CN104956123A - 变速装置 - Google Patents

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CN104956123A CN201380071714.5A CN201380071714A CN104956123A CN 104956123 A CN104956123 A CN 104956123A CN 201380071714 A CN201380071714 A CN 201380071714A CN 104956123 A CN104956123 A CN 104956123A
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Abstract

一种变速装置(10)，其与输入构件(12)和偏心引导板(13)的转速差相应地，使内外齿轮(15)一边旋转一边沿偏心引导部(29)环绕，其中，齿轮连结机构具备：圆板部(21)和外齿(22)，它们设置于输入构件(12)；第2圆筒引导部(31)，其以轴心与第1圆筒引导部(30)一致的方式设置于内外齿轮(15)的一侧；外齿轮(18)，其以能够自如旋转的方式嵌装于输入构件(12)并具有外齿(38)，该外齿(38)为与输入构件(12)的外齿(22)相同的形状且与内外齿轮(15)的内齿(33)啮合；以及内齿轮(19)，其具有与外齿(22)和外齿(38)啮合的内齿(40)以及被第2圆筒引导部(31)引导的环状引导部(39)，以被圆板部(21)和内外齿轮(15)夹着的方式配设并与内外齿轮(15)一起环绕。由此，无论在正转还是反转中都能够同样地进行变速，并且部件数量较少，紧凑且结构也简单。

Description

变速装置
技术领域
本发明涉及通过使经由内齿和外齿分别与输入构件和输出构件齿轮连结的内外齿轮绕输入构件环绕来控制输出构件的旋转的变速装置。
背景技术
变速装置是这样的装置：在输入构件(输入轴)与车轴等输出构件(输出轴)之间介有一个或多个齿轮等，对所输入的力的转速等进行调整、操作，从而使扭矩、转速变化。对于变速装置，还开发出数目繁多的无级变速装置，该无级变速装置例如在汽车等中被使用，能够以无级地连续变化的方式来传递来自输入构件的变速比。
作为这样的变速装置的一种，由本申请的发明人开发出这样的变速装置：通过使用经由内齿和外齿分别与输入构件和输出构件齿轮连结的内外齿轮，并使该内外齿轮绕输入构件环绕，由此来控制输出构件的旋转(参照专利文献1)。根据该变速装置，仅调整内外齿轮的环绕速度就能够使输出构件的旋转变速，因此，构成变速装置的部件数量变少，能够实现变速装置的结构的简单化和紧凑化。
现有专利文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-127776号公报
发明内容
发明要解决的课题
在此，在专利文献1所述的变速装置中，由于要防止输出构件被锁定的情况下的反向旋转，因此，形成为经由单向离合器支承输入构件的结构。因此，该变速装置的变速功能仅在正转中能够良好地发挥功能，在反转的情况下无法同样地发挥变速功能。另外，由于具备单向离合器，因此，构成变速装置的部件数量的削减和紧凑化也存在限度。
本发明是鉴于该情况而完成的，其目的在于提供一种变速装置，无论在正转还是反转中都能够同样地进行变速，部件数量少，紧凑且结构也简单。
用于解决课题的手段
基于所述目的的本发明的变速装置具备：
第1驱动构件；
输入构件，其被支承成能够自如旋转，并与所述第1驱动构件连接；
偏心引导板，其被支承成轴心与所述输入构件一致而能够自如旋转，并在一侧具有环状的偏心引导部，该偏心引导部以与所述轴心不同的偏心位置为轴心；
第2驱动构件，其使所述偏心引导板旋转；
内外齿轮，其具有第1圆筒引导部、外齿和内齿，所述第1圆筒引导部以与所述偏心引导板对置的方式形成并被所述偏心引导部引导，所述外齿和内齿被是以该第1圆筒引导部的中心位置为轴心设置的；以及
输出构件，其轴心与所述输入构件相同且具有与所述内外齿轮的外齿啮合的内齿，
所述内外齿轮的内齿经由齿轮连结机构与所述输入构件的主轴部连结，与所述输入构件和所述偏心引导板的转速差相应地，使所述内外齿轮一边旋转一边沿所述偏心引导部环绕，
在所述变速装置中，
所述齿轮连结机构具备：
圆板部和外齿，它们构成所述输入构件并同轴设置；
第2圆筒引导部，其以轴心与所述第1圆筒引导部一致的方式设置于所述内外齿轮的一侧；
外齿轮，其以能够自如旋转的方式嵌装于所述输入构件并具有外齿，该外齿为与所述输入构件的外齿相同的形状且与所述内外齿轮的内齿啮合；以及
内齿轮，其具有与所述输入构件的外齿和所述外齿轮的外齿啮合的内齿、以及被所述第2圆筒引导部引导的环状引导部，所述内齿轮以被所述圆板部和所述内外齿轮夹着的方式配设并与该内外齿轮的环绕一起进行环绕。
另外，所谓内齿或外齿并不是指一个一个的齿，而是指由在圆周上向内或向外配设的多个齿构成的齿轮结构。
在本发明的变速装置中，构成为：在产生输入构件和偏心引导板的转速差时，各齿轮等起作用，内外齿轮沿偏心引导部绕输入构件环绕。因此，仅通过控制该内外齿轮的环绕速度、即控制输入构件或偏心引导板的转速，就能够使输出构件的旋转变速。特别是，根据本发明的变速装置，由于齿轮连结机构如上述那样由齿轮等构成，因此，无论在正转还是反转中都能够同样地进行变速，并且，部件数量较少，紧凑且结构也简单。
在本发明的变速装置中，优选的是，所述第1驱动构件用于所述输出构件的转速控制。由此，例如能够将第2驱动构件的转速设为恒定，有效地控制输出构件的转速。
在本发明的变速装置中，优选的是，所述输入构件被轴承支承成能够正转和反转。这样，在输入构件的支承中无需使用单向离合器等，而是使用轴承以能够进行正转和反转，由此，变速功能在正转和反转中都能够良好地起作用，能够实现进一步的部件数量的削减和紧凑化。
在本发明的变速装置中，优选的是，所述第1和第2驱动构件分别为马达，所述第2驱动构件经由动力传递构件使所述偏心引导板旋转。另外，本发明的变速装置优选用于电动汽车。本发明的变速装置如上述那样通过控制2个驱动构件中的至少1方的转速，能够高效地进行输出构件的变速，另外，能够应对正转和反转中的任意一种旋转，因此，在使用马达作为驱动构件的情况下，能够高效地利用该马达的动力。因此，本发明的变速装置例如适宜应用于电动汽车用等。
发明效果
根据本发明的变速装置，在正转和反转中的任意一种旋转中都能够同样地进行变速，并且，部件数量较少，紧凑且结构也简单。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的变速装置的示意性的侧剖视图。
图2是该变速装置的示意性的去掉了一部分后的主视图。
具体实施方式
接下来，参照附图对将本发明具体化了的实施例进行说明。
如图1和图2所示，本发明的一个实施例的变速装置10主要具备：作为第1驱动构件的一个示例的输出转速控制用马达11、输入构件12、偏心引导板13、作为第2驱动构件的一个示例的输入马达14、内外齿轮15、输出构件16、壳体17、外齿轮18以及内齿轮19。输入构件12、偏心引导板13、内外齿轮15、输出构件16的一部分、外齿轮18以及内齿轮19收纳于大致扁平圆柱状的壳体17内。并且，输出构件16的一部分从壳体17的顶面侧(一方的圆状的一面侧，图1中的左侧。以下，也称作“输出侧”、“一侧”)突出，输出转速控制用马达11和输入马达14配设于壳体17的底面侧(另一方的圆状的一面侧，图1中的右侧。以下，也称作“输入侧”、“另一侧”。)外部。
并且，在图2中，右上方大约三分之一的切口部分是从正面观察卸下偏心引导板13后的状态的壳体17内部时的示意图(从输入侧观察的示意图)，下方大约三分之一的切口部分是从正面观察进一步卸下内外齿轮15后的状态的壳体17内部时的示意图。
输出转速控制用马达11配设于壳体17的底面(圆状的面)外侧的大致中央处。输出转速控制用马达11是具有将电能转换为旋转能量的结构的公知的马达。输出转速控制用马达11构成为能够控制转速和旋转方向(正转和反转)。
输入构件12被支承为能够在与输出转速控制用马达11连接的状态下旋转，并借助输出转速控制用马达11旋转。输入构件12以其轴心X(以下，也称作“旋转中心X”。)与壳体17的轴心X一致的方式配设于壳体17内。输入构件12具备：主轴部20、圆板部21和外齿22，并且，这些部件通过金属材料一体地形成。主轴部20具有输入侧(另一侧)与输出转速控制用马达11直接连结的圆柱形状。圆板部21以与主轴部20垂直且同轴的方式形成于主轴部20的输出侧(一侧)。外齿22以与主轴部20和圆板部21同轴的方式形成于圆板部21的输出转速控制用马达11侧(输入侧)面上。即，形成为具有外齿22的外齿轮同轴地层叠于圆板部21的输入侧面上的结构。外齿22(具有外齿22的外齿轮)的直径比圆板部21小且比主轴部20大。
输入构件12的一端部(输出侧端部；圆板部21)经由滑动轴承36(巴氏合金等)支承于输出构件16。另外，输入构件12的另一端部(输入侧端部；主轴部20的输入侧端部)经由滚子轴承(ころ軸受)23支承于壳体17。这样，输入构件12被支承为能够正反旋转。
偏心引导板13是在中心形成有孔24的大致圆状的金属板。偏心引导板13被支承成轴心与输入构件12一致方式而能够自如旋转。具体而言，偏心引导板13在壳体17内以与输入构件12的圆板部21同轴的方式配设于输出转速控制用马达11侧。此时，输入构件12的主轴部20贯穿偏心引导板13的中心的孔24。偏心引导板13的中心侧经由滚子轴承25支承于壳体17，外缘侧经由滚子轴承26支承于输出构件16。
在偏心引导板13的输入侧的面上形成有与偏心引导板13自身同轴的外齿27。该外齿27如后述那样与作为动力传递构件的一个示例的外齿轮28啮合。在偏心引导板13的输出侧的面上形成有环状且凹状的偏心引导部29，该偏心引导部29以与偏心引导板13自身的旋转中心不同的偏心位置Y(以下，也简称作“位置Y”、“轴心Y”。)为轴心。
输入马达14配设于壳体17的底面(圆状的面)外侧的外缘部分。输入马达14也与输出转速控制用马达11同样地，是具有将电能转换为旋转能量的结构的公知的马达。输入马达14构成为至少能够控制旋转方向(正转和反转)。输入马达14与外齿轮28连结，借助输入马达14的旋转，能够经由外齿轮28使偏心引导板13以正转和反转中的任意一个方式旋转。
内外齿轮15由金属材料构成，配设于偏心引导板13的输出侧(偏心引导部29侧)。内外齿轮15具有第1圆筒引导部30，该第1圆筒引导部30形成在输入侧面(与偏心引导板13对置的面)上，并被偏心引导板13的偏心引导部29引导。第1圆筒引导部30和偏心引导部29为相同直径，第1圆筒引导部30以能够滑动的方式嵌入于偏心引导部29中。第1圆筒引导部30的轴心为偏心引导部29的偏心位置Y。另外，内外齿轮15具有第2圆筒引导部31，该第2圆筒引导部31形成在输出侧面(一侧)上，以与第1圆筒引导部30相同位置Y为轴心，且直径相同。内外齿轮15具有外齿32和内齿33。该外齿32和内齿33的轴心与第1圆筒引导部30和第2圆筒引导部31的轴心Y相同。
输出构件16具备：主轴部34，其从壳体17的顶面侧突出；和圆筒部35，其以同轴的方式与主轴部34的输入侧的一端连结，并配设于壳体17内。输出构件16即轴部34和圆筒部35与输入构件12同轴(旋转中心X)。主轴部34和圆筒部35利用金属材料一体地形成。圆筒部35内收纳有：输入构件12的大部分、偏心引导板13、内外齿轮15、外齿轮18以及内齿轮19。输出构件16(主轴部34)经由滚子轴承41支承于壳体17。
在圆筒部35内侧的与内外齿轮15对置的位置形成有内齿37。该内齿37的旋转中心与输入构件12相同(旋转中心X)。另外，内齿37(由内齿37构成的齿轮结构)的直径比内外齿轮15的外齿32(内外齿轮15自身)的直径大，内齿37与该外齿32啮合。
外齿轮18是金属制齿轮，以能够自如旋转的方式嵌装于输入构件12的主轴部20。外齿轮18具有形状与输入构件12的外齿22相同(也包括尺寸相同的情况)的外齿38。外齿轮18成为与输入构件12的外齿22重合的状态。外齿轮18的外齿38的一部分(输入侧的一部分)与内外齿轮15的内齿33啮合。另外，如后述那样，外齿轮18的外齿38的其他部分(输出侧的一部分)进一步与内齿轮19的内齿40啮合。
内齿轮19是金属制齿轮，以被输入构件12的圆板部21和内外齿轮15夹着的方式配设。在内齿轮19的输入侧(内外齿轮15侧)面上形成有槽状的环状引导部39，环状引导部39被内外齿轮15的第2圆筒引导部31引导。环状引导部39形成为与第2圆筒引导部31相对应的形状。内外齿轮15的第2圆筒引导部31以能够滑动的方式嵌入于内齿轮19的环状引导部39。即，内齿轮19的环状引导部39也具有与内外齿轮15的第2圆筒引导部31相同的轴心Y，且直径也相同。内齿轮19具有内齿40，该内齿40的直径比重合着的输入构件12的外齿22和外齿轮18的外齿38(这些齿为相同直径)的直径大，并且该内齿40与这些齿(输入构件12的外齿22和外齿轮18的外齿38)啮合。如在后面详述那样，内齿轮19与内外齿轮15的环绕一起进行环绕。
在此，内齿轮19的厚度比输入构件12的外齿22的厚度大，且比输入构件12的外齿22和外齿轮18的外齿38的合计厚度小。因此，内齿轮19的内齿40能够与输入构件12的外齿22和外齿轮18的外齿38啮合，外齿轮18的外齿38能够在与内齿轮19的内齿40啮合的同时与内外齿轮15的内齿33啮合。
在该变速装置10中，输入构件12的圆板部21和外齿22、内外齿轮15的第2圆筒引导部31、以及外齿轮18和内齿轮19成为使内外齿轮15的内齿33与输入构件12(主轴部20)连结(齿轮连结)的齿轮连结机构。另外，在该变速装置10中，利用该齿轮连结机构，与输入构件12和偏心引导板13的转速差相应地，内外齿轮15一边旋转一边沿偏心引导部29环绕。还包括该说明，以下对变速装置10的作用进行说明。
首先，对停止驱动输出转速控制用马达11的状态进行说明。此时，当向一个方向驱动输入马达14旋转时，与输入马达14连结的外齿轮28旋转，具有与该外齿轮28啮合的外齿27的偏心引导板13以输入构件12的轴心X为中心旋转。内外齿轮15的第1圆筒引导部30被偏心引导板13的偏心引导部29引导。因此，伴随着偏心引导板13的旋转，内外齿轮15与偏心引导部29一起绕输入构件12一边自转(旋转)一边环绕。此时，从内外齿轮15对具有与内外齿轮15的内齿33啮合的外齿38的外齿轮18施加有与偏心引导板13的旋转反向旋转(相反方向)的力。
在此，着眼于内齿轮19，内齿轮19以被内外齿轮15和输入构件12的圆板部21夹着的方式配设，该内齿轮19的环状引导部39以能够滑动的方式嵌入于内外齿轮15的第2圆筒引导部31中。因此，内齿轮19与内外齿轮15的环绕一起进行环绕。另一方面，圆板部21以能够经由滑动轴承36旋转的方式配置于输出构件16的圆筒部35。在此，假设当圆板部21与内齿轮19的环绕一起以相同速度旋转时，则外齿22也与圆板部21一起旋转，因此，在内齿轮19上仅产生环绕，不产生自转(由外齿22与内齿轮19的内齿40的啮合实现的内齿轮19自身的旋转)。可是，由于外齿22与施加有反向旋转的外齿轮18的外齿38都与内齿轮19的内齿40啮合，因此，外齿22和圆板部21不会与内齿轮19的环绕一起旋转。因此，由于未旋转的外齿22与内齿40的啮合，在内齿轮19上伴随着环绕向该方向产生自转。这样，在未驱动输出转速控制用马达11的情况下，由于内齿轮19一边自转(正转)一边环绕，因此，尽管具有与该内齿轮19的内齿40啮合的外齿38的外齿轮18被施加有反向旋转，也不会成为产生反向旋转的状态。
这样，由于利用具有上述结构的齿轮连结机构，外齿轮18不会反向旋转，因此，内外齿轮15能够一边以偏心位置Y为中心自转(与环绕的方向反向地旋转)一边沿输出构件16(圆筒部35)的内齿37环绕，从而使圆筒部35(输出构件16)沿与偏心引导板13相同的方向减速旋转。此时，即，不驱动输出转速控制用马达11的状态赋予最大的减速比。换而言之，此时，相对于偏心引导板13或输入马达14的旋转，内外齿轮15的环绕速度，进而输出构件16的旋转速度成为最小。
接下来，对向使输入构件12沿与偏心引导板13相同的方向旋转的方向驱动输出转速控制用马达11的状态进行说明。与上述的情况同样地驱动输入马达14旋转。此时，由于内齿轮19的内齿40的啮合，外齿轮18也与输入构件12一体地旋转。这样，由于外齿轮18向与偏心引导板13相同的方向旋转，因此，与外齿轮18被固定的情况相比，与该外齿轮18的外齿38啮合的内外齿轮15的旋转速度(环绕速度)上升。即，通过驱动输出转速控制用马达11向与偏心引导板13相同的方向旋转，能够降低减速比(提高输出构件16的旋转速度)。通过使输出转速控制用马达11的转速无级地变化，能够无级地进行该变速。并且，在使输出转速控制用马达11的转速与偏心引导板13的转速相同的情况下，偏心引导板13的转速直接成为输出构件16的转速，从而成为不减速的状态。
这样，该变速装置10的齿轮连结机构通过多个齿轮的连结而构成。因此，在使输入马达14(和输出转速控制用马达11)的旋转相反的情况下也同样地起作用。
这样，根据变速装置10，例如在将输入马达14(偏心引导板13)的转速设为恒定的情况下，通过控制输出转速控制用马达11(输入构件12)的转速，能够无级地控制(变速)输出构件16的转速。特别是，根据变速装置10，如上述那样，无论在正转还是反转中都能够同样地进行无级变速，此外，部件数量较少、紧凑且结构也简单。另外，变速装置10通过具有这样的结构，正反转变换中的齿轮的啮合也不易偏离，从而能够减小各齿轮的间隙。变速装置10能够适宜应用于电动汽车的变速装置等。
本发明不受所述的实施例限定，还能够在不脱离本发明宗旨的范围内变更其结构。例如，还可以将与输入构件直接连结的马达(变速装置10中的输出转速控制用马达11)的转速设为恒定，将使偏心引导板旋转的马达(变速装置10中的输入马达14)用于输出构件的转速的控制。各齿轮等除金属制以外例如还可以是工程塑料制等。另外，作为驱动构件，也可以使用除发动机等马达以外的动力。
产业上的可利用性
本发明的变速装置能够适宜应用于包括电动汽车在内的汽车、摩托车、电动车辆、电梯、工业机械、机器人等。
标号说明
10：变速装置；11：输出转速控制用马达；12：输入构件；13：偏心引导板；14：输入马达；15：内外齿轮；16：输出构件；17：壳体；18：外齿轮；19：内齿轮；20：主轴部；21：圆板部；22：外齿；23：滚子轴承；24：孔；25：滚子轴承；26：滚子轴承；27：外齿；28：外齿轮；29：偏心引导部；30：第1圆筒引导部；31：第2圆筒引导部；32：外齿；33：内齿；34：主轴部；35：圆筒部；36：滑动轴承；37：内齿；38：外齿；39：环状引导部；40：内齿；41：滚子轴承。

Claims (4)

1.一种变速装置，其具备：
第1驱动构件；
输入构件，其被支承成能够自如旋转，并与所述第1驱动构件连接；
偏心引导板，其被支承成轴心与所述输入构件一致而能够自如旋转，并在一侧具有环状的偏心引导部，该偏心引导部以与所述轴心不同的偏心位置为轴心；
第2驱动构件，其使所述偏心引导板旋转；
内外齿轮，其具有第1圆筒引导部、外齿和内齿，所述第1圆筒引导部以与所述偏心引导板对置的方式形成并被所述偏心引导部引导，所述外齿和内齿是以该第1圆筒引导部的中心位置为轴心设置的；以及
输出构件，其轴心与所述输入构件相同且具有与所述内外齿轮的外齿啮合的内齿，
所述内外齿轮的内齿经由齿轮连结机构与所述输入构件的主轴部连结，与所述输入构件和所述偏心引导板的转速差相应地，使所述内外齿轮一边旋转一边沿所述偏心引导部环绕，
所述变速装置的特征在于，
所述齿轮连结机构具备：
圆板部和外齿，它们构成所述输入构件并同轴设置；
第2圆筒引导部，其以轴心与所述第1圆筒引导部一致的方式设置于所述内外齿轮的一侧；
外齿轮，其以能够自如旋转的方式嵌装于所述输入构件并具有外齿，该外齿为与所述输入构件的外齿相同的形状且与所述内外齿轮的内齿啮合；以及
内齿轮，其具有与所述输入构件的外齿和所述外齿轮的外齿啮合的内齿、以及被所述第2圆筒引导部引导的环状引导部，所述内齿轮以被所述圆板部和所述内外齿轮夹着的方式配设并与该内外齿轮的环绕一起进行环绕。
2.根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于，
所述第1驱动构件用于所述输出构件的转速控制。
3.根据权利要求1或2所述的变速装置，其特征在于，
所述输入构件被轴承支承成能够正转和反转。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的变速装置，其特征在于，
所述第1驱动构件和第2驱动构件分别为马达，所述第2驱动构件经由动力传递构件使所述偏心引导板旋转。
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