(57)【要約】【課題】無段変速装置の簡素化、小型化、低コスト化等を図る。【解決手段】入力軸２０と一体的に回転しかつその軸線方向に往復動自在で円筒状の接触面３２をもつ入力ディスク３０、出力軸４０と一体的に回転し円錐状の接触面５２をもつ出力ディスク５０、入力軸又は出力軸の軸線に対して傾斜した軸線周りに回動自在に支持されかつ出力ディスクの接触面５２と接触する第１円錐面６１及び入力ディスクの接触面３２と接触する第２円錐面６２をもつトラクションロータ６０、外側から第１円錐面６１に接触するトラクションリング７０、入力ディスク３０を往復動させる駆動機構８０等を備え、入力ディスク３０を適宜スライドさせることで連続的な変速が行われる。これにより、小型で安価な装置が得られる。【選択図】  図１ 
2005221060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と一体的に回転すると共に前記入力軸の軸線方向に往復動自在に形成され，かつ，その外周に円筒状の接触面をもつ入力ディスクと、
出力軸と一体的に回転するように形成され，その外周に円錐状の接触面をもつ出力ディスクと、
前記入力軸又は出力軸の軸線に対して傾斜した軸線周りに回動自在に支持され，かつ，前記出力ディスクの接触面と接触する第１円錐面及び前記入力ディスクの接触面と接触する第２円錐面をもつ二段円錐状のトラクションロータと、
前記入力ディスク及び出力ディスクと協働して前記トラクションロータを挟み込むように，外側から前記第１円錐面に接触するトラクションリングと、
前記入力ディスクを往復動させる駆動機構と、
を有する、
ことを特徴とする無段変速装置。
【請求項２】
入力軸と一体的に回転するように形成され，その外周に円錐状の接触面をもつ入力ディスクと、
出力軸と一体的に回転すると共に前記出力軸の軸線方向に往復動自在に形成され，かつ，その外周に円筒状の接触面をもつ出力ディスクと、
前記入力軸又は出力軸の軸線に対して傾斜した軸線周りに回動自在に支持され，かつ，前記入力ディスクの接触面と接触する第１円錐面及び前記出力ディスクの接触面と接触する第２円錐面をもつ二段円錐状のトラクションロータと、
前記入力ディスク及び出力ディスクと協働して前記トラクションロータを挟み込むように，外側から前記第１円錐面に接触するトラクションリングと、
前記出力ディスクを往復動させる駆動機構と、
を有する、
ことを特徴とする無段変速装置。
【請求項３】
前記トラクションリングは、前記入力軸又は出力軸の軸線方向において，前記入力ディスクと出力ディスクとの間に配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速装置。
【請求項４】
前記駆動機構は、前記入力ディスクを前記入力軸の軸線方向の一方側に向けて付勢する付勢部材と、前記付勢部材の付勢力に抗して前記入力ディスクを移動させるべく押圧する押圧部材と、を含む、
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の無段変速装置。
【請求項５】
前記駆動機構は、前記出力ディスクを前記出力軸の軸線方向の一方側に向けて付勢する付勢部材と、前記付勢部材の付勢力に抗して前記出力ディスクを移動させるべく押圧する押圧部材と、を含む、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の無段変速装置。
【請求項６】
前記トラクションロータの第１円錐面は、その回転中心線が前記入力軸又は出力軸の軸線と交わる点に頂点をもつように形成されている、
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の無段変速装置。
【請求項７】
前記トラクションリングは、その中心が前記入力軸又は出力軸の軸線から所定量だけ偏倚した状態で、その径方向に移動自在にかつ回動自在に支持され、
前記トラクションロータは、前記トラクションリングと前記入力ディスク及び出力ディスクとの間において公転不能に周方向に配列された固定ロータと、前記固定ロータに対し相対的に移動可能に支持された可動ロータと、を含む、
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれかに記載の無段変速装置。
【請求項８】
前記トラクションロータは、二つの前記固定ロータと、前記入力軸又は出力軸回りに回動自在に設けられたリンクに回動自在に支持された一つの前記可動ロータと、を含む、
ことを特徴とする請求項７記載の無段変速装置。
【請求項９】
前記リンクを一方向に回転付勢する付勢部材を含む、
ことを特徴とする請求項８記載の無段変速装置。
【請求項１０】
前記リンクが所定以上に移動するのを規制するストッパを設けた、
ことを特徴とする請求項９記載の無段変速装置。
【請求項１１】
前記入力軸及び出力軸は、同軸上において，相対的に回動自在に連結されている、
ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれかに記載の無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸の回転速度を連続的に変化させて出力軸に伝達する無段変速装置に関し、特に、自動車、二輪車等に搭載され得る無段変速装置（ＣＶＴ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的小排気量の自動車等に搭載される従来の無段変速装置としては、金属ベルトで一対のプーリを連動させるベルト式ＣＶＴが知られている。このＣＶＴは、入力軸に連結された入力プーリ、出力軸に連結された出力プーリ、両プーリ間に巻回された無端状のベルト等を備え、両プーリのＶ溝の幅寸法を可変制御することでベルトが接触する回転径を変化させて、入力軸から出力軸に伝達される回転速度を連続的に変化させるものである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、比較的大排気量の自動車等に搭載される従来の無段変速装置としては、球面状の接触面をもつパワーローラで一対のディスクを連動させるトロイダル式ＣＶＴが知られている。このＣＶＴは、入力軸に連結された入力ディスク、出力軸に連結された出力ディスク、両ディスクの間に介在するパワーローラ等を備え、パワーローラの回転軸の傾きを可変制御することでパワーローラが接触する両ディスクの回転径を変化させて、入力軸から出力軸に伝達される回転速度を連続的に変化させるものである（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００４】
【非特許文献１】日経メカニカル（１９９２年３月２日、Ｐ３４〜Ｐ４６）
【非特許文献２】ＮＳＫ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｎｏ．６７１（２００１年、Ｐ５〜Ｐ１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来のベルト式ＣＶＴにおいては、変速レンジ１を中心として増速及び減速するが、変速比が大きく（又は小さく）なると、一方側のプーリに巻回するベルトの曲率が大きくなり（曲率半径が小さくなり）、ベルトを形成する金属コマの滑りが多くなって駆動力の伝達効率が低下する。
また、プーリの溝幅を変化させるための油圧駆動機構等が必要になり、一対のプーリは比較的径が大きいため、装置全体が大きくなる。さらに、金属ベルトのコマがプーリに接触及び離脱する際に、高周波の金属音を生じる。
【０００６】
上記従来のトロイダル式ＣＶＴにおいては、変速レンジ１を中心として増速及び減速し、この中心付近ではパワーローラのディスクに対するスピンロスが多くなって駆動力の伝達効率が低下する。また、パワーローラの回転軸を可変に傾ける駆動機構、それに付随する機構が複雑で、装置が大型化する。
【０００７】
本発明は、上記従来の装置の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、装置の簡素化、小型化、低コスト化等を図りつつ、スピンロスが少なくて、大きな駆動トルクを伝達できる無段変速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点に係る無段変速装置は、入力軸と一体的に回転すると共に入力軸の軸線方向に往復動自在に形成され，かつ，その外周に円筒状の接触面をもつ入力ディスクと、出力軸と一体的に回転するように形成され，その外周に円錐状の接触面をもつ出力ディスクと、入力軸又は出力軸の軸線に対して傾斜した軸線周りに回動自在に支持され，かつ，出力ディスクの接触面と接触する第１円錐面及び入力ディスクの接触面と接触する第２円錐面をもつ二段円錐状のトラクションロータと、入力ディスク及び出力ディスクと協働してトラクションロータを挟み込むように，外側から第１円錐面に接触するトラクションリングと、入力ディスクを往復動させる駆動機構と、を有する、構成となっている。
この構成によれば、入力ディスクの接触面がトラクションロータの第２円錐面に接触し、出力ディスクの接触面がトラクションロータの第１円錐面に接触し、さらに、トラクションロータを入力ディスクと出力ディスクに押し付けるようにトラクションリングが第１円錐面に接触する。そして、駆動機構により入力ディスクを入力軸の軸線方向に移動させることで、接触する第２円錐面上の回転半径が変化し、入力ディスクの回転速度（入力軸の回転速度）に対する出力ディスク（出力軸）の回転速度が相対的に変化する。
このように、入力ディスク、トラクションロータ、トラクションリング、出力ディスクからなる簡単な構成において、入力ディスクをスライドさせるだけで無段階に変速動作を行うことができるため、装置を小型化でき、又、トラクションロータを入力ディスク及び出力ディスクの外周に配置するため、入力軸及び出力軸からの距離を長く設定でき、大きな駆動トルクを伝達することができる。
【０００９】
本発明の第２の観点に係る無段変速装置は、入力軸と一体的に回転するように形成され，その外周に円錐状の接触面をもつ入力ディスクと、出力軸と一体的に回転すると共に出力軸の軸線方向に往復動自在に形成され，かつ，その外周に円筒状の接触面をもつ出力ディスクと、入力軸又は出力軸の軸線に対して傾斜した軸線周りに回動自在に支持され，かつ，入力ディスクの接触面と接触する第１円錐面及び出力ディスクの接触面と接触する第２円錐面をもつ二段円錐状のトラクションロータと、入力ディスク及び出力ディスクと協働してトラクションロータを挟み込むように，外側から第１円錐面に接触するトラクションリングと、出力ディスクを往復動させる駆動機構と、を有する、構成となっている。
この構成によれば、入力ディスクの接触面がトラクションロータの第１円錐面に接触し、出力ディスクの接触面がトラクションロータの第２円錐面に接触し、さらに、トラクションロータを入力ディスクと出力ディスクに押し付けるようにトラクションリングが第１円錐面に接触する。そして、駆動機構により出力ディスクを出力軸の軸線方向に移動させることで、接触する第２円錐面上の回転半径が変化し、入力ディスクの回転速度（入力軸の回転速度）に対する出力ディスク（出力軸）の回転速度が相対的に変化する。
このように、入力ディスク、トラクションロータ、トラクションリング、出力ディスクからなる簡単な構成において、出力ディスクをスライドさせるだけで無段階に変速動作を行うことができるため、装置を小型化でき、又、トラクションロータを入力ディスク及び出力ディスクの外周に配置するため、入力軸及び出力軸からの距離を長く設定でき、大きな駆動トルクを伝達することができる。
【００１０】
上記第１又は第２の観点に係る装置において、トラクションリングは、入力軸又は出力軸の軸線方向において，入力ディスクと出力ディスクとの間に配置されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、トラクションリングの押圧力が、トラクションロータを入力ディスクと出力ディスクとにバランス良く押し付けるように作用するため、トラクション力が確実に得られて、より安定した変速動作が行われる。
【００１１】
上記第１の観点に係る装置において、駆動機構は、入力ディスクを入力軸の軸線方向の一方側に向けて付勢する付勢部材と、付勢部材の付勢力に抗して入力ディスクを移動させるべく押圧する押圧部材と、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、押圧部材の位置を適宜調整することで、入力ディスクの位置を変化させることができる。したがって、押圧部材に連動する連動機構等を装置の内部及び外部に容易に設定することができる。
【００１２】
上記第２の観点に係る装置において、駆動機構は、出力ディスクを出力軸の軸線方向の一方側に向けて付勢する付勢部材と、付勢部材の付勢力に抗して出力ディスクを移動させるべく押圧する押圧部材と、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、押圧部材の位置を適宜調整することで、出力ディスクの位置を変化させることができる。したがって、押圧部材に連動する連動機構等を装置の内部及び外部に容易に設定することができる。
【００１３】
上記第１又は第２の観点に係る装置において、トラクションロータの第１円錐面は、その回転中心線が入力軸又は出力軸の軸線と交わる点に頂点をもつように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、トラクションロータと入力ディスク又は出力ディスク及びトラクションリングとの接触領域でのスピンロスが防止され、トラクションドライブの効率（転がり接触によるトラクション力の伝達効率）が向上する。
【００１４】
上記第１又は第２の観点に係る装置において、トラクションリングは、その中心が入力軸又は出力軸の軸線から所定量だけ偏倚した状態で、その径方向に移動自在にかつ回動自在に支持され、トラクションロータは、トラクションリングと入力ディスク及び出力ディスクとの間において公転不能に周方向に配列された固定ロータと、固定ロータに対し相対的に移動可能に支持された可動ロータと、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、入力軸が回転すると、入力ディスク→トラクションロータ→出力ディスクの伝達経路を経て出力ディスクが回転する。このとき、出力軸に加わる負荷に応じて、可動ロータが固定ロータに対して相対的に移動して楔作用を生じ、それぞれのロータは入力ディスク及び出力ディスクとトラクションリングとの間に締め付けられ（強く挟持され）る。これにより、大きなトラクション力が発生し、確実なトラクションドライブが行われる。特に、出力軸に負荷が印加された場合、出力軸の回転が遅くなって出力ディスクの回転が遅くなると、可動ロータが狭い隙間の方向に移動して楔作用を生じて、可動ロータ及び固定ロータの締め付け力が増加する。これにより、伝達トルクが増加して入力ディスクに対する出力ディスクの回転遅れが解消され、所望のトルク伝達が行われる。
【００１５】
上記構成において、トラクションロータは、二つの固定ロータと、入力軸又は出力軸回りに回動自在に設けられたリンクに回動自在に支持された一つの可動ロータと、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、部品点数を削減しつつも、安定したトラクションドライブを確保することができる。
【００１６】
また、上記構成において、リンクを一方向に回転付勢する付勢部材を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、可動ロータが、付勢部材の付勢力により、入力ディスク及び出力ディスクとトラクションリングとの間に押し付けられるため、安定したトラクション力が得られる。特に、出力軸に低負荷が作用している場合、この付勢部材の付勢力により、トラクションロータの法線荷重が発生して、所望のトルク伝達が行われる。
【００１７】
さらに、上記構成において、リンクが所定以上に移動するのを規制するストッパを設けた、構成を採用することができる。
この構成によれば、可動ロータの楔作用が所定レベルを超えて作用する、すなわち、法線荷重が所定レベルを超えないようにすることができ、可動ロータの機能上の信頼性を確保することができる。
【００１８】
上記第１の観点又は第２の観点に係る装置において、入力軸及び出力軸は、同軸上において，相対的に回動自在に連結されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、入力軸と出力軸とが相対的に回動自在に連結されているため、お互いの軸振れ、軸ずれ等を防止でき、入力ディスク及び出力ディスクとトラクションリングとの間に介在するトラクションロータの動作を確実にし、安定したトラクション力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上記の構成をなす無段変速装置によれば、装置の構造を簡素化でき、騒音等を極力防止でき、大きな駆動トルクを伝達することができる、小型化で安価な無段変速装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図４は、本発明の第１の観点に係る無段変速装置の一実施形態を示すものであり、図１は装置の断面図、図２ないし図４は装置の模式図である。
この無段変速装置は、図１に示すように、ハウジング１０、ハウジング１０に対して回動自在に支持された入力軸２０、入力軸２０と一体的に回転すると共に軸線Ｌ方向に往復動自在に形成された入力ディスク３０、ハウジング１０に対して回動自在に支持された出力軸４０、出力軸４０に対して一体的に回転するように形成された出力ディスク５０、入力ディスク３０及び出力ディスク５０の外周に配列された３つのトラクションロータ６０、トラクションロータ６０の外側に配置されたトラクションリング７０、入力ディスク３０を往復動させる駆動機構８０等を備えている。
【００２１】
ハウジング１０は、アルミニウム材料等を用いて型成形されたものであり、図１に示すように、入力軸２０を支持するための軸受１１ａ及びシール１１ｂ等が取り付けられたハウジング半体１１、出力軸４０を支持するための軸受１２ａ及びシール１２ｂ等が取り付けられたハウジング半体１２等により構成されている。そして、ハウジング１０は、ハウジング半体１１とハウジング半体１２とをボルト等により締結することにより画定され、入力軸２０と出力軸４０とを同一の軸線上に回動自在に支持している。
【００２２】
入力軸２０は、図１に示すように、ハウジング１０に回動自在に支持され、その大径部において入力ディスク３０の回転を規制する突条のキー部２１を有し、その端部には縮径した円柱状の嵌合部２２を有する。この嵌合部２２は、後述する出力軸４０の嵌合穴４１に対して回動自在に挿入されている。
入力ディスク３０は、図１に示すように、入力軸２０に摺動自在にかつ相対的に回転しないように外嵌される嵌合孔３１を有し、その外周には、後述するトラクションロータ６０の第２円錐面６２と接触する円筒状の接触面３２を有し、さらに出力ディスク５０と対向する面に環状の溝３３を有する。そして、入力ディスク３０は、入力軸２０と一体的に回転すると共に入力軸２０の軸線Ｌ方向に往復動自在に支持されている。
【００２３】
出力軸４０は、図１に示すように、ハウジング１０に回動自在に支持され、その端部には、入力ディスク３０と対向するように一体的に形成された出力ディスク５０を有し、又、入力軸２０の嵌合部２２を受け入れる嵌合穴４１を有する。
出力ディスク５０は、図１に示すように、入力ディスク３０と対向する面に環状の凹部５１を有し、その外周において、後述するトラクションロータ６０の第１円錐面６１と接触する円錐状の接触面５２を有する。
【００２４】
上記のように、入力軸２０と出力軸４０とは、同軸上（軸線Ｌ上）に配置されると共に、嵌合部２１が嵌合穴４１に対して相対的に回動自在に連結されているため、お互いの軸振れ、軸ずれ等を防止でき、又、装置の集約化、小型化を達成することができる。
【００２５】
駆動機構８０は、図１に示すように、入力ディスク３０（の環状の溝３３）と出力ディスク５０（の環状の凹部５１）との間に介在する付勢部材としての圧縮コイルバネ８１、圧縮コイルバネ８１の付勢力に対向する側に配置された押圧部材８２、ウォームギヤ８３及びウォームホイール８４、ウォームホイール８４の内周に形成された送り雌ネジと噛合すると共に回転が規制されたネジ部材８５等により形成されている。そして、ウォームギヤ８３及びウォームホイール８４の回転並びにネジ部材８５の軸線Ｌ方向への移動により、押圧部材８２が、圧縮コイルバネ８１の付勢力に抗しつつ、入力ディスク３０を押圧して入力軸２０の軸線Ｌ方向に移動させるようになっている。ここで、ウォームギヤ８３の上流側には、操作用の駆動モータが連結されており、操作者の操作信号に応じて駆動制御されるようになっている。尚、押圧部材８２を駆動させる機構としては、ハウジング１０の外側に設けられたシフトレバー及び連動リンク機構等を採用してもよい。
【００２６】
３つのトラクションロータ６０は、図１ないし図４に示すように、入力ディスク３０及び出力ディスク５０とトラクションリング７０との間において、公転不能に配列されハウジング半体１２に回動自在に支持された２つの固定ロータ６０（６０ａ，６０ｂ）と、この２つの固定ロータ６０に対して相対的に円弧状に移動可能に筒状部材１２ｅに対して所定の角度範囲を可動に設けられたリンク６３に対して回動自在に支持された１つの可動ロータ６０（６０ｃ）とを含み、それぞれの回転中心線Ｓが出力軸４０の軸線Ｌと同一点Ｐで交わるように傾斜した状態で回転し得るように支持されている。
【００２７】
ここで、リンク６３は、付勢部材としての捩りバネ６４により所定の向きに回転付勢されている。また、リンク６３の近傍には、ストッパ６５が設けられており、リンク６３がストッパ６５に当接して停止することで、可動ロータ６０（６０ｃ）の食い込み量が所定レベルを超えないように規制され、法線荷重の最大値が所定レベル（可動ロータ６０の材質の許容荷重）を超えないように規制されている。これにより、可動ロータ６０（６０ｃ）の機能上の信頼性が確保される。尚、トラクションロータ６０の回転中心線Ｓの軸線Ｌに対する傾斜角度は、設定する変速比の範囲に応じて適宜選定される。
【００２８】
また、３つのトラクションロータ６０は、図３及び図４に示すように、大径、小径となるようにお互いの外径が異なるように形成され、例えば、ハウジング半体１２に支持された２つの固定ロータ６０（６０ａ，６０ｂ）が大径と小径で、リンク６３に支持された１つの可動ロータ６０（６０ｃ）が大径となるように形成されていてもよい。尚、１つの可動ロータ６０のみが他に比べて小径となるように形成されていてもよい。
【００２９】
さらに、３つのトラクションロータ６０は、図１及び図２に示すように、二段円錐状に形成されており、出力ディスク５０の接触面５２及び後述するトラクションリング７０の接触面７１と接触する第１円錐面６１、入力ディスク３０の接触面３２と接触する第２円錐面６２を有する。
第１円錐面６１は、トラクションロータ６０の回転中心線Ｓが出力軸４０の軸線Ｌと交わる点Ｐに、その頂点をもつように形成されている。第２円錐面６２は、入力ディスク３０の接触面３２が接触する位置でのその母線Ｍが、入力軸２０の軸線Ｌと平行になるように形成されている。尚、第２円錐面６２のプロフィール、すなわち、回転中心線Ｓに対する母線Ｍの傾斜角度は、変速比を如何に設定するかによって、母線Ｍを軸線Ｌと平行に保ちつつ回転中心線Ｓの傾斜角度を選定することによって決定される。
【００３０】
このように、第１円錐面６１を採用することで、トラクションロータ６０と出力ディスク５０及びトラクションリング７０との間の接触領域では、スピンロスが防止され、転がり接触によるトラクション力の伝達効率、すなわち、トラクションドライブの効率が向上する。また、第２円錐面６２を採用することで、トラクションロータ６０と入力ディスク３０との間では、入力ディスク３０の軸線方向Ｌへの移動を許容しつつ転がり接触するようになっている。
【００３１】
トラクションリング７０は、図１及び図２に示すように、トラクションロータ６０の第１円錐面６１に接触し得る円錐状の接触面７１を有し、その回転中心線Ｌ´は、図３に示すように、入力軸２０及び出力軸４０の軸線Ｌから所定量だけ偏倚した位置に位置付けられている。そして、ハウジング半体１２の環状溝１２ｃに挿入されて径方向に所定量だけ移動自在にかつ回転自在に支持されている。
また、トラクションリング７０は、図１及び図２に示すように、入力軸２０及び出力軸４０の軸線Ｌ方向において、入力ディスク３０と出力ディスク５０との間に位置するように配置されている。したがって、トラクションリング７０の押圧力が、トラクションロータ６０の第１円錐面６１と第２円錐面６２を、出力ディスク５０の接触面５２と入力ディスク３０の接触面３２とに、それぞれバランス良く押し付けるように作用するため、トラクション力が確実に得られて、より安定した変速動作が行われる。
【００３２】
ここで、３つのトラクションロータ６０（２つの固定ロータ６０ａ，６０ｂ及び１つの可動ロータ６０ｃ）、入力ディスク３０及び出力ディスク５０の相互関係について、図３及び図４を参照しつつ説明する。
（１）停止状態において、可動ロータ６０ｃは、捩りバネ６４の付勢力により、トラクションリング７０と入力ディスク３０及び出力ディスク５０との間に押し付けられて、接触面に密着した状態にある。また、可動ロータ６０ｃが押し付けられることで、トラクションリング７０が適宜隙間を調整するように移動して、２つの固定ロータ６０ａ，６０ｂは、同様にトラクションリング７０と入力ディスク３０及び出力ディスク５０との間に押し付けられて、接触面に密着した状態にある。
（２）出力軸４０に対して一定の低負荷が加わる状態では、図３及び図４に示すように、入力ディスク３０がＣ１方向に回転すると、可動ロータ６０ｃ及び固定ロータ６０ａ，６０ｂがＣ２方向に回転する。そして、捩りバネ６４により法線荷重Ｆが発生して、トラクションリング７０が回転し、出力ディスク５０が回転する。このとき、法線荷重Ｆは捩りバネ６４の付勢力により発生するため、大きな値ではなく、それ故に伝達されるトルクは比較的小さい値である。
（３）出力軸４０の負荷が増加すると、出力ディスク５０はトラクションロータ６０の回転に対して遅れを生じる。この遅れは、トラクションロータ６０の法線荷重により生じるトラクショントルクが不足するためである。その為に、出力ディスク５０とトラクションロータ６０との間に微小な滑りを生じ、可動ロータ６０ｃは、出力ディスク５０の遅れ分だけ、出力ディスク５０上を狭い隙間の方向（Ｃ５方向）に移動して、出力ディスク５０とトラクションリング７０との間に楔作用を生じる。
この楔作用により、可動ロータ６０ｃ及び固定ロータ６０ａ，６０ｂは、出力ディスク５０とトラクションリング７０との間に強く締め付けられる（強く挟持される）ことになる。この締め付けにより、トラクションロータ６０の法線荷重Ｆ及びトラクション係数が増加し、伝達トルクが増加する。
その結果、入力ディスク３０に対する出力ディスク５０の回転遅れも無くなり、可動ロータ６０ｃの食い込み方向への移動も停止し、確実にトルク伝達が行われる。
【００３３】
次に、上記無段変速装置における変速動作及び原理について説明する。
先ず、入力軸２０が所定の速度で回転すると、入力ディスク３０も一体となって同一方向に回転する。そして、入力ディスク３０の外周（接触面３２）に接触する３つのトラクションロータ６０が回転し、トラクションロータ６０の第１円錐面６１に接触する出力ディスク５０及び出力軸４０が、入力ディスク３０及び入力軸２０と同一方向に回転する。
【００３４】
ここで、入力ディスク３０の軸線Ｌ方向における位置を、駆動機構８０により適宜変化させると、入力軸２０から出力軸４０に伝達される回転速度が連続的に変化する。すなわち、入力ディスク３０と出力ディスク５０との回転差は、入力ディスク３０が第２円錐面６２に接触する位置に応じて変化する。
ここで、図５に示すように、第１円錐面６１の母線Ｎと入力ディスク３０の法線Ｖとの交点におけるトラクションロータ６０の回転半径をＲ、入力ディスク３０の接触面３２が接触する位置での第２円錐面６２の回転半径をｒとすると、回転差Δは（ｒ−Ｒ）／Ｒで表される。
【００３５】
例えば、図５（ａ）に示すように、ｒ´＞Ｒ´では、この値Δがプラス値であり、出力ディスク５０は入力ディスク３０に遅れて回転するため、入力軸２０の回転速度は減速して出力軸４０に伝達される。
また、図５（ｂ）に示すように、ｒ´´＝Ｒ´´では、この値Δはゼロであり、回転差を生じないことから、出力ディスク５０は入力ディスク３０と同時に回転するため、入力軸２０の回転速度は同一速度で出力軸４０に伝達される。
さらに、図５（ｃ）に示すように、ｒ´´´＜Ｒ´´´では、この値Δはマイナス値であり、出力ディスク５０は入力ディスク３０に先行して回転するため、入力軸２０の回転速度は増速して出力軸４０に伝達される。
【００３６】
このように、上記構成の無段変速装置によれば、トラクションドライブ方式に基づく連続的な変速動作が可能になり、従来のＣＶＴに比べて構造が簡素化され、又、入力軸２０と出力軸４０とを同軸に配置できるため、小型かつ安価で、スピンロスが少なく、騒音の発生を極力防止でき、高効率のトルク伝達特性を得ることができる。
【００３７】
図６は、本発明の第１の観点に係る無段変速装置の他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態に対して、トラクションロータ６０´の傾斜方向、それに伴う入力ディスク３０´及び出力ディスク５０´並びにトラクションリング７０´を変更したものであり、それ以外の同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
すなわち、この実施形態に係る装置においては、図６に示すように、ハウジング半体１２に２つの固定ロータ６０´が回動自在に支持され、リンク６３に対して１つの可動ロータ６０´が回動自在に支持されている。
そして、トラクションロータ６０´の回転中心線Ｓ´は、入力軸２０の軸線Ｌと交差するように傾斜して配置され、第１円錐面６１´は出力ディスク５０´の円錐状の接触面５２´及びトラクションリング７０´の円錐状の接触面７１´と接触し、第２円錐面６２´は入力ディスク３０´の円筒状の接触面３２´と接触するように形成されている。また、第１円錐面６１´は、回転中心線Ｓ´が入力軸２０の軸線Ｌと交わる点に頂点をもつように形成されている。
【００３９】
この装置においても、前述同様に連続的な変速動作を行うことができ、スピンロスを抑制でき、騒音の発生を極力防止でき、高効率のトルク伝達特性を得ることができ、特に、トラクションロータ６０´の傾斜の向きを変更したことにより、各部品をより集約化でき、装置をより小型化することができる。
【００４０】
図７及び図８は、本発明の第２の観点に係る無段変速装置の一実施形態を示すものである。この実施形態に係る無段変速装置は、図７及び図８に示すように、ハウジング１００、ハウジング１００に対して回動自在に支持された入力軸２００、入力軸２００と一体的に回転するように形成された入力ディスク３００、ハウジング１００に対して回動自在に支持された出力軸４００、出力軸４００と一体的に回転すると共に軸線Ｌ方向に往復動自在に形成された出力ディスク５００、入力ディスク３００及び出力ディスク５００の外周に配列された３つのトラクションロータ６００、トラクションロータ６００の外側に配置されたトラクションリング７００、出力ディスク５００を往復動させる駆動機構８００等を備えている。
【００４１】
ハウジング１００は、アルミニウム材料等を用いて型成形されたものであり、図７に示すように、入力軸１００を支持するための軸受１０１ａ及びシール１０１ｂ等が取り付けられたハウジング半体１０１、出力軸４００を支持するための軸受１０２ａ及びシール１０２ｂ等が取り付けられたハウジング半体１０２等により構成されている。そして、ハウジング１００は、ハウジング半体１０１とハウジング半体１０２とをボルト等により締結することにより画定され、入力軸２００と出力軸４００とを同一の軸線上に回動自在に支持している。
【００４２】
入力軸２００は、図７に示すように、ハウジング１００に回動自在に支持され、その端部には、出力ディスク５００と対向するように一体的に形成された入力ディスク３００を有し、又、出力軸４００の嵌合部４０２を受け入れる嵌合穴２０１を有する。
入力ディスク３００は、図７に示すように、出力ディスク５００と対向する面に環状の凹部３０１を有し、その外周において、後述するトラクションロータ６００の第１円錐面６０１と接触する円錐状の接触面３０２を有する。
【００４３】
出力軸４００は、図７に示すように、ハウジング１００に回動自在に支持され、その大径部において出力ディスク５００の回転を規制する突条のキー部４０１を有し、その端部には縮径した円柱状の嵌合部４０２を有する。この嵌合部４０２は、入力軸２００の嵌合穴２０１に対して回動自在に挿入されている。
出力ディスク５００は、図７に示すように、出力軸４００に摺動自在にかつ相対的に回転しないように外嵌される嵌合孔５０１を有し、その外周には、後述するトラクションロータ６００の第２円錐面６０２と接触する円筒状の接触面５０２を有し、さらに入力ディスク３００と対向する面に環状の溝５０３を有する。そして、出力ディスク５００は、出力軸４００と一体的に回転すると共に出力軸４００の軸線Ｌ方向に往復動自在に支持されている。
【００４４】
駆動機構８００は、図７に示すように、入力ディスク３００（の環状の凹部３０１）と出力ディスク５００（の環状の溝５０３）との間に介在する付勢部材としての圧縮コイルバネ８０１、圧縮コイルバネ８０１の付勢力に対向する側に配置された押圧部材８０２、ウォームギヤ８０３及びウォームホイール８０４、ウォームホイール８０４の内周に形成された送り雌ネジと噛合すると共に回転が規制されたネジ部材８０５等により形成されている。そして、ウォームギヤ８０３及びウォームホイール８０４の回転並びにネジ部材８０５の軸線Ｌ方向への移動により、押圧部材８０２が、圧縮コイルバネ８０１の付勢力に抗しつつ、出力ディスク５００を押圧して出力軸４００の軸線Ｌ方向に移動させるようになっている。ここで、ウォームギヤ８０３の上流側には、操作用の駆動モータが連結されており、操作者の操作信号に応じて駆動制御されるようになっている。尚、押圧部材８０２を駆動させる機構としては、ハウジング１００の外側に設けられたシフトレバー及び連動リンク機構等を採用してもよい。
【００４５】
３つのトラクションロータ６００は、前述のトラクションロータ６０´と同様に、入力ディスク３００及び出力ディスク５００とトラクションリング７００との間において、公転不能に配列されハウジング半体１０１に回動自在に支持された２つの固定ロータ６００と、この２つの固定ロータ６００に対して相対的に円弧状に移動可能に入力軸２００の回りに配置された筒状部材１０２ｅに対して所定の角度範囲を可動に設けられたリンク６０３に対して回動自在に支持された１つの可動ロータ６００とを含み、それぞれの回転中心線Ｓが出力軸４００の軸線Ｌと同一点で交わるように傾斜した状態で回転し得るように支持されている。ここで、リンク６０３は、付勢部材としての捩りバネ６０４により所定の向きに回転付勢されている。また、リンク６０３は、前述同様のストッパ（不図示）が設けられており、リンク６０３がストッパに当接して停止することで、可動ロータ６００の食い込み量が所定レベルを超えないように規制され、法線荷重の最大値が所定レベル（可動ロータ６００の材質の許容荷重）を超えないように規制されている。これにより、可動ロータ６００の機能上の信頼性が確保される。
尚、トラクションロータ６００の回転中心線Ｓの軸線Ｌに対する傾斜角度は、設定する変速比の範囲に応じて適宜選定される。
【００４６】
また、３つのトラクションロータ６００は、図７及び図８に示すように、入力ディスク３００の接触面３０２及び後述するトラクションリング７００の接触面７０１と接触する第１円錐面６０１、出力ディスク５００の接触面５０２と接触する第２円錐面６０２を有する。第１円錐面６０１は、トラクションロータ６００の回転中心線Ｓが出力軸４００の軸線Ｌと交わる点Ｐにその頂点をもつように形成されている。第２円錐面６０２は、出力ディスク５００の接触面５０２が接触する位置でのその母線Ｍが出力軸４００の軸線Ｌと平行になるように形成されている。尚、第２円錐面６０２のプロフィール、すなわち、回転中心線Ｓに対する母線Ｍの傾斜角度は、変速比を如何に設定するかによって、母線Ｍを軸線Ｌと平行に保ちつつ回転中心線Ｓの傾斜角度を選定することによって決定される。
【００４７】
このように、第１円錐面６０１を採用することで、トラクションロータ６００と入力ディスク３００及びトラクションリング７００との間の接触領域では、スピンロスが防止され、転がり接触によるトラクション力の伝達効率、すなわち、トラクションドライブの効率が向上する。また、第２円錐面６０２を採用することで、トラクションロータ６００と出力ディスク５００との間では、出力ディスク５００の軸線方向Ｌへの移動を許容しつつ転がり接触するようになっている。
【００４８】
トラクションリング７００は、図７及び図８に示すように、トラクションロータ６００の第１円錐面６０１に接触し得る円錐状の接触面７０１を有し、その回転中心線は、前述実施形態と同様に、入力軸２００及び出力軸４００の軸線Ｌから所定量だけ偏倚した位置に位置付けられ、ハウジング半体１０１の環状溝１０１ｃに挿入されて径方向に所定量だけ移動自在にかつ回転自在に支持されている。
また、トラクションリング７００は、図７及び図８に示すように、入力軸２００及び出力軸４００の軸線Ｌ方向において、入力ディスク３００と出力ディスク５００との間に位置するように配置されている。したがって、トラクションリング７００の押圧力が、トラクションロータ６００の第１円錐面６０１と第２円錐面６０２を、出力ディスク５００の接触面５０２と入力ディスク３００の接触面３０２とに、それぞれバランス良く押し付けるように作用するため、トラクション力が確実に得られて、より安定した変速動作が行われる。尚、３つのトラクションロータ（２つの固定ロータ及び１つの可動ロータ）６００、入力ディスク３００及び出力ディスク５００の相互間での動作関係については、前述の実施形態と同様である。
【００４９】
次に、上記無段変速装置における変速動作及び原理について説明する。
先ず、入力軸２００が所定の速度で回転すると、入力ディスク３００も一体となって同一方向に回転する。そして、入力ディスク３００の外周（接触面３０２）に接触する３つのトラクションロータ６００が回転し、トラクションロータ６００の第２円錐面６０２に接触する出力ディスク５００及び出力軸４００が、入力ディスク３００及び入力軸２００と同一方向に回転する。
【００５０】
ここで、出力ディスク５００の軸線Ｌ方向における位置を、駆動機構８００により適宜変化させると、入力軸２００から出力軸４００に伝達される回転速度が連続的に変化する。すなわち、入力ディスク３００と出力ディスク５００との回転差は、出力ディスク５００が第２円錐面６０２に接触する位置に応じて変化する。
ここでは、出力ディスク５００を出力軸４００側から入力軸２００側に向けて移動させることで、入力軸２００の回転速度は、減速→等速→増速というように連続的に変化して出力軸４００に伝達される。
【００５１】
このように、上記構成の無段変速装置によれば、トラクションドライブ方式に基づく連続的な変速動作が可能になり、従来のＣＶＴに比べて構造が簡素化され、又、入力軸２００と出力軸４００とを同軸に配置できるため、小型かつ安価で、スピンロスが少なく、騒音の発生を極力防止でき、高効率のトルク伝達特性を得ることができる。
【００５２】
図９は、本発明の第２の観点に係る無段変速装置の他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態に対して、トラクションロータ６００´の傾斜方向、それに伴う入力ディスク３００´及び出力ディスク５００´並びにトラクションリング７００´を変更したものであり、それ以外の同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
すなわち、この実施形態に係る装置においては、図９に示すように、ハウジング半体１０１に２つの固定ロータ６００´が回動自在に支持され、リンク６０３に対して１つの可動ロータ６００´が回動自在に支持されている。
そして、トラクションロータ６００´の回転中心線Ｓ´は、入力軸２００の軸線Ｌと交差するように傾斜して配置され、第１円錐面６０１´は入力ディスク３００´の円錐状の接触面３０２´及びトラクションリング７００´の円錐状の接触面７０１´と接触し、第２円錐面６０２´は出力ディスク５００´の円筒状の接触面５０２´と接触するように形成されている。また、第１円錐面６０１´は、回転中心線Ｓ´が入力軸２００の軸線Ｌと交わる点に頂点をもつように形成されている。
この装置においても、前述同様に連続的な変速動作を行うことができ、スピンロスを抑制でき、騒音の発生を極力防止でき、高効率のトルク伝達特性を得ることができ、小型化、低コスト化できる。
【００５４】
上記実施形態においては、トラクションロータ６０，６０´，６００，６００´の個数として３個を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、その他の個数を採用してもよい。
上記実施形態においては、入力ディスク３０又は出力ディスク５００をスライドさせる駆動機構として、圧縮コイルバネ８１，８０１、押圧部材８２，８０２、歯車機構等を採用したが、これに限定されるものではなく、その他の駆動機構を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上述べたように、本発明の無段変速装置は、構造が簡単で、小型かつ安価にでき、しかも騒音等の発生が極力防止され、大きいトルクを伝達することができるため、小排気量の二輪車、自動車、大排気量の自動車等の変速装置として適用できるのは勿論のこと、レジャービール等のその他の車両、あるいは、変速装置を必要とする駆動機構等においても好ましく適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の観点に係る無段変速装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す無段変速装置の模式図である。
【図３】図１に示す無段変速装置の一部を示す模式図である。
【図４】図１に示す無段変速装置の一部を示す模式図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１に示す無段変速装置の動作を説明する模式図である。
【図６】本発明の第１の観点に係る無段変速装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の観点に係る無段変速装置の一実施形態を示す断面図である。
【図８】図７に示す無段変速装置の模式図である。
【図９】本発明の第２の観点に係る無段変速装置の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
Ｌ  軸線
Ｐ  頂点
Ｓ，Ｓ´  トラクションロータの回転中心線
１０，１００  ハウジング
２０，２００  入力軸
３０，３０´，３００，３００´  入力ディスク
３２，３２´，５０２，５０２´  円筒状の接触面
４０，４００  出力軸
５０，５０´，５００，５００´  出力ディスク
５２，５２´，３０２，３０２´  円錐状の接触面
６０，６０´，６００，６００´  トラクションロータ（固定ロータ、可動ロータ）
６１，６１´，６０１，６０１´  第１円錐面
６２，６２´，６０２，６０２´  第２円錐面
６３，６０３  リンク
６４，６０４  捩りバネ（付勢部材）
６５  ストッパ
７０，７０´，７００，７００´  トラクションリング
７１，７１´，７０１，７０１´  円錐状の接触面
８０，８００  駆動機構
８１，８０１  圧縮コイルバネ（付勢部材）
８２，８０２  押圧部材
【図１】
2005221060.tif 000003
【図２】
2005221060.tif 000004
【図３】
2005221060.tif 000005
【図４】
2005221060.tif 000006
【図５】
2005221060.tif 000007
【図６】
2005221060.tif 000008
【図７】
2005221060.tif 000009
【図８】
2005221060.tif 000010
【図９】
2005221060.tif 000011