JPH0522096B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車、農機、建設機械、船舶、一般
産業用等に使用する動力伝動装置、特に遊星変速
装置を利用した動力伝動変速装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 一般にエンジン駆動の場合、エンジンの回転方
向は一定であり、車の前進、後進のためのギヤー
ボツクスが必須とされ、運転する場合も前進、後
進のギヤの切替操作が必要で操作上、不便を有し
ていた。

そこで、かかるギヤの切替に代わる他の方式に
ついて種々の研究が行われ、各種変速プーリの構
成について検討がなされると共に、本出願人らに
よつてその幾つかのものが提案されて来た。

例えば、その基本的なものは一対のＶ形変速プ
ーリ片でＶベルトを挟み、ベルト側面をスプリン
グの押圧力により一方又は両方のプーリ片が軸の
回転方向に対しては空転を阻止し、軸のスラスト
方向には一方又は両方のプーリ片が可動し得るよ
うにスプライン又はキー溝が形成されているもの
である。

しかしながら、上記の如き変速装置において
は、通常、１つの伝動系統であり、従つてベルト
にかかる負担の増大は免れず、また各種の補機類
を必要とし、いきおい、構造が複雑になるという
問題があつた。

そのため、その後、変速装置に種々の検討が加
えられ、例えばその１例として特開昭56−83649
号公報にクラツチの接続、解離により回転力を２
分してベルト式無段変速機と、ギヤの２系統の伝
動を通して再び遊星歯車機構によつて１つにまと
めて出力する構成が開示されている。

一方、遊星歯車装置に関し、並列に配置された
２つのプラネツトギヤーを一体的に形成し、一方
のプラネツトギヤーに入力軸のサンギヤーを噛み
合わせ、他方のプラネツトギヤーに噛み合うサン
ギヤーを出力とした遊星歯車装置が特開昭55−
63053号公報に記載され、知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記動力の伝達を無段変速によるも
のと、変速しないものの２つの系統に分担して行
なう既知のものは入力軸に結合されたクラツチ
と、支持枠及び第２のプーリとの間に配置された
クラツチの接続、解離が必要であり、これらクラ
ツチを一々接続したり、解離したりしなければな
らない難点を有していると共に、遊星変速装置と
してリングギヤの存在が必須であつて従来必要と
されていた補機類を大幅に省略し、コンパクトな
変速装置を期待することは困難であつた。

また、後者の遊星歯車装置についてはこれは入
力軸と出力軸を１本づつ有し入力軸から取り入れ
た回転力を減速して出力軸に出すだけの装置であ
つて２つの入力軸から取り入れた２系統の回転力
を合成して１つの出力軸から出力せしめるもので
はない。

本発明は上述の如き実状に対処し、特にリング
ギヤの存しない遊星歯車装置を利用し、かつクラ
ツチ操作に無関係で、遊星回転体及び両サンギヤ
ーの３つの回転軸のうち、遊星回転体の回転軸及
び両サンギヤーの回転軸の何れか一方を入力軸、
他を出力軸として２つの入力軸の一方と駆動軸と
の間にベルト変速方式による駆動系を形成すると
共に、他方の入力軸には前記駆動軸との間に通常
の歯車駆動系を形成し、両入力軸の回転方向が互
いに逆になるよう構成せしめることによりクラツ
チを一々接続したり解離したりすることなく常時
完全に機能せしめ、しかも変速ベルトに生ずるト
ルクを小さくすると共に、最大トルク条件ならび
に最大馬力条件における最大張力を小さくし、か
つベルトの能力上必要な最小径から定められる最
大径を極端に小さくせしめてベルトにかかる負担
の軽減を図り、かつ補機類の省略化によるコンパ
クト化を達成せしめることを目的とするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） しかして、上記目的に適合する本発明の特徴
は、第１図にその基本的な構成を示す遊星変速装
置を用いることにあり、以下、第１図及び第２図
を用いて該変速装置を説明する。

即ち、本発明における遊星変速装置Ａは第１図
に示す如く同軸上に軸心を有して夫々独立に回転
するサンギヤー１，２を並列して設け、その夫々
のサンギヤー１，２の外歯に噛み合うプラネツト
ギヤー３，４を１個又は複数個、例えば４等配と
するとき、第２図の如く４個宛配設してなると共
に、夫々のプラネツトギヤー３，４には自動軸S₃
が貫設されており、この軸S₃は延びてサンギヤー
１，２の軸S₁，S₂の延長線上を中心として回転す
る遊星回転体５に一体に軸着されて夫々のプラネ
ツトギヤー３，４は遊星回転体５と一体となつて
自転しつつサンギヤー１，２の周りを遊星回転す
る構成からなる。

なお、両プラネツトギヤー３，４は回転方向に
一体であり、両ギヤーは歯数は別々でも同一でも
よく、同一の場合には特に両ギヤーを区別する必
要はない。

かくて、サンギヤー１とプラネツトギヤー３と
を噛合せ、そのプラネツトギヤー３と一体回転す
るもう１つのプラネツトギヤー４とサンギヤー２
と噛合し、サンギヤー１→プラネツトギヤー３，
４→サンギヤー２又はその逆なる噛合関係を保持
する。

しかして、本発明変速装置は上記遊星変速装置
Ａを利用することによつて構成されるもので、上
記装置のサンギヤー１，２の回転軸S₁，S₂と、遊
星回転体５の回転軸S₅のうち、回転軸S₁，S₂の何
れか一方と、回転軸S₅を入力軸として回転力を外
部より与え、残りの１つの軸を出力軸となしてい
る。

そして、２つの入力軸間の回転比を変化せしめ
て出力軸の回転方向及び回転比を変化せしめるも
のとして２つの入力軸のうち、少なくとも一方に
はベルト変速方式による駆動系を設け、他方の入
力軸には通常の歯車と歯車、による駆動系を設け
て両入力軸の回転方向が互いに逆になるようにし
油圧モータ、DCモータ等により駆動軸Ｄを通じ
前記回転力を伝達する構成となつている。

（作用） 次に、叙上の如き本発明変速装置について、第
３図を参照しその作動態様を述べる。

前記変速装置を従動軸側に配設し、サンギヤー
１の回転軸S₁及び遊星回転体５の回転軸S₅を入力
軸とし、サンギヤー２の回転軸S₂を出力軸として
駆動軸Ｄに設けたベルト変速方式の変速プーリＰ
によりＶベルトＢによつて回転力を従動軸と一体
のＶプーリＶに回転力を伝達させる一方、他方の
通常の方式、例えば歯車の方式によつて回転力を
遊星変速装置の遊星回転体５に設けた歯車に回転
力を反転して伝達させる。

即ち、第３図において駆動側より遊星変速装置
に対して、そのサンギヤー１及び遊星回転体５を
通じて入力すると、遊星回転体５は自動軸S₂を通
じてプラネツトギヤー３，４とメタル８を介して
連結し、サンギヤー１とプラネツトギヤー３は互
いに噛合していると共に、プラネツトギヤー３，
４は前述の如く自転軸S₃に支持され、メタルによ
り回転方向には自由であり、一方、出力側のサン
ギヤー２は前記サンギヤー１の軸S₁によりメタル
９を介して支持され、回転方向には自由となつて
おり、前記プラネツトギヤー４と噛合しているこ
とから、サンギヤー１への入力は一方においてプ
ラネツトギヤー３及びプラネツトギヤー４を通じ
てサンギヤー２の出力軸へ伝達されると共に、遊
星回転体５への入力は自転軸S₃を通じてプラネツ
トギヤー３，４の自転回転となる。

従つて、そのプラネツトギヤー４の自転回転数
及び遊星回転数によつてサンギヤー２の回転数が
定まり、これが出力としてサンギヤー２の回転軸
S₂より取り出される。

かくして、駆動側よりのサンギヤー１及びプラ
ネツトギヤー３，４の遊星回転数の大きさ及び相
互の比によつて出力側サンギヤー２の延長回転軸
S₂によつて取り出す回転数が変化する。

なお、変速プーリＰとＶプーリＶ間における変
速システムの変速は中間に設けたテンシヨンプー
リＴの作用により適宜行われる。

以下、更に叙上の場合における入出力の関係を
具体的に式をもつて示す。

今、サンギヤー１の回転軸S₁及びサンギヤー２
の回転軸S₂の回転方向を時計方向で、その回転数
を夫々N₁，N₂とし、プラネツトギヤー３，４の
遊星回転方向は歯車伝動方式のため反転されるこ
とにより反時計方向とし、その回転数をN₃とし、
そして、遊星変速装置中の夫々の歯車の歯数をサ
ンギヤー１；Z₁、サンギヤー２；Z₂、プラネツト
ギヤー３；Z₃、プラネツトギヤー４；Z₄とする
と、出力回転数N₂は次式の如くとなる。

N₂＝Z₁・Z₄／Z₂・Z₃（N₁＋N₃）−N₃ ……(1) ここで、 Z₁・Z₄／Z₂・Z₃＝Ｋ ……(2)とおくと N₂＝KN₁＋（Ｋ−１）N₃ ……(3) 又、 Z₂＝Z₁＋Z₃−Z₄ ……(4) 従つて、(2)(4)より Ｋ＝Z₁・Z₄／（Z₁＋Z₃−Z₄）Z₃ ……(5) となる。

そこで、例えば、Z₁＝Z₄、1.5Z₁＝Z₃の条件を
与えると、上記より Z₂＝Z₁＋1.5Z₁−Z₁＝1.5Z₁ ……(6) (5)(6)両式より Ｋ＝１／2.25 ……(7) 又、(3)(7)式より N₂＝N₁／2.25＋（１／2.25−１）N₃ ……(8) となる。

ここで、上記(8)式において第３図における駆動
軸Ｄの回転数をある回転数に定めたとき、歯車伝
動方式における歯車７，６によつて与えられるプ
ラネツトギヤー３，４の遊星回転数N₃は一定と
なり、変色プーリＰ、ＶプーリＶによつて与えら
れるサンギヤー１の回転数N₁がその変速比で変
化し、それによつて出力側サンギヤー２の回転数
N₂が変化する。

かくして、駆動軸よりサンギヤー１に与えられ
る回転数N₁の選定によつて出力側の回転の回転
方向が正、逆回転する。又、特定の条件で回転数
が０になりクラツチOFFと同じ作用となる。

従つて、サンギヤー１の回転数領域の選定で出
力側を正、逆転できることから、これを自動車の
場合に適用すると従来のギヤーの切替による前後
進の機構に用いることができ、変速比を無限大に
することができることから起動時の出力トルクを
大きく引き出すことができる作用を呈する。

（実施例） 次に添付図面を参照し、更に本発明の具体的な
実施例につき説明する。

第３図は本発明に係る動力伝動変速装置の１例
であり、図において、１，２は軸S₁にメタル９を
介して配置された夫々独立に回転するサンギヤ
ー、３，４は前記サンギヤー１，２の外歯に夫々
対向的に噛合う１個又は複数個のプラネツトギヤ
ーであり、両プラネツトギヤー３，４はサンギヤ
ー１，２の前記回転軸S₁にメタル１０を介して装
設された遊星回転体５より延設された自転軸S₃に
メタルを介して挿設され、遊星回転体５と一体と
なつて自転しつつサンギヤー１，２の周りを遊星
回転する如くなつており、サンギヤー２より軸S₂
が突設して、これら上記構成によつて、いわゆる
遊星変速装置Ａが形成されている。

そして、前記サンギヤー１の軸S₁には従動側と
してＶプーリＶが一体に固着され、一方、これに
対応して駆動軸Ｄに変速プーリＰが設けられてい
て、これら両プーリ間にテンシヨンプーリＴを備
えたベルトＢが掛け渡され、ベルト変速方式によ
つて駆動側より動力が伝達されるようになつてい
る。

又、同時に駆動軸Ｄには歯車７が、そして従動
側の前記遊星回転体５の回転軸S₅には他の歯車６
が夫々装着固定されていて、これら両歯車によつ
て駆動軸Ｄの回転が、遊星回転体５に伝達される
よう形成されている。

なお、この場合は歯車と歯車で回転方向は反転
している。

ところで、上記実施例における駆動軸側の変速
プーリＰを含む構成は既知の構造であり、図にお
いては一対の対向する両プーリ片１１，１２は軸
に対し摺動可能となつており、背面側において
夫々軸固定のストツパー１３，１４との間にスプ
リング１５，１７が介装され、その端は各プーリ
片背面とストツパー１３，１４に設けられた止着
部１６，１６′，１８，１８′によつて止着されて
いる。

しかし、勿論、ベルト変速方式は上記構成に限
らず、種々の変形も可能である。

かくして、上述の如き構成において本発明変速
装置では駆動軸Ｄ上に設けた変速プーリＰよりＶ
ベルトＢによつて回転力を従動側軸S₁と一体の固
定ＶプーリＶに伝達すると共に、駆動軸Ｄと一体
の歯車７より従動側の遊星回転体５と一体をなす
歯車６に回転力を反転して伝達する。

即ち、駆動側より遊星変速装置Ａに対してサン
ギヤー１及びプラネツトギヤー３の遊星回転を入
力する。このとき、サンギヤー１とプラネツトギ
ヤー３は噛合うと共に両プラネツトギヤー３，４
は前述の如く遊星回転体５と一体の自転軸S₃によ
りメタルを介して回転方向には自由である。

一方、サンギヤー２は軸S₂にてメタルを介して
支持され、回転方向には自由であり、プラネツト
ギヤー４と噛合う。従つて、このプラネツトギヤ
ーの自転回転数及び遊星回転数によつて出力とし
て取り出すサンギヤー２の回転数が定まることに
なり、これを軸S₂より取り出す。

今、このときの回転数の具体的な数値を前記作
用で説明した各式に立脚して例示すると次の如く
である。即ち、 N₂＝N₁／2.25＋（１／2.25−１）N₃ において、プラネツトギヤー３，４の回転数N₃
を1500、3000、4500r.p.mと水準を振つたときの
サンギヤー１の回転軸S₁及びサンギヤー２の回転
軸S₂の間の回転数N₁，N₂の関係を図表に示せば
第４図の如くとなる。

同図表より明らかなように回転数N₁の選定に
よつて出力軸S₂の回転方向が正転、逆転する。

又N₃＝1500、3000、4500r.p.mの条件で夫々N₁
＝1875、3750、5625r.p.mのとき夫々出力回転数
N₂は零になる。

このことを利用し実用上、クラツチOFFと同
じ作用となる。

又、サンギヤー１の回転数N₁領域の選定で出
力回転を正転、逆転できることからこの作用を利
用すれば自動車の場合で、従来のギヤー切替によ
る前、後進機構を本発明で代用できると共に変速
比を無限大にとることができることから、起動時
の出力トルクを大きく引き出すことができる。

しかも、又、上記第４図より出力回転の負領域
を前進、正領域を後進として用いる場合、今、前
進についてみると、第３図における出力軸S₂の回
転数を増速側にしたいとき、駆動側変速プーリＰ
中のベルトＢの有効果ピツチ径を小さくすればよ
く、又、減速側のとき、大きくすればよい。

これらは自動車について考えると、所謂、最大
トルク条件時、最大減速比で走行するのが一般的
であり、又、最大馬力時は最大増速条件で走行す
るのが最もきびしい条件である。殊に、自動車に
あつては駆動軸回転数の範囲が通常、1000〜
6000r.p.mと広く、特に近時のCVT用ベルト変速
機構に用いるブロツクベルトの金属ベルト等があ
るが、これは最大トルク時、小プーリ径で大きな
トルクを担持せざるを得ないため、最大張力が非
常に大きく、一方、最大馬力条件下では駆動プー
リ径が大で、しかも回転数が高いため、ベルト周
速が大きくなり、ベルト重量も大きいことから、
遠心張力が莫大となり、結局、全体的に最大張力
が大きくなり耐久性を損なう欠点を有している
が、上記本発明はこれらの問題を全て改善できこ
とを意味する。

以上、実施例について説明したが、要は２つの
入力をどれに入れるか、又、サンギヤー、プラネ
ツトギヤーの回転方向を何れにするかが肝要であ
る。また、上記実施例において、入力を一方のサ
ンギヤーと遊星回転体にし、他のサンギヤーを出
力とすること、ならびに入力回転方向を逆方向と
するのは軸受、摩擦等のロスを無視したとき、２
つの入力トルクの和を100％出力として取り出す
上に有効である。

かくして、以上の本発明装置により駆動軸より
高負荷を無段変速により伝動するのに通常のＶベ
ルトにかかる負担が大きくなり、それをカバーす
るにはプーリ径を大きくする必要があつたのを解
消し、駆動側よりの負荷を２系統で配分すること
ができることから、変速プーリの径を小さくする
ことができることになる。

（発明の効果） 本発明は以上の如く遊星変速装置を利用し、駆
動軸側より２系統にて遊星変速装置に有する遊星
回転体及び両サンギヤーの３つの回転軸のうち、
サンギヤーの回転軸の何れか一方と、遊星回転体
の回転軸に回転力を伝動するようにし、２系統の
うち、少なくとも一方をＶベルト変速方式により
担持せしめ、Ｖベルト変速方式を一方にのみ用い
る場合、他方系統を歯車伝動とし、両入力軸の回
転方向が互いに逆になるようにし、３つの軸の残
りの軸を出力として取り出すようにしたものであ
り、従来の変速装置における前述の軸荷重及びベ
ルト張力の大きさからくる耐久性の欠如の難点を
解消し、以下の各効果を有する。

(1) 動力の伝達を２つの系統に分担して行うため
出力回転を変化させるための変速ベルトに生ず
るトルクを必然的に小さくすることができる。

(2) クラツチを一々接続したり、解離したりしな
くても常時完全に機能し、従つて従来の如くク
ラツチは全く必要とせず、しかもリングギヤも
存在せず、従来必要とされていた補機類を大幅
に省略することができる。

なお、入力を一方のサンギヤーと遊星回転体
にし、他のサンギヤーを出力とすること、そし
て入力回転方向を逆方向とすることにより軸
受、摩擦等のロスを無視したとき、２つの入力
トクの和を100％出力として取り出す上に有効
である。

(3) 従来方式と異なり最大トルク条件、即ち最大
減速比条件において駆動プーリを大きくするこ
とができるため最大張力を小さくできる。

(4) 従来方式と異なり最大馬力条件、即ち最大増
速比条件において駆動プーリ径を小さくできる
ことから、ベルト周速を小さくし、よつてベル
トの遠心張力を小さくし、最大張力を小さくで
きる。

(5) ベルト変速装置による変速比を出力側で拡大
できることから、従来方式の場合ダブル変速を
必要とするのに対し本発明の場合シングル変速
で充分であると同時にその変速比も僅かで良い
ことから、プーリの最大径と最小径の差を小さ
くすることができ、ベルトの能力上必要な最小
径より定められる最大径を従来方式に比し、極
端に小ならしめることができる。

かくして、以上の点を合わせて、本発明により
前、後進及びニユートラル機能も可能であり従来
必要とされていた補機類を大幅に省略し、コンパ
クトな方式として有益な変速装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部を形成する遊星変速装置
の基本的構成例を示す側断面図、第２図は上記変
速装置のサンギヤー、プラネツトギヤーの配置例
を第１図右方向よりみた一部切欠配置説明図、第
３図は本発明に係る動力伝動変速装置の１例を示
す側断面図、第４図は入力軸回転数と出力回転数
との関係を示す図表である。 Ａ，A′……遊星変速装置、１，２，２１，２
２……サンギヤー、３，４，２３，２４……プラ
ネツトギヤー、５，２５……遊星回転体、６，７
……歯車、S₁，S₂……サンギヤー軸、S₃……プラ
ネツトギヤー自転軸、S₅……遊星回転体軸、S₆…
…出力取り出し軸、Ｄ……駆動軸、Ｐ，P₁……
駆動側変速プーリ、Ｖ，V₁……従動側プーリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軸心を中心として夫々独立に回転する並列に
   配置されたサンギヤー１，２と、該サンギヤー
   １，２の外歯に夫々対向的に噛み合う１個又は複
   数のプラネツトギヤー３，４を備え、該両プラネ
   ツトギヤー３，４は一体的に形成され、かつその
   自転軸S₃は前記軸心を中心として回転する遊星回
   転体５に軸着されてプラネツトギヤー３，４と遊
   星回転軸５とは互いに一体となつて回転しつつ前
   記プラネツトギヤー３，４がサンギヤー１，２の
   周りを遊星回転する如く構成された遊星変速装置
   の前記サンギヤー１，２の各回転軸S₁，S₂及び前
   記遊星回転体５の回転軸S₅の内、回転軸S₁，S₂の
   何れか一方と回転軸S₅を入力軸、他を出力軸とな
   し、２つの入力軸のうち一方と駆動軸Ｄとの間に
   ベルト変速方式による駆動系を形成すると共に他
   方の入力軸には前記駆動軸Ｄとの間に通常の歯車
   と歯車による駆動系を形成し、両入力軸の回転方
   向が互いに逆になるようにしたことを特徴とする
   動力伝動変速装置。