JPH0567821B2

JPH0567821B2 -

Info

Publication number: JPH0567821B2
Application number: JP1162704A
Authority: JP
Inventors: Kikuzo Takamya; Yoshitaka Tamura; Kyobumi Hirai
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1993-09-27
Also published as: JPH0328556A; EP0405937A3; EP0405937A2; US5045037A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、産業機械、および自動車その他の車
両等に装備するのに適した、汎用の摩擦式無段変
速装置に関するものである。

（従来の技術）本発明の対象である摩擦式無断変速機には、伝
動体の形状によつて円錐伝導、円板伝動、リング
伝動、球面伝動などがある。

前記した摩擦式無段変速機は、いずれも摩擦伝
動接点の回転半径を無段階に変えることによつて
無段階の変速伝動を行うものであり、その摩擦伝
動接点は外接接触型と、内接接触型の２種類に大
別できる。

そして外接接触型の従来例としては、例えば実
公昭49−29168号、および特公昭46−42249号公報
に開示されたものがあり、また内接接触型の従来
例としては、例えば実公昭46−34919号および特
公昭41−5765号公報に開示されたものがある。

（発明が解決しようとする課題）前記した外接接触型は、凸面と凸面との接触に
よる伝動であり、その接触面は接触圧力によつて
ピツチラインに相当する接触軌道が幅の広い帯状
となる。

このため接触軌道上のピツチ径より大きい側と
小さい側において、一方に正、一方に負の滑りを
発生する結果、これが内部摩擦損失となつて伝動
効率を低下させるという問題点がある。

また駆動側と従動側の回転半径の差が大きくな
つた場合、駆動側あるいは従動側に曲率半径の小
さな回転体を用いた場合などには、前記した正負
の滑りはさらに急増し、その結果伝動効率がさら
に低下することになる。

従つて外接接触型の摩擦式無段変速機では、外
接接触なるがゆえに伝動効率が低いという欠点を
もつている。

一方前記した内接接触型は、凹面と凸面との接
触による伝動であり、その接触軌道は幅の狭い線
状となる。

従つて内接接触型は、内部摩擦損失が外接接触
型のものより少なく伝動効率が高くなるという点
で優れている。

しかしながら、内接接触型では、入力軸、出力
軸のいずれかが、他方の軸を内包する配置とな
り、また摩擦伝動部材を支持する片方の軸は移動
軸としなければならない。

そのため、平行移動する軸を強固に支持するこ
とが構造的に困難であつた。

さらに、内接接触型では、一点接触となり、し
かも強い圧接力が必要とされるので、両摩擦円板
が片開きの状態になる。

つまり、内接接触型ではあつても、両摩擦円板
間の平行維持が難しく、圧接力が不安定になる結
果、トルクが伝わりにくくなり、効率が低下する
という欠点がある。そしてこの欠点は、伝達トル
クの増大のために、摩擦円板を多層構造にする場
合、さらに顕著となる。

（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の本発明において
は、同一軸線上に、入力軸と、従動軸及び出力軸
を各々回転自在に設け、この軸線と平行に副軸を
回転自在に設け、この副軸を中心として揺動自在
に設けた２個の揺動腕の遊端部に、円筒状の駆動
回転体を回転自在に設けると共に、この駆動回転
体を前記従動軸を外包するように配置し、前記駆
動回転体と共に回転する駆動摩擦円板と、前記従
動軸と共に回転する従動摩擦円板を楔係合し、前
記入力軸に固定した歯車と、前記副軸に固定した
第１歯車を噛合させると共に、この副軸に固定し
た第２歯車と、前記駆動回転体に固定した歯車を
噛合させ、さらに前記副軸に固定した第３歯車
を、前記軸線上に回転自在に設けた太陽歯車と噛
合させ、この太陽歯車と、前記従動軸に固定した
遊星キヤリアに軸支された遊星歯車とを噛合させ
ると共に、前記出力軸と一体的に形成した内歯歯
車を前記遊星歯車と噛合させて出力を取り出すよ
うにして摩擦式無段変速装置を構成する。

（作用）上述のように本発明においては、偏心調整自在
にした駆動摩擦円板と、従動軸と共に回転する従
動摩擦円板とを、楔係合によつて内接接触するよ
うにすると共に、ローの変速状態においては、駆
動摩擦円板と従動摩擦円板が同心状態で接合する
ようにしたから、このローの変速状態では、両摩
擦円板が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
とができる。

また、ロー以外の変速状態では駆動摩擦円板に
対して従動摩擦円板が偏心して、両摩擦円板が部
分的に接合するようになる。この場合の接合は内
接接触で、しかも両摩擦円板における摩擦伝動接
点のピツチライン径の差は、それほど大きくない
ので、摩擦伝動接触線が前記のピツチライン上に
細長く形成される結果、ピツチラインの両側に存
在する正、負のすべり帯域も従来のものより狭く
なる。

従つて、ロー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。

すなわち、本発明の摩擦式無段変速装置は、全
変速域において、従来にない高い伝動効率を得る
ことができる。

また、本発明では従動軸と別に副軸を設け、そ
の副軸を中心に揺動する腕によつて偏心量を調整
するようにしたから、駆動回転体が両持構造にな
り、駆動回転体軸線と従動軸線の平行を保ちやす
い構造となつた。したがつて、大きなトルクを伝
達するために、多数の摩擦円板を多層で用いる場
合でも、平行を保ちやすく、高い伝動効率を維持
することができる。

（実施例）以下、第１図〜第７図について、本発明の一実
施例を説明する。

図中１は中空円筒状のケース本体、２はケース
本体１の入力側端面に中間支持体３を介してボル
ト４によつて接続した入力側ケースである。５は
出力側ケースで、中間支持体６を介してボルト７
によりケース本体１の出力側端面に接続してあ
る。

入力側ケース２には外方へ突出するボス部２ａ
が形成されており、中間支持体３にはケース本体
１の中央部に突出した中空の軸筒３ａが形成さ
れ、その先端に径を拡大した軸受け部３ｂを設け
る。

中間支持体６には、ケース本体１の中央部に突
出した中空の軸筒６ａが形成され、その先端に径
を拡大した軸受け部６ｂを設ける。

また、出力側ケース５には、ケースの外側に向
かつて突出した中空のボス部５ａが形成されてい
る。

入力軸８は、入力側ケース２のボス部２ａに設
けた玉軸受け９と、中間支持体３に設けた玉軸受
け１０とによつて回転自在に支持されている。な
お１１はオイルシールである。

また中間支持体３の軸受け部３ｂ内に設けた玉
軸受け１２により一端を支持した従動軸１３を、
中間支持体６の軸筒６ａを貫通して回転自在に設
ける。１４はこの従動軸１３を支持するため軸受
け部６ｂ内に設けた玉軸受けで、１５は軸筒６ａ
の基部に設けた玉軸受けである。

また出力側ケース５のボス部５ａを貫通する出
力軸１６をボス部５ａ内に設けた玉軸受け１７，
１８を介して回転自在に設ける。なお１９は従動
軸１３と出力軸１６の重合部に設けた玉軸受けで
あり、２０はボス部５ａ内の外側端部に設けたオ
イルシールである。そして前記入力軸８と従動軸
１３と出力軸１６とは、それぞれ同一軸線上に回
転自在に配置する。

また出力軸１６の内側端部には円板部を介して
中空円筒部２１ａを形成し、この円筒部２１ａの
内側に内歯歯車２１が一体に形成されている。

また中間支持体３，６の上部には、それぞれ軸
受け部３ｃ，６ｃが設けてあり、これらの軸受け
部３ｃ，６ｃに設けた玉軸受け２２，２３を介し
て入力軸８および従動軸１３と平行な副軸２４が
設けてある。そしてこの副軸２４にはケース本体
１内の両側において、揺動腕２５，２６の基部が
それぞれ玉軸受け２７，２８を介して揺動自在に
軸支されている。

そしてこれらの揺動腕２５と揺動腕２６は、そ
れぞれの遊端部間で連結板２９を介してボルト３
０により一体的に連結されると共に、揺動腕２
５，２６の他端部間も連結板３１を介してボルト
３２により連結されている。

揺動腕２５，２６の平面形状は、第６図に点線
図で示すように、円環状板体の両側にそれぞれ突
部を設けた形状で、上方の突部が前記した副軸２
４によつて枢支されると共に、連結板３１によつ
て一体的に結合されており、下方の遊端部間が前
記した連結板２９によつて一体的に結合されてお
り、中間の円環状板体の空所内に前記した軸筒３
ａ，６ａおよび従動軸１３が位置している。

３３は駆動回転体で、この駆動回転体３３は、
中空円筒体３４の一方の端面に、リング状の軸受
け胴３５がボルト３６により結合されており、中
空円筒体３４の他方の端面に、段付き円筒状の軸
受け胴３７が溶接３８によつて固着されて一体的
に形成されている。

そしてこの駆動回転体３３は、ケース本体１の
内部において、軸筒３ａ，６ａおよび従動軸１３
を包含するように設けられ、一方の軸受け胴３５
を玉軸受け３９を介して揺動腕２５に枢支させる
と共に、他方の軸受け胴３７を玉軸受け４０を介
して揺動腕２６に枢支させ、揺動腕２５，２６が
第１図に示す位置にある時は、駆動回転体３３の
軸心が従動軸１３の軸心と同心になるようにして
ある。

この揺動腕２５，２６の位置決め装置として
は、第３，４，６図に示すように、ケース本体１
の下面に、軸受け座１Ｃ（第４図参照）を設け、
軸受け保持器４１を、ボルト４２によつて軸受け
座１ｃに固定し、この軸受け保持器４１に操作軸
４３を玉軸受け４４，４５によつて回転自在に軸
支する。

操作軸４３には操作腕４６の基部を固着し、こ
の操作腕４６の先端を、二股状に形成し、そのク
レビス部に球面軸受け４７を介して、ローラー４
８がピン４９によつて軸支され、ピン４９は、止
め輪５０によつて抜け止めされている。そしてロ
ーラー４８は連結板２９に形成した凹部に当接し
た当板２９ａに接触している。

したがつて操作軸４３を操作して、操作腕４６
を第３図の矢印Ａ，Ｂのように回動させることに
よつて、連結板２９、揺動腕２５，２６を介して
駆動回転体３３を、第１図に示す従動軸１３との
同心状態から、第５，６図に示す最大偏心状態ま
で操作することができる。

また従動軸１３の外周部にはスプライン１３ａ
を形成し、このスプライン軸部に多数（本実施例
では10個）の円環状の従動摩擦円板５１をスプラ
イン嵌合する。

また、駆動回転体３３の中空円筒体３４の内周
にもスプライン３４ａを形成し、前記多数の従動
摩擦円板５１間に、それぞれ嵌入する多数（本実
施例では９個）の円環状の駆動摩擦円板５２をス
プライン３４ａに対しテスプライン嵌合する。そ
してこの駆動摩擦円板５２は、第１図に示す断面
形状を、外周部が厚く、内周部の厚さが薄くなる
楔形状に形成する。

まらこれら駆動摩擦円板群の出力側には、駆動
摩擦円板５２との対向面のみを駆動摩擦円板５２
の対向面と対称的な斜面に形成すると共に、その
背面を前記軸受け胴３７の従動軸１３に直交する
壁面と接合するように形成した固定摩擦円板５３
を設けてボルト５４により固定する。

また駆動摩擦円板群の入力側には、駆動摩擦円
板５２との対向面のみを駆動摩擦円板５２の対向
面と対称的な斜面に形成すると共に、その背部に
前記中空円筒体３４を貫通する連結ピン５５を植
設した押圧摩擦円板５６をスプライン嵌合によつ
て摺動自在に設ける。３４ｂは連結ピン５５を外
方へ突出させるために中空円筒体３４の母線方向
に沿つて設けた長穴であり、５７は押圧摩擦円板
５６と前記軸受け胴３５との間に直列に設けた多
数（本実施例では20個）の皿ばねである。

また５８は中空円筒体３４の外周にコロ５９を
介して摺動自在に設けたスライド円筒で、コロ５
９はスライド円筒５８の両端部において、それぞ
れ円周の６等分位置に設けられている。

そしてこのスライド円筒５８には前記した連結
ピン５５の外側端部が強固に嵌着している。

したがつて中空円筒体３４に対してコロ５９を
介して、がたつかない状態で摺動自在に嵌合して
いるスライド円筒５８に、強固に固着されている
連結ピン５５を介して中空円筒体３４の内周に摺
動自在に嵌合している押圧摩擦円板５６は傾斜し
たり、片開きになるおそれはない。

また前記入力側ケース２内の入力軸８に歯車６
０を固着し、この歯車６０と噛合する第１歯車６
１を入力側ケース２内の副軸２４に固着して設け
る。

また中間支持体６と揺動腕２６との間の副軸２
４に第２歯車６２を固着して設けると共に、この
歯車６２と噛合する歯車６３を前記駆動回転体３
３の軸受け胴３７にボルト６４により固着して設
ける。

また出力側ケース５内の副軸２４に第３歯車６
５を固着し、この歯車６５と噛合する太陽歯車６
６を玉軸受け６７，６８を介して従動軸１３に回
転自在に設けると共に、この従動軸１３に円板状
の遊星キヤリア６９をキー７０により固着し、こ
の遊星キヤリア６９に複数（本実施例では第７図
に示すように３個）の軸７１を突設し、太陽歯車
６６と噛合すると共に、前記内歯歯車２１と噛合
する複数個の遊星歯車７２を針状軸受け７３を介
して軸７１にそれぞれ回転自在に設ける。なお７
４は入力側ケース２内に設けた潤滑用オイルポン
プである。

つぎに、上述のように構成した本発明装置の作
用を説明する。

第１図の状態は、駆動回転体３３の軸心が、従
動軸１３の軸心と同心になつている状態を示して
いる。

この状態でローラー４８は、第３図に示すよう
に、連結板２９の当板２９ａに当接している。

第３図において、操作軸４３を回転させること
によつて、ローラー４８を矢印Ａの方向へ回動さ
せると、連結板２９が二点鎖線図のように変位す
るから、揺動腕２５，２６が副軸２４を中心に回
動して、第６図に示すように、駆動回転体３３が
副軸２４を中心に図の右側に回動し、その結果駆
動回転体３３の軸心が従動軸１３に対して偏心す
る。

第５図はその偏心時の断面図であり、この第５
図に示すように、駆動摩擦円板５２は、皿ばね５
７によつて押圧されており、また駆動摩擦円板５
２の側面は勾配がついているため、従動摩擦円板
５１と駆動摩擦円板５２は常に同心に戻ろうとす
る力を受けている。

したがつて操作軸４３を逆に回転させることに
よつて、ローラー４８は第３図の二点鎖線図の位
置から矢印Ｂの方向へ回動し、同心に戻ろうとす
る力によつて元の位置まで復帰する。

すなわち、操作軸４３を回転させることによつ
て、駆動回転体３３を従動軸１３に対して同心状
態から、任意の偏心状態にすることができる。

第１図の同心状態では、駆動摩擦円板５２と従
動摩擦円板５１は全周にわたつて接触し、互いに
皿ばね５７によつて挟圧されているので、滑るこ
となく一体的に回転する。

したがつて、この状態で入力軸８が回転すれ
ば、歯車６０と第１歯車６１との噛合によつて、
入力軸８の回転が副軸２４に伝達され、さらに第
２歯車６２と歯車６３との噛合によつて駆動回転
体３３が回転し、その結果、従動軸１３が駆動回
転体３３と一体的に回転するから、従動軸１３と
一体的に結合した遊星キヤリア６９が第７図の矢
印Ｃの方向に回転する。また副軸２４の回転によ
つて、第３歯車６５と噛合している遊星歯車装置
の太陽歯車６６が第７図の矢印Ｄの方向に回転す
る。

この場合、歯車比によつて、太陽歯車６６は遊
星キヤリア６９よりも、増速されて回転するか
ら、各遊星歯車７２は第７図の矢印Ｃの方向に公
転すると共に、矢印Ｅの方向に自転する。したが
つて、これらの遊星歯車７２と噛合する内歯歯車
２１と一体の出力軸１６は矢印Ｃで示した遊星キ
ヤリア６９、しなわち従動軸１３の回転より減速
されて回転することになる。

本実施例では、入力軸８の回転１に対して、太
陽歯車６６の回転が約1.6、従動軸１３の回転は
約0.7になるように設定してある。

すなわち、太陽歯車６６は従動軸１３に対して
0.9だけ速く回転している。

したがつて、本実施例における増幅倍数は、約
1.58であるから、最低の変速状態（ロー）におけ
る出力軸１６の回転は、回転差分（1.6−0.7＝
0.9）の1.58倍だけ遅れることになる。

すなわち、0.9×1.58≒1.42で、1.6−1.42＝0.18
であるから、本実施例の無段変速機のいわゆるロ
ーの変速状態は、入力軸の回転を１とすると、出
力軸の回転は0.18になる。

つぎに、このローの変速状態より操作軸４３を
第３図の矢印Ａの方向へ回転させて操作腕４６を
二点鎖線図に示す位置にすると、揺動腕２５，２
６を介して駆動回転体３３が偏心して第５図およ
び第６図の状態になる。

すなわち駆動回転体３３の軸心が従動軸１３に
対して偏心する。

このため駆動摩擦円板５２と従動摩擦円板５１
との接触部は、第６図に示すＰ点付近のみとな
る。

そして、この状態で入力軸８が回転すると、駆
動回転体３３も回転するが、この場合駆動摩擦円
板５２と従動摩擦円板５１の回転半径に差が生じ
る。

すなわち、第６図において駆動摩擦円板５２の
中心を0₁とし、従動摩擦円板５１の中心を0₂と
し、0₁からＰ点までの半径をR₁とし、0₂からＰ点
までの半径をR₂とするとR₁＞R₂となる。このた
め、この場合は駆動摩擦円板５２に対して従動摩
擦円板５１は増速されて回転することになる。本
実施例の場合その増速比は１：1.53程度である。

本実施例の無段変速機は第１図の状態では、入
力軸８の回転１に対して、太陽歯車６６が約1.6、
従動軸１３が約0.7になるように設定してある。
そして第５図および第６図の変速状態では、従動
軸１３は1.53倍に増速されるので、0.7×1.53≒
1.07で回転することになる。

また本実施例における増幅倍数は、約1.58であ
るから、最高の変速状態（トツプ）における出力
軸１６の回転は、回転差分（1.6−1.07＝0.53）の
1.58倍だけ遅れることになる。

すなわち、0.53×1.58≒0.84で、1.6−0.84＝
0.76であるから、本無段変速機のいわゆるトツプ
の変速状態における出力軸１６の回転は、入力軸
８の配転を１とすると0.76になる。そして操作軸
４３を第３図における矢印Ａ，Ｂ間の中間の任意
の位置にセツトすれば、前記したローからトツプ
までの間での、無段の変速比が得られることにな
る。

なお本装置は必要があれば、前記した減速率ま
または増幅倍数を大きくすることによつて、入力
軸８に対して、出力軸１６を逆回転させることも
できる。

（発明の効果）上述したように本発明装置は摩擦伝動に円板を
使用した。すなわち、偏心調整自在にした駆動摩
擦式円板５２と、従動軸１３と共に回転する従動
摩擦円板５１とを楔係合によつて内接接触するよ
うにした。

そしてローの変速状態においては、駆動摩擦円
板５２と従動摩擦円板５１が同心状態で接続する
ようにした。したがつてこの場合、両摩擦円板は
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がで
きる。

また、ロー以外の変速状態では駆動摩擦円板５
２に対して従動摩擦円板５１が偏心して、両摩擦
円板が部分的に接合する。この場合の接合は内接
接触で、しかも両摩擦円板における摩擦伝動接点
Ｐ（第６図参照）のピツチライン径の差は、それ
ほど大きくないので、摩擦伝動接触線が前記のピ
ツチライン上に細長く形成される。そしてピツチ
ラインの両側に存在する正、負のすべり帯域も従
来のものより狭くなる。従つて、本発明によれ
ば、ロー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。

すなわち、本発明の摩擦式無段変速装置は、全
変速域において、従来にない高い伝動効率を得る
ことができる。特に過渡的に無段変速が必要で、
常用はロー付近であるという使用条件の伝動装置
としては極めて利用価値が高いものとなる。

また、本発明では従動軸１３と別に副軸２４を
設け、その副軸２４を中心に揺動する腕２５，２
６の回動量によつて偏心量を調整するようにし
た。そしてこのようにすることによつて駆動回転
体３３が両持構造になり、この駆動回転体３３の
軸線と従動軸１３の軸線の平行を保持しやすい構
造になつた。

また、本発明においては、大きなトルクを伝達
するために、多数の摩擦円板を多層で用いるよう
にした場合でも、各円板の平行度を保持して高い
伝動効率を維持することができる。

【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
入力側から見た正面図、第３図は第１図のケース
の−線による断面矢視図、第４図は偏心操作
装置の部分断面図、第５図は偏心時の各摩擦円板
の楔係合の状態を示す断面図、第６図はその偏心
時における摩擦円板の係合状態を従動軸に対する
直角断面で示す断面図、第７図は遊星歯車装置の
断面図である。１……ケース本体、２……入力側ケース、３…
…中間支持体、５……出力側ケース、６……中間
支持体、８……入力軸、１３……従動軸、１６…
…出力軸、２１……内歯歯車、２４……副軸、２
５，２６……揺動腕、２９，３１……連結板、３
３……駆動回転体、３４……中空円筒体、３５，
３７……軸受け胴、４３……操作軸、４６……操
作腕、４８……ローラー、５１……従動摩擦円
板、５２……駆動摩擦円板、５３……固定摩擦円
板、５５……連結ピン、５６……押圧摩擦円板、
５７……皿ばね、５８……スライド円筒、５９…
…コロ、６０……歯車、６１……第１歯車、６２
……第２歯車、６３……歯車、６５……第３歯
車、６６……太陽歯車、６９……遊星キヤリア、
７２……遊星歯車、７４……潤滑用オイルポン
プ。

Claims

【特許請求の範囲】

１同一軸線上に、入力軸と、従動軸及び出力軸
を各々回転自在に設け、この軸線と平行に副軸を
回転自在に設け、この副軸を中心として揺動自在
に設けた２個の揺動腕の遊端部に、円筒状の駆動
回転体を回転自在に設けると共に、この駆動回転
体を前記従動軸を外包するように配置し、前記駆
動回転体と共に回転する駆動摩擦円板と、前記従
動軸と共に回転する従動摩擦円板を楔係合し、前
記入力軸に固定した歯車と、前記副軸に固定した
第１歯車を噛合させると共に、この副軸に固定し
た第２歯車と、前記駆動回転体に固定した歯車を
噛合させ、さらに前記副軸に固定した第３歯車
を、前記軸線上に回転自在に設けた太陽歯車と噛
合させ、この太陽歯車と、前記従動軸に固定した
遊星キヤリアに軸支された遊星歯車とを噛合させ
ると共に、前記出力軸と一体的に形成した内歯歯
車を前記遊星歯車と噛合させて出力を取り出すよ
うにしたことを特徴とする摩擦式無段変速装置。