JP2015232338A

JP2015232338A - 無段変速機

Info

Publication number: JP2015232338A
Application number: JP2014118498A
Authority: JP
Inventors: 優史西村; Yuji Nishimura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2015-12-24

Abstract

【課題】クランク式の無段変速機の偏心量可変機構を強度や剛性を確保しながら小型化を図る。
【解決手段】変速軸１５を入力軸１１に対して相対回転させると、クランクアーム３１に対して円板３２およびリンク３４が相対移動することで、クランクアーム３１に対する偏心ディスク１３の位置関係が変化して偏心ディスク１３の偏心量εが変化する。リンク３４は両端に第１支軸３６および第２支軸３５を備える部材であるため、従来の偏心ディスクの第２円形孔に相対回転自在に嵌合する第２円板に比べて最大寸法が約２分の１に小型化され、その分だけ偏心ディスク１３の直径を小さくして偏心量可変機構１４を小型化することができる。しかも一対のクランクアーム３１および一対のリンク３４で偏心ディスク１３を両側から挟むことで、偏心量可変機構１４の強度や剛性を高めて耐久性の向上および変速比の制御精度の向上を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動源に接続された入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸と一体に回転する円板状の偏心ディスクと、前記出力軸にワンウェイクラッチを介して揺動可能に支持された揺動アームと、前記偏心ディスクおよび前記揺動アームを接続して往復運動するコネクティングロッドと、前記入力軸に対する前記偏心ディスクの偏心量を変更する偏心量可変機構とを備える無段変速機に関する。

係る無段変速機は、例えば下記特許文献１により公知である。図７に示すように、この無段変速機の偏心量可変機構は、中空の入力軸０１に偏心状態で固定された三日月形の偏心カム０２の外周に、偏心ディスク０３の内部に偏心状態で形成したリングギヤ０４を相対回転自在に支持し、入力軸０１の内部に配置した変速軸０５に設けたピニオン０６を入力軸０１の切欠きを通してリングギヤ０４に噛合したものであり、入力軸０１に対して変速軸０５を相対回転させることで、ピニオン０６によりリングギヤ０４を駆動して偏心ディスク０３を偏心カム０２まわりに相対回転させ、偏心ディスク０３の偏心量εを変化させることができる。

特開２０１３−２４３８２号公報

しかしながら、上記従来のものは、偏心量可変機構のピニオン０６およびリングギヤ０４が常時噛合しているため、その噛合部にフレッティング摩耗が発生したり歯先の衝突音が発生したりする問題があった。そこで、本出願人は、特願２０１３−１７９０５２号により、ピニオン０６およびリングギヤ０４のようなギヤを使用せず、図８に示すような四節リンクを用いた偏心量可変機構を提案している。

この偏心量可変機構は、第１リンクを構成する偏心ディスク１３と、第２リンクを構成するクランクア−ム３１，３１と、第３リンクを構成する第１円板３２Ａと、第４リンクを構成する第２円板３２Ｂとで構成されており、第１円板３２Ａは偏心ディスク１３の第１円形孔１３ａに相対回転自在に嵌合し、第２円板３２Ｂは偏心ディスク１３の第２円形孔１３ｂに相対回転自在に嵌合し、第１円板３２Ａと一体の変速軸１５はクランクア−ム３１，３１と一体の入力軸１１の内部に同軸に嵌合し、第２円板３２Ｂと一体の支軸３３はクランクア−ム３１，３１の軸孔３１ａ，３１ａに枢支される。そして入力軸１１に対して変速軸１５をアクチュエータで相対回転させて四節リンクを変形させることにより、入力軸１１から偏心ディスク１３の中心までの距離、つまり偏心ディスク１３の偏心量εを変更することができる。

しかしながら、この偏心量可変機構は、変速軸１５と第１円板３２Ａとの接続部や、支軸３３と第２円板３２Ｂとの接続部が細いために充分な強度や剛性が得られない懸念があった。そこで変速軸１５や支軸３３を太くしたり、それらと第１円板３２Ａおよび第２円板３２Ｂとの接続部を補強したりすることが考えられるが、そのようにすると第１円板３２Ａおよび第２円板３２Ｂの外径が増加してしまい、それらを第１円形孔１３ａおよび第２円形孔１３ｂに収容する偏心ディスク１３の外径が増加することで、偏心量可変機構全体が大型化する問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クランク式の無段変速機の偏心量可変機構を強度や剛性を確保しながら小型化を図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、駆動源に接続された入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸と一体に回転する円板状の偏心ディスクと、前記出力軸にワンウェイクラッチを介して揺動可能に支持された揺動アームと、前記偏心ディスクおよび前記揺動アームを接続して往復運動するコネクティングロッドと、前記入力軸に対する前記偏心ディスクの偏心量を変更する偏心量可変機構とを備える無段変速機であって、前記偏心量可変機構は、前記入力軸と同軸に配置されてアクチュエータにより回転する変速軸と、前記入力軸に一端を固定されて前記偏心ディスクを挟む一対のクランクアームと、前記偏心ディスクに形成された円形孔と、前記変速軸に偏心状態で固定されて前記円形孔に回転自在に嵌合する円板と、前記偏心ディスクに第１支軸を介して一端を枢支されて該偏心ディスクを挟む一対のリンクと、前記一対のリンクの他端を前記一対のクランクアームの他端に枢支する第２支軸とを備え、前記第２支軸は前記偏心ディスクに形成した貫通孔を貫通することを特徴とする無段変速機が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記貫通孔を前記第１支軸を中心とする円弧状に形成したことを特徴とする無段変速機が提案される。

請求項１の構成によれば、無段変速機は、駆動源に接続された入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、入力軸と一体に回転する円板状の偏心ディスクと、出力軸にワンウェイクラッチを介して揺動可能に支持された揺動アームと、偏心ディスクおよび揺動アームを接続して往復運動するコネクティングロッドと、入力軸に対する偏心ディスクの偏心量を変更する偏心量可変機構とを備えるので、駆動源により入力軸が回転すると偏心ディスクが入力軸と共に偏心回転してコネクティングロッドが往復運動し、往復運動するコネクティングロッドにより揺動アームが往復揺動するとワンウェイクラッチが間欠的に係合することで、出力軸が間欠的に回転して駆動輪が駆動される。

アクチュエータで変速軸を駆動して入力軸に対して相対回転させると、入力軸と一体のクランクアームに対して変速軸と一体の円板が相対移動して偏心ディスクが押圧され、クランクアームに対してリンクが第２支軸まわりに相対移動することで、クランクアームに対する偏心ディスクの位置関係が変化して偏心ディスクの偏心量が変化し、コネクティングロッドの往復運動のストロークが変化して無段変速機の変速比が変更される。

リンクは両端に第１支軸および第２支軸を備える部材であるため、従来の偏心ディスクの第２円形孔に相対回転自在に嵌合する第２円板に比べて最大寸法が約２分の１に小型化され、その分だけ偏心ディスクの直径を小さくして偏心量可変機構を小型化することができる。しかも一対のクランクアームおよび一対のリンクで偏心ディスクを両側から挟むことで、偏心量可変機構の強度や剛性を高めて耐久性の向上および変速比の制御精度の向上を図ることができる。

また請求項２の構成によれば、貫通孔を第１支軸を中心とする円弧状に形成したので、リンクをクランクアームに枢支する第２支軸が偏心ディスクと干渉するのを回避することができる。

無段変速機の全体構造を示す図。偏心量可変機構の組立状態の斜視図。偏心量可変機構の分解状態の斜視図。無段変速機のスケルトン図。変速軸が入力軸に対して時計方向に相対回転したときの作用説明図。変速軸が入力軸に対して反時計方向に相対回転したときの作用説明図。ピニオンおよびリングギヤを用いた偏心量可変機構を備える従来の無段変速機の全体構造を示す図。（従来例）四節リンクを用いた従来の偏心量可変機構の全体構造を示す図。（従来例）

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、無段変速機Ｔは、例えばエンジンよりなる駆動源Ｅに接続された入力軸１１と、駆動輪Ｗに接続された出力軸１２とを備える。入力軸１１には偏心ディスク１３が偏心量可変機構１４を介して支持されており、偏心ディスク１３は入力軸１１と一体に偏心回転する。中空に形成された入力軸１１の内部に変速軸１５が同軸に配置されており、アクチュエータＡで変速軸１５を入力軸１１に対して相対回転させると、偏心量可変機構１４により偏心ディスク１３の偏心量εが変化して無段変速機Ｔの変速比が変更される。

出力軸１２の外周にはワンウェイクラッチ１６を介して揺動アーム１７が揺動自在に枢支される。ワンウェイクラッチ１６は、出力軸１２の外周に固定されたインナー部材１８と、揺動アーム１７の径方向内端に固定されたアウター部材１９と、インナー部材１８およびアウター部材１９間に配置された複数のローラ２０…と、ローラ２０…を周方向に付勢するスプリング２１…とを備える。偏心ディスク１３の外周にはベアリング２２を介してコネクティングロッド２３の大端部が枢支され、揺動アーム１７の先端にはピン２４を介してコネクティングロッド２３の小端部が枢支される。

駆動源Ｅにより回転する入力軸１１と一体に偏心ディスク１３が偏心回転すると、偏心ディスク１３の外周にベアリング２２を介して大端部を枢支されたコネクティングロッド２３が往復運動し、コネクティングロッド２３の小端部にピン２４を介して枢支された揺動アーム１７が出力軸１２まわりに往復揺動する。揺動アーム１７が矢印ａ方向に揺動するとワンウェイクラッチ１６が係合して駆動力が出力軸１２に伝達され、揺動アーム１７が矢印ｂ方向に揺動するとワンウェイクラッチ１６が係合解除して出力軸１２への駆動力の伝達が遮断されることで、出力軸１２は矢印ａ方向に間欠回転する。

従って、上記構造の無段変速機Ｔを軸方向に複数個並置し、各無段変速機Ｔの偏心ディスク１３の偏心方向を相互にずらせば、複数の無段変速機Ｔが交互に駆動力を伝達して出力軸１２を連続回転させることができる。偏心量可変機構１４で入力軸１１に対する偏心ディスク１３の偏心量εを無段階に変更すると、コネクティングロッド２３の往復運動のストロークが変化して揺動アーム１７の往復揺動のストロークが変化することで、コネクティングロッド２３の１回のストロークに対する出力軸１２の回転角が変化し、入力軸１１および出力軸１２間の変速比が無段階に変更される。

次に、図２〜図４に基づいて偏心量可変機構１４に構造を説明する。

偏心量可変機構１４は、第１リンクを構成する偏心ディスク１３と、第２リンクを構成するクランクアーム３１，３１と、第３リンクを構成する円板３２と、第４リンクを構成するリンク３４，３４とで構成される。

中心Ｏを有する円板よりなる偏心ディスク１３は、中心Ｏから偏心したＯ１を中心とする円形孔１３ａと、中心Ｏから偏心したＯ２を中心とする軸孔１３ｂと、軸孔１３ｂを中心Ｏ２を中心とする円弧状の貫通孔１３ｃとを備える。分断された入力軸１１の対向端部に一端を固定された一対のクランクアーム３１，３１は、それらの他端が第２支軸３５で相互に連結されており、第２支軸３５は偏心ディスク１３の円弧状の貫通孔１３ｃを摺動自在に貫通する。

変速軸１５に偏心状態で固定された円板３２は、偏心ディスク１３の円形孔１３ａに相対回転自在に嵌合する。変速軸１５は入力軸１２の内部に同軸に嵌合しており、この状態で偏心ディスク１３および円板３２は一対のクランクアーム３１，３１間に挟まれる。偏心ディスク１３および一対のクランクアーム３１，３１を挟むように配置された一対のリンク３４，３４の一端間を連結する第１支軸３６は偏心ディスク１３の軸孔１３ｂに回転自在に嵌合し、一対のリンク３４，３４の他端は第２支軸３５を介して一対のクランクアーム３１，３１の他端に枢支される。

次に、図４および図５に基づいて偏心量可変機構１４の作用を説明する。

無段変速機Ｔの変速比が一定であるとき、アクチュエータＡの回転数は駆動源Ｅの回転数と同一になるように制御され、入力軸１１および変速軸１５は同一回転数で一体に回転する。変速軸１５および第２支軸３５を結ぶ線分（第２リンク）と、変速軸１５および円形孔１３ａの中心Ｏ１を結ぶ線分（第３リンク）とが成す角度をθと定義すると（図４参照）、図５（Ａ）に示すようにθ＝０゜のときは、変速軸１５（入力軸１１）と偏心ディスク１３の中心Ｏとが重なり、偏心ディスク１３の偏心量εはゼロになって変速比が無限大の状態、即ち入力軸１１が回転しても出力軸１２が停止するギヤドニュートラルの状態となる。

この状態から、図５（Ｂ）に示すように、入力軸１１に対して変速軸１５が時計方向に４５゜回転すると、変速軸１５に固定された円板３２が変速軸１５まわりに時計方向に回転して偏心ディスク１３の円形孔１３ａを押圧し、それに応じて偏心ディスク１３の軸孔１３ｂに第１支軸３６を押圧されたリンク３４，３４が第２支軸３５まわりに時計方向に回転することで、円形孔１３ａおよび軸孔１３ｂをそれぞれ円板３２およびリンク３４，３４に支持された偏心ディスク１３が図中左上方に偏倚し、変速軸１５（入力軸１１）に対して偏心ディスク１３の中心Ｏが偏心する。

入力軸１１に対して変速軸１５が時計方向に更に回転すると、図５（Ｃ）および図５（Ｄ）に示すように偏心ディスク１３の偏心量εが次第に増加する。そして回転角θが１８０°になると、図５（Ｅ）に示すように、偏心ディスク１３の偏心量εが最大値に達する。

このようにして、入力軸１１に対して変速軸１５を０°〜１８０°の範囲で相対回転させることで、偏心ディスク１３の偏心量εをゼロから最大値まで変化させ、無段変速機Ｔの変速比を無限大のギヤドニュートラルから最小値のオーバードライブまで変更することができる。

図５で示す例では、入力軸１１に対して変速軸１５が時計方向に相対回転しており、この場合には偏心ディスク１３の円形孔１３ａの中心Ｏ１および軸孔１３ｂの中心Ｏ２を結ぶ線分（第１リンク）と、クランクアーム３１，３１の変速軸１５（入力軸１１）および軸孔３１ａ，３１ａを結ぶ線分（第２リンク）とが交差しない。一方、図６に示す例では、入力軸１１に対して変速軸１５が反時計方向に相対回転しており、この場合には偏心ディスク１３により構成される第１リンクと、クランクアーム３１，３１により構成される第２リンクとが交差することになる。

しかしながら、図５および図６の何れの場合であっても、四節リンクの変形途中の形状が異なるだけで、変形開始時の形状（図５（Ａ）および図６（Ａ）参照）は同じであり、かつ変形終了時の形状（図５（Ｅ）および図６（Ｅ）参照）は同じであるため、共に入力軸１１に対する偏心ディスク１３の偏心量εをゼロと最大値との間で変化させることが可能である。

以上のように、本実施の形態は、従来例の第２円板３２Ｂ（図８参照）をリンク３４，３４で置き換えたものに相当するが、リンク３４，３４の第１支軸３６および第２支軸３５間の距離（つまり第４リンクの長さ）は、従来例の第２円板３２Ｂの直径の約半分で済むため、その分だけ偏心ディスク１３の直径を小さくして偏心量可変機構１４を小型化することができる。また偏心ディスク１３の小径化により、偏心ディスク１３にベアリング２２を介して支持されるコネクティングロッド２３の大端部のフリクションを低減することができる。

また一対のクランクアーム３１，３１および一対のリンク３４，３４で偏心ディスク１３を両側から挟むことで、偏心量可変機構１４の強度や剛性を高めて耐久性の向上および変速比の制御精度の向上を図ることができる。しかも偏心ディスク１３の貫通孔１３ｃを軸孔１３ｂ（第１支軸３６）を中心とする円弧状に形成したので、リンク３４，３４をクランクアーム３１，３１に枢支する第２支軸３５が偏心ディスク１３と干渉するのを回避することができる。

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、実施の形態ではギヤドニュートラル状態を実現するために偏心量εの最小値をゼロに設定しているが、偏心量εの最小値は必ずしもゼロである必要はない。

また本発明の駆動源は実施の形態のエンジンに限定されず、電気モータのような他種の駆動源であっても良い。

Ａアクチュエータ
Ｅ駆動源
ε 偏心量
Ｗ駆動輪
１１入力軸
１２出力軸
１３偏心ディスク
１３ａ円形孔
１３ｃ貫通孔
１４偏心量可変機構
１５変速軸
１６ワンウェイクラッチ
１７揺動アーム
２３コネクティングロッド
３１クランクアーム
３２円板
３４リンク
３５第２支軸
３６第１支軸

Claims

駆動源（Ｅ）に接続された入力軸（１１）と、駆動輪（Ｗ）に接続された出力軸（１２）と、前記入力軸（１１）と一体に回転する円板状の偏心ディスク（１３）と、前記出力軸（１２）にワンウェイクラッチ（１６）を介して揺動可能に支持された揺動アーム（１７）と、前記偏心ディスク（１３）および前記揺動アーム（１７）を接続して往復運動するコネクティングロッド（２３）と、前記入力軸（１１）に対する前記偏心ディスク（１３）の偏心量（ε）を変更する偏心量可変機構（１４）とを備える無段変速機であって、前記偏心量可変機構（１４）は、前記入力軸（１１）と同軸に配置されてアクチュエータ（Ａ）により回転する変速軸（１５）と、前記入力軸（１１）に一端を固定されて前記偏心ディスク（１３）を挟む一対のクランクアーム（３１）と、前記偏心ディスク（１３）に形成された円形孔（１３ａ）と、前記変速軸（１５）に偏心状態で固定されて前記円形孔（１３ａ）に回転自在に嵌合する円板（３２）と、前記偏心ディスク（１３）に第１支軸（３６）を介して一端を枢支されて該偏心ディスク（１３）を挟む一対のリンク（３４）と、前記一対のリンク（３４）の他端を前記一対のクランクアーム（３１）の他端に枢支する第２支軸（３５）とを備え、前記第２支軸（３５）は前記偏心ディスク（１３）に形成した貫通孔（１３ｃ）を貫通することを特徴とする無段変速機。
前記貫通孔（１３ｃ）を前記第１支軸（３６）を中心とする円弧状に形成したことを特徴とする、請求項１に記載の無段変速機。