JP6033760B2 - 軸受及びそれを用いた無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、軸を回転可能に支持する軸受、及び、その軸受を備えた四節リンク機構型の無段変速機に関する。

従来、エンジン等の主駆動源（走行用駆動源）からの駆動力が伝達される入力軸と、入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、複数のてこクランク機構とを備える四節リンク機構型の無段変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の無段変速機において、てこクランク機構は、入力軸の回転中心軸線を中心として回転可能な回転部が設けられ、その回転部の回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、揺動端部が設けられ出力軸に揺動自在に軸支された揺動リンクと、一方の端部が回転半径調節機構の回転部に回転自在に接続し、他方の端部が揺動リンクの揺動端部に連結されたコネクティングロッドとを有している。

揺動リンクと出力軸との間には、揺動リンクが、出力軸を中心として、一方側に回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構としてのワンウェイクラッチが設けられている。

回転半径調節機構は、中心から偏心して穿設された貫通孔を有する円盤状の回転部と、回転部の貫通孔の内周面に取り付けられた内歯ギヤと、入力軸に固定され内歯ギヤに噛合する第１ピニオンと、副駆動源（調節用駆動源）からの駆動力が伝達されるキャリアと、それぞれがキャリアによって自転及び公転自在に軸支され、内歯ギヤに噛合する２個の第２ピニオンとで構成されている。第１ピニオンと２つの第２ピニオンは、それらの中心軸線を頂点とする三角形が正三角形となるように配置されている。

なお、回転半径調節機構は、特許文献１に示される構成のものの他、入力軸に対して偏心した状態で入力軸と一体的に回転する円盤状のカム部と、このカム部に対して偏心した状態で回転自在であり、コネクティングロッドが回転自在に外嵌している回転部と、複数のピニオンを軸方向に備えるピニオンシャフトと、ピニオンシャフトを回転させる副駆動源とで構成されたものもある。

この回転半径調節機構は、主駆動源で回転する入力軸と副駆動源で回転するキャリアの回転速度が同一の場合は、入力軸の回転中心軸線に対する回転部の中心の偏心量が維持され、回転半径調節機構の回転半径も一定のまま維持される。一方、入力軸とキャリアの回転速度が異なる場合は、入力軸の回転中心軸線に対する回転部の中心の偏心量が変化し、回転半径調節機構の回転半径も変化する。

したがって、この回転半径調節機構は、その回転半径を変化させることによって、揺動リンクの揺動端部の振れ幅、ひいては変速比を変化させ、入力軸の回転速度に対する出力軸の回転速度を制御する。

また、この回転半径調節機構では、３つのピニオンの中心を頂点とする正三角形の中心と入力軸の回転中心軸線との距離を、この正三角形の中心と回転部の中心との距離と等しく設定している。

そのため、この回転半径調節機構は、入力軸の回転中心軸線と回転部の中心とを重ね合わせて偏心量を「０」にすることができる。偏心量が「０」の場合には、入力軸が回転している場合であっても揺動リンクの揺動端部の振れ幅が「０」となり、出力軸が回転しない状態となる。

さらに、この回転半径調節機構では、キャリアと第２ピニオンとでカム部が構成され、カム部に副駆動源からの駆動力が伝達される。そのカム部は、回転半径調節機構ごとに、すなわち、てこクランク機構ごとにそれぞれ位相が異なるように設定され、複数のカム部で入力軸の周方向を一回りするようになっている。

そのため、各回転半径調節機構に外嵌したコネクティングロッドによって、各揺動リンクが順にトルクを出力軸に伝達し、出力軸をスムーズに回転させることができるようになっている。

また、回転半径調節機構の回転部と、その回転部に外嵌するコネクティングロッドとの間には、通常、コネクティングロッド軸受が配置されている。

特開２０１２−１０４８号公報

このように構成された無段変速機では、回転半径調節機構の回転部が、入力軸の回転中心軸線から偏心した状態で回転する。また、このように構成された無段変速機では、揺動リンクが、一方側に回転しようとするときには出力軸に駆動力を伝達し、他方側に回転しようとするときには出力軸に駆動力を伝達しない。

そのため、回転部とその回転部に外嵌されたコネクティングロッドに、回転部の回転時に加わる荷重の方向及び大きさは、回転部の回転位相に応じて変化する。

その結果、回転部とコネクティングロッド自体や、それらの間に軸受が配置されている場合にはその軸受に、その荷重の変化によって、騒音、振動、ガタツキが生じてしまうおそれがある。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、軸支した部材が回転する際に加わる荷重の方向及び大きさが変化による騒音、振動、ガタツキを抑制することができる軸受、及び、それを用いた無段変速機を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明の軸受は、外輪と、内輪と、その外輪とその内輪との間に配置された複数の転動体と、その転動体を保持する保持器とを備える軸受であって、複数の転動体は、第１の転動体と、第２の転動体とで構成され、保持器は、弾性を有し、第１の転動体を保持する位置よりも、内輪側で第２の転動体を保持し、外輪又は内輪に荷重が加わったときに、保持器の弾性変形により、第１の転動体は内輪側に又は第２の転動体は外輪側に移動可能であることを特徴とする。

このように、本発明の軸受では、弾性を有する保持器が、第１の転動体及びその第１の転動体よりも内輪側で保持された第２の転動体を、軸受の径方向に移動可能な状態で保持している。

本発明の軸受のように、外輪と、内輪と、その外輪とその内輪との間に配置された複数の転動体と、その転動体を保持する保持器とを備える軸受では、軸支した部材が回転する際に加わる荷重の方向及び大きさが変化して、外輪又は内輪に荷重が加わると、外輪と内輪との間の隙間（クリアランス）が狭くなり、転動体と外輪又は内輪とが衝突し、衝撃が生じる場合がある。

しかし、本発明の軸受では、保持器の弾性によって、第１の転動体は内輪側に移動可能となっており、第２の転動体は外輪側に、移動可能となっている。

そのため、本発明の軸受によれば、第１の転動体及び第２の転動体と内輪又は外輪が衝突しても、その際に生じる衝撃は保持器が弾性変形することによって吸収されるので、その衝撃に起因する騒音、振動、ガタツキを抑制することができる。

また、本発明の軸受においては、保持器は、第１の転動体を外輪と常に当接するように付勢し、第２の転動体を内輪と常に当接するように付勢していることが好ましい。

このように、保持器と第１の転動体と外輪とが、又は、保持器と第２の転動体と内輪とが常に接触するように構成すれば、外輪と内輪との間のクリアランスが広くなった場合であっても、第１の転動体と外輪との間、又は、第２の転動体と内輪との間にクリアランスが生じることがない。そのため、第１の転動体と外輪との衝突、又は、第２の転動体と内輪との衝突による衝撃が発生しなくなるので、その衝撃に起因する騒音、振動、ガタツキも発生しなくなる。

また、本発明の軸受においては、複数の第１の転動体及び複数の第２の転動体を備え、保持器は、第１の転動体及び第２の転動体を、軸受中心軸線の周方向に交互に保持することが好ましい。

このように第１の転動体と第２の転動体を保持するようにすれば、外輪に対して転動体から加わる荷重及び内輪に対して転動体から加わる荷重が、転動体の位相によらず軸受の周方向において偏りにくくなるので、騒音、振動、ガタツキを、さらに抑制しやすくなる。

また、本発明の軸受においては、少なくとも３つの第１の転動体及び少なくとも３つの第２の転動体を備え、保持器は、第１の転動体を軸受中心軸線の周方向に等間隔に保持するとともに、第２の転動体を軸受中心軸線の周方向に等間隔に保持することが好ましい。

このように、第１の転動体及び第２の転動体を、３つずつ備えるとともに、軸受中心軸線の周方向において等間隔に保持すれば、バランスが良くなり、騒音、振動、ガタツキを、さらに抑制しやすくなる。

また、本発明の軸受としては、保持器は、第１の転動体又は第２の転動体を保持する複数のポケットを有し、複数のポケットのうち第１の転動体を保持するポケットは、その第１の転動体と接触する領域が、外輪の径方向の外方側ほど、その第１の転動体の中心と軸受中心とを通る線から離れるように傾斜し、複数のポケットのうち第２の転動体を保持するポケットは、その第２の転動体と接触する領域が、内輪の径方向の内方側ほど、その第２の転動体の中心と軸受中心とを通る線から離れるように傾斜しているように構成してもよい。

また、上記課題を達成するために、本発明の無段変速機は、走行用駆動源の駆動力が伝達される入力軸と、入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、入力軸の回転中心軸線を中心として回転可能な回転部が設けられその回転部の回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、揺動端部が設けられ出力軸に揺動自在に軸支された揺動リンクと、一方の端部が回転半径調節機構の回転部に回転自在に接続し、他方の端部が揺動リンクの揺動端部に連結されたコネクティングロッドとを有し、入力軸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、揺動リンクが、一方側に回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構と、回転部とコネクティングロッドとの間に配置されたコネクティングロッド軸受とを備えた無段変速機であって、コネクティングロッド軸受は、上記のいずれかの軸受であることを特徴とする。

このようなてこクランク機構を備える四節リンク機構型の無段変速機では、回転半径調節機構の回転部が、入力軸の回転中心軸線から偏心した状態で回転する。また、この無段変速機では、揺動リンクが、一方側に回転しようとするときには出力軸に駆動力を伝達し、他方側に回転しようとするときには出力軸に駆動力を伝達しない。

そのため、回転部とその回転部に外嵌されたコネクティングロッドに、回転部の回転時に加わる荷重の方向及び大きさは、回転部の回転位相に応じて変化する。

そこで、そのような荷重が加わる回転部とコネクティングロッドとの間に配置されるコネクティングロッド軸受として、上記のいずれかの軸受を用いれば、騒音、振動、ガタツキを抑制することができる。

本発明の軸受を備えた無段変速機の実施形態を示す一部断面図。 図１の無段変速機のてこクランク機構を示す側面図。 図１の無段変速機のてこクランク機構の入力側支点の回転半径の変化を示す説明図であり、３Ａは回転半径が最大、３Ｂは回転半径が中、３Ｃは回転半径が小、３Ｄは回転半径が「０」の場合を示す。 図１の無段変速機のてこクランク機構の入力側支点の回転半径の変化に対する出力側支点の揺動範囲との関係を示す説明図であり、４Ａは揺動範囲が最大、４Ｂは揺動範囲が中、４Ｃは揺動範囲が小、４Ｄは揺動範囲が「０」の場合を示す。 図１の無段変速機の回転部の回転位相に対する荷重の方向の変化を示すグラフであり、図５Ａは高変速比で無負荷状態の場合、図５Ｂは低変速比で無負荷状態の場合、図５Ｃは高変速比で負荷状態の場合、図５Ｄは低変速比で負荷状態の場合を示す。 図１の無段変速機の回転部の回転位相に対する荷重の大きさの変化を示すグラフ。 図１の無段変速機の回転部、コネクティングロッド及びコネクティングロッド軸受の一部を軸受中心軸線方向から見た断面図であり、７Ａは無負荷状態、７Ｂは負荷状態を示す。 図１の無段変速機のコネクティングロッド軸受の転動体及び保持器の一部を軸受の径方向の内方側から見た平面図。

以下、図面を参照して、本発明の軸受を備えた無段変速機の実施形態を説明する。本実施形態の無段変速機は、四節リンク機構型の無段変速機であり、変速比ｈ（ｈ＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）を無限大（∞）にして出力軸の回転速度を「０」にできる変速機、いわゆるＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）の一種である。

図１〜図６を参照して、本実施形態の無段変速機１について説明する。

まず、図１及び図２を参照して、本実施形態の無段変速機１の構成について説明する。

本実施形態の無段変速機１は、図１に示すように、入力部２と、入力部２の回転中心軸線Ｐ１と平行に配置された出力軸３と、入力部２の回転中心軸線Ｐ１上に設けられた６個の回転半径調節機構４とを備える。

入力部２は、主駆動源であるエンジンＥＮＧ（走行用駆動源）からの駆動力が伝達されることで回転中心軸線Ｐ１を中心に回転する。なお、主駆動源としては、内燃機関の他、電動機等を用いてもよい。

出力軸３は、図示省略したデファレンシャルギヤを介して車両の駆動輪（図示省略）に回転動力を伝達させる。なお、デファレンシャルギヤの代わりにプロペラシャフトを設けてもよい。

回転半径調節機構４は、入力部２の回転中心軸線Ｐ１上に設けられたカムディスク５（カム部）と、カムディスク５に回転自在に外嵌している回転ディスク６（回転部）とを有する。

カムディスク５は、円盤状であり、入力部２の回転中心軸線Ｐ１に対して偏心した状態で、入力部２と一体的に回転可能に、２個１組で設けられている。各１組のカムディスク５は、それぞれ位相が６０°異なるように設定され、６組のカムディスク５で入力部２の回転中心軸線Ｐ１の周方向を一回りするように配置されている。

カムディスク５には、入力部２の回転中心軸線Ｐ１方向に貫通し、カムディスク５の中心Ｐ２に対して偏心した位置に穿設された貫通孔５ａが形成されている。また、カムディスク５には、入力部２の回転中心軸線Ｐ１を挟んでカムディスク５の中心Ｐ２と反対側となる領域に、カムディスク５の外周面と貫通孔５ａの内周面とを連通させる切欠孔５ｂが形成されている。

２個１組のカムディスク５同士はボルト（図示省略）で固定されている。また、２個１組のカムディスク５の一方は、隣接する回転半径調節機構４が有する他の２個１組のカムディスク５の他方と一体的に形成され、一体型カム部を構成している。また、カムディスク５のうち、最もエンジンＥＮＧに近い位置にあるカムディスク５は、入力部２と一体的に形成されている。このようにして、入力部２と複数のカムディスク５とで、入力軸（カムシャフト）が構成されることとなる。

なお、２個１組のカムディスク５同士は、ボルトではなく、他の手段で固定してもよい。また、一体型カム部は、一体成型で形成してもよく、２つのカムディスク５を溶接して一体化してもよい。また、最もエンジンＥＮＧに近い位置にあるカムディスク５と入力部２とを一体的に形成する方法としては、一体成型で形成してもよく、カムディスク５と入力部２とを溶接して一体化してもよい。

回転ディスク６は、図２に示すように、その中心Ｐ３から偏心した位置に受入孔６ａが設けられた円盤状であり、入力部２の回転中心軸線Ｐ１に対して回転可能に設けられている。その受入孔６ａには、各１組のカムディスク５が、回転自在に嵌め込まれている。また、回転ディスク６の受入孔６ａには、図１に示すように、１組のカムディスク５の間となる位置に、内歯６ｂが設けられている。

また、回転ディスク６の受入孔６ａは、入力部２の回転中心軸線Ｐ１からカムディスク５の中心Ｐ２（受入孔６ａの中心）までの距離Ｒｘとカムディスク５の中心Ｐ２から回転ディスク６の中心Ｐ３までの距離Ｒｙとが同一となるように、カムディスク５に対して偏心している。

入力部２と複数のカムディスク５によって構成された入力軸は、カムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔５０を備えている。これにより、入力軸は、エンジンＥＮＧとは反対側の一方端が開口し他方端が閉塞した中空軸形状となっている。

挿通孔５０には、回転中心軸線Ｐ１と同心に、ピニオンシャフト７が入力軸と相対回転自在となるように配置されている。

ピニオンシャフト７は、回転ディスク６の内歯６ｂと対応する位置にピニオン７ａを有している。また、ピニオンシャフト７は、入力部２の回転中心軸線Ｐ１方向において隣接するピニオン７ａの間に位置させてピニオン軸受７ｂが設けられている。このピニオン軸受７ｂを介して、ピニオンシャフト７は、入力軸を支えている。

ピニオン７ａは、ピニオンシャフト７のシャフト部と一体に形成されている。ピニオン７ａは、カムディスク５の切欠孔５ｂを介して、回転ディスク６の内歯６ｂと噛合する。なお、ピニオン７ａは、ピニオンシャフト７と別体に構成して、ピニオンシャフト７にスプライン結合で連結させてもよい。本実施形態においては、単にピニオン７ａというときは、ピニオンシャフト７を含むものとして定義する。

また、ピニオンシャフト７は、遊星歯車機構などで構成される差動機構８が接続されている。

差動機構８は、図１に示すように、例えば、遊星歯車機構として構成され、サンギヤ９と、入力部２と複数のカムディスク５によって構成された入力軸に連結された第１リングギヤ１０と、ピニオンシャフト７に連結された第２リングギヤ１１と、サンギヤ９及び第１リングギヤ１０と噛合する大径部１２ａと、第２リングギヤ１１と噛合する小径部１２ｂとからなる段付ピニオン１２を自転及び公転自在に軸支するキャリア１３とを有している。

サンギヤ９は、ピニオンシャフト７用の副駆動源であるアクチュエータ１４（調節用駆動源）からの駆動力が伝達される。したがって、ピニオン７ａにも、差動機構８を介して、アクチュエータ１４の駆動力が伝達される。

ピニオンシャフト７の回転速度を入力部２の回転速度と同一にした場合、サンギヤ９と第１リングギヤ１０とが同一速度で回転することとなる。その結果、サンギヤ９、第１リングギヤ１０、第２リングギヤ１１及びキャリア１３の４個の要素が相対回転不能なロック状態となって、第２リングギヤ１１と連結するピニオンシャフト７が入力部２と同一速度で回転する。

ピニオンシャフト７の回転速度を入力部２の回転速度よりも遅くした場合、サンギヤ９の回転数をＮｓ、第１リングギヤ１０の回転数をＮＲ１、サンギヤ９と第１リングギヤ１０のギヤ比（第１リングギヤ１０の歯数／サンギヤ９の歯数）をｊとすると、キャリア１３の回転数が（ｊ・ＮＲ１＋Ｎｓ）／（ｊ＋１）となる。また、サンギヤ９と第２リングギヤ１１のギヤ比（（第２リングギヤ１１の歯数／サンギヤ９の歯数）×（段付ピニオン１２の大径部１２ａの歯数／小径部１２ｂの歯数））をｋとすると、第２リングギヤ１１の回転数が｛ｊ（ｋ＋１）ＮＲ１＋（ｋ−ｊ）Ｎｓ｝／｛ｋ（ｊ＋１）｝となる。

すなわち、入力部２の回転速度とピニオンシャフト７の回転速度とに差がある場合、ピニオンシャフト７のピニオン７ａと噛合する回転ディスク６の内歯６ｂを介して伝達されたアクチュエータ１４からの駆動力により、回転ディスク６は、カムディスク５の中心Ｐ２を中心にカムディスク５の周縁を回転する。

ところで、図２に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５に対して、入力部２の回転中心軸線Ｐ１からカムディスク５の中心Ｐ２までの距離Ｒｘと、カムディスク５の中心Ｐ２から回転ディスク６の中心Ｐ３までの距離Ｒｙとが同一となるように偏心している。

そのため、回転ディスク６の中心Ｐ３を入力部２の回転中心軸線Ｐ１と同一線上に位置させて、入力部２の回転中心軸線Ｐ１と回転ディスク６の中心Ｐ３との距離（回転半径調節機構４の回転半径）、すなわち、偏心量Ｒ１を「０」にすることもできる。

回転ディスク６の周縁には、一方（入力部２側）の端部に大径の入力側環状部１５ａを有し、他方（出力軸３）の端部に入力側環状部１５ａの径よりも小径の出力側環状部１５ｂを有するコネクティングロッド１５が、回転自在に接続している。

コネクティングロッド１５の入力側環状部１５ａは、軸方向に２個並べた２個１組のボールベアリングからなるコネクティングロッド軸受１６を介して、回転ディスク６に回転自在に外嵌している。

出力軸３には、ワンウェイクラッチ１７（一方向回転阻止機構）を介して、６個の揺動リンク１８が、コネクティングロッド１５に対応させて揺動自在に軸支されている。

ワンウェイクラッチ１７は、揺動リンク１８と出力軸３との間に設けられ、揺動リンク１８が出力軸３の回転中心軸線Ｐ５を中心として出力軸３に対して一方側に相対回転しようとする場合には、出力軸３に対して揺動リンク１８を固定し（固定状態）、他方側に相対回転しようとする場合には、出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる（空転状態）。

揺動リンク１８は、環状に形成されており、その下方には、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂに連結される揺動端部１８ａが設けられている。揺動端部１８ａには、出力側環状部１５ｂを軸方向から挟み込むように突出した一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、出力側環状部１５ｂの内径に対応する差込孔１８ｃが穿設されている。

差込孔１８ｃ及び出力側環状部１５ｂに、揺動軸としての連結ピン１９が挿入されることによって、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８とが、相対回転可能に連結される。

本実施形態の無段変速機１では、上記のような構成を有する回転半径調節機構４と、揺動リンク１８と、コネクティングロッド１５とによって、てこクランク機構２０が構成されている。

てこクランク機構２０及びワンウェイクラッチ１７は、変速機ケース２１に収納されている。この変速機ケース２１の下方には、潤滑油が油溜を形成している。

そして、揺動リンク１８は、その揺動端部１８ａが変速機ケース２１の下方に溜まった潤滑油の油溜に油没するように配置されている。

そのため、てこクランク機構２０の駆動時には、揺動端部１８ａを油溜で潤滑するとともに、揺動リンク１８の揺動運動により、油溜の潤滑油を掻き揚げて、無段変速機１の他の部品を潤滑させることができるようになっている。

また、変速機ケース２１は、エンジンＥＮＧに固定されている一端壁部２１ａと、一端壁部２１ａに対向して配置されている他端壁部２１ｂと、てこクランク機構２０及びワンウェイクラッチ１７を間隔を存して覆い、一端壁部２１ａの外縁と他端壁部２１ｂの外縁とを連結する周壁部２１ｃとによって形成されている。

一端壁部２１ａと他端壁部２１ｂには、入力軸を軸支するための開口部と、出力軸３を軸支するための開口部が形成されており、それらの開口部には、軸受が嵌合されている。

なお、本実施形態においては、６個のてこクランク機構２０を備えたものを説明した。しかし、本発明の無段変速機におけるてこクランク機構の数は、その数に限られず、例えば、５個以下のてこクランク機構を備えていてもよいし、７個以上のてこクランク機構を備えていてもよい。

また、本実施形態においては、入力部２と複数のカムディスク５によって入力軸を構成し、入力軸がカムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔５０を備えるものを説明した。しかし、本発明の無段変速機における入力軸はこのように構成されたものに限られない。

例えば、入力部を一端が開口するように挿通孔を有する中空軸状に構成し、円盤状のカムディスクに入力部を挿通できるように貫通孔を本実施形態のものよりも大きく形成して、カムディスクを中空軸状に構成された入力部の外周面にスプライン結合させてもよい。

この場合、中空軸からなる入力部には、カムディスクの切欠孔に対応させて切欠孔が設けられる。そして、入力部内に挿入されるピニオンは、入力部の切欠孔及びカムディスクの切欠孔を介して、回転ディスクの内歯と噛合する。

また、本実施形態においては、一方向回転阻止機構としてワンウェイクラッチ１７を用いたものを説明した。しかし、本発明の無段変速機における一方向回転阻止機構はワンウェイクラッチに限らず、例えば、揺動リンクから出力軸にトルクを伝達可能な揺動リンクの出力軸に対する回転方向を切換自在に構成されるツーウェイクラッチを用いてもよい。

次に、図１〜図４を参照して、本実施形態の無段変速機のてこクランク機構２０について説明する。

本実施形態の無段変速機１は、図１に示すように、合計６個のてこクランク機構２０（四節リンク機構）を備えている。てこクランク機構２０は、図２に示すように、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８と、回転ディスク６を有しその回転半径を調節自在な回転半径調節機構４とで構成されている。このてこクランク機構２０によって、入力軸の回転運動が、揺動リンク１８の揺動運動に変換される。

このてこクランク機構２０では、回転半径調節機構４の回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径（偏心量Ｒ１）が、「０」でない場合、入力部２とピニオンシャフト７とを同一速度で回転させると、各コネクティングロッド１５が、位相を変えながら、入力部２と出力軸３との間で、揺動端部１８ａを、出力軸３側に押したり、入力部２側に引いたりを交互に繰り返して、揺動リンク１８を揺動させる。

そして、揺動リンク１８と出力軸３との間にはワンウェイクラッチ１７が設けられているので、揺動リンク１８がコネクティングロッド１５によって押し引きされて揺動すると、揺動リンク１８が押し方向側又は引張り方向側のいずれか一方に回転するときには、揺動リンク１８が出力軸３に対して固定されて出力軸３が回転し、揺動リンク１８が他方に回転するときには、揺動リンク１８が出力軸３に対して空回りする。

本実施形態の無段変速機１では、６個のてこクランク機構２０の回転半径調節機構４が、それぞれ６０度ずつ位相を変えて配置されているので、出力軸３は、６個のてこクランク機構２０で順に回転させられる。

図３は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径（偏心量Ｒ１）を変化させた状態のピニオンシャフト７と回転ディスク６との位置関係を示す図である。

図３Ａは、偏心量Ｒ１を「最大」とした状態を示し、入力部２の回転中心軸線Ｐ１とカムディスク５の中心Ｐ２と回転ディスク６の中心Ｐ３とが一直線に並ぶように、ピニオンシャフト７と回転ディスク６とが位置する。この場合の変速比ｈは最小となる。

図３Ｂは、偏心量Ｒ１を図３Ａよりも小さい「中」とした状態を示し、図３Ｃは、偏心量Ｒ１を図３Ｂよりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｈは、図３Ｂでは図３Ａの変速比ｈよりも大きい「中」となり、図３Ｃでは図３Ｂの変速比ｈよりも大きい「大」となる。

図３Ｄは、偏心量Ｒ１を「０」とした状態を示し、入力部２の回転中心軸線Ｐ１と、回転ディスク６の中心Ｐ３とが同心に位置する。この場合の変速比ｈは無限大（∞）となる。

また、図４は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径（偏心量Ｒ１）と、揺動リンク１８の揺動運動の揺動範囲θ２との関係を示す図である。

図４Ａは、偏心量Ｒ１が図３Ａの「最大」である場合（変速比ｈが最小である場合）、図４Ｂは、偏心量Ｒ１が図３Ｂの「中」である場合（変速比ｈが中である場合）、図４Ｃは、偏心量Ｒ１が図３Ｃの「小」である場合（変速比ｈが大である場合）、図４Ｄは、偏心量Ｒ１が図３Ｄの「０」である場合（変速比ｈが無限大（∞）である場合）を示す。

ここで、Ｒ２は、揺動リンク１８の長さである。より具体的には、Ｒ２は、出力軸３の回転中心軸線Ｐ５からコネクティングロッド１５と揺動端部１８ａとの連結点、すなわち、連結ピン１９の中心Ｐ４までの距離である。また、θ１は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の位相である。

この図４から明らかなように、偏心量Ｒ１が小さくなるにつれ、揺動リンク１８の揺動範囲θ２が狭くなり、偏心量Ｒ１が「０」になった場合には、揺動リンク１８は揺動しなくなる。

次に、図２及び図６〜図８を参照して、本実施形態の無段変速機１のコネクティングロッド軸受１６について詳細に説明する。

図２に示すように、本実施形態の無段変速機１のてこクランク機構２０では、回転半径調節機構４の回転ディスク６と揺動リンク１８の揺動端部１８ａとが、コネクティングロッド１５によって連結されている。そして、コネクティングロッド１５は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の回転運動を、揺動リンク１８の揺動端部１８ａの揺動運動に変換する。

また、揺動リンク１８と出力軸３との間には、ワンウェイクラッチ１７が配置されている。そのため、揺動リンク１８は、ワンウェイクラッチ１７によって、出力軸３の回転中心軸線Ｐ５を中心として一方側に回転しようとするときには、出力軸３に駆動力を伝達し、他方側に回転するときには、出力軸３に駆動力を伝達しない。

このように、本実施形態の無段変速機１では、回転半径調節機構４の回転ディスク６の回転位相によって、その回転ディスク６にコネクティングロッド１５を介して連結されている揺動リンク１８から出力軸３へ、駆動力を伝達している状態と伝達していない状態とが切り替わる。

そして、実験の結果、回転半径調節機構４の回転ディスク６とコネクティングロッド１５の入力側環状部１５ａとの間における騒音、振動、ガタツキは、駆動力を伝達している状態では比較的生じにくく、駆動力を伝達していない状態では比較的生じやすいことが分かった。

これは、図５や図６のグラフに示すように、コネクティングロッド１５に回転半径調節機構４の回転ディスク６や揺動リンク１８の揺動端部１８ａから加わる荷重が、駆動力を伝達している状態よりも駆動力を伝達していない状態の方が小さいので、コネクティングロッド１５が回転ディスク６に対して相対的に移動しやすいためである。

なお、図５は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の回転位相に対し、コネクティングロッド１５に加わる荷重の方向（図２におけるＸ方向及びＹ方向）の変化を示すグラフである。

図５Ａは、変速比ｈが比較的高い状態（アンダードライブ（ＵＤ））で、コネクティングロッド１５が揺動リンク１８を一方に押しても駆動力を伝達させない無負荷状態の場合のグラフである。また、図５Ｂは、変速比ｈが比較的低い状態（トップドライブ（ＴＤ））で、コネクティングロッド１５が揺動リンク１８を一方に押しても駆動力を伝達させない無負荷状態の場合のグラフである。

また、図５Ｃは、変速比ｈが比較的高い状態（アンダードライブ（ＵＤ））で、コネクティングロッド１５が揺動リンク１８を一方に押すときに駆動力を伝達させる負荷状態の場合のグラフである。また、図５Ｄは、変速比ｈが比較的低い状態（トップドライブ（ＴＤ））で、コネクティングロッド１５が揺動リンク１８を一方に押すときに駆動力を伝達させる負荷状態の場合のグラフである。

また、図６は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の回転位相に対し、コネクティングロッド１５に加わる荷重の大きさの変化を示すグラフである。

ところで、本実施形態の無段変速機１においては、図７に示すように、コネクティングロッド軸受１６として、外輪２２と、内輪２３と、その外輪２２とその内輪２３との間に配置された複数の第１の転動体２４ａと複数の第２の転動体２４ｂとからなる玉形状の転動体と、その第１の転動体２４ａと第２の転動体２４ｂを保持する保持器２５とを備える軸受を用いている。

そのため、コネクティングロッド軸受１６では、軸支した部材、すなわち、回転ディスク６が回転する際に加わる荷重の方向及び大きさが変化して、コネクティングロッド１５から外輪２２に加わる荷重、又は、回転ディスク６から内輪２３に荷重が加わると、外輪２２と内輪２３との間の隙間（クリアランス）が狭くなり、第１の転動体２４ａ及び第２の転動体２４ｂと外輪２２又は内輪２３とが衝突し、衝撃が生じてしまう場合がある。

具体的には、図６のグラフに示すように、コネクティングロッド１５又は回転ディスク６に加わる荷重の変化に応じて、コネクティングロッド１５に圧入された外輪２２と回転ディスク６が圧入された内輪２３とのクリアランスも変化する。そして、第１の転動体２４ａ及び第２の転動体２４ｂと外輪２２又は内輪２３とが衝突して衝撃が生じ、騒音、振動、ガタツキが生じてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態のコネクティングロッド軸受１６では、図７に示すように、保持器２５は、その保持器２５によって第２の転動体２４ｂの保持される位置が、第１の転動体２４ａの保持される位置よりも内輪側となるように構成されている。

また、保持器２５は、弾性を有する材料で形成されており、外輪２２又は内輪２３に荷重が加わったときに弾性変形するので、その保持器２５に保持された第１の転動体２４ａは内輪２３側に移動可能となっており、また、第２の転動体２４ｂは外輪２２側に移動可能となっている。

さらに、保持器２５は、その弾性によって、第１の転動体２４ａを外輪２２の内周面に形成された外輪側軌道溝２２ａと常に当接するように付勢し、第２の転動体２４ｂを内輪２３の外周面に形成された内輪側軌道溝２３ａと常に当接するように付勢している。

具体的には、図８に示すように、保持器２５は、弾性を有する部材によって形成され、第１の転動体２４ａを保持する複数の第１ポケット部２５ａ、及び、第２の転動体２４ｂを保持する複数の第２ポケット部２５ｂを有している。

そして、図７に示すように、第１ポケット部２５ａの第１の転動体２４ａと接触する領域は、外輪２２の径方向の外方側ほど、その第１の転動体２４ａの中心と軸受中心とを通る線から離れるように傾斜している。保持器２５は、この傾斜した面と弾性によって、第１の転動体２４ａを、第２の転動体２４ｂよりも外輪２２側の位置で径方向に移動可能に保持するとともに、常に外輪２２の外輪側軌道溝２２ａに当接するように付勢している。

また、図７に示すように、第２ポケット部２５ｂの第２の転動体２４ｂと接触する領域は、内輪２３の径方向の内方側ほど、その第２の転動体２４ｂの中心と軸受中心とを通る線から離れるように傾斜している。保持器２５は、この傾斜した面と弾性によって、第２の転動体２４ｂを、第１の転動体２４ａよりも内輪２３側の位置で径方向に移動可能に保持するとともに、常に内輪２３の内輪側軌道溝２３ａに当接するように付勢している。

このように構成された本実施形態のコネクティングロッド軸受１６では、外輪２２又は内輪２３に加わる荷重の方向及び大きさが変化して、外輪２２と内輪２３との間のクリアランスが狭くなった場合（図７Ａの状態から図７Ｂの状態に変化した場合）、保持器２５の弾性によって、第１の転動体２４ａは内輪２３側に移動し、第２の転動体２４ｂは外輪２２側に移動する。

そのため、本実施形態のコネクティングロッド軸受１６によれば、第１の転動体２４ａと内輪２３とが衝突したり、第２の転動体２４ｂと外輪２２とが衝突したりしても、その際に生じる衝撃は保持器２５の弾性によって吸収されるので、その衝撃に起因する騒音、振動、ガタツキが抑制される。

また、このように構成された本実施形態のコネクティングロッド軸受１６では、外輪２２又は内輪２３に加わる荷重の方向及び大きさが変化して、外輪２２と内輪２３との間のクリアランスが広くなった場合（図７Ｂの状態から図７Ａの状態に変化した場合）であっても、第１の転動体２４ａと外輪２２との間や第２の転動体２４ｂと内輪２３との間にクリアランスが生じることがない。

そのため、本実施形態のコネクティングロッド軸受１６によれば、第１の転動体２４ａと外輪２２との衝突や第２の転動体２４ｂと内輪２３との衝突による衝撃が発生しなくなるので、その衝撃に起因する騒音、振動、ガタツキも発生しない。

また、本実施形態のコネクティングロッド軸受１６は、図８に示すように、保持器２５が、複数の第１の転動体２４ａ及び複数の第２の転動体２４ｂを、軸受中心軸線の周方向に交互に保持している。

また、本実施形態のコネクティングロッド軸受１６は、図２に示すように、全周にわたって第１の転動体２４ａ及び第２の転動体２４ｂが多数配置されている。また、図８に示すように、第１の転動体２４ａは軸受中心軸線の周方向に等間隔に保持されており、第２の転動体２４ｂも軸受中心軸線の周方向に等間隔に保持されている。

そのため、本実施形態のコネクティングロッド軸受１６によれば、外輪２２に対して第１の転動体２４ａから加わる荷重、及び、内輪２３に対して第２の転動体２４ｂから加わる荷重が、コネクティングロッド軸受１６の周方向において、偏らず、バランスが良くなるので、騒音、振動、ガタツキが生じにくい。

以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限られるものではない。

例えば、上記実施形態においては、第１の転動体２４ａ及び第２の転動体２４ｂとして、玉形状の転動体を用いている。しかし、本発明の転動体としては、必ずしも玉形状の転動体を用いる必要はなく、ころ形状の転動体を用いてもよい。

また、上記実施形態においては、転動体は、外輪側に付勢された第１の転動体２４ａと内輪側に付勢された第２の転動体２４ｂとによって構成されている。しかし、本発明の転動体は、必ずしも第１の転動体及び第２の転動体のみによって構成する必要はない。例えば、軸受の径方向に付勢されていない転動体を含むようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、転動体は、多数の第１の転動体２４ａと多数の第２の転動体２４ｂとからなり、それらが交互に配置されている。しかし、本発明の転動体は、必ずしもそのように構成する必要はなく、第１の転動体と第２の転動体とを少なくとも１つずつ含んでいればよい。

また、上記実施形態においては、保持器２５として、第１の転動体２４ａを囲む第１ポケット部２５ａ及び第２の転動体２４ｂを囲む第２ポケット部２５ｂを有するかご形保持器を用いている。しかし、本発明の保持器としては、必ずしもかご形保持器を用いる必要はなく、転動体を保持し、軸受の径方向に付勢できるものであればよい。

また、上記実施形態においては、弾性を有する材料によって形成された保持器２５を用いて、第１の転動体２４ａ及び第２の転動体２４ｂを保持している。しかし、本発明の保持器は、必ずしも保持器の弾性のみによって衝撃を吸収したり転動体を付勢したりする必要はない。例えば、保持器にバネはゴム等の弾性部材を組み合わせて、衝撃を吸収したり転動体を付勢したりするようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、本発明の軸受を、てこクランク機構を用いた四節リンク機構型の無段変速機１のコネクティングロッド軸受１６として用いている。しかし、本発明の軸受は、必ずしもてこクランク機構を用いた四節リンク機構型の無段変速機のコネクティングロッド軸受にのみ用いるものではない。本発明の軸受は、支持している部材の回転中心軸線が軸受中心軸線から偏心している軸受に用いれば、その軸受において生じる振動、騒音、ガタツキを抑制することができるものである。具体的には、例えば、エンジンのクランクシャフトを支持する軸受として用いることができる。

１…無段変速機、２…入力部、３…出力軸、４…回転半径調節機構、５…カムディスク（カム部）、５ａ…貫通孔、５ｂ…切欠孔、６…回転ディスク（回転部）、６ａ…受入孔、６ｂ…内歯、７…ピニオンシャフト、７ａ…ピニオン、７ｂ…ピニオン軸受、８…差動機構、１４ａ…回転軸、９…サンギヤ、１０…第１リングギヤ、１１…第２リングギヤ、１２…段付ピニオン、１２ａ…大径部、１２ｂ…小径部、１３…キャリア、１４…アクチュエータ（調節用駆動源（副駆動源））、１５…コネクティングロッド、１５ａ…入力側環状部、１５ｂ…出力側環状部、１６…コネクティングロッド軸受、１７…ワンウェイクラッチ（一方向回転阻止機構）、１８…揺動リンク、１８ａ…揺動端部、１８ｂ…突片、１８ｃ…差込孔、１９…連結ピン、２０…てこクランク機構、２１…変速機ケース、２１ａ…一端壁部、２１ｂ…他端壁部、２１ｃ…周壁部、２２…外輪、２２ａ…外輪側軌道溝、２３…内輪、２３ａ…内輪側軌道溝、２４ａ…第１の転動体、２４ｂ…第２の転動体、２５…保持器、２５ａ…第１ポケット部、２５ｂ…第２ポケット部、５０…挿通孔、ＥＮＧ…エンジン（走行用駆動源（主駆動源））、ｈ…変速比、Ｐ１…入力軸の回転中心軸線、Ｐ２…カムディスク５の中心、Ｐ３…回転ディスク６の中心（入力側支点）、Ｐ４…連結ピン１９の中心（出力側支点）、Ｐ５…出力軸３の回転中心軸線、Ｒｘ…Ｐ１とＰ２の距離、Ｒｙ…Ｐ２とＰ３の距離、Ｒ１…Ｐ１とＰ３の距離（偏心量，回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径）、Ｒ２…Ｐ４とＰ５の距離（揺動リンク１８の長さ）、θ１…回転半径調節機構４の位相、θ２…揺動リンク１８の揺動範囲。

Claims (6)

1. 外輪と、内輪と、該外輪と該内輪との間に配置された複数の転動体と、該転動体を保持する保持器とを備える軸受であって、
   前記複数の転動体は、第１の転動体と、第２の転動体とで構成され、
   前記保持器は、弾性を有し、前記第１の転動体を保持する位置よりも、前記内輪側で前記第２の転動体を保持し、
   前記外輪又は前記内輪に荷重が加わったときに、前記保持器の弾性変形により、前記第１の転動体は前記内輪側に又は前記第２の転動体は前記外輪側に移動可能であることを特徴とする軸受。
2. 請求項１に記載の軸受であって、
   前記保持器は、前記第１の転動体を前記外輪と常に当接するように付勢し、前記第２の転動体を前記内輪と常に当接するように付勢していることを特徴とする軸受。
3. 請求項１又は請求項２に記載の軸受であって、
   複数の前記第１の転動体及び複数の前記第２の転動体を備え、
   前記保持器は、前記第１の転動体及び前記第２の転動体を、軸受中心軸線の周方向に交互に保持することを特徴とする軸受。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の軸受であって、
   少なくとも３つの前記第１の転動体及び少なくとも３つの前記第２の転動体を備え、
   前記保持器は、前記第１の転動体を軸受中心軸線の周方向に等間隔に保持するとともに、前記第２の転動体を軸受中心軸線の周方向に等間隔に保持することを特徴とする軸受。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の軸受であって、
   前記保持器は、前記第１の転動体又は前記第２の転動体を保持する複数のポケットを有し、
   前記複数のポケットのうち前記第１の転動体を保持するポケットは、該第１の転動体と接触する領域が、前記外輪の径方向の外方側ほど、該第１の転動体の中心と軸受中心とを通る線から離れるように傾斜し、
   前記複数のポケットのうち前記第２の転動体を保持するポケットは、該第２の転動体と接触する領域が、前記内輪の径方向の内方側ほど、該第２の転動体の中心と軸受中心とを通る線から離れるように傾斜していることを特徴とする軸受。
6. 走行用駆動源の駆動力が伝達される入力軸と、
   前記入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、
   前記入力軸の回転中心軸線を中心として回転可能な回転部が設けられ該回転部の回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、揺動端部が設けられ前記出力軸に揺動自在に軸支された揺動リンクと、一方の端部が前記回転半径調節機構の前記回転部に回転自在に接続し、他方の端部が揺動リンクの揺動端部に連結されたコネクティングロッドとを有し、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、
   前記揺動リンクが、一方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構と、
   前記回転部と前記コネクティングロッドとの間に配置されたコネクティングロッド軸受とを備えた無段変速機であって、
   前記コネクティングロッド軸受は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の軸受であることを特徴とする無段変速機。