JPH0926005A

JPH0926005A - 無段変速機

Info

Publication number: JPH0926005A
Application number: JP20129295A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Ono; 茂樹小野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】無端可撓体自体を横方向には移動させずに変
速比を無段で可変できるようにし、しかも低コスト化を
図ること。【構成】駆動回転体１及び従動回転体２にはそれぞれ
径方向にスライド自在とした複数のアームピン３１を設
ける。アームピン３１の先端は円錐体１５の表面に形成
したガイド溝１６に挿入する。円錐体１５を軸方向にス
ライドさせるとアームピン３１は外側あるいは内側にス
ライドする。従動回転体２の円錐体１５は、駆動回転体
１の円錐体１５のスライド方向は逆方向に同時にスライ
ドする。アームピン３１には一方向のみ回転するベアリ
ング３４を装着し、タイミングベルト３により駆動回転
体１の回転力を従動回転体２へ伝達する。互いに逆方向
にスライドする円錐体１５によりアームピン３１が径方
向にスライドして、一方は径が拡大し、他方は径が縮小
することで、変速比を無段で可変できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無段変速機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に無段変速機の構成としては、駆動
プーリーと従動プーリーとの間にＶベルトが張設されて
おり、駆動プーリー及び従動プーリーは２枚の円板を対
向させて一方の円板を油圧等により軸方向に対して移動
自在としている。そして対向した２枚の円板の間の距離
を可変させることで、駆動プーリー及び従動プーリーに
かかるＶベルトの径を大きくあるいは小さくして無段変
速を行なうようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の無段変速
機では駆動プーリーと従動プーリーとの間にＶベルトを
張設し、Ｖベルトと駆動プーリー及び従動プーリーとの
間の摩擦力により駆動プーリーの回転をＶベルトを介し
て従動プーリーに伝達している。そのため、Ｖベルトと
駆動プーリー及び従動プーリーとの間にすべりが生じて
伝達効率が悪いという問題を有している。また２枚の円
板を対向配設して駆動プーリー及び従動プーリーを構成
しているので、構成が複雑となり、コストも高くなると
いう問題がある。

【０００４】ところで、上記のような無段変速機ではな
いが、自転車等には一般に変速ギアが用いられている。
この種の変速ギアは後輪の軸に径が異なる複数段の歯車
が固着されていたり、後輪及びペダルの軸にも径が異な
る複数段の歯車が設けられていて、ペダル側及び後輪側
の歯車の間にチェーンを張設して変速ギアを構成してい
る。かかる構成の変速ギアは、歯車の軸方向に複数の歯
車を重ねて設けており、ギアの変速を行なう場合にはレ
バー操作によりチェーンを横方向に強制的に移動させる
ことで歯車の歯にチェーンを掛けるようにしている。こ
の場合には変速操作の際にチェーンを無理矢理に横方向
に移動させているためにチェーンが歯車から外れ易いと
いう問題がある。しかもかかる構成の変速ギアの変速操
作はペダルを回転させながら行なう必要があり、停止中
に変速操作を行なうことができない。停止中に無理に変
速操作を行なった後にペダルを漕いで自転車をスタート
させるとチェーンが歯車から外れ易くなる。

【０００５】上記の変速ギアを用いた変速装置を改良し
たものとしては遊星歯車を用いたものが既に提供されて
いる。かかる変速装置における変速操作は上記とは逆に
ペダルを漕ぐのを止めて軸の回転を停止させた状態でレ
バーにより変速を行なう必要があり、ペダルを漕ぎなが
らの変速操作を行なうことはできない構成となってい
る。このような変速装置において、上り坂にかかる場合
にはペダルを漕ぎながら勢いを付けて変速ギアによるシ
フトダウンをする方が乗り手にとっては上り坂をスムー
ズに越えることができるものである。しかしながら、こ
の従来の変速装置では、軸を回転させながら、つまりペ
ダルを漕ぎながらの変速はできず、一旦ペダルを漕ぐの
を停止させてから変速操作を行なわなければならず、こ
れでは上り坂に向かってペダルを漕ぎながら勢い良く越
えることができず、乗り手の負担が大きくなるという問
題がある。また、遊星歯車を用いた変速装置はコスト的
にも高くなるという問題を有している。

【０００６】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、無端可撓体自体を横方向には移動させずに変速
比を無段で可変できるようにし、しかも低コスト化を図
った無段変速機を提供することを目的としたものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の請求項
１記載の無段変速機では、回転体２０の周囲に略均等に
配設される共に上記回転体２０の径方向にスライド自在
に配設された複数のアームピン３１と、上記回転体２０
の軸方向にスライドすることで上記アームピン３１を回
転体２０の径方向にスライドさせる駆動体１５とでそれ
ぞれ一対の駆動回転体１と従動回転体２とを形成し、上
記駆動回転体１と従動回転体２との間に無端可撓体３を
張設し、駆動回転体１と従動回転体２との複数のアーム
ピン３１を径方向において上記駆動体１５により同時に
逆方向にスライド駆動する駆動手段５４を備えているこ
とを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の無段変速機では、上記駆動
体１５を略円錐状に形成すると共に、駆動体１５の表面
に上記アームピン３１をガイドするガイド溝１６を放射
状に複数条形成していることを特徴としている。

【０００９】また、請求項３記載の無段変速機では、駆
動回転体１と従動回転体２との駆動体１５をそれぞれ同
時に軸方向に沿って逆方向にスライドさせていることを
特徴としている。

【００１０】さらに、請求項４記載の無段変速機では、
上記複数のアームピン３１に一方向のみ回転するベアリ
ング３４をそれぞれ装着すると共に、このベアリング３
４に上記無端可撓体３を懸架し、駆動回転体１の回転方
向と同方向となるように駆動回転体１側のベアリング３
４を装着し、従動回転体２側のベアリング３４は該従動
回転体２の回転方向とは逆方向に装着していることを特
徴としている。

【００１１】請求項５記載の無段変速機では、上記回転
体２０の内部を空洞に形成すると共に、上記アームピン
３１を密封的に配設し、回転体２０の内部を油圧やエア
ー圧等の流体駆動手段の圧力を可変させることで、アー
ムピン３１を径方向にスライド自在としていることを特
徴としている。

【００１２】

【作用】請求項１記載の無段変速機によれば、径方向に
スライド自在に複数のアームピン３１を設けた駆動回転
体１と従動回転体２に無端可撓体３を張設し、駆動手段
５４により駆動体１５を軸方向にスライドさせる。この
駆動体１５が軸方向にスライドすることでアームピン３
１が駆動回転体１及び従動回転体２の径方向に対してそ
れぞれ逆方向にスライドする。これにより駆動回転体１
側のアームピン３１が径が大きくなる方向にスライドす
れば従動回転体２側のアームピン３１は径が小さくなる
方向にスライドする。したがって駆動回転体１及び従動
回転体２により無段変速機を容易に構成できる。

【００１３】また、請求項２記載の無段変速機によれ
ば、駆動体１５を略円錐状に形成し、しかもアームピン
３１をガイドするガイド溝１６を形成しているので、ア
ームピン３１の径方向へのスライドを容易にさせ、その
スライドをよりスムーズに行なわせることができる。そ
のため、小さな力でもって容易に変速させることが可能
となる。

【００１４】さらに、請求項３記載の無段変速機によれ
ば、駆動回転体１と従動回転体２との駆動体１５をそれ
ぞれ同時に軸方向に沿って逆方向にスライドさせている
ので、一方の回転体のアームピン３１を径方向に拡大す
る方向に要する力が大きくても、他方の回転体のアーム
ピン３１を径方向に縮小する方向に要する力が小さくて
済むので、両者の力が相殺されて、両方では必要以上の
大きな力を必要とせずに容易に変速させることができ
る。

【００１５】請求項４記載の無段変速機によれば、駆動
回転体１及び従動回転体２のアームピン３１には無端可
撓体３と懸架するベアリング３４を一方向のみ回転する
ようにしているので、駆動回転体１の回転力を無端可撓
体３に伝達し、無端可撓体３は従動回転体２に回転力を
スムーズに伝達させることができ、従動回転体２が回転
しても従動回転体２側のベアリング３４が空回りして駆
動回転体１への伝達は防止できる。また、駆動回転体１
及び従動回転体２の径が拡大、縮小した場合には隣接す
るベアリング３４間の距離が広くなったり、狭くなった
りするものの、ベアリング３４が一方向に回転するの
で、この回転によりベアリング３４と無端可撓体３との
噛合をうまく噛み合わせることができる。そのため、駆
動回転体１及び従動回転体２の径が拡大、縮小してもベ
アリング３４と無端可撓体３とは外れることはない。

【００１６】また、請求項５記載の無段変速機によれ
ば、油圧やエアー圧等の流体駆動手段により回転体２０
内の圧力を可変させることで、アームピン３１を径方向
に自在にスライドさせることができる。これによりアー
ムピン３１を径方向に駆動させるための駆動体１５やこ
の駆動体１５を駆動するための部材が不要となる。その
ため、部品点数の削減によるコストダウンを図ることが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１はこの発明の無段変速機の断
面図を示し、基本的には回転駆動される側の駆動回転体
１と、この駆動回転体１により回転される従動回転体２
と、駆動回転体１の回転を従動回転体２側に伝達するタ
イミングベルト（無端可撓体）３とで構成されている。
また、駆動回転体１及び従動回転体２は同一の構成とな
っているので、駆動回転体１側の構成について先ず説明
するが、他方の従動回転体２の説明は省略する。

【００１８】図１〜図５において、駆動回転体１の中心
となる軸１１はその両端の支持部１２にて固定されて、
回転はしない構造となっている。この軸１１の外側には
円筒形の駆動軸１３が上記軸１１の軸方向に沿ってスラ
イド自在に且つ軸１１に対して回転可能に遊嵌されてい
る。この駆動軸１３の一端側の外周面には図４に示すよ
うにベアリング１４を介して円錐体１５が駆動軸１３に
対して回動自在に固着されている。したがって、この円
錐体１５は駆動軸１３の軸方向のスライドに伴って同時
に軸１１の軸方向に沿ってスライドする。また、図１及
び図２に示すように上記円錐体１５のテーパ状の表面に
は中心から放射状に複数のガイド溝１６が形成されてお
り、この発明の実施の形態ではガイド溝１６の数を１２
条としているが、これより多くても少なくても良い。

【００１９】図２に示すように上記円錐体１５を被う形
で両端を閉塞した円筒状のボディ本体２０が設けられて
いる。このボディ本体２０は前後の前ボディ２１と後ボ
ディ２２とで構成されており、前ボディ２１の前面の中
心には駆動軸１３を挿通させる挿通孔２３が、後ボディ
２２の背面の中心には軸１１を挿通させる挿通孔２４が
それぞれ穿孔されている。これによりボディ本体２０は
駆動軸１３及び軸１１に対して回動自在に装着されてい
る。また、前ボディ２１の背面の周縁部にはリング円板
状の支持板２５が一体的に外側方に突出して形成され、
後ボディ２２の前面の周縁部には同様にリング円板状の
支持板２６が一体的に外側方に突出して形成されてい
る。これら両支持板２５，２６はそれぞれ対向する形で
配設されていて、また図１に示すように両支持板２５，
２６の間には軸１１に向かって放射状にスリット２５が
所定の間隔毎に形成されている。

【００２０】すなわち、上記スリット２７には図３に示
すようなアームピン３１が駆動回転体１の径方向にスラ
イド自在に挿入されるものであり、スリット２７を形成
するための方法はどのようなものでもよい。例えば、両
支持板２５，２６間に上下方向にビス、ボルト等をねじ
止めしてビス等で囲まれる空間を形成し、この空間を径
方向のスリット２７として形成しても良く、あるいはス
リット２７となるべき部分以外の箇所の一方の支持板２
５に突部を一体に突設しておき、両支持板２５，２６を
対向配設した場合に上記突部以外の箇所がスリット２７
となるようにしても良い。この発明の実施の形態ではス
リット２７自体の構造に要旨があるのではなく、アーム
ピン３１を径方向にスライド自在にさせるスリット２７
を設けていることに特徴があり、スリット２７を形成す
る方法は特に問わない。なお、スリット２７の横方向の
断面は四角形状としている。

【００２１】次に上記アームピン３１について説明する
と、このアームピン３１は図３に示すように、四角柱状
のピン３２と、このピン３２の上部の側面に固定軸３３
により固定されて一方向にのみ回転するワンウエイベア
リングと呼ばれるベアリング３４とで構成されている。
なお、一方向にのみ回転するベアリング３４を用いてい
る理由は後述する。また変速比を大きくとるためにはベ
アリング３４の位置をピン３２の上側よりはできるだけ
下方にする方が良い。アームピン３１のピン３２の下部
は先端を細くしたクサビ状に形成してあり、その先端部
３５の下面は傾斜させたテーパ部３６としている。つま
りアームピン３１の先端部３５が上記円錐体１５のガイ
ド溝１６内に挿入されるようになっており、先端部３５
のテーパ部３６の傾斜角度はガイド溝１６つまり円錐体
１５の傾斜角度と対応させている。実際はアームピン３
１の先端部３５が円錐体１５のガイド溝１６を軸方向に
沿ってスライドするものではないが、図２に示すように
先端部３５がガイド溝１６内をスライド自在とするよう
な形状としてある。なお、アームピン３１の先端部３５
の形状であるが、図３に示す例では先端程厚みを薄くし
たテーパ状にし、かつ先端の厚みもある程度厚肉として
いるが、強度が許す範囲内でさらに先端を薄く形成する
ようにしても良い。また、先端部３５の形状はテーパ状
ではなく、円錐体１５のガイド溝１６の断面形状に対応
させた断面が略コ字型に突設するようにしても良い。

【００２２】アームピン３１に取り付けられているベア
リング３４の外周面は凹凸状に形成されており、この凹
凸状の凹部３７にタイミングベルト３の歯部４（図１参
照）が噛合するようになっている。アームピン３１を四
角柱としているのは、スリット２７内にアームピン３１
を挿入した時に該アームピン３１自体が回転するのを防
止するためである。

【００２３】ボディ本体２０を駆動軸１３及び軸１１側
に組み付けた後に、上記のようにして形成されるスリッ
ト２７内に図１に示すように先端部３５を先にしてアー
ムピン３１を駆動回転体１の径方向にスライド自在に挿
入する。この時、アームピン３１の先端部３５を円錐体
１５のガイド溝１６内に挿入させる。ここで、アームピ
ン３１をボディ本体２０のスリット２７内に挿入させた
場合にはアームピン３１を円錐体１５側に常時付勢させ
て、駆動回転体１の回転によりアームピン３１がスリッ
ト２７から脱落しないようにしている。この脱落防止手
段としては例えば、図１に示す一点鎖線のように伸縮自
在なゴム、金属製のバネ体等のリング状の弾性体４０を
アームピン３１のベアリング３４とは反対側に突出して
いる固定軸３３の先端に掛けることで、アームピン３１
を常時軸に向かって付勢させて脱落を防止するようにし
ている。また、図１に示すように各アームピン３１の固
定軸３３の先端とボディ本体２０との間にコイル状の圧
縮バネ４１を介装させて、個別にアームピン３１を常時
軸に向かって付勢させて脱落を防止するようにしても良
い。

【００２４】ここで、図２に示すように、アームピン３
１はボディ本体２０のスリット２７に挿入されており、
駆動回転体１の周方向や軸方向への移動は規制されてい
て径方向のみスライド可能となっている。そして円錐体
１５を軸１１の軸方向に移動させると、例えば図２にお
いて円錐体１５を左方に移動させると、円錐体１５のガ
イド溝１６の底面によりアームピン３１の先端部３５を
押し上げるように駆動することになる。この実施の形態
ではアームピン３１を１２個設けており、１個の円錐体
１５により１２個のアームピン３１が同時に押し上げら
れると、各アームピン３１は同時に押し広げられる形と
なって、駆動回転体１の直径、つまりベアリング３４に
よる直径が大きくなる。

【００２５】また、図２において円錐体１５が図中右方
に移動すると、アームピン３１は上記弾性体４０等によ
り常時内側に付勢されているので、アームピン３１はガ
イド溝１６に沿って押し下げられ、全体としては駆動回
転体１の直径、つまりベアリング３４による直径が小さ
くなる。ここで、円錐体１５とアームピン３１とのスラ
イドをスムーズにさせるために、これらの部材は金属製
で構成し、またガイド溝１６内にグリス等を塗布してお
くことで、アームピン３１のスライドをよりスムーズに
させることができる。また、円錐体１５やアームピン３
１の材料としては金属製でなくてもよく、合成樹脂で構
成しても良いものである。さらにボディ本体２０の材質
としては同様に金属製でも合成樹脂製でも良い。

【００２６】なお、この実施の形態ではアームピン３１
の数を１２個としているが、１２個より多くても、少な
くても良いのは勿論である。また、上記円錐体１５を軸
方向にスライドさせるための手段は後述するが、図１に
示すように駆動回転体１と、この駆動回転体１と同じ構
成の従動回転体２との間にタイミングベルト３を張設し
て、両方の円錐体１５のスライド方向は互いに逆向きに
している。すなわち、駆動回転体１の直径を大きくする
方向にアームピン３１を外側方にスライドさせるべく該
駆動回転体１の円錐体１５をスライドさせる場合には、
同時に従動回転体２の直径を小さくする方向にアームピ
ン３１を内側方へスライドさせるべく該従動回転体２の
円錐体１５をスライドさせる。

【００２７】次に駆動回転体１及び従動回転体２の円錐
体１５を同時に逆向きに移動させる手段について説明す
る。図２及び図５に示すように円錐体１５を固定してい
る駆動軸１３の外周面には円筒状の連結体４４がボルト
４５により固定されており、この連結体４４とリンク４
６の一端とはピン４７により回動自在に連結されてい
る。またリンク４６の他端は連結棒４８の一端とピン４
９により回動自在に連結されていて、この連結棒４８は
連結パイプ５０内にスライド自在に挿入されている。こ
の構成は駆動回転体１側の駆動軸１３と従動回転体２側
の駆動軸１３も点対称的に構成されているので、一方の
みを説明して他方の説明は省略する。

【００２８】上記連結棒４８がスライド自在に挿入され
ている左右からの連結パイプ５０は略平行に配設され、
連結パイプ５０の両側は支持具５１で支持されている。
また、連結パイプ５０の中央部では固定板５２により両
連結パイプ５０を支持固定している。この固定板５２と
しては２枚の金属板をねじ止めして両連結パイプ５０を
挟持固定してもよく、また断面がコ字型の金属板をねじ
止めして両連結パイプ５０を挟持固定するようにしても
良い。上記固定板５２の中心部分には軸５３が設けてあ
り、この軸５３を中心に固定板５２は回動可能となって
いる。

【００２９】上記固定板５２には連結パイプ５０と略直
交する形で操作用のレバー５４が一体的に突設されてい
る。このレバー５４を図５に示す矢印のように回動させ
ることで、軸５３を中心に固定板５２を回転させ、この
固定板５２の回転により該固定板５２と一体に連結パイ
プ５０を回転させる。そして、連結パイプ５０内に連結
棒４８がスライド自在に挿入されているので、連結棒４
８がリンク４６を介して駆動回転体１側及び従動回転体
２側の連結体４４が軸１１の軸方向に沿ってスライドさ
せるようになっている。この連結体４４がスライドする
と、連結体４４が固定されている駆動軸１３も軸方向に
スライドするために円錐体１５が同時に軸方向にスライ
ドすることになる。ここで、図５においてレバー５４を
軸５３を中心に反時計方向に回動させると、駆動回転体
１側の円錐体１５は押されて後方へスライドし、同時に
従動回転体２側の円錐体１５は前方にスライドする。こ
の場合駆動回転体１の直径はアームピン３１が内側方へ
スライドして連続的に小さくなり、従動回転体２側の直
径はアームピン３１が外側方へスライドして連続的に大
きくなる。さらに上記とは逆に、レバー５４を時計方向
に回動させると、駆動回転体１側の円錐体１５が前方に
スライドし、従動回転体２側の円錐体１５は後方へスラ
イドする。そして、この場合、駆動回転体１の直径はア
ームピン３１が外側方へスライドして連続的に大きくな
り、従動回転体２の直径はアームピン３１が内側方へス
ライドして連続的に小さくなる。これにより変速比を無
段階に可変させることができる。

【００３０】また、レバー５４を回動操作した場合、連
結棒４８は連結パイプ５０にスライド自在に挿入され、
また、連結棒４８とリンク４６、リンク４６と連結体４
４とはそれぞれ回動自在に連結されているので、レバー
５４による連結体４４のスライド操作をスムーズに行な
うことができる。

【００３１】上記の操作において円錐体１５を軸方向に
スライドさせる時にアームピン３１を径方向に拡大させ
る場合にはある程度の力が必要である。例えば駆動回転
体１側のアームピン３１を径方向に拡大させる場合に
は、同時に他方の従動回転体２側のアームピン３１は径
方向に縮小させる方向に円錐体１５をスライドさせるの
で、アームピン３１を径方向に縮小させる場合には拡大
させるのとは異なりそれほど円錐体１５をスライドさせ
るための力は大きくない。それで、アームピン３１を縮
小させる方向の力とアームピン３１を拡大させる方向の
力とが相殺されることになり、単体でアームピン３１を
拡大させる方向に円錐体１５をスライドさせる場合より
も小さな力でスライドさせることができる。

【００３２】図６〜図８は変速比を可変させた場合の説
明図を示し、駆動回転体１及び従動回転体２共にアーム
ピン３１が円錐体１５の軸方向の略中央部に位置させて
変速比を１：１とした場合である。この図６の状態から
図７に示すようにレバー５４を操作して駆動回転体１の
直径を小さくすると同時に従動回転体２の直径を大きく
して変速比を１：１／ｎとした場合である。この時駆動
回転体１のアームピン３１は円錐体１５の前部に来るよ
うに円錐体１５は後方へスライドし、また従動回転体２
のアームピン３１は円錐体１５の後部に来るように円錐
体１５が前方にスライドする。また図８は駆動回転体１
の直径を大きくすると同時に、従動回転体２の直径を小
さくして変速比を１：ｎとした場合である。この時駆動
回転体１のアームピン３１は円錐体１５の後部に来るよ
うに円錐体１５は前方へスライドし、また従動回転体２
のアームピン３１は円錐体１５の前部に来るように円錐
体１５が後方にスライドする。

【００３３】次に、駆動回転体１及び従動回転体２のア
ームピン３１にそれぞれ取り付けているベアリング３４
の動作について説明する。ここで、図１はレバー５４側
から見た駆動回転体１及び従動回転体２の断面図であ
り、駆動回転体１は矢印イの方向に回転するものとする
と、タイミングベルト３は矢印ロのように回転し、この
タイミングベルト３の回転により従動回転体２側に回転
が伝達されて従動回転体２も矢印ハの方向に回転する。
この時、駆動回転体１のアームピン３１のベアリング３
４は矢印ニの方向にのみ回転するように装着されてお
り、また従動回転体２のアームピン３１のベアリング３
４は矢印ホの方向にのみ回転するように装着されてい
る。

【００３４】駆動回転体１は図示していないが、例えば
モータの出力軸や自転車のペダルの軸とボディ本体２０
との間にベルトやローラチェーンを張設しておき、これ
によりボディ本体２０を回転させてアームピン３１ごと
回転させることで、駆動回転体１が回転するようになっ
ている。駆動回転体１が矢印イに示す方向に回転する
と、各アームピン３１もボディ本体２０と共に回転して
いくが、ベアリング３４は矢印ニの反対方向には回転し
ないので、ベアリング３４によりタイミングベルト３を
回転させる。もしベアリング３４の回転方向が矢印ニと
は逆方向のみであれば、アームピン３１が回転してもベ
アリング３４が空回りするのみでタイミングベルト３に
回転力を伝達することができない。

【００３５】上記のようにしてタイミングベルト３が矢
印ロの方向に回転すると、従動回転体２のアームピン３
１のベアリング３４は矢印ホとは逆の方向には回転しな
いために、タイミングベルト３の回転力がベアリング３
４を介してアームピン３１に伝達されることで従動回転
体２が矢印ハの方向に回転することになる。ここで従動
回転体２のベアリング３４の回転方向が矢印ホとは逆向
きとすると、タイミングベルト３が回転してもベアリン
グ３４が空回りするだけで従動回転体２は回転すること
はできない。

【００３６】また、従動回転体２側が矢印ハに示す方向
に回転すると、ベアリング３４が矢印ホの方向に回転す
るのでタイミングベルト３へは回転力を伝達することは
できず、駆動回転体１側へのミス伝達を防止している。

【００３７】なお、従動回転体２が回転している場合
に、従動回転体２から他の機構部に回転力を伝達する場
合には、回転しているのはボディ本体２０であるので、
従動回転体２のボディ本体２０からベルトやローラチェ
ーン等を用い伝達を行なう。

【００３８】また、駆動回転体１及び従動回転体２が回
転している場合、アームピン３１の先端部３５は円錐体
１５のガイド溝１６内に挿入しているので、円錐体１５
自体も回転している。また、アームピン３１の先端部３
５は円錐体１５自体の表面にスライド自在に接触してい
るだけでも良いので、特に円錐体１５の表面に上記のよ
うなガイド溝１６を形成しなくても良い。この場合、駆
動回転体１及び従動回転体２の回転に応じて円錐体１５
は回転しないが、アームピン３１の先端部３５のテーパ
部３６が円錐体１５の表面に接触しているので、これに
伴い円錐体１５が回転するようになっていても良い。

【００３９】次に、ベアリング３４が一方向にのみ回転
するようにしている他の理由について説明する。これは
駆動回転体１及び従動回転体２の直径の可変、つまりア
ームピン３１が拡がった場合と縮小した場合には隣接す
るベアリング３４間の距離が変化して、ベアリング３４
の凹部３７とタイミングベルト３の歯部４との噛み合い
がうまく調整できるようにしているものである。すなわ
ち、図９に示す状態から図１０に示すように駆動回転体
１または従動回転体２の直径が大きくなるとアームピン
３１は外側方に向かってスライドするので隣接するベア
リング３４間の距離が広くなる。この時にベアリング３
４は矢印に示すように一方向のみに回転するので、タイ
ミングベルト３の駆動回転体１側の径の拡大に伴ってベ
アリング３４が回転してベアリング３４の凹部３７とタ
イミングベルト３の歯部４とがうまく噛み合うことにな
る。このようにタイミングベルト３と噛合しているそれ
ぞれのベアリング３４が一方向に回転するので、ベアリ
ング３４間の距離が広くなっても、ベアリング３４の凹
部３７とタイミングベルト３の歯部４とが外れることは
ない。

【００４０】また、上記とは逆に図１１に示す状態から
図１２に示すように駆動回転体１または従動回転体２の
直径が小さくなるとアームピン３１は軸に向かってスラ
イドするので隣接するベアリング３４間の距離が狭くな
る。この時にベアリング３４は矢印に示すように一方向
のみに回転するので、タイミングベルト３の駆動回転体
１側の径の縮小に伴ってベアリング３４が回転してベア
リング３４の凹部３７とタイミングベルト３の歯部４と
がうまく噛み合うことになる。このようにタイミングベ
ルト３と噛合しているそれぞれのベアリング３４が一方
向に回転するので、ベアリング３４間の距離が狭くなっ
ても、ベアリング３４の凹部３７とタイミングベルト３
の歯部４とが外れることはない。

【００４１】このようにして円錐体１５を軸方向にスラ
イドさせることで、複数のアームピン３１を径方向にス
ライドさせることができ、そのため、駆動回転体１と従
動回転体２との変速比を無段階に可変させることができ
る。しかも従来の遊星歯車を用いた無段変速機と比べて
構成が簡単なので、コストも安価にできる。特に本発明
の無段変速機を自転車に応用した場合には、ペダルを漕
ぎながらや、漕ぐのを停止してからといったことに関係
なく変速を行なうことができ、しかも変速を無段階で行
なうことができる。また上り坂を登る場合には、ペダル
を漕ぎながら変速できるので、漕ぎながら勢いを付けて
スムーズに上り坂を登ることができる。さらに、従来の
自転車の変速ギアのようにローラチェーンを強制的に横
方向に移動させるシステムではないので、タイミングベ
ルト３が駆動回転体１や従動回転体２から外れることも
ない。

【００４２】（第２の実施の形態）上記の実施の形態に
おいては駆動回転体１及び従動回転体２の円錐体１５を
軸方向にスライドさせるのに手動で行なっていたが、自
動で行なうようにしたのを図１３に示す。駆動回転体１
及び従動回転体２の各駆動軸１３に連結具６０，６５の
一端をそれぞれ固着し、円錐体１５の位置の検出を行な
う位置検出器を備えた油圧サーボ制御装置６１，６６か
らのロッド６２，６７の先端と上記連結具６０，６５の
他端とを固着している。また上記油圧サーボ制御装置６
１，６６はマイクロコンピュータ等からなる制御部７０
により制御されるようになっている。この制御部７０に
より駆動制御される油圧サーボ制御装置６１，６６は、
そのロッド６２，６７が同時に逆方向にスライドするよ
うに制御される。

【００４３】ここで、駆動回転体１側のロッド６２を突
出する方向に制御すると、駆動回転体１側の駆動軸１３
により円錐体１５が図１３において上方にスライドして
アームピン３１は内側に向かってスライドすることで、
駆動回転体１は径方向に縮小することになる。同時に従
動回転体２側のロッド６７は引っ込む方向に駆動され
て、上記と同様に従動回転体２側の円錐体１５は図面上
下方にスライドし、アームピン３１は外側に向かってス
ライドすることで、従動回転体２は径方向に拡大するこ
とになる。なお、油圧サーボ制御装置６１，６６による
ロッド６２，６７の直進往復制御は、変速比が大きくな
る方向と小さくなる方向の２つの操作ボタンを設けてお
き、そのいずれかの操作ボタンを押操作している時だけ
ロッド６２，６７がスライド可能に制御するようにして
も良い。また、予め変速比に応じたロッド６２，６７の
突出量を記憶しておき、変速比を任意に入力することで
自動で変速比を設定するようにしても良い。

【００４４】このように自動で変速比を可変できるよう
にすることで、手動の場合と比べて変速操作が非常に楽
となり、使い勝手が良くなる。

【００４５】（第３の実施の形態）上記の実施の形態で
は駆動回転体１と従動回転体２との円錐体１５の軸方向
におけるスライドを互いに逆方向に駆動していたが、こ
の実施の形態では図１４に示すように両円錐体１５を同
時且つ同方向にスライドさせるようにしたものである。
すなわち、図１４に示すように駆動回転体１の円錐体１
５と従動回転体２の円錐体１５とが逆向きになるように
駆動軸１３にそれぞれ装着し、アームピン３１つまりタ
イミングベルト３に対して円錐体１５をスライドさせて
変速比を可変させるようにしている。駆動回転体１及び
従動回転体２の駆動軸１３に連結具７２を架橋し、この
連結具７２の略中央部分に図１３に示すような油圧サー
ボ制御装置６１のロッド６２の先端を固着している。そ
して、油圧サーボ制御装置６１により突出自在に制御さ
れるロッド６２により連結具７２を介して駆動回転体１
及び従動回転体２の円錐体１５を同時にスライドさせる
ようにしている。

【００４６】今、図１４において実線で示す円錐体１５
の位置は、変速比が１：１の場合を示しており、両円錐
体１５が図面上上方にスライドすると、変速比は１：１
／ｎとなり、円錐体１５が下方にスライドすると変速比
は１：ｎとなる。このようにこの実施の形態では、円錐
体１５をスライドさせるために駆動手段が簡単となり、
図１３の場合と比べてコストも安価にすることができ
る。

【００４７】先の実施の形態において円錐体１５を自動
でスライドさせて変速比を変えるのに、油圧サーボ制御
装置の他にエアー圧を可変させて自動で行なったり、あ
るいはモータで電動式で自動で変速比を可変させるよう
にしても良い。上記のエアー圧の場合には、開口面積を
自在に可変できるような電子制御式の開閉弁（バルブ）
を用いたり、また、モータ式の場合にはリニアモータを
用いて駆動軸１３を直進制御を行なって円錐体１５をス
ライドさせたり、あるいはモータとギアとの組み合わせ
で円錐体１５をスライドさせるようにしても良い。

【００４８】なお、図１４に示す場合は自動で行なうよ
うにしているが、図５の場合と同様にレバー等を用いて
手動で行なうようにしても良い。

【００４９】また、無端可撓体としては上述ではタイミ
ングベルト３を用いたが、ローラチェーンを用いても良
い。この場合にはアームピン３１に装着しているベアリ
ング３４も歯車となり、しかもベアリング３４の場合と
同様に一方向にのみ回転する歯車を使用することにな
る。

【００５０】（第４の実施の形態）ここで、駆動回転体
１及び従動回転体２のそれぞれのボディ本体２０内に油
圧やエアー圧等の流体駆動手段を用いてアームピン３１
を径方向にスライド自在に駆動制御するようにしたのが
第４の実施の形態である。すなわち、ボディ本体２０の
スリット２７にアームピン３１を密封的にスライド自在
に挿入し、またアームピン３１をボディ本体２０の内側
に常時上記の弾性体４０の手段により付勢させておく。
そして、流体駆動装置（図示せず）からの配管の端部が
ボディ本体２０内に連通し、上記流体駆動装置によりボ
ディ本体２０内の油圧あるいはエアー圧の圧力を高める
ことで各アームピン３１はスリット２７を介して押し拡
げられて駆動回転体１あるいは従動回転体２の直径が大
きくなる。また、ボディ本体２０内の油圧あるいはエア
ー圧を低くすることで、各アームピン３１は内側にスリ
ット２７を介してスライドし、これにより駆動回転体１
あるいは従動回転体２の直径を小さくすることができ
て、変速比を連続的に且つ任意に可変させることができ
る。また、各アームピン３１を内側にスライドさせる他
の手段としては、ボディ本体２０内の圧力を低くした場
合には負圧となる方向に制御することで、アームピン３
１を内側にスライドさせることができる。ここで、アー
ムピン３１の最小、最大位置は予め決めている。このよ
うに構成することで、上記の各実施の形態で用いていた
円錐体１５、この円錐体１５を軸方向に駆動するための
手段等が不要となり、部品点数の削減によるコストダウ
ンを図ることができる。

【００５１】なお、上記各実施の形態におけるタイミン
グベルト３等が懸架されるアームピン３１のベアリング
３４の位置であるが、ベアリング３４の位置が下方（径
の中心に近い方）ほどタイミングベルト３の径に対する
径の拡大、縮小に伴う変化量が大きいので、ベアリング
３４をアームピン３１の上方に位置させるのと比べ変速
比を大きくとることができる。また、図１の場合ではア
ームピン３１のピン３２の形状を四角柱状としている
が、四角円筒状でも良い。更には円柱状や円筒状でアー
ムピン３１のピン３２を構成しても良く、この場合に
は、アームピン３１のピン３２を２本並設して回転を防
止するようにする。

【００５２】また、本発明の無段変速機の適用例として
は上述の自転車の場合はもちろん、大人用の三輪自転
車、身障者用の電動車椅子のミッション等に適用するこ
とができる。

【００５３】

【発明の効果】請求項１記載の無段変速機によれば、径
方向にスライド自在なアームピンやこのアームピンを径
方向にスライドさせる駆動体等で一対の駆動回転体及び
従動回転体とで無段変速機を構成しているために、変速
比を無段階に容易に可変させることができる。また、変
速させるので無端可撓体を横方向に移動させるのではな
く、無端可撓体自体は移動せず回転体の径をアームピン
により可変させて変速させているので、従来自転車に用
いられていた変速ギアとは異なり、変速中に無端可撓体
が外れることはない。さらに遊星歯車等を用いたのと比
べて構造が簡単であり、そのため、コストも安価にでき
る。したがって低コストな無段変速機を容易に構成する
ことができる。

【００５４】また、請求項２記載の無段変速機によれ
ば、駆動体を略円錐状に形成し、しかもアームピンをガ
イドするガイド溝を形成しているので、アームピンの径
方向へのスライドを容易にさせ、そのスライドをよりス
ムーズに行なわせることができる。そのため、小さな力
でもって容易に変速させることが可能となる。

【００５５】さらに、請求項３記載の無段変速機によれ
ば、駆動回転体と従動回転体との駆動体をそれぞれ同時
に軸方向に沿って逆方向にスライドさせているので、一
方の回転体のアームピンを径方向に拡大する方向に要す
る力が大きくても、他方の回転体のアームピンを径方向
に縮小する方向に要する力が小さくて済むので、両者の
力が相殺されて、両方では必要以上の大きな力を必要と
せずに容易に変速させることができる。

【００５６】請求項４記載の無段変速機によれば、駆動
回転体及び従動回転体のアームピンには無端可撓体と懸
架するベアリングを一方向のみ回転するようにしている
ので、駆動回転体の回転力を無端可撓体に伝達し、無端
可撓体は従動回転体に回転力をスムーズに伝達させるこ
とができ、従動回転体が回転しても従動回転体側のベア
リングが空回りして駆動回転体への伝達は防止できる。
また、駆動回転体及び従動回転体の径が拡大、縮小した
場合には隣接するベアリング間の距離が広くなったり、
狭くなったりするものの、ベアリングが一方向に回転す
るので、この回転によりベアリングと無端可撓体との噛
合をうまく噛み合わせることができる。そのため、駆動
回転体及び従動回転体の径が拡大、縮小してもベアリン
グと無端可撓体とは外れることはない。

【００５７】また、請求項５記載の無段変速機によれ
ば、油圧やエアー圧等の流体駆動手段により回転体内の
圧力を可変させることで、アームピンを径方向に自在に
スライドさせることができる。これによりアームピンを
径方向に駆動させるための駆動体やこの駆動体を駆動す
るための部材が不要となる。そのため、部品点数の削減
によるコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の無段変速機の断面
図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の駆動回転体の断面
図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態のアームピンの斜視
図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態の円錐体の断面図で
ある。

【図５】本発明の第１の実施の形態の上面から見た場合
の構成図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態の変速状態を示す説
明図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態の変速状態を示す説
明図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態の変速状態を示す説
明図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態のベアリングとタイ
ミングベルトとの噛合状態を示す図である。

【図１０】本発明の第１の実施の形態の図９の状態から
ベアリング間が拡がった場合の噛合状態を示す図であ
る。

【図１１】本発明の第１の実施の形態のベアリングとタ
イミングベルトとの噛合状態を示す図である。

【図１２】本発明の第１の実施の形態の図１０の状態か
らベアリング間が狭くなった場合の噛合状態を示す図で
ある。

【図１３】本発明の第２の実施の形態の自動で円錐体を
スライドさせる場合の構成図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態の構成図である。

【符号の説明】

１駆動回転体２従動回転体３タイミングベルト（無端可撓体）１１軸１３駆動軸１５円錐体（駆動体）１６ガイド溝２０ボディ本体（回転体）２７スリット３１アームピン３４ベアリング５４レバー（駆動手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体（２０）の周囲に略均等に配設さ
れる共に上記回転体（２０）の径方向にスライド自在に
配設された複数のアームピン（３１）と、上記回転体
（２０）の軸方向にスライドすることで上記アームピン
（３１）を回転体（２０）の径方向にスライドさせる駆
動体（１５）とでそれぞれ一対の駆動回転体（１）と従
動回転体（２）とを形成し、上記駆動回転体（１）と従
動回転体（２）との間に無端可撓体（３）を張設し、駆
動回転体（１）と従動回転体（２）との複数のアームピ
ン（３１）を径方向において上記駆動体（１５）により
同時に逆方向にスライド駆動する駆動手段（５４）を備
えていることを特徴とする無段変速機。
【請求項２】上記駆動体（１５）を略円錐状に形成す
ると共に、駆動体（１５）の表面に上記アームピン（３
１）をガイドするガイド溝（１６）を放射状に複数条形
成していることを特徴とする請求項１記載の無段変速
機。
【請求項３】駆動回転体（１）と従動回転体（２）と
の駆動体（１５）をそれぞれ同時に軸方向に沿って逆方
向にスライドさせていることを特徴とする請求項１記載
の無段変速機。
【請求項４】上記複数のアームピン（３１）に一方向
のみ回転するベアリング（３４）をそれぞれ装着すると
共に、このベアリング（３４）に上記無端可撓体（３）
を懸架し、駆動回転体（１）の回転方向と同方向となる
ように駆動回転体（１）側のベアリング（３４）を装着
し、従動回転体（２）側のベアリング（３４）は該従動
回転体（２）の回転方向とは逆方向に装着していること
を特徴とする請求項１記載の無段変速機。
【請求項５】上記回転体（２０）の内部を空洞に形成
すると共に、上記アームピン（３１）を密封的に配設
し、回転体（２０）の内部を油圧やエアー圧等の流体駆
動手段の圧力を可変させることで、アームピン（３１）
を径方向にスライド自在としていることを特徴とする請
求項１〜請求項４にいずれか記載の無段変速機。