特開 2015-232339 無段変速機

(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2015-232339(P2015-232339A)

(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】1

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-118499(P2014-118499)

(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に対して第１円板３２Ａおよび第２円板３２Ｂ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。一対の第１円板３２Ａは偏心ディスク１３を挟むように配置され、かつ第１円板３２Ａおよび第２円板３２Ｂは軸方向に見てオーバーラップするため、従来の第１、第２円板３２Ａ，３２Ｂを偏心ディスク１３の第１、第２円形孔に嵌合するものに比べ、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および一対の第１円板３２Ａ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）に形成された軸孔（１３ａ）および第１円形孔（１３ｂ）と、前記軸孔（１３ａ）に偏心状態で枢支されて前記偏心ディスク（１３）を挟む一対の第１円板（３２Ａ）と、前記一対のクランクアーム（３１）の他端に偏心状態で枢支されて前記第１円形孔（１３ｂ）に回転自在に嵌合する第２円板（３２Ｂ）とを備え、前記一対の第１円板（３２Ａ）は前記変速軸（１５）に同軸に固定されて前記一対のクランクアーム（３１）に前記入力軸（１１）と同軸に形成した一対の第２円形孔（３１ａ）に回転自在に嵌合し、前記一対の第１円板（３２Ａ）および前記第２円板（３２Ｂ）は軸方向に見てオーバーラップすることを特徴とする無段変速機。

【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８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９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、第１円板３２Ａおよび第２円板３２Ｂが偏心ディスク１３に形成した第１円形孔１３ａおよび第２円形孔１３ｂにそれぞれ嵌合しているため、偏心ディスク１３の外径を小型化するには第１円板３２Ａおよび第２円板３２Ｂを小型化する必要があるが、第１円板３２Ａおよび第２円板３２Ｂを小型化すると、第３リンクおよび第４リンクのリンク長が減少して四節リンクの強度や剛性が低下してしまい、偏心量可変機構に必要な強度や剛性が得られなくなる可能性がある。そこで第１円板３２Ａおよび第２円板３２Ｂを小型化することなく、偏心ディスク１３の外径を小型化することが望まれる。

【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軸孔および第１円形孔と、前記軸孔に偏心状態で枢支されて前記偏心ディスクを挟む一対の第１円板と、前記一対のクランクアームの他端に偏心状態で枢支されて前記第１円形孔に回転自在に嵌合する第２円板とを備え、前記一対の第１円板は前記変速軸に同軸に固定されて前記一対のクランクアームに前記入力軸と同軸に形成した一対の第２円形孔に回転自在に嵌合し、前記一対の第１円板および前記第２円板は軸方向に見てオーバーラップすることを特徴とする無段変速機が提案される。

【発明の効果】

【0009】

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。

【0010】

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第１円板が相対移動して軸孔を押圧された偏心ディスクが移動し、クランクアームに対して第２円板が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。

【0011】

一対の第１円板は偏心ディスクを挟むように配置され、かつ第１円板および第２円板は軸方向に見てオーバーラップするため、第１円板および第２円板を小型化することなく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第１円板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。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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】図２の４−４線断面図。

【図5】無段変速機のスケルトン図。

【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】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8】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9】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】

【0013】

以下、図１〜図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

次に、図２〜図５に基づいて偏心量可変機構１４に構造を説明する。

【0019】

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リンクを構成する第１円板３２Ａ，３２Ａと、第４リンクを構成する第２円板３２Ｂとで構成される。

【0020】

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を中心とする軸孔１３ａと、中心Ｏから偏心したＯ２を中心とする第１円形孔１３ｂ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、それらの他端が支軸３３で相互に連結されており、支軸３３は第２円板３２Ｂの中心Ｏ２（第１円形孔１３ｂの中心）から偏心した軸孔３２ａを貫通する。

【0021】

一対のクランクアーム３１，３１は、入力軸１１と同軸の第２円形孔３１ａ，３１ａを備えており、これら一対の第２円形孔３１ａ，３１ａに、２本に分断された変速軸１５に同軸に固定された一対の第１円板３２Ａ，３２Ａが相対回転自在に嵌合する。変速軸１５は入力軸１１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は一対のクランクアーム３１，３１および一対の第１円板３２Ａ，３２Ａ間に挟まれる。一対の第１円板３２Ａ，３２Ａは変速軸１５から偏心した位置に圧入された支軸３４で相互に連結されており、支軸３４は偏心ディスク１３の軸孔１３ａを貫通する。

【0022】

次に、図６および図７に基づいて偏心量可変機構１４の作用を説明する。

【0023】

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および支軸３３を結ぶ線分（第２リンク）と、変速軸１５および第１円板３２Ａ，３２Ａの支軸３４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５参照）、図６（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。

【0024】

この状態から、図６（Ｂ）に示すように、入力軸１１に対して変速軸１５が反時計方向に４５゜回転すると、変速軸１５に固定された第１円板３２Ａ，３２Ａが変速軸１５まわりに反時計方向に回転して支軸３４が偏心ディスク１３の軸孔１３ａを押圧し、それに応じて偏心ディスク１３の第１円形孔１３ｂに嵌合する第２円板３２Ｂが支軸３３まわりにクランクアーム３１，３１に対して時計方向に回転することで、軸孔１３ａおよび第１円形孔１３ｂをそれぞれ第１円板３２Ａ，３２Ａおよび第２円板３２Ｂに支持された偏心ディスク１３が図中右上方に偏倚し、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。

【0025】

入力軸１１に対して変速軸１５が反時計方向に更に回転すると、図６（Ｃ）および図６（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６（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。

【0026】

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。

【0027】

図６で示す例では、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の軸孔１３ａの中心Ｏ１および第１円形孔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）および支軸３３を結ぶ線分（第２リンク）とが交差する。一方、図７に示す例では、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リンクとが交差しないことになる。

【0028】

しかしながら、図６および図７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６（Ａ）および図７（Ａ）参照）は同じであり、かつ変形終了時の形状（図６（Ｅ）および図７（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。

【0029】

尚、偏心ディスク１３の偏心量εがゼロの初期状態（図６（Ａ）および図７（Ａ）参照）では、第２円板３２Ｂは時計方向および反時計方向の何れにも回転し得るデッドポイントにあり、四節リンクの寸法誤差や結合部のガタにより、図７に示すクロスリンクになったり、図６に示す非クロスリンクになったりし、その作動が定まらない可能性がある。従って、第２円板３２Ｂが初期状態から時計方向に回転するか反時計方向に回転するかをストッパ等の手段で規制すれば、四節リンクをクロスリンクあるいは非クロスリンクの何れか一方の態様で作動させることができる。

【0030】

以上のように、本実施の形態は、従来例の１枚の第１円板３２Ａ（図９参照）を２枚の第１円板３２Ａ，３２Ａに置き換えて偏心ディスク１３の外部（一対のクランクアーム３１，３１の内部）に配置したものに相当するが、これにより、第１円板３２Ａ，３２Ａおよび第２円板３２Ｂを軸方向に見てオーバーラップさせることが可能となり、第１円板３２Ａ，３２Ａおよび第２円板３２Ｂの直径を大きくして四節リンクの剛性を高めながら、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。しかも一対のクランクアーム３１，３１および一対の第１円板３２Ａ，３２Ａ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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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】

【0034】

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 軸孔
１３ｂ 第１円形孔
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
３１ａ 第２円形孔
３２Ａ 第１円板
３２Ｂ 第２円板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】