JPH01216145A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は歯車機構を使用した純機械的な構造の無段変速
装置に関するものである。

〔従来技術〕

、従来、無段変速装置は電気的や油圧的機構を利用した
ものを除けば、いずれも滑り摩擦を利用した摩擦伝動機
、構からなっており、歯車機構を使用した純機械的構造
のものは見当たらない。

しかし、摩擦伝動機構を利用したものは、滑りを利用し
て無段変速をするため大動力に適用して効率的な運転を
することが困難であるという欠点があった。したがって
、もし確実な動力伝達を可能にする歯車機構を使用して
無段変速することができれば、効率の橿めて高い運転を
することが可能にになる。したがって、このような装置
の出現が業界において待望されているのであるが、いま
だ実現されるに至っていないのが実情である。

（発明の目的〕 本発明の目的は上述のような要望に応え、純機械的な歯
車機構を使用した無段変速を可能にし、しかもこれを極
小容量の制御用原動機をもって可能にする無段変速装置
を提供することにある。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するための本発明は、まず入力軸の動力
を同回転数ずつに二分して入力する二つの遊星歯車機構
を設け、両逆星歯車機構の内歯車をそれぞれ回動自在に
すると共に、これら内歯車の外周側に設けた歯車を介し
て回転力を互いに打消し合うように連動連結する構成に
し、さらに前記内歯車の一方の外周側の歯車に制御用原
動機を連動連結させ、該制御用原動機により前記両内歯
車を互いに反対方向に駆動する構成にする。さらに、こ
れら両逆星歯車機構の２本の出力軸の一方を、内歯車を
回動自在にする第三〇″ｍＭ歯車機構の太陽歯車に連結
すると共に、他方を回転方向のみを逆転させて前記第三
の遊星歯車機構の内歯車の外周側に設けた歯車に噛合さ
せ、この第三の遊星歯車機構の遊星歯車の回転軸端に該
遊星歯車と同一歯数の歯車を固定し、この歯車に第三の
遊星歯車機構の中心と同じ軸心の出力軸を固定した歯車
を噛合させ、これによって前記遊星歯車から自転および
公転を合成した回転を１本の出力軸に取り出すようにし
たものである。

以下、図に示す本発明の一実施例を示す無段変速装置に
より具体的に説明する。

第１図〜第３図は本発明の無段変速装置をスケルトンで
示す原理図であり、また第４図は他の変形態様の要部を
示すものである。なお、これらの図では説明を簡略にす
るため遊星歯車機構の内歯車の内外に形成された歯車の
ピッチ円を同一径と仮定して図示している。

これらの図において、１は入力軸、２は出力軸であり、
入力軸ｌにはエンジン、モータなどの原動機１０が連結
されている。この入力軸１の動力は二分されて対をなす
二つの遊星歯車機構２０．２０’に伝達され、さらにこ
れら両逆星歯車機構２０．２０’の出力軸１３．１３゜
の出力が第三の遊星歯車機構３０で一つに合体させられ
、その合体した出力が１本の出力軸２から取り出される
ようになっている。

人力軸１は同歯数からなる歯車３と４，４゛を介して、
それぞれ第一および第二の遊星歯車機構２０，２０°の
入力軸５．５゛に連動連結、され、回転数Ｎ０の動力を
同方向かつ同回転数Ｎｏ、Ｎｓずつの二つの動力に分離
してそれぞれ太陽歯車６，６°に入力するようになって
いる。

二つの遊星歯車機構２０．２０”は、いずれも中心軸を
中心としてそれらの内歯車７，７゛を回転自在にすると
共に、それらの外周側に設けた歯車８，８°を互いに噛
合させ、第２図のようにその噛合点Ｐにおいて両歯車の
回転力ｒ。

ｆを均衡させるようにしている。

このように均衡する両歯車のいずれか一方に、即ちこの
実施例では第一の遊星歯車機構２０の内歯車７の外周側
歯車８に、制御用原動機１１の出力軸に設けた歯車９が
噛合している。この制御用原動機１１（よ二つの内歯車
７．７゛を互いに反対方向に回転させるが、上述したよ
うに二つの内歯車７．７°の回転力が均衡しているため
、その駆動力ははパ歯等の摩擦力に等しい程度の極めて
小さなものになっている。このため制御用原動機１１と
しては、非常に小容量の電動モータとか、油圧モータな
どを使用すればよいようになっている。

したがって、このような両逆星歯車機構において、遊星
歯車１２．１２°のキャリヤに固定された２本の出力軸
１３．１３’　のトルクが互いに同一になるようにすれ
ば、上述のように内歯車７．７゛の回転力が均衡するこ
とにより、これら２本の出力軸１３．１３’　は、後述
する通り内歯車７，７゛の回転数に応じて、それぞれ等
量の回転数（α）だけプラス、マイナス増減された回転
数が出力されるようになる。

上記２本の出力軸１３．１３°が連結される第三の遊星
歯車機構３０は、中心の太陽歯車１６と、その周りに噛
合する複数個の遊星歯車２２、−、　２２と、さらにそ
の外側に噛合する内歯車１７からなっている。また、内
歯車１７は回動自在に支持され、その外周側に歯車１８
を有しており、かつ遊星歯車２２は自転と公転とをする
ように回動自在なキャリヤ２３に支持されている。また
、遊星歯車２２が固定された回転軸２２ａには、その遊
星歯車２２と同歯数を有する歯車２２゛が固定され、遊
星歯車２２と一体になって自転と公転とをするようにな
っている。歯車２２°には、遊星歯車機構３０の中心（
即ち、太陽歯車１６の軸心）と同じ軸心を有する歯車２
４が噛合し、この歯車２４に出力軸２が固定されている
。なお、この場合の出力軸２を固定している歯車２４と
しては、第４図に示す実施態様のように、歯車２２°の
外側に噛合するようにした内歯車２４゛を使用してもよ
い。

上述した遊星歯車機構３０に対し、一方の出力軸１３”
はその軸端に太陽歯車１６を固定するようにしており、
また他方の出力軸１３は一対の同歯数からなる歯車２８
．２８°を介して回転方向のみを逆転させるようにし、
その軸端に太陽歯車１６と同歯数を有する歯車２１を固
定して、それを内歯車１７の外周側に設けた歯車１８に
噛合させるようにしている。このような連結によって、
二つの出力軸１３．１３’の回転力は内歯車１７と太陽
歯車１６とにそれぞれ入力されたのち遊星歯車２２で一
つに合成され、さらにこの遊星歯車２２と一体になって
回転する歯車２２°に噛合する歯車２４を介して１本の
出力軸２に出力されるようになっている。

したがって、上述した構成からなる無段変速装置におい
て、制御用原動機１１の回転数を変化させると、入力軸
１から入力された動力は出力軸２から無段階に変速され
て出力されるようになる。この無段変速において、二つ
の遊星歯車機構２０．２０’　の出力軸１３．１３’の
トルクは同一であり、かつ内歯車７．７゛の回転力は均
衡した状態になる。そのため、制御用原動機１１の駆動
力は極めて僅少なものでよいことになる。

上述した本発明の作用をさらに具体的に説明するため、
制御用原動機１１の回転数に比例する内歯車７，７゛の
回転数をα。、出力軸２の出力回転数をＮつとし、計算
の上から説明することにする。

まず、二つの遊星歯車機構２０．２０’　の出力軸１３
．１３’　の回転数Ｎａ、Ｎａ”を求めると次の通りで
ある。但し、両逆星歯車機構２０゜２０°の減速比を１
／ＰＩＩ＋、とする。

とおくと、上記■式、■式は次のようになる。

Ｎａ＝Ｎ−α Ｎａ’＝Ｎ＋α になる。

次に、出力軸１３．１３°に固定された歯車２１、太陽
歯車１６がそれぞれ同じ大きさで半径がｒであり、かつ
内歯車１７の半径をＲとすると、内歯車１７の回転数は
（Ｎ−α）ｒ／Ｒ１太陽歯車１６の回転数は（Ｎ＋α）
となる、また、歯車２８．２８’　の歯数を同数とすれ
ば、太陽歯車１６と内歯車１７の回転方向は互いに同方
向になるので、二つの歯車１６．１７の遊星歯車２２に
対する各噛合点における接線力は作用８反作用で同一と
なり、そのため太陽歯車１６と歯車２１のトルクは同一
となる。また、遊星歯車２２と歯車２２゛　は同一歯数
で、共に回転軸２２ａに固定されているので、この歯車
２２゛に噛合する同歯数の歯車２４と太陽歯車１６とは
同一回転数となる。

すなわち、第１図における歯車２４の回転数（したがっ
て、出力軸２０回転数）Ｎｘは、出力軸１３°と同じ回
転数のＮ＋αになる。これに前述の■、■を代入すると
、 になる。

すなわち、このＮ８の式は、上記無段変速装置の原動機
ｌＯの入力回転数がＮ、で、第一および第二の遊星歯車
機構２０，２０°の内歯車７．７′の回転数がα０の場
合における出力軸２の回転数を表していることになる。

上記０式からα。の係数は０ではないので、回転数Ｎ、
はα。の函数となる。このことは、制御用原動機１１の
回転数を制御すれば、出力軸２の回転数Ｎえを無段階に
変速することができることを意味している。また、この
とき第三の遊星歯車機構の遊星歯車２２に接線力を与え
る太陽歯車１６と歯車２１とのトルクは相等しくなる。

また、第２図から、二つの遊星歯車機構２０．２０’に
おける二つの内歯車７．７′は噛合点Ｐにおいて、その
歯車荷重を互いに反対方向にして均衡するので、制御用
原動機１１の駆動力は歯等の摩擦力に相当する程度の力
でよく、人力軸ｌの動力に比して極めて僅少なものでよ
いことになる。

いま、具体的な一例として、ｐＨｌ＠＝４．Ｎ０＝１５
０　Ｏｒ、ｐ、ｎ＋、であるとすると、これを上記０式
に代入することにより、次の通りとなる。

となる。し°たがって、α。＝０のときは、Ｎ。

−３７５ｒ、ｐ、ｎ＋、である。

また、α。の限界は出力軸１３．１３°のいずれかが０
となるときであるので、０式においてＮａ＝０とおくと
、 α６＝１／３　　・Ｎｏ となるので、αｏ　＝−５０Ｏｒ、ｐ、ｍ、である。

したがって、αｏ　”　５００ｒ、ｐ、ｍ、のときは、
Ｎｘ　−７５Ｏｒ、ｐ、ａ、になり、（Ｊ（ｏ　＝　Ｏ
ｒ、ｐ、ｍ、のときは、Ｎｌｌ　＝　３７５ｒ、ｐ６ｍ
、となる。

即ち、上記無段変速装置において、制御用原動機１１に
より、第一の遊星歯車機構２０の内歯車７の回転数α。

を、Ｏｒ、ｐ、ａ、から５０Ｏｒ。

ｐ、―、までの範囲で無段階に変化させれば、出力軸２
の出力回転数Ｎ８を３７５ｒ、ｐ、＋ｓ、から７５Ｏｒ
、ｐ、＋＊、までの範囲で無段階に変速することができ
ることになる。

一方、第４図の実施態様のように、遊星歯車２２と一体
の歯車２２°に噛合する歯車として内歯車２４゛を使用
した場合は、その出力軸２０回転数Ｎ、はＮ−αとなる
。したがって、■。

■を代入すると、 となり、この■゛式によって、上記第１図の実施態様の
場合と同様の計算をすることができる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明の無段変速装置によれば、純機
械的な歯車機構を使用して効率的な無段階の変速を可能
にし、大動力へも適用可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例からなる無段変速装置をスケル
トンで示す原理図、第２図は第１図のｎ−ｎ矢視図、第
３図は第１図のｍ−ｍ矢視図、第４図は他の実施例の要
部を示すスケルトン図である。 １．５．５”・・・入力軸、２．１３．１３’　・・・
出力軸、６，６°、１６・・・太陽歯車、７，７”、１
７・・・内歯車、８．８°、９．１８．２１・・・歯車
、ｌＯ・・・原動機、１１・・・制御用原動機、２０・
・・第一の遊星歯車機構、２０゛・・・第二の遊星歯車
機構、２２・・・遊星歯車、　２２’、２４・・・歯車
、２４′・・・内歯車、３０・・・第三の遊星歯車機構
。 第１図 第２図　　　　　　　第３図 第４図 ２４’　　　　１８　　１７ 手続補正書　　　　　（ 昭和６３年６月１５Ｂ １、事件の表示 昭和６３年　特　許　願　第　８７４９９　　号２、発
明の名称 無段変速装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住　　所（居所） 氏　　名（名称）　　　高　　橋　　　　　崇４、代　
理　人 住　　所　　〒１０５東京都港区西新橋３丁目３番３号
ペリカンビル１）　　特許請求の範囲を別紙の通り補正
する。 ：２）明細書第４頁第４行の「該遊星歯車と同一歯数の
」を削除する。 ：３）　　同第１２ｊｔ第ｉｏ行〜第１４頁第２行の［
いま、具体的な−・・−・・−・−・ことができる。」
を、次のように補正する。 ［制御用原動機１１から内歯車７．７°に与えられる回
転数α。の限界は、上限は出力軸１３の回転が０のとき
、即ちＮ＝αのときであり、下限は遊星歯車２２の自転
方向が変化するときである。この遊星歯車２２の自転方
向が変化する点は、太陽歯車１６と内歯車１７の角速度
が相等しくなったときである。この実施例においては、
出力軸１３°、１３の回転数がそれぞれＮ−α、Ｎ＋α
であるが、制御用原動Ｉａ１１の回転方向を反対にすれ
ば、出力軸１３’、１３の回転数は反対にＮ＋α、Ｎ−
αとなる成る回転数で遊星歯車２２の自転方向が逆転す
る。しかし、このときには差動状態が発生し、伝動効率
の低下が始まるので、この限界状態、即ち遊星歯車２２
の自転がＯになったときのα。が、その限界点と考えら
れる。 即ち、α。の下限は下式を満足する点である。 Ｎ＋α　　　Ｎ−α Ｒｒ いま、Ｐｍｏ”’４、Ｒ＝３　ｒ、　Ｎ６　＝　１５０
０ｒ、ｐ、ｎｔ、であるとして、上記式に代入すると、
、°、αｏ　”’　２５　Ｏｒ、ｐ、ｔａ。 となる。 一方、α。の上限は第２図において太陽歯車６と入力用
の歯車９との周速が同一となるときであるから、α。＝
　５０　Ｏｒ、ｐ、ｍ、である。 したがって、α。＝　２５　Ｏｒ、ｐ、ｍ、のとき（た
だし、制御用原動機１１は逆転）の出力軸２の回転数Ｎ
ｘは、 ＝３７５−（３／４）　Ｘ２５０ ＝　１８７．　５　ｒ、ｐ、ｍ。 である。 また、α。−５０Ｏｒ、ｐ、ｍ、のときは、＝３７５＋
　（３／４）ｘ５００ ＝　７５　Ｏｒ、ｐ、ｍ。 となる。 したがって、この実施例の場合の無段変速装置の変速範
囲は１８７．　５〜７５０　ｒ、ｐ、ｍ、となる。 なお、第１図に示す実施態様では、遊星歯車２２と一体
の歯車２２”に噛合する歯車として外歯の歯車、２４を
使用するようにしたが、この歯車２４に代えて、第４図
の実施態様のように内歯車２４°を使用するようにして
もよい。」（別　祇〕 特許請求の範囲 入力軸の動力を同回転数ずつに二分して入力する二つの
遊星歯車機構を設け、両遊星歯車機構の内歯車をそれぞ
れ回動自在にすると共に、これら内歯車の外周側に設け
た歯車を介して回転力を互いに打消し合うように連動連
結する構成にし、さらに前記内歯車の一方の外周側の歯
−車に制御用原動機を連動連結させ、該制御用原動機に
より前記両内歯車を互いに反対方向に駆動する構成にし
、これら両遊星歯車機構の２本の出力軸の一方を、内歯
車を回転自在にする第三の遊星歯車機構の太陽歯車に連
結すると共に、他方を回転方向のみを逆転させて前記第
三の遊星歯車機構の内歯車の外周側に設けた歯車に噛合
させ、この第三の遊星歯車機構の遊星歯車の回転軸端１
車を固定し、この歯車に第三の遊星歯車機構の中心と同
じ軸心の出力軸を固定した歯車を噛合させたことを特徴
とする無段変速装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力軸の動力を同回転数ずつに二分して入力する二つの
   遊星歯車機構を設け、両遊星歯車機構の内歯車をそれぞ
   れ回動自在にすると共に、これら内歯車の外周側に設け
   た歯車を介して回転力を互いに打消し合うように連動連
   結する構成にし、さらに前記内歯車の一方の外周側の歯
   車に制御用原動機を連動連結させ、該制御用原動機によ
   り前記両内歯車を互いに反対方向に駆動する構成にし、
   これら両遊星歯車機構の２本の出力軸の一方を、内歯車
   を回動自在にする第三の遊星歯車機構の太陽歯車に連結
   すると共に、他方を回転方向のみを逆転させて前記第三
   の遊星歯車機構の内歯車の外周側に設けた歯車に噛合さ
   せ、この第三の遊星歯車機構の遊星歯車の回転軸端に該
   遊星歯車と同一歯数の歯車を固定し、この歯車に第三の
   遊星歯車機構の中心と同じ軸心の出力軸を固定した歯車
   を噛合させたことを特徴とする無段変速装置。