JPS5969565A - 無段変速装置 - 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】 この発明は球体を使用した無段変速装置に関するもので
ある。

従来この種の装置としては第１図に示すものがあった。

第１図は従来の装置を示す一部断面図で、図においてｆ
ｉｌは鋼球（一般的には球体）、（２）は鋼球ｆｉｌの
中心孔に挿入されたスピンドル軸、（３）は鋼球（１１
とスピンドル軸（２）間のニードルベアリング、（４）
ハアイリスブレー）、（４ａ）はアイリスプレート（４
）に設けられスピンドル軸（２）が貫通するカム溝、（
４ｂ）はアイリスプレート（４）の外周に設けられたウ
オームホイール、（５）はウオームホイール（４１）　
）に設けられたウオームギヤ、（６）はハウジング、（
７）、（８）はそれぞれブラケットで＋６１　、　（７
）　、　（３）を総称してハウジング構造と称し、（７
ａ）　、　（８ａ）　ｕそれぞれブラケツ）　（７）、
　（８）内に設けられた溝、（９）は人力軸（一般的（
Ｆは第１の回転軸）、ｎｄは出力軸（一般的には第２の
回転軸）である。軸（９）　、　ｔ＋１の軸心は一致し
、この軸心をＸ軸とする直角座標を考えると久、第１図
に示す断面はＸ軸を含む平面による断面であり、鋼球（
１）はＸ軸に直角ガ平面上に各法の中心がＸ軸から距離
ｒの点、すなわち半径ｒの円周上にあるように複数個設
けられ、かつ隣接する２鋼球（１）の中心間距離が均一
になるように配置される。（１４（７ａ’）　、　（８
ａ）の方向はＸ軸に直角な平面への投影がＸ軸を中心と
し半径方向に延びており、カム溝（４ａ）はアイリスプ
レート（４）がＸ軸の捷わりに回転するときスピンドル
軸（２）の両端が溝（７ａ）、（８ａ）に嵌合して動く
ような形状に構成さね、ている。

（１１）はアウタリング（ｏｕｔｅｒ　ｒｉｎｇ　）、
０りは入力側ドライブコーン（ｄｒｉｖｅ　ｃｏｎｅ　
）　　、（１３は出力側ドライブコーン、（１４は入力
側加圧ローラ、（１９は出力側加圧ローラ、ＱＱＦｉベ
アリング、αηは潤滑油、０８、α傷はそれぞれオイル
シールである。アウタリング０印１球（１）の外側を圧
接し、ドライブコーン０２　、的は鋼球（１）に圧接し
て摩擦により回転を伝達し、加圧ローラＯ４，ａＳはド
ライブコーン（１９、（Ｌｌを鋼球（１）に圧接する力
を作用し、ベアリングｏｅＦｉ出力軸＋１［）をブラケ
ット（８）で支持するために設けられ潤滑油（１ηはハ
ウジング構造内に形成された油槽に入っている。

次に動作について説明する。ハンドル（図示せず）によ
りウオームギヤ（５）ｆ回転するとウオームホイール（
４ｂ）を介してアイリスプレート（４）がＸ軸のまわり
に回転する。この時溝（７ａ）　、（８ａ）とカム溝（
４ａ）の位置関係が変化し、　スピンドル軸（２）がＸ
軸に平行な方向から傾くことになる。

第２図は第１図の装置の動作を説明する説明図で、第１
図と同一符号は同一部分を示し、Ｎ１は入力回転数、Ｎ
２　　は出力回転数％　Ｒ１＋　Ｒ２はそれぞれドライ
ブコーン（１２、（１３の接触部半径、ｒ　　＋　ｒｌ
　　　　　　２ はそれぞれ鋼球（１）のドライブコーン（１２、（１３
との接触半径、θはスピンドル軸（２）の傾斜とすると
、Ｎ２＝寸Ｎ１　　となり、ｒ　１＞　ｒ　２で減速し
、θが第２図に示す例と逆方向になるとｒ　、＜　ｒ　
２となり増速される。

この場合各ドライブコーンｖｔ　、　ａｉは加圧ローラ
（１４１、（１！３　Ｋよりそれぞれ軸（９）、　＋１
１と一体的に回転すると同時に、伝達トルクに応じた軸
方向分力によりドライブコーンｆｌ′Ａ、　（１１を中
心部に向って押圧することになり、各ドライブコーンＱ
３　、０３と鋼球（１）との間に摩擦伝動に必要な押圧
力を生じる。また鋼球（１）はアウタリングα℃により
内側方向の押圧力を受けることで各押圧力間の平衡が保
たれているのである。

ところで、摩擦伝動に必要な押圧力は伝動すべきトルク
が大きくなると太きくなるので、トルクの大きな低速回
転側にだけ大きな押圧力を加えてやればよいのであるが
、第１図に示す構造では押圧力の平衡のために高速回転
側にも同様に大きい押圧力が作用するととになる。高速
回転側に過大な押圧力を加えることは大缶な摩擦損失を
発生することと々るので、許容し得る押圧力の上限値が
制限されこれがそのまま低速回転側の押圧力の上限とな
る。しかし、低速回転側の押圧力が低いと回転トルクが
大六い場合にすべりを発生し、このすべりを所定チ以下
に制限せねば々らず、したがって高速回転側の押圧力の
上限値が低速回転側のトルクを制限し、綜合して伝達馬
力の容量が制限されることにカる。また第１図から明ら
かなように球体にスピンドル軸を設けそのスピンドル軸
の傾斜角度を制御する構造は、部品点数が多く、高精度
の工作が要求され、製造原価が高くなるばかりでなく、
上述のように伝達馬力が制限され、かつ耐久性も低く々
るという欠点があった。

この発明は上記のような従来装置の欠点を除去するため
になされたもので、以下図面によりこの発明の詳細な説
明する。

第３図はこの発明の一実施例を示す一部断面図で、（６
）、　（７）、　（８）　、　＋９）　、　１１０　、
　（１η、θ〜、（１１ｕ＊１図の同一符号に相当する
部分を示し、（９ａ）は入力軸（９）に設けられたスプ
ライン部、Ｃ２１）は鋼球（一般的には球体）である。

第１及び第２の回転軸＋９１　、　ｆＩＯの軸方向をＸ
軸とし、複数個の鋼球ａｌ）の各中心がＸ軸に直角な平
面上、Ｘ軸から距離ｒの円筒上に、その中心間距離を均
一にして配列されることは第１図の場合と同様であり、
かつ第３図の断面はＸ軸を含む平面による断面を示して
いることも第１図の場合と同様である。（ハ）はハウジ
ング構造に固定され鋼球Ｑメと圧接する円錐面（２２ａ
）を有するアウタリング（ｏｕｔｅｒ　ｒｉｎｇ　）、
（ハ）は外周面が凹わん曲状で一球Ｑ１）の外周と点接
触する入力側ドライブコ−ン（ｄｒｉｖｅ　ｃｏｎｅ　
）、翰は入力側ドライブコーン例の位置決め用固定プレ
ート、ｔＡＨ固定プレート翰と入力側ドライブコーン（
ハ）間のスラストベアリング、クラ優は固定プレート＠
に設けられブラケット（７）を貫通している複数個のビ
ン、６つは変速用のナツトで、左右に回転させることで
、ピン３す、固定プレート（ハ）、スラストベアリング
嘱を介し入力側ドライブコーン＠をＸ軸方向に移動させ
る。

０］、（ロ）は入力軸（９）を支持するブラケット（７
）に設けられたベアリング、６っけ半月溝（３５ａ）を
設は鋼球ｅ２１）の外周と点接触する出力側ドライブプ
レートでこの出力側ドライブプレートｃＩうは出力軸（
１１Ｋ固定される。

埴４図は坑３図に示す装置の動作例を説明する説明図で
、各・鋼球乙ηについて、鋼球の中心を原点とし入力軸
（９）の方向（Ｘ軸方向）に平行な方向をＸ軸とし、Ｘ
軸とＸ軸とを含む平面（第４図の紙の而）［垂直な方向
をＹ軸とし、Ｘ軸とＹ軸を含む平面に垂直な方向を２軸
とする直角座標で表示する。またＡ点は入力側ドライブ
コーン（ハ）と鋼球Ｑ１）との接触点、Ｂ点は出力側ド
ライブブレー）　０５と鋼球ｅ２］）との接触点、０点
はアウタリング（ハ）と鋼球０１）との接触点で、各接
触点Ａ、Ｂ、Ｃでの抑圧力をそれぞれ図に示す如（ＦＡ
、　ＦＢ、　Ｆｏとする。

をＹ軸の回りに角度βだけ回転させ、す々わち角ＸＯＭ
　＝βとして次にＹＯＭ面をξ軸の回りに角度θだけ仲
１転させることでＢ点がξ軸上に来るものと干る。

この場合座標変換の式は次のようになる。

） ところで、第４図に示す座標軸に関しては、位置決め用
固定プレート翰のＸ軸上の位置が固定されている限り、
点Ａ、Ｂ、Ｃの位置は固定されており、この３点で支持
して一球０１）の中心点Ｏｆ固定していると見ることが
できる。したがって押圧力、ＦＡ＊　ＦＢ　、Ｆｃ　　
はベクトル的に平衡を保っておればよろしく、第１図の
場合のように低速回転側の押圧力と高速回転側の押圧力
とが等しくなければ平衡し々いという制限はない。した
がって、第３図の装置では低速回転側も高速１同転側も
負荷トルクに応じただ行の押圧力でかつ摩擦伝動に必要
なだけの最小限の押圧力ですむことになる。

また、第４図に示す座標軸に関しては、鋼球（１）はξ
軸のまわりの回転は自由である′のでξ軸のまわりに自
転する。一方Ｘ軸上の一点を原点とする座標軸から見る
と、入力側ドライブコーン（ハ）はＸ軸の捷わりに回転
しているので、Ａ点も同様に回転し、鋼球■】）はこの
回転に応じてξ軸まわりの自転の外に公転をともなう遊
星運動となりこの運動がＢ点から出力側ドライブプレー
ト（至）に伝達される。

入力回転数をＮＩＮ％出力回転数をＮ。０７％　Ｘ軸か
らＡＡまでの距離をＲ１、Ｘ軸から０点までの距離をＲ
３％ξ軸からＡ点までの距離をｒｌ、ξ軸から０点まで
の距離ｆｒ　　とすると ３ となる。

変速比を変える場合には変速用ナツト６４を右又は左に
回転させ入力側ドライブコーン（７）の軸方向位置を変
えることで、ｇＫ４図ｘ−ｙ−ｚ座標に関する点Ａ、Ｂ
、Ｃの位置を変化させ、式（２）のＲ１゜Ｒ３＊　ｒｌ
ｅ　ｒ３　　の値を変化させる。ｘ−ｙ−ｚ座標に関す
るＢ点の位置の変化は、ξ軸の変化となり、ひいてはＦ
　　ｏｒ　　の値の変化とガつてＮ０ＵＴ／３ ＮＩＮの変速比に影響子る。

以上のようにこの発明では、鋼球に圧接する３点の力の
平衡により鋼球の自転中心が自動的に定まるように入力
軸ドライブコーン、アウタリング、出力側ドライブプレ
ートの半月溝を構成することで部品数が少く、構造が簡
単で、安価に製造でき、小形で長寿命の無段変速装置を
提供することができる。

なお、入出力軸を逆にしても変速比が逆に々るだけで動
作は同一であり、ドライブプレートに設けた半月溝の円
周方向の傾斜角を両回転方向に設けることで、入出力軸
の回転方向の左右どちらでも動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置を示す一部断面図、第２図は第１図
の装置の動作を説明する説明図、第３図はこの発明の一
実施例を示す一部断面図、第４図は第３図の装置の動作
を説明する説明図である。 （６）・−・ハウジング、（７）　、　（８）・・・ブ
ラケット、（９）・・・入力軸、（１１・・・出力軸、
０η・・・潤滑油、Ｑ８．　ＱＩ・・・オイルシール、
（ハ）・・・鋼球、（至）・・・アウタリング、（ハ）
・・・入力側ドライブコーン、（ト）・・・出力側ドラ
イブプレート、（３５ａ）・・・半月溝。 々お、図中間−符−＠ｉＦｉ同−又は相当部分を示す。 代理人　葛　野　信　− 第４図 ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の回転軸と、この第１の回転軸の軸方向をＸ軸とす
   るときＸ＠に直角な平面内において上記Ｘ軸から互に等
   距離の点に中心を有しかつ中心間距離が均一になるよう
   に配列された複数個の球体と、この複数個の球体を収容
   しかつ上記第１の回転軸をＸ軸まわりの回転が自在でか
   つＸ軸方向の位置が固定されるように保持するハウジン
   グ構造と、このハウジング構造に固定されＸ軸を含む平
   面による切断面が上記球体の外周の接線となる一辺を有
   し上記球体の中心位置の上記Ｘ軸からの距離の変化によ
   って上記−辺と上記球体との接点位置が変化するよう構
   成されたアウタリングと、上記第１の回転軸に対しＸ軸
   方向に摺動可能でかつＸ軸のまわりの回転に関しては固
   定されるように連結された軸を有し、Ｘ軸を含む平面に
   よる切断面が上記球体の外周と一点接触を保ちかつその
   接触点が上記球体中心とのＸ軸方向の関係位置によって
   定まる凹わん曲形状とｈるドライブコーンと、Ｘ軸を含
   む平面による切断面が上記球体の外周の上記アウタリン
   グ及びドライブコーンとの接触点と反対側の点において
   一点接触を保ちかつその接触点が上記球体の中心位置の
   上Ｗｅ　Ｘ軸からの距離の変化によって変化する凹わん
   曲の半月溝を有するドライブプレートと、このドライブ
   プレートの回転軸を形成しその軸心がＸ軸と合致し上記
   ハウジング構造によりＸ軸まわりの回転が自在でかつ　
   　　　゛Ｘ軸方向の位置が上記第１の回転軸と反対側の
   位置で固定されるか２の回転軸と、上記第１の回転軸と
   上記ドライブコーンとのＸ軸方向の関係位置を調整する
   手段とを備えた無段変速装置。