JP2010025324A - 変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力軸に偏心して接続されたコネクティングロッドの揺動運動をワンウェイクラッチを介して出力軸の間欠回転に変換する変速機において、コネクティングロッドの荷重が加わる支点を廃止して大容量のベアリングやブッシュを不要にする。
【解決手段】 変速アクチュエータで入力軸１１の軸線Ｌ１に対する偏心ディスク１７の偏心量を変化させると、コネクティングロッド１８の揺動角が変化して揺動部材２０の往復回転角が増減することで、入力軸１１および出力軸１２間の変速比を変化させることができる。コネクティングロッド１８のガイド軸１８ｂを揺動部材２０のガイド孔２０ａに摺動自在に係合させたので、コネクティングロッド１８を支点で駆動部材２２に連結する必要がなくなり、支点に集中する荷重を支持するための大容量のベアリングやブッシュが不要になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力軸により偏心回転するコネクティングロッドで駆動部材を往復回転させ、駆動部材の往復回転をワンウェイクラッチで出力軸の間欠回転として取り出す変速機に関する。

かかる変速機は下記特許文献１により公知である。この変速機の偏心量可変機構は、エンジンに接続されて回転する入力軸の内部に、該入力軸の軸線に対して偏心したリングギヤを形成し、リングギヤの内部に回転自在に嵌合するピニオンホルダの外周部に円形のピニオン収納凹部を形成し、該ピニオン収納凹部に回転自在に支持されたピニオンを前記リングギヤに噛合させて構成される。ピニオンを電動モータで回転させると、リングギヤに噛合するピニオンがピニオンホルダと共に該リングギヤに沿って移動し、入力軸の軸線に対するピニオンの軸線の偏心量が増減する。従って、ピニオンの軸線に一端を接続したコネクティングロッドの他端をワンウェイクラッチを介して出力軸に接続することで、コネクティングロッドの往復動に伴って出力軸が間欠回転する。
特開２００５−５０２５４３号公報

ところで、上記従来のものは、コネクティングロッドの先端がワンウェイクラッチの外レースに支点となるピンを介して結合されているため、そのピンの部分に加わる大きな荷重を支持すべく、大容量のベアリングやブッシュが必要となる問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、入力軸に偏心して接続されたコネクティングロッドの揺動運動をワンウェイクラッチを介して出力軸の間欠回転に変換する変速機において、コネクティングロッドの荷重が加わる支点を廃止して大容量のベアリングやブッシュを不要にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動源に接続されて回転する入力軸と、前記入力軸の回転に連動して偏心回転する偏心ディスクと、前記入力軸に対する前記偏心ディスクの偏心量を変化させる変速アクチュエータと、前記偏心ディスクの外周に相対回転自在に嵌合するコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドに摺動自在に嵌合して往復回転する揺動部材と、前記揺動部材にギヤ結合されて往復回転する駆動部材と、前記駆動部材にワンウェイクラッチを介して接続された出力軸とを備えることを特徴とする変速機が提案される。

請求項１の構成によれば、駆動源に接続された入力軸の回転に連動して偏心ディスクを偏心回転させると、偏心ディスクの外周に相対回転自在に嵌合するコネクティングロッドに摺動自在に嵌合する揺動部材が往復回転し、揺動部材にギヤ結合された駆動部材にワンウェイクラッチを介して接続された出力軸が間欠的に回転する。このとき、変速アクチュエータで入力軸に対する偏心ディスクの偏心量を変化させると、駆動部材の往復回転角が増減することで、入力軸および出力軸間の変速比を変化させることができる。コネクティングロッドを支点で駆動部材に連結する必要がないので、支点に集中する荷重を支持するための大容量のベアリングやブッシュが不要になる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の実施の形態を示すもので、図１は変速機の全体側面図（ＴＯＰ状態）、図２は変速機の全体側面図（ＬＯ状態）、図３は図１の３−３線断面図、図４はＴＯＰ状態およびＬＯ状態を比較する図、図５はＴＯＰ状態での作用説明図、図６はＬＯ状態での作用説明図である。

図１および図３に示すように、本実施の形態の無段変速機Ｔは、平行に配置された入力軸１１および出力軸１２を備えており、入力軸１１の回転が減速または増速されて出力軸１２に間欠的に伝達される。エンジンのような駆動源１３に接続されて回転する入力軸１１は、インナーロータ型の電動モータのような変速アクチュエータ１４の中空の回転軸１４ａの内部を貫通し、その先端にピニオン１５が設けられる。変速アクチュエータ１４のロータ１４ｂは回転軸１４ａに固定されており、ステータ１４ｃはハウジングに固定される。また変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａは、駆動源１３の入力軸１１と同速度で回転可能であり、かつ入力軸１１に対して異なる速度で相対回転可能である。変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａには、三日月形のクランク部材１６が固定される。

クランク部材１６にはピニオン１５が相対回転自在に嵌合する円形のピニオン収納孔１６ａが形成されており、ピニオン収納孔１６ａがクランク部材１６の外周面に開口する部分に、ピニオン１５の歯先が露出する。従って、ピニオン１５の歯先は、クランク部材１６の外周面の開口から露出する部分を除き、ピニオン収納孔１６ａの内周面に摺接する。またクランク部材１６の回転中心である変速アクチュエータ１４の中空の回転軸１４ａは、入力軸１１（つまりピニオン１５の中心）と同軸であるため、変速アクチュエータ１４を駆動するとクランク部材１６はピニオン１５を中心として偏心回転する。

クランク部材１６がピニオン１５を中心として偏心回転する過程で、入力軸１１の軸線Ｌ１に対する偏心ディスク１７の偏心量が最大になるときがＴＯＰ状態（図１および図４（Ａ）参照）であり、偏心ディスク１７の偏心量が最小（実施の形態では偏心量＝０）になるときがＬＯ状態（図２および図４（Ｂ）参照）である。

円板形の部材の内部に偏心してリングギヤ１７ａを形成した偏心ディスク１７が、前記リングギヤ１７ａをクランク部材１６の外周に嵌合させ、かつピニオン１５に噛合させた状態で設けられる。クランク部材１６の外周面は、偏心ディスク１７のリングギヤ１７ａの歯先に摺接する。偏心ディスク１７の外周面に、コネクティングロッド１８の一端に設けたリング部１８ａがボールベアリング１９を介して相対回転自在に嵌合する。

図示せぬハウジングに揺動部材２０が往復回転可能に支持されており、揺動部材２０に軸直角方向に形成したガイド孔２０ａに、前記コネクティングロッド１８のガイド軸１８ｂが摺動自在に嵌合する。揺動部材２０の軸線Ｌ３は、入力軸１１の軸線Ｌ１および出力軸１２の軸線Ｌ２を結ぶ基準線Ｌ０上に位置している。

出力軸１２の外周にワンウェイクラッチ２１を介してリング状の駆動部材２２が支持されており、駆動部材２２の外周に設けたドリブンギヤ２２ａが、揺動部材２０の外周に設けたセクタギヤよりなるドライブギヤ２０ｂに噛合する。ワンウェイクラッチ２１は出力軸１２に固定したボス部材２３を備えており、ボス部材２３の外周に前記駆動部材２２が相対回転自在に嵌合する。ボス部材２３の外周には複数個（例えば４個）の切欠き２３ａ…が形成されており、これらの切欠き２３ａ…と駆動部材２２の内周面との間に形成された楔状の空間に、スプリング２４…で付勢されたボール２５…が配置される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを駆動源１３の入力軸１１に対して相対回転させると、入力軸１１の軸線Ｌ１まわりにクランク部材１６が回転する。このとき、クランク部材１６のピニオン収納孔１６ａはピニオン１５の歯先を摺動し、それに伴って偏心ディスク１７は、クランク部材１６の外周面にリングギヤ１７ａの歯先を摺動させながら、かつリングギヤ１７ａとピニオン１５との噛合関係を維持しながら位置を変化させる。

図４（Ａ）は、軸線Ｌ１に対する偏心ディスク１７の偏心量が最大になる状態を示しており、このとき変速機ＴのレシオはＴＯＰ状態になる。図４（Ｂ）は、軸線Ｌ１に対する偏心ディスク１７の偏心量が最小になる状態を示しており、このとき変速機ＴのレシオはＬＯ状態になる。

図５は、ＴＯＰ状態で変速機Ｔを運転するときの作用を示すものである。

上述したように、ＴＯＰ状態では、軸線Ｌ１に対する偏心ディスク１７の偏心量が最大になる。この状態で駆動源１３で入力軸１１を駆動するとともに、駆動源１３の入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させると、入力軸１１、回転軸１４ａ、クランク部材１６および偏心ディスク１７が一体になった状態で、入力軸１１を中心に反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。図５（Ａ）から図５（Ｂ）を経て図５（Ｃ）の状態へと回転する間に、偏心ディスク１７の外周にリング部１８ａをボールベアリング１９を介して相対回転自在に支持されたコネクティングロッド１８は、そのガイド軸１８ｂをガイド孔２０ａに摺動自在に嵌合させた揺動部材２０を時計方向（矢印Ｂ参照）に揺動させる。図５（Ａ）および図５（Ｃ）は、揺動部材２０の前記矢印Ｂ方向の揺動の両端を示している。

このようにして揺動部材２０が矢印Ｂ方向に揺動すると、揺動部材２０に設けたドライブギヤ２０ｂにドリブンギヤ２２ａを噛合させた駆動部材２２が反時計方向（矢印Ｃ参照）に回転する。このとき、駆動部材２２とボス部材２３との間の楔状の切欠き２３ａ…にワンウェイクラッチ２１のボール２５…が挟み込まれ、駆動部材２２の回転がボス部材２３を介して出力軸１２に伝達されるため、出力軸１２は反時計方向（矢印Ｄ参照）に回転する。

ピニオン１５が更に回転すると、ピニオン１５にリングギヤ１７ａを噛合させた偏心ディスク１７が、クランク部材１６の外周面に案内されて反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。図５（Ｃ）から図５（Ｄ）を経て図５（Ａ）の状態へと回転する間に、偏心ディスク１７の外周にリング部１８ａをボールベアリング１９を介して相対回転自在に支持されたコネクティングロッド１８は、そのガイド軸１８ｂをガイド孔２０ａに摺動自在に嵌合させた揺動部材２０を反時計方向（矢印Ｂ′参照）に揺動させる。図５（Ｃ）および図５（Ａ）は、揺動部材２０の前記矢印Ｂ′方向の揺動の両端を示している。

このようにして揺動部材２０が矢印Ｂ′方向に揺動すると、揺動部材２０に設けたドライブギヤ２０ｂにドリブンギヤ２２ａを噛合させた駆動部材２２が時計方向（矢印Ｃ′参照）に回転する。このとき、駆動部材２２とボス部材２３との間の楔状の切欠き２３ａ…からワンウェイクラッチ２１のボール２５…がスプリング２４…を圧縮しながら押し出されることで、駆動部材２０がボス部材２３に対してスリップして出力軸１２は回転しない。

以上のように、揺動部材２０が往復回転するのに伴って駆動部材２２が往復回転したとき、駆動部材２２の回転方向が反時計方向（矢印Ｃ参照）のときだけ出力軸１２が反時計方向（矢印Ｄ参照）に回転するため、出力軸１２は間欠回転することになる。

図６は、ＬＯ状態で変速機Ｔを運転するときの作用を示すものである。このとき、入力軸１１の軸線Ｌ１は偏心ディスク１７の中心に一致しているので、入力軸１１に対する偏心ディスク１７の偏心量はゼロになる。この状態で駆動源１３で入力軸１１を駆動するとともに、駆動源１３の入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させると、入力軸１１、回転軸１４ａ、クランク部材１６および偏心ディスク１７が一体になった状態で、入力軸１１を中心に反時計方向（矢印Ａ参照）に回転する。しかしながら、偏心ディスク１７の偏心量がゼロであるため、コネクティングロッド１８の揺動角もゼロになり、出力軸１２は回転しない。

従って、変速アクチュエータ１４を駆動してクランク部材１６の位置を図４（Ａ）のＴＯＰ状態と図４（Ｂ）のＬＯ状態との間に設定すれば、ゼロレシオおよび所定レシオ間の任意のレシオでの運転が可能になる。

以上のように、コネクティングロッド１８を揺動部材２０、ドライブギヤ２０ｂおよびドリブンギヤ２２ａを介して駆動部材２２に連結したので、コネクティングロッド１８を支点を介して駆動部材２２に連結する必要がなくなり、支点に集中する荷重を支持するための大容量のベアリングやブッシュが不要になる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態の変速機Ｔは出力軸１２が間欠回転するが、複数個の変速機Ｔを、入力軸１１および出力軸１２を共有し、かつクランク部材１６の位相が円周方向にずれるようにして並置すれば、出力軸１２の間欠回転のピッチを減少させて滑らかに回転させることができる。

また実施の形態では、コネクティングロッド１８側にガイド軸１８ｂを設け、揺動部材２０側にガイド孔２０ａを設けているが、ガイド孔およびガイド孔の関係を逆にすることができる。

また実施の形態では駆動源１３の入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させているが、変速アクチュエータ１４のロータ１４ｂを駆動源１３の入力軸１１にクラッチ等で機械的に結合しても良い。

変速機の全体側面図（ＴＯＰ状態） 変速機の全体側面図（ＬＯ状態） 図１の３−３線断面図 ＴＯＰ状態およびＬＯ状態を比較する図 ＴＯＰ状態での作用説明図 ＬＯ状態での作用説明図

符号の説明

１１ 入力軸
１２ 出力軸
１３ 駆動源
１４ 変速アクチュエータ
１７ 偏心ディスク
１８ コネクティングロッド
２０ 揺動部材
２１ ワンウェイクラッチ
２２ 駆動部材

Claims (1)

1. 駆動源（１３）に接続されて回転する入力軸（１１）と、
   前記入力軸（１１）の回転に連動して偏心回転する偏心ディスク（１７）と、
   前記入力軸（１１）に対する前記偏心ディスク（１７）の偏心量を変化させる変速アクチュエータ（１４）と、
   前記偏心ディスク（１７）の外周に相対回転自在に嵌合するコネクティングロッド（１８）と、
   前記コネクティングロッド（１８）に摺動自在に嵌合して往復回転する揺動部材（２０）と、
   前記揺動部材（２０）にギヤ結合されて往復回転する駆動部材（２２）と、
   前記駆動部材（２２）にワンウェイクラッチ（２１）を介して接続された出力軸（１２）と、
   を備えることを特徴とする変速機。

Images