JP5246346B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、入力部材と、出力部材と、これらに挟持された回転部材と、を備え、その回転部材を傾転させることによって入力部材と出力部材との間で変速比を無段階に変化させる無段変速機構を有する無段変速機に関する。

下記の特許文献１には、この種の無段変速機について開示されている。また、従来、この種の無段変速機としては、入力部材たる入力ディスクと出力部材たる出力ディスクと回転部材たる摩擦ローラとを備え、その摩擦ローラの傾転角の変更により変速比を変えさせる所謂トロイダル型の無段変速機が知られている。例えば、このトロイダル型の無段変速機については、下記の特許文献２に開示されている。この特許文献２の無段変速機においては、変速比が１よりも大きくなる又は１よりも小さくなるにつれて潤滑冷却液の流量を低下させている。尚、下記の特許文献３には、出力軸を中空状にして形成したオイル導入路と、モータケースを筒状のハウジング内に収納して形成したステータ冷却路と、そのオイル導入路にオイルを供給するオイル供給装置と、を備え、減速歯車機構を介してオイル導入路とステータ冷却路とを連通させることで、ステータコイルの冷却を行うインホイールモータについて開示されている。

特開２００８−０７５８７８号公報 特開２００４−０５２９２９号公報 特開２００７−１９５３２０号公報

ところで、その無段変速機は、種々の摺動部を有しており、その摺動部の摺動に伴い発熱する。これが為、この無段変速機においては、そのような発熱を抑える等の冷却の手段を講ずる必要がある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、適切な冷却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、本発明では、入力部材と、出力部材と、これらに挟持された回転部材と、を備え、その回転部材を傾転させることによって前記入力部材と前記出力部材との間で変速比を無段階に変化させる無段変速機構を有する無段変速機において、冷媒の供給によって前記無段変速機構を冷却させるものであり、前記変速比が１よりも大きくなる又は１よりも小さくなるにつれて前記冷媒の流量を増加させる冷却装置を設けている。

ここで、本発明では、前記無段変速機構を回転電機に内蔵してもよい。この場合、前記冷却装置は、前記回転電機の冷却も行うことが望ましい。

また、上記目的を達成する為、本発明では、入力部材と、出力部材と、これらに挟持された回転部材と、を備え、その回転部材を傾転させることによって前記入力部材と前記出力部材との間で変速比を無段階に変化させる無段変速機構を有する無段変速機において、冷媒の供給によって前記無段変速機構を冷却させる冷却装置と、前記変速比が１よりも大きくなる又は１よりも小さくなるにつれて前記冷媒の流量を増加させる冷却性能調整装置と、を設けている。

ここで、その冷却性能調整装置は、前記冷媒の流量調整を行う流量調整装置を有することが望ましい。

また、その冷却装置は、前記無段変速機構を内蔵した回転電機の冷却も行うものとしてもよく、その際、前記冷却性能調整装置は、前記無段変速機構と前記回転電機の間に設けることが望ましい。

また、前記冷却装置は、前記回転部材を保持するキャリアの内部に前記冷媒を供給することで前記無段変速機構を冷却させるものであることが望ましい。

また、上記目的を達成する為、本発明では、ボール型ピニオンを持つトラクション遊星ギヤ機構を無段変速機構として有する無段変速機において、冷媒の供給によって前記無段変速機構を冷却させるものであり、その無段変速機構の変速比が１よりも大きくなる又は１よりも小さくなるにつれて前記冷媒の流量を増加させる冷却装置を設けている。

本発明に係る無段変速機は、変速比が１よりも大きくなる又は１よりも小さくなるにつれて無段変速機構の冷却装置の冷却性能を高める。つまり、この無段変速機は、変速比が１よりも大きくなる又は１よりも小さくなるほど発熱量が大きくなるが、発熱量の大きい領域ほど冷却性能が高まるので、適切な冷却効果を発揮することができ、無段変速機構の耐久性を向上させることができる。更に、この無段変速機においては、把握可能な変速比の情報を契機にして冷却性能の調整が可能なので、温度センサ等の温度検知装置や温度推定装置等が不要となり、これにかかる原価の増大を抑えることができる。即ち、この無段変速機は、原価の増大を抑えつつ、無段変速機構の冷却性能、そして、無段変速機構の耐久性を向上させることができる。

また、この無段変速機は、無段変速機構を回転電機に内蔵した際に、その無段変速機構の冷却装置で回転電機も冷却させることによって、回転電機の冷却性能向上による耐久性の向上が図れるだけでなく、回転電機用の冷却装置を更に設けるよりも原価の低減と小型化が可能になる。また、この無段変速機は、無段変速機構の冷却装置に対しての冷却性能調整装置を無段変速機構と回転電機の間に設けることによって、無段変速機構と回転電機の双方を適切に冷却して耐久性を高めることができる。

図１は、本発明に係る無段変速機の実施例の構成を示す軸線方向に沿った断面図であり、インホイールモータに適用した場合の一例について示す図である。 図２は、本実施例の無段変速機の適用例の１つであるインホイールモータへの適用事例を説明する断面斜視図である。 図３は、本実施例の無段変速機が備えるシフト軸及びシフトキーについて示す図である。 図４は、本実施例の無段変速機の変速に係る要部の構成を示す軸線方向に対して垂直に切った断面図であり、インホイールモータに適用した場合の一例について示す図である。 図５は、本実施例の無段変速機が備える入力側カム機構と出力側カム機構の一例を説明する部分的な模式図である。 図６は、本実施例の無段変速機が備える遊星ボールの傾転角と変速比（速度比）との関係を示す線図である。 図７は、本実施例の無段変速機の適用例の１つであるインホイールモータへの適用事例を説明する断面斜視図であり、車輪への設置例を示す図である。 図８は、変速比と冷媒の流量の関係を示す線図である。 図９は、本実施例の無段変速機の適用例の１つであるインホイールモータへの適用事例を説明する断面斜視図であり、冷媒の流量調整装置を具備したものの図である。

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９に基づいて説明する。

本実施例の無段変速機は、入力部材と、出力部材と、これらに挟持された回転部材と、を備え、その回転部材を傾転させることによって入力部材と出力部材との間で変速比を無段階に変化させるものである。この種の無段変速機においては、入力部材と出力部材とを回転部材に押し付けることで相互間に摩擦力を発生させ、その摩擦力によって当該入力部材と当該出力部材との間でのトルク伝達を可能にする。例えば、この無段変速機は、複数の回転要素からなる所謂トラクション遊星ギヤ機構（例えばボール型ピニオンを持つトラクション遊星ギヤ機構）を無段変速機構として有するものである。後述する各種構成に即して説明するならば、この無段変速機は、入力軸と接続関係にある入力部材としてのインプットディスクと、出力軸と接続関係にある出力部材としてのアウトプットディスクと、回転部材としての遊星ボールと、を備える。この無段変速機においては、インプットディスクとアウトプットディスクを遊星ボールに押し付け、これら相互間に摩擦力を発生させることによって、インプットディスクとアウトプットディスクとの間でトルクを伝達させる。そして、この無段変速機においては、そのトルクの伝達可能な状態で、インプットディスクと遊星ボールの接触半径と、アウトプットディスクと遊星ボールの接触半径と、の比率を変更することで、そのインプットディスクの回転速度（回転数）とアウトプットディスクの回転速度（回転数）との比、換言するならば入力軸と出力軸の夫々の回転速度の比である変速比を無段階に変化させる。以下、図１を用いて詳述する。

図１の符号１は、本実施例の無段変速機を示す。この図１においては、後述するように、適用対象の一例であるインホイールモータ２００の内側に配設した無段変速機１について図示している。この無段変速機１は、変速比を無段階に変化させる無段変速機構１０と、この無段変速機構１０を作動させるシフト機構２０と、夫々にトルクの入出力軸としての機能を為す２本の回転トルク伝達軸と、を有している。本実施例においては、便宜上、一方の回転トルク伝達軸を入力軸３０とし、他方の回転トルク伝達軸を出力軸４０として説明するが、その入力側と出力側の関係を入れ替える、つまりその入力軸３０を出力軸にすると共に出力軸４０を入力軸にして構成することも可能である。また、その入力軸３０が出力軸としても機能し、その出力軸４０が入力軸としても機能するよう構成されたものであってもよい。尚、この無段変速機１がインホイールモータ２００に適用された場合には、後述するように、その入力軸３０が電動発電機部２０１のロータ２３０となる。

この無段変速機１においては、その入力軸３０と出力軸４０を同軸上に配置する。その入力軸３０と出力軸４０は、図１に示す如く、共通の回転軸Ｘを有する。以下においては、特に言及しない限り、その回転軸Ｘに沿う方向を軸線方向と云い、その回転軸Ｘ周りの方向を周方向と云う。また、その回転軸Ｘに直交する方向を径方向と云い、その中でも、内方に向けた側を径方向内側と、外方に向けた側を径方向外側と云う。

最初に、シフト機構２０についての説明を行う。

本実施例のシフト機構２０は、無段変速機１の中心軸２１と、シフト軸２２と、シフトキー２３と、で構成する。このシフト機構２０は、その中心軸２１に対してシフト軸２２とシフトキー２３を相対移動させることによって、後述する無段変速機構１０のアイドラプレート１１を軸線方向に移動させ、変速比を無段階に変化させるものである。

その中心軸２１は、回転軸Ｘを中心軸としたアイドラ軸であり、例えば図示しない車体や筐体等の無段変速機の固定部に固定する。つまり、この中心軸２１は、その固定部に対して相対回転させぬよう構成した固定軸である。具体的に、この中心軸２１は、回転軸Ｘを中心にして円柱状に成形したものであり、その軸線方向における一端を開口させた中空部２１ａと、この中空部２１ａと径方向外側の外部とを連通させる２つのスリット２１ｂと、を有する。

その中空部２１ａは、回転軸Ｘを中心軸とした円柱状のものである。この中空部２１ａは、挿入されたシフト軸２２を中心軸２１に対して相対回転自在に支持する。例えば、その支持には、図示しない軸受等を利用すればよい。また、夫々のスリット２１ｂは、図１及び図２に示すように、中心軸２１の外周面から中空部２１ａに向けて貫通させた軸線方向が長手方向となる貫通孔である。この２つのスリット２１ｂは、回転軸Ｘを中心にして対称となる位置に夫々形成する。

シフト軸２２は、例えば円柱状に成形されたものであり、回転軸Ｘが中心軸となるよう中空部２１ａへと挿入された際に、その一端が中空部２１ａの軸線方向における壁面に当接し、他端が中空部２１ａによる開口から突出する長さに成形する。ここで、その中空部２１ａに挿入したシフト軸２２は、後述するアウターケース２０４の円板部２０４ｂから突出させる。また、このシフト軸２２は、中空部２１ａへと挿入された際の２つのスリット２１ｂと対向する夫々の対応箇所を繋ぐ外周面に、周方向へと螺刻された図３に示す雄ネジ部２２ａを有する。

シフトキー２３は、図３に示す如く、シフト軸２２の雄ネジ部２２ａに螺合させる雌ネジ部２３ａを有する。この雌ネジ部２３ａは、円筒部の内周面に螺刻されたものである。また、このシフトキー２３は、図３に示す如く、スリット２１ｂに沿って長手方向に移動可能なキー部２３ｂを有する。このキー部２３ｂは、雌ネジ部２３ａが形成された円筒部の外周面から径方向外側に向けて突設した板状のものであり、スリット２１ｂ毎に設ける。具体的に、このキー部２３ｂは、図１に示す如く、スリット２１ｂ内を貫通して、中心軸２１の外周面よりも径方向外側に突出させる形状に成形する。また、このキー部２３ｂは、図１に示す如く、その軸線方向の幅をスリット２１ｂの長手方向の長さよりも短く成形する。従って、シフトキー２３は、シフト軸２２を周方向へと回転させた際に、キー部２３ｂがスリット２１ｂの周方向の壁面に係止されるので、雄ネジ部２２ａと雌ネジ部２３ａのネジの作用によって回転方向に応じた軸線方向へと移動する。つまり、このシフトキー２３の夫々のキー部２３ｂは、そのシフト軸２２の回転によって、各々のスリット２１ｂ内を軸線方向へと往復移動することができる。ここで、そのシフト軸２２は、図示しないシフト装置によって所望の周方向へと回転させる。例えば、そのシフト装置は、電動モータ等のアクチュエータを駆動源として備えており、必要とあればリンク機構も有している。

先ず、本実施例の無段変速機構１０について詳述する。

この無段変速機構１０は、アイドラプレート１１と、軸受ボール１２と、アイドラローラ１３と、遊星ボール１４と、傾転用アーム１５と、キャリヤ１６と、インプットディスク１７と、アウトプットディスク１８と、を備える。

アイドラプレート１１は、アイドラローラ１３を回転自在に支持する軸受部材である。このアイドラプレート１１は、回転軸Ｘを中心とする円筒状に成形し、その内方に中心軸２１を挿入する。具体的に、このアイドラプレート１１は、その内周面の径を中心軸２１の外周面の径よりも大きく成形し、その中心軸２１に対する軸線方向への相対的な往復移動を可能にする。また、このアイドラプレート１１は、その軸線方向の長さを例えばスリット２１ｂの長手方向の長さと略同等に成形する。また、このアイドラプレート１１は、軸線方向に沿って切った断面が径方向外側への先細り形状となるように成形する。

このアイドラプレート１１は、中心軸２１の外周部にシフトキー２３の夫々のキー部２３ｂを介して取り付ける。例えば、このアイドラプレート１１には、その内周部に夫々のキー部２３ｂの突出端を嵌合させる。従って、このアイドラプレート１１は、シフトキー２３の軸線方向への移動に伴って、中心軸２１に対する軸線方向への相対的な往復移動を行う。

更に、このアイドラプレート１１には、その外周面から径方向内側に向けた周方向の環状溝１１ａを形成する。この環状溝１１ａは、アイドラプレート１１の軸線方向における中間部分に形成する。この環状溝１１ａにおいては、その底面と側壁面との夫々の環状の境界部分を円弧状となる滑らかな凹曲面に形成する。ここで、その環状の境界部分には、球状の軸受ボール１２が配置される。つまり、この境界部分における凹曲面は、軸受ボール１２を配置する軸受面になっている。

その軸受ボール１２は、アイドラローラ１３を周方向へと回転自在に支持するものである。

アイドラローラ１３は、遊星ボール１４の回転軸を為すものである。このアイドラローラ１３は、回転軸Ｘを中心軸とする円筒状に主体部分を成形して、アイドラプレート１１の環状溝１１ａの内部に相対回転自在に配設する。具体的に、このアイドラローラ１３は、アイドラプレート１１に対する周方向への滑らかな相対回転を実現させる範疇において、その軸線方向の長さを環状溝１１ａの溝幅と略同等に成形する。また、このアイドラローラ１３は、その主体部分の内周面の軸線方向における中間部分に、その主体部分よりも軸線方向が短く、且つ、その主体部分よりも内壁面の径が小さい円筒部を有しており、その円筒部の軸線方向における内壁側の両端部分を軸受ボール１２に接触させる。つまり、このアイドラローラ１３は、環状溝１１ａの境界部分に配設された軸受ボール１２を介して、アイドラプレート１１に対する周方向への相対回転が自在となるようアイドラプレート１１に支持されている。従って、このアイドラローラ１３は、その主体部分の外周面に接する遊星ボール１４の回転軸になることができ、また、アイドラプレート１１の軸線方向への移動に伴って、このアイドラプレート１１と共に中心軸２１に対する軸線方向への相対的な往復移動を行うこともできる。

遊星ボール１４は、転動体であり、トラクション遊星ギヤ機構におけるボール型ピニオンに相当する。この遊星ボール１４は、図１及び図４に示す如く完全な球状体であることが好ましいが、その外周面が滑らかな曲面を成すものであれば、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１４は、その中心を通って貫通させた支持軸１４ａによって回転自在に支持する。例えば、遊星ボール１４は、図４に示す如く、支持軸１４ａの外周面との間に配設した軸受１４ｂによって、支持軸１４ａに対する相対回転（つまり自転）ができるようにしている。

その支持軸１４ａは、回転軸Ｘを含む平面上に中心軸が来るよう配設する。その基準となる位置は、図１に示すように、その中心軸が回転軸Ｘと平行になる位置である。ここで、支持軸１４ａは、その両端部を遊星ボール１４の外周面（外周曲面）から突出させ、後述する傾転用アーム１５に取り付ける。従って、この支持軸１４ａは、その傾転用アーム１５の動きに伴い、図１の基準位置から傾斜させた位置に又は当該傾斜位置から基準位置に揺動（傾転）する。その傾転は、支持軸１４ａの中心軸と回転軸Ｘとを含む平面内で行われる。

ここで、遊星ボール１４は、アイドラローラ１３の外周側に複数個、例えば図３に示すように８個設ける。これが為、その遊星ボール１４の数量に合わせて、支持軸１４ａと軸受１４ｂも配設する。各遊星ボール１４は、アイドラローラ１３の外周面上を転動した際に各々の間で引き摺りトルクが生じないように、互いに所定の隙間を空けて、実質上、非接触にしている。

傾転用アーム１５は、アイドラプレート１１の軸線方向の移動に伴って、支持軸１４ａと遊星ボール１４に傾転力を作用させ、その遊星ボール１４の回転中心軸、即ち支持軸１４ａの中心軸を傾斜させる為の部材である。この傾転用アーム１５は、回転軸Ｘに対して垂直方向へと延ばした形に成形及び配設する。具体的に、この傾転用アーム１５は、その径方向内側の先端部を先細り形状に成形する。また、この傾転用アーム１５は、支持軸１４ａの両端部に各々配設し、その夫々の支持軸１４ａの端部を径方向外側の端部に取り付ける。また、この傾転用アーム１５は、中心軸２１に対しての軸線方向への相対移動と周方向への相対回転をさせぬように配設する。

その両端部に取り付けた一対の傾転用アーム１５は、支持軸１４ａと遊星ボール１４毎に用意する。また、この一対の傾転用アーム１５は、アイドラプレート１１の軸線方向の両端部の壁面を各々の径方向内側の先端部における先細り形状の壁面で挟み込む。この一対の傾転用アーム１５においては、その夫々の先細り形状の壁面がアイドラプレート１１への接触面１５ａとなる。この一対の傾転用アーム１５は、軸線方向にて対向する夫々の接触面１５ａによって径方向内側への外開き形状となるように先端部を成形する。

これに対して、アイドラプレート１１においては、その軸線方向の両端部の夫々の壁面が各傾転用アーム１５の接触面１５ａとの接触面１１ｂとなる。このアイドラプレート１１は、前述したように、軸線方向に沿って切った断面が径方向外側への先細り形状になっている。これが為、このアイドラプレート１１においては、その両端部の接触面１１ｂについても、その軸線方向に沿って切った断面が径方向外側への先細り形状になっている。ここでは、その夫々の接触面１１ｂを軸線方向外側に向けた凸曲面状にしている。

このようにアイドラプレート１１の接触面１１ｂと傾転用アーム１５の接触面１５ａを構成することで、アイドラプレート１１と夫々の傾転用アーム１５は、その接触面１１ｂと接触面１５ａが点接触又は線接触する。従って、各々の接触箇所においては、アイドラプレート１１が軸線方向に沿って移動する際の荷重が中心軸２１に対して斜め外側を向いた力として各傾転用アーム１５に作用する。傾転用アーム１５は、その力によって支持軸１４ａを上記の平面内で傾斜させる。これが為、夫々の支持軸１４ａと遊星ボール１４は、アイドラプレート１１を軸線方向に移動させた際の傾転用アーム１５への作用力によって、上記の平面内で傾斜することになる。

キャリヤ１６は、所謂ステータドラムを成し、遊星ボール１４と支持軸１４ａと傾転用アーム１５を中心軸２１に対して軸線方向に相対移動させぬよう保持するものである。このキャリヤ１６は、回転軸Ｘを中心軸とする一対の円板部１６ａを有する。その夫々の円板部１６ａは、遊星ボール１４、支持軸１４ａ及び傾転用アーム１５等を軸線方向にて挟む位置に、中心軸２１に対する軸線方向への相対移動と周方向への相対回転をさせぬように配設する。

このキャリヤ１６においては、図２に示すように、これら各円板部１６ａを複数本の連結軸１６ｂで連結して、全体として籠状となるように構成する。これにより、このキャリヤ１６は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール１４は、その開放部分を介してキャリヤ１６の外周面から径方向外側に一部分を突出させている。

このキャリヤ１６においては、図２に示すように、各円板部１６ａの夫々の対向する面に、上述した一対の傾転用アーム１５と同数の放射溝１６ｃを形成する。その夫々の放射溝１６ｃは、回転軸Ｘを中心にした放射状を成すものであり、周方向に沿って等間隔に形成する。各放射溝１６ｃは、各傾転用アーム１５に対応する位置、形状、大きさで形成される。例えば、各放射溝１６ｃは、中心部から外周縁まで形成されている。ここで、各傾転用アーム１５は、上述した傾転動作を行うことができると共に、中心軸２１に対しての軸線方向への相対移動と周方向への相対回転をさせぬよう各々の放射溝１６ｃの内部に配設する。

インプットディスク１７とアウトプットディスク１８は、キャリヤ１６の開放部分から径方向外側に露出している各遊星ボール１４の外周面に接触し、その各遊星ボール１４との間で機械的動力、換言するならばトルクを相互に伝達させ得るものである。インプットディスク１７は、後述する入力軸３０からトルクが入力される入力側の回転体であり、無段変速機構１０の入力部材を成すものである。一方、アウトプットディスク１８は、インプットディスク１７から各遊星ボール１４を介して伝達されたトルクを後述する出力軸４０に出力する出力側の回転体であり、無段変速機構１０の出力部材を成すものである。

インプットディスク１７とアウトプットディスク１８は、各々回転軸Ｘを中心軸とする円環状に成形する。インプットディスク１７とアウトプットディスク１８は、軸線方向において対向させ、各遊星ボール１４を挟み込むように配設する。インプットディスク１７とアウトプットディスク１８においては、各遊星ボール１４の外周面と接触する接触面１７ａ、１８ａを有している。その接触面１７ａは、インプットディスク１７の径方向外側の端部に設ける。一方、接触面１８ａは、アウトプットディスク１８の径方向外側の端部に設ける。夫々の接触面１７ａ、１８ａは、遊星ボール１４の外周面の曲面の曲率と同等の曲率の凹円弧面を成している。

インプットディスク１７は、その外径が後述する入力軸３０における円筒部材３１の円筒部３１ａの内径よりも僅かに小さくなるように成形する。そして、このインプットディスク１７は、軸線方向において、各遊星ボール１４と円筒部材３１の環状部３１ｂとの間に配設する。これが為、このインプットディスク１７の径方向外側の端部は、円筒部材３１の環状部３１ｂの環状面と軸線方向にて対向することになる。

一方、アウトプットディスク１８は、その外径が円筒部材３１の円筒部３１ａの内径よりも僅かに小さくなるように成形する。そして、このアウトプットディスク１８は、軸線方向において、各遊星ボール１４と後述する出力軸４０における第２円筒部４０ｃとの間に配設する。これが為、このアウトプットディスク１８の径方向外側の端部は、その第２円筒部４０ｃの環状の端面と軸線方向にて対向することになる。

本実施例の無段変速機１には、入力側カム機構５１と出力側カム機構５２とを設けている。

入力側カム機構５１は、入力軸３０における円筒部材３１とインプットディスク１７との間に作用するトルクを軸線方向に向けた推力に変換するものであり、例えばトルクカム機構を用いる。この入力側カム機構５１は、円筒部材３１の環状部３１ｂの環状面とインプットディスク１７の径方向外側の端部との間に配設する。この入力側カム機構５１は、入力軸３０と共に、外部からのトルクをインプットディスク１７に伝えるトルク入力部を成す。

出力側カム機構５２は、アウトプットディスク１８と出力軸４０との間に作用するトルクを軸線方向に向けた推力に変換するものであり、同様にトルクカム機構を用いればよい。この出力側カム機構５２は、アウトプットディスク１８の径方向外側の端部と出力軸４０における第２円筒部４０ｃの環状の端面との間に配設する。この出力側カム機構５２は、出力軸４０と共に、変速後のアウトプットディスク１８のトルクを外部に伝えるトルク出力部を成す。

これら入力側カム機構５１と出力側カム機構５２の原理的な構成の一例を図５に示す。ここで例示する入力側カム機構５１は、入力軸３０が正転方向のトルクで回転して同一方向にインプットディスク１７を回転させるとき又はインプットディスク１７が逆転方向のトルクで回転して同一方向に入力軸３０を回転させるときに、軸線方向の推力を発生させるものである。ここでは、便宜上、入力軸３０等が或る一方の周方向に回転しているときを「正転」と云い、これとは逆方向に回転しているときを「逆転」と云うことにする。

入力側カム機構５１は、回転軸Ｘを中心軸にして当該回転軸Ｘ上に対向させて配置した環状の第１回転部材５１ａ及び第２回転部材５１ｂと、これら第１回転部材５１ａと第２回転部材５１ｂの夫々の対向する面に挟持されるカムローラ５１ｃと、を有する。ここで、そのカムローラ５１ｃは、第１回転部材５１ａと第２回転部材５１ｂの互いに対向する面に各々形成したカム面５１ｄにおいて挟持する。その夫々のカム面５１ｄは、一方が基準面に対する軸線方向の間隔を正転時の周方向に向けて徐々に拡げるよう傾斜させ、他方が基準面に対する軸線方向の間隔を正転時の周方向に向けて徐々に狭めるよう傾斜させたものである。尚、その基準面とは、回転軸Ｘに対する垂線を含む仮想平面である。カムローラ５１ｃは、複数個用意されており、その数に合わせてカム面５１ｄも形成する。

ここでは、その第１回転部材５１ａを円筒部材３１の環状部３１ｂの環状面に一体となって回転するよう配設し、第２回転部材５１ｂをインプットディスク１７の径方向外側の端部に一体となって回転するよう配設する。これが為、この入力側カム機構５１においては、入力軸３０に正転方向のトルクが入力される又はインプットディスク１７に逆転方向のトルクが入力されると、夫々のカム面５１ｄの間隔が狭くなり、その夫々のカム面５１ｄがカムローラ５１ｃを挟み付けて相互に一体化される。従って、この入力側カム機構５１においては、入力軸３０に正転方向のトルクが入力された際に、そのトルクを円筒部材３１からインプットディスク１７に伝達し、インプットディスク１７に逆転方向のトルクが入力された際に、そのトルクをインプットディスク１７から円筒部材３１（入力軸３０）に伝達する。

更に、この入力側カム機構５１においては、入力軸３０に正転方向のトルクが入力された際又はインプットディスク１７に逆転方向のトルクが入力された際に、そのトルクとカム面５１ｄの傾斜角度に応じて軸線方向の推力を生じさせる。これについて、概略的に説明する。入力トルクをＴｉｎ、カムローラ５１ｃの個数をｎ、カムローラ５１ｃが設けられている箇所の第１回転部材５１ａと第２回転部材５１ｂでの半径をｒとすると、カムローラ５１ｃを挟み付けている箇所における円周方向（接線方向）の荷重Ｆｔは、下記の式１で表すことができる。

Ｆｔ＝Ｔｉｎ／（ｎ・ｒ） ・・・ （１）

そして、カム面５１ｄの傾斜角度をαとすると、軸線方向に作用する推力Ｆａは、下記の式２で表すことができる。

Ｆａ＝Ｆｔ／ｔａｎ（α／２） ・・・ （２）

ここで、出力側カム機構５２は、その入力側カム機構５１と同様の構成を有している。つまり、出力側カム機構５２は、第１回転部材５２ａと、第２回転部材５２ｂと、カムローラ５２ｃと、カム面５２ｄと、を備えている。ここでは、第１回転部材５２ａをアウトプットディスク１８の径方向外側の端部に一体となって回転するよう配設し、第２回転部材５２ｂを後述する出力軸４０における第２円筒部４０ｃの環状の端面に一体となって回転するよう配設する。これにより、この出力側カム機構５２においては、アウトプットディスク１８に正転方向のトルクが入力される又は出力軸４０に逆転方向のトルクが入力されると、夫々のカム面５２ｄの間隔が狭くなり、その夫々のカム面５２ｄがカムローラ５２ｃを挟み付けて相互に一体化される。従って、この出力側カム機構５２においては、アウトプットディスク１８に正転方向のトルクが入力された際に、そのトルクをアウトプットディスク１８から出力軸４０に伝達し、出力軸４０に逆転方向のトルクが入力された際に、そのトルクを出力軸４０からアウトプットディスク１８に伝達する。また、この出力側カム機構５２においては、アウトプットディスク１８に正転方向のトルクが入力された際又は出力軸４０に逆転方向のトルクが入力された際に、そのトルクとカム面５２ｄの傾斜角度に応じた軸線方向の推力を生じさせる。

このように、この無段変速機構１０においては、入力軸３０に正転方向のトルクが入力される又はインプットディスク１７に逆転方向のトルクが入力されると、そのトルクが入力側カム機構５１を介して入力軸３０とインプットディスク１７との間で伝達されると共に、そのトルクに応じた軸線方向の推力が生じる。そして、その際には、その推力によってインプットディスク１７が夫々の遊星ボール１４に押し付けられる。また、アウトプットディスク１８に正転方向のトルクが入力される又は出力軸４０に逆転方向のトルクが入力されると、そのトルクが出力側カム機構５２を介してアウトプットディスク１８と出力軸４０との間で伝達されると共に、そのトルクに応じた軸線方向の推力が生じる。そして、その際には、その推力によってアウトプットディスク１８が夫々の遊星ボール１４に押し付けられる。この無段変速機構１０においては、その入力側カム機構５１と出力側カム機構５２の夫々の推力、インプットディスク１７と夫々の遊星ボール１４との間の摩擦係数、及びアウトプットディスク１８と夫々の遊星ボール１４との間の摩擦係数に応じて伝達トルク容量が設定される。

この無段変速機構１０においては、上述したように、入出力側の夫々のトルクに応じてインプットディスク１７とアウトプットディスク１８が各遊星ボール１４に押し付けられる。

本実施例の入力軸３０は、インプットハブを成すものであり、回転軸Ｘを中心軸として円筒状に成形された円筒部材３１と、回転軸Ｘを中心軸として円環の板状に成形された環状部材３２と、を備える。

円筒部材３１は、回転軸Ｘを中心軸とした円筒部３１ａと、この円筒部３１ａの一端（インホイールモータ２００に適用された際の車体側の端部）を外周側にして径方向内側に延設されたフランジの如き環状部３１ｂと、で構成する。その環状部３１ｂは、入力側カム機構５１を介して入力軸３０のトルクを無段変速機構１０に伝える一方、その無段変速機構１０からのトルクが入力側カム機構５１を介して入力されるものでもある。

環状部材３２は、その外径が円筒部材３１の円筒部３１ａの外径と略同等に設定されており、その円筒部材３１の他端（インホイールモータ２００に適用された際のホイール側の端部）に一体となって回転し得るよう配設する。この環状部材３２の内径は、円筒部材３１の環状部３１ｂの内径よりも小さく設定されている。

この入力軸３０は、ラジアル軸受ＲＢ１、ＲＢ２及びスラスト軸受ＴＢ１を介して、中心軸２１に対する回転軸Ｘを回転中心とした相対回転が行えるように支持する。

そのラジアル軸受ＲＢ１は、入力軸３０と後述するインホイールモータ２００に適用された際のアウターケース２０４との間に配設する。入力軸３０の円筒部材３１における環状部３１ｂには、ラジアル軸受ＲＢ１を軸線方向における入力側カム機構５１とは反対側の環状の壁面と径方向内側の内周面とで保持する段付き部が形成されている。また、アウターケース２０４の円板部２０４ｂには、ラジアル軸受ＲＢ１を軸線方向における壁面（底面）と径方向外側の外周面とで保持する段付き部が形成されている。ラジアル軸受ＲＢ１は、その外輪を環状部３１ｂの段付き部の内周面に嵌合させると共に、内輪を円板部２０４ｂの段付き部の外周面に嵌合させ、入力軸３０とアウターケース２０４との間の相対回転を可能にする。後述するように、アウターケース２０４の円板部２０４ｂは中心軸２１（ステータ軸２２１）に嵌合されているので、入力軸３０は、車体に対して不動の中心軸２１に対して、換言するならばインホイールモータ２００に適用された際のアウターケース２０４及びステータ軸２２１（つまりステータ２０２）に対して、回転軸Ｘを回転中心とした相対回転を行うことができる。

ラジアル軸受ＲＢ２は、入力軸３０と後述する出力軸４０との間に配設する。入力軸３０の環状部材３２の内周面側には、ラジアル軸受ＲＢ２を軸線方向における環状の壁面と径方向内側の内周面とで保持する段付き部が形成されている。ラジアル軸受ＲＢ２は、その外輪を環状部材３２の段付き部の内周面に嵌合させると共に、内輪を出力軸４０の第１円筒部４０ａの外周面に嵌合させ、入力軸３０と出力軸４０との間の相対回転を可能にする。

スラスト軸受ＴＢ１は、入力軸３０の環状部材３２と出力軸４０の後述する環状部４０ｂとの対向している面の間に配設する。このスラスト軸受ＴＢ１は、入力軸３０と出力軸４０との間の相対回転を可能にする一方、これらの間の軸線方向への相対移動を禁止する部材である。

このように、入力軸３０は、後述するステータ２０２と出力軸４０の双方に対する相対回転を行うことができる。

続いて、本実施例の出力軸４０は、無段変速機構１０のアウトプットディスク１８から出力側カム機構５２を介して伝えられた出力トルクを外部に出力するアウトプットハブである。

この出力軸４０は、回転軸Ｘを中心軸とした第１円筒部４０ａと、この第１円筒部４０ａの無段変速機構１０側の一端を内周側にして径方向外側に延設されたフランジの如き環状部４０ｂと、この環状部４０ｂの外周側の端部から無段変速機構１０側に向けて延設した第２円筒部４０ｃと、で構成する。

その第１円筒部４０ａは、入力軸３０の環状部材３２に対して径方向内側に配置する。また、環状部４０ｂは、その環状部材３２よりも無段変速機構１０側に配置し、第２円筒部４０ｃは、入力軸３０の円筒部材３１に対して径方向内側に配置する。ここで、その環状部４０ｂと第２円筒部４０ｃの夫々の外径は、アウトプットディスク１８の外径と略同等の大きさに成形する。つまり、環状部４０ｂと第２円筒部４０ｃの夫々の外径は、円筒部材３１の円筒部３１ａの内径よりも僅かに小さくなるように成形されている。

その第２円筒部４０ｃは、出力側カム機構５２を介して無段変速機構１０の出力トルクが伝達される一方、出力側カム機構５２を介して車輪３００からのトルクを無段変速機構１０に伝えることもできる。

この出力軸４０は、その第１円筒部４０ａの内周面において、ラジアル軸受ＲＢ３，ＲＢ４を介し、中心軸２１に対して相対回転自在に支持させる。そのラジアル軸受ＲＢ３，ＲＢ４は、外輪を第１円筒部４０ａの内周面に嵌合させると共に、内輪を中心軸２１の外周面に嵌合させ、出力軸４０と中心軸２１との相対回転を可能にする。つまり、出力軸４０は、中心軸２１（インホイールモータ２００に適用された際のステータ２０２）に対して、回転軸Ｘを回転中心とした相対回転を行うことができる。

以上の様に構成した本実施例の無段変速機１においては、入力軸３０に正転方向のトルクが入力されると、この入力軸３０がトルクの回転方向に応じて中心軸２１に対する相対回転を行う。その際、この無段変速機１においては、入力軸３０とインプットディスク１７とが一体になって正転方向に回転するよう入力側カム機構５１によって連結されるので、そのインプットディスク１７に入力軸３０のトルクが伝わる。更に、その際には、入力軸３０のトルクに応じた軸線方向の推力が入力側カム機構５１で発生し、インプットディスク１７が各遊星ボール１４に対して押し付けられる。

これにより、この無段変速機１においては、インプットディスク１７の接触面１７ａと夫々の遊星ボール１４の外周面との間で生じる摩擦力によって、インプットディスク１７から各遊星ボール１４に対してトルクが伝達される。その際、夫々の遊星ボール１４は、その中心を貫通する支持軸１４ａ及びアイドラローラ１３によって回転自在に支持されているので、インプットディスク１７から伝達されたトルクによって自転する。そして、アイドラローラ１３は、遊星ボール１４の自転に伴って、回転軸Ｘを中心に回転する。この自転状態にある夫々の遊星ボール１４は、その外周面において、アウトプットディスク１８の接触面１８ａにも接触している。これが為、その接触部分においても摩擦力が生じるので、アウトプットディスク１８には、その摩擦力によって、夫々の遊星ボール１４からトルクが伝達される。アウトプットディスク１８は、その夫々の遊星ボール１４からのトルクによって、入力軸３０やインプットディスク１７と同一の方向へと中心軸２１に対する相対回転を行う。

そのアウトプットディスク１８には、出力側カム機構５２を介して出力軸４０が連結されている。これが為、この無段変速機１においては、アウトプットディスク１８と出力軸４０とが一体になって正転方向に回転するよう出力側カム機構５２によって連結されるので、その出力軸４０にアウトプットディスク１８のトルクが伝わる。また、その際には、アウトプットディスク１８のトルクに応じた軸線方向の推力が出力側カム機構５２で発生し、アウトプットディスク１８が各遊星ボール１４に対して押し付けられる。

この結果、本実施例の無段変速機１は、入力軸３０の正転時に、インプットディスク１７とアウトプットディスク１８を夫々の遊星ボール１４に押し付けることができる。そして、これにより、この無段変速機１においては、インプットディスク１７及びアウトプットディスク１８と各遊星ボール１４との間に接触圧力を発生させることができ、その接触圧力に応じた伝達トルク容量を確保することができる。従って、この無段変速機１においては、入力軸３０のトルクが、その伝達トルク容量に応じたトルクとなって出力軸４０に伝達されるようになる。そして、その出力軸４０からは、外部に対してトルクが出力される。

その出力軸４０に伝達されるトルクは、換言するならば、入力軸３０のトルクを無段変速機構１０の変速比に応じて増減させたものである。その無段変速機構１０において、変速比は、支持軸１４ａと共に遊星ボール１４が傾転する傾転角に応じたものとなる。これが為、この無段変速機１においては、アイドラローラ１３を回転自在に支持しているアイドラプレート１１をシフト機構２０で軸線方向に移動させることにより夫々の遊星ボール１４を傾転させて、入力軸３０と出力軸４０との回転数の比である変速比を連続的に変化させる。

この無段変速機構１０においては、インプットディスク１７とアウトプットディスク１８の半径が同じならば、支持軸１４ａが中心軸２１と平行になっているときに、インプットディスク１７の接触面１７ａと各遊星ボール１４の外周面が接触している箇所における回転軸Ｘからの半径（接触半径）と、アウトプットディスク１８の接触面１８ａと各遊星ボール１４の外周面が接触している箇所における回転軸Ｘからの半径（接触半径）と、が同じになり、変速比が「１」になる。

これに対して、この無段変速機構１０においては、シフト機構２０の動作に伴い支持軸１４ａが中心軸２１に対して傾転しているときに、インプットディスク１７と各遊星ボール１４との間の接触半径又はアウトプットディスク１８と各遊星ボール１４との間の接触半径の内の何れか一方が各遊星ボール１４の傾転角に応じて増大し、他方がその傾転角に応じて減少する。従って、この無段変速機構１０においては、その接触半径の変化に応じてインプットディスク１７の回転数に対するアウトプットディスク１８の回転数が変化する。これにより、これらの回転数の比率である変速比は、図６に示すように、その傾転角に応じて変化することになる。尚、その図６は、インプットディスク１７の回転数を「１」とした場合のアウトプットディスク１８の回転数を傾転角毎にプロットし、各点を線で結んだものである。

次に、逆転方向のトルクが出力軸４０に入力されたときの様な出力軸４０が逆転している場合について説明する。

この場合、その出力軸４０がトルクの回転方向に応じて中心軸２１に対する相対回転を行う。その際、この無段変速機１においては、出力軸４０とアウトプットディスク１８とが一体になって逆転方向に回転するよう出力側カム機構５２によって連結されるので、そのアウトプットディスク１８に出力軸４０のトルクが伝わる。更に、その際には、出力軸４０のトルクに応じた軸線方向の推力が出力側カム機構５２で発生し、アウトプットディスク１８が各遊星ボール１４に対して押し付けられる。

これにより、この無段変速機１においては、アウトプットディスク１８の接触面１８ａと夫々の遊星ボール１４の外周面との間で生じる摩擦力によって、アウトプットディスク１８から各遊星ボール１４に対してトルクが伝達される。その際、夫々の遊星ボール１４がアウトプットディスク１８から伝達されたトルクによって自転するので、アイドラローラ１３は、その遊星ボール１４の自転に伴って、回転軸Ｘを中心に回転する。この自転状態にある夫々の遊星ボール１４の外周面はインプットディスク１７の接触面１７ａにも接触しているので、その接触部分において生じた摩擦力によって、インプットディスク１７には、夫々の遊星ボール１４からトルクが伝達される。インプットディスク１７は、その夫々の遊星ボール１４からのトルクによって、出力軸４０やアウトプットディスク１８と同一の方向へと中心軸２１に対する相対回転を行う。

この無段変速機１においては、インプットディスク１７と入力軸３０とが一体になって逆転方向に回転するよう入力側カム機構５１によって連結されるので、その入力軸３０にインプットディスク１７のトルクが伝わる。また、その際には、インプットディスク１７のトルクに応じた軸線方向の推力が入力側カム機構５１で発生し、インプットディスク１７が各遊星ボール１４に対して押し付けられる。

この結果、本実施例の無段変速機１は、出力軸４０の逆転時に、インプットディスク１７とアウトプットディスク１８を夫々の遊星ボール１４に押し付けることができる。そして、これにより、この無段変速機１においては、インプットディスク１７及びアウトプットディスク１８と各遊星ボール１４との間に接触圧力を発生させることができ、その接触圧力に応じた伝達トルク容量を確保することができる。従って、この無段変速機１においては、出力軸４０のトルクが、その伝達トルク容量に応じたトルクとなって入力軸３０に伝達されるようになる。その入力軸３０に伝達されるトルクは、換言するならば、出力軸４０に入力されたトルクを無段変速機構１０の変速比に応じて増減させたものである。

ここで、この無段変速機１の具体的な適用例の１つを示す。その具体例としては、電気エネルギを機械エネルギに変換して出力する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能（回生機能）と、を兼ね備えている回転電機であり、変速機能内蔵型のものへの適用が考えられる。以下においては、少なくとも一部分が車両の車輪のホイールの内側に配置される電動機、つまりハイブリッド自動車（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、燃料電池自動車（ＦＣＶ：Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の車両で主に走行用の駆動源として使用される所謂インホイールモータへの適用例として説明する。

図１の符号２００は、ここで例示するインホイールモータを示す。このインホイールモータ２００は、その少なくとも一部分が図７に示す車輪３００のホイール３０１の内側に当該車輪３００を回転駆動し得るよう配置されるものであり、車両において駆動輪として使用する車輪３００毎に配設する。

このインホイールモータ２００は、回転電機本体としての電動発電機部２０１と変速部としての上述した無段変速機１とを備えており、その電動発電機部２０１と無段変速機１を夫々の回転中心が車輪３００と同じ回転中心（図１に示す回転軸Ｘ）となるように配置する。つまり、このインホイールモータ２００は、電動発電機部２０１における後述するステータ２０２及びロータ２３０の回転中心と、無段変速機構１０の回転中心と、車輪３００の回転中心と、が回転軸Ｘで一致するように各要素が位置決めされている。

このインホイールモータ２００は、そのような配置を採ることによって、例えば、車両内部のスペースの有効活用、ホイール３０１の径方向内側の余剰スペースの有効活用、車両の低床化、ドライブシャフトやデファレンシャルギヤ等の駆動力伝達装置の省略、車輪３００毎の回転数やトルクのきめ細かい制御又は車両姿勢の制御等を図るものである。

このインホイールモータ２００においては、電動発電機部２０１を全体として回転軸Ｘと同軸の円筒状に形成すると共に、この電動発電機部２０１の径方向内側（即ち電動発電機部２０１の内周面よりも内側）に無段変速機１を配置する。換言するならば、その無段変速機１は、径方向外側において電動発電機部２０１で覆われている。

このインホイールモータ２００において、電動発電機部２０１は、電気エネルギが機械エネルギに変換されてできた動力（トルク）を後述するロータ２３０から出力して車輪３００を回転駆動させる電動機としての機能（力行機能）と、車輪３００側から伝わってきたトルクがロータ２３０に入力された際に、その入力トルクを機械エネルギから電気エネルギに変換して回収することが可能な発電機としての機能（回生機能）と、兼ね備えたものである。また、このインホイールモータ２００において、無段変速機１は、その入力軸３０を電動発電機部２０１のロータ２３０として構成すると共に、その出力軸４０をインホイールモータ２００の出力軸として構成し、その入力軸３０（ロータ２３０）の回転速度と出力軸４０の回転速度との比である変速比を無段階に変更することができるものである。つまり、このインホイールモータ２００は、無段変速機１を介在させることによって、車輪３００の回転数に拘わらず常にエネルギ効率の良い回転数で電動発電機部２０１を駆動させるものである。そして、更に、このインホイールモータ２００は、無段変速機１を円筒状の電動発電機部２０１の内側に内蔵することで装置のコンパクト化を図るものでもある。

具体的に、電動発電機部２０１は、電動機又は発電機として作動し得るものであり、基本的に永久磁石式同期電動機として構成する。この電動発電機部２０１は、固定子としてのステータ２０２と、回転子としてのロータ２３０と、を有する。そのステータ２０２とロータ２３０は、回転軸Ｘを中心軸とする円筒状に成形する。この電動発電機部２０１においては、そのロータ２３０の径方向外側を覆うようにステータ２０２が配置される。つまり、ロータ２３０は、ステータ２０２の径方向内側に配置される。

そのステータ２０２は、電力が供給されることで所定の磁界を形成するものである。このステータ２０２は、ステータコイル２０３とアウターケース２０４とを備えており、これらの構成部品によって、全体として、軸線方向の車体側の一端を閉塞させると共にホイール側の他端を開放させた回転軸Ｘを中心軸とする円筒状を成している。

ステータコイル２０３は、ステータコア（ステータ鉄心）に巻き付けた複数のコイルからなる。その夫々のコイルは、アウターケース２０４の後述する円筒部２０４ａの内周面に周方向に沿って略等間隔に配置して固定する（図２）。そのステータコアには、電磁鋼板を積層して構成されたものや、圧粉磁心により構成されたものを用いる。

このステータコイル２０３は、例えば、三相ケーブル等を介して車両の駆動ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）たる駆動制御装置（図示略）に電気的に接続する。例えば、この駆動制御装置には、車両の統合ＥＣＵたる統合制御装置（図示略）からインホイールモータ２００が出力すべきトルクの指令値が送られる。その指令を受けた駆動制御装置は、そのトルクの出力に必要な制御電流を生成し、三相ケーブルを介してステータコイル２０３に供給する。このとき、駆動制御装置からは、電力が例えばインバータ等で高電圧に変換されてステータコイル２０３へと供給される。

アウターケース２０４は、底部のある筒状の部材であり、無段変速機１の中心軸２１をステータ軸２２１として共有すると共に、円筒部２０４ａと円板部２０４ｂとを有する。その円筒部２０４ａは、回転軸Ｘを中心軸とし、ロータ２３０（入力軸３０）の外径よりも大きな内径を有する円筒状に成形されたものである。この円筒部２０４ａは、その内周面でロータ２３０の外周面を覆うように配置して、その外周面との間でステータコイル２０３を成す夫々のコイルを保持する。一方、円板部２０４ｂは、円筒部２０４ａの車体側の一端の開口を閉塞させるべく設けた回転軸Ｘを中心軸とする円板状のものである。このアウターケース２０４においては、円筒部２０４ａと円板部２０４ｂとが一体化されることで、その円板部２０４ｂが円筒部２０４ａの底部となる。また、このアウターケース２０４は、その円板部２０４ｂにおいて車体に対する固定軸であるステータ軸２２１に嵌合させる。尚、ここでのステータ軸２２１は、無段変速機１の中心軸２１と同じ形状のものであり、シフト機構２０を成すシフト軸２２等を備えている。

このステータ２０２を成すアウターケース２０４は、ステータコイル２０３を保持する保持部材であると共に、インホイールモータ２００の各部の径方向外側を覆うようにして収容する外包部材としても兼用される。即ち、電動発電機部２０１のロータ２３０や無段変速機１は、このアウターケース２０４の径方向内側の円柱状の空間部分に収容される。円板部２０４ｂには、収容された無段変速機１と対向する面に、ラジアル軸受ＲＢ１の軸線方向及び径方向内側を保持する段付き部が形成されている。

一方、ロータ２３０は、ステータ２０２のステータコイル２０３が形成する磁界の磁気を受けて回転駆動し、機械的動力、つまり回転軸Ｘを中心とするトルクを発生させるものである。このロータ２３０は、ステータ２０２を成すアウターケース２０４の径方向内側で且つステータコイル２０３の径方向内側（つまりステータ２０２の内側）に配置する。つまり、このロータ２３０は、全体がステータコイル２０３の径方向内側へと収容されるようにアウターケース２０４の内側に挿入される。

このロータ２３０は、無段変速機１の入力軸３０と同じ形状のものであり、同様の環状部３１ｂを有する円筒部材３１と環状部材３２とを備えている。無段変速機１をインホイールモータ２００に適用した場合、円筒部材３１の円筒部３１ａは、その外径をアウターケース２０４の円筒部２０４ａの内径よりも小さく設定する。また、このロータ２３０は、その軸線方向に沿った長さ、つまり円筒部材３１の軸線方向に沿った長さと環状部材３２の肉厚の合計がアウターケース２０４の円筒部２０４ａの軸線方向に沿った長さと略同等に設定する。

ここで、このロータ２３０においては、その円筒部材３１がロータコア（ロータ鉄心）を成す。これが為、円筒部材３１は、複数の永久磁石（図示略）を備えている。その夫々の永久磁石は、例えば、円筒部材３１の周方向に沿って略等間隔で設けられており、周方向に隣り合う２つの永久磁石の極性が互いに異なるように設定されている。このロータ２３０は、複数の永久磁石が円筒部材３１に埋め込まれて設けられる埋込磁石型の永久磁石ロータであってもよく、複数の永久磁石が円筒部材３１の表面に設けられる表面磁石型の永久磁石ロータであってもよい。

このロータ２３０は、入力軸３０と同様に、ラジアル軸受ＲＢ１、ＲＢ２及びスラスト軸受ＴＢ１を介して、ステータ２０２や出力軸４０に対する回転軸Ｘを回転中心とした相対回転が行えるように支持されている。

このように構成したインホイールモータ２００は、図７に示すように、全体が車輪３００のホイール３０１の内側に位置するように配置し、その車輪３００を駆動輪として回転駆動可能にする。タイヤ３０２が装着されたホイール３０１は、その中心部に貫通孔が形成されており、その貫通孔に出力軸４０の第１円筒部４０ａを嵌合させることによって、インホイールモータ２００に取り付ける。また、インホイールモータ２００は、図示しない車体に固定する。具体的に、このインホイールモータ２００は、アウターケース２０４の円板部２０４ｂが車体の適宜の箇所に接合されることにより、車体に取り付けられる。このような構成とすることにより、インホイールモータ２００は、車体との接合面積を広くすることができるので、インホイールモータ２００の車体に対する固定強度を大きくすることができる。

このインホイールモータ２００においては、制御された交流電流をステータコイル２０３に流すことによって、電動発電機部２０１が電動機として作動し、ロータ２３０に正転方向のトルク（正のモータトルク）が生じる。そのロータ２３０は、ラジアル軸受ＲＢ１、ＲＢ２及びスラスト軸受ＴＢ１によって回転自在に支持されているので、そのモータトルクの発生によって正転方向に回転し、その正のモータトルクであるモータ出力トルクを出力する。

このインホイールモータ２００においては、そのロータ２３０のモータ出力トルクが前述した入力軸３０のトルクと同義であり、上述した入力軸３０の正転時と同様に無段変速機１が作動する。従って、このインホイールモータ２００は、電動発電機部２０１のロータ２３０で発生したモータ出力トルクを無段変速機１の伝達トルク容量（変速比）に応じたトルクにして出力軸４０に伝達し、その出力軸４０のトルクで車輪３００を回転駆動させる。これにより、車輪３００の路面との接地面に駆動力［Ｎ］が生じるので、車両は、前進走行することができる。

一方、車両の減速時等には、インホイールモータ２００の出力軸４０に逆転方向のトルクが入力される。これにより、無段変速機１は、上述した出力軸４０の逆転時と同様に作動し、その出力軸４０のトルクを伝達トルク容量（変速比）に応じたトルクにしてロータ２３０に伝える。そのロータ２３０に伝達されたトルクは、逆転方向に働く。これが為、このインホイールモータ２００は、電動発電機部２０１を発電機として作動させることによって、ロータ２３０のトルクを電力に変換し、バッテリ（図示略）に蓄電させることができる。

その際、インホイールモータ２００においては、ロータ２３０に生じる回転抵抗によって、その回転を制動するモータ回生トルクがロータ２３０に生じる。つまり、このインホイールモータ２００は、ロータ２３０に生じる負のモータトルクであるモータ回生トルクにより、ロータ２３０、インプットディスク１７、遊星ボール１４、アウトプットディスク１８、出力軸４０等の回転部材の回転を制動することができる。従って、このインホイールモータ２００を搭載した車両は、車輪３００の路面との接地面に制動力（負の駆動力）が生じるので、制動することができる。即ち、このインホイールモータ２００は、電力の回生によるモータ回生トルクを車輪３００に作用させ、負の駆動力である制動力を車両に働かせるという回生制動を行わせることができる。

このように、このインホイールモータ２００は、変速比を無段階（連続的）に変化可能な無段変速機１によって、ステータコイル２０３に電流を流してロータ２３０で発生させたトルクを変速比に応じて増減し、この増減後のトルクを出力軸４０から出力することができる。また、このインホイールモータ２００は、車両において電力の回生及び回生制動を実現させることができる。更に、このインホイールモータ２００においては、出力軸４０の回転数を一定とした場合に、ロータ２３０の回転数を無段変速機１の変速比に応じて適宜設定することができる。これが為、このインホイールモータ２００においては、ロータ２３０の回転数を特性線図等から求まるエネルギ効率の良い回転数に設定することができる。つまり、このインホイールモータ２００においては、ステータコイル２０３に電流を流してロータ２３０にトルクを発生させることでロータ２３０が回転するのであるが、その際にロータ２３０と出力軸４０との間に配置した無段変速機１の変速比を適宜変化させることによって、ロータ２３０の回転数がエネルギ効率の良好な回転数に設定される。また、このインホイールモータ２００は、電流を流すことによりトルクを発生させる電動発電機部２０１とそのトルクを増減させる為の変速比を無段階に変化可能な無段変速機１とを同心上に配置し、これらを単一のアウターケース２０４の内部に収容した構成としているので、全体としての構成をコンパクト化することができる。

ところで、無段変速機１には、様々な摺動部が存在している。例えば、その摺動部としては、インプットディスク１７の接触面１７ａ、アウトプットディスク１８の接触面１８ａ及びアイドラローラ１３の外周面と各遊星ボール１４の外周面との接触箇所や、アイドラプレート１１の接触面１１ｂと各傾転用アーム１５の接触面１５ａとの接触箇所等がある。その摺動部の中には、耐久性を担保すべく摩擦による発熱を冷媒等で抑えるものもあれば、円滑な動作を担保すべく潤滑剤等を介在させるものもある。

そこで、本実施例の無段変速機１においては、摺動部や当該摺動部の発熱の影響を受ける各部を冷却可能な冷却装置と、その摺動部を円滑に作動させる潤滑装置と、を設ける。その潤滑装置は、この種の無段変速機１の技術分野において周知のものを用いればよく、例えば潤滑液を適切な位置に適量供給可能な構成を採ればよい。

一方、この無段変速機１の冷却装置は、冷媒をキャリア１６の内部で環流させるように構成する。この冷却装置は、冷媒を供給する電動ポンプ等の冷媒供給部と、キャリア１６の夫々の円板部１６ａの内の少なくとも一方に形成した冷媒環流路と、冷媒供給部と冷媒環流路とを繋ぐ冷媒供給路と、冷却に供された冷媒を排出する冷媒排出路と、を備えて構成する。これにより、この無段変速機１は、摺動部や当該摺動部の発熱の影響を受ける各部の冷却が可能になり、耐久性が良くなる。

その冷媒環流路は、回転軸Ｘを中心にして円板部１６ａの内部で周方向に形成された孔である。この冷媒環流路は、円板部１６ａの例えば外郭側における内部に少なくとも１本形成する。また、この冷媒環流路は、周方向に１周させた環状の孔であってもよく、周方向に形成された弧状の孔であってもよい。ここで、この冷媒環流路の本数や形成する位置及び形状は、キャリア１６が強度不足とならぬように設定する。他の冷媒供給路等についても強度を考慮に入れた上で設定する。また、この冷媒環流路を双方の円板部１６ａに設ける場合には、夫々の円板部１６ａを繋ぐ連結軸１６ｂの内部に、夫々の冷媒環流路を連通させる連通路を設けてもよい。

無段変速機１を単独で見た場合、冷媒供給路や冷媒排出路は、キャリア１６との間で相対移動及び相対回転を行わない部材、例えば中心軸２１の内部に形成すればよい。

また、冷媒としては、摺動部の潤滑液を兼ねた冷却液（例えばトラクション油）を用いることができる。この場合、冷媒供給部は、潤滑装置における電動ポンプ等の潤滑液供給部と共用させることが望ましい。

ここで、この無段変速機１においては、変速比が「１」よりも大きくなる又は「１」よりも小さくなるほどに、スピン損失による発熱量が大きくなる。これが為、この無段変速機１の冷却装置は、図８に示す如く、変速比が「１」よりも大きくなる又は「１」よりも小さくなるにつれて冷媒の流量を増加させるように、換言するならば変速比が「１」に近づくにつれて冷媒の流量を減少させるように構成する。これにより、この無段変速機１においては、スピン損失による発熱量の大きい領域での冷却性能を高めることができるので、耐久性が向上する。また、この無段変速機１においては、駆動制御装置が把握している変速比の情報を契機にして冷媒の流量調整を行うことができるので、無段変速機１における温度の検知装置（温度センサ等）や推定装置等が不要となり、これにかかる原価の増大を抑えつつ、無段変速機１の冷却性能、そして、無段変速機１の耐久性を向上させることができる。

例えば、ここでは、冷媒供給部を駆動制御装置等の制御装置で駆動制御し得るよう構成し、変速比が「１」よりも大きくなる又は「１」よりも小さくなるにつれて冷媒の供給量を増やすよう冷媒供給部の制御を行ってもよい。この場合には、その冷媒供給部と制御装置とが無段変速機１の冷却装置の冷却性能を調整する、つまり変速比が「１」よりも大きくなる又は「１」よりも小さくなるにつれて無段変速機１の冷却装置の冷却性能を高める冷却性能調整装置となる。この構成は、冷媒供給部と潤滑装置の潤滑液供給部とを共用させない場合に有用である。また、この無段変速機１においては、冷媒供給路等の冷媒の通路の途中に流量調整弁等の流量調整装置を配設すると共に、その流量調整装置を駆動制御装置等の制御装置で駆動制御し得るよう構成し、変速比が「１」よりも大きくなる又は「１」よりも小さくなるにつれて冷媒の流量を増加させるべく流量調整装置の制御を行うよう構成してもよい。この場合には、その流量調整装置と制御装置とが無段変速機１の冷却装置の冷却性能を調整する冷却性能調整装置となる。この構成は、冷媒供給部と潤滑装置の潤滑液供給部とを共用させる場合に有用である。

さて、上述したインホイールモータ２００について再び見てみると、このインホイールモータ２００においても、そのような無段変速機１の冷却装置を設けることで同様の効果を得ることができる。しかしながら、このインホイールモータ２００は、電動発電機部２０１においても発熱が起こるので、電動発電機部２０１の耐久性を担保するならば、電動発電機部２０１の冷却装置も必要になる。

その電動発電機部２０１の冷却装置は、冷媒をアウターケース２０４の内部で環流させるように構成する。この冷却装置は、冷媒を供給する電動ポンプ等の冷媒供給部と、アウターケース２０４の円筒部２０４ａに形成した冷媒環流路と、冷媒供給部と冷媒環流路とを繋ぐ冷媒供給路と、冷却に供された冷媒を排出する冷媒排出路と、を備えて構成する。これにより、この電動発電機部２０１は、ロータ２３０等における発熱部位の冷却が可能になり、耐久性が良くなる。

その冷媒環流路は、回転軸Ｘを中心にして円筒部２０４ａの内部で周方向に形成された孔である。この冷媒環流路は、円筒部２０４ａの内部に少なくとも１本形成する。また、この冷媒環流路は、周方向に１周させた環状の孔であってもよく、周方向に形成された弧状の孔であってもよい。ここで、この冷媒環流路の本数や形成する位置及び形状は、アウターケース２０４が強度不足とならぬように設定する。他の冷媒供給路等についても強度を考慮に入れた上で設定する。

一方、冷媒供給路や冷媒排出路は、アウターケース２０４との間で相対移動及び相対回転を行わない部材、例えばアウターケース２０４そのものやステータ軸２２１の内部に形成すればよい。

また、冷媒としては、上記と同様に、無段変速機１の摺動部等の潤滑液を兼ねた冷却液（例えばトラクション油）を用いることができる。この場合、冷媒供給部は、無段変速機１の潤滑装置における潤滑液供給部と共用させることが望ましい。

ここで、これまで説明したインホイールモータ２００においては、無段変速機１と電動発電機部２０１の双方に個別の冷却装置が用意されていることになる。しかしながら、冷媒供給部等のように夫々で共用できるものもあり、かかる構成は、原価や搭載スペース等の点から好ましくない。そこで、以下に、夫々の冷却装置の構成を見直したインホイールモータ２００の冷却装置２５０の一例について説明する。このインホイールモータ２００の冷却装置２５０は、電動発電機部２０１の冷却性能向上による耐久性の向上が図れるだけでなく、冷却装置を個別に設けるよりも原価の低減と小型化を可能にするものである。

その冷却装置２５０は、図１及び図２に示す如く、冷媒を供給する電動ポンプ等の冷媒供給部２５１と、キャリア１６の夫々の円板部１６ａの内の少なくとも一方に形成した少なくとも１本の第１冷媒環流路２５２と、アウターケース２０４の円筒部２０４ａに形成した少なくとも１本の第２冷媒環流路２５３と、を備える。

冷媒供給部２５１は、この冷却装置２５０の専用のものとして用意してもよく、冷媒として無段変速機１の摺動部等の潤滑液を兼ねた冷却液（例えばトラクション油）を用いるのならば、無段変速機１の潤滑装置における潤滑液供給部と共用させてもよい。また、第１冷媒環流路２５２は、上述した無段変速機１の冷却装置における冷媒環流路と同様のものとする。また、第２冷媒環流路２５３は、上述した電動発電機部２０１の冷却装置における冷媒環流路と同様のものとする。

更に、この冷却装置２５０は、アウターケース２０４の円板部２０４ｂに形成し、第１冷媒環流路２５２に連通させて当該第１冷媒環流路２５２と冷媒供給部２５１とを繋ぐ少なくとも１本の第１冷媒供給路２５４と、アウターケース２０４の円筒部２０４ａ及び円板部２０４ｂに形成し、第２冷媒環流路２５３に連通させて当該第２冷媒環流路２５３と冷媒供給部２５１とを繋ぐ少なくとも１本の第２冷媒供給路２５５と、アウターケース２０４の円板部２０４ｂに形成し、第１冷媒環流路２５２に連通させて当該第１冷媒環流路２５２を環流した冷媒を排出する少なくとも１本の第１冷媒排出路２５６と、アウターケース２０４の円筒部２０４ａ及び円板部２０４ｂに形成し、第２冷媒環流路２５３に連通させて当該第２冷媒環流路２５３を環流した冷媒を排出する少なくとも１本の第２冷媒排出路２５７と、を備える。

つまり、第１冷媒環流路２５２には第１冷媒供給路２５４から冷媒が供給されると共に、第１冷媒環流路２５２からは冷却に供された冷媒が第１冷媒排出路２５６を介して排出される。また、第２冷媒環流路２５３には第２冷媒供給路２５５から冷媒が供給されると共に、第２冷媒環流路２５３からは冷却に供された冷媒が第２冷媒排出路２５７を介して排出される。その第１冷媒排出路２５６や第２冷媒排出路２５７から排出された冷媒は、図示しないリザーバタンク等の冷媒貯留部に送ってから冷媒供給部２５１に戻してもよく、冷媒供給部２５１に直接戻してもよい。

ここで、第１冷媒供給路２５４、第２冷媒供給路２５５、第１冷媒排出路２５６及び第２冷媒排出路２５７を１本ずつしか設けない場合には、第１冷媒供給路２５４及び第２冷媒供給路２５５と第１冷媒排出路２５６及び第２冷媒排出路２５７とを回転軸Ｘを中心にして対称となる位置に形成すればよい。これにより、供給された冷媒を第１冷媒環流路２５２や第２冷媒環流路２５３の全体に環流させることができるので、特に第１冷媒環流路２５２や第２冷媒環流路２５３が環状の通路や環状に近い弧状の通路の場合には、無段変速機１や電動発電機部２０１をむらなく冷却させることができる。

ここでは、双方の円板部１６ａに第１冷媒環流路２５２を形成する。これが為、夫々の円板部１６ａを繋ぐ少なくとも２本の連結軸１６ｂの内部には、夫々の第１冷媒環流路２５２を連通させる第１及び第２の連通路２５８，２５９を各々設ける。その第１連通路２５８は、車体側の円板部１６ａの第１冷媒環流路２５２側からホイール側の円板部１６ａの第１冷媒環流路２５２に冷媒を供給させる為のものであり、第１冷媒供給路２５４に連通させる。つまり、ホイール側の円板部１６ａの第１冷媒環流路２５２には、第１冷媒供給路２５４と第１連通路２５８を介して冷媒が供給される。また、第２連通路２５９は、ホイール側の円板部１６ａの第１冷媒環流路２５２で冷却に供された冷媒を車体側の円板部１６ａの第１冷媒環流路２５２側に送るものであり、第１冷媒排出路２５６に連通させる。つまり、ホイール側の円板部１６ａの第１冷媒環流路２５２で冷却に供された冷媒は、第２連通路２５９と第１冷媒排出路２５６を介して排出される。

無段変速機１の冷却装置でも説明したように、このインホイールモータ２００の冷却装置２５０においても、変速比が「１」よりも大きくなる又は「１」よりも小さくなるにつれて例えば図８に示すようにキャリア１６への冷媒の流量を増加させる。

例えば、その為には、上述したように、冷媒供給部２５１と無段変速機１の潤滑装置の潤滑液供給部とを共用させないのであれば、変速比が「１」よりも大きくなる又は「１」よりも小さくなるにつれて冷媒の供給量を増加させるべく、駆動制御装置等の制御装置に冷媒供給部２５１を駆動制御させればよい。この場合には、その冷媒供給部２５１と制御装置とが無段変速機１（無段変速機構１０）の冷却性能を調整する、つまり変速比が「１」よりも大きくなる又は「１」よりも小さくなるにつれて無段変速機１（無段変速機構１０）の冷却性能を高める冷却性能調整装置となる。これにより、このインホイールモータ２００は、無段変速機１においてスピン損失による発熱量の大きい領域での冷却性能を高めることができ、且つ、電動発電機部２０１の冷却性能も高めることができるので、無段変速機１と電動発電機部２０１の双方の耐久性を向上させることができる。また、このインホイールモータ２００においても、上述したように、駆動制御装置が把握している変速比の情報を契機にして冷媒の流量調整を行うことができるので、原価の増大を抑えつつ、無段変速機１の冷却性能（無段変速機１の耐久性）を向上させることができる。

ここで、その冷媒供給部２５１の駆動制御による冷媒の流量調整は、アウターケース２０４に流入する冷媒の流量も同じように変えてしまう。これが為、このときには、電動発電機部２０１の冷却性能を下げてしまう虞がある。そこで、電動発電機部２０１の冷却性能を変化させずに、変速比に応じた適切な冷却効果を無段変速機１で発揮させるべく、キャリア１６への冷媒の流量のみを調整させるように構成する。具体的には、キャリア１６への冷媒の流量調整が可能な図９に示す流量調整弁等の流量調整装置２６０を設け、その流量調整装置２６０を駆動制御装置等の制御装置で駆動制御し得るよう構成する。例えば、その流量調整装置２６０は、第１冷媒環流路２５２に冷媒を送る第１冷媒供給路２５４上に配設する。また、その制御装置は、変速比が「１」よりも大きくなる又は「１」よりも小さくなるにつれて冷媒の流量を増加させるべく流量調整装置２６０の制御を行うよう構成する。この場合には、その流量調整装置２６０と制御装置とが無段変速機１（無段変速機構１０）の冷却性能を調整する、つまり変速比が「１」よりも大きくなる又は「１」よりも小さくなるにつれて無段変速機１（無段変速機構１０）の冷却性能を高める冷却性能調整装置となる。これにより、このインホイールモータ２００は、電動発電機部２０１の冷却性能を低下させずに、無段変速機１においてスピン損失による発熱量の大きい領域での冷却性能を高めることができるので、電動発電機部２０１の耐久性を更に向上させながら無段変速機１の耐久性を向上させることができる。

以上のように、本発明に係る無段変速機は、入力部材と、出力部材と、これらに挟持された回転部材と、を備え、その回転部材を傾転させることによって入力部材と出力部材との間で変速比を無段階に変化させるものにおいて、その無段変速機構を適切に冷却させる技術として有用である。

１ 無段変速機
１０ 無段変速機構
１１ アイドラプレート
１３ アイドラローラ
１４ 遊星ボール
１５ 傾転用アーム
１６ キャリア
１６ａ 円板部
１６ｂ 連結軸
１７ インプットディスク
１８ アウトプットディスク
２０ シフト機構
２１ 中心軸
３０ 入力軸
４０ 出力軸
５１ 入力側カム機構
５２ 出力側カム機構
２００ インホイールモータ
２０１ 電動発電機部
２０２ ステータ
２０３ ステータコイル
２０４ アウターケース
２０４ａ 円筒部
２０４ｂ 円板部
２２１ ステータ軸
２３０ ロータ
２５０ 冷却装置
２５１ 冷媒供給部
２５２ 第１冷媒環流路
２５３ 第２冷媒環流路
２５４ 第１冷媒供給路
２５５ 第２冷媒供給路
２５６ 第１冷媒排出路
２５７ 第２冷媒排出路
２５８ 第１連通路
２５９ 第２連通路
２６０ 流量調整装置
Ｘ 回転軸

Claims (8)

1. 入力部材と、出力部材と、これらに挟持された回転部材と、を備え、該回転部材を傾転させることによって前記入力部材と前記出力部材との間で変速比を無段階に変化させる無段変速機構を有する無段変速機において、
   冷媒の供給によって前記無段変速機構を冷却させるものであり、前記変速比が１よりも大きくなる又は１よりも小さくなるにつれて前記冷媒の流量を増加させる冷却装置を設けたことを特徴とする無段変速機。
2. 前記無段変速機構を回転電機に内蔵した請求項１記載の無段変速機。
3. 前記冷却装置は、前記回転電機の冷却も行う請求項２記載の無段変速機。
4. 入力部材と、出力部材と、これらに挟持された回転部材と、を備え、該回転部材を傾転させることによって前記入力部材と前記出力部材との間で変速比を無段階に変化させる無段変速機構を有する無段変速機において、
   冷媒の供給によって前記無段変速機構を冷却させる冷却装置と、前記変速比が１よりも大きくなる又は１よりも小さくなるにつれて前記冷媒の流量を増加させる冷却性能調整装置と、を設けたことを特徴とする無段変速機。
5. 前記冷却性能調整装置は、前記冷媒の流量調整を行う流量調整装置を有する請求項４記載の無段変速機。
6. 前記冷却装置は、前記無段変速機構を内蔵した回転電機の冷却も行うものとし、前記冷却性能調整装置は、前記無段変速機構と前記回転電機の間に設けた請求項４記載の無段変速機。
7. 前記冷却装置は、前記回転部材を保持するキャリアの内部に前記冷媒を供給することで前記無段変速機構を冷却させる請求項１から６の内の何れか１つに記載の無段変速機。
8. ボール型ピニオンを持つトラクション遊星ギヤ機構を無段変速機構として有する無段変速機において、
   冷媒の供給によって前記無段変速機構を冷却させるものであり、該無段変速機構の変速比が１よりも大きくなる又は１よりも小さくなるにつれて前記冷媒の流量を増加させる冷却装置を設けたことを特徴とする無段変速機。

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