JPH0538276Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、駆動軸とそれに装着される回転体と
の間に設けられ、駆動軸の回転速度に応じて変速
比を切り換える変速装置に関する。

〈従来の技術〉 一般的に、自動車などにおいては、オルターネ
ータ、パワーステアリングポンプおよびクーラー
用コンプレツサーなどの補機を駆動するのにエン
ジンの動力を利用している。即ち、エンジンのク
ランクシヤフトおよび前記補機の従動軸の双方に
プーリをそれぞれ取り付け、両プーリ間にベルト
を張架し、ベルトにより動力の伝達を行わせてい
る。

しかしながら、エンジンのアイドリング運転時
は、低速回転（約700〜1000rpm）に設定されて
おり、この回転数では補機の機能が不足になりが
ちなので、アイドリング運転時にも補機の機能を
向上させたいという要求がある。

そこで、従来では、エンジンをアイドリング運
転している場合にはエンジンの動力を増速して補
機に伝達し、エンジンを高速運転している場合に
はエンジンの動力をほぼ１：１の回転比で伝達す
るための装置が考えられている。この装置として
例えば実開昭58−173854号公報に示される遊星歯
車機構付エンジン補機駆動装置がある。

この装置は、エンジンのアイドリング運転時に
おいて遊星歯車機構を機能させてクランクシヤフ
トの回転動力を増速して、クランクシヤフトの回
転数よりも高い回転数でプーリを駆動し、クラン
クシヤフトの回転数がある回転数以上になると、
遊星歯車機構を機能させないようにして、プーリ
とクランクシヤフトとの回転比をほぼ１：１にす
るように構成されている。

また、遊星歯車機構を機能させる場合、太陽ギ
ヤの回転を停止させることを行うが、この太陽ギ
ヤの制動には、従来、ベルト式、ドラム式、デイ
スク式のブレーキや摩擦板式電磁ブレーキが利用
されている。

〈考案が解決しようとする課題〉 ところで、このような構成を有する従来例は、
次のような不都合がある。

遊星歯車機構を用いているために、遊星ギヤを
小型化するのに限界があつて装置のコンパクト化
を図る上での障害になつており、また、ギヤ相互
の噛み合いによる騒音、振動が大きいなどの点で
改良の余地がある。

また、摩擦板式電磁ブレーキを利用したもので
は、太陽ギヤを瞬間的に停止させるため、補機に
強い衝撃を与える他、変速装置内部の動力伝達部
分に過大な負荷がかかる。一方、ベルト式、ドラ
ム式、デイスク式ブレーキを利用したものにあつ
ては制動力を可変制御してすべりを許容させるこ
とが可能なので、前記衝撃緩和を図れるが、構造
物相互の摩擦ゆえに摩耗が避けられず、寿命が短
い。特に、ドラム式、デイスク式ブレーキは油圧
制御されるものなので、十分な油圧を得るための
装置が別に必要になるなどコスト高になるととも
に装置が大型になる。

本考案はこのような事情に鑑みて創案されたも
ので、装置のコンパクト化と騒音，振動特性の向
上を図るとともに、変速動作の円滑化を図ること
を目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 本考案は、このような目的を達成するために、
駆動軸とそれに装着される回転体との間に設けら
れ、駆動軸の回転速度に応じて変速比を切り換え
る変速装置において、次のような構成をとる。

本考案の変速装置は、 前記回転体の内径側に同軸状に配された太陽ロ
ーラと、太陽ローラと前記回転体との間に圧接状
態で介装される複数の遊星ローラと、遊星ローラ
を回動自在に保持しかつ駆動軸に共回転するよう
結合されるキヤリアとからなる遊星摩擦式増速機
構と、 前記キヤリアと回転体との間に設けられた一方
クラツチと、 前記太陽ローラの回転を停止させるパウダーブ
レーキと、 を備えた構成に特徴を有する。

〈作用〉 上記構成において、太陽ローラの回転を停止さ
せていないとき、駆動軸と共回転するキヤリアに
よつて遊星ローラが駆動軸周りに自転せずに公転
させられるので、遊星ローラと太陽ローラおよび
プーリとが摩擦力によつて一体となるとともに、
一方クラツチがロツクしてキヤリアと回転体とを
一体化することになる。したがつて、駆動軸から
回転体に対して直接動力が伝達されることになる
ので、駆動軸の回転体とがほぼ１：１の比率で回
転させられることになる。

一方、パウダーブレーキで太陽ローラの回転を
停止させている状態では、キヤリアによつて駆動
軸周りに公転させられている遊星ローラが自転す
ることになるために、回転体が所定の比率で増速
されて回転することになるとともに、一方クラツ
チがフリーとなつてキヤリアと回転体とが相対的
に回転することになる。

このように遊星ローラを用いた構成なので、従
来の遊星ギヤ式増速機構のもつ不都合を解消でき
る。特に、パウダーブレーキはすべりを許容でき
るものであつて、動力伝達を１：１から増速へと
切り換えるために太陽ローラを停止させるとき、
構造物相互の摩擦を伴わずに太陽ローラを徐々に
停止させることができるので、補機に衝撃を与え
ずに済み、また、摩耗もほとんどない。しかも、
パウダーブレーキは電気的な制御で駆動されるも
のなので、従来のドラム・デイスク式ブレーキの
ような油圧制御のための装置が不要である。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図および第２図に本考案の一実施例を示し
ている。この実施例では、かかる変速装置をエン
ジンのクランクシヤフトとそれに取り付けられる
プーリとの間に設けた例を挙げる。

図中、１はエンジンブロツク２から外部に軸端
が突出されたクランクシヤフト（駆動軸）、３は
クランクシヤフト１に下記詳述する変速装置を介
して装置されるプーリ（回転体）、４は補機（図
示省略）の従動軸、５は従動軸４に直接固定され
るプーリ、６は両プーリ３，５に張架されるベル
トである。

変速装置は、主として遊星摩擦式増速機構１
０、一方クラツチ２０およびパウダーブレーキ３
０によつて構成されている。

遊星摩擦式増速装置１０は、プーリ３の内径側
に同軸状に配された太陽ローラ１１と、太陽ロー
ラ１１とプーリ３との間に圧接状態で介装された
複数の遊星ローラ１２と、クランクシヤフト１に
固定され遊星ローラ１２それぞれを回動自在に保
持するキヤリア１３とで構成されている。太陽ロ
ーラ１１はキヤリア１３の小径筒部１４に転がり
軸受７Ａを介して相対回転可能に外嵌されてお
り、プーリ３はキヤリア１３の大径筒部１５に転
がり軸受７Ｂを介して相対回転可能に外嵌されて
いる。

一方クラツチ２０は、プーリ３に取り付けられ
た環体８の筒部８１外周面と、キヤリア１３の大
径筒部１５の内周面との間に設けられており、い
わゆるスプラグを利用した構造としてある。環体
８はキヤリア１３の大径筒部１５を包み込むよう
な形状に形成されており、筒部８１は大径筒部１
５の内径側に同軸状に対面配置されている。この
一方クラツチ２０の動作としては、キヤリア１３
の大径筒部１５が環体８の筒部８１よりも高速回
転になるとロツクし、キヤリア１３の大径筒部１
５よりも環体８の筒部８１が高速回転になるとフ
リーとなる。

ところで、プーリ３に備える筒部３Ａの開口端
と太陽ローラ１１のフランジ１７との間および環
体８の開口端とクランクシヤフト１の外周との間
のそれぞれには、シール４０，４２が装着され、
さらにキヤリア１３の小径筒部１４の軸端と太陽
ローラ１１の内周面との間にもシール４１が装着
されている。これら三つのシールによつて遊星摩
擦式増速機構１０および一方クラツチ２０などの
内部空間を外部から密閉し、内部空間の潤滑剤の
漏れや外部からの塵埃の侵入を防止するようにな
つている。

パウダーブレーキ３０は、太陽ローラ１１の薄
肉筒部１６の外径側に設けられており、エンジン
ブロツク２にステー９を介して固定されかつ転が
り軸受４３を介して太陽ローラ１の薄肉筒部１６
に外嵌された磁性材製の固定部材３１と、太陽ロ
ーラ１１の薄肉筒部１６の外周に形成されたスプ
ライン溝にスプライン嵌合された磁性材製の被動
部材３２と、固定部材３１と被動部材３２との対
向隙間に封入される図示省略の磁性粉体（パウ
ダ）とからなる。固定部材３１は断面ほぼコ字形
に形成され、外径側肉部にはコイル３４が設けら
れている。被動部材３２は断面ほぼＬ字形に形成
されており、その外筒部が固定部材３１の外筒部
と内筒部との間に非接触で臨まされている。そし
て、この被動部材３２の外筒部外周面と固定部材
３１の外筒部内周面との対面隙間に磁性粉体が充
填されており、この磁性粉体は、ラビリンスシー
ル４４とシール４５とにより外部への洩れが防止
させられている。

このパウダーブレーキ３０においては、コイル
３４を励磁すると、一点鎖線で示すような磁気回
路が形成され、この磁気回路によつて磁性粉体間
に連結力が発生するとともに磁性粉体と両部材３
１，３２との間で摩擦力が発生し、被動部材３２
が固定部材３１に拘束されるようになる。このコ
イル３４への供給電流を制御することにより、す
べりの度合を調整するとともに、回転停止までの
時間を任意に設定できるようになつている。

次に、動作を説明する。ここでは、クランクシ
ヤフト１の回転開始からアイドリング運転時（約
700〜1000rpm）までの間に補機の従動軸４を増
速させ、アイドリング運転時の回転数を越えた後
にほぼ１：１で補機の従動軸４を駆動する場合を
例に挙げて説明する。

まず、クランクシヤフト１の回転開始とともに
コイル３４を励磁して被動部材３２を回転不能に
拘束させると、被動部材３２とともに太陽ローラ
１１も回転不能に拘束されるので、クランクシヤ
フト１と一体回転するキヤリア１３によつてクラ
ンクシヤフト周りに遊星ローラ１２が自転しなが
ら公転させられ、遊星ローラ１２の自転によつて
摩擦力でプーリ３が所定の比率で増速されて回転
させられる。同時に、キヤリア１３の大径筒部１
５の回転速度よりもプーリ３に固定の環体８の筒
部８１の回転速度が速くなり始めるために、一方
クラツチ２０がフリーとなり、クランクシヤフト
１からキヤリア１３、遊星ローラ１２、プーリ３
へと動力が伝達されることになり、結果的にプー
リ３は所定の比率でクランクシヤフト１の回転数
よりも増速されて回転させられることになる。

ところで、クランクシヤフト１の回転数がアイ
ドリング運転時の回転数を越えたときコイル３４
の励磁を中止させると、磁性粉体間の連結力が弱
まり、被動部材３２の拘束が解除されるので、太
陽ローラ１１も回転可能となる。それにより遊星
ローラ１２が自転しなくなるので、太陽ローラ１
１とプーリ３とが遊星ローラ１２を介して一体的
に回転し始めるようになる。その際、一時的にプ
ーリ３に固定の環体８の筒部８１の回転速度がキ
ヤリア１３の大径筒部１５の回転速度よりも遅く
なるので、一方クラツチ２０がロツクし、クラン
クシヤフト１からキヤリア１３、一方クラツチ２
０、環体８を通じてプーリ３に動力が伝達される
ことになり、結果的にプーリ３がクランクシヤフ
ト１とほぼ１：１の比率で回転させられることに
なる。

以上は、回転の上昇過程に伴う変速動作で、回
転の下降過程に伴う変速動作は、前記と逆に、プ
ーリ３を１：１の比率で回転させている状態から
増速させる状態へと切り換えることになる。この
場合、補機の慣性力でプーリ３および太陽ローラ
１１が回転し続けようとするのであるが、変速の
ために太陽ローラ１１を急激に停止させると過大
な負荷が加わる。しかし、本実施例では、パウダ
ーブレーキ３０のコイル３４への励磁電流を制御
することによつて太陽ローラ１１の回転をすべら
せながら徐々に停止させることができるから、円
滑な変速を行えるようになる。しかも、パウダー
ブレーキ３０によつてすべりを許容しても、従来
の摩擦式ブレーキのように構造物どうしの摩擦が
ないので、寿命が長くなる。

ところで、上記パウダーブレーキ３０は、第３
図に示すような構造であつてもよい。

ここでのパウダーブレーキ３０Ａでは、リング
状の固定部材３１Ａが断面ほぼコ字形の被動部材
３２Ａにより囲まれており、固定部材３１Ａの外
周面と被動部材３２Ａの外筒部内周面との間に磁
性粉体（図示省略）が充填されている。この磁性
粉体は、ラビリンスシール４４Ａとシール４５Ａ
とにより外部への洩れが防止させられている。

このパウダーブレーキ３０Ａにおいても、上記
実施例でのパウダーブレーキ３０とほぼ同様の作
用効果を奏する。

なお、本考案の変速装置はエンジンのクランク
シヤフト１とプーリ３との間に設ける他に、種々
な部位に適用できることは言うまでもない。例え
ば補機の従動軸４とプーリ５との間に本考案の変
速装置を設けるようにすれば、補機それぞれに適
した回転域での使用が可能となる。また、プーリ
３を遊星摩擦式増速機構の外輪として利用してい
るが、外輪をプーリ３と別に形成してプーリ３に
結合した構造も本考案に含む。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、遊星ギ
ヤ式増速機構を備えた従来の変速装置の持つ不都
合を解消できる。

即ち、摩擦により動力伝達を行う構成なので、
騒音や振動の発生が従来のようなギヤの噛み合い
によるものよりも小さく抑制できるとともに、遊
星ギヤ機構に比べて装置全体がコンパクトにまと
まる。また、パウダーブレーキにより変速時の動
作が円滑に行えるので、補機が受ける衝撃を緩和
できる他、従来の摩擦式ブレーキのような摩耗が
ほとんど生じないので長寿命化を実現できる。し
かも、従来の特にドラム、デイスク式ブレーキに
必要な油圧制御装置に比べ、動作制御系が簡単な
もので済むので、コンパクト化および低コスト化
に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の一実施例にかか
り、第１図は変速装置の使用形態を示す縦断側面
図、第２図は第１図の−線断面矢視図であ
る。第３図は本考案の他の実施例にかかり、要部
を示す縦断側面図である。 １……クランクシヤフト（駆動軸）、３……プ
ーリ（回転体）、１０……遊星摩擦式増速機構、
１１……太陽ローラ、１２……遊星ローラ、１３
……キヤリア、２０……一方クラツチ、３０……
パウダーブレーキ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 駆動軸とそれに装着される回転体との間に設け
   られ、駆動軸の回転速度に応じて変速比を切り換
   える変速装置において、 前記回転体の内径側に同軸状に配された太陽ロ
   ーラと、太陽ローラと前記回転体との間に圧接状
   態で介装される複数の遊星ローラと、遊星ローラ
   を回動自在に保持しかつ駆動軸に共回転するよう
   結合されるキヤリアとからなる遊星摩擦式増速機
   構と、 前記キヤリアと回転体との間に設けられた一方
   クラツチと、 前記太陽ローラの回転を停止させるパウダーブ
   レーキと、 を備えていることを特徴とする変速装置。