JP2013057388A

JP2013057388A - 車両用無段変速機

Info

Publication number: JP2013057388A
Application number: JP2011197102A
Authority: JP
Inventors: Kei Sato; 啓佐藤
Original assignee: SHINJO JIDOSHA KK
Current assignee: SHINJO JIDOSHA KK
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-03-28

Abstract

【課題】入力軸あるいは出力軸から入力されるトルクの大きさに追従して双方向のトルク伝達を行うことができると共に、トルク伝達不要時、クラッチ機構を用いないでニュートラル状態にすることができる車両用無段変速機を提供すること。
【解決手段】トルク伝達部材（パワーローラ部材）６０を平行隙間Ｓの中心線Ｓoに沿って往復動させ、両円錐ローラ４０,５０における接触径を変えることで無段階に変速する変速手段（ローラ軸傾斜変速機構）７０と、入力軸２０又は出力軸３０からの入力トルクの大きさに比例し、且つ、平行隙間Ｓの間隔を狭める方向の軸力により、入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０に対するトルク伝達部材６０の接触力を発生する接触力発生手段（ローディングカム機構）８０と、平行隙間Ｓの間隔を広げる方向の軸力により、入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０に対するトルク伝達部材６０の接触力を解除する接触力解除手段（付勢機構）９０と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載する車両用無段変速機に関するものである。

従来、入力軸に連結した入力側の円錐ローラと、出力軸に連結すると共に入力側の円錐ローラと逆向きに配置した出力側の円錐ローラと、入力側の円錐ローラと出力側の円錐ローラの間に配置した連結ローラと、を備え、両円錐ローラによって連結ローラを挟圧してトルク伝達を行うと共に、連結ローラを両円錐ローラ間で往復動させて変速する車両用無段変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平7-127702号公報

しかしながら、従来の車両用無段変速機にあっては、拡圧コイルスプリングによって出力側の円錐ローラを入力側の円錐ローラに向かって付勢することで連結ローラの挟圧力を高めているため、伝達可能な最大トルクが制限されるという問題があった。
すなわち、摩擦伝動による伝達トルクは、一般的に摩擦係数と押し付け力の積により求められるが、摩擦係数を一定とすると、押し付け力に応じて伝達トルクが決まる。従来の車両用無段変速機では、この押し付け力、つまり両円錐ローラによる連結ローラの挟圧力が、拡圧コイルスプリングの付勢力に依存しており、この付勢力で伝達可能な最大トルクが制限されてしまう。そして、この付勢力で決まる最大トルク以上のトルクが入力されても、この最大トルク以上のトルクは連結ローラをスリップさせるトルクになってしまう。この結果、駆動源等からの入力トルクが高トルク域までの広いトルク幅で変化する車両用無段変速機として適用することができなかった。

また、車両用無段変速機として適用する場合、駆動源と駆動輪の間のトルク伝達を遮断するニュートラル機能を持たせる必要がある。しかし、上記拡圧コイルスプリングは出力側の円錐ローラを常時付勢しているため、両円錐ローラ間でトルクを伝達しない状態、いわゆるニュートラル状態にすることができず、トルク伝達を遮断するためには車両用無段変速機の前後のどちらかにクラッチ機構を設ける必要があるという問題もあった。

そこで、本発明は、上記問題に着目してなされたものであり、入力軸あるいは出力軸から入力されるトルクの大きさに追従して双方向のトルク伝達を行うことができると共に、トルク伝達不要時、クラッチ機構を用いないでニュートラル状態にすることができる車両用無段変速機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明では、トランスミッションケースに対し回転可能に支持した入力軸及び出力軸と、前記入力軸と一体回転する入力側円錐ローラと、前記出力軸と一体回転すると共に、前記入力側円錐ローラとの間に間隔が一定の平行隙間を有する出力側円錐ローラと、前記平行隙間に配置し、前記両円錐ローラにより挟圧することでトルク伝達を行うトルク伝達部材と、を備えた車両用無段変速機において、
前記トルク伝達部材を前記平行隙間の中心線に沿って往復動させ、前記両円錐ローラにおける接触径を変えることで無段階に変速する変速手段と、
前記入力軸又は前記出力軸からの入力トルクの大きさに比例し、且つ、前記平行隙間の間隔を狭める方向の軸力により、前記入力側円錐ローラと前記出力側円錐ローラに対する前記トルク伝達部材の接触力を発生する接触力発生手段と、
前記平行隙間の間隔を広げる方向の軸力により、前記入力側円錐ローラと前記出力側円錐ローラに対する前記トルク伝達部材の接触力を解除する接触力解除手段と、
を備えたことを特徴としている。

よって、本発明の車両用無段変速機にあっては、接触力発生手段により、入力軸又は前記出力軸からの入力トルクの大きさに比例し、且つ、平行隙間の間隔を狭める方向の軸力で、入力側円錐ローラと出力側円錐ローラに対するトルク伝達部材の接触力が発生させられる。このため、トルク入力方向に拘らず入力トルクの大きさに追従して入力側円錐ローラと出力側円錐ローラに対するトルク伝達部材の接触力（挟圧力）を高めることができ、入力トルクが高トルク域までの広いトルク幅で変動してもトルク伝達時のトルク伝達部材の滑りを防止して、確実に伝達することができる。
また、接触力解除手段により、平行隙間の間隔を広げる方向の軸力で、入力側円錐ローラと出力側円錐ローラに対するトルク伝達部材の接触力が解除される。このため、入力側円錐ローラと出力側円錐ローラに対するトルク伝達部材の接触力（挟圧力）を弱めることができ、伝達トルクが小さいときにはトルク伝達部材と両円錐ローラ間の接触面がスリップする。これにより、ローラ間でのトルク伝達不要時には、クラッチ機構を使用することなくニュートラル状態にすることができる。
この結果、入力軸あるいは出力軸から入力されるトルクの大きさに追従して双方向のトルク伝達を行うことができると共に、トルク伝達不要時、クラッチ機構を用いないでニュートラル状態にすることができる。

実施例１の車両用無段変速機を適用した駆動アシスト機構を有するフルトレーラトラックを示す外観図である。実施例１の車両用無段変速機を適用した駆動アシスト機構を示す全体システム図である。実施例１の車両用無段変速機を示す横断面図である。実施例１の車両用無段変速機における両円錐ローラとパワーローラ部材の位置関係を示す斜視図である。パワーローラ部材の説明図であり、(a)は斜視図を示し、(b)は全体構造の一部破断説明図である。ローラ軸傾斜変速機構を示す一部破断断面図である。ローディングカム機構の説明図であり、(a)はトルク伝達がない状態を示し、(b)はトルク伝達がある状態を示す。駆動アシスト機構のコントローラにて実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。傾斜閾値レベルの設定に使用するマップの一例である。路面状態の判断に使用する判断表の一例である。実施例１の車両用無段変速機における変速状態の説明図であり、(a)はロー変速比状態であり、(b)は中間変速比状態であり、(c)はハイ変速比状態である。実施例１の車両用無段変速機での変速動作を示す説明図であり、(a)は中立位置状態を示し、(b)は減速位置状態を示し、(c)は増速位置状態を示す。駆動アシスト走行モードにおけるトルク伝達方向を示す説明図である。制動回収走行モードにおけるトルク伝達方向を示す説明図である。ローラ軸傾斜変速機構の変形例を示す説明図であり、(a)は要部を破断した部分平面図を示し、(b)は図１５(a)に示す矢印Ｄ方向から見た車両用無段変速機の側面を示す。図１５に示すローラ軸傾斜変速機構での変速動作を示す説明図であり、(a)は中立位置状態を示し、(b)は減速位置状態を示し、(c)は増速位置状態を示す。トルク伝達部材の変形例を示す説明図であり、(a)は両円錐ローラとリング部材を模式的に示し、(b)は図１７(a)におけるＥ−Ｅ断面を示す。

以下、本発明の車両用無段変速機を実現するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用無段変速機を適用した駆動アシスト機構を有するフルトレーラトラックを示す外観図である。図２は、実施例１の車両用無段変速機を適用した駆動アシスト機構を示す全体システム図である。図３は、実施例１の車両用無段変速機を示す横断面図である。図４は、実施例１の車両用無段変速機における入力側円錐ローラと出力側円錐ローラとパワーローラの位置関係を示す斜視図である。図５は、パワーローラの説明図であり、(a)は斜視図を示し、(b)は全体構造の一部破断説明図である。図６は、ローラ軸傾斜変速機構を示す一部破断断面図である。図７は、ローディングカム機構の説明図であり、(a)はトルク伝達がない状態を示し、(b)はトルク伝達がある状態を示す。

フルトレーラトラック１は、図１に示すように、トラクター２と、トレーラ３と、駆動アシスト機構１００と、を備えている。

トラクター２は、エンジン（主駆動源）を搭載して自走可能な牽引車であり、後部に牽引装置２ａを備えている。トレーラ３は、トラクター２に牽引される被牽引車であり、前部に牽引装置２ａに接続する被牽引装置３ａを備えている。駆動アシスト機構１００は、トレーラ３の一対の前輪４ａと一対の後輪４ｂの間に搭載され、登坂路等の走行負荷が大きい高負荷走行時に変速を伴ってフルトレーラトラック１の駆動アシストを行う。この駆動アシスト機構１００は、図２に示すように、エアモータ１０１と、エアコンプレッサ１０２と、エアタンク１０３と、コントローラ１０４と、車両用無段変速機１０と、を有している。

エアモータ１０１は、高圧エアを利用して回転駆動する機能を有し、ハウジング、ハウジング内で回転するベーン付ロータ、ベーン付ロータに接続した出力軸１０１ａを有している。そして、このエアモータ１０１の吸気口には、吸気管１０１ｂが接続し、モータ側電磁弁（以下、モータ側弁という）１０５を介してエアタンク１０３に連通している。一方、エアモータ１０１の出力軸１０１ａには、車両用無段変速機１０の入力軸２０が接続している。

エアコンプレッサ１０２は、吸入した空気を圧縮して高圧エアを生成する機能を有し、シリンダ室、シリンダ室内を往復動するピストン、ピストンを駆動するクランク軸１０２ａを有している。そして、このエアコンプレッサ１０２の吐出口には、供給管１０２ｂが接続し、コンプレッサ側電磁弁（以下、コンプレッサ側弁という）１０６を介してエアタンク１０３に連通している。一方、エアコンプレッサ１０２のクランク軸１０２ａには、コンプレッサ側ドグクラッチ（以下、コンプレッサクラッチという）１０８を介して車両用無段変速機１０の入力軸２０が接続している。

エアタンク１０３は、エアコンプレッサ１０２で生成された高圧エアを貯留し、エアモータ１０１に高圧エアを適宜供給すると共に、後述するローラ軸傾斜変速機構７０の両ロッドシリンダ７１に高圧エアを常時供給する。

コントローラ１０４は、車両用無段変速機１０の入力軸２０の回転数を検出する入力回転数センサ１０４ａと、車両用無段変速機１０の出力軸３０の回転数を検出する出力回転数センサ１０４ｂと、フルトレーラトラック１が走行している路面の傾斜角度を検出する路面傾斜センサ１０４ｃと、トレーラ３の車高を検出する車高センサ１０４ｄと、エアタンク１０３の内部圧力を検出するタンク圧センサ１０４ｅと、トラクター２のシフト位置を検出するシフト位置センサ１０４ｆと、トラクター２のアクセル操作量を検出するアクセル操作量センサ１０４ｇと、トレーラ３のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量センサ１０４ｈからの情報が入力される。そして、路面傾斜角検出値と車高検出値及び減速要求に基づき、モータ側弁１０５、コンプレッサ側弁１０６、コンプレッサクラッチ１０８、ローラ軸傾斜変速機構７０にそれぞれ制御指示を出力してアシスト制御処理を実行する。

車両用無段変速機１０は、図２,図３に示すように、トランスミッションケース１１と、入力軸２０と、出力軸３０と、入力軸２０と一体回転する入力側円錐ローラ４０（図４に示す入力ローラ軸をＯinとする）と、出力軸３０と一体回転する出力側円錐ローラ５０（図４に示す出力ローラ軸をＯoutとする）と、入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０の間の平行隙間Ｓに配置したパワーローラ部材（トルク伝達部材）６０と、ローラ軸傾斜変速機構（変速手段）７０と、ローディングカム機構（接触力発生手段）８０と、付勢機構（接触力解除手段）９０と、を備えている。

ここで、「平行隙間」とは、一対の入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０が対向した位置の間に生じる隙間であり、各円錐ローラ４０,５０の軸方向に間隔が一定になっており、対向した面が平行になっている。

入力軸２０は、トランスミッションケース１１を貫通すると共に、ベアリング１１ａ,１１ｂを介してトランスミッションケース１１に対し回転可能に支持される。そして、トランスミッションケース１１から突出した一端部２０ａにはエアモータ１０１が接続し、他端部２０ｂにはエアコンプレッサ１０２が接続する。また、この入力軸２０は、入力側円錐ローラ４０とスプライン結合して軸方向に相対移動且つ一体回転可能となっている。

出力軸３０は、入力軸２０に対して平行に配置し、一端部３０ａはベアリング１１ｃを介してトランスミッションケース１１に対し回転可能に支持される。また、突出孔１３を介してトランスミッションケース１１から突出した他端部３０ｂは、ローラ軸傾斜変速機構（変速手段）７０により回転可能に支持されている。この出力軸３０は、出力側円錐ローラ５０の両端面と一体化しており、出力側円錐ローラ５０と一体回転可能になっている。さらに、この他端部３０ｂには、自在継手１２を介してプロペラシャフトPSが接続している。なお、プロペラシャフトPSは、ファイナルギア（減速ギア）FG、ディファレンシャルギアDFを介して左右の後輪（アシスト駆動輪）４ｂ,４ｂに接続している。

入力側円錐ローラ４０は、入力軸２０が入力ローラ軸Ｏinに沿って貫通した円錐型のローラであり、入力軸２０と同軸に配置している。また、この入力側円錐ローラ４０は、ここでは、大径端部４１がエアモータ１０１側に位置し、小径端部４２がエアコンプレッサ１０２側に位置している。

出力側円錐ローラ５０は、入力側円錐ローラ４０と同じテーパ角度を有する円錐型のローラであり、出力軸３０と同軸に配置すると共に、入力側円錐ローラ４０に対してテーパ面が逆になるように配置されている。すなわち、入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０は、互いのローラ軸Ｏin,Ｏoutが平行で逆向きに配置されている。さらに、この出力側円錐ローラ５０は、出力軸３０の他端部３０ｂ側の大径端部５１が、出力軸３０と共に揺動可能になっている。

パワーローラ部材６０は、入力側円錐ローラ４０及び出力側円錐ローラ５０のそれぞれに外周面が接触し、両円錐ローラ４０,５０により挟圧することで、入力軸２０から出力軸３０、あるいは出力軸３０から入力軸２０へとトルク伝達を行うトルク伝達部材である。このパワーローラ部材６０は、図５に示すように、第一ローラ６１ａと、第二ローラ６１ｂと、枠体６２と、スライドシャフト６３と、を有している。

第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂは、同形の円筒形状を呈しており、入力側円錐ローラ４０の入力ローラ軸Ｏinと、出力側円錐ローラ５０の出力ローラ軸Ｏoutを通る面を挟んで対向している。図４において、第一ローラ６１ａは上記ローラ軸Ｏin,Ｏoutを通る面よりも上側で両円錐ローラ４０,５０に外周面がそれぞれ接し、第二ローラ６１ｂは上記ローラ軸Ｏin,Ｏoutを通る面よりも下側で両円錐ローラ４０,５０に外周面がそれぞれ接している。

枠体６２は、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂを、支持間隔を保ったままでそれぞれ回動可能に支持する。ここで、各ローラ６１ａ,６１ｂの回転中心軸は、平行隙間Ｓの中心線Ｓoと平行になっている。この枠体６２は、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂを取り囲む枠部６２ａと、スライドシャフト６３が貫通する筒部６２ｂと、を有している。枠部６２ａは、入力側円錐ローラ４０側及び出力側円錐ローラ５０側が開放し、それぞれの開放部分から第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂの外周面が露出している。一方、両端が開放した中空の筒部６２ｂは、枠部６２ａの中央部を貫通している。

スライドシャフト６３は、平行隙間Ｓの中心線Ｓoに沿って延びると共に、両端が屈曲してトランスミッションケース１１の底面１１ｄに固定された、いわゆる門型シャフトである（図５(b)参照）。このスライドシャフト６３は、筒部６２ｂが円滑に移動するように筒部６２ｂの内径よりも僅かに細くなっている。

ローラ軸傾斜変速機構７０は、パワーローラ部材６０を平行隙間Ｓの中心線Ｓoに沿って往復動させ、両円錐ローラ４０,５０における接触径を変えることで無段階に変速する機能を有する変速手段である。このローラ軸傾斜変速機構７０は、揺動可能な出力側円錐ローラ５０の一端部である大径端部５１と、トランスミッションケース１１の間に介装し、図６に示すように、両ロッドシリンダ（変速アクチュエータ）７１と、両ロッドシリンダ７１に支持された軸受部（動作変換構造）７２と、軸受部７２の揺動を抑制する付勢部７３と、を有している。

両ロッドシリンダ７１は、入力ローラ軸Ｏinと出力ローラ軸Ｏoutを平行に保つ中立位置と、入力ローラ軸Ｏinに対し出力ローラ軸Ｏoutを一方向に傾ける減速位置と、入力ローラ軸Ｏinに対し出力ローラ軸Ｏoutを他方向に傾ける増速位置と、を切り替える機能を有する変速アクチュエータである。この両ロッドシリンダ７１は、シリンダケース７１ａと、このシリンダケース７１ａに内蔵されたピストン７１ｂ及び一対のスプリング７１ｄ,７１ｄと、を有している。

シリンダケース７１ａは、軸線が入力ローラ軸Ｏin及び出力ローラ軸Ｏoutに対して法線（垂直）方向に延びるように配置され、トランスミッションケース１１の外面に固定されている。そして、このシリンダケース７１ａの、ピストン７１ｂによって区画された両圧力室７１１ａ,７１２ａは、それぞれ吸気管７１ｅ,７１ｅを介してエアタンク１０３に接続されると共に、電磁弁７１ｇ,７１ｇを介して大気に連通している。ここで、吸気管７１ｅ,７１ｅはエアタンク１０３に常時連通しており、内側にエアの流量を規制するオリフィスを設けている。一方、電磁弁７１ｇ,７１ｇは、コントローラ１０４からの制御信号によって開閉する。ピストン７１ｂは、シリンダケース７１ａの両圧力室７１１ａ,７１２ａ間を気密に保ちつつ軸方向に移動するものであり、両側から延在してそれぞれシリンダケース７１ａから突出する一対のロッド７１ｃ,７１ｃを有している。一対のロッド７１ｃ,７１ｃの先端部には、軸受部７２が接続している。一対のスプリング７１ｄ,７１ｄは、ピストン７１ｂを両側から中立位置に付勢するものであり、両圧力室７１１ａ,７１２ａ内に一つずつ配置している。

軸受部７２は、ピストン７１ｂと一体に移動可能であり、入力ローラ軸Ｏinに対して垂直方向に沿って出力ローラ軸Ｏoutを傾ける連結構造である。この軸受部７２は、出力軸３０を回転可能に支持するベアリング７２ａと、ベアリング７２ａを支持する支持枠７２ｂと、を有している。支持枠７２ｂには、付勢部７３の後述するボール７３ａが嵌合する嵌合凹部７２ｃが形成されている。

付勢部７３は、ボール７３ａと、ボール７３ａを付勢するスプリング７３ｂと、ボール７３ａ及びスプリング７３ｂを収容するケース７３ｃと、を有している。ボール７３ａは、スプリング７３ｂにより支持枠７２ｂ側に付勢され、ピストン７１ｂが中立位置にあるとき嵌合凹部７２ｃに嵌合する。ケース７３ｃは、トランスミッションケース１１の外面に固定されている。

さらに、図６中一点鎖線により、トランスミッションケース１１に形成された出力軸３０が突出する突出孔１３を示す。この突出孔１３は、入力ローラ軸Ｏin及び出力ローラ軸Ｏoutに対して法線（垂直）方向に長い長孔となっている。

ローディングカム機構８０は、入力軸２０又は出力軸３０からの入力トルクの大きさに比例し、且つ、平行隙間Ｓの間隔を狭める方向の軸力により、入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０に対するパワーローラ部材６０の接触力を発生する機能を有する接触力発生手段である。このローディングカム機構８０は、入力軸２０と入力側円錐ローラ４０の間に介装し、第一カム８１と、第二カム８２と、複数のカムローラ８３と、を有している。

第一カム８１は、入力軸２０からフランジ状に突出した円板形状を呈し、入力軸２０と一体回転すると共に、入力側円錐ローラ４０に面した内側面（軸方向片側面）８１ａに回転方向に傾斜した複数のＶ字状の傾斜面８１ｂをもっている。

第二カム８２は、入力側円錐ローラ４０の大径側端面４３から軸方向に突出した円板形状を呈し、この入力側円錐ローラ４０と一体回転すると共に、第一カム８１に対向した内側（軸方向片側面）８２ａに回転方向に傾斜した複数のＶ字状の傾斜面８２ｂをもっている。

カムローラ８３は、第一,第二カム８１,８２の径方向に沿って中心軸を配置すると共に、この第一カム８１と第二カム８２の間に挟持されている。ここで、第一カム８１の傾斜面８１ｂと第二カム８２の傾斜面８２ｂは対向しており、カムローラ８３は、各傾斜面８１ｂ,８２ｂの内側に配置されている（図７(a)参照）。

付勢機構９０は、平行隙間Ｓの間隔を広げる方向の軸力により、入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０に対するパワーローラ部材６０の接触力を解除する機能を有する接触力解除手段である。この付勢機構９０は、トランスミッションケース１１と入力側円錐ローラ４０の小径端部４２の間に介装され、入力側円錐ローラ４０をエアモータ１０１側に常時付勢する。ここで、付勢機構９０は、平行隙間Ｓの間隔を広げる方向のバネ軸力を付与するコイルスプリング（バネ）から構成されている。

図８は、駆動アシスト機構のコントローラにて実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。

ステップＳ１では、車高センサ１０４ｄによりトレーラ３の車高を検出し、ステップＳ２へ移行する。

ステップＳ２では、ステップＳ１で検出した車高データに基づいて車高差を演算し、ステップＳ３へ移行する。なお、車高差の演算は、予め無積載状態で検出しておいた車高から、ステップＳ１にて検出した車高を差し引くことにより行う。

ステップＳ３では、ステップＳ２で求めた車高差に基づいて、傾斜閾値レベルを設定する。この「傾斜閾値レベル」とは、平坦路・降坂路・登坂路の識別を行う際の閾値を設定する範囲である。なお、傾斜閾値レベルを設定する際には、例えば図９に示す設定マップを用いる。

ステップＳ４では、路面傾斜センサ１０４ｃによりフルトレーラトラック１が走行している路面の傾斜角度を検出し、ステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５では、ステップＳ４での路面の傾斜角度の検出に続き、減速要求があるか否かを判断し、YES（減速要求あり）の場合はステップＳ10へ移行し、NO（減速要求なし）の場合はステップＳ６へ移行する。なお、減速要求の有無判断は、トラクター２におけるダウンシフト操作の有無、アクセル戻し操作の有無、ブレーキ操作の有無に基づいて判断し、各操作のいずれかがあった場合には、減速要求があったと判断する。なお、ダウンシフト操作の有無はシフト位置センサ１０４ｆによって検出し、アクセル戻し操作の有無はアクセル操作量センサ１０４ｇによって検出し、ブレーキ操作の有無はブレーキ操作量センサ１０４ｈによって検出する。

ステップＳ６では、ステップＳ５での減速要求なしとの判断に続き、ステップＳ３で設定した傾斜閾値レベル及びステップＳ４で検出した路面傾斜角度に基づいて、走行中の路面が平坦路であるか否かを判断し、YES（平坦路）の場合はステップＳ７へ移行し、NO（平坦路でない）場合はステップＳ８へ移行する。なお、平坦路であるか否かの判断は、例えば図１０に示す判断表を用いる。例えば、傾斜閾値レベルがＢであって、傾斜角度が+1.2°であれば平坦路と判断する。また、傾斜角度が+1.2°であっても、傾斜閾値レベルがＣであれば平坦路でないと判断する。

ステップＳ７では、ステップＳ６での平坦路走行中との判断により、駆動アシスト不要（ニュートラル走行モード）と判断し、コンプレッサクラッチ１０８を開放すると共に、モータ側弁１０５及びコンプレッサ側弁１０６を閉鎖し、エンドへ移行する。

ステップＳ８では、ステップＳ６での平坦路でないとの判断に続き、ステップＳ３で設定した傾斜閾値レベル及びステップＳ４で検出した傾斜角度に基づいて、走行中の路面が登坂路であるか否かを判断し、YES（登坂路）の場合はステップＳ９へ移行し、NO（登坂路でない＝降坂路）場合はステップＳ10へ移行する。なお、登坂路であるか否かの判断は、例えば図１０に示す判断表を用いる。例えば、傾斜閾値レベルがＢであって、傾斜角度が+2.2°であれば登坂路と判断する。また、傾斜閾値レベルがＢであって、傾斜角度が−2.2°であれば登坂路でない（＝降坂路）と判断する。

ステップＳ９では、ステップＳ８での登坂路走行中との判断により、駆動アシストが必要（駆動アシスト走行モード）と判断し、モータ側弁１０５を開放し、一方、コンプレッサクラッチ１０８を開放すると共に、コンプレッサ側弁１０６を閉鎖し、ステップＳ11へ移行する。

ステップＳ10では、ステップＳ５での減速要求ありとの判断、又は、ステップＳ８での降坂路走行中との判断により、車両制動及びエネルギー回収が必要（制動回収走行モード）と判断し、モータ側弁１０５を閉鎖し、一方、コンプレッサクラッチ１０８を締結すると共に、コンプレッサ側弁１０６を開放し、ステップＳ11へ移行する。

ステップＳ11では、ステップＳ９又はステップＳ10でのコンプレッサクラッチ１０８,モータ側弁１０５,コンプレッサ側弁１０６の各制御に続き、入力軸２０の回転数である入力回転数と、出力軸３０の回転数である出力回転数を検出し、ステップＳ12へ移行する。なお、入力回転数は入力回転数センサ１０４ａにより検出し、出力回転数は出力回転数センサ１０４ｂにより検出する。

ステップＳ12では、ステップＳ11で検出した各回転数に基づいて所定の回転数で入力軸２０が回転数するように車両用無段変速機１０の変速制御を実行し、エンドへ移行する。すなわち、駆動アシスト走行モードにおいては、車速に拘らず入力軸２０の回転数をエアモータ１０１のモータ作動回転域に維持する変速制御を行う。また、制動回収走行モードにおいては、車速に拘らず入力軸２０の回転数をエアコンプレッサ１０２のコンプレッサ作動回転域に維持する変速制御を行う。

次に、作用を説明する。
実施例１の車両用無段変速機１０における作用を、「無段変速作用」、「トルク伝達作用」、「ニュートラル作用」、「アシスト駆動走行作用」、「制動回収走行作用」、「その他特徴的作用」に分けて説明する。

[無段変速作用]
実施例１の車両用無段変速機１０における変速比は、パワーローラ部材６０と入力側円錐ローラ４０及び出力側円錐ローラ５０との接触径、つまりパワーローラ部材６０が接触した位置での各円錐ローラ４０,５０の断面半径の比率によって決まる。

すなわち、図１１(a)に示すように、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂが入力側円錐ローラ４０の小径端部４２近傍に接し、出力側円錐ローラ５０の大径端部５１近傍に接した場合に、入力軸２０から出力軸３０へトルクが伝わる場合では、入力側断面半径Ｒinが出力側断面半径Ｒoutよりも小さくなり、変速比の値が大きくなる。このため、ロー変速比（減速）となる。

また、図１１(b)に示すように、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂが入力側円錐ローラ４０及び出力側円錐ローラ５０に接した位置での入力側断面半径Ｒinと出力側断面半径Ｒoutが同じ大きさになる場合に、入力軸２０から出力軸３０へトルクが伝わる場合では、変速比が１になる。このため、中間変速比（直結）となる。

さらに、図１１(c)に示すように、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂが入力側円錐ローラ４０の大径端部４１近傍に接し、出力側円錐ローラ５０の小径端部５２近傍に接した場合に、入力軸２０から出力軸３０へトルクが伝わる場合では、入力側断面半径Ｒinが出力側断面半径Ｒoutよりも大きくなり、変速比の値が小さくなる。このため、ハイ変速比（増速）となる。

一方、出力軸３０から入力軸２０へトルクが伝わる場合には、上述の場合と変速比が逆になる。つまり、出力軸３０から入力軸２０へトルクが伝わるときには、図１１(a)に示す状態でハイ変速比（増速）になり、図１１(c)に示す状態でロー変速比（減速）となる。また、図１１(b)に示す状態で中間変速比（直結）となることは同じである。

なお、この車両用無段変速機１０における変速比幅（レシオカバレッジ）は、両円錐ローラ４０,５０の長さ及びパワーローラ部材６０の移動可能長さによって決まる。パワーローラ部材６０は、スライドシャフト６３の両端の屈曲部分に枠体６２の筒部６２ｂが当接することで移動が規制される。

そして、実施例１の車両用無段変速機１０において変速比を変化させるには、パワーローラ部材６０が接触した位置の両円錐ローラ４０,５０のそれぞれの半径、すなわち両円錐ローラ４０,５０における接触径の比率を変えればよい。ここで、接触径を変えるには、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂと出力側円錐ローラ５０との接触位置を変化させる。これにより、接触位置における出力側円錐ローラ５０の断面が楕円形になるため、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂは出力側円錐ローラ５０の外周面に対して螺旋状に接触することになり、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂが平行隙間Ｓの中心線Ｓoに沿って往復動する。これにより、変速比が連続的（無段階）に変化する。

そして、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂと出力側円錐ローラ５０との接触位置を変化させるには、ローラ軸傾斜変速機構７０により、入力ローラ軸Ｏinと出力ローラ軸Ｏoutを平行に保つ中立位置と、入力ローラ軸Ｏinに対し出力ローラ軸Ｏoutを一方向に傾けて減速する減速位置と、入力ローラ軸Ｏinに対し出力ローラ軸Ｏoutを他方向に傾けて増速する増速位置と、を切り替える。

すなわち、図１２(a)に示すように、ローラ軸傾斜変速機構７０の両ロッドシリンダ７１において電磁弁７１ｇ,７１ｇをそれぞれ閉鎖し、ピストン７１ｂが中立位置で維持されている場合には、入力ローラ軸Ｏinと出力ローラ軸Ｏoutは平行になる。このとき、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂと各円錐ローラ４０,５０との接触位置における各円錐ローラ４０,５０の断面は、どちらも円形になるため、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂは、各円錐ローラ４０,５０の同位置に接触しつづけるので移動せず、これが中立位置となる。なお、このとき、付勢部７３のボール７３ａは、軸受部７２の嵌合凹部７２ｃに嵌合し、振動等による支持枠７２ｂの揺動を抑制する。

そして、入力軸２０から出力軸３０へトルク伝達している場合に、図１２(b)に示すように、両ロッドシリンダ７１において下側の電磁弁７１ｇを開放すると、圧力室７１２ａ内の圧力が低下し、スプリング７１ｄの付勢力に抗してピストン７１ｂが下方に移動する。これにより、軸受部７２はボール７３ａを乗り越えて下方に移動し、出力軸３０を垂直方向に沿って下方に押し下げる。この結果、出力ローラ軸Ｏoutが入力ローラ軸Ｏinに対して傾き、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂと出力側円錐ローラ５０との接触位置がずれ、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂは出力側円錐ローラ５０の外周面を螺旋状に接触する。そして、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂは、入力トルクを伝達しつつ出力側円錐ローラ５０の大径端部５１に向かって移動する。すなわち、このとき入力側円錐ローラ４０の接触径である入力側断面半径Ｒinは次第に小さくなり、出力側円錐ローラ５０の接触径である出力側断面半径Ｒoutは次第に大きくなるため、これが減速位置となる。なお、出力軸３０から入力軸２０へトルク伝達している場合では、図１２(b)に示す状態で増速位置となる。

一方、入力軸２０から出力軸３０へトルク伝達している場合に、図１２(c)に示すように、両ロッドシリンダ７１において上側の電磁弁７１ｇを開放すると、圧力室７１１ａ内の圧力が低下し、スプリング７１ｄの付勢力に抗してピストン７１ｂが上方に移動する。これにより、軸受部７２はボール７３ａを乗り越えて上方に移動し、出力軸３０を垂直方向に沿って上方に押し上げる。この結果、出力ローラ軸Ｏoutが入力ローラ軸Ｏinに対して傾き、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂと出力側円錐ローラ５０との接触位置がずれ、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂは出力側円錐ローラ５０の外周面を螺旋状に接触する。そして、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂは、入力トルクを伝達しつつ出力側円錐ローラ５０の小径端部５２に向かって移動する。すなわち、このとき入力側円錐ローラ４０の接触径である入力側断面半径Ｒinは次第に大きくなり、出力側円錐ローラ５０の接触径である出力側断面半径Ｒoutは次第に小さくなるため、これが増速位置となる。なお、出力軸３０から入力軸２０へトルク伝達している場合では、図１２(c)に示す状態で減速位置となる。

そして、必要な変速比が得られたら、開放した電磁弁７１ｇを閉鎖することで、両ロッドシリンダ７１において圧力室７１１ａ,７１２ａ内の圧力が同等になり、ピストン７１ｂが中立位置に維持される。これにより、入力ローラ軸Ｏinと出力ローラ軸Ｏoutが平行になって、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂの位置が固定される。

このように、実施例１の車両用無段変速機１０では、変速手段であるローラ軸傾斜変速機構７０において、電磁弁７１ｇ,７１ｇの開閉制御を行って圧力室７１１ａ,７１２ａ内の圧力を制御する。これにより、ピストン７１ｂを中立位置から上下動させて、入力ローラ軸Ｏinに対する出力ローラ軸Ｏoutの傾斜を変動することで中立位置と減速位置と増速位置を切り替え、連続的（無段階）に変速することができる。

特に、実施例１の車両用無段変速機１０では、エア圧により駆動する両ロッドシリンダ７１から構成された変速アクチュエータを用いているため、中立位置と減速位置と増速位置の切り替えを簡易な構造で行うことができる。

また、両ローラ軸Ｏin,Ｏoutの相対的な傾斜角度が僅かであっても、パワーローラ部材６０と一方の円錐ローラ（ここでは出力側円錐ローラ５０）との接触位置が変化すれば、パワーローラ部材６０が円錐ローラ（ここでは出力側円錐ローラ５０）の外周面を螺旋状に接触する。このため、伝達トルクの大きさに拘らず、円滑な変速を実現することができる。

[トルク伝達作用]
実施例１の車両用無段変速機１０において、トルク伝達がなされる場合、入力軸２０と一体に入力側円錐ローラ４０が回転し、出力軸３０と一体に出力側円錐ローラ５０が回転し、回転する入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０に接触しながらパワーローラ部材６０の第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂがそれぞれ回転する。このとき、トランスミッションケース１１と入力側円錐ローラ４０の大径端部４１の間には、接触力発生手段であるローディングカム機構８０が設けられている。

そのため、入力軸２０から出力軸３０へとトルク伝達がなされる場合には、まず、入力軸２０からの入力トルクが第一カム８１に伝わる。これにより、カムローラ８３が傾斜面８１ｂと傾斜面８２ｂの間で転がり、第一カム８１と第二カム８２が軸方向に開く方向にスラスト力（ローディング力）が発生する（図７(b)参照）。このスラスト力により入力側円錐ローラ４０が出力側円錐ローラ５０に向かって移動し、これが両円錐ローラ４０,５０に対するパワーローラ部材６０の接触力となる。そして、このスラスト力は、入力トルクの大きさに比例し、且つ平行隙間Ｓの間隔を狭める方向の軸力であるため、入力軸２０からの入力トルクに比例した力で第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂを挟圧することができ、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂの滑りを防止し、入力トルクの大きさに追従して確実に伝達することができる。

一方、出力軸３０から入力軸２０にトルク伝達がなされる場合では、出力軸３０から出力側円錐ローラ５０、パワーローラ部材６０を順に介して入力側円錐ローラ４０に入力トルクが伝達される。このとき、ローディングカム機構８０では、まず第二カム８２にトルクが伝わる。これにより、カムローラ８３が傾斜面８１ｂと傾斜面８２ｂの間で転がり、第一カム８１と第二カム８２が軸方向に開く方向にスラスト力（ローディング力）が発生する。ここで、第一カム８１が入力軸２０に固定されているため、上記スラスト力が反力となって入力側円錐ローラ４０が出力側円錐ローラ５０に向かって移動し、これが両円錐ローラ４０,５０に対するパワーローラ部材６０の接触力となる。そして、このスラスト力は、入力トルクの大きさに比例し、且つ平行隙間Ｓの間隔を狭める方向の軸力であるため、出力軸３０からの入力トルクに比例した力で第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂを挟圧することができ、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂの滑りを防止し、入力トルクの大きさに追従して確実に伝達することができる。

このように、実施例１の車両用無段変速機１０では、入力軸２０あるいは出力軸３０から入力されるトルクに追従しながらトルク伝達を行うことができる。このため、入力トルクが高トルク域までの広いトルク幅で変動してもトルク伝達時のパワーローラの滑りを防止して、確実に伝達することができる。また、入力軸２０から出力軸３０へのトルク伝達、及び、出力軸３０から入力軸２０へのトルク伝達、すなわち双方向のトルク伝達を行うことができる。この結果、実施例１の車両用無段変速機１０は、車両に搭載する無段変速機として適用することができる。

特に、実施例１の車両用無段変速機１０では、入力されるトルクに追従しながらトルク伝達を行うために、接触力発生手段としてローディングカム機構８０を用いている。これにより、簡易な構造でありながら、双方向からの入力トルクに追従するパワーローラ部材６０の接触力を発生することができる。

さらに、実施例１の車両用無段変速機１０では、パワーローラ部材６０が、入力側円錐ローラ４０の入力ローラ軸Ｏinと出力側円錐ローラ５０の出力ローラ軸Ｏoutを通る面を挟んで対向する第一ローラ６１ａと第二ローラ６１ｂと、この第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂを、支持間隔を保ったままでそれぞれ回転可能に支持する枠体６２と、を有している。

このため、パワーローラ部材６０と、入力側円錐ローラ４０及び出力側円錐ローラ５０との接触点が４箇所になり、安定した状態でトルク伝達を行うことができ、入力トルクを確実に伝達できる。また、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂのそれぞれにかかる負荷を抑制することができて、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂを小型化することができる。この結果、車両用無段変速機１０全体の小型化、軽量化を図ることができる。

[ニュートラル作用]
実施例１の車両用無段変速機１０では、平行隙間Ｓの間隔を広げる方向の軸力により、入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０に対するパワーローラ部材６０の接触力を解除する接触力解除手段である付勢機構９０が、入力側円錐ローラ４０とトランスミッションケース１１の間に介装されている。この付勢機構９０は、平行隙間Ｓの間隔を広げる方向のバネ軸力を有するコイルスプリングから構成され、入力側円錐ローラ４０を大径端部４１側に常時付勢している。

そのため、入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０の間でトルク伝達がなされない場合には、両円錐ローラ４０,５０によるパワーローラ部材６０の第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂの接触力（挟圧力）が低下、すなわち解除される。これにより、伝達トルクが小さい時にはパワーローラ部材６０と両円錐ローラ４０,５０の間の接触面がスリップしてしまい、例えば出力側円錐ローラ５０が回転しても、パワーローラ部材６０が滑って入力側円錐ローラ４０へトルクが伝達されることはない。この結果、ローラ間でのトルク伝達不要時には、クラッチ機構を使用することなくニュートラル状態にすることができる。

特に、実施例１の車両用無段変速機１０では、付勢機構９０としてコイルバネを用いているため、簡易な構造でパワーローラ部材６０の接触力を解除することができる。

[駆動アシスト走行作用]
実施例１のフルトレーラトラック１では、走行中、図１０に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４へと進み、走行している路面の傾斜状態を検出する。このとき、ステップＳ３において、車高（車高差）に応じて路面傾斜の判断閾値を異ならせているため、トレーラ３の積載量に応じて変化する慣性力に対応した制御を行うことができる。

そして、トラクター２に減速要求がなく登坂路を走行している場合、すなわち高負荷走行時では、ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ８→ステップＳ９へと進み、アシスト駆動走行モードを設定する。すなわち、図１３に示すように、モータ側弁１０５を開放し、一方、コンプレッサクラッチ１０８を開放すると共に、コンプレッサ側弁１０６を閉鎖する。

これにより、エアタンク１０３から供給された高圧エアエネルギーを利用して駆動したエアモータ１０１のトルクは、入力軸２０から車両用無段変速機１０を介して出力軸３０に伝達される。

そして、ステップＳ11→ステップＳ12へと進み、車両用無段変速機１０によって車速に拘らず入力軸２０の回転数をモータ作動回転域に維持する変速制御を行う。なお、「モータ作動回転域」とは、エアモータ１０１において駆動アシストに必要なトルクの出力を可能とする回転数の領域である。

これにより、変速を伴ってエアモータ１０１により駆動アシストすることができるので、エアモータ１０１の駆動可能範囲を拡大することができ、高負荷走行時のトラクター２のエンジンに負荷がかかる場合であっても、エンジンの負担を軽減することができ、トラクター２のエンジンを大型化する必要がなくなる。

またこのとき、実施例１の車両用無段変速機１０では、車速の変化に応じて無段階に変速するので、アシスト駆動力の変動を抑制し、スムーズで無駄のない駆動アシストを行うことができる。

[制動回収走行作用]
実施例１のフルトレーラトラック１において、減速要求時または降坂路走行時、すなわち、走行中のトラクター２のエンジン負荷が低い低負荷走行時の場合には、図１０に示すフローチャートにおいて、ステップＳ５→ステップＳ10又はステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ８→ステップＳ10へと進み、制動回収走行モードを設定する。すなわち、図１４に示すように、モータ側弁１０５を閉鎖し、一方、コンプレッサクラッチ１０８を締結すると共に、コンプレッサ側弁１０６を開放する。

これにより、後輪４ｂ,４ｂの駆動エネルギーは、出力軸３０から車両用無段変速機１０を介して入力軸２０へと伝達され、高圧エアエネルギーとしてエアタンク１０３に回収される。

そして、ステップＳ11→ステップＳ12へと進み、車両用無段変速機１０によって車速に拘らず入力軸２０の回転数をコンプレッサ作動回転域に維持する変速制御を行う。なお、「コンプレッサ作動回転域」とは、エアコンプレッサ１０２において高圧エアの生成を可能とする回転数の領域である。

これにより、変速を伴ってエアコンプレッサ１０２で高圧エアエネルギーの回収を効率よく行うことができ、高負荷走行時のアシスト駆動に必要な高圧エアエネルギーを賄うことができる。また、エアコンプレッサ１０２の駆動時にはトレーラ３に制動力が作用するので、トラクター２の制動動作に追従するようにトレーラ３を制動することができる。このため、トラクター２の後部がトレーラ３に押されて折れ角が鋭角になるいわゆるジャックナイフ現象等の発生を防止することができる。

なお、実施例１の駆動アシスト機構１００では、車両用無段変速機１０とエアコンプレッサ１０２との間にコンプレッサクラッチ１０８を介装しているが、車両用無段変速機１０においてニュートラル状態にできるため、このコンプレッサクラッチ１０８がなくてもよい。しかしながら、エアモータ１０１により駆動アシストする際に、エアコンプレッサ１０２が入力軸２０に連結していると、その分エアモータ１０１の負荷になってしまうため、エアモータ１０１が駆動する時（駆動アシスト走行モード時）には、エアコンプレッサ１０２を切り離しておく方がよい。

また、エアコンプレッサ１０２により高圧エアを生成する際に、エアモータ１０１が入力軸２０に連結していると、その分エアコンプレッサ１０２に負荷になってしまうため、エアコンプレッサ１０２を駆動する時（制動回収走行モード時）には、エアモータ１０１を切り離してもよく、この場合にはエアモータ１０１と車両用無段変速機１０との間にドグクラッチを配置する。

[その他特徴的作用]
実施例１の車両用無段変速機１０では、入力軸２０と出力軸３０を互いに平行に配置し、入力側円錐ローラ４０は入力軸２０と同軸に配置し、出力側円錐ローラ５０は出力軸３０と同軸に配置している。そして、一対の入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０の対向する隙間を平行隙間Ｓとしている。

これにより、一対の円錐ローラ（入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０）で双方向からの入力トルクの伝達を行うことができ、車両用無段変速機１０の構造を簡易化することができる。そして、これにより、車両用無段変速機１０全体の小型化、軽量化を図ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用無段変速機にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) トランスミッションケース１１に対し回転可能に支持した入力軸２０及び出力軸３０と、前記入力軸２０と一体回転する入力側円錐ローラ４０と、前記出力軸３０と一体回転すると共に、前記入力側円錐ローラ４０との間に間隔が一定の平行隙間Ｓを有する出力側円錐ローラ５０と、前記平行隙間Ｓに配置し、前記両円錐ローラ４０,５０により挟圧することでトルク伝達を行うトルク伝達部材（パワーローラ部材）６０と、を備えた車両用無段変速機１０において、前記トルク伝達部材６０を前記平行隙間Ｓの中心線Ｓoに沿って往復動させ、前記両円錐ローラ４０,５０における接触径を変えることで無段階に変速する変速手段（ローラ軸傾斜変速機構）７０と、前記入力軸２０又は前記出力軸３０からの入力トルクの大きさに比例し、且つ、前記平行隙間Ｓの間隔を狭める方向の軸力により、前記入力側円錐ローラ４０と前記出力側円錐ローラ５０に対する前記パワーローラ部材６０の接触力を発生する接触力発生手段（ローディングカム機構）８０と、前記平行隙間Ｓの間隔を広げる方向の軸力により、前記入力側円錐ローラ４０と前記出力側円錐ローラ５０に対する前記パワーローラ部材６０の接触力を解除する接触力解除手段（付勢機構）９０と、を備えた構成とした。
このため、入力軸あるいは出力軸から入力されるトルクの大きさに追従して双方向のトルク伝達を行うことができると共に、トルク伝達不要時、クラッチ機構を用いないでニュートラル状態にすることができる。

(2) 前記トルク伝達部材は、前記両円錐ローラ４０,５０のそれぞれに外周面が接触するパワーローラ部材６０であって、前記パワーローラ部材６０は、入力ローラ軸Ｏinと出力ローラ軸Ｏoutを通る面を挟んで対向する第一ローラ６１ａと第二ローラ６１ｂと、前記第一ローラ６１ａと前記第二ローラ６１ｂを、支持間隔を保ったままでそれぞれ回転可能に支持する枠体６２と、を有する構成とした。
このため、パワーローラ部材６０と、両円錐ローラ４０,５０との接触点が４箇所になり、安定した状態でトルク伝達を行うことができると共に、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂのそれぞれにかかる負荷を抑制することができる。

(3) 前記入力軸２０及び前記出力軸３０は、互いに平行に配置し、前記入力軸２０は、前記入力側円錐ローラ４０と同軸に配置し、前記出力軸３０は、前記出力側円錐ローラ５０と同軸に配置し、前記一対の入力側円錐ローラ４０と出力側円錐ローラ５０の対向する隙間を、前記平行隙間Ｓとした構成とした。
このため、一対の円錐ローラ４０,５０によりトルク伝達を行うことができ、構造の簡易化を図り、車両用無段変速機１０全体の小型化、軽量化を実現することができる。

(4) 前記接触力発生手段は、前記入力軸２０と、該入力軸２０に対し軸方向に相対移動可能な前記入力側円錐ローラ４０の間に介装したローディングカム機構８０であり、前記ローディングカム機構８０は、前記入力軸２０に固定すると共に、軸方向片側面（入力側円錐ローラ４０に面した内側面）８１ａに円周方向に複数の傾斜面８１ｂを形成した円板状の第一カム８１と、前記入力側円錐ローラ４０に固定する共に、前記第一カム８１に対向する軸方向片側面８２ａに円周方向に複数の傾斜面８２ｂを形成した円板状の第二カム８２と、前記第一,第二カム８１,８２の径方向に沿って中心軸を配置し、前記第一,第二カム８１,８２の間に挟持したカムローラ８３と、を有する構成とした。
このため、簡易な構造でありながら、双方向からの入力トルクに追従するパワーローラ部材６０の接触力を発生することができる。

(5) 前記接触力解除手段は、前記トランスミッションケース１１と、前記入力軸２０に対し軸方向に相対移動可能な前記入力側円錐ローラ４０の間に介装した付勢機構９０であり、前記付勢機構９０は、前記平行隙間Ｓの間隔を広げる方向のバネ軸力を付与するコイルバネ（バネ）を有する構成とした。
このため、簡易な構造でパワーローラ部材６０の接触力を解除することができる。

(6) 前記変速手段は、揺動可能な前記出力側円錐ローラ５０の一端部（大径端部）５２と、前記トランスミッションケース１１の間に介装したローラ軸傾斜変速機構７０であり、前記ローラ軸傾斜変速機構７０は、入力ローラ軸Ｏinと出力ローラ軸Ｏoutを平行に保つ中立位置（図１２(a)）と、前記入力ローラ軸Ｏinに対し前記出力ローラ軸Ｏoutを一方向に傾ける減速位置（図１２(b)）と、前記入力ローラ軸Ｏinに対し前記出力ローラ軸Ｏoutを他方向に傾ける増速位置（図１２(c)）と、を切り替える動作変換構造（軸受部）７２及び変速アクチュエータ（両ロッドシリンダ）７１を有する構成とした。
このため、簡易な構造で円滑な変速制御を行うことができる。

(7) 前記動作変換構造は、前記入力ローラ軸Ｏinに対して垂直方向に沿って前記出力ローラ軸Ｏoutを傾ける連結構造（軸受部）７２である構成とした。
このため、簡易な構造で円滑な変速制御を行うことができる。

以上、本発明の車両用無段変速機を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、図１５(a),(b)に示すように、ローラ軸傾斜変速機構における動作変換構造として、入力ローラ軸Ｏinの軸周りに沿って出力ローラ軸Ｏoutを傾ける偏心カム構造を適用してもよい。
すなわち、この偏心カム構造２００は、偏心カムプレート２０１と、ベアリング２０２と、プレート押え２０３と、を有し、変換アクチュエータである片ロッドシリンダ２０４によって中立位置、減速位置、増速位置を切り替える。

偏心カムプレート２０１は、中心Ｏcamを有する円板であり、周縁から突出したフランジ部２０１ａを有している。このフランジ部２０１ａは、トランスミッションケース１１の内側に位置し、カムプレート用開口部１１ｅの外周縁部に当接している。

ベアリング２０２は、偏心カムプレート２０１に設けられて出力軸３０を回動可能に保持するものである。このベアリング２０２は、偏心カムプレート２０１の中心Ｏcamからずれた（偏心した）位置に設けられ、中心Ｏcamと出力ローラ軸Ｏoutが偏心するようになっている。

プレート押え２０３は、偏心カムプレート２０１の周縁部に固定され、フランジ部２０１ａとの間でトランスミッションケース１１、すなわちカムプレート用開口部１１ｅの外周縁部を保持するリング状の部材である。このプレート押え２０３は、複数のネジＮによって偏心カムプレート２０１に固定されている。ここで、フランジ部２０１ａ及びプレート押え２０３とトランスミッションケース１１の間には僅かな隙間が設けられ、偏心カムプレート２０１は、トランスミッションケース１１に対して回転可能になっている。さらに、このプレート押え２０３には、片ロッドシリンダ２０４に連結した連結プレート２０５が設けられている。

連結プレート２０５は、一端がプレート押え２０３に固定され、偏心カムプレート２０１と一体に回転するものであり、他端には長孔２０５ａが形成されている。

片ロッドシリンダ２０４は、シリンダケース２０４ａと、このシリンダケース２０４ａに内蔵されたピストン２０４ｂ及び一対のスプリング２０４ｃ,２０４ｃと、を有している。
前記シリンダケース２０４ａは、軸線が出力ローラ軸Ｏoutに対して法線（垂直）方向に延びるように配置され、トランスミッションケース１１の外面に固定されている。そして、このシリンダケース２０４ａの、ピストン２０４ｂによって区画された両圧力室２０４ｄ,２０４ｅは、それぞれ吸気管２０４ｆ,２０４ｆを介して図示しないエアタンクに接続されると共に、電磁弁２０４ｇ,２０４ｇを介して大気に連通している。ここで、吸気管２０４ｆ,２０４ｆはエアタンクに常時連通しており、内側にエアの流量を規制するオリフィスを設けている。一方、電磁弁２０４ｇ,２０４ｇは、コントローラ（図示せず）からの制御信号によって開閉する。ピストン２０４ｂは、シリンダケース２０４ａの両圧力室２０４ｄ,２０４ｅ間を気密に保ちつつ軸方向に移動するものであり、上方に延在してシリンダケース２０４ａから突出するロッド２０４ｈを有している。ロッド２０４ｈの先端部は、連結プレート２０５の長孔２０５ａを貫通し、ネジＮによって固定されている。一対のスプリング２０４ｃ,２０４ｃは、ピストン２０４ｂを両側から中立位置に付勢するものであり、両圧力室２０４ｄ,２０４ｅ内に一つずつ配置している。

そして、この偏心カム構造２００によって変速比を変化させるには、片ロッドシリンダ２０４のピストン２０４ｂを上下動させることで、偏心カムプレート２０１を回転させ、これにより出力ローラ軸Ｏoutを入力ローラ軸Ｏinの軸周りに沿って傾ける。

すなわち、図１６(a)に示すように、片ロッドシリンダ２０４において電磁弁２０４ｇ,２０４ｇをそれぞれ閉鎖し、ピストン２０４ｂが中立位置で維持されている場合には、入力ローラ軸Ｏinと出力ローラ軸Ｏoutは平行になる。このとき、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂと各円錐ローラ４０,５０との接触位置における各円錐ローラ４０,５０の断面は、どちらも円形になるため、第一,第二ローラ６１ａ,６１ｂは、各円錐ローラ４０,５０の同位置に接触しつづけるので移動しない。

そして、入力軸２０から出力軸３０へトルク伝達している場合に、図１６(b)に示すように、片ロッドシリンダ２０４において下側の電磁弁２０４ｇを開放すると、圧力室２０４ｅ内の圧力が低下し、スプリング２０４ｃの付勢力に抗してピストン２０４ｂが下方に移動する。これにより、連結プレート２０５はロッド２０４ｈによって下方に引っ張られ、偏心カムプレート２０１は時計方向に回転する。このとき、中心Ｏcamに対して偏心した出力ローラ軸Ｏoutは中心Ｏcamの軸周りに沿って移動する。この結果、出力ローラ軸Ｏoutが入力ローラ軸Ｏinの軸周りに沿って傾くこととなる。

一方、入力軸２０から出力軸３０へトルク伝達している場合に、図１６(c)に示すように、片ロッドシリンダ２０４において上側の電磁弁２０４ｇを開放すると、圧力室２０４ｄ内の圧力が低下し、スプリング２０４ｃの付勢力に抗してピストン２０４ｂが上方に移動する。これにより、連結プレート２０５はロッド２０４ｈによって上方に引っ張られ、偏心カムプレート２０１は半時計方向に回転する。このとき、中心Ｏcamに対して偏心した出力ローラ軸Ｏoutは中心Ｏcamの軸周りに沿って移動する。この結果、出力ローラ軸Ｏoutが入力ローラ軸Ｏinの軸周りに沿って傾くこととなる。

このように、偏心カム構造２００を用いて入力ローラ軸Ｏinの軸周りに沿って出力ローラ軸Ｏoutを傾けることで、入力ローラ軸Ｏinと出力ローラ軸Ｏoutの間の距離（間隔）が変動することがない。このため、変速時におけるパワーローラ部材６０の挟持力の変化を抑制することができ、安定してトルク伝達を行うことができる。

なお、上述の例では片ロッドシリンダ２０４をトランスミッションケース１１の外面に固定しているが、偏心カムプレート２０１の回転に伴ってシリンダケース２０４ａの軸線が揺動可能となるように取り付けても良い。さらに、変速アクチュエータとして、上述の例では空圧式の片ロッドシリンダ２０４を用いているが、例えば、油圧式の片ロッドシリンダやモータによって回転するウォームギア等を用いても良い。

そして、実施例１の車両用無段変速機１０では、トルク伝達部材としてパワーローラ部材６０を適用したが、図１７(a),(b)に示すように、トルク伝達部材として両円錐ローラ４０,５０の一方、ここでは入力側円錐ローラ４０に内周面３０１が接触し、他方、ここでは出力側円錐ローラ５０に外周面３０２が接触するリング部材３００であってもよい。

このリング部材３００は、入力側円錐ローラ４０を貫通し、この入力側円錐ローラ４０の最大外径よりも大きい内径Ｒ２００と、平行隙間Ｓの間隔Ｓ１と等しい厚みＷと、を有している。
このリング部材３００は、入力側円錐ローラ４０の外径に対して内径Ｒ２００の方が大きいため、トルク伝達の際に両円錐ローラ４０,５０の回転数よりも回転数を少なく抑えることができる。この結果、磨耗を抑制して長期間の使用に耐えることができる。

そして、実施例１の車両用無段変速機１０では、接触力発生手段としてローディングカム機構８０とし、接触力解除手段として付勢機構９０を用いたが、これに限らない。例えば伝達トルクの大きさに比例して変動する油圧力や空圧力によって平行隙間Ｓの間隔を狭める方向の軸力や、この隙間を広げる方向の軸力を発生し、パワーローラ部材６０の接触力を発生したり解除したりしてもよい。

また、実施例１の車両用無段変速機１０では、パワーローラ部材６０が一対のローラ（第一ローラ,第二ローラ）６１ａ,６１ｂを有しているが、一つのパワーローラを用いても良い。

さらに、実施例１の車両用無段変速機１０では、付勢機構９０をコイルスプリングによって構成したが、平行隙間Ｓの間隔を広げる方向のバネ軸力を付与するバネであれば良いので、例えば皿バネを用いてもよい。また、上記平行隙間Ｓの間隔を広げる方向の軸力を付与する際に、入力トルクをゼロ、あるいは小さくしてもよい。

そして、実施例１では、本発明の車両用無段変速機１０を、フルトレーラトラック１のトレーラ３に搭載された駆動アシスト機構１００に適用した例を示したが、エンジン駆動の普通乗用車やハブリッド車両に搭載した駆動アシスト機構に適用してもよい。

また、駆動アシスト機構も、エアモータ１０１やエアコンプレッサ１０２を使用せず、例えば電気エネルギー（電力）によって駆動する電動モータ、駆動エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換するジェネレータ、電気エネルギー（電力）を蓄えるバッテリーを用いるものであってもよい。この場合では、車両の主駆動機構に本発明の車両用無段変速機１０を適用することができる。

１０車両用無段変速機
１１トランスミッションケース
２０入力軸
３０出力軸
４０入力側円錐ローラ
５０出力側円錐ローラ
６０パワーローラ部材（トルク伝達部材）
６１ａ第一ローラ
６１ｂ第二ローラ
７０ローラ軸傾斜変速機構（変速手段）
７１両ロッドシリンダ（変速アクチュエータ）
７２軸受部（動作変換構造）
７１ａシリンダケース
７１ｂピストン
８０ローディングカム機構（接触力発生手段）
８１第一カム
８２第二カム
８３カムローラ
９０付勢機構（接触力解除手段）
Ｏin 入力ローラ軸
Ｏout 出力ローラ軸

Claims

トランスミッションケースに対し回転可能に支持した入力軸及び出力軸と、
前記入力軸と一体回転する入力側円錐ローラと、
前記出力軸と一体回転すると共に、前記入力側円錐ローラとの間に間隔が一定の平行隙間を有する出力側円錐ローラと、
前記平行隙間に配置し、前記両円錐ローラにより挟圧することでトルク伝達を行うトルク伝達部材と、を備えた車両用無段変速機において、
前記トルク伝達部材を前記平行隙間の中心線に沿って往復動させ、前記両円錐ローラにおける接触径を変えることで無段階に変速する変速手段と、
前記入力軸又は前記出力軸からの入力トルクの大きさに比例し、且つ、前記平行隙間の間隔を狭める方向の軸力により、前記入力側円錐ローラと前記出力側円錐ローラに対する前記トルク伝達部材の接触力を発生する接触力発生手段と、
前記平行隙間の間隔を広げる方向の軸力により、前記入力側円錐ローラと前記出力側円錐ローラに対する前記トルク伝達部材の接触力を解除する接触力解除手段と、
を備えたことを特徴とする車両用無段変速機。
請求項１に記載された車両用無段変速機において、
前記トルク伝達部材は、前記両円錐ローラのそれぞれに外周面が接触するパワーローラ部材であって、
前記パワーローラ部材は、入力ローラ軸と出力ローラ軸を通る面を挟んで対向する第一ローラと第二ローラと、
前記第一ローラと前記第二ローラを、支持間隔を保ったままでそれぞれ回転可能に支持する枠体と、
を有することを特徴とする車両用無段変速機。
請求項１に記載された車両用無段変速機において、
前記トルク伝達部材は、前記両円錐ローラの一方に内周面が接触し、他方に外周面が接触するリング部材であって、
前記リング部材は、前記入力側円錐ローラ又は前記出力側円錐ローラのいずれか一方が貫通し、貫通した円錐ローラの最大外径よりも大きい内径と、
前記平行隙間の間隔と等しい厚みと、
を有することを特徴とする車両用無段変速機。
請求項１から請求項３に記載された車両用無段変速機において、
前記入力軸及び前記出力軸は、互いに平行に配置し、
前記入力軸は、前記入力側円錐ローラと同軸に配置し、
前記出力軸は、前記出力側円錐ローラと同軸に配置し、
前記一対の入力側円錐ローラと出力側円錐ローラの対向する隙間を、前記平行隙間としたことを特徴とする車両用無段変速機。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された車両用無段変速機において、
前記接触力発生手段は、前記入力軸と、該入力軸に対し軸方向に相対移動可能な前記入力側円錐ローラの間に介装したローディングカム機構であり、
前記ローディングカム機構は、前記入力軸に固定すると共に、軸方向片側面に円周方向に複数の傾斜面を形成した円板状の第一カムと、前記入力側円錐ローラに固定する共に、前記第一カムに対向する軸方向片側面に円周方向に複数の傾斜面を形成した円板状の第二カムと、前記第一,第二カムの径方向に沿って中心軸を配置し、前記第一,第二カムの間に挟持したカムローラと、有することを特徴とする車両用無段変速機。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載された車両用無段変速機において、
前記接触力解除手段は、前記トランスミッションケースと、前記入力軸に対し軸方向に相対移動可能な前記入力側円錐ローラの間に介装した付勢機構であり、
前記付勢機構は、前記平行隙間の間隔を広げる方向のバネ軸力を付与するバネを有することを特徴とする車両用無段変速機構。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載された車両用無段変速機において、
前記変速手段は、揺動可能な前記出力側円錐ローラの一端部と、前記トランスミッションケースの間に介装したローラ軸傾斜変速機構であり、
前記ローラ軸傾斜変速機構は、入力ローラ軸と出力ローラ軸を平行に保つ中立位置と、前記入力ローラ軸に対し前記出力ローラ軸を一方向に傾ける減速位置と、前記入力ローラ軸に対し前記出力ローラ軸を他方向に傾ける増速位置と、を切り替える動作変換構造及び変速アクチュエータを有することを特徴とする車両用無段変速機。
請求項７に記載された車両用無段変速機において、
前記動作変換構造は、前記入力ローラ軸に対して平行方向に沿って前記出力ローラ軸を傾ける連結構造であることを特徴とする
請求項７に記載された車両用無段変速機において、
前記動作変換構造は、前記入力ローラ軸の軸周りに沿って前記出力ローラ軸を傾ける偏心カム構造であることを特徴とする車両用無段変速機。