JP5761445B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機に関する。

いわゆるトラクションドライブ方式の従来の変速機として、例えば、特許文献１にはトラクション遊星（遊星ボール）の遊星軸にスキュー角を付与することで、トラクション遊星を傾転し変速を行う変速機が開示されている。この変速機は、一対のキャリアが遊星軸の両端をそれぞれ支持し、一方のキャリアと変速機主軸との間にネジ構造が設けられ、他方のキャリアと変速機主軸との間にスプライン結合部が設けられる。そして、変速機は、例えば、トラクション太陽（サンローラ）が変速機主軸に沿って移動すると共に、一方のキャリアを変速機主軸に対して回転させることで、遊星軸にスキューが生じ、これに応じてトラクション遊星が傾転して変速を行う。この変速機は、キャリアによって支持される遊星軸端部に設けられたローラ表面が湾曲表面を構成している。

特表２０１０−５３２４５４号公報

ところで、上述のような特許文献１に記載されている変速機は、例えば、キャリアと遊星軸のローラとが１点で点接触することとなり、これにより、接触面圧が増大し耐久性が低下するおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、耐久性を向上す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。

上記目的を達成するために、回転中心となる変速機軸と、前記変速機軸に軸方向に対向して配置され、共通の第１回転中心軸線を回転中心として相対回転可能である第１回転要素及び第２回転要素と、前記第１回転中心軸線とは異なる第２回転中心軸線を回転中心として回転可能であり前記第１回転要素と前記第２回転要素とに挟持され当該第１回転要素及び当該第２回転要素との間でトルクを伝達可能であると共に、傾転動作によって各回転要素間の回転速度比である変速比を変更可能である転動部材と、前記第２回転中心軸線を回転中心として前記転動部材を支持し両端部が当該転動部材から突出した支持軸と、前記第１回転中心軸線を回転中心として前記第１回転要素、及び、前記第２回転要素と相対回転可能に前記変速機軸に配置されると共に、前記支持軸の端部であり円筒状又は円柱状に形成されるガイド端部が挿入され当該ガイド端部を前記転動部材の傾転動作が可能な状態で保持するガイド部を有する支持回転要素とを備え、前記ガイド端部は、前記転動部材の傾転動作の際に前記ガイド部と接触した状態で転動し当該ガイド部によって移動が案内され、前記ガイド部との接触面が転動中心に沿った方向に対して径方向外側に向けて突出した曲面形状を有し、前記ガイド部は、前記ガイド端部との接触面に当該ガイド端部の移動の方向に沿って形成され当該ガイド端部の一部がはまり当該ガイド端部の接触面と接触する溝部を有することを特徴とする。

また、上記無段変速機では、前記溝部は、底面が複数の面により構成されるものとすることができる。

また、上記無段変速機では、前記溝部は、前記複数の面と前記ガイド端部の接触面との接触角が０度より大きく６０度より小さい範囲内に設定されるものとすることができる。

また、上記無段変速機では、前記溝部は、底面が前記転動中心に沿った方向に対して窪んだ曲面形状を有し、当該曲面形状の曲率が前記ガイド端部の前記曲面形状の曲率以下であるものとすることができる。

また、上記無段変速機では、前記溝部の前記曲面形状の曲率は、前記転動中心に沿った断面視における当該溝部の底面の曲率であり、前記ガイド端部の前記曲面形状の曲率は、前記転動中心に沿った断面視における当該ガイド端部の接触面の曲率であるものとすることができる。

本発明に係る無段変速機は、耐久性を向上することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る無段変速機の概略断面図である。 図２は、実施形態１に係る無段変速機の部分断面図である。 図３は、実施形態１に係る無段変速機の固定キャリアについて説明する平面図である。 図４は、実施形態１に係る無段変速機の可動キャリアについて説明する平面図である。 図５は、実施形態１に係る無段変速機のプレートについて説明する平面図である。 図６は、実施形態１に係る無段変速機の第１ガイド端部、第２ガイド端部の部分断面図である。 図７は、実施形態２に係る無段変速機の第１ガイド端部、第２ガイド端部の部分断面図である。 図８は、実施形態３に係る無段変速機の第１ガイド端部、第２ガイド端部の部分断面図である。 図９は、各実施形態に係る無段変速機と比較例に係る無段変速機との接触面圧の一例を比較するための線図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る無段変速機の概略断面図、図２は、実施形態１に係る無段変速機の部分断面図、図３は、実施形態１に係る無段変速機の固定キャリアについて説明する平面図、図４は、実施形態１に係る無段変速機の可動キャリアについて説明する平面図、図５は、実施形態１に係る無段変速機のプレートについて説明する平面図、図６は、実施形態１に係る無段変速機の第１ガイド端部、第２ガイド端部の部分断面図である。

本実施形態の無段変速機は、車両に搭載され、内燃機関などの動力源が発生する動力（トルク）を車両の駆動輪に伝達するものである。この無段変速機は、接触させた回転要素間に介在させた流体例えばトラクション油（伝達油）によってこの回転要素間で動力を伝達可能ないわゆるトラクションドライブ方式の無段変速機である。無段変速機は、一方の回転要素と他方の回転要素との接触面に介在するトラクション油をせん断するときに生ずる抵抗力（トラクション力、トラクション油膜のせん断力）を利用して動力（トルク）を伝達する。本実施形態の無段変速機は、いわゆるボールプラネタリ式無段変速機（ＣＶＰ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｌａｎｅｔａｒｙ）である。

具体的には、図１、図２に示すように、本実施形態の無段変速機１の主要部を成す無段変速機構は、共通の第１回転中心軸線Ｒ１を有し相互間での相対回転が可能な第１回転要素としての第１回転部材１０、第２回転要素としての第２回転部材２０、第３回転要素としてのサンローラ３０及び第４回転要素であり支持回転要素としてのキャリア４０とを備える。さらに、無段変速機１は、第１回転中心軸線Ｒ１とは異なる第２回転中心軸線Ｒ２を各々有する複数の転動部材としての遊星ボール５０と、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０等の回転中心となる変速機軸６０とを備える。無段変速機１は、第２回転中心軸線Ｒ２を第１回転中心軸線Ｒ１に対して傾斜させ、キャリア４０によって傾転自在に保持される遊星ボール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。

なお、以下の説明では、特に断りのない限り、第１回転中心軸線Ｒ１や第２回転中心軸線Ｒ２に沿う方向を軸方向、第１回転中心軸線Ｒ１周りの方向を周方向という。また、第１回転中心軸線Ｒ１に直交する方向を径方向といい、その中でも、内方に向けた側を径方向内側、外方に向けた側を径方向外側という。

無段変速機１は、典型的には、第１回転部材１０と第２回転部材２０とサンローラ３０とキャリア４０との間で各遊星ボール５０を介したトルクの伝達が行われる。例えば、無段変速機１は、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のうちの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。そして、無段変速機１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。ここでは、無段変速機１は、第１回転部材１０が入力部、第２回転部材２０が出力部となる場合を説明する。

また、無段変速機１は、変速機軸６０の中心軸（第１回転中心軸線Ｒ１）を中心にして放射状に複数個の遊星ボール５０が配置される。遊星ボール５０は、第２回転中心軸線Ｒ２を回転中心として回転（自転）可能である。遊星ボール５０は、変速機軸６０にこの変速機軸６０の軸方向に対向して配置させた第１回転部材１０と第２回転部材２０とに挟持される。また、遊星ボール５０は、キャリア４０に自転可能に支持される。無段変速機１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０のうちの少なくとも一方を遊星ボール５０に押し付けることによって、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０と遊星ボール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、無段変速機１は、遊星ボール５０を第２回転中心軸線Ｒ２と第１回転中心軸線Ｒ１とを含む傾転平面上で傾転させ、第１回転部材１０と第２回転部材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。

なお、無段変速機１は、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０、キャリア４０の全てが変速機軸６０に対して相対回転可能なものもあれば、第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０、キャリア４０のうちの何れか１つを変速機軸６０に対して相対回転できない構成とするものもある。以下においては、キャリア４０の一部が変速機軸６０に対して固定される例について説明するがこれに限られない。ここでは、変速機軸６０は、中心軸を第１回転中心軸線Ｒ１に一致させた円柱状に形成され、不図示の筐体や車体等における無段変速機１の固定部に固定し当該固定部に対して相対回転させぬよう構成した固定軸である。

以下、無段変速機１の各構成について詳細に説明する。

第１回転部材１０、第２回転部材２０は、中心軸を第１回転中心軸線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、第１回転中心軸線Ｒ１の軸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、双方ともリング状の円環部材とする。第１回転部材１０、第２回転部材２０は、共通の第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能である。

第１回転部材１０と第２回転部材２０とは、内周面に各遊星ボール５０の径方向外側の外周曲面と接触する接触面１０ａ、２０ａを有している。第１回転部材１０、第２回転部材２０の各接触面１０ａ、２０ａ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、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、各接触面１０ａ、２０ａは、後述する基準位置の状態（第１回転中心軸線Ｒ１と第２回転中心軸線Ｒ２とが平行である状態）で、第１回転中心軸線Ｒ１から当該遊星ボール５０との接触部分までの距離が同等の長さになるように形成され、第１回転部材１０、第２回転部材２０の各遊星ボール５０に対する各接触角θが同等の角度になるようにしている。

ここで、接触角θとは、基準から遊星ボール５０と各接触面１０ａ、２０ａ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。第１回転部材１０、第２回転部材２０の遊星ボール５０との接触面１０ａ、２０ａ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、第１回転部材１０、第２回転部材２０の遊星ボール５０との接触面１０ａ、２０ａは、第１回転部材１０、第２回転部材２０から遊星ボール５０に向けて軸方向の力が加わった際に、遊星ボール５０に対して径方向内側でかつ斜め方向の力（法線力Ｆｎ）が加わるように形成されている。

この無段変速機１は、第１回転部材１０を無段変速機１の正駆動時（入力部としての回転要素にトルクが入力される場合）におけるトルク入力部（入力リング）として機能させる。また、無段変速機１は、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（出力リング）として機能させる。無段変速機１は、第１回転部材１０にトルクカム７０を介して入力軸１１が連結される。また、無段変速機１は、第２回転部材２０にトルクカム７１を介して出力軸２１が連結される。

入力軸１１は、トルクカム７０を介して第１回転部材１０と一体回転可能であり、正駆動時に第１回転部材１０に動力を伝達する。入力軸１１は、筒状部１１ａ、円盤部１１ｂ等を含んで構成される。入力軸１１は、円盤部１１ｂ側がトルクカム７０を介して第１回転部材１０に連結され、筒状部１１ａ側が車両の動力源側に連結される。出力軸２１は、第１筒状部２１ａ、円盤部２１ｂ、第２筒状部２１ｃ等を含んで構成される。出力軸２１は、第１筒状部２１ａ側が円環部材７２、トルクカム７１を介して第２回転部材２０に連結され、第２筒状部２１ｃ側が車両の駆動輪側に連結される。入力軸１１、出力軸２１は、第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として変速機軸６０と相対回転可能に設けられる。入力軸１１と出力軸２１とは、その相互間においても軸受Ｂ１やスラスト軸受ＴＢを介して相対回転可能である。

トルクカム７０、７１は、回転トルクを第１回転中心軸線Ｒ１に沿った軸力に変換するトルク軸力変換機構であり、押圧力発生機構である。このトルクカム７０、７１が発生させる軸力とは、第１回転部材１０、第２回転部材２０を各遊星ボール５０に押し付けるための押圧力である。トルクカム７０は、第１回転部材１０と入力軸１１との間に配設される。トルクカム７１は、第２回転部材２０と出力軸２１との間に配設される。トルクカム７０は、入力軸１１と第１回転部材１０との間で回転トルクを伝達する際に、伝達されるトルクの大きさに応じて第１回転部材１０に対して軸方向に沿った各遊星ボール５０側への推力（軸力）を発生させる。トルクカム７１は、出力軸２１と第２回転部材２０との間で回転トルクを伝達する際に、伝達されるトルクの大きさに応じて第２回転部材２０に対して軸方向に沿った各遊星ボール５０側への推力（軸力）を発生させる。

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

サンローラ３０は、中心軸を第１回転中心軸線Ｒ１に一致させた円筒状のものであり、軸受ＲＢ１、ＲＢ２によって変速機軸６０に対する周方向への相対回転を行えるよう支持される。つまり、サンローラ３０は、変速機軸６０、第１回転部材１０、第２回転部材２０、後述のキャリア４０に対して第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能に変速機軸６０に配置される。さらに、サンローラ３０は、変速機軸６０の軸方向に対して、軸受ＲＢ１の外輪、軸受ＲＢ２の外輪等によって位置決めされており、変速機軸６０の軸方向に対して相対移動不能に固定される。

サンローラ３０は、外周面３１が複数個の遊星ボール５０と接触する。サンローラ３０の外周面３１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。したがって、サンローラ３０は、外周面３１が遊星ボール５０の自転の際の転動面となる。サンローラ３０は、自らの回転動作によって各遊星ボール５０を転動（自転）させることもできれば、各遊星ボール５０の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。

なお、本実施形態のサンローラ３０は、軸受ＲＢ１、軸受ＲＢ２によって支持される第１分割構造体３２、第１分割構造体３２の外周面に固定される第２分割構造体３３、第１分割構造体３２の外周面にアンギュラ軸受ＡＢを介して支持される第３分割構造体３４の３つの部位からなる分割構造となっている。これにより、この無段変速機１は、サンローラ３０と遊星ボール５０との間のスピン損失を低減させ、動力伝達効率の低下を抑えることができる。この場合、サンローラ３０の外周面３１は、第２分割構造体３３の外周面、及び、第３分割構造体３４の外周面によって構成される。なお、このサンローラ３０は、このような分割構造でなくてもよい。

キャリア４０は、変速機軸６０に配置され、第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として第１回転部材１０、第２回転部材２０、サンローラ３０等と相対回転可能であり、遊星ボール５０の支持軸（スピンドル、あるいはピニオンピンともいう。）５１を遊星ボール５０の傾転動作が可能な状態で保持するものである。キャリア４０は、支持軸５１の端部が挿入されこの支持軸５１の端部を、遊星ボール５０の傾転動作が可能な状態で保持するガイド部として、第１ガイド部４４及び第２ガイド部４５を有する。第１ガイド部４４及び第２ガイド部４５は、それぞれ、支持軸５１の端部であり円筒状又は円柱状に形成されるガイド端部としての第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３が挿入され、この第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３を遊星ボール５０の傾転動作が可能な状態で保持する。

ここで、遊星ボール５０は、支持軸５１を介してキャリア４０によって傾転自在に保持されるものである。遊星ボール５０は、後述するように、傾転動作によって各回転要素間の回転速度比である変速比を変更可能である。遊星ボール５０は、サンローラ３０の外周面３１上を転がる転動部材である。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。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される。支持軸５１は、第２回転中心軸線Ｒ２を回転中心として遊星ボール５０を支持し両端部が遊星ボール５０から突出している。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ラジアル軸受ＲＢ３、ＲＢ４によって、第２回転中心軸線Ｒ２を回転軸とした支持軸５１に対する相対回転（つまり自転）ができるようにしている。ここでは、遊星ボール５０は、貫通孔５０ａが形成されている。遊星ボール５０は、支持軸５１が挿入される貫通孔５０ａ内に設けられるラジアル軸受ＲＢ３、ＲＢ４によって回転可能に支持される。したがって、遊星ボール５０は、支持軸５１の第２回転中心軸線Ｒ２を中心にしてサンローラ３０の外周面３１上を転動することができる。

支持軸５１の基準となる位置は、図１に示すように、第２回転中心軸線Ｒ２が第１回転中心軸線Ｒ１と平行になる位置である。支持軸５１は、基準位置で形成される自身の回転中心軸（第２回転中心軸線Ｒ２）と第１回転中心軸線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。この傾転は、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。そして、遊星ボール５０から突出した支持軸５１の両端は、次に説明するようにキャリア４０に各遊星ボール５０の傾転動作が可能な状態で保持される。

キャリア４０は、各遊星ボール５０の傾転動作を妨げないように、遊星ボール５０を支持する支持軸５１の端部を支持する。本実施形態のキャリア４０は、固定要素としての固定キャリア４１と、可動要素としての可動キャリア４２と、プレート４３とを有する。固定キャリア４１、可動キャリア４２、プレート４３は、いずれも中心軸を第１回転中心軸線Ｒ１に一致させた円環板状のものであり、変速機軸６０上に設けられる。ここでは、固定キャリア４１は、第１回転部材１０、トルクカム７０等の径方向内側に配置され、可動キャリア４２、プレート４３は、第２回転部材２０、トルクカム７１等の径方向内側に配置される。

固定キャリア４１は、支持軸５１の一端部である第１ガイド端部５２側に変速機軸６０と相対回転不能に設けられる。固定キャリア４１は、内周面側にてボルト等を介して変速機軸６０のフランジ部に固定される。可動キャリア４２は、支持軸５１の他端部である第２ガイド端部５３側に固定キャリア４１と対向して配置され変速機軸６０と相対回転可能に設けられる。可動キャリア４２は、所定の回転角度の範囲で変速機軸６０と相対回転可能である。すなわち、固定キャリア４１と可動キャリア４２とは、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に対して、遊星ボール５０を挟んで対向するようにして配置される。可動キャリア４２は、内周面側にて軸受等を介して変速機軸６０の外周面上に第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能に支持される。したがって、可動キャリア４２と固定キャリア４１とは、第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能である。プレート４３は、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に対して遊星ボール５０と可動キャリア４２との間に配置され固定キャリア４１と相対回転不能に設けられる。プレート４３は、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に沿った複数の連結軸等を介して固定キャリア４１に対して固定される。固定キャリア４１とプレート４３とは、連結軸等を介して連結されることで全体として籠状の構造となっている。したがって、可動キャリア４２とプレート４３とは、第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能である。そして、固定キャリア４１は、第１ガイド部４４を有し、可動キャリア４２は、第２ガイド部４５を有し、プレート４３は、スリット部４６を有する。

ここで、本実施形態の支持軸５１は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３のうちの一方と中間部５４（支持軸５１の本体部）とを分割構造としている。支持軸５１は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３、中間部５４を含む全体円筒状又は円柱状に形成される。この支持軸５１は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の外径が中間部５４の外径より大きく形成されている。そして、支持軸５１は、第２ガイド端部５３が中間部５４と一体に形成され、第１ガイド端部５２が中間部５４とは別体に形成されて中間部５４に組み付けられる。これにより、無段変速機１は、遊星ボール５０と支持軸５１との間にラジアル軸受ＲＢ３、ＲＢ４等を設ける場合に、当該ラジアル軸受ＲＢ３、ＲＢ４の組み付け性を向上することができる。

第１ガイド部４４は、図１、図２、図３に示すように、固定キャリア４１に第１回転中心軸線Ｒ１と直交する径方向に延在しかつ遊星ボール５０に向かって開口して形成される。第１ガイド部４４は、有底のガイド溝部として形成され、すなわち、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に対して固定キャリア４１を貫通していない構成となっている。ここでは、第１ガイド部４４は、直線状に形成され第１回転中心軸線Ｒ１側とは反対側の端部、すなわち、径方向外側の端部が開放されている。第１ガイド部４４は、複数の遊星ボール５０（ここでは８つ）に対応して、第１回転中心軸線Ｒ１を中心として放射状に複数（ここでは８つ）設けられる。複数の第１ガイド部４４は、第１回転中心軸線Ｒ１周りに等間隔で設けられる。第１ガイド部４４は、支持軸５１の第１ガイド端部５２が挿入されこの支持軸５１の第１ガイド端部５２の移動を案内可能である。ここでは、支持軸５１の第１ガイド端部５２は、第１ガイド部４４によって径方向への移動が案内されるガイド端部として機能する。

第２ガイド部４５は、図１、図２、図４に示すように、可動キャリア４２に第１回転中心軸線Ｒ１と直交する径方向に対して傾斜した方向に延在しかつ遊星ボール５０に向かって開口して形成される。第２ガイド部４５は、有底のガイド溝部として形成され、すなわち、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に対して可動キャリア４２を貫通していない構成となっている。ここでは、第２ガイド部４５は、直線状に形成されると共に、第１回転中心軸線Ｒ１を通る径方向に沿った直線に対して略平行にオフセットされた位置に形成される。また、第２ガイド部４５は、径方向外側の端部が開放されている。第２ガイド部４５は、第１ガイド部４４と同様に、複数の遊星ボール５０（ここでは８つ）に対応して複数（ここでは８つ）設けられる。各第２ガイド部４５は、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に見た場合（図１中、矢印Ａ方向に見た場合）に、それぞれ対応する第１ガイド部４４と一部が重なって交差する位置に形成される。この第１ガイド部４４と第２ガイド部４５との交差部位は、固定キャリア４１と可動キャリア４２とが第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転することで、径方向に沿って移動することとなる。そして、第２ガイド部４５は、支持軸５１の第２ガイド端部５３が挿入されこの支持軸５１の第２ガイド端部５３の移動を案内可能である。ここでは、支持軸５１の第２ガイド端部５３は、第２ガイド部４５によって移動が案内されるガイド端部として機能する。第２ガイド部４５は、内側壁面と第２ガイド端部５３の外周面とが当接することで、第２ガイド端部５３を支持し所定の径方向位置で位置決めする。

なお、第２ガイド部４５は、第１回転中心軸線Ｒ１と直交する径方向に対して傾斜した方向に延在する円弧状に形成され、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に見た場合に、第１ガイド部４４と一部が重なって交差する位置に形成されてもよい。

スリット部４６は、図１、図２、図５に示すように、プレート４３に第１回転中心軸線Ｒ１と直交する径方向に延在しかつ第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に貫通して形成される。すなわち、スリット部４６は、プレート４３を第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に貫通したスリット孔として形成される。ここでは、スリット部４６は、直線状に形成され径方向外側の端部が開放されている。スリット部４６は、第１ガイド部４４と同様に、複数の遊星ボール５０（ここでは８つ）に対応して、第１回転中心軸線Ｒ１を中心として放射状に複数（ここでは８つ）設けられる。複数のスリット部４６は、第１回転中心軸線Ｒ１周りに等間隔で設けられる。各スリット部４６は、固定キャリア４１とプレート４３とが固定された状態で、対応する第１ガイド部４４と第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に対して対向する。したがって、各スリット部４６は、第１回転中心軸線Ｒ１の軸方向に見た場合（図１中、矢印Ａ方向に見た場合）に、それぞれ対応する第２ガイド部４５と一部が重なって交差する位置に形成される。このスリット部４６と第２ガイド部４５との交差部位は、第１ガイド部４４と第２ガイド部４５との交差部位と同様に、固定キャリア４１と可動キャリア４２とが第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転することで、径方向に沿って移動することとなる。そして、スリット部４６は、支持軸５１の両端部、すなわち、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３との間の中間部５４が挿入されこの支持軸５１の中間部５４の移動を許容する。

上記のように構成されるキャリア４０は、第１ガイド部４４と第２ガイド部４５とスリット部４６とによって、支持軸５１を遊星ボール５０の傾転動作が可能な状態で保持する。そして、キャリア４０は、固定キャリア４１と可動キャリア４２との相対回転に伴った第１ガイド部４４と第２ガイド部４５との相対変位によって支持軸５１と共に遊星ボール５０を傾転させ各回転要素間の回転速度比である変速比を変更可能である。

ここで、無段変速機１は、遊星ボール５０の傾転角が基準位置、すなわち、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との回転比（回転速度又は回転数の比）が１となり、変速比γが１になっている。例えば、第１回転部材１０及び第２回転部材２０の回転速度を各々「Ｖ１」、「Ｖ２」とすると、その回転比は、「Ｖ１／Ｖ２」になる。一方、図２に一点鎖線で示すように、支持軸５１と共に遊星ボール５０を基準位置から傾転させた際には、支持軸５１の中心軸から第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。これにより、無段変速機１は、第１回転部材１０又は第２回転部材２０のうちのいず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）。したがって、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、各回転要素間の回転比（変速比γ）を無段階に変化させることができる。なおここでの増速時（γ＜１）には、図１における上側の遊星ボール５０を紙面反時計回り方向に傾転させかつ下側の遊星ボール５０を紙面時計回り方向に傾転させる。また、減速時（γ＞１）には、図１における上側の遊星ボール５０を紙面時計回り方向に傾転させか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。

本実施形態の無段変速機１は、キャリア４０が変速比γを変える機構として機能する。無段変速機１は、キャリア４０によって各遊星ボール５０の第２回転中心軸線Ｒ２を傾斜させて当該各遊星ボール５０を傾転させることにより、遊星ボール５０の傾転角が変わり、変速比γが変更される。

ここでは、キャリア４０は、可動キャリア４２と固定キャリア４１との相対回転に応じて支持軸５１に傾転させる力、すなわち、傾転力を付与し支持軸５１と共に遊星ボール５０を傾転させる。すなわち、キャリア４０は、不図示のＥＣＵ等の制御に応じてモータなどの駆動装置からウォームギア等の伝達部材を介して可動キャリア４２に回転動力が伝達されることで、可動キャリア４２が固定キャリア４１に対して相対回転する。これにより、第２ガイド部４５と第１ガイド部４４、スリット部４６との交差部位は、第１ガイド部４４、スリット部４６と第２ガイド部４５とが相対変位によって位相がずれることで、径方向に沿って移動することとなる。このとき、支持軸５１は、可動キャリア４２と固定キャリア４１との相対回転に応じて発生する傾転力によって、第２ガイド端部５３が第２ガイド部４５に沿って案内されながら押し上げられる又は押し下げられるように移動し、第１ガイド端部５２が第１ガイド部４４に沿って案内されながら移動する。つまり、支持軸５１は、第１ガイド端部５２が径方向外側、第２ガイド端部５３が径方向内側に移動し、あるいは、第２ガイド端部５３が径方向外側、第１ガイド端部５２が径方向内側に移動することで、第２回転中心軸線Ｒ２が第１回転中心軸線Ｒ１に対して揺動する。このとき、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３は、それぞれ遊星ボール５０の傾転動作の際に第１ガイド部４４、第２ガイド部４５と接触した状態で転動し第１ガイド部４４、第２ガイド部４５によって移動が案内される。

このようにして、キャリア４０は、各遊星ボール５０の第２回転中心軸線Ｒ２が第１回転中心軸線Ｒ１を含む平面内に位置し、かつその平面内で第１回転中心軸線Ｒ１と平行な状態、すなわち、基準位置にある状態と、その平行状態から傾斜する状態とに傾転させることができる。この結果、支持軸５１は、第１ガイド端部５２の径方向位置と第２ガイド端部５３の径方向位置とのずれに応じて、第１回転中心軸線Ｒ１に対する第２回転中心軸線Ｒ２の傾斜角度である傾転角が変更され、これに伴って遊星ボール５０が傾転する。キャリア４０は、このようにして支持軸５１に傾転力を付与し、この支持軸５１を傾斜させることで第２回転中心軸線Ｒ２を傾斜させ、遊星ボール５０を傾転させることができる。したがって、この無段変速機１は、遊星ボール５０の傾転によって、支持軸５１の中心軸から第１回転部材１０と遊星ボール５０との接触部分までの距離が変化すると共に、支持軸５１の中心軸から遊星ボール５０と第２回転部材２０との接触部分までの距離が変化し、変速比が変更される。このとき、キャリア４０は、プレート４３においてスリット部４６によって支持軸５１の中間部５４の径方向への揺動が許容される。なお、本実施形態の無段変速機１は、可動キャリア４２が図４中の紙面反時計回り方向に回転することで、第２ガイド端部５３が中心側（第１回転中心軸線Ｒ１）に移動し、変速比が所定の変速幅の範囲内で増速側に変更される。また、無段変速機１は、可動キャリア４２が図４中の紙面時計回り方向に回転することで、第２ガイド端部５３が外側（第１回転中心軸線Ｒ１とは反対側）に移動し、変速比が所定の変速幅の範囲内で減速側に変更される。

上記のように構成される無段変速機１は、例えば、入力軸１１にトルクが伝達されると、当該トルクをトルクカム７０、第１回転部材１０、遊星ボール５０、第２回転部材２０、トルクカム７１等を介して出力軸２１に伝達することができる。このとき、無段変速機１は、例えば、入力軸１１から第１回転部材１０にトルクが伝達されると、トルクカム７０、トルクカム７１等の作用によって伝達されるトルクの大きさに応じて、第１回転部材１０と各遊星ボール５０、第２回転部材２０と各遊星ボール５０とを相対的に接近させ互いに押し付ける方向への押圧力（押圧荷重）が発生する。これにより、無段変速機１は、押圧力に応じた伝達トルク容量が確保され、この伝達トルク容量に応じて第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間、各遊星ボール５０と第２回転部材２０との間にトラクション力（摩擦力）が発生する。この結果、無段変速機１は、第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間、各遊星ボール５０と第２回転部材２０との間で相互に動力（トルク）を伝達することができる。

また、このトルクカム７０、トルクカム７１による押圧力は、第１回転部材１０、第２回転部材２０の接触面１０ａ、２０ａと各遊星ボール５０の外面の形状及び位置関係に応じた作用によって、各遊星ボール５０を介してサンローラ３０にも伝わる。これにより、無段変速機１は、トルクカム７０、トルクカム７１による押圧力に応じて各遊星ボール５０とサンローラ３０との間にトラクション力（摩擦力）が発生して、各遊星ボール５０とサンローラ３０との間でも相互に動力（トルク）を伝達することができる。

したがって、無段変速機１は、第１回転部材１０の回転に伴い第１回転部材１０と各遊星ボール５０との間に摩擦力（トラクション力）が発生し、各遊星ボール５０が自転を始める。そして、無段変速機１は、各遊星ボール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、第２回転部材２０とサンローラ３０も回転を始める。同様に、無段変速機１は、第２回転部材２０の回転に伴い各遊星ボール５０が自転を始め、第１回転部材１０とサンローラ３０も回転を始める。そして、無段変速機１は、駆動装置からの動力によってキャリア４０が上記のようにして各遊星ボール５０を傾転させ各遊星ボール５０の傾転角を変更することで変速比γを無段階に変更することができる。

ところで、本実施形態の無段変速機１は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３がそれぞれ曲面形状を有し、第１ガイド部４４、第２ガイド部４５がそれぞれ所定の形状の溝部４７、溝部４８を有する。これにより、無段変速機１は、支持軸５１の第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３における面圧低減構造を実現し、耐久性の向上を図っている。

具体的には、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３は、図６に示すように、樽型の形状（いわゆるバレル形状）をなしている。なお、以下の説明では、第１ガイド端部５２と第２ガイド端部５３、第１ガイド部４４と第２ガイド部４５とは、ほぼ同様の構成であるので、特に断りのない限り、できるだけ重複する説明、図示を省略し共通の説明とする。

第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３は、それぞれ第１ガイド部４４、第２ガイド部４５との接触面５５、接触面５６が転動中心に沿った方向に対して径方向外側に向けて突出した曲面形状を有する。

ここで、接触面５５、接触面５６は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の外周面に相当し、さらに言えば、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の転動面に相当する。また、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の転動中心は、当該第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の中心軸線であり、典型的には、第２回転中心軸線Ｒ２に相当する。さらに、転動中心に沿った方向とは、典型的には、遊星ボール５０の傾転動作の際に第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３が転動し移動する方向と直交する方向であり、ここでは、第２回転中心軸線Ｒ２の軸方向である。

つまり、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３は、転動中心に沿った断面視、すなわち、図６に示す軸方向に沿った断面視にて、接触面５５、接触面５６が径方向外側に向けて突出した正円弧状の曲面形状を有する。さらに言えば、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３は、第２回転中心軸線Ｒ２と直交する断面が正円形状をなし、当該正円形状の直径（外径）が軸方向中心部で最大であり、両端に向うにしたがって徐々に小さくなる形状に形成される。

第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３は、遊星ボール５０の傾転動作の際に上記のような曲面形状を有する接触面５５、接触面５６が第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の接触面４４ａ、接触面４５ａに接触した状態で第２回転中心軸線Ｒ２を回転中心として転動する。これにより、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３は、第１ガイド部４４、第２ガイド部４５によって移動が案内される。

この無段変速機１は、上記で説明したように、いわゆるスキュー変速を行うＣＶＰであり、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３は、傾転、スキュー方向の回転を担う必要がある。さらに、無段変速機１は、摩擦力低減のための転がり運動を加えると、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３に対して３軸方向の回転が要求される。

これに対して、無段変速機１は、上記のように第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３が球面樽型の形状（バレル形状）に形成されることで、傾転、スキュー方向の回転、転動の三次元の動作を円滑に行うことができる。

一方、第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の接触面４４ａ、接触面４５ａは、図３、図４、図６に示すように、それぞれ第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の側壁面として形成される。接触面４４ａは、各第１ガイド部４４に対して一対で設けられる。一対の接触面４４ａは、各第１ガイド部４４において遊星ボール５０の傾転動作の際に第１ガイド端部５２が移動する方向に沿って設けられ、互いに対向している。接触面４５ａは、各第２ガイド部４５に対して一対で対向して設けられる。一対の接触面４５ａは、各第２ガイド部４５において遊星ボール５０の傾転動作の際に第２ガイド端部５３が移動する方向に沿って設けられ、互いに対向している。接触面４４ａ、接触面４５ａは、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３が接触して転動する転動面に相当する。

そして、第１ガイド部４４、第２ガイド部４５は、図１、図２、図６に示すように、それぞれ第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３との接触面４４ａ、接触面４５ａに溝部４７、溝部４８を有する。溝部４７は、各接触面４４ａにおいて、それぞれ第１ガイド端部５２の移動の方向に沿って形成される。溝部４８は、各接触面４５ａにおいて、それぞれ第２ガイド端部５３の移動の方向に沿って形成される。溝部４７、溝部４８は、それぞれ第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の一部がはまり当該第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６と接触する。言い換えれば、溝部４７、溝部４８は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の一部が収容され、当該第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６と接触する。

そして、本実施形態の溝部４７、溝部４８は、底面が転動中心に沿った方向、すなわち、第２回転中心軸線Ｒ２の軸方向に対して窪んだ曲面形状を有する（Ｒ溝）。つまり、溝部４７、溝部４８は、転動中心に沿った断面視、すなわち、図６に示す軸方向に沿った断面視にて、底面が窪んだ正円弧状の曲面形状を有する。

そして、この溝部４７、溝部４８は、当該曲面形状の曲率が第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の曲面形状の曲率以下に形成される。ここでは、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の曲面形状の曲率は、転動中心に沿った断面視、すなわち、図６に示す軸方向に沿った断面視における接触面５５、接触面５６の曲率であり、当該断面視における接触面５５、接触面５６の曲面形状の半径Ｒａを用いて［１／Ｒａ］と表すことができる。溝部４７、溝部４８の曲面形状の曲率は、転動中心に沿った断面視、すなわち、図６に示す軸方向に沿った断面視における溝部４７、溝部４８の底面の曲率であり、当該断面視における溝部４７、溝部４８の底部の曲面形状の半径Ｒｂを用いて［１／Ｒｂ］と表すことができる。そして、溝部４７、溝部４８の底部の曲面形状と第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６の曲面形状とは、下記の数式（１）を満たすように形成される。

１／Ｒｂ≦１／Ｒａ ・・・ （１）
（Ｒｂ≧Ｒａ）

上記のように構成される無段変速機１は、遊星ボール５０の傾転動作の際に、所定の曲面形状を有する第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の一部が第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の溝部４７、溝部４８にはまった状態で転動し移動が案内される。したがって、無段変速機１は、球面樽型の形状に形成された第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３にて遊星ボール５０の傾転動作等に伴う傾転、スキュー方向の回転、転動の三次元の動作を許容することができ、傾転動作を円滑に行うことができる。

そして、無段変速機１は、溝部４７、溝部４８の作用により、例えば、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３を樽型の形状とした上で溝部４７、溝部４８を設けずに第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の接触面４４ａ、接触面４５ａとが点接触するような場合と比較して、接触面５５、接触面５６と溝部４７、溝部４８との接触部位における接触面圧を抑制することができる。これにより、無段変速機１は、接触面５５、接触面５６と溝部４７、溝部４８との接触部位における接触面圧を抑制することができるので、キャリア４０の第１ガイド部４４、第２ガイド部４５や支持軸５１の第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の耐久性や耐摩耗性を向上することができる。

より詳細には、無段変速機１は、凹状の曲面形状である溝部４７、溝部４８の曲率１／Ｒｂが凸状の曲面形状である第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の曲率１／Ｒａ以下に形成される。これにより、無段変速機１は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の溝部４７、溝部４８との等価半径が相対的に大きくなり、接触面積を相対的に大きくすることができる。この結果、無段変速機１は、上記のように接触面５５、接触面５６と溝部４７、４８との接触部位における単位面積あたりの接触面圧を抑制することができ、耐久性を向上することができる。

一方、無段変速機１は、例えば、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３を樽型の形状ではなく純粋な円筒（円柱）形状としかつ溝部４７、４８を設けずに第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５とが線接触するような場合と比較して、接触面積が大きくなりすぎることを抑制することができる。これにより、無段変速機１は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５との接触部位、すなわち、接触面５５、接触面５６と溝部４７、溝部４８との接触部位に大きな摩擦力が発生することを抑制することができるので、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５との間で傾転動作に要するトルク（変速トルク）が増大することを抑制することができる。この結果、無段変速機１は、耐久性の向上と変速トルクの増大の抑制を両立することができ、耐久性を向上した上で円滑な変速動作を実現することができる。

以上で説明した実施形態に係る無段変速機１によれば、変速機軸６０と、第１回転部材１０及び第２回転部材２０と、遊星ボール５０と、支持軸５１と、キャリア４０とを備える。変速機軸６０は、回転中心となる。第１回転部材１０及び第２回転部材２０は、変速機軸６０に軸方向に対向して配置され、共通の第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として相対回転可能である。遊星ボール５０は、第１回転中心軸線Ｒ１とは異なる第２回転中心軸線Ｒ２を回転中心として回転可能である。遊星ボール５０は、第１回転部材１０と第２回転部材２０とに挟持され第１回転部材１０及び第２回転部材２０との間でトルクを伝達可能である。遊星ボール５０は、傾転動作によって各回転要素間の回転速度比である変速比を変更可能である。支持軸５１は、第２回転中心軸線Ｒ２を回転中心として遊星ボール５０を支持し両端部が当該遊星ボール５０から突出する。キャリア４０は、第１回転中心軸線Ｒ１を回転中心として第１回転部材１０、及び、第２回転部材２０と相対回転可能に変速機軸６０に配置される。キャリア４０は、支持軸５１の端部であり円筒状又は円柱状に形成される第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３が挿入され当該第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３を遊星ボール５０の傾転動作が可能な状態で保持する第１ガイド部４４、第２ガイド部４５を有する。そして、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３は、遊星ボール５０の傾転動作の際に第１ガイド部４４、第２ガイド部４５と接触した状態で転動しこの第１ガイド部４４、第２ガイド部４５によって移動が案内される。第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３は、第１ガイド部４４、第２ガイド部４５との接触面５５、接触面５６が転動中心に沿った方向に対して径方向外側に向けて突出した曲面形状を有する。第１ガイド部４４、第２ガイド部４５は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３との接触面４４ａ、接触面４５ａに当該第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の移動の方向に沿って形成され当該第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の一部がはまり当該第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６と接触する溝部４７、溝部４８を有する。

したがって、無段変速機１は、遊星ボール５０の傾転動作の際に、所定の曲面形状を有する第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の一部が第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の溝部４７、溝部４８にはまった状態で転動し移動が案内される。この結果、無段変速機１は、接触面５５、接触面５６と溝部４７、４８との接触部位における接触面圧を抑制することができ、耐久性を向上することができる。またこれにより、無段変速機１は、例えば、支持軸５１の第２回転中心軸線Ｒ２の軸方向に対する位置決め性能を向上することができると共に、接触面４４ａ、接触面４５ａ等の仕上げの簡易化（仕上げ面の限定）、表面処理の簡易化（必要硬さ低減）、加工性向上（必要硬さ低減）、精度向上（熱歪低減）、低コスト化（材料、加工性）等を実現することができる。

［実施形態２］
図７は、実施形態２に係る無段変速機の第１ガイド端部、第２ガイド端部の部分断面図である。実施形態２に係る無段変速機は、溝部の形状が実施形態１とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する。なお、実施形態２に係る無段変速機の各構成の詳細については、適宜、図１乃至図５を参照する（以下の実施形態でも同様である。）。

図７に示す本実施形態の無段変速機２０１は、第１ガイド部４４、第２ガイド部４５がそれぞれ接触面４４ａ、接触面４５ａに溝部２４７、溝部２４８を有する。溝部２４７は、各接触面４４ａにおいて、それぞれ第１ガイド端部５２の移動の方向に沿って形成される。溝部２４８は、各接触面４５ａにおいて、それぞれ第２ガイド端部５３の移動の方向に沿って形成される。

そして、本実施形態の溝部２４７、溝部２４８は、底面が複数の面により構成される。ここでは、溝部２４７、溝部２４８は、底面が２つの面２４９ａ、２４９ｂによって構成される。面２４９ａ、２４９ｂは、平面に形成される。つまり、溝部２４７、溝部２４８は、転動中心に沿った断面視、すなわち、図７に示す軸方向に沿った断面視にて、底面が複数の面２４９ａ、２４９ｂによってＶ字型の断面形状を有する（Ｖ字溝）。

上記のように構成される無段変速機２０１は、遊星ボール５０の傾転動作の際に、所定の曲面形状を有する第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の一部が第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の溝部２４７、溝部２４８にはまった状態で転動し移動が案内される。したがって、無段変速機２０１は、球面樽型の形状に形成された第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３にて遊星ボール５０の傾転動作等に伴う傾転、スキュー方向の回転、転動の三次元の動作を許容することができ、傾転動作を円滑に行うことができる。そして、無段変速機２０１は、接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８との接触部位における接触面圧を抑制することができる。これにより、無段変速機２０１は、接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８との接触部位における接触面圧を抑制することができるので、キャリア４０の第１ガイド部４４、第２ガイド部４５や支持軸５１の第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の耐久性や耐摩耗性を向上することができる。

より詳細には、無段変速機２０１は、溝部２４７、溝部２４８の底面が複数の面２４９ａ、２４９ｂによってＶ字型に形成される。これにより、無段変速機２０１は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の溝部２４７、溝部２４８とがそれぞれ２点で接触するようになる。この結果、無段変速機２０１は、接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８との接触部位における１点あたりの接触面圧を抑制することができ、耐久性を向上することができる。

また、無段変速機２０１は、接触面積が大きくなりすぎることを抑制することができるので、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５との接触部位、すなわち、接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８との接触部位に大きな摩擦力が発生することを抑制することができる。これにより、無段変速機２０１は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５との間で傾転動作に要するトルク（変速トルク）が増大することを抑制することができる。この結果、無段変速機２０１は、耐久性の向上と変速トルクの増大抑制を両立することができ、耐久性を向上した上で円滑な変速動作を実現することができる。

ここで、接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８との接触部位における１点あたりの法線力は、下記の数式（２）で表すことができる。数式（２）において、「Ｆ₀」は第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３から溝部２４７、溝部２４８に作用する力、「Ｆ₁」は接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８の面２４９ａとの接触点に作用する法線力、「Ｆ₂」は接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８の面２４９ｂとの接触点に作用する法線力、「θ₁」は接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８の面２４９ａとの接触点の接触角、「θ₂」は接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８の面２４９ｂとの接触点の接触角を表している（図７参照）。

Ｆ₁・ｃｏｓθ₁＋Ｆ₂・ｃｏｓθ₂＝Ｆ₀ ・・・ （２）

複数の面２４９ａ、２４９ｂと第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６との接触角θ₁、θ₂は、接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８の面２４９ａ、２４９ｂとの接触部分の法線と、基準線とがなす角度のことである。ここでは、接触角θ₁、θ₂の基準線は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の転動方向、すなわち、転動中心（第２回転中心軸線Ｒ２）と直交する方向に沿った線である。

本実施形態の無段変速機２０１は、［θ₁＝θ₂］により、［Ｆ₁＝Ｆ₂］となり、１つの接触点における法線力は、下記の数式（３）で表すように、接触角θ₁、θ₂によって定まることとなる（「ｉ」＝１、２）。

Ｆ_i＝Ｆ₀／２ｃｏｓθ_i ・・・ （３）

本実施形態の溝部２４７、溝部２４８は、複数の面２４９ａ、２４９ｂと第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６との接触角θ₁、θ₂が０度より大きく６０度より小さい範囲内に設定される（０°＜θ₁、θ₂＜６０°）。この結果、無段変速機２０１は、接触角θ₁、θ₂を０°に近づけるほど、接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８との接触部位における１点あたりの法線力の低減効果を大きくすることができる。したがって、無段変速機２０１は、接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８との接触部位における１点あたりの接触面圧をより確実に抑制することができ、さらに耐久性を向上することができる。

以上で説明した実施形態に係る無段変速機２０１は、遊星ボール５０の傾転動作の際に、所定の曲面形状を有する第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の一部が第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の溝部２４７、溝部２４８にはまった状態で転動し移動が案内される。この結果、無段変速機２０１は、接触面５５、接触面５６と溝部２４７、溝部２４８との接触部位における接触面圧を抑制することができ、耐久性を向上することができる。

そしてさらに、無段変速機２０１は、溝部２４７、溝部２４８の底面が複数の面２４９ａ、２４９ｂによってＶ字型に形成されることから、接触部位が２点接触になることで遊星ボール５０の傾転動作の際の第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の転がり抵抗をさらに抑制することができ、さらなる円滑な変速動作を実現することができる。

なお、以上の説明では、溝部２４７、溝部２４８は、底面が２つの面２４９ａ、２４９ｂによって構成されるものとして説明したがこれに限らず、３つ以上の面で構成されてもよい。

［実施形態３］
図８は、実施形態３に係る無段変速機の第１ガイド端部、第２ガイド端部の部分断面図である。実施形態３に係る無段変速機は、溝部の形状が実施形態１、２とは異なる。

図８に示す本実施形態の無段変速機３０１は、第１ガイド部４４、第２ガイド部４５がそれぞれ接触面４４ａ、接触面４５ａに溝部３４７、溝部３４８を有する。溝部３４７は、各接触面４４ａにおいて、それぞれ第１ガイド端部５２の移動の方向に沿って形成される。溝部３４８は、各接触面４５ａにおいて、それぞれ第２ガイド端部５３の移動の方向に沿って形成される。

そして、本実施形態の溝部３４７、溝部３４８は、底面が複数の面により構成される。ここでは、溝部３４７、溝部３４８は、底面が２つの面３４９ａ、３４９ｂによって構成される。本実施形態の面３４９ａ、３４９ｂは、それぞれ溝部４７、溝部４８（図６参照）の底面と同様の曲面形状に形成される。つまり、溝部３４７、溝部３４８は、転動中心に沿った断面視、すなわち、図８に示す軸方向に沿った断面視にて、全体として底面が複数の面３４９ａ、３４９ｂによって略Ｖ字型の断面形状を有すると共に略Ｖ字型の各面が曲面形状に形成される（Ｖ字Ｒ溝）。

溝部３４７、溝部３４８は、面３４９ａ、３４９ｂの曲面形状の曲率が溝部４７、溝部４８（図６参照）の底面と同様に、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の曲面形状の曲率以下に形成される。ここでは、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の曲面形状の曲率は、上記と同様に、転動中心に沿った断面視、すなわち、図８に示す軸方向に沿った断面視における接触面５５、接触面５６の曲面形状の半径Ｒａを用いて［１／Ｒａ］と表すことができる。面３４９ａ、３４９ｂの曲面形状の曲率は、転動中心に沿った断面視、すなわち、図８に示す軸方向に沿った断面視における面３４９ａ、３４９ｂの曲面形状の半径Ｒｂを用いて［１／Ｒｂ］と表すことができる。そして、溝部３４７、溝部３４８の面３４９ａ、３４９ｂの曲面形状と第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６の曲面形状とは、上記の数式（１）を満たすように形成される。

また、本実施形態の溝部３４７、溝部３４８は、溝部２４７、溝部２４８（図７参照）と同様に、複数の面３４９ａ、３４９ｂと第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６との接触角θ₁、θ₂が０度より大きく６０度より小さい範囲内に設定される（０°＜θ₁、θ₂＜６０°）。

上記のように構成される無段変速機３０１は、遊星ボール５０の傾転動作の際に、所定の曲面形状を有する第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の一部が第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の溝部３４７、３４８にはまった状態で転動し移動が案内される。したがって、無段変速機３０１は、球面樽型の形状に形成された第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３にて遊星ボール５０の傾転動作等に伴う傾転、スキュー方向の回転、転動の三次元の動作を許容することができ、傾転動作を円滑に行うことができる。そして、無段変速機３０１は、接触面５５、接触面５６と溝部３４７、３４８との接触部位における接触面圧を抑制することができる。これにより、無段変速機３０１は、接触面５５、接触面５６と溝部３４７、３４８との接触部位における接触面圧を抑制することができるので、キャリア４０の第１ガイド部４４、第２ガイド部４５や支持軸５１の第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の耐久性や耐摩耗性を向上することができる。

より詳細には、無段変速機３０１は、溝部３４７、溝部３４８の底面が複数の面３４９ａ、３４９ｂによって略Ｖ字型に形成される。これにより、無段変速機３０１は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の溝部３４７、溝部３４８とがそれぞれ２点で接触するようになる。この結果、無段変速機３０１は、接触面５５、接触面５６と溝部３４７、３４８との接触部位における１点あたりの法線力を抑制し接触面圧を抑制することができ、耐久性を向上することができる。

その上で、無段変速機３０１は、さらに、凹状の曲面形状である溝部３４７、溝部３４８の面３４９ａ、３４９ｂの曲率１／Ｒｂが凸状の曲面形状である第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の曲率１／Ｒａ以下に形成される。これにより、無段変速機３０１は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の接触面５５、接触面５６と溝部３４７、溝部３４８の面３４９ａ、３４９ｂとの等価半径が相対的に大きくなり、接触面積を相対的に大きくすることができる。この結果、無段変速機１は、接触面５５、接触面５６と溝部３４７、３４８との各接触部位における単位面積あたりの接触面圧を抑制することができ、さらに耐久性を向上することができる。

以上で説明した実施形態に係る無段変速機３０１は、遊星ボール５０の傾転動作の際に、所定の曲面形状を有する第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３の一部が第１ガイド部４４、第２ガイド部４５の溝部３４７、３４８にはまった状態で転動し移動が案内される。この結果、無段変速機３０１は、接触面５５、接触面５６と溝部３４７、３４８との接触部位における接触面圧を抑制することができ、耐久性を向上することができる。

なお、図９は、上記で説明した各実施形態に係る無段変速機１、２０１、３０１と比較例に係る無段変速機との接触面圧の一例を比較するための線図である。図９中、横軸を左から順に比較例、無段変速機１（Ｒ溝）、無段変速機３０１（Ｖ字Ｒ溝）、無段変速機２０１（Ｖ字溝）とし、縦軸を第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５との接触部位の接触面圧としている。比較例に係る無段変速機は、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３を樽型の形状とした上で溝部４７、４８、２４７、２４８、３４７，３４８を備えないものである。本図からも明らかなように、無段変速機１、２０１、３０１は、比較例に係る無段変速機と比較して、第１ガイド端部５２、第２ガイド端部５３と第１ガイド部４４、第２ガイド部４５との接触部位の接触面圧を低減することができる。なかでも、Ｖ字Ｒ溝である溝部３４７、３４８を有する無段変速機３０１における接触面圧の低下が特に大きく、ついでＲ溝である溝部４７、４８を有する無段変速機１における接触面圧の低下が次に大きくなっていることが理解できる。

なお、上述した本発明の実施形態に係る無段変速機は、上述した実施形態に限定されず、請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。本実施形態に係る無段変速機は、以上で説明した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせることで構成してもよい。

以上で説明した溝部は、ガイド端部との接触面に当該ガイド端部の移動の方向に沿って形成され当該ガイド端部の一部がはまり当該ガイド端部の接触面と接触するものであればよく、上述したようなＲ溝、Ｖ字溝、Ｖ字Ｒ溝に限られない。

また、以上で説明した支持軸のガイド端部は、中間部と別体に構成され、当該中間部に組み付けられるローラ等によって構成されてもよい。

１、２０１、３０１ 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
４０ キャリア（支持回転要素）
４１ 固定キャリア
４２ 可動キャリア
４４ 第１ガイド部（ガイド部）
４４ａ、４５ａ 接触面
４５ 第２ガイド部（ガイド部）
４７、４８、２４７、２４８、３４７、３４８ 溝部
５０ 遊星ボール（転動部材）
５１ 支持軸
５２ 第１ガイド端部（ガイド端部）
５３ 第２ガイド端部（ガイド端部）
５５、５６ 接触面
６０ 変速機軸
２４９ａ、２４９ｂ、３４９ａ、３４９ｂ 面
Ｒ１ 第１回転中心軸線
Ｒ２ 第２回転中心軸線

Claims (5)

1. 回転中心となる変速機軸と、
   前記変速機軸に軸方向に対向して配置され、共通の第１回転中心軸線を回転中心として相対回転可能である第１回転要素及び第２回転要素と、
   前記第１回転中心軸線とは異なる第２回転中心軸線を回転中心として回転可能であり前記第１回転要素と前記第２回転要素とに挟持され当該第１回転要素及び当該第２回転要素との間でトルクを伝達可能であると共に、傾転動作によって各回転要素間の回転速度比である変速比を変更可能である転動部材と、
   前記第２回転中心軸線を回転中心として前記転動部材を支持し両端部が当該転動部材から突出した支持軸と、
   前記第１回転中心軸線を回転中心として前記第１回転要素、及び、前記第２回転要素と相対回転可能に前記変速機軸に配置されると共に、前記支持軸の端部であり円筒状又は円柱状に形成されるガイド端部が挿入され当該ガイド端部を前記転動部材の傾転動作が可能な状態で保持するガイド部を有する支持回転要素とを備え、
   前記ガイド端部は、前記転動部材の傾転動作の際に前記ガイド部と接触した状態で転動し当該ガイド部によって移動が案内され、前記ガイド部との接触面が転動中心に沿った方向に対して径方向外側に向けて突出した曲面形状を有し、
   前記ガイド部は、前記ガイド端部との接触面に当該ガイド端部の移動の方向に沿って形成され当該ガイド端部の一部がはまり当該ガイド端部の接触面と接触する溝部を有することを特徴とする、
   無段変速機。
2. 前記溝部は、底面が複数の面により構成される、
   請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記溝部は、前記複数の面と前記ガイド端部の接触面との接触角が０度より大きく６０度より小さい範囲内に設定される、
   請求項２に記載の無段変速機。
4. 前記溝部は、底面が前記転動中心に沿った方向に対して窪んだ曲面形状を有し、当該曲面形状の曲率が前記ガイド端部の前記曲面形状の曲率以下である、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無段変速機。
5. 前記溝部の前記曲面形状の曲率は、前記転動中心に沿った断面視における当該溝部の底面の曲率であり、
   前記ガイド端部の前記曲面形状の曲率は、前記転動中心に沿った断面視における当該ガイド端部の接触面の曲率である、
   請求項４に記載の無段変速機。

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