JPS6228551A

JPS6228551A - 変速装置

Info

Publication number: JPS6228551A
Application number: JP60167079A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takahashi; 淳高橋
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1985-07-29
Filing date: 1985-07-29
Publication date: 1987-02-06

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、変速装置に関し、特にトルク伝達を行ないな
がら変速を行ない得る改良された変速装置に関する。

〈従来の技術〉従来から種々の変速装置が公知となっている。

例えば、シフトフォークなどにより、歯合するギヤを変
更するようにしたギヤ変速装置が広く用いられている。

このような変速装置は、構造が簡単であって耐久性に優
れているか、変速操作のためには変速装置へのトルクの
入力をクラッチなどにより遮断しておく必要がおり、変
速操作が繁雑である欠点を有している。

ベルト機構、リングコーン機構などを用いる無段変速機
も公知となっているが、変速操作に時間を有し、しかも
回転中にのみ変速操作が可能である。

〈発明か解決しようとする問題点〉このような従来技術の欠点に鑑み本発明の主な目的は、
１ステツプで変速操作が可能であり、かつ変速の遊び時
間の少ない、改良された変速装置を提供することにある
。

本発明の第二の目的は単純な構造の変速装置を提供する
ことにある。

本発明に基づく変速装置は自動車、二輪車などの車輌、
工作機械、搬送機械、巻線機械、包装機械などの一般産
業用機器、或いはファクシミリの紙送りなど種々の事務
機器などの用途に広く応用可能である。

〈問題点を解決するための手段〉このような目的は、本発明によれば、少なくとも２本の
枢軸と、前記各枢軸にそれぞれ回動自在に枢支された一
対のギヤと、前記各対のギヤの対向面側にそれぞれ互い
に同軸的に設けられた同外径の円筒状延長部と、前記対
向延長部に巻装されたコイルばねと、前記コイルばねを
選択的に緩み方向に係止し得る手段とを具備し、第一の
枢軸の第一のギヤが第二の枢軸の第一のギヤに、前記第
二の枢軸の第二のギヤが前記第一の枢軸の第二のギヤに
、それぞれ増速又は減速するギヤ比にて歯合し、前記第
一の枢軸の第一のギヤから前記第一の枢軸の前記第二の
ギヤに向けて可変駆動比にてトルクを伝達し１ｑるよう
にしてなることを特徴とする変速装置を提供することに
より達成される。

また車輌用などの用途に於けるエンジンブレーキが必要
な場合、即ち出力軸から入力軸に向けてトルクを伝達す
る必要がある場合には、上記形式の変速装置に於いて、
前記コイルばねを外囲するスリーブを具備すると共に、
前記第一の枢軸に枢支された第二のギヤがその延長部に
対して、微小範囲可動であって、当該枢軸の第二のギヤ
から第一のギヤに向けてトルクが伝達されることにより
、前記第二のギヤが前記微小変位を行なったとき、前記
コイルばねを緩み方向に係止することにより、該コイル
ばねを前記カラーの内周面に向けて拡開するための手段
を更に具備するものであると良い。

〈作用〉本発明によれば、ギヤがすべて常時歯合しているため、
ギヤの係合離脱に伴う騒音、ギヤの損傷の可能性、或い
は変速時に入力軸のクラッチを遮断しておく必要がある
などの公知変速ギヤ装置の欠点を回避することができる
。また、変速動作を行なう動力伝達要素かコイルばねか
らなるものであるため、その構造が簡単であり、強度上
の問題を生じ難い。

〈実施例〉以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図は本発明に基づく変速装置に用いられる動力伝達
要素を詳細に示す断面図である。

固定軸１に一対のギ−ｔ７２．３が回動自在にｉｉＸ装
され、各ギヤの対向面側に設【プられた延長部２ａ、３
ａが固定軸１の表面に沿って円筒状に延出し互いに衝当
している。これらのギヤ２．３にはそれぞれ駆動ギヤ４
及び従動ギヤ５がそれぞれ歯合している。延長部２ａ、
３ａの外周には金属製のスリーブ６．７が固着されてい
る。

これら両スリーブ６．７には、自然状態に於ける内径が
スリーブ６．７の外径よりも若干率さいフィルばね８が
巻装されている。コイルばね８の外周にはスリーブ９が
嵌装され、該スリーブ９の外周にラチェツト歯９ａが形
成されている。コイルばね８の一端８ａは、半径方向外
向きに延出し、スリーブ９に設けられた切欠部９ｂに突
入し、コイルばね８の他端８ｃは、＠線方向外向きに延
出し、ギヤ３に凹設された窪み］０に突入している。

更に、スリーブ９の外周部近傍にはソレノイド１１に駆
動されるラチェツト爪１２が設けられている。

次のこの動力伝達要素の作動の要領について説明する。

ギヤ２が、駆動ギヤ４により矢印Ａにより示される向き
に駆動されると、捩りコイルばね８が巻き付く向きに連
れ回り、スリーブ６とスリーブ７とが連結し、ギヤ２と
ギヤ３とが一体的に回転することとなり、駆動ギヤ４に
より従動ギヤ５が駆動されることとなる。コイルばね８
の中間部が大径部８ｂをなしているが、これは両ギヤ２
．３が互いに係合するときのショックを緩和するための
ものでおる。

このときソレノイド１１を励磁させることにより、ラチ
ェツト爪１２をラチェツト歯９ａに係合させると、コイ
ルばね８の一端８ａとスリーブ９の切欠部９ｂとの係合
により、コイルばね８がスリーブ６に対して巻付こうと
するカに抗する力が発生し、スリーブ６とスリーブ７と
の係合、即ちギヤ２とギヤ３との間の係合が解除され、
両ギヤ２．３間にトルクが伝達されなくなる。

このような動力伝達要素に於て、ギヤ３が従動ギヤ５の
側から同一回転方向にて駆動される場合、コイルばね８
はスリーブ６に対して拡開される向きの摩擦力を受け、
ギヤ３の回転はギヤ２に伝達されない。即ちこのような
動力伝達要素にあっては、ギヤ２からギヤ３に向けてト
ルクを伝達することができるが、ギヤ３からギヤ２に向
けてトルクを伝達することができない。但し、回転方向
を逆転すれば、ギヤ２からギヤ３に向けてトルクを伝達
することができる。

第２図は第１図に示された動力伝達要素を用いて構成さ
れた変速装置を示す。

一対の基板２０．２１の間に３本の枢＠２２〜２４が固
着され、それぞれ一対のギヤ２５〜２つ、３１を枢支し
ている。この変速装置の入力軸４Ｂに形成された入力ギ
ヤ４８ａはギヤ２５に歯合し、出力軸４９に形成された
出力ギヤ４９ａはギヤ２８に歯合している。

第一の枢＠１１２２に枢支されたギヤ２５．２８の延長
部２５ａ、２８ａの外周にはそれぞれスリーブ３２．３
３が固着され、これらスリーブの外周にはコイルばね３
４が巻装されている。更に］イルばね３４の外周か保護
カバーをなすスリーブ３５により覆われている。

第二の枢軸２３に枢支された出力側のギヤ２９には同軸
的な小径ギヤ３０が一体的に形成されている。また両ギ
ヤ２６．２９の延長部２６ａ、２９ａの外周部にはスリ
ーブ３６．３７がそれぞれ固着され、これらスリーブの
外周には°捩りコイルばね３８が巻装されている。捩り
コイルばね３８の一端は、捩りコイルばねを外囲するス
リーブ３９に係合し、該スリーブの外周にはラチェツト
歯４０が形成されている。このラチェット６４０に隣接
する位置には、図示されないソレノイドにより駆動され
るラチェツト爪４１が設けられている。

第三の枢＠！１２４に枢支されたギヤ２７．３１の延長
部２４ａ、３１ａの外周部には前記と同様にスリーブ４
２．４３がそれぞれ固着され、これらスリーブにコイル
ばね４４が巻装されている。この捩りコイルばね４４の
一端は前記と同様なスリーブ４５に係合し、スリーブ４
５の外周に形成されたラチェツト歯４６に隣接する位置
に前記と同様のラチェツト爪４７が設けられている。

この変速装置に於ては、入力ギヤ＝１．８　ａとギヤ２
５とギヤ２６とギヤ２７とがこの順に歯合しており、入
力ギヤ４８ａを除くすべてのギヤは順次増速するギヤ比
をもって歯合している。またギＶ３１とギヤ３０とが歯
合し、ギヤ２９がギヤ２Ｂに歯合し、ギヤ２８が出力ギ
ヤ４９ａに歯合している。この場合も、ギヤ３１．３０
及びギヤ２９．２８の歯合が前記と同様に増速するギヤ
比をもって行なわれている。

次に本実施例の作動の要領について説明する。

両ラチェット爪４１．４７が、対応するラチェツト歯４
０．４６にいずれも係合している場合、コイルばね３８
．４４はそれぞれ係合作用を失うため、コイルばね３４
のみが有効となり、ギヤ２５とギヤ２８とが直結する最
低速変速比が達成される。

次にラチェツト爪４１をラチェツト歯４０から離脱させ
ると、ギヤ２６がギヤ２９よりも高速で回転しているこ
とから、コイルばね３８が締付方向に連れ回り、ギヤ２
６とギヤ２９とが直結状態となる。その結果ギヤ２８が
ギヤ２５よりも速い速度で回転駆動されるようになり、
コイルばね３４の係合が解除され、第二の変速比が達成
される。

次にラチェッ１へ爪４７をラチェツト歯４６から離脱さ
せると、コイルばね４４が締付方向に連れ回り、ギヤ２
７とギヤ３１とが直結される。すると、前記と同様にギ
ヤ２９がギヤ２６よりも高速で駆動され、かつギヤ２８
もギヤ２５より高速で回転駆動されることとなり、コイ
ルばね３４及び３８の係合作用が解除され、トルクがギ
ヤ２５．２６．２４．３１．３０．２９．２８の順に伝
達され、最高速変速比が達成される。このとき、ラチェ
ツト爪４１がラチェット６４０に係合していても、或い
は係合していなくとも、変速装置の動作に変るところが
ない。

上記実施例に於ては３本の枢軸が用いられたが、２本以
上任意の数の枢軸を用い、任意の変速比を達成すること
が可能でおる。また第一の枢軸２２のコイルばね３４を
外囲するスリーブ３５にラチェツト歯が設けられていな
かったが、伯のスリーブ３９．４４と同様にラチェツト
歯を形成し、それにラチェツト爪を付設すれば、上記変
速比に加えて中立位置、即ち変速比Ｏを達成することが
できる。

このような変速装置を車輌に応用した場合には、所謂エ
ンジンブレーキが可能であることが望ましい。しかるに
、上記実施例に於ては、トルク伝達の経路に方向性があ
り、出力ギヤ４９ａから入力ギヤ４８ａに向けてトルク
を伝達することができず、所謂エンジンブレーキを達成
することができない。

次にエンジンブレーキを可能にする構成を第３図から第
６図までについて説明する。尚、これらの実施例は第２
図に示された実施例と概ね同様であるか、第一の枢１ｌ
ｉｌｌ１２２に付設された構成のみが異なるものである
ため、その部分についてのみ説明する。

第３図から第５図までに示された実施例に於ては、枢軸
２２にギヤ５１．５２がそれぞれ枢支されており、それ
らの延長部５１ａ、５２ａの外周には金属製のスリーブ
５３．５４が固着されている。これらスリーブの外周に
は前記と同様のコイルばね５５か巻装されている。ギヤ
５２の延長部５２ａの外周にはギヤ５８がキー６１を介
して嵌装されている。また、ギヤ５１．５８の対向面側
にそれぞれ同軸的に突設されたカラー５１ｂ、５８ａに
は、コイルばね５５を外囲するスリーブ５６が嵌装され
ている。

キー６１は、第３図に良く示されたように、板ばね５９
により半径方向外向きに付勢されており、またキー６１
の突出部６２がコイルばね５５の内側に突入している。

また、第４図に良く示されているように、ギヤ５８のキ
ー溝６０の側面は半径方向を向く直線部分６０ａと斜面
６０ｂとからなり、一方キ−６１もそれぞれ前記キー溝
６０の側面に対して補完的な直線部分６１ａと斜面６１
ｂとを有しかつ前記キー溝６０に対して全体としてやや
細幅に形成されている。従って、ギヤ５８は、このキー
６１とキー溝６０との間のがたにより、ギヤ５２に対し
て微小角度相対変位することができる。

次に本実施例の作動の要領について説明する。

通常の動作時、即ちギヤ５１からギヤ５２．５８に向け
てトルクか伝達される場合、コイルばね５５が前記実施
例と同様に締付ける向きに連れ回り、ギヤ５１の駆動力
がギヤ５２に伝達される。

またギヤ５２に伝達された駆動力はギヤ５８に伝達され
ることとなるが、この場合ギｒ５２に対してギヤ５８が
従動することとなり、従ってキー溝６０の斜面６０ｂと
キー６１の斜面６１ｂとが当接することとなり、板ばね
５９が押下げられ、ギヤ５２とギヤ５８とが直結状態と
なり、その作用は前記実施例のものと異なることがない
。

次に、所謂エンジンブレーキによりギヤ５８からギヤ５
２に向【プてトルクが伝達される場合について考える。

この場合、ギヤ５８が駆動側で、ギヤ５２が従動側とな
り、キー６１の直線部分６１ａとキー溝６０の直線部分
６０ａとが当接することによりギヤ５２とギヤ５８とが
直結することとなるが、前記の場合と異なり板ばね５９
が押下げられることかなく、キー６１の突出部６２が、
コイルばね５５を拡開させる向きに該コイルばねの一端
に係合し、ギヤ５８とギヤ５１とか互いに連結されるこ
ととなる。このとぎ、スリーブ５６は、コイルばね５５
の拡開を制限する働きをする。

第６図はエンジンブレーキ作用を得ることができる別の
実施例を示すもので、前記実施例と対応する部分には同
一の符号を付した。

本実施例の場合、ギヤ５２とその延長部５２ａとが互い
に別体でおり、セットビス７１により互いに固着されて
いる。また延長部５２ａには約４５度のリード角を有す
るねじ山７３が形成され、ギヤ５８の内周面に形成され
た対応ねじ溝７４と係合している。またこれら両ギヤ５
２．５８の間には、圧縮コイルばね７０が介装され、こ
れら両ギヤを互いに離反する向きに付勢している。

本実施例の場合、通常の動作時にあっては、トルクがギ
ヤ５２からギヤ５８に向けて伝達されることから、ねじ
山７３とねし溝７４との共動作用により、ギヤ５８が圧
縮コイルばね７０のばね力に抗してギヤ５２の側に向け
て押付けられ、その作用は前記両実施例と異なるところ
がない。

次にエンジンブレーキ時、即ちトルクがギヤ５８からギ
ヤ５２に向けて伝達される場合には、ねじ山７３とねじ
溝７４との共働作用により、ギヤ５８かギヤ５２から離
反する向きの変位を行ない、ギヤ５８の延長部７２が捩
りコイルばね５５の対応端部に係合する。その結果、捩
りコイルばね５５に対して拡開する向きの力か加わり、
捩りコイルばね５５がスリーブ５７に向けて圧接される
こととなり、捩りコイルばね５５を介して、ギヤ５８か
らギヤ５２に向けてトルク伝達可能となり、所要のエン
ジンブレーキ作用が得られる。

以上、本発明好適実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されない。例えば、第２図に示した実
施例に於いては、回転方向を逆転し、ラチェツト歯の配
列を変更すれば、出力１１４Ｉ４９から入力軸４８に向
けて減速するギヤ比にてトルク伝達が可能である。

〈発明の効果〉このように本発明によれば、ギヤの係合離脱を必要とす
ることなく、選択的にトルクを伝達するための部材とし
て強度′的に有利なコイルばねを利用するため、変速操
作が１ステツプでてきるという利点に加えて、構造が単
純であって、しかも強度が高いという利点か得られ、種
々の用途に於りる変速装置として極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく変速装置に用いられる動力伝達
装置を示す断面図である。第２図は本発明に基づく変速装置の第一の実施例を示す
縦断面図である。第３図は本発明の第二の実施例を示す要部縦断面図であ
る。第４図及び第５図は第３図のＩＶ−ＩＶについて見た要
部断面図である。第６図は本発明の第三の実施例を示す要部縦断面図であ
る。１・・・枢軸　　　　　　２〜５・・・ギヤ２ａ、３ａ
・・・延長部　６．７・・・スリーブ８・・・コイルば
ね　　　８ａ、８Ｇ・・・端部８ｂ・・・大径部　　　
　９・・・スリーブ９ａ・・・ラチェツト歯　９ｂ・・
・切欠部１０・・・孔　　　　　　１１・・・ソレノイ
ド１２・・・ラチェツト爪　２０．２１・・・基板２２
〜２４・・・枢軸　　２５〜３１・・・ギヤ２５ａ〜２
９ａ、３１ａ・・・延長部３２．３３・・・スリーブ３４・・・コイルばね３５・
・・スリーブ　　　３６．３７・・・スリーブ３８・・
・コイルばね　　３９・・・スリーブ４０・・・ラチェ
ツト歯　４１・・・ラチェツ［〜爪４２．４３・・・ス
リーブ４４・・・コイルばね４５・・・スリーブ　　　
４６・・・ラチェツト歯４７・・・ラチェツト爪　４８
・・・入力軸４８ａ・・・入力ギヤ　　４９・・・出力
軸４９ａ・・・出力ギヤ　　５１．５２・・・ギヤ５１
ａ、５２ａ・・・延長部５１ｂ・・・カラー　　　５３．５４・・・スリーブ５
５・・・コイルばね　　５６・・・スリーブ５８・・・
ギヤ　　　　　５８ａ・・・カラー５９・・・板ばね　
　　　６０・・・キー溝６０ａ・・・直線部分　　６０
ｂ・・・斜面６１・・・キー　　　　　６１ａ・・・直
線部分６１ｂ・・・斜面　　　　６２・・・延長部７０
・・・圧縮コイルばね７１・・・セットビス７２・・・
延長部　　　　７３・・・ねじ山７４・・・ねじ溝

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも２本の枢軸と、前記各枢軸にそれぞれ回動自在に枢支された一対のギヤ
と、前記各対のギヤの対向面側にそれぞれ互いに同軸的に設
けられた同外径の円筒状延長部と、前記対向延長部に巻
装されたコイルばねと、前記コイルばねを選択的に緩み
方向に係止し得る手段とを具備し、第一の枢軸の第一のギヤが第二の枢軸の第一のギヤに、
前記第二の枢軸の第二のギヤが前記第一の枢軸の第二の
ギヤに、それぞれ増速又は減速するギヤ比にて歯合し、
前記第一の枢軸の第一のギヤから前記第一の枢軸の前記
第二のギヤに向けて可変駆動比にてトルクを伝達し得る
ようにしてなることを特徴とする変速装置。
（２）少なくとも２本の枢軸と、前記各枢軸にそれぞれ回動自在に枢支された一対のギヤ
と、前記各対のギヤの対向面側にそれぞれ互いに同軸的に設
けられた同外径の円筒状延長部と、前記対向延長部に巻
装されたコイルばねと、前記コイルばねを選択的に緩み
方向に係止し得る手段と、前記コイルばねを外囲するスリーブとを具備し、前記第
一の枢軸に枢支された第二のギヤがその延長部に対して
、微小範囲可動であつて、当該枢軸の第二のギヤから第
一のギヤに向けてトルクが伝達されることにより、前記
第二のギヤが前記微小変位を行なったとき、前記コイル
ばねを緩み方向に係止することにより、該コイルばねを
前記カラーの内周面に向けて拡開するための手段を更に
具備し、第一の枢軸の第一のギヤが第二の枢軸の第一のギヤに、
前記第二の枢軸の第二のギヤが前記第一の枢軸の第二の
ギヤに、それぞれ増速又は減速するギヤ比にて歯合し、
前記第一の枢軸の第一のギヤから前記第一の枢軸の前記
第二のギヤに向けて可変駆動比にてトルクを伝達し得る
ようにしてなり、かつ前記第一の枢軸の第二のギヤから
前記第一の枢軸の前記第一のギヤに向けてトルクを伝達
し得るようにしてなることを特徴とする変速装置。