JPH07208575A - 動力伝達方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無段変速機と差動装置とを組合わせて動力伝
達効率を向上させると共に変速比を任意に設定できるよ
うにすること。 【構成】 主軸と少なくとも一つの副軸との間の動力伝
達を無段変速で行なうよにした無段変速機の主軸に差動
装置を接続し、無段変速機の主軸から差動装置の傘歯車
組立体を介して出力軸へ動力伝達すると共に無段変速機
の主軸から動力を差動装置の所定の変速比をもつ歯車を
介して無段変速機の各副軸を通って無段変速機の主軸へ
付加してゼロから最高回転までの可逆変速領域に渡って
動力伝達できるようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無段変速機と差動装置
とを利用した動力伝達方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は先に特願平５−313809号にお
いて高速回転で必要なトルクを伝達することができる小
形化可能な多板式無段変速機を提案し、この多板式無段
変速機は、駆動または従動軸に各々周方向に向かって先
薄に形成した複数の円板を間隔をおいて装着し、一方従
動または駆動軸には上記の円板と相似形に形成された複
数の別の円板を、それらの各々の先薄部分が上記隣接し
た円板の元厚部分間に位置するように装着し、上記円板
の径より大きな直径をもつ複数の環状の動力伝達体を、
それらの各々の一部部分が隣接した円板及び別の円板の
間に位置するようにいずれか一方の軸に設け、また円板
及び別の円板を軸方向に押圧して円板と別の円板と環状
の動力伝達体とを互いに圧接させて一方の軸から他方の
軸または他方の軸から一方の軸へ動力を伝達できるよう
にさせる加圧手段を設け、前記動力伝達体の中心を主軸
と副軸の中心を結ぶ線上よりずらすことに依り、接触点
の作動径を変化させて無段変速できるように構成されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に無段
変速機においては理想的にゼロから最高回転まで変速で
きることが望ましい。しかしこのようにゼロから最高回
転まで変速可能な変速機を構成しようとしてもただ回転
するだけのものとなり、実際に動力を伝達できるものを
構成するには至っていない。通常実用に供することのて
きる既存の無段変速機ではその変速比は５：１程度に止
どまっている。また従来の無段変速機では、変速比を大
きく取ると、同一馬力を伝達するためにはそれに応じて
無段変速機自体も大型化しなければならないという問題
点がある。特に自動車等の車両においては燃料消費量等
の観点から使用する構成部品をできるだけ軽量、小形化
して車両重量の低減や有効利用可能なスペースの拡大が
要求されており、変速機の小形化も要望されている。さ
らに、動力を機械的に伝達する方法として変速が必要で
ある場合には一般には歯車、ベルト、チエン等が用いら
れるが、高速で大馬力を伝達するには歯車を利用するの
が最も良いことが知られており、特に自動車の場合には
伝動効率は燃費に直接影響するので重要なファクタとな
っている。しかしながら、先に提案したような多板式無
段変速機においては動力伝達を摩擦力で行なうようにさ
れているので余分な加圧力が必要であるばかりでなく、
原理的な滑りを無視できないので、歯車を利用した場合
に比較して伝動効率は劣るという問題点がある。本発明
者は先に提案した多板式無段変速機に差動装置を組合わ
せることによりゼロから所定の最高回転までの可逆変速
ができしかも動力伝達ができることを見出だした。

【０００４】そこで、本発明は、上記の問題点を解決し
てゼロから最高回転まで可逆変速できしかも動力伝達効
率の優れた動力伝達方法及び装置を提供することを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の発明による動力伝達方法は、主軸
と少なくとも一つの副軸との間の動力伝達を無段変速で
行なうよにした無段変速機の主軸に差動装置を接続し、
無段変速機の主軸から差動装置の遊星歯車を介して出力
軸へ動力伝達すると共に無段変速機の主軸から動力を差
動装置の所定の変速比をもって無段変速機の各副軸を通
って無段変速機の主軸へ付加してゼロから最高回転まで
の可逆変速領域に渡って動力伝達することを特徴として
いる。

【０００６】また本発明の第２の発明によれば上記第１
の発明の方法を実施する動力伝達装置が提供され、この
動力伝達装置は、主軸と少なくとも一つの副軸との各々
に周方向に向かって先薄に形成した複数の円板を、主軸
及び各副軸における各円板が交互に部分的に重なり合う
ように装着し、各隣接した円板の加圧接触点を径方向に
変位させることにより主軸と各副軸との間の変速比を無
段に設定できるようにした多板式無段変速機と、複数の
歯車及びこれらの歯車を収納し、歯車の回転に応じて回
転できるようにされた回転可能な歯車ケースを備えた差
動装置とを有し、差動装置の複数の歯車の一つを多板式
無段変速機の主軸に直結し、多板式無段変速機の各副軸
を差動装置の歯車ケースに伝動結合したことを特徴とし
ている。

【０００７】

【作用】このように構成された本発明の第１の発明によ
る動力伝達方法においては、無段変速機の主軸と各副軸
との間の動力伝達を差動装置の所定の変速比をもつ歯車
を介して行なうように構成しているので、変速比をゼロ
から所定の最高回転まで設定することがことができ、し
かも逆回転させることもできるようになる。

【０００８】また、本発明の第２の発明による動力伝達
装置では、多板式無段変速機の主軸と各副軸との間に差
動装置を組み込んでいるので、高速時には主として差動
装置の歯車を介して動力伝達を行なうことができ、低回
転時にも差動装置の歯車による伝達は常に維持され、従
って多板式無段変速機に全部の動力を負荷する場合に比
べて伝動効率を飛躍的に向上させることができるように
なる。また差動装置の歯車の比率変えることにより変速
比を任意に設定することができるようになるだけでな
く、順回転、逆回転に設定することも可能となる。

【０００９】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
説明する。図１及び図２には本発明による動力伝達方法
を実施している装置の一例を概略的に示し、図示装置は
多板式無段変速機Ａ及び差動装置Ｂとから成っている。
多板式無段変速機Ａは図示実施例では回転可能に軸受さ
れた主軸１と、主軸（駆動軸または従動軸として作用す
る）１と同心円上に等間隔に位置決めされしかも各々回
転可能に軸受された三本の副軸（従動軸または駆動軸と
して作用する）２とを有し、主軸１にはスプラインパイ
プ３が回転可能に嵌合されており、このスプラインパイ
プ３に、各々周方向に向かって先薄に形成された複数の
円板４がスペーサを介して等間隔に取付けられている。
一方三本の各副軸２には、主軸１に取付けられた各円板
４と相似形に形成された複数の円板５がスペーサを介し
て等間隔に取付けられている。この場合、各副軸２に取
付けられた各円板５は主軸１に取付けられた隣接円板
４、４間に位置し、しかも各円板が間隔をおいて互いに
重なり合うようにされている。また主軸１に嵌合された
スプラインパイプ３の両端にはフランジ６及び加圧用フ
ランジ７がそれぞれスプライン嵌合され、加圧用フラン
ジ７は主軸１に固定されたフランジ８及び加圧玉９と共
に自動加圧装置を形成している。10は動力伝達リング
で、隣接円板４、５間、フランジ６とそれに隣接した円
板との間及び加圧用フランジ７とそれに隣接した円板と
の間にある。自動加圧装置は、円板４、５及び動力伝達
リング10を軸線方向に沿って直列加圧し、それにより主
軸１に装着された円板４の先薄部分と各副軸２に装着さ
れた円板５の元厚部分とが動力伝達リング10を介して加
圧接触し、主軸１から各副軸２へまたは各副軸２から主
軸１へ動力が伝達される。この場合、図２に示すように
動力伝達リング10は制御用カム機構11により偏心され、
実線で示す位置と一点鎖線で示す位置との間で移動でき
るようにされており、円板４、５の先薄部分間の動力伝
達リング10の径方向位置すなわち加圧接触点の位置に応
じて無段階に変速比を変えることができる。

【００１０】一方、差動装置Ｂは、互いに連動する傘歯
車組立体12と、この傘歯車組立体12を囲んで装置の軸線
と同軸上に設けられた回転できる筒状の歯車ケース13と
から成っている。傘歯車組立体12における装置の軸線と
同軸上に設けられた二つの軸方向傘歯車の一方12a は軸
受14で回転自在に支持された主軸１の一端に直結され
て、また他方の軸方向傘歯車12b は軸受15で回転自在に
支持された出力軸16に連結されている。傘歯車組立体12
における遊星歯車である径方向の傘歯車12c 、12d は、
それぞれ符号17、18で示すように筒状の歯車ケース13に
軸支された軸に取付けられている。筒状の歯車ケース13
は、互いに固着された二つの筒状部材13a、13b とから
構成され、そして軸受19、20によって支持され、多板式
無段変速機Ａの主軸１及び差動装置Ｂの出力軸16を通る
軸線と同心上でに回転できるようにされている。筒状の
歯車ケース13の筒状部材13a の外側一端には歯車21が形
成されており、この歯車21は、多板式無段変速機Ａにお
ける各副軸２の一端に形成された歯車22と係合するよう
にされている。このようにして組み立てられた多板式無
段変速機Ａ及び差動装置Ｂは外部ケーシング23内に一体
的に収容される。

【００１１】このように構成した図示装置の動作につい
て以下説明する。差動装置Ｂの出力軸16を回転しないよ
うに固定して多板式無段変速機Ａの主軸すなわち入力軸
１に回転力を加えたとすると、この加えられた回転力は
差動装置Ｂの傘歯車組立体12における軸方向傘歯車12a
から径方向傘歯車12c 、12d を介して軸方向傘歯車12b
へ伝達されるが、出力軸16を回転しないように固定して
いるため軸方向傘歯車12b は回転せず、その結果径方向
傘歯車12c 、12d の軸17,18 は多板式無段変速機Ａの主
軸１及び差動装置Ｂの出力軸16を通る軸線のまわりを回
転し、従って筒状の歯車ケース13が回転することにな
る。この回転は歯車ケース13の外側に設けた歯車21の回
転力となり、歯車22を介して多板式無段変速機Ａにおけ
る各副軸２へ伝達される。この回転力は各副軸２に装着
された円板５を回転させることになり、加圧接触した動
力伝達リング10を介して入力軸１の円板４へ伝達され、
それにより入力軸１を通って差動装置Ｂの傘歯車組立体
12における軸方向傘歯車12a の回転力となる。この回転
力は入力軸１に初めに加えられた回転力より変速機を介
してきた力だけ増加しており、従って変速比を変えるこ
とにより回転力の増加も変化することになる。この作用
を簡単な数値例でさらに説明すると、今多板式無段変速
機Ａの入力軸１に１kgm のトルクを加え、歯車ケース13
の回転数が１／２であるとすると、歯車ケース13の外側
に設けた歯車21には２kgm のトルクが発生する。ここで
歯車ケース13の外側に設けた歯車21と各副軸２の一端に
形成された歯車22との歯車比が４：１であるとすると、
歯車22におけるトルクは0.5kgmとなる。多板式無段変速
機Ａにおける摩擦駆動部の径が副軸２に対して入力軸１
では半分に設定されているとすると、入力軸１に加えら
れるトルクは0.25kgm となる。この0.25kgm のトルクは
入力軸１に加えられ、差動装置Ｂの傘歯車組立体12にお
ける軸方向傘歯車12a の駆動トルクは1.25kgm となる。
従って差動装置Ｂの出力軸16は1.25kgm のトルクになる
が、出力軸16が固定されているのでこのトルク増加分は
そのまま歯車ケース13の歯車21のトルク増加となり、歯
車22を介して変速機Ａを通して軸方向傘歯車12a の駆動
トルクを増加させることになる。このようにして駆動ト
ルクは循環しながら大きくなっていくが、最終的には収
斂して1.3333……になる。従って、この例では多板式無
段変速機Ａの入力軸１に１kgm のトルクを負荷すると、
差動装置Ｂの出力軸16には１・1/3kgmのトルクが働くこ
とになる。これは、多板式無段変速機Ａの入力軸１を１
kgm のトルクで回転させると差動装置Ｂの出力軸16にお
いて１・1/3kgmのトルクが利用できることを意味してい
る。そしてこの時の両軸の回転数は、入力軸１を10回転
すると、出力軸16は7.5 回転に減速される。また多板式
無段変速機Ａの副軸２の回転数を最大（主軸１の２倍）
にすると、出力軸16は回転しなくなり、その場合の出力
軸16のトルクは計算上では無限大となる。この関係を図
３に示す。図３には、入力軸１の回転数を10、トルクを
10とした時、変速機Ａの変速比を１：２から２：１まで
変化させた時の出力軸16の出力トルク及び回転数並
びに副軸２の負荷トルク及び回転数の関係を示す。図
示例は出力軸16がゼロ回転となるように設計した場合で
あって、差動装置Ｂの歯車21、22の歯車比（図示例では
４：１）を変えるかまたは差動装置Ｂの傘歯車組立体の
歯車比を変えることにより、入出力軸間の変速比を適当
に設定することができだけでなく、順回転から、ゼロ回
転、さらには逆回転へと可逆的に変速させることも可能
である。

【００１２】次に、動力伝達効率について説明する。多
板式無段変速機Ａの入力軸１の回転で上述のように差動
装置Ｂの傘歯車組立体12を介して出力軸16を回転させる
ように構成されているので、差動装置Ｂの出力軸16が高
回転の時には多板式無段変速機Ａを通る動力は少ない。
例えば自動車の場合はこの状態での運転時間が大部分で
あり、上記の計算例の場合には動力の75％が歯車による
動力伝達となる。また出力軸16の回転を落としても差動
装置Ｂにおける歯車による動力伝達は常に維持されるこ
とになる。従って、無段変速機Ａに動力全部を負荷させ
て動力伝達をする場合に比べて伝動効率は飛躍的に向上
することが認められる。

【００１３】ところで、図示実施例では無段変速機Ａと
して三つの副軸を備えたものであるが、必要により一つ
または二つ、或いは三つ以上の副軸を設けた構造にする
ことができる。また自動加圧装置についても円板及び動
力伝達リングを直列加圧できるものであれば任意の構成
のものを利用することが可能である。また、無段変速機
Ａは図示したような多板式である必要はなく、任意の他
の形式の無段変速機を用いることもできる。さらに、本
発明の作動装置Ｂは傘歯車12a,12b,12c,12dを組み合わ
せた傘歯車組立体12と、回転できる筒状の歯車ケース13
とから構成されているが、作動装置Ｂは、本実施例のよ
うに傘歯車12を利用したものに限定されることなく、遊
星歯車を介して一方の歯車から他方の歯車へ動力を伝達
できる構成のものであれば、任意の構成のものを利用し
てもよい。

【００１４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、無段変速機と差動装置とを組合わせたことにより、
機械的無段変速の変速比をゼロ回転から最高回転まで任
意に変化させることができるようになるだけでなく、逆
回転させることも可能となる。従って、本発明を自動車
等の車両の動力伝達装置に応用した場合には例えば自動
車の通常の走行状態（トップギヤでの走行）では実質的
に差動装置の歯車を介して動力伝達が行われ、効率の良
い歯車による動力伝達が大部分となり、また急発進、登
坂時にも差動装置の歯車による伝動が維持されるので、
総体的に伝動効率が良くなり、燃費を節約することがで
きるようになる。また変速比を大きく設定しても装置自
体を従来のように大型化せずに同一馬力を伝達すること
ができるようになり、装置の小型化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施している動力伝達装置の一実施例
を示す概略部分線断面図。

【図２】図１に示す装置を左側から見た部分断面側面
図。

【図３】本発明の装置の動作説明図。

【符号の説明】

Ａ：多板式無段変速機 Ｂ：差動装置 １：主軸（入力軸） ２：副軸 ３：スプラインパイプ ４：複数の円板 ５：複数の円板 ６：フランジ ７：加圧用フランジ ８：フランジ ９：加圧玉 10：動力伝達リング 11：制御用カム機構 12：互いに連動する傘歯車組立体 13：回転できる筒状の歯車ケース 14：軸受 15：軸受 16：出力軸 17：軸 18：軸 19：軸受 20：軸受 21：歯車 22：歯車 23：外部ケーシング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸と少なくとも一つの副軸との間の動
   力伝達を無段変速で行なうよにした無段変速機の主軸に
   差動装置を接続し、無段変速機の主軸から差動装置の遊
   星歯車を介して出力軸へ動力伝達すると共に無段変速機
   の主軸から動力を差動装置の所定の変速比をもって無段
   変速機の各副軸を通って無段変速機の主軸へ付加してゼ
   ロから最高回転までの可逆変速領域に渡って動力伝達す
   ることを特徴とする動力伝達方法。
2. 【請求項２】 主軸と少なくとも一つの副軸との各々に
   周方向に向かって先薄に形成した複数の円板を、主軸及
   び各副軸における各円板が交互に部分的に重なり合うよ
   うに装着し、各隣接した円板の加圧接触点を径方向に変
   位させることにより主軸と各副軸との間の変速比を無段
   に設定できるようにした多板式無段変速機と、複数の歯
   車及びこれらの歯車を収納し、歯車の回転に応じて回転
   できるようにされた回転可能な歯車ケースを備えた差動
   装置とを有し、差動装置の複数の歯車の一つを多板式無
   段変速機の主軸に直結し、多板式無段変速機の各副軸を
   差動装置の歯車ケースに伝動結合したことを特徴とする
   動力伝達装置。