無段変速機
【課題】変速力を低減させること。
【解決手段】シャフト５０上に配置した第１回転部材１０、第２回転部材２０及びサンローラ３０と、第１及び第２の回転部材１０，２０に挟持される複数の遊星ボール４０と、遊星ボール４０を支持する支持軸４１と、シャフト５０に固定したキャリア６０と、各支持軸４１の一方の突出部分に第１回転中心軸Ｒ１を中心とする周方向の変速力を加えるアイリスプレート７０と、を備えた無段変速機１において、支持軸４１と当該支持軸４１を支持するキャリア６０のガイド溝６３，６４との間における前記周方向の隙間について、支持軸４１におけるアイリスプレート７０の前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定すること。
【解決手段】シャフト５０上に配置した第１回転部材１０、第２回転部材２０及びサンローラ３０と、第１及び第２の回転部材１０，２０に挟持される複数の遊星ボール４０と、遊星ボール４０を支持する支持軸４１と、シャフト５０に固定したキャリア６０と、各支持軸４１の一方の突出部分に第１回転中心軸Ｒ１を中心とする周方向の変速力を加えるアイリスプレート７０と、を備えた無段変速機１において、支持軸４１と当該支持軸４１を支持するキャリア６０のガイド溝６３，６４との間における前記周方向の隙間について、支持軸４１におけるアイリスプレート７０の前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定すること。
【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複数の回転要素と、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、各回転要素の内の２つに挟持された各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としては、回転中心となる変速機軸と、この変速機軸の中心軸を第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、その転動部材を自転させると共に支持する支持軸（回転軸）と、この支持軸における転動部材からの夫々の突出部分を介して当該転動部材を保持する固定要素と、夫々の転動部材を傾転させる傾転装置又は傾転機構と、を備えたものが知られている。この無段変速機とは、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、その夫々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と云われるものである。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１−３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の無段変速機は、傾転装置又は傾転機構としてアイリスプレート（円盤部材）を備えている。そのアイリスプレートは、支持軸の端部が挿入されるアイリス溝を備えており、そのアイリス溝において、自身の回転と共に支持軸の端部を最減速の変速比となる最減速部分と最増速の変速比となる最増速部分との間で案内するものである。この特許文献１のアイリスプレートは、夫々の遊星ボール（転動部材）と同様に、キャリア（固定要素）の内部に配置される。また、この特許文献１のアイリス溝は、最減速部分から更に延在させた変速機軸と同心円の弧状部（つまり周方向に沿った弧状部）を有しており、アイリスプレートを最減速の状態のまま更に回転させることができる。その弧状部は、アイリスプレートにおける径方向の内側に設けられている。特許文献２の無段変速機は、一方のリング（第１又は第２の回転要素）と遊星ボールとの間の接線力及び当該遊星ボールの回転軸ずれにより発生したスキュー状態を利用して変速させている。特許文献３の無段変速機は、特許文献１と同様のアイリスプレートを傾転装置又は傾転機構として備えている。この特許文献３の無段変速機においては、第１回転要素と第２回転要素とを夫々入力側と出力側とした場合、その第１回転要素と固定要素の入力側の円盤部との間、つまり固定要素の外側にアイリスプレートが配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００８２１６９号明細書
【特許文献２】特表２０１０−５３２４５４号公報
【特許文献３】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】
【０００５】
ところで、上記の無段変速機においては、支持軸におけるアイリス溝に挿入されている部分が力点となり、支持軸及び遊星ボールの傾転動作を実行させる。そして、その傾転動作の際には、支持軸における固定要素に支えられている各部位の内の何れか一方が回転中心（つまり支点）になる。ここで、この無段変速機では、傾転動作を円滑に行う為の隙間が支持軸と固定要素との間に設けられており、その夫々の隙間の大きさ如何で回転中心が変わって、傾転動作の際のモーメントアームの長さが変化する。そして、各隙間の設定が力点から回転中心までの距離（モーメントアームの長さ）を短くするものである場合には、その距離が長くなる設定の場合よりも、力点においてアイリスプレートから加える力（変速力）を増大させる必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、変速力の低減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】
【０００７】
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、前記各支持軸の一方の突出部分に前記第１回転中心軸を中心とする周方向の変速力を加えることで当該各支持軸及び前記各転動部材を傾転させ、前記第１回転要素と前記第２回転要素との間の回転比を変化させる変速装置と、前記変速機軸に固定され、前記各支持軸の夫々の突出部分を前記各転動部材の傾転動作が可能な状態で各々支持する２つの支持部を有する固定要素と、を備えた無段変速機において、前記支持軸と当該支持軸を支持する前記固定要素の前記各支持部との間における前記周方向の隙間について、前記支持軸における前記変速装置の前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定したことを特徴としている。
【０００８】
ここで、前記支持部は、前記周方向に対して直交する径方向の溝とする。そして、前記変速力が加わる部分に近い側の前記支持部における前記周方向の溝幅を当該変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部における前記周方向の溝幅よりも大きくすることで、前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定することが望ましい。
【０００９】
また、前記支持部は、前記周方向に対して直交する径方向の溝とする。そして、前記変速力が加わる部分に近い側の前記支持部における前記周方向の溝幅と当該変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部における前記周方向の溝幅とを同じ大きさにし、且つ、前記変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部と前記支持軸との間に介在させた接触部材の外形を当該変速力が加わる部分に近い側の前記支持部と前記支持軸との間に介在させた接触部材の外形よりも大きくすることで、前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定することが望ましい。
【００１０】
また、前記固定要素は２つの前記支持部を有する一体成形品であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る無段変速機は、変速力が加わる部分に近い側の一方の隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の隙間よりも大きく設定することで、その変速力が加わる際のモーメントアームの長さが長くなる。これが為、この無段変速機に依れば、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比を変える際に、その変速力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明に係る無段変速機の実施例の全体構成を示す部分断面図である。
【図２】図２は、キャリアのガイド溝について説明する図である。
【図３】図３は、アイリスプレートについて説明する図である。
【図４】図４は、遊星ボールや支持軸を図１の矢印Ｂの方向に観た図であって、夫々のガイド溝の溝幅を同じ大きさにした場合について示す図である。
【図５】図５は、図４の構成において遊星ボールにスピンモーメントが作用したときのスキュー状態を示す図である。
【図６】図６は、図５のスキュー状態において段階１の変速力が加えられたときの状態を示す図である。
【図７】図７は、図６の状態において段階２の変速力が加えられたときのスキュー状態を示す図である。
【図８】図８は、遊星ボールや支持軸を図１の矢印Ｂの方向に観た図であって、変速力の力点に近いガイド溝の溝幅を力点から遠いガイド溝の溝幅よりも大きくした場合について示す図である。
【図９】図９は、図８の構成において遊星ボールにスピンモーメントが作用したときのスキュー状態を示す図である。
【図１０】図１０は、図９のスキュー状態において変速力が加えられたときの逆方向のスキュー状態を示す図である。
【図１１】図１１は、変速力の力点から遠いコロ軸受の外形を力点から近いものよりも大きくした場合について示す図である。
【図１２】図１２は、アイリスプレートをキャリアの内側に配置した場合について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［実施例］
本発明に係る無段変速機の実施例を図１から図１２に基づいて説明する。
【００１５】
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。
【００１６】
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３の回転要素１０，２０，３０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４０と、第１から第３の回転要素１０，２０，３０の回転中心に配置した変速機軸としてのシャフト５０と、このシャフト５０に固定し、夫々の転動部材４０を傾転自在に保持する固定要素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４０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と、外方に向けた側を径方向外側と云う。
【００１７】
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との間で各転動部材４０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３の回転要素１０，２０，３０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、加速等のよう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。
【００１８】
この無段変速機１においては、シャフト５０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４０を配置する。その夫々の転動部材４０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４０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。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４０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４０との間に適切な接線力（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４０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。
【００１９】
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、トラクション遊星ギヤ機構のサンローラとして機能する。また、転動部材４０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し、固定要素６０はキャリアとして機能する。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、転動部材４０については「遊星ボール４０」と云う。また、固定要素６０については、「キャリア６０」と云う。
【００２０】
また、シャフト５０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柱状の固定軸とする。
【００２１】
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４０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。
【００２２】
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４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０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。
【００２３】
その遊星ボール４０への押圧力は、例えばトルクカム（図示略）等の押圧部で第１及び第２の回転部材１０，２０の内の少なくとも一方に加えられた軸線方向の力により発生させる。そのトルクカムは、例えば第１回転部材１０と下記の入力軸との間、第２回転部材２０と下記の出力軸との間に配設する。この無段変速機１においては、第１回転部材１０と入力軸との間のトルクカムによって、その間で回転トルクを伝達させると共に軸力を発生させる。その軸力は、第１回転部材１０から遊星ボール４０への押圧力となる。また、第２回転部材２０と出力軸との間のトルクカムは、その間で回転トルクを伝達させると共に軸力を発生させる。その軸力は、第２回転部材２０から遊星ボール４０への押圧力となる。
【００２４】
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（図示略）が連結され、第２回転部材２０には出力軸（図示略）が連結される。その入力軸や出力軸は、例えばラジアル軸受（図示略）を介してシャフト５０に対する周方向の相対回転を行うことができる。従って、第１回転部材１０や第２回転部材２０についても、シャフト５０に対する周方向の相対回転が行える。
【００２５】
サンローラ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り、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２によってシャフト５０に対する周方向への相対回転を行える。このサンローラ３０の外周面には、複数個の遊星ボール４０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４０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４０を転動（自転）させることもできれば、夫々の遊星ボール４０の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。ここで、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２の側面には、後述するキャリア６０の第１及び第２の円盤部６１，６２を当接させている。これが為、サンローラ３０は、シャフト５０に対して軸線方向へと移動できない。
【００２６】
遊星ボール４０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４０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４０は、その中心を通って貫通させた支持軸４１によって支持する。この遊星ボール４０は、支持軸４１の外周面との間に配設した軸受（例えばニードルベアリング）によって、第２回転中心軸Ｒ２を回転軸とした支持軸４１に対する相対回転（つまり自転）が行えるようにしている。従って、この遊星ボール４０は、支持軸４１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４１の両端は、遊星ボール４０から突出させておく。
【００２７】
その支持軸４１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４１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４０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４０の中心を支点にして行われる。
【００２８】
キャリア６０は、夫々の遊星ボール４０の傾転動作を妨げないように支持軸４１の夫々の突出部を支持する。このキャリア６０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６１，６２を対向させて配置し、その第１及び第２の円盤部６１，６２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６０は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール４０は、第１及び第２の円盤部６１，６２の間に配置し、その開放部分を介して第１回転部材１０と第２回転部材２０とに接している。ここで、このキャリア６０は、第１及び第２の円盤部６１，６２の内周面をシャフト５０の外周面に固定している。
【００２９】
この無段変速機１には、夫々の遊星ボール４０の傾転時に支持軸４１を傾転方向へと案内する為のガイド部（支持部）が設けられている。この例示では、そのガイド部をキャリア６０に設ける。ガイド部は、遊星ボール４０から突出させた支持軸４１を傾転方向に向けて案内する径方向のガイド溝６３，６４であり、第１及び第２の円盤部６１，６２の夫々の対向する部分に遊星ボール４０毎に形成する（図２）。つまり、全てのガイド溝６３と全てのガイド溝６４は、軸線方向（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。この例示のガイド溝６３は、第１円盤部６１の周方向を溝幅とし、その径方向内側を溝底としたものである。同様に、ガイド溝６４は、第２円盤部６２の周方向を溝幅とし、その径方向内側を溝底とする。支持軸４１とガイド溝６３，６４との間には、傾転動作を実現させる為、そして円滑にする為に、溝幅方向（周方向）に隙間が設けられている。具体的に、その支持軸４１とガイド溝６３，６４との間には、例えばこれらの摩耗の抑制やガイド溝６３，６４内での支持軸４１の円滑な傾転動作を図る接触部材としてのコロ軸受４２，４３が配設されている。従って、その溝幅方向の隙間とは、コロ軸受４２，４３とガイド溝６３，６４との間の隙間のことになる。この隙間は、例えば、傾転動作の為のサンローラ３０と遊星ボール４０との間におけるサイドスリップを引き起こせるだけの大きさにする。
【００３０】
この無段変速機１においては、夫々の遊星ボール４０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γが１になっている。一方、夫々の遊星ボール４０を基準位置から傾転させた際には、支持軸４１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４１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４０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４０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４０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４０を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール４０を紙面反時計回り方向に傾転させる。
【００３１】
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４０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４０を傾転させる傾転装置又は傾転機構を用いる。ここでは、この変速装置として円盤状のアイリスプレート（傾転要素）７０が設けられている。
【００３２】
そのアイリスプレート７０は、その径方向内側のラジアル軸受ＲＢ３，ＲＢ４を介してシャフト５０に取り付けられており、更に、スラスト軸受ＴＢ１，ＴＢ２を介してシャフト５０と第２円盤部６２に取り付けられている。これが為、このアイリスプレート７０は、そのシャフト５０やキャリア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、ウォームギア７１を介してアイリスプレート７０の外周部分に伝えられる。
【００３３】
ここで例示するアイリスプレート７０は、夫々の遊星ボール４０の入力側（第１回転部材１０との接触部側）で且つキャリア６０の外側に配置する。そして、このアイリスプレート７０には、支持軸４１の一方の突出部がコロ軸受４４を介して挿入される絞り孔（アイリス孔）７２を形成する。その絞り孔７２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３）。尚、その図３は、図１の矢印Ａの方向から観た図である。支持軸４１の一方の突出部は、アイリスプレート７０が図３の紙面時計回り方向に回転することで、絞り孔７２に沿ってアイリスプレート７０の中心側に移動する。その際、支持軸４１の夫々の突出部がキャリア６０のガイド溝６３，６４に挿入されているので、絞り孔７２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７０が図３の紙面反時計回り方向に回転することで、絞り孔７２に沿ってアイリスプレート７０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６３，６４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４１は、ガイド溝６３，６４と絞り孔７２によって径方向に移動できる。従って、遊星ボール４０は、上述した傾転動作が可能になる。
【００３４】
ところで、遊星ボール４０における第１及び第２の回転部材１０，２０との接触部分においては、図４に示すように、駆動時に互いに逆向きの接線力（トラクション力）Ｆ１，Ｆ２が働いている。その図４は、遊星ボール４０を図１の矢印Ｂの方向に観た図である。そして、その夫々の接触部分は、遊星ボール４０の外周面上において遊星ボール４０の重心からずらした位置にある。これが為、その夫々の接線力Ｆ１，Ｆ２は遊星ボール４０において偏心荷重となるので、その接線力Ｆ１，Ｆ２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４０に発生する。この図４の例示では、反時計回り方向のスピンモーメントが働く。この無段変速機１においては、遊星ボール４０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、上述したように、コロ軸受４２，４３とガイド溝６３，６４との間に隙間を設けている。これが為、遊星ボール４０は、上記のスピンモーメントが発生した場合、図５に示すように、その隙間に応じた量だけスピンモーメントの方向に回転軸ずれが生じて傾いてしまう。駆動時に変速比γが或る大きさに固定されている場合には、その回転軸ずれによるスキュー状態で遊星ボール４０が自転する。尚、遊星ボール４０と支持軸４１との間には、その間の軸受による微小のガタ（隙間）も存在している。これが為、そのガタ分を考慮に入れてもよい。
【００３５】
ここで、そのスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変える場合には、接線力Ｆ１，Ｆ２に打ち勝つ力（以下、「変速力」という。）Ｆｓをアイリスプレート７０の絞り孔７２の壁面からコロ軸受４４を介して支持軸４１に加える必要がある。
【００３６】
この無段変速機１においては、アイリスプレート７０に近い（つまり変速力の加えられる力点に近い）ガイド溝６３とコロ軸受４２との間の溝幅方向の隙間（以下、「第１隙間」という。）の大きさ、アイリスプレート７０から遠い（つまり変速力の加えられる力点から遠い）ガイド溝６４とコロ軸受４３との間の溝幅方向の隙間（以下、「第２隙間」という。）の大きさに応じて、変速動作の形態が異なる。
【００３７】
例えば、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさに設定された場合には、図６及び図７に示すように、２段階の変速動作を経る必要があり、夫々の段階１，２毎に異なる変速力Ｆｓ１，Ｆｓ２を発生させなければならない。図４−図７は、夫々のガイド溝６３，６４の溝幅Ｗ１，Ｗ２を同じ大きさにし、且つ、コロ軸受４２，４３を外形が同じ同一品とすることで、第１隙間と第２隙間とを同じ大きさに設定したものである。そのガイド溝６３，６４は、夫々の溝幅方向における中心位置同士を軸線方向で対向させた状態で配置されている。尚、コロ軸受４２，４３を備えていない場合、第１及び第２の隙間は、ガイド溝６３，６４と支持軸４１との間における溝幅方向の隙間のことを云う。
【００３８】
先ず、図５のスキュー状態からの変速の際には、第１及び第２の円盤部６１，６２の内、アイリスプレート７０から遠い第２円盤部６２側のガイド溝６４に挿入されている支持軸４１の端部及びコロ軸受４３が回転中心となる（図６）。この段階１の変速動作においては、アイリスプレート７０から少なくとも変速力Ｆｓ１を発生させることで、その回転中心を中心とするモーメントが支持軸４１に作用する。これにより、その支持軸４１は、コロ軸受４２がガイド溝６３の壁面に当接するまで遊星ボール４０と共に回転する（図６）。
【００３９】
その図６の状態から変速させる際には、第１及び第２の円盤部６１，６２の内、アイリスプレート７０から近い第１円盤部６１側のガイド溝６３に挿入されている支持軸４１の端部及びコロ軸受４２が回転中心となる（図７）。この段階２の変速動作においては、少なくとも変速力Ｆｓ２を発生させることで、その回転中心を中心とするモーメントが支持軸４１に作用する。これにより、その支持軸４１は、コロ軸受４３がガイド溝６４の壁面に当接するまで遊星ボール４０と共に回転する（図７）。
【００４０】
これらの２段階の変速動作において、変速力Ｆｓ１は、図５のスキュー状態で接線力Ｆ１，Ｆ２に打ち勝つ最小限の力であり、下記の式１で示すものとなる。その式１は、下記のモーメントの釣り合い式（式２）から求める。
【００４１】
【数１】
【００４２】
【数２】
【００４３】
また、変速力Ｆｓ２は、図６の状態で接線力Ｆ１，Ｆ２に打ち勝つ最小限の力であり、下記の式３で示すものとなる。その式３は、下記のモーメントの釣り合い式（式４）から求める。
【００４４】
【数３】
【００４５】
【数４】
【００４６】
その各式の「Ｌ１」は、図４に示すように、遊星ボール４０の中心からコロ軸受４２の回転中心までの距離である。「Ｌ２」は、遊星ボール４０の中心からコロ軸受４３の回転中心までの距離である。「Ｌｓ」は、遊星ボール４０の中心からコロ軸受４４の回転中心（変速力Ｆｓ１，Ｆｓ２の力点）までの距離である。「Ｌｂ」は、矢印Ｂから観た遊星ボール４０の中心から接線力Ｆ１，Ｆ２の力点までの距離である。
【００４７】
このように、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさであった場合には、２段階の変速動作を経ることになる。これが為、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変える際には、夫々の変速力Ｆｓ１，Ｆｓ２の内の大きい方を変速力Ｆｓとしてアイリスプレート７０から発生させなければならない（式５）。
【００４８】
【数５】
【００４９】
また、アイリスプレート７０に近い第１隙間の方がアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも小さい場合には、第１隙間が０よりも大きければ、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合と同様に２段階の変速動作を行い、第１隙間が０であれば、コロ軸受４２を回転中心とする変速力Ｆｓ２による変速動作を行う。
【００５０】
一方、図８には、アイリスプレート７０に近い第１隙間の方がアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも大きい場合を示している。ここでは、第１隙間を第２隙間よりも大きくする為に、アイリスプレート７０に近いガイド溝６３の溝幅Ｗ１をアイリスプレート７０から遠いガイド溝６４の溝幅Ｗ２よりも大きくしている。また、ここでは、更にコロ軸受４２，４３を外形が同じ同一品とすることで、第１隙間を第２隙間よりも大きく設定している。この場合にも、遊星ボール４０は、接線力Ｆ１，Ｆ２によるスピンモーメントでスキュー状態になる（図９）。そして、そのスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変える際には、上記と同じように、少なくとも接線力Ｆ１，Ｆ２に打ち勝つ変速力Ｆｓを発生させる必要がある。この際には、第２円盤部６２のガイド溝６４に挿入されている支持軸４１の端部及びコロ軸受４３が回転中心となり、少なくとも上記の変速力Ｆｓ１を発生させることで、その回転中心を中心とするモーメントが支持軸４１に作用する（図１０）。このとき、第１隙間の方が第２隙間よりも大きいので、その支持軸４１は、ガイド溝６４とコロ軸受４３との間の隙間の大きさに拘わらず、モーメントアームの長さ（Ｌｓ＋Ｌ２）が変わることなく、コロ軸受４３がガイド溝６４の壁面に当接し且つコロ軸受４２がガイド溝６３の壁面に当接するまで遊星ボール４０と共に回転する（図１０）。つまり、この場合には、変速力Ｆｓ１のままで変速動作を完了させることができる。
【００５１】
ここで、この第１隙間の方が第２隙間よりも大きい場合と、上述した第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合と、を比較する。第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合において、変速力Ｆｓ１が変速力Ｆｓ２以上のときには（Ｆｓ１≧Ｆｓ２）、上述したように、その変速力Ｆｓ１を少なくとも発生させる必要がある。従って、このときには、第１隙間の方が第２隙間よりも大きい場合と同じ大きさの変速力Ｆｓ１を発生させることで、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変えることができる。
【００５２】
これに対して、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合において、変速力Ｆｓ１が変速力Ｆｓ２よりも小さいときには（Ｆｓ１＜Ｆｓ２）、上述したように、変速力Ｆｓ２を少なくとも発生させる必要がある。従って、このときには、第１隙間の方が第２隙間よりも大きい場合と比較して、大きな変速力Ｆｓ（＝Ｆｓ２）が必要になる。
【００５３】
このように、その比較の結果に依れば、第１隙間の方が第２隙間よりも大きく設定されている場合には、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合以下の変速力Ｆｓ１で変速動作を行うことができる。
【００５４】
尚、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合において、変速力Ｆｓ２の力点から回転中心までの距離「Ｌｓ−Ｌ１」は、変速力Ｆｓ１の力点から回転中心までの距離「Ｌｓ＋Ｌ２」よりも短くなる。つまり、この場合には、変速力Ｆｓ２の力点からのモーメントアームが変速力Ｆｓ１の力点からのモーメントアームよりも短くなるので、段階２の変速動作に要する変速力Ｆｓ２を変速力Ｆｓ１よりも大きくする必要があると考えられる（Ｆｓ１＜Ｆｓ２）。従って、第１隙間の方が第２隙間よりも大きい場合には、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合よりも小さい変速力Ｆｓで、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変えることができる。
【００５５】
また、第１隙間の方が第２隙間よりも小さい場合には、そのモーメントアームの考えに依れば、何れの変速動作が行われるにしても、変速力Ｆｓ１よりも大きい変速力Ｆｓ２を少なくとも発生させる必要がある。これが為、第１隙間を第２隙間よりも大きく設定した場合には、第１隙間を第２隙間より小さくする場合と比べて、小さい変速力Ｆｓで一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変えることができる。
【００５６】
以上の理由により、この無段変速機１においては、スキュー状態の角度（スキュー角θｓ）を設計する際に、第１及び第２の円盤部６１，６２の内、アイリスプレート７０から近い第１隙間をアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも大きく設定する。その際、第１隙間と第２隙間の差は、モーメントアームの長さ等を考慮し、コロ軸受４３がガイド溝６４の反対側の壁面（図９で当接している壁面とは逆側）に当接する前にコロ軸受４２がガイド溝６３の当接しないよう、つまり２段階の変速動作が為されないように設定する。
【００５７】
例えば、接線力Ｆ１，Ｆ２や遊星ボール４０の中心からの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌｓを次の様に仮定し、これらを上記の式１，３に代入する。これにより得られる変速力Ｆｓ１，Ｆｓ２を下記の式６，７に示す。尚、「Ｆｔ」は、接線力とする。
Ｆ１＝Ｆ２＝Ｆｔ
Ｌ１＝Ｌ２＝３Ｌｂ
Ｌｓ＝５Ｌｂ
【００５８】
【数６】
【００５９】
【数７】
【００６０】
これにより、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合には、少なくとも接線力Ｆｔの大きさに相当する変速力Ｆｓ２が必要になることが判る。一方、第１隙間を第２隙間よりも大きく設定した場合には、少なくとも接線力Ｆｔの１／４の大きさに相当する変速力Ｆｓ１が変速動作に必要になることが判る。従って、この仮定において第１隙間を第２隙間よりも大きく設定した場合、その変速力Ｆｓ１は、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合の変速力Ｆｓ２の１／４の大きさに低減できることが判る（Ｆｓ１＝Ｆｓ２／４）。
【００６１】
以上示したように、本実施例の無段変速機１は、遊星ボール４０を支える２つのガイド溝６３，６４の夫々の溝幅方向における中心位置同士を軸線方向で対向させ、アイリスプレート７０に近い第１隙間をアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも大きく設定する。これにより、この無段変速機１は、アイリスプレート７０から加える変速力Ｆｓの力点と支点としての回転中心との距離、つまりその変速力Ｆｓが加わる際のモーメントアームの長さが長くなるので、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変える際の変速力Ｆｓについて、第１隙間の大きさが第２隙間の大きさ以下の場合と比して低減することができる。また、この無段変速機１は、３つのコロ軸受４２，４３，４４に同一製品を用いているので、部品の種類の削減による原価低減効果を得ることができる。
【００６２】
ここで、スキュー角θｓは、下記の式８で表すことができる。従って、スキュー角θｓを設計する際には、その設計値となるように、遊星ボール４０の中心からの距離Ｌ１，Ｌ２、ガイド溝６３，６４の溝幅Ｗ１，Ｗ２、コロ軸受４２，４３の直径ｄ１，ｄ２（ここでは球形とする）を設定する。
【００６３】
【数８】
【００６４】
この式８は、下記の式１１に式９，１０を代入したものである。「Ｃ１」は、ガイド溝６３とコロ軸受４２との間の溝幅方向の隙間、「Ｃ２」は、ガイド溝６４とコロ軸受４３との間の溝幅方向の隙間を表している。また、「Ｃ０」は、支持軸４１とコロ軸受４２，４３との間の隙間を表している。
【００６５】
【数９】
【００６６】
【数１０】
【００６７】
【数１１】
【００６８】
ところで、この例示では、アイリスプレート７０に近い第１隙間をアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも大きくする為に、ガイド溝６３の溝幅Ｗ１をガイド溝６４の溝幅Ｗ２よりも大きくし、且つ、コロ軸受４２，４３の外形を同じ大きさにしている。無段変速機１は、この形態に替えて、図１１に示すように、夫々のガイド溝６３，６４の溝幅Ｗ１，Ｗ２を同じ大きさにし、且つ、アイリスプレート７０から遠いガイド溝６４におけるコロ軸受４３の外形をアイリスプレート７０に近いガイド溝６３におけるコロ軸受４２の外形よりも大きくすることで、第１隙間を第２隙間より大きくしてもよい。この無段変速機１においても、２つのガイド溝６３，６４は、夫々の溝幅方向における中心位置同士を軸線方向で対向させて配置する。この無段変速機１は、このような形態に替えたとしても、上記の例示と同様に、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変える際の変速力Ｆｓを低減することができる。また、この無段変速機１は、ガイド溝６３，６４の溝幅Ｗ１，Ｗ２を同じ大きさにしているので、対向する夫々のガイド溝６３，６４を同一の加工により形成することができ、溝幅Ｗ１，Ｗ２を異なる大きさにするよりも夫々の相対位置や形状の誤差が小さくなる。従って、この無段変速機１は、そのガイド溝６３，６４の相対位置や形状の精度向上、第１円盤部６１と第２円盤部６２を同一形状にすることによる原価低減が可能になる。
【００６９】
また、これらの例示ではキャリア６０における第１円盤部６１の外側にアイリスプレート７０を配設しているが、そのアイリスプレート７０は、第２円盤部６２の外側に配設してもよい。これによっても、この無段変速機１は、上記の例示と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
更に、上記の各種の例示ではキャリア６０について第１円盤部６１と第２円盤部６２と連結軸とを組み立てて成るものとして例示しているが、そのキャリア６０は、これらからなる一体成形品であってもよく、これにより部品点数の削減による原価低減を図ることも可能になる。
【００７１】
また更に、そのアイリスプレート７０は、キャリア６０の内側、つまりキャリア６０と各遊星ボール４０との間に配設してもよい。図１２には、第１円盤部６１と各遊星ボール４０との間にアイリスプレート７０を配置した例を示している。この場合においても、この無段変速機１は、ガイド溝６３，６４の夫々の溝幅方向における中心位置同士を軸線方向で対向させ、アイリスプレート７０に近い第１隙間をアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも大きく設定する。その図１２の例示では、ガイド溝６３の溝幅Ｗ１をガイド溝６４の溝幅Ｗ２よりも大きく設定し、且つ、コロ軸受４２，４３の外形を同じ大きさに設定している。この無段変速機１は、このように構成しても、上記の例示と同様の効果を得ることができる。そして更に、この無段変速機１は、アイリスプレート７０をキャリア６０の内側に配置することで、例えば第１円盤部６１を無段変速機１の筐体に一体化させることも可能であり、これにより部品点数の削減による原価低減の効果を得ることもできる。尚、アイリスプレート７０をキャリア６０の内側に配置した場合には、第１隙間と第２隙間とを同じ大きさにすると、アイリスプレート７０からの変速力Ｆｓによってスキュー状態を作り出すことができない。
【符号の説明】
【００７２】
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 遊星ボール（転動部材）
４１ 支持軸
４２，４３，４４ コロ軸受
５０ シャフト（変速機軸）
６０ キャリア（固定要素）
６１ 第１円盤部
６２ 第２円盤部
６３，６４ ガイド溝
７０ アイリスプレート
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複数の回転要素と、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、各回転要素の内の２つに挟持された各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としては、回転中心となる変速機軸と、この変速機軸の中心軸を第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、その転動部材を自転させると共に支持する支持軸（回転軸）と、この支持軸における転動部材からの夫々の突出部分を介して当該転動部材を保持する固定要素と、夫々の転動部材を傾転させる傾転装置又は傾転機構と、を備えたものが知られている。この無段変速機とは、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、その夫々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と云われるものである。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１−３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の無段変速機は、傾転装置又は傾転機構としてアイリスプレート（円盤部材）を備えている。そのアイリスプレートは、支持軸の端部が挿入されるアイリス溝を備えており、そのアイリス溝において、自身の回転と共に支持軸の端部を最減速の変速比となる最減速部分と最増速の変速比となる最増速部分との間で案内するものである。この特許文献１のアイリスプレートは、夫々の遊星ボール（転動部材）と同様に、キャリア（固定要素）の内部に配置される。また、この特許文献１のアイリス溝は、最減速部分から更に延在させた変速機軸と同心円の弧状部（つまり周方向に沿った弧状部）を有しており、アイリスプレートを最減速の状態のまま更に回転させることができる。その弧状部は、アイリスプレートにおける径方向の内側に設けられている。特許文献２の無段変速機は、一方のリング（第１又は第２の回転要素）と遊星ボールとの間の接線力及び当該遊星ボールの回転軸ずれにより発生したスキュー状態を利用して変速させている。特許文献３の無段変速機は、特許文献１と同様のアイリスプレートを傾転装置又は傾転機構として備えている。この特許文献３の無段変速機においては、第１回転要素と第２回転要素とを夫々入力側と出力側とした場合、その第１回転要素と固定要素の入力側の円盤部との間、つまり固定要素の外側にアイリスプレートが配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００８２１６９号明細書
【特許文献２】特表２０１０−５３２４５４号公報
【特許文献３】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】
【０００５】
ところで、上記の無段変速機においては、支持軸におけるアイリス溝に挿入されている部分が力点となり、支持軸及び遊星ボールの傾転動作を実行させる。そして、その傾転動作の際には、支持軸における固定要素に支えられている各部位の内の何れか一方が回転中心（つまり支点）になる。ここで、この無段変速機では、傾転動作を円滑に行う為の隙間が支持軸と固定要素との間に設けられており、その夫々の隙間の大きさ如何で回転中心が変わって、傾転動作の際のモーメントアームの長さが変化する。そして、各隙間の設定が力点から回転中心までの距離（モーメントアームの長さ）を短くするものである場合には、その距離が長くなる設定の場合よりも、力点においてアイリスプレートから加える力（変速力）を増大させる必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、変速力の低減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】
【０００７】
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、前記各支持軸の一方の突出部分に前記第１回転中心軸を中心とする周方向の変速力を加えることで当該各支持軸及び前記各転動部材を傾転させ、前記第１回転要素と前記第２回転要素との間の回転比を変化させる変速装置と、前記変速機軸に固定され、前記各支持軸の夫々の突出部分を前記各転動部材の傾転動作が可能な状態で各々支持する２つの支持部を有する固定要素と、を備えた無段変速機において、前記支持軸と当該支持軸を支持する前記固定要素の前記各支持部との間における前記周方向の隙間について、前記支持軸における前記変速装置の前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定したことを特徴としている。
【０００８】
ここで、前記支持部は、前記周方向に対して直交する径方向の溝とする。そして、前記変速力が加わる部分に近い側の前記支持部における前記周方向の溝幅を当該変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部における前記周方向の溝幅よりも大きくすることで、前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定することが望ましい。
【０００９】
また、前記支持部は、前記周方向に対して直交する径方向の溝とする。そして、前記変速力が加わる部分に近い側の前記支持部における前記周方向の溝幅と当該変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部における前記周方向の溝幅とを同じ大きさにし、且つ、前記変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部と前記支持軸との間に介在させた接触部材の外形を当該変速力が加わる部分に近い側の前記支持部と前記支持軸との間に介在させた接触部材の外形よりも大きくすることで、前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定することが望ましい。
【００１０】
また、前記固定要素は２つの前記支持部を有する一体成形品であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る無段変速機は、変速力が加わる部分に近い側の一方の隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の隙間よりも大きく設定することで、その変速力が加わる際のモーメントアームの長さが長くなる。これが為、この無段変速機に依れば、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比を変える際に、その変速力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明に係る無段変速機の実施例の全体構成を示す部分断面図である。
【図２】図２は、キャリアのガイド溝について説明する図である。
【図３】図３は、アイリスプレートについて説明する図である。
【図４】図４は、遊星ボールや支持軸を図１の矢印Ｂの方向に観た図であって、夫々のガイド溝の溝幅を同じ大きさにした場合について示す図である。
【図５】図５は、図４の構成において遊星ボールにスピンモーメントが作用したときのスキュー状態を示す図である。
【図６】図６は、図５のスキュー状態において段階１の変速力が加えられたときの状態を示す図である。
【図７】図７は、図６の状態において段階２の変速力が加えられたときのスキュー状態を示す図である。
【図８】図８は、遊星ボールや支持軸を図１の矢印Ｂの方向に観た図であって、変速力の力点に近いガイド溝の溝幅を力点から遠いガイド溝の溝幅よりも大きくした場合について示す図である。
【図９】図９は、図８の構成において遊星ボールにスピンモーメントが作用したときのスキュー状態を示す図である。
【図１０】図１０は、図９のスキュー状態において変速力が加えられたときの逆方向のスキュー状態を示す図である。
【図１１】図１１は、変速力の力点から遠いコロ軸受の外形を力点から近いものよりも大きくした場合について示す図である。
【図１２】図１２は、アイリスプレートをキャリアの内側に配置した場合について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［実施例］
本発明に係る無段変速機の実施例を図１から図１２に基づいて説明する。
【００１５】
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。
【００１６】
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３の回転要素１０，２０，３０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４０と、第１から第３の回転要素１０，２０，３０の回転中心に配置した変速機軸としてのシャフト５０と、このシャフト５０に固定し、夫々の転動部材４０を傾転自在に保持する固定要素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４０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と、外方に向けた側を径方向外側と云う。
【００１７】
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との間で各転動部材４０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３の回転要素１０，２０，３０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、加速等のよう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。
【００１８】
この無段変速機１においては、シャフト５０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４０を配置する。その夫々の転動部材４０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４０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。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４０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４０との間に適切な接線力（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４０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。
【００１９】
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、トラクション遊星ギヤ機構のサンローラとして機能する。また、転動部材４０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し、固定要素６０はキャリアとして機能する。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、転動部材４０については「遊星ボール４０」と云う。また、固定要素６０については、「キャリア６０」と云う。
【００２０】
また、シャフト５０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柱状の固定軸とする。
【００２１】
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４０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。
【００２２】
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４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０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。
【００２３】
その遊星ボール４０への押圧力は、例えばトルクカム（図示略）等の押圧部で第１及び第２の回転部材１０，２０の内の少なくとも一方に加えられた軸線方向の力により発生させる。そのトルクカムは、例えば第１回転部材１０と下記の入力軸との間、第２回転部材２０と下記の出力軸との間に配設する。この無段変速機１においては、第１回転部材１０と入力軸との間のトルクカムによって、その間で回転トルクを伝達させると共に軸力を発生させる。その軸力は、第１回転部材１０から遊星ボール４０への押圧力となる。また、第２回転部材２０と出力軸との間のトルクカムは、その間で回転トルクを伝達させると共に軸力を発生させる。その軸力は、第２回転部材２０から遊星ボール４０への押圧力となる。
【００２４】
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（図示略）が連結され、第２回転部材２０には出力軸（図示略）が連結される。その入力軸や出力軸は、例えばラジアル軸受（図示略）を介してシャフト５０に対する周方向の相対回転を行うことができる。従って、第１回転部材１０や第２回転部材２０についても、シャフト５０に対する周方向の相対回転が行える。
【００２５】
サンローラ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り、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２によってシャフト５０に対する周方向への相対回転を行える。このサンローラ３０の外周面には、複数個の遊星ボール４０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４０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４０を転動（自転）させることもできれば、夫々の遊星ボール４０の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。ここで、ラジアル軸受ＲＢ１，ＲＢ２の側面には、後述するキャリア６０の第１及び第２の円盤部６１，６２を当接させている。これが為、サンローラ３０は、シャフト５０に対して軸線方向へと移動できない。
【００２６】
遊星ボール４０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４０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４０は、その中心を通って貫通させた支持軸４１によって支持する。この遊星ボール４０は、支持軸４１の外周面との間に配設した軸受（例えばニードルベアリング）によって、第２回転中心軸Ｒ２を回転軸とした支持軸４１に対する相対回転（つまり自転）が行えるようにしている。従って、この遊星ボール４０は、支持軸４１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４１の両端は、遊星ボール４０から突出させておく。
【００２７】
その支持軸４１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４１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４０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４０の中心を支点にして行われる。
【００２８】
キャリア６０は、夫々の遊星ボール４０の傾転動作を妨げないように支持軸４１の夫々の突出部を支持する。このキャリア６０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６１，６２を対向させて配置し、その第１及び第２の円盤部６１，６２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６０は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール４０は、第１及び第２の円盤部６１，６２の間に配置し、その開放部分を介して第１回転部材１０と第２回転部材２０とに接している。ここで、このキャリア６０は、第１及び第２の円盤部６１，６２の内周面をシャフト５０の外周面に固定している。
【００２９】
この無段変速機１には、夫々の遊星ボール４０の傾転時に支持軸４１を傾転方向へと案内する為のガイド部（支持部）が設けられている。この例示では、そのガイド部をキャリア６０に設ける。ガイド部は、遊星ボール４０から突出させた支持軸４１を傾転方向に向けて案内する径方向のガイド溝６３，６４であり、第１及び第２の円盤部６１，６２の夫々の対向する部分に遊星ボール４０毎に形成する（図２）。つまり、全てのガイド溝６３と全てのガイド溝６４は、軸線方向（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。この例示のガイド溝６３は、第１円盤部６１の周方向を溝幅とし、その径方向内側を溝底としたものである。同様に、ガイド溝６４は、第２円盤部６２の周方向を溝幅とし、その径方向内側を溝底とする。支持軸４１とガイド溝６３，６４との間には、傾転動作を実現させる為、そして円滑にする為に、溝幅方向（周方向）に隙間が設けられている。具体的に、その支持軸４１とガイド溝６３，６４との間には、例えばこれらの摩耗の抑制やガイド溝６３，６４内での支持軸４１の円滑な傾転動作を図る接触部材としてのコロ軸受４２，４３が配設されている。従って、その溝幅方向の隙間とは、コロ軸受４２，４３とガイド溝６３，６４との間の隙間のことになる。この隙間は、例えば、傾転動作の為のサンローラ３０と遊星ボール４０との間におけるサイドスリップを引き起こせるだけの大きさにする。
【００３０】
この無段変速機１においては、夫々の遊星ボール４０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γが１になっている。一方、夫々の遊星ボール４０を基準位置から傾転させた際には、支持軸４１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４１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４０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４０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４０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４０を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール４０を紙面反時計回り方向に傾転させる。
【００３１】
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４０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４０を傾転させる傾転装置又は傾転機構を用いる。ここでは、この変速装置として円盤状のアイリスプレート（傾転要素）７０が設けられている。
【００３２】
そのアイリスプレート７０は、その径方向内側のラジアル軸受ＲＢ３，ＲＢ４を介してシャフト５０に取り付けられており、更に、スラスト軸受ＴＢ１，ＴＢ２を介してシャフト５０と第２円盤部６２に取り付けられている。これが為、このアイリスプレート７０は、そのシャフト５０やキャリア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、ウォームギア７１を介してアイリスプレート７０の外周部分に伝えられる。
【００３３】
ここで例示するアイリスプレート７０は、夫々の遊星ボール４０の入力側（第１回転部材１０との接触部側）で且つキャリア６０の外側に配置する。そして、このアイリスプレート７０には、支持軸４１の一方の突出部がコロ軸受４４を介して挿入される絞り孔（アイリス孔）７２を形成する。その絞り孔７２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３）。尚、その図３は、図１の矢印Ａの方向から観た図である。支持軸４１の一方の突出部は、アイリスプレート７０が図３の紙面時計回り方向に回転することで、絞り孔７２に沿ってアイリスプレート７０の中心側に移動する。その際、支持軸４１の夫々の突出部がキャリア６０のガイド溝６３，６４に挿入されているので、絞り孔７２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７０が図３の紙面反時計回り方向に回転することで、絞り孔７２に沿ってアイリスプレート７０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６３，６４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４１は、ガイド溝６３，６４と絞り孔７２によって径方向に移動できる。従って、遊星ボール４０は、上述した傾転動作が可能になる。
【００３４】
ところで、遊星ボール４０における第１及び第２の回転部材１０，２０との接触部分においては、図４に示すように、駆動時に互いに逆向きの接線力（トラクション力）Ｆ１，Ｆ２が働いている。その図４は、遊星ボール４０を図１の矢印Ｂの方向に観た図である。そして、その夫々の接触部分は、遊星ボール４０の外周面上において遊星ボール４０の重心からずらした位置にある。これが為、その夫々の接線力Ｆ１，Ｆ２は遊星ボール４０において偏心荷重となるので、その接線力Ｆ１，Ｆ２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４０に発生する。この図４の例示では、反時計回り方向のスピンモーメントが働く。この無段変速機１においては、遊星ボール４０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、上述したように、コロ軸受４２，４３とガイド溝６３，６４との間に隙間を設けている。これが為、遊星ボール４０は、上記のスピンモーメントが発生した場合、図５に示すように、その隙間に応じた量だけスピンモーメントの方向に回転軸ずれが生じて傾いてしまう。駆動時に変速比γが或る大きさに固定されている場合には、その回転軸ずれによるスキュー状態で遊星ボール４０が自転する。尚、遊星ボール４０と支持軸４１との間には、その間の軸受による微小のガタ（隙間）も存在している。これが為、そのガタ分を考慮に入れてもよい。
【００３５】
ここで、そのスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変える場合には、接線力Ｆ１，Ｆ２に打ち勝つ力（以下、「変速力」という。）Ｆｓをアイリスプレート７０の絞り孔７２の壁面からコロ軸受４４を介して支持軸４１に加える必要がある。
【００３６】
この無段変速機１においては、アイリスプレート７０に近い（つまり変速力の加えられる力点に近い）ガイド溝６３とコロ軸受４２との間の溝幅方向の隙間（以下、「第１隙間」という。）の大きさ、アイリスプレート７０から遠い（つまり変速力の加えられる力点から遠い）ガイド溝６４とコロ軸受４３との間の溝幅方向の隙間（以下、「第２隙間」という。）の大きさに応じて、変速動作の形態が異なる。
【００３７】
例えば、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさに設定された場合には、図６及び図７に示すように、２段階の変速動作を経る必要があり、夫々の段階１，２毎に異なる変速力Ｆｓ１，Ｆｓ２を発生させなければならない。図４−図７は、夫々のガイド溝６３，６４の溝幅Ｗ１，Ｗ２を同じ大きさにし、且つ、コロ軸受４２，４３を外形が同じ同一品とすることで、第１隙間と第２隙間とを同じ大きさに設定したものである。そのガイド溝６３，６４は、夫々の溝幅方向における中心位置同士を軸線方向で対向させた状態で配置されている。尚、コロ軸受４２，４３を備えていない場合、第１及び第２の隙間は、ガイド溝６３，６４と支持軸４１との間における溝幅方向の隙間のことを云う。
【００３８】
先ず、図５のスキュー状態からの変速の際には、第１及び第２の円盤部６１，６２の内、アイリスプレート７０から遠い第２円盤部６２側のガイド溝６４に挿入されている支持軸４１の端部及びコロ軸受４３が回転中心となる（図６）。この段階１の変速動作においては、アイリスプレート７０から少なくとも変速力Ｆｓ１を発生させることで、その回転中心を中心とするモーメントが支持軸４１に作用する。これにより、その支持軸４１は、コロ軸受４２がガイド溝６３の壁面に当接するまで遊星ボール４０と共に回転する（図６）。
【００３９】
その図６の状態から変速させる際には、第１及び第２の円盤部６１，６２の内、アイリスプレート７０から近い第１円盤部６１側のガイド溝６３に挿入されている支持軸４１の端部及びコロ軸受４２が回転中心となる（図７）。この段階２の変速動作においては、少なくとも変速力Ｆｓ２を発生させることで、その回転中心を中心とするモーメントが支持軸４１に作用する。これにより、その支持軸４１は、コロ軸受４３がガイド溝６４の壁面に当接するまで遊星ボール４０と共に回転する（図７）。
【００４０】
これらの２段階の変速動作において、変速力Ｆｓ１は、図５のスキュー状態で接線力Ｆ１，Ｆ２に打ち勝つ最小限の力であり、下記の式１で示すものとなる。その式１は、下記のモーメントの釣り合い式（式２）から求める。
【００４１】
【数１】
【００４２】
【数２】
【００４３】
また、変速力Ｆｓ２は、図６の状態で接線力Ｆ１，Ｆ２に打ち勝つ最小限の力であり、下記の式３で示すものとなる。その式３は、下記のモーメントの釣り合い式（式４）から求める。
【００４４】
【数３】
【００４５】
【数４】
【００４６】
その各式の「Ｌ１」は、図４に示すように、遊星ボール４０の中心からコロ軸受４２の回転中心までの距離である。「Ｌ２」は、遊星ボール４０の中心からコロ軸受４３の回転中心までの距離である。「Ｌｓ」は、遊星ボール４０の中心からコロ軸受４４の回転中心（変速力Ｆｓ１，Ｆｓ２の力点）までの距離である。「Ｌｂ」は、矢印Ｂから観た遊星ボール４０の中心から接線力Ｆ１，Ｆ２の力点までの距離である。
【００４７】
このように、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさであった場合には、２段階の変速動作を経ることになる。これが為、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変える際には、夫々の変速力Ｆｓ１，Ｆｓ２の内の大きい方を変速力Ｆｓとしてアイリスプレート７０から発生させなければならない（式５）。
【００４８】
【数５】
【００４９】
また、アイリスプレート７０に近い第１隙間の方がアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも小さい場合には、第１隙間が０よりも大きければ、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合と同様に２段階の変速動作を行い、第１隙間が０であれば、コロ軸受４２を回転中心とする変速力Ｆｓ２による変速動作を行う。
【００５０】
一方、図８には、アイリスプレート７０に近い第１隙間の方がアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも大きい場合を示している。ここでは、第１隙間を第２隙間よりも大きくする為に、アイリスプレート７０に近いガイド溝６３の溝幅Ｗ１をアイリスプレート７０から遠いガイド溝６４の溝幅Ｗ２よりも大きくしている。また、ここでは、更にコロ軸受４２，４３を外形が同じ同一品とすることで、第１隙間を第２隙間よりも大きく設定している。この場合にも、遊星ボール４０は、接線力Ｆ１，Ｆ２によるスピンモーメントでスキュー状態になる（図９）。そして、そのスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変える際には、上記と同じように、少なくとも接線力Ｆ１，Ｆ２に打ち勝つ変速力Ｆｓを発生させる必要がある。この際には、第２円盤部６２のガイド溝６４に挿入されている支持軸４１の端部及びコロ軸受４３が回転中心となり、少なくとも上記の変速力Ｆｓ１を発生させることで、その回転中心を中心とするモーメントが支持軸４１に作用する（図１０）。このとき、第１隙間の方が第２隙間よりも大きいので、その支持軸４１は、ガイド溝６４とコロ軸受４３との間の隙間の大きさに拘わらず、モーメントアームの長さ（Ｌｓ＋Ｌ２）が変わることなく、コロ軸受４３がガイド溝６４の壁面に当接し且つコロ軸受４２がガイド溝６３の壁面に当接するまで遊星ボール４０と共に回転する（図１０）。つまり、この場合には、変速力Ｆｓ１のままで変速動作を完了させることができる。
【００５１】
ここで、この第１隙間の方が第２隙間よりも大きい場合と、上述した第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合と、を比較する。第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合において、変速力Ｆｓ１が変速力Ｆｓ２以上のときには（Ｆｓ１≧Ｆｓ２）、上述したように、その変速力Ｆｓ１を少なくとも発生させる必要がある。従って、このときには、第１隙間の方が第２隙間よりも大きい場合と同じ大きさの変速力Ｆｓ１を発生させることで、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変えることができる。
【００５２】
これに対して、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合において、変速力Ｆｓ１が変速力Ｆｓ２よりも小さいときには（Ｆｓ１＜Ｆｓ２）、上述したように、変速力Ｆｓ２を少なくとも発生させる必要がある。従って、このときには、第１隙間の方が第２隙間よりも大きい場合と比較して、大きな変速力Ｆｓ（＝Ｆｓ２）が必要になる。
【００５３】
このように、その比較の結果に依れば、第１隙間の方が第２隙間よりも大きく設定されている場合には、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合以下の変速力Ｆｓ１で変速動作を行うことができる。
【００５４】
尚、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合において、変速力Ｆｓ２の力点から回転中心までの距離「Ｌｓ−Ｌ１」は、変速力Ｆｓ１の力点から回転中心までの距離「Ｌｓ＋Ｌ２」よりも短くなる。つまり、この場合には、変速力Ｆｓ２の力点からのモーメントアームが変速力Ｆｓ１の力点からのモーメントアームよりも短くなるので、段階２の変速動作に要する変速力Ｆｓ２を変速力Ｆｓ１よりも大きくする必要があると考えられる（Ｆｓ１＜Ｆｓ２）。従って、第１隙間の方が第２隙間よりも大きい場合には、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合よりも小さい変速力Ｆｓで、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変えることができる。
【００５５】
また、第１隙間の方が第２隙間よりも小さい場合には、そのモーメントアームの考えに依れば、何れの変速動作が行われるにしても、変速力Ｆｓ１よりも大きい変速力Ｆｓ２を少なくとも発生させる必要がある。これが為、第１隙間を第２隙間よりも大きく設定した場合には、第１隙間を第２隙間より小さくする場合と比べて、小さい変速力Ｆｓで一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変えることができる。
【００５６】
以上の理由により、この無段変速機１においては、スキュー状態の角度（スキュー角θｓ）を設計する際に、第１及び第２の円盤部６１，６２の内、アイリスプレート７０から近い第１隙間をアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも大きく設定する。その際、第１隙間と第２隙間の差は、モーメントアームの長さ等を考慮し、コロ軸受４３がガイド溝６４の反対側の壁面（図９で当接している壁面とは逆側）に当接する前にコロ軸受４２がガイド溝６３の当接しないよう、つまり２段階の変速動作が為されないように設定する。
【００５７】
例えば、接線力Ｆ１，Ｆ２や遊星ボール４０の中心からの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌｓを次の様に仮定し、これらを上記の式１，３に代入する。これにより得られる変速力Ｆｓ１，Ｆｓ２を下記の式６，７に示す。尚、「Ｆｔ」は、接線力とする。
Ｆ１＝Ｆ２＝Ｆｔ
Ｌ１＝Ｌ２＝３Ｌｂ
Ｌｓ＝５Ｌｂ
【００５８】
【数６】
【００５９】
【数７】
【００６０】
これにより、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合には、少なくとも接線力Ｆｔの大きさに相当する変速力Ｆｓ２が必要になることが判る。一方、第１隙間を第２隙間よりも大きく設定した場合には、少なくとも接線力Ｆｔの１／４の大きさに相当する変速力Ｆｓ１が変速動作に必要になることが判る。従って、この仮定において第１隙間を第２隙間よりも大きく設定した場合、その変速力Ｆｓ１は、第１隙間と第２隙間とが同じ大きさの場合の変速力Ｆｓ２の１／４の大きさに低減できることが判る（Ｆｓ１＝Ｆｓ２／４）。
【００６１】
以上示したように、本実施例の無段変速機１は、遊星ボール４０を支える２つのガイド溝６３，６４の夫々の溝幅方向における中心位置同士を軸線方向で対向させ、アイリスプレート７０に近い第１隙間をアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも大きく設定する。これにより、この無段変速機１は、アイリスプレート７０から加える変速力Ｆｓの力点と支点としての回転中心との距離、つまりその変速力Ｆｓが加わる際のモーメントアームの長さが長くなるので、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変える際の変速力Ｆｓについて、第１隙間の大きさが第２隙間の大きさ以下の場合と比して低減することができる。また、この無段変速機１は、３つのコロ軸受４２，４３，４４に同一製品を用いているので、部品の種類の削減による原価低減効果を得ることができる。
【００６２】
ここで、スキュー角θｓは、下記の式８で表すことができる。従って、スキュー角θｓを設計する際には、その設計値となるように、遊星ボール４０の中心からの距離Ｌ１，Ｌ２、ガイド溝６３，６４の溝幅Ｗ１，Ｗ２、コロ軸受４２，４３の直径ｄ１，ｄ２（ここでは球形とする）を設定する。
【００６３】
【数８】
【００６４】
この式８は、下記の式１１に式９，１０を代入したものである。「Ｃ１」は、ガイド溝６３とコロ軸受４２との間の溝幅方向の隙間、「Ｃ２」は、ガイド溝６４とコロ軸受４３との間の溝幅方向の隙間を表している。また、「Ｃ０」は、支持軸４１とコロ軸受４２，４３との間の隙間を表している。
【００６５】
【数９】
【００６６】
【数１０】
【００６７】
【数１１】
【００６８】
ところで、この例示では、アイリスプレート７０に近い第１隙間をアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも大きくする為に、ガイド溝６３の溝幅Ｗ１をガイド溝６４の溝幅Ｗ２よりも大きくし、且つ、コロ軸受４２，４３の外形を同じ大きさにしている。無段変速機１は、この形態に替えて、図１１に示すように、夫々のガイド溝６３，６４の溝幅Ｗ１，Ｗ２を同じ大きさにし、且つ、アイリスプレート７０から遠いガイド溝６４におけるコロ軸受４３の外形をアイリスプレート７０に近いガイド溝６３におけるコロ軸受４２の外形よりも大きくすることで、第１隙間を第２隙間より大きくしてもよい。この無段変速機１においても、２つのガイド溝６３，６４は、夫々の溝幅方向における中心位置同士を軸線方向で対向させて配置する。この無段変速機１は、このような形態に替えたとしても、上記の例示と同様に、一方のスキュー状態から逆向きのスキュー状態になるよう駆動時に変速比γを変える際の変速力Ｆｓを低減することができる。また、この無段変速機１は、ガイド溝６３，６４の溝幅Ｗ１，Ｗ２を同じ大きさにしているので、対向する夫々のガイド溝６３，６４を同一の加工により形成することができ、溝幅Ｗ１，Ｗ２を異なる大きさにするよりも夫々の相対位置や形状の誤差が小さくなる。従って、この無段変速機１は、そのガイド溝６３，６４の相対位置や形状の精度向上、第１円盤部６１と第２円盤部６２を同一形状にすることによる原価低減が可能になる。
【００６９】
また、これらの例示ではキャリア６０における第１円盤部６１の外側にアイリスプレート７０を配設しているが、そのアイリスプレート７０は、第２円盤部６２の外側に配設してもよい。これによっても、この無段変速機１は、上記の例示と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
更に、上記の各種の例示ではキャリア６０について第１円盤部６１と第２円盤部６２と連結軸とを組み立てて成るものとして例示しているが、そのキャリア６０は、これらからなる一体成形品であってもよく、これにより部品点数の削減による原価低減を図ることも可能になる。
【００７１】
また更に、そのアイリスプレート７０は、キャリア６０の内側、つまりキャリア６０と各遊星ボール４０との間に配設してもよい。図１２には、第１円盤部６１と各遊星ボール４０との間にアイリスプレート７０を配置した例を示している。この場合においても、この無段変速機１は、ガイド溝６３，６４の夫々の溝幅方向における中心位置同士を軸線方向で対向させ、アイリスプレート７０に近い第１隙間をアイリスプレート７０から遠い第２隙間よりも大きく設定する。その図１２の例示では、ガイド溝６３の溝幅Ｗ１をガイド溝６４の溝幅Ｗ２よりも大きく設定し、且つ、コロ軸受４２，４３の外形を同じ大きさに設定している。この無段変速機１は、このように構成しても、上記の例示と同様の効果を得ることができる。そして更に、この無段変速機１は、アイリスプレート７０をキャリア６０の内側に配置することで、例えば第１円盤部６１を無段変速機１の筐体に一体化させることも可能であり、これにより部品点数の削減による原価低減の効果を得ることもできる。尚、アイリスプレート７０をキャリア６０の内側に配置した場合には、第１隙間と第２隙間とを同じ大きさにすると、アイリスプレート７０からの変速力Ｆｓによってスキュー状態を作り出すことができない。
【符号の説明】
【００７２】
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 遊星ボール（転動部材）
４１ 支持軸
４２，４３，４４ コロ軸受
５０ シャフト（変速機軸）
６０ キャリア（固定要素）
６１ 第１円盤部
６２ 第２円盤部
６３，６４ ガイド溝
７０ アイリスプレート
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】
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、
前記各支持軸の一方の突出部分に前記第１回転中心軸を中心とする周方向の変速力を加えることで当該各支持軸及び前記各転動部材を傾転させ、前記第１回転要素と前記第２回転要素との間の回転比を変化させる変速装置と、
前記変速機軸に固定され、前記各支持軸の夫々の突出部分を前記各転動部材の傾転動作が可能な状態で各々支持する２つの支持部を有する固定要素と、
を備えた無段変速機において、
前記支持軸と当該支持軸を支持する前記固定要素の前記各支持部との間における前記周方向の隙間について、前記支持軸における前記変速装置の前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定したことを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前記支持部は、前記周方向に対して直交する径方向の溝であり、
前記変速力が加わる部分に近い側の前記支持部における前記周方向の溝幅を当該変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部における前記周方向の溝幅よりも大きくすることで、前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の無段変速機。
【請求項３】
前記支持部は、前記周方向に対して直交する径方向の溝であり、
前記変速力が加わる部分に近い側の前記支持部における前記周方向の溝幅と当該変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部における前記周方向の溝幅とを同じ大きさにし、且つ、前記変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部と前記支持軸との間に介在させた接触部材の外形を当該変速力が加わる部分に近い側の前記支持部と前記支持軸との間に介在させた接触部材の外形よりも大きくすることで、前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の無段変速機。
【請求項４】
前記固定要素は２つの前記支持部を有する一体成形品であ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】
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、
前記各支持軸の一方の突出部分に前記第１回転中心軸を中心とする周方向の変速力を加えることで当該各支持軸及び前記各転動部材を傾転させ、前記第１回転要素と前記第２回転要素との間の回転比を変化させる変速装置と、
前記変速機軸に固定され、前記各支持軸の夫々の突出部分を前記各転動部材の傾転動作が可能な状態で各々支持する２つの支持部を有する固定要素と、
を備えた無段変速機において、
前記支持軸と当該支持軸を支持する前記固定要素の前記各支持部との間における前記周方向の隙間について、前記支持軸における前記変速装置の前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定したことを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前記支持部は、前記周方向に対して直交する径方向の溝であり、
前記変速力が加わる部分に近い側の前記支持部における前記周方向の溝幅を当該変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部における前記周方向の溝幅よりも大きくすることで、前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の無段変速機。
【請求項３】
前記支持部は、前記周方向に対して直交する径方向の溝であり、
前記変速力が加わる部分に近い側の前記支持部における前記周方向の溝幅と当該変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部における前記周方向の溝幅とを同じ大きさにし、且つ、前記変速力が加わる部分から遠い側の前記支持部と前記支持軸との間に介在させた接触部材の外形を当該変速力が加わる部分に近い側の前記支持部と前記支持軸との間に介在させた接触部材の外形よりも大きくすることで、前記変速力が加わる部分に近い側の一方の前記隙間を当該変速力が加わる部分から遠い側の他方の前記隙間よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の無段変速機。
【請求項４】
前記固定要素は２つの前記支持部を有する一体成形品であ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７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２２５３９０（Ｐ２０１２−２２５３９０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２１１３（Ｐ２０１１−９２１１３）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【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１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【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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