JPH08193650A - トロコイド歯型流体機構によるトルク検出／可変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はトロコイドロータ機構を用いて連続的
な従動軸の可変速機能、トルク検出機能、及び該トルク
と回転速度との積による軸出力等の前記２つの機能から
派生する機能を持たせたトルク検出装置と可変速装置を
提供する事。 【構成】 トロコイド歯型流体機構を構成する一のロー
タの回転軸部に駆動軸を、他のロータの回転軸部に従動
軸を、夫々独立して連結させ、即ち駆動軸と従動軸が直
接連結する事なく夫々のロータにのみ連結させ、前記駆
動軸の回転運動が、一のロータ、作動流体、及び他のロ
ータを介して従動軸側に伝達可能に構成し、そして更
に、該流体機構より吐出される作動流体の吐出圧若しく
は吐出流量を制御することにより、従動軸側の回転速度
を可変可能に構成した事にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トロコイド歯型流体機
構によるトルク検出／可変速装置に係り、好適には、ト
ロコイド歯型流体機構に駆動軸と従動軸を組込み、従動
軸側の回転トルク検出又は／及び可変速を可能とする装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に変速装置及び、そのトルク検出装
置には種々の原理のものがあり、また種類も極めて多
く、その利用に際しては、それぞれの装置に対しても
適、不適があるものである。従来、トロコイド歯型によ
る流体機構は専ら液体機としての開発が行われ、その結
果として液圧送ポンプ、あるいは油圧モータなどが商品
化し、また利用されてきたものである。このようなトロ
コイド歯型流体機構は内接型の歯車機構をなし、アウタ
ーロータの内周側の歯型に対して、これに噛み合うイン
ナーロータはサイクロイド包絡線で創生されたもので、
両者の歯型の何れの部分も互いに、常に接触しながら、
歯型の噛み合い運動が行われる。

【０００３】そしてインナーロータとアウターロータと
のそれぞれの歯数は前者の歯数をｎとすれば後者の歯数
はｎ＋１で、このような歯数の歯型により囲まれた空間
は、それぞれが独立し、密封された空間を形成し、ま
た、これらの空間はロータの回転角度に伴って逐次、縮
小／拡大が繰り返して行われる体積型の流体機構であ
る。

【０００４】又インナーロータはアウターロータに対し
て、その内周側を転がりながら回転するので公転と自転
の組合せの遊星運動を行わせることができるが、インナ
ーロータとアウターロータとが共に回転する場合にはア
ウターロータの軸心に対してインナーロータの軸心は偏
心して軸に直結され、回転し、インナーロータは自転の
みが行われる。

【０００５】次に前記流体機構を、液圧送ポンプなどと
して使用されてきた例を図６に基づいて説明する。図６
は従来のトロコイド歯型の液ポンプなどに使用されてい
る油ポンプの断面図で１０１はインナーロータ、１０２
はハウジング１０３の内部で回転するアウターロータ、
１０４はフレーム、１０５はインナーロータ軸、１０６
は吐出ポート、１０７は吐出口、１０８は吸入ポート、
１０９は吸入口、１１０はキー、ｘ−ｘ軸はインナーロ
ータ１０１の軸心、Ｘ−Ｘはアウターロータ１０２の軸
心で、両軸心間の距離Ｌだけ偏心して、各ロータは回転
する。トロコイド歯型で囲まれたそれぞれの独立空間は
ローターの回転に伴って縮小、拡大するので吸入側から
の液体は吸入口１０９より吸い込まれ、吐出口１０７よ
り吐出し液体は圧送される。尚、図中１４１、１４２は
フレーム１０４を構成するブラケットである。

【０００６】図７は可撓継手を用いた液圧モ−タの断面
図で、１１１はインナーロータ、１１２はアウターロー
タ、１１３は可撓継手型の回転軸で、ボデイビルに用い
る亜鈴形状をなすとともに、その両端の球状部分は可撓
状態のスプライン構造をなしている。この場合はアウタ
ーロータ１１２は固定状態にあり、インナーロータ１１
１は前述の亜鈴形可撓継手１１３よりの回転を受けてア
ウターロータ１１２内部で自転をし乍ら公転する。そし
てかかる装置は図４とは逆に、吸入側から、高圧力の液
体を歯型の独立空間内に送り込み、インナーロータ１１
１を回転させ、図６の１０７に相当する吐出ポートより
液体が吐出する、インナーロータ１１１の回転は可撓継
手１１３を経て、外部負荷の中空軸１１５などに回転力
を与え、油圧モータとして使用される。

【０００７】しかし、前記いずれの機構においてもイン
ナーロータ、またはアウターロータ側よりの駆動回転に
対して、アウターロータ、またはインナーロータ側が停
止状態よりの駆動側の回転数まで自由に変速可能となる
機構、即ち二軸間の回転速度比の変換、これに関連の機
能の開発は、前記いずれのトロコイド歯型流体機につい
ては必ずしも行われていなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらトロコイ
ド歯型流体機はアウターロータの内側歯に対するサイク
ロイド包絡線によりインナーロータが創生されるもの
で、その構造は極めて簡単である。従ってかかるトロコ
イドロータ機構を用いて連続的な従動軸の可変速、従動
軸のトルクの検出、該トルクと回転速度との積による従
動軸の軸出力等の機能のあることが明らかになったの
で、これらを活用しようとするものである。即ち、本発
明はかかるトロコイドロータ機構を用いて連続的な従動
軸の可変速機能、トルク検出機能、及び該トルクと回転
速度との積による軸出力等の前記２つの機能から派生す
る機能を持たせたトルク検出装置と可変速装置を提供す
る事を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本第１発明は、トロコイ
ド歯型流体機構により連続的に駆動軸と従動軸の二軸間
の回転速度比の変換を行なう装置を得ようとするもので
ある。静止したハウジング内で回転し、内周側に略トロ
コイド歯型空間を有するアウターロータと、前記アウタ
ーロータの内周側歯型全面に内接して自公転運動をする
インナーロータと、前記両ロータ間の閉じ込み空間内に
吸入吐出される作動流体からなるトロコイド歯型流体機
構を用いる事を前提とする。

【００１０】そして本発明の特徴とする所は、前記一の
ロータの回転軸部に駆動軸を、他のロータの回転軸部に
従動軸を、夫々独立して連結させ、即ち駆動軸と従動軸
が直接連結する事なく夫々のロータにのみ連結させ、前
記駆動軸の回転運動が、一のロータ、作動流体、及び他
のロータを介して従動軸側に伝達可能に構成した点にあ
る。そして第２の特徴は、該流体機構より吐出される作
動流体の吐出圧若しくは吐出流量を制御することによ
り、従動軸側の回転速度を可変可能に構成した事にあ
る。

【００１１】又第２発明はトロコイド歯型流体機構を含
むトルク検出装置に関するもので、前記一のロータの回
転軸部に駆動軸を、他のロータの回転軸部に従動軸を夫
々独立させて連結し、前記駆動軸の回転運動が、一のロ
ータ、作動流体、及び他のロータを介して従動軸側に伝
達可能に構成した点は前記実施例と同様であるが、特に
前記流体機構より吐出される作動流体の吐出圧を検知す
る事により、従動軸側の回転トルク値を得るように構成
するか、また必要に応じて従動軸側の回転数と前記回転
トルク値の積で駆動力を演算可能に構成した事を特徴と
する。

【００１２】更に第３発明は前記両発明を具体化したも
ので、前記トロコイド歯型流体機構を含み、前記一のロ
ータの回転軸部に駆動軸を、他のロータの回転軸部に従
動軸を夫々独立させて連結した点までは同一であるが、
更に前記トロコイド歯型流体機構の吐出側と吸入側を循
環経路を介して連設するとともに、該経路内を循環する
流体、好ましくは液体の循環流量を吐出絞り弁で調整す
ることにより前記夫々のロータと独立して連設している
駆動軸と従動軸相互の回転比率を連続的に変化させる
か、又は／及び吐出圧力を検出して従動軸側の回転トル
ク値を得、必要に応じて該トルク値と回転速度との積の
演算より軸動力を出力させ、更に必要に応じてこれらを
自動的の制御を行わせることにより、従動軸の回転速
度、回転トルク、軸動力等を設定目標値で自動運転制御
を行わせることを特徴とするトルク検出／可変速装置を
提案する。

【００１３】尚前記トロコイド歯型流体機構は、ハウジ
ング内で回転するアウターロータの軸心と同一軸心を有
する偏心軸をカム型偏心軸とし、この偏心カム部にイン
ナーロータを軸支して公転させ、吐出ポートおよび吸入
ポートを夫々開口した回転円板を前記偏心軸に取りつけ
るとともに、両回転板に開口したポート位置が両ロータ
間で形成される吐出、吸入空間の位置に同期して開口さ
せてなるトロコイド歯型流体機構で構成してもよく、又
前記トロコイド歯型流体機構が、ハウジング内で回転す
るアウターロータの軸心と同一軸心を有し、可撓軸継手
による偏心軸にインナーロータを結合させて自転させて
なるトロコイド歯型流体機構で構成してもよい。

【００１４】この場合、インナーロータ側の回転軸を可
撓継手で結合し、一方アウターロータはハウジング内で
回転させ、両ローターの歯型で形成し吐出、吸入の行な
われる空間の開口部に対し、両ローターの歯数に対応し
た数の穿孔を持ったバルブプレート、およびロータリー
バルブよりなる整流回転板を対応させてトロコイド歯型
流体機構を構成してもよい。尚、前記トロコイド歯型流
体機構は一般には駆動軸をアウターロータ側に、従動軸
をインナーロータ側に連結するのがよく、そしてインナ
ーロータと従動軸を偏心カムを介して連結する場合は、
インナーロータの自公転の中の公転によって従動軸側に
軸動力が出力される。又可撓軸継手による場合はインナ
ーロータの自公転の中の自転によって従動軸側に軸動力
が出力される。

【００１５】更に前記トロコイド歯型流体機構が、アウ
ターロータの歯型の少なくとも一部を、その位置で回転
可能に支持された軸ローラで構成し、該軸ローラがイン
ナーロータにより回転可能な構造としたトロコイド歯型
流体機構であるように構成する事もできる。

【００１６】更にトロコイド歯型流体機構の作動流体吸
入側に作動流体を強制供給して吸入圧を高めて、駆動軸
側の回転速度以上の速度で従動軸を回転可能に構成し、
該従動軸よりの回転出力を増速可能に構成してもよい。

【００１７】更に前記トロコイド歯型流体機構の吐出側
と吸入側を循環経路を介して連設するとともに、前記循
環経路を循環する作動流体を作動液で構成した場合にお
いて、吸入側に大気を選択的に吸入可能に構成し、駆動
軸に対して従動軸の変速比がほぼ最大の場合に、吸入側
を大気に開放するように構成してもよい。

【００１８】更に又前記循環経路中に介装する流体供給
槽を前記トロコイド歯型流体機構の上方位置に設置する
のがよく、更に該循環経路の循環流体に対し冷却機能を
持たせるのがよい。

【００１９】

【作用】アウターロータ側に駆動軸を、インナーロータ
側に偏心カムを介して従動軸を連結した場合について説
明する。先ず駆動軸の回転によりアウタロータが回転す
ると、吸入口よりロータ間の閉じ込み空間に作動液が吸
入される。この際、吐出側に設けた絞り弁Ｖｄ等の開放
により吐出側に背圧が掛っていない場合（無負荷）は、
偏心カムは従動軸を介して負荷側のトルクに掴持されて
いるために、インナーロータは偏心カムの周囲を空回り
（自転）しながら作動液が単に循環するのみで従動軸Ｌ
には回転力が与えられず、言い換えればインナーロータ
１のみが自転するだけである。

【００２０】次に吐出側に設けられた作動液絞り弁Ｖｄ
を絞り始めればロータ間の閉じ込み空間に吸入された作
動液に背圧がかかり（吐出圧が上昇し）、該作動液の背
圧によりインナーロータに回転トルクが印加され、負荷
側トルクを超えた時点でアウターロータに対して回転遅
れが生じながら徐々に公転する。この結果インナーロー
タはアウターロータに対しその内周側を転がりながら公
転且つ自転の遊星運動を行わせることができ、該インナ
ーロータ１の公転により偏心カムが回転し、負荷が連結
された従動軸Ｌに回転力が与えられる。

【００２１】即ち駆動軸ＰＭを回転速度Ｎで回転させる
と従動軸Ｌ側では（Ｎ−ｎ）の回転遅れをもって回転速
度ｎで回転する出力を得る事が出来、従って、その時の
変速回転比率は｛（Ｎ−ｎ）／Ｎ｝×１００（％）とな
る。また、その時の作動液絞り弁Ｖｄの絞り度に対応す
る吐出圧力Ｇの値は回転トルクに比例した値を示す。

【００２２】更に前記絞り弁Ｖｄを絞れば、ロータ間の
背圧が一層高まり、駆動軸ＰＭのアウターロータ２とイ
ンナーロータ１とは作動液で両者が拘束され、アウター
ロータ２の回転力がそのままインナーロータに伝達さ
れ、両ロータは同一回転数になる。これは駆動軸と従動
軸が両ロータ及び作動液を介して直結されたことにな
る。従って本発明によれば作動液の吐出圧の調整により
従動軸の回転速度は０から駆動軸速度まで変化させるこ
とができ、又吐出圧は吐出側に設けられた流量調整弁や
圧力調整弁で容易に調整することができ、これにより両
軸の回転速度比の変換を行なうことができる。尚、前記
したように吐出側の作動液絞り弁Ｖｄの絞り度制御のみ
ならず、吸入側の作動液絞り弁Ｖｓの絞り度制御も合せ
て行う事が一層精度よい可変制御が可能となる。

【００２３】又前記したように吐出圧即ちロータ間の閉
じ込み空間内の背圧はロータに印加される回転トルク、
言い換えれば従動軸の回転トルクに比例するので、回転
トルクの検出もまた容易に行なうこともでき、この回転
トルクとその時の回転数との積を演算器で演算を行なわ
せることで、可変速度時の軸動力も出力表示させること
もできる。

【００２４】また、これらの出力された値に対して目標
値を設定して自動的の制御を行なわせれば軸動力、回転
速度、トルク等の定められた目標値に対する自動制御を
行なうことができる。

【００２５】さてアウターロータの歯型は円孤を基とし
ているもので、これを円柱状のローラーとして、その位
置で回動させる構造、具体的にはアウターロータの歯型
の少なくとも一部を、その位置で回転可能に支持された
軸ローラで構成し、該軸ローラがインナーロータにより
回転可能な構造とすることにより、このロータを基準と
して創生されたインナーロータとにより、前述の流体機
構を構成すれば、アウターロータとインナーロータとの
間が、滑り摩擦ではなく転がり摩擦となり、インナーロ
ータの遊星運動を円滑にすることができるのみならず、
両ロータ内の閉じ込み空間内の液圧によりアウターロー
タとインナーロータとの内接が緊密になり、歯型の接触
部分からの流体の漏洩を阻止し、歯型相互の耐摩耗性に
役立ち、大容量機に適している。

【００２６】次に駆動軸側の回転速度に対して、吸入側
よりの静圧以上の圧力、例えば負荷側の負荷トルク以上
の液圧を最初からの作動液を供給し、前記液体機を液圧
モーターとし、その回転力を必要時に与えてやれば、従
動軸側の回転速度は駆動軸側の回転速度以上で回転させ
ることができるものである。これにより駆動軸の回転速
度に対して従動軸側の速度は最初から連続的に作動させ
る事が出来る。

【００２７】更に、駆動軸に対して従動軸の変速比が最
大の１００％に近い場合、言い換えれば従動軸に回転ト
ルクが付与されておらず、ほとんど時点のみの場合には
調整用の作動液絞り弁は全開状態であり、循環流量は最
大値に達する。このような最大負荷状態において、液体
の循環による摩擦損は長時間に亘れば大きな値になるの
で、吸入側を大気に開放し、液体を気体に置き換えて流
体の動力損失を低減させ、これにより発熱を阻止する事
も出来る。

【００２８】次に前記流体機構は、機構的には１対の歯
車状ロータの噛み合わせによるものであるので、機械的
損失、流体の循環による摩擦損失などで温度が上昇する
ことになり、そこで小容量の場合には流体機構本体に冷
却用フィンなどで自冷することができるが、大容量の場
合には前記循環経路の途中に、また循環液体を直接冷却
する装置を設けることで、その温度上昇を制限し、長期
に亘る運転の安定化を図ることができる。

【００２９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されてい
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置などは特
に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれの
みに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００３０】図１は本願発明の実施例にかかるトロコイ
ド歯型による連続的に回転速度を変化させることのでき
るカム軸型可変速装置の断面図で、同時にその時の吐出
側の油圧を測定することで回転トルクをも出力させるよ
うに構成している。なお同図の（Ａ）は正面図、（Ｂ）
は側面の断面図を示す。３は固定ハウジングで、円筒状
の外殻フレーム３０の両側に、鏡板状のブラケット３
１、３２が気密的に固定されている。

【００３１】又前記図上左側のブラケット３１には駆動
軸１０が、又右側のブラケット３２には従動軸５（偏心
軸）が軸支されている。駆動軸１０のハウジング内軸端
側には、円板状の連結板１１を介してアウターロータ２
が固設されている。この結果、アウターロータ２は静止
した固定ハウジング３内でＸ−Ｘを軸心とした駆動軸１
０と一体化して回転する。

【００３２】一方従動軸５は図２（Ａ）に示すように、
アウターロータ２の内周側の略トロコイド歯型面に内接
するインナーロータ１の軸穴部に軸支された円筒状の偏
心カム部５Ａと、後記する一対の回転円板１６、１８の
軸心部に開口した長孔部１８ｂ、１６ｂに嵌合される長
円部５Ｂと、ハウジング３外に延設する出力軸５Ｃから
なる。この場合駆動軸１０と従動軸５との間は完全に切
り離されており、そして駆動軸端面と連結板には摺動シ
ール材１２が貼着されており、インナーロータ１と連結
板１１間及び駆動軸１０と従動軸５間のシールと切り離
しを行う。

【００３３】インナーロータ１は前記偏心カム５Ａで軸
支され、アウターロータ２の内接空間に沿ってインナー
ロータ１が公転及び自転のできる構造をしている。そし
て前記インナーロータ１の公転が偏心カム部５Ａを介し
て出力軸５に回転力として出力可能に構成されている。
１６及び１８は従動軸５の長円部５Ｂに嵌合され、Ｘ−
Ｘ軸を軸心とし、相互が密着して回転する回転円板であ
る。この結果インナーロータ１のみがＸ−Ｘ軸から距離
Ｌだけ離れたχ−χ軸を軸心として自公転し、一方駆動
軸１０、アウタロータ２、回転円板１６、１８及び従動
軸５はＸ−Ｘ軸を軸心として回転する事になる。

【００３４】そして従動軸５及び駆動軸１０が矢印のよ
うに回転するものとすれば、図２（Ｂ）に示したように
１６は作動軸の吐出側円板となり１６ｐはその吐出ポー
トに、又１８は吸入側円板となり１８ｐはその吸入ポー
トになる。そして前記吸入側円板１８のポート１８ｐ
は、前記インナーロータ１とアウタロータ２の噛み合い
下死点から回転方向に沿って上死点に至る閉じ込み空間
拡大側２０ａに位置するように、勾玉状の吸入ポート１
８ｐを開口するとともに、該ポートの一部１８ｑを切り
欠いてハウジング３側に設けた吸入口８と連通可能に構
成する。

【００３５】一方前記吐出側円板１６のポート１６ｐ
は、前記インナーロータ１とアウタロータの噛み合い上
死点から回転方向に沿って下死点に至る閉じ込み空間縮
小側２０ｂに位置するように、勾玉状の吐出ポート１６
ｐを開口し、該ポートの一部１６ｑを切り欠いてハウジ
ング側に設けた吸入口６と連通可能に構成する。この場
合、吐出側円板１８の１８ｐ’は、吸入側円板１６の吸
入ポート１６ｐと対応する位置に勾玉状に開口した通路
で、該通路１８ｐ’により吸入ポート１６ｐがロータ間
の閉じ込み空間拡大側２０ａと連通できる。

【００３６】なお、本装置に使用される液体は潤滑油な
どが使用されるが、これのみに限定されず、水、冷媒、
不凍液、乳化剤などが用いられる。

【００３７】次にかかるトロコイド歯型流体機構を組込
んだトルク検出／可変速装置を示し、その作動状態に基
づいてその構成を説明する。図３に示す構造のトロコイ
ド歯型流体機構ＴＣの吸入口６、吐出口８には夫々吸入
管路２１を介して吸入絞り弁Ｖｓ、吐出管路２２を介し
て吐出絞り弁Ｖｄが、更に吐出絞り弁Ｖｄの下流側には
冷却フィンＦ₁を具えた吐出配管２３を介して、冷却管
ＣＷにより作動油を冷却可能な油タンクＯＲが、更に油
タンクＯＲの出口側は配管２４を介して吸入絞り弁Ｖｓ
が接続されている。

【００３８】吐出絞り弁Ｖｄ上流側の吐出管路は分岐さ
れ、該分岐路に圧力計２５、作動油圧による回転トルク
計２６が接続されている。又、従動軸５側には速度セン
サーＳＳが設けられており、Ａ／Ｄ変換器２７を介して
その検知信号を演算器２８に入力する。演算器２８では
作動油圧による回転トルクＴとの積（軸動力Ｐ）の演算
を行い、調整器２９に弁開度信号ＣＴを送出する。調整
器２９では、前記従動軸５側の回転速度、トルク計２６
よりの回転トルクＴ、演算器２８よりの軸動力Ｐ信号に
基づいて吐出絞り弁Ｖｄの弁開度ＣＴを調整する。又前
記トロコイド歯型流体機構ＴＣの駆動軸１０側にはカッ
プリング３９を介してモ−タ軸ＰＭが、又従動軸５側に
はカップリング３９を介して負荷軸Ｌが、夫々連結され
ている。

【００３９】かかる構成によれば、モ−タ軸ＰＭの回転
を受けて駆動軸１０が回転する事によりアウターロータ
２が回転し、これにより油タンクＯＲ内の作動油は、吸
入絞り弁Ｖｓ、吸入管路２１を経てトロコイド歯型流体
機構ＴＣ内に吸入される。そして吸入口６よりトロコイ
ド歯型流体機構ＴＣ内に吸入された作動油は吸入側回転
円板１６の勾玉状吸入ポート１６ｐ、及び吐出回転円板
１８の通路１８ｐ’を経て両ロータ間の閉じ込み空間２
０ａ／ｂ内に入るが、この際、偏心カム部５Ａは断面円
形である為に、吐出側に設けた吐出絞り弁Ｖｄが開放さ
れておれば、インナーロータ１は前記作用の項で説明し
たように偏心カム部５Ａの周囲を空回り（自転）しなが
ら作動油が単に循環するのみで従動軸５には回転力が与
えられず、インナーロータ１のみが自転するだけであ
る。

【００４０】そして前記作動油は該空間２０ａ／ｂ内よ
り吐出ポート８を介して吐出され、吐出絞り弁Ｖｄを介
して油タンクＯＲに至る。従って、吐出側に設けた吐出
絞り弁Ｖｄが開放されておれば、作動油は単に循環する
のみで従動軸５には回転力が与えられず、インナーロー
タ１のみが自転するだけである。

【００４１】次に吐出側に設けられた絞り弁Ｖｄを絞り
始めればインナーロータ１の作動油に背圧がかかり、
（吐出圧が上昇し）、該作動油の背圧によりインナーロ
ータ１に回転トルクが印加され、負荷Ｌ側トルクを超え
た時点でアウターロータ２に対して回転遅れが生じなが
ら徐々に公転する。この結果インナーロータ１はアウタ
ーロータ２に対しその内周側を転がりながら公転且つ自
転の遊星運動を行わせることができ、インナーロータ１
の公転により偏心カムが回転し、負荷が連結された従動
軸５に回転力が与えられる。

【００４２】即ち駆動軸１０を回転速度Ｎで回転させる
と従動軸５側では（Ｎ−ｎ）の回転遅れをもって回転速
度ｎで回転する出力を得る事が出来、従って、その時の
変速回転比率は｛（Ｎ−ｎ）／Ｎ｝×１００（％）とな
る。また、その時の作動液絞り弁Ｖｄの絞り度に対応す
る吐出圧力Ｇの値は回転トルクに比例した値を示す。

【００４３】更に前記絞り弁Ｖｄを絞ると、これを駆動
軸１０のアウターロータ２とインナーロータ１とは作動
油で両者が拘束され、両ロータは同一回転数になる。こ
れは駆動軸１０と従動軸５が両ロータ及び作動油を介し
て直結されたことになる。即ち絞り弁Ｖｄの調整により
従動軸５の回転速度は０から駆動軸１０の回転速度まで
変化させることができる。

【００４４】次に本流体機構の運転時には駆動側のアウ
ターロータ２、従動側のインナーロータ１の両ロータの
滑りＯの場合を除き、相対速度が極めて小さい状態でも
ポンプとして作動させることを要するために、吸入側で
キャビテーションを起こすようなことは運転上で安定性
を欠くことになるので、これは避けなければならない。

【００４５】従って流体供給槽となる油タンクＯＲは流
体機構の上方部に設置しておき、その作動油は自然流下
して機内に流れ込む構造が採られる。

【００４６】さて以上のような運転において、従動軸５
側に速度センサーＳＳを設けて出力させ、作動油圧によ
る回転トルクＴとの積の演算を演算器２８で行なわせれ
ば、従動軸５の軸動力Ｐを出力させることができる。

【００４７】更に回転速度Ｓ、回転トルクＴ、軸動力Ｐ
などを調整器２９ＣＴに入力させ、その出力で絞り弁Ｖ
ｄ更には必要に応じて吸入側絞り弁Ｖｓの弁開度ＣＴを
調整し、循環油量を自動的に制御するものとすれば、こ
れらの設定目標値で自動運転を行なわせることができ
る。この場合にもし、絞り弁Ｖｓ、Ｖｄの調整以外に油
量の漏洩が生ずるときには特に自動運転などでは不都合
が生ずる。この為精度よい運転制御をする場合、又強力
な出力を要する場合や、大容量の場合、歯型より作動油
の漏洩を最小にすることが望まれる。

【００４８】そして作動油の漏洩はアウターロータ２と
インナーロータ１の噛み合い接触部から最も生じやす
い。そこでかかる漏洩を防止するために、図４に示すよ
うにアウターロータ２の円形歯の部分を回転する軸ロー
ラ３５構造とし、該ローラ３５がアウタロータ２側に設
けた半円状軸ローラ収納部３６内で回転するように構成
している。この結果アウターロータ２の円形歯定位置で
インナーロータ１の回動が滑り摩擦による回動ではな
く、軸ローラ３５の回転による転がり摩擦に近いものに
なるために、摺動抵抗が大幅に減少するとともに、アウ
ターロータ２とインナーロータ１歯型との噛み合わせが
前記軸ローラ３５で修正方向に自動調整機能があるの
で、ロータ１、２の噛み合い接触部からの作動油の漏洩
が防止できる。

【００４９】なお本発明においては、前記と逆に駆動軸
１０をインナーロータ１側、従動軸５をアウタロータ側
のいずれのロータ側に定めても差支えはないがその場
合、絞り弁Ｖｓ、Ｖｄと作動油の吸入、吐出側とはそれ
に応じて切替えることを要する。

【００５０】次に、運転中における作動油温の上昇は回
転速度比で異なるが、長時間の安定運転には冷却が重要
で、その方法として吐出側配管の冷却フィンＦ₁、油タ
ンクＯＲの冷却管ＣＷや、変速機トロコイド歯型流体機
構ＴＣの冷却フィンＦ₂などで冷却が行なわれる。

【００５１】更に、駆動軸１０に対して従動軸５の変速
比が最大の１００％の場合、言い換えれば従動軸５側に
回転トルクがほとんど付与されていない自転のみの状態
では調整用の吐出絞り弁Ｖｄは全開状態であり、循環流
量は最大値に達する。このような最大負荷状態におい
て、液体の循環による摩擦損は長時間に亘れば大きな値
になるので、吸入側の絞り弁Ｖｓを三方弁として一の弁
通路を大気開放し、最大負荷状態が長時間に亘った場合
に吸入側の絞り弁Ｖｓを大気開放して、循環流体を気体
に置き換えて流体の動力損失を低減させ、これにより発
熱を阻止する事も出来る。

【００５２】さて前記実施例においては、駆動軸１０の
回転速度以上に従動軸５の回転速度を得る事は出来な
い。図５は原動機による駆動軸１０の回転速度以上まで
の広範囲に亘る可変速運転に対する場合の一例で、変速
機トロコイド歯型流体機構ＴＣの吸入側に高圧力の油圧
を供給して油圧モータとして動作させる場合の一例で、
高圧力の油圧は原動機Ｍで駆動される油圧ポンプＴＰで
供給される。これらの速度調整の過程では切換弁Ｖ、流
量調整弁Ｖｄ₁、Ｖｓ₁、Ｖｄ、Ｖｓなどで行なわれるも
のであるが、その切替操作などの詳細を前記実施例との
差異を中心に説明する。１は出力軸ＰＭが両軸に有する
原動機で、一の出力軸ＰＭに前記トロコイド歯型流体機
構ＴＣ、他の出力軸ＰＭに油圧ポンプＴＰが夫々カップ
リング３９、３９を介して連結されている。油圧ポンプ
ＴＰの吸入口６、吐出口８には夫々絞り弁Ｖｄ₁、Ｖｓ₁
が吸入管路４２及び吐出管路４１を介して油タンクＯＲ
と接続され、前記両絞り弁Ｖｄ₁ 、Ｖｓ₁ で設定される
所定圧力の作動油が吐出管路４１側に得られる。そして
前記吐出管路４１は分岐路４３及び切換弁Ｖを介してト
ロコイド歯型流体機構ＴＣの吸入管路２１と接続されて
いるために、切換弁Ｖの開放により所定圧力の作動油が
吸入口６側に送られ、ロータ１、２間の閉じ込み空間内
に作動油を強制供給して吸入圧を高める。これにより前
記流体機構ＴＣは駆動軸１０の回転力とともに、所定圧
力の作動油が液圧モータとして作動させ、即ち具体的に
はアウタロータ２の回転速度よりインナーロータ１の回
転速度を早くして、これにより偏心カム部５Ａに連設す
る出力軸５Ｃの回転速度を、駆動軸１０側の回転速度以
上の速度で、増速して回転させる事が出来る。そして前
記吸入圧の増減により増速速度も可変する事が出来る。

【００５３】以上の実施例はいずれもインナーロータ１
の軸結合が偏心カム回転軸の場合について説明したもの
であるが、これを可撓継手軸とした場合も以上と大差は
なく同様なのでその説明は省略したが、その作動にはい
くつかの異なる点があるので、それのみを摘出する。即
ち公転、自転が行なわれることに変りはないが、インナ
ーロータ１軸回転による出力は自転によるもので公転は
出力に関係しない。また、吐出、吸入の切換弁はカム軸
における勾玉状でなく複数孔による回転型切換弁となる
などの点を異にする。尚、Ｌ₁ は負荷である。

【００５４】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、トロ
コイド歯型による流体機構であって、その一対のロータ
と連結される軸の一方を駆動軸とし、他を従動軸５とし
た可変速装置で、その構造は極めて簡単である。又、本
発明は前記ロータ内を循環する液体を冷却する事によ
り、不用な温度上昇が生じる事なく長時間にわたっても
安定した運転が可能な可変速装置を提供することができ
る。更に前記変速と同時に吐出圧を検知するだけで回転
トルクの検出、これに回転数との積の演算による軸動力
の出力、これらの値の帰還による定値制御などを容易に
行なうことができる。また、吸入側に強制圧油を行う事
により、駆動軸の回転速度以上の回転速度を従動軸５側
である事が出来、更に広範囲の連続可変速運転をも可能
にした。特に本願はトロコイド歯型を利用した体積型流
体機構による可変速機であって、摩擦を利用したものの
ような摩耗部が含まれていない。特に従来の可変速機と
して開発し、使用されている流速型トルクコンバータと
比較すれば、本発明は体積型のために、 （１）駆動軸と出力軸との間に全く滑りの発生のない運
転が可能であるが流速型のみではこのような運転は不可
能である。 （２）従動軸５側の出力軸の低速運転でも速度の不安定
性は生じない。 （３）低速の駆動軸でも出力軸の可変速度運転は可能で
あるが、前記従来技術の流速型トルクコンバータでは失
速現象を起こしてしまう。 （４）変速と同時に出力軸のトルク検出ができ、回転
数、トルクなどの帰還による定値制御などを容易に行な
うことができる。 （５）体積型の可変速装置である為に、簡単で小型、軽
量な構造で、低速駆動軸の分野に最適の装置である。 等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に組込まれるトロコイド歯型流
体機構の断面図で、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図、
（Ｂ）は正面縦断面図である。

【図２】図１のトロコイド歯型流体機構に組込まれる要
部部品構成を示し、（Ａ）は従動軸、（Ｂ）は吐出側回
転円板、（Ｃ）は吸入側回転円板を示す。

【図３】図１のトロコイド歯型流体機構を組込んだトル
ク検出／可変速装置を示す概略図である。

【図４】アウターロータの歯型の少なくとも一部を、そ
の位置で回転可能に支持された軸ローラで構成し、一方
インナーロータを、該軸ローラを基準として創生された
インナーロータで構成した構造としたトロコイド歯型流
体機構の要部断面図を示す。

【図５】トロコイド歯型流体機構の作動流体吸入側に作
動流体を強制供給可能に構成した流体機構を組込んだト
ルク検出／可変速装置を示す概略図である。

【図６】前記流体機構を、液圧送ポンプなどとして使用
されてきた従来例を示す。

【図７】前記流体機構内に可撓継手を用いた従来の液圧
モ−タの断面図を示す。

【符号の説明】

３ ハウジング ２ アウターロータ １ インナーロータ ２０ 閉じ込み空間 １０ 駆動軸 ５ 従動軸 Ｖｄ 吐出圧若しくは吐出流量制御手段 ２５ 吐出圧検知手段 ＳＳ 従動軸５側回転数検知手段 ２６ 回転トルク検出手段 ２８ 演算器 ５ 偏心軸（従動軸） ５Ａ 偏心カム部 １８ｐ 吐出ポート １６ｐ 吸入ポート １６、１８ 回転円板 ３５ 軸ローラ ＴＰ 作動流体強制供給手段 ２１〜２４ 循環経路 ＯＲ 流体供給槽 Ｆ₁ 、Ｆ₂ 冷却手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止したハウジング内で回転し、内周側
   に略トロコイド歯型面を有するアウターロータと、前記
   アウターロータの内周側歯型の全面に内接して自公転運
   動をするインナーロータと、前記両ロータ間の閉じ込み
   空間内に吸入吐出される作動流体からなるトロコイド歯
   型流体機構を含み、 前記一のロータの回転軸部に駆動軸を、他のロータの回
   転軸部に従動軸を、夫々独立して連結させ、前記一のロ
   ータの駆動軸の回転運動が、作動流体、及び他のロータ
   を介して従動軸側に伝達可能に構成するとともに、該流
   体機構より吐出される作動流体の吐出圧若しくは吐出流
   量を制御することにより、従動軸側の回転速度を可変可
   能に構成した事を特徴とする可変速装置
2. 【請求項２】 静止したハウジング内で回転し、内周側
   に略トロコイド歯型状空間を有するアウターロータと、
   前記アウターロータの内周側歯型面に内接して自公転運
   動をするインナーロータと、前記両ロータ間の閉じ込み
   空間内に吸入吐出される作動流体からなるトロコイド歯
   型流体機構を含み、 前記一のロータの回転軸部に駆動軸を、他のロータの回
   転軸部に従動軸を夫々独立させて連結し、前記駆動軸の
   回転運動が、一のロータ、作動流体、及び他のロータを
   介して従動軸側に伝達可能に構成するとともに、該流体
   機構より吐出される作動流体の吐出圧を検知する事によ
   り、従動軸側の回転トルク値を得るように構成するか、
   また必要に応じて従動軸側の回転数と前記回転トルク値
   の積で駆動力を演算可能に構成した事を特徴とするトル
   ク検出装置
3. 【請求項３】 静止したハウジング内で回転し、内周側
   に略トロコイド歯型空間を有するアウターロータと、前
   記アウターロータの内周側歯型面に内接して自公転運動
   をするインナーロータと、前記両ロータ間の閉じ込み空
   間内に吸入吐出される作動流体からなるトロコイド歯型
   流体機構を含み、 前記一のロータの回転軸部に駆動軸を、他のロータの回
   転軸部に従動軸を夫々独立させて連結し、更に前記トロ
   コイド歯型流体機構の吐出側と吸入側を循環経路を介し
   て連設するとともに、 該経路内を循環する流体、好ましくは液体の循環流量を
   吐出絞り弁で調整することにより前記夫々のロータと独
   立して連設している駆動軸と従動軸相互の回転比率を連
   続的に変化させるか又は／及び吐出圧力を検出して従動
   軸側の回転トルク値を得、必要に応じて該トルク値と回
   転速度との積の演算より軸動力を出力させ、更に必要に
   応じてこれらを自動的の制御を行わせることにより、従
   動軸の回転速度、回転トルク、軸動力等を設定目標値で
   自動運転制御を行わせることを特徴とするトルク検出／
   可変速装置
4. 【請求項４】 請求項１又は２若しくは３記載のトロコ
   イド歯型流体機構が、ハウジング内で回転するアウター
   ロータの軸心と同一軸心を有する偏心軸をカム型偏心軸
   とし、この偏心カム部にインナーロータを軸支し、吐出
   ポートおよび吸入ポートを夫々開口した回転円板を前記
   偏心軸に取りつけるとともに、両回転板に開口したポー
   ト位置が両ロータ間で形成される吐出、吸入空間の位置
   に同期して開口させてなるトロコイド歯型流体機構であ
   るトルク検出／可変速装置
5. 【請求項５】 請求項１又は２若しくは３記載のトロコ
   イド歯型流体機構が、ハウジング内で回転するアウター
   ロータの軸心と同一軸心を有し、可撓軸継手による偏心
   軸にインナーロータを結合させてなるトロコイド歯型流
   体機構であるトルク検出／可変速装置
6. 【請求項６】 請求項１又は２若しくは３記載のトロコ
   イド歯型流体機構が、アウターロータの歯型の少なくと
   も一部を、その位置で回転可能に支持された軸ローラで
   構成し、一方インナーロータを、該軸ローラを基準とし
   て創生されたインナーロータで構成した構造としたトロ
   コイド歯型流体機構であることを特徴とするトルク検出
   ／可変速装置
7. 【請求項７】 トロコイド歯型流体機構の作動流体吸入
   側に作動流体を強制供給して吸入圧を高めて、駆動軸側
   の回転速度以上の速度で従動軸を回転可能に構成し、該
   従動軸よりの回転出力を増速可能に構成した請求項１記
   載の可変速装置
8. 【請求項８】 前記トロコイド歯型流体機構の吐出側と
   吸入側を循環経路を介して連設するとともに、前記循環
   経路を循環する作動流体を作動液で構成した場合におい
   て、吸入側に大気を選択的に吸入可能に構成し、 駆動軸に対して従動軸の変速比がほぼ最大の場合に、吸
   入側を大気に開放することを特徴とする請求項１記載の
   可変速装置
9. 【請求項９】 前記トロコイド歯型流体機構の吐出側と
   吸入側を循環経路を介して連設するとともに、該循環経
   路中に介装する流体供給槽を前記トロコイド歯型流体機
   構の上方位置に設置したことを特徴とする請求項１記載
   の可変速装置
10. 【請求項１０】 前記トロコイド歯型流体機構の吐出側
    と吸入側を循環経路を介して連設するとともに、該循環
    経路の循環流体に対し冷却機能を持たせたことを特徴と
    する請求項１記載の可変速装置