(57)【要約】【課題】無段変速機において、動力伝達効率の向上をはかる。【解決手段】入力軸１０と副軸１４との間に傾転可能に設けた第１ボール２０と第２ボール３０と、入力軸１０と第１ボール２０、第２ボール３０との間で動力伝達可能な摩擦面を有する第１ディスク４０、第２ディスク４２と、副軸１４と第１ボール２０、第２ボール３０との間で動力伝達可能な摩擦面を有する第３ディスク４４、第２ディスク４６を備え、これら第１乃至第４ディスク４０、４２、４４、４６から第１ボール２０、第２ボール３０が受けるスラストを、第１ボール２０と第２ボール３０の接点Ｅで相殺するようにした。【選択図】図１
2017036819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、
出力軸と、
前記入力軸および前記出力軸と平行に配置した複数の副軸と、
ハブ軸と、
前記ハブ軸に係止可能な第１ステーターと第２ステーターと、
前記入力軸と前記副軸との間に一対配置されて、前記ステーターに傾転可能に設けた第１ボール軸と第２ボール軸と、
該第１ボール軸、第２ボール軸にそれぞれ回転自在に支持され、互いに接した２個の第１ボールおよび第２ボールと、
前記入力軸または前記出力軸と回転方向が一体で前記第１ボールと接して動力伝達可能な摩擦面を有する第１ディスク、および前記第２ボールと接して動力伝達可能な摩擦面を有する第２ディスクと、
前記副軸と回転方向が一体で、前記第１ボールと接して動力伝達可能な摩擦面を有する第３ディスク、および前記第２ボールと接して動力伝達可能な摩擦面を有する第４ディスクと、を備え、
前記第１ディスクおよび前記第２ディスクから前記第１ボールおよび前記第２ボールに作用する推力と、前記第３ディスクおよび前記第４ディスクから前記第１ボールおよび前記第２ボールに作用する推力とが、前記第１ボールと前記第２ボールの前記接点で相殺されることを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前記入力軸の外側に設けたスリーブにガイド溝を形成し、前記第１ボール軸と前記第２ボール軸の前記入力軸側端部を前記ガイド溝に係合させたことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】
前記複数の副軸の第３ディスクおよび第４ディスクの前記摩擦面に接する内面を有するサポートリングを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記副軸を径方向に移動可能に前記ハブ軸に係止したことを特徴とする請求項１乃至３に記載の無段変速機。
【請求項５】
前記第１ボール軸および前記第２ボール軸の前記入力軸に近い側の端部を支持する
前記第１ステーターを、前記入力軸を中心に所定の範囲で回転可能にしたことを特徴とする請求項１乃至４に記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクションドライブ式の無段変速機（ＣＶＴ）に関するものでる。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の無段変速機としては、対向配置された入力ディスクと出力ディスクの、トロイダル状に形成された曲面に接するパワーローラーを備え、該パワーローラーはトラニオンにより支持され、これが傾転することで無段階の速度比（変速度比）を得るものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、上記の対向配置された入力ディスクと出力ディスクの、トロイダル状に形成された曲面に接するパワーローラーを備えたトロイダル型無段変速機にあっては、入力ディスクと出力ディスクに形成したトロイダル曲面の径方向外側にパワーローラーを設けて、パワーローラーの径方向内側の同一外面が入力ディスクと出力ディスクの両者に接して動力を伝達するため、これら動力の伝達に大きなスラストを作用させることとも関連して、以下のような問題があった。
すなわち、入力ディスクと出力ディスクが互いに反対方向に回転するため、両者の間に作用するスラストを受けるベアリング損失が大きく、それだけ動力伝達効率が低下する。
さらに、パワーローラーに作用する径方向のスラストを支えるベアリング損失が大きく、動力伝達効率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１３５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、入力軸と出力軸が互いに反対方向に回転することとあいまって、入力ディスクと出力ディスクとパワーローラーの各スラストを受ける、入力軸と出力軸間のベアリングの損失が大きく、動力伝達効率が低い点である。
本発明の目的は、パワーローラーに作用するスラストをローラー支持ベアリングで受けないようにして、その動力伝達効率を改善し、かつこのように動力伝達効率を向上させた無段変速機を、１本のハブ軸上に配置することを可能にして、安価な費用で自転車などへ適用可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の無段変速機は、入力軸と、出力軸と、入力軸および出力軸と平行に配置した複数の副軸と、ハブ軸と、ハブ軸に係止可能な第１ステーターと第２ステーターと、入力軸と副軸との間に一対配置されて、ステーターに傾転可能に設けた第１ボール軸と第２ボール軸と、該第１ボール軸、第２ボール軸にそれぞれ回転自在に支持され、互いに接した２個の第１ボールおよび第２ボールと、入力軸または出力軸と回転方向が一体で第１ボールと接して動力伝達可能な摩擦面を有する第１ディスク、および第２ボールと接して動力伝達可能な摩擦面を有する第２ディスクと、副軸と回転方向が一体で、第１ボールと接して動力伝達可能な摩擦面を有する第３ディスク、および第２ボールと接して動力伝達可能な摩擦面を有する第４ディスクと、を備え、第１ディスクおよび第２ディスクから第１ボールおよび第２ボールに作用する推力と、第３ディスクおよび第４ディスクから第１ボールおよび第２ボールに作用する推力とが、第１ボールと第２ボールの接点で相殺されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の無段変速機は、第１ボールと第２ボール（従来のパワーローラーに相当）が接して回転し、第１乃至第４ディスクを介して入力軸と副軸との間で無段変速する際に、第１ボールと第２ボールが第１乃至第４ディスクから受ける推力を第１ボールと第２ボールの接点において相殺するようにした。
【０００８】
したがって、本発明の無段変速機は、入力軸と出力軸とが同じ方向に回転するとともに、従来例のパワーローラーに相当する２個のボールに作用するスラストが互いに相殺されるので、パワーローラーに作用するスラストをローラー支持ベアリングで受けないようにすることができ、この結果、それぞれのボールを支持するベアリングの損失が低減し、動力伝達効率の向上をはかることができる。また、１本のハブ軸を中心とした構成にできるので、安価な費用で自転車などに適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る無段変速機の主要部を示したものであり、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。（実施例１）
【図２】図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図３】図１の他の部位における部分断面図である。
【図４】図１の無段変速機における作動状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る無段変速機の部分断面図である。
【図６】実施例２のベアリングホルダーの外観図である。
【図７】本発明の実施例３に係る無段変速機の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係る無段変速機を、実施例に基づき図とともに説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１に係る無段変速機の主要部を示したもので、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図２は、図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。両図ともに後述する入力軸１０および出力軸１２の中心線より上半分を描いている。
また、図３は、図２におけるＬ−Ｌ線に沿った、図１に相当する部分断面を示しており、図４は、図１の状態から後述する速度比を変化させた状態を表した作動図である。
【００１２】
ハブ軸７は、自転車などのフレーム８に固定されたものであり、該ハブ軸７を中心に本発明の無段変速機を構成する。
入力軸１０は、ハブ軸７にベアリング１０ｇで支持されるとともに、図示しないチェーンにより駆動されるスプロケット１０ｈと一体になっている。
入力軸１０にベアリング２８ｇで支持された制御軸２８ｃは、図示しないケーブル等により駆動可能な制御アーム２８ｆが一体になっている。
【００１３】
出力軸１２は、一般的な無段変速機におけるケースを兼ねているとともに、自転車のハブも兼ねている。出力軸１２はカバー１２ｂと一体になっており、両者はベアリング１２ｃ、１２ｄを介してハブ軸７および制御軸２８ｃに回転自在に支持されている。したがって、入力軸１０と出力軸１２の軸中心は、ハブ軸７と同じである。
また、出力軸１２の外周には図示しない車輪のスポーク９と連結するスポークフランジ１２ｆを形成してある。
【００１４】
ハブ軸７と一体の第１プレート４は後述する第２ステーター３８を介して第２プレート５と連結されており、第１プレート４と第２プレート５は第２ステーター３８とともに静止している。
入力軸１０を中心にしたピッチ円上の等間隔位置に、４個の副軸１４が入力軸１０と平行に配置され、それらの両端部がそれぞれ第１プレート４および第２プレート５に、ベアリング４ａ、５ａにより回転自在に支持されている。
なお、以下の説明において、特に断らない場合は「軸方向」「径方向」という表現は入力軸１０を念頭においたものである。
【００１５】
入力軸１０と各副軸１４の間には、それぞれ第１ボール２０と第２ボール３０とを軸方向に並べて配置し、それらのボール２０、３０は接点Ｅで接している。第１ボール２０と第２ボール３０とは、第１ボール軸２２および第２ボール軸３２に、それぞれベアリング２２ａ、３２ａで回転自在に支持されている。
図２を参照しながら説明すると、第１ボール軸２２および第２ボール軸３２は、径方向両側を第１ステーター２８と第２ステーター３８とで支持されている。
すなわち、径方向内側の第１ステーター２８には溝２８ｂが、径方向外側の第２ステーター３８には溝３８ｂがそれぞれ形成され、図１、図２および図４に示すように、第１ボール軸２２および第２ボール軸３２が溝２８ｂ、３８ｂに沿ってスライドしながら傾転できるように支持されている。
【００１６】
また、第１ステーター２８は、図３に示すように制御レバー２８ｈを介して制御軸２８ｃと連結している。
すなわち、制御レバー２８ｈは径方向外側の端部がピン５ｂにより第２プレート５に揺動可能に支持され、径方向内側の端部２８ｉが制御軸２８ｃの溝２８ｊに係合しており、両者の中間に孔２８ｋが形成されている。孔２８ｋには第１ステーター２８の突起２８ｍが係合しており、制御アーム２８ｆによって制御軸２８ｃが回転すると制御レバー２８ｈが揺動し、これに連動して第１ステーター２８が入力軸１０を中心として若干（所定の回転範囲）回転するようになっている。
【００１７】
なお、第１ボール２０と第２ボール３０とは、第１ステーター２８および第２ステーター２８に対して、第１ボール軸２２および第２ボール軸３２の軸方向に若干動くことができるような隙間を有している。
また、第１ステーター２８と第２ステーター３８の溝２８ｂ、３８ｂは軸方向に形成してあるので、第１ボール２０と第２ボール３０とは軸方向に移動可能であり、前述したように互いに接することができる。
さらに、図２に示すように第２ステーター３８には組み立て性を確保するため、第１ボール２０よりやや大きい切り欠き３８ｄが形成されている。
【００１８】
入力軸１０と第１ステーター２８との間にはガイドスリーブ１６が備えてあり、このガイドスリーブ１６には第１ガイド溝１６ａ、第２ガイド溝１６ｂがそれぞれ４本形成され、この第１、第２ガイド溝１６ａ、１６ｂにはそれぞれ第１ボール軸２２および第２ボール軸３２の入力軸１０側の端部２２ｂ、３２ｂが係合している。端部２２ｂ、３２ｂは部分的に球状に成形してある。
また、第１、第２ガイド溝１６ａ、１６ｂはヘリカル状の溝であり、図４に見るように、第１ボール軸２２および第２ボール軸３２が傾転するとともに、ガイドスリーブ１６は入力軸１０を中心として回転するようになっている。
【００１９】
なお、図２は第１ボール２０側の断面であるが、第２ボール３０側の断面もこれと同様である。
入力軸１０には、第１ディスク４０がスプライン１０ｂとスナップリング１０ｃで一体に設けられ、第２ディスク４２がヘリカルボールスプライン１０ａを介して軸方向移動可能に設けてある。
第１ディスク４０と第２ディスク４２は、それぞれ第１ボール２０、第２ボール３０の外面２０ａ、３０ａと接してトルクの伝達が可能な摩擦面４０ａ、４２ａを形成している。
【００２０】
入力軸１０と第２ディスク４２との間にはスプリング１０ｉが挿入され、第２ディスク４２を図１において左側へ常時押圧している。
また、それに加えて入力軸１０がスプロケット１０ｈから駆動されて、後述するように第２ディスク４２が第２ボール３０を前進方向に駆動するトルクが作用すると、ヘリカルボールスプライン１０ａの作用でトルクに応じたスラストが生じて、第２ディスク４２を左側へ押圧するようになっている。
【００２１】
一方、副軸１４には第３ディスク４４と第４ディスク４６とが一体に設けてあり、第１ディスク４０と第２ディスク４２と同様に、それぞれ第１ボール２０、第２ボール３０の外面２０ａ、３０ａと接してトルクの伝達が可能な摩擦面４４ａ、４６ａを形成している。
したがって、前述のスプリング１０ｉおよびヘリカルボールスプライン１０ａが第２ディスク４２にスラストを作用させると、第１ディスク４０および第２ディスク４２が２個の第１ボール２０および第２ボール３０とを軸方向に挟むように、前述の摩擦面４０ａ、４２ａを第１ボール２０、第２ボール３０の外面２０ａ、３０ａに押しつける。
【００２２】
ここで、第１ボール２０と第２ボール３０は、前述のように第１ボール軸２２および第２ボール軸３２の軸方向に若干動くことができるので、第１ディスク４０および第２ディスク４２から第１ボール２０および第２ボール３０が受けたスラストにより、第１ボール２０および第２ボール３０は径方向外側へ移動して第３ディスク４４および第４ディスク４６に押しつけられるように作用する。
【００２３】
すなわち、スプリング１０ｉおよびヘリカルボールスプライン１０ａが発したスラストは、第１乃至第４ディスク４０、４２、４４、４６の摩擦面４０ａ、４２ａ、４４ａ、４６ａと、２個の第１ボール２０および第２ボール３０の外面２０ａ、３０ａ同士をそれぞれ圧接することになり、それらのスラストは第１ボール２０と第２ボール３０の接点Ｅに作用して相殺される。
【００２４】
４個の副軸１４に固定された第３ディスク４４と第４ディスク４６の摩擦面４４ａ、４６ａは、径方向外側においてサポートスリーブ５０の内面５０ａと接している。
すなわち、内面５０ａは摩擦面４４ａ、４６ａに沿った形状にしてある。
したがって、前述のようにスプリング１０ｉおよびヘリカルボールスプライン１０ａが発したスラストで、第３ディスク４４と第４ディスク４６の摩擦面４４ａ、４６ａが第１ボール２０および第２ボール３０の外面２０ａ、３０ａから受ける力は、摩擦面４４ａ、４６ａがサポートスリーブ５０を軸方向に挟む力になる。
すなわち、副軸１４および第１プレート４および第２プレート５は剛体ではないので、摩擦面４４ａ、４６ａに大きなスラストが作用するとそれぞれが弾性変形して、結果として摩擦面４４ａ、４６ａは第１ボール２０および第２ボール３０とサポートスリーブ５０を、ほぼ等しい力で押圧することになる。
【００２５】
前述したように、４カ所の摩擦面４０ａ、４２ａ、４４ａ、４６ａから第１ボール２０と第２ボール３０に作用するスラストは接点Ｅにて相殺されるが、スラストに伴って４個の第１乃至第４ディスク４０、４２、４４、４６に作用する径方向の力は以下のようになる。
すなわち、第１および第２ディスク４０、４２は、それぞれ周囲に配置された４個の第１ボール２０および第２ボール３０に接して径方向の力を受けるので、スラストに伴う径方向の力は互いに打ち消し合って相殺される。
【００２６】
一方、第３、第４ディスク４４、４６はそれぞれ１個の第１ボール２０および第２ボール３０から径方向の力を受けるので、それらの径方向の荷重はベアリング４ａ、５ａを介して第１プレート４および第２プレート５に作用する。
しかし、４個の副軸１４に接するサポートスリーブ５０で、それらが相殺するように作用するので、ベアリングベアリング４ａ、５ａには大きな力が作用しない。
つまり、サポートリング５０は、４個の副軸１４から大部分の径方向の荷重を受けるので、これを相殺することができる。
【００２７】
副軸１４には駆動歯車４８が一体になっており、出力軸１２と連結した被動歯車１２ａと噛み合っている。すなわち、被動歯車１２ａは４個の副軸１４から駆動される。
また、出力軸１２と被動歯車１２ａとの間には一方向クラッチ１２ｅが備えてあり、出力軸１２が図示しない車輪を前進方向に駆動する場合のみ出力軸１２と被動歯車１２ａとを連結し、逆の場合は両者の連結が解除されるようになっている。
【００２８】
次に、図１と図２、図３に示した実施例１の無段変速機の作用を、図４とともに説明する。
なお、図示は省略するが、図１に示した無段変速機は各種センサーやコントローラーなどを備えることができ、以下の作動はコントローラーの指示に基づいて行ってもよい。また、実施例１の無段変速機には潤滑を兼ねた適切な作動油が用いられる。
以下の説明における回転方向は、図１において左側から見た場合、または径方向中心側、つまり入力軸１０側から見た場合を示す。
【００２９】
入力軸１０がスプロケット１０ｈにより反時計回り方向（自転車の前進方向）に回転すると、前述したようにスプリング１０ｉの張力に加えて、ヘリカルボールスプライン１０ａによって伝達トルクに応じたスラストが作用して、第２ディスク４２を第２ボール３０側へ押すとともに、第１ディスク４０を第１ボール２０側へ引き寄せて、前述したように４個の第３、第４ディスク４４、４６のそれぞれの接点も合わせて、摩擦面４０ａ、４２ａ、４４ａ、４６ａと、２個の第１ボール２０および第２ボール３０の外面２０ａ、３０ａ同士をそれぞれ圧接する。
【００３０】
これにより、入力軸１０を反時計回りに回転した場合、第１ディスク４０は第１ボール２０を反時計回りに回転させ、第２ディスク４２は第２ボール３０を時計回りに回転させる。
また、第１、第２ボール２０、３０は第３、第４ディスク４４、４６を介して副軸１４を時計回りに回転させる。なお、これと連動してサポートリング５０も時計回りに回転する。
【００３１】
ここで、図４にも示すように、第１ディスク４０と第１ボール２０の接点をＦ、第２ディスク４２と第２ボール３０の接点をＧ、第３ディスク４４と第１ボール２０の接点をＨ、第４ディスク４６と第２ボール３０の接点をＩ、とする。厳密にはそれぞれの接点位置を特定するのは困難であるが、図示したように各接触部の中央付近を接点として説明する。
そして、接点Ｆと入力軸１０の中心との距離をＲ１、接点Ｆと第１ボール軸２２の中心との距離をＲ２、接点Ｇと第１ボール軸２２の中心との距離をＲ３、接点Ｇと副軸１４の中心との距離をＲ４、と定義する。なお、接点Ｈ、Ｉは第１、第２ボール２０、３０同士の接点Ｅを中心として接点Ｆ、Ｇと対称とみなして説明を省略する。
【００３２】
これらの結果、入力軸１０と副軸１４の速度比（入力軸１０の回転速度／副軸１４の回転速度）は、各接点において滑りがないものとすると、Ｒ２・Ｒ４／Ｒ１・Ｒ３と定義できる。また、出力軸１２の回転速度はこれに駆動歯車４６ｂと被動歯車１２ａの歯数比を加味すれば算出できる。そして、出力軸１２の回転方向は入力軸１０と同じである。
【００３３】
次に入力軸１０と副軸１４の速度比を変化させる場合について説明する。
図１は、入力軸１０と副軸１４に対して第１、第２ボール軸２２、３２が直角であるとともに、第１ボール軸２２と第２ボール軸３２が平行な状態であり、距離Ｒ２とＲ３が同じ値と言えるので、この場合の速度比は後述する速度比範囲のほぼ中央値である。
続いて、図４に示したように第１ボール軸２２を反時計回りに、第２ボール軸３２をその逆方向に傾転させた場合は、前述の距離Ｒ３とＲ２が図１から変化してＲ３がＲ２より小さくなっている。同様に距離Ｒ３、Ｒ４も変化するが説明を省略する。この結果、図４の状態では図１に較べて減速側に変化する。
【００３４】
このとき、ガイドスリーブ１６は図１の位置から回転しているのが分かる。
なお、これらと逆に第１ボール軸２２を時計回りに、第２ボール軸３２を反時計回りに傾転させた場合は、図１に較べて増速側に変化するが、図示は省略する。
このように、図１を中心として、第１ボール軸２２と第２ボール軸３２を、接点Ｅを中心として対称に傾転させることで、速度比を無段階に変化させることができる。
【００３５】
続いて、第１ボール軸２２と第２ボール軸３２の傾転角を変化させる方法について説明する。
前述したように、第１ボール軸２２と第２ボール軸３２の傾転角が変化するとともに、ガイドスリーブ１６が回転するようになっている。したがって、ガイドスリーブ１６を回転させることで第１ボール軸２２と第２ボール軸３２の傾転角を変化させることが可能であり、特に伝達トルクが小さい場合には有効な手段と言える。
【００３６】
しかし、伝達トルクが大きい場合に、第１ボール軸２２と第２ボール軸３２の傾転角を変化させるには、以下のような方法で行う。
図２で分かるように、一定の速度比を保った定常状態では、入力軸１０の中心と副軸１４の中心を結んだ線と第１ボール軸２２と第２ボール軸３２の中心線が一致しているが、これを変化させることで第１ボール軸２２と第２ボール軸３２の傾転角を変化させることが可能である。
【００３７】
すなわち、制御アーム２８ｆを操作して制御軸２８ｃを回転させると、前述したように制御レバー２８ｈを介して第１ステーター２８を僅かに回転させることができる。
以下、第１ボール２０側で説明すると、図２を参照すると分かるように、第１ステーター２８を回転させると第１ボール軸２２が傾いて、その中心線が入力軸１０の中心と副軸１４の中心を結んだ線から外れる。
これにより、図２で見た場合の第１ボール軸２２の中心線と接点Ｆ、Ｇの位置関係がずれることになる。この結果、接点Ｆ、Ｇにおいて第１ボール軸２２を傾転させる偶力が作用して、それらを傾転させる。そして、所望の速度比に達したところで制御アーム２８ｆを操作して、第１ステーター２８を図２で示した位置に戻す。これにより速度比が変化した定常状態になる。
これと同様のことが対称配置された第２ボール３０側でも作用する。
なお、この際ガイドスリーブ１６は、計８個の各ボール軸２２、３２の傾転角が互いにずれないように規制する機能を有する。
【００３８】
この第１ステーター２８を回転させる方法は、一つの手段であり、他の方法としては、例えば第１ボール軸２２と第２ボール軸３２を図２において左右に平行移動または、それに近い移動をするようにしてもよい。
なお、制御アーム２８ｆの操作は手動または電動モータで行えばよい。
【００３９】
このように、実施例１によれば、動力伝達のために摩擦面４０ａ、４２ａ、４４ａ、４６ａと、２個の第１ボール２０および第２ボール３０の外面２０ａ、３０ａ同士を圧接するスラストは、第１ボール２０と第２ボール３０の接点Ｅにおいて相殺するので、各ベアリング２２ａ、３２ａには作用せず、これらベアリング２２ａ、３２ａにあってはスラストに伴うロスが発生しない。
【００４０】
一方、上記の各接点Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉで生ずる径方向の力については、入力軸１０は各副軸１４の４方向から作用するのでそれらが互いに相殺する。
各副軸１４については、第３ディスク４０、第４ディスク４２から受ける径方向の荷重を、第１、第２サポートリング５０、５２が受けられるので、ベアリング４ａ、５ａに作用する荷重を大幅に減らすことができる。
【００４１】
すなわち、入力軸１０と副軸１４の中心間距離は関連する部材の寸法精度や剛性、熱膨張などに左右されるが、サポートリング５０の内面５０ａは寸法精度を確保しやすいので、上記した第３ディスク４０、第４ディスク４２から受ける径方向の荷重を受けるのに適している。
また、第１プレート４、第２プレート５を熱膨張係数の大きな材料で作成することで、特に温度が上昇した状態においてベアリング４ａ、５ａに作用する荷重を減らし、第１、第２サポートリング５０、５２が受け持つ比率を高めて、ベアリング４ａ、５ａのロスを減らすことができる。
【００４２】
また、入力軸１０と出力軸１２の回転方向が同一であるとともに、両者間にスラストが作用するベアリングがないので、この面でもロスがない。
したがって、動力伝達に伴うスラストによる各部位のベアリングの回転ロスを大幅に減らして、従来例より動力伝達効率を向上することが可能である。
【００４３】
そして、上記の説明では４個の各副軸１４から駆動歯車４８を介して出力軸１２へ伝達すると説明したが、必ずしも全ての副軸１４に駆動歯車４８を設ける必要はない。
すなわち、サポートリング５０は４個の副軸１４と接しており、トルクの伝達が可能と言える。したがって、例えば４個の副軸１４のうち対向する２個のみに駆動歯車４８を設け、他の２個の副軸１４のトルクはサポートリング５０を介して駆動歯車４８を備えた２個の副軸１４に伝達して、その２個の駆動歯車４８から出力軸１２に伝達することができる。
さらに、第１、第２ステーター２８、３８には、スラストに起因する力は一切作用しないので、これらを頑丈に作る必要がなく、軽量かつ低コストで作ることができるのもメリットである。
【実施例２】
【００４４】
次に、本発明の実施例２の無段変速機につき説明する。
図５は、本発明の実施例２に係る無段変速機の図１に相当する断面を描いた部分断面図であって、図６は、後述するベアリングホルダー６を図５において右側から見た外観図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。
【００４５】
実施例２における実施例１との違いは副軸１４を支持する一方のベアリング５ａの支持方法である。
すなわち、ベアリング５ａはベアリングホルダー６を介して第２プレートに支持されている。ベアリングホルダー６は図６に示すように、ベアリング５ａを挿入する孔６ａの脇に第２プレート５に揺動可能に係合するためのピン孔６ｂが形成されている。
したがって、ベアリング５ａはベアリングホルダー６の揺動により径方向に僅かに移動可能である。
【００４６】
続いて、実施例２の作用であるが、基本的には実施例１と同様である。
ただ、上記のようにベアリング５ａを径方向に移動可能としたため、実施例１で説明した、動力伝達に伴って生ずる、摩擦面４０ａ、４２ａ、４４ａ、４６ａと、２個の第１ボール２０および第２ボール３０の外面２０ａ、３０ａ同士を圧接するスラストに起因する径方向の荷重がベアリング５ａには一切作用しない。
すなわち、実施例１で説明した、径方向の荷重はサポートリング５０で相殺される比率が高くなるので、ベアリング５ａには径方向の荷重が一切作用しないとともに、ベアリング４ａ側も径方向荷重の大幅軽減が期待できる。
むろん、トルク伝達に伴う回転方向の荷重はベアリング５ａに作用するが、上記のスラストに起因する径方向の荷重が大きいので、これが作用しないことはベアリングロスの軽減につながり、動力伝達効率を向上させる。
【実施例３】
【００４７】
次に、本発明の実施例３の無段変速機につき説明する。
図７は、本発明の実施例３に係る無段変速機の部分断面図であって、図２におけるＬ−Ｌに沿った図１に相当する部分断面を表している。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。
【００４８】
実施例３における実施例１との違いは、速度比を変化させる制御方法である。
すなわち、制御アーム２８ｆとガイドスリーブ１６および第１ステーター２８の間に遊星歯車７０を設けたことである。
具体的には、制御軸２８ｃにサンギヤ２８ｎが形成してあり、第１ステーター２８と連結したリングギヤ７０ａとサンギヤ２８ｎの間に、キャリア７２に回転自在に支持された複数のピニオン７４が設けてある。
キャリア７２には駆動歯車７６が一体に形成されており、これと噛み合った第１制御歯車７８ａがこれと一体の第２制御歯車７８ｂとともに第１ステーター２８に回転自在に支持されている。
一方、ガイドスリーブ１６には歯車１６ｃが形成され、第２制御歯車７８ｂと噛み合っている。
その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４９】
続いて、実施例３の作用を説明する。上記したように実施例１との違いは速度比の制御のみであり、動力伝達の説明は省略する。
速度比の制御は以下のように行う。
すなわち、制御アーム２８ｆを操作して制御軸２８ｃを回転させると、サンギヤ２８ｎで駆動し、リングギヤ７０ａが固定されて、キャリア７２が出力する形態であり、制御軸２８ｃの回転は遊星歯車７０の作用で減速されることになる。
減速されたキャリア７２と一体の駆動歯車７６が、第１制御歯車７８ａと第２制御歯車７８ｂを介してガイドスリーブ１６と一体の歯車１６ｃを回転させる。
【００５０】
そして、これとともに第１ステーター２８にも反力トルクが作用する。すなわち、第１制御歯車７８ａと第２制御歯車７８ｂの歯数も関連するが、トータルで制御軸２８ｃはガイドスリーブ１６を減速駆動する。そのため、第１ステーター２８に減速駆動に伴う反力トルクが作用する。
この第１ステーター２８に作用する反力トルクにより、第１ステーター２８が僅かに回転すると、実施例１で説明したのと同様に第１ボール軸２２および第２ボール軸３２が傾いて（図２を参照）、その中心線が入力軸１０の中心と副軸１４の中心を結んだ線から外れる。
【００５１】
これにより、トルク伝達により第１ボール軸２２および第２ボール軸３２が傾転して、同時にガイドスリーブ１６が回転するとともに速度比が変化する。
所望の速度比に達したところで制御アーム２８ｆへの操作力を減らすと、速度比の変化が止まり定常状態になる。
実施例１と異なるのは、ガイドスリーブ１６の回転とともに制御アーム２８ｆの回転方向の位置が変化することである。
したがって、手動で制御アーム２８ｆを操作する場合、速度比の変化を制御アーム２８ｆの移動量で感知することができるというメリットがある。
【００５２】
以上説明したように、本発明の各実施例に係る無段変速機は、入力軸１０と副軸１４との間に第１ボール２０と第２ボール３０とを対にして設け、入力軸１０側の第１ディスク４０、第２ディスク４２と、副軸１４側の第３ディスク４４、第４ディスク４６とで４方から挟み、これらの４個のディスク４０、４２、４４、４６から受けるスラストを第１ボール２０と第２ボール３０との接点で相殺するようにしたため、入力軸１０と副軸１４を支持するベアリングにスラストが作用しないのが特徴である。
【００５３】
また、サポートリング５０により、複数の副軸１４間の径方向の荷重を相殺することも可能であり、いずれも動力伝達効率の向上に貢献するというメリットがある。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の無段変速機は、特に動力伝達効率が高いことを要求される自転車や、これに類似した軽車両に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０  入力軸
１２  出力軸（ケース）
１４  副軸
２０  第１ボール
２２  第１ボール軸
２８  第１ステーター２８
３０  第２ボール
３２  第２ボール軸
３８  第２ステーター
４０  第１ディスク
４２  第２ディスク
４４  第３ディスク
４６  第４ディスク
５０  サポートリング
７０  遊星歯車
【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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