JPH04362342A - 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】

【０００１】

【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、この変速リング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リングコーン
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７の
実線ｂ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８の鎖線ｂ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９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１０
２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１０
４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−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−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に行え
るとともに、負荷が一定値以下の低負荷時には最小の変
速比を維持し得る無段変速機を提供することを目的とし
ている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る無端変速機は、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であって、上記ベアリン
グにおける上記傾斜面に対応するボールによってカムの
最小変速比位置で押圧される節度用面部を上記傾斜面に
形成し、負荷トルクが一定値を越えるまでカムを最小変
速比位置に留まらせるように、上記ボールを保持したリ
テーナを軸方向へ弾性変位可能に構成したものである。

【０００９】

【作用】上記構成において、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。

【００１０】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Ｖ字形の傾斜面を形成し
てあるので、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、
ベアリングにおけるリテーナに保持されたボールが上記
傾斜面に形成した節度用面部を押圧して負荷トルクが一
定値を越えるまでカムの回転を上記最小変速比位置に留
まらせるので、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。

【００１４】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がボールベアリング
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−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−
ン式無段変速機２１におけるケ−ス２２の後部がボルト
２３等で取り付けられている。

【００１６】上記無段変速機２１の構成は以下のとおり
である。上記ケ−ス２２には、上記ハンドル３が固定さ
れたハンドル軸２４が入力軸としてボールベアリング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。

【００１８】入力円板２８に続く出力軸２６の外周には
回転体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３
４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２
６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の円錐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４０
にて支持されている。

【００２０】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を転動可能に収容する固定リテーナ４３と、
他方のボール４２を転動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
のばね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は調節ねじで、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。

【００２１】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】前記傾斜面４９には、図３〜図６に示すよ
うにカム３９の最小変速比位置でベアリング４０におけ
る固定リテーナ４３のボール４１に押圧される節度用面
部としての凹球面部５０（５０Ａ，５０Ｂ）が形成され
ている。上記リテーナ４３とケース２２との間には、ば
ね部材、たとえば皿ばね５１が介在されており、これに
より、このリテーナ４３が軸方向へ弾性変位可能に構成
されている。上記ボール４１の凹球面部５０に対する押
圧力は、負荷トルクが一定値を越えるまでカム３９を最
小変速比位置に留まらせる程度に設定されている。

【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に接していることから、このコーン３２は入力円板２
８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動運動の量も
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。上記出力軸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がばね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、
円滑に行なわれる。

【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】さらに、上記カム３９の傾斜面４９を逆Ｖ
字形に形成してあるので、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８の実線
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】上記カム３９の最小変速比位置では、リテ
ーナ４３側のボール４１が節度用凹球面部５０に嵌合し
て皿ばね５１のばね力でこの凹球面部５０を押圧してい
る。したがって、前記ハンドル軸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７の実線ａで示すように適正な入力定馬
力特性が確保される。上記負荷トルクが一定値を越える
と、ボール４１が皿ばね５１のばね力に抗して凹球面部
５０から脱出するので、上記カム３９は図６に示す最大
変速比位置側へ変位することになる。

【００３０】なお、上記ボール４１に押圧される節度用
面部は上記のような凹球面部５０に限らず、孔状のもの
や径方向へ沿った溝状のものなどを選択できるものであ
る。また、上記リテーナ４３を軸方向へ弾性変位可能に
構成させるのは、上記皿ばね５１に限られるものではな
く、他のばね部材であってもよい。

【００３１】

【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
できることは無論、変速動作の始動が行なえ、とくに、
カムの傾斜面に形成した節度用面部を、軸方向へ弾性変
位可能なリテーナに保持されたボールで押圧して負荷ト
ルクが一定値を越えるまでカムを最小変速比位置に留ま
ら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得ることができる。

【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截断面図であ
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】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８】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９】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】

２４　　入力軸 ２６　　出力軸 ３１　　回転体 ３２　　コーン ３８　　変速リング ３９　　カム ４０　　ベアリング ４１　　ボール ４３　　リテーナ ４５　　ばね ４９　　傾斜面 ５０Ａ，５０Ｂ　　節度用面部

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、上記変速リング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
   変速機であって、上記ベアリングにおける上記傾斜面に
   対応する側のボールによって、カムの最小変速比位置で
   押圧される節度用面部を上記傾斜面に形成し、負荷トル
   クが一定値を越えるまでカムを最小変速比位置に留まら
   せるように、上記ボールを保持したリテーナを軸方向へ
   弾性変位可能に構成したことを特徴とする無段変速機。