JP2006161999A - 動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】往復スライダクランク機構において、スライダ部材の速さを略一定に制御する。
【解決手段】回転駆動される入力回転部材1と、入力回転部材1の回転中心からの距離を可変に制御される第1連結部2と、第1連結部2に一方の端部付近が回転自由に連結され、他方の端部に第2連結部18を備える連結扞5と、第2連結部18に回転自由に連結され、入力回転部材1の回転に応じて所定の軸線上を往復直線運動するスライダ部材6と、前記往復動を回転運動に変換する変換手段6a、7aと、変換手段6a、7aによりスライダ部材6の往復動を周期的に正、逆回転方向が切換わる回転運動として出力する出力回転部材7とを備え、回転半径制御手段3、4、8により、略一定角速度で回転駆動される入力回転部材1の回転方向の変化量に対するスライダ部材6の移動量が略一定となるように、入力回転部材1の回転中心から第1連結部2までの距離を制御する。
【選択図】 図1
【解決手段】回転駆動される入力回転部材1と、入力回転部材1の回転中心からの距離を可変に制御される第1連結部2と、第1連結部2に一方の端部付近が回転自由に連結され、他方の端部に第2連結部18を備える連結扞5と、第2連結部18に回転自由に連結され、入力回転部材1の回転に応じて所定の軸線上を往復直線運動するスライダ部材6と、前記往復動を回転運動に変換する変換手段6a、7aと、変換手段6a、7aによりスライダ部材6の往復動を周期的に正、逆回転方向が切換わる回転運動として出力する出力回転部材7とを備え、回転半径制御手段3、4、8により、略一定角速度で回転駆動される入力回転部材1の回転方向の変化量に対するスライダ部材6の移動量が略一定となるように、入力回転部材1の回転中心から第1連結部2までの距離を制御する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、車両等に使用可能な動力伝達装置に関する。
車両等において、駆動力を出力軸に伝達する技術として、往復スライダクランク機構を利用したものが特許文献1に記載されている。
具体的には、エンジン等の駆動源により回転する回転盤の周縁部に連結ピンを突設し、さらに前記連結ピンに所定長さの連結扞の一端を連結し、他端には少なくとも上下面のいずれかに互い違いに板歯車が形成されたギヤボックスを連結し、前記ギヤボックス内の板歯車にそれぞれ歯合する平歯車が装着された回転軸をギヤボックス内に貫通させ、前記回転軸には、ギヤボックスの往復動による平歯車の正、逆回転の一方向のみの回転を伝達する機能を備えたものである。
特開2000−110912号公報
しかしながら、特許文献1に記載の装置は、連結ピンと連結扞の連結部が円軌道を描いて運動するので、連結扞に連結されたギヤボックスの往復動の速度は常に変化することとなる。したがって往復動することによって駆動される回転軸は、回転速度が一定にならずに脈動を生じることとなる。この脈動に起因する振動等により、機関の耐久性低下、走行安定性の低下等の問題が生じる。
そこで、本発明では、往復スライダクランク機構を利用した駆動力伝達装置において、回転軸の脈動を抑制することを目的とする。
本発明の動力伝達装置は、駆動源と、前記駆動源により回転駆動される入力回転部材と、前記入力回転部材に前記入力回転部材の回転半径方向に移動可能に設けた第1連結部と、前記入力回転部材の回転中心から前記第1連結部までの距離を可変に制御する回転半径制御手段と、前記第1連結部に一方の端部付近が回転自由に連結される連結扞と、前記連結扞の他方の端部付近に設けた第2連結部と、前記第2連結部に回転自由に連結され、前記入力回転部材の回転に応じて所定の軸線上を往復直線運動するスライダ部材と、前記スライダ部材の往復動を回転運動に変換する変換手段と、前記変換手段により前記スライダ部材の往復動を周期的に正、逆回転方向が切換わる回転運動として出力する出力回転部材と、を備える動力伝達装置において、前記入力回転部材は略一定角速度で回転駆動され、前記回転半径制御手段は、前記入力回転部材の回転方向の変化量に対する前記スライダ部材の移動量が略一定となるように、前記入力回転部材の回転中心から前記第1連結部までの距離を制御する。
本発明によれば、略一定の角速度で回転する入力回転部材の回転角度の変化量あたりのスライダ部材の移動量が略一定となるので、変換手段を介してスライダ部材の往復動を回転運動として出力する出力回転部材の回転速度も略一定となって脈動の発生を抑制することができる。
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本実施形態のシステムの駆動力源から出力回転軸までの概略図である。図2は図1のa−a矢視図である。
1は図示しない駆動源に接続される入力回転部材としての入力回転盤、2は入力回転盤1に突設する第1連結部としての連結ピン、4は連結ピン2から入力回転盤1の回転軸と平行に延長された棒状部材としてのガイドロッド、5は一方の端部が連結ピン2に回転自在に連結された連結扞、6は連結扞5の他方の端部に設けた第2連結部としてのギヤボックス連結部18に回転自在に連結されたスライダ部材としてのギヤボックス、7はギヤボックス6を貫通する出力回転部材としての出力回転軸、17はガイドロッド4の連結ピン2とは反対側の端部側に設置されるガイド部材としてのガイドブロック17である。
入力回転盤1には回転中心付近から外周部付近に向けて延びるガイド溝1aが設けられ、連結ピン2はガイド溝1aに沿って移動可能に取り付けられている。
ギヤボックス6は中空の直方体形状であり、内側底面には板歯車6aが形成されている。また、ギヤボックス連結部18は外側上面に設けられている。
出力回転軸7は、外周部にギヤボックス6の板歯車6aに歯合する平歯車7aが形成されており、また、図示しない所定の位置に固定された支持部に回転自在に支持されて、定位置で回転するようになっている。上記の板歯車6a、平歯車7aがギヤボックス6の往復動を回転運動に変換する変換手段として機能する。
ガイドブロック17は入力回転盤1と対向する面17aに凹状のガイド面としてのガイド斜面3を備えている。ガイド斜面3は、図2に示すように外周側から内周側に向けて徐々に深くなっており、入力回転盤1の回転軸上に最深部3aを有する。
また、入力回転盤1とガイドブロック17は、ガイドロッド4のガイドブロック17側の端部が、ガイドブロック17の面17aよりも最深部3a側に位置するような位置関係にある。
図2中の8は付勢手段としてのバネであり、ガイドロッド4を入力回転盤1の外周側に付勢するよう取り付けられている。これにより、ガイドロッド4の先端部は、ガイド斜面3に入力回転盤1外周側に向けて押し付けられることになる。なお、付勢手段8はバネに限られず、ガイドロッド4を入力回転盤1外周側に付勢することができるものであればよい。
また、上記のガイドロッド4、バネ8、ガイド斜面3が後述するように回転半径制御手段、変速比制御手段として機能する。
上記のように構成される動力伝達装置の作用について、図3を参照して説明する。図3は図1を入力回転盤1の回転軸方向から見た図である。
図3において、ギヤボックス連結部18の運動方向をX軸、これに直交しかつ入力回転盤1の回転中心を通る軸をY軸とする。また、入力回転盤1の回転中心から連結ピン2までの距離をl1、連結扞5の長さをl2、入力回転盤1の回転角度をθ1、連結扞5とX軸とがなす角度をθ2、入力回転盤1の回転中心とギヤボックス連結部18との距離をLとする。
入力回転盤1が回転すると、この回転運動が連結扞5を介してギヤボックス6の往復動に変換される。このときギヤボックス連結部18が運動する軌道をX軸とする。そして、ギヤボックス6の板歯車6aと歯合する平歯車7aを備える出力回転軸7は、ギヤボックス6の往復動に応じて図示しない支持部において正、逆回転を繰り返す。
ここで、ギヤボックス6の運動について図6を参照して説明する。
図6は、入力回転盤1が一定速度で回転するときの、往復動するギヤボックス連結部18の速度と入力回転盤1の回転角の関係を表す図であり、図中実線がガイド斜面3を後述する形状にした場合、点線が入力回転盤1の中心から連結ピン2までの距離が一定の場合を表す。
入力回転盤1の回転中心から連結ピン2までの距離l1が一定である場合には、ギヤボックス連結部18の速度は、入力軸回転角度が略0〜180度までは徐々に遅くなり、略180〜360度までは徐々に速くなる。
したがって、ギヤボックス6の往復動に応じて回転する出力回転軸7の回転速度も一定にはならず、図6の点線で示した周期の脈動を生じる。この脈動が後述する車軸12等に伝達されて走行性悪化の原因となる。
そこで、本実施形態では上記の振動等を抑制するために、出力回転軸7が一定速度で回転する、つまりギヤボックス連結部18が図6の実線で示すような等速直線運動するような構成とする。
具体的な構成について図4を参照して説明する。図4はガイドブロック17を入力回転盤1の回転軸方向から見た図であり、図中線Aは図2におけるガイド斜面3のA−A断面形状を表す。図中の線B、Cについては後述する。
線Aは、入力回転盤1が等角速度で回転し、ガイドボックス連結部18がX軸上を等速直線運動する、という条件に基づいて算出した連結ピン2の軌跡である。この軌跡は下式(1)のように表せる。
l1=Lsinθ1±{L2・sin2θ1−(L2−l22)}1/2 ・・・(1)
ただし、複号 −;0≦θ1≦π(rad)
+;π<θ1<2π(rad)
なお、l1の値が計算不可能となるθ1の範囲においては、1lの値が計算可能であるθ1の範囲におけるl1の値を用いて近似したl1の値をとることとする。
ただし、複号 −;0≦θ1≦π(rad)
+;π<θ1<2π(rad)
なお、l1の値が計算不可能となるθ1の範囲においては、1lの値が計算可能であるθ1の範囲におけるl1の値を用いて近似したl1の値をとることとする。
ガイドロッド4は、前述したようにバネ8の付勢力によってその先端が常にガイド斜面3外側方向に押し付けられているので、入力回転盤1が回転したときに連結ピン2の位置、つまりl1は線Aの形状に従って変化することになる。上記のように、入力回転盤1の回転中心から連結ピン2までの距離l1を可変に制御することにより、ギヤボックス連結部18が一定速度で動くように制御することが可能になる。
ここで、本実施形態における変速比について説明する。変速比は入力回転盤1が一回転する間のギヤボックス6のストローク量により定まり、ギヤボックス6のストロークは入力回転盤1の中心から連結ピン2までの距離l1により定まる。
そこで、ガイドブロック17を入力回転盤1の回転軸方向に移動させる機構を設けて、図8(a)、(b)に示すようにガイドブロック17と入力回転盤1との間の距離を変化させる。これにより、図4中の線Bや線Cのようにガイドロッド4の先端部が描く軌道の大きさを変化させて、入力回転盤1の一回転あたりのギヤボックス6のストローク、つまり変速比を変化させる。なお、線B、Cは、線Aと同様の計算方法により設定したものであり、それぞれ図8(a)のガイド斜面3のB−B断面形状、図8(b)のガイド斜面3のC−C断面形状を表す。
また、ガイド斜面3の断面形状を、A−A断面、B−B断面、C−C断面が連続するように形成することにより、無段階に変速比を変化させることができる。
次に、出力回転軸7から車軸12への動力伝達について説明する。
まず、車軸12が出力回転軸7に直交する場合について、出力回転軸7から車軸12への動力伝達機構の概略図である図5(a)を参照して説明する。
12は車軸であり、その回転軸は出力回転軸7の回転軸に対して直交し、外周には平歯車22が設けられる。
10、11はそれぞれ出力回転軸7から車軸12に動力を伝達する第1、第2の中間軸としての中間シャフトであり、それぞれ車軸12の回転軸と平行に設けられる。
中間シャフト10は回転軸が出力回転軸7の回転軸に対して直交するよう設けられる。そして出力回転軸7側の端部にかさ歯車21と歯号するかさ歯車15が設けられ、また、車軸12の平歯車22と歯合する平歯車23が設けられる。なお、平歯車23は一方向にのみ回転を許す、第1のクラッチ手段としてのワンウェイクラッチ19を介して中間シャフト10に取り付けられている。
中間シャフト11は中間シャフト10と同様の構造であり、かさ歯車16、平歯車24、第2のクラッチ手段としてのワンウェイクラッチ20を備え、中間シャフト10と対向する向きに設けられている。
ワンウェイクラッチ19、20は、いずれも中間シャフト10、11を貫く軸線に対して同一方向の回転を許すようになっている。
上記のような構成により、出力回転軸7がギヤボックス6の往復動に応じて正、逆回転すると、中間シャフト10、11はそれぞれ反対方向に回転するが、ワンウェイクラッチ19、20の働きにより、車軸12は一方向に回転する。これにより、出力回転軸7の回転方向が反転するたびに伝達経路を切換える等といった複雑な制御を行うことなく、機械的な機構によって車軸12の回転方向を一定にすることができる。
そして、前述したようにギヤボックス6が等速で運動し、出力回転軸7は回転方向が反転してから次回反転まで等角速度で回転するので、車軸12は略一定速度で回転することになる。
上記のギヤボックス6、車軸12の速度の変化を図7を参照して説明する。図7は車軸12と入力回転盤1の回転角との関係を表す。図7において、実線は本実施形態、点線は従来の入力回転盤1の回転中心から連結ピン2までの距離l1が一定の場合を示している。
ギヤボックス6が図6に示したように等速で運動する場合、車軸12の回転速度は図7中の実線のように一定速度になる。
ギヤボックス6の速度が従来のように常に変化している場合には、車軸12の回転速度も常に変化している。これに対して、本実施形態のようにギヤボックス6が一定の速さで動くと、入力回転盤1の回転角によらず一定速度で回転することになる。
次に、車軸12が出力回転軸7に平行な場合について、動力伝達機構の概略図である図5(b)を参照して説明する。
図に示すように、出力回転軸7から車軸12への動力伝達経路は2系統に分岐しており、一方は出力回転軸7−中間シャフト31−車軸12、他方は出力回転軸7−中間シャフト32−中間シャフト33−車軸12となっている。
中間シャフト31には出力回転軸7に設けた平歯車13と歯合する平歯車34と、車軸12に設けた平歯車30aと歯合する平歯車37とが設けられる。平歯車37はワンウェイクラッチ39を備える。
中間シャフト32と中間シャフト33は略平行に設けられている。そして、中間シャフト32には出力回転軸7に設けた平歯車13と歯合する平歯車35が設けられ、この平歯車35は中間シャフト33の平歯車36とも歯合する。また、中間シャフト33には車軸12に設けた平歯車30bと歯合し、ワンウェイクラッチ40を備える平歯車38が設けられる。
平歯車37、38のワンウェイクラッチ39、40はそれぞれ同方向の回転のみを許すものとする。
上記のような構成により、図5(a)と同様に出力回転軸7がギヤボックス6の往復動に応じて正、逆回転しても、車軸12は一方向にのみ回転することになる。
以上のように、本実施形態では、略一定の角速度で回転する入力回転盤1の回転角度の変化量あたりのギヤボックス6の移動量が略一定となるので、出力回転軸7の回転速度も略一定となって脈動の発生を抑制することができる。
出力回転軸7と車軸12とを、一方向の回転のみを許すワンウェイクラッチ19、20(または39、40)を介して連結するので、出力回転軸7の正、逆方向が周期的に変化する回転を一方向の回転として車軸12に伝達することができる。
入力回転盤1とガイドブロック17との距離を可変に制御することにより、ガイドロッド4とガイド斜面3との当接部の軌道の大きさを変化させることができる。これにより入力回転盤1の回転数に対する車軸12の回転数、すなわち変速比を制御することができる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
本発明は、車両等の動力伝達装置、変速機等に利用可能である。
1 入力回転盤
2 連結ピン
3 ガイド斜面
4 ガイドロッド
5 連結扞
6 ギヤボックス
7 出力回転軸
8 バネ
10 中間シャフト
11 中間シャフト
12 車軸
17 ガイドブロック
18 ギヤボックス連結部
19 ワンウェイクラッチ
20 ワンウェイクラッチ
21 かさ歯車
31 中間シャフト
32 中間シャフト
39 ワンウェイクラッチ
40 ワンウェイクラッチ
2 連結ピン
3 ガイド斜面
4 ガイドロッド
5 連結扞
6 ギヤボックス
7 出力回転軸
8 バネ
10 中間シャフト
11 中間シャフト
12 車軸
17 ガイドブロック
18 ギヤボックス連結部
19 ワンウェイクラッチ
20 ワンウェイクラッチ
21 かさ歯車
31 中間シャフト
32 中間シャフト
39 ワンウェイクラッチ
40 ワンウェイクラッチ
Claims (5)
- 駆動源と、
前記駆動源により回転駆動される入力回転部材と、
前記入力回転部材に前記入力回転部材の回転半径方向に移動可能に設けた第1連結部と、
前記入力回転部材の回転中心から前記第1連結部までの距離を可変に制御する回転半径制御手段と、
前記第1連結部に一方の端部付近が回転自由に連結される連結扞と、
前記連結扞の他方の端部付近に設けた第2連結部と、
前記第2連結部に回転自由に連結され、前記入力回転部材の回転に応じて所定の軸線上を往復直線運動するスライダ部材と、
前記スライダ部材の往復動を回転運動に変換する変換手段と、
前記変換手段により前記スライダ部材の往復動を周期的に正、逆回転方向が切換わる回転運動として出力する出力回転部材と、を備える動力伝達装置において、
前記入力回転部材は略一定角速度で回転駆動され、
前記回転半径制御手段は、前記入力回転部材の回転方向の変化量に対する前記スライダ部材の移動量が略一定となるように、前記入力回転部材の回転中心から前記第1連結部までの距離を制御することを特徴とする動力伝達装置。 - 前記回転半径制御手段は、
前記第1連結部から前記入力回転部材の回転軸方向と略平行に延びる棒状部材と、
前記棒状部材を前記入力回転部材の回転半径方向外側または内側に向けて付勢する付勢手段と、
前記入力回転部材と対向する位置に設けたガイド部材と、
前記棒状部材と当接するよう前記ガイド部材の前記入力回転部材と対向する面に設けたガイド面と、で構成され、
前記ガイド面を、前記棒状部材の前記付勢手段に付勢される方向への動きを制限する角度で前記棒状部材と当接し、かつ前記入力回転部材が一回転するときの前記棒状部材と当接する部分の軌道が前記回転半径制御手段により前記入力回転部材の回転中心から前記第1連結部までの距離を制御したときの前記第1連結部の軌道と一致するような形状に成形する請求項1に記載の動力伝達装置。 - 前記ガイド部材と前記入力回転部材との距離を変化させることによって前記入力回転部材が一回転するときの前記第1連結部の軌道の大きさを変化させ、前記入力回転部材の回転数に対する前記出力回転部材の回転数を制御する変速比制御手段を備える請求項1または2に記載の動力伝達装置。
- 前記出力回転軸の正、逆両方向の回転が入力され、これを一方向の回転に変換して出力する回転方向変換手段と、
前記回転方向変換手段を介して前記出力回転軸に連結される車軸と、を備える請求項1〜3のいずれか一つに記載の動力伝達装置。 - 前記回転方向変換手段は、前記出力回転軸と前記車軸とを連結しかつ前記出力回転軸の正方向の回転のみを伝達することを許す第1のクラッチ手段を備える第1の中間軸と、
前記出力回転軸と前記車軸とを連結しかつ前記出力回転軸の逆方向の回転のみを許す第2のクラッチ手段を備える第2の中間軸と、で構成される請求項4に記載の動力伝達装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004356643A JP2006161999A (ja) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | 動力伝達装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004356643A JP2006161999A (ja) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | 動力伝達装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006161999A true JP2006161999A (ja) | 2006-06-22 |
Family
ID=36664238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004356643A Pending JP2006161999A (ja) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | 動力伝達装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006161999A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102748446A (zh) * | 2011-04-18 | 2012-10-24 | 安里千 | 直线往复运动与旋转运动的交替驱动转换机构 |
KR200465930Y1 (ko) * | 2011-04-05 | 2013-03-19 | 권윤구 | 변속기 |
CN104633095A (zh) * | 2015-02-15 | 2015-05-20 | 福州大学 | 一种脉动式无级变速器的调速机构 |
CN109108709A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-01 | 东莞市松研智达工业设计有限公司 | 一种可调间隙低磨损的驱动机构 |
CN112610672A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-06 | 安徽工程大学 | 转动与往复摆动转换装置的曲柄摇杆机构的设计方法 |
-
2004
- 2004-12-09 JP JP2004356643A patent/JP2006161999A/ja active Pending
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