JPH01153858A - 変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ９発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、変速機に関する。

（２）従来の技術 従来、入力端と出力側との間に介装された鋼球のような
転動体を、入力側からの回転力により自転しつつ公転さ
せ、その転動体の公転成分が出力側に伝達されるように
した変速機がある。

（３）発明が解決しようとする問題点 ところが、上記従来のものでは、手動により変速させる
ための手動操作機構を備えていたり、あるいは自動変速
機構を備えていてもその構造が極めて複雑であった。ま
た転動体と常時−点で摺接しているので、局部摩耗を生
じるおそれがあった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、比
較的簡単な構成により出力軸の負荷に応じて的確に自動
変速をし得るようにするとともに、局部摩耗が生じるの
を防止し、しかも手動操作により逆転状態を得られるよ
うにした変速機を提供することを目的とする。

Ｂ９発明の構成 （１）問題点を解決するための手段 本発明によれば、固定の支持体に軸方向位置を不変とし
て回転自在に支承される入力軸と、テーパ状の第１ガイ
ド面を外面に有する出力軸とが相対回転自在にして同軸
上に配置され、前記支持体への固定を可能として出力軸
を囲繞する第１伝動部材には軸方向に一定の間隔をあけ
て前記第１ガイド面に対向するテーパ状の第２ガイド面
が設けられ、第２ガイド面を同軸に囲繞するとともに外
方側に窪んだ円弧状の縦断面形状に形成された第３ガイ
ド面を有する第２伝動部材が入力軸に連動、連結され、
軸方向に一定の間隔をあけて第３ガイド面に対向しなが
ら第１ガイド面を同軸に囲繞するとともに外方側に富ん
だ円弧状の縦断面形状に形成された第４ガイド面を有す
る遊動部材が入力軸および出力軸と同一軸線まわりに自
由に回転可能にして配置され、第１および第４ガイド面
に摺接する半球部と第２および第３ガイド面に摺接する
半球部とを円柱部の両端に有する繭形に形成された複数
の転動体が、相対回転自在にして出力軸を同軸に囲繞す
る保持器に、周方向に間隔をあけた位置で自転軸線まわ
りに回転自在に保持され、支持体および第１伝動部材間
ならびに入力軸および第２伝動部材間のいずれか一方は
、入力軸および出力軸の軸線方向に沿って一定距離にあ
る第１および第２ガイド面に対する第３および第４ガイ
ド面の軸方向相対位置を負荷に応じて変化させるべく調
圧機構を介して連結され、該調圧機構は、入力軸および
出力軸の軸線方向に間隔をあけて対向する一対の対向面
と、両対向面を相互に近接する方向に付勢するばねと、
両対向面に相互に対応してそれぞれ設けられるとともに
周方向に対して傾斜した側壁面を有する係合凹部と、相
互に対応する係合凹部間にそれぞれ嵌合される係合球と
から成るとともに、出力軸の負荷が一定値以上であると
きに各転動体の自転軸線を入力軸および出力軸の軸線と
平行にする非伝達状態と、前記負荷が前記一定値未満で
あるときに前記両対向面間の距離を非伝達状態よりも短
くして入力軸の回転速度を変速しながら出力軸に伝達す
べく転動体の自転軸線を入力軸および出力軸の軸線とは
傾斜させる変速状態と、ばねのばね力に抗して手動操作
により両対向面間の距離を前記非伝達状態よりも大きく
して入力軸の回転速度を前記変速状態とは逆方向で変速
しながら出力軸に伝達する逆転状態とを切換え得るよう
に構成される。

（２）作用 上記構成によれば、調圧機構は負荷に応じて非伝達状態
と変速状態との間で変化し、第１および第２ガイド面に
対する第３および第４ガイド面の軸方向相対位置の変化
に応じて転動体の姿勢が変化することにより、出力軸へ
の公転成分の伝わり方が変化する。しかも前記変速時に
は転動体の入力軸および出力軸の軸線に対する傾斜度合
を大きくすることにより入力軸の回転速度を出力軸に増
速しで伝えることも可能である。また調圧機構の手動操
作により逆転状態とすることも可能である。

さらに転動体と各ガイド面との摺接位置が変化するので
局部摩耗が回避される。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明すると
、先ず第１図において、この変速機は、固定の支持体と
してのハウジング１に軸方向位置を不変として回転自在
に支承される入力軸２と、テーパ状の第１ガイド面３を
外面に有して入力軸２と同軸上に配置される出力軸４と
、第１ガイド面３に対向するテーパ状の第２ガイド面５
を有して出力軸４を同軸に囲繞する第１伝動部材６と、
外方側に窪んだ円弧状に形成されて第２ガイド面５を同
軸に囲繞する第３ガイド面７を有して入力軸２に固設さ
れる第２伝動部材８と、軸方向に一定の間隔をあけて第
３ガイド面７に対向するとともに第１ガイド面３を同軸
に囲繞して外方側に富んだ円弧状に形成された第４ガイ
ド面９を有して出力軸４と同一軸線まわりに回転自在に
入力軸２に支承される遊動部材ＩＯと、各ガイド面３，
５゜７．９に４点接触する複数の転動体１１と、ハウジ
ングｌおよび第１伝動部材６間を連結する調圧機構１２
とを備える。

入力軸２は、ハウジングｌの一方の端壁部１ａにラジア
ル玉軸受１３を介して回転自在に支承される軸部２ａと
、ハウジング１内で軸部２ａに同軸に連設される円筒部
２ｂとから成り、軸部２ａおよびハウジング１の端壁部
１８間にはシール部材１４が介装される。また出力軸４
は、入力軸２に対向する位置でその軸線方向の移動を可
能としてハウジング１に支承されるものであり、シール
部材１５を介してハウジング１の他方の端壁部１ｂに支
承される軸部４ａと、該軸部４ａの入力軸２側端部に同
軸に連設される円筒部４ｂとから成る。しかも該円筒部
４ｂには針状ころ軸受１６の外輪１６ａが圧入されてお
り、該ころ軸受１６内には、入力軸２に一体に設けられ
た支軸部２ｃが嵌入される。したがって出力軸４の端部
は、軸方向の移動を許容して入力軸２によって支承され
ることになる。また第１ガイド面３は、出力軸４におけ
る軸部４ａと円筒部４ｂとの連結部で入力軸２とは反対
側に臨んで設けられるものであり、入力軸２から離反す
るにつれて小径となるテーパ状に形成される。

第１伝動部材６は、入力軸４における軸部４ａを同軸に
囲繞する小径円筒部６ａと、小径円筒部６ａの前記第１
ガイド面３とは反対側の端部に一端が同軸に連設される
大径円筒部６ｂと、大径円筒部６ｂの他端部から半径方
向外方に張り出した鍔部６Ｃとから成る。この第１伝動
部材６における大径円筒部”６ｂと出力軸４の軸部４ａ
との間にはラジアル玉軸受１７が介装される。すなわち
ラジアル玉軸受１７の外輪１７ａは、第１伝動部材６に
おける小径円筒部６ａおよび大径円筒部６ｂ間の段部６
ｄと、大径円筒部６ｂの内面に嵌着される止め輪１８と
の間に挟持され、内輪１７ｂの外端は出力軸４における
軸部４ａの中間部外面に嵌着された止め輪１９に当接さ
れる。これにより第１伝動部材６の軸方向移動に応じて
出力軸４も軸方向に移動することになる。

第１伝動部材６の前記第１ガイド面３に対向する端部に
は、第１ガイド面３に近接するにつれて小径となるテー
パ状の第２ガイド面５が設けられる。この第１ガイド面
３および第２ガイド面５間の軸方向に沿う距離は、前述
のように出力軸４と第１伝動部材６とがラジアル玉軸受
１７を介して、連結されることにより一定に保たれる。

入力軸２における円筒部２ｂの先端内面には、第１伝動
部材６における小径円筒部６ａを同軸に囲繞する円筒状
の第２伝動部材８が螺着されており、この第２伝動部材
８の内端縁には、第２ガイド面５を同軸に囲繞する第３
ガイド面７が設けられる。しかも第３ガイド面７は、そ
の縦断面形状が外方側に窪んだ円弧状に形成される。

遊動部材１０は、出力軸４における円筒部４ｂを同軸に
囲繞する円筒状に形成されており、この遊動部材１０の
前記第３ガイド面７に対向する端部には、第１ガイド面
３を同軸に囲繞する第４ガイド面９が設けられ、この第
４ガイド面９はその縦断面形状が外方に窪んだ円弧状と
なるように形成される。しかもこの遊動部材１０と、入
力軸２における円筒部２ｂの中間部内面に設けられた段
部２ｄとの間にはスラスト玉軸受２０が介装され、これ
により遊動部材１０が入力軸２により回転自在に支承さ
れるとともに第３および第４ガイド面７．９間の軸方向
距離が一定に保たれる。

第２図を併せて参照して、転動体１１は、円柱部１１ａ
の両端に半球部１１ｂ、ｌｌｃを一体に設けた繭形に形
成されており、周方向等間隔にして出力軸４の周囲に配
置される。この転動体１１の一方の半球部１１ｂは、第
１および第４ガイド面３，９に摺接し、他方の半球部１
１ｃは第２および第３ガイド面５．７に摺接する。しか
も各転動体１１はその自転軸線Ｃまわりの自転を可能と
して保持器２１に保持される。この保持器２１は、入力
軸２における円筒部２ｂの内周面に摺接するリング部２
１ａの内面に、周方向に等間隔をあけて複数たとえば６
個の保持突部２１ｂが突設されて成り、各転動体１１は
周方向に隣接する２つの保持突部２１ｂ、２１ｂ間に保
持される。しかも該保持器２１は、第２伝動部材８と、
スラスト玉軸受２０との間に配置される。

第３図を併せて参照して、調圧機構１２は、入力軸２お
よび出力軸４の軸線方向に間隔をあけて対向する一対の
対向面２２．２３と、両対向面２２．２３４相互に近接
する方向に付勢するばね２４と、両対向面２２．２３に
相互に対応してそれぞれ設けられる係合凹部２５，２６
と、相互に対応する係合凹部２５，２６間にそれぞれ嵌
合される係合球２７とから成る。

第１伝動部材６における鍔部６Ｃの入力軸２側に前記一
方の対向面２２が設けられ、この対向面２２に対向すべ
くハウジングｌに対向面２３が設けられる。また両対向
面２２．２３に設けられる係合凹部２５，２６は、中央
部から周方向の両側に向かうにつれて漸次接近するよう
に傾斜した側壁面２５ａ、２６ａを有し、その最深部を
相互に対応させた状態にあるときには出力軸４の軸線に
直交する平面に関して面対称に形成される。またハウジ
ングＩにおいて出力軸４の軸部４ａを軸方向移動自在に
支承する端壁部１ｂと、第１伝動部材６との間に複数の
板ばねを積層して成るばね２４が介装され、このばね２
４は両対向面２２，２３を近接させる方向のばね力を発
揮する。

かかる調圧機構１２の構成によると、第１伝動部材６が
周方向に力を受けて回転しようとすると、各係合球２７
はその一直径線上で相互に対向する側壁面２５ａ、２６
ａを登りながら対向面２２゜２３を離反させようとし、
第１伝動部材６がばね２４を圧縮する方向に移動する。

而してその圧縮されたばね２４のばね力と、前記回転力
による第１伝動部材６の軸方向成分とがバランスしたと
きに第１伝動部材６の角変位および軸方向移動が停止し
、この状態で第１伝動部材６はハウジング１に固定され
た状態となる。

また第１伝動部材６における鍔部６Ｃには、ハウジング
１から外方に突出する操作部２８が連設さており、この
操作部２８の手動操作により第１伝動部材６をばね２４
のばね力に抗して移動操作することも可能である。しか
も操作部２日は、第１伝動部材６の軸線まわりの角変位
および軸方向移動を許容するようにしてハウジング１か
ら外方に突出される。

このような調圧機構１２によれば、第１伝動部材６にか
かる負荷に応じて両対向面２２．２３間の距離すなわち
第１および第２ガイド面３．５の第３および第４ガイド
面７．９に対する軸方向相対位置を自動的に変化させて
各転動体ｌｌの姿勢変化による自動変速を行なわせるこ
とができるとともに、操作部２８の操作による逆転伝達
も可能となる。すなわち、調圧機構１２は、第１伝動部
材６にかかる負荷が一定値以上であるときに各転動体１
１の自転軸線Ｃを入力軸２および出力軸４の軸線と平行
にする非伝達状態（第１図示の状態）と、前記負荷が前
記一定値未満であるときに前記両対向面２２．２３間の
距離を非伝達状態よりも短くして入力軸２０回転速度を
変速しながら出力軸４に伝達すべく転動体１１の自転軸
線Ｃを入力軸２および出力軸４の軸線とは傾斜させる変
速状態（第４図示の状態）と、ばね２４のばね力に抗し
て手動操作により両対向面２２．２３間の距離を前記非
伝達状態よりも大きくして入力軸２の回転速度を前記変
速状態とは逆方向で変速しながら出力軸４に伝達する逆
転状態とを切換え得るように構成される。

次にこの実施例の作用について第５図を参照しながら説
明すると、転動体１１の第３ガイド面７への摺接位置Ｐ
１と出力軸４の軸線との間の距離をＬｌ、転動体１１の
自転軸線Ｃおよび前記摺接位置２１間の距離をＸ、転動
体１１の第２ガイド面５への゛摺接位置Ｐ２および出力
軸４の軸線間の距離をＬ２、自転軸線Ｃおよび前記摺接
位置２２間の距離をｙ、転動体１１の第１ガイド面３へ
の摺接位置Ｐ３および出力軸４の軸線間の距離をＬ３、
自転軸線Ｃおよび前記摺接位置２３間の距離を２とし、
入力軸２および第２伝動部材８の回転数をＮｌとしたと
きに、出力軸４の回転数Ｎ２は、回転状況を示す次の概
略式により得られる。

ｘ　　　　　Ｌ２　　　　Ｌ３ 出力軸４にかかる負荷が一定値以上の大きいものである
ときには、入力軸２および第２伝動部材８の回転に応じ
て第１伝動部材６に大きな負荷が作用し、第１伝動部材
６は角変位しようとするが、ハウジングｌおよび第１伝
動部材６間には調圧機構１２が介装されており、この調
圧機構１２では第１伝動部材６の角変位に応じて対向面
２２．２３間の距離を拡大すなわちばね２４を圧縮しな
がら第１伝動部材６を軸方向に沿って入力軸２から離反
する方向に移動せしめる。この第１伝動部材６の移動に
よりばね２４のばね力が増大し、第１伝動部材６にかか
る負荷とばね２４のばね力とがバランスしたときに第１
伝動部材６の移動が停止し、第１伝動部材６はハウジン
グ１に固定された状態となる。この状態では出力軸４も
第１伝動部材６とともに軸方向に移動しており、転動体
１１はその自転軸線Ｃを出力軸４の軸線に平行とした姿
勢（第１図示の姿勢）どなっている。かかる状態では、
前記第（１）式におけるｙ　／　Ｌ　２　＝　ｚ　／　
Ｌ　３となっており、第（１）式からＮ２ζ０である。

すなわち出力軸４には入力軸２からの動力が伝わらず、
非伝達状態となっている。

出力軸４にかかる負荷が前記一定値より小さくなると、
出力軸４が回転し、第１伝動部材６にかかる負荷も小さ
くなるので、調圧機構１２における両対向面２２．２３
間の距離も小さくなり、第１および第２ガイド面３，５
の第３および第４ガイド面７．９に対する軸方向相対位
置が第１図の状態から変化して、転動体１１の自転軸線
Ｃが出力軸４の軸線に対して第４図で示すように傾斜す
る。すなわち第２ガイド面５が第４ガイド面９に近接し
、第１ガイド面３が第３ガイド面７から離反することに
なり、転動体１１はその半球部１１ｂを出力軸４の軸線
側に近付けた傾斜姿勢となる。

このような傾斜姿勢にある転動体１１は、第１伝動部材
６のまわりを自転しながら公転し、そのときの差動作用
により前記第（１）式で示した概略式に従って出力軸４
に回転力が与えられる。しかも第（１）式で、ｚｉ５０
、ｙζＸとなったときには、Ｎ２＞Ｎｌであり、出力軸
４には入力軸２よりも増速した回転力が与えられること
になる。

また繰作部２８を手動操作して、第１伝動部材６を第１
図で示す位置よりもさらに右方に移動操作すると、転動
体１１は第４図で示す傾斜姿勢とは逆方向に傾斜し、）
’　／　Ｌ　２　＜　ｚ　／　Ｌ　３となり、第（１）
式において、Ｎ２はマイナス値となり、出力軸４を逆転
駆動することが可能となる。

このようにして本発明に従う変速機では、出力軸４の回
転数を零から入力軸２よりも増速した状態まで負荷に応
じて自動変速することが可能であるとともに、手動操作
により出力軸４を逆転させることも可能となる。

また転動体１１は第１．第２、第３および第４ガイド面
３，５．１．９に４点接触し、その接触位置も姿勢変化
に応じて変化するので、局部摩耗が生じることが極力抑
えられる。しかも転動体１１が繭形であることから、ハ
ウジング１の外径に対して比較的多くの転動体１１を装
着することが可能であり、それに応じて伝達力を大きく
することができる。

また本発明の他の実施例として、第２伝動部材８と入力
軸２との間に調圧機構１２を設けるようにしてもよく、
その場合、第１伝動部材６はハウジングｌに固定される
。

Ｃ０発明の効果 以上のように本発明によれば、出力軸に設けた第１ガイ
ド面と、第１伝動部材に設けた第２ガイド面と、第２伝
動部材に設けた第３ガイド面と、遊動部材に設けた第４
ガイド面とに、繭形転動体の両端の半球部を接触させ、
負荷に応じて第１および第２ガイド面の第３および第４
ガイド面に対する軸方向相対位置を変化させて、転動体
の姿勢を変化させ、この転動体の差動作用により変速す
るようにしたので、摩擦圧接による回転伝動を主体とし
て全体の構造を簡素化し、広い範囲にわたる自動変速を
可能とすることができる。

また調圧機構では両対向面間の距離を広げる方向に手動
操作することを可能とし、転動体を前記変速状態とは逆
の姿勢とすることを可能としたので、出力軸を逆転駆動
することも可能となる。

さらに転動体は４点で各ガイド面に接触し、その接触位
置も随時変化するので局部摩耗が生じることを極力抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は出
力軸の回転数が零である状態の縦断面図、第２図は第１
図の■−■線断面図、第３図は第１図の■−■線断面図
、第４図は出力軸の回転数が最大である状態の第１図に
対応した縦断面図、第５図は転動体の各ガイド面への接
触位置の寸法関係を示す要部拡大図である。 ■・・・支持体としてのハウジング、２・・・入力軸、
３・・・第１ガイド面、４・・・出力軸、５・・・第２
ガイド面、６・・・第１伝動部材、７・・・第３ガイド
面、８・・・第２伝動部材、９・・・第４ガイド面、１
０・・・遊動部材、１１・・・転動体、１２・・・調圧
機構、２１・・・保持器、２２．２３・・・対向面、２
４・・・ばね、２５．２６・・・係合凹部、２５ａ、２
６ａ・・・側壁面、２７・・・係合球 第３図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定の支持体に軸方向位置を不変として回転自在に支承
   される入力軸と、テーパ状の第１ガイド面を外面に有す
   る出力軸とが相対回転自在にして同軸上に配置され、前
   記支持体への固定を可能として出力軸を囲繞する第１伝
   動部材には軸方向に一定の間隔をあけて前記第１ガイド
   面に対向するテーパ状の第２ガイド面が設けられ、第２
   ガイド面を同軸に囲繞するとともに外方側に窪んだ円弧
   状の縦断面形状に形成された第３ガイド面を有する第２
   伝動部材が入力軸に連動、連結され、軸方向に一定の間
   隔をあけて第３ガイド面に対向しながら第１ガイド面を
   同軸に囲繞するとともに外方側に窪んだ円弧状の縦断面
   形状に形成された第４ガイド面を有する遊動部材が入力
   軸および出力軸と同一軸線まわりに自由に回転可能にし
   て配置され、第１および第４ガイド面に摺接する半球部
   と第２および第３ガイド面に摺接する半球部とを円柱部
   の両端に有する繭形に形成された複数の転動体が、相対
   回転自在にして出力軸を同軸に囲繞する保持器に、周方
   向に間隔をあけた位置で自転軸線まわりに回転自在に保
   持され、支持体および第１伝動部材間ならびに入力軸お
   よび第２伝動部材間のいずれか一方は、入力軸および出
   力軸の軸線方向に沿って一定距離にある第１および第２
   ガイド面に対する第３および第４ガイド面の軸方向相対
   位置を負荷に応じて変化させるべく調圧機構を介して連
   結され、該調圧機構は、入力軸および出力軸の軸線方向
   に間隔をあけて対向する一対の対向面と、両対向面を相
   互に近接する方向に付勢するばねと、両対向面に相互に
   対応してそれぞれ設けられるとともに周方向に対して傾
   斜した側壁面を有する係合凹部と、相互に対応する係合
   凹部間にそれぞれ嵌合される係合球とから成るとともに
   、出力軸の負荷が一定値以上であるときに各転動体の自
   転軸線を入力軸および出力軸の軸線と平行にする非伝達
   状態と、前記負荷が前記一定値未満であるときに前記両
   対向面間の距離を非伝達状態よりも短くして入力軸の回
   転速度を変速しながら出力軸に伝達すべく転動体の自転
   軸線を入力軸および出力軸の軸線とは傾斜させる変速状
   態と、ばねのばね力に抗して手動操作により両対向面間
   の距離を前記非伝達状態よりも大きくして入力軸の回転
   速度を前記変速状態とは逆方向で変速しながら出力軸に
   伝達する逆転状態とを切換え得るように構成されること
   を特徴とする変速機。