JP5786697B2 - スライダリンク機構を用いて変速比を調整した無段変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、スライダリンク機構を用いて変速比を調整できるようにした無段変速装置に関する。

産業機械や輸送機械などにおいて、無段変速機が数多く使用されている。このような無段変速機には、従来、電動機を直接変速する電気式と、Ｖベルトなどを使用した機械式が知られている。Ｖベルトによる機械式無段変速機は、摩擦伝動による効率の低下、異常負荷時のスリップ、ゼロ回転からの変速不可能と言った問題点が生じていた。

その他、クランク運動を利用した機械式無段変速機が知られている（特許文献１の従来の技術参照）。これは、入力軸の回転運動を一度往復運動に変換し、その往復運動を出力軸部の一方向クラッチで回転運動に変換する機構を用いるものである。そして、往復運動の振幅を変速レバーで自由に変えることで無段変速を実現したものである。しかしながら、入力軸と出力軸とが食い違っているため省スペース化が困難であり、高負荷に不適当な単列の伝動系列であり、脈動対策も不十分であった。

これに対して、特許文献１に示すような無段変速機が知られている。本発明とも一部共通する部分があるので、特許文献１の記載に基づき、少し詳細に概略を説明する。
図１は、特許文献１の無段変速機の縦断面図である。図２は、特許文献１の無段変速機の一部カットして示す斜視図であり、（ｂ）は、クランクシャフト４１とクランクアーム４１ａの斜視図である。図３（ａ）、（ｂ）は、特許文献１の無段変速機の作動説明図であり、（ａ）は、出力軸がゼロ回転の場合で、内側偏心カム２９と外側偏心カム３０との結合位相が、入力軸１８の中心Ｏ１と同心円となった場合であり、（ｂ）は、（ａ）の場合に比べて外側偏心カム３０が約９０°回動した場合である。

まず、不動側のケース全体について説明する。ケース全体（ケース１００）は、ケース本体１、その一側端部を閉塞する壁板部１ａ、ケース本体１の開口端部に締結されたケース蓋４、壁板部１ａの外側の偏心カム用ケース７、ケース蓋４の外側の増速ギヤ用ケース１１、偏心カム用ケース７の外側に結合したウオームギヤ用ケース９から構成され、それぞれ互いにボルトで固定されている。ベース６は、ケース本体１と一体に形成されている。璧板部１ａの中心部より、軸筒部１ｂが、ケース本体の内部に突設している（不動側）。この軸筒部１ｂの端部に形成したフランジに、円形プレート２がボルト３により締結されている（固定側）。璧板部１ａと円形プレート２の間で、８本のクランクシャフト４１がベアリング４２、４３で回転自在に設けられている。クランクシャフト４１の回転軸は、璧板部１ａと円形プレート２を介して、ケース本体１に固定されて、自転はするが公転はしない。

次に、特許文献１に示す無段変速機の入力軸１８と出力軸２３について述べる。
入力軸１８は、ウオームギヤ用ケース９、偏心カム用ケース７、ケース本体１の軸筒部１ｂ（不動）、円形プレート２を貫通して、軸筒部１４ａ（回転）の途中まで回転自在に挿入されている。１９、２０、２１、２２は、入力軸１８を回転自在に支持するベアリングである。２３は、この入力軸１８と対向して同心に増速ギヤ用ケース１１内から外方に突出するように設けた出力軸で、２４、２５は、この出力軸２３を回転自在に支持するベアリングである。

１３は、ケース本体１内に回転自在に設けた中空円筒状のインナーケース、１４は、このインナーケース１３の出力側端部にボルト１５により結合した壁板で、１４ａは、壁板１４の中心部にケース蓋４を貫通して増速ギヤ用ケース１１内に突出させた軸筒部であり、１６は、この軸筒部１４ａをケ−ス蓋４に回転自在に支持するベアリング、１７はインナーケース１３の入力側を回転自在に支持するためのベアリングである。クランクシャフト４１と遊星ギヤ４７の間には一方向クラッチ４６が設けられ、一方向クラッチ４６を介して伝動された回転運動は、入力側リングギヤ４８と出力側リングギヤ４８を経て、インナーケース１３を回転させ、出力軸２３に伝動される。これらの機構は、脈動緩衝装置を構成する（後述）。

次に、入力軸１８から出力軸２３にいたる伝動経路について述べる。
ケース７内の入力軸１８にキー２６を介して第１作動歯車２７を設ける。この第１差動歯車２７に対して、同径の第２差動歯車２８を回転自在に嵌装し、その出力側に内側偏心カム２９を、キー２６を介して入力軸１８に固定して設ける。この内側偏心カム２９の外周部に外側偏心カム３０を回転自在に設ける。ここで、入力軸１８にキー２６を介して固定されているのは、この第１差動歯車２７と内側偏心カム２９である。第２差動歯車２８は、第１差動歯車２７に対して回転自在であり、外側偏心カム３０は、内側偏心カム２９に対して回転自在である。

第２差動歯車２８の外側偏心カム３０との接合フランジ面に、放射方向の縦溝２８ａを設けると共に、この縦溝２８ａと摺動自在に係合する突起３０ａを外側偏心カム３０に突設し、この外側偏心カム３０の出力側の側面に円形のカム溝３０ｂを設ける。ウオームギヤ用ケース９内にウオームホイール３１を回転自在に設けて、ハンドル３４を回転させると、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、内側偏心カム２９と外側偏心カム３０との結合位相を変化させることができる（詳しくは特許文献１の３頁左上欄、右下欄等参照）。

図２（ｂ）に示すように、クランクシャフト４１の一端にクランクアーム４１ａが一体に形成されている。クランクアーム４１ａの端部に、クランクピン４１ｂを突設した複数（８本）のクランクシャフト４１を、璧板部１ａと円形プレート２において、それぞれ、軸受４２、４３で支持され、ケース本体１に固定されている。クランクシャフト４１は、自転はするが公転はしない。そして、これら各クランクシャフト４１の端部のクランクピン４１ｂを、ベアリング４４および角形の滑り子４５を介して、外側偏心カム３０のカム溝３０ｂ内にそれぞれ摺動自在に嵌入させる（図２（ａ）参照）。

これら各クランクシャフト４１に、それぞれ、一方向クラッチ４６を介して、遊星歯車４７を複列に一方向にのみ回転自在に嵌装する。すなわち、８本のクランクシャフト４１のうちの一つおきの４本のクランクシャフト４１には、壁板部１ａと円形プレート２との間に入力側の遊星歯車４７を配置し、他の４本のクランクシャフト４１には、円形プレート２とケース蓋４との間に出力側の遊星歯車４７を配置する。

次に、脈動緩衝装置について述べる。
上記複列の各遊星歯車４７と、それぞれ噛合する内歯歯車４８ａを有する２列の入力側と出力側のリングギヤ４８を、それぞれインナーケース１３に対してボールベアリング４９を介して回転自在に設ける。これら２列のリングギヤ４８間に、ボールベアリング５０を介挿してリングギヤ４８相互も回転自在にする。さらに、これら２個のリングギヤ４８の対向する側面に、それぞれ放射状に歯を並設した側歯歯車４８ｂを形成し、これら両側の側歯歯車４８ｂと、それぞれ噛み合う複数のピニオン５１を、ベアリング５２を介して、軸５３によりインナーケース１３に枢支して設ける。５４は、軸５３をインナーケース１３に固定するナットである。

並設した２個のリングギヤ４８は必ずしも同速では回転しないが、これらのリングキヤ４８は、側歯歯車４８ｂ介してピニオン５１とそれぞれ噛合しているため、ピニオン５１の軸５３を介して、インナーケース１３が２個のリングギヤ４８の平均速度で回転することになる。このようにして、平均速度化がなされるので脈動が著しく緩衝されることになる（平均速度化の仕組みについては、特許文献１の４頁左下欄から５頁左上欄参照）。

インナーケース１３の壁板１４の軸筒部１４ａの外周部に、キー５５を介して円板５６を固着し、この円板５６の側面の同一円周上に、複数（例えば４個）の軸５７を円周等分位置において、それぞれ出力側に向けて設置する。これらの軸５７に、ベアリング５８を介して遊星歯車５９を回転自在に嵌装し、これら各遊星歯車５９と、それぞれ噛み合う内歯歯車６０を、増速ギヤ用ケース１１にボルト６１により固定する。各遊星歯車５９と噛み合う太陽歯車６２は、出力軸２３に一体に形成されている。

次に、上述した無段変速装置の伝動機構の作動について説明する。
１．出力軸がゼロ回転の場合
入力軸１８が、図３（ａ）において矢印Ｅのように反時計方向に回転すると、内側偏心カム２９および外側偏心カム３０も入力軸１８と共に回転する。この場合、外側偏心カム３０が図３（ａ）のように入力軸１８と同心であれば、カム溝３０ｂも入力軸１８に対して同心円となる。したがって、各クランクシャフト４１は入力軸１８に対して同心円上に配置してあるから、入力軸１８の中心Ｏ１と、クランクシャフト４１の中心Ｏ２と、クランクピン４１ｂの中心Ｏ３とのなす角θは、すべて不変である。このため、入力軸１８と共にカム溝３０ｂが回転しても各クランクシャフト４１は全く回転しない。そして、クランクシャフト４１以降の伝動系もすべて停止したままであるから、出力軸２３は全く回転しない。

２．出力軸が変速される場合
ハンドル３４を回転させると、図３（ｂ）に示したように、内側偏心カム２９と外側偏心カム３０との結合位相を変化させることができ、図３（ｂ）は、（ａ）の場合に比べて外側偏心カム３０が約９０°回動した場合である。図２（ｂ）に示すクランクピン４１ｂには、角形の滑り子４５が嵌合し、図２（ａ）に示すように、角形の滑り子４５が、外側偏心カム３０のカム溝３０ｂ内にそれぞれ摺動自在に嵌入している。
図３（ｂ）において、入力軸１１が矢印Ｅの方向に回転すると、カム溝３０ｂも矢印Ｅの方向に回転するため、各クランクシャフト４１のクランクピン４１ｂは滑り子４５（を介してカム溝３０ｂによって案内され、時々刻々その位置が変化する。

すなわち、この場合、中心Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３のなす角θは、θ１〜θ８のように変化する。したがって、各クランクシャフト４１には矢印Ｆで示す方向の回転が生ずる。クランクシャフト４１が矢印Ｆ方向に回転すると、一方向クラッチ４６を介して遊星歯車４７も矢印Ｆ方向に回転する（一方向クラッチ４６は、クランクシャフト４１に対して時計方向に回転するのを阻止し、反時計方向に回転するのは許容する）。クランクシャフト４１と遊星歯車４７が８組あるが、この内４個の遊星歯車４７は並列したリングギヤ４８の一方と噛合し、また他の４個の遊星歯車４７は他方のリングギヤ４８と噛合している。入力軸側と出力軸側のリングギヤ４８は、それぞれ、一方向クラッチによって、インナーケースを所定の同方向に回転させるように構成されている。そして、ピニオン５１の軸５３を介して、インナーケース１３が２個のリングギヤ４８の平均速度で回転することになる。インナーケース１３の回転は、遊星歯車５９を回転させ、太陽歯車６２を介して、出力軸２３を回転させる。

特許文献１に示す無段変速機においては、内側偏心カム２９と外側偏心カム３０との結合位相を変化させることで、クランクシャフト４１の揺動角度範囲を変化させて、無段変速を行うものである。この変速機構では、偏芯させるためのウオームホイール等の機構や、滑り子４５とカム溝３０ｂの揺動機構が複雑になってしまう。しかも、この従来技術では入力１回転あたり、アームの揺動が１往復しか起こらないため、入力回転角速度に対するアームの揺動角速度が大きくならない（つまり変速比が大きくならない）という問題が生じていた。

特開昭６１−１４０６６４号公報

本発明は、上記問題に鑑み、スライダリンク機構を用いて変速比を調整できるようにした無段変速装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、入力軸（１８）からの回転を、ケースに回転自在に固定支持された少なくとも１本の揺動シャフト（４１、４１’）の揺動運動に変換し、かつ、揺動角度を調整する変速比調整機構、及び、前記揺動シャフト（４１、４１’）の揺動運動を回転運動に変換する揺動・回転変換機構を具備する無段変速機であって、前記変速比調整機構は、前記入力軸（１８）に対して偏心した回り対偶軸（１０１）で連結したスライダリンク（１０３）であって、リニアガイド（１０４）に沿ってスライド可能なスライダ（１０２）、及び、スライダリンク（１０３）に固着された偏心量可変軸（１０５）を有するスライダリンク（１０３）と、前記偏心量可変軸（１０５）の運動を前記揺動シャフト（４１、４１’）に伝動する連結機構と、を具備し、前記スライダ（１０２）は位置調整自在に外部に固定されており、前記スライダ（１０２）の前記リニアガイド（１０４）におけるスライド位置が前記回り対偶軸（１０１）に対して変更されることにより、前記偏心量可変軸（１０５）の回転半径が調整されて、前記揺動シャフト（４１、４１’）の揺動角度範囲が調整されるようにした無段変速機である。

これにより、増速歯車を用いずに偏心量可変軸の回転速度を上げることができるので、揺動アームの揺動角速度を大きくすることができ、高変速比を得ることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記揺動シャフト（４１）は、クランクアーム（１１１、１１４）、及び、クランクピン（１１５、１１６）を有するクランクシャフト（４１）であって、前記連結機構は、前記クランクアーム（１１１、１１４）、及び、前記クランクピン（１１５、１１６）と前記偏心量可変軸（１０５）とを連結する連接棒（１１２、１１３）により構成されるリンク機構であることを特徴とする。
これにより、偏心量可変軸の回転運動を、クランクアームの揺動運動に変換することができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記揺動シャフト（４１’）には、揺動アーム部（１１１’、１１４’）が設けられており、前記連結機構は、前記偏心量可変軸（１０５）に設けられたカム部（１０５’）と、前記カム部に弾圧当接する揺動アーム部（１１１’、１１４’）を具備することを特徴とする。これにより、偏心量可変軸の回転運動を、揺動アームの揺動運動に変換することができる。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記揺動・回転変換機構は、前記揺動シャフト（４１、４１’）に一方向クラッチ（４６）を介して回転自在に支持された遊星歯車（４７）、及び、出力軸（２３）を含むことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記揺動シャフト（４１、４１’）は、複数本存在することを特徴とする。これにより、揺動シャフトが複数本と多くなればなる程、伝動系統が重ねあわされて脈動が、より解消されることになる。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載の発明において、前記スライダ（１０２）は、前記回り対偶軸（１０１）の回転半径内側にあることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の発明において、前記リニアガイド（１０４）は、前記スライダリンク（１０３）に設けられた溝であり、スライダ（１０２）がスライダピンであることを特徴とする。

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。

特許文献１の無段変速機の縦断面図である。 （ａ）は、特許文献１の無段変速機の一部カットして示す斜視図である。（ｂ）は、クランクシャフト４１とクランクアーム４１ａの斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、特許文献１の無段変速機の作動説明図であり、（ａ）は、出力軸がゼロ回転の場合で、内側偏心カム２９と外側偏心カム３０との結合位相が、入力軸１８の中心Ｏ１と同心円となった場合であり、（ｂ）は、（ａ）の場合に比べて外側偏心カム３０が約９０°回動した場合である。 本発明の一実施形態の概略断面図である。 （ａ）は、入力軸である入力プーリーの斜視図、（ｂ）は、スライダリンクの斜視図、（ｃ）は、クランクアームと連接棒を２セット偏心量可変軸に連結した斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態の作動説明図である。 （ｃ）、（ｄ）は、本発明の一実施形態の作動説明図である。 （ｅ）、（ｆ）は、本発明の一実施形態の作動説明図である。 （ｇ）、（ｈ）は、本発明の一実施形態の作動説明図である。 （ａ）〜（ｈ）は、スライダピンのリニアガイドにおけるスライド位置（約半分）を調整した場合の本発明の一実施形態の作動説明図である。 （ａ）〜（ｈ）は、スライダピンのリニアガイドにおけるスライド位置（入力軸と同心）を調整した場合の本発明の一実施形態の作動説明図（出力軸ゼロ回転）である。 （ａ）は、本発明の他の実施形態の概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に関する概略断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実施形態の作動説明図である。 （ｃ）、（ｄ）は、本発明の他の実施形態の作動説明図である。 （ｅ）、（ｆ）は、本発明の他の実施形態の作動説明図である。 （ｇ）、（ｈ）は、本発明の他の実施形態の作動説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。従来技術に対する各実施態様の同一構成の部分には、同様に同一の符号を付してその説明を省略する。

図４は、本発明の一実施形態の概略断面図である。図５（ａ）は、入力軸である入力プーリーの斜視図、（ｂ）は、スライダリンクの斜視図、（ｃ）は、クランクアームと連接棒を２セット偏心量可変軸に連結した斜視図である。図６（ａ）〜図９（ｈ）は、本発明の一実施形態の作動説明図である。図１０（ａ）〜（ｈ）は、スライダピンのリニアガイドにおけるスライド位置（約半分）を調整した場合の本発明の一実施形態の作動説明図である。図１１（ａ）〜（ｈ）は、スライダピンのリニアガイドにおけるスライド位置（入力軸と同心）を調整した場合の本発明の一実施形態の作動説明図（出力軸ゼロ回転）である。図４、５を参照して、本発明の一実施形態の概略を説明するが、特許文献１と共通する部分については説明を省略する。なお、クランクシャフト４１から出力軸２３にいたる伝動経路、脈動緩衝装置等については、特許文献１と同じ機構を用いても良い。

本発明の無段変速機は、産業機械や輸送機械などあらゆる分野において用いることができ、汎用のものである。一例として、車両用エアコンシステムに適用した場合には、入力軸はベルト伝動されたプーリーとなる。しかしながら、これに限定されることはなく、中空軸などを使用しても良い。
図４において、入力軸１８は、ベルト伝動用プーリーである。まず、図５を参照して、入力プーリー（以下、入力軸）１８、スライダリンク１０３、クランクアーム１１１、１１４と連接棒１１２、１１３（２セット分）の概略構造を説明する。これらは、入力軸１８からの回転を、ケースに回転自在に固定支持された少なくとも１本のクランクシャフト４１（揺動シャフトともいう）の揺動運動に変換し、かつ、揺動角度を調整する変速比調整機構を構成する。ここで、本発明における変速比とは、入力軸の回転数に対する出力軸の回転数の比率（変速比＝出力軸回転数／入力軸回転数）を指している。

入力軸１８には、その軸心Ｏ１から偏心した位置に回り対偶軸１０１（軸心Ｐ１）が設置されている。この回り対偶軸１０１に、スライダリンク１０３の穴１０１’が嵌合している。入力軸１８側に穴を設け、スライダリンク１０３側に回り対偶軸１０１を突設しても良い。スライダリンク１０３には、リニアガイド１０４に沿ってスライド可能なスライダピン（軸心Ｐ２）１０２、及び、スライダリンク１０３に固着された偏心量可変軸１０５（軸心Ｐ３）を有する。

この場合、リニアガイド１０４は、溝とスライダピン１０２でスライドさせている。これに限定されず、断面コの字形状のスライダと直線ガイドで、馬乗り状にスライドさせても良い。スライダピン１０２は、作動中はリンクの不動点を構成する。すなわち、入力軸１８の回転により、回り対偶軸１０１も回転する。スライダリンク１０３は、不動点であるスライダピン１０２を瞬間中心として回転するとともに、スライダリンク１０３におけるスライダピン１０２は、リニアガイド１０４内を直線移動することになる。これらの動きについては、図６〜９で詳説する。

スライダピン１０２（Ｐ２）は、外部に位置調整自在に固定されており、作動中はリンクの不動点を構成する。入力軸１８の中空部などから、軸心Ｏ１に対する偏心量が調整可能に構成されている。すなわち、軸心Ｏ１に対する偏心量（Ｏ１−Ｐ２）が調整されて（図６（ａ）のＸ軸方向にＰ２移動）、スライダピン１０２のリニアガイド１０４におけるスライド位置が調整される。これにより、後述するクランクシャフト４１の揺動角度範囲が調整される。

偏心量可変軸１０５は、リニアガイド１０４の反対面において、スライダリンク１０３に固着されている。この固着位置は、入力軸１８の半径長さＯ１−Ｐ１と、回り対偶軸１０１と偏心量可変軸１０５の中心位置長さＰ１−Ｐ３と等しい位置となっている。偏心量可変軸１０５の軌跡は、図６（ａ）の２重円状のＡで示されている。偏心量可変軸１０５の軌跡（２重円状のＡ）は、スライダピン１０２のＰ２の位置が小さくなると、図６（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）にみられるように、次第に小さくなり、図１１では、入力軸１８の軸心Ｏ１と同心となる。偏心量可変軸１０５は、スライダリンク１０３に固着されており、それ自体可変ではないが、これらの図に見られるようにその軌跡の偏心量が可変となることで、クランクシャフト４１の揺動角度範囲を変化させることができる。なお、図１１に示すように、スライダピン１０２のＰ２の位置を入力軸１８の軸心Ｏ１と同心に調整した場合、出力軸がゼロ回転にすることができる点は、後述する。

クランクシャフト４１から出力軸２３にいたる伝動経路は、特許文献１のものとほぼ同様に考えて差し支えない。図５（ｃ）において、上下のそれぞれのクランクシャフト４１には、一体にクランクアーム１１１（又は１１４）、及び、クランクピン１１５（又は１１６）が設けられており、クランクピン１１５と偏心量可変軸１０５には、連接棒１１２が連結し、クランクピン１１６と偏心量可変軸１０５には、連接棒１１３が連結している。図５（ｃ）においては、クランクシャフト４１が２本の場合を示したが、これに限定されることなく、少なくともクランクシャフト４１が１本（クランクアーム１１１、クランクピン１１５、連接棒１１２の１セット）あれば実施可能である。クランクシャフト４１が複数本と多くなればなる程、伝動系統が重ねあわされて脈動がより解消されることになる（無段変速機におけるクランクシャフト４１本数の配置上の制約あり）。（脈動緩衝の仕組みについては、特許文献１の４頁左下欄から５頁左上欄等に詳しく説明されている。）

偏心量可変軸１０５の軌跡（２重円状のＡ）の中心点を仮想して、この点とＰ３、Ｐ４、Ｐ６とで、いわば４節リンクを構成して、クランクアーム１１１（Ｐ６−Ｐ４）を揺動させているとも言える。偏心量可変軸１０５の軌跡（２重円状のＡ）に応じて、クランクシャフト４１が揺動すれば、一方向クラッチ４６を経て、揺動運動の一方向のみが取出されて、遊星歯車４７から太陽歯車６２を経て、出力軸２３に伝動される。遊星歯車４７、及び、出力軸２３を含む遊星歯車機構とは、少なくとも遊星歯車４７、及び、出力軸２３が存在するものであって、遊星歯車４７と出力軸２３との間に様々に伝動歯車を介在させた装置を指している。なお、クランクシャフト４１から出力軸２３にいたる伝動経路、脈動緩衝装置等については、特許文献１と同じ機構を用いても良い。

図６（ａ）〜図９（ｈ）、図１０、図１１を参照して、本発明の一実施形態の作動を説明する。図６（ａ）に示された軌跡Ｂ、Ｃが、クランクシャフト４１が揺動する軌跡である。図６（ａ）〜図９（ｈ）にしたがって、回り対偶軸１０１のＰ１が時計回りに回転する。ここで、スライダリンク１０３とＸ軸との交点の、スライダピン１０２のＰ２は不動である。そして、偏心量可変軸１０５のＰ３は、軌跡Ａを描く。軌跡Ａは、図６（ｂ）〜図８（ｆ）までで１回転し、その後もう１回転していることが分かる。すなわち、入力軸１８の１回転で、偏心量可変軸１０５のＰ３を２回転させることができ、クランクアーム１１１を２往復させることができる。クランクピン１１５、１１６のＰ４、Ｐ５の軌跡Ｂ、Ｃは２往復している。これまでの研究によれば、スライダピン１０２のＰ２は、回り対偶軸１０１のＰ１の軌跡の回転半径内側にあれば、２回転することが分かっている。

特許文献１の従来技術の構成では入力軸１回転あたり、クランクアームの揺動が１往復しか起こらず、入力回転角速度に対するクランクアームの揺動角速度が大きくならない（つまり変速比が大きくならない）という問題がある。本実施形態では、以上のように２回転させて、クランクアームの揺動を２往復させることができるので、増速歯車を用いずに偏心量可変軸１０５の回転速度を上げて、クランクアームの揺動角速度を大きくすることができ、高変速比を得ることができる。

次に、図１０、図１１を参照して、スライダピン１０２のＰ２が、軸心Ｏ１に対する偏心量を調整して、クランクシャフト４１の揺動角度範囲が調整される点を説明する。図１０（ａ）に見られるように、不動点Ｐ２を小さくすると、軌跡Ａが小さくなっていることが分かる。同時に、クランクピン１１５、１１６（Ｐ４、Ｐ５）の軌跡Ｂ、Ｃも、振幅量が小さくなっている。すなわち、クランクアームの揺動角速度が小さくなり、変速比を変化させることができる。図１１では、入力軸１８の軸心Ｏ１に、スライダピン１０２のＰ２と偏心量可変軸１０５のＰ３が全て同心になっており、入力軸１８が回転しても、偏心量可変軸１０５のＰ３は、軌跡Ａを形成せず１点となるので、出力軸２３を回転させることができなくなる。このようにして、出力軸のゼロ回転が実現できる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。図１２（ａ）は、本発明の他の実施形態の概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に関する概略断面図である。図１３（ａ）〜図１６（ｈ）は、本発明の他の実施形態の作動説明図である。スライダリンク１０３とＸ軸との交点の、スライダピン１０２のＰ２は不動である。

本発明の他の実施形態では、図５（ｃ）の実施形態のリンク機構の代わりに、カム１０５’が使用されている。図５（ａ）、（ｂ）の入力軸１８の回り対偶軸１０１や、リニアガイド１０４に沿ってスライド可能なスライダ１０２、及び、スライダリンク１０３に固着された偏心量可変軸１０５は、同じものである。その他、基本的に、先に述べた一実施形態とは、同じ機構（遊星歯車機構など）となっている。
ここで、偏心量可変軸１０５にはカム１０５’が設置されている。ここでは、一例として、偏心量可変軸１０５の径を太くして同心円筒面のカム１０５’としているが、その他所望外形形状のカムとしても良い。

他の実施形態では、クランクシャフト４１の代わりに、揺動シャフト４１’が相当する。上下の揺動シャフト４１’には、それぞれ一体に揺動アーム部１１１’、１１４’が形成されている。揺動アーム部１１１’、１１４’は、クランクアーム１１１、１１４に相当する。カム１０５’に対して、揺動アーム部１１１’、１１４’は、それぞれ、ばね１２１、１２２により、弾圧当接している。上下の揺動シャフト４１’はケース１００に回転自在に支持されている。ばね１２１、１２２の揺動アーム部１１１’、１１４’と反対側の端部は、ケース１００に固定されている。

本発明の他の実施態様の作動を、図１３（ａ）〜図１６（ｈ）を参照して、説明する。ここで、カム１０５’は、図上薄く模様付けられている。軌跡Ａは、一実施形態と同じで偏心量可変軸１０５の軌跡である。揺動アーム部１１１’、１１４’とカム１０５’との接点の」軌跡は、それぞれ卵形の軌跡Ｄ、Ｅで示されている。軌跡Ａ、Ｄ、Ｅは、いずれも入力軸１８の１回転に対して、２回転している。本実施形態においても、以上のように２回転させて、揺動アームの揺動を２往復させることができるので、増速歯車を用いずに偏心量可変軸１０５の回転速度を上げて、揺動アームの揺動角速度を大きくすることができ、高変速比を得ることができる。先の一実施形態と同様に、不動点Ｐ２を小さくすると、軌跡Ａが小さくなり、揺動アームの揺動角速度が小さくなり、変速比を変化させることができる。入力軸１８の軸心Ｏ１に、スライダピン１０２のＰ２を一致させれば、出力軸のゼロ回転も同様に実現できる。

揺動シャフト４１’が揺動すれば、一方向クラッチ４６を経て、揺動運動の一方向のみが取出されて、遊星歯車４７から太陽歯車６２を経て、出力軸２３に伝動される。ここで、揺動・回転変換機構とは、揺動シャフト４１’（又はクランクシャフト４１）に一方向クラッチ４６を介して回転自在に支持された遊星歯車４７、及び、出力軸２３を含む遊星歯車機構を指しているが、これに限定されるものではない。先の一実施形態と同様に、揺動シャフト４１’から出力軸２３にいたる伝動経路、脈動緩衝装置等については、特許文献１と同じ機構を用いても良い。

図１２（ｂ）においては、揺動シャフト４１’が２本の場合を示したが、これに限定されることなく、少なくとも揺動シャフト４１’が１本（揺動アーム１１１’も１個）あれば実施可能である。揺動シャフト４１’が複数本と多くなれば、伝動系統が重ねあわされて脈動がより解消されることになるが、揺動アームがカム１０５’に接する上での制約がある。

偏心量可変軸１０５の運動を揺動シャフト４１、４１’に伝動する連結機構としては、以下のようなものがある。
（１）クランクアーム１１１、１１４、及び、クランクピン１１５、１１６と偏心量可変軸１０５とを連結する連接棒１１２、１１３により構成されるリンク機構。
（２）偏心量可変軸１０５に設けられたカム部１０５’と、カム部１０５’に弾圧当接する揺動アーム部１１１’、１１４’を具備する機構。
これ以外に、偏心量可変軸１０５を、遊び穴を介してダイレクトに揺動シャフト４１、４１’に連結することも可能であり、連結機構としては、その他様々な実施形態が存在する。

１８ 入力軸（プーリー）
２３ 出力軸
４１ クランクシャフト（揺動シャフト）
４１’ 揺動シャフト
４７ 遊星歯車
１０１ 回り対偶軸
１０２ スライダ、スライドピン
１０３ スライダリンク
１０４ リニアガイド
１０５ 偏心量可変軸

Claims (7)

1. 入力軸（１８）からの回転を、ケースに回転自在に固定支持された少なくとも１本の揺動シャフト（４１、４１’）の揺動運動に変換し、かつ、揺動角度を調整する変速比調整機構、及び、前記揺動シャフト（４１、４１’）の揺動運動を回転運動に変換する揺動・回転変換機構を具備する無段変速機であって、前記変速比調整機構は、
   前記入力軸（１８）に対して偏心した回り対偶軸（１０１）で連結したスライダリンク（１０３）であって、リニアガイド（１０４）に沿ってスライド可能なスライダ（１０２）、及び、スライダリンク（１０３）に固着された偏心量可変軸（１０５）を有するスライダリンク（１０３）と、
   前記偏心量可変軸（１０５）の運動を前記揺動シャフト（４１、４１’）に伝動する連結機構と、を具備し、
   前記スライダ（１０２）は位置調整自在に外部に固定されており、前記スライダ（１０２）の前記リニアガイド（１０４）におけるスライド位置が前記回り対偶軸（１０１）に対して変更されることにより、前記偏心量可変軸（１０５）の回転半径が調整されて、前記揺動シャフト（４１、４１’）の揺動角度範囲が調整されるようにした無段変速機。
2. 前記揺動シャフト（４１）は、クランクアーム（１１１、１１４）、及び、クランクピン（１１５、１１６）を有するクランクシャフト（４１）であって、
   前記連結機構は、前記クランクアーム（１１１、１１４）、及び、前記クランクピン（１１５、１１６）と前記偏心量可変軸（１０５）とを連結する連接棒（１１２、１１３）により構成されるリンク機構であることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記揺動シャフト（４１’）には、揺動アーム部（１１１’、１１４’）が設けられており、
   前記連結機構は、前記偏心量可変軸（１０５）に設けられたカム部（１０５’）と、前記カム部に弾圧当接する揺動アーム部（１１１’、１１４’）を具備することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
4. 前記揺動・回転変換機構は、前記揺動シャフト（４１、４１’）に一方向クラッチ（４６）を介して回転自在に支持された遊星歯車（４７）、及び、出力軸（２３）を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無段変速機。
5. 前記揺動シャフト（４１、４１’）は、複数本存在することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無段変速機。
6. 前記スライダ（１０２）は、前記回り対偶軸（１０１）の回転半径内側にあることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無段変速機。
7. 前記リニアガイド（１０４）は、前記スライダリンク（１０３）に設けられた溝であり、スライダ（１０２）がスライダピンであることを特徴とする請求項１から６にいずれか１項に記載の無段変速機。

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