JPH11210850A

JPH11210850A - 伝達車

Info

Publication number: JPH11210850A
Application number: JP4847998A
Authority: JP
Inventors: Kenkichi Onoki; 謙吉小野木
Original assignee: TOKYO JIDO KIKO KK
Current assignee: TOKYO JIDO KIKO KK
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-08-03
Anticipated expiration: 2018-01-26
Also published as: JP4478225B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小型でありながら大容量の動力伝達を可能に
し、変速領域の全域で所定伝達馬力を伝達する変速機に
適合する伝達車に関し、高速域から低速域に変速するの
に伴って伝達体に加わる張力を増大させることが出来る
伝達車である。【解決手段】順方向の圧縮に対して加圧力が増大する弾
性手段とこの弾性手段から伝達車の一方の摺動円板車に
加えるが実質的に負特性となるように上記弾性手段に別
途の押圧力を変速比信号に応じて印加するアクチェータ
の押圧力を直列に重畳して該摺動円板車に印加したもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械などの
産業機械、車両、モータ等に設ける無段変速機に使われ
る可変径伝達車に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、無段階に変速比（すなわち入力
回転数Ｎ１と出力回転数Ｎ０の比Ｎ１／Ｎ０）を変える
ことのできる無段変速機の概念断面図である。この種の
無段変速機の技術は、例えば日本特許第２，５６２，０
８１号に記載されており周知である。

【０００３】この変速機の特色は、従動側伝達車１にス
プリング３が使われていることである。この変速機の動
作原理は、従動（出力）側伝達車１および駆動（入力）
側伝達車２に伝達体４を巻掛けておき回動する。そこで
駆動側伝達車２の第一（可動）円板車２ａを第二（固
定）円板車２ｂに向って、回転中に両者の円板車の相対
距離が収縮または伸長できる様に、弾性手段３より大き
な押圧力を軸受５を介して外部のハンドル１２などの変
速動力供給源６から付与する構造である。

【０００４】このとき伝達体４は、伝達車１、２での接
触半径が押圧力に応じて変化し押圧力を増せば増速する
が、逆に装置６の押圧力を減らせば弾性手段３の加圧力
が優先して減速し始め、自動的に伝達体４の位置は弾性
手段３の作用で自動調芯する位置にて安定伝達する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、この種変速
機を適用する産業機械では、一般的に低速域および高速
域のいずれの領域でも所定の伝達馬力Ｑ０を伝達する
ことが要求される場合が多いが、実際にはこの構造原理
では、変速領域の全域で所定馬力Ｑ０を安定して伝達
することは不可能である。

【０００６】その理由を図２および図３で説明する。図
２はこの変速機の動作説明図で、図３は弾性手段３の加
圧特性図である。図２は従動側伝達車１における伝達体
４の接触半径ｒを最低速時半径ｒＬおよび最高速時半径
ｒＨを夫々実線および破線で示している。また図３は弾
性手段３が、第一円板車１ａによる順方向の圧縮に伴っ
て加圧力を増大し、正方向の加圧傾斜特性（本明細書で
は正特性と略す）を持つことを示す。

【０００７】通常、伝達車１が伝達する所定馬力Ｑは、
回転数ＮとトルクＴの関係はＱ〔Ｗ〕＝１．０２７×Ｎ〔ｒｐｍ〕×Ｔ〔ｋｇｍ〕で示される。そこで正特性の弾性手段３では、高速域に
入るに従って回転数ＮもトルクＴも大きくなるので、最
高速時に最大の伝達馬力Ｑｍａｘを伝達するが、低速
域に到るに従って動力Ｑの伝達能力は回転数Ｎも加圧力
Ｔも同時に低下するので、急速に降下する。

【０００８】すなわち、このことは低速域で伝達馬力を
強制的に増大させると、伝達体４の張力Ｔは必要以上に
増大し負担が増す。さらに図２のように伝達車１の接触
面ＳＬが最高速時の面積ＳＨに比して著しく増大して
いるにも拘らず、回転数Ｎも低いときには図３のように
弾性手段３の加圧力も全く脆弱である。従って摩擦表面
でスリップを招き発熱により短期に伝達体４は焼損し切
断する。

【０００９】よってこの種変速機は、産業機械の中でも
送風機、ポンプ等のように伝達動力Ｑが回転数Ｎの三乗
低減（Ｎ^３）法則に従うもの、或いは低速域での伝達
馬力を必要としないもの等、所謂特殊な性質をもつ産業
機械にしか適用できないという欠陥があった。やむな
く、低馬力伝達時であっても現状では枠番を数枠上げて
大型の変速機を選定せざるを得ず極めて不経済であっ
た。

【００１０】然して、最大の問題点は、この種変速機が
低速域で所定動力の伝達能力を発揮できないため、それ
を必要としている一般産業機械自体の能力を発揮できな
いことであり、特に例えば百馬力以上の大容量の無段変
速の動力伝達に至っては、全くその道が開かれてないの
が現状である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、正特性の
性質をもつ弾性手段を利用しながら、実装運転上は円板
車への加圧力が低速域に行くほど増大しまた高速域に行
くほど減少するように実質的に負方向の加圧傾斜特性
（本明細書では負特性と略す）の動作特性を供与できる
ように、少くとも一方の円板車に加える加圧機構を改良
することにより、全変速域で所定容量の動力伝達が可能
な伝達車を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明では、順方向の
圧縮に対して加圧力を増大する正特性を有する弾性手段
と、この弾性手段に連結されて伝達車の上記第一円板車
に加える該弾性手段の加圧特性が実質的に負特性として
働せるように上記弾性手段に対して変速比に応答して押
圧力を付与するアクチェータとによって、変速比に対応
じて上記第一円板車への加圧力が、低速域に到るに応じ
て増大し、高速域に到るに応じて減少させたことを特徴
とする伝達車である。

【００１３】

【発明の実施の形態】上記アクチェータは、本来順方向
の圧縮に対して加圧力を増大する加圧特性をもつ弾性手
段に対して、結果的に最高速時の最大荷重とほぼ同等か
または少くともそれ以上の押圧力を逆方向、すなわち高
速域に到るのに応じて減少させまた低速域に到るのに応
じて増大させる方向に伝達車を加圧することができるの
で、低速域での回転数ＮＬ〔ｒｐｍ〕に対しても増々大
きな伝達トルクＴＬ〔ｋｇｍ〕を確保できる。そのため
低速域での動力伝達能力が低下することもなく、むしろ
アクチェータの押圧力を増すことによって、所定の伝達
馬力を維持できる。

【００１４】特に伝達体の伸び摩耗ないし伝達車の摩擦
接触面の摩耗など、この種の変速機独特の誤差要因に対
し、低速域では大きな加圧力でまた高速域では小さな加
圧力で弾性手段が自動調芯して安定するので、これ等の
誤差要員に対しても円滑に動力伝達の機能を果す。また
この機能は回転中の負荷側或いは原動機側からの衝撃振
動も滑らかに吸収する。

【００１５】

【実施例】〔第１実施例〕図４は、本発明の第１実施例
伝達車を適用した無段変速機の断面図である。図４にお
いて、１および２は伝達車で、いずれも摺動円板車すな
わち第一円板車１ａ、２ａと、固定円板車すなわち第二
円板車１ｂ、２ｂとを相対向して配置され、両伝達車
１、２間に伝達体４が巻掛けされる点は図１の場合と同
じである。図１では、動作説明の理解の都合上、中心線
を境界として各伝達車１、２と伝達体４との接触半径ｒ
が、右側で最大径、左側で最小径に便宜的に描かれ、作
図上途中の無端伝達体４の連結の描写は省略されてい
る。また図面上キー構造、潤滑構造などの詳細は省いて
画くことにする。

【００１６】駆動側伝達車２は、固定本体１０に取付け
た原動機１１としてここでは誘導電動機の軸端を入力軸
として装備される。図１と同様に変速指令の供給源９と
して手動のハンドル１２は、連結棒１３とジョイント８
とで連結された変速押圧アクチェータ６が軸受５を介し
て第一円板車２ａと連結している。変速押圧アクチェー
タ６は、ここでは逆転阻止の特質をもつ台形ネジ軸を有
するスクリュジャッキが使われ、ウォームおよびウォー
ムホイールを内蔵したジャッキ本体１４を変速機本体１
０に固定し、加圧連結体１５ａおよびネジ軸１５がハン
ドル１２に応じて上下動する構造である。

【００１７】一方、従動側伝達車１には本発明の伝達車
の技術思想が適用されている。伝達車１が装備されてい
る回転軸、即ち変速機１０の出力軸２０は、軸芯と同軸
に貫通孔２１が施されると共に軸受２２、２３で片持支
持され、全体を軸枠２９で本体１０に支持されている。

【００１８】変速逆押圧アクチェータ２５は、この例で
は変速押圧アクチェータ６のスクリュジャッキと多少異
っている。ウォームおよびウォームホイールを内蔵した
ジャッキ本体２４と、ネジ軸２６、さらに、本例では二
つの送りナットで示した加圧連結体２７、２８とで構成
され、各ナット２７、２８には基準位置を確保する回り
止めレバー２７ａ、２８ａが施されている。ネジ軸２６
は貫通孔２１を貫通され、孔２１を突出する端部に互に
逆ネジの関係にたつネジ溝２６ａおよび２６ｂが施さ
れ、それぞれの送りナット２７および２８がネジ軸２６
の回動により互に逆方向に進むように配置される。この
ジャッキ本体２４のウォーム軸２４ａの一端は、ヒンジ
１６ｂが施され、もう１つのジャッキ本体１４のウォー
ム軸１４ａに施したヒンジ１６ａとの間で連結棒１７お
よび伸縮部１８をもった連結手段１９で両者は結合さ
れ、互にアクチェータ６、２４間で変速動力および変速
比信号の双方を同期させながらリンク伝達している。

【００１９】この変速逆押圧アクチェータ２５は、上述
以外にさらに二つの点で変速押圧アクチェータ６と機構
の働きが異っている。第１相異点は、アクチェータ２５
のウォーム軸２４ａの回動に伴って、アクチェータ２５
のネジ軸は原則として回転するだけである。第２の相異
点は、図６に示す様に、ネジ軸２６の端部とウォームホ
イール３１とがスプライン軸で係合されている点であ
る。これによりウォームホイール４３の回転動力の伝達
だけでなく、後述するように微調整作用の目的で、ネジ
軸２６は僅かな量の上下動が可能な構造にしてある。

【００２０】なお、本実施例の変速逆押圧アクチェータ
２５は、弾性手段３０を押圧するネジ溝２６ａおよび加
圧連結体の送りナット２７で形成した第二ジャッキ機構
としての第二アクチェータ２５ａと、また伝達車１の円
板車１ａを単に変速用に変位させるためネジ溝２６ｂお
よび加圧連結体２８で形成した第一ジャッキ機構として
の第一アクチェータ２５ｂとが、共通した単一のネジ軸
２６およびジャッキ２４で付勢動力源として共用した例
を示したが、変速比信号を変速指令の供給源９等から連
動して得られる限り、この両者を全く別体に分離しても
よい。

【００２１】図５は、本実施例の弾性手段３０の拡大断
面図である。この弾性手段３０は、直径が、順次大きく
なる四つのコイルスプリング３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、
３３ｄを同心円状に予め加圧状態で収納し底蓋３６およ
びケース３５により単一の構造物とした弾性手段であ
る。なおスプリングは他の如何なる形状でも良い。後述
の図９のように環状板バネを単一形状に連結してもよい
が、本実施例では図６に示す様に比例動作に近似する階
段特性を得るために送りナット２７の送り量に応じて、
各スプリングに施した連動環３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、
３７ｄが順次連結しながら加圧力を階段状に加算するカ
スケード構造になっている。

【００２２】本実施例では、本来単一のコイルスプリン
グだけでは形成することの出来ない押圧力を小さな空間
で確保するため、弾性手段３０は特殊な構造を採用して
いる。すなわち、ケース３５の内部は階段状当接部３８
ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが施され、各当接部３８の
最内径が各連動環３７の最内径より大きいので、各連動
環は突出している。この突出部分が、送りナット２７の
変位に伴って隣接の連動環３７と係止し、順次押圧力を
増していく構造である。以上の構成により、変速機１０
の回転動力は、伝達車１と一体に形成されたシーブ４１
から他の伝達体４０を介して出力され、図示しないフラ
イス盤、ボール盤などの主軸に連結される。

【００２３】次に第１実施例伝達車の作用を図２を借り
て、図６および図７に従って説明する。図４において、
変速機１０の初期状態を最高速状態と仮定すると、従動
側および駆動側の各伝達車１、２の第一円板車１ａ、２
ａが図中のＨＩＧＨの位置にあるときの状態である。

【００２４】この状態よりハンドル１２を操作し、減速
する方向に回動したと仮定すると、変速押圧アクチェー
タ６によりネジ軸１５はそれ自体が下方に降下して、円
板車２ａへの押圧を解除し始める。このとき伝達車１の
第一円板車１ａは、軸受５、送りナット２８、リードス
クリュ２６および送りナット２７によって常時加圧され
ている。しかも弾性手段３０のスプリング３３の中の第
１番スプリング３３ａのみが単独で常時加圧している。
この初期加圧力Ｐ１１（＝Ｐｍｉｎ最低加圧力）は
予かじめ送りナット２７の位置決め操作で調整された加
圧力である。

【００２５】図４に示す従動側伝達車１の左半分の断面
図は、この減速操作前の最高速時の初期状態を示してい
る。従って減速操作して伝達車２へのアクチェータ６の
押圧が解除し始めると、従動側円板車１ａの加圧力が駆
動側伝達車２の押圧力より大きくなるので、伝達体４の
接触半径ｒＨは従動車１の側で増しｒＨ^１になり、駆動
車２の側で減る方向に作用する。

【００２６】この時ハンドル１２の回動力は、駆動側押
圧アクチエータ６のウオーム軸から連結手段１９を経て
変速逆押圧アクチェータ２５にも加わる。そこで第二従
動アクチェータ２５ａの送りナット２７は上昇し始め、
第１番スプリング３３ａへの押圧力を増す。同時に第一
従動アクチェータ２５ｂの送りナット２８は、ネジ溝２
６ａと２６ｂが互に逆ネジなので、逆に降下し第一円板
車１ａを、第二アクチェータ２５ａによって増大した押
圧力を直列に重畳させながら、更に強い加圧力で下方に
印加する。そこで第二円板車１ｂとの相対距離を収縮と
することになり、同時に加圧力も増大する。

【００２７】その結果、変速機１０としての変速比は増
し始め最高速状態から減速しているにも拘わらず、伝達
車１の第一円板車１ａへの加圧力は逆に増大することを
意味している。このことは、図１および図３に示した従
来技術の伝達車１の弾性手段３が示す加圧力特性が、変
速比に対し正の傾きを有する正特性であるのに対し、本
願発明の伝達車１の弾性手段３０が示す加圧力特性は、
図７の第１番スプリング３３ａの特性線（Ｉ）が示す様
に、逆に負の傾きを有する負特性になっていることを示
す。従って、変速逆押圧アクチェータ２５が、元来は正
特性の弾性手段３０を逆に負特性の加圧特性として作用
していることを意味している。

【００２８】続いて、ハンドル１２を更に減速操作する
と、ナット２７に加わる押圧力が増大して特性線（Ｉ）
のＰ１０に達した所で弾性手段３０の第１番スプリング
３３ａに予め溶接固着した連動環３８ａが第２番スプリ
ング３３ｂに当接し、それ以後二つのスプリング３３ａ
および３３ｂが同時に協働し始める。このことは図７の
特性図に示す如く、ネジ軸２６を経て第一円板車１ａに
印加される加圧力は階段的に急上昇してＰ２１に到り、
特性線Ｉから特性線ＩＩに移行することになる。続いて
更に減速操作すると特性線ＩＩに沿って加圧力は第１、
第２のスプリングの和の特性線ＩＩに従って負の傾斜に
沿って増大していく。る。

【００２９】以下、同様にハンドル１２を最低速状態に
まで減速操作すると、上述と同様の動作を順次繰り返え
す。図４において、従動側および駆動側の各伝達車１、
２の第一円板車１ａ、２ａが同図のＬＯＷの位置まで達
したことになると、このとき、弾性手段３０のすべての
スプリング３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、図５の
右半分に示す様に、全押圧状態に到るので、最低速状態
における全スプリング荷重の総和としての加圧力Ｐ４０
は最大加圧力Ｐｍａｘとなり、その加圧特性図は図７の
ように負の傾きの特性になる。

【００３０】次に、逆にハンドル１２を増速操作する場
合を述べる。この場合は上述した減速操作のときの動作
と全く反対になる。最低速状態から増速するときは、従
動車１に最大加圧力Ｐｍａｘが印加されているが、変速
比が最大減速比εｍａｘであるので、駆動車２の第一円
板車２ａに供給する押圧力は、減速比εｍａｘの割合だ
け軽減した押圧力が変速押圧アクチェータ６から確保さ
れれば、増速操作は行われ得る。従ってハンドル１２の
増速操作によって伝達車１の第一円板車１ａへの加圧力
は図７の階段状特性線に沿って降下し始め、順次増速す
るに従い減少して行く。

【００３１】上述の如く、本実施例では、順方向の圧縮
に伴って加圧力が増大する通常の弾性手段と、この加圧
力に直列重畳させた押圧力を供給するアクチェータ２５
との両者から変速比に対応した加圧力を印加し、両総合
加圧力が、第一円板車１ａと固定本体１０との間に印加
することによって、実質的に負特性の加圧力を第一円板
車１ａに印加するものである。このことは変速逆押圧ア
クチェータの押圧力が、伝達車１における第一および第
二円板車１ａ、１ｂの相対距離Ｄｍが収縮摺動し減速
するのに応じて増大し、逆に相対距離Ｄｍが伸長摺動
し増速するのに応じて減少するように作用していること
を示す。従って明らかに従来例としての図３の特性線と
相異しており、このアクチエータ弾性手段３０に対して
実質的な負特性を付与することを示す。

【００３２】伝達車１への加圧力特性線Ａを印加する場
合には、実装運転上における伝達体４の張力は、同図７
の特性線Ｂのように特性線Ａ以下で使用することになる
が、両者の圧力差が大きくなると、伝達中の発熱が増し
また伝達効率も悪化する。従って理想的には階段状特性
Ａよりは、実装特性線Ｂの変動幅を想定して、これに近
いリニヤ特性の加圧力特性を後述のように実装特性線Ｂ
より大きい特性線Ａ′として施すのが望しい。

【００３３】また、同径の伝達車１であっても、大きな
伝達動力を必要としない場合には、従来技術と同様に単
一のスプリング３３ａのみと、変速逆押圧アクチェータ
２５とによって定馬力伝達も可能である。この場合は第
一円板車１ａへの加圧特性線Ｃ０がほぼ水平かその上側
線Ｃ１または下側線Ｃ２の範囲にあれば良い。

【００３４】このときの伝達車１と伝達体４との接触半
径ｒが、図２に示したように最高速時にｒＨでは摩擦距
離がＬＨしかないのに対し、最低速時にはｒＬもＬＬも
ほぼ数倍に達している。従って、図７のほぼ水平な加圧
特性Ｃ０、Ｃ１およびＣ２は、図２の最高速時および最
低速時の伝達体４への単位面積当りの加圧力がほぼ同一
であるが、この種の変速機では、最低速時の接触面積Ｓ
Ｌは最高速時のＳＨの数倍を既に自動的に確保している
ことを意味する。そのため伝達体４が受ける軸トルクＴ
としては、回転数Ｎの減少に伴って逆に増大できる。

【００３５】このことは、先に述べた伝達馬力Ｑを一定
に確保できることを示している。このため特に、図７の
特性線Ｃ２は加圧特性としては僅かな正の傾きの正特
性であるが、上述の面積効果により実質的に定馬力伝達
を可能にしていることを示す。従って、「特許請求の範
囲」に記述した「実質的な負特性」とは、この概念思想
を含むものである。ちなみに、図７の加圧特性線Ｄは、
図３の従来例と全く同様に、単一のスプリング３３ａの
み使用し、しかも変速逆押圧アクチェータ２５を採用し
ない場合の正特性の加圧特性を示す。

【００３６】次に図４および図６に従って、変速機構の
誤差要因および負荷側衝撃要因等の自動調芯機能につい
て説明する。ここで、変速機出力への誤差要因には、各
種存在するが、代表的なものとして例えば、（ｉ）伝達
体４の伸び、（ｉｉ）伝達体４の接触面の劣化摩耗、
（ｉｉｉ）円板車１ａ、１ｂの接触面の寸法摩耗、さら
に（ｉｖ）ジャッキ部ホイール摩耗等がある。いずれの
場合にも、結果的には伝達体４に常時加圧力が付与され
ているので、従動側伝達車１において、回転中にこれを
自動的に押圧調芯する。

【００３７】図６は、図４のウオーム本体２４の内部構
造図である。例えば図４の伝達車１が最高速度指令のＨ
ＩＧＨ（左半分に示す）状態のとき、伝達体４ａが破線
４ａ′まで伸びていたものと仮定する。このとき該当し
ている第１番加圧スプリング３３ａがネジ軸２６ａを送
りナット２７が下方向に押圧している。そこでジャッキ
本体２４内のウォームホイール４３は、ネジ軸２６の下
端部に施したスプライン軸部２６ｃと回動可能に連結し
ている。そこでネジ軸２６全体は、伝達体４ａ′の伸び
の微量分Ｍだけホイール４３を貫通して下方に移動し、
回転しながら自動調芯する。また、低速域では大きい加
圧力で逆に高速域では小さな加圧力でそれぞれ同様の自
動調芯が機能する。このことは変速域でそれぞれ加圧量
が変速比に応じて変化するので、いずれの変速域でも接
触圧が不安定になることが無く、スリップやベルトの伝
達上の乱れが全て吸収できることを意味している。

【００３８】特にこの自動調芯機能は、高速時は弱い押
圧力でまた低速時には強い押圧力で誤差を吸収するの
で、回転中の伝達動作が乱れることなく、安定して調芯
する利点は、永年使用による誤差要因をすべて吸収する
効果として、伝達車に実用的なの価値を与えている。更
にこの機能は負荷側の突発的負荷変動である振動衝撃が
印加されたときにも、或いは原動機１１の側で発生した
場合にも、同様に弾性手段３０およびネジ軸２６がこれ
を即座に吸収してして自動復帰させる機能も果たす。

【００３９】〔第２実施例〕図８は、本発明の第２実施
例の伝達車１の断面図である。図４の実施例との相異点
は次のとうりである。（１）弾性手段３０が本体１０で
なく第一円板車に直接装着され、しかも直接該円板車を
加圧していること。（２）アクチェータ２５のネジ軸２
６には１ケ所で、しかも長いネジ溝２６ｄが施されてい
ること、（３）加圧連結体としての送りナット２８のス
トロークは、第二アクチェータとしての弾性手段３０の
押圧移動分Ｌ２と、第一アクチェータとしての円板車１
ａの変速移動分Ｌ１とが同一のリード部２６ｂ上で行う
ため、ストロークＬ_０（＝Ｌ_１＋Ｌ_２）に大巾に増して
いる。このためネジ溝のピッチが駆動アクチエータより
大きいこと、（４）弾性手段３０が円板車１ａを直接加
圧しているのでネジ軸２６とウォームホイール間にスプ
ライン結合が不用であること、さらに（５）弾性手段３
０のスプリングが５本存在していること、等が挙げられ
る。この実施例の動作は、図４の実施例とほぼ同等であ
るので、詳細説明は省略する。

【００４０】〔第３実施例〕図９は、本発明の第３実施
例の伝達車１の断面図である。図中、加圧力を増すため
三つのスプリング３０ａ、３０ｂ、３０ｃが同時に加圧
される。本願では複数のスプリングは全て同一動作なの
で一体として単一のスプリング３０として定義する。逆
押圧アクチェータ２５は、周知の変速比手段５４および
流体ポジショナ５３からの圧力流体で押圧力を調節され
た流体圧アクチェータで示された例である。この実施例
の特徴は、図７の階段状に示した特性線（Ａ）が、階段
状ではなく、正確な直線状のリニヤ特性（Ａ′）になる
ことである。負特性の傾斜量は、変速比の検出処理する
変速比手段５４、ポジショナ５３から流路４７、４８を
経由して圧力室４５の圧力、面積等と、弾性手段３０の
バネ圧とで決まる。またこの方式では低速から高速まで
の加圧速度が早くすることが可能なので、応答性が早く
しかも大きい加圧力が得られる利点がある。また内燃原
動機を回転入力した際には、入力回転数の変動に応じて
弾性手段３０への押圧力を変速比信号以外の要素で変化
させる事も要求され、該回転信号検出器５３ａを導入し
て、変速比と共にカスケード制御を加えてもよい。

【００４１】〔第４実施例〕図１０は、本発明の第４実
施例伝達車１の断面図を示す。図８の場合と同様に、油
圧または空圧などの圧力流体によるリニヤ特性の加圧ジ
ャッキ機構をもつ伝達車１の例である。但し、この場合
にも図４と同様に圧力流体を階段的に供給すれば、階段
的加圧特性も可能である。図９の例と相異点は次の通り
である。すなわち、（１）弾性手段３０のメンバがリニ
ヤな正特性ではないが錐環状板バネの５９ａ、５９ｂの
複合体の複数組合せたものである。また（２）変速逆押
圧アクチェータ２５が本体１０に固定され加圧ジャッキ
ユニット６０とプランジャ６１と第１連結体５６、第２
連結体５５で構成され、（３）弾性手０とアクチェータ
２５の間は軸受５でラジアル回転力を分離したことであ
る。流体圧ジャッキ６０は周知なので詳細は省く。

【００４２】〔第５実施例〕図１１は、本発明の第５実
施例伝達車１の断面図を示す。この例は、変速アクチェ
ータ２５を電気的に制御するサーボ式逆押圧アクチェー
タ２５の押圧ユニット６５が一体のまま変速機本体１０
に着脱可能に組付けると共に、組付けと同時にアクチェ
ータ２５の操作シフタ即ち第１連結体６６が、弾性手段
３０に施した第２連結体５５のＤ型カット面５５ａに連
結する構造である。可逆電動機６２およびギヤヘッド６
３の動力はギヤ群６８を介してカムリード７０と台形ネ
ジ、即ちジャッキのネジ軸２６とに付与され、カム・リ
ード７０はポテンショメータ６９にて変速比をシフタ６
６の位置信号で検出し、サーボ回路７１に供与される。
一方、ネジ軸２６はシフタ６６を上下動し、加圧連結体
５５を介して弾性手段３０を加圧制御する。変速比手段
５４で変速比の変化を検出し、フィードバックしたシフ
タ位置信号との偏差を増巾判別回路７１おとびスイッチ
付勢回路７２を経た操作出力で可逆電動機６２を制御す
る構造のものである。

【００４３】なお、伝達体４の交換時は、逆押圧アクチ
ェータ２５を本体１０から取外すと、それまで加圧状態
にある弾性体３０が飛散する危険がある。そこで、予じ
め蓋７７を開け破線で示すネジ７６をもつ補助具７５に
よって連結体５５を押圧養生してから、アクチェータ２
５の着脱作業を行う。また台形ネジ２６および送りナッ
ト２８はボールスクリューでも良く、更に可逆電動機６
２およびギヤヘッド６３を油圧など圧力流体モータにし
ても良い。

【００４４】〔他の実施例〕以上の実施例は主にフライ
ス盤、ボール盤などの工作機械用の例で開示したため変
速機は空気雰囲気内で使用する乾式で示したが、車両等
の重機械では油室内で伝達する湿式の型式にすることも
容易である。また逆押圧アクチェータ２５として、手動
および自動式の各種形式を示したが、その他にもカム機
構等が考えられる。更には弾性手段３０を図５のように
缶詰化できることは、弾性手段３０自体を形状記憶合金
材にし、ヒータ等のアクチェータで温度制御する機構も
可能であり、変速比に伴って実質的に負特性の加圧特性
が得られれば良い。また図４のハンドル１２の代わりに
電気式可逆モータまたは圧力流体モータ等の周知の変速
動力の供給源９を設置して、完全な自動制御化すること
は、当然に当業者が容易に実施可能な範囲である。

【００４５】図１２は本発明の思想を各種態様に使用す
る場合の組合形態を示す説明図である。本発明の思想
は、本体１０を基準位置として逆押圧アクチェータ（Ａ
ＣＴ）２５および弾性手段（ＥＬＳ）３０を経て軸芯方
向に摺動する第一円板車１ａへの軸芯方向の加圧力を付
勢の変速比に応じて制御したものである。ここで、本体
とは、回転力の有無に拘わらず、ハウジング１０との相
対的な距離が軸芯方向に変化のないものをいう。従って
回転方向の力の有無は、本発明思想と無関係であるが、
実際には基準となる本体１０が固定している場合が多い
のに対し第一円板車１ａは常に回転している。このため
回転力の分離が必要となり、軸受５（ＢＲＧ）との関係
を考慮した場合の実施形態を示している。

【００４６】図１２の（Ａ）および（Ｅ）は伝達車１の
回転軸２０が片持支持構造の例であり、（Ｄ）および
（Ｈ）は伝達車１の両端軸受の支持構造の例である。い
ずれも伝達車１と共にアクチェータ２５の加圧部分と弾
性手段３０が回転し、また本体１０も回転するが軸芯方
向には固定していること示す。図８の実施例は同図
（Ｄ）の例を示す。また（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｆ）および
（Ｇ）は軸受５を介在させてアクチェータ２５または弾
性手段３０を、回転しない本体１０に固定した例を示
す。図４の実施例は同図（Ｆ）の例を示し、図８、図１
０および図１１の実施例はいずれも同図（Ｃ）の例を示
す。

【００４７】図１２（Ｉ）は、形状記憶合金をヒータ制
御によって押圧力を制御する例であり、また更に同図
（Ｊ）は、アクチェータ２５を二つに分離した例であ
る。これは、例えば、図４の実施例では、ネジ軸２６ａ
および送りナット２７は弾性手段３０に働く第二アクチ
ェータ（ＡＣＴ−１）２５ａを形成し、またネジ軸２６
ｂおよび送りナット２８は第一円板車を変速摺動させる
第一アクチェータ（ＡＣＴ−２）２５ｂを形成し、互に
共通のネジ軸２６およびジャッキ本体２４を適用した例
であるが、これ等全く分離し別々のアクチェータで付勢
しても良いことを示している。この様に本発明の思想
は、軸芯方向の加圧力、押圧力が直列に重畳して円板車
１ａに印加されていれば、軸受（ＢＲＧ）の有無と無関
係に本願発明の思想に包含される。

【００４８】

【発明の効果】この発明の伝達車によれば順方向の圧縮
に対し正特性の性質を持つ通常の弾性手段を用いなが
ら、これを実装上は実質的な負特性の加圧特性として作
動させるアクチェータを採用しているので、変速域の全
領域で所定容量の動力伝達を達成できる利点がある。特
にこのことはこの種伝達車を用いた変速機の適用可能な
産業機械の分野を特殊な分野から広範な分野に拡大でき
ることを示す。同時に従来不可能と考えられていた数百
馬力〔ＨＰ〕以上の大容量変速機の実現が可能になり、
大多数の産業機械類の省力化、省エネルギー化に貢献す
る。

【００４９】また本発明によれば、同径の伝達車であっ
ても、弾性手段およびアクチェータの加圧量、押圧量を
変更するだけで、各種の許容可能な伝達容量の変速機を
任意に選定できるため、機種に応じた生産性が著しく向
上する。同時に伝達車自体の伝達効率も変速比に対する
負の加圧特性を任意に設計できるので、伝達機としての
高効率かつ高負荷伝達が達成できる。

【００５０】従来型の変速機では低速域で円板車への加
圧量が減るため、伝達体が起動時の衝撃で乱れ易すく、
変速機の発停回数に起因して伝達体の寿命を損やすい。
しかし本発明では伝達体が低速域で大きな荷重で挾持さ
れているので発停に伴う損傷も皆無となるだけでなく、
弾性手段を経由して加圧しているので、伝達体の伸び、
摩耗等の劣化に基づく誤差要因に対してもまた突発的な
負荷変動、原動機側変動などの外乱に対しても変速の全
範囲でこれ等を瞬時に吸収し元の状態に復帰して自動調
芯するので安定した動力伝達が保証される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の伝達車を用いた変速機断面図である。

【図２】従来の伝達車の動作説明図である。

【図３】従来の伝達車の円板車に加わる弾性手段の回転
数に対する加圧特性図である。

【図４】本発明の第１実施例伝達車を用いた変速機断面
図である。

【図５】第１実施例に示す弾性手段の拡大図である。

【図６】第１実施例伝達車に用いられるジャッキ本体の
概略構成図である。

【図７】第１実施例伝達車の円板車に加わる回転数に対
する加圧特性図である。

【図８】本発明の第２実施例伝達車の断面図である。

【図９】本発明の第３実施例伝達車の断面図である。

【図１０】本発明の第４実施例伝達車の断面図である。

【図１１】本発明の第５実施例伝達車の断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例として各種組合態様を示
す概念説明図であり、（Ａ）から（Ｊ）までは、いずれ
も組合態様を示す。

【符号の説明】

１伝達車または従動車１ａ第一円板車１ｂ第二円板車２伝達車または駆動車３，３０弾性手段４伝達体５軸受９変速動力源１５加圧連結体または連結体１０本体２５アクチェータ２５ａ第１アクチェータ２５ｂ第２アクチェータ２６ａ、２６ｂネジ溝又は変速比手段２７，２８連結体または送りナット５４変速比手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体に軸支持された回転軸の軸芯と同軸
に第一および第二円板車を相対向して配し、上記第一円
板車は、上記第二円板車に向って弾性手段にて常時該軸
芯方向の加圧力を付与されると共に上記第二円板車との
相対距離を収縮または伸長するため該軸芯方向に摺動可
能に構成した伝達車において、圧縮に対して加圧力が増
す正特性の上記弾性手段と、この弾性手段に施され上記
第一円板車に加える上記弾性手段の加圧特性が変速比に
応じて実質的に負特性として加圧させるアクチェータと
を有すると共に、上記弾性手段は上記本体を基準として
上記第一円板車に実質的に負特性の該加圧力を印加した
ことを特徴とする伝達車。
【請求項２】請求項第１項において、上記弾性手段の
実質的な負特性の該加圧力は、上記第一円板車が上記第
二円板車との該相対距離を収縮方向に摺動するのに応じ
て増大しまた伸長方向に摺動するのに応じて減少するよ
うに印加したことを特徴とする伝達車。
【請求項３】請求項第２項において、上記アクチェー
タは、変速比に応じて上記第一円板車を摺動変位させる
第一アクチェータと、変速比に応じて上記弾性手段に押
圧力を付与する第二アクチェータとそれぞれ動力供給源
を別体で構成し各押圧力が直列に重畳させたことを特徴
とする伝達車。
【請求項４】本体に軸支持された回転軸の軸芯と同軸
に第一および第二円板車を相対向して配し、上記第一円
板車は、上記第二円板車に向って弾性手段にて常時該軸
芯方向の加圧力を付与されると共に上記第二円板車との
相対距離を収縮または伸長するため該軸芯方向に摺動可
能に構成した伝達車において、順方向の圧縮に対して加
圧力が増す上記弾性手段と、この弾性手段から上記第一
円板車に付与する該加圧力を更に増大するため該加圧力
に直列に該軸芯方向の押圧力を変速比に応じて上記弾性
手段に供給するアクチェータとからなり、上記アクチェ
ータの押圧力は、上記第一円板車が上記第二円板車との
相対距離を収縮摺動するのに応じて増大しまた伸長摺動
するのに応じて減少するように、該軸芯方向に沿って上
記弾性手段に逆方向に付与したことを特徴とする伝達
車。
【請求項５】請求項第４項において、上記アクチェー
タは、変速比に応じて第一円板車を摺動変位させる第一
アクチェータと、変速比に応じて上記弾性手段に押圧力
を付与する第二アクチェータとを共通の動力供給源で共
用し各押圧力が直列に重畳させて上記弾性手段に印加し
たことを特徴とする伝達車。
【請求項６】請求項第５項において、上記アクチェー
タは、上記第一アクチェータの押圧による第一変位量Ｌ
１と、上記第二アクチェータの押圧による第二変位量Ｌ
２の和として連結体を経て供給されることを特徴とする
伝達車。
【請求項７】請求項第６項において、上記弾性手段
は、実質的に単一のスプリングで構成され、上記加圧連
結体の変位に応じて連続的なリニヤ特性の加圧量を増減
させてたことを特徴とする伝達車。
【請求項８】請求項第６項において、上記弾性手段
は、複数のスプリングで構成され、上記加圧連結体の変
位に応じて上記各スプリングが順次付勢されて階段的に
加圧量を増減させたことを特徴とする伝達車。
【請求項９】請求項第８項において、上記弾性手段
は、上記各スプリングの一端に連動環を施し、この連動
環が押圧変位に応じて順次隣接の上記スプリングの連動
環と連動させるために複数の上記スプリングが同心状に
配列したことを特徴とする伝達車。
【請求項１０】請求項第９項において、上記弾性手段
は、複数上記スプリングを単一ケースに収納し一体のま
ま着脱可能にしたことを特徴とする伝達車。
【請求項１１】請求項第５項において、上記アクチェ
ータは、変速比に対応する状態量を検出しサーボ制御す
る制御装置と、この制御手段に応答して上記弾性手段へ
押圧動力を付与する操作装置とを有することを特徴とす
る伝達車。
【請求項１２】請求項第１１項において、上記アクチ
ェータは、圧力流体を変速指令の供給源としたことを特
徴とする伝達車。
【請求項１３】請求項第１２項において、上記アクチ
ェータのは、可逆電動機を変速指令の供給源としたこと
を徴とする伝達車。
【請求項１４】本体に軸支持された回転軸の軸芯と同
軸に第一および第二円板車を相対向して配し、上記第一
円板車は、上記第二円板車に向って弾性手段にて常時該
軸芯方向の加圧力を付与されると共に上記第二円板車と
の相対距離を収縮または伸長するため該軸芯方向に摺動
可能に構成した伝達車において、順方向の圧縮に対して
加圧力が増す上記弾性手段と、この弾性手段に連結体を
介して変速比に応じた押圧力を付与するジャッキを有し
上記ジャッキの押圧力を上記弾性手段の加圧力に直列に
重畳させるように該軸芯方向に印加するアクチェータと
を有すると共に、上記弾性手段は、上記本体を基準とし
て上記第一円板車に変速比に応じて上記第二円板車との
相対距離を収縮摺動するのに対応して増大しまた伸長摺
動するのに対応して減少する加圧力を印加したことを特
徴とする伝達車。
【請求項１５】請求項第１４項において、上記アクチエ
ータのジャツキは、上記連結体と連動するネジ軸および
ウオーム本体からなるスクリュジャッキで構成したこ特
徴とする伝達車。
【請求項１６】請求項第１５項において、上記アクチェ
ータの上記ジャッキは、変速比に応じて上記第一円板車
を摺動変位させる第一アクチェータと、変速比に応じて
上記弾性手段を押圧変位させる第二アクチェータとの夫
々の押圧力を直列複合する共通の上記ネジ軸を回動させ
る上記ウオーム本体としてウォームおよびウォームホイ
ールを有することを特徴とする伝達車。
【請求項１７】請求項第１６項において、上記ネジ軸
は、上記第一アクチェータ用の第一ネジ溝と、上記第二
アクチェータ用の第二ネジ溝とが互に逆ネジとなるよう
に形成し、上記第一および第二ネジ溝に夫々第一および
第二連結体を施すと共に、上記弾性手段は上記本体と上
記アクチェータとの間に配したことを特徴とする伝達
車。
【請求項１８】請求項第１７項において、上記連結体
は、いずれも送りナットで形成され該ナットおよびネジ
溝のいずれか一方はボールスクリュで構成したことを特
徴とする伝達車。
【請求項１９】請求項第１７項および１８項におい
て、上記ネジ軸は、変速機構のもつ誤差要因を補償およ
び調芯するために、上記ウォームホイールとの間で軸芯
方向に微動可能に構成したことを特徴とする伝達車。
【請求項２０】請求項第１６項において、上記ネジ軸
は、上記第一アクチェータ用の第一ネジ溝と、上記第二
アクチェータ用の第二ネジ溝とは互に単一の同方向ネジ
溝で形成され単一の上記連結体を送りナットで施すと共
に、上記弾性手段は上記連結体と上記第一円板車との間
に配したことを特徴とする伝達車。
【請求項２１】請求項第１７項および２０項におい
て、上記ジャッキは、上記ウォームを付勢する変速指令
の供給源としての電気的動力、圧力流体等の外部制御動
力源にて付勢されることを特徴とする伝達車。
【請求項２２】請求項第１７項および２０項におい
て、上記ネジ軸は、上記回転軸と同軸で該軸芯方向に貫
通した貫通孔に配置したことを特徴とする伝達車。
【請求項２３】請求項第１４項において、上記ジャッ
キは、上記弾性手段に上記連結体を介してシリンダおよ
びプランジャを有する圧力流体ジャッキで構成したこと
を特徴とする伝達車。