JPH1078094A - ケーシングをプーリとする無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 公知のベルト変速機のように、駆動電動機側
の位置を変えなくとも済む無段変速プーリを提供するこ
とができ、更には、機枠間無段変速プーリや自転車、バ
イク、スクータ等の二輪車用の無段変速装置として適用
することができる無段変速装置を提供することを課題と
する。 【解決手段】 モータＭの軸に固定される中空の原動軸
１と支柱３及びＬ金具４を介してベース５に固定される
中空の固定軸２を同一軸線上に設ける。この原動軸１と
固定軸２に一側にタイミングプーリー７を設けたドラム
状のケーシングをベアリングを介して枢着する。ケーシ
ング６の内部の原動軸１の端部に皿状の原動車８を、ま
た公知のトルクカム９を介してケーシング６に連繋させ
た従動車１０を前記原動車８と対向して設ける。原動車
８と従動車１０間にそれぞれ揺動部材１１によって支持
され両側を原動車８と従動車１０のリム部に圧接係合す
る６個のボール転動子１２を設ける。ハンドル１９を回
動することによりこれらのボール転動子１２の自転軸を
揺動させる揺動手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無段変速プーリ、
機枠間無段変速プーリ、二輪車用無段変速装置等に適す
るケーシングをプーリとする無段変速装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】機械装置の変速装置として、従来、図１
に示すようなベルト変速装置が賞用されている。このベ
ルト変速機は、駆動モータ１０１の軸に傘状の固定シー
ブと可動シーブから成るプーリ１０２を設け、駆動モー
タ１０１を摺動台１０３上で移動させて機械装置側の回
転数を変えるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記ベルト
変速装置のように、駆動モータ側の位置を変えなくとも
済む、無段変速プーリを提供することができ、更には、
機枠間無段変速プーリや二輪車の無段変速装置として適
用することができる無段変速装置を提供することを課題
とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたもので、同一軸線上に配置した原
動軸と固定軸にケーシングの両側を枢着し、このケーシ
ング内に前記原動軸と連繋した皿状の原動車と、この原
動車と対向し、前記ケーシングと連繋させた皿状の従動
車をそれぞれ設け、これらの原動車と従動車間に、原動
車と従動車の各々に対し、それぞれ球面上の一点におい
て圧接係合すると共に揺動部材を介して相互に線又は点
において圧接係合させられる適数のボール転動子を設
け、且つ各ボール転動子の自転軸を同時に傾斜させる手
段を前記固定軸に設けると共に、ボール転動子と前記原
動車及び従動車との間に圧接力を発生する手段を設けた
ことを特徴とするケーシングをプーリとする無段変速装
置である。

【０００５】

【作用】原動軸が回転すると、原動軸と連繋した原動車
が回転し、この原動車と圧接係合するボール転動子およ
びこのボール転動子に圧接係合する従動車を介してケー
シングが駆動される。そしてボール転動子の自転軸を傾
斜させる手段によって各ボール転動子の自転軸を傾斜さ
せると、ボール転動子と圧接係合する原動車側の回転有
効径と従動車側の回転有効径に大小が生じ、原動車側の
回転有効径の方が従動車側のそれよりも小さい時は従動
車、すなわち、ケーシングを高速に回転させ、逆の場合
はケーシングは低速になる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図２は本発明を無段変速プーリに
適用した場合の第１の実施例を示すもので、Ｍはモー
タ、Ｘ１は本発明にかゝる無段変速装置、Ｖはタイミン
グベルトである。

【０００７】図３は本発明にかゝる無段変速プーリＸ１
の縦断面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５は内部
の構成を示す分解斜視図、図６はスパイダーの斜視図
で、その構成について説明すれば次の通りである。

【０００８】図において、１はモータＭの軸に固定され
る中空の原動軸、２は支柱３及びＬ金具４を介してベー
ス５に固定される中空の固定軸で、原動軸１と同一軸線
上に設けられている。

【０００９】６は一側にタイミングプーリー７を設けた
ドラム状のケーシングで、前記原動軸１に片持ち枢着さ
れ、他側はベアリングを介して固定軸２が枢着されてい
る。

【００１０】ケーシング６の内部には、原動軸１の端部
に設けた皿状の原動車８と、公知のトルクカム９を介し
てケーシング６に連繋させた従動車１０が対向して設け
られ、原動車８と従動車１０間にはそれぞれ揺動部材１
１によって支持され両側を原動車８と従動車１０のリム
部に圧接係合す６個のボール転動子１２が配置されてい
る。

【００１１】固定軸２は、図５に示すように、スプライ
ン状に６本の溝１３を内面に設け、その溝１３を設けた
部分に軸方向の長孔１４を設けると共に、基部外周面に
スパイダー１５を係合するためのスプライン１６を設け
たもので、内部には各ラック１７を前記長孔１４に係合
させたスライダー１８が横動自在に嵌挿され、このスラ
イダー１８はハンドル１９を設けた送りネジ杆２０に螺
合され、ハンドル１９を回動することにより固定軸２内
を横動するように構成されている。

【００１２】揺動部材１１の構造は、弧状に形成され、
図５に示すように長孔１４を通して前記ラック１７と噛
合するセクターギヤ２１と、前記ボール転動子１２に設
けたボールベアリング状の外輪２２と係合する溝２３を
反対側に設けたもので、前記スライダー１８が軸方向に
横動すると、ボール転動子１２の自転軸が揺動する。

【００１３】固定軸２のスプライン１６と係合させたス
パイダー１５は、図４〜図６に示すように、相隣るボー
ル転動子１２，１２の外輪２２，２２間に割り込ませる
６本のボール転動子１２の位置保持用の突起２４と６本
の揺動部材１１の逃げ溝２５を設けたものである。

【００１４】この第１の実施例では、ボール転動子１２
に回動自在に取付けたベアリング状の外輪２２は、図３
に示されるように、ボールベアリングと同様ボールを介
して外輪２２をボール転動子本体に取付けるようにした
が、図７の（ａ）のように外輪２２に軌道溝２２１を設
け、その軌道溝２２１に円筒コロ２２２を係合させるよ
うにしたボール転動子、図５の（ｂ）のように、ボール
転動子本体に軌道溝２２３を設けこの軌道溝２２３に円
筒コロ２２２を係合させるようにしたボール転動子、図
５の（ｃ）のように鼓型コロ２２４を外輪２２とボール
転動子本体間に設けるもの、あるいは図５の（ｄ）のよ
うにボールベアリング２２５を外輪に使い、ボール転動
子本体を半球合体形式としたものを使用することも出来
る。これらのボール転動子は従来のボールベアリング製
造技術を使って製作精度の高いものが得られる。

【００１５】このように構成される６個のボール転動子
１２，１２，１２，１２，１２，１２は、両側を原動車
８と従動車１０のリム部で狭まれるよう配置され、原動
軸１を回転させると原動車８、６個のボール転動子１
２，１２，１２，１２，１２，１２，従動車１０及び公
知のトルクカム９を介してケーシング６を回動させ、ケ
ーシング６の一側に設けたタイミングプーリー７を介し
てそれに掛張したタイミングベルトＶを駆動する。

【００１６】図８は６個のボール転動子１２と揺動部材
１１の動きを示すもので、（ａ）図の起動前の状態で
は、原動車８及び従動車１０に対するそれらの位置はバ
ラバラであるが、原動車軸１が起動すると、トルクカム
９の作用により、原動車８とボール転動子１２、ボール
転動子１２と従動車１０の接触圧が高まり、フローテイ
ング状態にあった６個のボール転動子１２と揺動部材１
１は（ｂ）図の調心状態になってケーシング６を駆動す
る。

【００１７】そして、図３において、ハンドル１９を回
動すると、送りネジ杆２０に螺合されたスライダー１８
が軸方向に横動し、ラック１７とセクターギヤ２１を介
して連繋される各揺動部材１１を揺動せしめ、溝２３と
それと係合する外輪２２を介してボール転動子１２の回
転軸を揺動せしめる。

【００１８】図９はボール転動子１２，１２が揺動した
時の原動車８及び従動車１０の接触状態を示すもので、
〔Ｉ〕の状態ではボール転動子１２と接触する原動車側
の回転有効径の方が従動車側のそれよりも小さいので従
動車は高速に回動し、〔ＩＩ〕の状態の中間位置では従
動車は原動車と等速になり、〔ＩＩＩ〕の状態では原動
車側の回転有効径の方が従動車側のそれよりも大きくな
るので従動車は低速になる。

【００１９】従ってハンドル１９を回動することによ
り、高速から低速までケーシング６を無段変速させるこ
とができる。

【００２０】以上説明した第１の実施例は、本発明を無
段変速プーリに適用した場合であるが、この装置によれ
ば、図１に示す従来のベルト変速機のようにモータＭの
位置を移動させることなく無段変速出来るので、第１の
実施例はモータＭを移動させることを嫌う場合や、取付
に制約がある場合の無段変速プーリとして好適である。

【００２１】また、図２から当業者ならば、直ちに想到
し得るように、タイミングプーリー７を歯車、スプロケ
ット、Ｖプーリ等に替え、ケーシング６の軸架位置を両
持ちとすれば、機枠間無段変速プーリを提供することが
できる。

【００２２】図１０は第１の実施例と同様、機枠間無段
変速プーリに適用した場合の第２の実施例の無段変速装
置Ｘ２で、第１の実施例とはボール転動子の数を４個と
したことと、ボール転動子の自転軸揺動機構と、ケーシ
ング３３の軸架位置を両持ちとした点が相違するもので
ある。

【００２３】すなわち、同一軸線上に設けた原動軸３１
と機枠４４に螺着した中空の固定軸３２に玉軸受４５を
介してケーシング３３を他方の機枠４４に枢着し、原動
軸３１の回転を原動車３４、４個のボール転動子３５，
３５，３５，３５，従働車３６，公知のトルクカム３７
を介してケーシング３３に伝達することは同様である
が、ボール転動子３５の支持を、図１２に示すような外
輪３８を係合する溝３９を設けた弧状揺動部材４０を糸
巻状の支持部材４１で受け、この支持部材４１に一端を
固定した連杆４２を中空固定軸３２内に設けた流体を用
いた制御シリンダー４３を作動させることによりボール
転動子３５を揺動させるようにした点が異なるものであ
る。なお、４２はボール転動子３５の位置保持用の４個
の突起４３を設け、固定軸３２に固定したスパイダであ
る。

【００２４】この機枠間無段変速プーリは、原動軸３１
を回転させると、原動車３４、４個のボール転動子３
５，３５，３５，３５，従働車３６，トルクカム３７を
介してケーシング３３が駆動され、回転するにつれて、
トルクカム３７の作用により従動車３６が図１０におい
て右方に押され、ボール転動子３５との接触圧を高める
と共に、フローテイングに近い状態にあったボール転動
子と、揺動部材と支持部材４１とを細長く形成した連杆
４２の弾性撓みで軸心方向に移動させて図１１のように
調心状態とする。

【００２５】図１３はボール転動子３５が揺動した時の
原動車３４及び従動車３６の接触状態を示すもので、第
１の実施例と同じく〔Ｉ〕は低速時、〔ＩＩ〕は等速
時、〔ＩＩＩ〕は高速時である。

【００２６】動力の伝達は両方向に可能で、ケーシング
３３を原動車に、原動軸３１を従動軸とすることができ
る。この場合変速作用は全く同じである。

【００２７】以上、本発明を無段変速プーリに適用した
場合の２つの実施例を例示したが、これらの実施例から
当業者ならば容易に想到し得るように、自転車、バイ
ク、スクータ等の二輪車の無段変速装置として応用する
ことが出来る。

【００２８】以下、本発明を自転車の無段変速装置Ｘ３
に適用した場合の第３の実施例について説明する。

【００２９】図１４は本発明の第３の実施例の断面図、
図１５はＢ−Ｂ線断面図、図１６は分解斜視図で、５１
は中空の原動軸、６１は自転車のフレームに固定される
中空の固定軸（ハブ軸）、５３は前記原動軸５１とハブ
軸６１に枢着したハブ（ケーシング）である。

【００３０】原動軸５１の外側にはチエーンスプロケッ
ト５４を取付け、ハブ５３内には左ネジ５５で螺合され
る皿状の原動車５６が設けられている。

【００３１】また前記原動車５６と対向する従動車５７
がフリーホイール兼用のトルクカム機構５８を介してハ
ブ５３の内面と連繋されている。

【００３２】そして、この原動車５６と従動車５７の間
に、前記実施例と同様に、球面の一部を外形とする自動
調心型ベアリング状の外輪５９を有する４個のボール転
動子６０が設けられている。

【００３３】そうして、この実施例は、自転車用無段変
速装置であるため、従来の自転車変速装置に代えて取付
け得るように、ボール転動子６０の自転軸揺動機構を次
のように構成してある。

【００３４】すなわち、前記原動軸５１内に自転車のフ
レームに固定する中空のハブ軸６１を設け、このハブ軸
６１にスプライン６２と長孔６３を設け、前記ボール転
動子６０の外輪５９を係合させる半月溝６４を設けたシ
フター６５をスプライン６２と係合させ、このシフター
６５に前記長孔６３を貫通するスプリングピン６６を取
付け、このスプリングピン６６の右側のハブ軸６１内に
はプランジャー６７とコイルスプリング６８を内装し、
左側には公知のレリーズ装置によって駆動されるコント
ロールロッド６９を内装し、このコントロールロッド６
９をコイルスプリング６８に抗してレリーズ装置により
押すことにより、シフター６５を横動させてボール転動
子６０の自転軸を揺動させるように構成されている。

【００３５】図１７はフリーホイール兼用のトルクカム
機構５８の構成と作用を示す説明図で、５７１は従動車
５７に設けたカムリング、５７２はＬ状溝カム、５３１
はハブ５３に取付けたＶ溝リング、５３２はＶ溝リング
５３１のＶ溝５３１ａとＬ状溝カム５７２間に挿入した
ボールである。

【００３６】今従動車５７のカムリング５７１が（ａ）
図において矢印方向に移動すると、カム作用状態とな
り、（ｂ）図のようにカムリング５７１が矢印方向に移
動すると、フリーホイール状態となる。

【００３７】以上のように構成されるので、本無段変速
装置Ｘ３を自転車に搭載してペダルを前進方向に踏む
と、チエーンスプロケット５４を備えた原動軸５１が回
転し、原動軸５１と原動車５６は左ネジ５５で螺合して
いるので、原動車５６が図１４において左方に移動して
ボール転動子６０との接触圧が増大し、ボール転動子６
０を介して従動車５７が図１７の（ａ）図の矢印のよう
に回動し、カムリング５８はカム作用状態となってハブ
５３を回転させる。

【００３８】ところが、ペダルを逆に踏むと、原動車５
６は図１４において右方向に移動し、ボール転動子６０
との接触圧が落ち、自転車はフリー走行の状態になる。

【００３９】また、ペダルを踏むのを止めた場合には、
Ｖ溝リング５３１が図１７の（ｂ）図のように矢印方向
に回動することになるので、この場合も自転車はフリー
走行の状態となる。

【００４０】そして、コントロールロッド６９をレリー
ズを介して横動させれば、ボール転動子６０の自転軸が
揺動し、変速作用は図１８に示す様に前記実施例の場合
と同様に無段変速させることができる。

【００４１】以上のように、本発明によれば原動機側を
移動させる必要のない無段変速プーリを提供することが
でき、また、ケーシングを平プーリとすれば、無段変速
装置付のコンベアベルト駆動ローラを提供することがで
きる。また、二輪車用の無段変速装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知のベルト変速装置の側面図である。

【図２】本発明の第１の実施例の斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施例の縦断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】本発明の第１の実施例の分解斜視図である。

【図６】スパイダーの斜視図である。

【図７】本発明実施に用いることができる各種ボール転
動子の構造例を示す図である。

【図８】ボール転動子と揺動部材の調心作用を説明する
図である。

【図９】本発明の第１の実施例の変速動作説明図であ
る。

【図１０】本発明の第２の実施例の縦断正面図である。

【図１１】本発明の第２の実施例の縦断側面図である。

【図１２】第２の実施例における支持部材と揺動部材の
形状を示す拡大斜視図である。

【図１３】本発明の第２の実施例の変速動作説明図であ
る。

【図１４】本発明の第３の実施例の縦断面図である。

【図１５】図１４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１６】本発明の第３の実施例の分解斜視図である。

【図１７】フリーホイール兼用のトルクカムの構成とそ
の動作原理図である。

【図１８】本発明の第３の実施例の変速動作説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 原動軸 ２ 固定軸 ３ 支柱 ４ Ｌ金具 ５ ベース ６ ケーシング ７ タイミングプーリー ８ 原動車 ９ トルクカム １０ 従動車 １１ 揺動部材 １２ ボール転動子 １３ 溝 １４ 長孔 １５ スパイダー １６ スプライン １７ ラック １８ スライダー １９ ハンドル ２０ 送りネジ杆 ２１ セクターギヤ ２２ 外輪 ２３ 溝 ２４ 突起 ２５ 逃げ溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一軸線上に配置した原動軸と固定軸に
   ケーシングの両側を枢着し、このケーシング内に前記原
   動軸と連繋した皿状の原動車と、この原動車と対向し、
   前記ケーシングと連繋させた皿状の従動車をそれぞれ設
   け、これらの原動車と従動車間に、原動車と従動車の各
   々に対し、それぞれ球面上の一点において圧接係合する
   と共に揺動部材を介して相互に線又は点において圧接係
   合させられる適数のボール転動子を設け、且つ各ボール
   転動子の自転軸を同時に傾斜させる手段を前記固定軸に
   設けると共に、ボール転動子と前記原動車及び従動車と
   の間に圧接力を発生する手段を設けたことを特徴とする
   ケーシングをプーリとする無段変速装置。