JPS5842388B2 - ヒロイリヨウイキオユウスル ２ ケイロデンドウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の技術分野は機械要素及びメカニズムの分野であ
り、特Ｅこ本発明は２つの無段変速領域（レンジ、ｒａ
ｎｇｅ）及び長い全定馬力出力領域とを有する変速２経
路伝動装置（ｖａｒｉａｂｌｅ ５ｐｅｅｄｄｕａｌ−
ｐａｔｈ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）に関するもので
、伝動経路の一方には変速装置が含まれる。

本発明の目的は商業的に製作できる無段変速伝動装置、
特に２つの無段変速領域と広い全定馬力出力領域とを有
する変速２経路伝動装置を提供することｆこある。

純粋に静圧型式である無段変速伝動装置は伝動比制御が
改良されるという利点の代りに動力損失が大きく、従っ
て動力損失がゆるされるものにしか適用できない。

油圧機械式（ｈｙｄｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ）の伝
動装置は静圧伝動装置の制御の利点も有するが、油圧ユ
ニツＭこよって伝達される主駆動体の動力はそのほんの
一部に過ぎないため、過剰の動力損失という実施上の障
害は無くなる。

油圧機械式伝動装置がこの目的を達成できる程度は液圧
で伝達される動力の割合に厳密に関係している。

本発明は歯車列を極単に複雑にしたり、それに極単な速
度や負荷を与えなくていいような最小の油圧動力伝動装
置を提供する。

本発明の重要な特徴は油圧ユニットのコーナー（ｃｏ
ｒｎｅ ｒ ）馬力ヲ実質的に可能最小値まで低下でき
る点にある。

コーナー馬力は油圧ユニットがその最大トルクトソの最
高速度を組合せて運転された場合に油圧ユニットが伝達
できる最大馬力として定義することができる。

これらの条件が定まると油圧ユニットの大きさが決定さ
れ、コーナー馬力を小さくすることによって油圧ユニッ
トの大きさと重量とがそれに応じて小さくなる。

既に述べたように、本発明のトランスミッションはゼロ
出力から最大出力まで無段変速するが、このトランスミ
ッションは延長された全定馬力出力領域能力を有してい
る。

即ち、この伝動装置がフルの馬力の時に発生する最大ト
ルクとそれがフルの馬力の時に発生する最小トルクとの
比が、例えば約２：１比から４０：１以上まで、極めて
大きくなっている。

本発明の伝動装置は２領域油圧機械伝動装置、即ち、そ
の２つの速度領域の各々に於て機械的動力経路と油圧動
力経路とを有しているようなものが好ましい。

本発明の機械的動力経路は同一キャリヤに２組の遊星歯
車を取付け、両者を互に噛み合せた組合せを利用してい
る。

更に、この各遊星歯車の組は各々別々の入力部材、典型
的には２つの別々のリング歯車と噛み合っており、遊星
歯車組の一方は太陽歯車すなわち反動歯車と噛み合って
いる。

両方の遊星歯車の組に対する出力部材を構成する共通キ
ャリヤは出力シャフトに駆動可能に組合されている。

同様な遊星歯車装置はデラリオの米国特許Ｒｅ、２７，
３０７号の第ｉｏ、１ｉ図に示されている。

この従来例の出力遊星歯車装置は油圧ポンプ−モーター
回路と組合せて用いられており、出力遊星歯車装置への
結合を制御するために選択的に操作可能なりラッチとブ
レーキとが設けられており、油圧伝動部の２つの油圧素
子は入力手段の一部と出力遊星歯車装置の一部とにそれ
ぞれ駆動可能に常に連結されている。

−見すると、この従来例の構造は本発明の構造と極めて
良く似ているが、従来例の伝動装置ではその操作の第１
段即ち第１領域に於て油圧ポンプとモーターが単純な回
路として働いて、モーターが出力手段を出力遊星歯車減
速比に導って駆動している。

即ち、第１即ち低領域に於いてこの従来技術の伝動装置
は油圧機械式ではない。

即ち、この装置は２経路動力流を有しておらず単に単一
の油圧すなわち静圧経路を有しているのに過ぎない。

これに反して本発明の伝動装置はその２つの領域の各々
に於て２経路動力流を利用している。

以上のことから、従来技術の伝動装置の遊星組立体のリ
ング歯車の一つに用いられていた低領域ブレーキは本発
明のようにこのリング歯車を入力手段に駆動可能に結合
するクラッチで置き換えることができるということは明
らかであろう。

しかし、このことは本発明によって達成できたものであ
って、それが決して自明なことでない理由を以下に説明
する。

前記従来技術の伝動装置（米国特許Ｒｅ。

２７．３０７号の第１２〜１４図）の作動性能の一部を
示すグラフを見ると、高領域出力速度比は０．４４（シ
ンクロしたシフト点）と、１．２の間で操作され、低領
域は前進０．４４、後進０．４４（シフト点）で操作さ
れている。

もし第１０図の低領域内側リング歯車を制御するために
ブレーキの代りにクラッチを用いたとすると、３つの状
態が起って、当業者にとって利用できない改良説となっ
てしまう。

この状態とは次の３つの状態である。即ち（１）低領域
リング歯車は高領域リング歯車より少し大きくなければ
ならないため、得られる最低比は前進方向で約０．１と
なり且つ出力はゼロ出力速度で再生されないばかりか出
力は後退には使えない。

（２）従来技術の伝動装置の前記０．４４シンクロシフ
ト点はゼロ出力速度で低領域が再生使用しなければなら
ない時には達成できない。

（３）油圧ユニットは片方の領域の方が他方の領域より
も大きな油圧ユニットを必要とするため著しく不均衡と
なり、この不均衡は制御ロスの原因となって、小型の油
圧ユニットでは過負荷となる。

以上のことから上記の改良システムは高領域に於いて高
圧オイルを伝動装置のオイル溜めに排出する際に伝動比
の全てが制御されなくなるため不均衡となり、実質的に
は利用できない。

即ち、油圧装置の最大圧力が制限されるため使用は著し
く制限される。

従って、本発明の伝動装置の最も重要な特徴は低領域ク
ラッチを用い且つゼロ出力領域に於て再生を行うことに
よって伝動装置の最適化、バランシング及び設計範囲の
拡大能力を改良した点にある。

本発明の伝動装置は多くの点で前記従来技術とは相違す
る。

先ず、本発明の伝動装置は従来技術では単一経路の油圧
低領域であったのに比較して２つの領域の各々に於て２
経路動力流を有している。

次に、本発明の伝動装置はゼロ出力時に再生が行われる
。

即ち、この伝動装置は入力部材と反動部材が回転してい
る時にも低領域に於てゼロ出力とすることができる。

即ち、変速装置を最大速度の時の太陽歯車と逆方向に回
転することによって出力速度を常にゼロ（こしておくこ
とができる。

この特徴は従来装置では達成できず、決して自明な改良
ではなく、本発明と従来技術の伝動装置とを等出力作動
性能で比較した場合、本発明の伝動装置は極めて小型の
変速装置を用いることができる。

第３に、本発明の伝動装置の変速装置は両方の伝動領域
に於てその設計上の最大能力を利用することができる。

即ち、伝動装置の出力がゼロの場合でも変速装置はほぼ
その最大速度でもって作動される。

第４に、本発明の伝動装置の最大トルク能力はその周領
域の各々に於て実質的に等しい。

即ち、２つの速度領域の各々に於て変速装置に与えられ
る最大トルクと圧力のレベルを所望の全定出力馬力領域
（こ対して実質的に等しくするように各遊星組立体の遊
星部材の物理的寸法を最適化させることができる。

この特色は従来技術から何ら教示されるものではない。

更に、所望の全定馬力出力領域に対して変速装置の速度
をゼロ出力速度時、オーバーラツプ領域及びこの伝動装
置の最大出力速度時に於て実質的に等しくするように各
遊星組立体の遊星部材の物理的寸法を最適化することが
可能となる。

本発明の動力伝動装置（ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓ
ｓｉｏｎ）は２つの無段変速領域と延長された全定馬力
出力領域とを有する変速２経路伝動装置の形状をしてい
る。

この伝動装置は２領域油圧機械式伝動装置、即ち２つの
領域の各々ｌこ於て機械的動力経路と油圧動力経路とを
有する伝動装置であるのが好ましい。

この伝動装置には入力手段と、出力手段と、入力手段を
出力手段に交互に結合し且つ異なる差動比の伝動領域を
与える一対の歯車列とが含まれる。

各歯車列には複数の遊星歯車組立体が含まれ、一つの歯
車列の第１の遊星歯車組立体の一組の遊星歯車は他方の
歯車列の第２の遊星歯車組立体の一組の遊星歯車と互Ｅ
こ噛み合っている。

両方の遊星歯車組は共通キャリヤをオリ用しており、こ
の共通キャリヤは対をなす前記歯車列の出力部材によっ
て構成されており且つ出力手段と駆動可能に結合されて
いる。

入力手段は各々第１及び第２リング歯車を介して両方の
遊星歯車組に駆動可能に結合されている。

太陽歯車は一方の組の遊星歯車装置と噛み合っており且
つ反動部材の役目をしている。

太陽歯車には反動シャフトが駆動関係に結合されている
。

歯車列は２経路の一方によって構成されているが、伝動
装置の各領域には変速装置を介して反動シャフトを入力
手段に結合する手段が含まれており、変速装置は各伝動
領域に於いて２経路の一方を構成している。

変速装置は入力手段の速度に比例し、た速度を発生する
一方、入力手段の可変速度及び反動シャフトの可変速度
を発生する。

変速装置が伝達し得る最大馬力は実質的に下記の式（１
）が適用される。

即ち、変速装置の最大馬カー入力馬カ 一方の歯車列の領域の最後は他方の歯車列の領域の最初
と重なっており、この重なり合う領域の端部で両方の歯
車列は入力手段に交互に結合されたり解離されたりする
。

即ち、動力は各歯車列から交互に伝達されてその２つの
速度領域を介して出力手段を駆動し一方の速度領域はゼ
ロ出力速度に於て再生が行われる。

上記変速装置は一対の油圧ユニットの形状をしているの
が好ましく、一方がモーター−ポンプとして作動する時
は他方がポンプ−モーターとして作動し、又はその逆に
なる。

各遊星歯車組立体の遊星部材の物理的寸法は所望の全定
馬力出力領域に対して２つの各速度領域で変速装置に与
えられる最大トルクと最大圧力のレベルが実質的に均し
くなるように最適化される。

また、各遊星歯車組立体の遊星部材の物理的寸法は所望
の全定馬力出力領域に対してゼロ出力速度時、重なり合
う領域端部及び伝動装置の最大出力速度時に変速装置の
可変速度が実質的ｃコ４−ｃこなるようにも最適化され
る。

本発明の伝動装置の全定馬力出力領域は約２：１から４
０二１以上まで延びているのが好ましい。

更に、第１，３図に示す構造の遊星歯車組立体の各太陽
歯車／リング歯車比は約０．２７から約０．６０の領域
にあるのが好ましい。

以下の詳細な説明では、入力馬力の値と変速装置の馬力
の値が与えられた時に全定馬力出力領域を計算するため
の式（ｎ）が示し、である。

更（こ、以下の説明には実際の最適且つ作動可能なシス
テムを開発する時に知り且つ／又は導かなければならな
い値及び因子のリストが示しである。

本発明の他の目的、特徴及び利点は添付の図面を参照し
て以下の詳細な説明から当業者には簡単に理解できるで
あろう。

図面、特に第１図を参照すると、参照符号１０は２つの
無段変速領域を有し且つ１つの一定馬力全出力延長領域
を有する変速２経路伝動装置（ｖａｒｉａｂｌｅ ５ｐ
ｅｅｄ ｄｕａｌ−ｐａｔｈ ｔｒａｎｓ −ｍｉｓｓ
ｉｏｎ）を示している。

この２経路伝動装置１０は内燃機関、電気モーター又は
その他の動力源のような主駆動体（図示せず）からの動
力を入力シャフト１２に取付けられた歯車１４に伝達す
るための入力シャフト１２を有している。

このシャフト１２は種々の流体駆動クラッチ、制御シス
テム及び伝動装置１０の潤滑機能を作動させる圧力流体
を発生する周知の構造の一つ又は複数の補助ポンプ１６
をも駆動する。

歯車１４は中間シャフトすなわちクラッチシャフト２０
ｔこ固着された歯車１８とかみ合ってそれを駆動してい
る。

歯車１８の近くの中間シャフト２０上には歯車２２が回
転自在に取付けられており、歯車２２から離れた中間シ
ャフト２０上には他の歯車２４が回転自在に取付けられ
ている。

歯車２２は第１クラツチ２６によってシャフト２０に結
合されてそれと一緒に回転できるようになっており、歯
車２４は別のクラッチ２８によってシャフト２０と結合
されてそれと一緒に回転できるようになっている。

各クラッチ２６．２８はタンデム（＜シ形）に取付けら
れており且つ周知構造の多円板式流体駆動型、くし歯形
又は摩擦型のものにすることができる。

歯車１８は更に歯車３０と噛み合っており、図では便宜
上その正しい位置からずらして示しである。

歯車３０は支持シャフト３２に固定されており、支持シ
ャフト３２は変速装置３３の第１部分３４（これも正し
い位置からずれて示しである）に駆動結合されている。

変速装置３３の第２部分３８は中間シャフトすなわち反
動シャフト４０に駆動結合されている。

変速装置３３は伝動装置１０が以下で述べる作動をする
ように、必要に応じて、シャフト３２及び４０の一方に
主駆動体の速度に比例した速度を、また他方に可変速度
を与えるような基本的構造になっている。

２経路伝動装置とはその名が示すように、２つの別々の
動力経路を有する伝動装置であり、好ましい実施例の伝
動装置１０ではその２つの速度領域の各々に於て機械式
動力経路と油圧動力経路とを有する油圧機械（ｈｙｄｒ
ｏｍｅ−ｃｈａｎｉｃａｌ）伝動装置になっている。

例えば、変速装置３３の第１部分３４にはモーター−ポ
ンプ装置、好ましくは可変吐出型のものが含まれる。

変速装置３３の第２部分３８にはポンプ−モーター装置
、好ましくは定吐出型の油圧ユニットが含まれる。

両方の部分３４と３８とが油圧ユニットである場合、両
者はマニホールド３６内のライン３５．３７によって相
互に油圧結合されている。

この変速装置３３は油圧装置の代りに例えば変速牽引装
置の形式にすることもできる。

以下では理解しやすいように２経路伝動装置１０として
油圧機械伝動装置に付いて説明するが、もちろんこれに
のみ限定されるものでないことを理解されたい。

変速装置の第２部分３８の反対端の中間シャフト４０に
は太陽歯車すなわち反動歯車４４が固着一体化されてい
る。

この太陽歯車４４は第１すなわち低領域遊星歯車組立体
４２（これには更に遊星歯車４６、キャリヤー５０及び
内側リング歯車５２が含まれ、これらについては後で詳
細に説明する）の一部分を形成し、且つ複数の第１遊星
歯車４６（図では一つしか示していない）とかみ合って
いる。

この遊星歯車４６はキャリヤ５０のシャフト４８に取付
けられている。

第１遊星歯車４６は第１内側リング歯車５２と噛合って
おり、リング歯車５２の外面にはシャフト２０の歯車２
４と噛合っている外部歯部５４が形成されている。

第１遊星歯車４６は更にキャリヤ５０のシャフト５８に
回転自在ｆこ支持された複数の第２遊星歯車５６（図で
は一つしか示していない）と噛み合っている。

第２遊星歯車５６は第２内側リング歯車６０と噛合って
いる。

太陽歯車４４、遊星歯車４６、遊星歯車５６、キャリヤ
５０及びリング歯車６０によって第２すなわち高領域遊
星歯車組立体６６が構成される。

第２リング歯車６０の一部に形成されている外部歯車６
２はシャフト２０上の歯車２２と常に噛合っている。

キャリヤ５０／ｄ出力シヤフト６４に結合されてその一
部を構成しており、出力シャフト６４はシャフト４０と
軸方向（こ整合している。

第３図は２つの遊星歯車組立体と変速装置３３との間の
相互関係を概念的ｌこ示し、でいる。

この遊星結合（即ち遊星歯車組立体４２と４６）は２伝
動経路の一方を表し、変速装置３３は２伝動経路の他方
を表し、ている。

図かられかるように、入力シャフト１２は歯車１４．１
８．３０Ｉこよって構成される歯車列によって変速装置
３３の第１部分３４と結合されている。

変速装置３３の第２部分３８は前記第１部分３４と駆動
結合されていると同時にシャフト４０上の太陽歯車４４
と回転自在（こ結合されている。

既に述べたように、この第１部分３４と第２部分３８と
は各々油圧ユニットであるのが好ましく、両者はマニホ
ールド装置３６によって相互連通しており、第１剖分３
４がポンプの役目をし、第２部分３８がモーターの役目
をするか、逆に第２部分３８がポンプの役目をし、第１
部分３４がモーターの役目をする。

これら画部分３４．３８は反動部材の役目をする太陽歯
車４４によって遊星歯車組立体４２，６６からシャフト
４０に加えられるトルクを調節する。

以上の説明かられかるように、第１内側リング歯車５２
は歯車１４．１８．２４（クラッチ２８が掛った時）及
び５４（こよって構成される歯車列を介して入力シャフ
ト１２によって駆動される。

また、第２内側リング歯車６０は歯車１４．１８゜２２
（クラッチ２６が掛った時）及び６２を介して入力シャ
フト１２によって駆動される。

以下、この伝動装置の操作について説明する。

ゼロ出力すなわち出力シャフト６４とキャリヤ５０が静
止する場合はクラッチ２８（低領域）が掛った時（こ達
成され、この場合入力歯車１４は所定速度（これはもち
ろん歯車比Ｅこよって決定されている）によって（歯車
１８，２４，５４によって構成される歯車列を介して）
第１内側リング歯車５２を回転する。

同時に、太陽歯車４４は第１内側リング歯車５２とは逆
方向に回転しく第２図のＡ点参照）、また、太陽歯車４
４のピッチ線速度は第１内側リング歯車５２のピッチ線
速度と実質的に等しく、その結果キャリヤ５０は静止し
たままとなる。

この時第４遊星歯車４６はシャフト４８上をその中心の
囲り（こ回転するが、キャリヤ５０が静止しているので
出力はゼロとなる。

更（ここの時、太陽歯車４４は内側リング歯車５２とは
逆方向に駆動されているので、第２部分３８はポンプの
役目をし、第１部分３４はモーターの役目をして再生が
行われる。

゛再生”とは変速装置３３が動力を遊星歯車組立体４２
へ再循環して戻し、遊星歯車組立体４２内で発生する全
馬力が、今の場合、主駆動体の馬力に変速装置３３で発
生した馬力を加えたものとなるということを意味してい
る。

低領域クラッチ２８が係合した状態で第１内側リング歯
車５２が回転を続け、且つ太陽歯車４４のピッチ線速度
がしだいに減少すると太陽歯車４４が反動部材の役目を
してキャリヤ５０が回転を開始する。

このキャリヤの回転速度は太陽歯車４４の回転速度が減
少すると増加する。

キャリヤ５０の速度は遊星歯車組立体４２等の各部材の
物理的寸法によって決定されるということは理解できよ
う。

太陽歯車４４が静止すると（第２図のＢ点参照）、太陽
歯車は完全に反動部材の役目をし、それと同時に第１部
分３４の変位置はほぼゼロまで減少していて、再生馬力
は無くなっているため、伝動装置１０は完全に機械的シ
ステムとして作動する。

太陽歯車４４が（第１１第２部分３４．３８を介して）
第１リング歯車５２と同方向に回転され始めると、キャ
リヤ５０と出力シャフト６４の速度は太陽歯車４４の速
度の増加に比例して増加する。

低領域操作に於ける最大出力速度は太陽歯４４が第１リ
ング歯車５２と同一方向ｌこ最大速度又はそれに近い速
度（第２図のＣ点参照）で駆動され、リング歯車５２と
太陽歯車４４とキャリヤ５０の全てが全進方向に回転す
る時ｆこ達成される。

この時、伝動装置１０はスリップ−システムとして作動
する。

即ち、伝動された馬力は前記の機械的システムと変速シ
ステムの間すなわち遊星歯車組立体４２と変速装置３３
の間でスリップし、第１部分３４はポンプの役目をし且
つ第２部分３８はモーターの役目をする。

低領域作動時には第１ピニオン即ち遊星歯車４６が第２
ピニオン即ち遊星歯車５６と噛み合でいるので、第２内
側リング歯車６０は自由回転しており、歯車６２と２２
も回転している。

低領域に於ける最大速度時にはクラッチ２８（低領域）
とクラッチ２６（高領域）のドラムとは歯車２２と同一
速度で回転しており、従って、高範囲クラツチ２６を入
れると歯車２２はシャフト２０と一体回転するように結
合される。

低領域と高領域を通じて可変出力速度を連続させるため
には、係合される各部材の速度を保合前にほぼ等しい値
までシンクロナイズしておくことが必要であるというこ
とは理解できよう。

高領域クラッチ２６が係合されると、低領域クラッチ２
８が外れ、入力シャフト１２は歯車１４゜１８．２２，
６２によって構成される歯車列を介して第２リング歯車
６０（及び遊星歯車組立体６６等）を駆動し始める。

高領域に於ける最低出力速度は太陽歯車４４が第２リン
グ歯車６０と同一方向にその最大速度で回転している時
に達成される。

この時、伝動装置１０は再び再生システムとして作動を
始め、太陽歯車４４は第２及び第１部分３８．３４を介
して動力をシャフト２０へと戻し、前者はポンプの後者
はモーターの役目をするよう（こなる。

太陽歯車４４が静止する（第２図のＤ点参照）までの間
太陽歯車４４の速度がしだいに低下していくにつれて、
出力シャフト６４の回転速度はしだいに増加してゆく。

太陽歯車４４が静止すると、太陽歯車４４は第１部分の
変位量がほぼゼロにまで低下するため完全に反動部材の
役目をし、伝動装置１０は完全に機械的システムとして
作動される。

その後、太陽歯車４４が第２リング歯車６０とは逆方向
に少しづつ、駆動され始めると、出力シャフト６４の出
力速度は少しづつ増加する。

その最大出力速度は太陽歯車４４が第２リング歯車６０
と逆方向にその最大速度（第２図のＥ点参照）で駆動さ
れる時に達成される。

太陽歯車４４はリング歯車６０とは逆方向に駆動されて
いるので、第１部分３４はポンプの役目を、また第２部
分３８はモーターの役目をし、伝動装置１０は再びスリ
ップシステムで作動される。

以上の説明では伝動装置１０を入力結合システムとし、
遊星歯車組立４２．６６の各部材のトルクを出力シャフ
ト６４のトルクと常に正比例するようにした場合につい
て説明してきたが、各部材のトルクの大きさは各領域ｌ
こ於いて負荷される他の部材に対する比率すなわち物理
的寸法によって決定されるということに注意されたい。

更に、この伝動装置１０は一定馬力を伝動するように設
計されているので（第２図のＨ−Ｊ参照）、出力シャフ
トの速度が低い場合にはトルクは各領域に於てそれに応
じて高くなり、逆の場合には逆になる。

以上のことから、２経路伝動装置１０は好ましくは油圧
式変速制御装置を備えた機械式動力経路の効率と簡単さ
とを有する油圧機械式伝動装置であるのが好ましいとい
うことは明らかである。

この伝動装置１０は油圧部材と機械式部材の両方の最適
利点を組合せるためにすべり経路と再生遊星システムと
を利用している。

両者を組合せることによって外部の出力領域伝動装置を
用いなくても広領域の出力速度領域を通じて一定馬力の
出力を発生することができる。

この伝動装置１０は低速度に於て必要な全出力トルクを
発生でき且つ従来装置以上の全許容能力を開発できる。

無段変速伝動装置１０の基本的作動について以下説明す
る。

片方の遊星歯車組立体（例えば、太陽歯車４４、多重遊
星歯車４６、キャリヤ５０及び内側リング歯車５２を含
む遊星歯車組立体４２）を使って、リング歯車を１方向
に回転し且つ太陽歯車をそれと反対方向に回転すると遊
星歯車は出力用遊星キャリヤピンの回りを自由回転する
。

この状態はゼロ出力速度である。

各速度を正確に調節（すなわち、太陽歯車のピッチ線速
度をリング歯車のピッチ線速度と実質的に等しく）する
と、各遊星歯車の自転中心は横移動せず、遊星キャリヤ
と遊星ピンとは回転しない。

今、太陽歯車を止め且つリング歯車は回転させたままに
すると、遊星ピン及びキャリヤはリング歯車の方向に強
制的に回転される。

太陽歯車とリング歯車の両方を同一速度で回転すると、
全部材は一体となって回転する。

この状態はトルクの一部がリング歯車を介して出力キャ
リヤ（こ伝達され且つその残りは太陽歯車から供給され
るための動力−分割（ｐｏｗｅｒ−ｓｌｉｔｔｉｎｇ）
といわれる。

各々から与えられる動力の比率は各歯車のトルクに比例
し、でいる。

太陽歯車とリング歯車の速度が違う場合には伝達される
動力は速度とトルクの関数となる。

例えば、太陽歯車が動かず回転しないように保持される
と、遊星システムは単純な機械式減速装置（リングから
キャリヤへ）と見なすことができ、従って全動力がリン
グ歯車から伝達される。

太陽歯車が少しでも動くと、（基本的比率からの出力速
度を変化させ）、太陽歯車がどの部材によって駆動され
るか又はどの部材を駆動するかによって動力は流入し、
たり流出したりする。

ここで”部材への動力流入”及び”太陽歯車の部材駆動
”とは再生原理によって決定される。

例えば、太陽歯車のピッチ線速度がリング歯車のピッチ
線速度と実質的に等しい（遊星歯車が出力遊星キャリヤ
ピンの回りを自由回転できる）場合ｆこは、太陽歯車の
速度は入力歯車の回転方向とは逆であり、しかもトルク
状態は決して方向を変えることはなく単に大きさが変わ
るだけであるので、動力経路は出力が完全に負荷されて
いる時に再生される。

このことは動力の流れはキャリヤを介して遊星ユニット
から流出していくだけではなく、太陽歯車を介しても流
れ且つ入力動力Ｅこ実質的に加えられてリング歯車に戻
るということを意味している。

このトルクと速度（動力の流れ）の限度は既に述べたよ
うに太陽歯車と入力シャフトとの間に介在する変速装置
の設計事項によって制御される。

ここで、全ての遊星部材（即ち、太陽歯車４４、遊星歯
車４６ 、５ ＆、キャリヤ５０、及びリング歯車５２
．６０）の物理的寸法は変速装置３３内で再生される最
大トルクを決定するという点で極めて重要なものだとい
う点に注意されたい。

更に、全ての遊星部材の寸法は、設計上の全一定出力馬
力領域に対し、で、両（低と高）領域の各々で発生する
最大トルクのレベルが実質的に同一になるような最適値
にする必要がある。

第２図のＦとＧ点に示すようにこの伝動装置は変速装置
３３の圧力とトルクの両方がバランスしている。

更に、第２図のＡ、Ｃ，Ｅ点に示すように、変速装置３
３の最大速度は両方の伝動領域に於て同一（こなってい
る。

本発明の伝動装置１０は下記の式（Ｉ）ｒコよって構成
される。

この式を用いることによって伝動装置内で再生される最
小馬力領域のピーク値を解くことができ、この値は逆に
変速装置が伝達しなければならない最大馬力に等しい。

この−１ＥＩｄＩ）は下記の２つの値、即ち （ａ） 入力（主駆動体の）馬力と （ｂ） 全定出力馬力領域 とが与えられた時に２つの無段変速領域と全定馬力出力
延長領域とを有する変速２径路伝動装置用変速装置の可
能最低馬力を与えるものである。

上記の式（Ｉ）は主駆動体及び変速装置の両方の寸法を
、周領域が再生型の場合の任意の２領域、２径路伝動装
置に付いて得られる最大定馬力出力領域と関係付けるも
のだということを強調しておく。

従来公知の式ではこのような大きな定馬力領域は得られ
なかった。

例えば、ＨＰＥを１００に選択し、ＨＰＴ ＯＯＲを各
々２：１，６：１，１２：１，２０：Ｉ及び４２：Ｉに
選択すると、最大ＨＰＶＳＤは各々５０゜１００．１５
０，２００及び３００となる。

（Ｉ）式と比較すると、（静水圧低領域と油圧機械式高
圧領域とを有する）既に述べた従来技術の伝動装置は以
下の式によって構成されている。

即ち、 この従来技術の伝動装置では、例えばＨＰＥを１００に
選び且つ）（ｐ’ｒｃｏｎ、領域を６＝１に選ぶと、最
大ＨＰＶＳＤ値は１５０となり、（Ｉ）式で同じ値にし
た時は１００である。

即ち、従来技術に比較すると、この例かられかるよう（
こ、伝達すべき馬力は小さくなるため、（Ｉ）式を用い
るとより小型の変速装置を用いることが可能となる。

低領域に於いて全定馬力出力領域が制限されるというこ
とは変速装置が耐えられる最大トルクすなわち圧力が制
限され、高領域では変速装置を駆動できる許容最大速度
が制限されることになる。

所望の最大全定馬力出力領域を得るためにはその領域の
一端で伝達部材が伝達できる最大トルクとその領域の他
端で伝達部材が達成できる最大速度とを用いなければな
らない。

２つの領域のシフト点では変速装置の圧力がその最大限
度まで増加しているのが理想的である。

即ち、解決すべき問題は伝達シフト点（こ於いて変速装
置の油圧をその最大値まで上昇させることのできる型式
の遊星システムを選択するだけでなく、この目的が達成
できるような遊星システム用の正しい物理寸法を選択し
あるいはそれを最適化することである。

この問題を解決するには次の３つの未知数がある。

即ち、（１）低領域遊星部材の物理的寸法。

（２）高領域遊星部材の物理的寸法。

（３）所望の全定馬力出力領域。

最小寸法の変速装置を用い且つこの目的を領域シフト伝
動装置で達成するためには変速装置内の油圧が伝動装置
の低領域から高領域へのシフト時にその最大値に戻るよ
うにしなければならない。

即ち、本発明の目的の一つは特定の所望全定馬力出力領
域を有する伝動装置用の可能最小限の小型変速装置を提
供するために第１，３図に示す特殊な遊星機構を最適化
する、即ち可能な限り機能的にすることにある。

変速装置の最高速度並びに最高定格出力馬力が両方の伝
動領域に於て等しいということ並びに差動システム即ち
遊星歯車組立体をこれらの目的に一致させるように製作
し且つ加えられた負荷に耐えることができるようにする
ということはそれほど簡単なことではない。

本発明の２領域２経路伝動装置の全定馬力出力領域（Ｈ
ＰＴｃｏＲ）はＨＰＥとＨＰＶＳＤの値が与えられると
下記の（ＩＩ）式を用いて計算することができる。

即ち例えば、ＨＰＥの値を１００に選び且つＨＰＶＳＤ
の値を各々５０．１００．１５０．２００及び３００に
選ぶと、ＨＰＴＣ！０１’Ｌ領域は各々２：１゜６：１
，１２：１，２０：１、及び４２：１となる。

式（Ｉｆ）ｔｃ対し、で、既に述べた従来技術の（静圧
低領域と油圧機械式高領域とを有する）伝動装置では下
記の式によって構成される。

この従来技術の伝動装置では、例えばＨＰＥの値を１０
０に選び且つＨＰＶＳＤの値を２００に選ぶと、ＨＰＴ
ｃｏＲ領域は１０：ｌとなる。

同じ値を式（Ｉｔ）で計算すると、２０：１となる。

即ち、従来技術に比べて式（ｎ）を用いると例に示され
るように、本発明の構造の伝動装置は十分大きな全定馬
力出力領域を有している。

式（ｎ）を満足する理論的な遊星歯車システム及び差動
システム（又はその組合せ）は数多く有るが、今日まで
上記の式の関係を越えるようなシステムは知られておら
ず、また確定されてもいない。

更に、前記の各要求を満足するシステムは更に研究すれ
ば多数有ることは明らかであるが、それらは伝達される
負荷や速度に耐えることが不可能であるため実用化でき
ない。

真に作動可能なシステムを開発し且つ実証するためには
以下の公知の及び／又は公開された値及び因子を各太陽
／リング比に対して考慮する必要がある。

即ち、（１）伝動装置への入力トルク （２）変速装置の最大許容速度 （３）値を求める特定の遊星システムの太陽／リング比
の物理的寸法 （４）２つの伝動領域の間のシンクロシフトさせる必要
があるということ。

（５）最大伝動出力速度はゼロでなければならない。

（６）低領域に於る最大速度（計算済） （７）高領域に於る最大速度（計算済） （８）高領域に於る最大トルク出力（計算済）（９）低
領域に於る最大トルク出力（高領域と同じ変速装置の最
大トルクで計算） （１０） 低及び高速領域の両方に於る最低から最高
全出力トルクの分布及びそれに対応する馬力の分布（Ｈ
Ｐ Ｔ ００ ＲＸ計算済） 第１０項の値が決定されると、種々の太陽／リング歯車
比を用いて全能力の各レベルを満足する特定の遊星歯車
すなわち差動歯車の組の物理的寸法を図示するための３
次元的グラフが第４図のように描ける。

バランスのとれた設計を行う方法は簡単に目で見えるよ
うにすることはむづかしいが、この第４図の３次元グラ
フはそれを説明を助けるものである。

第４図は次の４つの因子の関係を示すものである。

即ち、（ａ） Ｕング歯車に対する太陽歯車比−低領
域（ｂ） ！Ｊソング車に対する太陽歯車比−高領域
（ｃ） 全定出力馬力領域（ＨＰＴＯＯＲ）（ａ）
各太陽／リング比に対して低、高岡領域に於いて変速
装置の最大圧力が同じであるような特殊彎曲面□。

（この表面には線り、Ｍ、Ｎ、０を結んだもの） ６低及び高領域の太陽／リング歯車比に対して最小から
最大出力全トルク分布（ＨＰＴＯＯＲ）の一つの値があ
る。

第４図に示すように、これらの計算値即ち点の一組によ
って彎曲面琴が形成される。

特に、この面には９のような一連の彎曲線を描くことに
よって展開できる。

各彎曲線は各々の特定太陽／リング歯車比に対して低高
両領域に於ける各最小から最大全出力トルク分布に対応
する一連の点を計算してプロットすることによって描く
ことができる。

こうして描いた複数の彎曲線から前記彎曲面Ｋが決定さ
れる。

もちろん第４図、特に第４図の特殊な形状及び表面Ｅの
曲率は第１，３図に示す遊星装置の組合せ、即ち一つの
太陽歯車が単一遊星システム（−組の遊星歯車組）と２
重遊星システム（２組の互に噛み合う遊星歯車組）とに
共通であるような複合遊星システムに対する独特なもの
であるという点を銘記しておく必要がある。

第１，３図に示したもの以外の差動系すなわち遊星系の
彎曲面にはは先に示し、た値及び因子の１０個の項目を
用いて導ひき出すことが可能である。

このに面には（低、高岡領域（こ於いて）バランスのと
れたシステムが選択できるような全ての無限連続点が含
まれているが、太陽／リング歯車比が０．２７以下及び
０．６０以上では所望トルクを効率良く伝達するために
物理的限界（即ち、極めて小さい）の太陽歯車と遊星歯
車が必要であるため、これらの値を結んだ好ましい区域
を区画することができる。

第４図Ｉこ於て、基面の一部を形成する（線Ｒ１Ｓ、Ｔ
、Ｕ及びＮの一部によって結んだ）面ｑは好ましい許容
作動区域を示すもので、この０面には既に描いた基準に
従ってバランスのとれた系が最適状態で選択できる無限
連続点の全てを含んでいる。

第４図を分析することによって、本発明の伝動装置は好
ましい９面内で約２：１から４０：１以上までの全定出
力馬力範囲を扱える能力を有していることがわかる。

例えば、１０：１の全定馬力領域（ＨＰ−ＴｃｏＲ）を
バランスよく設計したい場合には、０面内の■０ＨＰＴ
ｃｏＲ線の部分であるＸ−Ｙ線上の任意の点を低及び高
領域の太陽／リング歯車比線（各各線り及びＰ）によっ
て形成される平面に投影することによって低及び高領域
の太陽／リング歯車比を第４図から求めることができる
。

例えば、Ｘ点を平面ＬＰに投影すると太陽／リング寸法
比は低領域では約０．２７、高領域では約０．３５とな
る。

従来技術の装置に比べて、本発明の伝動装置は（第２図
に最もよく示されるように）、次の点が特に改良されて
いる。

（１）低領域及び高領域の両方に於て２経路系になって
いる。

（２）ゼロ出力時には再生が行われる。

即ち、低領域では入力部材と反動部材とは回転したまま
この伝動装置の出力をゼロにできる。

（３）両領域に於て変速装置をその最大設計能力まで利
用することができる：出力がゼロの場合でも変速装置を
その最大速度で作動させることができる。

（４）最大トルク能は両領域に於て実質的に同じである
。

（５）高領域は低領域の延長であって、両領域は一体に
結合されている。

（６）各領域の最初及び最後の両方で反動部材（太陽歯
車４４）の速度は常に最大になる。

（７）遊星部材の物理的寸法は反動歯車（太陽歯車４４
）の最大トルクが各領域の最低速度の時に等しくなる。

（８）先に示した式（１）を満足することによって、２
領域２経路伝動装置内で再生される最大馬力を伝達でき
るような最も小型の変速装置をこの伝動装置はオリ用す
ることができる。

（９）前記（１）式を満足することによって、本発明の
伝動装置は全ての公知の２領域２経路伝動装置の最大の
可能全定出力馬力領域を達成することができる。

第４図の長面は第１，３図に示す遊星歯車の組合せ独特
のものであるが、式（Ｉ）と（ｎ）は既に述べた基準に
従って２つの無限変速領域を有する型式の変速２経路伝
動装置に用いられる全ての遊星歯車の組合せに適用でき
るものである。

以上の説明によって、当業者には本発明の新規な概念及
び特色が容易に理解、認識し得るものと信じる。

本発明を単に一つの好ましい実施例にっいて説明してき
たが、種々の変更、同一物の変更、置換は当業者ｌこ自
明のものであり、それらは本発明の範囲及び原理を離れ
ずに行うことができるものである。

例えば、前進及び後退動作を行わせるために、入力と出
力に前進クラッチと後退クラッチを加えることは簡単に
できることである。

従って、ここｌこ示した実施例は前記特許請求の範囲に
よってのみ決定される本発明の範囲内で種々の変更、改
良等ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を具体化した領域の延長された２
経路伝動装置の一部を概念的又は図式的に示した側面図
及び断面図、第２図は第１図に示す伝動装置の作動特性
の一部を示すグラフ、第３図は第１図に示す２つの遊星
組立体と変速装置との間の相互関係を示す概念図、第４
図は本発明の伝動装置のバランス設計するために用いら
れる３次元グラフである。 図中、１０・・・・・・伝動装置、１２・・・・・・入
力シャフト、１４・・・・・・歯車、１６・・・・・・
補助ポンプ、１８・・・・・・歯車、２２・・・・・・
高領域歯車、２４・・・・・・低領域歯車、２６．２８
・・・・・・クラッチ、３０・・・・・・歯車、３３・
・・・・・変速装置、３４・・・・・・第１部分、３６
・・・・・・マニホルド、３５．３７・・・・・・連結
ライン、３８・・・・・・第２部分、４０・・・・・・
中間シャフト、４２・・・・・・低領域遊星歯組立体、
４４・・・・・・太陽歯車、４６・・・・・・遊星歯車
、４８・・・・・・ピン、５０・・・・・・キャリヤ、
５２・・・・・・リング歯車、５４・・・・・・外側歯
車、５６・・・・・・遊星歯車、５８・・・・・・ピン
、６０・・・・・・リング歯車、６２・・・・・・外側
歯車、６４・・・・・・出力シャフト、６６・・・・・
・高領域遊星歯車組立体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人力シャフト１２、 出力シャフト６４ 異った比率の２つの変速領域を有すると共に各変速領域
   内の２伝動経路の１つを形成し、入力シャフトを出力シ
   ャフトと交互に連結する一対の歯車列１４，１８，２４
   ，５４，４２；１４．’ｆ８゜２２．６２，６６、一方
   の歯車列の第１遊星歯車組立体４２と他方の歯車列の第
   ２遊星歯車組立体６６と周遊星歯車組立体に共通のキャ
   リヤ５０とを有し且つ周遊星歯車組立体の遊星歯車４６
   ゜５６が噛合っている遊星歯車装置、 入力シャフトを第１，２遊星歯車組立体４２゜６６の遊
   星歯車４６．５６の組に連結する第１゜２リング歯車５
   ２，６０、 第１遊星歯車組立体４２の遊星歯車４６と噛合い、且つ
   反動部材として作用する太陽歯車４４、太陽歯車４４と
   連結される反動シャフト４０、入力シャフトを反動シャ
   フト４０に連結し、且つ入力シャフト１２および反動シ
   ャフト４０の一方に入力シャフトの速度と比例した速度
   を設は且つ他方に可変速度を設ける変速装置３３．１つ
   の歯車列の変速領域の終りが他の歯車列の変速領域の始
   まりと重なるこの重なり領域の終りにて歯車列を入力シ
   ャフトに交互に連結離脱するクラッチ装置２６．２８を
   備えた２つの無段変速領域と長い全定馬力出力領域とを
   有する変速２経路伝動装置。