KR820001482B1

KR820001482B1 - Stepless speed change gear

Info

Publication number: KR820001482B1
Application number: KR7801814A
Authority: KR
Inventors: 마나부 가시하라; 기꾸오 오까무라; 요시가따 무구루마; 시즈오 야마노; 시게오 미즈사와
Original assignee: 나까미조 지로오; 심뽀 고교 가부시끼 가이샤
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1978-06-14
Publication date: 1982-08-23

Abstract

An apparatus has an axially movable speed changing ring(7) that is frictionally engaged with a number of conical rollers. The stepless gear has a flat annular power transmitting surface of arcuate cross-sectional contour on the bottom portion of each conical roller. A force caused by a contact pressure generating device is applied to the conical roller at the annular power transmitting surface so as to advance the conical rollers into a space between the speed changing ring and another frictionally engaging wedge.

Description

Friction continuously variable gearbox

제1도는 본 발명에 의한 마찰 무단 변속기의 종단면도.1 is a longitudinal sectional view of a frictionless continuously variable transmission according to the present invention.

제2도는 제1도에 도시된 전동자(轉動子)에 관련되는 압접력의 설명도.FIG. 2 is an explanatory diagram of a pressure welding force related to the armature shown in FIG.

제3도는 본 발명에 의한 다른 마찰 무단 변속기의 종단면도.3 is a longitudinal sectional view of another frictionless continuously variable transmission according to the present invention;

동축에 설치된 입력요소 및 출력요소와 입력요소에서 출력요소에 이르는 전동계에 설치된 다수의 원추형 전동자와 원추형 전동자에 공통으로 마찰결합하는 제1, 제2, 제3의 요소와 부하 토오크에 상응하는 크기의 추력을 발생하는 압접력 발생장치를 갖는, 다수의 원추형 전동자가 제1의 요소에 의해 둘러싸여서 제1의 요소를 입력축 및 출력축의 중심선 방향으로 이동시켜서 변속이 행하여지며 압접력 발생장치가 제3의 요소에 가하는 힘에 의해서 원추형 전동자와 제1, 제2, 제3의 요소사이의 압접을 이루는 형식의 마찰무단 변속기는 비교적 높은 전동 효율을 가지며, 크기에 비례하여 출력이 커지므로 동력 전달용에 알맞는 것으로 알려져 있다.Corresponds to the first, second and third elements and load torques commonly frictionally coupled to a number of conical and conical motors installed in the coaxial input and output elements and the electric motor from the input element to the output element. A plurality of conical rotors, each having a pressure-bearing force generating device for generating a thrust of a size, is shifted by shifting the first element in the direction of the center line of the input shaft and the output shaft by being surrounded by the first element. A frictionless continuously variable transmission in which the conical electric motor and the first, second, and third elements are pressed by the force applied to the third element has a relatively high transmission efficiency, and the output increases in proportion to the size. It is known to be suitable for delivery.

본 발명은 상기 형식의 전동효율 및 내구성의 향상을 목적으로 하는 것으로 본 발명에 따르는 것은 동축에 설치된 입력요소 및 출력요소와 입력요소에서 출력요소에 이르는 전동계에 설치된 다수의 원추형 전동자와 원추형 전동자에 공통으로 마찰 결합하는 제1, 제2, 제3의 요소와 부하 토오크에 상응하는 크기의 추력을 발생하는 압접력 발생장치를 갖는, 다수의 원추형 전동자가 제1의 요소에 의해 둘러싸여서 제1의 요소를 입력요소 및 출력요소의 중심선 방향으로 이동시켜서 변속이 이루어지고 압접력 발생장치가 제3의 요소에 가하는 힘에 의해 원추형 전동자와 제1, 제2, 제3의 요소 사이의 압접을 이루는 형식에 있어서, 원추형 전동자에 대해 원추의 저면방향 또는 그것에 가까운 방향의 평면 또는 평면에 가까운 원추면으로 된 제1의 환상 전동면과 절단면의 형상이 凹 또는 凸의 원호상으로 된 제2의 환상전동면을 원추면의 저부원에 대하여 원추면의 정점과는 반대측에 설치하여, 상기 제2, 제3의 요소를 각각 제1, 제2의 환상 전동면에 마찰 결합시키고 상기 제1의 요소와 제2, 제3의 요소의 위치관계는 제1의 요소와 제2의 요소의 사이에 원추형 전동자의 원추면과 상기 제1의 환상전동면 사이의 부분이 결합하게 들어가며, 또한 상기 제3의 요소가 이렇게 결합하게 들어가는 힘을 주도록 선정된다는 것을 특징으로 한다.The present invention aims at improving the transmission efficiency and durability of the above type. According to the present invention, a plurality of conical motors and conical electric motors installed in an electric system ranging from an input element to an output element and an output element and an output element are installed on a coaxial shaft. A plurality of conical armatures are surrounded by a first element, having a first, second, third element commonly frictionally coupled to the ruler and a pressure contact force generating device for generating a thrust of a magnitude corresponding to the load torque. Shifting is performed by moving the element 1 in the direction of the center line of the input element and the output element, and the pressure contact between the conical armature and the first, second, and third elements by the force applied by the pressure generating device to the third element. A first annular raceway surface comprising a plane or a conical plane close to the plane in the bottom direction of a cone, or a direction close thereto, in the form of A second annular power surface having an arc shape of 凹 or 凸 having a cut surface is provided on the side opposite to the vertex of the conical surface with respect to the bottom circle of the conical surface. The frictional engagement of the annular transmission surface and the positional relationship between the first element and the second and third elements are such that the portion between the cone surface of the conical armature and the first annular transmission surface is between the first element and the second element. Enter the engagement, and the third element is chosen to give a force to enter this engagement.

상기 본 발명에 따라서, 원주형 전동자는 종래의 것에서 사용되는 복합 원주형 전동자(1대 1로 대응하는 원주면을 가지며, 한쪽의 원주면이 가변 유효 반경면이고 다른 쪽이 정유효반경면으로 되는 주산알 모양이다)와는 다르며 정유효반경면으로서 2개의 면을 갖는데, 하기의 도면을 관련시킨 설명에 의해 명백하게되는 마찰결합 요소사이에 작용하는 압전력이 과대하게 되는 것을 억제하며 따라서 전동효율 및 내구성이 대폭 향상된다.According to the present invention, the columnar rotor has a compound columnar motor (one to one corresponding circumferential surface) used in the conventional one, one circumferential surface is a variable effective radius surface and the other is a static effective radius surface It has a two-sided static effective radial plane, which suppresses the excessive pressure force acting between the frictional coupling elements, which is evident by the description related to the following drawings, and thus the transmission efficiency and Durability is greatly improved.

제1도에 있어서, (1)은 전동기, (2)는 출력축이며 마찰 무단변속기의 입력축(3)은 전동기의 출력축(3)에 직접 연결된다.In FIG. 1, (1) is an electric motor, (2) is an output shaft, and the input shaft 3 of a frictionless continuously variable transmission is directly connected to the output shaft 3 of an electric motor.

입력축(3)에서 출력축(4)에 이르는 동력의 전달은 입력축(3)에서 스프라인 결합된 전동판(5)→원추형 전동자(6)→변속형(7) 및 이에 일체인 동체(8)→보올 스프라인 위의 보올(9)→압접력 발생장치(10)→출력축(4)의 경로로 이루어진다. 압전력 발생장치(10)는 상승하는 캠형식이며 이것은 트러스트 베어링을 거쳐서 부하 토오크에 상응하는 크기의 추력을 전동판(5)에 가한다. (12)는 케이싱(13)에 고정된 궤도링이며, 이것은 전동자(6)에 대해 원추면(14)과는 반대측(원추면의 저부원에 대해 원추면의 정점과는 반대측)에 설치된 환상 전동면(15)에 마찰 결합한다. 환상 전동면(15)은 원추면(14)의 저면에 평행한 평면 또는 정각에 180°에 가까운 원추면이다. 전동자(6)에는, 상기에 언급한 전동판(5)이 마찰결합하는 다른 환상 전동면(16)이 원추면(14)과는 반대측에 설치된다. 환상 전동면(15)과 환상 전동면(16)을 구별하기 위해 본 명세서에 있어서는, 전자를 제1의 환상전동면, 후자를 제2의 환상전동면이라 부른다. 제1의 환상전동면(15)은 평면 또는 그것에 가까운 면인데 대해서 제2의 환상 전동면(16)은 단면형이 원호상으로 된 면으로 전동판(5)의 원호상 단면형의 환상전동면(17)에 마찰 결합한다. 전동면(16),(17)의 凹凸관계는 반대이며 한쪽은 凹이고 다른 쪽은 凸이다.Transmission of power from the input shaft 3 to the output shaft 4 is carried out by spline-coupled driving plate 5 → conical armature 6 → transmission type 7 and the body 8 integral thereto. → path of the bowl 9 on the bowl spline, the pressure force generating device 10, and the output shaft 4. The piezoelectric power generating device 10 is of a rising cam type, which applies thrust force of magnitude corresponding to the load torque to the driving plate 5 via the thrust bearing. (12) is an orbital ring fixed to the casing (13), which is an annular transmission surface (15) provided on the side of the armature (6) opposite to the conical surface (the opposite side of the conical surface with respect to the bottom circle of the conical surface). Frictional coupling). The annular raceway 15 is a plane parallel to the bottom of the cone surface 14 or a cone surface close to 180 ° in the right angle. In the armature 6, another annular raceway 16 on which the above-mentioned rolling plate 5 frictionally engages is provided on the side opposite to the cone surface 14. In order to distinguish the annular transmission surface 15 and the annular transmission surface 16, in this specification, the former is called a 1st annular transmission surface, and the latter is called a 2nd annular transmission surface. The first annular transmission surface 15 is a plane or a surface close thereto, while the second annular transmission surface 16 is an arcuate cross-section annular transmission surface 17 of the rolling plate 5 in a cross-sectional arc-shaped surface. Friction to combine.凹凸 relationship between the raceways 16, 17 is opposite, one side is 凹 and the other side is 凸.

전동자(6)의 원추면(14)의 모선과 제1의 환상면(15)의 사이의 작은 각은 원추면(14)의 하부각과 같거나 거의 같은 예각이다. 이 때문에 압전력 발생장치(10)가 트러스트 베어링(11)을 거쳐서 전동판(5)에 추력을 가할때 전동자(6)는 결합상태의 부재로서 변속링(7)과 궤도링(12) 사이에 들어간다.The small angle between the bus bar of the conical surface 14 of the armature 6 and the first annular surface 15 is an acute angle equal to or substantially equal to the lower angle of the conical surface 14. For this reason, when the piezoelectric force generator 10 applies thrust to the rolling plate 5 via the thrust bearing 11, the armature 6 is a member in a coupled state between the shift ring 7 and the track ring 12. Enter

전동자(6)를 회전 가능하게 지지하는 전동자축(18)과 전동자축(18)을 지지하는 기저부(19)는 일종의 리테이너이며, 압접력에 대해서는 거의 미치지 아니하므로 변속링(7)의 위치와 압접력의 관계는 제2도에 표시하는 것과 같다. 이 도면에서는, (7a)(7b)는 변속링(7)이 취하는 2개의 위치이며, (7a)→(7b)의 변속링(7)의 이동방향은 출력축(4)을 가속시키는 방향이다.The armature shaft 18 supporting the armature 6 rotatably and the base portion 19 supporting the armature shaft 18 are a kind of retainer, and have little effect on the pressure contact force. The relationship of pressure welding force is as shown in FIG. In this figure, (7a) (7b) are two positions which the shifting ring 7 takes, and the moving direction of the shifting ring 7 of (7a)-(7b) is a direction which accelerates the output shaft 4. As shown in FIG.

전동판(5), 궤도링(12) 및 변속링(7)과 전동자(6)와의 사이의 압접력은 각각 F₁, F₂, F₃로 표시된다.The pressing force between the rolling plate 5, the track ring 12 and the transmission ring 7 and the armature 6 is represented by F ₁ , F ₂ , and F ₃ , respectively.

상기와 같은 전동자축(18)의 존재로 발생되는 힘은 압접력에 관계하지 않게 되어 있으므로 힘의 벡터 선도는 도시된 바와 같다. F₁, F₂, F₃의 방향은 압접점에 있어서 법선의 방향이다. F₁은 출력축 부재에 가해지는 토오크에 비례하는 값을 취하도록 발생되어 출력축부재에 가해지는 토오크는 출력축(4)의 속도가 낮아짐에 따라서 증대한다. 따라서, 변속링(7)이 (7a)의 위치에 있을 때 보다도(7b)에 있을 때가 F₁, F₂, F₃의 크기가 적어진다. 제3도는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 도면이며, 이 도면에 도시된 것과 제1도에 도시된 것과 크게 상이한 점은 제1도에 도시되는 것은 궤도링(12)이 정지부재임에 비하여 제3도에 도시되는 궤도링(12)은 출력을 인출하기 위한 회전 부재로 되어 있다는 점과 제1도에 도시되는 변속링(7)이 회전부재임에 비해 제3도에 도시되는 변속링(7')은 비회전부재라는 점이다. 또한 제1도에 도시되는 변속링(7)이 최좌측의 위치에 있을 때 출력축(4)의 속도는 0으로 되나, 제3도의 도시되는 변속링(7')이 최우측의 위치에 있을 때 출력축(4)의 속도가 0으로 된다.Since the force generated by the presence of the motor shaft 18 as described above is not related to the pressure contact force, the vector diagram of the force is as shown. The directions of F ₁ , F ₂ , and F ₃ are directions of normal lines at the pressure contact points. F ₁ is generated to take a value proportional to the torque applied to the output shaft member so that the torque applied to the output shaft member increases as the speed of the output shaft 4 decreases. Therefore, the sizes of F ₁ , F ₂ , and F ₃ are smaller when the shifting ring 7 is at 7b than when the shifting ring 7 is at the position of 7a. FIG. 3 is a view showing another embodiment of the present invention, which is significantly different from that shown in FIG. 1 as shown in FIG. 1 as compared to the track ring 12 being a stationary member. The track ring 12 shown in FIG. 3 is a rotating member for drawing output, and the shift ring 7 shown in FIG. 3 is a rotation member 7 as shown in FIG. ') Is a non-rotating member. In addition, when the shifting ring 7 shown in FIG. 1 is in the leftmost position, the speed of the output shaft 4 becomes 0, while the shifting ring 7 'shown in FIG. 3 is in the rightmost position. The speed of the output shaft 4 becomes zero.

종래의 이러한 종류의 마찰무단 변속기의 전동자는 유효반경을 바꾸는 측의 원추면과 유효 반경을 바꾸지 않는 측의 원추면을 가지는 주산알 모양(이하, 복합원추형 전동자라 칭함)이다. 이러한 2개의 원추면 가운데 유효반경을 바꾸는 측의 원추면의 모선 방향의 길이는 길고, 유효반경을 바꾸지 않는 측의 원추면의 모선방향의 길이는 짧다. 후자를 정유효반경측 원추면을 가리키는 것이라 하면, 본 발명에 따른 전동자는 이러한 정유효반경측 원추면으로 바꾸어서 제1의 환상전동면(15)과 제2의 환상전동면(16)을 설치하고 있는 것이라고 할 수 있다 제1, 제2의 환상 전동면(15),(16)을 방향적 및 형상적인 특징을 부여하여 설치한 것은 슬립을 일으키지 않는다는 조건하에서 압접력 발생장치가 발생하는 추력에 적어도 지장이 없도록 하기 위해서이다(과대한 압접력을 가하는 것은 전동효율의 낮은 값에 관계되어 압접력 발생장치가 발생하는 추력이 커지면 케이싱의 강성을 높이는 일이 필요하여 준량의 증대가 필요 불가결하다). 종래의 전동자에 있어서 2개의 원추면 사이의 각 α는 가변유효 반경측 원추면의 저부각을 θ, 정유효반경측 원추면의 저부각을 Φ라하면 이들의 저부각 θ, Φ의 합으로 상당히 큰 값을 취한다. 본 발명에 의한 무단변속기에 있어서는, 각 Φ를 0 또는 0에 가까운 값을 지니는 제1의 환상 전동면(15)이 설치된다. 이러한 면은 별도로 설치된 제2의 환상 전동면(16)에 가해져 압접력에 의해 전동자(6)가 2개의 요소(7),(12)(또는 2개의 요소(7')(12'))에 결합하게 압접되어, 따라서 압접력 발생장치(10)는 종래의 마찰 무단변속기의 경우보다 적은 추력을 발생하게 한다. 압접력 발생장치(10)가 발생하는 추력의 감소는 이러한 추력이 직접 또는 간접으로 작용하는 케이싱 측 부재의 강도 및 강성에 대한 요구를 완화시킨다. 각 Φ를 0 또는 거의 0으로 하는 일은 제2도의 벡터선도에 있어서의 압접력 F₂, F₃의 차 ΔF를 통해보다 적게 작용시켜 ΔF의 감소는 변속링(7)이 (7b)의 원치보다 (7a)의 위치를 향해서 이동함에 따라서(전달 토오크가 커지는 저속측에 변속링(7)이 이동함에 따라서) 적어진다. 변속 링(7)과 전동자(6)사이의 슬립을 일으키지 아니하는 크기의 압접력 F₁을 가하기 위해서 그것에 이끌려서 압접력 F₂과 과대하게 되는 현상은 ΔF의 감소에 의해 회피되며 그것이 전달효율의 향상을 이룬다. 압접력 F₂, F₃가 작용하는 점은 전달토오크의 관계상 큰 압접력을 필요로 하는 부위사이의 것이나, 전동판(5)과 전동자(6) 사이의 압접점은 전동기의 출력축과 같은 속도로 회전되는 전동판(5)에 가해지는 토오크가 비교적 적기 때문에 필요하는 압접력이 낮고, 또한 凹면과 凸면의 결합에 의한 압접 결합되는 점이므로 이점은 극히 수월한 압접조건하에 있다.The conventional rotor of this type of continuously variable frictionless transmission has a main grain shape (hereinafter referred to as a compound cone motor) having a conical surface on the side that changes the effective radius and a conical surface on the side that does not change the effective radius. The length of the busbar direction of the cone surface of the side which changes the effective radius among these two cone surfaces is long, and the length of the busbar direction of the cone surface of the side which does not change the effective radius is short. If the latter refers to the statically effective radial side cone surface, the motor according to the present invention can be said to be provided with the first annular transmission surface 15 and the second annular transmission surface 16 in place of this static effective radius side cone surface. The first and second annular transmission surfaces 15 and 16 are provided with directional and shape characteristics so that the thrust generated by the pressure-contacting device is not disturbed at least under the condition that slippage does not occur. (Excessive pressing force is related to the low value of the transmission efficiency, and as the thrust generated by the pressing force generating device becomes large, it is necessary to increase the rigidity of the casing, and the increase of the quantity is essential.) In the conventional rotor, the angle α between the two cone surfaces is considerably large as the sum of the bottom angles θ and Φ when the bottom angle of the variable effective radius side cone surface is θ and the bottom angle of the static effective radius side cone surface is Φ. Take In the continuously variable transmission according to the present invention, a first annular transmission surface 15 having a value of 0 or close to zero is provided. This face is applied to the second annular raceway 16, which is provided separately, so that the armature 6 is applied to the two elements 7, 12 (or two elements 7 ', 12') by the pressure welding force. In combination with the pressure contact, the pressure force generating device 10 thus generates less thrust than in the case of a conventional frictionless transmission. The reduction in the thrust generated by the press force generating device 10 alleviates the need for strength and rigidity of the casing side member on which this thrust acts directly or indirectly. Setting the angle Φ to zero or nearly zero acts less through the difference ΔF of the pressure contact forces F ₂ and F _{3 in} the vector diagram of FIG. 2 so that the decrease in ΔF is less than that of the shift ring 7 (7b). It decreases as it moves toward the position of 7a (as the shifting ring 7 moves on the low speed side where the transmission torque becomes large). In order to apply a pressing force F ₁ of a magnitude which does not cause slip between the transmission ring 7 and the armature 6, the phenomenon caused by excess of the pressing force F ₂ is avoided by a decrease in ΔF, which is a Make an improvement. The contact points F ₂ and F ₃ act between the parts requiring a large contact force due to the transmission torque, but the contact points between the rolling plate 5 and the armature 6 are the same as the output shaft of the motor. Since the torque applied to the rolling plate 5 rotated at a speed is relatively small, the required pressure contact force is low, and the pressure contact is achieved by the coupling between the face and the face, which is an advantage under extremely easy welding conditions.

요약하여 말하면, 본 발명은 종래의 마찰 무단변속기의 정유효반경측 원추면에 해당하는 전동면을 2개의 전동면으로 하여 설계상의 자유도를 찾아내어 이 자유도를 이용하면서 이들 2개의 전동면에 방향적 및 형상적인 특징을 부여함으로써 이러한 종류의 마찰 무단 변속기의 합리화를 가하고 있다.In summary, the present invention finds a design freedom using two raceways corresponding to the static effective radius side cone surface of a conventional frictionless continuously variable transmission, and uses the degrees of freedom in the direction and shape of the two raceways. The rationalization of this type of continuously variable transmission is given.

Claims

As described above and shown in the drawings, the first and second frictional coupling common to a plurality of conical motors and conical motors installed in the coaxial input element and output element and the electric motor from the input element to the output element 2, equipped with a pressure generating device for generating a thrust of a magnitude corresponding to the third element and the load torque, and a large number of conical rotors are surrounded by the first element so that the first element is directed to the center line of the input element and the output element. In the form of a transmission in which a contact force is generated between the conical armature and the first, second, and third elements by a force exerted on the third element by the force generating device. The first annular raceway surface and the cross-sectional shape formed by a plane or a cone close to the plane in the bottom direction of the cone, or in a direction close thereto, have a circular arc shape of 凹 or 凸. A second annular raceway is formed on the bottom of the cone surface opposite to the top of the cone to frictionally couple the second and third elements to the first and second annular raceways, respectively. The positional relationship of the second and third elements is such that the portion between the conical surface of the conical armature between the first element and the second element and the first annular transmission surface enters the engaged state and the third element is thus coupled. Friction continuously variable transmission, characterized in that selected to give a force to enter the state.