JP2010112451A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星ローラを含む無段変速装置において、寸法精度を緩くしつつ、滑りロスを防止して、トラクションによる伝達効率を向上させる。
【解決手段】中心軸線をもつ入力軸２０、入力軸と一緒に回転するサンローラ３０、出力軸１１０、出力軸と一緒に回転する出力リング６０、変速リング７０、中心軸線上に頂点をもつ仮想円錐面内に等間隔に配列されてサンローラに外接しかつ出力リングに内接する第１円錐部４１及び変速リングに内接する第２円錐部４２を有する複数の遊星ローラ４０、複数の遊星ローラを軸線回りに自転可能にかつ中心軸線回りに公転可能に保持する可動ホルダ５０を備え、複数の遊星ローラは、その軸線方向において移動可能に可動ホルダに保持された可動型の遊星ローラ４０´´を含む。これによれば、遊星ローラ４０´´が最適な位置に自動調芯され、トラクション伝達のロスが低減され、伝達効率が向上する。
【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、入力軸、入力軸と一体的に回転するサンローラ、出力軸、出力軸に連動して回転する出力リング、サンローラの回転を減速して出力リングに伝達するべくサンローラに外接して転動しかつ出力リングに内接して転動するように入力軸及び出力軸の中心軸線の周りに配列された円錐状をなす複数の遊星ローラ、複数の遊星ローラをそれぞれ自転可能にかつ中心軸線回りに公転可能に保持する可動ホルダ（保持器）、出力リングと出力軸との間に配置されて出力リングを遊星ローラに押し付けるスラスト力を発生するローディングカム機構、複数の遊星ローラに外接すると共に中心軸線方向における位置が制御されることで変速を行う変速リング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遊星ローラが回転（自転及び公転）し、遊星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。
また、遊星ローラにおけるトラクション伝達のための法線荷重を発生させるべく、出力軸に発生したトルクをローディングカム機構により中心軸線方向のスラスト荷重に変換して出力リングを押圧するようになっている。そして、押圧される遊星ローラが、さらに入力ローラと変速リングを押圧することで、各々の接触領域におけるトラクション伝達が行われるなっている。

ところで、複数の遊星ローラは、入力ローラにより回転させられて変速リング及び出力リングに内接して回転するため、出力リングと接触する外周面の外径と変速リングと接触する外周面の外径との比が全ての遊星ローラにおいて同一でない場合、各々の遊星ローラは、その回転軸が入力軸及び出力軸の中心軸線に対して傾斜し各々異なる回転速度にて回転しようとする。
しかしながら、複数の遊星ローラは、それぞれ共通の可動ホルダ（保持器）により高精度に位置決めされて保持されているため、回転速度のバラツキを生じつつ強引に回転させられることになる。その結果、トラクション伝達領域において、微小な滑りが発生し、伝達効率の悪化を招くことになる。そこで、これに対処するべく、従来においては、遊星ローラの外径寸法を高精度に管理し、又、遊星ローラを保持する可動ホルダの寸法精度及び取付精度を高精度に管理する必要があった。それ故に、製造コストの増加、組み付け作業の困難性、生産性の低下等を招くものであった。
特開２００７−２５５６９９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、機能上の信頼性の向上等を図りつつ、製造コストを低減でき、組み付け作業を容易に行うことができ、トラクション伝達の領域におけるスピンロス（滑り接触）を防止して、十分なトラクション力あるいは伝達トルクを確保でき、伝達効率を向上させることができ、所望の変速比に確実に変速制御することができ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、中心軸線をもつ入力軸と、入力軸と一体的に回転するサンローラと、出力軸と、出力軸と一体的に回転する出力リングと、中心軸線の方向に可動に設けられた変速リングと、中心軸線上に頂点をもつ仮想円錐面内に等間隔に配列されてサンローラに外接しかつ出力リングに内接する第１円錐部及び変速リングに内接する第２円錐部を有する複数の遊星ローラと、複数の遊星ローラを各々の軸線回りに自転可能にかつ中心軸線回りに公転可能に保持する可動ホルダとを備え、複数の遊星ローラは、その軸線方向において移動可能に可動ホルダに保持された可動型の遊星ローラを含む。
この構成によれば、入力軸の回転駆動力は、サンローラ→複数の遊星ローラ→出力リングを介して伝達されかつ変速リングにより適宜所望の変速比に無段変速され、出力軸から回転駆動力として出力される。
ここで、複数の遊星ローラには、その軸線方向において移動自在に支持された可動型の遊星ローラが含まれるため、遊星ローラの寸法誤差あるいは可動ホルダの寸法又は取付誤差等があっても、この可動型の遊星ローラはその軸線が中心軸線に並ぶ（投影状態で捩れずに一致する）ように常に自動調芯される。このように、最適な位置に自動調芯されるため、位置ずれによるトラクション伝達のロスが低減され、トラクション力による回転駆動力の伝達効率が向上する。また、遊星ローラ等の寸法精度を緩くして寸法公差を広げることができるため、製造コストを低減でき、又、組み付けを容易に行うことができる。

上記構成において、複数の遊星ローラは、その軸線方向において移動不能に規制されて可動ホルダに保持された一つの規制型の遊星ローラと、その軸線方向において移動可能に可動ホルダに保持された二つ以上の可動型の遊星ローラとを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、一つの規制型の遊星ローラの回転条件（回転比等）に一致するように、残りの二つ以上の可動型の遊星ローラが規制型の遊星ローラに誘導されて常に自動調芯される。これにより、全ての遊星ローラの位置ずれによるトラクション伝達のロスが低減され、トラクション力による回転駆動力の伝達効率が向上する。

上記構成において、規制型の遊星ローラは、その軸線方向の両端部がスラスト力を受ける摺動部材に当接して支持されており、可動型の遊星ローラは、その軸線方向の両端部が所定の隙間をおいて支持されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、規制型の遊星ローラは、その両端がスラスト力を受ける摺動部材により支持されているため、規制されつつも摩擦抵抗が低減されて円滑に回転することができる。また、可動型の遊星ローラはその軸線方向の位置が規制型の遊星ローラの位置にならって位置決めされて回転するため、摩擦抵抗が低減されて円滑に回転することができる。すなわち、可動型の遊星ローラは、規制型の遊星ローラの位置と同様に、適宜その軸線方向に移動して統一した回転条件とされるように自動調芯される。このように、最適な位置に自動調芯されるため、滑りが解消されて、トラクション伝達のロスが低減され、トラクション力による回転駆動力の伝達効率が向上する。

上記構成において、可動ホルダと可動型の遊星ローラの一端部及び他端部との隙間をそれぞれＣ１，Ｃ２、可動型の遊星ローラの第１円錐部において出力リングが内接する領域の外径のバラツキによる軸線方向のバラツキ量をδ１及び第２円錐部において変速リングが内接する領域の外径のバラツキによる軸線方向のバラツキ量をδ２とするとき、次の条件式
Ｃ１＋Ｃ２＞δ１＋δ２
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、上記条件式を満たすように可動型の遊星ローラを形成することで、寸法公差を広く設定しつつ、遊星ローラの軸線方向への移動を許容することができ、製造コストの低減、管理コストの低減等を達成することができる。

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、機能上の信頼性の向上等を達成しつつ、製造コストを低減でき、組み付け作業を容易に行うことができ、トラクション伝達の領域におけるスピンロス（滑り接触）を防止して、十分なトラクション力あるいは伝達トルクを確保でき、伝達効率を向上させることができ、所望の変速比に確実に設定することができる無段変速装置を提供することができる。

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部分図、図４は装置に含まれる遊星ローラの寸法示す平面図、図５は装置における遊星ローラの動作を説明する模式図である。

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、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と一体的に回転し得るサンローラ３０、サンローラ３０に外接して回転する複数（ここでは６個）の遊星ローラ４０、複数の遊星ローラ４０を自転可能にかつ公転可能に保持する可動ホルダ５０、遊星ローラ４０を転動自在に内接させると共に回動自在に支持された出力リング６０、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７０、変速リング７０を駆動する駆動機構８０、トリガ機構９０、ローディングカム機構１００、ハウジング１０に回動自在に支持された出力軸１１０等を備えている。

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ハウジング部１１及びフランジ壁部１２、軸受１３、リングシール１４、ハウジング部１１及びフランジ壁部１２を連結する連結ガイドロッド１５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るようになっている。

入力軸２０は、図２に示すように、中心軸線Ｌを画定すると共に、外部入力軸２０ａ及び外部入力軸２０ａと一体的に回転するように連結されると共に中心軸線Ｌ方向に相対的に移動自在な内部入力軸２０ｂにより形成されている。
そして、外部入力軸２０ａは、トリガ機構９０の端面９３を画定する円板状のフランジ部２１を備えている。内部入力軸２０ｂは、トリガ機構９０のロータ９１を一体的に回転するようにかつ中心軸線Ｌ方向に僅かに移動可能に支持し、又、サンローラ３０を回動自在にかつ中心軸線方向Ｌに僅かに移動可能に支持している。

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、入力軸２０側においてトリガ機構９０のロータ９１が（ボール９６を介して）当接する端面３２、外周面３１よりも縮径して出力軸１１０側に形成された縮径円筒部３３等を備えるように形成されている。
縮径円筒部３３は、その外周面において可動ホルダ５０を支持し、その内側においてトリガ機構９０の一部（付勢バネ９７）を収容している。

複数（６個）の遊星ローラ４０は、図３に示すように、その軸線Ｓ方向の移動が規制された規制型の１個の遊星ローラ４０´と、その軸線Ｓ方向の移動が許容された可動型の５個（４個は省略）の遊星ローラ４０´´により構成されている。

規制型の遊星ローラ４０´は、図２及び図３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６０（の内周面６１）に内接して転動する第１円錐部４１、変速リング７０（の内周面７１）に内接して転動する第２円錐部４２、軸線Ｓを画定する軸部４３、第１円錐部４１側の一端部としての端面４４、第２円錐部４２側の他端部としての端面４５を備えている。
第１円錐部４１は、図３に示すように、中心軸線Ｌ上の頂点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６０（の内周面６１）に挟まれるように接触している。
第２円錐部４２は、図３に示すように、第１円錐部４１に続けて逆向き（頂点と反対側）に先細るように形成され、変速リング７０（の内周面７１）に接触している。
そして、規制型の遊星ローラ４０´は、図２及び図３に示すように、その両端の軸部４３が可動ホルダ５０のラジアルベアリング５２により回動自在に支持され、又、その両端面４４，４５が可動ホルダ５０のスラストベアリング５３に当接して軸線Ｓ方向に移動不能に規制されて可動ホルダ５０に保持されている。
このように、規制型の遊星ローラ４０´は、その両端面４４，４５がスラスト力を受ける摺動部材としてのスラストベアリング５３により支持されているため、規制されつつも摩擦抵抗が低減されて円滑に回転することができる。尚、摺動部材としては、スラストベアリング５３に替えて２枚のスラストワッシャを用いてもよい。

可動型の遊星ローラ４０´´は、前述同様に、第１円錐部４１、第２円錐部４２、軸部４３、端面４４，４５を備えている。
そして、可動型の遊星ローラ４０´´は、図２及び図３に示すように、その両端の軸部４３が可動ホルダ５０のラジアルベアリング５２により回動自在に支持され、又、その両端面４４，４５が可動ホルダ５０のスラストワッシャ５４と離脱可能に接触し得るように、所定の隙間Ｃ１，Ｃ２をおいて、軸線Ｓ方向に移動可能に可動ホルダ５０に保持されている。
これにより、可動型の遊星ローラ４０´´は、規制型の遊星ローラ４０´の位置にならって自動調芯される。一方、可動型の遊星ローラ４０´´は、スラストワッシャ５４に当接し得るため、その軸線Ｓ方向に偏倚してもスラストワッシャ５４で支持され、同様に摩擦抵抗が低減されて円滑に回転することができる。

ここで、全ての遊星ローラ４０（４０´，４０´´）における第２円錐部４２は、中心軸線Ｌから径方向に最も離れた位置にある母線（変速リング７０の内周７１が接触する稜線）が中心軸線Ｌ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´´の寸法については、図３に示すように可動ホルダ５０（のスラストワッシャ５４）と遊星ローラ４０´´の端面４４及び端面４５との隙間をそれぞれＣ１，Ｃ２とし、図４に示すように、遊星ローラ４０´´の第１円錐部４１において出力リング６０（の内周面６１）が内接する領域の外径φＤ１のバラツキによる軸線Ｓ方向のバラツキ量をδ１、第２円錐部４２において変速リング７０（の内周面７１）が内接する領域の外径φＤ２のバラツキによる軸線Ｓ方向のバラツキ量をδ２とするとき、次の条件式
Ｃ１＋Ｃ２＞δ１＋δ２
を満足するように形成されるのが好ましい。
この条件式を満たすように可動型の遊星ローラ４０´´を形成することで、寸法公差を広く設定しつつ、遊星ローラ４０´´の軸線Ｓ方向への移動を許容することができ、製造コストの低減、管理コストの低減等を達成できる。
尚、規制型の遊星ローラ４０´についても、端面４４，４５をスラストベアリング５３で受けて規制するため、可動型の遊星ローラ４０´´と同様の寸法管理がなされてもよい。

可動ホルダ５０は、図１ないし図３に示すように、ハウジング１０内において他の部品と接触しないように、サンローラ３０の縮径円筒部３３及びトリガ機構９０のロータ９１に軸受を介して中心軸線Ｌ回りに回動自在に保持された骨組み構造（鳥籠形状）をなすホルダ部５１、遊星ローラ４０（４０´，４０´´）の軸部４３を支持するラジアルベアリング５２、規制型の遊星ローラ４０´の端面４４，４５に当接してスラスト方向（軸線Ｓ方向）に支持するスラストベアリング５３、可動型の遊星ローラ４０´´の端面４４，４５と離脱可能に接触し得るべく隙間Ｃ１，Ｃ２を隔てて配置されたスラストワッシャ５４、ラジアルベアリング５２を嵌合させて保持する弾性保持部５５等を備えている。
そして、可動ホルダ５０は、図２及び図３に示すように、複数（ここでは、６個）の遊星ローラ４０を、中心軸線Ｌ上に頂点をもつ仮想円錐面内において（所定軸線Ｌに対して所定角度をなす軸線Ｓを回転中心軸として）等間隔に配列させた状態で、それぞれの軸線Ｓ回りに自転可能にかつ中心軸線Ｌ回りに公転可能に保持している。

出力リング６０は、図１及び図２に示すように、遊星ローラ４０の第１円錐部４１が内接して転動する内周面６１、ローディングカム機構１００が介在する環状の端面部６２、内部入力軸２０ｂに軸受を介して支持されると共に出力軸１１０の嵌合穴１１２に嵌入されて中心軸線方向Ｌに僅かに移動可能なシャフト部６３等を備えている。
そして、出力リング６０は、遊星ローラ４０が自転及び公転することで、そのトラクション力により中心軸線Ｌ回りに出力軸１１０と一体的に回転するようになっている。したがって、内周面６１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、回転力が確実に伝達される。

変速リング７０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に接触する内周面７１、駆動機構８０の一部をなすリードスクリュー８１が螺合する雌ネジ部７２、連結ガイドロッド１５に外嵌されてガイドされる被ガイド部７３等を備えるように形成されている。
内周面７１は、中心軸線Ｌと同軸をなす円筒面に形成されて、遊星ローラ４０の第２円錐部４２と接触しつつ、変速リング７０が中心軸線Ｌ方向に移動するのを許容するように形成されている。
そして、変速リング７０は、ハウジング１０内において、中心軸線Ｌ回りに回転不能に保持された状態で、中心軸線Ｌ方向の所定の移動範囲において往復動自在に支持され、駆動機構８０により所望の位置に駆動されるようになっている。

上記変速リング７０と遊星ローラ４０の関係についてさらに説明すると、第１円錐部４１を画定する母線が、第２円錐部４２と交わる点の位置に変速リング７０の内周面７１が位置するとき、遊星ローラ４０が出力リング６０に対して転動し、出力リング６０が停止した状態となる中立位置に対応する。したがって、この中立位置を起点として、図３中の左側（第２円錐部４２の小径側）に変速リング７０が移動するとき、出力リング６０は連続的に増速されてトップ位置に至る。一方、中立位置を起点として、図３中の右側（第２円錐部４２の大径側）に変速リング７０が移動するとき、出力リング６０は逆向きに回転するようになっている。

駆動機構８０は、図１及び図２に示すように、ハウジング１０内において中心軸線Ｌと平行に伸長するように配置されて変速リング７０の雌ネジ部７２に螺合するリードスクリュー８１、リードスクリュー８１を回転駆動する歯車列及びモータ（不図示）等を備えている。そして、モータが一方向に回転すると、変速リング７０を図３中の左向き（増速側）に向けて移動させ、一方、モータが逆向きに回転すると、変速リング７０を図３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、駆動機構８０は、変速リング７０を中心軸線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７１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。

トリガ機構９０は、入力軸２０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、内部入力軸２０ｂと一体的に回転すると共に中心軸線Ｌ方向に相対的に移動可能なロータ９１、遠心ウエイトとして機能する複数のボール９２、外部入力軸２０ａのフランジ部２１に形成された端面９３、傾斜面９４ａを画定するスライダ９４、スライダ９４とロータ９１の間に介在する付勢バネ９５、ロータ９１とサンローラ３０の端面３２の間に介在してクラッチ機能をなす複数のボール９６、サンローラ３０の縮径円筒部３３の内側に配置されてサンローラ３０を遊星ローラ４０から離脱させる向きに付勢する付勢バネ９７等を備えている。

そして、トリガ機構９０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の回転速度が増加すると、ボール９２が径方向の外側に移動して傾斜面９４ａを押圧することで、付勢バネ９５の付勢力に抗してスライダ９４を右向きに移動させロータ９１を（ボール９６を介して）サンローラ３０の端面３２に向けて押圧し、サンローラ３０を中心軸線Ｌ方向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及びサンローラ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１１０まで伝達されることになる。

一方、入力軸２０の回転速度が減少すると、付勢バネ９５の付勢力によりボール９２が径方向の中心軸線Ｌ寄りに移動して、傾斜面９４ａを押す力が弱くなり、サンローラ３０は付勢バネ９７の付勢力により複数の遊星ローラ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の回転駆動力はサンローラ３０及び遊星ローラ４０に伝達されなくなり、入力軸２０の回転に拘わらず出力軸１１０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９０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。

ローディングカム機構１００は、図２に示すように、出力リング６０の端面部６２に形成された円弧状のカム溝１０１、出力軸１１０のフランジ部１１１に形成された円弧状のカム溝１０２、カム溝１０１とカム溝１０２の間に介在する球状の転動体１０３等を備えている。
そして、ローディングカム機構１００は、出力リング６０の端面部６２と出力軸１１０のフランジ部１１１の間に相対的な回転差を生じると、転動体１０３が移動してカム溝１０１，１０２によりカム作用を受け、中心軸線Ｌの方向に押圧力（スラスト荷重）を発生する。すると、出力リング６０（の内周面６１）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６０と出力軸１１０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、サンローラ３０→遊星ローラ４０→出力リング６０→ローディングカム機構１００を介して出力軸１１０に伝達され、逆に、出力軸１１０の負荷トルクは、ローディングカム機構１００を介して、出力リング６０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。

出力軸１１０は、図２に示すように、円板状のフランジ部１１１、シャフト部６３を受け入れる嵌合穴１１２を備えるように形成されている。
そして、出力軸１１０は、図２に示すように、軸受１３及びリングシール１４等を介してハウジング１０に支持されて、中心軸線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。

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、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１１０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９０がオン作動して（ボール９２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。
そして、駆動機構８０により変速リング７０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６０を経て変速された回転速度が、ローディングカム機構１００を介して出力軸１１０から回転駆動力として出力される。
一方、出力軸１１０に負荷トルクが加わった場合は、ローディングカム機構１００が作動して、出力リング６０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１１０は所定の変速比で確実に回転駆動される。

ここで、複数の遊星ローラ４０は、一つの規制型の遊星ローラ４０´と、二つ以上（５個）の可動型の遊星ローラ４０´´を含むため、一つの規制型の遊星ローラ４０´の回転条件（回転比等）に一致するように、残りの可動型の遊星ローラ４０´´が規制型の遊星ローラ４０´に誘導されて常に自動調芯される。
例えば、遊星ローラ４０と出力リング６０の関係において、出力リング６０の回転速度が速い場合、図５に示すように、遊星ローラ４０の軸線Ｓは中心軸線Ｌに対して角度θだけ傾斜する方向を向く。すると、入力ローラ３０が接触する領域での遊星ローラ４０のトラクション力はＦとなり、出力リング６０の方向に分力Ｆｓが発生する。
そこで、遊星ローラ４０´は軸線Ｓ方向に移動せずに、遊星ローラ４０´´が分力Ｆｓの作用により軸線Ｓ方向において出力リング６０側に移動する。

すると、遊星ローラ４０´´の第１円錐部４１は、出力リング６０の内周面６１と外径の大きい領域で接触するようになり、遊星ローラ４０´´の転がり速度が増加し、遊星ローラ４０´´は傾斜角度θが補正される（傾斜角度θが零になる）方向に移動する。そして、可動型の遊星ローラ４０´´は全て、規制型の遊星ローラ４０´に誘導されて回転中心角が統一され、その位置は常に自動調芯される。これにより、全ての遊星ローラ４０の滑り等によるトラクション伝達のロスが低減され、トラクション力による回転駆動力の伝達効率が向上する。

上記のように、複数の遊星ローラ４０には、その軸線Ｓ方向において移動自在に支持された可動型の遊星ローラ４０´´が含まれるため、遊星ローラ４０´´の寸法誤差あるいは可動ホルダ５０の寸法又は取付誤差等があっても、この可動型の遊星ローラ４０´´はその軸線Ｓが中心軸線Ｌに並ぶ（投影状態で捩れずに一致する）ように常に自動調芯されて、位置ずれ（滑り）によるトラクション伝達のロスを低減でき、トラクション力による回転駆動力の伝達効率を向上させることができる。また、遊星ローラ等の寸法精度を緩くして寸法公差を広げることができるため、製造コストを低減でき、又、組み付けを容易に行うことができる。

図６及び図７は、本発明に係る無段変速装置の他の実施形態を示すものであり、図６は装置の内部を示す断面図、図７は装置の一部を示す部分図である。尚、この実施形態においては、複数の遊星ローラ４０を全て可動型の遊星ローラ４０´´とし、スラストワッシャ５４に替えてスラストベアリング５３´を採用した以外は、前述の実施形態と同一でるため、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

すなわち、この無段変速装置は、図６及び図７に示すように、ハウジング１０、入力軸２０、サンローラ３０、その軸線Ｓ方向において移動可能な可動型の複数（６個）の遊星ローラ４０´´、スラストベアリング５３及びスラストワッシャ５４に替えてスラストベアリング５３´を含む可動ホルダ５０、出力リング６０、変速リング７０、駆動機構８０、トリガ機構９０、ローディングカム機構１００、出力軸１１０等を備えている。

これによれば、複数の遊星ローラ４０は全て可動型の遊星ローラ４０´´であるため、遊星ローラ４０´´の相互間に回転条件（回転比等）のバラツキがある場合、各々の遊星ローラ４０´´は適宜その軸線Ｓ方向に移動して統一した回転条件とされるように自動調芯される。このように、最適な位置に自動調芯されるため、滑りが解消されて、トラクション伝達のロスが低減され、トラクション力による回転駆動力の伝達効率が向上する。
ここでは、可動型の遊星ローラ４０´´は、その軸線Ｓ方向の両端面４４，４５がスラストベアリング５３´と離脱可能に接触し得るように所定の隙間Ｃ１，Ｃ２をおいて支持されている。
したがって、遊星ローラ４０´´がその軸線Ｓ方向に偏倚しても、スラストベアリング５３´で支持されるため、摩擦抵抗が低減されて円滑に回転することができる。

このように、複数の遊星ローラ４０の全てが軸線Ｓ方向において移動自在に支持された可動型の遊星ローラ４０´´からなるため、遊星ローラ４０´´の寸法誤差あるいは可動ホルダ５０の寸法又は取付誤差等があっても、遊星ローラ４０´´はその軸線Ｓが中心軸線Ｌに並ぶ（投影状態で捩れずに一致する）ように常に自動調芯されて、位置ずれ（滑り）によるトラクション伝達のロスを低減でき、トラクション力による回転駆動力の伝達効率を向上させることができる。また、遊星ローラ等の寸法精度を緩くして寸法公差を広げることができるため、製造コストを低減でき、又、組み付けを容易に行うことができる。

上記実施形態においては、複数の遊星ローラとして、６個の遊星ローラ４０を備える場合について示したが、これに限定されるものではなく、３個の遊星ローラを備える構成において、一つが規制型の遊星ローラ４０´で他の２つが可動型の遊星ローラ４０´´としてもよく、３個の遊星ローラを全て可動型の遊星ローラ４０´´としてもよい。
上記実施形態においては、複数の遊星ローラの全てを可動型の遊星ロータ４０´´とした場合に、スラストベアリング５３´に離脱可能に接触し得るようにしたが、これに限定されるものではなく、スラストワッシャと離脱可能に接触し得る構成を採用してもよい。

上記実施形態においては、ローディングカム機構１００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、出力リング６０から直接的に出力軸１１０に駆動力を伝達する構成を採用してもよい。
上記実施形態においては、トリガ機構９０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、トリガ機構９０を廃止した構成を採用してもよい。

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、機能上の信頼性の向上等を達成しつつ、製造コストを低減でき、組み付け作業を容易に行うことができ、トラクション伝達の領域におけるスピンロス（滑り接触）を防止して、十分なトラクション力あるいは伝達トルクを確保でき、伝達効率を向上させることができ、所望の変速比に確実に設定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無段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。

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２に示す無段変速装置の一部を示す部分図である。 図２に示す無段変速装置に含まれる遊星ローラを示す平面図である。 遊星ローラの動作を説明するための模式図である。 本発明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６に示す無段変速装置の一部を示す部分図である。

符号の説明

１０ ハウジング
１１ ハウジング部
１２ フランジ壁部
１３ 軸受
１４ リングシール
１５ 連結ガイドロッド
Ｌ 中心軸線
２０ 入力軸
２０ａ 外部入力軸
２０ｂ 内部入力軸
２１ フランジ部
３０ サンローラ
３１ 外周面
３２ 端面
３３ 縮径円筒部
４０ 複数の遊星ローラ
Ｓ 軸線
４０´ 規制型の遊星ローラ
４０´´ 可動型の油性ローラ
４１ 第１円錐部
４２ 第２円錐部
４３ 軸部
４４ 端面（一端部）
４５ 端面（他端部）
５０ 可動ホルダ
５１ ホルダ部
５２ ラジアルベアリング
５３，５３´ スラストベアリング（摺動部材）
５４ スラストワッシャ
６０ 出力リング
６１ 内周面
６２ 端面部
６３ シャフト部
７０ 変速リング
７１ 内周面
７２ 雌ネジ部
７３ 被ガイド部
８０ 駆動機構
８１ リードスクリュー
９０ トリガ機構
９１ ロータ
９２ ボール
９３ 端面
９４ スライダ
９４ａ 傾斜面
９５ 付勢バネ
９６ ボール
９７ 付勢バネ
１００ ローディングカム機構
１０１，１０２ カム溝
１０３ 転動体
１１０ 出力軸
１１１ フランジ部
１１２ 嵌合穴

Claims (4)

1. 中心軸線をもつ入力軸と、前記入力軸と一体的に回転するサンローラと、出力軸と、前記出力軸と一体的に回転する出力リングと、前記中心軸線の方向に可動に設けられた変速リングと、前記中心軸線上に頂点をもつ仮想円錐面内に等間隔に配列されて，前記サンローラに外接しかつ前記出力リングに内接する第１円錐部及び前記変速リングに内接する第２円錐部を有する複数の遊星ローラと、前記複数の遊星ローラを各々の軸線回りに自転可能にかつ前記中心軸線回りに公転可能に保持する可動ホルダと、を備え、
   前記複数の遊星ローラは、その軸線方向において移動可能に前記可動ホルダに保持された可動型の遊星ローラを含む、
   ことを特徴とする無段変速装置。
2. 前記複数の遊星ローラは、その軸線方向において移動不能に規制されて前記可動ホルダに保持された一つの規制型の遊星ローラと、その軸線方向において移動可能に前記可動ホルダに保持された二つ以上の可動型の遊星ローラとを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無段変速装置。
3. 前記規制型の遊星ローラは、その軸線方向の両端部がスラスト力を受ける摺動部材に当接して支持されており、
   前記可動型の遊星ローラは、その軸線方向の両端部が所定の隙間をおいて支持されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無段変速装置。
4. 前記可動ホルダと前記可動型の遊星ローラの一端部及び他端部との隙間をそれぞれＣ１，Ｃ２、前記可動型の遊星ローラの第１円錐部において前記出力リングが内接する領域の外径のバラツキによる軸線方向のバラツキ量をδ１及び第２円錐部において前記変速リングが内接する領域の外径のバラツキによる軸線方向のバラツキ量をδ２とするとき、次の条件式
   Ｃ１＋Ｃ２＞δ１＋δ２
   を満足する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の無段変速装置。
   

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