JP2009036237A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デファレンシャルギヤを廃止できる無段変速装置を提供する。
【解決手段】ハウジング１０に回動自在に設けられた一つの入力軸２０、入力軸の回転速度をトラクション力により別々に無段変速するべくハウジング内に設けられた二つのトラクション変速ユニットＵ、二つのトラクション変速ユニットにより変速されたそれぞれの回転速度を別々に出力するべくハウジングに回動自在に設けられた二つの出力軸１２０を含む。これによれば、一つの入力軸の回転駆動力は、二つのトラクション変速ユニットによりそれぞれ無段変速され、対応する二つの出力軸から回転駆動力としてそれぞれ出力されるため、全体として構造の簡素化、装置の小型化を達成でき、車両に搭載した場合に、二つの出力軸を左右の駆動輪に直接連結することで、従来のようなデファレンシャルギヤを廃止でき、コストの低減、駆動力の伝達効率向上、安定した操舵走行等を達成できる。
【選択図】図２

Description

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。

従来の無段変速装置としては、ハウジングに軸受を介してそれぞれ回動自在に支持された入力軸及び出力軸、入力軸と一体的に回転するように設けられた円錐台状のサンローラ（内輪）、入力軸に回動自在に支持された保持器、保持器に回動自在に支持されかつサンローラの外周面を転動する複数のテーパローラ（遊星ローラ）、出力軸と一体的に回転すると共にテーパローラに外接する出力リング（従動外輪）、テーパローラに一体的に設けられた円錐部に外接すると共に円錐部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）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、入力軸が回転すると、サンローラが一体的に回転し、サンローラに外接するテーパローラが回転及び公転し、テーパローラの回転により出力リングが回転し、出力リングと一体となって出力軸が回転し、変速リングの位置に応じて出力軸の回転速度が増減されるようになっている。

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）とサンローラの接触面における法線荷重、テーパローラと出力リングの接触面における法線荷重、及びテーパローラの円錐部と変速リング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く虞がある。
また、上記法線荷重に伴って入力軸及び出力軸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及び出力軸の軸受あるいはハウジングが受けることになるため、軸受及びハウジングの経時的な変形あるいは破損、それに伴う動力伝達効率の低下を招く虞があり、それを防止するべくハウジングの剛性を高めると、大型化あるいは重量化を招くことになる。

一方、従来の自動車等においては、エンジンの駆動力は、変速装置で変速された後、デファレンシャルギヤを介して二つの駆動輪に分配されている。そして、車両が曲路を走行する場合には、デフャレンシャルギヤが作動して、内側の駆動輪と外側の駆動輪に回転差を生じさせ、スリップのない安定した走行を可能にしている。
ところで、上記従来の無段変速装置は、一つの入力軸に対して一つの出力軸が設けられているため、この無段変速装置を自動車等に適用する場合は、従来同様にデファレンシャルギヤを設けて、一つの出力軸から出力される駆動力を二つの駆動輪に分配する必要がある。

特開平６−２８０９６１号公報

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、小型化等を図りつつ、十分なトラクション力を確保でき、機能上の信頼性を向上させることができ、自動車等に搭載された場合にデファレンシャルギヤを省くことができ、伝達効率の向上、コストの低減等を図れる無段変速装置を提供することにある。

本発明の無段変速装置は、ハウジングに回動自在に設けられた一つの入力軸と、入力軸の回転速度をトラクション力により別々に無段変速するべくハウジング内に設けられた二つのトラクション変速ユニットと、二つのトラクション変速ユニットにより変速されたそれぞれの回転速度を別々に出力するべくハウジングに回動自在に設けられた二つの出力軸と、を含む。
この構成によれば、入力軸の回転駆動力は、二つのトラクション変速ユニットによりそれぞれ無段変速され、対応する出力軸から回転駆動力としてそれぞれ出力される。このように、一つの入力軸の回転駆動力がそれぞれトラクション力により変速された回転駆動力として二つの出力軸から出力されるため、全体として構造の簡素化、装置の小型化を達成しつつ、一つの回転入力を二つの回転出力に分けて利用することができる。
そして、この無段変速装置を例えば４輪の車両に搭載した場合に、二つの出力軸を左右の駆動輪に直接連結することで、従来のようなデファレンシャルギヤを廃止することができ、それ故に、コストを低減しつつ、駆動力の伝達効率を向上させることができる。特に、二つのトラクション変速ユニットは、それぞれ所望の変速比に設定され得るため、車両の曲路走行も確実に行うことができる。

上記構成において、二つのトラクション変速ユニットは、それぞれ、入力軸と一体的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共にその内接位置を移動させて変速するべく入力軸の軸線方向に可動に設けられた変速リングと、変速リングを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、一つの入力軸から入力される回転駆動力は、一方のトラクション変速ユニットにおいて、変速リングを駆動機構により適宜駆動しつつ、サンローラ→複数の遊星ローラ→出力リングを介して一方の出力軸から出力され、又、他方のトラクション変速ユニットにおいて、変速リングを駆動機構により適宜駆動しつつ、サンローラ→複数の遊星ローラ→出力リングを介して他方の出力軸から出力される。
このように、二つのトラクション変速ユニットによりそれぞれの変速比に応じた回転力（回転速度）を出力軸から出力することができると共に、共通部品を採用することで、部品の種類を減らして、構造を簡素化することができる。

上記構成において、二つのトラクション変速ユニットは、入力軸の軸線方向に垂直な面に対して対称的に向かい合うよう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、二つのトラクション変速ユニットにおいて、駆動に必要な法線力を発生する機構（例えば、ローディングカム機構等）によりそれぞれ発生する入力軸の軸線方向におけるスラスト荷重を、お互いに逆向きに作用させて相殺することができ、それ故に、ハウジングあるいは入力軸の軸受等に無理な荷重が加わるのを防止することができ、伝達効率が向上する。

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が設けら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。
また、トリガ機構がオン作動する際に、サンローラがくさび作用を強めるように形成されることで、サンローラと遊星ローラとの接触面における法線荷重すなわちとラクション力を確実に得ることができる。

上記構成において、二つのトラクション変速ユニットは、それぞれ、出力リングと出力軸の間に介在して回転力を伝達し得る回転体と、回転体と出力リングの間に介在して入力軸の軸線方向に押圧力を発生し得るローディングカム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、入力軸の回転駆動力は、サンローラ→遊星ローラ→出力リング→ローディングカム機構→回転体を介して出力軸に伝達され、逆に、出力軸の負荷トルクは、回転体からローディングカム機構を介して、出力リングを遊星ローラ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は所定の変速比で確実に回転駆動される。

上記構成において、二つのトラクション変速ユニットの一方に含まれる回転体と二つのトラクション変速ユニットの他方に含まれる回転体は、入力軸の軸線方向においてお互いに隣接して配置されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、入力軸の軸線方向における装置の集約化及び小型化を達成できると共に、入力軸の軸線方向に作用するスラスト力を相殺させてスラスト軸受の負担を軽減させることもでき、二つの出力軸が同一の回転速度で回転する場合には、両方の回転体を密接させて一体的に回転させることができ、一方、二つの出力軸が異なる回転速度で回転する場合には、その速度差だけ相対的に摺動させるように回転させることができる。

上記構成において、二つの出力軸は、車両の駆動輪にそれぞれ連結され、二つのトラクション変速ユニットの変速比を制御する制御手段を含み、制御手段は、車両の操舵角に関する操舵角情報に基づいて二つのトラクション変速ユニットのそれぞれの変速比を設定する構成を採用することができる。
この構成によれば、二つのトラクション変速ユニットの変速比が、車両の操舵角情報に基づいて設定されるため、車両のステアリング操舵角に応じて、内側の駆動輪を遅くかつ外側の駆動輪を速く回転させることで、曲路走行において、デファレンシャルギヤの作用と同様に、スリップの無い安定した走行を達成することができる。また、一方の駆動輪が空転した場合にも、他方の駆動輪により確実に駆動力を得ることができる。

上記構成において、制御手段は、変速リングの位置情報、車両に搭載されるエンジンの回転速度に関する回転速度情報、又は、車両の速度情報に基づいて、変速比の補正を行う構成を採用することができる。
この構成によれば、二つのトラクション変速ユニットの変速比が、変速リングの位置情報、エンジンの回転速度情報、車速情報に基づいて補正されるため、運転状況に応じた最適な変速比を設定することができ、通常の道路は勿論のこと悪路での走行性能も高めることができる。

上記構成をなす無段変速装置によれば、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、十分なトラクション力を確保でき、機能上の信頼性を向上させることができ、車両等に搭載された場合にデファレンシャルギヤを省くことができ、伝達効率の向上、コストの低減等を達成することができる。

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は装置の一部をなすローディングカム機構を示すが概略図、図４は装置の一部を示す模式図である。

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、一つの入力軸２０、二つのトラクション変速ユニットＵ、トリガ機構１１０、二つの出力軸１２０、二つのトラクション変速ユニットＵの変速比を制御する制御手段としての制御ユニット（不図示）等を備えている。
二つのトラクション変速ユニットＵは、図１及び図２に示すように、それぞれ、円錐台状に形成されたサンローラ３０、サンローラ３０の外周面を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に一体的に形成された第２円錐部４２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、出力リング５０と同軸に配置された回転体としての回転板８０、回転板８０と出力リング５０の間に介在するローディングカム機構９０、変速リング６０の位置を検出する位置センサ１００等を備えている。

すなわち、図２に示すように、左側に位置する一方のトラクション変速ユニットＵが、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、駆動機構７０、回転板８０、ローディングカム機構９０、及び位置センサ１００を含み、右側に位置する他方のトラクション変速ユニットＵが、同様に、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、駆動機構７０、回転板８０、ローディングカム機構９０、及び位置センサ１００を含む構成となっている。
そして、一方のトラクション変速ユニットＵと他方のトラクション変速ユニットＵは、図１及び図２に示すように、入力軸２０の軸線方向Ｌに垂直な面（ハウジング１０内の中央に位置する垂直面）に対して対称的に向かい合うように配置されている。
したがって、二つのトラクション変速ユニットＵは、入力軸２０の軸線方向Ｌにおいて発生するスラスト力をお互いに相殺しつつ、それぞれの変速比に応じた回転力（回転速度）を出力軸１２０に伝達することができ、又、共通部品を採用することで、部品の種類を減らして、構造を簡素化することができる。

ハウジング１０は、図２に示すように、入力軸２０を回動自在に支持する左右のフランジ壁部１１、軸受１２、リングシール１３、左右のフランジ壁部１１を連結する連結ガイドロッド１４、外周を覆うカバー１５、二つの出力軸１２０を回動自在に支持すると共に周りを覆うカバー１６、軸受１７，リングシール１８等を備えている。
そして、ハウジング１０内には、トラクション変速ユニット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。

入力軸２０は、図２に示すように、ハウジング１０の外部に突出してエンジン等から駆動力を伝達される外部入力軸２１、ハウジング１０の内部に配置されて外部入力軸２１と一体的に回転するように連結された内部入力軸２２により形成されている。
外部入力軸２１は、その内側端部において、円板状のフランジ部２１ａ、内部入力軸２２を連結する連結穴２１ｂを備えている。フランジ部２１ａは、トリガ機構１１０の後述する端面１１２を画定している。
内部入力軸２２は、二つのサンローラ３０をお互いに向き合うように外嵌させた状態で、一体的に回転するようにかつ左側のサンローラ３０をその軸線方向Ｌに所定量だけ移動可能に連結している。

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、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、その他端側に形成された円筒部３２、円筒部３２の内側に形成された凹部３３等を備えるように形成されている。
左側に位置するサンローラ３０は、その凹部３３において、トリガ機構１１０の遠心ウエイト１１１を受ける傾斜面１１３を画定している。一方、右側に位置するサンローラ３０は、その凹部３３において、内部入力軸２２の端部にねじ込まれるネジ部材３４を収容するように形成されている。
ネジ部材３４は、右側のサンローラ３０を内部入力軸２２と一体的に回転させるように固定するものである。
すなわち、左側のサンローラ３０は、内部入力軸２２と一体的に回転するようにかつ内部入力軸２２の軸線方向Ｌに僅かに移動可能に連結され、右側のサンローラ３０は、内部入力軸２２と一体的に回転するように固定されている。

遊星ローラ４０は、図２に示すように、サンローラ３０（外周面３１）を転動する第１円錐部４１、変速リング６０に内接する先細り状の第２円錐部４２、第１円錐部４１及び第２円錐部４２の共通の軸部４３を備えている。
そして、左側のトラクション変速ユニットＵに含まれる複数の遊星ローラ４０は、それぞれの軸部４３がハウジング１０内の右側寄りに頂点をもつ仮想の円錐面内に等間隔に配列されるように左側の可動ホルダ４４により保持されている。また、右側のトラクション変速ユニットＵに含まれる複数の遊星ローラ４０は、それぞれの軸部４３がハウジング１０内の左側寄りに頂点をもつ仮想の円錐面内に等間隔に配列されるように右側の可動ホルダ４４により保持されている。
全ての遊星ローラ４０における第２円錐部４２は、内部入力軸２２から径方向に最も離れた位置にある母線（変速リング６０が接触する稜線）が内部入力軸２２の軸線方向と平行に伸長するように形成されている。
遊星ローラ４０の軸部４３は、可動ホルダ４４に対して所定の範囲内で遊動自在に保持されている。また、可動ホルダ４４は、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、内部入力軸２２とサンローラ３０の円筒部３２に軸受を介して保持され、入力軸２０（内部入力軸２２）回りに回動自在、すなわち、遊星ローラ４０を公転可能に保持している。

出力リング５０は、図２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、ローディングカム機構９０が介在する環状の端面部５２等を備えるように形成されている。
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回転するようになっている。したがって、内周面５１における法線荷重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、回転力が確実に伝達される。

変速リング６０は、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１４に外嵌されてガイドされる被ガイド部６３等を備えるように形成されている。そして、変速リング６０は、ハウジング１０内において、入力軸２０（内部入力軸２２）回りに回転不能に保持された状態で、入力軸２０（内部入力軸２２）の軸線方向Ｌに所定範囲に亘って往復動自在に支持されている。

駆動機構７０は、図２に示すように、ハウジング１０内において入力軸２０（内部入力軸２２）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の一端に固着された歯車７２、歯車７２に噛合するウォーム７３、ウォーム７３を回転駆動するモータ７４等を備えている。
そして、モータ７４が一方向に回転すると、ウォーム７３→歯車７２→リードスクリュー７１を介して、変速リング６０を図１及び図２中の軸線方向Ｌの中央に向けて移動させ、一方、モータ７４が逆向きに回転すると、ウォーム７３→歯車７２→リードスクリュー７１を介して、変速リング６０を図１及び図２中の軸線方向Ｌの両外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を入力軸２０の軸線方向Ｌ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、変速を行うようになっている。
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の所定の中立位置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をハウジング１０内の両側に向けて（図４中において矢印Ｄで示すように右向きに）移動させ、第２円錐部４２の小径端部側に向けて接触位置を移動させると、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から反対側（ハウジング１０内の中央側）に向けて（図４中において矢印Ｒで示すように左向きに）移動させ、第２円錐部４２の大径端部側に接触位置を移動させると、出力リング５０は逆向きに回転するようになっている。

回転板８０は、図１及び図２に示すように、出力リング５０と隣接するように配置され、その外周面に歯車８１、ローディングカム機構９０が介在する環状の端面部８２、外端面８３等を備えるように形成されている。
そして、左側に位置する一方のトラクション変速ユニットＵに含まれる回転板８０と右側に位置する他方のトラクション変速ユニットＵに含まれる回転板８０とは、図１及び図２に示すように、外端面８３同士が接触し得るように内部入力軸２２の軸線方向においてお互いに隣接して配置されている。尚、左側の回転板８０と右側の回転板８０の間には、図２に示すように、スラスト軸受８５が配置されており、ローディングカム機構９０により発生するスラスト荷重を受けるようになっている。尚、歯車８１は、後述する出力軸１２０の歯車１２１に噛合するようになっている。
このように、一方のトラクション変速ユニットＵに含まれる回転板８０と他方のトラクション変速ユニットＵに含まれる回転板８０は、入力軸２０の軸線方向Ｌにおいてお互いに隣接して配置されているため、入力軸２０の軸線方向Ｌにおける装置の集約化及び小型化を達成でき、又、入力軸２０の軸線方向Ｌに作用するスラスト力を相殺させて、スラスト軸受８５の負担を軽減させることもできる。さらに、二つの出力軸１２０が同一の回転速度で回転する場合には、両方の回転板８０を密接させて一体的に回転させることができ、一方、二つの出力軸１２０が異なる回転速度で回転する場合には、その速度差だけ相対的に摺動させるように回転させることができる。

ローディングカム機構９０は、図１、図２、図３に示すように、左側のトラクション変速ユニットＵの出力リング５０と回転板８０の間に介在して入力軸２０（内部入力軸２２）の軸線方向Ｌに押圧力（スラスト荷重）を発生し得るものである。
すなわち、ローディングカム機構９０は、図３に示すように、出力リング５０の端面部５２に形成されたカム面９１、回転板８０の端面部８２に形成されたカム面９２、カム面９１とカム面９２の間に介在する転動体９３により構成されている。

そして、ローディングカム機構９０は、出力リング５０と回転板８０の間に相対的な回転差を生じると、転動体９３が移動してカム面９１，９２によりカム作用を受け、入力軸２０（内部入力軸２２）の軸線方向Ｌに押圧力（スラスト荷重）を発生する。すると、出力リング５０と遊星ローラ４０の接触面での法線荷重が増加し、又、スラスト荷重の反力として出力リング５０と回転板８０が一体的に回転するようになる。
すなわち、入力軸２０の回転駆動力は、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９０→回転板８０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、回転板８０からローディングカム機構９０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。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は所定の変速比で確実に回転駆動される。

位置センサ１００は、変速リング６０の軸線方向Ｌにおける位置を検出するものであり、図１に示すように、左側の変速リング６０及び右側の変速リング６０に対応して２つ設けられている。この位置センサ１００は、変速リング６０の端面に当接する可動接触子を有し、この可動接触子の移動量を検出することで、変速リング６０の位置を検出するようになっている。尚、位置センサ１００としては、このような接触式のセンサに限るものではなく、非接触式のセンサを採用してもよい。

トリガ機構１１０は、入力軸２０すなわちサンローラ３０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／オフするものであり、図２に示すように、球状をなす複数の遠心ウエイト１１１、外部入力軸２１のフランジ部２１ａに形成された端面１１２、左側に配置されるサンローラ３０の凹部３３に形成された複数の傾斜面１１３により構成されている。

そして、トリガ機構１１０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（サンローラ３０）の回転速度が増加すると、遠心ウエイト１１１が径方向の外側に移動して傾斜面１１３を押圧し、サンローラ３０を内部入力軸２２の軸線方向Ｌ内向きに押圧する（オン作動する）。すなわち、左右のサンローラ３０は、対応するそれぞれの複数の遊星ローラ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（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。

一方、入力軸２０（サンローラ３０）の回転速度が減少すると、遠心ウエイト１１１が径方向の中心寄りに移動して、傾斜面１１３を押す力が弱くなり、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１１０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荷重すなわちトラクション力を確実に得ることができる。

二つの出力軸１２０は、図１及び図２に示すように、ハウジング１０に対して軸受１７及びリングシール１８を介して回動自在に支持されており、それらの内側端部において、回転板８０の歯車８１と噛合する歯車１２１を一体的に備えている。

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、二つのトラクション変速ユニット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、二つの出力軸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、その回転速度が上昇すると、トリガ機構１１０がオン作動して（遠心ウエイト１１１が径方向外向きに移動して二つのサンローラ３０を対応する遊星ローラ４０内に入り込ませて）、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荷重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。

そして、左側に位置する一方のトラクション変速ユニットＵにおいて、変速リング６０を駆動機構７０により適宜駆動しつつ、サンローラ３０→複数の遊星ローラ４０→出力リング５０→ローディングカム機構９０→回転板８０を介して、一方の出力軸１２０が所定の変速比に応じて変速された回転速度で回転する。
また、右側に位置する他方のトラクション変速ユニットＵにおいて、変速リング６０を駆動機構７０により適宜駆動しつつ、サンローラ３０→複数の遊星ローラ４０→出力リング５０→ローディングカム機構９０→回転板８０を介して、他方の出力軸１２０が所定の変速比に応じて変速された回転速度で回転する。
ここで、駆動機構７０により左右の変速リング６０の位置をそれぞれ制御することにより、二つのトラクション変速ユニットＵの変速比を適宜所望の値に設定し、その変速比に応じた回転力（回転速度）を出力軸１２０からそれぞれ出力することができる。

上記トラクションドライブにおいて、二つのトラクション変速ユニットＵにはそれぞれ入力軸２０の軸線方向Ｌにスラスト荷重が発生するが、二つのトラクション変速ユニットＵ（左右にそれぞれ位置する、サンローラ３０、遊星ローラ４０、出力リング５０、変速リング６０）は入力軸２０の軸線方向Ｌに垂直な面に対して対称的に向かい合うように配置されているため、それぞれのスラスト荷重をお互いに逆向きに作用させて相殺することができる。その結果、ハウジング１０あるいは入力軸２０の軸受１２等に無理な荷重が加わるのを防止することができる。

一方、出力軸１２０に負荷トルクが加わった場合は、回転板８０と出力リング５０の間に介在するローディングカム機構９０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、負荷トルクに比例して法線力が増加するので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。

図５は、上記無段変速装置を前輪駆動の車両に適用した実施形態を示すものである。
車両Ｖは、図５に示すように、エンジンＥ、エンジンＥに直結された無段変速装置Ｍ、無段変速装置Ｍの出力軸１２０に連結される連結シャフト１３０、連結シャフト１３０に直結される駆動輪としての二つの前輪１４１、二つの後輪１４２、操舵用のステアリング１４３、操舵角センサ１４４、エンジンの回転速度センサ１４５、車速センサ１４６、車両全体の制御を司ると共に無段変速装置Ｍに含まれる二つのトラクション変速ユニットＵの変速比を制御する制御ユニット（不図示）等を備えている。
すなわち、この車両は前輪駆動方式であり、無段変速装置Ｍの二つの出力軸１２０が、それぞれ連結シャフト１３０を介して左右の前輪１４１に直結されている。

ここで、制御ユニットは、操舵角センサ１４４により得られる車両の操舵角に関する操舵角情報に基づいて、二つのトラクション変速ユニットＵのそれぞれの変速比を設定するようになっている。また、制御ユニットは、位置センサ１００から得られるそれぞれの変速リング６０の位置情報、エンジンＥの回転速度センサ１４５により得られる回転速度情報、車速センサ１４６により得られる車両の速度情報に基づいて、変速比の補正を行うようになっている。

したがって、二つのトラクション変速ユニットＵの変速比が、車両の操舵角情報に基づいて設定されるため、車両のステアリング操舵に応じて、内側の駆動輪（前輪１４１）を遅くかつ外側の駆動輪（前輪１４１）を速く回転させることで、カーブ走行において、デファレンシャルギヤの作用と同様に、スリップの無い安定した走行を達成することができ、又、一方の駆動輪が空転した場合にも、空転により減少したトルクは他方のトルクに付加され他方の駆動輪により確実に駆動力を得ることができる。
特に、二つのトラクション変速ユニットＵの変速比が、変速リング６０の位置情報、エンジンＥの回転速度情報、車速情報に基づいて補正されるため、運転状況に応じた最適な変速比を設定することができ、通常の道路は勿論のこと悪路での走行性能も高めることができる。

上記実施形態においては、二つのトラクション変速ユニットＵとして、サンローラ３０、円錐状の遊星ローラ４０、出力リング５０、変速リング６０等を含む形式を示したが、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変速を行うものであれば、その他の構造をなすトラクション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、二つのトラクション変速ユニットＵを対称的に配置した場合を示したが、スラスト荷重を受ける別の手段があれば、対称的でなく同一の方向を向くように配置してもよい。
上記実施形態においては、トリガ機構１１０を一つ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、左右対称的に二つのトリガ機構１１０を採用してもよい。

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、小型化等を達成しつつ、十分なトラクション力を確保でき、機能上の信頼性を向上させることができ、車両等に搭載された場合にデファレンシャルギヤを省くことができるため、四輪自動車等の変速装置として適用できるのは勿論のこと、一つの入力軸から入力される回転駆動力をそれぞれ変速して二つの出力軸に伝達して出力するものであれば、その他の駆動装置、機械装置、工作機械等にも有用である。

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１に示す無段変速装置の内部を示す断面図である。 図１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２に示す無段変速装置の一部を示した模式図である。 図１に示す無段変速装置を車両に適用した状態を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は部分平面図である。

符号の説明

１０ ハウジング
１１ フランジ壁部
１２ 軸受
１３ リングシール
１４ 連結ガイドロッド
１５，１６ カバー
１７ 軸受
１８ リングシール
２０ 入力軸
２１ 外部入力軸
２１ａ フランジ部
２１ｂ 連結穴
２２ 内部入力軸
Ｕ トラクション変速ユニット
３０ サンローラ
３１ 外周面
３２ 円筒部
３３ 凹部
３４ ネジ部材
４０ 遊星ローラ
４１ 第１円錐部
４２ 第２円錐部
４３ 軸部
４４ 可動ホルダ
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 歯車
７３ ウォーム
７４ モータ
８０ 回転板（回転体）
８１ 歯車
８２ 端面部
８３ 外端面
８５ スラスト軸受
９０ ローディングカム機構
９１，９２ カム面
９３ 転動体
１００ 位置センサ
１１０ トリガ機構
１１１ 遠心ウエイト
１１２ 端面
１１３ 傾斜面
１２０ 出力軸
１２１ 歯車
Ｖ 車両
Ｅ エンジン
Ｍ 無段変速装置
１３０ 連結シャフト
１４１ 前輪（駆動輪）
１４３ ステアリング
１４４ 操舵角センサ
１４５ エンジンの回転速度センサ
１４６ 車速センサ

Claims (8)

1. ハウジングに回動自在に設けられた一つの入力軸と、
   前記入力軸の回転速度をトラクション力により別々に無段変速するべく前記ハウジング内に設けられた二つのトラクション変速ユニットと、
   前記二つのトラクション変速ユニットにより変速されたそれぞれの回転速度を別々に出力するべく前記ハウジングに回動自在に設けられた二つの出力軸と、
   を含む、無段変速装置。
2. 前記二つのトラクション変速ユニットは、それぞれ、前記入力軸と一体的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共にその内接位置を移動させて変速するべく前記入力軸の軸線方向に可動に設けられた変速リングと、前記変速リングを駆動する駆動機構と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無段変速装置。
3. 前記二つのトラクション変速ユニットは、前記入力軸の軸線方向に垂直な面に対して対称的に向かい合うように配置されている、
   ことを特徴とする請求項２記載の無段変速装置。
4. 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が設けられている、
   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。
5. 前記二つのトラクション変速ユニットは、それぞれ、前記出力リングと前記出力軸の間に介在して回転力を伝達し得る回転体と、前記回転体と前記出力リングの間に介在して前記入力軸の軸線方向に押圧力を発生し得るローディングカム機構と、を含む、
   ことを特徴とする請求項２ないし４いずれか一つに記載の無段変速装置。
6. 前記二つのトラクション変速ユニットの一方に含まれる前記回転体と前記二つのトラクション変速ユニットの他方に含まれる前記回転体は、前記入力軸の軸線方向においてお互いに隣接して配置されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無段変速装置。
7. 前記二つの出力軸は、車両の駆動輪にそれぞれ連結され、
   前記二つのトラクション変速ユニットの変速比を制御する制御手段を含み、
   前記制御手段は、前記車両の操舵角に関する操舵角情報に基づいて、前記二つのトラクション変速ユニットのそれぞれの変速比を設定する、
   ことを特徴とする請求項２ないし６いずれか一つに記載の無段変速装置。
8. 前記制御手段は、前記変速リングの位置情報、前記車両に搭載されるエンジンの回転速度に関する回転速度情報、又は、前記車両の速度情報に基づいて、前記変速比の補正を行う、
   ことを特徴とする請求項７に記載の無段変速装置。
   
   

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