JPH0989055A

JPH0989055A - 歯車式無段変速装置及び自動車用の歯車式無段変速装置と一般産業機械用の歯車式無段変速装置

Info

Publication number: JPH0989055A
Application number: JP7272011A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Seki; 関　　博文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の無段変速機よりもコンパクトにして簡
素化した構造と出力伝達効率を高めた新規な歯車式無段
変速装置の基本技術を提供することを第１目的とする。【構成】入力軸に連結するギヤＧｏは、当該ギヤＧｏ
の中心Ｏｏから距離ｅだけ離れた点Ｏを中心に偏心回転
させ、且つ出力軸のギヤＧ１と噛み合わせ、上記ギヤＧ
１は中心位置Ｏ１で回転すると共に、ギャＧｏとの噛合
方向に滑り対遇を形成し、ギヤＧｏが１回転するとき、
ギヤＧ１は両ギャの噛合点が外径の内外方向へ±ｅだけ
移動して再び元の噛合点に戻る軌跡をとり、一方向クラ
ッチを備えたギヤＧ１は最大回転周速にて出力軸を回転
駆動する歯車式無段変速装置１００である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ギャ伝動による無
段変速装置に関するもので、従来の無段変速機よりもコ
ンパクトに構成し、且つ広い範囲の変速比のもとに出力
伝達効率を改良したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータやエンジン等の原動機の回
転を低速から高速まで、無段階に変速する各種の無段変
速装置が提供されている。上記無段変速装置を大別する
と、ベルト式の無段変速機及び遊星歯車式の無段変速装
置やギヤのはめ替え無しのギャ式無段変速装置等があ
る。

【０００３】上記従来の無段変速装置におけるベルト式
の無段変速機は、入力軸の回転に対して出力軸の回転速
度を両軸間のＶプーリの外径を大小調節し、これに掛け
たＶベルトにより出力軸を低速から高速まで、無段階に
変速する。又、遊星歯車式の無段変速装置は、内歯歯車
とこれに噛み合う遊星歯車と入出力軸を各々備えたもの
で、これのみでは無段階に変速しないのでトルクコンバ
ータを装備させたものが自動車用に多く採用されてい
る。

【０００４】更に、ギヤのはめ替え無しのギャ式無段変
速装置は、例えば、特開昭６３ー２６６２５１号に見る
ように、固定有段の遊星歯車機構に差動歯車部材を付加
させてある範囲を無段変速できるようにしたものや、特
開昭６３ー１１５９４９号は、２つの遊星歯車機構間
に、第１列メンバーと第２メンバー間で任意の２軸を共
通のメンバーとして連結し、連結されなかった第１メン
バーを入力メンバー、同じく連結されなかった第２メン
バーを出力メンバーとしたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記Ｖプーリ方式で
は、小出力用に使用されているが、トルクコントロール
のための調節機構を必要とし、大出力変速機に向かな
い。又、トルクコンバータ付遊星歯車方式では、機構が
複雑でエネルギー効率が悪く、変速比も固定比であるた
め、減速率の不連続性を緩和するためのトルクコンバー
タが絶対必要で機構を複雑且つ大型化している。

【０００６】更に、上記遊星歯車機構に差動歯車部材を
付加させた無段変速装置や上記２つの遊星歯車機構間
に、第１列メンバーと第２メンバーとを連結させたもの
においては、純粋にギャによる変速比でなく、入力回転
に対してブレーキ力を付与し、その制動力で差動ギャの
回転速度を変え、出力軸の回転数を制御するものであ
る。このため、エネルギーロスが大きく出力伝達効率を
低下させている。

【０００７】本発明は、上記従来のＶプーリ式無段変速
装置や遊星歯車機構における問題点を解決したもので、
従来の無段変速機よりもコンパクトにして簡素化した構
造と出力伝達効率を高めた新規な歯車式無段変速装置の
基本技術を提供することを第１目的とする。

【０００８】又、本発明は、トルクコンバータ付無段変
速機よりもコンパクトに構成し且つ出力伝達効率を改良
した自動車用の歯車式無段変速装置を提供することを第
２目的とする。

【０００９】更に、本発明は、遊星歯車式無段変速機よ
りもコンパクトにして簡素化した構造と出力伝達効率を
改良した一般産業機械用の歯車式無段変速装置を提供す
ることを第３目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記第１目的を
達成する請求項１は、入力軸に連結するギヤＧｏは、当
該ギヤＧｏの中心Ｏｏから距離ｅだけ離れた点Ｏを中心
に偏心回転させ、且つ出力軸のギヤＧ１と噛み合わせ、
上記ギヤＧ１は中心位置Ｏ２で回転すると共に、ギャＧ
ｏとの噛合方向に滑り対遇を形成し、ギヤＧｏが１回転
するとき、ギヤＧ１は両ギャの噛合点が外径の内外方向
へ±ｅだけ移動して再び元の噛合点に戻る軌跡をとり、
一方向クラッチを備えたギヤＧ１は最大回転周速にて出
力軸を回転駆動することを特徴とする歯車式無段変速装
置としたものである。

【００１１】上記手段により、入力軸のギャＧｏが一定
回転速度で回転するとき、その回転軸Ｏが距離ｅだけ偏
心しているので、ギャＧｏと噛み合うギャＧ１はギャＧ
ｏの半径が１回転毎に±ｅだけ変化（正弦波状に変化）
することになり、この最大半径時（ギャの半径＋ｅ）
に、ギャＧｏからの回転周速が最大となって回転トルク
を与えられる。尚、ギャＧｏの最大半径時（ギャの半径
＋ｅ）以外では周速が低下し、一方向クラッチ付の出力
軸のギャＧ１（最大周速付近で惰性回転している）は空
転することになり、トルク伝達されない。即ち、ギャＧ
ｏの１回転につき、最大周速時にその周速とトルクがギ
ャＧ１とその出力軸に伝達される。

【００１２】上記第１目的を達成する請求項２は、入力
軸にリンク機構で連結する（１つのギャＧ１又は）一対
のギャＧ１，Ｇ１は、当該ギャＧ１，Ｇ１の中心点Ｏか
ら距離ｅだけ離れた出力軸の中心点Ｏ２を中心にして偏
心公転するよう円形環状溝上にその支軸を係合させ、且
つ上記出力軸の中心点Ｏ２に位置するギャＧ２と常に噛
合する上記ギャＧ１が１公転時に中心点Ｏ２からの偏位
移動によって生ずるギャＧ２との噛合点の最大周速時の
トルクを一方向クラッチを備えるギャＧ１が出力軸のギ
ャＧ２へ伝達させることを特徴とする歯車式無段変速装
置としたものである。

【００１３】上記手段により、入力軸又は出力軸に一対
の一方向クラッチ付ギャを備えたから、入力軸ギャの１
回転中に２回の最大周速とトルク伝達を受け、振動を抑
制された形態にて無段変速される。更に、一対のギヤで
出力軸のギヤを回転するから、力の伝達効率が良くな
り、小さなモジュールのギヤを採用でき、装置全体が小
型軽量する。

【００１４】本発明の上記第３目的を達成する請求項３
は、請求項１，２の歯車式無段変速装置において、負荷
の大小によりギャＧ１（入力側ギャ又は出力側ギャ）の
偏心位置を変える変速調節手段を手動ハンドル部材にて
手動操作することを特徴とする一般産業機械用の歯車式
無段変速装置としたものである。

【００１５】上記手段により、特に、負荷の大小に応
じ、出力軸に伝達するトルクと周速とを偏心ギャの偏心
位置を手動操作で可変させられるから、その負荷の大小
に最適なトルクと周速とで出力軸を駆動する。勿論、負
荷変動に関係無く出力軸の回転速度を一定のままとして
所定のトルクを伝達させることもできる。

【００１６】本発明の上記第２目的を達成する請求項４
は、請求項２の歯車式無段変速装置において、入力軸又
は出力軸に一対の一方向クラッチ付ギャを２枚ずつ備え
ると共に上記一方向クラッチは相互に逆回転方向に掛る
関係となし、更に、車速や負荷の大小を制御情報源とす
る自動変速調節部材を入力軸又は出力軸に結び、上記入
力側ギャ又は出力側ギャの偏心位置を変える変速調節手
段を車速や負荷の大小に応じて上記自動変速調節部材に
て自動制御することを特徴とする自動車用の歯車式無段
変速装置とするとしたものである。

【００１７】上記歯車式無段変速装置によると、車速や
負荷の大小を制御情報源として出力軸に伝達するトルク
と周速とを偏心ギャの偏心位置の調節により連続可変さ
せられるから、その車速と負荷の大小に最適なトルクと
周速とを自動的に制御されて出力軸を駆動する。又、正
逆の両回転方向にも機能するように出力軸側からの逆ト
ルクが入力軸側にエンジンブレーキとして伝達されるよ
うに、逆方向の一方向クラッチが機能する。しかして、
理想的な自動車用の歯車式無段変速装置を提供する。

【００１８】本発明の上記第３目的を達成する請求項５
は、請求項２の歯車式無段変速装置において、負荷の大
小を検出しこれを制御用の情報源として入力側ギャ又は
出力側ギャの偏心位置を変える変速調節手段を自動変速
調節部材にて自動制御させるようにしたことを特徴とす
る一般産業機械用の歯車式無段変速装置とするものであ
る。

【００１９】上記手段により、特に、負荷の大小を制御
情報源として出力軸に伝達するトルクと周速とを偏心ギ
ャの偏心位置の調節により連続可変させられるから、そ
の負荷の大小に最適なトルクと周速とを自動的に制御さ
れて出力軸を駆動する。勿論、出力軸の回転速度を一定
のままとして負荷変動に関係無く所定のトルクを伝達さ
せることもできる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施形態につき
説明する。図１は本発明に係る歯車式無段変速装置の原
理と、偏心軸側ギヤの周速とベクトルとを示している。
図２，３は上記原理を実施形態に示した歯車式無段変速
装置の正面図である。又、図４，５は第１実施例として
示す具体的な歯車式無段変速装置の断面図である。

【００２１】先ず、本発明の歯車式無段変速装置の原理
と、偏心軸側ギヤの周速とベクトルにつき図１により説
明する。今、ギヤＧｏとギヤＧ１が噛み合っており、ギ
ヤＧｏは半径Ｒｏを持ち、中心Ｏｏから距離ｅだけ離れ
た点Ｏを中心にして、矢印方向に偏心回転する。又、ギ
ヤＧ１は、半径Ｒ１で常にギヤＧｏと噛み合い、中心Ｏ
１の周りに回転すると共に、ギャＧｏの方向に滑り対遇
を形成している。ここで、ギヤＧｏが偏心点Ｏの周りに
回転すると、噛合点ＰｏはＰ１，Ｐ２，Ｐ３と移動し、
再びＰｏに戻り、これを繰り返す。軸Ｏの回転角速度を
ωｏ一定とすると、噛合点ＰｏでのギヤＧ１の周速ｖ₁
は、ｖ₁＝（Ｒｏ＋ｅ）ωｏとなり、１８０°回転した
点Ｐ２での周速ｖ₂は、ｖ₂＝（Ｒｏ−ｅ）ωｏとなり、
ギヤＧ１の周速度は、ｖ₁が最大で、ｖ₂が最小となる。

【００２２】従って、ギヤＧ１の回転数Ｎ２は、（Ｒｏ
−ｅ）ωｏ／２πＲ₁≦Ｎ２≦（Ｒｏ＋ｅ）ωｏ／２π
Ｒ₁となる。ここで、ギヤＧ１のベアリング部に、ワン
ウェイクラッチを組込んでおき、ｖ₁方向に噛み合い、
反対方向にはフリーにさせると、ギヤＧ１は慣性がある
ため、常に最大回転数で回転することになる。今、中心
ＯｏからＯまでの距離ｅを「０」から無段階で変化させ
れば、（Ｒｏ）ωｏ／２πＲ₁≦Ｎ２≦（Ｒｏ＋ｅ）ω
ｏ／２πＲ₁の範囲で無段階にギヤＧ１の回転数Ｎ２が
変化する。

【００２３】上記最大回転数で発生するトルク伝達作用
は、図１０に示すように解明される。ギャＧｏ，Ｇ１の
１サイクルにおいて、入力軸のギャＧｏは一定回転Ｎ１
で回転している。このギャＧｏに噛み合う出力ギャＧ１
は、偏心量ｅ＝２において、その噛合点の周速Ｖ１が正
弦波状となり、最大周速時Ｖ１ｍａｘにて一方向クラッ
チの作用にてトルク伝達が行われる。出力軸は、その最
大周速Ｖ１ｍａｘにてギャＧ１を介して回転駆動され、
１サイクルに１度トルク伝達が行われる。上記作用にお
いて、出力軸の回転速度Ｎ２とトルクを調節するには、
ギャの偏心量ｅを大小に調節することで行う。例えば、
偏心量ｅ＝３において、その噛合点の最大周速がＶ２ｍ
ａｘとなり出力軸の増大回転速度Ｎ３とトルクが減少す
る。

【００２４】上記原理を基に具体化した実施形態を図
２，３により説明する。具体化に当り、上記図１の原理
をそのまま構成すると、ギヤＧｏの偏心ｅとギヤＧ１上
下動で振動の原因となるため、この制振対策を施した実
施形態につき説明する。図２，３において、ワンウェイ
クラッチＯＣを内蔵した一対のギヤＧ１をリンクＬに支
持させ、この他端が円周Ｄｏ上の２ケ所に枢支され、中
心Ｏの周りに一定の回転数Ｎｏで回転させる。入力側の
ギヤＧ１は、中心Ｏから距離ｅだけ離れた点Ｏ２を中心
に回転する出力側のギヤＧ２と噛み合っている。ギヤＧ
２の回転数Ｎ₂は、Ｎ₂＝（Ｒ２＋ｅ）Ｎｏ／Ｒ２Ｒ２＋ｅＭＡＸ＝Ｒｏとすると、Ｎ₂ＭＡＸ＝Ｒｏ・Ｎ
ｏ／Ｒ２となり、ｅ＝０とすると、Ｎ₂＝Ｎｏとなる。
入力側のギヤＧ１は、出力側のギヤＧ２との噛み合い状
態を常に最適に保つため、円周Ｄ₂上に溝を設け、その
溝内を入力側のギヤＧ１のリンクＬの枢支部が滑って行
くようにする。

【００２５】然して、図２に示す実施形態は、図３のよ
うに作用する。中心軸Ｏを入力軸、偏心軸Ｏ２を出力軸
とすると、中心軸Ｏの入力が切れると、偏心軸Ｏ２は慣
性力でカラ回りする。ギヤＧ１ａ´，Ｇ１ｂ´は、ワン
ウェィクラッチＯＣが内臓されているので、ギヤＧ２と
共にカラ回りする。本実施例では、これを防止するため
に、図３に示すように、ギヤＧ１，Ｇ１と並べてギヤＧ
１ａ´，Ｇ１ｂ´を同軸に取付け、このギヤＧ１ａ´，
Ｇ１ｂ´にはギヤＧ１に対して逆回転方向で作用するよ
うに、一方向クラッチＯＣが内蔵されている。

【００２６】上記偏心軸Ｏ２の周速をｖ₂とすると、ギ
ヤＧ１ａ´，Ｇ１ｂ´及びリンクＬを介して、作用点ａ
にｖ₁ａなる周速を与える。ｖ₁ａ＝（Ｒｏ＋ｅ）ｖ₂／Ｒ２（ｅ≧０）ｖ₁ｂ＝（Ｒｏ−ｅ）ｖ₂／Ｒ２（ｅ≧０） ∴ｖ₁ａ≧ｖ₁ｂ＞ｖ₂ つまり、偏心軸Ｏ２がｖ₂なる周速で回れば、中心軸Ｏ
はｖ₁ａなる周速で回わされるので、カラ回りしないで
ブレーキが効いた状態となって作用する。

【００２７】続いて、上記図２，３に示す実施形態を実
際の歯車式無段変速装置として開発した第１実施例につ
いて図４，５により説明する。この歯車式無段変速装置
１００は、入力軸１０に対して増速回転して出力する出
力軸２０を手動ハンドル２８による操作で、変速比を無
段階に調節する汎用タイプ（一般産業機械用）の歯車式
無段変速装置１００として示している。勿論、手動ハン
ドル２８に替え、車速や負荷の大小を制御情報源とする
自動変速調節部材に結べば、後記の自動車用の歯車式無
段変速装置３００となる。

【００２８】図中、１は歯車式無段変速装置１００のハ
ウジングであり、この右端ブラケット２のボス３には、
モータやエンジンに連結される入力軸１０がベアリング
４，５に承持されている。他方、ハウジング１の左端ブ
ラケット６のボス７には、各種（産業機械，農業機械，
自動車他）の負荷に連結される出力軸２０がベアリング
８，９に承持されている。上記入力軸１０と出力軸２０
との間に、本発明の歯車式無段変速装置１００を装備す
る。

【００２９】上記入力軸１０の内端（軸の左端）１０Ａ
には、棒状の旋回体１１がその中央部（軸受部）１１Ａ
を嵌着させている。上記旋回体１１は、その両端部（軸
受部）１１Ｂ，１１Ｃにリンク機構Ｌ，Ｌとなる支軸１
２，１３を嵌着させ、入力軸１０の回転中心Ｏの軸心方
向と同方向に向けている。更に、支軸１２，１３にはレ
バー体１１Ｄ，１１Ｅが枢支され、このレバー体の自由
端に支軸１４，１５を嵌着させ、入力軸１０の軸心方向
と同方向に向けている。上記支軸１４，１５には、２枚
のギャＧ１，Ｇ１´とが各々回転逆方向に抱合わせ状態
にて、キー１６てに内輪を支軸１４，１５に係止させ承
持されている。上記２枚のギャＧ１，Ｇ１´は、各々正
転方向及び逆転方向に機能する一方向クラッチＣ１，Ｃ
１を内蔵しており、ギャＧ１，Ｇ１は入力軸１０からの
トルク伝達となる正転方向に機能し、ギャＧ１´，Ｇ１
´は出力軸２０からのトルク伝達（逆トルク）となる逆
転方向に機能する関係になっている。

【００３０】上記ギャＧ１，Ｇ１´を備える支軸１４，
１５は、中間軸１７Ｃの中心点Ｏ２（入力軸１０の回転
中心Ｏとの距離ｅ）を中心とし、回転直径Ｄ２を持つ円
形環状溝１７Ａに係合している。上記円形環状溝１７Ａ
は、ホルダ体１７の円板部１７Ｂに凹設されており、そ
の回転筒部（中間軸）１７Ｃがベアリング１８，１９を
介して昇降体２２の下端軸受部２２Ａに支持されてい
る。上記昇降体２２は、変速調節手段３０となる手動ハ
ンドル２８に連結すべく、上部に雌螺子２２Ｂを設け、
これに螺合するボールネジ２３がその上端部に固設した
ウオームホイール２４のボス部２４Ａをハウジング１の
上部１Ｃに付設したブラケット２４´との間にベアリン
グ２５，２６で吊持されている。上記ウオームホイール
２４にはウオーム軸２７が螺合し、手動ハンドル２８の
正逆転操作により、ボールネジ２３を正逆転させ、これ
につながる昇降体２２及びホルダ体１７を昇降調節（上
記軸心Ｏ，Ｏ２間の距離ｅを調節）し、この回転筒部１
７Ｃ及びこの回転中心Ｏ２に通っているスプライン軸２
１Ａを昇降調節する構成になっている。上記中間軸１７
Ｃの右端には、２枚の出力側のギャＧ２，Ｇ２がシフタ
筒４２の外周に遊嵌合し、上記一対の入力側のギャＧ
１，Ｇ１と噛合している。又、シフタ筒の内周がスプラ
イン軸と軸方向移動するよう係合されているキー係合さ
れている。

【００３１】上記シフタ筒４２は、図５，６（ａ）に示
すように、スプライン軸２１Ａの右端フランジ２１Ｂに
圧装したバネ４３で左進され、中間軸１７Ｃの右側壁に
設けた片山状のクラッチ爪１７Ｄとその左端の片山状の
クラッチ片４２Ａとを噛合わせたクラッチＣＫを構成
し、クラッチ片４２ＢとギャＧ１´のクラッチ片Ｋ１と
を切り離した入切クラッチＣＫ２を構成する。そして、
ギャＧ１のクラッチ片Ｋ２とシフタ筒のクラッチ片４２
Ｃとを結合したクラッチＣＫ１を構成している。ここ
で、入力軸１０からの回転トルクをギャＧ１，Ｇ１から
ギャＧ２へ伝達し、これでトルクが矢印のように中間軸
１７Ｃ（スプライン軸２１Ａ）に伝達してこれが正転さ
れる。このとき、ギャＧ１´，Ｇ１´側は一方向クラッ
チＣ１´により空回りしている。

【００３２】他方、図６（ｂ）のように、出力軸２０か
ら中間軸１７Ｃへ逆転トルクが伝達すると、中間軸１７
Ｃがシフタ筒４２側を回転することとなり、上記クラッ
チ爪１７Ｄがクラッチ片４２Ａをバネ４３に抗して右側
へシフタ筒４２を推進させる。これで、クラッチＣＫが
外れると共に、ギャＧ１，Ｇ１側の入切クラッチＣＫ１
が外れ、ギャＧ１´，Ｇ１´側の入切クラッチＣＫ２が
結合され、出力軸２０からのトルクをギャＧ２からギャ
Ｇ１´，Ｇ１´を介して入力軸１０へ伝達し、エンジン
ブレーキの作用をする構成になっている。

【００３３】しかして、入力軸１０をその回転中心Ｏで
回転すると、旋回体１１が旋回され、これを枢支するレ
バー体の自由端の支軸１４，１５及びそのギャＧ１，Ｇ
１とが中間軸１７Ｃの中心点Ｏ２を中心とし、回転直径
Ｄ２を持つ円形環状溝１７Ａにガイドされて、回転直径
Ｄ２上を公転する。ここで、上記ギャＧ１，Ｇ１は、入
力軸１０の回転中心Ｏに対してある距離だけ変位ｅさせ
た中間軸１７Ｃの中心点Ｏ２で回転する２枚の出力側の
ギャＧ２，Ｇ２と噛合している。しかして、ギャＧ１，
Ｇ１から出力側のギャＧ２，Ｇ２へ伝達される回転周速
が上記原理説明の図１により最大偏心半径時に最大周速
となり、最小偏心半径時に最小周速となる。

【００３４】これにより、正転方向に機能する一方向ク
ラッチが入力軸１０のギャＧ１，Ｇ１からその最大偏心
半径時（図３の作用点Ｐ１で）に最大周速と最小トルク
を出力側のギャＧ２へ伝達する。又、エンジンブレーキ
の作用で出力軸側から逆転トルクが働くと、逆転方向に
機能する一方向クラッチが中間軸１７ＣのギャＧ２から
その最小偏心半径時（図３の作用点Ｐ３で）に最大周速
とトルクを入力側のギャＧ１´，Ｇ１´へブレーキ作用
として伝達する。即ち、負荷側からのトルク伝達は、最
小偏心半径時の回転数がリンク機構Ｌを介して入力軸１
０に伝達される。

【００３５】上記入力側のギャＧ１，Ｇ１と噛合する中
間軸１７Ｃの中腹部には、入切クラッチＣＫ，ＣＫ１，
ＣＫ２を備えており、この入切りで中間軸１７Ｃと右側
ギャＧ２又は左側ギャＧ２との入切りを選択し、負荷側
からの回転トルクを歯車式無段変速装置１００に戻して
ブレーキ作用をさせるかどうかを出力軸２０の回転トル
ク方向で自動的に切り替えられる。

【００３６】更に、上記中間軸２１の左端部は、シュミ
ットカップリングＳＣの片側と結合され、このシュミッ
トカップリングＳＣの他方側が上記出力軸２０に連結さ
れている。上記シュミットカップリングＳＣは、多段継
手円板３１，３２，３３からなり、軸心位置の異なる２
つの軸１７Ｃ，２０を結合させる機能を持っている。し
かして、ギャＧ１，Ｇ２間で増速されて中間軸１７Ｃに
出力する回転は、シュミットカップリングＳＣで任意に
偏心している出力軸２０に所定の回転速度と、トルクと
を伝達する構成になっている。上記所定の回転速度Ｎｎ
と、トルクＴｑは、変速調節手段３０となる手動ハンド
ル２８による昇降体２２及びホルダ体１７を昇降調節
（上記軸心Ｏ，Ｏ２間の距離ｅ）を調節して行われる。

【００３７】本発明の第１実施例は上記のように構成さ
れ、以下のように作用する。入力軸にリンク機構で連結
する一対のギャＧ１，Ｇ１は、当該ギャＧ１，Ｇ１の中
心点Ｏから距離ｅだけ離れた出力軸の中心点Ｏ２を中心
にして偏心公転するよう円形環状溝１７Ａ上にその支軸
を係合させ、且つ上記出力軸の中心点Ｏ２に位置するギ
ャＧ２と常に噛合する上記ギャＧ１が１公転時に中心点
Ｏ２からの偏位移動によって生ずるギャＧ２との噛合点
の最大周速時のトルクを一方向クラッチを備えるギャＧ
１が出力軸のギャＧ２へ伝達される。

【００３８】入力軸の一対のギャＧ１が一定回転速度Ｎ
１で回転するとき、両軸心Ｏ，Ｏ２間が距離ｅだけ偏心
しているので、ギャＧ１と噛み合うギャＧ２はギャＧ１
の半径が１公転毎に±ｅだけ変化（正弦波状に変化）す
ることになり、この最大半径時（ギャＧ２の半径＋ｅ）
に、ギャＧ１からの回転周速Ｖが最大となって回転Ｎ２
とトルクＴｑをギャＧ２から出力軸２０へ伝達する。そ
して、ギャＧ１は最大半径時（ギャＧ２の半径＋ｅ）以
外では周速が低下し、一方向クラッチにより出力軸２０
を最大周速付近で惰性回転することになり、トルク伝達
しない。即ち、ギャＧ１の１公転につき、最大周速Ｖｍ
ａｘ時にその周速とトルクがギャＧ２からの出力軸２０
に伝達される。この実施例では、一対のギャＧ１を備え
ているから、図１１に示すように、１サイクル中に２回
のトルク伝達が行われる。

【００３９】上記作用により、入力軸のギャの１回転中
に２回の最大周速とトルク伝達を受け、振動を抑制され
た形態にて無段変速される。更に、一対のギャで出力軸
のギャを回転するから、力の伝達効率が良く、小さなモ
ジュールのギャを採用でき、装置全体が小型軽量化でき
る効果が得られる。

【００４０】続いて、本発明の第２実施形態とその第２
実施例を図７，８，９により説明する。この歯車式無段
変速装置２００は、入力軸４０の回転を増速又は減速回
転して出力軸５０を駆動し、手動ハンドル６０の操作で
変速比を無段階に調節する汎用タイプの歯車式無段変速
装置として示している。従って、変速範囲は図６の
（１），（２）に示すように、ＭＡＸ半径／ＭＩＮ半径
＜２と、ＭＡＸ半径／ＭＩＮ半径≧３とが得られ、図７
（２）のようにすれば広い範囲にわたる無段変速を可能
にする。

【００４１】この第２実施形態は、上記図１に示す歯車
式無段変速装置の原理により近いものであり、両ギャＧ
ｏ，Ｇ１の噛合点Ｐを外すことなく何れかのギャをその
偏心量ｅに対応した最大半径と最小半径の間で偏心回転
する軌跡をとるようにしたものである。即ち、入力軸４
０又は出力軸５０にその回転中心Ｏ２を偏心量ｅだけず
らせてはまるギャＧｏ又はＧ１の偏心運動をレバーＬ
１，Ｌ２により揺動追従させたものである。この実施例
ではギャＧ１を偏心させている。そして、上記歯車式無
段変速装置１００との大きな相違点は、出力軸５０に対
するギャＧ１の偏心調節部材７０をラック７１とピニオ
ン７２とで構成し、その偏心調節手段８０を図９に示す
ダブル差動歯車機構に求めたことである。

【００４２】次に、図８，９で本発明の具体的な第２実
施例を説明する。ハウジング１の上部には入力軸４０が
配置され、これに一対のギャＧ５が嵌着している。上記
ギャＧ５には、支軸４１，４２に各々の上部を枢支した
レバーＬ１，Ｌ２の上部に備える一方向クラッチＣ１付
きのギャＧ６，Ｇ８が噛み合っている。このギャＧ６，
Ｇ８に対してレバーＬ１，Ｌ２上の各２つのギャＧ７，
Ｇｏ及びＧ９，Ｇｏとが噛み合い、出力軸５０の中心Ｏ
２へ距離ｅだけ偏心させたギャＧ１，Ｇ１に各々噛合っ
ている。しかして、一対のギャＧ１，Ｇ１は、入力軸４
０の矢印方向の回転が各ギャＧ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇｏ及
びＧ５，Ｇ８，Ｇ９，Ｇｏを介して矢印方向（時計方
向）に回転されると共に、出力軸５０を中心とする偏心
半径ｅで偏心回転する。上記一対のつギャＧ１，Ｇ１は
１８０°の位相差を設けて相互に偏心回転し、実線，鎖
線で示すように接近及び離反する軌跡を採り、制振する
ように作用する。

【００４３】上記２組のギャＧｏとＧ１との噛み合い
は、ギャＧ１の偏心回転に対してギャＧｏが外れること
なくレバーＬ１，Ｌ２及び円形環状溝１７Ａ´のホルダ
体１７´により、追従運動しながら回転力を伝達する。
上記回転数Ｎ１はギャＧｏを一定とするも、各ギャＧ１
は偏心半径ｅで偏心回転するから、１回転中の最小偏心
半径時にギャＧｏ，Ｇ１間の噛合点ＰにおけるギャＧ１
の周速により与えられる回転数Ｎが最大値Ｎｍａｘとな
る。この最小偏心半径時に出力軸５０に対して回転トル
クＴｑが伝達され、その様子は図１２に示すようなトル
ク伝達が行われる。

【００４４】次に、上記偏心調節部材７０とこれを駆動
するダブル差動歯車機構８０を説明する。上記出力軸５
０の外筒部５０Ｂ内に通した中腹軸５０Ａ（図９に示
す）には、ピニオン７２，７２´が嵌着し、これに噛み
合うラック棒７１，７１´はスライド受けとなる支持体
７３，７３´に各々承持されている。上記ラック棒は、
ギャＧ１，Ｇ１と一体となし相反する１８０°の位相で
枢支されている。上記ピニオン７２，７２´を出力軸５
０の外筒部５０Ｂに対して中心に位置する中腹軸５０Ａ
で両者の位相をずらすべく、回動するには、ハンドル６
０とそのダブル差動歯車機構８０により行う。

【００４５】上記ダブル差動歯車機構８０の構成は、中
腹軸５０Ａの右端をベアリング７５でブラケット１Ｅに
支持し、これにベベルギャ７６が固着している。又、外
筒部５０Ｂの右端側はベアリング７７に支持され、その
右端にベベルギャ７８が固着している。上記２つのベベ
ルギャ７６，７８は、中腹軸５０Ａに嵌合する中間ベベ
ルギャ７９に対し、ブラケット１Ｅに支持した一対のベ
ベルギャ８１，８２とウォームホィール８３の対向内輪
に支持したベベルギャ８４，８５とに噛み合っている。
そして、ウォームホィール８３がウォーム８６を介して
ハンドル６０に連結している。

【００４６】上記ベベルギャ列７６〜８５により、ハン
ドル６０を正転又は逆転すると、外筒部５０Ｂと中腹軸
５０Ａとの相対位置に位相差を±方向に生じる。この±
方向への位相差により、ピニオン７２，７２´を正転又
は逆転させ、ラック棒７１，７１´を進退させること
で、一対の偏心量ｅを相反する方向へ離接移動する。上
記偏心量ｅの手動又は自動操作により、負荷の大小に応
じた変速比に調節される。

【００４７】又、上記２列のギャＧ６，Ｇ８に内蔵する
一方向クラッチＣ１，Ｃ１とスプライン軸２１Ａに係合
するシフタ筒４２とこれに設けたバネ４３やクラッチ爪
１７Ｄ，４２Ａ，Ｋ１，Ｋ２の入切クラッチＣＫ，ＣＫ
１，ＣＫ２等の関係は、上記第１実施例と同一構成であ
るから、同一符号を付して説明を省略する。

【００４８】本発明の第２実施例は上記のように構成さ
れ、以下のように作用する。入力軸にレバー機構Ｌ１，
Ｌ２で連結する一対のギャＧｏ，Ｇｏに噛み合うギャＧ
１，Ｇ１は、当該ギャＧ１，Ｇ１の中心点Ｏから距離ｅ
だけ離れた出力軸の中心点Ｏ２を中心にして偏心公転す
るよう円形環状溝上にその支軸を係合させ、ギャＧ１が
１回転時に中心点Ｏ２からの偏位移動によって生ずるギ
ャＧｏとの噛合点の最小半径時のトルクＴｑだけを一方
向クラッチを備えるギャＧ６，Ｇ８の空回り作用で出力
軸５０のギャＧ１，Ｇ１へ伝達される。

【００４９】入力軸の一対のギャＧｏが一定回転速度Ｎ
１で回転するとき、両軸心Ｏ，Ｏ２間が距離ｅだけ偏心
しているので、ギャＧｏと噛み合うギャＧ１はギャＧ１
の半径が１回転毎に±ｅだけ変化（正弦波状に変化）す
ることになり、この最大半径時（ギャの半径＋ｅ）に、
ギャＧ１の回転周速Ｖが最大Ｖｍａｘとなって一方向ク
ラッチの作用でギャＧｏが空回りし、最小半径時（ギャ
の半径−ｅ）つまり図８の状態の時、回転Ｎ２とトルク
ＴｑをギャＧ１から出力軸５０へ伝達する。そして、ギ
ャＧ１は最小半径時（ギャの半径−ｅ）以外では周速が
上り、一方向クラッチにより出力軸５０を最大周速付近
で惰性回転することになり、トルク伝達しない。即ち、
ギャＧ１の１回転につき、最小半径時にその回転数とト
ルクがギャＧ１から出力軸５０に伝達される。この実施
例では、一対のギャＧ１を備えているから、図１２に示
すように、１サイクル中に２回のトルク伝達が行われ
る。

【００５０】上記作用により、入力軸ギャの１回転中に
２回の最大回転数とトルク伝達を受け、振動を抑制され
た形態にて無段変速される。更に、一対のギヤで出力軸
のギヤを回転するから、力の伝達効率が良くなり、小さ
なモジュールのギヤを採用でき、装置全体が小型軽量で
きる効果が得られる。

【００５１】本発明は上記各実施形態に限定されない。
例えば、ギャの偏心位置を変える変速調節手段は、図示
の手動ハンドルによる他、車速や負荷の大小を検出し、
これを制御用の情報源として自動変速調節部材を自動制
御させるようにしても良い。その実施例を自動車用（四
輪車や二輪車など）の歯車式無段変速装置３００として
図１３，１４で説明する。これに使用される歯車式無段
変速装置１００，２００は上記２つの何れの方式でも良
く、エンジンＥの出力軸４００に入力軸１０，４０を連
結する。更に、車速センサＳ１と負荷の大小を検出する
トルクセンサＴＳとを制御情報源として備え、この情報
が中央処理部ＣＰＵで演算され、この演算結果により歯
車式無段変速装置３００の変速比を調節する自動変速調
節部材ＡＳ（３０と同じ）を制御する駆動部Ｄに結ばれ
ている。尚、歯車式無段変速装置３００の出力軸２０，
５０は車輪を駆動するプロペラシャフト５００に連結し
ている。

【００５２】上記本発明の実施例では、出力軸は、入力
軸に対して増速になっているが任意の減速比を持つ減速
用のギャを組み込めば、任意の変速が広い範囲に得られ
る無段変速機となる。

【００５３】上記のように歯車式無段変速装置３００の
変速比を調節する変速調節手段を車速や負荷の大小に応
じて自動変速調節部材ＡＳにより自動制御するから、そ
の車速と負荷の大小に最適なトルクと周速とを自動的に
制御されて車輪を駆動するプロペラシャフト５００を駆
動する。又、正逆の両回転方向にも機能するようにプロ
ペラシャフト５００側からの逆トルクが出力軸２０，５
０側にエンジンブレーキとして伝達するように、逆方向
の一方向クラッチが機能する。しかして、アクセルを緩
めると、強力なエンジンブレーキが作用し、理想的な自
動車用の歯車式無段変速装置を提供する。

【００５４】本発明は上記自動車用の歯車式無段変速装
置３００のほか、一般産業機械用の歯車式無段変速装置
とすべく、負荷の大小だけを検出しこれを制御用の情報
源としてギャの偏心位置を変える変速調節手段を自動変
速調節部材ＡＳにて自動制御させるようにしてもよい。

【００５５】これによると、特に、負荷の大小を制御情
報源として出力軸に伝達するトルクと周速とを偏心ギャ
の偏心位置の調節により連続可変させられるから、その
負荷の大小に最適なトルクと周速とを自動的に制御され
て出力軸を駆動する。勿論、出力軸の回転速度を一定の
ままとして負荷変動に関係無く所定のトルクを伝達させ
ることもできる。

【００５６】

【効果】本発明の請求項１によると、入力軸のギヤの中
心からある距離だけ離れた点を回転中心の位置とし、こ
の偏心位置を出力軸側ギヤとの噛み合いを外すこと無く
無段階に調節できるから、出力軸側ギャの最大回転数が
可変でき、この出力軸側ギャを簡便に変速出来る効果が
ある。また、入力軸側ギヤの１回転中に出力軸側ギャに
１回の最大回転数とトルクが伝達されるから、トルク伝
達効率を大きくできる効果がある。

【００５７】また、本発明の請求項２によると、請求項
１の歯車式無段変速装置において、入力軸又は出力軸に
一対の一方向クラッチ付ギャを１８０度の回転位相位置
に備えたから、入力軸ギャの１回転中に２回の最大周速
とトルク伝達を受け、振動を抑制された形態にて無段変
速される効果を発揮する。更に、一対のギヤで出力軸の
ギヤを回転するから、力の伝達効率が良くなり、小さな
モジュールのギヤを採用でき、装置全体を小型軽量化出
来る効果がある。

【００５８】また、本発明の請求項３によると、請求項
１，２の歯車式無段変速装置において、偏心量を変える
変速調節手段を手動変速調節部材にて手動制御させるよ
うにしたから、一般産業機械の歯車式無段変速装置とし
ての基本的性能や機能を発揮することができる効果が得
られる。更に、全体の機構が小型・コンパクトになり、
出力伝達効率も良く、その変速比も簡便且つ広範囲に調
節できる効果がある。

【００５９】そして、本発明の請求項４によると、請求
項２の歯車式無段変速装置において、車速や負荷の大小
を検出し、これを制御用の情報源としてピニオンの偏心
位置を変える変速調節手段を自動変速調節部材にて自動
制御させるようにしたから、アクセルを緩めると、強力
なエンジンブレーキが作用し、自動車やオートバイ用の
歯車式無段変速装置としての性能・機能を発揮すること
ができる効果が得られる。又、トルクコンバータを不要
とするから、全体の機構が小型・コンパクトになり、出
力伝達効率も良く、その変速比も簡便且つ広範囲に調節
できる効果がある。

【００６０】本発明の請求項５によると、請求項２の歯
車式無段変速装置において、負荷の大小を検出しこれを
制御用の情報源としてピニオンの偏心位置を変える変速
調節手段を自動変速調節部材にて自動制御させるように
したから、一般産業機械用の歯車式無段変速装置として
の性能・機能を発揮することができる効果が得られる。
又、全体の機構が小型・コンパクトになり、出力伝達効
率も良く、その変速比も簡便且つ広範囲に調節できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による歯車式無段変速装置の原理を説明
する正面図である。

【図２】本発明の第１実施形態の歯車式無段変速装置の
正面図である。

【図３】本発明の第１実施形態の歯車式無段変速装置の
正面図である。

【図４】本発明の第１実施形態を具体化した第１実施例
の歯車式無段変速装置の側断面図である。

【図５】本発明の第１実施形態を具体化した第１実施例
の歯車式無段変速装置の断面図である。

【図６】本発明の第１実施形態のクラッチ部分の拡大断
面図である。

【図７】本発明の原理を第２実施形態に示した歯車式無
段変速装置の正面図である。

【図８】本発明の第２実施形態を具体化した第２実施例
の歯車式無段変速装置の側断面図である。

【図９】本発明の第２実施形態を示し、図８のＡーＡ線
の断面図である。

【図１０】本発明の第１実施形態の変速特性曲線図であ
る。

【図１１】本発明の第１実施形態の変速特性曲線図であ
る。

【図１２】本発明の第２実施形態の変速特性曲線図であ
る。

【図１３】本発明の各実施形態の歯車式無段変速装置を
自動車用に適用した第３実施例を示すシステム図であ
る。

【図１４】本発明の自動車用の歯車式無段変速装置の変
速特性曲線図である。

【符号の説明】

１００，２００，３００歯車式無
段変速装置Ｇｏ，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ１´ ギャＧ１ａ´，Ｇ１ｂ´ ギャＤｏ，Ｄ１ギャの半
径１ハウジン
グ１０，４０入力軸１１旋回体１７Ｃ中間軸２１Ａスプライ
ン軸２０，５０出力軸５０Ａ中腹軸５０Ｂ外筒部４２シフタ筒３０，６０手動ハン
ドル７０偏心調節
部材７１，７１´ ラック７２，７２´ ピニオン７６，７８，８１，８２，８３，８４ベベルギ
ャ８０ダブル差
動歯車機構ｅ距離（偏
心量）Ｌリンク機
構Ｌ１，Ｌ２レバー機
構Ｏｏ，Ｏ，Ｏ１，Ｏ２中心点ＯＣ，ＯＣ´，Ｃ１，Ｃ１´ 一方向ク
ラッチＣＫ，ＣＫ１，ＣＫ２入切クラ
ッチＡＳ自動変速
調節部材Ｓ１車速セン
サＴＳトルクセ
ンサＣＰＵ中央処理
部Ｄ駆動部Ｖ周速Ｖｍａｘ最大周速Ｎ１，Ｎ２ギャの回
転数

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力軸に連結するギヤＧｏは、当該ギヤ
Ｇｏの中心Ｏｏから距離ｅだけ離れた点Ｏを中心に偏心
回転させ、且つ出力軸のギヤＧ１と噛み合わせ、上記ギ
ヤＧ１は中心位置Ｏ１で回転すると共に、ギャＧｏとの
噛合方向に滑り対遇を形成し、ギヤＧｏが１回転すると
き、ギヤＧ１は両ギャの噛合点が外径の内外方向へ±ｅ
だけ移動して再び元の噛合点に戻る軌跡をとり、一方向
クラッチを備えたギヤＧ１は最大回転周速にて出力軸を
回転駆動することを特徴とする歯車式無段変速装置。
【請求項２】入力軸にリンク機構で連結する（１つの
ギャＧ１又は）一対のギャＧ１，Ｇ１は、当該ギャＧ
１，Ｇ１の中心点Ｏから距離ｅだけ離れた出力軸の中心
点Ｏ２を中心にして偏心公転するよう円形環状溝上にそ
の支軸を係合させ、且つ上記出力軸の中心点Ｏ２に位置
するギャＧ２と常に噛合する上記ギャＧ１が１公転時に
中心点Ｏ２からの偏位移動によって生ずるギャＧ２との
噛合点の最大周速時のトルクを一方向クラッチを備える
ギャＧ１が出力軸のギャＧ２へ伝達させることを特徴と
する歯車式無段変速装置。
【請求項３】請求項１，２の歯車式無段変速装置にお
いて、負荷の大小によりギャＧ１（入力側ギャ又は出力
側ギャ）の偏心位置を変える変速調節手段を手動ハンド
ル部材にて手動操作することを特徴とする一般産業機械
用の歯車式無段変速装置。
【請求項４】請求項２の歯車式無段変速装置におい
て、入力軸又は出力軸に一対の一方向クラッチ付ギャを
２枚ずつ備えると共に上記一方向クラッチは相互に逆回
転方向に掛る関係となし、更に、車速や負荷の大小を制
御情報源とする自動変速調節部材を入力軸又は出力軸に
結び、上記入力側ギャ又は出力側ギャの偏心位置を変え
る変速調節手段を車速や負荷の大小に応じて上記自動変
速調節部材にて自動制御することを特徴とする自動車用
の歯車式無段変速装置。
【請求項５】請求項２の歯車式無段変速装置におい
て、負荷の大小を検出しこれを制御用の情報源として入
力側ギャ又は出力側ギャの偏心位置を変える変速調節手
段を自動変速調節部材にて自動制御させるようにしたこ
とを特徴とする一般産業機械用の歯車式無段変速装置。