JPS62242166A - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、自動車あるいは工作機械等の各種機械に使
用される変速装置に関する。

（従来技術） 入力軸から入った回転を出力軸から変速して出力する変
速装置は、あらゆる機械（各種装置、車両等も含む広義
の機械をいう。本明細書において同じ）に使用されてい
る。

そして、変速装置には、遊星歯車機構（歯車の代わりに
圧接あるいはねじローラ等の機械要素を用いたものも含
む）が採用されているものが少なくない。

ところで、上記変速装置例えば自動車あるいは工作機械
用の変速装置は、所望の走行状態における最適なトルク
を得るためあるいは所望の最適な切削速度を得るため、
出来得れば無段階且つ広い変速域で変速できることが望
ましい。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の機械的な機構を有する無段変速装
置の場合、容積（外形の大きさをいう。以下同じ）のわ
りに伝達し得る馬力容量（以下、単に容量ともいう）が
小さく、自動車の如き大きな馬力を無段変速するような
無段変速装置にあっては、容積的に非常に大きくなり、
到底現在の自動車に搭載できるようなものでない。

また、変速域の点においても、上記自動車あるいは工作
機械等の要求を満たそうとした場合、伝達馬力の大きい
トルクコンバータ等の無段変速機に遊星歯車機構等を並
設して多段切換式にするか、あるいは単に段数の多い多
段変速機構を用いた多段切換式にしなければ要求を満足
できないのが現状である。

本発明は、上記現況に鑑み行われたもので１、無段式の
あるいは多段式の、容積に比して伝達馬力容量が大きく
且つ広い変速域を有する変速装置を提供することを目的
とする。

（発明が解決しようとする手段） この発明にかかる変速装置は、遊星歯車機構のキャリヤ
を構成する回転体を、入力軸から分流して取り出した動
力で回転させ、その回転を出力軸に合流させるよう構成
したバイパス動力回路を具備した閉路式遊星歯車機構を
有する変速装置であって、上記バイパス動力回路とじて
、少なくとも１つのバイパス用閉路式遊星歯車機構とそ
の端末の該バイパス用閉路式遊星歯車機構のさらにバイ
パス動力回路として作用するトルクコンバータ及び無段
式あるいは多段式の変速機を各並列になるよう配置した
ことを特徴とする。

（作用） しかして、本発明にかかる変速装置は、閉路式遊星歯車
機構のバイパス動力回路に、バイパス用閉路式遊星歯車
機構を並設しているため、変速比（減速比あるいは回転
速度比ともいう）が極めて大きくとれ、しかも上記バイ
パス用の端末の閉路式遊星歯車機構にさらにバイパス動
力回路として作用するトルクコンバータとｆｉ段あるい
は多段変速機とを各並列になるよう配置しているため、
大きな範囲（変速域）で無段あるいは多段変速が可能と
なる。しかも、無段変速機あるいは多段変速機が各閉路
式遊星歯車機構、トルクコンバータと並列に配設されて
いるため伝達馬力が分流し、馬力容量の小さい無段変速
機あるいは多段変速機でもって、入力軸の回転を無段変
速あるいは多段変速して出力軸に伝達することができる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の第１実施例である工作機械用の変速
装置の全体構成図である。

図において、１は閉路式遊星歯車機構の一種である差動
歯車機構、２は同じ（バイパス用差動歯車機構、３はト
ルクコンバータ、４は無段変速機である。

差動歯車機構１の入力軸１ａは、バイパス用差動歯車機
構２の人力軸２ａに機械的（例えば、スプロケットとチ
ェーン等、以下同じ）に接続され、このバイパス用差動
歯車機構２の出力軸２ｂは差動歯車機構１のギヤリヤ（
腕）である枠体１ｃに機械的に接続されている。また、
上記バイパス用差動歯車機構２の入力軸２ａはトルクコ
ンバータ３の入力軸３ａと機械的に接続されるとともに
、該トルクコンバータ３の出力軸３ｂはバイパス用差動
歯車機構２のキャリヤである枠体２ｃに機械的に接続さ
れている。さらに、トルクコンバータ３の入力軸３ａと
無段変速機４の入力軸４ａとが機械的に接続されるとと
もに、該無段変速機の出力軸４ｂはトルクコンバータの
出力軸３ｂに機械的に接続されている。このように機械
的に接続された、上記バイパス用差動歯車機構２、トル
クコンバータ３、無段変速機４は、差動歯車機構１のバ
イパス動力回路を構成する。そして、上記差動歯車機構
１の入力軸１ａはモータ５の回転軸に接続され、また差
動歯車機構１の出力軸１ｂはトルクセンサ６を介して工
作機械のチャック７に接続されている。

しかして、上記変速装置は以下のように作用する。即ち
、モータ５の回転（回転数Ｒ１）は差動歯車機構１の入
力軸１ａに伝達され、この回転は各等しい歯数のスプロ
ケットとチェイン等を介して、並設されているバイパス
用差動歯車機構２、トルクコンバータ３、無段変速機４
の各入力軸に伝達される。そして、無段変速機４の出力
軸４ｂは、予め設定された変速比に基づいて変速され回
転数Ｒ２で回転する。この回転数Ｒ２は、トルクコンバ
ータ３の出力軸３ｂに伝達される。この状態において、
トルクコンバータ３は・入力軸３ａはＲ１、出力軸はＲ
２の回転数で各々回転する。従って、トルクコンバータ
３は、この状態においては変速比Ｒ２／Ｒ１に対応する
トルクを伝達することとなり、このトルクにより、差動
歯車機構２の枠体２ｃを回転数Ｒ２で回転させるととも
に上記無段変速機４の出力軸４ｂの回転を助けるトルク
として作用する。この結果、無段変速機４は極めて小さ
い伝達馬力容量のものでよいこととなる。

ところで、バイパス用差動歯車機構２の枠体２ｃは回転
数Ｒ２で回転させられるので、該バイパス用差動歯車機
構２は入力軸２ａの回転数Ｒ１が変速され、出力軸２ｂ
は回転数Ｒ３（＝　２Ｒ２−Ｒ１）で回転する。

差動歯車機構１については、この枠体１ｃがＲ３で回転
させられるので、該差動歯車機構１の入力軸１ａの回転
Ｒ１が変速され、出力軸は回転数Ｒ４（＝　４１’！２
−３Ｒ１）で回転することとなる。即ち、本変速装置の
変速比（出力軸の回転数／入力軸の回転数）は、Ｒ４／
Ｒ１（＝　４Ｒ２／Ｒ１−３）となる。従って、工作機
械のチャック７は回転数Ｒ４で回転することとなる。本
実施例の場合、無段変速機４の変速比（Ｒ２／Ｒ１）の
範囲（変速機）が例えば０．５〜１．５場合、変速装置
全体の変速比は−ｌ〜３となる。即ち、狭い変速域の無
段変速機を用いて逆転を含む極めて広い範囲で変速可能
となる。

しかも、無段変速機４にかかる負荷は分流した一部の馬
力のみが伝達されるため、伝達馬力容量的に小さいもの
でよい。即ち、差動歯車機構１では、モータの伝達馬力
に等しく、バイパス用差動歯車機構２では２になり、ト
ルクコンバータ３と無段変速機４で受は持つ伝達馬力は
２になる。このトルクコンバータ３と無段変速機４で受
は持つ各々の伝達馬力は、そのときの変速比の値により
異なるが、合計伝達馬力は２になる。

尚、上記実施例の工作機械においては、トルクセンサ６
が切削抵抗の増加を検知して、この信号により上記無段
変速機４に付設されているアクチュエータ（図示せず）
を作動させて、無段変速機の変速比を調整して過負荷に
なった場合に減速して伝達トルクを増加するよう構成さ
れている。また、無段変速機４にクラッチ４Ａを付設し
て、上記トルクセンサ６が急激な負荷の変動を検知した
場合に、該クラッチ４八を一時的にＯＦＦにするように
構成すれば、トルクコンバータ３の緩衝機能により柔軟
な変速を行うことができる。

次ぎに、本発明を自動車の変速装置して使用した場合の
実施例について、第２図を参照しながら簡単に説明する
。

本実施例も上述の実施例と基本的には、同じであるが、
閉路式遊星歯車機構として、差動歯車機構の代わりに、
太陽外歯車、太陽内歯車、遊星歯車からなる遊星歯車機
構を用いている点で異なる。また、バイパス用遊星歯車
機構をさらに１段増設しているため、変速装置全体の変
速比はＲ５／Ｒ１（、＝　８Ｒ２／Ｒ１−５）となり　
（ここで、Ｒ５は遊星歯車機構１°の出力軸１ｂ“の回
転数）、無段変速機４°の変速比（Ｒ２／Ｒ１）が例え
ば０．６〜０．７５の場合、変速装置全体の変速比は−
０，２〜１となる。従って、工作機械に比べて駆動馬力
が格段に大きい自動車の場合においても、小さい変速域
の無段変速機でもって、広い範囲の変速が可能になる。

しかも、本実施例の場合においても、無段変速機４°に
かかる負荷は分流した一部の馬力のみが伝達されるため
、極めて少なく、伝達馬力容量的に小さいものでよい。

即ち、遊星歯車機構１゛では、内燃機関５′の伝達馬力
に等しく、バイパス用遊星歯車機構２Ａ’では％、同遊
星歯車機構２Ｂ’では２になり、トルクコンバータ３°
と無段変速機４′で受は持つ伝達馬力は１／８になる。

このトルクコンバータ３′と無段変連撮４“で受は持つ
各々の伝達馬力は、変速比の値により異なるが、上述の
ように合計伝達馬力は１／８になり、従って無段変速機
４“の容量は内燃機械５“の１／８の容量のものを使用
すれば十分変速し得ることとなる。

また、本実施例の自動車においても、上述の工作機械と
同様本変速装置と出力軸（プロペラシャフトに相当する
軸）との間に、トルクセンサ６“を配設するとともに、
無段変速機４゛にクラッチ４Ａ”を付設して、このトル
クセンサ６′で該出力軸に作用する負荷を検知して、こ
の信号により、上記無段変速機４°に付設されているア
クチュエータ（図示せず）を作動させて無段変速機４′
の変速比を調整し、またトルクセンサ６°が急激な負荷
の変動を検知した場合に、該クラッチ４八１を一時的に
ＯＦＦにするように構成すれば、常に走行状態に適した
最適なトルクが得られ、連続走行をはじめ増速・減速時
においても常に衝撃のない安定した走行状態を得ること
が可能になる。

さらに、上記自動車に本変速装置を利用した実施例にお
いて、第３図に図示するように、無段変速機４゛の代わ
りに多段変速機４″を用い、トルクコンバータ３′の入
力軸３ａ“を延設し、この軸にクラッチ１３を介して２
つのスプロケット９．１０を配設するとともに、これに
対応する歯数の異なる２つのスプロケット１１．１２を
、１つ（歯数の少ないスプロケット）は直接、他の１つ
はく歯数の少ないスプロケット）は図の矢印方向にのみ
伝達できる一方向クラッチ８を介して多段変速機４゛′
の入力軸４ａ゛側に配設し、図の如（各スプロケット間
をチェインで接続するよう構成すれば、さらに変速域を
拡大することができる。即ち、クラッチ１３をＯＮした
状態（接続した状態）においては、スブロヶッｌ−１０
と１２を介して伝達される回転数が、スプロケット９と
１１を介して伝達される回転数より大きいため、一方向
クラッチ８が作用してスプロケット９．１１間では回転
が伝達されず、トルクコンバータ３′から多段変速機４
″にはスプロケット１０．１２を介して早い速度の回転
が伝達される。

一方、クラッチ１３をＯＦＦにした状態においては・　
トルクコンバータ３°から多段変速機４″にはスプロケ
ット９．１１を介して遅い速度の回転が伝達される。従
って、クラッチ７をＯＮ、ＯＦＦすることにより、トル
クコンバータ３１から多段変速機４″に２つの異なる回
転数が伝達されることになる。このため、変速装置をよ
り小型化する必要のある場合には、このような構成の変
速機が有利である。

（発明の効果） 本発明は、上述のように、無段式のあるいは多段式の容
積に比して伝達馬力容量が大きく且つ広い変速域を有し
、しかも負荷の急激な変動にも柔軟に対応することが可
能な変速装置を得ることができるため、従来困難であっ
た逆転を含めた無段変速を行うことが簡単に可能になり
、あるいは無段変速機に変えて多段変速機を用いた場合
には非常に大きな変速域を得ることが面単に可能になる
。

しかも、変速装置の構造が非常に簡単であるため、従来
の変速装置に比ベコストパーフォーマンスを著しく向上
させることができる。

例えば、無段変速機を用いた本変速装置を自動車に使用
した場合には、該無段変速機を操作するレバー１本を動
かすだけで、後進から発進−高速走行まで簡単に行うこ
とができる。

また、同様に工作機械に使用した場合にも、従来のよう
に工作機械の主軸速度を複数のレバーを操作して選ばな
くとも、一本のレバーを操作するだけで節単に行うこと
ができるため、生産性を著しく向上させることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例である工作機械用の変速
装置の全体構成図、第２図、第３図は他の実施例を示す
変速装置の全体構成図である。 ■・・・差動歯車機構（閉路式遊星歯車機構）、１′・
・・遊星歯車機構（閉路式遊星歯車機構）、２・・・バ
イパス用差動歯車機構（閉路式遊星歯車機構）、２°・
・・バイパス用遊星歯車機構（閉路式遊星歯車機構）、
３．３　’−）ルクコンバータ、４．４°、４″・・・
無段変速機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 遊星歯車機構のキャリヤを構成する回転体を、入力軸か
   ら分流して取り出した動力で回転させ、その回転を出力
   軸に合流させるよう構成したバイパス動力回路を具備し
   た閉路式遊星歯車機構を有する変速装置であって、上記
   バイパス動力回路として、少なくとも１つのバイパス用
   閉路式遊星歯車機構とその端末の該バイパス用閉路式遊
   星歯車機構のさらにバイパス動力回路として作用するト
   ルクコンバータ及び無段式あるいは多段式の変速機を各
   並列になるよう配置したことを特徴とする変速装置。