JP3086233B2 - 摩擦伝動式調和変速機 - Google Patents

摩擦伝動式調和変速機

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JP3086233B2 JP02162160A JP16216090A JP3086233B2 JP 3086233 B2 JP3086233 B2 JP 3086233B2 JP 02162160 A JP02162160 A JP 02162160A JP 16216090 A JP16216090 A JP 16216090A JP 3086233 B2 JP3086233 B2 JP 3086233B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は調和変速機に関し、更に詳しくは、摩擦伝動
機構によって変速動作を行う摩擦伝動式調和変速機に関
するものである。
[従来の技術] モータなどから出力された高速回転を減速して低速回
転出力として取り出すための変速機構としては、歯車式
の調和変速機と共に、摩擦伝動式の調和変速機が知られ
ている。この摩擦伝動式の調和変速機は、一般的に、環
状剛性部材と、この内側に配置され、環状剛性部材の内
周面に外接可能な環状弾性部材と、この環状弾性部材の
内側に配置した楕円形状のカム板を備えた波動発生器と
から構成されている。波動発生器によって、上記の環状
弾性部材は楕円形状に撓められ、その長軸の両端に位置
する部分が環状剛性部材に摩擦接触するようになってい
る。そして、波動発生器はモータなどによって高速回転
され、これに伴って、環状弾性部材の楕円形状が回転し
て、弾性部材と剛性部材の摩擦接触位置が周方向に移動
する。このような摩擦接触位置の移動に伴って、弾性部
材と剛性部材との間には、それらの外周長および内周長
の差に応じた相対回転が発生する。従って、これらの弾
性部材および剛性部材の一方を固定し、他方を回転出力
要素に設定すれば、この回転出力要素からは減速された
回転出力が得られることになる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような摩擦伝動式の調和変速機に
おいては、動力伝達が、弾性部材の外周面と、剛性部材
の内周面との間の摩擦接触によって行われる。このよう
な摩擦接触による動力伝達特性は、相互の面の接触圧に
応じて変動するが、このような接触圧を確実に一定の値
に保持することは困難であるので、動力伝達特性が変動
し易い。また、動力伝達が、弾性外歯歯車と剛性内歯歯
車との噛み合いによって行われる歯車式調和変速機に比
べて、トルク伝達力が小さく、そのために適用範囲が狭
い。さらには、長期使用などによって摩擦接触部分に摩
耗が発生すると、これらの間の接触圧が低下するので、
これらの間の摩擦接触による伝達力入も低下してしま
う。
本発明の課題は、このような点に鑑みて、比較的高い
動力伝達を確実に行うことの可能となった摩擦伝動式調
和変速機を実現することにある。
[課題を解決するための手段] 上記の課題を解決するために、本発明の摩擦伝動式調
和変速機においては、環状剛性部材とその内側に配置し
た環状弾性部材との摩擦接触面を、円錐形あるいは鼓形
に設定し、さらに、これらが相互に当接するように、コ
イルばねなどの加圧部材によって、環状剛性部材をその
軸線方向に押圧する構成を採用している。
すなわち、本願発明に係る摩擦伝動式調和変速機は、
同軸状態で一定の間隔をおいて並列配置した第1および
第2の環状剛性部材と、 前記第1の環状剛性部材の内周面に形成された、前記
第2に環状剛性部材の側に向けて半径方向の外方に傾斜
した第1の円錐形内周面と、 前記第2の環状部材の内周面に形成された、前記第1
の環状剛性部材の側に向けて半径方向の外方に傾斜した
第2の円錐形内周面と、 前記第1および第2の環状剛性部材の内側において、
これらと同軸状態に配置された環状弾性部材と、 この環状弾性部材の外周面における前記第1の円錐形
内周面に対峙する部分に形成された、この第1の円錐形
内周面に外接可能な第1の円錐形外周面と、 前記環状弾性部材の外周面における前記第2の円錐形
内周面に対峙する部分に形成された、この第2の円錐形
内周面に外接可能な第2の円錐形外周面と、 前記環状弾性部材の内側に配置され、この環状弾性部
材を半径方向の外方にたわめて、前記第1および第2の
円錐形外周面をそれぞれが対峙する前記環状剛性部材の
第1および第2の円錐形内周面に対して周方向の複数個
所で接触させ、これらの接触部分を周方向に向けて移動
させる波動発生器と、 前記第1および第2の円錐形内周面がそれぞれ前記第
1および第2の円錐形外周面に押し付けられた状態とな
るように、前記第1の環状剛性部材、および当該第1の
環状剛性部材を介して前記環状弾性部材をそれらの軸線
方向に押し付ける加圧部材とを有し、 前記第1および第2の円錐形内周面の平均直径は相互
に異なっていることを特徴としている。
[実施例] 以下に、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第1図には本発明の実施例に係るフラット型調和変速
機を示してある。本例の調和変速機11は、円筒形のケー
ス12内に、各構成部品が組み込まれた構成となってい
る。すなわち、ケースの大径円筒部分12aの内周面に
は、回転止め部材16を介して回転不可の状態に第1の剛
性部材13が嵌め込まれている。また、この第1の剛性部
材13のケース小径円筒部分12cの側には、一定の間隔を
おいて同軸状態に第2の剛性部材23が配置されている。
この剛性部材23は、円板部材24の外周部分に一体形成さ
れており、この円板部材24の他方の側には、同軸状態に
出力回転軸25が一体形成されている。この出力回転軸25
は、ケースの小径円筒部分12cを通って外側に突出して
おり、この小径円筒部分12cの部分において、ボールベ
アリング17を介してケースの側に回転自在に支持されて
いる。また、上記の円板部材24の背面の側は、ベアリン
グ26を介して、ケースの大径円筒部分12aと小径円筒部
分12cの間に形成された環状内周端面12eの側に支持され
ている。
ここに、上記の第1の剛性部材12の内周面は、第2の
剛性部材23の側に向けて広がった第1の円錐面13aとさ
れている。これに対して、第2の剛性部材23の内周面
は、第1の剛性部材13の側に向けて広がった第2の円錐
面23aとされている。
次に、これらの第1および第2の円錐面13a、23aの内
側には、同軸状態に弾性部材14が配置されている。この
弾性部材14の外周面には、上記の第1の円錐面13aに対
峙する部分に、この円錐面に外接可能な第1の円錐面14
aが形成されている。また、上記の第2の円錐面23aに対
峙する部分には、この円錐面に外接可能な第2の円錐面
14bが形成されている。
弾性部材14の内側には、同軸状態に波動発生器15が配
置されている。この波動発生器15は、楕円形状をした剛
性カム板15aと、この外周に嵌め込んだボールベアリン
グ15bと、剛性カム板15aに対して同軸状態に一体形成し
た入力回転軸15cとから構成されている。入力回転軸15c
は、ボールベアリング18を介して、ケースの小径円筒部
分12bの内周面に回転自在に支持されている。この構成
の波動発生器15によって、弾性部材14は、濁円形状に撓
められており、その長軸方向の両端に位置する第1およ
び第2の円錐面14a、14bが、それぞれが対峙する剛性部
材の第1および第2の円錐面13a,23aに一定の力で押し
つけられた状態とされている。
ここにおいて、上記の第1の剛性部材13のケース小径
部分12bの側の環状端面13bと、これに対峙しているケー
スの環状端面12dとの間には、圧縮させた状態でコイル
ばね19を配置してある。このコイルばね19によって、第
1の剛性部材13は第2の剛性部材23の側に向けて軸線方
向に常時押しつけられた状態とされている。
この構成の調和変速機11において、波動発生器15が回
転すると、これに伴って、剛性部材の内周面に形成され
ている第1および第2の円錐面13a、23aに対する、弾性
部材の側の第1および第2の円錐面14a、14bの接触位置
が周方向に向けて移動する。この結果、これらの部材間
に相対回転が発生して、第2の環状弾性部材23に一体形
成されている出力回転軸25から減速回転が得られる。
本例の変速機における減速比は次式で表すことができ
る。
Ds1:剛性部材の第1の円錐面 13aの平均直径 Ds2:剛性部材の第2の円錐面 23aの平均直径 Df1:弾性部材の第1の円錐面 14aの真円状態における第1の 円錐面13aとの接触部分の平均直径 Df2:弾性部材の第2の円錐面 14bの真円状態における第2の 円錐面23aとの接触部分の平均直径 本例の調和変速機において、剛性部材13、23と弾性部
材14との摩擦接触は、双方に形成した円錐面13a、23aお
よび14a、14bによって形成されている。従って、従来に
おける円筒面同士の場合は片側からスラスト力を加えて
も接触圧は生じないが、円錐面同士の場合には、片側か
らスラスト力を加えると、円錐面に垂直な接触圧が生
じ、これによって円錐面同士の摩擦力が増加し、高い伝
達特性を得ることができる。さらに、本例では、コイル
ばね19によって、接触状態にある円錐面を相互に一定の
力で常時押しつけてある。このために、接触状態にある
双方の円錐面の部分は常に確実な接触状態に保持され
る。従って、常に安定した動力伝達特性を得ることがで
きる。このように、本例の調和変速機によれば、従来に
比べて、確実に動力の伝達を行うことが可能であると共
に、高い動力伝達特性を得ることが可能である。
なお、上記の例においては、楕円形状に弾性部材を撓
めて、周方向の2ヶ所の部分において剛性部材の側に摩
擦接触させるようにしている。しかし、3ヶ所以上の部
分で剛性部材に摩擦接触させるように弾性部材を撓める
ようにしてもよく、このように接触箇所を増加させる
と、一般的に、各接触点での接触圧が均等化され、剛性
部材の傾きも起きにくくなるので好ましい。
また、上記の例では、接触面を円錐面としているが、
例えば、この代りに僅かに湾曲したテーパ面を接触面と
して採用することも可能である。従って、本明細書にお
いて単に円錐面と言った場合には、これらの形状も含め
た形状を意味している。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明においては、剛性部材と
弾性部材との接触面を円錐面とし、しかも、これらの円
錐面を相互に当接する方向に向けて加圧部材によって押
し付けるようにしている。従って、本発明によれば、従
来に比べて、剛性部材と弾性部材とを常時確実に接触し
た状態に保持することができ、また大きな動力を伝達す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に係る摩擦伝動式調和変速機
を示す概略縦断面図である。 [符号の説明] 11……調和変速機 12……ケース 13、23……剛性部材 13a、23a……円錐面 14……弾性部材 14a、14b……円錐面 15……波動発生器 17、18……ボールベアリング 19……コイルばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 13/08,13/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同軸状態で一定の間隔をおいて並列配置し
    た第1および第2の環状剛性部材と、 前記第1の環状剛性部材の内周面に形成された、前記第
    2に環状剛性部材の側に向けて半径方向の外方に傾斜し
    た第1の円錐形内周面と、 前記第2の環状部材の内周面に形成された、前記第1の
    環状剛性部材の側に向けて半径方向の外方に傾斜した第
    2の円錐形内周面と、 前記第1および第2の環状剛性部材の内側において、こ
    れらと同軸状態に配置された環状弾性部材と、 この環状弾性部材の外周面における前記第1の円錐形内
    周面に対峙する部分に形成された、この第1の円錐形内
    周面に外接可能な第1の円錐形外周面と、 前記環状弾性部材の外周面における前記第2の円錐形内
    周面に対峙する部分に形成された、この第2の円錐形内
    周面に外接可能な第2の円錐形外周面と、 前記環状弾性部材の内側に配置され、この環状弾性部材
    を半径方向の外方にたわめて、前記第1および第2の円
    錐形外周面をそれぞれが対峙する前記環状剛性部材の第
    1および第2の円錐形内周面に対して周方向の複数個所
    で接触させ、これらの接触部分を周方向に向けて移動さ
    せる波動発生器と、 前記第1および第2の円錐形内周面がそれぞれ前記第1
    および第2の円錐形外周面に押し付けられた状態となる
    ように、前記第1の環状剛性部材、および当該第1の環
    状剛性部材を介して前記環状弾性部材をそれらの軸線方
    向に押し付ける加圧部材とを有し、 前記第1および第2の円錐形内周面の平均直径は相互に
    異なっていることを特徴とする摩擦伝動式調和変速機。
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JP5138535B2 (ja) * 2008-10-14 2013-02-06 三菱重工業株式会社 増減速装置

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