JPS61140664A

JPS61140664A - 無段変速装置

Info

Publication number: JPS61140664A
Application number: JP59263676A
Authority: JP
Inventors: Kikuzo Takamiya; 高宮　喜久三; Ritsuo Nishimura; 律夫西村; Nobuaki Shimada; 信秋島田
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 1984-12-13
Filing date: 1984-12-13
Publication date: 1986-06-27
Also published as: JPH0546458B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は産業機械および搬送機器等に装備するのに適し
た汎用の無段変速装置に関するものである。

（従来の技術）この種の無段変速装置には、従来伝動機を直接変速する
電気式と、他の駆動源を必要とする機械式のものがある
が、本発明はこの機械式に関するものである。

従来の機械式の無段変速装置として一般的なものに、■
ベルトを使用したものがあるが、これには下記のような
問題点がある。

（ａ）摩擦伝動による効率の低下。

（ｂ）停止中に変速操作ができないこと。

（Ｃ）異常負荷時にスリップすること。

（ｄ）ゼロ回転からの変速ができないこと。

またクランク運動を利用した機械式無段変速機として、
例えば三木ブーり株式会社の「ゼロマックス」　（商品
名）があるが、これにも次のような問題点がある。

（ａ）入力軸と出力軸とがくい違っているため省スペー
ス化が困難である。

（ｂ）脈動対策が不十分である。

（Ｃ）伝動系統が単列であるから高負荷に不適当でる。

（問題点を解決するための手段）上述の問題点を解決するため本発明においては、入力軸
に対して偏心量調整自在な偏心カムを入力軸と一体的に
回転するようにし、入力軸を中心とする同一円周上に複
数のクランクシャフトを回転自在に配置し、このクラン
クシャフトの旋回端部を前記偏心カムのカム溝に摺動自
在に嵌合すると共に、各クランクシャフトにそれぞれ一
方向クラッチを介して遊星歯車を嵌合し、この各遊星歯
車を複列のリングギヤにそれぞれ左右交互に噛合させる
と共に、この複列のリングギヤとそれぞれ噛合する入力
軸に直交する軸を有するピニオンを、入力軸と同軸で回
転自在に設けたインナーケースに軸支し、このインナー
ケースから入力軸と同軸の出力軸を回転するようにして
無段変速装置を構成する。

（作　用）本発明無段変速装置は上述のように構成したから、出力
回転をゼロ回転から最高回転まで無段変速ができ、しか
もその変速操作は運転中でも停止中でも可能である。

また入力軸と出力軸を同軸にしたので、設置する際の芯
出しが容易であると共に、省スペース化が図れる。

また脈動緩衝装置があるため、伝達力の脈動もきわめて
小さくなる。さらに動力の伝達系統を複列にして負荷を
分散したので、高負荷にも十分耐えることができる。

（実施例）以下、図面について本発明の一実施例を説明する。図中
１は中空円筒形状のケース本体で、１ａはその一側端部
を閉塞する壁板部であり、１ｂはその壁板部１ａの中心
部よりケース本体の内部に突設した軸筒部である。２は
この軸筒部１ｂの端部に形成した７ランジにボルト３に
より締結した円形プレート、４はケース本体１の開口端
部にボルト５により締結するケース蓋、６はケース本体
ｌと一体に形成したベースである。

また７はケース本体１の壁板部１ａの外側にボルト８に
より結合した偏心カム用のケース、９はこのケース７の
外側にポルＮｏにより結合したウオームギヤ用のケース
、１１はケース蓋４の外側にボルト１２により結合した
増速ギヤ用のケースである。

また１３はケース本体１内に回転自在に設けた中空円筒
状のインナーケース、１４はこのインナーケース１３の
出力側端部にボルト１５により結合した壁板で、１４ａ
はこの壁板１４の中心部に前記ケース蓋４を貫通してケ
ース１１内に突出させた軸筒部であり、１６はこの軸筒
部１４ａをケース蓋４に回転自在に支持するベアリング
、１７はインナーケース１３の入力端を回転自在に支持
するためのベアリングである。

また１８はケース９，７、ケース本体１の軸筒部ｌｂ、
円形プレート２を貫通して軸筒部１４ａの途中まで回転
自在に挿入した入力軸で、１９，２０．２１．２２は入
力軸１８を回転自在に支持するベアリングである。２３
はこの入力軸１８と対向り、て同心ｊこケース１１内か
ら外方に突出するように設けた出力軸で、２４゜２５は
この出力軸２３を回転自在に支持するベアリングである
。

またケース７内の入力軸１８にキー２６を介して第１作
動歯車２７を設けると共に、この第１作動歯車２７に対
して同径の第２作動歯車２８を回転自在に嵌、装し、さ
らにその出力側に内側偏心カム２９をキー２６を介して
入力軸１８に固定して設け、この内側偏心カム２９の外
周部に外側偏心カム３０を回転自在に設ける。なお第２
作動歯車２８の外側偏心カム３０との接合フランジ面に
、放射方向の縦溝２８ａを設けると共に、この縦溝２８
ａと摺動自在に係合する突起３０ａを外側偏心カム３０
に突設し、この外側偏心カム３０の出力側の側面に円形
のカム溝３０ｂを設ける。

またケース９内にウオームホイール３１を回転自在に設
けると共に、このウオームホイール３１と噛合するウオ
ーム３２を軸受３３（第２，４図参照）を介して回転自
在に設け、このウオーム３２の軸３２ａをハンドル３４
によって駆動できるようにする。

また前記第１差動歯車２７と噛合する複数の第１遊星歯
車３５を軸３６によりケース７に枢支し１、前記第２差
動歯車２８と噛合すると共に第１差動歯車２７と等径の
複数の第２遊星歯車３７を、ケース７に設けた円弧状の
長孔７ａを貫通する軸３８を介してウオームホイール３
１に枢支して設け、これら第１遊星歯車歯３５および第
２遊星歯車３７とそれぞれ噛合する内歯歯車３９をベア
リング４０によりケース７に回転自在に設ける。

また軸の一端にクランクアーム４１ａを形成すると共に
、クランクアーム４１ａの遊端部にクランクピン４１ｂ
を突設した複数（本実施例では８本）のクランクシャツ
）４１の長袖部を、ケース本体１・の壁板部１ａと円形
プレート２の入力軸１８を中−心とする同一円周上の円
周等分位置においてそれぞれ入力軸１８と平行に回転自
在に設ける。４２　、４３はそのベアリングである。そ
してこれら各クランクシャフト４１の旋回端部であるク
ランクピン４１ｂをベアリング４４および角形の滑り子
４５を介して前記外側偏心カム３０のカム溝３０ｂ内に
それぞれ摺動自在に嵌入する。

また、これら各クランクシャフト４１にそれぞれ一方向
クラッチ４６を介して遊星歯車４７を複列に一方向にの
み回転自在に嵌装する。すなわち８本のクランクシャフ
ト４１のうちの一つ置きの４本のクランクシャフト４１
には、壁板部１ａと円形プレート２との間に遊星歯車４
７を配置し、他の４本のクランクシャフト４１には、円
形プレート２とケース蓋４との間に遊星歯車４７を配置
する。

そしてこれら複列の各遊星歯車４７とそれぞれ噛合する
内歯歯車４８ａを有する２個のリングギヤ４８を、それ
ぞれ前記インナーケース１３に対してボールベアリング
４９を介して回転自在に設けると共に、これら２個のリ
ングギヤ４８間にボールベアリング５０を介挿してリン
グギヤ４８間互も回転自在にし、さらにこれら２個のリ
ングギヤ４８の対向する側面にそれぞれ放射状に歯を並
設した鋸歯歯車４８ｔｌを形成し、これら両側の鋸歯歯
車４８ｂとそれぞれ噛合する複数のピニオン５１をベア
リング５２を介して軸；：ｔ！：よりインナーケース１
３　！：　［支しで設ける。

５４は軸５３をインナーケース１３に固定するナツトで
ある。

また前記インナーケース１３の壁板１４の軸筒部１４ａ
の外周部にキー５５を介して円板５６を固着し、この円
板５６の側面の同一円周上に複数（例えば４個）の軸５
７を円周等分位置においてそれぞれ出力側に向けて突設
し、これらの軸５７にベアリング５８を介して遊星歯車
５９を回転自在に嵌装し、これら各遊星歯車５９とそれ
ぞれ噛合する内歯歯車６０をケース１１にボルト６１に
より固定すると共に、各遊星歯車５９と噛合する太陽歯
車６２を前記出力軸２３と一体に形成する。

つぎに上述のように構成した本発明装置の作用を説明す
る。第３図および第６図は本実施例において、外側偏心
カム３０が入力軸１８に対して最大に偏心した状態を示
すもので、第５図は外側偏心カム３０が入力軸１８に対
して同心（偏心量ゼロ）になった状態を示すものである
。

この偏心量の調整は、第２図および第４図に示すハンド
ル３−１を回転させる二とｊ＝よ、で行う。すなわちハ
ンドル３４を回転すれば、ウオーム３２を介してウオー
ムホイール３１が回動する。

今第５図の偏心量ゼロの状態から第６図の偏心状態にす
るには、第２図および第７図においてウオームホイール
３１を矢印Ｂのように時計方向に回動させる。ウオーム
ホイール３１　　が回動すれば軸３８も円弧状の長孔７
ａ内を第２遊星歯車３７と共に時計方向に回動する。こ
の場合入力軸１８が停止中であれば、内側偏心カム２９
が停止していると共に、入力軸１８にキー２６で固定さ
れている第１差動歯車２７も停止しているから、ケース
７に軸３６で枢支されている第１遊星歯車３５は停止し
たままである。

したがってこれと噛合している内歯歯車３９も停止して
いる。しかして第２遊星歯車３７の軸３８が第７図の矢
印Ｂのように移動すれば、第２遊星歯車３７は停止して
いる内歯歯車３９との噛合によって矢印Ｃのように自転
しながら矢印Ｂの方向に公転する。

このため第２遊星歯車３７と噛合している第２差動歯車
２８が矢印りのように約９０°回転する。この第２差動
歯車２８が回転すれば、第１図にボす縦溝２８ａと突起
３０ａを介して外側偏心カム３０も第５図の状態から第
６図の状態に約９０°回動する。

そして入力軸１８が回転しても内側偏心カム２９と外側
偏心カム３０との結合位相は、ウオームホイール３１が
回動しない限り不変である。

また第６図から第５図の状態に戻すには、ハンドル３４
を前とは逆に回転させればよい。

なお前述した偏心調整操作は、入力軸１８が停止中の状
態で説明したが、この作用は入力軸１８が回転中におい
ても何等支障なく行われる。

つぎに本発明装置の伝動機構について説明する。

入力軸１８が第３図および第５図において矢印Ｅのよう
に反時計方向に回転すると、前記したように内側偏心カ
ム２９および外側偏心カム３０も入力軸１８と共に回転
する。

この場合、外側偏心カム３０が第５図のように入力軸１
８と同心であれば、カム溝３０ｂも入力軸１８に対して
同心円となる。また各クランクシャフト４１の長袖部は
入力軸１８に対して同心円上に配置しであるから、入力
軸１８の中心０１と、クランクシャツ）４１の中心０□
と、クランクピン４１ｂの中心０３とのなす角θはすべ
て不変である。

したがって入力軸１８と共にカム溝３０ｂが回転しでも
各クランクシャフト４１は全く回転しない。　　　　　
□このためクランクシャフト４１以降の伝動系もすべて
停止したままであるから、出力軸２３も全く回転しない
。

つぎに第６図の偏心状態において、入力軸１８が矢印Ｅ
の方向に回転すると、カム溝３０ｂも矢印Ｅの方向に回
転するため、各クランクシャフト４１のクランクピン４
１ｂは滑り子４５（第６図では省略）を介してカム溝３
０ｂによって案内され、時々刻々その位置が変化する。

すなわちこの場合、前記した０１，０□、０３のなす角
θは、θ、〜θ８のように変化する。この場合、θ１が
最小であり、θ、が最大で、 θ１〈θ２くθ３くθ、〈θ、の関係がある。したがっ
てθ１〜θ５までの各クランクシャフト４１には矢印Ｆ
で示す方向の回転が生ずる。しかして第８図に示すよう
に、クランクシャフト４１が矢印Ｆ方向に回転すると、
一方向クラッチ４６を介して遊星歯車４７も矢印Ｆ方向
に回転する。なおこの一方向クラッチ４６は、クランク
シャフト４１に対して遊星歯車４７が第８図において時
計方向に回転するのを阻止し、反時計方向に回転するの
は許容するものである。

したがって各遊星歯車４７と噛合している２個のリング
ギヤ４８も矢印Ｇの方向に回転する。

この場合、本実施例においてはクランクシャフト４１が
８本あり、したがって遊星歯車４７も８個あるが、この
内４個の遊星歯車４７は並設したリングギヤ４８の一方
と噛合し、また他の４個の遊星歯車４７は他方のリング
ギヤ４８と噛合しており、しかも隣接する遊星歯車４７
はそれぞれ別のリングギヤ４８と噛合するようになって
いる。

また前記した０１〜θ５までの各遊星歯車４７の角速度
は同じではないから、これらの遊星歯車４７のうち、そ
の時最大の矢印Ｆ方向の角速度を有する遊星歯車４７が
一方のリングギヤ４８を駆動し、二番目の矢印Ｆ方向の
角速度を有する遊星歯車１７が他方のリングギヤ４８を
矢印Ｇ方向に回転させることになる。そしてその他の遊
星歯車４７は逆にリングギヤ４８によって矢印Ｆ方向に
駆動されることになり、この回転は一方向クラッチ４６
によって許容される。

上述のように並設した２個のリングギヤ４８は必ずしも
同速では回転しないが、これらのリングギヤ４８は鋸歯
歯車４８ｂ介して中間に介在するピニオン５１とそれぞ
れ噛合しているため、このピニオン５１の軸５３を介し
てインナーケース１３が２個のリングギヤ４８の平均速
度で回転することになる。したがって本発明装置は多数
（８個）の遊星歯車４７の使用と、この平均速度化によ
って脈動が著しく緩衝されることになる。

第１０図は縦座標に変速比をとり、横座標に出力側の回
転角度をとって示した変速特性図である。

図中■、■、■はそれぞれクランクシャツ）４１に嵌合
した遊星歯車４７．の回転速度特性を示す曲線である。

なお、■は遊星歯車４７が複列に配置されている場合に
インナーケース１３！＝よって取り出される平均速度曲
線である。まず単列の場合は、本来■から■へＡ点（ａ
、）でリレーされるが、実際にはバタラッシュ（Ａ’−
Ａ）の為に、点ａ、からａ２に（ａ２ａ＋）分の落差を
生じてリレーされる。次に複列の場合には、■は■にＢ
点（ｂ　Ｏ）でリレーされ、■は同様パターンで次にリ
レーされ、しかも奇数側と偶数側がギヤリングを介して
協力関係にあるので、曲線■は左右ギヤリングの平均値
となり、基本特性が単列のものより平滑となる。

また単列の場合と同様にバックラッシ５（Ｂ′−Ｂ）を
考えると、■から■へのリレーは、Ｂ点（ｂｏ）では行
われずに、Ｂ′上で点ｂ１からｂ２へ（ｂ２ｂ＋）分の
落差を生じてリレーされる。したがって、曲線■はす、
とｂｌの平均値である点す、から、点ｂ５とｂ２の平均
値である点ｂ４ヘリレーされる。すなわち、この時点で
の落差（ｂ　４−　ｂ、　）は、単列の場合の落差（ａ
Ｚａ＋）よりも小となるので、より平滑な出力特性が得
られることになる。

上述のようにこの伝動機構では、遊星歯車４７とリング
キャ４８が複列で、常時負荷を分散するので、本発明に
よれば小型で高負荷の無段変速装置を容易に得ることが
できる。

さらに、一本のクランクシャフト４１に一方向クラッチ
４６と遊星歯車４７を軸方向に複数組配設すれば、さら
に高負荷の伝動も可能になる。

またインナーケース１３が回転すれば、ケース１３の壁
板１４、その軸筒部１４ａ、キー５５を介して円板５６
が同方向に回転する。円板５６が回転すれば、この円板
５６に突設した軸５７も第９図において矢印Ｈの方向に
回動する。しかしてこの軸５７に枢支された遊星歯車５
９は、ケース１１に固定した内歯歯車６０と噛合してい
るため、軸５７の矢印Ｈ方向の公転によって遊星歯車５
９は矢印■のように自転する。

したがってこの矢印Ｈ方向の公転と、矢印■方向の自転
によって、遊星歯車５９と噛合している太陽歯車６２を
矢印Ｊのようにさらに増速して回転させる。したがって
この場合出力軸２３も矢印Ｊ方向に回転する。

なお上述の説明は、外側偏心カム３０の入力軸１８（＝
対する偏心量がゼロで、出力回転数もゼロの場合と、外
側偏心カム３０の入力軸１８に対する偏心量が最大で、
出力回転数も最高の場合についてのみ説明したが、ハン
ドル３４の操作によって、上記外側偏心カム３００Å力
軸１８に対する偏心量を中間の任意の量に設定すること
によって、本発明装置は、ゼロ回転から最高回転まで無
段階の変速が可能である。

（発明の効果）本発明無段変速装置は上述のように構成したから、出力
回転をゼロ回転から最高回転まで無段変速ができ、しか
もその変速操作は運転中でも停止中でも可能であるから
きわめて便利である。

また入力軸と出力軸を同軸にしたので、設置する際の芯
出しが容易であるから他の装置との連結が容易になると
共に、省スペース化が図れるという効果も得られる。

また遊星歯車４７の使用個数を多くした上に、並設した
２個のリングギヤ４８とピニオン５１による脈動緩衝装
置を設けたから、伝達力の脈動もきわめて小さくなる。

さらに動力の伝達系統を複列にして負荷を分散したので
、高負荷にも十分耐えることができるという多くのすぐ
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断面図、第２図はその一部切欠正面図、第３図は第１図のＡ−Ａ線による断面と要部の切欠状態
を部分的に示す正面図、第４図は増速機構を省略した本発明装置を一部切欠して
示す斜視図、第５図〜第９図は本発明装置の作用説明図、第１０図は
本発明装置の変速伝動機構による変速特性図である。１・・・ケース本体　　　　４・・・ケース蓋？、　９
．１１・・・ケース　　　　１３・・・インナーケース
１８・・・入力軸　　　　　　２３・・・出力軸２７・
・・第１差動歯車　　　２８・・・第２差動歯車２９・
・・内側偏心カム　　　３０・・・外側偏心カム３１・
・・ウオームホイール３２・・・ウオーム　　　　　３４・・・ハンドル′１
５・・・第１遊星歯車　　　　　　　３７・・・第２遊
星歯車３９・・・内歯歯車　　　　　　　　　什・・ク
ランクシャフト４１ａ・・・クランクアーム　　　　　
４１ｂ・・・クランクピン４５・・・滑り子　　　　　
　　　　　４６・・・一方向クラッチ４７・・・遊星歯
車　　　　　　　　　４８・・・リングギヤ５１・・・
ピニオン　　　　　　　　　５６・・・円板５７・・・
軸　　　　　　　　　　　　５９・・・遊星歯車６０・
・・内歯歯車　　　　　　　　　６２・・・太陽歯車特
許出願人　　ブリデストンサイクル株式会社２７（刃第８図第１θ図火力側の回転角度手続補正書昭和６０年　１月２９日１、事件の表示昭和５９年　特許　願第２６３６７ｆ１号２発明の名称無段変速装置＆補正をする者事件との関係　特許出願人ブリデストンサイクル株式会社１、明細書第２頁第５行中の「伝動機」を「電動機」と
訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

１、入力軸に対して偏心量調整自在な偏心カムを入力軸
と一体的に回転するようにし、入力軸を中心とする同一
円周上に複数のクランクシャフトを回転自在に配置し、
このクランクシャフトの旋回端部を前記偏心カムのカム
溝に摺動自在に嵌合すると共に、各クランクシャフトに
それぞれ一方向クラッチを介して遊星歯車を嵌合し、こ
の各遊星歯車を複列のリングギヤにそれぞれ左右交互に
噛合させると共に、この複列のリングギヤとそれぞれ噛
合する入力軸に直交する軸を有するピニオンを、入力軸
と同軸で回転自在に設けたインナーケースに軸支し、こ
のインナーケースから入力軸と同軸の出力軸を回転する
ようにしたことを特徴とする無段変速装置。