JP2015158245A - 軸受、及び軸受を備えた無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成により、転動体が内輪に衝突する際の衝撃を緩和し、衝突による騒音及び振動を抑制できる軸受、及びそのような軸受を備え、同様の効果を得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】本発明によるボールベアリング４０は、外輪４１及び内輪４２を備え、これらの間に、複数のボール４３と、それを保持する保持器４４を備える。保持器４４は、各ボール４３を収容する複数のポケット部４６と、複数のポケット部４６を連結する連結部４７を有する。連結部４７は、弾性材で構成され、径方向内側に突起４７ａを有する。転動体の慣性力によって連結部４７が伸長するのに伴い、突起４７ａが内輪４２の外周面４２ａに当接し、突っ張った状態になることで、ボール４３と内輪４２との衝突エネルギを吸収し、衝突による騒音や振動を抑制する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、偏心した状態で回転する回転体に用いられる軸受、及びそのような軸受を備えた無段変速機に関する。

本出願人は、この種の軸受を備えた無段変速機を、例えば特許文献１においてすでに提案している。この無段変速機は、内燃機関を有する車両に搭載され、四節リンクの原理を用いたタイプのものであり、内燃機関に直結された入力軸と、入力軸と平行な出力軸と、入力軸側に設けられた偏心ディスクと、出力軸側に設けられたワンウェイクラッチと、偏心ディスク及びワンウェイクラッチを相互に連結するコネクティングロッドを備えている。

偏心ディスクは、入力軸の軸線に対して偏心しており、その偏心量が変更可能に構成されている。また、偏心ディスクには、コネクティングロッドの一端部に形成された環状部が、ローラベアリングを介して回転自在に嵌合している。このローラベアリングは、環状部及び偏心ディスクにそれぞれ設けられた外輪及び内輪と、外輪と内輪の間に配置された複数のローラを有する。

一方、ワンウェイクラッチは、出力軸と一体に回転するインナーシャフトと、インナーシャフトに対して相対的に回転自在のアウターリングと、インナーシャフトとアウターリングの間に配置されたクラッチローラ及びばねを有しており、アウターリングにコネクティングロッドの他端部が回動自在に連結されている。

以上の構成では、内燃機関の回転によって入力軸が駆動されると、偏心ディスクは、入力軸の軸線のまわりを偏心しながら回転し、それに伴い、コネクティングロッドが往復運動する。この往復運動のうち、コネクティングロッドがワンウェイクラッチ側に移動するときには、アウターリングがインナーシャフトに対して所定方向に回動し、両者にクラッチローラが噛み込むことによって、ワンウェイクラッチが係合状態になる。この係合状態では、入力軸の動力が、ワンウェイクラッチを介して出力軸に伝達される。また、入力軸に対する偏心ディスクの偏心量を変更することによって、無段変速機の変速比が無段階に制御される。

その後、コネクティングロッドがワンウェイクラッチと反対側に移動すると、アウターリングがインナーシャフトに対して上記と逆方向に回動することによって、クラッチローラは非係合状態になる。この非係合状態では、アウターリングとインナーシャフトの間が遮断されることによって、入力軸から出力軸への動力の伝達が中断される。

特開２０１３−１９４２９号

上述した従来の無段変速機では、ワンウェイクラッチが係合状態のときには、ワンウェイクラッチのアウターリングからの反力が、コネクティングロッドを介してローラベアリングに作用する。その結果、ローラベアリングの外輪と内輪との間の間隔が、ワンウェイクラッチ側の部分では狭くなる一方、それと反対側の部分では拡大するため、内輪とローラの間にクリアランス（遊び）が生じる。この状態から、ワンウェイクラッチが非係合状態に切り替わると、アウターリングからの反力が急激になくなるため、拡大していた外輪と内輪の間の間隔がもとの間隔に戻るのに伴い、上記のクリアランスが急激に詰まることによって、ローラと内輪との衝突が生じ、騒音や振動の悪化を招くおそれがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、簡便な構成により、転動体が内輪に衝突する際の衝撃を緩和し、衝突による騒音及び振動を抑制することができる軸受、及びそのような軸受を備えることで、同様の効果を得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。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る軸受（実施形態における（以下、本項において同じ）ボールベアリング４０）は、内周面４１ａを有する外輪４１と、外輪４１の内周面４１ａに内側から対向する外周面４２ａを有し、外輪４１に対して同心状にかつ回転自在に設けられ、外輪４１の軸線（偏心ディスクの中心ＯＤ）と平行な他の軸線（入力軸の軸線Ｌ１）のまわりを偏心した状態で回転する内輪４２と、外輪４１の内周面４１ａと内輪４２の外周面４２ａとの間の環状空間４５に配置され、内周面４１ａ及び外周面４２ａに接した状態で転動する複数の転動体（ボール４３）と、環状空間４５に配置され、複数の転動体を保持するための保持器４４と、を備え、保持器４４は、複数の転動体をそれぞれ収容し、保持する複数のポケット部４６と、複数のポケット部４６を互いに連結する連結部４７と、を有し、連結部４７は、転動体の慣性力により伸縮可能な弾性材で構成されるとともに、連結部４７の径方向内側に設けられ、転動体の慣性力によって連結部４７が伸長したときに内輪４２の外周面４２ａに当接する当接部（突起４７ａ）を有することを特徴とする。

この軸受では、内輪が、軸受の軸線と平行な他の軸線のまわりを偏心した状態で回転する。外輪と内輪の間の環状空間に配置された複数の転動体は、保持器の複数のポケット部に収容され、保持されており、内輪の回転に伴い、外輪の内周面及び内輪の外周面に接した状態で転動する。複数のポケット部は、連結部によって互いに連結されており、この連結部は、転動体の慣性力により伸縮可能な弾性材で構成されている。

内輪が偏心した状態で回転するのに伴い、外輪と内輪との間隔が拡大することによって、内輪と転動体の間にクリアランスが生じた場合には、内輪による拘束を解かれた転動体が移動するとともに、連結部が転動体の慣性力によって伸長する。この連結部の伸長に伴い、連結部の径方向内側に設けられた当接部が、内輪の外周面に当接する。その後、外輪と内輪との間隔がもとの間隔に戻ることによって、転動体と内輪の衝突が生じた場合には、連結部の当接部が内輪に押し付けられ、突っ張った状態になっているため、転動体は、連結部によって支えられ、衝突前に減速される。これにより、衝突エネルギが吸収されることによって、衝突による騒音及び振動を抑制することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の軸受において、連結部４７は、連結部４７が伸長していない状態において、複数の転動体の中心を周方向に結ぶラインに対して外周側に凸に形成されており、当接部は、径方向内方に突出する突起４７ａで構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、連結部が外周側に凸に形成されているので、連結部が伸長するのに伴い、径方向内側に設けられた突起が内輪側に押し出されることによって、突起を内輪の外周面に確実にしっかりと当接させることができる。それにより、衝突エネルギをより確実かつ良好に吸収でき、騒音及び振動をさらに抑制することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の軸受において、複数のポケット部４６の各々は、周方向に互いに対向し、転動体を摺接した状態で保持する一対の保持面４６ｂ、４６ｂを有し、一対の保持面４６ｂ、４６ｂは、内輪４２側への転動体の移動を規制するために、径方向内方に向かうにつれて互いの間隔が次第に狭くなるテーパ状に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、保持器のポケット部に形成されたテーパ状の一対の保持面によって、転動体の内輪側への移動が規制されることで、転動体と内輪の衝突が低減又は緩和されるので、騒音及び振動をさらに抑制することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の軸受を備え、入力された駆動力を無段階に変速し、出力する無段変速機Ｔであって、駆動力が入力される入力軸１１と、入力軸１１と平行に配置され、変速された駆動力を出力するための出力軸１２と、出力軸１２に揺動自在に取り付けられた揺動リンク（アウターリング２２）を有し、入力軸１１の回転運動を揺動リンクの揺動運動に変換するてこクランク機構と、揺動リンクと出力軸１２の間に設けられ、揺動リンクが所定の一方の方向に回動するときに、係合状態になることによって、揺動リンクを出力軸１２に接続し、揺動リンクが他方の方向に回動するときに、非係合状態になることによって、揺動リンクを出力軸１２に対して遮断するワンウェイクラッチ２１と、を備え、てこクランク機構は、入力軸１１に対して偏心した状態で、入力軸１１と一体に回転する回転体（キャリア１６）と、回転体に対して偏心した状態で回転可能な偏心ディスク１８と、入力軸１１に対する回転体の相対角度を変更することによって、入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量Ｒ１を調整するための調整機構（変速アクチュエータ１４）と、一端部が偏心ディスク１８に回転自在に連結され、他端部が揺動リンクに回動自在に連結されたコネクティングロッド１９と、を有し、コネクティングロッド１９は、軸受を介して偏心ディスク１８の外側に嵌合する環状部１９ｂを有し、軸受の外輪４１は、コネクティングロッド１９の環状部１９ｂに設けられ、軸受の内輪４２は、偏心ディスク１８の外周部に設けられていることを特徴とする。

この無段変速機は、入力された駆動力を無段階に変速し、出力するものであり、前述した構成の軸受を備えている。この無段変速機では、入力軸が回転すると、偏心ディスクが入力軸に対して偏心した状態で回転し、それに応じて、コネクティングロッドが往復運動し、揺動リンクを揺動させる。軸受は、偏心ディスクとそれに嵌合するコネクティングロッドの環状部との間に配置されており、外輪が環状部に、内輪が偏心ディスクの外周部に、それぞれ設けられている。

揺動リンクが所定の一方の方向に回動するときには、ワンウェイクラッチが係合状態になることによって、揺動リンクが出力軸に接続され、駆動力が出力軸に変速された状態で伝達される。一方、揺動リンクが他方の方向に回動するときには、ワンウェイクラッチが非係合状態になることによって、揺動リンクが出力軸に対して遮断され、出力軸への駆動力の伝達が中断される。また、無段変速機の変速比は、入力軸に対する回転体の相対角度を変更することにより、入力軸に対する偏心ディスクの偏心量を調整することによって行われる。

以上のように構成された無段変速機では、ワンウェイクラッチが係合状態のときに、ワンウェイクラッチからの反力が軸受に作用することにより、ワンウェイクラッチと反対側の軸受の領域において、内輪と転動体とのクリアランスが生じ、その後、ワンウェイクラッチが係合状態から非係合状態に切り替わったときに、ワンウェイクラッチからの反力が急激になくなることで、転動体と内輪の衝突が生じる。

したがって、この無段変速機の軸受として、請求項１〜３に係る軸受を備えることによって、この軸受による前述した効果、すなわち、軸受の転動体と内輪との衝突による騒音及び振動を抑制できるという効果を有効に得ることができる。

本発明の実施形態によるボールベアリングを備える無段変速機を、これを搭載した車両とともに概略的に示す図である。 無段変速機の構成を示すスケルトン図である。 無段変速機がトップ状態にあるときの、図２のIII−III線に沿う断面図である。 無段変速機がニュートラル状態にあるときの、図２のIII−III線に沿う断面図である。 無段変速機が図３のトップ状態にあるときの動作を説明するための図である。 無段変速機が図４のニュートラル状態にあるときの動作を説明するための図である。 ボールベアリングを模式的に示す図である。 図７の部分拡大図である。 ボールベアリングのボール及び保持器を示す部分斜視図である。 ワンウェイクラッチが非係合状態のときの、（ａ）無段変速機を模式的に示す図、及び（ｂ）軸受の動作状態を示す部分拡大図である。 ワンウェイクラッチの係合状態の終了直前における、図１０と同様の図である。 ワンウェイクラッチが係合状態から非係合状態に切り替わった直後における、図１０と同様の図である。 ボールベアリングのボールに作用する慣性力を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示すように、車両Ｖは、例えばＦＦ式の四輪車両であり、内燃機関（以下「エンジン」という）３と、左右の駆動輪（前輪）ＤＷ、ＤＷと、これらの間に配置された無段変速機Ｔを備えている。

エンジン３の動力は、入力軸１１を介して無段変速機Ｔに入力され、無段変速機Ｔで無段階に変速された後、出力軸１２から出力される。この動力はさらに、差動装置ＤＦ及び左右のドライブシャフトＤＳ、ＤＳを介して、駆動輪ＤＷ、ＤＷに伝達され、それにより、車両Ｖが駆動される。

無段変速機Ｔは、四節リンクの原理を応用するとともに、本発明に係るワンウェイクラッチ２１を用いたものであり、図２〜図４に示すように、互いに平行な入力軸１１及び出力軸１２と、入力軸１１と出力軸１２の間に設けられた複数の（本例では４つの）動力伝達ユニットＵを備えている。出力軸１２は、中空状のものであり、その内部には、ドライブシャフトＤＳが同軸状に通されている。

入力軸１１は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に直結され、同軸状に延びている。入力軸１１には、中空の回転軸１３が回転自在に嵌合しており、入力軸１１と回転軸１３の間には、変速アクチュエータ１４が設けられている。この変速アクチュエータ１４は、モータと遊星歯車機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、モータを回転させると、その回転角度に応じて、入力軸１１に対する回転軸１３の相対角度（位相）が変化するように構成されている。また、入力軸１１に動力が伝達されると、回転軸１３は、入力軸１１に対する相対角度が保たれた状態で、入力軸１１と一体に回転する。

４つの動力伝達ユニットＵは、入力軸１１に沿って並ぶように配置されており、互いに同じ構成を有する。各動力伝達ユニットＵは、入力軸１１に一体に設けられた第１ピニオン１５と、回転軸１３に一体に設けられたキャリア１６と、キャリア１６に支持された２つの第２ピニオン１７、１７と、偏心ディスク１８と、コネクティングロッド１９を備えている。

キャリア１６は、第１ピニオン１５を取り囲むとともに、回転軸１３から径方向の一方の側に偏って延びるクランク状のものである。図２に示すように、このキャリア１６の回転軸１３からの延び方向は、４つの動力伝達ユニットＵの間で互いに９０°ずれている。例えば、図２において、最も左側のキャリア１６は上方に延び、左から２つ目のキャリア１６は図面の奥側に延び、左から３つ目のキャリア１６は下方に延び、最も右側のキャリア１６は図面の手前側に延びている。

第２ピニオン１７、１７は、第１ピニオン１５と同じ径および歯数を有しており、キャリア１６に一体に設けられたピニオンピン１６ａ、１６ａに回転自在に支持されている。これらの第１ピニオン１５及び第２ピニオン１７、１７は、入力軸１１と垂直な平面内に、それらの３つの中心同士が正三角形を形成するように配置されている。

偏心ディスク１８は、円形の偏心孔１８ａを有し、その周面にはリングギヤ１８ｂが形成されている。第１ピニオン１５及び第２ピニオン１７、１７は、偏心孔１８ａ内に収容されるとともに、リングギヤ１８ｂに噛み合っている。

コネクティングロッド１９は、三角形状のロッド部１９ａと、ロッド部１９ａの一端側に設けられた環状部１９ｂによって構成されており、この環状部１９ｂが、ボールベアリング４０を介して偏心ディスク１８の外周部に嵌合し、回転自在に取り付けられている。このボールベアリング４０の構成の詳細については、後述する。

動力伝達ユニットＵはさらに、出力軸１２側にワンウェイクラッチ２１を備えている。ワンウェイクラッチ２１は、アウターリング２２と、インナーシャフト２３と、両者２２、２３の間に配置された複数の板ばね２４及びローラ２５を有する。アウターリング２２は、円形の内周面を有し、出力軸１２の外側に回動自在に設けられており、コネクティングロッド１９のロッド部１９ａの他端部に、ピン１９ｃを介して回動自在に連結されている。

インナーシャフト２３は、所定の凹凸形状の外周面を有し、出力軸１２と一体に設けられ、アウターリング２２の内側に配置されている。また、複数のローラ２５は、アウターリング２２とインナーシャフト２３の間に、周方向に並ぶように配置され、板ばね２４によって所定方向に付勢されている。

次に、上記の構成の無段変速機Ｔの動作を説明する。まず、１つの動力伝達ユニットＵの動作について述べる。入力軸１１が回転していない状態で変速アクチュエータ１４のモータを回転させると、その回転角度に応じて、回転軸１３が入力軸１１に対して相対的に回転するのに伴い、回転軸１３と一体のキャリア１６、及びキャリア１６に支持された第２ピニオン１７、１７が、入力軸１１の軸線（以下「入力軸線」という）Ｌ１まわりに回転する。これに伴い、第１ピニオン１５と第２ピニオン１７、１７によって形成される正三角形の中心（以下「キャリア中心」という）ＯＣが、回転軸１３と同じ角度だけ、入力軸線Ｌ１まわりに回転する。

その結果、第１ピニオン１５及び第２ピニオン１７、１７にリングギヤ１８ｂを介して係合する偏心ディスク１８の偏心孔１８ａの中心もまた、回転軸１３と同じ角度、回転し、それに伴い、偏心ディスク１８の中心（以下「ディスク中心」という）ＯＤと入力軸線Ｌ１との距離、すなわち入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量Ｒ１が変更される。

例えば、図３及び図５は、ディスク中心ＯＤが、キャリア中心ＯＣに対して、入力軸線Ｌ１と反対側にある状態を示している。この状態では、入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量Ｒ１が最大になり、無段変速機Ｔは、出力軸１２の回転速度が最大で、変速比が最小であるトップ状態になる。一方、図４及び図６は、ディスク中心ＯＤが入力軸線Ｌ１に一致した状態を示している。この状態では、入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量Ｒ１が０になり、無段変速機Ｔは、出力軸１２の回転速度が０で、変速比が無限大であるニュートラル状態になる。

次に、無段変速機Ｔが図３のトップ状態に設定されているときの動作を、図５を参照しながら説明する。このトップ状態において、エンジン３の動力が伝達されるのに応じて、入力軸１１が同図の反時計方向に回転すると、入力軸１１と一体に第１ピニオン１５が回転（自転）する。また、回転軸１３は入力軸１１と一体に回転し、それに伴い、キャリア１６に支持された第２ピニオン１７、１７が、入力軸線Ｌ１のまわりを入力軸１１と同じ方向に同じ速度で回転（公転）する。その結果、偏心ディスク１８は、入力軸１１が１回転するごとに、入力軸線Ｌ１のまわりを偏心しながら、反時計方向（矢印Ｘ方向）に１回転する。

図５（ａ）及び（ｃ）は、ディスク中心ＯＤがワンウェイクラッチ２１のアウターリング２２から最も遠い位置及び最も近い位置にある状態をそれぞれ示している。入力軸１１の回転に伴い、偏心ディスク１８が上記の位置（ａ）から中間の位置（ｂ）を経て位置（ｃ）まで回転すると、その間に、偏心ディスク１８に回転自在に嵌合するコネクティングロッド１９は、アウターリング２２側に移動し、先端部のピン１９ｃを介してアウターリング２２を押圧し、反時計方向（矢印Ｙ方向）に回動させる。

このようにアウターリング２２が矢印Ｙ方向に回動すると、ワンウェイクラッチ２１の各ローラ２５が、アウターリング２２の内周面とインナーシャフト２３の外周面に噛み込む（係合する）。これにより、アウターリング２２の回転がインナーシャフト２３を介して出力軸１２に伝達されることによって、出力軸１２がアウターリング２２と同じ反時計方向に回転する。

その後、入力軸１１がさらに回転するのに伴い、偏心ディスク１８が位置（ｃ）から中間の位置（ｄ）を経て位置（ａ）まで回転すると、その間に、コネクティングロッド１９は、アウターリング２２と反対側に移動し、ピン１９ｃを介してアウターリング２２を引っ張り、時計方向（矢印Ｙ’方向）に回動させる。

このようにアウターリング２２が矢印Ｙ’方向に回動すると、ワンウェイクラッチ２１の各ローラ２５が、板ばね２４を圧縮しながら、アウターリング２２の内周面及びインナーシャフト２３の外周面から外れることによって、アウターリング２２とインナーシャフト２３の間が遮断されるため、アウターリング２２の回転は出力軸１２には伝達されない。

以上のように、入力軸１１の回転に伴い、偏心ディスク１８が、入力軸線Ｌ１のまわりを偏心しながら回転することによって、コネクティングロッド１９が往復運動し、ワンウェイクラッチ２１のアウターリング２２が図５の位置（ａ）と位置（ｃ）との間で揺動する。そして、このアウターリング２２の揺動に伴うローラ２５の係合／非係合によって、アウターリング２２が位置（ａ）から位置（ｃ）に向かって反時計方向に回動するときのみ、入力軸１１の回転が出力軸１２に間欠的に伝達される。

一方、無段変速機Ｔが図４のニュートラル状態に設定されているときには、ディスク中心ＯＤは入力軸線Ｌ１に一致しており、入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量Ｒ１は０になっている。このため、図６に示すように、入力軸１１の回転に伴い、キャリア１６及び第２ピニオン１７、１７が回転するのに応じて、偏心ディスク１８は入力軸線Ｌ１のまわりを偏心しながら回転するものの、ディスク中心ＯＤの位置はまったく変わらない。その結果、コネクティングロッド１９の往復運動及びアウターリング２２の揺動は生じないので、入力軸１１の回転は出力軸１２に伝達されず、出力軸１２の回転速度は０になる。

以上の動作から明らかなように、偏心ディスク１８の偏心量Ｒ１は、四節リンク機構の入力リンクの長さに相当し、この偏心量Ｒ１に応じて、アウターリング２２の揺動角度が定まり、さらに出力軸１２の回転速度、すなわち無段変速機Ｔの変速比が定まる。したがって、変速アクチュエータ１４のモータにより、入力軸１１に対する回転軸１３の相対角度を変更し、偏心ディスク１８の偏心量Ｒ１を変更することによって、無段変速機Ｔの変速比は、図３に示すトップ状態（最小変速比）と図４に示すニュートラル状態（無限大変速比）との間で、無段階に設定される。

また、前述したように、４つの動力伝達ユニットＵの間では、回転軸１３からのキャリア１６の延び方向、すなわち入力軸１１に対する偏心ディスク１８の位相が、互いに９０°ずれている。このため、入力軸１１から出力軸１２への動力の伝達が、各動力伝達ユニットＵではワンウェイクラッチ２１によって間欠的に行われるものの、４つの動力伝達ユニットＵの間で交互に行われる結果、無段変速機Ｔの全体として、入力軸１１から出力軸１２への動力の伝達が途切れなく連続的に行われる。

次に、図７〜図９を参照しながら、偏心ディスク１８とコネクティングロッド１９の間に設けられたボールベアリング４０の構成について、詳細に説明する。これらの図に示すように、ボールベアリング４０は、径方向に互いに対向する外輪４１及び内輪４２と、外輪４１と内輪４２の間に設けられた転動自在の複数のボール４３と、複数のボール４３を保持するための保持器４４を備えている。

外輪４１は、コネクティングロッド１９の環状部１９ｂに設けられ、内輪４２は、偏心ディスク１８の外周部に設けられている（図３及び図４参照）。また、複数のボール４３及び保持器４４は、外輪４１の内周面４１ａと内輪４２の外周面４２ａの間に形成された環状空間４５に配置されている。

図７に示すように、保持器４４は、環状空間４５の全体に設けられた環状のものであり、伸縮自在の弾性材、例えば、弾性を有する比較的硬質の合成樹脂などから一体に形成されている。また、図８に示すように、保持器４４は、周方向に等間隔に配置された複数のポケット部４６と、これらのポケット部４６を互いに連結する連結部４７を有する。

各ポケット部４６は、径方向に貫通する収容孔４６ａと、収容孔４６ａの周方向の両側に互いに対向する一対の保持面４６ｂ、４６ｂを有する。これらの保持面４６ｂ、４６ｂは、径方向内方に向かうにつれて互いの間隔が次第に狭くなるテーパ状に形成されている。

ボール４３は、各ポケット部４６の収容孔４６ａに収容され、保持されるとともに、その状態で、ポケット部４６から径方向の外方及び内方に部分的に突出し、外輪４１の内周面４１ａ及び内輪４２の外周面４２ａに接している。また、一対の保持面４６ｂ、４６ｂが上述したようなテーパを有することで、ボール４３の径方向内方への移動が規制される。

また、連結部４７は、各２つのポケット部４６、４６間の周方向の中央の部分が、複数のボール４３の中心を周方向に結ぶライン（図８の一点鎖線）に対して外周側に凸に湾曲している。この湾曲した部分の径方向内側の面には、その幅方向（周方向及び径方向と直交する方向）の全体にわたって、径方向内方に突出する突起４７ａが一体に設けられている。

次に、図１０〜図１３を参照しながら、上述した構成のボールベアリング４０の動作を説明する。まず、ボール４３に作用する慣性力について説明する。図１０〜図１２において一部のボール４３に付された矢印は、各ボール４３に作用する慣性力Ｆを代表的に示すものである。図１３に示すように、この慣性力Ｆは、第１慣性力Ｆ１と第２慣性力Ｆ２との合力で表される。

第１慣性力Ｆ１は、ボールベアリング４０の回転に伴い、ボール４３が環状空間４５に沿って回転することによって作用する遠心力である。このため、第１慣性力Ｆ１は、ディスク中心ＯＤ（＝ボールベアリング４０の中心）から各ボール４３の中心に向かう方向に作用し、その大きさは同一であるとともに、周方向成分は０である。

一方、第２慣性力Ｆ２は、ボールベアリング４０が全体として入力軸線Ｌ１に対して偏心回転することにより、ボール４３に作用する遠心力である。このため、第２慣性力Ｆ２は、いずれのボール４３についても、入力軸線Ｌ１からディスクＯＤに向かう方向ＬＤと同じ方向に作用し、その大きさは同一である。

また、第２慣性力Ｆ２の周方向成分は、以下のように、ボール４３の位置によって異なる。ここで、図１０などに示すように、入力軸線Ｌ１とディスク中心ＯＤとを結ぶ直線が交わる、ボールベアリング４０の入力軸線Ｌ１側の位置及びその反対側の位置を、それぞれＡ、Ｃとし、反時計方向に位置Ａから９０度の位置をＢ、位置Ｃから９０度の位置をＤとする。

これらの位置に対し、第２慣性力Ｆ２の周方向成分は、偏心ディスク１８の回転方向を正とすると、位置Ａでは０、位置Ａから位置Ｂに向かうにつれて増加し、位置Ｂで最大になり、位置Ｂから位置Ｃに向かうにつれて減少し、位置Ｃで０になる。また、位置Ｃから位置Ｄに向かうにつれてさらに減少し、位置Ｄで最小になり、位置Ｄから位置Ａに向かうにつれて増加し、位置Ａで０になる。

前述したように、第１慣性力Ｆ１の周方向成分は０であるため、ボール４３の慣性力Ｆの周方向成分は、上述した第２慣性力Ｆ２のそれと等しい。このため、図１０（ａ）などに矢印で示すように、位置Ｄから位置Ｂに至る入力軸線Ｌ１側の第１領域では、慣性力Ｆの周方向成分は、位置Ｂに向かうにつれて増加するため、慣性力Ｆは、複数のボール４３を互いに遠ざけるように作用する。逆に、位置Ｂから位置Ｄに至る、入力軸線Ｌ１側と反対側の第２領域では、ボール４３の慣性力Ｆの周方向成分が位置Ｄに向かうにつれて減少するため、慣性力Ｆは、複数のボール４３を互いに近づけるように作用する。

次に、ボールベアリング４０の動作を説明する。図１０は、ワンウェイクラッチ２１が非係合状態（図５（ｄ）の状態に相当）のときの、無段変速機Ｔ及びボールベアリング４０の状態を示す。この状態では、ワンウェイクラッチ２１側からの反力はほぼ０であり、ボールベアリング４０には、コネクティングロッド１９からの反力のみが作用する。このため、図１０（ｂ）に示すように、各ボール４３は、外輪４１及び内輪４２に接し、これらによって拘束されている。また、保持器４４の連結部４７の外周部及び突起４７ａは、外輪４１の内周面４１ａ及び内輪４２の外周面４２ａからそれぞれ離れている。

図１１は、ワンウェイクラッチ２１が係合状態、特にその終了直前の状態（図５（ｃ）の状態に相当）のときの、無段変速機Ｔ及びボールベアリング４０の状態を示す。この係合状態では、図１１（ａ）に示すように、ワンウェイクラッチ２１側からの大きな反力Ｆｗが、コネクティングロッド１９を介してボールベアリング４０に作用する。また、係合の終了直前の状態では、ディスク中心ＯＤがワンウェイクラッチ２１に最も近い位置に位置するため、ボールベアリング４０の外輪４１と内輪４２との間の間隔が、ワンウェイクラッチ２１側の第２領域では狭くなり、それと反対側の第１領域では拡大する。

その結果、図１１（ｂ）に示すように、第１領域においては、内輪４２とボール４３の間にクリアランスＣが生じ、ボール４３の拘束が解かれる。また、この第１領域では、ボール４３に前述した慣性力Ｆが作用するため、ボール４３は互いに遠ざかるように移動する。その結果、保持器４４の連結部４７がボール４３で引っ張られることで伸長し、それに伴い、連結部４７の突起４７ａは、径方向内方に押し出され、内輪４２の外周面４２ａに当接し、押し付けられる。

その後、ワンウェイクラッチ２１が係合状態から非係合状態に切り替わると、ワンウェイクラッチ２１側からの反力が急激になくなるため、図１２（ｂ）に示すように、拡大していた外輪４１と内輪４２の間の間隔がもとの間隔に戻ることによって、ボール４３と内輪４２の衝突が生じる。しかし、このときには、連結部４７の突起４７ａが内輪４２に押し付けられ、突っ張った状態になっているため、ボール４３は、連結部４７で支えられ、衝突前に減速される。それにより、衝突エネルギが吸収され、衝突による騒音及び振動が抑制される。

以上のように、本実施形態によれば、無段変速機Ｔのワンウェイクラッチ２１が係合状態から非係合状態に切り替わる際に、内輪４２とボール４３の間にクリアランスが生じると、ボール４３の慣性力によって保持器４４の連結部４７が伸長するのに伴い、突起４７ａが内輪４２の外周面４２ａに当接する。このため、ワンウェイクラッチ２１が係合状態から非係合状態に切り替わったときに、ボール４３と内輪４２との衝突が生じても、ボール４３が連結部４７で支えられ、衝突前に減速されるので、それにより、衝突エネルギを吸収し、衝突による騒音及び振動を抑制することができる。

また、連結部４７が外周側に凸に形成されているので、連結部４７が伸長するのに伴い、径方向内側に設けられた突起４７ａが内輪４２側に押し出されるので、突起４７を内輪４２の外周面４２ａに確実にしっかりと当接させることができる。それにより、衝突エネルギをより確実かつ良好に吸収し、騒音及び振動をさらに抑制することができる。

さらに、ボール４３を収容する保持器４４のポケット部４６の一対の保持面４６ｂ、４６ｂが、径方向内方に向かって狭くなるテーパ状に形成されていることで、内輪４２側へのボール４３の移動を規制するので、ボール４３と内輪４２の衝突が低減又は緩和され騒音及び振動をさらに抑制することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、軸受は、転動体がボールであるボールベアリングであるが、これに限らず、転動体がローラであるローラベアリングでもよい。

また、実施形態では、保持器４４の突起４７ａは、連結部４７と同じ材質から一体に形成されているが、連結部４７と異なる材質とし、あるいは別体で形成してもよい。さらに、実施形態では、軸受を無段変速機に用いているが、偏心回転する回転体に用いられる限り、他の機器に用いてもよいことはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１１ 入力軸
１２ 出力軸
１４ 変速アクチュエータ（調整機構）
１６ キャリア（回転体）
１８ 偏心ディスク
１９ コネクティングロッド
１９ｂ 環状部
２１ ワンウェイクラッチ
２２ アウターリング（揺動リンク）
４０ ボールベアリング（軸受）
４１ 外輪
４１ａ 外輪の内周面
４２ 内輪
４２ａ 内輪の外周面
４３ ボール（転動体）
４４ 保持器
４５ 環状空間
４６ ポケット部
４６ｂ 保持面
４７ 連結部
４７ａ 突起
Ｔ 無段変速機
Ｌ１ 入力軸の軸線（他の軸線）
ＯＤ 偏心ディスクの中心（外輪の軸線）
Ｒ１ 偏心ディスクの偏心量

Claims (4)

1. 内周面を有する外輪と、
   当該外輪の前記内周面に内側から対向する外周面を有し、前記外輪に対して同心状にかつ回転自在に設けられ、前記外輪の軸線と平行な他の軸線のまわりを偏心した状態で回転する内輪と、
   前記外輪の前記内周面と前記内輪の前記外周面との間の環状空間に配置され、前記内周面及び前記外周面に接した状態で転動する複数の転動体と、
   前記環状空間に配置され、前記複数の転動体を保持するための保持器と、を備え、
   当該保持器は、前記複数の転動体をそれぞれ収容し、保持する複数のポケット部と、
   当該複数のポケット部を互いに連結する連結部と、を有し、
   当該連結部は、前記転動体の慣性力により伸縮可能な弾性材で構成されるとともに、前記連結部の径方向内側に設けられ、前記転動体の慣性力により前記連結部が伸長したときに前記内輪の前記外周面に当接する当接部を有することを特徴とする軸受。
2. 前記連結部は、当該連結部が伸長していない状態において、前記複数の転動体の中心を周方向に結ぶラインに対して外周側に凸に形成されており、
   前記当接部は、径方向内方に突出する突起で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の軸受。
3. 前記複数のポケット部の各々は、周方向に互いに対向し、前記転動体を摺接した状態で保持する一対の保持面を有し、
   当該一対の保持面は、前記内輪側への前記転動体の移動を規制するために、径方向内方に向かうにつれて互いの間隔が次第に狭くなるテーパ状に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の軸受。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の軸受を備え、入力された駆動力を無段階に変速し、出力する無段変速機であって、
   前記駆動力が入力される入力軸と、
   当該入力軸と平行に配置され、変速された駆動力を出力するための出力軸と、
   当該出力軸に揺動自在に取り付けられた揺動リンクを有し、前記入力軸の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換するてこクランク機構と、
   前記揺動リンクと前記出力軸の間に設けられ、前記揺動リンクが所定の一方の方向に回動するときに、係合状態になることによって、前記揺動リンクを前記出力軸に接続し、前記揺動リンクが他方の方向に回動するときに、非係合状態になることによって、揺動リンクを前記出力軸に対して遮断するワンウェイクラッチと、を備え、
   前記てこクランク機構は、前記入力軸に対して偏心した状態で、当該入力軸と一体に回転する回転体と、当該回転体に対して偏心した状態で回転可能な偏心ディスクと、前記入力軸に対する前記回転体の相対角度を変更することによって、前記入力軸に対する前記偏心ディスクの偏心量を調整するための調整機構と、一端部が前記偏心ディスクに回転自在に連結され、他端部が前記揺動リンクに回動自在に連結されたコネクティングロッドと、を有し、
   当該コネクティングロッドは、前記軸受を介して前記偏心ディスクの外側に嵌合する環状部を有し、
   前記軸受の前記外輪は、前記コネクティングロッドの前記環状部に設けられ、
   前記軸受の前記内輪は、前記偏心ディスクの外周部に設けられていることを特徴とする無段変速機。

Images