JPH0627535B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、正逆転変速及び停止を計るようにした無段
変速機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の無段変速機は、球形車等による摩擦車方式、対向
車錐車を用いる摩擦車方式、遊星歯車方式、レバーによ
りカムクラッチを揺動させる方式等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

カムクラッチを揺動させる方式以外の無段変速機にあっ
ては、ゼロ回転から出発でき、かつ無限大迄の変速範囲
が得られない問題があった。

又カムクラッチを揺動させる方式の無段変速機にあって
は、ゼロ回転から無段変速が可能であるが、円滑な回転
を得ることができないと共に、無限大迄の連続変速が不
可能であった。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、この発明は一本の駆動軸
の回転トルク伝達面、二本の軸の伝授面が３頂点トロコ
イド曲面状に形成され、その各曲面上の１点において接
触し、回転トルク伝達面から二本の軸の伝授面へトルク
の伝授を行うことができるように設けられた中間回転子
と、前記３頂点トロコイド曲面と前記中間回転子との各
接点の移動により正逆転速度及び停止させることができ
るように設けられた前記中間回転子の回転中心移動用の
クランク機構と、回転トルクに応じて自動的に前記中間
回転子を挾圧するように設けられた加圧装置とで構成し
たものである。

〔作用〕

操作部材の操作によりクランク機構を介し中間回転子の
回転中心を移動させながら接点の移動を計り、その回転
比を変化させることによって、反転変速→ゼロ→正転変
速の連続無段変速を行なう。

〔実施例〕

第１図において、区１の直径に対し、円２の直径が2/3
であって、上記円２の直径の両端をｐ、ｑとする。円１
に円２が内接しながら回転するとき、点ｐ、ｑの軌跡
は、図示のように３頂点のトロコイド曲線４ａ、４ｂ、
４ｃを画く。

この点ｐ、ｑの軌跡は、次のように説明することができ
る。

第１図の点ｏを中心として、クランクが回転するとき、
クランクピンの中心をｓ、ｓを中心に回転する直線ｐｑ
があって、クランク回転半径ｏｓ＝ｒ、ｐｑ＝４ｒ、ク
ランク１回転に対し直線ｐｑが反対方向に1/2回転する
ものとすれば、点ｐ、ｑの軌跡は、曲率中心Ｘ、Ｙ、Ｚ
を中心としてほぼ７ｒの半径をもつ円弧である。即ち直
線ｐｑは、トロコイド曲線４ａ、４ｂ、４ｃにｐ、ｑ点
及びｐｑ線上の１点の３点でそれぞれ接触し、拘束され
ている。

今、図示において、直線ｐｑがｏｓを中心に回転したと
すれば、直線ｐｑは直径ｐｑなる円盤となり、トロコイ
ド曲線４ａ、４ｂ、４ｃをそれぞれＸＯ、ＹＯ、ＺＯを
軸に回転させれば、半径７ｒの球面の一部が形成され
る。そして例えば図示のＸＯ軸に外部より回転を与えた
とすれば、円盤の接点ｑにおいて、円盤に回転が伝達さ
れ、更に回転させられる円盤は、ｐ点及び円盤平面上の
１点とトロコイド曲線４ｂ、４ｃとがそれぞれ接してい
るから、それぞれの接点を通じてＹＯ軸及びＺＯ軸に回
転を伝達することになる。

これら各軸のそれぞれの回転数は、それぞれの接点から
それぞれの回転軸への垂直距離、回転半径の比によって
きまるので、クランク軸中心ｏをいくらか回転させるこ
とによって円盤の回転中心ｓを移動させてやれば、各軸
の回転数比は、任意に増速、減速、静止、反転の変速比
を得ることができる。勿論、入力軸、出力軸としては、
これら３軸の何れを選んでも差しつかえない。

今、直径ｐｑをもつ円盤を、厚さｔに肉付けし、ｐ点ｑ
点ではｔ／２の半径で円弧を形作った。５に示す点線の
形状を断面にもつ円盤とすれば、トロコイド曲線４ａ、
４ｂ、４ｃの球面は、それぞれ（７ｒ−ｔ／２）の曲率
半径をもつ球面（点線で示す）となり、円盤とはＡ、
Ｂ、Ｃ点でそれぞれ接することになる。

この場合の変速動作も全く前述と同様である。

第２図及び第３図は、以上の原理に基づく実施の一例
で、１１は中間回転子（上述の円盤）であって、この中
間回転子１１はベアリング１２によって自由に回転でき
るようになっている。１３は上記中間回転子１１の取付
け用の腕、１４は前述のｏを中心として回転するクラン
ク、、１５は前述のｓを中心として回転するクランクピ
ンであって、上記中間回転子１１の断面中心は、腕１３
に中間回転子１１を取付けたとき常にｓの位置にあるよ
うにしてある。１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、（前述の４
ａ、４ｂ、４ｃのように）３頂点トロコイド曲線の回転
によって得られる球面をもつ回転子で、この２つの回転
子１６ｂ、１６ｃは、それぞれベアリング１７によって
定位置で回転するよう設けられており、１つの回転子１
６ａは、ベアリング１９によって自由に回転し得るよう
設けられていると共に、上記の回転子１６ａには、回転
によって自動的に中間回転子１１に圧力を加える加圧装
置１８が設けられている。

これら３つの回転子１６ａ、１６ｂ、１６ｃと中間回転
子１１とは、それぞれＡ点、Ｂ点、Ｃ点で接触し、それ
ぞれの回転半径を第７図に示すように、ｒ_０、ｒ_１、ｒ
_２、ｒ_３、ｒ_４、ｒ_５とする。

例えば、回転子１６ｂに回転：Ｎｂを与えたとすれば、
回転子１６ｂは中間回転子１１とＢで接しており、その
ときの周速：ＶＢは、 ＶＢ＝２ｒ_２πＮｂ である。従って中間回転子１１の回転数ＮＩは、 ＮＩ＝ｒ_２／ｒ_３Ｎｂ となる。中間回転子１１は、ＮＩ回転しているから回転
子１６ａ、１６ｃの軸とそれぞれの回転数Ｎａ、Ｎｃ
は、 Ｎａ＝ｒ_１／ｒ_０ＮＩ＝（ｒ_１ｒ_２）／（ｒ_０／ｒ_３）Ｎｂ Ｎｃ＝ｒ_５／ｒ_４ＮＩ＝（ｒ_２ｒ_５）／（ｒ_３ｒ_４）Ｎｂ となる。同様にして回転子１６ａにＮａなる回転を与え
たとすれば、 ＮＩ＝ｒ_０／ｒ_１Ｎａ Ｎｂ＝ｒ_３／ｒ_２ＮＩ＝（ｒ_０ｒ_３）／（ｒ_１ｒ_２）Ｎａ Ｎｃ＝ｒ_５／ｒ_４ＮＩ＝（ｒ_０ｒ_３）／（ｒ_１ｒ_４）Ｎａ となり、回転子１６ｃにＮｃｕ、回転力を与えたとすれ
ば、 ＮＩ＝ｒ_４／ｒ_５Ｎｃ Ｎｂ＝ｒ_２／ｒ_３ＮＩ＝（ｒ_２ｒ_４）／（ｒ_３ｒ_５）Ｎｃ Ｎｂ＝ｒ_１／ｒ_０ＮＩ＝（ｒ_１ｒ_４）／（ｒ_０ｒ_５）Ｎｃ と変速することができる。

このｒ_０、ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_４、ｒ_５は、クランク
１４の回転角：ａ即ち中間回転子１１の回転中心：ｓの
回転角とそれぞれの幾何学的に函数関係にあるので、ａ
を与えれば、回転子１６ａ、１６ｂ、１６ｃの相対回転
数が決まる。

回転数Ｏを得んとすれば、ｒ_０、ｒ_２、ｒ_４のいずれか
入力又は出力軸に対する回転半径をＯとすればよく、又
逆転を得んとすれば接点を回転軸をこえて接触させれば
よい。

この変速、停止、逆転機の一例を第４図に示す。

クランク１４は、その両端の突軸１４′、１４′がｏ−
ｏを軸に回転できるようになっており、腕１３の両端ク
ランクピン１５、１５はｓ−ｓを軸に回転できるようク
ランク１４の両端円板１４″に自由に回転できるよう軸
承されている。

クランク１４を適当に回転することにより、回転子１６
ａ、１６ｂ、１６ｃにて形成されている３頂点トロコイ
ド曲線内を中間回転子１１が回転角に応じて移動し、接
点が移動するので、変速、停止、逆転が自由に操作でき
る。

又前述の加圧装置１８は、各回転子１６ａ、１６ｂ、１
６ｃと中間回転子１１との接点Ａ、Ｂ、Ｃに適当な負荷
を与え、回転トルクの伝達を行なうと共に、正逆いずれ
の回転でも回転を与えることによって、その組立て幅が
増加し、自動的に加圧されるものである。

上記の加圧装置１８は、第３図に示すように回転子１６
ａの支軸３１を軸方向にスライドできるよう軸承し、又
この軸３１の外側定位置でフリー回転する筒体３２に鍔
３３を設けて、この鍔３３と上記回転子１６ａとの対向
面に多数の傾斜する凹入部３４を対向状に設けて、この
凹入部３４間に介在してなるボール３５を回転にともな
い上記凹入部３４の傾斜低い位置から高い位置に移動さ
せて加圧するようにした場合と、第５図及び第６図に示
すように回転子１６ａの裏面中心から突出する支軸２０
には、軌道輪２１が嵌装されていると共に、この回転子
１６ａと軌道輪２１との間には、多数個の加圧用円錐コ
ロ２２と、円錐コロ２２の案内板２３とが交互に介在さ
れ、上記案内板２３の中心方向に向く片端をピン２４を
介し軌道輪２１に回動自在に取付けて構成されている。

上記の軌道輪２１は、加圧用円錐コロ２２の受圧面と、
反対面は加圧によって生ずるスラスト荷重と受けながら
回転するベアリング２５の嵌め合い軸となっている。

次に作用を説明する。

回転子１６ａと円錐コロ２２、軌道輪２１は、丁度円錐
コロスラスト軸受と同じであるが、軸受としては円錐コ
ロ２２及び軌道輪２１の円錐頂点は、図においてｍｎで
なければ円錐コロ２２はｎ中心に公転しない。しかるに
この発明は、円錐頂点をｍｅに短かくしてあり、かつ円
錐コロ２２の円錐角：φは、スベリ摩擦角よりやや少な
くしてある。

さらに、より作動を確実にするため、案内板２３を軌道
輪２１に取付け、その案内中心を円錐頂点位置ｅに一致
させ、円錐コロ２２が円錐頂点を中心に転がるのを助け
ている。

このようにして回転を与えると、円錐コロ２２は、ｅを
中心に転がるため、若干転がったのちにおいては、第６
図鎖線位置、即ち円錐コロ２２は次第に傾斜し、かつ回
転子１６ａ及び軌道輪２１によって形成されている楔状
の受圧面に潜り込む。この場合、円錐コロ２２の円錐角
が摩擦角より小さくしておくと、円錐コロ２２が潜り込
むことによって生ずるスラスト荷重により、もとに位置
へ押し戻されるようなこともなく、回転量にしたがいま
すます潜り込むことになる。

第６図の鎖線位置迄円錐コロ２２が潜り込んだとすれ
ば、その組幅は、増加しようとするが、もし組幅の変動
を許さないようにしておけば、回転子１６ａに軸方向の
圧力が発生し、結局中間回転子１１や他の回転子１６
ｂ、１６ｃの接点を加圧し、回転トルクを伝達するに必
要な負荷が与えられることになる。

この場合、案内板２３は、円錐コロ２２の挙動を助け、
円錐コロ２２に整列を与え、かつ円錐コロ２２同志の金
属接触を防止する働きをする。

以上の構造の加圧装置１８は、左右いずれの回転でも生
ずる。

なお、図示の場合ケーシング２６に回転子１６ａ、１６
ｂ、１６ｃを軸承すると共に、上記の回転子１６ａを入
力軸とし又ケーシング２６に出力軸２７を軸承して、回
転子１６ｂから噛み合う歯車２８を介し出力軸２７に伝
達するようにしたが、上記構造に限定されない無段変速
機であってもよい。

又クランク１４は、突軸１４′、１４′に両端を接続し
たレバーその他の操作部材２９を操作して回動させる。

〔効果〕

以上のように、この発明に係る無段変速機によれば、正
転変速、停止、逆転変速が可能であり、しかも変速比は
無限大である。

又駆動軸に対し、必要に応じて２つの相反する変速の得
られる２つの軸を用いることができる。勿論、駆動、従
動の２軸のみで製作或は使用することもできる。

更に回転によって始めて加圧される加圧装置を設けてあ
るので、停止中の変速操作も可能である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る無段変速機の実施例を示すもの
で、第１図は原理説明図、第２図は無段変速機の一部切
欠平面図、第３図は同上の横断平面図、第４図はクラン
クに中間回転子を取付けた斜視図、第５図は加圧装置の
横断平面図、第６図は同上の腰部を示す側面図、第７図
は３つの回転子と中間回転子との回転半径を示す横断平
面図である。 １１……中間回転子、１２……ベアリング、 １３……腕、１４……クランク、 １５……クランクピン、 １６ａ、１６ｂ、１６ｃ……回転子、 １７……ベアリング、１８……加圧装置、 １９……ベアリング、２０……支軸、 ２１……軌道輪、２２……コロ、 ２３……案内板、２４……ピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一本の駆動軸の回転トルク伝達面、二本の
   軸の伝授面が３頂点トロコイド曲面状に形成され、その
   各曲面上の１点において接触し、回転トルク伝達面から
   二本の軸の伝授面へトルクの伝授を行うことができるよ
   うに設けられた中間回転子と、前記３頂点トロコイド曲
   面と前記中間回転子との各接点の移動により正逆転速度
   及び停止させることができるように設けられた前記中間
   回転子の回転中心移動用のクランク機構と、回転トルク
   に応じて自動的に前記中間回転子を挾圧するように設け
   られた加圧装置とから成る無段変速機。