JP2007085514A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 無段変速機の出力軸と被駆動体の回転軸との接続を容易にでき、且つ、出力軸の回転速度を被駆動体の回転軸に精度良く伝達できる無段変速機を提供する。
【課題手段】 駆動力を受けて回動する入力軸４と、一端が変速機構を介して前記入力軸に接続されると共に、他端が前記ケーシングから突出するように構成された出力軸５と、ケーシング３の外方に配設されて出力軸５の突出部にスプライン結合し、出力軸５と一体に回動する第一歯車４２と、支軸４３を介してケーシング３に回動自在に支持されて、第一歯車４２に噛合する第二歯車４４とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、駆動源の回転速度を変速する無段変速機に関し、特に、織機において、駆動モータの回転速度を受けて回転し、縦糸が巻き付けられたビームの回転を経糸の張力に応じて変速する無段変速機に関する。

従来、ケーシング内に、駆動モータの駆動力を受けて回動する入力軸と、一端が変速機構を介して前記入力軸に接続されると共に他端が前記ケーシングから突出する出力軸とを備え、この出力軸の駆動力を被駆動体に伝達するように構成された無段変速機が知られている。

また、従来、織機において、経糸を送出する駆動部には、駆動モータの回転速度を受けて回転すると共に、縦糸が巻き付けられたビームの回転を経糸の張力に応じて変速する無段変速機を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。また、この際、ビームの回転軸がウォーム歯車に接続され、ウォーム歯車に噛合するウォームの回転軸が、ベルトや歯車を介して、無段変速機の出力軸に接続されているものがある。

特開２００２−０８８６１９公報

近年、織機において、織物の品質向上のニーズに伴って、無段変速機とウォーム歯車装置との回転速度の伝達に、一層、高精度化が求められている。

しかしながら、前述のように、ベルトを介して無段変速機の出力軸を被駆動体の回転軸に接続する構成によれば、ベルトに発生する微振動やベルトのスリップ等によって、回転速度の伝達精度が損なわれ、延いては、織段が発生して織物の品質を損なう虞があった。

また、従来、歯車を介して無段変速機の出力軸を被駆動体の回転軸に接続する構成は、無段変速機を織機に取り付ける際に、出力軸には予め歯車が結合されていないので、出力軸に歯車を結合する作業が煩雑になって作業性を損なったり、歯車を接続する際の精度を損なって回転速度の伝達精度を損なったりする虞があった。

そこで、本発明は、無段変速機の出力軸と被駆動体の回転軸との接続を容易にでき、且つ、出力軸の回転速度を被駆動体の回転軸に精度良く伝達できる無段変速機を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、無段変速機において、ケーシング内に収納され駆動力を受けて回動する入力軸と、一端が変速機構を介して前記入力軸に接続されると共に、他端が前記ケーシングから突出するように構成された出力軸と、前記ケーシングの外方に配設されて前記出力軸の突出部に結合し、該出力軸と一体に回動する第一歯車と、前記ケーシングに回動自在に支持されて前記第一歯車に噛合する第二歯車とを備えていることを特徴とする。

請求項１に記載の無段変速機によれば、ケーシングの外方に配設されて出力軸の突出部に結合して出力軸と一体に回動する第一歯車と、ケーシングに回動自在に支持されて第一歯車に噛合する第二歯車とを備えているので、第一歯車及び第二歯車を介して、出力軸と被駆動体の回転軸との接続を容易にでき、且つ、精度良く回転速度を伝達できる。また、織機における経糸を送出する駆動部に本変速機を用いれば、織物の織段の発生を低減できて品質を向上できる。

つまり、請求項１に記載の変速機によれば、第一歯車及び第二歯車を介して被駆動体に回転動作を伝達することができるので、この伝達をベルトで行うよりも、伝達部の微振動やスリップ等を低減でき回転速度の伝達精度を向上できる。また、請求項１に記載の無段変速機は、当該無段変速機を織機に取り付ける際に、第一歯車と第二歯車が予め備えられているので、被駆動体に接続する際の作業性と精度を向上でき、延いては、回転速度の伝達精度を向上できる。また、本無段変速機は、共通のケーシングに対して、出力軸が支持されると共に第二歯車が支持されているので、出力軸の回転動作を精度良く第二歯車に伝達できる。

次に、請求項１に記載の無段変速機は、請求項２に記載の発明のように、前記第二歯車を回動自在に支持する支軸を備え、前記ケーシングに対して、前記支軸が着脱自在に固定されると共に、その固定位置を軸方向と直交する向きに可変できるように構成されていることにより、第一歯車の回転中心から第二歯車の回転中心までの距離を変更でき、第一歯車、第二歯車の外径及、歯数の組合せを変えて、出力軸から第二歯車に伝達される回転速度を調整できる。また、請求項１に記載の無段変速機は、第一歯車の回転中心から第二歯車の回転中心までの距離を変えて歯車の噛合深さを調整でき、これにより、第一歯車と第二歯車間の噛合を円滑にして回転速度を精度良く伝達できる。

次に、請求項２に記載の無段変速機は、請求項３に記載の発明のように、前記ケーシングに前記支軸の取り付け部が複数備えられていることにより、支軸と共に第二歯車の取り付け位置を変えて、第一歯車の回転中心から第二歯車の回転中心までの距離を容易に変更できる。

次に、請求項１乃至請求項３の何れか記載の無段変速機は、請求項４に記載の発明のように、前記ケーシングが、前記変速機構を収納する開口穴を備えた第一ケーシングと、該第一ケーシングの開口穴を遮蔽する第二ケーシングとにより構成され、前記第二ケーシングに、前記出力軸及び前記第二歯車が回動自在に支持されていることにより、第一ケーシング及び第二ケーシング内に変速機構を容易に収納できると共に、第二ケーシングを介して第一歯車及び第二歯車を容易に配設できる。

本発明の無段変速機は、ケーシングの外方に配設されて出力軸の突出部にスプライン結合し、出力軸と一体に回動する第一歯車と、ケーシングに回動自在に支持されて第一歯車に噛合する第二歯車とを備えているので、出力軸と被駆動体の回転軸との接続を容易にでき、且つ、出力軸の回転動作を被駆動体の回転軸に精度良く伝達できる。さらに、本発明の無段変速機は、共通のケーシングに対して、出力軸が支持されると共に第二歯車が支持されているので、出力軸の回転動作を精度良く第二歯車に伝達できる。また、本発明の無段変速機を織機における経糸を送出する駆動部に用いれば、織段の発生を低減でき織物の品質を向上できる。

また、本発明の無段変速機は、第二歯車を回動自在に支持する支軸を備え、ケーシングに対して、支軸が着脱自在に固定されると共に、その固定位置を軸方向と直交する向きに可変できるように構成されていることにより、第一歯車の回転中心から第二歯車の回転中心までの距離を変更でき、第一歯車と第二歯車との外径及び歯数の組合せを変えて、出力軸から第二歯車に伝達される回転速度を調整できる。また、本発明の無段変速機は、第一歯車の回転中心から第二歯車の回転中心までの距離を変えて歯車の噛合深さを調整でき、これにより、第一歯車と第二歯車の噛合を円滑にして回転速度を精度良く伝達できる。

また、本発明の無段変速機は、ケーシングに支軸の取り付け部が複数備えられていることにより、第一歯車の回転中心から第二歯車の回転中心までの距離を容易に変更できる。

また、本発明の無段変速機は、ケーシングが、変速機構を収納する開口穴を備えた第一ケーシングと、第一ケーシングの開口穴を遮蔽する第二ケーシングとにより構成され、第二ケーシングに、出力軸及び第二歯車が回動自在に支持されていることにより、第一ケーシング及び第二ケーシング内に変速機構を容易に収納できると共に、第一歯車及び第二歯車を、第二ケーシングを介して、容易に配設できる。

次に、本発明の無段変速機の一実施例を、図面にもとづいて説明する。図１は、本発明が適用された一実施例の無段変速機の全体構成を表す外観図、図２は、同実施例の無段変速機における、図１の矢印Ａ方向から表した外観図、図３は、同実施例の無段変速機における、図２中の矢印Ｙ−Ｙ断面図、図４は、同実施例の無段変速機における、図１中の矢印ＢーＢ方向から表した部分断面図、図５は、同実施例の無段変速機における変速機構を表した断面図、図６は、同実施例の無段変速機における変速動作の説明図である。

図１〜図３に表したように、無段変速機１は、図示されない駆動モータ（所謂、駆動源である。）の駆動力を受けて回動する入力軸４、入力軸４と同軸線上に間隙を介して配設された出力軸５、入力軸４及び出力軸５の外周に間隙を介して配設され、自らの中心軸を軸として回動にすると共に、入力軸４及び出力軸５の外周に沿って回動自在に備えられた複数の円錐形転子と６、円錐形転子６を回動自在に支持する転子支持部材２４、複数の円錐形転子６を囲むようにリング状に形成され、内面が複数の円錐形転子６の円錐面に摩擦係合する変速リング７、変速リング７を円錐形転子６の頂点から周縁に至る方向にスライドさせ、変速リング７と円錐形転子６との摩擦係合位置を可変する変速リングスライド機構８、等をケーシング２内に備えている。尚、本発明における変速機構は、複数の円錐形転子と６、転子支持部材２４、変速リング７、変速リングスライド機構８等によって、その機能が発現される。

また、変速機１は、変速機構を収納するケーシング（本発明における第一ケーシングである。）２、ベアリング２１、２２を介して出力軸５を回動自在に支持するケーシング（本発明における第二ケーシングである。）３、ベアリング２１、２２を軸方向に支持するカバー１５、等を備えている。また、ケーシング３とケーシング２とがボルト１９によって固定され、カバー１５とケーシング３とがボルト２０によって固定され、ケーシング２、３、カバー１５等が一体に固定されている。

また、変速機１は、ケーシング２、３、カバー１５内にプラグ（図示せず）を介して潤滑剤が充填され、この潤滑剤が外方に漏れることがないように、入力軸４とケーシング２との間には第一シーリング１８が備えられ、出力軸５とカバー１５との間には第二シーリング２３が備えられ、ケーシング２とケーシング３との間には弾性を有するＯリング３８が備えられている。

ケーシング２は、取り付け部２ａ及び取り付け孔２ｂを備え、図２に表したように、取り付け部２ａ及び取り付け孔２ｂを介して機器筐体Ｗに固定される。

入力軸４は、ベアリング１６、１７を介してケーシング２に回動自在に支持され、出力軸５は、ベアリング２１、２２を介してケーシング３に回動自在に支持されている。

円錐形転子６は、図５に表したように、円錐形の頂点から周縁に至る円錐面６ａと、円錐面６ａの中心軸に直交する底面６ｂと、底面６ｂから略直交して延出しその外周に沿って断面が円弧状の環状溝６ｃが形成された軸部６ｄとを備えている。

また、無段変速機１には、入力軸４に一体に接合されその外周が円錐形転子６の環状溝６ｃに摩擦係合する大径部４ａ、出力軸５に係合し、その外周が円錐形転子６の底面６ｂにおける端部に摩擦係合する軌道リング２５、軌道リング２５と出力軸５との間に配設され、起動リング２５を入力軸４側に付勢する圧接力発生装置２７、等が備えられている。圧接力発生装置２７は、円錐形転子２３に対する大径部４ａ、軌道リング２５及び変速リング７の各圧接力を発現させると共に、軌道リング２５の回転を出力軸５に伝達する

軌道リング２５は、出力軸５にスライド自在に係合し、止め具３７によって出力軸５からの離脱が係止されている。

円錐形転子６は、軸部６ｄが転子支持部材２４に回動自在に支持され、且つ、変速リング７の内周面と円錐面６ａとの摩擦係合部と、底面６ｂと軌道リング２５との摩擦係合部と、入力軸４の大径部４ａと環状部６ｃとの摩擦係合部とによって支持されている。

圧接力発生装置２７は、球体２７ａと、球体２７ａを回動自在に支持する支持部材２７ｃと、球体２７ａの一端を支持する出力カム２６と、軌道リング２５と一体に形成され球体２７ａの他端を支持するカム当接部２５ａと、軌道リング２５と出力軸５との間に配設され、軌道リング２５を入力軸４側に付勢するスプリング２７ｂとによって構成されている。出力カム２６は、出力軸５に対し、スプライン結合を介し、回転方向には非回転に接続されると共に軸方向にはスライド自在に接続されている。

圧接力発生装置２７は、乗り上げカム方式のものであって、出力カム２６とカム当接部２５ａには球体２７ａを挟持する円弧状に凹んだ凹部が相対抗して形成され、この凹部内に球体２７ａが係合しており、軌道リング２５を介して出力カム２６に伝達される回転トルクが所定値以上になった際に、その回転トルク量に応じて、球体２７ａが円弧状の凹部に沿って凹部の開口側に向かって変位し、軌道リング２５を入力軸４側に向かって付勢するように構成されている。

また、圧接力発生装置２７は、前述の回転トルクが所定値未満の際には、球体２７ａが出力カム２６とカム当接部２５ａの凹部の底部に係合しており、スプリング２７ｂのバネ圧により軌道リング２５を入力軸４側に付勢するように構成されている。

次に、変速リングスライド機構８は、図４、図５に表したように、変速リング７を把持するホルダー９と、ホルダー９を軸方向にスライド自在に支持するガイド軸１０とを備え、ホルダー９の貫通孔の内周には、スライド方向に転動自在に転動体１１が筒状部材９ａを介して係合し、転動体１１を介してホルダー９がガイド軸１０に沿ってスライドするように構成されている。所謂、ホルダー９の貫通孔の内周には、筒状部材９ａを介して、スライド方向に転動自在に転動体１１が係合している。ホルダー９と変速リング７とはボルト（図３中の符号２８）及びナット（図３中の符号２９）によって固定されている。

ガイド軸１０は、入力軸４の軸方向に沿って配設され、一端がナット（図１中の符号３０）によってケーシング２に固定され、他端がケーシング３に形成した係合孔に係合している。また、筒状部材９ａは、止め具９ｂ、９ｃを介してホルダー９内に係止され、転動体１１は、筒状部材９ａの内周及びに軸方向に沿って、複数並設されている。

また、変速リングスライド機構８は、図４に表したように、入力軸４及び出力軸５に直交する向きに配設されてベアリング３２、３３を介してケーシング３０に回動自在に支持された回転軸１２と、回転軸１２の先端に形成されたピニオン歯車１３と、ホルダー９に固定されピニオン歯車１３に噛合するラック１４とを備え、回転軸１２の回転に伴って、ホルダー９が変速リング７と共にガイド軸１０に沿ってスライドするように構成されている。

また、ケーシング３０は、ボルト３１によってケーシング２に固定され、ラック１４はボルト３５によってホルダー９に固定されている。また、回転軸１２の外周とケーシング３０の内周との間には、潤滑剤の漏れを防止するための第三シーリング３４が備えられている。

次に、前述のように構成された無段変速機１は、回転軸１２を介して変速リング７を円錐形転子６の円錐面６ａに沿って移動させ、変速リング７と円錐形転子６との摩擦係合位置を変化させれば、出力軸５の回動速度を変化させることができる。つまり、当該変速機１は、図６に表したように、入力軸の回転速度をＮ１、出力軸の回転速度をＮ２とすれば、Ｎ２＝Ｎ１・ｆ（ｂｃ−ａｄ）／（ｄ（ｆａ−ｅｃ））の関係式で変速する。

次に、図１〜図３に表したように、変速機１は、出力軸５の先端がケーシング３から突出し、この突出部にスプライン結合して出力軸５と一体に回動する第一歯車４２、第一歯車４２に噛合する第二歯車４４、第二歯車４４を回動自在に支持すると共に基端部がケーシング３に固定された支軸４３等を備えている。

第一歯車４２は、出力軸５対して軸方向にスライド自在に係合すると共に回転方向にスプライン結合し、ボルト（図示せず）によって着脱自在に固定されている。

第二歯車４４は、ベアリング４５、４６を介して支軸４３に回動自在に支持されている。また、第二歯車４４は、ケーシング３に対する支軸４３の着脱に伴って、ケーシング３に対して着脱される。

支軸４３は、ケーシング３に形成された支軸取り付け孔３ａに挿通されて、座金４７及びナット４８によりケーシング３に締め付けられて固定されている。また、支軸４３は、ナット４８を緩めたり締め付けたりすることによりケーシング３に着脱自在に構成されている。

次に、図２に表したように、ケーシング３には、支軸４３が挿通される複数の支軸取り付け孔３ａ、３ｂが設けられ、支軸４３の取り付け位置を軸方向と直交する向きに可変できるように構成されている。

また、支軸取り付け孔３ａ及び支軸取り付け孔３ｂの位置は、出力軸５及び第一歯車４２の回転中心からの距離が互いに異なるように形成され、第一歯車４２の回転中心から第二歯車４４の回転中心までの距離を変更し、第一歯車４２と第二歯車４４との外径及び歯数の組合せを変えて、出力軸５から第二歯車４４に伝達される回転速度を調整できるように構成されている。

詳しくは、図２中の実線で表したように、支軸取り付け孔３ａを介して第二歯車４４を取り付け、第一歯車と第二歯車とを噛合させたり、図２中の二点鎖線で表したように、支軸取り付け孔３ｂを介して第二歯車Ｇ２を取り付け、第一歯車Ｇ１と第二歯車Ｇ２とを噛合させたりすることができ、これにより、出力軸５から第二歯車４４、Ｇ２に伝達される回転速度を調整できる。

また、図１、図２に表したように、無段変速機１は、被駆動体Ｕの回転軸に回転速度を伝達する際には、所定の歯数及び外径を備えた歯車Ｇ又は歯車Ｇ３を被駆動体Ｕの回転軸に係合し、第二歯車４４には歯車Ｇを、第二歯車Ｇ２には歯車Ｇ３を、夫々噛合させればよい。

また、支軸４３が挿通される支軸取り付け孔３ａ、３ｂは、出力軸５の回転中心に向かって長孔状に形成され、長孔状に沿って第二歯車４４、Ｇ２、被駆動体Ｕの歯車Ｇ、Ｇ３等の位置を微調整し、第一歯車４２、Ｇ１、第二歯車４４、Ｇ２、被駆動体の歯車Ｇ、Ｇ３等の、各歯車の噛合深さを調整できるように構成されている。

以下に、前記実施例の減速機１の作用効果を記載する。

本実施例に記載の無段変速機１は、ケーシング２、３の外方に配設されて出力軸５の突出部にスプライン結合し、出力軸５と一体に回動する第一歯車４２と、支軸４３を介してケーシング３に回動自在に支持されて第一歯車４２に噛合する第二歯車４４とを備えているので、出力軸５と被駆動体Ｕの回転軸との接続を容易にでき、且つ、出力軸５の回転速度を被駆動体Ｕの回転軸に精度良く伝達できる。また、本発明の無段変速機１は、織機における経糸を送出する駆動部に用いれば、織物の織段の発生を低減できて品質を向上できる。

また、本実施例に記載の無段変速機１は、第二歯車４４を回動自在に支持する支軸４３が着脱自在に固定されると共に、その固定位置を支軸取り付け孔３ａ、３ｂを介して、軸方向と直交する向きに可変できるように構成されていることにより、第一歯車４２の回転中心から第二歯車４４の回転中心までの距離を変更でき、第一歯車４２と第二歯車４４との外径及び歯数の組合せを変えて、出力軸５から第二歯車４４に伝達される回転速度を調整できる。

また、本実施例に記載の無段変速機１は、支軸取り付け孔３ａ、３ｂを介し第一歯車４２の回転中心から第二歯車４４の回転中心までの距離を調整することにより、第一歯車４２と第二歯車４４間の噛合を円滑にして回転速度を精度良く伝達でき、延いては、被駆動体Ｕの回転軸に精度良く回転速度を伝達できる。

また、本実施例に記載の無段変速機は、ケーシング３に複数の支軸４３の取り付け孔３ａ、３ｂが備えられているので、支軸４３の取り付け位置を変えて、第一歯車４２の回転中心から第二歯車４４の回転中心までの距離を容易に変更でき、且つ、支軸取り付け孔３ａ、３ｂが出力軸５の回転中心に向かって長孔状に形成されているので、長孔状に沿って第二歯車４４、Ｇ２の位置を微調整し、第一歯車４２、Ｇ１、第二歯車４４、Ｇ２、被駆動体の歯車Ｇ、Ｇ３等の噛合深さを調整できる。

また、本実施例に記載の無段変速機１は、ケーシングが、変速機構を収納する開口穴を備えたケーシング２と、ケーシング２の開口穴を遮蔽するケーシング３とにより構成され、ケーシング３に、出力軸５及び第二歯車４４が回動自在に支持されていることにより、第一ケーシング２及び第二ケーシング３内に変速機構を容易に収納できると共に、第一歯車４２及び第二歯車４４を、ケーシング３を介して、容易に配設できる。

また、本実施例に記載の無段変速機１は、共通のケーシング３に対して、出力軸５が支持されると共に第二歯車４４が支軸４３を介して支持されているので、精度良く出力軸５の回転動作を第二歯車４４に伝達できる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。例えば、本実施例の無段変速機１は、二つの支軸取り付け孔３ａ、３ｂを形成したが、さらにその数を増やしてもよい。また、支軸取り付け孔３ａ、３ｂの形状は、円形及び長孔状に限定されることなく、例えば、出力軸５の回転中心を中心とする円弧状に形成したり、取り付け孔３ａ、３ｂを一体に連結したりしてもよい。

本発明が適用された一実施例の無段変速機の全体構成を表す外観図である。 同実施例の無段変速機における、図１の矢印Ａ方向から表した外観図である。 同実施例の無段変速機における、図２中の矢印Ｙ−Ｙ断面図である。 同実施例の無段変速機における、図１中の矢印ＢーＢ方向から表した部分断面図である。 同実施例の無段変速機における変速機構を表した断面図である。 同実施例の無段変速機における変速動作の説明図である。

符号の説明

１…無段変速機、２，３，３０…ケーシング、２ａ…取り付け部、２ｂ…取り付け孔、３ａ，３ｂ…支軸取り付け孔、４…入力軸、４ａ…大径部、５…出力軸、６…円錐形転子、６ａ…円錐面、６ｂ…底面、６ｃ…環状溝、６ｄ…軸部、７…変速リング、８…変速リングスライド機構、９…ホルダー、９ａ…筒状部材、９ｂ，９ｃ…止め具、１０…ガイド軸、１１…筒状部材、１２…回転軸、１３…ピニオン歯車、１４…ラック、１５…カバー、１６，１７，２１，２２，３２，３３，４５，４６…ベアリング、１８…第一シーリング、１９，２０，２８，３１，３５…ボルト、２３…第二シーリング、２４…転子支持部材、２５…軌道リング、２５ａ…カム当接部、２６…出力カム、２７…圧接力発生装置、２７ａ…球体、２７ｂ…スプリング、２７ｃ…支持部材、２９，３０，４８…ナット、３４…第三シーリング、３６…プラグ、３７…止め具、３８…Ｏリング、４２，Ｇ１…第一歯車、４３…支軸、４４，Ｇ２…第二歯車、Ｕ…被駆動体、Ｇ，Ｇ３…被駆動体の回転軸に備えられた歯車、Ｗ…機器筐体。

Claims (4)

1. ケーシング内に収納され駆動力を受けて回動する入力軸と、
   一端が変速機構を介して前記入力軸に接続されると共に、他端が前記ケーシングから突出するように構成された出力軸と、
   前記ケーシングの外方に配設されて前記出力軸の突出部に結合し、該出力軸と一体に回動する第一歯車と、
   前記ケーシングに回動自在に支持されて前記第一歯車に噛合する第二歯車と、
   を備えていることを特徴とする無段変速機。
2. 前記第二の歯車を回動自在に支持する支軸を備え、
   前記ケーシングに対して、前記支軸が着脱自在に固定されると共に、その固定位置を軸方向と直交する向きに可変できるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記ケーシングに前記支軸の取り付け部が複数備えられている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無段変速機。
4. 前記ケーシングが、
   前記変速機構を収納する開口穴を備えた第一のケーシングと、該第一ケーシングの開口穴を遮蔽する第二ケーシングとにより構成され、
   前記第二ケーシングに、前記出力軸及び前記第二歯車が回動自在に支持されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の無段変速機。

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