(57)【要約】【課題】回転駆動手段がパワーローラに生じるトラクション力に対する反力を担持することを不要とすることが可能な無段変速機を提供する。【解決手段】例えば走行中にパワーローラ１４に生じるトラクション力Ｆ１は、プラネットギヤ３３の内外周側において力Ｆ２，Ｆ３に分解され、リングギヤ２６Ａに回転方向の力Ｆ５、及びサンギヤ２５Ａに回転方向の力Ｆ６として伝達される。これら力Ｆ５，Ｆ６は、コントロールピニオン２７の内外周に対して力Ｆ７，Ｆ８として伝達され、パワーローラ１４の中心と略々同径上に中心があるピニオンシャフト２８ｅに対して、上記トラクション力Ｆ１と同じ力Ｆ９が伝達される。コントロールピニオン２７を支持するキャリヤをミッションケースに固定することで、トラクション力Ｆ１の全てが該ケースに担持されるため、モータユニット２９がリアクション力を出力することが不要となる。【選択図】図２
2010144743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ディスク及び出力ディスクからなる両ディスクに挟持されるパワーローラと、
前記両ディスク間の内周側に配設されたサンギヤと、
前記両ディスク間の外周側に配設されたリングギヤと、
前記パワーローラを回転自在にかつ前記両ディスクに対して傾斜自在に支持する回転傾斜支持部、及び前記回転傾斜支持部を支持しかつ一端側が前記サンギヤに噛合すると共に他端側が前記リングギヤに噛合する支持軸、を有するプラネットギヤと、を備えたトロイダル式無段変速装置、がケース内に収納された無段変速機において、
前記トロイダル式無段変速装置は、
前記サンギヤ及び前記リングギヤの少なくとも一方を回転駆動する回転駆動手段と、
前記サンギヤと前記リングギヤとの間に配置され、一端側が前記サンギヤに噛合すると共に他端側が前記リングギヤに噛合するコントロールピニオンと、
前記コントロールピニオンを回転自在に支持するキャリヤと、を備え、
前記トロイダル式無段変速装置は、前記回転駆動手段により前記コントロールピニオンを介して前記サンギヤ及び前記リングギヤをそれぞれ逆方向に回転駆動することで前記プラネットギヤの支持軸の傾斜角度を変更すると、前記回転傾斜支持部を介して前記両ディスクの回転方向に対する前記パワーローラの角度が変更され、該角度変更されたパワーローラの前記両ディスクに対する接触部における回転方向の相違により、該パワーローラがそれら接触部の接触半径が変更される方向に傾斜しつつ前記両ディスクの回転方向の接線方向に戻るように自律的に姿勢を変更することで変速比の変更を行ってなり、
前記キャリヤは、前記ケースに固定されてなる、
ことを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前記回転駆動手段は、モータによって構成されてなる、
ことを特徴とする請求項１記載の無段変速機。
【請求項３】
前記回転傾斜支持部は、
前記支持軸に固定支持されると共に、該支持軸と直交する軸に対してキャスター角が付与された第１軸を中心とした円柱状に形成された中心支持部と、
前記中心支持部の円柱状の円弧面に対して回転自在に支持され、前記第１軸と直交する第２軸を中心とした円柱状に形成されたローラ回転支持部と、を有し、
前記パワーローラは、前記ローラ回転支持部の円柱状の円弧面に対して前記第２軸を中心として回転自在に支持されてなり、
前記回転傾斜支持部は、前記プラネットギヤが回転制御されて前記支持軸が傾斜された際、前記中心支持部の円柱状の平行面により前記ローラ回転支持部及び前記パワーローラを支持することで、前記両ディスクの回転方向に対して該パワーローラを傾斜させ、前記接触部における回転方向の相違により前記接触部の接触半径が変更される方向に該パワーローラを傾斜させる際、前記中心支持部の円柱状の円弧面により、前記第１軸を中心として該パワーローラを傾斜させつつ前記キャスター角に基づき前記両ディスクの回転方向の接線方向に戻させてなる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や作業車輌等の車輌に搭載される無段変速機に係り、詳しくは、パワーローラを支持するプラネットギヤをサンギヤ及びリングギヤの回転駆動によって制御することで、該パワーローラの自律的な変速比の変更を制御するトロイダル式の無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や作業車輌等の車輌に搭載される無段変速機として、フルトロイダル式無段変速装置が提案されている（特許文献１参照）。このものは、入力ディスクと出力ディスクとそれら両ディスクに挟持されたパワーローラとによって構成されており、パワーローラの傾斜に基づく両ディスクとの接触位置（接触半径）により変速比が得られる。このトロイダル式無段変速装置は、パワーローラの回転中心を油圧サーボに連結されたリンク機構等により両ディスクの面方向に対して移動制御することで、自律的にパワーローラの傾斜角度が変化し、これによって変速比の変更が行われる。
【０００３】
この特許文献１のトロイダル式無段変速装置を図５乃至図７に沿って簡単に説明する。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、トロイダル式無段変速装置は、入力ディスク１１１と出力ディスク１１２とそれら両ディスク１１１，１１２に挟持されたパワーローラ１１３とによって構成されている。該パワーローラ１１３は、キャリッジ１１６により軸Ｐを中心に回転自在に支持されており、該キャリッジ１１６はその一端部にて油圧サーボ１１５のピストンに連結されている。上記パワーローラ１１３は、入力ディスク１１１の回転に基づき軸Ｐを中心にω１方向に回転し、この回転に基づいて出力ディスク１１２がω３方向に回転される。このとき、パワーローラ１１３には、入力ディスク１１１からトルク伝達される際にトラクション力Ｆ１１が作用し、パワーローラ１１３から出力ディスク１１２にトルク伝達される際には、反力としてのトラクション力Ｆ１２が作用する。そして、これらパワーローラ１１３に作用するトラクション力Ｆ１１，Ｆ１２は、上記油圧サーボ１１５の押圧駆動によりキャリッジ１１６に作用するリアクション力Ｆ１３とつりあっている。
【０００４】
例えば上記油圧サーボ１１５の制御によりリアクション力Ｆ１３を弱くすると、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、力のつりあいのバランスが崩れパワーローラ１１３の位置が油圧サーボ１１５側へ移動する。すると、図６（ｂ）に示すように、出力ディスク１１２とパワーローラ１１３との接触部１１７において、パワーローラ１１３の速度ベクトルＶ´ｒは変らないが、出力ディスク１１２の速度ベクトルＶ´ｄは、該接触部１１７の接線方向となるので、該出力ディスク１１２の速度ベクトルＶ´ｄとパワーローラ１１３の速度ベクトルＶ´ｒとは平行ではなくなる。さらに、接触部１１７においては、速度ベクトルＶ´ｄと速度ベクトルＶ´ｒとの差の方向と同じ方向のトラクション力Ｆ１４が生じ、該トラクション力Ｆ１４がパワーローラ１１３に作用する。
【０００５】
一方、パワーローラ１１３と入力ディスク１１１との間にも同様の作用が生じ、トラクション力Ｆ１４とは逆向きの力がパワーローラ１１３に対して作用する。これらパワーローラ１１３と入力ディスク１１１との間に生じるトラクション力及びトラクション力Ｆ１４の作用により、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、パワーローラ１１３の軸Ｐはチルトされ、つまり入力ディスク１１１に対する出力ディスク１１２の変速比（接触半径）が自律的に変化する。なお、キャリッジ１１６は、入力ディスク１１１及び出力ディスク１１２と平行な面に対してキャスター角βを有しているので、パワーローラ１１３と両ディスク１１１，１１２の接触部における速度ベクトルが平行となる傾斜角で安定する。これにより、油圧サーボにより押圧制御することでパワーローラの位置を移動制御することにより、無段に変速させることを可能としている。
【０００６】
ところで、上記特許文献１のトロイダル式無段変速装置は、入力ディスクと出力ディスクとの間において、例えば３つのパワーローラが配置されており、それら３つのパワーローラのそれぞれに、油圧サーボやパワーローラを連結するリンク機構等が必要であり、その構成が複雑となってしまう。
【０００７】
そこで、パワーローラの位置の移動制御を可能とするものとして、パワーローラの内周側に配置されたサンギヤと、該パワーローラの外周側に配置されたリングギヤと、それらサンギヤとリングギヤとに噛合すると共に、該パワーローラを傾斜自在かつ回転自在に支持する回転軸を組合わせたプラネットギヤとによって構成し、該サンギヤと該リングギヤとを同方向に回転駆動制御することによってパワーローラをスライド移動して、上記接触部の速度ベクトルを相違させて該パワーローラの傾斜角度を変更することで、自律的な無段変速制御を可能にするトロイダル式無段変速装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９２０７９号公報
【特許文献２】国際公開公報ＷＯ  ０５／１２１６０２Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述のようなトロイダル式無段変速装置は、入力ディスクからパワーローラに、例えばエンジン等の駆動源からのトルク伝達を行う際にトラクション力（Ｆ１１）が作用し、またパワーローラから出力ディスクにトルク伝達する際にもトラクション力（Ｆ１２）が作用しており、パワーローラを支持するためには、これらトラクション力（Ｆ１１＋Ｆ１２）とつりあうリアクション力（Ｆ１３）を作用させなくてはならない。勿論、変速制御を行う場合には、パワーローラに対してリアクション力を出力しつつ、該パワーローラを移動制御する駆動力を出力することになる。
【００１０】
このため、上記特許文献２のトロイダル式無段変速装置であっても、特に走行中はサンギヤ及びリングギヤを介してパワーローラにリアクション力を付与し続ける必要があり、そのリアクション力に耐え得る大きな駆動力を発生するための油圧サーボやその油圧回路等を備える必要があって、トロイダル式無段変速装置のコンパクト化を妨げる要因になっていた。
【００１１】
また、上述のようなトロイダル式無段変速装置は、変速制御を行わない一定の変速比での走行状態であっても、パワーローラの位置を保持するためには、常にトラクション力を打消すようにリアクション力を制御する必要があった。即ち、パワーローラに作用するトラクション力は、走行状況（例えば登坂路、降坂路など）や例えば運転者によるアクセルのＯＮ／ＯＦＦに応じて駆動・非駆動が切り替わる際などに大きく変化し、かつそのトラクション力の変化を予測することは困難であるため、パワーローラに出力するリアクション力は、これらトラクション力に応答性良く追従するように制御する必要があった。
【００１２】
そのため、上述のトロイダル式無段変速装置における、リアクション力を出力しつつサンギヤ及びリングギヤを回転駆動する油圧サーボの制御機構には、例えばフィードバック制御等の複雑な制御を行い得る制御機構が必要となり、トロイダル式無段変速装置の構造を複雑化してしまうという問題があった。
【００１３】
そこで本発明は、回転駆動手段がパワーローラに生じるトラクション力に対する反力を担持することを不要とすることが可能な無段変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る本発明は（例えば図１ないし図４参照）、入力ディスク（１１）及び出力ディスク（１２）からなる両ディスク（１１，１２）に挟持されるパワーローラ（１４）と、
前記両ディスク（１１，１２）間の内周側に配設されたサンギヤ（２５Ａ，２５Ｂ）と、
前記両ディスク（１１，１２）間の外周側に配設されたリングギヤ（２６Ａ，２６Ｂ）と、
前記パワーローラ（１４）を回転自在にかつ前記両ディスク（１１，１２）に対して傾斜自在に支持する回転傾斜支持部（３１）、及び前記回転傾斜支持部（３１）を支持しかつ一端側が前記サンギヤ（２５Ａ，２５Ｂ）に噛合すると共に他端側が前記リングギヤ（２６Ａ，２６Ｂ）に噛合する支持軸（３２）、を有するプラネットギヤ（３３）と、を備えたトロイダル式無段変速装置（２）、がケース（６）内に収納された無段変速機（１）において、
前記トロイダル式無段変速装置（２）は、
前記サンギヤ（２５Ａ，２５Ｂ）及び前記リングギヤ（２６Ａ，２６Ｂ）の少なくとも一方を回転駆動する回転駆動手段（２９）と、
前記サンギヤ（２５Ａ，２５Ｂ）と前記リングギヤ（２６Ａ，２６Ｂ）との間に配置され、一端側が前記サンギヤ（２５Ａ，２５Ｂ）に噛合すると共に他端側が前記リングギヤ（２６Ａ，２６Ｂ）に噛合するコントロールピニオン（２７）と、
前記コントロールピニオン（２７）を回転自在に支持するキャリヤ（２８）と、を備え、
前記トロイダル式無段変速装置（２）は、前記回転駆動手段（２９）により前記コントロールピニオン（２７）を介して前記サンギヤ（２５Ａ，２５Ｂ）及び前記リングギヤ（２６Ａ，２６Ｂ）をそれぞれ逆方向に回転駆動することで前記プラネットギヤ（３３）の支持軸（３２）の傾斜角度を変更すると、前記回転傾斜支持部（３１）を介して前記両ディスク（１１，１２）の回転方向に対する前記パワーローラ（１４）の角度が変更され、該角度変更されたパワーローラの前記両ディスク（１１，１２）に対する接触部（１７）における回転方向の相違により、該パワーローラがそれら接触部（１７）の接触半径が変更される方向に傾斜しつつ前記両ディスク（１１，１２）の回転方向の接線方向に戻るように自律的に姿勢を変更することで変速比の変更を行ってなり、
前記キャリヤ（２８）は、前記ケース（６）に固定されてなる、
ことを特徴とする無段変速機（１）にある。
【００１５】
請求項２に係る本発明は（例えば図２参照）、前記回転駆動手段は、モータ（２９）によって構成されてなる、
ことを特徴とする請求項１記載の無段変速機（１）にある。
【００１６】
請求項３に係る本発明は（例えば図３及び図４参照）、前記回転傾斜支持部（３１）は、
前記支持軸（３２）に固定支持されると共に、該支持軸と直交する軸（Ｈ）に対してキャスター角（γ）が付与された第１軸（Ｉ）を中心とした円柱状に形成された中心支持部（３５）と、
前記中心支持部（３５）の円柱状の円弧面（３６）に対して回転自在に支持され、前記第１軸（Ｉ）と直交する第２軸（Ｊ）を中心とした円柱状に形成されたローラ回転支持部（３７）と、を有し、
前記パワーローラ（１４）は、前記ローラ回転支持部（３７）の円柱状の円弧面（３８）に対して前記第２軸（Ｊ）を中心として回転自在に支持されてなり、
前記回転傾斜支持部（３１）は、前記プラネットギヤ（３３）が回転制御されて前記支持軸（３２）が傾斜された際、前記中心支持部（３５）の円柱状の平行面により前記ローラ回転支持部（３７）及び前記パワーローラ（１４）を支持することで、前記両ディスク（１１，１２）の回転方向に対して該パワーローラを傾斜させ、前記接触部（１７）における回転方向の相違により前記接触部（１７）の接触半径が変更される方向に該パワーローラを傾斜させる際、前記中心支持部（３５）の円柱状の円弧面（３６）により、前記第１軸（Ｉ）を中心として該パワーローラを傾斜させつつ前記キャスター角（γ）に基づき前記両ディスク（１１，１２）の回転方向の接線方向に戻させてなる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の無段変速機（１）にある。
【００１７】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る本発明によると、ケースに対して固定されたキャリヤがサンギヤ及びリングギヤのそれぞれに噛合するコントロールピニオンを回転自在に支持しているので、パワーローラにトラクション力が作用した際にも、プラネットギヤを介してサンギヤ及びリングギヤに反力が伝達され、サンギヤ及びリングギヤに伝達されたトラクション力の反力をコントロールピニオン及びキャリヤを介してケースに作用させることで、該ケースにトラクション力の反力を担持させることができ、回転駆動手段がパワーローラに生じるトラクション力に対する反力を担持することを不要とすることができる。これにより、トラクション力に対して大きな駆動力を出力するための機構（油圧サーボやその油圧回路等）を不要とすることができ、例えばモータによって回転駆動手段を構成することも可能となって、無段変速機のコンパクト化を図ることができる。
【００１９】
また、パワーローラに生じるトラクション力に対する反力をケースに担持させることが可能になるので、走行中に予測困難な状況で変化するトラクション力に対する反力もケースに担持させることができ、トラクション力に追従するように回転駆動手段によるリアクション力の出力制御を行うことが不要となって、例えばフィードバック制御等の複雑な制御を行うための制御機構を不要とすることができ、無段変速機の簡素化やコストダウンも図ることができる。
【００２０】
請求項２に係る本発明によると、回転駆動手段がモータによって構成されているので、該回転駆動手段を例えば油圧サーボによって構成した場合に比して、簡単な構成とすることができ、無段変速機のコンパクト化を図ることができる。また、特に回転駆動手段にステッピングモータ等の、電気的指令に対して自己位置をコントロール可能なモータを用いた場合、サンギヤ及びリングギヤなどの位置を検出してフィードバックするような装置も不要とすることができ、無段変速機の簡素化やコストダウンを図ることができる。
【００２１】
請求項３に係る本発明によると、回転傾斜支持部は、プラネットギヤが回転制御されて支持軸が傾斜された際には、中心支持部の円柱状の平行面により、両ディスクの回転方向に対して該パワーローラを傾斜させることができ、その後、接触部における回転方向の相違により接触部の接触半径が変更される方向に該パワーローラを傾斜させる際には、中心支持部の円柱状の円弧面により、パワーローラを傾斜させつつキャスター角に基づき両ディスクの回転方向の接線方向に戻させることができるので、プラネットギヤを回転制御するだけでパワーローラの回転中心を移動させることなく、両ディスクに対するパワーローラの接触半径を変更し、かつ両ディスクの回転方向の接線方向に戻すことを自律的に行うことができる。これにより、パワーローラの両ディスクに対する周方向への移動をなくすことができるので、コントロールピニオンを回転自在に支持するキャリヤをケースに固定する（移動不能にする）ことを可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図４に沿って説明する。
【００２３】
本発明の実施の形態に係る無段変速機１は、図１に示すように、トロイダル式無段変速装置（以下、単にバリエータとする）２と、例えば反転ギヤ機構やロー・ハイ切換え機構等からなるプラネタリギヤ装置（不図示）とをミッションケース（ケース）６の内部に有して構成されている。
【００２４】
上記バリエータ２は、フルトロイダル式の無段変速装置であって、入力軸３上に連結された入力ディスク１１，１１と、外周側において出力部材１６に接続された出力ディスク１２と、２個の入力ディスク１１，１１及び１個の出力ディスク１２の間に挟持される複数のパワーローラ１４を有する、詳しくは後述するパワーローラユニット５（図３参照）と、を備えている。入力ディスク１１，１１及び出力ディスク１２は、それぞれ対向するように円形の一部を形成する円弧状の凹溝を有しており、２列のパワーローラを挟んでダブルキャビティ１３，１３を構成して、入力ディスク同士のスラスト力を打消す構成からなる。
【００２５】
パワーローラ１４は、環状のダブルキャビティ１３，１３における周方向の略々均等な位置に複数個（例えば１つのキャビティに３個）配置されており、ローラ制御装置４によって、パワーローラ１４の回転軸が傾斜自在に、かつパワーローラ１４が回転制御される。また、入力ディスク１１，１１の間は、油圧サーボ８により閉ループ的に押圧され、パワーローラ１４を挟持すると共に、その挟持圧が油圧により制御される。そして、上記ローラ制御装置４による回転制御と入力ディスク１１，１１の挟持圧とにより、パワーローラ１４が自律的に傾斜することで、入力ディスク１１，１１と出力ディスク１２との接触半径が変更されて、無段に連続して変速する。なお、本バリエータ２にあっては、入力ディスク１１，１１に対して出力ディスク１２が反転するので、速度比は−（マイナス）になる。
【００２６】
上記ローラ制御装置４は、パワーローラ１４のそれぞれ内周側にあって入力軸３に回転自在に支持されると共に、互いがスリーブ部材２５ａによって回転連結されて配置されたサンギヤ２５Ａ，２５Ｂと、該パワーローラ１４のそれぞれ外周側に配置され、入力軸３に対して回転自在に支持されたリングギヤ２６Ａ，２６Ｂと、サンギヤ２５Ａ，２５Ｂとリングギヤ２６Ａ，２６Ｂとの間でそれぞれに噛合するように配置されるコントロールピニオン２７，２７を回転自在に支持すると共にミッションケース６に対して固定されたキャリヤ２８と、上記パワーローラユニット５と、リングギヤ２６Ａを回転駆動する回転駆動手段としてのモータユニット２９（図２参照）とによって構成されている。
【００２７】
上記キャリヤ２８は、前メインキャリヤプレート２８ａと、前サブキャリヤプレート２８ｂと、後サブキャリヤプレート２８ｃと、後メインキャリヤプレート２８ｄとによって構成されている。該前メインキャリヤプレート２８ａは、内周側においてスリーブ部２８ｇが形成されており、該スリーブ部２８ｇはベアリング４３を介して入力軸３に回転自在に支持されている。また、前メインキャリヤプレート２８ａは、外周側において接続部２８ｓが形成されており、該接続部２８ｓはミッションケース６の内面に固定されている。さらに、前メインキャリヤプレート２８ａには、ピニオンシャフト２８ｅが一体に形成されており、ベアリング４１，４１を介して後述するコントロールピニオン２７を回転自在に支持している。
【００２８】
上記前サブキャリヤプレート２８ｂは、ピニオンシャフト２８ｅに形成された突起部２８ｆに嵌合する孔部２８ｈが形成されており、該孔部２８ｈにおいて前メインキャリヤプレート２８ａに対して固定されている。また、前サブキャリヤプレート２８ｂは、内周側においてスリーブ部２８ｉが形成されており、上記スリーブ部材２５ａの外周側となるように配置されている。
【００２９】
上記後メインキャリヤプレート２８ｄは、内周側においてスリーブ部２８ｍが形成されており、該スリーブ部２８ｍはベアリング４４を介して入力軸３に回転自在に支持されている。また、後メインキャリヤプレート２８ｄには、ピニオンシャフト２８ｊが一体に形成されており、ベアリング４２，４２を介してコントロールピニオン２７を回転自在に支持している。
【００３０】
上記後サブキャリヤプレート２８ｃは、ピニオンシャフト２８ｊに形成された突起部２８ｋに嵌合する孔部２８ｌが形成されており、該孔部２８ｌにおいて後メインキャリヤプレート２８ｄに対して固定されている。また、後サブキャリヤプレート２８ｃは、内周側においてスリーブ部２８ｎが形成されており、上記スリーブ部材２５ａの外周側となるように配置されている。そして、前サブキャリヤプレート２８ｂと後サブキャリヤプレート２８ｃとは、上記出力ディスク１２の内周側において連結されており、これにより、前メインキャリヤプレート２８ａ、前サブキャリヤプレート２８ｂ、後サブキャリヤプレート２８ｃ、及び後メインキャリヤプレート２８ｄによって構成されるキャリヤ２８は、ミッションケース６に対して固定されている。また、上記前サブキャリヤプレート２８ｂと後サブキャリヤプレート２８ｃとが連結された部分では、ベアリング４５，４５を介して出力ディスク１２を回転自在に支持している。
【００３１】
上記コントロールピニオン２７，２７のうち図１中左側のコントロールピニオン２７は、キャビティ１３内において隣り合うパワーローラ１４の間に配置され、上記サンギヤ２５Ａとリングギヤ２６Ａとの間でそれぞれに噛合すると共に、上記キャリヤ２８に一体に形成されたピニオンシャフト２８ｅにベアリング４１，４１を介して回転自在に支持されている。また、図１中右側のコントロールピニオン２７も同様に、キャビティ１３内において隣り合うパワーローラ１４の間に配置され、上記サンギヤ２５Ｂとリングギヤ２６Ｂとの間でそれぞれに噛合すると共に、上記キャリヤ２８に一体に形成されたピニオンシャフト２８ｊにベアリング４２，４２を介して回転自在に支持されている。
【００３２】
上記パワーローラユニット５は、上述のように例えば２つのキャビティで６個配置されており、これら６個のパワーローラユニット５はすべて同様な構成からなる。該パワーローラユニット５は、図３に示すように、環状のギヤから、上記パワーローラ１４の可動範囲を切欠いた形状に形成され、内周側（例えば図中下方側）がサンギヤ２５Ａ（２５Ｂ）に噛合し、かつ外周側（例えば図中上方側）がリングギヤ２６Ａ（２６Ｂ）に噛合するプラネットギヤ３３と、該プラネットギヤ３３の中心部分で固定支持され、パワーローラ１４をω１方向に回転自在かつω２方向に傾斜自在に支持する回転傾斜支持部３１とによって構成されている。
【００３３】
上記回転傾斜支持部３１は、中心支持部３５と、ローラ回転支持部３７とによって構成されている。該中心支持部３５は、支持軸３２に一体に形成（固定支持）され、該支持軸３２に直交すると共に両ディスク１１，１２に平行な軸線Ｈから、支持軸３２に直交する面内でキャスター角γだけ傾いた軸線（第１軸）Ｉを中心とした円柱状に形成されている。ローラ回転支持部３７は、該中心支持部３５の円柱状の円弧面３６に対して回転自在に支持され、上記軸線Ｉと直交しパワーローラ１４の回転軸となる軸線（第２軸）Ｊを中心とした円柱状に形成されている。また、ローラ回転支持部３５は、円柱状の円弧面３８によって軸線Ｊを中心に回転するパワーローラ１４を回転自在に支持している。
【００３４】
上記モータユニット２９は、図２に示すように、ミッションケース６内部においてバリエータ２の下方側に配置されており、ステッピングモータからなる駆動部２９ａとラック部２９ｂとを有して構成されている。該駆動部２９ａには、不図示の電子制御装置からの信号に基づき、車輌の走行状況に応じて回転されるロータ部（不図示）が備えられており、該ロータ部には、回転運動を直線運動に変換するねじ機構（不図示）を介してラック部２９ｂが接続されている。該ラック部２９ｂは、上面側に複数の歯２９ｃが形成されたラック状の部材であり、該歯２９ｃは、上記リングギヤ２６Ａの外周面に形成された外歯２６ａと噛合している。
【００３５】
ついで、バリエータ２の作用について図４に沿って説明する。
【００３６】
車輌に搭載されたバリエータ２においては、エンジン出力軸に連結されている入力軸３の回転が、バリエータ２の入力ディスク１１，１１に伝達される。上記パワーローラ１４は、上記入力ディスク１１，１１の回転に基づき回転し、この回転に基づいて図４（ａ）に示すように出力ディスク１２がω３方向に回転される。すると、キャビティ１３内において、パワーローラ１４には、入力ディスク１１から出力ディスク１２にトルク伝達される際に生じるトラクション力Ｆ１が作用し、このトラクション力Ｆ１はリングギヤ２６Ａ及びサンギヤ２５Ａによって受けるリアクション力Ｆ２´，Ｆ３´とつりあっている。
【００３７】
この状態から、図４（ｂ）に示すように、例えば上記リングギヤ２６Ａをω４方向にモータユニット２９によって回転駆動すると、パワーローラユニット５のプラネットギヤ３３がリングギヤ２６Ａと同じ向きの回転をすると共に、図２に示すように、コントロールピニオン２７が、キャリヤ２８のピニオンシャフト２８ｅを中心に回転し、噛合しているサンギヤ２５Ａをリングギヤ２６Ａとは逆方向のω５方向（図４（ｂ）参照）に回転させる。このため、パワーローラユニット５は、図４（ｂ）に示すように、リングギヤ２６Ａからω４方向に回転されると共にサンギヤ２５Ａからω５方向に回転され、元の位置で回転（自転）し、支持軸３２が角度変更することになる。このとき、パワーローラ１４は、回転傾斜支持部３１の中心支持部３５に備えられた円柱状の平行面によりローラ回転支持部３７と共に出力ディスク１２の回転方向ω３に向けて傾斜する。
【００３８】
すると、出力ディスク１２とパワーローラ１４との接触部１７において、パワーローラ１４の速度ベクトルＶｒは出力ディスク１２の接線方向よりも内周側を向き、出力ディスク１２の速度ベクトルＶｄは該出力ディスク１２の接線方向となるので、該出力ディスク１２の速度ベクトルＶｄとパワーローラ１４の速度ベクトルＶｒとは平行ではなくなる。さらに、接触部１７においては、速度ベクトルＶｄと速度ベクトルＶｒとの差の方向と同じ方向のトラクション力Ｆ４が生じ、該トラクション力Ｆ４がパワーローラ１４に作用する。
【００３９】
一方、パワーローラ１４と入力ディスク１１との間にも同様の作用が生じ、トラクション力Ｆ４とは逆向きのトラクション力がパワーローラ１４に対して作用する。これらパワーローラ１４と入力ディスク１１との間に生じるトラクション力及びトラクション力Ｆ４の作用により、図４（ｃ）に示すように、パワーローラ１４の回転軸Ｊ（図３参照）は、上記軸線Ｉを中心として上記中心支持部３５に備えられた円弧面３６に沿ってチルトされつつ、上記キャスター角γ（図２参照）の作用によってパワーローラ１４の速度ベクトルＶｒと出力ディスク１２の速度ベクトルＶｄとが平行となる位置にされる。つまり、入力ディスク１１に対する出力ディスク１２の変速比（接触半径）が自律的に変化する。
【００４０】
次に、上記バリエータ２の力のつりあいについて説明する。バリエータ２は、変速制御を行わない一定の変速比での走行状態であっても、入力ディスク１１と出力ディスク１２との間でトルク伝達を行っている際には、パワーローラ１４にトラクション力Ｆ１が生じる。該トラクション力Ｆ１は、図２に示すように、プラネットギヤ３３におけるバリエータ２の外周側端部に作用する力Ｆ２、及びプラネットギヤ３３におけるバリエータ２の内周側端部に作用する力Ｆ３に分解される。
【００４１】
該力Ｆ２は、プラネットギヤ３３とリングギヤ２６Ａとが噛合していることより、該リングギヤ２６Ａを図中時計周り方向に回転させようとする力Ｆ５としてリングギヤ２６Ａに伝達される。リングギヤ２６Ａに伝達された力Ｆ５は、該リングギヤ２６Ａとコントロールピニオン２７とが噛合していることにより、該コントロールピニオン２７を図中時計回り方向に回転させようとする力Ｆ７としてコントロールピニオン２７に伝達される。
【００４２】
一方、上記力Ｆ３は、プラネットギヤ３３とサンギヤ２５Ａとが噛合していることより、該サンギヤ２５Ａを図中時計周り方向に回転させようとする力Ｆ６としてサンギヤ２５Ａに伝達される。サンギヤ２５Ａに伝達された力Ｆ６は、該サンギヤ２５Ａとコントロールピニオン２７とが噛合していることにより、該コントロールピニオン２７を図中反時計回り方向に回転させようとする力Ｆ８としてコントロールピニオン２７に伝達される。
【００４３】
上記力Ｆ７及びＦ８は、互いにコントロールピニオン２７を反対方向に回転させようとする力、即ち該コントロールピニオン２７を回転自在に支持するピニオンシャフト２８ｅに作用し、入力ディスク１１の回転方向に沿った図中時計周り方向へ移動させようとする力Ｆ９となり、該力Ｆ９は、キャリヤ２８を介してミッションケース６（図１参照）に作用している。
【００４４】
また、力Ｆ９は、上記のようにトラクション力Ｆ１から分解された力Ｆ２，Ｆ３と同じ大きさのＦ７，Ｆ８を合成した力であるので、トラクション力Ｆ１と同じ大きさであり、さらに、トラクション力Ｆ１及び力Ｆ９は、それぞれが作用するプラネットギヤ３３（パワーローラ１４）の回転中心とピニオンシャフト２８ｅとが入力ディスク１１に対して略々同径上にあるため、プラネットギヤ３３及びコントロールピニオン２７を回転させることなく、つりあった状態とすることができる。つまり、パワーローラ１４に生じるトラクション力Ｆ１は、全てがミッションケース６に対して作用しており、該トラクション力Ｆ１に対する反力の全てをミッションケース６に担持させることができる。
【００４５】
なお、これらトラクション力Ｆ１ないしＦ９の反力は、図２中においては省略しているが、リアクション力Ｆ１´ないしＦ９´とし、それぞれの矢印とは反対方向の矢印として示すことができる。即ち、図４（ａ）に示すように、パワーローラユニット５に作用する力の説明としてリアクション力Ｆ２´，Ｆ３´として示している。
【００４６】
また、バリエータ２が変速制御を行う際には、入力ディスク１１と出力ディスク１２との間でトルク伝達を行いつつ、上述のようにモータユニット２９によってリングギヤ２６Ａを回転駆動させる。即ち、モータユニット２９によってリングギヤ２６Ａが回転駆動され、プラネットギヤ３３及びコントロールピニオン２７は、回転（自転）するが、プラネットギヤ３３及びコントロールピニオン２７と、リングギヤ２６Ａ及びサンギヤ２５Ａとのそれぞれの噛合位置に変化はなく、上記のように、パワーローラ１４に生じるトラクション力Ｆ１の反力をミッションケース６に担持させる力関係に変化はない。このため、モータユニット２９は、これらの反力を担持しない駆動力によってリングギヤ２６Ａを駆動することができる。つまり、該モータユニット２９は、トラクション力Ｆ１に対する大きな駆動力を出力するための油圧サーボやその油圧回路等の機構を不要とすることができる。
【００４７】
なお、本発明に係る無段変速機１においては、パワーローラ１４の間にコントロールピニオン２７が配置されているが、上述のように、該パワーローラ１４を支持するパワーローラユニット５は変速制御の際、その場で回転（自転）し、パワーローラ１４が両ディスク１１，１２に対する回転方向への移動を行わないので、パワーローラ１４とコントロールピニオン２７とが干渉する虞がない。
【００４８】
なお、以上の説明においては、キャビティ１３内における１つのパワーローラ１４を例として説明したが、これらの作用が１つのキャビティ１３内において、３つのパワーローラ１４に同時に働き、またもう１つのキャビティ１３内においても同様に３つのパワーローラ１４に作用することにより、変速動作が行われる。そして、このように無段に変速された回転は、図１に示すように、出力ディスク１２に接続された出力部材１６より出力され、上述したプラネタリギヤ装置（不図示）に入力される。
【００４９】
以上説明した無段変速機１にあっては、ミッションケース６に対して固定されたキャリヤ２８がサンギヤ２５Ａ，２５Ｂ及びリングギヤ２６Ａ，２６Ｂのそれぞれに噛合するコントロールピニオン２７，２７を回転自在に支持しているので、パワーローラ１４にトラクション力Ｆ１が作用した際にも、プラネットギヤ３３を介してサンギヤ２５Ａ，２５Ｂ及びリングギヤ２６Ａ，２６Ｂに反力が伝達され、サンギヤ２５Ａ，２５Ｂ及びリングギヤ２６Ａ，２６Ｂに伝達されたトラクション力Ｆ１の反力をコントロールピニオン２７，２７及びキャリヤ２８を介してミッションケース６に作用させることで、該ミッションケース６にトラクション力Ｆ１の反力を担持させることができ、モータユニット２９がパワーローラ１４に生じるトラクション力Ｆ１に対する反力を担持することを不要とすることができる。これにより、トラクション力Ｆ１に対して大きな駆動力を出力するための機構（油圧サーボやその油圧回路等）を不要とすることができ、無段変速機１のコンパクト化を図ることができる。
【００５０】
また、パワーローラ１４に生じるトラクション力Ｆ１に対する反力をミッションケース６に担持させることが可能になるので、走行中に予測困難な状況で変化するトラクション力Ｆ１に対する反力もミッションケース６に担持させることができ、トラクション力Ｆ１に追従するようにモータユニット２９によるリアクション力の出力制御を行うことが不要となって、例えばフィードバック制御等の複雑な制御を行うための制御機構を不要とすることができ、無段変速機１の簡素化やコストダウンも図ることができる。
【００５１】
また、回転駆動手段がモータによって構成されているので、該回転駆動手段を例えば油圧サーボによって構成した場合に比して、簡単な構成とすることができ、無段変速機１のコンパクト化を図ることができる。また、特にモータユニット２９にステッピングモータ、つまり電気的指令に対して自己位置をコントロール可能なモータを用いた場合、サンギヤ２５Ａ，２５Ｂ及びリングギヤ２６Ａ，２６Ｂなどの位置を検出してフィードバックするような装置も不要とすることができ、無段変速機１の簡素化やコストダウンを図ることができる。
【００５２】
また、回転傾斜支持部３１は、プラネットギヤ３３が回転制御されて支持軸３２が傾斜された際には、中心支持部３５の円柱状の平行面により、両ディスク１１，１２の回転方向に対して該パワーローラ１４を傾斜させることができ、その後、接触部１７における回転方向の相違により接触部１７の接触半径が変更される方向に該パワーローラ１４を傾斜させる際には、中心支持部３５の円柱状の円弧面３６により、パワーローラ１４を傾斜させつつキャスター角γに基づき両ディスク１１，１２の回転方向の接線方向に戻させることができるので、プラネットギヤ３３を回転制御するだけでパワーローラ１４の回転中心を移動させることなく、両ディスク１１，１２に対するパワーローラ１４の接触半径を変更し、かつ両ディスク１１，１２の回転方向の接線方向に戻すことを自律的に行うことができる。これにより、パワーローラ１４の両ディスク１１，１２に対する周方向への移動をなくすことができるので、コントロールピニオン２７を回転自在に支持するキャリヤ２８をミッションケース６に固定する（移動不能にする）ことを可能にすることができる。
【００５３】
なお、本実施の形態に係る無段変速機１においては、リングギヤが回転駆動手段によって回転駆動されるように説明したが、サンギヤ、またはサンギヤ及びリングギヤが回転駆動手段によって回転駆動されるように構成しても本発明を適用することができる。
【００５４】
また、本実施の形態に係る無段変速機１においては、回転駆動手段が、ステッピングモータ及びねじ機構によって構成されるモータユニット２９であるように説明したが、これに限らず、例えば油圧サーボによって回転駆動手段を構成してもよく、つまり、サンギヤ及びリングギヤの少なくとも一方を回転駆動し得るものであればどのような機構であっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る無段変速機を示す部分横断面図。
【図２】トロイダル式無段変速装置を示す部分縦断面図。
【図３】パワーローラユニットを示す斜視図。
【図４】トロイダル式無段変速装置の一部を示す模式図で、（ａ）は力がつりあった状態の図、（ｂ）はパワーローラユニットを回転させた状態の図、（ｃ）はパワーローラが傾斜した状態の図。
【図５】従来のトロイダル式無段変速装置を示す力のつりあった状態の模式図で、（ａ）は径方向視図、（ｂ）は軸方向視図。
【図６】従来のトロイダル式無段変速装置を示すパワーローラを移動させた状態の模式図で、（ａ）は径方向視図、（ｂ）は軸方向視図。
【図７】従来のトロイダル式無段変速装置を示すパワーローラが傾斜した状態の模式図で、（ａ）は径方向視図、（ｂ）は軸方向視図。
【符号の説明】
【００５６】
１        無段変速機
２        トロイダル式無段変速装置
６        ケース（ミッションケース）
１１      入力ディスク
１２      出力ディスク
１４      パワーローラ
１７      接触部
２５Ａ，２５Ｂ    サンギヤ
２６Ａ，２６Ｂ    リングギヤ
２７      コントロールピニオン
２８      キャリヤ
２９      回転駆動手段、モータ（モータユニット）
３１      回転傾斜支持部
３２      支持軸
３３      プラネットギヤ
３５      中心支持部
３６      円弧面
３７      ローラ回転支持部
３８      円弧面
Ｈ        軸（軸線）
Ｉ        第１軸（軸線）
Ｊ        第２軸（軸線）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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