JPH0221051A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、動力装置一般忙利用できる歯車式の無段変
速装置に関する０ 〔従来の技術〕 無段変速装置において、入出力軸の回転速度比が０であ
る状態、これを云い替えれば減速比が閃である状物が、
その無段変速機能の連続可変範囲に含まれているという
ことは、動力走行車への用途などを対象に、伝達動力を
ほぼ一定と考える条件下で、角速度−軸トルク特性の理
想制御を行うための基礎要件であり、非常に貴重な技術
であるＯ従来のこの種の技術、ならびにそれにもとづく
装置としては、例えばこの出願と同一人の出願による特
開昭６３−７２９６６号公報で示されたものがある。

その従来装置例では、所定の弾性トルク特性を与えて捩
り弾性部材が設けてあり、この弾性トルクと装置の伝達
トルクとが互いに作用し合うよう構成されていて、伝達
トＩレクの大きさに相関して上記換り弾性部材のたわみ
角が変化することを利用して、入出力軸の回転速度比を
自動制御させているＯ 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のような従来装置では、捩り弾性部材にあらかじめ
設定されている弾性トルク特性に従って回転速度比の変
化特性が定まり、伝達トルりの大きさで制御される無段
変速特性が得られる。第２０図はその従来装置の無段変
速特性の一例を示している。図のグラフによると、例え
ば出力トルクがりｋｇ−ｍを要する負荷を駆動するとき
の入出力軸の回転速度比は約−０，１３に設定されるこ
とがわかり、この駆動に必鮫な入力トルクが約０．２６
　　　であることも算出できる。

このように、従来装置では、伝達回転速度の大きさとは
無関係に、伝達トルクの大きさのみによって、入出力軸
の回転速度比が可変制御されているという特徴があった
。このような制御特性を持つ装置は、各種の原動機がそ
れぞれ固有している発生動力特性との関係で、それら原
動機との適合性の良否が分かれる。すなわち、余生回転
速度とは無関係な発生トルク特性を持つ１例えば外燃機
関とか人・蓄力とかを原動力とする場合の適合性は良で
あ妙、あるいは、低回転速度域で高発生トルクが得易い
直巻形電＃Ｊ機などの原動機に対する適合性はさらに良
である０ところが、低回転速度域でＶｉ険度な低余生ト
ルクしか得られず、余生回転速度が上昇すれば発生トル
クも増大するような、例えば誘導形電動機や内燃機関な
どの原動機との適合性は悪く、特にこれらの原動機を広
範囲な発生回転速度域で利用するような場合には％槻り
弾性部材に設定する弾性トルク特性が、どうしても低回
転速度域の低余生トルク側寄りに関連づけられるため、
高回転速度域での発生動力を最大には活用し難いような
制御特性になりやすいという問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、入力軸回転速度と伝達トルクとによって、入
出力軸の回転速度比が制御され。

この制御が簡単な構造で、直接に内部機構により機械的
自動制御でき、さらに、入出力軸角速度比０なる制御状
態を安定して作動させる機能をもつ無段変速装置を得る
ことを目的としている。

〔課題を解決するだめの手段〕

この定明にかかる無段変速装置ｉｔ　Ｉ／ｉ、歯車機構
を用いて入出力軸の回転速度比が０である状ａｌ′ｆ安
定して無段変速機能の連続可変範囲にとり入れていると
いう、上記従来装置例の機能上の特徴を踏襲した上で、
新たに装置の伝達回転速度の大きさによっても回転速度
比の自動制御が行われるという機能を備えている。この
新らたな機能は、上記従来装置における問題点を解消す
るだめの有効な手段となっている。

この新らたな磯ｕヒを達成させるために、作動原理上で
生体となっている技術思想は１人、出力フレーム間に飛
開ウェイトを介在させ、回転速度に相関して飛開ウェイ
トに生じる遠心力作用によって、装置内部に、ある回動
トルクを入、出力フレーム間に余生させ回動角を広げる
ようにし、これに装置の伝達トルクを対抗させている。

これら両トルクが均衡しようとする動きから得られるあ
る回動角変位を、入出力軸の回転速度比の制御に利用す
るものである。

〔作用〕

この光明においては、装置の入力軸に回転動力を与える
と、出力軸に外部へ出力可能な回転動力が現われる。そ
の回転速度は、この出力軸の負荷トルクと、入力軸の回
転速度とに応じて自動制御される入出力軸の回転速度比
特性に従って定まり、負荷トルクが変動すれば、又は入
力軸の回転速度が変動すれば連続無段階で増減する。し
かも、この装置には入力軸の回転速度如何にかかわらず
、出力軸の回転速度がＯとなる状態が自動制御範囲に含
まれていて、負荷トルクがあらかじめ設定されているＦ
ｆＡＩｆｆｎ上の諸元仕様と入力軸の刻４０回転速度と
によって定まる出力トルク限度特性１直になったとき、
及びその値を超えているときは、出力軸は回転せず自動
的に動力伝達は停止するという作用も備わっている。

〔実施例〕

第１図ないし第４図はこの発明による無段変速装置の一
実施例を、それぞれ異る・新面で示した側面断面図と正
面断面図である。図において、１はベースなど固定部に
固定された外箱、２及び３は外箱１に保持された軸受、
５は外箱１に固着され常時静止している入力中心歯車、
１０は一端側が軸受２に回転自在に支持された入力軸、
２０Ｖｉ２枚の側板を備えて枠組され、入力軸１０に固
着されている入力フレームで、一対の軸受２２．２２を
保持しており、一方の側板０２個所に回動規制穴２４．
２４が設けられ、第１のウェイト支持ビン２５　、２５
が固着されている。３０は軸受２２．２２に回転自在に
支持されている入力遊星軸で、入力非円形遊星歯車３１
ａ　、　３１ｂを固着している。３５は入力遊星軸３０
に固着され、入力中心歯車５とかみ合う入力遊星両部、
４０は２枚の側板を備えて枠組され、一対の軸受４１．
４１を保持し、これらを介して入力軸１０に回動可能に
支持された出力フレームで、一対の軸受４２　、４２を
保持しており、一方の側板に第２のウェイト支持ビン４
５．４５　　が固着され、このウェイト支持ビン４５．
４５の先端部は上記回動規制穴２４゜２４に挿入されて
いる。５０．５０は一対の飛開ウェイトで、これらの各
組は２イ固のウェイト片５１．５２がピン５３を支点に
して回動揺動できるよう組み合わされていて、これらの
ウェイト片５１．５２に設けられた摺動穴のそれぞれが
、第１のウェイト支持ビン２５と第２のウェイト支持ビ
ン４５に回動可能にはめられている。このように設けら
れている飛開ウェイ）　５０．５０は、入力軸１０を中
心とする回転遠心力作用によって生じる回動トルクを、
入力フレーム２０と出力フレーム４０との間に作用させ
ることができる０６０は軸受４２　、４２により回転自
在に支持されている出力遊星軸で、出力非円形遊星南東
６１ａ及び６１ｂ′ｆｔ、それぞれ一方向クラッチ機能
付軸受６７を介して支持しており、軸端ｒＣは出力遊星
歯車６５が固着されている。７０は一端側が軸受３を介
し回転自在に支持されている出力軸で、その端部に備え
た軸受７１により入力軸１０の一婦を支持している。７
５は出力軸７０に固着された出力遊星歯車で、出力遊星
歯車６５とかみ合っている。ｌｌａ及びｌｌｂはそれぞ
れ軸受１６を介して入力１ｌｌＩＩ１１０に回転自在に
支持された非円形中心歯車で、入力非円形遊星歯車３１
ａ及び３１１）にかみ合い、かつ、出力非円形遊星歯車
６１ａ及び６１１）にそれぞれかみ合っている。

第１図ないし第４図には入力軸１０を支点軸として、入
力フレーム２０と出力フレーム４０とが相対的に回動で
きる構造であることが示されている。

この実施例では、第３図及び第４図にαで示しである回
動角がＯから０．４１５πラジアンまで変化する範囲で
回動可能としている。上記両フレーム２０及び４０は、
これらの間に上記飛開ウェイト５０の遠心力作用による
回動トＩレク以外には、外部回動トルクが作用していな
い状態では、第２のウェイト支持ビン４５が回動規制穴
２４の一方の端部に押しつけられた位置をとり、上記回
動角は規制による最大値としてα；βｆｆ１ｉｎである
状態を保つようにされている。この回動角αがβｒａｉ
ｎより小さい値となるのは、飛開ウェイ）５０の遠心力
作用による回動１゛ルクに抗する何らかの外部回動トル
クが入力フレーム２０と出力フレーム４０との間に作用
するときであって、その外部回動トルクと、上記飛開ウ
ェイト５０の遠心力作用にもとづいて定まる＠Ｊ＠トル
クとによって、回動角αは変化する。外部回動トルクが
、飛開ウェイ）　５０の遠心力作用による回動トルクと
均衡しているときＫは、β耐ユ〉α〉○なる回動角とな
り、外部回動トルクが、上記遠心力作用による回動トル
クを超えるときは、第２のウェイト支持ピン４５が回動
規制穴２４の他方の端部に押しつけられる位置まで回動
して、α＝０である状態となるようにされている。

このように構成された装置において、入力非円形遊星Ｉ
背車３１ａ、３１ｂ及び出力非円形遊星歯車６１ａ。

６１ｂは、非円形歯形仕様に関しては、すべてが同一で
ある。また、非円形中心歯車１１ａと１１１）との非円
形歯形仕様は同一で、上記各非円形遊星歯車とは別であ
る。したがって、この装置には都合２種類の非円形歯形
を持つ歯車をかみ合わせた非円形歯車対が用いられてい
る。

第５図及び第６図では、上記非円形歯車対の一組を殴り
上げて説明している。図には、非円形中心歯車１１ａと
、入力非円形遊星歯車３１ａとを示しているが、それぞ
れは上記２種類ある中の各同一仕様歯車を代表している
。この非円形歯車対は。

例えば特開昭６１−２６６１：４６６号公報、あるいは
、特開昭６２−１３’７４６４号公報に示された非円形
歯車の特徴を備そている。非円形中心歯車１１ａの回転
速度ω】に対する入力非円形遊星歯車３１ａの回転速度
ω２の比率の絶対値１ω２／ω１１には、第７図に示し
たグラフのように、非円形中心歯車の角変位θの所定の
範囲において、この角変位θに関する指数関数的な変化
特性が与えられている。この変化特性Ｆ（θ）は次のよ
うな指数関数式で定まるようになっている。

−に・θ Ｆ（θ）＝１ω２／ω１１＝８　　−ｐ（ｏ）ここで、
Ｆ（０）は基準回転速度比、Ｋは常に正値を与える回転
速度ｆ調係数でともに装置の設計上で任意に選び得る値
である。ちなみに、第５図ないし第７図の実施例では、
角変位θの範囲０〜πラジアン、　Ｆ（０）　＝　１．
３８６　、　Ｋ　＝　０．２２０６ラジアン　である。

式中のθは自然対数の底である。

なお、第５図の各非円形歯車は、例えば部分的に図示さ
れているような、インボリュート歯形が全周に刻み込ま
れているのであるが、かみ合った歯車の回転速度、ある
いは、伝達トルりなどの関係は、かみ合いピッチ曲線に
よって支障なく説明できるため、第５図及びその他の図
についても歯形の図示の一部、又は全部を省略し、かみ
合いピッチ曲線のみで示している。

つづいて、上記のような非円形歯車対の回転速度比の特
徴から導くことができる独特の回転速度変調作用を説明
する。＄、８図及び第９図は、第１図ないし第４図で示
した実施例装置における回転速度変調作用をなす要素機
構の正面図及び側面断面図である。これらの図でＶｉ、
すてに第５図ないし第７図で説明した非円形歯車対に出
力非円形遊星歯車６１ａを加えた関数を示している。こ
こで、非円形中心歯車１１ａと入力非円形遊星歯車３１
ａとがかみ合ってなる歯車対を＠１次回転速度変調手段
と呼び、非円形中心歯車１１ａと出力非円形遊星歯車６
１ａとがかみ合ってなる歯車対を第２次回転速度変調手
段と呼ぶことにする。第１次回転速度変調手段は、非円
形中心歯車１１ａの回転速度ωｌに対する入力非円形遊
星歯車３１ａを固着させた入力遊星３００回転速度ω２
の比率を定める手段であり、この比率を第１次回転速度
比と呼ぶことにする。第２次回転速度変調手段は、上記
回転速度ω１に対する出力非円形遊星歯車６１ａが一方
向クラッチ機能付軸受６７を介して直結駆動する出力遊
星軸６０の回転速度ω３の比率を定める手段であり、こ
の比率を第２次回転速度比と呼ぶことにする。第１次回
転速度変調手段が、上記第５図ないし第７図で説明した
ものであると同様に、第２次回転速度変調手段も単独で
は＠５図ないし第７図での説明が適用できる。しかしな
がら、ここで注目すべきは第８図に示すように、入力軸
１０の位置を基準にして、入力遊星軸３０の位置に対し
て出力遊星軸６０が中心角π−αラジアンの位置に配置
されていることである。出力非円形遊星歯車６１ａは非
円形中心歯車１１ａの周囲で、この歯車１１ａとのかみ
合いが、中心角πラジアン毎に同じ関係に戻るため、π
−αラジアンは実質−αラジアンの中心角を与えたのと
等価である。したがって、第１次回転速度変調手段が、
非円形中心歯車１１ａの角変位θでか谷合い状態にある
とき、第２次回転速度変調手段は上記角変位θ−αでの
かみ合い状態となっているのである。このような状態に
あるため、第１次回転速度比Ｉω２／ω１１がすでに説
明したと同様−に・θ に、指数関数式ｅ　　　−Ｆ（０）なる値のとき、第２
次回転速度比　ω３／ω１１が指数関数式θ−３°（０
−ａ）・Ｆ　（０）なる値になっている。この状態にお
いて。

入力遊星ＩＩＩＩＩＩ３０の回転速度に対する出力遊星
１ｌｌＩＩＩ６０の回転速度の比率ω３／ω２は、上記
第１次回転速度比に対する上記第２次回転速度比の除算
商として、角変位０と基準回転速度比Ｆ（０）とは消去
され、上記係数にと上記回動角αとのみによる指数関数
式θ　　なる値をとるのである。上記最終式は、この定
量による無段変速装置に備えられた回転速度変調作用を
なす要素機構の特徴を示している。この要素機構とは、
１個の非円形中心歯車と２個の非円形遊星歯車との組合
わせで成る第８図及び第９図で示したような非円形歯車
機構である。第１図ないし第４図による実施例装置には
、上記要素機構の２組が用いられており、その第１組の
要素機構は第８図、第９図に示す３個の各非円形歯車１
１ａ、３１ａ、６１ａによるもので、その第２組の要素
機構は非円形中心歯車１１ｂ、入力非円形遊星ｍ　車３
１１）　。

出力非円形遊星歯車６１１）の各非円形歯車によるもの
である。

第１０図ないし第１２図は上記波素機構の回転速度変調
作用特性を表わしたグラフである０第１０図ばα＝００
状態のもので、横軸θの値如何にかかわらず回転速度比
ω３／ω２は常に１となっている０第１１図はα＝　（
１／８　）πの状態のもので、回転速度比ω３／ω２が
、横軸θの値によって１をはさんだ高、低二つの一定値
に分かれ、そのどちらかが現われることか示されている
。その高値が上記代数Ｋｌｌα 式θ　　で与えられる一定値である。低値は代数式３ｍ
（ａ−ｒｒｌで与えられる。これも一定値であるが。

θ この実施例では利用していない回転速度比である。

第１２図はαが第１１図より増加して（３／ｓ）πにな
った状態である。ω３／ω２の値がαの増加に相関して
変化していることと、その連続値をとるθの範囲も変化
していることが、第１１図との対比で現われている。第
１３図はαを０からπまでπ／８間隔で変化させたとき
の回転速度比ω３／ω２の変化を表わしたものである。

この発明装置には、以上説明したように指数関数的な回
転速度変ｌ！１４ｍ能のある要素機構が備わっている。

この要素＠構の複数組を組合せ、回動角αの喧を手動ま
たは自動にかかわらず可変制御できる構造とし、回転速
度比の繰返し変化パターンの中から特定値のみを選択し
て取出すだめの一方向クラッチ機能を付加すれば、無段
変速装置が構成できる。第１図ないし第４図に示した実
施例装置は、すなわち、上記各付加手段が構じられた無
段変速装置である。この実施例装置において、すでに説
明したように、入力フレーム２０と出力フレーム４０と
が相対的に回動可能な構造になっているのがαの可変制
御手段である。この手段は、上記第１組と第２組の複数
の要素機構に共通に機能する。なお、上記両フレーム２
０と４０との間に遠心力作用にもとづいて所定の特性を
持つ回動トルクが与えられるように飛開ウェイト５０を
設置し、回動角αを回転速度と伝達トルクとによって自
動制御する方式がとられている。

つぎに、入力遊星軸３０に固着されている第１組と第２
組の入力非円形遊星歯車３１ａと３１ｂ　Ｋは。

第３図に示すように、π／２ラジアンの回転位相角差が
与えられている。ここで、第１組の要素１ｌｌｉＩ購に
よる回転速度比ω３／ω２の値を関数Ｇｌ（θ）で表わ
し、第２組の要素ｍｓによる回転速度比ω３／ω２の値
を関数０２（θ）で衣わすとき、Ｇ２（θ）＝Ｇｌ（θ
＋β）なる関係を保つようにしである０上式のβは入力
遊星軸３０上での上記回転位相差角π／２ラジアンを、
入力軸１０上での非円形中心歯車１１＆とｌｌｂの回転
位相差角に置き換えたもので、そのｌｌｉ！は入力軸１
０の角変位θの関数で与えられる。第３図の実施例では
、βの最小値βｗｉｎが、０．４１５πラジアンである
。第１４図は上記第１組、第２組の要素機構によるそれ
ぞれの回転速度比ω３／ω２すなわち。

Ｇ１（θ）及びＧ２（θ）の値を折れ線Ａ及びＢで示し
たグラフである。α≦β工１ｎなる条件を満たす範囲で
は回転速度比ω３／ω２の値は、ｅ　　なる一定値部分
を横軸θの値の全範囲にわたって連続させ得るのである
が、グラフはその条件内で、α＝　（３／８　）πの場
合を例示している０このように、要素機構の複数組を組
合せ使用することで、回転速度比ω３／ω２の一定［ｅ
　　　の連続化が達成されている。

上記複数の要素［１１１によって得られる覆故の回転速
度比の変化パターンの中から、特定値のみを選択する手
段は、一方向クラッチ機能で達成させる。第１図と第３
図で、第１組と第２組の出力非円形遊星歯車６１ａと６
１ｂに現われるω２基準の回転速度比は、！１４図の折
れ線Ａ及びＢである。この人とＢとが横軸θの値によっ
て異なる値をとっているとき、どちらか一方の回転速度
比による回転速度のみを出力軸６ｏに伝達するよう一方
向クラッチ機能付軸受６７が選択する。選択方向の設定
は、図示の回転方向において、出力非円形遊星歯車６１
ａ　、　６１ｂから出力遊星軸６０へ向ってのみ回転動
力を伝達するようになされているので、上記ＡとＢで示
された回転速度比の高い値のみを、出力遊星軸６０の駆
動に寄与させ、低い値は、一方向クラッチ機能付軸受６
７の空転で上記駆動には寄与しないようにされている。

ここまでの説明は、入力遊星軸３０と出力遊星軸６ｏと
の間の回転速度比ω３／ω２に関係する回転速度変調作
用を主体にしたものであった。これは第１図ないし第４
図装置において、入力遊星＃ａ車３５゜入力中心歯車５
及び、出力遊星歯車６５．出力中心歯車７５を、とりあ
えず省いた機構を想定し、入力遊星軸３０と出力遊星ｌ
ｌｌ１ｌ１６０の自転成分回転速度のみを考えたものと
云える。この段階で、明らかになった上記ω３／ω２の
特性グラフを第１５図に示している。回動角αの範囲Ｏ
から０．４１５πラジアンにおいて、入力遊星軸３０と
出力遊星軸６ｏとが等回転速度で回転する状ｍ（α＝０
）から１．３３３倍の回転速度比が現われる状態（α＝
０．４１５πラジアン）まで、回動角αの無段階中間設
定値に対応して無段階の中間回転速度比が現われるので
ある。

第１Ｍないし第４図装置の入力軸１０と出力軸７０との
回転速度の関係は、この装置が遊星歯車機構の一形式を
とって構成されているため、上記第１５（９）の特性か
ら変換して求めることができる。すなわち、上記第１５
図の特性は、一般に、遊星歯車機構の回転速度計算手法
として使われるキャリア固定（この発明の実施例装置で
はフレーム固定）での回転速度比なのである。第１図な
いし第４図装置において、入力中心歯車５と入力遊星歯
車３５との歯数比及び出力中心歯車７５と出力遊星、歯
車６５との歯数比は、任意に設定可能である。これらの
歯数比は、無段変速装置の入出力軸の回転速度比の絶対
値を固定的に整合させる手段として有効な意味を持ち％
また、自動ル１ｊ御の特性設定上で。

伝達トルクと飛開ウェイ）５０の遠心力作用による回動
トルク特性とに関係して定数的な影響を及ぼすのである
が、無段変速装置が備える回転速度比可変機能の本質に
影響するものではない。第１図の装置では、入力中心歯
車５と入力遊星歯１ｉ３５との歯数比は］：１で、出力
中心歯車７５と出力遊星歯車６５との歯数比も１：１で
ある。入力軸回転速度ω工に対する出力軸回転速度ω。

の比率は。

一般的な方法に準じて作成した次のＷｔＦｙ、ｆＩＡ素
の回転速度対比表から求められる。

構成各機素の回転速度対比表 Ｃ単位　ｒｐｍ　） すなわち、ｇ　１　＋ｆｆｉないし第４図の装置の入出
力軸の回転速度比ω１１／ω、は１回動角αの関数とし
てに・α −（ｅ　　−１）なる値に定まり、第１６図のグラフに
示したような特性になる。横軸回動角αのＯから０．４
１５πラジアンの範囲において、入力軸１０の回転速度
ω１が如何なる値であっても出力軸７００回転速度ω１
は０である状態（α＝０）から−０，３３３倍の回転速
度比が現われる状態（α＝０．４１５πラジアン）の間
で、連続無段階でωＵ／ω１の値が定まるのである。

第１図ないし第４図において、ω１は入力軸１０゜入力
フレーム２０．出力フレーム４０．飛開ウェイト５００
回転速度、及び入力遊星軸３０．出力遊星軸６０の公転
成分回転速度を示す。ω２は入力遊星軸３０．入力非円
形遊星歯車３１ａ　、　３１ｂ　、人力遊星歯車３５の
自転成分回転速度を示す。ω３は出力遊星軸６０．出力
遊星歯車６５の自転成分回転速度を示す０ωＵは出力軸
７０．出力中心歯車７５の回転速度を示す。また、Ｃは
非円形中心歯車１１ａ　、　ｌｌｂの自転成分の回転方
向を示している０ つぎに１回動角αが自動制御される作用を説明する。第
１７Ｌ如は第１図に示した装置が、原動装置の動力を負
荷装置に伝達している状態でのトルクのモ衡に関する説
明図である。８１は原動装置、８２は負荷装置、８３は
上記各装置を固定して設置している共通ベース、ｌで示
す直線は各装置の共通回転軸線、τ１及びτＵは共通回
転軸線ｊに関するこの全量装置の入力及び出力トルク１
ｍ及びｎで示す閉曲、線のそれぞれは、入力トルクτ１
に関して力学的モ衡が保たれている径路及び出力トルク
τ１に関して力学的モ衡が保たれている径路である。原
ｌ１ｃＩｌ装置８１は、入力軸１０をトルクτ１で駆動
するとき、これに均衡する反作用トルク−τ１を共通ベ
ース８３に与えている。この作用、反作用トルクは。

人力フレーム２０．入力遊星軸３０．入力遊星歯車３５
゜入力中心歯車５．外箱１を経由する閉曲線ｍの径路で
子衡している。一方、出力＠７０１１ｉ、負荷装置８２
をトルクτ１で駆動するとき、これに均衡する反作用ト
ルク−τｕ′に出力中心歯車７５．出力遊星歯車６５．
出力遊星軸６０を経て出力フレーム４ｏに与えている。

負荷装置８２に与えたトルクτ１は、井孔ペース１＝１
３から外箱１．入力中心歯車５．入力遊星歯車３５．入
力遊星軸３０ｔ−経て入力フレーム２０に作用している
。このように、入力と出力の両フレーム２ｏと４０との
間には、出力トルクτ□に相当する回動トルクが作用し
、結果的には、これら両フレーム間に意図的に装架され
ている飛開ウェイト５０の遠心力作用による回動トルク
が、τ１と均衡することによって、閉曲線ｎの径路での
作用、反作用トルクがモ衡する。回動角αは、出力トル
クτｕＫよって自動制御され、その値は飛開ウェイト５
０の遠心力作用によりあらかじめ任意に与えておくこと
ができる回動トルクの特性にしたがって定まる。第１８
図は飛開ウェイト５０の遠心力作用に基づいて与えであ
る回動トルクの回動角αに関する変化特性の一実施例を
示したグラフで、これら両値の間には、入力軸回転速度
ω１が相関変数として関係している。第１９図は第１６
図と同じ入出力軸の回転速度比の特性グラフであるが、
出力トルクの１直による上記回転速度比の自動制御特性
が、入力軸回転速度ω１を相関変数として示されている
。これが、第１　を聞、　＠　２図装置の無段変速→能
を外部接続端である入力軸と出力軸の動力学的作用で実
際的に表わした特性曲線である。横軸出力トルクは、す
なわち、この装置を用いて駆動する負荷装置の負荷トル
クであり、負荷トルクの刻々の変動値と入力軸回転速度
の同じく刻々の変動値とに対応して連続無段階に入出力
軸の回転速度比が制御されることを示している。この実
施例で、入力軸回転速度ω１が１００ｏ　ｒｐｍである
ときに負荷ト〃りτ、が約０．４　Ｋｇ−ｍ以上であれ
ば、出力軸回転速度ω、は０となり、ω１が３０００　
ｒｐｍのときにはτ。

が約３．８Ｋｇ−ｍ以上でやはりωＵはＯとなる。この
ように、出力軸回転速度ω、が０になり、かつ、そのと
きの出力トルクτ。の値が入力軸回転速度ω１によって
変化することは、この発明装置において達成された特徴
である０ なお、上記実施例では、飛開ウェイト５０の遠心力作用
により入力フレームと出力フレームに回動トルフケ与え
る手段の一具体例を示しているが。

飛開ウェイトを設けその遠心力作用によって両フレーム
間に回動トルクが与えられるよう機能するものであれば
、異る構造であっても、この発明の目的達成に有効であ
る。

また、上記実施例での入力フレーム２０及び出力フレー
ム４ｏの形状においても、入力遊星軸３０又は出力遊星
軸６０を支持する機能をはじめ上記実施例の説明にある
と同様に機能するものであれば。

異る形状であっても適用できるものである。

なおまた、上記実施例では入力フレーム２０と出力フレ
ーム４００回動角αを規制するのに第２のウェイト支持
ビン４５と回動規制穴２４を用いたが、このような回動
２部材の相対回動角を規制するための数多い公知構造の
中から別の構造を選択して用いてもよく、上記一実施例
と同様の効果があげられる。

さらに、上記実施例による無段変速装置には、第５図な
いし第７図に示す非円形歯車を用いたが、これは多数の
中の一例を示したにすぎない。この発明の目的達成に有
効な非円形歯車の形状には、例えば、特開昭６２−２７
０１：１６３号公報による角速度変調装置を構成し得る
ものなどもすべて含まれ。

その基本的な形状安住は、　ｖＡｔえば特開昭６１−２
６６８６６号公報及び特開昭６２−１３７４６４号公報
に示されているものが対象であり、これらのすべてが有
効である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、入力軸回転速度と伝
達ト〃りとによって入出力軸の回転速度比を制御させる
歯車式の無段変速装置が得られる。

そしてこの制御が、直接制御、かつ、内部制御であるこ
とから、簡易な構造でありながら完全な機械的自動制御
機能を備え、入出力軸角速度比０なる制御状態を安定し
て作動させる一能も備えさせた無段変速装置が提供でき
る。このように、伝達回転速度と伝達トルりとによる自
動制御機能を内蔵した歯車式無段変速装置を、回転動力
の伝達系に用いれば１例えば低回転で出力動力不足時の
伝達遮断、あるいは原＠機、被動機に限らず、その回転
を危険回転速度に至らせないだめの伝達遮断など、制御
機能幅を広げた自動制御が可能になる。

この発明を、特に自動車や各種工作機械に代災されるよ
うな回転速度が広範囲に変わる装置を駆動する分野に活
用すれば、変化回転速度に不適な原動機特質を持つ内燃
機関やＷ紡機との合理的な整合を行って、省資源、省エ
ネルギに寄与できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

＠１図ないし第４図はこの発明による無段変速装置の一
実施例を示し、第１図は第３図のｔ−を線における断面
図、第２図は第４図の■−■線における新面図、第３図
は第１図のｌ−１１１脈における新面図、＠４図は第２
図のＩＶ−ＩＶ線における断面図、第５図Ｖｉ第３図の
非円形歯車対を示す正面図％第６図は第５図のＬ４−■
線における断面図。 第７図は、３Ａ５図の非円形歯車対の回転速度比に関す
る曲線図、第８図は第３図の回転速度変調特性用をなす
要素機Ｎ４ｆ示す正面図％第９図は第８図の■−ＩＸ腺
における新面図、第１Ｏ図ないし第１３ｔ’ｆｉは１ｇ
８図の要素ｉ構の回転速度変調特性を示す曲線図、第１
４図及び第１５図は第１図の装置の無段変速作用の一つ
を示す曲線図及び総合特性を示す曲線図、第１６図は−
Ａ１図の装置の入出力軸の回転速度比を示す曲線図、第
１７図は第１図の装置を原動装置と負荷装置との間に組
込み作動中のトルクのモ衡を尽す説明図、第１８図は第
１図の装置の飛開ウェイト遠心力により入力側及び出力
測置フレーム間に働く回動トルクの特性図、　ｉ　１９
図は第１図の装置の入力軸回転速度による入出力軸の回
転速度比の自動側、御特性を示した曲線図、第２０図は
従来の装置の無段変速特性を示す曲線図である。 １・・・外箱、５・・・入力中心歯車、１０・・・入力
軸、１１ａ　＊　ｌｌｂ・・・非円形中心歯車、２０・
・・入力フレーム、３０・・・入力遊星軸、　３１ａ；
３１ｂ・・・入力非円形遊星歯車、３５・・・入力遊星
歯車、　４０・・・出力フレーム、５０・・・飛開ウェ
イｌ−，６０・・・出力遊星軸、　６１ａ、６１ｂ・・
・出力非円形遊星歯車、６５・・・出力遊星歯車、７０
・・・出力軸、７５・・・出力中心ｍ車。 なお５図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力軸に固定され回転される入力フレーム、この
   入力フレーム内に上記入力軸の軸心線を中心とし相対的
   回動可能に支持された出力フレーム、上記入力フレーム
   に自転可能に支持された入力遊星軸、上記出力フレーム
   に自転可能に支持された出力遊星軸、上記入力遊星軸と
   出力遊星軸との相対回転速度比を、指数関数的に周期変
   化する回転速度比を固有する非円形歯車対により指数関
   数的回転速度変調作用を保有させる要素機構の複数組を
   用いて構成され、上記入力フレームと上記出力フレーム
   との相対的回動位置から定まる回動角αと、上記非円形
   歯車対が固有するためにあらかじめ任意に設定可能な回
   転速度変調系数Ｋとによる指数関数式ｅ＾Ｋ＾・＾αの
   値に設定する無段変速作用をなす構成体、上記入力軸の
   回転を上記入力遊星軸に伝える入力側回転伝達手段、上
   記入力軸と同軸心線上にあり、上記入力フレームに対し
   入力軸とは反対側に配置された出力軸、上記出力遊星軸
   の回転を上記出力軸に伝える出力側回転伝達手段、上記
   入力フレームと上記出力フレームとの間に介在され、遠
   心力により双方間に回動トルクを作用させ上記回動角α
   を広げる作用をし、伝達トルクによる回動角αを狭める
   作用に対抗する飛開ウエートを備え、上記入力軸と上記
   出力軸との回転速度比が、そのいづれかの回転速度の大
   きさと伝達トルクの大きさに応じて連続無段階に制御さ
   れるようにしたことを特徴とする無段変速装置。
2. （２）固定部に固定された外箱に回転自在に支持された
   入力軸、この入力軸に固着され回転される入力フレーム
   、この入力フレームに自転可能に支持された入力遊星軸
   、上記入力軸に上記入力フレームと相対回動可能に支持
   された出力フレーム、この出力フレームに自転可能に支
   持された出力遊星軸、指数関数的に周期変化する回転速
   度比を固有する非円形歯車対による第１次回転速度変調
   手段及び第２次回転速度変調手段を講じて成る指数関数
   的回転速度変調作用を有する要素機構の複数組を用いて
   構成され、上記入力遊星軸の自転回転速度に対する上記
   出力遊星軸の自転回転速度の比率を、上記入力フレーム
   と上記出力フレームとの相対回動位置から定まる回動角
   αと、上記非円形歯車対が固有するあらかじめ任意に設
   定可能な回転速度変調係数Ｋとによる指数関数式ｅ＾Ｋ
   ＾・＾αの値に設定する無段変速作用をなす構成体、上
   記外箱に上記入力軸と同心に固着され常に静止している
   入力中心歯車、上記入力遊星軸に固着され上記入力中心
   歯車にかみ合わされた入力遊星歯車、上記出力遊星軸に
   固着された出力遊星歯車、この出力遊星歯車にかみ合わ
   された出力中心歯車、この出力中心歯車を固着しており
   上記入力軸と同心に上記外箱に回転自在に支持された出
   力軸、及び上記入力フレームと上記出力フレームとの間
   に装着され、これら両フレームに遠心力による回動トル
   クを作用させ、双方間の動角αを広げる飛開ウェイトを
   備えて成ることを特徴とする無段変速装置。