JP3172997U - 変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 より効率的に動力を伝達することができる変速装置を提供する。
【解決手段】 変速装置１は、動力源からの回転トルクを伝達する駆動軸４と、前記駆動軸４に固定された駆動ギア５と、前記駆動軸４を中心に回転自在に外嵌され、前記駆動ギア５よりも大径な基本ギア６と、該基本ギア６に形成された貫通孔７に回転自在に挿通する前記駆動軸４に対して平行な連結軸８と、前記連結軸８の一端に固定され前記駆動ギア５に噛み合う公転ギア９と、前記連結軸８の他端に固定される連動ギア１０と、前記連動ギア１０に噛み合う伝達ギア１１と、該伝達ギア１１の回転トルクを伝達する伝達軸１２と、前記基本ギア６に噛み合い及び離反可能な反転防止機構２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本考案は、自動車又は二輪自動車のエンジンの回転トルクを車軸に伝達する際に、この回転トルクを変速する変速機に関する。

従来からエンジンで発生した回転トルクを車軸に効率的に伝達するために変速機が用いられている。特にＭＴ車においては、減速比が異なるギアの組を複数備えており、クラッチによりエンジンとトランスミッションとを切り離した状態で減速比の異なるギアに変更することにより、効率的な変速を可能にしている（例えば特許文献１）。

一方、クラッチ操作が不要なＡＴ車においては、トルクコンバータと呼ばれる流体継手と遊星歯車や平行歯車とを組み合わせたトルクコンバータ式ＡＴやベルトと2つの可変径プーリーを組み合わせ無段階に変速を行うＣＶＴなどが知られている。

特開２００９−４７０３２号公報

ところで、自動車の変速機は、ＭＴ車においてはクラッチを外した状態での空転や所謂半クラ状態の駆動側と被動側との動力差が発生する点で非効率である。また、ＡＴ車においても遊星歯車による動力ロスや流体オイル伝達方式やＣＶＴにおける圧力付加などに伝達ロスが有り効率的ではない。

そこで本考案は、より効率的に動力を伝達することができる変速装置を提供することを目的とする。

本考案の目的を達成するために請求項１に記載の変速装置は、動力源からの回転トルクを伝達する駆動軸と、前記駆動軸に固定された駆動ギアと、前記駆動軸を中心に回転自在に外嵌され、前記駆動ギアよりも大径な基本ギアと、該基本ギアに形成された貫通孔に回転自在に挿通する前記駆動軸に対して平行な連結軸と、前記連結軸の一端に固定され前記駆動ギアに噛み合う公転ギアと、前記連結軸の他端に固定される連動ギアと、前記連動ギアに噛み合う伝達ギアと、該伝達ギアの回転トルクを伝達する伝達軸と、前記基本ギアに噛み合い及び離反可能な反転防止機構と、を備えることを特徴としている。

請求項２に記載の変速装置は、前記伝達軸に固定された出力ギアと、該出力ギアの回転トルクを増速又は減速する出力ギアに噛み合う変速ギアと、前記変速ギアに固定される出力軸と、をさらに備えることを特徴としている。

請求項１に記載の変速装置は、動力源から伝達された回転トルクは、駆動軸を介して駆動ギアに伝わる。そして、この駆動ギアに伝達された回転トルクは、駆動ギアに噛み合う公転ギアに伝わる。公転ギアは基本ギアの貫通孔に回転自在な連結軸に固定されているので、駆動ギアから公転ギアに伝達された回転トルクの一部は公転ギアが自転する回転トルクに変換され連結軸を介して連動ギアに伝達される。また、公転ギアに伝達された回転トルクの他の部分は連結軸を介して基本ギアの正方向の回転トルクに変換される。基本ギアが正方向に回転すると、連結軸及びこの連結軸に固定される公転ギア、連動ギアが駆動軸に対して公転することになる。したがって、連動ギアは連結軸を中心に自転しつつ、駆動軸を中心に公転する。そして、連動ギアは伝達ギアに噛み合っているので、連動ギアの自転及び公転の回転トルクは、伝達ギアの回転トルクに変換される。

そして、反転防止機構が基本ギアから離反した状態で、変速装置が設置された車両のブレーキがかけられると、車両の車輪及び車軸が制動され、車軸に連結されている伝達ギアの回転を抑制する。そして、この状態で、動力源から駆動軸を介して駆動ギアに伝達された回転トルクは、公転ギアに伝わるが、公転ギアは連結軸を介して連動ギアに固定されており、連動ギアは回転が止められている伝達ギアにかみ合っているので、連結軸が回転自在に挿通している貫通孔を有する基本ギアが逆方向に回転することにより、伝達ギアの周りを連動ギアが逆方向に公転することにより、動力源からの回転トルクを吸収する。

この状態でブレーキを離すと、基本ギアは慣性により回り続けるが、駆動軸や各ギアとの摩擦により徐々に逆方向への回転を弱め、その結果、連結軸及び連動ギアを介して徐々に伝達軸に回転トルクを伝達することになり、伝達軸を徐々に回転させることができる。基本ギアが逆方向への回転から正方向への回転に切り替わった時に、反転防止機構を噛み合わせると、動力源からの回転トルクを確実に伝達軸に加えることができる。したがって、この変速装置を用いた車両は、車両が止まっている状態から極めてスムーズに発進することができ、効率的に動力を伝達することができる。

請求項２に記載の変速装置は、伝達軸に固定された出力ギアと、出力ギアの回転トルクを増速又は減速する当該出力ギアに噛み合う変速ギアと、変速ギアに固定される出力軸と、をさらに備えるので、伝達軸の回転トルクを増速又は減速することができる。

変速装置の全体構成を示す省略断面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 反転防止機構の構成を説明する図。 別の形態の反転防止機構の構成を説明する図。 第２出力ギアと第２変速ギアとが噛み合った状態の変速装置を示す図。 第３出力ギアと第３変速ギアとが噛み合った状態の変速装置を示す図。 中間ギアと逆転ギアとが噛み合った状態の変速装置を示す図。 図１のＡ−Ａ断面図において、基本ギアが逆方向に回転している状態を示す図。 図１のＢ−Ｂ断面図において、基本ギアが逆方向に回転している状態を示す図。

以下、本考案の変速装置１の最良の実施形態について、各図を参照しつつ説明する。変速装置１は、例えば自動車の動力源としてのエンジンにより発生した回転トルクを車軸に伝達する際に、その回転を加速し又は減速することで最適なトルクを車輪に伝達する装置である。なお、本実施形態においては自動車に使用される変速装置１を例示するが、本考案の変速装置１はこれに限定されるものではなく、オートバイ、自転車、建設機械、ベルトコンベア、エレベーター、エスカレーター、クレーン、車椅子、ロボット、その他様々な用途で用いられる変速装置１として利用することができる。

変速装置１は、図１に示すように、軸受２に回転自在に支持され、且つ、中心に芯軸３を挿通している長円筒形状であって、図示しないエンジンからの回転トルクを伝達する駆動軸４が形成されており、駆動軸４には、この駆動軸４の回転に従って回転する駆動ギア５が固定されている。そして、図１から図３に示すように、駆動軸４には、駆動ギア５よりも大径に形成された基本ギア６が回転自在に外嵌されている。この基本ギア６には側方から貫通する２つの貫通孔７が互いに駆動軸４から等しい距離を開けて形成されており、この貫通孔７には、駆動軸４に対して平行な連結軸８が回転自在に挿通している。連結軸８の一端には、駆動ギア５と噛み合う公転ギア９が形成されており、連結軸８の他端には連動ギア１０が固定されている。そして連動ギア１０は伝達ギア１１と噛み合っており、伝達ギア１１には、その回転トルクを伝達する、軸受２に回転自在に支持されて、且つ、中心に芯軸３を挿通している長円筒形状の伝達軸１２が固定されている。

図２に示すように、駆動ギア５の歯数は１６個で、公転ギア９の歯数は２０個であり、駆動ギア５と公転ギア９は互いに噛み合っているので、公転ギア９の駆動ギア５に対する角速度の比は、４／５である。また、図３に示すように、連動ギア１０の歯数は１２で、伝達ギア１１の歯数は１６であって、伝達ギア１１と連動ギア１０とは互いに噛み合っているので、伝達ギア１１の連動ギア１０に対する角速度の比は、３／４である。なお、各ギアの歯数及び角速度の比はこれに限定されるものではなく、伝達軸１２に適切なトルクを伝達可能な様々な歯数及び角速度の比のギアを用いることができる。

伝達軸１２には更に径の異なる第１出力ギア１３ａ、第２出力ギア１３ｂ、第３出力ギア１３ｃが固定されており、さらにバックギア１４が固定されている。３つの出力ギア１３ａ，１３ｂ，１３ｃは第１出力ギア１３ａが最も径が小さく、第２出力ギア１３ｂが次に径が小さく、第３出力ギア１３ｃが最も径が大きい。また、バックギア１４には、伝達軸１２に対して平行な中間軸１５に固定される中間ギア１６が噛み合っている。そしてさらに、伝達軸１２と平行に形成された出力軸１７が、軸受２に回転自在に支持されており、この出力軸１７には、３つの出力ギア１３ａ，１３ｂ，１３ｃにそれぞれ噛み合う径の第１変速ギア１８ａ、第２変速ギア１８ｂ、第３変速ギア１８ｃが固定されており、中間ギア１６に噛み合う逆転ギア１９が固定されている。すなわち３つの変速ギア１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、第１変速ギア１８ａが最も径が大きく、第２変速ギア１８ｂが次に径が大きく、第３変速ギア１８ｃが最も径が小さい。

図１及び図６から図８に示すように、出力軸１７は、その長手方向に対してスライド自在に形成されており、この出力軸１７のスライドにより、出力軸１７に固定された第１変速ギア１８ａ、第２変速ギア１８ｂ、第３変速ギア１８ｃ、及び逆転ギア１９もスライドし、第１変速ギア１８ａが第１出力ギア１３ａと噛み合った状態、第２変速ギア１８ｂが第２出力ギア１３ｂと噛み合った状態、第３変速ギア１８ｃが第３出力ギア１３ｃと噛み合った状態、及び逆転ギア１９が中間ギア１６と噛み合った状態に移行可能に構成されている。

また、基本ギア６には基本ギア６が逆方向に回転することを防止することができる反転防止機構２０が形成されている。なお、ここで「逆方向」とは、駆動軸４の回転と反対方向をいう。反転防止機構２０は、駆動軸４と平行なスライド軸２１にスライド可能に形成されており、スライド軸２１をスライドさせることにより基本ギア６と噛み合った状態と基本ギア６から離反した状態とを保持することができる。この反転防止機構２０は、基本ギア６に噛み合い可能な中空の反転防止ギア２２と、この反転防止ギア２２の中心に固定部２３とを備えている。固定部２３は例えば図４に示すように、球体のコロ２４及び自動車等の車体に固定されている芯体２５により構成されているとともに、反転防止ギア２２は内部に固定部２３を収納可能な筒状に形成され、その内周面にカム面を形成したワンウエイクラッチである。

反転防止ギア２２の内周面はコロ２４が一方向に移動した時にコロ２４を空転させる自由空間２６を形成するとともに、コロ２４が他方向に移動した時にコロ２４を固定する傾斜面２７とが設けられている。図４（Ａ）に示すように、反転防止ギア２２が一方向に回転する時には、コロ２４は自由空間２６に移動して空転するので反転防止ギア２２は芯体２５に対して、自由に回転することができる。一方、図４（Ｂ）に示すように、反転防止ギア２２が他方向に回転する時には、コロ２４は傾斜面２７に移動してくさび作用で固定され反転防止ギア２２と固定部２３の芯体２５とが固定されることになり、この芯体２５は固定されているため反転防止ギア２２の回転が規制される。

なお、反転防止機構２０の構成はこれに限定されるものではなく、例えば図５に示すように固定部２３に芯体２５に揺動自在に固定される爪２８、及び当該爪２８の揺動範囲を規制する突起２９を有し、反転防止ギア２２の内周面にはラチェット面３０を備えており、反転防止ギア２２が一方向に回転したときには、爪２８がラチェット面３０に噛み合わずに空転するとともに、他方向に回転したときには、爪２８がラチェット面３０に噛み合って反転防止ギア２２の回転を規制する爪式のラチェットであってもよい。

このように構成される変速装置１は、車両のブレーキがかけられて停車しているときには、図示しない車軸に固定されている出力軸１７も回転を止めている。このとき図１に示すように、反転防止機構２０は噛み合いを解消して基本ギア６と離反するように制御されており、また、出力軸１７に固定された第１変速ギア１８ａは第１出力ギア１３ａに噛み合った状態に制御されて、第１出力ギア１３ａを介して、伝達軸１２及び伝達ギア１１も回転を止めている。一方、動力源であるエンジンから伝わる回転トルクは、駆動軸４を介して駆動ギア５に伝達されて、公転ギア９に伝わる。公転ギア９は連結軸８を介して連動ギア１０に固定されており、連動ギア１０は回転が止められている伝達ギア１１に噛み合っているので、図１０に示すように、この連動ギア１０の回転トルクを吸収するために、基本ギア６が駆動軸４の回転と逆方向に回転する。そして図９及び図１０に示すように、連動ギア１０及び公転ギア９が基本ギア６の回転に連動して、駆動軸４の回転と逆方向に公転し、駆動ギア５の回転トルクを吸収して、伝達軸１２に回転トルクを伝達しない。

この状態でブレーキが解除されると、基本ギア６は慣性により回り続けるが、駆動軸４や各ギアとの摩擦により徐々に駆動軸４の回転と逆方向への回転を弱め、その結果、連結軸８及び連動ギア１０を介して徐々に伝達軸１２に回転トルクを伝達することになり、伝達軸１２を徐々に回転させることができる。すなわち、駆動ギア５に伝達された回転トルクは、駆動ギア５に噛み合う公転ギア９に伝わり、公転ギア９は基本ギア６の貫通孔７に回転自在な連結軸８に固定されているので、駆動ギア５から公転ギア９に伝達された回転トルクの一部は公転ギア９が自転する回転トルクに変換され連結軸８を介して連動ギア１０に伝達されるとともに、公転ギア９に伝達された回転トルクの他の部分は連結軸８を介して基本ギア６の逆方向への回転を弱め、さらに正方向の回転トルクに変換される。なお、「正方向の回転」とは駆動軸４の回転方向と同じ方向の回転を言う。そして、基本ギア６の回転方向が正方向に変換されると、反転防止機構２０が基本ギア６に噛み合うように制御される。連結軸８及びこの連結軸８に固定される公転ギア９、連動ギア１０が自転しつつ駆動軸４に対して正方向に公転すると、連動ギア１０は伝達ギア１１に噛み合っているので、連動ギア１０の自転及び公転の回転トルクは、伝達ギア１１の回転トルクに変換される。

このように、基本ギア６が逆方向に回転して、エンジンから駆動軸４に伝達される回転トルクを吸収している状態から車両を発進させることで、スムーズに発進することができ、ＭＴ車における半クラッチの状態や流体オイルによる動力伝達やＣＶＴのようなベルトによる動力伝達を経ることなく、効率的に動力を伝達することができる。

図１に示すように、車両が発進するときには第１出力ギア１３ａと第１変速ギア１８ａとが噛み合うように制御される。第１出力ギア１３ａと第１変速ギア１８ａとの角速度比は例えば５：３に成るように形成されており、第１出力ギア１３ａの回転トルクは第１変速ギア１８ａで、約１．６６倍に増速される。車両がさらに加速したときには、図６に示すように、第２出力ギア１３ｂと第２変速ギア１８ｂとが噛み合うように制御される。第２出力ギア１３ｂと第２変速ギア１８ｂとの角速度比は例えば６：２に成るように形成されており、第２出力ギア１３ｂの回転トルクは第２変速ギア１８ｂで、約３倍に増速される。そして、さらに速度が増すと、図７に示すように、第３出力ギア１３ｃと第３変速ギア１８ｃとが噛み合うように制御される。第３出力ギア１３ｃと第３変速ギア１８ｃとの角速度比は例えば８：１に成るように形成されており、第３出力ギア１３ｃの回転トルクは第３変速ギア１８ｃで、約８倍に増速される。なお、これら各ギアの変速比は、上記の数値に限定されるものではなく、適切なものが選択される。また、これらのギアの変更は、例えば車両の運転手が操作して変更するものであってもよく、また、図示しない制御ユニットによって制御されるものであってもよい。

また、車両が停止している状態で運転手の操作により後退の操作がされたときには、図８に示すように、逆転ギア１９が中間ギア１６に噛み合うように制御される。駆動軸４から各ギアを介して伝達軸１２に伝わった回転トルクは、伝達軸１２に固定されているバックギア１４を回転させ、このバックギア１４に噛み合っている中間ギア１６を回転させる。そして、さらに中間ギア１６の回転トルクがこの中間ギア１６に噛み合っている逆転ギア１９を回転させ、逆転ギア１９が固定されている出力軸１７に車両の後退方向への回転トルクを伝達する。このように各ギアを有することにより、伝達軸１２の回転トルクをさらに増速することができ、また、車両を後退させることができる。

なお、本考案の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本考案の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができることは云うまでもない。

本考案に係る変速装置１は、例えば自動車のトランスミッションとして好適に用いることができる。

１ 変速装置
４ 駆動軸
５ 駆動ギア
６ 基本ギア
７ 貫通孔
８ 連結軸
９ 公転ギア
１０ 連動ギア
１１ 伝達ギア
１２ 伝達軸
１３ａ 第１出力ギア（出力ギア）
１３ｂ 第２出力ギア（出力ギア）
１３ｃ 第３出力ギア（出力ギア）
１８ａ 第１変速ギア（変速ギア）
１８ｂ 第２変速ギア（変速ギア）
１８ｃ 第３変速ギア（変速ギア）
２０ 反転防止機構

Claims (2)

1. 動力源からの回転トルクを伝達する駆動軸と、
   前記駆動軸に固定された駆動ギアと、
   前記駆動軸を中心に回転自在に外嵌され、前記駆動ギアよりも大径な基本ギアと、
   該基本ギアに形成された貫通孔に回転自在に挿通する前記駆動軸に対して平行な連結軸と、
   前記連結軸の一端に固定され前記駆動ギアに噛み合う公転ギアと、
   前記連結軸の他端に固定される連動ギアと、
   前記連動ギアに噛み合う伝達ギアと、
   該伝達ギアの回転トルクを伝達する伝達軸と、
   前記基本ギアに噛み合い及び離反可能な反転防止機構と、
   を備えることを特徴とする変速装置。
2. 前記伝達軸に固定された出力ギアと、
   該出力ギアの回転トルクを増速又は減速する出力ギアに噛み合う変速ギアと、
   前記変速ギアに固定される出力軸と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
   

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