(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延びる主軸を中心とする環状の第１転動体と、
前記主軸を中心とする環状の第２転動体と、
前記主軸を中心とする環状の第３転動体と、
前記主軸の周方向に配置される複数の遊星ローラと、
前記遊星ローラを回転可能にそれぞれ支持する複数の支持ピンと、
前記主軸を含む断面上において前記支持ピンを傾斜自在に支持する遊星ローラ支持部とを有し、
前記遊星ローラは、前記支持ピンを中心とする外周上に円環形状の凹部を有し、
前記第１転動体は、前記凹部よりも軸方向下側において、径方向の一方から前記遊星ローラの転動面に接触し、前記第３転動体に対し、軸受を介して相対回転可能に支持され、
前記第２転動体は、前記凹部よりも軸方向上側において、径方向の前記一方から前記遊星ローラの転動面に接触し、前記第３転動体に対し、軸受を介して相対回転可能に支持され、
前記第３転動体は、径方向の他方から、前記遊星ローラの前記凹部に接触し、前記遊星ローラ支持部に対し、上下方向に相対移動可能に支持され、
前記第３転動体は、前記遊星ローラの前記凹部の内面に接触する円弧形状の接触部を有し、
前記凹部の内面は、前記主軸を含む断面上において円弧であり、
前記凹部の断面の曲率半径は、前記第３転動体の前記接触部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする摩擦式無段変速機。
【請求項２】
前記第１転動体及び前記第２転動体は、前記遊星ローラに対し径方向外方から接触し、
前記第３転動体は、前記遊星ローラに対し径方向内方から接触す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】
前記主軸に沿って配置されるシャフトを有し、
前記遊星ローラ支持部は、前記シャフトに固定され、
前記第１転動体及び前記第２転動体は、前記シャフトに対して相対回転可能に支持され、
前記第３転動体は、前記シャフトに対して上下方向に相対移動可能に支持されることを特徴とする請求項２に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項４】
前記第１転動体及び前記第２転動体は、前記遊星ローラに対し径方向内方から接触し、
前記第３転動体は、前記遊星ローラに対し径方向外方から接触す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５】
前記主軸に沿って互いに同軸に配置され、互いに相対的に回転可能な第１シャフト及び第２シャフトを有し、
前記第１転動体は、前記第１シャフトに固定され、
前記第２転動体は、前記第２シャフトに固定され、
前記遊星ローラ支持部は、前記第１シャフト及び前記第２シャフトに対して相対回転可能に支持されることを特徴とする請求項４に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項６】
前記第１転動体は、
径方向に延びる第１転動体支持部と、
前記第１転動体支持部の径方向外端に支持され、前記第１転動体支持部よりも軸方向上側に位置する第１転動体環状部と、
前記第１転動体支持部の径方向内端から軸方向下方へ延びる第１転動体円筒部とを有し、
前記第１転動体環状部が、前記遊星ローラに接触し、
前記第１転動体円筒部が、軸受を介して前記シャフトに支持されることを特徴とする請求項３に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項７】
前記第２転動体は、
前記遊星ローラよりも軸方向下方において径方向に延びる第２転動体下支持部と、
前記遊星ローラよりも軸方向上方において径方向に延びる第２転動体上支持部と、
前記第２転動体下支持部の径方向外端及び前記第２転動体上支持部の径方向外端を繋ぐ第２転動体円筒部と、
前記第２転動体円筒部の内周面に固定される第２転動体環状部とを有し、
前記第２転動体環状部が、前記遊星ローラに接触し、
前記第２転動体上支持部が、軸受を介して前記シャフトに支持され、
前記第２転動体下支持部が、軸受を介して前記第１転動体円筒部に支持されることを特徴とする特徴とする請求項６に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項８】
前記シャフト内に配置され、前記シャフトに対し上下方向に相対移動可能なロッドを有し、
前記第３転動体は、前記ロッドに対し回転可能に支持されることを特徴とする請求項３に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項９】
前記シャフトに対して前記第３転動体を上下方向に相対移動する歯車機構を有することを特徴とする請求項３に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項１０】
前記遊星ローラの転動面は、前記支持ピンと同軸の円錐面であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の摩擦式無段変速機。
【請求項１１】
前記遊星ローラの前記転動面の円錐母線は、前記支持ピンに対し略４５度の角度を有することを特徴とする請求項１０に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項１２】
前記第１転動体及び前記第２転動体の前記遊星ローラに対する接触部は、前記支持ピンの前記主軸に対する傾斜角を変化させたときの前記遊星ローラの前記転動面の円錐母線の包絡線であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の摩擦式無段変速機。
【請求項１３】
第１転動体又は第２転動体は、調圧カムを有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の摩擦式無段変速機。
【請求項１４】
モータ回転部及びモータ静止部を有するモータを有し、
前記モータ静止部は、前記シャフトに固定され、
前記モータ回転部は、前記第１転動体に固定されることを特徴とする請求項３に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項１５】
前記主軸に沿って互いに同軸に配置され、相対回転可能な第１シャフト及び第２シャフトを有し、
前記遊星ローラ支持部は、前記第１シャフト及び前記第２シャフトに対して相対回転可能に支持され、
前記第１転動体は、前記第１シャフト及び前記第２シャフトに対して相対回転可能に支持され、
前記第２転動体は、前記第２シャフトに固定され、
前記第３転動体は、前記第１シャフトに対して上下方向に相対移動可能に支持されることを特徴とする請求項２に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項１６】
前記第１転動体は、
前記遊星ローラよりも軸方向下方において径方向に延びる第１転動体下支持部と、
前記遊星ローラよりも軸方向上方において径方向に延びる第１転動体上支持部と、
前記第１転動体下支持部の径方向外端及び前記第１転動体上支持部の径方向外端とを繋ぐ第１転動体円筒部と、
前記第１転動体円筒部の内周面に固定される第１転動体環状部とを有し、
前記第１転動体環状部が、前記遊星ローラに接触し、
前記第１転動体下支持部が、軸受を介して前記第１シャフトを支持し、
前記第１転動体上支持部が、軸受を介して前記第２シャフトを支持することを特徴とする特徴とする請求項１５に記載の摩擦式無段変速機。
【請求項１７】
前記第２転動体は、
径方向に延びる第２転動体支持部と、
前記第２転動体支持部の径方向外端に支持され、前記第２転動体支持部よりも軸方向下側に配置される第２転動体環状部と、
前記第２転動体支持部の径方向内端から軸方向上方へ延びる第２転動体円筒部とを有し、
前記第２転動体環状部が、前記遊星ローラに接触し、
前記第２転動体円筒部が、前記第２シャフトに嵌合されることを特徴とする請求項１５又は１６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係る。
【背景技術】
【０００２】
複数の遊星ローラを有する無段変速機が従来から知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載された無段変速機は、シャフト（１０５）に直交する平面上に複数の球（１０１）が分散されている。各球（１０１）は、片側に入力ディスクが接触し、反対側に出力ディスクが接触し、球（１０１）を介して、入力ディスク（１１０）から出力ディスク（１３４）へトルクが伝達される。
【０００３】
各球（１０１）は、傾斜可変の球軸（１０２）を有し、シャフト（１０５）に対する球軸（１０２）の傾斜角を変化させることにより、入力ディスク（１１０）及び出力ディスク（１３４）の速度比を調整することができる。球（１０１）は、一対のアーム（１０３）により傾斜可変に支持され、球軸（１０２）の両端を支持する一対のアーム（１０３）は、ともに変速ローラ（１２６）に取り付けられている。このため、変速ローラ（１２６）をシャフト（１０５）に沿って変位させれば、シャフト（１０５）に対する球軸（１０２）の傾斜角が変化し、入力ディスク（１１０）に対する出力ディスク（１３４）の速度比が変化する。
【０００４】
このような従来の無段変速機は、変速機構が複雑であるため、部品点数が多くなり、変速機の重量が重くなるという問題があった。また、製造コストを低減することが難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２３１９２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、摩擦式無段変速機の伝達性能の向上と部品点数の削減を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による摩擦式無段変速機は、上下方向に延びる主軸を中心とする環状の第１転動体と、前記主軸を中心とする環状の第２転動体と、前記主軸を中心とする環状の第３転動体と、前記主軸の周方向に配置される複数の遊星ローラと、前記遊星ローラを回転可能にそれぞれ支持する複数の支持ピンと、前記主軸を含む断面上において前記支持ピンを傾斜自在に支持する遊星ローラ支持部とを有している。前記遊星ローラは、前記支持ピンを中心とする外周上に円環形状の凹部を有する。前記第１転動体は、前記凹部よりも軸方向下側において、径方向の一方から前記遊星ローラの転動面に接触し、前記第３転動体に対し、軸受を介して相対回転可能に支持される。前記第２転動体は、前記凹部よりも軸方向上側において、径方向の前記一方から前記遊星ローラの転動面に接触し、前記第３転動体に対し、軸受を介して相対回転可能に支持される。前記第３転動体は、径方向の他方から、前記遊星ローラの前記凹部に接触し、前記遊星ローラ支持部に対し、上下方向に相対移動可能に支持される。前記第３転動体は、前記遊星ローラの前記凹部の内面に接触する円弧形状の接触部を有する。前記凹部の内面は、前記主軸を含む断面上において円弧である。前記凹部の断面の曲率半径は、前記第３転動体の前記接触部の曲率半径よりも大きい。
【０００８】
このような構成を採用することにより、第３転動体を上下方向に移動させると、支持ピンが傾き、ともに遊星ローラの転動面に接触する第１転動体に対する第２転動体の回転数の比が変化する。このため、複雑な機構を採用することなく、変速比を連続して変化させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複雑な機構を採用することなく、速度比を連続して変化させることができ、摩擦式無段変速機の部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による無段変速機１００の一構成例を示した図である。
【図２】第１転動体３１及び第２転動体３２の接触部３１Ｃ，３２Ｃの形状についての説明図である。
【図３】図２の一部を拡大して示した拡大図である。
【図４】変速比と回転トルクについての説明図である。
【図５】遊星ローラ２０の凹部２３０及び第３転動体３３の接触部３３Ｃの形状の一例を示した図である。
【図６】遊星ローラ２０の凹部２３０及び第３転動体３３の接触部３３Ｃの形状の他の例を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態２による無段変速機１０１の要部についての一構成例を示した図である。
【図８】本発明の実施の形態３による無段変速機１０２の一構成例を示した図である。
【図９】本発明の実施の形態４による無段変速機１０３の一構成例を示した図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による無段変速機１０４の一構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本明細書では、便宜上、無段変速機の主軸Ｊの方向を上下方向として説明するが、本発明による無段変速機の使用時における姿勢を限定するものではない。また、主軸Ｊの方向を単に「軸方向」と呼び、主軸Ｊを中心とする径方向及び周方向を単に「径方向」及び「周方向」と呼ぶことにする。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による無段変速機１００の一構成例を示した図であり、主軸Ｊを含む平面で切断したときの断面が示されている。なお、図１は、説明の便宜上、主軸Ｊを挟んで左側と右側に、それぞれ異なる動作状態の断面が示されている。
【００１３】
無段変速機１００は、自転車用の摩擦式無段変速機であり、変速機能を有するハブとして、自転車の車輪に組み込まれる。なお、本発明に係る無段変速機は、自転車用に限定されず、また、ハブとして車輪に組み込まれるものにも限定されない。
【００１４】
無段変速機１００は、シャフト１０、調整ロッド１２、遊星ローラ２０、第１転動体３１、第２転動体３２及び第３転動体３３を備えている。以下、これらの各部品について詳しく説明する。
【００１５】
［シャフト１０］
シャフト１０は、軸方向（上下方向）に延びる略円柱形状の部材である。シャフト１０は、主軸Ｊと一致する中心軸を有し、両端が一対のドロップアウト１１によって支持される。ドロップアウト１１は、自転車フレームに設けられたハブ取付部である。また、シャフト１０内には、調整ロッド１２を収容するための軸方向に延びる中空部１３が設けられている。例えば、シャフト１０内において軸方向に延びる円柱形状の空間が中空部１３として形成される。この場合、シャフト１０は、軸方向の少なくとも一部において円筒形状となる。
【００１６】
［調整ロッド１２］
調整ロッド１２は、軸方向に延びる部材であり、例えば、略円柱形状を有し、シャフト１０の中空部１３内に配置されている。第３転動体３３は、ピン３３Ｐを介して、調整ロッド１２に支持され、調整ロッド１２とともに軸方向に移動する。このため、調整ロッド１２は、シャフト１０に対し、相対回転することはできないが、軸方向に相対移動することができる。
【００１７】
［遊星ローラ２０］
遊星ローラ２０は、主軸Ｊを中心とする周方向に配置される転動体である。無段変速機１００は、複数の遊星ローラ２０を有し、これらの遊星ローラ２０は、主軸Ｊと直交する平面内において周方向に等間隔で配列される。各遊星ローラ２０は、同一形状の２つの円錐台の底面を接合したダブルコーン形状の接合部の外周に凹部２３０を形成した形状を有する。
【００１８】
支持ピン２１は、遊星ローラ２０を回転可能に支持する。また、支持ピン２１は、遊星ローラ支持部２２により、主軸Ｊを含む平面内において傾斜自在に支持される。
【００１９】
遊星ローラ支持部２２は、支持ピン２１を傾斜自在に支持する。また、遊星ローラ支持部２２は、シャフト１０に固定されている。遊星ローラ支持部２２は、支持ピン２１の両端をそれぞれ支持する一対のガイド部２２ｇを有する。一対のガイド部２２ｇは、例えば、主軸Ｊを含む平面上において同心に配置された円弧形状を有し、支持ピン２１の両端は、これらのガイド部２２ｇに沿って移動自在に支持される。
【００２０】
［転動面２３］
転動面２３は、遊星ローラ２０の外周面であり、支持ピン２１を中心とする円で構成される。転動面２３は、円環形状の凹部２３０と、凹部２３０よりも軸方向下方の第１円錐面２３１と、凹部２３０よりも軸方向上方の第２円錐面２３２とにより構成される。
【００２１】
凹部２３０は、第３転動体３３が接触する転動面である。凹部２３０は、遊星ローラ２０の外周面を支持ピン２１に向かって窪ませた断面を有し、当該断面は円弧で構成される。また、凹部２３０は、支持ピン２１の長手方向の略中央に配置され、支持ピン２１を中心とする円環形状を有する。つまり、凹部２３０は、支持ピン２１と同軸の円環形状を有する溝部である。
【００２２】
第１円錐面２３１は、第１転動体３１が接触する転動面である。第１円錐面２３１は、支持ピン２１と同軸の円錐面であり、凹部２３０よりも下方に配置され、凹部２３０から遠ざかるほど窄まる形状を有する。また、第１円錐面２３１は、凹部２３０と隣接して配置され、第１円錐面２３１の上端は、凹部２３０の下端と一致する。
【００２３】
第２円錐面２３２は、第２転動体３２が接触する転動面である。第２円錐面２３２は、支持ピン２１と同軸の円錐面であり、凹部２３０よりも上方に配置され、凹部２３０から遠ざかるほど窄まる形状を有する。また、第２円錐面２３２は、凹部２３０と隣接して配置され、第２円錐面２３２の下端は、凹部２３０の上端と一致する。
【００２４】
［第１転動体３１］
第１転動体３１は、シャフト１０に対し、相対回転可能に支持され、遊星ローラ２０に対し、主軸Ｊの径方向外側から接触する。第１転動体３１は、主軸Ｊを中心とする環状形状を有する。より具体的には、第１転動体３１は、第１転動体支持部３１０、第１転動体環状部３１１及び第１転動体円筒部３１２により構成される。
【００２５】
第１転動体支持部３１０は、径方向に延びる略円板形状を有する。第１転動体支持部３１０は、さらに小径支持部３１０Ａ、円環部３１０Ｂ及びボルト３１０Ｃによって構成される。円環部３１０Ｂは、小径支持部３１０Ａよりも大きな外径を有し、小径支持部３１０Ａに対しボルト３１０Ｃで固定されている。
【００２６】
第１転動体環状部３１１は、環状形状を有し、第１転動体支持部３１０の径方向外端から軸方向上方に延びる。第１転動体環状部３１１の下端は、調圧カム３１Ａを介して、第１転動体支持部３１０の円環部３１０Ｂに支持される。第１転動体環状部３１１は、その上端近傍の内周面に遊星ローラ２０に接触する接触部３１Ｃを有する。当該接触部３１Ｃは、遊星ローラ２０の第１円錐面２３１に対し、主軸Ｊの径方向外側から接触する。調圧カム３１Ａは、主軸Ｊを中心とする回転トルクを利用して、軸方向の付勢力を発生する。このため、第１転動体環状部３１１は、遊星ローラ２０の転動面２３に押しつけられ、過不足のない適切な接触圧が確保される。
【００２７】
第１転動体円筒部３１２は、円筒形状を有し、第１転動体支持部３１０の径方向内端から軸方向下方へ延びる。第１転動体円筒部３１２は、軸受４１を介してシャフト１０に支持される。第１転動体円筒部３１２の外周面には、スプロケット５０が固定されている。スプロケット５０は、図示しない動力伝達チェーンと連結されるチェーンホイールである。
【００２８】
［第２転動体３２］
第２転動体３２は、無段変速機１００のハウジングであり、遊星ローラ２０、第１転動体３１及び第３転動体３３を収容する。第２転動体３２は、シャフト１０及び第１転動体３１に対し、相対回転可能に支持され、遊星ローラ２０に対し、主軸Ｊの径方向外側から接触する。
【００２９】
第２転動体３２は、主軸Ｊを中心とする環状形状を有する。より具体的には、第２転動体３２は、第２転動体上支持部３２０、第２転動体下支持部３２１、第２転動体円筒部３２２及び第２転動体環状部３２３により構成される。
【００３０】
第２転動体上支持部３２０は、径方向に延びる略円板形状を有し、遊星ローラ２０よりも軸方向上方に配置される。また、第２転動体上支持部３２０は、軸受４２Ａを介して、シャフト１０に支持される。
【００３１】
第２転動体下支持部３２１は、径方向に延びる略円板形状を有し、遊星ローラ２０よりも軸方向下方に配置される。また、第２転動体下支持部３２１は、第１転動体支持部３１０よりも軸方向下方に配置され、軸受４２Ｂを介して、第１転動体円筒部３１２に支持される。
【００３２】
第２転動体円筒部３２２は、円筒形状を有し、第２転動体上支持部３２０の径方向外端及び第２転動体下支持部３２１の径方向外端を繋いでいる。第２転動体円筒部３２２は、車輪ハブの外周面に相当する。
【００３３】
第２転動体環状部３２３は、円環形状を有し、第２転動体円筒部３２２の内周面に固定される。第２転動体環状部３２３は、その下端近傍の内周面に遊星ローラ２０に接触する接触部３２Ｃを有する。当該接触部３２Ｃは、遊星ローラ２０の第２円錐面２３２に対し、主軸Ｊの径方向外側から接触する。
【００３４】
［第３転動体３３］
第３転動体３３は、主軸Ｊを中心とする環状形状を有し、軸受４３を介して、調整ロッド１２に支持される。つまり、第３転動体３３は、シャフト１０に対して軸方向に相対移動可能に支持されるとともに、シャフト１０に対して相対回転可能に支持されている。
【００３５】
第３転動体３３は、遊星ローラ２０に接触する接触部３３Ｃを有する。当該接触部３３Ｃは、遊星ローラ２０の凹部２３０の内面に対し、主軸Ｊの径方向内側から接触する。当該接触部３３Ｃは、主軸Ｊを含む断面において、径方向外方に向かって凸となる円弧形状を有する。
【００３６】
［無段変速機１００の動作］
次に、無段変速機１００の動作について説明する。無段変速機１００では、第１転動体３１が入力側、第２転動体３２が出力側として用いられる。第１転動体３１は、スプロケット５０を介して、図示しない動力伝達チェーンから回転トルクが与えられる。当該回転トルクは、遊星ローラ２０を介して、第２転動体３２に伝達される。
【００３７】
第１転動体３１及び第２転動体３２の回転数の比は、シャフト１０に対する支持ピン２１の傾斜角に応じて変化する。従って、調整ロッド１２を軸方向に移動させ、支持ピン２１の傾きを変化させることにより、無段変速機１００の変速比を変化させることができる。
【００３８】
調整ロッド１２は、シャフト１０に対し、軸方向に相対移動可能であり、第３転動体３３は、調整ロッド１２とともに軸方向に移動する。これに対し、遊星ローラ支持部２２はシャフト１０に固定されている。このため、調整ロッド１２を軸方向に移動させることにより、第３転動体３３は、遊星ローラ支持部２２に対し、軸方向に相対移動する。
【００３９】
ここで、支持ピン２１は、遊星ローラ支持部２２により傾斜自在に支持されている。また、第３転動体３３の接触部３３Ｃは、遊星ローラの凹部２３０の内面に接触している。このため、第３転動体３３が、遊星ローラ支持部２２に対し、軸方向に相対移動すれば、支持ピン２１が傾き、無段変速機１００の変速比が変化する。
【００４０】
［接触部３１Ｃ，３２Ｃの形状］
図２及び図３は、第１転動体３１及び第２転動体３２の接触部３１Ｃ，３２Ｃの形状についての説明図である。図２には、主軸Ｊに対する支持ピン２１の傾斜角が異なる３つの遊星ローラ２０が重複して記載されている。図３は、図２の一部を拡大して示した拡大図である。
【００４１】
図中のａ１〜ａ３は、第１転動体３１と遊星ローラ２０との接触点の一例であり、支持ピン２１の傾斜角に応じて、第１転動体３１の接触部３１Ｃ上を移動する。また、図中のｂ１〜ｂ３は、第２転動体３２と遊星ローラ２０との接触点の一例であり、支持ピン２１の傾斜角に応じて、第２転動体３２の接触部３２Ｃ上を移動する。
【００４２】
遊星ローラ２０の転動面２３は、球面ではなく、第１円錐面２３１及び第２円錐面２３２を含んでいる。このため、主軸Ｊに対する支持ピン２１の傾斜角が変化すれば、主軸Ｊに対する転動面２３の傾斜角も変化する。一方、転動面２３と接触する接触部３１Ｃ，３２Ｃの形状は、支持ピン２１の傾斜角を変化させたときの転動面２３の包絡線と一致している。
【００４３】
支持ピン２１の傾斜角にかかわらず、第１転動体３１及び第２転動体３２の位置及び傾きは一定である。このため、接触部３１Ｃ，３２Ｃの形状を上記包絡線と一致させることにより、支持ピン２１の傾斜角に応じて、転動面２３との接触点を接触部３１Ｃ，３２Ｃ上において移動させることができる。その結果、支持ピン２１の傾斜角にかかわらず、遊星ローラ２０に対し、第１転動体３１及び第２転動体３２が良好に接触している状態を維持することができ、適切な接触圧を確保することができる。
【００４４】
第１転動体３１の接触部３１Ｃの形状について、より具体的に説明する。遊星ローラ２０の第１円錐面２３１の主軸Ｊに対する傾斜角は、支持ピン２１の傾斜角に応じて変化する。一方、主軸Ｊを含む切断面における接触部３１Ｃの断面形状は、支持ピン２１の傾斜角を変化させたときの第１円錐面２３１の母線の包絡線と一致する。このような構成により、支持ピン２１の傾斜角に応じて、遊星ローラ２０との接触点ａ１〜ａ３が接触部３１Ｃ上を移動することができる。従って、支持ピン２１の傾斜角にかかわらず、遊星ローラ２０の第１円錐面２３１に対し、第１転動体３１が良好に接触している状態を維持することができる。なお、第１円錐面２３１の母線とは、第１転動体３１との接触点を含む母線であり、支持ピン２１を含む平面と、第１円錐面２３１との交線である。
【００４５】
また、第２転動体３２の接触部３２Ｃの形状について、より具体的に説明する。遊星ローラ２０の第２円錐面２３２の主軸Ｊに対する傾斜角は、支持ピン２１の傾斜角に応じて変化する。一方、主軸Ｊを含む切断面における接触部３２Ｃの外形は、支持ピン２１の傾斜角を変化させたときの第２円錐面２３２の母線の包絡線と一致する。このような構成により、支持ピン２１の傾斜角に応じて、遊星ローラ２０との接触点ｂ１〜ｂ３が接触部３２Ｃ上を移動することができる。従って、支持ピン２１の傾斜角にかかわらず、遊星ローラ２０の第２円錐面２３２に対し、第２転動体３２が良好に接触している状態を維持することができる。なお、第２円錐面２３２の母線とは、第２転動体３２との接触点を含む母線であり、支持ピン２１を含む平面と、第２円錐面２３２との交線である。
【００４６】
図４の（ａ）〜（ｃ）は、変速比と回転トルクについての説明図である。図中の（ａ）〜（ｃ）には、低速回転時、中速回転時、高速回転時の様子がそれぞれ示されている。まず、図４を用いて、支持ピン２１の傾斜角と変速比との関係について説明する。次に、図４を用いて、支持ピン２１の傾斜角と回転トルクとの関係について説明する。
【００４７】
［支持ピン２１の傾斜と変速比の関係］
図４（ｂ）では、支持ピン２１が主軸Ｊと平行に配置されている。このため、第１転動体３１及び第２転動体３２は、回転半径が略一致する遊星ローラ２０の外周上に接触する。その結果、第１転動体３１及び第２転動体３２の回転数は略一致し、第２転動体３２は中速で回転する。
【００４８】
図４（ａ）では、支持ピン２１が主軸Ｊに対して傾斜し、支持ピン２１の上端が下端よりも径方向外方に位置する。このため、第２転動体３２は、図４（ｂ）のときよりも回転半径がより小さな遊星ローラ２０の外周上に接触し、第１転動体３１は、図４（ｂ）のときよりも回転半径がより大きな遊星ローラ２０の外周上に接触する。その結果、第２転動体３２の回転数は、第１転動体３１よりも小さくなり、第２転動体３２は低速で回転する。
【００４９】
図４（ｃ）では、支持ピン２１が主軸Ｊに対し（ａ）の場合とは反対方向に傾斜し、支持ピン２１の上端が下端よりも径方向内方に位置する。このため、第２転動体３２は、図４（ｂ）のときよりも回転半径がより大きな遊星ローラ２０の外周上に接触し、第１転動体３１は、図４（ｂ）のときよりも回転半径がより小さな遊星ローラ２０の外周上に接触する。その結果、第２転動体３２の回転数は、第１転動体３１より大きくなり、第２転動体３２は、高速で回転する。
【００５０】
［支持ピン２１の傾斜と回転トルクの関係］
第１転動体３１及び第２転動体３２は、軸方向において、遊星ローラ２０を挟んで配置される。また、第１転動体３１及び第２転動体３２は、調圧カム３１Ａによって軸方向に付勢され、当該付勢力が法線力３１Ｆ，３２Ｆに変換され、当該法線力３１Ｆ，３２Ｆによって第１転動体３１及び第２転動体３２が遊星ローラ２０の転動面２３に押しつけられる。つまり、転動体３１の法線力３１Ｆの軸方向成分３１ｆと、第２転動体３２の法線力３２Ｆの軸方向成分３２ｆとは、ともに一定であり、互いに逆向きで大きさが略一致する。
【００５１】
法線力３１Ｆ，３２Ｆは、遊星ローラ２０の転動面２３に対し、第１転動体３１及び第２転動体３２を押しつける力であり、第１転動体３１及び第２転動体３２の接触点における転動面２３の法線方向に作用する。このため、法線力３１Ｆ，３２Ｆの向きは、支持ピン２１の傾きに応じて変化し、法線力３１Ｆ，３２Ｆの大きさも、支持ピン２１の傾きに応じて変化する。つまり、第１転動体３１及び第２転動体３２と、遊星ローラ２０との間で伝達される回転トルクは、支持ピン２１の主軸Ｊに対する傾きに応じて変化する。
【００５２】
より具体的には、主軸Ｊに対する第１円錐面２３１の母線の傾斜角が小さくなるほど、第１転動体３１の法線力３１Ｆは大きくなる。同様にして、主軸Ｊに対する第２円錐面２３２の母線の傾斜角が小さくなるほど、第２転動体３２の法線力３２Ｆは大きくなる。つまり、第１転動体３１及び第２転動体３２は、変速比に応じて回転数が小さくなるほど、遊星ローラ２０との間で伝達される回転トルクが大きくなる。従って、変速比にかかわらず、常に最適な法線力３１Ｆ，３２Ｆの比が得られ、回転トルクの比が得られる。その結果、無段変速機１００の伝達性能を向上させ、高効率化することができる。
【００５３】
また、第１転動体３１及び第２転動体３２と、第３転動体３３とは、径方向において遊星ローラ２０を挟んで配置される。このため、第３転動体３３は、遊星ローラ２０を介して、第１転動体３１の法線力３１Ｆと、第２転動体３２の法線力３２Ｆとの合力を受け、第３転動体３３の法線力３３Ｆは、当該合力の反力となる。
【００５４】
図４（ｂ）では、支持ピン２１が主軸Ｊと平行に配置されているため、第１円錐面２３１及び第２円錐面２３２の母線は、傾斜する向きが異なるが、主軸Ｊに対する傾斜角は略一致している。従って、第１転動体３１及び第２転動体３２の法線力３１Ｆ，３２Ｆの大きさも略一致する。つまり、第１転動体３１及び第２転動体３２は、互いの回転数が略一致すれば、遊星ローラ２０に対する伝達トルクも略一致する。
【００５５】
図４（ａ）では、第１円錐面２３１の母線の主軸Ｊに対する傾斜角が、第２円錐面２３２の母線の主軸Ｊに対する傾斜角よりも大きい。このため、第１転動体３１の法線力３１Ｆは、図４（ｂ）のときよりも小さくなる一方、第２転動体３２の法線力３２Ｆは、図４（ｂ）のときよりも大きくなる。つまり、図４（ｂ）の場合と比較すれば、回転数が大きな第１転動体３１は、遊星ローラ２０に対する伝達トルクが小さくなり、回転数が小さな第２転動体３２は、遊星ローラ２０に対する伝達トルクが大きくなる。
【００５６】
図４（ｃ）では、第１円錐面２３１の母線の主軸Ｊに対する傾斜角が、第２円錐面２３２の母線の主軸Ｊに対する傾斜角よりも小さい。このため、第１転動体３１の法線力３１Ｆは、図４（ｂ）のときよりも大きくなる一方、第２転動体３２の法線力３２Ｆは、図４（ｂ）のときよりも小さくなる。つまり、図４（ｂ）の場合と比較すれば、回転数が小さな第１転動体３１は、遊星ローラ２０に対する伝達トルクが大きくなり、回転数が大きな第２転動体３２は、遊星ローラ２０に対する伝達トルクが小さくなる。
【００５７】
発明者らの検証結果によれば、第１円錐面２３１及び第２円錐面２３２の母線が、支持ピン２１に対し略４５度の角度を有している場合に、無段変速機１００の効率が最も良好になることがわかった。
【００５８】
［凹部２３０／接触部３３Ｃの形状］
図５は、遊星ローラ２０の凹部２３０及び第３転動体３３の接触部３３Ｃの形状の一例を示した図であり、主軸Ｊを含む断面が示されている。
【００５９】
第３転動体３３の接触部３３Ｃは円弧からなる。つまり、互いに接触する遊星ローラ２０の凹部２３０及び第３転動体３３の接触部３３Ｃは、いずれも主軸Ｊを含む断面上において円弧となる。このため、接触部３３Ｃ及び凹部２３０が損傷又は摩耗するのを抑制することができる。
【００６０】
また、接触部３３Ｃの曲率半径Ｒは、凹部２３０の曲率半径Ｒと略一致するが、接触部３３Ｃの円弧の長さは、凹部２３０の円弧の長さよりも長い。つまり、接触部３３Ｃが凹部２３０の内面に接触している状態において、凹部２３０の円弧は、接触部３３Ｃの円弧の一部と一致している。このため、接触部３３Ｃが凹部２３０の内面に接触している状態を維持しつつ、軸方向の一定の範囲内において、第３転動体３３をスムーズに移動させることができる。
【００６１】
図６は、遊星ローラ２０の凹部２３０及び第３転動体３３の接触部３３Ｃの形状の他の例を示した図であり、主軸Ｊを含む断面が示されている。
【００６２】
第３転動体３３の接触部３３Ｃは円弧からなる。つまり、互いに接触する凹部２３０及び接触部３３Ｃは、ともに、主軸Ｊを含む断面上において円弧になる。このため、接触部３３Ｃ及び凹部２３０が、損傷又は摩耗するのを抑制することができる。
【００６３】
また、接触部３３Ｃの曲率半径ｒは、凹部２３０の曲率半径Ｒよりも小さい。つまり、接触部３３Ｃの先端が凹部２３０の内面の最深部に接触している状態において、接触部３３Ｃと凹部２３０との間には、上下方向に隙間が形成される。このため、接触部３３Ｃが凹部２３０の内面に接触している状態を維持しつつ、軸方向の一定の範囲内において、第３転動体３３をスムーズに移動させることができる。また、図５の場合に比べて、第３転動体３３の移動可能な距離が長くなり、主軸Ｊに対する支持ピン２１の傾斜角の変化範囲が広くなる。このため、実現できる変速比の範囲が広くなる。
【００６４】
本実施の形態による無段変速機１００は、遊星ローラ２０が円環状の凹部２３０を有し、第３転動体３３が当該凹部２３０の内面に接触している。このため、第３転動体３３を軸方向に移動させれば、遊星ローラ２０の支持ピン２１を傾け、変速比を変化させることができる。このため、従来のような複雑な変速機構を有することなく、無段変速機を実現することができる。従って、無段変速機の部品点数を削減することができる。その結果、無段変速機を小型化し、あるいは、軽量化することができる。また、無段変速機の製造コストを低減して安価に提供することができる。
【００６５】
また、本実施の形態による無段変速機１００は、遊星ローラ２０の転動面２３が、第１円錐面２３１及び第２円錐面２３２を有し、第１転動体３１が第１円錐面２３１に接触し、第２転動体３２が第２円錐面２３２に接触している。このため、第１転動体３１及び第２転動体３２は、変速比に応じて回転数が小さくなれば、回転トルクが大きくなる。このため、無段変速機の効率を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施の形態による無段変速機１００は、遊星ローラ２０に接触する第１転動体３１の接触部３１Ｃの形状を、支持ピン２１の傾きを変化させたときの第１円錐面２３１の母線の包絡線に一致させている。同様にして、遊星ローラ２０に接触する第２転動体３２の接触部３２Ｃの形状を、支持ピン２１の傾きを変化させたときの第２円錐面２３２の母線の包絡線に一致させている。このため、支持ピン２１の傾きが変化しても、第１転動体３１及び第２転動体３２が遊星ローラ２０の転動面２３に接触している状態を維持することができる。従って、転動面２３として第１円錐面２３１及び第２円錐面２３２を有する遊星ローラ２０を採用することができる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、径方向外側から遊星ローラ２０に接触する第１転動体３１を入力側とし、径方向外側から遊星ローラ２０に接触する第２転動体３２を出力側として動作する無段変速機１００を実現することができる。なお、入力側と出力側とを入れ替え可能であることは言うまでもない。
【００６８】
なお、本実施の形態では、遊星ローラ２０が、第１円錐面２３１及び第２円錐面２３２を含む場合の例について説明したが、本発明は、このような構成のみに限定されない。例えば、遊星ローラ２０は、環状形状の凹部２３０が設けられた球であってもよい。この場合、凹部２３０より上方の球面に第１転動体３１が接触し、凹部２３０より下方の球面に第２転動体３２が接触する。
【００６９】
実施の形態２．
実施の形態１では、遊星ローラ２０が、円環状の凹部２３０を有する場合について説明した。これに対し、本実施の形態では、遊星ローラ２０が、円環状の凸部２３３を有する場合について説明する。
【００７０】
図７は、本発明の実施の形態２による無段変速機１０１の要部についての一構成例を示した図であり、遊星ローラ２０及びその周辺に配置された構成要素のみが示されている。本実施の形態による無段変速機１０１は、図１の無段変速機１００と比べれば、遊星ローラ２０及び第３転動体３３の形状が異なっている。なお、その他の構成は、図１の無段変速機１００（実施の形態１）の場合と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００７１】
遊星ローラ２０の転動面２３は、円環形状の凸部２３３と、凸部２３３よりも軸方向下方の第１円錐面２３１と、凸部２３３よりも軸方向上方の第２円錐面２３２とにより構成される。凸部２３３は、第３転動体３３が接触する転動面である。凸部２３３は、遊星ローラ２０の外周面を突出させた断面を有し、当該断面は円弧で構成される。また、凸部２３３は、支持ピン２１の長手方向の略中央に配置され、支持ピン２１を中心とする円環形状を有する。
【００７２】
第３転動体３３は、遊星ローラ２０に対し、主軸Ｊの径方向内側から接触する。第３転動体３３は、遊星ローラ２０の凸部２３３が接触する接触部３３Ｃを有する。当該接触部３３Ｃは、径方向内方に向かって窪ませた円弧形状の断面を有する。つまり、接触部３３Ｃの内面に遊星ローラ２０の凸部２３３が接触する。
【００７３】
本実施の形態によれば、実施の形態１の場合と同様にして、第３転動体３３を軸方向に移動させ、支持ピン２１の傾きを変化させることにより、無段変速機１０１の変速比を変化させることができる。
【００７４】
実施の形態３．
実施の形態１では、モータを有しない無段変速機１００について説明した。これに対し、本実施の形態では、モータを有する無段変速機１０２について説明する。
【００７５】
図８は、本発明の実施の形態３による無段変速機１０２の一構成例を示した図である。本実施の形態による無段変速機１０２は、図１の無段変速機１００と比べれば、モータ６を有する点が異なっている。なお、その他の構成は、図１の無段変速機１００（実施の形態１）の場合と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００７６】
モータ６は、第２転動体下支持部３２１とスプロケット５０の間に設けられ、第１転動体円筒部３１２を回転駆動する。モータ６は、モータ静止部及びモータ回転部により構成される。モータ静止部は、モータ支持部５１を介して、ドロップアウト１１に支持される。つまり、モータ静止部は、シャフト１０に固定されている。一方、モータ回転部は、主軸Ｊを中心として回転可能に支持される。
【００７７】
モータ回転部は、ロータ６２及びマグネット６３を有する。ロータ６２は、径方向に延びる円板形状を有し、第１転動体円筒部３１２に固定されている。マグネット６３は、ロータ６２の上面及び下面に取り付けられている。
【００７８】
モータ静止部は、ハウジング６０及びステータ６１を有する。ハウジング６０は、モータ蓋部６０１、モータ底部６０２及びモータ円筒部６０３を有する。モータ蓋部６０１及びモータ底部６０２は、いずれも径方向に延びる円板形状を有し、軸受６４を介して、第１転動体円筒部３１２に支持される。また、モータ蓋部６０１は、ロータ６２よりも軸方向上方に配置され、モータ底部６０２は、ロータ６２よりも軸方向下方に配置されている。モータ円筒部６０３は、円筒形状を有し、モータ蓋部６０１の径方向外端と、モータ底部６０２の径方向外端とを繋いでいる。ステータ６１は、モータ蓋部６０１の下面及びモータ底部６０２の上面に取り付けられた電機子であり、マグネット６３と対向する。
【００７９】
モータ６は、ステータ６１に駆動電流を供給することにより、ステータ６１とマグネット６３との間に周方向のトルクが発生し、シャフト１０に対し、第１転動体円筒部３１２を相対回転させることができる。
【００８０】
本実施の形態によれば、プロスケットに付加される駆動トルクを補助するためのモータを有する無段変速機において、複雑な変速機構を採用することなく、部品点数を削減することができる。
【００８１】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４による無段変速機１０３の一構成例を示した図であり、主軸Ｊを含む平面で切断したときの断面が示されている。
【００８２】
無段変速機１０３は、第１シャフト１５、第２シャフト１６、遊星ローラ２０、第１転動体３１、第２転動体３２、第３転動体３３及び歯車機構７０を有している。以下、これらの各部品について詳しく説明する。なお、図１の無段変速機１００と同一の構成部分については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００８３】
［第１シャフト１５・第２シャフト１６］
第１シャフト１５及び第２シャフト１６は、いずれも軸方向（上下方向）に延びる略円柱状の部材であり、主軸Ｊを中心として互いに同軸に配置されている。第１シャフト１５は、第２シャフト１６の下方に配置されている。また、第１シャフト１５及び第２シャフト１６は、第２転動体３２を介して、相対回転可能に連結されている。
【００８４】
［遊星ローラ２０］
遊星ローラ２０及び支持ピン２１は、図１の無段変速機１００の場合と同一である。遊星ローラ支持部２２は、第１シャフト１５及び第２シャフト１６に対し、相対回転可能に支持される。遊星ローラ支持部２２は、上支持部２２ｕ、下支持部２２ｄ及び固定ピン２２ｐにより構成される。上支持部２２ｕは、環状形状を有し、軸受４７を介して、シャフト１５に支持される。下支持部２２ｄは、上支持部２２ｕと同軸の環状形状を有し、上支持部２２ｕよりも軸方向下方に配置され、シャフト１５が貫通する貫通孔２２ｈを有する。固定ピン２２ｐは、軸方向に延びる形状を有し、周方向において遊星ローラ２０とは異なる位置に配置される。固定ピン２２ｐの上端は、上支持部２２ｕに連結され、固定ピン２２ｐの下端は、下支持部２２ｄに連結される。つまり、下支持部２２ｄは、固定ピン２２ｐを介して、上支持部２２ｕに固定されている。上支持部２２ｕ及び下支持部２２ｄは、周方向における遊星ローラ２０に対応する位置に、ガイド部２２ｇをそれぞれ有する。
【００８５】
［第１転動体３１］
第１転動体３１は、無段変速機１０３のハウジングであり、遊星ローラ２０、第２転動体３２、第３転動体３３及び歯車機構７０を収容する。第１転動体３１は、第１シャフト１５及び第２シャフト１６を相対回転可能に支持し、遊星ローラ２０に対し、主軸Ｊの径方向外側から接触する。
【００８６】
第１転動体３１は、主軸Ｊを中心とする環状形状を有する。より具体的には、第１転動体３１は、第１転動体環状部３１１、第１転動体上支持部３１３、第１転動体下支持部３１４及び第１転動体円筒部３１５により構成される。
【００８７】
第１転動体上支持部３１３は、径方向に延びる略円板形状を有し、遊星ローラ２０よりも軸方向上方に配置される。また、第１転動体上支持部３１３は、軸受４５Ａを介して、第２転動体円筒部３２５を支持する。
【００８８】
第１転動体下支持部３１４は、径方向に延びる略円板形状を有し、遊星ローラ２０よりも軸方向下方に配置される。また、第１転動体下支持部３１４は、軸受４５Ｂを介して、第１シャフト１５を支持する。
【００８９】
第１転動体円筒部３１５は、円筒形状を有し、第１転動体上支持部３１３の径方向外端及び第１転動体下支持部３１４の径方向外端を繋いでいる。
【００９０】
第１転動体環状部３１１は、環状形状を有し、第１転動体円筒部３１５の内周面に沿って軸方向上方に延びる。第１転動体環状部３１１の下端は、調圧カム３１Ａを介して、第１転動体下支持部３１４に支持される。第１転動体環状部３１１は、その上端近傍の内周面に遊星ローラ２０に接触する接触部３１Ｃを有する。当該接触部３１Ｃは、遊星ローラ２０の第１円錐面２３１に対し、主軸Ｊの径方向外側から接触する。調圧カム３１Ａは、主軸Ｊを中心とする回転トルクを利用して、軸方向の付勢力を発生する。このため、第１転動体環状部３１１は、遊星ローラ２０の転動面２３に押しつけられ、適切な接触圧が確保される。
【００９１】
［第２転動体３２］
第２転動体３２は、第２シャフト１６に固定され、遊星ローラ２０に対し、主軸Ｊの径方向外側から接触する。また、第２転動体３２は、主軸Ｊを中心とする環状形状を有する。より具体的には、第２転動体３２は、第２転動体支持部３２４、第２転動体環状部３２３及び第２転動体円筒部３２５により構成される。
【００９２】
第２転動体支持部３２４は、径方向に延びる略円板形状を有する。
【００９３】
第２転動体環状部３２３は、環状形状を有し、第２転動体支持部３２４の径方向外端から軸方向下方に延びる。第２転動体環状部３２３の上端は、調圧カム３２Ａを介して、第２転動体支持部３２４に支持される。第２転動体環状部３２３は、その下端近傍の内周面に遊星ローラ２０に接触する接触部３２Ｃを有する。当該接触部３２Ｃは、遊星ローラ２０の第２円錐面２３２に対し、主軸Ｊの径方向外側から接触する。調圧カム３２Ａは、主軸Ｊを中心とする回転トルクを利用して、軸方向の付勢力を発生する。このため、第２転動体環状部３２３は、遊星ローラ２０の転動面２３に押しつけられ、適切な接触圧が確保される。
【００９４】
第２転動体円筒部３２５は、円筒形状を有し、第２転動体支持部３２４の径方向内端から軸方向上方へ延びる。第２転動体円筒部３２５内には、軸方向上側から第２シャフト１６が圧入され、軸方向下側から第１シャフト１５が嵌合される。第１シャフト１５は、軸受４８を介して、第２転動体支持部３２４に支持される。つまり、第２転動体円筒部３２５は、第２シャフト１６に対し固定され、第１シャフト１５に対し相対回転可能に支持される。
【００９５】
［第３転動体３３］
第３転動体３３は、第１シャフト１５に対し、軸方向に相対移動可能に支持され、遊星ローラ２０に対し、主軸Ｊの径方向内側から接触する。また、第３転動体３３は、主軸Ｊを中心とする環状形状を有する。より具体的には、第３転動体３３は、第３転動体支持部３３０及び第３転動体円筒部３３１により構成される。
【００９６】
第３転動体支持部３３０は、径方向に延びる略円板形状を有する。第３転動体支持部３３０は、その外周面上に、遊星ローラ２０に接触する接触部３３Ｃを有する。当該接触部３３Ｃは、遊星ローラ２０の凹部２３０の内面に対し、主軸Ｊの径方向内側から接触する。当該接触部３３Ｃは、主軸Ｊを含む断面において、径方向外方に向かって凸となる円弧形状を有する。
【００９７】
第３転動体円筒部３３１は、円筒形状を有し、第３転動体支持部３３０の径方向内端から軸方向下方に延びる。第３転動体円筒部３３１は、その内部に第１シャフト１５が配置され、第１シャフト１５に対してスプライン嵌合されている。このため、第３転動体３３は、第１シャフト１５に対し、相対回転することはできないが、軸方向に相対移動することができる。
【００９８】
［歯車機構７０］
歯車機構７０は、軸受４６を介して第３転動体円筒部３３１に支持される。歯車機構７０は、図示しない外部の駆動源により駆動され、第３転動体３３を軸方向に移動させる。例えば、歯車機構７０としてラックアンドピニオンを採用すれば、駆動源の回転動作を利用して、第３転動体３３を軸方向に移動させることができる。
【００９９】
［無段変速機１０３の動作］
次に、無段変速機１０３の動作について説明する。無段変速機１０３では、第１転動体３１が固定され、第１シャフト１５が入力側、第２シャフト１６が出力側として用いられる。第３転動体３３は、第１シャフト１５とともに回転する。第３転動体３３の回転トルクは、遊星ローラ２０を介して、第２転動体３２に伝達される。その結果、第２シャフト１６が、第２転動体３２とともに回転する。
【０１００】
図１の無段変速機１００の場合（実施の形態１）と同様、第１転動体３１及び第２転動体３２の相対的な回転数の比が、シャフト１０に対する支持ピン２１の傾斜角に応じて変化する。従って、支持ピン２１の傾きを変化させることにより、無段変速機１０３の変速比を変化させることができる。
【０１０１】
本実施の形態によれば、第１転動体３１が固定され、径方向内側から遊星ローラ２０に接触する第３転動体３３を入力側とし、径方向外側から遊星ローラ２０に接触する第２転動体３２を出力側とする無段変速機において、変速比にゼロを含む正逆転が可能になり、かつ、複雑な変速機構を採用することなく、部品点数を削減することができる。
【０１０２】
実施の形態５．
上記実施の形態では、遊星ローラ２０に対し、第１転動体３１及び第２転動体３２が径方向外側から接触し、第３転動体３３が径方向内側から接触する無段変速機１００〜１０３の例について説明した。これに対し、実施の形態では、遊星ローラ２０に対し、第１転動体３１及び第２転動体３２が径方向内側から接触し、第３転動体３３が径方向外側から接触する無段変速機１０４について説明する。
【０１０３】
図１０は、本発明の実施の形態５による無段変速機１０４の一構成例を示した図であり、主軸Ｊを含む平面で切断したときの断面が示されている。
【０１０４】
無段変速機１０４は、第１シャフト１５、第２シャフト１６、遊星ローラ２０、第１転動体３１、第２転動体３２、第３転動体３３、調整レバー７１及びハウジング８を有している。以下、これらの各部品について詳しく説明する。なお、図１の無段変速機１００と同一の構成部分については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１０５】
［第１シャフト１５／第２シャフト１６］
第１シャフト１５及び第２シャフト１６は、いずれも軸方向（上下方向）に延びる略円柱状の部材であり、主軸Ｊを中心として互いに同軸に配置されている。第１シャフト１５は、第２シャフト１６の下方に配置されている。第１シャフト１５は、軸受４６Ａを介して、ハウジング８に支持され、第２シャフト１６は、軸受４６Ｂを介して、ハウジング８に支持される。
【０１０６】
［遊星ローラ支持部２２］
遊星ローラ支持部２２は、ハウジング８に固定されている。遊星ローラ支持部２２を構成する一対のガイド部２２ｇは、例えば、同心に配置された円弧形状を有し、支持ピン２１の両端は、これらのガイド部２２ｇに沿って移動自在に支持される。ガイド部２２ｇは、ハウジング下支持部８０の上面及びハウジング上支持部８１の下面にそれぞれ固定されている。
【０１０７】
［第１転動体３１］
第１転動体３１は、第１シャフト１５に係合され、遊星ローラ２０に対し、主軸Ｊの径方向内側から接触する。また、第１転動体３１は、主軸Ｊを中心とする環状形状を有する。より具体的には、第１転動体３１は、第１転動体支持部３１０及び第１転動体環状部３１１により構成される。
【０１０８】
第１転動体支持部３１０は、径方向に延びる略円板形状を有し、第１シャフト１５に固定される。
【０１０９】
第１転動体環状部３１１は、環状形状を有し、第１転動体支持部３１０の軸方向上方に配置される。第１転動体環状部３１１の下端は、調圧カム３１Ａを介して、第１転動体支持部３１０に支持される。第１転動体環状部３１１は、その上端近傍の外周面に遊星ローラ２０に接触する接触部３１Ｃを有する。当該接触部３１Ｃは、遊星ローラ２０の第１円錐面２３１に対し、主軸Ｊの径方向内側から接触する。調圧カム３１Ａは、主軸Ｊを中心とする回転トルクを利用して、当該回転トルクに比例する軸方向の付勢力を発生する。このため、第１転動体環状部３１１は、遊星ローラ２０の転動面２３に押しつけられ、過不足のない適切な接触圧が確保される。
【０１１０】
［第２転動体３２］
第２転動体３２は、第２シャフト１６に係合され、遊星ローラ２０に対し、主軸Ｊの径方向内側から接触する。また、第２転動体３２は、主軸Ｊを中心とする環状形状を有する。より具体的には、第２転動体３２は、第２転動体支持部３２４及び第２転動体環状部３２３により構成される。
【０１１１】
第２転動体支持部３２４は、径方向に延びる略円板形状を有し、第２シャフト１６に固定される。
【０１１２】
第２転動体環状部３２３は、環状形状を有し、第２転動体支持部３２４の軸方向下方に配置される。第２転動体環状部３２３の上端は、調圧カム３２Ａを介して、第２転動体支持部３２４に支持される。第２転動体環状部３２３は、その下端近傍の外周面に遊星ローラ２０に接触する接触部３２Ｃを有する。当該接触部３２Ｃは、遊星ローラ２０の第２円錐面２３２に対し、主軸Ｊの径方向内側から接触する。調圧カム３２Ａは、主軸Ｊを中心とする回転トルクを利用して、当該回転トルクに比例する軸方向の付勢力を発生する。このため、第２転動体環状部３２３は、遊星ローラ２０の転動面２３に押しつけられ、適切な接触圧が確保される。
【０１１３】
［第３転動体３３］
第３転動体３３は、ハウジング８に対し、軸方向に相対移動可能に支持され、遊星ローラ２０に対し、主軸Ｊの径方向外側から接触する。また、第３転動体３３は、主軸Ｊを中心とする環状形状を有する。
【０１１４】
第３転動体３３の内周面には、遊星ローラ２０に接触する接触部３３Ｃを有する。当該接触部３３Ｃは、遊星ローラ２０の凹部２３０の内面に対し、主軸Ｊの径方向外側から接触する。当該接触部３３Ｃは、主軸Ｊを含む断面において、径方向内方に向かって凸となる円弧形状を有する。
【０１１５】
［調整レバー７１］
調整レバー７１は、径方向に延びる形状を有し、第３転動体３３の上下端面を挟むように構成される。このため、第３転動体３３は、調整レバー７１に対し、相対回転可能に支持されつつ、軸方向の位置が調整レバー７１によって規制される。調整レバー７１は、ハウジング円筒部８２の貫通孔７２を通り、径方向外端は、ハウジング８の外側に位置する。調整レバー７１は、人が操作する操作子であってもよいし、駆動源により軸方向に駆動されるものであってもよい。
【０１１６】
［ハウジング８］
ハウジング８は、遊星ローラ２０、第１転動体３１、第２転動体３２及び第３転動体３３を収容する。ハウジング８は、ハウジング下支持部８０、ハウジング上支持部８１、ハウジング円筒部８２、ハウジング下円筒部８３及びハウジング上円筒部８４により構成される。
【０１１７】
ハウジング下支持部８０及びハウジング上支持部８１は、いずれも径方向に延びる略円板形状を有する。ハウジング下支持部８０は、遊星ローラ２０よりも軸方向下方に配置され、ハウジング上支持部８１は、遊星ローラ２０よりも軸方向上方に配置される。ハウジング円筒部８２は、遊星ローラ２０及び第３転動体３３を収容する円筒形状を有し、ハウジング下支持部８０の径方向外端と、ハウジング上支持部８１の径方向外端とを繋いでいる。また、ハウジング円筒部８２は、調整レバー７１のための貫通孔７２を有する。ハウジング下円筒部８３は、円筒形状を有し、ハウジング下支持部８０の径方向内端から軸方向下方に延びる。ハウジング上円筒部８４は、円筒形状を有し、ハウジング上支持部８１の径方向内端から軸方向上方に延びる。
【０１１８】
［無段変速機１０４の動作］
次に、無段変速機１０４の動作について説明する。ハウジング８が固定され、第１シャフト１５が入力側、第２シャフト１６が出力側として用いられる。第１転動体３１は、第１シャフト１５とともに回転する。第１転動体３１の回転トルクは、遊星ローラ２０を介して、第２転動体３２に伝達される。その結果、第２シャフト１６が、第２転動体３２とともに回転する。
【０１１９】
図１の無段変速機１００の場合（実施の形態１）と同様、第１転動体３１及び第２転動体３２の相対的な回転数の比が、シャフト１０に対する支持ピン２１の傾斜角に応じて変化する。従って、調整レバー７１を軸方向に移動させ、支持ピン２１の傾きを変化させることにより、無段変速機１０３の変速比を変化させることができる。
【０１２０】
本実施の形態によれば、遊星ローラ２０に対し、第１転動体３１及び第２転動体３２が径方向内側から接触し、第３転動体３３が径方向外側から接触する無段変速機において、複雑な変速機構を採用することなく、変速比範囲を大きくすることができ、高効率化することができ、部品点数を大幅に削減することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１００〜１０４    無段変速機
１０      シャフト
１１      ドロップアウト
１２      調整ロッド
１３      中空部
１５      第１シャフト
１６      第２シャフト
２０      遊星ローラ
２１      支持ピン
２２      遊星ローラ支持部
２２ｄ    下支持部
２２ｇ    ガイド部
２２ｈ    貫通孔
２２ｐ    固定ピン
２２ｕ    上支持部
２３      転動面
２３０    凹部
２３１    第１円錐面
２３２    第２円錐面
２３３    凸部
３１      第１転動体
３１０    第１転動体支持部
３１０Ａ  小径支持部
３１０Ｂ  円環部
３１０Ｃ  ボルト
３１１    第１転動体環状部
３１２、３１５  第１転動体円筒部
３１３    第１転動体上支持部
３１４    第１転動体下支持部
３１Ａ    調圧カム
３１Ｃ    接触部
３１Ｆ    法線力
３１ｆ    法線力の軸方向成分
３２      第２転動体
３２０    第２転動体上支持部
３２１    第２転動体下支持部
３２２，３２５  第２転動体円筒部
３２３    第２転動体環状部
３２４    第２転動体支持部
３２Ａ    調圧カム
３２Ｃ    接触部
３２Ｆ    法線力
３２ｆ    法線力の軸方向成分
３３      第３転動体
３３０    転動体支持部
３３１    転動体円筒部
３３Ｃ    接触部
４１，４２Ａ，４２Ｂ，４３，４５，４６，４６Ａ，４６Ｂ，４７，４８  軸受
５０      スプロケット
５１      モータ支持部
６        モータ
６４      軸受
７０      歯車機構
７１      調整レバー
７２      貫通孔
８        ハウジング
８０      ハウジング下支持部
８１      ハウジング上支持部
８２      ハウジング円筒部
８３      ハウジング下円筒部
８４      ハウジング上円筒部
ａ１〜ａ３，ｂ１〜ｂ３  接触点
Ｊ        主軸
【図１】
0006408327.tif 000002
【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】
0006408327.tif 000008
【図８】
0006408327.tif 000009
【図９】
0006408327.tif 000010
【図１０】
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