JPH0581780B2 - - Google Patents

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） 無断変速機には、機械式、流体式、電気式があ
り、このうち機械式の無段変速機は大別して摩擦
車式、巻掛け伝導式、リンク装置フリーホイール
式の３種類があつて、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、ハイナウ無段変速
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ツプしやすく、
特に起動時にスリツプが生じやすい欠点を持つて
おり、トラツ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
るといつた問題があつて、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
スリツ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） 上記の目的を達成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つた
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くに当接して
いて、摩擦車との接触面が狭くスリツプが生じや
すい状態であるが、このとき内歯がピニオンに噛
み合つていから起動時のスリツプは起こらず、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
擦車の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、スリツ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つ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
間に挟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との中心と一致した
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つて、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
で現される。

出力軸最小回転数＝入力軸回転数×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×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、１，１ａ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１，１ａに、ベアリング６，６ａにより回転自
在に支持されて、所定間隔をもつて平行し、両者
は一端が本体ハウジング１，１ａ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
の先端に丸みを持つ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
ナイズ構造としてある。

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ｔ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１０
が負荷により偏平に押圧されてキー８とキー溝９
の一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ピニオン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１３，１３ａ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としてある。

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１１，１１ａへ
の対向面をリングギヤ１１，１１ａ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、ピニオン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
１，１ａ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のピニオン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１
１，１１ａ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個適宜間隔をもつて配置し、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１，１ａを貫通して外部に
突出するシフトロツド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１１，１１ａの間にあつ
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１１ａの内歯１２また
は１２ａがピニオン７または７ａに噛み合つたと
き、他方のリングギヤ１１または１１ａ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１
１，１１ａの平面的位置を保つている。

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
１，１ａ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はブツシユを示
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が図に向かつて（以下方向
を示す語句は図に向かつて示すものとする）右方
に一杯寄つた位置にあり、この状態で入力軸４側
のピニオン７がリングギヤ１１の内歯１２に噛み
合つていて、リングギヤ１１の両側の逆円錐面１
４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１１ａは中心
が出力軸５の軸心と一致していて、リングギヤ１
１ａの両側の逆円錐面１４ａは摩擦車１５ａ，１
５ａ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１
１の内歯１２の歯数に対するピニオン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１１ａ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１１，１１ａ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
て最もスリツプしやすい状態にあるリングギヤ１
１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つて出力軸側のリングギ
ヤ１１ａまで伝達されるため、この間においてス
リツプを生じることはなく、さらに、出力軸側の
リングギヤ１１ａは逆円錐面１４ａが摩擦車１５
ａ，１５ａに全周にわたつて全面接触していて、
スリツ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ツド２４を引
いて左方に移動させると、リングギヤ１１，１１
ａ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１１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つて起動時
程のトルク伝達を必要とせず、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１５，１
５の中心と一致して、両側の逆円錐面１４，１４
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１１ａに伝達され、この出力軸側のリングギヤ
１１ａ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１５
ａ，１５ａの中心方向に寄るにしたがつて、この
摩擦車１５ａ，１５ａの回転を次第に高め、最後
にリングギヤ１１ａの内歯１２ａがピニオン７ａ
に噛み合つて、リングギヤ１１ａ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
間にスリツ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
合つて回転が伝達されるためスリツプが生じるこ
とがなく、こうしたピニオンとリングギヤとが噛
み合つた状態で起動すれば、例えばトラツクに重
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
速機におけるスリツ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−
線における拡大断面図、第６図は第５図−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
−線における断面図、第８図は第１図−
線における断面図、である。 １，１ａ……本体ハウジング、４……入力軸、
５……出力軸、７，７ａ……ピニオン、１１，１
１ａ……リングギヤ、１２，１２ａ……内歯、１
３，１３ａ……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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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つた
   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。