JPH09158996A

JPH09158996A - 歯車式無段変速装置及び自動車用の歯車式無段変速装置と一般産業機械用の歯車式無段変速装置

Info

Publication number: JPH09158996A
Application number: JP7345225A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Seki; 関　　博文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【目的】トルク伝達時の回転振動の抑制と広範囲の変
速を可能とした新規な歯車式無段変速装置を提供するこ
とを目的とする。【構成】入力軸にリンク機構で連結する少なくとも一
対以上の入力ギャＧ１，Ｇ１´は、各々２枚重ね（Ｇ
１，Ｇ１´）に備えると共に、相互に逆回転方向に掛る
一方向クラッチ機構Ｃ１，Ｃ１´の関係となす。更に、
入力ギャＧ１，Ｇ１´と噛合する２枚重ねの出力ギャＧ
２には、入力側トルクを伝達する正転クラッチと、出力
側からの逆転トルクを伝達する逆転クラッチとを装備し
た歯車式無段変速装置１００である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ギャ伝動による無
段変速装置に関するもので、従来の無段変速機よりもコ
ンパクトで、且つ高い伝達効率のもとに広い範囲の変速
比が得られるように改良したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータやエンジン等の原動機の回
転を低速から高速まで、無段階に変速する各種の無段変
速装置が提供されている。上記無段変速装置を大別する
と、ベルト式の無段変速機及び遊星歯車式の無段変速装
置やギヤのはめ替え無しのギャ式無段変速装置等があ
る。

【０００３】上記従来の無段変速装置におけるベルト式
の無段変速機は、入力軸の回転に対して出力軸の回転速
度を両軸間のＶプーリの外径を大小調節し、これに掛け
たＶベルトにより出力軸を低速から高速まで、無段階に
変速する。又、遊星歯車式の無段変速装置は、内歯歯車
とこれに噛み合う遊星歯車と入出力軸を各々備えたもの
で、これのみでは無段階に変速しないのでトルクコンバ
ータを装備させたものが自動車用に多く採用されてい
る。

【０００４】更に、ギヤのはめ替え無しのギャ式無段変
速装置は、例えば、特開昭６３ー２６６２５１号に見る
ように、固定有段の遊星歯車機構に差動歯車部材を付加
させてある範囲を無段変速できるようにしたものや、特
開昭６３ー１１５９４９号は、２つの遊星歯車機構間
に、第１列メンバーと第２メンバー間で任意の２軸を共
通のメンバーとして連結し、連結されなかった第１メン
バーを入力メンバー、同じく連結されなかった第２メン
バーを出力メンバーとしたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記Ｖプーリ方式で
は、小出力用に使用されているが、トルクコントロール
のための調節機構を必要とし、大出力変速機に向かな
い。又、トルクコンバータ付遊星歯車方式では、機構が
複雑でエネルギー効率が悪く、変速比も固定比であるた
め、減速率の不連続性を緩和するためのトルクコンバー
タが絶対必要で機構を複雑且つ大型化している。

【０００６】更に、上記遊星歯車機構に差動歯車部材を
付加させた無段変速装置や上記２つの遊星歯車機構間
に、第１列メンバーと第２メンバーとを連結させたもの
においては、純粋にギャによる変速比でなく、入力回転
に対してブレーキ力を付与し、その制動力で差動ギャの
回転速度を変え、出力軸の回転数を制御するものであ
る。このため、エネルギーロスが大きく出力伝達効率を
低下させている。

【０００７】本発明は、上記従来のＶプーリ式無段変速
装置や遊星歯車機構における問題点を解決するほか、本
願出願人が先に出願した「平成７年特許願第２７２０１
１号」を更に改良し、トルク伝達時の回転振動の抑制と
広範囲の変速を可能とした新規な歯車式無段変速装置を
提供することを主目的とする。

【０００８】又、本発明は、トルクコンバータ付無段変
速機よりもコンパクトに構成し且つ高い出力伝達効率の
もとに広範囲の変速比が得られる歯車式無段変速装置を
提供することを目的とする。

【０００９】更に、本発明は、一般産業機械用や自動車
用に最適な歯車式無段変速装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の主目的を達成す
る請求項１は、入力軸にリンク機構で連結する少なくと
も一対以上の入力ギャＧ１は、当該ギャＧ１の中心点Ｏ
１から任意距離ｅだけ偏心した出力軸の中心点Ｏ２を中
心にして公転するよう円形環状溝上にその支軸を係合さ
せ、且つ上記出力軸の中心点Ｏ２に位置する出力ギャＧ
２と常に噛合する上記入力ギャＧ１は、この１公転中に
中心点Ｏ２からの偏心移動によって生ずる出力ギャＧ２
との噛合点が最大周速となる公転角の区間だけを繋ぐ一
方向クラッチ機構Ｃ１を上記入力ギャＧ１内に備え、入
力ギャＧ１，Ｇ１の最大周速時のトルクを出力ギャＧ２
へ伝達させることを特徴とする歯車式無段変速装置とし
たものである。

【００１１】上記手段により、入力ギャＧ１が一定回転
速度で公転するとき、その入出力の両回転軸Ｏ，Ｏ２が
任意距離ｅだけ偏心していると、出力ギャＧ２と噛み合
う一対以上の入力ギャＧ１はギャＧ２の半径が１公転毎
に±ｅだけ変化（正弦波状に変化）することになり、こ
の最大半径時（ギャの半径＋ｅ）に、入力ギャＧ１の回
転周速が最大となって回転トルクを１サイクル中（入力
軸の一回転中）に２〜４回以上与えられる。尚、本発明
の特長は、入力ギャＧ１の最大半径時（ギャの半径＋
ｅ）以外では周速が低下し、一方向クラッチ機構が切れ
て出力軸へはトルク伝達されないが、４つのギャＧ１を
備えると、次々に９０°間隔でトルク伝達し、実質的に
８気筒エンジンと同じトルク伝達特性となり振動が抑制
される。更に、一対又はこれ以上のギヤで出力軸のギヤ
を回転するから、力の伝達効率が良くなり、小さなモジ
ュールのギヤを採用でき、装置全体が小型軽量する。

【００１２】上記目的を達成する請求項２は、請求項１
の歯車式無段変速装置において、入力軸にリンク機構で
連結する少なくとも一対以上の入力ギャＧ１，Ｇ１´
は、各々２枚重ね（Ｇ１，Ｇ１´）に備えると共に、相
互に逆回転方向に掛る一方向クラッチ機構Ｃ１，Ｃ１´
の関係となし、更に、入力ギャＧ１，Ｇ１´と噛合する
２枚重ねの出力ギャＧ２には、入力側トルクを伝達する
正転クラッチと、出力側からの逆転トルクを伝達する逆
転クラッチとを装備したことを特徴とする歯車式無段変
速装置としたものである。

【００１３】上記手段により、請求項１と同様に、出力
ギャＧ２及び出力軸Ｏ２は、入力ギャを２個（１８０°
間隔）〜４個（９０°間隔）配置した入力軸の１回転中
に２〜４回の最大周速とトルク伝達を受け、振動を抑制
された形態にて無段変速される。更に、入力軸からのト
ルク伝達のほかに、出力軸からのバックトルクが変速装
置１００内へ戻る時には、ブレーキ力（自動車のエンジ
ンブレーキと同様に作用）として作用し、エネルギロス
がなくレスポンスの良い加減速特性が得られる。又、一
対又はこれ以上のギヤで出力軸のギヤを回転するから、
力の伝達効率が良くなり、小さなモジュールのギヤを採
用でき、装置全体が小型軽量する。

【００１４】本発明の上記目的を達成する請求項３は、
請求項１，２の歯車式無段変速装置において、負荷の大
小により上記入力ギャの入力軸と出力ギャの出力軸の偏
心位置を変える変速調節手段を手動ハンドル部材又は自
動変速部材にて操作することを特徴とする一般産業機械
用の歯車式無段変速装置したものである。

【００１５】上記手段により、特に、負荷の大小に応
じ、出力軸に伝達するトルクと周速とを入・出力軸間の
偏心位置を手動操作で可変させられるから、その負荷の
大小に最適なトルクと周速とで出力軸を駆動する。更
に、負荷の大小を検出する自動変速部材により連続可変
させられるから、その負荷の大小に最適なトルクと周速
とを自動的に制御されて出力軸を駆動する。勿論、負荷
変動に関係無く出力軸の回転速度を一定のままとして所
定のトルクを伝達させることもできる。

【００１６】本発明の上記目的を達成する請求項４は、
請求項２の歯車式無段変速装置において、車速や負荷の
大小を制御情報源とする自動変速調節部材を出力軸に結
び、上記入力ギャの入力軸と出力ギャの出力軸の偏心位
置を変える変速調節手段を車速や負荷の大小に応じて上
記自動変速調節部材にて自動制御することを特徴とする
自動車用の歯車式無段変速装置とするとしたものであ
る。

【００１７】上記歯車式無段変速装置によると、車速や
負荷の大小を制御情報源として出力軸に伝達するトルク
と周速とを入・出力軸間の偏心位置の調節により自動可
変させられるから、その車速と負荷の大小に最適なトル
クと周速とを自動的に制御されて出力軸を駆動する。
又、正逆の両回転方向にも機能するように出力軸側から
の逆転トルクが入力軸側にエンジンブレーキとして伝達
されるように、逆転方向の一方向クラッチ機構と逆転ク
ラッチとが機能する。又、偏心量ｅをギャＧ２の半径と
同一にすると、回転半径が零となり、入力軸の一定回転
に対して、出力軸の回転を止めた状態に出来、完全なク
ラッチレス化を可能とする。しかして、理想的な自動車
用の歯車式無段変速装置を提供する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施形態につき
説明する。図１，２，３は本発明に係る歯車式無段変速
装置の断面図を示している。図４，５，６は一方クラッ
チの断面図と側面図、図７は噛合クラッチの断面図であ
る。

【００１９】まず、図１２において、本発明に関連した
歯車式無段変速装置の基本原理を理解し易くするために
説明する。ワンウェイクラッチＯＣを内蔵した一対のギ
ヤＧ１をリンクＬに支持させ、この他端が円周Ｄｏ上の
２ケ所に枢支され、中心Ｏの周りに一定の回転数Ｎｏで
回転させる。入力側のギヤＧ１は、中心Ｏから距離ｅだ
け離れた点Ｏ２を中心に回転する出力側のギヤＧ２と噛
み合っている。ギヤＧ２の回転数Ｎ₂は、Ｎ₂＝（Ｒ２＋ｅ）Ｎｏ／Ｒ２Ｒ２＋ｅＭＡＸ＝Ｒｏとすると、Ｎ₂ＭＡＸ＝Ｒｏ・Ｎ
ｏ／Ｒ２となり、ｅ＝０とすると、Ｎ₂＝Ｎｏとなる。
入力側のギヤＧ１は、出力側のギヤＧ２との噛み合い状
態を常に最適に保つため、円周Ｄ₂上に溝を設け、その
溝内を入力側のギヤＧ１のリンクＬの枢支部が滑って行
くようにする。

【００２０】然して、図１２において、次のように作用
する。中心軸Ｏを入力軸、偏心軸Ｏ２を出力軸とする
と、中心軸Ｏの入力が切れると、偏心軸Ｏ２は慣性力で
カラ回りする。ギヤＧ１´，Ｇ１´は、ワンウェィクラ
ッチＯＣが内臓されているので、ギヤＧ２と共にカラ回
りする。本実施例では、これを防止するために、図１，
図１３に示すように、ギヤＧ１，Ｇ１と並べてギヤＧ１
´，Ｇ１´を同軸に取付け、このギヤＧ１´，Ｇ１´に
はギヤＧ１に対して逆回転方向で作用するように、一方
向クラッチＯＣが内蔵されている。

【００２１】上記偏心軸Ｏ２の周速をｖ₂とすると、ギ
ヤＧ１´，Ｇ１´及びリンクＬを介して、作用点ａにｖ
₁ａなる周速を与える。ｖ₁ａ＝（Ｒｏ＋ｅ）ｖ₂／Ｒ２（ｅ≧０）ｖ₁ｂ＝（Ｒｏ−ｅ）ｖ₂／Ｒ２（ｅ≧０） ∴ｖ₁ａ≧ｖ₁ｂ＞ｖ₂ つまり、偏心軸Ｏ２がｖ₂なる周速で回れば、中心軸Ｏ
はｖ₁ａなる周速で回わされるので、カラ回りしないで
ブレーキが効いた状態となって作用する。

【００２２】続いて、上記図１２，１３の実施形態を実
際の歯車式無段変速装置として開発した本発明の実施形
態につき、図１〜７により説明する。この歯車式無段変
速装置１００は、入力軸１０に対して（例えば増速回転
して）出力する出力軸２０を手動ハンドル２８による操
作で、変速比を無段階に調節する汎用タイプ（一般産業
機械用）の歯車式無段変速装置として示している。勿
論、手動ハンドル２８に替え、車速や負荷の大小を制御
情報源とする自動変速調節部材と結べば、後記の自動車
用の歯車式無段変速装置３００となる。

【００２３】図中、１は歯車式無段変速装置１００のハ
ウジングであり、この右端ブラケット２のボス３には、
モータやエンジンに連結される入力軸１０がベアリング
４，５に承持されている。他方、ハウジング１の左端ブ
ラケット６のボス７には、各種（産業機械，農業機械，
自動車他）の負荷に連結される出力軸２０がベアリング
８，９に承持されている。上記入力軸１０と出力軸２０
との間に、本発明の歯車式無段変速装置１００を装備す
る。

【００２４】上記入力軸１０の内端（軸の左端）１０Ａ
には、十字状の旋回体１１がその中央部（軸受部）１１
Ａを嵌着させている。上記旋回体１１は、そのリンク機
構Ｌ（関節：Ｌ１，Ｌ２）の第１腕Ｌ１と第２腕Ｌ２と
を支軸１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅで枢支し、この
第２腕Ｌ２の各先端部（軸受部）に支軸１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを嵌着させ、入力軸１０の回転中心
Ｏの軸心方向と同方向に向けている。上記支軸１２Ａ〜
１２Ｄには、２枚のギャＧ１，Ｇ１´とが各々回転逆方
向に抱合わせた状態にて、その内輪に一方向クラッチ機
構Ｃ１，Ｃ１´を介して承持させている。上記２枚のギ
ャＧ１，Ｇ１´は、図４，５に示すように、各々正転方
向及び逆転方向に機能する一方向クラッチ機構Ｃ１，Ｃ
１´の偏心駒１３，１３´を内蔵している。上記偏心駒
１３，１３´を回動してクラッチの入・切を支配するカ
ム体１５が上記リンク機構Ｌの支軸１１Ｂ，１１Ｃ，１
１Ｄ，１１Ｅに嵌着し、このカム体１５が、外部のハウ
ジング１内壁に取付けた入・切円形カム体１４の円形カ
ム溝１４Ａに係合している。これにより、出力ギャＧ２
と常に噛合する上記入力ギャＧ１，Ｇ１´は、この１公
転時に中心点Ｏ２からの偏心移動によって生ずる出力ギ
ャＧ２との噛合点が最大周速となる公転角の区間αだけ
を繋ぐ一方向クラッチ機構Ｃ１，Ｃ１´を構成する。

【００２５】上記一方向クラッチ機構Ｃ１，Ｃ１´の詳
細構成を図４，５，６にて説明する。上記支軸１２Ａ〜
１２Ｄに嵌まる各ギャＧ１，Ｇ１´の内・外輪の間Ｘに
は、各々正転方向及び逆転方向に機能する一方向クラッ
チ機構Ｃ１，Ｃ１´の偏心駒１３，１３´を内蔵してい
る。この偏心駒１３，１３´は、回転中心となる支軸１
２Ａ〜１２Ｄの軸心（Ｓ）に対して偏心位置Ｓ２，Ｓ２
をカム中心にして取付けられている。そして、図５に示
すように、ギャＧ１，Ｇ１´の中心Ｓ１に対して支軸１
２Ａ〜１２Ｄの軸心（Ｓ）は、偏心量βのもとで左側
（図示において）に配置されている。しかして、図５の
ように、偏心駒１３，１３´の中心Ｓ２がギャＧ１，Ｇ
１´の中心Ｓ１よりも上下側に位置するとき、クリンチ
ポイントＣＰ１，ＣＰ２が接してクラッチが入る。又、
偏心駒１３，１３´の中心Ｓ２がギャＧ１，Ｇ１´の中
心Ｓ１の右側（図示において）に位置すると、クリンチ
ポイントＣＰ１，ＣＰ２が離れてクラッチが切れる。

【００２６】上記偏心駒１３，１３´には、作動片１３
Ａ，１３Ａ´を突出し、これが矩形空間Ｘ´内に圧装し
たバネ１３Ｂ，１３Ｂ´の弾発力のＯＮ，ＯＦＦにより
偏心駒１３，１３´を回動し、ギャＧ１の内周壁（ａ）
と離接してクラッチの入・切りを支配する。その指令系
の構成は、図５，６に示すように、押動棒１３Ｃの先端
に二股状に２つの作動棒１３ＧをピンＢで枢支し、この
作動棒の各自由端が上記作動片１３Ａ，１３Ａ´に明け
たバカ孔に先端の球体１３Ｈで抜け止めされて遊嵌して
いる。上記各作動棒１３Ｇには、バネ１３Ｂ，１３Ｂ´
が嵌合し、その弾発力で各偏心駒１３，１３´を回動さ
せ、且つバネ１３Ｊによる押動棒１３Ｃの引き力Ｆで、
バネ１３Ｂ，１３Ｂ´を圧縮して各偏心駒１３，１３´
を内周壁（ａ）から離接してクラッチを切る。

【００２７】上記押動棒１３Ｃは、第２腕Ｌ２内に納め
られ、この押動棒１３Ｃの押片１３Ｄに対して押圧する
カム体１５と、このカム体１５を嵌着した支軸１１Ｂ〜
１１Ｅを出力ギャＧ２との噛合点が最大周速となる公転
角の区間αだけ、入・切円形カム体１４の円形カム溝１
４Ａで実線位置に回動してカム体１５が押動棒１３Ｃを
押し、これでバネ１３Ｂ，１３Ｂ´の弾発力により偏心
駒１３，１３´を実線位置に回動して各クリンチポイン
トＣＰ１，ＣＰ２を圧接し、両方の一方向クラッチ機構
Ｃ１，Ｃ１´を結合する。しかして、片側の入力ギャＧ
１は入力軸１０からのトルク伝達となる正転方向に機能
し、他方の入力ギャＧ１´は出力軸２０からのトルク伝
達（逆トルク）となる逆転方向に機能する関係になって
いる。

【００２８】そして、公転角の区間α以外は、入・切円
形カム体１４の円形カム溝１４Ａでカム体１５を嵌着し
た支軸１１Ｂ〜１１Ｅを戻し、図６に示すように、偏心
駒１３，１３´が入力ギャＧ１，Ｇ１´の接合用の内周
壁（ａ）から離れてクラッチが切れる。そして、入力ギ
ャＧ１は入力軸１０からのトルク伝達となる正転方向に
機能せず、入力ギャＧ１´は出力軸２０からのトルク伝
達（逆トルク）となる逆転方向に機能しない関係になっ
ている。

【００２９】上記ギャＧ１，Ｇ１´を備える支軸１２Ａ
〜１２Ｄは図１，３に示すように、中間軸１７Ｃの中心
点Ｏ２（入力軸１０の回転中心Ｏとの距離ｅ）を中心と
し、回転直径Ｄ２を持つ円形カム体１７の円形カム溝１
７Ａに係合している。上記円形カム体１７は、その回転
筒部（中間軸）１７Ｃがベアリング１８，１９を介して
昇降体２２の下端軸受部２２Ａに支持されている。上記
昇降体２２は、変速調節手段３０となる手動ハンドル２
８に連結すべく、上部に雌螺子２２Ｂを設け、これに螺
合するボールネジ２３がその上端部に固設したウオーム
ホイール２４のボス部２４Ａをハウジング１の上部１Ｃ
に付設したブラケット２４´との間にベアリング２５，
２６で吊持されている。上記ウオームホイール２４には
ウオーム軸２７が螺合し、手動ハンドル２８の正逆転操
作により、ボールネジ２３を正逆転させ、これにつなが
る昇降体２２及び円形カム体１７を昇降調節（上記軸心
Ｏ，Ｏ２間の距離ｅを調節）し、この回転筒部１７Ｃ及
びこの回転中心Ｏ２に通っているスプライン軸２１Ａを
昇降調節する構成になっている。

【００３０】上記回転筒部である中間軸１７Ｃの右端に
は、図１，７に示すように、２枚の出力ギャＧ２，Ｇ２
がシフタ筒４２の外周に遊嵌合し、上記２対（８枚）の
入力ギャＧ１，Ｇ１と噛合している。又、シフタ筒の内
周がスプライン軸の軸方向に移動するようキー係合され
ている。上記シフタ筒４２は、図７（ａ）に示すよう
に、スプライン軸２１Ａの右端フランジ２１Ｂに圧装し
たバネ４３で左進され、中間軸１７Ｃの右側壁に設けた
片山状のクラッチ爪１７Ｄとその左端の片山状のクラッ
チ片４２Ａとを噛合わせたクラッチＣＫを構成し、クラ
ッチ片４２ＢとギャＧ２のクラッチ片Ｋ１とを切り離し
た逆転クラッチＣＫ２を構成する。この時、ギャＧ２の
クラッチ片Ｋ２とシフタ筒のクラッチ片４２Ｃとを結合
した正転クラッチＣＫ１を構成している。ここで、入力
軸１０からの回転トルクをギャＧ１からギャＧ２へ伝達
し、これでトルクが矢印のように中間軸１７Ｃ（スプラ
イン軸２１Ａ）に伝達して正転されるが、ギャＧ１側か
らのトルク伝達は一方向クラッチ機構Ｃ１によりＯＮ，
ＯＦＦ制御される。

【００３１】他方、図７（ｂ）のように、出力軸２０か
ら中間軸１７Ｃへ逆転トルクが伝達すると、中間軸１７
Ｃがシフタ筒４２側を回転することとなり、上記クラッ
チ爪１７Ｄがクラッチ片４２Ａをバネ４３に抗して右側
へシフタ筒４２を推進させる。これで、クラッチＣＫが
外れると共に、ギャＧ２側の正転クラッチＣＫ１が外
れ、ギャＧ２´側の逆転クラッチＣＫ２が結合され、出
力軸２０からのトルクをギャＧ２からギャＧ１´を介し
て入力軸１０へ伝達し、エンジンブレーキの作用をする
構成になっている。勿論、ギャＧ１´側へのトルク伝達
は一方向クラッチ機構Ｃ１´によりＯＮ，ＯＦＦ制御さ
れる。

【００３２】しかして、入力軸１０をその回転中心Ｏで
回転すると、旋回体１１が旋回され、これを枢支するリ
ンク機構Ｌの自由端の支軸１２Ａ〜１２Ｄ及びそのギャ
Ｇ１，Ｇ１´とが中間軸１７Ｃの中心点Ｏ２を中心と
し、回転直径Ｄ２を持つ円形カム溝１７Ａにガイドされ
て、回転直径Ｄ２上を公転する。ここで、上記ギャＧ
１，Ｇ１´は、入力軸１０の回転中心Ｏに対してある距
離ｅだけ変位させた中間軸１７Ｃの中心点Ｏ２で回転す
る２枚の出力側のギャＧ２，Ｇ２´と噛合している。こ
れで、ギャＧ１，Ｇ１´から出力側のギャＧ２，Ｇ２´
へ伝達される回転周速が最大偏心半径時に最大周速とな
り、最小偏心半径時に最小周速となる。

【００３３】これにより、正転方向に機能する一方向ク
ラッチ機構Ｃ１が入力軸１０のギャＧ１からその最大偏
心半径時（αの区間で、図８の作用点Ｐ２）に最大周速
と最小トルクを一方向クラッチ機構Ｃ１を介して出力側
のギャＧ２へ伝達する。又、エンジンブレーキの作用で
出力軸側から逆転トルクが働くと、逆転方向に機能する
逆転クラッチＣＫ２と一方向クラッチＣ１´が中間軸１
７ＣのギャＧ２からその最小偏心半径時（図８の作用点
Ｐ３で）に最大周速とトルクを入力側のギャＧ１´へブ
レーキ作用として伝達する。即ち、負荷側からのトルク
伝達は、最小偏心半径時の回転数がリンク機構Ｌを介し
て入力軸１０に伝達される。

【００３４】上記入力側のギャＧ１，Ｇ１´と噛合する
中間軸１７Ｃの中腹部には、入切クラッチＣＫ，ＣＫ
１，ＣＫ２を備えており、この入切りで中間軸１７Ｃと
右側ギャＧ２又は左側ギャＧ２との入切りを選択し、負
荷側からの回転トルクを歯車式無段変速装置１００に戻
してブレーキ作用をさせるかどうかを出力軸２０の回転
トルク方向で自動的に切り替えられる。

【００３５】更に、上記中間軸２１の左端部は、シュミ
ットカップリングＳＣの片側と結合され、このシュミッ
トカップリングＳＣの他方側が上記出力軸２０に連結さ
れている。上記シュミットカップリングＳＣは、多段継
手円板３１，３２，３３からなり、軸心位置の異なる２
つの軸１７Ｃ，２０を結合させる機能を持っている。し
かして、ギャＧ１，Ｇ２から中間軸１７Ｃに出力する回
転は、シュミットカップリングＳＣで任意に偏心してい
る出力軸２０に所定の回転速度と、トルクとを伝達する
構成になっている。上記所定の回転速度Ｎｎと、トルク
Ｔｑは、変速調節手段３０となる手動ハンドル２８によ
る昇降体２２及びホルダ体１７を昇降調節（上記軸心
Ｏ，Ｏ２間の距離ｅを調節）して行われる。

【００３６】本発明の実施形態は上記のように構成さ
れ、以下のように作用する。図３，８に示すように、入
力軸にリンク機構で連結する２対のギャＧ１，Ｇ１は、
当該ギャＧ１，Ｇ１の中心点Ｏから距離ｅだけ離れた出
力軸の中心点Ｏ２を中心にして公転するよう円形カム溝
１７Ａ上にその支軸を係合させ、且つ上記出力軸の中心
点Ｏ２に位置するギャＧ２と常に噛合する上記ギャＧ１
が１公転中に中心点Ｏ２からの偏心移動によって生ずる
ギャＧ２との噛合点Ｐ１の最大周速時のトルクを一方向
クラッチ機構Ｃ１（Ｃ１´）がＯＮして出力軸のギャＧ
２へ伝達する。

【００３７】入力軸の２対のギャＧ１が一定回転速度Ｎ
１で回転するとき、両軸心Ｏ，Ｏ２間が距離ｅだけ偏心
しているので、ギャＧ１と噛み合うギャＧ２はギャＧ１
の公転半径が１公転毎に±ｅだけ変化（正弦波状に変
化）することになり、この最大半径時（ギャＧ２の半径
＋ｅ）に、ギャＧ１からの回転速度Ｖが最大となって回
転Ｎ２とトルク（Ｔｑ）をギャＧ２から出力軸２０へ伝
達する。１公転中、ギャＧ１は最大半径時（ギャＧ２の
半径＋ｅ）以外では周速が低下し、一方向クラッチ機構
Ｃ１により出力軸２０とギャＧとの縁を切り、トルク伝
達しない。即ち、ギャＧ１の１公転につき、最大周速Ｖ
ｍａｘ時にその周速とトルクとがギャＧ２から出力軸２
０に伝達される。この実施例では、２対のギャＧ１を備
えているから、図１１に示すように、１サイクル中に４
回のトルク伝達が行われ、振動が抑制される。

【００３８】上記歯車式無段変速装置１００の作用を図
８，９，１０により、更に詳細に説明する。図８，９に
おいて、Ｏ：入力軸中心、ω：入力軸回転角速度（一
定）、Ｏ２：出力軸中心、ＶＧ₂：出力ギャ周速度、
ｅ：入力軸と出力軸との偏心量、Ｐ：出力ギャＧ２と、
入力ギャ（クラッチギャ）Ｇ１との噛合点、、Ｑ：入力
ギャＧ１を支える第２腕Ｌ２の支点で入力軸Ｏと一体と
なし、半径Ｒの円周上を回転する。Ｑ１：入力ギャＧ１
のクラッチがＯＮとなる点、、Ｑ３：入力ギャＧ１のク
ラッチがＯＦＦとなる点である。

【００３９】今、入力ギャＧ１は、出力ギャＧ２のピッ
チ円上に４個配列されている。よって、∠Ｑ１，Ｏ，Ｑ
３＝９０°となる。ここで、点Ｑが半径Ｒの円周上を回
って点Ｑ１に来るとクラッチが入り、ギャＧ１はＶＧ₂
の逆方向には回らない（但し、ＶＧ２の方向には回
る）。この状態で点Ｑ３まで来るとクラッチが解除さ
れ、入力ギャＧ１は自由に回る。よって、入力軸Ｏのト
ルクは、点Ｑ１からＱ３の間、つまり噛合点Ｐ１からＰ
３の間で、出力ギャＧ２に伝達される。

【００４０】点Ｐ１では、出力ギャＧ２の周速ＶＧ
₂₁は、半径ＯＰ₁が角速度ωで回る周速ＶＧ₁₁の分速と
なり、ＶＧ₂₁＝ＯＰ₁ωｃｏｓθとなる。点Ｐ３でも同
様である。ところが、点Ｐ２では、半径ＯＰ₂＝ｒ₀＋ｅ
ｍａｘとなり、周速ＶＧ₂は、ＶＧ₂＝（ｒ₀＋ｅｍａ
ｘ）ωとなり、Ｐ１からＰ３の間では、最大周速とな
る。よって、ギャＧ２の回転速度は、ＶＧ₂によって決
まる。

【００４１】偏心量ｅが小さくなって、図９のように、
ｅ＝０となると、入力軸の中心Ｏ１と出力軸の中心Ｏ２
が一致する。従って、ＯＰ₁＝ＯＰ₂＝ＯＰ₃ ＶＧ₂₁＝ＶＧ₂＝ＶＧ₂₃＝ｒ₀ωとなり、入力軸と出力軸
の回転数は同じとなる。更に、偏心量ｅが小さくなっ
て、マイナス値（図１０の状態）となると、回転半径Ｏ
Ｐ₁、ＯＰ₂、ＯＰ₃において、ＯＰ₂は最大でなくなり、
ＯＰ₁＞ＯＰ₂＜ＯＰ₃となる。

【００４２】図１０のように、ｅｍｉｎのときは、ＯＰ
₁＝ＯＰ₃となるようにＱ１，Ｑ３の位置を決めておく
と、出力ギャＧ２の周速ＶＧ₂₁＝ＶＧ₂₃＞ＶＧ₂とな
る。このときは、点Ｐ１とＰ３の２箇所で、トルク伝達
が行われることになる。低速時には、伝達トルクが大き
くなるから、伝達点が多い方が有利であるので、ＯＰ₁
＝ＯＰ₃となるようにＱ１，Ｑ３の位置を決める。

【００４３】ｅを更に小さくして、ｅ＝ｒ₀とすると、
回転半径が０となるので、ギャＧ２への伝達トルクも０
となり、クラッチで切れた状態となるから、実際の装置
においてクラッチを省略できる。しかし、この場合、入
力ギャＧ１同志が干渉するのでギャＧ１の個数を減らす
必要がある。上記歯車式無段変速装置における変速範囲
Ｃは、下記の式により、現わされる。変速範囲Ｃ＝図８
中のＶＧ₂／図１０中のＶＧ₂₁となる。

【００４４】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、ギャの偏心位置を変える変速調節手段は、図示の
手動ハンドルによる他、車速や負荷の大小を検出し、こ
れを制御用の情報源として自動変速調節部材を自動制御
させるようにしても良い。その実施例を自動車用（四輪
車や二輪車など）の歯車式無段変速装置３００として図
１４，１５で説明する。これに使用される歯車式無段変
速装置１００は上記のもので、エンジンＥの出力軸４０
０に入力軸１０，４０を連結する。更に、車速センサＳ
１と負荷の大小を検出するトルクセンサＴＳとを制御情
報源として備え、この情報が中央処理部ＣＰＵで演算さ
れ、この演算結果により歯車式無段変速装置３００の変
速比を調節する自動変速調節部材ＡＳ（３０と同じ）を
制御する駆動部Ｄに結ばれている。尚、歯車式無段変速
装置３００の出力軸２０，５０は車輪を駆動するプロペ
ラシャフト５００に連結している。

【００４５】上記のように歯車式無段変速装置３００の
変速比を調節する変速調節手段を車速や負荷の大小に応
じて自動変速調節部材ＡＳにより自動制御するから、そ
の車速と負荷の大小に最適なトルクと周速とを自動的に
制御されて車輪を駆動するプロペラシャフト５００を駆
動する。又、正逆の両回転方向にも機能するようにプロ
ペラシャフト５００側からの逆トルクが出力軸２０，５
０側にエンジンブレーキとして伝達するように、逆転方
向の一方向クラッチ機構Ｃ１´と逆転クラッチＣＫ２と
が機能する。しかして、アクセルを急に緩めるとき、強
力なエンジンブレーキが作用し、理想的な自動車用の歯
車式無段変速装置を提供する。

【００４６】本発明は上記自動車用の歯車式無段変速装
置３００のほか、一般産業機械用の歯車式無段変速装置
とすべく、負荷の大小だけを検出しこれを制御用の情報
源としてギャの偏心位置を変える変速調節手段を自動変
速調節部材ＡＳにて自動制御させるようにしてもよい。

【００４７】これによると、特に、負荷の大小を制御情
報源として出力軸に伝達するトルクと周速とを偏心ギャ
の偏心位置の調節により連続可変させられるから、その
負荷の大小に最適なトルクと周速とを自動的に制御され
て出力軸を駆動する。勿論、出力軸の回転速度を一定の
ままとして負荷変動に関係無く所定のトルクを伝達させ
ることもできる。

【００４８】更に、本発明において、入力ギャＧ１は、
２対（４個）の実施形態で示したが、１対（２個）や３
個の奇数であってもよいし、３対（６個）以上でもよ
い。また、逆転トルクの発生が無いか少ない時は、入力
側（正転側）のみのギャＧ１と一方向クラッチ機構Ｃ１
及びギャＧ２，正転クラッチＣＫ１として、逆転側の一
方向クラッチ機構Ｃ１´，逆転クラッチＣＫ２を省略
し、入力側からのトルク伝達とこの変速機能だけとして
もよい。この構成によると、更にコンパクトでシンプル
なものとなる。

【００４９】

【効果】本発明の請求項１，２によると、入力軸に一対
又はこれ以上の入力ギャ（一方向クラッチ機構付き）を
１８０〜９０度の回転位相位置に備えたから、入力軸の
１回転中に２〜４回以上の最大周速とトルク伝達を出力
軸が受け、振動を抑制された形態にて無段変速できる効
果を発揮する。更に、一対以上の入力ギヤで１つの出力
ギヤを回転するから、力の伝達効率が良くなり、小さな
モジュールのギヤを採用でき、装置全体を小型軽量化出
来る効果がある。又、請求項２によると、負荷側からの
トルク伝達を制動力に利用できる効果がある。

【００５０】また、本発明の請求項３によると、請求項
１，２の歯車式無段変速装置において、偏心量を変える
変速調節手段を手動変速調節部材にて手動制御させるよ
うにしたから、一般産業機械の歯車式無段変速装置とし
ての基本的性能や機能を発揮することができる効果が得
られる。更に、全体の機構が小型・コンパクトになり、
出力伝達効率も良く、その変速比も簡便且つ広範囲に調
節できる効果がある。

【００５１】そして、本発明の請求項４によると、請求
項２の歯車式無段変速装置において、車速や負荷の大小
を検出し、これを制御用の情報源としてピニオンの偏心
位置を変える変速調節手段を自動変速調節部材にて自動
制御させるようにしたから、アクセルを急に緩めると、
強力なエンジンブレーキが作用し、自動車やオートバイ
用の歯車式無段変速装置としての性能・機能を発揮する
ことができる効果が得られる。又、入力軸の回転に対し
て出力軸の回転を零にすることができるから、クラッチ
やトルクコンバータが不要となり、全体の機構が小型・
コンパクトになり、出力伝達効率も良く、その変速比も
簡便且つ広範囲に調節できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る歯車式無段変速装置の断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線の断面図である。

【図４】本発明の一方向クラッチ機構の拡大断面図であ
る。

【図５】本発明の一方向クラッチ機構の拡大断面図であ
る。

【図６】本発明の一方向クラッチ機構の作用を示す拡大
断面図である。

【図７】本発明の正逆転クラッチの構造と作用を示す拡
大断面図である。

【図８】本発明の歯車式無段変速装置の作用を示す説明
図である。

【図９】本発明の歯車式無段変速装置の作用を示す説明
図である。

【図１０】本発明の歯車式無段変速装置の作用を示す説
明図である。

【図１１】本発明の実施形態の変速特性曲線図である。

【図１２】本発明に係る技術の作用を示す説明図であ
る。

【図１３】本発明に係る技術の作用を示す説明図であ
る。

【図１４】本発明の歯車式無段変速装置を自動車用に適
用した第２実施例を示すシステム図である。

【図１５】本発明の自動車用の歯車式無段変速装置の変
速特性曲線図である。

【符号の説明】

１００，３００歯車式無
段変速装置Ｇ１，Ｇ１´ 入力ギャＧ２，Ｇ２´ 出力ギャＤ２ギャの半径１ハウジング１０，４０入力軸１１旋回体１４入・切円
形カム体１７円形カム
体１７Ｃ中間軸２１Ａスプライ
ン軸２０，５０出力軸４２シフタ筒３０，６０手動ハン
ドル７０偏心調節
部材ｅ距離（偏
心量）Ｌリンク機
構Ｌ₁ 第１腕Ｌ₂ 第２腕Ｏ，Ｏ１，Ｏ２中心点ＯＣ，ＯＣ´，Ｃ１，Ｃ１´ 一方向ク
ラッチ機構ＣＫ１，ＣＫ２正転・逆
転クラッチＡＳ自動変速
調節部材Ｓ１車速セン
サＴＳトルクセ
ンサＣＰＵ中央処理
部Ｄ駆動部Ｖ周速Ｖｍａｘ最大周速Ｎ１，Ｎ２ギャの回
転数

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力軸にリンク機構で連結する少なくと
も一対以上の入力ギャＧ１は、当該ギャＧ１の中心点Ｏ
から任意距離ｅだけ偏心した出力軸の中心点Ｏ２を中心
にして公転するよう円形環状溝上にその支軸を係合さ
せ、且つ上記出力軸の中心点Ｏ２に位置する出力ギャＧ
２と常に噛合する上記入力ギャＧ１は、この１公転中に
中心点Ｏ２からの偏心移動によって生ずる出力ギャＧ２
との噛合点が最大周速となる公転角の区間だけを繋ぐ一
方向クラッチ機構Ｃ１を上記入力ギャＧ１内に備え、入
力ギャＧ１の最大周速時のトルクを出力ギャＧ２へ伝達
させることを特徴とする歯車式無段変速装置。
【請求項２】請求項１の歯車式無段変速装置におい
て、入力軸にリンク機構で連結する少なくとも一対以上
の入力ギャＧ１，Ｇ１´は、各々２枚重ね（Ｇ１，Ｇ１
´）に備えると共に、相互に逆回転方向に掛る一方向ク
ラッチ機構Ｃ１，Ｃ１´の関係となし、更に、入力ギャ
Ｇ１，Ｇ１´と噛合する２枚重ねの出力ギャＧ２には、
入力側トルクを伝達する正転クラッチと、出力側からの
逆転トルクを伝達する逆転クラッチとを装備したことを
特徴とする歯車式無段変速装置。
【請求項３】請求項１，２の歯車式無段変速装置にお
いて、負荷の大小により上記入力ギャの入力軸と出力ギ
ャの出力軸の偏心位置を変える変速調節手段を手動ハン
ドル部材又は自動変速部材にて操作することを特徴とす
る一般産業機械用の歯車式無段変速装置。
【請求項４】請求項２の歯車式無段変速装置におい
て、車速や負荷の大小を制御情報源とする自動変速調節
部材を出力軸に結び、上記入力ギャの入力軸と出力ギャ
の出力軸の偏心位置を変える変速調節手段を車速や負荷
の大小に応じて上記自動変速調節部材にて自動制御する
ことを特徴とする自動車用の歯車式無段変速装置。