WO2016093200A1 - 可変速装置 - Google Patents

可変速装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016093200A1
WO2016093200A1 PCT/JP2015/084332 JP2015084332W WO2016093200A1 WO 2016093200 A1 WO2016093200 A1 WO 2016093200A1 JP 2015084332 W JP2015084332 W JP 2015084332W WO 2016093200 A1 WO2016093200 A1 WO 2016093200A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
input shaft
output shaft
planetary gear
shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/084332
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
輝明 桜井
孝 渡部
Original Assignee
株式会社日立ニコトランスミッション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立ニコトランスミッション filed Critical 株式会社日立ニコトランスミッション
Priority to CN201580063757.8A priority Critical patent/CN107002831B/zh
Priority to RU2017123768A priority patent/RU2668772C1/ru
Publication of WO2016093200A1 publication Critical patent/WO2016093200A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/06—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type
    • F16H47/08—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion

Definitions

  • the present invention relates to a variable speed device that transmits the rotational power of a prime mover to a driven machine and changes the rotational speed of the driven machine.
  • inverter control Inverter control has an advantage that there is less loss compared to damper control on the discharge side and suction side of the fluid machine.
  • devices that perform inverter control are relatively expensive but have a short life span, and the supply of parts may be stopped. Has the disadvantage of becoming high.
  • variable speed device By mechanically configuring the variable speed device, not only the life of the device is extended, but also the procurement and production of parts are facilitated, so that it can be used for a long period of time. Moreover, since an inexpensive general-purpose motor can be used, the equipment cost can be reduced.
  • a mechanical variable speed device a planetary gear mechanism and a fluid coupling (torque converter) are combined to reduce mechanical loss especially during low-speed operation and increase power transmission efficiency.
  • torque converter fluid coupling
  • variable speed device described in Patent Document 1 distributes a part of the rotational power of the input shaft connected to the internal gear of the planetary gear mechanism to the fluid coupling having movable guide vanes.
  • the rotational speed of the output shaft connected to the planetary gear carrier is changed by changing the rotational speed of the sun gear by the control power output from the fluid coupling.
  • the output torque has a characteristic that the output torque is proportional to the square of the rotational speed on the input side and the fifth power of the size (size) of the fluid coupling. Therefore, the control power output from the fluid coupling is determined only by the rotational speed of the motor and the size of the fluid coupling regardless of the output (torque) of the motor. Therefore, in the design of the variable speed device described in Patent Document 1, it is necessary to prepare a large number of fluid coupling sizes in advance and select a fluid coupling having a size according to the use conditions from among them. In addition to costly to enhance the variations, optimal design may be difficult depending on the usage conditions.
  • variable speed device when changing the operating conditions after the variable speed device is once installed, it is not only necessary to change the fluid coupling to one of a different size, but if it is difficult to change only the fluid coupling, the variable speed device Since the whole has to be renewed, it is very expensive. Furthermore, since the fluid coupling and the planetary gear mechanism are coaxially arranged, the degree of freedom of arrangement of each part is low. For example, when the size of the fluid coupling needs to be increased, for example, when the rotational speed of the motor is low. In addition, the overall size of the variable speed device, particularly the axial dimension, becomes large, and it may be difficult to fit in the installation space.
  • the present invention seeks to provide a variable speed device that facilitates optimal design and can increase efficiency more than before.
  • the present invention provides an input shaft to which rotational power is input from the outside, an output shaft that outputs rotational power to the outside, and the input shaft and the output to any two of an internal gear, a sun gear, and a planetary gear carrier.
  • the shift control mechanism includes a control input shaft and a control output shaft that are separate from the input shaft, an input side transmission mechanism that transmits a part of the rotational power of the input shaft to the control input shaft, A transmission mechanism that transmits the rotational power of the control input shaft to the control output shaft and changes the rotational speed of the control output shaft, and the input of the internal gear, the sun gear, and the planetary gear carrier. Characterized in that it comprises an output side transmission mechanism shaft or said output shaft for transmitting the rotational power of the control output shaft that is not connected, and a variable speed device.
  • the present invention is also characterized in that, in the variable speed device of the above means, the input transmission mechanism is configured such that the rotational speed of the control input shaft is higher than the rotational speed of the input shaft.
  • the present invention is also characterized in that in the variable speed device of the above means, the speed change mechanism is arranged offset in the axial direction of the input shaft with respect to the planetary gear mechanism.
  • the present invention is also characterized in that, in the variable speed device of the above means, the speed change mechanism includes a fluid coupling.
  • the present invention is also characterized in that, in the variable speed device of the above means, the fluid coupling includes a movable guide vane.
  • the present invention is also characterized in that, in the variable speed device of the above means, the speed change mechanism includes a clutch capable of controlling a slip ratio.
  • the present invention is also characterized in that, in the variable speed device of the above means, the input side transmission mechanism is constituted by a gear train having idle gears.
  • variable speed device can achieve an excellent effect of facilitating optimum design and improving efficiency more than in the past.
  • FIG. It is the skeleton figure which showed the structure of the variable speed apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is the skeleton figure which showed an example when not making a transmission mechanism offset with respect to a planetary gear mechanism.
  • (A) to (c) are skeleton diagrams showing examples of other connection modes to the planetary gear mechanism.
  • (A) And (b) is the skeleton figure which showed the example at the time of arrange
  • FIG. It is the skeleton figure which showed an example at the time of providing a clutch in a transmission mechanism. It is a figure showing an example at the time of providing a plurality of shift control mechanisms.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram showing the configuration of the variable speed apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the variable speed apparatus 1 includes a casing 10, an input shaft 20 and an output shaft 30 that are rotatably supported by the casing 10, and a planetary gear mechanism to which the input shaft 20 and the output shaft 30 are connected. 40, a shift control mechanism 50 that supplies control power for shifting the output shaft 30 to the planetary gear mechanism 40, and a control device 60 that controls the operation of the shift control mechanism 50.
  • the casing 10 rotatably supports each axis of the variable speed device 1 and accommodates and covers each part inside.
  • the casing 10 is also provided with a lubrication system for supplying lubricating oil to each part (not shown).
  • the input shaft 20 receives rotational power from an external motor (not shown) such as a motor.
  • An external prime mover is connected to one end (left end in the figure) of the input shaft 20, and an internal gear of the planetary gear mechanism 40 is connected to the other end (right end in the figure).
  • the output shaft 30 is for outputting rotational power to an external driven machine (not shown) such as a pump or a blower.
  • a sun gear 42 of the planetary gear mechanism 40 is connected to one end (left end in the figure) of the output shaft 30, and an external driven machine is connected to the other end (right end in the figure). Therefore, the variable speed apparatus 1 of this embodiment is used when the rotational speed of the driven machine is higher than the rotational speed of the prime mover.
  • the planetary gear mechanism 40 accelerates the rotational power of the input shaft 20 and transmits it to the output shaft 30.
  • the planetary gear mechanism 40 steps the rotational speed of the output shaft 30 within a predetermined range with respect to a constant rotational speed of the input shaft 20.
  • the planetary gear mechanism 40 includes an internal gear 41, a sun gear 42, and three planetary gears 43.
  • the planetary gear mechanism 40 includes a planetary gear carrier 44 that rotatably supports the three planetary gears 43 and that can rotate about the same rotation center as the internal gear 41 and the sun gear 42.
  • the input shaft 20 is connected to the internal gear 41 of the planetary gear mechanism 40, and the output shaft 30 is connected to the sun gear 42.
  • a transmission control mechanism 50 is connected to the planetary gear carrier 44 of the planetary gear mechanism 40. That is, the planetary gear mechanism 40 of the present embodiment changes the rotation speed of the output shaft 30 steplessly by changing the rotation speed of the planetary gear carrier 44 by the speed change control mechanism 50.
  • the shift control mechanism 50 changes the rotational speed of the planetary gear carrier 44 of the planetary gear mechanism 40 as described above.
  • the speed change control mechanism 50 includes a control input shaft 51 and a control output shaft 52 arranged substantially parallel to the input shaft 20 and the output shaft 30, and the control input shaft 51.
  • An input-side transmission mechanism 53 connected to the transmission, a transmission mechanism 54 connected between the control input shaft 51 and the control output shaft 52, and the control output shaft 52 to the planetary gear carrier 44 of the planetary gear mechanism 40.
  • an output-side transmission mechanism 55 to be connected.
  • the control input shaft 51 inputs rotational power from the input shaft 20 to the speed change mechanism 54, and the control output shaft 52 outputs rotational power from the speed change mechanism 54 to the output side transmission mechanism 55.
  • the degree of freedom of arrangement of each part of the variable speed device 1 is increased.
  • the efficiency of the variable speed device 1 can be increased.
  • the input side transmission mechanism 53 transmits a part of the rotational power of the input shaft 20 to the control input shaft 51.
  • the input side transmission mechanism 53 of the present embodiment is provided between the drive gear 53a provided on the input shaft 20, the driven gear 53b provided on the control input shaft 51, and the drive gear 53a and the driven gear 53b. And an idler gear 53c.
  • the input-side transmission mechanism 53 is configured such that the rotational speed of the control input shaft 51 is higher than the rotational speed of the input shaft 20. That is, the input side transmission mechanism 53 of the present embodiment is a speed increaser.
  • the transmission mechanism 54 transmits the rotational power of the control input shaft 51 to the control output shaft 52, and keeps the rotational speed of the control output shaft 52 within a predetermined range with respect to a constant rotational speed of the control input shaft 51. Is a stepless change.
  • the speed change mechanism 54 is composed of a fluid coupling (torque converter).
  • the speed change mechanism 54 includes a pump impeller 54a to which the control input shaft 51 is connected and a turbine impeller 54b to which the control output shaft 52 is connected, and the flow caused by the rotation of the pump impeller 54a. By rotating the turbine impeller 54b, the rotational power is transmitted.
  • the speed change mechanism 54 also includes a fixed guide blade 54c and a movable guide blade 54d that direct the fluid flowing out from the turbine impeller 54b to the pump impeller 54a again.
  • a fixed guide blade 54c By changing the angle of the movable guide blade 54d, the turbine blade
  • the rotation speed of the vehicle 54b that is, the rotation speed of the control output shaft 52 can be adjusted steplessly.
  • the angle of the movable guide blade 54d is changed by an actuator 61 controlled by the control device 60.
  • the output transmission mechanism 55 transmits the rotational power of the control output shaft 52 to the planetary gear carrier 44 of the planetary gear mechanism 40.
  • the output side transmission mechanism 55 of the present embodiment is connected to the planetary gear carrier 44 via a hollow shaft 45 disposed so as to cover the outer periphery of the output shaft 30, and is a drive gear provided on the control output shaft 52. 55a and a driven gear 55b provided on the hollow shaft 45.
  • the output side transmission mechanism 55 reduces the rotation speed of the control output shaft 52 with a predetermined reduction ratio and transmits it to the planetary gear carrier 44 to rotate the planetary gear carrier 44.
  • the rotational speed of the output shaft 30 changes according to the rotational speed of the planetary gear carrier 44, and a shift is performed.
  • the control device 60 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls the shift control mechanism 50.
  • the control device 60 controls the actuator 61 based on a command from an external control device (not shown) and the rotational speed of the output shaft 30 detected by the rotational speed detector 62, and adjusts the angle of the movable guide vane 54d. .
  • the rotational speed of the control output shaft 52 changes while the rotational speed of the control input shaft 51 is constant, the rotational speed of the planetary gear carrier 44 of the planetary gear mechanism 40 also changes.
  • the rotational speed of the planetary gear carrier 44 changes, the rotational speed of the sun gear 42 changes, and finally the rotational speed of the output shaft 30 changes, that is, the driven machine is shifted.
  • a part of the rotational power input to the input shaft 20 is distributed to the speed change control mechanism 50 as control power for changing the rotational speed of the output shaft 30.
  • the rotational speed of the output shaft 30 is changed by inputting the control power to the planetary gear mechanism 40 after adjusting the rotational speed.
  • the speed change mechanism 54 in the speed change control mechanism 50 is provided on a shaft different from the input shaft 20, thereby facilitating the optimum design of the variable speed apparatus 1 and increasing the efficiency.
  • a fluid coupling having a smaller size can be used as the speed change mechanism 54. That is, when the output torque of the fluid coupling is proportional to the square of the rotational speed on the input side and the fifth power of the size (size) of the fluid coupling, for example, the rotational speed of the input shaft 51 for control on the input side is By setting it to twice the number of rotations, the size of the fluid coupling can be reduced by up to about 24% compared to the conventional technique in which the fluid coupling is directly connected to the input shaft 20.
  • variable speed device 1 it is possible to use a fluid coupling that is more compact than the conventional variable speed device, and thus, the entire variable speed device 1 can be configured compactly and efficiently. Moreover, it is also possible to realize a large-capacity and high-efficiency variable speed device 1 by utilizing an existing fluid coupling without using a custom-sized fluid coupling.
  • the rotational speed of the control input shaft 51 can be easily adjusted by setting the speed increasing ratio of the input side transmission mechanism 53, the torque of the control output shaft 52 is appropriately adjusted to It is possible to input various control powers to the planetary gear mechanism 40.
  • the efficiency of the variable speed apparatus 1 be improved, but it is possible to cope with a wide range of use conditions by using one size of fluid coupling. That is, in this embodiment, it is possible to perform an optimum design corresponding to a wide range of use conditions even with a small size variation of the fluid coupling, and reduce the manufacturing cost while improving the efficiency and versatility of the variable speed device 1. It is possible to do.
  • the speed increasing ratio can be adjusted without changing the distance between the input shaft 20 and the control input shaft 51. Not only is it easy, but also when the usage conditions are changed after manufacturing or installation of the variable speed device 1, the speed change ratio is changed according to the new usage conditions to meet the required specifications, It is possible to maintain high efficiency.
  • the speed change mechanism 54 is provided on a separate shaft from the input shaft 20 to increase the degree of freedom of arrangement of the speed change mechanism 54 formed of a fluid coupling that tends to have a relatively large outer diameter. . That is, since the speed change mechanism 54 can be disposed at any of the upper, lower, left and right positions of the input shaft 20, the outer dimensions of the variable speed apparatus 1 can be set to dimensions corresponding to the installation space. Further, as described above, in the present embodiment, a fluid coupling having a smaller size than the conventional one can be used as the transmission mechanism 54, and the transmission mechanism 54 is replaced with the planetary gear mechanism 40 as shown in FIG. On the other hand, by offsetting in the axial direction of the input shaft 20, the width direction dimension or the height direction dimension of the variable speed apparatus 1 can be shortened, and the variable speed apparatus 1 can be configured compactly.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram showing an example in which the speed change mechanism 54 is not offset with respect to the planetary gear mechanism 40.
  • the width direction dimension or the height direction dimension increases, but the axial dimension (in the figure). Therefore, even when the distance between the prime mover and the driven machine is short, the highly efficient variable speed apparatus 1 can be installed.
  • variable speed device 1 Next, examples of other forms of the variable speed device 1 will be described.
  • connection modes to the planetary gear mechanism 40 are skeleton diagrams showing examples of other connection modes to the planetary gear mechanism 40.
  • FIG. 1 the input shaft 20 is connected to the internal gear 41
  • the output shaft 30 is connected to the sun gear 42
  • the speed change control mechanism 50 is connected to the planetary gear carrier 44.
  • the connection mode to 40 may be other modes.
  • the connection mode to the planetary gear mechanism 40 is such that the input shaft 20 is connected to the planetary gear carrier 44, the output shaft 30 is connected to the sun gear 42, and the speed change control mechanism 50 is connected. May be connected to the internal gear 41.
  • the shift control mechanism 50 may be connected to the planetary gear carrier 44, or the input shaft 20 is connected to the sun gear 42 and the output shaft 30 is connected to the planetary gear carrier 44 as shown in FIG. 44 and the shift control mechanism 50 may be connected to the internal gear 41.
  • the speed change control mechanism 50 is connected to the planetary gear mechanism 40 via a hollow shaft 45 disposed so as to cover the outer periphery of the input shaft 20. Become.
  • connection mode to the planetary gear mechanism 40 is not particularly limited, and may be appropriately set according to the ratio of the rotational speed of the prime mover and the driven machine.
  • the connection mode shown in FIGS. This can be realized without greatly changing the arrangement configuration of each part.
  • any of the connection modes since appropriate control power can be input to the planetary gear mechanism 40 by adjusting the rotation speed of the control input shaft 51, high efficiency can be achieved.
  • FIG. 4 (a) and 4 (b) are skeleton diagrams showing an example in which the input shaft 20 and the output shaft 30 are arranged so as to be offset with respect to the central axis of the planetary gear mechanism 40.
  • the input shaft 20 is connected to the planetary gear mechanism 40 via the input side offset transmission mechanism 70 and the input side offset shaft 21.
  • the output shaft 30 is connected to the planetary gear mechanism 40 via the output-side offset transmission mechanism 80 and the hollow shaft 45.
  • the input-side offset transmission mechanism 70 is configured to include a drive gear 71 provided on the input shaft 20 and a driven gear 72 provided on the input-side offset shaft 21, and one end of the input-side offset shaft 21 ( The right end in the figure is connected to the internal gear 41 or the planetary gear carrier 44 of the planetary gear mechanism 40.
  • the output-side offset transmission mechanism 80 includes a drive gear 81 provided on the hollow shaft 45 and a driven gear 82 provided on the output shaft 30, and the hollow shaft 45 has one end ( The left end in the figure is connected to the planetary gear carrier 44 or the internal gear 41.
  • an output side offset shaft 46 penetrating through the inside of the hollow shaft 45 is connected to the sun gear 42 of the planetary gear mechanism 40, and the speed change control mechanism 50 is connected to the output side offset shaft.
  • the sun gear 42 is connected via 46.
  • the input shaft 20 and the output shaft 30 can be arranged in accordance with the positions of the prime mover and the driven machine. Further, by offsetting the output shaft 30 from the central axis of the planetary gear mechanism 40, the speed change control mechanism 50 can be connected to the sun gear 42 of the planetary gear mechanism 40. Therefore, the versatility of the variable speed device 1 is increased. Can be increased.
  • the input shaft 20 and the output shaft 30 can be offset from the central axis of the planetary gear mechanism 40 even when other connection modes to the planetary gear mechanism 40 are employed. Further, only one of the input shaft 20 and the output shaft 30 may be offset. 4A and 4B, the input-side offset transmission mechanism 70 is also used as a part of the input-side transmission mechanism 53. However, the input-side offset transmission mechanism 70 is used as the input-side transmission. It may be provided separately from the mechanism 53.
  • FIG. 5 is a skeleton diagram showing an example when the clutch 90 is provided in the transmission mechanism 54.
  • a clutch 90 capable of controlling the slip ratio and a fluid coupling 91 having no movable guide vanes are provided.
  • the clutch 90 includes a plurality of clutch plates 90a and a clutch piston 90b that presses these clutch plates 90a to contact each other.
  • the fluid coupling 91 includes a pump impeller 91a, a turbine impeller 91b, and a fixed guide vane 91c.
  • the input side of the clutch 90 is connected to the control input shaft 51, and the output side is connected to the pump impeller 91a of the fluid coupling 91 via the intermediate shaft 90c.
  • the turbine impeller 91 b of the fluid coupling 91 is connected to the control output shaft 52.
  • the control device 60 controls the slip ratio of the clutch 90 by controlling the pressing force of the clutch piston 90b, whereby the rotation of the intermediate shaft 90c with respect to a constant rotational speed of the control input shaft 51. Change the number.
  • the fluid coupling 91 absorbs the shock of the rotation speed change by the clutch 90 and smoothly changes the rotation speed, and transmits torque rotational power based on the characteristics of the fluid coupling 91 to the control output shaft 52.
  • the variable speed device 1 may be provided with the clutch 90 capable of controlling the slip ratio in the speed change mechanism 54, and in this case also, the variable speed device 1 exhibits the same function as the example shown in FIGS. be able to.
  • the fluid coupling 91 may be omitted, and the speed change mechanism 54 may be configured from only the clutch 90.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example when a plurality of shift control mechanisms 50 are provided.
  • a plurality of shift control mechanisms 50 may be provided.
  • control power may be simultaneously input from the plurality of shift control mechanisms 50 to the planetary gear mechanism 40, or one of them may be backed up.
  • a plurality of shift control mechanisms 50 may be used alternately.
  • a clutch or the like that switches connection to the input shaft 20 and connection to the input shaft 20 may be provided.
  • the speed change mechanism 54 in the speed change control mechanism 50 is provided on a shaft different from the input shaft 20, the degree of freedom of arrangement of each part is increased. It is possible to arrange efficiently. Further, by providing a plurality of speed change control mechanisms 50, it is possible to extend the life of the variable speed device 1 and to facilitate quick recovery from trouble.
  • variable speed apparatus 1 includes the input shaft 20 to which rotational power is input from the outside, the output shaft 30 that outputs rotational power to the outside, the internal gear 41, the sun gear 42, and A planetary gear mechanism 40 in which the input shaft 20 and the output shaft 30 are connected to any two of the planetary gear carriers 44, and the input shaft 20 or the output shaft of the internal gear 41, the sun gear 42, and the planetary gear carrier 44.
  • a shift control mechanism 50 that changes the number of revolutions, although not connected to the control shaft 30.
  • the shift control mechanism 50 includes a control input shaft 51 and a control output shaft 52 that are different from the input shaft 20, and a control An input-side transmission mechanism 53 that transmits a part of the rotational power of the input shaft 20 to the input shaft 51, and the rotational power of the control input shaft 51 to the control output shaft 52 are transmitted to the control output shaft 52.
  • change Output side transmission mechanism for transmitting the rotational power of the control output shaft 52 to the transmission gear mechanism 54, the internal gear 41, the sun gear 42 and the planetary gear carrier 44 to which the input shaft 20 or the output shaft 30 is not connected. 55.
  • the rotational speed of the rotational power distributed to the speed change control mechanism 50 can be set appropriately, and the degree of freedom of arrangement of each part of the variable speed device 1 is increased. It is easy to make an optimum design according to the above, and the variable speed device 1 can be configured more efficiently than before.
  • the input-side transmission mechanism 53 is configured such that the rotational speed of the control input shaft 51 is higher than the rotational speed of the input shaft 20. By doing so, it is possible to apply a small-sized fluid coupling to the speed change control mechanism 50, and thus the variable speed device 1 can be configured with high efficiency and compactness.
  • the speed change mechanism 54 is arranged to be offset in the axial direction of the input shaft 20 with respect to the planetary gear mechanism 40. By doing so, the width direction dimension or the height direction dimension of the variable speed device 1 can be shortened while realizing high efficiency by providing the speed change mechanism 54 on a separate shaft from the planetary gear mechanism 40. .
  • the speed change mechanism 54 includes a fluid coupling 91 or a fluid coupling 91. By doing so, a smooth speed change without a shock becomes possible, and the power transmission efficiency and the speed change efficiency can be enhanced by utilizing the characteristics of the fluid coupling.
  • the fluid coupling constituting the speed change mechanism 54 includes a movable guide blade 54d.
  • the transmission mechanism 54 may include a clutch 90 that can control the slip ratio. Even if it does in this way, the function equivalent to the case provided with 54 d of movable guide blades can be exhibited.
  • the input side transmission mechanism 53 is composed of a gear train having an idle gear 53c.
  • variable speed apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
  • shape and arrangement configuration of each part of the variable speed device 1 are not limited to those shown in the above embodiment, and any other arbitrary shape and arrangement configuration can be adopted.
  • control input shaft 51 and the control output shaft 52 are not limited to those arranged substantially in parallel with the input shaft 20.
  • a bevel gear is provided in the input side transmission mechanism 53 and the output side transmission mechanism 55.
  • control input shaft 51 and the control output shaft 52 may be disposed so as to be substantially orthogonal to the input shaft 20.
  • the input side transmission mechanism 53 may not include an idle gear
  • the output side transmission mechanism 55, the input side offset transmission mechanism 70, and the output side offset transmission mechanism 80 include idle gears. Also good.
  • the number of gears constituting the input side transmission mechanism 53, the output side transmission mechanism 55, the input side offset transmission mechanism 70, and the output side offset transmission mechanism 80 is not particularly limited.
  • the input side transmission mechanism 53, the output side transmission mechanism 55, the input side offset transmission mechanism 70, and the output side offset transmission mechanism 80 are configured by known transmission mechanisms other than the gear train, such as a chain transmission mechanism and a belt transmission mechanism. It may be a thing.
  • the speed change mechanism 54 is not limited to a fluid coupling having a movable guide vane 54d or a mechanism that changes the number of revolutions of the control output shaft 52 by a clutch 90 that can control the slip rate.
  • a planetary gear mechanism or a differential gear mechanism For example, the rotational speed of the control output shaft 52 may be changed by another known mechanism.
  • variable speed device can be used in various fields such as various industrial machines and transport machines that require transmission of power accompanied by gear shifting.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

最適設計を容易にし、従来以上に効率を高めることが可能な可変速装置を提供するために、可変速装置（１）は、入力軸（２０）および出力軸（３０）が接続される遊星歯車機構（４０）と、変速制御機構（５０）と、を備え、変速制御機構（５０）は、制御用入力軸（５１）および制御用出力軸（５２）と、制御用入力軸（５１）に入力軸（２０）の回転動力の一部を伝達する入力側伝達機構（５３）と、制御用出力軸（５２）に制御用入力軸（５１）の回転動力を伝達すると共に制御用出力軸（５２）の回転数を変化させる変速機構（５４）と、遊星歯車機構４０を構成する内歯車（４１）、太陽歯車（４２）および遊星歯車キャリア（４４）のうちの入力軸（２０）または出力軸（３０）が接続されていないものに制御用出力軸（５２）の回転動力を伝達する出力側伝達機構（５５）と、を備えている。

Description

可変速装置
　本発明は、原動機の回転動力を被動機に伝達すると共に被動機の回転数を変化させる可変速装置に関する。
　従来、ポンプやブロワ等の流体機械の運転では、一般的に原動機であるモータの回転数をインバータ制御によって変化させることで、負荷変動に対応している。このインバータ制御は、流体機械の吐出側や吸込側のダンパ制御と比較して損失が少ないという利点を有している。その一方、インバータ制御を行う装置は、比較的高価でありながらも寿命が短く、さらに部品の供給が停止される場合があるため、比較的短期間で定期的に更新する必要があり、設備コストが高くなるという欠点を有している。
　インバータ制御にはこのような欠点があることから、近年では、モータを一定速度で回転させ、モータと流体機械の間に機械式の可変速装置を設ける手法に目が向けられている。可変速装置を機械的に構成することで、装置の寿命が伸びるだけでなく、部品の調達や製作が容易となるため、長期間にわたって使用することが可能となる。また、安価な汎用モータを使用することが可能となるため、設備コストを削減することができる。また、このような機械式の可変速装置として、遊星歯車機構と流体継手（トルクコンバータ）を組み合わせることで、特に低速運転時における機械的な損失を低減し、動力の伝達効率を高めるようにした可変速装置等も存在している（例えば、特許文献１参照）。
　上記特許文献１に記載の可変速装置は、例えば第１図に示される例では、遊星歯車機構の内歯車に接続された入力軸の回転動力の一部を可動案内羽根を有する流体継手に分配し、この流体継手から出力される制御動力によって太陽歯車の回転数を変化させることにより、遊星歯車キャリアに接続された出力軸の回転数を変化させるように構成されている。このような構成とすることで、比較的損失の大きい流体継手に一部の動力のみを分配して間接的に使用することができるため、可動案内羽根を有する流体継手によって直接的に入力軸の回転数を変化させる場合と比較して、機械的な損失を大幅に低減することが可能となる。
特公平６－４１７８５号公報
　しかしながら、上記特許文献１に記載の可変速装置では、流体継手が直接入力軸の途中に接続されるようになっているため、流体継手の入力側の回転数がモータの回転数に固定されるようになっており、遊星歯車機構に出力する制御動力の大きさを流体継手のサイズ変更のみによって設定する必要があるという問題があった。
　すなわち、流体継手は、流体を介して動力が伝達されることから、出力トルクが入力側の回転数の２乗および流体継手の大きさ（サイズ）の５乗に比例するという特性を有しており、流体継手から出力される制御動力は、モータの出力（トルク）に関わらずモータの回転数および流体継手の大きさのみによって決まることとなる。従って、上記特許文献１に記載の可変速装置の設計においては、予め流体継手のサイズを多数用意しておき、その中から使用条件に応じたサイズの流体継手を選定する必要があり、流体継手のバリエーションを充実させるのにコストを要するだけでなく、使用条件によっては最適設計が困難となる場合があった。
　また、可変速装置を一旦設置した後に使用条件を変更する際には、流体継手を異なるサイズのものに変更する必要があるだけでなく、流体継手のみの変更が困難な場合には可変速装置全体を更新しなければならないため、多大なコストを要するものとなっていた。さらに、流体継手と遊星歯車機構を同軸的に配置していることから各部の配置の自由度が低く、例えばモータの回転数が低い場合等、流体継手のサイズを大きくする必要がある場合には、可変速装置全体のサイズ、特に軸方向寸法が大きくなり、設置スペース内に収めることが困難となることもあった。
　本発明は、斯かる実情に鑑み、最適設計を容易にし、従来以上に効率を高めることが可能な可変速装置を提供しようとするものである。
　本発明は、外部から回転動力が入力される入力軸と、外部へ回転動力を出力する出力軸と、内歯車、太陽歯車および遊星歯車キャリアのうちのいずれか２つに前記入力軸および前記出力軸が接続される遊星歯車機構と、前記内歯車、前記太陽歯車および前記遊星歯車キャリアのうちの前記入力軸または前記出力軸が接続されていないものの回転数を変化させる変速制御機構と、を備え、前記変速制御機構は、前記入力軸とは別軸の制御用入力軸および制御用出力軸と、前記制御用入力軸に前記入力軸の回転動力の一部を伝達する入力側伝達機構と、前記制御用出力軸に前記制御用入力軸の回転動力を伝達すると共に前記制御用出力軸の回転数を変化させる変速機構と、前記内歯車、前記太陽歯車および前記遊星歯車キャリアのうちの前記入力軸または前記出力軸が接続されていないものに前記制御用出力軸の回転動力を伝達する出力側伝達機構と、を備えることを特徴とする、可変速装置である。
　本発明はまた、上記手段の可変速装置において、前記入力側伝達機構は、前記制御用入力軸の回転数が前記入力軸の回転数よりも高くなるように構成されることを特徴とする。
　本発明はまた、上記手段の可変速装置において、前記変速機構は、前記遊星歯車機構に対して前記入力軸の軸方向にオフセットして配置されることを特徴とする。
　本発明はまた、上記手段の可変速装置において、前記変速機構は、流体継手を備えることを特徴とする。
　本発明はまた、上記手段の可変速装置において、前記流体継手は、可動案内羽根を備えることを特徴とする。
　本発明はまた、上記手段の可変速装置において、前記変速機構は、滑り率を制御可能なクラッチを備えることを特徴とする。
　本発明はまた、上記手段の可変速装置において、前記入力側伝達機構は、遊び歯車を有する歯車列から構成されることを特徴とする。
　本発明に係る可変速装置によれば、最適設計を容易にし、従来以上に効率を高めることが可能という優れた効果を奏し得る。
本発明の実施の形態に係る可変速装置の構成を示したスケルトン図である。 変速機構を遊星歯車機構に対してオフセットさせない場合の一例を示したスケルトン図である。 （ａ）～（ｃ）遊星歯車機構へのその他の接続態様の例を示したスケルトン図である。 （ａ）および（ｂ）は、入力軸および出力軸を遊星歯車機構４０の中心軸に対してオフセットさせるように配置した場合の例を示したスケルトン図である。 変速機構にクラッチを設けるようにした場合の一例を示したスケルトン図である。 変速制御機構を複数設けるようにした場合の一例を示した図である。
　以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、理解を容易にするために図示を省略または簡略化した部分があり、また、各部の寸法比は必ずしも正確なものではない。
　図１は、本実施形態に係る可変速装置１の構成を示したスケルトン図である。同図に示されるように、可変速装置１は、ケーシング１０と、ケーシング１０に回転自在に支持された入力軸２０および出力軸３０と、入力軸２０および出力軸３０が接続された遊星歯車機構４０と、遊星歯車機構４０に出力軸３０を変速するための制御動力を供給する変速制御機構５０と、変速制御機構５０の動作を制御する制御装置６０と、を備えている。
　ケーシング１０は、可変速装置１の各軸を回転自在に支持すると共に、各部を内部に収容してカバーするものである。ケーシング１０にはまた、各部に潤滑油を供給する潤滑系統が設けられている（図示省略）。入力軸２０は、外部の例えばモータ等の原動機（図示省略）から回転動力が入力されるものである。入力軸２０の一端（図の左端）には外部の原動機が接続され、他端（図の右端）には遊星歯車機構４０の内歯車が接続されている。
　出力軸３０は、外部の例えばポンプやブロワ等の被動機（図示省略）に回転動力を出力するためのものである。出力軸３０の一端（図の左端）には、遊星歯車機構４０の太陽歯車４２が接続され、他端（図の右端）には外部の被動機が接続されている。従って、本実施形態の可変速装置１は、原動機の回転数よりも被動機の回転数が高い場合に使用されるものとなっている。
　遊星歯車機構４０は、入力軸２０の回転動力を増速して出力軸３０に伝達すると共に、入力軸２０の一定の回転数に対して出力軸３０の回転数を所定の範囲内で無段階に変化させるものである。遊星歯車機構４０は、内歯車４１、太陽歯車４２および３つの遊星歯車４３を備えている。また、遊星歯車機構４０は、３つの遊星歯車４３を回転自在に支持すると共に、内歯車４１および太陽歯車４２と同じ回転中心周りに回転可能な遊星歯車キャリア４４を備えている。
　上述のように、遊星歯車機構４０の内歯車４１には入力軸２０が接続され、太陽歯車４２には出力軸３０が接続されている。そして、遊星歯車機構４０の遊星歯車キャリア４４には変速制御機構５０が接続されている。すなわち、本実施形態の遊星歯車機構４０は、変速制御機構５０によって遊星歯車キャリア４４の回転数を変化させることにより、出力軸３０の回転数を無段階に変化させるようになっている。
　変速制御機構５０は、上述のように遊星歯車機構４０の遊星歯車キャリア４４の回転数を変化させるものである。図１に示されるように、変速制御機構５０は、入力軸２０および出力軸３０と略平行に配置された制御用入力軸５１および制御用出力軸５２と、制御用入力軸５１を入力軸２０に接続する入力側伝達機構５３と、制御用入力軸５１と制御用出力軸５２の間において両者に接続された変速機構５４と、制御用出力軸５２を遊星歯車機構４０の遊星歯車キャリア４４に接続する出力側伝達機構５５と、を備えている。
　制御用入力軸５１は入力軸２０からの回転動力を変速機構５４へ入力するものであり、制御用出力軸５２は変速機構５４から回転動力を出力側伝達機構５５へ出力するものである。詳細は後述するが、本実施形態では、制御用入力軸５１および制御用出力軸５２を入力軸２０とは別軸として設けることによって、可変速装置１の各部の配置の自由度を高めると共に、可変速装置１の効率を高めることを可能としている。
　入力側伝達機構５３は、入力軸２０の回転動力の一部を制御用入力軸５１に伝達するものである。本実施形態の入力側伝達機構５３は、入力軸２０に設けられた駆動歯車５３ａと、制御用入力軸５１に設けられた従動歯車５３ｂと、駆動歯車５３ａおよび従動歯車５３ｂの間に設けられた遊び歯車５３ｃと、を備える歯車列から構成されている。また、本実施形態では、入力側伝達機構５３を制御用入力軸５１の回転数が入力軸２０の回転数よりも高くなるように構成している。すなわち、本実施形態の入力側伝達機構５３は、増速機となっている。詳細は後述するが、本実施形態では、入力側伝達機構５３をこのように構成することで、可変速装置１の各部の配置の自由度を高めると共に、可変速装置１の効率を高めることを可能としている。
　変速機構５４は、制御用入力軸５１の回転動力を制御用出力軸５２に伝達すると共に、制御用入力軸５１の一定の回転数に対して制御用出力軸５２の回転数を所定の範囲内で無段階に変化させるものである。本実施形態では、変速機構５４を流体継手（トルクコンバータ）から構成している。変速機構５４は、制御用入力軸５１が接続されたポンプ羽根車５４ａと、制御用出力軸５２が接続されたタービン羽根車５４ｂと、を備えており、ポンプ羽根車５４ａの回転により引き起こした流動によってタービン羽根車５４ｂを回転させることで、回転動力を伝達するように構成されている。
　変速機構５４はまた、タービン羽根車５４ｂから流出した流体を再度ポンプ羽根車５４ａに向かわせる固定案内羽根５４ｃおよび可動案内羽根５４ｄを備えており、可動案内羽根５４ｄの角度を変更することによってタービン羽根車５４ｂの回転数、すなわち制御用出力軸５２の回転数を無段階に調整可能に構成されている。なお、可動案内羽根５４ｄの角度の変更は、制御装置６０によって制御されるアクチュエータ６１によって行われる。
　出力側伝達機構５５は、制御用出力軸５２の回転動力を遊星歯車機構４０の遊星歯車キャリア４４に伝達するものである。本実施形態の出力側伝達機構５５は、出力軸３０の外周を覆うように配置された中空軸４５を介して遊星歯車キャリア４４に接続されており、制御用出力軸５２に設けられた駆動歯車５５ａと、中空軸４５に設けられた従動歯車５５ｂと、を備える歯車列から構成されている。本実施形態では、出力側伝達機構５５は、制御用出力軸５２の回転数を所定の減速比で減速して遊星歯車キャリア４４に伝達し、遊星歯車キャリア４４を回転させる。この結果、遊星歯車キャリア４４の回転数に応じて出力軸３０の回転数が変化することとなり、変速が行われる。
　制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を備えて構成され、変速制御機構５０の制御を行うものである。制御装置６０は、外部の制御装置（図示省略）からの指令、および回転数検出器６２が検出した出力軸３０の回転数に基づいてアクチュエータ６１を制御し、可動案内羽根５４ｄの角度を調整する。これにより、制御用入力軸５１の回転数が一定でありながらも制御用出力軸５２の回転数が変化するため、遊星歯車機構４０の遊星歯車キャリア４４の回転数も変化することとなる。そして、遊星歯車キャリア４４の回転数の変化に伴って太陽歯車４２の回転数が変化し、最終的に出力軸３０の回転数が変化する、すなわち被動機が変速されることとなる。
　上述の構成により本実施形態では、入力軸２０に入力された回転動力の一部を、出力軸３０の回転数を変化させるための制御用動力として変速制御機構５０に分配し、変速機構５４によって回転数を調整した上で制御動力を遊星歯車機構４０に入力することで出力軸３０の回転数を変化させるようにしている。そして、本実施形態では、変速制御機構５０における変速機構５４を入力軸２０とは別軸に設けることで、可変速装置１の最適設計を容易にし、効率を高めることを可能としている。
　具体的には、入力側伝達機構５３によって制御用入力軸５１の回転数を高めることで、より小さいサイズの流体継手を変速機構５４として使用することが可能となる。すなわち、流体継手の出力トルクが入力側の回転数の２乗および流体継手の大きさ（サイズ）の５乗に比例するところ、例えば入力側の制御用入力軸５１の回転数を入力軸２０の回転数の２倍とすることで、入力軸２０に流体継手を直結する従来技術と比較して流体継手のサイズを最大２４％程度小さくすることが可能である。従って、本実施形態では、従来の可変速装置よりもコンパクトな流体継手を使用することが可能であり、これにより、可変速装置１全体をコンパクトかつ効率的に構成することが可能となっている。また、特注サイズの流体継手を使用することなく、既存の流体継手を活用して大容量且つ高効率の可変速装置１を実現するといったことも可能となっている。
　さらに本実施形態では、入力側伝達機構５３の増速比の設定により制御用入力軸５１の回転数を容易に調整することができるため、制御用出力軸５２のトルクを適宜に調整し、適切な制御動力を遊星歯車機構４０に入力すること可能となっている。これにより、可変速装置１の効率を高めるだけでなく、１つのサイズの流体継手を使用して幅広い使用条件に対応させることができる。すなわち、本実施形態では、流体継手の少ないサイズバリエーションによっても広範囲な使用条件に対応した最適設計を行うことが可能であり、可変速装置１の効率および汎用性を高めながらも、製造コストを削減することが可能となっている。
　特に本実施形態では、入力側伝達機構５３に遊び歯車５３ｃを設けることで、入力軸２０と制御用入力軸５１の軸間距離を変更することなく増速比を調整可能としているため、設計が容易であるだけでなく、可変速装置１の製造後や設置後に使用条件が変更されたような場合にも、新たな使用条件に応じて増速比を変更することで要求仕様を満たすと共に、高効率を維持することが可能となっている。
　また、本実施形態では、変速機構５４を入力軸２０とは別軸に設けることで、比較的外径の大きくなりがちな流体継手からなる変速機構５４の配置の自由度を高めるようにしている。すなわち、変速機構５４は、入力軸２０の上下左右いずれの位置にも配置することが可能であるため、可変速装置１の外形寸法を設置スペースに対応した寸法に設定することができる。また、上述のように本実施形態では、従来よりも小さいサイズの流体継手を変速機構５４として使用することが可能であり、また、図１に示されるように、変速機構５４を遊星歯車機構４０に対して入力軸２０の軸方向にオフセットさせることで、可変速装置１の幅方向寸法または高さ方向寸法を短縮し、可変速装置１をコンパクトに構成することができる。
　さらに、変速機構５４を遊星歯車機構４０に対して入力軸２０の軸方向にオフセットさせないことにより、可変速装置１の軸方向寸法を短縮することが可能となる。図２は、変速機構５４を遊星歯車機構４０に対してオフセットさせない場合の一例を示したスケルトン図である。同図に示されるように、変速機構５４を遊星歯車機構４０に対してオフセットさせないことで、幅方向寸法または高さ方向寸法（図の上下方向寸法）は大きくなるものの、軸方向寸法（図の左右方向寸法）を短縮することができるため、原動機と被動機の間の距離が短いような場合にも、高効率の可変速装置１を設置することが可能となっている。また、制御用入力軸５１の回転数を増加させることで、従来よりも小さいサイズの流体継手を変速機構５４として使用することができるため、変速機構５４をオフセットさせない場合においても、幅方向寸法または高さ方向寸法を抑えることが可能となっている。
　次に、可変速装置１のその他の形態の例について説明する。
　図３（ａ）～（ｃ）は、遊星歯車機構４０へのその他の接続態様の例を示したスケルトン図である。上述の例では、入力軸２０を内歯車４１に接続し、出力軸３０を太陽歯車４２に接続し、変速制御機構５０を遊星歯車キャリア４４に接続した場合の例を示したが、遊星歯車機構４０への接続態様はその他の態様であってもよい。例えば、図３（ａ）に示されるように、遊星歯車機構４０への接続態様は、入力軸２０を遊星歯車キャリア４４に接続し、出力軸３０を太陽歯車４２に接続し、変速制御機構５０を内歯車４１に接続するものであってもよい。
　また、遊星歯車機構４０と出力側伝達機構５５の位置を入れ替えることで、図３（ｂ）に示されるように、入力軸２０を太陽歯車４２に接続し、出力軸３０を内歯車４１に接続し、変速制御機構５０を遊星歯車キャリア４４に接続するようにしてもよいし、図３（ｃ）に示されるように、入力軸２０を太陽歯車４２に接続し、出力軸３０を遊星歯車キャリア４４に接続し、変速制御機構５０を内歯車４１に接続するようにしてもよい。なお、図３（ａ）および（ｂ）に示す例では、変速制御機構５０は、入力軸２０の外周を覆うように配置された中空軸４５を介して遊星歯車機構４０に接続されることとなる。
　遊星歯車機構４０への接続態様は、特に限定されるものではなく、原動機と被動機の回転数の比に応じて適宜に設定すればよく、図１～３に示す接続態様は、可変速装置１の各部の配置構成を大きく変更することなく実現可能となっている。また、いずれの接続態様においても、制御用入力軸５１の回転数の調整で適切な制御動力を遊星歯車機構４０に入力することができるため、高効率を達成することができる。
　図４（ａ）および（ｂ）は、入力軸２０および出力軸３０を遊星歯車機構４０の中心軸に対してオフセットさせるように配置した場合の例を示したスケルトン図である。これらの例では、入力軸２０は、入力側オフセット伝達機構７０および入力側オフセット軸２１を介して遊星歯車機構４０に接続されている。また、出力軸３０は、出力側オフセット伝達機構８０および中空軸４５を介して遊星歯車機構４０に接続されている。
　入力側オフセット伝達機構７０は、入力軸２０に設けられた駆動歯車７１と、入力側オフセット軸２１に設けられた従動歯車７２と、を備えて構成されており、入力側オフセット軸２１の一端（図の右端）は、遊星歯車機構４０の内歯車４１または遊星歯車キャリア４４に接続されている。また、出力側オフセット伝達機構８０は、中空軸４５に設けられた駆動歯車８１と、出力軸３０に設けられた従動歯車８２と、を備えて構成されており、この中空軸４５は、一端（図の左端）が遊星歯車キャリア４４または内歯車４１に接続されている。また、遊星歯車機構４０の太陽歯車４２には、中空軸４５の内部を貫通する出力側オフセット軸４６の一端（図の左端）が接続されており、変速制御機構５０は、この出力側オフセット軸４６を介して太陽歯車４２に接続されている。
　このように、入力軸２０および出力軸３０を遊星歯車機構４０の中心軸からオフセットさせることで、原動機および被動機の位置に合わせて入力軸２０および出力軸３０を配置することが可能となる。さらに、出力軸３０を遊星歯車機構４０の中心軸からオフセットさせることで、変速制御機構５０を遊星歯車機構４０の太陽歯車４２に接続することが可能となるため、可変速装置１の汎用性をより高めることができる。
　なお、遊星歯車機構４０へのその他の接続態様を採用した場合にも、入力軸２０および出力軸３０を遊星歯車機構４０の中心軸からオフセット可能であることはいうまでもない。また、入力軸２０および出力軸３０のいずれか一方のみをオフセットさせるようにしてもよい。また、図４（ａ）および（ｂ）に示す例では、入力側オフセット伝達機構７０を入力側伝達機構５３の一部として兼用するようにしているが、入力側オフセット伝達機構７０を入力側伝達機構５３とは別個に設けるようにしてもよい。
　図５は、変速機構５４にクラッチ９０を設けるようにした場合の一例を示したスケルトン図である。この例では、滑り率を制御可能なクラッチ９０と、可動案内羽根を有さない流体継手９１と、から構成している。クラッチ９０は複数のクラッチ板９０ａを備えると共に、これらのクラッチ板９０ａを押圧して互いに接触させるクラッチピストン９０ｂを備えている。また、流体継手９１は、ポンプ羽根車９１ａと、タービン羽根車９１ｂと、固定案内羽根９１ｃと、を備えている。また、クラッチ９０の入力側は制御用入力軸５１に接続され、出力側は、中間軸９０ｃを介して流体継手９１のポンプ羽根車９１ａに接続されている。そして、流体継手９１のタービン羽根車９１ｂは、制御用出力軸５２に接続されている。
　この例では、制御装置６０は、クラッチピストン９０ｂの押圧力を制御することでクラッチ９０の滑り率を制御し、これにより、制御用入力軸５１の一定の回転数に対して中間軸９０ｃの回転数を変化させる。流体継手９１は、クラッチ９０による回転数変化のショックを吸収して滑らかに回転数を変化させると共に、流体継手９１の特性に基づくトルクの回転動力を制御用出力軸５２に伝達する。このように、可変速装置１は、滑り率を制御可能なクラッチ９０を変速機構５４に備えるものであってもよく、この場合にも図１～４に示した例と同等の機能を発揮することができる。なお、使用条件によっては、流体継手９１を省略し、クラッチ９０のみから変速機構５４を構成するようにしてもよい。
　図６は、変速制御機構５０を複数設けるようにした場合の一例を示した図である。このように、変速制御機構５０は複数設けられるものであってもよく、この場合、複数の変速制御機構５０から同時に制御動力を遊星歯車機構４０に入力するようにしてもよいし、一方をバックアップとして複数の変速制御機構５０を交互に使用するようにしてもよい。また、複数の変速制御機構５０を交互に使用する場合には、入力軸２０への接続、被接続を切り替えるクラッチ等を設けるようにしてもよい。本実施形態では、変速制御機構５０における変速機構５４を入力軸２０とは別軸に設けることで、各部の配置の自由度を高めているため、変速制御機構５０が複数であっても容易且つ効率的に配置することが可能となっている。また、変速制御機構５０を複数設けることで、可変速装置１の寿命を伸ばしたり、トラブルからの迅速な復帰を容易にしたりすることが可能となる。
　以上説明したように、本実施形態に係る可変速装置１は、外部から回転動力が入力される入力軸２０と、外部へ回転動力を出力する出力軸３０と、内歯車４１、太陽歯車４２および遊星歯車キャリア４４のうちのいずれか２つに入力軸２０および出力軸３０が接続される遊星歯車機構４０と、内歯車４１、太陽歯車４２および遊星歯車キャリア４４のうちの入力軸２０または出力軸３０が接続されていないものの回転数を変化させる変速制御機構５０と、を備え、変速制御機構５０は、入力軸２０とは別軸の制御用入力軸５１および制御用出力軸５２と、制御用入力軸５１に入力軸２０の回転動力の一部を伝達する入力側伝達機構５３と、制御用出力軸５２に制御用入力軸５１の回転動力を伝達すると共に制御用出力軸５２の回転数を変化させる変速機構５４と、内歯車４１、太陽歯車４２および遊星歯車キャリア４４のうちの入力軸２０または出力軸３０が接続されていないものに制御用出力軸５２の回転動力を伝達する出力側伝達機構５５と、を備えている。
　このような構成とすることで、変速制御機構５０に分配する回転動力の回転数を適宜に設定することが可能になると共に、可変速装置１の各部の配置の自由度が高まるため、使用条件に合わせた最適設計を行うことが容易となり、可変速装置１を従来以上に効率的に構成することができる。
　また、入力側伝達機構５３は、制御用入力軸５１の回転数が入力軸２０の回転数よりも高くなるように構成されている。このようにすることで、変速制御機構５０にサイズの小さい流体継手を適用することが可能になるため、可変速装置１を高効率且つコンパクトに構成することができる。
　また、変速機構５４は、遊星歯車機構４０に対して入力軸２０の軸方向にオフセットして配置されている。このようにすることで、変速機構５４を遊星歯車機構４０とは別軸に設けることによる高効率を実現しながらも、可変速装置１の幅方向寸法または高さ方向寸法を短縮することができる。
　また、変速機構５４は、流体継手から構成される、または流体継手９１を備えている。このようにすることで、ショックのない滑らかな変速が可能になると共に、流体継手の特性を活かして動力の伝達効率および変速効率を高めることができる。
　また、変速機構５４を構成する流体継手は、可動案内羽根５４ｄを備えている。このようにすることで、流体継手のみから変速機構５４を構成することが可能となるため、可変速装置１をよりコンパクトに構成することができる。
　また、変速機構５４は、滑り率を制御可能なクラッチ９０を備えるものであってよい。このようにしても、可動案内羽根５４ｄを備える場合と同等の機能を発揮することができる。
　また、入力側伝達機構５３は、遊び歯車５３ｃを有する歯車列から構成されている。このようにすることで、入力軸２０と制御用入力軸５１の軸間距離に関わらず、制御用入力軸５１の回転数を適切に設定することが可能となるため、高効率を維持しつつ可変速装置１の各部の配置の自由度を高めることができる。すなわち、最適設計を容易にすることができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明に係る可変速装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、可変速装置１の各部の形状および配置構成は、上記実施形態において示したものに限定されず、その他の任意の形状および配置構成を採用することができる。
　また、制御用入力軸５１および制御用出力軸５２は、入力軸２０と略平行に配置されるものに限定されず、例えば入力側伝達機構５３および出力側伝達機構５５に傘歯車を設ける等することで、制御用入力軸５１および制御用出力軸５２を入力軸２０と略直交するように配置してもよい。
　また、入力側伝達機構５３は、遊び歯車を備えないものであってもよく、出力側伝達機構５５、入力側オフセット伝達機構７０および出力側オフセット伝達機構８０は、遊び歯車を備えるものであってもよい。また、入力側伝達機構５３、出力側伝達機構５５、入力側オフセット伝達機構７０および出力側オフセット伝達機構８０を構成する歯車の個数が、特に限定されないことはいうまでもない。さらに、入力側伝達機構５３、出力側伝達機構５５、入力側オフセット伝達機構７０および出力側オフセット伝達機構８０は、例えばチェーン伝達機構やベルト伝達機構等、歯車列以外の既知の伝達機構から構成されるものであってもよい。
　また変速機構５４は、可動案内羽根５４ｄを有する流体継手または滑り率を制御可能なクラッチ９０によって制御用出力軸５２の回転数を変化させるものに限定されず、例えば遊星歯車機構や差動歯車機構等、その他の既知の機構によって制御用出力軸５２の回転数を変化させるものであってもよい。また、クラッチ９０と共に設けられる流体継手９１に可動案内羽根を設けるようにしてもよい。
　また、上記実施形態において示した作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したものに過ぎず、本発明による作用および効果は、これらに限定されるものではない。
　本発明に係る可変速装置は、各種産業機械や輸送機械等、変速を伴う動力の伝達が必要な様々な分野において利用することができる。
　１　可変速装置
　２０　入力軸
　３０　出力軸
　４０　遊星歯車機構
　４１　内歯車
　４２　太陽歯車
　４４　遊星歯車キャリア
　５０　変速制御機構
　５１　制御用入力軸
　５２　制御用出力軸
　５３　入力側伝達機構
　５４　変速機構
　５４ｄ　可動案内羽根
　５５出力側伝達機構
　９０　クラッチ
　９１　流体継手

Claims (7)

  1. 　外部から回転動力が入力される入力軸と、
    　外部へ回転動力を出力する出力軸と、
    　内歯車、太陽歯車および遊星歯車キャリアのうちのいずれか２つに前記入力軸および前記出力軸が接続される遊星歯車機構と、
    　前記内歯車、前記太陽歯車および前記遊星歯車キャリアのうちの前記入力軸または前記出力軸が接続されていないものの回転数を変化させる変速制御機構と、を備え、
    　前記変速制御機構は、
    　前記入力軸とは別軸の制御用入力軸および制御用出力軸と、
    　前記制御用入力軸に前記入力軸の回転動力の一部を伝達する入力側伝達機構と、
    　前記制御用出力軸に前記制御用入力軸の回転動力を伝達すると共に前記制御用出力軸の回転数を変化させる変速機構と、
    　前記内歯車、前記太陽歯車および前記遊星歯車キャリアのうちの前記入力軸または前記出力軸が接続されていないものに前記制御用出力軸の回転動力を伝達する出力側伝達機構と、を備えることを特徴とする、
    　可変速装置。
  2. 　前記入力側伝達機構は、前記制御用入力軸の回転数が前記入力軸の回転数よりも高くなるように構成されることを特徴とする、
    　請求項１に記載の可変速装置。
  3. 　前記変速機構は、前記遊星歯車機構に対して前記入力軸の軸方向にオフセットして配置されることを特徴とする、
    　請求項１または２に記載の可変速装置。
  4. 　前記変速機構は、流体継手を備えることを特徴とする、
    　請求項１乃至３のいずれかに記載の可変速装置。
  5. 　前記流体継手は、可動案内羽根を備えることを特徴とする、
    　請求項４に記載の可変速装置。
  6. 　前記変速機構は、滑り率を制御可能なクラッチを備えることを特徴とする、
    　請求項１乃至５のいずれかに記載の可変速装置。
  7. 　前記入力側伝達機構は、遊び歯車を有する歯車列から構成されることを特徴とする、
    　請求項１乃至６のいずれかに記載の可変速装置。
PCT/JP2015/084332 2014-12-08 2015-12-07 可変速装置 WO2016093200A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580063757.8A CN107002831B (zh) 2014-12-08 2015-12-07 可变速装置
RU2017123768A RU2668772C1 (ru) 2014-12-08 2015-12-07 Трансмиссия с регулируемой скоростью

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014247752A JP5778844B1 (ja) 2014-12-08 2014-12-08 可変速装置
JP2014-247752 2014-12-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016093200A1 true WO2016093200A1 (ja) 2016-06-16

Family

ID=54192765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/084332 WO2016093200A1 (ja) 2014-12-08 2015-12-07 可変速装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5778844B1 (ja)
CN (1) CN107002831B (ja)
RU (1) RU2668772C1 (ja)
WO (1) WO2016093200A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020124864A1 (de) 2020-09-24 2022-03-24 Voith Patent Gmbh Monitoring von regelbaren Getrieben
DE102022120840A1 (de) 2022-08-18 2024-02-29 Voith Patent Gmbh Hydrodynamisch-mechanische Kraftübertragungsvorrichtung
DE102023100468A1 (de) 2023-01-11 2024-07-11 Voith Patent Gmbh Verbesserte Lagerung für Planetenräder

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022124930A1 (ru) * 2021-07-26 2022-06-16 Григорий Григорьевич ДЫБА Бесступенчатая трансмиссия с вариатором

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05172206A (ja) * 1991-11-27 1993-07-09 Hitachi Ltd 車両用動力伝達装置及びその制御方法
JPH06264975A (ja) * 1992-12-22 1994-09-20 Dana Corp 差動制限装置
JP2009220618A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Toyota Motor Corp 車両用駆動装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU413066A1 (ja) * 1971-11-09 1974-01-30
JPS60196449A (ja) * 1984-03-19 1985-10-04 Ube Ind Ltd 定速駆動装置
SU1276531A1 (ru) * 1985-07-24 1986-12-15 Предприятие П/Я Р-6194 Гидромеханическа передача
JPH02125127A (ja) * 1988-11-02 1990-05-14 Honda Motor Co Ltd 車両用変速装置
FR2658890B1 (fr) * 1990-02-28 1994-09-30 Antonov Roumen Dispositif de transmission a rapport variable, en particulier pour l'automobile.
JPH05164205A (ja) * 1991-12-16 1993-06-29 Hino Motors Ltd 無段変速装置
DE4321755B4 (de) * 1993-06-30 2006-07-27 Harald Von Hacht Vegetative Antriebskonzeption mit Hilfe eines stufenlosen servomechanischen Getriebes
CN1180801A (zh) * 1996-10-04 1998-05-06 崔泰守 无级变速装置
US5931758A (en) * 1998-04-08 1999-08-03 General Dynamics Land Systems, Inc. Simplified multi-range hydromechanical transmission for vehicles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05172206A (ja) * 1991-11-27 1993-07-09 Hitachi Ltd 車両用動力伝達装置及びその制御方法
JPH06264975A (ja) * 1992-12-22 1994-09-20 Dana Corp 差動制限装置
JP2009220618A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Toyota Motor Corp 車両用駆動装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020124864A1 (de) 2020-09-24 2022-03-24 Voith Patent Gmbh Monitoring von regelbaren Getrieben
DE102022120840A1 (de) 2022-08-18 2024-02-29 Voith Patent Gmbh Hydrodynamisch-mechanische Kraftübertragungsvorrichtung
DE102023100468A1 (de) 2023-01-11 2024-07-11 Voith Patent Gmbh Verbesserte Lagerung für Planetenräder

Also Published As

Publication number Publication date
RU2668772C1 (ru) 2018-10-02
JP2016109217A (ja) 2016-06-20
JP5778844B1 (ja) 2015-09-16
CN107002831A (zh) 2017-08-01
CN107002831B (zh) 2019-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016093200A1 (ja) 可変速装置
CN104343914B (zh) 一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构
US9169909B2 (en) Stepless variable transmission device with parallel low gear wheel group
JP2007522421A (ja) ギア比連続可変型変速機構
TWI482921B (zh) 多檔並聯傳動之多級無段變速傳動裝置
US11028913B2 (en) Two channel transmission
RU2527625C1 (ru) Гибридный привод
CN103603934A (zh) 一种无级变速机构
CN109416109B (zh) 可变速度传动机构及使用其的***
GB1593750A (en) Power coupling transmission
CN204413722U (zh) 一种立式车床变速箱的无级调速装置
RU2651388C1 (ru) Трансмиссия для гибридного транспортного средства
US8920276B2 (en) Controller for varying gear ratios in transmission system
CN104930136A (zh) 一种齿轮调控变速箱
WO2009112923A1 (en) Universal transmission box
JP2008051213A (ja) 変速機
KR20100034066A (ko) 무단변속장치
JP3787769B2 (ja) 比率差動型無段変速機
JP5423436B2 (ja) 油圧制御装置
KR101373453B1 (ko) 무단변속기
KR200490474Y1 (ko) 무단변속기
JP5790575B2 (ja) 変速機
KR101068209B1 (ko) 고효율 연속변속장치
JP2010031735A (ja) 遠心圧縮機
CN201747880U (zh) 一种新型无极变速器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15866625

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017123768

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15866625

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1