JPH0272251A

JPH0272251A - 無段変速装置

Info

Publication number: JPH0272251A
Application number: JP63221338A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takahashi; 崇高橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1988-09-06
Publication date: 1990-03-12

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】〔発明の技術分野〕本発明は歯車機構を使用した純機械的な構造の無段変速
装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、無段変速装置は電気的や油圧的機構を利用したも
のを除けば、いずれも滑り摩擦を利用した摩擦伝動機構
からなっており、歯車機構を使用した純機械的構造のも
のは見当たらない。

しかし、摩擦伝動機構を利用したものは、滑りを利用し
て無段変速をするため大動力に適用して効率的な運転を
することが困難であるという欠点があった。したがって
、もし確実な動力伝達を可能にする歯車機構を使用して
無段変速することができれば、効率の極めて高い運転を
可能にすることになる。したがって、このような装置が
業界において待望されていたが、いまだ実現されるに至
っていないのが実情である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述のような要望に応え、純機械的な歯
車機構を使用した無段変速を可能にし、しかもこれを極
小容量の制御用原動機をもって可能にする無段変速装置
を提供することにある。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明の無段変速装置は、入力軸の
動力を同回転数ずつに二分して入力する二つの遊星歯車
機構を設け、両逆星歯車機構の内歯車をそれぞれ回動自
在にすると共に、これら内歯車の外周側に設けた歯車を
介して回転力を互いに打消し合うように連動連結する構
成にし、さらに前記内歯車の一方の外周側の歯車に制御
用原動機を連動連結させ、該制御用原動機により前記両
内歯車を互いに反対方向に駆動することにより、前記両
逆星歯車機構の出力軸にそれぞれ同一のトルクを発生さ
せると共に、等量の回転数だけ無段階に増減させる構成
にし、この二つの出力軸をいずれか一方に逆転機を介し
てその回転方向を反対にし、一方の出力軸を、内歯車を
回動自在にする第三の遊星歯車機構の太陽歯車に連結し
、他方の出力軸を別の歯車に連結すると共に、該歯車を
前記回動自在な内歯車の外周側に設けた歯車に噛合させ
る構成にし、前記第三の遊星歯車機構の１個の遊星歯車
から自転のみを公転には関係なく１本の出力軸に取り出
す構成にしたものである。

さらに具体的には第三の遊星歯車機構における１個の遊
星歯車の回転軸と、第三の遊星歯車機構の中心線に同心
に設けた１本の出力軸との間を、ユニバーサルジヨイン
ト等速ボールジヨイント等の自在継手を介して連結し、
前記１個の遊星歯車から自転のみを公転には関係なく前
記１本の出力軸に取り出す構成にするとよい。

以下、図に示す本発明の一実施例を示す無段変速装置に
より具体的に説明する。

第１図〜第３図は本発明の無段変速装置をスケルトンで
示す原理図であり、この図では説明を簡略にするため遊
星歯車機構の内歯車の内外に形成された歯車のピッチ円
を同一径と仮定して図示している。

これらの図において、１は入力軸、２は出力軸であり、
入力軸ｌにはエンジン、モータなどの原動機１０が連結
される。この人力軸１の動力は二分されて対をなす二つ
の遊星歯車機構２０．２０°に伝達され、さらにこの実
施例ではこれら両逆星歯車機構２０．２０’　の出力を
第三の遊星歯車機構３０で一つに合体させ、その合体し
た出力を出力軸２に取り出すようになっている。

入力軸１は同歯数の歯車３と４，４゛を介して、それぞ
れ第一および第二の遊星歯車機構２０２２０°の入力軸
５，５゛に連結され、回転数Ｎ０の動力を同方向かつ同
回転数Ｎ　ｏ　、Ｎ　ｏずつの二つの動力に分離してそ
れぞれ太陽歯車６゜６°に入力するようになっている。

二つの遊星歯車機構２０．２０°は、いずれも中心軸を
中心としてそれらの内歯車７，７°を回転自在にすると
共に、それらの外周側に設けた歯車８゜８′を互いに噛
合させ、第２図のようにその噛合点Ｐにおいて両歯車の
回転力ｆ、ｆを均衡させるようにしている。

このように均衡する両歯車のいずれか一方に、即ちこの
実施例では第一の遊星歯車機構２０の内歯車７の外周側
歯車８に、制御用原動機１１の出力軸に設けた歯車９が
噛合している。この制御用原動機１１は二つの内歯車７
．７゛を互いに反対方向に回転させるが、上述したよう
に二つの内歯車７，７″の回転力は均衡しているため、
その駆動力ははパ歯等の摩擦力に等しい程度の極めて小
さなものである。このため制御用原動機１１には、非常
に小容量の制御用電動モータとか、油圧モータなどを使
用すればよいようになっている。

したがって、遊星歯車１２．１２’　のキャリヤに設け
た出力軸１３．１３’　のトルクが同一になるようにす
れば、上述のように内歯車７゜７゛の回転力が均衡する
ことによって、これら出力軸１’３．１３′は、後述す
る通り内歯車７゜７゛の回転数に応じて、それぞれ等量
の回転数（α）だけプラス、マイナス増減された回転数
が出力されるようになる。

次いで、上記二つの出力軸１３．１３’　の動力は、第
三の遊星歯車機構３０を介して一つの出力軸２に合体す
るようになっている。

上記第三の遊星歯車機構３０は、その中心軸を中心とし
て内歯車１７が回転自在になっている。遊星歯車２２は
１個だけが設けられ、これと対をなすようにバランスウ
ェイト１９が設けられている。また、遊星歯車２２の軸
２２ａは、一対のユニバーサルジヨイント、等速ボール
ジヨイントなどの自在継手２３．２３を介して１本の出
力軸２に連結されている。この出力軸２は遊星歯車機構
３０の中心軸と同軸に設けられている。このような自在
継手による連結機構を利用して、遊星歯車機構３０と同
心に配置した出力軸２に連結することにより、出力軸２
には遊星歯車２２の自転だけが公転とは無関係に取り出
されることになる。

上述した二つの出力軸１３．１３°はこのような遊星歯
車機構３０に対し、一方の出力軸１３″の軸端に上記太
陽歯車１６を固定するようにしている。また、他方の出
力軸１３には逆転機４０を介在させて、その回転方向を
反対方向にした上で、その軸端に太陽歯車１６と同歯数
を有する別の歯車２１を固定し、その歯車２１を内歯車
１７の外周側に設けた歯車１８に噛合させるようにして
いる。このような連結によって、遊星歯車２２は太陽歯
車１６と内歯車１７から等量で同方向の力を受けて、そ
の速度差だけ回転を発生する。即ち、この連結によって
二つの出力軸１３．１３’　の回転力が一つに統合され
、出力軸２へ伝達されることになる。

したがって、上述した無段変速装置において制御用原動
機１１の回転数を変化させれば、入力軸１の動力は出力
軸２に対して無段階に変速され伝達されることになる。

このとき二つの遊星歯車機構２０，２０°の出力軸１３
．１３のトルクは同一となり、かつ内歯車７，７゛の回
転力が均衡している。そのため、制御用原動機１１の駆
動力は極めて僅少でよいことになる。

次に、上記無段変速装置において制御用原動機１１を所
定回転数で回転して無段変速するとき、上記制御用原動
機の回転数に比例する内歯車７，７゛の回転数α。と、
出力軸２の出力回転数Ｎ、との関係を計算の上から具体
的に説明する。

まず、二つの遊星歯車機構２０．２０’　の出力軸１３
，１３’　の回転数Ｎａ、Ｎａ”を求めると次の通りで
ある。但し、両逆星歯車機構２０２０’　の減速比を１
　／　Ｐ　１１１０とする。

とおくと、上記■式、■式は次のようになる。

Ｎａ＝Ｎ−α Ｎａ’＝Ｎ＋α になる。

次に、出力軸１３．１３°に固定された太陽歯車１６．
歯車２１がそれぞれ同じ大きさで半径がｒであり、かつ
内歯車１７の半径をＲとすると、内歯車１７の回転数は
（Ｎ−α）ｒ／Ｒ１太陽歯車１６の回転数は（Ｎ＋α）
となる。

また、太陽歯車１６と内歯車１７の回転方向が互いに同
方向となり、それぞれの接線力も相等しくなるので、こ
のときの遊星歯車２２の自転数Ｎ、は、 π　（Ｒ−ｒ） −ｒいま、−例として、Ｒ：ｒ＝３：１として０式に代入す
れば、ＮＸ　＝Ｎ／２＋α　　　−−−−−−・−・・・−・
−・−■となる。また、αを（＝）にすればＮ　Ｘ　＝　Ｎ　／　２−α　　　−・−−−−−−−
−・・・・・−−−−−−−−−−■となる。

すなわち、回転数ＮＸは上記■弐よりαの函数となり、
したがって０式よりα。の函数となる。このことは、制
御用原動機１１の回転数を制御すれば、出力軸２の回転
数Ｎ、を無段階に変速することができることを意味して
いる。また、このとき第三の遊星歯車機構の遊星歯車２
２に噛合している太陽歯車１６と歯車２１のトルクは相
等しくなる。また、第２図から、二つの内歯車７，７″
は噛合点Ｐにおいて、その歯車荷重を互いに反対方向に
して均衡するので、制御用原動機１１の駆動力は歯等の
摩擦力に相当する程度の力でよく、入力軸１の動力に比
して極めて僅少なものとなる。

いま、具体的な一例として、Ｒ：　ｒ＝３　：　ｌ。

Ｐｍｏ＝　４．　　Ｎｏ　＝　１５０　Ｏｒ、ｐ、ｍ、
であるとすると、コレラ上記■、■式に代入することに
より、次の通りとなる。

Ｎ−−ｘ　　１　５　０　０＝３　７　５α＝−×　　
α。

したがって、■弐より＝１８７．　５＋−α。

となる。したがって、α。−〇のときは、ＮＸ−１８７
、５ｒ、ｐ、ｍ、である。

また、α。の（＋）の限界は出力軸１３がＯとなるとき
であるので、０式においてＮａ＝０とおくと、 α。＝１７３　　・Ｎｏとなるので、α。＝　５０　Ｏｒ、ｐ、ｍ、である。

したがって、α。＝　５０　Ｏｒ、ｐ、ｍ、のときは、
０式よりＮＸ　−５６２，５ｒ、ｐ、ｍ、となる。

即ち、上記無段変速装置において、制御用原動機１１に
より、第一の遊星歯車機構２０の内歯車７の回転数α。

を、０から正転５００ｒ、ｐ。

ｍ、まで無段階に変化させれば、出力軸２の出力回転数
ＮＸを１８７．　５ｒ、ｐ、ｍ、から５６２．５ｒ、ｐ
、ｍ、までの範囲で無段階に変速することができること
になる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明の無段変速装置によれば、純機
械的な歯車機構を使用して効率的な無段階の変速を可能
にし、大動力へも適用可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例からなる無段変速装置をスケル
トンで示す原理図、第２図は第１図のｎ−ｎ矢視図、第
３図は第１図のｍ−ｍ矢視図である。１．５，５°・・・入力軸、２，１３．１３’　・・・
出力軸、６．６’、１６・・・太陽歯車、７，７°、１
７・・・内歯車、８，８°、９．１８．２１・・・歯車
、１０・・・原動機、１１・・・制御用原動機、２０・
・・第一の遊星歯車機構、２０“・・・第二の遊星歯車
機構、２２・・・′ｆｌ星歯車、２３・・・自在継手、
３ｏ・・・第三の遊星歯車機構、４０・・・逆転機。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力軸の動力を同回転数ずつに二分して入力する
二つの遊星歯車機構を設け、両遊星歯車機構の内歯車を
それぞれ回動自在にすると共に、これら内歯車の外周側
に設けた歯車を介して回転力を互いに打消し合うように
連動連結する構成にし、さらに前記内歯車の一方の外周
側の歯車に制御用原動機を連動連結させ、該制御用原動
機により前記両内歯車を互いに反対方向に駆動すること
により、前記両遊星歯車機構の出力軸にそれぞれ同一の
トルクを発生させると共に、等量の回転数だけ無段階に
増減させる構成にし、一方の出力軸を、内歯車を回動自
在にする第三の遊星歯車機構の太陽歯車に連結し、他方
の出力軸を別の歯車に連結すると共に、該歯車を前記回
動自在な内歯車の外周側に設けた歯車に噛合させる構成
にし、しかも両出力軸のいずれか一方に逆転機を介して
回転方向を反対にして、前記第三の遊星歯車機構の１個
の遊星歯車から自転のみを公転には関係なく１本の出力
軸に取り出す構成にしたことを特徴とする無段変速装置
。
（２）第三の遊星歯車機構における１個の遊星歯車の回
転軸と、第三の遊星歯車機構の中心線に同心に設けた１
本の出力軸との間を、ユニバーサルジョイント、等速ボ
ールジョイント等の自在継手を介して連結し、前記１個
の遊星歯車から自転のみを公転には関係なく前記１本の
出力軸に取り出す構成にした請求項１記載の無段変速装
置。