JPH0328556A

JPH0328556A - 摩擦式無段変速装置

Info

Publication number: JPH0328556A
Application number: JP1162704A
Authority: JP
Inventors: Kikuzo Takamiya; 高宮　喜久三; Yoshitaka Tamura; 田村　義孝; Kiyobumi Hirai; 平井　清文
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1991-02-06
Also published as: JPH0567821B2; US5045037A; EP0405937A3; EP0405937A2

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、産業機械、および自動車その他の車両等に装
備するのに適した、汎用の摩擦式無段変速装置に関する
ものである．（従来の技術）本発明の対象である摩擦式無段変速機には、伝動体の形
状によって円錐伝導、円板伝動、リング伝動、球面伝動
などがある。

前記した摩擦式無段変速機は、いずれも摩擦伝動接点の
回転半径を無段階に変えることによって無段階の変速伝
動を行うものであり、その摩擦伝動接点は外接接触型と
、内接接触型の２種類に大別できる。

そして外接接触型の従来例としては、例えば実公昭４９
−２９１６８号、および特公昭４６　−　４２２４９号
公報に開示されたものがあり、また内接接触型の従来例
としては、例えば実公昭４６−３４９１９号および特公
昭４１−５７６５号公報に開示されたものがある。

（発明が解決しようとする課題）前記した外接接触型は、凸面と凸面との接触による伝動
であり、その接触面は接触圧力によってピッチラインに
相当する接触軌道が幅の広い帯状となる。

このため接触軌道上のピッチ径より大きい側と小さい側
において、一方に正、一方に負の滑りを発生する結果、
これが内部摩擦損失となって伝動効率を低下させるとい
う問題点がある．また駆動側と従動側の回転半径の差が
大きくなった場合、駆動側あるいは従動側に曲率半径の
小さな回転体を用いた場合などには、前記した正負の滑
りはさらに急増し、その結果伝動効率がさらに低下する
ことになる．従って−外接接触型の摩擦式無段変速機では、外接接触
なるがゆえに伝動効率が低いという欠点をもっている。

一方前記した内接接触型は、凹面と凸面との接触による
伝動であり、その接触軌道は幅の狭い線状となる。

従って内接接触型は、内部摩擦損失が外接接触型のもの
より少なく伝動効率が高くなるという点で優れている．しかしながら、内接接触型では、入力軸、出力軸のいず
れかが、他方の軸を内包する配置となり、また摩擦伝動
部材を支持する片方の軸は移動軸としなければならない
。

そのため、平行移動する軸を強固に支持することが構造
的に困難であった。

さらに、内接接触型では、一点接触となり、しかも強い
圧接力が必要とされるので、両摩擦円板が片開きの状態
になる．つまり、内接接触型で・はあっても、両摩擦円板間の平
行維持が難しく、圧接力が不安定になる結果、トルクが
伝わりにくくなり、効率が低下するという欠点がある。

そしてこの欠点は、伝達トルクの増大のために、摩擦円
板を多層構造にする場合、さらに顕著となる．（課題を解決するための手段）上述の問題点を解決するため本発明においては、同一軸
線上に、入力軸と、従動軸及び出力軸を各々回転自在に
設け、この軸線と平行に副軸を回転自在に設け、この副
軸を中心として揺動自在に設けた２個の揺動腕の遊端部
に、円筒状の駆動回転体を回転自在に設けると共に、こ
の駆動回転体を前記従動軸を外包するように配置し、前
記駆動回転体と共に回転する駆動摩擦円板と、前記従動
軸と共に回転する従動摩擦円板を楔係合し、前記入力軸
に固定した歯車と、前記副軸に固定した第１歯車を噛合
させると共に、この副軸に固定した第２歯車と、前記駆
動回転体に固定した歯車を噛合させ、さらに前記副軸に
固定した第３歯車を、前記軸線上に回転自在に設けた太
陽歯車と噛合させ、この太陽歯車と、前記従動輪に固定
した遊星キャリアに軸支された遊星歯車とを噛合させる
と共に、前記出力軸と一体的に形成した内歯歯車を前記
遊星歯車と噛合させて出力を取り出すようにして摩擦式
無段変速装置を構或する。

（作　用）上述のように本発明においては、偏心調整自在にした駆
動摩擦円板と、従動輪と共に回転する従動摩擦円板とを
、楔係合によって内接接触するようにすると共に、ロー
の変速状態においては、駆動摩擦円板と従動摩擦円板が
同心状態で接合するようにしたから、このローの変速状
態では、両摩擦円板が全周において圧接接合する結果、
すべりのない１００％近くの極めて高い伝動効率を得る
ことができる。

また、ロー以外の変速状態では駆動摩擦円板に対して従
動摩擦円板が偏心して、両摩擦円板が部分的に接合する
ようになる。この場合の接合は内接接触で、しかも両摩
擦円板における摩擦伝動接点のピッチライン径の差は、
それほど大きくないので、摩擦伝動接触線が前記のピッ
チライン上に細長く形成される結果、ピッチラインの両
側に存在する正、負のすべり帯域も従来のものより狭く
なる。

従って、ロー以外の変速域においてもかなり高い伝動効
率を得ることができる。

すなわち、本発明の摩擦式無段変速装置は、全変速域に
おいて、従来にない高い伝動効率を得ることができる。

また、本発明では従動軸と別に副軸を設け、その副軸を
中心に揺動する腕によって偏心量を調整するようにした
から、駆動回転体が両持構造になり、駆動回転体軸線と
従動軸線の平行を保ちやすい構造となった。したがって
、大きなトルクを伝達するために、多数の摩擦円板を多
層で用いる場合でも、平行を保ちやすく、高い伝動効率
を維持することができる。

（実施例）以下、第１図〜第７図について、本発明の一実施例を説
明する。

図中ｌは中空円筒状のケース本体、２はケース本体１の
入力側端面に中間支持体３を介してボルト４によって接
続した入力側ケースである。５は出力側ケースで、中間
支持体６を介してボルト７によりケース本体１の出力側
端面に接続してある．入力側ケース２には外方へ突出す
るボス部２ａが形成されており、中間支持体３にはケー
ス本体１の中央部に突出した中空の軸筒３ａが形成され
、その先端に径を拡大した軸受け部３ｂを設ける。

中間支持体６には、ケース本体１の中央部に突出した中
空の軸筒６ａが形或され、その先端に径を拡大した軸受
け部６ｂを設ける。

また、出力側ケース５には、ケースの外側に向かって突
出した中空のボス部５ａが形成されている。

入力軸８は、入力側ケース２のボス部２ａに設けた玉軸
受け９と、中間支持体３に設けた玉軸受け１０とによっ
て回転自在に支持されている。なお１１はオイルシール
である。

また中間支持体３の軸受け部３ｂ内に設けた玉軸受け１
２により一端を支持した従動軸ｌ３を、中間支持体６の
軸筒６ａを貫通して回転自在に設ける，　１４はこの従
動軸１３を支持するため軸受け部６ｂ内に設けた玉軸受
けで、１５は軸筒６ａの基部に設けた玉軸受けである．また出力側ケース５のボス部５ａを貫通する出力軸１６
をボス部５ａ内に設けた玉軸受け１７．　１８を介して
回転自在に設ける。なお１９は従動軸１３と出力軸１６
の重合部に設けた玉軸受けであり、２０はボス部５ａ内
の外側端部に設けたオイルシールである。そして前記入
力軸８と従動軸１３と出力軸１６とは、それぞれ同一軸
線上に回転自在に配置する．また出力軸１６の内側端部
には円板部を介して中空円筒部２１ａを形成し、この円
筒部２１ａの内側に内歯歯車２１が一体に形成されてい
る．また中間支持体３．６の上部には、それぞれ軸受け
部３ｃ，　６ｃが設けてあり，、これらの軸受け部３ｃ
，６ｃに設けた玉軸受け２２．　２３を介して入力軸８
および従動軸１３と平行な副軸２４が設けてある．そし
てこの副軸２４にはケース本体１内の両側において、揺
動腕２５，　２６の基部がそれぞれ玉軸受け２７．　２
８を介して揺動自在に軸支されている．そしてこれらの揺動腕２５と揺動腕２６は、それぞれの
遊端部間で連結板２９を介してボルト３０により一体的
に連結されると共に、揺動腕２５，　２６の他端部間も
連結板３１を介してボルト３２により連結されている。

揺動腕２５，　２６の平面形状は、第６図に点線図で示
すように、円環状板体の両側にそれぞれ突部を設けた形
状で、上方の突部が前記した副軸２４によって枢支され
ると共に、連結板３１によって一体的に結合されており
、下方の遊端部間が前記した連結板２９によって一体的
に結合されており、中間の円環状板体の空所内に前記し
た軸筒３ａ，　６ａおよび従動軸ｌ３が位置している。

３３は駆動回転体で、この駆動回転体３３は、中空円筒
体３４の一方の端面に、リング状の軸受け胴３５がボル
ト３６により結合されており、中空円筒体３４の他方の
端面に、段付き円筒状の軸受け胴３７が溶接３８によっ
て固着されて一体的に形成されている。

そしてこの駆動回転体３３は、ケース本体１の内部にお
いて、軸筒３ａ，　６ａおよび従動軸１３を包含ずるよ
うに設けられ、一方の軸受け胴３５を玉軸受け３９を介
して揺動腕２５に枢支させると共に、他方の軸受け胴３
７を玉軸受け４０を介して揺動腕２６に枢支させ、揺動
腕２５，　２６が第１図に示す位置にある時は、駆動回
転体３３の軸心が従動軸ｌ３の軸心と同心になるように
してある。

この喘動腕２５，　２６の位置決め装置としては、第３
．４．６図に示すように、ケース本体１の下面に、軸受
け座ＩＣ　（第４図参照）を設け、軸受け保持器４１を
、ボル口２によって軸受け座ＩＣに固定し、この軸受け
保持器４１に操作軸４３を玉軸受け４４．　４５によっ
て回転自在に軸支する。

操作軸４３には操作腕４６の基部を固着し、この操作腕
４６の先端を、二股状に形成し、そのクレビス部に球面
軸受け４７を介して、ローラー４８がビン４９によって
軸支され、ピン４９は、止め輪５０によって抜け止めさ
れている．そしてローラー４８は連結仮２９に形成した
凹部に当接した当板２９ａに接触している。

したがって操作軸４３を操作して、操作腕４６を第３図
の矢印Ａ，Ｂのように回動させることによって、連結板
２９、揺動腕２５．　２６を介して駆動回転体３３を、
第１図に示す従動軸１３との同心状態から、第５．６図
に示す最大偏心状態まで操作することができる。

また従動軸１３の外周部にはスプライン１３ａを形成し
、このスプライン軸部に多数（本実施例ではｌＯ個）の
円環状の従動摩擦円板５ｌをスプライン嵌合する。

また、駆動回転体３３の中空円筒体３４の内周にもスプ
ライン３４ａを形成し、前記多数の従動摩擦円板５１間
に、それぞれ嵌入する多数（本実施例では９個）の円環
状の駆動摩擦円板５２をスプライン３４ａに対してスプ
ライン嵌合する。そしてこの駆動摩擦円板５２は、第１
図に示す断面形状を、外周部が厚く、内周部の厚さが薄
くなる楔形状に形戒する。

またこれら駆動摩擦円板群の出力側には、駆動摩擦円板
５２との対向面のみを駆動摩擦円板５２０対向面と対称
的な斜面に形戒すると共に、その背面を前記軸受け胴３
７の従動軸１３に直交する壁面と接合するように形或し
た固定摩擦円板５３を設けてボルト５４により固定する
，また駆動摩擦円板群の入力側には、駆動摩擦円板５２と
の対向面のみを駆動摩擦円ｖｉ５２の対向面と対称的な
斜面に形或すると共に、その背部に前記中空円筒体３４
を貫通する連結ビン５５を植設した押圧摩擦円板５６を
スプライン嵌奇によって摺動自在に設ける．３４ｂは連
結ビン５５を外方へ突出させるために中空円筒体３４の
母線方向に沿って設けた長穴であり、５７は押圧摩擦円
板５６と前記軸受けｗ４３５との間に直列に設けた多数
（本実施例では２０個）の皿ばねである。

また５Ｂは中空円筒体３４の外周にコロ５９を介して摺
動自在に設けたスライド円筒で、コロ５９はスライド円
筒５８の両端部において、それぞれ円周の６等分位置に
設けられている。

そしてこのスライド円筒５８には前記した連結ビン５５
の外側端部が強固に嵌着している。

したがって中空円筒体３４に対してコロ５９を介して、
がたつかない状態で摺動自在に嵌合しているスライド円
筒５８に、強固に固着されている連結ピン５５を介して
中空円筒体３４の内周に摺動自在に嵌合している押圧摩
擦円板５６は傾斜したり、片開きになるおそれはない。

また前記入力側ケース２内の入力軸８に歯車６０を固着
し、この歯車６０と噛合する第１歯車６１を入力側ケー
ス２内の副軸２４に固着して設ける。

また中間支持体６と揺動腕２６との間の副軸２４に第２
歯車６２を固着して設けると共に、この歯車６２と噛合
する歯車６３を前記駆動回転体３３の軸受け胴３７にボ
ルト６４により固着して設ける。

また出力側ケース５内の副軸２４に第３歯車６５を固着
し、この歯車６５と噛合する太陽歯車６６を玉軸受け６
７．　６８を介して従動軸１３に回転自在に設けると共
に、この従動軸ｌ３に円板状の遊星キャリア６９をキー
７０により固着し、この遊星キャリア６９に複数（本実
施例では第７図に示すように３個）の軸７ｌを突設し、
太陽歯車６６と噛合すると共に、前記内歯歯車２１と噛
合する複数個の遊星歯車７２を針状軸受け７３を介して
軸７１にそれぞれ回転自在に設ける。なお７４は入力側
ケース２内に設けた潤滑用オイルボンブである。

つぎに、上述のように構成した本発明装置の作用を説明
する．第１図の状態は、駆動回転体３３の軸心が、従動軸１３
の軸心と同心になっている状態を示している。

この状態でローラー４８は、第３図に示すように、連結
板２９の当板２９ａに当接している。

第３図において、操作軸４３を回転させることによって
、ローラー４８を矢印Ａの方向へ回動させると、連結仮
２９が二点鎖線図のように変位するから、揺動腕２５．
　２６が副軸２４を中心に回動して、第６図に示すよう
に、駆動回転体３３が副軸２４を中心に図の右側に回動
し、その結果駆動回転体３３の軸心が従動軸１３に対し
て偏心する．第５図はその偏心時の断面図であり、この第５図に示す
ように、駆動摩擦円板５２は、皿ばね５７によって押圧
されており、また駆動摩擦円板５２の側面は勾配がつい
ているため、従動摩擦円板５ｌと駆動摩擦円板５２は常
に同心に戻ろうとする力を受けている。

したがって操作軸４３を逆に回転させることによって、
ローラー４８は第３図の二点鎖線図の位置から矢印Ｂの
方向へ回動し、同心に戻ろうとする力によって元の位置
まで復帰する。

すなわち、操作軸４３を回転させることによって、駆動
回転体３３を従動軸ｌ３に対して同心状態から、任意の
偏心状態にすることができる。

第１図の同心状態では、駆動摩擦円板５２と従動摩擦円
板５１は全周にわたって接触し、互いに皿ばね５７によ
って挟圧されているので、滑ることなく一体的に回転す
る．したがって、この状態で入力軸８が回転すれば、歯車６
０と第１歯車６１との噛合によって、入力軸８の回転が
副軸２４に伝達され、さらに第２歯車６２と歯車６３と
の噛合によって駆動回転体３３が回転し、その結果、従
動軸１３が駆動回転体３３と一体的に回転するから、従
動軸ｌ３と一体的に結合した遊星キャリャ６９が第７図
の矢印Ｃの方向に回転する。また副軸２４の回転によっ
て、第３歯車６５と噛合しているＷ星歯車装置の太陽歯
車６６が第１図の矢印Ｄの方向に回転する。

この場合、歯車比によって、太陽歯車６６は遊星キャリ
ャ６９よりも、増達されて回転するから、各遊星歯車７
２は第７図の矢印Ｃの方向に公転ずると共に、矢印Ｅの
方向に自転する．したがって、これらの遊星歯車７２と
噛合する内歯歯車２ｌと一体の出力軸１６は矢印Ｃで示
した遊星キャリャ６９、すなわち従動軸１３の回転より
減速されて回転することになる。

本実施例では、入力軸８の回転ｌに対して、太陽歯車６
６の回転が約１．６、従動軸ｌ３の回転は約０．７にな
るように設定してある．すなわち、太陽歯車６６は従動軸ｌ３に対して０．９だ
け速く回転している。

したがって、本実施例における増幅倍数は、約１．５８
であるから、最低の変速状熊（ロー）における出力袖１
６の回転は、回転差分（１．６−０．７　＝０．９）の
１．５８倍だけ遅れることになる。

すなわち、０。９　Ｘ１．５８ζ１．４２で、１．６　
−１．４２＝０．１８であるから、本実施例の無段変速
機のいわゆるローの変速状態は、入力軸の回転をｌとす
ると、出力軸の回転は０．１８になる。

つぎに、このローの変速状態より操作軸４３を第３図の
矢印八の方向へ回転させて操作腕４６を二点鎖線図に示
す位置にすると、揺動１１５ｉ！２５．　２６を介して
駆動回転体３３が偏心して第５図および第６図の状態に
なる。

すなわち駆動回転体３３の軸心が従動軸１３に対して偏
心する．このため駆動Ｉ１！擦円板５２と従動摩擦円板５ｌとの
接触部は、第６図に示すＰ点付近のみとなる。

そして、この状態で入力軸８が回転すると、駆動回転体
３３も回転するが、この場合駆動摩擦円仮５２と従動摩
擦円仮５１の回転半径に差が生じる。

すなわち、第６図において駆動摩擦円板５２の中心をＯ
ｌとし、従動摩擦円板５ｌの中心をＯｚとし、ＯＩから
Ｐ点までの半径をＲ１とし、ＯｚからＰ点までの半径を
Ｒ２とするとＲ　＋　＞　Ｒ　ｚとなる。このため、こ
の場合は駆動摩擦円板５２に対して従動摩擦円板５１は
増速されて回転することになる。本実施例の場合その増
速比はｉ：ｉ．ｓ３　　程度である。

本実施例の無段変速機は第１図の状態では、入カ軸８の
回転ｉに対して、太陽歯車６６が約１．６、従動軸１３
が約０．７になるように設定してある。そして第５図お
よび第６図の変速状態では、従動軸１３は１．５３倍に
増達されるので、０．７　Ｘ１．５３ζ１，０７で回転
することになる。

また本実施例における増幅倍数は、約１．５８　　であ
るから、最高の変速状態（トップ）における出力軸１６
の回転は、回転差分（１．６　−１．０７＝０．５３）
の１．５８倍だけ遅れることになる。

すなわち、０．５３Ｘ１．５８’ｒ　０．８４　”ｉ？
、１．６　−０．８４一〇．７６であるから、本無段変
速機のいわゆるトップの変速状態における出力軸１６の
回転は、入力軸８の回転を１とすると０．７６になる．
そして操作軸４３を第３図における矢印Ａ，Ｂ間の中間
の任意の位置にセットすれば、前記したローからトップ
までの間での、無段の変速比が得られることになる。

なお本装置は必要があれば、前記した減速率ままたは増
幅倍数を大きくすることによって、入力軸８に対して、
出力軸１６を逆回転させることもできる．（発明の効果）上述したように本発明装置は摩擦伝動に円板を使用した
。すなわち、偏心調整自在にした駆動摩擦式円板５２と
、従動軸ｌ３と共に回転する従動摩擦円板５１とを楔係
合によって内接接触するようにした。

そしてローの変速状態においては、駆動摩擦円板５２と
従動摩擦円板５１が同心状態で接続するようにした．し
たがってこの場合、両摩擦円板は全周において圧接接合
する結果、すべりのない１００％近くの極めて高い伝動
効率を得ることができる。

また、ロー以外の変速状態では駆動摩擦円板５２に対し
て従動摩擦円板５１が偏心して、両摩擦円板が部分的に
接合する．この場合の接合は内接接触で、しかも両摩擦
円板における摩擦伝動接点Ｐ（第６図参照）のピッチラ
イン径の差は、それほど大きくないので、摩擦伝動接触
線が前記のピンチライン上に細長く形成される．そして
ピッチラインの両側に存在する正、負のすべり帯域も従
来のものより狭くなる。従って、本発明によれば、ロー
以外の変速域においてもかなり高い伝動効率を得ること
ができる。

特に過渡的に無段変速が必要で、常用はロー付近である
という使用条件の伝動装置としては極めて利用価値が高
いものとなる。

また、本発明では従動軸１３と別に副軸２４を設け、そ
の副軸２４を中心に揺動ずる腕２５．　２６の回動量に
よって偏心量を調整するようにした。そしてこのように
することによって駆動回転体３３が両持構造になり、こ
の駆動回転体３３の軸線と従動軸１３の軸線の平行を保
持しやすい構造になった．また、本発明においては、大
きなトルクを伝達するために、多数の摩擦円板を多層で
用いるようにした場合でも、各円板の平行度を保持して
高い伝動効率を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明装置の縦断面図、第２図はその入力側から見た正面図、第３図は第１図のケースのＸ−Ｘ線による断面矢視図、第４図は偏心操作装置の部分断面図、第５図は偏心時の各摩擦円板の楔係合の状態を示す断面
図、第６図はその偏心時にお“ける摩擦円板の係合状態を従
動軸に対する直角断面で示す断面図、第７図は遊星歯車
装置の断面図である。１・・・ケース本体　　　　２・・・入力側ケース３・
・・中間支持体　　　　５・・・出力側ケース６・・・
中間支持体　　　　８・・・入力軸１３・・・従動軸　
　　　　　１６・・・出力軸２１・・・内歯歯車　　　
　　２４・・・副軸２５．　２６・・・揺動腕　　　　
２９．　３１・・・連結板３３・・・駆動回転体　　　
　３４・・・中空円筒体３５．　３７・・・軸受け胴　
　　４３・・・操作軸４６・・・操作腕　　　　　　４
８・・・ローラー５１・・・従動摩擦円板　　　５２・
・・駆動摩擦円板５３・・・固定摩擦円板　　　５５・
・・連結ビン５６・・・押圧摩擦円板５８・・・スライド円筒６０・・・歯車６２・・・第２歯車６５・・・第３歯車６９・・・遊星キャリャ７４・・・潤滑用オイルボンブ５７・・・皿ばね５９・・・コロ６１・・・第１歯車６３・・・歯車６６・・・太陽歯車７２・・・遊星歯車第２図第６図第７図（寓／１［ｉｉ１＃Ｘ）

Claims

【特許請求の範囲】

１、同一軸線上に、入力軸と、従動軸及び出力軸を各々
回転自在に設け、この軸線と平行に副軸を回転自在に設
け、この副軸を中心として揺動自在に設けた２個の揺動
腕の遊端部に、円筒状の駆動回転体を回転自在に設ける
と共に、この駆動回転体を前記従動軸を外包するように
配置し、前記駆動回転体と共に回転する駆動摩擦円板と
、前記従動軸と共に回転する従動摩擦円板を楔係合し、
前記入力軸に固定した歯車と、前記副軸に固定した第１
歯車を噛合させると共に、この副軸に固定した第２歯車
と、前記駆動回転体に固定した歯車を噛合させ、さらに
前記副軸に固定した第３歯車を、前記軸線上に回転自在
に設けた太陽歯車と噛合させ、この太陽歯車と、前記従
動軸に固定した遊星キャリアに軸支された遊星歯車とを
噛合させると共に、前記出力軸と一体的に形成した内歯
歯車を前記遊星歯車と噛合させて出力を取り出すように
したことを特徴とする摩擦式無段変速装置。