JPS59155646A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は原動機に安価で信頼性のあるがご形誘導電動機
を使用し、被動機の大刀軸回転数を無段階に変速するた
めに原動機と被動機の間に遊星歯車装置を用いて遊星歯
車の三要素のうちの第一の要素を入力とし一定速度で回
転させて第二の要素の回転速度を連続的に変速させるこ
とによシ第三の要素を変速する動力分割式の無段変速装
置の構成と制御に関するものである。

〔従来技術〕

遊星歯車装置の三要素のうちの第一要素を一定速度、第
二要素を連続的に変化させるとき第三要素が無段変速で
きることはすでに知られている。

この方式の変速装置を以下無段変速装置と称する。

無段変速装置の特徴は小さい容量の可変速装置により大
容量の被動装置を無段に変速できることにある。従来技
術として第二の要素に油圧モータと可変速油圧ポンプを
組合せて動力を回生、カ行する方式、第二要素に制御電
動機を使用して回生、カ行する方法があシ、出力軸の変
速範囲を広げる目的をもっている。油圧モータと可変速
ポンプを使用した無段変速装置では効率の点で制御電動
機を使用した無段変速機よシ劣るし、寿命の点で満足で
きない。又第二の要素に制御電動機を使用し制御電動機
の回転方向を第三の要素の回転数を附加する方向に作用
させると制御電動機の動力分担割合が大きくなり、本無
段変速装置の特徴である「小容量可変速装置によυ大容
量の被動装置を無段に変速できる」ということが実現で
きなくなる欠点がある。又回生を行うと制御電動機を不
感帯で使用する範囲があシ制御できない点があるなどの
欠点がある。これら類似の公知技術として特開昭４８−
１０３９６０、特開昭４８−１５５８などがある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は伝達する動力に影響されず原動機を最も
効率の良い点で連続し被動機の需要に応じた動力を最も
効率良く伝達し信頼性の高い無段変速機を提供すること
にある。また、経済性の面で第二の要素に使用する変速
装置をより小容量とし制御装置も含めて無段変速装置全
体のシステムを簡易小形化することにある。

〔発明の概要〕

大容量の無段変速機を実現するには大容量の動力を確実
に伝達する機構が必要である。これには歯車装置が最も
適しておシ無段変速できる要素を有する遊星歯車装置を
と９上げた。遊星歯車装置の三要素のうち第二要素の動
力は全体の効率を上げるため回生できる装置がよい。回
生できる装置としては、サイリスタモータ、セルビウス
モータ。

静油圧モータがあるが効率の点では電気的に制御できる
サイリスタモータが良いが大容量になると現在の技術水
準では実用に供し難いほど大規模な装置になる。現状で
無理なく実現可能でしかも効率の良い電気的な変速方法
を使用することによシ犬容量の無段変速機、逆説的に従
来の無段変速機の容量と比較するとよシ小さい可変速装
置で同じ容量の無段変速機が実現できる。

遊星歯車を用いた無段変速機において第二要素の容量を
いかに小さくするか即ち動力の分担比を小さくできるか
検討した結果てい減負荷特性を有する被動機の場合遊星
歯車変速機の変速比の制約も考慮すると第二要素を第三
要素即ち出力軸の回転数を減らす方向に回転させた場合
に第二要素の容量を小きくできることが判った。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図により説明する。

起動盤ｌにより駆動される駆動電動機２の出力軸は遊星
歯車装置３の太陽歯車４に連結されている。

太陽歯車４と内周と外周に歯車をもったリングギヤ６の
二つに噛合っている３個の遊星歯車５はキャリヤ７によ
り相互位置は保持されている。キャリヤ７の軸と遊星歯
車５とは回転可能である。リングギヤ６の外周の歯車と
噛合っているピニオンギヤ８は制御電動機９と連結され
ている。又ピニオンギヤ８の同軸上にブレーキ装置１０
があり機械的に軸の固定が可能である。制御電動機９は
起動盤１１により起動し操作盤１２によシ制御電動機９
により回生じた電力は変圧機１２により電源電圧に調整
され電源に戻す。キャリヤ７は被動機１４の入力軸に連
結し被動機１４を、駆動する。一方、回転自由の状態に
あるから起動時のキャリヤ７は静圧のま＼であシ駆動電
動機２の回転は太陽歯車４を廻しリングギヤ６、ピニオ
ンギヤ８、制御電動機９を起動するから制御電動機９は
最高回転数で廻る。次いで操作盤１２を操作して制御電
動機９を徐々に回生制動すると制御電動機９の回転は徐
々に下がシ、逆に被動機１４の入力回転数は静止の状態
から徐々に上っていく。制御電動機９の回転をブレーキ
装置１０により停止させた状態で被動機１４の回転は最
高となる。従って操作盤１２の操作によシ被動機１４の
回転は停止の状態から最高回転の範囲で無段に変速がで
きる。又制御電動機９から回生じた電力は変圧器１３に
よシミ源電圧と同じに調整し電源に戻してエネルギーを
有効に使用する。ブレーキ装置１０は又、制御モータ９
、起動盤１１、操作盤１２が故障したとき作動させるこ
とにより応急状態で運動が可能となりバックアップ装置
として使用できる。制御電動機と被動機の回転数の関係
及び動力の関係を一例を上げて説明する。第２図におい
て、Ｎ、：駆動電動機の回転数二太陽歯車の回転数Ｎ、
：キャリヤの回転数 Ｎｒ　：リングギャの回転数 ■、：太陽歯車の接線力のベクトル Ｖ。：キャリャの接線力のベクトル Ｖ、：ｌＪングギャの接線力のベクトルＲ１：太陽歯車
半径 Ｒ１：遊星歯車半径 Ｒ１：リングギヤ半径 ｉ　：Ｒｒ／Ｒ，。

とすると から となる。

１は普通２．５〜１．６７ｆＮ、　＝１８００ｒｙＡと
するとＮ１とＮ、の関係は、第３図に示すとおりである
。Ｎ、＝Ｏを含むその近辺では制御電動機は不感帯とな
り制御できない範囲である。又、Ｎ、を負から正に変え
ることは制御電動機９の回転方向の切換が必要となシ起
動装置がそれだけ複雑になる。

被動機１４と制御電動機９の動力分担比は第４図におい
て。

Ｗｌ：リングギヤの接線力 Ｗ６　：キャリャの接線力 Ｗ、：サンギャの接線力 ｐ、：リングギャの動力＝制御電動機の動力Ｐｅ：キャ
リヤの動力 Ｐ、：サンギャの動力 とすると Ｗ、二Ｗ。

から Ｗｅ二Ｗ、＋Ｗ、＝２Ｗ。

となる。また、 Ｐ、　ｏｃＷ、（Ｒ，＋２Ｒ，）Ｎ。

ｐｅｏｃｗｅ　（Ｒ，−ＩＰ）Ｎｅ Ｐ、　ｏｃＷ、Ｒ，Ｎ。

の関係から となる。

Ｐｒ／Ｐ。とＮ、の関係は第５図に示す通りとなる。Ｐ
、／Ｐｅが正の値のときはリングギヤからキャリヤへ動
力が供給されていることを示している。このデータをも
とに第６図に示すファンの負荷特性を例に制御電動機の
負荷を計算した結果を第７図に示す。第６，７図におい
て−・−線の負荷特性ではＰ２が大きくなり本発明の適
用は不適であり一線の負荷即ちてい減負荷の場合に効果
がある。

第７図からＰ、を小さくするには、更にｉ−２，５〜１
．６の間で適した値を選定することは可能であるがＰ、
が負の領域から正の領域にまたがるからＮｒの回転方向
を変える必要があり前述の不感帯の問題がさけられず、
しかも切換機能と動力の回生、カ行の切換のだめ起動盤
の複雑さも増加し、動力の１時中断がある。従って本無
段変速機においては第三の要素の回転数が最大の点にお
いて制御電動機の動力分担比を零にすることが最もバラ
ンスのとれた無段変速機となる。

かめる。

（１）制御電動機の動力分担が小さい無段変速機ができ
る。

（２ン　　制御電動機の回転方向の制御が無いため起動
盤が簡素化できる。

（３）制御電動機の不感帯での使用が回避できる。

（４）動力遮断がさけられる。

（５）クラッチ作用があるため起動特電動機電流が小さ
くてすむ。

（６）制御電動機が小形になるだめ制御部の回転慣性が
小さく制御性が良い。

（７）制御鼠動機軸をブレーキで固定することにより制
御電動機の故障時に応急運転が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す説明図、第２図、第４
図は遊星歯車装置の歯車の回転方向、速度及び動力の関
係を示す説明図、第３図はキャリヤの回転数とリングギ
ヤの回転数の関係を示す説明図、第５図はキャリヤ回転
数とキャリヤ動力とリングギヤ動力の割合を示す説明図
、第６図はキャリヤ回転数とキャリヤ動力の関係を示す
説明図、第７図はキャリヤ回転数とリングギヤ動力の関
係を示す説明図である。 １．１１・・・起動盤、１２・・・操作盤、１３・・・
トランス、２・・・駆動電動機、３・・・遊星歯車装置
、９・・・制御電動機、１０・・・ブレーキ装置。 警１目　　　　　１ 謙２凹 ネ３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遊星歯車機構を構成する三つの要素の内、第一の要
   素を一定速度の入力部、第二の要素を可変速できる制御
   部として、第三の要素を無段に変速する無段変速装置に
   おいて、前記第二の要素に回生制動可能な制御電動機を
   使用し、回生域でのみ使用可能としたことを特徴とする
   無段変速装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載した無段変速装置にお
   いて、前記第二の要素の制御電動機軸にブレーキ装置を
   設は万一、制御電動機自体が故障した場合、最高回転数
   を得て運転が継続できるようにしたことを特徴とする無
   段変速機。