JP2018040379A - 駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも簡素な構造で弾性体の弾性エネルギーを出力軸に伝達可能な、駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】駆動力伝達装置１０は、第１軸（入力軸１２）と、第２軸（クランクシャフト１４、クランク円板７２、中間シャフト１２２）と、を備える。第２軸は、所定の回転方向および当該回転方向とは反対の方向に向かって、回転に伴い大きさが変動する力が加えられる。また、第１軸は、第２軸と接続されており、第１軸の駆動力を第２軸へ伝えることが可能となっている。
【選択図】図８

Description

本発明は、入力軸の駆動力を間欠的に出力軸に伝達する、いわゆるパルスドライブ式の駆動力伝達装置に関する。

従来から、入力軸の駆動力を、角速度やトルクを変化させて間欠的に出力軸に伝達させる駆動力伝達装置が用いられている。例えば特許文献１では、いわゆるパルスドライブ式の駆動力伝達装置が開示されている。

当該伝達装置では、出力軸の周廻りに弾性部材が配置される。弾性部材の一端は出力軸に連結され、他端には錘（マス）となる振動子が連結される。振動子は弾性部材の伸縮に伴って、出力軸の周廻りを自由運動（振動）する。所定のタイミング、例えば振動子の角速度が入力軸の回転速度と等しくなるタイミングで、振動子は電磁クラッチやワンウェイクラッチ等のクラッチ手段により入力軸と係合される。この係合期間に弾性部材が伸ばされて（または縮められて）弾性エネルギーが蓄積される。その後入力軸との係合が解かれた振動子は自由運動（振動）し、その後所定のタイミング、例えば振動子の角速度がゼロになるタイミングで電磁ブレーキ等のブレーキ手段によって固定される。このとき、弾性部材が出力軸を付勢することで、出力軸にトルクが伝達される。このように、弾性エネルギーを介して入力軸から出力軸にトルクが伝達される。

また、特許文献２、３では、電動機に接続されたクランク軸と、当該クランク軸の回転に伴って伸縮するバネを備える駆動機構が開示されている。

特開２０１５−１３５１７９号公報 特開平１０−１８９５８号公報 特開２０１３−５３６４９号公報

ところで、従来のパルスドライブ式の駆動力伝達装置は、弾性体の弾性エネルギーを出力軸に伝達するに当たり、振動子を制動させるブレーキを制御する必要があり、制動制御回路や制動制御プログラム等の、何らかの制動手段が必要となる。そこで本発明は、従来よりも簡素な構造で弾性体の弾性エネルギーを出力軸に伝達可能な、駆動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は、駆動力伝達装置に関する。当該装置は、第１軸と、第２軸と、を備える。第２軸は、所定の回転方向および当該回転方向とは反対の方向に向かって、回転に伴い大きさが変動する力が加えられる。第１軸は、第２軸と接続されている。このような構成において、第１軸の駆動力を第２軸へ伝えることが可能となっている。

また、上記発明において、制御ユニットと、要求値取得ユニットと、を備えてもよい。この場合に、制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した要求値に基づき、第２軸に加えられる力の変動幅を制御してもよい。

また、上記発明において、弾性体を備えてもよい。この場合、第１軸は第２軸と接続され、弾性体の一端は第２軸の周に接続され、弾性体の他端は固定部材に固定されてもよい。

また、上記発明において、第２軸はクランクシャフトであってもよい。この場合において、クランクシャフトのメインジャーナルは第１軸と同軸上に接続され、弾性体の一端は、クランクシャフトのクランクピンに摺動可能に接続されてもよい。

また、上記発明において、第１軸と第２軸とは、第１ワンウェイクラッチを介して接続されてもよい。この場合、第１ワンウェイクラッチは、第２軸が第１軸と等速以下のときに係合状態となり、第２軸が第１軸の回転速度を超過するときに解放状態になってよい。

また、上記発明において、第２軸と接続される第３軸を備えてもよい。この場合、第３軸は、第２ワンウェイクラッチを介して第２軸に接続され、第２ワンウェイクラッチは、第２軸が第３軸の回転速度未満であるときに解放状態になり、第２軸が第３軸の回転速度以上になるときに係合状態になるようにしてもよい。

また、上記発明において、第１軸の回転速度は、第３軸の回転速度未満であってよい。

また、上記発明において、第１ワンウェイクラッチが、第２軸が第１軸と等速以下のときに係合状態となることで、第１軸の回転に伴い第２軸が回転され、当該第２軸の回転に伴い弾性体が引き伸ばされて弾性エネルギーが蓄積されるようにしてもよい。この場合、固定部材とクランクピンとが最も離間し弾性体が最も引き伸ばされる最上点からさらにクランクピンが回転するときに弾性体の縮みに伴い第２軸が回転され、当該縮みに伴う第２軸の回転速度が第１軸の回転速度を超過するときに第１ワンウェイクラッチが係合状態から解放状態に切り替わる。さらに弾性体の縮みに伴う第２軸の回転速度が第３軸の回転速度と等速になると、第２ワンウェイクラッチが係合状態となり、第３軸が付勢される。

また、上記発明において、制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した要求値に基づき、弾性体のばね剛性を制御してもよい。

また、上記発明において、制御装置は、固定部材とクランクピンとの相対距離を変更可能な移動機構を備えてもよい。この場合、制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した、第１軸に対する第３軸の変速比である要求値に基づいて、移動機構を駆動制御してもよい。

また、上記発明において、弾性体を備えてもよい。この場合、弾性体の一端は第１軸の周に接続され、弾性体の他端は第２軸の周に接続されていてよい。

また、上記発明において、第１軸と第２軸はともに、同軸上に回転するメインシャフトと、メインシャフトから外れた軸外ピンを備えてもよい。この場合、弾性体の一端は第１軸の軸外ピンに接続され、弾性体の他端は第２軸の軸外ピンに接続されていてよい。

また、上記発明において、第２軸と接続される第３軸を備えてもよい。この場合、第２軸は、第３軸に対して一方向への回転のみ許容されていてよい。

また、上記発明において、第２軸が第３軸と同一方向の回転時に解放状態となり、第２軸が第３軸と逆方向の回転時に係合状態となって第２軸を固定する逆転防止機構を備えてもよい。

また、上記発明において、第２軸と第３軸とは、ワンウェイクラッチを介して接続されてもよい。この場合、ワンウェイクラッチは、第２軸が第３軸の回転速度未満であるときに解放状態になり、第２軸が第３軸の回転速度以上になるときに係合状態になるようにしてもよい。

また、上記発明において、第１軸の回転速度は、第３軸の回転速度を超過するものであってよい。

また、上記発明において、第１軸と、ワンウェイクラッチを介して第３軸に係合された第２軸との回転速度差に基づき、弾性体が引き伸ばされて弾性エネルギーが蓄積されるとともに、弾性体を介して第１軸から第２軸、及び第３軸に駆動力が伝達されてもよい。この場合、第１軸の軸外ピンと第２軸の軸外ピンとの相対位相差が１８０°以上となったときに、弾性体の縮みに伴って逆回転方向に付勢される第２軸を止めるように逆転防止機構が係合状態になる。加えて、逆転防止機構が係合状態になる期間に第１軸が回転して第１軸の軸外ピンと第２軸の軸外ピンとの相対位相差が０°となる。

また、上記発明において、第１軸と第３軸との回転方向が互いに逆方向であってよい。

また、上記発明において、第１軸から弾性体を介して第３軸とは逆方向に付勢される第２軸を止めるように逆転防止機構が係合状態になるようにしてもよい。この場合、逆転防止機構が係合状態になる期間に第１軸が回転して弾性体が引き延ばされて弾性エネルギーが蓄積される。加えて、第１軸の軸外ピンと第２軸の軸外ピンとの相対位相差が１８０°以上となったときに、弾性体の縮みに伴って第３軸と同回転方向に付勢される第２軸に対して、逆転防止機構が解放状態となる。さらに第２軸の回転速度が第３軸と等速になると、ワンウェイクラッチが係合状態となり、第３軸が付勢される。

また、上記発明において、制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した要求値に基づき、弾性体のばね剛性を制御するようにしてもよい。

また、上記発明において、制御装置は、第１軸の軸外ピンと第２軸の軸外ピンの相対距離を変更可能な移動機構を備えてもよい。この場合、制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した、第１軸に対する第３軸の変速比である要求値に基づいて、移動機構を駆動制御してもよい。

また、上記発明において、第１の磁石及び第２の磁石を備えてもよい。この場合、第１軸は第２軸と接続され、第１の磁石は第２軸の周に設けられ、第２の磁石は、固定部材に設けられるようにしてもよい。さらに第１の磁石は、第２の磁石と反発するように配置されてよい。

また、上記発明において、第１の磁石及び第２の磁石を備えてもよい。この場合、第１の磁石は、第１軸の周に設けられ、第２の磁石は、第２軸の周に設けられ、第１の磁石は、第２の磁石と反発するように配置されてもよい。

また、上記発明において、制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した要求値に基づき、第１の磁石または第２の磁石の磁力を制御してもよい。

本発明によれば、弾性体の弾性エネルギーを出力軸に伝達する際に、ブレーキの制動制御回路等の制御手段が不要となり、従来よりも簡素な構造の駆動力伝達装置が提供可能となる。

第１実施形態に係る駆動力伝達装置を例示する斜視図である。 制御部のハード構成及び機能ブロックを例示する図である。 第１実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（クランク位相＝０°）を説明する図である。 第１実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（クランク位相＝９０°）を説明する図である。 第１実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（クランク位相＝１８０°）を説明する図である。 第１実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（クランク位相＝２７０°）を説明する図である。 第１実施形態に係る駆動力伝達装置のタイムチャートを例示する図である。 第２実施形態に係る駆動力伝達装置を例示する斜視図である。 第２実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（クランク位相＝０°）を説明する図である。 第２実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（クランク位相＝９０°）を説明する図である。 第２実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（クランク位相＝１８０°）を説明する図である。 第２実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（クランク位相＝２７０°）を説明する図である。 第２実施形態に係る駆動力伝達装置のタイムチャート（変速比＝２．０）を例示する図である。 第２実施形態に係る駆動力伝達装置のタイムチャート（変速比＝４．０）を例示する図である。 第２実施形態に係る駆動力伝達装置の変形例を例示する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置を例示する斜視図である。 制御部のハード構成及び機能ブロックを例示する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（減速、軸外ピン位相差＝０°）を説明する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（減速、軸外ピン位相差＝９０°）を説明する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（減速、軸外ピン位相差＝１８０°）を説明する図である。 位相差が１８０°を超過したときの動作を説明する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（減速、軸外ピン位相差＝１８０°超過）を説明する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置のタイムチャート（変速比＝０．５）を例示する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置のタイムチャート（変速比＝０．２５）を例示する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（リバース、軸外ピン位相差＝０°超過）を説明する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（リバース、軸外ピン位相差＝１８０°）を説明する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（リバース、軸外ピン位相差＝１８０°超過）を説明する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置のタイムチャート（変速比＝−２．０）を例示する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置の変形例を例示する図である。 第３実施形態に係る駆動力伝達装置に複数の弾性体を設ける場合の、設置位相に応じたトルク変化を比較するグラフである。 第２実施形態に係る駆動力伝達装置の変形例を例示する図である。 第２実施形態に係る駆動力伝達装置の変形例の動作を説明する図である。

＜第１実施形態＞
図１には、第１実施形態に係る駆動力伝達装置１０Ａが例示されている。駆動力伝達装置１０Ａは、入力軸１２（第１軸）、クランクシャフト１４（第２軸）、出力軸１６（第３軸）、弾性体１８、ワンウェイクラッチ２０（第１ワンウェイクラッチ）、錘２２、ステージ装置２４、及び制御部２６を含んで構成される。

なお、図示を簡略化するために、いずれの実施形態においても、第１軸、第２軸、第３軸等を回動可能に支持する軸受け等の図示は適宜省略する。

駆動力伝達装置１０Ａは、クランクシャフト１４（及びこれに接続される弾性体１８）を介して、入力軸１２から出力軸１６に駆動力を伝達する。さらに出力軸１６に接続された負荷２８に駆動力が伝達される。

入力軸１２（第１軸）は、図示しない駆動源により回転駆動される。ワンウェイクラッチ２０は、入力軸１２とクランクシャフト１４との間に設けられ、両者を接続する。ワンウェイクラッチ２０は、例えばオーバーランニングクラッチから構成される。例えば、ワンウェイクラッチ２０の内輪にクランクシャフト１４の入力側メインジャーナル３０及び入力軸１２の一方が連結固定され、ワンウェイクラッチ２０の外輪に他方が連結固定される。

ワンウェイクラッチ２０は、クランクシャフト１４の回転速度Ｒ_ＭＩＤが入力軸１２の回転速度Ｒ_ＩＮ以下であるとき（Ｒ_ＩＮ≧Ｒ_ＭＩＤ）に係合状態（噛み合い状態）となり、クランクシャフト１４の回転速度Ｒ_ＭＩＤが入力軸１２の回転速度Ｒ_ＩＮを超過するとき（Ｒ_ＩＮ＜Ｒ_ＭＩＤ）に解放状態（空転状態）となるように係合機構が構築される。係合状態のとき、入力軸１２の駆動力がクランクシャフト１４に伝達される。また、解放状態のとき、入力軸１２からクランクシャフト１４への駆動力の伝達が遮断される。

クランクシャフト１４（第２軸）は、後述するように、弾性体１８やシャフト側磁石１２４及び固定側磁石１２８によって、所定の回転方向及び当該回転方向とは反対の方向に向かって、回転に伴い大きさが変動する力が加えられる。例えば、弾性体１８を引き伸ばすときにはクランクシャフト１４には、その引き伸ばしに抗するような力が加わり、弾性体１８が最も引き伸ばされる最上点を超過すると、弾性体１８の縮む力によってクランクシャフト１４が回転付勢される。

クランクシャフト１４は、入力側メインジャーナル３０、出力側メインジャーナル３２、クランクアーム３４、及びクランクピン３６を備える。入力側メインジャーナル３０及び出力側メインジャーナル３２は、クランクシャフト１４の主軸部材であり、いずれも入力軸１２（第１軸）と同軸上に設けられる。クランクピン３６は、入力側メインジャーナル３０及び出力側メインジャーナル３２の軸外、つまり径方向外側に配置され、入力軸１２の軸周りに回転する。入力側メインジャーナル３０及び出力側メインジャーナル３２とクランクピン３６とはクランクアーム３４で連結される。

弾性体１８は、その一端がクランクピン３６に接続される。例えば弾性体１８の接続端はリング状に形成され、クランクピン３６（第２軸）の外周に、摺動可能に巻き回されている。弾性体１８の他端はステージ装置２４の固定部材３８（ステージ板）に固定される。弾性体１８は、例えばつる巻きばね等のばね部材から構成される。

錘２２はクランクシャフト１４の出力側メインジャーナル３２の末端部に連結固定される。錘２２は振動子または回転子の機能を備える質量部である。錘２２はさらに出力軸１６に連結固定される。

出力軸１６（第３軸）は、入力軸１２（第１軸）、ならびに、クランクシャフト１４（第２軸）の入力側メインジャーナル３０及び出力側メインジャーナル３２と同軸上に配置される。上述したように、出力軸１６の軸方向一端（入力側）は錘２２が連結固定され、対向する他端は負荷２８に連結固定される。

ステージ装置２４は、固定部材３８及び移動機構４０を備える。固定部材３８（ステージ板）には、弾性体１８の一端が接続される。移動機構４０はクランクピン３６と固定部材３８との相対距離を変更可能となっている。例えばステージ装置２４はＺステージであってよく、移動機構４０はＺリフタ４２及びモータ４４を備える。モータ４４を駆動制御することで、Ｚリフタ４２が鉛直方向（図１のＺ軸方向）に沿って固定部材３８を移動（昇降）させる。

固定部材３８の移動に伴い弾性体１８が伸縮し、これに伴い弾性体１８のばね剛性が変化する。後述するように、ばね剛性を変化させることで、入力軸１２（第１軸）に対する出力軸１６（第３軸）の変速比に追従可能となる。

制御部２６は、ステージ装置２４を制御して弾性体１８のばね剛性を調整する。図２上段には、制御部２６のハード構成が例示され、図２下段には制御部２６の機能ブロック図が例示されている。

制御部２６は、例えばコンピュータから構成される。図２上段のハード構成図に例示されるように、制御部２６は、ＣＰＵ４６（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ４８、ハードディスクドライブ５０（ＨＤＤ）、キーボードやマウス等の入力部５２、ディスプレイ等の表示装置である出力部５４、及び入出力インターフェース５６を備え、これらの機器がシステムバスを介してそれぞれ接続される。

ハードディスクドライブ５０は、後述する変速制御を実行するためのプログラムが記憶された、コンピュータ読み取り可能な非一過性の記憶媒体である。当該プログラムがＣＰＵ４６によって実行されることで、制御部２６を構成するコンピュータは、図２下段に例示する各機能部（後述する）として機能する。

制御部２６は、入力軸回転速度センサ５８Ａから入力軸１２（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮを取得する。また、出力軸回転速度センサ５８Ｂから出力軸１６（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴを取得する。なお、図示は省略しているが、クランクシャフト１４の回転速度Ｒ_ＭＩＤ（変化）を検出するクランクシャフト回転速度センサを設け、制御部２６が回転速度Ｒ_ＭＩＤを取得するようにしてもよい。

制御部２６は、入力軸１２（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮ及び出力軸１６（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴから求められる変速比（要求値）に基づいて、弾性体１８のばね剛性、言い換えると、クランクシャフト１４（第２軸）に加えられる力の変動幅を制御する。図２下段に示すように、制御部２６は、変速比算出ユニット６０（要求値取得ユニット）、固定部材位置算出ユニット６２、及び、モータ制御ユニット６４（制御ユニット）を備える。

変速比算出ユニット６０（要求値取得ユニット）は、入力軸回転速度センサ５８Ａから入力軸１２（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮを取得するとともに、出力軸回転速度センサ５８Ｂから出力軸１６（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴを取得する。変速比算出ユニット６０は、入力軸１２（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮに対する出力軸１６（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴの比である変速比Ｒ_ＯＵＴ／Ｒ_ＩＮ（要求値）を求める。

変速比は変速比算出ユニット６０から固定部材位置算出ユニット６２に送られる。固定部材位置算出ユニット６２には、変速比受信時に設定されている（現在時の）変速比が記憶されており、固定部材位置算出ユニット６２は、この現在時の変速比と、変速比算出ユニット６０から受信した変速比との差分を求める。

上記差分が所定の閾値範囲に含まれる場合、例えば両者の比が０．９５以上１．０５以下である場合、ばね剛性を変える必要はないと判定して、ステージ移動量０をモータ制御ユニット６４に送信する。一方、上記差分が所定の閾値範囲を超過する場合、固定部材位置算出ユニット６２は、変速比の差分に基づくステージ移動量を求め、これをモータ制御ユニット６４に送信する。

モータ制御ユニット６４では、ステージ移動量に基づいてステージ装置２４のモータ４４の駆動量を算出する。例えば、ステージ移動量に応じたモータ４４のパルス信号をモータ４４に出力する。

このように、入力軸１２（第１軸）及び出力軸１６（第３軸）の速度変化に基づいて弾性体１８のばね剛性を変化させることで、言い換えると、弾性体１８からクランクシャフト１４（第２軸）に加えられる力の変動幅を制御することで、入力軸１２から出力軸１６に駆動力を円滑に伝達可能となる。

図３〜図６には、本実施形態（第１実施形態）に係る駆動力伝達装置１０Ａの動作の概要が例示されている。なお、図３〜図６において、ワンウェイクラッチ２０にハッチングが施されているときは係合状態を示し、ハッチングが施されていない場合は解放状態を示す。また、本動作説明との関連が低い機器については適宜図示を省略する。

また、図７には、駆動力伝達装置１０Ａの駆動に伴う速度変化等の時間変化が例示されている。具体的に図７には、上段から、入力軸１２（第１軸）の速度（回転速度）、出力軸１６（第３軸）の速度（回転速度）、入力軸１２のトルク変化、弾性体１８のトルク変化、出力軸１６のトルク変化、クランクシャフト１４の角度［ｒａｄ］変化、及び、ワンウェイクラッチ２０の係合タイミングの時間変化が示されている。

なお、クランクシャフト１４の角度について、図３のように、クランクピン３６が固定部材３８に最も近接した角度位置を０°（０［ｒａｄ］）とし、図５のようにクランクピン３６が固定部材３８から最も離間した角度位置を１８０°（π［ｒａｄ］）とする。また、係合時間グラフにおけるｏｆｆは解放状態（空転状態）を示し、ｏｎは係合状態（噛み合い状態）を示す。

また、本実施形態では図７の入力軸速度及び出力軸速度との比較に見られるように、出力軸速度が入力軸速度以上となるいわゆる増速駆動における駆動力の伝達を行うものとする。

図７の出力軸速度の時刻ｔ１のときにクランクシャフト１４の位相は０°となり、その後、時刻ｔ２のときに、出力軸１６（第３軸）が入力軸１２（第１軸）と等速になる（等速になる理由は後述する）。出力軸１６に連結固定されているクランクシャフト１４（第２軸）もまた、入力軸１２と等速になる。このとき、ワンウェイクラッチ２０が解放状態から係合状態に切り替わり、入力軸１２によってクランクシャフト１４が入力軸１２と同回転方向に付勢される。

クランクシャフト１４の回転に伴い、図４ → 図５のように、弾性体１８が引き伸ばされ、弾性エネルギーが蓄積される（蓄エネ）。図５のように、クランクピン３６が固定部材３８と最も離間して、角度が１８０°（π）、つまり弾性体１８が最も引き伸ばされる最上点を通過すると、弾性体１８が縮み始める。図６のように、この縮みの過程で弾性体１８がクランクシャフト１４を回転付勢させる（放エネ）。

図７の時刻ｔ３に見られるように、クランクシャフト１４及び出力軸１６の回転速度Ｒ_ＭＩＤが入力軸１２の回転速度Ｒ_ＩＮを超過すると、ワンウェイクラッチ２０が係合状態から解放状態に切り替わる。

時刻ｔ３以降、弾性体１８の付勢により出力軸１６の回転速度が山なりに変化する。弾性体１８の角度が０°（２π、時刻ｔ４）のときに出力軸１６が最大速度となり、その後は徐々に減少する。出力軸１６が入力軸１２と等速になると、ワンウェイクラッチ２０が再び解放状態から係合状態に切り替わる。以下、図３から順次図６の動作が繰り返される。

このように本実施形態では、弾性体１８の伸縮に応じて、ワンウェイクラッチ２０の解放／係合が機械的に切り替わるので、弾性体１８の蓄エネ過程及び放エネ過程でクランクシャフト１４等を制動させる制動制御回路やプログラム等の演算手段を備える必要がない。

＜第２実施形態＞
図８には、第２実施形態に係る駆動力伝達装置１０Ｂが例示されている。図１の実施形態と異なる点は、入力軸１２（第１軸）とクランクシャフト１４（第２軸）とがワンウェイクラッチ２０を介して接続されているのに加えて、クランクシャフト１４（第２軸）と出力軸１６（第３軸）もワンウェイクラッチ２０を介して接続されている点にある。なお、以降では、入力側のワンウェイクラッチ２０を入力側ワンウェイクラッチ２０Ａ（第１ワンウェイクラッチ）とし、出力側のワンウェイクラッチ２０を出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂ（第２ワンウェイクラッチ）とする。

また、図１の実施形態との差異として、クランクシャフト１４の出力側メインジャーナル３２を貫通するようにして錘２２が設けられている点が挙げられる。例えば錘２２は中心開口を備えた円盤形状であって、この開口に出力側メインジャーナル３２が差し込まれて嵌合固定される。さらに出力側メインジャーナル３２の末端が出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂに接続される。

入力側ワンウェイクラッチ２０Ａ及び出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂは、第１実施形態のワンウェイクラッチ２０と同様に、オーバーランニングクラッチから構成される。例えば、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａの内輪にクランクシャフト１４の入力側メインジャーナル３０及び入力軸１２の一方が連結固定され、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａの外輪に他方が連結固定される。同様にして、出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂの内輪にクランクシャフト１４の出力側メインジャーナル３２及び出力軸１６の一方が連結固定され、出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂの外輪に他方が連結固定される。入力軸１２、入力側メインジャーナル３０及び出力側メインジャーナル３２、ならびに、出力軸１６は同軸上に配置される。

入力側ワンウェイクラッチ２０Ａは、クランクシャフト１４（第２軸）の回転速度Ｒ_ＭＩＤが入力軸１２（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮ以下であるとき（Ｒ_ＩＮ≧Ｒ_ＭＩＤ）に係合状態（噛み合い状態）となり、クランクシャフト１４の回転速度Ｒ_ＭＩＤが入力軸１２の回転速度Ｒ_ＩＮを超過するとき（Ｒ_ＩＮ＜Ｒ_ＭＩＤ）に解放状態（空転状態）となるように係合機構が構築される。例えば、上記の係合状態及び解放状態に適合するように外輪と内輪の間のスプラグやローラー等の係合部材の噛み合い方向が設定される。

出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂは、クランクシャフト１４（第２軸）の回転速度Ｒ_ＭＩＤが出力軸１６（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴ未満であるとき（Ｒ_ＭＩＤ＜Ｒ_ＯＵＴ）に解放状態（空転状態）となり、クランクシャフト１４の回転速度Ｒ_ＭＩＤが出力軸１６の回転速度Ｒ_ＯＵＴ以上となるとき（Ｒ_ＭＩＤ≧Ｒ_ＯＵＴ）に係合状態（噛み合い状態）となるように係合機構（係合部材の噛み合い方向等）が構築される。

なお、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａと出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂが同時に係合状態となることを防ぐために、入力軸１２（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮは出力軸１６（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴ未満（Ｒ_ＩＮ＜Ｒ_ＯＵＴ）とする。上述したように、Ｒ_ＭＩＤ≦Ｒ_ＩＮ（係合条件１）で入力側ワンウェイクラッチ２０Ａが係合状態となり、Ｒ_ＭＩＤ≧Ｒ_ＯＵＴ（係合条件２）で出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂが係合状態となる。入力軸１２と出力軸１６の回転速度をＲ_ＩＮ＜Ｒ_ＯＵＴ（増速条件）とすることで、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａと出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂの係合条件が同時に成立することが避けられる。

例えば、係合条件１と増速条件を組み合わせると、Ｒ_ＭＩＤ≦Ｒ_ＩＮ＜Ｒ_ＯＵＴとなり、係合条件２（Ｒ_ＭＩＤ≧Ｒ_ＯＵＴ）は成立しない。また、係合条件２と増速条件と組み合わせるとＲ_ＭＩＤ≧Ｒ_ＯＵＴ＞Ｒ_ＩＮとなり、係合条件１（Ｒ_ＭＩＤ≦Ｒ_ＩＮ）は成立しない。このように、本実施形態（第２実施形態）に係る駆動力伝達装置１０Ｂは、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａと出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂの同時係合を避けるために、いわゆる増速駆動を主に行う。

また、制御部２６のハード構成及び機能ブロック図は、図２の実施形態と同一であることから、第２実施形態に係る制御部２６の説明に当たり、適宜図２を用いる。

図９〜図１２には、本実施形態に係る駆動力伝達装置１０Ｂの動作の概要が例示されている。なお、図９〜図１２において、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａ及び出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂにハッチングが施されているときは係合状態を示し、ハッチングが施されていない場合は解放状態を示す。また、本動作説明との関連が低い機器については適宜図示を省略する。

また、図１３には、駆動力伝達装置１０Ｂの駆動に伴う速度変化等の時間変化が例示されている。具体的に図１３には、上段から、入力軸１２（第１軸）の速度（回転速度）、クランクシャフト１４（第２軸）の速度（回転速度）、出力軸１６（第３軸）の速度（回転速度）、入力軸１２のトルク変化、弾性体１８のトルク変化、出力軸１６のトルク変化、クランクシャフト１４の角度［ｒａｄ］変化、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａの係合タイミング、及び、出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂの係合タイミングの時間変化が示されている。

なお、クランクシャフト１４の角度は、第１実施形態と同様に、クランクピン３６が固定部材３８に最も近接した角度位置（図９）を０°（０［ｒａｄ］）とし、クランクピン３６が固定部材３８から最も離間した角度位置（図１１）を１８０°（π［ｒａｄ］）とする。また、係合時間グラフにおけるｏｆｆは解放状態（空転状態）を示し、ｏｎは係合状態（噛み合い状態）を示す。

また、上述したように、本実施形態では、出力軸速度が入力軸速度を超過するいわゆる増速駆動における駆動力の伝達を行うものとする。具体的には、入力軸速度Ｒ_ＩＮを５［ｒａｄ／ｓｅｃ］とし、出力軸速度Ｒ_ＯＵＴを１０［ｒａｄ／ｓｅｃ］とする。変速比（増速比）は２．０となる。

図１３の時刻ｔ１にて、クランクシャフト１４（第２軸）が入力軸１２（第１軸）と等速になる。このとき、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａが解放状態から係合状態に切り替わり、入力軸１２によってクランクシャフト１４が入力軸１２と同回転方向に付勢される。

クランクシャフト１４の回転に伴い、図１０ → 図１１のように、弾性体１８が引き伸ばされ、弾性エネルギーが蓄積される（蓄エネ）。なお、このとき、弾性体１８の伸びによる遅れを無視すると、クランクシャフト１４（第２軸）は入力軸１２（第１軸）とほぼ等しい回転速度で回転し、出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂは解放状態（空転状態）となる。

図１１のように、クランクピン３６が固定部材３８と最も離間して、クランクシャフト１４の角度が１８０°（π）、つまり弾性体１８が最も引き伸ばされる最上点を通過すると、弾性体１８が縮み始める。図１２に示すように、この縮みの過程で弾性体１８がクランクシャフト１４を回転付勢させる（放エネ）。

図１３の時刻ｔ２において、クランクシャフト１４の回転速度Ｒ_ＭＩＤが入力軸１２の回転速度Ｒ_ＩＮを超過すると、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａが係合状態から解放状態に切り替わる。

さらに図１３の時刻ｔ３において、クランクシャフト１４（第２軸）の回転速度Ｒ_ＭＩＮが出力軸１６（第３軸）と等速になると、出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂが解放状態から係合状態に切り替わる。これに伴い出力軸１６はクランクシャフト１４（及び弾性体１８）によって回転付勢される（放エネ）。

時刻ｔ４にてクランクシャフト１４の速度が出力軸１６の速度未満となると、出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂは係合状態から解放状態に切り替わる。さらにクランクシャフト１４の速度が入力軸１２と等速になるまで減速すると、時刻ｔ１と同様に入力側ワンウェイクラッチ２０Ａが解放状態から係合状態に切り替わる。以下図９から順次図１２までの動作が繰り返される。

このように本実施形態においても、弾性体１８の伸縮に応じて、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａ及び出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂの解放／係合が機械的に切り替わるので、弾性体１８の蓄エネ過程及び放エネ過程でクランクシャフト１４等を制動させる制動制御回路等を備える必要がない。

図１４は、変速比（増速比）を４．０とした例が示されている。具体的には、入力軸速度Ｒ_ＩＮを５［ｒａｄ／ｓｅｃ］とし、出力軸速度Ｒ_ＯＵＴを２０［ｒａｄ／ｓｅｃ］としている。

このとき、変速制御として、制御部２６の変速比算出ユニット６０（図２参照）は、入力軸回転速度センサ５８Ａ及び出力軸回転速度センサ５８Ｂからそれぞれ入力軸速度Ｒ_ＩＮ及び出力軸速度Ｒ_ＯＵＴを取得して変速比を求める。さらに固定部材位置算出ユニット６２は、現在時の変速比と受信した変速比との差分を求める。例えば変速比が２．０から４．０に引き上げられると、その差分は２．０となる。固定部材位置算出ユニット６２は、変速比差分２．０に対応する固定部材３８のステージ移動量をモータ制御ユニット６４に送信する。モータ制御ユニット６４は受信したステージ移動量に応じたモータ制御量（パルス数）を含む制御信号をモータ４４（図８）に送信する。

図１４には、変速比４．０に対応する駆動力伝達装置１０Ｂの動作例が示されている。変速比（増速比）の増加に伴って、固定部材３８とクランクピン３６との相対距離は変速比２．０のときと比較して拡げられ、弾性体１８よって回転付勢されるクランクピン３６の回転速度が出力軸１６と少なくとも等速となるまで引き上げられる。これにより、出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂが解放状態から係合状態に切り替わり、弾性体１８の弾性エネルギーが出力軸１６に伝達される（放エネ）。

なお、変速比の変更が生じた場合であっても、変更前の弾性体１８（及びクランクピン３６）の最高速度が出力軸１６と等速であれば、原理的にはクランクピン３６と固定部材３８との相対距離を拡げなくてもよい。ただし、出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂの機械的な誤差（公差）や出力軸回転速度センサ５８Ｂの測定精度等を考慮して、クランクピン３６の最高速度に所定のマージン（例えば０．８）を掛けた値を閾値として、出力軸１６の回転速度Ｒ_ＯＵＴがこの閾値未満であるときに、固定部材３８を移動させるようにしてもよい。

ここで、弾性体１８により、クランクシャフト１４に撓みが生じるおそれがある。例えば図１１において、弾性体１８によってクランクシャフト１４が図示Ｚ軸方向下方に撓められる。撓みによってクランクシャフト１４の軸心（入力側メインジャーナル３０及び出力側メインジャーナル３２）が撓み、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａ及び出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂの摺動面等にストレスが掛かるおそれがある。

そこで、クランクシャフト１４を図１５に示すような水平対向のものに代えてもよい。図１５に示すクランクシャフト１４は、２つのクランクピン３６Ａ，３６Ｂがクランクシャフト１４の回転位相を基準にして１８０°ずれるように対向して設けられている。このようなクランクピン３６Ａ，３６Ｂにそれぞれ弾性体１８Ａ，１８Ｂを摺動可能に接続させることで、各弾性体１８Ａ，１８Ｂの、クランクシャフト１４を撓ませる力が打ち消し合う。

＜第３実施形態＞
図１６には、第３実施形態に掛かる駆動力伝達装置１０Ｃが例示されている。駆動力伝達装置１０Ｃは、入力軸７０（第１軸）、クランク円板７２（第２軸）、出力軸７４（第３軸）、弾性体７６、バックストッパ７８（逆転防止機構）、ワンウェイクラッチ８０、移動機構８２、及び制御部８４を備える。駆動力伝達装置１０Ｃは、クランク円板７２及びこれに接続される弾性体７６を介して、入力軸７０から出力軸７４に駆動力を伝達する。

なお、後述するように、駆動力伝達装置１０Ｃでは、その駆動伝達プロセスに基づいて、主に、入力軸７０（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮが出力軸７４（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴを超過する（Ｒ_ＩＮ＞Ｒ_ＯＵＴ）減速駆動か、入力軸７０（第１軸）が出力軸７４（第３軸）とは逆方向に回転するリバース駆動が実行される。

入力軸７０（第１軸）は、図示しない駆動源により回転駆動される。入力軸７０は、例えばクランク円板形状であって、中心軸となるメインシャフト８６、メインシャフト８６の軸外に設けられた軸外ピン８８、及び両者を連結する円板プレート９０を備える。

軸外ピン８８はメインシャフト８６と軸心が平行となるように設けられてよい。入力軸７０のクランク半径、すなわち、メインシャフト８６の軸心と軸外ピン８８の軸心との距離は、例えば、クランク円板７２（第２軸）のクランク半径、すなわち、メインシャフト９２の軸心と軸外ピン９４の軸心との距離よりも短くなるように入力軸７０が形成される。なお、入力軸７０はクランク円板７２とは離間しており、より詳細には軸外ピン８８は円板プレート９０とは離間している。例えば軸外ピン８８の軸方向末端は、クランク円板７２の円板プレート９６とは離間されている。

クランク円板７２（第２軸）は、第１、第２実施形態と同様に、弾性体７６やシャフト側磁石１２４及び固定側磁石１２８によって、所定の回転方向及び当該回転方向とは反対の方向に向かって、回転に伴い大きさが変動する力が加えられる。

クランク円板７２は、中心軸となるメインシャフト９２、メインシャフト９２の軸外に設けられた軸外ピン９４、及び両者を連結する円板プレート９６を備える。円板プレート９６には、円板プレート９６の径方向に延びる溝９８が形成され、この溝９８に軸外ピン９４が設けられる。軸外ピン９４の軸心は、例えばメインシャフト９２の軸心と平行に設けられる。後述するように、移動機構８２によって、軸外ピン９４は円板プレート９６の径方向に移動可能となり、これによってクランク半径が可変となる。クランク半径を可変とすることで、弾性体７６の伸縮幅、言い換えるとばね剛性を変化させることができる。

クランク円板７２のメインシャフト９２は、入力軸７０の同軸上に設けられる。さらにメインシャフト９２はバックストッパ７８に接続されるとともに、その末端がワンウェイクラッチ８０に接続される。

弾性体７６は、その一端が入力軸７０（第１軸）の軸外ピン８８に接続され、他端はクランク円板７２（第２軸）の軸外ピン９４に接続される。例えば弾性体７６の両端部はリング状に形成され、軸外ピン８８，９４の外周に、周廻りに摺動可能に巻き回されている。弾性体７６は、例えばつる巻きばね等のばね部材から構成される。

バックストッパ７８（逆回転防止機構）は、クランク円板７２のメインシャフト９２に接続され、メインシャフト９２の逆回転を防止する。バックストッパ７８は、例えばワンウェイクラッチから構成され、内輪がメインシャフト９２に連結固定され、外輪が図示しないケース等の固定部材に固定される。バックストッパ７８は、メインシャフト９２が出力軸７４（第３軸）と同一の回転方向であるときに解放状態（空転状態）となり、逆方向に回転すると係合状態（噛み合い状態）となり、要するにメインシャフト９２に逆回転を防止（ロック）するように、係合機構（係合部材の噛み合い方向等）が構築される。

ワンウェイクラッチ８０は、クランク円板７２（第２軸）のメインシャフト９２と出力軸７４との間に設けられ、両者を接続する。メインシャフト９２と出力軸７４とは同軸上に配置される。

ワンウェイクラッチ８０は、例えばオーバーランニングクラッチから構成される。例えば、ワンウェイクラッチ８０の内輪にクランク円板７２のメインシャフト９２が連結固定され、ワンウェイクラッチ８０の外輪に出力軸７４が連結固定される。

ワンウェイクラッチ８０は、クランク円板７２（第２軸）の回転速度Ｒ_ＭＩＤが出力軸７４（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴ以上であるとき（Ｒ_ＭＩＤ≧Ｒ_ＯＵＴ）に係合状態（噛み合い状態）となり、クランク円板７２の回転速度Ｒ_ＭＩＤが出力軸７４の回転速度Ｒ_ＯＵＴ未満のとき（Ｒ_ＭＩＤ＜Ｒ_ＯＵＴ）に解放状態（空転状態）となるように、係合機構（係合部材の噛み合い方向等）が構築される。

移動機構８２は、クランク円板７２の軸外ピン９４をクランク円板７２の径方向に沿って移動可能とする。移動機構８２は、例えば溝９８に形成された図示しないラックと、軸外ピン９４に連結された図示しないピニオンと、当該ピニオンを回転させるモータ１００を備える。

制御部８４は、移動機構８２を制御して弾性体７６のばね剛性を調整する。図１７上段には、制御部８４のハード構成が例示され、図１７下段には制御部８４の機能ブロック図が例示されている。

制御部８４は、図２と同様に、コンピュータから構成され、ＣＰＵ１０２、メモリ１０４、ハードディスクドライブ１０６、キーボードやマウス等の入力部１０８、ディスプレイ等の表示装置である出力部１１０、及び入出力インターフェース１１２を備え、これらの機器がシステムバスを介してそれぞれ接続される。

ハードディスクドライブ１０６は、後述する変速制御を実行するためのプログラムが記憶された、コンピュータ読み取り可能な非一過性の記憶媒体である。当該プログラムがＣＰＵ１０２によって実行されることで、制御部８４を構成するコンピュータは、図１７下段に例示するような、変速制御を実行する各機能部（後述する）として機能する。

制御部８４は、入力軸回転速度センサ１１４Ａから入力軸７０（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮを取得する。また、出力軸回転速度センサ１１４Ｂから出力軸７４（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴを取得する。なお、図示は省略しているが、クランク円板７２（第２軸）の回転速度Ｒ_ＭＩＤを検出するクランク円板回転速度センサを設け、制御部８４が回転速度Ｒ_ＭＩＤを取得するようにしてもよい。

制御部８４は、入力軸７０（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮ及び出力軸７４（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴから求められる変速比（要求値）に基づいて、弾性体７６のばね剛性、言い換えると、クランク円板７２（第２軸）に加えられる力の変動幅を制御する。図１７下段に示すように、制御部８４は、変速比算出ユニット１１６（要求値取得ユニット）、ピン間隔算出ユニット１１８、及び、モータ制御ユニット１２０（制御ユニット）を備える。

変速比算出ユニット１１６（要求値取得ユニット）は、入力軸回転速度センサ１１４Ａから入力軸７０（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮを取得するとともに、出力軸回転速度センサ１１４Ｂから出力軸７４（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴを取得する。変速比算出ユニット１１６は、入力軸７０（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮに対する出力軸７４（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴの比である変速比Ｒ_ＯＵＴ／Ｒ_ＩＮ（要求値）を求める。

変速比は変速比算出ユニット１１６からピン間隔算出ユニット１１８に送られる。ピン間隔算出ユニット１１８には、変速比の受信時に設定されている（現在時の）変速比が記憶されており、ピン間隔算出ユニット１１８は、この現在時の変速比と、変速比算出ユニット１１６から受信した変速比との差分を求める。

上記差分が所定の閾値範囲に含まれる場合、例えば両者の比が０．９５以上１．０５以下である場合ばね剛性を変える必要はないと判定して、ピン移動量０をモータ制御ユニット１２０に送信する。一方、上記差分が所定の閾値範囲を超過する場合、ピン間隔算出ユニット１１８は、変速比の差分に基づくピン移動量を求め、これをモータ制御ユニット１２０に送信する。

または、入力軸７０と出力軸７４とのトルク収支に基づいて、ピン移動量を求めてもよい。例えば、後述するように、入力軸７０（第１軸）と出力軸７４（第３軸）の速度差に応じて、入力軸７０から、弾性体７６及びクランク円板７２を介して出力軸７４に伝達されるトルク（入力トルク）が、弾性体７６の縮みに基づく放エネにより入力軸７０に戻されるトルク未満である場合に、軸外ピン９４を径方向外側に移動させ、入力トルクの増加を図ってもよい。

モータ制御ユニット１２０では、ピン移動量に基づいて移動機構８２のモータ１００の駆動量を算出する。例えば、ピン移動量に応じたパルス信号等の制御信号をモータ１００に出力する。移動機構８２はクランク円板７２とともに回転しているため、制御信号は無線にて送信してよい。またはスリップリング等を介して信号線（有線）にて送信してもよい。

このように、入力軸７０（第１軸）及び出力軸７４（第３軸）の速度変化に基づいて弾性体７６のばね剛性を変化させることで、言い換えると、弾性体７６からクランク円板７２（第２軸）に加えられる力の変動幅を制御することで、入力軸７０から出力軸７４に駆動力を円滑に伝達可能となる。

図１８〜図２２には、本実施形態（第３実施形態）に係る駆動力伝達装置１０Ｃの動作の概要が例示されている。なお、図１８〜図２２において、バックストッパ７８にハッチングが施されている場合は係合状態（ロック状態）を示し、ハッチングが施されていない場合は解放状態（空転状態）を示す。同様にして、ワンウェイクラッチ８０にハッチングが施されているときは係合状態を示し、ハッチングが施されていない場合は解放状態を示す。また、本動作説明との関連が低い機器については適宜図示を省略する。

また、図２３には、駆動力伝達装置１０Ｃの駆動に伴う速度変化等の時間変化が例示されている。具体的に図２３には、上段から、入力軸７０（第１軸）の速度［ｒａｄ／ｓｅｃ］、クランク円板７２（第２軸）の速度［ｒａｄ／ｓｅｃ］、出力軸７４（第３軸）の速度［ｒａｄ／ｓｅｃ］、入力軸７０のトルク変化、出力軸７４のトルク変化、入力軸７０の軸外ピン８８とクランク円板７２の軸外ピン９４との位相差［ｒａｄ］、バックストッパ７８の係合タイミング、及び、ワンウェイクラッチ８０の係合タイミングの時間変化が示されている。

なお、軸外ピン８８及び軸外ピン９４の位相差とは、例えば図１９左上に示すように、クランク円板７２及び入力軸７０の軸心を中心にして、軸外ピン８８と軸外ピン９４とのなす角を表すものとする。係合時間グラフにおけるｏｆｆは解放状態（空転状態）を示し、ｏｎは係合状態（噛み合い状態）を示す。

なお、図１８〜図２３では、入力軸７０（第１軸）の回転速度Ｒ_ＩＮが、出力軸７４（第３軸）の回転速度Ｒ_ＯＵＴを超過する（Ｒ_ＩＮ＞Ｒ_ＯＵＴ）減速駆動時の例が示されている。具体的には、図２３に示されているように、変速比０．５（減速比２．０）となるように、入力軸７０の回転速度Ｒ_ＩＮ及び出力軸７４の回転速度Ｒ_ＯＵＴが設定される。

図２３の時刻ｔ０において、図１８に示すように軸外ピン８８と軸外ピン９４との位相差が０となる。図１８の左上の図で、軸外ピン８８が破線で図示されているのは、正面視したときに軸外ピン８８が円板プレート９０で隠されることを表している。

このとき、後述するようにバックストッパ７８は係合状態（ロック状態）から解放状態に切り替わる。また、ワンウェイクラッチ８０は解放状態である。このとき、入力軸７０の軸外ピン８８と軸外ピン９４の回転速度差によって弾性体７６が引き伸ばされる。

加えて、弾性体７６により軸外ピン９４が引っ張られて回転される。この回転速度が出力軸７４（第３軸）と等速になると、図２３の時刻ｔ１及び図１９に示すようにワンウェイクラッチ８０が解放状態から係合状態に切り替わる。その結果、弾性体７６及びクランク円板７２を介して、入力軸７０から出力軸７４に駆動力が伝達される。

さらに、入力軸７０（第１軸）と出力軸７４（第３軸）の回転速度差に基づいて、軸外ピン８８と軸外ピン９４の位相差が拡がると、弾性体７６は引き伸ばされて弾性エネルギーが蓄積される（蓄エネ）。さらに図２３の時刻ｔ２に示すように、位相差が１８０°（π）に至ると、図２０に示すように弾性体７６が最も引き伸ばされる最上点に至る。

位相差が１８０°以上となって、軸外ピン８８と軸外ピン９４の位相差が拡がると、図２１下段に示すように、弾性体７６の縮み（放エネ）により、軸外ピン９４が入力軸７０（及び出力軸７４）とは逆方向に回転付勢される。

このとき、図２３の時刻ｔ３及び図２２に示すように、バックストッパ７８が解放状態から係合状態（ロック状態）に切り替わってクランク円板７２の逆回転を防止（ロック）する。

クランク円板７２がロックされた状態となる期間、入力軸７０は回転を続け、軸外ピン８８と軸外ピン９４との位相差は０°となる。以下時刻ｔ０から順次ｔ４まで、つまり図１８、図１９、図２０、図２２の動作が順次行われる。

図２３の入力軸トルクグラフには、入力トルクの平均値Ｔｉｎ＝１５．６が示されている。また、出力側トルクグラフには、出力トルクの平均値Ｔｏｕｔ＝３１．２が示されている。この図に示されているように、変速比０．５に応じてトルクが２倍に引き上げられている。

このように本実施形態では、弾性体７６の伸縮に応じて、バックストッパ７８及びワンウェイクラッチ８０の解放／係合が機械的に切り替わるので、弾性体７６の蓄エネ過程及び放エネ過程でクランク円板７２等を制動させる制動制御回路等を備える必要がない。

また、図２４には、入力軸７０（第１軸）と出力軸７４（第３軸）の変速比が０．２５（減速比４．０）であるときの例が示されている。このとき、入力軸トルクグラフには、入力トルクの平均値Ｔｉｎ＝６．２が示されている。また、出力側トルクグラフには、出力トルクの平均値Ｔｏｕｔ＝２５．０が示されている。この図に示されているように、変速比０．２５に応じてトルクが約４倍に引き上げられている。

図２５〜図２７には、本実施形態（第３実施形態）に係る駆動力伝達装置１０Ｃの動作のうち、リバース駆動の概要が例示されている。また、図２８には、リバース駆動に伴う速度変化等の時間変化が例示されている。図２８の各グラフの順序等は、図２３と同様である。

図２８の入力軸速度及び出力時速度に示されているように、入力軸７０（第１軸）の回転速度は負に、出力軸７４（第３軸）の回転速度は正となっている。駆動力伝達装置１０Ｃは、入力軸７０の逆回転方向のトルクを、出力軸７４の正回転方向のトルクに変換する。

図２８の時刻ｔ０において、軸外ピン８８と軸外ピン９４との位相差が０となる。このとき、後述するようにワンウェイクラッチ８０は係合状態（ロック状態）から解放状態に切り替わる。また、バックストッパ７８は解放状態である。このとき、入力軸７０の軸外ピン８８と軸外ピン９４の回転速度差によって弾性体７６が出力軸７４の回転方向とは逆方向に引き伸ばされる。

弾性体７６の伸長に伴い、軸外ピン９４及びクランク円板７２（第２軸）が弾性体７６に引っ張られて出力軸７４とは逆方向に回転付勢される。このとき、図２８の時刻ｔ１及び図２５に示すようにバックストッパ７８が解放状態から係合状態に切り替わる。その結果、クランク円板７２の逆回転が防止（ロック）される。

クランク円板７２がロックされた状態になる期間、入力軸７０は逆回転を続け、その結果、軸外ピン８８と軸外ピン９４との位相差は拡がり、弾性体７６に弾性エネルギーが蓄積される。さらに図２８の時刻ｔ２及び図２６に示すように軸外ピン８８と軸外ピン９４との位相差は１８０°となる。このとき、弾性体７６が最も引き伸ばされる最上点に至る。

位相差が１８０°以上になると、図２８の時刻ｔ２〜ｔ３及び図２７に示すように、弾性体７６の縮み（放エネ）により、軸外ピン９４が入力軸７０とは逆方向、出力軸７４と正方向に回転付勢される。

このとき、バックストッパ７８が係合状態から解放状態に切り替わる。さらに弾性体７６の縮みによって加速されたクランク円板７２が出力軸７４と等速になると、図２８の時刻ｔ３に示すように、ワンウェイクラッチ８０が解放状態から係合状態に切り替わる。その結果、弾性体７６の弾性エネルギーが出力軸７４に伝達される（出力軸７４が付勢される。）。

さらに弾性体７６の縮みが進行して、クランク円板７２の回転速度が出力軸７４未満に至ると、図２８の時刻ｔ４に示すように、あるいは時刻ｔ０と同様にして、ワンウェイクラッチ８０が係合状態から解放状態に切り替わる。以降、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３の動作が順次行われる。

なお、弾性体７６により、入力軸７０またはクランク円板７２に撓みが生じるおそれがある。そこで、図２９に示すように、入力軸７０を水平対向のものに代えてもよい。すなわち、２つの軸外ピン８８Ａ，８８Ｂを、入力軸７０回転位相を基準にして１８０°ずれるように対向して設ける。このような軸外ピン８８Ａ，８８Ｂにそれぞれ弾性体７６Ａ，７６Ｂを摺動可能に接続させることで、各弾性体７６Ａ，７６Ｂの、入力軸７０を撓ませる力が打ち消し合う。

ここで、図２９では入力軸７０を水平対向型に変形した例を示したが、クランク円板７２を水平対向型に変形してもよい。

さらに、複数の軸外ピン８８を、円板プレート９０上に位相差をもって配置させ、また、これに対応して、複数の軸外ピン９４を、円板プレート９６上に位相差をもって配置させることで、伝達トルクの変動を平滑化することが可能となる。

例えば図２３において、トルクを伝達できるのは軸外ピン８８と軸外ピン９４の位相差が０．２πからπまでの間に限られている。これを踏まえて、複数の軸外ピン８８（及びこれに対応する複数の軸外ピン９４）を位相差をもって配置することで、トルク伝達の変動を平滑化させる。

図３０には、円板プレート９０上における軸外ピン８８の位相差が０の場合、つまり軸外ピンが１本の場合と、円板プレート９０上における２つの軸外ピン８８の位相差がπ／２の場合、及び、円板プレート９０上における２つの軸外ピン８８の位相差がπの場合の、トルク変化のシミュレーション結果が示されている。

＜第４実施形態＞
第１実施形態から第３実施形態までは、クランクシャフト１４またはクランク円板７２（第２軸）の回転に伴って変動する力を加える手段として、弾性体１８，７６が用いられていたが、これに代えて、またはこれに加えて、磁石を用いてもよい。

図３１には、図８（第２実施形態）で示した駆動力伝達装置１０Ｂの変形例として、第４実施形態に係る駆動力伝達装置１０Ｄが例示されている。駆動力伝達装置１０Ｂと駆動力伝達装置１０Ｄとの差異は、クランクシャフト１４に代えて中間シャフト１２２（第２軸）を設けた点にある。その他にも、中間シャフト１２２の外周面にシャフト側磁石１２４が設けられている。さらに、シャフト側磁石１２４から径方向に間隔を空けて円筒形状の固定部材１２６が設けられ、その内周面には固定側磁石１２８が設けられている。

なお、入力軸１２、中間シャフト１２２、出力軸１６は同軸上に配置されている。また、入力軸１２と中間シャフト１２２とは、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａを介して接続されており、中間シャフト１２２と出力軸１６とは、出力側ワンウェイクラッチ２０Ｂを介して接続されている。

図３２には、駆動力伝達装置１０Ｄの動作例が示されている。なお、図３２の下段は入力軸１２から中間シャフト１２２に加えられるトルクの変化を表している。図３２に示すように、シャフト側磁石１２４は、固定部材１２６側に露出する磁極が、周方向に沿って交互に反転するように配置されている。同様にして、固定側磁石１２８も、中間シャフト１２２側に露出する磁極が、周方向に沿って交互に反転するように配置されている。

図３２の（１）に示すように、複数のシャフト側磁石１２４Ａ〜１２４Ｄと複数の固定側磁石１２８Ａ〜１２８Ｄとがいずれも反発しあう。このとき、入力側ワンウェイクラッチ２０Ａが係合状態であって、入力軸１２によって中間シャフト１２２が回転付勢される。

次に図３２の（２）に示すように、中間シャフト１２２の回転に伴い、複数のシャフト側磁石１２４Ａ〜１２４Ｄと複数の固定側磁石１２８Ａ〜１２８Ｄとの位相がずれる。このとき、シャフト側磁石１２４Ａと固定側磁石１２８Ｂ、シャフト側磁石１２４Ｂと固定側磁石１２８Ｃ、シャフト側磁石１２４Ｃと固定側磁石１２８Ｄ、シャフト側磁石１２４Ｄと固定側磁石１２８Ａの反発に抗して、入力軸１２によって中間シャフト１２２が回転付勢される。

次に図３２の（３）に示すように、（１）と同様にして、シャフト側磁石１２４Ａ〜１２４Ｄと固定側磁石１２８Ａ〜１２８Ｄとが対向し、いずれも反発しあう。

さらに図３２の（４）に示すように、中間シャフト１２２の回転に伴い、シャフト側磁石１２４Ａが固定側磁石１２８Ｂと反発し、また固定側磁石１２８Ｃと吸引し合う。同様にして、シャフト側磁石１２４Ｂが固定側磁石１２８Ｃと反発し、また固定側磁石１２８Ｄと吸引し合う。シャフト側磁石１２４Ｃは、固定側磁石１２８Ｄと反発し、また固定側磁石１２８Ａと吸引し合う。シャフト側磁石１２４Ｄは、固定側磁石１２８Ａと反発し、また固定側磁石１２８Ｂと吸引し合う。

このとき、中間シャフト１２２はシャフト側磁石１２４Ａ〜１２４Ｄと固定側磁石１２８Ａ〜１２８Ｄとの反発及び吸引によって回転させられる（放エネ）。その後、図３２の（１）に戻り、順次（２）から（４）の動作が繰り返される。

また、図３１では第２実施形態（図８）の変形例として、弾性体１８の代わりに磁石を用いたが、第３実施形態（図１６）の変形例として、弾性体７６の代わりに磁石を用いてもよい。具体的には、入力軸７０（第１軸）の軸外ピン８８の外周面に磁石を配置し、また、クランク円板（第２軸）の軸外ピン９４の外周面にも磁石を配置する。これら磁石の反発や吸引により、クランク円板７２を回転付勢させる。

さらに、本実施形態における磁石を永久磁石とする代わりに、磁力を調整可能な電磁石としてもよい。この場合、制御部２６，８４の変速比算出ユニット６０，１１６（要求値取得ユニット）は、入力軸１２，７０（第１軸）に対する出力軸１６，７４（第３軸）の変速比（要求値）を求める。この変速比は、図示しない磁力算出ユニットに送信されて磁力増減量が求められる。求められた磁力増減量に基づいて、図示しない制御ユニットによって、シャフト側磁石１２４Ａ〜１２４Ｄと複数の固定側磁石１２８Ａ〜１２８Ｄとの磁力が増減される。

１０ 駆動力伝達装置、１２，７０ 入力軸（第１軸）、１４ クランクシャフト（第２軸）、１６，７４ 出力軸（第３軸）、１８，７６ 弾性体、２０Ａ 入力側ワンウェイクラッチ（第１ワンウェイクラッチ）、２０Ｂ 出力側ワンウェイクラッチ（第２ワンウェイクラッチ）、２４ ステージ装置、２６，８４ 制御部、３８ 固定部材、４０ 移動機構、５８Ａ 入力軸回転速度センサ、５８Ｂ 出力軸回転速度センサ、６０，１１６ 変速比算出ユニット（要求値取得ユニット）、６２ 固定部材位置算出ユニット、６４，１２０ モータ制御ユニット（制御ユニット）、７２ クランク円板（第２軸）、７８ バックストッパ（逆転防止機構）、８０ ワンウェイクラッチ、８２ 移動機構、８８ 入力軸の軸外ピン、９４ クランク円板の軸外ピン、１１４Ａ 入力軸回転速度センサ、１１４Ｂ 出力軸回転速度センサ、１１８ ピン間隔算出ユニット、１２２ 中間シャフト（第２軸）、１２４Ａ〜１２４Ｄ シャフト側磁石、１２６ 固定部材、１２８Ａ〜１２８Ｄ 固定側磁石。

Claims (24)

1. 第１軸と、
   第２軸と、
   を備え、
   第２軸は、所定の回転方向および当該回転方向とは反対の方向に向かって、回転に伴い大きさが変動する力が加えられ、
   第１軸は、第２軸と接続されており、
   第１軸の駆動力を第２軸へ伝えることが可能な、
   駆動力伝達装置。
2. 請求項１記載の駆動力伝達装置であって、
   制御ユニットと、
   要求値取得ユニットと、
   を備え、
   制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した要求値に基づき、第２軸に加えられる力の変動幅を制御する、
   駆動力伝達装置。
3. 請求項２に記載の駆動力伝達装置であって、
   弾性体を備え、
   第１軸は、第２軸と接続されており、
   弾性体の一端は、第２軸の周に接続されており、
   弾性体の他端は、固定部材に固定されている、
   駆動力伝達装置。
4. 請求項３に記載の駆動力伝達装置であって、
   第２軸はクランクシャフトであって、
   クランクシャフトのメインジャーナルは第１軸と同軸上に接続され、
   弾性体の一端は、クランクシャフトのクランクピンに摺動可能に接続されている、
   駆動力伝達装置。
5. 請求項４に記載の駆動力伝達装置であって、
   第１軸と第２軸とは、第１ワンウェイクラッチを介して接続され、
   第１ワンウェイクラッチは、第２軸が第１軸と等速以下のときに係合状態となり、第２軸が第１軸の回転速度を超過するときに解放状態になる、
   駆動力伝達装置。
6. 請求項５に記載の駆動力伝達装置であって、
   第２軸と接続される第３軸を備え、
   第３軸は、第２ワンウェイクラッチを介して第２軸に接続され、
   第２ワンウェイクラッチは、第２軸が第３軸の回転速度未満であるときに解放状態になり、第２軸が第３軸の回転速度以上になるときに係合状態になる、
   駆動力伝達装置。
7. 請求項６に記載の駆動力伝達装置であって、
   第１軸の回転速度は、第３軸の回転速度未満である、
   駆動力伝達装置。
8. 請求項７に記載の駆動力伝達装置であって、
   第１ワンウェイクラッチが、第２軸が第１軸と等速以下のときに係合状態となることで、第１軸の回転に伴い第２軸が回転され、第２軸の回転に伴い弾性体が引き伸ばされて弾性エネルギーが蓄積され、
   固定部材とクランクピンとが最も離間し弾性体が最も引き伸ばされる最上点からさらにクランクピンが回転するときに弾性体の縮みに伴い第２軸が回転され、当該縮みに伴う第２軸の回転速度が第１軸の回転速度を超過するときに第１ワンウェイクラッチが係合状態から解放状態に切り替わり、
   さらに弾性体の縮みに伴う第２軸の回転速度が第３軸の回転速度と等速になると、第２ワンウェイクラッチが係合状態となり、第３軸が付勢される、
   駆動力伝達装置。
9. 請求項８に記載の駆動力伝達装置であって、
   制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した要求値に基づき、弾性体のばね剛性を制御する、
   駆動力伝達装置。
10. 請求項９に記載の駆動力伝達装置であって、
    固定部材とクランクピンとの相対距離を変更可能な移動機構を備え、
    制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した、第１軸に対する第３軸の変速比である要求値に基づいて、移動機構を駆動制御する、
    駆動力伝達装置。
11. 請求項２に記載の駆動力伝達装置であって、
    弾性体を備え、
    弾性体の一端は、第１軸の周に接続されており、
    弾性体の他端は、第２軸の周に接続されている、
    駆動力伝達装置。
12. 請求項１１に記載の駆動力伝達装置であって、
    第１軸と第２軸はともに、同軸上に回転するメインシャフトと、メインシャフトから外れた軸外ピンを備え、
    弾性体の一端は、第１軸の軸外ピンに接続されており、
    弾性体の他端は、第２軸の軸外ピンに接続されている、
    駆動力伝達装置。
13. 請求項１２に記載の駆動力伝達装置であって、
    第２軸と接続される第３軸を備え、
    第２軸は、第３軸に対して一方向への回転のみ許容されている、
    駆動力伝達装置。
14. 請求項１３に記載の駆動力伝達装置であって、
    第２軸が第３軸と同一方向の回転時に解放状態となり、第２軸が第３軸と逆方向の回転時に係合状態となって第２軸を固定する逆転防止機構を備える、
    駆動力伝達装置。
15. 請求項１４に記載の駆動力伝達装置であって、
    第２軸と第３軸とは、ワンウェイクラッチを介して接続され、
    ワンウェイクラッチは、第２軸が第３軸の回転速度未満であるときに解放状態になり、第２軸が第３軸の回転速度以上になるときに係合状態になる、
    駆動力伝達装置。
16. 請求項１５に記載の駆動力伝達装置であって、
    第１軸の回転速度は、第３軸の回転速度を超過する、
    駆動力伝達装置。
17. 請求項１６に記載の駆動力伝達装置であって、
    第１軸と、ワンウェイクラッチを介して第３軸に係合された第２軸との回転速度差に基づき、弾性体が引き伸ばされて弾性エネルギーが蓄積されるとともに、弾性体を介して第１軸から第２軸、及び第３軸に駆動力が伝達され、
    第１軸の軸外ピンと第２軸の軸外ピンとの相対位相差が１８０°以上となったときに、弾性体の縮みに伴って逆回転方向に付勢される第２軸を止めるように逆転防止機構が係合状態になり、
    逆転防止機構が係合状態になる期間に第１軸が回転して第１軸の軸外ピンと第２軸の軸外ピンとの相対位相差が０°となる、
    駆動力伝達装置。
18. 請求項１５に記載の駆動力伝達装置であって、
    第１軸と第３軸との回転方向が互いに逆方向である、
    駆動力伝達装置。
19. 請求項１８に記載の駆動力伝達装置であって、
    第１軸から弾性体を介して第３軸とは逆方向に付勢される第２軸を止めるように逆転防止機構が係合状態になり、
    逆転防止機構が係合状態になる期間に第１軸が回転して弾性体が引き延ばされて弾性エネルギーが蓄積され、
    第１軸の軸外ピンと第２軸の軸外ピンとの相対位相差が１８０°以上となったときに、弾性体の縮みに伴って第３軸と同回転方向に付勢される第２軸に対して、逆転防止機構が解放状態となり、
    さらに第２軸の回転速度が第３軸と等速になると、ワンウェイクラッチが係合状態となり、第３軸が付勢される、
    駆動力伝達装置。
20. 請求項１１〜１９のいずれか一つに記載の駆動力伝達装置であって、
    制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した要求値に基づき、弾性体のばね剛性を制御する、
    駆動力伝達装置。
21. 請求項１３〜１９のいずれか一つに従属する請求項２０に記載の駆動力伝達装置であって、
    第１軸の軸外ピンと第２軸の軸外ピンの相対距離を変更可能な移動機構を備え、
    制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した、第１軸に対する第３軸の変速比である要求値に基づいて、移動機構を駆動制御する、
    駆動力伝達装置。
22. 請求項１または２に記載の駆動力伝達装置であって、
    第１の磁石及び第２の磁石を備え、
    第１軸は、第２軸と連結されており、
    第１の磁石は、第２軸の周に設けられており、
    第２の磁石は、固定部材に設けられ、
    第１の磁石は、第２の磁石と反発するように配置された、
    駆動力伝達装置。
23. 請求項１または２のいずれか記載の駆動力伝達装置であって、
    第１の磁石及び第２の磁石を備え、
    第１の磁石は、第１軸の周に設けられており、
    第２の磁石は、第２軸の周に設けられており、
    第１の磁石は、第２の磁石と反発するように配置された、
    駆動力伝達装置。
24. 請求項２に従属する請求項２２または２３に記載の駆動力伝達装置であって、
    制御ユニットは、要求値取得ユニットにより取得した要求値に基づき、第１の磁石または第２の磁石の磁力を制御する、
    駆動力伝達装置。
    

Images