(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸と、該出力軸と同軸状に配置された入力軸と、前記出力軸に対して垂直状態で出力軸に固定された出力側旋回回転体と、該出力側旋回回転体の一方の面に固定された１つ以上の出力側永久磁石と、該出力側永久磁石が固定された出力側旋回回転体の面と対向するように配置された入力側旋回回転体と、該入力側旋回回転体の面に、前記出力側永久磁石の磁極と相反する磁極が対向するように固定された１つ以上の入力側永久磁石とからなり、前記入力側旋回回転体は、前記入力軸に対して垂直状態を維持し、かつ、前記出力側旋回回転体に対する距離が変化可能に、ばね手段で前記入力軸に取り付けられ、該入力側旋回回転体は、１つ以上の移動用ボールを備え、前記入力軸の外周面には、前記移動用ボールが転動可能な螺旋状の１つ以上のスライド溝を備え、入力軸の回転が、入力側旋回回転体を回転させると共に、入力軸のスライド溝内を前記移動用ボールが移動して前記入力側旋回回転体を出力側旋回回転体に近づかせ、スリップ回転の程度に応じて、入力軸の回転動力を出力軸の回転動力として伝達する無段変速機。
【請求項２】
前記出力側旋回回転体から所定距離以上、接近できないように衝突緩衝手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、非接触で、回転動力を無段階に変速して伝達することが可能な無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の励磁コイルを使用する無段変速機は、大型機械または精密器機等、多岐に渡り使用され、電気的な回路での無段変速機が主流を成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無段変速機には、何等かの手段で励磁コイルを使用しているため、通電時の発熱が理由で密閉が困難であり、さらに、励磁コイルの保守管理面で、常時、点検を要する等の課題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速機は、出力軸と、該出力軸と同軸状に配置された入力軸と、前記出力軸に対して垂直状態で出力軸に固定された出力側旋回回転体と、該出力側旋回回転体の一方の面に固定された１つ以上の出力側永久磁石と、該出力側永久磁石が固定された出力側旋回回転体の面と対向するように配置された入力側旋回回転体と、該入力側旋回回転体の面に、前記出力側永久磁石の磁極と相反する磁極が対向するように固定された１つ以上の入力側永久磁石とからなり、前記入力側旋回回転体は、前記入力軸に対して垂直状態を維持し、かつ、前記出力側旋回回転体に対する距離が変化可能に、ばね手段で前記入力軸に取り付けられ、該入力側旋回回転体は、１つ以上の移動用ボールを備え、前記入力軸の外周面には、前記移動用ボールが転動可能な螺旋状の１つ以上のスライド溝を備え、入力軸の回転が、入力側旋回回転体を回転させると共に、入力軸のスライド溝内を前記移動用ボールが移動して前記入力側旋回回転体を出力側旋回回転体に近づかせ、スリップ回転の程度に応じて、入力軸の回転動力を出力軸の回転動力として伝達する。さらに、前記出力側旋回回転体から所定距離以上、接近できないように衝突緩衝手段を備えることが望ましい。回転動力を、非接触で伝達し、機械的構造で自動化され、発熱がなく、密閉を可能とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明について、図面に基いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例の無段変速機を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施例の無段変速機を示す断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ視断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ視断面図である。図５は、スライド溝を示す拡大断面図である。図６は、図５のＣ−Ｃ視断面図である。本発明の無段変速機は、出力軸１２と、出力軸１２と同軸状に配置された入力軸１と、出力軸１２に対して垂直状態で出力軸１２に固定された出力側旋回回転体１１と、出力側旋回回転体１１の一方の面に固定された図示した例では３つの出力側永久磁石８と、出力側永久磁石８が固定された出力側旋回回転体１１の面と対向するように配置された入力側旋回回転体７と、入力側旋回回転体７の面に、出力側永久磁石８の磁極と相反する磁極が対向するように固定された図示した例では３つの入力側永久磁石８とからなり、入力側旋回回転体７は、入力軸１に対して垂直状態を維持し、かつ、出力側旋回回転体１１に対する距離が変化可能に、バネ固定板２および引張バネ４で入力軸１に取り付けられ、入力側旋回回転体７は、図示した例では２つの移動用ボール６を備え、入力軸１の外周面には、移動用ボール６が転動可能な螺旋状の図示した例では２つのスライド溝５を備え、入力軸１の回転が、入力側旋回回転体７を回転させると共に、入力軸１のスライド溝５内を移動用ボール６が移動して入力側旋回回転体７を出力側旋回回転体１１に近づかせ、スリップ回転の程度に応じて、入力軸１の回転動力を出力軸１２の回転動力として伝達する。さらに、出力側旋回回転体１１から所定距離以上、接近できないように衝突緩衝手段を備える。衝突緩衝手段は、図示した例では、位置決めストッパー９と圧縮バネ１０からなる。このように、入力軸１の回転速度が上昇することにより、入力側永久磁石８と出力側永久磁石８同士を接近させ、結合力を回転動力伝達手段とすることで、非接触となり、変速時のショックがなく、静粛にしてスムーズな回転が得られる。また、出力軸１２の急激な回転数変化に対しては、入力軸１とのスリップ回転で対応することにより、安全保守の手段となる。入力軸１の回転が加速する時、および高速で回転する時には、入力側旋回回転体７の回転により、圧縮バネ１０が縮んで、出力側永久磁石８と入力側永久磁石８の接近間隙を最小として牽引力が上昇し、速やかに、追従回転が起きる。人力軸１の制止時には、圧縮バネ１０と引張バネ４が共に機能し、出力側永久磁石８と入力側永久磁石８同士が確実に分断される。また、入力側旋回回転体７の軸受部にベアリング３を設け、連結棒１４を、入力側旋回回転体７に摺動可能に、出力側旋回回転体１１に固定し、入力側旋回回転体７の姿勢制御手段とする。
【０００６】
スライド溝５の傾斜角度により、移動用ボール６の移動距離が決定され、傾斜角度を増す程、入力側旋回回転体７の移動は速くなり、位置決めストッパー９へ衝突する衝撃が大きくなる。傾斜角度は、適宜に設定し、また、回転動力の入力は、入力軸１または入力側旋回回転体７の双方共が使用可能で、各種の無段変速機の利用に対応することができる。
【０００７】
入力軸１と出力軸１２は、出力側旋回回転体１１の位置で間隙を設けて対向する状態で、同軸状に配置され、出力側旋回回転体１１は、キー１３にて出力軸１２に固定され、入力軸１に、入力側旋回回転体７が移動するためのスライド溝５が、適宜な傾斜角度で設けられる。入力側旋回回転体７に固定されている移動用ボール６が、スライド溝５に沿って、入力軸と共回りしながら移動することにより、入力軸１に対して入力側旋回回転体７が回転しつつ、出力側旋回回転体１１の方へ移動する。
【０００８】
出力側旋回回転体１１と入力側旋回回転体７に複数の永久磁石８を対向して固定し、永久磁石の牽引力を利用して、回転動力の伝達とし、入力軸１に固定された位置決めストッパー９に備える圧縮バネ１０により、入力側旋回回転体７の急激な移動を吸収し、さらに、入力軸１の回転が加速する時、および高速で回転する時には、圧縮バネ１０が縮んで磁気結合を高めることにより、スリップ回転の程度を軽減する。バネ固定板２は軸受３を介して入力軸１と同軸状に回転可能に取り付けられ、入力側旋回回転体７に固定した連結棒１４が、バネ固定板２に開けられた孔の中を摺動可能とする。以上のような構造により、入力側旋回回転体７は、入力軸１に対して垂直な状態を維持し、僅かに回転しつつ、出力側旋回回転体の方へ移動することができる。
【０００９】
以下に、本発明の無段変速機の動作について説明する。入力軸１の回転に伴い、入力側旋回回転体７に固定された移動用ボール６がスライド溝５と係合することにより回転すると共に、移動用ボール６がスライド溝５の中を移動することにより、入力側旋回回転体７が出力側旋回回転体１１の方に移動し、入力側永久磁石８と出力側永久磁石８との牽引力でさらに接近し、スリップ回転を伴いながら、磁気的結合により回転動力を出力軸に伝達する。入力軸１の回転が加速する時、および高速で回転する時には、入力側旋回回転体７がさらに出力側旋回回転体１２の方に移動することにより、磁気的結合が高まり、スリップ回転の程度を軽減する。従って、速やかな従動回転へ移行することになり、また、出力軸１２の急激な回転数の変動に対しては、入力軸１とのスリップ回転で対応することができるので、変速時のショックがなく、連続的な加減速回転をすることが可能となる。
【００１０】
入力軸の制止では、圧縮バネ１０および引張バネ４の復元力により、入力側旋回回転体７が出力側旋回回転体１２から遠ざかるように移動することにより、出力側永久磁石８と入力側永久磁石８との磁気的結合が減少し、入力側旋回回転体７は、引張バネ４により初動位置に戻る。以上のように、全体が機械的に構成されて作用し、磁力とバネのバランスで機能するため、回転動力の伝達が非接触で行われるため、振動、騒音、発熱等の発生がない。
【００１１】
【発明の効果】
入力軸が低速で回転する間は、スリップ回転が頻繁に起きて、回転動力が伝達されず、入力軸の回転が加速する時、および高速で回転する時は、スリップ回転が最小となり、回転動力が最大に伝達される。このように、入力軸の回転速度の変化に伴い、入力軸の回転速度に対する出力軸の回転速度の比である変速比が、無段階に変化することとなる。従って、全体が機械的に構成されて作用し、電気的な回路などを使用しないために、過度の発熱がなく、本発明の無段変速機は、密閉することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の無段変速機を示す斜視図である。
【図２】  本発明の一実施例の無段変速機を示す断面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ視断面図である。
【図４】  図２のＢ−Ｂ視断面図である。
【図５】  スライド溝を示す拡大断面図である。
【図６】  図５のＣ−Ｃ視断面図である。
【符号の説明】
１  入力軸
２  バネ固定板
３  軸受
４  引張バネ
５  スライド溝
６  移動用ボール
７  入力側旋回回転体
８  入力側永久磁石、出力側永久磁石
９  位置決めストッパー
１０  圧縮バネ
１１  出力側旋回回転体
１２  出力軸
１３  キー
１４  連結棒
【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】
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【図６】
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