(57)【要約】【課題】  スピンロスが防止されると共に、太陽部材との接触面圧を下げ寿命を延長でき、また、リング部材との接触面圧を高めてスリップが生じない、姿勢の安定した遊星部材を有する摩擦式無段変速機を提供する。【解決手段】  摩擦式無段変速機１０は、ハウジング２１と、ハウジング２１に対して回転自在に設けられ、円錐形状の外周面１１ｂを有する入力軸１１と、入力軸１１と同心に、且つ相対回転可能に設けられ、軸方向に移動可能な出力リング１３と、入力軸１１と出力リング１３との間に配置され、入力軸１１の外周面１１ｂと出力リング１３の内周面とで転接可能な複数の中間ローラ１２と、を備え、各中間ローラ１２は、その軸方向中央部に設けられて出力リング１３に内接する窪み部３６ｄと、窪み部３６ｄの軸方向両側に設けられて入力軸１１の外周面１１ｂに外接し、入力軸１１の外周面１１ｂの円錐中心と一致する円錐中心を持った２つの円錐面３６ａ，３６ｂとを有する。【選択図】  図１
2006266297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに対して回転自在に設けられ、円錐形状の外周面を有する入力軸と、該入力軸と同心に、前記入力軸に対して相対回転可能に設けられ、軸方向に移動可能な出力リングと、前記入力軸と前記出力リングとの間に配置され、前記入力軸の外周面と前記出力リングの内周面とで転接可能な複数の中間ローラと、を備え、
前記各中間ローラは、その軸方向中央部に設けられて前記出力リングに内接する窪み部と、該窪み部の軸方向両側に設けられて前記入力軸の外周面に外接し、前記入力軸の外周面の円錐中心と一致する円錐中心を持った２つの円錐面とを有することを特徴とする摩擦式無段変速機。
【請求項２】
前記各中間ローラは、前記出力リングに内接する前記窪み部の接触母線が前記入力軸の中心軸と平行となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項３】
前記出力リングを軸方向に移動させるリング駆動装置をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦式無段変速機に関し、より詳細には、産業上の変速装置として用いられ、特に、自動車や二輪車等の車両に用いられる摩擦式無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の摩擦式無段変速機として、遊星型のものが知られており、遊星三要素のうち、キャリアを軸方向に移動させ、遊星部材としてのダブルコーンと太陽部材及びリング部材との接触点を変化させることで、接触点の回転半径を変化し、変速比を無段階に変速させている（例えば、特許文献１〜４参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の摩擦式無段変速機１００では、図５に示されるように、入力軸１０１と出力軸１０２が同心状に配置され、２つの円錐が背面合わせされたダブルコーン１０３が、キャリア１０４によって出力軸１０２の軸方向に移動自在に支持される。ダブルコーン１０３の２つの円錐面には、入力軸１０１に設けられたリング部材１０５と、出力軸１０２に設けられた太陽部材１０６とが、円錐面の斜面に合わせて形成された斜面を持って、圧接されている。ダブルコーン１０３において、リング部材１０５との接触母線と、太陽部材１０６との接触母線とは互いに平行であり、入出力軸１０１，１０２に対して僅かに傾斜している。
【０００４】
そして、キャリア１０４を軸方向に移動すると、ダブルコーン１０３がリング部材１０５と太陽部材１０６との接触点を保ちつつ、自身の支持軸上を軸方向に若干移動しながら、リング部材１０５と太陽部材１０６との接触点を変化させていく。この結果、各接触点での接触半径が変化し、出力軸１０２の回転を変速させている。
【特許文献１】実開平６−８０９４４号公報
【特許文献２】実開平３−７５６６号公報
【特許文献３】実開平３−５５９４８号公報
【特許文献４】特開平２−１９５０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の摩擦式無段変速機１００は、ダブルコーン１０３において、リング部材１０５との接触母線と、太陽部材１０６との接触母線とは、入出力軸１０１，１０２に対して僅かに傾斜しているが、各接触母線の円錐中心は一致しておらず、どちらの接触点においてもスピンロスが発生する。
【０００６】
また、遊星型の摩擦式無段変速機では、遊星部材と太陽部材とは凸凸で接触するため、接触面圧が高くなり、製品寿命の低下を招く虞がある。一方、遊星部材とリング部材とは凹凸で接触するため、接触面圧が低くなり、油膜の摩擦係数が下がりスリップする虞がある。従って、このような摩擦式無段変速機では、太陽部材側の接触部分を長く、リング部材側の接触部分を短くすることが望まれる。
【０００７】
しかしながら、図５の摩擦式無段変速機１００は、ダブルコーン１０３が移動するため、太陽部材１０６との接触点も移動する。このため、接触長を稼ぐためには移動量も考慮した長さが必要になって、太陽部材１０６の円錐面も大きく延長しなければならず装置の大型化を招く上、スピンロスがますます高くなってしまう。このため、太陽部材１０６及びリング部材１０５とも接触長さは短くしており、上記問題と共に、ダブルコーン１０３がスキューしやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スピンロスが防止されると共に、太陽部材との接触面圧を下げて寿命を延長でき、また、リング部材との接触面圧を高めてスリップが生じない、姿勢の安定した遊星部材を有する摩擦式無段変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  ハウジングと、該ハウジングに対して回転自在に設けられ、円錐形状の外周面を有する入力軸と、該入力軸と同心に、前記入力軸に対して相対回転可能に設けられ、軸方向に移動可能な出力リングと、前記入力軸と前記出力リングとの間に配置され、前記入力軸の外周面と前記出力リングの内周面とで転接可能な複数の中間ローラと、を備え、
前記各中間ローラは、その軸方向中央部に設けられて前記出力リングに内接する窪み部と、該窪み部の軸方向両側に設けられて前記入力軸の外周面に外接し、前記入力軸の外周面の円錐中心と一致する円錐中心を持った２つの円錐面とを有することを特徴とする摩擦式無段変速機。
（２）  前記各中間ローラは、前記出力リングに内接する前記窪み部の接触母線が前記入力軸の中心軸と平行となるように配置されることを特徴とする（１）に記載の摩擦式無段変速機。
（３）  前記出力リングを軸方向に移動させるリング駆動装置をさらに有することを特徴とする（１）または（２）に記載の摩擦式無段変速機。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の摩擦式無段変速機によれば、各中間ローラは、その軸方向中央部に設けられて出力リングに内接する窪み部と、窪み部の軸方向両側に設けられて入力軸の外周面に外接し、入力軸の外周面の円錐中心と一致する円錐中心を持った２つの円錐面とを有するので、スピンロスがなく、また、入力軸との十分な接触長を稼げるため入力軸との接触面圧を下げることができ、寿命を延長できる。また、中間ローラは３点で支持されているので、姿勢を安定させることができる。
さらに、各中間ローラは、出力リングに内接する窪み部の接触母線が入力軸の中心軸と平行となり、出力リングと点接触させているので、出力リングとの接触面圧が十分に高められ、スリップすることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る摩擦式無段変速機について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る摩擦式無段変速機を示す、図２のI-I線に沿った断面図であり、図２は、摩擦式無段変速機を示す図１のII-II線に沿った断面図であり、図３は、摩擦式無段変速機の図２のIII-III線に沿った断面図であり、図４は、摩擦式無段変速機が減速を行う状態を示す断面図である。
【００１３】
摩擦式無段変速機１０は、太陽部材である入力軸１１、遊星部材である複数の中間ローラ１２、リング部材である出力リング１３、リング駆動装置１４が組み込まれた本体ユニット１５と、出力軸１６を回転可能に支持する出力軸ユニット１７とを備える。
【００１４】
本体ユニット１５は、段付き円筒状のハウジング本体１８と、ハウジング本体１８の大径側基端開口部に取り付けられたカバー部材１９を備え、出力軸ユニット１７は、ハウジング本体１８と反対側のカバー部材１９の開口部を塞ぐ出力軸ハウジング２０を備えており、ハウジング本体１８、カバー部材１９、及び、出力軸ハウジング２０とで摩擦ローラ式変速機１０のハウジング２１を構成する。
【００１５】
ハウジング本体１８、カバー部材１９、及び出力軸ハウジング２０は、それぞれ鋼或いはアルミニウム合金製からなり、ハウジング本体１８とカバー部材１９、及び、カバー部材１９と出力軸ハウジング２０はそれぞれ、複数のボルト（図示せず）によって互いに固定される。
【００１６】
そして、このハウジング２１内には、入力軸１１が、ハウジング本体１８の略中央部に形成された通孔１８ａを通じて挿入されており、通孔１８ａ内に設けられたスラスト玉軸受２２を介して回転自在に支持される。また、入力軸１１は、スラスト玉軸受２２の固定輪２２ａの側面と当接する予圧バネ２３により、適当な押し付け力で軸方向に付勢されており、入力軸１１と中間ローラ１２との接触面に圧接力を付与している。さらに、入力軸１１の外周面とハウジング本体１８との間には、オイルシール２４が設けられており、ハウジング２１内を外部から密封する。
【００１７】
入力軸１１の先端部１１ａは、先端に向かって縮径する円錐台状に形成されており、先端部１１ａの外周面は円錐面１１ｂを構成する。一方、入力軸１１の外端部（図１の右端部）には、図示しない電動モータの回転軸を構成する駆動軸が一体回転可能に設けられている。
【００１８】
また、出力リング１３は、カバー部材１９内に配置されたリング駆動装置１４を介して、軸方向に移動可能にカバー部材１９の内側に収容されている。出力リング１３は、段付き円筒状に形成されており、小径側内周面には、ボールスプラインや角形スプライン等の雌スプライン部１３ａが形成されると共に、大径側内周面の先端には、中間ローラ１２との接触部１３ｂが設けられている。接触部１３ｂは、中間ローラとの接触面を極力小さくするように断面楕円形状に形成される。
【００１９】
本実施形態のリング駆動装置１４は、変速用モータ５０、ウォームギア、ボールねじを備えて構成される。ウォームギアを構成するウォーム軸２５は、ハウジング２１の外部に設けられた変速モータ５０と連結されており、変速モータ５０と共に一体回転する。ウォーム軸２５と噛み合うウォームホイール２６は、ボールねじを構成するボールナット２７の外周面に形成されており、ボールナット２７は、両端に配置された一対の転がり軸受２８，２９によりカバー部材１９に回転可能に支持されている。また、ボールナット２７の内周面とボールねじを構成するねじ軸３０の外周面とには、それぞれ螺旋状の溝２７ａ，３０ａが形成されており、これら螺旋状の溝２７ａ，３０ａ間には、３列のボール３１が配置される。ねじ軸３０の内周面には、出力軸ハウジング２０の外周面に固定された回り止めピン３２の頭部を軸方向に相対移動自在に収容する軸方向溝３０ｂが一端開口まで形成されている。さらに、ねじ軸３０の他端側内周面と出力リング１３の小径側外周面との間には、止め輪３３，３４によって軸方向に固定された転がり軸受３５が配置されている。これにより、出力リング１３は、ねじ軸３０と共に軸方向に移動自在であると共に、ねじ軸３０に対して相対回転可能に支持される。
【００２０】
従って、変速用モータ５０の駆動によりウォーム軸２５が回転すると、ウォームホイール２６が形成されたボールナット２７が回転し、ボールナット２７の回転をボール３１を介してねじ軸３０の軸方向移動に変換する。これにより、転がり軸受３５を介してねじ軸３０に支持された出力リング１３が軸方向に移動する。そして、変速用モータ５０の駆動を停止すると、ウォームギアによって出力リング１３は所望の位置に維持される。
【００２１】
また、入力軸１１の先端部１１ａと出力リング１３との間には、周方向に３等配となる位置近傍に３つの中間ローラ１２が配置されている。各中間ローラ１２は、ローラ本体３６と、ローラ本体３６の軸方向両端面に一体に形成された一対の枢軸３７，３８とを備えており、一対の枢軸３７，３８をハウジング本体１８に形成された支持孔１８ｂと、ハウジング本体１８に固定されたキャップ３９に設けられた支持孔３９ａに、ラジアルニードル軸受４０，４１を介して回転可能に支持される。  
【００２２】
ローラ本体３６は、軸方向両端部に入力軸１１の先端部１１ａの円錐面１１ｂに外接し、単一の円錐形状によって構成される一対の円錐面３６ａ，３６ｂと、軸方向中央部に設けられて出力リング１３の接触部１３ｂに内接する円錐面３６ｃを持った窪み部３６ｄを有する。
【００２３】
中間ローラ１２の一対の円錐面３６ａ，３６ｂの円錐中心は、入力軸１１の先端部１１aの円錐面１１ｂの円錐中心と一致するように配置されており、また、出力リング１３の大径側内周面の接触部１３ｂに内接する窪み部３６ｄの円錐面３６ｃの接触母線は、入力軸１１及び出力軸１６の中心軸と平行となるように設定される。従って、出力リング１３がリング駆動装置１４による軸方向駆動に伴って、出力リング１３の大径側内周面は、中間ローラの窪み部の外周面と常に一定の圧接力で軸方向に移動する。
なお、出力リング１３と中間ローラ１２は、焼きばめによって圧接力を発生させている。
【００２４】
なお、中間ローラ１２の一方の枢軸３７を支持するキャップ３９は、図２及び図３に示されるように、周方向に隣接する中間ローラ１２間にそれぞれ設けられた３本の段付きボルト４２をキャップ３９及びハウジング本体１８と印籠嵌合させて、ハウジング本体１８に螺合させることで、ハウジング本体１８に対して軸方向及び円周方向に位置決めされる。
【００２５】
一方、出力軸ユニット１７においては、出力軸１６が、出力軸ハウジング２０に設けられた通孔２０ａに、一対の深溝型の玉軸受４３，４４を介して回転自在に支持されている。また、出力軸１６の先端には、出力リング１３の雌スプライン部１３ａとスプライン嵌合する雄スプライン部１６ａが形成されており、出力リング１３と一体回転する。
【００２６】
以上に述べた様に構成された本発明の摩擦式無段変速機の場合、電動モータの駆動軸（図示せず）と共に回転する入力軸１１の回転は、この入力軸１１の先端部１１ａの円錐面１１ｂと、中間ローラ１２の一対の円錐面３６ａ，３６ｂとの当接により、各ローラ１２に伝わる。更に、これら中間ローラ１２の回転は、これらローラ１２の円錐面３６ｃと出力リング１３の大径側内周面の接触部１３ｂとの当接により、出力リング１３に伝わる。そして、この出力リング１３とスプライン結合した出力軸１６が、入力軸１１とは逆方向に回転駆動される。
【００２７】
そして、入力軸１１と出力軸１６の回転速度比（変速比）を変える場合で、先ず入力軸１１と出力軸１６との間で増速を行う場合には、図１に示すように、変速用モータ５０を駆動し、出力リング１３の接触部１３ｂが中間ローラ１２の窪み部３６ｄの円錐面３６ｃの大径側で当接する。一方、入力軸１１と出力軸１６との間で減速を行う場合には、図４に示すように、変速モータ５０を駆動して、出力リング１３の接触部１３ｂが円錐面３６ｃの小径側で当接する。
【００２８】
ここで、中間ローラ１２の入力軸１１との接触点は、出力リング１３との接触点を挟むようにして、中間ローラ１２の軸方向両端側に位置するため、中間ローラ１２は倒れなく安定して支持される。また、凸凸で接触する入力軸１１と中間ローラ１２は、接触位置を離れた2点に配置することができ、接触面圧を下げることができる。さらに、中間ローラ１２と出力リング１３は凹凸で接触するため、接触面圧が過度に高くなることがなく、また、出力リング１３の接触部１３ｂは、点接触するように極力小さな接触楕円形状に形成されているので、スリップを軽減できる。
【００２９】
従って、本実施形態の摩擦式無段変速機１０によれば、各中間ローラ１２は、その軸方向中央部に設けられて出力リング１３に内接する窪み部３６ｄと、窪み部３６ｄの軸方向両側に設けられて入力軸１１の外周面１１ｂに外接し、入力軸１１の外周面１１ｂの円錐中心と一致する円錐中心を持った２つの円錐面３６ａ，３６ｂとを有するので、スピンロスがなく、また、入力軸１１と十分な接触長を稼げるため入力軸１１との接触面圧を下げることができ、寿命を延長できる。また、中間ローラ１２は３点で支持されているので、姿勢を安定させることができる。
さらに、窪み部３６ｄは、出力リング１３が内接する母線が入力軸１１の中心軸と平行となり、出力リング１３が窪み部３６ｄと点接触を保ちながら平行移動を許容するように構成されるので、出力リング１３との接触面圧が十分に高められ、スリップすることがない。
【００３０】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本実施形態では、プラネタリーとしての中間ローラを固定し、太陽部材・リング部材としての入力軸、出力リングを回転する構成としたが、出力リングを固定して、中間ローラが公転する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る摩擦式無段変速機を示す、図２のI-I線に沿った断面図である。
【図２】本実施形態の摩擦式無段変速機を示す図１のII-II線に沿った断面図である。
【図３】本実施形態の摩擦式無段変速機の図２のIII-III線に沿った断面図である。
【図４】本実施形態の摩擦式無段変速機が減速を行う状態を示す断面図である。
【図５】従来の摩擦式無段変速機を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０      摩擦式無段変速機
１１      入力軸
１２      中間ローラ
１３      出力リング
１４      リング駆動装置
２１      ハウジング
３６ａ，３６ｂ      円錐面
３６ｄ    窪み部      
【図１】
2006266297.tif 000003
【図２】
2006266297.tif 000004
【図３】
2006266297.tif 000005
【図４】
2006266297.tif 000006
【図５】
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