(57)【要約】【課題】無段変速装置の小型化を図りつつ、伝達効率の向上を図る。【解決手段】ハウジングに対して所定の軸線回りに回動自在に支持された入力軸２０、入力軸の回転をトラクション力により無段変速する変速ユニットＵ、ハウジングに回動自在に支持された出力軸１２０、変速ユニットと出力軸の間に介在して軸線方向に押圧荷重を発生するローディングカム機構１１０を備え、入力軸と変速ユニットの間において、入力軸の回転速度を増速して変速ユニットに伝達する増速機構９０を設けた。これによれば、入力軸の回転速度を増速機構により増速して変速ユニットに伝達するため、トラクション力による伝達トルクは増速分だけ小さくなり、ローディングカム機構によるスラスト荷重の割合を伝達出力に対して小さくでき、入力軸を支持するベアリングの損失を小さでき、特に、変速比が小さい領域において伝達効率を向上させることができる。【選択図】図２
2009222165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに対して所定の軸線回りに回動自在に支持された入力軸と、前記入力軸の回転をトラクション力により無段変速する変速ユニットと、前記ハウジングに回動自在に支持された出力軸と、前記変速ユニットと前記出力軸の間に介在して前記軸線方向に押圧荷重を発生するローディングカム機構とを備えた無段変速装置であって、
前記入力軸と前記変速ユニットの間において、前記入力軸の回転速度を増速して前記変速ユニットに伝達する増速機構を設けた、
ことを特徴とする無段変速装置。
【請求項２】
前記変速ユニットは、前記増速機構により増速されて前記軸線回りに回転する円錐台状のサンローラと、前記サンローラの外周面を転動する複数の遊星ローラと、前記遊星ローラを内接させると共に回動自在に設けられた出力リングと、前記遊星ローラに一体的に形成された円錐部を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速するべく前記軸線方向に可動に設けられた変速リングを含む、
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】
前記増速機構は、前記サンローラと一体的に回転し得る入力ローラと、前記軸線と同軸をなすように前記ハウジングに形成された固定円筒部の内周面及び前記入力ローラの外周面を転動して前記軸線回りに公転するべく前記入力軸に連結された複数の公転ローラを含む、
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】
前記増速機構は、前記入力軸に向けて印加される前記軸線方向の荷重を受けるように形成されている、
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】
前記入力軸の回転速度に応じて、前記サンローラと前記遊星ローラの間でのトラクション力による回転力の伝達をオン／オフするトリガ機構を含む、
ことを特徴とする請求項２記載の無段変速装置。
【請求項６】
前記トリガ機構は、前記軸線回りの遠心力に応じて前記軸線方向の押圧荷重を変化させるものであり、前記入力ローラと前記サンローラの間に配置されている、
ことを特徴とする請求項３記載の無段変速装置。
【請求項７】
前記入力ローラは、前記軸線を中心とする軸部を有し、
前記サンローラは、前記軸部に対して、一体的に回転しかつ前記軸線方向に移動可能に連結されている、
ことを特徴とする請求項６記載の無段変速装置。
【請求項８】
前記複数の遊星ローラを自転可能にかつ前記軸線回りに公転可能に支持する環状の可動ホルダを含み、
前記増速機構は、前記可動ホルダの内側領域に配置されている、
ことを特徴とする請求項２記載の無段変速装置。
【請求項９】
前記複数の遊星ローラを自転可能にかつ前記軸線回りに公転可能に支持する環状の可動ホルダを含み、
前記サンローラは、前記軸線を中心とする円筒部を有し、
前記可動ホルダは、前記ハウジングの固定円筒部及び前記サンローラの円筒部により回動自在に支持されている、
ことを特徴とする請求項３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、円錐状の遊星ローラを用いて連続的な無段変速を行う無段変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無段変速装置としては、図６に示すように、筒状のハウジング１の両側に連結されたフランジ部１ａにアンギュラベアリング２を介してそれぞれ回動自在に支持された入力軸３及び出力軸４、入力軸３と一体的に回転するようにキー３ａを用いて連結された円錐台状のサンローラ（内輪）５、入力軸３に軸受３ｂを介して回動自在に支持されたホルダ（保持器）６、ホルダ６に回動自在に支持されかつサンローラ５の外周面を転動する複数のテーパローラ（遊星ローラ）７、出力軸４と一体的に回転すると共にテーパローラ７に外接する出力リング（従動外輪）８、テーパローラ７に一体的に設けられた円錐部７ａに外接すると共に円錐部７ａの母線方向にのみ往復駆動される変速リング（回転固定外輪）９等を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この無段変速装置では、入力軸３が回転すると、サンローラ５が一体的に回転し、サンローラ５に外接するテーパローラ７が回転及び公転し、テーパローラ７の回転により出力リング８が回転し、出力リング８と一体となって出力軸４が回転し、変速リング９の位置に応じて出力軸４の回転速度が増減されるようになっている。
【０００３】
しなしながら、この無段変速装置においては、テーパローラ（遊星ローラ）７とサンローラ５の接触面における法線荷重、テーパローラ７と出力リング８の接触面における法線荷重、及びテーパローラ７の円錐部７ａと変速リング９の接触面における法線荷重は、初期の組付け精度に依存し、又、経時変化等による法線荷重の変動を補正する手段がないため、必要なトラクション力が得られず、変速動作が確実に行われない虞がある。特に、テーパローラ７はホルダ５により片持ち状に支持されているため、テーパローラ７の円錐部７ａ側は撓み易くなっており、変速リング９との接触圧を大きくするのは困難である。
また、上記法線荷重の増加に伴って入力軸３及び出力軸４の軸線方向にスラスト荷重が発生し、このスラスト荷重は入力軸３及び出力軸４の軸受２あるいはハウジング１が受けることになるため、アンギュラベアリング２及びハウジング１の経時的な変形あるいは軸受領域の発熱による潤滑油温度の上昇等を生じ、磨耗、動力伝達効率の低下等を招く虞がある。一方、変形等に対処するべく、ハウジング１の剛性を高めると、大型化あるいは重量化を招くことになる。
【０００４】
また、他の無段変速装置としては、ケーシングにベアリングを介して回動自在に支持された入力軸、入力軸と一体的に回転するサンローラ、サンローラに接触すると共に入力軸の軸線方向に往復動されるダブルコーン、ダブルコーンに外側から接触すると共に入力軸回りに回転するアウターリング、入力軸に設けられたサンギヤサンギヤに噛合する遊星ギヤ、遊星ギヤに噛合するリングギヤ、リングギヤを保持するクラッチドラム、クラッチドラムと一体的に回転するカムディスク、アウターリングとカムディスクとの間に介在して軸線方向の押圧力を発生するローディングカム機構、クラッチドラム内に設けられたクラッチ機構、ケーシングにベアリングを介して回動自在に支持されクラッチ機構の切り替えにより駆動力の伝達がオン／オフされる出力軸等を備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
この無段変速装置においては、ローディングカム機構が設けられているため、先に述べた無段変速装置に比べれば、トラクション伝達部の領域におけるトラクション力（法線荷重）の変動を調整することができる。
【０００５】
しかしながら、このように、出力軸側にローディングカム機構を設けてスラスト荷重を発生させることにより、トラクション伝達部の領域における法線荷重を確保する構成を備えた無段変速装置においては、出力トルクの大きさに比例して（入力軸の軸線方向における）スラスト荷重が増加し、特に、変速比の小さな領域においては出力トルクが大きくなり、スラスト荷重も非常に大きな荷重となる。
したがって、入力軸及び出力軸にベアリング（アンギュラベアリング、スラストベアリング等）を設けて、大きなスラスト荷重を受け止めるようにしているものの、ベアリングにおける伝達力の損失が発生する。その損失（伝達効率の低下）は、図７に示すように、出力側のベアリングにおいては僅かでかつ一定値であるものの、入力側のベアリングにおいては、トルクの大きな低変速領域（例えば、変速比ｉが０．０５以下の領域）において顕著である。
すなわち、入力側のベアリングについては、回転数が一定で、変速比ｉが小さい程ベアリングに印加される荷重は大きくなるため、損失となる仕事量が増加し、一方、出力側のベアリングについては、変速比が小さい程ベアリングに印加される荷重は大きくなるが、回転数が変速比に比例して小さくなるため、損失となる仕事量は相殺されて一定の値になる。したがって、特に、変速比の全域においてトルクの伝達効率を高めるには、入力側のベアリングにおける損失（ベアリングロス）を低減する必要がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２８０９６１号公報
【特許文献２】特開２００３−２２７５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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、構造の簡素化、小型化、低コスト化、機能上の信頼性の向上等を図りつつ、十分なトラクション力あるいは伝達トルクを確保し、ベアリングによる損失（ベアリングロス）を低減して伝達効率を向上させることができ、安定して所望の変速比に確実に変速することが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】
本発明の無段変速装置は、ハウジングに対して所定の軸線回りに回動自在に支持された入力軸と、入力軸の回転をトラクション力により無段変速する変速ユニットと、ハウジングに回動自在に支持された出力軸と、変速ユニットと出力軸の間に介在して軸線方向に押圧荷重を発生するローディングカム機構とを備えた無段変速装置であって、上記入力軸と変速ユニットの間において、入力軸の回転速度を増速して変速ユニットに伝達する増速機構を設けた、構成となっている。
この構成によれば、入力軸の回転速度は、増速機構を介して増速され、変速ユニットにより無断変速される。そして、変速された回転速度は、ローディングカム機構を介して、出力軸から出力される。
ここで、入力軸の回転速度を増速機構により増速して変速ユニットに伝達するため、トラクション力による伝達トルクは増速分だけ小さくなり、ローディングカム機構により発生する軸線方向のスラスト荷重の割合を伝達出力（出力トルク）に対して小さくすることができ、それ故に、入力軸を支持するベアリングの損失（ベアリングロス）を小さくすることができ、特に、変速比が小さい領域において伝達効率を向上させることができる。また、入力軸の回転速度を増速機構により増速するため、伝達出力（出力トルク）も増速分向上し、全体として伝達出力を向上させることができる。
【０００９】
上記構成において、変速ユニットは、増速機構により増速されて軸線回りに回転する円錐台状のサンローラと、サンローラの外周面を転動する複数の遊星ローラと、遊星ローラを内接させると共に回動自在に設けられた出力リングと、遊星ローラに一体的に形成された円錐部を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速するべく軸線方向に可動に設けられた変速リングを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、入力軸から増速機構を介して伝達される回転駆動力は、サンローラ→複数の遊星ローラ→出力リング→ローディングカム機構を介して出力軸に伝達され、又、変速リングの軸線方向の位置を適宜移動させることにより、無段階に変速することができ、出力軸から変速された回転駆動力を出力することができる。
【００１０】
上記構成において、増速機構は、サンローラと一体的に回転し得る入力ローラと、軸線と同軸をなすようにハウジングに形成された固定円筒部の内周面及び入力ローラの外周面を転動して軸線回りに公転するべく入力軸に連結された複数の公転ローラを含む、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、複数の公転ローラが軸線回りに公転しつつ固定円筒部の内周面を転動し、公転ローラの公転及び転動（自転）により、入力ローラ（及びサンローラ）が増速されて回転する。
このように、増速機構として、トラクション力を用いて駆動力を伝達するトラクション遊星機構を採用することで、円滑に増速することができる。
【００１１】
上記構成において、増速機構は、上記のようなトラクション遊星機構において、入力軸に向けて印加される軸線方向の荷重を受ける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、入力軸の領域において、増速機構がラジアル荷重を受けるだけでなく軸線方向のスラスト荷重も受けるため、従来のようなアンギュラベアリングを廃止することができ、又、ローディングカム機構の作用により出力トルクに比例して増加するスラスト荷重を増速機構で受け止めて、増速のためのトラクション伝達に必要な法線荷重として回収することにより、損失を低減して、全体としての伝達効率を向上させることができる。
【００１２】
上記構成において、入力軸の回転速度に応じて、サンローラと遊星ローラの間でのトラクション力による回転力の伝達をオン／オフするトリガ機構を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、サンローラと遊星ローラが常時直結（トラクション力を発生するように密接）されているのではなく、入力軸（サンローラ）の回転速度が増加すると、トリガ機構がオン作動してサンローラ（入力軸）の回転駆動力がトラクション力を介して遊星ローラに伝達されるため、サンローラすなわち入力軸の回転を所望のタイミングで出力軸に連動させることができ、一方、入力軸（サンローラ）の回転速度が減少すると、トリガ機構がオフ作動してサンローラ（入力軸）の回転駆動力は遊星ローラに伝達されないため、入力軸（サンローラ）の回転に拘わらず出力軸をフリー（外力により回転可能）にすることができる。
【００１３】
上記構成において、トリガ機構は、軸線回りの遠心力に応じて軸線方向の押圧荷重を変化させるものであり、入力ローラとサンローラ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、入力軸の回転速度が増速機構により増速された後の増速状態において、トリガ機構が回転力の伝達をオン／オフするように構成されるため、入力軸の回転速度を直接受ける場合に比べて、回転速度の二乗に比例したＮ倍の遠心力が得られ、それ故に遠心力を受けるウエイト等の質量を１／Ｎ倍に小さくすることができる。
【００１４】
上記構成において、入力ローラは、軸線を中心とする軸部を有し、サンローラは、軸部に対して、一体的に回転しかつ軸線方向に移動可能に連結されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、サンローラが、入力ローラに対して軸線方向に相対的に移動し得る状態で軸線回りに一体的に回転するようになっているため、トリガ機構の遠心力を利用した軸線方向の荷重の増減により、サンローラと複数の遊星ローラとの間の接触圧（回転力の伝達をオン／オフする荷重）のコントロールを確実に行うことができる。
【００１５】
上記構成において、複数の遊星ローラを自転可能にかつ軸線回りに公転可能に支持する環状の可動ホルダを含み、増速機構は、可動ホルダの内側領域に配置されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、部品の集約化を達成しつつ、スペースを有効に利用して増速機構を配置することができ、装置全体の小型化を達成することができる。
【００１６】
上記構成において、複数の遊星ローラを自転可能にかつ軸線回りに公転可能に支持する環状の可動ホルダを含み、サンローラは、軸線を中心とする円筒部を有し、可動ホルダは、ハウジングの固定円筒部及びサンローラの円筒部により回動自在に支持されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、可動ホルダが、増速機構の外側において、ハウジングの固定円筒部及びサンローラの円筒部により軸線回りに回動自在に支持され、この可動ホルダの回転により、複数の遊星ローラが軸線回りに公転することができる。このように、増速機構、変速ユニット（可動ホルダ、サンローラ、複数の遊星ローラ）を同軸上に（軸線上に）配置することで、装置全体の集約化、小型化を達成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成をなす無段変速装置によれば、構造の簡素化、小型化、低コスト化、機能上の信頼性の向上等を達成しつつ、十分なトラクション力あるいは伝達トルクを確保し、ベアリングによる損失（ベアリングロス）を低減して伝達効率を向上させることができ、安定して所望の変速比に確実に変速することが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５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は装置の内部を示す部分断面図、図２は装置の内部を示す断面図、図３は装置の一部を示す断面図、図４は装置の概略を示す模式図、図５は装置の一部をなすローディングカム機構を示す概略図である。
【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、入力軸２０、変速ユニットＵ、増速機構９０、トリガ機構１００、ローディングカム機構１１０、出力軸１２０等を備えている。
変速ユニットＵは、図１及び図２に示すように、円錐台状に形成されたサンローラ３０、サンローラ３０に外接して転動する複数の遊星ローラ４０、遊星ローラ４０を内接させると共に回動自在に支持された出力リング５０、遊星ローラ４０を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速する変速リング６０、変速リング６０を駆動する駆動機構７０、遊星ローラ４０を自転可能にかつ軸線Ｌ回りに公転可能に支持する可動ホルダ８０等を備えている。
【００２０】
ハウジング１０は、図２に示すように、ハウジング本体１１、ハウジング本体１１に連結されるフランジ壁部１２、入力軸２０を支持するラジアルベアリング１３及びリングシール１４、出力軸１２０を支持するアンギュラベアリング１５及びリングシール１６、フランジ壁部１２をハウジング本体１１に連結する連結ガイドロッド１７、フランジ壁部１２から内側に突出して軸線Ｌを中心に形成された固定円筒部１８等を備えている。
そして、ハウジング１０内には、変速ユニットＵのトラクション力が発生する接触界面、その他の摺動面、転動面等に供給される潤滑油が注入されている。
【００２１】
入力軸２０は、図２及び図３（ａ）に示すように、ハウジング１０の外部に突出する縮径軸部２１、ハウジング１０に嵌合されたラジアルベアリング１３により回動自在に支持される拡径部２２、拡径部２２の端面に形成されて後述する増速機構９０の公転ローラ９２を回動自在に支持する支持部２３、拡径部２２から突出して形成され後述する増速機構９０の保持リング９３を固定する固定部２４等を備えている。
【００２２】
サンローラ３０は、図２に示すように、略円錐台状に形成されて遊星ローラ４０が転動する円錐面状の一部をなす外周面３１、外周面３１に続けて入力軸２０側に形成されたスカート部３２、外周面３１よりも縮径して出力軸１２０側に形成された円筒部３３、軸線Ｌ上に形成された貫通孔３４等を備えている。
スカート部３２は、その内部において、トリガ機構１００の一部を収容するように形成されている。
円筒部３３は、その外周面において、可動ホルダ８０を回動自在に支持すると共に、その内側において、トリガ機構１００の一部を収容するように形成されている。
貫通孔３４は、図２に示すように、後述する入力ローラ９１の軸部９１ｃを軸線Ｌ方向に移動自在にかつ軸線Ｌ回りに一体的に回転するべく嵌合させるように形成されている。
【００２３】
遊星ローラ４０は、図１及び図２に示すように、サンローラ３０（の外周面３１）に外接すると共に出力リング５０（の内周面５１）に内接して転動する第１円錐部４１、変速リング６０（内周面６１）に内接して転動する第２円錐部４２、第１円錐部４１及び第２円錐部４２の回転中心を通る軸部４３等を備えている。
【００２４】
第１円錐部４１は、図４に示すように、軸線Ｌ上の頂点Ａ１に向けて先細るように形成され、サンローラ３０（の外周面３１）及び出力リング５０（の内周面５１）に挟まれるように接触している。
第２円錐部４２は、図４に示すように、第１円錐部４１に続けて逆向き（頂点Ａ１と反対側）に先細るように形成され、変速リング６０（の内周面６１）に接触している。
軸部４３は、図２に示すように、その両端が僅かに移動できるように、可動ホルダ８０により回動自在に両端支持されている。
【００２５】
ここで、全ての遊星ローラ４０における第２円錐部４２は、図４に示すように、軸線Ｌから径方向に最も離れた位置にある母線（変速リング６０の内周面６１が接触する稜線）Ｍ２が軸線Ｌ（入力軸２０の軸線）と平行に伸長するように形成されている。
また、遊星ローラ４０と変速リング６０の関係についてさらに説明すると、図４に示すように、第１円錐部４１を画定する母線Ｍ１が、第２円錐部４２と交わる点Ｐｎの位置に変速リング６０の内周面６１が位置するとき、遊星ローラ４０が出力リング５０に対して転動し、出力リング５０が停止した状態となる中立位置Ｎに対応する。
したがって、この中立位置Ｎを起点として、図４中の左側（矢印Ｄで示すように第２円錐部４２の小径側）に変速リング６０が移動するとき、出力リング５０は連続的に増速されて、トップ位置に至る。一方、中立位置Ｎを起点として、図４中の右側（矢印Ｒで示すように第２円錐部４２の大径側）に変速リング６０が移動するとき、出力リング５０は逆向きに回転するようになっている。
【００２６】
出力リング５０は、図２及び図４に示すように、遊星ローラ４０の第１円錐部４１が内接して転動する内周面５１、後述するローディングカム機構１１０の第１カム回転板１１１が連結される環状の端面部５２等を備えている。そして、出力リング５０は、遊星ローラ４０が回転及び公転することで、そのトラクション力により軸線Ｌ回りに回転し、ローディングカム機構１１０を介して出力軸１２０を回転させるようになっている。したがって、内周面５１における法線力を大きくすることにより、より大きなトラクション力が得られ、回転力が出力軸１２０に確実に伝達される。
【００２７】
変速リング６０は、図１及び図２に示すように、遊星ローラ４０の第２円錐部４２に接触するべく軸線Ｌと同軸をなす円筒面を画定する内周面６１、駆動機構７０の一部をなすリードスクリュー７１が螺合する雌ネジ部６２、連結ガイドロッド１７に外嵌されて軸線Ｌ方向にガイドされる被ガイド部６３等を備えている。
そして、変速リング６０は、ハウジング１０内において、軸線Ｌ（入力軸２０）回りに回転不能に保持された状態で、軸線Ｌ（入力軸２０）方向の所定の移動範囲において往復動自在に支持されている。
【００２８】
駆動機構７０は、図２に示すように、ハウジング１０内において軸線Ｌ（入力軸２０及び出力軸１２０）と平行に伸長するように配置されて変速リング６０の雌ネジ部６２に螺合するリードスクリュー７１、リードスクリュー７１の一端に連結されて回転駆動力を及ぼす駆動モータ７２等を備えている。
そして、駆動モータ７２が一方向に回転すると、変速リング６０を図４中の左向き（増速側）に向けて移動させ、一方、駆動モータ７２が逆向きに回転すると、変速リング６０を図４中の右向き（減速→停止→逆回転する側）に向けて移動させるようになっている。
すなわち、変速リング６０を軸線Ｌ方向に移動させることで、遊星ローラ４０の第２円錐部４２が内周面６１と内接する内接位置を移動させ、これにより、無段変速を行うようになっている。
【００２９】
具体的には、図４に示すように、変速リング６０が、第２円錐部４２の中立位置Ｎにおいて接触している場合、遊星ローラ４０は出力リング５０に対して転動し、出力リング５０は回転することなく停止した状態、すなわち、出力軸１２０も停止した状態にある。
次に、変速リング６０を左向きに（図４中において矢印Ｄで示すように、第２円錐部４２の小径端部側に向けて）移動させると、出力リング５０の回転速度は次第に増速され、出力軸１２０も増速されて回転するようになっている。一方、変速リング６０を中立位置Ｎから右向きに（図４中において矢印Ｒで示すように、第２円錐部４２の大径端部側に向けて）移動させると、出力リング５０は逆向きに回転するようになっている。
【００３０】
可動ホルダ８０は、図１及び図２に示すように、環状で骨組み構造（鳥籠形状）に形成され、ハウジング１０内において他の部品と接触しないように、ハウジング１０の固定円筒部１８及びサンローラ３０の円筒部３３に対して、軸受を介して軸線Ｌ回りに回動自在に保持されている。
そして、可動ホルダ８０は、図２及び図４に示すように、複数（ここでは、６個）の遊星ローラ４０を、軸線Ｌ上に頂点Ａ１をもつ仮想円錐面内において（軸線Ｌに対して角度θ１をなす軸線Ｓ１を回転中心軸として）等間隔に配列した状態で、自転及び公転可能に保持するように形成されている。
このように、可動ホルダ８０は、増速機構９０の外側において、ハウジング１０の固定円筒部１８及びサンローラ３０の円筒部３３により回動自在に支持されているため、複数の遊星ローラ４０が軸線Ｌ回りに公転することができ、又、増速機構９０、変速ユニットＵ（可動ホルダ８０、サンローラ３０、複数の遊星ローラ４０）を同軸上に（軸線Ｌ上に）配置することで、装置全体の集約化、小型化を達成することができる。
【００３１】
増速機構９０は、図２ないし図４に示すように、サンローラ３０と一体的に回転し得る入力ローラ９１、ハウジング１０に形成された固定円筒部１８の内周面１８ａ及び入力ローラ９１の外周面９１ａを転動して軸線Ｌ回りに公転するべく入力軸２０に連結された複数（ここでは、６個）の公転ローラ９２、公転ローラ９２を自転可能に保持して入力軸２０の固定部２４に連結される保持リング９３等を備えている。
【００３２】
入力ローラ９１は、図３（ａ），（ｂ）及び図４に示すように、円錐台状の外周面９１ａ、外周面９１ａよりも径方向に突出する円板部９１ｂ、円板部９１ｂから軸線Ｌを中心として出力軸１２０側に向けて伸長する軸部９１ｃ等を備えている。すなわち、入力ローラ９１は、サンローラ３０と一体的に回転し得ると共に、軸線Ｌ方向において相対的に移動し得るように形成されている。
このように、入力ローラ９１の９１ｃ軸部に対して、サンローラ３０が一体的に回転しかつ軸線Ｌ方向に移動可能に連結されている、すなわち、サンローラ３０が、入力ローラ９１に対して軸線Ｌ方向に相対的に移動し得る状態で軸線Ｌ回りに一体的に回転するようになっているため、トリガ機構１００の遠心力を利用した軸線Ｌ方向の荷重の増減により、サンローラ３０と複数の遊星ローラ４０との間の接触圧（回転力の伝達をオン／オフする荷重）のコントロールを確実に行うことができる。
公転ローラ９２は、図２及び図３（ａ），（ｂ）に示すように、それぞれ円錐状の外周面を画定するように形成されると共に、軸線Ｌ上に頂点Ａ２をもつ仮想円錐面内において（軸線Ｌに対して角度θ２をなす軸線Ｓ２を回転中心軸として）等間隔に配列されて、入力軸２０の支持部２３に自転可能に連結されている。
保持リング９３は、図２に示すように、公転ローラ９２の端部を回動自在に支持して、ハウジング１０の固定部２４に連結されている。
【００３３】
そして、入力軸２０が所定の回転速度で回転すると、公転ローラ９２が、入力軸２０と一緒に軸線Ｌ回りに公転しつつ、固定円筒部１８の内周面１８ａを転動し、公転ローラ９２の公転及び転動（自転）により、入力ローラ９１を所定の値に増速させるようになっている。すなわち、増速機構９０は、入力軸２０の回転速度を増速して、変速ユニットＵのサンローラ３０に伝達するようになっている。このように、増速機構として、トラクション力を用いて駆動力を伝達するトラクション遊星機構を採用することで、円滑に増速を行うことができる。
【００３４】
また、増速機構９０は、図２及び図４に示すように、入力軸２０に向けて印加される軸線Ｌ方向の荷重を受けるように形成されている。したがって、入力軸２０の領域において、増速機構９０がラジアル荷重を受けるだけでなく軸線Ｌ方向のスラスト荷重も受けるため、従来のようなアンギュラベアリングを廃止することができる。また、後述するローディングカム機構１１０の作用により、出力トルクに比例して増加するスラスト荷重を増速機構で受け止めて、増速のためのトラクション伝達に必要な法線荷重として回収することにより、損失を低減して、全体としての伝達効率を向上させることができる。
さらに、増速機構９０は、可動ホルダ８０の内側領域に配置されているため、部品の集約化を達成しつつ、スペースを有効に利用した配置が可能になり、装置全体の小型化を達成することができる。
【００３５】
トリガ機構１００は、軸線Ｌ回りの遠心力に応じて軸線Ｌ方向の押圧荷重を変化させるものであり、入力軸２０（すなわち、入力ローラ９１）の回転速度に応じて、サンローラ３０と遊星ローラ４０の間でのトラクション力による回転力の伝達をオン／オフするように形成されている。
すなわち、トリガ機構１００は、図２に示すように、入力ローラ９１の円板部９１ｂとサンローラ３０のスカート部３２の間に配置された球状をなす複数のウエイト１０１，傾斜プレート１０２，及び傾斜プレート１０２をウエイト１０１に向けて付勢するスプリング１０３、円筒部３３の内部に配置されてサンローラ３０を遊星ローラ４０から離脱する方向（図２において軸線Ｌ方向の左向き）に付勢するスプリング１０４及びスプリング１０４を受ける受け部１０５等を備えている。
【００３６】
そして、トリガ機構１００は、サンローラ３０と遊星ローラ４０がお互いに空回りする状態（接触面におけるトラクション力が作用しない状態）から、入力軸２０（入力ローラ９１及びサンローラ３０）の回転速度が増加すると、ウエイト１０１が径方向の外側に移動して傾斜プレート１０２を（図２中において軸線Ｌ方向の右向きに）押圧することで、スプリング１０３を介して、サンローラ３０を軸線方向Ｌの右向きに押圧する（オン作動する）。すなわち、サンローラ３０は、複数の遊星ローラ４０に食い込むように押圧される。その結果、トラクション力が発生して、入力軸２０から入力ローラ９１を経てサンローラ３０の回転駆動力が遊星ローラ４０に伝達され、所望のタイミングで出力軸１２０まで伝達されることになる。
【００３７】
一方、入力軸２０（サンローラ３０）の回転速度が減少すると、スプリング１０３の付勢力によりウエイト１０１が径方向の軸線Ｌ寄りに移動して、傾斜プレート１０２を押す力が弱くなり、スプリング１０４の付勢力も作用して、サンローラ３０は対応する複数の遊星ローラ４０から抜け出すように僅かに移動する（オフ作動する）。その結果、トラクション力が小さくなり、入力軸２０（サンローラ３０）の回転駆動力は遊星ローラ４０に伝達されなくなり、入力軸２０（サンローラ３０）の回転に拘わらず出力軸１２０は自由に回転する（外力により回転する）ことができるようになる。
このように、トリガ機構１００がオン作動する際に、サンローラ３０はくさび作用を強めるように形成されているため、サンローラ３０と遊星ローラ４０との接触面における法線力すなわちトラクション力を確実に得ることができる。
【００３８】
また、トリガ機構１００は、入力ローラ９１とサンローラ３０の間に配置されているため、入力軸２０の回転速度が増速機構９０により増速された後の増速状態において、回転力の伝達をオン／オフするようになっている。したがって、入力軸２０の回転速度を直接受ける場合に比べて、回転速度の二乗に比例したＮ倍の遠心力が得られ、それ故に遠心力を受けるウエイト１０１等の質量を１／Ｎ倍に小さくすることができる。
【００３９】
ローディングカム機構１１０は、図２及び図５（ａ），（ｂ）に示すように、出力リング５０の端面部５２に連結された第１カム回転板１１１、出力軸１２０の端部に一体的に形成された第２カム回転板１１２、第１カム回転板１１１と第２カム回転板１１２の間に介在する球状の転動体１１３等を備えている。
第１カム回転板１１１は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、複数（ここでは、３つ）のカム溝１１１ａ、図２に示すように、入力ローラ９１の軸部９１ｃに回動自在に外嵌される円筒部１１１ｂを有する。
第２カム回転板１１２は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、複数（ここでは、３つ）のカム溝１１２ａを有する。
【００４０】
そして、ローディングカム機構１１０は、出力リング５０及び第１カム回転板１１１と出力軸１２０の第２カム回転板１１２の間に相対的な回転差を生じると、転動体１１３が移動してカム溝１１１ａ，１１１ｂによりカム作用を受け、軸線Ｌ方向に押圧荷重（スラスト荷重）を発生する。すると、出力リング５０（の内周面５１）が遊星ローラ４０の第１円錐部４１に押圧されて法線力が増加し、又、スラスト荷重の反力として出力リング５０と出力軸１２０が一体的に回転するようになる。
具体的には、入力軸２０の回転駆動力は、増速機構９０→サンローラ３０→遊星ローラ４０→出力リング５０→ローディングカム機構１１０を介して、出力軸１２０に伝達され、逆に、出力軸１２０の負荷トルクは、ローディングカム機構１１０を介して、出力リング５０を遊星ローラ４０に押し付ける押圧力（法線荷重）すなわちトラクション力を増加させるため、外部から負荷トルクが加わっても、トラクション力が確実に得られて出力軸は所定の変速比で確実に回転駆動される。
【００４１】
出力軸１２０は、図２に示すように、ハウジング１０の外部に突出する縮径軸部１２１、ハウジング１０に嵌合されたアンギュラベアリング１５により回動自在に支持されると共に前述の第２カム回転板１１２を一体的に形成する拡径部１２２、第１カム回転板１１１の円筒部１１１ｂを回動自在に嵌合させる円筒状の嵌合穴１２３等を備えている。
そして、出力軸１２０は、図２に示すように、アンギュラベアリング１５及びリングシール１６等を介して、ハウジング１０に回動自在に支持され、軸線Ｌ回りに（入力軸２０と同軸上において）回動自在となっている。
【００４２】
次に、上記無段変速装置の動作について説明する。先ず、入力軸２０が停止している場合、変速ユニットＵにはトラクション力が発生せずトルクが伝達されないため、出力軸１２０は自由に回転できる状態にある（オフの状態）。
続いて、入力軸２０が停止した状態から回転し始め、その回転は増速機構９０により所定の速度に増速され、入力軸２０の回転速度が上昇すると、トリガ機構１００がオン作動して（ウエイト１０１が径方向外向きに移動してサンローラ３０を複数の遊星ローラ４０内に楔作用により入り込ませて）、サンローラ３０が遊星ローラ４０に押し付けられて所定レベル以上の法線力すなわちトラクション力が発生し、サンローラ３０から遊星ローラ４０にトルク（回転駆動力）が伝達される。
【００４３】
そして、変速ユニットＵにおいて、駆動機構７０により変速リング６０が適宜駆動され、サンローラ３０→複数の遊星ローラ４０→出力リング５０を経て変速された回転速度が、ローディングカム機構１１０を介して出力軸１２０から回転駆動力として出力される。
一方、出力軸１２０に負荷トルクが加わった場合は、ローディングカム機構１１０が作動して、出力リング５０を遊星ローラ４０に押し付ける押圧力（法線荷重）すなわちトラクション力を増加させる。これにより、外部から負荷トルクが加わっても、トラクション力が確実に得られて出力軸１２０は所定の変速比で確実に回転駆動される。
【００４４】
ここで、入力軸２０の回転速度を増速機構９０により増速して変速ユニットＵに伝達するため、トラクション力による伝達トルクは増速分だけ小さくなり、ローディングカム機構１１０により発生する軸線Ｌ方向のスラスト荷重の割合を伝達出力（出力トルク）に対して小さくすることができ、それ故に、入力軸２０を支持するベアリングの損失（ベアリングロス）を小さくすることができる。特に、変速比が小さい領域において、伝達効率を向上させることができる。また、入力軸２０の回転速度を増速機構９０により増速するため、伝達出力（出力トルク）も増速分向上し、全体として伝達出力を向上させることができる。
【００４５】
上記実施形態においては、トラクション力を用いて変速する変速ユニットＵとして、サンローラ３０、複数の遊星ローラ４０、出力リング５０、変速リング６０等を含む構成を示したが、これに限定されるものではなく、トラクション力を用いて無段変速するものであれば、その他の構造をなす変速ユニットを採用してもよい。
上記実施形態においては、増速機構９０として、入力ローラ９１、複数の公転ローラ９２等を含むトラクション遊星機構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、入力軸２０の回転を増速して変速ユニットＵに伝達し得るものであれば、その他の構造をなす増速機構を採用してもよい。
上記実施形態においては、トリガ機構１００を採用した場合を示したが、これに限定さるものではなく、トリガ機構を廃止した構成において、本発明を採用してもよい。
上記実施形態においては、出力軸１２０が入力軸２０と同軸上に配置された場合を示したが、これに限定されるものではなく、出力軸が入力軸から偏倚して配置された構成において、本発明を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上述べたように、本発明の無段変速装置は、構造の簡素化、小型化、低コスト化、機能上の信頼性の向上等を達成しつつ、十分なトラクション力あるいは伝達トルクを確保し、ベアリングによる損失（ベアリングロス）を低減して伝達効率を向上させることができ、安定して所望の変速比に確実に変速することができるため、二輪車、四輪者等の車両に搭載される変速装置として適用できるのは勿論のこと、汎用機械、建設機械、農業機械、工作機械等にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る無段変速装置の一実施形態を示す部分断面図である。
【図２】図１に示す無段変速装置の内部を示す断面図である。
【図３】図２に示す無段変速装置の一部を示す増速機構を示すものであり、（ａ）は軸線を含む面での断面図、（ｂ）は軸線に垂直な面での断面図である。
【図４】図２に示す無段変速装置の概略構成を示した模式図である。
【図５】図２に示す無段変速装置に含まれるローディングカム機構を示すものであり、（ａ）は概略を示す斜視分解図、（ｂ）は部分断面図である。
【図６】従来の無段変速装置を示す断面図である。
【図７】従来の無段変速装置におけるベアリングの伝達効率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
Ｌ  軸線
１０  ハウジング
１１  ハウジング本体
１２  フランジ壁部
１３  ラジアルベアリング
１４  リングシール
１５  アンギュラベアリング
１６  リングシール
１７  連結ガイドロッド
１８  固定円筒部
１８ａ  内周面
２０  入力軸
２１  縮径軸部
２２  拡径部
２３  支持部
２４  固定部
Ｕ  変速ユニット
３０  サンローラ
３１  外周面
３２  スカート部
３３  円筒部
３４  貫通孔
４０  遊星ローラ
４１  第１円錐部
４２  第２円錐部
４３  軸部
５０  出力リング
５１  内周面
５２  端面部
６０  変速リング
６１  内周面
６２  雌ネジ部
６３  被ガイド部
７０  駆動機構
７１  リードスクリュー
７２  駆動モータ
８０  可動ホルダ
９０  増速機構
９１  入力ローラ
９１ａ  外周面
９１ｂ  円板部
９１ｃ  軸部
９２  公転ローラ
９３  保持リング
１００  トリガ機構
１０１  ウエイト
１０２  傾斜プレート
１０３，１０４  スプリング
１０５  受け部
１１０  ローディングカム機構
１１１  第１カム回転板
１１１ａ  カム溝
１１２  第２カム回転板
１１２ａ  カム溝
１１３  転動体
１２０  出力軸
１２１  縮径軸部
１２２  拡径部
１２３  嵌合穴
【図１】
2009222165.tif 000003
【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】
2009222165.tif 000008
【図７】
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