(57)【要約】【課題】入力に対する出力の速度比を広範囲に変更可能とし、しかも、上記速度比が０に近い極低速域でも良好なトルク性能を得ることができるようにする。【解決手段】入力軸の周囲に遊星回転運動可能に配置された円錐状ローラ３の被駆動部１４、頭部１５及び円錐台状部１３に駆動リング２、軌道リング６及び変速リング５を当接させ、この変速リング５を回り止めするとともにし、軌道リング６に出力軸９を連結する。そして、上記変速リング５が円錐台状部１３の一端部に近い所定位置に当接するとき速度比が０となり、円錐台状部１３の上記所定位置から他端部付近までの所定領域で変速リング５が移動するに伴い上記速度比が変化するように構成するとともに、円錐状ローラ３の頭部１５に軌道リング６が当接する点を通り円錐状ローラ３の中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、上記所定領域から外れた位置となるように設定する。【選択図】　図２
2004036853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに回転自在に支持された入力軸と、上記入力軸により回転駆動される駆動リングと、入力軸に対して回転自在とされたキャリアに保持されて、入力軸の周囲に遊星回転運動可能に配置された円錐状ローラと、入力軸と同軸上に配設された変速リングと、この変速リングを上記入力軸の軸方向にスライド変位させる変速手段と、入力軸と同軸上に配設された軌道リングとを備え、上記円錐状ローラに、上記駆動リングが当接する被駆動部と、上記軌道リングが当接する頭部と、この頭部に小径端部が連なる円錐台状部とを設け、この円錐台状部の外面側または内面側の母線を入力軸と平行に設置して、この部分に上記変速リングを当接させ、この変速リングと上記軌道リングとのうちの一方を回り止めし、他方に出力軸を連結した摩擦式変速装置であって、上記変速リングが上記円錐台状部の一端部に近い所定位置に当接するときに入力に対する出力の速度比が０となり、上記円錐台状部の上記所定位置から他端部付近までの所定領域で変速リングが移動するに伴い上記速度比が変化するように構成するとともに、円錐状ローラの頭部に軌道リングが当接する点を通り円錐状ローラの中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、円錐台状部の上記所定領域から外れた位置となるように設定したことを特徴とする摩擦式変速装置。
【請求項２】
請求項１記載の摩擦式変速装置において、上記円錐台状部の外面側の母線が入力軸と平行となるように円錐状ローラを設置し、この円錐状ローラの被駆動部が駆動リングの外周面に当接し、頭部が軌道リングの内周面に当接し、円錐台状部の外面側に変速リングが当接するように構成するとともに、上記頭部の径を上記円錐台状部の大径端部と同程度に大きくすることにより、円錐台状部の大径端部に近い所定位置に変速リングが当接するときに上記速度比が０となり、かつ、上記頭部に軌道リングが当接する点を通り円錐状ローラの中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、上記所定位置よりも大径端部側となるように設定したことを特徴とする摩擦式変速装置。
【請求項３】
請求項１記載の摩擦式変速装置において、上記円錐台状部の内面側の母線が入力軸と平行となるように円錐状ローラを設置し、この円錐状ローラの被駆動部が駆動リングの内周面に当接し、頭部が軌道リングの外周面に当接し、円錐台状部の内面側に変速リングが当接するように構成するとともに、上記頭部の径を上記円錐台状部の小径端部より少し大きくて大径端部よりは充分に小さくすることにより、円錐台状部の小径端部に近い所定位置に変速リングが当接するときに上記速度比が０となり、かつ、上記頭部に軌道リングが当接する点を通り円錐状ローラの中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、上記所定位置よりも小径端部側となるように設定したことを特徴とする摩擦式変速装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の摩擦式変速装置において、上記変速リングを回り止めし、上記軌道リングに出力軸を連結したことを特徴とする摩擦式変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用または産業機械用等として使用される変速装置であって、入力軸の駆動トルクを摩擦力によって出力軸に伝達するとともに、出力軸の回転速度を無段階に変速するように構成された摩擦式変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特公昭５７−１３２２１号公報に示されるような摩擦式変速装置が知られている。
【０００３】
この摩擦式変速装置は、例えば図１１に示すように、入力軸４１と出力軸５１とを同軸上に設け、入力軸４１の周囲に、キャリア４３に回転自在に支持された円錐形転子４４を配設し、この円錐形転子４４に設けられた頂角が鈍角をなす円錐面４５を、ケーシングに対して回り止めされた変速リング４６に摺接させるとともに、上記円錐面４５の底部に設けられた第１環状伝動面４７を軌道リング４８に摺接させつつ、入力軸４１と一体に回転する伝動板４２から上記円錐形転子４４に駆動トルクを伝達することにより、転子軸４９を中心に円錐形転子４４を自転させるとともに、上記入力軸４１周りに円錐形転子４４を公転させるように構成されている。そして、円錐形転子４４の公転力を軌道リング４８に伝達することにより、この軌道リング４８を介して出力軸５１に駆動トルクを伝達して、この出力軸５１を回転させ、かつ上記円錐形転子４４の円錐面４３に対する変速リング４６の当接位置を変化させることにより、上記出力軸５１の回転速度が無段階に調節されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような摩擦式変速装置は、ギアまたはベルトを介して駆動トルクを伝達する変速装置に比べて騒音が小さいとともに、上記変速リング４６を入力軸４１の軸方向にスライド変位させることにより、入力軸４１から出力軸５１に伝達される回転の変速比を無段階で調節できるが、出力軸の回転速度が０に近い極低速域で良好な出力トルク性能が得られないという問題がある。
【０００５】
この点を、図１２〜図１４を参照しつつ具体的に説明する。
【０００６】
上記摩擦式変速機の要部を模式的に表した図１２に示すように、変速リング４６を円錐形転子４４の円錐面４５の母線に沿って移動させるとそれに応じて変速比が変化し、変速リング４６が円錐面４５の頂面に近づくと出力軸が高速になり、変速リング４６が円錐面の周辺に近づくと出力軸が低速になる。同図中のＡは円錐形転子４４の公転軸線、Ｂは同自転軸線であり、また、実施形態の中で詳しく述べるように、円錐形転子４４に軌道リング４８が当接する点と公転，自転軸線Ａ，Ｂの交点とを通る直線Ｃをゼロ回転線と呼ぶと、このゼロ回転線Ｃと上記円錐面４５の母線Ｍとの交点（ゼロ回転位置Ｃ０）に変速リング４６が接したとき、出力軸５１の回転が０になる。また、円錐形転子４４に軌道リング４８が当接する点を通り自転軸線Ｂと平行な直線Ｄをトルク支点線と呼び、このトルク支点線Ｄと上記母線Ｍとの交点Ｄ０をトルク支点と呼ぶと、変速リング４６が上記トルク支点Ｄ０に達したとき出力トルクが得られなくなる。
【０００７】
すなわち、図１４に示すように、円錐形転子４４には入力側、出力側及び変速リング４６から接線力ＰＶ，ＳＶ，ＦＶが作用し、これらの接線力ＰＶ，ＳＶ，ＦＶの関係については梃子の原理が応用され、変速リング４６が上記トルク支点Ｄ０よりも出力高速側の領域にあれば、図に実線で示すように接線力ＰＶ，ＳＶ，ＦＶが平衡を保つ状態となるが、変速リング４６が上記トルク支点Ｄ０の位置まで移動すると、変速リング４６からの接線力ＦＶが二点鎖線で示すように出力側からの接線力ＳＶに対向するように作用し、梃子の支点と力点が重なる場合と同様に、接線力ＰＶ，ＳＶ，ＦＶの平衡が保たれなくなる。そして、トルク支点Ｄ０からゼロ回転位置Ｃ０までの領域では有効に出力が得られなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、入力に対する出力の速度比を広範囲にわたり無段階に変更可能とし、しかも、上記速度比が０に近い極低速域でも良好な出力トルク性能を得ることができる摩擦式変速装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ケーシングに回転自在に支持された入力軸と、上記入力軸により回転駆動される駆動リングと、入力軸に対して回転自在とされたキャリアに保持されて、入力軸の周囲に遊星回転運動可能に配置された円錐状ローラと、入力軸と同軸上に配設された変速リングと、この変速リングを上記入力軸の軸方向にスライド変位させる変速手段と、入力軸と同軸上に配設された軌道リングとを備え、上記円錐状ローラに、上記駆動リングが当接する被駆動部と、上記軌道リングが当接する頭部と、この頭部に小径端部が連なる円錐台状部とを設け、この円錐台状部の外面側または内面側の母線を入力軸と平行に設置して、この部分に上記変速リングを当接させ、この変速リングと上記軌道リングとのうちの一方を回り止めし、他方に出力軸を連結した摩擦式変速装置であって、上記変速リングが上記円錐台状部の一端部に近い所定位置に当接するときに入力に対する出力の速度比が０となり、上記円錐台状部の上記所定位置から他端部付近までの所定領域で変速リングが移動するに伴い上記速度比が変化するように構成するとともに、円錐状ローラの頭部に軌道リングが当接する点を通り円錐状ローラの中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、円錐台状部の上記所定領域から外れた位置となるように設定したものである。
【００１０】
上記構成によれば、上記所定領域内に変速リングが位置するとき、変速リングの移動に伴い、上記速度比が０から比較的大きな値にまでわたって無段階に変化し、この速度比の変化に略反比例してトルク伝達比が変化する。
【００１１】
そして、とくに、円錐状ローラの頭部に軌道リングが当接する点を通り円錐状ローラの中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、円錐台状部の上記所定領域から外れた位置となるように設定しているため、上記所定領域内で上記速度比が０付近となる位置まで変速リングが移動したときにも、速度比に略反比例する大きなトルク伝達比が確保され、出力トルク性能が良好に保たれることとなる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載の摩擦式変速装置において、上記円錐台状部の外面側の母線が入力軸と平行となるように円錐状ローラを設置し、この円錐状ローラの被駆動部が駆動リングの外周面に当接し、頭部が軌道リングの内周面に当接し、円錐台状部の外面側に変速リングが当接するように構成するとともに、上記頭部の径を上記円錐台状部の大径端部と同程度に大きくすることにより、円錐台状部の大径端部に近い所定位置に変速リングが当接するときに上記速度比が０となり、かつ、上記頭部に軌道リングが当接する点を通り円錐状ローラの中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、上記所定位置よりも大径端部側となるように設定したものである。
【００１３】
上記構成によれば、円錐台状部の大径端部に近い所定位置から小径端部付近までの所定領域内における変速リングの移動に伴い、上記速度比が０から比較的大きな値にまでわたって無段階に変化し、この速度比の変化に略反比例してトルク伝達比が変化する。
【００１４】
そして、円錐状ローラの頭部に軌道リングが当接する点を通り円錐状ローラの中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、上記所定位置よりも大径端部側、つまり上記所定領域外となることにより、上記所定領域内で上記速度比が０付近となる位置まで変速リングが移動したときにも、出力トルク性能が良好に保たれることとなる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の摩擦式変速装置において、上記円錐台状部の内面側の母線が入力軸と平行となるように円錐状ローラを設置し、この円錐状ローラの被駆動部が駆動リングの内周面に当接し、頭部が軌道リングの外周面に当接し、円錐台状部の内面側に変速リングが当接するように構成するとともに、上記頭部の径を上記円錐台状部の小径端部より少し大きくて大径端部よりは充分に小さくすることにより、円錐台状部の小径端部に近い所定位置に変速リングが当接するときに上記速度比が０となり、かつ、上記頭部に軌道リングが当接する点を通り円錐状ローラの中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、上記所定位置よりも小径端部側となるように設定したものである。
【００１６】
上記構成によれば、円錐台状部の小径端部に近い所定位置から大径端部付近までの所定領域内における変速リングの移動に伴い、上記速度比が０から比較的大きな値にまでわたって無段階に変化し、この速度比の変化に略反比例してトルク伝達比が変化する。
【００１７】
そして、円錐状ローラの頭部に軌道リングが当接する点を通り円錐状ローラの中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、上記所定位置よりも小径端部側、つまり上記所定領域外となることにより、上記所定領域内で上記速度比が０付近となる位置まで変速リングが移動したときにも、出力トルク性能が良好に保たれることとなる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れかに記載の摩擦式変速装置において、上記変速リングを回り止めし、上記軌道リングに出力軸を連結したものである。
【００１９】
上記構成によれば、上記軌道リングを回り止めして変速リングを出力軸に連結する場合と比べ、軌道リングの移動に応じた上記速度比の変化を大きくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明に係る摩擦式変速装置の実施形態を示している。この摩擦式変速装置は、エンジンまたは電動モータ等からなる駆動源により回転駆動される入力軸１と、この入力軸１により回転駆動される駆動リング２と、入力軸１の周囲に遊星回転運動可能に配設されて駆動リング２に当接する複数個（例えば三個）の円錐状ローラ３と、これらの円錐状ローラ３を回転自在に支持するキャリア４と、上記円錐状ローラ３に当接するように設置された変速リング５および軌道リング６と、変速リング５を入力軸１の軸方向にスライド変位させる変速手段７と、出力軸９と、上記入力軸１および出力軸９を、その軸方向移動を規制した状態で回転自在に支持するケーシング１０とを備えている。そして、上記変速リング５および軌道リング６のうちの一方が回り止めされるとともに、他方に出力軸９が連結され、当実施形態では変速リング５が回り止めされるとともに軌道リング６に出力軸９が連結されている。
【００２１】
上記駆動リング２は、入力軸１にキー結合される等によって一体に連結された入力ボス１１に外嵌された円盤状部材からなり、この入力ボス１１に沿って入力軸１の軸方向にスライド可能に支持されている。上記入力ボス１１の一端部に設けられたフランジ部１１ａと上記駆動リング２の基端部との間には第１付勢手段１２が設けられ、この第１付勢手段１２を介して入力軸１の駆動トルクが駆動リング２に伝達されることにより、この駆動リング２が回転駆動されるとともに、その駆動トルクが上記円錐状ローラ３に伝達されて、この円錐状ローラ３が回転駆動されるようになっている。
【００２２】
なお、上記第１付勢手段１２は、入力ボス１１のフランジ部１１ａと駆動リング２の基端部との対向面に形成されたＶ溝状のカムとその間に配置されたボール等からなり、上記フランジ部１１ａと駆動リング２との間に作用するトルクに応じ、駆動リング２をフランジ部１１ａから離間させる方向（円錐状ローラ３の後記被駆動部１４に駆動リング２を押しつける方向）のスラスト力を生じさせるようになっている。
【００２３】
上記円錐状ローラ３は、被駆動部１４と、これに隣接する頭部１５と、この頭部１５に小径端部が連なる円錐台形状部１３と、上記被駆動部１４の端面および円錐台状部１３の大径端部の端面に連設された一対の支持軸１６とを有し、これらが同軸上に連設されている。上記円錐台形状部１３は、母線が鋭角をなし、つまり頂角が例えば１０°〜４５°程度の鋭角、好ましくは２５°〜３５°程度に設定された直円錐体の頂部を切除した形に形成されている。また、被駆動部１４は、円錐台状部１３の小径端部と略等しい直径を有する円柱状に形成されている。この被駆動部１４と上記円錐台状部１３との間に位置する頭部１５は、円錐台状部１３の大径端部と同程度に大径の扁平円柱状に形成されている。
【００２４】
そして、上記円錐台状部１３の外面側の母線が入力軸１の軸方向と平行に設置されるとともに、上記被駆動部１４が駆動リング２の外周部に当接するように上記円錐状ローラ３が設置された状態で、キャリア４に設けられたブッシュ等からなる一対のローラ支持部１７に上記両支持軸１６がそれぞれ挿入されることより、上記円錐状ローラ３が回転自在に支持されるとともに、その軸方向に移動可能な状態で支持されている。
【００２５】
上記キャリア４は、円錐状ローラ３の被駆動部１４側に配設された前面板１８と、円錐状ローラ３の大径端部側に配設された後面板１９と、上記前面板１８と後面板１９とを連結する連結部２０とを有し、入力軸１上に設けられた軸受部２１によって上記連結部２０が回転自在に支持されることにより、上記前面板１８と後面板１９とが連結部２０を介して一体に連結された状態で、上記入力軸１まわりに回転自在に支持されている。
【００２６】
上記変速リング５は、変速手段７を介してケーシング１０に回り止め状態に支持されたリング体からなり、その内周面が上記各円錐状ローラ３の円錐台状部１３にそれぞれ当接するように内径が設置されている。そして、上記変速手段７により変速リング５が駆動されて入力軸１の軸方向にスライド変位するのに応じ、円錐状ローラ３の円錐台状部１３に対する上記変速リング５の当接位置が変化するようになっている。
【００２７】
上記変速手段７は、変速リング５の外周部を抱持する抱持部２２と、変速リング５をスライド自在に支持する支持バー２３を備えた支持部材２４と、上記抱持部２２に形成された係合孔に係合される係合ピン２５を有する旋回レバー２６と、この旋回レバー２６を旋回駆動する駆動レバー２７を備えた操作部とからなり、この操作部により旋回レバー２６を旋回駆動することにより、上記抱持部２２により保持された変速リング５を入力軸１の軸方向にスライド変位させるように構成されている。また、上記支持部材２４の基端部と、ケーシング１０に固着された固定部材１０ａとの間には、第２付勢手段２８が配設されている。
【００２８】
この第２付勢手段２８は、支持部材２４の基端部と固定部材１０ａとの対向面に形成されたＶ溝状のカムとその間に配置されたボール等からなり、上記支持部材２４と固定部材１０ａとの間に作用するトルクに応じ、支持部材２４を固定部材１０ａから離間させる方向のスラスト力を生じさせるようになっており、このスラスト力が推力リング２９を介して円錐状ローラ３に及ぶようになっている。
【００２９】
上記軌道リング６は、円錐状ローラ３の各頭部１５に内周面がそれぞれ当接するように内径が設置されたリング体３１と、このリング体３１と一体に連設された支持部材３２とを有し、支持部材３２の基端部は、出力軸９の基端部９ａに、第３付勢手段３３を介して連結されている。この第３付勢手段３３は、支持部材３２の基端部と出力軸９の基端部９ａとの対向面に形成されたＶ溝状のカムとその間に配置されたボール等からなり、上記支持部材３２と出力軸９との間に作用するトルクに応じ、支持部材３２を出力軸９の基端部９ａから離間させる方向（円錐状ローラ３の頭部１５に支持部材３２のリング体３１を押しつける方向）のスラスト力を生じさせるようになっている。
【００３０】
上記構成において、入力軸１により駆動リング２が回転駆動されると、この駆動リング２の外周部が上記円錐状ローラ３の被駆動部１４に当接しているために、この当接部に作用する摩擦力に応じて円錐状ローラ３が自転しようとする。この円錐状ローラ３の円錐台状１３には、ケーシング１０に対して回り止めされた変速リング５が当接しているため、この当接部に作用する摩擦力に対応して上記駆動リング２から円錐状ローラ３に入力される駆動トルクに応じ、円錐状ローラ３が変速リング５および軌道リング６の内周面に沿って自転しつつ公転する。
【００３１】
そして、上記円錐状ローラ３の駆動トルクが摩擦力を介して軌道リング６に伝達されることにより、この軌道リング６が回転駆動されるとともに、その駆動トルクが上記第３付勢手段３３を介して出力軸９に伝達され、この出力軸９が回転駆動される。上記円錐状ローラ３の周速は、変速手段７により変速リング５を円錐台状部１３の外面側の母線に沿って移動させるのに応じて変化し、これに対応して上記頭部１５に当接した軌道リング６の回転速度が変化し、つまり出力軸９の回転速度が変化する。
【００３２】
ところで、当実施形態の構造では、円錐台状部１３の大径端部に近い所定位置に変速リング５が当接するときに出力軸９の速度が０となり、この所定位置より小径端部側の所定領域では、出力軸９の回転方向が一定で、かつ速度比（出力軸回転速度の入力軸回転速度に対する比）が変速リング５の移動に伴って変化するとともに、速度比に略反比例して駆動トルクの伝達比が変化する関係が保たれ、速度比０の付近で大きな出力トルクが得られる。
【００３３】
このような構成を、図３を参照しつつ具体的に説明する。
【００３４】
図３は当実施形態における円錐状ローラ３を模式的に示すとともに、これに対する入力側、出力側及び固定側のリング当接点を、それぞれに符号Ｐ，Ｓ，Ｆを付した三角印で示しており、Ｐは入力側リング当接点（被駆動部１４に駆動リング２が当接する個所）、Ｓは出力側リング当接点（頭部１５に軌道リング６が当接する個所）、Ｆは固定側リング当接点（円錐台状部１３に変速リング５が当接する個所）である。当実施形態では変速操作に応じて固定側リング当接点Ｆが円錐台状部１３の外面側の母線Ｍに沿って移動する。
【００３５】
この図において、Ａは円錐状ローラの公転軸線（入力軸１の中心線）、Ｂは
円錐状ローラ３の自転軸線（円錐状ローラ３の中心線）である。また、Ｃは円錐状ローラ３の頭部１５におけるリング当接点（当実施形態では出力側リング当接点Ｓ）と公転，自転軸線Ａ，Ｂの交点とを結ぶ直線である。
【００３６】
この直線Ｃが上記母線Ｍと交差する点に固定側リング当接点Ｆが位置するときに速度比が０、つまり出力軸回転速度が０となる。すなわち、直線Ｃ上に出力側リング当接点Ｓと固定側リング当接点Ｆとがともに位置する状態での円錐状ローラ３の自転及び公転の動作は、線Ｂを中心、線Ｃを母線とする円錐体が線Ａを中心とするリングに当接しつつ自転及び公転する場合と等価であるため、線Ａ上の一点を当接点とするリング（固定側のリング）が停止していれば線Ａ上の別の点を当接点とするリング（出力側のリング）も停止することとなる。なお、以下の説明では便宜的に上記直線Ｃをゼロ回転線と呼び、ゼロ回転線Ｃが円錐台状部１３の母線Ｍと交差する点Ｃ０をゼロ回転位置と呼ぶ。
【００３７】
また、Ｄは円錐状ローラ３の頭部１５におけるリング当接点（当実施形態では出力側リング当接点Ｓ）を通り自転軸線Ｂと平行な直線であり、便宜的にこの直線Ｄをトルク支点線と呼び、このトルク支点線Ｄと上記母線Ｍもしくはその延長線との交点Ｄ０をトルク支点と呼ぶ
当実施形態では円錐状ローラ３の頭部１５が円錐台状部１３の大径端部と同程度に大きく形成されていることにより、円錐台状部１３の大径端部に近い所定位置がゼロ回転位置Ｃ０となり、円錐台状部１３の母線Ｍに沿った変速リング可動範囲のうちでゼロ回転位置Ｃ０より小径端部側にある所定領域αがゼロ回転位置Ｃ０より大径端部側の領域βと比べて充分に大きくなるとともに、トルク支点Ｄ０が上記所定領域αには存在せず、ゼロ回転位置Ｃ０より大径端部側（大径端部よりさらに外側でもよい）に存在するようになっている。
【００３８】
このように構成された摩擦式変速装置は、車両または産業用機械等に組み込んで使用する場合、上記ゼロ回転位置Ｃ０より小径端部側の、変速リング可動範囲の大部分を占める所定領域αが通常使用領域となり、変速リング５がこの領域αに位置するときの出力軸９の回転方向が車両や産業用機械等にとって正転方向、となるように組み込まれる。なお、変速リング５が領域βまで移動したときは出力軸９の回転方向は逆転する。
【００３９】
通常使用領域である上記所定領域α内で変速リング５が変速操作に応じて移動すると、それに伴い入力に対する出力の速度比が比較的大きく変化し、変速リング５が円錐台状部１３の小径端部に近づくにつれて出力軸９が高速となり、変速リング５がゼロ回転位置Ｃ０に近づくにつれて出力軸９が低速となる。また、トルク伝達比は上記速度比が小さくなるにつれて反比例的に大きくなり、このような関係が速度比０付近まで保たれる。この作用を、図４を参照しつつ説明する。
【００４０】
図４は、円錐状ローラ３を軸方向一端側から見た模式図上に、円錐状ローラ３に対して入力軸側リング、出力側リング及び固定側リング（変速リング５）からそれぞれ作用する接線力ＰＶ，ＳＶ，ＦＶを矢印で表したものであり、矢印先端の横軸上の位置は、円錐状ローラ３の中心から接線力が作用する点までの径方向の距離に対応している。
【００４１】
上記各接線力ＰＶ，ＳＶ，ＦＶの関係については前述のように梃子の原理が応用され、変速リング５が上記所定領域α内にあるときは図４中に実線で示すように接線力ＰＶ，ＳＶ，ＦＶの平衡が保たれ、かつ、変速リング５がゼロ回転位置に近づくにつれて接線力ＰＶに対して接線力ＳＶ，ＦＶが大きくなる。また、変速リング５がトルク支点Ｄ０まで達すると、変速リング５からの接線力ＦＶと出力側からの接線力ＳＶとが、円錐状ローラ３の中心から等距離の位置に作用することとなるため、力の平衡が保たれなくなるが、トルク支点Ｄ０は上記所定領域α内に存在しないため、変速リング５が上記所定領域α内ある場合にはこのような事態が生じない。
【００４２】
従って、図５に示すように、本発明例では速度比０付近まで速度比が小さくなるにつれてトルク伝達比が増大する傾向が保たれ、極低速域でも良好なトルク性能が確保される。一方、前述の図１１に示すような従来例では、トルク比が０に近い低速域でトルク伝達比が落ち込む傾向が生じる。
【００４３】
なお、上記第１実施形態では、図１に示すように、外部の駆動源から入力軸１に対して駆動力を入力する入力部と、出力軸９に伝達された駆動力を外部の比駆動部に出力する出力部とを同方向に設けているが、図６に示す第２実施形態のように、外部の駆動源から入力軸１に対して駆動力を入力する入力部１ａをケーシング１０の一端側に配置するとともに、出力軸９に伝達された駆動力を外部の比駆動部に出力する出力部９ｂをケーシング１０の他端側に配置した構造としてもよい。
【００４４】
また、上記第１，第２実施形態では、変速リング５をケーシング１０に対して回り止めするとともに、軌道リング６を出力軸９に連結しているが、図７に示す第３実施形態のように、軌道リング６をケーシング１０に対して回り止めするとともに、変速リング５を出力軸９に連結してもよい。この場合も、円錐状ローラ３の頭部１５を円錐台状部１３の大径端部と同程度に大径としておくことにより、第１，第２実施形態と略同様の作用が得られる。ただし、変速リング５を移動させることに応じた変速の有効範囲は、第１，第２実施形態の方が大きくなる。
【００４５】
図８は第４実施形態を示している。この実施形態では、円錐状ローラ３Ａが、被駆動部を兼ねる頭部１５Ａと、これに小径端部が連なる円錐台状部１３Ａと、両側端面に連設された一対の支持軸１６Ａとを同軸上に連設した構造であって、上記頭部１５Ａは、上記円錐台状部１３Ａの小径端部より少し大きくて大径端部よりは充分に小さい径の円柱上に形成されている。そして、この円錐状ローラ３Ａは、その円錐台状部１３Ａの内面側の母線が入力軸１と平行になるように配置された状態で、キャリア４Ａに回転自在に保持されている。
【００４６】
駆動リング２Ａは、円錐状ローラ３Ａの各頭部１５Ａに内周面がそれぞれ当接するように内径が設定されたリング体３５と、このリング体３５と一体に連設された支持部材３６とを有し、支持部材３６が第１の付勢手段１２Ａを介して入力ボスに連結されている。
【００４７】
また、上記軌道リング６Ａは、円錐状ローラ３Ａの各頭部１５Ａに外周面がそれぞれ当接するように設置されたリング体３７と、このリング体３７と一体に連設されて入力軸１の周囲に回転自在に配置された筒状の支持部材３８とを有し、支持部材３８の端部は、出力軸９の基端部に、第３付勢手段３３Ａを介して連結されている。
【００４８】
変速リング５Ａは、変速手段６Ａを介してケーシング１０に回り止め状態に支持されたリング体からなり、その外周面が上記各円錐ローラ３Ａの円錐台状部１３Ａの内面側に当接している。また、変速手段７Ａは、変速リング５Ａにロッド３９を介して連結された変速リング連結部２２Ａと、変速リング５Ａをスライド自在に支持するとともにケーシング１０に対して回り止めされる支持バー２３Ａを備えた支持部材２４Ａと、上記変速リング連結部２２Ａに形成された係合孔に係合される係合ピンを有する旋回レバー２６Ａと、この旋回レバー２６Ａを旋回駆動する駆動レバー２７Ａを備えた操作部７Ａとからなり、この操作部７Ａの旋回レバー２６Ａを旋回駆動することにより変速リング５Ａを入力軸１の軸方向にスライド変位させるように構成されている。上記支持部材２４Ａの基端部と、ケーシング１０に固着された部材との間には、第２付勢手段２８Ａが配設されている。
【００４９】
図９は上記第４実施形態における円錐状ローラ３Ａとこれに対する入力側、出力側及び固定側のリング当接点Ｐ，Ｓ，Ｆを模式的に示している。
【００５０】
この図において、円錐状ローラ３Ａの頭部１５Ａの外面側に入力側リング当接点Ｐが、同内面側に出力側リング当接点Ｓが、また円錐台状部１３Ａの内面側に固定側リング当接点Ｆがそれぞれ存在する。そして、上記出力側リング当接点Ｓと公転，自転軸線Ａ，Ｂの交点とを結ぶ直線がゼロ回転線Ｃに相当し、このゼロ回転線Ｃが円錐台状部１３Ａの内面側の母線Ｍと交差する点をゼロ回転位置Ｃ０に相当する。また、出力側リング当接点Ｓを通り自転軸線Ｂと平行な直線がトルク支点線Ｄに相当し、このトルク支点線Ｄと上記母線Ｍとの交点がトルク支点Ｄ０に相当する。
【００５１】
当実施形態では、円錐台状部１３Ａの小径端部に近い所定位置がゼロ回転位置Ｃ０となり、円錐台状部１３Ａの母線Ｍに沿った変速リング可動範囲のうちでゼロ回転位置Ｃ０より大径端部側にある所定領域αがゼロ回転位置Ｃ０より小径端部側の領域βと比べて充分に大きくなるとともに、トルク支点Ｄ０が上記所定領域αには存在せず、ゼロ回転位置Ｃ０より小径端部側に存在するようになっている。
【００５２】
このように構成された摩擦式変速装置は、車両または産業用機械等に組み込んで使用する場合、上記ゼロ回転位置より大径端部側の、変速リング可動範囲の大部分を占める所定領域αが通常使用領域となり、この領域αに位置するときの出力軸の回転方向が車両や産業用機械等にとって正転方向となるように組み込まれる。
【００５３】
これにより、前記各実施形態と同様の作用、効果が得られる。
【００５４】
なお、上記第４実施形態では、外部の駆動源から入力軸１に対して駆動力を入力する入力部と、出力軸９に伝達された駆動力を外部の比駆動部に出力する出力部とを同方向に設けているが、図１０に示す第５実施形態のように、外部の駆動源から入力軸１に対して駆動力を入力する入力部１ａをケーシング１０の一端側に配置するとともに、出力軸９に伝達された駆動力を外部の比駆動部に出力する出力部９ｂをケーシング１０の他端側に配置した構造としてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、入力軸の周囲に遊星回転運動可能に配置された円錐状ローラの被駆動部、頭部及び円錐台状部に駆動リング、軌道リング及び変速リングを当接させ、この変速リングと上記軌道リングとのうちの一方を回り止めし、他方に出力軸を連結するように構成するとともに、上記変速リングが上記円錐台状部の一端部に近い所定位置に当接するときに入力に対する出力の速度比が０となり、上記円錐台状部の上記所定位置から他端部付近までの所定領域で変速リングが移動するに伴い上記速度比が変化するように構成するとともに、円錐状ローラの頭部に軌道リングが当接する点を通り円錐状ローラの中心線に平行な直線と上記母線もしくはその延長線との交点が、円錐台状部の上記所定領域から外れた位置となるように設定しているため、上記所定領域内おける変速リングの移動により上記速度比が０から比較的大きな値にまでわたって無段階に変化させることができ、しかも、この速度比の変化に略反比例してトルク伝達比が変化し、この速度比とトルク伝達比の関係を、速度比が０付近にあるときにも確保することができる。従って、広い変速範囲を確保しつつ、速度比が０に近い極低速域でのトルク性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る摩擦式変速装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】上記変速装置の要部の構成を示す断面図である。
【図３】第１実施形態の変速装置における円錐状ローラ等を模式的に表した説明図である。
【図４】円錐状ローラに作用する接線力を示す説明図である。
【図５】変速比と駆動トルクの伝達比との対応関係を示すグラフである。
【図６】摩擦式変速装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図７】摩擦式変速装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図８】摩擦式変速装置の第４実施形態を示す断面図である。
【図９】第４実施形態の変速装置における円錐状ローラ等を模式的に表した説明図である。
【図１０】摩擦式変速装置の第４実施形態を示す断面図である。
【図１１】摩擦式変速装置に従来例を示す断面図である。
【図１２】上記従来例における要部を模式的に表した説明図である。
【図１３】上記従来例の図１２に示す部分の一部を拡大して示す説明図である。
【図１４】上記従来例による場合の円錐形転子に作用する接線力を示す説明図である。
【符号の説明】
１　入力軸
２　駆動リング
３　円錐状ローラ
４　キャリア
５　変速リング
６　軌道リング
７　変速手段
９　出力軸
１０　ケーシング
１３　円錐台状部
１４　被駆動部
１５　頭部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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