JP2005220939A - 織機駆動用変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 織機駆動用変速機において、安価な構成で入力軸の回転方向と出力軸の回転方向とを同方向にすること、及びケースに作用する力を軽減し、ケースを安価に製造することができるようにすることにある。
【解決手段】 入力軸２と、出力軸５と、差動遊星機構４と、歯車機構３と、ケース６とを備えている。入力軸２は駆動部からの回転が入力される。出力軸５は、入力軸２と平行に配置され、回転を出力する。差動遊星機構４は、入力軸２及び出力軸５のいずれか一方に配置され、複数の円錐形転子７を含む伝動部材によって摩擦無段変速を行う。歯車機構３は、入力軸２及び出力軸５に設けられ、差動遊星機構４によって反転される入力軸２の回転をさらに反転させて入力軸２の回転と出力軸５の回転とを同方向にする。ケース２は歯車機構３及び差動遊星機構４を収納する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、織機駆動用変速機、特に、摩擦伝動による差動遊星機構を有する織機駆動用変速機に関する。

従来のこの種の装置として、例えば、特許文献１及び２に示された装置がある。これらの公報に示された摩擦無段変速機は、同軸に設けられた入力軸及び出力軸と、これらの間に配置された差動遊星機構とを有している。差動遊星機構は、複数の円錐形転子を有するとともに、これらの複数の円錐形転子に摩擦係合する小径伝動車、大径伝動車及び変速リングを有している。そして、変速リングを円錐形転子の円錐面に沿って軸線方向に変位させることにより、無段変速を行うことができる。
特開昭５４−５１６４号公報 特開平７−２１７７１９号公報

従来の摩擦無段変速機は、その構造上、入力軸の回転方向と出力軸の回転方向とが逆になる。したがって、この摩擦無段変速機を、特に織機用の定張力縦糸送り駆動用の変速機として使用する場合、出力軸の回転方向を変えるために、変速機外部にプーリとタイミングベルトを含む機構が必要になる。これらのプーリとタイミングベルトを含む機構は、通常の歯車等に比較して一般的に高価である。従って、装置全体のコストが高くなってしまう。

また、従来の摩擦無段変速機では、差動遊星機構で発生するスラスト力を、差動遊星機構の両側に配置された１対のアンギュラベアリングで受け、このアンギュラベアリングを支持しているケースによって負担している。したがって、ケースのベアリング支持部分の厚みを厚くしたり、ケースの材質を強度の高い材質にする必要があり、重量、材質の面でケースの製造コストが高くなってしまう。

本発明の課題は、安価な構成で入力軸の回転方向と出力軸の回転方向とを同方向にすることができるようにすることにある。

本発明の別の課題は、ケースに作用する力を軽減し、ケースを安価に製造することができるようにすることにある。

請求項１に係る織機駆動用変速機は、入力軸と、出力軸と、差動遊星機構と、歯車機構と、ケースとを備えている。入力軸は駆動部からの回転が入力される。出力軸は、入力軸と平行に配置され、回転を出力する。差動遊星機構は、入力軸及び出力軸のいずれか一方に配置され、複数の円錐形転子を含む伝動部材によって摩擦無段変速を行う。歯車機構は、入力軸及び出力軸に設けられ、差動遊星機構によって反転される入力軸の回転をさらに反転させて入力軸の回転と出力軸の回転とを同方向にする。ケースは歯車機構及び差動遊星機構を収納する。歯車機構は、入力軸に入力軸と同軸に設けられた第１歯車と、出力軸に出力軸と同軸に設けられ第１歯車と噛み合う第２歯車とを有している。

この装置では、入力軸の回転は、差動遊星機構によって変速されて出力軸に伝達される。このとき、差動遊星機構によって回転方向が反転する。一方、歯車機構は、差動遊星機構によって反転される回転を、さらに反転する。このため、入力された回転の方向と同じ方向の回転を、出力軸に取り出すことができる。

この場合は、歯車機構を１対の歯車によって構成しているので、従来のタイミングベルト機構を用いた装置に比較して装置全体のコストを抑えることができる。

請求項２に係る織機駆動用変速機は、請求項１の織機駆動用変速機において、第１支持機構と、第２支持機構とをさらに備えている。第１支持機構は入力軸及び出力軸のうちの差動遊星機構が設けられた一方の軸をケースに対して回転自在に支持する。第２支持機構は入力軸及び出力軸のうちの他方の軸をケースに対して回転自在に支持する。そして、第１支持機構は、差動遊星機構によって発生する両方向のスラスト力が、一方の軸に対して互いに逆方向の力として作用するように構成されている。

この場合は、差動遊星機構において発生する両方向のスラスト力は、この差動遊星機構が設けられた軸内で互いに逆方向の力として作用することとなる。したがって、スラスト力がベアリングを介してケースに作用することがなく、ケースの厚みを従来装置に比較して薄くしたり、あるいは安価な材質で構成することができ、製造コストを抑えることができる。

請求項３に係る織機駆動用変速機は、請求項１または２の織機駆動用変速機において、入力軸から回転が入力される小径伝動車と、出力軸に回転を出力する大径伝動車と、両伝動車の周囲に配置された変速リングとをさらに有している。複数の円錐形転子は、小径伝動車、大径伝動車及び変速リングに遊星運動可能に摩擦係合している。

この場合は、複数の円錐形転子が小径伝動車、大径伝動車及び変速リングに遊星運動可能に摩擦係合しているため、小径伝動車の回転が円錐形転子を介して大径伝動車に変速、反転された状態で伝達され、さらに変速リングを調整することにより、変速比を可変とすることができる。したがって、入力軸の回転を任意の回転数に変速した状態で出力軸に伝達することができる。

請求項４に係る織機駆動用変速機は、請求項１から３のいずれかの織機駆動用変速機において、入力軸は駆動部からの回転が入力される入力軸であり、出力軸は差動遊星機構の回転が出力される出力軸であり、差動遊星機構は出力軸に配置されている。

請求項５に係る織機駆動用変速機は、請求項４の織機駆動用変速機において、第１支持機構は、差動遊星機構の出力側に配置され、出力軸をケースに対して回転自在に支持するとともに差動遊星機構で発生する第１方向のスラスト力を内輪で受けて出力軸に伝達する第１ボールベアリングを有している。また、差動遊星機構の入力側に配置され、出力軸をケースに対して回転自在に支持するとともに差動遊星機構で発生する第２方向のスラスト力を内輪で受けて出力軸に伝達する第２ボールベアリングを有している。

この場合は、第１ボールベアリング及び第２ボールベアリングにより、差動遊星機構で発生する両方向のスラスト力を出力軸内で確実に吸収することができる。

請求項６に係る織機駆動用変速機は、請求項１から３のいずれかの織機駆動用変速機において、入力軸は駆動部からの回転が入力される入力軸であり、出力軸は差動遊星機構の回転が出力される出力軸であり、差動遊星機構は入力軸に配置されている。

本発明に係る織機駆動用変速機であれば、安価な構成で入力軸の回転方向と出力軸の回転方向とを同じにすることができる。また、ケースに作用する力を軽減し、ケースを安価に製造することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

（１）織機駆動用変速機の構造
図１に、本発明の一実施形態に係る織機駆動用変速機の断面図を示す。織機駆動用変速機１は、入力軸２と、出力軸５と、歯車機構３と、差動遊星機構４と、ケース６とから構成される。入力軸２は、図示しないモータからの回転を入力するためのもので、第１及び第２入力ボールベアリング１３，１４からなる入力側支持機構Ａにより、ケース６に対して回転自在に支持されている。なお、第１入力ボールベアリング１３の入力軸先端側には、変速機１内部の潤滑油をシールするためのオイルシール２７が配置されている。また、出力軸５は、回転を出力するためのもので、入力軸２と平行に配置されており、出力側支持機構Ｂ（詳細は後述）により、ケース６に対して回転自在に支持されている。歯車機構３は、入力軸２と出力軸５との間で回転方向を反転させるためのもので、両軸２，５に設けられている。差動遊星機構４は、複数の円錐形転子７を含む伝動部材によって摩擦無段変速を行うものであり、出力軸５に配置されている。ケース６は、歯車機構３及び差動遊星機構４を収納するものである。

歯車機構３は第１歯車２９と第２歯車３０とを有している。第１歯車２９は、入力軸２の軸方向のほぼ中央部に、キーにより回転不能に固定されている。第２歯車３０は、第３出力ボールベアリング２４により出力軸５に対して回転自在に支持されており、第１歯車２９と噛み合っている。なお、第２歯車３０の側方には、差動遊星機構４によって発生するスラスト力を受けるためのスラストベアリング２５が設けられている。

（２）差動遊星機構の構造
差動遊星機構４は、小径伝動車８と、大径伝動車９と、変速リング１０と、複数の円錐形転子７とから構成される。小径伝動車８は、歯車機構３から伝達される回転を差動遊星機構４に入力するためのもので、ピン３１により第２歯車３０に対して相対回転不能に固定されている。大径伝動車９は、差動遊星機構４にて変速された回転を出力するためのもので、出力軸５に回転自在かつ軸方向に移動自在に支持されている。変速リング１０は、円錐形転子７の円錐面に沿って軸方向に移動し、変速を無段階に調整するためのもので、両伝動車８，９の周囲に配置されている。複数の円錐形転子７は、小径伝動車８により入力された回転を変速するためのもので、両伝動車８，９及び変速リング１０に遊星運動可能に摩擦係合している。

（３）出力側支持機構周辺の構造詳細
出力側支持機構Ｂは、ケース６に対して出力軸５を回転自在に支持するとともに、歯車機構３及び差動遊星機構４を支持するためのものである。そして、この出力側機構Ｂは、出力軸５を回転自在に支持するための第１出力ボールベアリング１５及び第２出力ボールベアリング１９を有するとともに、歯車機構３を回転自在に支持するための第３出力ボールベアリング２４と、差動遊星機構４を軸方向において支持するための自動調圧カム２６及びスラストベアリング２５とを有している。

第１出力ボールベアリング１５は、差動遊星機構４の入力側に配置されており、内輪１６と、外輪１７と、転動体１８とから構成される。内輪１６は、出力軸５の一端部に形成されたねじ部に螺合するナット部材１２によって、軸方向に固定されている。第２出力ボールベアリング１９は、差動遊星機構４の出力側に配置されており、内輪２０と、外輪２１と、転動体２２とから構成される。内輪２０は、出力軸５に設けられた段付き部１１の端面と軸方向に当接した状態で、出力軸５に固定されている。第２出力ボールベアリング１９の出力側には、変速機１内部の潤滑油をシールするためのオイルシール２８が設けられている。

スラストベアリング２５は、第１及び第２スラストプレート３５，３６と、転動体３７とから構成される。第１スラストプレート３５は、第２歯車３０の側面に形成された座ぐり部に支持されており、第２スラストプレート３６は、第１出力ボールベアリング１５の内輪１６とスペーサを介して軸方向に当接した状態で出力軸５に支持されている。

自動調圧カム２６は、差動遊星機構４と第２出力ボールベアリング１９との間に設けられており、調圧部３８と出力カム３９とから構成される。調圧部３８は、大径伝動車９と出力カム３９との間に配置されている。出力カム３９は、大径伝動車９から出力された回転を調圧部３８を介して出力軸５に伝達するためのもので、出力軸５に、スプラインにより軸方向移動自在でかつ相対回転不能に結合されている。また、出力カム３９は第２出力ボールベアリング１９の内輪２０と軸方向において当接している。

（４）動作
次に動作について説明する。モータの回転が入力軸２に入力されると、この回転は、歯車機構３を介して出力軸側に伝達される。このとき、回転方向は反転される。歯車機構３の第２歯車３０に伝達された回転は、差動遊星機構４を構成する小径伝動車８、円錐形転子７及び大径伝動車９により変速され、自動調圧カム２６を介して出力軸５に伝達される。このとき、差動遊星機構４においては、変速リング１０を軸方向に移動させることによって無段変速が可能となる。また、この差動遊星機構４において、入力された回転はその方向が反転されて出力されることになる。すなわち、この無段変速機１では、入力軸２に入力された回転は、歯車機構３で反転された後、差動遊星機構４で再度反転されることとなり、結局、入力の回転方向と出力の回転方向とが一致することとなる。

以上のような動作において、差動遊星機構４では、円錐形転子７を用いていることによってスラスト力が発生する。このスラスト力は、一方は小径伝動車８（第２歯車３０）からスラストベアリング２５、第１出力ボールベアリング１５の内輪１６、及びナット部材１２を介して、出力軸５に図１における右方向の力として作用する。他方、差動遊星機構４で発生したスラスト力は、大径伝動車９から自動調圧カム２６、第２出力ボールベアリング１９の内輪２０を介して、出力軸５に図１における左方向の力として作用する。すなわち、差動遊星機構４で発生した両方向のスラスト力は、出力軸支持機構Ｂを介して、出力軸５に対して互いに逆方向の力として作用することとなり、最終的に出力軸５の引っ張り力に変換される。

（５）実施形態の効果
以上のような本実施形態では、１対の歯車２９，３０によって歯車機構を構成しているので、従来のように装置外部にタイミングベルトを含む機構を設ける場合に比較して安価になる。

また、差動遊星機構４によって発生する両方向のスラスト力が、出力側支持機構Ｂによって出力軸５に対して互いに逆方向の力として作用することとなるため、最終的に出力軸５の引っ張り力に変換される。よって、出力側支持機構Ｂを介してケース６にスラスト力が作用することがなく、従来装置と比較してケース６を薄くしたり、あるいは安価な材質で構成することができ、製造コストを抑えることができる。

（６）その他の実施形態
本発明は係る上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。以下に他の実施形態について説明する。

１）差動遊星機構の配置
上記の実施形態では、差動遊星機構４は出力軸５に配置されていたが、入力軸２に配置してもよい。

織機駆動用変速機の構造図。

符号の説明

１ 織機駆動用変速機
２ 入力軸
３ 歯車機構
４ 差動遊星機構
５ 出力軸
６ ケース
Ａ 第１支持機構
Ｂ 第２支持機構
１５ 第１出力ボールベアリング
１９ 第２出力ボールベアリング

Claims (6)

1. 織機駆動用として用いられる摩擦無段変速機であって、
   駆動部からの回転が入力される入力軸と、
   前記入力軸と平行に配置され、回転を出力する出力軸と、
   前記入力軸及び出力軸のいずれか一方に配置され、複数の円錐形転子を含む伝動部材によって摩擦無段変速を行う差動遊星機構と、
   前記入力軸及び出力軸に設けられ、前記差動遊星機構によって反転される前記入力軸の回転をさらに反転させて前記入力軸の回転と出力軸の回転とを同方向にするための歯車機構と、
   前記歯車機構及び差動遊星機構を収納するケースとを備え、
   前記歯車機構は、前記入力軸に前記入力軸と同軸に設けられた第１歯車と、前記出力軸に前記出力軸と同軸に設けられ前記第１歯車と噛み合う第２歯車とを有している、
   織機駆動用変速機。
2. 前記入力軸及び出力軸のうちの前記差動遊星機構が設けられた一方の軸を前記ケースに対して回転自在に支持する第１支持機構と、
   前記入力軸及び出力軸のうちの他方の軸を前記ケースに対して回転自在に支持する第２支持機構とをさらに備え、
   前記第１支持機構は、前記差動遊星機構によって発生する両方向のスラスト力が、前記一方の軸に対して互いに逆方向の力として作用するように構成されている、
   請求項１に記載の織機駆動用変速機。
3. 前記差動遊星機構は、
   前記入力軸から回転が入力される小径伝動車と、
   前記出力軸に回転を出力する大径伝動車と、
   前記両伝動車の周囲に配置された変速リングとをさらに有し、
   前記複数の円錐形転子は、前記小径伝動車、大径伝動車及び変速リングに遊星運動可能に摩擦係合している、
   請求項１または２に記載の織機駆動用変速機。
4. 前記差動遊星機構は前記出力軸に配置されている、
   請求項１から３のいずれかに記載の織機駆動用変速機。
5. 前記第１支持機構は、
   前記差動遊星機構の出力側に配置され、前記出力軸を前記ケースに対して回転自在に支持するとともに前記差動遊星機構で発生する第１方向のスラスト力を内輪で受けて前記出力軸に伝達する第１ボールベアリングと、
   前記差動遊星機構の入力側に配置され、前記出力軸を前記ケースに対して回転自在に支持するとともに前記差動遊星機構で発生する第２方向のスラスト力を内輪で受けて前記出力軸に伝達する第２ボールベアリングとを有している、
   請求項４に記載の織機駆動用変速機。
6. 前記差動遊星機構は前記入力軸に配置されている、
   請求項１から３のいずれかに記載の織機駆動用変速機。

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