WO2008029697A1

WO2008029697A1 - Continuously variable transmission

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Publication number: WO2008029697A1
Application number: PCT/JP2007/066857
Authority: WO
Inventors: Mitsuru Sekiya
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2008-03-13
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Description

明細書

無段変速装置

技術分野

[0001] 本発明は、トラクシヨン力を用いたトラクシヨンドライブによって、入力軸の回転速度を連続的に変化させて出力軸に伝達する無段変速装置に関し、特に、円錐状の遊星ローラを用いて連続的な無段変速を行う無段変速装置に関する。

背景技術

[0002] 従来の無段変速装置としては、図 1に示すように、筒状のハウジング 1の両側に連結されたフランジ部 laに軸受 2を介してそれぞれ回動自在に支持された入力軸 3及び出力軸 4、入力軸 3と一体的に回転するようにキー 3aを用いて連結された円錐台状のサンローラ（内輪） 5、入力軸 3に軸受 3bを介して回動自在に支持されたホルダ（保持器） 6、ホルダ 6に回動自在に支持されかつサンローラ 5の外周面を転動する複数のテーパローラ（遊星ローラ） 7、出力軸 4と一体的に回転すると共にテーパローラ 7に外接する出力リング (従動外輪) 8、テーパローラ 7に一体的に設けられた円錐部 7aに外接すると共に円錐部 7aの母線方向にのみ往復駆動される変速リング（回転固定外輪） 9等を備えたものが知られている（例えば、特許文献 1参照）。

この無段変速装置では、入力軸 3が回転すると、サンローラ 5がー体的に回転し、サンローラ 5に外接するテーパローラ 7が回転及び公転し、テーパローラ 7の回転により出力リング 8が回転し、出力リング 8と一体となって出力軸 4が回転し、変速リング 9の位置に応じて出力軸 4の回転速度が増減されるようになっている。

[0003] しなしながら、この無段変速装置におレ、ては、テーパローラ（遊星ローラ） 7とサン口ーラ 5の接触面における法線荷重、テーパローラ 7と出力リング 8の接触面における法線荷重、及びテーパローラ 7の円錐部 7aと変速リング 9の接触面における法線荷重は、初期の組付け精度に依存し、又、経時変化等による法線荷重の変動を補正する手段がないため、必要なトラクシヨン力が得られず、変速動作が確実に行われない虞がある。特に、テーパローラ 7はホルダ 5により片持ち状に支持されているため、テーパローラ 7の円錐部 7a側は橈み易くなつており、変速リング 9との接触圧を大きくするのは困難である。

また、上記法線荷重の増加に伴って入力軸 3及び出力軸 4の軸線方向にスラスト荷重が発生し、このスラスト荷重は入力軸 3及び出力軸 4の軸受 2あるいはハウジング 1 が受けることになるため、軸受 2及びハウジング 1の経時的な変形あるいは軸受領域の発熱による潤滑油温度の上昇等を生じ、磨耗、動力伝達効率の低下等を招く虞がある。一方、変形等に対処するべぐハウジング 1の剛性を高めると、大型化あるいは重量化を招くことになる。

[0004] 特許文献 1 :特開平 6— 280961号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明は、上記従来の装置の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化、小型化、機能上の信頼性の向上、コストの低減等を図りつつ、十分なトラクシヨン力あるいは伝達トルクを確保でき、伝達効率を向上させることができ、法線荷重の増加に伴う入力軸方向のスラスト荷重を相殺でき、安定して所望の変速比に確実に変速することができる無段変速装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明の無段変速装置は、ハウジングに回動自在に支持された入力軸と、入力軸の回転をトラクシヨン力によりそれぞれ無段変速するべく，入力軸の軸線方向に垂直な面に対して対称的に向かい合うようにハウジング内に設けられた第 1変速ユニット及び第 2変速ユニットと、第 1変速ユニット及び第 2変速ユニットにより変速された回転に連動して回転するべく入力軸回りに回動自在に支持された出力回転体と、出力回転体に連動して回転するべくハウジングに回動自在に支持された出力軸とを含む。この構成によれば、入力軸の回転駆動力は、第 1変速ユニット及び第 2変速ユニットにより無段変速され、出力回転体を介して、出力軸から回転駆動力として出力されるこのように、入力軸のトルクを、二つの変速ユニット（第 1変速ユニット及び第 2変速ユニット）により倍増しつつ無段変速でき、又、二つの変速ユニット（第 1変速ユニット及び第 2変速ユニット）は、入力軸の軸線方向に垂直な面に対して対称的に向力、い合うように配置されているため、二つの変速ユニットにおいてそれぞれ発生する入力軸の軸線方向におけるスラスト荷重をお互いに逆向きに作用させて相殺することができる。それ故に、ハウジングあるいは入力軸の軸受等に無理な荷重が加わるのを防止すること力 Sでき、又、軸受領域等における潤滑油の温度上昇を抑制でき、それ故に接触界面に潤滑油膜を形成させてトラクシヨン力を確実に得ることができる。

上記構成において、第 1変速ユニットは、入力軸と一体的に回転する円錐台状の第 1サンローラと、第 1サンローラの外周面を転動する複数の第 1遊星ローラと、第 1遊星ローラを内接させると共に回動自在に設けられた第 1出力リングと、第 1遊星ローラに一体的に形成された円錐部を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速するべく入力軸の軸線方向に可動に設けられた第 1変速リングとを含み、第 2変速ユニットは、入力軸と一体的に回転する円錐台状の第 2サンローラと、第 2サンローラの外周面を転動する複数の第 2遊星ローラと、第 2遊星ローラを内接させると共に回動自在に設けられた第 2出力リングと、第 2遊星ローラに一体的に形成された円錐部を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速するべく入力軸の軸線方向に可動に設けられた第 2変速リングとを含む、構成を採用することができる。

この構成によれば、入力軸から入力される回転駆動力は、第 1変速ユニットにおいて、第 1変速リングを適宜駆動しつつ、第 1サンローラ→複数の第 1遊星ローラ→第 1 出力リングを経由して変速され、又、第 2変速ユニットにおいて、第 2変速リングを適宜駆動しつつ、第 2サンローラ→複数の第 2遊星ローラ→第 2出力リングを経由して変速され、出力回転体を介して、出力軸から変速された回転駆動力として出力される特に、第 1サンローラと第 2サンローラに作用する互いに反対向きのスラスト荷重は、入力軸が受けることで相殺されるため、軸受等に作用するスラスト荷重を抑制することができ、それ故に、第 1サンローラと第 1遊星ローラとの接触圧（法線荷重)及び第 2 サンローラと第 2遊星ローラとの接触圧（法線荷重）を大きくすることができ、確実なトラタシヨン力を得ること力 Sできる。また、二つの変速ユニットに共通部品を採用することで、構造を簡素化しつつ、部品の種類を減らして、コストを低減することができる。 [0008] 上記構成において、出力回転体は、第 1出力リングと第 2出力リングの間に配置され、第 1出力リングと出力回転体の間及び第 2出力リングと出力回転体の間の少なくとも一方の間には、回転力を伝達し得ると共に入力軸の軸線方向に押圧力を発生するローデイングカム機構が配置されている、構成を採用することができる。

この構成によれば、第 1出力リングと出力回転体の間又は第 2出力リングと出力回転体の間において回転差が生じると、ローデイングカム機構のカム作用により入力軸の軸線方向に押圧力が発生し、第 1出力リングを第 1遊星ローラにかつ第 2出力リングを第 2遊星ローラに押し付ける法線荷重すなわちトラクシヨン力が増加する。これにより、外部から負荷トルクが加わっても、トラクシヨン力が確実に得られて出力軸は所定の変速比で確実に回転駆動される。

[0009] 上記構成において、出力回転体は、第 1出力リング及び第 2出力リングの一方に対して一体的に形成され、第 1出力リング及び第 2出力リングの他方と出力回転体の間には、回転力を伝達し得ると共に入力軸の軸線方向に押圧力を発生するローデイングカム機構が配置されて!/、る、構成を採用することができる。

この構成によれば、第 1出力リング及び第 2出力リングの一方 (及び出力回転体）と第 1出力リング及び第 2出力リングの他方との間において回転差が生じると、ローディングカム機構のカム作用により入力軸の軸線方向に押圧力が発生し、第 1出力リングを第 1遊星ローラにかつ第 2出力リングを第 2遊星ローラに押し付ける法線荷重すなわちトラクシヨン力が増加する。これにより、外部から負荷トルクが加わっても、トラクシヨン力が確実に得られて出力軸は所定の変速比で確実に回転駆動される。

[0010] 上記構成において、第 1変速リングと第 2変速リングを、入力軸の軸線方向において互いに近接及び離隔するように同期させて駆動する駆動機構を含む、構成を採用すること力 Sでさる。

この構成によれば、駆動機構で二つの変速リングを同期させて駆動するため、二つの変速ユニット（第 1変速ユニット及び第 2変速ユニット）において変速比のズレを生じないようにすることができるため、一つの入力軸→二つの変速ユニット→一つの出力軸という駆動力の伝達を確実に行わせることができる。

[0011] 上記構成において、入力軸の回転速度に応じて、第 1サンローラと第 1遊星ローラの間及び/又は第 2サンローラと第 2遊星ローラの間でのトラクシヨン力による回転力の伝達をオン/オフするトリガ機構が設けられている、構成を採用することができる。この構成によれば、第 1サンローラ（又は第 2サンローラ）と第 1遊星ローラ（又は第 2 遊星ローラ）が常時直結（トラクシヨン力を発生するように密接）されているのではなぐ入力軸の回転速度が増加すると、トリガ機構がオン作動して第 1サンローラ（又は第 2 サンローラ）の回転駆動力がトラクシヨン力を介して第 1遊星ローラ（又は第 2遊星ローラ）に伝達されるため、入力軸の回転を所望のタイミングで出力軸に連動させることができ、一方、入力軸の回転速度が減少すると、トリガ機構がオフ作動して第 1サンローラ（又は第 2サンローラ）の回転駆動力は第 1遊星ローラ（又は第 2遊星ローラ）に伝達されないため、入力軸の回転に拘わらず出力軸をフリー（外力により回転可能）にすること力 Sでさる。

[0012] 上記トリガ機構を含む構成において、第 1サンローラを第 1遊星ローラから離す向きに付勢力を及ぼす付勢手段及び/又は第 2サンローラを第 2遊星ローラから離す向きに付勢力を及ぼす付勢手段が設けられている、構成を採用することができる。この構成によれば、入力軸の回転速度に応じて (例えば、回転速度が所定レベルよりも遅くなると、付勢手段の付勢力により、第 1サンローラ (又は第 2サンローラ)を第 1 遊星ローラ（又は第 2遊星ローラ)から積極的に離脱させることができ、回転力の伝達を確実に遮断することができる。

発明の効果

[0013] 上記構成をなす無段変速装置によれば、構造の簡素化、小型化、機能上の信頼性の向上、コストの低減等を達成しつつ、十分なトラクシヨン力あるいは伝達トルクを確保でき、伝達効率を向上させることができ、法線荷重の増加に伴う入力軸方向のスラスト荷重を相殺でき、安定して所望の変速比に確実に変速することができる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]従来の無段変速装置を示す断面図である。

[図 2]本発明に係る無段変速装置の一実施形態を示す部分断面図である。

[図 3]図 2に示す無段変速装置の内部を示す断面図である。

[図 4]図 3に示す無段変速装置の概略構成を示した模式図である。 [図 5A]図 1に示す無段変速装置に含まれるローデイングカム機構の概略を示す斜視分解図である。

[図 5B]図 1に示す無段変速装置に含まれるローデイングカム機構の概略を示す部分断面図である。

[図 6]本発明に係る無段変速装置の他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

L 入力軸の軸線方向

10 ハウジング

11 フランジ壁 ΐ¾

12 軸受

13 リングシール

14 連結ガイドロッド

15, 16 カバー

17 軸受

18 リングシール

20, 20' 入力軸

21 外部入力軸

21a 回転フランジ

21b 連結穴

22, 22' 内部入力軸

22a 一端部

22b 他端部

22c ス卜ッノ

23 端部入力軸

23a 回転フランジ

23b 連結孔

U1 第 1変速ユニット

U2 第 2変速ユニット第 1サンローラ ' , 30" 第 2サンローラ外周面

凹部

" 円筒部

" 縮径円筒部

第 1遊星ローラ ' 第 2遊星ローラ第 1円錐部

第 2円錐部

軸部

第 1可動ホルダ ' 第 2可動ホルダ第 1出力リング ' , 50" 第 2出力リング内周面

端面

" 大径スリーブ

¾車

" 軸受

第 1変速リング

' 第 2変速リング内周面

雌ネジ部

被ガイド部

駆動機構

リードスクリュー歯車 73 ウォーム

74 モータ

80, 80' トリガ機構

81 3S心ヮェイト

82 端 SfJ

83 傾斜面

84 コイルスプリング (付勢手段）

90 出力回転ギヤ（出力回転体）

91 M单

92, 92' 端面

93, 93' 小径スリーブ

94, 94' 大径スリーブ

95 軸受

100, 100' ローデイングカム機構

101 , 102 カム溝

103 転動体

110 出力軸

111 函車

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

この無段変速装置は、図 2及び図 3に示すように、ハウジング 10、入力軸 20、ハウジング 10内において入力軸 20の軸線方向 Lに垂直な面に対して対称的に向かい合うように設けられた第 1変速ユニット U1及び第 2変速ユニット U2、駆動機構 70、二つのトリガ機構 80, 80' ,出力回転体としての出力回転ギヤ 90、二つのローデイング力ム機構 100, 100' ,出力軸 110等を備えている。

[0017] 第 1変速ユニット U1は、図 3に示すように、円錐台状に形成された第 1サンローラ 3 0、第 1サンローラ 30の外周面を転動する複数の第 1遊星ローラ 40、第 1遊星ローラ 4 0を内接させると共に回動自在に支持された第 1出力リング 50、第 1遊星ローラ 40に一体的に形成された第 2円錐部 42を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速する第 1変速リング 60等を備えている。

第 2変速ユニット U2は、図 3に示すように、円錐台状に形成された第 2サンローラ 3 0'、第 2サンローラ 30'の外周面を転動する複数の第 2遊星ローラ 40'、第 2遊星口ーラ 40'を内接させると共に回動自在に支持された第 2出力リング 50'、第 2遊星ローラ 40Ίこ一体的に形成された第 2円錐部 42を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速する第 2変速リング 60'等を備えている。

[0018] すなわち、第 1変速ユニット U1 (第 1サンローラ 30、第 1遊星ローラ 40、第 1出力リング 50、第 1変速リング 60)と第 2変速ユニット U2 (第 1サンローラ 30'、第 1遊星ローラ 40'、第 1出力リング 50'、第 1変速リング 60')は、図 3に示すように、出力回転ギヤ 9 0及び二つのローデイングカム機構 100, 10CTを挟んで、入力軸 20の軸線方向しにおけるハウジング 10の略中間位置に位置する垂直面（入力軸 20の軸線方向 Lに垂直な面）対して、対称的に向か!/、合うように配置されて!/、る。

[0019] ハウジング 10は、図 2及び図 3に示すように、入力軸 20を回動自在に支持する左右のフランジ壁部 11、軸受 12、リングシール 13、左右のフランジ壁部 11を連結する連結ガイドロッド 14、外周を覆うカバー 15、出力軸 110を支持すると共に周りを覆う力バー 16、軸受 17,リングシール 18等を備えている。

そして、ハウジング 10内には、二つの変速ユニット Ul , U2のトラクシヨン力が発生する接触界面、その他の摺動面、転動面等に供給される潤滑油が注入されている。

[0020] 入力軸 20は、図 3に示すように、ハウジング 10の外部に突出してエンジン等から駆動力を伝達される外部入力軸 21、ハウジング 10の内部に配置されて外部入力軸 21 と一体的に回転するように連結された内部入力軸 22、内部入力軸 22の端部に連結された端部入力軸 23により形成されている。

外部入力軸 21は、図 3に示すように、円板状の回転フランジ 21a、内部入力軸 22 を連結する連結穴 21bを備えており、軸受 12を介してハウジング 10 (フランジ壁部 1 1)に回動自在に支持されている。回転フランジ 21aは、第 1サンローラ 30の端面と対向する位置に配置されて後述するトリガ機構 80の端面 82を画定している。

内部入力軸 22は、図 3に示すように、一端部 22a、他端部 22b、ストッパ 22cを備えており、第 1サンローラ 30と第 2サンローラ 3(Tをお互いに向き合うように（円錐台状の小径側をお互いに向かい合わせるように)配置した状態で、第 1サンローラ 30を一体的に回転するようにかつ軸線方向 Lに所定量だけ移動可能に (ストッパ 22cで左向きの移動を規制するように）連結し、第 2サンローラ 3(Τを螺合により固定して一体的に回転するように連結している。また、内部入力軸 22は、一端部 22aが外部入力軸 21 の連結孔 21bに揷入され、他端部 22bが端部入力軸 23の後述する連結孔 23bに揷入されて、同軸上に（共通の軸線 Lを画定するように）配置されて!/、る。

端部入力軸 23は、図 3に示すように、円板状の回転フランジ 23a、内部入力軸 22 を連結する連結孔 23bを備えており、軸受 12を介してハウジング 10 (フランジ壁部 1 1)に回動自在に支持されている。

そして、外部入力軸 21、内部入力軸 22、及び端部入力軸 23は、軸線 L回りに一体的に回転するようにかつ軸線方向 Lにそれぞれ相対的に移動可能に連結されている

[0021] 第 1サンローラ 30は、図 3に示すように、略円錐台状に形成され、第 1遊星ローラ 40 が転動する円錐面状の一部をなす外周面 31、端面に形成された凹部 32等を備えるように形成されている。第 1サンローラ 30は、凹部 32において、トリガ機構 80の遠心ウェイト 81を受ける傾斜面 83を画定している。

第 2サンローラ 30'は、図 3に示すように、略円錐台状に形成され、第 2遊星ローラ 4

0 'が転動する円錐面状の一部をなす外周面 31、端面に形成された凹部 32等を備えるように形成されている。第 2サンローラ 30'は、凹部 32において、トリガ機構 80' の遠心ウェイト 81を受ける傾斜面 83を画定している。

[0022] 第 1遊星ローラ 40は、図 3に示すように、第 1サンローラ 30 (外周面 31)を転動する第 1円錐部 41、第 1変速リング 60に内接する先細り状の第 2円錐部 42、第 1円錐部 4

1及び第 2円錐部 42の共通の軸部 43を備えている。

第 2遊星ローラ 40'は、図 3に示すように、第 2サンローラ 30' (外周面 31)を転動する第 1円錐部 41、第 2変速リング 60Ίこ内接する先細り状の第 2円錐部 42、第 1円錐部 41及び第 2円錐部 42の共通の軸部 43を備えている。

[0023] そして、第 1変速ユニット U1に含まれる複数の第 1遊星ローラ 40は、図 3及び図 4に示すように、それぞれの軸部 43がハウジング 10内の右側寄りに頂点 Alをもつ仮想の円錐面内に等間隔に配列されるように第 1可動ホルダ 44により保持されている。また、第 2変速ユニット U2に含まれる複数の第 2遊星ローラ 4(Τは、図 4に示すように、それぞれの軸部 43がハウジング 10内の左側寄りに頂点 Α2をもつ仮想の円錐面内に等間隔に配列されるように第 2可動ホルダ 44'により保持されている。

[0024] 第 2円錐部 42は、図 4に示すように、内部入力軸 22から径方向に最も離れた位置にある母線 (第 1変速リング 60及び第 2変速リング 60'がそれぞれ接触する稜線) Μ2 が内部入力軸 22の軸線方向 Lと平行に伸長するように形成されている。

第 1遊星ローラ 40の軸部 43は、第 1可動ホルダ 44に対して所定の範囲内で遊動自在に保持されている。第 2遊星ローラ 40'の軸部 43は、第 2可動ホルダ 44'に対して所定の範囲内で遊動自在に保持されている。

[0025] 第 1可動ホルダ 44は、骨組み構造 (鳥籠形状）に形成され、ハウジング 10内において他の部品と接触しないように、外部入力軸 21の回転フランジ 21aの外周面と後述する出力回転ギヤ 90の小径スリーブ 93に軸受を介して保持され、入力軸 20 (内部入力軸 22)回りに回動自在で、第 1遊星ローラ 40を公転可能に保持している。

第 2可動ホルダ 44Ίま、骨組み構造 (鳥籠形状）に形成され、ハウジング 10内において他の部品と接触しないように、端部入力軸 23の回転フランジ 23aの外周面と後述する出力回転ギヤ 90の小径スリーブ 93Ίこ軸受を介して保持され、入力軸 20 (内部入力軸 22)回りに回動自在で、第 2遊星ローラ 40'を公転可能に保持している。

[0026] 第 1出力リング 50は、図 3に示すように、第 1遊星ローラ 40の第 1円錐部 41が内接して転動する内周面 51、ローデイングカム機構 90が介在する環状の端面 52等を備えるように形成されている。そして、第 1出力リング 50は、後述する出力回転ギヤ 90 の大径スリーブ 94に回動自在にかつ軸線方向 Lに可動に支持され、第 1遊星ローラ 40が回転及び公転することで、そのトラクシヨン力により回転するようになっている。したがって、内周面 51における法線荷重を大きくすることにより、より大きなトラクシヨン力が得られ、回転力が確実に伝達される。

第 2出力リング 5(Τは、図 3に示すように、第 2遊星ローラ 4(Τの第 1円錐部 41が内接して転動する内周面 51、ローデイングカム機構 90'が介在する環状の端面 52等を備えるように形成されている。そして、第 2出力リング 50'は、後述する出力回転ギヤ 9 0の大径スリーブ 94'に回動自在にかつ軸線方向 Lに可動に支持され、第 2遊星ローラ 4(Τが回転及び公転することで、そのトラクシヨン力により回転するようになっている。したがって、内周面 51における法線荷重を大きくすることにより、より大きなトラクション力が得られ、回転力が確実に伝達される。

[0027] 第 1変速リング 60は、図 3に示すように、第 1遊星ローラ 40の第 2円錐部 42に接触する内周面 61、駆動機構 70の一部をなすリードスクリュー 71が螺合する雌ネジ部 6 2、連結ガイドロッド 14に外嵌されてガイドされる被ガイド部 63等を備えるように形成されている。そして、第 1変速リング 60は、ハウジング 10内において、入力軸 20 (内部入力軸 22)回りに回転不能に保持された状態で、入力軸 20 (内部入力軸 22)の軸線方向 Lに所定範囲に亘つて往復動自在に支持されている。

第 2変速リング 60 'は、図 3に示すように、第 2遊星ローラ 40 'の第 2円錐部 42に接触する内周面 61、駆動機構 70の一部をなすリードスクリュー 71が螺合する雌ネジ部 62、連結ガイドロッド 14に外嵌されてガイドされる被ガイド部 63等を備えるように形成されている。そして、第 2変速リング 60'は、ハウジング 10内において、入力軸 20 (内部入力軸 22)回りに回転不能に保持された状態で、入力軸 20 (内部入力軸 22)の軸線方向 Lに所定範囲に亘つて往復動自在に支持されている。

[0028] 駆動機構 70は、図 2及び図 3に示すように、ハウジング 10内において入力軸 20 (内部入力軸 22)と平行に伸長するように配置されて第 1変速リング 60及び第 2変速リング 6CTの雌ネジ部 62に螺合するリードスクリュー 71、リードスクリュー 71の中央部に固着された歯車 72、歯車 72に嚙合するウォーム 73、ウォーム 73を回転駆動するモータ 74等を備えている。

そして、モータ 74がー方向に回転すると、ウォーム 73→歯車 72→リードスクリュー 7 1を介して、二つの変速リング 60, 6CTを図 4の軸線方向 Lの中央に向けてお互いに近接するように同期させて駆動し (移動させ）、一方、モータ 74が逆向きに回転すると、ウォーム 73→歯車 72→リードスクリュー 71を介して、二つの変速リング 60, 60'を図 4中の軸線方向 Lの両外側に向けてお互いに離隔するように同期させて駆動する（移動させる）ようになって!/、る。 [0029] すなわち、第 1変速リング 60及び第 2変速リング 6CTを入力軸 20の軸線方向 Lに移動させることで、第 1遊星ローラ 40及び第 2遊星ローラ 4CTの第 2円錐部 42が内周面 61と内接する内接位置を移動させ、これにより、変速を行うようになっている。

具体的には、図 4に示すように、第 1変速リング 60及び第 2変速リング 60 'が、第 2 円錐部 42の所定の中立位置 Nにおいて接触している場合、第 1遊星ローラ 40は第 1 出力リング 50に対して転動しかつ第 2遊星ローラ 4(Τは第 2出力リング 50Ίこ対して転動し、第 1出力リング 50及び第 2出力リング 5(Τは回転することなく停止した状態、すなわち、出力軸 110も停止した状態にある。

次に、第 1変速リング 60及び第 2変速リング 6CTをハウジング 10内の両側に向けて（図 4中において矢印 Dで示すように）、すなわち第 2円錐部 42の小径端部側に向けて接触位置を移動させると、第 1出力リング 50及び第 2出力リング 50'の回転速度は次第に増速され、出力軸 110も増速されて回転するようになって!/、る。

一方、第 1変速リング 60及び第 2変速リング 60'を中立位置 Νから反対側 (ハウジング 10内の中央側）に向けて（図 4中において矢印 Rで示すように）、第 2円錐部 42の大径端部側に接触位置を移動させると、第 1出力リング 50及び第 2出力リング 50'は逆向きに回転するようになっている。

[0030] このように、駆動機構 70は、第 1変速リング 60と第 2変速リング 6(Τを同期させて駆動するため、二つの変速ユニット Ul , U2において変速比のズレを生じないようにすること力 Sでき、入力軸 20→二つの変速ユニット Ul , U2→出力回転ギヤ 90→出力軸 110と!/、う駆動力の伝達を確実に行わせることができる。

[0031] トリガ機構 80は、入力軸 20すなわち第 1サンローラ 30の回転速度に応じて、第 1サンローラ 30と第 1遊星ローラ 40の間でのトラクシヨン力による回転力の伝達をオン/ オフするものであり、図 3に示すように、球状をなす複数の遠心ウェイト 81、外部入力軸 21の回転フランジ 21aに形成された端面 82、第 1サンローラ 30の凹部 32に形成された複数の傾斜面 83、第 1サンローラ 30を第 1遊星ローラ 40から離す向きに付勢力を及ぼす付勢手段としてのコイルスプリング 84により構成されている。

トリガ機構 8(Τは、入力軸 20すなわち第 2サンローラ 3(Τの回転速度に応じて、第 2 サンローラ 3CTと第 2遊星ローラ 4CTの間でのトラクシヨン力による回転力の伝達をォン/オフするものであり、図 3に示すように、球状をなす複数の遠心ウェイト 81、端部入力軸 23の回転フランジ 23aに形成された端面 82、第 2サンローラ 3(Τの凹部 32に形成された複数の傾斜面 83、第 2サンローラ 3(Τを第 2遊星ローラ 4(Τから離す向きに付勢力を及ぼす付勢手段としてのコイルスプリング 84により構成されている。

[0032] そして、トリガ機構 80は、第 1サンローラ 30と第 1遊星ローラ 40がお互いに空回りする状態 (接触面におけるトラクシヨン力が作用しない状態）から、入力軸 20 (第 1サン口ーラ 30)の回転速度が増加すると、遠心ウェイト 81が径方向の外側に移動して傾斜面 83を押圧し、第 1サンローラ 30を内部入力軸 22の軸線方向 L内向きに押圧する（オン作動する）。すなわち、第 1サンローラ 30は、複数の第 1遊星ローラ 40に食い込むように押圧される。その結果、トラクシヨン力が発生して、入力軸 20 (第 1サンローラ 30)の回転駆動力が第 1遊星ローラ 40に伝達され、所望のタイミングで出力軸 110まで伝達されることになる。

一方、入力軸 20 (第 1サンローラ 30)の回転速度が減少すると、遠心ウェイト 81が径方向の中心寄りに移動して、傾斜面 83を押す力が弱くなり、第 1サンローラ 30はコィルスプリング 84の付勢力により複数の第 1遊星ローラ 40から抜け出すように僅かに移動する（オフ作動する）。その結果、トラクシヨン力が小さくなり、入力軸 20 (第 1サンローラ 30)の回転駆動力は第 1遊星ローラ 40に伝達されなくなり、入力軸 20 (第 1サンローラ 30)の回転に拘わらず出力軸 110は自由に回転する（外力により回転する）ことカでさるようになる。

このように、トリガ機構 80がオン作動する際に、第 1サンローラ 30はくさび作用を強めるように形成されているため、第 1サンローラ 30と第 1遊星ローラ 40との接触面における法線荷重すなわちトラクシヨン力を確実に得ることができる。

尚、トリガ機構 8(Τは、第 2サンローラ 3(Τと第 2遊星ローラ 40Ίこ対して、前述のトリガ機構 80と同様の作用をなすため、説明を省略する。

[0033] 出力回転ギヤ 90は、図 3に示すように、外周に形成された歯車 91、端面 92, 92'、小径スリーブ 93, 93' ,大径スリーブ 94, 94'等を備え、軸受 95を介して内部入力軸 22に回動自在に支持されている。

端面 92は第 1出力リング 50の端面 52と対向し、端面 92Ίま第 2出力リング 5(Τの端面 52と対向するようになっている。

[0034] ローデイングカム機構 100は、図 3ないし図 5Bに示すように、第 1出力リング 50の端面 52に形成された円弧状の複数のカム溝 101、出力回転ギヤ 90の端面 92においてカム溝 101に対応して形成された複数のカム溝 102、両方のカム溝 101 , 102内に介在する転動体 93等を備えて!/、る。

ローデイングカム機構 10CTは、図 3ないし図 5Bに示すように、第 2出力リング 5CTの端面 52に形成された円弧状の複数のカム溝 101、出力回転ギヤ 90の端面 92'においてカム溝 101に対応して形成された複数のカム溝 102、両方のカム溝 101 , 102 内に介在する転動体 103等を備えている。

[0035] すなわち、ローデイングカム機構 100は、第 1出力リング 50と出力回転ギヤ 90の間に相対的な回転差を生じると、転動体 103が移動してカム溝 101 , 102によりカム作用を受け、入力軸 20 (内部入力軸 22)の軸線方向 Lに押圧力（スラスト荷重）を発生する。すると、第 1出力リング 50と第 1遊星ローラ 40 (及び第 2出力リング 5(Τと第 2遊星ローラ 40 の接触面での法線荷重が増加し、又、スラスト荷重の反力として第 1出力リング 50 (及び第 2出力リング 50 と出力回転ギヤ 90がー体的に回転するようになる。

また、ローデイングカム機構 10CTは、第 2出力リング 5CTと出力回転ギヤ 90の間に相対的な回転差を生じると、転動体 103が移動してカム溝 101 , 102によりカム作用を受け、入力軸 20 (内部入力軸 22)の軸線方向 Lに押圧力（スラスト荷重）を発生する。すると、第 2出力リング 5(Τと第 2遊星ローラ 4(Τ (及び第 1出力リング 50と第 1遊星口ーラ 40)の接触面での法線荷重が増加し、又、スラスト荷重の反力として第 2出力リング 50' (及び第 1出力リング 50)と出力回転ギヤ 90がー体的に回転するようになる。

[0036] すなわち、出力軸 110の負荷トルクは、ローデイングカム機構 100, 10CTを介して、第 1出力リング 50を第 1遊星ローラ 40に又第 2出力リング 5(Τを第 2遊星ローラ 40Ίこ押し付ける押圧力（法線荷重)すなわちトラクシヨン力を増加させる。

また、第 1出力リング 50が第 1遊星ローラ 40に押圧される法線荷重が大きくなると、第 1サンローラ 30と第 1遊星ローラ 40の接触圧（法線荷重)も大きくなり、第 1サンローラ 30と第 1遊星ローラ 40の接触位置を支点として、第 1遊星ローラ 40の第 2円錐部 4 2と第 1変速リング 60との接触圧（法線荷重)も大きくなる。

さらに、第 2出力リング 5(Τが第 2遊星ローラ 40Ίこ押圧される法線荷重が大きくなると、第 2サンローラ 30 'と第 2遊星ローラ 40 'の接触圧（法線荷重)も大きくなり、第 2サンローラ 30'と第 2遊星ローラ 40'の接触位置を支点として、第 2遊星ローラ 40'の第 2円錐部 42と第 2変速リング 60'との接触圧（法線荷重)も大きくなる。

したがって、全体としてトラクシヨンドライブにおける法線荷重が増加し、外部から負荷トルクが加わっても、トラクシヨン力が確実に得られて、出力軸 110は所定の変速比で確実に回転駆動される。

[0037] 出力軸 110は、図 2及び図 3に示すように、出力回転ギヤ 90の歯車 91と嚙合する歯車 111を一体的に備えており、ハウジング 10に対して軸受 17及びリングシール 18 を介して回動自在に支持されて!/、る。

したがって、入力軸 20の回転駆動力は、二つの変速ユニット Ul , U2により変速され、その変速された回転駆動力が出力回転ギヤ 90を介して出力軸 110に伝達されることになる。

[0038] 次に、上記無段変速装置の動作について説明する。

先ず、入力軸 20が停止している場合、二つの変速ユニット（第 1変速ユニット U1 , 第 2変速ユニット U2)にはトラクシヨン力が発生せずトルクが伝達されないため、出力軸 110は自由に回転できる状態にある（オフの状態）。

続いて、入力軸 20が停止した状態から回転し始め、その回転速度が上昇すると、トリガ機構 80, 8(Τがオン作動して (遠心ウェイト 81が径方向外向きに移動して、第 1 サンローラ 30を第 1遊星ローラ 40内に入り込ませかつ第 2サンローラ 3CTを第 2遊星ローラ 4CT内に入り込ませ）、第 1サンローラ 30が第 1遊星ローラ 40に押し付けられかつ第 2サンローラ 3CTが第 2遊星ローラ 40Ίこ押し付けられて、所定レベル以上の法線荷重すなわちトラクシヨン力が発生し、第 1サンローラ 30から第 2遊星ローラ 40にかつ第 2サンローラ 30 'から第 2遊星ローラ 40Ίこトルク（回転駆動力）が伝達される。

[0039] そして、駆動機構 70により第 1変速リング 60及び第 2変速リング 60'が同期して適宜駆動され、第 1サンローラ 30→複数の第;!遊星ローラ 40→第 1出力リング 50及び第 2サンローラ 30'→複数の第 2遊星ローラ 40'→第 2出力リング 50'を経て変速された回転速度が、ローデイングカム機構 100, 100 'を介して出力回転ギヤ 90に伝達され、出力軸 110が回転する。

[0040] 一方、出力軸 110に負荷トルクが加わった場合は、ローデイングカム機構 100, 10 0 'が作動して、第 1出力リング 50を第 1遊星ローラ 40に押し付ける押圧力（法線荷重 )及び第 2出力リング 50'を第 2遊星ローラ 40Ίこ押し付ける押圧力（法線荷重)すなわちトラクシヨン力を増加させる。これにより、外部から負荷トルクが加わっても、トラクシヨン力が確実に得られて、出力軸 110は所定の変速比で確実に回転駆動される。

[0041] 上記トラクシヨンドライブにおいて、二つの変速ユニット Ul , U2にはそれぞれ入力軸 20の軸線方向 Lにスラスト荷重が発生する力二つの変速ユニット Ul , U2は入力軸 20の軸線方向 Lに垂直な面に対して対称的に向かい合うように配置されているため、それぞれのスラスト荷重をお互いに逆向きに作用させて相殺することができる。その結果、ハウジング 10あるいは入力軸 20の軸受 12等に無理な荷重が加わるのを防止すること力 Sでさる。

特に、第 1サンローラ 30と第 2サンローラ 30Ίこ作用する互いに反対向きのスラスト荷重は、入力軸 20 (内部入力軸 22)が受けることで相殺されるため、軸受 12等に作用するスラスト荷重を抑制することができ、それ故に、第 1サンローラ 30と第 1遊星口ーラ 40との接触圧（法線荷重)及び第 2サンローラ 30'と第 2遊星ローラ 40'との接触圧（法線荷重）を大きくすることができ、確実なトラクシヨン力を得ることができる。また、二つの変速ユニット Ul , U2に共通部品を採用することで、構造を簡素化しつつ、部品の種類を減らして、コストを低減することができる。

すなわち、この装置によれば、構造の簡素化、小型化、機能上の信頼性の向上、コストの低減等を達成しつつ、十分なトラクシヨン力あるいは伝達トルクを確保でき、伝達効率を向上させることができ、法線荷重の増加に伴う入力軸 20の軸線方向 Lのスラスト荷重を相殺でき、安定して所望の変速比に確実に変速することができる。

[0042] 図 6は、本発明に係る無段変速装置の他の実施形態を示すものであり、コイルスプリング 84を廃止した一つのトリガ機構 80、一つのローデイングカム機構 100を採用し、第 2出力リングに出力回転体を一体的に形成した以外は、前述の実施形態と同一である。したがって、前述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

この無段変速装置は、図 6に示すように、ハウジング 10、入力軸 2(Τ、第 1変速ュニット U1 (第 1サンローラ 30、第 1遊星ローラ 40、第 1出力リング 50、第 1変速リング 60) 及び第 2変速ユニット U2 (第 2サンローラ 30 、第 2遊星ローラ 40'、出力回転体を兼ねる第 2出力リング 50 、第 2変速リング 60)、駆動機構 70、トリガ機構 80、ローデイングカム機構 100、出力軸 110等を備えている。

[0043] 入力軸 2CTは、図 6に示すように、外部入力軸 21、内部入力軸 22Ίこより形成されている。

内部入力軸 22Ίま、図 6に示すように、一端部 22a、他端部 22b、ストッパ 22cを備えており、第 1サンローラ 30と第 2サンローラ 30~をお互いに向き合うように（円錐台状の小径側をお互いに向かい合わせるように)配置した状態で、第 1サンローラ 30を一体的に回転するようにかつ軸線方向 Lに所定量だけ移動可能に (ストツバ 22cで左向きの移動を規制するように)連結し、第 2サンローラ 30~を螺合により固定して一体的に回転するように連結している。

[0044] 第 2サンローラ 30'Ίま、図 6に示すように、略円錐台状に形成され、外周面 31、円筒部 32 、縮径円筒部 33 等を備えるように形成されている。縮径円筒部 33 は、軸受 12を介してハウジング 10 (フランジ壁部 11)に回動自在に支持されている。

[0045] 第 2出力リング 5(ΤΊま、図 6に示すように、内周面 51、ローデイングカム機構 90が介在する環状の端面 52、第 1出力リング 50を支持する大径スリーブ 53 、出力軸 1 10の歯車 111に嚙合する歯車 54 等を備えるように形成されて!/、る。

そして、第 2出力リング 50"は、軸受 55"を介して内部入力軸 22'に回動自在にかつ軸線方向 Lに僅かに可動に支持され、第 2遊星ローラ 40'が回転及び公転することで、そのトラクシヨン力により回転するようになっている。

すなわち、第 2出力リング 5(ΤΊこは、前述の出力回転ギヤ 90に相当するもの（歯車 54 )がー体的に形成されている。

[0046] この装置においても、前述同様に、入力軸 2CTのトルクを、二つの変速ユニット U1 , U2により倍増しつつ無段変速でき、又、二つの変速ユニット Ul , U2は、入力軸 2 0 'の軸線方向 Lに垂直な面に対して対称的に向かい合うように配置されているため、二つの変速ユニット Ul , U2においてそれぞれ発生する入力軸 2CTの軸線方向しにおけるスラスト荷重をお互いに逆向きに作用させて相殺することができる。それ故に、ハウジング 10あるいは入力軸 20'の軸受 12等に無理な荷重が加わるのを防止することができ、又、軸受 12領域等における潤滑油の温度上昇を抑制でき、それ故に接触界面に潤滑油膜を形成させてトラクシヨン力を確実に得ることができる。

[0047] すなわち、この装置によれば、構造の簡素化、小型化、機能上の信頼性の向上等を達成しつつ、十分なトラクシヨン力あるいは伝達トルクを確保でき、コストを低減でき、伝達効率を向上させることができ、法線荷重の増加に伴う入力軸 20'の軸線方向 L のスラスト荷重を相殺でき、安定して所望の変速比に確実に変速することができる。

[0048] 上記実施形態においては、二つの変速ユニット Ul , U2として、サンローラ 30, 30' 、遊星ローラ 40, 40' ,出力リング 50, 50' ,変速リング 60, 6(Τ等を含む形式を示した力これに限定されるものではなぐトラクシヨン力を用いて変速を行うものであれば、その他の構造をなす変速ユニットを採用してもよい。

上記実施形態においては、ローデイングカム機構 100, 100'を採用した場合を示した力これに限定されるものではなぐ出力リング 50, 5(Τから直接的に出力回転ギャ 90に駆動力を伝達する構成を採用してもよい。

上記実施形態においては、二つトリガ機構 80, 80'又は一つのトリガ機構 80を採用した場合を示した力これに限定されるものではなぐトリガ機構 80, 8(Τを廃止してもよい。

上記実施形態においては、トリガ機構 80, 80'の一部として付勢手段（コイルスプリング 84)を採用した場合を示した力これに限定されるものではなぐ一方の付勢手段（コイルスプリング 84)のみを採用してもよぐ又、付勢手段（コイルスプリング 84)を全て廃止してもよい。

産業上の利用可能性

[0049] 以上述べたように、本発明の無段変速装置は、構造の簡素化、小型化、機能上の信頼性の向上、コストの低減等を達成しつつ、十分なトラクシヨン力あるいは伝達トルクを確保でき、伝達効率を向上させることができ、所望の変速比に確実に変速することができるため、車両等に搭載される変速装置として適用できるのは勿論のこと、入力軸から入力される回転駆動力を無段変速して出力軸から出力するものであれば、その他の駆動装置、機械装置、工作機械等にも有用である。

Claims

請求の範囲

[1] ハウジングに回動自在に支持された入力軸と、

前記入力軸の回転をトラクシヨン力によりそれぞれ無段変速するべく，前記入力軸の軸線方向に垂直な面に対して対称的に向かい合うように前記ハウジング内に設けられた第 1変速ユニット及び第 2変速ユニットと、

前記第 1変速ユニット及び第 2変速ユニットにより変速された回転に連動して回転するべく前記入力軸回りに回動自在に支持された出力回転体と、

前記出力回転体に連動して回転するべく前記ハウジングに回動自在に支持された出力軸と、

を含む、無段変速装置。

[2] 前記第 1変速ユニットは、前記入力軸と一体的に回転する円錐台状の第 1サンローラと、前記第 1サンローラの外周面を転動する複数の第 1遊星ローラと、前記第 1遊星ローラを内接させると共に回動自在に設けられた第 1出力リングと、前記第 1遊星ローラに一体的に形成された円錐部を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速するべく前記入力軸の軸線方向に可動に設けられた第 1変速リングとを含み、

前記第 2変速ユニットは、前記入力軸と一体的に回転する円錐台状の第 2サンローラと、前記第 2サンローラの外周面を転動する複数の第 2遊星ローラと、前記第 2遊星ローラを内接させると共に回動自在に設けられた第 2出力リングと、前記第 2遊星ローラに一体的に形成された円錐部を転動自在に内接させると共にその内接位置を移動させて変速するべく前記入力軸の軸線方向に可動に設けられた第 2変速リングとを含む、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の無段変速装置。

[3] 前記出力回転体は、前記第 1出力リングと前記第 2出力リングの間に配置され、前記第 1出力リングと前記出力回転体の間及び前記第 2出力リングと前記出力回転体の間の少なくとも一方の間には、回転力を伝達し得ると共に前記入力軸の軸線方向に押圧力を発生するローデイングカム機構が配置されている、

ことを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の無段変速装置。

[4] 前記出力回転体は、前記第 1出力リング及び第 2出力リングの一方に対して一体的に形成され、

前記第 1出カリング及び第 2出カリングの他方と前記出力回転体の間には、回転力を伝達し得ると共に前記入力軸の軸線方向に押圧力を発生するローデイングカム機構が配置されている、

[5] 前記第 1変速リングと前記第 2変速リングを、前記入力軸の軸線方向において互いに近接及び離隔するように同期させて駆動する駆動機構を含む、

[6] 前記入力軸の回転速度に応じて、前記第 1サンローラと前記第 1遊星ローラの間及び/又は前記第 2サンローラと前記第 2遊星ローラの間でのトラクシヨン力による回転力の伝達をオン/オフするトリガ機構が設けられている、

[7] 前記第 1サンローラを前記第 1遊星ローラから離す向きに付勢力を及ぼす付勢手段及び/又は前記第 2サンローラを前記第 2遊星ローラから離す向きに付勢力を及ぼす付勢手段が設けられてレ、る、

ことを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の無段変速装置。