特許 5795400 トロイダル型無段変速機、及びこれを用いる自転車用内装変速ハブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5795400

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】トロイダル型無段変速機、及びこれを用いる自転車用内装変速ハブ

(51)【国際特許分類】

   F16H 15/38 20060101AFI20150928BHJP

   B62M 9/04 20060101ALI20150928BHJP

   B62M 9/08 20060101ALI20150928BHJP

【ＦＩ】

   F16H15/38

   B62M9/04 B

   B62M9/08 Z

【請求項の数】20

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-63614(P2014-63614)

(22)【出願日】2014年3月26日

【審査請求日】2014年3月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002439

【氏名又は名称】株式会社シマノ

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】田中 良忠

(72)【発明者】

【氏名】田中 裕久

【審査官】 瀬川 裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０７１０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２９４０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０８５１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ １５／３８

Ｂ６２Ｍ ９／０４

Ｂ６２Ｍ ９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１軸まわりに回転可能な第１入力ディスクと、
前記第１軸まわりに回転可能であり、前記第１入力ディスクに対して相対回転可能な出力ディスクと、
前記第１入力ディスクおよび前記出力ディスクの間に配置される第１パワーローラと、
前記第１パワーローラを回転可能に支持するとともに、前記第１パワーローラとともに傾転軸まわりに傾転可能な第１トラニオンと、
流体圧を利用して、前記傾転軸方向に沿う第１方向へ前記第１トラニオンを移動可能な第１変速制御部と、
前記第１トラニオンが前記第１方向に移動にすることに伴う前記第１トラニオンの第１傾転方向への傾転によって、前記第１トラニオンを前記第１方向とは反対の第２方向に移動させる第１変換部と、
を備える、トロイダル型無段変速機。

【請求項2】

前記第１変速制御部は、前記第１トラニオンを第２方向へ移動可能に構成され、
前記第１変換部は、前記第１トラニオンが前記第２方向に移動することに伴う前記第１トラニオンの前記第１傾転方向とは反対の第２傾転方向への傾転によって、前記第１トラニオンを前記第１方向に移動させて、前記第１変速制御部による前記第１トラニオンの第２方向へのオフセットをゼロにする、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項3】

前記第１変速制御部は、油圧回路を含む、請求項１又は２に記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項4】

前記第１変速制御部は、ピストンおよびシリンダを含む、請求項１から３のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項5】

前記ピストンは、前記第１トラニオンに接続される、請求項４に記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項6】

前記第１変換部は、前記傾転軸に沿って延びる雄ねじ部と、前記雄ねじ部が螺合する雌ねじ部と、を含み、
前記雄ねじ部および前記雌ねじ部の一方は、前記第１トラニオンに設けられ、
前記雄ねじ部および前記雌ねじ部の他方は、前記第１変速制御部に設けられる、
請求項１から５のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項7】

前記雄ねじ部は、前記第１変速制御部に設けられ、
前記雌ねじ部は、前記第１トラニオンに設けられる、請求項６に記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項8】

前記第１変換部は、前記第１傾転方向に向かって前記第２方向に傾斜する傾斜面と、前記傾斜面に当接する接触部と、を含み、
前記傾斜面および前記接触部の一方は、前記第１トラニオンに設けられ、
前記傾斜面および前記接触部の他方は、前記第１変速制御部に設けられる、請求項１から７のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項9】

前記第１変速制御部による前記第１方向への前記第１トラニオンの移動量を制限する第１制限部をさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項10】

前記第１変速制御部による前記第２方向への前記第１トラニオンの移動量を制限する第２制限部をさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項11】

ハーフトロイダル型である、請求項１から１０のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項12】

第１軸まわりに回転可能な第２入力ディスクと、
前記第２入力ディスクおよび前記出力ディスクの間に配置される第２パワーローラと、
前記第２パワーローラを回転可能に支持するとともに、前記第２パワーローラとともに傾転軸まわりに傾転可能な第２トラニオンと、
流体圧を利用して、前記傾転軸方向に沿う第１方向へ前記第２トラニオンを移動可能な第２変速制御部と、
前記第２トラニオンが前記第１方向に移動することに伴う前記第２トラニオンの第２傾転方向への傾転によって、前記第２トラニオンを前記第２方向に移動させる第２変換部と、
をさらに備える、請求項１から１１のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項13】

前記第２変速制御部は、前記第２トラニオンを前記第２方向へ移動可能に構成され、
前記第２変換部は、前記第２トラニオンが前記第２方向に移動することに伴う前記第１トラニオンの前記第１傾転方向への傾転によって、前記第２トラニオンを前記第１方向に移動させて、前記第２変速制御部による前記第２トラニオンの第２方向へのオフセットをゼロにする、請求項１２に記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項14】

前記第１変速制御部と前記第２変速制御部とは、互いに油圧で接続される、請求項１２又は１３に記載のトロイダル型無段変速機。

【請求項15】

ハブ軸と、
前記ハブ軸回りに回転可能なハブシェルと、
前記ハブ軸に回転可能に支持される駆動体と、
請求項１から１４のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機であって、前記駆動体の回転を前記ハブシェルに伝達するためのトロイダル型無段変速機と、
を備える、自転車用内装変速ハブ。

【請求項16】

前記第１軸は、前記ハブ軸である、請求項１５に記載の自転車用内装変速ハブ。

【請求項17】

前記第１入力ディスクの回転方向が前記駆動体の回転方向と逆になるように前記駆動体の回転を前記第１入力ディスクに伝達する第１伝達機構をさらに備える、請求項１５又は１６に記載の自転車用内装変速ハブ。

【請求項18】

前記第１伝達機構は、前記駆動体の回転を増速して前記第１入力ディスクに伝達する増速機構である、請求項１７に記載の自転車用内装変速ハブ。

【請求項19】

前記出力ディスクの回転を減速して前記ハブシェルに伝達する第２伝達機構をさらに備える、請求項１５から１８のいずれかに記載の自転車用内装変速ハブ。

【請求項20】

前記第２伝達機構は、前記ハブシェルの回転方向が前記出力ディスクの回転方向と逆になるように前記出力ディスクの回転を前記ハブシェルに伝達する、請求項１９に記載の自転車用内装変速ハブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トロイダル型無段変速機、及びこれを用いる自転車用内装変速ハブに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、産業機械又は自動車などの変速機として、トロイダル型無段変速機が使用されている（特許文献１参照）。このトロイダル型無段変速機は、入力ディスクと出力ディスクとの間に、トラニオンに回転可能に支持されたパワーローラが設置されている。油圧ピストンがトラニオンを傾転軸方向に沿って移動させること、パワーローラ及びトラニオンが傾転する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１０８５１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

パワーローラが所望の傾転角だけ傾転して傾転動作が完了すると、このパワーローラを傾転軸方向に沿って移動した分だけ元の位置に戻す必要がある。このために、従来は、パワーローラの移動量を電気的に検出する必要があり、この検出した移動量に基づいてピストンを再度移動させるための変速サーボに油圧ポンプが必要な油圧サーボ機構が必要である。

【0005】

本発明の課題は、流体圧でパワーローラを傾倒させる構成であっても、パワーローラを傾転軸方向に沿って移動した分だけ元の位置に戻すための変速サーボに油圧ポンプを用いる油圧サーボ機構を必要としないトロイダル型無段変速機、及びこれを用いた自転車用内装変速ハブを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の第１側面に係るトロイダル型無段変速機は、第１入力ディスク、出力ディスク、第１パワーローラ、第１トラニオン、第１変速制御部、及び第１変換部を備える。第１入力ディスクは、第１軸まわりに回転可能である。出力ディスクは、第１軸まわりに回転可能であり、第１入力ディスクに対して相対回転可能である。第１パワーローラは、第１入力ディスクおよび出力ディスクの間に配置される。第１トラニオンは、第１パワーローラを回転可能に支持するとともに、第１パワーローラとともに傾転軸まわりに傾転可能である。第１変速制御部は、流体圧を利用して、傾転軸方向に沿う第１方向へ第１トラニオンを移動可能である。第１トラニオンが第１方向に移動にすることに伴う第１トラニオンの第１傾転方向への傾転によって、第１変換部は、第１トラニオンを第１方向とは反対の第２方向に移動させる。

【0007】

上述した構成によれば、第１変速制御部が第１トラニオンを第１方向に移動させると、第１トラニオンが第１傾転方向に傾転し、その結果、第１変換部が第１トラニオンを第２方向に移動させる。したがって、第１トラニオンは、第１傾転方向の傾転動作が完了した際に、傾転軸の軸方向において元の位置に戻ることができる。

【0008】

（２）好ましくは、第１変速制御部は、第１トラニオンを第２方向へ移動可能に構成される。そして、第１トラニオンが第２方向に移動することに伴う第１トラニオンの第１傾転方向とは反対の第２傾転方向への傾転によって、第１変換部は、第１トラニオンを第１方向に移動させる。

【0009】

この構成によれば、第１変速制御部が第１トラニオンを第２方向に移動させると、第１トラニオンが第２傾転方向に傾転し、その結果、第１変換部が第１トラニオンを第１方向に移動させる。したがって、トラニオンは、第２傾転方向の傾転動作が完了した際に、傾転軸の軸方向において元の位置に戻ることができる。

【0010】

（３）好ましくは、第１変速制御部は、油圧回路を含む。この構成によれば、油圧によって第１トラニオンを傾転軸方向に沿って移動させることができる。

【0011】

（４）好ましくは、第１変速制御部は、ピストンおよびシリンダを含む。この構成によれば、シリンダ内を往復動するピストンによって、第１トラニオンを傾転軸方向に沿って移動させることができる。

【0012】

（５）好ましくは、ピストンは、第１トラニオンに接続される。この構成によれば、ピストンによって第１トラニオンを傾転軸方向に沿って移動させることができる。

【0013】

（６）好ましくは、第１変換部は、傾転軸に沿って延びる雄ねじ部と、雄ねじ部が螺合する雌ねじ部と、を含む。そして、雄ねじ部および雌ねじ部の一方は、第１トラニオンに設けられる。また、雄ねじ部および雌ねじ部の他方は、第１変速制御部に設けられる。

【0014】

この構成によれば、第１変速制御部が第１トラニオンを第１方向に移動させることにより第１トラニオンが第１傾転方向に傾転すると、雄ねじ部と雌ねじ部との螺合状態が変化する（雄ねじ部が雌ねじ部に対して締まる又は緩まる）。これにより、第１トラニオンを第２方向に移動させることができる。同様に、第１変速制御部が第１トラニオンを第２方向に移動させることにより第１トラニオンが第２傾転方向に傾転すると、雄ねじ部と雌ねじ部との螺合状態が先ほどとは逆に変化する（雄ねじ部が雌ねじ部に対して緩まる又は締まる）。これにより、第１トラニオンを第１方向に移動させることができる。

【0015】

（７）好ましくは、雄ねじ部は第１変速制御部に設けられ、雌ねじ部は第１トラニオンに設けられる。

【0016】

（８）好ましくは、第１変換部は、第１傾転方向に向かって第２方向に傾斜する傾斜面と、傾斜面に当接する接触部と、を含む。傾斜面は、カム面である。そして、傾斜面および接触部の一方は、第１トラニオンに設けられ、傾斜面および接触部の他方は、第１変速制御部に設けられる。この構成によれば、この構成によれば、第１変則制御部が第１トラニオンを第１方向に移動させることによりトラニオンが第１傾転方向に傾転すると、第１トラニオンを第２方向に移動させることができる。

【0017】

（９）好ましくは、第１変速制御部による第１方向への第１トラニオンの移動量を制限する第１制限部をさらに備える。この構成によれば、第１トラニオンが必要以上に第１方向へ移動してしまうことを防止することができる。

【0018】

（１０）好ましくは、第１変速制御部による第２方向への第１トラニオンの移動量を制限する第２制限部を備える。この構成によれば、第１トラニオンが必要以上に第２方向へ移動してしまうことを防止することができる。

【0019】

（１１）好ましくは、このトロイダル型無段変速機は、ハーフトロイダル型である。

【0020】

（１２）好ましくは、トロイダル型無段変速機は、第２入力ディスクと、第２パワーローラと、第２トラニオンと、第２変速制御部と、第２変換部とをさらに備える。第２入力ディスクは、第１軸まわりに回転可能である。第２パワーローラは、第２入力ディスクおよび出力ディスクの間に配置される。第２トラニオンは、第２パワーローラを回転可能に支持するとともに、第２パワーローラとともに傾転軸まわりに傾転可能である。第２変速制御部は、流体圧を利用して、傾転軸方向に沿う第１方向へ第２トラニオンを移動可能である。第２トラニオンが第１方向に移動することに伴う第２トラニオンの第２傾転方向への傾転によって、第２変換部は第２トラニオンを第２方向に移動させる。

【0021】

この構成によれば、第２変速制御部が第２トラニオンを第１方向に移動させると、第２トラニオンが第２傾転方向に傾転し、その結果、第２変換部が第２トラニオンを第２方向に移動させる。したがって、第２トラニオンは、第２傾転方向の傾転動作が完了した際に、傾転軸の軸方向において元の位置に戻ることができる。

【0022】

（１３）好ましくは、第２変速制御部は、第２トラニオンを第２方向へ移動可能に構成される。そして、第２トラニオンが第２方向に移動することに伴う第１トラニオンの第１傾転方向への傾転によって、第２変換部は、第２トラニオンを第１方向に移動させる。

【0023】

この構成によれば、第２変速制御部が第２トラニオンを第２方向に移動させると、第２トラニオンが第１傾転方向に傾転し、その結果、第２変換部が第２トラニオンを第１方向に移動させる。したがって、第２トラニオンは、第１傾転方向の傾転動作が完了した際に、傾転軸の軸方向において元の位置に戻ることができる。

【0024】

（１４）好ましくは、第１変速制御部と第２変速制御部とは、互いに油圧で接続される。この構成によれば、容易に第１変速制御部と第２変速制御部とを同期させることができる。

【0025】

（１５）本発明の第２側面に係る自転車用内装変速ハブは、ハブ軸と、ハブシェルと、駆動体と、上述したいずれかのトロイダル型無段変速機と、を備える。ハブシェルは、ハブ軸回りに回転可能である。駆動体は、ハブ軸に回転可能に支持される。トロイダル型無段変速機は、駆動体の回転をハブシェルに伝達する。

【0026】

（１６）好ましくは、第１軸は、ハブ軸である。

【0027】

（１７）好ましくは、自転車用内装変速ハブは、第１伝達機構をさらに備える。この第１伝達機構は、第１入力ディスクの回転方向が駆動体の回転方向と逆になるように駆動体の回転を第１入力ディスクに伝達する。

【0028】

（１８）好ましくは、第１伝達機構は、駆動体の回転を増速して第１入力ディスクに伝達する増速機構である。この構成によれば、トロイダル型無段変速機への入力トルクを低減することができ、より大きな動力を伝達することができる。また変速スピードを早くすることができる。

【0029】

（１９）好ましくは、自転車用内装変速ハブは、第２伝達機構をさらに備える。この第２伝達機構は、ハブシェルの回転方向が出力ディスクの回転方向と逆になるように出力ディスクの回転をハブシェルに伝達する。

【0030】

（２０）好ましくは、第２伝達機構は、出力ディスクの回転を減速してハブシェルに伝達する減速機構である。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、流体圧でパワーローラを傾倒させる構成であっても、パワーローラを傾転軸方向に沿って移動した分だけ元の位置に戻すための変速サーボに油圧ポンプを用いる油圧サーボ機構を必要としないトロイダル型無段変速機、及びこれを用いた自転車用内装変速ハブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】自転車の後部を示す側面図である。

【図2】自転車用内装変速ハブの車輪の回転軸線に沿った第１断面図である。

【図3】自転車用内装変速ハブの車輪の回転軸線に沿った第２断面図である。

【図4】図２の切断面ＩＶ−ＩＶから見た自転車用内装変速ハブの側面断面図である。

【図5】変形例１に係るトラニオンとピストンとの係合部分の詳細を示す斜視図である。

【図6】変形例２に係るトラニオンとピストンとの係合部分の詳細を示す斜視図である。

【図7】変形例３に係る自転車用内装変速ハブの側面断面図である。

【図8】変形例８に係る自転車用内装変速ハブのシステム構成図である。

【図9】変形例８に係る回転検出機構を示すシステム構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明に係るトロイダル型無段変速機及びこれを用いた内装変速ハブの実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は自転車の後部を示す側面図、図２は内装変速ハブの車輪の回転軸線に沿った第１断面図、図３は内装変速ハブの車輪の回転軸線に沿った第２断面図、図４は内装変速ハブの側面断面図である。なお、第１断面図と第２端面図とは垂直に交わる。

【0034】

［自転車の全体構成］
図１に示すように、自転車１００は、フレーム１０１と、クランクアセンブリ１０２と、チェーン１０３と、リアホイール１０４と、内装変速ハブ１と、を有している。自転車の運転者がクランクアセンブリ１０２を回転させると、クランクアセンブリ１０２の回転が、チェーン１０３を介して内装変速ハブ１のエレメントへ伝達され、そして内装変速ハブ１を介してスポークからリアホイール１０４へと伝達される。フレーム１０１、クランクアセンブリ１０２、チェーン１０３、及びリアホイール１０４はすべて、従来の自転車の部品である。これらの部品については周知であるので、その説明を省略する。

【0035】

［内装変速ハブ１］
図２に示すように、内装変速ハブ１は、ハブ軸１１と、駆動体１３と、トロイダル型無段変速機２と、ハブシェル１４と、を備える。ハブ軸１１は、フレーム１０１に固定される。なお、このハブ軸１１が本発明の第１回転軸に相当する。駆動体１３は、ハブ軸１１にベアリングを介して回転可能に支持される。この駆動体１３にはリアスプロケット１２が固定されており、リアスプロケット１２と駆動体１３とは一体的に回転する。リアスプロケット１２は、チェーン１０３と係合し、チェーン１０３から駆動体１３に回転を伝達する。

【0036】

トロイダル型無段変速機２は、トロイダル型無段変速機２に入力される回転数とトロイダル型無段変速機２から出力する回転数の比である変速比を変えて、ハブシェル１４に回転を伝達する。ハブシェル１４は、ベアリングを介してハブ軸１１に回転可能に支持される。ハブシェル１４のハブ軸方向の一端部は、ハブ軸１１に支持され、他端部は、駆動体１３に支持される。ハブシェル１４は、略円筒状に形成され、内部にトロイダル型無段変速機２などが収容される。ハブシェル１４の外周面には、一対のハブフランジ１４１ａ、１４１ｂがハブ軸方向に間隔をおいて形成される。各ハブフランジ１４１ａ、１４１ｂには、リアホイール１０４の各スポーク（図示省略）が連結される。また、ハブシェル１４の内周部には、周方向に沿ってギア部１２０が形成される。

【0037】

ギア部１２０は、円環部１２１を有し、この円環部１２１の外周部に歯が形成される。円環部１２１は側面から径方向外側に延びる取付け部１２２を有し、この取付け部１２２がハブシェル１４に固定される。ハブシェル１４は、ハブシェル本体１４ａと、カバー体１４ｂとを有する。

【0038】

ハブシェル本体１４ａは、ハブ軸１１まわりの外周部と第１側面部（図２の左側面部）とが一体に形成されている。また、ハブシェル本体１４ａは、第２側面部（図２の右側面部）において開口を有する。この開口はカバー体１４ｂによって覆われる。

【0039】

ハブシェル本体１４ａの第１側面部は、ハブ軸１１が通過する孔を有し、ベアリングを介してハブ軸１１に支持される。カバー体１４ｂは、外周部にねじが形成され、ハブシェル本体１４ａの開口に形成される雌ねじに螺合して、ハブシェル本体１４ａに固定される。カバー体１４ｂは、円環状に形成される。カバー本体１４ｂは、内周部において、ベアリングを介して駆動体１３に支持される。ギア部１２０は、ハブシェル本体１４ａに設けられてもよいし、カバー体１４ｂに設けられてもよい。

【0040】

図３に示すように、内装変速ハブ１は、トロイダル型無段変速機２とハブシェル１４との間に配置される複数のピニオンギア１５をさらに備える。本実施形態では、２つのピニオンギア１５ａ、１５ｂが設けられる。各ピニオンギア１５ａ、１５ｂは、ピニオンギア１５ａ，１５ｂよりも小径のピニオンギア１６ａ，１６ｂに連結されている。ピニオンギア１５ａとピニオンギア１６ａとは、回転軸を介して同軸に設けられ、一体的に回転可能である。ピニオンギア１５ｂとピニオンギア１６ｂとは、回転軸を介して同軸に設けられ、一体的に回転可能である。各ピニオンギア１６と回転軸とは一体形成されていてもよい。

【0041】

ピニオンギア１６ａ，１６ｂは、ハブシェル１４のギア部１２０と噛み合い、ピニオンギア１５ａ，１５ｂは、トロイダル型無段変速機２の出力ディスク４とに噛み合う。各ピニオンギア１５ａ、１５ｂ，１６ａおよび１６ｂは、出力ディスク４の回転を減速してハブシェル１４に伝達する減速機構である。なお、この減速機構が、本発明の第２伝達機構に相当する。

【0042】

ペダリング時の出力ディスク４の回転方向が、自転車の進行方向へのハブシェル１４の回転方向と同じ方向であれば、出力ディスク４によって直接ハブシェル１４を回転させる構成としてもよい。この場合には、出力ディスク４の外周部と、ハブシェル１４の内周面との間に、ローラクラッチまたは爪クラッチなどのワンウェイクラッチを設けてもよい。またペダリング時の出力ディスク４の回転方向が、自転車の進行方向へのハブシェル１４の回転方向と逆方向の場合には、ギアを介して回転方向を変換して、出力ディスク４からハブシェル１４に回転を伝達する回転伝達機構を設けてもよい。この回転伝達機構は、上述の減速機構のように回転速度の減速を行う機構を持ち合わせてもよい。各ピニオンギア１５ａ、１５ｂ，１６ａおよび１６ｂを支持する回転する回転軸は、ハブシェル１４の内部に設けれ、ハブ軸１４に固定して設けられる枠体に支持される。トロイダル型無段変速機２では、入力ディスク３ａ、３ｂと出力ディスク４との回転方向が逆になるが、駆動体１３が自転車の進行方向に回転したときにハブシェル１４も自転車の進行方向に回転するように、第１伝達機構と第２伝達機構とのいずれか一方によって回転方向を変換すればよい。

【0043】

また、内装変速ハブ１は、複数の遊星歯車１７と、太陽歯車１８と、リング歯車２９とをさらに備えている。リング歯車２９には、駆動体１３の回転がクラッチ１３ａを介して伝達される。駆動体１３の外周部には、ハブ軸方向に延びる円筒部１３ｂが設けられる。円筒部１３ｂの内周側には、リング歯車２９が設けられる。クラッチ１３ａは、円筒部１３ｂとリング歯車２９との間に設けられる。クラッチ１３ａは、ローラクラッチまたは爪クラッチによって形成される。円筒部１３ｂとリング歯車２９とが、クラッチ１３ａの一部を構成してもよい。

【0044】

各遊星歯車１７は、キャリア１７ａに回転可能に支持される。キャリア１７ａは、ハブ軸１１に回転不能に固定される。したがって、各遊星歯車１７は、自転するのみであり、太陽歯車１８の周りを公転しない。太陽歯車１８は、ハブ軸１１に回転可能に設けられ、ハブ軸１１を中心に回転する。また、太陽歯車１８は、遊星歯車１７ａ、１７ｂと噛み合っており、遊星歯車１７ａ、１７ｂの回転が伝達される。太陽歯車１８は、後述する入力ディスク接続部材９に固定されており、入力ディクス接続部材９と一体的に回転する。このように駆動体１３と入力ディスク３ａ、３ｂとの間に、遊星歯車機構が介在しているため、入力ディスク３ａ、３ｂの回転方向が駆動体１３の回転方向と逆になる。なお、このリング歯車２９、遊星歯車１７及び太陽歯車１８が本発明の第１伝達機構に相当する。この第１伝達機構は、駆動体１３の回転を増速して入力ディスク３ａ、３ｂに伝達する増速機構である。

【0045】

［トロイダル型無段変速機２］
次に、トロイダル型無段変速機２について詳細を説明する。トロイダル型無段変速機２は、変速比を連続的に変化させる装置である。図２及び図４に示すように、トロイダル型無段変速機２は、第１及び第２入力ディスク３ａ、３ｂ、出力ディスク４、第１〜第４パワーローラ５ａ〜５ｄ、第１〜第４トラニオン６ａ〜６ｄ、及び第１〜第４ピストン７ａ、７ｂ（第２及び第４ピストンは図示省略）を備える。なお、本実施形態に係るトロイダル型無段変速機２は、ハーフトロイダル型であり、かつダブルキャビティ型である。

【0046】

図２に示すように、第１及び第２入力ディスク３ａ、３ｂ、及び出力ディスク４は、ハブ軸１１を中心に回転する。具体的には、トロイダル型無段変速機２は、ハブ軸１１に対して回転可能に支持される筒状の入力ディスク接続部材９をさらに備える。入力ディスク接続部材９は、ハブ軸１１の延びる方向において、ハブ軸１１に対して摺動可能である。例えば、ハブ軸１１と入力ディスク接続部材９との間にはニードルベアリングが介在している。この入力ディスク接続部材９は、駆動体１３によって回転駆動される。なお、入力ディスク接続部材９と駆動体１３との間には、上述したように遊星歯車機構が介在している。入力ディスク接続部材９のハブ軸方向の第１端部（図２の右端部）に太陽歯車１８が接続されている。

【0047】

第１入力ディスク３ａは、入力ディスク接続部材９に固定されている。このため、第１入力ディスク３ａは、入力ディスク接続部材９と一体的に回転し、また、入力ディスク接続部材９と一体的にハブ軸方向に移動する。第１入力ディスク３ａは、入力ディスク接続部材９の第２端部（図２の左端部）に接続されている。

【0048】

第２入力ディスク３ｂは、入力ディスク接続部材９に回転可能に設けられている。第２入力ディスク３ｂは、たとえばニードルベアリングを介して、入力ディスク接続部材９の一端部の外周部に設けられる。さらにハブ軸方向において、第２入力ディスク３ｂは入力ディスク接続部材９と相対的に移動可能に設けられている。すなわち、第２入力ディスク３ｂは、軸方向において入力ディスク接続部材９上を摺動可能である。

【0049】

出力ディスク４は、第１及び第２入力ディスク３ａ、３ｂ間に配置される。また、出力ディスク４は、ニードルベアリングを介して入力ディスク接続部材９に支持される。このため、出力ディスク４は、入力ディスク接続部材９に対して相対回転可能である。すなわち、各入力ディスク３ａ、３ｂと、出力ディスク４とは互いに相対回転可能である。また、出力ディスク４は、ハブ軸方向において、入力ディスク接続部材９上を移動可能である。すなわち、第２入力ディスク３ｂは、軸方向において入力ディスク接続部材９上を摺動可能である。

【0050】

出力ディスク４は、外周部においてギア部４１が形成される。図３に示すように、出力ディスク４のギア部４１は、各ピニオンギア１５ａ、１５ｂと噛み合う。

【0051】

図２に示すように、太陽歯車１８には、ローディングカム１９が固定されており、ローディングカム１９と第２入力ディスク３ｂとの間には円筒コロ２１が配置されている。ローディングカム１９は太陽歯車１８ととともに回転し、この回転に伴い円筒コロ２１が第２入力ディスク３ｂを第１入力ディスク３ａ側に押圧する。これにより、第２入力ディスク３ｂおよび出力ディスク４が第１入力ディスク３ａにわずかに移動する。

【0052】

第１及び第３パワーローラ５ａ、５ｃは、第１入力ディスク３ａと出力ディスク４との間に配置され、第２及び第４パワーローラ５ｂ、５ｄは、第２入力ディスク３ｂと出力ディスク４との間に配置される。第１パワーローラ５ａと、第３パワーローラ５ｃとは、ハブ軸１１を中心として反対に位置する。同様に、第２パワーローラ５ｂと、第４パワーローラ５ｄとは、ハブ軸１１を中心として反対に位置する。各パワーローラ５ａ〜５ｄは、各第２回転軸Ｘを中心に回転可能である。

【0053】

第１及び第３パワーローラ５ａ、５ｃは、第１入力ディスク３ａと出力ディスク４とに接触し、第１入力ディスク３ａの回転を出力ディスク４に伝達する。また、第２及び第４パワーローラ５ｂ、５ｄは、第２入力ディスク３ｂと出力ディスク４とに接触し、第２入力ディスク３ｂの回転を出力ディスク４に伝達する。すなわち、第１及び第３パワーローラ５ａ、５ｃは、第１入力ディスク３ａと接触することにより、各第２回転軸Ｘを中心に回転する。そして、第１及び第３パワーローラ５ａ、５ｃは、出力ディスク４と接触するため、出力ディスク４を回転させる。また、第２及び第４パワーローラ５ｂ、５ｄは、第２入力ディスク３ｂと接触することにより、各第２回転軸Ｘを中心に回転する。そして、第２及び第４パワーローラ５ｂ、５ｄは、出力ディスク４と接触するため、出力ディスク４を回転させる。なお、出力ディスク４の回転方向は、第１及び第２入力ディスク３ａ、３ｂの回転方向と逆となる。

【0054】

各トラニオン６ａ〜６ｄは、対応する各パワーローラ５ａ〜５ｄを支持する。より具体的には、第１トラニオン６ａは第１パワーローラ５ａを、第２トラニオン６ｂは第２パワーローラ５ｂを、第３トラニオン６ｃは第３パワーローラ５ｃを、第４トラニオン６ｄは第４パワーローラ５ｄを支持する。各パワーローラ５ａ〜５ｄは、各トラニオン６ａ〜６ｄに支持された状態において、各第２回転軸Ｘを中心に回転可能である。各トラニオン６ａ〜６ｄは、各傾転軸Ｙを中心に傾転可能である。各トラニオン６ａ〜６ｄが傾転すると、各トラニオン６ａ〜６ｄに支持される各パワーローラ５ａ〜５ｄも同様に傾転する。

【0055】

各トラニオン６ａ〜６ｄは、図４に示すように、一対の第１支持部材８ａ、８ｂに傾転可能な状態で支持される。第１支持部材８ａ、８ｂは、ハブ軸１４に固定して設けられる枠体に設けられる。より具体的に説明すると、第１トラニオン６ａは、傾転軸Ｙに沿って図４の左方向（本発明の第１方向に相当）に延びる第１突出部６１ａと、傾転軸Ｙに沿って図４の右方向（本発明の第２方向に相当）に延びる第２突出部６２ａとを有する。第１突出部６１ａは、円筒形状であって、一方の第１支持部材８ａに軸受部材を介して支持される。また、第２突出部６２ａは、円筒形状であって、他方の第１支持部材８ｂに軸受部材を介して支持される。この第２突出部６２ａの内周面には雌ねじ部６３ａが形成される。すなわち、第１トラニオン６ａには、ねじ孔が形成される。

【0056】

第３トラニオン６ｃは、傾転軸Ｙに沿って図４の右方向（本発明の第１方向に相当）に延びる第１突出部６１ｃと、傾転軸Ｙに沿って図４の左方向（本発明の第２方向に相当）に延びる第２突出部６２ｃとを有する。第１突出部６１ｃは、円筒形状であって、第１支持部材８ｂに軸受部材を介して支持される。また、第２突出部６２ｃは、円筒形状であって、第１支持部材８ａに軸受部材を介して支持される。この第２突出部６２ｃの内周面には雌ねじ部６３ｃが形成される。すなわち、第３トラニオン６ｃは、ねじ孔が形成される。第２トラニオン６ｂは第１トラニオン６ａと基本的に同じ構成であり、第４トラニオン６ｄは第３トラニオン６ｃと基本的に同じ構成であるため、第２及び第４トラニオン６ｂ、６ｄの詳細な説明を省略する。なお、第２及び第４トラニオン６ｂ、６ｄの雌ねじ部６３ｂ、６３ｄにおけるねじ溝の螺旋方向は、第１及び第３トラニオン６ａ、６ｃの雌ねじ部６３ａ、６３ｃにおけるねじ溝の螺旋方向と逆である。

【0057】

図４に示すように、第１ピストン７ａは第１トラニオン６ａを、第３ピストン７ｃは第３トラニオン６ｃを、各傾転軸Ｙの軸方向に沿って移動させる。第１ピストン７ａは、第２支持部材１０に形成される第１シリンダ室１０ａ内に収容される。第２支持部材１０は、ハブ軸１４に固定して設けられる枠体に設けられる。第１ピストン７ａは、第１シリンダ室１０ａ内に収容された状態において、第１トラニオン６ａの傾転軸Ｙに沿って移動可能であり、回転不能である。なお、第１シリンダ室１０ａには第１油路１１０ａが連通される。第１ピストン７ａと第１シリンダ室１０ａの内周面との間には、シール部材が設けられ、第１シリンダ室１０ａに充填される油をシールする。シール部材は、たとえばＯリングによって形成される。この第１ピストン７ａ、第１シリンダ室１０ａ、及び第１油路１１０ａが、本発明の第１変速制御部に相当する。第３ピストン７ｃは、第２支持部材１０に形成される第３シリンダ室１０ｃ内に収容される。第３ピストン７ｃは、第３シリンダ室１０ｃ内に収容された状態において、第３トラニオン６ｃの傾転軸Ｙに沿って移動可能であり、回転不能である。なお、第３シリンダ室１０ｃには第３油路１１０ｃが連通される。第３ピストン７ｃと第３シリンダ室１０ｃの内周面との間には、シール部材が設けられ、第３シリンダ室１０ｃに充填される油をシールする。

【0058】

自転車のハンドル（図示省略）などに装着されたレバーまたは回転操作片などの操作装置（図示省略）を操作することによって、パワーローラの傾転角指令に対応する油量を内装変速ハブ１に与えると、第１シリンダ室１０ａ内の作動油の量が変化し、第１ピストン７ａが傾転軸Ｙの軸方向に移動する。例えば、第１シリンダ室１０ａ内に作動油が供給されると第１ピストン７ａは図４の左方向に移動する。また、第１シリンダ室１０ａ内から作動油が排出され、ハブシェル１４が回転すると、第１ピストン７ａは図４の右方向に移動（オフセット）する。また、上述したように操作装置を操作することによって第３シリンダ室１０ｃ内の作動油の量が変化し、第３ピストン７ｃが傾転軸Ｙの軸方向に移動（オフセット）する。例えば、第３シリンダ室１０ｃ内に作動油が供給されると第３ピストン７ｃは図４の右方向に移動（オフセット）する。また、第３シリンダ室１０ｃ内から作動油が排出され、ハブシェル１４が回転すると第３ピストン７ｃは図４の左方向に移動（オフセット）する。なお、図示されていないが、第２ピストンのための第２シリンダ室、及び、第４ピストンのための第４シリンダ室が、第２支持部材１０に形成される。そして、これら第１〜第４シリンダ室１０ａ、１０ｂは、１つの油路から分岐された各油路に接続されるため、１つの操作装置の操作によって、第１〜第４シリンダ室１０ａ、１０ｂの全てに作動油が供給されたり排出されたりする。第１〜第４シリンダ室１０ａ、１０ｂが相互に油路で接続されているので、各第１〜第４ピストンを容易に同時に制御することができる。油路はハブ軸１１にも形成されている。ハブ軸１１の第１端部（図２の右端部）まで油路が延び、この第１端部で操作装置に接続される配管に接続される。ハブ軸１１の第１端部には配管に連結される連結部が形成される。配管は、この連結部に着脱可能に連結される。配管は、可撓性を有し、たとえば樹脂によって形成される。

【0059】

第１ピストン７ａは、第１トラニオン６ａと螺合する。具体的には、第１ピストン７ａは、第１トラニオン６ａ側に突出する雄ねじ部７１ａを有する。この雄ねじ部７１ａは、第１トラニオン６ａの雌ねじ部６３ａに螺合される。なお、この雄ねじ部７１ａと雌ねじ部６３ａとが、本発明の第１変換部に相当する。雄ねじ部７１ａ及び雌ねじ部６３ａの中心軸は、傾転軸Ｙと同一直線状にある。第１トラニオン６ａが傾転していない状態（初期状態）において、雄ねじ部７１ａと雌ねじ部６３ａとの螺合状態は、さらに締まることもできるし、さらに緩まることもできる。すなわち、第１トラニオン６ａが初期状態にあるとき、第１トラニオン６ａと第１ピストン７ａとは、傾転軸Ｙの軸方向において、第１トラニオン６ａが回転することによって相対的に移動可能である。なお、第１ピストン７ａは回転不能であるため、第１トラニオン６ａが第１ピストン７ａに対して移動可能である。なお、第２ピストンは、第１ピストン７ａと基本的に構造が同じであるため、その説明を省略する。なお、第２ピストンは第２トラニオン６ｂを傾転軸Ｙの軸方向に沿って移動させる。また、第２ピストンの雄ねじ部におけるねじ山の螺旋方向は、第１ピストン７ａの雄ねじ部７１ａにおけるねじ山の螺旋方向と逆である。

【0060】

また、第３ピストン７ｃは、第３トラニオン６ｃと螺合する。具体的には、第３ピストン７ｃは、第３トラニオン６ｃ側に突出する雄ねじ部７１ｃを有する。この雄ねじ部７１ｃは、第３トラニオン６ｃの雌ねじ部６３ｃに螺合される。なお、この雄ねじ部７１ｃ及び雌ねじ部６３ｃの中心軸は、傾転軸Ｙと同一直線状にある。第３トラニオン６ｃが傾転していない状態（初期状態）において、雄ねじ部７１ｃと雌ねじ部６３ｃとの螺合状態は、さらに締まることもできるし、さらに緩まることもできる。すなわち、第３トラニオン６ｃが初期状態にあるとき、第３トラニオン６ｃと第３ピストン７ｃとは、傾転軸Ｙの軸方向において、第３トラニオン６ｃが回転することによって相対的に移動可能である。なお、第３ピストン７ｃは回転不能であるため、第３トラニオン６ｃが第３ピストン７ｃに対して移動可能である。なお、第４ピストンは、第３ピストン７ｃと基本的に構造が同じであるため、その説明を省略する。なお、第４ピストンは第４トラニオン６ｄを傾転軸Ｙの軸方向に沿って移動させる。また、第４ピストンの雄ねじ部におけるねじ山の螺旋方向は、第３ピストン７ｃの雄ねじ部７１ｃにおけるねじ山の螺旋方向と逆である。

【0061】

［内装変速ハブ１の動作］
次に、上述したように構成される内装変速ハブ１の動作について説明する。内装変速ハブ１は、基本的に駆動体１３から回転を入力していないときには、変速しない。

【0062】

まず、自転車の運転者がクランクアセンブリ１０２を回転させると、クランクアセンブリ１０２の回転が、チェーン１０３、リアスプロケット１２、駆動体１３、クラッチ１３ａ、リング歯車２９、遊星歯車１７ａ、１７ｂ、及び太陽歯車１８を介して、入力ディスク接続部材９に伝達する。そして、入力ディスク接続部材９と一体的に第１入力ディスク３ａが回転するとともに、ローディングカム１９および円筒コロ２１を介して第２入力ディスク３ｂが回転して、第１及び第３パワーローラ５ａ、５ｃが第１入力ディスク３ａの回転数を所定の変速比で出力ディスク４に伝達し、第２及び第４パワーローラ５ｂ、５ｄが第２入力ディスク３ｂの回転数を所定の変速比で出力ディスク４に伝達する。出力ディスク４の回転は、ピニオンギア１５ａ、１５ｂを介してハブシェル１４に伝達し、ハブシェル１４が回転する。この結果、ハブシェル１４と一体的にリアホイール１０４が回転する。

【0063】

上述した変速比は、第１〜第４パワーローラ５ａ〜５ｄの傾転角を変更することによって変更することができる。具体的には、自転車のハンドルに装着された操作装置を操作することによって、各シリンダ室１０ａ、１０ｂに作動油を供給したり、各シリンダ室１０ａ、１０ｂから作動油を排出したりして、各パワーローラ５ａ〜５ｄの傾転角を変更する。

【0064】

この各パワーローラ５ａ〜５ｄの傾転角の変更方法について詳細に説明する。なお、以下の説明では、第１及び第３パワーローラ５ａ、５ｃを中心に説明する。

【0065】

まず、操作装置を操作することにより第１シリンダ室１０ａ内に作動油が供給されると、第１ピストン７ａ、第１トラニオン６ａ、及び第１パワーローラ５ａが、傾転軸Ｙに沿って図４の左方向（第１方向の一例）に移動する。この結果、第１パワーローラ５ａと、第１入力ディスク３ａ及び出力ディスク４との当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。この力の向きの変化に伴って、第１パワーローラ５ａ及び第１トラニオン６ａが、図４の右側から見た状態において、傾転軸Ｙを中心に反時計回り（第１傾転方向の一例）に傾転する。この傾転によって、第１パワーローラ５ａと、第１入力ディスク３ａ及び出力ディスク４との当接位置が変化し、第１入力ディスク３ａの回転数と出力ディスク４の回転数とを変えることができる。なお、第１ピストン７ａ、第１トラニオン６ａ、及び第１パワーローラ５ａの傾転軸Ｙに沿った移動量を変えることにより、すなわち、第１シリンダ室１０ａ内に供給する作動油の量を変えることにより、第１パワーローラ５ａ及び第１トラニオン６ａの傾転角、すなわち変速比を変えることができる。

【0066】

ここで、第１トラニオン６ａと第１ピストン７ａとは螺合によって係合している。具体的には、第１ピストン７ａの雄ねじ部７１ａが、第１トラニオン６ａの雌ねじ部６３ａに螺合している。このため、第１トラニオン６ａが上述したように傾転することにより、第１トラニオン６ａの雌ねじ部６３ａと、第１ピストン７ａの雄ねじ部７１ａとが、締まる方向に相対的に回転する。ここで、第１ピストン７ａは回転不能に第１シリンダ室１０ａ内に支持されている。このため、第１トラニオン６ａが傾転軸Ｙに沿って図４の右方向（第２方向の一例）に移動し、最終的に第１パワーローラ５ａ及び第１トラニオン６ａは、傾転動作が完了したときに、傾転軸Ｙの軸方向において元の位置に戻る。なお、このように第１トラニオン６ａが傾転動作を完了した際に元の位置に戻るように、雄ねじ部７１ａのねじ山のピッチと雌ねじ部６３ａのねじ溝のピッチとが形成される。このように第１ピストン７ａの移動によって生じる第１トラニオン６ａ及び第１パワーローラ５ａの傾転軸Ｙに沿ったオフセットを、雌ねじ部６３ａおよび雄ねじ部７１ａによって０にして、第１パワーローラ５ａの傾転角を、傾転指令値に追従させる。

【0067】

また、第３シリンダ室１０ｃにも第１シリンダ室１０ａと同様に作動油が供給される。すると、第３ピストン７ｃ、第３トラニオン６ｃ、及び第３パワーローラ５ｃが、傾転軸Ｙに沿って図４の右方向（第１方向の一例）に移動する。この結果、第３パワーローラ５ｃと、第１入力ディスク３ａ及び出力ディスク４との当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。この力の向きの変化に伴って、第３パワーローラ５ｃ及び第３トラニオン６ｃが、図４の右側から見た状態において、傾転軸Ｙを中心に時計回り（第１傾転方向の一例）に傾転する。この傾転によって、第３パワーローラ５ｃと、第１入力ディスク３ａ及び出力ディスク４との当接位置が変化し、第１入力ディスク３ａの回転数と出力ディスク４の回転数とを変えることができる。なお、第３ピストン７ｃ、第３トラニオン６ｃ、及び第３パワーローラ５ｃの傾転軸Ｙに沿った移動量を変えることにより、すなわち、第３シリンダ室１０ｃ内に供給する作動油の量を変えることにより、第３パワーローラ５ｃ及び第３トラニオン６ｃの傾転角、すなわち変速比を変えることができる。

【0068】

ここで、第３トラニオン６ｃと第３ピストン７ｃとは螺合によって係合している。具体的には、第３ピストン７ｃの雄ねじ部７１ｃが、第３トラニオン６ｃの雌ねじ部６３ｃに螺合している。このため、第３トラニオン６ｃが上述したように傾転することにより、第３トラニオン６ｃの雌ねじ部６３ｃと、第３ピストン７ｃの雄ねじ部７１ｃとが締まる方向に相対的に回転する。ここで、第３ピストン７ｃは、第３シリンダ室１０ｃ内に回転不能に支持されている。このため、第３トラニオン６ｃが傾転軸Ｙに沿って図４の左方向（第２方向の一例）に移動し、最終的に第３パワーローラ５ｃ及び第３トラニオン６ｃは、傾転動作が完了したときに、傾転軸Ｙの軸方向において元の位置に戻る。なお、このように第３トラニオン６ｃが傾転動作を完了した際に元の位置に戻るように、雄ねじ部７１ｃのねじ山のピッチと雌ねじ部６３ｃのねじ溝のピッチとが形成される。

【0069】

次に、第１及び第３パワーローラ５ａ、５ｃを上述した傾転方向とは逆方向に傾転させる際の動作についても説明する。

【0070】

まず、操作装置を操作することにより第１シリンダ室１０ａ内から作動油が排出されると、第１ピストン７ａ、第１トラニオン６ａ、及び第１パワーローラ５ａが、傾転軸Ｙに沿って図４の右方向（第２方向の一例）に移動する。この結果、第１パワーローラ５ａと、第１入力ディスク３ａ及び出力ディスク４との当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。この力の向きの変化に伴って、第１パワーローラ５ａ及び第１トラニオン６ａが、図４の右側から見た状態において、傾転軸Ｙを中心に時計回り（第２傾転方向の一例）に傾転する。この傾転によって、第１パワーローラ５ａと、第１入力ディスク３ａ及び出力ディスク４との当接位置が変化し、第１入力ディスク３ａの回転数と出力ディスク４の回転数とを変えることができる。なお、第１ピストン７ａ、第１トラニオン６ａ、及び第１パワーローラ５ａの傾転軸Ｙに沿った移動量を変えることにより、すなわち、第１シリンダ室１０ａ内から排出する作動油の量を変えることにより、第１パワーローラ５ａ及び第１トラニオン６ａの傾転角、すなわち変速比を変えることができる。

【0071】

ここで、第１トラニオン６ａと第１ピストン７ａとは螺合によって係合している。このため、第１トラニオン６ａが傾転することにより、第１トラニオン６ａの雌ねじ部６３ａと、第１ピストン７ａの雄ねじ部７１ａとが緩まる方向に相対的に回転する。ここで、第１ピストン７ａは第１シリンダ室１０ａ内に回転不能に支持されている。このため、第１トラニオン６ａが傾転軸Ｙに沿って図４の左方向（第１方向の一例）に移動し、最終的に第１パワーローラ５ａ及び第１トラニオン６ａは、傾転動作が完了したときに、傾転軸Ｙの軸方向において元の位置に戻る。

【0072】

また、第３シリンダ室１０ｃも第１シリンダ室１０ａと同様に作動油が排出される。すると、第３ピストン７ｃ、第３トラニオン６ｃ、及び第３パワーローラ５ｃが、傾転軸Ｙに沿って図４の左方向（第２方向の一例）に移動する。この結果、第３パワーローラ５ｃと、第１入力ディスク３ａ及び出力ディスク４との当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。この力の向きの変化に伴って、第３パワーローラ５ｃ及び第３トラニオン６ｃが、図４の右側から見た状態において、傾転軸Ｙを中心に反時計回り（第２傾転方向の一例）に傾転する。この傾転によって、第３パワーローラ５ｃと、第１入力ディスク３ａ及び出力ディスク４との当接位置が変化し、第１入力ディスク３ａの回転数と出力ディスク４の回転数とを変えることができる。なお、第３ピストン７ｃ、第３トラニオン６ｃ、及び第３パワーローラ５ｃの傾転軸Ｙに沿った移動量を変えることにより、すなわち、第３シリンダ室１０ｃ内から排出する作動油の量を変えることにより、第３パワーローラ５ｃ及び第３トラニオン６ｃの傾転角、すなわち変速比を変えることができる。

【0073】

ここで、第３トラニオン６ｃと第３ピストン７ｃとは螺合によって係合している。このため、第３トラニオン６ｃが傾転することにより、第３トラニオン６ｃの雌ねじ部６３ｃと、第３ピストン７ｃの雄ねじ部７１ｃとが緩まる方向に相対的に回転する。ここで、第３ピストン７ｃは第３シリンダ室１０ｃ内に回転不能に支持されている。このため、第３トラニオン６ｃが傾転軸Ｙに沿って図４の右方向（第１方向の一例）に移動し、最終的に第３パワーローラ５ｃ及び第３トラニオン６ｃは、傾転動作が完了したときに、傾転軸Ｙの軸方向において元の位置に戻る。

【0074】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0075】

変形例１
上記実施形態では、変換部の一例として、ピストンに設けられた雄ねじ部とトラニオンに設けられた雌ねじ部とを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、以下に説明するような構成とすることができる。

【0076】

図５に示すように、第１トラニオン６ａの第２突出部６２には、傾転軸Ｙの軸方向に沿って延びる筒状の凹部６２１が形成され、この凹部６２１内に接触部材６４が固定される。この接触部材６４の先端面（図５の右端面）６４１が本発明の接触部に相当する。第１ピストン７ａは、第１トラニオン６側に突出する突出部７２を有する。この突出部７２は、第１トラニオン６ａの第２突出部６２の凹部６２１内に収容される。突出部７２は、先端面において、傾斜面７２１を有する。この傾斜面７２１は、図５の右側から見て反時計回り（第１傾転方向の一例）に向かって図５の右側（第２方向の一例）に傾斜する。なお、この場合、第１ピストン７ａが第１トラニオン６ａを図５の左方向（第１方向の一例）に移動させることにより、第１トラニオン６ａは図５の右側から見て反時計回りに傾転するものとする。これにより、第１ピストン７ａが第トラニオン６ａを図５の左方向に移動させて第１トラニオン６ａを傾転させると、第１トラニオン６ａは、図５の右方向に移動し、傾転軸Ｙの軸方向において元の位置に戻る。なお、この変形例１に係るトロイダル型無段変速機では、傾斜面７２１と先端面６４１とが本発明の変換部に相当する。また、第１トラニオン６は、図示しないバネ部材などの付勢手段によって、傾転軸Ｙに沿って第１ピストン７側に付勢されていてもよい。このようにカム機構を利用して、各トラニオンの移動を制御してもよい。

【0077】

変形例２
トロイダル型無段変速機は、図６に示すような構成とすることもできる。すなわち、第１ピストン７ａは、第１トラニオン６ａ側に突出する突出部７２を有する。この突出部７２には、長孔７２０が形成される。傾転軸Ｙの方向において、長孔７２０の向かい合う一対の内壁面７２１は、図６の右側から見て時計周り（第１傾転方向の一例）に向かって図６の右側（第２方向の一例）に傾斜する。なお、一対の内壁面７２１は、本発明の傾斜面に相当する。突出部７２は、突出部７２の先端面から図６の右方向に延びる凹部７２３を有している。

【0078】

第１トラニオン６ａの第２突出部６２ａの先端部は、第１ピストン７ａの突出部７２の凹部に収容される。第２突出部６２ａの外周面から径方向に突出する接触部材６４を有する。この接触部材６４は、第１ピストン７ａの突出部７２に形成された長孔７２０を貫通して延びる。この接触部材６４の側面のうち、長孔７２０の一対の内壁面７２１と接触する部分が、本発明の接触部に相当する。

【0079】

変形例２に係る第１トラニオン６ａは、第１ピストン７ａによって図６の左方向（第１方向の一例）に移動させると、図６の右側から見て時計回りに傾転するものとする。これにより、第１ピストン７ａが第１トラニオン６ａを図６の左方向に移動させて第１トラニオン６ａを傾転させると、第１トラニオン６ａは、図６の右方向に移動し、傾転軸Ｙの軸方向において元の位置に戻る。このようにカム機構を利用して、各トラニオンの移動を制御してもよい。

【0080】

変形例３
図７に示すように、トロイダル型無段変速機２は、第１制限部２２をさらに備えていてもよい。第１制限部２２は、図７の左方向（第１方向の一例）への第１トラニオン６ａの移動量を制限する部材である。具体的には、第１制限部２２は、第２支持部材１０に固定されており、その先端面（図７の右端面）が、第１トラニオン６ａの第１突出部６１ａの先端面（図７の左端面）と対向する。このため、第１トラニオン６ａが図７の左方向に所定の移動量だけ移動すると、第１突出部６１ａの先端面が第１制限部２２の先端面と当接する。このため、第１トラニオン６ａは、所定の移動量以上、図７の左方向に移動することができない。なお、他のトラニオン６ｂ〜６ｃにも、対応する第１制限部を設置することができる。

【0081】

また、トロイダル型無段変速機２は、第２制限部２３をさらに備えていてもよい。第２制限部２３は、図７の右方向（第２方向の一例）への第１トラニオン６ａの移動量を制限する部材である。具体的には、第２制限部２３は、第１トラニオン６ａの第１突出部６１ａに固定されている。第１制限部２２は傾転軸Ｙ方向に延びる貫通孔を有しており、この貫通孔内に第２制限部２３の一部が収容されている。第２制限部２３は、第１制限部２２の貫通孔内において傾転軸Ｙ方向に沿って移動可能である。第２制限部２３は、フランジ部２３１を有しており、このフランジ部２３１が第１制限部２２の内向きフランジ部２２１と当接することによって、第２制限部２３の図７の右方向への移動が制限される。この結果、第２制限部２３に固定される第１トラニオン６ａの図７の右方向への移動も制限される。第１制限部２２および第２制限部２３の少なくともいずれか一方を備えることによって、パワーローラが不所望に傾斜してしまうことを抑制することができる。

【0082】

変形例４
上記実施形態に係るトロイダル型無段変速機２は、２つの入力ディスク３ａ，３ｂと、１つの出力ディスク４とを備えるが、これら各ディスクの数は特に限定されない。例えば、トロイダル型無段変速機２は、１つの入力ディスクと１つの出力ディスクとを備える、シングルキャビティ型の変速機であってもよい。また、どちらか一方の入力ディスク３と出力ディスク４との間には、２つのパワーローラ５が設置されるが、このパワーローラ５の数も特に限定されない。例えば、どちらか一方の入力ディスク３と出力ディスク４との間には、１つのパワーローラ５が設置されてもよいし、３つ以上のパワーローラ５が設置されてもよい。

【0083】

変形例５
上記実施形態では、トラニオンに雌ねじ部が形成され、ピストンに雄ねじ部が形成されていたが、特にこれに限定されない。例えば、トラニオンに雄ねじ部が形成され、ピストンに雌ねじ部が形成されていてもよい。

【0084】

変形例６
上記実施形態では、トロイダル型無段変速機２をハーフトロイダル型無段変速機として説明したが、特にこれに限定されるものではなく、トロイダル型無段変速機２はフルトロイダル型無段変速機であってもよい。

【0085】

変形例７
上記実施形態では、自転車のハブ変速機に本発明を適用しているが、本発明は、たとえばアシスト自転車の駆動ユニットに適用してもよい。たとえば、駆動ユニットは、自転車のボトムブラケットに取り付け可能であり、モータおよび本発明のトロイダル型無段変速機と、クランク軸とを備える。このような駆動ユニットでは、クランク軸からの入力をトロイダル型無段変速機に与えて、トロイダル型無段変速機からの出力をフロントスプロケットに出力する。モータの出力は、たとえば減速機を介してフロントスプロケットに与えられる。本発明のトロイダル型無段変速機は、小型に形成できるので、自転車用として特に有効に用いることができる。

【0086】

変形例８
図８は、変形例８に係る自転車用内装変速ハブのシステム構成図である。ここでは、自転車用内装変速ハブの基本的な構造は前述したものと同様であるが、電気スイッチを用いて各ピストンを制御する。操作装置は、電気スイッチ８０と、制御部８１と、モータ８２と、操作ピストン８３と、変換機８４とを備えている。

【0087】

電気スイッチ８０は、押しボタン式であってもよく、ロータリー式であってもよい。電気スイッチ８０が押しボタン式の場合には、増速用と減速用のスイッチをそれぞれ設ける。

【0088】

制御部８１は、電気スイッチ８０が操作されたときにモータ８２を制御する。詳細には、制御部８１は、電気スイッチ８０の操作に応じてモータ８２の動作を制御する。

【0089】

変換機８４は、モータ８２の回転を直線運動に変換する。変換器８４は、たとえばカムまたはラックアンドピニオンなどによって構成される。モータ８２の回転量と、操作ピストン８３のピストンの移動量とは対応する。操作ピストン８３は、ハブ軸の油路に配管を介して接続される。

【0090】

図９に示すように、自転車用内装変速ハブは、上述の構成に加えて、入力ディスク３の回転を検出する第１回転検出部９１と、出力ディスク４の回転を検出する第２回転検出部９２とを備えてもよい。第１回転検出部９１は、たとえば入力ディスク３に設けた磁石と、この磁石を検出する磁石センサと、を備える。第２回転検出部９２は、たとえば出力ディスク４に設けた磁石と、この磁石を検出する磁石センサと、を備える。

【0091】

制御部８１は、第１回転検出部９１および第２回転検出部９２に電気的に接続されている。変速のために電気スイッチ８０が操作されると、制御部８１は、第１回転検出部９１が回転しているときだけ、モータ８２を動作させることができる。これによってモータ８２に不所望な負荷が与えられることを抑制することができる。また制御部８１は、第１回転検出部９１および第２回転検出部９２の検出結果に基づいて変速比を求め、電気スイッチ８０が一回操作されると所定の変速比だけ変速比が変更されるように、モータ８２を制御する。所定の変速比は、たとえばサイクルコンピュータなどの設定装置を用いて、ライダーが自由に選択できる構成としてもよい。

【0092】

また、パワーローラ５の１つまたは複数に、このパワーローラ５の傾転角度を検出する傾斜センサを設けてもよい。傾斜センサを設けることによって、第１回転検出部９１および第２回転検出部９２を設けなくても、予め傾転角度と変速比との関係を計測しておけば、変速比を検出することができる。また傾斜センサを設けることによって、装置が正常に動作しているか否かを検出することもできる。

【0093】

変形例９
上記の実施の形態では、各トラニオンに対して、独立して第１変換部が設けられているが、複数のトラニオンのうちの１つのトラニオンに対してのみ第１変換部が設けられる構成としてもよい。このような構成にすると、第１変換部が設けられているトラニオンのパワーローラの接線力と、他のパワーローラの接線力が等しくなるように、油圧力で各ピストンが支持される。したがって、摩耗、弾性変形等により回転半径がかわっても、接線力が等しくなる傾転角で他のパワーローラは自動的に停止する。１つのトラニオンに対してのみ第１変換部が設けられる構成であっても、各トラニオンに対して、独立して第１変換部が設けられる場合と同様の動作を実現することができ、構成がより簡素になる。

【符号の説明】

【0094】

１ 自転車用内装変速ハブ
２ トロイダル型無段変速機
３ａ 第１入力ディスク
３ｂ 第２入力ディスク
４ 出力ディスク
５ａ 第１パワーローラ
５ｂ 第２パワーローラ
５ｃ 第３パワーローラ
５ｄ 第４パワーローラ
６ａ 第１トラニオン
６ｂ 第２トラニオン
６ｃ 第３トラニオン
６ｄ 第４トラニオン
７ａ 第１ピストン
７ｂ 第２ピストン

【要約】

【課題】流体圧でパワーローラを傾倒させる構成であっても、複雑な制御回路を必要としないトロイダル型無段変速機、及びこれを用いた自転車用内装変速ハブを提供する。
【解決手段】第１ピストン７ａは、油圧を利用して、傾転軸Ｙ方向に沿う第１方向へ第１トラニオン６ａを移動可能である。第１ピストン７ａの雄ねじ部７１ａが第１トラニオン６ａの雌ねじ部６３ａと螺合している。このため、第１トラニオン６ａが第１方向に移動にすることに伴う第１トラニオン６ａの第１傾転方向への傾転によって、第１トラニオン６ａは第１方向とは反対の第２方向に移動する。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】