JP2015227695A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】登坂路でのずり下がり時にスキュー角の発散を抑えること。【解決手段】遊星ボール４０等からなる無段変速機１において、第１突出部４１ａの第１ガイド部５１を設けた回転不能な第１ガイド部材５０Ａと、第２突出部４１ｂの第２ガイド部５２を設けた回転可能な第２ガイド部材５０Ｂと、変速比が最減速比のときに第２ガイド部材５０Ｂの穴部５５にピン部材９１を挿入して、第２ガイド部材５０Ｂの回転を禁止することが可能な第２アクチュエータ８２と、車両の停止が予測された場合、第２アクチュエータ８２を制御して、第２ガイド部材５０Ｂの回転を車両が停止する前に禁止する制御装置１００と、を備えること。【選択図】図１

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及び２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。特許文献１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。また、特許文献２の無段変速機においては、その回転プレートと各転動要素との間に、固定プレートと同じように回転不能な別の固定プレートが設けられている。その別の固定プレートには、支持軸の他方の端部を径方向に案内するガイド部が形成されている。

特表２０１２−５０６００１号公報 特開２０１２−２２５３９０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（例えば登坂路で車両のずり下がりが起きたとき）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。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、登坂路でのずり下がり時に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第１ガイド部を設けた回転不能な第１ガイド部材と、挿入された前記支持軸の第２突出部を前記径方向へと案内するための第２ガイド部を設け、該第２ガイド部の側壁側に力を作用させることで前記周方向へと回転することが可能な第２ガイド部材と、前記第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、前記変速比が最減速比のときに前記第２ガイド部材の第１係合部に対して第２係合部を係合させることによって、前記第２ガイド部材の回転を禁止する一方、前記最減速比以外の変速比のときに前記第１係合部との係合状態が解除されるよう前記第２係合部を動作させることによって、前記第２ガイド部材の回転を許可する第２アクチュエータと、前記第１及び第２のアクチュエータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、車両の停止が予測された場合、前記第２アクチュエータを制御して、前記第２ガイド部材の回転を車両が停止する前に禁止することを特徴としている。

本発明に係る無段変速機は、車両の停止が予測された場合、車両が停止する前に第２ガイド部材の回転を禁止させておく。このため、この無段変速機は、登坂路でのずり下がり等によって車両停止時に駆動輪が変速レンジに応じた方向とは逆向きに回転したとしても、スキュー角の発散が抑制されるので、支持軸のロックの発生を抑えることができる。

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、キャリアの第２ガイド部材と変速部材について説明する図である。 図３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４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５は、ピン部材の動作について説明する図である。 図６は、第２アクチュエータの電磁弁の動作タイミングについて説明するタイムチャートである。 図７は、第２アクチュエータの電磁弁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７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。

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、これらの間の接触部Ｐ１，Ｐ２にて径方向内側でかつ斜め方向の力（法線力）が加わる。

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２１が連結される。

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と第２軸力発生装置７２は、接続されている２つの回転要素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例えばトルクカム機構である。

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。

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。

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は、傾転平面内において、前述した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が減速側へと無段階に変化する（γ＞１）。

キャリア５０は、第１ガイド部材５０Ａと第２ガイド部材５０Ｂと変速部材５０Ｃとを備える。

第１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。この第１ガイド部材５０Ａ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。この第１ガイド部材５０Ａは、シャフト６０に固定しているので、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。

この第１ガイド部材５０Ａには、支持軸４１の第１突出部４１ａを径方向へと案内するための第１ガイド部５１が設けられている。その第１ガイド部５１は、長手方向（傾転時における第１突出部４１ａの第１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。この例示では、支持軸４１の傾転動作を円滑にするため、第１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、径方向に直交する第１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。この第１ガイド部５１は、遊星ボール４０と支持軸４１の組み合わせ毎に、第１回転中心軸Ｒ１を中心とする放射状に形成される。

第２ガイド部材５０Ｂ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に配置する。この第２ガイド部材５０Ｂは、図１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５４ａと第２円盤部材５４ｂとを備える。その第１円盤部材５４ａと第２円盤部材５４ｂ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５４ａは、第２円盤部材５４ｂよりも各遊星ボール４０側に配置する。この第１円盤部材５４ａと第２円盤部材５４ｂ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５４ａに筒状部を設けている。

この第２ガイド部材５０Ｂ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。尚、この第２ガイド部材５０Ｂは、他の部材から例えば周方向の力が加えられることによって回転する。

この第２ガイド部材５０Ｂには、図２に示すように、支持軸４１の第２突出部４１ｂを径方向へと案内するための第２ガイド部５２が設けられている。図２は、遊星ボール４０側から第２ガイド部材５０Ｂと変速部材５０Ｃを軸線方向に見た図である。この例示では、第１円盤部材５４ａに第２ガイド部５２を設ける。その第２ガイド部５２は、後述するように第２ガイド部材５０Ｂの回転を止めた際に、軸線方向で第１ガイド部５１と対向する位置に設ける。この第２ガイド部５２は、長手方向（傾転時における第２突出部４１ｂの第２ガイド部材５０Ｂ上での移動方向）を径方向に一致させた切欠きであり、第２突出部４１ｂが挿入される。この第２ガイド部５２については、後で詳述する。

変速部材５０Ｃ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。この変速部材５０Ｃは、上記の基準平面を境にして、第２ガイド部材５０Ｂと同じ側に配置する。この例示では、第１円盤部材５４ａと第２円盤部材５４ｂとの間で、かつ、第１円盤部材５４ａの筒状部の外周面上に変速部材５０Ｃを配置する。この変速部材５０Ｃ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。更に、この変速部材５０Ｃは、第２ガイド部材５０Ｂに対する周方向の相対回転を行うことができる。

この変速部材５０Ｃの相対回転には、図２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５０Ｃ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５０Ｃには、図２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５３を設けている。その変速部５３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５０Ｃ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５３に沿って移動することになる。その際、支持軸４１の動きは、第１ガイド部５１と第２ガイド部５２によって規制される。このため、支持軸４１は、変速部材５０Ｃの回転に伴い径方向に移動するので、遊星ボール４０と共に傾転平面に沿った傾転動作を行う。

尚、変速部材５０Ｃと第２円盤部材５４ｂとの間には、この無段変速機１の主要構成部品を内包する第１ケース部材ＣＡ１の一部が配置されている（図１）。

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、前進用の変速レンジ（例えばＤレンジ等）での前進時における第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の回転を正転と定義し、後退用の変速レンジ（Ｒレンジ）での後退時における第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。また、そのような後退時だけでなく、例えば、前進用の変速レンジが選択されているにも拘わらず、車両が登坂路での停止状態からずり下がったときも、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の逆転時に該当する。

遊星ボール４０においては、互いに逆向きの接触部Ｐ１のトラクション力Ｆｔｉｎと接触部Ｐ２のトラクション力Ｆｔｏｕｔとによって、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に第１ガイド部５１における一方の側壁側に向けた力Ｆｉｎ１が作用すると共に、支持軸４１の第２突出部４１ｂに変速部５３における一方の側壁側に向けた力Ｆｏｕｔ１が作用する。その力Ｆｉｎ１と力Ｆｏｕｔ１は、正転時と逆転時とで向きが逆になる。

また、遊星ボール４０には、例えば変速比γが減速側のときに第２動力伝達部材２０との間で傾転方向のスピン力Ｆｓｐｎ１が作用し、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。そして、そのスピン力Ｆｓｐｎ１，Ｆｓｐｎ２によって、第１突出部４１ａには、第１ガイド部材５０Ａの径方向内側に向けた力Ｆｉｎ２が作用し、第２突出部４１ｂには、変速部材５０Ｃの径方向外側に向けた力Ｆｏｕｔ２が作用する。

変速部５３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Ｆｏｕｔ１，Ｆｏｕｔ２によって当該第２突出部４１ｂと変速部５３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５３（溝又は切欠き）は、図２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５０Ｃ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。従って、正転時には、変速比γに拘わらず、第２突出部４１ｂと変速部５３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、図３に示すように、第１突出部４１ａが第１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５３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。尚、図３の下図には、第２突出部４１ｂから変速部５３の側壁側に作用する合力Ｆｇ（分力Ｆｇ１，Ｆｇ２）と、変速部５３の側壁側から第２突出部４１ｂに作用する合力−Ｆｇ（分力−Ｆｇ１，−Ｆｇ２）と、を示している。

しかしながら、逆転時には、第２突出部４１ｂにおける力Ｆｏｕｔ１，Ｆｏｕｔ２の内、力Ｆｏｕｔ１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５３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の第１ガイド部５１や変速部５３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、逆転時に支持軸４１（第２回転中心軸Ｒ２）の前述した傾転平面からのずれを抑えることによって、逆転時のスキュー角αの発散を抑える。

支持軸４１は、第１ガイド部５１における径方向に直交する幅（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（以下、「第１の差」という。）、及び、図３に示す第２ガイド部５２における径方向に直交する幅（切欠き幅）と第２突出部４１ｂにおける当該直交方向の大きさ（第２突出部４１ｂの外径）との差（以下、「第２の差」という。）ｄを小さくし、かつ、逆転時に第２ガイド部材５０Ｂの周方向の回転を禁止することで、逆転時の傾転平面からのずれを小さくすることができる。しかしながら、その第１の差と第２の差ｄを小さくし過ぎた場合は、傾転動作が妨げられてしまう可能性があり、また、後述する車両発進時におけるピン部材９１の抜けを妨げてしまう可能性がある。このため、第１の差と第２の差ｄは、そのような弊害が生じないように下限値を設定する。尚、第２の差ｄの下限値については、後で詳述する。一方、その第１の差と第２の差ｄを大きくし過ぎた場合は、支持軸４１の傾転平面からのずれが大きくなり、制御目標値に対する変速比γのずれも大きくなってしまう。このため、第１の差と第２の差ｄは、変速比γのずれが走行に支障の無い範囲内に抑えられるように上限値を設定する。第１の差は、第１ガイド部５１の幅を小さくすることで実現させてもよく、第１突出部４１ａの大きさ（外径）を大きくすることで実現させてもよい。また、第２の差ｄは、第２ガイド部５２の幅を小さくすることで実現させてもよく、第２突出部４１ｂの大きさ（外径）を大きくすることで実現させてもよい。

ここで、この例示では、各遊星ボール４０と変速部材５０Ｃとの間に第２ガイド部５２を配置している。このため、第２の差ｄは、変速部５３における径方向に直交する幅と第２突出部４１ｂにおける当該直交方向の大きさ（第２突出部４１ｂの外径）との差よりも小さく設定する。これにより、逆転時には、第２ガイド部材５０Ｂの周方向の回転を禁止することで、図４に示すように、第２突出部４１ｂが変速部５３の側壁側と第２ガイド部５２の側壁側とで係止される。そして、第２ガイド部材５０Ｂの回転停止状態で第２突出部４１ｂが係止された場合には、第１突出部４１ａも第１ガイド部５１の側壁側で係止されるので、支持軸４１が拘束され、その動きが規制されて、スキュー角αの発散が抑制される。

この無段変速機１には、第２ガイド部材５０Ｂの回転を許可又は禁止することが可能な回転制御装置を設ける。その回転制御装置は、第２ガイド部材５０Ｂに設けた第１係合部としての穴部５５と、この穴部５５に対して係合することで第２ガイド部材５０Ｂの回転を禁止する第２係合部としてのピン部材９１と、このピン部材９１の穴部５５に対する出し入れ動作を行うアクチュエータ（第２アクチュエータ）８２と、を備える。この例示の穴部５５は、第２ガイド部材５０Ｂの第２円盤部材５４ｂに設けるが、第２円盤部材５４ｂの外周面から径方向外側に向けて延在させた突出部分に形成してもよい。また、ピン部材９１とアクチュエータ８２は、その第２円盤部材５４ｂを内包する第２ケース部材ＣＡ２に設ける。ピン部材９１と穴部５５は、径方向における位置が各々同じ位置となるように配置する。また、このピン部材９１と穴部５５は、変速比γが最減速比γｍａｘのときに周方向における位置が各々同じ位置となるように配置する。従って、変速比γが最減速比γｍａｘのときには、ピン部材９１を穴部５５に挿入して、第２ガイド部材５０Ｂの回転を禁止することができる。尚、最減速比γｍａｘのときにピン部材９１と穴部５５の位置が合いにくい場合には、第２ガイド部材５０Ｂを回転させることが可能なアクチュエータ（図示略）を用いて位置決めを行ってもよい。

アクチュエータ８２は、制御装置１００によって制御される例えば電磁弁を備える。ピン部材９１は、その電磁弁がオフのときに穴部５５から抜き出された状態になる。このため、このときには、第２突出部４１ｂの力Ｆｏｕｔ１による第２ガイド部材５０Ｂの回転が許可される（図５の上図）。一方、ピン部材９１は、その電磁弁がオンのときに第２円盤部材５４ｂに向けて押し出され、軸線方向で穴部５５と向かい合っているならば、その穴部５５に挿入される（図５の下図）。このため、このときには、第２突出部４１ｂの力Ｆｏｕｔ１が第２ガイド部５２の側壁側に作用したとしても、第２ガイド部材５０Ｂの回転が禁止される。よって、穴部５５の穴径とピン部材９１の外径との差は、係合後の第２ガイド部材５０Ｂの周方向の回転を抑えるため、ピン部材９１の出し入れを邪魔しない範囲内で小さくすることが望ましい。つまり、穴部５５の穴径とピン部材９１の外径は、略同等の大きさにすることが望ましい。

制御装置１００は、変速レンジとしてＲレンジが選択された場合、アクチュエータ８１で変速部材５０Ｃを回転させると共に、アクチュエータ８２の電磁弁をオンに制御する。これにより、第２ガイド部材５０Ｂは、変速比γがＲレンジの最減速比γｍａｘになったときにピン部材９１が穴部５５に挿入されて、その回転が禁止される。このため、後退時には、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の回転が逆転するが、支持軸４１が拘束されるので、スキュー角αの発散が抑制される。

ここで、制御装置１００は、前進用の変速レンジが選択されているときに（第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の正転時に）、アクチュエータ８２の電磁弁を常時オフに制御して、第２ガイド部材５０Ｂの回転を許可すればよい。しかしながら、駆動輪は、前進用の変速レンジが選択されているときであっても、その変速レンジに応じた回転方向（つまり前進方向）とは逆向きに回転することがある。そして、その駆動輪の逆向きの回転に伴う力は、出力軸２１等を介して支持軸４１に伝わる。その際には、第２ガイド部材５０Ｂが回転可能な状態になっていると、スキュー角αが発散し、支持軸４１をロックさせてしまう可能性がある。例えば、登坂路で停車している状態からのずり下がり時には、車両重量と車両慣性分の荷重が駆動輪に作用して、駆動輪が変速レンジに応じた方向とは逆向きに回転するので、その荷重に応じた過大な力が支持軸４１に入力される。このため、支持軸４１は、ロックを防ぐために、そのような過大な荷重に耐え得るように外径を太くする必要がある。但し、支持軸４１を太くした場合には、遊星ボール４０の直径も大きくする必要があり、第１及び第２の動力伝達部材１０，２０の外径や筐体等の大型化にも繋がるので、無段変速機１の体格の大型化を招いてしまう。

そこで、前進用の変速レンジが選択されているときには、車速Ｖと変速比γに応じて第２ガイド部材５０Ｂの回転の許可と禁止を制御させることで、駆動輪が変速レンジに応じた方向とは逆向きに回転したときの支持軸４１のロックの発生を抑え、無段変速機１の体格が大型化しないようにする。その第２ガイド部材５０Ｂの制御については、車速Ｖと変速比γとの関係と共に図６のタイムチャートを用いて説明する。

制御装置１００は、車両停止時（Ｖ＝０）に変速比γが最減速比γｍａｘとなるように制御する。このため、制御装置１００は、車両停止時に、アクチュエータ８２の電磁弁をオンに制御して、ピン部材９１を穴部５５に挿入しておくことで、第２ガイド部材５０Ｂの回転を禁止する。

また、制御装置１００は、前進方向への車両発進時に、増速（加速）と共に車速Ｖが第１車速Ｖ１を超えて第２車速Ｖ２（＞Ｖ１）に達したときに、変速比γを最減速比γｍａｘから増速側へと変化させ始める。その変速比γは、車速Ｖの上昇と共に最増速比γｍｉｎまで変化させる。このため、車速Ｖが第２車速Ｖ２まで上昇したときには、第２ガイド部材５０Ｂを回転可能な状態にする必要がある。

ここで、ピン部材９１が穴部５５から抜かれる前は、増速時の駆動力に応じた荷重が支持軸４１に作用しており、その荷重に応じた力が支持軸４１から第２ガイド部５２を介してピン部材９１に作用している。このため、このときには、アクチュエータ８２の電磁弁をオフに制御しても、ピン部材９１が穴部５５から抜け出せない可能性がある。従って、この例示では、そのピン部材９１に作用している荷重を抜くために、前述した第２の差ｄを下記のように設定すると共に、アクチュエータ８２の電磁弁をオフにするタイミングを下記のように設定する。

ピン部材９１が穴部５５から抜けないとき、支持軸４１は、第２ガイド部５２と変速部５３で支えられている。このため、ピン部材９１は、その支持軸４１の保持状態を解除することで、穴部５５から抜け出ることができる。よって、第２の差ｄについては、変速部材５０Ｃを回転させ、変速比γを最減速比γｍａｘから増速側へと変化させたときに、第２突出部４１ｂが第２ガイド部５２の側壁側から一時的に離れることが可能な大きさとする。これにより、増速側への変速を開始したとき（Ｖ＝Ｖ２）には、第２突出部４１ｂが変速部５３の側壁側に沿って移動し、その移動と共に第２突出部４１ｂと第２ガイド部５２の側壁側とが接触しない状態となり、ピン部材９１に作用している荷重が抜けるので、アクチュエータ８２の電磁弁がオフになっていれば、その電磁弁のリターンスプリングの作用でピン部材９１が穴部５５から抜け出て、第２ガイド部材５０Ｂの回転が許可される。従って、その電磁弁は、増速側への変速を開始するまでにオフに制御しておくことが望ましい。このため、制御装置１００には、変速比γを最減速比γｍａｘから増速側へと変化させ始める少し前の段階で（車速Ｖが第１車速Ｖ１まで増速したときに）、アクチュエータ８２の電磁弁をオフに制御させる。

一方、制御装置１００は、前進走行中に、車速Ｖの低下と共に変速比γを減速側へと変化させる。その際、この制御装置１００は、車速Ｖが第２車速Ｖ２まで低下したときに、変速比γを最減速比γｍａｘへと制御する。つまり、その第２車速Ｖ２は、減速している場合、車両が停止させられる可能性を示す車速Ｖといえる。このため、この例示では、車速Ｖが第２車速Ｖ２まで低下したときに、予め第２ガイド部材５０Ｂの回転を禁止しておくことで、車両停止後に駆動輪が変速レンジに応じた方向とは逆向きに回転したときの支持軸４１のロックの発生を抑えることができる。この例示では、その第２車速Ｖ２よりも前の段階でアクチュエータ８２の電磁弁をオンに制御し、変速比γが最減速比γｍａｘになったときにピン部材９１が穴部５５に挿入されるようにする。よって、この例示では、第２車速Ｖ２よりも高速の第３車速Ｖ３（＞Ｖ２）が車両停止を予測するための閾値として利用され、車速Ｖが第３車速Ｖ３まで低下したときにアクチュエータ８２の電磁弁をオンに制御する。ピン部材９１は、その電磁弁のオン制御と共に押し出されるが、変速比γが未だ最減速比γｍａｘになっていないので、穴部５５に挿入されない。制御装置１００は、その後、車速Ｖが第２車速Ｖ２まで低下したときに、変速比γを最減速比γｍａｘに制御する。従って、車速Ｖが第２車速Ｖ２まで低下したときには、ピン部材９１と穴部５５の位置が一致するので、ピン部材９１が穴部５５に挿入されて、第２ガイド部材５０Ｂの回転が禁止される。

図７は、そのアクチュエータ８２の電磁弁の制御について纏めたフローチャートである。

制御装置１００は、前進走行中であるのか否かを判定する（ステップＳＴ１）。

制御装置１００は、前進走行中ではない場合、この演算処理を一旦終わらせる。これに対して、前進走行中の場合、制御装置１００は、加減速判定を行う（ステップＳＴ２）。

加減速判定とは、運転者が車両の加速を要求しているのか、それとも減速を要求しているのかについての判定である。このため、この加減速判定は、車速とアクセル開度とブレーキ操作量等に基づいて行う。

加速との判定の場合、制御装置１００は、車速Ｖが第１車速Ｖ１以下であるのか否かを判定する（ステップＳＴ３）。

車速Ｖが第１車速Ｖ１以下のときは、変速比γが最減速比γｍａｘに制御されている。このため、車速Ｖが第１車速Ｖ１以下の場合、制御装置１００は、アクチュエータ８２の電磁弁に対してオン指令を行う（ステップＳＴ４）。これにより、車速Ｖが第１車速Ｖ１以下の加速走行中は、その電磁弁がオンになり、ピン部材９１が第２ガイド部材５０Ｂに向けて押し出される。

一方、車速Ｖが第１車速Ｖ１よりも高速の場合、制御装置１００は、アクチュエータ８２の電磁弁に対してオフ指令を行う（ステップＳＴ５）。これにより、車速Ｖが第１車速Ｖ１よりも高速の加速走行中は、その電磁弁がオフになり、穴部５５から抜け出る方向の力がピン部材９１に対して作用する。

また、減速との判定の場合、制御装置１００は、車速Ｖが第３車速Ｖ３以下であるのか否かを判定する（ステップＳＴ６）。

車速Ｖが第３車速Ｖ３以下の場合、制御装置１００は、アクチュエータ８２の電磁弁に対してオン指令を行う（ステップＳＴ７）。これにより、車速Ｖが第３車速Ｖ３以下の減速走行中は、その電磁弁がオンになり、ピン部材９１が第２ガイド部材５０Ｂに向けて押し出される。

一方、車速Ｖが第３車速Ｖ３よりも高速の場合、制御装置１００は、アクチュエータ８２の電磁弁に対してオフ指令を行う（ステップＳＴ８）。これにより、車速Ｖが第３車速Ｖ３よりも高速の減速走行中は、その電磁弁がオフになり、穴部５５から抜け出る方向の力がピン部材９１に対して作用する。

以上示したように、本実施例の無段変速機１は、車両の停止が予測された場合、車両が停止する前に第２ガイド部材５０Ｂの回転を禁止させておく。このため、この無段変速機１は、登坂路でのずり下がり等によって車両停止時に駆動輪が変速レンジに応じた方向とは逆向きに回転したとしても、スキュー角αの発散が抑制されるので、支持軸４１のロックの発生を抑えることができる。従って、この無段変速機１は、例えば、そのずり下がりの後で登坂路を前進させようとした際に、動力源の動力を駆動輪に伝えることができ、また、変速比γを変えることができる。更に、この無段変速機１は、ロックの発生に備えて支持軸４１を太くしなくてもよいので、体格の大型化を抑制することができる。

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 第１ガイド部材
５０Ｂ 第２ガイド部材
５０Ｃ 変速部材
５１ 第１ガイド部
５２ 第２ガイド部
５３ 変速部
５５ 穴部（第１係合部）
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）
９１ ピン部材（第２係合部）
１００ 制御装置

Claims (1)

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第１ガイド部を設けた回転不能な第１ガイド部材と、
   挿入された前記支持軸の第２突出部を前記径方向へと案内するための第２ガイド部を設け、該第２ガイド部の側壁側に力を作用させることで前記周方向へと回転することが可能な第２ガイド部材と、
   前記第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、
   前記変速比が最減速比のときに前記第２ガイド部材の第１係合部に対して第２係合部を係合させることによって、前記第２ガイド部材の回転を禁止する一方、前記最減速比以外の変速比のときに前記第１係合部との係合状態が解除されるよう前記第２係合部を動作させることによって、前記第２ガイド部材の回転を許可する第２アクチュエータと、
   前記第１及び第２のアクチュエータを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、車両の停止が予測された場合、前記第２アクチュエータを制御して、前記第２ガイド部材の回転を車両が停止する前に禁止することを特徴とした無段変速機。

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