JPH0415348A - 摩擦式無段変速装置 - Google Patents

摩擦式無段変速装置

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JPH0415348A
JPH0415348A JP2116750A JP11675090A JPH0415348A JP H0415348 A JPH0415348 A JP H0415348A JP 2116750 A JP2116750 A JP 2116750A JP 11675090 A JP11675090 A JP 11675090A JP H0415348 A JPH0415348 A JP H0415348A
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高宮 喜久三
Yoshitaka Tamura
田村 義孝
Nobuaki Shimada
信秋 島田
Kiyobumi Hirai
平井 清文
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    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
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  • Friction Gearing (AREA)
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、円板摩擦車を用いた摩擦式無段変速装置であ
って、産業機械及び搬送機器等(=装備するのに適した
汎用の無段変速装置に関するものである。
(従来の技術) 摩擦式無段変速機は駆動摩擦車と従動摩擦車を圧接し、
その接点位置を移動させることによって回転半径を調整
して回転速度を無段階に変化させるものである。そして
その摩擦車の形状には、円錐、円板、リング、球なとか
あるか、摩擦車同志の接触状態により、外接接触型と内
接接触型の2種類に分けられる。
外接接触型は凸面と凸面の略点接触であるのて、その接
触面形状は接触圧力によって略楕円となり、伝動回転体
としてみた場合、ピッチラインに相当する接触軌道か幅
の広い帯状となる。このため、ピッチ径の外側と内側に
おいて、一方に正、他方に負の滑りか発生し、これか内
部摩擦損失となって伝動効率を低下させる。
一方前記した内接接触型は、凹面と凸面の接触であるの
で、外接接触型より接触部が線状で長く、その接触面形
状は略三日月形で、その接触軌道は幅の狭い線状となっ
ている。したがってこの場合は接触部のピッチ径に対す
る外側と内側の速度差か少なくなるため、内部摩擦損失
か少ない。
上述のように、摩擦車の接触軌道の幅はできるだけ狭い
方が好ましく、伝動効率からいえは、内接接触型は外接
接触型よりも優れているといえる。
本出願人は先に、この利点を生かした内接接触型無段変
速機として、第6図に示すような無段変速装置(特公平
1−37623号)を開発した。
すなわちこの発明は、入力軸aに対して偏心量調整自在
にした駆動摩擦車すを回転自在に設け、この駆動摩擦車
すと同心の内歯歯車Cをこの駆動摩擦車すと一体的に形
成し、前記入力軸aと同心の2個の内歯歯車d、  e
をこの入力軸aと一体的に形成し、この一方の内歯歯車
dと前記駆動摩擦車すと一体の内歯歯車Cを中間伝動歯
車fを介して噛合連結し、前記入力軸aを中心にして中
空円筒状の従動回転体gを回転自在に設けると共に、こ
の従動回転体gの内周に従動回転体gと共に回転する従
動摩擦車りを設け、この従動摩擦車りと前記駆動摩擦車
すとを圧接係合させ、前記従動回転体gに遊星キャリア
iを一体的に設け、二の遊星キャリアiに枢支した遊星
歯車」を前記入力軸aと一体の他方の内歯歯車et:9
合させると共に、前記入力軸aと同心の出力軸にと一体
の太陽歯車rに噛合させた無段変速装置である。なお第
6図中mは内側偏心カム、nは内側偏心カムmに対して
回動可能に嵌合した外側偏心カム、0は外側偏心カムn
の外周に回転自在に嵌合した駆動回転体である。
(発明か解決しようとする課題) 一般に上述したような摩擦式無段変速装置ては、トルク
伝達を摩擦車間の接点の摩擦力に頼っているため、−接
点の伝達力そのものを大きくする二とには限界かある。
このため先願の第6図に示した発明では摩擦車を大径に
し、接点の回転半径を大きくすることによって、伝達ト
ルクを増大していた。そのため、摩擦車等の部品か大型
化し、装置全体か重たくなるという欠点かある他に、摩
擦車等の部品には精度か要求されるため製作費用か嵩む
という欠点があった。
また、第6図の装置では、径の大きい従動摩擦車りをわ
ずかな支持部分によって平行を保つ構造であるか、この
従動摩擦車りは駆動摩擦車すか偏心状態のとき一点接触
となって偏荷重を受けるため、2枚の従動摩擦車りを平
行状態に維持することか困難であった。このため、接触
状態か不良となって、伝達力か低下したり、伝達効率か
変動したり、また偏心操作か滑らかでなくなったりする
という問題点かあった。
(課題を解決するための手段) 上述の問題点を解決するため本発明においては、中心孔
を有するリング状の従動円板の内周縁部を、対向する円
錐面を有する2枚の駆動円板により挟圧するようにする
と共に、この駆動円板を前記従動円板に対して偏心自在
にする二とにより前記駆動円板と従動円板との楔係合に
よる摩擦力によって無段変速伝動をする装置において、
入力軸の回転を増速して前記駆動円板に伝えると共に、
前記従動円板の回転を減速して出力軸に伝えるようにし
て摩擦式無段変速装置を構成する。
(作 用) 一般に馬力は(力×速度)で表されるが、本発明のよう
な摩擦式無段変速装置では、その伝達馬力は(摩擦円板
の伝達力×摩擦円板の回転速度)で表される。本発明で
は入力軸の回転を増速しで駆動回転体および従動回転体
に伝え、この従動回転体の回転を減速して出力軸をほぼ
もとの回転数に戻すようにした。このように、本発明装
置の摩擦伝動部分は入力時の回転に対して数倍の高速回
転となるから、小さな部品で大きな馬力を伝達すること
かできる。すなわち、本発明では、摩擦伝動部分を高速
回転させるようにしているので、摩擦円板を小型化する
ことができ、しかも大きな馬力を伝達することができる
したかって、本発明によれば小型で伝動馬力か大きく、
しかも伝動効率のよい摩擦式無段変速装置を提供するこ
とができる。
(実施例) 以下、第1図〜第5図について本発明の一実施例を説明
する。
図中1は一側方を解放した箱型のケース本体、2はその
入力側ケース蓋、3(第3図参照)はそのケース蓋2を
ケース本体1に締結するボルト、4はケース本体1の出
力側に接合した出力側ケース、5(第3図参照)はその
締結用のボルトである。
本実施例においては、入力側ケース蓋2とケース本体1
の出力側壁部1aを貫通して入力軸6を回転自在に設け
る。図中7は鍔付き軸筒状の軸受ホルダー 8はその鍔
部をケース蓋2に締結するボルト、9は軸受ホルダー7
内に設けた球軸受、IOはケース本体1の出力側壁部1
aに設けた球軸受である。
また第1図に示す形状か門型て、第2図に示す形状が略
短冊状の揺動腕11を、その両脚端部をケース本体1内
の入力軸6に枢支させて傾動自在に設ける。図中11a
はL型の揺動腕本体、llbは揺動腕11の入力側部材
で、12はこの入力側部材11bを揺動腕本体11aに
締結するボルトである。また13は揺動腕本体11aの
脚端部に設けた球軸受で、他方の入力端部材11bのH
端部は、前記軸受ホルダー7の軸筒部7aに直接嵌合し
ている。14は入力軸6の段部に嵌装したリングプレー
トである。
また互いに対向する円錐面15a、 16aを有する2
枚の駆動円板15.16を形成し、一方の駆動円板15
の円錐面15aの中心に駆動軸17を突設し、この軸1
7と嵌合する軸筒18を他方の駆動円板16の円錐面1
6aと反対側に突設し、この軸筒18の先端部18aを
テーパー状に形成し、このテーパ一部18aと前記駆動
軸17とに嵌合する軸筒付きの小歯車19を設け、この
小歯車19の段付き軸筒部19aに4枚の皿はね20を
、2枚づつ拝み合わせて嵌合し、これらの皿はね20を
圧縮するコツプ状のはね抑え21を駆動軸17に嵌合し
、駆動軸17に形成したねじ部17aにナツト22を螺
合して、対向する円錐面15a、 16aの間隔を皿は
ね20によって常に狭めるように付勢すると共に、前記
駆動円板15.16を含む結合体が駆動回転体Aとして
常に一体的に回転するようにする。
すなわちこの駆動回転体Aの軸筒18を揺動腕11の本
体11aの脚部の中間部に貫通して球軸受23により回
転自在に支承し、駆動軸17のねじ部17aの先端に設
けた小径部1.7bを揺動腕11の入力側部材11bの
中間部に設けた球軸受24によって回転自在に支承する
そして前記小歯車19と噛合する大歯車25を入力軸6
にキー26を介して設け、入力軸6の回転を増速して駆
動回転体Aに伝えるようにする。
また前記駆動軸17と同心の従動回転軸27をケース本
体1の出力側壁部1aに球軸受28を介して貫通すると
共に、その一端部27aを出力側ケース4の壁部4aに
球軸受29により回転自在に支承し、この従動回転軸2
7の他端部に円板の外周部に立ち上かり縁30aを有す
る従動円板支持体30を設け、この支持体30の立ち上
かり縁30aの端部に、中心孔を有するリング状の従動
円板31をリベット32により固定して、これら小歯車
38、従動円板31等を従動回転体Bとして一体的に結
合し、この従動円板31の内周縁部31aを前記した駆
動円板15.16の対向する円錐面15a、 16aに
より皿はね20の弾力によって挟圧するようにする。
また第2図〜第4図に示すように、前記揺動腕11の本
体11aの脚部と対向するケース本体lの側壁部に、中
心にねし孔33aを有すると共に、外周部に雄ねじ33
bを形成した鍔付きのねじ座33をねじ込んで、そのケ
ース本体1内への突出部にロックナツト34を螺合する
。またねじ座33のねし孔33aに送りねじ35を螺合
し、この送りねじ35の端部に球状部35aを形成し、
この球状部35aと衝合する球面状の凹陥部36aを有
する受は座36を前記揺動腕11の側面に固定する。ま
た送りねじ35の外側端部にはハンドル37を固着し、
このハンドル37を操作することによって、揺動腕11
を入力軸6を支点として第2図の直立姿勢から、第4図
に示す傾動状態まて、従動円板31に対する任意の偏心
状態に制御することかできる。
また出力側ケース4内の従動回転軸27に小歯車38を
キー39により固定し、この小歯車38と噛合する大歯
車40を2個の球軸受41を介して入力軸6に回転自在
に設け、この大歯車40を遊星キャリアとして3個の遊
星軸42(第5図参照)を円周等分位置にそれぞれ出力
側に向けて突設し、これらの軸42にそれぞれ遊星歯車
43を回転自在に嵌装し、これら3個の遊星歯車43と
それぞれ噛合する太陽歯車44を、キー45を介して入
力軸6に固定する。
また出力側ケース4のボス部4b内に入力軸6と同心の
出力軸46を2個の球軸受47を介して回転自在に設け
、この出力軸46の入力軸6との対向端に円板48を一
体に形成すると共に、この円板48の外周部に立ち上か
り縁48aを一体的に突設し、この立ち上がり縁48a
の内周に、前記遊星歯車43とそれぞれ噛合する内歯歯
車49を形成する。
なお図中50は軸6,46に嵌装したカラーリング、5
1はオイルシールである。
次に上述のように構成した本発明装置の作用を説明する
。まず変速操作について説明する。
第1図及び第2図は、駆動円板15.16の軸心か従動
円板31の軸心と同心になっている状態を示している。
この状態では、送りねじ35の先端は揺動腕11に設け
た受は座36の球状凹部に当接している。
ハンドル37を回転して送りねし35を螺進すると揺動
腕11は押されて入力軸6を中心として回動し、第2図
の状態から第3図および第4図の状態となって、駆動円
板15.16の軸心は従動円板31の軸心に対して偏心
する。
また第3図はこの偏心時における摩擦円板部の楔係合状
態を示す断面図で、従動円板3Iはその両側から駆動円
板15.16の斜面によって挟持され、また駆動円板1
5の斜面15aと駆動円板16の斜面16aは皿ばね2
0の作用によって互いに接近するように付勢されている
ので、両斜面15a、 16aの勾配分力によって、駆
動円板15.16は従動円板3Iに対して常に同心に戻
ろうとする力を受けている。またハンドル37を前とは
反対に回転して、送りねじ35を後退させると揺動腕1
1は前述の力によって第4図の位置から第2図の位置ま
で復帰する。このようにしてハンドル37の回転によっ
て、駆動円板15゜16の軸心を従動円板31の軸心に
対して、同心状態から任意の偏心状態まで制御すること
ができる。
次に変速比について説明する。まず、この無段変速装置
のトップの状態を説明する。
第1図において、駆動回転体Aの軸心か従動回転体Bの
軸心と同心であるから、駆動円板15.16と従動円板
31は全周にわたって接触し、互いに皿はね20によっ
て挟圧されているので、駆動円板15゜16と従動円板
31とは滑ることなく一体的に回転する。本実施例では
入力軸6に固定した大歯車25の歯数が72Tで、駆動
回転体Aの小歯車19か247であるから、いま入力回
転を1とすると、駆動回転体Aおよび従動回転体Bは、
72/24 = 3であるから、入力軸6の3倍に増速
されて回転する。また従動回転体Bの小歯車38か24
Tで、遊星キャリアと一体の大歯車40か72Tである
から、遊星キャリア40は、24/72 =1/3に減
速されてもとの回転数1となり、結局入力軸6と同回転
となる。
この場合、入力軸6に固定した太陽歯車44と遊星キャ
リア40は同一の回転をするから、各遊星歯車43が自
転することはなく、太陽歯車44、遊星歯車43、内歯
歯車49は一体となって回転する。すなわち内歯歯車4
9と一体である出力軸46は入力軸6と同じ回転となる
次にこの無段変速装置のローの状態を説明する。
第4図は駆動回転Aの駆動円板15.16の軸心か従動
回転体Bの従動円板31の軸心と偏心している状態を示
すもので、この場合の駆動円板15.16と従動円板3
1の接触点は0点となる。二の状態で駆動円板15.1
6が回転すると、駆動円板15.16と従動円板31の
回転半径に差か生しる。すなわち駆動円板15. 16
の中心を0□とし、従動円板31の中心を0□とし、0
1から0点まての半径をR,とし、0□から0点までの
半径をR7とすると、PI<R2であるから、従動円板
31は駆動円板15.16に対して減速されて回転する
。本実施例てはR1/R2である減速比を1/3に設定
している。したがって入力軸6か回転すると、大歯車2
5と小歯車19の歯車比によって駆動回転体Aは入力軸
6の3倍で回転する。駆動回転体Aの回転は、前述した
回転半径R,,R2の差によって1/3に減速されて従
動回転体Bに伝達されるので、3Xl/3=1であるか
ら、入力軸6の回転を1とすると従動回転体Bの回転も
lになる。
さらに従動回転体Bの回転は小歯車38と大歯車40の
歯車比によって1/3に減速されて遊星キャリア40に
伝達される。したがって、この状態では入力軸6の回転
1に対して、遊星キャリア40は1/3で回転する。
すなわち遊星キャリア40は太陽歯車44に対して2/
3だけ減速して回転していることになる。
このため、入力軸6の回転が第5図の矢印りの方向とす
ると、各遊星歯車43は第5図の矢印Eの方向に減速分
だけ公転すると共に、矢印Fの方向に自転するから、こ
れらの遊星歯車43と噛合する内歯歯車49は矢印Gの
方向にさらに減速されることになる。すなわち、この遊
星歯車装置は、遊星キャリア40の減速分をさらに増幅
して出力軸46に伝える。本実施例における増幅倍数は
1.5であるから、最低回転の変速状態における出力軸
46の回転は、回転差分が、1−1/3 =2/3であ
るから、その1.5倍だけ遅れることになる。すなわち
2/3X1.5=1の減速となり、出力軸46の回転は
入力軸6の回転lに対して、1−1=0であるから、ゼ
ロとなる。これか本実施例の無段変速装置のローの状態
である。
そしてハンドル37を適当に操作すれば、揺動腕11を
第2図の状態から第4図に示す状態の中間の任意の位置
に設定することかできるから、本発明装置は前記したロ
ーからトップまでの間で無段階の変速比か得られる。
なお本発明装置は必要に応じて前記した駆動歯車と従動
歯車による変速比、摩擦円板の接合点の移動による変速
比、および遊星歯車装置による増速比を変化させること
によって、変速域を任意に変更することかでき、また出
力軸を入力軸に対して逆転させることもてきる。
上述のように本発明装置は摩擦伝動に円板を使用し、従
動回転体Bに対して駆動回転体Aを偏心調整自在にし、
駆動円板15.16と従動円板31とを楔係合によって
内接接触するようにした。そして本実施例のようにトッ
プの変速状態において、駆動円板15.16と従動円板
31か同心状態て接合するようにすれば、両摩擦円板か
全周において圧接接合する結果、すべりのない100%
近くの極めて高い伝動効率を得ることかできる。
また、トップ以外の変速状態では駆動円板15゜16に
対して従動円板31か偏心して、両摩擦円板か部分的に
接合するが、この場合も内接接触であるから、接触軌道
か前記のように略三日月状にピッチライン上にかなり長
(形成される。またピッチラインの両側に存在する正、
負のすべり帯域も狭いので、トップ以外の変速域におい
てもかなり高い伝動効率を得ることができる。
また本実施例では遊星歯車の増幅作用によって摩擦伝動
部分の変速比を拡大しているので、入力回転から上口回
転まで滑らかに変速することかできる。本実施例の装置
は特にトップ状態での伝達効率がよいので、過渡的に無
段変速か必要で、常連は1.1であるという使用条件の
伝動装置として極めて利用価値か高いものとなる。
また、本実施例のように、駆動回転体Aおよび従動回転
体Bの軸受を両持構造とすれば、軸心の平行か保ちやす
くなり、さらに2枚の駆動円板15゜16の平行も保ち
やす(なるので、片開きになろうとする偏荷重を受けて
も、全体として正常な接触関係が維持できる。すなわち
、全変速域において、内接接触型による高い伝動効率を
維持することができる。
(発明の効果) 一般に馬力は(力×速度)で表されるが、本発明のよう
な摩擦式無段変速装置では、その伝達馬力は(摩擦円板
の伝達力×摩擦円板の回転速度)で表される。本発明で
は入力軸6の回転を増速しで駆動回転体Aおよび従動回
転体Bに伝え、この従動回転体Bの回転を減速して出力
軸46をほぼもとの回転数に戻すようにした。このよう
に、本発明装置の摩擦伝動部分は入力時の回転に対して
数倍の高速回転となるから、小さな部品で大きな馬力を
伝達することができる。すなわち、本発明では、摩擦伝
動部分を高速回転させるようにしているので、摩擦円板
を小型化することができ、しかも大きな馬力を伝達する
ことができる。
したがって、本発明によれば小型で伝動馬力が大きく、
しかも伝動効率のよい摩擦式無段変速装置を提供するこ
とかできるというすぐれた効果か得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の縦断面図、 第2図はその偏心操作部を入力軸側から見た断面図、 第3図は偏心時の各摩擦円板の楔係合状態を一部断面で
示す平面図、 第4図はその偏心時における摩擦円板の楔係合状態を駆
動軸に対する直角断面で示す説明図、第5図は遊星歯車
装置の断面図、 第6図は従来装置の縦断面図である。 1・・・ケース本体    2・・・入力側ケース蓋4
・・・出力側ケース   6・・・入力軸11・・・揺
動腕      15.16・・・駆動円板15a、 
16a・・・円錐面   17・・・駆動軸18・・・
軸筒       19・・・小歯車20・・・皿ばね
      25・・・大歯車27・・・従動回転軸 
   30・・・従動円板支持体31・・・従動円板 35・・・送りねし 37・・・ハンドル 40−・・大歯車(遊星キャ 42・・・遊星軸 44・・・太陽歯車 48・・・円板 33・・・ねじ座 36・・・受は座 38・・・小歯車 リア) 43・・・遊星歯車 46・・・出力軸 49・・・内歯歯車 第2図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、中心孔を有するリング状の従動円板の内周縁部を、
    対向する円錐面を有する2枚の駆動円板により挟圧する
    ようにすると共に、この駆動円板を前記従動円板に対し
    て偏心自在にすることにより前記駆動円板と従動円板と
    の楔係合による摩擦力によって無段変速伝動をする装置
    において、入力軸の回転を増速して前記駆動円板に伝え
    ると共に、前記従動円板の回転を減速して出力軸に伝え
    るようにしたことを特徴とする摩擦式無段変速装置。
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