JPS6283532A

JPS6283532A - 無段変速装置

Info

Publication number: JPS6283532A
Application number: JP60223805A
Authority: JP
Inventors: Kikuzo Takamiya; 高宮　喜久三; Ritsuo Nishimura; 律夫西村; Nobuaki Shimada; 信秋島田
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 1985-10-09
Filing date: 1985-10-09
Publication date: 1987-04-17
Also published as: JPH0546459B2

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）本発明は産業機械および搬送機器等に装備するのに適し
た汎用の無段変速装置に関するものである。

（従来の技術）内歯ラチェットに噛合する重送りによって無段階に変速
伝動することができるところの無段変速装置としては、
例えば特公昭３４−１７２２号公報に開示されたものが
ある。

（発明が解決しようとする問題点）上述の従来装置は、増速比を大きくするためラチェット
と爪による増速装置を二段に設けたものであるが、この
ラチェットと爪による伝動装置は、増速時の駆動域にお
いて冬瓜にかがる荷重を顆次リレーする場合に、駆動ラ
チェットと被動爪の歯先間にギャップがあると、このギ
ャップのため被動爪の交代時にショックや騒音が発生す
るが、この現象は特にこの伝動装置を二段にした場合に
一層増幅されるという問題点があった。

またこの従来装置は、第１１図に示すように、横座標に
変速装置の位相角度（００〜３６０　’　）をとり、縦
座標に変速比をとると、その冬瓜による出力の各回転位
相と変速比との関係曲線Ａは第１１図に太い実線で示す
ように連続山形状になる。すなわちこの従来装置の出力
は増速時において脈動になるという問題点があった。

（問題点を解決するための手段）上述の問題点を解決するため本発明においては、入力側
の駆動回転部材の内周に一方向クラッチを介して複数列
の内歯歯車を有するリングギヤを並設し、このリングギ
ヤに圧接噛合する複数列の円弧状の歯付プラネットの基
部を、中心軸に対して偏心調整自在にした偏心シャフト
に回転自在に設けた従動回転体に枢支して出力を取り出
すようにして無段変速装置を構成する。

（作　用）上述のように本発明においては、従来のラチェットと爪
の代りに、内歯歯車を有するリングギヤと、このリング
ギヤに圧接噛合する円弧状の歯付プラネットを設けて、
リングギヤと歯付プラネットとを常時噛合させるように
したから、増速時の駆動域において各歯付プラネットに
かかる荷重を順次リレーする場合に、リングギヤと歯付
プラネットとが常時噛合状態にあるから、噛合する歯間
にギャップが生じることがない。このため従来装置のよ
うなりレーショックは全く発生しなくなる。

また本発明装置は、増速伝動時において、リングギヤと
歯付プラネットとの噛合点が、従来のラチェットと爪の
ように噛合点が不動の一点ではなく、回転位相の変化に
伴って伝動接点が移動するため、本発明装置による出力
は、第１１図と同様にして示した第１０図に示す各回転
位相と変速比との関係曲線（太い実線）Ｂのように、は
とんど平滑になって脈動がきわめて小さくなる。

（実施例）以下、第１図〜第９図について本発明の一実施例を説明
する。

図中１は中空円筒形状のケース本体、１ａはそのケース
本体１の入力側端部に設けた環状の外側フランジ、１ｂ
は同じく環状の内側フランジ、１ｃはケース本体１の出
力側端部に設けた環状の外側７ランジ、２はケース本体
１の入力側に設けた中間ケーシング、３はこの中間ケー
シングの外側に設けたケース蓋、３ａはその中心部にお
いて外方へ突設したボス部、４はケース蓋３、中間ケー
シング２、およびケース本体１の外側フランジ１ａを貫
通して設けた複数本のボルト、５はナツトである。また
６はケース本体１の出力側に設けたケース蓋、６ａはそ
の中心部において内方へ突設したボス部、７はケース蓋
６および外側フランジＩＣを貫通して設けた複数本のボ
ルト、８はそのナツトである。

また９はケース本体１内に回転自在に設けた中空円筒状
のドラム（入力側の駆動回転部材）で、本実施例におい
ては複数個の部材を結合して一体に形成しである。１０
はドラム９の入力側をケース本体１の内側フランジ１ｂ
に回転自在に支承するための軸受で、１１はドラム９の
出力側をケース蓋６に回転自在に支承するための軸受で
ある。

また１２は入力軸で、この入力軸１２はケース蓋３のボ
ス部りａ内に軸受１３を介して支承されており、その内
側端部はケース蓋３と中間ケーシング２との間において
ほぼ円板状に形成されており、この円板部１２ａと中間
ケーシング２との間に介挿した軸受１４によって入力軸
１２は二点支持されている。

なお１５はオイルシールである。

また１６は入力軸１２０円板部１２ａの外周部に嵌着し
た太陽歯車、１７はドラム９の入力側端部に嵌着した太
陽歯車で、これら２個の太陽歯車１６．　’１７は同心
である。１８は第２図に示すように太陽歯車１６゜１７
の中心に対する同一円周上の複数個所（本実施例では３
個所）において、それぞれケース蓋３とケース本体１の
内側フランジ１ｂとの間に設けた軸、１９は軸１８に軸
受２０を介して回転自在に設けたそれぞれ２個の遊星歯
車１９ａ、　１９ｂを有する伝動歯車で、遊星歯車１９
ａは太陽歯車１６と噛合し、遊星歯車１９ｂは太陽歯車
１７と噛合するようにしである。すなわち入力軸１２が
回転すれば、太陽歯車１６、遊星歯車１９ａ、　１９ｂ
、太陽歯車１７を介してドラム９が回転するようになっ
ている。

また２１は内側偏心シャフトで、この内側偏心シャフト
２１はドラム９に対する偏心位置においてケース本体１
に対して固定して設ける。すなわち第１図に示すように
内側偏心シャフト２１の右端を中間ケーシング２に嵌入
すると共に、キー２２によって固定し、内側偏心シャフ
ト２１の左端には、シャフト２１と同心のディスク２３
を一体に形成し、さらにこのディスク２３の左側にドラ
ム９の中心に位置する中心軸２４を内側偏心シャフト２
１、ディスク２３と一体に形成する。そしてドラム９の
中間部において内側に突設した中間フランジ部９ａに軸
受２５を介してリング状の遊星キャリヤ２６を回転自在
に設け、この遊星キャリヤ２６の内周と中心軸２４との
間に軸受２７を設けて内側偏心シャフト２１の左側部を
支承する。

また２８は内側偏心シャフト２１に回転自在に嵌合した
外側偏心シャフトで、この外側偏心シャフト２８の外周
に２個の軸受（テーパーローラベアリング）２９を介し
て略中空円筒形状のロータ３０を無段変速装置の従動回
転体として回転自在に設ける。

また外側偏心シャフト２８の第１図における右端には、
内側偏心シャフト２１と同心のウオームホイール３１を
設け、このウオームホイール３１と噛合するウオーム３
２をその軸３２ａを介して中間ケーシング２に回転駆動
できるように設ける。第３図に示す３３はそのハンドル
である。

またドラム９の入力側前半部９ｂの内周部に一方向クラ
ッチ３４を介して複数列（本実施例では８列）の内歯歯
車３５ａを有するリングギヤ３５を並設し、この内歯歯
車３５ａよりも曲率半径の小さな曲率半径を有する略半
円弧状の外周部に内歯歯車３５ａと噛合する外歯３６ａ
を有する歯付プラネット３６を形成する。

また前記ローター３０の外周部において、前記複数列の
リングギヤ３５と対向する位置にそれぞれ一組のブラケ
ッ）　３０ａを突設し、これら複数組（本実施例では８
組）のブラケッ）　３０ａを第４図に示すように円周８
等分位置に配設する。そして各歯付プラネット３６の基
部をそれぞれピン３７を介して各ブラケッ）　３０ａに
枢支すると共に、各歯付プラネット３６の外歯３６ａを
それぞれ対応するリングギヤ３５の内歯歯車３５ａに常
時圧接噛合させる。

この圧接噛合手段としては、歯付プラネット３６の枢支
部にばね（図示せず）を設ける等どのような手段でもよ
い。本実施例ではリングギヤ３５の歯付プラネット３６
との噛合部の両側壁部に半円状の凹欠部３５ｂを設け、
この凹欠部３５ｂを貫通するピン３８によりリングギヤ
３５の両側において腕板３９の一端部を枢支すると共に
、これら二枚の腕板３９間に歯付プラネット３６を挟み
込み、これら腕板３９の遊端部間をピン４０により連結
し、このピン４０にうず巻きばね４１を嵌装して、この
うず巻きばね４１によって歯付プラネット３６の外歯３
６ａをリングギヤ２５の内歯歯車３５ａに常時圧接噛合
させである。なお第４図および第５図の一方向クラッチ
３４は、ボール３４ａとばね３４ｂとよりなるものであ
るが、この一方向クラッチ３４は、例えば、ラチェット
と爪による一方向クラッチ等のように、どのような形式
のものでもよい。

また上述のように構成した本発明の無段変速装置の従動
回転体であるローター３０の回転を中心軸２４を中心と
する回転にするために、ローター３０の第１図における
左側の端部に太陽歯車４２をローター３０と同心的に設
けると共に、前記遊星キャリヤ２６の第１図における右
側の肩部に太陽歯車４３を設け、前記ディスク２３の外
周部に軸受４４を介してリング状のギヤキャリヤ４５を
回転自在に設け、このギヤキャリヤ４５の第１図におけ
る右側に太陽歯車４２と噛合する内歯歯車４６を設け、
ギヤキャリヤ４５の左側に太陽歯車４３と噛合する内歯
歯車４７を設ける。

また遊星キャリヤ２６の第１図における左側の遊星歯車
装置は、上述した無段変速装置による変速を増幅するも
のであり、その構成は次の通りである。

すなわち４８は出力軸で、この出力軸４８つ第１図にお
ける右側の端部は、前記中心軸２４に設けた中心孔に軸
受４９を介して回転自在に支持されており、中間部は前
記ボス部りａ内に設けた軸受５０と、ケース蓋６の外側
に突設して設けた軸受ハウジング５１内に設けた軸受５
２によって回転自在に支持されている。５３は軸受５０
．５２間に嵌装したスリーブ、５４はオイルシールであ
る。

また５５は出力軸４８の第１図における右側に嵌合固着
した太陽歯車で、５６はケース蓋６のボス部６ａの端部
に嵌合固着した太陽歯車である。そして第８図に示すよ
うに太陽歯車５５と噛合する複数個（本実施例では４個
）の遊星歯車５７を軸受５８を介して軸５９により遊星
キャリヤ２６にそれぞれ枢支し、他方第９図に示すよう
に、太陽歯車５６と噛合する複数個（本実施例では４個
）の遊星歯車６０を軸受６１を介して軸６２によりドラ
ム９の第１図における左側の端板部９Ｃにそれぞれ枢支
し、さらにこれらの遊星歯車５７．６０を外包するイン
ナードラム６３の一端部を軸受６４を介して遊星キャリ
ヤ２６に回転自在に支承させると共に、インナードラム
６３の他端部を軸受６５を介してドラム９の端板部９ｃ
に回転自在に支承させ、このインナードラム６３の内周
部に遊星歯車５７と噛合する内歯歯車６６を設けると共
に、遊星歯車６０と噛合する内歯歯車６７を一体的に設
ける。

つぎに上述のように構成した装置の作用を説明する。入
力軸１２が回転（右回転）すると、これと一体の太陽歯
車１６が、第２図の矢印Ｃの方向に回転し、それと噛合
する遊星歯車１９ａが矢印りの方向に回転する。遊星歯
車１９ａ、　１９ｂは一体に形成さ゛　れているため、
第３図において遊星歯車１９ｂが矢印りの方向に回転す
ると、これと噛合する太陽歯車１７が矢印Ｅの方向に回
転し、これと一体のドラム９が同方向に回転する。

第３〜５図において０．は人力軸１２および出力軸４８
の中心と一致する本装置の中心点で、０゜は内側偏心シ
ャフト２１の中心点であり、０３は外側偏心シャフト２
８の中心点である。本実施例ではＯＩ〜０゜−０□〜０
３に設定しであるため、第３図および第４図では０１　
と０３が一致しており、第５図においては０．と０３が
最も離れている。

すなわち第１．３．４．６図は外側偏心シャフト２８の
偏心量がゼロの状態を示しており、第５図は外側偏心シ
ャフト２８が最大偏心状態にある場合を示している。

この偏心量の調整は、第３図に示すハンドル３３を操作
することにより、ウオーム３２、ウオームホイール３１
を介して外側偏心シャフト２８を内側偏心シャフト２１
を中心に回転させることによって行う。

すなわち第３．４図の状態から、外側偏心シャフト２８
を１８０°回転させれば第５図のように偏心量最大の状
態になり、またこの状態から外側偏心シャフト２８を１
８０°回転させれば偏心量ゼロの状態になる。

まず偏心量ゼロの状態の作用を説明すると、前記したよ
うに太陽歯車１７が第３図の矢印Ｅの方向に回転すると
、これと一体的に結合したドラム９も第４図の矢印Ｅの
方向に回転する。ドラム９が矢印Ｅの方向に回転すると
一方向クラッチ３４を介して各リングギヤ３５も第４図
の矢印Ｆのように回転し、このリングギヤ３５と噛合す
る歯付プラネット３６、ピン３７、ブラケット３０ａを
介してローター３０も矢印Ｆの方向に回転する。そして
偏心量ゼロの場合はローター３０が装置の中心位置にあ
るためロークー３０はリングギヤ３５と一体的に回転す
る。

したがってこの場合の入力側の駆動回転部材であるドラ
ム９と、出力側の従動回転体であるローター３０の回転
比は１：１である。

つぎに第５図の最大偏心状態の作用を説明する。

上述したようにリングギヤ３５が矢印Ｆの方向に回転す
ると、歯付プラネット３６を介してローター３０も第５
図の矢印Ｇのように同方向に回転するが、この場合第５
図の駆動域Ｈ（本実施例の場合歯付プラネット３６が８
個あるため３６ｏ０の８等分の角度４５°である。）内
に噛合点が位置する歯付プラネット３６による増速率が
最大であるから従動回転体であるローター３０はこの歯
付プラネット３６によって増速回転させられ、他の歯付
プラネット３６は逆にローター３０によって引張られる
状態でリングギヤ３５と共に回転する。このリングギヤ
３５の回転は一方向クラッチ３４によって許容される。

そして歯付プラネット３６が駆動域Ｈから外れると共に
、つぎの歯付プラネット３６の噛合点が駆動域Ｈ内に入
ると、今度はその歯付プラネット３６を介してローター
３０が増速駆動され、順次後続の歯付プラネットへと伝
動部材が交代する。

この場合の変速比（増速比）は、第５図に示すように、
ドラム９の中心点ｏ１を基点とする歯付プラネット３６
の駆動域である角度θ１と、外側偏心シャフト２８の中
心点ｏ３を基点とする歯付プラネット３６の駆゛動域で
ある角度θ２との比となる。

すなわちこの装置は偏心量最大の時が増速比も最大であ
り、偏心量ゼロの時は変速比は１：１となるが、この偏
心量は前述したようにノ＼ンドル３３の操作によってゼ
ロから最大値まで無段階に設定できるため、本発明装置
は無段変速が可能である。

また本発明無段変速装置は、従来装置のラチェットと爪
の代りに、内歯歯車３５ａを有するリングギヤ３５と、
このリングギヤ３５に圧接噛合する円弧状の歯付プラネ
ット３６を設けて、リングギヤ３５と歯付プラネット３
６とを常時噛合させるようにしたから、増速時の駆動域
Ｈにおいて各歯付プラネット３６にかかる荷重を順次リ
レーする場合に、リングギヤ３５と歯付プラネット３６
とが常時噛合状態にあるから、噛合する歯間にギャップ
が生じることがない。このため従来装置のようなリレー
ショックは全く発生しなくなる。

また本発明装置は、増速伝動時において、リングギヤ３
５と歯付プラネット３６との噛合点が、従来のラチェッ
トと爪のように噛合点が不動の一点ではなく、回転位相
の変化に伴って伝動接点が移動するため、その出力が第
１０図に示す曲線（太い実線）Ｂのように、はとんど平
滑になって脈動がきわめて小さくなる。

つぎに上述した無段変速装置より後の伝動系の作用を説
明する。ローター３０が回転すると、ローター３０と結
合した太陽歯車４２が第６図の矢印■のように回転し、
太陽歯車４２と噛合する内歯歯車４６が矢印Ｊのように
回転する。なおこの場合外側偏心シャフト２８が回転ず
れば、それに伴って太陽歯車４２の位置が変動するが、
この場合どのように変動しても太陽歯車４２は常に内歯
歯車４６と噛合しているため、伝動は確実に行われる。

また内歯歯車４６が回転すると、ギヤキャリヤ４５を介
して一体的に結合した内歯歯車４７が第７図の矢印Ｊの
ように回転し、これと噛合する太陽歯車４３が矢印にの
ように回転する。すなわちこの装置によれば、たとえロ
ーター３０が偏心位置にあっても、そのローター３０の
回転を装置の中心軸２４を中心とする太陽歯車４３の回
転として取り出すことができる。

つぎに遊星歯車式の変速増幅装置の作用について説明す
る。まずドラム９と太陽歯車４３の回転比が１；１の場
合について説明する。

第９図においてドラム９が矢印Ｅのように回転すると、
ドラム９と結合した端板部９Ｃに軸６２により枢支され
た遊星歯車６０が矢印りのように公転する。またケース
本体１と一体的に結合したボス部６ａに固着した太陽歯
車５６は静止したままであるから、この太陽歯車５６と
噛合する遊星歯車６０は矢印り方向の公転によって矢印
Ｍのように自転する。

したがってこの遊星歯車６０と噛合する内歯歯車６７が
矢印りの公転と矢印Ｍの自転によって矢印Ｎのように、
ドラム９の矢印Ｅの回転より速い速度で同方向に回転す
る。

この内歯歯車６７が回転すれば、インナードラム６３に
より一体的に結合した内歯歯車６６が第８図の矢印Ｎで
示すように回転する。他方ドラム９と同じように回転す
る太陽歯車４３は遊星キャリヤ２６と一体的に結合しで
あるため、第８図において遊星キャリヤ２６は前記矢印
Ｅと同じ回転である矢印０のように回転する。しかして
この遊星キャリヤ２６に軸５９によって枢支されている
遊星歯車５７は内歯歯車６６と噛合しており、しかも矢
印Ｎの回転は矢印０の回転よりも前述したように大であ
るから、結局遊星歯車５７には矢印Ｐの方向の自転を生
ずる。

遊星歯車５７と噛合する太陽歯車５５は、遊星歯車５７
の矢印Ｏの公転と矢印Ｐの自転によって回転し、その回
転が出力軸４８に伝えられるものであるが、この場合静
止状態にある太陽歯車５５のまわりに遊星歯車５７が噛
合しながら矢印Ｏのように公転する時に遊星歯車５７に
生じる自転の角速度をＶｏとし、前記矢印Ｐで示した遊
星歯車５７の自転の角速度をｖ×とすると、Ｖｘ＝Ｖｏ
の場合は出力軸４８の回転がゼロとなり、ＶＸ＜ＶＯの
場合は出力軸４８は正回転（第８図の矢印Ｑ方向の回転
）となり、ＶＸ　　＞Ｖ。

の場合は出力軸４８は逆回転（第８図の矢印Ｒ方向の回
転）となる。

また無段変速装置の入力側の駆動回転部材であるドラム
９の回転に対して、出力側の従動回転体である太陽歯車
４３が増速回転して、その結果第８図における内歯歯車
６６の矢印Ｎで示す回転角速度より、遊星キャリヤ２６
の矢印Ｏで示す回転角速度が大きくなった場合は、遊星
歯車５７に矢印Ｓ方向の自転が生ずるため、出力軸４８
に固着した太陽歯車５５は、遊星歯車５７の矢印０の公
転と矢印Ｓの自転によって矢印Ｔで示すように増速され
て回転する。そしてこの矢印Ｔの回転速度は、前記無段
変速装置の出力部材である太陽歯車４３と一体の遊星キ
ャリヤ２６の矢印Ｏで示す回転速度より当然増速される
ことになる。

したがってこの遊星歯車式の変速増幅装置を使用すれば
、前段の無段変速装置の変速範囲を増幅して取り出すこ
とができる。すなわちこの遊星歯車装置のギヤ比を適当
に設定すれば、出力回転をゼロ回転から最高回転までの
広い範囲にわたって無段階に取り出すことができるし、
またギヤ比の設定によっては、出力軸の回転を正転から
逆転までの広い範囲に設定することもできる。

さらに上述の装置の変速操作は、機構上運転中でも停止
中でも無理なくできるため便利である。

（発明の効果）リングギヤと歯付プラネットによる本発明の無段変速装
置は、従来装置のラチェットと爪の代りに、内歯歯車３
５ａを有するリングギヤ３５と、このリングギヤ３５に
圧接噛合する円弧状の歯付プラネット３６を設けて、リ
ングギヤ３５と歯付プラネット３６とを常時噛合させる
ようにしたから、増速時の駆動域Ｈにおいて各歯付プラ
ネット３６にかかる荷重を順次リレーする場合に、リン
グギヤ３５と歯付プラネット３６とが常時噛合状態にあ
るから、噛合する歯間にギャップが生じることがない。

このため従来装置のようなりレーショックは全く発生し
なくなる。したがって振動および騒音も非常に減少する
。

また本発明装置は、増速伝動時において、リングギヤ３
５と歯付プラネット３６との噛合点が、従来のラチェッ
トと爪のよに噛合点が不動の一点ではなく、回転位相の
変化に伴って伝動接点が移動するため、その出力が第１
０図に示す曲線Ｂのように、はとんど平滑になって脈動
がきわめて小さくなる。

上述の通りであるから本発明の無段変速装置によれば、
振動および騒音が非常に小さく、かつ脈動のない平滑な
出力が無段階の変速比で得られるというすぐれた効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断面図、第２図は第１図の■−■断面図、第３図は同■−■断面と一部切欠した状態を示す側面図
、第４図は同ｒＶ−ＩＶ断面図、第５図はその作用説明図、第６図は第１図のＶｌ、−ＶＩ断面図、第７図は同■−
■断面図、第８図は同■−■断面図、第９図は同ＩＸ−ＩＸ断面図、第１０図は本発明の無段変速装置による出力の各回転位
相と変速比の関係を示す線図、第１１図は従来の型式無段変速装置による出力の各回転
位相と変速比の関係を示す線図である。１・・・ケース本体　　　　２・・・中間ケーシング３
．６・・・ケース蓋９・・・ドラム（入力側の駆動回転部材）１２・・・人
力軸　　　　　　１６．１７・・・太陽歯車１９・・・
伝動歯車　　　　　２１・・・内側偏心シャフト２３・
・・ディスク　　　　　２４・・・中心軸２６・・・遊
星キャリヤ　　　２８・・・外側偏心シャフト３０・・
・ローター（従動回転体）３１・・・ウオームホイール　３２・・・ウオーム３３
・・・ハンドル　　　　　３４・・・一方向クラッチ３
５・・・リングギヤ　　　　３６・・・歯付プラネット
３９・・・腕板　　　　　　　４１・・・うず巻きばね
４２、４３・・・太陽歯車　　　４５・・・ギヤキャリ
ヤ４６、４７・・・内歯歯車　　　４８・・・出力軸５
５、５６・・・太陽歯車　　　５７．６０・・・遊星歯
車６３・・・インナードラム　　６６、６７・・・内歯
歯車第２図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

１、入力側の駆動回転部材の内周に一方向クラッチを介
して複数列の内歯歯車を有するリングギヤを並設し、こ
のリングギヤに圧接噛合する複数列の円弧状の歯付プラ
ネットの基部を、中心軸に対して偏心調整自在にした偏
心シャフトに回転自在に設けた従動回転体に枢支して出
力を取り出すようにしたことを特徴とする無段変速装置
。