(57)【要約】【課題】  摩擦伝動式変速装置に用いられる押圧力発生装置において、一対のフェースカムに介在させるローラは、構造的には大きな負荷容量に対応できるものの、ヒステリシスが発生しやすく線接触から点接触に転じることによる押付力低下が回避できない。【解決手段】  摩擦伝動式変速装置において、対向位置に配し転がり要素を介在させた一対のフェースカムにより入力軸と出力軸の少なくとも一方に作用する負荷トルクに応じた押付力を転動体の当接面に付与させる押付力発生装置であって、該フェースカムの一方は、転がり要素としたローラを軸方向に沿って当接させるＶ溝を備えた回転カムを、回転自在にフェースカム本体の軸心回りに複数支持する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸から出力軸に至る伝動系として複数の転動体を備えた摩擦伝動式の変速装置において、対向位置に配し転がり要素を介在させた一対のフェースカムにより該入力軸と該出力軸の少なくとも一方に作用する負荷トルクに応じた押付力を該転動体の当接面に付与させる押付力発生装置であって、該フェースカムの一方は、該転がり要素としたローラを軸方向に沿って当接させるＶ溝を備えた回転カムを、回転自在にフェースカム本体の軸心回りに複数支持したことを特徴とする回転カム調圧装置。
【請求項２】
各ローラと各回転カムのいずれか一方を該回転カムの回転軸回りに可回転に支持する貫通孔を配設した保持器を、一対のフェースカムの間に装着したものである請求項１記載の回転カム調圧装置。
【請求項３】
回転カムは、Ｖ溝の溝方向両端部に支持部を設けたものである請求項１又は２記載の回転カム調圧装置。
【請求項４】
回転カムは、ばねを介してフェースカム本体に回動自在に支持したものである請求項１、２又は３記載の回転カム調圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦によって動力を伝達する変減速機や無段変速機等の変速装置において、転動体の当接面に押付力を発生させる押付力発生装置の内、特に負荷の変化に応じて押付力を調整し得る調圧カム装置の負荷容量を向上させる構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摩擦伝動を利用した変速装置では、押付力発生装置としてばねで一定力を与える方法とカムによって負荷に比例した押付力を付与する方法とがある。前者は最も簡便な方法であるが、負荷が小さい場合は伝達効率が低く、過大な負荷ではスリップ失速する欠点がある。後者は負荷の変化に関係なく高効率が維持できてスリップ失速もなく、多くの変速装置に採用されている。
【０００３】
従来のカム方式には、転がり要素にボールを使用したものが一般的である。ところが、ボールはカムのＶ溝面に対して点接触となり、負荷トルクの増加や減少するときにヒステリシスの発生が少ないものの、大きな負荷トルクによって接触面が弾性変形や塑性変形しやすくなる。この変形によって所期の機能を果たすことができなくなることから、加える負荷トルクが制限される問題が生じる。
【０００４】
このような問題点を解決するためにローラカム（非特許文献１）が採用され、負荷容量が大きく動作時のヒステリシスの少ない高性能な押付力発生装置が報告されている。これは、ボールの特徴である小さなヒステリシスとローラの特徴である大きな負荷容量の両方を満足するために研究されたものである。この研究では、ローラの欠点ともいえる外周側と内周側の速度差を吸収するために、ローラを回転軸と直角な面で複数に分割し、それぞれの分割ローラをボールの接触状態に近づけた構成としている。
【非特許文献１】日本機械学会論文集（Ｃ編）、５６巻、５２５号（１９９０−５）ｐ１２８３〜ｐ１２８８
【特許文献１】特開２００１−０６５６５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に開示しているローラカムは、カムのＶ溝面との速度差をある程度解消できるものの、このことは各ローラ間に速度差が生じることでもある。このため、各ローラの端面間に滑り摩擦が発生し、ヒステリシスの増加と共に押付力低下の原因になる。
【０００６】
また、この問題を解決するものとして特許文献１がある。これには、ローラの端面間の接触面積を小さくして滑り摩擦を低減させる方法が開示されている。しかしながら、この方法ではローラの端面を円錐や円弧状に加工するため、Ｖ溝面とローラの周面との接触面積が少なくなり、負荷容量を大きくできるというローラとしての本来の機能が損なわれる構造的な問題が生じる。
【０００７】
しかも、上述した従来技術ではいずれもローラとＶ溝面との間の速度差による損失を低減させることによってヒステリシスの減少を図っているが、如何に分割を細かくしてもローラに幅がある限りヒステリシスはなくならない。また、負荷の増加に伴い対向するカム同士の位相がずれることによって、ローラがＶ溝面と点接触となることから、複数のローラを極力大きなピッチ円上に配列し、Ｖ溝のリード角を小さくしてできるだけこれを回避する方法がある。しかし、この方法をもってしてもローラとＶ溝面との点接触が解消できるものではなく、しかも負荷トルクが減少すると、楔効果によりフェースカム同士の位相のずれが元に戻らず、却ってヒステリシスの増大に繋がることにもなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明者は上記問題に鑑み鋭意研究の結果、本発明を成し得たものであり、その特徴とするところは、入力軸から出力軸に至る伝動系として複数の転動体を備えた摩擦伝動式の変速装置において、対向位置に配し転がり要素を介在させた一対のフェースカムにより該入力軸と該出力軸の少なくとも一方に作用する負荷トルクに応じた押付力を該転動体の当接面に付与させる押付力発生装置であって、該フェースカムの一方は、該転がり要素としたローラを軸方向に沿って当接させるＶ溝を備えた回転カムを、回転自在にフェースカム本体の軸心回りに複数支持したことにある。
【０００９】
ここで、本明細書中でいう「押付力発生装置」とは、円錐車、球、円板などの転動体を利用し、摩擦当接点を移動させて回転半径を無段階に変える摩擦伝動式変速装置において、入力軸や出力軸に作用する負荷トルクに応じた押付力を当接面に振り向ける装置をいう。例えば、フェースカム本体の一方の面に複数のＶ溝を放射方向に沿って配した一対のフェースカムを対向させ、向かい合うＶ溝間に転がり要素としてのローラを介在させる構造である。
【００１０】
「回転カム」とは、一端面にＶ溝を備えた構造のもので、フェースカム本体の一方の面に複数回転可能に支持する部材をいう。形状としては、一方の端面にＶ溝を形成した円柱状が一般的であるが、周面や他端面の形状は特に限定するものではなく、フェースカム本体の軸と平行な軸によってＶ溝面の傾斜角度が変化することなく可回転に支持できるものであればよい。
【００１１】
支持する手段としては、例えばフェースカム本体に回転カムを嵌め込む円形や一部円形の孔を設けたり、一体若しくは別体の軸により可回転に支持する。回転カムは、フェースカム本体に直接可回転に設ける他、皿ばねやコイルばねなどのばねを介して設けてもよい。ばねを設けることにより、無負荷や軽負荷の段階で押付力発生装置として機能させたり、転動体の当接面にプリロードを与えて転動体同士の初期滑りによる失速を防止することが可能となる。さらに、ばねは回転カムの他端面側に小さな面積で介在されるため、該回転カムの摩擦抵抗を低減して回転を容易にすることができる。また、ばねの他ゴムなどの弾性体でもよく、金属板等を介すれば回転カムの回転抵抗を低減させることができる。
【００１２】
「保持器」とは、一対のフェースカムの間に装着することによって、対向するＶ溝間に介在させるローラや回転カムを保持させる部材をいう。本発明においては、各回転カムをフェースカム本体に可回転に支持する構造であることから、保持器にローラや回転カムに外嵌させる貫通孔を設けて保持する。保持器としては、その機能を一対のフェースカム本体のいずれか一方若しくは両方に設けた構造としてもよい。
【００１３】
「支持部」とは、回転カムのＶ溝上に位置するローラの両端部と接触可能に回転カムに設ける部材をいう。この支持部は、保持器と同様の機能を有するものであり、フェースカムがその回転軸回りに回転するとき遠心力によるローラの外方向への飛び出し防止など、Ｖ溝上における該ローラの軸方向の移動を規制することを目的とする。支持部は、回転カムに一体的に設ける他、Ｖ溝の溝方向両端側を覆うように別体の円筒状部材やリング状部材などを外嵌させてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る回転カム調圧装置は、負荷トルクの増加に応じて一対のフェースカムが捻られる場合において、一方のフェースカムに可回転に支持した回転カムが回転することにより、該回転カムのＶ溝面及び他方のフェースカムのＶ溝面の双方に対し、これらに介在させたローラが線接触を維持した極めて安定した状態で転動させることができる。
【００１５】
従って、本発明装置は、線接触による大きな負荷容量に対応できるというローラの長所を、実質的に高負荷時において発揮させることが可能となる。しかも、衝撃的な負荷トルクの変動に対しても、滑り失速を防止でき高効率で安定した動力の伝達が可能となる。また、ローラのスピンを考慮する必要がなくなるため、ローラを配列するピッチ円を小さくしてリード角を大きく取ることができるなど、設計の自由度が大きくなり、摩擦伝動式変速装置における動力伝達系の要素として極めて有益な効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、摩擦伝動式の変速装置における押付力発生装置として、フェースカムの一方に、ローラを軸方向に沿って当接させるＶ溝を備えた回転カムを、複数可回転に支持したことにより、上述課題を解決した。
【実施例１】
【００１７】
図１（ａ）（ｂ）は、本発明に係る回転カム調圧装置１の実施例を示すものであり、一対のフェースカム２を構成する一方のフェースカム２は、Ｖ溝３１を備えた回転カム３を複数（８個）回転自在にフェースカム本体２１の同心円上に設けた構造である。他方のフェースカム２は、フェースカム本体２１の一面にＶ溝３１を形成している。これら一対のフェースカム２の対向するＶ溝３１間にローラ４を介在させることによって、フェースカム２の回転トルクに応じた押付力を該フェースカム２の軸方向に発生させる。Ｖ溝３１間に介在させたローラ４を支持する手段として、例えば図２に示すような矩形の貫通孔５１を同心円上に配した保持器５を、一対のフェースカム２の間に設ける。
【００１８】
従来の押圧力発生装置では、図３（ａ）の負荷のかかっていない状態から同図（ｂ）の負荷状態に移行する段階において、ローラ４は図中太線で示すように対向する一方のＶ溝３１面に対し線接触から点接触に転じる。本発明においては、回転カム３を可回転に設けたことにより、同図（ｃ）のように各Ｖ溝３１がローラ４に対し線接触する状態を維持しながら移行することになる。つまり、回転カム３はローラ４の回転軸に直角の回転軸を持ち、対向する各Ｖ溝３１が負荷トルクによって捻られる方向の角度αと逆方向に同じ角度βで回転する。これにより負荷トルクが作用してローラ４を挟む対向するＶ溝３１間に角度差αが生じる場合でも、ローラ４が介在することによって、相手側のＶ溝３１面に対し回転カム３側のＶ溝３１面が回転して平行となり、そのローラ４に双方のＶ溝３１面が線接触することになる。
【実施例２】
【００１９】
図４（ａ）（ｂ）は、本発明に回転カム調圧装置１の他の例であり、回転カム３のＶ溝３１の溝方向両端側に支持部３２を設けたものである。この支持部３２により同図（ｃ）のようにＶ溝３１面上においてローラ４の軸方向の移動を規制して保持できる。回転カム３に支持部３２を設けることにより、前述したような保持器５の代替とすることができるが、別途保持器５を設けてローラ４や回転カム３を保持させてもよい。
【実施例３】
【００２０】
図５は本発明に係る回転カム調圧装置１のさらに他の例であり、回転カム３をばね３３を介してフェースカム本体２１に回転自在に支持した構造である。本例に示したばね３３はコイルばねであり、回転カム３を対向するフェースカム２のＶ溝３１に向かって付勢させる。ばね３３を設けることは、前述したように転動体にプリロードを与えることなどを目的としている。このため、負荷がかかった場合には、本例のようにフェースカム本体２１で回転カム３を直接支持できるようにばね３３を設け、剛性を低下させないようにするのが好ましい。
【実施例４】
【００２１】
本発明に係る回転カム調圧装置１は、特に図６に示すようなトラクション・ドライブ構造の無段変速機６において、その機能を最大限に活かすことができる。トラクション・ドライブは、金属間にトラクション・オイルを介して接線力を発生させることから金属間に押付力を必要とし、しかも負荷トルクに応じて押付力を確実に増大させる必要があるからである。
【００２２】
この無段変速装置６は、転動体として遊星運動する変速コーン６１を利用したもので、入力軸６２と入力板６３との間に回転カム調圧装置１を設け、該入力板６３と変速コーン６１の入力部６４との当接面に押付力を付与させる。そして、変速コーン６１の出力部６５と出力リング６６の当接面に押付力を付与させるため、該出力リング６６と出力軸６７との間に回転カム調圧装置１を設けている。また、本例に示した無段変速装置６では、変速リング６８と変速コーン６１の変速部に押付力を与えることを目的として、該変速コーン６１の底部側に回転カム調圧装置１を設け、該変速コーン６１の底部から軸方向の押付力を与える構造としている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）（ｂ）は本発明に係る回転カム調圧装置における一対のフェースカムの実施例を示す平面図である。（実施例１）
【図２】一対のフェースカムの間に介在させる保持器の一例を示す平面図である。
【図３】（ａ）はフェースカムに負荷がかかっていないときのローラとＶ溝の関係を示す斜視図、（ｂ）は従来のフェースカムに負荷がかかったときのローラとＶ溝の関係を示す斜視図、（ｃ）は本発明に係る回転カム調圧装置のフェースカムに負荷がかかったときのローラとＶ溝の関係を示す斜視図斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は本発明に係る回転カム調圧装置における一対のフェースカムの他の実施例を示す斜視図、（ｃ）は回転カムにローラを載置した状態を示す斜視図である。（実施例２）
【図５】本発明に係る回転カム調圧装置のさらに他の実施例を示す部分断面図である。（実施例３）
【図６】本発明に係る回転カム調圧装置を用いた無段変速装置の実施例を示す断面図である。（実施例４）
【符号の説明】
【００２４】
１  回転カム調圧装置
２  フェースカム
２１  フェースカム本体
３  回転カム
３１  Ｖ溝
３２  支持部
３３  ばね
４  ローラ
５  保持器
６  無段変速装置
６１  変速コーン
６２  入力軸
６３  入力板
６４  入力部
６５  出力部
６６  出力リング
６７  出力軸
６８  変速リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005240928.tif 000007
【図６】
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