JPH03186664A

JPH03186664A - 無段変速機

Info

Publication number: JPH03186664A
Application number: JP32436489A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Babe; 朋樹馬部
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1991-08-14
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JP2661756B2

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】産業上の利用分野本発明は無段変速機に関し、特に回転体の外周に取り付
けられるとともに、入力軸側の入力円板と出力軸側の出
力円板とにともに接することにより、これら入出力軸間
に回転を伝達させる複数のコーンと；内周部が各コーン
に接することによりこれらコーンおよび前記回転体に差
動運動を行わせる変速リングと；この変速リングをその
軸心方向に移動させ、この変速リングとコーンとの接触
位置を変化させて、前記差動運動の量を調節することに
より、前記出力軸の回転数を変化させる手段と；を有し
たリングコーン式の無段変速機に関する。

従来の技術この種の無段変速機は、設備機械、工作機械、産業機械
等において電動機やエンジンの動力を伝達する際に起動
をスムーズに行わせたり速度をコントロールする手段と
して広く用いられている。

従来、このような無段変速機の変速比をトルクに応じて
自動的に変化させるものとして、たとえば第４図に示す
ようなものがある。ここで１は入力軸、２は出力軸で、
両軸１，２は同一軸心上に配置されて、それぞれの軸端
には入力側回転円板３および出力側回転円板４が取り付
けられている。

両回転円板３，４の間には、コーンリテーナ５が、これ
らと同一の軸心を中心にして回転自在に設けられている
。コーンリテーナ５の周囲には、複数のコーン６が回転
自在に設けられ、このコーン６は、両回転円板３，４の
外周縁との間で摩擦伝動を行う。

コーン６を取り付けたりテーナ５の周囲には変速リング
７が設けられている。すなわち、各コーン６はその稜線
がリテーナ５の回転軸心と平行になるように配置され、
変速リング７はその内周部が各コーン６の円錐部との間
で摩擦伝動するように構成されている。変速リング７は
フォーク８に固定されて周方向には移動しないように構
成されているが、軸心方向にはフォーク８とともに移動
可能である。フォーク８にはラック９が取り付けられて
おり、このラック９に噛み合うピニオン１０をモータ１
１にて駆動可能とされている。１２は回転センサで、出
力軸２の回転数を検出する。１３は制御装置である。

このような構成によれば、変速リング７がコーン６に接
していることから、このコーン６は入力側回転円板３に
より回転されることで変速リング６の内周縁に沿ってこ
ろがり、このころがり運動にもとづいて、リテーナ５と
コーン６とが一体に差動運動を行う。モータ１１により
変速リング７を移動させて、コーン６の先端部の近傍で
変速リング７がコーン６に接するようにすれば、コーン
６のころがり量が小さくなって差動運動の量も小さくな
り、変速比は小さくなる。反対にコーン６の据の部分に
接するように変速リング７を移動させると、コーン６の
ころがり量が大きくなって差動運動の量も大きくなり、
変速比は大きくなる。

この第４図の変速機では、出力軸２の回転数をセンサ１
２で検知し、負荷の増減による回転数の変化を制御装置
Ｉ３によりモータ１１にフィードバックさせて、変速を
行うようにしている。

第５図および第６図は他の従来の無段変速機を示す。こ
こでは一端が機枠に支持された旋回アームＩ５を設け、
この旋回アーム１５の先端部が変速リング７に連結され
ている。また変速リング７に取り付けたりテーナ１６と
機枠との間に、圧縮ばね１７が設けられている。

このような構成によれば、変速リング７は、旋回アーム
Ｉ５が旋回することにより案内を受けてその軸心方向お
よび周方向の双方に移動可能である。

第５図は出力軸２の負荷が小さい場合を示す。

リテーナ１Ｇが圧縮ばね１７で押されることにより旋回
アーム１５が旋回し、変速リング７がコーン６の先端部
に位置することで、出力軸２は高速回転する。この状態
で出力軸２の負荷が増大すると、それに伴う回転力がコ
ーン６から変速リング７に伝達され、この回転力により
第６図に示すようにばねＩ７が圧縮変形する。すると、
それにもとづき変速リング７が周方向へ移動し、それに
対応してアーム１５が旋回するので、変速リング７は差
動運動の量が大きくなるように軸心方向に移動する。こ
れにより、出力軸２は負荷に応じて減速されることにな
るが、変速リング７は、軸負荷とばね力とが釣り合う位
置でコーン６に接触する。

発明が解決しようとする課題しかし、第４図に示した従来の無段変速機では、制御の
ために電気を必要とし、またモータ１１や回転センサ１
２などが必要になるので高価なものになってしまうとい
う問題点がある。

また第５図および第６図に示した従来の無段変速機ては
、その構造上一方向の回転にしか用いることができない
という問題点がある。

そこで本発明はこのような問題点を解決し、変速リング
の軸心方向への移動のためにモータやセンサなどの電気
で制御される特別な装置を必要とせず、しかも正逆両方
向の回転について利用できる無段変速機を提供すること
を目的とする。

課題を解決するための手段上記目的を達成するため本発明は、変速リングを円筒状のカムに取り付けて、この変速リン
グを、コーンおよび回転体の差動運動に伴ってカムとと
もにその周方向に変位可能なように構成し、前記カムの端面にその軸方向の厚みを徐々に変化させる
傾斜面を形威し、前記カムの両端面を、この両端面に接してカムを間に挟
み込むベアリングにて支持し、前記ベアリングをカムの
両端面に押圧させるばねを設けて、このばねにより、出
力軸の負荷の大小に応した変速リングの周方向の変位を
許容して、この周方向の変位によって、前記傾斜面によ
り変速リングをその軸心方向に変位させるように構成し
たものである。

作用このような構成において、出力軸に負荷がかかっていな
いときには、ばねの力によりベアリングが傾斜面を押圧
し、カムの軸方向の厚みが最小の部分でベアリングがカ
ムを挟み込んでこのカムを支持する。変速リングとコー
ンとの位置関係を適宜に設定することにより、この状態
で出力軸を高速回転させることが可能になる。

出力軸に負荷が加わると、それに伴う回転力がコーンか
ら変速リングに伝達され、カムに回転力が生じ、この回
転力は負荷トルクに比例する。すると、傾斜面がばねの
力に抗してベアリングを押しのけるようにしてカムが回
転し、この傾斜面がベアリングを押した反力によって、
カムがその軸心方向に変位される。これにより変速リン
グとコーンとの接触位置が変化し、負荷トルクにもとづ
く傾斜面のベアリング押圧力とばね力とが釣り合う位置
で機構が安定化し、適切な変速比となる。

このとき、ばねにはカムの軸心方向の力のみを加えるこ
とか可能となり、このばねに横方向の倒れが生じること
が防止される。

カムの正転方向と逆転方向との双方に対応して傾斜面を
形成し、カムを側面から見て傾斜面がＶ字形もしくはＵ
字形になるようにすれば、正回転のみならず逆回転につ
いても変速を行うことが可能である。

実施例第１図において、２１は入力軸であり、この入力軸２１
は、その先端にかさ歯車２２を有して、ケース２３の中
に回転自在に支持されている。ケース２３の中には、か
さ歯車２２にかみ合うかさ歯車２４が回転自在に支持さ
れ、このかさ歯車２４には、入力軸２１と直角な方向の
第２人刃軸２５が取り付けられている。ケース２３の中
には、第２人刃軸２５と軸心を一致して配置された出力
軸２６が、この第２人刃軸２５とは独立して回転自在な
ように支持されている。

出力軸２６は、その端部がケース２３から外方へ突び出
ている。

第２人刃軸２５の端部２７はつば状に形成されている。

またケース２３の中における出力軸２６のまわりには筒
部３０を有した入力円板２８が回転自在に支持されてお
り、この人力円板２８は、切り離しを行わない噛み合い
クラッチ２９によって、第２人刃軸２５の端部２７に連
結されている。人力円板２８に続く出力軸２６の外周に
はコーンリテーナ３１が同心状に配置されて回転自在に
構成され、このコーンリテーナ３１の外周縁には、複数
のコーン３２が回転自在に設けられている。このコーン
３２は、入力円板２８に形成された外周つば部３３との
間で摩擦伝動を行う。

コーンリテーナ３Ｉに続く出力軸２６の外周には、出力
円板３４が同心状に設けられており、この出力円板３４
は、その外周縁がコーン３２との間で摩擦伝動を行う。

出力円板３４はボール３５を介してスリーブ３６に連結
され、このスリーブ３６は出力軸２６に固定されている
。したがって、これら出力円板３４、スリーブ３６およ
び出力軸２６は、一体に回転可能である。３７はばねで
、出力円板３４を摩擦伝動のためにコーン３２に押圧す
る。

コーン３２を取り付けたりテーナ５の周囲には変速リン
グ３８が設けられ、この変速リング３８は、コーン３２
の円すい部との間で摩擦伝動を行うとともに、円筒状の
カム３９に固定されてこのカム３９ととモニ回転可能で
ある。カム３９は、その軸心方向の両端面が、周方向に
複数のベアリング４０にて支持されている。

各ベアリング４０は、カム３９の軸心方向の両端面を挟
み込む一対のボール４１．４２と、一方のボール４１を
転勤可能に収容する固定リテーナ４３と、他方のボール
４２を転勤可能に収容する可動リテーナ４４とを有して
いる。可動リテーナ４４は圧縮コイル構造のばね４５に
よってカム３９に向は押圧されており、このばね４５は
カム３９の軸心と平行な方向に配置されている。また可
動リテーナ４４には、ばね４５の内部に配置されるガイ
ド棒４６が取り付けられており、このガイド棒４６は、
ケース２３においてカム３９の軸心と平行な方向に形成
されたガイド孔４７に摺動自在にはめ込まれている。４
８は調節ねじで、固定リテーナ４３を押してその位置を
変化させることで、ばね４５により発生する押圧力など
を調節可能である。

固定リテーナ４３のボール４１に接する方のカム３９の
端面には、傾斜面４９が形成されている。この傾斜面４
９は、第２図に示すようにカム３９の軸心方向の厚みを
徐々に変化させるように形成され、互いに逆方向に傾斜
する一対の傾斜部５０．５１が、カム３９の軸心方向の
厚みが最小となる部分で互いに連続するようなＶ字形に
形成されている。

このような構成において、入力軸２１に回転が与えられ
ると、この回転は、かさ歯車２２．２４を介して第２人
刃軸２５および入力円板２８に伝達される。

そして、第４図〜第６図の場合と同様に変速が行われ、
この変速の行われた回転が出力軸２６に現われる。

いま、ベアリング４０における両ボール４１．４２は、
ばね４５の力によってカム３９を挟み込むように押圧し
ているため、出力軸２６に負荷がかかっていないときに
は、ボール４１が傾斜面４９を押圧し、第２図に示すよ
うにカム３９の軸方向の厚みが最小の部分でこのカム３
９を支持するように、カム３９に回転を与える。このと
き、変速リング３８がコーン３２の先端部近傍に接する
ように各部材を配置しておくことで、出力軸２６は変速
比の小さな高速回転で行う。

出力軸２６に負荷が加わると、負荷トルクに比例した回
転力がコーン３２から変速リング３８に伝達され、この
変速リング３８とともにカム３９を周方向に回転させよ
うとする。すると、傾斜面４９が固定リテーナ４３のボ
ール４１に当たっていることから、カム３９は、傾斜面
４つがばね４５の力に抗してボール４１を押しのけるよ
うにして周方向に回転し、結局ばね４５ヲ圧縮しながら
固定リテーナ４３から離れるように、その軸心方向に変
位する。この変位は、可動リテーナ４４のガイド棒４６
がガイド孔４７にはめ込まれていることから、円滑に行
われる。

これにより、変速リング３８とコーン３２との接触位置
がコーン３２の据の部分へと変位する。そして、負荷ト
ルクにもとづき傾斜面４９がボール４１を押圧する力と
、カム３９の変位により増大するばね４５の力とが釣り
合う位置で機構が安定し、負荷に応じた適当な変速比に
なる。このときの状態を第３図に示す。

このようなものであると、ばね４５に加わるのはカム３
９の軸心方向の力のみであるので、このばね４５に横方
向の倒れが生じることが防止される。またカム３９はボ
ール３５にて支持され、これらカム３９とボール３５と
は点接触を行うのみであるので、カム３９の厚み方向の
形状などの影響を受けることが防止される。傾斜面４９
の傾斜角度を大きくすれば、負荷変動に対する変速追従
性を高くすることができる。また圧縮コイル構造のばね
４５を用いたことにより、大きな負荷に対しても安定し
た変速特性を得ることができる。

傾斜面４９は互いに逆方向に傾斜する傾斜部５０゜５１
を有するので、入力軸２１を正逆双方に回転した場合の
いずれにも、同様の自動変速を行うことができる。

発明の効果以上述べたように本発明によると、端面に傾斜面を有す
るカムと、出力軸の負荷に応じてカムを変位させるばね
とを用いて変速リングをその軸心方向に変位させるよう
にしたため、高価な部品や電気的な制御を必要とするこ
となしに自動的に無段変速を行うことができるのみなら
ず、入力軸が正逆両方向に回転しても同様に変速を行う
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の無段変速機の断面図、第２
図は第１図におけるカムの展開図、第３図は第２図にお
けるカムが回転したときの状態を示す展開図、第４図は
従来の無段変速機の概略構成図、第５図および第６図は
従来の他の無段変速機の概略構成図である。２１・・・入力軸、２５・・・第２人力軸、２６・・・
出力軸、３２・・・コーン、３８・・・変速リング、３
９・・・カム、４０・・・ベアリング、４５・・・ばね
、４９・・・傾斜面。

Claims

【特許請求の範囲】１、回転体の外周に取り付けられるとともに、入力軸側
の入力円板と出力軸側の出力円板とにともに接すること
により、これら入出力軸間に回転を伝達させる複数のコ
ーンと；内周部が各コーンに接することによりこれらコ
ーンおよび前記回転体に差動運動を行わせる変速リング
と；この変速リングをその軸心方向に移動させ、この変
速リングとコーンとの接触位置を変化させて、前記差動
運動の量を調節することにより、前記出力軸の回転数を
変化させる手段と；を有した無段変速機であって、前記変速リングを円筒状のカムに取り付けて、この変速
リングを、前記コーンおよび回転体の差動運動に伴って
カムとともにその周方向に変位可能なように構成し、前記カムの端面にその軸方向の厚みを徐々に変化させる
傾斜面を形成し、前記カムの両端面を、この両端面に接してカムを間に挟
み込むベアリングにて支持し、前記ベアリングをカムの両端面に押圧させるばねを設け
て、このばねにより、出力軸の負荷の大小に応じた変速
リングの周方向の変位を許容して、この周方向の変位に
よって、前記傾斜面により変速リングをその軸心方向に
変位させるように構成し、たことを特徴とする無段変速機。