JPH10122329A - リンク偏心式無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトに機構を構成することと、広範囲
の変速を可能とした新規なリンク偏心式無段変速装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 入力軸１０によって回転される内歯大歯
車１２Ａと、上記内歯大歯車の内周側にリンク機構Ｌで
連結するアクティブリング１７と、上記アクティブリン
グ内に一方向クラッチ１８，１９を介在させた出力軸２
０と、上記内歯大歯車の軸心Ｏ１に対して出力軸の軸心
位置Ｏ２を偏心調節する調節手段３０と、上記出力軸を
負荷軸４０に対して接続する偏心継手５０とを具備し、
上記内歯大歯車の出力軸に対する最大加速区間で回転ト
ルクを負荷軸に伝達させるリンク偏心式無段変速装置１
００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、リンク式伝動によ
る無段変速装置に関するもので、従来の無段変速機より
もコンパクトに構成でき且つ、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、コ
ンパクトに機構を構成することと、広範囲の変速を可能
とした新規なリンク偏心式無段変速装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の請求項１は、入力軸によって回転される内歯大歯車
と、上記内歯大歯車の内周側にリンク機構で連結するア
クティブリングと、上記アクティブリング内に一方向ク
ラッチを介在させた出力軸と、上記内歯大歯車の軸心に
対して出力軸の軸心位置を偏心調節する調節手段と、上
記出力軸を負荷軸に対して接続する偏心継手とを具備
し、上記内歯大歯車の出力軸に対する最大加速区間で回
転トルクを負荷軸に伝達させることを特徴とするリンク
偏心式無段変速装置である。

【０００９】これにより、一定回転する内歯大歯車に対
して、リンク機構で連結するアクティブリングの中心を
調節手段により変位（偏心）させることで、上記アクテ
ィブリングを駆動側にして、上記アクティブリングを不
等速回転させ、この不等速回転の最大加速区間での回転
トルクを一方向クラッチを介在させ負荷軸に取り出すこ
とができる。上記最大加速度は、調節手段による変位
（偏心）の大きさの調整により入力軸の回転速度に対し
て変えられるから、広範囲の無段変速が可能になる。

【００１０】上記目的を達成する本発明の請求項２は、
請求項１記載のリンク偏心式無段変速装置において、複
数のアクティブリングと、これに嵌合する一方向クラッ
チを出力軸に介在させたことを特徴とするリンク偏心式
無段変速装置である。

【００１１】上記手段により、入力軸の回転速度に対し
て、負荷軸に取り出す回転をより一層滑らかなトルク伝
達にする。

【００１２】又、請求項３は、請求項１及び２記載のリ
ンク偏心式無段変速装置において、偏心継手は、偏心移
動する出力軸に備えた第一歯車と、負荷軸に備えた第二
歯車とを、中継歯車にてその噛み合い位置を自在に調整
嵌合させる構成としたことを特徴とするリンク偏心式無
段変速装置である。

【００１３】上記偏心継手によると、調節手段により変
位（偏心）が連続して大きく変化しても、出力軸と負荷
軸とが円滑に接続される。しかも、歯車式の偏心継手で
あるから、継手部の伝達ロスが無く効率良くトルク伝達
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面につき本発明の実施形
態を説明する。図１〜３は本発明に係るリンク偏心式無
段変速装置の各断面図、図４，５は作用図、図６は本発
明に係るリンク偏心式無段変速装置の原理を示す作用図
である。

【００１５】まず、図６に示す原理から説明する。図６
はｘ，ｙ軸座標上に、内歯大歯車１２と、上記内歯大歯
車１２Ａの内周側にリンク機構Ｌで連結するアクティブ
リング１７と、上記アクティブリング内に一方向クラッ
チ１８を介在させた出力軸２０とを示している。

【００１６】内歯大歯車１２Ａの回転中心Ｏ１に対し
て、アクティブリング１７の回転中心Ｏ２はｅだけ変位
している。アクティブリング１７の半径をｒとし、この
Ｑ点（ｘ，ｙ）と、内歯大歯車１２Ａの半径Ｒ上のＰ点
（ａ，ｂ）間の長さをＬとし、各々時計方向（矢印方
向）の回転のｙ軸からの角度をαとθとに定義する。

【００１７】まず、Ｐ点（ａ，ｂ）のａ，ｂは、次の式
で表せる。 ａ＝Ｒｓｉｎθｂ＝Ｒｃｏｓθ ∴点Ｐ（Ｒｓｉｎθ，Ｒｃｏｓθ） 点Ｑは点Ｐを中心とし、半径Ｌの円即ち、 （ｘ−Ｒｓｉｎθ）²＋（ｙ−Ｒｃｏｓθ）²＝Ｌ²・・・・ の式上の点（ｘ，ｙ）であり、またＯ２を中心とし、半
径ｒの円即ち、 ｘ²＋（ｙ−ｅ）²＝ｒ²・・・・ との交点である。

【００１８】上記，より ４（ｅ²−２ｅＲｃｏｓθ＋Ｒ²）ｙ²＋〔４（ｅ−Ｒｃｏｓθｘｒ²＋Ｒ²−ｅ²− Ｌ²）−８ｅＲ²ｓｉｎ²θ〕ｙ＋４Ｒ²ｓｉｎ²θ（ｅ²−ｒ²）＋（ｒ²＋Ｒ²−ｅ² −Ｌ²）＝０・・・・ また、ｙ＝ｅ＋ｒｃｏｓα ・・・・ をに代入して、αとθの函数とする。θで微分すれ
ば、角αの角速度が出る。この最大値を求める事によ
り、最大周速と、その時のＰ点の位置が求まる。今、図
６の作図より、概略Ｄで示す区間が最大周速となり、Ｑ
の周速≧Ｐの周速としてできる。ｅ＝０のときは、同一
回転数（変速比：１）であるから、変速比は１〜Ｒ／ｒ
以上にできる。

【００１９】続いて、上記原理に基づく具体的な実施形
態につき説明する。図１〜５で説明する。このリンク偏
心式無段変速装置１００は、入力軸１０に対して（例え
ば、増速から減速の区間にわたり回転して）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）のリンク
偏心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、自動車用のリンク偏心式無
段変速装置となる。

【００２０】図中、１はリンク偏心式無段変速装置１０
０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負荷軸（ドライブ
シャフト）４０がベアリング８，９に承持されている。
上記入力軸１０と負荷軸（ドライブシャフト）４０との
間に、本発明のリンク偏心式無段変速装置１００を装備
する。

【００２１】上記入力軸１０の内端（軸の左端）１０Ａ
には、小歯車１１を備え、これに噛合う内歯大歯車１２
Ａの環体１２がハウジング１の中腹部に嵌着した環体１
５と２つのベアリング１３，１４により回転可能に支持
されている。上記内歯大歯車１２Ａの内周側に２組（１
組みにつき１本）からなる２本のリンク１６を相互に１
８０°の位相差で枢着し、この中心側を２つのアクティ
ブリング１７の外周１７Ｂに枢着させてリンク機構Ｌを
構成している。上記アクティブリング１７内には、一方
向クラッチ１８，１９を嵌合し、上記一方向クラッチ１
８，１９を挿通する出力軸２０の両端２０Ｂ，２０Ｂ
は、手回しハンドル２８により昇降移動する昇降手段
（調節手段ともいう）３０の左右支持体３１，３１の下
端軸受３１Ａのベアリング３２，３２にその全体（部材
１７，１８，１９，２０）を支持する。尚、昇降手段
（調節手段）３０は、ハンドル２８のウオーム２９でウ
オームホイール２９Ａを回転させ、このネジ棒２９Ｂが
支持体３１，３１のネジ部３１Ｂに螺合させている。

【００２２】しかして、手回しハンドル２８による操作
で、昇降手段（調節手段）３０の左右支持体３１，３１
が左右２本のガイド面３３に案内され、出力軸２０とこ
れに付随する各部材１７，１８，１９を昇降し、内歯大
歯車１２Ａの軸芯Ｏ１に対してアクティブリング１７の
軸芯Ｏ２（出力軸２０の軸芯と同じ）を図２，３に示す
ように、両者一致した内歯大歯車１２Ａの軸芯Ｏ１から
変位ｅで表示されるように、上側に偏心配置させる。上
記アクティブリング１７の軸芯Ｏ２の偏心配置は、ハン
ドル２８による操作で、上記区間を連続して調節され、
上側に偏心配置される時、出力軸２０は内歯大歯車１２
Ａに対して増速する関係をなす（詳細は前記（１〜Ｒ／
ｒ）の変速比となる）。

【００２３】上記アクティブリング１７内の一方向クラ
ッチ１８，１９は、内歯大歯車１２Ａからリンク１６を
介して伝達されるアクティブリング１７の最大周速の区
間Ｄにおいて接続され、出力軸２０にトルク伝達する。
このトルク伝達は、２組のアクティブリング１７を１８
０°位相をづらせて備えているから、１８０°毎に発生
する。

【００２４】次に、偏心継手５０の構成を説明する。上
記出力軸２０の軸端２０Ｃには、第一歯車３５を備え、
これに軸対向する負荷軸（ドライブシャフト）４０の第
二歯車３６が図１，３に示すように、同一又は偏心して
配置されている。尚、負荷軸（ドライブシャフト）４０
の軸芯は、内歯大歯車１２Ａの軸芯Ｏ１と同一である。
上記第一歯車３５は昇降手段３０により昇降動すると
き、移動線Ｌ´上を移動する。上記２つの歯車３５，３
６は、中継歯車３７によって噛み合わされ、両歯車３
５，３６の変位ｅが変化しても、これに追従するように
中継歯車３７は第一歯車３５の出力軸２０上に承持した
支持レバー３８の中間位置（ａ／２）に配置されてい
る。

【００２５】即ち、中継歯車３７は、第一歯車３５に一
端を支持した支持レバー３８の中腹上の支軸３７Ａに配
置されている。更に、第二歯車３６の負荷軸４０との間
に架絡したレバー４１により所定間隔が保たれ、各歯車
３５，３６との噛み合いが外れないようになっている。
上記支持レバー３８の自由端３８Ｂには支持ピン３９が
固定されている。このピン３９は、ハウジング２１のボ
ス２１Ｂ上の長孔２１Ｃに位置決めされている。

【００２６】しかして、歯車３５，３６が図４に示すよ
うに、同一軸芯（Ｏ１，Ｏ２）にあるときは、支持レバ
ー３８が水平姿勢となり、この中腹の中継歯車３７が上
記２つの歯車３５，３６に噛み合う。また、出力軸２０
が上昇変位ｅして、図５に示すようになると、支持レバ
ー３８の右端が歯車３５と一体的に上昇し、左側の支持
ピン３９が長孔２１Ｃ内をスライドして、傾斜姿勢とな
る。この状態においても、中継歯車３７は、上記２つの
歯車３５，３６との噛合関係を維持する。

【００２７】上記構成により、出力軸２０の第一歯車３
５が負荷軸４０の第二歯車３６に対して、連続して移動
線Ｌ´上を変位（ｅ）しても上記偏心継手５０により、
常に最良の状態に維持され、エネルギーロス無くトルク
伝達を可能にする。

【００２８】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１，２，３に示すよう
に、入力軸１０の小歯車１１に噛合う内歯大歯車１２Ａ
が一定の回転速度で回転するとき、その内歯大歯車の回
転トルクがアクティブリング１７及び出力軸２０との間
に介在させた一方向クラッチ１８，１９の接合時（１７
の最大加速時）にのみ出力軸２０に伝達される。この
時、アクティブリングの軸芯位置Ｏ２を上記内歯大歯車
の軸芯位置Ｏ１に対して上（０〜ｅｍａｘ）に偏心させ
ると、アクティブリング１７側の回転数が出力軸２０と
同速から増速の変速関係となり、必然的に出力軸２０は
同速から最大増速までの広い範囲に変速される。尚、出
力軸２０は入力軸１０に対して、内歯大歯車１２Ａで大
減速されているから、最終的に減速された回転として出
力する。

【００２９】本発明は、上記実施形態に限定されず、発
明の要旨内での設計変更が可能である。例えば、上記ア
クティブリング１７の組数は２組に限定されず、３組、
４組でも良い。このようにすれば、トルク伝達がより円
滑になる。又、偏心継手５０は、リンク式（シュミット
カップリング：商品名）の偏心継手に変更しても良い。

【００３０】

【発明の効果】本発明の請求項１は、定回転する内歯大
歯車に対して、リンク機構で連結するアクティブリング
の中心を調節手段により変位（偏心）させることで、上
記アクティブリングを駆動側にして、上記アクティブリ
ングを不等速回転させ、この不等速回転の最大加速区間
での回転トルクを一方向クラッチを介在させ負荷軸に取
り出すことができるから、上記最大加速度は、昇降手段
である調節手段による変位（偏心）の大きさの調整によ
り入力軸の回転速度に対して変えられるから、広範囲の
無段変速が可能になる効果がある。

【００３１】本発明の請求項２は、複数のアクティブリ
ングと、これに嵌合する一方向クラッチを出力軸に介在
させたから、入力軸の回転速度に対して、負荷軸に取り
出す回転をより一層滑らかなトルク伝達にする効果があ
る。

【００３２】又、請求項３は、偏心継手を、偏心移動す
る出力軸に備えた第一歯車と、負荷軸に備えた第二歯車
とを、中継歯車にてその噛み合い位置を自在に調整嵌合
させるから、調節手段により出力軸の変位（偏心）が連
続して大きく変化しても、出力軸と負荷軸とが円滑に接
続され、継手部の伝達ロスを無くし効率良くトルク伝達
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリンク偏心式無段変速装置の実施
形態を示す図２のＡーＡ線方向の断面図である。

【図２】本発明に係るリンク偏心式無段変速装置の断面
図である。

【図３】本発明に係るリンク偏心式無段変速装置を示す
図１のＢーＢ線方向の端面図である。

【図４】本発明に係るリンク偏心式無段変速装置の偏心
継手の正面図である。

【図５】本発明に係るリンク偏心式無段変速装置の偏心
継手の作用図である。

【図６】本発明に係るリンク偏心式無段変速装置の原理
図である。

【符号の説明】

１０ 入力軸 １１ 小歯車 １２Ａ 内歯大歯車 １６ リンク Ｌ リンク機構 １７ アクティブリング １８，１９ 一方向クラッチ ２０ 出力軸 ２１Ｃ 長孔 ２８ ハンドル ３０ 昇降手段（調節手
段） ３５ 第一歯車 ３６ 第二歯車 ３７ 中継歯車 ３８ 支持レバー ３９ 支持ピン ４０ 負荷軸（ドライブ
シャフト） ４１ レバー ５０ 偏心継手 Ｏ１，Ｏ２ 軸芯 ｅ 偏心量 １００ リンク偏心式無段
変速装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸によって回転される内歯大歯車
   と、上記内歯大歯車の内周側にリンク機構で連結するア
   クティブリングと、上記アクティブリング内に一方向ク
   ラッチを介在させた出力軸と、上記内歯大歯車の軸心に
   対して出力軸の軸心位置を偏心調節する調節手段と、上
   記出力軸を負荷軸に対して接続する偏心継手とを具備
   し、上記内歯大歯車の出力軸に対する最大加速区間で回
   転トルクを負荷軸に伝達させることを特徴とするリンク
   偏心式無段変速装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のリンク偏心式無段変速装
   置において、複数のアクティブリングと、これに嵌合す
   る一方向クラッチを出力軸に介在させたことを特徴とす
   るリンク偏心式無段変速装置。
3. 【請求項３】 請求項１及び２記載のリンク偏心式無段
   変速装置において、偏心継手は、偏心移動する出力軸に
   備えた第一歯車と、負荷軸に備えた第二歯車とを、中継
   歯車にてその噛み合い位置を自在に調整嵌合させる構成
   としたことを特徴とするリンク偏心式無段変速装置。