JPH0541852B2 - - Google Patents

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） 有段の変速装置は、その段階的変速時にシヨツ
クが発生し、また常に最適な出力回転が得られな
いという問題点がある。

無段変速装置は、このような問題点を解消する
ものであるが、従来の機械式無段変速装置として
は、摩擦車式無段変速機が多く実用化されてい
る。

一例としてあげれば実公昭49−29168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） 上述した従来の摩擦車式無段変速装置は、主に
円錐車の摩擦伝動接点の回転半径を無段階に変え
ることによつて無段の変速伝動を行うものであ
る。しかしながら円錐車の摩擦伝動接点は、ヘル
ツ応力によつてそのピツチラインに相当する接触
軌道が帯状となるから、その接触軌道上の径の大
きい側と小さい側において、一方に正、一方に負
のすべりを発生する結果、これが内部摩擦損失と
なつて伝動効率を低下させるという問題点があ
る。また変速比が最高、最低の時は、駆動摩擦車
および従動摩擦車に対する摩擦伝動接点のピツチ
ライン径の比が１：２〜１：４というように大き
くなるため、前記した正、負のすべりが急増し、
いわゆるトツプやローの伝動時において伝動効率
が著しく低下するという問題点があつた。

（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、入力軸と一体的に形成した中空円筒状の駆動
回転体にこれと共に回転する駆動摩擦車を設け、
前記入力軸と同心に出力軸を設け、この出力軸に
対して偏心した内側偏心カムを出力軸に回転自在
に嵌装すると共に、ケース蓋に固定して設け、内
側偏心カムに対して偏心した外側偏心カムを内側
偏心カムに嵌装し、この外側偏心カムを回動させ
ることにより外側偏心カムに嵌装した従動回転体
を出力軸に対して偏心量調整自在にし、この従動
回転体と一体的に設けた従動摩擦車を前記駆動摩
擦車に圧接係合させ、この従動摩擦車と一体的に
形成した従動回転体に内歯歯車を設け、前記出力
軸と同心の２個の内歯歯車をこの出力軸に対して
回転自在に設け、この一方の内歯歯車と前記従動
回転体と一体の内歯歯車を中間伝動歯車を介して
噛合連結し、前記駆動回転体を遊星キヤリヤとし
て、この遊星キヤリヤに枢支した遊星歯車を前記
他方の内歯歯車に噛合させると共に、前記出力軸
と一体に形成した太陽歯車に噛合させて無段変速
装置を構成する。

（作用） 上述のように本発明装置は摩擦伝動用に円錐車
を使用せず、入力軸と一体的に形成した駆動摩擦
車と、出力軸に対して偏心量調整自在に設けた従
動摩擦車とを圧接係合によつて直接接触するよう
にし、特にトツプの変速状態においては駆動摩擦
車と従動摩擦車が同心状態で接合するようにした
から、この場合両摩擦車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。

また駆動摩擦車に対して従動摩擦車が偏心して
両摩擦車が部分的に接合するトツプ以外の変速状
態になつても両摩擦車における摩擦伝動接点のピ
ツチライン径の比は１：２より近接したものとな
るから、摩擦伝動接触線が前記のピツチライン上
にかなり長く形成されると共に、ピツチラインの
両側に存在する正、負のすべり帯域も従来のもの
より狭くなる結果、トツ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。

（実施例） 以下、第１図〜第８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１と一体に形成したベース、３はケース本体
１の入力側にボルト４により接続した入力側ケー
ス蓋、５はケース本体１の出力側にボルト４によ
り接続した出力側ケース蓋、６はケース本体１の
上部に設けたオイルキヤツプ、７はケース本体１
の底部に設けた排油栓である。

本実施例においては、入力側ケース蓋３のボス
部３ａを貫通する入力軸８を軸受９，１０を介し
て回転自在に設け、この入力軸８の内側端部には
円形凹陥部８ａを設けると共に、その外周部に接
続して中空円筒状の駆動回転体１１を一体的に形
成する。１２はボス部３ａの外側にボルト１３に
より取り付けた軸受押え、１４はその内周部に設
けたラビリンスである。

駆動回転体１１は中空円筒形の胴部１１ａと、
入力側端板部１１ｂと、出力側の内側フランジ部
１１ｃとによつて形成されており、それぞれボル
ト１５によつて結合されている。１６は出力側の
内側フランジ部１１ｃと出力側ケース蓋５との間
に設けた軸受である。また駆動回転体１１の胴部
１１ａの内周に駆動摩擦車１７を駆動回転体１１
と共に回転するように設ける。１８は駆動回転体
１１と駆動摩擦車１７との間に設けたすべりキー
である。駆動摩擦車１７は２個のリング部材１７
ａを対向させると共に、その間に複数個（本実施
例では４個）のばね１９を介挿して構成されてい
る。

また入力軸８と同心の出力軸２０を出力側ケー
ス蓋５を貫通すると共に、その内側端部を入力軸
８の円形凹陥部８ａ内に軸受２１を介して回転自
在に挿入する。２２は出力軸２０がケース蓋５を
貫通する部分に設けた軸受、２３はボルト２４，
２５によりケース蓋５に取り付けた軸受押え、２
６はの内周部に設けたラビリンスである。

また出力軸２０の入力側に太陽歯車２７を一体
に形成すると共に、出力軸２０と同心の２個の内
歯歯車２８，２９を背中合わせにして一体に形成
した差動内歯歯車３０を軸受３１を介して出力軸
２０に回転自在に設ける。

また第４図および第５図に示すように、出力軸
２０の中心0₁に対してl₁だけ偏心した内側偏心カ
ム３２を出力軸２０に対して回転自在に嵌装する
と共に、その外側端部を第１図に示すようにケー
ス蓋５内に嵌入してボルト２５により固定する。
３３は出力軸２０と内側偏心カム３２との間に介
装した軸受である。

また第４図および第５図に示すように、内側偏
心カム３２の中心0₂に対してl₂だけ偏心した外側
偏心カム３４を内側偏心カム３２に対して回転自
在に嵌装する。なお、この場合l₁＝l₂とする。

また外側偏心カム３４の出力側に中空円筒部３
５を一体に形成し、この中空円筒部３５の出力側
端面に、内側偏心カム３２を中心軸とするウオー
ムホイール３６をボルト３７により固定して設
け、このウオームホイール３６と噛合するウオー
ム３８と一体の軸３８ａを、第２図に示すように
ケース蓋５に対して回転自在に設ける。３９はブ
ツシユ、４０は円筒状の止めねじ、４１はロツク
ナツト、４２は軸３８ａに固着したハンドルであ
る。

また外側偏心カム３４の外周に中空円筒状の従
動回転体４３を軸受４４を介して回転自在に設
け、この従動回転体４３の胴部中央にＶプーリ状
の従動摩擦車４５を従動回転体４３と一体に設
け、さらに従動回転体４３の入力側端面に、前記
内歯歯車２９と同様の内歯歯車４６を従動回転体
４３と同心にしてボルト４７により固定して設け
る。なお４８は外側偏心カム３４の入力側端面に
ビス４９によつて固定した軸受押え板である。

また第１図、第６図および第７図に示すよう
に、外側偏心カム３４が内側偏心カム３２の回り
に回動しても、常に内歯歯車４６と噛合すると共
に、内歯歯車２９とも噛合する中間伝動歯車５０
を軸受５１を介して内側偏心カム３２に回転自在
に設ける。５２はワツシヤ、５３はカラーであ
る。

また第１図および第８図に示すように、駆動回
転体１１の入力側端板部１１ｂを遊星キヤリヤ５
４として、この遊星キヤリヤ５４に複数個（本実
施例では４個）の遊星歯車５５を軸５６および軸
受５７により回転自在に設け、これらの遊星歯車
５５を前記内歯歯車２８に内接噛合させると共
に、出力軸２０と一体の太陽歯車２７にそれぞれ
外接噛合させる。

また第９図は本発明の変形例を示すもので、図
中前記実施例と同一の符号は同等のものを示す。
これは駆動摩擦車と従動摩擦車との構成を前記実
施例と逆にしたものである。

すなわちこの場合は、断面形状が楔状のものを
リング状に形成した駆動摩擦車５８を駆動回転体
１１に固着し、従動摩擦車５９は、従動回転体４
３を外包すると共に、この従動回転体４３に対し
てキー６０により軸方向に摺動自在に設けた２個
のリング５９ａをそれぞれ駆動摩擦車５８を挾圧
するように配置して構成する。６１はリング５９
ａを駆動摩擦車５８に押し付けるためのコイルば
ねである。

つぎに上述のように構成した本発明装置の作用
を、まず第１図〜第８図の実施例について説明す
る。第２図においてハンドル４２を回転させる
と、ウオーム３８、ウオームホイール３６を介し
て外側偏心カム３４がケース蓋５に固定した内側
偏心カム３２に対して回動するため、入力軸８お
よび出力軸２０に対する外側偏心カム３４の偏心
量を自由に変化させることができる。第１，４，
６図は外側偏心カム３４の出力軸２０に対する偏
心量がゼロの場合を示すもので、この状態では駆
動摩擦車１７と従動摩擦車４５とが同心になるた
め、両摩擦車１７，４５は全周において接触し、
しかも駆動摩擦車１７の両側のリング部材１７ａ
がばね１９の作用によりＶプーリ状の従動摩擦車
４５の溝の両側壁面に圧接しているため、駆動摩
擦車１７が回転すれば従動摩擦車４５もほとんど
すべることなく一体的に回転する。

したがつてこの状態で入力軸８が第４図の矢印
Ａの方向に回転すれば、入力軸８と一体の駆動回
転体１１、キー１８を介して駆動摩擦車１７も矢
印Ａの方向に回転する。しかして上述したように
駆動摩擦車１７が回転すれば、従動摩擦車４５も
第４図の矢印Ｂの方向に回転する。また従動摩擦
車４５が回転すれば、これと一体的に結合した内
歯歯車４６が第６図の矢印Ｃの方向に回転し、内
歯歯車４６と噛合する中間伝動歯車５０、および
この中間伝動歯車５０と噛合する内歯歯車２９を
介して、この内歯歯車２９と一体的に結合した差
動内歯歯車３０も第８図の矢印Ｄの方向に回転す
る。したがつて差動内歯歯車３０と一体の内歯歯
車２８も矢印Ｄの方向に回転する。また前述した
ように入力軸８と一体の遊星キヤリヤ５４も矢印
Ｄの方向に内歯歯車２８と同速度で回転している
から、この遊星キヤリヤ５４、軸５６、軸受５７
を介して、各遊星歯車５５も、第８図の矢印Ｅの
方向に公転する。その結果、第８図に示すよう
に、これらの遊星歯車５５と噛合する太陽歯車２
７も出力軸２０と共に、入力軸８と一体的に回転
する。すなわちこの場合の入力軸８の回転と、出
力軸２０の回転比は１：１である。この状態が本
無段変速装置の所謂トツプの変速状態である。

つぎにこのトツプの変速状態より第２図のハン
ドル４２を操作いて外側偏心カム３４を約180゜回
動させると、外側偏心カム３４が第３，５図の最
大偏心状態になるから、それに伴つて従動摩擦車
４５も第３，５図に示すように駆動摩擦車１７に
対して偏心する。このため駆動摩擦車１７と従動
摩擦車４５との接触部は、第３，５図に示すＦ点
付近のみになる。そしてこの状態で入力軸８を介
して駆動摩擦車１７が第５図の矢印Ｇの方向に回
転すると、従動摩擦車４５も矢印Ｈの方向に回転
するが、この場合両摩擦車１７，４５の摩擦伝動
点Ｆまでの回転半径に差が生ずる。すなわち第５
図において出力軸２０および駆動摩擦車１７の中
心を0₁とし、従動摩擦車４５の中心を0₃とし、0₃
からＦ点までの半径をR₁とし、0₁からＦ点まで
の半径をR₂とすると、R₁＜R₂となる。このため
この場合は、駆動摩擦車１７に対して従動摩擦車
４５は増速されて回転することになる。本実施例
の場合その増速比は１：1.35程度である。すなわ
ち入力軸８の回転１に対して0.35だけ増速するこ
とになる。

そして従動摩擦車４５が増速回転すると、前述
したように歯車４６，５０，２９を介して内歯歯
車２８が第８図の矢印Ｉのように、入力軸８と一
体の遊星キヤリヤ５４の速度より速い速度で回転
する。このため各遊星歯車５５は、第８図におい
て矢印Ｅのように公転すると共に、矢印Ｊの方向
に自転するから、これらの遊星歯車５５と噛合す
る太陽歯車２７は減速されることになる。すなわ
ちこの遊星差動装置は、従動摩擦車４５の増速率
を逆に出力軸２０の減速率として増幅する。本実
施例におけるこの増幅倍数は約3.85であるから、
最低の変速状態（ロー）における出力軸２０の回
転は、前記摩擦伝動部の増速率0.35の3.85倍、す
なわち、−0.35×3.85≒−1.35となる。そしてこの
場合遊星差動装置の内歯歯車２８の回転が、1.35
であるから1.35−1.35＝０であるから、出力軸２
０の回転はほぼゼロになる。

そして第２図のハンドル４２の操作量を前記し
たトツプとローとの中間の任意の操作量とすれ
ば、ローからトツプまでの間で無段の変速比が得
られることになる。

なお本装置は必要があれば、前記した増速率ま
たは増幅倍数を大きくすることによつて、入力軸
に対して出力軸を逆回転させることもできる。

また第９図に示す変形例の場合も作用は前記実
施例と同様であるから説明は省略する。

（発明の効果） 上述のように本発明装置は摩擦伝動用に円錐車
を使用せず、入力軸８と一体的に形成した駆動摩
擦車１７と、出力軸２０に対して偏心量調整自在
に設けた従動摩擦車４５とを圧接係合によつて直
接接触するようにし、特にトツプの変速状態にお
いては駆動摩擦車１７と従動摩擦車４５が同心状
態で接合するようにしたから、この場合両摩擦車
１７，４５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。

また駆動摩擦車１７に対して従動摩擦車４５が
偏心して、両摩擦車１７，４５が部分的に接合す
るトツプ以外の変速状態になつても、両摩擦車に
おける摩擦伝動接点Ｆのピツチライン径の比は
１：２より近接したものとなるから、摩擦伝動接
触線が前記のピツチライン上にかなり長く形成さ
れると共に、ピツ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結果、
トツ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。

特に本発明においては、ケース本体１の中心に
位置する出力軸２０側に偏心カム機構を設けたか
ら、偏心カム機構をケース側に設けたものと比較
した場合、駆動摩擦車１７と従動摩擦車４５との
係合接点の回転半径を大きくすることができる。
このため本発明はその分伝動トルクを大きくする
ことができる。

したがつて本発明によれば、構造が比較的簡単
で、変速幅が大きく、伝動トルクも大きい上に、
特にトツプ状態での伝動効率が極めて高い無段変
速装置を比較的安価に提供することができるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断側面図、第２図はそ
の一部を第１図の−断面で示す出力軸側より
見た背面図、第３図は第１図の偏心カムが偏心し
た状態を一部断面で示す側面図、第４図は第１図
の−線による部分断面図、第５図は第３図の
−線による部分断面図、第６図は第１図の
−断面図、第７図は第３図の−断面図、第
８図は第１図の−断面図、第９図は本発明装
置の変形例を一部断面で示す側面図である。 １……ケース本体、２……ベース、３……入力
側ケース蓋、５……出力側ケース蓋、８……入力
軸、１１……駆動回転体、１７……駆動摩擦車、
１９……ばね、２０……出力軸、２７……太陽歯
車、２８，２９……内歯歯車、３０……差動内歯
歯車、３２……内側偏心カム、３４……外側偏心
カム、３６……ウオームホイール、３８……ウオ
ーム、４２……ハンドル、４３……従動回転体、
４５……従動摩擦車、４６……内歯歯車、５０…
…中間伝動歯車、５４……遊星キヤリヤ、５５…
…遊星歯車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力軸８と一体的に形成した中空円筒状の駆
   動回転体１１にこれと共に回転する駆動摩擦車１
   ７を設け、前記入力軸８と同心に出力軸２０を設
   け、この出力軸２０に対して偏心した内側偏心カ
   ム３２を出力軸２０に回転自在に嵌装すると共
   に、ケース蓋５に固定して設け、内側偏心カム３
   ２に対して偏心した外側偏心カム３４を内側偏心
   カム３２に嵌装し、この外側偏心カム３４を回動
   させることにより外側偏心カム３４に嵌装した従
   動回転体４３を出力軸２０に対して偏心量調整自
   在にし、この従動回転体４３と一体的に設けた従
   動摩擦車４５を前記駆動摩擦車１７に圧接係合さ
   せ、この従動摩擦車４５と一体的に形成した従動
   回転体４３に内歯歯車４６を設け、前記出力軸２
   ０と同心の２個の内歯歯車２８，２９をこの出力
   軸２０に対して回転自在に設け、この一方の内歯
   歯車２９と前記従動回転体４３と一体の内歯歯車
   ４６を中間伝動歯車５０を介して噛合連結し、前
   記駆動回転体１１を遊星キヤリヤ５４として、こ
   の遊星キヤリヤ５４に枢支した遊星歯車５５を前
   記他方の内歯歯車２８に噛合させると共に、前記
   出力軸２０と一体に形成した太陽歯車２７に噛合
   させたことを特徴とする無段変速装置。