JPS61266866A

JPS61266866A - 歯車装置

Info

Publication number: JPS61266866A
Application number: JP10652485A
Authority: JP
Inventors: Akira Takami; 高見　昭
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-05-17
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1986-11-26

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】〔産業上の利用分野〕この発明は歯車式動力伝達装置に属するもので、特に歯
車式無段変速装置を得るための、要素装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来技術では、歯車式で無段変速を達成させる機構け、
はとんど示されていない。その中で、例えば特許公報昭
５９−４２１８１による矩形波発生装置げ、ユニークな
機構で歯車式無段変速装置を得る一手段を与えているが
、歯車噛合の原理機構を連続保持した状態での無段変速
でなく、従って差動装置での回転速度静合が行わねてい
る。上記例も含めて従来装置の例は、歯車による無段変
速の困難さを代替機構で補う工夫の範ちゅうにとどまり
１、普遍性のある原理機構は見出されていない従来技術
の状態がうかがえる。従来技術による厳密な意味での歯
車式無段変速装置、あるいけそれを得るための要素装置
は例示対象が見あたらない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

歯車式動力伝達装置の特＠け、動力公達機能の確実性と
安定性にある。これらの長所と共に、他方で歯数比とい
う固定的イメージで見られてきた応用酊での短所を持っ
ている。例えば、自動車の原動機と走行車輪との間の動
力伝達系に介されている多くの歯車装置の中には、複数
段の固定歯数比の歯車装置を備えた変速機が必らず含ま
れていて、広範囲な車速域に比例させるべき車輪回転速
と、広範囲な回転速域の運転には適さぬ原動機回転速と
の回転速整合がなされている。ドライバーにとって、変
速操作の煩雑さからの解放と、最適変速比の選択による
動力効率の改善を目的に発展した自動車用自動変速装置
においても、機構的には複数段の固定歯数比を持つ噛合
歯車対の段階的切換え変速の域を脱していない。自動車
の動力伝達系にとって、歯車による無段変速装置が得ら
れたならば、変速に関係する現用のクラッチ機構やトル
クコンバータおよびそれらの制御装置の簡略化が大いに
期待できる。

この発明は上記のように、例えば自動車の動力伝達系な
どに、高いニーズがある無段変速機の分野で、特に伝達
効率が良いことも知られていながら従来技術で困難とさ
れていた歯車式無段変速を達成する新たな機構を見出し
、それにもとづぐ要素装置を得ることを目的とする。

〔問題を解消するための手段〕

この発明による歯車装置は、歯車伝達機構の幾何原理的
特徴が保持されている連続噛合状態において、変速比を
無段に変化させる機構要素を与える。その機Ｍｌｃは、
一対の非円形歯車を介して連続的に回転している一対の
動力軸の回転速度の関係に、独特な性質が現われるよう
に構成させたものである。

〔作用〕

この発明装置の基本作用は、一対の非円形歯車を介して
回転している一方の動力軸の回転速度に対して、他方の
動力軸に指数関数的な増速モードもしくけ減速モードに
もとづく周期的変化回転速度が与えられていることであ
る。

この装置を用いれば、例えば一定回転速度を指数関数的
増速モードの変化回転速度に変換することができる。ま
た、この変化回転速度を、同じ装置ｆを逆に作用させて
、指数関数的減速モードで回転速度変換すれば、再び一
定回転速度に再変換することができる。しかもこの発明
装置では、再変換の際の変換速度の連続制御作用を容易
に付加することができる。

以上の通り、この発明装［１″ｆ、応用すれば、歯車に
よる無段変速作用を果す装置の構成が可能である。

〔発明の実癩例〕

以下、この発明の一実権例を図について説明する。第１
図と第２図において、００１け第１動力軸、ａ５はこの
第１動力軸（１０１に固定されている第１非円形歯皇、
翰け９１１Ｊ２動力軸、６２１）はこの第２動力軸翰に
固定されている第２非円形歯皇である。長さＣ汀上記第
１動力軸（ｌＯ）と上記第２動力軸善との軸間距離を表
し、上記第１非円形歯車αυと上記第２非円形歯車ａＩ
ＩＪとの噛合中心距離により定まる固定値である。ａ２
は上記第１非円形歯車α℃の変速モード側刻みピッチ曲
線、Ｑ３は同じく復帰モード側刻みピッチ曲線である。

磐と（至）は上記第２非円形歯車（財）の変速モード側
刻みピッチ曲線と復帰モード側刻みピッチ曲線である。

なお、上記各々の刻みピッチ曲線に沿って、実際には例
えばインボリュート歯形が刻み込まれているのであるが
、回転速度あるいけ伝達トルクなど１ζ関する説明上げ
図中で歯形の図示を省いても、刻みピッチ曲線について
考えて支障なきため、以下、図中で歯形の図示は省略す
る。

上記変速モード刻みピッチ曲線（２）は、図示Ｓ１点か
らＬユ点まで形成されており、その延べ長さけ図示Ｌ２
点から８２点まで形成されている上記変速モード側刻み
ピッチ曲線（２）の延べ長さと等しい。

図示Ｌ１点からＳ１点まで形成されている上記復帰モー
ド側刻みピッチ曲線側の延べ長さと、図示８２点からし
２点まで形成１されている上記復帰モード側刻みピッチ
曲線（至）の延べ長さとけ等しい。このようＩごして、
上記第１非円形歯ｓ、ｆｉｎの総画数と、上記第２非円
形歯車Ｃυの総画数とけ等しくなされている。

この発明による歯車装置は以上のように構成されている
が、この装置の重要ポイントｈ以下に説明する回転速度
に関する特徴である。第３図は・この発明装置の第１動
力軸（ｌＯ）と第２動力軸（ホ）との回転速度の関係を
表わすグラスである。グラフの横軸には、第１動力軸α
０）が１回転する間の角変位量θをとっている。なお、
θけ第１図の状態をゼロとしてＳ１点が左まわりに移動
した角変位量である。グラフの縦軸には、第１動力軸（
１０）の回転速度に対する回転速度比を表わす無名数値
を、常用対数目盛でとっている。上記θの関数として、
第１動力軸（ｌＯ）の回転速度をω１．同様に第２動力
軸（１）の回転速度をω２で表わすとき、Ｆ（の−ω２
／ω１ｔ／−ｉ、この発明装置の第１．第２動力軸の間
の回転速度比ヲ示す。この第３図のグラフは、第１図に
示した一実施例の非円形歯車の形状に相関をもたせてい
るので、第１非円形歯車卸が、第１図の状態から反時計
方向に、１．５πラジアン回転し、！ｇ２非円形歯車（
財）との噛合点が８１点とＬ２点での噛合からＬ１点と
８２点の噛合まで移る間を第３図で右上りの破線で示し
ている。この間の噛合を変速モード側噛合と呼ぶことに
する。続（Ｌ１点と８２点の噛合からＳ１点とＬ２点の
噛合まで移る間を復帰モード側噛合と呼ぶことにする。

この発明装置では、上記変速モード側噛合における回転
速度比Ｆ（のを、ｖＪＳ図に示したように、角変位量θ
に対して常用対数的に変化させていることが特徴であり
、これを代数学的に表現するならば、Ｋ　−ｄ　ｔｏｇ
　Ｆ’（θ）／ａθで与えられる微分値Ｋが、正または
負の一定値を示すということである。ちなみに、第１図
の実施例でけ、Ｋ−０，４６６ラジアンー１　である。

なお、本発明装置では、以上の説明の通り変速モード側
噛合部分の回転速度比を設定することが基本的に重要な
手段であり、この変速モード側噛合部分を、第１非円形
歯車αＤの１回転中心角である２πラジアンのうち、す
くすくともπラジアン、もしくけπラジアン以上にわた
って設けること力ζ以下順次に説明する本発明装置の応
用目的効果を高めるために得策である。一方、復帰モー
ド側噛合部分の回転速度比については特に限定けしない
。

復帰モード側噛合部分の意義は、変速モード側噛合部分
の一方の終了端Ｌ１点およびＳ２点から、他の一方の終
了＠Ｓ１点およびＬ２点まで、実用上許容できる周期変
速の量と慣性の処理などを考慮した上で、円滑に復帰さ
せることにある。第１図の実施例では、仮りにＫ　−−
１，３９８ラジアン　としているに過ぎない。

以上のような本発明装置の第１．第２動力軸＋１０１゜
（１）の回転速度の関係には、無段変速装置に応用でき
る特殊な性質が現われる。第４図および第５図は本発明
装置を２組用い１こ機構を示している。図において、（
ｉｏｔ　、α℃、勾および（財）は第１図および第２図
での説明と同じである。０］）は第１動力軸（１０１に
ベアリング■を介して投けらｆＬり第３非円形歯車で、
第１非円形歯車αυと同一形状である。（至）はトーシ
ョンスプリングで、第１非円形歯車αυと＠３３非形歯
車ｃ３υとの間の伝達トルクを定め、この伝達トルクに
相関して、第１非円形歯車αＤと第３非円形歯車ＣＩ）
との間の回転位相角αの値を設定する。

働は第４動力軸、的はこの第４動力軸にＯに固定されて
いる第４非円形歯車で第２非円形歯車（２）と同一形状
である。

第４図において、第１非円形歯車（ロ）と第３非円形歯
５ｅ１）とが、第１動力軸（！ω上で、中心角αラジア
ンの位相変化が与えられていることには、重要な意味が
ある。第１．第２および第４の各動力軸＋ｔｏ＋　、　
翰および−の回転速度をω１．ω２およびω４の各代数
で表わして、七わらの関係を代数式で示すならば、ω１
１１ＩＩπ２・１０　　・Ｆ（。）−１，ω４−１・１
ｆ“（θ４）−Ｋ・θ ・ＩＰ（０）となり、両式からω４城ω２・１０　　　
という回転速度式が得られる。この最後の式は、本発明
装置によって生み出そうとする無段変速装置に応用でき
る性質を示している。なお、この性質は、第１図で説明
し７：変速モード側噛合期間において現われるものであ
り、その他の期間においては、復帰モード側刻みピッチ
曲線の形状が関係して定まる回転速度比パターンが現わ
れる。！６図は、第４図および・嘉５図に示した実施例
における変速モード側期間と、その他の期間を含め１こ
回転速度比の変化である。制御可能な対象αを可変値と
じて与えた場合の、回転速度比ω４ル２の変化グラフで
あり１本発明装置の応用で、変速モード側噛合の区間に
おいて、回転速度比ω４ん２の連続一定値が現われ、か
つ、位相角αに相関する可変速度比が現わハることを示
している。

本発明装置を用いて、実際の歯車式無段変速装置を構成
するには、位相角αを制御する手段と、回転速度比の変
化パターンから一定値部分のみをとり出す手段と、この
一定値部分のみを利用して回転を継続させるために連続
噛合化を計る手段を講ずれば良く、それらの手段として
は多数の組合せ機構が存在する。第７図および第８図は
その一実施例で、位相角αの制御は、トーションスブリ
゛ング（至）によって伝達トルクに相関させる手段をと
り、回転速度比の変化パターンから一定値部分のみを取
り出す一定速化には、ワンウェイクラッチ−を用いる手
段をとり、この一定値部分のみを利用して回転を継続さ
せるための連続噛合化には、第１動力軸（ｌＯ）に相当
する動力軸の複数個を、第２動力軸翰および第４動力軸
叫との共通軸芯の周囲に各々、π／２ずつ位相をずらせ
て衛星状に配置する手段をとって構成させたものである
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、歯車噛合の原理機構
を連続保持した状態での無段変速という従来に例を見な
い装置が構成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の平面図、第２図は第１図
のＩ−Ｉ線での断面図、第３図はこの発明装置の一実施
例の回転速度比について説明したグラフ、？ｇ４図はこ
の発臥装置を応用した変速装置の一実施例の平面図、第
５図汀第４図のＩＶ’−ｆｆ線での断面図、第６図はこ
の発明装置を応用しに変速装置の一実施例の回転速度比
について説明したグラフ、第７図げこの発明装置を応用
した歯車式無段変速装置の一実施例を示す平面図、第８
図は第マ図の■−■線での断面図である。（１０）は第１動力軸、（５）は第１非円形歯車、（ホ
）は第２動力軸、１２１）は第２非円形歯車である。なお１図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

第１動力軸と、この第１動力軸に固定された第１非円形
歯車と、第２動力軸と、この第２動力軸に固定された第
２非円形歯車とを備え、上記第１非円形歯車と、上記第
２非円形歯車とを連続噛合回転させ、上記第１動力軸と
、上記第２動力軸との間で回転動力を伝達させるものに
おいて、上記第１動力軸の角速度ω１に対する上記第２
動力軸の角速度ω２の絶対比率｜ω２／ω１｜の値を、
上記第１動力軸の角変位θの関数としてＦ（θ）で表わ
したとき、上記θに関する微分式ΔＲ＝ｄｌｏｇＦ（θ
）／ｄθで与えられる微分値ΔＲが連続して正または負
の一定値を呈する噛合回転部分を、上記第１非円形歯車
と、上記第２非円形歯車との噛合ピッチ曲線の形状にお
いて設けられていることを特徴とする歯車装置。