(57)【要約】  新規且つ簡易な構造による無段変速機を提供する。  本発明に係る無段変速機１０は、第１軸２０と、第１軸と平行且つ第１軸に対して偏心している第２軸３０と、第１軸に連繋される第１ディスク２１と、第１ディスクと少なくとも一部が対向し、第２軸に連繋される第２ディスク３１と、第１ディスクと第２ディスクとの間に配置され、第１ディスクに接触する第１球状転動体４０と、第１ディスクと第２ディスクとの間に配置され、第２ディスクに接触すると共に第１球状転動体に動力伝達可能に連繋される第２球状転動体５０と、第１球状転動体と第２球状転動体を回転可能且つ動力伝達可能に連繋し、第１球状転動体を第１ディスクに接触させ、第２球状転動体を第２ディスクに接触させた状態で保持するホルダー６０と、ホルダーを第１ディスクと第２ディスクの対向領域にて第１軸及び第２軸と平行な面内で移動させるホルダー移動手段６４とを具える。
2016178423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸と、
前記第１軸と平行且つ前記第１軸に対して偏心している第２軸と、
前記第１軸に連繋される第１ディスクと、
前記第１ディスクと少なくとも一部が対向し、第２軸に連繋される第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に配置され、前記第１ディスクに接触する第１球状転動体と、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に配置され、前記第２ディスクに接触すると共に前記第１球状転動体に動力伝達可能に連繋される第２球状転動体と、
前記第１球状転動体と前記第２球状転動体を回転可能且つ動力伝達可能に連繋し、前記第１球状転動体を前記第１ディスクに接触させ、前記第２球状転動体を前記第２ディスクに接触させた状態で保持するホルダーと、
前記ホルダーを前記第１ディスクと前記第２ディスクの対向領域にて前記第１軸及び前記第２軸と平行な面内で移動させるホルダー移動手段と、
を具える、
無段変速機。
【請求項２】
前記第１球状転動体及び前記第２球状転動体は、球形である、
請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
前記第１球状転動体は、前記第１ディスク及び前記第２球状転動体と当接する部分が少なくとも球状形状である、
請求項１に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記第１球状転動体と前記第２球状転動体は接触している、
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の無段変速機。
【請求項５】
前記第１球状転動体と前記第２球状転動体との間には、１又は複数の球状転動体が配置される、
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の無段変速機。
【請求項６】
前記第１ディスク及び前記第２ディスクは、円盤状である、
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の無段変速機。
【請求項７】
前記第１ディスク又は前記第２ディスクの少なくとも一方は、少なくとも前記第１軸と前記第２軸の偏心距離以上の直径を有する、
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の無段変速機。
【請求項８】
前記第１ディスク及び前記第２ディスクには、夫々対向する表面に複数の凹及び／又は凸からなる第１係合部と第２係合部が形成されており、前記第１球状転動体の表面には前記第１係合部と噛合する第１噛合部、前記第２球状転動体の表面には前記第２係合部と噛合する第２噛合部が形成されている、
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の無段変速機。
【請求項９】
前記第１球状転動体と前記第２球状転動体は、前記第１噛合部と前記第２噛合部どうしが噛合する、
請求項８に記載の無段変速機。
【請求項１０】
前記第１ディスクと前記第１球状転動体、前記第２ディスクと前記第２球状転動体は、夫々摩擦接触している、
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の無段変速機。
【請求項１１】
前記第１球状転動体と前記第２球状転動体は、摩擦接触している、
請求項１０に記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達手段として用いられる無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
駆動軸から出力軸への動力伝達手段として、その変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機が提案されている。この種の無段変速機として、ベルト式、チェーン式、トロイダル式のものがある。たとえば、特許文献１では、トロイダル式の無段変速機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３２０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トロイダル式の無段変速機は、近年、電気自動車やハイブリッド車などに採用されているが、構造が複雑であり、メンテナンス性も十分でない。【０００５】
本発明の目的は、新規且つ簡易な構造による無段変速機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る無段変速機は、
第１軸と、
前記第１軸と平行且つ前記第１軸に対して偏心している第２軸と、
前記第１軸に連繋される第１ディスクと、
前記第１ディスクと少なくとも一部が対向し、第２軸に連繋される第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に配置され、前記第１ディスクに接触する
第１球状転動体と、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に配置され、前記第２ディスクに接触すると共に前記第１球状転動体に動力伝達可能に連繋される第２球状転動体と、
前記第１球状転動体と前記第２球状転動体を回転可能且つ動力伝達可能に連繋し、前記第１球状転動体を前記第１ディスクに接触させ、前記第２球状転動体を前記第２ディスク
に接触させた状態で保持するホルダーと、
前記ホルダーを前記第１ディスクと前記第２ディスクの対向領域にて前記第１軸及び前記第２軸と平行な面内で移動させるホルダー移動手段と、
を具える。【０００７】
前記第１球状転動体及び前記第２球状転動体は、球形とすることができる。【０００８】
前記第１球状転動体は、前記第１ディスク及び前記第２球状転動体と当接する部分が少なくとも球状形状とすることができる。【０００９】
前記第１球状転動体と前記第２球状転動体は接触している。【００１０】
前記第１球状転動体と前記第２球状転動体との間には、１又は複数の球状転動体が配置される。【００１１】
前記第１ディスク及び前記第２ディスクは、円盤状である。【００１２】
前記第１ディスク又は前記第２ディスクの少なくとも一方は、少なくとも前記第１軸と前記第２軸の偏心距離以上の直径を有する。【００１３】
前記第１ディスク及び前記第２ディスクには、夫々対向する表面に複数の凹及び／又は凸からなる第１係合部と第２係合部が形成されており、前記第１球状転動体の表面には前記第１係合部と噛合する第１噛合部、前記第２球状転動体の表面には前記第２係合部と噛合する第２噛合部が形成されている。【００１４】
前記第１球状転動体と前記第２球状転動体は、前記第１噛合部と前記第２噛合部どうしが噛合する。【００１５】
前記第１ディスクと前記第１球状転動体、前記第２ディスクと前記第２球状転動体は、夫々摩擦接触している。【００１６】
前記第１球状転動体と前記第２球状転動体は、摩擦接触している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の無段変速機によれば、球状転動体のディスクへの接触位置を調整するだけで、第１軸から第２軸へ伝達される動力の変速比を自在に変化させることができる。【００１８】
また、本発明の無段変速機は、ディスクと球状転動体、球状転動体を保持するホルダー及びホルダー移動手段により構成することができるから、従来の無段変速機に比べて構成が簡便である。また、本発明の無段変速機は、変速比を０〜無限大まで大きく変化させることが可能である。さらに、メンテナンス性にもすぐれる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る無段変速機の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る無段変速機の側面図である。
【図３】図３は、無段変速機を図２の矢印Ａ−Ａに沿って断面した第１軸側から見た断面図である。
【図４】図４は、第１軸に対する第２軸の変速比が大、第１軸と第２軸の回転方向が逆向きの場合の説明図である。
【図５】図５は、第１軸に対する第２軸の変速比が小、第１軸と第２軸の回転方向が逆向きの場合の説明図である。
【図６】図６は、第１軸と第１球状転動体が並んだニュートラル状態を示す説明図である。
【図７】図７は、第２軸と第２球状転動体が並んだニュートラル状態（又はロック状態）を示す説明図である。
【図８】図８は、第１軸に対する第２軸の変速比が小、第１軸と第２軸の回転方向が同方向の場合の説明図である。
【図９】図９は、第１軸に対する第２軸の変速比が大、第１軸と第２軸の回転方向が同方向の場合の説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態に係る無段変速機の断面図である。
【図１１】図１１は、図１０の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図１２】図１２は、第１係合部と第１噛合部の異なる実施形態を示す拡大断面図である。
【図１３】図１３は、第１係合部と第１噛合部の異なる実施形態を示す拡大断面図である。
【図１４】図１４は、第１球状転動体及び第２球状転動体を当接面のみ球形とした第３実施形態を示す平面図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図１６】図１６は、図１４の状態からホルダーを引き戻した状態を示す平面図である。
【図１７】図１７は、図１６の状態からさらにホルダーを引き戻した状態を示す平面図である。
【図１８】図１８は、図１４の状態からホルダーを押し出した状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の無段変速機１０は、自動車やトラック、バス等の乗り物、産業機械、工業機械等の変速機として用いることができる。以下、本発明の無段変速機１０について、図面を参照しながら説明を行なう。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る無段変速機１０の概略構成を示す斜視図、図２は側面図、図３は第１軸２０側から見た正面図である。図に示すように、無段変速機１０は、駆動源１２に連繋される第１軸２０と、出力側の第２軸３０を平行且つ偏心して配備している。駆動源１２として、モータやエンジンを例示できる。また、第２軸３０は出力軸であって、その出力をタイヤの回転、種々の機構、工具等の駆動に直接又は加減速機等を介して用いることができる。
【００２２】
第１軸２０は、軸受等により回転可能に支持されており、先端に第１ディスク２１が連繋されている。図示の実施形態では、第１ディスク２１は、第２軸３０と対向する第１対向面２２が、第１軸２０に対して垂直な円盤体である。後述する図８に示すように、第１軸２０と第２軸３０の回転方向を切替可能とする場合には、第１ディスク２１の直径は、第１軸２０と第２軸３０の偏心距離以上とする。
【００２３】
第２軸３０は、軸受等により回転可能に支持されており、先端に第２ディスク３１が連繋されている。図示の実施形態では、第２ディスク３１も円盤体であり、第１軸２０と対向する第２対向面３２が、第２軸３０に対して垂直となっており、さらに、第２対向面３２は、第１対向面２２と少なくとも一部が対向している。望ましくは、第２対向面３２は、第１対向面２２と平行に向かい合っている。この対向領域は、後述する図９に示すように、第１軸２０と第２軸３０の回転方向を切替可能とする場合には、第２ディスク３１の直径は、第１軸２０と第２軸３０の偏心距離以上とする。
【００２４】
第１ディスク２１と第２ディスク３１との間には、第１ディスク２１と第２ディスク３１を動力伝達可能に連繋する複数の球状転動体４０，５０が配置される。図示の実施形態では、球状転動体４０，５０は２つであり、第１ディスク２１側の球状転動体４０を第１球状転動体、第２ディスク３１側の球状転動体５０を第２球状転動体と称する。
【００２５】
第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、本実施形態では球体である。第１球状転動体４０は、第１対向面２２と接触しており、第２球状転動体５０は、第２対向面３２と接触している。また、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０どうしも接触している。そして、本実施形態では、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０は、直径（直径線Ｌと称する）が直線状に並び、この直径線Ｌが、第１軸２０及び第２軸３０と平行になるようにホルダー６０に保持されている（図１にはホルダー６０は示さず）。なお、直径線Ｌは、第１軸２０及び第２軸３０と平行であることが好ましいが、これらに対して非平行とすることもでき、また、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０は直径が直線状に並ばずにずれていても構わない。
【００２６】
ホルダー６０は、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０を回転自在に保持している。より詳細には、図示のホルダー６０は、対向する板状の台座の各内面にスラストベアリングの如きベアリング６１を配備している。台座どうしは、その間隔が一定になるように保持されている。そして、ホルダー６０の一端から第１対向面２２に向けて第１球状転動体４０、他端から第２対向面３２に向けて第２球状転動体５０が臨出している。
【００２７】
ホルダー６０は、第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０と共に、第１ディスク２１と第２ディスク３１間で第１軸２０及び第２軸３０と平行な面内において、第１ディスク２１と第２ディスク３１の対向領域にて移動可能となるようにホルダー移動手段６４に連繋されている。ホルダー６０の移動方向を図２及び図３中矢印６Ａで示す。ホルダー移動手段６４は、シリンダーの如きアクチュエータ−６５を例示でき、この場合、ピストンロッド６６をホルダー６０に連結した構成とすることができる。
【００２８】
上記した第１ディスク２１の第１対向面２２と第１球状転動体４０、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０、第２球状転動体５０と第２ディスク３１の第２対向面３２は、夫々摩擦接触している。たとえば、これら対向面２２，３２、球状転動体４０，５０は、鋼などの金属、硬質ゴム、硬質樹脂などから作成することが好適である。無段変速機１０の効率を高めるには、対向面２２，３２と球状転動体４０，５０の滑りを低減することが望まれる。
【００２９】
上述の無段変速機１０について、図１乃至図３を用いてその動作原理を説明する。駆動源１２を作動させて、第１軸２０が図中矢印２Ａ方向に回転すると、第１ディスク２１も第１軸２０と共に回転する。第１球状転動体４０は、第１対向面２２に摩擦接触しており、ホルダー６０によって保持されているから、第１ディスク２１の回転によって図中矢印４Ａ方向に転動する。第１球状転動体４０と摩擦接触している第２球状転動体５０は、第１球状転動体４０の転動によって、図中矢印５Ａ方向に転動する。
【００３０】
そして、第２ディスク３１は、第２対向面３２が第２球状転動体５０と摩擦接触しているから、第２球状転動体５０の矢印５Ａ方向の転動によって、図中矢印３Ａ方向に回転し、第２軸３０が第１軸２０とは逆向きに回転することになる。
【００３１】
ここで、ホルダー移動手段６４を作動させると、第１軸２０と第２軸３０の変速比を変えることができる。変速比は、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０の直径が同じである場合、図２に示す第１軸２０から直径線Ｌまでの距離Ｓ１を、第２軸３０から直径線Ｌまでの距離Ｓ２で割った値（Ｓ１／Ｓ２）で表わすことができる。変速比が大きいほど、第１軸２０に対する第２軸３０の回転数は大きくなるが第２軸３０のトルクは小さくなり、また、変速比が小さいほど、第１軸に対する第２軸３０の回転数は小さくなるが第２軸３０のトルクは大きくなる。
【００３２】
変速比について、図２では、第１軸２０から直径線Ｌまでの距離Ｓ１と、第２軸３０から直径線Ｌまでの距離Ｓ２を１：１としている。従って、第１軸２０と第２軸３０の変速比（Ｓ１／Ｓ２）は１である。
【００３３】
一方、ホルダー移動手段６４を縮めて、図４に示すように、第１軸２０から直径線Ｌまでの距離Ｓ１を、第２軸３０から直径線Ｌまでの距離Ｓ２よりも大きくすると、変速比（Ｓ１／Ｓ２）は１よりも大きくなる。
【００３４】
逆に、ホルダー移動手段６４を伸ばして、図５に示すように、第１軸２０から直径線Ｌまでの距離Ｓ１を、第２軸３０から直径線Ｌまでの距離Ｓ２よりも小さくすると、変速比（Ｓ１／Ｓ２）は１よりも小さくなる。
【００３５】
上記のように、本発明の無段変速機１０によれば、ホルダー移動手段６４によって第１球状転動体４０と第２球状転動体５０の位置を第１軸２０と第２軸３０との間で移動させることにより、第１軸２０の回転を所望の変速比で第２軸３０に伝達することができる。
【００３６】
なお、図６に示すように、第１軸２０の回転中心と直径線Ｌが一致するようにホルダー移動手段６４を伸縮させることにより、第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、図中矢印４Ｂ及び５Ｂで示すように、第１軸２０及び第２軸３０と直交する面内で回転する。この結果、第１軸２０の回転は、第２軸３０に伝達されないニュートラル状態となる。
【００３７】
また、図７に示すように、第２軸３０の回転中心と直径線Ｌが一致するようにホルダー移動手段６４を伸縮させることにより、第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、図中矢印４Ａ及び５Ａに回転するが、第２軸３０に直径線Ｌが一致するため、第２球状転動体５０から第２軸３０には回転は伝達されず、第１軸２０の回転は、第２軸３０に伝達されないニュートラル状態となる。このとき、第１ディスク２１と第１球状転動体４０、第２球状転動体５０及び第２ディスク３１との間に滑りが発生しなければ、第２球状転動体５０は、矢印５Ａ方向に回転することなく静止し、同様に第１球状転動体４０も矢印４Ａ方向に回転することなく静止する。そして、第１ディスク２１及び第１軸２０も矢印２Ａ方向への回転が阻止されるから、駆動源１２はロック状態とすることができる。
【００３８】
なお、上記図６及び図７で示すように、ニュートラル状態では、第１軸２０から第２軸３０への動力伝達は遮断されるが、第１球状転動体４０又は第２球状転動体５０は、第１ディスク２１又は第２ディスク３１に従動して回転してしまう。その結果、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０は摩擦接触によって摩耗してしまう虞がある。
【００３９】
そこで、上記のような場合にニュートラル状態とするために、図６及び図７に示すように、第１ディスク２１や第２ディスク３１の回転中心に、球状転動体４０，５０を転動自在とするベアリングの如き空転手段２９，３９を設ける構成を例示できる。この場合、第１球状転動体４０が第１ディスク２１の空転手段２９上に移動したときに、第１ディスク２１の回転が第１球状転動体４０に伝達されず、また、第２球状転動体５０が第２ディスク３１の空転手段３９上に移動したときに、第２球状転動体５０の回転が第２ディスク３１に伝達されないニュートラル状態（又は停止状態）を実現できる。
【００４０】
なお、空転手段３９について、第２軸３０を中心とし、第２ディスク３１の面内のみで回転を許容する構成とすることにより、図７の状態において、第２ディスク３１を空転させることができる。そして、このとき、第１ディスク２１と第１球状転動体４０、第２球状転動体５０及び空転手段３９との間に滑りが発生しなければ、第２球状転動体５０は、矢印５Ａ方向に回転することなく静止し、同様に第１球状転動体４０も矢印４Ａ方向に回転することなく静止する。そして、第１ディスク２１及び第１軸２０も矢印２Ａ方向への回転が阻止されるから、駆動源１２はロック状態とすることができる。
【００４１】
図８及び図９は、第１軸２０と第２軸３０を同方向に回転させる例である。図８及び図９に示すように、直径線Ｌが、第１軸２０と第２軸３０との間にない場合には、図中矢印３Ｂで示すように、第２軸３０は、第１軸２０の回転方向と同じ方向に回転する。
【００４２】
上記を組み合わせることにより、本発明の無段変速機１０によれば、第１軸２０から第２軸３０への変速比を変えることができることは勿論、第１軸２０に対する第２軸３０の回転方向も制御することができる。
【００４３】
なお、上記第１実施形態では、球状転動体は、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０の２つであるが、３つ以上とすることもできる。この場合、球状転動体の数が偶数であれば、第１軸２０と第２軸３０との回転方向は上記と同じである。一方、球状転動体の数が奇数であれば、第１軸２０と第２軸３０との回転方向は上記とは逆になる。
【００４４】
また、上記第１実施形態では、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０の直径は同じであるが、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０の直径を変えても構わない。
【００４５】
さらに、上記第１実施形態では、第１ディスク２１の第１対向面２２と、第２ディスク３１の第２対向面３２は、夫々平面であるが、一方を凹円錐形状や椀状などの凹形状、他方を凹形状と対応した凸形状とすることもできる。この場合、対向面２２，３２と球状転動体４０，５０、或いは、球状転動体４０，５０どうしの摩擦接触が低下しないように第１対向面２２と第２対向面３２の間隔を調整する必要がある。
【００４６】
上記の無段変速機１０によれば、球状転動体４０，５０のディスク２１，３１への接触位置を調整するだけで、第１軸２０から第２軸３０へ伝達される動力の変速比や回転方向を自在に変化させ、さらには動力を伝達しないニュートラルとすることもできる。
【００４７】
また、無段変速機１０は、ディスク２１，３１と球状転動体４０，５０、球状転動体を保持するホルダー６０及びホルダー移動手段６４により構成することができるから、従来の無段変速機に比べて構成が簡便であり、また、メンテナンス性にもすぐれる。
【００４８】
さらに、出力側に制動効果を生じさせたい場合に、ホルダー６０を移動させて変速比を調整することで、無段変速機１０をブレーキとして使用することもできる。そして、このとき第１軸２０に作用するエネルギーを駆動源１２に戻すことにより、回生エネルギーとして利用することもできる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、第１ディスク２１と第２ディスク３１の間にこれらと摩擦接触するよう配置された第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０が摩擦接触によって第１ディスク２１と第２ディスク３１を動力伝達可能に連繋することで、第１軸２０の回転を第２軸３０に伝達している。一方、第２実施形態では、第１軸２０の回転を凹凸の噛み合いによって第２軸３０に回転するものである。なお、第２実施形態において、特に記載のない場合には第１実施形態と同じ符号は同じ部材を付して、その説明を省略する。
【００５０】
図１０は、本発明の第２実施形態に係る無段変速機１０の断面図である。図に示すように、第１ディスク２１の第１対向面２２と第１球状転動体４０、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０、第２球状転動体５０と第２ディスク３１の第２対向面３２には夫々複数の凹凸が形成されており、これら凹凸が互いに噛み合う形状となっている。なお、以下の説明に凹凸は、凹を凸、凸を凹とすることができることは勿論である。
【００５１】
より詳細には、図１０及び図１１に示すように、第１ディスク２１の第１対向面２２には、凸を複数形成した第１係合部２４が形成されている。第１係合部２４は、図１０に示すように、第１軸２０の回転中心を中心として、すべての凸が等間隔となるように形成されている。図示の実施形態では、第１軸２０の回転中心と一致する位置に形成された凸に対して、６０°千鳥となるように他の凸が形成されている。
【００５２】
また、第２ディスク３１の第２対向面３２は、図１１に示すように、凹を複数形成した第２係合部３４が形成されている。第２係合部３４は、第２軸３０の回転中心を中心として、すべての凹が等間隔となるように形成されている。図示の実施形態では、第２軸３０の回転中心と一致する位置に形成された凹に対して、６０°千鳥となるように他の凹が形成されている。
【００５３】
第１球状転動体４０には、第１係合部２４と噛合する第１噛合部４４が形成されている。第１噛合部４４は、第１係合部２４である凸と噛合可能な凹であり、第１係合部２４の凸と同じ間隔で略等間隔に第１球状転動体４０の表面に形成されている。なお、略等間隔としたのは、第１噛合部４４は、第１球状転動体４０の表面に等間隔で形成されることが理想であるが、幾何学的に等間隔に形成することは不可能である。このため、第１係合部２４とこれに噛合する第１噛合部４４について、たとえば、凸の先端及び／又は凹の内面を面取りしたり、凹の直径を凸の直径よりも大きく形成して、遊びを持たせた構成とすることが望ましい。
【００５４】
第２球状転動体５０には、第２ディスク３１の第２係合部３４と噛合すると共に、第１噛合部４４と噛合する第２噛合部５４が形成されている。第２噛合部５４は、第２係合部３４である凹と、第１噛合部４４である凹に噛合可能な凸であり、第２係合部３４、第１噛合部４４と同じ間隔で略等間隔に第２球状転動体５０の表面に形成されている。なお、第２噛合部５４についても、第１噛合部４４と同様、幾何学的に等間隔に形成することは不可能である。このため、上記と同様に、凸の先端及び／又は凹の内面を面取りしたり、凸の直径を凹の直径よりも小さく形成して、遊びを持たせた構成とすることが望ましい。
【００５５】
上記した第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、ホルダー６０に収容される。ホルダー６０の内部にはスラストベアリングの如きベアリング６１と、球状転動体４０，５０を転動自在に保持する皿状受部６２，６２を具え、第１球状転動体４０と第２球状転動体５０は、第１噛合部４４と第２噛合部５４が互いに噛み合った状態で転動自在に収容される。ホルダー６０は、第１実施形態と同様にホルダー移動手段６４により第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０を第１軸２０と第２軸３０を含む平面内で移動可能としている。
【００５６】
上記構成の無段変速機１０の動作原理は、上記した第１実施形態の無段変速機と同様であり、第１実施形態が摩擦接触によって動力伝達を行なっているのに対し、第２実施形態は、係合部２４，３４と噛合部４４，５４の噛み合いによって、動力が伝達される点が異なる。
【００５７】
すなわち、駆動源１２を作動させて、第１軸２０及び第１ディスク２１を回転させると、第１球状転動体４０は、第１噛合部４４が第１ディスク２１の第１係合部２４と順次噛み合いながら回転する。回転方向は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００５８】
第２球状転動体５０は、第１球状転動体４０の回転に伴い、第２噛合部５４が第１噛合部４４と噛み合いながら移動することによって回転する。そして、その回転は、第２噛合部５４と噛合する第２係合部３４を移動させることで、第２ディスク３１及びこれに連繋された第２軸３０を回転させる。
【００５９】
ホルダー移動手段６４によってホルダー６０の位置を移動させることにより、回転方向を変えたり、変速比を無段階で調整することができ、また、第１軸２０や第２軸３０の回転中心と第１球状転動体４０又は第２球状転動体５０の回転中心を一致させることにより、第１軸２０の回転が第２軸３０に伝達されないニュートラル状態とすることができる。
【００６０】
第２実施形態は、凹と凸の噛み合いによって動力伝達しているから、ディスク２１，３１及び球状転動体４０，５０間にすべりは発生しないから、第１軸２０の回転をロスなく正確に第２軸３０に伝達することができる。
【００６１】
図１２及び図１３は、係合部２４，３４及び／又は噛合部４４，５４どうしの噛み合いを保証するために、係合部２４，３４を揺動可能とした構成を示している。より詳細には、図１２は、第１ディスク２１に設けられた凸側の第１係合部２４の実施形態を示す拡大図、図１３は、第２ディスク３１に設けられた凹側の第２係合部の実施形態を示す拡大図である。
【００６２】
図１２は、第１ディスク２１の拡大図であって、第１ディスク２１には、複数の第１挿入孔２１０が貫通開設されており、各第１挿入孔２１０には、第１係合ピン２５０が配置されている。第１挿入孔２１０は、第１係合ピン２５０の揺動を許容すべく、第１対向面２２側の開口が拡径している。
【００６３】
第１係合ピン２５０は、先端に第１膨出部２５１を有し、第１膨出部２５１から第１対向面２２に向けて延びる第１ピン部材２５２を有する。第１ピン部材２５２には、次に説明する第１保持部材２６０の第１装着孔２６１に嵌まる第１挿入部２５３と、Ｃリング等の第１抜止め手段２５５の嵌まる第１溝２５４が形成されている。
【００６４】
第１ディスク２１の第１対向面２２の裏面側には、ゴム等の弾性を有する板状の第１保持部材２６０が配置されている。第１保持部材２６０には、第１ディスク２１の第１挿入孔２１０に連通し、第１ピン部材２５２の第１挿入部２５３が嵌まる第１装着孔２６１が複数形成されている。
【００６５】
第１係合ピン２５０は、第１挿入部２５３を第１装着孔２６１に挿入し、第１溝２５４にＣリング等の第１抜止め手段２５５を装着することで第１ディスク２１に取り付けられる。ここで、前述のとおり、第１保持部材２６０は、ゴム等の弾性部材から構成されているから、第１係合ピン２５０（第１係合部２４の凸）は第１ディスク２１に対して揺動可能となる。
【００６６】
上記構成の第１ディスク２１と凹となる第１噛合部４４を有する第１球状転動体４０は、図１２に示すように、第１噛合部４４が第１係合ピン２５０と対向したときに、第１噛合部４４が、第１係合ピン２５０に対して位置ずれしていたとしても、第１保持部材２６０の弾性力によって第１係合ピン２５０が揺動する結果、第１噛合部４４と第１係合ピン２５０（第１係合部２４）の噛み合いは保証され、動力伝達可能となる。
【００６７】
図１３は、第２ディスク３１の拡大図であって、第２ディスク３１には、複数の第２挿入孔３１０が貫通開設されており、各第２挿入孔３１０には、第２係合ピン３５０が配置されている。第２挿入孔３１０は、第２係合ピン３５０の揺動を許容すべく、第２対向面３２側の開口が拡径している。
【００６８】
第２係合ピン３５０は、先端に第２球状転動体５０の第２係合部３４が嵌まる第２凹部３５１が形成されており、第２凹部３５１から第２対向面３２に向けて延びる第２ピン部材３５２を有する。第２ピン部材３５２には、次に説明する第２保持部材３６０の第２装着孔３６１に嵌まる第２挿入部３５３と、Ｃリング等の第２抜止め手段３５５の嵌まる第２溝３５４が形成されている。
【００６９】
第２ディスク３１の第２対向面３２の裏面側には、ゴム等の弾性を有する板状の第２保持部材３６０が配置されている。第２保持部材３６０には、第２ディスク３１の第２挿入孔３１０に連通し、第２ピン部材３５２の第２挿入部３５３が嵌まる第２装着孔３６１が複数形成されている。
【００７０】
第２係合ピン３５０は、第２挿入部３５３を第２装着孔３６１に挿入し、第２溝３５４にＣリング等の第２抜止め手段３５５を装着することで第２ディスク３１に取り付けられる。ここで、前述のとおり、第２保持部材３６０は、ゴム等の弾性部材から構成されているから、第２係合ピン３５０（第２係合部３４の凹）は第２ディスク３１に対して揺動可能となる。
【００７１】
上記構成の第２ディスク３１と凸となる第２噛合部５４を有する第２球状転動体５０は、図１３に示すように、第２噛合部５４が第２係合ピン３５０と対向したときに、第２噛合部５４が、第２凹部３５１に対して位置ずれしていたとしても、第２保持部材３６０の弾性力によって第２係合ピン３５０が揺動する結果、第２係合ピン３５０と第２凹部３５１（第２係合部３４）の噛み合いは保証され、動力伝達可能となる。
【００７２】
上記のように、第１係合部２４及び／又は第２係合部３４を揺動可能な構成とすることで、たとえ、第１球状転動体４０や第２球状転動体５０に幾何学的に等間隔に噛合部４４，５４を形成できない場合であっても、係合部２４，３４と噛合部４４，５４を上手く噛み合わせることができる。
【００７３】
＜第３実施形態＞
上記第１実施形態及び第２実施形態では、第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は何れも球体としているが、第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、第１ディスク２１、他方の球状転動体４０又は５０、第２ディスク３１との当接面のみを球状形状としたものである。なお、第３実施形態において、特に記載のない場合には第１実施形態、第２実施形態と同じ符号は同じ部材を付して、その説明を省略する。
【００７４】
図１４及び図１５（図１５は第１球状体４０の断面図である）に示すように、第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、球体形状ではなく、中央が球状形状に拡幅し、端面が平坦な樽型形状としている。
【００７５】
第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、外周側から断面略扇形に縮径する内面を有し、その中心にベアリング７０，７０ａが配備されている。ベアリング７０，７０ａとして、自動調心玉軸受を例示できる。そして、ベアリング７０，７０ａの内輪には支持軸７１，７１ａが回動自在に配備され、支持軸７１，７１ａの両端は、垂直軸７２，７２と７２ａ，７２ａに夫々連繋されて略Ｈ字状となっている。垂直軸７２，７２と７２ａ，７２ａの各端部は、第１球状転動体４０、第２球状転動体５０を上下に挟むように支持プレート７４，７４ａによって連繋されている。また、垂直軸７２，７２ａには、球状転動体４０，５０との端面と対向する位置に転動自在なローラー７３，７３ａを装着している。ローラー７３，７３ａは、球状転動体４０，５０の端面と当接して、球状転動体４０，５０の回転に伴って転動し、球状転動体４０，５０の回転ぶれを抑える
【００７６】
支持プレート７４，７４ａは、コ字状のホルダー６０に揺動可能に支持（７５，７５ａ）される。ホルダー６０は、略二等辺三角形形状のホルダープレート６８，６８と、ホルダープレート６８，６８を連結する縦プレート６９を有し、縦プレート６９がホルダー移動手段６４のピストンロッド６６に連繋されている。
【００７７】
より詳細には、ホルダープレート６８，６８は、等角の２角部分に支持プレート７４，７４ａを、夫々第１球状転動体４０と第２球状転動体５０が当接した状態を維持するよう軸支している。また、ホルダープレート６８，６８は、残る１角部分が縦プレート６９により連結されている。
【００７８】
上記のように支持された第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、互いに当接した状態を維持したまま、支持軸７１，７１ａに対して転動可能、また、ホルダープレート６８，６８によって支持軸７１，７１ａが、支持軸７１，７１ａを含む面内で揺動可能である。従って、第１実施形態と同様、第１ディスク２１が回転することで、その回転は、第１球状転動体４０、第２球状転動体５０に伝達され、さらに、第２ディスク３１に伝達される。また、ホルダー移動手段６４の伸縮によって移動するピストンロッド６６によって、第１実施形態と同様に、第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、第１ディスク２１、第２ディスク３１との当接位置を変えることで、第１ディスク２１と第２ディスク３１は、回転数の比を無段に変速でき、その回転方向を可変とすることができる。
【００７９】
図１４は、支持軸７１，７１ａが平行な状態である。たとえば、この状態を第１実施形態の図２に相当する状態とすると、ここから、ホルダー移動手段６４を縮小し、図１６中矢印で示すようにホルダー６０が引き戻すと、支持軸７１，７１ａの先端側が接近するよう揺動し、第１ディスク２１及び第２ディスク３１への当接位置を変え、上記した図４、図６及び図８の状態に相当する、図１６及び図１７の状態に至る。これにより、第１ディスク２１から第２ディスク３１に伝達される回転数の比を無段に変えて動力伝達する。
【００８０】
一方、図１４の状態からホルダー移動手段６４を伸長させ、図中矢印で示すようにホルダー６０を押し出すと、第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、第１ディスク２１、第２ディスク３１との当接位置を変えながら回転しつつ、上記した図５、図７及び図９の状態に相当する、図１８の状態に至る。これにより、第１ディスク２１から第２ディスク３１に伝達される回転数の比を無段に変えて動力伝達する。
【００８１】
上記のように、第１球状転動体４０及び第２球状転動体５０は、球体ではなく、ベアリング７０，７０ａや支持軸７１，７１ａを介してホルダー６０に支持した構成であっても、第１実施形態と同様の動力伝達を行なうことができる。
【００８２】
上記説明は、本発明を説明するためのものであって、請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  無段変速機
２０  第１軸
２１  第１ディスク
２２  第１対向面
２４  第１係合部
３０  第２軸
３１  第２ディスク
３２  第２対向面
３４  第２係合部
４０  第１球状転動体
４４  第１噛合部
５０  第２球状転動体
５４  第２係合部
６０  ホルダー
６１  ベアリング
６４  ホルダー移動手段
【図１】
2016178423.tif 000003
【図２】
2016178423.tif 000004
【図３】
2016178423.tif 000005
【図４】
2016178423.tif 000006
【図５】
2016178423.tif 000007
【図６】
2016178423.tif 000008
【図７】
2016178423.tif 000009
【図８】
2016178423.tif 000010
【図９】
2016178423.tif 000011
【図１０】
2016178423.tif 000012
【図１１】
2016178423.tif 000013
【図１２】
2016178423.tif 000014
【図１３】
2016178423.tif 000015
【図１４】
2016178423.tif 000016
【図１５】
2016178423.tif 000017
【図１６】
2016178423.tif 000018
【図１７】
2016178423.tif 000019
【図１８】
2016178423.tif 000020
【国際調査報告】
2016178423.tif 000021
2016178423.tif 000022
2016178423.tif 000023
2016178423.tif 000024