JP3568601B2 - 牽引ローラー変速機 - Google Patents
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Description
【発明の分野】
本発明は、牽引ローラー変速機に関し、特に変速機を介して運動を伝達するための牽引駆動装置付きの無段牽引ローラー変換機に関する。
【0002】
【従来技術の説明】
本件出願人の米国特許第4,964,312号は同軸状の入出力軸と変速機ハウジング内に該入出力軸と平行離隔関係に支持された主伝達軸とを備え且つ該主軸上に配置されて該主伝達軸から出力軸への伝達比を変化させるための2つの無段トロイダル牽引ローラー変速機構体を備えた無段牽引ローラー変速機を記載している。運動は第1の平歯車構体によって入力軸から主伝達軸へ伝達され前記2つの無段トロイダル牽引ローラー変速機構体間に配置された第2の歯車構体と入出力軸と同軸状に配置され変速機の種々の作動モード間で切り換えるに必要なクラッチ構体およびブレーキ構体を担持する中間軸配置とを経て出力軸へと戻される。
【0003】
また広い伝達動作範囲に対して幾つかの順方向伝達モードで作動しうる同様な変速機が米国特許第4,885,955号に記載されている。
両者とも両軸間での運動の伝達のための比較的高価な歯車配置と種々の軸を種々の作動モードで適切に係合または係脱させるためのクラッチを必要とする。
【0004】
【発明の要約】
本発明は同軸状の入出力軸と、入出力軸と平行離隔関係に回転可能に支持された主伝達軸と、入力軸と主軸とを相互連結する入力牽引ローラー駆動装置と、更には主軸上に配置され出力牽引ローラー駆動装置を経て可変相対速度で主軸から出力軸へ運動を伝達するための無段牽引ローラー変速機構体とを備え、入力および出力牽引ローラー駆動装置はそれぞれ入力軸および主軸上に半径方向心合して装着された牽引歯車と、無段牽引ローラー変速機の出力軸と、入力軸を包囲しリングと遊星キャリヤのうちの他方が出力軸に連結され太陽歯車が入力軸上に配置された遊星型変速機のリングと遊星キャリヤのうちの一方に連結された中空軸とを含み、牽引ローラー駆動装置は牽引ローラー駆動装置の両牽引歯車と係合しうるように配置された運動伝達牽引構体を含む無段牽引ローラー変速機にあり、また本発明は具体的には該変速機に用いられる牽引ローラー駆動構体にある。
【0005】
この変速機では、主軸と入出力軸との間で運動を移送するために用いられる新規な牽引駆動装置がクラッチの役割を肩代わりすることができるので変速機の作動モード間で切り換えるためのクラッチは必要とされない。この牽引駆動装置は信頼性があり、普通の歯車に比して、きわめて廉価なのでかかる無段変速機を製造する費用をかなり低減するものである。
【0006】
【実施例】
変速機は図1に示すように互いに軸方向心合してハウジング3内に支持された入力軸1と出力軸2と、入出力軸1および2に関して平行離隔関係にハウジング3内に支持された平行主軸4とを有する。入力軸1上には牽引歯車5(第1の牽引歯車に相当する)が装着され、主軸4上には対応する牽引歯車6(第2の牽引歯車に相当する)が牽引歯車5と半径方向心合して装着され、2つの牽引歯車間の領域には後述するように運動伝達中間牽引ローラー7が両者間での運動伝達のために両者と係合しうるように支持されている。主軸4には本件出願人の先の米国特許第4,964,312号に開示されているような仕方で2つの無段牽引ローラー変速機構体8および9が関連せしめられている。それらは主軸4上に装着されたトロイダル円板10,11と、第1の中空軸14上に装着され牽引ローラー17および18の枢軸位置に依存する伝達比で両者間に運動を伝達しうるように運動伝達牽引ローラー17および18が枢支されるトロイダル空洞15および16を画成するようにトロイダル円板10,11とは反対に配列されたトロイダル円板12,13とを含む。そしてそれらは中空軸14を貫通する主軸4に対して可変速度で中空軸14の回転を許す。
【0007】
中空軸14は牽引歯車構体19(第3の牽引歯車に相当する)を含み、この牽引歯車構体19は牽引ローラー20を経て、入力軸1が貫通する第2の中空軸22上に装着された牽引歯車21(第4の牽引歯車に相当する)と係合している。第2の中空軸22は出力軸2に隣接するその端において、太陽ローラー24が入力軸22上に装着され且つ遊星ローラーが太陽ローラー24と牽引リング23との間の環状空間に配置されて出力軸2上に装着された遊星ローラーキャリヤ25により支持されている遊星型牽引ローラー変速機の外側リング23を担持している。第2の中空軸22はその他端において、第2の中空軸22を拘束しうるブレーキバンド27付きのブレーキドラム26を担持している。
【0008】
牽引歯車および牽引ローラー配置5,6,7および19,21,20はその動作を説明するために図2に概略的に示されている。しかし、簡単化のために図2においては参照数字5,6および7しか用いていない。牽引歯車5および6は離隔した軸30および31のまわりに回転可能に支持され、それらの間に空間が残るような直径を有する。これらの牽引歯車の間の空間よりやや大きな直径を持つ牽引ローラー7が牽引歯車の間に配置され、牽引歯車の一方から他方への運動伝達のために両歯車と係合するように牽引歯車5と6の間の空間内へ牽引ローラー7を引き込むための手段が設けられている。それは牽引歯車5と6の間の空間よりも大きいので中心牽引ローラー7は牽引歯車5と6の間の中心線32からややずれて牽引歯車5と6の間に延びる中心線32と牽引歯車5と牽引ローラー7との間の中心線33との間に角度αが形成され、牽引歯車6−牽引歯車5の中心線32と牽引歯車5−牽引ローラー7の中心線34との間に角度βが形成されるようになっている。これにより中心線33と34の間には180−α−βοの角度が与えられ且つ牽引ローラー7を牽引歯車5と6の間で角度2等分線35に沿って中心線33および34との囲み角度γ=180−α−βο/2で引いたり押したりする好ましい方向が与えられる。
【0009】
なお、駆動牽引歯車5の回転方向を矢印36で示し被駆動牽引歯車の回転方向を矢印37で示して牽引歯車5から牽引歯車6へ伝達されるトルクが牽引ローラー7を牽引歯車5と6の間の空間内へ引き込むのを助け係合手段により加えられる力が角度αおよびβに対してなされる選択によっては比較的小さくていいようにしている。それらは牽引ローラー7を牽引歯車5と6の間の空間を介して引張るのを避けるために係合力を必要とするに充分に大きく選択されている。
【0010】
図2に示すように、係合手段はシリンダ39内に配置されロッド40によって牽引ローラー7に連結されたピストン38から成る。シリンダ39は好ましくは、装置がクラッチと同時に作動されるように、牽引ローラー7を牽引歯車5および6としっかり係合するように引張るかあるいはそれを牽引歯車5および6から係脱させるために反対方向に移動させるのを許すためにピストン38の両側に作動室41および42を有する。
【0011】
図3に示すように、牽引ローラー7と牽引歯車5および6は斜面43,44を備えた周方向溝および突起を有し、該斜面に沿ってそれらは必要とされる半径方向係合力を最小とするために係合する。図4に示すように、傾斜した側面43および44はスピン損失およびそれに伴う表面摩耗を最小とするために僅かに湾曲している。
【0012】
図2の配置では牽引歯車5および6はそれらの間に配置された牽引ローラー7を経て互いに係合しているが、図5は牽引歯車5および6のまわりに延び内径が牽引歯車の合成直径とその相互間の距離よりも僅かに大きな牽引リング45を経て牽引歯車5および6が互いに係合している配置を示す。ピストン47と離隔した制御ローラー49および50を担持するピストン桿48とを備えたシリンダ46を含む制御ローラー配置が設けられており、前記制御ローラー49と50の間には牽引リング45が運動伝達のために牽引歯車としっかり係合するように、あるいは両者間で運動が伝達されないように牽引歯車と係脱する反対向に移動しうるように係合している。
【0013】
図6の配置は図2および図5によるものの組合わせであり、従って特定の説明が必要でないように対応部品は同じ参照数字で示す。しかし、牽引ローラーを2つの牽引歯車5,6とこれら牽引歯車5,6と線33および34と牽引リングとの交点S1およびS2において接するように適切な大きさにされた牽引リングとの間の空間内に引き込み、且つ前記牽引リングを牽引ローラー7が牽引歯車5と6の間で引張られる力とは反対の方向および力で引張った状態では、2つの牽引歯車を支持する軸受上には本質的に負荷がない(軸受にかかる負荷がキャンセルされる、換言すれば、軸受上に支持される前記2つの牽引歯車に加えられる係合力が中和される)。加えて、トルクのかなりの部分が牽引リング45を介して伝達されるので接触面負荷も大きく低下する。多くの適用例に対してこれは重要な特徴であり、それ故に図1における変速機構体5,6,7および19,20,21はかかる牽引リング45を含むものとして示されている。
【0014】
図1に示す変速機の動作は以下の通りである。即ち、牽引ローラー7が牽引歯車5および6と係合した状態では、入力軸1の回転は主伝達軸4に伝達され、そこから無段変速機構体8および9を介して第1の中空軸14へ可変速度で伝達され、そして牽引歯車19および21と係合している牽引ローラー20を経て、入力軸1上に配置された第2の中空軸22へ伝達される。このモードでは、ブレーキバンド27は解除されるので遊星牽引ローラー変速機構体の牽引リング23と共にドラム26および第2の中空軸22は無段変速機構体8および9により制御されるような相対速度で回転することができる。
【0015】
図1に示すような配置においては主軸4は入力軸1と同一方向に回転し第1の中空軸19は逆方向に回転するので第2の中空軸22および牽引リング23も入力軸1および遊星変速機構体の太陽ローラー24の方向とは反対の方向に回転するようになる。そのため出力軸2上に装着された遊星ローラーキャリヤ25は無段変速機構体8および9により制御されるような牽引リング23の速度と共に可変の入力軸1の速度に対して低下した速度で作動する。
【0016】
逆に、第2の中空軸22と牽引リング23はブレーキバンド27の緊締によって定位置にロックされる。同時に、牽引ローラー7および20のうちの少なくとも一方、好ましくは牽引ローラー7が牽引歯車5および6から係脱することにより無段変速機構体8および9は作動しなくなり動力は遊星牽引ローラー変速機の選択された寸法により与えられる速度低下をもって入力軸1から遊星牽引ローラー変速機を経てのみ出力軸2へ伝達される。
【0017】
ここに説明した配置では、廉価な構成部品と共に、1つの作動モードから他の作動モードへと切換えるためのクラッチの必要が回避され、また牽引ローラー駆動構体が牽引リングに包囲されている場合には軸受負荷が大きく低減するような変速機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る2つの変速機構体を含む変速機を示す図である。
【図2】変速機構体を概略的に示す図である。
【図3】その間を運動が伝達される2つの牽引ローラーと係合している溝付き牽引ローラーを示す図である。
【図4】互いに係合するローラー溝の側面の拡大図である。
【図5】牽引リングを経て運動が伝達される配置と共に変速機を示す図である。
【図6】すべての係合力を吸収するためで且つ部分的なトルク伝達のための配置を包囲する牽引リングと共に変速機構体を概略的に示す図である。
【符号の説明】
1 入力軸
2 出力軸
3 ハウジング
4 主軸
5 牽引歯車(第1の牽引歯車に相当)
6 牽引歯車(第2の牽引歯車に相当)
7 運動伝達中間牽引ローラー
8、9 無段牽引ローラー変速機構体
14、22 中空軸
17、18 牽引ローラー
19 牽引歯車構体(第3の牽引歯車に相当)
20 牽引ローラー
21 牽引歯車(第4の牽引歯車に相当)
23 牽引リング
24 太陽ローラー
38 ピストン
39 シリンダ
40 ロッド
Claims (9)
- 変速機ハウジング内に回転可能に支持された同軸状の入出力軸と、
前記ハウジング内に前記入出力軸と離隔平行関係に回転可能に支持された主軸と、
前記入力軸上に配置された中空軸と、
前記入力軸上に装着された第1の牽引歯車、前記主軸上に前記第1の牽引歯車と半径方向心合して装着された第2の牽引歯車および前記入力軸から前記主軸へ運動を伝達するために前記第1と第2の牽引歯車の双方と係合しうるように配置された運動移送牽引構体から成る入力牽引ローラー駆動装置と、
前記主軸と同軸状に配置された第3の牽引歯車と、前記中空軸上に装着された第4の牽引歯車と、前記第3の牽引歯車及び前記第4の牽引歯車と係合する運動移送牽引構体と、を有する出力牽引ローラー駆動装置と、
主軸上に配置され出力牽引ローラー駆動装置を経て可変相対速度で主軸から出力軸へ運動を伝達するための無段牽引ローラー変速機構体と、
を備え、
前記中空軸はその一端が、リングと、該リングと前記入力軸上に装着された太陽構体との間の環状空間に配置された遊星ローラーを担持するキャリアと、を含む遊星型変速機に連結され、
前記出力軸は前記キャリアと前記リングのうちの一方に連結され、前記中空軸は前記キャリアと前記リングのうちの他方に連結されている
無段牽引ローラー変速機。 - 特許請求の範囲第1項において、前記運動移送牽引構体は前記牽引歯車間の空間内へと移動しうるような大きさにされて配置された牽引ローラーであり、前記牽引歯車間での運動伝達のために前記牽引ローラーを前記牽引歯車と係合せしめ且つ前記牽引ローラーを前記牽引歯車から係脱させるための手段を設けた無段変速機。
- 特許請求の範囲第1項において、前記運動移送牽引構体は牽引歯車を包囲するように配置され且つ牽引歯車の合成直径にそれら相互間の距離を加えたものよりもやや大きな内径を有する牽引リングであり、前記牽引歯車間での運動伝達のために前記牽引リングを前記牽引歯車と係合せしめ且つ前記牽引リングを前記牽引歯車から係脱させるための手段を設けた無段変速機。
- 特許請求の範囲第1項において、前記運動移送牽引構体は前記牽引歯車間の空間内へ移動しうるような大きさにされて配置された牽引ローラーを含み、前記牽引歯車間での運動伝達のために前記牽引ローラーを前記牽引歯車と係合せしめ且つ前記牽引ローラーを前記牽引歯車と前記牽引ローラーによって前記牽引歯車に加えられる係合力を中和して前記牽引構体を介して移送されるトルクの一部を伝達するための牽引リングとから係脱させるための手段を設けた無段変速機。
- 特許請求の範囲第4項において、前記牽引リングは牽引歯車の合成直径にそれら相互間の距離を加えたものよりもやや大きな内径を有し、前記牽引歯車間での運動伝達のために前記牽引リングを前記牽引歯車と係合せしめ且つ前記牽引リングを前記牽引歯車から係脱させるための手段を設け、前記牽引リングを前記牽引歯車と係合せしめるための前記手段は前記牽引ローラーを前記牽引歯車と係合せしめる手段とは本質的に反対の方向に作用するように配置されている無段変速機。
- 特許請求の範囲第1項において、前記牽引歯車および前記運動移送牽引構体は半径方向に僅かに湾曲し且つ前記牽引歯車と前記運動移送牽引構体とを互いに係合させる傾斜した側面を含む溝を備えている無段変速機。
- 2つの牽引歯車間に空間が残るように平行離隔した軸のまわりに回転可能に装着された第1および第2の牽引歯車と、前記第1および第2の牽引歯車の双方と係合可能なように配置され一方から他方へ運動を移送し且つ運動移送牽引構体を前記2つの牽引歯車から離脱するように移動せしめるための運動移送牽引構体とから成る運動伝達牽引駆動装置において、
前記運動移送牽引構体は牽引歯車を包囲するように配置され且つ牽引歯車の合成直径にそれら相互間の距離を加えたものよりもやや大きな内径を有する牽引リングであり、前記牽引歯車間での運動伝達のために前記牽引リングを前記牽引歯車と係合せしめ且つ前記牽引リングを前記牽引歯車から係脱させるための手段を設けた運動伝達牽引駆動装置。 - 2つの牽引歯車間に空間が残るように平行離隔した軸のまわりに回転可能に装着された第1および第2の牽引歯車と、前記第1および第2の牽引歯車の双方と係合可能なように配置され一方から他方へ運動を移送し且つ運動移送牽引構体を前記2つの牽引歯車から離脱するように移動せしめるための運動移送牽引構体とから成る運動伝達牽引駆動装置において、
前記運動移送牽引構体は前記牽引歯車間の空間内へ移動しうるような大きさにされて配置された牽引ローラーを含み、前記牽引歯車間での運動伝達のために前記牽引ローラーを前記牽引歯車と係合せしめ且つ前記牽引ローラーを前記牽引歯車と該牽引歯車を包囲して前記牽引ローラーによって前記牽引歯車に加えられる係合力を中和し前記牽引構体を介して移送されるトルクの一部を伝達するための牽引リングとから係脱させるための手段を設けた運動伝達牽引駆動装置。 - 特許請求の範囲第8項において、前記牽引リングは牽引歯車の合成直径にそれら相互間の距離を加えたものよりもやや大きな内径を有し、前記牽引歯車間での運動伝達のために前記牽引リングを前記牽引歯車と係合せしめ且つ前記牽引リングを前記牽引歯車から係脱させるための手段を設け、前記牽引リングを前記牽引歯車と係合せしめる前記手段は前記牽引ローラーを前記牽引歯車と係合せしめるための手段と本質的に反対の方向に作用するように配置されている運動伝達牽引駆動装置。
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