JP5777270B2

JP5777270B2 - 無段変速機

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Description

周知の各種類の異軸式無段変速機の無段変速の作動方式は、下記の通りである。
原動プーリー及び受動プーリーの可変ピッチのＶ型伝動ベルトスロットのピッチを制御することによって、ベルト状伝動コンポネントが原動プーリー或いは受動プーリーの径方向距離での作動を変更させ、更に原動プーリー及び受動プーリー間の伝動速度比を変更させる。

上述の異軸式無段変速機の原動プーリー或いは受動プーリーは、可変ピッチのＶ型伝動ベルトスロットのピッチを制御し、必要な軸方向の駆動力は下記の一種或いは一種以上からくることを含む。含まれているのは下記の通りである。
（１）入力軸の回転速度の変化につれて遠心力が変動するメカニズムを通して、軸方向に変動する駆動力を形成することによって、原動プーリーの可変ピッチのＶ型伝動ベルトスロットのピッチを変更する。

（２）出力軸の回転速度の変化につれて遠心力が変動するメカニズムを通して、軸方向に変動する駆動力を形成することによって、受動プーリーの可変ピッチのＶ型伝動ベルトスロットのピッチを変更する。
（３）入力軸のトルクの変化につれて軸方向の駆動力が変動するメカニズムを通して、軸方向に変動する駆動力を形成することによって、原動プーリーの可変ピッチのＶ型伝動ベルトスロットのピッチを変更する。

（４）出力軸のトルクの変化につれて軸方向の駆動力が変動するメカニズムを通して、軸方向に変動する駆動力を形成することによって、受動プーリーの可変ピッチのＶ型伝動ベルトスロットのピッチを変更する。
（５）原動プーリー或いは受動プーリーに軸方向予圧ばねを配置し、原動プーリー或いは受動プーリーを通してベルト状伝動コンポネントの拉力を受け、軸方向の駆動力を発生することによって、原動プーリーや受動プーリーの二者或いはその中の一つのプーリーの可変ピッチのＶ型伝動ベルトスロットのピッチを変更する。

上記の（１）から（５）の方式は、受動作動の無段変速伝動機能である。
能動的に人力、機械力、電磁効果、油圧、気圧駆動のリニア駆動装置によってリニア駆動力を発生させ、或いは、電気モーター或いは油圧モーター或いは気圧モーターによって形成する回転動力を駆動してから、更に機械伝動装置によって軸方向のリニア駆動力に変換することによって、原動プーリーや受動プーリーの二者或いはその中の一つのプーリーの可変ピッチのＶ型伝動ベルトスロットのピッチを変更する。この方式は能動制御式無段変速伝動機能である。

伝統の入力軸と出力軸は、異軸式構造の無段変速機（Continuous Variable Transmission）を呈し、ゴムベルト式（Rubber Belt Type）、金属ベルト式（Metal Belt Type）、チェーン式（Chain Type）無段変速機、電子制御電磁クラッチ式無段変速機（ＥＣＶＴ）、摩擦ディスク式（Friction Disk Type）或いはよく使われる異軸式無段変速機等の多種形態を含む。

本発明は、無段変速装置の低回転速度出力の剛性及び高回転速度出力の効率を高めることを目的とする。

ハイローギアトランスミッションプーリーセットを持つ無段変速機は、トルク或いは回転速度の作動を通して、原動プーリー或いは受動プーリーに対して軸方向に駆動する軸方向の駆動力を形成する。人力制御に合わせて、或いは、軸方向に予圧ばねによって構成する受動作動する無段変速伝動機能を配置する。或いは、人力、電気エネルギー、機械力、油圧、気圧等によって構成する無段変速伝動機能を能動的に制御し、更に入力設定の作動様式、速度検測、トルクを参照することによって、無段変速伝動の速度比を制御及び作動させる。

異軸式無段変速機（Continuous Variable Transmission）の原動プーリーの入力軸の回転速度に従う変速を提供し、及び負荷側の負荷トルクの大小は自動的に速度比を調整することができるので、操作が便利である利点があるが、異軸式無段変速機は下記のような欠点がある。
（１）伝送できるパワー容量は大きくないので、中小パワーの応用のみに適する。
（２）異軸式無段変速機の伝動効率は低すぎる。
（３）耐用性を強化するべきである。

本発明の無段変速機は、下記機能を創始する。
（１）無段変速機の入力軸と出力軸との間に同じ回転方向に伝動する固定速度比のハイギアトランスミッションプーリーセットを設置し、及び出力軸とハイギアトランスミッションプーリーセットの受動プーリーとの間にクラッチ装置を配置する。もし減速式無段変速機を使用し、最小減速度比或いは最小減速度比に近い状態で作動し、或いは、加速式無段変速機を使用し、最大加速度比或いは最大加速度比に近い状態で作動し、出力軸の回転速度が設定回転速度に到達或いは設定回転速度を超えるとき、クラッチ装置をコントロールしてクローズすることによって、ハイギアトランスミッションプーリーセットの受動プーリーと出力軸を連結する。

（２）無段変速機の入力軸と出力軸との間に同じ回転方向に伝動する固定速度比ができるローギアトランスミッションプーリーセットを設置し、及び一方向性伝動装置を配置する。もし減速式無段変速機を使用し、最大減速度比或いは最大減速度比に近い状態で作動し、或いは、加速式無段変速機を使用し、最小加速度比或いは最小加速度比に近い状態で作動し、重負荷において、ローギアトランスミッションプーリーセットの原動プーリーの回転速度が同じ回転方向の入力軸より低くなるとき、入力軸の回転キネティックエナジーは一方向性伝動装置及びローギアトランスミッションプーリーセットを経て、出力軸を駆動してから、更に負荷を駆動する。この状態で伝動する動力は、元異軸式無段変速機を経由するが、ローギアトランスミッションプーリーセットを経由することに転換して出力する。

本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とハイギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとローギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の異軸式無段変速機とローギアトランスミッションプーリーセットとハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機のハイギアトランスミッションプーリーセット或いはローギアトランスミッションプーリーセットの原動チェーンプーリーと受動チェーンプーリーとチェーン構成の構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機のハイギアトランスミッションプーリーセット或いはローギアトランスミッションプーリーセットの原動プーリーと中間プーリーと受動プーリーによって組合せる構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機のハイギアトランスミッションプーリーセット或いはローギアトランスミッションプーリーセットの外径がより小さいトランスミッションプーリーと外径がより大きい内向きトランスミッションプーリーによって組合せる構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機のハイギアトランスミッションプーリーセット或いはローギアトランスミッションプーリーセットの原動ベルトプーリーと受動ベルトプーリーと伝動ベルトによって組合せる構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の入力軸と異軸式無段変速機の原動プーリーとの間に変速プーリーセットを加設する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の出力軸と異軸式無段変速機の受動プーリーとの間に変速プーリーセットを加設する構造を示す模式図である。本発明の一実施形態による無段変速機の入力軸と異軸式無段変速機の原動プーリーとの間及び出力軸と異軸式無段変速機の受動プーリーとの間に変速プーリーセットを加設する構造を示す模式図である。

本発明の一実施形態による無段変速機は、トルク或いは回転速度の作動を通して、原動プーリー或いは受動プーリーに対して軸方向に駆動する軸方向の駆動力を形成し、人力制御に合わせて、或いは、軸方向に予圧ばねによって構成する受動作動する無段変速伝動機能を配置する。或いは、人力、電気エネルギー、機械力、油圧、気圧等によって構成する無段変速伝動機能を能動的に制御し、更に入力設定の作動様式、速度検測、トルクを参照することによって、無段変速伝動の速度比を制御及び作動させる。

本実施形態の無段変速機は、下記機能を創始する。
（１）無段変速機の入力軸と出力軸との間に同じ回転方向に伝動する固定速度比のハイギアトランスミッションプーリーセットを設置し、及び出力軸とハイギアトランスミッションプーリーセットの受動プーリーとの間にクラッチ装置を配置する。もし減速式無段変速機を使用し、最小減速度比或いは最小減速度比に近い状態で作動し、或いは、加速式無段変速機を使用し、最大加速度比或いは最大加速度比に近い状態で作動し、出力軸の回転速度が設定回転速度に到達或いは設定回転速度を超えるとき、クラッチ装置をコントロールしてクローズすることによって、ハイギアトランスミッションプーリーセットの受動プーリーと出力軸を連結する。

（２）無段変速機の入力軸と出力軸との間に同じ回転方向に伝動する固定速度比ができるローギアトランスミッションプーリーセットを設置し、及び一方向性伝動装置を配置する。もし減速式無段変速機を使用し、最大減速度比或いは最大減速度比に近い状態で作動し、或いは、加速式無段変速機を使用し、最小加速度比或いは最小加速度比に近い状態で作動し、重負荷において、ローギアトランスミッションプーリーセットの原動プーリーの回転速度が同じ回転方向の入力軸より低くなるとき、入力軸の回転キネティックエナジーは、一方向性伝動装置及びローギアトランスミッションプーリーセットを経て、出力軸を駆動してから、更に負荷を駆動する。この状態で伝動する動力は、元異軸式無段変速機を経由するが、ローギアトランスミッションプーリーセットを経由することに転換して出力する。

本実施形態の無段変速機の組成構造は下記の通りである。
図１に本実施形態の無段変速機を示し、伝統の無段変速機（Continuous Variable Transmission）のメカニズム関連装置を設置する以外に、本実施形態の無段変速機の主な構成は下記を含む。
異軸式無段変速機１００は、入力軸と出力軸によって異軸式構造の無段変速機（Continuous Variable Transmission）を呈し、ゴムベルト式（Rubber Belt Type）、金属ベルト式（Metal Belt Type）、チェーン式（Chain Type）の無段変速機、電子制御電磁クラッチ式無段変速機（ＥＣＶＴ）、摩擦ディスク式（Friction Disk Type）等の少なくともその中の一種によって構成される。自動的にトルクに従って伝動速度比を調整変更し、或いは、回転速度に従って伝動速度比を調整変更する受動作動の無段変速伝動機能の選択使用を含む。或いは、外部からドライビングフォースを加えて、リニア駆動装置を駆動することにより、リニア駆動力を形成し、或いは、回転駆動装置を機械伝動装置によってリニア駆動力に転換することを選択使用する。原動プーリー或いは受動プーリーの二者或いはその中の一つのＶ型伝動ベルトスロットのピッチを変更させることによって、伝動速度比を調整変更し、無段変速伝動機能を能動制御する。

入力軸１０１は、回転キネティックエナジーを入力する回転軸であって、回転キネティックエナジーを異軸式無段変速機１００の原動プーリーへ伝送し、及びハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の原動プーリーへ伝送し、及びローギアトランスミッションプーリーセット１０２を連結する一方向性伝動装置１１１の入力端へ伝送する。
ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２は、入力軸１０１によって駆動する原動プーリーと出力軸１０３を駆動する受動プーリーを受ける。原動プーリーと受動プーリーは同じ回転方向に伝動し、その伝動速度比は異軸式無段変速機１００が加速伝動を呈するハイギア伝動機能に相対する。ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２と異軸式無段変速機１００の速度比の関係は下記の通りである。

（１）ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の原動プーリーが受動プーリーを駆動する速度比≧異軸式無段変速機１００の高速出力時の速度比。
（２）異軸式無段変速機１００の高速出力時の速度比＞ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の原動プーリーの受動プーリーを駆動する速度比＞異軸式無段変速機１００の低速出力時の速度比。

ローギアトランスミッションプーリーセット１０２は、入力軸１０１によって駆動する原動プーリーと出力軸１０３を駆動する受動プーリーを受ける。原動プーリーと受動プーリーは同じ回転方向に伝動し、その伝動速度比は異軸式無段変速機１００の伝動速度が減速伝動を呈するローギア伝動機能に相対し、ローギアトランスミッションプーリーセット１０２と異軸式無段変速機１００の速度比の関係は下記の通りである。
（１）ローギアトランスミッションプーリーセット１０２の原動プーリーの受動プーリーを駆動する速度比≦異軸式無段変速機１００の低速出力時の速度比。

（２）異軸式無段変速機１００の低速出力時の速度比＜ローギアトランスミッションプーリーセット１０２の原動プーリーが受動プーリーを駆動する速度比＜異軸式無段変速機１００の高速出力時の速度比。
出力軸１０３は、回転キネティックエナジーを出力し、負荷の回転軸を駆動することによって、異軸式無段変速機１００からの受動プーリーの回転キネティックエナジーを伝送し、或いは、ローギアトランスミッションプーリーセット１０２からの受動プーリーの回転キネティックエナジーを伝送し、或いは、クラッチ装置２２２を経て、ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２からの受動プーリーによって伝送する回転キネティックエナジーを負荷へ伝送する。

一方向性伝動装置２１１は、径方向或いは軸方向構造を含み、一方向性伝動機能を持つ一方向性ベアリング、一方向性クラッチ、一方向性伝動メカニズム或いは装置によって構成され、出力軸１０３と異軸式無段変速機１００の受動プーリーとの間（図２、図７、図１２に示す）に設置することが可能である。或いは、異軸式無段変速機１００の原動プーリーと入力軸１０１との間（図３、図８、図１３に示す）に設置する。その伝動機能は、異軸式無段変速機１００の受動プーリーの回転速度が同じ回転方向の出力軸１０３より高いとき、異軸式無段変速機１００の受動プーリーから出力軸１０３に対してキネティックエナジーを出力する。出力軸１０３の回転速度が上昇して設定回転速度に到達し、或いは、設定回転速度を超えるとき、クラッチ装置２２２をクローズする。ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の受動プーリーと出力軸１０３が連結するとき、もし出力軸１０３の回転速度が同じ回転方向の異軸式無段変速機１００の受動プーリーの回転速度より高いとき、一方向性伝動装置２１１がアイドリングする。もし一方向性伝動装置２１１を図３、図８、図１３に示すように、異軸式無段変速機１００の原動プーリーと入力軸１０１との間に設置する場合は、出力軸１０３の回転速度が上昇して設定回転速度に到達し、或いは、設定回転速度を超えるとき、クラッチ装置２２２をクローズする。ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の受動プーリーと出力軸１０３が連結するとき、もし異軸式無段変速機１００の原動プーリーの回転速度が同じ回転方向の入力軸１０１より高いとき、一方向性伝動装置２１１もアイドリングする。本実施形態の一方向性伝動装置２１１は、ニーズによって設置するかしないかの選択が可能である。

トルククラッチ制限装置２１２は、径方向或いは軸方向構造の滑動可能なトルク制限装置或いはクラッチ式トルク制限装置によって構成され、一方向性伝動装置２１１を取り替えて、異軸式無段変速機１００の受動プーリーと出力軸１０３との間（図４、図９、図１４に示す）に設置する。或いは、異軸式無段変速機１００の原動プーリーと入力軸１０１との間（図５、図１０、図１５に示す）に設置し、出力軸１０３の回転速度が上昇して設定回転速度に到達し、或いは、設定回転速度を超えるとき、クラッチ装置２２２をクローズし、ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の受動プーリーと出力軸１０３を連結する。出力軸１０３と異軸式無段変速機１００の受動プーリーとの間或いは入力軸１０１と異軸式無段変速機１００の原動プーリーとの間に回転速度差が現れ、かつトルク差が設定値を超えるとき、トルククラッチ制限装置２１２が滑動或いは離脱する。本実施形態のトルククラッチ制限装置２１２は、ニーズによって設置するかしないかの選択が可能である。

一方向性伝動装置１１１は、ローギアトランスミッションプーリーセット１０２を連結し、径方向を呈する一方向性伝動装置によって構成されることを含む。その応用を図１から図５に示す。或いは、軸方向の一方向性伝動装置によって構成される選択を採用し、その応用を図６から図１０に示す。一方向性伝動機能を持つ一方向性ベアリング、一方向性クラッチ、一方向性伝動機能のメカニズム或いは装置によって構成されることを含む。一方向性伝動装置１１１は、ニーズによって入力軸１０１とハイギアトランスミッションプーリーセット１０２の原動プーリーとの間或いはハイギアトランスミッションプーリーセット１０２の受動プーリーと出力軸１０３との間に設置を選択することが可能である。図１１から図１５に示す。

クラッチ装置２２２は、ニーズによって（１）遠心力を通して遠心式クラッチを受動制御する遠心式クラッチ或いはトルク制御式受動クラッチによって構成される。或いは、（２）人力、機械力によって能動制御し、或いは、電磁力、液圧力、気圧力によってクラッチを駆動することによって構成され、人力を受けて任意に能動制御を行う。或いは、内蔵或いは外部に設置する回転速度検測装置或いはトルク検測装置を通して、回転速度或いはトルクの検測信号によって制御装置８００の作動を駆動することによって、クラッチ装置２２２に対して離脱或いはクローズの能動制御を選択することができる。クラッチ装置２２２は、ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の受動プーリーと出力軸１０３との間に設置し、独立構造或いはハイギアトランスミッションプーリーセット２０２と共同構造であって、或いは、異軸式無段変速機１００と共同構造である。或いは、ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２と異軸式無段変速機１００とクラッチ装置２２２の三者が共同構造であって、クローズによってキネティックエナジーを伝送し、或いは、離脱してキネティックエナジーの伝送を切断する。

駆動制御装置８００は、選択使用する異軸式無段変速機１００及びクラッチ装置２２２の特性によって配置し、駆動制御装置にドライビングフォースを設け、電気エネルギー供給ユニット、油圧供給ユニット或いは気圧供給ユニットによって構成されることを含む。及び電気エネルギー関連の制御ユニットや油圧制御ユニットや気圧制御ユニットを設け、異軸式無段変速機１００の速度比を制御し、或いは、クラッチ装置２２２のクローズ或いは離脱機能の作動を制御する。

もし異軸式無段変速機１００が自動的にトルクに従って速度比の作動構造を調整変更し、或いは、回転速度に従って速度比の構造を調整変更することを選択使用する場合、全ては受動作動の無段変速機に属する。或いは、クラッチ装置２２２を選択使用する場合も受動制御式遠心受動クラッチ装置或いはトルクコントロール式受動クラッチ装置であって、本実施形態の駆動制御装置８００は設置しなくてよい。

もしクラッチ装置２２２に能動制御式クラッチ装置を選択使用し、或いは、異軸式無段変速機１００に外部からドライビングフォースを加えて、速度比を制御する能動制御式無段変速機を選択使用する場合は、駆動制御装置８００の設置が必要である。外部からドライビングフォースを加えて、速度比を制御する異軸式無段変速機１００の速度比を能動制御し、或いは、能動制御式クラッチ装置２２２をクローズし、或いは、離脱機能の作動を制御する。

上述の主な構造によって構成する無段変速機を通して、その構成及び作動機能は下記の通りである。
（１）異軸式無段変速機１００の入力軸１０１にハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の原動プーリーを加設し、またハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の受動プーリーセットと異軸式無段変速機１００の受動プーリーによって伝送する出力軸１０３との間にクラッチ装置２２２を設置する。

（２）及びニーズによって出力軸１０３と異軸式無段変速機１００の受動プーリーとの間或いは異軸式無段変速機１００の原動プーリーと入力軸１０１との間に一方向性伝動装置２１１を選択的に設置する。一方向性伝動装置２１１の伝動方向は、出力軸１０３の回転速度が同じ回転方向の異軸式無段変速機１００の受動プーリーより高いとき、或いは、異軸式無段変速機１００の原動プーリーの回転速度が同じ回転方向の入力軸１０１より高いとき、一方向性伝動装置２１１がアイドリングし、またハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の受動プーリーを経て、クラッチ装置２２２に対して出力軸１０３の回転キネティックエナジーを伝送することによって、負荷を駆動する。

（３）或いは、ニーズによって出力軸１０３と異軸式無段変速機１００の受動プーリーとの間或いは異軸式無段変速機１００の原動プーリーと入力軸１０１との間にトルククラッチ制限装置２１２を選択的に設置する。出力軸１０３の回転速度が同じ回転方向の異軸式無段変速機１００の受動プーリーより高いとき、或いは、異軸式無段変速機１００の原動プーリーの回転速度が同じ回転方向の入力軸１０１より高いとき、トルククラッチ制限装置２１２が滑動或いは離脱し、またハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の受動プーリーがクラッチ装置２２２を経て出力軸１０３に対して回転キネティックエナジーを伝送することによって、負荷を駆動する。

（４）或いは、ローギアトランスミッションプーリーセット１０２の一方向性伝動装置１１１の伝動方向を連結し、入力軸１０１の回転速度が同じ回転方向のローギアトランスミッションプーリーセット１０２の原動プーリーより高いとき、ハイギアトランスミッションプーリーセット１０２の原動プーリーに対して回転キネティックエナジーを伝送する。逆に入力軸１０１の回転速度が同じ回転方向のローギアトランスミッションプーリーセット１０２の原動プーリーより低いとき、一方向性伝動装置１１１はアイドリングする。或いは、ローギアトランスミッションプーリーセット１０２の受動プーリーの回転速度が同じ回転方向の出力軸１０３の回転速度より高いとき、入力軸１０１に対して伝動する。逆に出力軸１０３の回転速度が同じ回転方向のローギアトランスミッションプーリーセット１０２の受動プーリーより低いとき、一方向性伝動装置１１１はアイドリングする。
本実施形態の無段変速機の作動機能は下記の通りである。

（１）もし異軸式無段変速機１００に減速式無段変速機を使用し、最小減速度比或いは最小減速度比に近い状態で作動し、或いは、加速式無段変速機を使用し、最大加速度比或いは最大加速度比に近い状態で作動し、出力軸１０３の回転速度が上昇して設定回転速度に到達或いは設定回転速度を超えるとき、クラッチ装置２２２をクローズすることによって、ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の受動プーリーと出力軸１０３を連結する。ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の受動プーリーがクラッチ装置２２２を経て、出力軸１０３の回転を駆動し、異軸式無段変速機１００の受動プーリーの回転速度より高く、或いは、等しくなり、負荷を駆動する。

この状態で伝動する動力は元異軸式無段変速機１００を経るが、ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２及びクラッチ装置２２２を経由することに転換し、出力軸１０３を駆動してから、更に負荷を駆動することを特徴とする。
（２）出力軸１０３の回転速度が低下し、出力軸１０３の回転速度が設定回転速度より低いとき、クラッチ装置２２２が離脱する。入力軸１０１からの回転キネティックエナジーは、異軸式無段変速機１００を経て、出力軸１０３を駆動してから、更に負荷を駆動する。

（３）重負荷低速回転時、クラッチ装置２２２が離脱状態を呈し、もし異軸式無段変速機１００に減速式無段変速機を採用し、最大減速度比或いは最大減速度比に近い状態で作動し、或いは、加速式無段変速機を採用し、最小加速度比或いは最小加速度比に近い状態で作動し、ローギアトランスミッションプーリーセット１０２の原動プーリーの回転速度が同じ回転方向の入力軸１０１より低くなるときは、入力軸１０１の回転キネティックエナジーが一方向性伝動装置１１１及びローギアトランスミッションプーリーセット１０２を経て、出力軸１０３を駆動してから、更に負荷を駆動する。この状態で伝動する動力は、元異軸式無段変速機１００を経るが、ローギアトランスミッションプーリーセット１０２を経由することに転換し、出力軸１０３を駆動する。より軽い負荷のとき、異軸式無段変速機１００を経て、キネティックエナジーを伝送する。

（４）もし一方向性伝動装置１１１をローギアトランスミッションプーリーセット１０２の受動プーリー及び出力軸１０３との間に選択設置し、負荷がより重いとき、もし減速式無段変速機を採用し、最大減速度比或いは最大減速度比に近い状態で作動し、或いは、加速式無段変速機を採用し、最小加速度比或いは最小加速度比に近い状態で作動し、ローギアトランスミッションプーリーセット１０２の受動プーリーの回転速度が同じ回転方向の出力軸１０３より高くなるときは、回転キネティックエナジーがローギアトランスミッションプーリーセット１０２及び一方向性伝動装置１１１を経て、出力軸１０３を駆動してから、更に負荷を駆動する。この状態で伝動する動力は、元異軸式無段変速機１００を経るが、ローギアトランスミッションプーリーセット１０２を経由することに転換し、出力軸１０３を駆動する。より軽い負荷のとき、異軸式無段変速機１００を経て、キネティックエナジーを伝送し、出力軸１０３を駆動する。

上述図１から図１５によって述べた本実施形態の無段変速機は、実際に応用するとき、一方向性伝動装置１１１或いは一方向性伝動装置２１１とトルククラッチ制限装置２１２の混合使用の選択も可能である。一方向性伝動装置１１１、一方向性伝動装置２１１或いはトルククラッチ制限装置２１２の設置位置は、（１）全部一方向性伝動装置１１１或いは一方向性伝動装置２１１を選択設置し、（２）全部トルククラッチ制限装置２１２を選択設置し、或いは、（３）一部は一方向性伝動装置１１１、一方向性伝動装置２１１、一部はトルククラッチ制限装置２１２を選択設置する。

本実施形態の無段変速機で述べたハイギアトランスミッションプーリーセット２０２とローギアトランスミッションプーリーセット１０２は、ニーズによって下記を含む構造を選択する。
（１）原動チェーンプーリーと受動チェーンプーリーと伝動チェーンによって構成される。図１６に本実施形態のハイギアトランスミッションプーリーセット２０２或いはローギアトランスミッションプーリーセット１０２は原動チェーンプーリーと受動チェーンプーリーとチェーンによって構成されることを示す。

（２）或いは、原動プーリーと中間自由プーリーと受動プーリーによって構成される。ギア或いは摩擦プーリーによって、上述の原動プーリーと中間自由プーリーと受動プーリーを構成することを含む。図１７で本実施形態のハイギアトランスミッションプーリーセット２０２或いはローギアトランスミッションプーリーセット１０２は原動プーリーと中間プーリーと受動プーリーによって構成されることを示す。

（３）或いは、外径がより小さいトランスミッションプーリーと外径がより大きい内向きトランスミッションプーリーで構成する内ギアセット或いは内摩擦プーリーセットによって構成される。図１８で本実施形態のハイギアトランスミッションプーリーセット２０２或いはローギアトランスミッションプーリーセット１０２は外径がより小さいトランスミッションプーリーと外径がより大きい内向きトランスミッションプーリーによって構成されることを示す。

（４）或いは、原動ベルトプーリーと受動ベルトプーリーによって伝動ベルトを配置し、或いは、伝動スチールベルト或いは伝動チェーンベルトによって構成される。図１９で、本実施形態のハイギアトランスミッションプーリーセット２０２或いはローギアトランスミッションプーリーセット１０２は原動ベルトプーリーと受動ベルトプーリーと伝動ベルトによって構成されることを示す。

本実施形態の無段変速機の異軸式無段変速機１００の効率を考量し、原動プーリーと受動プーリーの直径に近くて良い効率を維持するものを採用するとき、速度比が増加或いは速度比が減少する中間トランスミッションプーリーを加設することによって、より大きい加速度比或いは減速度比を満足させ、より良い伝動効率を保有する。中間トランスミッションプーリーは下記を含む。

（１）入力軸１０１と異軸式無段変速機１００の原動プーリーとの間に変速プーリーセット３０２を加設することによって、入力軸１０１と出力軸１０３の全速度比を変更させ、また必要な回転方向によってマッチする。図２０に本実施形態の入力軸１０１と異軸式無段変速機１００の原動プーリーとの間に変速プーリーセットを加設する構造の模式図を示す。

（２）或いは、出力軸１０３と異軸式無段変速機１００の受動プーリーとの間に変速プーリーセット４０２を加設することによって、入力軸１０１と出力軸１０３の全速度比を変更させ、また必要な回転方向によってマッチする。図２１に本実施形態の出力軸１０３と異軸式無段変速機１００の受動プーリーとの間に変速プーリーセットを加設する構造の模式図を示す。

（３）或いは、同時に入力軸１０１と異軸式無段変速機１００の原動プーリーとの間及び出力軸１０３と異軸式無段変速機１００の受動プーリーとの間に変速プーリーセット３０２、変速プーリーセット４０２を加設することによって、入力軸１０１が異軸式無段変速機１００を経て、出力軸１０３に対する全速度比を変化させ、また必要な回転方向によってマッチする。図２２に本実施形態の入力軸１０１と異軸式無段変速機１００の原動プーリーとの間及び出力軸１０３と異軸式無段変速機１００の受動プーリーとの間に変速プーリーセットを加設する構造の模式図を示す。

本実施形態の無段変速機は、応用のニーズに基づいて、下記のローギアトランスミッションプーリーセットを選択することが可能である。
（１）ワンセグ固定速度比のローギアトランスミッションプーリーセットによって構成される。
（２）マルチセグメントのマニュアル或いはオートマチックの可変速度比のマルチセグメント式切換可能なローギアトランスミッションプーリーセットによって構成される。

本実施形態の無段変速機は、応用のニーズに基づいて、入力軸１０１へ伝送する回転キネティックエナジーの入力方式は下記の選択が可能である。
（１）入力軸１０１には回転動力源から直接入力し、例えば、エンジン、モーターや発電機、フライホイール、風力発電機のブレードセット、気流力或いは流体力ターボーセット、人力駆動等からの回転動力源がある。

（２）入力軸１０１は、（１）で述べた回転動力源の入力がクラッチ装置の制御を経て、再出力する回転キネティックエナジーがある。
（３）入力軸１０１は、（１）で述べた回転動力源の入力が固定速度比の変速装置、オートマチックやマニュアルの有段或いは無段変速装置、流体伝動装置、電磁ターボー伝動装置を経て、再出力する回転キネティックエナジーがある。

（４）入力軸１０１は、（１）で述べた回転動力源の入力がクラッチ装置及び固定速度比の変速装置、オートマチックやマニュアルの有段或いは無段変速装置、流体伝動装置、電磁ターボー伝動装置を経て、再出力する回転キネティックエナジーがある。
本実施形態の無段変速機は、応用のニーズに基づいて、出力軸１０３からの回転キネティックエナジーの出力方式は下記の選択が可能である。

（１）出力軸１０３から回転キネティックエナジーを出力し、負荷を直接駆動する。
（２）出力軸１０３から回転キネティックエナジーを出力し、クラッチ装置の制御を経て、更に負荷を駆動する。
（３）出力軸１０３から回転キネティックエナジーを出力し、固定速度比の変速装置、マニュアルやオートマチックの無段或いは有段変速装置、流体伝動装置、電磁ターボー伝動装置を経て、更に負荷を駆動する。
（４）出力軸１０３から回転キネティックエナジーを出力し、クラッチ装置及び固定速度比、マニュアルやオートマチックの無段或いは有段変速装置、流体伝動装置、電磁ターボー伝動装置を経て、更に負荷を駆動する。

本実施形態の無段変速機は、応用のニーズに基づいて、下記のハイギアトランスミッションプーリーセットを選択することが可能である。
（１）ワンセグ固定速度比のハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成される。
（２）マルチセグメントのマニュアル或いはオートマチックの可変速度比のマルチセグメント式切換可能なハイギアトランスミッションプーリーセットによって構成される。

本実施形態の無段変速機は、応用のニーズに基づいて、入力軸１０１へ伝送する回転キネティックエナジーの入力方式は下記の選択が可能である。
（１）入力軸１０１には回転動力源から直接入力し、例えば、エンジン、モーターや発電機、フライホイール、風力発電機のブレードセット、気流力或いは流体力ターボーセット、人力駆動等からの回転動力源がある。
（２）入力軸１０１は、（１）で述べた回転動力源の入力がクラッチ装置の制御を経て、再出力する回転キネティックエナジーがある。

（３）入力軸１０１は、（１）で述べた回転動力源の入力が固定速度比の変速装置、オートマチックやマニュアルの有段或いは無段変速装置、流体伝動装置、電磁ターボー伝動装置を経て、再出力する回転キネティックエナジーがある。
（４）入力軸１０１は、（１）で述べた回転動力源の入力がクラッチ装置及び固定速度比の変速装置、オートマチックやマニュアルの有段或いは無段変速装置、流体伝動装置、電磁ターボー伝動装置を経て、再出力する回転キネティックエナジーがある。

本実施形態の無段変速機は、応用のニーズに基づいて、出力軸１０３からの回転キネティックエナジーの出力方式は下記の選択が可能である。
（１）出力軸１０３から回転キネティックエナジーを出力し、負荷を直接駆動する。
（２）出力軸１０３から回転キネティックエナジーを出力し、クラッチ装置の制御を経て、更に負荷を駆動する。

（３）出力軸１０３から回転キネティックエナジーを出力し、固定速度比の変速装置、マニュアルやオートマチックの無段或いは有段変速装置、流体伝動装置、電磁ターボー伝動装置を経て、更に負荷を駆動する。
（４）出力軸１０３から回転キネティックエナジーを出力し、クラッチ装置及び固定速度比、マニュアルやオートマチックの無段或いは有段変速装置、流体伝動装置、電磁ターボー伝動装置を経て、更に負荷を駆動する。

本実施形態の無段変速機の構造の実施及び応用は、ニーズによって異軸式無段変速機１００とローギアトランスミッションプーリーセット１０２及びハイギアトランスミッションプーリーセット２０２を分離する独立機械装置に製作してから、伝動を連結し、或いは、共同構造の機械装置を製作し、或いは、共同構造の機械装置及びマシンシェルの共用に製作することを選択することができる。

上述をまとめると、本実施形態の無段変速機は、異軸式無段変速機１００のハイギアトランスミッションプーリーセット２０２の設置を通して、出力軸１０３が高速回転するとき、クラッチ制御装置２２２をクローズする。ハイギアトランスミッションプーリーセット２０２によって伝動機能を引き受け、出力軸１０３を経て、負荷を駆動する。ローギアトランスミッションプーリーセット１０２の設置を通して、重負荷低速回転時、ローギアトランスミッションプーリーセット１０２から負荷を駆動する回転機能を伝送することによって、異軸式無段変速機１００の寿命を延長し、及び伝動効率を高めることを特徴とする。

１００：異軸式無段変速機、１０１：入力軸、１０２：ローギアトランスミッションプーリーセット、１０３：出力軸、１１１：一方向性伝動装置、２０２：ハイギアトランスミッションプーリーセット、２１１：一方向性伝動装置、２１２：トルククラッチ制限装置、２２２：クラッチ装置、３０２：変速プーリーセット、４０２：変速プーリーセット、８００：駆動制御装置

Claims

入力軸（１０１）と、
出力軸（１０３）と、
前記入力軸（１０１）と前記出力軸（１０３）との間に設けられている異軸式無段変速機（１００）と、
前記入力軸（１０１）と前記出力軸（１０３）との間に設けられているハイギアトランスミッションプーリーセット（２０２）と、
前記出力軸（１０３）と前記ハイギアトランスミッションプーリーセット（２０２）との間に設けられているクラッチ装置（２２２）と、
前記入力軸（１０１）と前記出力軸（１０３）との間に設けられているローギアトランスミッションプーリーセット（１０２）と、
前記入力軸（１０１）と前記出力軸（１０３）との間に設けられている一方向性伝動装置（１１１）と、
前記出力軸（１０３）と前記異軸式無段変速機（１００）の受動プーリーとの間、または、前記異軸式無段変速機（１００）の原動プーリーと前記入力軸（１０１）との間に設置されているトルク制限クラッチ装置（２１２）と、を備え、
前記異軸式無段変速機（１００）は、前記ハイギアトランスミッションプーリーセット（２０２）と前記ローギアトランスミッションプーリーセット（１０２）との間に設けられており、
前記トルク制限クラッチ装置（２１２）は、滑動可能なトルク制限装置またはクラッチ式トルク制限装置によって構成されており、前記出力軸（１０３）の回転速度が設定回転速度以上となるとき、前記クラッチ装置（２２２）をクローズさせ、前記出力軸（１０３）と前記異軸式無段変速機（１００）の被動プーリーとの間、または、前記出力軸（１０１）と記異軸式無段変速機（１００）の原動プーリーとの間のトルク差が設定値を超えたとき、滑動または離脱することを特徴とする無段変速機。
前記入力軸（１０１）および前記出力軸（１０３）は異なる構成を有し、
前記異軸式無段変速機（１００）は、摩擦ディスクを含み、ゴムベルト式、金属ベルト式、チェーン式、または、電子式異軸式無段変速機のうち少なくとも一つにより構成され、
前記異軸式無段変速機（１００）の伝動速度比は、トルクまたは回転速度にしたがって自動的に調整され、もしくは、外部からの駆動力によりリニア駆動装置を駆動することにより発生するリニア駆動力または回転駆動装置が機械伝動装置を介して発生するリニア駆動力より原動プーリーまたは受動プーリーのうち少なくとも一方のＶ型伝動ベルトスロットのピッチが調整されることによって調整されることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
前記入力軸（１０１）は、回転運動エネルギを入力するのに用いられ、回転運動エネルギを、前記異軸式無段変速機（１００）の原動プーリー、ハイギアトランスミッションプーリーセット（２０２）の原動プーリー、および、ローギアトランスミッションプーリーセット（１０２）に接続されている一方向性伝動装置（１１１）の入力端へ伝送することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
前記ハイギアトランスミッションプーリーセット（２０２）は、前記入力軸（１０１）によって駆動される原動プーリー、および、前記出力軸（１０３）を駆動する受動プーリーを有し、前記原動プーリーおよび前記受動プーリーが同じ軸方向に伝動し、前記異軸式無段変速機（１００）に対して増速伝動を行い、前記原動プーリーと前記受動プーリーとの速度比が、前記異軸式無段変速機（１００）が高速出力時の速度比以上、または、前記異軸式無段変速機（１００）が高速出力時の速度比より小さく前記異軸式無段変速機（１００）が低速出力時の速度比より大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の無段変速機。
前記ローギアトランスミッションプーリーセット（１０２）は、前記入力軸（１０１）によって駆動される原動プーリー、および、前記出力軸（１０３）を駆動する受動プーリーを有し、前記原動プーリーおよび前記受動プーリーが同じ軸方向に伝動し、前記異軸式無段変速機（１００）に対して減速伝動を行い、前記原動プーリーと前記受動プーリーとの速度比が、前記異軸式無段変速機（１００）が低速出力時の速度比以下、または、前記異軸式無段変速機（１００）が高速出力時の速度比より小さく前記異軸式無段変速機（１００）が低速出力時の速度比より大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の無段変速機。
前記出力軸（１０３）は、負荷を駆動する回転運動エネルギを出力し、前記異軸式無段変速機（１００）の受動プーリーから伝達される回転運動エネルギ、前記ローギアトランスミッションプーリーセット（１０２）の受動プーリーから伝達される回転運動エネルギ、または、前記クラッチ装置（２２２）を介して前記ハイギアトランスミッションプーリーセット（２０２）の受動プーリーから伝達される回転運動エネルギにより駆動されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の無段変速機。
前記一方向性伝動装置（１１１）は、前記ローギアトランスミッションプーリーセット（１０２）と並列接続されており、径方向の一方向性伝動装置、または、軸方向の一方向性伝動装置により構成され、一方向性伝動機能を有する一方向性ベアリング、一方向性クラッチ、または、一方向性伝動機構もしくは装置により構成され、前記入力軸（１０１）と前記ローギアトランスミッションプーリーセット（１０２）の原動プーリーとの間、または、前記ローギアトランスミッションプーリーセット（１０２）の受動プーリーと前記出力軸（１０３）との間に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の無段変速機。
前記クラッチ装置（２２２）は、
遠心力により受動制御を受ける遠心式クラッチ、トルク制御式の受動クラッチ、または、人力、機械力、電磁力、液圧力、もしくは気圧力により作動するクラッチにより構成され、
人力による操作、または、内部もしくは外部に設けられている回転速度検測装置もしくはトルク検測装置により検出される回転速度もしくはトルクの信号に基づく駆動制御装置（８００）の作動により駆動され、結合または分離を行い、
前記ハイギアトランスミッションプーリーセット（２０２）の受動プーリーと前記出力軸（１０３）との間に設置され、独立構造、前記ハイギアトランスミッションプーリーセット（２０２）と一体になる構造、前記異軸式無段変速機（１００）と一体になる構造、または、前記ハイギアトランスミッションプーリーセット（２０２）および前記異軸式無段変速機（１００）と一体になる構造を有し、
結合することによってエネルギを伝達し、分離することによってエネルギの伝達を遮断することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の無段変速機。
前記駆動制御装置（８００）は、
前記異軸式無段変速機（１００）及び前記クラッチ装置（２２２）の特性に基づいて配置され、
電機エネルギ供給ユニット、油圧供給ユニット、または気圧供給ユニットにより構成される駆動力原、および、電機エネルギ制御ユニット、油圧制御ユニット、または気圧制御ユニットを有し、前記異軸式無段変速機（１００）の速度比、または、前記クラッチ装置（２２２）の結合もしくは分離を制御することを特徴とする請求項８に記載の無段変速機。
駆動制御装置（８００）をさらに備え、
前記駆動制御装置（８００）は、
前記異軸式無段変速機（１００）及び前記クラッチ装置（２２２）の特性に基づいて配置され、
電機エネルギ供給ユニット、油圧供給ユニット、または気圧供給ユニットにより構成される駆動力原、および、電機エネルギ制御ユニット、油圧制御ユニット、または気圧制御ユニットを有し、前記異軸式無段変速機（１００）の速度比、または、前記クラッチ装置（２２２）の結合もしくは分離を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の無段変速機。
駆動制御装置（８００）をさらに備え、
前記異軸式無段変速機（１００）が、トルクの変化に従って速度比を調整する構造、もしくは、回転速度の変化に従って速度比を調整する構造を有する受動的に作動する異軸式無段変速機である場合、または、
前記クラッチ装置（２２２）が、受動的に制御される遠心式の受動クラッチ装置、もしくは、トルクコントロール式の受動クラッチ装置である場合、前記駆動制御装置（８００）を除くことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の無段変速機。
前記異軸式無段変速機（１００）が、トルクの変化に従って速度比を調整する構造、もしくは、回転速度の変化に従って速度比を調整する構造を有する受動的に作動する異軸式無段変速機である場合、または、
前記クラッチ装置（２２２）が、受動的に制御される遠心式の受動クラッチ装置、もしくは、トルクコントロール式の受動クラッチ装置である場合、前記駆動制御装置（８００）を除くことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の無段変速機。
前記クラッチ装置（２２２）が能動的に制御されるクラッチ装置である場合、または、前記異軸式無段変速機（１００）が外部の駆動力源により速度比を調整する能動的に制御される異軸式無段変速機である場合、駆動制御装置（８００）をさらに備え、
能動的に前記外部の駆動力源を制御することで、前記異軸式無段変速機（１００）の速度比を制御する、または、前記クラッチ装置（２２２）の結合もしくは分離を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の無段変速機。