JP2023061624A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】伝達トルクを大きくすることができ、変速比を容易に変更することができる無段変速機を提供すること。【解決手段】入力軸２の一端部側に出力軸３が同軸で配置される。サンローラ２Ａよりも出力軸３側に配置されたシフトドラム３４と、サンローラ２Ａよりも入力軸２側に配置されたキャリア４と、シフトドラム３４に設けられ、支持軸１６の出力軸３側の端部を揺動自在に支持する第１支持部４６と、キャリア４に設けられ、支持軸１６の入力軸２側の端部を揺動自在に支持する自動調心軸受１７からなる第２支持部４７と、を備える。シフトドラム３４およびキャリア４は、入力軸２の軸方向に移動自在で、かつ、入力軸２の周りには回転不能に設けられる。第１支持部４６は、シフトドラム３４の溝３４Ａ内に揺動自在に保持された球状のガイドローラ３５と、ガイドローラ３５に設けられた軸受５４と、からなる。【選択図】図１

Description

本発明は、無段変速機に関する。

駆動力源の動力を無段階で変速する無段変速機として、特許文献１に記載されるものが知られている。特許文献１に記載される無段変速機は、入力軸の中心軸線上に中心を有するとともに中心軸線の方向に可動に設けられた変速リングと、中心軸線上に頂点をもつ仮想円錐面内に等間隔に配列され入力ローラに外接しかつ出力リングに内接する第１円錐部及び変速リングに内接する第２円錐部を有する複数の遊星ローラと、複数の遊星ローラを各々の回転軸線回りに自転可能にかつ中心軸線回りに公転可能に保持する可動ホルダと、中心軸線の方向にスラスト荷重を発生するローディングカム機構とを備えており、変速リングの位置を制御することにより、連続的な無段階の変速を行うようになっている。

特許第６０７１３０９号公報

ここで、遊星ローラを用いる無段変速機にあっては、伝達トルクが大きいことが望ましいが、伝達トルクを大きくするためには、遊星ローラへの入力ローラおよび出力リングの接触部位の接触圧力を大きくして、各接触部位の法線力を大きくする必要がある。一方で、接触圧力を大きくすると、遊星ローラへの入力ローラおよび出力リングの接触部位の位置を変化させるために大きな操作力が必要となってしまい、変速比を容易に変更することができない。

しかしながら、特許文献１に記載の無段変速機にあっては、変速比を変更するために必要な操作力について検討されていないため、変速比を容易に変更することができないという問題があった。

そこで、本発明は、伝達トルクを大きくすることができ、変速比を容易に変更することができる無段変速機を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、駆動力源から回転動力が入力される入力軸に設けられた入力部材と、前記入力部材から入力された回転動力を出力軸に伝達する出力部材と、前記入力部材と前記出力部材とが接触する円錐面を有し、円錐台形状に形成された遊星コーンと、前記遊星コーンを回転自在でかつ、軸線方向に移動自在に支持する支持軸と、前記遊星コーンの円錐面における前記入力部材の接触位置、および前記遊星コーンの円錐面における前記出力部材の接触位置を変更することにより、前記入力軸の回転動力を、前記遊星コーンを介して前記出力軸に無段階で変速する移動機構と、を備える無段変速機であって、前記入力軸の一端部側に前記出力軸が同軸で配置され、前記入力軸の軸方向で前記入力部材よりも前記出力軸側に配置されたシフトドラムと、前記入力軸の軸方向で前記入力部材よりも前記入力軸側に配置されたキャリアと、前記シフトドラムに設けられ、前記支持軸の前記出力軸側の端部を揺動自在に支持する第１支持部と、前記キャリアに設けられ、前記支持軸の前記入力軸側の端部を揺動自在に支持する第２支持部と、を備え、前記シフトドラムおよび前記キャリアは、前記入力軸の軸方向に移動自在で、かつ、前記入力軸の周りには回転不能に設けられており、前記第１支持部は、前記シフトドラムに形成された溝内に揺動自在に保持された球状のガイドローラと、前記ガイドローラの内部に設けられた軸受と、からなり、前記第２支持部は、前記キャリアに保持される自動調心軸受からなる、ことを特徴とする。

このように、本発明によれば、伝達トルクを大きくすることができ、変速比を容易に変更することができる無段変速機を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る無段変速機の高速時における入力軸の回転中心軸と支持軸の軸心での断面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る無段変速機における入力軸の回転中心軸とシフトドラム保持部材に沿った断面図である。 図３は、本発明の一実施例に係る無段変速機の低速時における入力軸の回転中心軸と支持軸の軸心での断面図である。 図４は、本発明の一実施例に係る無段変速機の遊星コーンのスキュー時の接触面の変位を示す斜視図である。

本発明の一実施の形態に係る無段変速機は、駆動力源から回転動力が入力される入力軸に設けられた入力部材と、入力部材から入力された回転動力を出力軸に伝達する出力部材と、入力部材と出力部材とが接触する円錐面を有し、円錐台形状に形成された遊星コーンと、遊星コーンを回転自在でかつ、軸線方向に移動自在に支持する支持軸と、遊星コーンの円錐面における入力部材の接触位置、および遊星コーンの円錐面における出力部材の接触位置を変更することにより、入力軸の回転動力を、遊星コーンを介して出力軸に無段階で変速する移動機構と、を備える無段変速機であって、入力軸の一端部側に出力軸が同軸で配置され、入力軸の軸方向で入力部材よりも出力軸側に配置されたシフトドラムと、入力軸の軸方向で入力部材よりも入力軸側に配置されたキャリアと、シフトドラムに設けられ、支持軸の出力軸側の端部を揺動自在に支持する第１支持部と、キャリアに設けられ、支持軸の入力軸側の端部を揺動自在に支持する第２支持部と、を備え、シフトドラムおよびキャリアは、入力軸の軸方向に移動自在で、かつ、入力軸の周りには回転不能に設けられており、第１支持部は、シフトドラムに形成された溝内に揺動自在に保持された球状のガイドローラと、ガイドローラの内部に設けられた軸受と、からなり、第２支持部は、キャリアに保持される自動調心軸受からなる、ことを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る無段変速機は、伝達トルクを大きくすることができ、変速比を容易に変更することができる。

以下、本発明の一実施例に係る無段変速機について、図面を用いて説明する。

図１から図４は、本発明の一実施例に係る無段変速機を示す図である。なお、説明で使用する方向（上下左右）は説明の便宜上用いる方向である。図１から図３の断面図は、本発明の一実施例に係る無段変速機の上側の断面図であり、説明で使用する上下方向はこの図面に従う。つまり、図示されていない下側に関しては、上下の配置関係が逆となる。入力軸の回転中心軸を基準に言い換えると、入力軸の回転中心軸から径方向に離れる方向を上方として説明し、逆に、入力軸の回転中心軸に近づく方向を下方として説明する。左右方向も図面に従う。つまり、駆動力源が接続される入力軸２が配置される側を右側とし、この方向は入力側、入力軸側とも称する。逆に、駆動輪が接続される出力軸３が配置される側を左側とし、この方向は出力側、出力軸側とも称する。図４は、上方から見た遊星コーン５を説明する図であり、この図における前後方向は図面の座標指示に従うものとする。

まず、構成を説明する。図１において、無段変速機１は、車両に搭載されており、内燃機関やモータ等の駆動力源１０の回転動力を無段階に変速して図示しない駆動輪に伝達する。

無段変速機１は、変速機ケース４１と、駆動力源１０から回転動力が入力される入力軸２と、この入力軸２に取付けられた入力部材としてのサンローラ２Ａと、サンローラ２Ａから入力された回転動力を出力軸３に伝達する出力部材としてのリングローラ６と、出力軸３とを備えている。

また、無段変速機１は、キャリア４と、サンローラ２Ａとリングローラ６とが接触する円錐面１４ｄ、１５ｄを有し、円錐台形状に形成された複数の遊星コーン５と、遊星コーン５を回転自在でかつ、軸線方向に移動自在に支持する支持軸１６と、を備えている。

また、無段変速機１は移動機構３０を備えており、移動機構３０は、遊星コーン５を入力軸２の軸方向に沿って移動させ、遊星コーン５の円錐面１４ｄにおけるサンローラ２Ａの接触位置Ｐ１、および遊星コーン５の円錐面１５ｄにおけるリングローラ６の接触位置Ｐ２を変更する。この変更により、無段変速機１は、入力軸２の回転動力を遊星コーン５を介して無段階で変速して出力軸３に出力する。

変速機ケース４１は、ライトケース４２と、このライトケース４２の左端部にボルト４１Ａにより連結されたレフトケース４３とから構成されている。変速機ケース４１の内部には、無段変速機１を構成する後述する各部材およびトラクションオイルが収容されている。

入力軸２は、左右方向に延びており、入力軸２の右端には駆動力源１０が連結されている。入力軸２の長手方向の中央部には径方向に突出する環状の拡径部２ａが形成されており、この拡径部２ａの外周にはサンローラ２Ａがボルト２ｂにより取り付けられている。サンローラ２Ａは、入力軸２と同軸の円環状の形状を有し、入力軸２から突出するように大径に形成されている。

なお、左右方向に延びる入力軸２に沿う軸線２ｒは入力軸２の回転中心軸であり、入力軸２は軸線２ｒを中心に回動する。軸線２ｒの方向を軸線方向という。

出力軸３は、入力軸２の軸線２ｒと同軸に設けられている。詳しくは、出力軸３は、入力軸２の左端部側に同軸で配置されている。出力軸３は、レフトケース４３から突出する筒状の軸部３Ａと、軸部３Ａの右端から径方向の外方に広がる円盤状の拡径部３Ｂと、拡径部３Ｂの外周端から右方に延びる筒状で入力軸２の左端部が挿入される大径の大径部３Ｃと、大径部３Ｃの右端から径方向の外方に広がる円盤状の拡径部３Ｄとを備えている。軸部３Ａ、拡径部３Ｂ、３Ｄおよび大径部３Ｃは、１つの部材から構成されている。

出力軸３は、さらに筒状のアウトプットドラム３Ｅを有している。アウトプットドラム３Ｅは、入力軸２と同軸上に配置されており、拡径部３Ｄの径方向の外周縁から右方に延び、右方に行くほど入力軸２から径方向に離れる方向に拡径している。アウトプットドラム３Ｅの右端となる大径側端部には、円環形状のリングローラ６がボルト６ａにより取付けられている。

アウトプットドラム３Ｅは、軸部３Ａ、拡径部３Ｂ、３Ｄおよび大径部３Ｃとは別部材で構成されている。アウトプットドラム３Ｅの左端となる小径側端部が拡径部３Ｄに連結されて一体化されている。すなわち、出力軸３は、各構成部材のうちアウトプットドラム３Ｅが他の部材と別体で構成された、接合構造となっている。これにより、出力軸３の製造作業の作業性を向上でき、出力軸３の生産性を向上できる。

出力軸３の軸部３Ａには図示しないファイナルドライブギヤが取付けられており、ファイナルドライブギヤは、図示しないディファレンシャル装置のファイナルドリブンギヤに噛み合っている。ディファレンシャル装置は、図示しない左右のドライブ軸を介して左右の駆動輪に接続されている。ディファレンシャル装置は、出力軸３から伝達される駆動力源１０の回転動力を左右のドライブ軸に分配し、左右の駆動輪に伝達する。

キャリア４は、入力軸２の周りに配置されている。キャリア４は、複数の遊星コーン５を回転（自転）可能に軸支する支持軸１６を保持している。つまり、入力軸２はキャリア４を貫通する様に配置され、複数の遊星コーン５は入力軸２を取り囲む様に配置されている。

キャリア４は、支持軸１６を自動調心軸受１７を介して保持している。自動調心軸受１７は、外輪１７ａと、球体１７ｂと、球体１７ｂを介して外輪１７ａに回転自在に連結される内輪１７ｃとを有する。自動調心軸受１７は、球体１７ｂを用いた自動調心ボールベアリングからなる。自動調心軸受１７は、その内輪１７ｃに取付けられた支持軸１６の入力軸２側の端部１６Ａ（右端部）を揺動自在に支持している。自動調心軸受１７は、支持軸１６の軸心１６ｒの方向に変位しないように支持軸１６を支持している。自動調心軸受１７は第２支持部４７を構成する。

図２において、キャリア４の内周面には、ボールスプライン４ｃを介して後述するシフトフランジ３２が接している。ボールスプライン４ｃは、キャリア４とシフトフランジ３２との入力軸２の周りの相対回転を規制し、入力軸２の軸方向の相対移動を許容している。シフトフランジ３２はキャリア４を貫通する様に配置され、シフトフランジ３２には入力軸２が貫通する様に配置されている。つまり、シフトフランジ３２は、キャリア４の内径側で入力軸２を取り囲む様に配置されている。

キャリア４は、入力軸２の軸方向でサンローラ２Ａよりも入力軸２側（右側）に配置されている。キャリア４には、外周に入力軸２の軸方向に延びて外径側（外側）に開放するガイド溝４０が形成されている。そして、ガイド溝４０の内部空間には、変速機ケース４１に固定されたガイドフォロア４５が配置され、ガイドフォロア４５がガイド溝４０に当接している。ガイドフォロア４５は、入力軸２に対して略垂直な方向に沿って外部から挿通されるボルト４４によって変速機ケース４１に固定されている。ガイドフォロア４５とガイド溝４０は、キャリア４が変速機ケース４１に対して回転することを規制し、かつ、キャリア４が入力軸２の軸方向へ移動することを許容および案内する。ガイドフォロア４５は、玉軸受と同様に構成されており、玉軸受の外輪に相当しガイド溝４０に当接する接触部４５Ａを有している。そして、接触部４５Ａが回転することで、ガイドフォロア４５とガイド溝４０との接触部の摩擦抵抗が低減することにより、キャリア４はガイド溝４０の延びる方向に容易に移動することができる。

このように、ガイド溝４０内に当接するガイドフォロア４５によってキャリア４の入力軸２の周りの回転が規制されているため、キャリア４とボールスプライン４ｃを介して接続されているシフトフランジ３２も、変速機ケース４１に対して回転することが規制される。また、キャリア４は、ガイド溝４０およびボールスプライン４ｃによって入力軸２の軸方向への移動が許容および案内される。なお、ボルト４４に形成された雄ねじとガイドフォロア４５に形成された雌ねじとの螺合により、ガイド溝４０の内部空間に配置されたガイドフォロア４５が変速機ケース４１に固定されている。つまり、ボルト４４およびガイドフォロア４５は、互いに螺合して変速機ケース４１を挟み込むことにより変速機ケース４１に固定されている。また、ボルト４４が挿通される変速機ケース４１の孔の直径はボルト４４の直径よりも大きく形成されており、変速機ケース４１とボルト４４との間に隙間が設けられているので、その隙間の範囲内で、変速機ケース４１に対するボルト４４およびガイドフォロア４５の位置を微調整することができる。つまり、キャリア４のガイド溝４０の位置に合わせて、ガイドフォロア４５の位置を微調整することができる。

なお、シフトフランジ３２の外周面の左端部には、径方向の外方に突出する規制部３２Ａが形成されている。また、シフトフランジ３２の外周面の右端部には、径方向の外方に突出するサークリップ３２Ｂが装着されている。シフトフランジ３２に対する入力軸２の軸方向へのキャリア４の相対移動量が大きくなると、規制部３２Ａおよびサークリップ３２Ｂがキャリア４に接触し、それ以上のキャリア４の相対移動が制限される。つまり、シフトフランジ３２には、キャリア４の移動範囲を制限する規制部３２Ａやサークリップ３２Ｂがボールスプライン４ｃの軸方向の両側に配置されている。

図１において、遊星コーン５は、支持軸１６を介してキャリア４およびシフトドラム３４に支持されている。キャリア４は、遊星コーン５に対して入力軸２の軸方向でサンローラ２Ａよりも入力軸２側に配置されている。シフトドラム３４は、遊星コーン５に対して入力軸２の軸方向でサンローラ２Ａよりも出力軸３側に配置されている。シフトドラム３４の内周側にはニードルベアリング６３が保持されおり、ニードルベアリング６３は、入力軸２を回転自在に支持している。つまり、シフトドラム３４には入力軸２が貫通配置されており、シフトドラム３４はニードルベアリング６３を介して相対回転自在に入力軸２にて支持されている。

遊星コーン５は、サンローラ２Ａが接触する円錐台形状の入力側遊星コーン１４と、入力側遊星コーン１４と別体に設けられ、リングローラ６が接触する円錐台形状の出力側遊星コーン１５と、を有する。入力側遊星コーン１４および出力側遊星コーン１５は、双方の底面１４ｂ、１５ｂが向き合う姿勢で、支持軸１６に対して相対回転自在に支持軸１６によって支持されている。つまり、入力側遊星コーン１４および出力側遊星コーン１５は、底面が対向するように逆向きに支持軸１６に回転自在に取付けられている。入力側遊星コーン１４および出力側遊星コーン１５は、支持軸１６の端部の自動調心軸受１７とガイドローラ３５の範囲内で軸心１６ｒの方向に移動できるように、支持軸１６によって支持されている。なお、組み立てられた状態では、入力側遊星コーン１４はサンローラ２Ａに当接することで支持軸１６の出力軸３側（左端側）の位置が規制され、出力側遊星コーン１５はリングローラ６に当接することで支持軸１６の入力軸２側（右端側）の位置が規制される。

遊星コーン５は、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５との間にボールカム機構２１を有している。ボールカム機構２１は、入力側遊星コーン１４の底面１４ｂと出力側遊星コーン１５の底面１５ｂとを連結して入力側遊星コーン１４から出力側遊星コーン１５、あるいは、出力側遊星コーン１５から入力側遊星コーン１４に動力を伝達する。

ボールカム機構２１は、入力側遊星コーン１４の底面１４ｂに形成された複数の入力側カム溝１４ｆと、出力側遊星コーン１５の底面１５ｂに形成された複数の出力側カム溝１５ｆと、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆとにまたがる様に収容された球体２０とを有している。入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆは、同数形成されており、支持軸１６の軸心１６ｒを中心とする円周方向に沿って延びている。

入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆは、支持軸１６の軸心１６ｒを中心とする径方向に沿った断面の形状が、球体２０の半径寸法と同じ半径寸法の円弧形状となっている。このため、入力側カム溝１４ｆおよび出力側カム溝１５ｆに挟まれた空間内に配置された球体２０は、支持軸１６の軸心１６ｒを中心とする径方向には移動しない。そして、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆは、それぞれ円周方向で深さが変化するように形成されている。具体的には、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆは、円周方向の中央が深く、円周方向の中央から円周方向の両端に近づくに従って漸次浅くなる形状に形成されている。つまり、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆは、円周方向の端部ほど浅く形成されている。そして、球体２０は、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆに沿って円周方向に転動自在であり、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆは、支持軸１６の軸心１６ｒを中心とする径方向の溝幅寸法が、当該位置の溝底に当接する球体２０の寸法（遊星コーン５の底面１４ｂ、１５ｂで切断した時の断面寸法）と同程度となるように設定されている。このため、入力側カム溝１４ｆおよび出力側カム溝１５ｆの溝幅は、円周方向の中央が広く、円周方向の中央から円周方向の両端に近づくに従って漸次細くなる形状に形成されている。

入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆは、底面１４ｂと底面１５ｂを合わせた時に対向する位置に形成されており、その形状は同一である。また、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５は、同一形状に形成されている。つまり、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５は、同一形状であって互換性があり、生産性が向上されている。

換言すれば、遊星コーン５は、入力側遊星コーン１４を出力側遊星コーン１５の位置に入れ替え、出力側遊星コーン１５を入力側遊星コーン１４の位置に入れ替えても同一形状の遊星コーン５を構成できる。

入力側遊星コーン１４は、球体２０を介して出力側遊星コーン１５に動力を伝達するようになっている。球体２０は、例えば、鋼球から構成されているが、鋼球に限定されるものではない。

本実施例では、遊星コーン５の入力側遊星コーン１４の円錐面１４ｄとサンローラ２Ａとの接触位置Ｐ１に隙間を設けるように寸法公差が設定され、かつ、遊星コーン５の出力側遊星コーン１５の円錐面１５ｄとリングローラ６との接触位置Ｐ２に隙間を設けるように寸法公差が設定されている。つまり、接触位置Ｐ１、Ｐ２が圧入になることが無いように、各部の寸法が設定されている。これにより、無段変速機１への遊星コーン５の組付け作業を容易に行うことができる。

遊星コーン５において、サンローラ２Ａから入力側遊星コーン１４に動力が入力されると、トルク差によって入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５との回転方向の位置がずれるように一時的に相対回転する。つまり、サンローラ２Ａから入力側遊星コーン１４に動力が入力されると、出力側遊星コーン１５のリングローラ６との接触または出力側遊星コーン１５の自重による慣性により、出力側遊星コーン１５の回転が入力側遊星コーン１４の回転に遅れる状態が一時的に発生する。これにより、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５との回転方向の相対的な位置がずれ、球体２０が入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの内部を移動（転動）する。球体２０が入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの内部を移動（転動）するとボールカム機構２１が作用する。この場合、球体２０によって入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５が支持軸１６の軸線方向に離される。

つまり、球体２０が移動すると、球体２０が当接する入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの位置が変わり、深さの異なる場所に球体２０が変位することになるので、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆからの球体２０の突出量が変化して、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５が支持軸１６の軸線方向に離れたり近づいたりする。

すなわち、球体２０が位置する入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの深さが浅くなっていく場合には、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５が支持軸１６の軸線方向に離れていき、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５との回転方向の相対的な動きが収まると球体２０を介して一体的に回転する。この状況は、伝達するトルクが増大する場合であって、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５が支持軸１６の軸線方向に離れていき、入力側遊星コーン１４とサンローラ２Ａ、および、出力側遊星コーン１５とリングローラ６がより強く接触し、大きなトルク伝達が可能となる。

一方、球体２０が位置する入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの深さが深くなっていく場合には、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５が支持軸１６の軸線方向に近づき、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５との回転方向の相対的な動きが収まると球体２０を介して一体的に回転する。この状況は、伝達するトルクが減少する場合であって、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５が支持軸１６の軸線方向に近づき、入力側遊星コーン１４をサンローラ２Ａに押し付ける力、および、出力側遊星コーン１５をリングローラ６に押し付ける力が弱くなり、トルク伝達に不要な押し付け力を解消できて耐久性を向上させることができる。

入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５は、トルク差による相対的な動き（ずれ）を除いて、ボールカム機構２１を介して連結されて支持軸１６の軸心１６ｒを中心に一体的に回転する。

なお、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５が支持軸１６の軸線方向で最も離れた状態でも、球体２０が入力側カム溝１４ｆおよび出力側カム溝１５ｆから抜け出ない。換言すれば、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５は、球体２０の直径よりも小さい距離の範囲で支持軸１６の軸線方向に移動する。

また、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの円周方向の両端は、球体２０に当接してそれ以上の入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５のずれ（相対的な回転角度）を規制するストッパとしての機能を有する。

遊星コーン５は、入力側遊星コーン１４の底面１４ｂと出力側遊星コーン１５の底面１５ｂとの間に圧縮状態で設けられた弾性部材５Ａを有する。弾性部材５Ａは、例えば、皿ばねやウェーブワッシャからなり、圧縮時に復元力を発生する。遊星コーン５がトルクを伝達しない状態でも、弾性部材５Ａの付勢力（復元力）は、入力側遊星コーン１４をサンローラ２Ａに押しつけ、出力側遊星コーン１５をリングローラ６に押しつける。これにより、入力側遊星コーン１４がサンローラ２Ａに対して空転することを防止でき、出力側遊星コーン１５がリングローラ６に対して空転することを防止でき、遊星コーン５は滑ることなくトルクを伝達可能となる。つまり、サンローラ２Ａから入力側遊星コーン１４に動力が入力されると、出力側遊星コーン１５の自重による慣性の大きさに関わらず当接するリングローラ６からの力で、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５との相対回転を直ちに発生させることができ、ボールカム機構２１を作用させることができる。なお、弾性部材５Ａは、ボールカム機構２１の作動に影響を与えないように、入力側カム溝１４ｆおよび出力側カム溝１５ｆや球体２０との干渉を回避できるように、その形状および設置位置が決定され、入力側遊星コーン１４あるいは出力側遊星コーン１５に取付けられている。

支持軸１６の出力軸３側の端部１６Ｂ（左端部）は、第１支持部４６によって揺動自在に支持されている。第１支持部４６は、シフトドラム３４に形成された溝３４Ａ内に揺動自在に保持された球状のガイドローラ３５と、ガイドローラ３５の内部に設けられた軸受５４と、から構成されている。軸受５４は、ニードル軸受からなり、支持軸１６の端部１６Ｂをガイドローラ３５に対して支持している。シフトドラム３４に形成された溝３４Ａは、入力軸２に緩やかに巻きつくように形成された螺旋溝であって、入力軸２の軸方向への変位に伴い円周方向に変位するように形成されている。そして、溝３４Ａは、ガイドローラ３５を揺動自在に保持するだけでなく、シフトドラム３４が入力軸２の軸方向に変位することでガイドローラ３５を入力軸２の円周方向に僅かに移動させる。

支持軸１６は、軸心１６ｒが入力軸２の軸線２ｒに対して傾斜するように、入力軸２の軸線２ｒに対して傾斜した姿勢で設置されている。具体的には、支持軸１６の軸心１６ｒは、その中心軸が左方に行くほど入力軸２に近づくように、入力軸２の軸線２ｒに対して傾斜して設置されている。

遊星コーン５は、移動機構３０によってシフトドラム３４が入力軸２の軸線２ｒの方向に移動されることで、シフトドラム３４、シフトドラム保持部材３３、シフトフランジ３２およびキャリア４とともに入力軸２の軸線２ｒの方向に移動する。

遊星コーン５は、入力軸２の径方向外方において入力軸２を取り囲むように、周方向に等間隔で複数個設けられている。これにより、各遊星コーン５からサンローラ２Ａやリングローラ６に作用する法線力を打ち消しあうことができる。また、本発明の一実施の形態に係る無段変速機１では、奇数個の遊星コーン５を設けている。これにより、入力軸２の軸線２ｒを含む平面上に支持軸１６が複数存在しないので、遊星コーン５の設置の自由度が向上される。

入力側遊星コーン１４の円錐面１４ｄにはサンローラ２Ａが接触しており、出力側遊星コーン１５の円錐面１５ｄにはリングローラ６が接触している。

入力側遊星コーン１４は、その円錐面１４ｄの母線が入力軸２の軸線２ｒと平行に延びてサンローラ２Ａと常時接触する円錐面を構成するような姿勢で設置されている。

出力側遊星コーン１５は、その円錐面１５ｄの母線が入力軸２の軸線２ｒと平行に延びてリングローラ６と常時接触する円錐面を構成するような姿勢で設置されている。

すなわち、遊星コーン５は入力軸２の軸線２ｒの方向に移動したとしても、サンローラ２Ａと常時接触する円錐面とリングローラ６と常時接触する円錐面とが入力軸２の軸線２ｒと平行となるような姿勢を保持しながら入力軸２の軸線２ｒの方向に移動するので、円錐面１４ｄとサンローラ２Ａの接触を維持するとともに、円錐面１５ｄとリングローラ６の接触を維持する。

図２に示すように、移動機構３０は、シフトドラム３４に接続された変速操作部３１を備えており、変速操作部３１は、アクチュエータ等によって外部から操作されることによりシフトドラム３４を入力軸２の軸方向に移動させる。

移動機構３０は、さらに、シフトフランジ３２とシフトドラム保持部材３３と、を備えている。シフトフランジ３２は、変速操作部３１の外周側、かつキャリア４の内周側に設けられ、変速操作部３１が操作されることで入力軸２の軸方向に移動する。シフトドラム保持部材３３は、シフトフランジ３２とシフトドラム３４とを、入力軸２の軸方向に一体で移動可能に連結している。シフトドラム保持部材３３は、遊星コーン５の間に入力軸２の軸方向に延びる様に配置されている柱状の部材であって、複数設けられている。ここで、キャリア４は、ガイドフォロア４５およびガイド溝４０によって、入力軸２の軸方向に移動自在で、かつ、入力軸２の周りには回転不能となるように設けられている。また、シフトフランジ３２は、ボールスプライン４ｃを介してキャリア４により、入力軸２の軸方向に移動自在で、かつ、入力軸２の周りには回転不能となっている。そのため、シフトドラム保持部材３３によってシフトフランジ３２に連結されたシフトドラム３４も、入力軸２の軸方向に移動自在で、かつ、入力軸２の周りには回転不能に設けられている。

変速操作部３１は、径方向に広がる円盤部の操作部３１Ａと、外周面に送りねじが形成された軸部３１Ｂとを有している。また、シフトフランジ３２は、変速操作部３１の軸部３１Ｂの外周部を取り囲むように円環状に形成されている。シフトフランジ３２の内周面には軸部３１Ｂと螺合する送りねじが形成されている。シフトフランジ３２の左端部にはシフトドラム保持部材３３が連結されている。シフトドラム保持部材３３は、シフトフランジ３２からサンローラ２Ａの上方を通過して左方に延びる棒状に形成されている。シフトドラム保持部材３３の左端部は、シフトドラム３４に連結されている。

移動機構３０において、変速操作部３１が外部から回転操作されると、送りねじ機構によってシフトフランジ３２が入力軸２の軸方向に移動する。そして、シフトフランジ３２にシフトドラム保持部材３３を介して連結されているシフトドラム３４は、シフトフランジ３２と一体で入力軸２の軸方向に移動する。シフトドラム３４が動くと、ガイドローラ３５に対するシフトドラム３４の溝３４Ａの位置が変わる。前述した様に、溝３４Ａは入力軸２回りの螺旋溝に形成されており、シフトドラム３４の軸方向への変位に伴いガイドローラ３５の位置を入力軸２の円周方向に僅かに移動させる。すると、支持軸１６が入力軸２に対してねじれの方向に傾き、遊星コーン５が姿勢変化して傾転（スキュー）している状態となる。傾転（スキュー）状態の遊星コーン５は支持軸１６の傾きを解消する方向の力を受け、傾きを解消するべくガイドローラ３５がシフトドラム３４の溝３４Ａ内を移動し、傾きが解消した段階で移動は終了する。傾きが解消するガイドローラ３５の位置は、シフトドラム３４が動く前にガイドローラ３５が位置していた溝３４Ａ内の位置である。この移動はシフトドラム３４が移動すると即座に自動的に発生する。このため、あたかもシフトドラム３４に保持されたガイドローラ３５がシフトドラム３４とともに移動し、遊星コーン５が同方向に移動するように見える。このとき、キャリア４は、ボールスプライン４ｃにより、シフトフランジ３２とは別体で遊星コーン５の移動に付随して同方向に移動する。本実施例では、キャリア４は、シフトフランジ３２の移動に起因する遊星コーン５の傾転により生じた分力により、傾転が解消される位置まで移動する。

なお、本実施例では、送りねじ機構によってシフトフランジ３２が軸方向に移動するが、送りねじ機構を用いることなくシフトフランジ３２をアクチュエータによって直接的に軸方向に移動させるようにしてもよい。また、シフトドラム３４が軸方向の他方に移動した場合も同様に、遊星コーン５が移動し、遊星コーン５に付随してキャリア４がシフトドラム３４の移動方向に移動する。これらの働きから、遊星コーン５の姿勢や配置が適切に保たれ、それに倣う様にシフトドラム３４やキャリア４の位置が調整されるので、第１支持部４６と第２支持部４７の位置関係を規定する部品を不要とすることができ、部品製造時の寸法管理を容易にして、生産性を向上させることができる。

変速操作部３１の操作部３１Ａは変速機ケース４１の外部に配置されている。変速操作部３１の軸部３１Ｂは、変速機ケース４１の内部に配置されており、入力軸２の外周面を取り囲んでいる。

操作部３１Ａの内周面と入力軸２の外周面との間には、シール部材６４が設けられている。変速操作部３１の軸部３１Ｂの右端部の外周面と変速機ケース４１の右端部の内周面との間には、シール部材６５が設けられている。さらに、出力軸３の軸部３Ａの外周面と変速機ケース４１の左端部の内周面との間には、シール部材６６が設けられている。これらのシール部材６４、６５、６６は、変速機ケース４１の内部から外部へのトラクションオイルの漏出を防止し、変速機ケース４１の外部から内部への異物の侵入を防止している。

変速操作部３１の軸部３１Ｂの右端部の内周面と入力軸２の外周面との間には玉軸受６１が設けられている。変速操作部３１の軸部３１Ｂの左端部の内周面と入力軸２の外周面との間には玉軸受６２が設けられている。

変速操作部３１の軸部３１Ｂの右端部の近傍であってシール部材６５の左側には、玉軸受５３が設けられている。玉軸受５３は、球状の転動体５３ｂと、この転動体５３ｂを介して相対回転自在な外輪５３ａおよび内輪５３ｃと、を有している。玉軸受５３の内輪５３ｃは軸部３１Ｂに嵌合されており、軸部３１Ｂに装着されたサークリップ５３ｄによって軸方向に抜け止めされている。玉軸受５３の外輪５３ａは変速機ケース４１の右端部の内周面に嵌合されている。

このように、本実施例では、変速操作部３１が、玉軸受５３によって変速機ケース４１に対して回転自在に支持されている。また、入力軸２の右端側の部位が、玉軸受６１、６２によって変速操作部３１に対して回転自在に支持されている。

本実施例の無段変速機１において、遊星コーン５の円錐面１４ｄとサンローラ２Ａとの接触位置Ｐ１と、遊星コーン５の円錐面１５ｄとリングローラ６との接触位置Ｐ２とが、入力軸２の軸方向の位置で同位置にある。言い換えれば、サンローラ２Ａとリングローラ６とは、入力軸２の軸に垂直な同一断面上に位置しており、入力軸２の径方向に対向している。このため、前述の傾転（スキュー）状態を除きサンローラ２Ａおよびリングローラ６の接触圧力によって、遊星コーン５の軸心１６ｒを傾けるような回転モーメントが発生することがない。

本実施例の無段変速機１において、サンローラ２Ａにおける遊星コーン５の円錐面１４ｄとの接触位置Ｐ１、およびリングローラ６における遊星コーン５の円錐面１５ｄとの接触位置Ｐ２は、それぞれ入力軸２と略平行に延びている。つまり、遊星コーン５に対するサンローラ２Ａおよびリングローラ６の接触面は、入力軸２と略平行に延びている円筒形状となっている。

本実施例の無段変速機１はボールベアリング５０を備えている。ボールベアリング５０は、変速機ケース４１に嵌合される外輪５０ａと、この外輪５０ａに球状の転動体５０ｂを介して連結され、出力軸３の外周面に嵌合される内輪５０ｃとを有する。外輪５０ａは、変速機ケース４１の左端部近傍に形成された筒状のベアリング保持部４３Ａの内周面に嵌合されている。また、内輪５０ｃは、出力軸３に形成された筒状の大径部３Ｃの外周面に嵌合されている。

また、無段変速機１は、テーパローラベアリング５１を備えている。テーパローラベアリング５１は、出力軸３の内周面に嵌合される外輪５１ａと、この外輪５１ａにローラ（円錐面を有するころ）状の転動体５１ｂを介して連結され、入力軸２の外周面に嵌合される内輪５１ｃとを有している。外輪５１ａは、出力軸３の大径部３Ｃの内周面に嵌合されている。内輪５１ｃは、入力軸２の左端部に装着された筒状の軸受保持部材５１ｄの外周面に嵌合されている。軸受保持部材５１ｄは、内輪５１ｃの右方への移動を規制している。内輪５１ｃの右端部は、軸受保持部材５１ｄの拡径部３Ｄの左端部に当接している。転動体５１ｂは、入力軸２と出力軸３とを近づける方向のアキシアル荷重を受け持つように傾斜している。このように、テーパローラベアリング５１は、入力軸２と出力軸３との間に作用する軸方向および径方向の荷重を受け持っている。したがって、テーパローラベアリング５１は、サンローラ２Ａとリングローラ６との間に作用する軸方向および径方向の荷重も受け持っている。特に、前述の傾転（スキュー）状態の時に入力軸２の軸方向に発生する荷重や、ボールカム機構２１の作動時に入力軸２の軸方向に発生する荷重を効果的に受け止めることができる。

さらに、無段変速機１は予圧付与部材５２を備えている。予圧付与部材５２は、ボールベアリング５０と変速機ケース４１との間に圧縮状態で設けられている。予圧付与部材５２は、ダイヤフラムスプリングまたはウェーブワッシャ等からなり、テーパローラベアリング５１に予圧を付与するように、ボールベアリング５０を入力軸２の軸方向に付勢している。また、予圧付与部材５２は、無段変速機１の入力軸２の軸方向のガタを抑制して、生産性を向上させている。

詳しくは、予圧付与部材５２は、ボールベアリング５０の外輪５０ａの左端部と変速機ケース４１のベアリング保持部４３Ａの右端部に連続する円盤状の予圧付与部材保持部４３Ｂとの間に設けられている。予圧付与部材５２の復元力は、ボールベアリング５０を介して出力軸３を右方に押し付ける。これにより、テーパローラベアリング５１の外輪５１ａには左方向の力が作用し、この力はテーパローラベアリング５１に対して予圧として作用する。また、予圧付与部材５２は、変速機ケース４１を左方に付勢しているので、変速機ケース４１が左方への荷重により軸方向に変位することを抑制し、変速機ケース４１の変位による騒音や振動の発生を抑制する。

なお、予圧付与部材５２をダイヤフラムスプリングから構成する場合、テーパローラベアリング５１への予圧が山なりの荷重特性となるように予圧付与部材５２を設計することにより、ボールベアリング５０の軸方向の位置公差のばらつきがある場合であっても、テーパローラベアリング５１へ安定した予圧を付与することができる。

次に、無段変速機１の動作を説明する。駆動力源１０の回転動力は、無段変速機１の入力軸２に伝達され、入力軸２と一体のサンローラ２Ａから入力側遊星コーン１４に伝達される。入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５の間にはボールカム機構２１が設けられているので、入力側遊星コーン１４から球体２０を介して出力側遊星コーン１５に駆動力源１０の回転動力が伝達された後、出力側遊星コーン１５からリングローラ６に回転動力が伝達される。すなわち、サンローラ２Ａの回転によって遊星コーン５が支持軸１６とともに回転し、遊星コーン５の回転動力がリングローラ６に伝達される。

出力側遊星コーン１５からリングローラ６に回転動力が伝達されると、出力軸３からファイナルドライブギヤを介してディファレンシャル装置のファイナルドリブンギヤに回転動力が伝達された後、ディファレンシャル装置から左右のドライブシャフトを介して左右の駆動輪に回転動力が伝達される。

無段変速機１では、以下の様に回転力（駆動力）が伝えられ、同時に変速（回転速度の変換）が行われる。サンローラ２Ａの回転速度が入力側遊星コーン１４に伝えられ、サンローラ２Ａの半径寸法と入力側遊星コーン１４における接触箇所の半径寸法との比率で遊星コーン５が変速された回転速度で回転する。遊星コーン５の回転速度は、リングローラ６に伝えられる。このとき、リングローラ６の半径寸法と遊星コーン５における接触箇所の半径寸法との比率でリングローラ６が変速された回転速度で回転する。

例えば、移動機構３０によって遊星コーン５が出力軸３の軸部３Ａから最も離れた位置（遊星コーン５の可動範囲で最も右側の位置）に移動された場合には、図１に示すように、サンローラ２Ａが入力側遊星コーン１４の最も小径の円錐面１４ｄに接触する。このとき、リングローラ６は、出力側遊星コーン１５の底面１５ｂ側の最も大径の円錐面１５ｄに接触する。これにより、サンローラ２Ａの回転速度が遊星コーン５によって増速されてリングローラ６に伝達される。無段変速機１で変速比が最も小さくなる状態である。

一方、移動機構３０によって遊星コーン５が出力軸３の軸部３Ａに最も近い位置（キャリア４の可動範囲で最も左側の位置）に移動された場合には、図３に示すように、サンローラ２Ａが入力側遊星コーン１４の底面１４ｂ側の最も大径の円錐面１４ｄに接触する。このとき、リングローラ６は、出力側遊星コーン１５の最も小径の円錐面１５ｄに接触する。これにより、サンローラ２Ａの回転速度が遊星コーン５によって減速されてリングローラ６に伝達される。無段変速機１で変速比が最も大きくなる状態である。

すなわち、無段変速機１は、キャリア４によって入力側遊星コーン１４の円錐面１４ｄとサンローラ２Ａの接触位置Ｐ１、および、出力側遊星コーン１５の円錐面１５ｄとリングローラ６の接触位置Ｐ２を変更することにより、入力軸２の回転速度（回転動力）を、遊星コーン５を介して出力軸３に無段階で変速可能となっている。

移動機構３０によって遊星コーン５が移動する途中では、一時的に遊星コーン５が姿勢変化し、傾転（スキュー）している状態となるが、シフトドラム３４の溝３４Ａ内のガイドローラ３５の揺動と自動調心軸受１７の作用と、スキューの角度が最小となるように傾転を抑制する推進力とにより、キャリア４がシフトフランジ３２上を軸方向に移動する。このため、遊星コーン５は、スキューの角度が最小となる位置に自動的に復帰する。詳しくは、遊星コーン５とリングローラとの接触面を構成する線の位置は、図４に示すように、傾転していないときの位置Ｌ１から、傾転しているときの位置Ｌ２に一時的に変位する。また、遊星コーン５には、傾転していないときは入力軸２（図１参照）の周方向に法線力Ｆ１が作用し、傾転しているときは入力軸２（図１参照）の軸方向の分力Ｆ３を含む法線力Ｆ２が作用する。そして、傾転しているときの法線力Ｆ２の分力Ｆ３は、遊星コーン５の傾転を解消するように作用し、遊星コーン５およびキャリア４を入力軸２の軸方向（図４の左方）に移動させ、傾転を解消させる。

なお、サンローラ２Ａと入力側遊星コーン１４の円錐面１４ｄとの接触位置Ｐ１、リングローラ６と出力側遊星コーン１５の円錐面１５ｄとの接触位置Ｐ２には、図示しないトラクションオイルの油膜が形成される。これにより、サンローラ２Ａから油膜を介して入力側遊星コーン１４に動力が伝達され、リングローラ６から油膜を介して出力側遊星コーン１５に動力が伝達される。

また、入力側遊星コーン１４は、その円錐面１４ｄが入力軸２の軸線２ｒと平行に延び、サンローラ２Ａと常時接触するように設置されている。また、出力側遊星コーン１５は、その円錐面１５ｄが入力軸２の軸線２ｒと平行に延び、リングローラ６と常時接触するように設置されている。

これにより、変速時に、サンローラ２Ａとリングローラ６に対して遊星コーン５を円錐面１４ｄ、１５ｄに沿って平行に移動させることができ、サンローラ２Ａと円錐面１４ｄの間、およびリングローラ６と円錐面１５ｄの間に過度な摩擦力が発生することを抑制できる。このため、円滑な変速を行うことができる。

入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５は、同一の外径形状と同一のカム溝形状を有する同一形状であるので、入力側遊星コーン１４に入力されるトルクが小さい場合には、球体２０が入力側遊星コーン１４の入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの円周方向の中央の最も深い位置に位置する。つまり、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５は、最も接近した位置となっている。

この場合、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５は、一体的に回転する。この状態で、入力側遊星コーン１４から球体２０を介して出力側遊星コーン１５にトルクが伝達される。

この状態は軽負荷時であって、入力側遊星コーン１４の円錐面１４ｄとサンローラ２Ａとの接触面圧、および、出力側遊星コーン１５の円錐面１５ｄとリングローラ６との接触面圧は、滑りを生じない程度の適度な面圧に調整されている。これは、弾性部材５Ａによるところが大きい。

一方、入力側遊星コーン１４に入力されるトルクが大きくなると（つまり、入力側遊星コーン１４の回転に対して出力側遊星コーン１５が回り難くなると）、出力側遊星コーン１５が入力側遊星コーン１４に対して遅れ始める。つまり、遊星コーン５全体では、ねじれる状態となる。すなわち、出力側遊星コーン１５が入力側遊星コーン１４の回転に追従できずに、入力側遊星コーン１４が出力側遊星コーン１５に対して回転方向に相対的にズレる。

入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５の間は、球体２０を介して動力が伝達されるが、この相対的なズレにより、球体２０が入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの深い部分（円周方向の中央）から浅い部分（円周方向の一方側）に移動し、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５が支持軸１６の軸線方向に離れる。

これは、球体２０に対して入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆがカム斜面のように働くので、トルクカムのようなトルクに応じた斥力および移動が発生するためである。

これにより、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５とが支持軸１６上で互いに離れる方向に移動する。

そのため、入力側遊星コーン１４の円錐面１４ｄとサンローラ２Ａとの接触面圧、および出力側遊星コーン１５の円錐面１５ｄとリングローラ６との接触面圧は、遊星コーン５が伝達するトルク（入力荷重）に応じて増大する。

なお、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆにおける溝の深さの変化の形状を単純な傾斜角度とするのでなく、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの円周方向の中央部から円周方向の端部に行くほど傾きが大きくなるように傾斜を変化させるようにしてもよい。

球体２０は、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの円周方向の中央部に位置しているので、入力側遊星コーン１４が出力側遊星コーン１５に対して上述した回転方向と反対側にねじれた場合に、球体２０を入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆの円周方向の中央部から上述した方向と反対側に移動させ、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５とを支持軸１６の軸線方向に離すことができる。

次に、本実施例の無段変速機１の効果を説明する。

本実施例の無段変速機１において、入力軸２の一端部側に出力軸３が同軸で配置されている。無段変速機１は、入力軸２の軸方向でサンローラ２Ａよりも出力軸３側に配置されたシフトドラム３４と、入力軸２の軸方向でサンローラ２Ａよりも入力軸２側に配置されたキャリア４と、シフトドラム３４に設けられ、支持軸１６の出力軸３側の端部を揺動自在に支持する第１支持部４６と、キャリア４に設けられ、支持軸１６の入力軸２側の端部を揺動自在に支持する第２支持部４７と、を備えている。

シフトドラム３４およびキャリア４は、入力軸２の軸方向に移動自在で、かつ、入力軸２の周りには回転不能に設けられている。第１支持部４６は、シフトドラム３４に形成された溝３４Ａ内に揺動自在に保持された球状のガイドローラ３５と、ガイドローラ３５の内部に設けられた軸受５４と、からなる。第２支持部４７は、キャリア４に保持される自動調心軸受１７からなる。

これにより、変速比の変更のためにシフトドラム３４を入力軸２の軸方向に移動すると、シフトドラム３４の溝３４Ａ内のガイドローラ３５の揺動と、自動調心軸受１７の調心作用と、によって遊星コーン５の一時的な傾転（スキュー）を吸収しながら遊星コーン５およびキャリア４を入力軸２の軸方向の適切な位置に移動することができる。

つまり、伝達トルクが大きい場合であっても、変速比を変更する際は遊星コーン５の姿勢変化に伴う移動によって自動的に接触位置Ｐ１、Ｐ２の接触位置が変更されるので、移動機構３０に対する小さな操作力で遊星コーン５を入力軸２の軸方向に移動することができる。この結果、伝達トルクから大きな影響を受けずに、変速比を容易に変更することができる。

本実施例の無段変速機１において、移動機構３０は、シフトドラム３４に連結された変速操作部３１を備え、変速操作部３１は、外部から操作されることによりシフトドラム３４を入力軸２の軸方向に移動させる。

これにより、変速操作部３１が操作されることによりシフトドラム３４が入力軸２の軸方向に移動し、遊星コーン５の軸方向の位置が変化するので、変速比を無段階に変更することができる。

本実施例の無段変速機１において、移動機構３０は、変速操作部３１の外周側、かつキャリア４の内周側に設けられ、変速操作部３１が操作されることで入力軸２の軸方向に移動するシフトフランジ３２と、シフトフランジ３２とシフトドラム３４とを、入力軸２の軸方向に一体で移動可能に連結するシフトドラム保持部材３３と、を備えている。シフトフランジ３２は、キャリア４により、入力軸２の軸方向に移動自在で、かつ、入力軸２の周りには回転不能に支持されている。

これにより、遊星コーン５が傾転（スキュー）している状態において、シフトドラム３４の溝３４Ａ内のガイドローラ３５の揺動と自動調心軸受１７の作用と、スキューが最小となるように傾転を抑制する推進力とにより、キャリア４がシフトフランジ３２上を移動するので、スキューが最小となる位置で遊星コーン５が停止させることができ、スキューを解消することができる。また、シフトドラム３４が軸方向に移動することで遊星コーン５の軸方向の位置が変化するので、変速比を無段階に変更できる。

本実施例の無段変速機１において、キャリア４には、入力軸２の軸方向に延びるガイド溝４０が形成されている。ガイド溝４０には、入力軸２に略垂直な方向に変速機ケース４１に外部から挿通されるボルト４４によって固定されたガイドフォロア４５が当接している。ガイドフォロア４５は、キャリア４の入力軸２の周りの回転を規制し、かつ、キャリア４の入力軸２の軸方向への移動を案内する。

これにより、キャリア４を変速機ケース４１に対して回動不能に支持することができる。また、入力軸２に略垂直な方向にボルト４４を挿通することにより、ガイド溝４０との接触によってボルト４４がその軸方向に緩むことを抑制できる。

本実施例の無段変速機１において、遊星コーン５は、サンローラ２Ａが接触する入力側遊星コーン１４と、入力側遊星コーン１４と別体に設けられ、リングローラ６が接触する出力側遊星コーン１５と、入力側遊星コーン１４の底面１４ｂと出力側遊星コーン１５の底面１５ｂとの間に圧縮状態で設けられた弾性部材５Ａと、を有する。

これにより、遊星コーン５の入力側遊星コーン１４の円錐面１４ｄとサンローラ２Ａとの接触位置Ｐ１に隙間を設けるように寸法公差を設定し、かつ、遊星コーン５の出力側遊星コーン１５の円錐面１５ｄとリングローラ６との接触位置Ｐ２に隙間を設けるように寸法公差を設定することができる。そして、弾性部材５Ａを圧縮した状態で変速機ケース４１に組付けることができる。したがって、遊星コーン５の組付け性を向上させることができる。

また、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５との間に圧縮状態で弾性部材５Ａを設けたことにより、弾性部材５Ａの復元力によって、入力側遊星コーン１４の円錐面１４ｄをサンローラ２Ａに常に接触させてトルクを伝達させることができ、出力側遊星コーン１５の円錐面１５ｄをリングローラ６に常に接触させてトルクを伝達させることができる。さらに、製造公差や回転時の遠心力等によって入力側遊星コーン１４の円錐面１４ｄとサンローラ２Ａとの隙間、および出力側遊星コーン１５の円錐面１５ｄとリングローラ６との隙間が発生する様な場合であっても、弾性部材５Ａの復元力によって各隙間を無くすことができる。

本実施例の無段変速機１において、遊星コーン５は、入力側遊星コーン１４の底面１４ｂと出力側遊星コーン１５の底面１５ｂとを連結して入力側遊星コーン１４から出力側遊星コーン１５に動力を伝達するボールカム機構２１を有している。ボールカム機構２１は、入力側遊星コーン１４の底面１４ｂに形成された入力側カム溝１４ｆと、出力側遊星コーン１５の底面１５ｂに形成された出力側カム溝１５ｆと、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆに収容された球体２０とを有している。そして、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆは、支持軸１６の軸心１６ｒを中心とする円周方向に延びており、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆは、円周方向の端部ほど浅く形成されている。

このボールカム機構２１に関し、車両の運転者によりアクセルが操作されると、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５のそれぞれに作用するトルクに差異が生じ、入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５とに回転方向のずれが生じるので、入力側カム溝１４ｆと出力側カム溝１５ｆとに挟まれた隙間内を球体２０が移動する。これにより、球体２０が入力側遊星コーン１４と出力側遊星コーン１５との隙間を押し広げるので、入力側遊星コーン１４とサンローラ２Ａとの間、および出力側遊星コーン１５とリングローラ６との間に、入力トルクに応じた適切な法線力（押し付け力）が発生し、トルクの伝達を適切に行うことができる。

本実施例の無段変速機１は、遊星コーン５の円錐面１４ｄとサンローラ２Ａとの接触位置Ｐ１と、遊星コーン５の円錐面１５ｄとリングローラ６との接触位置Ｐ２とが、入力軸２の軸方向の同位置にある。

これにより、遊星コーン５の円錐面１４ｄ、１５ｄに作用する法線力によって支持軸１６の両端部の自動調心軸受１７および軸受５４に支持軸１６を入力軸２の径方向内方または外方に近づけように回転させる方向の回転モーメントが発生することを防止できる。このため、支持軸１６に作用する回転モーメントにより自動調心軸受１７および軸受５４の耐久性が低下することを防止できる。

また、支持軸１６に回転モーメントを作用させることなく、サンローラ２Ａおよびリングローラ６に対する遊星コーン５の接触位置を変更することができるので、移動機構３０に対する小さな操作力で遊星コーン５を入力軸２の軸方向に移動させることができ、過大な法線力の発生により動力伝達効率を低下させることなく、入力軸２の軸方向に遊星コーン５を移動して変速比を変更できる。

この結果、遊星コーン５を支持する自動調心軸受１７および軸受５４の耐久性が低下することを防止でき、動力伝達効率が低下することを防止できる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...無段変速機、２...入力軸、２Ａ...サンローラ（入力部材）、３...出力軸、５...遊星コーン、５Ａ...弾性部材、６...リングローラ（出力部材）、１０...駆動力源、１４...入力側遊星コーン、１４ｂ...底面、１４ｄ...円錐面、１４ｆ...入力側カム溝、１５...出力側遊星コーン、１５ｂ...底面、１５ｄ...円錐面、１５ｆ...出力側カム溝、１６...支持軸、１６ｒ...軸心、１７...自動調心軸受、２０...球体、２１...ボールカム機構、３０...移動機構、３１...変速操作部、３２...シフトフランジ、３３...シフトドラム保持部材、３４...シフトドラム、３４Ａ...溝、３５...ガイドローラ、４０...ガイド溝、４１...変速機ケース、４４...ボルト、４５...ガイドフォロア、４６...第１支持部、４７...第２支持部、５４...軸受、Ｐ１,Ｐ２...接触位置

Claims (7)

1. 駆動力源から回転動力が入力される入力軸に設けられた入力部材と、
   前記入力部材から入力された回転動力を出力軸に伝達する出力部材と、
   前記入力部材と前記出力部材とが接触する円錐面を有し、円錐台形状に形成された遊星コーンと、
   前記遊星コーンを回転自在でかつ、軸線方向に移動自在に支持する支持軸と、
   前記遊星コーンの円錐面における前記入力部材の接触位置、および前記遊星コーンの円錐面における前記出力部材の接触位置を変更することにより、前記入力軸の回転動力を、前記遊星コーンを介して前記出力軸に無段階で変速する移動機構と、を備える無段変速機であって、
   前記入力軸の一端部側に前記出力軸が同軸で配置され、
   前記入力軸の軸方向で前記入力部材よりも前記出力軸側に配置されたシフトドラムと、
   前記入力軸の軸方向で前記入力部材よりも前記入力軸側に配置されたキャリアと、
   前記シフトドラムに設けられ、前記支持軸の前記出力軸側の端部を揺動自在に支持する第１支持部と、
   前記キャリアに設けられ、前記支持軸の前記入力軸側の端部を揺動自在に支持する第２支持部と、を備え、
   前記シフトドラムおよび前記キャリアは、前記入力軸の軸方向に移動自在で、かつ、前記入力軸の周りには回転不能に設けられており、
   前記第１支持部は、前記シフトドラムに形成された溝内に揺動自在に保持された球状のガイドローラと、前記ガイドローラの内部に設けられた軸受と、からなり、
   前記第２支持部は、前記キャリアに保持される自動調心軸受からなる、ことを特徴とする無段変速機。
2. 前記移動機構は、
   前記シフトドラムに連結された変速操作部を備え、
   前記変速操作部は、外部から操作されることにより前記シフトドラムを前記入力軸の軸方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記移動機構は、
   前記変速操作部の外周側、かつ前記キャリアの内周側に設けられ、前記変速操作部が操作されることで前記入力軸の軸方向に移動するシフトフランジと、
   前記シフトフランジと前記シフトドラムとを、前記入力軸の軸方向に一体で移動可能に連結するシフトドラム保持部材と、を備え、
   前記シフトフランジは、前記キャリアにより、前記入力軸の軸方向に移動自在で、かつ、前記入力軸の周りには回転不能に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の無段変速機。
4. 前記キャリアには、前記入力軸の軸方向に延びるガイド溝が形成され、
   前記ガイド溝には、前記入力軸に略垂直な方向に変速機ケースに挿通されるボルトによって固定されたガイドフォロアが当接し、
   前記ガイドフォロアは、前記キャリアの前記入力軸の周りの回転を規制し、かつ、前記キャリアの前記入力軸の軸方向への移動を案内することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の無段変速機。
5. 前記遊星コーンは、
   前記入力部材が接触する入力側遊星コーンと、
   前記入力側遊星コーンと別体に設けられ、前記出力部材が接触する出力側遊星コーンと、
   前記入力側遊星コーンの底面と前記出力側遊星コーンの底面との間に圧縮状態で設けられた弾性部材と、を有することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の無段変速機。
6. 前記遊星コーンは、前記入力側遊星コーンの底面と前記出力側遊星コーンの底面とを連結して前記入力側遊星コーンから前記出力側遊星コーンに動力を伝達するボールカム機構を有し、
   前記ボールカム機構は、
   前記入力側遊星コーンの底面に形成された入力側カム溝と、
   前記出力側遊星コーンの底面に形成された出力側カム溝と、
   前記入力側カム溝と前記出力側カム溝に収容された球体とを有し、
   前記入力側カム溝と前記出力側カム溝は、前記支持軸の軸心を中心とする円周方向に延びており、
   前記入力側カム溝と前記出力側カム溝は、円周方向の端部ほど浅く形成されていることを特徴とする請求項５に記載の無段変速機。
7. 前記遊星コーンの円錐面と前記入力部材との接触位置と、前記遊星コーンの円錐面と前記出力部材との接触位置とが、前記入力軸の軸方向の同位置にあることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の無段変速機。

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