JP2739074B2 - 再生はずみ車駆動変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電動モータ作動される車両のごとき、特に比
較的小さな動力源をそなえた車両のための再生はずみ車
駆動装置に関する。 かかる車両はきわめて低出力の動力源しか有しないた
め加速度力が弱いのが普通である。更にかかる低動力車
両は、電動運搬車や小型エンジンをそなえた配達車のよ
うに頻繁な停車をしなければならないので絶えず加速減
速を繰り返す。一方、かかる加速は大量の動力を消費す
ると共に不十分な動力性能の故に加速が比較的長時間に
わたり、他方車両の減速時または制動時に同様な量の動
力を消失する。減速時に消失したエネルギを回収してた
くわえこのエネルギをより速い加速のために再使用する
ことはすでにしばしば提案されている。この目的のため
にはずみ車がよく示唆される、何故ならばはずみ車速度
を高速度で回転せしめることによつて比較的小さな空間
内に且つ比較的小さな重量増加を許すのみではずみ車に
大量の動力をたくわえることができるからである。不都
合なことに、動力は一般に車両の減速中に蓄積用に吸収
されねばならない。即ち、同時にはずみ車も加速されね
ばならずそして車両が最低速度にある時にはずみ車は最
高速度にあり、加速時にはその逆でなければならない。
従つて車両駆動列−はずみ車変速機構体は特別な無段変
速機とそのための制御器とを含む必要があり、これはは
ずみ車と車両駆動列との作動連結のための比較的高価な
変速機配置を招来することになる。 本発明の主目的は従来の配置の欠点なしに再生はずみ
車駆動装置をそなえた車両用変速機を提供することにあ
る。 入力軸が動力源に結合され出力軸が入力軸と一体回転
可能に取付けられた駆動リングを有する遊星変速機駆動
装置の太陽歯車に作動連結された無段変速機構体と出力
軸た一体回転可能に支持された遊星キヤリアとを含む再
生はずみ車駆動列において、無段変速機構体と遊星変速
機駆動装置は遊星変速機駆動装置の太陽歯車が駆動リン
グの方向とは反対の方向に且つ無段変速機の設定伝達比
に依存する相対速度で、即ち、低出力速度に対しては高
い速度で高出力速度に対しては低い速度で回転するよう
に結合される。太陽歯車を担持する軸にはずみ車が関連
せしめられ、従つてこのはずみ車もはずみ車列を設置し
た車両の速度が低い時には高速で回転し、車両速度が高
い時には低速で回転する。このようにして、車両が減速
する時にははずみ車はエネルギを自動的に吸収し、車両
の加速に対してはエネルギを供給する。 第１図に示すごとく実施例において、変速機10は本件
出願人の米国特許第4,086,820号または第4,484,487号に
開示されている型式の牽引ローラ無段変速機11と遊星歯
車構体12を組合わせたものから成り、これらはいずれも
ハウジング13内に配置されている。 変速機10は通常のようにしてエンジンに連結された入
力軸14を有する。入力軸14は変速機を貫通しており、そ
の上にはそれと一体回転可能に取付けられた遊星歯車構
体12の輪歯車15を有する。入力軸14はその自由端に牽引
ローラ無段変速機11の一方のトロイド状デイスク16を担
持しているが、他方のトロイド状デイスク17は入力軸14
を貫通せしめた中空軸18の一端上に取付けられている。
中空軸18はその他端に遊星歯車構体12の太陽歯車19を担
持している。輪歯車15と太陽歯車19との間の環状空間内
にそれらと係合状態に配置された複数の遊星歯車20が遊
星歯車キヤリア21上に取付けられ、この遊星歯車キヤリ
ア21は中空軸18上に回転可能に支持され平歯車22を担持
している。ハウジング12内に回転可能に支持された出力
軸23はその上に平歯車22と係合状態に取付けられた出力
平歯車24を有すると共に、ハウジング12の外部に、変速
機を車両の差動機に取付ける際に差動歯車構体と係合す
るためのピニオン歯車25を担持している。 当技術界周知のように、トロイド状デイスク16および
17は共に回動牽引ローラ29、30とトロイド状デイスク1
6、17とを係合させるに必要な軸方向推力を与えるよう
になされた静圧スラスト軸受構体26および27をそなえて
いる。駆動軸14の端には、変速機作動のための、特に静
圧軸受構体のためおよび伝達比制御のための油圧を供給
するために必要とされる油ポンプ31が設けられている。 太陽歯車軸18はまたハウジング13内に回転可能に支持
されたはずみ車35が太陽ローラ軸18の速度に比例した速
度で回転するように他端にはずみ車35を担持するはずみ
車軸34の一端に取付けられた傘歯車33と係合した傘歯車
32を担持している。好ましくは、軸18は傘歯車32と太陽
歯車19との間で２つの部分に分割され、クラツチ36が例
えば空転時等必要に応じて該軸部分を互いにロツクした
りそれらを分離したりするように配置されている。しか
しかかる空転クラツチはゼロから逆転への比変化が後述
のように可能でないように伝達比が選択される場合にし
か必要でない。そしてまた例えば中間歯車37により逆方
向回転を可能にすることも望ましいが、この中間歯車37
は遊星歯車キヤリヤ21上の第２の平歯車38と係合してお
り、これと中間歯車37および出力平歯車24はシフトロツ
ド39が操作用フオーク40により平歯車24とシフトするこ
とにより係合せしめられうるものである。 作 動 入力軸14が回転しそれと一体的に輪歯車15およびトロ
イド状デイスク16が一方向に回転するとトロイド状デイ
スク17及び太陽歯車19が反対方向に回転する。一般に輪
歯車15の周速は太陽歯車19の反対方向周速よりも実質的
に高いので、遊星歯車20は太陽歯車19のまわりを輪歯車
15と同一方向にしかし輪歯車15よりも低い周速で自転
し、且つ遊星歯車キヤリヤ21が回転しこの回転は平歯車
22、出力歯車24、軸23および傘歯車25に伝達される。し
かし輪歯車15に対する太陽歯車19の相対回転速度は牽引
ローラ無段変速機11の伝達比を変えることにより調節可
能である。 第１図に示すように牽引ローラの枢軸位置が最大減速
にあれば、輪歯車に近い側にあるトロイド状デイスク17
および太陽歯車19の速度は比較的低いので変速機出力軸
は高速となる。輪歯車15と反対方向に回転する太陽歯車
19の速度が輪歯車15に対してきわめて高くなるように伝
達比を変更すると、遊星歯車20の自転速度が増しそのキ
ヤリヤ21および平歯車22は比較的ゆつくり回転する。な
お、高い出力軸速度では軸18およびはずみ車35は比較的
低速であり、また低い出力軸速度では軸18およびはずみ
車35は比較的高速である。これはまさにはずみ車再生駆
動装置にとつて望ましい動きでありこの動きはなんらは
ずみ車伝達またははずみ車速度制御なしに自然に達成さ
れるものである。 実際には、太陽歯車19の反対方向回転速度はその周速
を輪歯車の周速よりも大きくすれば遊星歯車がさらに高
速で自転し遊星歯車キヤリヤ21および平歯車22が太陽歯
車と同一方向に回転するように、即ち、出力軸23が逆転
するようにできる。第１図に示したような配置では、ト
ロイド状デイスク16と牽引ローラ29、30との最大接触円
の直径とトロイド状デイスク17と牽引ローラ29、30との
最小接触円の直径の比が輪歯車直径と太陽歯車直径の比
よりも大きければこのような逆転が得られる。しかし、
逆方向作動が必要でないとか大きな順方向速度範囲が望
まれる場合には、逆方向歯車シフト機構を加えてもよ
い。 原理的には同じだが、第２図の実施例の変速機では第
１図のそれとは構造が異なる。エンジンの出力軸と結合
されるべき入力軸51は変速機ハウジング50内に回転可能
に支持されており、該ハウジング50の内部では主クラツ
チ構体52およびその上にそれと一体回転可能に取付けら
れた第１の歯車53が入力軸に関連せしめられている。歯
車53は一端に遊星型変速機59の太陽歯車58を担持する中
間軸57上に取付けられたトーリツクデイスク55、56を有
する双子トロイド状牽引ローラ変速機の入力トーリツク
デイスク構体54と係合している。この遊星型変速機はそ
の遊星歯車またはローラ60を変速機出力軸62に連結され
たキヤリヤ61上に回転可能に支持されており、該出力軸
62は変速機ハウジングの外部に差動歯車と係合するため
の傘歯車63を担持している。遊星型変速機のリング64は
中間部57上に回転可能に支持されており、入力軸51上に
回転可能に支持された駆動歯車66と係合している歯車65
を担持している。クラツチ構体52は例えば歯車66を入力
軸51と係合させるためのクラツチ板構体67を含む。ま
た、逆方向作動のために歯車66と係合してその回転を防
止するための帯ブレーキ68が設けられているが、逆方向
作動の期間中はクラツチ67は歯車66の停止を許容するた
めに係脱していなければならない。 出力軸62がその最低速度にある時最高相対速度で作動
する中間軸57はハウジング50を貫通する軸74上に取付け
られたはずみ車傘歯車73と係合して配置された傘歯車72
を担持している。ハウジング50の外部で、はずみ車軸74
は車両減速時にはエネルギを吸収し車両の加速時には駆
動列にエネルギを戻すようになされたはずみ車75を担持
している。 この牽引ローラ変速機はおのおのの牽引ローラの負担
を軽減するよう双子構造にしてある。両トロイド状牽引
ローラ変速機構体とも並列に且つ第１図示のものと同様
に作動するので詳述しない。 この変速機の作動も第１図のものと同様である。車に
設置されると、車のエンジンは入力軸51に直接結合さ
れ、クラツチ67は駆動歯車66を介して遊星変速機リング
64に動力を伝達するための主クラツチとして作用する。
入力軸51はまた歯車53を経てトーリツク・デイスク構体
54を駆動する。双子牽引ローラ変速機構体70、71は該牽
引ローラ変速機構体により設定された伝達比に依存する
速度で太陽ローラ58を作動するように回転を中間軸57に
伝達する。遊星変速機59のリング64はクラツチ67が入力
軸51と係合した時に太陽歯車58と反対の方向に回転す
る。歯車65と一体的に回転する。出力軸62が順方向に回
転するようにリング64の回転方向とは反対の方向での太
陽歯車58の周速が常にリング64の周速よりも実質的に低
くなるように歯車65と駆動歯車66の比は選択される。こ
れはゼロ出力速度以上の比較的大きな順方向速度比変化
能力を与えるものである。逆方向作動のためには、クラ
ツチ67が係脱され逆方向帯ブレーキ68は遊星キヤリア61
および出力軸62が太陽ローラと同一方向にしかし実質的
により低い速度で、即ち、逆方向に低速で回転するよう
に歯車66およびリング64を静止状態に保持するように作
動される。逆回転機能は第２図の配置では付加的な構成
素子もあまり加えず且つ重量および費用もあまり増大さ
せずに得ることができる。またこの変速機ではニユート
ラルにするにはクラツチ67の係脱と同時にブレーキ68の
係脱により行なう。この時には駆動歯車66は遊星変速機
リング64および遊星部材60と一体的に自由に回転するこ
とを許されるので、変速機を介してトルクが伝達されな
い。したがつて、主エンジンクラツチは必要とされな
い。 はずみ車にはかなりの量のエネルギをたくわえること
ができるから車両を駆動するエンジンまたは電動モータ
は比較的小さくてよく、このエネルギは変速機がより低
い伝達比に、即ち、より低い中間軸速度および大きな出
力軸速度に移行する時に駆動列に自動的に放出されるも
のである。 しかし、本発明は好ましい実施例に関連して述べた配
置に限定されるものではない。例えば、はずみ車はそれ
を直接にかあるいは増速変速機構体を介して遊星変速機
の太陽歯車を担持する軸の一端に配置する等、異なつて
配置することは本発明の範囲内にある。 また他の任意型式の無段変速機を利用してもよい。第
３図はＶベルト無段変速機を利用した変速機配置を示
す。その他の点ではこの配置は第２図に示したものと同
様である。従つて第３図においては同一の領域に対して
は同一の参照数字を用いてあり、これらの領域について
は再度説明しない。第３図に示すように、ここに組込ま
れたＶベルト駆動装置は軸57および51上に取付けられた
２つのプーリ80、81を含む。プーリ80はＶベルト84を受
ける円錐デイスク82および83を有する。プーリデイスク
82は軸57に固定されているが、プーリ83は軸57内の通路
を貫通し２つのプーリ82と83の間の間隔を制御するため
のベローズ86または他の作動機構に連結された引張り棒
85により軸方向に可動である。ベローズ86は真空管路87
を介して真空、例えばエンジン真空に露出させてもよ
い。プーリ81はプーリデイスク88および90を含み、その
うちプーリデイスク88は軸51に固定されプーリデイスク
90は軸51上に軸方向に摺動可能に支持され、プーリ80、
81をベルト84に係合させるためにばね89によりプーリデ
イスク88へ向けて付勢されている。 この配置における伝達比は通常、リング64の回転方向
とは反対方向に軸57および太陽歯車58の高速側に、即
ち、出力軸62が低速度になるように偏倚されており、出
力軸速度はベローズ86に加えられる制御真空により増大
せしめられる。

【図面の簡単な説明】 第１図は再生はずみ車駆動装置付の変速機の一実施例の
断面図、 第２図は他の実施例の断面図、 第３図は本発明に係る配置の更に他の実施例を示す図で
ある。 〔主要部分の符号の説明〕 10……変速機 11……牽引ローラ無段変速機 12……遊星歯車構体 14;15……入力軸 15、64……輪歯車、リング 16、17……トロイド状デイスク 18……中空軸 19、58……太陽歯車、太陽ローラ 20;60……遊星歯車、遊星ローラ 21、61……遊星歯車キヤリヤ、遊星ローラキヤリヤ 22……平歯車 23;62……出力軸 24……出力平歯車 29、30……牽引ローラ 32、33;72、73……傘歯車 35;75……はずみ車 36;67……クラツチ 54……入力トーリツクデイスク構体 68……帯ブレーキ 80、81……プーリ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．入力軸と、車両の駆動輪に作動連結された出力軸
   と、太陽歯車、前記入力軸と一体回転可能に取り付けら
   れた駆動リング、及び前記駆動リングと太陽歯車との間
   の環状空間にこれらと係合して配置されかつ変速機出力
   軸と一体回転可能に支持された遊星歯車部材キャリア上
   に回転可能に支持された遊星部材を含む遊星変速機構体
   と、運動を可変伝達比で伝達するための無段変速機構体
   であって前記遊星部材の旋回速度と共に前記出力軸の旋
   回速度を制御するために前記太陽歯車を前記駆動リング
   の方向とは反対方向にかつ該無段変速機構体の伝達比設
   定に依存する速度で駆動するように前記太陽歯車に作動
   連結された無段変速機構体と、前記太陽歯車と一体回転
   するように回転可能に支持されかつ作動連結されたはず
   み車とからなる再生はずみ車駆動変速機であって、 前記無段変速機構体は、間に牽引ローラを枢支せしめ該
   牽引ローラの枢軸位置に依存する比で運動を伝達するよ
   うにそれと係合せしめて対置されたトロイド状牽引ディ
   スクを有するトロイド状牽引ローラ変速機であり、前記
   トロイド状ディスクの一方は変速機の入力軸にそれと一
   体回転可能に連結され、他方のトロイド状ディスクは前
   記太陽歯車に作動連結されている変速機。 ２．特許請求の範囲第１項に記載の変速機において、前
   記他方のトロイド状ディスクと前記太陽歯車は中空軸の
   両端に配置され、前記変速機入力軸は前記中空軸を貫通
   し前記一方のトロイド状ディスクを前記他方のトロイド
   状ディスクの近くのその一端に、前記駆動リングを前記
   ハウジング内のその他端に担持し、前記はずみ車は前記
   中空軸に結合されている変速機。 ３．特許請求の範囲第２項に記載の変速機において、前
   記遊星部材キャリヤ上には平歯車が取り付けられ、該遊
   星部材キャリヤと該平歯車は共に前記中空軸上に回転可
   能に支持され、該平歯車は前記出力軸上に取り付けられ
   た出力歯車と係合している変速機。 ４．特許請求の範囲第２項に記載の変速機において、前
   記中空軸は前記はずみ車を担持する軸上に取り付けられ
   た第２の傘歯車と係合している第１の傘歯車を担持して
   いる変速機。 ５．特許請求の範囲第１項に記載の変速機において、前
   記トロイド状牽引ローラ無段変速機構体は、両トロイド
   状変速機に共通で前記入力軸に作動連結された中央入力
   トーリックディスク構体を有する２つの同軸上に配置し
   たトロイド状変速機を含み、出力トーリックディスクは
   前記遊星歯車駆動装置の太陽歯車に関連せしめられた軸
   上に取り付けられている変速機。 ６．特許請求の範囲第５項に記載の変速機において、前
   記入力軸は出力軸に平行かつそれから離隔して支持さ
   れ、前記入力トーリックディスク構体は前記入力軸上の
   歯車と係合している第１の歯車を備えており、前記遊星
   リングは前記入力軸上の第２の歯車と係合している歯車
   を担持している変速機。 ７．特許請求の範囲第６項に記載の変速機において、前
   記第２の歯車は前記入力軸上に回転可能に取り付けられ
   ており該第２の歯車を前記入力軸にそれと一体回転する
   ように選択的に係合させるクラッチを備え、前記第２の
   歯車はまたそれをロックするための制動手段を有する変
   速機。