JPH0240900B2 - Jidohensokuki - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、自動変速機に関する。

(2) 従来の技術 従来、入力側と出力側との間に介装された鋼球
のような転動体を、入力側からの回転力により自
転しつつ公転させ、その転動体の公転成分が出力
側に伝達されるように構成される変速機がある。

(3) 発明が解決しようとする問題点 ところが、上記従来のものでは、手動により変
速させ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
造が極めて複雑であつた。また転動体と常時一点
で摺接しているので、局部摩耗を生じるおそれが
ある。さらに転動体の摺接状態を維持するために
皿ばね等のばねで転動体を付勢しており、そのば
ねが期間の経過に応じて劣化する惧れがある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので
あり、比較的簡単な構成により出力軸の負荷に応
答して的確に自動変速をし得るようにするととも
に、局部摩耗が生じるのを防止し、さらに劣化の
心配があるばね等で転動体を付勢することを不要
にした自動変速機を提供することを目的とする。

Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明に従う自動変速機は、全周にわたる第１
ガイド面を一端外縁に有する固定軸と；該固定軸
に回転自在にかつ同軸に支承される出力軸と；第
１ガイド面に対向する第２ガイド面を有して出力
軸を囲繞する出力側伝動部材と；周方向に対して
傾斜した側壁面をそれぞれ有して出力側伝動部材
および出力軸の対向面にそれぞれ対応して設けら
れた複数の第１係合凹部に係合され、出力側伝動
部材の回転時に出力側伝動部材の第１ガイド面を
第２ガイド面側に押圧する複数の第１係合球と；
出力軸との相対回転を自在にするとともに出力軸
との軸方向相対位置を不変にし、出力軸を同心に
囲繞して配置される入力部材と；入力部材に対す
る近接、離反動作を可能として入力部材に対向配
置されるとともに第２ガイド面を囲繞する第３ガ
イド面を有する入力側伝動部材と；固定軸に回転
自在に支承されるばね受部材および入力側伝動部
材間に介装され、入力側伝動部材を入力部材に近
接させる方向のばね力を発揮するばねと；周方向
に対して傾斜した側壁面をそれぞれ有して入力部
材および入力側伝動部材の対向面にそれぞれ対応
して設けられた複数の第２係合凹部に係合され、
入力側伝動部材にかかる負荷に応じて入力側伝動
部材の入力部材に対する軸方向位置を定める複数
の第２係合球と；第１ガイド面を同軸に囲繞する
第４ガイド面を有して入力側伝動部材に相対回転
自在に支承される遊動部材と；第１および第４ガ
イド面に摺接する半球部と、第２および第３ガイ
ド面に摺接する半球部とを円柱部の両端に有する
繭形に形成され、出力軸を同軸に囲繞して入力側
伝動部材に相対回転自在に支承された保持器に自
転軸線まわりに回転自在に保持される複数の転動
体と；を備え、第１、第２、第３および第４ガイ
ド面は、入力側伝動部材の入力部材に対する軸方
向相対位置に応じて前記転動体の姿勢を、その自
転軸線が出力軸と平行になる状態から自転軸線が
出力軸に対して傾斜する状態まで変化させるべく
形成される。

(2) 作用 上記構成によれば、出力軸の負荷に応じて入力
側伝動部材に対する軸方向相対位置が定まり、そ
れに伴つて転動体の姿勢が変化し、出力側伝動部
材すなわち出力軸への公転成分の伝わり方が転動
体の姿勢に応じて変化することにより、出力軸の
負荷に応じた自動変速が達成される。しかも転動
体と各ガイド面との接触位置が変化するので局部
摩耗が回避され、さらに出力側および入力側伝動
部材は第１および第２係合球により転動体側に押
圧され、ばねで転動体を付勢することが不要とな
る。

(3) 実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説
明すると、先ず第１図および第２図において、こ
の自動変速機は、固定軸１と、該固定軸１と同軸
上に配置される出力軸２と、出力軸２を同軸に囲
繞する出力側伝動部材３と、出力軸２を同軸に囲
繞する入力部材４と、入力部材４に対して近接、
離反可能な入力側伝動部材５と、該入力側伝動部
材５を入力部材４側に弾発付勢するばね６と、入
力側伝動部材５に相対回転自在に支承された遊動
部材７と、固定軸１、出力軸２、入力側伝動部材
５および遊動部材７に４点接触する複数たとえば
６個の転動体８とを備える。

固定軸１は基本的に有底円筒状に形成されてお
り、この固定軸１の一端（閉塞端）側外縁には、
全周にわたつて第１ガイド面９が形成される。該
第１ガイド面９は、その縦断面状が内方側に凹ん
だ円弧状に形成される。

出力軸２は、固定軸１の閉塞端を回転自在に貫
通する軸部２ａと、軸部２ａの外面よりも半径方
向外方に張出した接続鍔部２ｂと、円筒部２ｃと
が、固定軸１側から順に同軸にかつ一体に連設さ
れて成り、軸部２ａはスラスト軸受１０を介して
固定軸１に回転自在に支承される。

出力側伝動部材３は、出力軸２の軸部２ａを同
軸に囲繞して基本的に円筒状に形成されており、
この出力側伝動部材３の固定軸１側端部外縁に
は、第１ガイド面９に対向する第２ガイド面１１
が全周にわたつて設けられる。しかもこの第２ガ
イド面１１は、その縦断面形状が内方側に凹んだ
円弧状に形成される。

第３図において、出力軸２における接続鍔部２
ｂおよび出力側伝動部材３の対向面には、相互に
対応した複数の第１係合凹部１２，１３が設けら
れ、両係合凹部１２，１３間には第１係合球１４
がそれぞれ係合される。各係合凹部１２，１３
は、係合球１４を挟んで中央部から周方向の両側
に向かうにつれて漸次接近するように傾斜した側
壁面１２ａ，１３ａを有し、出力軸２の軸線に直
交する平面に関して面対称に形成される。かかる
構造によると、出力側伝動部材３が周方向に強い
力を受けて回転しようとすると、各係合球１４は
その一直径線上で相互に対向する側壁面１２ａ，
１３ａを登りながら出力軸２に動力を伝達し、出
力側伝動部材３は出力軸２の接続鍔部２ｂから軸
方向に離隔し、これにより第２ガイド面１１と転
動体８とが常時接触する。

入力部材４は、出力軸２の接続鍔部２ｂおよび
円筒部２ｃを同軸に囲繞する円筒状に形成されて
おり、出力軸２の円筒部２ｃに軸受１５を介して
相対回転自在に支承される。

入力側伝動部材５は、入力部材４に対向する鍔
部５ａを一端に有して基本的に円筒状に形成さ
れ、出力側伝動部材３および固定軸１を同軸に囲
繞して回転自在に配置される。この入力側伝動部
材５における鍔部５ａの内縁には、第２ガイド面
１１を囲繞する第３ガイド面１６が全周にわたつ
て設けられ、該第３ガイド面１６は、固定軸１側
に向かうにつれて大径となるテーパ状に形成され
る。

固定軸１の他端寄りの部分には、軸受１７を介
してばね受部材１８が回転自在に支承される。こ
のばね受部材１８と、入力側伝動部材５との間に
は、コイル状のばね６が介装されており、このば
ね６のばね力により入力側伝動部材５は入力部材
４に近接する方向に弾発付勢される。

第４図において、入力側伝動部材５における鍔
部５ａおよび入力部材４の対向面には、相互に対
応した複数の第２係合凹部１９，２０が設けら
れ、両係合部１９，２０間には第２係合球２１が
それぞれ係合される。各第２係合凹部１９，２０
は、第２係合球２１を挟んで中央部から周方向の
両側に向かうにつれて漸次接近するように傾斜し
た側壁面１９ａ，２０ａを有し、入力部材４およ
び入力側伝動部材５の軸線に直交する平面に関し
て面対称に形成される。かかる構造によると、入
力部材４が回転作動するのに応じて各第２係合球
２１はその一直径線上で相互に対向する側壁面１
９ａ，２０ａを登りながら入力側伝動部材５に動
力を伝達し、入力側伝動部材５は、それにかかる
負荷に応じてばね６のばね力に抗しながら入力部
材４から離隔する方向に移動する。

入力側伝動部材５および固定軸１間には、入力
側伝動部材５の内面に嵌着された止め輪２２によ
り外方への移動を阻止された基本的に円筒状の遊
動部材７が入力側伝動部材５との相対回転を自在
にして配置され、遊動部材７には、該遊動部材７
の軸方向移動および回転作動を許容して固定軸１
に支承するための軸受部材２３が装着される。

遊動部材７には、第３ガイド面１６に対向する
とともに第１ガイド面９を同軸に囲繞する第４ガ
イド面２４が全周にわたつて設けられ、この第４
ガイド面２４は軸方向内方に向かうにつれて大径
となるテーパ状に形成される。

転動体８は、円柱部８ａの両端に半球部８ｂ，
８ｃを一体に設けた繭形に形成されており、周方
向等間隔にして固定軸１および出力側伝動部材３
の周囲に配置される。この転動体８の一方の半球
部８ｂは、第１および第４ガイド面９，２４に摺
接し、他方の半球部８ｃは第２および第３ガイド
面１１，１６に摺接する。しかも各転動体８は、
その自転軸線Ｃまわりの自転を可能として保持器
２５に保持される。該保持器２５は、入力側伝動
部材５の内周面に摺接するリング部２５ａの内面
に、周方向等間隔をあけて複数たとえば６個の保
持突部２５ｂが突設されて成り、各転動体８は周
方向に隣接する２つの保持突部２５ｂ，２５ｂ間
に保持される。しかも該保持器２５は、入力側伝
動部材５の鍔部５ａと、遊動部材７との間に配置
される。

第１、第２、第３および第４ガイド面９，１
１，１６，２４は、入力側伝動部材５すなわち第
３ガイド面１６の軸方向位置に応じて各転動体８
の姿勢を変化させるべく形成される。すなわち、
第１図で示すように入力側伝動部材５が入力部材
５から最も離隔した位置にあるときには、各転動
体８はその自転軸線Ｃを出力軸２の軸線を平行に
した姿勢にある。かかる状態では、転動体８にお
ける半球部８ｃの第２ガイド面１１との接触位置
P1と、第３ガイド面１６との接触位置P2とは、
自転軸線Ｃから同一距離にあり、各転動体８は通
常のローラベアリングと同一の働きをし、保持器
２５とともに固定軸１および出力側伝動部材３の
周囲を輪転するのみで、出力側伝動部材３に回転
力は伝わらない。また入力側伝動部材５が第５図
で示すように入力部材４に最も接近した位置にあ
るときには、各転動体８はその自転軸線Ｃを出力
軸２の軸線に対して傾斜させた姿勢となる。かか
る状態では、転動体８における半球部８ｃの第２
ガイド面１１との接触位置P1′と、第３ガイド面
１６との接触位置P2′とは、自転軸線Ｃからの距
離を異ならせた位置にあり、転動体８は固定軸１
のまわりを自転しながら公転し、そのときの差動
作用により出力側伝動部材３に回転力が伝えられ
る。

次にこの実施例の作用について説明すると、先
ず出力軸２に負荷が作用していないときには、入
力側伝動部材５にも負荷が作用していないので、
該入力側伝動部材５は、第５図で示すように、ば
ね６のばね力により入力部材４側に最も近接した
位置となる。すなわち各第２係合球２１は第２係
合凹部１９，２０間に沈み込んだ状態となる。か
かる状態では、入力側伝動部材５とともに軸方向
に移動する遊動部材７の第４ガイド面２４によつ
て押圧され、各転動体８はその自転軸線Ｃを出力
軸２の軸線に対して傾けた姿勢となる。

この状態で入力部材４から回転力が入力される
と、その回転力は係合球２１を介して入力側伝動
部材５に伝達され、入力側伝動部材５の第３ガイ
ド面１６から転動体８に伝達される。この際、転
動体８の第２ガイド面１１との接触位置P1′およ
び自転軸線Ｃ間の距離は、第３ガイド面１６との
接触位置P2′および自転軸線Ｃ間の距離よりも大
であり、転動体８は自転しつつも公転し、差動作
用により出力側伝動部材３に回転力を伝達し、複
数の第１係合球１４を介して出力軸２に回転力が
伝えられ、この際の出力軸２の回転数が最大とな
る。

次に出力軸２に大きな負荷がかかつている場合
を想定する。この場合には、入力側伝動部材５に
も大きな負荷がかかるので、第２係合球２１およ
び第２係合凹部１９，２０の働きにより、入力側
伝動部材５はばね６のばね力に抗して入力部材４
から最も離隔する位置まで、第１図で示すように
移動する。この入力側伝動部材５の移動により、
各転動体８は第３ガイド面１６によつて押圧さ
れ、自転軸線Ｃを出力軸２の軸線と平行にした姿
勢となる。

かかる状態で入力部材４から回転力が入力され
ると、その回転力は第２係合球２１を介して入力
側伝動部材５に伝達され、入力側伝動部材５の第
３ガイド面１６から転動体８に伝達される。この
際、転動体８の第２ガイド面１１との接触位置
P1および自転軸線Ｃ間の距離と、第３ガイド面
１６との接触位置P2および自転軸線Ｃ間の距離
とは同一であり、転動体８による差動作用は生じ
ない。したがつて、転動体８は保持器２５ととも
に固定軸１および出力側伝動部材３のまわりを輪
転するのみで、転動体８から出力側伝動部材３に
は回転力が伝わらず、出力軸２の回転数は零であ
る。

このようにして、出力軸２にかかる負荷の大小
に応じて転動体８は第１図で示す平行姿勢から第
５図で示す傾斜姿勢まで姿勢を無段階に変化さ
せ、それに応じて、出力軸２の回転数が零から最
大値に無段階にかつ自動的に変速され、広い範囲
の自動変速を行なうことができる。

しかも転動体８は、第１、第２、第３および第
４ガイド面９，１１，１６，２４と４点接触し、
その接触位置は転動体８の姿勢変化に応じて変化
するので、各第１ガイド面９，１１，１６，２４
および転動体８の同一点での摩耗が抑えられる。

また、出力側伝動部材３は第１係合球１４およ
び第１係合凹部１２，１３の働きにより転動体８
に常時接触するように付勢され、入力側伝動部材
５も第２係合球２１および第２係合凹部１９，２
０の働きにより転動体８に常時摺接するように付
勢されるので、皿ばね等のばねを用いることが不
要であり、皿ばね等の耐久性を考慮する必要がな
い。

さらに転動体８は繭形であり、自動変速機全体
の外径に対して比較的多くの転動体８を装着する
ことが可能であり、それに応じて伝達力を大きく
することができる。

Ｃ 発明の効果 以上のように本発明によれば、固定軸に設けた
第１ガイド面および遊動部材に設けた第４ガイド
面と、出力側伝動部材に設けた第２ガイド面およ
び入力側伝動部材に設けた第３ガイド面とに、繭
形転動体の両端の半球部を接触させ、出力軸にか
かる負荷に応じて入力側伝動部材を軸方向に移動
せしめることにより、転動体の姿勢を変化させ、
この転動体の差動作用により変速するようにした
ので、摩耗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、広い範囲にわたる自動変速を
可能とすることができる。

また入力部材および入力側伝動部材の対向面に
それぞれ対応して設けられた複数の係合凹部に係
合球を係合し、入力側伝動部材にかかる負荷に応
じて入力側伝動部材の入力部材に対する軸方向位
置を定めるようにしたので、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することが可
能である。

さらに出力側伝動部材および入力側伝動部材
は、第１係合凹部および第１係合球、ならびに第
２係合凹部および第２係合球により転動体に摺接
する方向に押されるので、皿ばね等のばねを用い
て付勢する必要がなく、ばねの劣化を考慮するこ
とが不要となる。

しかも転動体は第１〜第４ガイド面に４点接触
し、その接触位置を変化させるので、転動体およ
び各ガイド面が局部的に摩耗することを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第
１図は出力軸の回転数が零である状態の縦断面
図、第２図は第１図の−線断面図、第３図は
第１図の−線拡大断面図、第４図は第１図の
−線拡大断面図、第５図は出力軸の回転数が
最大であるときの第１図に対応した縦断面図であ
る。 １…固定軸、２…出力軸、３…出力側伝動部
材、４…入力部材、５…入力側伝動部材、６…ば
ね、７…遊動部材、８…転動体、８ａ…円柱部、
８ｂ，８ｃ…半球部、９…第１ガイド面、１１…
第２ガイド面、１２，１３…第１係合凹部、１４
…第１係合球、１６…第３ガイド面、１８…ばね
受部材、１９，２０…第２係合凹部、２１…第２
係合球、２４…第４ガイド面、２５…保持器、Ｃ
…自転軸線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 全周にわたる第１ガイド面を一端外縁に有す
   る固定軸と；該固定軸に回転自在にかつ同軸に支
   承される出力軸と；第１ガイド面に対向する第２
   ガイド面を有して出力軸を囲繞する出力側伝動部
   材と；周方向に対して傾斜した側壁面をそれぞれ
   有して出力側伝動部材および出力軸の対向面にそ
   れぞれ対応して設けられた複数の第１係合凹部に
   係合され、出力側伝動部材の回転時に出力側伝動
   部材の第１ガイド面を第２ガイド面側に押圧する
   複数の第１係合球と；出力軸との相対回転を自在
   にするとともに出力軸との軸方向相対位置を不変
   にし、出力軸を同心に囲繞して配置される入力部
   材と；入力部材に対する近接、離反動作を可能と
   して入力部材に対向配置されるとともに第２ガイ
   ド面を囲繞する第３ガイド面を有する入力側伝動
   部材と；固定軸に回転自在に支承されるばね受部
   材および入力側伝動部材間に介装され、入力側伝
   動部材を入力部材に近接させる方向のばね力を発
   揮するばねと；周方向に対して傾斜した側壁面を
   それぞれ有して入力部材および入力側伝動部材の
   対向面にそれぞれ対応して設けられた複数の第２
   係合凹部に係合され、入力側伝動部材にかかる負
   荷に応じて入力側伝動部材の入力部材に対する軸
   方向位置を定める複数の第２係合球と；第１ガイ
   ド面を同軸に囲繞する第４ガイド面を有して入力
   側伝動部材に相対回転自在に支承される遊動部材
   と；第１および第４ガイド面に摺接する半球部
   と、第２および第３ガイド面に摺接する半球部と
   を円柱部の両端に有する繭形に形成され、出力軸
   を同軸に囲繞して入力側伝動部材に相対回転自在
   に支承された保持器に自転軸線まわりに回転自在
   に保持される複数の転動体と；を備え、第１、第
   ２、第３および第４ガイド面は、入力側伝動部材
   の入力部材に対する軸方向相対位置に応じて前記
   転動体の姿勢を、その自転軸線が出力軸と平行に
   なる状態から自転軸線が出力軸に対して傾斜する
   状態まで変化させるべく形成されることを特徴と
   する自動変速機。