無段変速機
【課題】転動部材の支持軸、延いては転動部材のキャリアからの脱落を防ぐこと。
【解決手段】共通の第１回転中心軸Ｒ１を有する相対回転可能な第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０及びキャリア４０と、第１及び第２の回転部材１０，２０に挟持される放射状に配置した複数の遊星ボール５０と、遊星ボール５０と同じ第２回転中心軸Ｒ２を有し、遊星ボール５０から両端を突出させた支持軸５１と、を備え、キャリア４０が第１円盤部４１の放射状のガイド溝４３と第２円盤部４２の放射状のガイド溝４４とで支持軸５１の両端を傾転時に案内する無段変速機１において、夫々のガイド溝４３，４４は、第１円盤部４１及び第２円盤部４２の外周面に開口させ、且つ、遊星ボール５０のスピンモーメントにより支持軸５１が当接する溝側壁４３ａ，４４ａの前記開口の近くの端部について溝幅を当該開口の近くの端部以外の溝幅よりも拡幅させる形状とすること。
【解決手段】共通の第１回転中心軸Ｒ１を有する相対回転可能な第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０及びキャリア４０と、第１及び第２の回転部材１０，２０に挟持される放射状に配置した複数の遊星ボール５０と、遊星ボール５０と同じ第２回転中心軸Ｒ２を有し、遊星ボール５０から両端を突出させた支持軸５１と、を備え、キャリア４０が第１円盤部４１の放射状のガイド溝４３と第２円盤部４２の放射状のガイド溝４４とで支持軸５１の両端を傾転時に案内する無段変速機１において、夫々のガイド溝４３，４４は、第１円盤部４１及び第２円盤部４２の外周面に開口させ、且つ、遊星ボール５０のスピンモーメントにより支持軸５１が当接する溝側壁４３ａ，４４ａの前記開口の近くの端部について溝幅を当該開口の近くの端部以外の溝幅よりも拡幅させる形状とすること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の回転軸を有する入力側の回転要素及び出力側の回転要素と、その回転軸に対して放射状に複数配置した転動部材と、を備え、その各回転要素に挟持された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。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の無段変速機、つまり、回転軸としてのシャフトと、このシャフトの中心軸を第１回転中心軸と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入力側の第１回転要素と出力側の第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、その転動部材を傾転させることで変速比を無段階に変化させる所謂トラクション遊星ギヤ機構の無段変速機が知られている。この無段変速機においては、各転動部材を夫々の回転軸を介して保持する第４回転要素も備えており、転動部材の傾転時に自身の回転軸の夫々の端部が第４回転要素における入力側のガイド溝と出力側のガイド溝に沿って案内される。例えば、下記の特許文献１及び２には、この種の無段変速機について開示されている。特許文献１の無段変速機においては、その第４回転要素としての保持器（キャリア）に設ける入力側のガイド溝と出力側のガイド溝をシャフトの軸線方向で観て周方向にオフセットし、第１回転中心軸と第２回転中心軸の平行状態が保たれるようにしている。その軸線方向にて対向する夫々のガイド溝は、一方が径方向の両端を閉塞させた溝であり、他方が径方向の両端を開口させた溝である。また、特許文献２の無段変速機には、径方向における外径側を開口させたガイド溝が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４４９３２号公報
【特許文献２】実開昭５２−３５４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、転動部材とキャリア（第４回転要素）との関係について説明する。この種の無段変速機において、キャリアは、同心円上に対向させて配置した２枚の円盤部材と、この夫々の円盤部材を連結する複数本の連結軸と、を備え、全体として籠状となるように形成している。そして、夫々の転動部材は、そのキャリアの内部空間に当該キャリアの回転軸を中心にして放射状に配置している。転動部材は、自転を可能にする支持軸を備えており、その夫々の両端を各円盤部材のガイド溝に挿入することでキャリアに保持される。そのガイド溝は、転動部材の位置に合わせて夫々の円盤部材に放射状に形成されており、転動部材の傾転時に支持軸の端部をキャリアの径方向へと案内する。このような転動部材とキャリアとの関係において、これらの組み付け作業性を高める為には、組み立てられたキャリアに対して、支持軸の挿入された転動部材を取り付けることが好ましい。これが為、この場合には、各ガイド溝を円盤部材の外周部分にまで開口させ、その開口部分から支持軸の挿入された転動部材を挿入する。しかしながら、この場合には、傾転角が増速側又は減速側で最大となったときに、その開口部分から支持軸が外れてしまう虞がある。つまり、この場合には、転動部材がキャリアから脱落してしまう可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、転動部材の支持軸、延いては転動部材のキャリア（第４回転要素）からの脱落を防ぐことが可能な無段変速機を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する為、本発明は、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１回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点及び前記第２回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点を当該各転動部材の傾転動作によって変えることで当該各回転要素の間の回転比を変化させる変速制御部と、前記各転動部材を外周面上に配置し、前記第１回転中心軸上で前記第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、前記支持軸の一方の端部を傾転時に自身の径方向へと案内するガイド溝が形成された第１円盤部、前記支持軸の他方の端部を傾転時に自身の径方向へと案内するガイド溝が形成された第２円盤部及び当該第１円盤部と第２円盤部とを連結する連結部材を有し、前記第１回転中心軸上で前記第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、を備えた無段変速機において、夫々の前記ガイド溝は、前記第１円盤部及び前記第２円盤部の外周面に開口させ、且つ、前記転動部材のスピンモーメントにより前記支持軸が当接する壁面の前記開口の近くの端部について溝幅を当該開口の近くの端部以外の溝幅よりも拡幅させる形状とすることを特徴としている。
【０００７】
ここで、夫々の前記ガイド溝における前記壁面の前記開口の近くの端部は、溝幅を拡幅させる傾斜面とすることが望ましい。
【０００８】
また、前記ガイド溝の傾斜面の傾斜角は、該傾斜面上の前記転動部材に働く全ての力による当該転動部材の傾転平面に沿ったモーメントと比較して、そのモーメントとは逆向きで且つそれ以上の大きさのモーメントを発生させる角度とすることが望ましい。
【０００９】
また、夫々の前記ガイド溝における前記壁面の前記開口の近くの端部よりも径方向内側は、前記転動部材の傾転平面上に前記第２回転中心軸が配置された状態で前記支持軸を当接させる形状とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る無段変速機は、夫々のガイド溝における転動部材のスピンモーメントにより支持軸が当接する壁面の径方向外側の開口の近くの端部について溝幅を拡幅させる形状とする。これにより、この無段変速機においては、支持軸がその拡幅部分に到達したときにスピンモーメントの方向へとずれるので、転動部材に傾転角を０に戻す方向のモーメントが作用する。従って、この無段変速機においては、少なくともそれ以上の径方向外側への支持軸の端部の移動を抑えることができるので、その支持軸、延いては転動部材の第４回転要素からの脱落を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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】図２は、図１の矢印Ａの方向から観たキャリアのガイド溝の形状を断面で表した説明図である。
【図３】図３は、キャリアの内部空間側から観たガイド溝の形状の説明図である。
【図４】図４は、図１の矢印Ｂの方向から観たキャリアのガイド溝の形状の説明図である。
【図５】図５は、図１の矢印Ａの方向から観たキャリアのガイド溝の形状を断面で表した説明図である。
【図６】図６は、脱落抑制モーメントの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［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。
【００１４】
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。
【００１５】
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ギヤ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、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。
【００１６】
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との間で各転動部材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。
【００１７】
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転動部材５０を配置する。その夫々の転動部材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、夫々の転動部材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、転動部材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転動部材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と転動部材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、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。
【００１８】
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はトラクション遊星ギヤ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、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。また、転動部材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。
【００１９】
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。その第１回転部材１０は、後述するトルクカム７１と第１トルク伝達部材８１と共に無段変速機１の正駆動時におけるトルク入力部（入力軸）を成す。その入力軸は、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２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。一方、第２回転部材２０は、後述するトルクカム７２と第２トルク伝達部材８２と共に無段変速機１の正駆動時におけるトルク出力部（出力軸）を成す。その出力軸は、ラジアル軸受ＲＢ３，ＲＢ４を介して入力軸やシャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。尚、ここで例示するシャフト６０は、例えば図示しない車体や筐体等の無段変速機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柱状の固定軸である。
【００２０】
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。
【００２１】
サンローラ（アイドラローラ）３０は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円筒状のものである。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。
【００２２】
このサンローラ３０は、軸受（アイドラプレート３１と軸受ボール３２）によって第１回転中心軸Ｒ１を中心とする周方向への回転が自在になるよう支持される。そのアイドラプレート３１は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円筒状の部材であり、その外周面の周方向溝で軸受ボール３２を介してサンローラ３０を支持する。また、このアイドラプレート３１は、その内方に挿入したシャフト６０に対する軸線方向への相対移動が可能である。サンローラ３０は、このアイドラプレート３１を介してシフト機構による軸線方向への往復移動が可能になっている。そのサンローラ３０の移動量は、夫々の遊星ボール５０の傾転角と比例関係にある。
【００２３】
そのシフト機構とは、遊星ボール５０を傾転させる傾転装置の一部分を成すものである。このシフト機構は、シャフト６０の中空部６１と、この中空部６１とシャフト６０の外周面側とを連通させるシャフト６０のスリット６２と、中空部６１内に挿入したシフト軸９１と、このシフト軸９１の外周面に螺合した円筒部を有するシフトキー９２と、で構成する。そのシフト軸９１は、例えば電動モータ等のアクチュエータを駆動源にして、シャフト６０に対する周方向の相対移動を行う。また、シフトキー９２は、その板状のキー部をスリット６２からアイドラプレート３１に向けて突出させ、そのアイドラプレート３１の内周面側に固定する。このシフト機構は、シフト軸９１の回転に伴いシフトキー９２のキー部をスリット６２内で軸線方向へと移動させる。これが為、このシフト機構は、アイドラプレート３１及び軸受ボール３２と共にサンローラ３０をシャフト６０に対して軸線方向に相対移動させることができる。尚、シフトキー９２のキー部がスリット６２の周方向側の壁面で係止されるので、アイドラプレート３１は、シャフト６０に対する周方向の相対回転を行わない。
【００２４】
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を対向させて配置し、その第１及び第２の円盤部４１，４２を複数本の連結軸（図示略）で連結して、全体として籠状となるようにしている。これにより、このキャリア４０は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール５０は、第１及び第２の円盤部４１，４２の間に配置し、その開放部分を介してキャリア４０の外周面から径方向外側に一部分を突出させている。第１及び第２の円盤部４１，４２の夫々の対向する部分には、遊星ボール５０の支持軸５１の端部を傾転方向（径方向）に向けて案内するガイド溝４３，４４が各々形成されている。そのガイド溝４３，４４は、その長手方向を径方向に一致させており、遊星ボール５０毎に形成する。つまり、全てのガイド溝４３と全てのガイド溝４４は、軸線方向から観ると夫々に放射状を成している。
【００２５】
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の両端は、遊星ボール５０から突出させておく。
【００２６】
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。
【００２７】
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。その遊星ボール５０の傾転装置となる変速制御部としては、この技術分野において周知のものを利用することができる。例えば、この変速制御部は、上述したシフト機構と、アイドラプレート３１と、傾転用アーム９３と、で構成する。
【００２８】
その傾転用アーム９３は、アイドラプレート３１の軸線方向の移動に伴って、支持軸５１と遊星ボール５０に傾転力を作用させ、その支持軸５１と共に遊星ボール５０の第２回転中心軸Ｒ２を傾斜させる為のものである。この傾転用アーム９３は、径方向に延在させた部材であり、径方向内側の先端部を先細り形状に成形する。この傾転用アーム９３は、全ての支持軸５１の夫々の端部毎に用意されており、その支持軸５１の端部に径方向外側部分を取り付ける。故に、遊星ボール５０は、突出させた支持軸５１の夫々の端部を保持する一対の傾転用アーム９３，９３によって支持されている。また、傾転用アーム９３は、キャリア４０の内部空間において、第１円盤部４１とアイドラプレート３１及び遊星ボール５０との間、第２円盤部４２とアイドラプレート３１及び遊星ボール５０との間に配設する。従って、第１円盤部４１側の全ての傾転用アーム９３と第２円盤部４２側の全ての傾転用アーム９３は、軸線方向から観ると夫々に放射状を成している。尚、この傾転用アーム９３は、キャリア４０に対する軸線方向の相対移動や周方向の相対回転を行わない。
【００２９】
その一対の傾転用アーム９３は、各々の径方向内側の先細り形状の壁面でアイドラプレート３１の軸線方向における両端部の壁面を挟み込む。ここで、そのアイドラプレート３１は、径方向外側に向けた先細り形状になっている。一方、一対の傾転用アーム９３は、その夫々の先端部の先細り形状によって、アイドラプレート３１の先細り形状を挟む径方向内側への外開き形状にする。これにより、この変速制御部は、シフト機構の作用によりアイドラプレート３１を軸線方向に動かすことで、その先細り形状の壁面から各傾転用アーム９３の先細り形状の壁面に対して、軸線方向に対して斜め外側を向いた力を作用させる。これに伴い、第１円盤部４１側と第２円盤部４２側の夫々の傾転用アーム９３群は、夫々の支持軸５１を上記の傾転平面内で傾斜させ、これと共に各遊星ボール５０もその傾転平面内で傾斜させる。その際、夫々の支持軸５１の両端は、ガイド溝４３，４４によって径方向へと案内されている。
【００３０】
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となり、変速比が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（変速比）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。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。
【００３１】
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）が発生する。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）が発生する。この無段変速機１においては、その摩擦力によって効率の良い回転トルクの伝達が可能なる。この押圧部は、無段変速機１がどの回転要素をトルクの入力側とするのか、そして入力トルクの回転方向に基づいて、第１回転部材１０側と第２回転部材２０側の双方又は一方に設ければよい。この例示においては、押圧部としてのトルクカム機構を双方に設けることにする。
【００３２】
第１回転部材１０側のトルクカム７１は、その第１回転部材１０と第１トルク伝達部材８１との間に配設する。例えば、このトルクカム７１は、第１トルク伝達部材８１の回転トルクを第１回転部材１０に伝えると共に、その第１トルク伝達部材８１から第１回転部材１０に向けた軸線方向の推力を発生させ、且つ、第１回転部材１０の回転トルクを第１トルク伝達部材８１に伝えると共に、その第１回転部材１０から第１トルク伝達部材８１に向けた軸線方向の推力を発生させるよう構成する。尚、その第１トルク伝達部材８１は、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２を介したシャフト６０に対する周方向への相対回転を可能にする円筒部を有している。ここでは、その円筒部に動力源を繋ぐ。
【００３３】
一方、第２回転部材２０側のトルクカム７２は、第２回転部材２０と第２トルク伝達部材８２との間に配設する。例えば、このトルクカム７２は、第２回転部材２０の回転トルクを第２トルク伝達部材８２に伝えると共に、その第２回転部材２０から第２トルク伝達部材８２に向けた軸線方向の推力を発生させ、且つ、第２トルク伝達部材８２の回転トルクを第２回転部材２０に伝えると共に、その第２トルク伝達部材８２から第２回転部材２０に向けた軸線方向の推力を発生させるよう構成する。尚、その第２トルク伝達部材８２は、変速機組み立ての都合上２分割構造にしており、その内の一方がラジアル軸受ＲＢ３及びスラスト軸受ＴＢを介して第１トルク伝達部材８１との間の相対回転が可能になり、他方がラジアル軸受ＲＢ４や後述するアウターケース２０４を介してシャフト６０との間の相対回転が可能になっている。
【００３４】
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）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。
【００３５】
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。
【００３６】
尚、この例示では第１回転部材１０を入力側、第２回転部材２０を出力側にしているが、シャフト６０の回転動作を可能にしてサンローラ３０を入力側とする場合には、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、この場合の無段変速機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。また、キャリア４０以外の回転要素を固定対象に設定した場合には、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、この場合の無段変速機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。
【００３７】
このように構成した無段変速機１においては、第１回転部材１０に動力源の動力が加えられた場合、遊星ボール５０における第１回転部材１０との接触部分に、第１回転部材１０の回転方向と同じ向き（下記のスピンモーメントが作用しない状態の遊星ボール５０の回転方向とは逆向き）の接線方向の摩擦力（トラクション力）が加わる。更に、この場合には、遊星ボール５０における第２回転部材２０との接触部分に、第１回転部材１０との接触部分の摩擦力とは逆向き、即ち第２回転部材２０の回転方向とは逆向き（下記のスピンモーメントが作用しない状態の遊星ボール５０の回転方向と同じ向き）の摩擦力が加わる。つまり、この無段変速機１の動作中においては、図２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。ここで、その夫々の接触部分は、図２に示すように、遊星ボール５０の外周面上において遊星ボール５０の重心から外れた位置にある。これが為、夫々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。ここでは、モーメント方向が反時計回りのスピンモーメントが発生している。尚、その図２は、傾転角０度の遊星ボール５０と第１及び第２の回転部材１０，２０との接触部分について、図１の矢印Ａの方向から、即ち上記の傾転平面に対して平行で且つ第２回転中心軸Ｒ２に対して直交する方向から観た図である。
【００３８】
ところで、この無段変速機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、キャリア４０のガイド溝４３，４４の溝幅を支持軸５１の外径よりも拡げ、その支持軸５１の夫々の端部とガイド溝４３，４４との間に隙間を設けている。尚、その支持軸５１の端部にガイド溝４３，４４内でのガイド部材（例えば球体等）が配設されている場合、ガイド溝４３，４４の溝幅は、そのガイド部材又は支持軸５１の内の最大部位よりも拡大させる。以下においては、そのガイド部材も含めて支持軸５１と総称する。ここで、この無段変速機１においては、その隙間と上記のスピンモーメントにより遊星ボール５０の第２回転中心軸Ｒ２が上述した傾転平面内から外れてしまうと、第１回転中心軸Ｒ１との間の平行状態が崩れ、その遊星ボール５０の回転軸ずれによるスキューが発生して、意図しない変速や発熱損失を発生させる虞がある。これが為、この無段変速機１には、遊星ボール５０の回転軸ずれを抑え、その遊星ボール５０の傾転動作を上記の傾転平面内で実行させる回転軸ずれ抑制部を設ける。
【００３９】
その回転軸ずれ抑制部は、遊星ボール５０の支持軸５１とキャリア４０のガイド溝４３，４４の内の少なくとも一方とで構成する。この回転軸ずれ抑制部は、遊星ボール５０毎に用意する。
【００４０】
例えば、第１円盤部４１のガイド溝４３と支持軸５１とからなる回転軸ずれ抑制部は、スピンモーメントにより支持軸５１が当接する溝側壁４３ａを回転軸ずれの抑制の為の係止面として利用する。その溝側壁４３ａは、図３に示すように、上記の傾転平面内で遊星ボール５０の第２回転中心軸Ｒ２が傾転動作を行っているときに、その遊星ボール５０の支持軸５１の外周面が当接し続ける形状にする。つまり、溝側壁４３ａは、上記の傾転平面に対して支持軸５１の半径分だけスピンモーメントのモーメント方向へとずらした位置に、その傾転平面と平行な壁面を有している。ガイド溝４３は、その溝側壁４３ａを基点にして支持軸５１の外径よりも広い溝幅を設定すればよい。尚、図３は、第１円盤部４１と第２円盤部４２をキャリア４０の内側（つまり遊星ボール５０側）から観た図である。
【００４１】
また、第２円盤部４２のガイド溝４４側に回転軸ずれ抑制部を設ける場合も同様であり、スピンモーメントにより支持軸５１が当接する溝側壁４４ａは、上記の傾転平面内で遊星ボール５０の第２回転中心軸Ｒ２が傾転動作を行っているときに、その遊星ボール５０の支持軸５１の外周面が当接し続ける形状にする。つまり、溝側壁４４ａについても、上記の傾転平面に対して支持軸５１の半径分だけスピンモーメントのモーメント方向へとずらした位置に、その傾転平面と平行な壁面を有している。ガイド溝４４は、その溝側壁４４ａを基点にして支持軸５１の外径よりも広い溝幅を設定すればよい。
【００４２】
この無段変速機１においては、このような回転軸ずれ抑制部を第１円盤部４１側又は第２円盤部４２側の内の少なくとも一方に設けることで、スピンモーメントによる遊星ボール５０の回転軸ずれを抑制できる。故に、この無段変速機１は、遊星ボール５０の回転軸ずれによる意図しない変速や発熱損失の発生を防ぐことができ、トルク伝達効率の低下を抑えることができる。
【００４３】
ここで、この無段変速機１では第１円盤部４１側と第２円盤部４２側の双方に回転軸ずれ抑制部を設けているので、ガイド溝４３，４４は、図４に示す如く、キャリア４０を軸線方向（図１の矢印Ｂの方向）から観ると、その一部が重なり合っている。そのガイド溝４３，４４は、第１回転中心軸Ｒ１と第２回転中心軸Ｒ２の平行状態を保ったままで、その重なり合う部分（ガイドオーバーラップ部）の周方向の幅が支持軸５１の外径と同等になるよう形成する。従って、遊星ボール５０は、支持軸５１をガイドオーバーラップ部に配置することで、スピンモーメントによる回転軸ずれが抑制される。また、そのガイドオーバーラップ部の径方向外側の端部は、遊星ボール５０が最大傾転角のときの支持軸５１の端部の位置に一致させる又は当該位置よりも径方向外側に設定する。尚、その図４は、ガイド溝４３，４４を透視図として示しており、比較の便宜上、ガイド溝４３を一点鎖線、ガイド溝４４を二点鎖線で表している。
【００４４】
このように、この無段変速機１は、円滑な遊星ボール５０の傾転動作を妨げることなく、スピンモーメントによる遊星ボール５０の回転軸ずれを抑制できる。ここで、ガイド溝４３，４４は、キャリア４０への遊星ボール５０や支持軸５１の組み付け作業性を向上させるべく、その径方向外側を第１及び第２の円盤部４１，４２の外周面に開口させている。これが為、遊星ボール５０の傾転角に依っては、そのガイド溝４３，４４から支持軸５１が外れる虞がある。例えば、この無段変速機１においては、傾転装置によるサンローラ３０の軸線方向への移動量が過大になり、ガイドオーバーラップ部で支持軸５１を保持可能な傾転角を超えてしまったときに、支持軸５１がガイド溝４３，４４から脱落する虞がある。そこで、ガイド溝４３，４４の双方には、支持軸５１がガイド溝４３，４４から外れることを抑制する溝外れ抑制部を設ける。
【００４５】
ガイド溝４３の溝外れ抑制部は、スピンモーメントにより支持軸５１の当接する溝側壁４３ａの径方向外側の端部（つまり上記の開口の近く）について溝幅を拡幅させる形状とする。具体的に、この溝外れ抑制部は、その端部が径方向外側に向かうにつれて溝幅を拡幅するテーパ形状になるよう傾斜させたものである。この溝外れ抑制部は、その傾斜面４３ａ１によって図５に示すように遊星ボール５０の回転軸ずれを発生させ、その遊星ボール５０に対して図６に示す傾転角０に戻す方向のモーメント（以下、「脱落抑制モーメント」という。）を作用させるものである。支持軸５１は、その一方の端部が傾斜面４３ａ１に到達すると、遊星ボール５０の回転軸（第２回転中心軸Ｒ２）が上記の傾転平面内から外れ、傾転角が０に戻る方向の脱落抑制モーメントを発生させる。これが為、遊星ボール５０には、その脱落抑制モーメントが作用することになる。その脱落抑制モーメントは、傾転装置による傾転角増加時の遊星ボール５０に作用する傾転モーメントとは逆向きである。
【００４６】
一方、ガイド溝４４の溝外れ抑制部についても、ガイド溝４３の溝外れ抑制部と同様に構成する。故に、この溝外れ抑制部は、スピンモーメントにより支持軸５１の当接する溝側壁４４ａの径方向外側の端部（上記の開口の近く）を傾斜させ、ガイド溝４４の径方向外側の端部が径方向外側に向かうにつれて溝幅を拡幅するテーパ形状になるよう形成する。従って、支持軸５１は、その一方の端部が傾斜面４４ａ１に到達すると、遊星ボール５０の回転軸（第２回転中心軸Ｒ２）が上記の傾転平面内から外れて脱落抑制モーメントを発生させる。従って、遊星ボール５０には、その脱落抑制モーメントが作用することになる。
【００４７】
ここで、脱落抑制モーメントは、少なくとも遊星ボール５０をその傾斜面４３ａ１，４４ａ１上の位置で保持できる大きさであることが望ましい。これが為、その傾斜面４３ａ１，４４ａ１の傾斜角（図３に示すテーパ角θ）は、例えば、溝外れ抑制部以外によって傾斜面４３ａ１，４４ａ１上の遊星ボール５０に働く全ての力による上記の傾転平面に沿ったモーメントと比較して、そのモーメントとは逆向きで且つそれ以上の大きさの脱落抑制モーメントを発生させる角度に設定することが好ましい。また、このテーパ角θは、溝側壁４３ａ，４４ａの主壁面（上記の傾転平面と平行な面）に対して浅すぎると、支持軸５１の脱落を防ぐことができず、逆に深すぎると、スピンモーメントによって支持軸５１の脱落を助長してしまう可能性がある。これが為、このテーパ角θは、このことも考慮した上で設定することが好ましい。例えば、深めのテーパ角θの場合には、溝側壁４３ａ，４４ａの主壁面に対して４５度以内に抑えることが好ましい。４５度を超えることにより、支持軸５１が傾斜面４３ａ１，４４ａ１上を脱落方向へと滑動する可能性があるからである。尚、実際のテーパ角θの大きさは、厳密に云えば、遊星ボール５０やキャリア４０等の具体的な形状や素材等によって異なるので、無段変速機の仕様毎にその都度実験結果等に基づき設定する必要がある。
【００４８】
以上示したように、この無段変速機１は、支持軸５１をガイドオーバーラップ部の範囲内で動かす限り、遊星ボール５０を回転軸ずれ無く傾転させることができる。そして、その支持軸５１がガイドオーバーラップ部を外れて径方向外側へと移動した場合には、その支持軸５１の端部が溝側壁４３ａの傾斜面４３ａ１又は溝側壁４４ａの傾斜面４４ａ１へ到達したときに、遊星ボール５０に脱落抑制モーメントを作用させることができるので、少なくともそれ以上の径方向外側への支持軸５１の端部の移動を抑えることができる。従って、この無段変速機１は、支持軸５１、延いては遊星ボール５０のキャリア４０からの脱落を防ぐことができる。故に、この無段変速機１は、ガイド溝４３，４４の径方向外側の開口を塞ぐ必要がなく、キャリア４０への遊星ボール５０や支持軸５１の組み付け作業性を向上させることができる。
【００４９】
本実施例においては溝底を有するガイド溝４３，４４を例示したが、傾転時の支持軸５１のガイド部としては、そのガイド溝４３，４４に替えて、このガイド溝４３，４４から溝底を省いたガイド孔を用いてもよい。この場合でも、そのガイド孔はガイド溝４３，４４と同様の効果を無段変速機１にもたらすことができる。また、そのガイド溝４３，４４の内の一方をガイド孔に置き換えてもよく、この場合においても同様の効果を奏することができる。
【００５０】
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。図１の符号２００は、その変速機能内蔵型の回転電機を示す。
【００５１】
この回転電機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とを備えている。この回転電機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１の回転中心とが第１回転中心軸Ｒ１で一致するように各要素が位置決めされている。
【００５２】
この回転電機２００においては、電動発電機部２０１を全体として第１回転中心軸Ｒ１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を配置して、その無段変速機１を径方向外側において電動発電機部２０１で覆う。そして、この回転電機２００においては、無段変速機１の第２トルク伝達部材８２を電動発電機部２０１のロータ２３０として利用する。また、そのロータ２３０の径方向外側には、ステータ２０２が配設される。ステータ２０２は、ロータ２３０の外周面上に放射状に配置したステータコイル２０３と、これらを覆うアウターケース２０４と、を備える。尚、そのアウターケース２０４は、シャフト６０に固定されている。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明に係る無段変速機は、転動部材の支持軸、延いては転動部材のキャリアからの脱落を防ぐことが可能な技術に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
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
４２ 第２円盤部
４３，４４ ガイド溝
４３ａ，４４ａ 溝側壁
４３ａ１，４４ａ１ 傾斜面
５０ 遊星ボール（転動部材）
５１ 支持軸
Ｒ１ 第１回転中心軸
Ｒ２ 第２回転中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の回転軸を有する入力側の回転要素及び出力側の回転要素と、その回転軸に対して放射状に複数配置した転動部材と、を備え、その各回転要素に挟持された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。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の無段変速機、つまり、回転軸としてのシャフトと、このシャフトの中心軸を第１回転中心軸と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入力側の第１回転要素と出力側の第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、その転動部材を傾転させることで変速比を無段階に変化させる所謂トラクション遊星ギヤ機構の無段変速機が知られている。この無段変速機においては、各転動部材を夫々の回転軸を介して保持する第４回転要素も備えており、転動部材の傾転時に自身の回転軸の夫々の端部が第４回転要素における入力側のガイド溝と出力側のガイド溝に沿って案内される。例えば、下記の特許文献１及び２には、この種の無段変速機について開示されている。特許文献１の無段変速機においては、その第４回転要素としての保持器（キャリア）に設ける入力側のガイド溝と出力側のガイド溝をシャフトの軸線方向で観て周方向にオフセットし、第１回転中心軸と第２回転中心軸の平行状態が保たれるようにしている。その軸線方向にて対向する夫々のガイド溝は、一方が径方向の両端を閉塞させた溝であり、他方が径方向の両端を開口させた溝である。また、特許文献２の無段変速機には、径方向における外径側を開口させたガイド溝が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４４９３２号公報
【特許文献２】実開昭５２−３５４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、転動部材とキャリア（第４回転要素）との関係について説明する。この種の無段変速機において、キャリアは、同心円上に対向させて配置した２枚の円盤部材と、この夫々の円盤部材を連結する複数本の連結軸と、を備え、全体として籠状となるように形成している。そして、夫々の転動部材は、そのキャリアの内部空間に当該キャリアの回転軸を中心にして放射状に配置している。転動部材は、自転を可能にする支持軸を備えており、その夫々の両端を各円盤部材のガイド溝に挿入することでキャリアに保持される。そのガイド溝は、転動部材の位置に合わせて夫々の円盤部材に放射状に形成されており、転動部材の傾転時に支持軸の端部をキャリアの径方向へと案内する。このような転動部材とキャリアとの関係において、これらの組み付け作業性を高める為には、組み立てられたキャリアに対して、支持軸の挿入された転動部材を取り付けることが好ましい。これが為、この場合には、各ガイド溝を円盤部材の外周部分にまで開口させ、その開口部分から支持軸の挿入された転動部材を挿入する。しかしながら、この場合には、傾転角が増速側又は減速側で最大となったときに、その開口部分から支持軸が外れてしまう虞がある。つまり、この場合には、転動部材がキャリアから脱落してしまう可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、転動部材の支持軸、延いては転動部材のキャリア（第４回転要素）からの脱落を防ぐことが可能な無段変速機を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する為、本発明は、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１回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点及び前記第２回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点を当該各転動部材の傾転動作によって変えることで当該各回転要素の間の回転比を変化させる変速制御部と、前記各転動部材を外周面上に配置し、前記第１回転中心軸上で前記第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、前記支持軸の一方の端部を傾転時に自身の径方向へと案内するガイド溝が形成された第１円盤部、前記支持軸の他方の端部を傾転時に自身の径方向へと案内するガイド溝が形成された第２円盤部及び当該第１円盤部と第２円盤部とを連結する連結部材を有し、前記第１回転中心軸上で前記第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、を備えた無段変速機において、夫々の前記ガイド溝は、前記第１円盤部及び前記第２円盤部の外周面に開口させ、且つ、前記転動部材のスピンモーメントにより前記支持軸が当接する壁面の前記開口の近くの端部について溝幅を当該開口の近くの端部以外の溝幅よりも拡幅させる形状とすることを特徴としている。
【０００７】
ここで、夫々の前記ガイド溝における前記壁面の前記開口の近くの端部は、溝幅を拡幅させる傾斜面とすることが望ましい。
【０００８】
また、前記ガイド溝の傾斜面の傾斜角は、該傾斜面上の前記転動部材に働く全ての力による当該転動部材の傾転平面に沿ったモーメントと比較して、そのモーメントとは逆向きで且つそれ以上の大きさのモーメントを発生させる角度とすることが望ましい。
【０００９】
また、夫々の前記ガイド溝における前記壁面の前記開口の近くの端部よりも径方向内側は、前記転動部材の傾転平面上に前記第２回転中心軸が配置された状態で前記支持軸を当接させる形状とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る無段変速機は、夫々のガイド溝における転動部材のスピンモーメントにより支持軸が当接する壁面の径方向外側の開口の近くの端部について溝幅を拡幅させる形状とする。これにより、この無段変速機においては、支持軸がその拡幅部分に到達したときにスピンモーメントの方向へとずれるので、転動部材に傾転角を０に戻す方向のモーメントが作用する。従って、この無段変速機においては、少なくともそれ以上の径方向外側への支持軸の端部の移動を抑えることができるので、その支持軸、延いては転動部材の第４回転要素からの脱落を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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】図２は、図１の矢印Ａの方向から観たキャリアのガイド溝の形状を断面で表した説明図である。
【図３】図３は、キャリアの内部空間側から観たガイド溝の形状の説明図である。
【図４】図４は、図１の矢印Ｂの方向から観たキャリアのガイド溝の形状の説明図である。
【図５】図５は、図１の矢印Ａの方向から観たキャリアのガイド溝の形状を断面で表した説明図である。
【図６】図６は、脱落抑制モーメントの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［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。
【００１４】
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。
【００１５】
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ギヤ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、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。
【００１６】
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との間で各転動部材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。
【００１７】
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転動部材５０を配置する。その夫々の転動部材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、夫々の転動部材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、転動部材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転動部材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と転動部材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、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。
【００１８】
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はトラクション遊星ギヤ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、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。また、転動部材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。
【００１９】
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。その第１回転部材１０は、後述するトルクカム７１と第１トルク伝達部材８１と共に無段変速機１の正駆動時におけるトルク入力部（入力軸）を成す。その入力軸は、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２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。一方、第２回転部材２０は、後述するトルクカム７２と第２トルク伝達部材８２と共に無段変速機１の正駆動時におけるトルク出力部（出力軸）を成す。その出力軸は、ラジアル軸受ＲＢ３，ＲＢ４を介して入力軸やシャフト６０に対する周方向の相対回転を行うことができる。尚、ここで例示するシャフト６０は、例えば図示しない車体や筐体等の無段変速機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柱状の固定軸である。
【００２０】
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。
【００２１】
サンローラ（アイドラローラ）３０は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円筒状のものである。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。
【００２２】
このサンローラ３０は、軸受（アイドラプレート３１と軸受ボール３２）によって第１回転中心軸Ｒ１を中心とする周方向への回転が自在になるよう支持される。そのアイドラプレート３１は、中心軸を第１回転中心軸Ｒ１に一致させた円筒状の部材であり、その外周面の周方向溝で軸受ボール３２を介してサンローラ３０を支持する。また、このアイドラプレート３１は、その内方に挿入したシャフト６０に対する軸線方向への相対移動が可能である。サンローラ３０は、このアイドラプレート３１を介してシフト機構による軸線方向への往復移動が可能になっている。そのサンローラ３０の移動量は、夫々の遊星ボール５０の傾転角と比例関係にある。
【００２３】
そのシフト機構とは、遊星ボール５０を傾転させる傾転装置の一部分を成すものである。このシフト機構は、シャフト６０の中空部６１と、この中空部６１とシャフト６０の外周面側とを連通させるシャフト６０のスリット６２と、中空部６１内に挿入したシフト軸９１と、このシフト軸９１の外周面に螺合した円筒部を有するシフトキー９２と、で構成する。そのシフト軸９１は、例えば電動モータ等のアクチュエータを駆動源にして、シャフト６０に対する周方向の相対移動を行う。また、シフトキー９２は、その板状のキー部をスリット６２からアイドラプレート３１に向けて突出させ、そのアイドラプレート３１の内周面側に固定する。このシフト機構は、シフト軸９１の回転に伴いシフトキー９２のキー部をスリット６２内で軸線方向へと移動させる。これが為、このシフト機構は、アイドラプレート３１及び軸受ボール３２と共にサンローラ３０をシャフト６０に対して軸線方向に相対移動させることができる。尚、シフトキー９２のキー部がスリット６２の周方向側の壁面で係止されるので、アイドラプレート３１は、シャフト６０に対する周方向の相対回転を行わない。
【００２４】
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を対向させて配置し、その第１及び第２の円盤部４１，４２を複数本の連結軸（図示略）で連結して、全体として籠状となるようにしている。これにより、このキャリア４０は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール５０は、第１及び第２の円盤部４１，４２の間に配置し、その開放部分を介してキャリア４０の外周面から径方向外側に一部分を突出させている。第１及び第２の円盤部４１，４２の夫々の対向する部分には、遊星ボール５０の支持軸５１の端部を傾転方向（径方向）に向けて案内するガイド溝４３，４４が各々形成されている。そのガイド溝４３，４４は、その長手方向を径方向に一致させており、遊星ボール５０毎に形成する。つまり、全てのガイド溝４３と全てのガイド溝４４は、軸線方向から観ると夫々に放射状を成している。
【００２５】
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の両端は、遊星ボール５０から突出させておく。
【００２６】
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。
【００２７】
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。その遊星ボール５０の傾転装置となる変速制御部としては、この技術分野において周知のものを利用することができる。例えば、この変速制御部は、上述したシフト機構と、アイドラプレート３１と、傾転用アーム９３と、で構成する。
【００２８】
その傾転用アーム９３は、アイドラプレート３１の軸線方向の移動に伴って、支持軸５１と遊星ボール５０に傾転力を作用させ、その支持軸５１と共に遊星ボール５０の第２回転中心軸Ｒ２を傾斜させる為のものである。この傾転用アーム９３は、径方向に延在させた部材であり、径方向内側の先端部を先細り形状に成形する。この傾転用アーム９３は、全ての支持軸５１の夫々の端部毎に用意されており、その支持軸５１の端部に径方向外側部分を取り付ける。故に、遊星ボール５０は、突出させた支持軸５１の夫々の端部を保持する一対の傾転用アーム９３，９３によって支持されている。また、傾転用アーム９３は、キャリア４０の内部空間において、第１円盤部４１とアイドラプレート３１及び遊星ボール５０との間、第２円盤部４２とアイドラプレート３１及び遊星ボール５０との間に配設する。従って、第１円盤部４１側の全ての傾転用アーム９３と第２円盤部４２側の全ての傾転用アーム９３は、軸線方向から観ると夫々に放射状を成している。尚、この傾転用アーム９３は、キャリア４０に対する軸線方向の相対移動や周方向の相対回転を行わない。
【００２９】
その一対の傾転用アーム９３は、各々の径方向内側の先細り形状の壁面でアイドラプレート３１の軸線方向における両端部の壁面を挟み込む。ここで、そのアイドラプレート３１は、径方向外側に向けた先細り形状になっている。一方、一対の傾転用アーム９３は、その夫々の先端部の先細り形状によって、アイドラプレート３１の先細り形状を挟む径方向内側への外開き形状にする。これにより、この変速制御部は、シフト機構の作用によりアイドラプレート３１を軸線方向に動かすことで、その先細り形状の壁面から各傾転用アーム９３の先細り形状の壁面に対して、軸線方向に対して斜め外側を向いた力を作用させる。これに伴い、第１円盤部４１側と第２円盤部４２側の夫々の傾転用アーム９３群は、夫々の支持軸５１を上記の傾転平面内で傾斜させ、これと共に各遊星ボール５０もその傾転平面内で傾斜させる。その際、夫々の支持軸５１の両端は、ガイド溝４３，４４によって径方向へと案内されている。
【００３０】
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となり、変速比が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（変速比）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。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。
【００３１】
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）が発生する。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）が発生する。この無段変速機１においては、その摩擦力によって効率の良い回転トルクの伝達が可能なる。この押圧部は、無段変速機１がどの回転要素をトルクの入力側とするのか、そして入力トルクの回転方向に基づいて、第１回転部材１０側と第２回転部材２０側の双方又は一方に設ければよい。この例示においては、押圧部としてのトルクカム機構を双方に設けることにする。
【００３２】
第１回転部材１０側のトルクカム７１は、その第１回転部材１０と第１トルク伝達部材８１との間に配設する。例えば、このトルクカム７１は、第１トルク伝達部材８１の回転トルクを第１回転部材１０に伝えると共に、その第１トルク伝達部材８１から第１回転部材１０に向けた軸線方向の推力を発生させ、且つ、第１回転部材１０の回転トルクを第１トルク伝達部材８１に伝えると共に、その第１回転部材１０から第１トルク伝達部材８１に向けた軸線方向の推力を発生させるよう構成する。尚、その第１トルク伝達部材８１は、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２を介したシャフト６０に対する周方向への相対回転を可能にする円筒部を有している。ここでは、その円筒部に動力源を繋ぐ。
【００３３】
一方、第２回転部材２０側のトルクカム７２は、第２回転部材２０と第２トルク伝達部材８２との間に配設する。例えば、このトルクカム７２は、第２回転部材２０の回転トルクを第２トルク伝達部材８２に伝えると共に、その第２回転部材２０から第２トルク伝達部材８２に向けた軸線方向の推力を発生させ、且つ、第２トルク伝達部材８２の回転トルクを第２回転部材２０に伝えると共に、その第２トルク伝達部材８２から第２回転部材２０に向けた軸線方向の推力を発生させるよう構成する。尚、その第２トルク伝達部材８２は、変速機組み立ての都合上２分割構造にしており、その内の一方がラジアル軸受ＲＢ３及びスラスト軸受ＴＢを介して第１トルク伝達部材８１との間の相対回転が可能になり、他方がラジアル軸受ＲＢ４や後述するアウターケース２０４を介してシャフト６０との間の相対回転が可能になっている。
【００３４】
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）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。
【００３５】
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。
【００３６】
尚、この例示では第１回転部材１０を入力側、第２回転部材２０を出力側にしているが、シャフト６０の回転動作を可能にしてサンローラ３０を入力側とする場合には、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、この場合の無段変速機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。また、キャリア４０以外の回転要素を固定対象に設定した場合には、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、この場合の無段変速機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。
【００３７】
このように構成した無段変速機１においては、第１回転部材１０に動力源の動力が加えられた場合、遊星ボール５０における第１回転部材１０との接触部分に、第１回転部材１０の回転方向と同じ向き（下記のスピンモーメントが作用しない状態の遊星ボール５０の回転方向とは逆向き）の接線方向の摩擦力（トラクション力）が加わる。更に、この場合には、遊星ボール５０における第２回転部材２０との接触部分に、第１回転部材１０との接触部分の摩擦力とは逆向き、即ち第２回転部材２０の回転方向とは逆向き（下記のスピンモーメントが作用しない状態の遊星ボール５０の回転方向と同じ向き）の摩擦力が加わる。つまり、この無段変速機１の動作中においては、図２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。ここで、その夫々の接触部分は、図２に示すように、遊星ボール５０の外周面上において遊星ボール５０の重心から外れた位置にある。これが為、夫々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。ここでは、モーメント方向が反時計回りのスピンモーメントが発生している。尚、その図２は、傾転角０度の遊星ボール５０と第１及び第２の回転部材１０，２０との接触部分について、図１の矢印Ａの方向から、即ち上記の傾転平面に対して平行で且つ第２回転中心軸Ｒ２に対して直交する方向から観た図である。
【００３８】
ところで、この無段変速機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、キャリア４０のガイド溝４３，４４の溝幅を支持軸５１の外径よりも拡げ、その支持軸５１の夫々の端部とガイド溝４３，４４との間に隙間を設けている。尚、その支持軸５１の端部にガイド溝４３，４４内でのガイド部材（例えば球体等）が配設されている場合、ガイド溝４３，４４の溝幅は、そのガイド部材又は支持軸５１の内の最大部位よりも拡大させる。以下においては、そのガイド部材も含めて支持軸５１と総称する。ここで、この無段変速機１においては、その隙間と上記のスピンモーメントにより遊星ボール５０の第２回転中心軸Ｒ２が上述した傾転平面内から外れてしまうと、第１回転中心軸Ｒ１との間の平行状態が崩れ、その遊星ボール５０の回転軸ずれによるスキューが発生して、意図しない変速や発熱損失を発生させる虞がある。これが為、この無段変速機１には、遊星ボール５０の回転軸ずれを抑え、その遊星ボール５０の傾転動作を上記の傾転平面内で実行させる回転軸ずれ抑制部を設ける。
【００３９】
その回転軸ずれ抑制部は、遊星ボール５０の支持軸５１とキャリア４０のガイド溝４３，４４の内の少なくとも一方とで構成する。この回転軸ずれ抑制部は、遊星ボール５０毎に用意する。
【００４０】
例えば、第１円盤部４１のガイド溝４３と支持軸５１とからなる回転軸ずれ抑制部は、スピンモーメントにより支持軸５１が当接する溝側壁４３ａを回転軸ずれの抑制の為の係止面として利用する。その溝側壁４３ａは、図３に示すように、上記の傾転平面内で遊星ボール５０の第２回転中心軸Ｒ２が傾転動作を行っているときに、その遊星ボール５０の支持軸５１の外周面が当接し続ける形状にする。つまり、溝側壁４３ａは、上記の傾転平面に対して支持軸５１の半径分だけスピンモーメントのモーメント方向へとずらした位置に、その傾転平面と平行な壁面を有している。ガイド溝４３は、その溝側壁４３ａを基点にして支持軸５１の外径よりも広い溝幅を設定すればよい。尚、図３は、第１円盤部４１と第２円盤部４２をキャリア４０の内側（つまり遊星ボール５０側）から観た図である。
【００４１】
また、第２円盤部４２のガイド溝４４側に回転軸ずれ抑制部を設ける場合も同様であり、スピンモーメントにより支持軸５１が当接する溝側壁４４ａは、上記の傾転平面内で遊星ボール５０の第２回転中心軸Ｒ２が傾転動作を行っているときに、その遊星ボール５０の支持軸５１の外周面が当接し続ける形状にする。つまり、溝側壁４４ａについても、上記の傾転平面に対して支持軸５１の半径分だけスピンモーメントのモーメント方向へとずらした位置に、その傾転平面と平行な壁面を有している。ガイド溝４４は、その溝側壁４４ａを基点にして支持軸５１の外径よりも広い溝幅を設定すればよい。
【００４２】
この無段変速機１においては、このような回転軸ずれ抑制部を第１円盤部４１側又は第２円盤部４２側の内の少なくとも一方に設けることで、スピンモーメントによる遊星ボール５０の回転軸ずれを抑制できる。故に、この無段変速機１は、遊星ボール５０の回転軸ずれによる意図しない変速や発熱損失の発生を防ぐことができ、トルク伝達効率の低下を抑えることができる。
【００４３】
ここで、この無段変速機１では第１円盤部４１側と第２円盤部４２側の双方に回転軸ずれ抑制部を設けているので、ガイド溝４３，４４は、図４に示す如く、キャリア４０を軸線方向（図１の矢印Ｂの方向）から観ると、その一部が重なり合っている。そのガイド溝４３，４４は、第１回転中心軸Ｒ１と第２回転中心軸Ｒ２の平行状態を保ったままで、その重なり合う部分（ガイドオーバーラップ部）の周方向の幅が支持軸５１の外径と同等になるよう形成する。従って、遊星ボール５０は、支持軸５１をガイドオーバーラップ部に配置することで、スピンモーメントによる回転軸ずれが抑制される。また、そのガイドオーバーラップ部の径方向外側の端部は、遊星ボール５０が最大傾転角のときの支持軸５１の端部の位置に一致させる又は当該位置よりも径方向外側に設定する。尚、その図４は、ガイド溝４３，４４を透視図として示しており、比較の便宜上、ガイド溝４３を一点鎖線、ガイド溝４４を二点鎖線で表している。
【００４４】
このように、この無段変速機１は、円滑な遊星ボール５０の傾転動作を妨げることなく、スピンモーメントによる遊星ボール５０の回転軸ずれを抑制できる。ここで、ガイド溝４３，４４は、キャリア４０への遊星ボール５０や支持軸５１の組み付け作業性を向上させるべく、その径方向外側を第１及び第２の円盤部４１，４２の外周面に開口させている。これが為、遊星ボール５０の傾転角に依っては、そのガイド溝４３，４４から支持軸５１が外れる虞がある。例えば、この無段変速機１においては、傾転装置によるサンローラ３０の軸線方向への移動量が過大になり、ガイドオーバーラップ部で支持軸５１を保持可能な傾転角を超えてしまったときに、支持軸５１がガイド溝４３，４４から脱落する虞がある。そこで、ガイド溝４３，４４の双方には、支持軸５１がガイド溝４３，４４から外れることを抑制する溝外れ抑制部を設ける。
【００４５】
ガイド溝４３の溝外れ抑制部は、スピンモーメントにより支持軸５１の当接する溝側壁４３ａの径方向外側の端部（つまり上記の開口の近く）について溝幅を拡幅させる形状とする。具体的に、この溝外れ抑制部は、その端部が径方向外側に向かうにつれて溝幅を拡幅するテーパ形状になるよう傾斜させたものである。この溝外れ抑制部は、その傾斜面４３ａ１によって図５に示すように遊星ボール５０の回転軸ずれを発生させ、その遊星ボール５０に対して図６に示す傾転角０に戻す方向のモーメント（以下、「脱落抑制モーメント」という。）を作用させるものである。支持軸５１は、その一方の端部が傾斜面４３ａ１に到達すると、遊星ボール５０の回転軸（第２回転中心軸Ｒ２）が上記の傾転平面内から外れ、傾転角が０に戻る方向の脱落抑制モーメントを発生させる。これが為、遊星ボール５０には、その脱落抑制モーメントが作用することになる。その脱落抑制モーメントは、傾転装置による傾転角増加時の遊星ボール５０に作用する傾転モーメントとは逆向きである。
【００４６】
一方、ガイド溝４４の溝外れ抑制部についても、ガイド溝４３の溝外れ抑制部と同様に構成する。故に、この溝外れ抑制部は、スピンモーメントにより支持軸５１の当接する溝側壁４４ａの径方向外側の端部（上記の開口の近く）を傾斜させ、ガイド溝４４の径方向外側の端部が径方向外側に向かうにつれて溝幅を拡幅するテーパ形状になるよう形成する。従って、支持軸５１は、その一方の端部が傾斜面４４ａ１に到達すると、遊星ボール５０の回転軸（第２回転中心軸Ｒ２）が上記の傾転平面内から外れて脱落抑制モーメントを発生させる。従って、遊星ボール５０には、その脱落抑制モーメントが作用することになる。
【００４７】
ここで、脱落抑制モーメントは、少なくとも遊星ボール５０をその傾斜面４３ａ１，４４ａ１上の位置で保持できる大きさであることが望ましい。これが為、その傾斜面４３ａ１，４４ａ１の傾斜角（図３に示すテーパ角θ）は、例えば、溝外れ抑制部以外によって傾斜面４３ａ１，４４ａ１上の遊星ボール５０に働く全ての力による上記の傾転平面に沿ったモーメントと比較して、そのモーメントとは逆向きで且つそれ以上の大きさの脱落抑制モーメントを発生させる角度に設定することが好ましい。また、このテーパ角θは、溝側壁４３ａ，４４ａの主壁面（上記の傾転平面と平行な面）に対して浅すぎると、支持軸５１の脱落を防ぐことができず、逆に深すぎると、スピンモーメントによって支持軸５１の脱落を助長してしまう可能性がある。これが為、このテーパ角θは、このことも考慮した上で設定することが好ましい。例えば、深めのテーパ角θの場合には、溝側壁４３ａ，４４ａの主壁面に対して４５度以内に抑えることが好ましい。４５度を超えることにより、支持軸５１が傾斜面４３ａ１，４４ａ１上を脱落方向へと滑動する可能性があるからである。尚、実際のテーパ角θの大きさは、厳密に云えば、遊星ボール５０やキャリア４０等の具体的な形状や素材等によって異なるので、無段変速機の仕様毎にその都度実験結果等に基づき設定する必要がある。
【００４８】
以上示したように、この無段変速機１は、支持軸５１をガイドオーバーラップ部の範囲内で動かす限り、遊星ボール５０を回転軸ずれ無く傾転させることができる。そして、その支持軸５１がガイドオーバーラップ部を外れて径方向外側へと移動した場合には、その支持軸５１の端部が溝側壁４３ａの傾斜面４３ａ１又は溝側壁４４ａの傾斜面４４ａ１へ到達したときに、遊星ボール５０に脱落抑制モーメントを作用させることができるので、少なくともそれ以上の径方向外側への支持軸５１の端部の移動を抑えることができる。従って、この無段変速機１は、支持軸５１、延いては遊星ボール５０のキャリア４０からの脱落を防ぐことができる。故に、この無段変速機１は、ガイド溝４３，４４の径方向外側の開口を塞ぐ必要がなく、キャリア４０への遊星ボール５０や支持軸５１の組み付け作業性を向上させることができる。
【００４９】
本実施例においては溝底を有するガイド溝４３，４４を例示したが、傾転時の支持軸５１のガイド部としては、そのガイド溝４３，４４に替えて、このガイド溝４３，４４から溝底を省いたガイド孔を用いてもよい。この場合でも、そのガイド孔はガイド溝４３，４４と同様の効果を無段変速機１にもたらすことができる。また、そのガイド溝４３，４４の内の一方をガイド孔に置き換えてもよく、この場合においても同様の効果を奏することができる。
【００５０】
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。図１の符号２００は、その変速機能内蔵型の回転電機を示す。
【００５１】
この回転電機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とを備えている。この回転電機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１の回転中心とが第１回転中心軸Ｒ１で一致するように各要素が位置決めされている。
【００５２】
この回転電機２００においては、電動発電機部２０１を全体として第１回転中心軸Ｒ１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を配置して、その無段変速機１を径方向外側において電動発電機部２０１で覆う。そして、この回転電機２００においては、無段変速機１の第２トルク伝達部材８２を電動発電機部２０１のロータ２３０として利用する。また、そのロータ２３０の径方向外側には、ステータ２０２が配設される。ステータ２０２は、ロータ２３０の外周面上に放射状に配置したステータコイル２０３と、これらを覆うアウターケース２０４と、を備える。尚、そのアウターケース２０４は、シャフト６０に固定されている。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明に係る無段変速機は、転動部材の支持軸、延いては転動部材のキャリアからの脱落を防ぐことが可能な技術に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
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
４２ 第２円盤部
４３，４４ ガイド溝
４３ａ，４４ａ 溝側壁
４３ａ１，４４ａ１ 傾斜面
５０ 遊星ボール（転動部材）
５１ 支持軸
Ｒ１ 第１回転中心軸
Ｒ２ 第２回転中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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１回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点及び前記第２回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点を当該各転動部材の傾転動作によって変えることで当該各回転要素の間の回転比を変化させる変速制御部と、
前記各転動部材を外周面上に配置し、前記第１回転中心軸上で前記第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、
前記支持軸の一方の端部を傾転時に自身の径方向へと案内するガイド溝が形成された第１円盤部、前記支持軸の他方の端部を傾転時に自身の径方向へと案内するガイド溝が形成された第２円盤部及び当該第１円盤部と第２円盤部とを連結する連結部材を有し、前記第１回転中心軸上で前記第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、
を備えた無段変速機において、
夫々の前記ガイド溝は、前記第１円盤部及び前記第２円盤部の外周面に開口させ、且つ、前記転動部材のスピンモーメントにより前記支持軸が当接する壁面の前記開口の近くの端部について溝幅を当該開口の近くの端部以外の溝幅よりも拡幅させる形状とすることを特徴とした無段変速機。
【請求項２】
夫々の前記ガイド溝における前記壁面の前記開口の近くの端部は、溝幅を拡幅させる傾斜面とすることを特徴とした請求項１記載の無段変速機。
【請求項３】
前記ガイド溝の傾斜面の傾斜角は、該傾斜面上の前記転動部材に働く全ての力による当該転動部材の傾転平面に沿ったモーメントと比較して、そのモーメントとは逆向きで且つそれ以上の大きさのモーメントを発生させる角度とすることを特徴とした請求項２記載の無段変速機。
【請求項４】
夫々の前記ガイド溝における前記壁面の前記開口の近くの端部よりも径方向内側は、前記転動部材の傾転平面上に前記第２回転中心軸が配置された状態で前記支持軸を当接させる形状とすることを特徴とした請求項１，２又は３に記載の無段変速機。
【請求項１】
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１回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点及び前記第２回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点を当該各転動部材の傾転動作によって変えることで当該各回転要素の間の回転比を変化させる変速制御部と、
前記各転動部材を外周面上に配置し、前記第１回転中心軸上で前記第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、
前記支持軸の一方の端部を傾転時に自身の径方向へと案内するガイド溝が形成された第１円盤部、前記支持軸の他方の端部を傾転時に自身の径方向へと案内するガイド溝が形成された第２円盤部及び当該第１円盤部と第２円盤部とを連結する連結部材を有し、前記第１回転中心軸上で前記第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、
を備えた無段変速機において、
夫々の前記ガイド溝は、前記第１円盤部及び前記第２円盤部の外周面に開口させ、且つ、前記転動部材のスピンモーメントにより前記支持軸が当接する壁面の前記開口の近くの端部について溝幅を当該開口の近くの端部以外の溝幅よりも拡幅させる形状とすることを特徴とした無段変速機。
【請求項２】
夫々の前記ガイド溝における前記壁面の前記開口の近くの端部は、溝幅を拡幅させる傾斜面とすることを特徴とした請求項１記載の無段変速機。
【請求項３】
前記ガイド溝の傾斜面の傾斜角は、該傾斜面上の前記転動部材に働く全ての力による当該転動部材の傾転平面に沿ったモーメントと比較して、そのモーメントとは逆向きで且つそれ以上の大きさのモーメントを発生させる角度とすることを特徴とした請求項２記載の無段変速機。
【請求項４】
夫々の前記ガイド溝における前記壁面の前記開口の近くの端部よりも径方向内側は、前記転動部材の傾転平面上に前記第２回転中心軸が配置された状態で前記支持軸を当接させる形状とすることを特徴とした請求項１，２又は３に記載の無段変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２２５６８（Ｐ２０１２−１２２５６８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７４９８７（Ｐ２０１０−２７４９８７）
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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