JPH10331930A - ベルト式変速装置 - Google Patents

ベルト式変速装置

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Publication number
JPH10331930A
JPH10331930A JP15572497A JP15572497A JPH10331930A JP H10331930 A JPH10331930 A JP H10331930A JP 15572497 A JP15572497 A JP 15572497A JP 15572497 A JP15572497 A JP 15572497A JP H10331930 A JPH10331930 A JP H10331930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
belt
cam
cam mechanism
displacement
pulley
Prior art date
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Pending
Application number
JP15572497A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Takagi
晋一 高木
Shoji Tsuji
勝爾 辻
Susumu Yamakawa
進 山川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsuboshi Belting Ltd
Original Assignee
Mitsuboshi Belting Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 螺旋状に傾斜移動する円筒カムを夫々の回転
軸回りに回動自在に設け、該円筒カムの回動を同期可能
にしたベルト式変速装置は、該カム変位曲線が回動角に
対し、線形比例の関係にあるため、変速比1:1の位置
でベルトが大きく弛む。この弛みを全変速域で無くした
ベルト式変速装置を提供する。 【解決手段】少なくとも一方の軸に設けた円筒カムの変
位曲線を非線形変位曲線(ロ)とし、もう一方の変位曲
線を線形変位曲線(イ)、又は非線形変位曲線とするこ
とによって構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸間固定の平行な
2軸に、固定シーブと可動シーブを夫々一対装着し、夫
々のシーブ間に伝動ベルトを捲きかけて、軸回転数を変
速伝動するベルト式変速装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のベルト式変速装置において、螺旋
状に傾斜移動する円筒カムを夫々の回転軸回りに回動自
在に設け、該円筒カムの回動を同期可能にした操作用カ
ムアームによって変速するベルト式変速装置が、特開平
3−194245に開示されている。
【0003】上記のベルト式変速装置は、駆動軸および
従動軸上に夫々装着された一対のシーブ間に形成される
V字形溝形状をその溝形状とするプーリ(以降、変速プ
ーリと称する。)に捲きかけられたベルトの外周側、ま
たは内周側からベルト面にバネ付きテンションで押し圧
される。これによって、ベルトの弛みを吸収し、且つ必
要緩み側張力を確保し、変速プーリのピッチ径変化に追
従し、全変速範囲に渡る変速を可能にするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記カ
ム機構に使用するカム変位曲線が、回動角と軸方向の移
動量の関係に線形比例関係、即ち円柱螺旋の測地線の上
昇角度が、駆動側、従動側共に一定の条件であった。結
果、円筒カムの回動角とプーリピッチ径の関係は線形比
例関係であった。
【0005】即ち、従来のベルト式変速装置に装着され
た変速プーリへのベルト巻き付け長さLは、軸間距離を
C、変速プーリのピッチ径を夫々D1=D2=Dとする
と、その長さは、L=2C+πDとなる。
【0006】従来のカム機構は、駆動側、従動側の夫々
の円筒カムが、同期回動し、その回動角と軸方向の移動
量の関係に線形比例関係があるため、軸方向への強制移
動量とピッチ径の変化量yは線形比例する。このため、
D1が、D1=DからD1=D−yに変化すると、D2
は,D2=DからD2=D+yと変化する。この時、ベ
ルト巻き付け長さは、L≒ 2C+πD+y2 /Cとな
る。
【0007】上記の通り上記の変速比が1:1、即ちD
1=D2=Dの場合、ベルト長さはL=2C+πDとな
り、変速比を(D−y):(D+y)または(D+
y):(D−y)とすると、変速プーリへの巻き付け長
さは、y2 /Cの長さ分だけ、長くなる。
【0008】このため、変速プーリに捲き付けられるベ
ルトの長さは、全変速範囲で一定とならず、変速範囲の
中間部、即ちその変速比が1:1の近傍で最短となって
いた。このため、変速範囲の中間部ではベルトは垂れ下
がる状態となり、上記のバネ付きテンションを外周側か
ら押し圧した場合には、ベルト同士が接触し、逆に内周
側から押し圧した場合には、ベルトが外周側へ膨らみ、
ケーシングと接触する問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、平行
に配した2本の回転軸に、夫々、回転軸と一体に回転す
る固定シーブと、それと向き合う形にV字形溝形状を形
成する軸方向移動可能な可動シーブが配され、該V字形
溝形成面の背面側には、円柱螺旋を変位曲線とするカム
機構が回動により、該可動シーブを軸方向に移動させる
構成に、夫々、設けられており、該2式のカム機構を連
動して回動させる機構を付与し、該2軸に装着した2対
のシーブ間に伝動ベルトを捲きかけたベルト式変速装置
において、少なくとも一方の回転軸に設けられた該カム
機構の変位曲線が、軸方向変位と回動角変位の間に非線
形関係を有する円柱螺線からなるカム機構によりベルト
式変速装置を構成する。
【0010】請求項2の発明は、請求項1記載のベルト
式変速装置の全変速域で、変速ベルトの捲きかけ長さを
不変にする円柱螺線からなるカム機構により構成する。
【0011】請求項3の発明は、請求項2記載のベルト
式変速装置の駆動軸と従動軸の中間位置にバネ付きテン
ションプーリを設けることによって構成する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明実施
例を詳細に説明する。図5は本発明に係るベルト式変速
装置を示す概略図であり、ベルト式変速装置1は駆動側
変速プーリ2、従動側変速プーリ3、変速ベルト4、円
筒カム連結リンク5、および図示しないテンションプー
リ6から構成される。本発明が特徴とする円筒カム機構
は、円柱螺旋からなるカム変位曲線を有する固定カム2
6、36と、該曲線に従うローラーカム27、37から
構成される。
【0013】変速プーリ2、3は、ユニット状態で夫々
図示しない駆動軸23、従動軸33と一体に装着され
る。円筒状の該固定カム26、36は、夫々の軸に、軸
受24、34を介して、装着されており、図示しない固
定ボルトによって、所定の位置に固定される。固定され
た後は、固定カム26、36と回転軸とは空回り状態に
なる。図2に示した通り、ローラーカム27、37は、
夫々円筒状の固定カム26、36と向き合う形で円柱螺
旋軌道に従って移動する。その移動はローラーカム2
7、37を連結したリンク5に装着された図示しない操
作棹によって行われる。
【0014】上記ローラーカム27、37は、固定カム
26、36上に等角度に分割配置された円柱螺旋軌道面
と同じ数だけ用意され、固定カム26、36のカム直径
を円とする円周上に等角度に分割配置され、ハウジング
と一体に装着される。
【0015】該ハウジングは軸受25、35を介して軸
上に設けられており、ローラーカム27、37を介し
て、軸受25、35の内輪端面が、後述する可動シーブ
に圧接するように配されている。従って、ローラーカム
27、37は所定の変速位置に操作棹により固定される
と、以降、ローラカム27、37と軸は空回り状態とな
る。
【0016】図5において、上記可動シーブ22、32
は、軸方向可動、回転方向には図示しない軸23、33
と一体に装着されており、軸23、33と一体に固定さ
れた固定シーブ21、31と向き合う形で、V字型溝形
状を形成する。この可動シーブ22、32と固定シーブ
21、31の間に変速ベルトは挟持され、その間隔によ
ってベルト4のピッチ径が実質的に決まる。
【0017】この間隔は、可動シーブ22、32と圧接
状態にあるローラーカム27、37を移動させることに
よって、変化させることができる。結果、駆動側変速プ
ーリ2と従動側変速プーリ3のピッチ径は変わり、所定
の変速比を設定することができる。尚、図5の実施例で
は、該可動シーブ22、32は、変速ベルトのミスアラ
イメントを無くす方向に連動して移動する。
【0018】以下本発明の特徴である非線形円筒カムに
ついて、詳細に説明する。図3は、従来例に係る線形円
筒カムの円柱螺旋カム変位曲線を示す図であり、図中R
はカム半径、xは軸方向移動量、γは上昇角度、βは回
動角度を示している。ここで該回動角度βと軸方向移動
量xの関係は、次の通りであり、x=R×βtanγ、
(βはラジアン)、xとβは線形関係にある。
【0019】また、ピッチ径の変化量をyとすると、上
記の軸方向移動量xとyの関係は、次の通りである。 y=x/(2tan(α/2))、(αはプーリ溝角
度)
【0020】次に、駆動側、および従動側の円筒カム機
構が、上述の通り、同一の線形カム変位曲線を有する従
来のベルト式変速装置である場合の、ベルトの捲き付け
長さの計算法を下記に示す。図4において、固定軸間の
長さをC、駆動側変速プーリ径をD1、従動側変速プー
リ径をD2とすると、変速比1:1のとき、すなわち、
D1=D2=Dのとき、ベルトの捲き付け長さLは、L
=2C+πDとなる。
【0021】ここで、従来技術による円筒カムは、駆動
側、および従動側共に、回動角に比例して、ピッチ径の
変化量は増減することから、図4において、ピッチ径は
夫々D1=D−y、D2=D+yとなる。このとき、ベ
ルトの捲き付け長さLは、近似的に次式で表される。 L≒2C+(π/2){(D−y)+(D+y)} +{(D−y)+(D+y)}2 /4C =2C+πD+y2 /C 従って、変速比が1:1から、(D−y):(D+y)
或いは(D+y):(D−y)へ増減したときには、ベ
ルトの捲き付け長さLは、y2 /Cだけ長くなる。しか
し、ベルトは全変速域の最大の長さに合わせてセットす
るため、実際の現象としては、変速比が1:1の近傍
で、ベルトが大きく弛むことになる。
【0022】このため、中間部にバネ付きテンションプ
ーリを設け、上記ベルトの弛みを吸収し、所定の張力を
付与することが必要であるが、上記の長さ変化分y2
Cを吸収できないため、従来の方法では、バネ付きテン
ションプーリのストロークが大きくなり、全体として装
置の小型化に支障があった。
【0023】上記に対し、本発明の方法は下記の通りで
ある。すなわち、変速比が1:1のときのベルトの捲き
付け長さLの減少分を、上記円筒カムの変位曲線を非線
形化することによって、ベルトの捲き付け長さLを全変
速域で一定とする方法であり、具体的には実際に使用す
るベルトの長さと軸間距離を固定し、いずれか一方の変
速プーリのピッチ径を基準に、もう一方のピッチ径を計
算し、この結果を用いて、全変速域でベルトを弛ませな
い非線形変移曲線を有する円筒カムを構成する方法であ
る。但し、本実施例では、駆動側変速プーリのピッチ径
が回動角に比例する変位曲線に従うものとしたが、この
組み合わせを逆にする、或いは変速プーリの両方に非線
形カム変位曲線を使用することは、任意に成し得るもの
である。
【0024】下記の表1に基づいて、本実施例、および
比較例の計算結果を示す。
【0025】
【表1】
【0026】表1において、実施例はベルト長さ71
1.6、軸間距離200として、駆動側ピッチ径を回動
角度に比例させていった時の、従動側ピッチ径を計算し
たものである。この場合、ベルトは全変速域で弛みのな
い状態を実現する。尚、バネ付きテンションプーリのx
座標を軸間中間点として、y座標を計算すると、y座標
は全変速域で一定となる特徴がある。計算結果の座標
は、x=100、y=59である。
【0027】これに対し、比較例は、駆動側、従動側共
に回動角度に比例してピッチ径を変える従来の方法であ
り、D1が、D1=DからD1=D−yに変化すると、
D2は、D2=DからD2=D+yと変化するように連
動させているので、そのピッチ径の和は、常に2Dとな
る、D1=65mm、D2=130mmとしたので、そ
の和は195mmとなる。ベルトは、D1=65mm、
D2=130mmのときのベルト捲き付け長さ711.
6のものをセットしているため、変速比1:1の位置で
は、y2 /C、比較例では5.28mmだけ弛むことに
なり、この長さを吸収するために、バネ付きテンション
プーリのy座標は、y=59から、y=36へ大きく変
化する。
【0028】最後に下記の表2を用いて、非線形円筒カ
ムの回動角と円柱軸方向変位の関係を説明する。
【0029】
【表2】
【0030】本実施例では、駆動側変速プーリには線形
カムを使用し、少なくとも一方、すなわち従動側には、
非線形カムを使用した。表2において、駆動側の線形カ
ムの軸方向移動量と回動角の関係は線形比例であるが、
従動側の非線形カムの軸方向移動量と回動角の関係は非
線形である。この関係をグラフにプロットしたものが図
1に示している。図1において、直線(イ)は線形カム
変位曲線を示し、曲線(ロ)は非線形カム変位曲線を示
している。上記(ロ)の非線形カム変位曲線の式は、多
項式近似法により、x=0.01+0.205β+0.
01β2 mmとなる。
【0031】従って、上記非線形カム変位曲線の式を用
いて、実際に非線形カムを作成することは容易に行え
る。尚、本発明実施例のベルト式変速装置の基本仕様、
および本発明の特徴とする円筒カム仕様については、そ
の詳細を下記の表3に示す。
【0032】
【表3】
【0033】
【発明の効果】請求項1の発明は、駆動側、従動側の少
なくとも一方の円柱螺旋からなる円筒カム機構の変位曲
線を非線形とすることにより、該円筒カムの回動角と軸
方向変位が非線形となり、ベルトの全変速域で、その捲
きかけ長さを任意に設定できる効果がある。
【0034】請求項2の発明は、ベルトの全変速域で、
その捲きかけ長さを一定とする使用方法が可能となり、
テンションプーリをベルトの外周側から押し圧する場合
には、ベルトの内周側での接触を無くし、また内周側か
ら押し圧する場合にあっては、外側にベルトが大きく膨
らみ、ベルトがケーシングと接触する不具合を無くす効
果がある。更には、上記ベルトの長さ変化を無くすこと
によって、ベルト張力不足による伝達能力の低下、ある
いは逆に、過張力設定によるベルトの耐久性の低下を無
くす効果がある。
【0035】請求項3の発明は、バネ付きテンションプ
ーリを固定軸間の中間位置に設けることによって、理論
上、テンションプーリの移動は不必要となり、実使用
上、バネストロークが、大幅に小さくて済むため、ベル
ト変速装置を小型化できる顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る円筒カムの変位曲線を示すグラフ
である。
【図2】本発明に係る固定カムと移動カムの関係を示す
概略図である。
【図3】従来例に係る円柱螺旋曲線を示す概略図であ
る。
【図4】本発明に係るベルト捲き付け長さを計算する説
明図である。
【図5】本発明に係るベルト式変速装置を示す概略図で
ある。
【符号の説明】
1 ベルト式変速装置 2 駆動側変速プーリ 3 従動側変速プーリ 4 変速ベルト 5 リンク 6 テンションプーリ 21、31 固定シーブ 22、32 可動シーブ 23、33 回転軸 24、34 軸受 25、35 軸受 26、36 固定カム 27、37 ローラーカム

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平行に配した2本の回転軸に、夫々、回
    転軸と一体に回転する固定シーブと、それと向き合う形
    にV字形溝形状を形成する軸方向移動可能な可動シーブ
    が配され、該V字形溝形成面の背面側には、円柱螺旋を
    変位曲線とするカム機構が回動により、該可動シーブを
    軸方向に移動させる構成に、夫々、設けられており、該
    2式のカム機構を連動して回動させる機構を付与し、該
    2軸に装着した2対のシーブ間に伝動ベルトを捲きかけ
    たベルト式変速装置において、少なくとも一方の回転軸
    に設けられた該カム機構の変位曲線が、軸方向変位と回
    動角変位の間に非線形関係を有する円柱螺線からなるカ
    ム機構であることを特徴とするベルト式変速装置。
  2. 【請求項2】 全変速域で変速ベルトの捲きかけ長さを
    不変にする請求項1記載のベルト式変速装置。
  3. 【請求項3】 駆動軸と従動軸の中間位置にバネ付きテ
    ンションプーリを設けた請求項2記載のベルト式変速装
    置。
JP15572497A 1997-05-28 1997-05-28 ベルト式変速装置 Pending JPH10331930A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003090399A (ja) * 2001-09-19 2003-03-28 Yanmar Agricult Equip Co Ltd 無段変速装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003090399A (ja) * 2001-09-19 2003-03-28 Yanmar Agricult Equip Co Ltd 無段変速装置

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