特開2015-232338(P2015-232338A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-232338(P2015-232338A)
(43)【公開日】2015年12月24日
(54)【発明の名称】無段変速機
(51)【国際特許分類】
   F16H 29/04 20060101AFI20151201BHJP
【FI】
   F16H29/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2014-118498(P2014-118498)
(22)【出願日】2014年6月9日
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100071870
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 健
(74)【代理人】
【識別番号】100097618
【弁理士】
【氏名又は名称】仁木 一明
(74)【代理人】
【識別番号】100152227
【弁理士】
【氏名又は名称】▲ぬで▼島 愼二
(72)【発明者】
【氏名】西村 優史
【テーマコード(参考)】
3J062
【Fターム(参考)】
3J062AA01
3J062AA18
3J062AB01
3J062AB29
3J062AB33
3J062AC03
3J062AC07
3J062BA12
3J062BA16
3J062CB06
3J062CB14
3J062CB22
3J062CB44
3J062CG64
3J062CG82
3J062CG83
(57)【要約】
【課題】 クランク式の無段変速機の偏心量可変機構を強度や剛性を確保しながら小型化を図る。
【解決手段】 変速軸15を入力軸11に対して相対回転させると、クランクアーム31に対して円板32およびリンク34が相対移動することで、クランクアーム31に対する偏心ディスク13の位置関係が変化して偏心ディスク13の偏心量εが変化する。リンク34は両端に第1支軸36および第2支軸35を備える部材であるため、従来の偏心ディスクの第2円形孔に相対回転自在に嵌合する第2円板に比べて最大寸法が約2分の1に小型化され、その分だけ偏心ディスク13の直径を小さくして偏心量可変機構14を小型化することができる。しかも一対のクランクアーム31および一対のリンク34で偏心ディスク13を両側から挟むことで、偏心量可変機構14の強度や剛性を高めて耐久性の向上および変速比の制御精度の向上を図ることができる。
【選択図】 図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動源(E)に接続された入力軸(11)と、駆動輪(W)に接続された出力軸(12)と、前記入力軸(11)と一体に回転する円板状の偏心ディスク(13)と、前記出力軸(12)にワンウェイクラッチ(16)を介して揺動可能に支持された揺動アーム(17)と、前記偏心ディスク(13)および前記揺動アーム(17)を接続して往復運動するコネクティングロッド(23)と、前記入力軸(11)に対する前記偏心ディスク(13)の偏心量(ε)を変更する偏心量可変機構(14)とを備える無段変速機であって、 前記偏心量可変機構(14)は、前記入力軸(11)と同軸に配置されてアクチュエータ(A)により回転する変速軸(15)と、前記入力軸(11)に一端を固定されて前記偏心ディスク(13)を挟む一対のクランクアーム(31)と、前記偏心ディスク(13)に形成された円形孔(13a)と、前記変速軸(15)に偏心状態で固定されて前記円形孔(13a)に回転自在に嵌合する円板(32)と、前記偏心ディスク(13)に第1支軸(36)を介して一端を枢支されて該偏心ディスク(13)を挟む一対のリンク(34)と、前記一対のリンク(34)の他端を前記一対のクランクアーム(31)の他端に枢支する第2支軸(35)とを備え、前記第2支軸(35)は前記偏心ディスク(13)に形成した貫通孔(13c)を貫通することを特徴とする無段変速機。
【請求項2】
前記貫通孔(13c)を前記第1支軸(36)を中心とする円弧状に形成したことを特徴とする、請求項1に記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動源に接続された入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸と一体に回転する円板状の偏心ディスクと、前記出力軸にワンウェイクラッチを介して揺動可能に支持された揺動アームと、前記偏心ディスクおよび前記揺動アームを接続して往復運動するコネクティングロッドと、前記入力軸に対する前記偏心ディスクの偏心量を変更する偏心量可変機構とを備える無段変速機に関する。
【背景技術】
【0002】
係る無段変速機は、例えば下記特許文献1により公知である。図7に示すように、この無段変速機の偏心量可変機構は、中空の入力軸01に偏心状態で固定された三日月形の偏心カム02の外周に、偏心ディスク03の内部に偏心状態で形成したリングギヤ04を相対回転自在に支持し、入力軸01の内部に配置した変速軸05に設けたピニオン06を入力軸01の切欠きを通してリングギヤ04に噛合したものであり、入力軸01に対して変速軸05を相対回転させることで、ピニオン06によりリングギヤ04を駆動して偏心ディスク03を偏心カム02まわりに相対回転させ、偏心ディスク03の偏心量εを変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2013−24382号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来のものは、偏心量可変機構のピニオン06およびリングギヤ04が常時噛合しているため、その噛合部にフレッティング摩耗が発生したり歯先の衝突音が発生したりする問題があった。そこで、本出願人は、特願2013−179052号により、ピニオン06およびリングギヤ04のようなギヤを使用せず、図8に示すような四節リンクを用いた偏心量可変機構を提案している。
【0005】
この偏心量可変機構は、第1リンクを構成する偏心ディスク13と、第2リンクを構成するクランクア−ム31,31と、第3リンクを構成する第1円板32Aと、第4リンクを構成する第2円板32Bとで構成されており、第1円板32Aは偏心ディスク13の第1円形孔13aに相対回転自在に嵌合し、第2円板32Bは偏心ディスク13の第2円形孔13bに相対回転自在に嵌合し、第1円板32Aと一体の変速軸15はクランクア−ム31,31と一体の入力軸11の内部に同軸に嵌合し、第2円板32Bと一体の支軸33はクランクア−ム31,31の軸孔31a,31aに枢支される。そして入力軸11に対して変速軸15をアクチュエータで相対回転させて四節リンクを変形させることにより、入力軸11から偏心ディスク13の中心までの距離、つまり偏心ディスク13の偏心量εを変更することができる。
【0006】
しかしながら、この偏心量可変機構は、変速軸15と第1円板32Aとの接続部や、支軸33と第2円板32Bとの接続部が細いために充分な強度や剛性が得られない懸念があった。そこで変速軸15や支軸33を太くしたり、それらと第1円板32Aおよび第2円板32Bとの接続部を補強したりすることが考えられるが、そのようにすると第1円板32Aおよび第2円板32Bの外径が増加してしまい、それらを第1円形孔13aおよび第2円形孔13bに収容する偏心ディスク13の外径が増加することで、偏心量可変機構全体が大型化する問題がある。
【0007】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クランク式の無段変速機の偏心量可変機構を強度や剛性を確保しながら小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、駆動源に接続された入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸と一体に回転する円板状の偏心ディスクと、前記出力軸にワンウェイクラッチを介して揺動可能に支持された揺動アームと、前記偏心ディスクおよび前記揺動アームを接続して往復運動するコネクティングロッドと、前記入力軸に対する前記偏心ディスクの偏心量を変更する偏心量可変機構とを備える無段変速機であって、前記偏心量可変機構は、前記入力軸と同軸に配置されてアクチュエータにより回転する変速軸と、前記入力軸に一端を固定されて前記偏心ディスクを挟む一対のクランクアームと、前記偏心ディスクに形成された円形孔と、前記変速軸に偏心状態で固定されて前記円形孔に回転自在に嵌合する円板と、前記偏心ディスクに第1支軸を介して一端を枢支されて該偏心ディスクを挟む一対のリンクと、前記一対のリンクの他端を前記一対のクランクアームの他端に枢支する第2支軸とを備え、前記第2支軸は前記偏心ディスクに形成した貫通孔を貫通することを特徴とする無段変速機が提案される。
【0009】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記貫通孔を前記第1支軸を中心とする円弧状に形成したことを特徴とする無段変速機が提案される。
【発明の効果】
【0010】
請求項1の構成によれば、無段変速機は、駆動源に接続された入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、入力軸と一体に回転する円板状の偏心ディスクと、出力軸にワンウェイクラッチを介して揺動可能に支持された揺動アームと、偏心ディスクおよび揺動アームを接続して往復運動するコネクティングロッドと、入力軸に対する偏心ディスクの偏心量を変更する偏心量可変機構とを備えるので、駆動源により入力軸が回転すると偏心ディスクが入力軸と共に偏心回転してコネクティングロッドが往復運動し、往復運動するコネクティングロッドにより揺動アームが往復揺動するとワンウェイクラッチが間欠的に係合することで、出力軸が間欠的に回転して駆動輪が駆動される。
【0011】
アクチュエータで変速軸を駆動して入力軸に対して相対回転させると、入力軸と一体のクランクアームに対して変速軸と一体の円板が相対移動して偏心ディスクが押圧され、クランクアームに対してリンクが第2支軸まわりに相対移動することで、クランクアームに対する偏心ディスクの位置関係が変化して偏心ディスクの偏心量が変化し、コネクティングロッドの往復運動のストロークが変化して無段変速機の変速比が変更される。
【0012】
リンクは両端に第1支軸および第2支軸を備える部材であるため、従来の偏心ディスクの第2円形孔に相対回転自在に嵌合する第2円板に比べて最大寸法が約2分の1に小型化され、その分だけ偏心ディスクの直径を小さくして偏心量可変機構を小型化することができる。しかも一対のクランクアームおよび一対のリンクで偏心ディスクを両側から挟むことで、偏心量可変機構の強度や剛性を高めて耐久性の向上および変速比の制御精度の向上を図ることができる。
【0013】
また請求項2の構成によれば、貫通孔を第1支軸を中心とする円弧状に形成したので、リンクをクランクアームに枢支する第2支軸が偏心ディスクと干渉するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】無段変速機の全体構造を示す図。
図2】偏心量可変機構の組立状態の斜視図。
図3】偏心量可変機構の分解状態の斜視図。
図4】無段変速機のスケルトン図。
図5】変速軸が入力軸に対して時計方向に相対回転したときの作用説明図。
図6】変速軸が入力軸に対して反時計方向に相対回転したときの作用説明図。
図7】ピニオンおよびリングギヤを用いた偏心量可変機構を備える従来の無段変速機の全体構造を示す図。(従来例)
図8】四節リンクを用いた従来の偏心量可変機構の全体構造を示す図。(従来例)
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図1図6に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【0016】
図1に示すように、無段変速機Tは、例えばエンジンよりなる駆動源Eに接続された入力軸11と、駆動輪Wに接続された出力軸12とを備える。入力軸11には偏心ディスク13が偏心量可変機構14を介して支持されており、偏心ディスク13は入力軸11と一体に偏心回転する。中空に形成された入力軸11の内部に変速軸15が同軸に配置されており、アクチュエータAで変速軸15を入力軸11に対して相対回転させると、偏心量可変機構14により偏心ディスク13の偏心量εが変化して無段変速機Tの変速比が変更される。
【0017】
出力軸12の外周にはワンウェイクラッチ16を介して揺動アーム17が揺動自在に枢支される。ワンウェイクラッチ16は、出力軸12の外周に固定されたインナー部材18と、揺動アーム17の径方向内端に固定されたアウター部材19と、インナー部材18およびアウター部材19間に配置された複数のローラ20…と、ローラ20…を周方向に付勢するスプリング21…とを備える。偏心ディスク13の外周にはベアリング22を介してコネクティングロッド23の大端部が枢支され、揺動アーム17の先端にはピン24を介してコネクティングロッド23の小端部が枢支される。
【0018】
駆動源Eにより回転する入力軸11と一体に偏心ディスク13が偏心回転すると、偏心ディスク13の外周にベアリング22を介して大端部を枢支されたコネクティングロッド23が往復運動し、コネクティングロッド23の小端部にピン24を介して枢支された揺動アーム17が出力軸12まわりに往復揺動する。揺動アーム17が矢印a方向に揺動するとワンウェイクラッチ16が係合して駆動力が出力軸12に伝達され、揺動アーム17が矢印b方向に揺動するとワンウェイクラッチ16が係合解除して出力軸12への駆動力の伝達が遮断されることで、出力軸12は矢印a方向に間欠回転する。
【0019】
従って、上記構造の無段変速機Tを軸方向に複数個並置し、各無段変速機Tの偏心ディスク13の偏心方向を相互にずらせば、複数の無段変速機Tが交互に駆動力を伝達して出力軸12を連続回転させることができる。偏心量可変機構14で入力軸11に対する偏心ディスク13の偏心量εを無段階に変更すると、コネクティングロッド23の往復運動のストロークが変化して揺動アーム17の往復揺動のストロークが変化することで、コネクティングロッド23の1回のストロークに対する出力軸12の回転角が変化し、入力軸11および出力軸12間の変速比が無段階に変更される。
【0020】
次に、図2図4に基づいて偏心量可変機構14に構造を説明する。
【0021】
偏心量可変機構14は、第1リンクを構成する偏心ディスク13と、第2リンクを構成するクランクアーム31,31と、第3リンクを構成する円板32と、第4リンクを構成するリンク34,34とで構成される。
【0022】
中心Oを有する円板よりなる偏心ディスク13は、中心Oから偏心したO1を中心とする円形孔13aと、中心Oから偏心したO2を中心とする軸孔13bと、軸孔13bを中心O2を中心とする円弧状の貫通孔13cとを備える。分断された入力軸11の対向端部に一端を固定された一対のクランクアーム31,31は、それらの他端が第2支軸35で相互に連結されており、第2支軸35は偏心ディスク13の円弧状の貫通孔13cを摺動自在に貫通する。
【0023】
変速軸15に偏心状態で固定された円板32は、偏心ディスク13の円形孔13aに相対回転自在に嵌合する。変速軸15は入力軸12の内部に同軸に嵌合しており、この状態で偏心ディスク13および円板32は一対のクランクアーム31,31間に挟まれる。偏心ディスク13および一対のクランクアーム31,31を挟むように配置された一対のリンク34,34の一端間を連結する第1支軸36は偏心ディスク13の軸孔13bに回転自在に嵌合し、一対のリンク34,34の他端は第2支軸35を介して一対のクランクアーム31,31の他端に枢支される。
【0024】
次に、図4および図5に基づいて偏心量可変機構14の作用を説明する。
【0025】
無段変速機Tの変速比が一定であるとき、アクチュエータAの回転数は駆動源Eの回転数と同一になるように制御され、入力軸11および変速軸15は同一回転数で一体に回転する。変速軸15および第2支軸35を結ぶ線分(第2リンク)と、変速軸15および円形孔13aの中心O1を結ぶ線分(第3リンク)とが成す角度をθと定義すると(図4参照)、図5(A)に示すようにθ=0゜のときは、変速軸15(入力軸11)と偏心ディスク13の中心Oとが重なり、偏心ディスク13の偏心量εはゼロになって変速比が無限大の状態、即ち入力軸11が回転しても出力軸12が停止するギヤドニュートラルの状態となる。
【0026】
この状態から、図5(B)に示すように、入力軸11に対して変速軸15が時計方向に45゜回転すると、変速軸15に固定された円板32が変速軸15まわりに時計方向に回転して偏心ディスク13の円形孔13aを押圧し、それに応じて偏心ディスク13の軸孔13bに第1支軸36を押圧されたリンク34,34が第2支軸35まわりに時計方向に回転することで、円形孔13aおよび軸孔13bをそれぞれ円板32およびリンク34,34に支持された偏心ディスク13が図中左上方に偏倚し、変速軸15(入力軸11)に対して偏心ディスク13の中心Oが偏心する。
【0027】
入力軸11に対して変速軸15が時計方向に更に回転すると、図5(C)および図5(D)に示すように偏心ディスク13の偏心量εが次第に増加する。そして回転角θが180°になると、図5(E)に示すように、偏心ディスク13の偏心量εが最大値に達する。
【0028】
このようにして、入力軸11に対して変速軸15を0°〜180°の範囲で相対回転させることで、偏心ディスク13の偏心量εをゼロから最大値まで変化させ、無段変速機Tの変速比を無限大のギヤドニュートラルから最小値のオーバードライブまで変更することができる。
【0029】
図5で示す例では、入力軸11に対して変速軸15が時計方向に相対回転しており、この場合には偏心ディスク13の円形孔13aの中心O1および軸孔13bの中心O2を結ぶ線分(第1リンク)と、クランクアーム31,31の変速軸15(入力軸11)および軸孔31a,31aを結ぶ線分(第2リンク)とが交差しない。一方、図6に示す例では、入力軸11に対して変速軸15が反時計方向に相対回転しており、この場合には偏心ディスク13により構成される第1リンクと、クランクアーム31,31により構成される第2リンクとが交差することになる。
【0030】
しかしながら、図5および図6の何れの場合であっても、四節リンクの変形途中の形状が異なるだけで、変形開始時の形状(図5(A)および図6(A)参照)は同じであり、かつ変形終了時の形状(図5(E)および図6(E)参照)は同じであるため、共に入力軸11に対する偏心ディスク13の偏心量εをゼロと最大値との間で変化させることが可能である。
【0031】
以上のように、本実施の形態は、従来例の第2円板32B(図8参照)をリンク34,34で置き換えたものに相当するが、リンク34,34の第1支軸36および第2支軸35間の距離(つまり第4リンクの長さ)は、従来例の第2円板32Bの直径の約半分で済むため、その分だけ偏心ディスク13の直径を小さくして偏心量可変機構14を小型化することができる。また偏心ディスク13の小径化により、偏心ディスク13にベアリング22を介して支持されるコネクティングロッド23の大端部のフリクションを低減することができる。
【0032】
また一対のクランクアーム31,31および一対のリンク34,34で偏心ディスク13を両側から挟むことで、偏心量可変機構14の強度や剛性を高めて耐久性の向上および変速比の制御精度の向上を図ることができる。しかも偏心ディスク13の貫通孔13cを軸孔13b(第1支軸36)を中心とする円弧状に形成したので、リンク34,34をクランクアーム31,31に枢支する第2支軸35が偏心ディスク13と干渉するのを回避することができる。
【0033】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0034】
例えば、実施の形態ではギヤドニュートラル状態を実現するために偏心量εの最小値をゼロに設定しているが、偏心量εの最小値は必ずしもゼロである必要はない。
【0035】
また本発明の駆動源は実施の形態のエンジンに限定されず、電気モータのような他種の駆動源であっても良い。
【符号の説明】
【0036】
A アクチュエータ
E 駆動源
ε 偏心量
W 駆動輪
11 入力軸
12 出力軸
13 偏心ディスク
13a 円形孔
13c 貫通孔
14 偏心量可変機構
15 変速軸
16 ワンウェイクラッチ
17 揺動アーム
23 コネクティングロッド
31 クランクアーム
32 円板
34 リンク
35 第2支軸
36 第1支軸
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8