JPH08226499A

JPH08226499A - 歯車を内臓するドラムを用いたクラッチ、および可変変速装置

Info

Publication number: JPH08226499A
Application number: JP7070359A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kunida; 治國田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】ドラム７の中に傘歯車５がついており、動力側
の傘歯車２と負荷側の傘歯車４に噛み合っている。この
機構において、ドラム７をブレーキで制御すれば、クラ
ッチ装置となり、ドラム７をモーターで制御すれば、可
変変速装置となる。【効果】従来と全く異なる方式の、小型で軽量のクラッ
チ装置により、小型で軽量の可変変速装置が可能となっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】「請求項１」の装置は、自動車や
機関車などにおいて、エンジンからの回転軸と、車輪の
負荷からの回転軸を、接続したり切り放したりするクラ
ッチとして利用される。

【０００２】そして、「請求項１」の装置が、軽量小型
であるという特色により、必要に応じて、エンジン同士
をつないだり切ったりする装置にも利用できる。また、
自動車などを停止させようとするとき、ブレーキのほか
に、あらたな負荷をつなぐことにも利用できる。

【０００３】「請求項２」の装置は、軸の回転数を増加
させたり減少させたりする可変の変速装置として利用さ
れる。

【０００４】

【従来の技術】従来、自動車のように、頻度多くエンジ
ン側の回転軸と負荷側の回転軸とを頻繁に、切り放した
り、接続する必要が有るばあいには、同軸の二つの円盤
を押し付けたり放したりするか、または、オイルを満た
した円筒の箱のなかで、同軸の二つの円盤を向かい合わ
せに置くタイプの装置が用いられてきた。前者は一般に
まさつクラッチ装置、後者は一般に流体クラッチ装置と
呼ばれている。

【０００５】また、エンジンからの回転を変化させて車
輪に伝える装置は、変速装置とよばれ、「摩擦クラッチ
と変速ギア」の機構、または「オイルクラッチと変速ギ
ア」の機構からできていた。

【発明が解決しようとする課題】

【０００６】しかし、従来のまさつクラッチ装置にはす
りへりの問題と初心者には半クラッチの操作がむつかし
いなどの欠点があり、従来の流体クラッチには、クリー
プの問題があり、エネルギー節約に不向きがあった。

【０００７】また、いずれの方式も装置が大がかりとな
る欠点があった。

【０００８】最近、たとえば流体クラッチのクリープの
問題を改善する電磁クラッチや、ロック・アップ機構な
どもできてきているが、ますます、機構が複雑となり、
コスト上昇の要因ともなっている。

【０００９】このように、従来の、動力を切ったりつな
いだりする装置、および、変速装置は大がかりなもので
あり、重量も重いので、自動車の重量を軽減し、省エネ
をはかることが難しかった。

【００１０】上記のような欠点が従来のクラッチシステ
ムには存在したので、エンジンを直列につないだり、制
動時に慣性エネルギーを貯えるなどの試みは、かえって
重量増によるエネルギー消費の増加を招くか、またはコ
ストアップを招くしかなく、実現困難な課題であった。

【００１１】そこで、本発明は、先ず、「請求項１」に
おいて動力を切ったりつないだりする装置を簡単で小さ
くする発明をおこなった。

【００１２】つぎに、「請求項２」において、従来の自
動変速装置がたいへん複雑で、大がかりであったのを、
本発明によって、全く簡単な機構の、小型軽量の可変変
速装置を造ることを可能とした。

【００１３】本発明の「クラッチが小型軽量で操作が簡
単である」という長所を利用し、従来においては夢でし
かなかった「複数のエンジンをつないで、必要に応じ全
部のエンジンをつないだり、エンジンの一部を切って休
止できる」というシステムをもつ、省エネエンジンを手
軽につくることも可能にした。

【００１４】また、本発明の「クラッチが小型軽量で操
作が簡単である」という長所を利用し、これまで困難で
あった「制動の際に捨てていた運動エネルギーを、捨て
ないで貯蔵」したり、発電機やコンプセッサーを「制動
力として利用する」ことも可能にした。

【００１５】

【課題を解決するための手段】および

【作用】傘歯車２と傘歯車４は、ドラム７の円盤の中央
部を貫通する形で、向き合ってドラム７の中に入ってい
る。傘歯車２は動力側の軸１に取り付けられており、傘
歯車４は負荷側の軸３にとりつけられている。一方、ド
ラム７には、ドラムの円筒部分と中心をつなぐ軸６が複
数個つけられてあり、この軸６のそれぞれに傘歯車５が
回転可能なようにとりつけられている。そして、傘歯車
５は、動力側の傘歯車２と負荷側の傘歯車４の両方に噛
み合っている。よって、いま、動力側の軸１を回転さ
せ、負荷側の軸３を静止させるとき、ドラム７は動力側
の軸１の回転速度の２分の１の速度で回転する。なお、
この状態では、動力側のトルクは負荷側にまったく伝わ
らない。

【００１６】そこで、「請求項１」においては、ドラム
７がブレーキシステムによって拘束されたり、拘束を解
除されるようになっている。それによって、はじめて、
この装置が、動力を接続したり、切り放したりするスイ
ッチの機能を持つことができる。ただし、ドラム７の回
転をブレーキで止めたときは、軸１と軸２の回転速度は
同じで、回転の方向は反対となる。

【００１７】「請求項２」の装置は、「請求項１」のド
ラム７の回転を、モーター１０で制御するか、またはブ
レーキシステムとの併用によってドラム７の回転を制御
する。このようにすれば、この一連の装置は、可変変速
の機能を発揮できる。この装置を自動車に使用する場
合、ドラム７の制御の方法は、ドラム７の回転を止める
方向にモーター１０からの力を加える時が前進で、ドラ
ム７の回転を増加させる方向のちからを加えるときが後
進、となるようにセットされる。

【００１８】

【実施例】「請求項１」の装置は、ドラム７がブレーキ
システム９によって拘束されたり、拘束解除されるよう
になっている。ドラム７を拘束するには、ドラム７にと
りつけた円盤８を、ブレーキ９が挟んでつかむ方式が好
ましい。なぜなら、この方式はディスクブレーキとし
て、実績も豊富であり、熱がこもらないし、しかもブレ
ーキライニングなどの交換も簡単であるからである。

【００１９】「請求項１」の装置は、小型軽量のクラッ
チであるので、従来自動車に用いられてきた摩擦クラッ
チ、あるいは流体クラッチのかわりに用いることができ
る。本装置においては、動力伝達を切り放した状態から
接続状態に移行する時に、ドラムを拘束するブレーキを
自動的かつ断続的に作動させれば、半クラッチ状態を自
動でつくることができる。この方式にすれば、半クラッ
チ操作を運転手がする必要がなくなり、たいへん便利と
なる。

【００２０】「請求項２」の装置は、ドラム７をモータ
ー１０で制御するものである。このモーターの電源は、
エンジンの軸１に連動した発電機から直接供給すること
ができる。このようにすれば、エンジンが十分早くまわ
り、パワーを出力する時に、発電機から大きな電流がモ
ーターに供給されるから、この時ドラム７はモーターの
強い力によって回転を拘束されるので、その結果、強い
トルクがエンジンから車輪に伝えられる。それゆえ、上
記のようにすれば、坂道発進の時などエンストが起こり
にくいし、追い越しの時に、スムーズな加速ができる。

【００２１】「請求項１」の装置を用いて、複数のエン
ジンを直列でつなげば、つぎのことが可能となる。「坂
を登る時には全部のエンジンが共同して働き、平坦な道
などのように、用意されたエンジンの全部が働く必要が
無ければ、幾つかのエンジンを休止させる。そして、休
んでいるエンジンは、働いているエンジンにたいして、
いわゆるエンジンブレーキと呼ばれる負荷をかけないこ
とができる。」しかも、坂を下る時などや、ブレーキを
踏む時、休止しているエンジンに軸を接続することもで
き、エンジンブレーキとして利用することもできる。

【００２２】「請求項１」の装置をもちいて、エンジン
の軸と、発電機や空気ポンプなどの軸とを接続する。そ
うすれば、もし、制動の必要が生じたら、これらの負荷
をエンジンの回転軸につなげば、その負荷を制動力とし
て利用でき、同時に、慣性エネルギーを電気または空気
圧の形で取り出すことができる。取り出したエネルギー
をバッテリーや空気ボンベに貯えれば、エネルギーとし
てたくわえることもできる。

【００２３】

【発明の効果】「請求項１」の装置は、従来自動車に用
いられてきた摩擦クラッチにくらべて、シンプルで、軽
く、小さい。また、この装置は自重が軽いから、燃料費
の節約にもなる。

【００２４】「請求項１」の装置は、従来自動車に用い
られてきた流体クラッチの欠点の、クリープがないの
で、燃料費の節約になる。

【００２５】「請求項２」の装置は、従来自動車に用い
られてきた自動変速機構にくらべて、シンプルで、軽
く、小さい。また、この装置は自重が軽いから、燃料費
の節約にやくだつ。

【００２６】「請求項１」の装置を用いて、複数のエン
ジンを直列でつなげば、つぎのことが可能となる。すな
わち、たとえば坂を登る時には全部のエンジンが共同し
て働き、たとえば平坦な道などのように、用意されたエ
ンジンの全部が働く必要が無ければ、幾つかのエンジン
を休止させる。しかし、休んでいるエンジンは、働いて
いるエンジンにたいして、いわゆるエンジンブレーキと
呼ばれる負荷をかけないことができる。しかも、坂を下
る時などや、ブレーキを踏む時、休止しているエンジン
に軸を接続することもでき、エンジンブレーキとして利
用することもできる。このようなことが実現できるの
は、装置が小型で軽量で、操作が簡単であるからであ
る。

【００２７】いま、「請求項１」の装置をもちいて、エ
ンジンの回転軸と、発電機や空気ポンプなどの軸とを接
続する。そうすれば、もし、制動の必要が生じた時に、
これらの負荷をエンジンの回転軸に接続することがで
き、その負荷を制動力として利用ができる。このとき、
同時に、慣性エネルギーを電気または空気圧の形で取り
出すことができる。取り出したエネルギーをバッテリー
や空気ボンベに貯えれば、エネルギーをたくわえること
ができる。また、その逆に、制動の必要のないときに
は、接続を切ることができるから、エンジンに負荷をあ
たえないことができる。貯えたエネルギーを発進時に使
えば、省エネをはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】「請求項１」の装置の断面図である。

【図２】「請求項２」の装置の断面図である。

【図３】本発明の装置を使用する場合の、配置の例を示
す図面である。

【符号の説明】

１動力側の軸２動力側の傘歯車３負荷側の軸４負荷側の傘歯車５ドラム側の傘歯車６ドラム側の傘歯車の軸７ドラム８ドラムにつけた円盤９ブレーキ１０モーター１１８の円盤の歯に噛み合う歯車１２主エンジン１３車輪１４追加のエンジン、またはモーター、または発電機
など

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】傘歯車２と傘歯車４は、ドラム７の円盤の
中央を貫通する形でドラム７のなかに、向かい合わせに
入っている。傘歯車２は動力側の軸１にとりつけられて
おり、傘歯車４は負荷側の軸３にとりつけられている。
一方、ドラム７自身の内部には、軸６がとりつけられて
おり、軸６のそれぞれに傘歯車５が、軸６を中心として
回転可能なようにとりつけられている。傘歯車５は、動
力側の傘歯車２と負荷側の傘歯車４の両方に噛み合って
いる。以上の構成の機構で、動力側の軸１を回転させ、
負荷側の軸２を静止させるとき、ドラム７は、動力側の
軸１の回転速度の２分の１の速度で回転する。このと
き、ドラム７に外部から力を加えなければ、この機構は
トルクを伝えることができない。しかし、たとえば、強
い外力によりドラム７の回転を止めれば、この機構は、
トルクをじかに伝えることができる。以上の機構を利用
して、ドラム７をブレーキ装置で制御することを特色と
するクラッチ。
【請求項２】「請求項１」に規定する歯車内臓のドラム
機構において、ドラム７の回転を、モーターで制御する
か、またはブレーキシステムとの併用によってドラム７
の回転を制御することを特色とする可変変速装置。