(57)【要約】【課題】無段変速装置において、小型化を図りつつ、正確に変速制御できるようにする。【解決手段】入力軸２０と一体的に回転するキャリヤ３０、出力軸４０と一体的に回転する太陽ローラ５０、太陽ローラに接触した状態でキャリヤ３０に回動自在に支持されかつ太陽ローラ５０の周りを公転し得る複数の遊星ローラ６０、遊星ローラ６０に接触する内周面７１をもつリングローラ７０、キャリヤ３０とリングローラ７０との相対的な回転速度を連続的に変化させるべく転がり接触するトラクションロータ９０を含むロータ式連続可変機構を備え、ロータ式連続可変機構により得られる変速比又はトラクション力を制御する制御機構１００，１１０又は１２０，１３０を設けた。これにより、装置の小型化を達成しつつ、入力軸から出力軸に伝達される回転速度を正確に無段変速させることができ、又、確実に回転力を伝達することができる。【選択図】図１
2007113749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸と一体的に回転するように形成されたキャリヤと、
第２回転軸と一体的に回転するように形成された太陽回転体と、
前記太陽回転体に係合した状態で前記キャリヤに回動自在に支持されかつ前記太陽回転体の周りを公転し得る複数の遊星回転体と、
前記複数の遊星回転体に係合する内周面をもつリング回転体と、
前記キャリヤと前記リング回転体との相対的な回転速度を連続的に変化させるべく転がり接触するロータを含むロータ式連続可変機構と、を備え、
前記ロータ式連続可変機構により得られる変速比又はトラクション力を制御する制御機構を設けた、
ことを特徴とする無段変速装置。
【請求項２】
前記ロータ式連続可変機構は、
前記第１回転軸と一体的に回転すると共にその軸線方向に往復動自在に形成され，かつ，その外周に接触面をもつ可動ディスクと、
前記リング回転体の外周に形成された円錐状の接触面と、
前記第１回転軸又は第２回転軸の軸線に対して傾斜した支軸周りに回動自在に支持され，かつ，前記リング回転体の接触面と接触する第１円錐面及び前記可動ディスクの接触面と接触する第２円錐面をもつトラクションロータと、
前記リング回転体及び可動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，外側から接触するトラクションリングと、を含む、
ことを特徴とする請求項１記載の無段変速装置。
【請求項３】
前記制御機構は、前記トラクションロータの支軸の一端を保持すると共に前記支軸を前記第１回転軸及び第２回転軸の軸線方向に対して捩れ方向に移動させるべく回動し得るホルダリングと、前記ホルダリングを回転駆動する駆動機構と、
を含む、ことを特徴とする請求項２記載の無段変速装置。
【請求項４】
前記ホルダリングを回動自在に収容するハウジングを有し、
前記ホルダリングは、前記支軸の一端を、前記リング回転体の回転方向への移動を規制しつつ径方向に移動自在に保持し、
前記ハウジングは、前記支軸の他端を、前記可動ディスクの回転方向への移動を規制しつつ径方向に移動自在に保持している、
ことを特徴とする請求項３記載の無段変速装置。
【請求項５】
前記ハウジング及びホルダリングは、前記トラクションロータの支軸をその軸線方向に調整可能に保持している、
ことを特徴とする請求項４記載の無段変速装置。
【請求項６】
前記制御機構は、前記トラクションロータを外側から押圧する法線荷重を増減させるべく前記トラクションリングに形成されて回転によりカム作用を及ぼすカム面と、前記トラクションリングを回転駆動する駆動機構と、を含む、
ことを特徴とする請求項２ないし５いずれかに記載の無段変速装置。
【請求項７】
前記太陽回転体は、その外周に歯をもつ太陽ギヤであり、
前記遊星回転体は、前記太陽ギヤと噛合するべくその外周に歯をもつ遊星ギヤであり、
前記リング回転体は、前記遊星ギヤと噛合するべくその内周面に歯をもつリングギヤである、
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】
前記太陽回転体は、その外周に接触面をもつ太陽ローラであり、
前記遊星回転体は、前記太陽ローラと転がり接触するべくその外周に接触面もつ遊星ローラであり、
前記リング回転体は、前記遊星ローラと転がり接触するべくその内周面に接触面をもつリングローラである、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクション力を用いたトラクションドライブによって、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のに好適な無段変速装置に関する。
【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】
このベルト式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。したがって、これを避ける範囲で駆動すると、変速レンジを広く設定することができない。また、変速比を無限にできないので、停止状態を設定するにはクラッチ機構が必要になり、入力プーリと出力プーリとは同一方向にのみ回転するので、逆回転を行わせるには逆転ギヤ等が必要になり、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る。さらに、一対のプーリは比較的径が大きく、油圧駆動機構等も備えるため、装置全体が大きくなり、又、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。
【０００４】
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）。
【０００５】
このトロイダル式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、変速比を無限にできないので、停止状態を設定するにはクラッチ機構が必要になり、逆回転を行わせるには逆転ギヤ等が必要になる。さらに、パワーローラをディスクに押圧するために、１．５〜２．２ＧＰａという超高圧の押付荷重を発生する機構及び構造が必要になる。
【０００６】
また、ロータを用いた従来の変速装置としては、入力軸、入力軸と一体的に回転する中心ロータ（又は入力ディスク）、中心ロータの外周面に対して転がり接触する複数のロータ、複数のロータと内接する真円状の外側ドラム、外側ドラムと一体的に回転する出力軸等を備え、ロータが転がり接触して生じるトラクション力により、入力軸の回転力を出力軸に伝達するものが知られている（特許文献１参照）。
さらに、ロータを用いた他の変速装置としては、太陽軸、太陽軸に接触しつつその周りを遊星運動する遊星ロータ、複数の遊星ロータを支持するキャリヤ等を備え、遊星ロータが転がり接触して生じるトラクション力により、キャリヤと太陽軸との間で回転を伝達するものが知られている（特許文献２参照）。
しかしながら、これらの変速装置は、連続的に無段変速できるものではない。
【０００７】
【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）
【特許文献１】特開平１１−１３８４８号公報
【特許文献２】特開平１１−６３１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、部品の加工精度あるいは組付精度を高く設定しなくても動力の伝達が確実に行われるべくトラクションドライブを得るために必要最小限〜必要に応じた大きな法線荷重を可変的に印加でき、必要とされる変速比に正確かつ円滑に無段変速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】
【０００９】
本発明に係る無段変速装置は、第１回転軸と一体的に回転するように形成されたキャリヤと、第２回転軸と一体的に回転するように形成された太陽回転体と、太陽回転体に係合した状態でキャリヤに回動自在に支持されかつ太陽回転体の周りを公転し得る複数の遊星回転体と、複数の遊星回転体に係合する内周面をもつリング回転体と、キャリヤとリング回転体との相対的な回転速度を連続的に変化させるべく転がり接触するロータを含むロータ式連続可変機構とを備え、上記ロータ式連続可変機構により得られる変速比又はトラクション力を制御する制御機構を設けた、構成となっている。
この構成によれば、太陽回転体、遊星回転体、リング回転体等により差動歯車列に類似した機構が形成されているため、遊星回転体の公転と一体的に回転するキャリヤとリング回転体との相対的な回転速度を連続的に変化させるロータ式連続可変機構を、制御機構により適宜制御して、変速比又はトラクション力を変化させることで、入力軸（第１回転軸又は第２回転軸）から出力軸（第２回転軸又は第１回転軸）に伝達される回転速度を連続的にかつ正確に変化させることができ、又、確実に回転力を伝達することができる。
すなわち、第１回転軸が入力軸で第２回転軸が出力軸の場合は、逆転〜停止（無限減速）〜正転を連続的に可変とする無段変速装置が得られ、一方、第２回転軸が入力軸で第１回転軸が出力軸の場合は、正転〜無限増速〜逆転を連続的に可変とする無段変速機が得られる。このように、クラッチ機構、逆転切替え機構等が不要で、入力軸と出力軸とを同軸上に配置することができるため、構造が簡略化され、安価で小型の無段変速装置を提供することができる。
【００１０】
上記構成において、ロータ式連続可変機構は、第１回転軸と一体的に回転すると共にその軸線方向に往復動自在に形成されかつその外周に接触面をもつ可動ディスクと、リング回転体の外周に形成された円錐状の接触面と、第１回転軸又は第２回転軸の軸線に対して傾斜した支軸周りに回動自在に支持されかつリング回転体の接触面と接触する第１円錐面及び可動ディスクの接触面と接触する第２円錐面をもつトラクションロータと、リング回転体及び可動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接触するトラクションリングとを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、可動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、リング回転体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可動ディスクとリング回転体に押し付けるようにトラクションリングが外側から接触する。そして、可動ディスクが第１回転軸の軸線方向に移動することで、接触する第２円錐面上の回転半径が変化し、キャリヤの回転速度（遊星回転体の公転速度）とリング回転体の回転速度とが相対的に変化する。例えば、可動ディスクを所定の位置に移動させて、可動ディスク（キャリヤ）の回転に対してリング回転体を遅れずに同時に回転させることで正回転に設定でき、リング回転体の回転を所定量だけ先行させることで停止状態に設定でき、リング回転体の回転をさらに所定量だけ先行させることで逆回転に設定でき、変速比を比較的広く設定することができる。
【００１１】
上記構成において、制御機構は、トラクションロータの支軸の一端を保持すると共にその支軸を第１回転軸及び第２回転軸の軸線方向に対して捩れ方向に移動させるべく回動し得るホルダリングと、ホルダリングを回転駆動する駆動機構とを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、駆動機構によりホルダリングを適宜回転させて、トラクションロータの支軸を捩れ方向に傾斜移動させると、第１円錐面とリングローラとの間又は第２円錐面と可動ディスクとの間にサイドスリップが発生し、可動ディスクが第１回転軸の軸線方向に移動して変速が行われる。このように、変速比を制御する制御機構として、支軸の一端を保持するホルダリング及びこれを回転駆動する駆動機構を採用したことにより、所望の変速比に正確に制御することができる。
【００１２】
上記構成において、ホルダリングを回動自在に収容するハウジングを有し、ホルダリングは、トラクションロータの支軸の一端を、リング回転体の回転方向への移動を規制しつつ径方向に移動自在に保持し、ハウジングは、トラクションロータの支軸の他端を、可動ディスクの回転方向への移動を規制しつつ径方向に移動自在に保持している、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の支軸は、第１回転軸及び第２回転軸回りの回転が規制されつつ径方向に移動自在にその一端がホルダリング及びその他端がハウジングに保持されるため、制御機構により捩れ方向の傾きが変更されない限りトラクションロータを所定位置に確実に維持することができ、トラクションリングにより及ぼされるトラクション力（法線荷重）を最適な状態に設定することができる。
【００１３】
上記構成において、ハウジング及びホルダリングは、トラクションロータの支軸をその軸線方向に微調整可能に保持している、構成を採用することができる。
この構成によれば、部品寸法のバラツキ又は組み付け時のバラツキ等あるいは経時変化等に対処するべく、支軸をその軸線方向に微調整することで、最適な位置に容易に位置決めすることができる。
【００１４】
上記構成において、制御機構は、トラクションロータを外側から押圧する法線荷重を増減させるべくトラクションリングに形成されて回転によりカム作用を及ぼすカム面と、トラクションリングを回転駆動する駆動機構とを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、駆動機構によりトラクションリングを適宜回転させることで、そのカム面がトラクションロータにカム作用を及ぼして、トラクションロータを外側から押圧する法線荷重を最適な状態に設定することができる。
【００１５】
上記構成において、太陽回転体は、その外周に歯をもつ太陽ギヤであり、遊星回転体は、太陽ギヤと噛合するべくその外周に歯をもつ遊星ギヤであり、リング回転体は、遊星ギヤと噛合するべくその内周面に歯をもつリングギヤである、構成を採用することができる。
この構成によれば、太陽回転体と遊星回転体の係合、遊星回転体とリング回転体との係合を、それぞれギヤにより行うため、スリップロスを生じることなく回転力を確実に伝達することができる。
【００１６】
上記構成において、太陽回転体は、その外周に接触面をもつ太陽ローラであり、遊星回転体は、太陽ローラと転がり接触するべくその外周に接触面もつ遊星ローラであり、リング回転体は、遊星ローラと転がり接触するべくその内周面に接触面をもつリングローラである、構成を採用することができる。
この構成によれば、太陽回転体と遊星回転体の係合、遊星回転体とリング回転体との係合を、それぞれ転がり接触する接触面により行うため、作動音や振動を低減ないしは防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記の構成をなす無段変速装置によれば、装置の簡素化、小型化、低コスト化等を達成しつつ、部品の加工精度あるいは組付精度を高く設定しなくても、転がり接触による動力の伝達が確実に行われ、必要とされる変速比に正確にかつ円滑に無段変速でき、又、トラクションドライブを得るために必要最小限〜必要に応じた大きな法線荷重を可変的に印加できる無段変速装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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１４は、本発明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及び図２は装置の断面図、図３及び図４は装置の模式図、図５ないし図１４は装置の部分図である。
【００１９】
この無段変速装置は、図１及び図２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第１回転軸としての入力軸２０、入力軸２０に対して一体的に回転するように形成されたキャリヤ３０、ハウジング１０に対して回動自在に支持された第２回転軸としての出力軸４０、出力軸４０に対して一体的に回転するように結合された太陽回転体としての太陽ローラ５０、太陽ローラ５０に接触した状態でキャリヤ３０に対して回動自在に支持された複数の遊星回転体としての３つの遊星ローラ６０、３つの遊星ローラ６０に接触するリング回転体としてのリングローラ７０、入力軸２０と一体的に回転すると共に入力軸２０の軸線方向に移動可能に支持された可動ディスク８０、リングローラ７０及び可動ディスク８０の外周に配列された３つのトラクションロータ９０、トラクションロータ９０の一端を保持するホルダリング１００及びその駆動機構１１０、トラクションロータ９０の外側に配置されたトラクションリング１２０及びその駆動機構１３０等を備えている。
【００２０】
そして、可動ディスク８０、リングローラ７０の後述する外周接触面７２、トラクションロータ９０、トラクションリング１２０等により、キャリヤ３０とリングローラ７０との相対的な回転速度を連続的に変化させるロータ式連続可変機構が構成されている。
また、ホルダリング１００及びその駆動機構１１０により、ロータ式連続変速機構により得られる変速比を所望の値に制御する制御機構が構成されている。
さらに、トラクションリング１２０（の後述するカム面１２１）及びその駆動機構１３０により、ロータ式連続変速機構により得られるトラクション力を所望の値に制御する制御機構が構成されている。
【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及び図２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Ｌ上に回動自在に支持している。
【００２２】
また、ハウジング半体１１には、図５及び図６に示すように、３つのトラクションロータ９０の後述する支軸９１の他端９１ｂをそれぞれ保持する３つの保持穴１１ｃ、各々の保持穴１１ｃにおいて貫通して形成された３つのネジ孔１１ｄ等を備えている。
３つの保持穴１１ｃは、図６に示すように、周方向において等間隔（１２０度間隔）で配置され、それぞれ径方向に長い長穴として形成されている。これにより、保持穴１１ｃは、トラクションロータ９０の支軸９１の他端９１ｂを、周方向（すなわち、後述する可動ディスク８０の回転方向）への移動を規制しつつ径方向に移動自在に保持するようになっている。
ハウジング半体１２には、図１及び図２に示すように、駆動機構１１０の後述する駆動シャフト１１１を回動自在に支持する支持孔１２ｃ、駆動機構１３０の後述する駆動シャフト１３１を回動自在に支持する支持孔１２ｄ等を備えている。
【００２３】
入力軸２０は、図１及び図２に示すように、その端部においてそれぞれ径方向に突出すると共に略１２０度の間隔で配置された３つの腕部３１（図中では２つのみ図示）を有し、この腕部３１に対して、軸線Ｌと所定角度をなすピン３２が結合されている。すなわち、腕部３１及びピン３２によりキャリヤ３０が構成されている。
キャリヤ３０（ピン３２）は、遊星ローラ６０を回動自在に支持すると共に、太陽ローラ５０と転がり接触するように保持している。すなわち、入力軸２０が回転すると、キャリヤ３０が一体的に回転し、遊星ローラ６０を太陽ローラ５０の周りに公転（遊星運動）させるようになっている。
【００２４】
太陽ローラ５０は、出力軸４０と一体的に回転するように形成されると共に、その外周において、軸線Ｌと所定角度をなす円錐面状の接触面５１を備えるテーパローラとして形成されて、後述する遊星ローラ６０の接触面６１と転がり接触するようになっている。
３つの遊星ローラ６０は、図１、図２及び図４に示すように、１２０度の間隔でキャリヤ３０に回動自在に支持されており、その外周において、太陽ローラ５０の接触面５１と転がり接触すると共に後述するリングローラ７０の内周接触面７１と転がり接触する円錐面状の接触面６１を備えるテーパローラとして形成されている。
【００２５】
リングローラ７０は、図１、図２及び図４に示すように、小径部及び大径部をもつ略円錐筒状に形成されて、小径部が入力軸２０に対し回動自在に支持されている。そして、リングローラ７０は、大径部の内側において、３つの遊星ローラ６０に接触する円錐面状の（軸線Ｌと所定角度をなす）内周接触面７１を有し、小径部の外側において、トラクションロータ９０の後述する第１円錐面９２と接触する円錐面状の（軸線Ｌと所定角度をなす）外周接触面７２を有する。すなわち、外周接触面７２とトラクションロータ９０（の第１円錐面９２）とが接触し、内周接触面７１と遊星ローラ６０とが接触し、外周接触面７２は内周接触面７１よりも小径に形成されている。
このように、リングローラ７０を入力軸２０に対して回動自在に支持すると共に、外周接触面７２を内周接触面７１よりも小径に形成することにより、リングローラ７０及びトラクションロータ９０を入力軸２０に近づけて配置することができるため、入力軸２０周りに部品を集約させることができ、装置を小型化することができる。
【００２６】
可動ディスク８０は、図１及び図２に示すように、その外周において、トラクションロータ９０の後述する第２円錐面９３と転がり接触すると共にその軸線が軸線Ｌと同軸にて伸長する円筒状の接触面８１、軸線方向Ｌに伸長する複数のガイド溝８２等を備えている。そして、可動ディスク８０は、ガイド溝８２及び入力軸２０に形成されたガイド溝２１に挿入されたボール８３により、入力軸２０と一体的に回転すると同時に、入力軸２０に対して、その軸線方向Ｌに摺動（往復動）自在に支持されている。
したがって、可動ディスク８０が、図１に示す状態から図２に示す状態の範囲で軸線方向Ｌに移動すると、その接触面８１がトラクションロータ９０と接触する第２円錐面９３の回転半径が変化して、連続的な変速動作が行われるようになっている。
【００２７】
３つのトラクションロータ９０は、図１及び図２（説明の便宜上１つのみを図示）、図７に示すように、それぞれ支軸９１に対して回動自在に支持され、リングローラ７０の円錐面状の外周接触面７２と転がり接触する第１円錐面９２、可動ディスク８０の円筒状の接触面８１と転がり接触する第２円錐面９３、第１円錐面９２及び第２円錐面９３と相対的に回転するように形成されると共にトラクションリング１２０の後述するカム面１２１と転がり接触する円筒状のベアリング９４等を備えている。
【００２８】
また、各々のトラクションロータ９０は、図１、図２及び図７に示すように、その軸線Ｓが入力軸２０の軸線Ｌと同一点Ｐで交わるように所定角度θｓだけ傾斜した支軸９１に回動自在に支持されると共に、一端９１ａがベアリング９５及び他端９１ｂがベアリング９６により回動自在に支持され、ベアリング９５が後述するホルダリング１００の保持穴１０２に嵌め込まれて保持され、ベアリング９６がハウジング半体１１の保持穴１１ｃに嵌め込まれて保持されている。
【００２９】
さらに、トラクションロータ９０は、図１及び図２に示すように、その一端９１ａがベアリング９５を介してバネ９７により軸線方向Ｓに付勢され、その他端９１ｂがベアリング９６を介してハウジング１０（ハウジング半体１１）のネジ孔１１ｄに螺合された調整ネジ９８により押し付けられて、トラクションロータ９０（の支軸９１）を軸線方向Ｓの所定位置に位置付けるべく微調整されるようになっている。
これにより、部品寸法のバラツキ又は組み付け時のバラツキ等あるいは経時変化等が生じた場合に、支軸９１をその軸線方向Ｓに微調整することで、最適な位置に容易に位置決めすることができる。
【００３０】
また、各々のトラクションロータ９０は、図７に示すように、第１円錐面９２は軸線Ｓと入力軸２０の軸線Ｌとが交わる点Ｐにその頂点をもつように形成され、第２円錐面９３は可動ディスク８０の接触面８１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９３のプロフィール、すなわち、軸線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と平行に保ちつつ軸線Ｓの傾斜角度を選定することによって決定される。
【００３１】
このように、第１円錐面９２を採用することで、トラクションロータ９０とリングローラ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９３を採用することで、トラクションロータ９０と可動ディスク８０との間では、可動ディスク８０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。
【００３２】
ホルダリング１００は、図１、図２、図８（ａ），（ｂ）に示すように、リングローラ７０を非接触にて通す円孔１０１、トラクションロータ９０の一端９１ａを支持するベアリング９５及びバネ９７を収容して保持する３つの保持穴１０２、後述する駆動シャフト１３１を非接触にて通す貫通孔１０３、駆動機構１１０の一部をなす後述する駆動シャフト１１１の歯車１１１ａが噛合する円弧状の歯列１０４等を備えている。そして、ホルダリング１００は、ハウジング１０（ハウジング半体１１）の内周面１１ｅにより回動自在に支持されている。
【００３３】
３つの保持穴１０２は、図８（ａ）に示すように、周方向において等間隔（１２０度間隔）で配置され、それぞれ径方向に長く内側が切り欠かれた穴として形成されている。これにより、保持穴１０２は、トラクションロータ９０の支軸９１の一端９１ａを、周方向（すなわち、後述するリングローラ７０の回転方向）への移動を規制しつつ径方向に移動自在に保持するようになっている。
【００３４】
駆動機構１１０は、図１、図２、図９（ａ），（ｂ）に示すように、ハウジング１０（ハウジング半体１２）の支持孔１２ｃに回動自在に支持された駆動シャフト１１１、ウォームギヤ１１２、ウォームギヤ１１２を直結したモータ１１３等により形成されている。
駆動シャフト１１１は、その一端側に形成されてホルダリング１００の歯列１０４に噛合する歯車１１１ａ、その他端側に形成されてウォームギヤ１１２に噛合するウォームホイール１１１ｂを備えている。尚、モータ１１３としては、ＤＣモータ、ステッピングモータ、その他のモータを採用できる。
【００３５】
したがって、モータ１１３が回転することにより、ウォームギヤ１１２が駆動シャフト１１１を回転させ、駆動シャフト１１１がホルダリング１００を軸線Ｌ回りに回転させるようになっている。そして、ホルダリング１００が所定角度回転することにより、トラクションロータ９０の支軸９１（軸線Ｓ）の軸線Ｌに対する周方向の捩れ角度を（０度〜約１度の範囲で）調整できるようになっている。
【００３６】
すなわち、駆動機構１１０によりホルダリング１００を適宜回動させて、トラクションロータ９０の支軸９１を軸線Ｌに対して捩れ方向に移動させる（傾ける）ことにより可動ディスク８０を軸線方向Ｌに移動させ、所望の変速比となる位置に達した時点で支軸９１が軸線Ｌと平行になる元の位置に戻すことにより、その変速比に維持することができるようになっている。
【００３７】
具体的に説明すると、３つのトラクションロータ９０が転がり接触により確実に動力を伝達するには、可動ディスク８０とリングローラ７０との回転差による接触面（第１円錐面９２と外周接触面７２、第２円錐面９３と接触面８１）での外周方向における回転距離の比とトラクションロータ９０の第１円錐面９２の回転半径と第２円錐面９３の回転半径の比とが一致することを要求される。
すなわち、図１０に示すように、可動ディスク８０の回転半径をＲ８１、リングローラ７０の回転半径をＲ７２、トラクションロータ９０の第１円錐面９２の回転半径をＲ９２及び第２円錐面９３の回転半径をＲ９３、可動ディスク８０の回転速度をＮ８０、リングローラ７０の回転速度をＮ７０とするとき、可動ディスク８０とリングローラ７０との外周方向の回転距離の比ε１＝Ｒ８１・Ｎ８０／Ｒ７２・Ｎ７０が、トラクションロータ９０の回転半径の比ε２＝Ｒ９３／Ｒ９２と一致するとき（ε１＝ε２のとき）、完全な転がり接触が得られ、一致しないとき（ε１≠ε２のとき）、滑り接触（サイドスリップ）あるいは回転抵抗を生じる。
【００３８】
したがって、回転距離の比ε１と回転半径の比ε２とが一致（ε１＝ε２）するとき、図１１に示すように、トラクションロータ９０を支持する支軸９１の軸線Ｓは、入力軸２０及び出力軸３０の軸線Ｌと回転方向（周方向）において（捩れることなく）一致している。これにより、トラクションロータ９０の第１円錐面９２及び第２円錐面９３は、リングローラ７０の外周接触面７２及び可動ディスク８０の接触面８１に対して滑ることなく転がり接触して回転力を伝達し、出力軸３０は所定の回転速度（所定の変速比）で回転する。
【００３９】
ここで、駆動機構１１０によりホルダリング１００を回転させて、図１２に示すように、トラクションロータ９０の支軸９１（軸線Ｓ）を軸線Ｌに対して角度Δθだけ捩れさせた場合、回転距離の比ε１と回転半径の比ε２とが一致しない（ε１≠ε２）状態となり、トラクションロータ９０を矢印方向に移動させる力Ｆｓが生じる。したがって、トラクションロータ９０が移動しないように規制されていれば、第２円錐面９３に対して可動ディスク８０が逆向きに移動して変速が行われることになる。
そして、所望の変速比になった時点で、図１１に示すように支軸９１（軸線Ｓ）が軸線Ｌと平行になるようにホルダリング１００を逆回転させて元の位置に戻すと、回転距離の比ε１と回転半径の比ε２とが一致（ε１＝ε２）し、可動ディスク８０はその位置に維持されて回転することになる。
【００４０】
一方、図１２に示す向きとは逆向きにホルダリング１００を回転させて、トラクションロータ９０の支軸９１（軸線Ｓ）を軸線Ｌに対して捩れさせた場合、図１２に示す場合とは逆向きに可動ディスク８０が移動して変速が行われ、所望の変速比になった時点で、支軸９１（軸線Ｓ）が軸線Ｌと平行になるようにホルダリング１００を元の位置に戻すと、可動ディスク８０はその位置に維持されて回転することになる。
このように、駆動機構１１０及びホルダリング１００からなる制御機構により、連続的に変速することができ、所望の変速比に正確に制御することができる。
【００４１】
トラクションリング１２０は、図１、図２、図１３に示すように、軸線Ｌ方向において所定の厚さを有しかつ輪郭が円板状をなすように形成され、又、その内側において周方向に略等間隔をおいて形成されかつトラクションロータ９０のベアリング９４がそれぞれ内接して転がり接触する３つのカム面１２１、後述する駆動シャフト１３１の歯車１３１ａが噛合する円弧状の歯列１２２等を備えている。そして、トラクションリング１２０は、ハウジング１０（ハウジング半体１１）の内周面１１ｅに回動自在に支持されている。
３つのカム面１２１は、所定の領域ではベアリング９４を中心寄りに押し付ける荷重を小さくし、他の所定の領域ではベアリング９４を中心寄りに押し付ける荷重を大きくする（法線荷重を増加させる）ように作用する。したがって、トラクションリング１２０を適宜回転させることにより、所望の法線荷重を発生させることができる。
【００４２】
駆動機構１３０は、図１４に示すように、ハウジング１０（ハウジング半体１２）の支持孔１２ｄに回動自在に支持された駆動シャフト１３１、ウォームギヤ１３２、ウォームギヤ１３２を直結したモータ１３３等により形成されている。
駆動シャフト１３１は、その一端側に形成されてトラクションリング１２０の歯列１２２に噛合する歯車１３１ａ、その他端側に形成されてウォームギヤ１３２に噛合するウォームホイール１３１ｂを備えている。尚、モータ１３３としては、ＤＣモータ、ステッピングモータ、その他のモータを採用できる。
【００４３】
したがって、モータ１３３が回転することにより、ウォームギヤ１３２が駆動シャフト１３１を回転させ、駆動シャフト１３１がトラクションリング１２０を軸線Ｌ回りに回転させるようになっている。そして、トラクションリング１２０が所定角度回転することにより、ベアリング９４を介してトラクションロータ９０をリングローラ７０及び可動ディスク８０に押し付ける法線荷重を調整して、トラクション力を最適な状態で制御できるようになっている。
【００４４】
すなわち、トラクションリング１２０（のカム面１２１）、駆動機構１３０等により、トラクションロータ９０を外側から押圧する法線荷重を増減させる制御機構が構成され、駆動機構１３０によりトラクションリング１２０を適宜回転させることで、ロータ式連続可変機構により得られるトラクション力を最適な状態に制御できるようになっている。
【００４５】
また、トラクションリング１２０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、リングローラ７０と可動ディスク８０との間、すなわち、第１円錐面９２と第２円錐面９３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１２０の押圧力が、トラクションロータ９０の第１円錐面９２と第２円錐面９３を、リングローラ７０の外周接触面７２と可動ディスク８０の接触面８１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。
【００４６】
次に、上記無段変速装置の動作について説明する。尚、ここでは、入力軸２０の所定方向の回転に対して、車両等の前進方向に出力軸４０が回転する場合を正回転、後退方向に回転する場合を逆回転として説明する。
先ず、入力軸２０が所定の速度で回転すると、可動ディスク８０及びキャリヤ３０も一体となって同一方向に回転する。そして、キャリヤ３０の回転に伴って、３つの遊星ローラ６０も回転（自転）しつつ入力軸２０と同一方向に同一速度で公転する。
【００４７】
ここで、遊星ローラ６０から太陽ローラ５０への回転トルクの伝達は、リングローラ７０がどのような状態にあるかに応じて変化する。すなわち、リングローラ７０が、停止、可動ディスク８０（及び入力軸２０）と同一速度で回転、可動ディスク８０に先行して回転（より速い速度で回転）、可動ディスク８０に遅れて回転（より遅い速度で回転）等のいずれの状態にあるかによって、遊星ローラ６０から太陽ローラ５０及び出力軸４０に伝達される回転速度は変化する。
【００４８】
そこで、制御機構（ホルダリング１００、駆動機構１１０）を適宜駆動させることにより、トラクションロータ９０の第２円錐面９３に接触する可動ディスク８０の軸線方向Ｌにおける位置を適宜変化させて、キャリヤ３０（及び可動ディスク８０）とリングローラ７０との間に相対的な回転速度の変化（回転差）を生じさせ、入力軸２０から出力軸４０に伝達される回転速度を連続的に変化させる（増減速を伴う正回転、停止、逆回転等を連続的に生じさせる）ことができる。また、制御機構（トラクションリング１２０のカム面１２１、駆動機構１３０）を適宜駆動させることにより、最適なトラクション力を得ることができる。
【００４９】
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に基づくロータ式の連続可変機構を採用したことにより、従来のＣＶＴで必要とされたクラッチ機構、逆転切替えギヤ等が不要になり、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、特に、作動音等の騒音の発生を極力防止できる。
【００５０】
上記実施形態においては、ロータ式連続可変機構として、可動ディスク８０、リングローラ７０、トラクションロータ９０、トラクションリング１２０等を含む構成を採用したが、これに限定されるものではなく、トラクションドライブ方式に基づく可変機構であればその他の機構を採用することができる。
【００５１】
上記実施形態においては、トラクションロータ９０の個数として３個、遊星ローラ６０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、第１回転軸を入力軸２０としかつ第２回転軸を出力軸４０とした場合を示したが、これに限定されるものではなく、第１回転軸を出力軸かつ第２回転軸を入力軸とした構成において、本発明を採用してもよい。
【００５２】
上記実施形態においては、太陽回転体として転がり接触する接触面５１をもつ太陽ローラ５０、遊星回転体として太陽ローラ５０と転がり接触する接触面６１もつ遊星ローラ６０、リング回転体として遊星ローラ６０と転がり接触する内周接触面７１をもつリングローラ７０を採用し、作動音や振動を低減ないしは防止する構成を示したが、これに限定されるものではなく、太陽回転体として太陽ギヤ、遊星回転体として太陽ギヤと噛合する遊星ギヤ、リング回転体として遊星ギヤと噛合するリングギヤを採用し、スリップすることなく確実に回転力を伝達させるようにしもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
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、しかも所望の変速が連続的に確実に行われるため、小排気量の二輪車、自動車、大排気量の自動車等の無段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、無段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】
【００５４】
【図１】本発明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において、可動ディスクが移動した状態を示す断面図である。
【図３】図１に示す無段変速装置の模式図である。
【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】図１に示す無段変速装置の一部をはすハウジングの断面図である。
【図６】図５中のＥ１−Ｅ１における断面図である。
【図７】図１に示す無段変速装置の一部をなすトラクションロータを示す模式図である。
【図８】図１に示す無段変速装置の一部をなすホルダリングを示すものであり、（ａ）はその正面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ２−Ｅ２における断面図である。
【図９】ホルダリングを駆動する駆動機構を示すものであり、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ３−Ｅ３における断面図である。
【図１０】図１に示す無段変速装置の一部をなすトラクションロータを示す模式図である。
【図１１】トラクションロータの動作を説明する模式図である。
【図１２】トラクションロータの動作を説明する模式図である。
【図１３】図１に示す無段変速装置の一部をなすトラクションリングを示す正面図である。
【図１４】トラクションリングを駆動する駆動機構を示すものであり、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ４−Ｅ４における断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
Ｌ  軸線
Ｓ  トラクションロータの軸線
１０  ハウジング
１１ｃ  保持穴
１１ｄ  ネジ孔
２０  入力軸（第１回転軸）
３０  キャリヤ
４０  出力軸（第２回転軸）
５０  太陽ローラ（太陽回転体）
５１  接触面
６０  遊星ローラ（遊星回転体）
６１  接触面
７０  リングローラ（リング回転体）
７１  内周接触面
７２  外周接触面（ロータ式連続可変機構）
８０  可動ディスク（ロータ式連続可変機構）
８１  接触面
９０  トラクションロータ（ロータ式連続可変機構）
９１  支軸
９１ａ  一端
９１ｂ  他端
９２  第１円錐面
９３  第２円錐面
９４  ベアリング
９５，９６  ベアリング
９７  バネ
９８  調整ネジ
１００  ホルダリング（制御機構）
１０２  保持穴
１０４  歯列
１１０  駆動機構（制御機構）
１１１  駆動シャフト
１１２  ウォームギヤ
１１３  モータ
１２０  トラクションリング（ロータ式連続可変機構）
１２１  カム面（制御機構）
１２２  歯列
１３０  駆動機構（制御機構）
１３１  駆動シャフト
１３２  ウォームギヤ
１３３  モータ
【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】
2007113749.tif 000011
【図１０】
2007113749.tif 000012
【図１１】
2007113749.tif 000013
【図１２】
2007113749.tif 000014
【図１３】
2007113749.tif 000015
【図１４】
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