(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と出力軸を同軸心状に配置し、出力軸の周囲に自転はするが公転はしないように配置したダブルコーンの一方円錐面に入力軸の入力リングを接触させ、他方円錐面に出力軸のドライブコーンを接触させ、上記ダブルコーンが、回転軸心に直交してダブルコーンの軸方向の長さを規制する二つの平面間に、一方の平面に続く摩擦接触面である円錐面と、他方の平面に続く摩擦接触面である円錐面を有し、一方の円錐面から他方の円錐面に至る部分の表面が１つ以上の曲面あるいは平面で構成されている摩擦式無段変速機において、上記出力軸の入力軸側の先端にバランス修正部を設けたことを特徴とする摩擦式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、遠心送風機、遠心圧縮機、ラジアルタービン等の羽根車のような高速回転体を駆動する軸を無段変速し、入力軸回転数が変動しても羽根車が装着されている出力軸が一定回転できるような摩擦式無段変速機、更に詳しくは、自転はするが公転はしないダブルコーンの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の摩擦式無段変速機の構造を示しており、ハウジング１の両側に入力軸２と出力軸３を同軸心状の配置で回動自在となるよう取り付け、ハウジング１内で出力軸３の周囲に自転はするが公転はしないように配置した複数のダブルコーン４は、出力軸３の軸方向に移動自在となるよう配置したキャリア５の支持軸６に回転可能となるよう支持されている。
【０００３】
入力軸２の先端にダブルコーン４の一方円錐面４ａに接触する入力リング７が設けられ、出力軸３の端部にはダブルコーン４の他方円錐面４ｂに接触するドライブコーン８が設けられている。
【０００４】
上記ダブルコーン４の両円錐面４ａ、４ｂと入力リング７及びドライブコーン８は、ばね１０の圧力により、ダブルコーン４の摩擦接触面に作用する入力リング７とコーン４の圧接力の反力として生じる入力軸２及び出力軸３の軸力がお互に引張る方向に作用するような関係の構造になっている。
【０００５】
上記入力軸２の回転は入力リング７でダブルコーン４に伝わり、ダブルコーン４の回転がドライブコーン８で出力軸３に取出され、出力軸３に取り付けた羽根車等を回転させると共に、キャリア５と連動した移動手段９でダブルコーン４を出力軸３の軸方向に移動させることにより、出力軸３の回転を変速させることができる。
【０００６】
上記従来の摩擦式無段変速機におけるダブルコーンの回転軸を含む断面形状は、最大回転径である最大径に対し、略対称に形成されており、この摩擦式無段変速機を増速機として使用する場合の変速比すなわち増速比は以下のように算出する。
【０００７】
図３に示すように入力リング７とダブルコーン４との接触部における入力リング７の回転半径をｄ、ダブルコーン４の回転半径をｃとする。同様にダブルコーン４とドライブコーン８との接触部におけるダブルコーン４の回転半径をｂ、ドライブコーン８の回転半径をａとする。このとき図３に示す摩擦式無段変速機の増速比ｎは
【０００８】
【数１】
0003539991.tif 000002
【０００９】
となる。
【００１０】
ここで、ダブルコーン４の形状寸法において、増速比ｎを大きくするためにはｂを大きくするか、ｃを小さくすることが必要であることがわかる。
【００１１】
ダブルコーン４の形状を回転軸を含む断面形状が最大回転直径である最大径に対し略対称に形成すると、増速比ｎが大きい場合はダブルコーン４の円錐面の有効使用部分が少なくなり、ダブルコーン４を大型にし、ｂを大きくしなければ大きな増速比を達成できなくなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、摩擦式無段変速機を増速機として使用する場合、最大径に対し略対称に形成されている形状のダブルコーンでは、増速比を大きくするためにはダブルコーンを大きくする必要があり、それは摩擦式無段変速機自体の大型化を招くという問題があった。
【００１３】
また、出力軸３は高速回転するため、極僅かのアンバランスがあっても出力軸３の振動や振れ回りの原因となり、これを防ぐには、出力軸３は動的バランスを取る必要があった。出力軸３においてこのバランス取り時に、長さの長い出力軸では単面修正による方法では、十分なバランスを取ることができない。そこで２面修正が必要となる。図３の出力軸３の左端部に羽根車が取り付けられる場合、１つの修正面として羽根車あるいは羽根車装着部を選ぶことができるが、他の修正面は図３で言えばドライブコーン８を修正面に取らなければならず、この部分でバランス修正することは形状を損なうという問題があった。
【００１４】
更に、図３において、出力軸３のダブルコーン４との接触部であるドライブコーン８の図示左側軸部は、ドライブコーン８の径が大きく、ダブルコーン４の形状によっては問題は生じないが、変速比を大きくしなければならない場合、ダブルコーンの形状によっては、ダブルコーンの端部が出力軸と干渉してしまう場合があるという問題があった。
【００１５】
そこで、ダブルコーンや摩擦式無段変速機の小型化を図ると同時に増速比を大きくすることが求められている。
【００１６】
この発明は、上記のような点にかんがみてなされたものであり、ダブルコーンを大型にすることなく大きな増速比を達成することができ、かつ出力軸とダブルコーンの干渉発生を防ぐことのできる摩擦式無段変速機を提供することを課題としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するため、この発明は、入力軸と出力軸を同軸心状に配置し、出力軸の周囲に自転はするが公転はしないように配置したダブルコーンの一方円錐面に入力軸の入力リングを接触させ、他方円錐面に出力軸のドライブコーンを接触させ、上記ダブルコーンが、回転軸心に直交してダブルコーンの軸方向の長さを規制する二つの平面間に、一方の平面に続く摩擦接触面である円錐面と、他方の平面に続く摩擦接触面である円錐面を有し、一方の円錐面から他方の円錐面に至る部分の表面が１つ以上の曲面あるいは平面で構成されている摩擦式無段変速機において、上記出力軸の入力軸側の先端にバランス修正部を設けた構成を採用したものである。
【００１９】
【作用】
ダブルコーンの形状を、回転軸心を含む断面形状が、最大回転直径である最大径に対し、対称性をくずし、ダブルコーンとドライブコーンとの接触部におけるダブルコーンの回転半径ｂを大きくすると同時に、ダブルコーンの入力リングが接触する回転半径ｃを小さくすることにより、ダブルコーンを大型にすることなく大きな増大比を達成することができる。
【００２０】
また、出力軸にダブルコーンの逃げ部を設けたので、ダブルコーンの形状や取付け角度に変化があっても、出力軸とダブルコーンの干渉発生を防止することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、この発明の実施例を添付図面の図１と図２に基づいて説明する。なお、図３に示した従来例と同一部分については、同一符号を付して説明に代える。
【００２２】
図１において、ダブルコーン１１は、支持軸６を含む断面形状が最大回転直径である最大径に対して対称性がくずれ、その外面を２つの円錐面と両円錐面間に１つ以上の曲面あるいは平面を設けた構造になっている。
【００２３】
図２（Ａ）乃至（Ｅ）は、ダブルコーン１１の外形の異なったいくつかの例を示している。
【００２４】
図２（Ａ）に示すダブルコーン１１は、回転軸心に直交する２つの平面１２、１３によって軸方向に長さが決められており、その間において、第１のコーンである円錐面１４と、それに続いて第２のコーンである円錐面１５を形成するための円錐底面１６と、この円錐底面１６に引き続いて形成された第２のコーンである円錐面１５とからなり、従って円錐面１４から円錐面１５に至るダブルコーン形状の表面が１つの平面を有する形状になっている。
【００２５】
図２（Ｂ）のダブルコーン形状は、回転軸心に直交する２つの平面１２、１３によって軸方向に長さが決められており、その間において第１のコーンである円錐面１４とそれに続く円筒面１７が形成されている。この円筒面１７に続いてそれに直交する円錐底面１６が形成されている。この円錐底面１６は、第２のコーンである円錐面１５を形成する円錐の底面となっているものである。
【００２６】
図２（Ｃ）のダブルコーン形状は、基本的には図２（Ｂ）と同じであるが、第１のコーンである円錐面１４とそれに続いて円錐面１４と逆のテーパを有する円錐面１８を形成している。円錐面１４と円錐面１５は、摩擦式無段変速機の摩擦面を形成するもので、硬度・形状・面粗さ等を機能を損なわないように加工する必要があるが、円錐面１８に関しては軽量化のために形成されているため、円錐面１４や円錐面１５ほど、加工精度等は要求されない。
【００２７】
図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）は、円錐面１４から円錐面１５に至るダブルコーン形状表面が２つの曲面あるいは平面で構成されているダブルコーンである。
【００２８】
次に、図２（Ｄ）のダブルコーン形状は、基本的には図２（Ｂ）と同じであるが、円錐底面１６に引き続いて第２のコーンである円錐面１５をすぐには形状せず、円筒面１９を形成してから円錐面１５につづく面を形成するものである。この場合、図２（Ｃ）と同様にこの円筒面１９の代わりに図２（Ｅ）に示すように円錐面２０を形成してもよい。
【００２９】
図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）は、円錐面１４から円錐面１５に至るダブルコーン形状表面が３つの曲面あるいは平面で構成されているダブルコーンである。
【００３０】
同様に、円錐面１４から円錐面１５に至るダブルコーン形状表面が４つ以上の曲面あるいは平面で構成されているダブルコーンも同様に採用することができる。
【００３１】
上記のように、この発明の摩擦式無段変速機におけるダブルコーン形状は、図２（Ｂ）に一点鎖線で例示したように、コーン最大径位置で、第１のコーンである円錐面１４の延長線が第２のコーンである円錐面１５の延長線と交差しないようになっており、これにより、第１のコーンである円錐面１４の軸方向の長さを短かくでき、ダブルコーン１１の小型化が可能になる。
【００３２】
図１において、出力軸３の右先端にはバランス修正部２１が設けられている。
【００３３】
この位置は、ダブルコーン１１が無段変速するために軸方向にスライドしても干渉しない。また、この位置はこの摩擦式無段変速機においてデッドスペースなため、この位置にバランス修正部２１を設けても軸方向にも径方向にも大型化はしない。そして出力軸３を実際にバランス取りする時、このバランス修正部２１の位置は出力軸３の軸端であり、軸の重心から離れているためにバランスを取るための削り量が少なくて済むという利点もある。
【００３４】
同じく図１において、出力軸３のドライブコーン８に近接する左側の位置にダブルコーン１１の逃げ部２２が設けられている。該コーン逃げ部２２は出力軸３の軸径を小さくすることによって形成されている。このことによりドライブコーン８やダブルコーン１１の形状、及びダブルコーン１１の取り付け角度に変更があっても、コーン逃げ部２２の所でダブルコーン１１と出力軸３とが干渉するという問題を避けることができる。
【００３５】
この発明の摩擦式無段変速機は、上記のような構成であり、図１は図２（Ｂ）に示すダブルコーン１１を用い、出力軸３に連結した羽根車２３を高速回転させる摩擦式無段変速機を示しており、ダブルコーン１１の円錐面１４と１５を最大回転直径である最大径に対して非対称とすることにより、ダブルコーン１１とドライブコーン８との接触部におけるダブルコーン１１の回転半径ｂを大きくすると同時に、入力リング７とダブルコーン１１の接触部におけるダブルコーン１１の回転半径Ｃを小さくすることができ、これによって、ダブルコーン１１を大型にすることなく、大きな増速比を達成することができる。
【００３６】
また、出力軸３にダブルコーン１１の逃げ部２２を設けてあるので、ドライブコーン８を小径にすると共に、ダブルコーン１１を円錐面１４と１５を有する形状にしても、ダブルコーン１１と出力軸３の干渉発生はない。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によると、出力軸の周囲に自転はするが公転はしないように配置したダブルコーンの一方円錐面に入力軸の入力リングを接触させ、他方円錐面に出力軸のドライブコーンを接触させ、上記ダブルコーンを介して入力軸の回転を出力軸に伝達するようにした摩擦式無段変速機において、上記出力軸の入力軸側の先端にバランス修正部を設けたので、出力軸はこのバランス修正部でバランス取りされていることにより、安定して回転することで出力軸に高速の回転を取り出すことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る摩擦式無段変速機の縦断面図
【図２】（Ａ）乃至（Ｅ）の各々はダブルコーンの異なった外形を示す正面図
【図３】従来の摩擦式無段変速機を示す縦断面図
【符号の説明】
２  入力軸
３  出力軸
７  入力リング
８  ドライブコーン
１１  ダブルコーン
１２、１３  平面
１４、１５  円錐面
１６  円錐底面
１７  円筒面
１８  円錐面
１９  円筒面
２０  円錐面
２２  逃げ部
【図１】
0003539991.tif 000003
【図２】
0003539991.tif 000004
【図３】
0003539991.tif 000005