JPH1163140A - 遊び車付き無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 伝達トルクが大きく、伝達トルクの変動が小
さく、長寿命の無段変速機を提供すること、そしてクラ
ッチ機構を持つ無段変速機を提供すること、さらに歯車
変速機の長所を生かした高効率の無段変速機を提供する
こと。 【構成】 原動車と従動車との作動部間隙を母線方向に
ほぼ一定に保ってハウジング内に固定し、この一つ以上
の作動部径は母線方向に単調に変化し、補助車に補助環
を半巻した遊び車を原動車と従動車との間に押し付け
る。補助環は補助車とガイドローラ又はテンションロー
ラとによって支持誘導され、補助車とこの誘導装置とが
支持枠に支持される。好ましくは遊び車の作動部間隙を
越える動きを制限するストップローラをハウジングに回
転自在に支持する。また好ましくは原動車の端部と従動
車の端部と補助車の端部に互いに噛み合う歯車をそれぞ
れの摩擦車に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無段変速機に関するもの
であり、例えば自動車の変速機などの小型の変速機に用
いられる。

【０００２】

【従来の技術】歯車だけでは無段変速はできない。無段
変速機は種々提案されており、流体を利用するものもあ
るが、その中で摩擦を利用する機構が多い。この摩擦を
利用する公知の機構として、一対のコーンドラムにベル
トを十字に掛け渡すコーンドラム摩擦機構や、円盤に車
輪を押圧するかまたは円盤対間に車輪を補助のエレメン
トとして介在させる円盤摩擦車機構や、車輪間に球面摩
擦車を補助のエレメントとして介在させる球面摩擦車機
構や、一対の円弧母線摩擦車間に摩擦車を介在させる円
弧母線摩擦車機構や、一対の摩擦車間に一対の皿形摩擦
円盤を介在させる円盤摩擦機構や、円盤対の間隔を変化
してＶベルトの作動半径を変化させるＶベルト機構があ
る。これらはいづれも摩擦を利用するために構造は比較
的単純であるが、伝達トルクが小さく、補助エレメント
や摩擦面の摩耗が大きい。またベルトを用いる場合に
は、大きな動力を伝達することは難しく、張力によって
ベルトがちぎれることもあった。これを改善するために
力伝達面、すなはち摩擦面を金属同士にすれば、すべり
やすく、また焼き付きを生じやすく、騒音の発生も問題
となった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来技術の問題点を克服するために、伝達トルクが大き
く、伝達トルクの変動が小さく、長寿命の無段変速機を
提供することを第１の目的とする。またクラッチ機構を
持つ無段変速機を提供することを第２の目的とする。さ
らに本発明は歯車変速機の長所を生かした無段変速機を
提供することを第３の目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は図１ないし図９
に示すように次のように構成する。 １）入力軸と連結する原動車１と出力軸と連結する従動
車２との作動部間隙を母線方向にほぼ一定に保ってハウ
ジング３内に回転自在に固定する構造とすること、そし
てこの原動車又は従動車の一つ以上の作動部径は母線方
向に単調に変化している形状とすること、そして補助車
４に補助環５を半巻した遊び車を原動車と従動車との間
の作動部間隙に向かって押し付け力を加えて入力軸１３
の動力を出力軸１４に伝達する構造とすること、そして
この補助環は補助車と補助環を誘導するガイドローラ６
か又はこの補助環に内接して補助環に張力を与えるテン
ションローラ７か、又はこれらの両者によって支持誘導
される構造とすること、そして補助車とこれらの誘導装
置とが支持枠８に支持され、支持枠は原動車ないし従動
車の母線方向に位置調節する機構を有してハウジングに
搭載される構造とすること、そしてこの原動車と従動車
との作動部間隙を、定常の負荷がかかった場合に補助車
に補助環を巻いた外径よりも２％ないし２０％小さく
し、作動部における原動車及び従動車上の現に補助環と
接する当接部を通る断面内で、原動車と補助環との当接
部、補助車回転中心、補助環と従動車との当接部の順に
３点を結ぶ折れ線のなす角が定常の負荷がかかった場合
に１２０度ないし１７６度の範囲内となる構成とするこ
と、そして遊び車を前記作動部間隙に対して前記の支持
枠によって進退させる構造とすること、そしてこの支持
枠の支持部は作動部間隙に向かう押し付け力を調節する
機構を有する構造とすることを特徴とする遊び車付き無
段変速機である。 ２）原動車と従動車との間にあって遊び車に近接又は接
触して、遊び車の作動部間隙を越える動きを制限するス
トップローラ９をハウジング３に回転自在に支持する構
造とすることを特徴とする前記１）項記載の遊び車付き
無段変速機である。 ３）原動車の端部と従動車の端部と補助車の端部に互い
に噛み合う歯車をそれぞれの摩擦車に固定した構造とす
ること、そして原動車側と従動車側の歯車の歯先径はそ
れを固定した摩擦車作動部径よりも大きく、補助車側の
歯車の歯先径は補助環部外径よりも小さいこと、そして
それらの歯車のピッチ外径の和はそれぞれに隣接する摩
擦車作動部外径の和よりも大きいことを特徴とする前記
１）項又は２）項記載の遊び車付き無段変速機である。

【０００５】原動車は入力軸と連結しているいわゆる入
力側の摩擦車である。従動車は出力軸と連結しているい
わゆる出力側の摩擦車である。遊び車や遊び歯車は原動
車と従動車の間にあって、両者と接して動力は伝達する
が変速には関与しない車である。ここでは遊び車は補助
車に補助環を半巻している。遊び車の作動外径はこの補
助環を半巻した補助環部外径である。補助車は補助環へ
の挟圧力を補うほか、これに溝を付ける等して補助環の
誘導機能も兼備する。補助車はさらに補助環を作動部に
おいて原動車ないし従動車の母線方向に直接位置決めす
る機能を兼備する点が後述のガイドローラと異なる。補
助環は環状のベルト状又は連鎖環状の動力伝達媒体であ
り、原動車と補助車との間と、従動車と補助車の間とで
部分的に挟圧される。作動部は他の摩擦車と接して動力
の伝達に関与する部分であり、現に他の摩擦車と接して
いる場所のほか、接触を予定されている部分を含める。
当接部は原動車と補助環、又は補助環と従動車とが現に
接している部分に限定している。母線方向は一般には回
転体の外形線に沿った方向であるが、ここでは当接部を
通る母線の方向に限定する。ガイドローラは補助環を誘
導するローラである。テンションローラは補助環に張力
を付加するローラで、ガイドローラの機能を兼備するこ
とができる。これらのローラの一方又は両方を誘導装置
と呼ぶ。ストップローラはハウジングに回転自在に固定
され、原動車と従動車との間にあって遊び車に近接また
は接触して、遊び車の作動部間隙を越える動きを制限す
る。作動部間隙は原動車と従動車の母線により構成され
る間隙であり、両者の回転軸を結ぶ線上の最狭位置が描
く間隙である。ストップローラの回転軸は補助車の回転
軸とほぼ平行であるが、これを補助車の回転軸に対して
傾斜させれば遊び車をその回転軸方向に推進できるよう
になる。定常の負荷がかかった場合とは、通常の安定し
た負荷で使用される場合であって、弾性変形やガタによ
って、各パーツは休止状態から変位を生じている。剛性
が極めて大きくガタがない理想的な場合には、これは休
止状態に等しくなる。回転軸方向は回転軸の指す方向に
等しい。円周方向は車の正又は逆回転方向で回転軸や回
転半径対して直角である。変速比は原動車の回転数を従
動車の回転数で除した値で、減速比もこれと同じであ
る。すなわち減速比が増大する場合に従動車の回転数が
原動車の回転数に対して減少される。

【０００６】

【構成１】 １）本技術の無段変速機は次の要素によって構成されて
いる。 1.入力軸と連結する原動車と出力軸と連結する従動車と
の作動部間隙を母線方向にほぼ一定に保ってハウジング
内に回転自在に固定する。原動車と従動車を離している
ことは一般の変速機と異なる。この間隙には後述の通り
それより直径の大きな遊び車を配置する。原動車と従動
車は使用時には位置調節の必要がなく、ハウジングに回
転自在に固定している。組立時及び整備時にはこれらは
微調整を行うことはできる。両者の回転軸は平行でなく
ても良く、原動車と従動車の円錐角が等しい場合以外は
両者の回転軸は平行とはならない。また両者の回転軸は
同一平面内にも必ずしも限定されず、捻れていても良
い。その捻れ角は両者の円錐半角の和よりも小さくて十
分である。原動車と従動車の円錐角が等しい場合には両
者の回転軸は同一平面内で平行となる。原動車又は従動
車のいずれか一方は回転軸方向に位置調節可能として、
補助車に随伴してその回転軸方向に位置調節する構造と
しても良い。 2.そしてこの原動車又は従動車の一つ以上の作動部径は
母線方向に単調に変化している。この摩擦車の径を変化
するのは変速するためであるから、原動車又は従動車の
両者とも同時に円柱形とすることはできない。摩擦車の
一つ以上の形状は母線方向に径が変化するように、例え
ば円錐形、円錐台形、円盤形、母線が円弧の回転体等と
する。 3.そして補助車に補助環を半巻した遊び車を原動車と従
動車との間の作動部間隙に向かって押し付け力を加えて
入力軸の動力を出力軸に伝達する。このように作動部間
隙に向かって補助車とこれに半巻した補助環を押し付け
る例は他に見られない。この場合に動力は原動車、補助
環、補助車、補助環、従動車の順に摩擦力によって伝達
される。 4.そしてこの補助環は補助車と、補助環を誘導するガイ
ドローラか、又はこの補助環に内接して補助環に張力を
与えるテンションローラか、又はこれらの両者によって
支持誘導される。すなわち補助車の周長よりも長い補助
環を支持枠上の補助車と両者によって支持枠に搭載す
る。このような例も他に見られない。このガイドローラ
又はテンションローラは補助環に捻れを与える機能を有
することが望ましい。この捻れはガイドローラの場合に
は補助環の側面を補助車との離合位置近傍で互いに逆方
向の変位を与え、テンションローラの場合にはその回転
軸を補助車の回転軸に対して水平を保ちながら傾斜させ
る。この補助環の捻れによって補助環や遊び車と支持枠
は回転軸方向に容易に移動できるようになる。 5.そして補助車とこれらの誘導装置とが支持枠に支持さ
れ、支持枠は原動車ないし従動車の母線方向に位置調節
する機構を有してハウジングに搭載する。少なくとも一
方の作動部径が母線方向に単調に変化する原動車又は従
動車の母線の方向に補助車と補助環を位置変化すること
によって変速比を変化する。いずれか一方を円柱形とす
るときは、その長さを補助環作動部幅すなわち回転軸方
向の寸法とほぼ等しくして、補助車に随伴してその母線
方向に位置調節するように構成しても良い。 6.そしてこの原動車と従動車との作動部間隙を、定常の
負荷がかかった場合に補助車に補助環を巻いた外径より
も２％ないし２０％小さくし、作動部における原動車及
び従動車上の現に補助環と接する当接部を通る断面内
で、原動車と補助環との当接部、補助車回転中心、補助
環と従動車との当接部の順に３点を結ぶ折れ線のなす角
が定常の負荷がかかった場合に１２０度ないし１７６度
の範囲内となるようにする。このような例は他に見られ
ない。この下限の２％は摩耗量の補償のほか、補助車に
半巻した補助環の最大径部が原動車と従動車の間の最小
間隙部を通過し難いようにするためである。この上限の
２０％は遊び車をこの間に押し付ける力を小さく保ち、
装置を大型化させないための目安である。また角度１２
０度は前記の２０％にほぼ相当する別の表現であり、角
度１７６度は前記の２％にほぼ相当する別の表現であ
る。これらの範囲内で原動車作動部の直径、従動車作動
部の直径、遊び車の直径作動部間隙等を選択できる。 7.そして遊び車を前記作動部間隙に対して前記の支持枠
によって進退させる。このような支持枠は他に見られな
い。支持枠に作用する力のほとんどは作動間隙からの反
作用力である。支持枠を進退させる装置は特に限定され
ないが、例えば電動駆動装置や油圧駆動装置が適してい
る。 8.そしてこの支持枠の支持部は作動部間隙に向かう押し
付け力を調節する機構を有する構造とする。押し付け力
を加える装置は特に限定されないが、ハウジングと支持
枠との間に装着したばねや、電動駆動装置や、油圧駆動
装置等が適している。

【０００７】

【構成２】 ２）本技術の無段変速機は前記段落番号０００６の１）
項記載の技術に次の要素を加えることができる。すなわ
ち原動車と従動車との間にあって遊び車に近接又は接触
して、遊び車の作動部間隙を越える動きを制限するスト
ップローラをハウジングに回転自在に支持する構造とす
る。作動部間隙は原動車と従動車の母線により構成され
る間隙であり、両者の回転軸を結ぶ線上の最狭位置が描
く間隙である。定常の負荷がかかっている場合には補助
車回転中心は原動車の回転中心と従動車の回転中心を結
ぶ線上から離れているが、補助車回転中心がこの線上に
到達するのをストップローラで阻止するようにストップ
ローラを配置する。ストップローラの回転軸は補助車の
回転軸とほぼ平行であるが、これを運転中に補助車の回
転軸に対して傾斜できる構造とすることができる。スト
ップローラを遊び車に回転軸を傾斜して当てことにより
遊び車の回転軸方向に推進できるようになり、支持枠の
位置調節も可能になる。

【０００８】

【構成３】 ３）本技術の無段変速機は前記段落番号０００６の１）
項又は段落番号０００７の２）項記載の技術に次の要素
を加えることができる。すなわち原動車の端部と従動車
の端部と補助車の端部に互いに噛み合う歯車をそれぞれ
の摩擦車に固定した構造とする。そして原動車側と従動
車側の歯車の歯先径はそれが隣接する摩擦車作動部径よ
りも大きく補助車側の歯車の歯先径は補助環部外径より
も小さい。そしてそれらの歯車のピッチ外径の和はそれ
ぞれに隣接する摩擦車作動部外径の和よりも大きい。原
動車の最大径部と従動車の最大径部とが接するときの変
速比をトップとすると、原動車の大きな径の歯車と従動
車の小さな径の歯車とが噛み合うと変速比は最も小さ
く、出力軸の回転数は最も大きく、いわゆるオーバート
ップとなる。また原動車の最小径部と従動車の最大径部
とが接するときの変速比をロウとすると、原動車の小さ
な径の歯車と従動車の大きな径の歯車とが噛み合うと、
変速比は最も大きく、出力軸の回転数は最も小さく、い
わゆるアンダーロウとなる。本技術ではこのオーバート
ップ又はアンダーロウのいずれか一つ以上が可能であれ
ば良い。

【０００９】

【作用１】 １）本技術の無段変速機は原理的には原動車又は従動車
又は補助環を随伴する補助車のいずれか一つ以上を原動
車ないし従動車の母線の方向に位置変化させて変速比を
変化させれば良いのであるが、本技術では次の通りであ
る。 1.入力軸と連結する原動車と出力軸と連結する従動車と
の作動部間隙を母線方向にほぼ一定に保ってハウジング
内に回転自在に固定することによって、歯車減速機と同
様にハウジングに強固に固定でき、摩擦車無段変速機に
ありがちな調整部分が弱体化しやすい構造上の弱点を排
除している。そして原動車と従動車とに遊び車によって
押し付け力を加えながら、遊び車をほぼ直線または円弧
の軌跡で移行させて無段変速できるようになる。この軌
跡がほぼ直線や円弧となることは装置を単純化するため
に重要である。すなはち押し付け力をばね等の単純な機
構で常時所望の一定の値に保つのが容易になる。 2.そしてこの原動車又は従動車の一つ以上の作動部径は
母線方向に単調に変化していることによって、例えば円
錐形、円錐台形、円盤形、母線が円弧の回転体等とすこ
とによって、遊び車によって原動車と従動車に押し付け
力を加えながらより直線や円弧に近い軌跡で円滑に位置
調節して円滑に変速できるようになる。 3.そして補助車に補助環を半巻した遊び車を原動車と従
動車との間の作動部間隙に向かって押し付け力を加えて
入力軸の動力を出力軸に伝達する。すなわち入力軸や出
力軸と連結しない遊び車であるので、その強度は小さく
て済み、作動部間隙に向かって押し付け力を加える装置
は単純な構造で済み、操作も容易になる。特に二つの摩
擦車間に前記の段落番号０００６の１）項6.記載の構成
条件とするので、この効果は一層大きくなる。原動車又
は従動車の一つ以上の形状が円柱形以外の形状、例えば
円錐形、円錐台形、円盤形、母線が円弧の回転体等の場
合に、円滑に変速比を変えることが可能になる。作動径
部が単調に変化しない場合には補助環が原動車又は従動
車上を円滑に位置調節することが難しくなる。それは原
動車又は従動車の作動部形状の急激に変化する箇所で補
助環の動きが妨げられることと、母線の間に形成される
間隙が小さな曲率で曲がるためである。この母線の間に
形成される間隙は完全な直線とはならなくても、大きな
曲率で変化する場合には補助環と補助車の位置調節は、
母線方向やこれと直交する方向や補助車を押し付ける方
向や回転軸に進退する方向の三方向共に単純な機構で可
能になる。これは補助環が原動車と従動車に接したまま
母線方向に動くときの軌跡が直線に近くなるからであ
り、直線からのわずかな外れは支持枠等の弾性変形やガ
タで吸収できるからである。両者の回転軸を捻らし、そ
の捻れ角は両者の円錐半角の和よりも小さくし、その捻
らす方向は水平面内に両回転軸がある場合を基準にし
て、補助車の中心がこの水平面より上にあるときには、
摩擦車の外径の小さな側を最上位の母線が平行にならな
い範囲で上方へ捻るとすると、補助車を母線方向に位置
調節を行う場合にその高さの調節量が最小で済み、この
高さの調節を行わないか、ばねなどを介して反作用に応
じて従動させる場合にも、その反作用の変化量が最小で
済むことになり、好都合である。いずれかの摩擦車、例
えば減速機の場合には寸法が小さな原動車を軸方向に位
置調節可能な構造とすれば、これを補助環を半巻した補
助車と共に従動車の作動部上を軸方向に位置調節するこ
とができるようになる。減速機の場合に寸法が大きくな
る従動車は位置調節機構なしにハウジングに固定するの
が設備構造が単純で小型化できるため最も良い。 4.そしてこの補助環は補助車と、補助環を誘導するガイ
ドローラか、又はこの補助環に内接して補助環に張力を
与えるテンションローラか、又はこれらの両者によって
支持誘導されるので、装置の構造が簡単にできる。この
種の装置では補助環の寿命が問題となるが、補助環の周
長が補助車の周長よりもかなり長くできるので、その冷
却が良くなり、温度上昇が防げるので、その長さが長く
なった以上に寿命を向上できる。補助環の補助車から遊
離する部分をガイドローラーやテンションローラによっ
て支持すると、その原動車や従動車との接触位置が安定
し従動車への伝達トルクや回転数の変動が小さくでき
る。このこの補助車から遊離した部分を冷却すること
や、誘導することや、張力を与えるて弛みをなくするこ
とによって補助環の損傷を防ぐことができる。これらの
補助車やガイドローラやテンションローラとそれらに支
持される補助環は位置調節可能に一体的に支持枠に支持
されているので、設備構造が単純化でき、一カ所の操作
で変速が容易にできるようになる。ガイドローラ又はテ
ンションローラによって補助環に捻れを与える場合に
は、補助環は本来の軌道中心から外れて当接部において
もわずかに傾斜する。その傾斜があると原動車と従動車
との摩擦によって、補助環や支持枠は母線方向の力を受
けて移動する。例えば図９に示すように、補助環回転方
向が矢印ｄの方向の場合に、補助環変位方向が矢印ｅの
方向ならば、補助環、遊び車、補助枠の移動方向は矢印
ｆの方向となる。この捻れはガイドローラの場合には補
助環の側面を補助車との離合位置近傍で互いに逆方向の
変位を与えれば良く、テンションローラの場合にはその
回転軸を補助車の回転軸に対して図の水平方向に傾斜さ
せれば良い。この補助環の捻れによって補助環や補助車
と支持枠は回転軸方向に小さな力で容易に移動できるよ
うになる。 5.そして補助車とこれらの誘導装置とが支持枠に支持さ
れ、支持枠は原動車ないし従動車の母線方向に位置調節
する機構を有してハウジングに搭載されているので、原
動車又は従動車の少なくとも一方の作動部径が母線方向
に単調に変化しているため、その母線の方向補助車と補
助環を位置変化すれば変速比を変化できる。この変速比
の変化は入力軸と連結する原動車や出力軸と連結する従
動車ではなく、補助車と誘導装置やを支持する支持枠を
位置調節するのであるから、強度を必要とする部分は単
純な構造にでき、小型化軽量化が容易である。原動車か
従動車の一方を円柱形とするときは、その長さを補助環
とほぼ等しくして、両者を組み合わせた状態で、補助車
に随伴してその母線方向に位置調節するように、例えば
スプライン継手で嵌合させるように構成しても良い。 6.そしてこの原動車と従動車との作動部間隙を、定常の
負荷がかかった場合に補助車に補助環を巻いた外径より
も２％ないし２０％小さくし、作動部における原動車及
び従動車上の現に補助環と接する当接部を通る断面内
で、原動車と補助環との当接部、補助車回転中心、補助
環と従動車との当接部の順に３点を結ぶ折れ線のなす角
が定常の負荷がかかった場合に１２０度ないし１７６度
の範囲内となるようにする。すなわちこのように構成す
ると入力軸や出力軸と連結しない遊び車であるので補助
車や補助環の強度は小さくて済み、作動部間隙に向かっ
て押し付け力を加える装置は単純な構造で済み、位置調
節は容易になる。作動部間隙よりも大きな寸法の遊び車
をこの間隙に向かって押し付けても、補助車の中心は原
動車回転中心と補助環と従動車との当接部を結ぶ線上の
作動部間隙まで到達しないし、この線上を越えて動くこ
とはほとんどない。この状態が重要であり、これによっ
て補助車の中心が最も不安定な作動部間隙上から離し、
安定な位置に留め、伝達トルクや回転数や角部材の荷重
状態を安定させることができるようになる。また始動時
からの時間経過にともなう各部材の熱膨張起因の回転す
べりや伝達トルクへの影響も受けにくく、摩耗の補償や
クラッチ機能も兼備することができるようになる。そし
て好ましくは補助車の回転軸位置を前記の作動部間隙か
ら原動車正回転時の作動部における速度ベクトルが向か
う方向にずらすこと、そしてその速度ベクトルが支持枠
とハウジングの連結部の方向を向くように構成すること
によって、補助車中心が作動部間隙を通過することを防
ぎ、急激に負荷が増大した場合にも装置に過大な負荷を
かけないようにすることができる。すはわちこのような
場合には自動的に伝達トルクが減少する方向に補助環と
補助車が移動してすべりが増大し、所定のトルク以上は
伝達しないようにできる。 7.そして遊び車を前記作動部間隙に対して前記の支持枠
によって進退させることによって簡単な構造となり、設
備が小型化できるようになる。 8.そしてこの支持枠の支持部は作動部間隙に向かう押し
付け力を調節する機構を有する構造とすることによっ
て、補助環と補助車をばね等の簡単な機構で一定の力で
押し込むことができ、伝達トルクを一定の範囲に保つこ
とができる。また押し付け力を変化させることによって
伝達トルクを調節できるようになる。そして補助環と補
助車を作動部間隙に対して進退させることにより、クラ
ッチ機構としても用いることができるようになる。

【００１０】

【作用２】 ２）本技術の無段変速機では前記段落番号０００９の
１）項記載の技術に次の作用が加わる。すなわち原動車
と従動車との間にあって遊び車に近接又は接触して、遊
び車の作動部間隙を越える動きを制限するストップロー
ラ９をハウジング３に回転自在に固定する構造とするた
めに、ストップローラの位置を調節しておくことによっ
て遊び車が作動部間隙を越えないようにできる。これに
はストップローラの上面位置を作動部間隙に対して遊び
車の半径未満とすれば良い。こうすることによって入力
軸や出力軸の負荷が変動した場合でも、正転逆転の両方
向とも遊び車を作動部部間隙の一方にのみ留めておくこ
とができるようになる。作動部間隙は原動車と従動車の
母線により構成される間隙であり、両者の回転軸を結ぶ
線上の最狭位置により描かれる間隙である。ストップロ
ーラの回転軸は補助車の回転軸とほぼ平行であるが、こ
れを補助車の回転軸に対して傾斜させれば遊び車をその
回転軸方向に推進できるようになる。遊び車が作動部間
隙を越えるときには、原動車と従動車の間で遊び車が強
く挟圧され、ここで動力を消費し、伝達トルクが変動
し、場合によっては各部を破損することもあるので、こ
のストップローラを装備しない場合には各摩擦車の設定
や運転に注意を要する。

【００１１】

【作用３】 ３）本技術の無段変速機は段落番号０００９の１）又は
段落番号００１０の２）項記載の技術に次の要素を加え
ることができる。すなわち原動車の端部と従動車の端部
と補助車の端部に互いに噛み合う歯車をそれぞれの摩擦
車に固定した構造とすること、そして原動車側と従動車
側の歯車の歯先径はそれが隣接する摩擦車作動部径より
も大きく補助車側の歯車の歯先径は補助環部外径よりも
小さくすることによって、摩擦車の欠点を完全に補うこ
とができる。摩擦車では歯車にできない無段変速ができ
るが、トルク伝達効率すなわち動力伝達効率が低いこと
やすべり率が大きい問題があった。そこで最低速度や最
高速度が頻繁かつ長時間使われることに着目し、このい
ずれか一方又は両方を動力伝達効率の高い歯車に変え、
中間部分は摩擦車によって無段変速を行うことが本技術
によって初めて可能になる。原動車の最大径部と従動車
の最大径部とが接するときの変速比をトップとすると、
原動車の大きな径の歯車と従動車の小さな径の歯車とが
噛み合うと変速比は最も小さく、出力軸の回転数は最も
大きく、オーバートップとなる。また原動車の最小径部
と従動車の最大径部とが接するときの変速比をロウとす
ると、原動車の小さな径の歯車と従動車の大きな径の歯
車とが噛み合うと、変速比は最も大きく、出力軸の回転
数は最も小さく、アンダーロウとなる。本技術ではこの
オーバートップ又はアンダーロウのいずれか一つ以上が
可能であれば良い。なお、原動車側と従動車側の歯車の
歯先径を、その隣接する摩擦車作動部径よりも大きくす
るのは、補助車側の歯車の歯先径を補助環の作動を妨げ
ないように補助環部外径よりも小さくするので、これら
の歯車を十分噛み合わせるためである。そしてそれらの
歯車のピッチ外径の和をそれぞれ隣接する摩擦車作動部
外径の和よりも大きくするのは、歯車が噛み合って作動
している時には摩擦車同士を離して、動力損失を小さく
するためである。

【００１２】

【実施態様１】図１に本発明の無段変速機の円柱形の原
動車と円錐形の従動車との組み合わせの場合の平面概念
図を、図２に図１のＡ−Ａ断面立面概念図又は図３のＢ
−Ｂ断面立面概念図を、図３に本発明の円錐台形の原動
車と円錐台形の従動車との組み合わせの場合の平面概念
図を示す。図１の例と図３の例の違いは原動車の形状の
違いにより、図３の例の方が変速範囲が広い以外は大き
な差はない。この例では入力軸と連結する原動車１と出
力軸と連結する従動車２との作動部間隙を母線方向にほ
ぼ一定に保ってハウジング３内に回転自在に固定する構
造としている。この原動車作動部径は図１の例では円柱
形であるので回転軸方向に変化せず、図３の例では円錐
台形であるので回転軸方向に単調に変化する。従動車の
作動部径は両者とも円錐台形であるので回転軸方向に単
調に変化しており、従って変速比も回転軸方向、すなわ
ち母線方向に単調に変化している。そして補助車４に補
助環５を図のように半巻した遊び車を、原動車と従動車
との間の作動部間隙に向かって押し付け力を加えて入力
軸の動力を出力軸に伝達する。押し付け力はハウジング
と支持枠との間にばねや、電動駆動装置や、油圧駆動装
置等用途に応じて適宜選択すれば良い。そしてこの補助
環は補助車と、補助環を誘導するガイドローラ６か又は
この補助環に内接して補助環に張力を与えるテンション
ローラ７か、又はこれらの両者によって支持誘導される
構造とする。そして補助車とこれらの誘導装置とが支持
枠８に支持され、支持枠は原動車ないし従動車の母線方
向に位置調節する機構、例えば電動駆動装置や油圧駆動
装置を有してハウジングに搭載される構造とする。そし
てこの原動車と従動車との作動部間隙を、定常の負荷が
かかった場合に補助車に補助環を巻いた外径よりも２％
ないし２０％小さくし、作動部における原動車及び従動
車上の現に補助環と接する当接部を通る断面内で、原動
車と補助環との当接部、補助車回転中心、補助環と従動
車との当接部の順に３点を結ぶ折れ線のなす角が定常の
負荷がかかった場合に１２０度ないし１７６度の範囲内
となる構成とする。この場合に作動部間隙は原動車と従
動車の寸法形状と両者の配置に依存し、補助環部外形は
補助車と補助環の形状寸法に依存するから、これらを考
慮して前記の値に設定できる。原動車と遊び車の当接部
は原動車回転軸ａと補助車回転軸ｂを結ぶ直線上にあ
り、遊び車と従動車の当接部は補助車回転軸ｂと従動車
回転軸ｃを結ぶ直線上にあるから前記の折れ線のなす角
は作動部間隙と同様に設定できる。このときの角度は図
２、図５、図８に示すように、ストップローラ９側とす
るのが、支持枠との干渉等から装置の製作や点検整備や
操作性能の点から有利である。そして遊び車を前記作動
部間隙に対して前記の支持枠８によって進退させる構造
とする。これには例えば電動駆動装置や油圧駆動装置が
適している。そしてこの支持枠の支持部は作動部間隙に
向かう押し付け力を調節する機構を有する構造とする。
押し付け力はハウジングと支持枠との間にばねや、電動
駆動装置や、油圧駆動装置等が適している。なお、図３
の例で原動車と従動車の円錐角が等しい場合には両者の
回転軸は平行にできる。補助環の材料としては金属材料
や炭素材料や高分子材料などの繊維により強化した合成
ゴムを主成分とするものや、これに金属鎖を組み込んだ
ものや、金属鎖を合成ゴムや高分子材料で包んだものが
良い。この様な補助環は同時に運転時の金属音を防止で
きる。また補助環は補助車から遊離した部分で十分に冷
却することができる。補助環の寿命の点からハウジング
の空間が許す限りその周長を長くするのが良い。

【００１３】

【実施態様２】図４に本発明の無段変速機の円柱形の原
動車と円盤形の従動車との組み合わせの場合の平面概念
図を、図５に図４のＣ−Ｃ断面立面概念図又は図６のＤ
−Ｄ断面立面概念図を、図６に本発明の円錐台形の原動
車と円盤形の従動車との組み合わせの場合の平面概念図
を示す。図４の例と図６の例の違いは原動車の形状の違
いにより、図６の例の方が変速範囲が広い以外は大きな
差はない。この例では入力軸と連結する原動車１と出力
軸と連結する従動車２との作動部間隙を母線方向にほぼ
一定に保ってハウジング３内に回転自在に固定する。そ
してこの原動車作動部径は図３の例では円柱形であるの
で変化せず、図６の例では円錐台形であるので単調に変
化する。従動車の作動部径は両者とも円盤形であるので
単調に変化しており、従って変速比も半径方向である母
線方向に単調に変化している。その他は実施態様１で述
べた技術に同じである。

【００１４】

【実施態様３】図７に本発明の無段変速機の円弧母線形
の原動車と円弧母線形の従動車との組み合わせの場合の
平面概念図を、図８に図７のＥ−Ｅ断面立面概念図を示
す。この例では入力軸と連結する原動車１と出力軸と連
結する従動車２との作動部間隙は円形であり、直径を回
転する方向すなわち母線方向に間隙をほぼ一定に保って
ハウジング３内に回転自在に固定する。そしてこの原動
車作動部径は図７の例では円弧母線形であるので単調に
変化する。従動車の作動部径は両者とも円弧母線形であ
るので単調に変化しており、従って変速比も半径方向で
ある母線方向に単調に変化している。そして補助車とこ
れらの誘導装置とが支持枠８に支持され、支持枠は原動
車ないし従動車の母線方向に位置調節する機構、例えば
電動駆動装置や油圧駆動装置を有してハウジングに搭載
される構造とする。この支持枠の位置調節は作動部間隙
が円弧であるため、その円弧中心における回転運動とな
る。この構造の場合にテンションローラによって補助環
に捻れを与える構造とすることは容易である。すなわち
この構造では本来変速時に支持枠に捻りを加えるのであ
るから、テンションローラと補助車との連結部分の捻り
剛性を小さくしておけば良いだけで済む。これだけでテ
ンションローラ側から補助車側に向かって捻りを加える
と、小さな力で目的の方向に変速できる。その他は実施
態様１で述べた技術に同じである。

【００１５】

【実施態様４】実施態様１で述べた技術のほかに、図１
ないし図３に示すように円柱形又は円錐台形の原動車と
円錐台形の従動車との間にあって遊び車に近接又は接触
して、遊び車の作動部間隙を越える動きを制限するスト
ップローラ９をハウジング３に回転自在に固定する構造
とする。作動部間隙は原動車と従動車の母線により構成
される間隙であり、両者の回転軸を結ぶ線上の最狭位置
が描く間隙である。ストップローラの回転軸は補助車の
回転軸とほぼ平行であるが、これを補助車の回転軸に対
して傾斜させれば遊び車をその回転軸方向に推進できる
ようになる。

【００１６】

【実施態様５】実施態様２で述べた技術のほかに、図４
ないし図６に示すように、円柱形又は円錐台形の原動車
と円盤形の従動車との間にあって遊び車に近接又は接触
して、遊び車の作動部間隙を越える動きを制限するスト
ップローラ９をハウジング３に回転自在に固定する構造
とする。その他は前記の段落番号００１５の実施態様４
に同じである。

【００１７】

【実施態様６】実施態様３で述べた技術のほかに、図７
と図８に示すように、円弧母線形の原動車と円弧母線形
の従動車との間にあって遊び車に近接又は接触して、遊
び車の作動部間隙を越える動きを制限するストップロー
ラ９をハウジング３に回転自在に固定する構造とする。
この支持枠の位置調節は作動部間隙が円弧であるため、
その円弧中心における回転運動となる。従ってストップ
ローラ９も支持枠回転中心と同軸で遊び車の位置調節回
転に同期して回転するように支持枠に連結すれば良い。
その他は前記の段落番号００１５の実施態様４に同じで
ある。

【００１８】

【実施態様７】実施態様１及び実施態様４で述べた技術
のほかに、図１ないし図３に示すように、円柱形又は円
錐台形の原動車の端部と円錐台形従動車の端部と補助車
の端部に互いに噛み合う歯車をそれぞれの摩擦車に固定
した構造とする。そして原動車側と従動車側の歯車の歯
先径はそれが隣接する摩擦車作動部径よりも大きく補助
車側の歯車の歯先径は補助環部外径よりも小さい。そし
てそれらの歯車のピッチ外径の和はそれぞれに隣接する
摩擦車作動部外径の和より大きい。原動車の最大径部と
従動車の最大径部とが接するときの変速比をトップとす
ると、原動車の大きな径の歯車と従動車の小さな径の歯
車とが噛み合うと変速比は最も小さく、出力軸の回転数
は最も大きく、いわゆるオーバートップとなる。また原
動車の最小径部と従動車の最大径部とが接するときの変
速比をロウとすると、原動車の小さな径の歯車と従動車
の大きな径の歯車とが噛み合うと、変速比は最も大き
く、出力軸の回転数は最も小さく、いわゆるアンダーロ
ウとなる。本技術ではこのオーバートップ又はアンダー
ロウのいずれか一つ以上が可能であれば良い。補助車端
部の歯車は実施態様４のようにストップローラ９によっ
て動きを制限することができる。この歯車位置のストッ
プローラの形状は補助環端部の歯車歯先径が遊び車径よ
り小さい分だけ大きくする。そしてそれらの歯車のピッ
チ外径の和はそれぞれに隣接する摩擦車作動部外径の和
より大きくする。歯車を噛み合わせるときはその回転軸
方向から噛み合わせるほかに、支持枠を持ち上げて補助
車端部の歯車を他の歯車対に対してそれらの半径方向か
ら接近させて噛み合わせることができる。

【００１９】

【実施態様８】実施態様２及び５で述べた技術のほか
に、図４ないし図６に示すように、円柱形又は円錐台形
の原動車の端部と円盤形従動車の端部と補助車の端部に
互いに噛み合う歯車をそれぞれの摩擦車に固定した構造
とする。そして原動車側と従動車側の歯車の歯先径はそ
れが隣接する摩擦車作動部径よりも大きく補助車側の歯
車の歯先径は補助環部外径よりも小さい。そしてそれら
の歯車のピッチ外径の和はそれぞれに隣接する摩擦車作
動部外径の和より大きい。その他は実施態様７で述べた
技術に同じである。

【００２０】

【実施態様９】実施態様３及び６で述べた技術のほか
に、図７ないし図８に示すように、円弧母線形の原動車
の端部と円弧母線車の端部と補助車の端部に互いに噛み
合う歯車をそれぞれの摩擦車に固定した構造とする。そ
して原動車側と従動車側の歯車の歯先径はそれが隣接す
る摩擦車作動部径よりも大きく補助車側の歯車の歯先径
は補助環部外径よりも小さい。そしてそれらの歯車のピ
ッチ外径の和はそれぞれに隣接する摩擦車作動部外径の
和より大きい。その他は実施態様７で述べた技術に同じ
である。

【００２１】

【発明の効果】本発明によって伝達トルクが大きく、伝
達トルクの変動が小さく、長寿命の無段変速機を提供す
ることや、クラッチ機構を持つ無段変速機を提供するこ
とや、歯車変速機の長所を生かした高効率の無段変速機
を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無段変速機の円柱形の原動車と円錐形
の従動車との組み合わせの場合の平面概念図

【図２】図１のＡ−Ａ断面立面概念図又は図３のＢ−Ｂ
断面立面概念図

【図３】本発明の無段変速機の円錐台形の原動車と円錐
台形の従動車との組み合わせの場合の平面概念図

【図４】本発明の無段変速機の円柱形の原動車と円盤形
の従動車との組み合わせの場合の平面概念図

【図５】図４のＣ−Ｃ断面立面概念図又は図６のＤ−Ｄ
断面立面概念図

【図６】本発明の無段変速機の円錐径の原動車と円盤形
の従動車との組み合わせの場合の平面概念図

【図７】本発明の無段変速機の円弧母線形の原動車と円
弧母線形の従動車との組み合わせの場合の平面概念図

【図８】図７のＥ−Ｅ断面立面概念図

【図９】本発明の補助環の捻れ説明図

【符号の説明】

１：原動車 ２：従動車 ３：ハウジング ４：補助車 ５：補助環 ６：ガイドローラ ７：テンションローラ ８：支持枠 ９：ストップローラ １０：原動歯車 １１：従動歯車 １２：遊び歯車 １３：入力軸 １４：出力軸 ａ：原動車回転軸 ｂ：補助車回転軸 ｃ：従動車回転軸 ｄ：補助環回転方向 ｅ：補助環変位方向 ｆ：補助環、従動車、補助枠移動方向

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と連結する原動車と出力軸と連結
   する従動車との作動部間隙を母線方向にほぼ一定に保っ
   てハウジング内に回転自在に固定する構造とすること、
   そしてこの原動車又は従動車の一つ以上の作動部径は母
   線方向に単調に変化している形状とすること、そして補
   助車に補助環を半巻した遊び車を原動車と従動車との間
   の作動部間隙に向かって押し付け力を加えて入力軸の動
   力を出力軸に伝達する構造とすること、そしてこの補助
   環は補助車と、補助環を誘導するガイドローラか、又は
   この補助環に内接して補助環に張力を与えるテンション
   ローラか、又はこれらの両者によって支持誘導される構
   造とすること、そして補助車とこれらの誘導装置とが支
   持枠に支持され、支持枠は原動車ないし従動車の母線方
   向に位置調節する機構を有してハウジングに搭載される
   構造とすること、そしてこの原動車と従動車との作動部
   間隙を、定常の負荷がかかった場合に補助車に補助環を
   巻いた外径よりも２％ないし２０％小さくし、作動部に
   おける原動車及び従動車上の現に補助環と接する当接部
   を通る断面内で、原動車と補助環との当接部、補助車回
   転中心、補助環と従動車との当接部の順に３点を結ぶ折
   れ線のなす角が定常の負荷がかかった場合に１２０度な
   いし１７６度の範囲内となる構成とすること、そして遊
   び車を前記作動部間隙に対して前記の支持枠によって進
   退させる構造とすること、そしてこの支持枠の支持部は
   作動部間隙に向かう押し付け力を調節する機構を有する
   構造とすることを特徴とする遊び車付き無段変速機。
2. 【請求項２】 原動車と従動車との間にあって遊び車に
   近接又は接触して、遊び車の作動部間隙を越える動きを
   制限するストップローラをハウジングに回転自在に支持
   する構造とすることを特徴とする請求項１項記載の遊び
   車付き無段変速機。
3. 【請求項３】 原動車の端部と従動車の端部と補助車の
   端部に互いに噛み合う歯車をそれぞれの摩擦車に固定し
   た構造とすること、そして原動車側と従動車側の歯車の
   歯先径はそれを固定した摩擦車作動部径よりも大きく、
   補助車側の歯車の歯先径は補助環部外径よりも小さいこ
   と、そしてそれらの歯車のピッチ外径の和はそれぞれに
   隣接する摩擦車作動部外径の和よりも大きいことを特徴
   とする請求項１項又は２項記載の遊び車付き無段変速
   機。