９単式要素）との間の間隔との比は、ｋ：１となるように設定される。

第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のギヤ比ｋは、調節用駆動源１４の駆動力を用いて第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａ（第１単式要素）を回転させたときに、ピニオン７０と連結する第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のキャリアＣｃ（第８単式要素）の回転速度が、サンギヤＳａ（第１単式要素）の回転速度に対して所望の回転速度となるように、適宜設定される。

キャリアＣａ（第２単式要素）はキャリアＣｂ（第５単式要素）に連結され、キャリアＣａ（第２単式要素）とキャリアＣｂ（第５単式要素）とで第１連結体Ｃａ−Ｃｂが構成される。リングギヤＲａ（第３単式要素）はリングギヤＲｃ（第９単式要素）に連結され、リングギヤＲａ（第３単式要素）とリングギヤＲｃ（第９単式要素）とで第２連結体Ｒａ−Ｒｃが構成される。リングギヤＲｂ（第６単式要素）はサンギヤＳｃ（第７単式要素）に連結され、リングギヤＲｂ（第６単式要素）とサンギヤＳｃ（第７単式要素）とで第３連結体Ｒｂ−Ｓｃが構成される。

第２連結体Ｒａ−Ｒｃは、入力部２及びカムディスク５で構成されるカムシャフト５１を介して走行用駆動源９０（図９参照）からの動力が伝達される第１入力要素である。サンギヤＳａ（第１単式要素）には、調節用駆動源１４の駆動力が、調節用駆動源１４の回転軸に設けられた調節用ピニオン１４ａに噛合する第１中間ギヤＧ１ａと、この第１中間ギヤＧ１ａに噛合する第２中間ギヤＧ１ｂとからなる第１ギヤ列Ｇ１を介して伝達される。従って、サンギヤＳａ（第１単式要素）は、調節用駆動源１４の駆動力が第１ギヤ列Ｇ１を介して伝達される第２入力要素である。キャリアＣｃ（第８単式要素）は、伝達部たるピニオン７０に連結される伝達要素である。なお、第１ギヤ列Ｇ１を省略して、調節用駆動源１４の駆動力を直接サンギヤＳａ（第１単式要素）に伝達させてもよい。

サンギヤＳｂ（第４単式要素）には、固定機構としてのブレーキＢ１が設けられている。ブレーキＢ１は、サンギヤＳｂ（第４単式要素）を無段変速機１や差動機構８、調節用駆動源１４等のケース８０に固定して回転不能とする固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。本実施形態においては、ブレーキＢ１は常に固定状態とされている。

カムシャフト５１に接続された入力部２の回転速度とピニオンシャフト７２の回転速度とが同一である場合には、回転ディスク６はカムディスク５と共に一体に回転する。入力部２の回転速度とピニオンシャフト７２の回転速度とに差がある場合には、回転ディスク６はカムディスク５の中心点Ｐ２を中心にカムディスク５の周縁を回転する。

図５に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５に対して距離Ｒａと距離Ｒｂとが同一となるように偏心されているため、回転ディスク６の中心点Ｐ３を回転中心軸線Ｐ１と同一軸線上に位置するようにして、回転中心軸線Ｐ１と中心点Ｐ３との距離、即ち偏心量Ｒ１を「０」とすることもできる。

回転ディスク６の周縁には、一方の端部に大径の大径環状部１５ａを備え、他方の端部に大径環状部１５ａの径よりも小径の小径環状部１５ｂを備えるコネクティングロッド１５の大径環状部１５ａが、ローラベアリングからなるコンロッド軸受１６を介して回転自在に外嵌されている。なお、コンロッド軸受１６は、ボールベアリングを軸方向に２個並べて２個一組で構成してもよい。出力軸３には、一方向回転阻止機構としての一方向クラッチ１７を介して、揺動リンク１８がコネクティングロッド１５に対応させて６個設けられている。

一方向回転阻止機構としての一方向クラッチ１７は、揺動リンク１８と出力軸３との間に設けられ、出力軸３に対して一方側に相対回転しようとするときに出力軸３に揺動リンク１８を固定し、他方側に相対回転しようとするときに出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる。

揺動リンク１８は、環状に形成されており、その上方には、コネクティングロッド１５の小径環状部１５ｂに連結される揺動端部１８ａが設けられている。揺動端部１８ａには、小径環状部１５ｂを軸方向で挟み込むように突出した一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、小径環状部１５ｂの内径に対応する差込孔１８ｃが穿設されている。差込孔１８ｃ及び小径環状部１５ｂには、連結ピン１９が挿入されている。これにより、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８とが連結される。

図７は、回転半径調節機構４の偏心量Ｒ１を変化させた状態のピニオンシャフト７２と回転ディスク６との位置関係を示す。図７（ａ）は偏心量Ｒ１を「最大」とした状態を示しており、回転中心軸線Ｐ１と、カムディスク５の中心点Ｐ２と、回転ディスク６の中心点Ｐ３とが一直線に並ぶように、ピニオンシャフト７２と回転ディスク６とが位置する。このときの変速比ｈは最小となる。

図７（ｂ）は偏心量Ｒ１を図７（ａ）よりも小さい「中」とした状態を示しており、図７（ｃ）は偏心量Ｒ１を図７（ｂ）よりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｈは、図７（ｂ）では図７（ａ）の変速比ｈよりも大きい「中」となり、図７（ｃ）では図７（ｂ）の変速比ｈよりも大きい「大」となる。図７（ｄ）は偏心量Ｒ１を「０」とした状態を示しており、回転中心軸線Ｐ１と、回転ディスク６の中心点Ｐ３とが同心に位置する。このときの変速比ｈは無限大（∞）となる。第１実施形態の無段変速機１は、回転半径調節機構４で偏心量Ｒ１を変えることにより、入力部２側の回転運動の半径を調節自在としている。なお、本実施形態では、偏心量Ｒ１と入力部２側の回転運動の半径とは同一と定義する。

第１実施形態においては、回転半径調節機構４と、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８とで、てこクランク機構２０（四節リンク機構）が構成される。そして、てこクランク機構２０によって、入力部２の回転運動が揺動リンク１８の揺動運動に変換される。第１実施形態の無段変速機１は合計６個のてこクランク機構２０を備えている。偏心量Ｒ１が「０」でないときに、入力部２を回転させると共に、ピニオンシャフト７２を入力部２と同一速度で回転させると、各コネクティングロッド１５が６０度ずつ位相を変えながら、偏心量Ｒ１に基づき入力部２と出力軸３との間で出力軸３側に押したり、入力部２側に引いたりを交互に繰り返して揺動する。

コネクティングロッド１５の小径環状部１５ｂは、出力軸３に一方向クラッチ１７を介して設けられた揺動リンク１８に連結されているため、揺動リンク１８がコネクティングロッド１５によって押し引きされて揺動すると、揺動リンク１８が押し方向側又は引張り方向側の何れか一方に揺動リンク１８が回転するときだけ、出力軸３が回転し、揺動リンク１８が他方に回転するときには、出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動の力が伝達されず、揺動リンク１８が空回りする。各回転半径調節機構４は、６０度毎に位相を変えて配置されているため、出力軸３は各回転半径調節機構４で順に回転させられる。

本実施形態の無段変速機１によれば、差動機構８を上述した如く構成することにより、第１入力要素たる第２連結体Ｒａ−Ｒｃと伝達要素たるキャリアＣｃ（第８単式要素）とが同一方向に同一速度で回転するとき、第２入力要素たるサンギヤＳａ（第１単式要素）の回転速度が「０」となる。これにより、本実施形態の無段変速機１によれば、変速比ｈを一定に維持する場合には、調節用駆動源１４は、第２入力要素たるサンギヤＳａ（第１単式要素）の回転速度が「０」となるように、駆動力を出力すればよい。また、変速比ｈを変更する場合であっても、調節用駆動源１４は比較的低速の回転速度となるように制御するだけで足りる。

従って、本実施形態の無段変速機１によれば、従来のように調節用駆動源を比較的高速で回転させる必要があるものと比較して、調節用駆動源１４に要求される回転速度を抑制することができる。

図１０は、変速比ｈが一定に維持される状態の共線図を示したものである。図１０から下段に示された第３遊星歯車機構ＰＧＳ３の共線図において、カムシャフト５１と連結された第２連結体Ｒａ−Ｒｃの回転速度が、ピニオン７０が連結された第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のキャリアＣｃ（第８単式要素）の回転速度と同一の「Ｎ１」であるとき、即ち、変速比ｈが一定に維持されるとき、図１０の上段に示された第１遊星歯車機構ＰＧＳ１の共線図において、調節用駆動源１４が連結された第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａの回転速度が「０」となることが分かる。

これは、各遊星歯車機構のギヤ比を用いて計算で求めることもできる。例えば、Ｎ１が３０００ｒｐｍであると仮定する。このとき、第２連結体Ｒａ−Ｒｃの回転速度は、３０００ｒｐｍとなる。変速比ｈは一定に維持されているので、第２連結体Ｒａ−Ｒｃの回転速度と、第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のキャリアＣｃ（第８単式要素）の回転速度は、同一の３０００ｒｐｍとなる。

第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のリングギヤＲｃ（第９単式要素）とキャリアＣｃ（第８単式要素）とが同一速度の３０００ｒｐｍで回転するため、第３遊星歯車機構ＰＧＳ３の各単式要素は相対回転不能なロック状態となり、第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のサンギヤＳｃ（第７単式要素）の回転速度、即ち、第３連結体Ｒｂ−Ｓｃの回転速度も３０００ｒｐｍとなる。

図１０の中段に示す第２遊星歯車機構ＰＧＳ２の共線図を参照して、リングギヤＲｂ（第６単式要素）が３０００ｒｐｍで回転し、サンギヤＳｂ（第４単式要素）の回転速度が、ブレーキＢ１が固定状態であるため、０ｒｐｍとなる。第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のギヤ比ｊは２．００に設定されているため、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリアＣｂ（第５回転要素）、即ち、第１連結体Ｃａ−Ｃｂの回転速度は２０００ｒｐｍとなる。

図１０の上段に示す第１遊星歯車機構ＰＧＳ１の共線図を参照して、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のリングギヤＲａ（第３単式要素）の回転速度が３０００ｒｐｍ、第１連結体Ｃａ−Ｃｂ、即ち、キャリアＣａ（第２単式要素）の回転速度が２０００ｒｐｍ、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のギヤ比ｉが２．００に設定されているため、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａ（第１単式要素）の回転速度が０ｒｐｍになることが分かる。

従って、本実施形態の無段変速機１によれば、変速比ｈが一定であるときには、調節用駆動源１４の駆動力が伝達される第２入力要素たるサンギヤＳａ（第１単式要素）の回転数をカムシャフト５１と同一の回転数に制御する必要はなく、第２入力要素たるサンギヤＳａ（第１単式要素）の回転数が「０」となるように制御すればいいことが分かる。なお、図９の共線図は、変速比ｈを変速している状態を示したものである。

なお、本実施形態においては、入力部２とカムディスク５とでカムシャフト５１を構成し、カムシャフト５１が、カムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔６０を備えるものを説明した。しかしながら、本発明のカムシャフトはこれに限らず、例えば、入力部を一端が開口するように挿通孔を有する中空軸状に構成し、円盤状のカムディスクに入力部を挿通できるように貫通孔を第１実施形態のものよりも大きく形成して、カムディスクを中空軸状に構成された入力部の外周面にスプライン結合させてもよい。

この場合、中空軸からなる入力部には、カムディスクの切欠孔に対応させて切欠孔が設けられる。そして、入力部内に挿入されるピニオンは、入力部の切欠孔及びカムディスクの切欠孔を介して、回転ディスクの内歯と噛合する。

また、本実施形態においては、一方向回転阻止機構として、一方向クラッチ１７を用いているが、本発明の一方向回転阻止機構は、これに限らず、揺動リンク１８から出力軸３にトルクを伝達可能な揺動リンク１８の出力軸３に対する回転方向を切換自在に構成される二方向クラッチ（ツーウェイクラッチ）で構成してもよい。

また、本実施形態においては、サンギヤＳｂ（第４単式要素）に、固定機構としてのブレーキＢ１が設けられたものを説明した。しかしながら、本発明の無段変速機の構成はこれに限らない。例えば、固定機構としてのブレーキを用いることなく、サンギヤＳｂ（第４単式要素）を直接ケース８０に連結させて固定させてもよい。

また、本実施形態においては、第１から第３の遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３として、シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されたものを説明した。しかしながら、本発明の第１から第３の遊星歯車機構はこれに限らない。例えば、シングルピニオン型と比較して伝達効率が劣るものの、本発明の遊星歯車機構を、サンギヤと、リングギヤと、互いに噛合すると共に一方がサンギヤに噛合し、他方がリングギヤに噛合する一対のプラネタリギヤを自転及び公転自在に軸支するキャリアとからなるダブルピニオン型の遊星歯車機構で構成することもできる。

この場合、第１遊星歯車機構の共線図における並び順に、第１遊星歯車機構のサンギヤとキャリアとの一方が第１単式要素、第１遊星歯車機構のリングギヤが第２単式要素、第１遊星歯車機構のサンギヤとキャリアとの他方が第３単式要素となる。そして、第１遊星歯車機構のサンギヤが第１単式要素、キャリアが第３単式要素の場合には、第１遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの間の間隔と、リングギヤとキャリアとの間の間隔との比が、本実施形態で説明したｉ：１となるように、第１遊星歯車機構のギヤ比を設定すればよい。第２遊星歯車機構及び第３遊星歯車機構についても同様である。

１ 無段変速機
２ 入力部
３ 出力軸
４ 回転半径調節機構
５ カムディスク（カム部）
５ａ 貫通孔
５ｂ 切欠孔
５ｃ 一体型カム部
６ 回転ディスク（回転部）
６ａ 受入孔（内周部）
６ｂ 内歯
８ 差動機構（遊星歯車機構）
１４ 調節用駆動源（電動機）
１５ コネクティングロッド
１５ａ 大径環状部
１５ｂ 小径環状部
１６ コンロッド軸受
１７ 一方向クラッチ（一方向回転阻止機構）
１８ 揺動リンク
１８ａ 揺動端部
１８ｂ 突片
１８ｃ 差込孔
１９ 連結ピン
２０ てこクランク機構（四節リンク機構）
５１ カムシャフト
６０ 挿通孔
７０ ピニオン
７２ ピニオンシャフト
７４ 軸受
８０ ケース
９０ 走行用駆動源
Ｐ１ 回転中心軸線
Ｐ２ カムディスクの中心点
Ｐ３ 回転ディスクの中心点
Ｒａ Ｐ１とＰ２の距離
Ｒｂ Ｐ２とＰ３の距離
Ｒ１ 偏心量（Ｐ１とＰ３の距離）

Claims (2)

1. 走行用駆動源からの駆動力が伝達される入力部と、
   前記入力部の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、
   前記出力軸に軸支される揺動リンクを有し、前記入力部の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換する複数のてこクランク機構と、
   前記揺動リンクと前記出力軸との間に設けられ、前記出力軸に対して一方側に相対回転しようとするときに前記出力軸に該揺動リンクを固定し、他方側に相対回転しようとするときに前記出力軸に対して該揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構とを備え、
   前記てこクランク機構が、調節用駆動源と、該調節用駆動源の駆動力を用いて前記入力部の側の回転運動の半径を調節自在な回転半径調節機構と、該回転半径調節機構と前記揺動リンクとを連結するコネクティングロッドとを備える無段変速機であって、
   前記回転半径調節機構は、
   前記入力部の回転中心軸線に対して偏心した状態で回転するカム部と、
   前記カム部に対して偏心した状態で回転自在な回転部と、
   前記調節用駆動源の駆動力が差動機構を介して伝達される伝達部とを備え、
   前記差動機構は、前記入力部を介して前記走行用駆動源からの動力が伝達される第１入力要素と、前記調節用駆動源の駆動力が伝達される第２入力要素と、前記伝達部に連結される伝達要素とを備え、
   前記差動機構は、前記第１入力要素と前記伝達要素とが同一方向に同一速度で回転するとき、前記第２入力要素の回転速度が「０」となるように構成されることを特徴とする無段変速機。
2. 請求項１に記載の無段変速機であって、
   前記差動機構は、サンギヤ、キャリア及びリングギヤの３つの単式要素を有する第１から第３の３つの遊星歯車機構で構成され、
   前記第１遊星歯車機構の３つの単式要素を共線図における並び順に一方から第１単式要素、第２単式要素、第３単式要素とし、前記第２遊星歯車機構の３つの単式要素を共線図における並び順に一方から、第４単式要素、第５単式要素、第６単式要素とし、前記第３遊星歯車機構の３つの単式要素を共線図における並び順に一方から、第７単式要素、第８単式要素、第９単式要素として、
   前記第２単式要素と前記第５単式要素とを連結して第１連結体が構成され、前記第３単式要素と前記第９単式要素とが連結して第２連結体が構成され、前記第６単式要素と前記第７単式要素とが連結して第３連結体が構成され、
   前記第２連結体は前記第１入力要素であり、前記第１単式要素は前記第２入力要素であり、前記第８単式要素が前記伝達要素であり、
   前記第４単式要素は回転不能に固定されることを特徴とする無段変速機。