JPH02212651A - 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 この発明は、負荷に応じて変速比が自動的に変化する自
動変速装置または変速比が無段階に変えられる無段変速
装置として使用される変速装置に関する。

従来の技術および発明の課題 自動変速装置または無段変速装置として使用される変速
装置として、入力軸と出力軸の間に、自転と公転を行な
う球状または円錐状の転動体が複数介在させられた摩擦
遊星機構を用いたものが知られている。

ところが、このような従来の変速装置には、次のような
問題がある。

すなわぢ、構造」二、変速範囲が比較的小さい。

また、転動体の摺接状態を維持するために皿ばねなとの
ばねか必要であり、転動体との摺接点が常に一定である
ため、局部摩耗が生じ、寿命が短い。

この発明の目的は、上記の問題を全て解決した変速装置
を提供することにある。

課題を解決するための手段 この発明による変速装置は、 入力軸と、入力軸と同軸に配置された出力軸と、入力軸
と出力軸の周囲に同軸にかつ回転自在に配置された保持
器と、保持器の周囲に同軸にかつ軸線方向に移動しうる
ように配置された円筒部材と、自身の軸線を中心に自転
しつるように保持器に保持された複数の転動体とを備え
ており、 入力軸またはこれと一体に回転する部分に入力軸の軸線
と直交する第１ガイド面が設けられ、出力軸またはこれ
と一体に回転する部分に４５度のテーパ状をなす第２ガ
イド面が設けられ、円筒部材の内周面に円弧状断面形状
を有する環状のガイドみぞが設けられており、 転動体が略円柱状をなし、転動体の一端部外周縁全周に
丸み部が設けられ、他端面に転動体の軸線上に中心を有
する球面部が設けられ、転動体の丸み部の対称２箇所が
第１ガイド面とガイドみぞの底に接触し、転勤□体の球
面部が第２ガイド面に接触させられているものである。

作　　　用 転動体の丸み部が円筒部材のガイドみぞにはまっている
ので、円筒部材が軸線方向に移動することにより、転動
体の傾きが変る。そして、転動体の球面部の半径を適当
に決定することによって、転動体の傾きが変っても、常
に転動体と第１ガイド面、第２ガイド面およびガイドみ
ぞとの接触状態が保たれるようにすることができる。こ
のため、転動体の摺接状態を維持するための皿ばねなど
が不要であり、ばねの劣化を考慮する必要がない。また
、転動体の傾きが変ると、転動体の接触点および転動体
との接触点が変るので、局部的な摩耗が小さくなる。

入力軸の回転が転動体に伝えられて、転動体が第１ガイ
ド面、第２ガイド面およびガイドみぞと接触した状態で
自転しながら公転し、このときの差動作用によって入力
軸の回転が変速されて出力軸に伝えられる。そして、転
動体の傾きが変ることによって変速比が変り、転動体の
傾きを大きく変化させることができるため、変速範囲が
非常に大きくなる。

実　　施　　例 以下、図面を参照して、この発明の１実施例を説明する
。

図面は負荷に応じて変速比が自動的に変わる自動変速装
置の１例を示す。なお、以下の説明において、上下左右
は第１図についていうものとする。

第１図および第２図において、変速装置は、ケース（１
）、入力軸（２）、出力軸（３）、保持器（４）、円筒
部材（５）および複数たとえば５個の転動体（６）を備
えている。

ケース（１）は円筒状をなし、軸線（Ｃ）が左右方向の
水平線となるように配置されている。ケース（］）の左
端には、中央に円形穴（７）を有する端壁（１ａ）が設
けられている。ケース（］）の右端は開口しており、こ
の部分の内側に円筒状の軸受ハウジング（８）が同軸に
固定されている。

ハウジング（８）の右端にはフランジ部（８ａ）が−体
に形成され、この部分がケース（１）の右端部の内側に
はめ止められている。入力軸（２）と出力軸（３）は、
ケース（１）の軸線（Ｃ）上に、入力軸（２）が左、出
力軸（３）が右にくるように同軸に配置されている。

人力軸（２）の軸線（Ｃ）上に、左端面から長さの中間
部に達する穴（９）が形成されている。入力軸（２）の
長さの中間部にフランジ部（２ａ）が同軸に形成されて
おり、その右側に入力部材支持軸部（２ｂ）が、さらに
その右側にこれより外径の小さい連結軸部（２ｃ）が同
軸に形成されている。

入力軸（２）の支持軸部（２ｂ）の外側に、穴あき円板
状の入力部材（１０）が回転自在にはめられている。入
力軸（２）のフランジ部（２ａ）と入力部材（１０）の
対向面に複数組の円錐状四部（１１）（１２）が円周方
向に等間隔をおいて対向するように形成されており、対
向する四部（１１，）（１２）の間に鋼球（１３）がは
められている。そして、入力部材（１０）の右端面が、
人力軸（２）の軸線（Ｃ）と直交する第１ガイド面（１
４）となっている。入力軸（２）の回転は、凹所（＋、
１．）（１，２）間の鋼球（１３）を介して入力部材（
１０）に伝えられる。このとき、鋼球（１３）が凹所（
１１，）（１２）の円錐状の壁に当るので、入力軸（２
）の回転により入力部材（１０）はフランジ部（２ａ）
から離れる方向すなわち右方向に力を受ける。

出力軸（３）の軸線（Ｃ）上に、左端面から長さの中間
部に達する第１−穴（１５）と右端面から長さの中間部
に達する第２穴（１６）が形成されている。

出力軸（３）の左端部に他の部分より外径の大きい大径
部（３ａ）が同軸に形成されており、大径部（３ａ）の
外周左端部に４５度のテーバ状をなす第２ガイド面（１
７）が形成されている。

出力軸（３）の第１穴（１５）に入力軸（２）の連結軸
部（２ｃ）か回転自在にはめ入れられており、このよう
にして連結された入力軸（２）と出力軸（３）が互いに
独立して回転しつるように軸受（１８）（１９）　（２
０）を介してケース（１）およびハウジング（８）に支
持されている。すなわち、入力軸（２）のフランジ部（
２ａ）の左側の部分とケース（１）の左端壁（１ａ）の
内周部との間に第１スラスト玉軸受（Ｉ８）が、出力軸
（３）の大径部（３ａ）の右側の部分とハウジング（８
）の左端部との間に第２スラスト玉軸受（１９）が、出
力軸（３）の右端寄りの部分とハウジング（８）の右端
寄りの部分との間にラジアル玉軸受（２０）がそれぞれ
設けられている。

入力軸（２）はケース（１）の左端壁（ｌａ）より少し
突出しており、これらの間にはシール（２１）が設けら
れている。出力軸（３）はハウジング（８）の右端より
少し突出しており、これらの間にもシール（２２）が設
けられている。

保持器（４）は、第１図の下側に断面形状を示すように
、内面および外面に段のついた円筒状をなし、左端部内
面が入力部）ｒＡ（１０）の外面に、右端部内面が出力
軸（３）の大径部（３ａ）の外面に回転自在に受けられ
ている。保持器（４）には、転動体（６）を支持するた
めの５つのポケット（２３）が円周方向に等間隔をおい
て形成されている。

円筒部材（５）は、保持器（４）の周囲のケース（１）
の内面に回転および軸線方向の移動ができるように配置
されている。円筒部材（５）には、第３図に示すように
、軸線（Ｃ）と平行な方向に対して傾斜した長穴（２４
）が形成されている。ケース（１）の内面には、この長
穴（２４）にはまって円筒部材（５）の運動を規制する
ピン（２５）が固定状に設けられている。また、長大（
２４）より右側の円筒部材（５）の内面に、断面円弧状
の浅いガイドみぞ（２６）が環状に形成されている。

第４図に詳細に示すように、転動体（６）は短円柱状を
なし、一端部の外周縁全周に半径ａの丸み部（８ａ）が
設けられ、他端面に軸線（Ａ）上に中心を有する半径す
の球面部（６ｂ）が設けられている。転動体（６）は、
丸み部（６ａ）の対称２箇所が第］ガイド面（１４）と
ガイドみぞ（２６）の底に接触し、球面部（６ｂ）が第
２ガイド面（１７）に接触するように、軸線（Ａ）を傾
けた状態で保持器（４）のポケッ１−（２３）に収容さ
れている。転動体（６）の中間の円柱状の部分の外面が
ポケット（２３）の円周方向両側の壁に受けられており
、これにより、転動体（８）はその軸線（Ａ）を中心に
自転する。また、転動体（６）は、保持器（４）の回転
にともなって、入力軸（２）および出力軸（３）の周囲
を公転する。第４図の断面図において、第１ガイド面（
１４）より右側に丸み部（６ａ）の半径ａだけ離れた垂
直線（ＬＬ）とガイドみぞ（２Ｇ）の底より下側に丸み
部（６ａ）の半径ａだけ離れた水平線（Ｌ２）の交点を
（０）とすると、この交点（０）から第２ガイド面（１
７）までの距離が球面部（６ｂ）の半径すとなる。

ハウジング（８）の周囲のフランジ部（８ａ）と円筒部
材（５）の右端面との間に、円筒部材（５）を左向きに
付勢する圧縮コイルばね（２７）が設けられている。

上記の変速装置において、円筒部材（５）が左右に移動
すると、ガイドみぞ（２６）にはまっている転動体（６
）の丸み部（６ａ）がガイドみぞ（２６）にはまったま
ま左右に移動し、これにより、転勤体（６）の傾き（軸
線（Ａ）の傾き）が変る。ところが、第１ガイド面（１
４）、第２ガイド面（１７）、ガイドみそ（２６）、転
動体（６）の丸み部（６ａ）および球面部（６ｂ）の間
に前記のような寸法関係があるので、第５図に示すよう
に、転動体（６）の傾きか変っても、常に転動体（６）
とガイド面（１４）（１７）およびガイドみぞ（２６）
との接触状態が保たれる。また、前記のように、入力軸
（２）の回転によって入力部材（１０）が転動体（６）
に接近する右方向の力を受けるので、転動体（６）とガ
イド面（１４，）（１，７）およびガイドみぞ（２６）
との接触がより確実になる。このため、皿ばねなどを用
いて転動体（６）を接触させる必要がなく、ばねの劣化
を考慮することか不要になる。そして、入力軸（２）の
回転による入力部材（１０）の回転が転動体（６）に伝
えられて、転動体（６）がガイド面（１４）（１，７）
およびガイドみぞ（２６）と接触した状態で自転しなが
ら公転し、このときの差動作用によって入力軸（２）の
回転が変速されて出力軸（３）に伝えられる。

第５図において、転動体（６）と第１ガイド面り１４）
との接触点（第１接触点）　（ＰＬ）から軸線（Ｃ）ま
での距離をＲ１、第１接触点（Ｐｌ）から軸線（Ａ）ま
での距離をｒｌ、転動体（６）と第２ガイド面（１７）
との接触点（第２接触点＞　（Ｒ２）から軸線（Ｃ）ま
での距離をＲ２、第２接触点（Ｒ２）から軸線（Ａ）ま
での距離をＲ２、転動体（６）とガイドみそく２６）と
の接触点（第３接触点）　（Ｒ３）から軸線（Ｃ）まで
の距離をＲ３、第３接触点（Ｒ３）から軸線（Ａ）まで
の距離をＲ３とする。転動体（６）の傾きが変ると、Ｒ
３は一定であるが、Ｒ１、Ｒ２、ｒｌ、Ｒ２およびＲ３
は変化し、これにより、変速比（出力軸（３）の回転速
度と入力軸（２）の回転速度の比）が変る。第２接触点
（Ｒ２）については、転動体（６）の傾きが小さいとき
には、第５図（ａ）および（ｂ）に示すように、軸線（
Ａ）に対して第１接触点（Ｐｌ）と同じ側にあるが、転
動体（６）の傾きが大きいときには、同図（Ｃ）および
（Ｄ）に示すように、第１接触点（Ｐｌ）と反対側にあ
り、とくにこのように転動体（６）の傾きが大きく変化
して第］　２ ２接触点（Ｒ２）が大きく変ることにより、変速比を広
範囲に変化させることが可能になる。また、転動体（６
）の傾きが変ると、第１ガイド面（１４）上の第１接触
点（Ｐｌ）、第２ガイド面（１７）上の第２接触点（Ｒ
２）、転動体（６）上の第１接触点（Ｐｌ）、第２接触
点（Ｒ２）および第３接触点（Ｒ３）も変り、したがっ
て、局部的な摩耗の発生が小さくなる。

上記の変速装置では、また、出力軸（３）の負荷が変る
と、円筒部材（５）に作用するトルクが変るため、ピン
（２５）と長穴（２４）の作用によって円筒部材（５）
の軸線（Ｃ）方向の位置が変化し、これによって前記の
ように転動体（６）の傾きが自動的に変化する。すなわ
ち、出力軸（３）に負荷が作用していないときは、第５
図（ａ）に示すように、円筒部材（５）はばね（２７）
によって左端位置まで移動させられ、転動体（６）の傾
きは小さい。出力軸（３）に負荷が作用すると、円筒部
祠（５）はばね（２７）に抗して右側に移動し、転動体
（６）の傾きが大きくなる。このときの円筒部材（５）
の移動量は負荷の大きさに対応し、負荷が大きくなるに
つれて、第５図（ｂ）、第４図、第５図（Ｃ）および（
ｄ）の順に転動体（６）の傾きが大きくなる。

第５図（ａ、）のように、出力軸に負荷が作用していな
いときは、変速比は１より大きく、出力軸（３）は入力
軸（２）と同方向に人力軸（２）より大きい速度で回転
する。すなわち、入力軸（２）の回転が同方向に増速さ
れて出力軸（３）に伝えられる。たとえば、このときの
変速比は約１゜１２である。

無負荷状態から負荷が大きくなると、変速比は徐々に小
さくなり、第５図（ｂ）の状態になると、変速比は１に
なり、入力軸（２）の回転がそのまま出力軸（３〉に伝
えられて、出力軸（３）は入力軸（２）と同方向に同速
度で回転する。

負荷がさらに大きくなると、変速比は１より小さくなり
、出力軸（３）は入力軸（２〉と同方向に入力軸（２）
より小さい速度で回転する。すなわち、入力軸（２）の
回転が同方向に減速されて出力軸（３）に伝えられる。

そして、たとえば、第４図の状態になると、変速比は約
０，６１になり、負荷がさらに大きくなると、変速比は
さらに小さくなる。

第５図（Ｃ）の状態になると、変速比は０になり、出力
軸（３）は回転速度が０になって停止する。

第５図（ｒｌ）の状態になると、変速比は負の値になり
、出力軸（３）は入力軸（２）と逆方向に入力軸（２）
より小さい速度で回転する。すなわぢ、入力軸（２）の
回転が逆方向に減速１２て出力軸（３）に伝えられる。

たとえば、このときの変速比は約−０，１である。

このように、上記の変速装置では、出力軸（３）の負荷
に応じて変速比が自動的に変化し、しかも変速比はたと
えば、約−０，１から約１゜１２までの非常に広い範囲
を変化する。

上記実施例には自動変速装置を示したが、円筒部月（５
）を適宜な手段により軸線方向に移動して所定の位置に
固定するようにすれば、外部から変速比が無段階に変え
られる無段変速装置となる。

発明の効果 この発明の変速装置によれば、上述のように、変速範囲
を非常に広くすることができ、転動体などの局部的な摩
耗を小さくすることができる。

また、転動体の摺接状態を維持するための皿ばねなどが
不要になり、ばねの劣化を考慮する必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例を示す自動変速装置の縦断
面図、第２図は第１図■−■線の断面図、第３図は第１
図■−■線の断面図、第４図は第１図の転動体の部分の
拡大断面図、第５図は４つの異なる変速状態を示す転動
体の部分の断面図である。 （２）・・・入力軸、（３）・・・出力軸、（４）・・
・保持器、（５）・・・円筒部材、（６）・・・転動体
、（６ａ）・・・丸み部、（６ｂ）・・・球面部、（１
０）・・・入力部材、（１４）・・・第１ガイド面、（
１７）・・・第２ガイド面、（２６）・・・ガイドみぞ
、（Ａ）・・・軸線、（Ｃ）・・・軸線。 ］　６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力軸と、入力軸と同軸に配置された出力軸と、入力軸
   と出力軸の周囲に同軸にかつ回転自在に配置された保持
   器と、保持器の周囲に同軸にかつ軸線方向に移動しうる
   ように配置された円筒部材と、自身の軸線を中心に自転
   しうるように保持器に保持された複数の転動体とを備え
   ており、 入力軸またはこれと一体に回転する部分に入力軸の軸線
   と直交する第１ガイド面が設けられ、出力軸またはこれ
   と一体に回転する部分に４５度のテーパ状をなす第２ガ
   イド面が設けられ、円筒部材の内周面に円弧状断面形状
   を有する環状のガイドみぞが設けられており、 転動体が略円柱状をなし、転動体の一端部外周縁全周に
   丸み部が設けられ、他端面に転動体の軸線上に中心を有
   する球面部が設けられ、転動体の丸み部の対称２箇所が
   第１ガイド面とガイドみぞの底に接触し、転動体の球面
   部が第２ガイド面に接触させられている変速装置。