JP4629707B2

JP4629707B2 - 無段変速装置

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Publication number: JP4629707B2
Application number: JP2007210585A
Authority: JP
Inventors: 馨齋藤
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Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-12
Filing date: 2007-08-12
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2027-08-12
Also published as: JP2009041751A

Description

本発明は、原動機等の回転を無段階に変速して伝達する無段変速装置に関する。

原動機の回転を変速して伝達するには変速装置が必要である。変速装置にギアを用いれば、伝達される回転はギア比によって段階的になるが、スムーズな変速を得るには無段変速装置が用いられる。

このような無段変速装置に関し、特許文献１には、入力軸に平歯車を介して３個の第１の円錐ローラを配置し、差動機構の差動かさ歯車に連結軸を介して第２の円錐ローラを配置し、第１及び第２の円錐ローラを逆向きに配置するとともに、第１及び第２の円錐ローラ間に連結ローラを配置した構造が開示されている。

また、特許文献２には、駆動軸の先端に円錐形状の回転軸を連結し、この回転軸と円錐状のシリンダとの間に複数の回転車を配置し、回転軸の端部側に回転車の位置を移動させる連結機構を備える無段変速機構が開示されている。
特開平７−１２７７０２号公報（要約、図１）特開２００１−１８２７９５公報（要約、図１）

ところで、無段変速装置は、スムーズな変速を得る上で不可欠であり、変速構造が簡単であるという特徴がある。中心の円錐ローラに対し、複数の円錐ローラを配置する構造（特許文献１）ではローラ構成が複雑化する。また、回転軸の先端部側に回転車を移動させるための連結機構を備えた構成（特許文献２）では、連結機構が複雑化するため、無段変速装置のコンパクト化を妨げ、また、回転軸に当たる回転車の周面が磨耗した場合には、回転の伝達が低下するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、無段変速装置に関し、無段変速機構のコンパクト化を図ることにある。

また、本発明の他の目的は、無段変速装置に関し、無段変速機構の回転伝達ローラの磨耗による回転伝達の低下を抑制することにある。

上記目的を達成するため、本発明の無段変速装置では、円錐ローラと円錐ドラムとの間の間隙部に回転伝達ローラを設置し、円錐ローラと円錐ドラムとの間の回転伝達を回転伝達ローラによって実現している。円錐ローラと円錐ドラムとの回転伝達比を回転伝達ローラの位置によって調節可能にし、その手段として位置調節機構を備えており、この位置調節機構が円錐ローラの円錐周面と円錐ドラムの円錐内面に接触する回転伝達ローラの位置を調整するねじ軸と、このねじ軸に回転を加えるためのハンドル部と、このハンドル部の回転操作による回転をねじ軸に伝達する歯車機構とを備えることにより、上記目的を達成している。斯かる目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。

本発明の無段変速装置は、回転を無段変速する無段変速装置であって、筐体と、この筐体に回転可能に支持されるとともに、軸方向に摺動可能に支持された回転軸と、前記筐体に前記回転軸と同一中心軸上に支持させた支持軸と、前記回転軸に固定されるとともに前記支持軸に軸受部により回転可能及び摺動可能に支持され、円錐周面を備えて前記回転軸とともに回転可能な円錐ローラと、前記円錐ローラと前記筐体との間の前記回転軸を覆い且つ前記円錐ローラ側に設置した軸受部と前記筐体側に設置した軸受部との間に圧接させ、前記円錐ローラと前記筐体との間に復元力を作用させるスプリングと、前記筐体に回転可能に支持されて円錐内面を持ち、該円錐内面を前記円錐ローラの前記円錐周面と対向させた円錐ドラムと、前記円錐内面と前記円錐周面との間の間隙部に設置されて前記円錐周面と前記円錐内面とに接触し、前記円錐ローラと前記円錐ドラムとの間で回転を伝達する複数の回転伝達ローラと、前記支持軸に被嵌されて前記支持軸に回転可能に支持され、前記円錐ドラムを回転可能に支持する支持筒部と、前記回転伝達ローラが軸受部により回転可能に取り付けられ、前記支持軸に固定された軸受部に一端を回転可能に支持させ、前記筐体に固定された軸受部により他端を回転可能に支持させることにより、前記間隙部に前記円錐周面及び前記円錐内面と平行に配置され、回転により前記回転伝達ローラを移動させる複数のねじ軸と、前記支持筒部に固定されて前記支持筒部を回転させるハンドル部と、このハンドル部による前記支持筒部の回転を前記ねじ軸に伝達し、前記ねじ軸の回転によって前記回転伝達ローラの位置を調整する歯車機構とを備え、前記ハンドル部の回転操作に応じて位置が変更される前記回転伝達ローラにより、前記円錐ローラ及び前記円錐ドラム間の回転比率を無段階に変更可能にしたことである。

本発明の無段変速装置において、好ましくは、前記回転伝達ローラは、前記円錐周面及び前記円錐内面に接触する少なくともローラ面が弾性体である構成としてもよい。

本発明の無段変速装置において、好ましくは、前記円錐ローラには原動機から回転が加えられる構成としてもよい。

本発明の無段変速装置において、好ましくは、前記円錐ドラムは、回転を伝達するベルトを掛け回すベルト掛回し部を備えてもよい。

本発明の無段変速装置において、好ましくは、前記円錐ドラムは、その一端部が前記支持筒部に軸受部を以て回転可能に支持され、その他端部が前記筐体に軸受部を以て回転可能に支持された構成でもよい。

本発明によれば、次の効果が得られる。

(1) コンパクトな無段変速装置を提供でき、変速のための回転伝達ローラを移動させる構造も簡略化することができる。

(2) 回転伝達ローラが磨耗しても、円錐ローラがスプリングによって回転伝達ローラに押しつけられているので、回転伝達が低下することが無く、効率よく無段変速を行える。

本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照する。図１及び図２は、本発明の無段変速装置の概要を示す図である。

この無段変速装置２には、図１に示すように、円錐ローラ４と、円錐ドラム６と、回転伝達ローラ８とが備えられている。

円錐ローラ４は、円錐周面１０を持ち、筐体１２に回転軸１４によって支持されて回転可能である。円錐周面１０は、回転伝達面であって、例えば、鏡面仕上げされている。回転軸１４は、円錐ローラ４及び円錐ドラム６の回転中心に設置されている。

円錐ドラム６は、円錐ローラ４と同様に筐体１２に回転可能に配設されており、円錐ローラ４の円錐周面１０と平行な円錐内面１６を持ち、該円錐内面１６と円錐周面１０との間には間隙部１８が設定されている。

回転伝達ローラ８は、間隙部１８に設置され、円錐周面１０と円錐内面１６とに接触して円錐ローラ４及び円錐ドラム６間で回転を伝達する。回転伝達ローラ８の周面部には耐磨耗性材料からなる弾性体２０（外輪部１１４：図９）が設置されている。

そして、この回転伝達ローラ８には、既述の位置を調整して変速比を調節する変速比調節機構２２が設置され、この変速比調節機構２２により設定された回転伝達ローラ８の位置により、円錐ローラ４と円錐ドラム６との間で回転比が設定されて変速された回転が得られる。

また、この無段変速装置２において、図２に示すように、回転軸１４が筐体１２に回転可能に取付けられているとともに、円錐ローラ４が回転軸１４上に回転軸１４とともに回転可能であるとともに、回転軸１４に対して軸方向に移動可能に設置され、この円錐ローラ４と筐体１２との間にはスプリング２４が設置されている。このスプリング２４が圧縮状態で維持されれば、円錐ローラ４と筐体１２との間にスプリング２４の復元力を作用させることができ、この復元力により、円錐ローラ４の円錐周面１０が回転伝達ローラ８の弾性体２０に押し付けられる。斯かる構成とすれば、回転伝達ローラ８の弾性体２０には、円錐ローラ４の円錐周面１０が弾性体２０の磨耗に関係なく弾性体２０に密着し、回転伝達の低下を防止できる。

本発明の実施例について、図３を参照する。図３は、無段変速装置の実施例を示す断面図である。図３において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付してある。

この無段変速装置２の中心部には円錐ローラ４が設置され、この円錐ローラ４は、その径大部側を回転軸１４に固定されているとともに、その径小部側を支持軸２６に回転可能且つ軸方向に摺動可能に支持されている。回転軸１４は筐体１２の支持部２８に回転可能であるとともに、軸方向に移動可能に支持され、また、支持軸２６は筐体１２の支持部３０に固定されている。支持部２８、３０は、筐体１２のテーブル３２の上面に一定の間隔を設けて立設されている。回転軸１４には原動機３４が取り付けられ、原動機３４から回転力が付与される。

支持軸２６には外筒部３６が遊嵌されており、この外筒部３６は支持軸２６に対して回転可能である。そこで、円錐ドラム６は、その径小部側を外筒部３６に回転可能に支持させるとともに、その径大部側をボールベアリング３７を介して支持部２８に回転可能に支持させている。

円錐ドラム６は、外筒部３６に回転可能に支持されたベルト掛回し部３８を備えており、このベルト掛回し部３８には回転を伝達する伝達手段ないし無端ベルトとして例えば、Ｖベルト４０が掛け回され、原動機３４の回転が円錐ローラ４、複数の回転伝達ローラ８を通して円錐ドラム６を回転させ、Ｖベルト４０を通して外部に伝達される。

円錐ローラ４と円錐ドラム６との間の間隙部１８に設置された例えば、３つの回転伝達ローラ８は、円錐ローラ４の円錐周面１０の中心軸を中心に１２０度の間隔を以て設置され、各ねじ軸４２に内輪部４４を介在させて回転可能に支持されている。各ねじ軸４２は支持部２８側の軸受部４６と、支持軸２６に固定された軸受部４８との間に回転可能に支持されている。

そして、筐体１２に立設された支持部５０には外筒部３６が回転可能に支持され、外筒部３６にはハンドル部５２を備え、ハンドル部５２によって調節される既述の変速比調節機構２２が設置されている。

次に、円錐ローラ４及び回転軸１４について、図４、図５及び図６を参照する。図４は、円錐ローラ部及び回転軸部を抽出して示した断面図、図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図、図６は、円錐ローラの可動状態を示す図である。図４、図５及び図６において、図３と同一部分には同一符号を付してある。

円錐ローラ４には図４及び図５に示すように、回転軸１４を挿入する挿入孔５４が形成され、回転軸１４に埋め込まれて固定されたキー５５が挿入孔５４側のキー溝５７に挿入され、円錐ローラ４は軸方向に摺動可能であるとともに、回転軸１４によって回転可能である。

挿入孔５４の開口側には挿入孔５４よりも径大な軸受孔５６が形成されている。挿入孔５４の終端部側には固定部５８が形成されており、回転軸１４の先端側にある固定ねじ部６０が挿入されている。円錐ローラ４の径小部側に開口された凹部６２側には、固定部５８に挿通させた固定ねじ部６０にワッシャ６４とともに固定ナット６６が取り付けられ、固定ねじ部６０と固定ナット６６には回転防止手段として、回り止め割ピン６７が取付けられている。

支持部２８には、回転軸１４が軸受部６８、７０、７２により回転可能に支持されている。軸受部７０にはボールベアリング、軸受部７２にはスラストボールベアリングを用いればよい。円錐ローラ４の軸受孔５６には、軸受部７４が設置されている。軸受部７４は例えば、スラストボールベアリングを使用すればよい。軸受部７４と支持部２８側の軸受部７２との間にはコイルスプリング７８が圧縮状態で挿入され、このコイルスプリング７８の復元力が円錐ローラ４に作用している。

円錐ローラ４の凹部６２には支持軸２６の径小部８０が挿入され、径小部８０には軸受部８２が取付られている。軸受部８２は円錐ローラ４の凹部６２と摺動可能である。径小部８０には抜止めとして、ピン８３が挿入されている。軸受部８２は、円錐ローラ４を回転可能且つ軸方向に摺動可能に支持している。

従って、円錐ローラ４は回転軸１４に固定されているから、回転軸１４の回転を受けて回転する。この回転によって、回転伝達ローラ８が磨耗すれば、その磨耗に応じてコイルスプリング７８の復元力を受けて円錐ローラ４が軸方向に移動する。図６のＡは、移動前の円錐ローラ４の位置を示し、図６Ｂは、移動後の円錐ローラ４の位置（限界位置）を示している。このように、円錐ローラ４がスプリング７８の復元力を受けて回転伝達ローラ８に密着するので（図３）、回転の伝達が低下することがなく、円錐ローラ４と円錐ドラム６との間で安定した回転伝達が行われる。

次に、円錐ドラム６及び変速比調節機構２２について、図７を参照する。図７は、円錐ドラム及び変速比調節機構を抽出して示した断面図である。図７において、図３と同一部分には同一符号を付してある。

円錐ドラム６の径大部側には、サブドラム部８４がボルト８６及びナット８８で固定されている。サブドラム部８４は、支持部２８に固定された軸受部４６にボールベアリング３７を介して支持されている。軸受部４６は支持部２８にボルト９０及びナット９２で固定されている。

支持軸２６は、支持部３０にワッシャ９４及びナット９６をもって固定されている。この支持軸２６に遊嵌された外筒部３６は、軸受部９８、１００を介して支持部５０に支持され、外筒部３６の一端にはハンドル部５２が固定されている。また、外筒部３６には、円錐ドラム６のベルト掛け回し部３８が軸受部１０２、１０４、１０６を介して支持している。

そして、変速比調節機構２２は例えば、歯車機構で構成され、この変速比調節機構２２には外筒部３６の端部にかさ歯車１０８が摺動可能に取り付けられ、このかさ歯車１０８には、ねじ軸４２側に取り付けられているかさ歯車１１０が噛み合わされている。かさ歯車１０８と円錐ドラム６の軸受部１０６との間には、コイルスプリング１１２が圧縮状態で挿入され、このコイルスプリング１１２の復元力がかさ歯車１０８とかさ歯車１１０との間に作用し、両者の噛み合い状態が密に保持されている。

従って、円錐ローラ４の回転が回転伝達ローラ８を通して円錐ドラム６に伝達され、その回転はベルト掛け回し部３８からＶベルト４０に伝達される。

また、ハンドル部５２を回転させると、その回転が外筒部３６からかさ歯車１０８に伝達され、その回転がかさ歯車１１０からねじ軸４２に伝達される。ねじ軸４２が回転すると、その回転に応じて回転伝達ローラ８がねじ軸４２上を移動し、回転伝達ローラ８の位置によって円錐ローラ４から円錐ドラム６との回転伝達比が設定される。即ち、回転伝達ローラ８の回転は円錐ローラ４の径大部より径小部に向かって増加し、円錐ドラム６の回転が増加する。

次に、回転伝達ローラについて、図８及び図９を参照する。図８は、回転伝達ローラを示す図、図９は、図８のIX−IX線断面図である。図８及び図９において、図３と同一部分には同一符号を付してある。

回転伝達ローラ８は、図８及び図９に示すように、内輪部４４と、外輪部１１４と、コロベアリング部１１６とを備えている。内輪部４４は、２つの内輪部材１１８、１２０を備えており、一方の内輪部材１１８にはボス部１２２を備え、このボス部１２２にはねじ軸４２（図７）に噛み合うねじ部１２４が備えられている。他方の内輪部材１２０には、ボス部１２２を挿入させる凹部１２６が形成され、この凹部１２６の中心部にはねじ軸４２を挿通させる貫通孔１２８が形成されている。これら内輪部材１１８、１２０はボス部１２２を凹部１２６に噛み合わせ、共通の複数の貫通孔１３０に挿通させたリベット１３２を以て一体化されている。

また、内輪部４４にはねじ部１２４に平行にガイド孔１３４、１３６が形成され、各ガイド孔１３４、１３６には、軸受部４６、４８に支持させたガイドシャフト１３８、１４０を挿通させてある。従って、内輪部４４はねじ軸４２の回転を受け、ガイドシャフト１３８、１４０上を軸方向に移動可能である。

そして、内輪部４４の周面部には、凹部１４２が形成され、この凹部１４２に設置された複数のコロベアリング１１６を介して外輪部１１４が設置されている。凹部１４２は内輪部材１２０側に形成されており、この凹部１４２に設置されたコロベアリング１１６が内輪部材１１８、１２０で挟み込まれている。外輪部１１４は耐磨耗性の高いゴムや合成樹脂等の弾性体２０（図１）で形成され、その内側には凹部１４４が形成されている。従って、コロベアリング１１６は、内輪部４４の凹部１４２と外輪部１１４の凹部１４４との間に挟み込まれて維持され、内輪部４４からのコロベアリング１１６及び外輪部１１４の脱落が阻止されているとともに、内輪部４４に対してコロベアリング１１６を介して外輪部１１４が回転可能に取り付けられている。コロベアリング１１６は、内輪１４６と外輪１４８との間に複数のコロ１５０が設置されている。

以上述べた無段変速装置２によれば、原動機３４から加えられた回転力が円錐ローラ４から回転伝達ローラ８を介して円錐ドラム６に伝えられ、回転伝達ローラ８の位置によって調節された変速比に応じた回転がベルト掛け回し部３８から取り出される。この実施の形態では、原動機３４を円錐ローラ４側に取付けて駆動しているが、円錐ドラム６側に原動機３４からの回転力を賦与し、その回転力を回転伝達ローラ８を介して円錐ローラ４から取り出すこともできる。

また、回転の取出しにベルト掛け回し部３８を以てＶベルト４０が用いられているが、図示しないギア機構を用いてもよい。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、無段変速装置に関し、コンパクトな無段変速装置を提供でき、変速のための回転伝達ローラを移動させる構造も簡略化することができ、また、回転伝達ローラが磨耗しても、円錐ローラがスプリングによって円錐ローラに押しつけられているので、回転伝達が低下することが無く、効率よく無段変速を行える等、高機能化された無段変速装置を提供できる等、有用である。

本発明の無段変速装置の実施の形態を示す図である。本発明の無段変速装置の実施の形態を示す図である。無段変速装置の実施例を示す図である。円錐ローラ部を示す図である。図４のＶ−Ｖ線断面図である。円錐ローラの可動前及び可動後を示す図である。円錐ドラム部及び変速比調節機構を示す図である。回転伝達ローラを示す図である。図８のIX−IX線断面図である。

符号の説明

２無段変速装置
４円錐ローラ
６円錐ドラム
８回転伝達ローラ
１８間隙部
２２変速比調節機構
３４原動機
７８コイルスプリング

Claims

回転を無段変速する無段変速装置であって、
筐体と、
この筐体に回転可能に支持されるとともに、軸方向に摺動可能に支持された回転軸と、
前記筐体に前記回転軸と同一中心軸上に支持させた支持軸と、
前記回転軸に固定されるとともに前記支持軸に軸受部により回転可能及び摺動可能に支持され、円錐周面を備えて前記回転軸とともに回転可能な円錐ローラと、
前記円錐ローラと前記筐体との間の前記回転軸を覆い且つ前記円錐ローラ側に設置した軸受部と前記筐体側に設置した軸受部との間に圧接させ、前記円錐ローラと前記筐体との間に復元力を作用させるスプリングと、
前記筐体に回転可能に支持されて円錐内面を持ち、該円錐内面を前記円錐ローラの前記円錐周面と対向させた円錐ドラムと、
前記円錐内面と前記円錐周面との間の間隙部に設置されて前記円錐周面と前記円錐内面とに接触し、前記円錐ローラと前記円錐ドラムとの間で回転を伝達する複数の回転伝達ローラと、
前記支持軸に被嵌されて前記支持軸に回転可能に支持され、前記円錐ドラムを回転可能に支持する支持筒部と、
前記回転伝達ローラが軸受部により回転可能に取り付けられ、前記支持軸に固定された軸受部に一端を回転可能に支持させ、前記筐体に固定された軸受部により他端を回転可能に支持させることにより、前記間隙部に前記円錐周面及び前記円錐内面と平行に配置され、回転により前記回転伝達ローラを移動させる複数のねじ軸と、
前記支持筒部に固定されて前記支持筒部を回転させるハンドル部と、
このハンドル部による前記支持筒部の回転を前記ねじ軸に伝達し、前記ねじ軸の回転によって前記回転伝達ローラの位置を調整する歯車機構と、
を備え、
前記ハンドル部の回転操作に応じて位置が変更される前記回転伝達ローラにより、前記円錐ローラ及び前記円錐ドラム間の回転比率を無段階に変更可能にしたことを特徴とする、無段変速装置。
請求項１の無段変速装置において、
前記回転伝達ローラは、前記円錐周面及び前記円錐内面に接触する少なくともローラ面が弾性体であることを特徴とする、無段変速装置。
請求項１の無段変速装置において、
前記円錐ローラには原動機から回転が加えられることを特徴とする、無段変速装置。
請求項１の無段変速装置において、
前記円錐ドラムは、回転を伝達するベルトを掛け回すベルト掛回し部を備えたことを特徴とする、無段変速装置。
請求項１の無段変速装置において、
前記円錐ドラムは、その一端部が前記支持筒部に軸受部を以て回転可能に支持され、その他端部が前記筐体に軸受部を以て回転可能に支持されたことを特徴とする、無段変速装置。