JP2872675B2 - 無段変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、農業機械等において使用されベルト伝動を
利用した可変プーリ式無段変速装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来より、この種可変プーリ式の無段変速装置は、互
いに平行に配置された１対の回転軸の各々に、該各回転
軸に対して回転一体にかつ摺動不能に固定された固定シ
ーブと、回転軸に固定シーブとの間にＶ字状のベルト溝
を形成するように対向配置されて回転一体にかつ摺動自
在に支持された可動シーブとからなる可変プーリを有す
るとともに、これら両可変プーリのベルト溝間に巻き掛
けられたＶベルトを有する可変プーリ機構を備え、各可
変プーリの可動シーブを軸方向に移動させて固定シーブ
に接離させ、両シーブ間のベルト溝に巻き掛けられたベ
ルト部材に対する有効半径を可変とすることにより、両
回転軸間の変速比を変えるようにしたものである。

ところで、従来、特開昭62−118159号公報に開示され
るものでは、上記可変プーリ機構を備えるとともに、そ
の他に変速用の遊星歯車機構を備えることが提案されて
いる。しかし、この遊星歯車機構を備えた変速装置にお
いては、出力側回転軸の回転を零にするニュートラル状
態が一般に取り出し難いという問題がある。このため、
上記提案の変速装置を実際に農業機械等に搭載した場合
には、ニュートラル状態に切り換えているにも拘らず機
械等が動き出す虞れがあり、クラッチやブレーキの設置
が必須で装置構成の複雑化を招くこととなる。

（発明が解決しようとする課題） そこで、上記した両回転軸間の変速比を変える可変プ
ーリの可動シーブの動きに関連付けて出力側回転軸の回
転・停止をコントロールし得る手段を講じ、ニュートラ
ル状態において大きな制動力を発生せしめ、これにより
安定したニュートラル状態を容易に確保し、クラッチや
ブレーキの設置の必要をなくして装置のコンパクト化を
図ることが考えられる。

例えば、第６図に示すように、互いに平行に配置され
た入力軸61、中間軸62及び出力軸63のうち、入力軸61
に、１対の固定シーブ64a,64aと該両固定シーブ64a,64a
間において摺動可能な１つの可動シーブ64bとを有する
２連プーリからなる第１及び第２の駆動プーリ65,66を
設ける。

さらに、上記中間軸62には、固定シーブ67と該固定シ
ーブ67に対して接離可能な可動シーブ68とからなる第１
従動プーリ69を上記第１駆動プーリ65に対応してかつ中
間軸62に対して回転可能に設けるとともに、固定シーブ
70と該固定シーブ70に対して接離可能な可動シーブ71と
からなる第２従動プーリ72を上記第２駆動プーリ66に対
応してかつ中間軸62に対して回転一体に設ける。

そして、上記第１駆動プーリ65と第１従動プーリ69と
のベルト溝間、及び第２駆動プーリ66と第２従動プーリ
72とのベルト溝間にそれぞれＶベルトからなる第１及び
第２ベルト73,74を巻き掛ける。

また、上記中間軸62上に差動ギヤ機構としてのベベル
ギヤ機構75を支持する。このベベルギヤ機構75は、中間
軸62に回転一体に固定された第１ベベルギヤ76と、該第
１ベベルギヤ76に対向して中間軸62に回転自在に支持さ
れ、上記第１従動プーリ69により逆転ギヤ機構81を介し
て第１ベベルギヤ76と逆方向に回転駆動される第２ベベ
ルギヤ77と、上記両ベベルギヤ76,77間の中間軸62上に
回転自在に支持され、外周に上記出力軸63に回転一体に
固定したギヤ80に噛合するギヤ部78aを有する出力ギヤ7
8と、該出力ギヤ78に回転自在に支持され、第１及び第
２ベベルギヤ76,77に噛合する複数の第３ベベルギヤ79,
79,…とを備える。

そして、上記ベベルギヤ機構75により、その第１及び
第２ベベルギヤ76,77が同じ回転数で互に逆回転すると
きには、上記第３ベベルギヤ79,79,…のみを回転させて
出力ギヤ78の回転を停止させる一方、第１及び第２ベベ
ルギヤ76,77が異なる回転数で互いに逆回転するときに
は、その相対回転数の差に応じて出力ギヤ78を第３ベベ
ルギヤ79,79,…と共に回転させて出力軸63を回転させる
ように構成する。

ところが、このものは、本発明者が理論解析及び実機
テストにより鋭意検討したところ、入力軸61に入力され
た動力の一部がベベルギヤ機構75を介して再び入力軸61
に戻る動力循環が生じたるとが判明した。そして、この
動力循環により、第１及び第２の２本のベルト73,74の
うち高速側には高負荷が、また低速側には循環負荷がそ
れぞれかかるようになり、高速側ベルトにスリップが発
生する。

そして、一般に、ベルトはプーリ径が小さいときに大
きい負荷トルクを受けると、スリップを発生する。

尚、上記の動力循環について負荷を種々に変更したと
きの各軸の負荷トルク及び回転数の実験値及び理論値を
下記の表に示す。上記実験は第７図に示す試験装置によ
り行った。すなわち、この試験装置は、入力軸として互
いに平行な第１及び第２回転軸61a,61bを配設し、その
両回転軸61a,61bにそれぞれシンクロプーリからなる第
１及び第２駆動プーリ65′,66′を回転一体に取り付
け、この両駆動プーリ65′,66′と中間軸62上のシンク
ロプーリからなる第１及び第２従動プーリ69′,72′と
の間にそれぞれシンクロベルト73′,74′を巻き掛け
る。また、上記両回転軸61a,61bにそれぞれ回転計82,82
及びトルク検出器83,83を取り付けるとともに、その両
回転軸61a,61bをプーリ機構84及びトルク検出器83を介
して駆動用モータ85に駆動連結する。一方、出力軸63上
にも回転計82及びトルク検出器83を取り付け、この出力
軸63をプーリ機構86を介して負荷機87に駆動連結したも
のである。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、上記の如き無段変速装置において、プーリが小
径になっているときに、そのベルトに高トルクがかかる
のを回避するようにし、よってベルトのスリップを防止
しようとすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的の達成のために、請求項（１）に係る発明の
無段変速装置は、互いに平行に配置された第１〜第３の
３つの回転軸と、上記第１回転軸上に回転自在に支持さ
れ、第１〜第３の３つのギヤ要素のうち第１のギヤ要素
が出力部とされた差動ギヤ機構と、上記第２回転軸と第
３回転軸とをベルトによって変速可能に駆動連結する可
変プーリ機構と、上記第２回転軸と差動ギヤ機構におけ
る第２のギヤ要素とを連結する第１伝動ギヤ機構と、上
記第３回転軸と差動ギヤ機構における第３のギヤ要素と
を連結する第２伝動ギヤ機構と、上記第１回転軸と第２
回転軸との間を連結状態又は連結遮断状態に切り換える
第１軸断続機構と、上記第１回転軸と第３回転軸との間
を連結状態又は連結遮断状態に切り換える第２軸断続機
構とを備えてなり、上記両軸断続機構の切換えにより、
差動ギヤ機構の第１ギヤ要素の回転方向を切り換えると
ともに、第１又は第２軸断続機構のいずれか一方の連結
状態によって第１回転軸に駆動連結される第２又は第３
回転軸の一方に伝動ギヤ機構のみを介して駆動連結され
る差動ギヤ機構のギヤ要素の回転周速度が、同回転軸に
伝動ギヤ機構、他方の回転軸及び可変プーリ機構の双方
を介して駆動連結されるギヤ要素の回転周速度よりも常
に高くて、上記可変プーリ機構に循環動力が伝達される
ように構成されていることを特徴とするものである。

また、請求項（２）に係る発明では、上記第２及び第
３回転軸間の変速比を大きくして、変速装置の大きな変
速幅を得るために、上記可変プーリ機構を以下のように
第１〜第４プーリ並びに第１及び第２ベルトを備えた構
成とする。すなわち、 （１） 第１及び第２プーリは回転自在に設けられてい
る。そして、これら第１及び第２プーリは、互いに対峙
して配置された１対の固定シーブと、該両固定シーブ間
において各固定シーブに対し接離可能にかつ上記両固定
シーブとの間にそれぞれ２つのベルト溝が形成されるよ
うに支持された１つの可動シーブとを備え、可動シーブ
の軸方向の移動により両ベルト溝の半径を互いに相反す
る方向に可変とした２連プーリからなるものとする。

（２） 第３プーリは、上記第２回転軸に上記第１プー
リに対応して回転可能に支持されている。この第３プー
リは、固定シーブと、該固定シーブに対して接離可能に
かつ固定シーブとの間にベルト溝が形成されるように設
けられた可動シーブとを備え、可動シーブの軸方向の移
動によりベルト溝の半径を可変としたものとする。

（３） 第４プーリは、上記第３回転軸に上記第２プー
リに対応して回転可能に支持されている。この第４プー
リは、固定シーブと、該固定シーブに対して接離可能に
かつ固定シーブとの間にベルト溝が形成されるように設
けられた可動シーブとを備え、可動シーブの軸方向の移
動によりベルト溝の半径を可変としたものとする。

（４） 第１及び第２ベルトは、上記第１プーリと第３
プーリとのベルト溝間、及び上記第２プーリと第４プー
リとのベルト溝間にそれぞれ巻き掛けられたＶベルトか
らなるものとする。

さらに、請求項（３）に係る発明では、ベルトの伝動
負荷を低減してそのスリップを効果的に抑制するため
に、第２回転軸と可変プーリ機構とは第２回転軸の回転
を所定のギヤ比で増速して可変プーリ機構に伝達する第
１変速ギヤ機構により連結し、第３回転軸と可変プーリ
機構とは第３回転軸の回転を所定のギヤ比で増速して可
変プーリ機構に伝達する第２変速ギヤ機構により連結す
る。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、変
速装置を例えば前進状態にするときには、第１軸断続機
構を連結状態に切り換えて第１及び第２回転軸同士を駆
動連結し、第２軸断続機構は連結遮断状態にして第１及
び第３回転軸間の連結を遮断する。この状態では、第１
回転軸の回転は第１軸断続機構を介して第２回転軸に伝
達され、その後、第１伝達ギヤ機構を介して差動ギヤ機
構における第１〜第３のギヤ要素のうち出力部以外の一
方たる第２のギヤ要素に伝達される。また、上記第１回
転軸の回転は、可変プーリ機構にも伝えられ、該プーリ
機構により変速された後、さらに第３回転軸及び第２伝
動ギヤ機構を介して差動ギヤ機構の第３のギヤ要素に伝
達される。そして、上記可変プーリ機構における回転の
変速に伴い、差動ギヤ機構の第２及び第３のギヤ要素間
で回転差が生じ、この回転差により該差動ギヤ機構の出
力部たる第１のギヤ要素に一方向の回転が生じて、前進
状態になる。また、上記可変プーリ機構の変速比を変え
ることで、差動ギヤ機構の第１ギヤ要素の回転速度を調
整でき、前進速度を増減変化させることができる。

その場合、上記差動ギヤ機構の第１ギヤ要素の回転に
伴い、該差動ギヤ機構から動力が第１回転に戻る動力の
循環が生じる。そして、差動ギヤ機構の第２のギヤ要素
は第１回転軸とは第１伝動ギヤ機構、第２回転軸及び第
１軸断続機構を介して機械的に連結されているのに対
し、第３のギヤ要素は第２伝動ギヤ機構、第３回転軸、
可変プーリ機構、第２回転軸及び第１軸断続機構を介し
て第１回転軸に連結されているので、第３のギヤ要素に
伝達される回転を第２のギヤ要素に対し可変プーリ機構
の変速切換えにより減速することで、第１回転軸に第１
伝動ギヤ機構、第２回転軸及び第１軸断続機構を介して
駆動連結されている第２のギヤ要素の回転の周速度が、
第１回転軸に第２伝動ギヤ機構、第３回転軸、可変プー
リ機構、第２回転軸及び上記第１軸断続機構を介して駆
動連結されている第３のギヤ要素よりも速くなる。この
ため、上記循環動力は、差動ギヤ機構において周速度の
高い第２ギヤ要素に駆動連結されている第１伝動ギヤ機
構側を通らずに、低い周速度側の第３のギヤ要素から第
２伝動ギヤ機構、第３回転軸、可変プーリ機構、第２回
転軸及び第１軸断続機構を介して第１回転軸に伝達され
る。

一方、後進状態では、上記とは逆に、第２軸断続機構
を連結状態に切り換えて第１及び第３回転軸同士を駆動
連結し、第１軸断続機構は連結遮断状態にして第１及び
第２回転軸間の連結を遮断する。この状態では、第１回
転軸の回転は、第２軸断続機構、第３回転軸及び第２伝
動ギヤ機構を介して差動ギヤ機構の第３ギヤ要素に伝達
されるとともに、第３回転軸から可変プーリ機構、第２
回転軸、第１伝動ギヤ機構を介して差動ギヤ機構の第２
ギヤ要素に伝達される。そして、上記可変プーリ機構に
おける回転の変速切換えにより、差動ギヤ機構の第２及
び第３のギヤ要素間で第３のギヤ要素の周速度が第２の
ギヤ要素よりも高くなる回転差が生じ、この回転差によ
り差動ギヤ機構の第１ギヤ要素（出力部）に他方向の回
転が生じて、後進状態になる。

この場合、上記と同様に、差動ギヤ要素の第１ギヤ要
素の回転に伴い動力の循環が生じ、可変プーリ機構の変
速切換えにより、差動ギヤ機構の第２のギヤ要素に伝達
される回転を第３のギヤ要素に対し減速することで、上
記とは逆に第１回転軸に第２伝動ギヤ機構、第３回転軸
及び第２軸断続機構を介して駆動連結されている第３の
ギヤ要素の回転周速度が、第１伝動ギヤ機構、第２回転
軸、可変プーリ機構、第３回転軸及び上記第２軸断続機
構を介して駆動連結されている第２のギヤ要素よりも速
くなり、循環動力は差動ギヤ機構において周速度の高い
第３ギヤ要素に駆動連結されている第２伝動ギヤ機構側
を通らずに、差動ギヤ機構の第２のギヤ要素から第１伝
動ギヤ機構、第２回転軸、可変プーリ機構、第３回転軸
及び第２軸断続機構を介して第１回転軸に伝達される。

すなわち、前進及び後進のいずれであっても、循環動
力は常に可変プーリ機構を伝達されるので、その可変プ
ーリ機構におけるベルトの伝動負荷が小さくて済み、よ
ってベルトのスリップを確実に抑制することができる。

また、請求項（２）に係る発明では、上記可変プーリ
機構を、２連プーリからなる第１及び第２プーリと、第
２回転軸上の第３プーリと、第３回転軸上の第３プーリ
と、第１及び第３プーリ間に巻き掛けられた第１ベルト
と、第２及び第４プーリ間に巻け掛けられた第２ベルト
とで構成しているので、第２及び第３回転軸間の変速比
を大きく設定でき、変速装置の変速幅を拡大することが
できる。

さらに、請求項（３）に係る発明では、第２回転軸と
可変プーリ機構とを第２回転軸の回転を増速して可変プ
ーリ機構に伝達する第１変速ギヤ機構により連結し、第
３回転軸と可変プーリ機構とは第３回転軸の回転を増速
して可変プーリ機構に伝達する第２変速ギヤ機構により
連結する構成であるので、前進時及び後進時に、可変プ
ーリ機構に入力される負荷トルクを低減することがで
き、そのベルトの伝動負荷を低減して、ベルトのスリッ
プをより一層効果的に抑制することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明を農業機械としてのコンバインに適用
した実施例に係る無段変速装置Ａの全体構成を示し、１
はそのケースで、このケース１には互いに平行に配置さ
れた第１〜第３の３つの回転軸２〜４が回転自在に支持
されており、そのうち、第１回転軸２は入力軸とされて
いて、その右端には入力プーリ2aが回転一体に取り付け
られ、このプーリ2aは図外のエンジンに駆動連結されて
いる。

上記第１回転軸２の左端（図で左端）には差動ギヤ機
構を構成する遊星歯車機構５が回転自在に支持されてい
る。この遊星歯車機構５は、第１回転軸２に回転自在に
支持されたサンギヤ６と、該サンギヤ６に噛合する複数
のピニオン7,7,…と、第１回転軸２に回転自在に支持さ
れ、かつ上記ピニオン7,7,…を担持するピニオンキャリ
ア８と、最も外周側に配置され、上記ピニオン7,7,…に
内周で噛合するリングギヤ９とを備えてなり、上記ピニ
オンキャリア８には出力ギヤ8aが一体に形成され、リン
グギヤ９の外周にはギヤ部9aが形成されている。そし
て、この実施例では上記ピニオンキャリア８が本発明で
いう第１のギヤ要素に、リングギヤ９が第２のギヤ要素
に、またサンギヤ６が第３のギヤ要素にそれぞれ構成さ
れている。従って、上記ピニオンキャリア８が出力部と
され、このピニオンキャリア８はコンバインの駆動車輪
等（図示せず）に駆動連結されている。

一方、第１回転軸２の右端（図で右端）には２連の可
変プーリからなる第１及び第２プーリ10,11が回転自在
に支持されている。この両プーリ10,11は、第１回転軸
２上に摺動不能にかつ回転自在に支持されかつ互いに左
右に対峙して配置された第１及び第２の１対の固定シー
ブ12,13と、該両固定シーブ12,13間において各固定シー
ブ12,13に対し接離可能に支持された算盤玉状の１つの
可動シーブ14とを備えている。そして、上記両固定シー
ブ12,13と可動シーブ14との間にはそれぞれ断面略Ｖ字
形状の第１及び第２の２つのベルト溝15,16が形成され
ており、可動シーブ14の軸方向の移動により両ベルト溝
15,16の半径（プーリ半径）を互いに相反する方向に可
変としている。

また、上記第２回転軸３上には可変プーリからなる第
３プーリ17が上記第１回転軸２上の第１プーリ10に対応
して回転可能に支持されている。この第３プーリ17は、
ボス部18aにて第２回転軸３に回転可能にかつ摺動不能
に支持された固定シーブ18と、軸方向への移動により固
定シーブ18に対して接離可能な可動シーブ19とを備えて
なり、上記両シーブ18,19間には断面略Ｖ字状の第３ベ
ルト溝20が形成されており、可動シーブ19の軸方向の移
動により第３ベルト溝20の半径を可変としたものであ
る。

さらに、上記第３回転軸４上には可変プーリからなる
第４プーリ21が第１回転軸２上の第２プーリ11に対応し
て回転可能に支持されている。この第４プーリ21は、ボ
ス部22aにて第３回転軸４に回転可能にかつ摺動不能に
支持された固定シーブ22と、軸方向への移動により固定
シーブ22に対して接離可能な可動シーブ23とを備えてな
り、上記両シーブ22,23間には断面略Ｖ字状の第４ベル
ト溝24が形成されており、可動シーブ23の軸方向の移動
により第４ベルト溝24の半径を可変としている。

そして、上記第１プーリ10の第１ベルト溝15と第３プ
ーリ17の第３ベルト溝20との間にはＶベルトからなる第
１ベルト25が、また第２プーリ11の第２ベルト溝16と第
４プーリ21の第４ベルト溝24との間には同様の第２ベル
ト26がそれぞれ巻き掛けられている。よって、第１及び
第２プーリ10,11における可動シーブ14を軸方向に移動
させることにより、第２回転軸３上の第３プーリ17と第
３回転軸４上の第４プーリ21との間の変速比を可変調整
し、その可動シーブ14を両固定シーブ12,13間の中央に
位置付けたときには、第１及び第２プーリ10,11の半径
を互いに同じとするとともに、両ベルト25,26の移行に
より第３プーリ17及び第４プーリ21の半径を上記第１及
び第２プーリ10,11と同じとすることにより、第３及び
第４プーリ17,21間の変速比を１（無変速状態）とす
る。また、図示の如く、可動シーブ14を第１固定シーブ
12側に近付けたときには、第１プーリ10の半径を第２プ
ーリ11よりも大きくするとともに、第１ベルト25の第１
回転軸２側への移行により第３プーリ17の半径を第１プ
ーリ10よりも小さくし、かつ第２ベルト26の第３回転軸
４側への移行により第４プーリ21の半径を第２プーリ11
よりも大きくすることにより、第３プーリ17の回転を減
速して第４プーリ21に伝達する。一方、可動シーブ14を
第２固定シーブ13側に近付けたときには、第１プーリ10
の半径を第２プーリ11よりも小さくするとともに、第１
ベルト25の第２回転軸３側への移行により第３プーリ17
の半径を第１プーリ10よりも大きくし、かつ第２ベルト
26の第１回転軸２側への移行により第４プーリ21の半径
を第２プーリ11よりも小さくすることにより、第４プー
リ21の回転を減速して第３プーリ17に伝達するようにし
た可変プーリ機構27が構成されている。

上記第２回転軸３と可変プーリ機構27の第３プーリ17
とは第１変速ギヤ機構28により連結されている。この変
速ギヤ機構28は、第３プーリ17における固定シーブ18の
ボス部18aの端部に形成された第１ギヤ29と、ケース１
に回転自在に支持した支持軸33の一端に取り付けられ、
上記第１ギヤ29に噛合する第２ギヤ30と、上記支持軸33
の他端に取り付けられた第３ギヤ31と、第２回転軸３に
回転一体に取り付けれ、上記第３ギヤ31に噛合する第４
ギヤ32とからなり、これらギヤ29〜32間の歯数の設定に
より、第２回転軸３の回転を２倍のギヤ比で増速して可
変プーリ機構27の第３プーリ17に伝達するようになされ
ている。

また、上記第３回転軸４と可変プーリ機構27の第４プ
ーリ21とは、第３回転軸４の回転を２倍のギヤ比で増速
して第４プーリ21に伝達する第２変速ギヤ機構34により
連結されている。この変速ギヤ機構34は上記第１変速ギ
ヤ機構28と同じ構成であるので、ここでは「′」（ダッ
シュ）をつけた同じ符号を付してその説明は省略する。

さらに、上記第２回転軸３の左端にはギヤ35が回転一
体に固定されている。該ギヤ35は上記遊星歯車機構５の
リングギヤ９（第２ギヤ要素）の外周ギヤ部9aにギヤ比
１でもって常時噛合されており、このギヤ35により、第
２回転軸３と遊星歯車機構５のリングギヤ９とを連結す
る第１伝動ギヤ機構36が構成される。

一方、第３回転軸４の左端にはギヤ37が回転一体に固
定されている。該ギヤ37はケース１に回転自在に支承し
た逆転ギヤ38に噛合され、該逆転ギヤ38は上記遊星歯車
機構５のサンギヤ６（第３ギヤ要素）におけるボス部6a
の端部に回転一体に固定したギヤ6bに所定のギヤ比でも
って常時噛合されており、このギヤ37及び逆転ギヤ38に
より、第３回転軸４と遊星歯車機構５のサンギヤ６とを
連結する第２伝動ギヤ機構39が構成される。

また、上記第１回転軸２の左右中間部にはギヤ40が回
転一体に固定されている。一方、第２回転軸３上には上
記ギヤ40とギヤ比１でもって常時噛合するギヤ41が、ま
た第３回転軸４上には同ギヤ40とギヤ比１でもって常時
噛合するギヤ42がそれぞれ支持されている。そして、上
記第２回転軸３と同回転軸３上のギヤ41との間には第１
クラッチ43が配設されており、この第１クラッチ43のON
/OFF切換えにより第１回転軸２と第２回転軸３との間を
ギヤ40,41を介して連結状態又は連結遮断状態に切り換
えるようにした第１軸断続機構が構成されている。ま
た、上記第３回転軸４と同回転軸４上のギヤ42との間に
は第２クラッチ44が配設されており、第２クラッチ44の
ON/OFF切換えにより第１回転軸２と第３回転軸４との間
をギヤ40,42を介して連結状態又は連結遮断状態に切り
換えるようにした第２軸断続機構が構成されている。

尚、この実施例では、上記両クラッチ43,44が共にON
作動したときに変速装置Ａがニュートラル状態となるよ
うになされている。また、このニュートラル状態では、
遊星歯車機構５のピニオンキャリア８の回転数が零とな
るよう、上記第１伝動ギヤ機構36のギヤ35と遊星歯車機
構５のリングギヤ９とのギヤ比、及び第２伝動ギヤ機構
39のギヤ37と遊星歯車機構のサンギヤ６のギヤ部6bのギ
ヤ比が設定されている。

また、図中、45は第３プーリ17における可動シーブ19
を固定シーブ18側に付勢するスプリング、46は第４プー
リ21における可動シーブ23を固定シーブ22側に付勢する
スプリングである。

次に、上記実施例の動作について説明する。

まず、変速装置Ａをコンバインが前進も後進もしない
ニュートラル位置にするときには、第１及び第２クラッ
チ43,44を共にON作動させるとともに、第１及び第２プ
ーリ10,11における可動シーブ14を両固定シーブ12,13間
の中央に位置付け、第１及び第２プーリ10,11の半径を
互いに同じとし、かつ第３及び第４プーリ17,21の半径
を上記第１及び第２プーリ10,11と同じとして、第３及
び第４プーリ17,21間の変速比を１とする。上記両クラ
ッチ43,44のON作動により、第１回転軸２の回転は、ギ
ヤ40,41、第１クラッチ43、第２回転軸３及び第１伝動
ギヤ機構36のギヤ35を介して遊星歯車機構５のリングギ
ヤ９（第２のギヤ要素）に伝達されるとともに、ギヤ4
0,42、第２クラッチ44、第３回転軸４及び第２伝動ギヤ
機構39（ギヤ37及び逆転ギヤ38）を介して遊星歯車機構
５のサンギヤ６（第３のギヤ要素）に伝達される。そし
て、このとき、遊星歯車機構５においては、リングギヤ
９及びサンギヤ６は互いに逆向きに同じ周速度で回転す
る。このため、その両ギヤ6,9に噛合されている各ピニ
オン７が回転するのみで、出力部としてのピニオンキャ
リヤ８は回転せず、よってコンバインの駆動軸等に動力
が伝達されず、コンバインは停止状態に保持される。

その際、第１回転軸２が第１及び第２クラッチ43,44
を介して遊星歯車機構５に駆動連結されるので、大きな
制動力が発生して安定したニュートラル状態を容易に確
保することができ、これにより駆動車輪等の停止保持用
のクラッチやブレーキの設置の必要がなくなって装置の
コンパクト化を図ることができる。

また、コンバインを前進させるべく変速装置Ａを前進
状態に切り換えるときには、例えば上記第１クラッチ43
をON作動させて、第１及び第２回転軸2,3同士を連結
し、第２クラッチ44はOFF状態にして第１及び第３の回
転軸2,4間の動力伝達を遮断する。この状態では、第１
回転軸２の回転は上記ニュートラル時と同様にギヤ40,4
1、第１クラッチ43、第２回転軸３及び第１伝動ギヤ機
構36のギヤ35を介して遊星歯車機構５のリングギヤ９に
伝達される。また、同時に、第２回転軸３に入力された
回転は第１変速ギヤ機構28、可変プーリ機構27、第２変
速ギヤ機構34、第３回転軸４及び第２伝動ギヤ機構39を
介して遊星歯車機構５のサンギヤ６に伝達され、この遊
星歯車機構５のリングギヤ９及びサンギヤ６は互いに逆
向きに回転する。そして、上記可変プーリ機構27の第１
及び第２プーリ10,11における可動シーブ14が第１固定
シーブ12側（図で左側）に近付けられ、第１プーリ10の
半径が第２プーリ11よりも大きくなるとともに、第１ベ
ルト25の第１回転軸２側への移行により第３プーリ17の
半径が第１プーリ10よりも小さくなり、かつ第２ベルト
26の第３回転軸４側への移行により第４プーリ21の半径
が第２プーリ11よりも大きくなり、第３プーリ17の回転
が減速されて第４プーリ21に伝達される。この回転の減
速により上記遊星歯車機構５のサンギヤ６の回転数が変
化して、サンギヤ６とリングギヤ９との間で上記ニュー
トラル状態から相対的な回転差が生じ、この回転差によ
り各ピニオン７が回転しながらそのキャリア８が第１回
転軸２回りを回転し、このピニオンキャリア８の回転に
より駆動車輪等が前進方向に回転してコンバインが前進
する。そして、上記第３及び第４回転プーリ17,21間の
変速比を可変調整することにより、上記サンギヤ６とリ
ングギヤ９との回転差を増減変化させることができ、こ
のことによってピニオンキャリヤ８の回転数つまりコン
バインの前進速度を増減変更することができる。

その際、上記遊星歯車機構５のビニオンキャリア８
（出力部）の回転に伴い、遊星歯車機構５から動力が第
１回転軸２（入力軸）に戻る動力の循環が生じるが、遊
星歯車機構５のリングギヤ９に伝達される回転に比べサ
ンギヤ６に伝達される回転が可変プーリ機構27によって
減速される。このため、第１回転軸２に第１伝動ギヤ機
構36のみを介して駆動連結されているリングギヤ９の回
転周速度が、第１回転軸２に第２伝動ギヤ機構39及び可
変プーリ機構27の双方を介して駆動連結されているサン
ギヤ６よりも速くなり、上記循環動力は第１伝動ギヤ機
構36側を通らず、遊星歯車機構５のサンギヤ６から第２
伝動ギヤ機構39、第３回転軸４、第２変速ギヤ機構34、
可変プーリ機構27、第１変速ギヤ機構28、第２回転軸３
及び第１クラッチ43を介して第１回転軸２に伝達され
る。

一方、逆に、コンバインを後進させるときには、上記
第１クラッチ43はOFF状態にして、第１及び第２回転軸
2,3同士の連結を切り離し、第２クラッチ44をON作動さ
せて第１及び第３の回転軸2,4間を連結する。この状態
では、第１回転軸２の回転は上記ニュートラル時と同様
にギヤ40,42、第２クラッチ44、第３回転軸４及び第２
伝動ギヤ機構39を入力して遊星歯車機構５のサンギヤ６
に伝達される。また、上記第３回転軸４に入力された回
転は第２変速ギヤ機構34、可変プーリ機構27、第１変速
ギヤ機構28、第２回転軸３及び第１伝動ギヤ機構36を介
して遊星歯車機構５のリングギヤ９に伝達され、この遊
星歯車機構５のリングギヤ９及びサンギヤ６は互いに逆
向きに回転する。さらに、上記可変プーリ機構27の第１
及び第２プーリ10,11における可動シーブ14が第２固定
シーブ13側（図で右側）に近付けられ、第２プーリ11の
半径が第１プーリ10よりも大きくなるとともに、第１ベ
ルト25の第２回転軸３側への移行により第３プーリ17の
半径が第１プーリ10よりも大きくなり、かつ第２ベルト
26の第１回転軸２側への移行により第４プーリ21の半径
が第２プーリ11よりも小さくなり、上記前進時とは反対
に第４プーリ21の回転が減速されて第３プーリ17に伝達
される。この回転の減速により上記遊星歯車機構５のリ
ングギヤ９の回転数が変化して、サンギヤ６とリングギ
ヤ９との間で上記ニュートラル状態から上記前進時とは
逆方向の相対的な回転差が生じ、この回転差により各ピ
ニオン７が回転しながらピニオンキャリア８が第１回転
軸２回りを上記前進時とは逆方向に回転し、このピニオ
ンキャリア８の回転により駆動車輪等が後進方向に回転
してコンバインが後進する。そして、上記第３及び第４
回転プーリ17,21間の変速比を可変調整することによ
り、上記サンギヤ６とリングギヤ９のと回転差を増減変
化させることができ、このことによってコンバインの後
進速度を増減変更することができる。

その際、上記遊星歯車機構５のピニオンキャリア８
（出力部）の回転に伴い、上記前進時と同様に遊星歯車
機構５から動力が第１回転軸２に戻る動力循環が生じ、
遊星歯車機構５のサンギヤ６に伝達される回転に比べリ
ングギヤ９に伝達される回転が可変プーリ機構27によっ
て減速される。このことで、第１回転軸２に第２伝動ギ
ヤ機構39のみを介して駆動連結されているサンギヤ６の
回転周速度が、第１回転軸２に第１伝動ギヤ機構36及び
可変プーリ機構27の双方を介して駆動連結されているリ
ングギヤ９よりも速くなり、遊星歯車機構５から第１回
転軸２（入力軸）に戻る循環動力は、第２伝動ギヤ機構
39側を通らず、遊星歯車機構５のリングギヤ９から第１
伝動ギヤ機構36、第２回転軸３、第１変速ギヤ機構28、
可変プーリ機構27、第２変速ギヤ機構34、第３回転軸４
及び第２クラッチ44を介して第１回転軸２に伝達され
る。

したがって、上記の如く、コンバインの前進及び後進
のいずれの状態であっても、循環動力は常に可変プーリ
機構27を伝達されることとなり、その分、可変プーリ機
構27における両ベルト25,26の伝動負荷が小さくて済
み、よってベルト25,26のスリップを確実に抑制するこ
とができる。

また、可変プーリ機構27が第３及び第４プーリ17,21
間に２連プーリからなる第１及び第２プーリ10,11を介
在させたものであるので、前進時における第３プーリ17
からの第４プーリ21への回転の減速範囲及び後進時にお
ける第４プーリ21からの第３プーリ17への回転の減速範
囲を大きくすることができ、遊星歯車機構５のリングギ
ヤ９とサンギヤ６との回転差の範囲を拡大して、そのピ
ニオンキャリア８の回転数、換言するとコンバインの前
進時又は後進時の最高速度を上昇させることができる。

さらに、上記第２回転軸３と可変プーリ機構27とが、
第２回転軸３の回転を２倍に増速して可変プーリ機構27
に伝達する第１変速ギヤ機構28により連結され、第３回
転軸４と可変プーリ機構27とは第３回転軸４の回転を２
倍に増速して可変プーリ機構27に伝達する第２変速ギヤ
機構34により連結されているので、前進時及び後進時の
いずれの状態でも、可変プーリ機構27に入力される負荷
トルクを低減することができ、そのベルト25,26の伝動
負荷を低減して、ベルト25,26のスリップをより一層効
果的に抑制することができる。

尚、上記実施例では、可変プーリ機構27における第１
及び第２プーリ10,11を第１回転軸２上に回転自在に支
持しているが、第１〜第３回転軸２〜４以外でそれらと
平行な支持軸上に支持してもよい。すなわち、第２図〜
第５図は本発明の他の実施例を示す（尚、第１図と同じ
部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略
する）。この実施例では、第１及び第２プーリ10′,1
1′の可動シーブ14′を駆動して可変プーリ機構27′を
変速操作するための変速操作機構について併せて説明す
る。

第２図において、47は回転自在に支持された回転軸
で、該回転軸47には第１及び第２プーリ10′,11′が回
転一体に取り付けられている。この両プーリ10′,11′
は、キー48,48により回転軸47に回転一体に固定された
第１及び第２の固定シーブ12′,13′と、該両固定シー
ブ12′,13′間の回転軸47に摺動可能にかつ回転一体に
支持された可動シーブ14′とからなり、この可動シーブ
14′のボス部14a′には円周方向に等間隔で配置される
複数のロッド部14b′,14b′，…が一体形成され、この
各ロッド部14b′は第２固定シーブ13′のボス部13a′を
摺動可能に貫通してその背面側に延び、その端部はベア
リング49を介してカム機構50に軸方向に移動一体に連結
されている。このカム機構50は回転軸47と同心状に配置
されかつケース１に移動不能に固定された円筒状のカム
51を有し、このカム51の外周には第３図に示す如くカム
51の円周方向に向かって軸方向に傾斜するカム孔52が貫
通形成され、このカム孔52にはカムフォロワ53が摺動可
能に嵌装され、このカムフォロワ53にはベアリング49を
介して上記可動シーブ14′のロッド部14b′,14b′，…
が移動一体に連結されている。また、上記カムフォロワ
53には回動レバー54が回動一体に接合されており、この
回転レバー54の回動により、カムフォロワ53を回転軸47
回りに回動させながらそのカム51のカム孔52での摺動に
より軸方向に移動させ、このカムフォロワ53の移動によ
り可動シーブ14′を摺動させるようになされている。
尚、第２図の上半部は前進高速状態を、下半部は後進高
速状態をそれぞれ示している。

上記回動レバー54の先端には回動方向に沿う面と直角
に突出する連結ピン55が形成され、第４図に示すよう
に、この連結ピン55にはカム操作リンク56の一端が連結
され、該リンク56の他端は、上端に操作部57aを有しか
つ軸58を支点として回動操作される操作レバー57の下部
回動端にピン結合されており、操作レバー57を回動操作
して回動レバー54を回動させることにより、変速装置Ａ
を前進状態、ニュートラル状態又は後進状態に切り換え
るようになされている。

そして、第５図に拡大詳示するように、カム操作リン
ク56の一端にはその移動方向に長い長孔59が形成され、
その長孔59に回動レバー54先端の連結ピン55が所定距離
だけ摺動可能に嵌合されており、この連結構造により、
操作レバー57に遊び（ガタ）をもたせるようにしてい
る。

したがって、この実施例においては、変速装置Ａのニ
ュートラル状態で第１及び第２クラッチ43,44が共にON
作動するとともに、操作レバー57がニュートラル位置に
切り換えられて、可変プーリ機構27′の変速比１にな
る。この場合、仮に、前進状態からニュートラル状態に
切り換えられたとすると、第１及び第２プーリ10′,1
1′の可動シーブ14′は、上記操作レバー57の遊びの分
だけ真のニュートラル位置よりも前進側で停止すること
となる。その状態で、両クラッチ43,44がON作動する
と、第３及び第４プーリ17,21が共に「入力プーリ」と
なり、第１及び第２ベルト25,26が引き合う状態とな
る。すなわち、第１及び第２プーリ10′,11′に与える
推力のバランスが狂い、その推力バランスが平衡する位
置まで可動シーブ14′が軸方向に移動する。例えば、前
進状態からの切換え時には第１プーリ10′の径が第２プ
ーリ11′よりも大きくなるので、入力トルクは同じでも
第１ベルト25のトルクが大きくなり、可動シーブ14′が
第２固定シーブ13′側に移動する。このときの推力バラ
ンスのとれる位置が真のニュートラル位置となり、この
位置まで可動シーブ14′が移動すると、両ベルト25,26
には負荷（動力）がかからなくなって走行するのみとな
る。以上により、変速装置Ａのニュートラル状態を迅速
かつ確実に確保でき、しかもニュートラル位置の幅を自
由に設定できる利点がある。また、このため、クラッチ
43,44として機械作動式のものや電気作動式のものを支
障なく採用することが可能となる。

尚、上記実施例では、差動ギヤ機構として遊星歯車機
構５を用いたが、デフケース及び１対のベベルギヤから
なるサイドギヤをそれぞれ３つのギヤ要素とするベベル
ギヤ機構（傘歯車機構）を採用してもよく、上記実施例
と同様の作用効果を奏することができる。

また、上記実施例の如く、２連プーリからなる第１及
び第２プーリ10,11を使用せず、第２及び第３回転軸3,4
上の可変プーリを直接ベルトにより連結するようにして
もよい。また、プーリを全て可変プーリとする必要はな
く、ベルトが掛けられる一方のプーリを固定プーリとす
ることも可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）に係る発明によれ
ば、第１〜第３の回転軸と、第１回転軸上に支持され、
第１ギヤ要素が出力部とされた差動ギヤ機構と、第２及
び第３回転軸同士をベルトによって変速可変に駆動連結
する可変プーリ機構と、上記第２回転軸と差動ギヤ機構
における第２のギヤ要素とを連結する第１伝動ギヤ機構
と、上記第３回転軸と差動ギヤ機構における第３のギヤ
要素とを連結する第２伝動ギヤ機構とを設け、前進及び
後進の切換えに応じて上記第１回転軸と第２及び第３回
転軸とを軸断続機構により交互に連結又は連結遮断する
とともに、差動ギヤ機構の可変プーリ機構に駆動連結さ
れるギヤ要素の回転周速度が可変プーリに駆動連結され
ないギヤ要素よりも常に低くなるようにしたことによ
り、第１回転軸から差動ギヤ機構に伝達される大きな駆
動動力は伝動ギヤ機構を経由し、差動ギヤ機構から第１
回転軸に戻る低い循環動力にあっては常に可変プーリ機
構を経由させることができ、よって、差動ギヤ機構の利
用によりニュートラル状態の確保を容易として、無段変
速装置のコンパクト化を図る場合においても、可変プー
リ機構のベルトの伝動負荷を低減させてそのスリップを
抑制することができるものである。

また、請求項（２）に係る発明によると、上記可変プ
ーリ機構を、２連プーリからなる第１及び第２プーリ
と、第２回転軸上の第３プーリと、第３回転軸上の第３
プーリと、第１及び第３プーリ間に巻き掛けられた第１
ベルトと、第２及び第４プーリ間に巻き掛けられた第２
ベルトとで構成すると、第２及び第３回転軸間の変速比
を大きく設定でき、変速装置の変速幅を拡大することが
できる。

さらに、請求項（３）に係る発明によれば、第２回転
軸と可変プーリ機構とを第２回転軸の回転を増速して可
変プーリ機構に伝達する第１変速ギヤ機構により連結
し、第３回転軸と可変プーリ機構とは第３回転軸の回転
を増速して可変プーリ機構に伝達する第２変速ギヤ機構
により連結する構成とすると、前進時及び後進時にいず
れであっても、可変プーリ機構に入力される負荷トルク
を低減することができ、そのベルトの伝動負荷を低減し
てベルトのスリップをより一層効果的に抑制することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す無段変速装置のスケルト
ン図である。第２図〜第５図は本発明の他の実施例を示
し、第２図は要部拡大断面図、第３図はカムの側面図、
第４図は変速操作機構を模式的に示す正面図、第５図は
カム操作リンクと回動レバーとの連結構造を拡大して示
す正面図である。第６図は本発明に至る途中の提案例を
示すスケルトン図、第７図はその提案例についての試験
装置を概略的に示す正面図である。 Ａ……無段変速装置、２……第１回転軸、３……第２回
転軸、４……第３回転軸、５……遊星歯車機構（差動ギ
ヤ機構）、６……サンギヤ（第３ギヤ要素）、８……ピ
ニオンキャリア（第１ギヤ要素）、９……リングギヤ
（第２ギヤ要素）、10,10′……第１プーリ、11,11′…
…第２プーリ、17……第３プーリ、21……第４プーリ、
12,12′,13,13′,18,22……固定シーブ、14,14′,19,23
……可動シーブ、15,16,20,24……ベルト溝、27,27′…
…可変プーリ機構、28……第１変速ギヤ機構、34……第
２変速ギヤ機構、36……第１伝動ギヤ機構、39……第２
伝動ギヤ機構、40〜42……ギヤ、43……第１クラッチ、
44……第２クラッチ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−34058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−175666（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−292956（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−164448（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−118159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−110954（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−50852（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−35143（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H16H 9/16 H16H 37/02 H16H 37/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに平行に配置された第１〜第３の３つ
   の回転軸と、 上記第１回転軸上に回転自在に支持され、第１〜第３の
   ３つのギヤ要素のうち第１のギヤ要素が出力部とされた
   差動ギヤ機構と、 上記第２回転軸と第３回転軸とをベルトによって変速可
   能に駆動連結する可変プーリ機構と、 上記第２回転軸と差動ギヤ機構における第２のギヤ要素
   とを連結する第１伝動ギヤ機構と、 上記第３回転軸と差動ギヤ機構における第３のギヤ要素
   とを連結する第２伝動ギヤ機構と、 上記第１回転軸と第２回転軸との間を連結状態又は連結
   遮断状態に切り換える第１軸断続機構と、 上記第１回転軸と第３回転軸との間を連結状態又は連結
   遮断状態に切り換える第２軸断続機構とを備えてなり、 上記両軸断続機構の切換えにより、差動ギヤ機構の第１
   ギヤ要素の回転方向を切り換えるとともに、第１又は第
   ２軸断続機構のいずれか一方の連結状態によって第１回
   転軸にギヤ機構を介して駆動連結される第２又は第３回
   転軸の一方に伝動ギヤ機構のみを介して駆動連結される
   差動ギヤ機構のギヤ要素の回転周速度が、同回転軸に伝
   動ギヤ機構、他方の回転軸及び可変プーリ機構の双方を
   介して駆動連結されるギヤ要素の回転周速度よりも常に
   高くて、上記可変プーリ機構に循環動力が伝達されるよ
   うに構成されていることを特徴とする無段変速装置。
2. 【請求項２】可変プーリ機構は、 回転自在に設けられ、かつ互いに対峙して配置された１
   対の固定シーブと、該両固定シーブ間において各固定シ
   ーブに対し接離可能にかつ上記両固定シーブとの間にそ
   れぞれ２つのベルト溝が形成されるように支持された１
   つの可動シーブとを備え、可動シーブの軸方向の移動に
   より両ベルト溝の半径を互いに相反する方向に可変とし
   た２連プーリからなる第１及び第２プーリと、 上記第２回転軸に上記第１プーリに対応して回転可能に
   支持され、かつ固定シーブと、該固定シーブに対して接
   離可能にかつ固定シーブとの間にベルト溝が形成される
   ように設けられた可動シーブとを備え、可動シーブの軸
   方向の移動によりベルト溝の半径を可変とした第３プー
   リと、 上記第３回転軸に上記第２プーリに対応して回転可能に
   支持され、かつ固定シーブと、該固定シーブに対して接
   離可能にかつ固定シーブとの間にベルト溝が形成される
   ように設けられた可動シーブとを備え、可動シーブの軸
   方向の移動によりベルト溝の半径を可変とした第４プー
   リと、 上記第１プーリと第３プーリとのベルト溝間、及び上記
   第２プーリと第４プーリとのベルト溝間にそれぞれ巻き
   掛けられたＶベルトからなる第１及び第２ベルトとを備
   えたものである請求項（１）記載の無段変速装置。
3. 【請求項３】第２回転軸と可変プーリ機構とは第２回転
   軸の回転を所定のギヤ比で増速して可変プーリ機構に伝
   達する第１変速ギヤ機構により連結され、 第３回転軸と可変プーリ機構とは第３回転軸の回転を所
   定のギヤ比で増速して可変プーリ機構に伝達する第２変
   速ギヤ機構により連結されている請求項（１）又は
   （２）記載の無段変速装置。