JPH05172203A - 摩擦無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力軸の負荷トルクの増大にともない減速比
を徐々に増大させてロスのない効率的な減速を行う摩擦
無段変速機を提供する。 【構成】 入力部の回転を受ける入力円板、その回転を
受ける遊星コーン、その裏面の平坦面に摩擦係合するカ
ムディスク、遊星コーンの円錐面に摩擦係合する変速リ
ング、これを回転可能に保持するアーム１０、このアー
ム１０が常時直立するように変速リングを付勢するばね
およびアーム１０の他端が係止されて回動可能に弾力保
持された係止リング１１から摩擦無段変速機が構成され
ている。 【効果】 出力軸の負荷トルクに応じて変速リングが回
動すると、係止リング１１も同方向に回動し、アーム１
０がゆっくりと傾斜する。そのため、変速リングは遊星
コーンの円錐面上をゆっくりと縁部側に移動でき、減速
の際の衝撃がなく、また変速リングと遊星コーンとの間
に大きな摩擦力も発生せず、入力トルクをロスなく出力
軸に伝達できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータ等の入力部の回
転速度を一定に保持した状態で、出力軸の負荷トルクの
増大にともない減速比を増大させて出力軸の回転速度を
自動的に減少させる摩擦無段変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ボルト、ナット、ねじ等の締付
けトルクを制御する場合には、モータによりボックスビ
ットあるいはドライバビット（以下、ドライバビットに
ついて説明する。）を回転させるとともに、このドライ
バビットに加わる負荷に応じて変動するモータの負荷電
流を検出する検出部を設け、その検出値が設定値に達す
れば、その時点から一定時間後にモータを停止させるよ
うに構成した装置、あるいはドライバビットに加わる反
力トルクを歪み管により歪み量に変換してその歪み量を
歪みゲージ等の検出部により検出し、これが一定値に達
すればモータを停止させるように構成した装置が一般的
である。これらの装置では、締付け完了の直前でねじの
頭部が着座する際に衝撃的な反力トルクが生じると、こ
れが検出部で検出され、設定締付けトルク値が低い時に
はその検出値が瞬時に設定値を超えてしまい、所望締付
けトルクで締付けを完了することができない等の欠点が
生じている。その上、これらの装置では、締付けを開始
して検出値が設定締付けトルクに達すれば、モータを停
止させている関係で、常にモータ停止時の慣性の影響で
実際の締付けトルクが設定締付けトルクを超えてしま
い、正確な締付け作業が行えない等の欠点が生じてい
る。

【０００３】これら欠点を除去するため、モータの回転
をドライバビットに伝達する際に、ドライバビットの負
荷トルクが増大すれば、モータは一定速度で継続して回
転した状態でドライバビットの回転のみを減速させる摩
擦無段変速機が創案されている。この摩擦無段変速機１
は、図４に示すようにモータ等の入力部により回転駆動
される入力円板６と、これに摩擦係合する円周溝７ａを
有する複数の遊星コーン７と、その裏面の平坦面７ｃに
摩擦係合するカムディスク８と、前記遊星コーン７の円
錐面７ｂに沿って摩擦係合する変速リング９と、これを
回動可能に保持するアーム１０と、変速リング９を高速
側に付勢するばね１３とからなっている。この摩擦無段
変速機１では、出力軸３側の負荷トルクの増大にともな
って変速リング９が回動し、これを保持するアーム１０
が傾斜することにより変速リング９が遊星コーン７の母
線方向に引き下げられ、変速リング９と遊星コーン７と
の摩擦係合位置が変わって減速比が連続的に変わるよう
に構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような摩擦無段
変速機１では、ねじ締め機に用いられる場合には、締付
け完了が近づくにしたがって、出力軸３側に接続された
ドライバビットの負荷トルクが増大すると、入力部の回
転速度が一定に保持された状態で、ドライバビットの回
転速度が減速され、所望締付けトルク近くでのドライバ
ビットの回転速度は小さなものとなり、締付け完了時点
では入力部の慣性の影響の少ないねじ締め作業が可能と
なり、正確な締付けトルク制御を必要としている顧客か
ら大きな評価を得ている。

【０００５】この摩擦無段変速機では、出力軸３の回転
速度が減速される際に、変速リング９が回動し、これを
保持するアーム１０が傾斜するが、出力軸３に加わる負
荷トルクが大きくなってアーム１０の傾斜角が所定角度
を超えると、アーム１０の傾斜角に対する変速リング９
の引き込み量が急激に増え、減速比が急激に増大する。
そのため、変速リング９が遊星コーン７の円錐面７ｂの
縁部側に急激に移動することとなり、変速リング９と遊
星コーン７との間に大きな摩擦力が発生し、これが減速
時の衝撃となって出力軸３の出力トルクの変動を招いて
いるが、この出力トルクの変動は通常の作業では何ら問
題にならない。ところが、５０Ｋｇｆｃｍ以下の低締付
けトルク域でのねじ締め作業を行うような場合には、こ
の出力軸３の出力トルクの変動の影響が大きく、無視で
きないものとなっている。また、この時の摩擦力の分だ
け入力部からの入力トルクのロスが生じており、これら
を改善して減速比を徐々に増大させるとともにロスのな
い効率的な変速を行える摩擦無段変速機が要望されてい
る。

【０００６】本発明は、上記要望に鑑み発明されたもの
で、減速比を徐々に増大させるとともにロスのない効率
的な減速を行うことができる摩擦無段変速機を提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ケーシングの一端には内
部に突出する筒部を有する蓋体が固定されており、しか
もこのケーシング内には潤滑油が充填されるように構成
されている。また、前記ケーシング内には、入力部によ
り回転される入力円板と、これに摩擦係合する円周溝を
有する複数の遊星コーンと、その裏面に摩擦係合するカ
ムディスクとが配置されている。また、前記カムディス
クには出力軸が連結されており、この出力軸は筒部に回
転自在に保持されており、その一端が蓋体から突出する
ように構成されている。さらに、前記遊星コーンの円錐
面に沿って変速リングが摩擦係合して配置されており、
この変速リングにアームの一端が係止されている。この
アームの他端は前記蓋体の筒部の周囲で回動可能に配置
された係止部材に係止されており、前記変速リングが遊
星コーンの周囲で回動可能に保持されている。また、前
記係止部材は弾力部材により付勢されて所定位置に固定
されており、変速リングの回動にともなって係止部材が
アームにより引っ張られて徐々に回動するように構成さ
れている。また、前記変速リングはばねにより高速側に
付勢されており、出力軸の負荷トルクの変動を受けて変
速リングが回動し、減速比が連続的に変わるように構成
されている。

【０００８】

【作用】上記摩擦無段変速機では、出力軸に加わる負荷
トルクが増大するにともなって、変速リングが出力軸の
回転方向と反対側に回動する。そのため、この変速リン
グを保持するアームが傾斜し、変速リングが遊星コーン
の円錐面上を母線方向に沿ってその大径側に引き込ま
れ、自動変速機の減速比が増大し始め、出力軸の回転速
度が減速される。同時に、変速リングの回動にともなっ
て、変速リングを保持するアームを介して係止部材が引
っ張られ、弾性部材の弾性力に逆らって変速リングの回
動方向に僅かに回動し始める。そのため、アームはゆっ
くりと傾斜することとなり、変速リングは遊星コーンに
対して極めて円滑に引き込まれ、アームが大きく傾いて
減速比が大きくなっても、減速はゆっくりと進み、減速
時の衝撃をなくすことができるばかりか、変速リングと
遊星コーンとの間に大きな摩擦力が発生せず、円滑にか
つロスなく効率的に出力軸の回転速度の減速を行うこと
ができる。

【０００９】

【実施例】以下、実施例を図面に基づいて説明する。図
１および図２において、１は摩擦無段変速機であり、モ
ータ等の入力部の回転を例えばねじ締め機（図示せず）
のドライバビット（図示せず）に無段階に減速して伝達
するように構成されている。この摩擦無段変速機１は入
力部が一端に固定されるケーシング２を有し、このケー
シング２の他端には後記する出力軸３を回転自在に案内
する筒部４ａを持つ蓋体の一例の底蓋４が固定されてい
る。また、このケーシング２の上部には上蓋５が固定さ
れ、ケーシング２内に潤滑油が充填されるように構成さ
れている。前記上蓋５には入力軸部６ａを有する入力円
板６が回転自在に配置されており、入力部により入力軸
部６ａが回転されて入力円板６がケーシング２内で回転
するように構成されている。前記入力円板６の外周には
摩擦係合する円周溝７ａを有する複数個の遊星コーン７
が、またこの遊星コーン７にはカムディスク８が遊星コ
ーン７の円錐面７ｂの裏面に位置する平坦面７ｃに摩擦
係合し、かつ前記入力円板６と同心上で回転するように
配置されている。さらに、前記遊星コーン７の円錐面７
ｂには変速リング９が摩擦係合して回動自在に配置され
ており、この変速リング９と遊星コーン７との摩擦係合
位置により、その減速比が連続的に変わるように構成さ
れている。また、この変速リング９にはその外周の複数
箇所でアーム１０の一端が係合しており、このアーム１
０の他端は後記する係止部材の一例の係止リング１１に
係止され、変速リング９の高速側の移動量が制限される
ように構成されている。しかも、前記変速リング９は底
蓋４の筒部４ａの周囲に配置されたばね座１２に保持さ
れたばね１３により上方に付勢されており、常時アーム
１０を介して係止リング１１が引上げられるように構成
されている。

【００１０】前記底蓋４の筒部４ａの周囲には係止リン
グ１１がその位置で回動自在に配置されており、この係
止リング１１は前記アーム１０の他端が係合する周縁部
を持つ鍔部１１ａを有している。この係止リング１１の
鍔部１１ａにはばね係止ピン１４が上方に直立して植設
されており、このばね係止ピン１４には後記する弾性部
材の一例の引っ張りばね１５の一端が係止されるように
構成されている。また、前記係止リング１１の鍔部１１
ａには２ヶ所に長穴１１ｂが穿設されており、この長穴
１１ｂから底蓋４に植設されたばね固定ピン１６が突出
するように構成されている。このばね固定ピン１６には
前記引っ張りばね１５の他端が固定されており、この引
っ張りばね１５が係止リング１１をばね固定ピン１６に
当接する方向に付勢して一方側に停止させるように構成
されている。

【００１１】また、前記カムディスク８には、調圧機構
１７を介して前記底蓋４の筒部４ａに回転自在に案内さ
れた出力軸３が連結されており、その一端が底蓋４から
突出し、これにドライバビット等所望の作用軸（図示せ
ず）が連結できるように構成されている。

【００１２】上記摩擦無段変速機では、入力部の回転が
入力円板６に伝達され、所定減速比で出力軸３に伝達さ
れるが、出力軸３の負荷トルクが増大すると、これに応
じて変速リング９が遊星コーン７の円錐面７ｂに沿って
出力軸３の回転方向と反対方向に回動する。この変速リ
ング９の回動により、これを保持するアーム１０が傾斜
して、変速リング９が遊星コーン７の円錐面７ｂ上を母
線方向に沿ってその大径側に引き込まれる。この変速リ
ング９の回動にともなって、アーム１０の傾斜角が大き
くなり、摩擦無段変速機１の減速比が急激に増大し始め
るが、変速リング９に一端が係止されたアーム１０の他
端に係止リング１１が係止されている関係で、係止リン
グ１１に変速リング９と同方向に回転しようとする力が
発生する。この力が引っ張りばね１５の弾性力よりも小
さい時は、係止リング１１はばね固定ピン１６に当接し
ているが、図３に示すように引っ張りばね１５の弾性力
よりも大きくなると、係止リング１１は引っ張りばね１
５の弾性力に逆らって僅かに回動し始め、アーム１０の
固定側が変速リング９と同方向に移動する。そのため、
アーム１０の傾斜がゆっくりと進むこととなり、アーム
１０が大きく傾いて減速比が大きくなっても、減速はゆ
っくりと進み、減速時の衝撃がなくなるばかりか、遊星
コーン７と変速リング９との間に大きな摩擦力が発生し
ないため、入力部の入力トルクをロスなく出力軸３に伝
達し、ロスのない効率的で円滑な減速を行うことができ
る。

【００１３】なお、実施例では、係止リング１１を引っ
張りばね１５により一方方向に付勢しているが、引っ張
りばね１５に代えて圧縮ばね（図示せず）を使用しても
よいし、両方向に移動できるように付勢してもよい。ま
た、これらばね以外に他の公知の弾力部材を使用するこ
ともできる。さらに、実施例では係止リング１１は玉軸
受によりスラスト荷重を受けながら、回転するように構
成されているが、玉軸受をすべり軸受に代えることもで
きる。特に、出力トルクが大きい場合には、むしろその
方がよい。というのは、すべり軸受の抵抗は玉軸受の抵
抗よりも大きいので、引っ張りばね１５の負荷が軽くな
り、この引っ張りばね１５の安全率が高くなるからであ
る。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は入力円
板、その回転を受けて回転する遊星コーン、その裏面の
平坦面に摩擦係合するカムディスク、遊星コーンの円錐
面に摩擦係合する変速リング、これを回転可能に保持す
るアーム、このアームが常時直立するように変速リング
を付勢するばねおよびアームの他端を係止して回動可能
に弾力保持された係止部材から摩擦無段変速機を構成し
ているため、出力軸に加わる負荷トルクに応じて変速リ
ングが回動すると、係止部材も同方向に回動してアーム
がゆっくりと傾斜できる。そのため、アームの傾斜角が
所定角度以上になっても、変速リングは遊星コーンの円
錐面上をゆっくりと縁部側に移動でき、減速の際の衝撃
がなく、また変速リングと遊星コーンとの間に大きな摩
擦力も発生せず、入力トルクをロスなく出力軸に伝達で
き、効率的でかつ円滑な減速を行う摩擦無段変速機を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図２】本発明に係る摩擦無段変速機の要部縦断面図で
ある。

【図３】本発明の要部動作説明図である。

【図４】自動ねじ締め機に使用された従来の摩擦無段変
速機の要部縦断面図である。

【符号の説明】

１ 摩擦無段変速機 ２ ケーシング ３ 出力軸 ４ 底蓋 ４ａ 筒部 ５ 上蓋 ６ 入力円板 ６ａ 入力軸部 ７ 遊星コーン ７ａ 円周溝 ７ｂ 円錐面 ７ｃ 平坦面 ８ カムディスク ９ 変速リング １０ アーム １１ 係止リング １１ａ 鍔部 １１ｂ 長穴 １２ ばね座 １３ ばね １４ ばね係止ピン １５ 引っ張りばね １６ ばね固定ピン １７ 調圧機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングの一端に内部に突出する筒部
   を有する蓋体を固定してこのケーシング内に潤滑油を充
   填するように構成するとともに、前記ケーシング内に入
   力部の回転を受けて回転される入力円板とこれに摩擦係
   合する円周溝を有する複数の遊星コーンとその裏面に摩
   擦係合するカムディスクとを配置し、さらに前記遊星コ
   ーンの円錐面に沿って変速リングを摩擦係合して配置
   し、この変速リングを他端が蓋体側で係止されたアーム
   により回動可能に保持してばねにより高速側に付勢する
   一方、 前記カムディスクに出力軸を一体化して連結し、この出
   力軸を蓋体の筒部で回転自在に保持してその一端を蓋体
   から突出させた摩擦無段変速機において、 蓋体の筒部の周囲で回動する係止部材を配置し、この係
   止部材を弾性部材により付勢して所定位置に固定する一
   方、この係止部材に変速リングを保持するアームの他端
   を係止したことを特徴とする摩擦無段変速機。