JPH0314952A - 摩擦式無段変速装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、産業機械、および自動車その他の車両等に装
備するのに適した、汎用の摩擦式無段変速装置に関する
ものである。

（従来の技術） 本発明の対象である摩擦式無段変速機には、伝動体の形
状によって円錐伝動、円板伝動、リング伝動、球面伝動
などがある。

前記した摩擦式無段変速機は、いずれも摩擦伝動接点の
回転半径を無段階に変えることによって無段階の変速伝
動を行うものであり、その摩擦伝動接点は外接接触型と
、内接接触型の２種類に大別できる。

そして外接接触型の従来例としては、例えば実公昭４９
−２９１６８号、および特公昭４６−４２２４９号公報
に開示されたものがあり、また内接接触型の従来例とし
ては、例えば実公昭４６−３４９１９号および特公昭４
１−５７６５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課題） 前記した外接接触型は、凸面と凸面との接触による伝動
であり、その接触面は接触圧力によってピッチラインに
相当する接触軌道が幅の広い帯状となる。

このため接触軌道上のピッチ径より大きい側と小さい側
において、一方に正、一方に負の滑りを発生する結果、
これが内部摩擦損失となって伝動効率を低下させるとい
う問題点がある。

また駆動側と従動側の回転半径の差が大きくなった場合
、駆動側あるいは従動側に曲率半径の小さな回転体を用
いた場合などには、前記した正負の滑りはさらに急増し
、その結果伝動効率がさらに低下することになる。

従って外接接触型の摩擦式無段変速機では、外接接触な
るがゆえに伝動効率が低いという欠点をもっている。

一方前記した内接接触型は、凹面と凸面との接触による
伝動であり、その接触軌道は幅の狭い線状となる。

従って内接接触型は、内部摩擦損失が外接接触型のもの
より少なく伝動効率が高くなるという点で優れている。

しかしながら、内接接触型では、入力軸、出力軸のいず
れかが、他方の軸を内包する配置となり、また摩擦伝動
部材を支持する片方の軸は移動軸としなければならない
。

そのため、平行移動する軸を強固に支持することが構造
的に困難であった。

さらに、内接接触型では、一点接触となり、しかも強い
圧接力が必要とされるので、両摩擦円板が片開きの状態
になる。

つまり、内接接触型ではあっても、両摩擦円板間の平行
維持が難しく、圧接力が不安定になる結果、トルクが伝
わりにくくなり、効率が低下するという欠点がある。そ
してこの欠点は、伝達トルクの増大のために、摩擦円板
を多層構造にする場合、さらに顕著となる。

（課題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、同一軸
線上に、入力軸と出力軸を各々回転自在に設け、この軸
線と平行に副軸を漢設し、この副軸を中心として揺動自
在に設けた２個の腕の遊端部に円筒状の従動回転体を回
転自在に設けると共に、この従動回転体を前記入力軸を
外包するように配置し、前記入力軸と共に回転する駆動
摩擦円板と、前記従動回転体と共に回転する従動摩擦円
板を楔係合し、前記従動回転体に固定した歯車を、前記
副軸に回転自在に設けた中間歯車の一方の歯車と噛合さ
せ、この中間歯車の他方の歯車を、前記軸線上に回転自
在に設けた遊星キャリアに形成した歯車と噛合させ、前
記入力軸と一体に固定した内歯歯車を、遊星キャリアに
軸支した遊星歯車と噛合させると共に、前記出力軸と一
体的に形威した太陽歯車を前記遊星歯車と噛合させるよ
うにして摩擦式無段変速装置を構或する。

また、内側に駆動摩擦円板を配置すると共に、外側に従
動摩擦円板を配置し、これらを楔係合によって内接接触
させ、これらの両摩擦円板の軸心を任意量偏心させるこ
とによって、回転比を無段に変化させる摩擦円板式無段
変速機において、円筒状の従動回転体の内周に、複数の
従動摩擦円板と押圧摩擦円板を、軸方向に移動可能なよ
うにスプライン嵌合し、前記従動回転体の外周部に、ス
ライド円筒を軸方向に移動可能に゛嵌装し、前記押圧摩
擦円板と、スライド円筒を連結部材で結合し、この押圧
摩擦円板を、他の摩擦円板側へばねで押し付けるように
して摩擦式無段変速装置を構戊する。

（作　用） 上述のように本発明においては、入力軸と共に回転する
駆動摩擦円板と、入力軸に対して、偏心調整自在にした
従動摩擦円板とを楔係合によって内接接触するようにす
ると共に、トップの変速状態においては、駆動摩擦円板
と従動摩擦円板が同心状態で接合するようにしたから、
このトップ状態では、両摩擦円板が全周において圧接接
合する結果、すべりのない１００％近くの極めて高い伝
動効率を得ることができる。

また、トップ以外の変速状態では駆動摩擦円板に対して
従動摩擦円板が偏心して、両摩擦円板が部分的に接合す
るようになる。この場合の接合は内接接触で、しかも両
摩擦円板における摩擦伝動接点のピッチライン径の差は
、それほど大きくないので、摩擦伝動接触線が前記ピッ
チライン上に細長く形成される結果、ピッチラインの両
側に存在する正、負のすべり帯域も従来のものより狭く
なる。

従って、トップ以外の変速域においてもかなり高い伝動
効率を得ることができる。

すなわち、本発明の摩擦式無段変速装置は、全変速域に
おいて、従来にない高い伝動効率を得ることができる。

また、本発明では入力軸と別に副軸を設け、その副軸を
中心に揺動する腕によって偏心量を調整するようにした
から、従動回転体が両持構造になり、入力軸線と従動回
転体軸線の平行を保ちやすい構造となった。

また、従動摩擦円板は、片開きになろうとする力を受け
ているが、その従動摩擦円板を押圧する抑圧摩擦円板が
連結ピンによって、傾くおそれのないスライド円筒に強
固に結合されているので、倒れが阻止され、従動摩擦円
板は全体として、平行が保たれる。

従って、大きなトルクを伝達するために、多数の従動摩
擦円板を多層で用いる場合でも、平行を保ちやすく、高
い伝動効率を維持することができる。

（実施例） 以下、第１図〜第７図について、本発明の一実施例を説
明する。

図中１は中空円筒状のケース本体、２はケース本体ｌの
入力側端面にボルト３によって接続した入力側ケースで
ある。４は出力側ケースで、ボルト５　（第２図参照〉
によって、中間支持体６と共にケース本体ｌの出力側端
面に接続してある。

入力側ケース２にはケース本体１の中央部に突出した中
空の軸筒２ａが形成され、その先端に径を拡大した軸受
け部２ｂを設ける。

中間支持体６には、ケース本体１の中央部に突出した中
空の軸筒６ａが形威され、その両端に径を拡大した軸受
け部６ｂを設ける。

入力軸７は、入力側ケース２の軸受け部２ｂに設けた玉
軸受け８と、中間支持体６の軸受け部６ｂに設けた玉軸
受け９と、軸筒６ａの基部に設けた玉軸受け１０によっ
て回転自在に支持されている。なお１１はオイルシール
である。

また、出力側ケース４には、中央部においてケースの外
側および内側に向かって突出した中空のボス部４ａ，　
４ｂが形成されており、これらのボス部４ａ，　４ｂ内
に２個の玉軸受け１２．　１３を介して入力軸７と同心
の出力軸１４が回転自在に設けられている。

なおこの出力軸ｌ４の内側端部には太陽歯車ｌ５が一体
に形成されている。１６はボス１４ａ内に設けたオイル
シールである。

またケース本体ｌの上部両側には、軸受け部ｌａ，１ｂ
が設けてあり、出力側ケース４の上部にも、軸受け部４
ｄが設けてある。そしてこれらの軸受け部ｌａ，　ｌｂ
，　４ｄを介して入力軸７と平行な副軸１７が設けてあ
る。そしてこの副軸ｌ７にはケース本体１内の両側にお
いて、揺動腕１８，　１９の基部がそれぞれ軸受け１８
１．　１９ａを介して揺動自在に軸支されている。

そしてこれらの揺動腕１８と揺動腕ｌ９は、それぞれの
遊端部間で連結板２０を介してボルト２１により一体的
に連結されている。

揺動腕１ｇ．　１９の平面形状は、第６図に点線図で示
すように、円環状板体の両側にそれぞれ突部を設けた形
状で、上方の突部が前記した副軸１７によって枢支され
ており、下方の遊端部間が前記した連結板２０によって
一体的に結合されており、中間の円環状板体の空所内に
前記した入力軸７が位置している。

２２は従動回転体で、この従動回転体２２は、中空円筒
体２３の一方の端面に、リング状の軸受け胴２４がボル
ト２５により結合されており、中空円筒体２３の他方の
端面に、段付き円筒状の軸受け胴２６が溶接２７によっ
て固着されて一体的に形成されている。

そしてこの従動回転体２２は、ケース本体ｌの内部にお
いて、入力軸７を包含するように設けられ、一方の軸受
け胴２４を玉軸受け２８を介して揺動腕１８に枢支させ
ると共に、他方の軸受け胴２６を玉軸受け２９を介して
揺動腕ｌ９に枢支させ、揺動腕１８．　１９が第１図に
示す位置にある時は、従動回転体２２の軸心が入力軸７
の軸心と同心になるようにしてある。

この揺動腕１８，　１９の位置決め装置としては、第３
．　　４．　　６図に示すように、ケース本体１の下面
に、軸受け座１ｃ　（第４図参照）を設け、軸受け保持
器３０を、ボルト３１によって軸受け座１Ｃに固定し、
この軸受け保持器３０に操作軸３２を玉軸受け３３．　
３４によって回転自在に軸支する。

操作軸３２には操作腕３５の基部を固着し、この操作腕
３５の先端を、二股状に形成し、そのクレビス部に球面
軸受け３６を介して、ローラー３７がピン３８によって
軸支され、ピン３８は、止め輪３９によって抜け止めさ
れている。そしてローラー３７は連結板２０に形成した
凹部に当接した当板２０ａに接触している。

したがって操作軸３２を操作して、操作腕３５を第３図
の矢印Ａ，Ｂのように回動させることによって、連結板
２０，揺動腕１ｇ．　１９を介して従動回転体２２を、
第１図に示す入力軸７との同心状態から、第５，６図に
示す最大偏心状態まで操作することができる。

また入力軸７の中央部にはスプライン７ａを形成し、こ
のスプライン軸部に多数〈本実施例ではｌＯ個〉の円環
状の駆動摩擦円板４０をスプライン嵌合する。

また、従動回転体２２の中空円筒体２３の内周にもスプ
ライン２３ａを形成し、前記多数の駆動摩擦円板４０間
に、それぞれ嵌入する多数〈本実施例では９個）の円環
状の従勤摩擦円板４１をスプライン２３ａに対してスプ
ライン嵌合する。そしてこの従動摩擦円板４１は、第１
図に示す断面形状を、外周部が厚く、内周部の厚さが薄
くなる楔形状に形成する。

またこれら従動摩擦円板群の出力側には、従動摩擦円板
４ｌとの対向面のみを従動摩擦円板４ｌの対向面と対称
的な斜面に形成すると共に、その背面を前記軸受け胴２
６の入力軸７に直交する壁面と接合するように形成した
固定摩擦円板４２を設けてボルト４３により固定する。

また従動摩擦円板群の入力側には、従動摩擦円板４１と
の対向面のみを従動摩擦円板４１の対向面と対称的な斜
面に形成すると共に、その背部に前記中空円筒体２３を
貫通する連結ビン４４を植設した押圧摩擦円板４５をス
プライン嵌合によって摺動自在に設ける。２３ａは連結
ピン４４を外方へ突出させるために中空円筒体２３の母
線方向に沿って設けた長穴であり、４６は押圧摩擦円板
４５と前記軸受け胴２４との間に直列に設けた多数（本
実施例では２０個）の皿ばねである。

また４７は中空円筒体２３の外周にコロ４８を介して摺
動自在に設けたスライド円筒で、コロ４８はスライド円
筒４７の両端部において、それぞれ円周の６等分位置に
設けられている。

そしてこのスライド円筒４７には前記した連結ピン４４
の外側端部が強固に嵌着している。

したがって中空円筒体２３に対してコロ４８を介して、
がたつかない状態で摺動自在に嵌合しているスライド円
筒４７に、強固に固着されている連結ビン４４を介して
中空円筒体２３の内周に摺動自在に嵌合している押圧摩
擦円板４５は傾斜したり、片開きになるおそれはない。

また前記副軸１７の出力側に、２個の玉軸受け４９を介
して中間歯車５０を設ける。この中間歯車５０は人力側
の歯車５０Ａと、出力側の歯車５０Ｂとを軸筒５０ａを
介して一体的に結合したもので、この入力側の歯車５０
Ａと噛合する歯車５ｌがボルト５２により前記軸受け胴
２６に固定されている。

また出力側の歯車５０Ｂと噛合する歯車５３が前記出力
側ケース４のボス部４ｂに２個の玉軸受け５４を介して
回転自在に設けられている。

またこの歯車５３は遊星キャリアとして、その側面に腹
数〈本実施例では第７図に示すように３個）の軸５５が
突出されており、前記太陽歯車ｌ５と噛合する遊星歯車
５６が針状軸受け５７を介して軸５５に回転自在に設け
られている。

また前記した各遊星歯車５６と内接噛合する内歯歯車５
８を入力軸７の出力側端部にキー５９および抜け止め用
の止め輪６０を介して固着する。

また６ｌは内歯歯車５８のディスク部の入力側の側面に
リベット６２により固定したリング状の歯車であり、出
力側ケース４内に設けた潤滑用オイルポンブ６３の軸に
設けた歯車６４と噛合して、このオイルポンプ６３を駆
動するものである。

つぎに、上述のように構或した本発明装置の作用を説明
する。

第１図の状態は、従動回転体２２の軸心が、入力軸７の
軸心と同心になっている状態を示している。

この状態でローラー３６は、第３図に示すように、連結
板２０の当板２０ａに当接している。

第３図において、操作軸３２を回転させることによって
、ローラー３７を矢印Ａの方向へ回動させると、連結板
２０が二点鎖線図のように変位するから、揺動腕１８．
　１９が副軸ｌ７を中心に回動して、第６図に示すよう
に、従動回転体２２が副軸ｌ７を中心に左側に回動し、
その結果従動回転体２２の軸心が入力軸７に対して偏心
する。

第５図はその偏心時の断面図であり、この第５図に示す
ように、従動摩擦円仮４１は、皿ばね４６によって押圧
されており、また従動摩擦円板４１の側面は勾配がつい
ているため、駆動摩擦円板４０と従動摩擦円板４１は常
に同心に戻ろうとする力を受けている。

したがって摸作軸３２を逆に回転させることによって、
ローラー３７は第３図の二点鎖線図の位置から矢印Ｂの
方向へ回動し、同心に戻ろうとする力によって元の位置
まで復帰する。

すなわち、操作軸３２を回転させることによって、従動
回転体２２を入力軸７に対して同心状態から、任意の偏
心状態にすることができる。

第１図の同心状態では、駆動摩擦円板４０と従動摩擦円
板４１は全周にわたって接触し、互いに皿ばね４６によ
って挟圧されているので、滑ることなく一体的に回転す
る。

したがって、この状態で入力軸７が回転すれば、従動回
転体２２も回転し、従動回転体２２と一体的に固定され
た歯車５１から副軸１７上の中間歯車５０に回転が伝わ
る。この中間歯車５０の回転は歯車５３と一体の遊星キ
ャリア５３に伝わる。

また、入力軸７と一体的に結合した内歯歯車５８も入力
軸７と共に回転する。

すなわちこの場合、遊星キャリア５３と、内歯歯車５８
は同一の回転をするから、各遊星歯車５６もこ？らと一
体的に公転する結果、遊星歯車５６と噛合する太陽歯車
ｌ５と一体の出力軸ｌ４は、入力軸７と同じ回転をする
。この状態が本無段変速機のいわゆるトップの変速状態
である。

次に、このトップの変速状態より操作軸３２を回転させ
て、第５図および第６図の状態にすると、従動回転体２
２の軸心が入力軸７と偏心した状態になる。

この場合、駆動摩擦円板４０と従動摩擦円仮４ｌとの接
触部は、第６図に示すＣ点付近のみとなる。

そして、この状態で入力軸７が回転すると、従動回転体
２２も回転するが、この場合駆動摩擦円板４０と従動摩
擦円板４１の回転半径に差が生じる。

すなわち、第６図において駆動摩擦円板４０の中心をＯ
ｌとし、従動摩擦円板４１の中心を０■とし、０からＣ
点までの半径をＲ１とし、０■からＣ点までの半径をＲ
２とすると、Ｒ，　＜Ｒ，となる。このため、この場合
は駆動摩擦円板４０に対して従動摩擦円板４ｌは減速さ
れて回転することになる。

本実施例の場合その減速比はｌ：０．６５程度である。

すなわち、入力軸７の回転１に対して０．３５丈減速す
ることになる。

そして従動回転体２２が減速回転し、従動回転体２２と
一体的に固定された歯車５ｌから副軸１７上の中間歯車
５０に減速回転が伝わる。この中間歯車５０の減速回転
は、出力軸ｌ４上の遊星キャリア５３に伝わり、その結
果キャリア５３は第７図の矢印Ｄの方向に回転する。

一方、入力軸７と一体的に結合した内歯歯車５８は入力
軸７と共に矢印Ｅの方向に回転する。このとき、遊星キ
ャリア５３は内歯歯車５８よりも減速されて回転してい
る。このため、各遊星歯車５６は矢印Ｄの方向に公転す
ると共に、矢印Ｆの方向に自転するから、これらの遊星
歯車５６と噛合する太陽歯車１５はさらに減速されるこ
とになる。すなわち、この遊星歯車装置は、従動回転体
２２の減速をさらに増幅する。

本実施例における増幅倍数は約２．８であるから、最低
の変速状態（ロー）における、出力軸ｌ４の回転は、回
転差分（１．０−０．６５＝０．３５）の２．８倍だけ
遅れることになる。すなわち、０．　３５　Ｘ２．　８
　ξ１で、１−１＝０であるから略ゼロになる。この状
態が本無段変速機のいわゆるローの変速状態である。

そして操作軸３２を操作して操作腕３５を第３図におけ
る矢印Ａ，　Ｂ間の中間の任意の位置にセットすれば、
前記したローからトップまでの間での、無段の変速比が
得られることになる。

なお本装置は必要があれば、前記した減速率または増幅
倍数を大きくすることによって、入力軸７に対して出力
軸ｌ４を逆回転することもできる。

（発明の効果） 上述のように本発明装置は摩擦伝動に円板を使用した。

すなわち入力軸７と共に回転する駆動摩擦円板４０と入
力軸７に対して、偏心調整自在にした従動摩擦円板４１
とを楔係合によって内接接触するようにした。

そしてトップの変速状態においては、駆動摩擦円板４０
と従動摩擦円板４１が同心状態で接合するようにした。

したがってこの場合、両摩擦円板は全周において圧接接
合する結果、すべりのない１００％近くの極めて高い伝
動効率を得ることができる。

また、トップ以外の変速状態では駆動摩擦円板４０に対
して従動摩擦円板４ｌが偏心して、両摩擦円板が部分的
に接合する。この場合の接合は内接接触で、しかも両摩
擦円板における摩擦伝動点Ｃ（第６図参照）のピッチラ
イン径の差は、それほど大きくないので、摩ｔ察伝動接
触線が前記のピッチライン上に細長く形成される。そし
てピッチラインの両側に存在する正、負の滑り帯域も従
来のものより狭くなる。従って、本発明によれば、トッ
プ以外の変速域においてもかなり高い伝動効率を得るこ
とができる。

すなわち、本発明の摩擦式無段変速装置は、全速域にお
いて、従来にない高い伝動効率を得ることができる。特
に過渡的に無段変速が必要で、常連は１：１であるとい
う使用条件の伝動装置としては極めて利用価値が高いも
のとなる。

また、本発明では入力軸７と別に副軸１７を設け、その
副軸１７を中心に揺動ずる腕１８．　１９の回動量によ
って偏心量を調整するようにした。そしてこのようにす
ることによって従動回転体２２が両持構造になり、入出
力軸線と従動回転体の軸線との平行を保持しやすい構造
になった。

また、従動摩擦円板４ｌは、片開きになろうとする力を
受けているが、押圧摩擦円板４５が連結ピン４４によっ
て、スライド円筒４７に強固に結合されているので、円
板４５の倒れが阻止され、従動摩擦円板４ｌは全体とし
て、平行が保たれる。

従って、本発明においては、大きなトルクを伝達するた
めに、多数の摩擦円板を多層で用いるようにした場合で
も、各円板の平行度を保持して高い伝動効率を維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断面図、 第２図はその出力側からみた背面図、 第３図は第１図のケースのＸ−Ｘ線による断面矢視図、 第４図は偏心操作装置の部分断面図、 第５図は偏心時の各摩擦円板の楔係合の状態を示す断面
図、 第６図はその偏心時における摩擦円板の係合状態を入力
軸に対する直角断面で示す断面図、第７図は遊星歯車装
置の断面図である。 １・・・ケース本体　　　　２・・・入力側ケース４・
・・出力側ケース　　　６・・・中間支持体７・・・入
力軸　　　　　　ｌ４・・・出力軸ｌ５・・・太陽歯車
　　　　　ｌ７・・・副軸１８．　１９・・・揺動腕　
　　　２０・・・連結板２２・・・従動回転体　　　　
２３・・・中空円筒体２４．　２６・・・軸受け胴　　
　３２・・・操作軸３５・・・操作腕　　　　　　３７
・・・ローラー４０・・・駆動摩擦円板　　　４１・・
・従動摩擦円板４２・・・固定摩擦円板　　　４４・・
・連結ピン４５・・・押圧摩擦円板　　　４６・・・皿
ばね４７・・・スライド円筒　　　４８・・・コロ５０
・・・中間歯車　　　　　５１・・・歯車５３・・・遊
星キャリア（歯車） ５６・・・遊星歯車　　　　　５８・・・内歯歯車６３
・・・オイルポンプ 第２図 第６図 第７図 Ｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同一軸線上に、入力軸と出力軸を各々回転自在に設
   け、この軸線と平行に副軸を横設し、この副軸を中心と
   して揺動自在に設けた２個の腕の遊端部に円筒状の従動
   回転体を回転自在に設けると共に、この従動回転体を前
   記入力軸を外包するように配置し、前記入力軸と共に回
   転する駆動摩擦円板と、前記従動回転体と共に回転する
   従動摩擦円板を楔係合し、前記従動回転体に固定した歯
   車を、前記副軸に回転自在に設けた中間歯車の一方の歯
   車と噛合させ、この中間歯車の他方の歯車を、前記軸線
   上に回転自在に設けた遊星キャリアに形成した歯車と噛
   合させ、前記入力軸と一体に固定した内歯歯車を、遊星
   キャリアに軸支した遊星歯車と噛合させると共に、前記
   出力軸と一体的に形成した太陽歯車を前記遊星歯車と噛
   合させるようにしたことを特徴とする摩擦式無段変速装
   置。 ２、内側に駆動摩擦円板を配置すると共に、外側に従動
   摩擦円板を配置し、これらを楔係合によって内接接触さ
   せ、これらの両摩擦円板の軸心を任意量偏心させること
   によって、回転比を無段に変化させる摩擦円板式無段変
   速機において、円筒状の従動回転体の内周に、複数の従
   動摩擦円板と押圧摩擦円板を、軸方向に移動可能なよう
   にスプライン嵌合し、前記従動回転体の外周部に、スラ
   イド円筒を軸方向に移動可能に嵌装し、前記押圧摩擦円
   板と、スライド円筒を連結部材で結合し、この押圧摩擦
   円板を、他の摩擦円板側へばねで押し付けるようにした
   ことを特徴とする摩擦式無段変速装置。