JP2684703B2

JP2684703B2 - 摩擦車式変速装置

Info

Publication number: JP2684703B2
Application number: JP63226397A
Authority: JP
Inventors: 浩年高田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1988-09-12
Filing date: 1988-09-12
Publication date: 1997-12-03
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JPH0276962A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明に係る摩擦車式変速装置は、工作機械その他
の、各種一般産業機械装置用の変速機として利用する。

（従来の技術）バックラッシュがなく、高速で使用可能な変速装置と
して、油で潤滑された鋼製の摩擦車の転動により変速
（増速、或は減速）を行なう摩擦車式変速装置が、各種
一般産業機械装置用の変速装置に利用されている。

摩擦車式変速装置の構造と作用とに就いては、例えば
昭和56年に発行された雑誌『潤滑』第26巻、第３号の第
208〜213頁等に開示されて、従来から知られている。こ
の様な従来から知られている摩擦車式変速装置の構造と
作用とに就いて、第４図により説明する。

フレーム等に固定するケーシング１の両端部には、そ
れぞれ通孔２、３を設けている。そして、一方の通孔２
から第一の軸４の端部を、他方の通孔３から第二の軸５
の端部を、それぞれこのケーシング１内に挿入してい
る。

それぞれ捻り方向の回転を自在とした、上記第一、第
二の両軸４、５は、互いに同心に配置している。これら
両軸４、５のうち、第一の軸４の端部には、外周面を外
方転動面６とした内輪７を外嵌固定している。又、第二
の軸５の端部には、円板状の支持板８を固定しており、
更にこの支持板８に、上記第一、第二の両軸４、５と平
行な複数（通常３本）の枢軸９、９を固定し、これら各
枢軸９、９に、それぞれ鋼製の摩擦車11、11を回転自在
に支承している。

上記ケーシング１の内周面には円環状の外輪10を固定
しており、上記複数の摩擦車11、11は、それぞれの外周
面14の外周側を外輪10の内方転動面12に、外周面14の内
周側を内輪７の外方転動面６に、それぞれ強く当接させ
ている。

この様な摩擦車式変速装置の使用時には、複数の摩擦
車11、11の転動に基づいて、上記第一、第二の両軸４、
５の間で捻り方向の力の伝達を行なわせる。この際、こ
れら両軸４、５同士の間では、内輪７の外径ｄと外輪10
の内径Ｄとで定まる変速比α（＝１＋（D/d））で、減
速或は増速を行なう。

即ち、第一の軸４を入力軸とし、第二の軸５を出力軸
とした場合に、摩擦車式変速装置は、減速比がαの減速
機として機能する。これに対して、第二の軸５を入力軸
とし、第一の軸４を出力軸とした場合に、摩擦車式変速
装置は、増速比がαの増速機として機能する。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上述の様に構成され作用する従来の摩擦車
式変速機には、次に述べる様な解決すべき点がある。

先ず、第一に、従来の摩擦車式変速装置の場合、単一
の変速比（α）でしか速度の変換を行なう事ができず、
又、回転方向の変換も行なえない。この為、減速比がα
の減速機として使用するか、或は増速比がαの増速機と
して使用するか、２通りの用途しかない。この様に用途
が限られる為、各種の産業機械に組み込む為の変速機と
して、多種類のものを用意しなければならなくなる。

又、第二に、従来構造の場合には、摩擦車式変速装置
自身には調心性がない。この為、この変速装置を介して
結合される第一、第二の両軸４、５の中心同士を厳密に
一致させる必要が生じ、摩擦車式変速装置の組み付け作
業が面倒になる事が避けられない。上記両軸４、５の中
心同士がずれた場合、上記両軸４、５及び変速装置を構
成する各部品に無理な応力が加わり、各部が破損したり
著しい摩耗が生じたりする原因となる。

本発明の摩擦車式変速装置は、上述の様な不都合を何
れも解消するものである。

（課題を解決する為の手段）本発明の摩擦車式変速装置は何れも、捻り方向に回転
自在な第一の軸と、この第一の軸と同心で、捻り方向に
回転自在な第二の軸と、この第二の軸の端部に固定され
た複数の枢軸と、各枢軸に回転自在に支承され、それぞ
れの外周面の内周側を第一の軸の端部に固設した内輪の
外方転動面に当接させた複数の摩擦車と、中空で、第
一、第二の何れかの軸を内側に挿通した第三の軸と、こ
の第三の軸の端部に固定され、内方転動面に上記複数の
摩擦車の外周面の外周側を当接させた、円環状の外輪と
から成る。

そして、請求項１に記載した摩擦車式変速装置の場合
には、内輪の外方転動面が、第一の軸の中心線上の点を
中心とする球面状凸面を成し、複数の摩擦車の外周面
が、この球面状凸面とほぼ同じ曲率を有する溝状凹面を
成し、外輪の内方転動面が、この溝状凹面とほぼ同じ曲
率を有する蒲鉾状凸面を成している。

又、請求項２に記載した摩擦車式変速装置の場合に
は、外輪の内方転動面が、第一の軸の中心線上の点を中
心とする球面状凹面を成し、複数の摩擦車の外周面が、
この球面状凹面とほぼ同じ曲率を有する蒲鉾状凸面を成
し、内輪の外方転動面が、この蒲鉾状凸面とほぼ同じ曲
率を有する溝状凹面を成している。

（作用）上述の様に構成される本発明の摩擦車式変速装置は、
何れも、第一〜第三の３本の軸のうち、何れか１本の軸
を入力軸とし、残りの２本の軸のうちの何れか１本の軸
を出力軸とした場合、入力軸としても出力軸としても使
用しない残りの軸を固定すれば、各部の寸法比に応じた
変速比を有する減速機或は増速機として機能させる事が
できる。

第一〜第三の３本の軸のうち、何れの軸を入力軸と
し、何れの軸を出力軸とするかの選択の自由度は６通り
存在する為、本発明の摩擦車式変速装置は、基本的な使
用形態に限っても、合計で６通りの使い方をする事がで
きる。

更に、本発明の摩擦車式変速装置の場合には、第一の
軸と他の軸との軸心同士が厳密に一致しなくても、第一
の軸の中心線上の点を中心とする球面状の凹面或は凸面
と、この球面状の凹面或は凸面と当接する摩擦車との変
位により、第一の軸と他の軸との軸心同士のずれを吸収
する。従って、摩擦車式変速装置を構成する各部品に無
理な応力が加わる事を防止できる。

（実施例）第１〜２図は、請求項１に対応する、本発明の第一実
施例を示している。捻り方向の回転を自在とした第一の
軸４の端部には、内輪７を外嵌固定している。そして、
この内輪７の外周面に形成した外方転動面６を、第一の
軸４の中心線ａと外方転動面６の中心線ｂと交点ｘを中
心とする、半径ｒの球面状凸面としている。

又、上記第一の軸４と同心に配置した第二の軸５も、
上記第一の軸４と同様に、捻り方向の回転を自在として
いる。この第二の軸５の端部には、円板状の支持板８を
固定しており、更にこの支持板８の外周寄り部分に複数
の枢軸９、９の基端部を固定している。これら各枢軸
９、９のと上記第一、第二の両軸４、５とは、互いに平
行にしている。

上記各枢軸９、９には、それぞれ鋼製の摩擦車11、11
を回転自在に支承している。そして、各摩擦車11、11の
外周面14のうち、これら各摩擦車11、11の公転軸とな
る、上記第二の軸５の中心寄り部分を、上記内輪７の外
周面に設けた、外方転動面６に当接させている。上記各
摩擦車11、11の外周面14は、上記外方転動面６の断面形
状の曲率半径ｒとほぼ同じ曲率半径を有する溝状凹面を
成している。上記外周面14及び外法転動面６の形状を上
述の様にする事により、これら両面６、14同士を広い面
積で当接させて、内輪７と摩擦車11、11との間での確実
な動力伝達が行なわれる様にすると同時に、第一、第二
の両軸４、５同士が、前記交点ｘを中心として若干変位
できる様にしている。

更に、中空管状に形成した第三の軸13の内側に、上記
第二の軸５を挿通している。この第二の軸５の外周面と
第三の軸13の内周面との間には隙間を設け、上記両軸
５、13同士が互いに独立して回転できる様にしている。

この第三の軸13の端部には、有底短円筒状の支持筐15
を固定している。そして、この支持筐15の端部内周面に
円環状の外輪10を内嵌固定している。この外輪10の内周
面に形成した内方転動面12は、上記内輪７の外方転動面
６及び摩擦車11、11の外周面14の曲率半径ｒとほぼ同じ
曲率半径を有する蒲鉾状凸面を成している。そして、上
記各摩擦車11、11の外周面14、14と外輪10の内方転動面
12とを広い面積で接触させる事により、これら各摩擦車
11、11と外輪10との間で、確実な動力伝達を行なえる様
にしている。

上述の様に構成する本発明の摩擦車式変速装置の場
合、第一〜第三の３本の軸４、５、13のうち、何れか１
本の軸を入力軸とし、残りの２本の軸のうちの何れか１
本の軸を出力軸として、入力軸としても出力軸としても
使用しない残りの軸を固定すれば、適宜の変速比を有す
る減速機或は増速機として機能させる事ができる。

例えば、第一の軸４を入力軸とし、第二の軸５を出力
軸とすると共に、第三の軸13を固定した状態で使用すれ
ば、第１図に示した摩擦車式変速装置は、減速機として
機能する。この場合の作用は、次の通りである。

先ず、第三の軸13を固定した状態で、第一の軸４を第
２図に矢印イで示す様に捻り方向に回転させると、内輪
７の外方転動面６と摩擦車11、11の外周面14、14との摩
擦係合に基づいて、各摩擦車11、11が、同図に矢印ロ、
ロで示す方向に回転（自転）する。

各摩擦車11、11の外周面14、14は、回転しない外輪10
の内方転動面12とも摩擦係合している。この為、この摩
擦係合に基づいて各摩擦車11、11は、同図に矢印ハで示
す様に、第一の軸４と同じ方向に移動（第一の軸４の周
囲で公転）し、枢軸９、９、支持板８を介して各摩擦車
11、11と結合された第二の軸５が、第一の軸４と同じ方
向に回転する。

この際、第一の軸４と第二の軸５との間では、外輪10
の内径Ｒと内輪７の外径（外方転動面６の曲率半径と同
じ）ｒとにより定まる比率（＝１＋（R/r））で減速が
行なわれる。

反対に、第二の軸５を入力軸とし、第一の軸４を出力
軸とすると共に、第三の軸13を固定した場合、第二の軸
５と第一の軸４との間で、外輪10の内径Ｒと内輪７の外
径（外方転動面６の曲率半径と同じ）ｒとで定まる比率
（＝１＋（R/r））で増速が行なわれる。

尚、何れの場合も、第三の軸13を回転自在とした場合
には、出力軸（第二の軸５或は第一の軸４）側に回転に
対する抵抗（負荷）があると、入力軸（第一の軸４或は
第二の軸５）の回転に伴なって第三の軸13が回転するだ
けで、出力軸に迄回転が伝わる事がなくなる。従って、
本発明の摩擦車式変速装置によれば、入力軸や出力軸と
して使用される以外の軸（例えば第三の軸13）の回転を
許容したり、或は制限したりするブレーキ機構を付設す
れば、入力軸から出力軸への動力の伝達を制御するクラ
ッチとしての機能を加える事もできる。或は、入力軸と
して使用される軸以外の２本の軸の何れも出力軸とし、
この２本の軸のうちの一方に選択的に動力を伝達する事
もできる。

又、第一の軸４と第三の軸13との間で動力の伝達を行
なう場合、第二の軸５を固定すると、第一の軸４と第三
の軸13との間で、外輪10の内径Ｒと内輪７の外径（外方
転動面６の曲率半径と同じ）ｒとの比率（＝R/r）で、
増速或は減速を行なえる。但し、この場合には、第一の
軸４と第三の軸13との間で、回転方向が逆転する。第二
の軸５を回転自在とした場合に、第一の軸４と第三の軸
13との間で動力の伝達が行なわれなくなる事は、前述の
第一、第二の軸４、５間で動力伝達を行なう場合と同様
である。

更に、第二の軸５と第三の軸13との間で動力の伝達を
行なう場合には、第一の軸４を固定すれば、第二、第三
の軸５、13同士の間で、外輪10の内径Ｒと内輪７の外径
（外方転動面６の曲率半径と同じ）ｒとで定まる変速比
（＝１＋（r/R））で、回転方向の変換を伴なわない増
速或は減速を行なえる。この場合も、第一の軸４の制御
により、クラッチとしての機能を発揮させる事ができ
る。

上述の様に構成され作用する本発明の摩擦車式変速装
置を産業機械等の動力伝達部に組み付ける場合、第一の
軸４と第二、第三の軸５、13との軸心同士を一致させ
る。但し、本発明の摩擦車式変速装置の場合には、この
軸心同士の一致を厳密に行なわなくても、摩擦車式変速
装置の構成各部に無理に応力が加わる事はない。

例えば、第一の軸４の軸心と第二、第三の軸５、13の
軸心とが非直線状に交わる様になった場合、球面状の外
方転動面６と摩擦車11、11の外周面14、14との変位によ
り、第一の軸５と第二、第三の軸５、13との軸心同士の
ずれを吸収する。この為、摩擦車式変速装置を構成する
各部品に無理な応力が加わる事を防止して、無理な応力
による部品の破損や摩耗を防止できる。

次に、第３図は、請求項２に対応する、本発明の第二
実施例を示している。本実施例の場合には、中空管状の
第三の軸13に対して固定の外輪10の内周面に形成した内
方転動面12を、第一の軸４の中心線と内輪７の外方転動
面６、６の中心線との交点ｘを中心とする、半径ｌの球
面状凹面としている。

第二の軸５は、第三の軸13と同様に中空管状に形成
し、内側に第一の軸４を回転自在に挿通している。この
第二の軸５の端部に直接固定した枢軸９、９は、中間部
で屈曲して、それぞれの枢軸９、９の両端部寄りに枢支
した摩擦車11、11の回転平面が、上記内方転動面12に直
交する様にしている。

上記各摩擦車11、11の外周面14、14は、内方転動面12
の曲率半径ｌとほぼ同じ曲率半径を有する蒲鉾状凸面を
成している。そして、上記各摩擦車11、11の外周面14、
14と内方転動面12とを広い面積で接触させて、各摩擦車
11、11と外輪10との間で確実な動力伝達を行なえる様に
している。

一方、内輪７の外周面には１対の外方転動面６、６
を、それぞれ各摩擦車11、11の回転平面と直交する状態
で形成している。これら各外方転動面６、６は各摩擦車
11、11の外周面14、14及び外輪10の内方転動面12の曲率
半径ｌとほぼ同じ曲率半径を有する溝状凹面とし、各摩
擦車11、11の外周面14、14と外方転動面６とを広い面積
で接触させて、各摩擦車11、11の内輪10との間で確実な
動力伝達を行なえる様にしている。

上述の様に構成する、本実施例の摩擦車式変速装置の
増減速作用自体は、前述の第１図に示した変速装置の場
合と同様である。

特に、本実施例によれば、第一の軸４の軸心と第二、
第三の軸５、13の軸心とが非直線状に交わる様になった
場合に、球面状の内方転動面12と摩擦車11、11の外周面
14、14との変位により、第一の軸４と第二、第三の軸
５、13との軸心同士のずれを吸収する。そして、変速装
置を構成する各部品に無理な応力が加わる事を防止し
て、無理な応力による部品の破損や摩擦を防止する。

（発明の効果）本発明の摩擦車式変速装置は、以上に述べた通り構成
され作用する為、組み付けるべき産業機械等に合わせて
所望の２本の軸を入力軸と出力軸とし、残りの１本の軸
を固定する事で、基本的なものだけでも、６種類の使用
態様を実現できる。この為、摩擦車式変速装置の汎用性
を高める事ができる。更に、入力軸と出力軸とが多少ず
れていた場合でも、このずれを吸収する事ができる為、
組み付け寸法等を厳密にしなくても、構成各部に無理な
応力が加わる事がなくなり、摩擦車式変速装置の組付性
を向上させると同時に、信頼性、耐久性を向上させる事
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は、本発明の第一実施例を示しており、第１
図は断面図、第２図は機能を説明する為に使用する、第
１図の略Ａ−Ａ視図、第３図は本発明の第二実施例を示
す断面図、第４図は従来の摩擦車式変速装置の１例を示
す断面図である。 1:ケーシング、２、3:通孔、4:第一の軸、5:第二の軸、
6:外方転動面、7:内輪、8:支持板、9:枢軸、10:外輪、1
1:摩擦車、12:内方転動面、13:第三の軸、14:外周面、1
5:支持筐。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】捻り方向に回転自在な第一の軸と、この第
一の軸と同心で、捻り方向に回転自在な第二の軸と、こ
の第二の軸の端部に固定された複数の枢軸と、各枢軸に
回転自在に支承され、それぞれの外周面の内周側を第一
の軸の端部に固設した内輪の外方転動面に当接させた複
数の摩擦車と、中空で、第一、第二の何れかの軸を内側
に挿通した第三の軸と、この第三の軸の端部に固定さ
れ、内方転動面に上記複数の摩擦車の外周面の外周側を
当接させた、円環状の外輪とから成り、内輪の外方転動
面が、第一の軸の中心線上の点を中心とする球面状凸面
を成し、複数の摩擦車の外周面が、この球面状凸面とほ
ぼ同じ曲率を有する溝状凹面を成し、外輪の内方転動面
が、この溝状凹面とほぼ同じ曲率を有する蒲鉾状凸面を
成している摩擦車式変速装置。
【請求項２】捻り方向に回転自在な第一の軸と、この第
一の軸と同心で、捻り方向に回転自在な第二の軸と、こ
の第二の軸の端部に固定された複数の枢軸と、各枢軸に
回転自在に支承され、それぞれの外周面の内周側を第一
の軸の端部に固設した内輪の外方転動面に当接させた複
数の摩擦車と、中空で、第一、第二の何れかの軸を内側
に挿通した第三の軸と、この第三の軸の端部に固定さ
れ、内方転動面に上記複数の摩擦車の外周面の外周側を
当接させた、円環状の外輪とから成り、外輪の内方転動
面が、第一の軸の中心線上の点を中心とする球面状凹面
を成し、複数の摩擦車の外周面が、この球面状凹面とほ
ぼ同じ曲率を有する蒲鉾状凸面を成し、内輪の外方転動
面が、この蒲鉾状凸面とほぼ同じ曲率を有する溝状凹面
を成した、請求項１に記載の摩擦車式変速装置。