JPS6142140B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力部材と出力部材との間に機械的に
結合されるように設置され、入力部材の回転数が
高速になつても出力部材の回転数が所定の回転数
以上にならないように作動する定速伝達装置等に
応用できる動力伝達装置に関するものである。

一般に原動機械によつて駆動される従動機械
は、直結またはベルト掛けして駆動されるので、
原動機械の回転数に対応してその回転数は非常に
高いものとなる。しかしながら、例えば原動機械
たる内燃機関により駆動されるパワステアリング
ポンプ、クーラ用コンプレツサ等については、内
燃機関の回転数にかかわらず、また負荷の変動に
かかわらず一定回転数が要求される場合が多い。

本発明は上記の問題点に鑑みて、第１入力部材
（原動機の軸）の回転速度が変化するとき、変速
比を例えば２段に自動的に切換えて、第２の入力
部材の回転速度変化を小さい範囲に保つた状態と
し、更に出力側に負荷変動があつても、出力部材
の回転数を略一定に制御できる効率の良い動力伝
達装置を提供することを目的とするものである。

以下、本発明装置の第１実施例について説明す
る。先ず、この実施例の装置を概略的に説明す
る。第１図において、第１入力部材２と第２入力
部材７との間に一方向クラツチ１５および変速ギ
ヤ１０，１１，１２，８１と第１入力部材２の回
転速度に応じて流通流体量を調整する制御装置を
配設した第１の容積型ポンプを使用したクラツチ
機構１００Ａを設け、かつ第２入力部材７と出力
部材２２１との間に出力部材２２１の回転速度に
応じて流通流体量を調整する制御装置を有する第
２の容積型ポンプ１００Ｂを設け、上記流体量の
加減により第１及び第２の容積型ポンプ１００
Ａ，１００Ｂを作動あるいは不作動となして、第
１入力部材２の回転速度変動に対して第２入力部
材７は、第１入力部材２のある設定回転数で変速
比に応じて減速され、かつ出力部材２２１は所定
の回転数に略一定に制御される損失動力の小さい
効率の良い装置を得るものである。

そして、第１入力部材２の回転速度が小さい範
囲では、第１の容積型ポンプ１００Ａ内に配設さ
れた流体通路の吐出側の制御装置は吐出通路を閉
のまま状態に保たれ、一方、吸入側の制御装置は
吸入通路は開のままの状態に保たれるため、第１
の容積型ポンプ１００Ａのギヤーはのりづけされ
た状態になり、該ギヤーと一体になつている第２
入力部材７は第１入力部材２と同一回転速度とな
る。この時一方向クラツチ１５は切れた状態とな
る。更に、第２の容積型ポンプ１００Ｂ内に配設
された流体通路の吐出側の制御装置は吐出通路を
閉のままの状態に保つことにより、上記と同様に
該ポンプ１００Ｂのギヤーはのりづけ状態とな
り、従動ギヤーを支えているケーシング（出力部
材２２１と一体である）は第２入力部材７と一体
である主ギヤーと同一回転速度になる。従つて、
ケーシングと一体になつている出力部材２２１
も、第２入力部材７と同一回転速度になり、第１
入力部材２、第２入力部材７、出力部材２２１は
すべて同一回転速度となる。

次に第１入力部材２の回転速度が上記の場合よ
りも少し大きい範囲では、第１の容積型ポンプ１
００Ａの作動は全く上記と同一であり、一方向ク
ラツチ１５も切れた状態であるが、第２の容積型
ポンプ１００Ｂの吐出側の制御装置が作動して、
吐出通路の開口面積を制御するため、主ギヤーと
ケーシング即ち出力部材２２１は滑ることにな
り、これにより、該出力部材２２１は一定の設定
回転速度で回転する。その際、第１と第２入力部
材２，７は同一回転速度である。

又、第１入力部材２の回転速度が更に上記の場
合よりも大きくなつた範囲では、第１の容積型ポ
ンプ１００Ａの吐出側制御装置は設定回転数で作
動して吐出通路の開口面積を大きく開け、一方、
吸入側の制御装置は同時に作動して吸入通路をほ
とんど閉にするため、第１の容積型ポンプ１００
Ａは吐出側に高圧を発生せず、単にギヤの組合せ
の状態になるため、第２入力部材７の回転速度が
急激に小さくなつて、第１入力部材２に対して設
定された変速比まで第２入力部材７が減速され
る。すると、一方向クラツチ１５は連結状態にな
り、第１入力部材２に対し第２入力部材７は一定
の変速比で回転する。他方、第２の容積型ポンプ
１００Ｂの各制御装置は上記と同様の作動をして
出力部材２２１は一定の回転速度で回転してい
る。即ち、第２入力部材７は第１入力部材２の回
転速度上昇に伴つて、第１設定回転速度で変速さ
れた状態になり、出力部材２２１は、前記第１設
定回転速度よりも小さい一定の第２設定回転速度
に制御されることにより、第２の容積型ポンプ１
００Ｂ内で生ずる滑りによる損失動力を小さくで
きるところの効率の良い略一定回転速度に制御可
能な動力伝達装置を得るものである。

以下、具体的に本発明の実施例として、自動車
の内燃機関とクーラ用コンプレツサーを連結し、
かつ容積型ポンプとして歯車ポンプを用いた動力
伝達装置について説明する。

第２図において、イは内燃機関、ロはクランク
シヤフト（図示せず）に連結された動力伝達装置
である。ハはクーラ用コンプレツサー、ニは冷却
フアンで、これ等はベルトホにより動力伝達装置
ロに連結され、該装置ロを介してクランクシヤフ
トの回転が伝達されるようになされている。

次に、第３図ないし第５図において、１は内燃
機関のクランクシヤフトでキー３により第１入力
部材２に一体的に固着されている。４はサイドハ
ウジングで第１入力部材２と一体固着され（な
お、矢印Ａ部は一体固着を模式的に示す。）内部
にベアリング６を介して第１主歯車５が回転自在
に支えられている。７は第２入力部材で、第１主
歯車５と噛合し、第１のポンプ１００Ａ（第１
図）を形成する内歯の第１従動歯車７１を有して
いる。

更に、前記第２入力部材７はその右端にねじ部
７２を有しナツト２７が前記ねじ部７２にねじ込
まれている。そして、スラストベアリング２６と
ベアリング１７とを介して第２入力部材７は第１
入力部材２と相対的に回転可能になつている。
又、第２入力部材７は油溜室２８につながつてい
る連絡通路７３を有する。

８は伝動軸で第２入力部材７に一体固着されて
おりギヤー８１を有している。そして、この伝動
軸８はベアリング９を介して第１入力部材２に対
して回転自在に設けられている。１０はギヤであ
つてギヤ８１と噛合し、かつ、このギヤ１０はギ
ヤ１１と一体化されており、固定ハウジング１３
に設けられたシヤフト１３１にベアリング１４を
介して回転自在に軸支されている。１２はギヤで
ギヤ１１と噛合し、かつ一方向クラツチ１５の外
輪と連結されている。そして、一方向クラツチ１
５の内輪は第１入力部材２に連結されている。１
６はベアリングである。１８は第２主歯車でキー
１９により第２入力部材７に一体的に固着されて
いる。２０は第２従動歯車で、第２主歯車１８と
噛合し第２のポンプ１００Ｂ（第１図）に形成し
ている。そして、この第２従動歯車２０はベアリ
ング２１を介してケーシング２２および該ケーシ
ング２２と一体固着されているサイドケーシング
２３内で回転自在に支えられている。尚、ケーシ
ング２２はベアリング２４により第２入力部材７
と相対回転可能になつており、プーリ部２２１を
有している。

２５はカバーでケーシング２２と一体固着され
第１および第２ポンプ１００Ａ，１００Ｂ（第１
図）に使用する油の油溜室２８を形成している。

第４図の２９は第１の吸入通路で吸入制御装置
（Gs）３１により流体吸入量が制御される。３３
は吸入導通路で吸入制御装置３１と連絡通路７３
とを連通しており、いずれも第１入力部材２内に
配設されている。３０は第１の吐出通路で第１吐
出制御装置（Ｇ_D1）３２により流体吐出量が制御
される。３４は第１吐出導通路で第１吐出制御装
置３２と油溜室２８とを連通しており、同様にい
ずれも第１入力部材２内に配設されている。

第５図の３５は第２の吸入通路で一端はポンプ
部に他端は油溜室２８に連通している。３６は第
２の吐出通路で第２吐出制御装置（Ｇ_D2）３７に
より流体吐出量が制御される。３８は第２吐出導
通路で第２吐出制御置３７と油溜室２８とを連通
しておりサイドケーシング２３内に配設されてい
る。

次に第５図で模式的に示した制御装置の構造を
具体的に第６図により説明する。ここでは第２吐
出制御装置３７によつて示すが、第４図の吸入制
御装置３１、第１吐出制御装置３２も同様の構造
でよいため、それらの説明は省略する。

第６図の３７１は遠心ガバナーで、サイドケー
シング２３に固定されたピン３２３に回転自在に
とりつけられており、サイドケーシング２３内に
設けられた収納室２３１内にある。３７２はスプ
ールでスプリング３７３により押圧されて遠心ガ
バナー３７１と一体になつて作動するようになつ
ている。２３３はサイドケーシング２３に設けら
れた座ぐりでポンプの吐出圧力がスプール３７２
に均一にかかるようになつている。２３４はサイ
ドケーシングに設けられた作動空間で、遠心ガバ
ナー３７１とスプール３７２の遠心力がスプリン
グ３７３の力に打勝つて、作動空間２３４内を移
動する。そして、その結果スプール３７２に設け
られた吐出口３７２ａと座ぐり２３３とが連通
し、吐出口３７２ａの開口面積を制御し、流体吐
出量を制御するようになつている。ただし、吸入
制御装置３１（第４図）の場合は、吐出口３７２
ａに相当する吸入口が、不作動時には第１吸入通
路２９に全開しており、作動時にはほとんど全閉
となるような位置にスプール３７２を設ければよ
い。

次に、上記のごとく構成した本動力伝達装置の
作動について説明する。内燃機関イの運転により
クランクシヤフト１が回転して動力伝達装置が作
動し、これをベルトホにより連結されたクーラ用
コンプレツサーハおよびフアンニが回転する。こ
のとき、内燃機関イのクランクシヤフト１が設定
回転数以上になつても、動力伝達装置ロの回転数
が所定に維持されることによりクーラ用コンプレ
ツサハ、フアンニの回転数は所定回転数以上とは
ならないのである。

まず、第７図により簡単に説明する。クランク
シヤフト１の回転数増加と共に第１入力部材２は
Ｏ−Ａ−Ｂ−Ｆに沿つて、クランクシヤフト１と
１対１で上昇していくが、第２入力軸７はＯ−Ａ
−Ｂに沿つて１対１で上昇する。しかし、Ｂ点で
変速（減速されて、Ｃ点になり以下Ｃ−Ｄの様に
ギヤ１０，１１，１２，８１で決定される変速比
で変速された状態になる。更に、プーリ部２２１
（出力部材）はＯ−Ａのように１対１で上昇後、
Ａ点で第２吐出制御装置３７（第５図）が作動し
て以下Ａ−Ｃ−Ｅの如く一定の回転数に制御され
るのである。

以下詳細に説明する。クランクシヤフト１が回
転することにより、矢印ｆ方向に第１入力部材２
がこれと一体回転する。これに伴ない第１主歯車
５が自転しながら、同一方向に同一回転数で公転
し、第１従動歯車７１との間でポンプ作用が行わ
れ、送給されたオイルの圧力は上昇し、その圧力
に比例した力が反力となつて、第１従動歯車７１
を第１入力部材２と同方向に回転せしめる。この
時、第１入力部材２の回転数がＡ点以下の回転数
では吸入制御装置３１及び第１吐出制御装置３２
が共に不作動のため、第１吐出通路３０は密閉状
態で、かつ第１吸入通路２９は全開状態となり、
いわゆるのりづけの状態となつて、第１主歯車５
の自転は止まり第１従動歯車７１は第１入力部材
２と同一、同方向の回転数となる。従つて、第１
従動歯車７１と一体固着されている第２入力部材
７も第１入力部材２と１対１で回転することにな
る。

その時、第２入力部材７と一体固着されている
ところのギヤ８１も第１入力部材２と１対１で回
転しており、例えばＡ〔rpm〕となる。その際、
ギヤ１２，１１，１０，８１の歯数を夫々T₁
（32）、U₁(11)、U₂(8)、T₂（35）とすると、ギヤ１
２の回転数はＴ_２・Ｕ_１／Ｔ_１・Ｕ_２×Ａ〔rpm〕とな
り、３５×１１／３２×８ ×Ａ≒1.5A〔rpm〕となる。ところが、第１入力
部材２の回転数はＡ〔rpm〕であるから、一方向
クラツチ１５の外輪の方が内輪よりも回転速度が
大きいため、該クラツチ１５は切れた状態にな
り、第１入力部材２からギヤ１２へは動力は伝達
されない。第２入力部材７が回転することによ
り、第２入力部材７に固着された第２主歯車１８
が一体回転し、また第２主歯車１８に噛合する第
２従動歯車２０がサイドケーシング２３に対し相
対回転するが、第２吐出制御装置３７が不作動な
ため第２吐出通路３６は密閉状態になり、のりづ
け状態となつてサイドケーシング２３及びそれと
一体固着されているケーシング２２のプーリ部２
２１は第２入力軸７と１対１で回転することにな
る。

次に、第１入力部材２の回転数が第７図のＡな
いしＢ点の時の回転数では、第１のポンプ部１０
０Ａすなわち５，７１では前記Ａ点までの作動と
全く同じで第２入力部材７は第１入力部材２と１
対１で回転する。しかしながら、第２のポンプ部
１００Ｂすなわち２０，２３では、遠心ガバナー
３７１及びスプール３７２の遠心力の合力が作用
して、スプリング３７３の付勢力に抗して、スプ
ール３７２が移動し、第２吐出通路３６が開路
し、オイルを油溜室２８へ制御流出せしめること
により、オイル吐出圧が調整されて、第２入力部
材７の回転数がＡ点を越えても、出力側のケーシ
ング２２の回転数は所定の一定回転数に保持され
るわけである。

更に、第１入力部材２の回転数がＢ点を越える
と、吸入制御装置３１及び第１吐出制御装置３２
が共に作動し、第１吐出通路３０は開放状態とな
り、かつ、第１吸入通路２９はほぼ密閉状態とな
るので、第１ポンプ内のオイル圧力は非常に小さ
くなり、ほとんどポンプとしての機能はなくな
り、単なるギヤ速になるため、第１主歯車５は公
転と共に自転することになり、第１従動歯車７１
へ動力は伝達されず、回転数はどんどん小さくな
つていく。即ち、第２入力部材７の回転数がＢ点
からＣ点へ向つて小さくなると、第２入力部材７
に一体固着されたギヤ８１の回転数も小さくな
り、Ｃ点まで下ると、ＣＰ／ＢＰ≒1.5の関係になつて
い るから、ギヤ８１の回転数は第１入力部材２の回
転数の１／１．５になる。ところが、この場合、ギヤ１ ２の回転数はギヤ８１と前述の歯数関係にあるた
め、第１入力部材２の回転数と同一になる。従つ
て、一方向クラツチ１５の外輪と内輪が同一の回
転速度になり、クラツチ１５は連結され、動力が
第１入力部材２より一方向クラツチ１５、ギヤ１
２、ギヤ１１、ギヤ１０、ギヤ８１、第２入力部
材７へと伝達され、第２入力部材７は変速比（こ
の一実施例の場合1.5）に従つて、Ｃ点からＤ点
の回転速度となる。一方、第２のポンプ１００Ｂ
の作動は、前記第１入力部材２の回転数がＡない
しＢ点の時と全く同じになり、出力側のケーシリ
ング２２の回転数は所定の一定回転数に保持され
ＣないしＥ点になるわけである。

なお、第２入力部材の変速機構は、上記一実施
例に限らず、例えば、回転速度センサーとクラツ
チの組合せを第１のポンプ機構の代りに用いるこ
ともできる。これを第２実施例として第８図で説
明する。第８図の原理図で、１００は一般に用い
られている。電磁クラツチ、２００は回転速度セ
ンサーで第１入力部材２の回転速度を検出するも
ので、第６図のＯないしＢ点間では信号は出ず、
従つて、電磁クラツチ１００はスプリング等の力
で押圧され、第１入力部材２と第２入力部材７は
連結の状態にあり、１対１の回転速度になつてい
る。その際、一方向クラツチ１５は前述と同様に
切れた状態にある。次に、第１入力部材２の回転
数がＢ点を越えると、回転速度センサー２００が
信号を出して電磁クラツチ１００は切の状態にな
り、動力が伝達されなくなり、第２入力部材７の
回転速度が小さくなつていき、設定された変速比
まで下ると、一方向クラツチ１５が作動して、一
方向クラツチ１５とギヤ連とを通して動力が第２
入力部材７に伝達され、ＣないしＤ点のように変
速される。

次に、第３実施例としては、第１ポンプの代り
に、一般の遠心クラツチを用いても、第６図のＢ
ないしＣ点間でヒステリシスが生ずるけれども同
様の作用が得られる。

なお、上記各実施例は、いずれも第１ポンプ、
第２ポンプ共に容積型ポンプとして歯車ポンプを
用いたものであるが、ベーン型ポンプまたはプラ
ンジヤ型ポンプも使用できる。

以上述べたように、本発明においては、第１入
力部材と第２入力部材との動力伝達間に第１の一
方向クラツチ及び変速ギヤの組合せと、第１入力
部材の回転数に応じて第１入力部材と第２入力部
材の間の伝達動力を制御する第１のクラツチ機構
とを使用することにより、第２入力部材を第１入
力部材に対し高効率で変速（減速）させることが
でき、かつ、第２入力部材と出力部材との間に容
積型ポンプを使用し、該ポンプの流体通路の開度
を制御することにより、第１入力部材の回転数が
非常に高くなつても、第２入力部材でまず低い回
転数に下げられた後で、出力側は所定の回転数に
略一定に保持されるため、第２入力部材と出力部
材側の回転数の差は小さいものとなり、該回転数
の差に比例した損失動力を小さくすることがで
き、全体として高効率の動力伝達装置が得られる
という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例を概略的に説
明するに供する原理図、第２図は前記本発明装置
の第１実施例を使用した自動車エンジン補機駆動
装置の外形図、第３図は第２図中に図示された本
発明になる動力伝達装置の一部断面側面図、第４
図は第３図図示の矢印Ｂ−Ｂ線に沿う模式的断面
図、第５図は第３図図示の矢印Ｃ−Ｃ線に沿う模
式的断面図、第６図は第５図に対応する詳細断面
図、第７図は前記本発明装置の一実施例における
作動特性図、第８図は本発明装置の第２実施例を
示す原理図である。 ２……第１入力部材、５……第１主歯車、７…
…第２入力部材、５，７１又は１００Ａ……第１
のクラツチ機構となる第１の容積型ポンプ、１
０，１１，１２，８１……変速ギヤ、１５……一
方向クラツチ、２０，２３又は１００Ｂ……第２
のクラツチ機構となる容積型ポンプ、３１，３２
……第１のクラツチ機構の流体量制御装置、３７
……第２のクラツチ機構の流体量制御装置、７１
……第１従動歯車、１００……電磁クラツチ、２
００……回転速度センサー、２２１……出力部
材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転動力が入力される第１入力部材、 前記第１入力部材から動力を伝達される第２入
   力部材、 前記第１入力部材と第２入力部材との間に設け
   られ前記第１入力部材の回転数に対して、前記第
   ２入力部材の回転数を制御する第１のクラツチ機
   構、 該第１のクラツチ機構に対して並列的に前記第
   １入力部材と第２入力部材との間に設けられた変
   速ギヤおよび一方向クラツチ、 前記第２入力部材と出力部材との間に設けられ
   前記第２入力部材の回転数に対して、前記出力部
   材の回転数を制御することのできる第２のクラツ
   チ機構とを備え、 該第２のクラツチ機構は容積型ポンプと、前記
   出力部材の回転速度に応じて前記容積型ポンプの
   流体量を制御する流体量制御装置から成ることを
   特徴とする動力伝達装置。 ２ 前記第１のクラツチ機構は、前記第１入力部
   材内で回転する第１主歯車と前記第２入力部材に
   一体に固着され前記第１主歯車と噛合う第１従動
   歯車で形成された第１容積型ポンプと、前記第１
   入力部材の回転速度に応じて前記第１容積型ポン
   プの流体量を制御し、かつ、前記第１入力部材に
   設けられた流体量制御装置とから成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の動力伝達装
   置。 ３ 前記第１のクラツチ機構は前記第１入力部材
   の回転速度を検出する回転速度センサーと、該回
   転速度センサーからの電気信号に応じて作動する
   電磁クラツチとから成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の動力伝達装置。