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技術 差動歯車機構による無段変速装置

出願人 笹倉寛士
発明者 笹倉寛士
出願日 1995年10月2日 (25年1ヶ月経過) 出願番号 1995-291610
公開日 1997年4月15日 (23年7ヶ月経過) 公開番号 1997-100883
状態 未査定
技術分野 変速機構成
主要キーワード 摩擦媒体 交差軸歯車 作動歯車装置 遊星ピニオン 回転比率 配分割合 回転伝達経路 ウオームギア
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年4月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

目的

差動歯車機構を用いた無段変速装置において入力軸回転数に対する出力軸回転数を、出力軸負荷に応じた変速制御をすることにより無段階変速を実現するものである。

構成

2組の差動歯車装置を用い一方に入力軸、他方に出力軸を設け差動歯車装置間に変速比の異なる回転伝達経路、つまり高速回転伝達経路低速回転伝達経路を設ける。そしてこの二つの回転伝達経路の回転割合を制御する機能を設けることにより無段変速装置を構成する。

概要

背景

従来無段変速装置は一般的にはリングコーン方式、ベルトプーリ方式が代表的なものとして挙げられるが、双方共2軸間で回転力を伝達するための摩擦媒体回転力伝達径を変化させることにより無段変速を行っている。従って力の伝達に摩擦力を利用するため、大きな力の伝達には不十分であった。

概要

差動歯車機構を用いた無段変速装置において入力軸回転数に対する出力軸回転数を、出力軸負荷に応じた変速制御をすることにより無段階変速を実現するものである。

2組の差動歯車装置を用い一方に入力軸、他方に出力軸を設け差動歯車装置間に変速比の異なる回転伝達経路、つまり高速回転伝達経路低速回転伝達経路を設ける。そしてこの二つの回転伝達経路の回転割合を制御する機能を設けることにより無段変速装置を構成する。

目的

本発明は上記従来技術の問題を解決するために考案されたものであり、歯車という剛体により力を伝達することにより、力の伝達を摩擦力にたよらず大きな力でもスリップすることがない無段変速装置を提供することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

2組の差動歯車装置からなり、第1の差動歯車装置の任意の1つの軸を入力軸とし、残る2軸を各々動力伝達経路として第2の差動歯車装置の任意の2軸に連結し、第2の差動歯車装置の残る1軸より出力を取り出す装置である。上記第1と第2の差動歯車装置間の動力伝達のための二つの経路は、一方の経路のみを固定したときと他方の経路のみを固定した時とでは、入力軸と出力軸の間で異なる変速比を持ち、上記二つの動力伝達のための経路に入力回転配分制御することを特徴とする無段変速装置

請求項2

請求項1の無段変速装置において2組の差動歯車装置間の二つの動力伝達経路の内、一方の経路内にウオームギアを有することを特徴とする無段変速装置。

請求項3

請求項1の無段変速装置において2組の差動歯車装置間の二つの動力伝達経路の内、少なくとも一方の経路に制動装置を有するか、或は両方の経路を歯車等により一時的に連動させることができる機構を設けることにより入力軸と出力軸の回転比率制約を与えることが選択可能なことを特徴とする無段変速装置。

技術分野

0001

本発明は差動歯車機構を用い入力軸回転数に対する出力軸回転数を無段階に制御する無段変連装置に関するものである。

背景技術

0002

従来無段変速装置は一般的にはリングコーン方式、ベルトプーリ方式が代表的なものとして挙げられるが、双方共2軸間で回転力を伝達するための摩擦媒体回転力伝達径を変化させることにより無段変速を行っている。従って力の伝達に摩擦力を利用するため、大きな力の伝達には不十分であった。

発明が解決しようとする課題

0003

本発明は上記従来技術の問題を解決するために考案されたものであり、歯車という剛体により力を伝達することにより、力の伝達を摩擦力にたよらず大きな力でもスリップすることがない無段変速装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0004

本発明は2組の差動歯車装置からなり、第1の差動歯車装置の任意の1つの軸を入力軸とし、残る2軸を各々動力伝達経路として第2の差動歯車装置の任意の2軸に連結し、第2の差動歯車装置の残る1軸より出力を取り出す装置である。上記第1と第2の差動歯車装置間の動力伝達のための二つの経路は、一方の経路のみを固定したときと他方の経路のみを固定した時とでは、入力軸と出力軸の間で異なる変速比を持ち、上記二つの動力伝達のための経路に入力回転配分制御することに特徴を有している。

0005

また上記の無段変速装置において2組の差動歯車装置間の二つの動力伝達経路の内、一方の経路内にウオームギアを利用することが好ましい。

0006

本発明の無段変速装置において2組の差動歯車装置間の二つの動力伝達経路は、一方の経路のみを固定したときと他方の経路のみを固定した時とでは、入力軸回転数に対する出力軸回転数の比率が異なり、減速比が大きい方の動力伝達経路は低速回転伝達経路、他方は高速回転伝達経路として作用する。この二つの動力伝達経路は入力軸と出力軸の間で常に連結されているので両方の経路を同時に使用し回転力を伝達できるのである。

0007

出力軸負荷が小さい時は高速回転伝達経路が主たる動力伝達経路として働き、出力軸負荷が大きくなるにつれて伝達動力を低速回転伝達経路に配分していくことにより入力軸回転数に対する出力軸回転数を低くし、大きなトルクを発生させることができるのである。

0008

実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の無段変速装置の第1実施例を斜視図で示す概略構成図である。第1の差動歯車装置19は太陽歯車2、遊星ピニオン3、内歯車4より構成され太陽歯車2は入力軸1に固定されている。遊星ピニオン3はキャリア6により回転自在に支持されている。キャリア6とキャリア8は回転軸7に固定されている。キャリア8は第2の差動歯車装置20の遊星ピニオン16を回転自在に支持している。歯車5は内歯車4に固定されている。歯車9は回転軸10に固定され、歯車5と噛み合っている。かさ歯車11は回転軸10に固定され、かさ歯車12と噛み合っている。かさ歯車12はウオーム13と固定されている。ウオーム13と噛み合うウオームホイール14は第2の差動歯車装置20の内歯車15に固定されている。第2の差動歯車装置20の太陽歯車17は出力軸18に固定されている。

0009

入力軸1を回転させると第1の差動歯車装置19が運動する。回転運動伝達経路の一つとして第1の差動歯車装置19の遊星ピニオン3の公転はキャリア6、回転軸7、キャリア8を経て第2の差動歯車装置20の遊星ピニオン16の公転として伝達される。またもう一つの回転運動伝達経路として第1の差動歯車装置19の内歯車4の回転は歯車5、歯車9、回転軸10、かさ歯車11、かさ歯車12、ウオーム13、ウオームホイール14を経て第2の差動歯車装置20の内歯車15に伝達される。第2の差動歯車装置20では上記二つの経路を経て第一の差動歯車装置19より伝達された回転を一次結合した形で太陽歯車17から出力軸18へと取り出す。

0010

二つの差動歯車装置間の回転軸7を含む経路は高速回転伝達経路として作用し、回転軸10を含む経路は減速比の大きい低速回転伝達経路として作用する。第一の差動歯車装置19に入力された回転は上記二つの高速回転伝達経路と低速回転伝達経路に配分された後に、第2の差動歯車装置20で合成され、出力軸18に取り出すことができる。従って任意の出力軸回転数は入力軸からの回転を上記二つの高速回転伝達経路と低速回転伝達経路に配分割合を制御することにより得ることができる。

0011

回転軸10を含む低速回転伝達経路内に設けられているウオーム13とウオームホイール14の間ではすべり伝達による摩擦負荷があるので、回転軸10を含む低速回転伝達経路を回転させる際の回転抵抗となる。

0012

説明のため図1の装置内のすべての回転軸の回転による摩擦損失、ウオームギアを除く歯車の伝達損失、すべての回転体の慣性が十分小さく、無視できると仮定すると、出力軸18の負荷が無い場合は回転軸10を含む低速回転伝達経路は上記回転抵抗があるため回転しない。従って入力された回転は回転軸7を含む高速回転伝達経路によってのみ出力軸まで伝達される。上記回転抵抗に反して回転軸10を含む低速回転伝達経路を回転させるに十分な出力軸負荷がかかると、入力回転は回転軸10を含む低速回転伝達経路に出力軸負荷に応じて配分される。つまり出力軸負荷の大きさに応じた入力軸回転数に対する出力軸回転数の割合はウオームギによって制御される。

0013

また他の実施例として、図2は本発明の無段変速装置の第2実施例を斜視図で示す概略構成図であり、前記第1実施例と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図2の第2実施例は図1の第1実施例に制動装置21を付加したもので、制動装置21を働かせるとキャリア8に制動がかかり、その結果回転軸7を含む高速回転伝達経路全体に制動がかかるため、入力軸1に入力された回転は回転軸10を含む低速回転伝達経路を主たる動力伝達経路として出力軸18に取り出すことができる。つまり制動装置21を働かせると回転軸7を含む高速回転伝達経路の回転が制限され入力軸1と出力軸18の回転比率制約を与えることが選択できる。

0014

また他の実施例として、図3は本発明の無段変速装置の第3実施例を斜視図で示す概略構成図であり、前記第1実施例と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図3の第3実施例は図1の第1実施例に歯車22と歯車23を付加したものである。歯車22はキャリア6に固定されている。歯車23は回転軸10に回転を伝達し、且つ軸方向に滑動させることにより歯車22と選択的に噛み合わせることができる。歯車23を滑動させ歯車22と噛み合わせると、入力軸1より入力された回転は差動歯車装置19で回転軸7を含む高速回転伝達経路と回転軸10を含む低速回転伝達経路に出力軸負荷の大きさに関係なく一定割合で配分された後、差動歯車装置20で合成され出力軸18の回転となる。つまり2組の差動歯車装置間の二つの動力伝達経路の回転比率を制限することにより入力軸1と出力軸18の回転比率に制約を与えることが選択できる。

0015

上記第3実施例において回転軸7を含む高速回転伝達経路と回転軸10を含む低速回転伝達経路を連動させることにより入力軸1と出力軸18の回転比率を制約しているが本発明の構成上入力軸1、出力軸18、回転軸7を含む高速回転伝達経路内の任意の軸、回転軸10を含む低速回転伝達経路内の任意の軸の四つの軸の内2軸を連動させると他のすべての軸が連動する。従って回転軸7を含む高速回転伝達経路と回転軸10を含む低速回転伝達経路を連動させるためには第3実施例のように直接連動させなくても間接的に他の軸との連動によっても実現でき、その場合も結果は同様に入力軸1と出力軸18の回転比率に制約を与えることができる。

0016

上記三つの実施例においては、入力軸1を太陽歯車2にとってあるが差動歯車装置19の他の軸を選択することができる。出力軸18は太陽歯車17にとってあるが差動歯車装置20の他の軸を選択することができる。回転軸7を含む高速回転伝達経路と回転軸10を含む低速回転伝達経路についても同様であり、それぞれ差動歯車装置19の入力軸以外の1軸と作動歯車装置20の出力軸以外の1軸を組み合わせることができるのは勿論のことである。また本発明のすべての実施例において差動歯車装置に平行軸歯車機構を用いたが、自動車等に用いられるかさ歯車のごとき交差軸歯車を利用した差動歯車装置を使用することができる。

発明の効果

0017

以上に説明したように本発明によれば、差動歯車装置による無段変速であるため摩擦力を利用した伝達のように伝達経路内でスリップする心配がなく高トルクの伝達ができるので自動車、電車等に利用できる。また動力伝達経路を装置内部で二系統に分けているので広範囲の変速比が得られる。その上歯車による伝達であるため騒音の発生が少ない。

図面の簡単な説明

0018

図1本発明の第1実施例の斜視図である。
図2本発明の第2実施例の斜視図である。
図3本発明の第3実施例の斜視図である。
符号の脱明
1入力軸2、3、4、19 第1の差動歯車装置5、9歯車6、8キャリア7、10回転軸11、12かさ歯車13、14ウオームギア15、16、17、20 第2の差動歯車装置18出力軸21制動装置22、23 歯車

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