JPS63145851A - 無段変速装置 - Google Patents

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） 有段の変速装置は、その段階的変速時にショックが発生
し、また常に最適な出力回転が得られないという問題点
がある。

無段変速装置は、このような問題点を解消するものであ
るが、従来の機械式無段変速装置としては、摩擦車式無
段変速機が多く実用化されている。

−例としてあげれば実公昭４９−２９１６８号公報に開
示されたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の摩擦車式無段変速装置は、主に円錐車の
摩擦伝動接点の回転半径を無段階に変えることによって
無段の変速伝動を行うものである。

しかしながら円錐車の摩擦伝動接点は、ヘルツ応力によ
ってそのピッチラインに相当する接触軌道が帯状となる
から、その接触軌道上の径の大きい側と小さい側におい
て、一方に正、一方に負のずベりを発生する結果、これ
が内部摩擦損失となって伝動効率を低下させるという問
題点がある。また変速比が最高、最低の時は、駆動摩擦
車および従動摩擦車に対する摩擦伝動接点のピッチライ
ン径の比が１：２〜１：４というように大きくなるため
、前記した正、負のすべりが急増し、いわゆるトップや
ローの伝動時において伝動効率が著しく低下するという
問題点があった。

（問題点を解決するだめの手段） 上述の問題点を解決するため本発明においては、人力軸
と一体的に形成した中空円筒状の駆動回転体にこれと共
に回転する駆動摩擦車を設け、前記人力軸と同心の出力
軸に対して偏心量調整自在に設けた従動摩擦車を前記駆
動摩擦車に圧接係合させ、この従動摩擦車と一体的に形
成した従動回転体に内歯歯車を設け、前記出力軸と同心
の２個の内歯歯車をこの出力軸に対して回転自在に設け
、この一方の内歯歯車と前記従動回転体と一体の内歯歯
車を中間伝動歯車を介して噛合連結し、前記駆動回転体
を遊星キャリヤとして、この遊星キャリヤに枢支した遊
星歯車を前記他方の内歯歯車に噛合させると共に、前記
出力軸と一体に形成した太陽歯車に噛合させて無段変速
装置を構成する。

（作　用） 上述のように本発明装置は摩擦伝動用に円錐車を使用せ
ず、人力軸と一体的に形成した駆動摩擦車と、出力軸に
対して偏心量調整自在に設けた従動摩擦車とを圧接係合
によって直接接触するようにし、特にトップの変速状態
においては駆動摩擦車と従動摩擦車が同心状態で接合す
るようにしたから、この場合側摩擦車は全周において圧
接接合する結果、すべりのない１００％近くの極めて高
い伝動効率を得ることができる。

また駆動摩擦車に対して従動摩擦車が偏心して両摩擦車
が部分的に接合するトップ以外の変速状態になっても両
摩擦車における摩擦伝動接点のピッチライン径の比は１
：２より近接したものとなるから、摩擦伝動接触線が前
記のピッチライン上にかなり長く形成されると共に、ピ
ッチラインの両側に存在する正、負のずベリ帯域も従来
のものより狭くなる結果、トップ以外の変速域において
もかなり高い伝動効率を得ることができる。

（実施例） 以下、第１図〜第８図について本発明の一実施例を説明
する。

図中１は中空円筒状のケース本体、２はケース本体１と
一体に形成したベース、３はケース本体１の入力端にボ
ルト４により接続した入力端ケース蓋、５はケース本体
１の出力側にボルト４により接続した出力側ケース蓋、
６はケース本体１の上部に設けたオイルキャップ、７は
ケース本体１の底部に設けた排油栓である。

本実施例においては、入力端ケース蓋３のボス部３ａを
貫通する人力軸８を軸受９，１０を介して回転自在に設
け、この入力軸８の内側端部には円形凹陥部８ａを設け
ると共１、こ、その外周部に接続して中空円筒状の駆動
回転体１１を一体的に形成する。

１２はボス部３ａの外側にボルト１３により取り付けた
軸受押え、１４はその内周部に設けたラビリンスである
。

駆動回転体１１は中空円筒形の胴部１１ａと、入力側端
板部１１ｂと、出力側の内側フランジ部１１Ｃとによっ
て形成されており、それぞれボルト１５によって結合さ
れている。１６は出力側の内側フランジ部１１Ｃと出力
側ケース蓋５との間に設けた軸受である。また駆動回転
体１１の胴部１１ａの内周に駆動摩擦車１７を駆動回転
体１１と共に回転するように設ける。１８は駆動回転体
１１と駆動摩擦車１７との間に設けたすべりキーである
。駆動摩擦車１７は２個のリング部材１７ａを対向させ
ると共に、その間に複数個（本実施例では４個）のばね
１９を介挿して構成されている。

また人力軸８と同心の出力軸２０を出力側ケース蓋５を
貫通すると共に、その内側端部を人力軸８の円形凹陥部
８ａ内に軸受２１を介して回転自在に挿入する。２２は
出力軸２０がケース蓋５を貫通ずる部分に設けた軸受、
２３はポル）　２４．２５によりケース蓋５に取り付け
た軸受押え、２６はその内周部に設けたラビリンスであ
る。

また出力軸２０の入力端に太陽歯車２７を一体に形成す
ると共に、出力軸２０と同心の２個の内歯歯車２８．２
９を背中合わせにして一体に形成した差動内歯歯車３０
を軸受３１を介して出力軸２０に回転自在に設ける。

また第４図および第５図に示すように、出力軸２０の中
心Ｏ１に対してβ１だけ偏心した内側偏心カム３２を出
力軸２０に対して回転自在に嵌装すると共に、その外側
端部を第１図に示すようにケース蓋５内に嵌入してボル
ト２５により固定する。３３は出力軸２０と内側偏心カ
ム３２との間に介装した軸受である。

また第４図および第５図に示すように、内側偏心カム３
２の中心０２に対してβ２だけ偏心した外側偏心カム３
４を内側偏心カム３２に対して回転自在に嵌装する。な
お、この場合β１−β２とする。

また外側偏心カム３４の出力側に中空円筒部３５を一体
に形成し、この中空円筒部３５の出力側端面に、内側偏
心カム３２を中心軸とするウオームホイール３６をボル
ト３７により固定して設け、このウオームホイール３６
と噛合するウオーム３８と一体の軸３８ａを、第２図に
示すようにケース蓋５に対して回転自在に設ける。３９
はブツシュ、４０は円筒状の止めねじ、４１はロックナ
ツト、４２は軸３８ａ　に固着したハンドルである。

また外側偏心カム３４の外周に中空円筒状の従動回転体
４３を軸受４４を介して回転自在に設け、この従動回転
体４３の胴部中央に■プーリ状の従動摩擦車４５を従動
回転体４３と一体に設け、さらに従動回転体４３の入力
側端面に、前記内歯歯車２９と同様の内歯歯車４６を従
動回転体４３と同心にしてボルト４７により固定して設
ける。なお４８は外側偏心カム３４の入力端端面にビス
４９によって固定した軸受押え板である。

また第１図、第６図および第７図に示すように、外側偏
心カム３４が内側偏心カム３２の回りに回動しても、常
に内歯歯車４６と噛合すると共に、内歯歯車２９とも噛
合する中間伝動歯車５０を軸受５１を介して内側偏心カ
ム３２に回転自在に設ける。５２はワッシャ、５３はカ
ラーである。

また第１図および第８図に示すように、駆動回転体１１
の入力側端板部１１ｂを遊星キャリヤ５４として、この
遊星キャリヤ５４に複数個（本実施例では４個）の遊星
歯車５５を軸５６および軸受５７により回転自在に設け
、これらの遊星歯車５５を前記内歯歯車２８に内接噛合
させると共に、出力軸２０と一体の太陽歯車２７にそれ
ぞれ外接噛合させる。

また第９図は本発明の変形例を示すもので、図中前記実
施例と同一の符号は同等のものを示す。

これは駆動摩擦車と従動摩擦車との構成を前記実施例と
逆にしたものである。

すなわちこの場合は、断面形状が楔状のものをリング状
に形成した駆動摩擦車５８を駆動回転体１１に固着し、
従動摩擦車５９は、従動回転体４３を外包すると共に、
この従動回転体４３に対してキー６０により軸方向に摺
動自在に設けた２個のリング５９ａをそれぞれ駆動摩擦
車５８を挟圧するように配置して構成する。６１はリン
グ５９ａを駆動摩擦車５８に押し付けるためのコイルば
ねである。

つぎに」上述のように構成した本発明装置の作用を、ま
ず第１図〜第８図の実施例について説明する。第２図に
おいてハンドル４２を回転させると、ウオーム３８、ウ
オームホイール３６を介して外側偏心カム３４がケース
蓋５に固定した内側偏心カム３２に対して回動するため
、入力軸８および出力軸２０に対する外側偏心カム３４
の偏心量を自由に変化させることができる。第１．４．
６図は外側偏心カム３４の出力軸２０に対する偏心量が
ゼロの場合を示すもので、この状態では駆動摩擦車１７
と従動摩擦車４５とが同心になるため、両摩擦車１７．
４５は全周において接触し、しかも駆動摩擦車１７の両
側のリング部材１７ａがばね１９の作用により■プーリ
状の従動摩擦車４５の溝の両側壁面に圧接しているため
、駆動摩擦車１７が回転すれば従動摩擦車４５もほとん
どすべることなく一体的に回転する。

したがってこの状態で人力軸８が第４図の矢印Δの方向
に回転ずれば、入力軸８と一体の駆動回転体１１、キー
１８を介して駆動摩擦車１７も矢印Δの方向に回転する
。しかして上述したように駆動摩擦車１７が回転ずれば
、従動摩擦車４５も第４図の矢印Ｂの方向に回転する。

また従動摩擦車４５が回転ずれば、これと一体的に結合
した内歯歯車４６が第６図の矢印Ｃの方向に回転し、内
歯歯車４６と噛合する中間伝動歯車５０、およびこの中
間伝動歯車５０と噛合する内歯歯車２９を介して、この
内歯歯車２９と一体的に結合した差動内歯歯車３０も第
８図の矢印りの方向に回転する。したがって差動内歯歯
車３０と一体の内歯歯車２８も矢印りの方向に回転する
。

また前述したように入力軸８と一体の遊星キャリヤ５４
も矢印りの方向に内歯歯車２８と同速度で回転している
から、この遊星キャリヤ５４、軸５６、軸受５７を介し
て、各遊星歯車５５も、第８図の矢印Ｅの方向に公転す
る。その結果、第８図に示すように、これらの遊星歯車
５５と噛合する太陽歯車２７も出力軸２０と共に、人力
軸８と一体的に回転する。すなわちこの場合の人力軸８
の回転と、出力軸２０の回転比は１：１である。この状
態が本無段変速装置の所謂トップの変速状態である。

つぎにこのトップの変速状態より第２図のハンドル４２
を操作して外側偏心カム３４を約１８０°回動させると
、外側偏心カム３４が第３，５図の最大側心状態になる
から、それに伴って従動摩擦車４５も第３．５図に示す
ように駆動摩擦車１７に対して偏心する。このため駆動
摩擦車１７と従動摩擦車４５との接触部は、第３，５図
に示すＦ点付近のみになる。そしてこの状態で人力軸８
を介して駆動摩擦車１７が第５図の矢印Ｇの方向に回転
すると、従動摩擦車４５も矢印Ｈの方向に回転するが、
この場合両摩擦車１７．４５の摩擦伝動点Ｆまでの回転
半径に差が生ずる。すなわち第５図において出力軸２０
および駆動摩擦車１７の中心を０、とし、従動摩擦車４
５の中心を０３とし、０３からＦ点までの半径をＲ１と
し、０、からＦ点までの半径をＲ２とすると、Ｒ，＜Ｒ
２となる。このためこの場合は、駆動摩擦車１７に対し
て従動摩擦車４５は増速されて回転することになる。

本実施例の場合その増速比は１：１．３５程度である。

ずなわち人力軸８の回転１に対して０．３５だけ増速す
ることになる。

そして従動摩擦車４５が増速回転すると、前述したよう
に歯車４６．５０．２９を介して内歯歯車２８が第８図
の矢印Ｉのように、入力軸８と一体の遊星キャリャ５４
の速度より速い速度で回転する。このため各遊星歯車５
５は、第８図において矢印Ｅのように公転すると共に、
矢印Ｊの方向に自転するから、これらの遊星歯車５５と
噛合する太陽歯車２７は減速されることになる。すなわ
ちこの遊星差動装置は、従動摩擦車４５の増速率を逆に
出力軸２０の減速率として増幅する。本実施例における
この増幅倍数は約３．８５であるから、最低の変速状態
（ロー）における出力軸２０の回転は、前記摩擦伝動部
の増速率０．３５の３．８５倍、すなわち、−０，３５
Ｘ３．８５−−１．３５となる。そしてこの場合遊星差
動装置の内歯歯車２８の回転が、１．３５であるから１
．３５−１．３５＝Ｏであるから、出力軸２０の回転は
ほぼゼロになる。

そして第２図のハンドル４２の操作量を前記したトップ
とローとの中間の任意の操作量とすれば、ローからトッ
プまでの間で無駄の変速比が得られることになる。

なお本装置は必要があれば、前記した増速率または増幅
倍数を大きくすることによって、人力軸に対して出力軸
を逆回転させることもできる。

また第９図に示す変形例の場合も作用は前記実施例と同
様であるから説明は省略する。

（発明の効果） 上述のように本発明装置は摩擦伝動用に円錐車を使用せ
ず、人力軸８と一体的に形成した駆動摩擦車１７と、出
力軸２０に対して偏心量調整自在に設けた従動摩擦車４
５とを圧接係合によって直接接触するようにし、特にト
ップの変速状態においては駆動摩擦車１７と従動摩擦車
４５が同心状態で接合するようにしたから、この場合両
摩擦車１７．４５は全周において圧接接合する結果、す
べりのない１００％近くの極めて高い伝動効率を得るこ
とができろ。

また駆動摩擦車１７に対して従動摩擦車４５が偏心して
、両摩擦車１７．４５が部分的に接合するトップ以外の
変速状態になっても、両摩擦車における摩擦伝動接点Ｆ
のピッチライン径の比は１：２より近接したものとなる
から、摩擦伝動接触線が前記のピッチライン上にかなり
長く形成されろと共に、ピッチラインの両側に存在する
正、負のすべり帯域も従来のものより狭くなる結果、ト
ップ以外の変速域においてもかなり高い伝動効率を得る
ことができる。

特に本発明においては、ケース本体１の中心に位置する
出力軸２０側に偏心カム機構を設けたから、偏心カム機
構をケース側に設けたものと比較した場合、駆動摩擦車
１７と従動摩擦車４５との係合接点の回転半径を大きく
することができる。このため本発明はその分伝動トルク
を大きくすることができる。

したがって本発明によれば、構造が比較的簡単で、変速
幅が大きく、伝動トルクも大きい−Ｌに、特にトップ状
態での伝動効率が極めて高い無段変速装置を比較的安価
に提供することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断側面図、 第２図はその一部を第１図の■−■一部断面す出力軸側
より見た背面図、 第３図は第１図の偏心カムが偏心した状態を一部断面で
示す側面図、 第４図は第１図のＩＶ−■線による部分断面図、第５図
は第３図のＶ−Ｖ線による部分断面図、第６図は第１図
のＶＩ−ＶＩ断面図、 第７図は第３図の■−■断面図、 第８図は第１図の■−■断面図、 第９図は本発明装置の変形例を一部断面で示す側面図で
ある。 １・・・ケース本体　　　　２・・・ベース３・・・入
力側ケース蓋　　５・・・出力側ケース蓋８・・・人力
軸　　　　　　１１・・・駆動回転体１７・・・駆動摩
擦車　　　　１９・・・ばね２０・・・出力軸　　　　
　　２７・・太陽歯車２８、２９・・・内歯歯車　　　
３０・・・差動内歯歯車３２・・・内側偏心カム　　　
３４・・・外側偏心カム３６・・・ウオームホイール　
３８・・・ウオーム４２・・・ハンドル　　　　　４３
・・・従動回転体４５・・・従動摩擦車　　　　４６・
・・内歯歯車５０・・・中間伝動歯車　　　５４・・・
遊星キャリヤ５５・・遊星歯車 第４図 Ｍ−１”ｈ　　　本ｉ１ 第５図 弔０凶 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入力軸と一体的に形成した中空円筒状の駆動回転体
   にこれと共に回転する駆動摩擦車を設け、前記入力軸と
   同心の出力軸に対して偏心量調整自在に設けた従動摩擦
   車を前記駆動摩擦車に圧接係合させ、この従動摩擦車と
   一体的に形成した従動回転体に内歯歯車を設け、前記出
   力軸と同心の２個の内歯歯車をこの出力軸に対して回転
   自在に設け、この一方の内歯歯車と前記従動回転体と一
   体の内歯歯車を中間伝動歯車を介して噛合連結し、前記
   駆動回転体を遊星キャリヤとして、この遊星キャリヤに
   枢支した遊星歯車を前記他方の内歯歯車に噛合させると
   共に、前記出力軸と一体に形成した太陽歯車に噛合させ
   たことを特徴とする無段変速装置。