JPH0783301A - 摩擦式無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダブルコーンを用いた摩擦式無段変速機の大
きな増速比を確保しつつ小型化を実現する。 【構成】 入力軸２と出力軸３を同軸心状に配置し、出
力軸３の周囲に配置したダブルコーン１１の一方の円錐
面１４に入力軸２の入力リング７を接触させ、他方円錐
面１５に出力軸３のドライブコーン８を接触させた摩擦
式無段変速機において、ダブルコーン１１の円錐面１４
と１５を、最大回転直径である最大径に対して非対称と
することにより、ダブルコーン１１を小さくして大きな
増速比を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、遠心送風機、遠心圧
縮機、ラジアルタービン等の羽根車のような高速回転体
を駆動する軸を無段変速し、入力軸回転数が変動しても
羽根車が装着されている出力軸が一定回転できるような
摩擦式無段変速機、更に詳しくは、自転はするが公転は
しないダブルコーンの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の摩擦式無段変速機の構造
を示しており、ハウジング１の両側に入力軸２と出力軸
３を同軸心状の配置で回動自在となるよう取り付け、ハ
ウジング１内で出力軸３の周囲に自転はするが公転はし
ないように配置した複数のダブルコーン４は、出力軸３
の軸方向に移動自在となるよう配置したキャリア５の支
持軸６に回転可能となるよう支持されている。

【０００３】入力軸２の先端にダブルコーン４の一方円
錐面４ａに接触する入力リング７が設けられ、出力軸３
の端部にはダブルコーン４の他方円錐面４ｂに接触する
ドライブコーン８が設けられている。

【０００４】上記ダブルコーン４の両円錐面４ａ、４ｂ
と入力リング７及びドライブコーン８は、ばね１０の圧
力により、ダブルコーン４の摩擦接触面に作用する入力
リング７とコーン４の圧接力の反力として生じる入力軸
２及び出力軸３の軸力がお互に引張る方向に作用するよ
うな関係の構造になっている。

【０００５】上記入力軸２の回転は入力リング７でダブ
ルコーン４に伝わり、ダブルコーン４の回転がドライブ
コーン８で出力軸３に取出され、出力軸３に取り付けた
羽根車等を回転させると共に、キャリア５と連動した移
動手段９でダブルコーン４を出力軸３の軸方向に移動さ
せることにより、出力軸３の回転を変速させることがで
きる。

【０００６】上記従来の摩擦式無段変速機におけるダブ
ルコーンの回転軸を含む断面形状は、最大回転径である
最大径に対し、略対称に形成されており、この摩擦式無
段変速機を増速機として使用する場合の変速比すなわち
増速比は以下のように算出する。

【０００７】図３に示すように入力リング７とダブルコ
ーン４との接触部における入力リング７の回転半径を
ｄ、ダブルコーン４の回転半径をｃとする。同様にダブ
ルコーン４とドライブコーン８との接触部におけるダブ
ルコーン４の回転半径をｂ、ドライブコーン８の回転半
径をａとする。このとき図３に示す摩擦式無段変速機の
増速比ｎは

【０００８】

【数１】

【０００９】となる。

【００１０】ここで、ダブルコーン４の形状寸法におい
て、増速比ｎを大きくするためにはｂを大きくするか、
ｃを小さくすることが必要であることがわかる。

【００１１】ダブルコーン４の形状を回転軸を含む断面
形状が最大回転直径である最大径に対し略対称に形成す
ると、増速比ｎが大きい場合はダブルコーン４の円錐面
の有効使用部分が少なくなり、ダブルコーン４を大型に
し、ｂを大きくしなければ大きな増速比を達成できなく
なる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、摩擦式
無段変速機を増速機として使用する場合、最大径に対し
略対称に形成されている形状のダブルコーンでは、増速
比を大きくするためにはダブルコーンを大きくする必要
があり、それは摩擦式無段変速機自体の大型化を招くと
いう問題があった。

【００１３】また、出力軸３は高速回転するため、極僅
かのアンバランスがあっても出力軸３の振動や振れ回り
の原因となり、これを防ぐには、出力軸３は動的バラン
スを取る必要があった。出力軸３においてこのバランス
取り時に、長さの長い出力軸では単面修正による方法で
は、十分なバランスを取ることができない。そこで２面
修正が必要となる。図３の出力軸３の左端部に羽根車が
取り付けられる場合、１つの修正面として羽根車あるい
は羽根車装着部を選ぶことができるが、他の修正面は図
３で言えばドライブコーン８を修正面に取らなければな
らず、この部分でバランス修正することは形状を損なう
という問題があった。

【００１４】更に、図３において、出力軸３のダブルコ
ーン４との接触部であるドライブコーン８の図示左側軸
部は、ドライブコーン８の径が大きく、ダブルコーン４
の形状によっては問題は生じないが、変速比を大きくし
なければならない場合、ダブルコーンの形状によって
は、ダブルコーンの端部が出力軸と干渉してしまう場合
があるという問題があった。

【００１５】そこで、ダブルコーンや摩擦式無段変速機
の小型化を図ると同時に増速比を大きくすることが求め
られている。

【００１６】この発明は、上記のような点にかんがみて
なされたものであり、ダブルコーンを大型にすることな
く大きな増速比を達成することができ、かつ出力軸とダ
ブルコーンの干渉発生を防ぐことのできる摩擦式無段変
速機を提供することを課題としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、この発明は、ダブルコーンは、回転軸心に直
交してダブルコーンの軸方向の長さを規制する二つの平
面間に、一方の平面に続く摩擦接触面である円錐面と、
他方の平面に続く摩擦接触面である円錐面を有し、一方
の円錐面から他方の円錐面に至る部分の表面が１つ以上
の曲面あるいは平面で構成されている構成を採用したも
のである。

【００１８】また、出力軸のドライブコーンに近接する
位置に、ダブルコーンの逃げ部を設けるようにしたもの
である。

【００１９】

【作用】ダブルコーンの形状を、回転軸心を含む断面形
状が、最大回転直径である最大径に対し、対称性をくず
し、ダブルコーンとドライブコーンとの接触部における
ダブルコーンの回転半径ｂを大きくすると同時に、ダブ
ルコーンの入力リングが接触する回転半径ｃを小さくす
ることにより、ダブルコーンを大型にすることなく大き
な増大比を達成することができる。

【００２０】また、出力軸にダブルコーンの逃げ部を設
けたので、ダブルコーンの形状や取付け角度に変化があ
っても、出力軸とダブルコーンの干渉発生を防止するこ
とができる。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面の図１と
図２に基づいて説明する。なお、図３に示した従来例と
同一部分については、同一符号を付して説明に代える。

【００２２】図１において、ダブルコーン１１は、支持
軸６を含む断面形状が最大回転直径である最大径に対し
て対称性がくずれ、その外面を２つの円錐面と両円錐面
間に１つ以上の曲面あるいは平面を設けた構造になって
いる。

【００２３】図２（Ａ）乃至（Ｅ）は、ダブルコーン１
１の外形の異なったいくつかの例を示している。

【００２４】図２（Ａ）に示すダブルコーン１１は、回
転軸心に直交する２つの平面１２、１３によって軸方向
に長さが決められており、その間において、第１のコー
ンである円錐面１４と、それに続いて第２のコーンであ
る円錐面１５を形成するための円錐底面１６と、この円
錐底面１６に引き続いて形成された第２のコーンである
円錐面１５とからなり、従って円錐面１４から円錐面１
５に至るダブルコーン形状の表面が１つの平面を有する
形状になっている。

【００２５】図２（Ｂ）のダブルコーン形状は、回転軸
心に直交する２つの平面１２、１３によって軸方向に長
さが決められており、その間において第１のコーンであ
る円錐面１４とそれに続く円筒面１７が形成されてい
る。この円筒面１７に続いてそれに直交する円錐底面１
６が形成されている。この円錐底面１６は、第２のコー
ンである円錐面１５を形成する円錐の底面となっている
ものである。

【００２６】図２（Ｃ）のダブルコーン形状は、基本的
には図２（Ｂ）と同じであるが、第１のコーンである円
錐面１４とそれに続いて円錐面１４と逆のテーパを有す
る円錐面１８を形成している。円錐面１４と円錐面１５
は、摩擦式無段変速機の摩擦面を形成するもので、硬度
・形状・面粗さ等を機能を損なわないように加工する必
要があるが、円錐面１８に関しては軽量化のために形成
されているため、円錐面１４や円錐面１５ほど、加工精
度等は要求されない。

【００２７】図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）は、円錐面１４
から円錐面１５に至るダブルコーン形状表面が２つの曲
面あるいは平面で構成されているダブルコーンである。

【００２８】次に、図２（Ｄ）のダブルコーン形状は、
基本的には図２（Ｂ）と同じであるが、円錐底面１６に
引き続いて第２のコーンである円錐面１５をすぐには形
状せず、円筒面１９を形成してから円錐面１５につづく
面を形成するものである。この場合、図２（Ｃ）と同様
にこの円筒面１９の代わりに図２（Ｅ）に示すように円
錐面２０を形成してもよい。

【００２９】図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）は、円錐面１４
から円錐面１５に至るダブルコーン形状表面が３つの曲
面あるいは平面で構成されているダブルコーンである。

【００３０】同様に、円錐面１４から円錐面１５に至る
ダブルコーン形状表面が４つ以上の曲面あるいは平面で
構成されているダブルコーンも同様に採用することがで
きる。

【００３１】上記のように、この発明の摩擦式無段変速
機におけるダブルコーン形状は、図２（Ｂ）に一点鎖線
で例示したように、コーン最大径位置で、第１のコーン
である円錐面１４の延長線が第２のコーンである円錐面
１５の延長線と交差しないようになっており、これによ
り、第１のコーンである円錐面１４の軸方向の長さを短
かくでき、ダブルコーン１１の小型化が可能になる。

【００３２】図１において、出力軸３の右先端にはバラ
ンス修正部２１が設けられている。

【００３３】この位置は、ダブルコーン１１が無段変速
するために軸方向にスライドしても干渉しない。また、
この位置はこの摩擦式無段変速機においてデッドスペー
スなため、この位置にバランス修正部２１を設けても軸
方向にも径方向にも大型化はしない。そして出力軸３を
実際にバランス取りする時、このバランス修正部２１の
位置は出力軸３の軸端であり、軸の重心から離れている
ためにバランスを取るための削り量が少なくて済むとい
う利点もある。

【００３４】同じく図１において、出力軸３のドライブ
コーン８に近接する左側の位置にダブルコーン１１の逃
げ部２２が設けられている。該コーン逃げ部２２は出力
軸３の軸径を小さくすることによって形成されている。
このことによりドライブコーン８やダブルコーン１１の
形状、及びダブルコーン１１の取り付け角度に変更があ
っても、コーン逃げ部２２の所でダブルコーン１１と出
力軸３とが干渉するという問題を避けることができる。

【００３５】この発明の摩擦式無段変速機は、上記のよ
うな構成であり、図１は図２（Ｂ）に示すダブルコーン
１１を用い、出力軸３に連結した羽根車２３を高速回転
させる摩擦式無段変速機を示しており、ダブルコーン１
１の円錐面１４と１５を最大回転直径である最大径に対
して非対称とすることにより、ダブルコーン１１とドラ
イブコーン８との接触部におけるダブルコーン１１の回
転半径ｂを大きくすると同時に、入力リング７とダブル
コーン１１の接触部におけるダブルコーン１１の回転半
径Ｃを小さくすることができ、これによって、ダブルコ
ーン１１を大型にすることなく、大きな増速比を達成す
ることができる。

【００３６】また、出力軸３にダブルコーン１１の逃げ
部２２を設けてあるので、ドライブコーン８を小径にす
ると共に、ダブルコーン１１を円錐面１４と１５を有す
る形状にしても、ダブルコーン１１と出力軸３の干渉発
生はない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、自転
はするが公転はしないダブルコーンを有する摩擦式無段
変速機において、ダブルコーンの２つの円錐面を非対称
に形成することによって、大きな増速比を確保しつつダ
ブルコーンを小さくでき、同時に摩擦式無段変速機の小
型化が図れる。

【００３８】また、出力軸にダブルコーンの逃げ部を設
けたので、変速比を大きくした場合でも、出力軸とダブ
ルコーンの干渉発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る摩擦式無段変速機の縦断面図

【図２】（Ａ）乃至（Ｅ）の各々はダブルコーンの異な
った外形を示す正面図

【図３】従来の摩擦式無段変速機を示す縦断面図

【符号の説明】

２ 入力軸 ３ 出力軸 ７ 入力リング ８ ドライブコーン １１ ダブルコーン １２、１３ 平面 １４、１５ 円錐面 １６ 円錐底面 １７ 円筒面 １８ 円錐面 １９ 円筒面 ２０ 円錐面 ２２ 逃げ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と出力軸を同軸心状に配置し、出
   力軸の周囲に自転はするが公転はしないように配置した
   ダブルコーンの一方円錐面に入力軸の入力リングを接触
   させ、他方円錐面に出力軸のドライブコーンを接触させ
   た摩擦式無段変速機においてダブルコーンは、回転軸心
   に直交してダブルコーンの軸方向の長さを規制する二つ
   の平面間に、一方の平面に続く摩擦接触面である円錐面
   と、他方の平面に続く摩擦接触面である円錐面を有し、
   一方の円錐面から他方の円錐面に至る部分の表面が１つ
   以上の曲面あるいは平面で構成されていることを特徴と
   する摩擦式無段変速機。
2. 【請求項２】 出力軸のドライブコーンに近接する位置
   に、ダブルコーンの逃げ部を設けたことを特徴とする請
   求項１に記載の摩擦式無段変速機。