JPS6376947A - 自動変速機 - 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】 Ａ０発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、入力軸の軸端部と摩ｌ察接触する転動球が、
入力軸から伝達された回転力に基づいて入力軸と同心の
ガイドリングに沿って自転しつつ公転し、このときの転
動球の公転成分が出力軸に伝達されるように構成されて
おり、更に出力軸にかかる負荷が小さいときには転動球
の自転軸が転動球とガイドリングとの接点から最も離隔
した位置にあって転動球の公転速度が最も大きく、出力
軸にかかる負荷が大きくなるに従って転動ｆ、Ｆの自転
軸は転動球とガイドリングとの接点に漸次接近すること
により転動球の公転速度が減少していき、出力軸にかか
る負荷がある設定値以上になると、転動球の自転軸が転
動球とガイドリングとの接点を１ｆｆｌることにより、
転動球は公転せず、従って出力軸へは何ら回転力が伝達
されなくなるように構成された自動変速機に関する。

（２）従来の技術 従来、入力軸の軸端部と摩擦接触する例えば鋼球のよう
な転動球が、入力軸から伝達された回転力に基づいて入
力軸と同心のガイド面に沿って自転しつつ公転し、この
ときの転動球の公転成分が出力軸に伝達されるように構
成される変速機が考えられていた。このような従来考え
られていた変速機においては、手動により変速比を変え
るための手動操作機構を備えていたり、あるいは自動変
速機構を備えていたとしてもその構造は極めて複雑なも
のであった。

（３）発明が解決しようとする問題点 変速機の用途が多様化するに伴い、従来にも増して軽量
且つ小型で節素な構造を有し、負荷に応して的確に変速
しうるような変速機が求められるようになった。変速機
内において軸受を使用する箇所があったり、変速比を変
えるための手ｖＪ操作機構を備えたりすると、変速機は
構造が複雑化し、重量も太き（なって大型化せざるを得
ない。又従来の自動変速機構は構造が複雑であって、変
速機の軽量化、小型化には限界があった。他方、近年に
至って新素材、特にニューセラミックスの発達により、
摩擦圧接により回転伝動を行うための良好な回転伝動部
品が得られるようになった。

以上の実情にかんがみ、本発明は、回転伝動部において
軸受を使用しなくて済み、摩擦圧接による回転伝動を主
体として全体の構造を簡素化し、出力軸の負荷に応じて
簡単な構成により的確に自動変速をし、軽量且つ小型に
製作できるような自動変速機を得ることを主な目的とす
るものである。

Ｂ１発明の構成 （１）問題点を解決するための手段 本発明によれば、ケーシングの内周面上の係合凹陥部に
係合された係合球に外周側が係合され、内周側には環状
の転動球ガイド面を有する前記ケーシングと同心のガイ
ドリングと；前記ケーシングと同心で前記ケーシング内
の軸端部には外周面上に環状の転動球駆動面が形成され
た入力軸と；前記ケーシングと同心で前記ケーシング内
において前記ケーシングの中心線と平行に複数本のトル
ク伝達ロンドを一体的に回転し得るように保持する出力
軸と；前記トルク伝達ロンドにより前記出力軸に対して
前記出力軸の中心線間りには相対回転しないが、前記出
力軸に対して軸方向には移動自在に前記ケーシングと同
心状に保持され、外周側の肩部には環状の転動球押圧面
が形成されており、常時ばね力により前記出力軸の軸端
側から前記入力軸の軸端側へ押圧されている押圧輪と；
前記ガイドリングの転動球ガイド面、前記入力軸の転動
球駆動面及び前記押圧輪の転動球押圧面により３点支持
され、前記入力軸の回転に伴って前記押圧輪との接点を
通る自転軸線周りに自転しつつ前記ガイドリングに沿っ
て公転する転動球とを備え、前記ガイドリングの前記係
合球と係合する保合部は、前記ガイドリングの周方向に
対して傾斜した側壁面を有し、前記出力軸にかかる負荷
に応動してこの側壁面が前記係合球に対して相対移動す
ることにより前記ガイドリングが前記ケーシングに対し
て軸方向に移動し、それに伴って前記転動球の自転軸は
、前記出力軸にかかる負荷が下方の設定値以下のときに
は前記ガイドリングの転動球ガイド面と前記転動球との
接点から最も離隔し、前記出力軸にかかる負荷が上方の
設定値以上のときには前記ガイドリングの転動球ガイド
面とｉｉ前前記転勤色の接点を通り、前記出力軸にかか
る負荷が前記下方の設定値と上方の設定値との間にある
ときには、前記出力軸にかかる負荷に応じて漸次変化す
るように、前記ガイドリングの転動球ガイド面及び前記
押圧輪の転動球押圧面の形状が定められていることを特
徴とする自動変速機がｆＨられる。

（２）作　用 入力軸が回転すると、入力軸の軸端部と摩擦接触する転
動球が、押圧輪との接点と転動球の球心とを通る自転軸
周りに自転しつつガイドリングに沿って公転し、このと
きの転動球の運動の公転成分が押圧輪を介して出力軸へ
伝達される。そして、出力軸にかかる負荷が下方の設定
値以下のときには転動球の自転軸が転動球とガイドリン
グとの接点から最も離隔した位置にあって転動球の公転
速度が最も大きく、出力軸にかかる負荷が大きくなるに
従ってガイドリングの係合部は係合球に対して相対移動
することによりガイドリングが軸方向へ移動し、それに
伴って転動球の自転軸は転動球とガイドリングとの接点
に漸次接近していくことにより転動球の公転速度が減少
していき、出力軸にかかる負荷が上方の設定値以上のと
きには、転動球の自転軸が転動球とガイドリングとの接
点を通ることにより、転動球は公転せず、転動球から出
力軸へは回転力が伝達されない。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

まず第１図及び第２図において、変速機は円筒状のケー
シング１と入力軸２と出力軸３とを備え、ケーシングｌ
の軸方向の中央部の内周面側には、ケーシングｌと同心
の一対のガイドリング４．５が相互に背中合わせの状態
で隣接して配設されている。各ガイドリング４．５の互
いに対向する側の外周部には、周方向に等間隔を置いて
複数個の、例えば図示のように３個の保合部６１〜６３
　（但し、６３は図面の都合上図示されていない）、７
Ｉ〜７３がそれぞれ形成されており、各係合部６１〜６
３．７１〜７３は、それぞれケーシング１の内周面上に
形成された係合凹陥部９１〜９．に係合している対応す
る保合部８３〜８、と係合している。ガイドリング４の
各係合部６１〜６３は互いに同一の形状を有していると
ともに、ガイドリング５の各係合部７３〜７３は互いに
同一の形状を有し、又係合部６．と係合部７１、係合部
６□と係合部７□、係合部６．と係合部７、は、それぞ
れ互いに向き合って、ケーシング１の中心線１４に垂直
な横断面に関して互いに面対称な形状を有している。そ
して、第３図に例示的に示されるように、たとえば、係
合部６１，７１は互いに対向する側壁面を有し、保合部
６１の側壁面と保合部７３の側壁面とは、保合部８３を
挟んで中央部から周方向の両側へ向かうに従って漸次接
近するように、ケーシングＩの中心線１４に垂直な横断
面に対して傾斜している。従って、各ガイドリング４，
５が周方向に強い力を受けて回転しようとすると、各保
合部８３〜８３と各係合部６．〜６３、７１〜７３との
間にくさび作用が生じ、各ガイドリング４．５は互いに
軸方向に離隔する。各ガイドリング４，５の内周側の肩
部には、それぞれ環状の凹面からなる転動球ガイド面１
０．１１が形成されており、各転動球ガイド面１０．１
１には、それぞれ周方向にほぼ等間隔を置いて３つの転
動球１２□〜１２３及び１３゜〜１３３が内接している
。

入力軸２のケーシング１内の軸端部には、互いに反対方
向に向けられた環状の凸面からなる一対の転動球駆動面
１６．１７を有する転動球駆動部１５が形成されており
、転動球駆動面１６は３つ転動球１２．〜１２３に接し
ているとともに、転動球駆動面１７は他の３つの転動球
１３１〜１３３に接している。

出力軸３の軸端部にはフランジ１８が一体的に形成され
ており、このフランジ１８はケーシング１の出力軸３例
の開放端部を塞いでいる。フランジ１８により周方向に
等間隔を置いて基端部が保持された３木のトルク伝達ロ
ッド１９１〜１９３は、ケーシング１の中心線１４と平
行にケーシングｌの入力軸ｚ側の開放端部まで延在し、
それぞれその先端部において、入力軸２を相対回転自在
に貫通させる貫通孔２１を中心部に有する環状の回転端
板２０を保持している。

各トルク伝達ロッド１９．〜１９３には、ケーシング１
の中心線１４と同心の一対の環状の押圧輪２３，２７の
外周面上に各トルク伝達ロッド１９１〜１９ゴに対応し
て形成された係合溝、例えば押圧輪２３の場合には係合
溝２４．〜２４３が軸方向に滑接自在に係合している。

すなわち、各押圧輪２３，２７は、出力軸３に対して軸
方向には移動自在であるが、周方向には相対回転をしな
いように保持されている。ここで押圧輪２７の中心孔に
は、入力軸２が相対回転自在に貫通しているとともに、
押圧輪２７は入力軸２に対して軸方向に自在に移動でき
るように構成されている。また、各押圧輪２３，２７の
互いに対向する側にはそれぞれ環状の凹面からなる転動
球押圧面２５゜２８が形成されていて、各トルク伝達ロ
ンド１９１〜１９．間に１つずつ配設された３つの転動
球１２、〜１２．は、転動球ガイド面１０と、転動球駆
動面１６と、転動球押圧面２８とにより３点支持されて
いるとともに、各トルク伝達ロッド１９Ｉ〜１９３間に
１つずつ配設された３つの転動球１３１〜１３３は、転
動球ガイド面１１と、転動球駆動面１７と、転動球抑圧
面２５とにより３点支持されている。そして、押圧輪２
３は、この押圧輪２３とフランジ１８との間に介装され
たばね２２のばね力により各転動球ＬＬ−１３ｓを転動
球ガイド面１１及び転動球駆動面１７＠へ押圧している
とともに、押圧輪２７は、この押圧輪２７と回転端板２
０との間に介装されたばね２６のばね力により各転動球
１２．〜１２ｉを転動球ガイド面１０及び転動球駆動面
１６側へ押圧している。

入力軸２が回転すると、転動球駆動部１５の転動球駆動
面１６．１７と各転動球１２．〜１２３．１３１〜１３
ｚとの間の摩擦圧接による回転伝動により、各転動球１
２．〜１２３は押圧輪２７の転動球押圧面２８との接点
と各転動球１２＋〜１２３の中心とを通る自転中心線用
りに自転しつつガイドリング４の転動球ガイド面１０と
の摩擦圧接により転動球ガイド面１０に沿って公転する
とともに、各転動球ＩＬ−１３ｓは押圧輪２３の転動球
押圧面２５との接点と各転動球１３１〜１３３の中心と
を通る自転中心線用りに自転しつつガイドリング５の転
動球ガイド面１１との摩擦圧接により転動球ガイド面１
１に沿って公転する。

このとき、各転動球１２１〜１２．と押圧輪２７との間
、及び各転動球１３１〜１３３と押圧輪２３との間には
、ケーシング１の中心線１４周りの相対回転は生じない
ので、各転動球１２．〜１２３、１３１〜１３３の公転
成分が出力軸３へ伝達される。その結果、入力軸２の回
転は減速されて出力軸３へ伝達される。

第４図の上半部Ｐ、には出力軸３にかかる負荷が、変速
機の構造から定まる下方の設定値以下の状態における第
１図の要部拡大図が、又下半部Ｐ２には出力軸３にかか
る負荷が、変速機の構造から定まる上方の設定値以上の
状態における上半部Ｐ１と同一の箇所における要部拡大
図が示されている。

出力軸３にかかる負荷が下方の設定値以下のときには、
第３図に例示されるように、各保合部６１〜６３．７１
〜７３と対応する保合部８３〜８、との間に作用するく
さび作用の力は比較的弱いので、各ガイドリング４，５
は互いに接している。

このときには、転動球ＩＬ〜１２．と押圧輪２７との接
点Ｂと、転動球１２．〜１２３の中心とを通る転動球１
２．〜１２．の自転軸は、転動球１２、〜１２３と転動
球駆動部１５との接点Ａから離隔していて、はぼケーシ
ングｌの中心線１４と平行な状態にな・っており、転動
球１２１〜１２３とガイドリング４との接点Ｃは転動球
１２．〜１２３の自転軸から最も離隔した状態となって
いることにより、転動球１２．〜１２ｚの公転速度が入
力軸２の回転速度に応じて最も太き（、このときの減速
比は最も小さい。

出力軸３にかかる負荷が漸増するに従い、係合部６Ｉ〜
６３．７５，７ｚと係合球８１〜８３との間に作用する
くさび作用の作用力も漸増し、それに伴って各ガイドリ
ング４．５は相互に軸方向に離反していく。その結果、
各転動球１２．〜１２、の自転軸は、転動球１２．〜１
２３とガイドリング４との接点Ｃに接近していき、同時
に転動球１２．〜１２３の公転速度は減少していくこと
により、減速比は漸増していく。

出力軸３にかかる負荷が上方の設定値以上になると、係
合部６、〜６３１７３〜７３と係合球８、〜８３との間
のくさび作用の作用力により、第４図の下半部Ｐ２に示
されるように各ガイドリング４，５は相互に最も離隔し
た状態となる。このときには、各転動球１２．〜１２３
の自転軸は、転動球１２．−１２３とガイドリング４と
の接点Ｃを通り、各転動球１２１〜１２３の公転は停止
し、出力軸３の回転も停止する。このときの減速比は無
限大である。

説明の便宜上転動球１２．〜１２．を中心にその作用を
説明したが、転動球１３１〜１３１についても転動球１
２．〜１２３と同様な作用が生しる。

Ｃ０発明の効果 以上のように本発明によれば、転動球の摩擦伝動により
変速する機構を採用したので回転伝動部において軸受を
使用しなくて済み、摩擦圧接による回転伝動を主体とし
て全体の構造を簡素化することができる。

又、ケーシングの内周面側と係合する係合球と係合する
ガイドリングの係合部は、ガイドリングの周方向に対し
て傾斜した側壁面を有し、出力軸にかかる負荷に応動し
て側壁面が係合球に対して相対移動することによりガイ
ドリングがケーシングに対して軸方向に移動し、それに
伴って転動球の自転軸が、転動球とガイドリングとの接
点に対し接近、離隔するようにしたので、出力軸の負荷
に応して簡単な構成により的確に自動変速することがで
き、変速機全体を軽量且つ小型にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に基づく自動変速機の第２図
におけるｉ−１線線に沿った縦断面図、第２図は第１図
のト」線に沿った横断面図、第３図は第１図の■−■線
に沿った部分断面図、第４図は上半部と下半部に分けて
互いに異なった作動状態を示す第１図の自動変速機の要
部縦断面図である。 １・・・ケーシング、２・・・入力軸、３・・・出力軸
、４．５・・・ガイドリング、６．〜６３１７１〜７３
・・・係合部、８Ｉ〜８３・・・係合球、９１〜９．・
・・係合凹陥部、１０．１１・・・転動球ガイド面、１
２＋〜１２、．１３１〜１３ｚ・・・転動球、１６．１
７・・・転動球駆動面、１９Ｉ−１９３・・・トルク伝
達ロンド、２３．２７・・・押圧輪、２５．２８・・・
転動球押圧面、Ｂ、Ｃ・・・接点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ケーシング（１）の内周面上の係合凹陥部（９＿１〜９
   ＿３）に係合された係合球（８＿１〜８＿３）に外周側
   が係合され、内周側には環状の転動球ガイド面（１０、
   １１）を有する前記ケーシング（１）と同心のガイドリ
   ング（４、５）と；前記ケーシング（１）と同心で前記
   ケーシング（１）内の軸端部には外周面上に環状の転動
   球駆動面（１６、１７）が形成された入力軸（２）と；
   前記ケーシング（１）と同心で前記ケーシング（１）内
   において前記ケーシング（１）の中心線と平行に複数本
   のトルク伝達ロッド（１９＿１〜１９＿３）を一体的に
   回転し得るように保持する出力軸（３）と；前記トルク
   伝達ロッド（１９＿１〜１９＿３）により前記出力軸（
   ３）に対して前記出力軸（３）の中心線周りには相対回
   転しないが、前記出力軸（３）に対して軸方向には移動
   自在に前記ケーシング（１）と同心状に保持され、外周
   側の肩部には環状の転動球押圧面（２５、２８）が形成
   されており、常時ばね力により前記出力軸（３）の軸端
   側から前記入力軸（２）の軸端側へ押圧されている押圧
   輪（２３、２７）と；前記ガイドリング（４、５）の転
   動球ガイド面（１０、１１）、前記入力軸（２）の転動
   球駆動面（１６、１７）及び前記押圧輪（２３、２７）
   の転動球押圧面（２５、２８）により３点支持され、前
   記入力軸（２）の回転に伴って前記押圧輪（２３、２７
   ）との接点（Ｂ）を通る自転軸線周りに自転しつつ前記
   ガイドリング（４、５）に沿って公転する転動球（１２
   ＿１〜１２＿３、１３＿１〜１３＿３）とを備え、前記
   ガイドリング（４、５）の前記係合球（８＿１〜８＿３
   ）と係合する係合部（６＿１〜６＿３、７＿１〜７＿３
   ）は、前記ガイドリング（４、５）の周方向に対して傾
   斜した側壁面を有し、前記出力軸（３）にかかる負荷に
   応動してこの側壁面が前記係合部（８＿１〜８＿３）に
   対して相対移動することにより前記ガイドリング（４、
   ５）が前記ケーシング（１）に対して軸方向に移動し、
   それに伴って前記転動球（１２＿１〜１２＿３、１３＿
   １〜１３＿３）の自転軸は、前記出力軸（３）にかかる
   負荷が下方の設定値以下のときには前記ガイドリング（
   ４、５）の転動球ガイド面（１０、１１）と前記転動球
   （１２＿１〜１２＿３、１３＿１〜１３＿３）との接点
   （Ｃ）から最も離隔し、前記出力軸（３）にかかる負荷
   が上方の設定値以上のときには前記ガイドリング（４、
   ５）の転動球ガイド面（１０、１１）と前記転動球 i１２＿１〜１２＿３、１３＿１〜１３＿３）との接点
   （Ｃ）を通り、前記出力軸（３）にかかる負荷が前記下
   方の設定値と上方の設定値との間にあるときには、前記
   出力軸（３）にかかる負荷に応じて漸次変化するように
   、前記ガイドリング（４、５）の転動球ガイド面（１０
   、１１）及び前記押圧輪（２３、２７）の転動球押圧面
   （２５、２８）の形状が定められていることを特徴とす
   る自動変速機。