JPH0483950A - 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、車両や一般産業機械などに利用する無段変
速機に関するものである。

（従来の技術） 無段変速機には、機械式、流体式、電気式があり、この
うち機械式の無断変速機は大別して摩擦車式、巻掛は伝
導式、リンク装置フリーホイール式の３種類があって、
この発明は摩擦車式に属するものである。

従来の摩擦車式無段変速機は摩擦車の有効径を変えるこ
とにより入・出力回転比を変えようとするもので、代表
的なものとしてバイエル無段変速機、リングコーン無段
変速機、ハイナラ無段変速機、コツプ無段変速機、ペン
バリ無段変速機などが知られている。

（発明が解決しようとする課題） 上記した摩擦車式無段変速機は、摩擦力を利用して変速
するものであるためスリップしやすく、特に起動時にス
リップが生じやすい欠点を持っており、トラックに重い
荷物を積んでいる場合の如く起動負荷が大きい状態での
始動にこの傾向があるといった問題があって、その解決
が課題とされていた。

この発明は、上記の課題を解決して、起動時にスリップ
が無くて大トルクの伝達が可能な無段変速機を提供する
ことを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達するためのこの発明は、本体ハウジング
に、平行に配置した入力軸と出力軸を回転自在に支持し
、該入力軸及び出力軸に、軸心に直交する同一平面上に
位置する同一のピニオンをそれぞれ装着し、 該両ピニオンの外側に、環状にして内・外周に歯をもつ
同一のリングギヤを、内歯が上記ピニオンに噛み合い可
能に配置し、 該両リングギヤの両側に、このリングギヤへの対向面を
円錐面とした１対の摩擦車を、上記入力軸及び出力軸に
それぞれ回転不能かつ摺動自在に嵌装するとともに、互
いに上記リングギヤを挟みつける方向に付勢して設け、 上記２個のリングギヤの間に、それぞれの外歯に噛み合
うアイドルギヤを介在させて、上記一方のリングギヤの
内歯が上記ピニオンと噛み合ったとき、他方のリングギ
ヤの中心が入力軸または出力軸の中心と一致すべく両リ
ングギヤ間の中心距離を設定し、 上記入力軸と出力軸の両軸心線と直交する中心線方向の
上記２個のリングギヤの外側の、上記中心線からら振り
分けた２か所ずつに、該２個のリングギヤの外歯に噛み
合う位置決めギヤを回転自在に軸支した枠形のシフトフ
レームを上記中心線方向に移動自在に設け、 該シフトフレームを移動させることにより、上記２個の
リングギヤと１個のアイドルギヤを一体的に上記中心線
方向に移動させて無断変速すべく構成した無段変速機で
ある。

なお、上記ピニオンは上記リングギヤの内歯への噛み合
いを断続するものであるため、噛み合い時の歯の干渉を
防止するシンクロナイズ機構をそなえているものである
。

（作　用） 最低速状態での起動時には、入力軸側のリングギヤは入
力軸及び摩擦車に対して偏心して位置し、両側面の一部
が摩擦車の中心近（に当接していて、摩擦車との接触面
が狭くスリップが生じやすい状態であるが、このとき内
歯がピニオンに噛み合っていから起動時のスリップは起
こらず、このときの入力軸の回転は、リングギヤの内歯
の歯数対ピニオンの歯数比に減速されて入力軸側のリン
グギヤを回転させ、さらにアイドルギヤを介して出力軸
側のリングギヤに同一同方向の回転として伝達される。

この時、出力軸側のリングギヤは出力軸及び摩擦車と中
心が一致していて、両側面は摩擦車の外周部に全周均一
に当接して摩擦伝導力は最大となり、スリップを生じる
ことなくリングギヤの回転をそのまま出力軸に伝達する
ものである。

次に、シフトフレームを入・出力軸の両軸心線と直交す
る中心線に沿って入力軸から出力軸に向かう方向に移動
させると、両側の位置決めギヤの間に挾まれている両リ
ングギヤとアイドルギヤが一体的にシフトフレームと共
に移動して、入力軸側のリングギヤは内歯がピニオンと
の噛み合いから外れて、摩擦車との摩擦により動力伝達
されながら両側面の接触位置が摩擦車の外周方向に移動
するにつれて回転数を徐々に高め、このリングギヤの中
心が入力軸及び摩擦車の中心と一致したとき、両側面は
摩擦車と全周接触してリングギヤの回転は入力軸の回転
と同一となる。

このとき、出力側のリングギヤはシフトフレームの移動
につれて漸次移動して、両側面の摩擦車への接触位置が
次第に中心方向に寄り、その接触位置の半径が小さくな
るにつれて摩擦車はリングギヤの回転数よりさらに高め
られながら、最後に内歯が出力軸のピニオンに噛み合っ
て、リングギヤの回転が直接出力軸に伝達され、出力軸
の回転数がリングギヤの回転数（入力軸の回転数と同じ
）の内歯歯数とピニオン歯数の比倍に高められて最高の
回転数となる。

すなわち、出力軸の最小・最大回転数は次の式％式％ 出力軸最小回転数＝入力軸回転数Ｘピニオン歯数÷リン
グギヤの内歯歯数 出力軸最大回転数＝入力軸回転数スリングギヤの内歯歯
数÷ピニオン歯数 変速比をさらに大きく得たい場合は、本発明装置を２段
、３段・・と組み合わせることにより実現可能である。

（実　施　例） 以下この発明を、図面に示す実施例に基づいて詳細説明
する。

図面は本発明無段変速機の好ましい一実施例を示すもの
で、第１図は中央で２分割できる本体ハウジングの片側
を外して、最低減速時の歯車位置関係を示した内部側面
図、第２図は同じく最高速時の歯車位置関係を示す内部
側面図、第３図は中央横断面図、第４図は端面図を示す
。

図において、（１）（ｌａ）は本体ハウジングで、左右
対称に２分割され、下部に取付座（２）（２ａ）を備え
て、周囲をボルト（３）により止め付け、内部に無段変
速機構が組み込まれる。

（４）は入力軸、（５）は出力軸で、共に本体ハウジン
グ（１）（ｌａ）に、ベアリング（６）（６ａ）により
回転自在に支持されて、所定間隔をもって平行し、両者
は一端が本体７％ウジング（１）（ｌａ）の左右反対方
向に突出している。

（７）（７ａ）はピニオンで、入力軸（４）及び出力軸
（５）と直交する平面、即ち本体（１）（１ａ）の合わ
せ面と一致する平面上にピニオン（７）の厚みの中心を
一致させて、入力軸（４）及び出力軸（５）にそれぞれ
装着され、この装着は、後述するリングギヤの内歯との
噛み合い時の歯同志の干渉を防止するために、歯の先端
に丸みを持った歯形とするとともに、回転方向に軸との
間に若干の遊びを持たせたシンクロナイズ構造としであ
る。

このシンクロナイズ構造例を第５図、第６図に示し、入
力軸（４）及び出力軸（５）に嵌着したキー（８）の厚
み（１）よりピニオン（７）のキー溝（９）の幅（Ｗ）
を広くし、キー（８）とキー溝（９）との隙間に湾曲し
た板ばね（１０）（１０）をキー（８）の両側に沿わせ
て挿入してあり、回転しないとき（無負荷時）は第６図
（Ａ）の状態にキー（８）はキー溝（９）の中央に位置
し、回転中（負荷時）は第６図（Ｂ）の状態に一方の板
ばね（ｌＯ）が負荷により偏平に押圧されてキー（８）
とキー溝（９）の−側辺の間に挟まれて回転が伝達され
る。

（１１）　　（１１ａ）はリングギヤで、入力軸（４）
と出力軸（５）にそれぞれ装着されているビニオニ／（
７）（７ａ）の外側にそれぞれ環状に配置されていて、
内・外周に内歯（１２）（１２ａ）と外歯（１３）（１
３ａ）をそれぞれ同一に形成し、内歯（１２）（１２ａ
）はピニオン（７）（７ａ）にそれぞれ噛み合うことが
でき、さらに両側面を内周側の厚みが薄くなる逆円錐面
（１４）（１４ａ）としである。

（１５）（１５ａ）は摩擦車で、入力軸（４）と出力軸
（５）にそれぞれリングギヤ（１１）（１１ａ）を挟ん
で対向する一対がスプライン嵌合されて、回転不能かつ
摺動自在に装着され、リングギヤ（１１）（ｌｌａ）へ
の対向面をリングギヤ（１１）（ｌｌａ）の側面の逆円
錐面（１４）と一致する円錐面（１６）（１６ａ）に形
成するとともに、この円錐面（１６）（１６ａ）の中心
部に、摩擦車（１５’）（１５ａ）がピニオン（７）（
７ａ）に接近したときピニオン（７）（７ａ）との干渉
を避けるための、ビニオン（７）　　（７ａ）の外径よ
りやや大きい直径の肉盗み（１７）（１７ａ）が形成し
てあり、さらに円錐面（１６）（１６ａ）をリングギヤ
（１１）（１１ａ）の逆円錐面（１４）（１４ａ）に圧
接する方向に、本体（１）（ｌａ）とのあいだにスプリ
ング（１８）を介して付勢されている。

（１９）はスプライン軸筒で、入力軸（４）及び出力軸
（５）のビニオン（７）（７ａ）の両側にそれぞれ嵌装
され、固定ピン（２０）により固定されて、摩擦車（１
５）（１５ａ）がそれぞれ嵌合されている。

（２１）はシフトフレームで、２個のリングギヤ（１１
）（１１ａ）の外側を囲む形のほぼ長方形にして、長手
方向の中央で上下辺を連結部（２１ａ）により連結した
枠を左右２個適宜間隔をもって配置し、この左右の枠を
、連結部（２１ａ）の中心をアイドルギヤ軸（２２）に
より連結し、さらに、長手方向の両端部の、入力軸（４
）と出力軸（５）の両軸心線と直交する中心線（Ｘ）か
ら上下に振り分けた２か所ずつを位置決めギヤ軸（２３
）により連結して、長手方向のどちらか一方の端に、本
体（１）（ｌａ）を貫通して外部に突出するシフトロッ
ド（２４）の一端を連結したものである。

上記アイドルギヤ軸（２２）には第３図に示す如く、ア
イドルギヤ（２５）がニードルベアリング（２６）を介
して回転自在に軸支され、このアイドルギヤ（２５）は
２個のリングギヤ（１１）（ｌｌａ）の間にあって両リ
ングギヤ（１１）（１１ａ）に共に噛み合い、一方のリ
ングギヤ（１１）または（ｌｌａ）の内歯（１２）また
は（１２ａ）がビニオン（７）または（７ａ）に噛み合
ったとき、他方のリングギヤ（１１）または（ｌｌａ）
の中心が入力軸（４）または出力軸（５）の中心と一致
するように、両リングギヤ（１１）（１１ａ）間の中心
距離を設定している。

また、位置決めギヤ軸（２３）には第７図に示す如く、
それぞれリングギヤ（１１）または（１１ａ）に噛み合
う位置決めギヤ（２７）がニードルベアリング（２８）
を介して回転自在に軸支されて、リングギヤ（１１）（
ｌ　ｌａ）の平面的位置を保っている。

（２９）は案内転輪で、両端にフランジを持ち、シフト
フレーム（２１）の上下辺の外側に外周を接し、かつ両
端のフランジ間にシフトフレーム（２１）の厚みを挟持
して、片側２個ずつが本体ハウジング（１）（ｌａ）に
両端を支持されている案内転輪軸（３０）に回転自在に
軸支されて、シフトフレーム（２１）を長手方向に移動
自在に支持している。

図中（３１）はオイルシール、（３２）はブツシュを示
す。

以上の構成において、第１図及び第３図の状態はシフト
フレーム（２１）が図に向かって（以下方向を示す語句
は図に向かって示すものとする）右方に一杯寄った位置
にあり、この状態で入力軸（４）側のビニオン（７）が
リングギヤ（ＩＩ）の内歯（Ｉ２）に噛み合っていて、
リングギヤ（１１）の両側の逆円錐面（１４）は摩擦車
（１５）（１５）の中心に近い円錐面（１６）（１６）
に中心線（Ｘ）に対応する位置で線状接触している。

このとき出力軸（５）側のリングギヤ（Ｌｌａ）は中心
が出力軸（５）の細心と一致していて、リングギヤ（Ｉ
ｌａ）の両側の逆円錐面（１４ａ）は摩擦車（１５ａ）
（１５ａ）の円錐面（１６ａ）（１６ａ）に全面接触し
ている。

この状態での入力軸（４）の回転は、リングギヤ（１１
）の内歯（１２）の歯数に対するビニオン（７）の歯数
の比に減速されてリングギヤ（１１）に伝わり、このリ
ングギヤ（１１）の回転はアイドルギヤ（２５）を介し
て出力軸（５）側のリングギヤ（ｌｌａ）に同方向同一
回転として伝達され、さらに摩擦車（１５ａ）（１５ａ
）を経て出力軸（５）をリングギヤ（１１）（ｌｌａ）
と同一回転数、すなわち最小回転数として出力される。

この場合の入力軸（４）の回転は、入力軸側において最
もスリップしやすい状態にあるリングギヤ（１１）と摩
擦車（１５）　　（１５）との摩擦伝導に頼ることなく
、ギヤの噛み合いによって出力軸側のリングギヤ（ｌｌ
ａ）まで伝達されるため、この間においてスリップを生
じることはなく、さらに、出力軸側のリングギヤ（ｌｌ
ａ）は逆円錐面（１４ａ）が摩擦車（１５ａ）（１５ａ
）に全周にわたって全面接触していて、スリップは殆ど
起こり得ない状態にあり、起動負荷の大きい場合でも確
実に回転を伝達することができる。

次に回転比を変えるため回転中にシフトフレーム（２１
）を第１図の状態からシフトロッド（２４）を引いて左
方に移動させると、リングギヤ（１１）（Ｉｌａ）と、
アイドルギヤ（２５）と、４個の位置決めギヤ（２７）
とが、シフトフレーム（２１）と一体的に移動して、入
力軸側のピニオン（７）とリングギヤ（工１）の内歯（
１２）との噛み合いが外れて、入力軸（４）の回転は摩
擦車（１５）　　（１５）からリングギヤ（１１）に摩
擦伝達される。

この状態では回転中のため慣性があって起動時程のトル
ク伝達力を必要とせず、摩擦力のみで充分伝達できるも
のである。

かくして、リングギヤ（１１）の摩擦車（１５）（１５
）との接触位置が漸次摩擦車（１５）（１５）の外周に
近づくにつれて、リングギヤ（１１）の回転数は次第に
増して入力軸（４）の回転数に近づき、最後にシフトフ
レーム（２１）が第２図に示す位置に達して、リングギ
ヤ（１１）の中心が入力軸（４）及び摩擦車（１５）（
１５）の中心と一致して、両側の逆円錐面（１４）（１
４）が摩擦車（１５）（１５）の円錐面（１６）（１６
）の外周部に全面接触し、リングギヤ（１１）の回転数
は入力軸（４）の回転数と同じになる。

そして、この入力軸側のリングギヤ（１１）の回転は常
に同一方向同一回転数で出力軸側のリングギヤ（ｌｌａ
）に伝達され、この出力軸側のリングギヤ（ｌｌａ）は
、摩擦車（１５ａ）（１５ａ）との接触位置がシフトフ
レーム（２０）の移動につれて摩擦車（１５ａ）（１５
ａ）の中心方向に寄るにしたがって、この摩擦車（１５
ａ）（１５ａ）の回転を次第に高め、最後にリングギヤ
（ｌ　ｌ　ａ）の内歯（１２ａ）がピニオン（７ａ）に
噛み合って、リングギヤ（ｌｌａ）から直接ピニオン（
７ａ）を経て出力軸（５）を最高回転に高めるものであ
る。

（発明の効果） 以上説明した本発明無段変速機によれば、入力軸側と出
力軸側の両方で組み合わされているリングギヤと摩擦車
とが最大に偏心した状態で、両者間にスリップが生じや
すいとき、入力軸及び出力軸に装着したピニオンがリン
グギヤの内歯に噛み合って回転が伝達されるためスリッ
プが生じることがな（、こうしたピニオンとリングギヤ
とが噛み合った状態で起動すれば、例えばトラックに重
い荷を積んでスタートしようとする場合のごとき起動ト
ルクを大きく必要とする場合でも、無段変速機における
スリップを防止して確実な起動を果たすことができるも
のである。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の好ましい実施例を示すもので、第１図は
２つ割りの本体ハウジングの片側を取り外して、最低速
時の特にギヤ関係位置を示した内部構造側面図、 第２図は同じく最高速時のギヤ関係位置を示した内部構
造側面図、 第３図は第１図■−■線における切断面図、第４図は第
１図をＰ矢印の方向にみた端面図、第５図は第３図ＩＩ
Ｉ−Ｉ線における拡大断面図、第６図は第５図ＩＶ−Ｉ
Ｖ線における断面図で、（Ａ）は無負荷（無回転）時、
（Ｂ）は負荷（回転）時を示している。 第７図は第１図ｖ−Ｖ線における断面図、第８図は第１
図ＶＩ−ＶＩ線における断面図、である。 １、ｌａ・・本体ハウジング ４・・入力軸　　　　　５・・出力軸 ７．７ａ・・ピニオン １１、ｌｌａ・・リングギャ １２．１２ａ”内歯　１３，１３ａ＝外歯１４．１４ａ
・・逆円錐面 １５．１５ａ・・摩擦車 １６．１６ａ・・円錐面 １８・・スプリング　　１９・・スプライン軸筒２１・
・シフトフレーム ２５・・アイドルギヤ　２７・・位置決めギヤＸ・・中
心線 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 本体ハウジングに、平行に配置した入力軸と出力軸を回
   転自在に支持し、該入力軸及び出力軸に、軸心に直交す
   る同一平面上に位置する同一のピニオンをそれぞれ装着
   し、 該両ピニオンの外側に、環状にして内・外周に歯をもつ
   同一のリングギヤを、内歯が上記ピニオンに噛み合い可
   能に配置し、 該両リングギヤの両側に、このリングギヤへの対向面を
   円錐面とした１対の摩擦車を、上記入力軸及び出力軸に
   それぞれ回転不能かつ摺動自在に嵌装するとともに、互
   いに上記リングギヤを挟みつける方向に付勢して設け、 上記２個のリングギヤの間に、それぞれの外歯に噛み合
   うアイドルギヤを介在させて、上記一方のリングギヤの
   内歯が上記ピニオンと噛み合ったとき、他方のリングギ
   ヤの中心が入力軸または出力軸の中心と一致すべく両リ
   ングギヤ間の中心距離を設定し、 上記入力軸と出力軸の両軸心線と直交する中心線方向の
   上記２個のリングギヤの外側の、上記中心線からら振り
   分けた２か所ずつに、該２個のリングギヤの外歯に噛み
   合う位置決めギヤを回転自在に軸支した枠形のシフトフ
   レームを上記中心線方向に移動自在に設け、該シフトフ
   レームを移動させることにより、上記２個のリングギヤ
   と１個のアイドルギヤを一体的に上記中心線方向に移動
   させて無断変速すべく構成したことを特徴とする、無段
   変速機。