JPH04210176A - 無段変速機 - 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】

［０００Ｌ］

【産業上の利用分野】本発明は樋門等を開閉するための
ゲート開閉装置等に適用される無段変速機に関し、特に
回転体の外周に取り付けられるとともに、入力軸側の入
力円板と出力軸側の出力円板とにともに接することによ
り、これら入出力軸間に回転を伝達させる複数のコーン
と、内周部が各コーンに接することによりこれらコーン
および前記回転体に差動運動を行わせる変速リングとを
備え、この変速リンクをその軸心方向に移動させてコー
ンとの接触位置を変化させ、上記差動運動量にしたがっ
て出力軸の回転数を変化させるようにしたりングコーン
式の無段変速機に関する。 ［０００２］

【従来の技術】この種変速機では、たとえばゲート開閉
装置等に組み込む場合に対応して正逆両方向回転で自動
変速できるものが要求される。 ［０００３］このため、従来、たとえば特公平２−３９
６６５号公報等に示すように、変速リングをカムに取り
付け、この変速リングをコーンおよび回転体の差動運動
に伴ってカムとともにその周方向へ変位可能に構成する
一方、上記カムに回転方向で逆向きとなるＶ形の傾斜面
を形成し、この傾斜面を弾性的に支持状態に押圧するば
ねを設けて出力軸にかかる負荷の大小に応じた変速リン
グの周方向の変位を許容し、この周方向の変位によって
傾斜面を介して変速リングをその軸方向に変位させるよ
うに構成したものが知られている。 ［０００４］

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のものは
、正逆両方向回転に自動変速が可能となるうえ、図１１
実線すで示すように入力定馬力特性が得られる利点があ
る反面、傾斜面がＶ形のため、入力軸の回転スタート時
点で出力軸にかかる負荷が大きいと、図１２鎖線すで示
すように変速動作が追いつかず、大きなトルクがかかり
、たとえばゲート開閉装置に適用した場合、ハンドルの
回転操作が初期に重くなるといった不具合がある。 ［０００５］そこで、本出願人は、すでに図１３に示す
ように円筒状カム１０１の一端面に逆Ｖ字形の傾斜面１
０２を形成し、このカム１０１を軸方向から挟み込むベ
アリング１０３，１０４で支承し、一方のベアリング１
０４をカム１０１の端面に押圧するばね１０５を設けた
ものを提案した。 ［０００６］これは、入力軸の正逆両方向回転に自動変
速が可能となるうえ、上記傾斜面におけるカム１０１の
軸方向の厚さの小さい部分の傾斜角度の変化が小さいの
で、入力軸の回転スタート時に出力軸に大きな負荷がか
かっていても、変速動作をスムースに開始させることが
できる反面、出力軸の負荷が小さい時には、必要以上に
変速比が大きくなるという不具合が生じる難点があった
。 ［０００７］本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、入力軸の正逆両方向回転に自動変速が
可能で、負荷トルクの急変動にも変速動作を適正、かつ
スムースに行うことができる無段変速機を提供すること
を目的とする。 ［０００８］

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係る無段変速機は、前記逆Ｖ字形の傾斜面が
形成されたカムもしくは変速リングと固定体とに、カム
の最小変速比位置で対向する磁気的吸着部材を取り付け
たものである。 ［０００９］

【作用】このような構成において、出力軸に負荷がかか
ったときには、ばねの力によりベアリングが傾斜面を押
圧し、カムの軸方向の厚みが最小の部分でベアリングが
カムを挟み込んでこのカムを支持する。変速リングとコ
ンとの位置関係を適宜に設定することにより、この状態
で出力軸を高速回転させることが可能になる。 ［００１０１出力軸に負荷が加わると、それに伴う回転
力がコーンから変速リングに伝達され、カムに回転力が
生じ、この回転力は負荷トルクと大きさが等しく方向が
反対である。すると、傾斜面がばねの力に抗してベアリ
ングを押しのけるようにしてカムが回転し、この傾斜面
がベアリングを押した反力によった、カムがその軸心方
向に変位される。これにより変速リングとコーンとの接
触位置が変化し、負荷トルクにもとづく傾斜面のベアリ
ング押圧力とばね力とが釣り合う位置で機構が安定化し
、適切な変速比となる。 ［００１１］さらに、カムに逆■字形の傾斜面を形成し
であるので、入力軸の正逆双方の回転について、同じ様
に変速動作が行われる。しかも、上記傾斜面におけるカ
ム軸方向の厚さの小さい部分の傾斜角度の変化が小さい
ので、最小変速比の位置から最大変速比へ移行する際の
変速動作がスムースに開始される。 ［００１２］とくに、上記カムの最小変速比位置では、
固定体との間で磁気吸着力が最も大きく作用しているの
で、入力軸の回転スタート時に負荷トルクが小さい場合
でも、変速比が必要以上に大きくなるのが抑制される。 ［００１３］

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。図１および図２は本発明に係る無段変速機をゲ
ート開閉装置に組み込んだ実施例を示すものである。 ［００１４１同図において、１は装置本体であり、図示
しないバルブに連結された弁棒２が昇降可能に保持され
ている。３はバルブ開閉操作用のハンドルである。上記
装置本体１におけるスタンド４上に固定されたギヤーケ
ース５内には、第１のベベルギヤ６がポールベアリング
７．８等を介して回転可能に支承されており、さらに上
記ベベルギヤ６には、上記弁棒２に螺合するスクリュー
ブロック９がボルト１０等で固定されている。１１は上
記ギヤケース５内のボールベアリング１２に支承されて
第１のベベルギヤ６に噛合する第２のベベルギヤであり
、上記スクリューブロック９および第１のベベルギヤ６
等とともに弁棒昇降駆動用のギヤ機構１３を構成してい
る。 ［００１５］上記第２のベベルギヤ１１に対応して上記
ギヤケース５に形成された筒形突出部５Ａには、上記ハ
ンドル３とギヤ機構１３との間に介在されるリングコン
式自動変速機２１におけるケース２２の後部がボルト２
３等で取り付けられている。 ［００１６］上記自動変速機２１の構成は以下のとおり
である。上記ケース２２には、上記ハンドル３が固定さ
れたハンドル軸２４が入力軸としてポールベアリング２
５により回転可能に軸支されている。また、ケース２２
の中には、ハンドル軸２４と軸心を一致して配置された
出力軸２６が、このハンドル軸２４とは独立して回転自
在に支持されている。出力軸２６は、その端部がケース
２２から後方へ突出して前記第２のベベルギヤ１１の回
転軸として構成されている。 ［００１７］上記ハンドル軸２５の端部２７はつば状に
形成されている。またケース２２の中における出力軸２
６のまわりには筒部３０を有した入力円板２８が回転自
在に支持されており、この入力円板２８は、切り離しを
行わない噛み合いクラッチ２９によって、ハンドル軸２
４の端部２７に連結されている。 ［００１８１入力円板２８に続く出力軸２６の外周には
回転だいとしてのコーンリテーナ３１が同心状に配置さ
れて回転自在に構成され、このコーンリテーナ３１の外
周縁には、複数のコーン３２が回転自在に設けられてい
る。このコーン３２は、入力円板２８に形成された外周
つば部３３との間で摩擦伝動を行なう。上記コーンリテ
ーナ３１に続く出力軸２６の外周には、出力円板３４が
同心状に設けられており、この出力円板３４は、その外
周縁がコーン３２との間で摩擦伝動を行なう。出力円板
３４はボール３５を介してスリーブ３６に連結され、こ
のスリーブ３６は出力軸２６に固定されている。したが
って、これら出力円板３４、スリーブ３６および出力軸
２６は、一体に回転可能である。３７はばねで、出力円
板３４を摩擦伝動のためにコーン３２に押圧する。 ［００１９］コーン３２を取り付けたコーンリテーナ３
１の周囲には変速リング３８が設けられ、この変速リン
グ３８は、コーン３２の円すい部との間で摩擦伝動を行
なうとともに、図３に示す円筒状のカム３９に固定され
てこのカム３９とともに回転可能である。カム３９は、
その軸心方向の両端面が、周方向に複数のベアリング４
０にて支持されている。 ［００２０１各ベアリング４０は、カム３９の軸心方向
の両端面を挟み込む一対のボール４１．４２と、一方の
ボール４１を転勤可能に収容する固定リテーナ４３と、
他方のボール４２を転勤可能に収容する可動リテーナ４
４とを有している。可動リテーナ４４は圧縮コイル構造
のはね４５によってカム３９に向けて押圧されており、
このばね４５はカム３９の軸心と平行な方向に配置され
ている。また可動リテーナ４４には、ばね４５の内部に
配置されるガイド棒４６が取り付けられており、このガ
イド棒４６は、ケース２２においてカム３９の軸心と平
行な方向に形成されたガイド軸受４７に摺動自在にはめ
込まれている。４８は調節ねじて、固定リテーナ４３を
押してその位置を変化させることで、ばね４５により発
生する押圧力などを調節可能である。 ［００２１１前記カム３９としては、エンドカムが用い
られており、このカム３９における固定リテーナ４３の
ボール４１に接する方の端面には、図３に示すように傾
斜面４９が形成されている。この傾斜面４９は、図４に
示すようにカム３９の軸心方向の厚みを徐々に変化させ
るように互いに逆方向に一対の斜面４９Ａ、４９Ｂによ
り逆Ｖ字形に形成されている。 ［００２２］上記カム３９の外周面および固定体として
のケース２２の内周面には、それぞれカム３９の最小変
速比位置で対抗する磁気的吸着部材として、互いに異極
のマグネット５０　　（５０Ａ、５０Ｂ）、５１　　（
５１Ａ。 ５１８Ｂ）がそれぞれ固定されている。 ［００２３］このような構成において、ハンドル３を回
転操作すると、その回転操作力はハンドル軸２４および
入力円板２８に伝達される。変速リング３８がコーン３
２にせっしていることから、このコーン３２は入力円板
２８により回転されることで変速リング３８の内周縁に
沿ってころがり、このころがり運動にもとづいて、コー
ンリテーナ３１とコーン３２とが一体に差動運動を行な
う。変速リング３８が移動し、コーン３２の先端部の近
傍で変速リング３８がコーン３２に接するようにすれば
、コーン３２のころがり量が小さくなって差動運動の量
も小さくなり、変速比は小さくなる。反対にコーン３２
の裾の部分に接するように変速リング３８が移動すると
、コーン３２のころがり量が大きくなって差度運動の量
も大きくなり、変速比は大きくなる。この変速の行なわ
れた回転が出力軸２６に現われる。出力軸２６の回転に
より第２のベベルギヤ１８を介して第１のベベルギヤ６
が回転する。このため、スクリューブロック９が回転し
、弁棒２によるバルブの昇降によりゲートが開閉される
。 ［００２４］いま、ベアリング４０における両ボール４
１．４２は、ばね４５の力によってカム３９を挟み込む
ように押圧しているため、出力軸２６に負荷がかかって
いないときには、上記ボール４１が傾斜面４９を押圧し
、図５に示すようにカム３９の軸方向の厚みが最小の部
分でこのカム３９を支持するように、カム３９に回転を
与える。このとき、変速リング３８がコーン３２の先端
部近傍に接するように各部材を配置しておくことで、出
力軸２６は変速比の小さな高速回転で行なう。 ［００２５］出力軸２６に負荷が加わると、負荷トルク
に比例した回転力がコーン３２から変速リング３８に伝
達され、この変速リング３８とともにカム３９を周方向
に回転させようとする。すると、傾斜面４９が固定リテ
ーナ４３のボール４１に当たっているので、カム３９は
、傾斜面４９がはね４５の力に抗してボール４１を押し
のけるようにして周方向に回転し、結局ばね４５を圧縮
しながら固定リテーナ４３から離れるように、その軸心
方向に変位する。この変位は、可動リテーナ４４のガイ
ド棒４６がガイド孔４７にはめ込まれていることから、
円滑な行なわれる。 ［００２６］これにより、変速リング３８とコーン３２
との接触位置がコーン３２の裾の部分へと変位する。そ
して、負荷トルクにもとづき傾斜面４９がボール４１を
押圧する力と、カム３９の変位により増大するばね４５
の力とが釣り合う位置で機構が安定し、負荷に応じた適
当な変速比になる。このときの状態を図６に示す。 ［００２７］このようなものであると、カム３９におけ
る傾斜面４９の各斜面４９Ａ、４９Ｂの両側傾斜部位４
９ａ、４９ｂは互いに逆方向に傾斜しているので、ハン
ドル軸２４を正逆両方向へ回転した場合のいずれにも、
同様の自動変速を行なうことができる。 ［００２８］とくに、上記カム３９の傾斜面４９を逆Ｖ
字形に形成しであるので、最小変速比位置に対抗するカ
ム軸方向の厚さの小さい部位４９ｃからその両側傾斜部
位４９ａ、４９ｂにかけては傾斜がなだらかになってい
る。したがって、上記最小変速比の位置から最大変速比
の位置へ移行する際の変速動作が無理なく開始されるこ
とになる。したがって、ハンドル軸２４の回転スタート
時に大きな負荷がかかった場合であっても、図１２実線
ａで示すように、変速動作の応答性が良いので、入力側
に大きなトルクが付与されることもなくなる。 ［００２９］とくに、上記カム３９とケース２２との間
では、図７および図８に示すカム３９の最小変速比位置
でマグネット５０．５１の磁気吸引力が作用するので、
ハンドル軸２４の回転スタート時の負荷トルクが小さい
場合、カム３９は最小変速位置に安定しようとするため
、必要以上に変速比が大きくなることはなく、図８実線
ａで示すように適正な入力定馬力特性が確保される。 負荷トルクが大きくなると、カム３９は図９および図１
０のように最大変速比位置側へ変位するので、マグネッ
ト５０．５１による磁気吸引力が小さくなり、カム３９
には、ばね４５の圧接力のみが回転を抑制する力となる
。 ［００３０１なお、上記の例では、磁気的吸着部材とし
てのマグネット５０．５１同志で磁気的吸引力を得るよ
うにしたが、一方のマグネットに代えて磁性板を取り付
けてもよい。 ［００３１１また、カム３９と一体の変速リング３８の
一部を軸方向へ突出させ、この部分とケース２２との間
で磁気的吸引力を作用させることも可能である。さらに
また、上記マグネット５１については、ケース２２に限
らず、他の固定体に取り付けてもよい。 ［００３２］

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、変速
リングが取り付けられるカムの傾斜面を逆Ｖ形としたこ
とにより、入力軸の正逆両方向の回転に対して自動変速
できることは熱論、変速動作の始動が行なえ、とくに、
最小変速比位置において、カムもしくは変速リングとケ
ースとの間に磁気吸引力を働かせるようにしたので、入
力軸の回転スタート時に負荷トルクが小さい時でも、不
必要な変速比の上昇が抑止され、良好な入力定馬力特性
をえることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無段変速機をゲート開閉装置に組み込
んだ一実施例を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】無段変速機におけるカムを示す半裁断面図であ
る。

【図４】同カムの支持状態の斜視図である。

【図５】無段変速機におけるカムの動作説明図である。

【図６】無段変速機におけるカムの動作説明図である。

【図７】最小変速比位置でのマグネットの吸引力でカム
が安定した状態を示す図である。

【図８】最小変速比位置でのマグネットの吸引力でカム
が安定した状態を示す図である。

【図９】マグネットの吸引力の影響を受けない最大変速
比位置までカムが変位した状態を示す図である。

【図１０】マグネットの吸引力の影響を受けない最大変
速比位置までカムが変位した状態を示す図である。

【図１１】同無段変速機の入力トルクと出力トルクの関
係を従来のものと比較して示す特性図である。

【図１２】同変速機の入力トルクと時間との関係を従来
のものと比較して示す特性図である。

【図１３】本出願人が先に提案した無段変速機のカム形
状を示す図である。

【符号の説明】

２２　　　固定体ケース ２４　　　人力軸ハンドル軸 ２６　　　出力軸 ３１　　　回転体 ３２　　　コーン ３８　　　変速リング ３９　　　カム ４０　　　ベアリン ４５　　　ばね ４９　　　傾斜面 ５０Ａ、５０Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ　　　磁気的着部材

【
図２】

【図１０】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体の外周に取り付けられるとともに、
   入力軸側の入力円板と出力軸側の出力円板とにともに接
   することにより、これら入出力軸間に回転を伝達させる
   複数のコーンと、内周部が各コーンに接することにより
   これらコーンおよび前記回転体に差動運動を行わせる変
   速リングと、上記変速リンクが取り付けられて前記コー
   ンおよび回転体の差動運動に伴って上記変速リングを周
   方向へ変位可能に設定する円筒状のカムとを備え、前記
   カムの端面に、カムの軸方向の厚みを徐々に変化させる
   ような軸対称の逆Ｖ字形の傾斜面を形成し、前記カムの
   両端面を、この両端面に接してカムを間に挟み込むベア
   リングにて支持し、前記ベアリングをカムの両端面に押
   圧させるばねを設けて、このばねにより、出力軸の負荷
   の大小に応じた変速リングの周方向の変位を許容して、
   この周方向の変位によって、前記傾斜面により変速リン
   グをその軸心方向に変位させるように構成した無段変速
   機にであって、上記カムもしくは変速リングと固定体と
   に、カムの最小変速比位置で対向する磁気的吸着部材を
   設けたことを特徴とする無段変速機。