JP2015102109A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】揺動リンクとコネクティングロッドとの連結部における振動や騒音の発生を抑えることができる無段変速機を提供する。
【解決手段】無段変速機１Ａの揺動リンク１８とコネクティングロッド１５とを、揺動リンク１８の差込孔１８ｃと出力側環状部１５ｂとに連結ピン１９を挿入することによって、相対回転可能に連結する。揺動端部１８ａと出力側環状部１５ｂとの間には、揺動リンク１８又はコネクティングロッド１５を連結ピン１９の軸方向に付勢する緩衝部材２３を配置する。
【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、エンジン等の主駆動源（走行用駆動源）からの駆動力が伝達される入力軸と、入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、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、入力軸の回転中心軸線を中心として回転可能な回転部が設けられ、その回転部の回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、揺動端部が設けられ出力軸に揺動自在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の回転部に回転自在に接続し、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を有している。

揺動リンクと出力軸との間には、揺動リンクが、出力軸を中心として、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してのワンウェイクラッチが設けられている。

回転半径調節機構は、入力軸に対して偏心した状態で入力軸と一体的に回転する円盤状のカム部と、このカム部に対して偏心した状態で回転自在であり、コネクティングロッドが回転自在に外嵌している回転部と、複数のピニオンを軸方向に備えるピニオンシャフトと、ピニオンシャフトを回転させる副駆動源とで構成されている。

なお、回転半径調節機構は、特許文献１に示される構成のものの他、中心から偏心して穿設された貫通孔を有する円盤状の回転部と、回転部の貫通孔の内周面に取り付けられた内歯ギヤと、入力軸に固定され内歯ギヤに噛合する第１ピニオンと、副駆動源（調節用駆動源）からの駆動力が伝達されるキャリアと、それぞれがキャリアによって自転及び公転自在に軸支され、内歯ギヤに噛合する２個の第２ピニオンとで構成されたものもある。

カム部には、入力軸の回転中心軸線方向に貫通し、カム部の中心に対して偏心した位置に穿設された貫通孔が形成されている。また、カム部には、入力軸の回転中心軸線を挟んでカム部の中心と反対側となる領域に、カム部の外周面と貫通孔の内周面とを連通させる切欠孔が形成されている。そして、隣接するカム部同士は、ボルトで固定されてカム部連結体を構成している。

カム部連結体は、その軸方向一端に、走行用駆動源からの駆動力が伝達される入力部が連結され、カム部連結体と入力部とで、入力軸（カムシャフト）が構成される。なお、入力軸（カムシャフト）は、特許文献１に示される構成のものの他、中空の棒状の入力部の外面に、カム部又はカム部連結体をスプライン結合等で取り付けて構成したものもある。

カム部連結体は、各カム部の貫通孔が連なることによって中空となっており、内部にピニオンシャフトが挿入される。そして、カム部連結体に挿入されたピニオンシャフトは、各カム部の切欠孔から露出する。

回転部は、入力軸（カムシャフト）を受け入れる受入孔が設けられている。その受入孔の内周面には内歯が形成されている。その内歯は、各カム部の切欠（貫通孔）から露出しているピニオンシャフトと噛合する。

入力軸（カムシャフト）とピニオンシャフトの回転速度が同一の場合には、カム部に対して偏心した状態で回転自在な回転部がカム部に対して相対回転しないので、回転部の中心、すなわち、入力側支点の回転運動の半径が維持される。一方、入力軸（カムシャフト）とピニオンシャフトの回転速度が異なる場合には、回転部がカム部に対して相対回転し、入力側支点の回転運動の半径が変更されて、変速比が変化する。

この無段変速機では、入力軸（カムシャフト）を回転させて、カム部とともに回転部を回転させると、回転部に外嵌している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、ワンウェイクラッチを介して出力軸に軸支されているので、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軸の回転中心軸線の周方向を一回りするようになっている。そのため、各カム部に設けられた回転部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。

特開２０１２−２５１６１３号公報

ところで、このようなてこクランク機構を備えた無段変速機のコネクティングロッドは、出力軸側の端部に、出力側環状部を有している。

また、揺動リンクに設けられた揺動端部は、出力側環状部を軸方向から挟み込むように突出した一対の突片を有しており、その一対の突片は、出力側環状部の内径に対応する差込孔を有している。

コネクティングロッドと揺動リンクとは、その出力側環状部及び差込孔に揺動軸としての連結ピンが挿入されることによって、相対回転可能に連結される。

したがって、コネクティングロッドと揺動リンクとの間、具体的には、出力側環状部と一対の突片との間には、組み立ての都合上、連結ピンの軸方向における隙間（クリアランス）をある程度確保しておく必要がある。

しかし、組み立て後、無段変速機を駆動するときには、そのクリアランスが存在しているために、出力側環状部と揺動端部の一対の突片とが、連結ピンの軸方向に相対的に移動可能であるので、それらが衝突し、振動や騒音が生じてしまうおそれがあった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、揺動リンクとコネクティングロッドとの連結部における振動や騒音の発生を抑えることができる無段変速機を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、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軸と、入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、入力軸の回転中心軸線を中心として回転可能な回転部が設けられその回転部の回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、揺動端部が設けられ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の回転部に回転自在に接続し、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を有し、入力軸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、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た無段変速機であって、揺動リンクの揺動端部とコネクティングロッドの他方の端部とは、揺動軸によって、相対回転可能に連結され、揺動端部と他方の端部との間には、揺動リンク又はコネクティングロッドを揺動軸の軸方向に付勢する緩衝部材が配置されていることを特徴とする。

このように、本発明の無段変速機では、揺動リンクの揺動端部とコネクティングロッドの出力側環状部との間に、揺動リンク又はコネクティングロッドを揺動軸の軸方向に付勢する緩衝部材が配置されている。その緩衝部材によって、揺動軸の軸方向における揺動端部と出力側環状部とが衝突することがない。

その結果、本発明の無段変速機は、揺動リンクとコネクティングロッドとの連結部における振動や騒音の発生を抑えることができる。

また、本発明の無段変速機においては、緩衝部材は、複数の皿バネによって構成される場合、複数の皿バネは、揺動リンク及びコネクティングロッドに、内径側の端部が接触するように組み合わされて配置されていることが好ましい。

揺動リンク及びコネクティングロッドは、揺動軸の軸を回転中心軸線として回転するので、揺動軸の軸から離れた位置ほど回転半径は大きくなる。すなわち、揺動軸の軸から離れるほど、揺動リンク及びコネクティングロッドと緩衝部材との接触部分の摺動距離は長くなる。

そこで、緩衝部材を構成する複数の皿バネを、例えば、外径側の端部が互いに接触するように向い合せ（直列）で組み合せて配置するとともに、揺動リンク及びコネクティングロッドに、複数の皿バネの内径側の端部を接触させることが好ましい。

このように構成すれば、揺動リンク及びコネクティングロッドと緩衝部材との接触部分との摺動距離は、揺動リンク及びコネクティングロッドに複数の皿バネの外径側の端部が接触するように配置した場合に比べて、短くなる。その結果、それらの摺動により発生する騒音や振動だけでなく、摩擦による抵抗も抑制することができる。

もしくは、本発明の無段変速機においては、揺動リンク及びコネクティングロッドは、揺動軸との間にクリアランスを有し、緩衝部材は、皿バネによって構成される場合、皿バネは、揺動リンク又はコネクティングロッドのうち、揺動軸との間のクリアランスが大きい部材に、内径側の端部が接触するように配置されていることが好ましい。

揺動リンク及びコネクティングロッドは、揺動軸と当接して動力を伝達するものである。そこで、このように、それらの部材のうち揺動軸との間のクリアランスが大きい部材に皿バネの内径側の端部を接触させる、すなわち、揺動軸の軸に対して垂直な方向へ大きく移動し得る部材に摺動距離が短く摩擦による抵抗が少ない部分を接触させれば、外径側の端部が接触させた場合に比べて、その部材が移動しやすくなるので、その部材と揺動軸とが当接するまでの時間、すなわち、動力伝達における応答時間を短くすることができる。

また、本発明の無段変速機においては、複数のてこクランク機構と、てこクランク機構及び一方向回転阻止機構を収納する変速機ケースと、変速機ケースに取り付けられ、入力軸又は出力軸の一端側又は他端側を回転自在に支持する複数の軸受と、を備える場合、緩衝部材は、軸受に近い緩衝部材ほど、バネ定数を高く設定されていることが好ましい。

複数のてこクランク機構を備え、入力軸又は出力軸の両端が固定された軸受によって支持されている場合、無段変速機の駆動するときに、入力軸や出力軸は、てこクランク機構から加わる荷重によって、軸受に近い位置ほど、駆動していない状態の入力軸又は出力軸の回転中心軸線に対して傾斜するように大きく撓む。

そのため、軸受に近い位置に配置されたコネクティングロッドほど、揺動リンクに対して傾斜した状態になるので、揺動リンクとコネクティングロッドとが衝突しやすい。

そこで、軸受に近い位置のてこクランク機構が備える緩衝部材を、その緩衝部材よりも軸受から遠い位置のてこクランク機構が備える緩衝部材よりも、バネ定数を高く設定すれば、揺動リンクとコネクティングロッドとの衝突を効果的に防止して、その衝突によって生じる騒音や振動も効果的に抑制することができる。

本発明の無段変速機の第１実施形態を示す一部断面図。 図１の無段変速機のてこクランク機構を示す側面図。 図１の無段変速機のてこクランク機構の入力側支点の回転半径の変化を示す説明図であり、３Ａは回転半径が最大、３Ｂは回転半径が中、３Ｃは回転半径が小、３Ｄは回転半径が「０」の場合を示す。 図１の無段変速機のてこクランク機構の入力側支点の回転半径の変化に対する出力側支点の揺動範囲との関係を示す説明図であり、４Ａは揺動範囲が最大、４Ｂは揺動範囲が中、４Ｃは揺動範囲が小、４Ｄは揺動範囲が「０」の場合を示す。 図１の無段変速機のてこクランク機構の揺動リンクとコネクティングロッドとの連結部周辺の構成を示す、図２のてこクランク機構におけるＡ−Ａ線断面図。 図１の無段変速機の駆動状態における入力軸及び出力軸の撓みを示す部分断面図。 本発明の無段変速機の第２実施形態のてこクランク機構における揺動リンクとコネクティングロッドとの連結部周辺の構成を示す断面図。

以下、図面を参照して、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ｈ（ｈ＝入力軸の回転速度／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。

［第１実施形態］
図１〜図６を参照して、本実施形態の無段変速機１Ａについて説明する。

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

本実施形態の無段変速機１Ａは、図１に示すように、入力部２と、入力部２の回転中心軸線Ｐ１と平行に配置された出力軸３と、入力部２の回転中心軸線Ｐ１上に設けられた６個の回転半径調節機構４とを備える。

入力部２は、主駆動源であるエンジンＥＮＧ（走行用駆動源）からの駆動力が伝達されることで回転中心軸線Ｐ１を中心に回転する。なお、主駆動源としては、内燃機関の他、電動機等を用いてもよい。

出力軸３は、図示省略した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。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。

回転半径調節機構４は、入力部２の回転中心軸線Ｐ１上に設けられたカムディスク５（カム部）と、カムディスク５に回転自在に外嵌している回転ディスク６（回転部）とを有する。

カムディスク５は、円盤状であり、入力部２の回転中心軸線Ｐ１に対して偏心した状態で、入力部２と一体的に回転可能に、２個１組で設けられている。各１組のカムディスク５は、それぞれ位相が６０°異なるように設定され、６組のカムディスク５で入力部２の回転中心軸線Ｐ１の周方向を一回りするように配置されている。

カムディスク５には、入力部２の回転中心軸線Ｐ１方向に貫通し、カムディスク５の中心Ｐ２に対して偏心した位置に穿設された貫通孔５ａが形成されている。また、カムディスク５には、入力部２の回転中心軸線Ｐ１を挟んでカムディスク５の中心Ｐ２と反対側となる領域に、カムディスク５の外周面と貫通孔５ａの内周面とを連通させる切欠孔５ｂが形成されている。

２個１組のカムディスク５同士はボルト（図示省略）で固定されている。また、２個１組のカムディスク５の一方は、隣接する回転半径調節機構４が有する他の２個１組のカムディスク５の他方と一体的に形成され、一体型カム部を構成している。また、カムディスク５のうち、最もエンジンＥＮＧに近い位置にあるカムディスク５は、入力部２と一体的に形成されている。このようにして、入力部２と複数のカムディスク５とで、入力軸（カムシャフト）が構成されることとなる。

なお、２個１組のカムディスク５同士は、ボルトではなく、他の手段で固定してもよい。また、一体型カム部は、一体成型で形成してもよく、２つのカムディスク５を溶接して一体化してもよい。また、最もエンジンＥＮＧに近い位置にあるカムディスク５と入力部２とを一体的に形成する方法としては、一体成型で形成してもよく、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、図２に示すように、その中心Ｐ３から偏心した位置に受入孔６ａが設けられた円盤状であり、入力部２の回転中心軸線Ｐ１に対して回転可能に設けられている。その受入孔６ａには、各１組のカムディスク５が、回転自在に嵌め込まれている。また、回転ディスク６の受入孔６ａには、図１に示すように、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Ｒｘ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Ｒｙ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。

入力部２と複数のカムディスク５によって構成された入力軸は、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る挿通孔５０を備えている。これにより、入力軸は、エンジンＥＮＧ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となっている。

挿通孔５０には、回転中心軸線Ｐ１と同心に、ピニオンシャフト７が入力軸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は、回転ディスク６の内歯６ｂと対応する位置にピニオン７ａを有している。また、ピニオンシャフト７は、入力部２の回転中心軸線Ｐ１方向において隣接するピニオン７ａの間に位置させてピニオン軸受７ｂが設けられている。このピニオン軸受７ｂを介して、ピニオンシャフト７は、入力軸を支えている。

ピニオン７ａは、ピニオンシャフト７のシャフト部と一体に形成されている。ピニオン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。なお、ピニオン７ａは、ピニオンシャフト７と別体に構成して、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。本実施形態においては、単にピニオン７ａというときは、ピニオンシャフト７を含むものとして定義する。

また、ピニオンシャフト７は、遊星歯車機構などで構成される差動機構８が接続されている。

差動機構８は、図１に示すように、例えば、遊星歯車機構として構成され、サンギヤ９と、入力部２と複数のカムディスク５によって構成された入力軸に連結された第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。

サンギヤ９は、ピニオンシャフト７用の副駆動源であるアクチュエータ１４（調節用駆動源）からの駆動力が伝達される。したがって、ピニオン７ａにも、差動機構８を介して、アクチュエータ１４の駆動力が伝達される。

ピニオンシャフト７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個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。

ピニオンシャフト７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。

すなわち、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、ピニオンシャフト７のピニオン７ａと噛合する回転ディスク６の内歯６ｂを介して伝達されたアクチュエータ１４からの駆動力により、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。

ところで、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２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Ｒｘ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Ｒｙ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。

回転ディスク６の周縁には、一方（入力部２側）の端部に大径の入力側環状部１５ａを有し、他方（出力軸３）の端部に入力側環状部１５ａの径よりも小径の出力側環状部１５ｂを有するコネクティングロッド１５が、回転自在に接続している。

コネクティングロッド１５の入力側環状部１５ａは、軸方向に２個並べた２個１組の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に回転自在に外嵌している。

出力軸３には、ワンウェイクラッチ１７（一方向回転阻止機構）を介して、６個の揺動リンク１８が、コネクティングロッド１５に対応させて揺動自在に軸支されている。

ワンウェイクラッチ１７は、揺動リンク１８と出力軸３との間に設けられ、揺動リンク１８が出力軸３の回転中心軸線Ｐ５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は、出力軸３に対して揺動リンク１８を固定し（固定状態）、他方側に相対回転しようとする場合には、出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる（空転状態）。

揺動リンク１８は、環状に形成されており、その下方には、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂに連結される揺動端部１８ａが設けられている。揺動端部１８ａには、出力側環状部１５ｂを軸方向から挟み込むように突出した一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、出力側環状部１５ｂの内径に対応する差込孔１８ｃが穿設されている。

差込孔１８ｃ及び出力側環状部１５ｂに、揺動軸としての連結ピン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、相対回転可能に連結される。

本実施形態の無段変速機１Ａでは、上記のような構成を有する回転半径調節機構４と、揺動リンク１８と、コネクティングロッド１５とによって、てこクランク機構２０が構成されている。

てこクランク機構２０及びワンウェイクラッチ１７は、変速機ケース２１に収納されている。この変速機ケース２１の下方には、潤滑油が油溜を形成している。

そして、揺動リンク１８は、その揺動端部１８ａが変速機ケース２１の下方に溜まった潤滑油の油溜に油没するように配置されている。

そのため、てこクランク機構２０の駆動時には、揺動端部１８ａを油溜で潤滑するとともに、揺動リンク１８の揺動運動により、油溜の潤滑油を掻き揚げて、無段変速機１Ａの他の部品を潤滑させることができるようになっている。

また、変速機ケース２１は、エンジンＥＮＧに固定されている一端壁部２１ａと、一端壁部２１ａに対向して配置されている他端壁部２１ｂと、てこクランク機構２０及びワンウェイクラッチ１７を間隔を存して覆い、一端壁部２１ａの外縁と他端壁部２１ｂの外縁とを連結する周壁部２１ｃとによって形成されている。

一端壁部２１ａと他端壁部２１ｂには、入力軸を軸支するための開口部と、出力軸３を軸支するための開口部が形成されており、それらの開口部には、軸受２２が嵌合されている。

なお、本実施形態においては、６個のてこクランク機構２０を備えたものを説明した。しかし、本発明の無段変速機におけるてこクランク機構の数は、その数に限られず、例えば、５個以下のてこクランク機構を備えていてもよいし、７個以上のてこクランク機構を備えていてもよい。

また、本実施形態においては、入力部２と複数のカムディスク５によって入力軸を構成し、入力軸がカムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔５０を備えるものを説明した。しかし、本発明の無段変速機における入力軸はこのように構成されたものに限られない。

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ワンウェイクラッチ１７を用いたものを説明した。しかし、本発明の無段変速機における一方向回転阻止機構はワンウェイクラッチに限らず、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ツーウェイクラッチを用いてもよい。

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２０について説明する。

本実施形態の無段変速機１Ａは、図１に示すように、合計６個のてこクランク機構２０（四節リンク機構）を備えている。てこクランク機構２０は、図２に示すように、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８と、回転ディスク６を有しその回転半径を調節自在な回転半径調節機構４とで構成されている。このてこクランク機構２０によって、入力軸の回転運動が、揺動リンク１８の揺動運動に変換される。

このてこクランク機構２０では、回転半径調節機構４の回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径（偏心量Ｒ１）が、「０」でない場合、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、位相を変えながら、入力部２と出力軸３との間で、揺動端部１８ａを、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との間にはワンウェイクラッチ１７が設けられているので、揺動リンク１８がコネクティングロッド１５によって押し引きされて揺動すると、揺動リンク１８が押し方向側又は引張り方向側のいずれか一方に回転するときには、揺動リンク１８が出力軸３に対して固定されて出力軸３が回転し、揺動リンク１８が他方に回転するときには、揺動リンク１８が出力軸３に対して空回りする。

本実施形態の無段変速機１Ａでは、６個のてこクランク機構２０の回転半径調節機構４が、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個のてこクランク機構２０で順に回転させられる。

図３は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径（偏心量Ｒ１）を変化させた状態のピニオンシャフト７と回転ディスク６との位置関係を示す図である。

図３Ａ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ｈは最小となる。

図３Ｂは、偏心量Ｒ１を図３Ａよりも小さい「中」とした状態を示し、図３Ｃは、偏心量Ｒ１を図３Ｂよりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｈは、図３Ｂでは図３Ａの変速比ｈよりも大きい「中」となり、図３Ｃでは図３Ｂの変速比ｈよりも大きい「大」となる。

図３Ｄ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ｈは無限大（∞）となる。

また、図４は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径（偏心量Ｒ１）と、揺動リンク１８の揺動運動の揺動範囲θ２との関係を示す図である。

図４Ａは、偏心量Ｒ１が図３Ａの「最大」である場合（変速比ｈが最小である場合）、図４Ｂは、偏心量Ｒ１が図３Ｂの「中」である場合（変速比ｈが中である場合）、図４Ｃは、偏心量Ｒ１が図３Ｃの「小」である場合（変速比ｈが大である場合）、図４Ｄは、偏心量Ｒ１が図３Ｄの「０」である場合（変速比ｈが無限大（∞）である場合）を示す。

ここで、Ｒ２は、揺動リンク１８の長さである。より具体的には、Ｒ２は、出力軸３の回転中心軸線Ｐ５からコネクティングロッド１５と揺動端部１８ａとの連結点、すなわち、連結ピン１９の中心Ｐ４までの距離である。また、θ１は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の位相である。

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１，図２，図５及び図６を参照して、本実施形態の無段変速機１Ａのコネクティングロッド１５と揺動リンク１８との連結部周辺の構造について詳細に説明する。

図２に示すように、てこクランク機構２０が備えるコネクティングロッド１５の出力軸３側の端部と揺動リンク１８の揺動端部１８ａとは、出力軸３側の端部に形成された出力側環状部１５ｂと揺動端部１８ａの一対の突片１８ｂに形成された差込孔１８ｃとに連結ピン１９を挿入することによって、相対回転可能に連結されている。すなわち、この連結ピン１９が、本発明における揺動軸である。

そして、図５に示すように、このように連結されている出力側環状部１５ｂと揺動リンク１８の一対の突片１８ｂとの間には、それらの間隔を保持するように、それらを連結ピン１９の軸方向に付勢する緩衝部材２３が配置されている。この緩衝部材２３は、２つの皿バネ２３ａ，２３ｂによって構成されている。

ところで、コネクティングロッド１５及び揺動リンク１８は、連結ピン１９の軸を回転中心軸線として回転するので、連結ピン１９の軸から離れた位置ほど回転半径は大きくなる。すなわち、連結ピン１９の軸から離れるほど、コネクティングロッド１５及び揺動リンク１８と緩衝部材２３との接触部分の摺動距離は長くなる。

そこで、本実施形態の無段変速機１Ａでは、緩衝部材２３を構成する２つの皿バネ２３ａ，２３ｂを、それらの外径側の端部が互いに接触するように向い合せ（直列）で組み合せて配置するとともに、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂ及び揺動リンク１８の突片１８ｂに、それらの２つの皿バネ２３ａ，２３ｂの内径側の端部を接触させている。

そのため、コネクティングロッド１５及び揺動リンク１８と緩衝部材２３との接触部分との摺動距離は、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂ及び揺動リンク１８の突片１８ｂに２つの皿バネ２３ａ，２３ｂの外径側の端部が接触するように配置した場合に比べて、短くなっている。

また、図１に示すように、本実施形態の無段変速機１Ａは、６個のてこクランク機構２０と、てこクランク機構２０及びワンウェイクラッチ１７を収納する変速機ケース２１と、変速機ケース２１の一端壁部２１ａと他端壁部２１ｂに嵌合され、入力軸又は出力軸３の一端側又は他端側を回転自在に支持する複数の軸受２２とを備えている。

そのため、駆動している状態においては、図６に示すように、入力軸は、てこクランク機構２０から加わる荷重によって、軸受２２に近い位置ほど、駆動していない状態における入力部２の回転中心軸線Ｐ１ａに対して傾斜するように大きく撓む。

同様に、駆動している状態においては、出力軸３は、てこクランク機構２０から加わる荷重によって、軸受２２に近い位置ほど、駆動していない状態における出力軸３の回転中心軸線Ｐ５ａに対して傾斜するように大きく撓む。

そこで、６個のてこクランク機構２０の各々が備えている緩衝部材２３を、軸受２２に近い緩衝部材２３ほど、バネ定数を高く設定し、軸受２２に近いてこクランク機構２０ほど、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８の揺動端部１８ａとの、連結ピン１９の軸方向における相対的な移動を強く抑制している。

以上のように、本実施形態の無段変速機１Ａでは、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂと揺動リンク１８の揺動端部１８ａの突片１８ｂとの間に、コネクティングロッド１５又は揺動リンク１８の突片１８ｂを、連結ピン１９の軸方向に付勢する緩衝部材２３が配置されている。

そのため、その緩衝部材２３によって、連結ピン１９の軸方向における揺動端部１８ａの突片１８ｂと出力側環状部１５ｂとが衝突することがない。

その結果、本実施形態の無段変速機１Ａは、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８との連結部における振動や騒音の発生が抑えられている。

また、本実施形態の無段変速機１Ａでは、緩衝部材２３を構成する２つの皿バネ２３ａ，２３ｂは、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂ及び揺動リンク１８の突片１８ｂに、内径側の端部が接触するように配置されている。

その結果、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂ及び揺動リンク１８の突片１８ｂに２つの皿バネ２３ａ，２３ｂの外径側の端部が接触するように配置した場合に比べて、コネクティングロッド１５及び揺動リンク１８と緩衝部材２３との接触部分の摺動距離が短くなり、それらの摺動により発生する騒音や振動だけでなく、摩擦による抵抗も低減されている。

また、本実施形態の無段変速機１Ａでは、緩衝部材２３は、軸受２２に近い緩衝部材２３ほど、バネ定数を高く設定し、軸受２２に近いてこクランク機構２０ほど、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８の揺動端部１８ａとの、連結ピン１９の軸方向における相対的な移動を強く抑制している。

その結果、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８の揺動端部１８ａとの衝突が効果的に防止され、その衝突によって生じる騒音や振動も効果的に抑制されている。

［第２実施形態］
図７を参照して、本実施形態の無段変速機１Ｂについて説明する。ただし、本実施形態の無段変速機１Ｂの構成のうち、第１実施形態の無段変速機１Ａと同様の構成については同じ符号を付すとともに、それらについての説明は省略する。

図１に示すように、本実施形態の無段変速機１Ｂで、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８の揺動端部１８ａとは、コネクティングロッド１５の端部に形成された出力側環状部１５ｂと揺動端部１８ａの一対の突片１８ｂに形成された差込孔１８ｃとに連結ピン１９を挿入することによって、相対回転可能に連結されている。すなわち、この連結ピン１９が、本発明における揺動軸である。

そして、連結されている出力側環状部１５ｂと揺動リンク１８の一対の突片１８ｂとの間には、それらの間隔を保持するように、それらを連結ピン１９の軸方向に付勢する緩衝部材２４が配置されている。

ところで、この揺動軸である連結ピン１９と、それが挿通されているコネクティングロッド１５に形成された出力側環状部１５ｂの内周面との間には、組み立てのため、又は、揺動を可能とするため、所定の隙間（クリアランス）が設けられている。

同様に、連結ピン１９と、それが挿通されている揺動リンク１８の揺動端部１８ａの突片１８ｂに形成された差込孔１８ｃの内周面との間にも、組み立てのため、又は、揺動を可能とするため、所定の隙間（クリアランス）が設けられている。

本実施形態の無段変速機１Ｂでは、これらのクリアランスのうち、連結ピン１９と出力側環状部１５ｂとの間のクリアランスの方が、連結ピン１９と突片１８ｂとの間のクリアランスよりも、大きい。すなわち、コネクティングロッド１５の方が、揺動リンク１８よりも、連結ピン１９に対して、連結ピン１９の軸と垂直な方向に大きく移動し得る。

そこで、本実施形態の無段変速機１Ｂでは、緩衝部材２４を、皿バネによって構成し、揺動リンク１８よりも連結ピン１９とのクリアランスが大きいコネクティングロッド１５に、緩衝部材２４の皿バネの内径側の端部が接触するように構成されている。

すなわち、本実施形態の無段変速機１Ｂは、揺動リンク１８よりも連結ピン１９の軸に対して垂直な方向へ大きく移動し得るコネクティングロッド１５に、緩衝部材２４の皿バネから加わる摩擦による抵抗が小さくなるように構成されている。

そのため、外径側の端部が接触する場合に比べて、コネクティングロッド１５が移動しやすく、コネクティングロッド１５と連結ピン１９とが当接するまでの時間、すなわち、動力伝達における応答時間も短い。

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。

例えば、上記実施形態においては、連結ピン１９を揺動軸として、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８とを、出力側環状部１５ｂと揺動端部１８ａの突片１８ｂの差込孔１８ｃに連結ピン１９を挿入することによって、相対回転自在に連結している。

しかし、本発明の揺動軸は、このような連結ピン１９に限られるものではなく、コネクティングロッドと揺動リンクとが、相対回転自在に連結するものであればよい。例えば、コネクティングロッド及び揺動リンクの一方に形成した軸部を揺動軸とし、その軸部を、他方に形成した孔部に挿入するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、緩衝部材２３，２４は、皿バネによって構成されている。しかし、本発明の緩衝部材は、揺動リンクとコネクティングロッドとの間のクリアランスを保持できるものであれば、皿バネ以外の緩衝部材、例えば、コイルばねや板バネ、ゴム等で構成した緩衝部材でもよい。

また、上記第１実施形態においては、緩衝部材２３は２つの皿バネ２３ａ，２３ｂによって構成されている。しかし、本発明の緩衝部材を皿バネによって構成した場合、コネクティングロッド及び揺動リンクに接触する部分が、内径側の端部となるように配置されていれば、３つ以上の皿バネによって構成されていてもよい。

また、上記第２実施形態においては、緩衝部材２４は、１つの皿バネによって構成されている。しかし、本発明の緩衝部材を皿バネによって構成した場合、揺動リンク及びコネクティングロッドのうち、連結ピンとの間のクリアランスが大きい部材に接触する部分が、内径側の端部となるように配置されていれば、２つ以上の皿バネによって構成されていてもよい。

また、上記第２実施形態においては、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂと連結ピン１９との間のクリアランスが、揺動リンク１８の揺動端部１８ａの突片１８ｂと連結ピン１９との間のクリアランスよりも大きいので、緩衝部材２４である皿バネを、出力側環状部１５ｂに内径側の端部が接触するように配置している。しかし、本発明における皿バネの配置は、このような構成に限られるものではない。

例えば、出力側環状部１５ｂと連結ピン１９との間のクリアランスが、揺動端部１８ａの突片１８ｂと連結ピン１９との間のクリアランスよりも小さい場合には、緩衝部材２４であえる皿バネを、揺動端部１８ａの突片１８ｂに内径側の端部が接触するように配置することが好ましい。

１Ａ，１Ｂ…無段変速機、２…入力部、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、６…回転ディスク（回転部）、６ａ…受入孔、６ｂ…内歯、７…ピニオンシャフト、７ａ…ピニオン、７ｂ…ピニオン軸受、８…差動機構、１４ａ…回転軸、９…サンギヤ、１０…第１リングギヤ、１１…第２リングギヤ、１２…段付ピニオン、１２ａ…大径部、１２ｂ…小径部、１３…キャリア、１４…アクチュエータ（調節用駆動源（副駆動源））、１５…コネクティングロッド、１５ａ…入力側環状部、１５ｂ…出力側環状部、１６…コネクティングロッド軸受、１７…ワンウェイクラッチ（一方向回転阻止機構）、１８…揺動リンク、１８ａ…揺動端部、１８ｂ…突片、１８ｃ…差込孔、１９…連結ピン（揺動軸）、２０…てこクランク機構、２１…変速機ケース、２１ａ…一端壁部、２１ｂ…他端壁部、２１ｃ…周壁部、２２…軸受、２３，２４…緩衝部材、２３ａ，２３ｂ…皿バネ、５０…挿通孔、ＥＮＧ…エンジン（走行用駆動源（主駆動源））、ｈ…変速比、Ｐ１…入力軸の回転中心軸線、Ｐ１ａ…駆動していない状態における入力軸の回転中心軸線、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…連結ピン１９の中心（出力側支点）、Ｐ５…出力軸３の回転中心軸線、Ｐ１ａ…駆動していない状態における出力軸３の回転中心軸線、Ｒｘ…Ｐ１とＰ２の距離、Ｒｙ…Ｐ２とＰ３の距離、Ｒ１…Ｐ１とＰ３の距離（偏心量，回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）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の位相、θ２…揺動リンク１８の揺動範囲。

Claims (4)

1. 走行用駆動源の駆動力が伝達される入力軸と、
   前記入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、
   前記入力軸の回転中心軸線を中心として回転可能な回転部が設けられ該回転部の回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、揺動端部が設けられ前記出力軸に揺動自在に軸支された揺動リンクと、一方の端部が前記回転半径調節機構の前記回転部に回転自在に接続し、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を有し、前記入力軸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、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た無段変速機であって、
   前記揺動リンクの前記揺動端部と前記コネクティングロッドの前記他方の端部とは、揺動軸によって、相対回転可能に連結され、
   前記揺動端部と前記他方の端部との間には、前記揺動リンク又は前記コネクティングロッドを前記揺動軸の軸方向に付勢する緩衝部材が配置されている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、
   前記緩衝部材は、複数の皿バネによって構成され、
   前記複数の皿バネは、前記揺動リンク及び前記コネクティングロッドに、内径側の端部が接触するように組み合わされて配置されていることを特徴とする無段変速機。
3. 請求項１に記載の無段変速機であって、
   前記揺動リンク及び前記コネクティングロッドは、前記揺動軸との間にクリアランスを有し、
   前記緩衝部材は、皿バネによって構成され、
   前記皿バネは、前記揺動リンク又は前記コネクティングロッドのうち、前記揺動軸との間のクリアランスが大きい部材に、内径側の端部が接触するように配置されていることを特徴とする無段変速機。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の無段変速機であって、
   複数の前記てこクランク機構と
   前記てこクランク機構及び前記一方向回転阻止機構を収納する変速機ケースと、
   前記変速機ケースに取り付けられ、前記入力軸又は前記出力軸の一端側又は他端側を回転自在に支持する複数の軸受と、
   を備え、
   前記緩衝部材は、前記軸受に近い緩衝部材ほど、バネ定数を高く設定されていることを特徴とする無段変速機。