JP5779153B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は無段変速機に関するものである。

従来、入力ディスクと、入力ディスクの回転軸と平行であり、非同軸の回転軸を中心に回転する出力ディスクと、入力ディスクと出力ディスクとの間で動力伝達を行う動力伝達部とを備える無段変速機が特許文献１に開示されている。

この動力伝達部は、入力ディスクに当接するローラと、出力ディスクに当接するローラとをシャフトで連結して構成される。そして、無段変速機は、２つのローラとシャフトとをシャフトの軸方向に移動させることで変速を行う。

特開２００１−２００９０３号公報

しかし、上記発明では変速を行う場合にローラとディスクとの間で作用する摩擦力に抗して、動力伝達部をシャフトの軸方向に沿って移動させるので、動力伝達部を移動させるために大きな力が必要となる。従って、動力伝達部を軸方向に移動させる装置が大型化し、無段変速機が大型化する。そのため、無段変速機を小型の車両、例えば自転車などに搭載することができず、またコストが高くなるといった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、無段変速機を小型化し、コストを抑制することを目的とする。

本発明のある態様に係る無段変速機は、入力ディスクと、入力ディスクの回転軸と非同軸の回転軸を中心に回転する出力ディスクと、入力ディスクに当接する入力ローラと、出力ディスクに当接する出力ローラと、入力ローラと出力ローラとを連結するシャフトとを有する動力伝達部とを備え、入力ローラと入力ディスクとの接触半径、および出力ローラと出力ディスクとの接触半径を変更することで変速する無段変速機であって、前記入力ローラおよび前記出力ローラを傾動させ、動力伝達部を入力ディスクの回転軸と出力ディスクの回転軸との間で移動させて変速させる変速手段を備え、変速手段は、入力ローラおよび出力ローラの両方を同時に傾動させるローラ傾動部を備える。
本発明のある態様に係る無段変速機は、入力ディスクと、入力ディスクの回転軸と非同軸の回転軸を中心に回転する出力ディスクと、入力ディスクに当接する入力ローラと、出力ディスクに当接する出力ローラと、入力ローラと出力ローラとを連結するシャフトとを有する動力伝達部とを備え、入力ローラと入力ディスクとの接触半径、および出力ローラと出力ディスクとの接触半径を変更することで変速する無段変速機であって、少なくとも動力伝達部の１つを傾動させ、動力伝達部を入力ディスクの回転軸と出力ディスクの回転軸との間で移動させて変速させる変速手段を備え、少なくとも入力ローラ、出力ローラのいずれかは、シャフトに対して傾動可能に連結し、変速手段は、少なくとも入力ローラ、出力ローラのいずれかを傾動させるローラ傾動部を備え、ローラ傾動部は、入力ローラと出力ローラとに連結し、シャフトの軸方向に傾動するレバーを備え、レバーは、少なくとも入力ローラ、出力ローラのいずれかを入力ディスクの回転軸と出力ディスクの回転軸とを通る平面の平面方向に傾動する。
本発明のある態様に係る無段変速機は、入力ディスクと、入力ディスクの回転軸と非同軸の回転軸を中心に回転する出力ディスクと、入力ディスクに当接する入力ローラと、出力ディスクに当接する出力ローラと、入力ローラと出力ローラとを連結するシャフトとを有する動力伝達部とを備え、入力ローラと入力ディスクとの接触半径、および出力ローラと出力ディスクとの接触半径を変更することで変速する無段変速機であって、少なくとも動力伝達部の１つを傾動させ、動力伝達部を入力ディスクの回転軸と出力ディスクの回転軸との間で移動させて変速させる変速手段を備え、入力ローラ、および出力ローラは、シャフトに対して傾動不能に連結し、変速手段は、動力伝達部を傾動させる傾動部を備える。

この態様によると、変速時に動力伝達部を軸方向に移動させるために必要な力を小さくすることができ、無段変速機を小型することができ、搭載スペースが少ない小型の車両にも搭載できるようにし、コストを抑制することができる。

第１実施形態の無段変速機を搭載した自転車の概略図である。 第１実施形態の無段変速機の正面図である。 第１実施形態の無段変速機の平面図である。 図２ＡのII−II断面図である。 第１実施形態の入力ローラの概略断面図である。 図３ＡのIII−III断面図である。 第１実施形態の出力ローラの概略断面図である。 図４ＡのIV−IV断面図である。 第１実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第１実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第１実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第１実施形態におけるＬｏｗ側への変速を説明する図である。 第１実施形態におけるＬｏｗ側への変速を説明する図である。 第１実施形態におけるＬｏｗ側への変速を説明する図である。 第２実施形態の無段変速機の正面図である。 第２実施形態の無段変速機の平面図である。 第２実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第２実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第２実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第３実施形態の無段変速機の概略断面図である。 第３実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第３実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第３実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第４実施形態の無段変速機の概略図である。 第４実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第４実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第４実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第５実施形態の無段変速機の正面図である。 第５実施形態の無段変速機の平面図である。 図１３ＢのXIII−XIII断面における概略図である。 第５実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第５実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第５実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第６実施形態の無段変速機の正面図である。 第６実施形態の無段変速機の平面図である。 図１５ＢのXV−XV断面における概略図である。 第６実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第６実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。 第６実施形態におけるＨｉｇｈ側への変速を説明する図である。

本発明の第１実施形態について説明する。図１は、無段変速機１を搭載した自転車の概略図である。図２Ａは無段変速機１の正面図である。図２Ｂは無段変速機１の平面図である。図２Ｃは図２ＡのII−II断面図である。なお、図２Ａ〜図２Ｃでは、変速レバー９の一部を省略し、ベースプレート２を実際よりも大きく記載している。以下の説明では、図においては構成の一部を適宜省略する。また、ここでは無段変速機１を自転車に搭載した場合について説明するが、これに限られることはなく、オートバイ、自動車などにも搭載することができる。

無段変速機１は、ベースプレート２と、駆動軸部３と、従動軸部４と、入力ディスク５と、出力ディスク６と、動力伝達部７と、シャフト支持部８と、変速レバー９とを備える。

ベースプレート２は、自転車のフレームに取り付けられる。

駆動軸部３、および従動軸部４は、回転軸が平行となるように配置される。駆動軸部３にはペダルが取り付けられており、運転者によってペダルが回されると駆動軸部３はペダルと一体となって回転する。従動軸部４は、回転軸が駆動軸部３の回転軸とは非同軸であり、ギア機構を介して後輪に連結している。

入力ディスク５は、駆動軸部３と同軸上に設けられた円形のディスクである。入力ディスク５は、駆動軸部３に取り付けられ、駆動軸部３と一体となって回転する。入力ディスク５の回転は動力伝達部７を介して出力ディスク６に伝達される。入力ディスク５は、スラストベアリング１０を介してベースプレート２に支持されている。

出力ディスク６は、従動軸部４と同軸上に設けられた円形のディスクであり、従動軸部４に取り付けられ、従動軸部４と一体となり回転する。出力ディスク６は、スラストベアリング１１を介してベースプレート２に支持されている。

従動軸部４の回転は、ギア機構によって逆転して後輪に伝達される。駆動軸部３および入力ディスク５の回転方向と、出力ディスク６および従動軸部４の回転方向とは逆方向であるが、ギア機構によって従動軸部４の回転が逆転して後輪に伝達されるので、ペダルの回転方向と後輪の回転方向とは一致する。

動力伝達部７は、入力ローラ１２と、出力ローラ１３と、ドライブシャフト１４とを備える。動力伝達部７は、駆動軸部３と従動軸部４との間に配置される。

入力ローラ１２について図３Ａ、図３Ｂを用いて詳しく説明する。図３Ａは、入力ローラ１２をドライブシャフト１４の回転軸に対して垂直な面で切断した場合の断面図である。図３Ｂは、図３ＡのIII−III断面図である。

入力ローラ１２は、入力ディスク５に当接する曲面部１２ａと、ドライブシャフト１４の端部が挿入され、ドライブシャフト１４に連結する連結穴１２ｂと、駆動軸部３側に突出する円柱状の凸部１２ｃとを備える。凸部１２ｃはベアリング１５を介して後述する第１レバー２５に連結する。入力ディスク５が回転すると、入力ローラ１２は、入力ディスク５と曲面部１２ａとの摩擦によって入力ディスク５から回転が伝達され、入力ローラ１２の回転軸を中心に回転する。

連結穴１２ｂは従動軸部４側に向けて開口しており、連結穴１２ｂには入力ローラ１２の回転方向に等間隔に凹部１２ｄが形成されている。凹部１２ｄにはドライブシャフト１４の凸部１４ａが挿入され、入力ローラ１２とドライブシャフト１４とは一体となって回転する。連結穴１２ｂの内周壁１２ｅは曲面部１２ａ側に窪むように湾曲した曲面となっている。この曲面は、ドライブシャフト１４の凸部１４ａ、曲部１４ｂの形状に応じて形成され、入力ローラ１２がドライブシャフト１４に対して傾動可能となっている。なお、連結穴１２ｂの開口径は、ドライブシャフト１４の曲部１４ｂの径よりも小さくなっており、ドライブシャフト１４が入力ローラ１２から抜けない構成となっている。

入力ローラ１２は、無段変速機１が変速を行っていない状態（以下、この状態を初期状態と言う。）では入力ローラ１２の回転軸とドライブシャフト１４の回転軸とが一致している。入力ローラ１２は、変速レバー９が操作されて第１レバー２５が入力ディスク５、または出力ディスク６の平面方向に傾動すると、第１レバー２５と共に入力ディスク５、または出力ディスク６の平面方向に傾動する。

このように、入力ローラ１２は、ドライブシャフト１４と一体となって回転し、ドライブシャフト１４に対して傾動可能となっており、入力ローラ１２とドライブシャフト１４とは等速ジョイントとしての機能を有している。

出力ローラ１３について図４Ａ、図４Ｂを用いて詳しく説明する。図４Ａは、出力ローラ１３の断面図である。図４Ｂは図４ＢのIV−IV断面図である。

出力ローラ１３は、出力ディスク６に当接する曲面部１３ａと、ドライブシャフト１４のもう一方の端部が挿入され、ドライブシャフト１４に連結する連結穴１３ｂと、従動軸部４側に突出する円柱状の凸部１３ｃとを備える。凸部１３ｃはベアリング１７を介して後述する第２レバー２６に連結する。

連結穴１３ｂは駆動軸部３側に向けて開口しており、連結穴１３ｂには入力ローラ１２の連結穴１２ｂと同様に凹部１３ｄが形成され、凹部１３ｄにはドライブシャフト１４の凸部１４ａが挿入され、ドライブシャフト１４と出力ローラ１３とは一体となって回転する。また、連結穴１３ｂの内周壁１３ｅは曲面部１３ａ側に窪むように湾曲した曲面となっている。この曲面は、ドライブシャフト１４の凸部１４ａ、曲部１４ｂの形状に応じて形成され、出力ローラ１３がドライブシャフト１４に対して傾動可能となっている。なお、連結穴１３ｂの開口径は、ドライブシャフト１４の曲部１４ｂの径よりも小さくなっており、ドライブシャフト１４が出力ローラ１３から抜けない構成となっている。

出力ローラ１３は、初期状態では出力ローラ１３の回転軸がドライブシャフト１４の回転軸と一致している。出力ローラ１３は、変速レバー９が操作されて第２レバー２６が入力ディスク５、または出力ディスク６の平面方向に傾動すると、第２レバー２６と共に入力ディスク５、または出力ディスク６の平面方向に傾動する。

このように、出力ローラ１３は、ドライブシャフト１４と一体となって回転し、ドライブシャフト１４に対して傾動可能となっており、出力ローラ１３とドライブシャフト１４とは等速ジョイントとしての機能を有している。

なお、等速ジョイントしての機能を有する構成は上記する構成に限られることはなく、入力ローラ１２、および出力ローラ１３がドライブシャフト１４と一体となって回転し、ドライブシャフト１４に対して傾動可能となればよい。

出力ローラ１３の回転は、曲面部１３ａと出力ディスク６との摩擦によって出力ディスク６に伝達される。

ドライブシャフト１４は、駆動軸部３、および従動軸部４に対して垂直となるように配置される。ドライブシャフト１４は、図２Ｃに示すようにベアリング１９を介してシャフト支持部８によって回転可能に支持され、シャフト支持部８に対してドライブシャフト１４の軸方向に沿って移動可能となっている。ドライブシャフト１４は、変速レバー９が操作されても傾動しない。

シャフト支持部８は、ベースプレート２に対して平行に配置される板部２０と、板部２０からベースプレート２とは反対側に突出し、ドライブシャフト１４が貫通し、ベアリング１９を介してドライブシャフト１４を支持する支持部２１とを備える。板部２０には、ボルト２３が挿入される孔が形成されている。

ボルト２３はベースプレート２に固定されている。ボルト２３の胴部２３ａの外周にはバネ２４が配置され、バネ２４の一方の端部は、ボルト２３の頭部２３ｂに当接し、もう一方の端部は板部２０に当接する。バネ２４は、圧縮コイルバネであり、シャフト支持部８の板部２０をベースプレート２側に付勢する。これにより、動力伝達部７もバネ２４によってベースプレート２側に付勢され、動力伝達部７の入力ローラ１２、および出力ローラ１３が入力ディスク５、および出力ディスク６に押し付けられる。

変速レバー９は、第１レバー２５と、第２レバー２６と、第１レバー２５と第２レバー２６とを連結する連結部２７とを備える。第１レバー２５は、ベアリング１５を介して入力ローラ１２の凸部１２ｃに連結し、端部が連結部２７に回動可能に連結する。第２レバー２６は、ベアリング１７を介して出力ローラ１３の凸部１３ｃに連結し、連結部２７に回動可能に連結する。変速レバー９はベアリング１５、１７を介して入力ローラ１２、および出力ローラ１３に連結するので、動力伝達部７が回転している場合でも回転しない。

第１レバー２５、および第２レバー２６は、初期状態ではドライブシャフト１４、駆動軸部３、および従動軸部４に対して垂直となっている。変速レバー９が操作されると、連結部２７はドライブシャフト１４の回転軸方向に移動し、目標変速比となる位置に保持される。第１レバー２５、および第２レバー２６は、まず連結部２７の移動に伴って傾動し、その後、変速が進行すると動力伝達部７の移動に伴って傾動し、変速が終了すると、初期状態となる。

変速レバー９は、ステップモータやソレノイドなどのアクチュエータによって操作量（変位量）が制御される。なお、無段変速機１の変速は、運転者による操作に基づいて行われてもよく、運転者の操作によらず自動的に行われてもよい。

無段変速機１での変速について説明する。

まず、初期状態における回転の伝達について説明する。初期状態では、第１レバー２５、および第２レバー２６は、ドライブシャフト１４、駆動軸部３、および従動軸部４に対して垂直となっており、入力ローラ１２の回転軸、および出力ローラ１３の回転軸はドライブシャフト１４の回転軸と一致している。

駆動軸部３と共に回転する入力ディスク５の回転は、入力ディスク５と入力ローラ１２の曲面部１２ａとの接触面における摩擦によって入力ローラ１２に伝達される。この摩擦力の向きは、入力ディスク５と入力ローラ１２の曲面部１２ａとの接触面の中心と、入力ディスク５の回転軸とを結ぶ線に垂直な方向となる。

初期状態における摩擦力を図５Ａで実線の矢印で示す。入力ローラ１２は、入力ローラ１２の回転軸に直交する方向に働く力によって回転するので、初期状態において入力ローラ１２が受ける摩擦力がそのまま入力ローラ１２を回転させる力となり、入力ローラ１２はドライブシャフト１４に対して傾動することなく、回転する。

入力ローラ１２の回転は、ドライブシャフト１４を介して出力ローラ１３に伝達され、出力ローラ１３が回転する。出力ローラ１３の回転は、出力ディスク６との接触面における摩擦によって出力ディスク６に伝達され、出力ディスク６が回転する。出力ローラ１３は、出力ディスク６から反力を受けるが、反力が働く方向はドライブシャフト１４の回転軸の軸方向に垂直な方向であり、出力ローラ１３はドライブシャフト１４に対して傾動することなく、初期状態の位置に維持されながら回転する。

このようにして駆動軸部３から入力ディスク５、動力伝達部７、出力ディスク６、従動軸部４、ギア機構を介して後輪に回転が伝達され、自転車は走行する。

次に無段変速機１で変速を行う場合について説明する。変速レバー９が操作され、無段変速機１がＨｉｇｈ側へ変速する場合について図５Ａ〜図５Ｃを用いて説明する。

変速レバー９が操作され、連結部２７が図５Ａに示す初期状態の位置から目標変速比となる図５Ｂに示す位置まで従動軸部４側に移動すると、第１レバー２５、入力ローラ１２、第２レバー２６、および出力ローラ１３は入力ディスク５の平面方向に傾動する。入力ローラ１２が入力ディスク５から受ける摩擦力の向きは初期状態と同じ向きであり、この摩擦力は図５Ｂで示すように分解することができる。図５Ｂでは分解した力を破線で示す。分解した力のうち入力ローラ１２の回転軸と直交する矢印Ａの力によって入力ローラ１２は回転する。また、分解した力のうち入力ローラ１２の回転軸方向に向いた矢印Ｂの力によって、入力ローラ１２は従動軸部４側へ移動する。出力ローラ１３も入力ローラ１２と同様に出力ディスク６から受ける反力を分解した力のうち出力ローラ１３の回転軸方向に向く力によって従動軸部４側へ移動する。このようにして動力伝達部７は従動軸部４側へ移動し、入力ローラ１２と入力ディスク５との接触半径が大きくなり、出力ローラ１３と出力ディスク６との接触半径が小さくなり、無段変速機１はＨｉｇｈ側へ変速する。

変速レバー９が操作されない限り、連結部２７はドライブシャフト１４の軸方向において移動しないので、変速が進行すると第１レバー２５、および第２レバー２６は、連結部２７と連結する各端部を中心に従動軸部４側に傾動する。

そして、第１レバー２５、および第２レバー２６が図５Ｃに示すようにドライブシャフト１４に対して垂直になり、入力ローラ１２の回転軸、および出力ローラ１３の回転軸がドライブシャフト１４の回転軸に一致すると、変速は終了する。

次に初期状態から変速レバー９が操作され、無段変速機１がＬｏｗ側へ変速する場合について図６Ａ〜図６Ｃを用いて説明する。

変速レバー９が操作され、連結部２７が図６Ａに示す初期状態の位置から目標変速比となる図６Ｂに示す位置まで駆動軸部３側に移動すると、第１レバー２５、入力ローラ１２、第２レバー２６、および出力ローラ１３は入力ディスク５の平面方向に傾動する。入力ローラ１２が入力ディスク５から受ける摩擦力は、図６Ｂで示すように分解することができる。図６Ｂにおいても、図５Ｂと同様に摩擦力を実線で示し、分解した力を破線で示す。分解した力のうち矢印Ａで示す力によって入力ローラ１２は回転し、矢印Ｂで示す力によって入力ローラ１２は駆動軸部３側へ移動する。出力ローラ１３も入力ローラ１２と同様に出力ディスク６から受ける反力を分解した力のうち出力ローラ１３の回転軸方向に向く力によって駆動軸部３側へ移動する。このようにして、動力伝達部７は、駆動軸部３側へ移動し、入力ローラ１２と入力ディスク５との接触半径が小さくなり、出力ローラ１３と出力ディスク６との接触半径が大きくなり、無段変速機１はＬｏｗ側へ変速する。

変速が進行し、第１レバー２５、および第２レバー２６は図６Ｃに示すようにドライブシャフト１４に対して垂直となり、入力ローラ１２の回転軸、および出力ローラ１３の回転軸がドライブシャフト１４の回転軸に一致すると、変速は終了する。

以上のように、変速レバー９が操作されると、動力伝達部７が変速レバー９の移動に追従して移動し、無段変速機１は変速する。そして、動力伝達部７が目標変速比に応じた変速終了位置まで移動すると、動力伝達部７の移動は自動的に終了し、変速が終了する。

本発明の第１実施形態の効果について説明する。

無段変速機１で変速する場合にドライブシャフト１４に対して入力ローラ１２、および出力ローラ１３を傾動させることで、動力伝達部７自体に駆動軸部３側、または従動軸部４側へ移動する力を発生させて変速を行う。入力ローラ１２、および出力ローラ１３をドライブシャフト１４に対して傾動させるために必要な力は、入力ローラ１２、および出力ローラ１３をドライブシャフト１４に対して傾動させずに動力伝達部７全体を駆動軸部３側、または従動軸部４側へ移動させるために必要な力よりも小さい。本実施形態では、入力ローラ１２、および出力ローラ１３をドライブシャフト１４に対して傾動するだけで、変速を実行することができ、小さい力で変速を実行することができる（請求項１、２に対応する効果）。

また、小さい力で変速を実行することができるので、変速レバー９を操作するためのアクチュエータを小型にすることができ、無段変速機１を小型にすることができる。これにより、例えば自転車などの比較的小型の車両などにも無段変速機１を搭載することができる。また、無段変速機１を小型にすることでコストを抑制することができる（請求項１に対応する効果）。

入力ローラ１２を傾動させる第１レバー２５と、出力ローラ１３を傾動させる第２レバー２６とを連結部２７によって連結して、入力ローラ１２と出力ローラ１３とを同時に同方向に傾動することで、動力伝達部７をスムーズに駆動軸部３側、または従動軸部４側へ移動することができる（請求項３に対応する効果）。

入力ローラ１２、および出力ローラ１３を入力ディスク５、および出力ディスク６の平面方向に傾動することで、摩擦力を用いて動力伝達部７を駆動軸部３側、または従動軸部４側へ移動させることができる。また、変速を行う場合には、変速レバー９を操作して連結部２７を目標変速比となる位置まで移動するだけで、変速が進行し、自動的に変速が終了するので、容易に変速を行うことができる（請求項４に対応する効果）。

次に本発明の第２実施形態について説明する。

第２実施形態については第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態は、変速レバー３０の構成が第１実施形態とは異なっている。本実施形態の無段変速機１について図７Ａ、図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは無段変速機１の正面図であり、図７Ｂは平面図である。

変速レバー３０は、初期状態では、第１レバー３１、および第２レバー３２は、駆動軸部３の回転軸、または従動軸部４の回転軸と平行となっており、入力ローラ１２、および出力ローラ１３は、駆動軸部３の回転軸と従動軸部４の回転軸とを通る平面の平面方向に傾動する。

無段変速機１で変速を行う場合について説明する。初期状態の位置から変速レバー３０が操作され、Ｈｉｇｈ側へ変速する場合について図８Ａ〜図８Ｃを用いて説明する。

変速レバー３０が操作され、連結部２７が図８Ａで示す初期状態の位置から目標変速比となる図８Ｂに示す位置まで従動軸部４側に移動すると、第１レバー３１、入力ローラ１２、第２レバー３２、および出力ローラ１３は駆動軸部３の回転軸と従動軸部４の回転軸とを通る平面の平面方向に傾動する。入力ローラ１２、および出力ローラ１３は、入力ディスク５、および出力ディスク６側よりも、連結部２７側が従動軸部４に近くなるように傾いて回転するので、入力ローラ１２、出力ローラ１３には図８Ｂにおいて矢印で示すように従動軸部４側へ向かうキャンバスラストが発生する。これにより、動力伝達部７は、従動軸部４側へ移動し、無段変速機１はＨｉｇｈ側へ変速する。

動力伝達部７が従動軸部４側へ移動し、第１レバー３１、および第２レバー３２が図８Ｃに示すようにドライブシャフト１４に対して垂直になり、入力ローラ１２の回転軸、および出力ローラ１３の回転軸がドライブシャフト１４の回転軸に一致すると、変速は終了する。

無段変速機１をＬｏｗ側へ変速する場合には、変速レバー３０を駆動軸部３側へ傾動する。これにより、入力ローラ１２、および出力ローラ１３に駆動軸部３側へ向かうキャンバスラストが発生し、無段変速機１はＬｏｗ側へ変速する。

本発明の第２実施形態の効果について説明する。

変速を行う場合には、入力ローラ１２、および出力ローラ１３を、入力ディスク５の回転軸と出力ディスク６の回転軸とを通る平面の平面方向に傾動させることで入力ローラ１２、および出力ローラ１３に駆動軸部３側、または従動軸部４側へ向かうキャンバスラストを発生させ、キャンバスラストを用いて動力伝達部７を駆動軸部３側、または従動軸部４側へ移動させて変速を実行することができる（請求項５に対応する効果）。

次に本発明の第３実施形態について説明する。

第３実施形態については第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態は、動力伝達部４０、入力ディスク３３、駆動軸部３８の構成が第１実施形態と異なっており、第１実施形態の変速レバー９を設けていない。本実施形態の無段変速機１について図９を用いて説明する。図９は無段変速機１の駆動軸部３８の軸方向における概略断面図である。

動力伝達部４０は、入力ローラ４１、および出力ローラ４２がドライブシャフト１４に対して傾動せず、入力ローラ４１の回転軸、出力ローラ４２の回転軸、およびドライブシャフト１４の回転軸が常に一致するように入力ローラ４１、および出力ローラ４２がドライブシャフト１４に連結している。

入力ディスク３３は、可動ディスク３４と、可動ディスク３４と一体となって駆動軸部３８の回転軸方向に沿って移動し、可動ディスク３４の背面側に油圧室３７を形成するケース３５とを備える。

油圧室３７は、駆動軸部３８に固定された仕切板３６によって可動ディスク３４側の第１室３７ａと、ケース３５の底部３５ａ側の第２室３７ｂとに分割される。

駆動軸部３８には、第１室３７ａに油を給排する第１油路４３と、第２室３７ｂに油を給排する第２油路４４とが形成される。

第１室３７ａ、および第２室３７ｂに給排される油を制御することで、第１室３７ａ、および第２室３７ｂの体積が変化し、可動ディスク３４、およびケース３５が仕切板３６に対して駆動軸部３８の回転軸方向に移動する。油の給排は、第１油路４３、および第２油路４４に設けたソレノイドなどのアクチュエータを制御することで実行される。

無段変速機１で変速を行う場合について説明する。無段変速機１がＨｉｇｈ側へ変速する場合について図１０Ａ〜図１０Ｃを用いて説明する。

初期状態では、図１０Ａに示すように入力ディスク３３の可動ディスク３４は、出力ディスク６と同一平面にあり、ドライブシャフト１４は駆動軸部３８、および従動軸部４に垂直となっている。

Ｈｉｇｈ側へ変速する場合には、初期状態の入力ディスク３３に対して第１室３７ａに油を供給し、第２室３７ｂから油を排出する。これにより、可動ディスク３４、およびケース３５は、図１０Ｂにおいて、可動ディスク３４が出力ディスク６よりも高くなるように移動する。可動ディスク３４に当接する入力ローラ４１は、可動ディスク３４と共に移動し、動力伝達部４０全体が傾動する。

動力伝達部４０が図１０Ｂに示すように傾くと、入力ローラ４１、および出力ローラ４２には図１０Ｂにおいて矢印で示すように従動軸部４側に向いたキャンバスラストが発生する。これにより、動力伝達部４０が従動軸部４側へ移動し、無段変速機１はＨｉｇｈ側へ変速する。

変速を終了させる場合には、第１室３７ａから油を排出し、第２室３７ｂに油を供給し、可動ディスク３４が、図１０Ｃに示すように出力ディスク６と同一平面となるようにする。これにより、入力ローラ４１、出力ローラ４２にはキャンバスラストが発生せず、入力ローラ４１、出力ローラ４２はドライブシャフト１４の回転軸方向には移動せずに回転する。

無段変速機１をＬｏｗ側へ変速させる場合には、初期状態の入力ディスク３３に対して第１室３７ａから油を排出し、第２室３７ｂに油を供給して、可動ディスク３４を移動させる。

本発明の第３実施形態の効果について説明する。

変速を行う場合には、入力ディスク３３の第１室３７ａ、および第２室３７ｂに油を給排することで、可動ディスク３４を駆動軸部３８の回転軸方向に沿って移動させて、動力伝達部４０を一体として傾動させる。これにより、動力伝達部４０にキャンバスラストを発生させて、キャンバスラストによって動力伝達部４０を駆動軸部３８側、または従動軸部４側へ移動させて、変速を実行することができる（請求項６、７に対応する効果）。

次に本発明の第４実施形態について説明する。

第４実施形態については第３実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態は、入力ディスク５１の構成が第３実施形態と異なっており、変速ローラ５０を備える。本実施形態の無段変速機１について図１１を用いて説明する。

入力ディスク５１は等速ジョイント５２を介して駆動軸部３に連結しており、入力ディスク５１は駆動軸部３に対して傾動可能であり、駆動軸部３と一体となって回転する。入力ディスク５１は、変速レバー５３が操作されると駆動軸部３に対して傾動する。

変速ローラ５０は、駆動軸部３に対して入力ローラ４１が当接する側とは反対側で入力ディスク５１に当接し、ベアリングを介して変速レバー５３に連結している。変速ローラ５０は、変速レバー５３が操作されると、駆動軸部３の回転軸方向に移動し、入力ディスク５１を傾動する。

無段変速機１が変速する場合について説明する。無段変速機１がＨｉｇｈ側へ変速する場合について図１２Ａ〜図１２Ｃを用いて説明する。

初期状態では、図１２Ａに示すように入力ディスク５１は、傾動しておらず、出力ディスク６と同一平面である。入力ローラ４１は、シャフト支持部８によって付勢されており、入力ディスク５１には入力ローラ４１によってモーメントが発生しているが、入力ディスク５１には変速ローラ５０によって、入力ローラ４１によって発生するモーメントとは逆向きのモーメントが発生している。初期状態では、この２つのモーメントが釣り合い、入力ディスク５１は、出力ディスク６と同一平面となっている。

Ｈｉｇｈ側へ変速する場合には、変速ローラ５０によって発生するモーメントを大きくし、出力ディスク６側の入力ディスク５１が図１２Ｂに示すように高くなるように入力ディスク５１を傾動させる。これにより、動力伝達部４０が傾動し、入力ローラ４１、および出力ローラ４２には図１２Ｂにおいて矢印で示すように従動軸部４側に向いたキャンバスラストが発生する。これにより、動力伝達部４０が従動軸部４側へ移動し、無段変速機１はＨｉｇｈ側へ変速する。

変速を終了させる場合には、変速ローラ５０によって発生するモーメントを小さくして入力ディスク５１を傾動し、図１２Ｃに示すように入力ディスク５１が出力ディスク６と同一平面となるようにする。

無段変速機１をＬｏｗ側へ変速させる場合には、変速ローラ５０で発生するモーメントを小さくし、入力ディスク５１をＨｉｇｈ側への変速とは逆方向に傾動する。

本発明の第４実施形態の効果について説明する。

変速を行う場合に、変速ローラ５０で発生するモーメントの大きさを変更して入力ディスク５１を駆動軸部３に対して傾動させる。これにより、動力伝達部４０にキャンバスラストを発生させ、キャンバスラストによって動力伝達部４０を駆動軸部３側、または従動軸部４側に移動させて変速を実行することができる（請求項６、８に対応する効果）。

本発明の第５実施形態について説明する。

第５実施形態については第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態の無段変速機１について図１３Ａ〜図１３Ｃを用いて説明する。図１３Ａは、無段変速機１の正面図である。図１３Ｂは無段変速機１の平面図である。図１３Ｃは、図１３ＢのXIII−XIII断面における概略図である。

動力伝達部４０は、入力ローラ４１、および出力ローラ４２がドライブシャフト１４に対して傾動せず、入力ローラ４１の回転軸、出力ローラ４２の回転軸、ドライブシャフト１４の回転軸が常に一致するように入力ローラ４１、および出力ローラ４２がドライブシャフト１４に連結している。

ドライブシャフト１４は、ベアリング６０を介してシャフト支持部６３に傾動可能に支持されている。ドライブシャフト１４は、ベアリング６１を介して変速レバー６２に連結しており、変速レバー６２が操作されると入力ディスク５、または出力ディスク６の平面方向に傾動する。

シャフト支持部６３は、ベースプレート６５と平行に設けた板部２０がボールベアリング６９を介してベースプレート６５に支持されている。シャフト支持部６３は、図１３Ｃに示すように支持部６４によってベアリング６０を介してドライブシャフト１４を傾動可能に支持しており、ベアリング６０と当接する支持部６４の面６４ａが曲面となっている。この曲面は、ベアリング６０のアウターレース６０ａの外周に設けた曲面に応じて形成される。このような曲面を設けることで、シャフト支持部６３に対してベアリング６０、およびベアリング６０を介して支持される動力伝達部４０が入力ディスク５、または出力ディスク６の平面方向に傾動可能となっている。支持部６４は、ベアリング６０、および動力伝達部４０がシャフト支持部６３に対して駆動軸部３の回転軸と従動軸部４の回転軸とを結ぶ軸間連結線に沿った方向（以下、軸間連結線方向と言う。）に移動しないようにベアリング６０を支持している。つまり、軸間連結線方向においては、動力伝達部４０とシャフト支持部６３とが一体となって移動する。

ベースプレート６５には、ボルト２３が挿入される長孔６６が形成される。長孔６６は、軸間連結線方向に延び、ボルト２３が摺動する。

ベースプレート６５の長孔６６に挿入されるボルト２３の先端は、ベースプレート６５の背面側でブロック部６７に連結している。ブロック部６７は、ベースプレート６５に取り付けられたブロックケース６８によって駆動軸部３の回転軸方向への移動が規制されている。つまり、ボルト２３、およびブロック部６７は、ベースプレート６５の長孔６６に沿った移動のみが許されている。これにより、シャフト支持部６３、および動力伝達部４０は、バネ２４によってベースプレート６５側に付勢され、軸間連結線方向に移動することができる。

無段変速機１が変速する場合について説明する。無段変速機１がＨｉｇｈ側へ変速する場合について図１４Ａ〜図１４Ｃを用いて説明する。

初期状態では、図１４Ａに示すようにドライブシャフト１４は駆動軸部３、および従動軸部４に対して垂直となっている。

変速レバー６２が、図１４Ａの下方向に操作されると、動力伝達部４０は図１４Ｂに示すように入力ディスク５の回転方向における上流側へ傾動する。入力ローラ４１が入力ディスク５から受ける摩擦力の向きは、図１４Ｂで実線の矢印で示す向きとなる。実線で示す摩擦力は、図１４Ｂにおいて破線で示す矢印に分解することができ、矢印Ａの力によって入力ローラ４１が回転し、矢印Ｂの力によって入力ローラ４１は従動軸部４側へ移動する。そして、動力伝達部４０、およびシャフト支持部６３は一体となって従動軸部４側へ移動し、無段変速機１はＨｉｇｈ側へ変速する。

変速を終了させる場合には、変速レバー６２によって動力伝達部４０を図１４Ｃに示すように入力ディスク５の回転方向における下流側へ傾動し、ドライブシャフト１４が駆動軸部３、および従動軸部４に対して垂直となるようにする。

無段変速機１をＬｏｗ側へ変速させる場合には、初期状態の位置から動力伝達部４０を入力ディスク５の回転方向の下流側に傾動する。

本発明の第５実施形態の効果について説明する。

変速を行う場合に、動力伝達部４０を入力ディスク５、または出力ディスク６の平面方向に傾動させることで摩擦力を用いて動力伝達部４０を駆動軸部３側、または従動軸部４側に移動させて、変速を実行することができる（請求項９に対応する効果）。

次に本発明の第６実施形態について説明する。

第６実施形態については第５実施形態と異なる部分を中心に図１５Ａ〜図１５Ｃを用いて説明する。図１５Ａは無段変速機１の正面図である。図１５Ｂは無段変速機１の平面図である。図１５Ｃは図１５ＢのXV−XV断面における概略図である。

無段変速機１は、変速レバー７３を介して動力伝達部４０を傾動させる変速制御プレート７２を備える。

ドライブシャフト１４は、ベアリング７０を介してシャフト支持部６３に傾動可能に支持されている。ドライブシャフト１４は、ベアリング７０に対して相対回転可能であり、かつドライブシャフト１４の軸方向に相対移動不能となるように設けられている。

ベアリング７０は、シャフト支持部６３の支持部６４から入力ローラ４１側に延設され、アウターレース７０ａの外周壁から駆動軸部３の回転軸方向に突出するピン７１を備える。ピン７１は変速制御プレート７２の長孔７２ａに挿入される。

変速制御プレート７２は、変速レバー７３の操作に応じて軸間連結線方向に移動する。変速制御プレート７２は、軸間連結線方向にのみ移動し、軸間連結線に直交する方向（図１５Ａ中上下方向）などには移動せず、また入力ディスク５の平面方向に傾動しないように取り付けられている。変速制御プレート７２には、軸間連結線方向に対して傾斜する長孔７２ａが形成される。変速制御プレート７２が軸間連結線方向に移動すると、長孔７２ａに摺動してピン７１が図１５Ａの上下方向に移動すると共に、動力伝達部４０が傾動する。長孔７２ａは、変速制御プレート７２が従動軸部４側へ移動した場合に、入力ローラ４１が入力ディスク５の回転方向における上流側へ傾動し、変速制御プレート７２が駆動軸部３側へ移動した場合に、入力ローラ４１が入力ディスク５の回転方向における下流側へ傾動するように形成される。

無段変速機１が変速する場合について説明する。無段変速機１がＨｉｇｈ側へ変速する場合について図１６Ａ〜図１６Ｃを用いて説明する。

初期状態では、図１６Ａに示すようにドライブシャフト１４は駆動軸部３、および従動軸部４に対して垂直となっている。また、ピン７１は長孔７２ａの中央に位置している（以下において、この位置を初期位置と言う。）。

変速レバー７３が操作され、変速制御プレート７２が軸間連結線方向に沿って従動軸部４側に目標変速比を実現する位置まで移動すると、ピン７１が変速制御プレート７２の長孔７２ａに摺動し、図１６Ａの下方向に移動する。これにより、動力伝達部４０は、入力ローラ４１が入力ディスク５の回転方向における上流側に移動するように傾動する。そして、図１６Ｂの破線で示す矢印Ｂの力によって、動力伝達部４０、およびシャフト支持部６３は一体となって従動軸部４側へ移動し、無段変速機１はＨｉｇｈ側へ変速する。

変速中、変速レバー７３によって操作されない限り、変速制御プレート７２の位置は変わらない。変速中、動力伝達部４０、およびシャフト支持部６３は軸間連結線方向に沿って従動軸部４側へ移動し、ピン７１は変速制御プレート７２の長孔７２ａに摺動し、初期位置に戻るように移動し、動力伝達部４０は、入力ディスク５の回転方向における下流側に傾動しながら、従動軸部４側へ移動し、初期状態となるように傾動する。

そして、図１６Ｃに示すようにピン７１が初期位置に戻り、ドライブシャフト１４が初期状態となると変速が終了する。

以上のように、本実施形態では、変速制御プレート７２を軸間連結線方向に移動させるだけで、変速が実行され、動力伝達部４０が目標変速比を実現する位置まで移動すると、変速は自動的に終了する。

無段変速機１をＬｏｗ側へ変速させる場合には、初期状態の位置から変速制御プレート７２を駆動軸部３側へ移動させて、動力伝達部４０を入力ディスク５の下流側に傾動する。

本発明の第６実施形態の効果について説明する。

軸間連結線方向に移動する変速制御プレート７２に軸間連結線に対して傾斜する長孔７２ａを備える。この長孔７２ａにドライブシャフト１４と共に軸間連結線方向に移動するピン７１を摺動可能となるように挿入する。また、動力伝達部４０を入力ディスク５、または出力ディスク６の平面方向に傾動可能となるようにシャフト支持部６３によって支持する。変速を行う場合には、変速制御プレート７２を軸間連結線方向に移動し、ピン７１を長孔７２ａに摺動させて動力伝達部４０を入力ディスク５、または出力ディスク６の平面方向に傾動する。動力伝達部４０を入力ディスク５、または出力ディスク６の平面方向に傾動させることで摩擦力を用いて動力伝達部４０を駆動軸部３側、または従動軸部４側に移動することができる。また、変速を行う場合には、変速制御プレート７２を、目標変速比を実現する位置まで移動させるだけで、変速が進行し、自動的に変速が終了するので、容易に変速を行うことができる（請求項１０に対応する効果）。

上記実施形態では、バネ２４として圧縮コイルバネを用いたが、動力伝達部４０をベースプレート２、６５側に付勢できればよく、板バネなどを用いてもよい。

上記実施形態では、変速レバー９、３０、５３、６２、７３がアクチェエータを用いて操作される場合について説明したが、ワイヤやリンク機構を用いて、運転者が変速レバー９、３０、５３、６２、７３を操作するようにしてもよい。

第１、２実施形態では、入力ローラ１２、および出力ローラ１３を変速レバー９、３０によって傾動させたが、いずれか一方のみを傾動させてもよい。

第３実施形態では、入力ディスク３３に可動ディスク３４を設けたが、出力ディスク６に設けてもよく、また入力ディスク３３、および出力ディスク６に設け、可動ディスク３４を駆動軸部３の回転軸方向、または従動軸部４の回転軸方向に沿って移動させてもよい。

第４実施形態では、入力ディスク５１を傾動させたが、出力ディスク６を傾動させてもよく、また入力ディスク５１、および出力ディスク６を傾動させてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１ 無段変速機
５、３３、５１ 入力ディスク
６ 出力ディスク
７、４０ 動力伝達部
９、３０ 変速レバー（レバー）
１２、４１ 入力ローラ
１３、４２ 出力ローラ
１４ ドライブシャフト
３７ａ 第１室（傾動部）
３７ｂ 第２室（傾動部）
５３、６２ 変速レバー（傾動部）
６４ 支持部
７１ ピン（突起部）
７２ 変速制御プレート（変速プレート）
７２ａ 長孔

Claims (9)

1. 入力ディスクと、
   前記入力ディスクの回転軸と非同軸の回転軸を中心に回転する出力ディスクと、
   前記入力ディスクに当接する入力ローラと、前記出力ディスクに当接する出力ローラと、前記入力ローラと前記出力ローラとを連結するシャフトとを有する動力伝達部とを備え、
   前記入力ローラと前記入力ディスクとの接触半径、および前記出力ローラと前記出力ディスクとの接触半径を変更することで変速する無段変速機であって、
   前記入力ローラおよび前記出力ローラを傾動させ、前記動力伝達部を前記入力ディスクの回転軸と前記出力ディスクの回転軸との間で移動させて変速させる変速手段を備え、
   前記変速手段は、前記入力ローラおよび前記出力ローラの両方を同時に傾動させるローラ傾動部を備えることを特徴とする無段変速機。
2. 請求項１に記載の無段変速機であって、
   前記ローラ傾動部は、前記入力ローラと前記出力ローラとに連結し、前記シャフトの軸方向に傾動するレバーを備えることを特徴とする無段変速機。
3. 請求項２に記載の無段変速機であって、
   前記レバーは、前記入力ローラおよび前記出力ローラを前記入力ディスク、または前記出力ディスクの平面方向に傾動することを特徴とする無段変速機。
4. 入力ディスクと、
   前記入力ディスクの回転軸と非同軸の回転軸を中心に回転する出力ディスクと、
   前記入力ディスクに当接する入力ローラと、前記出力ディスクに当接する出力ローラと、前記入力ローラと前記出力ローラとを連結するシャフトとを有する動力伝達部とを備え、
   前記入力ローラと前記入力ディスクとの接触半径、および前記出力ローラと前記出力ディスクとの接触半径を変更することで変速する無段変速機であって、
   少なくとも前記動力伝達部の１つを傾動させ、前記動力伝達部を前記入力ディスクの回転軸と前記出力ディスクの回転軸との間で移動させて変速させる変速手段を備え、
   少なくとも前記入力ローラ、前記出力ローラのいずれかは、前記シャフトに対して傾動可能に連結し、
   前記変速手段は、少なくとも前記入力ローラ、前記出力ローラのいずれかを傾動させるローラ傾動部を備え、
   前記ローラ傾動部は、前記入力ローラと前記出力ローラとに連結し、前記シャフトの軸方向に傾動するレバーを備え、
   前記レバーは、少なくとも前記入力ローラ、前記出力ローラのいずれかを前記入力ディスクの回転軸と前記出力ディスクの回転軸とを通る平面の平面方向に傾動することを特徴とする無段変速機。
5. 入力ディスクと、
   前記入力ディスクの回転軸と非同軸の回転軸を中心に回転する出力ディスクと、
   前記入力ディスクに当接する入力ローラと、前記出力ディスクに当接する出力ローラと、前記入力ローラと前記出力ローラとを連結するシャフトとを有する動力伝達部とを備え、
   前記入力ローラと前記入力ディスクとの接触半径、および前記出力ローラと前記出力ディスクとの接触半径を変更することで変速する無段変速機であって、
   少なくとも前記動力伝達部の１つを傾動させ、前記動力伝達部を前記入力ディスクの回転軸と前記出力ディスクの回転軸との間で移動させて変速させる変速手段を備え、
   前記入力ローラ、および前記出力ローラは、前記シャフトに対して傾動不能に連結し、
   前記変速手段は、前記動力伝達部を傾動させる傾動部を備えることを特徴とする無段変速機。
6. 請求項５に記載の無段変速機であって、
   前記傾動部は、少なくとも前記入力ディスク、前記出力ディスクのいずれかを前記入力ディスクの回転軸、または前記出力ディスクの回転軸方向に移動させることを特徴とする無段変速機。
7. 請求項５に記載の無段変速機であって、
   前記傾動部は、少なくとも前記入力ディスク、前記出力ディスクのいずれかを前記入力ディスクの回転軸、または前記出力ディスクの回転軸に対して傾動させることを特徴とする無段変速機。
8. 請求項５に記載の無段変速機であって、
   前記傾動部は、前記動力伝達部を前記入力ディスク、または前記出力ディスクの平面方向に傾動させることを特徴とする無段変速機。
9. 請求項５に記載の無段変速機であって、
   前記傾動部は、
   前記入力ディスクの回転軸と前記出力ディスクの回転軸とを連結する連結線に対して傾斜する長孔が形成され、前記シャフトと共に連結線方向に移動する突起部が前記長孔に摺動可能に挿入される変速プレートを備え、
   前記変速プレートが前記連結線に沿って移動すると、前記動力伝達部が前記入力ディスク、または前記出力ディスクの平面方向に傾動することを特徴とする無段変速機。

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