JP2019168047A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー消費を抑える。【解決手段】無段変速機の中間部１４は、入力側円錐ローラおよび出力側円錐ローラに接触する第１中間ローラ３０と、入力側円錐ローラおよび出力側円錐ローラを挟んで第１中間ローラ３０とは反対側に配置され、入力側円錐ローラおよび出力側円錐ローラに接触する第２中間ローラ３２と、中間部１４が入力側円錐ローラと出力側円錐ローラとの間に配置されていないときに第１中間ローラ３０と第２中間ローラ３２との距離を規定値よりも短くさせ、中間部１４が入力側円錐ローラと出力側円錐ローラとの間に配置されたときに第１中間ローラ３０と第２中間ローラ３２との距離を規定値（距離Ｄ２０）にさせるとともに、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を入力側円錐ローラおよび出力側円錐ローラに押し付ける付勢力を発生する付勢部（第１付勢部４２および第２付勢部４４）とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、無段変速機に関する。

特許文献１には、円錐駆動車、逆円錐従動車および一対の中間遊動車を含んで構成される無段変速機が開示されている。円錐駆動車および逆円錐従動車は、互いに間隔を置き、円錐向きを逆にし、かつ、中心軸を平行にして配列される。一対の中間遊動車は、円錐駆動車と逆円錐従動車とを挟み込むようにして配置される。各中間遊動車は、油圧によって円錐駆動車および逆円錐従動車に押し付けられる。特許文献１の無段変速機では、円錐駆動車が駆動されると中間遊動車を介して逆円錐従動車にトルクが伝達される。また、特許文献１の無段変速機は、中間遊動車が円錐駆動車および逆円錐従動車に沿って移動されることで無段変速する。

特開２００１−３４９４０４号公報

しかし、特許文献１の無段変速機では、中間遊動車を円錐駆動車および逆円錐従動車に押し付ける油圧を発生させる油圧ポンプを駆動させる必要がある。このため、特許文献１の無段変速機では、油圧ポンプを駆動させるために電力を供給しなければならず、エネルギーが多く消費される。

そこで、本発明は、エネルギー消費を抑えることが可能な無段変速機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の無段変速機は、入力軸に接続され、周方向に回転可能な円錐台状に形成される入力側円錐ローラと、出力軸に接続され、周方向に回転可能な円錐台状に形成され、中心軸が入力側円錐ローラの中心軸に平行となり、外周面のテーパの向きが入力側円錐ローラの外周面のテーパの向きに対して逆になる姿勢で配置される出力側円錐ローラと、入力側円錐ローラと出力側円錐ローラとの間に設けられ、入力側円錐ローラに入力されるトルクを出力側円錐ローラに伝達する中間部と、中間部を入力側円錐ローラおよび出力側円錐ローラのテーパ方向に移動させる中間部移動機構と、を備え、中間部は、入力側円錐ローラおよび出力側円錐ローラに接触する第１中間ローラと、入力側円錐ローラおよび出力側円錐ローラを挟んで第１中間ローラとは反対側に配置され、入力側円錐ローラおよび出力側円錐ローラに接触する第２中間ローラと、中間部が入力側円錐ローラと出力側円錐ローラとの間に配置されていないときに第１中間ローラと第２中間ローラとの距離を規定値よりも短くさせ、中間部が入力側円錐ローラと出力側円錐ローラとの間に配置されたときに第１中間ローラと第２中間ローラとの距離を規定値にさせるとともに、第１中間ローラおよび第２中間ローラを入力側円錐ローラおよび出力側円錐ローラに押し付ける付勢力を発生する付勢部と、を備える。

また、中間部は、第１中間ローラと第２中間ローラとを連結する連結部を備え、付勢部は、第１中間ローラの中心軸に対して第２中間ローラとは反対側において連結部に支持され、中間部が入力側円錐ローラと出力側円錐ローラとの間に配置されたときに第１中間ローラの中心軸を第２中間ローラ側へ付勢する第１付勢部と、第２中間ローラの中心軸に対して第１中間ローラとは反対側において連結部に支持され、中間部が入力側円錐ローラと出力側円錐ローラとの間に配置されたときに第２中間ローラの中心軸を第１中間ローラ側へ付勢する第２付勢部と、のいずれか一方または双方を含んでもよい。

また、第１中間ローラと第２中間ローラとを連結する連結部の少なくとも一部を弾性体により構成することで連結部を付勢部として機能させてもよい。

また、入力側円錐ローラの小径側端と出力側円錐ローラの大径側端との間隔に比べ、入力側円錐ローラの大径側端と出力側円錐ローラの小径側端との間隔が広くてもよい。

本発明によれば、エネルギー消費を抑えることが可能となる。

第１実施形態による無段変速機の構成を示す概略図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 中間部の構成を示す側面図である。 入力側円錐ローラと出力側円錐ローラとの間に配置されたときの中間部の側面図である。 図３のＶ−Ｖ線断面図である。 第２実施形態による中間部の構成を示す側面図である。 入力側円錐ローラと出力側円錐ローラとの間に配置されたときの中間部の側面図である。 第３実施形態による中間部の構成を示す側面図である。 第４実施形態による無段変速機の構成を示す概略図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による無段変速機１の構成を示す概略図である。図１では、無段変速機１の側面が示されている。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。無段変速機１は、入力側円錐ローラ１０、出力側円錐ローラ１２、中間部１４、中間部移動機構１６を含んで構成される。無段変速機１は、例えば、自動車に適用され、エンジンの回転速度を無段変速して、エンジンのトルクを車輪に伝達する。

入力側円錐ローラ１０は、円錐台状に形成されている。入力側円錐ローラ１０の小径側端１０ａには、駆動源に接続される入力軸２０が接続されている。入力側円錐ローラ１０は、入力軸２０の回転に応じて周方向に回転可能となっている。

出力側円錐ローラ１２は、円錐台状に形成されている。出力側円錐ローラ１２の小径側端１２ａには、出力軸２２が接続されている。出力軸２２は、例えば、車輪などに接続される。出力側円錐ローラ１２は、周方向に回転可能となっている。出力軸２２は、出力側円錐ローラ１２の回転に応じて回転する。

入力側円錐ローラ１０の中心軸１０ｃは、出力側円錐ローラ１２の中心軸１２ｃに平行となっている。また、出力側円錐ローラ１２は、出力側円錐ローラ１２の外周面のテーパの向きが、入力側円錐ローラ１０の外周面のテーパの向きに対して逆になる姿勢で配置される。また、出力側円錐ローラ１２は、出力側円錐ローラ１２の外周面と入力側円錐ローラ１０の外周面との間に所定間隔をあけて配置される。

入力側円錐ローラ１０の小径側の外周面は、出力側円錐ローラ１２の大径側の外周面に対向する。入力側円錐ローラ１０の大径側の外周面は、出力側円錐ローラ１２の小径側の外周面に対向する。入力側円錐ローラ１０のテーパ角と出力側円錐ローラ１２のテーパ角とは、概ね同じになっている。入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２の互いに対向する面は、概ね平行となっている。

入力側円錐ローラ１０には、駆動源から入力軸２０を介してトルクが入力される。中間部１４は、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に設けられる。中間部１４は、入力側円錐ローラ１０に入力されるトルクを出力側円錐ローラ１２に伝達する。出力側円錐ローラ１２に伝達されたトルクは、出力軸２２から出力される。

図２に示すように、中間部１４は、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を含んで構成される。第１中間ローラ３０は、入力側円錐ローラ１０の中心軸１０ｃおよび出力側円錐ローラ１２の中心軸１２ｃを含む面に対して一方側（図２の左側）に配置される。第１中間ローラ３０は、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２にそれぞれ接触する。

第２中間ローラ３２は、入力側円錐ローラ１０の中心軸１０ｃおよび出力側円錐ローラ１２の中心軸１２ｃを含む面に対して他方側（図２の右側）に配置される。換言すると、第２中間ローラ３２は、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２を挟んで第１中間ローラ３０とは反対側に配置される。第２中間ローラ３２は、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２にそれぞれ接触する。

例えば、入力側円錐ローラ１０が図２の時計回りに回転すると、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２が反時計回りに回転する。第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２が反時計回りに回転すると、出力側円錐ローラ１２が時計回りに回転する。このようにして、トルクが伝達される。

なお、入力側円錐ローラ１０、出力側円錐ローラ１２、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２の各外周面には、無段変速機１内において循環されるオイルが散布される。このオイルは、各ローラ間の焼き付きを防止するとともに、各ローラ間のトルクの伝達を滑らかにする。

図１に戻って、中間部移動機構１６は、ねじ軸３４およびモータ３６を含んで構成される。ねじ軸３４は、外周面にらせん状の溝が形成された棒状部材である。ねじ軸３４は、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置される。また、ねじ軸３４は、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２のテーパに沿って配置される。また、ねじ軸３４は、第１中間ローラ３０の中心軸および第２中間ローラ３２の中心軸にそれぞれ配置される。ねじ軸３４の一端には、ねじ軸３４を周方向に回転させるモータ３６が接続される。

中間部移動機構１６は、中間部１４を入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２のテーパ方向（つまり、ねじ軸３４の軸方向）に移動させる。例えば、モータ３６がねじ軸３４を一方（例えば、時計回り）に回転させると、中間部１４は、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に沿って、入力側円錐ローラ１０の小径側端１０ａ（出力側円錐ローラ１２の大径側端１２ｂ）に向かって移動する。また、モータ３６がねじ軸３４を他方（例えば、反時計回り）に回転させると、中間部１４は、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に沿って、入力側円錐ローラ１０の大径側端１０ｂ（出力側円錐ローラ１２の小径側端１２ａ）に向かって移動する。

中間部１４がねじ軸３４の軸方向に移動すると、中間部１４が接触する位置での入力側円錐ローラ１０の直径と、中間部１４が接触する位置での出力側円錐ローラ１２の直径との比が変化する。これにより、無段変速機１では、入力側円錐ローラ１０の回転数と出力側円錐ローラ１２の回転数との比が変化して無段変速される。

図３は、中間部１４の構成を示す側面図である。図３は、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されていないときの中間部１４を示す。中間部１４は、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２に加え、連結部４０、第１付勢部４２および第２付勢部４４を含んで構成される。

連結部４０は、平板状に形成されており、中央部４０ａと第１端部４０ｂと第２端部４０ｃとに区分される。中央部４０ａは長方形状に形成されている。第１端部４０ｂは、中央部４０ａの一方の短辺側（図３の左側）に連続しており、第２端部４０ｃは、中央部４０ａの他方の短辺側（図３の右側）に連続している。第１端部４０ｂおよび第２端部４０ｃは、丸みを帯びた長方形状に形成されている。中央部４０ａの長辺間の幅は、第１端部４０ｂの幅および第２端部４０ｃの幅よりも小さくなっている。つまり、連結部４０は、中央部４０ａが第１端部４０ｂおよび第２端部４０ｃよりも絞られたダンベルのような形に形成されている。

第１端部４０ｂは、第１中間ローラ３０に連結されており、第２端部４０ｃは、第２中間ローラ３２に連結されている。また、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２は、２個の連結部４０によって挟まれている。例えば、第１中間ローラ３０における中心軸方向の一端側（例えば、図２の正面側）には、一方の連結部４０の第１端部４０ｂが連結されており、第２中間ローラ３２における中心軸方向の一端側（例えば、図２の正面側）には、一方の連結部４０の第２端部４０ｃが連結されている。また、第１中間ローラ３０における中心軸方向の他端側（例えば、図２の背面側）には、他方の連結部４０の第１端部４０ｂが連結されており、第２中間ローラ３２における中心軸方向の他端側（例えば、図２の背面側）には、他方の連結部４０の第２端部４０ｃが連結されている。そして、連結部４０は、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を各々の中心軸の周りに回転可能に支持する。

また、第１端部４０ｂは、第１中間ローラ３０の直径よりも小さくなっている。このため、連結部４０は、第１端部４０ｂを入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に接触させることなく、第１中間ローラ３０を入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に接触させることができる。また、第２端部４０ｃは、第２中間ローラ３２の直径よりも小さくなっている。このため、連結部４０は、第２端部４０ｃを入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に接触させることなく、第２中間ローラ３２を入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に接触させることができる。また、連結部４０は、中央部４０ａが絞られているため、中央部４０ａを入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に接触させることなく、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に接触させることができる。

第１端部４０ｂの中央付近には、円筒状のシャフト５０が設けられている。シャフト５０には、ねじ軸３４が貫通している。第１端部４０ｂのシャフト５０は、第１中間ローラ３０を支持する。第１中間ローラ３０の中心軸は、第１端部４０ｂを貫通するねじ軸３４の中心軸に重なっている。

第２端部４０ｃの中央付近には、円筒状のシャフト５０が設けられている。シャフト５０には、ねじ軸３４が貫通している。第２端部４０ｃのシャフト５０は、第２中間ローラ３２を支持する。第２中間ローラ３２の中心軸は、第２端部４０ｃを貫通するねじ軸３４の中心軸に重なっている。

また、第１端部４０ｂにおける第１中間ローラ３０の中心軸に対して第２端部４０ｃとは反対側には、スペース５２が形成されている。このスペース５２は、シャフト５０が収容される空間に連通している。このスペース５２には、カラー部５４および第１付勢部４２が配置されている。カラー部５４は、半円柱状の窪みが形成されたブロック状に形成される。カラー部５４は、半円柱状の窪みにシャフト５０を収容させるようにして配置される。カラー部５４およびシャフト５０は、スペース５２内において連結部４０の長辺方向に移動可能となっている。

第１付勢部４２は、例えば、皿ばねである。第１付勢部４２は、スペース５２における第１中間ローラ３０の中心軸から最も離れた内面５２ａと、カラー部５４との間に配置される。例えば、第１付勢部４２である皿ばねの皿の底部側は、スペース５２における第１中間ローラ３０の中心軸からもっとも離れた内面５２ａに接触する。また、第１付勢部４２である皿ばねの皿の縁側は、カラー部５４に接触する。このように、第１付勢部４２は、第１中間ローラ３０の中心軸に対して第２中間ローラ３２とは反対側において連結部４０に支持される。

また、第２端部４０ｃにおける第２中間ローラ３２の中心軸に対して第１端部４０ｂとは反対側には、スペース５６が形成されている。このスペース５６は、シャフト５０が収容される空間に連通している。このスペース５６には、カラー部５８および第２付勢部４４が配置されている。カラー部５８は、半円柱状の窪みが形成されたブロック状に形成される。カラー部５８は、半円柱状の窪みにシャフトを収容させるようにして配置される。カラー部５８およびシャフト５０は、スペース５６内において連結部４０の長辺方向に移動可能となっている。

第２付勢部４４は、例えば、皿ばねである。第２付勢部４４は、スペース５６における第２中間ローラ３２の中心軸から最も離れた内面５６ａと、カラー部５８との間に配置される。例えば、第２付勢部４４である皿ばねの皿の底部側は、スペース５６における第２中間ローラ３２の中心軸からもっとも離れた内面５６ａに接触する。また、第２付勢部４４である皿ばねの皿の縁側は、カラー部５８に接触する。このように、第２付勢部４４は、第２中間ローラ３２の中心軸に対して第１中間ローラ３０とは反対側において連結部４０に支持される。

ここで、中間部１４は、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されていないとき、第１中間ローラ３０の中心軸と第２中間ローラ３２の中心軸との間の距離が、規定値よりも短くなるように設定される。以後、第１中間ローラ３０の中心軸と第２中間ローラ３２の中心軸との間の距離を、中間ローラ間距離と呼ぶ。図３では、中間ローラ間距離が規定値よりも短い距離Ｄ１０となっている。

規定値は、中間部１４が入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されたときの中間ローラ間距離に相当する。換言すると、規定値は、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２が入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に適切に接触可能な距離に相当する。

図４は、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されたときの中間部１４の側面図である。なお、図４では、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２の表示が省略されている。

中間部１４は、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されたとき、中間ローラ間距離が、規定値にされる。図４では、中間ローラ間距離が規定値である距離Ｄ２０となっている。なお、図４では、比較のため、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されていないときの中間ローラ間距離（距離Ｄ１０）が併記されている。

また、無段変速機１では、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に中間部１４が配置されていない状態から、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に中間部１４を配置する際、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を互いに離隔する方向の力を中間部１４に与えつつ、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に中間部１４を挿入する。

このような組み立て時、第１中間ローラ３０および第１中間ローラ３０を支持するシャフト５０には、連結部４０の長辺方向における第２端部４０ｃとは反対方向の力が与えられる。これにより、第１中間ローラ３０、シャフト５０、カラー部５４は、連結部４０に対して相対的に第２端部４０ｃとは反対方向に移動する。

このとき、第１付勢部４２は、カラー部５４の移動を妨げるように、カラー部５４を第２端部４０ｃ側に付勢する。その結果、第１中間ローラ３０は、カラー部５４およびシャフト５０を介して第２中間ローラ３２側に付勢される。つまり、第１付勢部４２は、中間部１４が入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されたときに第１中間ローラ３０の中心軸を第２中間ローラ３２側へ付勢する。これにより、第１中間ローラ３０は、第１付勢部４２による付勢力によって、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に押し付けられる。

また、組み立て時、第２中間ローラ３２および第２中間ローラ３２を支持するシャフト５０には、連結部４０の長辺方向における第１端部４０ｂとは反対方向の力が与えられる。これにより、第２中間ローラ３２、シャフト５０、カラー部５８は、連結部４０に対して相対的に第１端部４０ｂとは反対方向に移動する。

このとき、第２付勢部４４は、カラー部５８の移動を妨げるように、カラー部５８を第１端部４０ｂ側に付勢する。その結果、第２中間ローラ３２は、カラー部５８およびシャフト５０を介して第１中間ローラ３０側に付勢される。つまり、第２付勢部４４は、中間部１４が入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されたときに第２中間ローラ３２の中心軸を第１中間ローラ３０側へ付勢する。これにより、第２中間ローラ３２は、第２付勢部４４による付勢力によって、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に押し付けられる。

第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２が入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に押し付けられると、第１中間ローラ３０と入力側円錐ローラ１０との間、第１中間ローラ３０と出力側円錐ローラ１２との間、第２中間ローラ３２と入力側円錐ローラ１０との間、第２中間ローラ３２と出力側円錐ローラ１２との間の摩擦力が大きくなる。これにより、無段変速機１では、入力側円錐ローラ１０の回転およびトルクが、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を介して出力側円錐ローラ１２に適切に伝達される。

図５は、図３のＶ−Ｖ線断面図である。図５では、第１中間ローラ３０、連結部４０（第１端部４０ｂ）、シャフト５０が断面図で示されている一方、説明の便宜上、ねじ軸３４が側面図で示されている。

第１中間ローラ３０とシャフト５０との間には、ベアリング６０ａが設けられている。ベアリング６０ａは、第１中間ローラ３０に与えられるラジアル方向の力を支持する。また、第１中間ローラ３０と連結部４０との間には、ベアリング６０ｂが設けられている。ベアリング６０ｂは、第１中間ローラ３０に与えられるスラスト方向の力を支持する。

ねじ軸３４およびシャフト５０は、ボールねじを構成している。シャフト５０の内面には、ねじ軸３４の溝６２のピッチと等間隔の溝６４が設けられている。シャフト５０の溝６４内、および、シャフト５０の溝６４の範囲内におけるねじ軸３４の溝６２内には、複数のボール６６が収容されている。ねじ軸３４が回転すると、複数のボール６６が転動して、シャフト５０をねじ軸３４の軸方向に移動させる。なお、複数のボール６６は、不図示の循環機構によってシャフト５０の溝６４内およびねじ軸３４の溝６２内を循環する。

なお、第１中間ローラ３０側の構成を説明したが、第２中間ローラ３２側も図５に示す第１中間ローラ３０側と同様の構成となっている。

以上のように、第１実施形態の無段変速機１では、中間部１４が入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されていないときに第１中間ローラ３０と第２中間ローラ３２との距離（中間ローラ間距離）が規定値よりも短くなっている。そして、第１実施形態の無段変速機１では、中間部１４が入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されたときに第１中間ローラ３０と第２中間ローラ３２との距離（中間ローラ間距離）が規定値となり、第１付勢部４２および第２付勢部４４の付勢力によって第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２が入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に押し付けられる。

これにより、第１実施形態の無段変速機１は、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に押し付けるための油圧を発生させる油圧ポンプを設ける必要がない。このため、第１実施形態の無段変速機１では、油圧によって各中間ローラを各円錐ローラに押し付ける比較例に比べ、油圧ポンプを駆動させるエネルギー（電力）を削減することができる。

したがって、第１実施形態の無段変速機１によれば、エネルギー消費を抑えることが可能となる。

また、第１実施形態の無段変速機１では、油圧ポンプを設ける必要がないため、無段変速機１の構成を簡素化することができる。また、第１実施形態の無段変速機１では、油圧ポンプ自体のコストを削減することができる。

なお、第１実施形態において、第１付勢部４２および第２付勢部４４は、皿ばねであった。しかし、第１付勢部４２および第２付勢部４４は、皿ばねに限らず、例えば、コイルばねなどであってもよい。

また、第１実施形態では、第１付勢部４２および第２付勢部４４の双方が設けられていた。しかし、第１付勢部４２および第２付勢部４４のいずれか一方のみが設けられてもよい。少なくとも第１付勢部４２および第２付勢部４４のいずれか一方が設けられていれば、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に押し付けることができるからである。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態による中間部１１４の構成を示す側面図である。図６は、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されていないときの中間部１１４を示す。なお、第２実施形態において、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２については、第１実施形態と同様である。

中間部１１４は、連結部４０に代えて連結部１４０を有する点において第１実施形態の中間部１４と異なる。連結部１４０は、中央部１４０ａと第１端部１４０ｂと第２端部１４０ｃとに区分される。第１端部１４０ｂは、中央部１４０ａの一方の短辺側（図６の左側）に連続しており、第２端部１４０ｃは、中央部１４０ａの他方の短辺側（図６の右側）に連続している。連結部１４０の外形は、連結部４０の外形と同様である。

第１端部１４０ｂは、スペース５２、カラー部５４、第１付勢部４２が設けられていない点において第１実施形態の第１端部４０ｂと異なる。このため、連結部１４０では、第１端部１４０ｂの中心位置に対して第１中間ローラ３０の中心軸の位置、シャフト５０の位置、ねじ軸３４の位置が固定されている。第２端部１４０ｃは、スペース５６、カラー部５８、第２付勢部４４が設けられていない点において第１実施形態の第２端部４０ｃと異なる。このため、連結部１４０では、第２端部１４０ｃの中心位置に対して第２中間ローラ３２の中心軸の位置、シャフト５０の位置、ねじ軸３４の位置が固定されている。

また、中央部１４０ａは、弾性体（例えば、ゴム）により構成されている点において第１実施形態の中央部４０ａと異なる。

中間部１１４は、第１実施形態の中間部１４と同様に、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されていないとき、中間ローラ間距離が、規定値よりも短くなるように設定される。

図７は、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されたときの中間部１１４の側面図である。なお、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２の表示が省略されている。

組み立て時において、連結部１４０の中央部１４０ａには、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を互いに離隔する方向の力が与えられる。これにより、中央部１４０ａは、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を互いに離隔する方向に伸ばされる。その結果、中間部１１４は、第１実施形態の中間部１４と同様に、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されたときに、中間ローラ間距離が、規定値（距離Ｄ２０）にされる。

また、このとき、中央部１４０ａは、自身の伸びを妨げるように、第１端部１４０ｂを第２端部１４０ｃ側に付勢するとともに、第２端部１４０ｃを第１端部１４０ｂ側に付勢する。その結果、第１端部１４０ｂに連結される第１中間ローラ３０は、第２中間ローラ３２側に付勢され、第２端部１４０ｃに連結される第２中間ローラ３２は、第１中間ローラ３０側に付勢される。これにより、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２は、中央部１４０ａの付勢力によって、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に押し付けられる。

つまり、連結部１４０の中央部１４０ａは、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に押し付ける付勢力を発生する付勢部として機能する。

以上のように、第２実施形態の中間部１１４は、第１中間ローラ３０の中心軸と第２中間ローラ３２の中心軸との間にある中央部１４０ａを弾性体により構成することで、連結部１４０を付勢部として機能させる。このため、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、エネルギー消費を抑えることが可能となる。

なお、第２実施形態では、連結部１４０の中央部１４０ａを弾性体により構成していた。しかし、中央部１４０ａを弾性体により構成する態様に限らない。連結部１４０は、付勢部として機能できればよく、少なくとも一部が弾性体により構成されればよい。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態による中間部２１４の構成を示す側面図である。図８は、入力側円錐ローラ１０と出力側円錐ローラ１２との間に配置されていないときの中間部２１４を示す。なお、第３実施形態において、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２については、第１実施形態と同様である。

中間部２１４は、連結部４０に代えて連結部２４０を有する点において第１実施形態の中間部１４と異なる。連結部２４０は、中央部４０ａに代えて中央部２４０ａを有する点において第１実施形態の連結部４０と異なる。また、第１端部４０ｂのシャフト５０および第２端部４０ｃのシャフト５０には、ねじ軸３４が設けられていない。

中央部２４０ａの中央には、円筒状のシャフト５０が設けられている。シャフト５０には、ねじ軸２３４が貫通している。ねじ軸２３４の中心軸は、入力側円錐ローラ１０の中心軸および出力側円錐ローラ１２の中心軸を含む平面上に位置する。ねじ軸２３４は、周方向に回転することで、中間部２１４を入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２のテーパ方向に移動させる。つまり、ねじ軸２３４は、中間部移動機構を構成する。

以上のように、第３実施形態では、中間部移動機構を構成するねじ軸２３４が１個だけ設けられている。このため、第３実施形態によれば、無段変速機の構成をより簡素化することができる。また、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、エネルギー消費を抑えることが可能となる。

（第４実施形態）
図９は、第４実施形態による無段変速機３００の構成を示す概略図である。第４実施形態の無段変速機３００は、入力側円錐ローラ１０に代えて入力側円錐ローラ３１０、出力側円錐ローラ１２に代えて出力側円錐ローラ３１２を有する点において第１実施形態の無段変速機１と異なる。

入力側円錐ローラ３１０は、小径側端３１０ａの直径が入力側円錐ローラ１０の小径側端１０ａの直径と同じであるが、大径側端３１０ｂの直径が入力側円錐ローラ１０の大径側端１０ｂの直径よりも小さい。つまり、入力側円錐ローラ３１０は、テーパ角が入力側円錐ローラ１０よりも小さい。

出力側円錐ローラ３１２は、大径側端３１２ｂの直径が出力側円錐ローラ１２の大径側端１２ｂの直径と同じであるが、小径側端３１２ａの直径が出力側円錐ローラ１２の小径側端１２ａの直径よりも小さい。つまり、出力側円錐ローラ３１２は、テーパ角が出力側円錐ローラ１２よりも大きい。

このため、無段変速機３００では、入力側円錐ローラ３１０の小径側端３１０ａと出力側円錐ローラ３１２の大径側端３１２ｂとの間隔Ｄ３０に比べ、入力側円錐ローラ３１０の大径側端３１０ｂと出力側円錐ローラ３１２の小径側端３１２ａとの間隔Ｄ４０が広くなっている。つまり、無段変速機３００では、入力側円錐ローラ３１０および出力側円錐ローラ３１２の互いに対向する面の間隔が、入力側円錐ローラ３１０の小径側端３１０ａから大径側端３１０ｂに進むにしたがって徐々に広くなっている。

ここで、入力側円錐ローラ３１０の小径側に中間部１４がある場合、無段変速機３００の変速比は、ロー（低速）側となる。一方、入力側円錐ローラ３１０の大径側に中間部１４がある場合、無段変速機３００の変速比は、ハイ（高速）側となる。

ところで、第１実施形態の無段変速機１では、入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２の互いに対向する面の間隔が、入力側円錐ローラ１０の小径側端１０ａから大径側端１０ｂに亘って一定となっていた。このため、第１実施形態の無段変速機１では、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２の押し付け力（付勢力）が、変速比に依らず一定となっていた。

しかし、変速比がハイ側のときに、変速比がロー側のときと同様の押し付け力で、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２を入力側円錐ローラ１０および出力側円錐ローラ１２に押し付けると、入力軸２０および出力軸２２を支持するベアリングなどに余計な荷重がかかり、そのベアリングなどにおいて動力のロスが生じるおそれがある。また、変速比がハイ側のときには、変速比がロー側のときに比べ、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２の押し付け力を減少させても、トルクを十分に伝達することが可能である。

そこで、第４実施形態の無段変速機３００では、変速比がロー側からハイ側に変化するにしたがって、入力側円錐ローラ３１０および出力側円錐ローラ３１２の対向面の間隔を徐々に広くした。これにより、第４実施形態の無段変速機３００では、変速比がハイ側のときの第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２の押し付け力が、変速比がロー側のときの第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２の押し付け力に比べ、小さくなる。

無段変速機３００では、入力側円錐ローラ３１０の小径側に中間部２１４が配置されたときに、中間ローラ間距離が規定値になるように設定される。これにより、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２には、変速比がロー側のときに、第１実施形態の無段変速機１と同様の大きさの押し付け力が発生する。このため、変速比がロー側のとき、トルクが十分に伝達される。

また、無段変速機３００では、入力側円錐ローラ３１０の大径側に中間部２１４が配置されたときに、中間ローラ間距離が、中間部２１４が入力側円錐ローラ３１０と出力側円錐ローラ３１２との間に配置されていないときの中間ローラ間距離と、規定値との間の値になる。これにより、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２には、変速比がハイ側のときに、変速比がロー側のときの押し付け力よりも小さな押し付け力が発生する。変速比がハイ側のときの押し付け力（換言すると、入力側円錐ローラ３１０の大径側端３１０ｂと出力側円錐ローラ３１２の小径側端３１２ａとの間隔Ｄ４０）は、変速比がハイ側のときのトルクを十分に伝達することが可能な範囲に設定される。

以上のように、第４実施形態の無段変速機３００では、変速比がロー側からハイ側に変わるにしたがって、第１中間ローラ３０および第２中間ローラ３２の押し付け力が小さくなる。したがって、第４実施形態の無段変速機３００では、変速比に依らずトルクを十分に伝達することが可能であるとともに、入力軸２０および出力軸２２を支持するベアリングなどにおける動力のロスを低減することが可能である。また、第４実施形態の無段変速機３００では、第１実施形態と同様に、エネルギー消費を抑えることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、無段変速機に利用できる。

１、３００ 無段変速機
１０、３１０ 入力側円錐ローラ
１０ａ、１２ａ、３１０ａ、３１２ａ 小径側端
１０ｂ、１２ｂ、３１０ｂ、３１２ｂ 大径側端
１０ｃ、１２ｃ 中心軸
１２、３１２ 出力側円錐ローラ
１４、１１４、２１４ 中間部
１６ 中間部移動機構
２０ 入力軸
２２ 出力軸
３０ 第１中間ローラ
３２ 第２中間ローラ
３４、２３４ ねじ軸
４０、１４０、２４０ 連結部
４２ 第１付勢部
４４ 第２付勢部

Claims (4)

1. 入力軸に接続され、周方向に回転可能な円錐台状に形成される入力側円錐ローラと、
   出力軸に接続され、周方向に回転可能な円錐台状に形成され、中心軸が前記入力側円錐ローラの中心軸に平行となり、外周面のテーパの向きが前記入力側円錐ローラの外周面のテーパの向きに対して逆になる姿勢で配置される出力側円錐ローラと、
   前記入力側円錐ローラと前記出力側円錐ローラとの間に設けられ、前記入力側円錐ローラに入力されるトルクを前記出力側円錐ローラに伝達する中間部と、
   前記中間部を前記入力側円錐ローラおよび前記出力側円錐ローラのテーパ方向に移動させる中間部移動機構と、
   を備え、
   前記中間部は、
   前記入力側円錐ローラおよび前記出力側円錐ローラに接触する第１中間ローラと、
   前記入力側円錐ローラおよび前記出力側円錐ローラを挟んで前記第１中間ローラとは反対側に配置され、前記入力側円錐ローラおよび前記出力側円錐ローラに接触する第２中間ローラと、
   前記中間部が前記入力側円錐ローラと前記出力側円錐ローラとの間に配置されていないときに前記第１中間ローラと前記第２中間ローラとの距離を規定値よりも短くさせ、前記中間部が前記入力側円錐ローラと前記出力側円錐ローラとの間に配置されたときに前記第１中間ローラと前記第２中間ローラとの距離を前記規定値にさせるとともに、前記第１中間ローラおよび前記第２中間ローラを前記入力側円錐ローラおよび前記出力側円錐ローラに押し付ける付勢力を発生する付勢部と、
   を備える無段変速機。
2. 前記中間部は、前記第１中間ローラと前記第２中間ローラとを連結する連結部を備え、
   前記付勢部は、
   前記第１中間ローラの中心軸に対して前記第２中間ローラとは反対側において前記連結部に支持され、前記中間部が前記入力側円錐ローラと前記出力側円錐ローラとの間に配置されたときに前記第１中間ローラの中心軸を前記第２中間ローラ側へ付勢する第１付勢部と、
   前記第２中間ローラの中心軸に対して前記第１中間ローラとは反対側において前記連結部に支持され、前記中間部が前記入力側円錐ローラと前記出力側円錐ローラとの間に配置されたときに前記第２中間ローラの中心軸を前記第１中間ローラ側へ付勢する第２付勢部と、
   のいずれか一方または双方を含む請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記第１中間ローラと前記第２中間ローラとを連結する連結部の少なくとも一部を弾性体により構成することで前記連結部を前記付勢部として機能させる請求項１に記載の無段変速機。
4. 前記入力側円錐ローラの小径側端と前記出力側円錐ローラの大径側端との間隔に比べ、前記入力側円錐ローラの大径側端と前記出力側円錐ローラの小径側端との間隔が広い請求項１から３のいずれか１項に記載の無段変速機。

Images