JP6087308B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、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、入力軸と一体的に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接続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に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部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、回転部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になる。

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の回転部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。

特開２０１２−１０４８号公報

ところで、このような構成を備えた無段変速機では、回転部の回転半径や走行用駆動源であるエンジンの回転数に応じて、てこクランク機構の構成部材に荷重が加わり、その荷重によって摩擦が発生し、てこクランク機構の構成部材に熱が発生する。

そこで、従来の無段変速機では、潤滑油によって、てこクランク機構の構成部材に生じる摩擦の軽減や熱の冷却を行っている。

しかし、摩擦や熱が最も大きくなる場合の回転部の回転半径や走行用駆動源の出力する駆動力（例えば、エンジンの回転数）に合わせて潤滑油の供給量を設定すると、それよりも小さい回転半径や回転数になる場合では、供給される潤滑油の量が過剰になるおそれがある。

そして、潤滑油が過剰に供給されると、その潤滑油がてこクランク機構の入力軸側の構成部材（例えば、てこクランク機構が有する軸受）の作動の抵抗になるおそれがあった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、てこクランク機構の構成部材に適切な量の潤滑油を供給することができる無段変速機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、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、入力軸と一体的に回転可能な回転半径調節機構、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、及び、一方の端部が回転半径調節機構に接続され、他方の端部が揺動端部に接続されたコネクティングロッドを有し、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、揺動リンクが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、回転半径調節機構に駆動力を伝達する調節用駆動源と、入力軸及び出力軸を回転自在に支持し、てこクランク機構及び一方向回転阻止機構を収納する変速機ケースと、走行用駆動源の出力する駆動力に応じて駆動し、潤滑油を吐出するオイルポンプとを備え、回転半径調節機構は、入力軸と同軸に配置され、調節用駆動源の駆動力が伝達されるピニオンシャフトと、中心から偏心した位置にピニオンシャフトが挿通され、入力軸の回転中心軸線に対して偏心した状態で入力軸と一体的に回転するカム部と、中心から偏心した位置にカム部が挿通される受入孔が設けられ、カム部に対して偏心した状態で回転自在な回転部とを有し、ピニオンシャフトの外周面には、外歯が設けられ、回転部の受入孔の内周面には、外歯と噛合する内歯が設けられ、入力軸の回転中心軸線を中心とする回転部の回転半径は、ピニオンシャフトをカム部に対して相対回転させたときに、内歯及び外歯を介して、回転部がカム部に対して相対回転することによって変化し、回転部の回転半径を変化させることによって、変速比が変化する無段変速機であって、ピニオンシャフトの内部の入力軸の回転中心軸線上に形成され、ピニオンシャフトの一方の端部からオイルポンプによって潤滑油が供給される第１油路と、ピニオンシャフトの内周面と外周面とを連通させるように形成され、第１油路を介して供給された潤滑油をピニオンシャフトの外周面側に供給する第２油路と、ピニオンシャフトの一方の端部に設けられたバルブ機構とを備え、バルブ機構は、ピニオンシャフトとカム部との相対位相に応じて第１油路の流入口の開度を変更して、第１油路に流入する潤滑油の流量を規制するバルブ部材を有することを特徴とする。

このように、本発明の無段変速機では、ピニオンシャフトが筒状の部材によって形成されており、その内部が第１油路となっている。また、ピニオンシャフトの一方の端部よりも他方の端部側の領域には、その内周面と外周面とを連通する第２油路が形成されている。

この第１油路と第２油路を介して、オイルポンプによって供給された潤滑油は、ピニオンシャフトの外周面に供給され、その後、入力軸側に配置されたてこクランク機構の構成部材（例えば、ピニオンシャフトとカム部との間に配置されるピニオン軸受）に供給される。

また、ピニオンシャフトの一方の端部には、バルブ機構が設けられている。このバルブ機構は、ピニオンシャフトとカム部との相対位相に応じて第１油路の流入口の開度を変更して、第１油路に流入する潤滑油の流量を規制するバルブ部材を有している。

このバルブ機構により規制される潤滑油の量は、ピニオンシャフトとカム部との相対位相に応じた値となっている。すなわち、第１油路に流入する潤滑油の流量は、回転部の回転半径に応じて変化する。

本発明の無段変速機は、走行用駆動源に連動して駆動するオイルポンプとともにこれらの油路とバルブ機構とを備えることによって、回転部の回転半径やエンジンの回転数等に関わらず、てこクランク機構の構成部材に適切な量の潤滑油を供給することができる。

また、本発明の無段変速機においては、車両に搭載され、バルブ機構は、車両の速度が最高速度になる場合のピニオンシャフトとカム部との相対位相で、第１油路に流入する潤滑油の流量が最大になるように構成されていることが好ましい。

無段変速機が車両に搭載された場合、てこクランク機構の構成部材に生じる摩擦や熱が最も大きくなる回転部の回転半径やエンジンの回転数は、車両の走行速度が最高速度になる回転部の回転半径やエンジンの回転数となる。

そこで、その回転部の回転半径やエンジンの回転数に対応するピニオンシャフトとカム部との相対位相において、バルブ機構を第１油路に流入する潤滑油の流量が最大になるように構成すれば、てこクランク機構の構成部材に潤滑油が最も必要となるときに、第１油路及び第２油路を介してそれらの構成部材に供給される潤滑油の量を最大にすることができる。

また、本発明の無段変速機においては、バルブ機構は、ピニオンシャフトの一方の端部に形成され、ピニオンシャフトの内周面と外周面とを連通する連通孔と、ピニオンシャフトの肉厚よりも長く形成され、連通孔に摺動自在に配置された柱状のバルブ部材と、バルブ部材をピニオンシャフトの径方向外側に付勢する付勢部材と、ピニオンシャフトとカム部との間に配置され、カム部と一体的に回転し、バルブ部材と内周面が当接する環状の当接部材とにより構成され、当接部材は、ピニオンシャフトとカム部との相対位相に応じて、バルブ部材をピニオンシャフトの内部へ押し込むことが好ましい。

バルブ機構をこのような構成にすれば、容易に、第１油路に流入する潤滑油の流量を、ピニオンシャフトとカム部との相対位相に応じて変化させることができる。

また、本発明の無段変速機においては、オイルポンプは、第１油路に潤滑油を供給する入力軸側油路と、出力軸側に潤滑油を供給する出力軸側油路とを有していることが好ましい。

回転部の回転半径が小さく、出力軸に伝達されるトルクが大きい状態では、出力軸や一方向回転阻止機構や出力軸側のてこクランク機構の構成部材においても、大きな摩擦や熱が発生する。すなわち、てこクランク機構の入力軸側の構成部材に必要な潤滑油の量が少ない状態では、出力軸側の構成部材に必要な潤滑油の量が多くなる。

そこで、オイルポンプから、入力軸側だけではなく、出力軸側にも潤滑油を供給できるようにすれば、バルブ機構によって第１油路への潤滑油の流入が規制された際には、その規制された分の潤滑油が、出力軸側の部材に供給されるようになる。すなわち、てこクランク機構の出力軸側の構成部材に潤滑油が必要となる状態では、出力軸側の構成部材に必要な量の潤滑油を供給しやすくなる。

また、本発明の無段変速機においては、コネクティングロッドの一方の端部は、コネクティングロッド軸受を介して、回転半径調節機構の回転部に外嵌し、第２油路を通過した潤滑油は、コネクティングロッド軸受を潤滑することが好ましい。

入力軸側のてこクランク機構の構成部材で、最も摩擦や熱が発生するとともに、潤滑油が荷重に供給された際の抵抗が大きくなる部材は、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配置されたコネクティングロッド軸受である。そこで、そのコネクティングロッド軸受に潤滑油が供給されるように、てこクランク機構の構成部材を形成することが好ましい。

本発明の実施形態に係る無段変速機の一部を示す断面図。 図１の無段変速機のてこクランク機構の構成を軸方向から示す説明図。 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の変化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の無段変速機の第１油路の流入口周辺の構成を拡大して示す断面図。 図１の無段変速機のてこクランク機構の偏心量及びエンジンの回転数と必要となる潤滑油の量との関係を示すグラフ。 図１の無段変速機のピニオンシャフトの一端側及びバルブ部材の構成を示す斜視図。 図１の無段変速機のカムシャフトの一端側の端部を構成するカムディスクの斜視図であり、８Ａは一端側から見た図、８Ｂは他端側から見た図。 図１の無段変速機のバルブ機構の構成を示す断面図。 図１の無段変速機のバルブ機構の回転半径に対する状態を示す説明図であり、１０Ａは入力側支点の回転半径が「最大」、１０Ｂは回転半径が「大」、１０Ｃは回転半径が「小」、１０Ｄは回転半径が「０」の場合を示す。

以下、図面を参照して、本発明の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。また、本実施形態は、無段変速機を車両に搭載した場合の実施形態であるが、本発明の無段変速機は、船舶等、他の乗り物や無人機にも搭載し得るものである。

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）に回転駆動力を伝達させる。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）の回転軸１４ａに連結されており、そのアクチュエータ１４から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、相対回転可能に接続される。

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、一端壁部２１ａと、一端壁部２１ａに対向して配置され、エンジンＥＮＧに固定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２２が嵌合されている。

変速機ケース２１は、その内部にオイルポンプ（不図示）を備えている。オイルポンプは、走行用駆動源であるエンジンＥＮＧの回転数に連動して吐出する潤滑油の油量が変動する。また、オイルポンプは、入力軸の一端側に潤滑油を供給する入力軸側油路（不図示）、及び、出力軸３側の構成部材に潤滑油を供給する出力軸側油路（不図示）を有している。

入力軸側油路と出力軸側油路とは連通しており、入力軸側油路から吐出される潤滑油の流量が減少した場合には、出力軸側油路から吐出される潤滑油の流量が増加する。

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、コネクティングロッド１５によって、揺動リンク１８が出力軸３に対して一方側に、出力軸３の回転速度を超える速度で回転するときには、揺動リンク１８が出力軸３に対して固定され、出力軸３にトルクを伝達する。一方、揺動リンク１８が出力軸３に対して他方側に回転するときには、揺動リンク１８が出力軸３に対して空回りし、出力軸３にトルクを伝達しない。

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。

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（出力側支点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５〜図１０を参照して、本実施形態の無段変速機１のてこクランク機構２０の入力軸側の構成部材に潤滑油を供給する構造について詳細に説明する。

図５に示すように、ピニオンシャフト７は、入力軸の回転中心軸線Ｐ１上に、第１油路７ｃが形成された筒状の部材として形成されている。この第１油路７ｃには、ピニオンシャフト７の一端側（図５においては左側）から、オイルポンプが吐出した潤滑油が流入する。

また、ピニオンシャフト７は、ピニオン軸受７ｂに対応する位置に、ピニオンシャフト７の内周面と外周面とを連通するように形成された第２油路７ｄが形成されている。この第２油路７ｄには、第１油路７ｃから潤滑油が流入し、その潤滑油はピニオンシャフト７の外周面側に供給される。

なお、第２油路７ｄからピニオンシャフト７の外周面側に供給された潤滑油は、ピニオン７ａに隣接するように配置されたピニオン軸受７ｂを潤滑する。その後、潤滑油は遠心力によって、カムシャフトを構成する複数のカムディスク５同士の隙間や側面、回転ディスク６に形成された潤滑油供給孔６ｃを経由して、コネクティングロッド軸受１６に供給される。

ところで、図６のグラフに実線及び破線で示すように、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の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径（偏心量Ｒ１）と走行用駆動源の出力する駆動力（エンジンＥＮＧの回転数）が増加すると、ピニオン軸受７ｂやコネクティングロッド軸受１６等のてこクランク機構２０の入力軸側の構成部材に生じる摩擦の軽減や熱の冷却のために必要な潤滑油の量が増加する。

オイルポンプによっててこクランク機構２０の入力軸側の構成部材に供給される潤滑油の量は、てこクランク機構２０の構成部材に生じる摩擦や熱が最も大きくなる偏心量Ｒ１やエンジンＥＮＧの回転数の場合に、十分な量に設定することが好ましい。

具体的には、無段変速機１を搭載した車両の車両速度が最高速度になる場合（グラフではＲ１＝大の場合であって、エンジン回転数が最大になる場合）に基づいて設定することが好ましい。

しかし、図６のグラフに一点鎖線で示すように、本実施形態の無段変速機１でも用いられている一般的なオイルポンプは、エンジンＥＮＧの回転数に比例して潤滑油の供給量が増加する。そのため、オイルポンプが吐出する潤滑油の量を、車両速度が最高速度になる状態で最適になるように調整すると、偏心量Ｒ１やエンジンＥＮＧの回転数が小さい場合には、てこクランク機構２０に供給される潤滑油の量が過剰になってしまう。

そして、潤滑油が過剰に供給されると、その潤滑油がてこクランク機構の入力軸側の構成部材（例えば、てこクランク機構が有する軸受）作動の抵抗になるおそれがある。具体的には、例えば、てこクランク機構２０のコネクティングロッド軸受１６に供給される潤滑油が過剰になると、その潤滑油が、インナー部材とアウター部材との間に配置されている転動体の転がり抵抗になるおそれがある。

そこで、本実施形態の無段変速機１では、てこクランク機構２０の入力軸側の構成部材に供給する潤滑油の量を、偏心量Ｒ１に応じて調整する機構を備えている。以下においては、その機構について詳細に説明する。

図５に示すように、ピニオンシャフト７は、第２油路７ｄが形成された領域よりも一方の端部（図５においては左側）側の領域に、連通孔７ｅを有している。この連通孔７ｅは、ピニオンシャフト７の内周面と外周面とを連通している。

ピニオンシャフト７の連通孔７ｅには、柱状のバルブ部材２３が、摺動自在に配置されている。バルブ部材２３は、ピニオンシャフト７の肉厚よりも長く形成されている。

また、ピニオンシャフト７の内周面には、連通孔７ｅが形成された領域と対向する位置に、バネ２４（付勢部材）が取り付けられている。

バネ２４は、バルブ部材２３のピニオンシャフト７の内周側の端部に接続されており、バルブ部材２３を、ピニオンシャフト７の径方向外側に向けて付勢している。そのため、図７に示すように、バルブ部材２３のピニオンシャフト７の外周側の端部は、ピニオンシャフト７の外周面から突出するようになっている。

図８に示すように、カムシャフトを構成するカムディスク５のうち、最もアクチュエータ１４側（図１，図５参照）に配置されているカムディスク５は、ピニオンシャフト７の連通孔７ｅに対応する領域に、環状の当接部５ｃが形成されている。当接部５ｃは、入力軸の回転中心軸線Ｐ１（カムディスク５の回転中心軸線）に対して偏心した位置に形成されている。また、当接部５ｃは、内周面がバルブ部材２３のピニオンシャフト７の外周側の端部に当接している。

図９に示すように、本実施形態の無段変速機１では、ピニオンシャフト７の連通孔７ｅと、バルブ部材２３と、バネ２４と、カムディスク５の当接部５ｃとによって、バルブ機構が構成されている。このバルブ機構によって、第１油路７ｃの流入口の開度がピニオンシャフト７とカムディスク５との相対位相に応じて変更され、第１油路７ｃに流入する潤滑油の流量が規制される。

具体的には、図１０Ａに示すように、相対位相が偏心量Ｒ１が「最大」になる位相の場合、バルブ部材２３は、当接部５ｃによってピニオンシャフト７の内部へ最も押し込まれ、第１油路７ｃの内周面から最も大きく突出する。

そのため、この場合には、バルブ部材２３によって第１油路７ｃの流入口の開度が半分以下になる。そして、オイルポンプが供給した潤滑油のうち少量の潤滑油のみが、第１油路７ｃに流入し、第２油路７ｄを介して、ピニオン軸受７ｂやコネクティングロッド軸受１６へ供給される。

図１０Ｂに示すように、相対位相が偏心量Ｒ１が「大」になる位相（車両の走行速度が最高速度になる位相）の場合、バルブ部材２３は、当接部５ｃと当接するもののピニオンシャフト７の内部へは押し込まれず、第１油路７ｃの内周面から突出しない。

そのため、この場合には、バルブ部材２３によって第１油路７ｃの流入口は全開になる。そして、オイルポンプが供給した潤滑油の全てが、第１油路７ｃに流入し、第２油路７ｄを介して、ピニオン軸受７ｂやコネクティングロッド軸受１６へ供給される。

図１０Ｃに示すように、相対位相が偏心量Ｒ１が「小」になる位相の場合、バルブ部材２３は、当接部５ｃによってピニオンシャフト７の内部へ押し込まれ、第１油路７ｃの内周面から突出する。

そのため、この場合には、バルブ部材２３によって第１油路７ｃの流入口の一部が閉鎖された開度になる。そして、オイルポンプが供給した潤滑油の一部のみが、第１油路７ｃに流入し、第２油路７ｄを介して、ピニオン軸受７ｂやコネクティングロッド軸受１６へ供給される。

図１０Ｄに示すように、相対位相が偏心量Ｒ１が「０」になる位相の場合、バルブ部材２３は、図１０Ｃに示した場合よりも、当接部５ｃによってピニオンシャフト７の内部へ大きく押し込まれ、第１油路７ｃの内周面から大きく突出する。

そのため、この場合には、バルブ部材２３によって第１油路７ｃの流入口の半分程度が閉鎖された開度になる。そして、オイルポンプが供給した潤滑油のうち図１０Ｃに示した場合よりも少量の潤滑油のみが、第１油路７ｃに流入し、第２油路７ｄを介して、ピニオン軸受７ｂやコネクティングロッド軸受１６へ供給される。

本実施形態の無段変速機１では、第１油路７ｃ、第２油路７ｄ及びバルブ機構を備えているので、偏心量Ｒ１の変化に応じて第１油路７ｃに流入する潤滑油の流量が変化する。したがって、てこクランク機構２０の構成部材に適切な量の潤滑油を供給することができる。

ところで、回転ディスク６の回転半径（偏心量Ｒ１）が小さく、出力軸３に伝達されるトルクが大きい状態では、出力軸３やワンウェイクラッチ１７や出力軸３側のてこクランク機構２０の構成部材においても、大きな摩擦や熱が発生する。すなわち、てこクランク機構２０の入力軸側の構成部材に必要な潤滑油の量が少ない状態では、出力軸側の構成部材に必要な潤滑油の量が多くなる。

本実施形態の無段変速機１では、オイルポンプが入力軸の一端側に潤滑油を供給する入力軸側油路、及び、出力軸３側の構成部材に潤滑油を供給する出力軸側油路を有するとともに、バルブ機構が、入力軸の一端側にある第１油路７ｃへ流入する潤滑油の流量を規制する構成となっている。そのため、バルブ機構によって第１油路７ｃへの潤滑油の流入が規制された際には、その規制された分の潤滑油が、出力軸３側の部材に供給される。

すなわち、本実施形態の無段変速機１では、てこクランク機構２０の入力軸側の構成部材に必要な潤滑油の量が少なく、出力軸３側の構成部材に必要な潤滑油の量が多い状態では、出力軸３側の構成部材に必要な量の潤滑油を供給することができる。

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、ピニオンシャフト７の一方側の端部に、連通孔７ｅを形成し、その連通孔７ｅを用いてバルブ機構を形成している。しかし、本発明のバルブ機構は必ずしもそのような構成である必要はなく、第１油路の流入口に構成されていればよい。例えば、ピニオンシャフトの一方の端部に、独立した部材でバルブ機構を構成しても構わない。

また、本発明のバルブ機構は、柱状のバルブ部材２３をカムディスク５に形成された当接部５ｃの内周面と当接させる構成となっている。しかし、本発明のバルブ機構は必ずしもそのような構成である必要はなく、異なる形状の部材を用いて構成してもよい。例えば、当接部ではなく独立した当接部材を用いてもよいし、柱状ではなく球形のバルブ部材を用いてもよい。

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、５ｃ…当接部（当接部材）、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、７ｃ…第１油路、７ｄ…第２油路、７ｅ…連通孔、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）、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…軸受、２３…バルブ部材、２４…バネ（付勢部材）、５０…挿通孔、ＥＮＧ…エンジン（走行用駆動源）、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（入力側支点Ｐ３）の回転半径）、Ｒ２…Ｐ４とＰ５の距離（揺動リンク１８の長さ）、θ１…回転ディスク６の位相、θ２…揺動リンク１８の揺動範囲。

Claims (5)

1. 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、
   前記入力軸と一体的に回転可能な回転半径調節機構、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、及び、一方の端部が前記回転半径調節機構に接続され、他方の端部が前記揺動端部に接続されたコネクティングロッドを有し、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、前記揺動リンクが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、
   前記回転半径調節機構に駆動力を伝達する調節用駆動源と、
   前記入力軸及び前記出力軸を回転自在に支持し、前記てこクランク機構及び前記一方向回転阻止機構を収納する変速機ケースと、
   前記走行用駆動源の駆動力に応じて駆動し、潤滑油を吐出するオイルポンプとを備え、
   前記回転半径調節機構は、前記入力軸と同軸に配置され、前記調節用駆動源の駆動力が伝達されるピニオンシャフトと、中心から偏心した位置に前記ピニオンシャフトが挿通され、前記入力軸の回転中心軸線に対して偏心した状態で前記入力軸と一体的に回転するカム部と、中心から偏心した位置に前記カム部が挿通される受入孔が設けられ、前記カム部に対して偏心した状態で回転自在な回転部とを有し、
   前記ピニオンシャフトの外周面には、外歯が設けられ、
   前記回転部の前記受入孔の内周面には、前記外歯と噛合する内歯が設けられ、
   前記入力軸の回転中心軸線を中心とする前記回転部の回転半径は、前記ピニオンシャフトを前記カム部に対して相対回転させたときに、前記内歯及び前記外歯を介して、前記回転部が前記カム部に対して相対回転することによって変化し、
   前記回転部の前記回転半径を変化させることによって、変速比が変化する無段変速機であって、
   前記ピニオンシャフトの内部の前記入力軸の回転中心軸線上に形成され、前記ピニオンシャフトの一方の端部から前記オイルポンプによって前記潤滑油が供給される第１油路と、
   前記ピニオンシャフトの内周面と外周面とを連通させるように形成され、前記第１油路を介して供給された前記潤滑油を前記ピニオンシャフトの外周面側に供給する第２油路と、
   前記ピニオンシャフトの前記一方の端部に設けられたバルブ機構と
   を備え、
   前記バルブ機構は、前記ピニオンシャフトと前記カム部との相対位相に応じて前記第１油路の流入口の開度を変更して、前記第１油路に流入する前記潤滑油の流量を規制するバルブ部材を有することを特徴とする無段変速機。
2. 請求項１に記載の無段変速機であって、
   車両に搭載され、
   前記バルブ機構は、前記車両の速度が最高速度になる場合の前記ピニオンシャフトと前記カム部との相対位相で、前記第１油路に流入する前記潤滑油の流量が最大になるように構成されていることを特徴とする無段変速機。
3. 請求項１又は請求項２に記載の無段変速機であって、
   前記バルブ機構は、前記ピニオンシャフトの前記一方の端部に形成され、前記ピニオンシャフトの内周面と外周面とを連通する連通孔と、前記ピニオンシャフトの肉厚よりも長く形成され、前記連通孔に摺動自在に配置された柱状の前記バルブ部材と、前記バルブ部材を前記ピニオンシャフトの径方向外側に付勢する付勢部材と、前記ピニオンシャフトと前記カム部との間に配置され、前記カム部と一体的に回転し、前記バルブ部材と内周面が当接する環状の当接部材とにより構成され、
   前記当接部材は、前記ピニオンシャフトと前記カム部との相対位相に応じて、前記バルブ部材を前記ピニオンシャフトの内部へ押し込むことを特徴とする無段変速機。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の無段変速機であって、
   前記オイルポンプは、前記第１油路に前記潤滑油を供給する入力軸側油路と、前記出力軸側に前記潤滑油を供給する出力軸側油路とを有していることを特徴とする無段変速機。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の無段変速機であって、
   前記コネクティングロッドの前記一方の端部は、コネクティングロッド軸受を介して、前記回転半径調節機構の回転部に外嵌し、
   前記第２油路を通過した前記潤滑油は、前記コネクティングロッド軸受を潤滑することを特徴とする無段変速機。