| 【発明の名称】 |
摩擦式変速機 |
| 【発明者】 |
【氏名】広瀬 良行
|
| 【要約】 |
【課題】より安定した回転出力を得ることができるようにする。
【解決手段】高速軸２と同心で共回りする太陽ローラ４と、遊星ローラ５と、遊星ローラ５の回転で高速軸２と同心回転する環状輪６と、環状輪６の外周面に当接して自転しながら公転する回転子７と、回転子７を支持する回転子支持部材と、回転子７の自転および公転を助ける援助輪と、内周面が回転子７の表面に当接した状態で高速軸２回りに回転する変速輪１０と、変速輪１０の回転を低速軸３に伝達する伝達手段と、変速輪１０の回転子７に対する当接位置を変更する当接位置変更手段とが所定のケーシング１３に設けられ、遊星ローラ５は、ケーシング１３内で固定された圧入軸５３回りに回転自在に軸支されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１軸の軸心回りの回転入力を変速して摩擦力により第１軸と同心の第２軸に伝達する摩擦式変速機であって、第１軸と同心で共回りする太陽ローラと、この太陽ローラの周りに配されて太陽ローラの回転によって中心回りに自転する遊星ローラと、内周面が遊星ローラの外周面に当接することにより遊星ローラの回転で上記第１軸と同心で回転する環状輪と、一部がこの環状輪の外周面に当接して中心回りに自転しながら公転する回転子と、上記第１軸回りに回転自在に軸支され、第１軸の軸心を中心とした円軌跡上に上記回転子の回転中心を位置させるように回転子を支持する回転子支持部材と、上記回転子の外周部に当接した状態で第１軸回りに共回りして上記回転子の自転および公転を助ける援助輪と、内周面が上記回転子の表面に当接した状態で第１軸回りに回転する変速輪と、この変速輪の回転を第２軸に伝達する伝達手段と、上記変速輪の回転子に対する当接位置を回転子の径方向に変更する当接位置変更手段とが所定のケーシングに設けられ、上記遊星ローラは、上記ケーシング内で固定されたローラ支持軸回りに回転自在に軸支されていることを特徴とする摩擦式変速機。
【請求項２】 上記遊星ローラの、上記太陽ローラおよび環状輪のいずれか一方または双方に対する径寸法比を変更することによって上記変速輪のケーシングに対する相対回転速度が０になる、回転子の変速輪に対する当接位置を変更し得るものであることを特徴とする請求項１記載の摩擦式変速機。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、比較的低速度で進退が頻繁に繰り返される各種の作業車や運搬車あるいは昇降機、さらには車椅子等への適用が好適な摩擦式変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開昭６１−２１８８６４号公報に記載されているような摩擦式の変速機が知られている。この変速機は、入力軸の軸心回りの回転入力を変速して摩擦力により入力軸と同心の出力軸に伝達するものであり、入力軸と同心で共回りする小径伝動車と、この小径伝動車の周りに斜めに配設された複数の円錐形転子と、この円錐形転子の裏面側に当接して摩擦伝動で入力軸回りに回転する大径伝動車と、内周面が上記円錐形転子の円錐面に当接して入力軸回りに回転する変速リングと、上記大径伝動車の回転で入力軸に固定された太陽ギヤ回りに自転しながら公転する複数の遊星ギヤと、この遊星ギヤを支持するキャリヤに一体化された、入力軸と同心の出力軸とからなっている。
【０００３】上記変速リングは、操作レバーの操作で円錐形転子の円錐面に当接しながら入力軸と平行に正逆移動させ得るようになっており、この操作で円錐形転子の円錐面に対する変速リングの当接位置を変更することにより、当接位置が円錐面の中心から遠ざかったり中心に近づいたりすることで円錐形転子の自転速度および公転速度が増減し、これによる大径伝動車の回転数を変更することができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の上記のような摩擦式変速機にあっては、遊星ギヤのキャリヤに出力軸を直結するとともに、変速リングを非回転とした状態で円錐形転子の円錐面に対する変速リングの当接位置を変更することにより、円錐形転子の自転速度および公転速度が共に変更されて、それに伴い出力軸の回転数が変化するようになっているため、変速リングが円錐形転子の大径側に当接位置を移すにつれて公転速度が増大することになる。通常円錐形転子には摩擦伝動に適した回転数比（入力回転数に対する出力回転数の比）が存在するにも拘らず、公転により生じる遠心力が公転速度の増大とともに加速度的に増加し、かつ、変速リングの当接位置が円錐形転子の重心から大きくづれることになり、円錐形転子のバランスを維持することが困難になることから、当接状態が不安定になり、その回転数比を確保することができないという問題点が存在した。すなわち、摩擦伝動に適した回転数を確保することができないと、回転力の伝達が不安定になり、常に安定した高い伝達効率の回転出力を得ることが困難になるのである。
【０００５】また、入力軸の回転によって複数の遊星ギヤおよび円錐形転子が太陽ギヤおよび小径伝動車回りに公転するため、ケーシング内に装填されている潤滑オイルを攪拌することになり、このとき生じる攪拌抵抗によって遊星ギヤおよび円錐形転子の公転が不安定になることから、高い伝動効率を得ることが困難であるという問題点も存在した。
【０００６】本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、より安定した回転出力を得るとともに、高速入力が可能で伝動効率の高い摩擦式変速機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、第１軸の軸心回りの回転入力を変速して摩擦力により第１軸と同心の第２軸に伝達する摩擦式変速機であって、第１軸と同心で共回りする太陽ローラと、この太陽ローラの周りに配されて太陽ローラの回転によって中心回りに自転する遊星ローラと、内周面が遊星ローラの外周面に当接することにより遊星ローラの回転で上記第１軸と同心で回転する環状輪と、一部がこの環状輪の外周面に当接して中心回りに自転しながら公転する回転子と、上記第１軸回りに回転自在に軸支され、第１軸の軸心を中心とした円軌跡上に上記回転子の回転中心を位置させるように回転子を支持する回転子支持部材と、上記回転子の外周部に当接した状態で第１軸回りに共回りして上記回転子の自転および公転を助ける援助輪と、内周面が上記回転子の表面に当接した状態で第１軸回りに回転する変速輪と、この変速輪の回転を第２軸に伝達する伝達手段と、上記変速輪の回転子に対する当接位置を回転子の径方向に変更する当接位置変更手段とが所定のケーシングに設けられ、上記遊星ローラは、上記ケーシング内で固定されたローラ支持軸回りに回転自在に軸支されていることを特徴とするものである。
【０００８】この発明によれば、第１軸に与えられた回転力は、第１軸と一体の太陽ローラ、この太陽ローラの周りに配された遊星ローラ、および内周面が遊星ローラに当接している環状輪を介して回転子に伝達される一方、第１軸と一体の援助輪の回転によっても伝達され、これによって回転子は回転中心回りに常に第１軸に対して同一回転数比で自転するとともに公転する。そして、回転子に対する変速輪の当接位置の変化によって回転子の有効径が変化することにより、変速輪は、設定された当接位置に見合った第１軸に対する所定の回転数比で回転することになる。
【０００９】そして、遊星ローラは、ケーシング内で固定されたローラ支持軸に軸支されているため、太陽ローラの回転によって自転はするが公転することはなく、従って、ケーシング内に充填された潤滑オイルが遊星ローラの公転で攪拌され、遊星ローラに攪拌抵抗を付与することで第２軸の回転が不安定になるような不都合の発生を確実に抑止することが可能になる。
【００１０】また、遊星ローラを公転させないことと、環状輪が回転子の公転に対して逆回転することにより回転子の公転をも考慮に入れた自転の回転数が常に一定の低速度になるため、この回転数を、摩擦力を利用した回転伝達のために安定した最適の値に予め設定しておくことが可能であり、こうすることで遠心力に起因する当接状態の不安定や攪拌抵抗などの問題が解消され、第１および２軸間で常に安定した高い伝達効率の回転力の伝達が達成される。
【００１１】そして、回転子を、周縁部に形成された上記援助輪と当接する円弧縁部と、裏面側に形成された上記環状輪の周面と当接する平坦面と、表面側に形成された上記変速輪の内周面と当接する円錐面とを備えた円錐形に形状設定することにより、回転子は環状輪と援助輪と変速輪とによって三方から支持されるため、ケーシング内での被支持状態が安定したものになる。この状態で環状輪の第１軸周りの回転は、その周面が回転子の平坦面に当接していることにより、また援助輪の回転はその周面が回転子の円弧面に当接していることによりそれぞれ摩擦力で回転子に伝達され、これによって回転子が回転する。この回転子の回転は、その円錐面が変速輪の内周面に当接していることにより摩擦力で変速輪に伝達され、これによって変速輪は第１軸回りに回転する。
【００１２】そして、回転子は、第１軸の軸心方向に向けて延びる回転軸を第１軸に対して軸心所定角度だけ傾けることにより、その円錐面の変速輪に当接する稜線部分を第１軸に平行になるように姿勢設定することが可能であり、こうすることで変速輪を円錐面に当接させながら第１軸と平行に正逆移動させることができ、この当接位置の変更によって変速輪の回転速度を変えることが可能になる。
【００１３】また、援助輪の周縁部を断面視で回転子の円弧凸面あるいは円弧凹面に対応するように断面視で円弧凹面あるいは円弧凸面にしておくことにより、回転子の周縁と援助輪の周縁との当接長さを長くすることができるため、両者の摩擦による回転伝達効率が向上する。
【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記遊星ローラの、上記太陽ローラおよび環状輪のいずれか一方または双方に対する径寸法比を変更することによって上記変速輪のケーシングに対する相対回転速度が０になる、回転子の変速輪に対する当接位置を変更し得るものであることを特徴とするものである。
【００１５】この発明によれば、変速輪は、中立位置を挟んで一方の側にあるときと他方の側にあるときとで回転方向が逆になるため、変速輪の位置設定を、中立位置を越えて変更することにより回転方向を逆転させることができる。
【００１６】そして、この中立位置は、遊星ローラの太陽ローラや環状輪に対する径寸法比を設計段階で種々変化させることにより予め任意に設定することが可能であり、用途に応じて変速機を最適のものにする上で極めて好都合である。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る摩擦式変速機の一実施形態を示す一部切欠き分解斜視図であり、図２は、その組立て斜視図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。なお、本明細書においては、高速軸または低速軸回りの回転軸の回転を公転といい、その他の回転中心回りの回転を自転という。単に回転といったときは、公転および自転のいずれか一方または双方を指すものとする。
【００１８】図１〜図３に示すように、本実施形態の摩擦式の変速機１は、減速機として用いられるときは入力軸として、増速機として用いられるときは出力軸としての役割を担う高速軸（第１軸）２と、高速軸２と逆の働きを担う低速軸（第２軸）３と、高速軸２と同心で共回りする太陽ローラ４と、太陽ローラ４周りに配されてその軸心回りの回転により自転する遊星ローラ５と、内周面が遊星ローラ５に当接して高速軸２回りに回転する環状輪６と、環状輪６の回転を摩擦力で伝達されて回転（自転および公転）する複数の回転子７と、各回転子７を支持する回転子支持部材８と、回転子７の回転を助ける援助輪９と、内周面が回転子７の表面に当接しながら高速軸２の軸線方向にスライド可能な変速輪１０と、変速輪１０の回転を低速軸３に伝達する伝達手段１１と、上記変速輪１０をスライドしてその内周面と回転子７の表面との当接位置を変更する当接位置変更手段１２とがケーシング１３に内装あるいは外装されることによって形成されている。
【００１９】上記ケーシング１３は、筒状を呈した有底の筒状ケーシング１３１と、この筒状ケーシング１３１の開口部を閉止する円形の蓋体１３５とからなっている。筒状ケーシング１３１は、環状壁１３２とこの環状壁１３２一方の側部を閉止した円形側板１３３とからなり、円形側板１３３の中心位置には、ベアリングＢを介して高速軸２を支持する高速軸支持筒１３４が外方に向けて突設されている。この高速軸支持筒１３４の端面には、図２に示すように、ケーシング１３に内装された高速軸２の先端部を外部に突出させるための挿通孔１３４ａが穿設されている。
【００２０】また、円形側板１３３には、高速軸支持筒１３４の孔心を中心とした円軌跡上に周方向等ピッチで上記遊星ローラ５を支持するギヤ支持孔１３３ａが３つ穿設されているとともに、上部位置には後述する操作ロッド１２１を挿通するためのロッド挿通孔１３３ｂが穿設されている。また、高速軸支持筒１３４の上部外周面には、後述する操作レバー１２３を軸支するための互いに対向した一対のブラケット１３４ｂが設けられている。
【００２１】上記蓋体１３５は、径寸法が筒状ケーシング１３１外周のそれと同一に寸法設定された円盤状の蓋本体１３６と、この蓋本体１３６の裏面側（図１〜図３の右面側）に同心で突設された環状突起１３７と、低速軸支持筒１３８とからなっている。蓋体１３５は、環状突起１３７の外周面が筒状ケーシング１３１の開口部内周面に摺接状態で嵌め込まれ、ねじ止めされることによって筒状ケーシング１３１に固定されるようになっている。
【００２２】蓋本体１３６の中心位置には、低速軸３を嵌挿する嵌挿孔が穿設されているとともに、低速軸支持筒１３８は、この嵌挿孔を囲むように蓋本体１３６から外方に向かって突設され、その端面に低速軸３を挿通する挿通孔１３８ａが穿設されている。低速軸３は、かかる低速軸支持筒１３８内に直列で内装された２個のベアリングＢを介して挿通孔１３８ａに挿通され、図２に示すように、その先端部が外部に突出されている。また蓋本体１３６には、筒状ケーシング１３１のロッド挿通孔１３３ｂに対応したロッド挿通孔１３５ａ（図３）が穿設されている。
【００２３】上記高速軸２は、中央部の軸本体２１と、この軸本体２１の図における右端部から同心で右方に向けて延設された右小径部２２と、同左端部から同心で左方に向けて突設された左小径部２３と、軸本体２１の左端部に形成された環状膨出部２４とからなっている。かかる高速軸２には、環状膨出部２４の右方位置の軸本体２１および左小径部２３にそれぞれ筒状の滑り軸受２５が外嵌されている。また、高速軸２が高速軸支持筒１３４の挿通孔１３４ａにベアリングＢを介して嵌挿された状態で、図３に示すように、ベアリングＢの右方位置にＣリング２６が装着されている。
【００２４】上記低速軸３は、上記高速軸２の軸本体２１と略同径の軸本体３１と、この軸本体３１の右端面に同心で形成されたフランジ部３２と、軸本体３１の左端面から同心で突設された小径部３３とからなっている。フランジ部３２の中心位置には、滑り軸受２５を介して左小径部２３を摺接状態で嵌入する高速軸嵌入孔３４が穿設され、この高速軸嵌入孔３４に高速軸２の左小径部２３を嵌入することにより、高速軸２と低速軸３とは軸心回りに互いに相対回転し得るようになっている。
【００２５】かかるフランジ部３２の右面には、軸心を中心とした同一円軌跡上に周方向等ピッチで３本の連結ロッド３５が突設され、これらの連結ロッド３５が後述する伝達輪１１５に嵌入されることにより、上記変速輪１０の高速軸２回りの回転が後述する中継輪１０１および伝達輪１１５を介して低速軸３に伝達されるようになっている。また、２個のベアリングＢを介して低速軸３の軸本体３１が低速軸支持筒１３８に装着された状態で、図３に示すように、軸本体３１の左端部にＣリング２６が装着されている。
【００２６】上記太陽ローラ４は、図１に示すように、先細りで周面が斜めに形成された円錐台体４１を備えて形成されている。かかる太陽ローラ４には、高速軸２の軸本体２１右端部に密着外嵌するための軸孔４２が穿設されている一方、同軸本体２１の右端部外周面の一部にはキー溝２１ａが凹設され、軸本体２１に軸孔４２を嵌め込んだ状態でキー結合され、太陽ローラ４が高速軸２と共回り可能に軸本体２１に装着されるようにしている。
【００２７】上記遊星ローラ５は、太陽ローラ４の円錐台体４１に当接する大輪車５１と、この大輪車５１の左面に同心で突設された円錐台状の小輪車５２とからなっている。かかる遊星ローラ５は、図３に示すように、円形側板１３３のギヤ支持孔１３３ａに圧入固定された圧入軸（ローラ支持軸）５３に滑り軸受５４を介して嵌入され、これによって圧入軸５３回りに回転自在に軸支されている。従って、高速軸２が回転すると、この回転は太陽ローラ４を介して大輪車５１に伝達され、これによって遊星ローラ５は圧入軸５３回りに逆方向に回転することになる。
【００２８】上記環状輪６は、３つの遊星ローラ５の各小輪車５２に当接して上記高速軸２回りに回転するものであり、内周面に小輪車５２に当接する内接面６１が形成されているとともに、外周面に左方に向かって径寸法が漸減するように傾斜した環状傾斜周面６２が形成されている。上記内接面６１は、遊星ローラ５の回転を環状輪６に伝達するためのものであり、上記環状傾斜周面６２は、回転子７の裏面に当接して環状傾斜周面６２の回転を摩擦力で回転子７に伝達するためのものである。かかる環状輪６は、高速軸２に対して減速状態で高速軸２と逆方向に回転する。
【００２９】上記回転子７は、円錐形状を呈した円錐体７１と、この円錐体７１の底面に一体に形成された摩擦円盤７２と、この摩擦円盤７２の中心位置から垂直に突設された独楽軸７３とからなっている。摩擦円盤７２は、外周縁部が図３に示すように側面視で円弧状に形成された円弧縁部７２ａを有している。この円弧縁部７２ａは、摩擦円盤７２の援助輪９に対する当接長を大きくして確実な摩擦力を得るために形成されている。本実施形態では、回転子７は４つ設けられている。
【００３０】上記回転子支持部材８は、回転子７を独楽軸７３回りに回転自在に支持するものであり、環状円盤８１と、この環状円盤８１の周縁部から右方に向けて径寸法が漸増するように延設された環状のラッパ筒８２とからなっている。このラッパ筒８２には、周方向に等ピッチで４つの装着孔８３が穿設され、この装着孔８３に摺接状態で独楽軸７３が嵌挿され、これによって回転子７が独楽軸７３回りに回転自在に回転子支持部材８に装着されるようになっている。また、環状円盤８１の中心位置には援助輪９の一部を摺接状態で嵌挿する中心孔８４が設けられている。
【００３１】そして、図３に示すように、ラッパ筒８２の高速軸２に対する傾斜角度αは、円錐体７１の摩擦円盤７２に対する傾斜角度βと同一に角度設定され、これによって回転子７が回転子支持部材８に装着された状態で、高速軸２の軸心を中心とした最大径寸法位置にある円錐体７１の表面が高速軸２と平行になるようにしている。また、上記環状輪６の環状傾斜周面６２の高速軸２に対する傾斜角度もβと等しく角度設定されている。
【００３２】上記援助輪９は、その周面が摩擦円盤７２の円弧縁部７２ａに当接して環状輪６による回転子７の回転支持を助けるとともに、高速軸２と軸心回りに共回りすることによる前記環状輪６との回転数差によって回転子７を独楽軸７３回りに回転させる役割を果たす。従って、高速軸２の回転数に変化がない限り回転子７は常に同一の回転数で自転することになる。
【００３３】かかる援助輪９は、高速軸２に外嵌される援助輪本体９１と、この援助輪本体９１の右側に形成された筒体９２とからなっている。筒体９２は、その外径寸法が上記回転子支持部材８の中心孔８４の内径寸法より僅かに小さく設定され、こうすることで筒体９２を摺接状態で中心孔８４に嵌め込むようにしている。
【００３４】また、援助輪本体９１の周縁部には、回転子７の円弧縁部７２ａに対応した環状の円弧凹部９１ａが設けられ、円弧縁部７２ａが円弧凹部９１ａに嵌まり込むことによって回転子７と援助輪９とが確実に当接するようになされている。上記回転子７の円弧縁部７２ａと環状の円弧凹部９１ａの断面形状は逆の関係になっても本発明の機能を損なうものではない。
【００３５】そして、変速輪１０は、円錐体７１に対する当接位置によって高速軸２回りの回転速度が変化するのである。すなわち、回転子７は、その表面が環状輪６および援助輪９に当接し、この当接によって独楽軸７３回りの自転および高速軸２回りの公転の回転数が一定に設定されているのに対し、回転子７に当接している変速輪１０は、その当接位置が変化すれば、変速輪１０に対する回転子７の有効径が異なることになり、これによって回転数が変化するのである。
【００３６】結局、変速輪１０の横方向（高速軸２と平行な方向）の正逆移動によって回転数を任意に変化させることができる。図４は、変速輪１０の設定位置と回転速度との関係を説明するための説明図であり、（イ）は平面図であって回転子７の中心点Ｏからの変速輪１０の変位（Ｌ）と、回転子７を基準にした変速輪１０の回転数（Ｎ）との関係を示すグラフも合わせて記載し、（ロ）は側面図であって各部品の回転方向を矢印で示している。
【００３７】まず、図４の（ロ）に示すように、高速軸２が矢印で示すようにＸ線視で右方向（時計方向）に回転すると、この回転は太陽ローラ４および遊星ローラ５を介して減速状態で環状輪６に伝達され、環状輪６は高速軸２と逆方向の左回りをする。この環状輪６の左方向への回転は、Ｙ線視で右方向に回転するように回転子７に伝達される。
【００３８】一方、高速軸２と同一回転数で共回りする援助輪９も回転子７に当接して回転子７をＹ線視で右方向（時計方向）に回転させるが、この回転数の方が環状輪６の回転数より大きいため、この差によって回転子７は、高速軸２回りにＸ線視で右回りに公転することになる一方、回転子７はＹ線視で右回りに自転しているため、この自転で回転子７に当接している変速輪１０は回転子７を基準とし、かつ、回転子７に対する当接位置によってＸ線視で左方向または右方向に回転する。
【００３９】そして、変速輪１０の回転子７を基準にした反時計方向の回転（図４の（イ）に一点鎖線の矢印で表示）の回転数は、図４の（イ）のグラフに示すように、回転子７への当接位置によって異なったものになり、中心点Ｏから遠ざかるに従って大きくなる。すなわち、「Ｎ＝ａＬ」の関係式が成立する。なお、Ｎは回転子７を基準にした変速輪１０の回転数であり、Ｌは変速輪１０の中心点Ｏからの変位量である、ａは比例常数である。
【００４０】これに対し、先に説明したように、環状輪６の回転数と援助輪９の回転数との差によって回転子７はＸ線視で高速軸２回りに時計方向に公転しているから（図４の（イ）に点線矢印で表示）、この公転による影響を図４のグラフに書き入れると、「Ｎ＝Ｎ１」の直線になる。従って、この「Ｎ＝Ｎ１」の直線と、「Ｎ＝ａＬ」の直線との交点位置である中立位置Ｌ１は、変速輪１０の高速軸２回りの右回りと左回りとが互いに相殺された位置であり、従って変速輪１０はこの位置でケーシング１３に対して実質的に回転しないのである。
【００４１】そして、変速輪１０が中立位置Ｌ１から右側に移動すると、Ｎ＝ａＬの直線のＮの値がＮ１の値より大きくなり、これによって変速輪１０の左回りの回転数が回転子７の公転による右回りの回転数に打ち勝つため、変速輪１０はＸ線視で左方向に回転する。
【００４２】これに対し、変速輪１０が中立位置Ｌ１から左側に移動すると、Ｎの値がＮ１の値より小さくなるため、回転子７の公転による変速輪１０の右回りの回転数が回転子７の自転による変速輪１０の左回りの回転をしのいだ状態になり、これによって変速輪１０は右回りすることになる。
【００４３】以上要約すれば、変速輪１０の位置を変更することによって、その回転数および回転方向を変更することが可能になるとともに、回転数の変化は「Ｎ＝ａＬ」の直線に沿って漸減的にあるいは漸増的に行われるため、中立位置Ｌ１での安定した停止状態をも実現させることが可能になる。
【００４４】そして、中立位置Ｌ１については、設計段階で太陽ローラ４、遊星ローラ５および環状輪６の有効径寸法を種々変化させることにより、予め任意に設定することが可能であり、変速機１の用途に応じて最適のものを得ることができる。
【００４５】かかる変速輪１０は、周方向等ピッチでその左面から左方に向かって突設された４本の連結ロッド１０１を有しており、これらの連結ロッド１０１が伝達手段１１に連結されることによって変速輪１０の回転が低速軸３に伝えられるようになっている。
【００４６】上記伝達手段１１は、外径寸法が上記変速輪１０の外径寸法と等しい中継輪１１１と、この中継輪１１１と共回りする伝達輪１１５とからなっている。中継輪１１１は、中心位置に高速軸２より径寸法が大きい中心孔１１２が穿設されて援助輪９の左方位置で高速軸２に外嵌されるとともに、周縁部には上記変速輪１０の連結ロッド１０１が摺接状態で嵌入される摺接孔１１３が穿設されている。また、中継輪１１１には、中心孔１１２の周縁部から径方向に向かって延びる所定長の放射溝１１４が周方向に等ピッチで３条凹設されている。
【００４７】上記伝達輪１１５は、円盤状の伝達輪本体１１６と、この伝達輪本体１１６の中心位置に設けられた、内径寸法が上記滑り軸受２５（図１および図３の右側の滑り軸受２５）の外径寸法より僅かに大きい筒体１１７とからなっている。伝達輪本体１１６には、上記低速軸３のフランジ部３２から突出した連結ロッド３５に対応する３つの連結孔１１８が穿設され、これらの連結孔１１８が連結ロッド３５に外嵌されることによって伝達輪１１５の高速軸２回りの回転がフランジ部３２を介して低速軸３に伝達されるようになっている。
【００４８】また、伝達輪本体１１６には、上記中継輪１１１の放射溝１１４に対応した位置に伝達輪１１５側の放射溝１１９が凹設され、これら放射溝１１４，１１９間にリテーナ１１０を介して鋼球Ｓがそれぞれ介設され、中継輪１１１の回転はこれらの鋼球Ｓを介して伝達輪１１５に伝達されるようになっている。そして、各放射溝１１４，１１９はいずれも断面形状が鋼球Ｓの球面に合致するように円弧状またはＶ字状に形成されている。
【００４９】従って、中継輪１１１が回転すると、この回転力は、鋼球ＳをＶ溝の傾斜面に沿って乗り上げさせることになり、これによって軸方向に押圧する力（スラスト力）に分力され、中継輪１１１はこのスラスト力によって右方に向かって押圧されるため、援助輪９は回転子７に対してより確実に密着し、両者間の回転力に比例した摩擦力によって伝達効率が大幅に向上する。
【００５０】また、伝達輪１１５の筒体１１７と援助輪９との間（中継輪１１１と援助輪９との間でもある）には環状のスラスト軸受１４が介設されているとともに、伝達輪１１５の図３における左側にもスラスト軸受１４が設けられている。左方のスラスト軸受１４は、伝達輪本体１１６と皿ばね１５とで挟持され、伝達輪本体１１６は、上記皿ばね１５の弾性力によってスラスト軸受１４を介して右方に向けて押圧された状態になっている。
【００５１】上記当接位置変更手段１２は、筒状ケーシング１３１および蓋体１３５のロッド挿通孔１３３ｂ，１３５ａに摺接状態で嵌入される操作ロッド１２１と、ケーシング１３内でこの操作ロッド１２１にねじ止め等で固定される連結部材１２２と、ケーシング１３のブラケット１３４ｂに支持された状態で操作ロッド１２１の一端部に連結された操作レバー１２３とからなっている。
【００５２】上記連結部材１２２は、操作ロッド１２１に固定される筒体１２２ａと、この筒体１２２ａの外周面から突設されたコ字状部材１２２ｂとからなっている。このコ字状部材１２２ｂが、図３に示すように、変速輪１０の外周縁部に摺接状態で嵌め込まれることにより、連結部材１２２が変速輪１０に連結されるようにしている。
【００５３】上記操作レバー１２３は、その下端部が連結軸１２４回りに回転自在にブラケット１３４ｂに取り付けられているとともに、操作ロッド１２１のケーシング１３から外部に突出した端部が長孔を介してリンク軸１２５回りに回動自在に操作レバー１２３に連結されている。従って、操作レバー１２３を連結軸１２４回りに正逆回動操作することにより、リンク軸１２５を介して操作ロッド１２１が左右に動き、これによる連結部材１２２の左右動でコ字状部材１２２ｂに挟持された変速輪１０が左右に移動することにより、その内周面の回転子７に対する当接位置が変更され、これによって高速軸２の回転が所定の減速比で減速されて低速軸３に伝達されることになる。
【００５４】以下、本発明の作用について主に図３および図４を基に説明する。まず、図３に示す状態で高速軸２を回転すると、この回転は太陽ローラ４を介して遊星ローラ５に伝達され、この遊星ローラ５の回転は円錐台体４１の内接面６１への当接によって環状輪６に伝達される。そして、この環状輪６の回転は、その環状傾斜周面６２に摩擦円盤７２の裏面側が当接している回転子７に伝達されて回転子７が所定方向に所定の回転数の回転力を付与される一方、援助輪９が高速軸２と共回りすることによりその円弧凹部９１ａに周縁部が当接している回転子７は、この援助輪９からも同一方向により大きい回転数の回転力を付与され、これら援助輪９および環状輪６から付与される回転数の差によって回転子７は自転しながら高速軸２回りを公転することになる。
【００５５】そして回転子７の自転は、内周面が円錐体７１の表面に当接している変速輪１０に伝達され、この変速輪１０の回転が連結ロッド１０１、中継輪１１１、鋼球Ｓ、伝達輪１１５、連結ロッド３５およびフランジ部３２を介して低速軸３に伝えられ、低速軸３は高速軸２に対して減速回転を行うことになる。
【００５６】そして、本発明においては、遊星ローラ５はケーシング１３に固定された圧入軸５３回りに回転するように構成されているため、遊星ローラ５は太陽ローラ４回りに公転することはなく、従って、遊星ローラ５が公転した場合には、ケーシング１３内に充填された潤滑オイルが掻き回され、これによる抵抗変動で遊星ローラ５やその他の内装部品の回転運動が円滑に行われず、安定した回転出力を低速軸３に与えることが困難になるという従来の不都合が解消され、低速軸３から常に安定した回転出力を取り出すことが可能になる。
【００５７】また、遊星ローラ５が公転しないことにより、変速輪１０の回転子７に対する当接位置に拘らず、回転子７の公転速度を低下させるとともに自転の回転数を常に一定に設定することが可能であるため、この回転数を摩擦力による回転力伝達に最も適した値になるように予め設計することが可能であり、こうすることによって高速軸２の回転を操作範囲内の任意の変速比で常に高い伝達効率によりかつ安定して低速軸３に出力させることができる。
【００５８】本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の内容をも包含するものである。
【００５９】（１）上記の実施形態においては、ケーシング１３を円筒体によって形成しているが、本発明はケーシング１３が円筒体であることに限定されるものではなく、角型であってもよいし、操作ロッド１２１を内装する部分のみを膨出させただるま型であってもよい。
【００６０】（２）上記の実施形態においては、操作ロッド１２１のケーシング１３に対する進退操作を操作レバー１２３の傾倒操作で行うようにしているが、こうする代わりに操作ロッド１２１としてその外周面に雄ねじの螺設されたいわゆるねじ軸を採用する一方、連結部材１２２を内周面に雌ねじの螺設されたナット部材で構成し、このナット部材にねじ軸を螺着して変速輪１０を移動させる構造を構成してもよい。このような変速輪移動構造によれば、操作ロッド１２１を回転操作することにより変速輪１０の位置を設定することができるとともに、操作レバー１２３によるものより変速輪１０の設定位置を安定させることができる。
【００６１】（３）上記の実施形態において、太陽ローラ４、遊星ローラ５および環状輪６をそれぞれギヤ構造にし、それぞれのギヤを互いに噛合させることによって高速軸２の回転を太陽ローラ４および遊星ローラ５を介して環状輪６に伝達するようにしてもよい。
【００６２】（４）上記の実施形態においては、中継輪１１１の高速軸２回りの回転が鋼球Ｓおよび伝達輪１１５を介して低速軸３に伝達されるようになされているが、こうする代わりに中継輪１１１の回転を鋼球Ｓおよび伝達輪１１５を介さずに直接低速軸３に伝えるようにしてもよい。但し、この場合は、スラスト力を発生させる鋼球Ｓおよび伝達輪１１５からなるスラスト力発生構造を太陽ローラ４の位置に設けることが好ましい。
【００６３】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、第１軸に与えられた回転力は、第１軸と一体の太陽ローラ、この太陽ローラの周りに配された遊星ローラ、および内周面が遊星ローラに当接している環状輪を介して回転子に伝達される一方、第１軸と一体の援助輪の回転によっても伝達され、これによって回転子を回転中心回りに常に同一回転数で自転および公転させることができるとともに、回転子の表面に変速輪の内周面が当接していることにより、回転子に対する接触位置の変化で回転子の有効径が変化するため、第２軸を第１軸に対して所定の変速比で回転させることができる。
【００６４】そして、遊星ローラは、ケーシング内で固定されたローラ支持軸に軸支されているため、太陽ローラの回転によって自転はするが公転することはなく、従って、ケーシング内に充填された潤滑オイルが遊星ローラの公転で攪拌され、遊星ギヤに攪拌抵抗を付与することで第１軸の回転が不安定になるような不都合の発生を確実に抑止することができる。
【００６５】また、回転子の公転を低く抑えるとともに、自転速度および公転速度を常に一定にしたため、この回転数を、摩擦力を利用した回転力伝達が安定した最適の値に予め設定しておくことが可能であり、こうすることで第１および２軸間で常に安定した高い伝達効率と高速入力とを得ることができる。
【００６６】請求項２記載の発明によれば、変速輪は、中立位置（変速輪のケーシングに対する相対回転速度が０になる回転子の変速輪に対する当接位置）を挟んで一方の側にあるときと他方の側にあるときとで回転方向が逆になるため、変速輪の位置設定を、中立位置を越えて変更することにより回転方向を逆転させることができる。
【００６７】そして、この中立位置は、遊星ローラの、太陽ローラおよび環状輪のいずれか一方または双方に対する有効径の寸法比を設計段階で種々変化させることにより、予め任意に設定することが可能であり、用途に応じて変速機を最適のものにすることができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９９１４８７２１
【氏名又は名称】株式会社モートロン
|
| 【出願日】 |
平成１１年１０月２１日（１９９９．１０．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６７８２８
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４１６６（Ｐ２００１−１２４１６６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月８日（２００１．５．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９９２８８ |
|