JP2015227692A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】スキュー角の発散を抑えること。【解決手段】第１から第３の動力伝達部材１０，２０，３０と、複数の遊星ボール４０と、遊星ボール４０の支持軸４１の第１突出部４１ａを径方向へと案内するガイド部５１を設けた回転不能なガイド部材５０Ａと、正転時に第２突出部４１ｂと側壁側との間に作用する力が釣り合うよう長手方向を径方向に対して傾倒させた変速部５２を有する周方向への回転が可能な変速部材５０Ｂと、変速部材５０Ｂを回転させる第１アクチュエータ８１と、周方向への回転が可能であり、逆転時に第２突出部４１ｂを係止するための係止部９３を設けた係止部材９０と、逆転時には係止部材９０を回転させて係止部９３で第２突出部４１ｂを係止させ、正転時には係止部材９０を回転させて係止部９３を第２突出部４１ｂと接しない位置へと退避させる第２アクチュエータ８２と、を備えること。【選択図】図３

Description

本発明は、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、例えば下記の特許文献１に開示されたボールプラネタリ式のものが知られている。この無段変速機は、共通の回転中心軸を有する３つの動力伝達要素（２枚のディスク又は２本のリングとサンローラ）と、その回転中心軸に対して放射状に複数配置し、その３つの動力伝達要素によって挟持された転動要素（遊星ボール）と、各遊星ボールを傾転及び自転できるよう支持軸の両端を介して保持する保持要素（キャリア）と、を備える。その保持要素は、回転中心軸に中心軸を合わせた２枚の円盤状のプレートを備えている。この無段変速機においては、一方のプレート（固定プレート）に対して他方のプレート（回転プレート）を回転中心軸周りに回転させることによって、各転動要素をそれぞれの支持軸と共に傾転させる。このため、固定プレートには、支持軸の一方の端部をプレートの径方向に案内するガイド部が形成されている。また、回転プレートには、長手方向をプレートの径方向に対してプレートの周方向へと傾倒させた変速部（つまり固定プレートのガイド部をプレートの周方向に傾倒させたものに相当する変速部）が形成されている。支持軸の他方の端部は、その変速部に挿入され、回転プレートの回転と共に変速部に沿って移動する。

特表２０１２−５０６００１号公報

ところで、この種の無段変速機においては、円滑な傾転動作を行うために、ガイド部の幅（ガイド部における長手方向に直交する方向の幅）と支持軸との間に隙間を設けている。このため、第１動力伝達要素と第２動力伝達要素の回転数が異なる場合、それぞれの転動要素においては、傾転方向とは別方向のモーメントが作用し、転動要素の回転中心軸（支持軸）がずれてスキューが発生する。２枚のプレートの相対回転によって転動要素を傾転させる場合には、回転プレートの変速溝の傾倒方向と第１及び第２の動力伝達要素の回転方向との関係によって、支持軸と変速溝の側壁側との間で互いに作用している力が釣り合っており、スキュー角を安定した状態に保つことができる。しかしながら、その第１及び第２の動力伝達要素の回転方向が逆転したときには、その間に作用する力が釣り合わなくなるので、スキュー角が発散し、例えば、ガイド部への支持軸の噛み込み等が生じ、支持軸がロックされてしまう可能性がある。つまり、第１及び第２の動力伝達要素の逆転時には、動力伝達やその後の変速比の変更が行えなくなったりする可能性がある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、第１及び第２の動力伝達要素の回転方向の正逆に拘わらずスキュー角の発散を抑えることが可能な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、相互間で共通の第１回転中心軸を有し、相互間における当該第１回転中心軸に対する周方向への相対回転が可能な第１から第３の動力伝達要素と、第２回転中心軸を有し、前記第３動力伝達要素の外周面上で前記第１回転中心軸を中心にして放射状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の動力伝達要素に挟持される転動要素と、前記第２回転中心軸と同心で、かつ、両端を前記転動要素から突出させた当該転動要素の支持軸と、挿入された前記支持軸の第１突出部を前記第１回転中心軸に対する径方向へと案内するためのガイド部を設けた回転不能なガイド部材と、前記支持軸の第２突出部が挿入され、かつ、前記第１及び第２の動力伝達要素の正転時に当該第２突出部と側壁側との間に作用する力が釣り合うよう長手方向を前記径方向に対して傾倒させた変速部を有する前記周方向への回転が可能な変速部材と、入出力間の変速比を変える際に、前記変速部材を回転させることによって、前記各第２突出部を前記変速部に沿って移動させ、前記各転動要素を傾転させる第１アクチュエータと、前記周方向への回転が可能であり、前記第１及び第２の動力伝達要素の逆転時に前記第２突出部を係止するための係止部を設けた係止部材と、前記第１及び第２の動力伝達要素の逆転時には前記係止部材を回転させて前記係止部で前記第２突出部を係止させ、前記第１及び第２の動力伝達要素の正転時には前記係止部材を回転させて前記係止部を前記第２突出部と接しない位置へと退避させる第２アクチュエータと、を備えることを特徴としている。

ここで、前記係止部材の前記係止部は、前記第１回転中心軸の軸線方向で前記各転動要素と前記変速部材との間に設けることが望ましい。

また、前記係止部は、スキューの発生要因となるモーメントに応じた前記逆転時における前記第２突出部の力を受け止めるように構成することが望ましい。

本発明に係る無段変速機は、後退時（第１及び第２の動力伝達要素の逆転時）に、第２突出部を係止させることで、支持軸の動きが拘束される。このため、この無段変速機は、後退時にスキュー角の発散を抑えることができる。従って、この無段変速機においては、後退時における支持軸のロックの発生を回避することができるので、Ｒレンジが選択されたときに動力源の動力を駆動輪に伝えることができ、また、Ｒレンジが選択された後の前進時において変速比を変えることができる。

図１は、本発明に係る無段変速機の構成の一例を示す図である。 図２は、キャリアのガイド部材について説明する図である。 図３は、キャリアの変速部材と係止部材とについて説明する図である。 図４は、キャリアの変速部材について説明する図である。 図５は、前進時における遊星ボールに作用する力とその力に伴い支持軸に発生する力とを示す図である。 図６は、前進時における遊星ボールに作用する力とその力に伴い支持軸に発生する力とを示す図である。 図７は、後退時における遊星ボールに作用する力とその力に伴い支持軸に発生する力とを示す図である。 図８は、後退時における遊星ボールに作用する力とその力に伴い支持軸に発生する力とを示す図である。 図９は、正転時に第２突出部と変速部の側壁側との間に作用する力について示す図である。 図１０は、逆転時に第２突出部と変速部の側壁側との間に作用する力について示す図である。 図１１は、係止部材について説明する図である。 図１２は、逆転時の無段変速機の状態を示す図である。 図１３は、逆転時の第２突出部と係止部材との関係を示す図である。 図１４は、逆転時の第２突出部と係止部材との関係について第２突出部の力に基づき説明する図である。 図１５は、本発明に係る無段変速機の後退時の動作について説明するフローチャートである。

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１５に基づいて説明する。

本実施例の無段変速機は、いわゆるトラクションドライブ型無段変速機であり、その内のボールプラネタリ式のものを例示する。

この無段変速機は、第１から第３の動力伝達要素と転動要素と保持要素とを備える。第１から第３の動力伝達要素は、その相互間で共通の第１回転中心軸Ｒ１を有し、相互間における当該第１回転中心軸Ｒ１に対する周方向への相対回転が可能なものである。転動要素は、第２回転中心軸Ｒ２を有し、第３動力伝達要素の外周面上で第１回転中心軸Ｒ１を中心にして放射状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の動力伝達要素に挟持されるものである。保持要素は、各転動要素を傾転及び自転ができるように保持するものである。

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いい、その第１回転中心軸Ｒ１周りの方向を周方向という。また、その第１回転中心軸Ｒ１に直交する方向を径方向といい、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いう。

転動要素の傾転とは、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においての第１回転中心軸Ｒ１に対する第２回転中心軸Ｒ２の動きのことである。具体的には、第２回転中心軸Ｒ２から第１動力伝達要素と転動要素との接触部までの最短距離と、第２回転中心軸Ｒ２から第２動力伝達要素と転動要素との接触部までの最短距離と、を変化させる動作のことを傾転動作という。この無段変速機においては、各転動要素をそれぞれ同等の傾転角で支持軸と共に傾転させることによって、入出力間の変速比γを無段階に変化させる。その支持軸とは、第２回転中心軸Ｒ２と同心の回転軸であり、両端を転動要素から突出させた状態で当該転動要素を自転自在に支持するものである。保持要素は、その支持軸の両端を介して転動要素を保持する。

この無段変速機は、第１から第３の動力伝達要素と各転動要素との間にトラクション力（接線力）を発生させることで、その第１から第３の動力伝達要素の間で各転動要素を介したトルク（動力）の伝達を行うことができる。そのトラクション力は、第１及び第２の動力伝達要素の内の少なくとも一方を各転動要素に押し付けることによって発生させる。

この無段変速機においては、第１から第３の動力伝達要素の内の何れか１つがトルクの入力部となり、これとは別の１つがトルクの出力部となる。この無段変速機は、例えば車両の動力伝達経路上に配設される。その際には、その入力部が機関（内燃機関等のエンジン）や回転機（電動機等）など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。尚、この無段変速機と駆動輪との間には、別の変速機（例えば有段の手動変速機又は自動変速機等）を介在させる場合もある。

以下に、この無段変速機の具体例の１つについて図１を用いて説明する。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を示す。

この無段変速機１においては、第１及び第２の動力伝達要素がトラクション遊星機構でいうところのリングギヤ等の機能を為すものとなる。また、第３動力伝達要素と保持要素は、各々トラクション遊星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、転動要素は、トラクション遊星機構におけるボール型ピニオンとして機能する。従って、この無段変速機１は、第１及び第２の動力伝達要素としての第１及び第２の動力伝達部材１０，２０と、第３動力伝達要素としてのサンローラ３０と、転動要素としての遊星ボール４０と、保持要素としてのキャリア５０と、第１回転中心軸Ｒ１と同心の変速機軸としてのシャフト６０と、を備える。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である。この無段変速機１においては、傾転平面上で第１回転中心軸Ｒ１と第２回転中心軸Ｒ２とが平行になっている状態（図１の状態）を基準位置とする。

第１及び第２の動力伝達部材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配置する。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の動力伝達部材１０，２０は、各遊星ボール４０を当該各遊星ボール４０の径方向外側から挟み込む。このため、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０と各遊星ボール４０との間には、互いに点接触（厳密には楕円形状の面接触）している接触部Ｐ１，Ｐ２が形成される。第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の接触部Ｐ１，Ｐ２における形状は、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０に対して遊星ボール４０に向けた軸線方向の力（後述する軸力）が加わった際に、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０から遊星ボール４０に対して径方向内側でかつ斜め方向の力（法線力）が加わるように形成する。

この無段変速機１においては、第２回転中心軸Ｒ２から各接触部Ｐ１，Ｐ２までの最短距離が上記基準位置の状態でそれぞれに同じ長さとなるように構成する。更に、この無段変速機１においては、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０と各遊星ボール４０との接触角θがそれぞれに同じ角度となるように構成する。その接触角θとは、基準平面に対する接触部Ｐ１，Ｐ２と遊星ボール４０の中心（自転中心及び傾転中心であって、球体であれば重心に相当）とを結ぶ線の成す角度のことである。基準平面とは、夫々の遊星ボール４０の中心を有する径方向に広がる平面のことである。

本実施例においては、第１動力伝達部材１０を動力源側からのトルクの入力部として用い、第２動力伝達部材２０を駆動輪側へのトルクの出力部として用いる。このため、その第１動力伝達部材１０には当該第１動力伝達部材１０と同心の入力軸（第１回転軸）１１が連結され、第２動力伝達部材２０には当該第２動力伝達部材２０と同心の出力軸（第２回転軸）２１が連結される。

入力軸１１は、第１動力伝達部材１０と共に、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、出力軸２１は、第２動力伝達部材２０と共に、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。入力軸１１と出力軸２１は、互いに周方向に相対回転することができる。この例示の入力軸１１と出力軸２１は、例えば動力源の配置されている側に向けた軸線方向に延在させる。この例示の入力軸１１は、出力軸２１を径方向外側から覆っている。

トラクション力Ｆｔは、軸線方向の力（軸力）に基づく法線力Ｆｎとトラクション係数μｔとに応じて発生する（Ｆｔ＝μｔ＊Ｆｎ）。第１動力伝達部材１０と入力軸１１との間には、そのトラクション力Ｆｔの基となる軸力を発生させる第１軸力発生装置７１を設けている。また、第２動力伝達部材２０と出力軸２１との間には、その軸力を発生させる第２軸力発生装置７２を設けている。第１軸力発生装置７１は、例えば、第１動力伝達部材１０と入力軸１１の内の一方が回転したときに、その相互間に軸力を発生させる。第２軸力発生装置７２は、例えば、第２動力伝達部材２０と出力軸２１の内の一方が回転したときに、その相互間に軸力を発生させる。よって、第１及び第２の軸力発生装置７１，７２には、トルクカム機構を利用することができる。

サンローラ３０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。このサンローラ３０は、複数個の遊星ボール４０の径方向内側に配置する。そして、このサンローラ３０の外周面には、各遊星ボール４０が放射状に略等間隔で配置される。尚、このサンローラ３０は、上記の基準平面を境にして、２箇所に夫々の遊星ボール４０との接触部Ｐ３，Ｐ４を有する。

遊星ボール４０は、支持軸４１を中心にしてサンローラ３０の外周面上を転がる転動部材である。この遊星ボール４０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４０上の接触部Ｐ１，Ｐ２は、自らの傾転動作（つまり変速比γ）に応じて移動する。

支持軸４１は、第２回転中心軸Ｒ２と同心であり、両端を遊星ボール４０から突出させている。この支持軸４１は、遊星ボール４０の中心を通って貫通させたものであり、軸受を介して遊星ボール４０を自転自在に支持する。この支持軸４１の基準となる位置は、前述した図１に示す基準位置である。この支持軸４１は、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４０と共に揺動（傾転）させることができる。その傾転は、その傾転平面内で遊星ボール４０の中心を支点にして行われる。

この無段変速機１においては、それぞれの遊星ボール４０と支持軸４１の傾転角が基準位置、即ち第２回転中心軸Ｒ２が第１回転中心軸Ｒ１と平行になっている０度のときに、第１動力伝達部材１０と第２動力伝達部材２０とが同一回転速度（同一回転数）で回転する。このため、このときには、第２動力伝達部材２０に対する第１動力伝達部材１０の回転比（回転速度又は回転数の比）が１となり、入出力間の変速比γが１になっている（γ＝１）。一方、それぞれの遊星ボール４０と支持軸４１を基準位置から傾転させた際には、第２回転中心軸Ｒ２と接触部Ｐ１との間の最短距離が変化すると共に、第２回転中心軸Ｒ２と接触部Ｐ２との間の最短距離が変化する。このため、第１動力伝達部材１０と第２動力伝達部材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。この無段変速機１においては、図１における上側の遊星ボール４０と支持軸４１を基準位置から紙面時計回り方向に傾転させると共に、下側の遊星ボール４０と支持軸４１を基準位置から紙面反時計回り方向に傾転させることで、変速比γが増速側へと無段階に変化する（γ＜１）。また、この無段変速機１においては、図１における上側の遊星ボール４０と支持軸４１を基準位置から紙面反時計回り方向に傾転させると共に、下側の遊星ボール４０と支持軸４１を基準位置から紙面時計回り方向に傾転させることで、変速比γが減速側へと無段階に変化する（γ＞１）。

キャリア５０は、ガイド部材５０Ａと変速部材５０Ｂとを備える。

ガイド部材５０Ａは、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円盤部材である。このガイド部材５０Ａは、上記の基準平面を境にして、第２動力伝達部材２０が配置されている側で、かつ、軸線方向における出力軸２１と各遊星ボール４０との間に配置する。このガイド部材５０Ａは、シャフト６０に対する周方向の相対回転が行えない回転不能なものである。このため、この例示のガイド部材５０Ａは、シャフト６０に固定する。

このガイド部材５０Ａには、図２に示すように、支持軸４１の第１突出部４１ａを径方向へと案内するためのガイド部５１が設けられている。図２は、遊星ボール４０側からガイド部材５０Ａを軸線方向に見た図である。そのガイド部５１は、長手方向（傾転時における第１突出部４１ａのガイド部材５０Ａ上での移動方向）を径方向に一致させた溝又は切欠きであり、第１突出部４１ａが挿入される。つまり、このガイド部５１は、第１突出部４１ａを径方向へと案内する径方向の溝又は切欠きである。この例示では、支持軸４１の傾転動作を円滑にするため、ガイド部５１と第１突出部４１ａとの間に隙間を設ける。その隙間は、径方向に直交するガイド部５１の幅（溝幅又は切欠き幅）と第１突出部４１ａにおける当該直交方向の大きさ（第１突出部４１ａの外径）との差であり、傾転時における第１突出部４１ａの案内が可能な範囲内で狭めてもよい。

変速部材５０Ｂは、図３及び図４に示すように、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円盤部材である。図３は、遊星ボール４０側から変速部材５０Ｂと後述する係止部材９０を軸線方向に見た図である。図４は、遊星ボール４０側から変速部材５０Ｂを軸線方向に見た図である。この変速部材５０Ｂは、上記の基準平面を境にして、第１動力伝達部材１０が配置されている側に配置する。この変速部材５０Ｂは、シャフト６０に対する周方向の相対回転が可能なものである。その相対回転には、図４に示すアクチュエータ（第１アクチュエータ）８１を用いる。そのアクチュエータ８１は、例えば、電動機等の動力源と、その動力を変速部材５０Ｂの外周部分のギヤ部に伝えるウォームギヤ等のギヤ部と、を備える。

この変速部材５０Ｂには、図３及び図４に示すように、支持軸４１の第２突出部４１ｂが挿入される変速部５２を設けている。その変速部５２は、溝又は切欠きである。アクチュエータ８１は、入出力間の変速比γを変える際に、変速部材５０Ｂを回転させる。これにより、支持軸４１においては、第２突出部４１ｂが変速部５２に沿って移動することになる。その際、支持軸４１の第１突出部４１ａは、ガイド部５１に沿って径方向に移動する。このため、支持軸４１は、変速部材５０Ｂの回転に伴い径方向に移動し、遊星ボール４０と共に傾転平面に沿った傾転動作を行う。

ここで、入力軸１１と動力源との間には、図示しない前後進切り替え機構が設けられている。このため、入力軸１１は、車両の前進時と後退時とで回転方向が異なる。ここでは、前進時における第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の回転を正転と定義し、後退時における第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の回転を逆転と定義する。

図５及び図６には、前進時（第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の正転時）における遊星ボール４０に作用する力と、その力に伴い支持軸４１（第１突出部４１ａと第２突出部４１ｂ）に発生する力と、を示している。また、図７及び図８には、後退時（第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の逆転時）における遊星ボール４０に作用する力と、その力に伴い支持軸４１に発生する力と、を示している。尚、これらの各図においては、説明の便宜上、サンローラ３０と遊星ボール４０との間の接触部を１つのみにしている。

図５と図７の「Ｆｔｉｎ」は、接触部Ｐ１におけるトラクション力である。「Ｆｔｏｕｔ」は、接触部Ｐ２におけるトラクション力である。遊星ボール４０においては、これらの逆向きのトラクション力Ｆｔｉｎ，Ｆｔｏｕｔによって、傾転方向とは異なる向きのモーメント（正転時のモーメントＭ１，逆転時のモーメントＭ２）が発生する。このため、遊星ボール４０と支持軸４１には、第２回転中心軸Ｒ２が第１回転中心軸Ｒ１に対して傾いてずれる（つまり第２回転中心軸Ｒ２が上記の傾転平面から外れる）スキューが発生する。スキュー発生時には、支持軸４１の第１突出部４１ａにガイド部５１における一方の側壁側に向けた力Ｆｏｕｔ１が作用すると共に、支持軸４１の第２突出部４１ｂに変速部５２における一方の側壁側に向けた力Ｆｉｎ１が作用する。

また、これらの各図では、変速比γが増速側に変えられた状態を示している。このため、遊星ボール４０には、第１動力伝達部材１０との間で傾転方向のスピン力Ｆｓｐｎ１が作用する（図６，図８）。更に、図５と図７の「Ｖｓ」と「Ｖｂ」は、各々サンローラ３０と遊星ボール４０の速度ベクトルを示している。遊星ボール４０からサンローラ３０には、その速度ベクトルＶｓ，Ｖｂに応じたスラスト力Ｆｓが作用する。よって、遊星ボール４０には、サンローラ３０との間で傾転方向のスピン力Ｆｓｐｎ２が作用する（図６，図８）。そして、そのスピン力Ｆｓｐｎ１，Ｆｓｐｎ２によって、第１突出部４１ａには、ガイド部材５０Ａの径方向外側に向けた力Ｆｏｕｔ２が作用し、第２突出部４１ｂには、変速部材５０Ｂの径方向内側に向けた力Ｆｉｎ２が作用する。その力Ｆｉｎ２，Ｆｏｕｔ２の向きは、変速比γが同じであれば、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の正転時と逆転時とに拘わらず同じ向きになる。

変速部５２は、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の正転時に、その第２突出部４１ｂにおける力Ｆｉｎ１，Ｆｉｎ２によって当該第２突出部４１ｂと変速部５２の側壁側との間に作用する力が釣り合う形状とする。具体的に、変速部５２（溝又は切欠き）は、図３及び図４に示すように、その長手方向（傾転時の第２突出部４１ｂの変速部材５０Ｂ上での移動方向）を径方向に対して周方向へと傾倒させた形状に形成する。その傾倒の際の回転中心は、第１回転中心軸Ｒ１よりも径方向外側に設定する。言い換えるならば、この変速部５２は、ガイド部５１のような径方向の溝又は切欠きが当該径方向と直交する方向に所定量だけオフセットされたものに相当するといえる。そのオフセット量は、正転時に第２突出部４１ｂと変速部５２の側壁側との間に作用する力が釣り合う量とする。

図９は、その間に作用している正転時の力について説明する図である。第２突出部４１ｂから変速部５２の側壁側には、分力Ｆｇ１，Ｆｇ２による合力Ｆｇが作用する。そして、変速部５２の側壁側から第２突出部４１ｂには、分力−Ｆｇ１，−Ｆｇ２による合力−Ｆｇが作用する。正転時には、変速比γに拘わらず、第２突出部４１ｂと変速部５２の側壁側との間に作用する力が釣り合っている。このため、正転時には、第１突出部４１ａがガイド部５１における一方の側壁側で係止されると共に、第２突出部４１ｂが変速部５２における一方の側壁側で係止されて、スキュー角αで遊星ボール４０と支持軸４１のスキューが止まる。よって、正転時には、スキューが安定する。

また、図１０には、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の逆転時に第２突出部４１ｂと変速部５２の側壁側との間に作用する力を示している。逆転時には、前述したように、第２突出部４１ｂにおける力Ｆｉｎ１，Ｆｉｎ２の内、力Ｆｉｎ１の向きだけが正転時に対して逆になる。このため、逆転時には、第２突出部４１ｂと変速部５２の側壁側との間で力が釣り合いにくく、スキュー角αが発散してしまう。そして、そのスキュー角αの発散が生じた場合には、支持軸４１のガイド部５１や変速部５２への噛み込み等を生じさせ、この支持軸４１をロックさせてしまう可能性がある。つまり、逆転時には、動力伝達やその後の変速比γの変更が行えなくなる可能性がある。

そこで、本実施例においては、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０を逆転させる変速比γのときに第２突出部４１ｂを係止し、そのときの支持軸４１の動きを規制することで、逆転時のスキュー角αの発散を抑える。ここで、前進時（正転時）には、増速側から減速側までの間の変速比γが使われる。これに対して、後退時（逆転時）には、変速比γとして最減速比が使われる。このため、第２突出部４１ｂは、変速比γが最減速比のときに係止する。

本実施例の無段変速機１には、そのような後退時（逆転時）における第２突出部４１ｂの係止状態を作り出すための係止部材９０を設ける（図１）。その係止部材９０は、図３及び図１１に示すように、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた第１円盤部材９１と第２円盤部材９２とを備える。その第１円盤部材９１と第２円盤部材９２は、互いに軸線方向で対向させ、かつ、間隔を空けて配置する。第１円盤部材９１は、第２円盤部材９２よりも各遊星ボール４０側に配置する。この第１円盤部材９１と第２円盤部材９２は、例えば、その内の少なくとも一方の径方向内側部分に他方に向けた筒状部を設け、その筒状部と他方の径方向内側部分又は互いの筒状部同士をスプライン嵌合することで一体化させる。この例示では、図１に示すように、第１円盤部材９１に筒状部を設けている。

この係止部材９０の内周面（筒状部の内周面）とシャフト６０の外周面との間には、図１に示す軸受Ｂ１，Ｂ２を配置している。このため、係止部材９０は、シャフト６０に対する周方向への相対回転を行うことができる。その相対回転には、図１及び図１１に示すアクチュエータ（第２アクチュエータ）８２を用いる。そのアクチュエータ８２は、例えば、電動機等の動力源と、その動力を第２円盤部材９２の外周部分のギヤ部に伝えるウォームギヤ等のギヤ部と、を備える。このアクチュエータ８２は、制御装置１００によって制御される。

尚、第１円盤部材９１と第２円盤部材９２との間には、変速部材５０Ｂを配置している。そして、この変速部材５０Ｂと係止部材９０の外周面（筒状部の外周面）との間には、図１に示す軸受Ｂ３，Ｂ４を配置している。このため、変速部材５０Ｂは、シャフト６０や係止部材９０に対する周方向への相対回転を行うことができる。

ここで、その変速部材５０Ｂと第２円盤部材９２との間には、第１ケース部材ＣＡ１が配置されている。そして、その第１ケース部材ＣＡ１と第１円盤部材９１の筒状部の外周面との間には、係止部材９０の回転を妨げないように、軸受Ｂ５を配置している。その第１ケース部材ＣＡ１は、この無段変速機１の遊星ボール４０等の主要構成部品を内包する（図１）。アクチュエータ８２は、その第１ケース部材ＣＡ１に内包されている第１円盤部材９１と共に第２円盤部材９２を介して係止部材９０を回転させる。このため、このアクチュエータ８２は、その第２円盤部材９２を内包する第２ケース部材ＣＡ２に取り付けている。

この係止部材９０には、逆転時に第２突出部４１ｂを係止するための係止部９３を設ける。その係止部９３は、正転時の第２突出部４１ｂが自在に傾転できるように、係止部材９０を回転させることによって、逆転時における第２突出部４１ｂの係止位置から退避させる。つまり、この係止部材９０は、係止部９３による第２突出部４１ｂの係止状態と非係止状態とを自身の回転によって作り出す。具体的に、この例示では、第１円盤部材９１の外周面側から径方向外側に延在させたＬ字状の突出部を係止部９３として利用する。この場合、第１円盤部材９１の外周面と係止部９３との間には、径方向に空間ができる。このＬ字状の係止部９３は、その空間で逆転時の第２突出部４１ｂを係止する。この係止部９３は、支持軸４１毎に設ける。このように、係止部材９０の係止部９３は、第１回転中心軸Ｒ１の軸線方向で各遊星ボール４０と変速部材５０Ｂとの間に設けている。

ここで、第１円盤部材９１の外周面の位置（つまり第１円盤部材９１の外径）は、変速比γが最減速比のときに、その外周面に第２突出部４１ｂが接するように決める。また、その外周面から係止部９３までの径方向の間隔は、その空間への第２突出部４１ｂの挿入性が低下しないように、第２突出部４１ｂの径方向の大きさ（第２突出部４１ｂの外径）よりも広くする。

アクチュエータ８２は、逆転時に係止部材９０を回転させ、第２突出部４１ｂの存在している位置まで係止部９３を移動させることによって、この係止部９３で第２突出部４１ｂを係止させる。一方、正転時には、係止部材９０を逆転時とは逆方向に回転させ、係止部９３を第２突出部４１ｂと接しない位置へと退避させる。つまり、正転時には、傾転動作に伴う第２突出部４１ｂの軌跡上に係止部９３を存在させないように、係止部材９０を回転させて係止部９３を退避させる。図１と図３は、正転時を表している。一方、図１２と図１３は、逆転時を表している。

前述したように、逆転時には、スキューの発生要因となるモーメントＭ２に応じた図１０に示す力Ｆｉｎ１，Ｆｉｎ２が第２突出部４１ｂで発生している。そして、逆転時には、図１４に示すように、力Ｆｉｎ２が第１円盤部材９１の外周面に作用すると共に、力Ｆｉｎ１が係止部９３に作用する。よって、第２突出部４１ｂは、その力Ｆｉｎ１，Ｆｉｎ２によって係止部９３で係止される。その際、第１突出部４１ａは、ガイド部の側壁側で係止される。従って、逆転時には、支持軸４１が拘束されて、その動きが規制されるので、スキュー角αの発散が起こりにくくなる。つまり、係止部材９０は、その力Ｆｉｎ１，Ｆｉｎ２を逆転時に受け止めることによって、第２突出部４１ｂを係止することができる。このため、係止部９３とは、具体的に言うならば、上述したＬ字状の突出部と第１円盤部材９１の外周面とによって、その力Ｆｉｎ１，Ｆｉｎ２を逆転時に受け止めるように構成されたものである。

尚、その第２突出部４１ｂの係止状態は、係止部材９０を逆転させることによって解除される。このため、この無段変速機１においては、係止部材９０を使った支持軸４１の拘束も解除することができる。

ここで、係止部材９０の正転時と逆転時のそれぞれの目標回転角度は、例えば、第２突出部４１ｂに対する正転時の係止部９３の位置と逆転時の係止部９３の位置との差に基づいて予め決めておけばよい。また、その目標回転角度は、例えば、係止部９３の位置を検出する位置センサ９５の検出値に基づいて決めてもよい。その位置センサ９５とは、例えば、赤外線センサや光電センサ等である。

逆転時の係止部９３の位置（つまり第２突出部４１ｂの係止位置）は、例えば、第２突出部４１ｂ（支持軸４１）の傾転平面からのずれ量が小さく抑えられる位置に設定すればよい。また、逆転時にスキューの発生を必要とする場合には、遊星ボール４０と支持軸４１とが所望のスキュー角となる位置を逆転時の係止部９３の位置（第２突出部４１ｂの係止位置）として設定すればよい。

例えば、この無段変速機１の制御装置（ＥＣＵ）１００は、図１５に示すように、変速レンジとして後退時のＲレンジが選択されているのか否かを判定する（ステップＳＴ１）。この制御装置１００は、Ｒレンジではない場合、この演算処理を一旦終わらせてステップＳＴ１に戻る。一方、Ｒレンジの場合、この制御装置１００は、アクチュエータ８２を制御し、係止部９３で第２突出部４１ｂが係止される位置まで係止部材９０を回転させることによって、支持軸４１を係止する（ステップＳＴ２）。これにより、この無段変速機１においては、逆転時に、支持軸４１が拘束されて、スキュー角αの発散が抑えられる。

以上示したように、本実施例の無段変速機１は、前進時（第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の正転時）だけでなく、後退時（第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の逆転時）にも、スキュー角αの発散を抑えることができる。従って、この無段変速機１においては、後退時における支持軸４１の噛み込み等の発生を回避することができるので、Ｒレンジが選択されたときに動力源の動力を駆動輪に伝えることができ、また、Ｒレンジが選択された後の前進時において変速比γを変えることができる。

１ 無段変速機
Ｒ１ 第１回転中心軸
Ｒ２ 第２回転中心軸
１０ 第１動力伝達部材
２０ 第２動力伝達部材
３０ サンローラ
４０ 遊星ボール
４１ 支持軸
４１ａ 第１突出部
４１ｂ 第２突出部
５０ キャリア
５０Ａ ガイド部材
５０Ｂ 変速部材
５１ ガイド部
５２ 変速部
６０ シャフト
８１ アクチュエータ（第１アクチュエータ）
８２ アクチュエータ（第２アクチュエータ）
９０ 係止部材
９３ 係止部
１００ 制御装置

Claims (3)

1. 相互間で共通の第１回転中心軸を有し、相互間における当該第１回転中心軸に対する周方向への相対回転が可能な第１から第３の動力伝達要素と、
   第２回転中心軸を有し、前記第３動力伝達要素の外周面上で前記第１回転中心軸を中心にして放射状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の動力伝達要素に挟持される転動要素と、
   前記第２回転中心軸と同心で、かつ、両端を前記転動要素から突出させた当該転動要素の支持軸と、
   挿入された前記支持軸の第１突出部を前記第１回転中心軸に対する径方向へと案内するためのガイド部を設けた回転不能なガイド部材と、
   前記支持軸の第２突出部が挿入され、かつ、前記第１及び第２の動力伝達要素の正転時に当該第２突出部と側壁側との間に作用する力が釣り合うよう長手方向を前記径方向に対して傾倒させた変速部を有する前記周方向への回転が可能な変速部材と、
   入出力間の変速比を変える際に、前記変速部材を回転させることによって、前記各第２突出部を前記変速部に沿って移動させ、前記各転動要素を傾転させる第１アクチュエータと、
   前記周方向への回転が可能であり、前記第１及び第２の動力伝達要素の逆転時に前記第２突出部を係止するための係止部を設けた係止部材と、
   前記第１及び第２の動力伝達要素の逆転時には前記係止部材を回転させて前記係止部で前記第２突出部を係止させ、前記第１及び第２の動力伝達要素の正転時には前記係止部材を回転させて前記係止部を前記第２突出部と接しない位置へと退避させる第２アクチュエータと、
   を備えることを特徴とした無段変速機。
2. 前記係止部材の前記係止部は、前記第１回転中心軸の軸線方向で前記各転動要素と前記変速部材との間に設けることを特徴とした請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記係止部は、スキューの発生要因となるモーメントに応じた前記逆転時における前記第２突出部の力を受け止めるように構成す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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