WO2001009533A1 - Transmission a variation continue et differentiel de rapport - Google Patents

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    • F16H37/084Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H37/086CVT using two coaxial friction members cooperating with at least one intermediate friction member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
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    • F16H37/0853CVT using friction between rotary members having a first member of uniform effective diameter cooperating with different parts of a second member

Definitions

  • An object of the present invention is to increase the efficiency of a continuously variable transmission and widen its speed range.
  • Continuously variable transmissions include those that use liquid 'gas' power and those that perform mechanically.
  • torque converters have become widespread as a means of using liquid, and they have been adopted in most automobiles. Clutch and gear reduction types have become a minority.
  • this torque converter is based on a combination of a pump and a water turbine, and the efficiency is the product of the efficiencies, so the efficiency is reduced and the maximum efficiency speed range is narrow.
  • An object of the present invention is to provide a continuously variable transmission that is highly efficient and has a wide speed range by utilizing the high efficiency of gear transmission and the steplessness of a spherical friction wheel in parallel.
  • the reduction by the planetary gear mechanism, and the stepless change of the rotation ratio between the sun internal gear and the carrier, and the stepless change of the rotation axis direction of the spherical friction wheel Is a ratio differential continuously variable transmission.
  • Fig 1 is a cross-sectional view of the embodiment of claim 1.
  • Fig 2 is a cross-sectional view of the embodiment of Claim 2.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of the embodiment of claim 3.
  • Fig4 shows A-A in Figl, B-B in Fig2 and C-C in Fig3. Best mode for carrying out the invention.
  • Figures l and 4 relate to claim 1, in which the power rotates the planetary gear (2) by the sun external gear (1) fixed to the input shaft (0), which is The power transmitted to the carrier (4) and transmitted to the carrier (4) is directly transmitted to the output shaft (15), and the power transmitted to the sun internal gear (3) is transmitted to the inner spherical ring (5) It is transmitted from the friction wheel (6) and inner spherical ring (7) to the output shaft (15).
  • the control of the rotation speed of the output shaft (15) is performed by using the shaft (8) of the spherical friction wheel (6) with the shaft (9) as a fulcrum, via the lever (17) and the control rod (18) on the paper. This is done by moving it vertically.
  • the spring (16) presses the spherical friction wheel (6) to the inner spherical ring (5) and the inner spherical ring (7) via two shafts (9).
  • the vertical distance ratio between the point of contact between the spherical friction wheel (6) and the inner spherical ring (5) and the point of contact between the spherical friction wheel (6) and the inner spherical ring (7) to the shaft (8) is equal to that of the sun internal gear (3). It is the rotation speed ratio of the carrier (4).
  • this continuously variable transmission is different from a fan / pump ' It is suitable for changing the flow rate, etc.
  • Figs. 2 and 4 relate to claim 2 and the planetary gear set is the same as Fig. 1 except that the sun internal gear (3), the inner spherical ring (10) and the bevel gear (12) are a carrier, and the carrier ( 4), the output shaft (15) and the bevel gear (14) form a body, and the bearing of the bevel gear (13) and the inner spherical ring (11) are integrated.
  • the power rotates the planetary gear (2) by the sun external gear (1) fixed to the input shaft (0), and it is transmitted to the sun internal gear (3) and the carrier (4).
  • the power transmitted to the carrier (4) is directly applied to the output shaft (15), and the power transmitted to the sun internal gear (3) is output to the output shaft of the bearing of the bevel gear (12) and bevel gear (13).
  • Rotational force against (15) Bevel gear (14) Output shaft (15) and inner spherical ring (10) Spherical friction wheel (6) Inner spherical ring (11) Bearing part of bevel gear (13) Rotational force on output shaft (15) ⁇ Bevel gear (14) 'Transmitted to output shaft (15) system.
  • the rotation ratio of the sun internal gear (3) and the carrier (4) is the same as the rotation ratio of the bevel gear (12) and the bevel gear (14).
  • the ratio of the rotation speed of the bearing of the bevel gear (12) and the bevel gear (13) to the output shaft (15) is the same as the rotation ratio of the inner spherical ring (10) and the inner spherical ring (11). It is equal to the vertical distance ratio from the point of contact between the inner spherical ring (10) and the spherical friction wheel (6) and the point of contact between the spherical friction wheel (6) and the inner spherical ring (11) to the axis (8).
  • the rotation speed of the bevel gear (14) -output shaft (15) is obtained by subtracting twice the number of rotations of the bearing of the bevel gear (13) from the output shaft (15) from the rotation speed of the bevel gear (12). What you attached. Therefore, when the rotation speed of the bearing of the bevel gear (13) with respect to the output shaft (15) is exactly 1 of the rotation speed of the bevel gear (12), the rotation speed of the output shaft (15) becomes zero.
  • this continuously variable transmission is suitable for a device such as an automobile that repeats the stop (zero rotation) movement and the reverse.
  • Figures 3 and 4 relate to Claim 3, wherein the input shaft (0), bevel gear (12), inner spherical ring (5) is a body, and bevel gear (14), inner spherical ring (7) is In addition, the bearing of the bevel gear (13) and the output shaft (15) are formed as a body.
  • the power is the torque from the bevel gear (12) to the output shaft (15) of the bearing of the bevel gear (13).
  • the output shaft (15) rotation speed is 1/2 of the sum of the inner spherical ring (5) rotation speed and the inner spherical ring (7) rotation speed.
  • This continuously variable transmission is suitable for a device that frequently repeats forward rotation, stop, and reverse rotation.
  • the continuously variable transmission utilizes the high efficiency of gear transmission and the stepless conductivity of a spherical friction wheel in parallel to reduce the low transmission power of friction transmission.
  • the transmission efficiency is high and the speed range of high efficiency can be widened, making it suitable for use in devices that require continuously variable transmission such as automobiles, such as air conditioners, air blowers, pumps, and industrial machinery. And automatic shifting is easy.

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Description

明 細 書 比率差動型無段変速機 技術分野
この発明は、 無段変速機の高効率化と、 その速度範囲の広域化を目的とする。 背景技術
無段変速機としては、 液体 '気体'電力を利用するもの、 機械的に行うものな どがある。 液体を利用するものとして、 最近トルクコンバータが普及し、 殆どの 自動車にそれが採用され、 クラッチ ·歯車減速式が少数派となった。 しかし、 こ のトルクコンバータは、 ポンプと水車の組み合わせによるもので、 効率はそれそ れの効率の積となるので低下し、 最高効率の速度範囲も狭い。
このほか、 油圧ポンプ '油圧モー夕を種々な接続方法で利用したものもあるが、 一体型にするには構造が複雑になる。
電力を利用するものとして、 直流供給電圧を加減して変速する方式、 誘導電 動機の 2次側抵抗制御式、 クレマー方式、 セルピウス方式、 レオナード方式、 電 源周波数を変えるインバー夕方式等があるが、 整流子ブラシの手入れが必要だと 力 \ 大掛かりになると力、 高調波が電子機器のノイズ源になるとか、 零スタート 時にトルクが小さいとか、 種々な欠点がある。
機械的に変速するものとして、 摩擦方式 (Vベル卜式、 動摩擦式、 リング式等) と嚙合い方式がある。 既存のものは効率が低いか装置が複雑になっているものが 多い。 発明の開示
本発明は、 歯車伝動の高効率性と、 球面摩擦車の無段階性を平行利用して、 高効率でしかもその速度範囲が広い、 無段変速機を得ようとするもの。
具体的には、 遊星歯車機構による減速、 及び、 その太陽内歯歯車とキャリア の回転比の無段階変更を、 球面摩擦車の回転軸方向を、 無段階変化させることに より行う、 比率差動無段変速機である。 図面の簡単な説明
Fig 1は請求範囲 1の実施例を断面図で示したもの
Fig 2は請求範囲 2の実施例を断面図で示したもの
Fig 3は請求範囲 3の実施例を断面図で示したもの
Fig4は Fig lの A— A、 Fig 2の B— B、 Fig 3の C— C断面図を示す 発明を実施するための最良の形態
本発明の実施例を図面について説明すれば次の通り。
Fig l及び 4は請求範囲 1に関するもので、 動力は入力軸 (0)に固定された太陽 外歯歯車 (1)により遊星歯車 (2)を回転し、 それが太陽内歯歯車 (3)とキヤリア (4)に 伝達され、 キャリア (4)に伝達された動力は、 そのまま出力軸 (15)に、 太陽内歯歯 車 (3)に伝達された動力は、 内側球面リング (5) ·球面摩擦車 (6)·内側球面リング (7) から出力軸 (15)に伝達される。
太陽外歯歯車 (1)の回転数が一定であれば、 太陽内歯歯車 (3)とキヤリア (4)の回 転数の和も一定で、 太陽内歯歯車 (3)とキャリア (4)の回転数比は、 内側球面リン グ (5)と内側球面リング (7)の回転数比に同じ。 (19)は変速装置収納箱。
この出力軸 (15)回転数の制御は、 球面摩擦車 (6)の軸 (8)の方向を軸 (9)を支点に してレバー (17)を介し、 コントロール棒 (18)を紙面に垂直に動かすことにより行 う。 ばね (16)は 2 本の軸 (9)を介して、 球面摩擦車 (6)を内側球面リング (5)と内側 球面リング (7)に圧接するためのもの。 球面摩擦車 (6)と内側球面リング (5)の接点 及び球面摩擦車 (6)と内側球面リング (7)の接点から軸 (8)への垂直距離比が太陽内 歯歯車 (3)とキヤリァ (4)の回転数比となる。
軸 (8)の方向が、 球面摩擦車 (6)と内側球面リング (7)の接点を通るとき、 出力軸 (15)回転数が零となる。 この場合、 その接点を中心にして球面摩擦車 (6)が回転す るので、 局所摩耗を起こす恐れがあり、 出力軸 (15)回転数零の運転を連続するこ とは、 なるべく避ける必要がある。
従って、 この無段変速機は送排風機'ポンプ等のように、 零回転を起動時以外 は行わないような装置で、 流量を変える場合等に適している。
Fig2及び 4は請求範囲 2 に関するもので、 遊星歯車装置は Figl と同じであ るが、 太陽内歯歯車 (3)と内側球面リング (10)及び傘歯車 (12)がー体で、 キャリア (4)と出力軸 (15)及び傘歯車 (14)がー体となり、 傘歯車 (13)の軸受部と内側球面リ ング (11)が一体になつている。
動力は、 入力軸 (0)に固定された太陽外歯歯車 (1)により、 遊星歯車 (2)を回転し、 それが太陽内歯歯車 (3)とキヤリア (4)に伝達される。 キヤリア (4)に伝達された動 力はそのまま出力軸 (15)に、 太陽内歯歯車 (3)に伝達された動力は、 傘歯車 (12) · 傘歯車 (13)の軸受部の出力軸 (15)に対する回転力 ·傘歯車 (14) ·出力軸 (15)系と、 内側球面リング (10)·球面摩擦車 (6)·内側球面リング (11) ·傘歯車 (13)の軸受部の出 力軸 (15)に対する回転力 ·傘歯車 (14) '出力軸 (15)系に伝達される。
太陽内歯歯車 (3)とキヤリア (4)の回転数比は、 傘歯車 (12)と傘歯車 (14)の回転数 比に同じ。傘歯車 (12)と傘歯車 (13)の軸受部の出力軸 (15)に対する回転数の比は、 内側球面リング (10)と内側球面リング (11)の回転数比に同じで、 それは、 内側球 面リング (10)と球面摩擦車 (6)の接点、 及び球面摩擦車 (6)と内側球面リング (11)の 接点から軸 (8)への垂直距離比に等しい。
出力軸 (15)回転数の制御は、 Figl の例と同じく、 軸 (8)の方向を軸 (9)を支点に して、 レバー (17)を介し、 コントロール棒 (18)を紙面に垂直に動かすことにより 行う。
傘歯車 (14) ·出力軸 (15)の回転数は、 傘歯車 (12)回転数から傘歯車 (13)の軸受部 の出力軸 (15)に対する回転数の 2倍を差引いて負符号をつけたもの。したがって、 傘歯車 (13)の軸受部の出力軸 (15)に対する回転数が、 傘歯車 (12)回転数の丁度 1 /2の時、 出力軸 (15)回転数が零となる。
従って、 この無段変速機は自動車等のように、 停止 (回転数零)移動及びバック を繰り返すような装置に適している。
Fig3及び 4は、 請求範囲 3に関するもので、 入力軸 (0)·傘歯車 (12)·内側球面 リング (5)がー体で、 また、 傘歯車 (14) ·内側球面リング (7)がー体で、 更に、 傘歯 車 (13)の軸受部と出力軸 (15)とがー体となっている。
動力は、 傘歯車 (12)から傘歯車 (13)の軸受部の出力軸 (15)に対する回転力とし て伝達される系と、 内側球面リング (5) ·球面摩擦車 (6) ·内側球面リング (7) ·傘歯 車 (14) ·傘歯車(13)の軸受部の出力軸 (15)に対する回転力として伝達される系と で、 出力軸 (15)に伝達される。
出力軸 (15)回転数の制御は、 Figl及び 2の例と同じく Fig4による。
回転方向の正負も考慮すると、 出力軸 (15)回転数は、 内側球面リング (5)回転 数と内側球面リング (7)回転数の和の 1/2となる。
従って、 軸 (8)の方向が丁度リング (5)とリング (7)の中間にある時 (両リングの回 転数が同じで方向が逆)、 出力軸 (15)回転数は零となる。 軸 (8)がどちらに傾くか により、 出力軸 (15)は正転又は逆転し始める。
この無段変速機は、 正転 ·停止'逆転を頻繁に繰り返す装置に適している。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかる無段変速機は、 歯車伝動の高効率性と、 球面 摩擦車の無段階伝導性を、 並列に活用することにより、 摩擦伝動の低伝動力を力 バーしながら、 全体として伝動効率を高く、 高効率の速度範囲を広くすることが 出来、 自動車'空調機 ·送排風機'ポンプ'産業機械等の無段変速を必要とする装置 へ用いるのに適しており、 自動変速も容易である。
図面における記号の説明:入力軸
:太陽外歯歯車
:遊星歯車
:太陽内歯歯車
:キヤリァ
:内側球面リ
:球面摩擦車
:内側球面リ
:球面摩擦車の軸
:軸 (8)の方向を変える軸
0:内側球面リ
1:内側球面リ
:傘歯車
:傘歯車
:傘歯車
:出力軸
:ばね
:レバ一
:コントロール棒
:変速装置収納箱

Claims

請 求 の 範 囲
、 遊星歯車装置の太陽外歯歯車を入力軸、 キャリアを出力軸とし、 太陽内歯歯 車とキヤリァの回転数比の制御を、 内側球面リング 2個と球面摩擦車との接 点の移動、 即ち、 球面摩擦車の軸方向を変えることにより行うようにした無 、 遊星歯車装置の太陽外歯歯車を入力軸、 キャリアを出力軸とし、 太陽内歯歯 車とキャリアの回転数比の制御を、 入力軸 ·出力軸それぞれに一体化した 2 個の傘歯車と中間傘歯車の差動歯車装置に伝え、 太陽内歯歯車に一体化した 内側球面リングと、 中間傘歯車の軸部に一体化した内側球面リングとの回転 数比を、 球面摩擦車の軸方向を変えることにより行うようにした無段変速装 置
、 入力軸'傘歯車と一体になつた内側球面リング及びそれと対になる傘歯車と 一体になつた内側球面リングの間に、 差動歯車'出力軸及び比率動球面摩擦 車を設け、 球面摩擦車の軸方向を変えることにより、 両内側球面リングの回 転数比を変えて、 差動歯車の出力軸に対する回単数を制御するようにした無
補正書の請求の範囲
[ 2 0 0 0年 9月 1 1日 (1 1 . 0 9 . 0 0 ) 国際事務局受理:出願当初の請求の範囲 1— 3は 補正された請求の範囲 1一 3に置き換えられた。 (1頁)] 、 遊星歯車装置の太陽外齒歯車を入力軸、 キャリアを出力軸とし、 太陽内齒歯 車とキャリアの回転数比の制御を、 太陽内歯歯車と一体化した内側球面リン グ及び出力軸と一体化した内側球面リングと、 球面摩擦車との接点の移動、 即ち、 球面摩擦車の軸方向変化を、 この軸と垂直に一体化した支点軸を回転 することにより行うと共に、 この 2本の支点軸を介して、 球面摩擦車'内側 球面リング間の圧接力を適度に保持する装置のついた無段変速装置。
、 遊星歯車装置の太陽外齒歯車を入力軸、 キャリアを出力軸とし、 太陽内歯歯
車とキヤリァの回転数比の制御を、 太陽内 *歯車 ·出力軸それぞれに一体化 した 2個の傘歯車と中間傘歯車の差動歯車装置に伝え、 太陽内歯歯車に一 ¾ 化した内側球面リングと、 中間傘歯里の軸部に一体化した内側球面リングと の回転数比を、 球面摩擦車の軸方向を変えることにより行うようにした無段 、 入力軸'傘歯車と一体になつた内側球面リング及びそれと対になる傘歯車と
—体になった內側球面リングの間に、 差動歯車'出力軸及び比率動球面摩擦 車を設け、 球面摩擦車の軸方向を変えることにより、 両内側球面リングの回 転数比を変えて、 差動齒車の出力軸に対する回単数を制御するようにした無
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