JPWO2011114494A1 - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

共通の第１回転中心軸（Ｒ１）を有する第１及び第２の回転部材（１０，２０）と、第１回転中心軸（Ｒ１）とは別の第２回転中心軸（Ｒ２）を有する支持軸（５１）で回転自在に支持され、第１回転部材（１０）と第２回転部材（２０）とで挟持されてこれらの間におけるトルク伝達を可能にする遊星ボール（５０）と、遊星ボール（５０）を傾転させることで第１及び第２の回転部材（１０，２０）の間の回転比を変化させる溝（４１ａ，４２ａ）等と、軸線方向へと移動した際に、遊星ボール（５０）に発生しているスピンモーメントに応じた支持軸（５１）の傾動方向とは逆向きへと当該支持軸（５１）を押動する傾斜面（４２ａ１）と、遊星ボール（５０）に発生したスピンモーメントに基づき遊星ボール（５０）から加えられた軸線方向のスラスト力を傾斜面（４２ａ１）に伝える可動シャフト（６２）等のスラスト力伝達部と、を設けること。

Description

本発明は、入出力間の回転速度（回転数）を無段階に変化させることが可能な無段変速機に関する。

従来、第１回転中心軸を有する相対回転可能な複数の回転要素と、その第１回転中心軸と平行な別の第２回転中心軸を有し、第１回転中心軸を中心にして放射状に複数配置した転動部材と、を備え、対向させて配置した第１回転要素と第２回転要素とで各転動部材を挟持すると共に、各転動部材を第３回転要素の外周面上に配置した所謂トラクション遊星機構の無段変速機が知られている。この種の無段変速機においては、その転動部材を傾転させることによって第１回転要素と第２回転要素との間の回転比を変化させ、これにより入出力間の回転速度を無段階に変化させる。例えば、下記の特許文献１には、この種の無段変速機であって、サンローラ（第３回転要素）の外周面上に複数のボール（転動部材）を放射状に配設し、そのサンローラを軸線方向に移動させることによってボールを傾転させるものが開示されている。

尚、下記の特許文献２には、手動変速機のシフトレバーの係合溝を有するブロックをシフトフォークに設け、その係合溝の一側面を傾斜させることによって、シフトフォークによるスリーブの斜め押しを防止するシフトフォークの操作機構が記載されている。

特表２００９−５４１６６３号公報 特開２００２−１３９１４９号公報

ところで、この種の無段変速機においては、転動部材における第１回転要素及び第２回転要素との接触部分に各々逆方向の摩擦力（トラクション力）が発生する。そして、転動部材には、その夫々の接触部分が転動部材の重心に対してオフセットされているので、逆方向の摩擦力によるスピンモーメントが発生する。通常、転動部材の傾転機構には、その傾転動作を円滑にする為、部材間に隙間を設けている。これが為、転動部材は、その隙間の分だけスピンモーメントの方向に回転し、そのモーメント方向に転動部材の回転中心軸（第２回転中心軸）をずらす可能性がある。そのずれは、転動部材の回転方向と第３回転要素（サンローラ）の回転方向のずれに繋がる、従って、従来のこの種の無段変速機においては、トルクの伝達効率を低下させてしまう虞がある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、トルク伝達効率の低下を抑制可能な無段変速機を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、対向させて相対回転可能に配置した共通の第１回転中心軸を有する第１及び第２の回転要素と、前記第１回転中心軸とは別の第２回転中心軸を有する支持軸で回転自在に支持され、前記第１回転要素と前記第２回転要素とで挟持されて当該第１及び第２の回転要素との間におけるトルク伝達を可能にする転動部材と、前記転動部材を傾転させることで前記第１及び第２の回転要素の間の回転比を変化させる変速制御部と、軸線方向へと移動した際に、前記転動部材に発生しているスピンモーメントに応じた前記支持軸の傾動方向とは逆向きへと当該支持軸を押動する押動部と、前記転動部材に発生したスピンモーメントに基づき当該転動部材から加えられた前記軸線方向のスラスト力を前記押動部に伝えるスラスト力伝達部と、を設けることを特徴としている。

ここで、前記押動部は、前記第２回転中心軸が前記スピンモーメントの発生前の理想回転中心軸に補正されるように前記支持軸を押動するものであることが望ましい。

また、前記押動部は、前記支持軸を前記押動方向へと動かすべく傾斜させた当該支持軸との接触面であることが望ましい。

また、前記スラスト力伝達部は、前記転動部材に対する前記スラスト力に応じた軸線方向への相対移動が可能で、且つ、前記押動部を前記軸線方向に一体となって移動させることが可能な可動部材を備えることが望ましい。

これらの無段変速機においては、前記第１回転中心軸を有すると共に当該第１回転中心軸を中心に放射状に複数個配置した前記転動部材の転動面となる外周面を有し、前記第１及び第２の回転要素に対する相対回転が可能な第３回転要素と、前記第１回転中心軸を有し、前記第１から第３の回転要素に対する相対回転が可能で且つ前記第１回転中心軸を中心にして前記各転動部材を回転させることが可能な第４回転要素と、を設け、前記第１から第４の回転要素の内の何れか１つを前記第１回転中心軸を中心にして回転させぬようにすることが望ましい。

更に、前記押動部は、前記支持軸を介して前記転動部材を保持する保持部材に設けることが望ましい。

また、前記支持軸を介して前記転動部材を保持する保持部材に前記押動部を設け、該保持部材を前記第４回転要素に備えることが望ましい。

本発明に係る無段変速機は、スラスト力の伝えられた押動部が支持軸を傾動方向とは逆向きに押し戻すことができるので、第２回転中心軸を理想回転中心軸に近づける又は理想回転中心軸に一致させることが可能になり、スピンモーメントの発生に伴い傾く転動部材の回転方向を理想回転方向に近づける又は理想回転方向に一致させることができる。これにより、この無段変速機においては、スラスト力を利用してトルクの伝達効率の低下を抑えることができる。

図１は、本発明に係る無段変速機の一例を示す部分断面図である。 図２は、遊星ボールの傾転機構の一例を示す図である。 図３は、遊星ボールの傾転機構の一例を示す図である。 図４は、図１における矢印Ｘの方向から観た主要部分のみの概念図であって、一方に向けたスピンモーメントが遊星ボールに発生しているときの図である。 図５は、スピンモーメント発生時の遊星ボールからサンローラに加えられるスラスト力について示す図である。 図６は、図１における矢印Ｘの方向から観た主要部分のみの概念図であって、押動部の動作前後の状態を示す図である。 図７は、図１における矢印Ｘの方向から観た主要部分のみの概念図であって、他方に向けたスピンモーメント発生時における押動部の動作前後の状態を示す図である。

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７に基づいて説明する。

最初に、本実施例の無段変速機の一例について図１を用いて説明する。図１の符号１は、本実施例の無段変速機を示す。

この無段変速機１の主要部を成す無段変速機構は、共通の第１回転中心軸Ｒ１を有する相互間での相対回転が可能な第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０と、その第１回転中心軸Ｒ１と後述する基準位置において平行な別の第２回転中心軸Ｒ２を各々有する複数の第５回転要素５０と、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０の回転中心に配置した変速機回転軸としてのシャフト６０と、を備えた所謂トラクション遊星機構と云われるものである。この無段変速機１は、第２回転中心軸Ｒ２を第１回転中心軸Ｒ１に対して傾斜させ、第５回転要素５０を傾転させることによって、入出力間の変速比を変えるものである。以下においては、特に言及しない限り、その第１回転中心軸Ｒ１や第２回転中心軸Ｒ２に沿う方向を軸線方向と云い、その第１回転中心軸Ｒ１周りの方向を周方向と云う。また、その第１回転中心軸Ｒ１に直交する方向を径方向と云い、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。この無段変速機１においては、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０の内の何れか１つを周方向へと回転させぬよう固定し、その内の残りが周方向に回転できるようになっている。

この無段変速機１においては、第１回転要素１０と第２回転要素２０と第３回転要素３０と第４回転要素４０との間で各第５回転要素５０を介したトルクの伝達が行われる。例えば、この無段変速機１においては、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０の内の１つがトルク（動力）の入力部となり、残りの回転要素の内の少なくとも１つがトルクの出力部となる。これが為、この無段変速機１においては、入力部となる何れかの回転要素と出力部となる何れかの回転要素との間の回転速度（回転数）の比が変速比となる。例えば、この無段変速機１は、車両の動力伝達経路上に配設される。その際には、その入力部がエンジンやモータ等の動力源側に連結され、その出力部が駆動輪側に連結される。この無段変速機１においては、入力部としての回転要素にトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を正駆動と云い、出力部としての回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を逆駆動と云う。例えば、この無段変速機１は、先の車両の例示に従えば、加速等の様に動力源側からトルクが入力部たる回転要素に入力されて当該回転要素を回転させているときが正駆動となり、減速等の様に駆動輪側から出力部たる回転中の回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力されているときが逆駆動となる。

この無段変速機１においては、シャフト６０の中心軸（第１回転中心軸Ｒ１）を中心にして放射状に複数個の第５回転要素５０を配置する。その夫々の第５回転要素５０は、対向させて配置した第１回転要素１０と第２回転要素２０とで挟持させると共に、第３回転要素３０の外周面上に配設する。また、夫々の第５回転要素５０は、自身の回転中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）を中心にした自転を行う。更に、第５回転要素５０は、第４回転要素４０が上記の固定対象になっていなければ、その第４回転要素４０と一緒に回転して、第１回転中心軸Ｒ１を中心にした公転を行う。この無段変速機１は、第１及び第２の回転要素１０，２０の内の少なくとも一方を第５回転要素５０に押し付けることによって、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０と第５回転要素５０との間に適切な摩擦力（トラクション力）を発生させ、その間におけるトルクの伝達を可能にする。また、この無段変速機１は、夫々の第５回転要素５０を自身の第２回転中心軸Ｒ２と第１回転中心軸Ｒ１とを含む平面上で傾転させ、第１回転要素１０と第２回転要素２０との間の回転速度（回転数）の比を変化させることによって、入出力間の回転速度（回転数）の比を変える。

ここで、この無段変速機１においては、第１及び第２の回転要素１０，２０が遊星歯車機構で云うところのリングギヤの機能を為すものとなる。また、第３回転要素３０はトラクション遊星機構のサンローラとして機能し、第４回転要素４０はキャリアとして機能する。また、第５回転要素５０は、トラクション遊星機構におけるボール型ピニオンとして機能する。以下、第１及び第２の回転要素１０，２０については、各々「第１及び第２の回転部材１０，２０」と云う。また、第３回転要素３０については「サンローラ３０」と云い、第４回転要素４０については「キャリア４０」と云う。また、第５回転要素５０については、「遊星ボール５０」と云う。以下においては、キャリア４０が上記の固定対象になっている場合を例に挙げて詳述する。

第１及び第２の回転部材１０，２０は、第１回転中心軸Ｒ１を回転軸とする円盤部材（ディスク）や円環部材（リング）であり、軸線方向で対向させて各遊星ボール５０を挟み込むように配設する。この例示においては、双方とも円盤部材とする。具体的に、この第１及び第２の回転部材１０，２０には、シャフト６０を挿入する為の円形の貫通孔が中心に形成されている。第１及び第２の回転部材１０，２０は、スラスト軸受等（図示略）を介してシャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。また、この第１及び第２の回転部材１０，２０は、後で詳述する各遊星ボール５０の径方向外側の外周曲面と接触する接触面を有している。その夫々の接触面は、例えば、遊星ボール５０の外周曲面の曲率と同等の曲率の凹円弧面、その外周曲面の曲率とは異なる曲率の凹円弧面、凸円弧面又は平面等の形状を成している。ここでは、後述する基準位置の状態で第１回転中心軸Ｒ１から各遊星ボール５０との接触部分までの距離が同じ長さになるように夫々の接触面を形成して、第１及び第２の回転部材１０，２０の各遊星ボール５０に対する夫々の接触角が同じ角度になるようにしている。その接触角とは、基準から各遊星ボール５０との接触部分までの角度のことである。ここでは、径方向を基準にしている。その夫々の接触面は、遊星ボール５０の外周曲面に対して点接触又は面接触している。また、夫々の接触面は、第１及び第２の回転部材１０，２０から遊星ボール５０に向けて軸線方向の力が加わった際に、その遊星ボール５０に対して径方向内側で且つ斜め方向の力が加わるように形成されている。尚、ここで例示する無段変速機１においては、第１回転部材１０を入力側、第２回転部材２０を出力側とし、その第１回転部材１０を動力源側に連結すると共に、第２回転部材２０を駆動輪側に連結する。

サンローラ３０は、第１回転中心軸Ｒ１を回転軸とした円筒状に成型する。このサンローラ３０の外周面には、複数個の遊星ボール５０が放射状に略等間隔で配置される。従って、このサンローラ３０においては、その外周面が遊星ボール５０の自転の際の転動面となる。このサンローラ３０は、自らの回転動作によって夫々の遊星ボール５０を転動（自転）させることもできれば、夫々の遊星ボール５０の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。また、このサンローラ３０には、その内周面の軸線方向における中間部分に環状部３０ａを設ける。環状部３０ａは、その両側面が第１回転中心軸Ｒ１と直交する環状面になっている。

ここで、サンローラ３０は、その環状部３０ａの内方に挿入されたシャフト６０に対して周方向に相対回転できるように支持する。その支持は、サンローラ３０とシャフト６０の間に配設したラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２を介して行う。ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２は、その外輪（アウターレース）をサンローラ３０の内周面に嵌合させる。その外輪の環状の側面は、環状部３０ａにおける環状の側面に当接させることが望ましい。また、このラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２は、その内輪（インナーレース）をシャフト６０（具体的には後述する可動シャフト６２）の外周面に嵌合させる。

サンローラ３０と可動シャフト６２は、これらの間に嵌合させたラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２によって相互間での軸線方向への相対移動が規制されている。この無段変速機１においては、その規制をより強固なものとするべく、その相対移動を禁止させる部材を配している。ここでは、その部材として可動シャフト６２の外周面に取り付けたスナップリングＳＲ１，ＳＲ２を利用する。そのスナップリングＳＲ１，ＳＲ２は、可動シャフト６２の外周面から突出させた略環状の側面で組み付け後のラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２の露出している側面を挟み込むように当接させる。

キャリア４０は、第１回転中心軸Ｒ１を中心軸とする第１円盤部４１と第２円盤部４２を有し、その夫々を軸線方向において対向させて配置したものである。夫々の遊星ボール５０は、その第１及び第２の円盤部４１，４２の間に配置する。このキャリア４０においては、第１円盤部４１又は第２円盤部４２の内の一方をシャフト６０における後述する固定シャフト６１に配設し、他方を可動シャフト６２に配設する。この例示では、第１円盤部４１を固定シャフト６１に取り付け、第２円盤部４２を可動シャフト６２に取り付ける。

ここで、本実施例のキャリア４０は、前述したように固定対象になっており、夫々の遊星ボール５０を公転させるような周方向への回転を行わせない。一方、本実施例においては、後述するように、このキャリア４０に夫々の遊星ボール５０の傾転機構を成す変速制御部の機能を持たせるので、第１円盤部４１と第２円盤部４２の相互間で周方向へと相対回転させる必要がある。そこで、このキャリア４０においては、第１円盤部４１又は第２円盤部４２の内の一方をシャフト６０に対して相対回転できぬよう取り付けると共に、他方をシャフト６０に対して相対回転できるように取り付けることにする。ここでは、第１円盤部４１を回転可能にし、第２円盤部４２を回転不能にする。この例示では、固定シャフト６１と可動シャフト６２の相互間での相対回転を行わせず、また、固定シャフト６１や可動シャフト６２の周方向への回転もさせない。これが為、第１円盤部４１は、その固定シャフト６１に対する周方向の相対回転ができるように軸受等（図示略）を介して取り付ける。一方、第２円盤部４２は、可動シャフト６２に対して周方向に相対回転させないように取り付ける。これにより、キャリア４０は、夫々の遊星ボール５０を公転させるような全体としてのシャフト６０に対する周方向への相対回転を行えないが、第１円盤部４１と第２円盤部４２の相互間では周方向への相対回転を行うことができる。

更に、第１円盤部４１は、その固定シャフト６１に対して軸線方向へと相対移動させないようにも取り付ける。また、第２円盤部４２は、可動シャフト６２に対して軸線方向に相対移動させないように取り付ける。この第２円盤部４２は、可動シャフト６２に対して嵌合させることで、その可動シャフト６２にする軸線方向への相対移動が規制される。この無段変速機１においては、その規制をより強固なものとするべく、ここでもその相対移動を禁止させる部材を配している。ここでは、その部材として可動シャフト６２の外周面に取り付けたスナップリングＳＲ３，ＳＲ４を利用する。そのスナップリングＳＲ３，ＳＲ４は、可動シャフト６２の外周面から突出させた略環状の側面で第２円盤部４２の夫々の側面を挟み込むように当接させる。ここで、シャフト６０は、固定シャフト６１と可動シャフト６２の相互間で軸線方向への相対移動を行うことができる。従って、キャリア４０においては、その固定シャフト６１と可動シャフト６２との間の相対移動に伴って、第１円盤部４１と第２円盤部４２の相互間でも軸線方向へと相対移動する。

遊星ボール５０は、サンローラ３０の外周面上を転がる転動部材である。この遊星ボール５０は、完全な球状体であることが好ましいが、少なくとも転動方向にて球形を成すもの、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５０は、その中心を通って貫通させた支持軸５１によって回転自在に支持する。例えば、遊星ボール５０は、支持軸５１の外周面との間に配設した軸受（図示略）によって、第２回転中心軸Ｒ２を回転軸とした支持軸５１に対する相対回転（つまり自転）ができるようにしている。従って、この遊星ボール５０は、支持軸５１を中心にしてサンローラ３０の外周面上を転動することができる。

その支持軸５１の基準となる位置は、図１に示すように、第２回転中心軸Ｒ２が第１回転中心軸Ｒ１と平行になる位置である。この支持軸５１は、その基準位置で形成される自身の回転中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）と第１回転中心軸Ｒ１とを含む平面内において、基準位置とそこから傾斜させた位置との間を遊星ボール５０と共に揺動（傾転）することができる。その傾転は、その平面内で遊星ボール５０の中心を支点にして行われる。

この無段変速機１には、夫々の遊星ボール５０を傾転させることによって変速させる変速制御部が設けられている。例えば、この変速制御部としては、遊星ボール５０から突出させた支持軸５１の夫々の突出端部の内の少なくとも一方を上述した平面内で動作させるものが考えられる。この無段変速機１においては、その変速制御部としての機能をキャリア４０に持たせる。この変速制御部は、その夫々の突出端部に設けた球体５１ａ，５１ｂと、一方の球体５１ａが収められる第１円盤部４１の溝４１ａと、他方の球体５１ｂが収められる第２円盤部４２の溝４２ａと、第１円盤部４１又は第２円盤部４２の内の少なくとも一方を他方に対して周方向に相対回転させる駆動装置５２（図２）と、を備える。ここでは、駆動装置５２で第１円盤部４１を回転させる。

第１円盤部４１の溝４１ａは、図２に示すように、球体５１ａよりも広い幅と遊星ボール５０の傾転角に応じた長さとを有しており、第１円盤部４１の回転に伴い球体５１ａを上記の平面内で長手方向に案内する形状（例えば弧状や矩形状）になっている。この溝４１ａは、球体５１ａを上記の平面内に沿って移動させる為に、第１回転中心軸Ｒ１を中心とした放射方向に対して傾斜させる。一方、第２円盤部４２の溝４２ａは、図３に示すように、球体５１ｂよりも広い幅と遊星ボール５０の傾転角に応じた長さとを有しており、第１円盤部４１の回転に伴い球体５１ｂを上記の平面内で長手方向に案内する形状（例えば弧状や矩形状）になっている。この溝４２ａは、球体５１ｂを上記の平面内に沿って移動させる為に、その長手方向（球体５１ｂの移動方向）が第１回転中心軸Ｒ１を中心とした放射方向と同一の方向になっている。その一対の溝４１ａ，４２ａは、遊星ボール５０毎に用意する。

また、駆動装置５２は、第１円盤部４１の外周面のネジ部に螺合させたウォームギヤであり、電動モータを電子制御装置（ＥＣＵ）に制御させることで動作させる。この変速制御部においては、第１円盤部４１の回転に伴い一方の球体５１ａ（５１ｂ）が図１の紙面下方に動いたならば、他方の球体５１ｂ（５１ａ）が図１の紙面上方に動く。また、第１円盤部４１を逆回転させたときには、夫々の球体５１ａ，５１ｂが逆方向に上下動する。これにより、この無段変速機１においては、支持軸５１に上記の平面に沿った傾転力が付与されるので、その支持軸５１と共に遊星ボール５０を傾転させることができる。

このように、第１円盤部４１及び第２円盤部４２は、夫々の支持軸５１を介して各遊星ボール５０を傾転させる傾転機構としての機能と、その夫々の支持軸５１を介して各遊星ボール５０を保持する保持部材としての機能と、を備えている。

シャフト６０は、その中心に位置する円柱状又は円筒状の固定シャフト６１と、この固定シャフト６１に対して軸線方向へと相対移動可能な円筒状の可動シャフト６２と、を有する。その固定シャフト６１の外周面には、スプラインＳＰ１が形成されている。一方、可動シャフト６２の内周面には、スプラインＳＰ２が形成されている。可動シャフト６２は、そのスプラインＳＰ１，ＳＰ２を介して固定シャフト６１にスプライン嵌合する。ここで、そのスプラインＳＰ１，ＳＰ２は、固定シャフト６１と可動シャフト６２の相互間での軸線方向への相対移動を可能にする形状に形成されている。

この無段変速機１においては、夫々の遊星ボール５０の傾転角が０度のときに、第１回転部材１０と第２回転部材２０とが同一回転速度（同一回転数）で回転する。つまり、このときには、第１回転部材１０と第２回転部材２０の回転比（回転速度又は回転数の比）が１になっている。一方、夫々の遊星ボール５０を基準位置から傾転させた際には、第１回転部材１０との接触部分（接触点）及び第２回転部材２０との接触部分（接触点）が変わり、支持軸５１の中心軸から第１回転部材１０との接触部分までの距離が変化すると共に、支持軸５１の中心軸から第２回転部材２０との接触部分までの距離が変化する。これが為、第１回転部材１０又は第２回転部材２０の内の何れか一方が基準位置のときよりも高速で回転し、他方が低速で回転するようになる。例えば第２回転部材２０は、遊星ボール５０を一方へと傾転させたときに第１回転部材１０よりも低回転になり（減速）、他方へと傾転させたときに第１回転部材１０よりも高回転になる（増速）。従って、この無段変速機１においては、その傾転角を変えることによって、第１回転部材１０と第２回転部材２０との間の回転比を無段階に変化させることができる。尚、ここでの増速時には、図１における上側の遊星ボール５０を紙面反時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール５０を紙面時計回り方向に傾転させる。また、減速時には、図１における上側の遊星ボール５０を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール５０を紙面反時計回り方向に傾転させる。

この無段変速機１には、第１又は第２の回転部材１０，２０の内の少なくとも何れか一方を各遊星ボール５０に押し付けて、第１及び第２の回転部材１０，２０と各遊星ボール５０との間に挟圧力を発生させる押圧部（図示略）が設けられている。その押圧部は、軸線方向の力（押圧力）を発生させることで、その間に挟圧力を生じさせるものである。その間においては、その挟圧力によって適切な摩擦力（トラクション力）が発生し、入力側となる何れか一方の回転トルクを効率良く他方に伝える。また、その押圧部の押圧力は、第１及び第２の回転部材１０，２０の接触面と各遊星ボール５０の外周曲面の形状及び位置関係によって、各遊星ボール５０を介してサンローラ３０にも伝わる。これが為、サンローラ３０と各遊星ボール５０との間にも適切な摩擦力（トラクション力）が発生して、入力側となる何れか一方の回転トルクを効率良く他方に伝える。従って、その押圧力は、各遊星ボール５０を介した第１回転部材１０と第２回転部材２０とサンローラ３０との間のトルク伝達を維持し得る大きさとする。例えば、この押圧部は、電動アクチュエータや油圧アクチュエータ等の駆動源であってもよく、配設対象の第１又は第２の回転部材１０，２０の回転に伴い押圧力を発生させるトルクカム等の機構であってもよい。

この無段変速機１においては、第１回転部材１０の回転に伴い第１回転部材１０と夫々の遊星ボール５０との間に摩擦力（トラクション力Ｆｔ）が発生し、夫々の遊星ボール５０が自転を始める。そして、この無段変速機１においては、その夫々の遊星ボール５０の回転によって、各遊星ボール５０と第２回転部材２０との間、各遊星ボール５０とサンローラ３０との間にも摩擦力が発生し、その第２回転部材２０とサンローラ３０も回転を始める。

また、この無段変速機１においては、第２回転部材２０の回転に伴い第２回転部材２０と夫々の遊星ボール５０との間に摩擦力が発生し、夫々の遊星ボール５０が自転を始める。そして、この無段変速機１においては、その夫々の遊星ボール５０の回転によって、各遊星ボール５０と第１回転部材１０との間、各遊星ボール５０とサンローラ３０との間にも摩擦力が発生し、その第１回転部材１０とサンローラ３０も回転を始める。

また、この無段変速機１においては、サンローラ３０の回転に伴いサンローラ３０と夫々の遊星ボール５０との間に摩擦力が発生し、夫々の遊星ボール５０が自転を始める。そして、この無段変速機１においては、その夫々の遊星ボール５０の回転によって、各遊星ボール５０と第１回転部材１０との間、各遊星ボール５０と第２回転部材２０との間にも摩擦力が発生し、その第１回転部材１０と第２回転部材２０も回転を始める。

尚、この無段変速機１においては、キャリア４０以外の回転要素を固定対象に設定し、且つ、キャリア４０をシャフト６０に対して相対回転し得るように配設した場合、そのキャリア４０の回転に伴い夫々の遊星ボール５０が自転と公転を始める。そして、この無段変速機１においては、その夫々の遊星ボール５０の回転によって、各遊星ボール５０と第１回転部材１０との間、各遊星ボール５０と第２回転部材２０との間、各遊星ボール５０とサンローラ３０との間にも摩擦力が発生し、その第１回転部材１０と第２回転部材２０とサンローラ３０も回転を始める。

ところで、遊星ボール５０における第１回転部材１０との接触部分においては、第１回転部材１０が回転し始めたときに、その回転方向と同じ向きの接線方向の摩擦力が加わる。そして、その接触部分は、遊星ボール５０の外周面上において遊星ボール５０の重心からずらした位置にある。これが為、その摩擦力は遊星ボール５０において偏心荷重となるので、その摩擦力が加わった際には、その重心を中心にした回転モーメント（以下、「スピンモーメント」という。）が遊星ボール５０に発生する。更に、この無段変速機１の動作中においては、図４に示すように、遊星ボール５０における第１回転部材１０との接触部分と第２回転部材２０との接触部分とに逆方向の摩擦力が定常的に発生している。例えば、第１回転部材１０を入力側、第２回転部材２０を出力側とした場合、第１回転部材１０との接触部分においては、第１回転部材１０の回転方向と同じ向きの接線方向の摩擦力となり、第２回転部材２０との接触部分においては、第２回転部材２０の回転方向とは逆向きの接線方向の摩擦力となる。これが為、遊星ボール５０には、その摩擦力の向きの違いによって、重心を中心にしたスピンモーメントが発生する。

ここで、無段変速機１においては、遊星ボール５０の傾転動作を円滑にする為に、その傾転動作の際に動作させる部材間に隙間を設けている。例えば、この例示においては、上述した支持軸５１の夫々の球体５１ａ，５１ｂと第１及び第２の円盤部４１，４２の夫々の溝４１ａ，４２ａとの間に隙間を設けている。これが為、遊星ボール５０は、上記のスピンモーメントが発生した場合に、その隙間に応じた量だけスピンモーメントの方向へと傾いてしまう。つまり、スピンモーメントの方向は上述した第１回転中心軸Ｒ１と第２回転中心軸Ｒ２とを含む平面に沿うものではないので、その際には、その隙間とスピンモーメントによって、第２回転中心軸Ｒ２がその平面内から外れてしまう。これにより、遊星ボール５０の回転方向は、図４に示すように、その第２回転中心軸Ｒ２の傾きに応じてずれるので、理想ボール回転方向に比べてトルク伝達効率の低下したものとなる。そして、その際、サンローラ３０と遊星ボール５０との間には、スキューが発生する。故に、サンローラ３０には、遊星ボール５０のスピンモーメントに応じた、換言するならば図５に示すサンローラ３０の速度ベクトルと遊星ボール５０の速度ベクトルのずれに応じた軸線方向のスラスト力が遊星ボール５０から加わる。そのスラスト力の向きは、スピンモーメントのモーメント方向に基づき決まる。更に、同様のスキューは、第１及び第２の回転部材１０，２０と遊星ボール５０との間においても発生する。従って、スピンモーメント発生時の無段変速機１においては、サンローラ３０と夫々の遊星ボール５０との間に、更には第１及び第２の回転部材１０，２０と夫々の遊星ボール５０との間に各々スラスト力が発生し、それらが熱として逸散してしまうので、トルクの伝達効率が低下してしまう。尚、その隙間を小さくすることでトルクの伝達効率の低下代を狭めることができるが、その反面、遊星ボール５０に傾転力を発生させる為に過大な力を要するので、傾転機構の駆動部の大型化、延いては無段変速機１の大型化を招いてしまう。

そこで、本実施例の無段変速機１には、スピンモーメント発生時の遊星ボール５０の回転中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）の傾きを抑え、遊星ボール５０の回転方向を理想ボール回転方向に近づける又は理想ボール回転方向に一致させるよう修正するボール回転方向修正装置を設ける。

例えば、図４及び図５に示す正駆動時（第１回転部材１０にトルクが入力され、そのトルクの向きに第１回転部材１０が回転しているとき）には、反時計回りのスピンモーメントが発生するので、遊星ボール５０が回転しながら支持軸５１を反時計回りに傾動させる。これに伴い傾いた第２回転中心軸Ｒ２を理想回転中心軸（図４に一点鎖線で示す第２回転中心軸Ｒ２）に戻す為には、その傾動方向とは逆向きに支持軸５１を押し動かせばよく、そのような押動の実現が可能な押圧力を支持軸５１に作用させればよい。従って、ボール回転方向修正装置には、その押圧力を発生させる押動部を設ける。

その押動部は、自身の軸線方向への移動に伴い、傾動方向とは逆向きに支持軸５１を押し動かすものとする。この押動部は、傾いた第２回転中心軸Ｒ２を少しでもスピンモーメント発生前の理想回転中心軸に近づけるよう設定する。より好ましくは、スピンモーメントの発生中に第２回転中心軸Ｒ２を理想回転中心軸に一致させ続けることができるよう押動部を設定する。具体的に、この押動部は、支持軸５１の夫々の突出端部（ここでは球体５１ａ，５１ｂ）の内の少なくとも一方に対して上記の押動方向への動きを為す押圧力を加えるものである。例えば、この押動部には、支持軸５１を傾動方向とは逆向きに押動すべく傾斜させた傾斜面を利用する。その傾斜面は、スピンモーメントに応じた支持軸５１の傾動に伴い球体５１ａ（５１ｂ）が接触する接触面である。この傾斜面は、スピンモーメントの発生に伴い押動部が遊星ボール５０に近づくのであれば、その押動部の移動に従って徐々に支持軸５１を傾動方向とは逆向きへと押し戻す形状に設定する。一方、この傾斜面は、スピンモーメントの発生に伴い押動部が遊星ボール５０から離れるのであれば、その押動部の移動に従って徐々に支持軸５１を傾動方向とは逆向きへと押し戻す形状に設定すればよい。

ここで、この無段変速機１においては、遊星ボール５０からサンローラ３０にスラスト力が加えられると、そのスラスト力がラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２とスナップリングＳＲ１を介して可動シャフト６２に伝わる。これにより、その可動シャフト６２は、固定シャフト６１に対してスラスト力に応じた軸線方向への相対移動を行うことができる。この可動シャフト６２には、軸線方向へと一体になって移動できるようにスナップリングＳＲ３，ＳＲ４を介して第２円盤部４２が配設されている。従って、この無段変速機１においては、サンローラ３０にスラスト力が加えられた際に、そのスラスト力に応じた軸線方向へと第２円盤部４２が可動シャフト６２と共に移動する。その第２円盤部４２の移動は、第１円盤部４１だけでなく、夫々の遊星ボール５０や支持軸５１に対する軸線方向への相対移動である。例えば、正駆動時には紙面左側から右側に向かうスラスト力がサンローラ３０に加わるので、第２円盤部４２は、第１円盤部４１、夫々の遊星ボール５０や支持軸５１に近づく。この無段変速機１においては、サンローラ３０、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２、スナップリングＳＲ１〜ＳＲ４、可動シャフト６２及び第２円盤部４２がスラスト力を押動部に伝えるスラスト力伝達部として働く。故に、ボール回転方向修正装置は、押圧部とスラスト力伝達部とを備えることとなる。

本実施例のボール回転方向修正装置は、この第２円盤部４２のスラスト力に応じた動きを利用することとし、この第２円盤部４２に上記の押動部を設ける。この第２円盤部４２には、支持軸５１の球体５１ｂとの接触が可能な接触面として溝４２ａが既に存在している。これが為、押動部には、その溝４２ａの壁面を利用する。ここでは、スピンモーメントの発生に伴い球体５１ｂが接触する溝４２ａの壁面を図４に示すように傾斜させ、その傾斜面４２ａ１を押動部として利用する。

正駆動時には、図６に示すように、第２円盤部４２が押圧部の可動部材たる可動シャフト６２と共に矢印Ａの軸線方向へと移動して各遊星ボール５０に近づくので、その傾斜面４２ａ１が各遊星ボール５０に近づきながら球体５１ｂを支持軸５１の傾動方向とは逆向きに押し動かす。従って、この無段変速機１においては、第２回転中心軸Ｒ２を理想回転中心軸に近づける又は理想回転中心軸に一致させることが可能になり、スピンモーメントの発生に伴い傾く遊星ボール５０の回転方向を理想ボール回転方向に近づける又は理想ボール回転方向に一致させることができる。この無段変速機１においては、遊星ボール５０の回転方向を理想ボール回転方向に近づけることによって、第２回転中心軸Ｒ２の上記の平面に対するずれを小さくできるので、正駆動時のトルクの伝達効率の低下を抑えることができる。また、この無段変速機１においては、遊星ボール５０の回転方向を理想ボール回転方向に一致させることによって、第２回転中心軸Ｒ２を上記の平面内に収めることができるので、正駆動時のトルクの伝達効率の低下を適切に抑制できる。

以上示したように、この無段変速機１は、スピンモーメントの影響を抑えて、トルクの伝達効率の低下を抑えることができる。更に、この無段変速機１においては、押圧部を既存の第２円盤部４２の溝４２ａに設けており、スラスト力伝達部も既存のサンローラ３０等を利用している。また、その押圧部は、溝４２ａと球体５１ｂとの間の隙間を縮めるものでもない。これが為、この無段変速機１は、大型化を抑えつつトルク伝達効率の低下を抑制することができる。

ところで、この例示においては押圧部を第２円盤部４２に設けたが、その押圧部は、その第２円盤部４２とは別の部材に設けてもよく、この場合でも適切にトルク伝達効率の低下を抑制することができる。例えば、その別の部材としては、支持軸５１を介した遊星ボール５０の保持が可能で且つ伝達されたスラスト力により遊星ボール５０に対する軸線方向への相対移動が可能な保持部材を別途用意すればよい。

また、この例示においては正駆動時の押圧部について説明したが、その押圧部は、逆駆動時（正駆動中の第２回転部材２０に回転方向とは逆向きのトルクが入力されるとき）のものを用意してもよい。逆駆動時には、図７に示すように、正駆動時とは逆向きのスピンモーメントが発生するので、遊星ボール５０からサンローラ３０に加わるスラスト力も逆向きになる。これが為、逆駆動時の押圧部は、第２円盤部４２とは逆の第１円盤部４１に設ける。この逆駆動時の押圧部には、逆駆動時のスピンモーメントの発生に伴い球体５１ａが接触する第１円盤部４１の溝４１ａの壁面を図７に示すように傾斜させた傾斜面４１ａ１を利用する。その傾斜面４１ａ１は、正駆動時の傾斜面４２ａ１に対向する位置関係の壁面であり、その傾斜面４２ａ１と同等の傾斜角にする。また、この場合には、可動シャフト６２を第１円盤部４１側まで延長し、これらが一体になって軸線方向に移動できるようにする。尚、この場合、摩擦力を発生させる為の押圧部については、上述した第１円盤部４１に設けるものとは別形態のものを用いる。

逆駆動時には、図７に示すように、第１円盤部４１が可動シャフト６２と共に矢印Ｂの軸線方向へと移動して各遊星ボール５０に近づくので、傾斜面４１ａ１が各遊星ボール５０に近づきながら球体５１ａを支持軸５１の傾動方向とは逆向きに押し動かす。従って、この無段変速機１においては、第２回転中心軸Ｒ２を理想回転中心軸に近づける又は理想回転中心軸に一致させることが可能になり、スピンモーメントの発生に伴い傾く遊星ボール５０の回転方向を理想ボール回転方向に近づける又は理想ボール回転方向に一致させることができる。この無段変速機１においては、遊星ボール５０の回転方向を理想ボール回転方向に近づけることによって、第２回転中心軸Ｒ２の上記の平面に対するずれを小さくできるので、逆駆動時のトルクの伝達効率の低下を抑えることができる。また、この無段変速機１においては、遊星ボール５０の回転方向を理想ボール回転方向に一致させることによって、第２回転中心軸Ｒ２を上記の平面内に収めることができるので、逆駆動時のトルクの伝達効率の低下を適切に抑制できる。

以上のように、本発明に係る無段変速機は、トルクの伝達効率の低下を抑制させる技術に有用である。

１ 無段変速機
１０ 第１回転部材（第１回転要素）
２０ 第２回転部材（第２回転要素）
３０ サンローラ（第３回転要素）
４０ キャリア（第４回転要素）
４１ 第１円盤部
４１ａ１ 傾斜面
４１ａ 溝
４２ 第２円盤部
４２ａ１ 傾斜面
４２ａ 溝
５０ 遊星ボール（転動部材、第５回転要素）
５１ 支持軸
５１ａ，５１ｂ 球体
６０ シャフト（変速機回転軸）
６１ 固定シャフト
６２ 可動シャフト
Ｒ１ 第１回転中心軸
Ｒ２ 第２回転中心軸
ＲＢ１，ＲＢ２ ラジアル軸受
ＳＰ１，ＳＰ２ スプライン
ＳＲ１〜ＳＲ４ スナップリング

Claims (7)

1. 対向させて相対回転可能に配置した共通の第１回転中心軸を有する第１及び第２の回転要素と、
   前記第１回転中心軸とは別の第２回転中心軸を有する支持軸で回転自在に支持され、前記第１回転要素と前記第２回転要素とで挟持されて当該第１及び第２の回転要素との間におけるトルク伝達を可能にする転動部材と、
   前記転動部材を傾転させることで前記第１及び第２の回転要素の間の回転比を変化させる変速制御部と、
   軸線方向へと移動した際に、前記転動部材に発生しているスピンモーメントに応じた前記支持軸の傾動方向とは逆向きへと当該支持軸を押動する押動部と、
   前記転動部材に発生したスピンモーメントに基づき当該転動部材から加えられた前記軸線方向のスラスト力を前記押動部に伝えるスラスト力伝達部と、
   を設けたことを特徴とする無段変速機。
2. 前記押動部は、前記第２回転中心軸が前記スピンモーメントの発生前の理想回転中心軸に補正されるように前記支持軸を押動するものである請求項１記載の無段変速機。
3. 前記押動部は、前記支持軸を前記押動方向へと動かすべく傾斜させた当該支持軸との接触面である請求項１又は２に記載の無段変速機。
4. 前記スラスト力伝達部は、前記転動部材に対する前記スラスト力に応じた軸線方向への相対移動が可能で、且つ、前記押動部を前記軸線方向に一体となって移動させることが可能な可動部材を備える請求項１，２又は３に記載の無段変速機。
5. 前記第１回転中心軸を有すると共に当該第１回転中心軸を中心に放射状に複数個配置した前記転動部材の転動面となる外周面を有し、前記第１及び第２の回転要素に対する相対回転が可能な第３回転要素と、
   前記第１回転中心軸を有し、前記第１から第３の回転要素に対する相対回転が可能で且つ前記第１回転中心軸を中心にして前記各転動部材を回転させることが可能な第４回転要素と、
   を設け、
   前記第１から第４の回転要素の内の何れか１つを前記第１回転中心軸を中心にして回転させぬようにする請求項１から４の内の何れか１つに記載の無段変速機。
6. 前記押動部は、前記支持軸を介して前記転動部材を保持する保持部材に設ける請求項１から５の内の何れか１つに記載の無段変速機。
7. 前記支持軸を介して前記転動部材を保持する保持部材に前記押動部を設け、該保持部材を前記第４回転要素に備える請求項５記載の無段変速機。

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