JPWO2004008003A1 - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

本発明は、機械的無段変速機において、従来の「点接触」から「線接触」が行えるようにすることを目的としてなされたものであり、線接触を可能にすることで金属製構成部材の互いの押圧力を小さくすることができ、作用維持のための他のエネルギーを小さくすることができる機械的無段変速機１００とするために、入力軸１１側につながる回転軸２２によって回転するパワーロール２０のロール面２１形状を、球の部分形状となるようにするとともに、この球の部分形状に対応する凹状ロール面３１がそれぞれ表面に形成されて、パワーロール２０が接触して回転することにより従動的に回転され、出力軸１２につながる複数のカウンターロール３０を、互いに隣接し合う各凹状ロール面３１が円環状に略連続するようにしながら、出力軸１２につながるディスク４０の同一円周上に回転自在に組付けるとともに、このディスク４０に対してパワーロール２０の回転軸２２を無段階的に傾斜させ得るようにしたものである。

Description

本発明は、入力軸側からの回転と力（回転トルク）を、出力軸側へ無段的に伝えるようにした無段変速機に関し、特に空転状態（ニュートラル）から正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することのできる無断変速機に関するものである。

例えば、自動車のエンジンが作り出した変速的な回転トルクを、さらに変速して車輪側への出力軸に伝達する装置としては、大きく分けて流体の介在する流体変速機と、遊星歯車等を使用した機械的な変速機とがある。この機械的変速機は、歯車等を使用して段階的に回転数を伝えるものと、無段のものとに分けられる。
そして、この機械的無段変速機については、ＩＰＣのＦ１６Ｈ（伝動装置）１５／００に、「回転部材間の摩擦による可変変速比をもった回転伝達用または逆転用伝動装置」も分類されていて、「摩擦」を利用した機械的無段変速機も存在している。勿論、このＩＰＣのＦ１６Ｈ １５／００は、さらに細かく分類されていることから、この種の摩擦を利用した機械的無段変速機は種々な提案がなされていることが分る。
近年の機械的無段変速機としては、特にトラクション（ｔｒａｃｔｉｏｎ）ドライブ式のものであって、トロイダル（ｔｏｒｏｉｄａｌ）ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が脚光を浴びてきている。このトロイダルＣＶＴは、Ｃｈａｒｉｅｓ Ｗ．Ｈｕｎｔが米国特許第１９７４７２号で初めて提案したものであるが、次のような基本的特徴を有したものであった。
このＨｕｎｔ特許の内容は、図３２に示すように、互いに対向するディスクＢ、Ｄ（これらのディスクの内面がトロイダル、つまりドーナツ状になっているのである）に摺動するホイールＥ（以下ではパワーロールとも言う）を配置し、このホイールＥの角度を変えることにより、ディスクＢ側に対するホイールＥの摺接半径と、ディスクＤに対するホイールＥの摺接半径とを相対的に変えるようにしたことである。これにより、ディスクＢの回転トルクがディスクＤに伝えられるに際して、両ディスクＢ、Ｄ間の回転数が変えられるのである。
以上のように、このＨｕｎｔ特許に係るトロイダルＣＶＴは、両ディスクＢ、Ｄの内表面の全体形状はドーナツのような円環状、つまりトロイダルなものであり、その後、このＨｕｎｔ特許のような形式を有する機械的無段変速機は、トロイダルＣＶＴと呼ばれるようになったのである。
Ｈｕｎｔ特許に係るトロイダルＣＶＴは、図３２に示したような基本構造を有していることから、非常にシンプルであり、工業的利用に大きな期待が寄せられた。特に、自動車の出現に対応してこれへの適用が１９２０年代になされ、種々な試作や販売そのものもなされたが、何故か大量な実用化はされなかった。
その後も種々な改良がなされてきたが、最近のトロイダルＣＶＴは、図３３に示した「フルトロイダル」と、図３４に示した「ハーフトロイダル」に大きく形式が分かれるようになってきている。
フルトロイダルＣＶＴの特徴は、基本的にはＨｕｎｔ特許と同じであり、図３３に示したように、パワーローラ（図３２ではホイールＥに該当するもの）の中心（入出力両ディスクとの接点Ｏ、Ｏ’を結ぶ直線の中心）が、両ディスク内面が作るトロイダルキャビティの中心を通ることである。これにより、入出力両ディスク間での動力伝達を行うために、掛けられた両ディスク間での押圧力は、相対的にパワーローラを回動させるための支持軸上には作用しないから、パワーローラの角度変更は、円滑に行えることになる。その反面、各接触点Ｏ、Ｏ’に引いた２本の接線が互いに平行となるから、各接触点Ｏ、Ｏ’でのスピンが大きくなるものである。
これに対して、図３４に示したハーフトロイダルＣＶＴでは、各接触点Ｏ、Ｏ’からの２本の接線が平行ではなくて、交点Ｅを有している。この交点Ｅが回転軸Ｉ上にあるいとき、各接触点Ｏ、Ｏ’でのスピンはなくなり、効率のよいＣＶＴとなるのである。
いずれにしても、トロイダルＣＶＴでは、強い押圧力によって互いに押し付けられた状態の金属同士が、図３５中の黒く塗りつぶした部分のような点に近い接触部分で接触することになる。（田中裕久著；トロイダルＣＶＴ、２０００年７月コロナ社発行）このような点に近い小さな接触部分で金属同士が接触し合えば、当然摩擦熱が発生することになる。
この摩擦熱を放置しておけば、金属同士が焼き付いてしまうので、その接触部分にオイルを介在させなければならない。しかも、トロイダルＣＶＴでは、両金属（ディスクまたはローラ）間を非常に強い押圧力で押しつけなければならないから、介在させるべきオイルの圧力も相当高くなければならない。そうなると、この種のトロイダルＣＶＴを自動車に適用する場合、エンジンの力を利用してオイル圧を高めなければならないから、結果的に所謂「燃費」が悪くなることになる。
また、従来のＣＶＴでは、「逆転」させる場合の変速は全く行うことができないものであり、空転状態（ニュートラル）から正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することのできる無断変速機の開発が待たれているところである。
そこで、本発明者は、近年のトロイダルＣＶＴ、つまり無段変速機における上記実状を改善するにはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、従来のトロイダルＣＶＴを自動車に適用した場合の燃費の増大は、金属同士が点接触する構造に最大の原因があることに気付き、本発明を完成したのである。
すなわち、本発明の目的とするところは、この種の機械的無段変速機における金属製構成部材について、従来の「点接触」から「線接触」が行えるようにすることである。また、本発明の他の目的とするところは、線接触を可能にすることで金属製構成部材の互いの押圧力を小さくすることができ、その結果、作用維持のための他のエネルギーを小さくすることができて、例えば自動車に適用した場合にはその燃費を少なくすることにある。

以上の目的を達成するために、まず、請求項１に係る発明の採った手段は、後述する最良の形態の説明中において使用する符号を付して説明すると、
「入力軸１１側につながる回転軸２２によって回転するパワーロール２０と、このパワーロール２０が接触して回転することにより従動的に回転されて、出力軸１２につながる複数のカウンターロール３０とを備えた機械的無段変速機１００であって、
パワーロール２０のロール面２１形状を、球の部分形状となるようにするとともに、この球の部分形状に対応する凹状ロール面３１を各カウンターロール３０の表面に形成し、
これら複数のカウンターロール３０を、互いに隣接し合う各凹状ロール面３１が円環状に略連続するようにしながら、出力軸１２につながるディスク４０の同一円周上に回転自在に組付けるとともに、このディスク４０に対してパワーロール２０の回転軸２２を無段階的に傾斜させ得るようにしたことを特徴とする正逆回転可能な機械的無段変速機１００」
である。
すなわち、本発明の機械式無段変速機１００は、例えば図１及び図２に示すように、入力軸１１からの回転力により回転されるパワーローラ２０のロール面２１を、ディスク４０に円環状に配列して組付けた複数のカウンターローラ３０の各ロール面３１に「線接触」させるようにしたものである。そのために、本発明の機械式無段変速機１００では、まず入力軸１１により回転されるパワーローラ２０のロール面２１の表面形状については、「球」を例えば２つの平行な面で切断したときにできる表面形状と略同じになるようにしてあり、これに対して、各カウンターローラ３０のロール面３１の表面形状については、図３に示すように、パワーローラ２０側のロール面２１の形状に対応する凹状としたものである。つまり、各カウンターローラ３０のロール面３１は、その中心軸で切断したときに、完全な「円弧」として現れるものである。
従って、各カウンターローラ３０のロール面３１の、回転軸３２の中心で切ったときに現れる線は、これら複数のカウンターローラ３０を円環状に配列したときに、それぞれ互いにつらなって、ほぼ完全な「円」を形成するものである。この円には、ニュートラル時の１つまたは複数のパワーローラ２０のロール面２１が円として線接触し、またパワーローラ２０が傾斜された場合には、この円の円弧部分に線接触することになる。勿論、各カウンターローラ３０は、その回転軸３２によってディスク４０に回転自在に組付けたものであり、駆動側のパワーローラ２０に対して「転がり接触」することになるものである。
ここで、パワーローラ２０側のロール面２１が形成する円と複数のカウンターローラ３０を連ねたことによって円環を構成する各ロール面３１が形成する円との直径の関係をみてみると、次の通りである。
まず、パワーローラ２０側のロール面２１についてであるが、図１及び図２に示した例の場合、図３に示すように、球の中心Ｏを通る円Ｃ_ｏを最大部分として有し、このＣ_ｏより直径の小さい円を最小部分とするものである。なお、このパワーローラ２０側のロール面２１が形成する円の最大部分は、必ずしも図３に示した円Ｃ_ｏである必要はなく、また最小円にあっては半径が０（ゼロ）であってもよい。
また、このパワーローラ２０は、例えば図１０の（Ａ）にも示すように、各カウンターローラ３０によって形成されてた円環内に嵌合されることもあって抜け止めがなされなければならないから、各カウンターローラ３０による円環の内径はこのパワーローラ２０の外径より小さくなければならない。このことは、パワーローラ２０を１個だけ使用する場合も、複数使用する場合も言えることである。
さて、この機械式無段変速機１００を構成しているパワーローラ２０は、そのロール面２１を各カウンターローラ３０に接触させたままの状態を維持しながら、その回転軸２２の軸心方向をディスク４０が形成している平面に対して傾斜させなければならない。そのためには、回転軸２２に変速レバーまたはハンドル１３を連結するとともに、後述する最良の形態が採用しているベベル歯車列等を利用して、この回転軸２２と入力軸１１とを接続するようにするのである。勿論、このパワーローラ２０のロール面２１と各カウンターローラ３０のロール面３１とは互いに圧接状態を維持するようになければならないから、各パワーローラ２０やディスク４０等の位置をケーシング１０によって維持する他、例えば図４の（Ｂ）に示すような板バネ５０を利用するようにするものである。
これに対して、各カウンターローラ３０については、その回転軸３２の方向を変える必要は全くないが、その各ロール面３１のディスク４０に対する同一位置によって、円弧状であるパワーローラ２０側のロール面２１が滑らかに当接する円環状の接触面を形成しなければならない。各カウンターローラ３０は、そのロール面３１が完全円の内の部分円しか形成できないから、その複数を、図１及び図２に示すようにディスク４０に回転自在となるように組付けなければならない。各カウンターローラ３０を、図１に示したように、ディスク４０に完全に組付けてしまえば、各カウンターローラ３０のロール面３１によって、その内側中心に略連続した円環面が形成できるのである。
以上のようにパワーローラ２０や複数のカウンターローラ３０を組み合わせることによって、入力軸１１からの回転を、ディスク４０に設けられた出力軸１２に対し、以下のようにして変速しながら伝えることができる。
まず、図５には、所謂「ニュートラル状態」が示してある。つまり、この場合は、図５の（Ｂ）にも示すように、パワーローラ２０のロール面２１は各カウンターローラ３０が形成してる円環面と同一位置にあるため、図５の（Ａ）に示すように、パワーローラ２０のロール面２１は、その図示上下の各面において、それぞれ３個のカウンターローラ３０に当接している。このニュートラルの場合、３個のカウンターローラ３０の中央のものは、パワーローラ２０の回転軸２２に直交する中心線と中心を同一にしているものであり、図示上方の例でみてみると、左右の各カウンターローラ３０はパワーローラ２０の中心線に対して線対称位置にある。
ここで、図５中の矢印にて示した方向にパワーローラ２０が回転されると、これに接触している各カウンターローラ３０は、ディスク４０に回転自在に軸支されていること、及びパワーローラ２０との転がり接触していることとによって回転することになる。このとき重要なことは、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０とは常に「線接触」した状態にあることであるが、それは、パワーローラ２０のロール面２１が球表面の一部と同じ形状にしてあって、かつこれに対応した凹状のロール面３１がカウンターローラ３０に形成してあるからである。
この回転している１つのパワーローラ２０については、図５の（Ａ）にて示したように、図示上下それぞれにおいて各３個のカウンターローラ３０に接触していて、これを単に回転させているだけである。従って、この場合（具体的にはディスク４０が作る平面に対して、パワーローラ２０側の回転軸２２が直交している場合）には、ディスク４０に回転させるための力が加えられることはないため、ディスク４０、従って出力軸１２は回転することはない。
次に、入力軸１１からの回転力を出力軸１２側に変速して伝達していく場合を考えるために、パワーローラ２０の回転軸２２を、図６の（Ｂ）に示す状態、つまりディスク４０が形成する平面に対して左に３０°まで傾斜させる状態を想定してみる。回転軸２２、つまりパワーローラ２０を傾斜させていくと、そのロール面２１は、今まで接触していたカウンターローラ３０に隣接している別のカウンターローラ３０に次々と移動しながら線接触を続けていく。何故なら、パワーローラ２０のロール面２１は球面の一部であって、各カウンターローラ３０のロール面３１もロール面２１の球面に対応する凹状面であったし、各カウンターローラ３０は円環状となるようにディスク４０に組付けてあって、その各ロール面３１は略連続したものとなっていたからである。パワーローラ２０がディスク４０に対して３０°まで回転される間も、当該機械式無段変速機１００は変速を行っているのであるが、その様子は次の３０°まで回転されたときの状態をもとに説明することとする。
入力軸１１によって回転されているパワーローラ２０がディスク４０に対して、図６の（Ｂ）に示すような３０°の位置まで傾斜されると、このパワーローラ２０のロール面２１は、各カウンターローラ３０のロール面３１に線接触したままの状態にあるから、図６の（Ａ）中に示した小さい矢印方向に各カウンターローラ３０を動かそうとする。つまり、パワーローラ２０に接触している１個のカウンターローラ３０についてみてみると、このカウンターローラ３０のロール面３１には、パワーローラ２０側のロール面２１が３０°の傾斜で転がり摩擦力が加わっているから、その内の一部は当該カウンターローラ３０の回転軸３２を中心とした回転力に使われ、残りは図６の（Ａ）中に示した小さい矢印に示した方向への回転力に使われることになる。
パワーローラ２０が当接する各カウンターローラ３０に点線矢印にて示した方向の力が加わることによって、結果的にディスク４０は回転されることになるが、この３０°傾斜の場合、パワーローラ２０の回転数に対してディスク４０はその半分となるのであり、結果としてこのディスク４０に接続されている出力軸１２は変速回転されることになるのである。勿論、この３０°傾斜に至るまでの間の変速は順次連続的になされるのである。
このパワーローラ２０の傾斜をさらに大きくして、図７の（Ｂ）に示すように、９０°まで傾斜されたときには、パワーローラ２０の回転力の全ては各カウンターローラ３０を図７の（Ａ）中の外側矢印で示した方向への回転力に使われることになり、各カウンターローラ３０はディスク４０に対しては回転しない。つまり、パワーローラ２０の回転数とディスク４０の回転数は同じになるのであり、この９０°傾斜の場合は変速されないことになる。
勿論、前述した３０°傾斜からこの９０°傾斜に至るまでの間も、各カウンターローラ３０の回転軸３２を中心とする回転量は順次小さくなっていくのであり、かつディスク４０の回転量は順次大きくなっていくのである。この結果、当該機械式無段変速機１００による変速は、パワーローラ２０の傾斜量に応じて順次連続的になされるのであり、「無段変速」となるのである。
そして、本発明で重要なことは、図８に示すように、パワーローラ２０を、図６の（Ｂ）に示した傾斜とは反対側への傾斜をさせた場合には、「逆転」も加わった変速がなされることである。つまり、本発明に係る機械式無段変速機１００では、空転状態（ニュートラル）から正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することができるものとなっているのである。
以上の説明においては、各パワーローラ２０及びカウンターローラ３０が金属を材料として形成した場合を想定していたが、これらのパワーローラ２０及びカウンターローラ３０は、少なくとものそのロール面２１・３１を合成樹脂やセラミックスを材料として形成して実施してもよいことは当然である。
従って、この請求項１の機械式無段変速機１００は、各パワーローラ２０とカウンターローラ３０とを常に線接触させながら無段変速が行えるのであり、線接触であることからヘルツ（Ｈｅｌｚ）接触に基づくロール面２１・３１の変形を極力抑えることができて、各パワーローラ２０とカウンターローラ３０とを金属材料によって形成したとしても発熱量が抑えられるのであり、ニュートラルから正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することができるものとなっているのである。
次に、請求項２に係る機械式無段変速機１００であるが、これは、上記請求項１の機械式無段変速機１００について、
「パワーロール２０を１個だけにし、このパワーロール２０のロール面２１の球直径が、各カウンターロール３０によって内側に形成される円環面の直径より大となるようにして、このパワーロール２０をディスク４０側に押圧するようにしたこと」
である。
すなわち、この請求項２に係る機械式無段変速機１００では、１個だけのパワーローラ２０について、図９の（Ｂ）、図１０、及び図１１に例示しているように、そのロール面２１の最大直径部分（換言すれば、当該ロール面２１を形成している球の直径）が各カウンターローラ３０によって形成される内側円環面の直径より大きくして、例えば図９の（Ｂ）に示したように、各カウンターローラ３０を組付けたディスク４０側に当該パワーローラ２０を押圧させたときに、ディスク４０の反対側へ抜けてしまわないようにしたものである。このため、当該パワーローラ２０のディスク４０側への押圧ができて、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０との線接触を確実にすることは勿論、その押圧状態のまま、パワーローラ２０を傾斜させ得るのである。なお、図９の（Ａ）に示したものは、前述した図７の（Ｂ）のものと同じであり、図９の（Ｂ）に示しているものとの比較のために記載したものである。
図１０の（Ａ）及び図１１の（Ａ）に示した機械式無段変速機１００は、図３４に示した「ハーフトロイダル」形式のものに対応するもので、パワーローラ２０中にロール面２１の形状を規定している球の中心がないものであり、これに対して図１０の（Ｂ）及び図１１の（Ｂ）に示した機械式無段変速機１００は、見かけ上２つのパワーローラ２０を有してはいるが実質上１つのものとなっている場合であるが、これらのパワーローラ２０中に球の中心を有するものである。また、パワーローラ２０のディスク４０側への押圧は種々な方法が採用できるが、その具体例は、後述する請求項６または請求項７に係る機械式無段変速機１００について説明する。
従って、この請求項２の機械式無段変速機１００は、請求項１のそれと同様な機能を発揮することは当然として、１つのパワーローラ２０をディスク４０に対して押圧するようにしているから、確実な変速作動が行えて、全体構成をコンパクト化できるのである。
請求項３の機械式無段変速機１００は、上記請求項１または請求項２の機械式無段変速機１００について、
「各カウンターロール３０をそれぞれ組付けた一対のディスク４０を互いに平行となるように組み付けるとともに、これら一対のディスク４０・４０間に１つのパワーロール２０を配置して、両ディスク４０・４０を互いに押圧するようにしたこと」
である。
すなわち、この請求項３の機械式無段変速機１００は、図１１に示すように、１つ、または実質上１つのパワーローラ２０の両側に、それぞれ複数のカウンターローラ３０を円環状に組付けた２つのディスク４０を互いに平行となるように組み付けたものである。
ディスク４０が２つでこれらによりパワーローラ２０を挟み込めば、それぞれの部材の組付けが簡単になり、例えば両ディスク４０間に力を加えるようにすることによりパワーローラ２０の押圧が済むことになるから、押圧のためにパワーローラ２０やディスク４０をケーシング１０に支持させる必要がなくなるのである。
以上では、入力軸１１からの回転力を伝えるためのパワーローラ２０は１個であったが、このパワーローラ２０はこれを複数にすることも可能であり、これが請求項４の機械式無段変速機１００である。すなわち、請求項４の機械式無段変速機１００は、上述した請求項１のそれについて、
「パワーロール２０として同一形状のものを複数用意し、これらのパワーロール２０〜２０を入力軸１１側からの回転力によって同一方向に同時に回転されるようにしたこと」
である。
複数として２個の場合を挙げてみると、図１２〜図１５に示すような例が考えられる。図１２に示したものは、図１に示した１個のパワーローラ２０を２個に分割して、これらを同一方向に同時に回転させ得るようにするために別のケーシング等で一体化するようにしたものである。図１３に示した機械式無段変速機１００では、２つのパワーローラ２０を斜め内側から当接するようにしたものであり、図１４では全くの側面に、また図１５の機械式無段変速機１００では２つのパワーローラ２０を外側面に当接させるようにしたものである。
この請求項４の機械式無段変速機１００では、パワーローラ２０を複数のものに分割するのであるから、ディスク４０内あるいはその近傍にいろんな部品の組付け空間を確保でき、しかも各パワーローラ２０のカウンターローラ３０に対する当接方向を種々変更できるというメリットがあり、機械式無段変速機１００全体を製造のための組み付けを行い易くするものである。
以上のようにパワーローラ２０を複数に分割すれば、ディスク４０のあらゆる方向からこのパワーローラ２０の当接を、小さなケーシング１０内に可能になるが、その場合には、ディスク４０からの各カウンターローラ３０の露出方向を変更してやらなければならない。これが請求項５の機械式無段変速機１００であり、その採った手段は、上記請求項４の機械式無段変速機１００について、
「ディスク４０からの各カウンターロール３０の露出方向を変えることにより、各パワーロール２０の各カウンターロール３０に対する当接位置を任意にし得るようにしたこと」
である。
従って、この請求項５の機械式無段変速機１００は、複数に分割したパワーローラ２０の当接位置を任意に決定し得るものとなっているのである。
さて、前述したように、パワーローラ２０と、複数のカウンターローラ３０を組み付けたディスク４０とが互いに押圧するようにして、パワーローラ２０のロール面２１が各カウンターローラ３０のロール面３１に常に線接触するようにしなければならない。そのための手段としては、押圧力を流体圧により発生させたり、カムを利用した機械的構成により発生させるようにしてもよいが、後述する最良形態では、請求項６または請求項７に係る機械式無段変速機１００のようにすることもできる。
すなわち、請求項６に係る機械式無段変速機１００は、上記請求項１〜請求項５のいずれかの機械式無段変速機１００について、
「各カウンターロール３０とパワーロール２０との間の押圧は、各カウンターロール３０の支持軸３１とこれを支持しているディスク４０との間に介在させた板バネ５０によって行うようにしたこと」
である。
例えば、図１に示した機械式無段変速機１００の場合、複数のカウンターローラ３０によって形成された円環内の中央に１個ののパワーローラ２０を配置するものであるから、このパワーローラ２０の周囲に位置する各カウンターローラ３０がパワーローラ２０に向けて常に付勢されていれば、パワーローラ２０のディスク４０に対する押圧ができることになる。各カウンターローラ３０はその回転軸３２によってディスク４０に支持されているから、これをパワーローラ２０側に付勢するには、図４に示すように、ディスク４０と各回転軸３２との間に板バネ５０があればよい。
この板バネ５０としては、図４の（Ｂ）に示すような、ベルビルスプリング（ｂｅｌｌｖｉｌｌｅ ｓｐｒｉｎｇ）であってもよいし、波形状となった皿バネであってもよいものである。いずれにしても、この板バネ５０は、その板の厚さ方向への付勢力を発生させるもので、非常に狭い空間内にも組み込めるものであり、通常は複数枚重ねて使用される。
つまり、各カウンターローラ３０とディスク４０との間にはそれ程自由になる空間がないのであるから、付勢力を付与するスプリングとしては「板バネ」が最も効果的となるのである。もともと、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０とは互いに密接し合った状態に設計されるのであるから、押圧のための空間は小さくてもよい。そのような条件の中で、各ディスク４０がパワーローラ２０に押圧するようにするには、板バネ５０が最も効果的なのである。
他の押圧の方法としては、図１６〜図２５に示した第１実施例におけるようなものがあり、これが請求項７に係る発明である。
すなわち、請求項７の機械式無段変速機１００が採った手段は、上記請求項１〜請求項５のいずれかの機械式無段変速機１００について、
「各カウンターロール３０とパワーロール２０との間の押圧は、ディスク４０とこれを支持しているケーシング１１との間に介在させた板バネ５０によって行うようにしたこと」
である。
この請求項７の機械式無段変速機１００は、図１６に示すように、入力軸１１に連結されるべきパワーローラ２０はケーシング１０に対して完全に組付けておくものであるが、つまりパワーローラ２０のロール面２１を規定している球の中心が全く動かないように組付けておくのである。このようなパワーローラ２０に対して、各カウンターローラ３０の方が押圧されれば、パワーローラ２０とカウンターローラ３０との密接は十分行えるから、カウンターローラ３０側、つまりこれらを支持しているディスク４０側をパワーローラ２０に向けて付勢するようにすればよいことになる。
図１６に示した例では、出力軸１２がケーシング１０に対して回転自在ではあるが図示左右方向には移動しないように、ベアリングを使用して抜け止めしてある。この出力軸１２の内端部にはスプラインが形成してあって、これにディスク４０側のアームが嵌合してある。つまり、ディスク４０は、出力軸１２の内端部に対してその軸方向への移動は行えるが、出力軸１２に対して回転不能に組付けてある。
そして、この図１６に示した機械式無段変速機１００では、ケーシング１０に組込んだベアリングのインナーレースの内端面とディスク４０のアームの外端面との間に板バネ５０が複数組付けてある。これらの板バネ５０は、図示左右方向に湾曲しているものであり、これにより、ディスク４０をパワーローラ２０側に僅かではあるが付勢することになるものである。
従って、この請求項７の機械式無段変速機１００は、板バネ５０という全く小さな部品によって、複数のカウンターローラ３０を組み込んだディスク４０を、位置を固定的にしたパワーローラ２０に対して付勢することができるのであり、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０との線接触を安定した状態に維持するのである。
さて、図１６に示した機械式無段変速機１００は、出力軸１２の内端部にはスプラインが形成してあって、これにディスク４０側のアームが嵌合してあった。つまり、このアームを板バネ５０の付勢方向とは逆方向に移動させる手段があれば、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０との接触を解除することができて、トルク伝達が行われないようすること、つまり「クラッチ操作」ができることになる。このようなクラッチ操作を行えるようにしたのが請求項８に係る機械式無段変速機１００である。
すなわち、請求項８に係る発明の採った手段は、上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の機械式無段変速機１００について、
「パワーロール２０または各カウンターロール３０をその押圧方向とは反対側に移動可能とし、これらのパワーロール２０または各カウンターロール３０をその押圧方向とは反対側に移動させることにより、パワーロール２０と各カウンターロール３０との間の押圧による摩擦接触を解除して、両者間の力の伝達をなくすクラッチ機能を備えたものとしたこと」
である。

図１は本発明に係る機械式無段変速機１００におけるパワーローラ２０と複数のカウンターローラ３０との関係の１例を示す部分破断正面図であり、図２は同縦断面図であり、図３は球０を中心にしてみたパワーローラ２０側のロール面２１とカウンターローラ３０側のロール面３１の端面形状を示す断面図であり、図４は図１の１−１線部の拡大図（Ａ）及びそこで使用している板バネ５０の拡大断面図（Ｂ）である。
図５〜図８は１つのパワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を、（Ａ）の横断平面図と、（Ｂ）の縦断正面図とで示すもので、図５はパワーローラ２０とディスク４０とが直交した場合、図６はパワーローラ２０が３０°で傾斜した場合、図７はパワーローラ２０が９０°で傾斜した場合、図８はパワーローラ２０が−３０°で傾斜した場合をそれぞれ示したものである。
図９は、１個のパワーローラ２０を使用した例を示すもので、（Ａ）はパワーローラ２０の最大部分が各カウンターロール３０に接触する場合を、（Ｂ）はパワーローラ２０の最大部分より小さい部分が各カウンターロール３０に接触する場合をそれぞれ示す模式図である。図１０は、パワーローラ２０の最大部分より小さい部分が各カウンターロール３０に接触する例を示すもので、（Ａ）は１個のパワーローラ２０を使用した場合を、（Ｂ）は２個のパワーローラ２０を使用して実質的には一個のものとした場合をそれぞれ示す模式図である。図１１は、パワーローラ２０の両側に互いに平行な２つのディスク４０を配置した場合を示すもので、（Ａ）は１個のパワーローラ２０を使用した場合を、（Ｂ）は２個のパワーローラ２０を使用した場合をそれぞれ示す模式図である。
図１２〜図１５は、複数のパワーローラ２０を採用した場合の例を（Ａ）〜（Ｃ）の順で傾斜させた様子をそれぞれ示すもので、図１２は各パワーローラ２０をカウンターローラ３０によって形成した円環内に当接させた例を、図１３は同円環に斜め内側に当接させた例を、図１４はディスク４０に直交する位置に各パワーローラ２０を当接させた例を、そして、図１５は、各パワーローラ２０をカウンターローラ３０の上下両側から当接させた例をそれぞれ示している。
図１６〜図２３は、本発明の第１実施例に係る機械式無段変速機１００を示すもので図１６は同機械式無段変速機１００の横断平面図であり、図１７はカウンターローラ３０を組付けたディスク４０の正面図であり、図１８は同ディスク４０の縦断側面図であり、図１９は、入力軸１１と１個のパワーローラ２０との連結関係を示す部分横断面図であり、図２０は、入力軸１１とパワーローラ２０との連結関係を示すもので、図１９中の２−２線に沿ってみた部分縦断面図であり、図２１は、パワーローラ２０の入力軸１１に対する傾斜機構を示すもので、図１９中の２−３線に沿ってみた横断面図である。
図２２〜図２５は１つのパワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を、（Ａ）の横断平面図と、（Ｂ）の縦断正面図とで示すもので、図２２はディスク４０に対してパワーローラ２０を直交させた場合を、図２３はパワーローラ２０を３０°傾斜させた場合を、図２４はパワーローラ２０をディスク４０と平行にした場合を、図２５はパワーローラ２０を−１５°傾斜させた場合をそれぞれ示すものである。
図２６〜図２８は、本発明の第２実施例に係る機械式無段変速機１００を示すもので、図２６は機械式無段変速機１００の縦断正面図であり、図２７は、図２６の場合に対して直交する面でみた機械式無段変速機１００の縦断正面図であり、図２８は、図２６中の４−４線に沿ってみた平面図である。
図２９は、上記第２実施例に係る機械式無段変速機１００についての、パワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を示すもので、（Ａ）はパワーローラ２０とディスク４０とが直交した場合、（Ｂ）はパワーローラ２０が−３０°で傾斜した場合、（Ｃ）はパワーローラ２０が３０°で傾斜した場合をそれぞれ示したものである。図３０は、上記第２実施例に係る機械式無段変速機１００についての、パワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を示すもので、（Ａ）はパワーローラ２０が６０°で傾斜した場合を、（Ｂ）はパワーローラ２０が９０°で傾斜した場合をそれぞれ示したものである。そして、図３１は、パワーローラ２０を縦軸方向の角度で傾斜させたときに得られる変速比を示すグラフである。
図３２はＨｕｎｔ特許で使用されている図面であり、図３３はフルトロイダルＣＶＴを示す断面図であり、図３４は、ハーフトロイダルＣＶＴを示す断面図であり、図３５は、従来のトロイダルＣＶＴでは点接触であることを示す斜視図である。

符号の説明

１００…機械式無段変速機、１０…ケーシング、１１…入力軸、１２…出力軸、１３…変速レバーまたはハンドル、１４…ベアリング、１５…傾斜軸、１６…スリーブ、２０…パワーローラ、２１…ロール面、２２…回転軸、２３…開口、３０…カウンターローラ、３１…ロール面、３２…回転軸、３３…ベアリング、３４…ベース、４０…ディスク、５０…板バネ、６０…回転力伝達機構、６１…中間軸、６２…フリーベベルギア、６３…固定ベベルギア、６４…中心軸、７０…傾斜機構、７１…ベース、７２…ベアリング、７３…回動軸、７４…ウオーム、７５…ウオームホイール。

次に、上記のように構成した各請求項の発明を、図面に示した最良の形態である機械式無段変速機１００について説明すると、図１６〜図２５には、本発明に係る機械式無段変速機１００の第１実施例が、また図２６〜図３１には、同機械式無段変速機１００の第２実施例が示してある。また、各発明は、これら最良の形態である機械式無段変速機１００中に全て含まれているため、以下では、この最良形態の機械式無段変速機１００を、第１実施例と第２実施例に分けて説明する。
（第１実施例）
図１６には、本発明に係る機械式無段変速機１００の横断平面図が示してあり、この機械式無段変速機１００は、ケーシング１０の図示右側に突出する入力軸１１にて受けた回転力を無段変速しながら、ケーシング１０の図示左側に突出する出力軸１２に伝達するようにしているもので、その大部分の構成部材は１つのケーシング１０内に組み込まれている。この第１実施例に係る機械式無段変速機１００は、１つのパワーローラ２０を、ディスク４０に多数組付けたカウンターローラ３０によって形成された円環内に嵌入されるタイプのものであり、前述の図１及び図２に示したものに該当するものである。
さて、ケーシング１０に対しては、図１６に示したように、１個で半球状のパワーローラ２０が、その回転軸２２を中心に回転され、かつ後述する回動軸７３を中心に傾動されるように組付けてある。そして、このパワーローラ２０の、入力軸１１からの回転力による回転は、図１６中に示した回転力伝達機構６０によりなされるものであり、回転軸２２の傾動は、変速レバーまたはハンドル１３の操作を伝達する傾斜機構７０によりなされるものである。
勿論、このパワーローラ２０のロール面２１は、球の部分表面と同じ形状のものであるが、このパワーローラ２０の大径側は、図１６にも示したように、回転力伝達機構６０や傾斜機構７０の部分が組み込めるようにするために、大きく開口させてある。またパワーローラ２０内は空洞としてあって、この中に傾斜機構７０を構成しているベース７１が組み込んである。
パワーローラ２０の回転を行う回転力伝達機構６０は、図１９及び図２０にも示したように、入力軸１１からの回転力が図示したベベルギアを介して伝達される中間軸６１と、この中間軸６１からの回転力を、傾斜機構７０側の回動軸７３を避けてパワーローラ２０側の固定ベベルギア６３に伝達するフリーベベルギア６２と、固定ベベルギア６３をパワーローラ２０に固定的に連結する中心軸６４とからなっている。勿論、中間軸６１は、その両端に入力軸１１側に固定してあるベベルギアに噛合するベベルギアと、フリーベベルギア６２に噛合するベベルギアとをそれぞれ有していて、ディスク４０や回動軸７３の動きに干渉しないようにするために、図１６に示したように、入力軸１１の軸芯方向に対して所定各傾斜させてある。
このような回転力伝達機構６０によれば、図１６〜図２１に示したように、入力軸１１からの回転力はまずベベルギアを介して中間軸６１に伝達され、この中間軸６１の回転はベベルギアを介してフリーベベルギア６２に介して伝達される。ここで重要なことは、このフリーベベルギア６２は、パワーローラ２０の傾動を行うことになる回動軸７３をその中心に位置させて、この回動軸７３に対して自由に回転できるようにしてあることである。これにより、後述する変速レバーまたはハンドル１３の操作によるパワーローラ２０の傾動とは全く無関係に、入力軸１１側の回転力をパワーローラ２０側の固定ベベルギア６３に伝達できるのである。
回動軸７３上を自由に回転し得るフリーベベルギア６２には、固定ベベルギア６３を介して中心軸６４が連なっていて、この中心軸６４やフリーベベルギア６２はベアリング７２を介して傾斜機構７０側のベース７１に対して回動自在になっている。
以上の結果、このパワーローラ２０は、図１９に示したように、後述する傾斜機構７０による傾動作動とは全く独立し、入力軸１１からの回転力により回転するものであり、当該パワーローラ２０が、図２２〜図２５に示したような位置に傾動していても、入力軸１１により安定的に回転駆動されることになるのである。
次に、パワーローラ２０の傾動操作を行うための傾斜機構７０であるが、この傾斜機構７０は、図１６〜図２１に示したように、パワーローラ２０内にベアリング７２を介して収納したベース７１と、このベース７１に、図１９及び図２１に示したように橋架されて、前述した回転力伝達機構６０を構成しているフリーベベルギア６２の中心を貫通する回動軸７３と、この回動軸７３の一端に固定的に取付けたウオーム７４と、このウオーム７４に噛合して、図２０に示したように、ケーシング１０から突出している変速レバーまたはハンドル１３のな内端に設けたウオームホイール７５とを備えているものである。
このような傾斜機構７０によれば、まず図２０に示したように、変速レバーまたはハンドル１３の回転調整によってウオーム７４が回転され、これに噛合しているウオームホイール７５は、ウオーム７４の回転量及び方向に応じた回転をすることになる。ここで重要なことは、変速レバーまたはハンドル１３側にウオーム７４を、回動軸７３側にウオームホイール７５を設けるようにしたことである。何故なら、回動軸７３側には、当該機械式無段変速機１００を作動させたとき反力を受けることになるが、上述したようにすることによって、この反力によっては変速レバーまたはハンドル１３側に力が加わらないようにでき、変速レバーまたはハンドル１３の回転調整を安定的に行えるからである。
さて、変速レバーまたはハンドル１３の回転調整に応じて回転したウオームホイール７５は、図１９に示したように、ベース７１に橋架されている回動軸７３と一体的であったから、この回動軸７３の軸心を中心に、つまり図２０にも中の断面で示してある回動軸７３を中心にベース７１の傾動がなされるのである。勿論、この傾斜機構７０によって傾動されているパワーローラ２０は、この傾斜機構７０とは全く別系統の回転力伝達機構６０によって回転駆動もされているものである。
このパワーローラ２０の傾動状態は、図２２〜図２５を代表させて示してあるが、本機械式無段変速機１００は無段変速を行うものであるから、これらの図２２〜図２５へは、連続して変化するものであることはいうまでもない。また、図２２〜図２５では、（Ａ）としてウオームホイール７５の概略平面図を示し、その状態におけるパワーローラ２０と各カウンターローラ３０との関係を、（Ｂ）の縦断側面図で示すようにしている。
上記のような回転と傾動を行うパワーローラ２０が線接触しているカウンターローラ３０であるが、本実施例の機械式無段変速機１００では、このカウンターローラ３０の多数を、図１６〜図２１に示したように、１つのディスク４０に、円環状となるように組付けるようにしている。勿論、各カウンターローラ３０のロール面３１は、図１７及び図１８に示したように、球の外面に線接触し得るような凹状にしてあり、各端部は連続的に連なるように、一枚のディスク４０に支持してある。このカウンターローラ３０のディスク４０への支持は、図１でも説明したように、回転軸３２をベアリング３３によって支持することにより、ディスク４０に対して自由に回転できる状態にして行ってある。
ディスク４０は、パワーローラ２０の回転により各カウンターローラ３０が受けた反力をまとめて出力軸１２側に取り出すためのものであるから、図１６に示したように、複数の脚４１を介して出力軸１２にスプライン結合させてある。このディスク４０が出力軸１２に対してスプライン結合させてあるのは、このディスク４０は、回転力を出力軸１２側に確実に伝達はするが、板バネ５０からの付勢力によって図１６の図示右方向、つまりパワーローラ２０に対して弾発的に接触するようにするためである。
このため、この実施例１の機械式無段変速機１００においては、ディスク４０の各脚４１と、ケーシング１０に対して出力軸１２を回転自在に支持しているベアリング１４のインナーレースとの間に複数の板バネ５０が組込んであるのである。つまり、これらの板バネ５０は、多数のカウンターローラ３０を組付けたディスク４０を、ケーシング１０に支持したパワーローラ２０に対して弾発的に押し付けるように作用するものである。
（第２実施例）
図２６〜図３１には、本発明に係る機械式無段変速機１００の第２実施例が示してあるが、この機械式無段変速機１００の概略構成は、図１１の（Ｂ）に示したものと類似するものである。そして、この第２実施例の機械式無段変速機１００では、入力軸１１からの回転力伝達と、変速レバーまたはハンドル１３によるパワーローラ２０の傾動とを、パワーローラ２０内に組込んだ各部材によって行うようにして、全体をコンパクト化したものである。
すなわち、この第２実施例に係る機械式無段変速機１００では、そのパワーローラ２０を、図２６及び図２７に示したように、球の部分形状となるロール面２１を有した二つの同一形状のものより構成するとともに、これら２つのパワーローラ２０を中心となる回転軸２２によって一体的に連結したものである。これにより、パワーローラ２０は、球の上下のそれぞれ１／４程度ずづを切り落した形状で、球の中心を通る部分に、図２７に示したような開口２３が全周に存在する形状のものとなる。この開口２３内には、図２６にも示したように、図示右方から入力軸１１が、また図示左方からは変速レバーまたはハンドル１３によって回動される傾斜軸１５が挿入されることになるのである。
パワーローラ２０内に挿入された入力軸１１の内端は、ベベルギアを介して内の内面側に噛合させてあるため、この入力軸１１の回転力によって、当該パワーローラ２０全体は回転軸２２を中心に回転されることになる。つまり、このパワーローラ２０は、入力軸１１によって、図２６に示した回転軸２２を回転軸として、図示左右方向に回転することになるのである。勿論、このパワーローラ２０には、図２７に示したように、入力軸１１が通過し得る開口２３が全周に形成してあったから、パワーローラ２０は、入力軸１１や次に述べる傾斜軸１５に干渉することなく回転するのである。
これに対して、入力軸１１とは反対側からパワーローラ２０内に挿入されている傾斜軸１５の内端は、パワーローラ２０側の回転軸２２の外周に嵌合してあるスリーブ１６に連結してある。このスリーブ１６は、種々なベアリングを介してパワーローラ２０内に組込むとともに、パワーローラ２０側の回転軸２２に対して自由に回転できるものとしてある。換言すれば、入力軸１１によってパワーローラ２０が回転されたとしても、このスリーブ１６は回転しないものであり、その結果、傾斜軸１５の内端の固定が行えるのである。
さて、このスリーブ１６には傾斜軸１５の内端が固定的に連結してあったから、変速レバーまたはハンドル１３を所定方向に回動させれば、パワーローラ２０は、図２９及び図３０に示したような種々な傾斜状態に連続的に変更できるのであり、かつその間は勿論、変更後においてもパワーローラ２０の入力軸１１による回転を阻外されることはないのである。
以上のようにして、パワーローラ２０は、入力軸１１による回転と変速レバーまたはハンドル１３による傾斜がなされるのであるが、このパワーローラ２０は、ケーシング１０内に配置した多数のカウンターローラ３０に接触しているため、パワーローラ２０の回転力は、その傾斜状態に応じた変速がなされるから、各カウンターローラ３０を支持しているディスク４０に伝達される。このディスク４０には、図２６等に示したように出力軸１２が連結してあるから、結果として、入力軸１１の回転は変速されてこの出力軸１２から出力されるのである。
この第２実施例では、図２６に示したように、ケーシング１０とディスク４０との間に複数の板バネ５０が介装してあるから、これらの板バネ５０の付勢力によって、ディスク４０はパワーローラ２０側に向けて常に押圧されているものである。
また、ディスク４０に組付けた多数のカウンターローラ３０は、図２８に示したように、その各ロール面３１の内端によって円環状のものに形成されているから、パワーローラ２０がどのような状態に傾斜したとしても、パワーローラ２０のロール面２１と各カウンターローラ３０のロール面３１とが線接触することになることは、前述した通りである。さらに、パワーローラ２０は、各カウンターローラ３０によって形成された円環状のロール面に常に当接していなければならないから、パワーローラ２０の各カウンターローラ３０による円環に対する大きさは、図２８に示したように、前述の図１１の（Ｂ）に示した関係になるものである。
この第２実施例に係る機械式無段変速機１００による変速の状況は、図３１に示したグラフの通りである。このグラフでは、横軸にパワーローラ２０の傾斜角度をとり、横軸に変速比をとっている。なお、マイナスは、入力軸１１の回転方向とは反対側への回転をすることを意味している。

以上詳述した通り、本発明の機械式無段変速機１００によれば、パワーローラ２０のロール面２１と、複数のカウンターローラ３０のロール面３１とを線接触させて変速を行うことができるのであり、その結果、入力軸１１側からの回転力を効率よく出力軸１２側に伝えることができ、エネルギーロスを抑えることができるのである。
また、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０とは線接触するのであるから、両者を大きく押圧しなくても動力伝達が行えるのである。その結果、発熱を抑えるためのオイルの供給を行わなくてもよくなり、仮に供給したとしてもそのオイル圧力を高くする必要はない。
さらに、本発明の機械式無段変速機１００によれば、パワーローラ２０の傾斜角度を変えるだけで、空転状態（ニュートラル）から正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することができるものである。
従って、本発明の機械式無段変速機１００は、これを工作機械や自動車の構成部品としたときには、逆転（リバース）も含む無段変速ができるだけでなく、その作動のためのエネルギーロスを極力抑えることができて、産業上非常に有用なものとなるのである。

【０００３】
ーラの角度変更は、円滑に行えることになる。その反面、各接触点Ｏ、Ｏ’に引いた２本の接線が互いに平行となるから、各接触点Ｏ、Ｏ’でのスピンが大きくなるものである。
これに対して、図３４に示したハーフトロイダルＣＶＴでは、各接触点Ｏ、Ｏ’からの２本の接線が平行ではなくて、交点Ｅを有している。この交点Ｅが回転軸Ｉ上にあるとき、各接触点Ｏ、Ｏ’でのスピンはなくなり、効率のよいＣＶＴとなるのである。
いずれにしても、トロイダルＣＶＴでは、強い押圧力によって互いに押し付けられた状態の金属同士が、図３５中の黒く塗りつぶした部分のような点に近い接触部分で接触することになる。（田中裕久著；トロイダルＣＶＴ、２０００年７月コロナ社発行）このような点に近い小さな接触部分で金属同士が接触し合えば、当然摩擦熱が発生することになる。
この摩擦熱を放置しておけば、金属同士が焼き付いてしまうので、その接触部分にオイルを介在させなければならない。しかも、トロイダルＣＶＴでは、両金属（ディスクまたはローラ）間を非常に強い押圧力で押しつけなければならないから、介在させるべきオイルの圧力も相当高くなければならない。そうなると、この種のトロイダルＣＶＴを自動車に適用する場合、エンジンの力を利用してオイル圧を高めなければならないから、結果的に所謂「燃費」が悪くなることになる。
また、従来のＣＶＴでは、「逆転」させる場合の変速は全く行うことができないものであり、空転状態（ニュートラル）から正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することのできる無断変速機の開発が待たれているところである。
そこで、本発明者は、近年のトロイダルＣＶＴ、つまり無段変速機における上記実状を改善するにはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、

【０００４】
従来のトロイダルＣＶＴを自動車に適用した場合の燃費の増大は、金属同士が点接触する構造に最大の原因があることに気付き、本発明を完成したのである。
すなわち、本発明の目的とするところは、この種の機械的無段変速機における金属製構成部材について、従来の「点接触」から「線接触」が行えるようにすることである。また、本発明の他の目的とするところは、線接触を可能にすることで金属製構成部材の互いの押圧力を小さくすることができ、その結果、作用維持のための他のエネルギーを小さくすることができて、例えば自動車に適用した場合にはその燃費を少なくすることにある。
発明の開示
以上の目的を達成するために、まず、請求項１に係る発明の採った手段は、後述する最良の形態の説明中において使用する符号を付して説明すると、
「入力軸１１側につながる回転軸２２によって回転するパワーロール２０と、このパワーロール２０が接触して回転することにより従動的に回転されて、出力軸１２につながる複数のカウンターロール３０とを備えた機械的無段変速機１００であって、
各カウンターロール３０の表面に、その回転中心軸を通る面で切断したとき円弧を形成するロール面３１を形成するとともに、これら複数のカウンターロール３０を、出力軸１２につながるディスク４０の同一円周上に互いに隣接し合った状態で回転自在に組み付けることにより、各ロール面３１の各円弧が略連続した１つの円を形成するようにし、
パワーロール２０の表面に球面状のロール面２１を形成して、このロール面２１を、各カウンターロール３０の前記円弧が作る円を含む面で切ったときに表面に現れる線が、上記各ロール面３１の円弧と同じ円弧となるようにすることにより、当該パワーロール２０が各カウンターロール３０に線接触するようにし、かつ、ディスク４０に対してパワーロール２０の回転軸２２を無段階的に傾斜させ得るようにしたことを特徴とする正逆回転可能な機械的無段変速機１００」
である。
すなわち、本発明の機械式無段変速機１００は、例えば図１及び図２に示すように、入力軸１１からの回転力により回転されるパワーローラ２０のロール面２

【０００５】
１を、ディスク４０に円環状に配列して組付けた複数のカウンターローラ３０の各ロール面３１に「線接触」させるようにしたものである。そのために、本発明の機械式無段変速機１００では、まず入力軸１１により回転されるパワーローラ２０のロール面２１の表面形状については、「球」を例えば２つの平行な面で切断したときにできる表面形状と略同じになるようにしてあり、これに対して、各カウンターローラ３０のロール面３１の表面形状については、図３に示すように、パワーローラ２０側のロール面２１の形状に対応する凹状としたものである。つまり、各カウンターローラ３０のロール面３１は、その中心軸で切断したときに、完全な「円弧」として現れるものである。
従って、各カウンターローラ３０のロール面３１の、回転軸３２の中心で切ったときに現れる線は、これら複数のカウンターローラ３０を円環状に配列したときに、それぞれ互いにつらなって、ほぼ完全な「円」を形成するものである。この円には、ニュートラル時の１つまたは複数のパワーローラ２０のロール面２１が円として線接触し、またパワーローラ２０が傾斜された場合にも、この円の円弧部分に線接触することになる。勿論、各カウンターローラ３０は、その回転軸３２によってディスク４０に回転自在に組付けたものであり、駆動側のパワーローラ２０に対して「転がり接触」することになるものである。
ここで、パワーローラ２０側のロール面２１が形成する円と複数のカウンターローラ３０を連ねたことによって円環を構成する各ロール面３１が形成する円との直径の関係をみてみると、次の通りである。
まず、パワーローラ２０側のロール面２１についてであるが、図１及び図２に示した例の場合、図３に示すように、球の中心Ｏを通る円Ｃ_０を最大部分として有し、このＣ_０より直径の小さい円を最小部分とするものである。なお、このパワーローラ２０側のロール面２１が形成する円の最大部分は、必ずしも図３に示した円Ｃ_０である必要はなく、また最小円にあっては半径が０（ゼロ）であってもよい。

本発明は、入力軸側からの回転と力（回転トルク）を、出力軸側へ無段的に伝えるようにした無段変速機に関し、特に空転状態（ニュートラル）から正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することのできる無断変速機に関するものである。

例えば、自動車のエンジンが作り出した変速的な回転トルクを、さらに変速して車輪側への出力軸に伝達する装置としては、大きく分けて流体の介在する流体変速機と、遊星歯車等を使用した機械的な変速機とがある。この機械的変速機は、歯車等を使用して段階的に回転数を伝えるものと、無段のものとに分けられる。

そして、この機械的無段変速機については、ＩＰＣのＦ１６Ｈ（伝動装置）１５／００に、「回転部材間の摩擦による可変変速比をもった回転伝達用または逆転用伝動装置」も分類されていて、「摩擦」を利用した機械的無段変速機も存在している。勿論、このＩＰＣのＦ１６Ｈ １５／００は、さらに細かく分類されていることから、この種の摩擦を利用した機械的無段変速機は種々な提案がなされていることが分る。

近年の機械的無段変速機としては、特にトラクション（ｔｒａｃｔｉｏｎ）ドライブ式のものであって、トロイダル（ｔｏｒｏｉｄａｌ）ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が脚光を浴びてきている。このトロイダルＣＶＴは、Ｃｈａｒｉｅｓ Ｗ． Ｈｕｎｔが米国特許第１９７４７２号で初めて提案したものであるが、次のような基本的特徴を有したものであった。

このＨｕｎｔ特許の内容は、図３２に示すように、互いに対向するディスクＢ、Ｄ（これらのディスクの内面がトロイダル、つまりドーナツ状になっているのである）に摺動するホイールＥ（以下ではパワーロールとも言う）を配置し、このホイールＥの角度を変えることにより、ディスクＢ側に対するホイールＥの摺接半径と、ディスクＤに対するホイールＥの摺接半径とを相対的に変えるようにしたことである。これにより、ディスクＢの回転トルクがディスクＤに伝えられるに際して、両ディスクＢ、Ｄ間の回転数が変えられるのである。

以上のように、このＨｕｎｔ特許に係るトロイダルＣＶＴは、両ディスクＢ、Ｄの内表面の全体形状はドーナツのような円環状、つまりトロイダルなものであり、その後、このＨｕｎｔ特許のような形式を有する機械的無段変速機は、トロイダルＣＶＴと呼ばれるようになったのである。

Ｈｕｎｔ特許に係るトロイダルＣＶＴは、図３２に示したような基本構造を有していることから、非常にシンプルであり、工業的利用に大きな期待が寄せられた。特に、自動車の出現に対応してこれへの適用が１９２０年代になされ、種々な試作や販売そのものもなされたが、何故か大量な実用化はされなかった。

その後も種々な改良がなされてきたが、最近のトロイダルＣＶＴは、図３３に示した「フルトロイダル」と、図３４に示した「ハーフトロイダル」に大きく形式が分かれるようになってきている。

フルトロイダルＣＶＴの特徴は、基本的にはＨｕｎｔ特許と同じであり、図３３に示したように、パワーローラ（図３２ではホイールＥに該当するもの）の中心（入出力両ディスクとの接点Ｏ、Ｏ’を結ぶ直線の中心）が、両ディスク内面が作るトロイダルキャビティの中心を通ることである。これにより、入出力両ディスク間での動力伝達を行うために、掛けられた両ディスク間での押圧力は、相対的にパワーローラを回動させるための支持軸上には作用しないから、パワーローラの角度変更は、円滑に行えることになる。その反面、各接触点Ｏ、Ｏ’に引いた２本の接線が互いに平行となるから、各接触点Ｏ、Ｏ’でのスピンが大きくなるものである。

これに対して、図３４に示したハーフトロイダルＣＶＴでは、各接触点Ｏ、Ｏ’からの２本の接線が平行ではなくて、交点Ｅを有している。この交点Ｅが回転軸Ｉ上にあるとき、各接触点Ｏ、Ｏ’でのスピンはなくなり、効率のよいＣＶＴとなるのである。

いずれにしても、トロイダルＣＶＴでは、強い押圧力によって互いに押し付けられた状態の金属同士が、図３５中の黒く塗りつぶした部分のような点に近い接触部分で接触することになる。（田中裕久著；トロイダルＣＶＴ、２０００年７月コロナ社発行）このような点に近い小さな接触部分で金属同士が接触し合えば、当然摩擦熱が発生することになる。

この摩擦熱を放置しておけば、金属同士が焼き付いてしまうので、その接触部分にオイルを介在させなければならない。しかも、トロイダルＣＶＴでは、両金属（ディスクまたはローラ）間を非常に強い押圧力で押しつけなければならないから、介在させるべきオイルの圧力も相当高くなければならない。そうなると、この種のトロイダルＣＶＴを自動車に適用する場合、エンジンの力を利用してオイル圧を高めなければならないから、結果的に所謂「燃費」が悪くなることになる。

また、従来のＣＶＴでは、「逆転」させる場合の変速は全く行うことができないものであり、空転状態（ニュートラル）から正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することのできる無断変速機の開発が待たれているところである。

そこで、本発明者は、近年のトロイダルＣＶＴ、つまり無段変速機における上記実状を改善するにはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、従来のトロイダルＣＶＴを自動車に適用した場合の燃費の増大は、金属同士が点接触する構造に最大の原因があることに気付き、本発明を完成したのである。

すなわち、本発明の目的とするところは、この種の機械的無段変速機における金属製構成部材について、従来の「点接触」から「線接触」が行えるようにすることである。また、本発明の他の目的とするところは、線接触を可能にすることで金属製構成部材の互いの押圧力を小さくすることができ、その結果、作用維持のための他のエネルギーを小さくすることができて、例えば自動車に適用した場合にはその燃費を少なくすることにある。

以上の目的を達成するために、まず、請求項１に係る発明の採った手段は、後述する最良の形態の説明中において使用する符号を付して説明すると、
「入力軸１１側につながる回転軸２２によって回転するパワーロール２０と、このパワーロール２０が接触して回転することにより従動的に回転されて、出力軸１２につながる複数のカウンターロール３０とを備えた
機械的無段変速機１００であって、
各カウンターロール３０の表面に、その回転中心軸を通る面で切断したとき円弧を形成するロール面３１を形成するとともに、これら複数のカウンターロール３０を、出力軸１２につながるディスク４０の同一円周上に互いに隣接し合った状態で回転自在に組み付けることにより、各ロール面３１の各円弧が略連続した１つの円を形成するようにし、
パワーロール２０の表面に球面状のロール面２１を形成して、このロール面２１を、各カウンターロール３０の前記円弧が作る円を含む面で切ったときに表面に現れる線が、上記各ロール面３１の円弧と同じ円弧となるようにすることにより、当該パワーロール２０が各カウンターロール３０に線接触するようにし、
かつ、ディスク４０に対してパワーロール２０の回転軸２２を無段階的に傾斜させ得るようにしたことを特徴とする正逆回転可能な機械的無段変速機１００」
である。

すなわち、本発明の機械式無段変速機１００は、例えば図１及び図２に示すように、入力軸１１からの回転力により回転されるパワーローラ２０のロール面２１を、ディスク４０に円環状に配列して組付けた複数のカウンターローラ３０の各ロール面３１に「線接触」させるようにしたものである。そのために、本発明の機械式無段変速機１００では、まず入力軸１１により回転されるパワーローラ２０のロール面２１の表面形状については、「球」を例えば２つの平行な面で切断したときにできる表面形状と略同じになるようにしてあり、これに対して、各カウンターローラ３０のロール面３１の表面形状については、図３に示すように、パワーローラ２０側のロール面２１の形状に対応する凹状としたものである。つまり、各カウンターローラ３０のロール面３１は、その中心軸で切断したときに、完全な「円弧」として現れるものである。

従って、各カウンターローラ３０のロール面３１の、回転軸３２の中心で切ったときに現れる線は、これら複数のカウンターローラ３０を円環状に配列したときに、それぞれ互いにつらなって、ほぼ完全な「円」を形成するものである。この円には、ニュートラル時の１つまたは複数のパワーローラ２０のロール面２１が円として線接触し、またパワーローラ２０が傾斜された場合にも、この円の円弧部分に線接触することになる。勿論、各カウンターローラ３０は、その回転軸３２によってディスク４０に回転自在に組付けたものであり、駆動側のパワーローラ２０に対して「転がり接触」することになるものである。

ここで、パワーローラ２０側のロール面２１が形成する円と複数のカウンターローラ３０を連ねたことによって円環を構成する各ロール面３１が形成する円との直径の関係をみてみると、次の通りである。

まず、パワーローラ２０側のロール面２１についてであるが、図１及び図２に示した例の場合、図３に示すように、球の中心Ｏを通る円Ｃ_０を最大部分として有し、このＣ_０より直径の小さい円を最小部分とするものである。なお、このパワーローラ２０側のロール面２１が形成する円の最大部分は、必ずしも図３に示した円Ｃ_０である必要はなく、また最小円にあっては半径が０（ゼロ）であってもよい。

また、このパワーローラ２０は、例えば図１０の（Ａ）にも示すように、各カウンターローラ３０によって形成されてた円環内に嵌合されることもあって抜け止めがなされなければならないから、各カウンターローラ３０による円環の内径はこのパワーローラ２０の外径より小さくなければならない。このことは、パワーローラ２０を１個だけ使用する場合も、複数使用する場合も言えることである。

さて、この機械式無段変速機１００を構成しているパワーローラ２０は、そのロール面２１を各カウンターローラ３０に接触させたままの状態を維持しながら、その回転軸２２の軸心方向をディスク４０が形成している平面に対して傾斜させなければならない。そのためには、回転軸２２に変速レバーまたはハンドル１３を連結するとともに、後述する最良の形態が採用しているベベル歯車列等を利用して、この回転軸２２と入力軸１１とを接続するようにするのである。勿論、このパワーローラ２０のロール面２１と各カウンターローラ３０のロール面３１とは互いに圧接状態を維持するようになければならないから、各パワーローラ２０やディスク４０等の位置をケーシング１０によって維持する他、例えば図４の（Ｂ）に示すような板バネ５０を利用するようにするものである。

これに対して、各カウンターローラ３０については、その回転軸３２の方向を変える必要は全くないが、その各ロール面３１のディスク４０に対する同一位置によって、円弧状であるパワーローラ２０側のロール面２１が滑らかに当接する円環状の接触面を形成しなければならない。各カウンターローラ３０は、そのロール面３１が完全円の内の部分円しか形成できないから、その複数を、図１及び図２に示すようにディスク４０に回転自在となるように組付けなければならない。各カウンターローラ３０を、図１に示したように、ディスク４０に完全に組付けてしまえば、各カウンターローラ３０のロール面３１によって、その内側中心に略連続した円環面が形成できるのである。

以上のようにパワーローラ２０や複数のカウンターローラ３０を組み合わせることによって、入力軸１１からの回転を、ディスク４０に設けられた出力軸１２に対し、以下のようにして変速しながら伝えることができる。

まず、図５には、所謂「ニュートラル状態」が示してある。つまり、この場合は、図５の（Ｂ）にも示すように、パワーローラ２０のロール面２１は各カウンターローラ３０が形成してる円環面と同一位置にあるため、図５の（Ａ）に示すように、パワーローラ２０のロール面２１は、その図示上下の各面において、それぞれ３個のカウンターローラ３０に当接している。このニュートラルの場合、３個のカウンターローラ３０の中央のものは、パワーローラ２０の回転軸２２に直交する中心線と中心を同一にしているものであり、図示上方の例でみてみると、左右の各カウンターローラ３０はパワーローラ２０の中心線に対して線対称位置にある。

ここで、図５中の矢印にて示した方向にパワーローラ２０が回転されると、これに接触している各カウンターローラ３０は、ディスク４０に回転自在に軸支されていること、及びパワーローラ２０との転がり接触していることとによって回転することになる。このとき重要なことは、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０とは常に「線接触」した状態にあることであるが、それは、パワーローラ２０のロール面２１が球表面の一部と同じ形状にしてあって、かつこれに対応した凹状のロール面３１がカウンターローラ３０に形成してあるからである。

この回転している１つのパワーローラ２０については、図５の（Ａ）にて示したように、図示上下それぞれにおいて各３個のカウンターローラ３０に接触していて、これを単に回転させているだけである。従って、この場合（具体的にはディスク４０が作る平面に対して、パワーローラ２０側の回転軸２２が直交している場合）には、ディスク４０に回転させるための力が加えられることはないため、ディスク４０、従って出力軸１２は回転することはない。

次に、入力軸１１からの回転力を出力軸１２側に変速して伝達していく場合を考えるために、パワーローラ２０の回転軸２２を、図６の（Ｂ）に示す状態、つまりディスク４０が形成する平面に対して左に３０°まで傾斜させる状態を想定してみる。回転軸２２、つまりパワーローラ２０を傾斜させていくと、そのロール面２１は、今まで接触していたカウンターローラ３０に隣接している別のカウンターローラ３０に次々と移動しながら線接触を続けていく。何故なら、パワーローラ２０のロール面２１は球面の一部であって、各カウンターローラ３０のロール面３１もロール面２１の球面に対応する凹状面であったし、各カウンターローラ３０は円環状となるようにディスク４０に組付けてあって、その各ロール面３１は略連続したものとなっていたからである。パワーローラ２０がディスク４０に対して３０°まで回転される間も、当該機械式無段変速機１００は変速を行っているのであるが、その様子は次の３０°まで回転されたときの状態をもとに説明することとする。

入力軸１１によって回転されているパワーローラ２０がディスク４０に対して、図６の（Ｂ）に示すような３０°の位置まで傾斜されると、このパワーローラ２０のロール面２１は、各カウンターローラ３０のロール面３１に線接触したままの状態にあるから、図６の（Ａ）中に示した小さい矢印方向に各カウンターローラ３０を動かそうとする。つまり、パワーローラ２０に接触している１個のカウンターローラ３０についてみてみると、このカウンターローラ３０のロール面３１には、パワーローラ２０側のロール面２１が３０°の傾斜で転がり摩擦力が加わっているから、その内の一部は当該カウンターローラ３０の回転軸３２を中心とした回転力に使われ、残りは図６の（Ａ）中に示した小さい矢印に示した方向への回転力に使われることになる。

パワーローラ２０が当接する各カウンターローラ３０に点線矢印にて示した方向の力が加わることによって、結果的にディスク４０は回転されることになるが、この３０°傾斜の場合、パワーローラ２０の回転数に対してディスク４０はその半分となるのであり、結果としてこのディスク４０に接続されている出力軸１２は変速回転されることになるのである。勿論、この３０°傾斜に至るまでの間の変速は順次連続的になされるのである。

このパワーローラ２０の傾斜をさらに大きくして、図７の（Ｂ）に示すように、９０°まで傾斜されたときには、パワーローラ２０の回転力の全ては各カウンターローラ３０を図７の（Ａ）中の外側矢印で示した方向への回転力に使われることになり、各カウンターローラ３０はディスク４０に対しては回転しない。つまり、パワーローラ２０の回転数とディスク４０の回転数は同じになるのであり、この９０°傾斜の場合は変速されないことになる。

勿論、前述した３０°傾斜からこの９０°傾斜に至るまでの間も、各カウンターローラ３０の回転軸３２を中心とする回転量は順次小さくなっていくのであり、かつディスク４０の回転量は順次大きくなっていくのである。この結果、当該機械式無段変速機１００による変速は、パワーローラ２０の傾斜量に応じて順次連続的になされるのであり、「無段変速」となるのである。

そして、本発明で重要なことは、図８に示すように、パワーローラ２０を、図６の（Ｂ）に示した傾斜とは反対側への傾斜をさせた場合には、「逆転」も加わった変速がなされることである。つまり、本発明に係る機械式無段変速機１００では、空転状態（ニュートラル）から正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することができるものとなっているのである。

以上の説明においては、各パワーローラ２０及びカウンターローラ３０が金属を材料として形成した場合を想定していたが、これらのパワーローラ２０及びカウンターローラ３０は、少なくとものそのロール面２１・３１を合成樹脂やセラミックスを材料として形成して実施してもよいことは当然である。

従って、この請求項１の機械式無段変速機１００は、各パワーローラ２０とカウンターローラ３０とを常に線接触させながら無段変速が行えるのであり、線接触であることからヘルツ（Ｈｅｌｚ）接触に基づくロール面２１・３１の変形を極力抑えることができて、各パワーローラ２０とカウンターローラ３０とを金属材料によって形成したとしても発熱量が抑えられるのであり、ニュートラルから正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することができるものとなっているのである。

次に、請求項２に係る機械式無段変速機１００であるが、これは、上記請求項１の機械式無段変速機１００について、
「パワーロール２０を１個だけにし、このパワーロール２０のロール面２１の球直径が、各カウンターロール３０によって内側に形成される円環面の直径より大となるようにして、このパワーロール２０をディスク４０側に押圧するようにしたこと」
である。

すなわち、この請求項２に係る機械式無段変速機１００では、１個だけのパワーローラ２０について、図９の（Ｂ）、図１０、及び図１１に例示しているように、そのロール面２１の最大直径部分（換言すれば、当該ロール面２１を形成している球の直径）が各カウンターローラ３０によって形成される内側円環面の直径より大きくして、例えば図９の（Ｂ）に示したように、各カウンターローラ３０を組付けたディスク４０側に当該パワーローラ２０を押圧させたときに、ディスク４０の反対側へ抜けてしまわないようにしたものである。このため、当該パワーローラ２０のディスク４０側への押圧ができて、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０との線接触を確実にすることは勿論、その押圧状態のまま、パワーローラ２０を傾斜させ得るのである。なお、図９の（Ａ）に示したものは、前述した図７の（Ｂ）のものと同じであり、図９の（Ｂ）に示しているものとの比較のために記載したものである。

図１０の（Ａ）及び図１１の（Ａ）に示した機械式無段変速機１００は、図３４に示した「ハーフトロイダル」形式のものに対応するもので、パワーローラ２０中にロール面２１の形状を規定している球の中心がないものであり、これに対して図１０の（Ｂ）及び図１１の（Ｂ）に示した機械式無段変速機１００は、見かけ上２つのパワーローラ２０を有してはいるが実質上１つのものとなっている場合であるが、これらのパワーローラ２０中に球の中心を有するものである。また、パワーローラ２０のディスク４０側への押圧は種々な方法が採用できるが、その具体例は、後述する請求項４または請求項５に係る機械式無段変速機１００について説明する。

従って、この請求項２の機械式無段変速機１００は、請求項１のそれと同様な機能を発揮することは当然として、１つのパワーローラ２０をディスク４０に対して押圧するようにしているから、確実な変速作動が行えて、全体構成をコンパクト化できるのである。

請求項３の機械式無段変速機１００は、上記請求項１または請求項２の機械式無段変速機１００について、
「各カウンターロール３０をそれぞれ組付けた一対のディスク４０を互いに平行となるように組み付けるとともに、これら一対のディスク４０・４０間に１つのパワーロール２０を配置して、両ディスク４０・４０を互いに押圧するようにしたこと」
である。

すなわち、この請求項３の機械式無段変速機１００は、図１１に示すように、１つ、または実質上１つのパワーローラ２０の両側に、それぞれ複数のカウンターローラ３０を円環状に組付けた２つのディスク４０を互いに平行となるように組み付けたものである。

ディスク４０が２つでこれらによりパワーローラ２０を挟み込めば、それぞれの部材の組付けが簡単になり、例えば両ディスク４０間に力を加えるようにすることによりパワーローラ２０の押圧が済むことになるから、押圧のためにパワーローラ２０やディスク４０をケーシング１０に支持させる必要がなくなるのである。

なお、以上では、入力軸１１からの回転力を伝えるためのパワーローラ２０は１個であったが、このパワーローラ２０はこれを複数にすることも場合によっては可能であり、パワーロール２０として同一形状のものを複数用意し、これらのパワーロール２０〜２０を入力軸１１側からの回転力によって同一方向に同時に回転されるようにしてもよいものである。

複数として２個の場合を挙げてみると、図１２〜図１５に示すような例が考えられる。図１２に示したものは、図１に示した１個のパワーローラ２０を２個に分割して、これらを同一方向に同時に回転させ得るようにするために別のケーシング等で一体化するようにしたものである。図１３に示した機械式無段変速機１００では、２つのパワーローラ２０を斜め内側から当接するようにしたものであり、図１４では全くの側面に、また図１５の機械式無段変速機１００では２つのパワーローラ２０を外側面に当接させるようにしたものである。

この機械式無段変速機１００では、パワーローラ２０を複数のものに分割するのであるから、ディスク４０内あるいはその近傍にいろんな部品の組付け空間を確保でき、しかも各パワーローラ２０のカウンターローラ３０に対する当接方向を種々変更できるというメリットがあり、機械式無段変速機１００全体を製造のための組み付けを行い易くするものである。

以上のようにパワーローラ２０を複数に分割すれば、ディスク４０のあらゆる方向からこのパワーローラ２０の当接を、小さなケーシング１０内に可能になるが、その場合には、ディスク４０からの各カウンターローラ３０の露出方向を変更してやらなければならない。つまり、前述した機械式無段変速機１００について、ディスク４０からの各カウンターロール３０の露出方向を変えることにより、各パワーロール２０の各カウンターロール３０に対する当接位置を任意にし得るようにしてもよいものである。

この機械式無段変速機１００は、複数に分割したパワーローラ２０の当接位置を任意に決定し得るものとなっているのである。

さて、前述したように、パワーローラ２０と、複数のカウンターローラ３０を組み付けたディスク４０とが互いに押圧するようにして、パワーローラ２０のロール面２１が各カウンターローラ３０のロール面３１に常に線接触するようにしなければならない。そのための手段としては、押圧力を流体圧により発生させたり、カムを利用した機械的構成により発生させるようにしてもよいが、後述する最良形態では、請求項４または請求項５に係る機械式無段変速機１００のようにすることもできる。

すなわち、請求項４に係る機械式無段変速機１００は、上記請求項１〜請求項３のいずれかの機械式無段変速機１００について、
「各カウンターロール３０とパワーロール２０との間の押圧は、各カウンターロール３０の支持軸３１とこれを支持しているディスク４０との間に介在させた板バネ５０によって行うようにしたこと」
である。

例えば、図１に示した機械式無段変速機１００の場合、複数のカウンターローラ３０によって形成された円環内の中央に１個ののパワーローラ２０を配置するものであるから、このパワーローラ２０の周囲に位置する各カウンターローラ３０がパワーローラ２０に向けて常に付勢されていれば、パワーローラ２０のディスク４０に対する押圧ができることになる。各カウンターローラ３０はその回転軸３２によってディスク４０に支持されているから、これをパワーローラ２０側に付勢するには、図４に示すように、ディスク４０と各回転軸３２との間に板バネ５０があればよい。

この板バネ５０としては、図４の（Ｂ）に示すような、ベルビルスプリング（ｂｅｌｌｖｉｌｌｅ ｓｐｒｉｎｇ）であってもよいし、波形状となった皿バネであってもよいものである。いずれにしても、この板バネ５０は、その板の厚さ方向への付勢力を発生させるもので、非常に狭い空間内にも組み込めるものであり、通常は複数枚重ねて使用される。

つまり、各カウンターローラ３０とディスク４０との間にはそれ程自由になる空間がないのであるから、付勢力を付与するスプリングとしては「板バネ」が最も効果的となるのである。もともと、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０とは互いに密接し合った状態に設計されるのであるから、押圧のための空間は小さくてもよい。そのような条件の中で、各ディスク４０がパワーローラ２０に押圧するようにするには、板バネ５０が最も効果的なのである。

他の押圧の方法としては、図１６〜図２５に示した第１実施例におけるようなものがあり、これが請求項５に係る発明である。

すなわち、請求項５の機械式無段変速機１００が採った手段は、上記請求項１〜請求項４のいずれかの機械式無段変速機１００について、
「各カウンターロール３０とパワーロール２０との間の押圧は、ディスク４０とこれを支持しているケーシング１１との間に介在させた板バネ５０によって行うようにしたこと」
である。

この請求項５の機械式無段変速機１００は、図１６に示すように、入力軸１１に連結されるべきパワーローラ２０はケーシング１０に対して完全に組付けておくものであるが、つまりパワーローラ２０のロール面２１を規定している球の中心が全く動かないように組付けておくのである。このようなパワーローラ２０に対して、各カウンターローラ３０の方が押圧されれば、パワーローラ２０とカウンターローラ３０との密接は十分行えるから、カウンターローラ３０側、つまりこれらを支持しているディスク４０側をパワーローラ２０に向けて付勢するようにすればよいことになる。

図１６に示した例では、出力軸１２がケーシング１０に対して回転自在ではあるが図示左右方向には移動しないように、ベアリングを使用して抜け止めしてある。この出力軸１２の内端部にはスプラインが形成してあって、これにディスク４０側のアームが嵌合してある。つまり、ディスク４０は、出力軸１２の内端部に対してその軸方向への移動は行えるが、出力軸１２に対して回転不能に組付けてある。

そして、この図１６に示した機械式無段変速機１００では、ケーシング１０に組込んだベアリングのインナーレースの内端面とディスク４０のアームの外端面との間に板バネ５０が複数組付けてある。これらの板バネ５０は、図示左右方向に湾曲しているものであり、これにより、ディスク４０をパワーローラ２０側に僅かではあるが付勢することになるものである。

従って、この請求項５の機械式無段変速機１００は、板バネ５０という全く小さな部品によって、複数のカウンターローラ３０を組み込んだディスク４０を、位置を固定的にしたパワーローラ２０に対して付勢することができるのであり、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０との線接触を安定した状態に維持するのである。

さて、図１６に示した機械式無段変速機１００は、出力軸１２の内端部にはスプラインが形成してあって、これにディスク４０側のアームが嵌合してあった。つまり、このアームを板バネ５０の付勢方向とは逆方向に移動させる手段があれば、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０との接触を解除することができて、トルク伝達が行われないようすること、つまり「クラッチ操作」ができることになる。このようなクラッチ操作を行えるようにしたのが請求項６に係る機械式無段変速機１００である。

すなわち、請求項６に係る発明の採った手段は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の機械式無段変速機１００について、
「パワーロール２０または各カウンターロール３０をその押圧方向とは反対側に移動可能とし、これらのパワーロール２０または各カウンターロール３０をその押圧方向とは反対側に移動させることにより、パワーロール２０と各カウンターロール３０との間の押圧による摩擦接触を解除して、両者間の力の伝達をなくすクラッチ機能を備えたものとしたこと」
である。

本発明は、機械的無段変速機において、従来の「点接触」から「線接触」が行えるようにすることを目的としてなされたものであり、線接触を可能にすることで金属製構成部材の互いの押圧力を小さくすることができ、作用維持のための他のエネルギーを小さくすることができる機械的無段変速機１００とするために、入力軸１１側につながる回転軸２２によって回転するパワーロール２０のロール面２１形状を、球の部分形状となるようにするとともに、この球の部分形状に対応する凹状ロール面３１がそれぞれ表面に形成されて、パワーロール２０が接触して回転することにより従動的に回転され、出力軸１２につながる複数のカウンターロール３０を、互いに隣接し合う各凹状ロール面３１が円環状に略連続するようにしながら、出力軸１２につながるディスク４０の同一円周上に回転自在に組付けるとともに、このディスク４０に対してパワーロール２０の回転軸２２を無段階的に傾斜させ得るものである。

次に、上記のように構成した各請求項の発明を、図面に示した最良の形態である機械式無段変速機１００について説明すると、図１６〜図２５には、本発明に係る機械式無段変速機１００の第１実施例が、また図２６〜図３１には、同機械式無段変速機１００の第２実施例が示してある。また、各発明は、これら最良の形態である機械式無段変速機１００中に全て含まれているため、以下では、この最良形態の機械式無段変速機１００を、第１実施例と第２実施例に分けて説明する。

（第１実施例）
図１６には、本発明に係る機械式無段変速機１００の横断平面図が示してあり、この機械式無段変速機１００は、ケーシング１０の図示右側に突出する入力軸１１にて受けた回転力を無段変速しながら、ケーシング１０の図示左側に突出する出力軸１２に伝達するようにしているもので、その大部分の構成部材は１つのケーシング１０内に組み込まれている。この第１実施例に係る機械式無段変速機１００は、１つのパワーローラ２０を、ディスク４０に多数組付けたカウンターローラ３０によって形成された円環内に嵌入されるタイプのものであり、前述の図１及び図２に示したものに該当するものである。

さて、ケーシング１０に対しては、図１６に示したように、１個で半球状のパワーローラ２０が、その回転軸２２を中心に回転され、かつ後述する回動軸７３を中心に傾動されるように組付けてある。そして、このパワーローラ２０の、入力軸１１からの回転力による回転は、図１６中に示した回転力伝達機構６０によりなされるものであり、回転軸２２の傾動は、変速レバーまたはハンドル１３の操作を伝達する傾斜機構７０によりなされるものである。

勿論、このパワーローラ２０のロール面２１は、球の部分表面と同じ形状のものであるが、このパワーローラ２０の大径側は、図１６にも示したように、回転力伝達機構６０や傾斜機構７０の部分が組み込めるようにするために、大きく開口させてある。またパワーローラ２０内は空洞としてあって、この中に傾斜機構７０を構成しているベース７１が組み込んである。

パワーローラ２０の回転を行う回転力伝達機構６０は、図１９及び図２０にも示したように、入力軸１１からの回転力が図示したベベルギアを介して伝達される中間軸６１と、この中間軸６１からの回転力を、傾斜機構７０側の回動軸７３を避けてパワーローラ２０側の固定ベベルギア６３に伝達するフリーベベルギア６２と、固定ベベルギア６３をパワーローラ２０に固定的に連結する中心軸６４とからなっている。勿論、中間軸６１は、その両端に入力軸１１側に固定してあるベベルギアに噛合するベベルギアと、フリーベベルギア６２に噛合するベベルギアとをそれぞれ有していて、ディスク４０や回動軸７３の動きに干渉しないようにするために、図１６に示したように、入力軸１１の軸芯方向に対して所定各傾斜させてある。

このような回転力伝達機構６０によれば、図１６〜図２１に示したように、入力軸１１からの回転力はまずベベルギアを介して中間軸６１に伝達され、この中間軸６１の回転はベベルギアを介してフリーベベルギア６２に介して伝達される。ここで重要なことは、このフリーベベルギア６２は、パワーローラ２０の傾動を行うことになる回動軸７３をその中心に位置させて、この回動軸７３に対して自由に回転できるようにしてあることである。これにより、後述する変速レバーまたはハンドル１３の操作によるパワーローラ２０の傾動とは全く無関係に、入力軸１１側の回転力をパワーローラ２０側の固定ベベルギア６３に伝達できるのである。

回動軸７３上を自由に回転し得るフリーベベルギア６２には、固定ベベルギア６３を介して中心軸６４が連なっていて、この中心軸６４やフリーベベルギア６２はベアリング７２を介して傾斜機構７０側のベース７１に対して回動自在になっている。

以上の結果、このパワーローラ２０は、図１９に示したように、後述する傾斜機構７０による傾動作動とは全く独立し、入力軸１１からの回転力により回転するものであり、当該パワーローラ２０が、図２２〜図２５に示したような位置に傾動していても、入力軸１１により安定的に回転駆動されることになるのである。

次に、パワーローラ２０の傾動操作を行うための傾斜機構７０であるが、この傾斜機構７０は、図１６〜図２１に示したように、パワーローラ２０内にベアリング７２を介して収納したベース７１と、このベース７１に、図１９及び図２１に示したように橋架されて、前述した回転力伝達機構６０を構成しているフリーベベルギア６２の中心を貫通する回動軸７３と、この回動軸７３の一端に固定的に取付けたウオーム７４と、このウオーム７４に噛合して、図２０に示したように、ケーシング１０から突出している変速レバーまたはハンドル１３のな内端に設けたウオームホイール７５とを備えているものである。

このような傾斜機構７０によれば、まず図２０に示したように、変速レバーまたはハンドル１３の回転調整によってウオーム７４が回転され、これに噛合しているウオームホイール７５は、ウオーム７４の回転量及び方向に応じた回転をすることになる。ここで重要なことは、変速レバーまたはハンドル１３側にウオーム７４を、回動軸７３側にウオームホイール７５を設けるようにしたことである。何故なら、回動軸７３側には、当該機械式無段変速機１００を作動させたとき反力を受けることになるが、上述したようにすることによって、この反力によっては変速レバーまたはハンドル１３側に力が加わらないようにでき、変速レバーまたはハンドル１３の回転調整を安定的に行えるからである。

さて、変速レバーまたはハンドル１３の回転調整に応じて回転したウオームホイール７５は、図１９に示したように、ベース７１に橋架されている回動軸７３と一体的であったから、この回動軸７３の軸心を中心に、つまり図２０にも中の断面で示してある回動軸７３を中心にベース７１の傾動がなされるのである。勿論、この傾斜機構７０によって傾動されているパワーローラ２０は、この傾斜機構７０とは全く別系統の回転力伝達機構６０によって回転駆動もされているものである。

このパワーローラ２０の傾動状態は、図２２〜図２５を代表させて示してあるが、本機械式無段変速機１００は無段変速を行うものであるから、これらの図２２〜図２５へは、連続して変化するものであることはいうまでもない。また、図２２〜図２５では、（Ａ）としてウオームホイール７５の概略平面図を示し、その状態におけるパワーローラ２０と各カウンターローラ３０との関係を、（Ｂ）の縦断側面図で示すようにしている。

上記のような回転と傾動を行うパワーローラ２０が線接触しているカウンターローラ３０であるが、本実施例の機械式無段変速機１００では、このカウンターローラ３０の多数を、図１６〜図２１に示したように、１つのディスク４０に、円環状となるように組付けるようにしている。勿論、各カウンターローラ３０のロール面３１は、図１７及び図１８に示したように、球の外面に線接触し得るような凹状にしてあり、各端部は連続的に連なるように、一枚のディスク４０に支持してある。このカウンターローラ３０のディスク４０への支持は、図１でも説明したように、回転軸３２をベアリング３３によって支持することにより、ディスク４０に対して自由に回転できる状態にして行ってある。

ディスク４０は、パワーローラ２０の回転により各カウンターローラ３０が受けた反力をまとめて出力軸１２側に取り出すためのものであるから、図１６に示したように、複数の脚４１を介して出力軸１２にスプライン結合させてある。このディスク４０が出力軸１２に対してスプライン結合させてあるのは、このディスク４０は、回転力を出力軸１２側に確実に伝達はするが、板バネ５０からの付勢力によって図１６の図示右方向、つまりパワーローラ２０に対して弾発的に接触するようにするためである。

このため、この実施例１の機械式無段変速機１００においては、ディスク４０の各脚４１と、ケーシング１０に対して出力軸１２を回転自在に支持しているベアリング１４のインナーレースとの間に複数の板バネ５０が組込んであるのである。つまり、これらの板バネ５０は、多数のカウンターローラ３０を組付けたディスク４０を、ケーシング１０に支持したパワーローラ２０に対して弾発的に押し付けるように作用するものである。

（第２実施例）
図２６〜図３１には、本発明に係る機械式無段変速機１００の第２実施例が示してあるが、この機械式無段変速機１００の概略構成は、図１１の（Ｂ）に示したものと類似するものである。そして、この第２実施例の機械式無段変速機１００では、入力軸１１からの回転力伝達と、変速レバーまたはハンドル１３によるパワーローラ２０の傾動とを、パワーローラ２０内に組込んだ各部材によって行うようにして、全体をコンパクト化したものである。

すなわち、この第２実施例に係る機械式無段変速機１００では、そのパワーローラ２０を、図２６及び図２７に示したように、球の部分形状となるロール面２１を有した二つの同一形状のものより構成するとともに、これら２つのパワーローラ２０を中心となる回転軸２２によって一体的に連結したものである。これにより、パワーローラ２０は、球の上下のそれぞれ１／４程度ずづを切り落した形状で、球の中心を通る部分に、図２７に示したような開口２３が全周に存在する形状のものとなる。この開口２３内には、図２６にも示したように、図示右方から入力軸１１が、また図示左方からは変速レバーまたはハンドル１３によって回動される傾斜軸１５が挿入されることになるのである。

パワーローラ２０内に挿入された入力軸１１の内端は、ベベルギアを介して内の内面側に噛合させてあるため、この入力軸１１の回転力によって、当該パワーローラ２０全体は回転軸２２を中心に回転されることになる。つまり、このパワーローラ２０は、入力軸１１によって、図２６に示した回転軸２２を回転軸として、図示左右方向に回転することになるのである。勿論、このパワーローラ２０には、図２７に示したように、入力軸１１が通過し得る開口２３が全周に形成してあったから、パワーローラ２０は、入力軸１１や次に述べる傾斜軸１５に干渉することなく回転するのである。

これに対して、入力軸１１とは反対側からパワーローラ２０内に挿入されている傾斜軸１５の内端は、パワーローラ２０側の回転軸２２の外周に嵌合してあるスリーブ１６に連結してある。このスリーブ１６は、種々なベアリングを介してパワーローラ２０内に組込むとともに、パワーローラ２０側の回転軸２２に対して自由に回転できるものとしてある。換言すれば、入力軸１１によってパワーローラ２０が回転されたとしても、このスリーブ１６は回転しないものであり、その結果、傾斜軸１５の内端の固定が行えるのである。

さて、このスリーブ１６には傾斜軸１５の内端が固定的に連結してあったから、変速レバーまたはハンドル１３を所定方向に回動させれば、パワーローラ２０は、図２９及び図３０に示したような種々な傾斜状態に連続的に変更できるのであり、かつその間は勿論、変更後においてもパワーローラ２０の入力軸１１による回転を阻外されることはないのである。

以上のようにして、パワーローラ２０は、入力軸１１による回転と変速レバーまたはハンドル１３による傾斜がなされるのであるが、このパワーローラ２０は、ケーシング１０内に配置した多数のカウンターローラ３０に接触しているため、パワーローラ２０の回転力は、その傾斜状態に応じた変速がなされるから、各カウンターローラ３０を支持しているディスク４０に伝達される。このディスク４０には、図２６等に示したように出力軸１２が連結してあるから、結果として、入力軸１１の回転は変速されてこの出力軸１２から出力されるのである。

この第２実施例では、図２６に示したように、ケーシング１０とディスク４０との間に複数の板バネ５０が介装してあるから、これらの板バネ５０の付勢力によって、ディスク４０はパワーローラ２０側に向けて常に押圧されているものである。

また、ディスク４０に組付けた多数のカウンターローラ３０は、図２８に示したように、その各ロール面３１の内端によって円環状のものに形成されているから、パワーローラ２０がどのような状態に傾斜したとしても、パワーローラ２０のロール面２１と各カウンターローラ３０のロール面３１とが線接触することになることは、前述した通りである。さらに、パワーローラ２０は、各カウンターローラ３０によって形成された円環状のロール面に常に当接していなければならないから、パワーローラ２０の各カウンターローラ３０による円環に対する大きさは、図２８に示したように、前述の図１１の（Ｂ）に示した関係になるものである。

この第２実施例に係る機械式無段変速機１００による変速の状況は、図３１に示したグラフの通りである。このグラフでは、横軸にパワーローラ２０の傾斜角度をとり、横軸に変速比をとっている。なお、マイナスは、入力軸１１の回転方向とは反対側への回転をすることを意味している。

以上詳述した通り、本発明の機械式無段変速機１００によれば、パワーローラ２０のロール面２１と、複数のカウンターローラ３０のロール面３１とを線接触させて変速を行うことができるのであり、その結果、入力軸１１側からの回転力を効率よく出力軸１２側に伝えることができ、エネルギーロスを抑えることができるのである。

また、パワーローラ２０と各カウンターローラ３０とは線接触するのであるから、両者を大きく押圧しなくても動力伝達が行えるのである。その結果、発熱を抑えるためのオイルの供給を行わなくてもよくなり、仮に供給したとしてもそのオイル圧力を高くする必要はない。

さらに、本発明の機械式無段変速機１００によれば、パワーローラ２０の傾斜角度を変えるだけで、空転状態（ニュートラル）から正逆いずれの回転方向へも無段階的に変速することができるものである。

従って、本発明の機械式無段変速機１００は、これを工作機械や自動車の構成部品としたときには、逆転（リバース）も含む無段変速ができるだけでなく、その作動のためのエネルギーロスを極力抑えることができて、産業上非常に有用なものとなるのである。

本発明に係る機械式無段変速機１００におけるパワーローラ２０と複数のカウンターローラ３０との関係の１例を示す部分破断正面図である。 同縦断面図である。 球０を中心にしてみたパワーローラ２０側のロール面２１とカウンターローラ３０側のロール面３１の端面形状を示す断面図である。 図１の１−１線部の拡大図（Ａ）及びそこで使用している板バネ５０の拡大断面図（Ｂ）である。 １つのパワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を、（Ａ）の横断平面図と、（Ｂ）の縦断正面図とで示すもので、パワーローラ２０とディスク４０とが直交した場合を示したものである。 １つのパワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を、（Ａ）の横断平面図と、（Ｂ）の縦断正面図とで示すもので、パワーローラ２０が３０°で傾斜した場合を示したものである。 １つのパワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を、（Ａ）の横断平面図と、（Ｂ）の縦断正面図とで示すもので、パワーローラ２０が９０°で傾斜した場合を示したものである。 １つのパワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を、（Ａ）の横断平面図と、（Ｂ）の縦断正面図とで示すもので、パワーローラ２０が−３０°で傾斜した場合を示したものである。 １個のパワーローラ２０を使用した例を示すもので、（Ａ）はパワーローラ２０の最大部分が各カウンターロール３０に接触する場合を、（Ｂ）はパワーローラ２０の最大部分より小さい部分が各カウンターロール３０に接触する場合をそれぞれ示す模式図である。 パワーローラ２０の最大部分より小さい部分が各カウンターロール３０に接触する例を示すもので、（Ａ）は１個のパワーローラ２０を使用した場合を、（Ｂ）は２個のパワーローラ２０を使用して実質的には一個のものとした場合をそれぞれ示す模式図である。 パワーローラ２０の両側に互いに平行な２つのディスク４０を配置した場合を示すもので、（Ａ）は１個のパワーローラ２０を使用した場合を、（Ｂ）は２個のパワーローラ２０を使用した場合をそれぞれ示す模式図である。 複数のパワーローラ２０を採用した場合の例を（Ａ）〜（Ｃ）の順で傾斜させた様子をそれぞれ示すもので、各パワーローラ２０をカウンターローラ３０によって形成した円環内に当接させた例を示している。 複数のパワーローラ２０を採用した場合の例を（Ａ）〜（Ｃ）の順で傾斜させた様子をそれぞれ示すもので、同円環に斜め内側に当接させた例を示している。 複数のパワーローラ２０を採用した場合の例を（Ａ）〜（Ｃ）の順で傾斜させた様子をそれぞれ示すもので、ディスク４０に直交する位置に各パワーローラ２０を当接させた例を示している。 複数のパワーローラ２０を採用した場合の例を（Ａ）〜（Ｃ）の順で傾斜させた様子をそれぞれ示すもので、各パワーローラ２０をカウンターローラ３０の上下両側から当接させた例を示している。 本発明の第１実施例に係る機械式無段変速機１００を示す横断平面図である。 同機械式無段変速機１００のカウンターローラ３０を組付けたディスク４０の正面図である。 同機械式無段変速機１００のディスク４０の縦断側面図である。 同機械式無段変速機１００の入力軸１１と１個のパワーローラ２０との連結関係を示す部分横断面図である。 同機械式無段変速機１００の入力軸１１とパワーローラ２０との連結関係を示すもので、図１９中の２−２線に沿ってみた部分縦断面図である。 同機械式無段変速機１００のパワーローラ２０の入力軸１１に対する傾斜機構を示すもので、図１９中の２−３線に沿ってみた横断面図である。 １つのパワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を、（Ａ）の横断平面図と、（Ｂ）の縦断正面図とで示すもので、ディスク４０に対してパワーローラ２０を直交させた場合を示すものである。 １つのパワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を、（Ａ）の横断平面図と、（Ｂ）の縦断正面図とで示すもので、パワーローラ２０を３０°傾斜させた場合を示すものである。 １つのパワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を、（Ａ）の横断平面図と、（Ｂ）の縦断正面図とで示すもので、パワーローラ２０をディスク４０と平行にした場合を示すものである。 １つのパワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を、（Ａ）の横断平面図と、（Ｂ）の縦断正面図とで示すもので、パワーローラ２０を−１５°傾斜させた場合を示すものである。 本発明の第２実施例に係る機械式無段変速機１００を示すもので、その縦断正面図である。 本発明の第２実施例に係る機械式無段変速機１００を示すもので、図２６の場合に対して直交する面でみた縦断正面図である。 本発明の第２実施例に係る機械式無段変速機１００を示すもので、図２６中の４−４線に沿ってみた平面図である。 上記第２実施例に係る機械式無段変速機１００についての、パワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を示すもので、（Ａ）はパワーローラ２０とディスク４０とが直交した場合、（Ｂ）はパワーローラ２０が−３０°で傾斜した場合、（Ｃ）はパワーローラ２０が３０°で傾斜した場合をそれぞれ示したものである。 上記第２実施例に係る機械式無段変速機１００についての、パワーローラ２０とこれに対するディスク４０との関係を示すもので、（Ａ）はパワーローラ２０が６０°で傾斜した場合を、（Ｂ）はパワーローラ２０が９０°で傾斜した場合をそれぞれ示したものである。 パワーローラ２０を縦軸方向の角度で傾斜させたときに得られる変速比を示すグラフである。 Ｈｕｎｔ特許で使用されている図面である。 フルトロイダルＣＶＴを示す断面図である。 ハーフトロイダルＣＶＴを示す断面図である。 従来のトロイダルＣＶＴでは点接触であることを示す斜視図である。

符号の説明

１００…機械式無段変速機、
１０…ケーシング、
１１…入力軸、
１２…出力軸、
１３…変速レバーまたはハンドル、
１４…ベアリング、
１５…傾斜軸、
１６…スリーブ、
２０…パワーローラ、
２１…ロール面、
２２…回転軸、
２３…開口、
３０…カウンターローラ、
３１…ロール面、
３２…回転軸、
３３…ベアリング、
３４…ベース、
４０…ディスク、
５０…板バネ、
６０…回転力伝達機構、
６１…中間軸、
６２…フリーベベルギア、
６３…固定ベベルギア、
６４…中心軸、
７０…傾斜機構、
７１…ベース、
７２…ベアリング、
７３…回動軸、
７４…ウオーム、
７５…ウオームホイール。

Claims (8)

1. 入力軸（１１）側につながる回転軸（２２）によって回転するパワーロール（２０）と、このパワーロール（２０）が接触して回転することにより従動的に回転されて、出力軸（１２）につながる複数のカウンターロール（３０）とを備えた機械的無段変速機（１００）であって、
   パワーロール（２０）のロール面（２１）形状を、球の部分形状となるようにするとともに、この球の部分形状に対応する凹状ロール面（３１）を各カウンターロール（３０）の表面に形成し、
   これら複数のカウンターロール（３０）を、互いに隣接し合う各凹状ロール面（３１）が円環状に略連続するようにしながら、出力軸（１２）につながるディスク（４０）の同一円周上に回転自在に組付けるとともに、このディスク（４０）に対してパワーロール（２０）の回転軸（２２）を無段階的に傾斜させ得るようにしたことを特徴とする正逆回転可能な機械的無段変速機（１００）。
2. パワーロール（２０）を１個だけにし、このパワーロール（２０）のロール面（２１）の球直径が、各カウンターロール（３０）によって内側に形成される円環面の直径より大となるようにして、このパワーロール（２０）をディスク（４０）側に押圧するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の機械式無段変速機（１００）。
3. 各カウンターロール（３０）をそれぞれ組付けた一対のディスク（４０）を互いに平行となるように組み付けるとともに、これら一対のディスク（４０）・（４０）間に１つのパワーロール（２０）を配置して、両ディスク（４０）・（４０）を互いに押圧するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の機械式無段変速機（１００）。
4. パワーロール（３０）として同一形状のものを複数用意し、これらのパワーロール（２０）〜（２０）を入力軸（１１）側からの回転力によって同一方向に同時に回転されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の機械式無段変速機（１００）。
5. ディスク（４０）からの各カウンターロール（３０）の露出方向を変えることにより、各パワーロール（２０）の各カウンターロール（３０）に対する当接位置を任意にし得るようにしたことを特徴とする請求項４に記載の機械式無段変速機（１００）。
6. 各カウンターロール（３０）とパワーロール（２０）との間の押圧は、各カウンターロール（３０）の支持軸（３１）とこれを支持しているディスク（４０）との間に介在させた板バネによって行うようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の機械式無段変速機（１００）。
7. 各カウンターロール（３０）とパワーロール（２０）との間の押圧は、ディスク（４０）とこれを支持しているケーシング（１１）との間に介在させた板バネ（５０）によって行うようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の機械式無段変速機（１００）。
8. パワーロール（２０）または各カウンターロール（３０）をその押圧方向とは反対側に移動可能とし、これらのパワーロール（２０）または各カウンターロール（３０）をその押圧方向とは反対側に移動させることにより、パワーロール（２０）と各カウンターロール（３０）との間の押圧による摩擦接触を解除して、両者間の力の伝達をなくすクラッチ機能を備えたものとしたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の機械式無段変速機（１００）。

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