(57)【要約】本発明の無段変速装置は、入力軸（２０）と一緒に回転するキャリヤ（３０）、出力軸（４０）と一緒に回転する太陽ギヤ（５０）、太陽ギヤ（５０）に噛合した状態でキャリヤ（３０）に支持され入力軸の回転に伴って太陽ギヤの周りを公転し得る複数の遊星ギヤ（６０）、複数の遊星ギヤ（６０）に噛合するリングギヤ（７０）等を備え、トラクションロータ（９０）の第１円錐面（９１）に接触するリングギヤ（７０）の接触面（７２），トラクションリング（１００）の接触面（１０１），トラクションロータ（９０）の第２円錐面（９２）に接触する可動ディスク（８０）の円筒状の接触面（８２）等によりロータ式連続可変機構を形成し、可動ディスクを軸線Ｌ方向に移動させることで、キャリヤとリングギヤとの相対的な回転速度を連続的に変化させる。これにより、安価かつ小型で変速レンジの幅広い無段変速装置が得られる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と一体的に回転するように形成されたキャリヤと、
出力軸と一体的に回転するように形成された太陽ギヤと、
前記太陽ギヤに噛合した状態で前記キャリヤに対して回動自在に支持され，かつ，前記入力軸の回転に伴って前記太陽ギヤの周りを公転し得る複数の遊星ギヤと、
前記複数の遊星ギヤに噛合する内歯をもつリングギヤと、
前記キャリヤと前記リングギヤ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、
を有する、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、
前記キャリヤ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可動ディスクと、
前記リングギヤの外周に形成された円錐状の接触面と、
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，前記リングギヤ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円錐面をもつ二段円錐状のトラクションロータと、
前記リングギヤ及び可動ディスクと協働して外側から挟み込むように前記トラクションロータに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の範囲第１項に記載の無段変速装置。
【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，前記リングギヤの接触面と可動ディスクの接触面との間に配置されている、
ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の無段変速装置。
【請求項４】
前記可動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可動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の範囲第２項に記載の無段変速装置。
【請求項５】
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の範囲第２項に記載の無段変速装置。
【請求項６】
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前記入力軸又は出力軸の軸線回りに回動不能に支持され、
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可動ディスク及びリングギヤとの間において公転可能に周方向に配列された複数のトラクションロータからなり、
前記複数のトラクションロータの少なくとも一つは、他に対して独立して公転し得るように支持されている、
ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の無段変速装置。
【請求項７】
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可動ディスク及びリングギヤとの間において周方向に配列された三個のトラクションロータからなり、
前記トラクションロータの二つは、前記出力軸回りに回動自在に設けられた第１リンクに回動自在に支持され、
前記トラクションロータの残りの一つは、前記出力軸回りに回動自在に設けられた第２リンクに回動自在に支持されている、
ことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の無段変速装置。
【請求項８】
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と同軸上に位置した状態で、前記入力軸又は出力軸の軸線回りに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可動ディスク及びリングギヤ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の範囲第２項に記載の無段変速装置。
【請求項９】
前記トラクションロータは、二つの前記固定ロータと、前記出力軸回りの所定角度範囲において移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の範囲第８項に記載の無段変速装置。
【請求項１０】
入力軸と一体的に回転するように形成されたキャリヤと、
出力軸と一体的に回転するように形成された太陽ギヤと、
前記出力軸の回りに回動自在に設けられた回転体と、
前記太陽ギヤに噛合した状態で前記回転体に対して回動自在に支持され，かつ，前記回転体の回転に伴って前記太陽ギヤの周りを公転し得る複数の遊星ギヤと、
前記入力軸と一体的に回転するように前記キャリヤに連結され，前記複数の遊星ギヤに噛合する内歯をもつリングギヤと、
前記キャリヤと前記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、
を有する、ことを特徴とする無段変速装置。
【請求項１１】
前記ロータ式連続可変機構は、
前記キャリヤ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可動体と、
前記回転体の外周に形成された円錐状の接触面と、
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，前記回転体の接触面と接触する第１円錐面及び前記可動体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、
前記回転体及び可動体と協働して外側から挟み込むように前記トラクションロータに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の範囲第１０項に記載の無段変速装置。
【請求項１２】
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，前記回転体の接触面と可動体の接触面との間に配置されている、
ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の無段変速装置。
【請求項１３】
前記ロータ式連続可変機構は、
前記回転体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可動体と、
前記キャリヤに形成された円錐状の接触面と、
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，前記キャリヤの接触面と接触する第１円錐面及び前記可動体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、
前記キャリヤ及び可動体と協働して外側から挟み込むように前記トラクションロータに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の範囲第１０項に記載の無段変速装置。
【請求項１４】
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，前記キャリヤの接触面と可動体の接触面との間に配置されている、
ことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の無段変速装置。
【請求項１５】
前記可動体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可動体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の範囲第１１項に記載の無段変速装置。
【請求項１６】
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の範囲第１１項に記載の無段変速装置。
【請求項１７】
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と同軸上に位置した状態で、前記入力軸又は出力軸の軸線回りに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可動体及び回転体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の範囲第１１項に記載の無段変速装置。
【請求項１８】
前記トラクションロータは、二つの前記固定ロータと、前記出力軸回りの所定角度範囲において移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の範囲第１７項に記載の無段変速装置。
【請求項１９】
前記トラクションリングは、その中心が径方向に移動自在にかつ前記入力軸又は出力軸の軸線回りに回動不能に支持され，かつ，前記トラクションロータを内接させると共に法線荷重を増加させるようにカム作用を及ぼすカム面を有し、
前記トラクションロータは、所定の角度範囲を公転可能に支持されると共に、前記第１円錐面及び第２円錐面に対して相対的に回転し得ると共に前記カム面に接触するベアリングを有する、
ことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  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】  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、日経メカニカル（１９９２年３月２日、Ｐ３４〜Ｐ４６参照）。
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、日経メカニカル（１９９２年３月２日、Ｐ３４〜Ｐ４６、及び、ＮＳＫ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｎｏ．６７１（２００１年、Ｐ５〜Ｐ１３参照）。
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（又は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。
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、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。
【発明の開示】
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、変速レンジを比較的広く設定することができ、又、トラクション係数の上昇により、フリクションが増加するスラストベアリングの軸受部に大きな荷重が印加されないようにして、スラストベアリング軸受部でのトラクションオイルによるトラクション係数の上昇を抑え、回転抵抗を低減してフリクションロスを低減でき、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。
上記目的を達成する本発明の第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ように形成されたキャリヤと、出力軸と一体的に回転するように形成された太陽ギヤと、太陽ギヤに噛合した状態でキャリヤに対して回動自在に支持され，かつ，入力軸の回転に伴って太陽ギヤの周りを公転し得る複数の遊星ギヤと、複数の遊星ギヤに噛合する内歯をもつリングギヤと、キャリヤとリングギヤ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、を有する、構成となっている。
この構成によれば、太陽ギヤ、遊星ギヤ、リングギヤ等により差動歯車列が形成されているため、遊星ギヤの公転と一体的に回転するキャリヤとリングギヤとの相対的な回転速度を、ロータ式連続可変機構により連続的に変化させることで、増減速を伴う正回転、停止状態、逆回転を連続的に生じるように、入力軸の回転が出力軸に伝達される。
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。
上記第１の観点に係る装置において、ロータ式連続可変機構は、キャリヤ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可動ディスクと、リングギヤの外周に形成された円錐状の接触面と、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，リングギヤ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円錐面をもつ二段円錐状のトラクションロータと、リングギヤ及び可動ディスクと協働して外側から挟み込むようにトラクションロータに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、リングギヤ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ギヤに押し付けるようにトラクションリングがトラクションロータ（の例えば第１円錐面）に接触する。そして、可動ディスクが入力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（遊星ギヤの公転速度）とリングギヤ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ギヤを遅れずに同時に回転させることで正回転（例えば、変速比１）に設定でき、リングギヤの回転を所定量だけ先行させることで停止状態（すなわち、変速比０）に設定でき、リングギヤの回転をさらに所定量だけ先行させることで逆回転（例えば、変速比−０．２）に設定でき、変速比を比較的広く設定することができる。
上記第１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，リングギヤの接触面と可動ディスクの接触面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リングギヤと可動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。
上記第１の観点に係る装置において、可動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可動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、可動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駆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。
上記第１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リングギヤ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。
上記第１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入力軸又は出力軸の軸線回りに回動不能に支持され、トラクションロータは、トラクションリングと可動ディスク及びリングギヤとの間において公転可能に周方向に配列された複数のトラクションロータからなり、複数のトラクションロータの少なくとも一つは、他に対して独立して公転し得るように支持されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、入力軸が回転すると、可動ディスク（の接触面）とトラクションロータ（の第２円錐面）との間にフリクションが生じる。すると、独立して公転し得るトラクションロータが可動ディスクに引き摺られて、トラクションリングと可動ディスクとの間に食い込むと、その楔作用により、トラクションリングが適宜径方向に移動しつつ、他のトラクションロータが可動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、トラクションロータとリングギヤとの間にも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。
さらに、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リングギヤの回転が遅くなると、独立して公転し得るトラクションロータが狭い隙間の方向に移動し、他のトラクションロータの締め付け力を増加させる。これにより、伝達トルクが増加して遅れが解消され、所望のトルク伝達が行われる。
上記構成において、トラクションロータは、トラクションリングと可動ディスク及びリングギヤとの間において周方向に配列された三個のトラクションロータからなり、トラクションロータの二つは、出力軸回りに回動自在に設けられた第１リンクに回動自在に支持され、トラクションロータの残りの一つは、出力軸回りに回動自在に設けられた第２リンクに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、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。
また、上記第１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と同軸上に位置した状態で，入力軸又は出力軸の軸線回りに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可動ディスク及びリングギヤ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、可動ディスク（の接触面）とトラクションロータ（の第２円錐面）との間にフリクションが生じる。すると、トラクションリングが回転しつつ可動ロータが可動ディスクに引き摺られて、トラクションリングと可動ディスクとの間に食い込むと、その楔作用により、固定ロータも可動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。
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、出力軸回りの所定角度範囲において移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。すなわち、出力軸に負荷が印加されると、リングギヤがトラクションロータの回転に対し遅れを生じるが、一つの可動ロータがその遅れ分だけ周方向に移動し、二つの固定ロータの締め付け力を増加させる。これにより、伝達トルクが増加して遅れが解消され、所望のトルク伝達が行われる。
上記目的を達成する本発明の第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たキャリヤと、出力軸と一体的に回転するように形成された太陽ギヤと、出力軸の回りに回動自在に設けられた回転体と、太陽ギヤに噛合した状態で回転体に対して回動自在に支持され，かつ，回転体の回転に伴って太陽ギヤの周りを公転し得る複数の遊星ギヤと、入力軸と一体的に回転するようにキャリヤに連結され，複数の遊星ギヤに噛合する内歯をもつリングギヤと、キャリヤと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、を有する、構成となっている。
この構成によれば、太陽ギヤ、遊星ギヤ、リングギヤ等により差動歯車列が形成されているため、リングギヤと一体的に回転するキャリヤと遊星ギヤの公転と一体的に回転する回転体との相対的な回転速度を、ロータ式連続可変機構により連続的に変化させることで、増減速を伴う正回転、停止状態、逆回転を連続的に生じるように、入力軸の回転が出力軸に伝達される。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。
上記第２の観点に係る装置において、ロータ式連続可変機構は、キャリヤ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可動体と、回転体の外周に形成された円錐状の接触面と、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，回転体の接触面と接触する第１円錐面及び可動体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、回転体及び可動体と協働して外側から挟み込むようにトラクションロータに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、可動体の接触面がトラクションロータの第２円錐面に接触し、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体と回転体に押し付けるようにトラクションリングがトラクションロータ（の例えば第１円錐面）に接触する。そして、可動体が入力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（リングギヤの回転速度）と回転体の回転速度（遊星ギヤの公転速度）とが相対的に変化する。すなわち、可動体を適宜移動させて、可動体（リングギヤ）の回転速度に対して回転体の回転速度を適宜変化させることで、変速比を幅広いレンジで変化させて、正回転、停止、逆回転を連続的に設定することができる。
上記第２の観点に係る装置のロータ式連続可変機構において、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，回転体の接触面と可動体の接触面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回転体と可動体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。
上記第２の観点に係る装置において、ロータ式連続可変機構は、回転体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可動体と、キャリヤに形成された円錐状の接触面と、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，キャリヤの接触面と接触する第１円錐面及び可動体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、キャリヤ及び可動体と協働して外側から挟み込むようにトラクションロータに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、可動体の接触面がトラクションロータの第２円錐面に接触し、キャリヤ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体と回転体に押し付けるようにトラクションリングがトラクションロータ（の例えばベアリング）に接触する。そして、可動体が出力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（リングギヤの回転速度）と回転体の回転速度（遊星ギヤの公転速度）とが相対的に変化する。すなわち、可動体を適宜移動させて、キャリヤ（リングギヤ）の回転速度に対して回転体の回転速度を適宜変化させることで、変速比を幅広いレンジで変化させて、正回転、停止、逆回転を連続的に設定することができる。特に、トラクションロータの変速比を小さくできるため、トラクション伝達領域のスピンロスを少なくでき、それ故に、トラクション係数、伝達効率で有利となる。
また、この構成によれば、キャリヤに設けた円錐状の接触面を出力軸の近傍に形成することで、トラクションロータを出力軸の軸線寄りに近づけて配置することができ、部品の集約化による装置の小型化を達成することができる。
上記第２の観点に係る装置のロータ式連続可変機構において、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，キャリヤの接触面と可動体の接触面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キャリヤと可動体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。
上記第２の観点に係る装置において、可動体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可動体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、可動体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駆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。
上記第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回転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。
上記第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と同軸上に位置した状態で，入力軸又は出力軸の軸線回りに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可動体及び回転体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、可動体（の接触面）とトラクションロータ（の第２円錐面）との間にフリクションが生じる。すると、トラクションリングが回転しつつ可動ロータが可動体に引き摺られて、トラクションリングと可動体との間に食い込むと、その楔作用により、固定ロータも可動体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。
さらに、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リングギヤ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、他の固定ロータの締め付け力を増加させる。これにより、伝達トルクが増加して遅れが解消され、所望のトルク伝達が行われる。
上記第２の観点に係る装置において、トラクションロータは、二つの固定ロータと、出力軸回りの所定角度範囲において移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。すなわち、出力軸に負荷が印加されると、リングギヤがトラクションロータの回転に対し遅れを生じるが、一つの可動ロータがその遅れ分だけ周方向に移動し、二つの固定ロータの締め付け力を増加させる。これにより、伝達トルクが増加して遅れが解消され、所望のトルク伝達が行われる。
上記第２の観点に係る装置において、トラクションリングは、その中心が径方向に移動自在にかつ入力軸又は出力軸の軸線回りに回動不能に支持され，かつ，トラクションロータを内接させると共に法線荷重を増加させるようにカム作用を及ぼすカム面を有し、トラクションロータは、所定の角度範囲を公転可能に支持されると共に、第１円錐面及び第２円錐面に対して相対的に回転し得ると共にカム面に接触するベアリングを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、出力軸の負荷トルクが増加して、ロータ式連続可変機構により設定される所定速度よりも遅くなると、この回転遅れが解消されるまで、トラクションロータのベアリングが自転しつつトラクションリングのカム面に沿って所定の角度範囲を公転し、カム面がトラクションロータ（ベアリング）にカム作用を及ぼして、法線荷重を必要最小限だけ自動的に増加させるように作用する。このように、出力軸の負荷変動に応じて、必要とされる法線荷重がフィードバック制御されて、安定したトラクション力が得られ、回転力の伝達が確実に行われる。
以上述べたように、上記の構成をなす無段変速装置によれば、従来のようなクラッチ機構、逆転ギヤ、油圧機構等を設けることなく、増減速を伴う正回転、停止、逆回転を連続的に生じるように、入力軸の回転を出力軸に伝達させることができ、しかも変速レンジを幅広く設定でき、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。
【図面の簡単な説明】  図１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断面図である。
図２は、図１に示す無段変速装置の模式図である。
図３は、図１に示す無段変速装置の一部を示す模式図である。
図４Ａ及び図４Ｂは、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は、図１に示す無段変速装置の一部を示す模式図である。
図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃ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７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断面図である。
図８は、本発明の第１の観点に係る無段変速装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
図９は、図８に示す無段変速装置の模式図である。
図１０は、図８に示す無段変速装置の一部を示す模式図である。
図１１は、本発明の第１の観点に係る無段変速装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
図１２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断面図である。
図１３は、図１２に示す無段変速装置の模式図である。
図１４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断面図である。
図１５は、図１４に示す無段変速装置の一部を示す断面図である。
図１６は、図１４に示す無段変速装置の模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】  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６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６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に対して一体的に回転するように結合されたキャリヤ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ギヤ５０、太陽ギヤ５０に噛合した状態でキャリヤ３０に対して回動自在に支持された３つの遊星ギヤ６０、遊星ギヤ６０に噛合するリングギヤ７０、キャリヤ３０と一体的に回転するようにかつ入力軸２０の軸線方向に移動可能に支持された可動ディスク８０、リングギヤ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の外側に配置されたトラクションリング１００等を備えている。
そして、可動ディスク８０、リングギヤ７０の後述する接触面７２、トラクションロータ９０、トラクションリング１００等により、キャリヤ３０とリングギヤ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。
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。
入力軸２０は、図１に示すように、その端部において板状のフランジ２１を有し、このフランジ２１に対して、略１２０度の間隔で配置され軸線Ｌと平行に伸長する円柱状の３本のピン２２が結合されている。すなわち、フランジ２１及び３本のピン２２により、キャリヤ３０が構成されている。
各々のキャリヤ３０（ピン２２）は、その先端部において、遊星ギヤ６０を回動自在に支持すると共に、太陽ギヤ５０に噛合させた状態に保持している。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、遊星ギヤ６０を太陽ギヤ５０の周りに公転（遊星運動）させるようになっている。
リングギヤ７０は、図１及び図４Ｂに示すように、３つの遊星ギヤ６０に噛合する内歯７１を有し、その外周には、後述するトラクションロータ９０の第１円錐面９１と接触する円錐状の接触面７２を有する。
可動ディスク８０は、図１に示すように、キャリヤ３０（ピン２２）に摺動自在に外嵌される３つの円孔８１を有し、その外周には、後述するトラクションロータ９０の第２円錐面９２と接触する円筒状の接触面８２を有する。そして、可動ディスク８０は、ピン２２に沿って軸線Ｌ方向に往復動自在に支持されている。
また、可動ディスク８０は、図１に示すように、付勢部材としてのコイルバネ８３により入力軸２０側に向けて付勢されており、一方、コイルバネ８３の付勢力に対向する側に押圧部材８４が配置されている。押圧部材８４は、ウォームギヤ８５及びウォームホイール８６、ウォームホイール８６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８７を介して、コイルバネ８３の付勢力に抗しつつ軸線Ｌ方向に移動させられるようになっている。ここで、ウォームギヤ８５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８４の駆動機構としては、ハウジング１０の外側に設けられたシフトレバー等を介して駆動される構成を採用してもよい。
３つのトラクションロータ９０は、図１ないし図３、図５に示すように、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（自転）及び公転し得るように支持されている。すなわち、２つのトラクションロータ９０は、出力軸４０回りに回動自在に設けられた第１リンク９３に対して回動自在に支持されており、１つのトラクションロータ９０は、第１リンク９３とは独立して出力軸４０回りに回動自在に設けられた第２リンク９４に対して回動自在に支持されて、先の２つのトラクションロータ９０とは別個に独立して公転し得るようになっている。トラクションロータ９０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。また、第１リンク９３と第２リンク９４との間には、お互いを引き寄せるバネ９５が設けられている。
ここで、３つのトラクションロータ９０は、図５に示すように、大径、中径、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、第１リンク９３に支持された２つのトラクションロータ９０が大径と中径で、第２リンク９４に支持された１つのトラクションロータ９０が小径となるように形成されていてもよい。尚、１つのトラクションロータ９０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。
また、３つのトラクションロータ９０は、図１ないし図３に示すように、リングギヤ７０の接触面７２及び後述するトラクションリング１００の接触面１０１と接触する第１円錐面９１、可動ディスク８０の接触面８２と接触する第２円錐面９２を有する。
第１円錐面９１は、トラクションロータ９０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９２は、可動ディスク８０の接触面８２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９２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。
したがって、上記の第１円錐面９１を採用することで、トラクションロータ９０とリングギヤ７０及びトラクションリング１００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９２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。
トラクションリング１００は、図１ないし図３、図５に示すように、トラクションロータ９０の第１円錐面９１に接触し得る円錐状の接触面１０１を有し、その回転中心線Ｌ´は、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支持されると共に、ピン１２ｄにより回転しないように規制されている。
また、トラクションリング１００は、図１ないし図３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、可動リング８０とリングギヤ７０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１００の押圧力が、トラクションロータ９０の第１円錐面９１と第２円錐面９２を、リングギヤ７０の接触面７２と可動ディスク８０の接触面８２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。
ここで、３つのトラクションロータ９０、可動ディスク８０（及びリングギヤ７０）の相互関係について説明する。
先ず、出力軸４０に一定の負荷が加わっている場合、入力軸２０及び可動ディスク８０が回転すると、トラクションロータ９０が回転（自転及び公転）して、リングギヤ７０を回転させ、所定のトルクが伝達されて出力軸４０が回転する。
一方、図５に示すように、入力軸２０及び可動ディスク８０がＣ３方向に回転する状態において、出力軸４０の負荷が増加すると、出力軸４０の回転が遅くなり、リングギヤ７０はトラクションロータ９０の回転に対して遅れ（Ｃ３´方向）を生じる。この遅れは、トラクションロータ９０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。そして、独立して公転し得る最小のトラクションロータ９０は、Ｃ２方向に回転（自転）しつつ狭い隙間の方向（Ｃ１方向）に移動して、トラクションリング１００と可動ディスク８０及びリングギヤ７０との間に食い込んで楔作用を生じる。
この楔作用により、トラクションリング１００が適宜径方向に移動（変心運動）しつつ、中径及び大径の２つのトラクションロータ９０は、可動ディスク８０及びリングギヤ７０とトラクションリング１００との間により強く締め付けられ（強く挟持され）、トラクションロータ９０の法線荷重が増加してトラクション係数が大きくなり、トラクショントルクが増加する。これにより、伝達トルクが増加して、リングギヤ７０の遅れも解消され、３つのトラクションロータ９０は一緒に回転してトルク伝達を確実に行い、確実なトラクションドライブが行われる。
また、トラクションロータ９０は、リングギヤ７０の外周に配置されて入力軸２０及び出力軸４０から所定の距離だけ隔てた位置でトルクの伝達を行うので、小型でも大きなトルクを伝達することができる。
次に、上記無段変速装置の動作及び原理について、図６Ａないし図６Ｃを参照しつつ説明する。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つの遊星ギヤ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。
ここで、遊星ギヤ６０から太陽ギヤ５０への回転トルクの伝達は、リングギヤ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、リングギヤ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、遊星ギヤ６０から太陽ギヤ５０及び出力軸４０に伝達される回転速度は変化する。
そこで、トラクションロータ９０の第２円錐面９２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ることにより、キャリヤ３０（及び可動ディスク８０）とリングギヤ７０との間に相対的な回転速度の変化（回転差）を生じさせることで、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。
すなわち、リングギヤ７０とキャリヤ３０との回転差は、可動ディスク８０が第２円錐面９２に接触する位置に応じて変化する。したがって、第１円錐面９１の母線Ｎと可動ディスク８０の法線Ｖとの交点におけるトラクションロータ９０の回転半径をＲ、可動ディスク８０の接触面８２が接触する位置での第２円錐面９２の回転半径をｒとすると、回転差は（ｒ−Ｒ）／Ｒで表され、この値がマイナス値になるとリングギヤ７０がキャリヤ３０（及び可動ディスク８０）に対して先行して回転（速く回転）することになる。
例えば、図６Ａに示す状態では、ｒ＞Ｒであり、入力軸２０の回転は正回転で出力軸４０に伝達され、ｒ値が小さくなる左側に向けて可動ディスク８０が移動するにしたがって変速比が小さくなり、図６Ｂに示すように、ｒ´＜Ｒ´となる所定の位置に可動ディスク８０が移動して、リングギヤ７０がキャリヤ３０（可動ディスク８０）に対して所定量だけ先行して回転するとき、変速比が０となって出力軸４０の回転は停止する。
そして、さらに、図６Ｃに示すように、ｒ値がさらに小さくなるｒ´´（＜ｒ´＜ｒ）の位置に可動ディスク８０が移動すると、リングギヤ７０がキャリヤ３０（可動ディスク８０）に対して所定量だけさらに先行して回転し、変速比がマイナス値となって出力軸４０は逆回転する。
ここで、可動ディスク８０は、コイルバネ８３の付勢力に抗して押圧部材８４を駆動機構（ウォームギヤ８５、ウォームホイール８６、ネジ部材８７等）により適宜移動させることで、上記の変速動作が行われる。
ここで、例えば、太陽ギヤ５０の歯数を１８、遊星ギヤ６０の歯数を２７、リングギヤ７０の歯数を７２とすると、キャリヤ３０（及び可動ディスク８０）の回転に対するリングギヤ７０の回転が、１／５回転遅れで変速比が２となり、回転遅れなし（同一回転）で変速比は１となり、１／５回転先行で変速比は０（停止）となり、２／５回転遅れで変速比は−１（逆回転）となる。
一般的な自動車における変速比は、停止状態で変速比０（減速比：無限大）、オーバトップで変速比１．２（減速比：０．８３３３）、後退で変速比−０．２（減速比：−５）程度であるため、この場合は、キャリヤ３０の回転に対するリングギヤ７０の回転が、１／２５回転遅れでオーバトップが設定され、１／５回転先行することで停止状態が設定され、２／５回転先行することで後退が設定される。
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、騒音の発生を極力防止でき、変速レンジを幅広く設定でき、高効率のトルク伝達特性を得ることができる。
図７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９０´の傾斜方向、それに伴う可動ディスク８０´及びリングギヤ７０´並びにトラクションリング１００´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。
すなわち、この実施形態に係る装置においては、図７に示すように、第１リンク９３に対して２つのトラクションロータ９０´が回動自在に支持され、第２リンク９４に対して１つのトラクションロータ９０´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９０´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９１´はリングギヤ７０´の円錐状の接触面７２´及びトラクションリング１００´の円錐状の接触面１０１´と接触し、第２円錐面９２´は可動ディスク８０´の円筒状の接触面８２´と接触するように形成されている。また、第１円錐面９１´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。
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、変速レンジを幅広く設定でき、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９０´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。
図８及び図９は、本発明の第１の観点に係る無段変速装置のさらに他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態と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。この実施形態の装置においては、図８及び図９に示すように、トラクションリング１００´´は、ハウジング半体１２の環状溝１２ｃ´に収容されて、その中心が入力軸２０及び出力軸４０の軸線Ｌに対して所定量だけ偏倚した軸線Ｌ´上に位置した状態で軸線Ｌ´回りに回動自在に支持されている。
トラクションロータ９０´´は、接触面１０１´´をもつトラクションリング１００´´と可動ディスク８０（接触面８２）及びリングギヤ７０（接触面７２）との間において、図８ないし図１０に示すように、周方向に配列されると共にハウジング半体１２に回動自在に支持された２つの固定ロータ９０´´（９０ａ´´，９０ｂ´´）、２つの固定ロータ９０´´に対し相対的に移動可能に出力軸４０の回りに配置された筒状部材１２ｅに対して所定の角度範囲を可動に設けられたリンク９４´に対して回動自在に支持された１つの可動ロータ９０´´（９０ｃ´´）により形成されている。尚、リンク９４´は、捩りバネ９５により所定の向きに回転付勢されている。
これにより、３つのトラクションロータ９０´´は公転不能であり、１つの可動ロータ９０´´（９０ｃ´´）が捩りバネ９５の付勢力に抗しつつ２つの固定ロータ９０´´（９０ａ´´，９０ｂ´´）に対して相対的に移動できるようになっている。
この装置によれば、出力軸４０に一定の負荷が加わっている場合、入力軸２０及び可動ディスク８０が回転すると、３つのトラクションロータ９０´´が回転（自転）して、リングギヤ７０を回転させ、所定のトルクが伝達されて出力軸４０が回転する。
一方、図１０に示すように、入力軸２０及び可動ディスク８０がＣ３方向に回転する状態において、出力軸４０の負荷が増加すると、出力軸４０の回転が遅くなり、リングギヤ７０はトラクションロータ９０´´の回転（自転）に対して遅れ（Ｃ３´方向）を生じる。この遅れは、トラクションロータ９０´´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。それ故に、リングギヤ７０と固定ロータ９０´´（９０ａ´´，９０ｂ´´）との間に微小な滑りを生じ、可動ロータ９０´´（９０ｃ´´）はＣ２方向に回転（自転）しつつ狭い隙間の方向（Ｃ１方向）に移動して、トラクションリング１００´´と可動ディスク８０及びリングギヤ７０との間に食い込んで楔作用を生じる。
この楔作用により、２つの固定ロータ９０´´（９０ａ´´，９０ｂ´´）は、可動ディスク８０及びリングギヤ７０とトラクションリング１００´´との間により強く締め付けられ（強く挟持され）、トラクションロータ９０´´の法線荷重が増加してトラクション係数が大きくなり、トラクショントルクが増加する。これにより、伝達トルクが増加して、リングギヤ７０の遅れも解消され、可動ロータ９０´´（９０ｃ´´）の移動（食い込み）も停止し、トルク伝達を確実に行い、確実なトラクションドライブが行われる。
また、トラクションロータ９０´´は、リングギヤ７０の外周に配置されて入力軸２０及び出力軸４０から所定の距離だけ隔てた位置でトルクの伝達を行うので、小型でも大きなトルクを伝達することができる。
尚、この装置では、トラクションリング１００´´は回転するだけで変心運動を行わないため、その分だけハウジング１０の外径寸法を小径化することができる。
図１１は、前述の図８及び図９に示す実施形態に対して、トラクションロータ９０´´´の傾斜方向、それに伴う可動ディスク８０´及びリングギヤ７０´並びにトラクションリング１００´´´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。
すなわち、この実施形態に係る装置においては、図１１に示すように、トラクションロータ（固定ロータ及び可動ロータ）９０´´´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９１´はリングギヤ７０´の円錐状の接触面７２´及びトラクションリング１００´´´の円錐状の接触面１０１´´´と接触し、第２円錐面９２´は可動ディスク８０´の円筒状の接触面８２´と接触するように形成されている。また、第１円錐面９１´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。
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、変速レンジを幅広く設定でき、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９０´´´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。
図１２及び図１３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り、前述の実施形態と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。この実施形態に係る無段変速装置は、図１２及び図１３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出力軸４０、出力軸４０と一体的に回転するように形成された太陽ギヤ５０、出力軸４０の回りに回動自在に設けられた回転体としての回転ディスク１１０、太陽ギヤ５０に噛合した状態で回転ディスク１１０に対して回動自在に支持されかつ回転ディスク１１０の回転に伴って太陽ギヤ５０の周りを公転し得る複数（３つ）の遊星ギヤ６０、入力軸２０と一体的に回転するようにキャリヤ３０´に連結され複数の遊星ギヤ６０に噛合する内歯７１´´をもつリングギヤ７０´´、キャリヤ３０´と一体的に回転するようにかつ入力軸２０の軸線Ｌ方向に移動可能に支持された可動体としての可動ディスク８０´´、可動ディスク８０´´及び回転ディスク１１０の外周に配列された３つのトラクションロータ９０´´（２つの固定ロータ及び１つの可動ロータ）、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１００´´等を備えている。
そして、可動ディスク８０´´、回転ディスク１１０の後述する接触面１１２、トラクションロータ９０´´、トラクションリング１００´´等により、キャリヤ３０´と回転ディスク１１０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。
入力軸２０は、図１２に示すように、その端部において板状のフランジ２１´を有し、このフランジ２１´に対して、略１２０度の間隔で配置され軸線Ｌと平行に伸長する円柱状の３本のピン２２´が結合されている。すなわち、フランジ２１´及び３本のピン２２´により、キャリヤ３０´が構成されている。
キャリヤ３０´（ピン２２´）には、その先端部において、リングギヤ７０´´が一体的に回転するように連結されている。すなわち、入力軸２０が回転すると、キャリヤ３０´及びリングギヤ７０´が一体的に回転するようになっている。
可動ディスク８０´´は、図１２及び図１３に示すように、キャリヤ３０´（ピン２２´）に摺動自在に外嵌される３つの円孔８１´´を有し、その外周には、トラクションロータ９０´´の第２円錐面９２と接触する円筒状の接触面８２´´を有する。そして、可動ディスク８０´´は、入力軸２０及びリングギヤ７０´´と一体的に回転すると共に、ピン２２´に沿って軸線Ｌ方向に往復動自在に支持されている。
回転ディスク１１０は、図１２及び図１３に示すように、３つの遊星ギヤ６０を回動自在に支持する３つのピン１１１を有し、出力軸４０に対して回動自在に外嵌（支持）されている。また、回転ディスク１１０は、その外周において、トラクションロータ９０´´の第１円錐面９１と接触する円錐状の接触面１１２を有する。
リングギヤ７０´´は、太陽ギヤ５０に噛合した３つの遊星ギヤ６０に噛合する内歯７１´´を有し、回転ディスク１１０と隣接した位置に配置されている。
この装置においては、可動ディスク８０´´の接触面８２´´がトラクションロータ９０´´の第２円錐面９２に接触し、回転ディスク１１０の接触面１１２がトラクションロータ９０´´の第１円錐面９１に接触し、さらに、トラクションロータ９０´´を可動ディスク８０´´と回転ディスク１１０に押し付けるようにトラクションリング１００´´（の接触面１０１´´）が第１円錐面９１に接触する。
そして、可動ディスク８０´´が入力軸２０の軸線Ｌ方向に移動することで、接触する第２円錐面９２上の回転半径ｒが変化し、キャリヤ３０´の回転速度（リングギヤ７０´´の回転速度）と回転ディスク１１０の回転速度（遊星ギヤ６０の公転速度）とが相対的に変化する。すなわち、可動ディスク８０´´を適宜移動させて、可動ディスク８０´´（リングギヤ７０´´）の回転速度に対して回転ディスク１１０の回転速度を適宜変化させることで、変速比を幅広いレンジで変化させて、正回転、停止、逆回転を連続的に設定することができる。
このように、トラクションドライブ方式に基づくロータ式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、騒音の発生を極力防止でき、変速レンジを幅広く設定でき、高効率のトルク伝達特性を得ることができる。
図１４ないし図１６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、前述の実施形態と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。この実施形態に係る無段変速装置は、図１４ないし図１６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ように形成されたキャリヤ１３０、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と一体的に回転するように形成された太陽ギヤ５０、出力軸４０の回りに回動自在に設けられた回転体としての回転スリーブ２１０、太陽ギヤ５０に噛合した状態で回転スリーブ２１０に対して回動自在に支持されかつ回転スリーブ２１０の回転に伴って太陽ギヤ５０の周りを公転し得る複数（３つ）の遊星ギヤ６０、入力軸２０と一体的に回転するようにキャリヤ１３０に連結され複数の遊星ギヤ６０に噛合する内歯１７１をもつリングギヤ１７０、回転スリーブ２１０と一体的に回転するようにかつ出力軸４０の軸線方向Ｌに移動可能に支持された可動体としての可動スリーブ１８０、可動スリーブ１８０及びキャリヤ１３０（後述するキャップ２３´）の外周に配列された３つのトラクションロータ１９０、トラクションロータ１９０の外側に配置されたトラクションリング２００等を備えている。
そして、後述する円筒状の接触面１８１をもつ可動スリーブ１８０、キャリヤ１３０の後述する接触面２３ａ´、後述する第１円錐面１９１及び第２円錐面１９２をもつトラクションロータ１９０、トラクションリング２００等により、キャリヤ１３０と回転スリーブ（回転体）２１０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式連続可変機構が構成されている。
入力軸２０は、図１４に示すように、その端部において円板状に形成されたフランジ２１´、回転スリーブ２１０の周りに回動自在に外嵌されると共にフランジ２１´に対向するように連結されたキャップ２３´を有する。そして、フランジ２１´とキャップ２３´によりリングギヤ１７０が挟持された状態でボルトにより締結されている。すなわち、フランジ２１´及びキャップ２３´により、入力軸２０と一体的に回転するキャリヤ１３０が構成されている。したがって、入力軸２０が回転すると、キャリヤ１３０及びリングギヤ１７０が一体的に回転するようになっている。
ここで、キャリヤ１３０のキャップ２３´には、後述するトラクションロータ１９０の第１円錐面１９１が転がり接触する円錐状の接触面２３ａ´が形成されている。
回転スリーブ２１０は、３つの遊星ギヤ６０を回動自在に支持する３つのピン２１１、可動スリーブ１８０を軸線方向Ｌに案内するためのガイド溝２１２等を有し、出力軸４０に対して回動自在に外嵌（支持）されている。
リングギヤ１７０は、太陽ギヤ５０に噛合した３つの遊星ギヤ６０に噛合する内歯１７１を有し、フランジ２１´及びキャップ２３´に挟持されると共にボルトにより締結されて、入力軸２０と一体的に回転するようになっている。
可動スリーブ１８０は、その外周において、トラクションロータ１９０の第２円錐面１９２と転がり接触する円筒状の接触面１８１、軸線方向Ｌに伸長するガイド溝１８２等を有する。そして、可動スリーブ１８０は、ガイド溝１８２，２１２に挿入されたボール１８３により、回転スリーブ２１０と一体的に回転すると同時に、回転スリーブ２１０に対して出力軸４０の軸線方向Ｌに摺動（往復動）自在に支持されている。
ここで、可動スリーブ１８０は、付勢部材としてのコイルバネ８３により一方側に付勢されており、コイルバネ８３の付勢力に抗して可動スリーブ１８０を移動させる押圧部材（不図示）により、図１４中の実線で示す位置と二点鎖線で示す位置との間を移動させられことで、変速動作が行われるようになっている。
３つのトラクションロータ１９０は、前述同様に、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（図３参照）で交わるように傾斜した状態で回転（自転）及び所定の角度範囲を公転し得るように保持プレート１９５に支持されている。また、３つのトラクションロータ１９０は、キャリヤ１３０の一部をなすキャップ２３´の接触面２３ａ´と接触する第１円錐面１９１、可動スリーブ１８０の接触面１８１と接触する第２円錐面１９２、トラクションリング２００のカム面２０１と接触するベアリング１９３を有する。
尚、第１円錐面１９１は、トラクションロータ１９０の回転中心線Ｓが出力軸４０の軸線Ｌと交わる点Ｐ（図３参照）にその頂点をもつように形成され、第２円錐面１９２は、可動スリーブ１８０の接触面１８１が接触する位置でのその母線が出力軸４０の軸線Ｌと平行になるように形成されている。
ベアリング１９３は、第１円錐面１９１及び第２円錐面１９２に対して相対的に回転し得ると同時に、トラクションリング２００のカム面２０１と転がり接触するようになっている。
トラクションリング２００は、図１４ないし図１６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ベアリング１９３がそれぞれ内接して転がり接触する３つのカム面２０１を有するように形成されている。そして、トラクションリング２００は、その中心が径方向に移動自在にかつ入力軸２０及び出力軸４０の軸線Ｌ回りに回動不能にハウジング１０に支持されている。
３つのカム面２０１は、所定の領域ではベアリング１９３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１９３を中心寄りに押し付ける荷重を大きくする、すなわち、法線荷重を増加させるように作用する。
これによれば、出力軸４０の回転速度が入力軸２０の回転速度により設定される値（所定値）よりも遅くなるとき、その遅れ分を解消するように、トラクションロータ１９０（の接触面１９１，１９２）を接触面２３ａ´，１８１に対して押し付ける法線荷重を自動的に増加させるようになっている。すなわち、常に必要最小限の法線荷重を印加するようにフィードバック制御するため、必要以上の法線荷重が印加されることはなく、入力軸２０から出力軸４０に対して回転力が確実に伝達される。
この装置においては、可動スリーブ１８０の接触面１８１がトラクションロータ１９０の第２円錐面１９２に接触し、キャリヤ１３０の一部をなすキャップ２３´の接触面２３ａ´がトラクションロータ１９０の第１円錐面９１に接触し、さらに、トラクションロータ１９０を可動スリーブ１８０とキャリヤ１３０（キャップ２３´）に押し付けるようにトラクションリング２００がベアリング１９３に接触する。
そして、可動スリーブ１８０が出力軸４０の軸線Ｌ方向に移動することで、接触する第２円錐面１９２上の回転半径が変化し、キャリヤ１３０の回転速度（リングギヤ１７０の回転速度）と回転スリーブ２１０の回転速度（遊星ギヤ６０の公転速度）とが相対的に変化する。すなわち、可動スリーブ１８０を適宜移動させて、可動スリーブ１８０（回転スリーブ２１０）の回転速度に対してリングギヤ１７０の回転速度を適宜変化させることで、変速比を幅広いレンジで変化させて、正回転、停止、逆回転を連続的に設定することができる。また、トラクションロー１９０の変速比を小さくできるため、トラクション伝達領域でのスピンロスを少なくすることができ、トラクション係数、伝達効率の点で有利になる。
このように、トラクションドライブ方式に基づくロータ式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、しかもトラクションロータ１９０を、出力軸４０に近づけて配置できるため、部品を集約化して小型化でき、安価で、スピンロスが少なく、騒音の発生を極力防止でき、変速レンジを幅広く設定でき、高効率のトルク伝達特性を得ることができる。
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８０，８０´，８０´´あるいは可動スリーブ１８０、リングギヤ７０，７０´，１７０、トラクションロータ９０，９０´，９０´´，１９０、トラクションリング１００，１００´，１００´´，２００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ロータ式連続可変機構であれば、その他の機構を採用することができる。
上記実施形態においては、トラクションロータ９０，９０´，９０´´、１９０の個数として３個、遊星ギヤ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、太陽ギヤ５０、遊星ギヤ６０、リングギヤ７０，７０´，７０´´との相互関係が、お互いに噛合するギヤによりトルクを伝達するものとして示したが、これに限定されず、相互間でお互いに転がり接触してトルクを伝達するトラクション伝達を行う構成を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】  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、変速レンジを幅広く設定でき、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１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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