JP2010510465A

JP2010510465A - 無段変速装置

Info

Publication number: JP2010510465A
Application number: JP2009538306A
Authority: JP
Inventors: ドン・ミンシン; ヨン・チョルシン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2010-04-02
Also published as: WO2008062947A1

Abstract

本明細書に開示されているのは、無段変速装置である。前記無段変速装置には、入力軸が回転可能に装着されて動力を入力するハウジングと、前記入力軸から伝達された動力を外部に出力するか、または外部から負荷を受ける出力部と、前記入力軸と前記出力部との間に設けられて前記入力軸または前記出力部から伝達された動力トルクを変換するトルク変換部と、前記出力部と前記トルク変換部間に配置されて、回転力を前記出力部に伝達するか、またはその上下往復運動によって前記出力部から負荷を受ける前記トルク変換部に偏心連結されるリンク装置と、が含まれる。

Description

本発明は、無段変速装置に関するものであり、特に、出力軸にかかる負荷の増減に応じて瞬間的なトルク出力を自動的に増減できる無段変速装置に関する。

しかしながら、減速機は、その動力発生器から供給された回転数を減少することによってトルクを出力し、かつそのトルクを増大させるが、出力軸にかけられる負荷が前記出力軸の出力トルクよりも大きいと、逆負荷がモーターやエンジンなどの動力発生器に逆に作用して前記モーターやエンジンの寿命を縮めてしまう。

前記出力軸の出力トルクよりも大きい負荷が前記モーターや前記エンジンに逆にかかる場合、所期の出力を前記出力軸に供給することはできない。

従って、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、出力軸にかかる負荷に応じて前記出力軸のトルクを自動的に増減することによって、前記出力軸の負荷が増大されても、出力軸の負荷が動力源に伝達されることを防止できる無段変速装置を提供することが本発明の態様である。

また、出力軸にかかる負荷の増減が動力発生器に伝達されることを防止することによって、過負荷または無負荷の場合でも一定速度で駆動動作を行うことができる無段変速装置を提供することが本発明の別の態様である。

本発明の態様によれば、上記及び他目的は無段変速装置を提供することで達成することができ、該無段変速装置は、入力軸が回転可能に装着されて動力を入力するハウジングと、前記入力軸から伝達された動力を外部に出力するか、または外部から負荷を受ける出力部と、前記入力軸と前記出力部との間に設けられて前記入力軸または前記出力部から伝達された動力トルクを変換するトルク変換部と、前記出力部と前記トルク変換部間に配置されて、回転力を前記出力部に伝達するか、またはその上下往復運動によって前記出力部から負荷を受ける前記トルク変換部に偏心連結されるリンク装置と、を具備する。

前記無段変速装置は、前記出力軸にかかる負荷に応じて前記出力軸のトルクを自動的に増減して出力軸の負荷が動力源に伝達されることを防止することによって動力源を保護することができる。

前記無段変速装置は、出力軸にかかる負荷の増減が動力発生器に伝達されることを防止することによって、過負荷または無負荷の場合でも一定速度で駆動動作を行うことができる。

本発明の前述及び他の目的、特徴及び利点は以下の添付図面を併用して、以下の詳細説明からより明確に理解されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る無段変速装置を例示する斜視図であり、

図２は、出力板がハウジングから分離されている図１の無段変速装置を例示する斜視図であり、

図３は、入力板が前記ハウジングから分離されている図１の無段変速装置を例示する斜視図であり、

図４は、図１の無段変速装置の分解斜視図であり、

図５は、前記ハウジングが分離されている図１の無段変速装置の斜視図であり、

図６は、その下側から見た図１の無段変速装置の斜視図であり、

図７は、図５の無段変速装置の分解図であり、

図８は、図５の無段変速装置の正面図であり、

図９は、図５の無段変速装置の右側面図であり、

図１０は、図５の無段変速装置の左側面図であり、

図１１は、図５の無段変速装置のレバークランクを例示する斜視図であり、

図１２は、図５の無段変速装置の駆動体を例示する斜視図であり、

図１３は、図１２の駆動体の分解斜視図であり、

図１４は、図１２の駆動体のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、

図１５は、図１１のレバークランクの動作図であり、

図１６は、図５の無段変速装置の正転逆転の動作図であり、

図１７は、図５の無段変速装置の押圧装置を弾性的に支持する弾性部材を例示する側面図であり、

図１８は、本発明の別の実施形態に係る無段変速装置を例示する概略図であり、

図１９は、図１８中に例示された無段変速装置の正面図であり、

図２０は、回転慣性制御装置が分離されている図１８の無段変速装置の正面図であり、

図２１は、図１９の無段変速装置の平面図であり、

図２２は、図１９の無段変速装置の左側面図であり、

図２３は、図１９の無段変速装置のトルク変換部を例示する左側面図であり、さらに、

図２４は、図１９の無段変速装置の動力発生器を例示する縦断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態に係る無段変速装置を添付図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図１７で例示したように、本発明で提案した無段変速装置には、入力軸１５が回転可能に装着されて動力を入力するハウジング１００と、前記入力軸１５から伝達された動力を外部に出力するか、または外部から負荷を受ける出力部１１２と、前記入力軸１５と前記出力部１１２との間に設けられて、前記入力軸１５または前記出力部１１２から伝達された動力トルクを変換するトルク変換部１３０と、前記出力部１１２と前記トルク変換部１３０間に配置され、前記トルク変換部１３０に偏心連結されて、回転力を前記出力部１１２に伝達するか、またはその上下往復運動によって前記出力部１１２から負荷を受けるリンク装置１４９，１５０と、が含まれる。

前記無段変速装置では、前記ハウジング１００はその内部に設けられる固定板１０５によって分割され、動力を外部に伝達する前記出力部１１２の出力軸１１０が前記固定板１０５の中央部に係合され、前記トルク変換部１３０のレバー軸１３２と回転軸１６０がそれぞれ前記固定板１０５の両側に係合される。

入力板１１５が前記ハウジング１００の片側に設けられて動力部１０の入力軸１５を回転可能に挿入し、出力板１２０がその他側に設けられて前記出力軸１１０を回転可能に挿入する。

前記入力軸１５はモーターまたはエンジンなどの動力源に連結されて回転動力を伝達する。前記入力軸１５は駆動歯車２０に設けられて、回転動力を前記トルク変換部１３０に伝達する。

前記トルク変換部１３０には、前記ハウジング１００の固定板１０５に回転可能に装着されるレバー軸１３２と、回転動力が前記トルク変換部１３０から伝達される前記レバー軸１３２の片側に設けられる歯車部材１７０と、前記レバー軸１３２の他側に設けられる円形部材１６５と、が含まれる。

前記トルク変換部１３０では、前記歯車部材１７０はその外周面に従動歯車１７１を含み、前記従動歯車１７１は駆動歯車２０と噛合される。従って、その回転動力を前記入力軸１５から前記トルク変換部１３０に伝達することができる。

第１ラックギア１４１は前記歯車部材１７０の内側に移動可能に装着され、前記第１ラックギア１４１は第１バネ１３８によって弾性的に支持される。従って、前記第１ラックギア１４１は、前記第１バネ１３８によって支持された状態で、前記レバー軸１３２の中心の外側に移動される。

より具体的には、直線溝１４５が前記歯車部材１７０の内部に形成され、一対のガイド部材１７２が前記直線溝１４５の内側に係合される。従って、前記第１ラックギア１４１は前記ガイド部材１７２に摺動自在に係合される。

前記第１バネ１３８の片側は、前記第１ラックギア１４１の内部に形成される支持凹所１４６に挿入され、その他側は前記歯車部材の内部底面によって支持される。

従って、前記第１バネ１３８は前記第１ラックギア１４１を半径方向に外方に向かって弾性的に支持する。

また、前記円形部材１６５も前記歯車部材１７０と同じ構造を有し、前記円形部材１６５と前記歯車部材１７０とは、そのピニオンギア１３５に対して対称に配置される。

つまり、第２ラックギア１４０は前記円形部材１６５の内側に移動可能に係合され、前記第２ラックギア１４０は前記第２バネ１３７によって弾性的に支持される。従って、前記第２ラックギア１４０は、前記第２バネ１３７によって支持された状態で、前記レバー軸１３２の中心の外側に移動される。

直線溝１４５が前記円形部材１６４５の内部に形成され、一対のガイド部材１７２ａが前記直線溝１４５の内側に係合される。従って、前記第２ラックギア１４０は前記ガイド部材１７２ａに摺動自在に係合される。

前記第２バネ１３７の片側は、前記第２ラックギア１４０の内部に形成された支持凹所に挿入され、その他側は前記円形部材１６５の内部底面によって支持される。

従って、前記第２バネは前記第２ラックギア１４０を半径方向に外方に向かって弾性的に支持する。

前記第１及び第２ラックギア１４１，１４０は前記ピニオンギア１３５によって互いに連結される。つまり、前記第１ラックギア１４１が引き上げられると、前記第２ラックギア１４０は前記ピニオンギア１３５の回転によって下げられ、前記第１ラックギア１４１が下げられると、前記第２ラックギア１４０は前記ピニオンギア１３５の回転によって引き上げられる。

従って、前記第１及び第２ラックギア１４１，１４０は同じ距離だけ前記ピニオンギア１３５によって移動することができる。

前記リンク装置１４９，１５０の第１及び第２回転板１５１，１５２を前記第１及び第２ラックギア１４１，１４０の側面とそれぞれ係合することができる第１及び第２回転ピン１７４，１７５が前記第１及び第２ラックギア１４１，１４０にそれぞれ設けられる。

第１及び第２係合凹所１４８が前記第１及び第２ラックギア１４１，１４０の内面にそれぞれ形成され、前記第１及び第２回転ピン１７４，１７５は前記係合凹所１４８にそれぞれ挿入される。

次いで、前記第１及び第２係合凹所１４８が前記レバー軸１３２の中心から偏位されるように形成されることから、前記第１及び第２係合凹所１４８に挿入された第１及び第２回転ピン１７４，１７５も互いに偏位して配置される。

その結果、前記第１及び第２回転ピン１７４，１７５に連結されたリンク装置１４９，１５０の第１及び第２アーム１５４，１５５が上下方向に移動される際、それらは逆位相を持つ。

前記第１及び第２回転ピン１７４，１７５とその回転中心との偏心距離を調整するため、調整ネジ１７６が前記第１及び第２ラックギア１４０，１４１の回転ピン１７４，１７５に設けられる。

前記調整ネジ１７６にはヘッド１７７が含まれ、調整孔１７８が前記円形部材１６５と前記歯車部材１７０とに形成される。前記調整ネジ１７６のヘッド１７７は、六角レンチのようなツールを前記調整孔１７８に挿入することによって回転できる。

従って、前記調整ネジ１７６が回転されると、前記第１及び第２回転ピン１７４，１７５も移動され、前記第１及び第２回転ピン１７４，１７５にそれぞれ係合された前記第１及び第２ラックギア１４０，１４１の偏心距離も、それらが前記ガイド部材１７２と１７２ａに沿って移動されるので調整することができる。

なお、前記リンク装置１４９，１５０の第１及び第２アーム１５４，１５５は、前記第１及び第２回転ピン１７４，１７５にそれぞれ連結され、前記トルク変換部１３０が駆動されて動力を前記動力出力部１１２に伝達すると、交互に上下方向に移動される。

前記リンク装置１４９，１５０には、第１レバークランク１４９と第２レバークランク１５０とが含まれ、前記第１レバークランク１４９と前記第２レバークランク１５０は、同じ構造を有し、かつ互いに対称に配置される。

より具体的には、前記第１レバークランク１４９は、前記第１回転ピン１７５に連結される第１回転板１５１と、第１アーム１５４とを含み、その片側が前記第１回転板１５１にヒンジ結合され、その他端が前記動力出力部１１２の回転軸１６０に連結されて、動力を伝達する。

前記第１回転板１５１の片側は前記第１回転ピン１７４にヒンジ結合され、その他側は前記第１アーム１５４にヒンジ結合される。

従って、前記第１回転ピン１７４が円軌跡に沿って回転されると、前記第１アーム１５４は、前記第１回転板１５１が前記第１回転ピン１７４と連携して移動されるにつれて垂直に形成された軌跡に沿って移動される。

前記第１アーム１５４の片側は前記第１回転板１５１によって前記第１回転ピン１７４に連結され、その他側は係合板１５７によって前記回転軸１６０に連結される。

前記係合板１５７の前記第１アーム１５４は、その内部に一方クラッチを含み、前記一方クラッチ１５８は、前記ハウジング１００と回転可能に係合される前記回転軸１６０の外周面に連結される。

また、前記第２レバークランク１５０も前記第１レバークランク１４９と同じ構造を有する。つまり、前記第２レバークランク１５０には第２回転板１５２と第２アーム１５５とが含まれる。

係合板１５７ａは、前記第２アーム１５５の他側に設けられ、一方クラッチ１５８ａが設けられる。従って、前記第２アーム１５５は、前記一方クラッチ１５８ａによって前記回転軸１６０の外周面に連結される。

上述のように、前記第１及び第２レバークランク１４９，１５０は、互いに対称に配置される状態で、前記一方クラッチ１５８，１５８ａによって前記回転軸１６０に連結される。

前記第１及び第２アーム１５４，１５５は、交互に上下方向に移動されるにつれて、前記回転軸１６０を回転させることができる。

つまり、前記第１アーム１５４が前記トルク変換部１３０から伝達された動力によって下げられると、前記一方クラッチ１５８は反時計回り方向に回転され、前記回転軸１６０もまた反時計回り方向に回転される。

次いで、前記第２アーム１５５が時計回り方向、すなわち前記第１アーム１５４とは逆の方向に回転されることから、前記第２アーム１５５に連結された前記第２一方クラッチ１５８ａは、動力を前記回転軸に伝達することなしに、前記回転軸１６０に対して時計回り方向に回転される。

一方、前記第１アーム１５４が引き上げられると、前記一方クラッチ１５８は、動力を前記回転軸に伝達することなしに、時計回り方向に回転される。

次いで、前記第２アーム１５５は反時計回り方向、すなわち前記第１アーム１５４とは逆の方向に回転されることから、前記第２アーム１５５に連結された前記第２一方クラッチ１５８ａは前記回転軸１６０を時計回り方向に回転させる。

その必然的結果、前記第１及び第２アーム１５４，１５５は、交互に前記回転軸１６０を回転させることができる。

なお、前記回転軸１６０の回転中に前記出力軸１１０の負荷が増大すると、前記回転軸１６０は、前記第１及び第２アーム１５４，１５５によってその負荷を前記トルク変換部１３０に逆方向に伝達する。

次いで、前記トルク変換部１３０は前記第１及び第２レバークランク１４９，１５０を動作させるための瞬間的なトルクを増大させる。

さらに、その増大トルクは前記第１及び第２ラックギア１４１，１４０に伝達されるので、前記第１及び第２ラックギア１４１，１４０は前記第１及び第２バネ１３７，１３８をそれぞれ押圧する。

従って、前記第１及び第２ラックギア１４１，１４０は、前記ガイド部材１７２に沿って前記レバー軸１３２の回転中心に向かって移動されて、その増大負荷を吸収する。

前記出力軸１１０の負荷がさらに増大する場合、前記第１及び第２ラックギア１４０，１４１の第１及び第２回転ピン１７４，１７５は前記レバー軸１３２の中心回転に移動されて、その偏心距離を零（ゼロ）にする。

従って、前記第１及び第２回転板１５１，１５２が前記レバー軸１３２の中心回転と同一線上に位置付けられることから、前記レバー軸１３２が回転されるの際でも、前記第１及び第２回転板１５１，１５２は回転されず、前記動力部１０への負荷に影響を及ぼさない。

一方、前記回転軸１６０の負荷が常態に戻るか、または減少すると、前記第１及び第２レバークランク１４９，１５０を動作させることができる瞬間的なトルクも減少することから、前記第１及び第２ラックギア１４０，１４１は前記バネ１３７，１３８の弾性力によってその元の位置に戻る。

従って、前記トルク変換部１３０は正常状態で駆動動作を行うことができる。

なお、前記第１及び第２アーム１５４，１５５は好ましくは炭素鋼から形成されることから、前記第１及び第２アーム１５４，１５５の端部からその他端に動力を伝達するために十分な強度を維持することができる。さらに、複数の貫通孔１５６が前記第１及び第２アーム１５４，１５５に形成されて、その重量を軽減する。

前記第１及び第２レバークランク１４９，１５０の第１及び第２アーム１５４，１５５が互いに対称に配置されることから、前記第１及び第２アーム１５４，１５５の運動によって生じる振動を相殺できる。

つまり、前記レバークランク１４９，１５０が移動されると、前記第１及び第２アーム１５４，１５５は、前記ハウジングの両側で変動することから、前記ハウジング１００に対して前記第１及び第２アーム１５４，１５５の慣性モーメントのバランスをとって、その慣性モーメントの偏中に起因する振動の発生を防止できるように、互いに対称に配置される必要がある。

なお、前記出力部１１２には、前記ハウジング１００内に回転可能に設けられ、前記リンク装置１４９，１５０と連携して回転される回転軸１６０と、前記第１及び第２アーム１５４，１５５の端部にそれぞれ設けられて、一方向に回転力を前記回転軸１６０に伝達する第１及び第２一方クラッチ１５８，１５８ａと、前記回転軸１６０から伝達された回転動力を外部に出力する出力軸１１０と、前記回転軸１６０と前記出力軸１１０との間に設けられて、前記出力軸の回転方向を正方向または逆方向に変換する方向変換部材１８０，１８５と、が含まれる。

前記方向変換部材１８０，１８５のそれぞれには、前記回転軸１６０の回転歯車１６１と噛合されて、その回転動力を前記出力軸１１０に選択的に伝達する媒介歯車１８０と、前記出力軸１１０と移動可能に係合され、前記回転軸１６０または前記媒介歯車１８０と選択的に噛合されて、前記出力軸１１０の回転方向を変換させる変換歯車１８５と、が含まれる。

前記媒介歯車１８０には、前記回転軸１６０の回転歯車１６１と常時噛合されるフロントギア１８２と、前記フロントギア１８２の後側に連結され、前記出力軸１１０の変換歯車１８５と噛合されるリアギア１８３と、が含まれる。

従って、前記変換歯車１８５が前記回転歯車１６１と噛合されるように前記出力軸１１０に沿って正方向に移動すると、反時計回り方向に回転された前記回転歯車１６１の回転動力が前記変換歯車１８５に伝達されることから、前記変換歯車１８５は時計回り方向に回転されて、前記出力軸１１０を正方向に回転させ、次いで、前記フロントギア１８２は前記回転歯車１６１と噛合され、空転状態になる。

一方、前記変換歯車１８５が前記媒介歯車１８０のリアギアに連結されるように、前記出力軸１１０に沿って後方向に移動すると、反時計回り方向に回転された前記回転歯車１６１の回転動力が前記フロントギア１８２に伝達されることから、前記フロントギア１８２は、時計回り方向に回転される。さらに、前記フロントギア１８２が時計回り方向に回転されると、前記リアギア１８３もまた時計回り方向に回転されることから、前記変換歯車１８５を反時計回り方向に（逆方向に）回転させることができる。

上述のように、前記変換歯車１８５が前記出力軸１１０に沿って前後方向に移動されるにつれて、前記出力軸１１０は正方向または逆方向に回転される。

さらに、押圧装置１９２は前記ハウジング１１０の外部に設けられて、前記変換歯車１８５を前後方向に移動させる。

前記押圧装置１９２には、前記ハウジング１００に回転可能に装着される水平軸１９３と、前記水平軸１９３の片側に垂直に装着される垂直板１９４と、前記水平軸１９３の他側に連結されるつまみ１９５と、前記垂直板１９４に連結されて、前記変換歯車１８５を前後方向に移動させる円形体１９０と、が含まれる。

前記つまみ１９５は、容易に回転されるように前記ハウジング１００の外側に配置され、前記水平軸１９３は、前記つまみ１９５を回転させることによって回転され、前記水平軸１９３に連結された前記垂直板１９４もまた回転される。前記垂直板１９４が回転されると、前記円形体は前後方向に移動される。

次いで、前記円形体１９０が、前記変換歯車１８５に形成された凹所１８７に挿入される。

従って、前記つまみ１９５が押されたり、引かれたりすると、前記円形体１９０は前記凹所１８７の内壁を圧迫して、前記変換歯車１８５を前後方向に移動させる。

なお、図１７で例示したように、前記つまみ１９５を前後方向により容易に移動させるように、弾性部材１９６が前記押圧装置１９２に設けられる。

前記弾性部材１９６には、前記入力軸１５に係合された前記円形体１９０の前側に設けられる第１弾性体１９７と、前記円形体１９０の後側に設けられる第２弾性体１９８と、が含まれる。

前記第１弾性体１９７は正方向に前記変換歯車１８５を弾性的に支持し、前記第２弾性体１９８は後方向に前記弾性部材１９６を弾性的に支持する。

従って、方向変換のために前記つまみ１９５が正方向に押されると、前記第１弾性体１９７の弾性力によって前記変換歯車１８５を容易に正方向に移動させることができる。

一方、前記つまみ１９５が後方向に押されると、前記第２弾性体１９８の弾性力によって前記変換歯車１８５を容易に後方向に移動させることができる。

このように、前記押圧装置１９２が前記弾性部材１９６によって弾性的に支持されることから、前記出力軸１１０の正回転と逆回転の変換を容易に達成することができる。

図１８〜図２４は本発明の別の実施形態に係る無段変速装置を例示する。この実施形態に係る無段変速装置は前述の装置と同様の構造を有し、同じ要素の詳細な説明は繰り返して行わない。

図１８〜２４で例示したように、本発明のこの実施形態で提案した無段変速装置には、入力軸２０２が回転可能に装着されて動力を入力するハウジング２４２と、前記入力軸２０２から伝達された動力を外部に出力するか、または外部から負荷を受ける出力部２４０と、前記入力軸２０２と前記出力部２４０との間に設けられて、前記入力軸２０２または前記出力部２４０から伝達された動力トルクを変換するトルク変換部２１０と、前記出力部２４０と前記トルク変換部２１０間に配置され、前記トルク変換部２１０に偏心連結されて、回転力を前記出力部２４０に伝達するか、またはその上下往復運動によって前記出力部２４０から負荷を受けるリンク装置２７０と、が含まれる。

前記無段変速装置では、前記トルク変換部２１０は、モーターやエンジンなどの動力部３００の動力を外部に伝達する前記入力軸２０２に連結される。

前記入力軸２０２の偏心半径が外部からかけられた負荷によって変えられるにつれて、外部伝達されるトルクを調整する回転ピン２１７は前記入力軸２０２に連結される。前記回転ピン２１７は、前記入力軸２０２の前側にバネ２１５によって弾性的に支持され、外部負荷がかかると、その偏心距離は前記入力軸２０２の半径方向に調整される。

ここで、前記弾性装置は、前記回転ピン２１７ならびに前記バネ２１５を支持する弾性部材であってもよい。例えば、弾性的に圧縮可能であり、前記回転ピン２１７をその元の位置に戻すことができるエアシリンダを前記弾性装置として採用してもよい。

前記トルク変換部２１０は回転されるように前記動力部３００の入力軸２０２に連結され、それに沿って前記回転ピン２１７が摺動され、かつ前記バネ２１５が配置される直線通路は前記トルク変換部２１０の前側に形成される。

傾斜環状フランジ２２２は前記直線通路２１８の外側に設けられ、前記環状フランジ２２２は円筒状のトルク変換ハウジング２２０に連結される。

前記環状フランジ２２２の内周壁によって支持されるローラー１２５が前記トルク変換部２１０の片側に設けられ、前記回転ピン２１７によって支持される押圧ピン２３０がその他側に設けられる。

次いで、前記回転ピン２１７の中心線と前記トルク変換ハウジング２２０間の距離は、前記トルク変換ハウジング２２０を直線的に移動させ、かつ前記押圧ピン２３０を前記環状フランジ２２２で押圧することによって調整することができる。

前記トルク変換部２１０では、前記トルク変換ハウジング２２０が前記入力軸２０２の前側に移動されると、前記ローラーは、前記環状フランジ２２２の傾斜した内周壁に沿って前記環状フランジ２２２の後側に移動される。

次いで、前記押圧ピン２３０が押圧されて前記押圧ピン２３０が前記回転ピン２１７を圧迫するにつれて、前記バネ２１５は圧縮されて前記回転ピン２１７の偏心距離を減少させるので、前記回転ピン２１７は前記入力軸２０２中心線に近接する。

従って、前記トルク変換ハウジング２２０の固定後に前記回転ピン２１７の偏心半径を前記入力軸２０２に対して固定することができる。

次いで、その外部負荷が連続的に増大すると、前記回転ピン２１７は前記トルク変換ハウジング２２０の直線通路２１８の位置に最大限に移動される必要があり、前記回転ピン２１７の前記入力軸２０２の中心線からの偏心距離が零（ゼロ）になることがら、前記回転ピン２１７は前記入力軸２０２と前記リンク装置２７０との間でのみ回転される。

従って、前記リンク装置２７０のアーム２７２を上下方向に移動できないので、前記リンク装置２７０を介して前記動力出力部２４０に伝達される出力は存在せず、前記入力軸２０２を介して前記動力部に伝達される外部負荷が零（ゼロ）になり、それによって、その連続的に増大する外部負荷の前記動力部２００への影響を防止し、前記動力部２００を過負荷から保護する。

さらに、前記トルク変換ハウジング２２０には回転慣性制御装置が含まれて、前記入力軸２０２の中心線に対する質量分布の偏中を均一に調整する。

つまり、バランスウエイト２３６が前記トルク変換ハウジング２２０の直線通路に配置されるので、その偏心距離を、前記回転ピンの摺動に対応して前記入力軸２０２の中心線の反対側で調整することができる。

前記バランスウエイト２３６は前記回転ピン２１７の質量分布の偏中を均一にさせて、前記入力軸２０２の高速回転中に前記回転ピン２１７に起因する前記トルク変換ハウジング２２０の振動の発生を防止し、前記入力軸２０２の振動の発生を防止し、それによって前記入力軸２０２のベアリングの破損を防止する。

次いで、前記バランスウエイト２３６を、前記トルク変換ハウジング２２０または軟質直線部材の水平運動によって回転される巻き取りローラー２３７に巻装されたワイヤー２３８に連結することも可能である。

つまり、前記バランスウエイト２３６は、巻き取りローラー２３７の一下側に配置されて前記巻き取りローラー２３７に巻装された前記ワイヤー２３８の片側に連結され、前記ワイヤー２３８の他端２３８ａは前記前記巻き取りローラー２３７の他の下側に配置される前記押圧ピン２３０の下端部に連結される。

従って、前記押圧ピンは、下方に移動されるように前記トルク変換ハウジング２２０の環状フランジ２２２の内面によって押圧され、前記押圧ピン２３０の移動によって前記回転ピン２１７が前記トルク変換ハウジング２２０の中心線に接近して前記入力軸２０２からのその偏心距離を減少すると、前記ワイヤー２３８の他端２３８ａは、前記押圧ピン２３０が下げられにつれて下方に移動され、前記ワイヤー２３８の片側に連結された前記バランスウエイト２３６は上方に移動され、それによって前記トルク変換ハウジング２２０の中心線からの前記バランスウエイト２３６の偏心距離を減少する。

なお、前記トルク変換ハウジング２２０が前記入力軸２０２の後側に移動されるにつれて、前記ローラー１２５は、前記環状フランジ２２２の傾斜内周壁に沿って前記環状フランジ２２２の前側に移動される。さらに、前記押圧ピン２３０は、前記バネ２１５の弾性力がかかる前記回転ピン２１７の押圧動作によって前記入力軸２０２の半径方向に緩められ、それによって前記入力軸２０２からの前記回転ピン２１７の偏心距離を増大させる。

つまり、前記押圧ピン２３０が上方に移動されるように前記トルク変換ハウジング２２０の環状フランジ２２２の内面から緩められると、前記回転ピン２１７は前記トルク変換ハウジング２２０の中心線から間隔を置くようになる。次いで、前記ワイヤー２３８の他端２３８ａが上方に移動されることから、前記バランスウエイトが懸架される前記巻き取りローラー２３７からの前記ワイヤー２３８の長さは増加され、前記バランスウエイト２３６は、前記回転ピン２１７に対応して前記トルク変換ハウジング２２０の中心線から遠ざかるようになる。

上述のように、前記バランスウエイト２３６が連結される前記ワイヤー２３８は、前記入力軸から前記押圧ピン２３０によって調整される前記回転ピン２１７の偏心距離を調整することによって前記巻き取りローラー２３７に巻装または巻装解除されることから、前記バランスウエイト２３６の前記入力軸２０２からの偏心距離を自動的に調整することができる。

前記リンク装置２７０には、その一端が前記動力出力部の従動軸２４５に固定されて上下往復運動中に前記従動軸２４５を正方向または逆方向に回転させるアーム２７２が含まれる。

前記リンク装置２７０の一端は前記トルク変換ハウジング２２０の回転中心の周囲を公転する前記回転ピン２１７に連結され、その他端は前記アーム２７２に連結される。

次いで、前記回転ピン２１７が前記トルク変換ハウジング２２０の回転によって回転されるにつれて、前記回転ピン２１７に係合される前記回転板２７５は、前記回転ピン２１７とともに前記トルク変換ハウジング２２０回転中心の周りを公転し、また、前記回転ピン２１７の周りも回転される。

従って、前記回転ピン２１７に連結される前記アーム２７２の連結部分２７２ａは、前記トルク変換ハウジング２２０の上下側に往復運動される。前記従動軸２４５に固定された前記アームの固定部分２７２ｂは、正方向または逆方向に回転されるように前記従動軸２４５に固定され、前記従動軸２４５は、前記アーム２７２の固定部分２７２ｂが正方向または逆方向に回転されるにつれて正逆方向に回転される。

次いで、前記動力部３００の回転動力が前記リンク装置２７０によって前記従動軸２４５に伝達される機構は４節リンクに関連するレバークランク機構と同様である。

つまり、前記レバークランク機構には、固定ベースとしての第１リンクと、その一端が前記第１リンクに係合される第２リンクと、その一端が前記第２リンクの他端に係合される第３リンクであって、空間に存在することを特徴とする第３リンクと、その一端が前記第２リンクの他端に係合される第４リンクであって、その他端が前記第２リンクの係合部分から間隔をおいて配置され、前記第１リンクが前記第１リンクに係合されることを特徴とする第４リンクと、が含まれる。

前記レバークランク機構では、前記ベースの片側に設けられた前記第２リンクは前記ベース内で回転され、前記第３リンクによって前記第２リンクに連結された前記第４リンクは変動される。

従って、前記第１リンクは、前記トルク変換ハウジング２２０の固定部分と、前記従動軸２４５の固定部分であり、前記第２リンクは前記トルク変換ハウジング２２０と前記回転ピン２１７とに対応し、前記第３リンクは前記回転板２７５に対応し、前記第４リンクは前記アーム２７２に対応する。

前記リンク装置２７０が４節リンクを有する前記レバークランク機構と同様の機構を有するので、前記回転板２７５は、取り除くことも、前記アーム２７２に形成できる摺動通路に係合されるリンク機構と置換することも可能である。

次いで、前記摺動通路は前記アーム２７２の端部に直線的に形成され、前記回転ピン２１７の端部は前記摺動通路に連結される。

なお、前記出力部２４０には、前記動力部２００に固定されるケース２４２が含まれる。前記ケースでは、前記従動軸２４５と前記出力軸２５０とは前記入力軸２０２に平行に配置され、上部軸２６０が前記従動軸２４５と前記出力軸２５０との間に配置される。

前記従動軸２４５には一方クラッチ２４９が含まれているため一方向に空転され、前記従動軸２４５とともに他方向に回転される。第１及び第２クラッチ歯２４７，２４８は前記従動軸２４５の外周に装着される。

前記第１クラッチ歯２４７は前記従動軸２４５の左側に位置付けられ、前記トルク変換部２１０から前記従動軸２４５に伝達される前記従動軸２４５の時計回りの回転によって前記従動軸２４５とともに回転される。さらに、前記従動軸２４５は、前記一方クラッチ２４９によって反時計回り方向に空転できる。

前記第２クラッチ歯２４８は前記従動軸２４５の右側に位置付けられ、前記第１クラッチ歯２４７とは対照的に、前記従動軸２４５に伝達される前記従動軸２４５の反時計回りの回転によって前記従動軸２４５とともに回転される。さらに、前記従動軸２４５は、前記一方クラッチ２４９によって時計回り方向に空転できる。

次いで、前記クラッチベアリング２４９は軸に対して一方向に回転され、前記軸とともに他方向に回転される。

前記ケース２４２には、空転して前記第１クラッチ歯２４７と噛合されるように前記出力軸２５０に結合された回転歯２５２と、前記第２クラッチ歯２４８と噛合または分離されるように前記出力軸２５０から摺動される可動歯２５５と、前記上部軸２６０に固定され、その左側が前記回転歯２５２と噛合され、その右側が前記第２クラッチ歯２４８と噛合される固定歯２６２と、が設けられる。

次いで、前記可動歯２５５が、前記出力軸２５０とともに回転されるか、または前記出力軸２５０から摺動されるように前記出力軸２５０に設けられる。

前記可動歯２５５の移動装置２６３は前記可動歯２５５の片側を固定するが、かかる固定は前記可動歯２５５を回転させることができるリング部材２６５によって可能とされる。次いで、前記リング部材２６５は前記リング部材２６５を移動させるためのハンドル１６７を含むことができる。

ここで、前記可動歯２５５が前記出力軸２５０に沿って移動される構造には、さまざまな構造形式でも、前記リング部材２６５や前記ハンドル２６７などの簡単な構造形式を適用できる。例えば、その構造は、リニアモータ、シリンダー、及びステッピングモーターなどのアクチュエータによって自動的に実現できる。

次いで、前記可動歯２５５は、前記固定歯２６２と噛合されるように前記出力軸２５０の左側に移動され、前記第２クラッチ歯２４８と噛合されるように右側に移動され、前記第２クラッチ歯２４８は、回転されるようにの固定歯２６２左側と噛合される。

以下、本発明の第２実施形態に係る無段変速装置の動作を詳細に説明する。

まず、動力源を前記動力部３００に供給することによって前記軸が回転される場合、前記動力部３００の回転動力は前記トルク変換部２１０を回転させ、前記トルク変換部２１０の回転ピン２１７は前記トルク変換部２１０の中心線から偏心して回転され、前記回転板２７５は前記回転ピン２１７の回転によって回転される。

従って、前記アーム２７２は上下方向に往復運動されて、前記従動軸２４５を正方向または逆方向に回転させる。

次いで、前記従動軸２４５が、前記アーム２７２によって時計回り方向、すなわち正方向に回転されると、前記第１クラッチ歯２４７は、前記従動軸２４５の時計回りの回転によって前記従動軸２４５とともに回転される。

前記第１クラッチ歯２４７の回転は、前記ベアリングによって、前記出力軸２５０に係合された前記回転歯２５２を反時計回り方向、すなわち逆方向に空転させ、前記回転歯２５２の回転は、前記上部軸２６０の固定歯２６２を正方向に回転させる。

ここで、前記固定歯２６２は、前記従動軸２４５の第２クラッチ歯２４８と噛合されることから、前記第２クラッチ歯２４８を逆方向に回転させる。

次いで、前記第２クラッチ歯２４８の逆回転は、前記従動軸２４５が回転されない空転動作となり、前記第２クラッチ歯２４８はその回転動力を前記出力軸２５０に伝達し、かつ、前記出力軸２５０の左端部に位置付けられた前記可動歯２５５と噛合される。

従って、前記可動歯２５５は正方向に回転され、前記可動歯２５５の正方向回転は前記出力軸２５０を正方向に回転させる。

一方、前記従動軸２４５が前記アーム２７２によって反時計回り方向、すなわち逆方向に回転されると、前記従動軸２４５の第１クラッチ歯２４７は空転され、前記第２クラッチ歯２４８は前記従動軸２４５とともに逆方向に回転される。

次いで、前記第２クラッチ歯２４８が前記出力軸２５０の可動歯２５５と噛合されることから、前記可動歯２５５は正方向に回転され、前記出力軸２５０は正方向に回転される。

前記第２クラッチ歯２４８の逆回転動力は前記固定歯２６２に伝達されて、前記固定歯２６２を正方向に回転させる。さらに、前記固定歯２６２は前記回転歯２５２を逆方向に回転させ、前記回転歯２５２は前記第１クラッチ歯２４７を正方向に回転させる。

従って、前記第１クラッチ歯２４７の正方向回転は前記従動軸２４５のクラッチベアリング２４９によって空転される。

上記説明は、前記可動歯２５５が前記出力軸２５０の右端部に位置付けられる事例に関するものであり、前記アーム２７２の上下往復運動による前記従動軸２４５の正逆回転によって、前記出力軸２５０が正方向に回転される出力に関するものである。

一方、前記可動歯２５５が前記出力軸２５０の右端部から右側に移動されると、前記可動歯２５５は前記第２クラッチ歯２４８から分離され、かつ前記固定歯２６２の左側部と噛合される。従って、前記出力軸２５０は、前記アーム２７２のために、前記従動軸２４５の正方向回転によって逆方向に回転させることができる。

つまり、前記従動軸２４５は正方向に回転され、前記第１クラッチ歯２４７は正方向に回転され、次いで、前記回転歯２５２は前記第１クラッチ歯２４７によって逆方向に回転される。

前記固定歯２６２は前記回転歯２５２によって正方向に回転され、前記可動歯２５５は前記固定歯２６２によって逆方向に回転され、前記出力軸２５０は前記可動歯２５５によって逆方向に回転される。

なお、前記第２クラッチ２４８は、前記固定歯２６２と噛合されることから、前記固定歯２６２の正方向回転によって逆方向に回転される。次いで、前記第２クラッチ歯２４８の逆回転は、前記従動軸２４５に対して空転動作となることから、前記従動軸２４５の正方向回転に影響を及ぼさない。

さらに、前記従動軸２４５が前記アーム２７２によって逆方向に回転されると、前記第１クラッチ歯２４７は空転し、前記第２クラッチ歯２４８は前記従動軸２４５とともに逆方向に回転される。

従って、前記固定歯２６２は前記第２クラッチ歯２４８によって正方向に回転され、前記可動歯２５５は前記第２クラッチ歯２４８によって逆方向に回転され、さらに、前記出力軸２５０は前記可動歯２５５によって逆方向に回転される。

次いで、前記固定歯２６２の正方向回転は前記回転歯２５２を逆方向に回転させ、前記第１クラッチ歯２４７は前記回転歯２５２によって正方向に回転される。

従って、前記第１クラッチ歯２４７の正方向回転は前記従動軸２４５での空転動作となることから、前記従動軸２４５の逆回転に影響を及ぼさない。

上述のように、前記出力軸２５０の正回転と逆回転は前記可動歯２５５の位置によって選択的に変換でき、前記動力部３００の動力は前記出力軸２５０を介して外部に伝達される。

なお、前記出力軸２５０が動力を工業用機械に伝達すると、工業用機械動作の初期段階で変換された負荷、または工業用機械自体にかかった負荷の変換による負荷は、前記出力軸２５０にかけられる。

次いで、前記出力軸２５０の負荷が増大するにつれて、その回転動力を前記出力軸２５０に伝達する前記従動軸２４５の負荷は増大し、前記従動軸を正方向と逆方向に回転させる前記アーム２７２に伝達される負荷もまた増大する。

さらに、前記アーム２７２の負荷が増大するにつれて、前記アーム２７２に連結された前記回転板２７５に伝達される負荷も増大する。

前記回転板２７５の負荷が増大するにつれて、前記回転板２７５に係合された前記回転ピン２１７の負荷は増大し、前記回転ピン２１７の負荷が増大するにつれて、前記回転ピン２１７は前記バネによって支持され、前記偏心配置されたトルク変換ハウジング２２０の負荷は増大する。

前記トルク変換ハウジング２２０の負荷が増大するにつれて、前記トルク変換ハウジング２２０を回転させる前記入力軸２０２の負荷も増大することから、前記入力軸２０２回転させる前記動力部３００の負荷は増大する。

次いで、前記回転板２７５で増大した負荷は前記動力部にそのまま伝達されず、前記トルク変換ハウジング２２０の中心線から半径方向に移動することができる前記回転ピン２１７を押圧する力としてかかる。

従って、前記回転ピン２１７は前記バネを前記トルク変換ハウジング２２０の中心線に移動させ、前記バネ２１５を圧縮する。

つまり、前記回転ピン２１７は、前記バネ２１５を圧縮しながら前記動力部３００の入力軸２０２の中心線に向かって移動され、前記入力軸２０２の中心線からの前記回転ピン２１７の偏心距離は減少される。

従って、前記動力部３００の入力軸２０２に伝達された前記回転ピン２１７の瞬間的なトルクは減少され、前記動力部３００の負荷は増大されず、常態を維持する。

ことから前記出力軸２５０の負荷が増大後、前記動力部３００の入力軸２０２によって前記回転ピン２１７にかけられた瞬間的なトルクは減少され、前記動力部３００の負荷は増大せず、前記回転ピン２１７の回転速度は減少されず、常態を維持する。

さらに、前記回転ピン２１７の回転半径が減少されることから、前記アーム２７２の上下方向の変位は減少される。

上述のように、前記出力軸２５０の負荷を増大させ、かつ前記回転ピン２１７の回転半径を変えることによってモーターの過負荷を防止する原理は回転エネルギー普遍の法則に関する原理であって、前記回転ピン２１７の回転半径は前記出力軸２５０の負荷を増大させることによって減少され、前記従動軸２４５の正逆回転角度と前記出力軸２５０の出力回転速度は前記アーム２７２の変位を減少することによって減少されて、前記出力軸２５０の瞬間的なトルクを増大させる。

ここで、前記動力部２００の動力と前記動力部３００で生成された出力とに対応する回転エネルギーは、前記回転ピン２１７の位置変更が前記トルク変換部２１０で調整されるために、前記アーム２７２の負荷と変位の変換によって変換されない。

従って、前記出力軸２５０の負荷が増大すると前記出力軸２５０の回転速度は減少され、前記出力軸２５０の出力トルクは増大し、さらに、前記出力軸２５０の負荷が減少されると前記出力軸２５０の回転速度は増大し、前記出力軸２５０の出力トルクは減少される。

つまり、前記出力軸２５０の負荷が過負荷に変換される際にも、前記動力部３００の出力トルクを増大させる過負荷が前記動力部３００に伝達されないことから、前記動力部３００の安全動作を確保することができる。

本発明は無段変速装置に関し、特に、出力軸にかかる負荷の増減に応じて瞬間的なトルク出力を自動的に増減できる無段変速装置に関する。

本発明は無段変速装置に関し、特に、出力軸にかかる負荷の増減に応じて瞬間的なトルク出力を自動的に増減できる無段変速装置に関する。本発明の好適な実施形態は例示的な目的で開示したものであって、当業者であれば、添付の特許請求の範囲で開示した本発明の範囲および真の趣旨から逸脱することなく種々の変更、付加および代替を行い得ることを理解されるであろう。

Claims

無段変速装置において、入力軸が回転可能に装着されて動力を入力するハウジングと、前記入力軸から伝達された動力を外部に出力するか、または外部から負荷を受ける出力部と、前記入力軸と前記出力部との間に設けられて前記入力軸または前記出力部から伝達された動力トルクを変換するトルク変換部と、前記出力部と前記トルク変換部間に配置されて、回転力を前記出力部に伝達するか、またはその上下往復運動によって前記出力部から負荷を受ける前記トルク変換部に偏心連結されるリンク装置と、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項１に係る無段変速装置において、前記トルク変換部が、前記ハウジングに回転可能に装着されてその回転動力を前記リンク装置に伝達するレバー軸と、前記レバー軸の片側に係合され、かつ前記入力軸と噛合されてその回転動力を伝達する歯車部材と、前記歯車部材の回転動力が伝達される前記レバー軸の他側に係合される円形部材と、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項２に係る無段変速装置において、前記円形部材または前記歯車部材が、その内部に設けられる第１及び第２ガイド部材と、前記第１及び第２ガイド部材の内部にそれぞれ摺動自在に係合される第１及び第２ラックギアと、前記第１及び第２ラックギアをそれぞれ弾性的に支持することによって前記第１及び第２ラックギアを半径方向に外方に向かって押圧する第１及び第２バネと、前記第１及び第２ラックギア間に設けられるピニオンギアと、前記第１及び第２ラックギアの外面にそれぞれ設けられる第１及び第２回転ピンと、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項３に係る無段変速装置において、前記レバー軸の回転中心からの前記ラックギアの偏心距離が、調整ネジを前記ラックギアにねじ結合することによって調整されることを特徴とする無段変速装置。
請求項２に係る無段変速装置において、前記リンク装置が、前記第１ラックの第１回転ピンに連結される第１回転板と、その片側が前記第１回転板にヒンジ結合され、その他側が前記出力部に連結されて動力を伝達する第１アームと、前記第２ラックの第２回転ピンに連結される第２回転板と、その片側が前記第２回転板にヒンジ結合され、その他側が前記出力部に連結されて動力を伝達する第２アームと、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項５に係る無段変速装置において、前記第１アームと前記第２アームが互いに対称に配置されることを特徴とする無段変速装置。
請求項５に係る無段変速装置において、前記出力部が、前記ハウジング内に回転可能に設けられる出力側と、前記第１アームと前記第２アームの端部にそれぞれ設けられて、一方向に回転動力を前記出力軸に伝達する第１及び第２一方クラッチと、前記回転軸と前記出力軸との間に設けられて前記出力軸の回転方向を正方向または逆方向変換する方向変換部材と、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項７に係る無段変速装置において、前記方向変換部材が、前記回転軸と前記出力軸との間に設けられてその回転動力を選択的に前記出力軸に伝達する媒介歯車と前記出力軸に移動可能に係合され、かつ、前記回転軸の回転歯車または前記媒介歯車と選択的に噛合されて、前記出力軸の回転方向を変換する変換歯車と、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項８に係る無段変速装置において、前記媒介歯車が、前記回転軸の回転歯車に常時係合されるフロントギアと前記フロントギアの後側に連結され、前記出力軸の変換歯車と噛合されるリアギアと、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項８に係る無段変速装置において、前記ハウジングが押圧装置をさらに具備し、かつ前記押圧装置が、前記ハウジングに回転可能に装着される水平軸と、前記水平軸の片側に垂直に装着される垂直板と、前記水平軸の他側に連結されるつまみと、前記垂直板に連結されて前記変換歯車を前後方向に移動する円形体と、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項８に係る無段変速装置において、前記押圧装置が弾性部材をさらに具備し、かつ前記弾性部材が、前記駆動軸に係合された前記円形体の前側に設けられて前記変換歯車を正方向に押圧する第１弾性体と、前記円形体の後側に設けられて前記変換歯車を後方向に押圧する第２弾性体と、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項１に係る無段変速装置において、前記トルク変換部が、偏心回転されるように前記入力軸に連結される回転ピンと、前記回転ピンが横転状態で移動されるにつれて負荷を吸収することができる傾斜トルク変換ハウジングと、その一端が前記トルク変換ハウジングの内周壁によって支持されたローラーに係合され、その他端が前記回転ピンによって支持される押圧ピンと、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項１２に係る無段変速装置において、その中にバネが配置される前記トルク変換ハウジングが、その前側に設けられた直線通路と、その前側の周辺部に設けられた傾斜環状フランジと、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項１２に係る無段変速装置において、前記トルク変換ハウジングが回転慣性制御装置をさらに具備して、前記回転軸の中心線に対して偏中する前記回転ピンまたは前記トルク変換ハウジングの質量分布を均一に調整することを特徴とする無段変速装置。
前記回転慣性制御装置がバランスウエイトであることを特徴とする請求項１４に係る無段変速装置。
請求項１２に係る無段変速装置において、前記出力部が、動力が前記回転ピンから伝達される従動軸と、前記従動軸に平行に配置されて動力を出力する駆動軸と、前記従動軸に設けられて、回転動力を一方クラッチによって一方向のみに伝達する一対のクラッチ歯と、前記駆動軸に係合され、かつ前記一対のクラッチ歯の１つと噛合される回転歯と、前記駆動軸から摺動され、前記クラッチ歯の１つと噛合または分離される可動歯と、前記上部軸に固定され、その片側が前記回転歯と噛合され、その他側が前記クラッチ歯の１つと噛合される固定歯と、を具備することを特徴とする無段変速装置。
請求項１６に係る無段変速装置において、前記リンク装置が、前記動力出力部の従動軸に連結されるアームと、その片側中が前記アームに連結され、その他側が前記回転ピンに連結される回転板と、を具備することを特徴とする無段変速装置。