JP5543569B2

JP5543569B2 - リングギヤ無段変速機構

Info

Publication number: JP5543569B2
Application number: JP2012266718A
Authority: JP
Inventors: 稔中川
Original assignee: 稔中川
Priority date: 2012-11-17
Filing date: 2012-11-17
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-11-17
Also published as: JP2014101992A; WO2014077007A1; US20150308544A1

Description

本発明は、プラネタリーギヤ動力伝達間での無段変速機構に関するものである。

実用のプラネタリーギヤ構成回転伝達方式は、各ギヤ比が固定されており、ロックアップによる段階的変速方法により無段変速が実用に共されている。
実用のプラネタリーギヤ構成回転伝達方式は、各ギヤ比が固定された構成で、無段変速を得るには実用上不十分であった。

しかし、ギヤ比が固定したプラネタリーギヤ構成での無段変速を先に出願提出した特願２０１２−１３８２１２号の「遊星ギヤ自力制御駆動式無段変速機構」の遊星ギヤ自力制御駆動手段で実現したが、変速比率を左右する遊星ギヤ径の大きさ等の組み込みに限界があり、高い変速比を得ることが出来ないという欠点があった。
上記、遊星ギヤへの自力制御駆動構成では高い変速比の確保に問題があった。

特願２０１２−１３８２１２号

解決しょうとする問題点は、先出願の特願２０１２−１３８２１２の「遊星ギヤ自力制御駆動式無段変速機構」での遊星ギヤの直接制御駆動で入力一対一出力からの太陽ギヤ変速駆動を得ているが、一組みのプラネタリーギヤ構成での入力一対一からの更なる高い変速比を得ることができない点である。

本発明は、先出願の特願２０１２−１３８２１２の「遊星ギヤ自力制御駆動式無段変速機構」出力側負荷と入力を介した遊星ギヤの直接制御駆動構成を出力側負荷と入力を介してリングギヤを直接制御駆動構成手段で出力側太陽ギヤの無段駆動図る、リングギヤ自力制御駆動による無段変速機構を最も主要な特徴とする。

本発明のリングギヤ自力制御駆動式無段変速機構は、先出願での太陽ギヤの出力側負荷と入力を介して相殺した形の一部特願２０１２−１３８２１２の「遊星ギヤ自力制御駆動式無段変速機構」より遊星ギヤ径を小さくしたプラネタリーギヤ構成で、且つ入力一対一からの更なる高い変速比を一組みのプラネタリーギヤ構成で容易にした小型な無段変速機に利用できる利点がある。

リングギヤ自力制御駆動式無段変速機構の構成や実施方法を示した図面（一部省略）である。（実施例１）リングギヤ自力制御駆動式無段変速機構での入力一対一駆動をＡの入力角内で各部材駆動位置を分割して示した図面（一部省略）である。リングギヤ自力制御駆動式無段変速機構でのハイギヤード駆動をＡの入力角内で各部材駆動位置を分割して示した図面（一部省略）である。

一組みのプラネタリーギヤ構成による無段変速の目的を、出力負荷と入力とでリングギヤを入力と一対一駆動から、入力に遅れた形の自在な減速駆動、及び停止域への自力制御駆動を行い、該リングギヤ自力駆動を介した出力側太陽ギヤの高い無段変速駆動が取れる目的を最少の部材で実現した。

図１は、本発明のリングギヤ自力制御駆動式無段変速機構の１実施例の主要構成部材によるハイギヤード域を示した図であり（便宜上一部省略）、１ａ，ｂ，ｃはプッシュアーム、２ａ，ｂ，ｃ，ｄは上下にカム山を有したカムアーム、３はアウターカム、４は入力側支持枠、５は外周支持枠、６はコントロールギヤ、７ａ，ｂ，ｃはドライブアーム、８はドライブローラー、９はパワーローラー、１０はラチットを備えたリングギヤ、１１は遊星ギヤ、１２は出力側太陽ギヤ、１３は中心軸、１４は爪、１５は軸、Ａはカムアームのカム山までの入力角、ｒはリフト量、各部の駆動方向を矢印で示している。
図２では、入力一対一駆動のローギヤド域、図３ではハイギャド域でのＡの入力角内カムアームのカム山までの各部材の駆動イメージを示したものである。

パワーローラー（９）とドライブローラー（８）を備えたプッシュアーム（１ａ，ｂ，ｃ）の軸と、遊星ギヤ（１１）の軸とを支持枠（４）で支持、中心軸で爪（１４）を備えたドライブアーム（７ａ，ｂ，ｃ）を支持、プッシュアーム（１ａ，ｂ，ｃ）のパワーローラー（９）往復駆動を介したドライブローラー（８）の往復運動でドライブアーム（７ａ，ｂ，ｃ）を往復駆動、リングギヤ（１０）のラチットにドライブアーム（７ａ，ｂ，ｃ）の爪（１４）を噛み合わせたプラネタリーギヤ構成に、外周支持枠（５）に上下にカム山を有したカムアーム（２ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を支持して、該カムアーム（２ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を上下に動かすアウターカム（３）とコントロールギヤ（６）を外周に配した構成。

図２で示したＡの入力角内カムアームのカム山までの各部材の駆動位置を分割して示した図面で、支持枠（４）の遊星ギヤ（１１）一体の矢印入力で、噛み合う出力側太陽ギヤ（１２）負荷で遊星ギヤ（１１）を介したリングギヤ（１０）の入力方向駆動、該リングギヤ（１０）のラチットと噛み合う爪（１４）を介したドライブアーム（７ａ）の中心軸（１３）を軸に同入力方向に駆動が行われ、該ドライブアーム（７ａ）がドライブローラー（８）を押し、該ドライブローラー（８）を備えたプッシュアーム（１ａ）の軸（１５）支点にパワーローラー（９）を外周支持枠（５）内壁面に押し付け、出力負荷によるリングギヤ（１０）への入力方向押し出した回転力を外周支持枠（５）内壁面で押し止めた形で、入力と一体の一対一駆動を直接行って、噛み合う遊星ギヤ（１１）を銜えた形の自転停止の入力と一体の一対一公転駆動を行い、噛み合う出力側太陽ギヤ（１２）を自転停止の遊星ギヤ（１１）が銜えた形で公転駆動を行い、入力と一対一の出力側太陽ギヤ（１２）の安定した駆動によるローギヤード域を得ることができる。

図１での、コントロールギヤ（６）を矢印方向に回動、カムアーム（２ａ，ｂ，ｃ，ｄ）のｒで示したリフト量各位置に押し出した図１のプッシュアーム（１ａ）側では、支持枠（４）の入力を介した、外周支持枠（５）内壁面を押し続けて回るパワーローラー（９）のカムアーム（２ａ）のカム山通過最大位置にあり、プッシュアーム（１ａ）の軸（１５）支点にパワーローラ（９）を押し込んで、ドライブローラー（８）を入力逆方向のテコ駆動を行わせ、中心軸（１３）支点に出力負荷を介した入力と同速一対一駆動のドライブアーム（７ａ）を、入力逆方向に押し戻し，備えた爪（１４）でラチットを備えたリングギヤ（１０）をワンウエイ機構を介した入力逆方向の、入力より減速駆動最大の状態を示したものである。

同じく、図１でのプッシュアーム（１ｂ）側では、パワーローラー（９）がカムアーム（２ａ）のカム山を通過した位置に達してプッシュアーム（１ｂ）の軸（１５）支点にリターンスプリング（図では省略）により外周方向に戻る往復運動が働きプッシュアーム（１ｂ）の軸（１５）中心でパワーローラー（９）とドライブローラー（８）が外周方向に戻りドライブアーム（７ｂ）もリターンスプリング（図では省略）とワンウエイ機構により中心軸（１３）を軸に入力方向に戻ることができる。

同じく、図１でのプッシュアーム（１ｃ）側では、パワーローラー（９）がカムアーム（２ｄ）のカム山を通過し始めた位置でプッシュアーム（１ｃ）の軸（１５）支点に中心軸方向に押し込まれプッシュアーム（１ｃ）の軸中心でドライブローラー（８）がテコ駆動し始めてドライブアーム（７ｃ）の中心軸（１３）を軸に入力逆方向へ押して、備えた爪（１４）でラチットを備えたリングギヤ（１０）のワンウエイ機構を介した入力逆方向入力より減速した駆動を行い始めている状態を示したもので各部材の連続したリングギヤ（１０）の減速駆動を得ることができる。
該入力による自在なリングギヤ（１０）の入力より減速した直接駆動を介した、噛み合う支持枠（４）の入力と一体の遊星ギヤ（１１）の駆動で、該遊星ギヤ（１１）の入力逆方向の自転駆動を強制的に、且つ、自在に操ることで噛み合う出力側太陽ギヤ（１２）の自在な無段変速駆動ができる。

図３で示したＡの入力角内カムアームのカム山までの各部材の駆動位置を分割して示したハイギャード域では、外周支持枠（５）内側を回るパワーローラー（９）がカムアーム（２ａ）のカム山頂点まで押し込まれ、プッシュアーム（１ｂ）の軸中心でドライブローラー（８）がドライブアーム（７ａ）の中心軸（１３）を軸に同入力方向に駆動、該ドライブアーム（７ａ）をドライブローラー（８）が押し続けた状態による、ドライブアーム（７ａ）が停止した状態まで駆動され、常に出力側負荷を介した入力方向駆動力が働いているリングギヤ（１０）のラチットに、停止状態のドライブアーム（７ａ）の爪（１４）が噛み合いリングギヤ（１０）の入力方向駆動停止を得ることができる。
入力回転と一体の遊星ギヤ（１１）の公転駆動で駆動停止状態のリングギヤ（１０）のギヤ面をプロファイルする形で強制的な入力逆方向の自転駆動が最大となり、噛み合う出力側太陽ギヤ（１２）の入力方向駆動を強制的に加算する、入力一対一出力からの変速比の高い無段変速駆動を自在に得ることができる。

図１は本発明の基本駆動構成を示したもので、アウターカム（３）のシャーシ固定、或いは外周支持枠（５）シャーシ固定、アウターカム（３）直接回動等や、他のカムアーム（２ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の安定押し出し構成等でのコントロールギヤ（６）やアウターカム（３）や外周支持枠（５）の回動手段やシャーシ固定等変更により、これらの回動でのハイギヤード域やローギヤード域への変更や各変更位置での入出力間のパワーローラー（９）回転や往復運動の安定を考慮し、入力回転中や入力停止状態での抵抗少ない瞬時な変更が出来るようにしたり、該リングギヤ（１０）の一時的回転ロック機能を取り付けてオーバードライブを可能にしたり、コントロールギヤ（６）等の出力側回転数値の電子或いは機械的等での回動を取り入れてフルオートマチック無段変速機に進化させたり、プラネタリーギヤ構成であるため幾分な部材や位置変更を加えたりした入出力位置等変更可能である。
本構成変速機を駆動する入力側を減速駆動したり、同じく、各遊星ギヤを親子遊星ギヤとしたり、ドライブアーム（７ａ，ｂ，ｃ）とプッシュアーム（１ａ，ｂ，ｃ）とにギヤを刻んで噛み合わせたり、プッシュアームに他のテコ機能等を組み入れた倍速駆動や、これらの構成を筒状支持枠で螺旋状に納めて組み込み入出力間のギヤ比率を向上してプッシュアーム（１ａ，ｂ，ｃ）のリターン回数や速度に配慮したり、各遊星ギヤ（１１）のギヤ比率を大きく取り、噛み合う太陽ギヤ（１２）のギヤ径を小さくして組み込む等の変速比率の向上や、他のワンウエイ機構で組み込み等の様々な組み合わせが考えられる、とくに各カムアームのカム形状やドライブローラー（８）とドライブアーム（７ａ，ｂ，ｃ）との接触部構造や各部材の大きさ形や数や取り付け角度や位置、それらを支持する部材や、他の部材箇所でのワンウエイ機構組み込み、ベアリング、リターンスプリング等の取り付けは各用途によって変化するものである。

一組のプラネタリーギヤ構成による一中心軸構成による変速比の高い無段変速機となり、単純でコンパクトな構成により自転車等の変速機等の新たな用途に適用できる。

１ａ，ｂ，ｃパワーローラーとドライブローラーを備えたプッシュアーム
２ａ，ｂ，ｃ，ｄカムアーム
３アウターカム
４支持枠（入力側）
５外周支持枠
６コントロールギヤ
７ａ，ｂ，ｃ爪を備えたドライブアーム
８ドライブローラー
９パワーローラー
１０ラチットを備えたリングギヤ
１１遊星ギヤ
１２太陽ギヤ
１３中心軸
１４爪
１５軸
ｒリフト量
Ａ入力角

Claims

パワ−ロ−ラ−(９)とドライブロ−ラ−(８)とを備えたプッシュア−ム(１a.b.c)と遊星ギヤ(１１)とを支持した支持枠(４)とラチットを刻んだリングギヤ(１０)と出力側太陽ギヤ(１２)と中心軸(１３)で支持した爪(１４)を備えたドライブア−ム(７a.b.c)とで構成したプラネタリ−ギヤの外周に上下にカム山を有したカムア−ム(２a.b.c.d)を支持した外周支持枠(５)とアウタ−カム(３)とコントロ−ルギヤ(６)を配した構成で、前記コントロールギア（６）回動で前記カムアーム(２a.b.c.d)の押し出しを回避して、支持枠(４)入力の前記出力側太陽ギヤ(１２)負荷を介して前記遊星ギヤ(１１)と前記リングギヤ(１０)とワンウエイ機構を介した前記ドライブア−ム(７a.b.c)駆動で前記ドライブロ−ラ−(８)を介した前記プッシュア−ム(１a.b.c)のテコ駆動で前記パワ−ロ−ラ−(９)を前記外周支持枠(５)内壁面に押し付けた出力側負荷相殺の形の前記リングギヤ(１０)の入力一対一駆動で前記遊星ギヤ(１１)自転停止公転駆動による入力一対一出力側太陽ギヤ(１２)駆動と、前記コントロ−ルギヤ(６)の前記アウタ−カム(３)回動で前記カムア−ム(２a.b.c.d)を押し出して、各前記パワ−ロ−ラ−(９)の通過毎に前記プッシュア−ム(１a,b,c)のテコ往復駆動と前記ドライブア−ム(７a,b,c)往復駆動でワンウエイ機構を介した前記リングギヤ(１０)の入力に遅れた減速駆動と入力と一体の前記遊星ギヤ(１１)を介した入力逆方向自転駆動を加えて前記出力側太陽ギヤ(１2)の入力方向加算駆動を図る、出力側負荷と入力回転力で前記リングギヤ(１０)直接制御駆動を行わせたことを特徴とするリングギヤ無段変速機構。