JP4909322B2

JP4909322B2 - 変速機

Info

Publication number: JP4909322B2
Application number: JP2008190826A
Authority: JP
Inventors: 力也國井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: JP2010025310A

Description

本発明は、入力軸により偏心回転するコネクティングロッドで駆動部材を往復回転させ、駆動部材の往復回転をワンウェイクラッチで出力軸の間欠回転として取り出す変速機に関する。

かかる変速機は下記特許文献１により公知である。この変速機の偏心量可変機構は、エンジンに接続されて回転する入力軸の内部に、該入力軸の軸線に対して偏心したリングギヤを形成し、リングギヤの内部に回転自在に嵌合するピニオンホルダ（ガイド領域１１）の外周部に円形のピニオン収納凹部を形成し、該ピニオン収納凹部に回転自在に支持されたピニオンを前記リングギヤに噛合させて構成される。ピニオンを電動モータで回転させると、リングギヤに噛合するピニオンがピニオンホルダと共に該リングギヤに沿って移動し、入力軸の軸線に対するピニオンの軸線の偏心量が増減する。従って、ピニオンの軸線に一端を接続したコネクティングロッドの他端をワンウェイクラッチを介して出力軸に接続することで、コネクティングロッドの往復動に伴って出力軸が間欠回転する。
特開２００５−５０２５４３号公報

ところで、上記従来のものは、変速の過程でピニオンホルダの位置を変化させるときに、リングギヤの歯先がピニオンホルダの外周面に摺接するとともに、ピニオンの歯先がピニオンホルダのピニオン収納凹部の内周面に摺接するため、その摺動部の摩擦抵抗により駆動力の伝達効率が低下する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、入力軸に偏心して接続されたコネクティングロッドの揺動運動をワンウェイクラッチを介して出力軸の間欠回転に変換する変速機において、リングギヤおよびピニオンの歯先に摺接するピニオンホルダを廃止して摩擦力の低減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、駆動源に接続されて回転する入力軸と、前記入力軸に設けた第１ピニオンに噛合するリングギヤを有して前記入力軸に対して偏心回転する偏心ディスクと、前記偏心ディスクの偏心量を変化させる変速機構と、前記偏心ディスクの外周に相対回転自在に嵌合するコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドに連結されて往復回転する駆動部材と、前記駆動部材にワンウェイクラッチを介して接続された出力軸とを備え、前記変速機構は、前記入力軸と同軸に配置された変速アクチュエータと、前記変速アクチュエータの回転軸に固定されたキャリヤと、前記キャリヤに支持されて前記リングギヤに噛合する少なくとも２個の第２ピニオンとを備えることを特徴とする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、駆動源に接続されて回転する入力軸と、前記入力軸に設けた第１ピニオンに噛合するリングギヤを有して前記入力軸に対して偏心回転する偏心ディスクと、前記偏心ディスクの偏心量を変化させる変速機構と、前記偏心ディスクの外周に相対回転自在に嵌合するコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドに連結されて往復回転する駆動部材と、前記駆動部材にワンウェイクラッチを介して接続された出力軸とを備え、前記変速機構は、前記入力軸と同軸に配置された変速アクチュエータと、前記変速アクチュエータの回転軸に固定されたキャリヤと、前記キャリヤに支持されて前記第１ピニオンに噛合するサンギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤに同時に噛合する少なくとも２個の第２ピニオンとを備えることを特徴とする変速機が提案される。

請求項１の構成によれば、駆動源に接続された入力軸の回転に連動して偏心ディスクを偏心回転させると、偏心ディスクの外周に相対回転自在に嵌合するコネクティングロッドに接続された駆動部材が往復回転し、駆動部材にワンウェイクラッチを介して接続された出力軸が間欠的に回転する。このとき、変速機構の変速アクチュエータでキャリヤと共に２個の第２ピニオンの位置を変化させると、１個の第１ピニオンおよび２個の第２ピニオンによりリングギヤを案内され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が往復動するストロークが変化して駆動部材の往復回転角が増減することで、入力軸および出力軸間の変速比を変化させることができる。偏心ディスクはそのリングギヤに噛合する１個の第１ピニオンおよび２個の第２ピニオンにより案内されるため、偏心ディスクに摺接して案内するピニオンホルダが不要になり、摩擦力を低減して駆動力の伝達効率を高めることができるだけでなく、摩耗によるコンタミネーションの発生を最小限に抑えることができる。

また請求項２に記載された発明によれば、駆動源に接続された入力軸の回転に連動して偏心ディスクを偏心回転させると、偏心ディスクの外周に相対回転自在に嵌合するコネクティングロッドに接続された駆動部材が往復回転し、駆動部材にワンウェイクラッチを介して接続された出力軸が間欠的に回転する。このとき、変速機構の変速アクチュエータでキャリヤを介してサンギヤを駆動して２個の第２ピニオンの位置を変化させると、１個の第１ピニオンおよび２個の第２ピニオンによりリングギヤを案内され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が往復動するストロークが変化して駆動部材の往復回転角が増減することで、入力軸および出力軸間の変速比を変化させることができる。偏心ディスクはそのリングギヤに噛合する１個の第１ピニオンおよび２個の第２ピニオンにより案内されるため、偏心ディスクに摺接して案内するピニオンホルダが不要になり、摩擦力を低減して駆動力の伝達効率を高めることができるだけでなく、摩耗によるコンタミネーションの発生を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は変速機の全体側面図（ＴＯＰ状態）、図２は変速機の全体側面図（ＬＯ状態）、図３は図１の３−３線断面図、図４はＴＯＰ状態およびＬＯ状態を比較する図、図５はＴＯＰ状態での作用説明図、図６はＬＯ状態での作用説明図である。

図１および図３に示すように、本実施の形態の無段変速機Ｔは、平行に配置された入力軸１１および出力軸１２を備えており、入力軸１１の回転が減速または増速されて出力軸１２に間欠的に伝達される。エンジンのような駆動源１３に接続されて回転する入力軸１１は、インナーロータ型の電動モータのような変速アクチュエータ１４の中空の回転軸１４ａの内部を貫通し、その先端に第１ピニオン１５が設けられる。変速アクチュエータ１４のロータ１４ｂは回転軸１４ａに固定されており、ステータ１４ｃはケーシングに固定される。また変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａは、駆動源１３の入力軸１１と同速度で回転可能であり、かつ入力軸１１に対して異なる速度で相対回転可能である。

変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａの先端に固定したキャリヤ１６に、第１ピニオン１５と同径の２個の第２ピニオン２６，２６が、第１ピニオン１５と協働して正三角形のを構成する位置にそれぞれピニオンピン２７，２７を介して支持されており、これら第１ピニオン１５および第２ピニオン２６，２６に円板形の偏心ディスク１７の内部に偏心して形成されたリングギヤ１７ａが噛合する。偏心ディスク１７の外周面に、コネクティングロッド１８のロッド部１８ｂの一端に設けたリング部１８ａがボールベアリング１９を介して相対回転自在に嵌合する。

前記変速アクチュエータ１４、キャリヤ１６および第２ピニオン２６，２６は本発明の変速機構２８を構成する。

出力軸１２の外周にワンウェイクラッチ２１を介してリング状の駆動部材２２が支持されており、駆動部材２２の円周方向の１か所にコネクティングロッド１８のロッド部１８ｂの他端が支点ピン２９で枢支される。ワンウェイクラッチ２１は出力軸１２に固定したボス部材２３を備えており、ボス部材２３の外周に前記駆動部材２２が相対回転自在に嵌合する。ボス部材２３の外周には複数個（例えば４個）の切欠き２３ａ…が形成されており、これらの切欠き２３ａ…と駆動部材２２の内周面との間に形成された楔状の空間に、スプリング２４…で付勢されたボール２５…が配置される。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを駆動源１３の入力軸１１に対して相対回転させると、入力軸１１の軸線Ｌ１まわりにキャリヤ１６が回転する。このとき、キャリヤ１６の中心Ｏ、つまり第１ピニオン１５および２個の第２ピニオン２６，２６が成す正三角形の中心は入力軸１１の軸線Ｌ１まわりに回転する。

図４（Ａ）は、キャリヤ１６の中心Ｏが第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して出力軸１２と反対側にある状態を示しており、このとき入力軸１１に対する偏心ディスク１７の偏心量が最大になって変速機ＴのレシオはＴＯＰ状態になる。図４（Ｂ）は、キャリヤ１６の中心Ｏが第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して出力軸１２と同じ側にある状態を示しており、このとき入力軸１１に対する偏心ディスク１７の偏心量が最小になって変速機ＴのレシオはＬＯ状態になる。

次に、図５に基づいて、ＴＯＰ状態で変速機Ｔを運転するときの作用を説明する。

上述したように、ＴＯＰ状態では、キャリヤ１６の中心Ｏが第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して出力軸１２と反対側にあり、入力軸１１に対する偏心ディスク１７の偏心量は最大になる。この状態で駆動源１３で入力軸１１を回転させるとともに、駆動源１３の入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させると、入力軸１１、回転軸１４ａ、キャリヤ１６、第１ピニオン１５、２個の第２ピニオン２６，２６および偏心ディスク１７が一体になった状態で、入力軸１１を中心に反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。図５（Ａ）から図５（Ｂ）を経て図５（Ｃ）の状態へと回転する間に、偏心ディスク１７の外周にリング部１８ａをボールベアリング１９を介して相対回転自在に支持されたコネクティングロッド１８は、そのロッド部１８ｂの先端に支点ピン２９で枢支された駆動部材２２を反時計方向（矢印Ｂ参照）に回転させる。図５（Ａ）および図５（Ｃ）は、駆動部材２２の前記矢印Ｂ方向の回転の両端を示している。

このようにして駆動部材２２が矢印Ｂ方向に回転すると、駆動部材２２とボス部材２３との間の楔状の切欠き２３ａ…にワンウェイクラッチ２１のボール２５…が挟み込まれ、駆動部材２２の回転がボス部材２３を介して出力軸１２に伝達されるため、出力軸１２は反時計方向（矢印Ｃ参照）に回転する。

第１ピニオン１５が更に回転すると、第１ピニオン１５および第２ピニオン２６，２６にリングギヤ１７ａを噛合させた偏心ディスク１７が、第１ピニオン１５および第２ピニオン２６，２６に案内されて反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。図５（Ｃ）から図５（Ｄ）を経て図５（Ａ）の状態へと回転する間に、偏心ディスク１７の外周にリング部１８ａをボールベアリング１９を介して相対回転自在に支持されたコネクティングロッド１８は、その先端に支点ピン２９で枢支された駆動部材２２を時計方向（矢印Ｂ′参照）に回転させる。図５（Ｃ）および図５（Ａ）は、駆動部材２２の前記矢印Ｂ′方向の回転の両端を示している。

このようにして駆動部材２２が矢印Ｂ′方向に回転すると、駆動部材２２とボス部材２３との間の楔状の切欠き２３ａ…からワンウェイクラッチ２１のボール２５…がスプリング２４…を圧縮しながら押し出されることで、駆動部材２２がボス部材２３に対してスリップして出力軸１２は回転しない。

以上のように、駆動部材２２が往復回転したとき、駆動部材２２の回転方向が反時計方向（矢印Ｂ参照）のときだけ出力軸１２が反時計方向（矢印Ｃ参照）に回転するため、出力軸１２は間欠回転することになる。

図６は、ＬＯ状態で変速機Ｔを運転するときの作用を示すものである。このとき、入力軸１１の位置は偏心ディスク１７の中心Ｏに一致しているので、入力軸１１に対する偏心ディスク１７の偏心量はゼロになる。この状態で駆動源１３で入力軸１１を回転させるとともに、駆動源１３の入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させると、入力軸１１、回転軸１４ａ、キャリヤ１６、第１ピニオン１５、２個の第２ピニオン２６，２６および偏心ディスク１７が一体になった状態で、入力軸１１を中心に反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。しかしながら、偏心ディスク１７の偏心量がゼロであるため、コネクティングロッド１８の往復運動のストロークもゼロになり、出力軸１２は回転しない。

従って、変速アクチュエータ１４を駆動してキャリヤ１６の位置を図４（Ａ）のＴＯＰ状態と図４（Ｂ）のＬＯ状態との間に設定すれば、ゼロレシオおよび所定レシオ間の任意のレシオでの運転が可能になる。

以上のように、偏心ディスク１７のリングギヤ１７ａを第１ピニオン１５および第２ピニオン２６，２６に噛合させて案内するので、偏心ディスク１７のリングギヤ１７ａの歯先および第１ピニオン１５の歯先に摺接して案内する三日月形のピニオンホルダが不要になり、摩擦力を低減して駆動力の伝達効率を高めることができるだけでなく、摩耗によるコンタミネーションの発生を最小限に抑えることができる。

図７〜図１２は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図７は変速機の全体側面図（ＴＯＰ状態）、図８は変速機の全体側面図（ＬＯ状態）、図９は図７の９−９線断面図、図１０はＴＯＰ状態およびＬＯ状態を比較する図、図１１はＴＯＰ状態での作用説明図、図１２はＬＯ状態での作用説明図である。尚、第２の実施の形態において、第１の実施の形態の部材に対応する部材に同一の符号を付すことで、重複する説明を省略する。

第２の実施の形態は、変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａに固定したキャリヤ１６にサンギヤ３０が支持され、このサンギヤ３０と偏心ディスク１７のリングギヤ１７ａとの間に、前記第１ピニオン１５に加えて２個の第２ピニオン２６，２６が噛合する。２個の第２ピニオン２６，２６は、サンギヤ３０とリングギヤ１７ａとに噛合した状態で、フローティング状態で支持される。第２の実施の形態のその他の構成は、上述した第１の実施の形態と同じである。

次に、上記構成を備えた本発明の第２の実施の形態の作用を説明する。

変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを駆動源１３の入力軸１１に対して相対回転させると、入力軸１１の軸線Ｌ１まわりにサンギヤ３０が偏心回転する。このとき、第１ピニオン１５が停止していると考えると、サンギヤ３０の回転が２個の第２ピニオン２６，２６に伝達されることで、第１ピニオン１５に対して２個の第２ピニオン２６，２６の位置が変化する。

図１０（Ａ）は、第２ピニオン２６，２６が第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して出力軸１２と反対側にある状態を示しており、このとき入力軸１１に対する偏心ディスク１７の偏心量が最大になって変速機ＴのレシオはＴＯＰ状態になる。図１０（Ｂ）は、第２ピニオン２６，２６が第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して出力軸１２と同じ側にある状態を示しており、このとき入力軸１１に対する偏心ディスク１７の偏心量が最小になって変速機ＴのレシオはＬＯ状態になる。

図１１は、ＴＯＰ状態で変速機Ｔを運転するときの作用を示すものであり、その作用は第１の実施の形態の図５で説明したものと同じである。また図１２は、ＬＯ状態で変速機Ｔを運転するときの作用を示すものであり、その作用は第１の実施の形態の図６で説明したものと同じである。

以上のように、第２の実施の形態によっても、偏心ディスク１７のリングギヤ１７ａを第１ピニオン１５および第２ピニオン２６，２６に噛合させて案内するので、偏心ディスク１７のリングギヤ１７ａの歯先および第１ピニオン１５の歯先に摺接して案内する三日月形のピニオンホルダが不要になり、摩擦力を低減して駆動力の伝達効率を高めることができるだけでなく、摩耗によるコンタミネーションの発生を最小限に抑えることができる。

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、実施の形態の変速機Ｔは出力軸１２が間欠回転するが、複数個の変速機Ｔを、入力軸１１および出力軸１２を共有し、かつキャリヤ１６の位相が円周方向にずれるようにして並置すれば、出力軸１２の間欠回転のピッチを減少させて滑らかに回転させることができる。

また実施の形態では２個の第２ピニオン２６，２６を備えているが、第２ピニオン２６…の数は３個以上であっても良い。

また実施の形態ではＬＯ状態のレシオをゼロに設定しているが、ゼロよりも大きい所定レシオであっても良い。

また実施の形態では駆動源１３の入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させているが、変速アクチュエータ１４のロータ１４ｂを駆動源１３の入力軸１１にクラッチ等で機械的に結合しても良い。

第１の実施の形態に係る変速機の全体側面図（ＴＯＰ状態）同じく変速機の全体側面図（ＬＯ状態）図１の３−３線断面図ＴＯＰ状態およびＬＯ状態を比較する図ＴＯＰ状態での作用説明図ＬＯ状態での作用説明図第２の実施の形態に係る変速機の全体側面図（ＴＯＰ状態）同じく変速機の全体側面図（ＬＯ状態）図７の９−９線断面図ＴＯＰ状態およびＬＯ状態を比較する図ＴＯＰ状態での作用説明図ＬＯ状態での作用説明図

符号の説明

１１入力軸
１２出力軸
１３駆動源
１４変速アクチュエータ
１４ａ回転軸
１５第１ピニオン
１６キャリヤ
１７偏心ディスク
１７ａリングギヤ
１８コネクティングロッド
２１ワンウェイクラッチ
２２駆動部材
２６第２ピニオン
２８変速機構
３０サンギヤ
Ｏ偏心ディスクの偏心回転の中心位置

Claims

駆動源（１３）に接続されて回転する入力軸（１１）と、
前記入力軸（１１）に設けた第１ピニオン（１５）に噛合するリングギヤ（１７ａ）を有して前記入力軸（１１）に対して偏心回転する偏心ディスク（１７）と、
前記偏心ディスク（１７）の偏心量を変化させる変速機構（２８）と、
前記偏心ディスク（１７）の外周に相対回転自在に嵌合するコネクティングロッド（１８）と、
前記コネクティングロッド（１８）に連結されて往復回転する駆動部材（２２）と、
前記駆動部材（２２）にワンウェイクラッチ（２１）を介して接続された出力軸（１２）とを備え、
前記変速機構（２８）は、
前記入力軸（１１）と同軸に配置された変速アクチュエータ（１４）と、
前記変速アクチュエータ（１４）の回転軸（１４ａ）に固定されたキャリヤ（１６）と、
前記キャリヤ（１６）に支持されて前記リングギヤ（１７ａ）に噛合する少なくとも２個の第２ピニオン（２６）とを備えることを特徴とする変速機。
駆動源（１３）に接続されて回転する入力軸（１１）と、
前記入力軸（１１）に設けた第１ピニオン（１５）に噛合するリングギヤ（１７ａ）を有して前記入力軸（１１）に対して偏心回転する偏心ディスク（１７）と、
前記偏心ディスク（１７）の偏心量を変化させる変速機構（２８）と、
前記偏心ディスク（１７）の外周に相対回転自在に嵌合するコネクティングロッド（１８）と、
前記コネクティングロッド（１８）に連結されて往復回転する駆動部材（２２）と、
前記駆動部材（２２）にワンウェイクラッチ（２１）を介して接続された出力軸（１２）とを備え、
前記変速機構（２８）は、
前記入力軸（１１）と同軸に配置された変速アクチュエータ（１４）と、
前記変速アクチュエータ（１４）の回転軸（１４ａ）に固定されたキャリヤ（１６）と、
前記キャリヤ（１６）に支持されて前記第１ピニオン（１５）に噛合するサンギヤ（３０）と、
前記サンギヤ（３０）および前記リングギヤ（１７ａ）に同時に噛合する少なくとも２個の第２ピニオン（２６）とを備えることを特徴とする変速機。