JP2015001267A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】入力部の回転中心軸線方向におけるピニオンの幅や軸受を配置するためのスペースの幅を小さくせずに、てこクランク機構1つ当たりの幅を小さくすることのできる無段変速機を提供する。【解決手段】無段変速機１は、回転ディスク６が、形成された受入孔６ａと同心の環状部６ｃと、その外周面に設けられ、コネクティングロッド１５の一方の端部が回転自在に外嵌し、環状部６ｃよりも回転中心軸線Ｐ１方向の長さが短い外嵌部６ｄとを有する。カムディスク５が、切欠孔５ｂが形成され、環状部６ｃが回転自在に外嵌するカム本体部５ｃと、その外周面の周縁部の両側からカム本体部５ｃの径方向外側に環状部６ｃの外周面よりも延出した一対の外周側径方向延出部５ｄと、それらの先端部から外嵌部６ｄ側に環状部６ｃの外周面と対向する位置まで延出した一対の外周側軸方向延出部５ｅとを有する。環状部６ｃの外周面と外周側軸方向延出部５ｅとの間に、軸受機構２１を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、てこクランク機構を用いた四節リンク機構型の無段変速機に関する。

従来、エンジン等の走行用駆動源からの駆動力が伝達される中空軸状の入力部である入力軸と、入力部の回転中心軸線と平行な回転中心軸線を有する出力軸と、複数のてこクランク機構とを備える四節リンク機構型の無段変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の無段変速機において、てこクランク機構は、回転半径を調節自在であり入力部の回転中心軸線を中心として回転可能な回転半径調節機構と、出力軸に軸支された揺動リンクと、一方の端部が回転半径調節機構に回転自在に外嵌し、他方の端部が揺動リンクの揺動端部に連結されたコネクティングロッドとで構成されている。そして、このてこクランク機構は、回転半径調節機構の回転運動を揺動リンクの揺動運動に変換する。

揺動リンクと出力軸との間には、揺動リンクが出力軸の回転中心軸線を中心として出力軸に対して一方側に相対回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを固定し、他方側に相対回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構としての一方向クラッチが設けられている。

回転半径調節機構は、入力部の回転中心軸線に対して偏心した状態で入力部と一体的に回転する円盤形状のカム部と、このカム部に対して偏心した状態でカム部に回転自在に外嵌される回転部と、複数のピニオンが軸方向に並んで一体に回転するように設けられたピニオンシャフトと、調節用駆動源とで構成されている。

回転部には、その中心から偏心した位置に、カム部を受け入れる受入孔が設けられている。受入孔の内周面には内歯が形成されている。

ピニオンシャフトは、入力部内に、入力部の回転中心軸線と同心に配置され、調節用駆動源からの駆動力によって入力部に対して相対回転自在になっている。また、ピニオンの外周面には、外歯が設けられている。

ところで、入力部には、入力部の回転中心軸線に対してカム部の偏心方向とは逆の方向に位置させて、内周面と外周面とを連通させる切欠孔が形成されている。

そして、ピニオンの外歯は、入力部の切欠孔から露出し、回転部の受入孔の内周面に形成された内歯と噛合する。

入力部とピニオンシャフトの回転速度が同一の場合には、回転半径調節機構の回転半径、すなわち、偏心量が維持される。入力部とピニオンシャフトの回転速度が異なる場合には、回転半径調節機構の回転半径、すなわち、偏心量が変更される。

したがって、この回転半径調節機構は、その回転半径を変化させることによって、揺動リンクの揺動端部の振れ幅、ひいては変速比を変化させ、入力部の回転速度に対する出力軸の回転速度を制御する。

この無段変速機では、入力部を回転させることによって回転半径調節機構を回転させると、コネクティングロッドの一方の端部が回転運動して、コネクティングロッドの他方の端部と連結されている揺動リンクが揺動する。そして、揺動リンクは、一方向クラッチを介して出力軸に軸支されているので、出力軸に対して一方側に回転するときのみ出力軸に回転駆動力（トルク）を伝達する。

また、カム部は、それぞれ位相が異なるように設定され、複数のカム部で入力部の周方向を一回りするようになっている。そのため、各回転半径調節機構に外嵌したコネクティングロッドによって、各揺動リンクが順にトルクを出力軸に伝達し、出力軸をスムーズに回転させることができるようになっている。

ところで、回転部の受入孔は、軸方向中央に位置する小径の小径孔と、小径孔を軸方向から挟むように配置され小径孔よりも大径の一対の大径孔とで構成されている。この小径孔と大径孔との間には、互いの径の相違から段差部が形成されている。内歯は、小径孔の内周面に設けられている。

カム部の外周面と一対の大径孔の内周面との間には、それぞれ軸受が設けられている。この軸受は、円柱状のローラからなる複数の転動体と、複数の転動体同士の間隔を保持するための保持器と、外輪とで構成される。

特開２０１３−１９４２９号公報

ところで、従来の無段変速機では、てこクランク機構１つあたりの入力部の回転中心軸線方向における長さ（幅）は、回転部の内歯及びそれと噛合するピニオンの外歯の幅と、カム部が回転部を軸支するための軸受の幅とによって占められている。

すなわち、従来の無段変速機では、てこクランク機構１つあたりの幅を小さくしようとした場合、ピニオンの外歯の歯幅を小さくするか、回転部を支持するための軸受を配置するスペースの幅を狭くする必要がある。

しかし、ピニオンの外歯の歯幅を小さくすると、その外歯に加わる荷重に耐えられる強度を確保するために、ピニオンの径方向における外歯の長さを長くしなければならない。このため、ピニオンが径方向に大きくなるという問題があった。

一方で、回転部を支持するための軸受を配置する軸方向のスペースの幅を狭くすると、軸受の幅も小さくしなくてはならず、回転部を支持するための十分な幅を有する軸受を配置することができないという問題があった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、入力部の回転中心軸線方向におけるピニオンの幅や軸受を配置するためのスペースの幅を小さくせずに、てこクランク機構１つ当たりの幅を小さくすることのできる無段変速機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無段変速機は、走行用駆動源の駆動力が伝達される入力部と、入力部の回転中心軸線と平行な回転中心軸線を有する出力軸と、調節用駆動源と、調節用駆動源の駆動力を用いて回転半径を調節自在であり入力部の回転中心軸線を中心として回転可能な回転半径調節機構と、出力軸に軸支された揺動リンクと、回転半径調節機構と揺動リンクとを連結するコネクティングロッドとを有し、回転半径調節機構の回転運動を揺動リンクの揺動運動に変換するてこクランク機構と、揺動リンクが出力軸の回転中心軸線を中心として出力軸に対して一方側に回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構とを備え、回転半径調節機構は、調節用駆動源の駆動力が伝達されるピニオンと、ピニオンが挿通する貫通孔及びピニオンが露出する切欠孔が形成され、入力部の回転中心軸線に対して偏心した状態で入力部と一体的に回転するカム部と、中心から偏心した位置にピニオン及びカム部が挿通する受入孔が設けられ、カム部に対して偏心した状態で回転自在な回転部とを有し、受入孔の内周面には、切欠孔から露出したピニオンと噛合する内歯が形成された無段変速機であって、回転部は、受入孔と同心の環状部と、環状部の外周面に設けられ、コネクティングロッドの一方の端部が回転自在に外嵌し、環状部よりも入力部の回転中心軸線方向の長さが短い外嵌部とを有し、カム部は、環状部が回転自在に外嵌するカム本体部と、カム本体部の外周面の周縁部の両側からカム本体部の径方向外側に環状部の外周面よりも延出した一対の外周側径方向延出部と、一対の外周側径方向延出部の各々の先端部から外嵌部側に環状部の外周面と対向する位置まで延出した一対の外周側軸方向延出部とを有し、環状部と外周側軸方向延出部との間に、軸受機構を備えたことを特徴とする。

このように、本発明の無段変速機の回転部は、その環状部の内周面に内歯を設けるとともに、その環状部の外周面において軸受を介してカム部に軸支されている。

したがって、本発明の無段変速機は、回転部の内歯及びピニオンと、カム部が軸受を介して回転部を軸支するための部分とを、径方向から見て重なるように配置できる構成となっている。

そのため、本発明の無段変速機は、入力部の回転中心軸線方向におけるてこクランク機構の長さ（幅）を小さくする際に、軸受を配置するための軸方向のスペースの幅やピニオンの幅を小さくする必要がない。

その結果、回転部を支持するために十分な幅を持った軸受を配置することができる。また、ピニオンの幅を十分に確保できるので、ピニオンの歯部を径方向に大きくすることなく、ピニオンの歯部に十分な強度を持たせることができる。

また、本発明の無段変速機では、一対の外周側軸方向延出部の先端は、外嵌部に、入力部の回転中心軸線方向から、挟み込むようにして接触することが好ましい。

このように、回転部の外嵌部を、カム部の一対の外周側軸方向延出部で挟持するような構成にすると、入力部の回転中心軸線方向における回転部の移動を、従来の無段変速機よりも回転部の外周側において規制することができ、回転部の倒れを防止しやすくなる。

また、本発明の無段変速機では、一対の外周側軸方向延出部の少なくとも一方の先端と外嵌部の外周側軸方向延出部の先端が接触する部分との間に、摩擦部材を備えること、又は、一対の外周側軸方向延出部の少なくとも一方の先端、若しくは、外嵌部の外周側軸方向延出部の先端が接触する部分に、摩擦部が形成されていることが好ましい。

このような構成にすると、回転部とカム部との間で差回転が生じるときに、両者の相対回転速度を摩擦力によって減速することができる。そのため、てこクランク機構の機構上生じてしまう、回転部の内歯とピニオンシャフトの外歯の接触面が切り替わって、内歯と外歯との間のバックラッシュが詰まる際の衝撃を小さくすることができ、それに伴って、その際に生じる歯打ち音も低減することができる。

また、本発明の無段変速機では、調節用駆動源の駆動力が伝達され、ピニオンが接続されるシャフトを備え、ピニオンは、外周面に外歯が形成された歯部と、入力部の回転中心軸線方向における幅が歯部より狭く、歯部とシャフトとを接続する接続部とを有し、カム部は、カム本体部の内周面の周縁部の両側からカム本体部の径方向内側に歯部の内周面よりも延出した一対の内周側径方向延出部と、一対の内周側径方向延出部の各々の先端部から接続部側に歯部の内周面と対向する位置まで延出した一対の内周側軸方向延出部とを有することが好ましい。

このように、内周側軸方向延出部と歯部とが、カム本体部の径方向から見て重なるような構成にすると、入力部の回転中心軸線方向における外歯の幅を小さくすることなく、ピニオンのシャフトの外周面上におけるカム部を支持するための幅を十分に確保することができる。

本発明の実施形態の無段変速機を示す断面図。 本実施形態の無段変速機の回転半径調節機構、コネクティングロッド及び揺動リンクを軸方向から示す模式図。 本実施形態の無段変速機の回転半径調節機構の回転半径の変化を示す模式図であり、（ａ）は回転半径が最大、（ｂ）は回転半径が中、（ｃ）は回転半径が小、（ｄ）は回転半径が「０」である場合を示す。 本実施形態の無段変速機の回転半径調節機構の回転半径の変化と、揺動リンクの揺動運動の揺動角との関係を示す模式図であり、（ａ）は回転半径が最大、（ｂ）は回転半径が中、（ｃ）は回転半径が小である場合の揺動リンクの揺動運動の揺動角を示す。 本実施形態の無段変速機に配置されたピニオンシャフト周辺の部分を拡大して示す断面図。

以下、本発明の無段変速機の実施形態を説明する。本実施形態の無段変速機は、四節リンク機構型の無段変速機であり、変速比ｉ（ｉ＝入力部の回転速度／出力軸の回転速度）を無限大（∞）にして出力軸の回転速度を「０」にできる変速機、いわゆるＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）の一種である。

まず、図１及び図２を参照して、本実施形態の無段変速機１の構成について説明する。

本実施形態の無段変速機１は、内燃機関であるエンジンや電動機等の走行用駆動源からの回転駆動力を受けることで回転中心軸線Ｐ１を中心に回転する入力部２と、回転中心軸線Ｐ１に平行に配置され、デファレンシャルギヤを介して車両の駆動輪（図示省略）に回転動力を伝達させる出力軸３と、回転中心軸線Ｐ１上に設けられた６つの回転半径調節機構４とを備える。なお、デファレンシャルギヤの代わりにプロペラシャフトを設けてもよい。

各回転半径調節機構４は、回転中心軸線Ｐ１を中心として回転するように設けられており、カム部としてのカムディスク５と、回転部としての回転ディスク６と、複数のピニオンを備えたピニオンシャフト７とを備える。

カムディスク５は、円盤状であり、回転中心軸線Ｐ１から偏心されると共に、１つの回転半径調節機構４に対して２個１組となるように、各回転半径調節機構４に設けられている。また、カムディスク５には、回転中心軸線Ｐ１の方向に貫通する貫通孔５ａが設けられている。さらに、カムディスク５には、回転中心軸線Ｐ１に対して偏心する方向とは逆の方向に開口し、カムディスク５の外周面と貫通孔５ａを構成する内周面とを連通させる切欠孔５ｂが設けられている。

また、各１組のカムディスク５は、それぞれ位相を６０度異ならせて、６組のカムディスク５で回転中心軸線Ｐ１の周方向を一回りするように配置されている。

さらに、カムディスク５は、隣接する回転半径調節機構４のカムディスク５と連結して一体型カム部を構成している。この一体型カム部は、一体成型で形成してもよいし、２つのカムディスクを溶接して一体化してもよい。

さらに、隣接するカムディスク５同士はボルト（図示省略）で固定されている。回転中心軸線Ｐ１上の最も走行用駆動源側に位置するカムディスク５は入力部２と一体的に連結されている。このようにして、入力部２とカムディスク５とでカムシャフト５０が構成されることとなる。

カムシャフト５０は、カムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成された挿通孔５０ａを有する。これにより、カムシャフト５０は、走行用駆動源とは反対側の一方端が開口し他方端が閉塞した中空軸形状に構成される。

最も走行用駆動源側に位置するカムディスク５は、入力部２と一体的に形成されている。このカムディスク５と入力部２とを一体的に形成する方法としては、一体成型を用いてもよく、また、カムディスク５と入力部２とを溶接して一体化してもよい。

回転ディスク６は、その中心から偏心した位置に受入孔６ａが設けられた円盤形状であり、その受入孔６ａを介して、各１組のカムディスク５に対して１つずつ、回転自在に外嵌している。また、回転ディスク６の受入孔６ａには、１組のカムディスク５の間となる位置に、内歯６ｂが設けられている。

また、回転ディスク６の受入孔６ａは、入力部２の回転中心軸線Ｐ１からカムディスク５の中心Ｐ２（受入孔６ａの中心）までの距離Ｒａとカムディスク５の中心Ｐ２から回転ディスク６の中心Ｐ３までの距離Ｒｂとが同一となるように、カムディスク５に対して偏心している。

カムシャフト５０の挿通孔５０ａには、回転中心軸線Ｐ１と同心に、ピニオンシャフト７がカムシャフト５０と相対回転自在となるように配置されている。

ピニオンシャフト７には、回転ディスク６の内歯６ｂと対応する個所に外歯７ａを有している。なお、外歯７ａは、ピニオンシャフト７と別体に構成して、外歯７ａをピニオンシャフト７にスプライン結合で連結させてもよい。外歯７ａは、カムディスク５の切欠孔５ｂを介して、回転ディスク６の内歯６ｂと噛合する。

また、ピニオンシャフト７には、隣接する外歯７ａの間に位置させて軸受７ｂが配置されている。この軸受７ｂを介して、ピニオンシャフト７は、カムシャフト５０を支えている。

差動機構８は、遊星歯車機構として構成され、サンギヤ９と、カムシャフト５０に連結された第１リングギヤ１０と、ピニオンシャフト７に連結された第２リングギヤ１１と、サンギヤ９及び第１リングギヤ１０と噛合する大径部１２ａと、第２リングギヤ１１と噛合する小径部１２ｂとからなる段付きピニオン１２を自転及び公転自在に軸支するキャリア１３とを有している。また、差動機構８のサンギヤ９は、ピニオンシャフト７用の電動機からなる調節用駆動源１４の回転軸１４ａに連結されている。

そのため、調節用駆動源１４の回転軸１４ａの回転速度を入力部２の回転速度と同一にした場合、サンギヤ９と第１リングギヤ１０とが同一速度で回転することとなる。その結果、サンギヤ９、第１リングギヤ１０、第２リングギヤ１１及びキャリア１３の４つの要素が相対回転不能なロック状態となって、第２リングギヤ１１と連結するピニオンシャフト７が入力部２と同一速度で回転する。

調節用駆動源１４の回転軸１４ａの回転速度を入力部２の回転速度よりも遅くした場合、サンギヤ９の回転数をＮｓ、第１リングギヤ１０の回転数をＮＲ１、サンギヤ９と第１リングギヤ１０のギヤ比（第１リングギヤ１０の歯数／サンギヤ９の歯数）をｊとすると、キャリア１３の回転数が（ｊ・ＮＲ１＋Ｎｓ）／（ｊ＋１）となる。また、サンギヤ９と第２リングギヤ１１のギヤ比（（第２リングギヤ１１の歯数／サンギヤ９の歯数）×（段付きピニオン１２の大径部１２ａの歯数／小径部１２ｂの歯数））をｋとすると、第２リングギヤ１１の回転数が｛ｊ（ｋ＋１）ＮＲ１＋（ｋ−ｊ）Ｎｓ｝／｛ｋ（ｊ＋１）｝となる。

入力部２の回転速度とピニオンシャフト７の回転速度とに差がある場合には、回転ディスク６はカムディスク５の中心Ｐ２を中心にカムディスク５の周縁を回転する。

図２に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５に対して、入力部の回転中心軸線Ｐ１からカムディスク５の中心Ｐ２までの距離Ｒａと、カムディスク５の中心Ｐ２から回転ディスク６の中心Ｐ３までの距離Ｒｂとが同一となるように偏心している。

そのため、回転ディスク６の中心Ｐ３を入力部２の回転中心軸線Ｐ１と同一線上に位置させて、入力部２の回転中心軸線Ｐ１と回転ディスク６の中心Ｐ３との距離（回転半径調節機構４の回転半径）、すなわち、偏心量Ｒ１を「０」にすることもできる。

回転半径調節機構４の回転ディスク６の周縁には、コネクティングロッド１５が回転自在に外嵌している。

コネクティングロッド１５は、一方の端部に大径の大径環状部１５ａを有し、他方の端部に大径環状部１５ａの径よりも小径の小径環状部１５ｂを有している。コネクティングロッド１５の大径環状部１５ａは、ボールベアリングからなるコネクティングロッド軸受１６を介して、回転ディスク６に外嵌している。

出力軸３には、一方向回転阻止機構としての一方向クラッチ１７を介して、揺動リンク１８が軸支されている。

一方向クラッチ１７は、出力軸３の回転中心軸線Ｐ４を中心として出力軸３に対して一方側に相対回転しようとする場合に出力軸３に対して揺動リンク１８を固定し、他方側に相対回転しようとする場合に出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる。

揺動リンク１８には、揺動端部１８ａが設けられている。揺動端部１８ａには、小径環状部１５ｂを軸方向で挟み込むことができるように形成された一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、小径環状部１５ｂの内径に対応する貫通孔１８ｃが穿設されている。貫通孔１８ｃ及び小径環状部１５ｂに連結ピン１９が挿入されることによって、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８とが連結されている。

なお、本実施形態においては、入力部２とカムディスク５とでカムシャフト５０を構成し、カムシャフト５０が、カムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔５０ａを備えるものを説明した。

しかしながら、本発明の無段変速機におけるカムシャフトはこのように構成されたものに限らず、例えば、入力部を一端が開口するように挿通孔を有する中空軸状に構成し、円盤状のカムディスクに入力部を挿通できるように貫通孔を本実施形態のものよりも大きく形成して、カムディスクを中空軸状に構成された入力部の外周面にスプライン結合させてもよい。

この場合、中空軸からなる入力部には、カムディスクの切欠孔に対応させて切欠孔が設けられる。そして、入力部内に挿入されるピニオンは、入力部の切欠孔及びカムディスクの切欠孔を介して、回転ディスクの内歯と噛合する。

また、本実施形態においては、一方向回転阻止機構として一方向クラッチ１７を用いているが、本発明の無段変速機に用いられる一方向回転阻止機構はこのような一方向クラッチ１７に限られない。

例えば、揺動リンクから出力軸にトルクを伝達可能な揺動リンクの出力軸に対する回転方向を切換自在に構成される二方向クラッチ（ツーウェイクラッチ）で構成してもよい。

次に、図１〜図４を参照して、本実施形態の無段変速機のてこクランク機構について説明する。

図２に示すように、本実施形態の無段変速機１では、回転半径調節機構４と、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８とで、てこクランク機構２０（四節リンク機構）が構成されている。

このてこクランク機構２０によって、入力部２の回転運動は、揺動リンク１８の揺動運動に変換される。本実施形態の無段変速機１は、図１に示すように、合計６個のてこクランク機構２０を備えている。

このてこクランク機構２０では、回転半径調節機構４の回転半径、すなわち、偏心量Ｒ１が「０」でない場合に、入力部２とピニオンシャフト７とを同一速度で回転させると、各コネクティングロッド１５が、６０度ずつ位相を変えながら、入力部２と出力軸３との間で出力軸３側に押したり、入力部２側に引いたりを交互に繰り返して、揺動リンク１８を揺動させる。

そして、揺動リンク１８と出力軸３との間には一方向クラッチ１７が設けられている。この一方向クラッチ１７は、コネクティングロッド１５によって、揺動リンク１８が押された場合又は引かれた場合のいずれか一方の場合には、揺動リンク１８が固定されて出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動の力が伝達されて出力軸３が回転するように構成されている。

また、一方向クラッチ１７は、揺動リンク１８が押された場合又は引かれた場合のいずれか他方の場合には、揺動リンク１８が空回りして出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動の力が伝達されず、出力軸３が回転しないように構成されている。

６つの回転半径調節機構４は、それぞれ６０度ずつ位相を変えて配置されているので、出力軸３は６つの回転半径調節機構４で順に回転させられる。

また、本実施形態の無段変速機１では、図３に示すように、回転半径調節機構４の回転半径、すなわち、偏心量Ｒ１を調節自在としている。

図３（ａ）は、偏心量Ｒ１を「最大」とした状態を示し、入力部２の回転中心軸線Ｐ１とカムディスク５の中心Ｐ２と回転ディスク６の中心Ｐ３とが一直線に並ぶように、ピニオンシャフト７と回転ディスク６とが位置する。この場合の変速比ｉは最小となる。図３（ｂ）は、偏心量Ｒ１を図３（ａ）よりも小さい「中」とした状態を示し、図３（ｃ）は、偏心量Ｒ１を図３（ｂ）よりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｉは、図３（ｂ）では図３（ａ）の変速比ｉよりも大きい「中」となり、図３（ｃ）では図３（ｂ）の変速比ｉよりも大きい「大」となる。図３（ｄ）は、偏心量Ｒ１を「０」とした状態を示し、入力部２の回転中心軸線Ｐ１と、回転ディスク６の中心Ｐ３とが同心に位置する。この場合の変速比ｉは無限大（∞）となる。

また、図４は、本実施形態の回転半径調節機構４の回転半径、すなわち、偏心量Ｒ１の変化と、揺動リンク１８の揺動運動の揺動角の関係を示す模式図である。

図４（ａ）は偏心量Ｒ１が図３（ａ）の「最大」である場合（変速比ｉが最小である場合）、図４（ｂ）は偏心量Ｒ１が図３（ｂ）の「中」である場合（変速比ｉが中である場合）、図４（ｃ）は偏心量Ｒ１が図３（ｃ）の「小」である場合（変速比ｉが大である場合）の、回転半径調節機構４の回転運動に対する揺動リンク１８の揺動範囲θ２を示している。

ここで、出力軸３の回転中心軸線Ｐ４からコネクティングロッド１５と揺動端部１８ａの連結点、すなわち、連結ピン１９の中心Ｐ５までの距離が、揺動リンク１８の長さＲ２である。

この図４から明らかなように、偏心量Ｒ１が小さくなるにつれ、揺動リンク１８の揺動範囲θ２が狭くなり、偏心量Ｒ１が「０」になった場合には、揺動リンク１８は揺動しなくなる。

次に、図５を参照して、本実施形態の無段変速機１の回転半径調節機構４について詳細に説明する。

図５に示すように、本実施形態の無段変速機１の回転半径調節機構４は、カムディスク５と、回転ディスク６と、ピニオンシャフト７を備えている。

回転ディスク６は、環状部６ｃと、外嵌部６ｄとを有する。

環状部６ｃは、環状の部材であり、その中心部には、ピニオンシャフト７が挿通される受入孔６ａが形成されている。

外嵌部６ｄは、環状部６ｃの外周面に、偏心して設けられた円盤形状の部材である。外嵌部６ｄの外周面には、コネクティングロッド軸受１６を介して、コネクティングロッド１５の大径環状部１５ａが回転自在に外嵌している。また、外嵌部６ｄの入力部２の回転中心軸線Ｐ１方向の長さは、環状部６ｃよりも短く形成されている。

ピニオンシャフト７は、歯部７ｃと接続部７ｄとからなるピニオンと、シャフト７ｅとを有する。

歯部７ｃは、外周面に外歯７ａが形成された環状の部材である。

接続部７ｄは、歯部７ｃの内周面側に設けられた環状の部材である、接続部７ｄの入力部２の回転中心軸線Ｐ１方向の長さは、歯部７ｃよりも短く形成されている。

シャフト７ｅは、調節用駆動源１４の駆動力が伝達される軸である。その外周面には、歯部７ｃ及び接続部７ｄとにより構成された複数のピニオンが互いに間隔を存して嵌め込まれ、スプライン結合によって接続されている。

カムディスク５は、カム本体部５ｃと、外周側径方向延出部５ｄと、外周側軸方向延出部５ｅと、内周側径方向延出部５ｆと、内周側軸方向延出部５ｇとを有する。

カム本体部５ｃは、切欠孔５ｂの形成された部材であり、回転ディスク６の環状部６ｃが回転自在に外嵌している。また、切欠孔５ｂからは、ピニオンシャフト７の歯部７ｃの外歯７ａが露出している。なお、図２におけるカムディスク５は、このカム本体部５ｃを表している。

外周側径方向延出部５ｄは、環状の部材であり、カム本体部５ｃの外周面の周縁部の両側からカム本体部５ｃの径方向外側に、環状部６ｃの外周面よりも延出するように形成されている。

外周側軸方向延出部５ｅは、筒状の部材であり、一対の外周側径方向延出部５ｄの各々の先端部から外嵌部６ｄ側に、環状部６ｃの外周面と対向する位置まで延出するように形成されている。この一対の外周側軸方向延出部５ｅの先端は、外嵌部６ｄに、入力部２の回転中心軸線Ｐ１方向から、摩擦部材２２を介して、挟み込むようにして接触している。

外周側径方向延出部５ｄと外周側軸方向延出部５ｅとにより構成されている部分は、入力部２の回転中心軸線Ｐ１に直交する方向から見た場合、その断面形状がＬ字状になっている。

内周側径方向延出部５ｆは、環状の部材であり、カム本体部５ｃの内周面の周縁部の両側からカム本体部５ｃの径方向内側に、歯部７ｃの内周面よりも延出するように形成されている。

内周側軸方向延出部５ｇは、筒状の部材であり、一対の内周側径方向延出部５ｆの各々の先端部から接続部７ｄ側に、歯部７ｃの内周面と対向する位置まで延出するように形成されている。内周側軸方向延出部５ｇとピニオンシャフト７のシャフト７ｅとの間には、軸受７ｂが配置されている。そのため、カムディスク５は、ピニオンシャフト７に回転自在に軸支されている。

内周側径方向延出部５ｆと内周側軸方向延出部５ｇとにより構成されている部分は、入力部２の回転中心軸線Ｐ１に直交する方向から見た場合、隣接するカムディスク５の内周側径方向延出部５ｆと内周側軸方向延出部５ｇとにより構成されている部分と一体になって、その断面形状がＴ字状になっている。

軸受機構２１は、環状部６ｃと外周側軸方向延出部５ｅとの間に配置された円柱形上の複数のローラ２１ａと、その複数のローラ同士の間隔を保持するための保持器２１ｂとにより構成されている。

このように、本実施形態の無段変速機１の回転ディスク６は、その環状部６ｃの内周面に内歯６ｂを設けるとともに、その環状部６ｃの外周面において軸受２１を介してカムディスク５に軸支されている。

したがって、本実施形態の無段変速機１は、回転ディスク６の内歯６ｂ及び外歯７ａと、カムディスク５が軸受２１を介して回転ディスク６を軸支するための部分とを、径方向から見て重なるように配置できる構成となっている。

そのため、本実施形態の無段変速機１は、入力部２の回転中心軸線Ｐ１方向におけるてこクランク機構２０の長さ（幅）を小さくする際に、軸受２１を配置するための軸方向のスペースの幅やピニオンの歯部７ｃの幅を小さくする必要がない。

その結果、回転ディスク６を支持するために十分な幅を持った軸受２１を配置することができる。また、外歯７ａを有する歯部７ｃの幅を十分に確保できるので、歯部７ｃを径方向に大きくすることなく、外歯７ａに十分な強度を持たせることができる。

また、本実施形態の無段変速機１は、回転ディスク６の外嵌部６ｄを、カムディスク５の一対の外周側軸方向延出部５ｅで挟持するような構成になっている。

その結果、入力部２の回転中心軸線Ｐ１方向における回転ディスク６の移動を、従来の無段変速機よりも回転ディスク６の外周側において規制することができ、回転ディスク６の倒れを防止しやすくなる。

さらに、本実施形態の無段変速機１は、内周側軸方向延出部５ｇと歯部７ｃとが、カム本体部５ｃの径方向から見て対向するような構成になっている。

その結果、入力部２の回転中心軸線Ｐ１方向における外歯７ａの幅を小さくすることなく、シャフト７ｅの外周面上におけるカムディスク５を支持するための幅を十分に確保することができる。

ところで、本実施形態の無段変速機１では、その機構上、てこクランク機構２０の動作中に、ピニオンシャフト７の外歯７ａに加わる荷重の方向が時々刻々と変化する。

そこで、図２を用いて、本実施形態の無段変速機１のてこクランク機構２０の動作中にピニオンシャフト７に加わる荷重について説明する。

図２に示すように、本実施形態の無段変速機１のてこクランク機構２０は、ピニオンシャフト７と、カムディスク５と回転ディスク６とを有する回転半径調節機構４と、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８とを備えている。

そして、カムディスクの中心Ｐ２とピニオンシャフト７の回転中心軸線、すなわち、入力部２の回転中心軸線Ｐ１とを結ぶ線（長さＲａを持つ線）とカムディスク５の中心Ｐ２と回転ディスク６の中心Ｐ３とを結ぶ線（長さＲｂを持つ線）とが、カムディスク５の中心Ｐ２を頂点としたＶ字型を形成している。

このＶ字型の開き具合、すなわち、これらの２つの線がなす角度は、入力部２に対するピニオンシャフト７の相対的な回転によって、０°〜１８０°の間で変化する。

ところで、回転ディスク６の中心Ｐ３、すなわち、Ｖ字型に加わる荷重は、てこクランク機構２０の一動作の間に、周期的にＶ字型が開く方向とＶ字型が閉じる方向のいずれかの方向に切り替わるので、ピニオンシャフト７に加わる荷重の方向も切り替わることになる。

そして、ピニオンシャフト７の外歯７ａと回転ディスク６の内歯６ｂとの間にはバックラッシュが設けられているので、その荷重の方向が切り替わる際には、ピニオンシャフト７の外歯７ａの歯面のうち、それまで回転ディスク６の内歯６ｂと接触していた側の歯面が内歯６ｂから離れ、それまで回転ディスク６の内歯６ｂと接触していなかった側の逆側の歯面が内歯６ｂに接触することになる。

そのため、ピニオンシャフト７に加わる荷重の方向が切り替わる際にピニオンシャフト７の外歯７ａと回転ディスク６の内歯６ｂとの接触によって衝撃が生じ、ひいては、その衝撃によって歯打ち音が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態の無段変速機１においては、図５に示すように、カムディスク５の外周側軸方向延出部５ｅと回転ディスク６の外嵌部６ｄとの間に、回転ディスク６やカムディスク５よりも摩擦係数の高い材料により構成された環状の摩擦部材２２を配置している。

これにより、本実施形態の無段変速機１は、接触する歯面の切り替わりの開始から完了までの間の、カムディスク５と回転ディスク６との相対回転の速度が、摩擦部材２２が存在していない場合に比べ遅くなる。

その結果、本実施形態の無段変速機１においては、カムディスク５の外周側軸方向延出部５ｅと回転ディスク６の外嵌部６ｄとが直接接触している場合に比べ、ピニオンシャフト７に加わる荷重の方向が切り替わる際にピニオンシャフト７の外歯７ａと回転ディスク６の内歯６ｂとの接触によって生じる衝撃が緩和され、ひいては、その衝撃によって生じる歯打ち音も低減される。

本実施形態では、てこクランク機構２０の動作によってピニオンシャフト７に加わる荷重が切り替わる場合について説明したが、本発明の無段変速機は、このような場合に限られず、その他の理由によってピニオンシャフト７に加わる荷重が切り替わる場合にも、歯打ち音の低減をすることができることはいうまでもない。

以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限られるものではない。

上記実施形態では、カムディスク５の外周側軸方向延出部５ｅと回転ディスク６の外嵌部６ｄとの間に環状の摩擦部材２２を配置することによって、カムディスク５と回転ディスク６との相対回転速度を低減している。

しかし、摩擦部材を配置するのではなく、外周側軸方向延出部５ｅの先端、若しくは、回転ディスク６の外嵌部６ｄの外周側軸方向延出部５ｅが接触する部分、又は、その両方に粗面化処理を施し、その接触する領域における摩擦係数を高めるようにした摩擦部を形成してもよい。

また、上記実施形態では、外周側軸方向延出部５ｅを、筒状の部材として形成している。しかし、例えば、軸受機構２１の保持器２１ｂが、ローラ２１ａをカム本体部５ｃの径方向外側から保持する筒状の形状である場合等には、必ずしも外周側軸方向延出部５ｅを筒状の部材として構成する必要はない。

１…無段変速機、２…入力部、２ａ…切欠孔、３…出力軸、４…回転半径調節機構、５…カムディスク（カム部）、５ａ…貫通孔、５ｂ…切欠孔、５ｃ…カム本体部、５ｄ…外周側径方向延出部、５ｅ…外周側軸方向延出部、５ｆ…内周側径方向延出部、５ｇ…内周側軸方向延出部、６…回転ディスク（回転部）、６ａ…受入孔、６ｂ…内歯、６ｃ…環状部、６ｄ…外嵌部、７…ピニオンシャフト、７ａ…外歯、７ｂ…軸受、７ｃ…歯部、７ｄ…接続部、７ｅ…シャフト、８…差動機構、９…サンギヤ、１０…第１リングギヤ、１１…第２リングギヤ、１２…段付きピニオン、１２ａ…大径部、１２ｂ…小径部、１３…キャリア、１４…調節用駆動源、１４ａ…回転軸、１５…コネクティングロッド、１５ａ…大径環状部、１５ｂ…小径環状部、１６…コネクティングロッド軸受、１７…一方向クラッチ（一方向回転阻止機構）、１８…揺動リンク、１８ａ…揺動端部、１８ｂ…突片、１８ｃ…貫通孔、１９…連結ピン、２０…てこクランク機構、２１…軸受機構、２１ａ…ローラ（転動体）、２１ｂ…保持器、２２…摩擦部材、５０…カムシャフト、５０ａ…挿通孔、ｉ…変速比、Ｐ１…入力部２の回転中心軸線、Ｐ２…カムディスク５の中心、Ｐ３…回転ディスク６の中心（入力側支点）、Ｐ４…出力軸３の回転中心軸線、Ｐ５…連結ピン１９の中心（出力側支点）、Ｒａ…Ｐ１とＰ２の距離、Ｒｂ…Ｐ２とＰ３の距離、Ｒ１…Ｐ１とＰ３の距離（偏心量，回転半径調節機構４の回転半径）、Ｒ２…Ｐ４とＰ５の距離（揺動リンク１８の長さ）、θ１…回転半径調節機構４の回転角度、θ２…揺動リンク１８の揺動範囲。

Claims (5)

1. 走行用駆動源の駆動力が伝達される入力部と、
   前記入力部の回転中心軸線と平行な回転中心軸線を有する出力軸と、
   調節用駆動源と、前記調節用駆動源の駆動力を用いて回転半径を調節自在であり前記入力部の回転中心軸線を中心として回転可能な回転半径調節機構と、前記出力軸に軸支された揺動リンクと、前記回転半径調節機構と前記揺動リンクとを連結するコネクティングロッドとを有し、前記回転半径調節機構の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換するてこクランク機構と、
   前記揺動リンクが前記出力軸の回転中心軸線を中心として前記出力軸に対して一方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構とを備え、
   前記回転半径調節機構は、ピニオンと、前記入力部の回転中心軸線に対して偏心した状態で回転するカム部と、中心から偏心した位置に前記ピニオン及び前記カム部が挿通する受入孔が設けられ、前記カム部に対して偏心した状態で回転自在な回転部とを有し、
   前記カム部には、前記ピニオンが挿通する貫通孔、及び、前記ピニオンが露出する切欠孔が設けられ、
   前記受入孔の内周面には、前記切欠孔から露出した前記ピニオンと噛合する内歯が形成された無段変速機であって、
   前記回転部は、前記受入孔と同心の環状部と、前記環状部の外周面に設けられ、前記コネクティングロッドの一方の端部が回転自在に外嵌し、前記環状部よりも前記入力部の回転中心軸線方向の長さが短い外嵌部とを有し、
   前記カム部は、前記環状部が回転自在に外嵌するカム本体部と、前記カム本体部の外周面の周縁部の両側から前記カム本体部の径方向外側に前記環状部の外周面よりも延出した一対の外周側径方向延出部と、一対の前記外周側径方向延出部の各々の先端部から前記外嵌部側に前記環状部の外周面と対向する位置まで延出した一対の外周側軸方向延出部とを有し、
   前記環状部と前記外周側軸方向延出部との間に、軸受機構を備えたことを特徴とする無段変速機。
2. 請求項１に記載の無段変速機であって、
   一対の前記外周側軸方向延出部の先端は、前記外嵌部に、前記入力部の回転中心軸線方向から、挟み込むようにして接触することを特徴とする無段変速機。
3. 請求項２に記載の無段変速機であって、
   一対の前記外周側軸方向延出部の少なくとも一方の先端と前記外嵌部の前記外周側軸方向延出部の先端が接触する部分との間に、摩擦部材を備えたことを特徴とする無段変速機。
4. 請求項２に記載の無段変速機であって、
   一対の前記外周側軸方向延出部の少なくとも一方の先端、又は、前記外嵌部の前記外周側軸方向延出部の先端が接触する部分に、摩擦部が形成されていることを特徴とする無段変速機。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の無段変速機であって、
   前記調節用駆動源の駆動力が伝達され、前記ピニオンが接続されるシャフトを備え、
   前記ピニオンは、外周面に外歯が形成された歯部と、前記入力部の回転中心軸線方向における幅が前記歯部より狭く、前記歯部と前記シャフトとを接続する接続部とを有し、
   前記カム部は、前記カム本体部の内周面の周縁部の両側から前記カム本体部の径方向内側に前記歯部の内周面よりも延出した一対の内周側径方向延出部と、一対の前記内周側径方向延出部の各々の先端部から前記接続部側に前記歯部の内周面と対向する位置まで延出した一対の内周側軸方向延出部とを有することを特徴とする無段変速機。