JPH10274305A - 摩擦式無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝達動力が小さい場合であってもその伝達効
率の低下を抑えることにある。 【解決手段】 自転及び公転自在に保持された複数のコ
ーン２７が内接する入力軸１１と、複数のコーン２７が
外接する出力軸１５と、入出力軸１１，１５と複数のコ
ーン２７との間に弾性圧接力を付与する加圧用ばね１９
と、各コーン２７にスライド自在に圧接する変速リング
２６とを備え、コーン２７の回転を介して入出力軸１
１，１５間で回転動力を伝達すると共に、変速リング２
６のスライド移動によって伝達される回転動力の回転数
を無段で変速する摩擦式無段変速機であって、コーン２
７に内接する入力リング２０と入力軸１１との間に、入
力軸トルクに応じて入力軸方向の加圧力を変化させるト
ルクカム３７を介設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は摩擦式無段変速機に
関し、例えば遠心送風機、遠心圧縮機、ラジアルタービ
ン等に増速機として使用される摩擦式無段変速機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】大きな変速比をとれる装置としては３Ｋ
形遊星歯車装置が一般的に知られているが、これをトラ
クションドライブに応用した３Ｋ形トラクションドライ
ブ式無段変速機がある。

【０００３】この種の無段変速機では、入力軸トラクシ
ョン部とコーンとの接触部、及び出力軸トラクション部
とコーンとの接触部における円錐面が持つ母線は、両方
とも入出力軸に対して僅かな角度だけ傾いているように
構成されている。このようなトラクション部の形状と加
圧用ばねによって生じる軸方向力により、各接触部に動
力伝達に必要な法線力を発生させるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したような加圧用
ばねを用いた法線力発生機構は、構造が簡単であるとい
う長所を有するが、伝達動力の増減にかかわらず加圧力
が常に一定である。そのばね力は、最大伝達動力に基づ
いて設定されるため、伝達動力の変化の範囲が広い場
合、最小の動力伝達時はその動力に対して過大な法線力
が作用することになる。その結果、伝達動力が小さい場
合の伝達効率の低下が顕著になる。

【０００５】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、伝達動力が小
さい場合であってもその伝達効率の低下を抑え得るトラ
クションドライブ式無段変速機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、回転自在に保持された
複数のコーンが内接する入力軸と、前記複数のコーンが
外接する出力軸と、前記入出力軸と複数のコーンとの間
に弾性圧接力を付与する加圧手段とを備え、前記コーン
の回転を介して前記入出力軸間で回転動力を伝達しなが
らその回転数を無段で変速する摩擦式無段変速機であっ
て、前記コーンに内接するトラクション部と前記入力軸
との間に、入力軸トルクに応じて入力軸方向の加圧力を
変化させるトルクカムを介設したことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１に示して
以下に詳述する。尚、以下の実施形態は、遠心送風機の
羽根車等の高速回転体を駆動する出力軸を無段変速する
３Ｋ形トラクションドライブ式無段変速機に適用したも
のである。

【０００８】このトラクションドライブ式無段変速機
は、図１に示すような全体構造を有する。まず、入力軸
１１をハウジング本体１２に軸受１３，１４により回転
自在に軸支し、かつ、出力軸１５をフロントハウジング
１６に軸受１７，１８により回転自在に軸支し、ハウジ
ング本体１２とフロントハウジング１６とを結合一体化
することにより、入力軸１１と出力軸１５とをそれぞれ
の軸線が同一直線上となるように配置する。

【０００９】入力軸１１の軸方向内側にはトルクカム３
７を介してトラクション部である入力リング２０が配置
され、その先端内径面にコーン２７（後述）の入力側接
触部３３が内接する。尚、図では鋼球を用いたトルクカ
ム３７を使用しているが、例えばフェイスカム方式など
の他の方式のトルクカムであってもよい。

【００１０】この入力リング２０は、入力軸１１に対し
て軸受３８を介して支持される。この軸受支持構造とす
ることにより、入力リング２０が半径方向に変位するこ
とによる性能悪化を防止でき、入力リング２０の入力軸
１１に対する同軸度が良好となって、コーン２７を支持
する軸受３２、入力軸１１の軸受１３，１４及び出力軸
１５の軸受１７，１８に半径方向の大きな偏荷重が作用
することを防止している。

【００１１】尚、入力リング２０の軸受３８には、例え
ば保持器付き針状ころを使用することが可能であるが、
これ以外の転がり軸受、すべり軸受や、低摩擦材料（含
油軸受材料、銅合金、樹脂材料等）により成形された円
筒部材、ボールブッシュ等を使用することも可能であ
る。また、入力リング２０を入力軸１１にすきまばめ等
で直接的に支持させるようにしてもよい。

【００１２】また、前述したトルクカム３７の内側で入
力軸１１と入力リング２０との間に加圧手段である加圧
用ばね１９を介設し、この加圧用ばね１９により入力リ
ング２０を押圧してその弾性力を出力軸方向へ向けて作
用させている。尚、この加圧用ばね１９は、トルクカム
３７による軸方向力が小さい低トルクの運転の場合に
も、法線力が不足することなく安定した運転を可能にす
る。

【００１３】また、出力軸１５の軸方向内側には、先端
に向けて縮径した円錐形状のトラクション部２１が一体
的に形成され、その外径面にコーン２７の出力側接触部
３４，３５が外接する。また、出力軸１５の外側軸端に
は羽根車２２が軸支固定されている。尚、出力軸１５に
は、コーン２７の軸方向位置を規制するための円環部材
２３が外挿されている。

【００１４】一方、ハウジング本体１２に入出力軸１
１，１５と平行して例えばボールネジ２４を架設し、そ
のボールネジ２４に螺合したボールブッシュ２５を介し
て変速リング２６が取り付けられ、その変速リング２６
の内径面をコーン２７の変速側接触部３６に外圧接さ
せ、また、ボールネジ２４の回転により入出力軸方向の
移動を可能としている。

【００１５】入力リング２０、出力軸１５のトラクショ
ン部２１、変速リング２６の三者相互間に複数のコーン
２７が介在する。ここで、高速回転する出力軸１５の慣
性モーメント低減及び周速度低減のため、出力軸１５の
トラクション部２１の回転半径を小さくし、また、トラ
クション部２１の円錐面での母線と出力軸１５の軸線と
コーン２７の自転軸が一点で交差する構造とし、コーン
２７と出力軸１５間の接触部においてスピンが発生しな
いようにしている。

【００１６】これら複数のコーン２７は、コーンホルダ
２８により自転及び公転可能な状態で円周等間隔に保持
される。コーンホルダ２８はホルダ本体２９とコーン支
持軸３０とからなり、ホルダ本体２９が入力軸１１の軸
方向内側に形成された凹部に内挿され、軸受３１を介し
て入力軸１１と同軸的に回転自在に配置される。このホ
ルダ本体２９に円周等間隔に一体的に立設された複数本
のコーン支持軸３０に軸受３２を介してコーン２７が回
転自在に軸支される。

【００１７】このトラクションドライブ式無段変速機で
は、入力軸１１から入力リング２０を介してコーン２７
の入力側接触部３３に動力が伝達され、その動力はコー
ン２７の自転運動と公転運動として分配され、コーン２
７の出力側接触部３４，３５からトラクション部２１を
介して出力軸１５に伝達される。この時、変速リング２
６がコーン２７の変速側接触部３６と接する位置によっ
てコーン２７の自転と公転の比が決定され、この比によ
って全体の変速比が決定され、更に、この変速リング２
６をボールネジ２４により入出力軸方向に移動させるこ
とで変速比を無段で変えることができる。これにより、
羽根車２２を高速回転で駆動する出力軸１５を無段変速
し、入力軸１１の回転数が変動しても出力軸１５が一定
回転できるようにしている。

【００１８】前述の各コーン２７は、一つの入力側接触
部３３で入力リング２０と摩擦接触し、また、二つの出
力側接触部３４，３５で出力軸１５のトラクション部２
１と摩擦接触し、更に、先端へ向けて縮径した変速側接
触部３６で変速リング２６と摩擦接触する。出力軸１５
のトラクション部２１と接するコーン２７の出力側接触
部３４，３５は同一母線を持つ円錐面で、その出力側接
触部３４，３５における母線は、入力リング２０と接す
るコーン２７の入力側接触部３３における母線と共に、
両者とも出力軸１５及び入力軸１１に対して僅かな角度
だけ傾けて設定されている。このような入力リング２
０、出力軸１５のトラクション部２１とコーン２７との
接触部形状、加圧用ばね１９及びトルクカム３７によっ
て生じる軸方向力により、入力リング２０、出力軸１５
のトラクション部２１及び変速リング２６とコーン２７
との接触部３３〜３６に動力伝達に必要な法線力を発生
させている。

【００１９】このように入力軸１１と入力リング２０と
の間にトルクカム３７を配設したことにより、入力軸ト
ルクの増加に伴い入出力軸方向の加圧力を増加させる。
即ち、この実施形態におけるトルクカム３７は、入力軸
１１の端面と入力リング２０の端面の双方に形成した凹
部（円錐形状等）に鋼球を介在させた構造を有し、加圧
用ばね１９によるばね力にトルクカム３７による力を加
えた加圧力が作用する。このトルクカム３７により伝達
動力の変化に伴う伝達効率が低下することを未然に防止
する。尚、トルクカム３７による加圧力が小さい低トル
クの場合でも、前述した加圧用ばね１９の弾性力により
安定した回転が可能となる。

【００２０】また、トルクカム３７、加圧用ばね１９、
入力リング２０の軸受３８及びコーンホルダ２８の軸受
３１をほぼ同心円状に配置した構造としたことにより、
変速機全体の軸方向寸法が長くなることはなく、装置の
小型化が容易となる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、コーンに内接するトラ
クション部と前記入力軸との間に、入力軸トルクに応じ
て入力軸方向の加圧力を変化させるトルクカムを介設し
たことにより、伝達動力が変化しても伝達効率の低下を
招くことをなく、所望の伝達効率を具備した高性能の無
段変速機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態におけるトラクションドライ
ブ式無段変速機の全体構造を示す断面図

【符号の説明】

１１ 入力軸 １５ 出力軸 １９ 加圧手段（加圧用ばね） ２０ トラクション部（入力リング） ２１ トラクション部 ２６ 変速リング ２７ コーン ３７ トルクカム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に保持された複数のコーンが内
   接する入力軸と、前記複数のコーンが外接する出力軸
   と、前記入出力軸と複数のコーンとの間に弾性圧接力を
   付与する加圧手段とを備え、前記コーンの回転を介して
   前記入出力軸間で回転動力を伝達しながらその回転数を
   無段で変速する摩擦式無段変速機であって、前記コーン
   に内接するトラクション部と前記入力軸との間に、入力
   軸トルクに応じて入力軸方向の加圧力を変化させるトル
   クカムを介設したことを特徴とする摩擦式無段変速機。