JP2012197891A - Power transmission device - Google Patents

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Yoshiyasu Inoue
義康 井上
Hironari Takahashi
裕也 高橋
Yasuyoshi Suzuki
康義 鈴木
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Asmo Co Ltd
Denso Corp
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Asmo Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power transmission device capable of switching constant speed power transmission and deceleration power transmission with a simple constitution at normal rotation and reverse rotation of an input shaft.SOLUTION: In the power transmission device 10, a power transmission unit 20 held in a rotation frame 50 is disposed between chassis 17 and 18. The rotation frame 50 transmits a normal rotation force to the output shaft 12 through one-way clutches 15 and 16 at normal rotation (clockwise rotation) of the input shaft 11 and restricts the rotation at reverse rotation (counterclockwise rotation). Meanwhile, the power transmission unit 20 restricts the rotation by the one-way clutch 25 at normal rotation of the input shaft 11 and decelerates and transmits the reverse force of the input shaft 11 to the output shaft 12 through gears 21 to 24. Thereby, the power transmission device is capable of switching the constant speed power transmission and the deceleration power transmission at normal rotation and reverse rotation of the input shaft 11 without using an outside control device or a power transmission device by the other power.

Description

本発明は、入力軸の回転力を出力軸へ伝達する動力伝達装置に関する。   The present invention relates to a power transmission device that transmits a rotational force of an input shaft to an output shaft.

動力伝達装置は、モータ等の駆動力による入力軸の回転を等速で又は減速もしくは増速して出力軸へ伝達し、出力軸に接続された目的動作機構を駆動する。通常の動力伝達装置は、入力軸の回転方向に関わらず、入力軸と出力軸との変速比および伝達トルクの出力特性が一定である。しかし、動力の正転と逆転で、あるいは、目的動作機構としてのアクチュエータの往路と復路の作動で異なる出力特性を要求される場合がある。   The power transmission device transmits the rotation of the input shaft by a driving force of a motor or the like at a constant speed or by decelerating or increasing the speed to the output shaft, and drives a target operation mechanism connected to the output shaft. In an ordinary power transmission device, the transmission ratio between the input shaft and the output shaft and the output characteristics of the transmission torque are constant regardless of the rotation direction of the input shaft. However, there are cases where different output characteristics are required depending on the forward and reverse rotations of the power or the operation of the forward path and the return path of the actuator as the target operation mechanism.

例えば、荷役リフトは、リフトアップ時に低速高トルクが要求され、ダウン時にはトルクは必要なく高速特性が要求される。ウインチは、巻上げ時に低速高トルクが要求され、ワイヤ引き出し時にはトルクは必要なく高速特性が要求される。クランプは、締め込み時に低速で高い押付力が要求され、解放時には押付力は必要なく高速特性が要求される。クラッチは、スプリングを圧縮する時に低速高トルクが要求され、スプリング力に沿って逃げる時には低トルク高速特性が要求される。
また、エンジンの圧縮比を変更可能な可変圧縮比エンジンでは、低圧縮比側から高圧縮比側に変更する場合に低速高トルクが要求され、一方、高圧縮比側から低圧縮比側に変更する場合にはトルクは必要なく高速特性が要求される。
For example, a cargo handling lift requires low speed and high torque when lifted up, and does not require torque when down and requires high speed characteristics. The winch requires low speed and high torque when winding, and does not require torque when pulling out the wire and requires high speed characteristics. The clamp requires a high pressing force at a low speed when tightened, and requires a high-speed characteristic without a pressing force when released. The clutch is required to have low speed and high torque when compressing the spring, and to have low torque and high speed characteristics when escaping along the spring force.
In addition, in a variable compression ratio engine that can change the compression ratio of the engine, when changing from the low compression ratio side to the high compression ratio side, low speed and high torque are required, while on the other hand, the high compression ratio side is changed to the low compression ratio side. In this case, torque is not required and high speed characteristics are required.

このように、正転と逆転または往路と復路での要求特性が異なる場合、固定変速比のアクチュエータでは、いずれかの特性を犠牲にするか、モータやアクチュエータの出力や体格を大きくして対応しなければならない。
そこで、従来、正転と逆転または往路と復路での出力特性を変化させる装置または方法として、例えば、自動車用自動変速機のように電子制御を用いた変速機が知られている。また、回転方向を機械的または電気的に検出し、歯車比の異なる動力伝達経路を選択する方法が知られている。この例として、特許文献1に記載の正逆転可能な2段変速機は、駆動装置の出力軸と遊星歯車減速機の内歯歯車とを電磁的に連結しかつ切断可能な電磁クラッチを備える。
In this way, when the required characteristics for forward and reverse rotation or forward and backward paths are different, an actuator with a fixed gear ratio can be dealt with by sacrificing one of the characteristics or increasing the output or physique of the motor or actuator. There must be.
Therefore, conventionally, as an apparatus or method for changing the output characteristics in forward and reverse rotations or forward and backward paths, for example, a transmission using electronic control such as an automatic transmission for automobiles is known. There is also known a method of detecting a rotational direction mechanically or electrically and selecting a power transmission path having a different gear ratio. As an example of this, a forward and reverse two-stage transmission described in Patent Document 1 includes an electromagnetic clutch that can electromagnetically connect and disconnect an output shaft of a driving device and an internal gear of a planetary gear reducer.

また、その他の装置または方法として、以下のような技術が開示されている。
特許文献2の可変圧縮比エンジンは、2つのワンウェイクラッチを用い、2つの動力伝達経路を切り替える。これにより、高減速比の動力伝達経路を選択したとき低回転高トルクの出力が得られ、低減速比の動力伝達経路を選択したとき高回転低トルクの出力が得られると記載されている。
特許文献3の開閉体駆動装置は、特許文献2と同様、2つのワンウェイクラッチを組合せ、動力伝達の分割および選択を図っている。
Moreover, the following techniques are disclosed as other apparatuses or methods.
The variable compression ratio engine of Patent Document 2 uses two one-way clutches and switches between two power transmission paths. Accordingly, it is described that when a power transmission path with a high reduction ratio is selected, an output with low rotation and high torque is obtained, and when a power transmission path with a reduction speed ratio is selected, an output with high rotation and low torque is obtained.
Similarly to Patent Document 2, the opening / closing body driving device of Patent Document 3 combines two one-way clutches to divide and select power transmission.

特許文献4の減速比自動切換装置は、アクチュエータ作動域の往路の変位終端で高トルクを発生させた後、突当て力を利用しロックレバーを動かすことで減速比を切り替えて、復路に沿ってアクチュエータを高速で変位させる。
特許文献5の可逆回転伝動装置は、ラチェットを用い、回転方向による動力伝達経路を選択する。
特許文献6に記載されたカメラの自動巻上げ変速機構は、モータと2系統の伝達歯車とを備え、巻上げ負荷に応じて切換歯車が上下に移動することで動力伝達経路を切り替え、巻上げ速度を自動的に変更する。
The automatic reduction ratio switching device of Patent Document 4 generates a high torque at the displacement end of the forward path of the actuator operating area, and then switches the reduction ratio by moving the lock lever using the abutting force, along the return path. Displace the actuator at high speed.
The reversible rotation transmission device of Patent Document 5 uses a ratchet and selects a power transmission path depending on the rotation direction.
The automatic winding speed change mechanism for a camera described in Patent Document 6 includes a motor and two transmission gears, and the switching gear moves up and down according to the winding load to switch the power transmission path and automatically increase the winding speed. Change.

特開2006−234062号公報JP 2006-234062 A 特許第4333129号公報Japanese Patent No. 4333129 特開2009−79408号公報JP 2009-79408 A 特開2004−239326号公報JP 2004-239326 A 特開平7−71558号公報JP-A-7-71558 実開平6−8945号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-8945

しかしながら、電子制御を用いた装置や、機械的または電気的な検出および動力切替機構を用いる装置は、仕組みが複雑で体格も大きく、コストの高いものとなる。例えば、特許文献1の装置は、電磁クラッチを構成するソレノイドや制御装置の追加により部品点数が増加しコストアップする。また、モータの回転方向と同期してソレノイドを制御する回路が必要となる。センサや制御要素が必要なため、微作動が難しく、動作が不確実となるおそれがある。   However, a device using electronic control or a device using a mechanical or electrical detection and power switching mechanism has a complicated mechanism, a large physique, and a high cost. For example, the device of Patent Document 1 increases the number of parts due to the addition of a solenoid and a control device that constitute an electromagnetic clutch, thereby increasing the cost. Further, a circuit for controlling the solenoid in synchronization with the rotation direction of the motor is required. Since sensors and control elements are required, fine operation is difficult and operation may be uncertain.

特許文献2、3の装置は、互いに反対方向の回転を拘束するワンウェイクラッチを2つ使用し、それぞれのワンウェイクラッチが異なる変速比の伝達経路に回転力を伝達することで、回転方向に応じて変速比を切り替えようとしている。しかし、以下に説明するとおり、この構成によって正逆転の作動を実現することはできないと考えられる。
例えば、特許文献3の図3を参照すると、出力軸(44)に、互いに反対方向の回転を拘束する第1のワンウェイクラッチ(63)と第2のワンウェイクラッチ(73)が設けられている。第1のワンウェイクラッチは開放側駆動ギア(61)を駆動しようとしており、第2のワンウェイクラッチは閉塞側駆動ギア(71)を駆動しようとしている。また、開放側駆動ギアおよび閉塞側駆動ギアは、それぞれ、共通の中間軸(90)に固定された開放側従動ギア(62)および閉塞側従動ギア(72)と噛み合っている。
The devices of Patent Documents 2 and 3 use two one-way clutches that restrain rotations in opposite directions, and each one-way clutch transmits a rotational force to a transmission path having a different gear ratio, so that the rotation direction depends on the rotation direction. The gear ratio is about to be switched. However, as described below, it is considered that forward / reverse operation cannot be realized by this configuration.
For example, referring to FIG. 3 of Patent Document 3, the output shaft (44) is provided with a first one-way clutch (63) and a second one-way clutch (73) that restrain rotation in opposite directions. The first one-way clutch is going to drive the disengagement side drive gear (61), and the second one-way clutch is going to drive the closing side drive gear (71). The open side drive gear and the close side drive gear mesh with an open side driven gear (62) and a closed side driven gear (72) fixed to a common intermediate shaft (90), respectively.

このような構成で、出力軸が第1のワンウェイクラッチの動力伝達方向に回転し、それによりギアを介して共通の中間軸が回転したと仮定する。すると、中間軸の回転は閉塞側従動ギアを介して閉塞側駆動ギアに伝達され、閉塞側駆動ギアに出力軸の回転と同一方向の回転力が作用する。ここで、閉塞側駆動ギアの回転速度が出力軸の回転速度より速い場合には、出力軸が閉塞側駆動ギアに対して相対的に反対方向に回転している状態に相当する。出力軸が反対方向に回転する状態とは、第2のワンウェイクラッチの動力伝達状態であるから、第1のワンウェイクラッチと第2のワンウェイクラッチとが同時に動力伝達状態になり、デッドロックすなわち互いに異なる変速比の動力伝達により各伝達系統が相互干渉を起こし、動力伝達が不可能な状態となる。よって、この機構は成立しない。   In such a configuration, it is assumed that the output shaft rotates in the power transmission direction of the first one-way clutch, thereby rotating the common intermediate shaft via the gear. Then, the rotation of the intermediate shaft is transmitted to the closing side drive gear via the closing side driven gear, and the rotational force in the same direction as the rotation of the output shaft acts on the closing side drive gear. Here, when the rotation speed of the closing side drive gear is faster than the rotation speed of the output shaft, this corresponds to a state in which the output shaft rotates in the opposite direction relative to the closing side drive gear. The state in which the output shaft rotates in the opposite direction is the power transmission state of the second one-way clutch, so the first one-way clutch and the second one-way clutch are simultaneously in the power transmission state, and are different from each other in deadlock, that is, different from each other. Each transmission system causes mutual interference due to the power transmission at the gear ratio, and power transmission becomes impossible. Therefore, this mechanism is not established.

さらに、2つのワンウェイクラッチが同一方向の回転を拘束するように構成した場合、あるいは、ワンウェイクラッチの内輪側を駆動した場合、外輪側を駆動した場合の様々なパターンを検証した。その結果、いずれのパターンでも、デッドロックが生じるか、または、2つのワンウェイクラッチが共に空転し出力軸が回転しない状態を生じることがわかった。すなわち、単純に2つのワンウェイクラッチを組合せただけでは、正転時と逆転時とで変速比を切り替える機構を構成し得ないと言うことができる。   Furthermore, various patterns were verified when two one-way clutches were configured to restrain rotation in the same direction, when the inner ring side of the one-way clutch was driven, or when the outer ring side was driven. As a result, it has been found that in any pattern, deadlock occurs or the two one-way clutches idle together and the output shaft does not rotate. That is, it can be said that a mechanism for switching the gear ratio between forward rotation and reverse rotation cannot be configured by simply combining two one-way clutches.

その他、特許文献4の装置は、往路の変位が終端に達する前に復路に反転した場合には変速させることができない。
特許文献5の装置は、ラチェット切り替えのために入出力軸間でロストルクが生じる。また、駆動軸の内部または駆動軸とつながった部位にラチェットシステムを組み込む必要があり、装置の小型化や構造の簡素化が難しい。さらに、回転バランスが出しにくく高速回転には適さない。加えて、ラチェット嵌合部が周方向の一部に限られるため、装置全体の大きさに対して動力伝達容量が不足するおそれがある。
特許文献6の変速機構は、切換歯車15が上下に移動する途中、いずれの系統にも動力を伝達することができない期間が生じる。また、切換歯車が回転しながら移動するため、切換歯車と伝達歯車とが接触するとき、歯が噛み合わず、歯車同士が反発するおそれがある。したがって、特に高速回転する装置には適用することができない。
In addition, the device of Patent Document 4 cannot shift gears when the forward displacement is reversed before returning to the end.
In the device of Patent Document 5, loss torque is generated between the input and output shafts for ratchet switching. In addition, it is necessary to incorporate a ratchet system inside the drive shaft or a portion connected to the drive shaft, and it is difficult to reduce the size of the device and simplify the structure. Furthermore, it is difficult to achieve a rotation balance and is not suitable for high-speed rotation. In addition, since the ratchet fitting portion is limited to a part in the circumferential direction, the power transmission capacity may be insufficient with respect to the size of the entire apparatus.
In the transmission mechanism of Patent Document 6, a period in which power cannot be transmitted to any system occurs while the switching gear 15 moves up and down. Further, since the switching gear moves while rotating, when the switching gear and the transmission gear come into contact with each other, there is a possibility that the teeth do not mesh and the gears repel each other. Therefore, it cannot be applied particularly to a device that rotates at a high speed.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、(1)外部制御装置を使用せず、(2)ソレノイド等の他動力による動力選択装置を使用せず、(3)構成が単純で、(4)動作が確実で信頼性が高く、(5)体格を小さくすることができ、(6)入力軸の正転時と逆転時とで、一方が等速、他方が等速又は減速もしくは増速の動力伝達を自動的に切り替えることができる動力伝達装置を提供することである。   The present invention was created in view of the above points, and its purpose is (1) not using an external control device, (2) not using a power selection device by other power such as a solenoid, (3) Simple structure, (4) reliable operation and high reliability, (5) can be reduced in size, and (6) one speed is constant at the time of forward rotation and reverse rotation of the input shaft. The other is to provide a power transmission device capable of automatically switching power transmission of constant speed or deceleration or acceleration.

請求項1に記載の動力伝達装置は、入力軸の回転力を入力軸から出力軸へ伝達する。ここで、入力軸の一方の回転方向への回転を「正転」とし、入力軸の他方の回転方向への回転を「逆転」とすると、この動力伝達装置は、入力軸の正転時には出力軸を入力軸の回転と等速に回転させる。また、入力軸の逆転時には出力軸を入力軸の回転に対し等速で又は減速もしくは増速して回転させる。   The power transmission device according to claim 1 transmits the rotational force of the input shaft from the input shaft to the output shaft. Here, when the rotation of the input shaft in one rotation direction is “forward rotation” and the rotation of the input shaft in the other rotation direction is “reverse rotation”, this power transmission device outputs when the input shaft rotates forward. The shaft is rotated at the same speed as the input shaft. Further, when the input shaft is reversely rotated, the output shaft is rotated at a constant speed, or decelerated or increased with respect to the rotation of the input shaft.

この動力伝達装置は、固定ハウジング、回転ハウジング、動力伝達ユニット、第1一方向回転拘束部材および第2一方向回転拘束部材を備える。
回転ハウジングは、固定ハウジングに回転可能に支持される。
動力伝達ユニットは、回転ハウジングに回転可能に支持され、入力軸から伝達された回転力を等速に又は減速もしくは増速して、前記入力軸と同軸に設けられる出力軸に伝達する。
The power transmission device includes a fixed housing, a rotation housing, a power transmission unit, a first one-way rotation restraining member, and a second one-way rotation restraining member.
The rotating housing is rotatably supported by the fixed housing.
The power transmission unit is rotatably supported by the rotary housing, and transmits the rotational force transmitted from the input shaft to the output shaft provided coaxially with the input shaft at a constant speed, or decelerated or increased.

第1一方向回転拘束部材は、入力軸の正転時に固定ハウジングに対して回転ハウジングを正転可能とするとともに、入力軸の逆転時に固定ハウジングに対して回転ハウジングを逆転不可能とするように、固定ハウジングに対して回転ハウジングの逆転を拘束する。すなわち、第1一方向回転拘束部材は、固定ハウジングに対し、回転ハウジングの回転を一方向のみに規制する。
第2一方向回転拘束部材は、入力軸の正転時に回転ハウジングに対して動力伝達ユニットを正転不可能とするとともに、入力軸の逆転時に回転ハウジングに対して動力伝達ユニットを逆転可能とするように、回転ハウジングに対して動力伝達ユニットの正転を拘束する。すなわち、第2一方向回転拘束部材は、回転ハウジングに対し、動力伝達ユニットの回転を一方向のみに規制する。
The first one-way rotation restricting member is configured so that the rotating housing can be rotated forward with respect to the fixed housing when the input shaft is rotated forward, and the rotating housing cannot be rotated with respect to the fixed housing when the input shaft is rotated reversely. The reverse rotation of the rotary housing is restrained with respect to the fixed housing. That is, the first one-way rotation restricting member restricts the rotation of the rotating housing in only one direction with respect to the fixed housing.
The second one-way rotation restricting member makes the power transmission unit unable to rotate forward with respect to the rotating housing during normal rotation of the input shaft, and allows the power transmission unit to reverse with respect to the rotating housing when the input shaft reverses. Thus, the normal rotation of the power transmission unit is restricted with respect to the rotating housing. That is, the second one-way rotation restricting member restricts the rotation of the power transmission unit in only one direction with respect to the rotating housing.

ここで、入力軸に、以下「正転」と記す任意の一方向に回転力が加わった場合、第1一方向回転拘束部材は回転を拘束しない方向に装着され、第2一方向回転拘束部材は回転を拘束する方向に装着されている。
よって、入力軸に、正転とは逆の以下「逆転」と記す一方向に回転力が加わった場合、第1一方向回転拘束部材は回転を拘束し、第2一方向回転拘束部材は回転を拘束しない。
以上の構成により、この動力伝達装置は、入力軸の正転時、入力軸の正転力が回転ハウジングを経由して出力軸に伝達される。また、入力軸の逆転時、入力軸の逆転力が動力伝達ユニットを経由して出力軸に伝達される。
Here, when a rotational force is applied to the input shaft in any one direction, which will be referred to as “forward rotation”, the first one-way rotation restricting member is mounted in a direction not restricting the rotation, and the second one-way rotation restricting member. Is mounted in a direction that restrains rotation.
Therefore, when a rotational force is applied to the input shaft in one direction, which is referred to as “reverse rotation”, which is opposite to normal rotation, the first one-way rotation restricting member restricts rotation and the second one-way rotation restricting member rotates. Is not restrained.
With the above configuration, in the power transmission device, when the input shaft rotates in the forward direction, the normal rotation force of the input shaft is transmitted to the output shaft through the rotary housing. Further, when the input shaft rotates in reverse, the reverse rotation force of the input shaft is transmitted to the output shaft through the power transmission unit.

したがって、入力軸の正転時と逆転時とで、等速の動力伝達と動力伝達ユニットの変速比による動力伝達とを自動的に切り替えることができる。
この動力伝達装置は、外部制御装置や他動力による動力選択装置を使用せず構成が単純なため、体格を小さくし、部品点数やコストを低減することができ、また、動作が確実なため、信頼性を向上することができる。
Therefore, it is possible to automatically switch between constant speed power transmission and power transmission based on the gear ratio of the power transmission unit between forward rotation and reverse rotation of the input shaft.
Since this power transmission device has a simple configuration without using an external control device or a power selection device by other power, the physique can be reduced, the number of parts and the cost can be reduced, and the operation is reliable. Reliability can be improved.

請求項2に記載の発明によると、動力伝達ユニットは、入力軸から伝達された逆転力を複数の伝達経路を経由して出力軸に伝達する。
動力伝達ユニットは、例えば、平歯車を組み合わせた歯車箱等により実現される。この場合、入力軸に連結された入力歯車と噛み合う入力側の伝達歯車、出力軸に連結された出力歯車と噛み合う出力側の伝達歯車、及び、入力側の伝達歯車と出力側の伝達歯車とを接続する副軸等が伝達経路を構成する。この伝達経路が複数設けられることで、伝達経路の構成要素にかかる応力を分散することができる。よって伝達トルクを低下させることなくシステムの小型化が可能であり、また、同体格のシステムで伝達トルクを増加することができる。
According to the second aspect of the invention, the power transmission unit transmits the reverse rotation force transmitted from the input shaft to the output shaft via the plurality of transmission paths.
A power transmission unit is implement | achieved by the gear box etc. which combined the spur gear, for example. In this case, an input-side transmission gear that meshes with an input gear coupled to the input shaft, an output-side transmission gear that meshes with an output gear coupled to the output shaft, and an input-side transmission gear and an output-side transmission gear. The connecting secondary shaft or the like constitutes a transmission path. By providing a plurality of transmission paths, the stress applied to the components of the transmission path can be dispersed. Therefore, it is possible to reduce the size of the system without reducing the transmission torque, and it is possible to increase the transmission torque with a system of the same size.

請求項3に記載の発明によると、動力伝達ユニットは、複数の伝達経路が入力軸および出力軸を中心として周方向に均等に配置される。よって、回転動作時のバランスを向上させることができ、回転軸の芯振れを抑制し、回転を安定させることができる。
請求項4に記載の発明によると、動力伝達ユニットは、複数の伝達経路が、回転ハウジングの回転中心と重心とが一致するように配置される。よって、回転動作時のバランスを向上させることができ、回転軸の芯振れを抑制し、回転を安定させることができる。
According to the invention described in claim 3, in the power transmission unit, the plurality of transmission paths are evenly arranged in the circumferential direction around the input shaft and the output shaft. Therefore, the balance at the time of rotation operation can be improved, the center runout of the rotating shaft can be suppressed, and the rotation can be stabilized.
According to the fourth aspect of the present invention, the power transmission unit is arranged such that the plurality of transmission paths coincide with the center of rotation and the center of gravity of the rotary housing. Therefore, the balance at the time of rotation operation can be improved, the center runout of the rotating shaft can be suppressed, and the rotation can be stabilized.

本発明の第1実施形態による動力伝達装置の(a):正面図、(b):断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS (a): Front view of the power transmission device by 1st Embodiment of this invention, (b): Sectional drawing. 本発明の第1実施形態による動力伝達装置の斜視図である。1 is a perspective view of a power transmission device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の動力伝達装置が適用される可変圧縮比エンジンの模式図である。1 is a schematic diagram of a variable compression ratio engine to which a power transmission device of the present invention is applied. 本発明の第1実施形態による動力伝達装置の(a):断面模式図、(b):(a)のIVb−IVb断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS (a): Cross-sectional schematic diagram of the power transmission device by 1st Embodiment of this invention, (b): IVb-IVb sectional drawing of (a). ワンウェイクラッチを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a one-way clutch. 本発明の第1実施形態による動力伝達装置の正転時の作動メカニズムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the action | operation mechanism at the time of forward rotation of the power transmission device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による動力伝達装置の逆転時の作動メカニズムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the operation mechanism at the time of reverse rotation of the power transmission device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の動力伝達装置の(a):断面模式図、(b):(a)のVIIIb−VIIIb断面図である。(A): Cross-sectional schematic diagram of the power transmission device of 2nd Embodiment of this invention, (b): It is VIIIb-VIIIb sectional drawing of (a). 従来技術による動力伝達装置を示す(a):ブロック図、(b):模式図である。FIG. 2A is a block diagram showing a power transmission device according to the prior art, and FIG.

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態は、自動車等に搭載され圧縮比を変更可能な可変圧縮比エンジンに本発明の動力伝達装置を適用したものである。図3に示す可変圧縮比エンジン80は、カムカバー81、シリンダヘッド82、シリンダブロック83およびロアケース84等から構成される。シリンダブロック83にはシリンダ85が形成され、シリンダ85内に往復移動可能にピストン86が収容される。シリンダヘッド82には、吸気通路を開閉する吸気弁881、排気通路を開閉する排気弁882が設けられる。シリンダ85の内壁、ピストン86の上端、吸気弁881および排気弁882に囲まれた空間は燃焼室89を形成する。ロアケース84内にはクランクシャフト871、コンロッド872等が収容され、ピストン86の往復運動がクランクシャフト871の回転運動に変換される。
また、シリンダブロック83には、動力伝達装置10、モータ17、ウォーム18およびウォームホイール19からなる圧縮比変更変機構が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
In the first embodiment of the present invention, the power transmission device of the present invention is applied to a variable compression ratio engine mounted on an automobile or the like and capable of changing the compression ratio. A variable compression ratio engine 80 shown in FIG. 3 includes a cam cover 81, a cylinder head 82, a cylinder block 83, a lower case 84, and the like. A cylinder 85 is formed in the cylinder block 83, and a piston 86 is accommodated in the cylinder 85 so as to be reciprocally movable. The cylinder head 82 is provided with an intake valve 881 that opens and closes an intake passage and an exhaust valve 882 that opens and closes an exhaust passage. A space surrounded by the inner wall of the cylinder 85, the upper end of the piston 86, the intake valve 881 and the exhaust valve 882 forms a combustion chamber 89. A crankshaft 871, a connecting rod 872 and the like are accommodated in the lower case 84, and the reciprocating motion of the piston 86 is converted into the rotational motion of the crankshaft 871.
Further, the cylinder block 83 is provided with a compression ratio change changing mechanism including the power transmission device 10, the motor 17, the worm 18 and the worm wheel 19.

以下、動力伝達装置10の入力軸側(図3の左側)から見て時計回り方向(以下「CW方向」という。)の回転を「正転」といい、反時計回り方向(以下「CCW方向」という。)の回転を「逆転」という。
モータ17の正転時、動力伝達装置10は、モータ17の正転力を等速でウォーム18に伝達する。また、モータ17の逆転時、動力伝達装置10は、モータ17の逆転力を減速してウォーム18に伝達する。
Hereinafter, the rotation in the clockwise direction (hereinafter referred to as “CW direction”) when viewed from the input shaft side (left side in FIG. 3) of the power transmission device 10 is referred to as “forward rotation”, and the counterclockwise direction (hereinafter referred to as “CCW direction”). )) Is called “reverse”.
During normal rotation of the motor 17, the power transmission device 10 transmits the normal rotation force of the motor 17 to the worm 18 at a constant speed. Further, when the motor 17 is reversely rotated, the power transmission device 10 decelerates and transmits the reverse rotation force of the motor 17 to the worm 18.

図3に示す状態では、シリンダブロック83はロアケース84に対して最も低い位置にある。このとき、燃焼室89の容積は最小であり、ピストン86の移動による容積変化率が最大となる「高圧縮比」の状態である。
モータ17の正転力がウォーム18に伝達されると、カムカバー81、シリンダヘッド82およびシリンダブロック83はロアケース84に対して上昇し、カムカバー81の上端位置が図中破線指示した位置に移動する。これにより、燃焼室89の容積が増加するためピストン86の移動による容積変化率が小さくなり「低圧縮比」の状態となる。この高圧縮比側から低圧縮比側への推移では燃焼室89の燃焼圧がシリンダブロック83に作用する力が同じ向きに働くことから、大きな駆動力が要求されない。そのため、動力伝達装置10は、モータ17の回転を等速でウォーム18に伝達し、シリンダブロック83を比較的高速で上昇させることができる。
In the state shown in FIG. 3, the cylinder block 83 is at the lowest position with respect to the lower case 84. At this time, the volume of the combustion chamber 89 is the minimum, and it is in a “high compression ratio” state in which the rate of volume change due to the movement of the piston 86 is maximized.
When the forward rotation force of the motor 17 is transmitted to the worm 18, the cam cover 81, the cylinder head 82, and the cylinder block 83 are raised with respect to the lower case 84, and the upper end position of the cam cover 81 is moved to the position indicated by the broken line in the figure. As a result, the volume of the combustion chamber 89 increases, so that the rate of volume change due to the movement of the piston 86 is reduced, resulting in a “low compression ratio” state. In the transition from the high compression ratio side to the low compression ratio side, the force applied to the cylinder block 83 by the combustion pressure in the combustion chamber 89 acts in the same direction, so that a large driving force is not required. Therefore, the power transmission device 10 can transmit the rotation of the motor 17 to the worm 18 at a constant speed, and can raise the cylinder block 83 at a relatively high speed.

続いて、モータ17の逆転力がウォーム18に伝達されると、カムカバー81、シリンダヘッド82およびシリンダブロック83はロアケース84に対して下降する。これにより、燃焼室89の容積が減少するためピストン86の移動による容積変化率が大きくなり「高圧縮比」の状態となる。この低圧縮比側から高圧縮比側への推移ではシリンダブロック83を燃焼室89の燃焼圧に抗して下降させる必要がある。そこで、動力伝達装置10は、モータ17の回転を減速し、高トルクを出力することができる。   Subsequently, when the reverse rotation force of the motor 17 is transmitted to the worm 18, the cam cover 81, the cylinder head 82 and the cylinder block 83 are lowered with respect to the lower case 84. Thereby, since the volume of the combustion chamber 89 decreases, the volume change rate due to the movement of the piston 86 increases, and a state of “high compression ratio” is obtained. In the transition from the low compression ratio side to the high compression ratio side, it is necessary to lower the cylinder block 83 against the combustion pressure in the combustion chamber 89. Therefore, the power transmission device 10 can decelerate the rotation of the motor 17 and output a high torque.

次に、動力伝達装置10の構成について図1、図2、図4〜7に基づいて説明する。
図1、2に示す動力伝達装置10は、構造および作用を説明するために手動で操作する装置であり、入力軸および出力軸は、動力および目的動作機構に接続されていない。
図1、2に示すように、動力伝達装置10は、回転フレーム50に支持された動力伝達ユニット20がシャーシ17、18の間に配設される。シャーシ17、18は、ベース19に略平行に固定される。シャーシ17側及びシャーシ18側に入力軸11及びこれと同軸の出力軸12がそれぞれ延び、その先端には手動操作するためのハンドル13、14が取り付けられている。
Next, the configuration of the power transmission device 10 will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 4 to 7.
The power transmission device 10 shown in FIGS. 1 and 2 is a device that is manually operated to explain the structure and operation, and the input shaft and the output shaft are not connected to the power and the target operation mechanism.
As shown in FIGS. 1 and 2, in the power transmission device 10, the power transmission unit 20 supported by the rotating frame 50 is disposed between the chassis 17 and 18. The chassis 17 and 18 are fixed to the base 19 substantially in parallel. An input shaft 11 and an output shaft 12 coaxial with the input shaft 11 extend on the chassis 17 side and the chassis 18 side, respectively, and handles 13 and 14 for manual operation are attached to the tip ends thereof.

ワンウェイクラッチ15、16は、それぞれシャーシ17、18に固定され、後述するように、回転フレーム50を正転方向にのみ回転可能に支持している。
動力伝達ユニット20は、入力ギア21、第1ギア22、第2ギア23、出力ギア24、副軸29、及び、ワンウェイクラッチ25等を備えている。特に図1、2に示す動力伝達ユニット20は、3個の第1ギア22、第2ギア23および副軸29を備えている。回転フレーム50に固定されるワンウェイクラッチ25は、後述するように、動力伝達ユニット20を回転フレーム50に対して逆転方向にのみ回転可能に支持している。
The one-way clutches 15 and 16 are fixed to the chassis 17 and 18, respectively, and support the rotating frame 50 so as to be rotatable only in the normal rotation direction, as will be described later.
The power transmission unit 20 includes an input gear 21, a first gear 22, a second gear 23, an output gear 24, a countershaft 29, a one-way clutch 25, and the like. In particular, the power transmission unit 20 shown in FIGS. 1 and 2 includes three first gears 22, second gears 23, and countershafts 29. The one-way clutch 25 fixed to the rotary frame 50 supports the power transmission unit 20 so as to be rotatable only in the reverse rotation direction with respect to the rotary frame 50, as will be described later.

続いて図4〜7を参照して、回転フレーム50および動力伝達ユニット20の詳細な構成を説明する。ここで、図4(a)、6、7においては、説明の便宜上、図1、2と異なり、第1ギア22、第2ギア23および副軸29が各1個であるものとする。すなわち、図4(b)において、第1ギア22のうち、図の下側に外形線を実線で示した第1ギア22aおよび対応する第2ギア23a、副軸29aのみが有り、図の左上および右上に外形線を破線で示した第1ギア22b、22cおよび対応する第2ギア23b、23c、副軸29b、29cは無いものとして説明する。
また、図1、2に示される動力伝達装置10と区別するため、図4、6、7に示される動力伝達装置の符号を「101」とする。
Next, detailed configurations of the rotating frame 50 and the power transmission unit 20 will be described with reference to FIGS. Here, in FIGS. 4A, 6, and 7, for convenience of explanation, it is assumed that each of the first gear 22, the second gear 23, and the countershaft 29 is one, unlike FIGS. That is, in FIG. 4B, only the first gear 22a, the corresponding second gear 23a, and the countershaft 29a, whose outlines are indicated by solid lines on the lower side of the first gear 22, are shown in the upper left of the figure. In addition, the first gears 22b and 22c and the corresponding second gears 23b and 23c and the countershafts 29b and 29c whose outlines are indicated by broken lines on the upper right side will be described.
Further, in order to distinguish from the power transmission device 10 shown in FIGS. 1 and 2, the reference numeral of the power transmission device shown in FIGS.

図4(a)に示すように、動力伝達ユニット20は回転フレーム50に支持される。回転フレーム50は、シャーシ17、18に固定されたワンウェイクラッチ15、16に一方向にのみ回転可能に支持されている。
動力伝達ユニット20は、歯車箱に類するものである。動力伝達ユニット20は、入力軸11に連結される入力ギア21、出力軸12に連結される出力ギア24、入力軸11および出力軸12と略平行に設けられる副軸29に連結される第1ギア22および第2ギア23、及び、ワンウェイクラッチ25、軸受26、27、28を備える(図4の注参照)。ワンウェイクラッチ25は入力軸11を一方向にのみ回転可能に支持する。軸受26、27は副軸29を双方向に回転可能に支持し、軸受28は出力軸12を双方向に回転可能に支持する。
As shown in FIG. 4A, the power transmission unit 20 is supported by the rotating frame 50. The rotating frame 50 is supported by the one-way clutches 15 and 16 fixed to the chassis 17 and 18 so as to be rotatable only in one direction.
The power transmission unit 20 is similar to a gear box. The power transmission unit 20 is connected to an input gear 21 connected to the input shaft 11, an output gear 24 connected to the output shaft 12, and a first shaft 29 connected to the auxiliary shaft 29 provided substantially parallel to the input shaft 11 and the output shaft 12. A gear 22 and a second gear 23, a one-way clutch 25, and bearings 26, 27, and 28 are provided (see the note in FIG. 4). The one-way clutch 25 supports the input shaft 11 so as to be rotatable only in one direction. The bearings 26 and 27 support the auxiliary shaft 29 so as to be rotatable in both directions, and the bearing 28 supports the output shaft 12 so as to be rotatable in both directions.

ギア21〜24は平歯車であり、入力ギア21と第1ギア22とが噛み合い、第2ギア23と出力ギア24とが噛み合う。第1ギア22の歯数は入力ギア21の歯数より多く、第1ギア22のピッチ円直径は入力ギア21のピッチ円直径より大きい。したがって、入力軸11の回転は、回転方向が反対となるとともに減速されて副軸29に伝達される。また、出力ギア24の歯数は第2ギア23の歯数より多く、出力ギア24のピッチ円直径は第2ギア23のピッチ円直径より大きい。したがって、副軸29の回転は、回転方向が反対となるとともに減速されて出力軸12に伝達される。その結果、動力伝達ユニット20は、入力軸11の回転力を同一方向に減速して出力軸12に伝達する。   The gears 21 to 24 are spur gears, and the input gear 21 and the first gear 22 mesh with each other, and the second gear 23 and the output gear 24 mesh with each other. The number of teeth of the first gear 22 is larger than the number of teeth of the input gear 21, and the pitch circle diameter of the first gear 22 is larger than the pitch circle diameter of the input gear 21. Accordingly, the rotation of the input shaft 11 is transmitted to the auxiliary shaft 29 while being decelerated while being rotated in the opposite direction. Further, the number of teeth of the output gear 24 is larger than the number of teeth of the second gear 23, and the pitch circle diameter of the output gear 24 is larger than the pitch circle diameter of the second gear 23. Accordingly, the rotation of the auxiliary shaft 29 is transmitted to the output shaft 12 while being decelerated and reversed. As a result, the power transmission unit 20 decelerates the rotational force of the input shaft 11 in the same direction and transmits it to the output shaft 12.

次に、ワンウェイクラッチ15、16、25について説明する。ワンウェイクラッチ15、16、25は、軸に対して一方が「○」、他方が「×」で図示されている。「○」は、外輪に対し内輪が紙面の向こう側から手前側へ向かう方向にのみ動くことを意味し、「×」は、外輪に対し内輪が紙面の手前側から向こう側へ向かう方向にのみ動くことを意味する。
ワンウェイクラッチ15、16は、軸の上側が「○」で軸の下側が「×」であるため、入力軸11側から見てCW方向の回転(正転)を許容し、入力軸11側から見てCCW方向の回転(逆転)を拘束する。一方、ワンウェイクラッチ25は、軸の上側が「×」で軸の下側が「○」であるため、入力軸11側から見てCCW方向の回転(逆転)を許容し、入力軸11側から見てCW方向の回転(正転)を拘束する。
すなわち、ワンウェイクラッチ15、16とワンウェイクラッチ25とは、拘束する回転方向が互いに反対となるように設けられる。
Next, the one-way clutches 15, 16, and 25 will be described. One-way clutches 15, 16, and 25 are illustrated with “◯” on one side and “X” on the other side with respect to the shaft. “○” means that the inner ring moves only in the direction from the other side of the page to the front side with respect to the outer ring, and “X” means only in the direction in which the inner ring moves from the front side to the other side of the page with respect to the outer ring. It means moving.
Since the one-way clutches 15 and 16 are “◯” on the upper side of the shaft and “×” on the lower side of the shaft, the one-way clutches 15 and 16 allow rotation (forward rotation) in the CW direction when viewed from the input shaft 11 side. The rotation (reverse rotation) in the CCW direction is restricted. On the other hand, since the upper side of the shaft is “x” and the lower side of the shaft is “◯”, the one-way clutch 25 allows rotation (reverse rotation) in the CCW direction when viewed from the input shaft 11 side, and viewed from the input shaft 11 side. Thus, rotation in the CW direction (forward rotation) is restricted.
That is, the one-way clutches 15 and 16 and the one-way clutch 25 are provided such that the rotational directions to be restrained are opposite to each other.

ここで、図5を参照して、ワンウェイクラッチの具体的な構成を説明する。この説明では、ワンウェイクラッチの符号を「30」とする。
ワンウェイクラッチ30は、外輪31、内輪32、複数のコロ33およびスプリング34から構成される。複数のコロ33は、外輪31と内輪32とに挟まれる環状の隙間に配置されている。外輪31の内壁に、各コロ33に対応するくさび部31aが形成されている。くさび部31aは、周方向の一方(図のCW方向)でコロ33が噛み込み、周方向の他方(図のCCW方向)でコロ33がフリーとなる形状に形成されている。スプリング34は、コロ33とコロ33との間に設けられ、コロ33を外輪31側へ押し付けている。
図5(a)に示すスタンバイ状態において、外輪31および内輪32は停止しており、コロ33はくさび部31aに押し付けられている。
Here, a specific configuration of the one-way clutch will be described with reference to FIG. In this description, the code of the one-way clutch is “30”.
The one-way clutch 30 includes an outer ring 31, an inner ring 32, a plurality of rollers 33, and a spring 34. The plurality of rollers 33 are arranged in an annular gap sandwiched between the outer ring 31 and the inner ring 32. A wedge portion 31 a corresponding to each roller 33 is formed on the inner wall of the outer ring 31. The wedge portion 31a is formed in such a shape that the roller 33 is engaged in one side in the circumferential direction (CW direction in the figure) and the roller 33 is free in the other circumferential direction (CCW direction in the figure). The spring 34 is provided between the roller 33 and the roller 33 and presses the roller 33 against the outer ring 31 side.
In the standby state shown in FIG. 5A, the outer ring 31 and the inner ring 32 are stopped, and the roller 33 is pressed against the wedge portion 31a.

図5(c)は、駆動軸である内輪32が外輪31に対してCW方向に回転した場合を示し、図5(d)は、駆動軸である外輪31が内輪32に対してCCW方向に回転した場合を示す。いずれの場合も、図中実線矢印で示すように、コロ33がくさび部31aに噛み込み、駆動軸の回転力がコロ33を介して相手側の軸に伝達される。ここで、内輪32の回転数をRin、外輪31の回転数をRoutとし、CW方向の回転を正、CCW方向の回転を負とすると、「Rin>Rout」のとき、動力伝達状態が成立する。   FIG. 5C shows a case where the inner ring 32 that is the drive shaft rotates in the CW direction with respect to the outer ring 31, and FIG. Indicates the case of rotation. In either case, as indicated by the solid line arrow in the figure, the roller 33 is engaged with the wedge portion 31a, and the rotational force of the drive shaft is transmitted to the counterpart shaft via the roller 33. Here, when the rotation number of the inner ring 32 is Rin, the rotation number of the outer ring 31 is Rout, the rotation in the CW direction is positive, and the rotation in the CCW direction is negative, the power transmission state is established when “Rin> Rout”. .

次に、図5(e)は、駆動軸である内輪32が外輪31に対してCCW方向に回転した場合を示し、図5(f)は、駆動軸である外輪31が内輪32に対してCW方向に回転した場合を示す。いずれの場合も、図中破線矢印および「×」印で示すように、コロ33が外輪31と内輪32との間を滑り、駆動軸の回転力は伝達されず、相手軸は空転する。つまり、「Rin<Rout」のとき、空転状態が成立する。   Next, FIG. 5E shows a case where the inner ring 32 that is the drive shaft rotates in the CCW direction with respect to the outer ring 31, and FIG. The case where it rotates in the CW direction is shown. In either case, as indicated by broken line arrows and “x” marks in the figure, the roller 33 slides between the outer ring 31 and the inner ring 32, the rotational force of the drive shaft is not transmitted, and the counterpart shaft rotates idle. That is, when “Rin <Rout”, the idling state is established.

要するに、外輪31または内輪32の一方が停止している場合を含め、「外輪31と内輪32との相対回転」の方向によって動力伝達状態となるか空転状態となるかが決まる。
なお、図5(b)に示すように、コロ33がくさび部31aから離れた状態からくさび部31aに噛み込み、空転状態から動力伝達状態に切り替わるとき、または、逆に動力伝達状態から空転状態に切り替わるときには、所定の切替角度λ1の回転が必要とされる。
In short, including the case where one of the outer ring 31 and the inner ring 32 is stopped, the direction of “relative rotation between the outer ring 31 and the inner ring 32” determines whether the power transmission state or the idling state occurs.
As shown in FIG. 5B, when the roller 33 is engaged with the wedge portion 31a from the state separated from the wedge portion 31a to switch from the idle state to the power transmission state, or conversely, the idle state from the power transmission state to the idle state. When switching to, rotation of a predetermined switching angle λ1 is required.

以上説明した第1実施形態の構成において、シャーシ17、18は、特許請求の範囲に記載の「固定ハウジング」に相当し、回転フレーム50は、「回転ハウジング」に相当する。また、ワンウェイクラッチ15、16は、「第1一方向回転拘束部材」に相当し、ワンウェイクラッチ25は、「第2一方向回転拘束部材」に相当する。   In the configuration of the first embodiment described above, the chassis 17 and 18 correspond to the “fixed housing” described in the claims, and the rotating frame 50 corresponds to the “rotating housing”. The one-way clutches 15 and 16 correspond to “first one-way rotation restricting members”, and the one-way clutch 25 corresponds to “second one-way rotation restricting members”.

次に、図6、図7を参照して、動力伝達装置10の作動を説明する。
図6に示すように、入力軸11の正転時、動力伝達ユニット20は、ワンウェイクラッチ25によって回転フレーム50に対して回転が拘束される。このとき、動力伝達ユニット20と回転フレーム50とが剛体のようになる。また、回転フレーム50は、ワンウェイクラッチ15、16によってシャーシ17、18に対して正転可能である。これにより、回転フレーム50は、入力軸11の正転力が伝達され、入力軸11とともに正転する。よって、入力軸11から出力軸12に正転力が等速で伝達される。
Next, the operation of the power transmission device 10 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 6, during the normal rotation of the input shaft 11, the power transmission unit 20 is restrained from rotating with respect to the rotating frame 50 by the one-way clutch 25. At this time, the power transmission unit 20 and the rotating frame 50 are like a rigid body. The rotating frame 50 can be rotated forward with respect to the chassis 17 and 18 by the one-way clutches 15 and 16. As a result, the forward rotation force of the input shaft 11 is transmitted to the rotating frame 50 and rotates forward together with the input shaft 11. Therefore, the forward rotation force is transmitted from the input shaft 11 to the output shaft 12 at a constant speed.

一方、図7に示すように、入力軸11の逆転時、回転フレーム50は、ワンウェイクラッチ15、16によってシャーシ17、18に対して回転が拘束される。一方、動力伝達ユニット20は、ワンウェイクラッチ25によって回転フレーム50に対し回転が拘束されないため、入力軸11の逆転力が入力ギア21に伝達され、ギア21〜24を経由して出力軸12に伝達される。これにより、入力軸11から出力軸12に逆転力が減速されて伝達される。   On the other hand, as shown in FIG. 7, when the input shaft 11 is reversely rotated, the rotation frame 50 is restrained from rotating with respect to the chassis 17 and 18 by the one-way clutches 15 and 16. On the other hand, since the power transmission unit 20 is not restrained from rotating with respect to the rotating frame 50 by the one-way clutch 25, the reverse rotation force of the input shaft 11 is transmitted to the input gear 21 and transmitted to the output shaft 12 via the gears 21 to 24. Is done. Thereby, the reverse rotation force is decelerated and transmitted from the input shaft 11 to the output shaft 12.

次に、本発明の第1実施形態による動力伝達装置を、従来技術の動力伝達装置と比較して説明する。
図9に示すように、従来技術による動力伝達装置90は、例えば、自動車用自動変速機や機械クラッチ式変速機等に適用され、以下(A)〜(E)の構成を含む。
(A)入力軸91に入力された1つの動力P(電動機、手動ハンドル等)を2系統以上に分割する動力分割機構92。例えば、歯車、プーリ等が含まれる。
(B)減速比の異なる2系統以上の動力伝達経路。例えば、等速動力経路93aと減速動力経路93b、または、低減速比歯車箱94aと他高減速比歯車箱94bが該当する。その他、摩擦伝達等でもよい。
Next, the power transmission device according to the first embodiment of the present invention will be described in comparison with a conventional power transmission device.
As shown in FIG. 9, a power transmission device 90 according to the prior art is applied to, for example, an automatic transmission for a car, a mechanical clutch transmission, and the like, and includes the following configurations (A) to (E).
(A) A power split mechanism 92 that splits one power P (electric motor, manual handle, etc.) input to the input shaft 91 into two or more systems. For example, a gear, a pulley, etc. are included.
(B) Two or more power transmission paths with different reduction ratios. For example, a constant speed power path 93a and a reduction power path 93b, or a reduced speed ratio gear box 94a and another high reduction ratio gear box 94b are applicable. In addition, friction transmission or the like may be used.

(C)回転方向、速度もしくはトルク方向を検知する回転センサ95。機械的なもの、電子的なものを含む。
(D)回転センサ95の判別によりセレクタクラッチ97を制御駆動するクラッチ制御装置96。具体例では、制御用電源96a、クラッチコントローラ96b、クラッチコントロールアクチュエータ96cから構成される。機械的なもの、電子的なものを含む。
(E)(B)の変速装置で変速された動力を選択し、目的動作機構99に接続された出力軸98に伝えるセレクタクラッチ97。機械的なもの、電子的なものを含む。
(C) A rotation sensor 95 that detects the rotation direction, speed, or torque direction. Includes mechanical and electronic items.
(D) A clutch control device 96 that controls and drives the selector clutch 97 based on the discrimination of the rotation sensor 95. In the specific example, the power supply 96a includes a control power supply 96a, a clutch controller 96b, and a clutch control actuator 96c. Includes mechanical and electronic items.
(E) A selector clutch 97 that selects the power shifted by the transmission of (B) and transmits it to the output shaft 98 connected to the target operation mechanism 99. Includes mechanical and electronic items.

かかる構成の動力伝達装置90には、「センサや制御要素が必要なため、微作動が難しく、動作が確実でない。」、「外部駆動クラッチ等、外部駆動的な動力切り替え要素が必要で、装置が大掛かりとなる。」、「部品点数が多い。」、「中立点があいまいになる可能性がある。」といった課題がある。   The power transmission device 90 having such a configuration requires an externally driven power switching element such as an externally driven clutch or the like because “a sensor or a control element is required, so that it is difficult to finely operate and the operation is not reliable.” Is a large scale, "" the number of parts is large. "," The neutral point may be ambiguous. "

上記従来技術による動力伝達装置90に対し、本発明の第1実施形態による動力伝達装置10は、上述した構成および作用により、以下の特徴を有するものである。
(1)外部制御装置を使用しない。
(2)ソレノイド等の他動力による動力選択装置を使用しない。
(3)構成が単純である。
(4)動作が確実で信頼性が高い。
(5)体格を小さくすることができる。
(6)入力軸の正転時と逆転時とで、一方が等速、他方が等速又は減速もしくは増速の動力伝達を自動的に切り替えることができる。
In contrast to the above-described conventional power transmission device 90, the power transmission device 10 according to the first embodiment of the present invention has the following characteristics due to the configuration and operation described above.
(1) Do not use an external control device.
(2) Do not use a power selection device with other power, such as a solenoid.
(3) The configuration is simple.
(4) Reliable operation and high reliability.
(5) The physique can be reduced.
(6) It is possible to automatically switch the power transmission between the normal rotation and the reverse rotation of the input shaft, one of which is constant speed and the other of which is constant speed or deceleration or acceleration.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態の動力伝達装置について図8を参照して説明する。第2実施形態の動力伝達装置102は、第1実施形態に対し動力伝達ユニットの構成が異なる。以下の説明では、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
動力伝達ユニット40は、図8に示すように、回転フレーム50に支持される。動力伝達ユニット40は、入力軸11に連結される入力ギア41、出力軸12に連結される出力ギア44、入力軸11および出力軸12と略平行に設けられる4本の副軸49に連結される4個の第1ギア42および4個の第2ギア43、及び、ワンウェイクラッチ46、47、軸受45、48を備える。
(Second Embodiment)
Next, the power transmission apparatus of 2nd Embodiment is demonstrated with reference to FIG. The power transmission device 102 of the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the power transmission unit. In the following description, substantially the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The power transmission unit 40 is supported by the rotating frame 50 as shown in FIG. The power transmission unit 40 is connected to an input gear 41 connected to the input shaft 11, an output gear 44 connected to the output shaft 12, and four auxiliary shafts 49 provided substantially parallel to the input shaft 11 and the output shaft 12. Four first gears 42 and four second gears 43, one-way clutches 46 and 47, and bearings 45 and 48.

軸受45は入力軸11を双方向に回転可能に支持し、軸受48は出力軸12を双方向に回転可能に支持する。
「第2一方向回転拘束部材」としてのワンウェイクラッチ46、47は、副軸49をCW方向に回転可能に支持し、CCW方向の回転を拘束する。すると、副軸49と入力軸11との回転方向は反対であるため、入力軸11の回転力は、CCW方向の回転(逆転)時に入力ギア44に伝達され、CW方向の回転(正転)時には回転フレーム50に対し回転が拘束される。すなわち、動力伝達ユニット40は、第1実施形態の動力伝達ユニット20と同様に作動する。
The bearing 45 supports the input shaft 11 so as to be rotatable in both directions, and the bearing 48 supports the output shaft 12 so as to be rotatable in both directions.
The one-way clutches 46 and 47 as “second one-way rotation restricting members” support the countershaft 49 so as to be rotatable in the CW direction and restrict the rotation in the CCW direction. Then, since the rotation directions of the auxiliary shaft 49 and the input shaft 11 are opposite, the rotational force of the input shaft 11 is transmitted to the input gear 44 during rotation (reverse rotation) in the CCW direction, and rotation (forward rotation) in the CW direction. Sometimes rotation is constrained to the rotating frame 50. That is, the power transmission unit 40 operates similarly to the power transmission unit 20 of the first embodiment.

以上の構成により、入力軸11の正転時、動力伝達ユニット40は、ワンウェイクラッチ46、47によって回転フレーム50に対して回転が拘束される。これにより、動力伝達ユニット40と回転フレーム50とが剛体のようになる。また、回転フレーム50は、ワンウェイクラッチ15、16によってシャーシ17、18に対して正転可能である。これにより、回転フレーム50は、入力軸11の正転力が伝達され、入力軸11とともに正転する。よって、入力軸11から出力軸12に正転力が等速で伝達される。   With the above configuration, when the input shaft 11 rotates forward, the power transmission unit 40 is restrained from rotating with respect to the rotating frame 50 by the one-way clutches 46 and 47. Thereby, the power transmission unit 40 and the rotation frame 50 become like a rigid body. The rotating frame 50 can be rotated forward with respect to the chassis 17 and 18 by the one-way clutches 15 and 16. As a result, the forward rotation force of the input shaft 11 is transmitted to the rotating frame 50 and rotates forward together with the input shaft 11. Therefore, the forward rotation force is transmitted from the input shaft 11 to the output shaft 12 at a constant speed.

一方、入力軸11の逆転時、回転フレーム50は、ワンウェイクラッチ15、16によってシャーシ17、18に対して回転が拘束される。一方、動力伝達ユニット40内の、ワンウェイクラッチ46、47は拘束されないため、入力軸11の逆転力が入力ギア41に伝達され、ギア41〜44を経由して出力軸12に伝達される。これにより、入力軸11から出力軸12に逆転力が減速されて伝達される。   On the other hand, when the input shaft 11 rotates in the reverse direction, the rotation of the rotating frame 50 is restricted with respect to the chassis 17 and 18 by the one-way clutches 15 and 16. On the other hand, since the one-way clutches 46 and 47 in the power transmission unit 40 are not restrained, the reverse rotation force of the input shaft 11 is transmitted to the input gear 41 and transmitted to the output shaft 12 via the gears 41 to 44. Thereby, the reverse rotation force is decelerated and transmitted from the input shaft 11 to the output shaft 12.

第2実施形態では、動力伝達ユニット40において副軸49、第1ギア42および第2ギア43からなる4つの伝達経路を経由して回転力が伝達される。そのため、1つの動力伝達経路の場合に比べ、伝達経路の構成要素であるギアにかかる応力が分散し、伝達トルクを向上することができる。
また、4つの伝達経路は、入力軸11および出力軸12を中心として周方向に均等に配置されている。そのため、動力伝達のバランスを向上させることができる。よって、回転軸の芯振れを抑制し、回転を安定させることができる。
In the second embodiment, in the power transmission unit 40, the rotational force is transmitted via four transmission paths including the countershaft 49, the first gear 42, and the second gear 43. Therefore, compared to the case of one power transmission path, the stress applied to the gear that is a component of the transmission path is dispersed, and the transmission torque can be improved.
The four transmission paths are equally arranged in the circumferential direction around the input shaft 11 and the output shaft 12. Therefore, the balance of power transmission can be improved. Therefore, the rotation of the rotating shaft can be suppressed and the rotation can be stabilized.

(その他の実施形態)
(ア)上記の実施形態では、動力伝達ユニットは入力軸11の逆転力を減速して出力軸12に伝達するが、動力伝達ユニットが入力軸11の逆転力を等速に又は増速して出力軸12に伝達するようにギアの組合せを設定してもよい。
(イ)動力伝達ユニットを構成する伝動部材は、平歯車に限らず、はすば歯車、ウォーム、遊星歯車であってもよく、あるいは、摩擦伝達、ベルトとプーリ、チェーンとスプロケット等、回転を伝達するものであれば形式を問わない。
(Other embodiments)
(A) In the above embodiment, the power transmission unit decelerates the reverse force of the input shaft 11 and transmits it to the output shaft 12. However, the power transmission unit increases the reverse force of the input shaft 11 at a constant speed or increases the speed. A combination of gears may be set so as to transmit to the output shaft 12.
(B) The transmission member that constitutes the power transmission unit is not limited to a spur gear, but may be a helical gear, a worm, or a planetary gear. Alternatively, friction transmission, a belt and a pulley, a chain and a sprocket, etc. may rotate. Any format is acceptable as long as it can be communicated.

(ウ)「一方向回転拘束部材」は、ワンウェイクラッチに限らず、反転防止ラチェット等、任意の一方向の回転を拘束し、その逆の回転を拘束しない要素であってもよい。
(エ)上記の実施形態では、入力軸11側から見てCW方向を「正転」、入力軸11側から見てCCW方向を「逆転」と定義したが、逆であってもよい。
(C) The “one-way rotation restricting member” is not limited to a one-way clutch, and may be an element that restricts rotation in any one direction and does not restrict reverse rotation, such as a reverse prevention ratchet.
(D) In the above embodiment, the CW direction is defined as “forward rotation” when viewed from the input shaft 11 side, and the CCW direction is defined as “reverse rotation” when viewed from the input shaft 11 side.

(オ)上記の実施形態では、入力軸11と出力軸12とを明確に定義したが、本発明は、モータ/ジェネレータ等のように時々刻々と入力軸と出力軸との関係が入れ替わる装置においても適用可能である。すなわち、装置の内部構造を変更しなくても、実施例で用いた入力軸11と出力軸12とをそれぞれ交替させて出力軸と入力軸として機能させることができる。例えば、入力軸11を正転させた場合に出力軸12が1倍速(等速)で回転し、入力軸11を逆転させた場合に出力軸12が4倍速(増速)で回転する本願発明の動力伝達装置であれば、逆に出力軸12から正転力(入力軸11から見た正転方向力)を入力した場合には入力軸11を1倍速(等速)で回転させ、逆に出力軸12から逆転力(入力軸11から見た逆転方向力)を入力した場合には入力軸11を1/4倍速(減速)で回転させることができる。   (E) In the above embodiment, the input shaft 11 and the output shaft 12 are clearly defined. However, the present invention can be applied to a device in which the relationship between the input shaft and the output shaft is changed every moment, such as a motor / generator. Is also applicable. That is, even if the internal structure of the apparatus is not changed, the input shaft 11 and the output shaft 12 used in the embodiment can be changed to function as the output shaft and the input shaft. For example, when the input shaft 11 is rotated forward, the output shaft 12 rotates at 1 × speed (constant speed), and when the input shaft 11 is rotated reversely, the output shaft 12 rotates at 4 × speed (acceleration). On the other hand, when a forward rotation force (forward rotation direction force viewed from the input shaft 11) is input from the output shaft 12, the input shaft 11 is rotated at a single speed (constant speed), When a reverse rotation force (reverse direction force as viewed from the input shaft 11) is input to the output shaft 12, the input shaft 11 can be rotated at a quarter speed (deceleration).

(カ)上記の実施形態では、ワンウェイクラッチ(第1一方向回転拘束部材)15、16をシャーシ(固定ハウジング)17、18に設けているが、回転フレーム(回転ハウジング)50側に設けてもよいし、シャーシ17、18と回転フレーム50との間に設け、当該拘束機能を発揮するようにすればどのように設けてもよい。
また、同様に、上記の実施形態では、ワンウェイクラッチ(第2一方向回転拘束部材)25、46、47を回転フレーム(回転ハウジング)50に設けているが、動力伝達ユニット20、40側に設けてもよいし、動力伝達ユニット20、40と回転フレーム50との間に設け、当該拘束機能を発揮するようにすればどのように設けてもよい。
(F) In the above-described embodiment, the one-way clutches (first one-way rotation restricting members) 15 and 16 are provided on the chassis (fixed housing) 17 and 18, but may be provided on the rotating frame (rotating housing) 50 side. Alternatively, it may be provided in any way as long as it is provided between the chassis 17 and 18 and the rotating frame 50 so as to exhibit the restraining function.
Similarly, in the above embodiment, the one-way clutches (second one-way rotation restricting members) 25, 46, and 47 are provided on the rotary frame (rotary housing) 50, but are provided on the power transmission units 20 and 40 side. Alternatively, it may be provided in any way as long as it is provided between the power transmission units 20 and 40 and the rotary frame 50 so as to exhibit the restraining function.

(キ)本発明の動力伝達装置は、可変圧縮比エンジンに限らず、正逆転で入力軸と出力軸との変速比および伝達トルクを変更する種々の装置に適用可能である。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
(G) The power transmission device of the present invention is not limited to the variable compression ratio engine, but can be applied to various devices that change the transmission ratio and the transmission torque between the input shaft and the output shaft by forward and reverse rotation.
As mentioned above, this invention is not limited to such embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.

10、101、102、90・・・動力伝達装置、
11 ・・・入力軸、
12 ・・・出力軸、
15、16・・・ワンウェイクラッチ(第1一方向回転拘束部材)、
17、18・・・シャーシ(固定ハウジング)、
20、40・・・動力伝達ユニット、
21 ・・・入力ギア、
24 ・・・出力ギア、
25、46、47・・・ワンウェイクラッチ(第2一方向回転拘束部材)、
29 ・・・副軸、
50 ・・・回転フレーム(回転ハウジング)。
10, 101, 102, 90 ... power transmission device,
11 ・ ・ ・ Input shaft,
12 ... Output shaft,
15, 16 ... one-way clutch (first one-way rotation restricting member),
17, 18 ... Chassis (fixed housing),
20, 40 ... power transmission unit,
21 ・ ・ ・ Input gear,
24 ... Output gear,
25, 46, 47 ... one-way clutch (second one-way rotation restricting member),
29 ・ ・ ・ Secondary shaft,
50: Rotating frame (rotating housing).

Claims (4)

入力軸の回転力を該入力軸から出力軸へ伝達し、前記入力軸の一方の回転方向への回転を正転とし前記入力軸の他方の回転方向への回転を逆転とすると、前記入力軸の正転時には前記出力軸を前記入力軸の回転と等速に回転させ、前記入力軸の逆転時には前記出力軸を前記入力軸の回転に対し等速で又は減速もしくは増速して回転させる動力伝達装置であって、
固定ハウジングと、
前記固定ハウジングに回転可能に支持される回転ハウジングと、
前記回転ハウジングに回転可能に支持され、前記入力軸から伝達された回転力を等速に又は減速もしくは増速して前記入力軸と同軸上に設けられる前記出力軸に伝達する動力伝達ユニットと、
前記入力軸の正転時に前記固定ハウジングに対して前記回転ハウジングを正転可能とするとともに、前記入力軸の逆転時に前記固定ハウジングに対して前記回転ハウジングを逆転不可能とする、前記固定ハウジングに対して前記回転ハウジングの逆転を拘束する第1一方向回転拘束部材と、
前記入力軸の正転時に前記回転ハウジングに対して前記動力伝達ユニットを正転不可能とするとともに、前記入力軸の逆転時に前記回転ハウジングに対して前記動力伝達ユニットを逆転可能とする、前記回転ハウジングに対して前記動力伝達ユニットの正転を拘束する第2一方向回転拘束部材と、
を備え、
前記入力軸の正転時、前記入力軸の正転力が前記回転ハウジングを経由して前記出力軸に伝達され、
前記入力軸の逆転時、前記入力軸の逆転力が前記動力伝達ユニットを経由して前記出力軸に伝達されることを特徴とする動力伝達装置。
When the rotational force of the input shaft is transmitted from the input shaft to the output shaft, the rotation of the input shaft in one rotation direction is normal rotation, and the rotation of the input shaft in the other rotation direction is reverse rotation, the input shaft Power that rotates the output shaft at the same speed as the rotation of the input shaft during normal rotation of the input shaft, and rotates the output shaft at a constant speed or reduced or increased speed relative to the rotation of the input shaft during reverse rotation of the input shaft A transmission device,
A fixed housing;
A rotating housing rotatably supported by the fixed housing;
A power transmission unit that is rotatably supported by the rotary housing, and that transmits the rotational force transmitted from the input shaft to the output shaft provided coaxially with the input shaft by decelerating or increasing speed at a constant speed;
In the fixed housing, the rotation housing can be rotated forward with respect to the fixed housing when the input shaft is rotated forward, and the rotation housing cannot be rotated with respect to the fixed housing when the input shaft is rotated reversely. A first one-way rotation restraining member for restraining the reverse rotation of the rotating housing;
The rotation in which the power transmission unit cannot be rotated forward with respect to the rotating housing during normal rotation of the input shaft, and the power transmission unit can be rotated in reverse with respect to the rotating housing during reverse rotation of the input shaft. A second one-way rotation restraining member for restraining forward rotation of the power transmission unit with respect to the housing;
With
During normal rotation of the input shaft, the normal rotation force of the input shaft is transmitted to the output shaft via the rotary housing,
The power transmission device according to claim 1, wherein the reverse rotation force of the input shaft is transmitted to the output shaft via the power transmission unit during the reverse rotation of the input shaft.
前記動力伝達ユニットは、前記入力軸から伝達された逆転力を複数の伝達経路を経由して前記出力軸に伝達することを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。   The power transmission device according to claim 1, wherein the power transmission unit transmits reverse force transmitted from the input shaft to the output shaft through a plurality of transmission paths. 前記動力伝達ユニットは、前記複数の伝達経路が前記入力軸および前記出力軸を中心として周方向に均等に配置されることを特徴とする請求項2に記載の動力伝達装置。   3. The power transmission device according to claim 2, wherein the power transmission unit is configured such that the plurality of transmission paths are evenly arranged in a circumferential direction around the input shaft and the output shaft. 前記動力伝達ユニットは、前記複数の伝達経路が、前記回転ハウジングの回転中心と重心とが一致するように配置されることを特徴とする請求項2または3に記載の動力伝達装置。   4. The power transmission device according to claim 2, wherein the power transmission unit is arranged such that the plurality of transmission paths have a rotation center and a center of gravity of the rotary housing coincide with each other.
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