JPH0276962A

JPH0276962A - 摩擦車式変速装置

Info

Publication number: JPH0276962A
Application number: JP22639788A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Takada; 浩年高田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1988-09-12
Filing date: 1988-09-12
Publication date: 1990-03-16
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JP2684703B2

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）この発明に係る摩擦車式変速装置は、工作機械その他の
、各種−Ｍ産業機械装置用の変速機として利用される。

（従来の技術）バックラッシュがなく、高速で使用可能な変速装置とし
て、油で潤滑された鋼製の摩擦車の転勤により変速（増
速、或は減速）を行なう摩擦車式変速装置が、各種−Ｍ
産業機械装置用の変速装置に利用されている。

摩擦車式変速装置の構造と作用とに就いては、昭和５６
年に発行された雑誌ｒ潤滑」第２６巻、第３号の第２０
８〜２１３頁等に開示されているが、従来の摩擦車式変
速装置の構造と作用とに就いて、第４図により説明する
。

第４図に於いて、１はフレーム等に固定されたケーシン
グで、両端部にそれぞれ通孔２．３を有し、一方の通孔
２から第一の軸４の端部が、他方の通孔３から第二の軸
５の端部が、それぞれこのケーシング１内に挿入されて
いる。

それぞれ捻り方向の回転を自在とされた第一、第二の両
軸４．５は、互いに同心に配置されているが、両軸４．
５の内、第一の軸４の端部には、外周面を外方転動面６
とした内輪フを外嵌固定している。又、第二の軸５の端
部には、円板状の支持板８を固定しており、更にこの支
持板８に、第一、第二の両軸４．５と平行な複数（通常
３本）の枢軸９．９を固定し、各枢軸９．９に、それぞ
れ鋼製の摩擦車１１．１１を回転自在に支承している。

上記ケーシング１の内周面には円環状の外輪１０を固定
しており、上記複数の摩擦車１１．１１は、それぞれの
外周面１４の外周側を外輪１ｏの内方転動面１２に、外
周面１４の内周側を内輪７の外方転動面６に、それぞれ
強く当接させている。

この様な摩擦車式変速装置に於いては、複数の摩擦車１
１，１１の転勤に基づいて、第一、第二の両軸４．５の
間で捻り方向の力の伝達が行なわれるが、この際、内輪
７の外径ｄと外輪１０の内径りとで定まる変速比α（−
１＋（Ｄ／ｄ））で、減速成は増速が行なわれる。

即ち、第一の軸４を入力軸とし、第二の＠５を出力軸と
した場合、摩擦車式変速装置は、減速比がαの減速機と
して機能し、第二の軸５を入力軸とし、第一の軸４を出
力軸とした場合、摩擦車式変速装置は、増速比がαの増
速機として機能する。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上述の様に構成され作用する従来の摩擦車式
変速機の場合、次に述べる様な不都合を生じる。

即ち、従来の変速装置の場合、単一の変速比（α）でし
か速度の変換を行なう事が出来ず、又回転方向の変換も
行なえない為、減速比が。の減速機として使用するか、
成は増速比がαの増速機として使用するか、２通りの用
途しかない、この様に用途が限られる為、各種の産業機
械に組み込む為の変速機として、多種類のものを用意し
なければならなくなる。

又、従来の摩擦車式変速装置自身には調心性がない為、
この変速装置を介して結合される第一、第二の両軸４．
５の中心同士を厳密に一致させる必要が生じ、摩擦車式
変速装置の組み付は作業が面倒になる事が避けられない
。上記両軸４．５の中心同士がずれた場合、軸４．５及
び変速装置を構成する各部品に無理な応力が加わり、各
部が破損したり著しい摩耗が生じたりする原因となフて
しまう。

本発明の摩擦車式変速装置は、上述の様な不都合を何れ
も解消するものである。

（課題を解決する為の手段）本発明の摩擦車式変速装置の内、請求項１に記載された
ものは、捻り方向に回転自在な第一の軸と、この第一の
軸と同心で、捻り方向に回転自在な第二の軸と、この第
二の軸の端部に固定された複数の枢軸と、各枢軸に回転
自在に支承され、それぞれの外周面の内周側を第一の軸
の端部に固設した内輪の外方転動面に当接させた複数の
摩擦車と、中空で、第一、第二の何れかの軸を内側に挿
通した第三の軸と、この第三の軸の端部に固定され、内
方転動面に上記複数の摩擦車の外周面の外周側を当接さ
せた、円環状の外輪とから構成されている。

又、請求項２に記載された摩擦車式変速装置の場合、内
輪の外方転動面が、第一の軸の中心線上の点を中心とす
る球面状凸面を成し、複数の摩擦車の外周面が、この球
面状凸面とほぼ同じ曲率を有する溝状凹面を成し、外輪
の内方転動面が、この溝状凹面とほぼ同じ曲率を有する
蒲鉾状凸面を成している。

更に、請求項３に記載された摩擦車式変速装置の場合、
外輪の内方転動面が、第一の軸の中心線上の点を中心と
する球面状凹面を成し、複数の摩擦車の外周面が、この
球面とほぼ同じ曲率を有する蒲鉾状凸面を成し、内輪の
外方転動面が、この蒲鉾状凸面とほぼ同じ曲率を有する
溝状凹面を成している。

（作　　　用）上述の様に構成される本発明の摩擦車式変速装置は、第
一〜第三の３木の軸の内、何れか１本の軸を入力軸とし
、残りの２木の軸の内の何れか１木の釉を出力軸とした
場合、・入力軸としても出力軸としても使用しない残り
の軸を固定すれば、各部の寸法比に応じた変速比を有す
る減速機或は増速機として機能させる事が出来る。

第一〜第三の３木の軸の内、何れの軸を入力軸とし、何
れの軸を出力軸とするかの選択の自由度は６通り存在す
る為、本発明の摩擦車式変速装置は、基本的な使用形態
に限っても、合計で６通りの使い方をする事が出来る。

又、請求項２及び請求項３に記載された発明の場合、第
一の軸と他の軸との軸心同士が厳密に−致しなくても、
第一の軸の中心線上の点を中心とする球面状の凹面或は
凸面と、この球面状の凹面或は凸面と当接する摩擦車と
の変位により、第一の軸と他の軸との軸心同士のずれを
吸収し、変速装置を構成する各部品に無理な応力が加わ
る事を防止出来る。

（実施例）次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。

第１〜２図は、請求項２に記載された発明の実施例を示
しており、第１図は断面図、第２図は機能を説明する為
に使用する、第１図の略Ａ−Ａ視図である。

４は捻り方向の回転を自在とされた第一の軸で、この第
一の軸４の端部には、内輪７を外嵌固定している。そし
て、この内輪７の外周面に形成された外方転動面６は、
第一の軸４の中心線ａと外方転動面６の中心線すとの交
点Ｘを中心とする、半径ｒの球面状凸面を成している。

５は、上記第一の軸４と同心に配置された第二の釉で、
この第二の軸５も上記第一の軸４と同様に、捻り方向の
回転を自在とされている。

この第二の軸５の端部には、円板状の支持板８を固定し
ており、更にこの支持板８の外周寄り部分に複数の枢軸
９．９の基端部を固定している。

各枢軸９．９と第一、第二の両軸４．５とは互いに平行
にしている。

各枢軸９．９には、それぞれ鋼製の摩擦車１１．１１を
回転自在に支承しており、各摩擦車１１．１１の外周面
１４の内周側を、上記内輪７の外方転動面６に当接させ
ている。各摩擦車１１．１１の外周面１４は、前記内輪
７の外方転動面６の曲率半径ｒとほぼ同じ曲率半径を有
する溝状凹面を成し、上記両面６．１４同士が広い面積
で当接し、内輪７と摩擦車１１．１１との間での確実な
動力伝達が行なわれる様にすると同時に、第一、第二の
両軸４．５同士が、前記交点Ｘを中心として若干変位出
来る様にしている。

１３は中空管状に形成された第三の軸で、上記第二の軸
５は、この第三の軸１３の内側を挿通されており、第二
の軸５の外周面と第三の軸１３の内周面との間には隙間
を設け、両軸５．１３同士が互いに独立して回転出来る
様にしている。

この第三の軸１３の端部には、有底短円筒状の支持筐１
５を固定しており、この支持筐１５の端部内周面に円環
状の外輪１ｏを内嵌固定している。この外輪１０の内周
面に形成した内方転動面１２は、前記内輪７の外方転動
面６及び摩擦車１１．１１の外周面１４の曲率半径ｒと
ほぼ同じ曲率半径を有する蒲鉾状凸面を成し、各摩擦車
１１．１１の外周面１４．１４と外輪１ｏの内方転動面
１２とが、広い面積で接触し、各摩擦車１１．１１と外
輪１ｏとの間で確実な動力伝達が行なわれる様にしてい
る。

上述の様に構成される本発明の摩擦車式変速装置の場合
、第一〜第三の３木の軸４．５．１３の内、何れか１本
の軸を入力軸とし、残りの２本の軸の内の何れか１木の
軸を出力軸とした場合、入力軸としても出力軸としても
使用しない残りの釉を固定すれば、適宜の変速比を有す
る減速機或は増速機として機能させる事が出来る。

例えば、第一の軸４を入力軸とし、第二の軸５を出力軸
とすると共に、第三の軸１３を固定した状態で使用した
場合、第１図に示した摩擦車式変速装置は、減速機とし
て機能するが、この場合の作用は次の通りである。

先ず、第三の軸１３を固定した状態で、第一の！Ｆ［Ｉ
＋４を第２図に矢印イで示す様に捻り方向に回転させる
と、内輪７の外方転動面６と摩擦車１１．１１の外周面
１４．１４との摩擦係合に基づいて、各摩擦車１１．１
１が、同図に矢印口、口で示す方向に回転（自転）する
。

各摩擦車１１．１１の外周面１４．１４は、回転しない
外輪１０の内方転動面１２とも摩擦係合している為、こ
の摩擦係合に基づいて各摩擦車１１．１１は、同図に矢
印ハで示す様に、第一の軸４と同じ方向に８動（第一の
軸４の周囲で公転）し、枢軸９．９、支持板８を介して
各摩擦車１１．１１と結合された第二の＠５が、第一の
軸４と同じ方向に回転する。

この際、第一の軸４と第二の軸５との間では、外輪１０
の内径Ｒと内輪７の外径（外方転動面６の曲率半径と同
じ）ｒとで定まる比率（＝１＋（Ｒ／ｒ））で減速が行
なわれる。

反対に、第二のｉｌｉ［ｋ５を入力軸とし、第一の軸４
を出力軸とすると共に、第三の軸１３を固定した場合、
第二の軸５と第一の軸４との間で外輪１０の内径Ｒと内
輪７の外径（外方転動面６の曲率半径と同じ）ｒとで定
まる比率（±１＋（Ｒ／ｒ））で増速が行なわれる。

尚、何れの場合も、第三の軸１３を回転自在とした場合
には、出力軸（第二の軸５或は第一の軸４）側に回転に
対する抵抗（負荷）があると、入力軸（第一の軸４或は
第二の軸５）の回転に伴なって第三の軸１３が回転する
だけで、出力軸に迄回転が伝わる事がなくなる。従って
、本発明の摩擦車式変速装置の場合、入力軸や出力軸と
して使用される以外の軸（例えば第三の軸１３）の回転
を許容したり、或は制限したりするブレーキ機構を付設
すれば、入力軸から出力軸への動力の伝達を制御するク
ラッチとしての機能を加える事も出来るし、或は人力軸
として使用される軸以外の２木の軸の何れも出力軸とし
、この２木の軸の内の一方に選択的に動力を伝達する事
も出来る。

又、第一の軸４と第三の＠１３との間で動力の伝達を行
なう場合、第二の軸５を固定すると、第一の軸４と第三
の軸１３との間で、外輪１０の内径Ｒと内輪７の外径（
外方転動面６の曲率半径と同じ）ｒとの比率（−Ｒ／ｒ
）で、増速酸は減速が行なわれる。但しこの場合、第一
の軸４と第三の軸１３との間で、回転方向が逆転する。

第二の軸５を回転自在とした場合に、第一の軸４と第三
の軸１３との間で動力の伝達が行なわれなくなる事は、
前述の第一、第二の軸４．５間で動力伝達を行なう場合
と同様である。

更に、第二の軸５と第三の軸！３との間で動力の伝達を
行なう場合は、第一の軸４を固定した場合に、第二、第
三の軸５．１３間で、外輪１０の内径Ｒと内輪７の外径
（外方転動面６の曲率半径と同じ）ｒとで定まる変速比
（＝１＋（ｒ／Ｒ））で、回転方向の変換を伴なわない
増速酸は減速が行なわれる。この場合も、第一の軸４の
制御により、クラッチとしての機能を発揮させる事が出
来る。

上述の様に構成され作用する本発明の摩擦車式変速装置
を産業機械等の動力伝達部に組み付ける場合、第一の軸
４と第二、第三の軸５．１３との軸心同士を一致させる
が、この−政が厳密に行なわれなくても、変速装置の構
成各部に無理な応力が加わる事はない。

例えば、第一の軸４の軸心と第二、第三の軸５．１３の
軸心とが非直線状に交わる様になった場合１球面状の外
方転動面６と摩擦車１１．１１の外周面１４．１４との
変位により、第一の軸５と第二、第三の軸５．１３との
軸心同士のずれが吸される。この為、変速装置を構成す
る各部品に無理な応力が加わる事が防止され、無理な応
力による部品の破損や摩耗を防止出来る。

次に、第３図は請求項３に記載された発明の実施例を示
している。

本実施例の場合、中空管状の第三の軸１３に対して固定
の外輪１０の内周面に形成した内方転動面１２を、第一
の軸４の中心線と内輪７の外方転動面６．６の中心線と
の交点Ｘを中心とする、半径Ａの球面状凹面としている
。

第三の軸１３と同様に中空管状に形成され、内側に第一
の軸４を回転自在に挿通した第二の軸５の端部に直接固
定された枢軸９．９は、中間部で屈曲して、それぞれの
枢軸９．９の両端部寄りに枢支された摩擦車１１．１１
の回転平面が、上記内方転動面１２に直交する様にして
いる。

各摩擦車１１．１１の外周面１４．１４は、内方転動面
１２の曲率半径λとほぼ同じ曲率半径を有する蒲鉾状凸
面を成し、各摩擦車１１．１１の外周面１４．１４と内
方転動面１２とが広い面積で接触し、各摩擦車１１．１
１と外輪１０との間で確実な動力伝達が行なわれる様に
している。

一方、内輪７の外周面に、各摩擦車１１．１１の回転平
面と直交する状態で形成された１対の外方転動面６．６
は、各摩擦車１１．１１の外周面１４．１４及び外輪１
０の内方転動面１２の曲率半径２とほぼ同じ曲率半径を
有する溝状凹面として、各摩擦車１１．１１の外周面１
４．１４と外方転動面６とが広い面積で接触し、各摩擦
車１１．１１と内輪１０との間で確実な動力伝達が行な
われる様にしている。

上述の様に構成される、第３図に示した摩擦車式変速装
置の増減速作用自体は、前述の第１図に示した変速装置
の場合と全く同様である。

本実施例の場合、第一の軸４の軸心と第二、第三の軸５
．１３の軸心とが非直線状に交わる様になった場合、球
面状の内方転動面１２と摩擦車１１．１１の外周面１４
．１４との変位により、第一の軸４と第二、第三の軸５
．１３との軸心同士のずれが吸されて、変速装置を構成
する各部品に無理な応力が加わる事が防止され、無理な
応力による部品の破損や摩耗が防止される。

（発明の効果）本発明の摩擦車式変速装置は、以上に述べた通りａ成さ
れ作用する為、組み付けるべき産業機械等に合わせて所
望の２木の軸を入力軸と出力軸とし、残りの１木の軸を
固定する事で、基本的な使用態様だけでも６種類あり、
変速装置の汎用性を高める事が出来る。

更に、請求項２．３に記載された発明の場合、入力軸と
出力軸とが多少ずれていた場合でも、このずれを吸収す
る事が出来る為、組み付は寸法等を厳密にしなくても、
構成各部に無理な応力が加わる事がなくなり、変速装置
の組付性を向上させると同時に、信頼性、耐久性を向上
させる事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は、請求項２に記載された発明の実施例を示
しており、第１図は断面図、第２図は機能を説明する為
に使用する、第１図の略Ａ−Ａ視図、第３図は請求項３
に記載された発明の実施例を示す断面図、第４図は従来
の摩擦車式変速装置の１例を示す断面図である。１：ケーシング、２．３：通孔、４：第一の軸、５：第
二の軸、６：外方転動面、７：内輪、８：支持板、９：
枢軸、ｉｏ＝外輪、１１：摩擦車、１２：内方転動面、
１３：第三の軸、１４：外周面、１５：支持筐。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）捻り方向に回転自在な第一の軸と、この第一の軸
と同心で、捻り方向に回転自在な第二の軸と、この第二
の軸の端部に固定された複数の枢軸と、各枢軸に回転自
在に支承され、それぞれの外周面の内周側を第一の軸の
端部に固設した内輪の外方転動面に当接させた複数の摩
擦車と、中空で、第一、第二の何れかの軸を内側に挿通
した第三の軸と、この第三の軸の端部に固定され、内方
転動面に上記複数の摩擦車の外周面の外周側を当接させ
た、円環状の外輪とから成る摩擦車式変速装置。
（２）内輪の外方転動面が、第一の軸の中心線上の点を
中心とする球面状凸面を成し、複数の摩擦車の外周面が
、この球面状凸面とほぼ同じ曲率を有する溝状凹面を成
し、外輪の内方転動面が、この溝状凹面とほぼ同じ曲率
を有する蒲鉾状凸面を成した、請求項１に記載の摩擦車
式変速装置。
（３）外輪の内方転動面が、第一の軸の中心線上の点を
中心とする球面状凹面を成し、複数の摩擦車の外周面が
、この球面とほぼ同じ曲率を有する蒲鉾状凸面を成し、
内輪の外方転動面が、この蒲鉾状凸面とほぼ同じ曲率を
有する溝状凹面を成した、請求項１に記載の摩擦車式変
速装置。