JPWO2013042226A1

JPWO2013042226A1 - 無段変速機

Info

Publication number: JPWO2013042226A1
Application number: JP2013534530A
Authority: JP
Inventors: 大輔友松; 村上　新; 新村上; 小川　裕之; 裕之小川; 有希荒津
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: WO2013042226A1; JP5783260B2

Abstract

対向させて配置した第１及び第２の回転部材（１０，２０）と、放射状に複数配置して第１及び第２の回転部材（１０，２０）に挟持させた遊星ボール（５０）と、各遊星ボール（５０）を外周面上に配置したサンローラ（３０）と、支持軸（５１）の夫々の突出部を介して遊星ボール（５０）を傾転自在に保持したキャリア（４０）と、第１又は第２の回転部材（１０，２０）の内の少なくとも一方に設け、その回転部材に対して各遊星ボール（５０）側への軸力を加えるトルクカム（７０，８０）と、を備え、トルクカム（７０，８０）は、回転部材側の第１カム部（７１，８１）と、第２カム部（７２，８２）と、これらの間に配置した複数のローラ（７３，８３）と、その間に配置され、各ローラ（７３，８３）を保持する保持器（７４，８４）と、保持器（７４，８４）と第２カム部（７２，８２）の径方向内側に設けたガイド部（７５，８５）と、備えること。

Description

本発明は、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、その第１回転中心軸に対して放射状に複数配置した第２回転中心軸を有する転動部材と、を備え、第１回転要素と第２回転要素とに挟持された夫々の転動部材を傾転させることによって入出力間の変速比を無段階に変化させる無段変速機に関する。

従来、この種の無段変速機としては、所謂トラクション遊星ギヤ機構を備えたものが知られている。そして、そのトラクション遊星ギヤ機構には、第１及び第２の回転要素並びに各転動部材に加えて、各転動部材が外周面上に配置される第３回転要素と、支持軸を介して転動部材を傾転自在に保持する第４回転要素と、第１から第４の回転要素の回転中心となる変速機軸と、を備えたものがある。このトラクション遊星ギヤ機構では、各回転要素の内の何れか１つを変速機軸に対して固定する。この無段変速機は、その転動部材を傾転させることで入出力間の変速比を無段階に変化させる。更に、この無段変速機には、第１回転要素と第２回転要素の内の少なくとも一方を各転動部材に押し付けるトルクカムが用意されたものもある。そのトルクカムは、第１カム部材、第２カム部材、第１カム部材と第２カム部材とに挟まれた複数個のローラ及び各ローラを保持する保持器を備える。

例えば、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。この無段変速機においては、入力ディスク（第１回転要素）と入力軸とで軸線方向にて挟まれた位置にトルクカムが配設されている。その入力ディスクの径方向内側部分には、軸線方向で且つトルクカム側に向けて突出させた環状部が形成されている。この無段変速機においては、その環状部の外周面がトルクカムの保持器の内周面で覆われており、その環状部の外周面で保持器を案内する。また、下記の特許文献２には、この種の無段変速機において、トルクカムの保持器の径方向外側部分にリング（第１又は第２の回転要素）側に向けて突出させた環状部を形成し、その環状部の内周面でリングの外周面を覆ったものが開示されている。この無段変速機では、リングの外周面で保持器を案内する。

米国特許第７６７０２４３号明細書米国特許出願公開第２０１０／００９３４８５号明細書

このように、従来の無段変速機においては、トルクカムの保持器を案内する環状部が保持器やディスク（リング）に対して径方向外側又は径方向内側に設けられている。しかしながら、その環状部を径方向外側に設けた場合には、無段変速機の径方向の体格が大きくなってしまう。一方、径方向内側に設けた場合には、無段変速機の径方向の体格の増大を抑えることはできるが、その環状部をディスク（リング）の径方向内側で且つ軸線方向にてディスク（リング）とトルクカムとの間に配置することによって、無段変速機の軸線方向長さを増大させてしまう又は転動部材の傾転角（つまり変速比）の振り幅を狭めてしまう虞がある。例えば、ディスク（リング）の径方向内側部分に環状部を設けた場合には、その環状部の厚さ分だけディスク（リング）の内径が小さくなるので、転動部材から突出させている支持軸がディスク（リング）と接触することを避ける為、転動部材の傾転角の振り幅を小さくして、変速比巾（最大変速比と最小変速比との間）を狭めなければならない可能性がある。故に、十分な変速比巾を確保する為には、例えば特許文献１の様に、ディスク（リング）を転動部材から離れる軸線方向へと延設し、その延設部の径方向内側部分に環状部を設ける必要があり、無段変速機の軸線方向長さの増大を招いてしまう。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、体格の大型化を抑えつつ十分な変速比巾の確保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、本発明は、回転中心となる変速機軸と、前記変速機軸上で対向させて配置した共通の第１回転中心軸を有する相対回転可能な第１及び第２の回転要素と、前記第１回転中心軸と平行な第２回転中心軸を有し、該第１回転中心軸を中心にして放射状に複数配置して前記第１及び第２の回転要素に挟持させた転動部材と、前記第２回転中心軸を有し、前記転動部材から両端を突出させた当該転動部材の支持軸と、前記第１回転中心軸に対して前記各転動部材を傾転させることで入出力間の変速比を変える変速装置と、前記各転動部材を外周面上に配置し、前記変速機軸並びに前記第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、前記支持軸の夫々の突出部を介して前記転動部材を傾転自在に保持し、前記変速機軸及び前記第１から第３の回転要素に対する相対回転が可能な第４回転要素と、前記第１又は第２の回転要素の内の少なくとも一方に設け、該回転要素に対して前記各転動部材側への軸力を加えるトルクカムと、を備える。そして、前記トルクカムは、自らの配設対象となる回転要素側に設けた第１カム部と、該第１カム部に対して前記第１回転中心軸を中心とする相対回転が可能な第２カム部と、該第１カム部と当該第２カム部との間に配置した複数の回動部材と、前記第１カム部と前記第２カム部との間に配置され、該各回動部材を保持する保持器と、該保持器と前記第２カム部の径方向内側に設けたガイド部と、備えることを特徴としている。

ここで、前記ガイド部は、前記保持器の径方向内側部分から前記第２カム部に向けて延設し、その外周面が前記第２カム部の内周面で覆われるように形成した延設部であることが望ましい。

また、前記ガイド部は、前記第２カム部の径方向内側部分から前記保持器の径方向内側まで延設し、その外周面が前記保持器の内周面で覆われるように形成した延設部であることが望ましい。

本発明に係る無段変速機は、ガイド部を保持器の径方向内側に設けているので、径方向の体格の大型化を抑えることができる。更に、この無段変速機においては、そのガイド部を保持器と第２カム部の径方向内側に設けているので、傾転した支持軸のガイド部への接触を回避でき、そのガイド部が転動部材の傾転動作を妨げないので、軸線方向長さを増大させることなく、十分な変速比巾を確保することができる。従って、この無段変速機に依れば、そのようなガイド部を設けたとしても、径方向や軸線方向への体格の大型化を招かずに、十分な変速比巾を確保することができる。

図１は、本発明に係る無段変速機の実施例の構成を示す部分断面図である。図２は、トルクカムを径方向内側から観た図である。図３は、ガイド部とガイド部による各部の隙間について説明する図である。図４は、キャリアにおける支持軸のガイド部について説明する図である。図５は、アイリスプレートについて説明する図である。図６は、他の形態のガイド部とガイド部による各部の隙間について説明する図である。

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６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。本実施例においては、トラクション遊星ギヤ機構（ボールプラネタリ式無段変速機構）を備えた無段変速機についての説明を行う。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の主要部を成すトラクション遊星ギヤ機構は、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を中心にして放射状に複数個配置され、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を各々有する転動部材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軸としてのシャフト６０と、を備える。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、転動部材５０を傾転させることによって、入出力間の変速比γ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、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、対向させて配置した第１回転要素１０と第２回転要素２０とで夫々の転動部材５０を挟持すると共に、その夫々の転動部材５０を第３回転要素３０の外周面上に配設し、第４回転要素４０で夫々の転動部材５０を傾転自在に保持する。そして、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の全てがシャフト６０に対して相対回転可能なものもあれば、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０の内の何れか１つをシャフト６０に対して相対回転できぬ固定要素とするものもある。以下においては、固定要素を有する後者を例に挙げて説明する。そのシャフト６０は、図示しない筐体や車体等における無段変速機１の固定部に固定したものであり、その固定部に対して相対回転させぬよう構成した円筒状又は円柱状の固定軸である。

この無段変速機１では、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０の内の固定要素とならないものの間で各転動部材５０を介したトルクの伝達を行う。従って、第１から第４の回転要素１０，２０，３０，４０は、固定要素とならないものの内の何れか１つがトルク（動力）の入力部となり、これとは別の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γ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転動部材５０に押し付けることによって、第１から第３の回転要素１０，２０，３０と転動部材５０との間に適切な接線力（トラクション力）を発生させる。また、この無段変速機１は、夫々の転動部材５０を自身の第２回転中心軸Ｒ２と第１回転中心軸Ｒ１とを含む傾転平面上で傾転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がトラクション遊星ギヤ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と第４回転要素４０は、各々トラクション遊星ギヤ機構におけるサンローラとキャリアとして機能する。また、転動部材５０は、トラクション遊星ギヤ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。転動部材５０については、「遊星ボール５０」と云う。以下の例示では、キャリア４０を固定要素とし、シャフト６０に固定する。

第１及び第２の回転部材１０，２０は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円盤部材（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、双方とも円環部材とする。

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との接触点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θが同じ角度になるようにしている。その接触角θとは、基準から各遊星ボール５０との接触点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（押圧力）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（法線力）が加わるように形成されている。

この例示においては、第１回転部材１０を無段変速機１の正駆動時におけるトルク入力部として作用させ、第２回転部材２０を無段変速機１の正駆動時におけるトルク出力部として作用させる。従って、その第１回転部材１０には入力軸（第１回転軸）１１が連結され、第２回転部材２０には出力軸（第２回転軸）２１が連結される。その入力軸１１と出力軸２１は、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、この入力軸１１と出力軸２１は、その相互間においても軸受Ｂ１やスラスト軸受ＴＢを介して周方向の相対回転を行うことができる。

入力軸１１は、筒状部１１ａと円盤部１１ｂとを備え、無段変速機全体から観てトルク入力部としての第１回転部材１０側に配置する。この入力軸１１は、筒状部１１ａと円盤部１１ｂとを有する一体成型されたものであってもよく、筒状部１１ａと円盤部１１ｂとをボルト等の固定部材で接続したものであってもよい。

筒状部１１ａは、円筒状又は円柱状の回転軸１２を径方向外側から覆い、且つ、この回転軸１２に固定される円筒状のものであり、その中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させている。この例示では、筒状部１１ａの内周面と回転軸１２の外周面との間にスプライン軸受が形成されており、筒状部１１ａと回転軸１２とがスプライン嵌合によって固定される。その回転軸１２とは、シャフト６０の一端に同心上に配置された入力用の回転軸であり、軸受（例えばころ軸受やニードル軸受等）Ｂ１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。従って、この例示の入力軸１１は、筒状部１１ａが固定された回転軸１２と軸受Ｂ１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になる。

円盤部１１ｂは、筒状部１１ａの一端から径方向外側に向けて延設した円盤状のものであり、その中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させている。この円盤部１１ｂは、その外径が第１回転部材１０の外径と略同等の大きさになるよう成形する。

出力軸２１は、第１筒状部２１ａと、円盤部２１ｂと、第２筒状部２１ｃと、を備える。この出力軸２１は、第１筒状部２１ａと円盤部２１ｂと第２筒状部２１ｃとを有する一体成型されたものであってもよく、第１筒状部２１ａと円盤部２１ｂと第２筒状部２１ｃとをボルト等の固定部材で接続したものであってもよい。

第１筒状部２１ａは、第１及び第２の回転部材１０，２０を径方向外側から覆う円筒状のものであり、その中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させている。更に、この第１筒状部２１ａは、後述する軸力発生部７０や入力軸１１の円盤部１１ｂについても径方向外側から覆うよう軸線方向に延設されている。

円盤部２１ｂは、その第１筒状部２１ａの延設端部から径方向内側で且つ入力軸１１の筒状部１１ａの外周面に向けて延設した円盤状のものであり、その中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させている。つまり、この円盤部２１ｂは、入力軸１１の円盤部１１ｂに対して対向させて配置されている。

第２筒状部２１ｃは、入力軸１１の筒状部１１ａを径方向外側から覆った円筒状のものであり、その中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させて円盤部２１ｂの内径側から軸線方向に延設されている。

この無段変速機１においては、第２筒状部２１ｃの内周面と筒状部１１ａの外周面との間に軸受（例えばころ軸受やニードル軸受等）Ｂ２が配設されている。また、入力軸１１と出力軸２１の夫々の円盤部１１ｂ，２１ｂの間には、スラスト軸受（ここではスラストころ軸受やスラストニードル軸受）ＴＢが配設されている。従って、出力軸２１は、その軸受Ｂ２やスラスト軸受ＴＢを介して入力軸１１に対する相対回転を行うことができる。

この無段変速機１においては、入力軸１１と第１回転部材１０との間及び出力軸２１と第２回転部材２０との間に、軸線方向に向けた軸力を発生させる軸力発生部７０，８０が夫々設けられている。その軸力は、第１回転部材１０や第２回転部材２０を各遊星ボール５０に押し付ける為の押圧力になる。ここでは、その軸力発生部７０，８０としてトルクカムを利用する。トルクカムは、軸線方向にて対向する環状の第１及び第２のカム部材と、その第１及び第２のカム部材のカム面に挟まれた複数個の回動部材（ローラ）と、各ローラを保持する保持器と、を備える。第１及び第２のカム部材は、ローラの転動面に当接するカム面が形成された環状のカム部を有する。以下、軸力発生部７０，８０を各々「トルクカム７０，８０」と云う。

入力側のトルクカム７０は、自らの配設対象となる回転要素側に設けた第１カム部７１と、その回転要素側に対してトルクカム７０を挟んで軸線方向で対向する側の部位に設けた第２カム部７２と、を備える。この入力側のトルクカム７０は、第１回転部材１０と入力軸１１における円盤部１１ｂの径方向外側部分との間に配置する。従って、ここでは、その第１回転部材１０側が自らの配設対象となる回転要素側となり、入力軸１１側が当該回転要素側に対してトルクカム７０を挟んで軸線方向で対向する側となる。このトルクカム７０は、第１回転部材１０に対して第１カム部材を一体になって回転するよう取り付けると共に、円盤部１１ｂの径方向外側部分に対して第２カム部材を一体になって回転するよう取り付けてもよい。但し、この例示では、第１回転部材１０と第１カム部材とを一体成形すると共に、円盤部１１ｂの径方向外側部分と第２カム部材とを一体成形する。つまり、ここでは、図２や図３に示すように、第１回転部材１０に第１カム部材の第１カム部７１を形成すると共に、円盤部１１ｂの径方向外側部分に第２カム部材の第２カム部７２を形成する。この第１及び第２のカム部７１，７２の間に配置されたローラ７３は、同様にその間に配置された環状の保持器７４によって回転自在に保持される。このトルクカム７０は、第１及び第２のカム部７１，７２とローラ７３とが互いに係合しあうことで、第１回転部材１０と入力軸１１との間で軸力を発生させると共に回転トルクを伝達させ、これらを一体になって回転させる。

ここで、このトルクカム７０には、その保持器７４と入力軸１１側の第２カム部７２の径方向内側に、各ローラ７３を保持器７４と共に第２カム部７２に沿って周方向へと案内するガイド部７５を設ける。つまり、そのガイド部７５は、保持器７４の径方向内側で且つ当該保持器７４と第２カム部７２との間に渡る領域に設ける。本実施例のガイド部７５は、保持器７４の径方向内側部分から第２カム部７２に向けて延設し、その外周面が第２カム部７２の内周面で覆われるように形成した環状の延設部である。この例示では、ガイド部７５の外周面を第２カム部７２の内周面に当接させている。

出力側のトルクカム８０についても、入力側と同様に構成する。この出力側のトルクカム８０は、自らの配設対象となる回転要素側に設けた第１カム部８１と、その回転要素側に対してトルクカム８０を挟んで軸線方向で対向する側の部位に設けた第２カム部８２と、を備える。このトルクカム８０は、第２回転部材２０と出力軸２１との間に配置する。従って、ここでは、その第２回転部材２０側が自らの配設対象となる回転要素側となり、出力軸２１側が当該回転要素側に対してトルクカム８０を挟んで軸線方向で対向する側となる。ここで、この出力側のトルクカム８０は、環状部材２２を介して出力軸２１に連結される。その環状部材２２は、出力軸２１の第１筒状部２１ａの他端（上記の延設端部とは逆側の端部）に例えばボルト等の固定部材で接続する。この環状部材２２は、第１筒状部２１ａよりも径方向内側に延設されている。トルクカム８０は、その延設された環状部材２２の径方向内側部分と第２回転部材２０との間に配置する。このトルクカム８０は、入力側と同様に、第２回転部材２０に対して第１カム部材を一体になって回転するよう取り付けると共に、環状部材２２の径方向内側部分に対して第２カム部材を一体になって回転するよう取り付けてもよい。また、このトルクカム８０は、第２回転部材２０と第１カム部材とを一体成形すると共に、環状部材２２の径方向内側部分と第２カム部材とを一体成形してもよい。つまり、ここでは、図２に示すように、第２回転部材２０に第１カム部材の第１カム部８１を形成すると共に、環状部材２２の径方向内側部分に第２カム部材の第２カム部８２を形成してもよい。ここでは、入力側に合わせて後者を適用する。このトルクカム８０においては、その第１及び第２のカム部８１，８２の間にローラ８３を配置する。各ローラ８３は、第１及び第２のカム部８１，８２の間に配置された環状の保持器８４によって回転自在に保持される。このトルクカム８０は、第１及び第２のカム部８１，８２とローラ８３とが互いに係合しあうことで、第２回転部材２０と出力軸２１との間で軸力を発生させると共に回転トルクを伝達させ、これらを一体になって回転させる。

ここで、このトルクカム８０にも、入力側と同様に、その保持器８４と出力軸２１側の第２カム部８２の径方向内側に、各ローラ８３を保持器８４と共に第２カム部８２に沿って周方向へと案内するガイド部８５を設ける。つまり、そのガイド部８５は、保持器８４の径方向内側で且つ当該保持器８４と出力軸２１側の第２カム部８２との間に渡る領域に設ける。本実施例のガイド部８５は、保持器８４の径方向内側部分から第２カム部８２に向けて延設し、その外周面が第２カム部８２の内周面で覆われるように形成した環状の延設部である。この例示では、ガイド部８５の外周面を第２カム部８２の内周面に当接させている。

このように、この無段変速機１においては、夫々のガイド部７５，８５を保持器７４，８４の径方向内側に設けている。従って、この無段変速機１は、図３に示すように、第１回転部材１０や入力軸１１の円盤部１１ｂと出力軸２１の第１筒状部２１ａとの間の隙間ＣＬ１を狭めることができる。更に、この無段変速機１は、第２回転部材２０と出力軸２１の第１筒状部２１ａとの間の隙間ＣＬ２についても狭めることができる。故に、この無段変速機１は、ガイド部７５，８５を設けながらも、径方向の体格の大型化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、そのガイド部７５を保持器７４と入力軸１１側の第２カム部７２の径方向内側に設け、且つ、そのガイド部８５を保持器８４と出力軸２１側の第２カム部８２の径方向内側に設けている。つまり、この無段変速機１では、第１回転部材１０と第２回転部材２０よりも軸線方向で外側（遊星ボール５０から離れる方向）に各ガイド部７５，８５を配置している。従って、この無段変速機１においては、図３に示すように、傾転した下記の支持軸５１のガイド部７５，８５への接触を回避でき、その支持軸５１とガイド部７５，８５との間に隙間ＣＬ３を確保することができる。故に、この無段変速機１は、ガイド部７５，８５が遊星ボール５０の傾転動作を妨げないので、軸線方向長さを増大させることなく、十分な変速比巾を確保することができる。

尚、この無段変速機１においては、第１回転部材１０をトルク入力部とし、且つ、第２回転部材２０をトルク出力部とすることも可能であり、その場合、入力軸１１として設けているものを出力軸として利用し、出力軸２１として設けているものを入力軸として利用する。また、サンローラ３０やキャリア４０をトルク入力部やトルク出力部として用いる場合には、サンローラ３０やキャリア４０に対して別途構成した入力軸や出力軸を連結する。

サンローラ３０は、シャフト６０と同心上に配置され、このシャフト６０に対する周方向への相対回転を行う。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。

この例示では、サンローラ３０を第１分割構造体３１と第２分割構造体３２の２分割構造にしており、第１分割構造体３１と第２分割構造体３２の夫々が各遊星ボール５０との接点を有している。その理由は、サンローラ３０と遊星ボール５０との間のスピン損失を低減させ、動力伝達効率の低下を抑えることができるからである。その夫々の接点は、各遊星ボール５０の重心からの距離が同一で、且つ、第１回転中心軸Ｒ１からの距離も同一となる位置に存在している。

第１分割構造体３１は、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２を介してシャフト６０に取り付けられる第１環状部材３１ａと、各遊星ボール５０との一方の接点を有する第２環状部材３１ｂと、を備える。その第１環状部材３１ａと第２環状部材３１ｂとは、例えばボルト等の固定部材で接続され、一体になってシャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。第１環状部材３１ａは、第２環状部材３１ｂよりも軸線方向に長く、その外周面上に例えばアンギュラ軸受ＡＢを介して第２環状部材３１ｂを配置する。これにより、この無段変速機１においては、第２環状部材３１ｂが第１環状部材３１ａに対して周方向に相対回転することができ、且つ、そのアンギュラ軸受ＡＢがスラスト荷重を吸収して、サンローラ３０と遊星ボール５０との間の損失エネルギが小さくなるので、動力伝達効率の低下を抑えることができる。

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。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の両端は、遊星ボール５０から突出させておく。

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とを含む傾転平面内において、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、その傾転平面内で遊星ボール５０の中心を支点にして行われる。

キャリア４０は、夫々の遊星ボール５０の傾転動作を妨げないように支持軸５１の夫々の突出部を保持する。このキャリア４０は、例えば、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた第１及び第２の円盤部４１，４２を有するものである。その第１及び第２の円盤部４１，４２は、互いに対向させ、その間にサンローラ３０や遊星ボール５０が配置できるよう間隔を空けて配置する。このキャリア４０は、第１及び第２の円盤部４１，４２の内径側をシャフト６０の外径側に固定し、そのシャフト６０に対する周方向への相対回転や軸線方向への相対移動が行えないようにしている。

この無段変速機１には、夫々の遊星ボール５０の傾転時に支持軸５１を傾転方向へと案内する為のガイド部４３，４４が設けられている。この例示では、そのガイド部４３，４４をキャリア４０に設ける。ガイド部４３，４４は、遊星ボール５０から突出させた支持軸５１を傾転方向に向けて案内する径方向のガイド溝やガイド孔であり、第１及び第２の円盤部４１，４２の夫々の対向する部分に遊星ボール５０毎に形成する（図４）。つまり、全てのガイド部４３，４４は、軸線方向（例えば図１の矢印Ａの方向）から観ると夫々に放射状を成している。

この無段変速機１においては、夫々の遊星ボール５０の傾転角が基準位置、即ち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２回転部材２０に対する第１回転部材１０の回転比（回転速度又は回転数の比）が１となり、変速比γが１になっている。例えば、第１及び第２の回転部材１０，２０の回転速度を各々「Ｖ１」、「Ｖ２」とすると、その回転比は、「Ｖ１／Ｖ２」になる。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、支持軸５１の中心軸（第２回転中心軸Ｒ２）から第１回転部材１０との接触点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との接触点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２回転部材２０に対する第１回転部材１０の回転比（変速比γ）を無段階に変化させることができる。尚、ここでの増速時（γ＜１）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（γ＞１）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、その変速比γを変える変速装置が設けられている。変速比γは遊星ボール５０の傾転角の変化に伴い変わるので、その変速装置としては、夫々の遊星ボール５０を傾転させる傾転装置を用いる。ここでは、この変速装置が円盤状のアイリスプレート（傾転要素）９０を備えている。

そのアイリスプレート９０は、例えば径方向内側の軸受を介してシャフト６０に取り付けられており、そのシャフト６０に対して第１回転中心軸Ｒ１を中心とする相対回転を行える。その相対回転には、図示しないモータ等のアクチュエータ（駆動部）を用いる。この駆動部の駆動力は、図５に示すウォームギヤ９１を介してアイリスプレート９０の外周部分に伝えられる。

このアイリスプレート９０は、夫々の遊星ボール５０の入力側（第１回転部材１０との接触部側）又は出力側（第２回転部材２０との接触部側）で且つキャリア４０の外側又は内側に配置する。この例示では、出力側で且つキャリア４０の内側、つまりサンローラ３０及び各遊星ボール５０と第２円盤部４２との間に配置している。このアイリスプレート９０には、支持軸５１の一方の突出部が挿入される絞り孔（アイリス孔）９２を形成する。その絞り孔９２は、径方向内側の端部が起点の径方向を基準線Ｌと仮定する場合、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて基準線Ｌから周方向に離れていく弧状になっている（図５）。尚、その図５は、図１の矢印Ａの方向から観た図である。

支持軸５１の一方の突出部は、アイリスプレート９０が図５の紙面時計回り方向に回転することで、絞り孔９２に沿ってアイリスプレート９０の中心側に移動する。その際、支持軸５１の夫々の突出部がキャリア４０のガイド溝４３，４４に挿入されているので、絞り孔９２に挿入されている一方の突出部は、径方向内側に移動する。また、その一方の突出部は、アイリスプレート９０が図５の紙面反時計回り方向に回転することで、絞り孔９２に沿ってアイリスプレート９０の外周側に移動する。その際、この一方の突出部は、ガイド溝４３，４４の作用によって径方向外側に移動する。このように、支持軸５１は、ガイド溝４３，４４と絞り孔９２によって径方向に移動できる。従って、遊星ボール５０は、上述した傾転動作が可能になる。

以上示したように、本実施例の無段変速機１は、ガイド部７５を保持器７４と入力軸１１側の第２カム部７２の径方向内側に配置し、且つ、そのガイド部８５を保持器８４と出力軸２１側の第２カム部８２の径方向内側に配置している。これが為、この無段変速機１は、そのようなガイド部７５，８５を設けたとしても、径方向や軸線方向への体格の大型化を招かずに、十分な変速比巾を確保することができる。

ところで、本実施例では環状のガイド部７５，８５を示したが、ガイド部７５，８５は、例えば、保持器７４，８４の径方向内側部分から第２カム部７２，８２に向けて延設し、その外周面が第２カム部７２，８２の内周面で覆われるように形成した複数の弧状の延設部であってもよい。この場合、夫々の弧状のガイド部７５，８５は、その外径や内径を同じ大きさのものにする。また、その弧状の延設部については、略等間隔で且つ第１回転中心軸Ｒ１を中心にした放射状に配置することが望ましい。

また、本実施例では、保持器７４の径方向内側部分から第２カム部７２に向けて延設し、その外周面が第２カム部７２の内周面で覆われるように形成したガイド部７５と、保持器８４の径方向内側部分から第２カム部８２に向けて延設し、その外周面が第２カム部８２の内周面で覆われるように形成したガイド部８５と、を設けている。無段変速機１においては、そのガイド部７５，８５に替えて、図６に示すガイド部１７５，１８５を適用してもよく、そのガイド部７５，８５が適用された場合と同様の効果を得ることができる。

入力側のガイド部１７５は、第２カム部７２の径方向内側部分から保持器７４の径方向内側まで延設し、その外周面が保持器７４の内周面で覆われるように形成した環状の延設部又は複数の弧状の延設部である。一方、出力側のガイド部１８５は、第２カム部８２の径方向内側部分から保持器８４の径方向内側まで延設し、その外周面が保持器８４の内周面で覆われるように形成した環状の延設部又は複数の弧状の延設部である。尚、その弧状の延設部については、略等間隔で且つ第１回転中心軸Ｒ１を中心にした放射状に配置することが望ましい。

１無段変速機
１０第１回転部材（第１回転要素）
１１入力軸
１１ａ筒状部
１１ｂ円盤部
２０第２回転部材（第２回転要素）
２１出力軸
２１ａ第１筒状部
２１ｂ円盤部
２１ｃ第２筒状部
２２環状部材
３０サンローラ（第３回転要素）
４０キャリア（第４回転要素）
５０遊星ボール（転動部材）
５１支持軸
６０シャフト（変速機軸）
７０，８０トルクカム（軸力発生部）
７１，８１第１カム部
７２，８２第２カム部
７３，８３ローラ
７４，８４保持器
７５，８５，１７５，１８５ガイド部
９０アイリスプレート
Ｒ１第１回転中心軸
Ｒ２第２回転中心軸

上記目的を達成する為、本発明は、回転中心となる変速機軸と、前記変速機軸上で対向させて配置した共通の第１回転中心軸を有する相対回転可能な第１及び第２の回転要素と、前記第１回転中心軸と平行な第２回転中心軸を有し、該第１回転中心軸を中心にして放射状に複数配置して前記第１及び第２の回転要素に挟持させた転動部材と、前記第２回転中心軸を有し、前記転動部材から両端を突出させた当該転動部材の支持軸と、前記第１回転中心軸に対して前記各転動部材を傾転させることで入出力間の変速比を変える変速装置と、前記各転動部材を外周面上に配置し、前記変速機軸並びに前記第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、前記支持軸の夫々の突出部を介して前記転動部材を傾転自在に保持し、前記変速機軸及び前記第１から第３の回転要素に対する相対回転が可能な第４回転要素と、前記第１又は第２の回転要素の内の少なくとも一方に設け、該回転要素に対して前記各転動部材側への軸力を加えるトルクカムと、を備える。そして、前記トルクカムは、自らの配設対象となる回転要素側に設け、前記転動部材の傾転に伴い前記支持軸の端部が近づく内周面を有する第１カム部と、該第１カム部に対して前記第１回転中心軸を中心とする相対回転が可能な第２カム部と、該第１カム部と当該第２カム部との間に配置した複数の回動部材と、前記第１カム部と前記第２カム部との間に配置され、該各回動部材を保持する保持器と、該保持器と前記第２カム部の径方向内側に設けたガイド部と、備えることを特徴としている。

Claims

回転中心となる変速機軸と、
前記変速機軸上で対向させて配置した共通の第１回転中心軸を有する相対回転可能な第１及び第２の回転要素と、
前記第１回転中心軸と平行な第２回転中心軸を有し、該第１回転中心軸を中心にして放射状に複数配置して前記第１及び第２の回転要素に挟持させた転動部材と、
前記第２回転中心軸を有し、前記転動部材から両端を突出させた当該転動部材の支持軸と、
前記第１回転中心軸に対して前記各転動部材を傾転させることで入出力間の変速比を変える変速装置と、
前記各転動部材を外周面上に配置し、前記変速機軸並びに前記第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、
前記支持軸の夫々の突出部を介して前記転動部材を傾転自在に保持し、前記変速機軸及び前記第１から第３の回転要素に対する相対回転が可能な第４回転要素と、
前記第１又は第２の回転要素の内の少なくとも一方に設け、該回転要素に対して前記各転動部材側への軸力を加えるトルクカムと、
を備え、
前記トルクカムは、自らの配設対象となる回転要素側に設けた第１カム部と、該第１カム部に対して前記第１回転中心軸を中心とする相対回転が可能な第２カム部と、該第１カム部と当該第２カム部との間に配置した複数の回動部材と、前記第１カム部と前記第２カム部との間に配置され、該各回動部材を保持する保持器と、該保持器と前記第２カム部の径方向内側に設けたガイド部と、備えることを特徴とした無段変速機。
前記ガイド部は、前記保持器の径方向内側部分から前記第２カム部に向けて延設し、その外周面が前記第２カム部の内周面で覆われるように形成した延設部である請求項１記載の無段変速機。
前記ガイド部は、前記第２カム部の径方向内側部分から前記保持器の径方向内側まで延設し、その外周面が前記保持器の内周面で覆われるように形成した延設部である請求項１記載の無段変速機。