JPH04501452A

JPH04501452A - 可変速駆動動力伝動装置

Info

Publication number: JPH04501452A
Application number: JP1504938A
Authority: JP
Inventors: イーガン、マイケル・ジョセフ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-08
Filing date: 1989-05-04
Publication date: 1992-03-12
Also published as: GB8826112D0; AU3542889A; US5189927A; WO1990005252A1; EP0442877A1; AU639205B2

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】な動力伝動装置に組み込むための可変動程クランク駆動装置に関する。

英国特許第１３２６２８号明細書には、偏心取り付は手段を介してその上に取り付けられる少なくとも１つの接続ロッド（コンロッド）をそれぞれ有する軸上で隔てて配置された複数の大端部ジャーナルを有するクランクシャフトと、すべての前記手段は一斉に調整されることができて各コンロッド大端部の偏心率が最小値から最大値へと調整されるようになっている前記手段、および軸上でクランクシャフトを通して延在し且つクランクシャフトが動いている間に前記偏心取り付は手段の偏心率を一斉に変えるための操作が可能である回転できる操作シャツ）・を具備する可変動程クランク駆動装置を記載している。

しかし開示された駆動装置は動的釣り合いを保持するための考慮はされておらず、それ故に速い運転速度での相当な振動は免れないであろう。

本発明は主に、各コンロッド大端部に対する偏心取り付は手段がクランクシャフトに対する半径方向の移動のために取り付けられたジャーナルを具備することと、対応する釣り合い重りもまたクランクシャフトに対する半径方向の移動のために取り付けられており、ジャーナルとその釣り合い重りが操作シャフトに固定され且つ前記ジャーナルとその釣り合い重りに操作可能なように結合されたカム手段によって半径方向で反対方向に移動されることができることとを主な特徴とする。この構造は、偏心取り付は手段の偏心率の調整範囲を通してシャフトの自動釣り合わせを提供する。

本発明はまた、このような駆動装置で使用するのに適切であり、その製造を容易にするために複数の構成要素から作られているクランクシャフトを提供する。

本発明のこれらのおよび他の特徴は、本発明に関する駆動動力伝動装置の現在の好ましい形状の添付の図面を参照して与えられた以下の記載から明白になるであろう。

第１図は第２図のラインＹＹに沿った断面図；第２図は第１図のラインＸＸ上のクランクの軸を通る縦断面図；第２Ａ図は第２図の断片の拡大詳細図；第３Ａ図と第３Ｂ図、第４Ａ図と第４Ｂ図、第５Ａ図と第５Ｂ図、第６Ａ図と第６Ｂ図、第７Ａ図と第７Ｂ図、第８Ａ図と第８Ｂ図と第８Ｃ図、第９図、第１０Ａ図と第１０Ｂ図、および第１１Ａ図と第１１Ｂ図と第１１Ｃ図と第１１Ｄ図、の各組は駆動動力伝動装置の個々の構成要素を示す図；第１２図は駆動シャフトの軸上の断面図；第１３図は駆動動力伝動装置のための作動手段を示す断片の断面図。

図面に示された駆動装置は、トラクタに対する連続可変動力伝動装置である。それは、主クランク軸ＣＡと２つの平行な被駆動シャフトＤＡＩおよびＤＡ２を有する。これらのシャフトはそれぞれ３つの一方向クラッチを有する。それらはスプラグクラッチの形状であり、その外側レースはすべて、同じシャフト上の他の２つのクラッチを無効にしている間に６５゛の円弧長までその連結されたスプラグクラッチおよび駆動シャフトをそれぞれ駆動する別々のそれぞれのコンロッドに接続される。２つの駆動シャフトは共通の出力に結合される。

コンロッドはすべて調整可能な動程を有しており、そして６つのコンロッドすべての動程をゼロから最大値まで調整するための手段が提供されている。ゼロの動程では被駆動シャフトには駆動が伝達されず、最大の動程ではシャツ）・はクランクシャフトの回転速度に対するそれらの最大の速度で駆動される。

今その構造の詳細については、第２図がその軸ＣＡ上のクランクシャフトの全長を示している。クランクシャフトは、前方端部主ベアリングおよびカムハウジング構成要素１０と、３つのジャーナルハウジング１１と、軸上でハウジング１１と交互にある２つの中間部分１２と、後方端部主ベアリングおよびカムハウジング構成要素１３とを具備する組立て構造である。これらの構成要素は共にきっちりと固定されて本来のクランクシャフトを形成し、そして下記に説明されるであろうようにそれらはコンロッド１４Ａ、１４Ｂの３つの対に対する“大端部”ジャーナル支持体を提供し、その３つは第２図に見られるようにその小端部で１つのシャフトＤＡＩ上のそれぞれのスプラグクラッチの外側レース１６に接続されている。

クランクシャフトの主な構成要素は第３Ａ図乃至第６Ｂ図に示されている。簡単に言えば構成要素１０は、ジャーナル部分１０１と、第４図、第４Ｂ図に示された隣接するハウジング１１にボルトで止めるための後方に指向された何型フランジ１０３で終端する半径方向の主壁１０２とを有する。このハウジングは、その長さの中間に半径方向のペグ１１２を有する全般にチューブ状をしている中央の本体１１１を有する。本体１１１の側壁はわずかに凸状に曲げられてガイド面１１６を構成するように形成される。各端部でハウジングは、それらの間にガイドスロット１１４を形成する２つの平行な弧状に指向された脚部１１３を有する。

第１のハウジングの一端部にある脚部１１３は構成要素１０のフランジ１０３にボルトで止められ、他方の端部にあるものは第５Ａ図、第５Ｂ図に示された隣接する中間部分１２にボルトで止められる。この部分は固定されたベアリング内に受容されるジャーナルを形成するチューブ状本体１２１を具備し、その各端部で半径方向のプレート１２２を有し、その２つのプレートは互いに鏡像の関係にあるが互いに１２０°にきっちりと設定されている。両プレートの外側の縁は、その部分を両側部に隣接するジャーナルハウジング１１の脚部１１３に固定するために外向きに指向された何型フランジ１２３によって形成される。

次のハウジング１１は当然ながら前のハウジングに対し１２０゛に設定され、第２の同一の中間部分１２を介在させて、第３のハウジング１１はその前のハウジングからさらに１２０゜位相がずれているであろう。

第３のハウジング１１の最後部のリム１１３は構成要素１３に固定される（第６Ａ図、第６Ｂ図）。構成要素１３は後部端部主ベアリング１３３を設け、その前側端部（図面では左側の端部）では前方に指向された何型フランジ１３２を有し、反対側の端部ではハウジング１１のリム１１３に取り付けるための半径方向の主壁１３１を有する。

クランクシャフトの大端部ジャーナルは、同心位置と最大偏心位置との間で半径方向に滑動して動くためにジャーナルハウジングｌｌ内に取り付けられる。

大端部ジャーナルの詳細は第７Ａ図、第７Ｂ図に示されている。ここでジャーナル３０は、組み立ての際に共にほぞ合わせをされおよびねじで締められている２つの部品３ＯＡ、　３０Ｂから構成されていることが見られる。ジャーナルは大きな中央孔３１とその半径方向の伸張部３２とを有し、それによってジャーナルは中央本体１１１およびペグ１１２の上に係合し、その孔３１の真っ直ぐな側部はガイド面１１６に対して滑動するように係合する。この組み立てられた状態は第１図から容易に見られ、ここではジャーナルは同軸で中心にある。

第７Ａ図、第７Ｂ図については上方のジャーナル部品３０Ａは、以下に記載されるように操作カムによって係合するための反対向きに突き出ている軸方向の駆動ピン３３をもって形成される。

各ジャーナルハウジングはまた、第８Ａ図、第８Ｂ図、第８Ｃ図に示される形状の１対の釣り合い重りを収容している。

各釣り合い重り３６は全体的にＣ字型形状であり、厚さを減少された中央板状部分３８内に形成されまたハウジング本体１１１の面１１６上を滑動するようにも適合された細長いスロット３７を有する。各重りは、操作カムと共同して働くための軸方向に指向された駆動ピン３９を有する。

したがって各ハウジング１１はその各端部の間に、釣り合い重り３６によって両側部を接するようにされた大端部ジャーナル３０を有する。各突出ピン３３および３９はハウジング１１の両端部でスロット１１４を通って軸方向に突き出ており、そしてブロンズ製の滑動ブシュによってその中で半径方向に滑動する動きに対してガイドされる。

ジャーナル３０の半径方向の移動およびそれに付随する釣り合い重りの反対方向の移動は、第９図に示された形状の操作カムによって制御される。各カム４０は全体として板状形状であり、スプライン形状の中央通過孔４１を有する。それはまた２つのまがったカムスロット４２．４３を有しており、それらは類似しているが鏡像輪郭を有する。組み立てられた駆動装置では、１つのスロット４２は１つのジャーナルのピン３３の内の１つを受容し且つガイドしており、もう１つのスロット４３は釣り合い重り３６のピン３９を受容するであろう。それ故に例示される駆動装置では対になって配置される６つのカム４０が存在し、第２図に最も良く示されるように１対のカムは各ジャーナルハウジング１１の軸方向の側面にごく近く隣接しており、また第２図は主軸ＣＡに沿って延在し且つ６つのカムそれぞれとスプラインによって駆動するように接続された中央操作シャフト４５をも示している。

したがってカムスロット４２．４３の輪郭を考慮すると、クランクシャフトに対するシャフト４５の角度の移動はすべてのカム４０を一斉に回転させてピン３３および３９を半径方向に等しく移動させ、それによってジャーナル３０および釣り合い重り３６を等しく且つ反対方向に向けて或いは偏心率ゼロの位置から移動させる。

前述され且つ第１図で最も良く見られるように、各人端部ジャーナル３０は２つのコンロッド１４Ａ、１４Ｂを保持しており、その構造は第１０Ａ図、第１０Ｂ図、第１１Ａ図、第１１Ｂ図、第１ＩＣ図、第１１Ｄ図に詳細に示されている。

第１０Ａ図、第１０Ｂ図には、全体としては通常の形であり、円筒型ベアリング部分１４１と半径方向のロッド１４２と小端部ベアリング１４３とを有する内側コンロッド１４Ａの形状を示す。

外側コンロッド１４Ｂは、したがって外側コンロッドに対するジャーナルを形成する内側コンロッドのベアリング部分１４１を受容且つ把握するための囲いを形成する内向きに指向された半径方向のフランジ１４６と共に形成される円筒型ベアリング部分１４４を有する。部分１４４の側壁は切り欠かれて、小端部ベアリング１４９で終端する外側コンロッドのロッド１４８と同一平面内でそれを通ってロッド１４２が現れ出る約９４°の円弧のスロット１４７が形成される。

先に述べたように、コンロッドは第１図に最も良く示されるように駆動シャフトＤＡＩおよびＤＡ２上の各スプラグクラッチ外側レース１６に結合される。

第１２図は２つの駆動シャフトＤＡＩ、ＤＡ２の内の１つの断面立面図である。

この２つの駆動シャフトは構造が同一であり、各場合とも製造するのに便利だが中実シャフトを効果的に形成するため分割式に構成されたようにここに示された駆動シャフト１５０を具備する。３つのスプラグクラッチはシャフト上に組立てられ、各スプラグクラッチは１対のボール（或いはローラ）ベアリング１５２によって支持された外側レース１６を有する。シャフト１５０の多対のベアリングの間の部分は、スプラグクラッチの内側レース１５３を構成する。スプラグクラッチのスプラグ要素は１５４で示される。各外側レースは、各コンロッドの小端部ベアリング１４３或いは１４９で受容される中心を外れて軸方向に突き出たビン１５６を有する。シャフトは回転ベアリング１５７によって間隔を置いて支持され、そしてその一端部で出力駆動ギア１５８を支持する。２つのシャフトＤＡＩ、ＤＡ２は互いに平行に配置され、それらの駆動ギア１５８は両方とも共通の出力ギアに係合される。

運転の際は、クランクシャフトは１．ｃ、エンジンのはずみ車のような原動機に結合される。例えば第１図のような中央の大端部ジャーナルと共にクランクシャフトは回転するが、その動きは他方のコンロッドおよび駆動シャフト１５０　（ＤＡ　１　。

ＤＡ２）には伝わらない。出力を生成するため、制御シャフト４５が、当然ながら両方ともエンジン速度で回転し続けているが、クランクシャフトに対して相対角度的に移動される。シャフト４５の角度的移動は、各ジャーナル３０をその中立的な同心の位置から半径方向に移動させるカム４０を対応して回転させる。同時に、釣り合い重り３６は反対側の半径方向に移動されて動的釣り合いを維持する。３つのジャーナルに伝えられた偏心の程度によって、コンロッド１４Ａおよび１４Ｂは対応して往復運動を行って結局スプラグクラッチのレース１６の角度振動を起こさせる。レース１６の振動の振幅はＯｏから約６５゜までであり得る。何故なら各ジャーナル上のコンロッドの対は角度的に６０°までずれさせられているので、それらは２つのシャフト１５０上のそれぞれのスプラグレースを順次動かすであろう。そして３つのジャーナルハウジング１１は互いに１２０°ずらされているので、３つのコンロッド１４Ａは互いに１２０°の位相のずれで動き、３つのコンロッド１４Ｂも同様であろう。

最大偏心率にセットされたジャーナル３０によって、各スプラグレース１６はクランクシャフトの１回転のうち６５°まで駆動されるであろうし、したがって各シャフト１５０上のレースが駆動されるので、それぞれは他方の２つのクラッチが無効の間そのシャフトを駆動する。

２つのシャフト１５０もまた互いに６０°の位相のずれで駆動されるので、６つのすべてのスプラグクラッチはクランクシャフトの各回転での約６０°の駆動に寄与し、最後の駆動出力に対し約１８０°の回転が各駆動シャフトによって寄与され、それによってクランクシャフトの１回転に対して約３６０°まで回転する。

各スプラグクラッチ外部本体がクランクの各回転で６５°まで駆動されるとしてもクラッチ内には約１０゛の伝達ロスが発生するので、各シャフト１５０はむしろ１８０ａ以下の角度まで積極的に駆動され、結果として最大駆動率は１：１以下になる。単一の駆動定量或いは増速駆動率を得るためには、ギア１５８とそれらが係合する出力シャフト上の共通のギアとの間のギア率を調整することが必要とされるだけである。

制御シャフト４５の角度調整は種々の方法で行われ得る。しかし、現在の好ましい構造は第１３図に示されている。それは主軸ＣＡの断片断面で、第２図に見られるような駆動装置の右側に対するものであり、拡大されて示されている。

制御シャフト４５の右側の最端部はボールねじ（ｂａｌｌ　ｎｕｔａｎｄ　ｓｃｒｅｗ）の内側レース１６０の端部にねじ込まれて固定される。そのボールねじはベアリングボール１６１と支持カップ１６３内に固定された外側レース１６２とを有し、その支持カップは後部ベアリングおよびハウジング構成要素１３の最後部と入れ予成に滑動する関係に構成される。支持カップ１６３は、主ハウジング内でそしてクランクシャフトに対して回転可能な回転支持カップ１６７の中にねじ込まれ且つそれと共に構成要素が固定されるアクチュエータ１６６の内部フランジ１６５とスラストレース１６４を介して係合される。アクチュエータ１６６は１６８においてハウジングに適合されて回転に対して固定されるが、軸方向で移動可能である。

したがってその外側縁のところに形成されたリングギア１６９を通してのカップ１６７の回転は、アクチュエータ１６６の対応する軸方向の移動を起こさせそれと共に支持カップ１６３および外側レース１６２を動かすであろう。ボール１６１を通しての外側レースの螺旋形溝と内側レースとの間の相互作用は、内側レースに部分回転を生じさせる。何故なら、それは軸方向の移動に対して抑制されているからである。

カップ１６７の回転は、多様な方法で、すなわち手動制御に応じて或いは原動機または被駆動機器からの要求に応じて自動的に行われることができる。

上に記載された駆動動力伝動装置が自動車で使用されるとき、一方向駆動手段の設備にも拘らずエンジンブレーキの使役を提供することができる。それは例えば、シャフト１５０がクラッチ手段の設備によって変速機のクランクをバイパスして車のテールシャフト（或いは同等のもの）からエンジンへと駆動力を伝達し戻させることができる。

ピストンエンジンに対する本発明の応用では、通常のクランクシャフトと置換されて可変動程クランクがエンジン内に直接組み込まれ得て、ビストンストロークしたがってエンジンの圧縮比の直接的な調整を可能にする。ここに示された特定のクランクの形態は、例えばＶ−６デイーゼルエンジンに組み込むのに特にそれ自身良く適しているであろう。このような場合、ビストンストロークを調整する能力は特に有効である。何故ならディーゼルエンジンは通常、始動させる目的のためには比較的高い圧縮比を、適切な負荷を受けたときは中間の圧縮比をおよび全負荷では低い比率を必要とするからである。ストロークでごくわずかな調整のみで、圧縮比のこれらの変化を生じさせることがめられる。

本発明の多くの異なった応用もまた可能であろうし、ならびに上述された特定の構造に対する変形もまた可能であろう。

例えば、他の形状の軸方向クラッチがスプラグクラッチの代わりに使用されることができる。

国際調査報告国際調査報告ＧＢ　８９００４７３

Claims

【特許請求の範囲】

１．偏心取り付け手段を介してその上に取り付けられる少なくとも１つの接続ロッド（１４Ａ，１４Ｂ）（コンロッド）をそれぞれ有する、軸方向に間隔をとって配置された複数の大端部ジャーナル（１０，１０１）を有するクランクシャフトと、すべての前記手段は一斉に調整されることができて各コンロッド大端部の偏心率が最小値から最大値まで調整され得るようになっている前記手段と、および軸上でクランクシャフトを通して延在し且つクランクシャフトが動いている間に前記偏心取り付け手段の偏心率を一斉に変えるための操作が可能である回転できる操作シャフト（４５）とを具備する可変動程クランク駆動装置であり、各コンロッド大端部に対する偏心取り付け手段がクランクシャフトに対する半径方向の移動のために取り付けられたジャーナル（３０）を具備することと、対応する釣り合い重り（３６）もまたクランクシャフトに対する半径方向の移動のために取り付けられており、ジャーナル（３０）とその釣り合い重り（３６）とは操作シャフト（４５）に固定され且つ前記ジャーナルとその釣り合い重りに操作可能なように結合されたカム手段（４０）によって半径方向で反対方向に移動されることができることとを特徴とする可変動程クランク駆動装置。
２．各前記釣り合い重りが前記ジャーナル（３０）の両側部のクランクシャフト上に取り付けられた１対の鏡像構成要素（３６）を具備することと、カム手段がそれぞれが釣り合い重り構成要素（３６）の内のそれぞれ１つにおよびジャーナル（３０）とに結合される全く同一の対のカムを具備することとを特徴とする請求項１記載のクランク駆動装置。
３．各前記カム（４０）が、ジャーナルおよび釣り合い重り構成要素上の軸方向に指向された駆動ピン（３３，３９）によってそれぞれ係合された２つの曲がったカムスロット（４２，４３）によって形成されることを特徴とする請求項２記載のクランク駆動装置。
４．各前記接続ロッドが、その出力部材（１５３）が出力シャフト（ＤＡ１，ＤＡ２）に駆動するように固定される一方向クラッチの入力部材（１６）に結合されたその小端部（１４３）を有することを特徴とする請求項１，２或いは３記載のクランク駆動装置。
５．２つの平行な出力シャフト（ＤＡ１およびＤＡ２）が設けられ、それぞれは複数の前記一方向クラッチに駆動するように結合されており、ここで各前記ジャーナル（３０）が各出力シャフト上のそれぞれの一方向クラッチに結合された１対の前記コンロッド（１４Ａ，１４Ｂ）を支持することを特徴とする請求項４記載のクランク駆動装置。
６．それぞれが偏心取り付け手段を介してその上に取り付けられる少なくとも１つの接続ロッド（コンロッド）をそれぞれ有する軸方向に間隔をとって配置された複数の大端部ジャーナルを有するクランクシャフトと、すべての前記手段は一斉に調整されることができて各コンロッド大端部の偏心率が最小値から最大値まで調整され得るようになっている前記手段と、および軸上でクランクシャフトを通って延在し且つクランクシャフトが動いている間に前記偏心取り付け手段の偏心率を一斉に変えるための操作が可能である回転できる操作シャフトとを具備する可変動程クランク駆動装置であり、前記クランクシャフトは、各ジャーナルハウジングに固定された相互接続部分（１２）と交互にある複数のジャーナルハウジング（１１）を具備し、各前記ジャーナルハウジングがクランク軸と同心である軸方向のチューブ状部分（１１１）とチューブ状部分の端部で半径方向の平面にセットされる端部壁（１１３）とを具備し且つそれらの間にギャップを形成して偏心取り付け手段（３６）を受容し、各前記相互接続部分（１２）がクランク軸と同心であるチューブ状中央部分（１２１）を具備し且つその各端部で半径方向に延在する端部壁（１２２）を有し、前記端部壁が互いに対して角度的にずれており、そして各端部壁が隣接するジャーナルハウジング（１１）の隣接する端部壁（１１３）に固定されるような構造で組み立てられていることを特徴とする可変動程クランク駆動装置。