JP2007057009A - 変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 変速リングと円錐形転子との摩擦係合位置を変化させることにより、円錐形転子の公転速度を変化させて出力軸の回転速度を変化させるように構成された変速機において、変速リングのスライドをより円滑にすると共に、そのスライド機構の耐久性を向上させ、所望の変速を精度良く得ることができる変速機を提供することを目的とする。
【課題手段】 変速リングスライド機構８は、変速リング７を把持するホルダー９と、スライド方向に沿って配設されてホルダー９をスライド自在に支持するガイド軸１０とを備え、ホルダー９の貫通孔の内周には、スライド方向に転動自在に転動体１１が係合して備えられ、転動体１１を介してホルダー９がガイド軸１０に沿ってスライドするように構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、駆動源の回転駆動力を受けてその回転速度を変速する変速機に関する。

従来、駆動モータの回転駆動力を変速する動力伝達機構として、入力軸及び出力軸の外周に間隙を介して配設され、自らの中心軸を軸として自転すると共に、入力軸及び出力軸を中心とする公転運動を行うように構成された複数の円錐形転子と、複数の円錐形転子を囲むようにリング状に形成され、内周面が複数の円錐形転子の円錐面に摩擦係合する変速リングとを備え、変速リングを円錐形の頂点から周縁に至る方向に移動させて変速リングと円錐面との摩擦係合位置を変化させ、出力軸の変速を行うように構成された変速機が知られている。

前記の変速機は、円錐形転子を介して入力軸と出力軸が摩擦係合され、入力軸の回動に伴って、円錐形転子がリングの内周面を自転しながら公転運動をし、この公転運動が、出力軸に伝達される。そして、この変速機は、変速リングと円錐形転子との摩擦係合位置を変化させることにより、円錐形転子の公転速度が変化させ、出力軸の回転速度を変化させるように構成されている。

また、前記の変速機は、変速リングをスライドさせるために、スライド方向に延出するガイド軸をケーシングに固定して備えると共に、変速リングと一体に固定した筒状部材をガイド軸にスライド自在に係合し、ガイド軸に沿って、筒状部材と共に変速リングをスライドさせるスライド機構を備えているものがある（例えば、非特許文献１参照）。
実開平５−２２９３９号公報

従来例に記載した変速機における変速リングのスライド機構によれば、筒状部材とガイド軸との係合部に、万が一、潤滑剤の潤滑が損なわれたり磨耗粉が浸入したりすると、変速リングの滑らかなスライドが困難になり、延いては所望の変速が得られなくなる虞があった。

そこで、本発明は、変速リングのスライドをより円滑にすると共に、そのスライド機構の耐久性を向上させ、所望の変速を精度良く得ることができる変速機を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、駆動源の駆動力を受けて回動する入力軸と、前記入力軸と同軸線上に間隙を介して配設された出力軸と、前記入力軸及び前記出力軸の外周に間隙を介して配設され、自らの中心軸を軸として回動すると共に、該入力軸及び該出力軸の外周に沿って回動自在に備えられた複数の円錐形転子と、
前記複数の円錐形転子を囲むようにリング状に形成され、内面が前記複数の円錐形転子の円錐面に摩擦係合する変速リングと、前記変速リングを前記円錐形転子の頂点から周縁に至る方向にスライドさせ、前記変速リングと前記円錐面との摩擦係合位置を可変する変速リングスライド機構と、をケーシング内に備え、前記入力軸の回動に伴って、前記円錐形転子が前記変速リングの内周面を自転しながら公転運動をし、この公転運動を前記出力軸に伝達し、且つ、前記変速リングと円錐形転子との摩擦係合位置を変化させることにより、円錐形転子の公転速度を変化させて出力軸の回転速度を変化させるように構成された変速機であって、前記変速リングスライド機構は、前記変速リングを把持するホルダーと、前記スライド方向に沿って配設されて前記ホルダーをスライド自在に支持するガイド軸と、を備え、前記ホルダーの貫通孔の内周には、前記スライド方向に転動自在に転動体が係合して備えられ、該転動体を介して該ホルダーが前記ガイド軸に沿ってスライドするように構成されている、ことを特徴とする。

請求項１に記載の変速機によれば、変速リングスライド機構が、変速リングを把持するホルダーと、スライド方向に沿って配設されてホルダーをスライド自在に支持するガイド軸と、を備え、ホルダーの貫通孔の内周には、スライド方向に転動自在に転動体が係合して備えられ、転動体を介してホルダーがガイド軸に沿ってスライドするように構成されているので、ホルダーの貫通孔とガイド軸スライド軸との係合部に、万が一、潤滑剤の潤滑が不十分になったり磨耗粉が浸入したりしても、転動体を介してホルダー及び変速リングを滑らかにスライドさせることができ、延いては所望の変速を円滑に得ることができる。

また、請求項１に記載の変速機は、請求項２に記載の発明のように、前記転動体が前記貫通孔の内周及びに軸方向に沿って複数並設されていることにより、ガイド軸に沿って、ホルダーが安定して支持されてホルダー及び変速リングの滑らかなスライド動作を得ることができる。

また、請求項１又は請求項２に記載の減速機は、請求項３に記載の発明のように、前記変速リングスライド機構が、前記ケーシングに回動自在に支持され、前記入力軸に直交する向きに配設された回転軸と、該回転軸の先端に固定されたピニオン歯車と、前記ホルダーに固定され前記ピニオン歯車に噛合するラックとを備えているので、回転軸を回転させてホルダーをガイド軸に沿ってスライドさせることができる。

また、請求項３に記載の変速機は、回転軸が入力軸に直交する向きに配設されているので、回転軸が入力軸の軸方向に配設されているよりも、入力軸の位置に制約を受けることがなく回転軸を操作でき、さらに、回転軸をサーボモータやステッピングモータなどの駆動源に接続し、この駆動源を介してホルダーのスライド量及びスライド速度を精度良く制御でき、延いては所望の変速比を容易に得ることができる。

本発明の変速機は、変速リングスライド機構が、変速リングを把持するホルダーと、ホルダーのスライド方向に沿って配設されてホルダーをスライド自在に支持するガイド軸とを備え、ホルダーの貫通孔の内周には、スライド方向に転動自在に転動体が係合して備えられ、転動体を介してホルダーがスライドするように構成されているので、ホルダーの貫通孔とガイド軸スライド軸との係合部に、万が一、潤滑剤の潤滑が不十分になったり磨耗粉が浸入したりしても、転動体を介してホルダー及び変速リングを滑らかにスライドさせることができ、延いては所望の変速を得ることができる。

また、本発明の変速機は、転動体が貫通孔の内周及びに軸方向に沿って複数並設されていることにより、ガイド軸に沿ってホルダーを安定して支持でき、ホルダー及び変速リングを精度良く且つ滑らかにスライドできる。

さらに、本発明の変速機は、変速リングスライド機構が、ケーシングに回動自在に支持され、入力軸に直交する向きに配設された回転軸と、回転軸の先端に固定されたピニオン歯車と、ホルダーに固定されピニオン歯車に噛合するラックとを備えているので、回転軸を回転させてホルダーをガイド軸に沿ってスライドさせることができ、且つ、回転軸が入力軸の軸方向に配設されているよりも、入力軸の位置に制約を受けることがなく回転軸を操作できる。

さらに、本発明の変速機は、回転軸をサーボモータやステッピングモータなどの駆動源に接続し、ホルダーのスライド量及びスライド速度を精度良く制御でき、延いては所望の変速比を容易に得ることができる。

次に、本発明の変速機の一実施例を、図面にもとづいて説明する。図１は、本実施例が適用された変速機の全体構成を表す断面図、図２は、同実施例の変速機を図１において矢印Ａ方向から視た部分断面図、図３は、同実施例の変速機におけるホルダーのスライド機構を表した断面図、図４は、同実施例の変速機における変速動作を説明する説明図である。

図１に表したように、変速機１は、図示されない駆動モータ（所謂、駆動源である。）の駆動力を受けて回動する入力軸４、入力軸４と同軸線上に間隙を介して配設された出力軸５、入力軸４及び出力軸５の外周に間隙を介して配設され、自らの中心軸を軸として回動にすると共に、入力軸４及び出力軸５の外周に沿って回動自在に備えられた複数の円錐形転子と６、円錐形転子６を回動自在に支持する転子支持部材２４、複数の円錐形転子６を囲むようにリング状に形成され、内面が複数の円錐形転子６の円錐面に摩擦係合する変速リング７、変速リング７を円錐形転子６の頂点から周縁に至る方向にスライドさせ、変速リング７と円錐形転子６との摩擦係合位置を可変する変速リングスライド機構８、等をケーシング２内に備えている。

また、変速機１は、ベアリング２１、２２を介して出力軸５を回動自在に支持するケーシング３、ベアリング２１、２２を軸方向に支持するカバー１５、等を備えている。また、ケーシング３とケーシング２とがボルト１９によって固定され、カバー１５とケーシング３とがボルト２０によって固定され、ケーシング２、３、カバー１５等が一体に固定されている。

また、変速機１は、ケーシング２、３、カバー１５内にプラグ（図２中の符号３６）を介して潤滑剤が充填され、この充填剤が外方に漏れることがないように、入力軸４とケーシング２との間には第一シーリング１８が備えられ、出力軸５とカバー１５との間には第二シーリング２３が備えられ、ケーシング３とケーシング３との間には弾性を有するＯリング３８が備えられている。

ケーシング２には、当該変速機１を機器に取り付けるための取り付け部２ａ及び取り付け孔２ｂが備えられている。

入力軸４は、ベアリング１６、１７を介してケーシング２に回動自在に支持され、出力軸５は、ベアリング２１、２２を介してケーシング３に回動自在に支持されている。

また、図３に表したように、円錐形転子６は、円錐形の頂点から周縁に至る円錐面６ａと、円錐面６ａの中心軸に直交する底面６ｂと、底面６ｂから略直交して延出しその外周に沿って断面が円弧状の環状溝６ｃが形成された軸部６ｄとを備えている。

そして、変速機１には、入力軸４に一体に接合されその外周が円錐形転子６の環状溝６ｃに摩擦係合する大径部４ａ、出力軸５に係合し、その外周が円錐形転子６の底面６ｂにおける端部に摩擦係合する軌道リング２５、軌道リング２５と出力軸５との間に配設され、起動リング２５を入力軸４側に付勢する圧接力発生装置２７、等が備えられている。また、圧接力発生装置２７は、円錐形転子２３に対する大径部４ａ、軌道リング２５及び変速リング７の各圧接力を発現させると共に、軌道リング２５の回転を出力軸５に伝達する

軌道リング２５は、出力軸５にスライド自在に係合し、止め具３７によって出力軸５からの離脱が係止されている。

円錐形転子６は、軸部６ｄが転子支持部材２４に回動自在に支持され、且つ、変速リング７の内周面と円錐面６ａとの摩擦係合部と、底面６ｂと軌道リング２５との摩擦係合部と、入力軸４の大径部４ａと環状部６ｃとの摩擦係合部とによって支持されている。

圧力発生装置２７は、球体２７ａと、球体２７ａを回動自在に支持する支持部材２７ｃと、球体２７ａの一端を支持する出力カム２６と、起動リング２５と一体に形成され球体２７ａの他端を支持するカム当接部２５ａと、軌道リング２５と出力軸５との間に配設され、起動リング２５を入力軸４側に付勢するスプリング２７ｂとによって構成されている。出力カム２６は、出力軸５に対し、スプライン結合を介し、回転方向には非回転に接続されると共に軸方向にはスライド自在に接続されている。

また、圧力発生装置２７は、乗り上げカム方式のものであって、出力カム２６とカム当接部２５ａには球体２７ａを挟持する円弧状に凹んだ凹部が相対抗して形成され、この凹部内に球体２７ａが係合しており、軌道リング２５を介して出力カム２６に伝達される回転トルクが所定値以上になった際に、その回転トルク量に応じて、球体２７ａが円弧状の凹部に沿って凹部の開口側に向かって変位し、軌道リング２５を入力軸４側に向かって付勢するように構成されている。

また、圧力発生装置２７は、前述の回転トルクが所定値未満の際には、球体２５ａが出力カム２６とカム当接部２５ａの凹部の底部に係合しており、スプリング２７ｂのバネ圧により軌道リング２５を入力軸４側に付勢するように構成されている。

次に、変速リングスライド機構８は、図２、図３に表したように、変速リング７を把持するホルダー９と、ホルダー９を軸方向にスライド自在に支持するガイド軸１０とを備え、ホルダー９の貫通孔の内周には、スライド方向に転動自在に転動体１１が筒状部材９ａを介して係合し、転動体１１を介してホルダー９がガイド軸１０に沿ってスライドするように構成されている。所謂、ホルダー９の貫通孔の内周には、筒状部材９ａを介して、スライド方向に転動自在に転動体１１が係合している。ホルダー９と変速リング７とはボルト２９によって固定されている。

ガイド軸１０は、入力軸４の軸方向に沿って配設され、一端がボルト（図１中の符号３０）によってケーシング２に固定され、他端がケーシング３に形成した係合孔に係合している。 また、筒状部材９ａは、止め具９ｂ、９ｃを介してホルダー９内に係止され、転動体１１は、筒状部材９ａの内周及びに軸方向に沿って、複数並設されている。

また、変速リングスライド機構８は、図２に表したように、入力軸４に直交する向きに配設されてベアリング３２、３３を介してケーシング３０に回動自在に支持された回転軸１２と、回転軸１２の先端に形成されたピニオン歯車１３と、ホルダー９に固定されピニオン歯車１３に噛合するラック１４とを備え、回転軸１２の回転に伴って、ホルダー９が変速リング７と共にガイド軸１０に沿ってスライドするように構成されている。また、ケーシング３０は、ボルト３１によってケーシング２に固定され、ラック１４はボルト３５によってホルダー９に固定されている。また、回転軸１２の外周とケーシング３０の内周との間には、潤滑剤の漏れを防止するための第三シーリング３４が備えられている。

次に、前述のように構成された変速機１は、回転軸１２を介して変速リング７を円錐形転子６の円錐面６ａに沿って移動させ、変速リング７と円錐形転子６との摩擦係合位置を変化させれば、出力軸５の回動速度を変化させることができる。つまり、当該変速機１は、図４に表したように、入力軸の回転速度をＮ１、出力軸の回転速度をＮ２とすれば、Ｎ２＝Ｎ１・ｆ（ｂｃ−ａｄ）／（ｄ（ｆａ−ｅｃ））の関係式で変速するように構成されている。

以下に、前記実施例の減速機１の作用効果を記載する。

本実施例に記載の変速機１は、変速リングスライド機構８が、変速リング７を把持するホルダー９と、入力軸４に沿って配設されてホルダー９をスライド自在に支持するガイド軸１０と、を備え、ホルダー９の貫通孔の内周には、スライド方向に転動自在に転動体１１が係合して備えられ、転動体１１を介してホルダー９がガイド軸１０に沿ってスライドするように構成されているので、ホルダー９の貫通孔とガイド軸１０との係合部に、万が一、潤滑剤の潤滑が不十分になったり磨耗粉が浸入したりしても、転動体１１を介してホルダー９及び変速リング７をガイド軸１９に沿って滑らかにスライドさせることができ、延いては所望の変速を円滑に得ることができる。

また、本実施例に記載の変速機１は、転動体１１がホルダー９の貫通孔の内周及びに軸方向に沿って複数並設されているので、ガイド軸１０に沿って、ホルダー９が安定して支持されてホルダー９及び変速リング７の滑らかなスライド動作を得ることができる。

また、本実施例に記載の変速機１は、変速リングスライド機構８が、ケーシング３０に回動自在に支持され、入力軸４に直交する向きに配設された回転軸１２と、回転軸１２の先端に固定されたピニオン歯車１３と、ホルダー９に固定されピニオン歯車１３に噛合するラック１４と、を備え、回転軸１２の回転に伴って、ホルダー９がガイド軸１０に沿ってスライドするように構成されているので、回転軸１２を回転させてホルダー９をガイド軸１０に沿ってスライドさせることができる。

また、本実施例に記載の変速機１は、回転軸１２が入力軸４に直交する向きに配設されているので、回転軸１２が入力軸４の軸方向に沿って配設されているよりも、入力軸４の位置に制約を受けることがなく回転軸１２を容易に操作でき、さらに、回転軸１２をサーボモータやステッピングモータなどの駆動源に接続し、この駆動源を介してホルダー９及び変速リング７のスライド量及びスライド速度を精度良く制御でき、延いては所望の変速比を容易に得ることができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。例えば、本実施例の変速機１は、転動体１１を筒状部材９ａを介してホルダー９に配設したが、筒状部材を用いることなく、転動体１１をホルダーの貫通孔内に直接配設してもよい。また、本実施例の変速機１は、変速リング７をスライドさせるガイド軸１０を１本だけ備えたが、このガイド軸１０を変速リング７の周方向に沿って複数本備え、夫々にホルダー９がスライド自在に係合するように構成してもよい。

本発明が適用された一実施例の、変速機の全体構成を表す断面図である。 同実施例の変速機を図１において矢印Ａ方向から視た部分断面図である。 同実施例の変速機におけるホルダーのスライド機構を表した断面図である。 同実施例の変速機における変速動作を説明する説明図である。

符号の説明

１…変速機、２，３，３０…ケーシング、２ａ…取り付け部、２ｂ…取り付け孔、４…入力軸、４ａ…大径部、５…出力軸、６…円錐形転子、６ａ…円錐面、６ｂ…底面、６ｃ…環状溝、６ｄ…軸部、７…変速リング、８…変速リングスライド機構、９…ホルダー、９ａ…筒状部材、９ｂ，９ｃ…止め具、１０…ガイド軸、１１…筒状部材、１２…回転軸、１３…ピニオン歯車、１４…ラック、１５…カバー、１６，１７，２１，２２，３２，３３…ベアリング、１８…第一シーリング、１９，２０，２９，３０，３１，３５…ボルト、２３…第二シーリング、２４…転子支持部材、２５…軌道リング、２５ａ…カム当接部、２６…出力カム、２７…圧接力発生装置、２７ａ…球体、２７ｂ…スプリング、２７ｃ…支持部材、３４…第三シーリング、３６…プラグ、３７…止め具、３８…Ｏリング。

Claims (3)

1. 駆動源の駆動力を受けて回動する入力軸と、
   前記入力軸と同軸線上に間隙を介して配設された出力軸と、
   前記入力軸及び前記出力軸の外周に間隙を介して配設され、自らの中心軸を軸として回動すると共に、該入力軸及び該出力軸の外周に沿って回動自在に備えられた複数の円錐形転子と、
   前記複数の円錐形転子を囲むようにリング状に形成され、内面が前記複数の円錐形転子
   の円錐面に摩擦係合する変速リングと、
   前記変速リングを前記円錐形転子の頂点から周縁に至る方向にスライドさせ、前記変速リングと前記円錐面との摩擦係合位置を可変する変速リングスライド機構と、
   をケーシング内に備え、
   前記入力軸の回動に伴って、前記円錐形転子が前記変速リングの内周面を自転しながら公転運動をし、この公転運動を前記出力軸に伝達し、且つ、前記変速リングと前記円錐形転子との摩擦係合位置を変化させることにより、該円錐形転子の公転速度を変化させて前記出力軸の回転速度を変化させるように構成された変速機であって、
   前記変速リングスライド機構は、
   前記変速リングを把持するホルダーと、
   前記スライド方向に沿って配設されて前記ホルダーをスライド自在に支持するガイド軸と、
   を備え、
   前記ホルダーの貫通孔の内周には、前記スライド方向に転動自在に転動体が係合して備えられ、該転動体を介して該ホルダーが前記ガイド軸に沿ってスライドするように構成されている、
   ことを特徴とする変速機。
2. 前記転動体が、前記貫通孔の内周及びに軸方向に沿って、複数並設されていることを特徴とする請求項１に記載の変速機。
3. 前記変速リングスライド機構は、
   前記ケーシングに回動自在に支持され、前記入力軸に直交する向きに配設された回転軸と、
   該回転軸の先端に固定されたピニオン歯車と、
   前記ホルダーに固定され前記ピニオン歯車に噛合するラックと、
   を備え、
   前記回転軸の回転に伴って、前記ホルダーが前記ガイド軸に沿ってスライドするように構成されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の減速機。

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