JPH0460247A - 無段変速機 - 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６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６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に噛み合うビニオン１０をモータ１
１にて駆動可使とされている。

１２は回転センサで、出力軸２の回転数を検出する。１
３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０反対にコーン６の裾の部分に
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６図の自動変速機構では、出力軸２の回転数をセ
ンサ１２で検知し、負荷の増減による回転数の変化を制
御装置１３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７図および第８図は他の従来の自動変速機構を示す、
ここでは一端が機枠に支持された旋回アーム１５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
１５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７図は出力軸２の負荷が小さい場合を示す。

リテーナ１６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ニ
ー７６から変速リング７に伝達され、この回転力により
第８図に示すようにばね１７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６図に示した従来の自動変速機構では、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
１２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７図および第８図に示した従来の自動変速機構
では、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、上記従来のものの不具合を解消するために、本
出願人は、すでに特願平１−３２４３６４号公報に示す
ものを提案している。

すなわち、それは、第９図に示すようにカム１８の端面
に、軸方向の厚みが徐々に変化するように互に逆方向へ
傾斜する傾斜部１８ａ、１８ｂで７字形の傾斜面１８Ａ
を形成し、このカム１８の内周面に変速リング７を取り
付け、この変速リング７を、コーンおよび回転体（いず
れも図示せず）の差動運動に伴ってカム１８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１８の両
端面を、この両端面に接してカム１８を間に挟み込むベ
アリング１９のボール１９Ａ、１９Ｂにて支持し 前記ヘアリング１９のポール１９Ａ、１９Ｂをカム１８
の両端面に押圧させるばね２０を設けて、このばね２０
により、出力軸の負荷の大小に応じた変速リング７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り、これにより、外部制御装置
を使用することなく、負荷トルクにもとづいた適正な変
速比が得られ、しかも上記カム１８の■字形傾斜面１８
Ａにより、入力軸の正逆双方の回転に対して同じような
変速動作が行なえる。

しかし、上記のものは、カム１８の傾斜面１８ＡがＶ字
形であるので、第１Ｏ図の実線で示す最小変速比の位置
から鎖線で示す最大変速比の位置へ移行する際の始動が
スムースに行なわれにくい。しかも、上記傾斜面１８Ａ
の加工に特殊な加工を必要とするので、加工に手間がか
かりコスト高になる。

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に適切な変速比が
得られ、しかも正逆両方向の回転について利用でき、と
くに、変速動作開始の応答の円滑化が図れる安価な無段
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。

前記カムの端面にカムの軸方向の厚みを徐々に変化させ
るような軸対称の逆■字形の傾斜面を形成し、 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
転力は負荷トルクと大きさが等しく方向が反対である。

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ヘアリング押圧力と
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
とが可能となり、このばねに横方向の倒れが生じること
が防止される。

さらに、カムに逆■字形の傾斜面を形成しであるので、
入力軸の正逆双方の回転について、同じ様に変速動作が
行なわれる。しかも、上記傾斜面におけるカム軸方向の
厚さの小さい部分の傾斜角度の変化が小さいので、最小
変速比の位置から最大変速比へ移行する際の変速動作が
スムースに開始される。

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、その先端にがさ歯車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人山軸２５が取り付けられ
ている。ケース２３の中には、第２人山軸２５と軸心を
一致して配置された出力軸２６が、この第２人山軸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人山軸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、この入力円板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人山軸２５の端部２７に連
結されている。入力円板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３１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はポール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３１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３
２０円すい部との間で摩擦伝動を行うとともに、第２図
に示す円筒状のカム３９に固定されてこのカム３９とと
もに回転可能である。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
み込む一対のポール４１．４２と、一方のポール４１を
転勤可能に収容する固定リテーナ４３と、他方のポール
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に向けて押圧されており、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
成されたガイド軸受４７に摺動自在にはめ込まれている
。４８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。

前記カム３９としては、エンドカムが用いられており、
このカム３９における固定リテーナ４３のポール４１に
接する方の端面には、第２図に示すように傾斜面４９が
形成されている。この傾斜面４９は、第３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
互いに逆方向に一対の斜面４９Ａ、４９Ｂにより逆■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
山軸２５および入力円板２８に伝達される。そして、第
６図〜第８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における両ポール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、ポール４１が傾斜面４９を押圧し、第４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のポ
ール４１に当たっていることから、カム３９は、傾斜面
４９がばね４５の力に抗してポール４２を押しのけるよ
うにして周方向に回転し、結局ばね４５を圧縮しながら
固定リテーナ４３から遠ざかる方向に、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４
６がガイド軸受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の裾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がポール４１
を押圧する力と、カム３９の変位により増大するばね４
５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５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、このれらカム３９と
ポール４１とは点接触を行うのみであるので、カム３９
の厚みの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の各斜面４９Ａ　、４９Ｂの両側傾斜部位４
９ａ、４９ｂは互いに逆方向に傾斜しているので、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。

とくに、上記カム３９の傾斜面４９を逆■字形に形成し
であるので、最小変速比位置に対応するカム軸方向の厚
さの小さい部位４９ｃからその両側傾斜部位４９ａ、４
９ｂにかけては傾斜がなだらかになっている。したがっ
て、上記最小変速比の位置から最大変速比の位置へ移行
する際の変速動作が無理なく開始されることになる。

さらに、上記逆Ｖ字形の傾斜面４９を形成するのに、平
面切削法を採用できるので、加工が容易で安価に製作す
ることができる。

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。

とくに、」二記カムの傾斜面を逆Ｖ形としたことにより
、変速動作の始動が円滑に行なわれ、しかも平面切削法
の採用が可能で、製作の容易化ならびに製作コストの低
減を図ることができる。

【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図におけるカムを示す半裁断面図、第３図は第
１図における要部の斜視図、第４図および第５図はそれ
ぞれ同無段変速機における要部の動作説明図、第６図は
従来の自動変速機構の概略構成図、第７図および第８図
は従来の他の自動変速機構の概略構成図、第９ｒｌｌお
よび第１０図はそれぞれｖ形の傾斜面を有するカムを使
用した無段変速機の要部の斜視図および作用説明図であ
る。 ２１・・・入力軸、２５・・・第２人力軸、２６・・・
出力軸、３２・・・コーン、３２・・・変速リング、３
９・・・カム、４０・・・ベアリング、４５・・・ばね
、４９・・・傾斜面。

Claims (1)

1. 【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遅動に伴って
   カムとともにその周方向に変位可能に構成し、 前記カムの端面に、カムの軸方向の厚みを徐々に変化さ
   せるような軸対称の逆Ｖ字形の傾斜面を形成し、 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。