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JPH0613896B2 - Continuously variable transmission - Google Patents
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JPH0613896B2 - Continuously variable transmission - Google Patents

Continuously variable transmission

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JPH0613896B2
JPH0613896B2 JP61193104A JP19310486A JPH0613896B2 JP H0613896 B2 JPH0613896 B2 JP H0613896B2 JP 61193104 A JP61193104 A JP 61193104A JP 19310486 A JP19310486 A JP 19310486A JP H0613896 B2 JPH0613896 B2 JP H0613896B2
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circular gear
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continuously variable
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、動力装置一般に利用できる、歯車手段によ
る無段変速装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a continuously variable transmission using gear means, which can be generally used in power plants.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

歯車を用いて機械的無断変速機構を達成させている従来
例は少ないが、その中で、特公昭59−42181号公報に示
された矩形波発生装置は、従来技術による機械的無段変
速の要素装置の代表的な一例と考えられる。その矩形波
発生装置を従来の要素装置例として第15図に示す。図に
おいて、301は第1の共通軸であり、第2の共通軸312と
の間に、特定の角速度比を有して対をなす非円形な駆動
歯車と被駆動歯車とが二組設けられている。303は第1
の共通軸に固定された第1の駆動歯車で、共通軸312に
回転自在に支持された第1の被駆動歯車307とかみ合つ
ている。305は共通軸301に回動可能に支持された可動要
素304に固定されている第2の駆動歯車で、共通軸312に
回転自在に支持された第2の被駆動歯車309とかみ合つ
ている。第2の駆動歯車305は、可動要素304と、共通軸
301に固定されている固定要素302と調整制御装置306と
からなる制御装置によつて、第1の駆動歯車に対して任
意の相対的な角度位置にずらすことができる。第1の被
駆動歯車307及び第2の被駆動歯車309には、それぞれ差
動傘歯車308及び310が固定されていて共に差動ピニオン
313とかみ合つている。この差動ピニオンは共通軸312に
固定された差動要素311にナツト314により取付けられて
いる。
There are few conventional examples in which a mechanical continuously variable transmission mechanism is achieved by using gears. Among them, the rectangular wave generator disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-42181 discloses a mechanical continuously variable transmission of the prior art. It is considered to be a typical example of the element device. The rectangular wave generator is shown in FIG. 15 as an example of a conventional element device. In the figure, reference numeral 301 denotes a first common shaft, and two sets of a non-circular drive gear and a driven gear that form a pair with a specific angular velocity ratio are provided between the first common shaft and the second common shaft 312. ing. 303 is the first
Of the first driven gear 307 fixed to the common shaft, and meshes with the first driven gear 307 rotatably supported by the common shaft 312. A second drive gear 305 is fixed to a movable element 304 that is rotatably supported by the common shaft 301, and meshes with a second driven gear 309 that is rotatably supported by the common shaft 312. . The second drive gear 305 comprises a movable element 304 and a common shaft.
By means of a control device consisting of a fixing element 302 fixed to 301 and an adjusting control device 306, it can be displaced in any relative angular position with respect to the first drive gear. Differential bevel gears 308 and 310 are fixed to the first driven gear 307 and the second driven gear 309, respectively.
It meshes with 313. This differential pinion is attached by a nut 314 to a differential element 311 fixed to a common shaft 312.

第16図は第15図の要素装置の対をなす非円形な駆動歯車
303と被駆動歯車307の形状の例を示し、第17図はその駆
動歯車と被駆動歯車に与えてある角速度比特性を具体数
値を用いて表したグラフである。グラフの横軸は駆動歯
車の角変位θであり、縦軸は式R=(被駆動歯車の角速
度)/(駆動歯車の角速度)で与えられる角速度比Rの
値である。また、第2の非円形の駆動歯車305と被駆動
歯車309の対も、第17図に示す角速度比と同様特性とな
るが、駆動歯車303に対する駆動歯車305の相対的な角度
制御により、双方の歯車対の角速度比Rの位相がずらさ
れる。
FIG. 16 shows a pair of non-circular drive gears of the element device of FIG.
Examples of the shapes of 303 and the driven gear 307 are shown, and FIG. 17 is a graph showing the angular velocity ratio characteristics given to the driving gear and the driven gear using specific numerical values. The horizontal axis of the graph is the angular displacement θ of the driving gear, and the vertical axis is the value of the angular velocity ratio R given by the equation R = (angular velocity of driven gear) / (angular velocity of driving gear). Also, the pair of the second non-circular drive gear 305 and driven gear 309 has the same characteristics as the angular velocity ratio shown in FIG. 17, but both are controlled by the relative angle control of the drive gear 305 with respect to the drive gear 303. The phase of the angular velocity ratio R of the gear pair is shifted.

上記制御装置により第1及び第2の駆動歯車303及び305
の間の相対的な角度位置のずれ(位相ずれ)を変えるこ
とにより、差動装置を介して第2の共通軸312に第1の
共通軸301に対して一定角速度比を呈する回転が間欠的
に現れる。その一定角速度比の値は、位相ずれに相関し
て変わるとともに、その一定値区域の範囲も変わる。
The control device controls the first and second drive gears 303 and 305.
By changing the relative angular position shift (phase shift) between the two, the rotation of the second common shaft 312 with the constant angular velocity ratio with respect to the first common shaft 301 is intermittent via the differential device. Appear in. The value of the constant angular velocity ratio changes in correlation with the phase shift, and the range of the constant value area also changes.

このような要素装置を複数組合わせ、一定角速度比を呈
する増速区域又は減速区域をつなぎ合わせれば無段変速
装置が構成できる。
A continuously variable transmission can be constructed by combining a plurality of such element devices and connecting speed increasing regions or decelerating regions exhibiting a constant angular velocity ratio.

しかし、この従来の要素装置例の一組は、第15図で示し
たように、非円形な平歯車の4個と傘歯車の3個、計7
個の歯車を含み、少なくとも10個を越える機素による構
成が基本である。したがつて、この要素装置を複数組
と、これに制御機構などを付加して構成される無段変速
装置では、非円形及び傘歯車の特殊歯車を含む構成機素
数が多数にのぼることが難点となつていた。さらに、自
動制御機能を内蔵させるような場合、ますます複雑な構
成にせざるを得ないものであつた。
However, as shown in FIG. 15, one set of this conventional element device example includes four non-circular spur gears and three bevel gears, for a total of seven.
It is basically composed of at least 10 elements including gears. Therefore, in a continuously variable transmission configured by adding a plurality of sets of this element device and a control mechanism or the like thereto, it is difficult to have a large number of constituent elements including non-circular and bevel gear special gears. I was told. Further, when the automatic control function is built in, the configuration must be complicated more and more.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

一般に摩擦式の動力伝達装置は、回転伝達の円滑性にす
ぐれているのが長所であり、歯車のような非摩擦式の動
力伝達装置は、伝達効率の良さが長所である。ところ
が、従来の無段変速装置について両者を比較すると、摩
擦式のものは、接触部の微少すべりによる動力損失が大
きいという問題点があつた。また、非摩擦式の代表的な
歯車を用いたものは、上記従来の要素装置例のように非
常に複雑な構成となる難点があり、構成機素の慣性と機
素間の摩擦などによる損失が伝達効果を低め、本来の長
所が阻害されるという短所につながることになる問題点
があつた。
Generally, a friction type power transmission device has an advantage that it is excellent in smoothness of rotation transmission, and a non-friction type power transmission device such as a gear has an advantage that transmission efficiency is good. However, comparing the conventional continuously variable transmissions with each other, the friction type has a problem that power loss is large due to a slight slip of the contact portion. Further, the one using a non-friction type representative gear has a drawback that it has a very complicated structure like the above-mentioned conventional element device example, and loss due to inertia of the constituent elements and friction between the elements. However, there is a problem that the transmission effect is lowered and the original advantage is hindered, which leads to the disadvantage.

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、摩擦伝動によらず、歯車群の構成機素数が従
来装置よりも少なくされ、例えば、自動制御機能を内蔵
させるのも、従来装置より簡単な構成で可能であり、か
つ、伝達効率が高い無段変速装置を得ることを目的とし
ている。
The present invention has been made to solve such a problem, regardless of frictional transmission, the number of constituent elements of the gear group is reduced as compared with the conventional device, and for example, an automatic control function may be incorporated. An object of the present invention is to obtain a continuously variable transmission that has a simpler structure than the conventional device and has high transmission efficiency.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明にかかる無段変速装置は、指数関数的速度変調
という新たな機構原理の創案にもとづいて、構成機素数
を減少させることが検討され、非摩擦式動力伝達の基本
的な長所が活かし易く構成された、歯車による無段変速
装置である。この装置では、第1の非円形歯車を共通と
する第1及び第2の非円形歯車対による第1次及び第2
次の角速度変調手段を用いて、角速度が指数関数的に連
続で増減するモード変換を行わせるようにしている。指
数関数を導入したことで、第1次及び第2次の変調手段
による刻々の角速度比を重ね合わせるのに乗除算をもつ
てなす機構を採り得ている。このことはさらに、第1次
または第2次の角速度変調用にそれぞれ1対を必要とす
る歯車のうち1個が共用できるという機構を可能とし、
この特徴が、第1次及び第2次の角速度変調手段による
モード変換相互の重なり関係の制御に、新たな機構手段
を創作し得たこと、ならびに自動制御機能の内蔵が容易
になつたことに関係をもたらしている。
The continuously variable transmission according to the present invention has been studied to reduce the number of constituent elements based on the idea of a new mechanism principle called exponential velocity modulation, and it is easy to utilize the basic advantage of non-friction power transmission. It is a continuously variable transmission using gears configured. In this device, the first and second primary and second non-circular gear pairs having a common first non-circular gear are used.
The following angular velocity modulation means is used to perform mode conversion in which the angular velocity continuously increases and decreases exponentially. By introducing the exponential function, it is possible to adopt a mechanism that involves multiplication and division to superimpose the momentary angular velocity ratios by the first and second modulation means. This further enables a mechanism in which one of the gears, each requiring a pair for the primary or secondary angular velocity modulation, can be shared.
This feature is that a new mechanical means can be created to control the overlapping relationship between the mode conversions by the first and second angular velocity modulation means, and that an automatic control function can be easily incorporated. Bringing a relationship.

〔作用〕[Action]

この発明装置の基本作用は、一方の回転軸の角速度に対
して、他方の回転軸に指数関数的な増速又は減速モード
にもとずく周期的変化角速度が与えられているというこ
とである。この基本作用を2回重ねて、第1次、同時に
第2次と作用させることがこの装置の特徴である。例え
ば、第1次角速度変調手段によつて、指数関数的増速モ
ードで変調作用がかかつてているとき、同時に第2次角
速度変調手段によつて、指数関数的減速モードで変調作
用がかかつているならば、この両作用を通した後の角速
度の変化モードは、両作用を通す前のモードに戻つてい
る。入力が定角速度モードならば、出力にも定角速度モ
ードが現れる。この装置には、このような角速度の増減
に関する変化モードを変える作用が備わつているが、こ
れに加えて、第1次と第2次の基本作用の重ね方を変え
ること、言いかえれば位相をずらせることによつて、入
力と出力の角速度比の絶対値を連続的に変化させる作用
も備わつており、かつ、その変化の自動制御機能の内蔵
が容易であるなど、無段変速装置に必要な作用が総合的
に備えられている。
The basic operation of the device of the present invention is that, with respect to the angular velocity of one of the rotating shafts, the other rotating shaft is provided with a cyclically changing angular velocity based on the exponential speedup or deceleration mode. It is a feature of this device that the basic action is repeated twice and the primary action and the secondary action are performed simultaneously. For example, when the first-order angular velocity modulation means has the modulation function in the exponential acceleration mode, the second-order angular velocity modulation means has the modulation function in the exponential deceleration mode. If so, the mode of change in angular velocity after passing through these two actions returns to the mode before passing through both actions. If the input is the constant angular velocity mode, the constant angular velocity mode also appears in the output. This device is provided with the action of changing the change mode relating to such an increase or decrease of the angular velocity, but in addition to this, changing the overlapping manner of the primary action and the secondary action, in other words, the phase. By shifting the input, the absolute value of the angular velocity ratio of the input and output is continuously changed, and the automatic control function for the change is easily incorporated. It is equipped with all the necessary actions.

〔発明の実施例〕Example of Invention

第1図(a),(b)及び第2図(a),(b)は、この発明による
無段変速装置の一実施例を、それぞれ異る断面で示した
正面断面図及び側面断面図である。図において、10は第
1の回転軸で、これに、第1組の第1の非円形歯車11a
が固定され、第2組の第1の非円形歯車11bが軸受16を
介して回転自在に支持されている。20は第2の回転軸
で、第1組の第2の非円形歯車21aと第2組の第2の非
円形歯車21bとが、固定されている。30は第3の回転軸
で、第1組の第3の非円形歯車31aと第2組の第3の非
円形歯車31bとが、それぞれ一方向クラツチ機能付軸受
37を介して支持されている。
1 (a) and 1 (b) and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are a front sectional view and a side sectional view showing different embodiments of a continuously variable transmission according to the present invention. Is. In the figure, 10 is a first rotary shaft, to which a first non-circular gear 11a of the first set is attached.
Are fixed, and the second set of first non-circular gears 11b are rotatably supported via bearings 16. Reference numeral 20 denotes a second rotating shaft, to which the first non-circular gear 21a of the first set and the second non-circular gear 21b of the second set are fixed. Reference numeral 30 is a third rotating shaft, and the first non-circular gear 31a of the first set and the third non-circular gear 31b of the second set are bearings with one-way clutch function.
Supported through 37.

60は第1のフレームで、この実施例では装置本体の固定
フレームになつており、軸受部61,62を介し回転軸10を
支持し、軸受部63を介し回転軸20を支持している。25は
回転軸20に固定された通常の円形歯車、40は一端が軸受
部61を介し第1のフレーム60に支持された第4の回転軸
で、通常の円形歯車45が固定されている。64は第1のば
ねかけピンで、その両端部は第1のフレーム60の両側板
にまたがつて固定されている。65は第1のフレーム60に
設けられた第1の回動規制穴である。70は第2のフレー
ムで、この実施例では可動になつており、軸受部71を介
し回転軸10に回動可能に支持され、かつ、軸受部72を介
し回転軸30に支持している。35は回転軸30に固定された
通常の円形歯車、50は一端が軸受部62を介し第1のフレ
ーム60に支持された第5の回転軸で、円形の内歯歯車55
が固定されている。74は第2のばねかけピンで、第2の
フレーム70の両側板部にまたがつて固定されていて、こ
の第2のフレーム70から突出している両端部は共に第1
の回動規制穴65に挿入されている。75は第2のフレーム
70に設けられた第2の回動規制穴で、これに第1のばね
かけピン64が挿入され貫通している。80は一例として渦
巻ばねで示されている捩り弾性部材で、両側一対が第1
のばねかけピン64と第2のばねかけピン74との間に装着
され、第1の回転軸10を中心とする捩りトルクを、第1
及び第2のフレーム60及び70の間で、第2のフレーム70
を第1図において時計方向に回動させるように作用して
いる。
Reference numeral 60 denotes a first frame, which in this embodiment is a fixed frame of the main body of the apparatus, supports the rotary shaft 10 via bearing portions 61 and 62, and supports the rotary shaft 20 via a bearing portion 63. 25 is a normal circular gear fixed to the rotary shaft 20, 40 is a fourth rotary shaft whose one end is supported by the first frame 60 via a bearing 61, and a normal circular gear 45 is fixed. Reference numeral 64 is a first spring hooking pin, both ends of which are fixed to both side plates of the first frame 60. Reference numeral 65 is a first rotation restricting hole provided in the first frame 60. Reference numeral 70 denotes a second frame, which is movable in this embodiment, is rotatably supported by the rotary shaft 10 via a bearing 71, and is also supported by the rotary shaft 30 via a bearing 72. Reference numeral 35 is a normal circular gear fixed to the rotating shaft 30, 50 is a fifth rotating shaft whose one end is supported by the first frame 60 via a bearing portion 62, and is a circular internal gear 55.
Is fixed. Reference numeral 74 denotes a second spring hooking pin, which is fixed to both side plate portions of the second frame 70, and both end portions protruding from the second frame 70 are the first
Is inserted into the rotation restricting hole 65 of the. 75 is the second frame
A second rotation restricting hole is provided in 70, through which the first spring hooking pin 64 is inserted and penetrates. Reference numeral 80 is a torsion elastic member, which is shown as a spiral spring as an example.
Mounted between the spring hooking pin 64 and the second spring hooking pin 74 of the first rotary shaft 10
And the second frame 70 between the second frame 60 and 70.
In FIG. 1 is rotated clockwise.

第1図では、第1の回転軸10を支点軸として、第1のフ
レーム60と第2のフレーム70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。この回動角を図中αで示
してあり、この実施例では、回動角αの最大は0.415π
ラジアンであり、これが0から0.415πラジアンの範囲
で回動可能としている。上記両フレーム60及び70は、こ
れに上記捩り弾性部材80による以外には外力が作用して
いない状態では、第1のばねかけピン64に第2の回動規
制穴75の一方の端部が押しつけられてα=βminである
状態を保つようにされている。第2のばねかけピン74も
第1の回動規制穴65の中で一方に押しつけられて、両フ
レーム60及び70の回動関係位置をα=βminとなるよう
規制する。上記角度αがβminより小さい値となるの
は、捩り弾性部材80による捩りトルクに抗する何らかの
外部捩りトルクが、上記両フレーム60及び70の間に、第
2のフレーム70を反時計方向に回動させるように作用す
るときである。その外部捩りトルクが、上記捩り弾性部
材80による捩りトルクの最大値以上であるときは、第1
のばねかけピン64に第2の回動規制穴75の他の一方の端
部が押しつけられてα=0である状態となるようにされ
ている。このとき第2のばねかけピン74も第1の回動規
制穴65の他の一方の端部に押しつけられて、やはり上記
回動関係位置をα=0であるよう規制する。
FIG. 1 shows that the first frame 60 and the second frame 70 are rotatable relative to each other with the first rotary shaft 10 as a fulcrum shaft. This rotation angle is indicated by α in the figure, and in this embodiment, the maximum rotation angle α is 0.415π.
It is a radian, and this is rotatable in the range of 0 to 0.415π radian. In the state where no external force acts on the frames 60 and 70 other than the torsion elastic member 80, one end of the second rotation restricting hole 75 is attached to the first spring hooking pin 64. It is pressed so that the state of α = βmin is maintained. The second spring hooking pin 74 is also pressed to one side in the first rotation restricting hole 65, and restricts the rotation-related positions of both frames 60 and 70 so that α = βmin. The angle α becomes a value smaller than β min because some external torsion torque against the torsion torque by the torsion elastic member 80 causes the second frame 70 to rotate counterclockwise between the frames 60 and 70. It is time to act to move. When the external torsion torque is equal to or more than the maximum value of the torsion torque by the torsion elastic member 80, the first
The other end portion of the second rotation restricting hole 75 is pressed against the spring hooking pin 64 of (1) so that α = 0. At this time, the second spring hooking pin 74 is also pressed against the other end of the first rotation restricting hole 65 to restrict the rotation-related position so that α = 0.

このように構成された装置の中で、第1,第2及び第3
の回転軸10,20及び30と、第1組の第1,第2及び第3
の非円形歯車11a,21a及び31aと、第1及び第2のフレ
ーム60及び70とが、本発明による無段変速装置の角速度
変調作用をなす要素機構の一方の1組を形成している。
上記各回転軸と各フレームとを共用して、第2組の第
1,第2及び第3の非円形歯車11b,21b及び31bとが、
上記同様の角速度変調作用をなす要素機構の他方の1組
を形成している。
Among the devices configured as described above, the first, second and third
Rotating shafts 10, 20 and 30, and the first set of first, second and third
The non-circular gears 11a, 21a and 31a and the first and second frames 60 and 70 form one set of the element mechanism that performs the angular velocity modulation operation of the continuously variable transmission according to the present invention.
The first, second and third non-circular gears 11b, 21b and 31b of the second set share the respective rotary shafts and the respective frames,
The other pair of element mechanisms that perform the same angular velocity modulation action as described above is formed.

このように角速度変調作用をなす要素機構の2組を用い
て構成された無段変速装置第1図及び第2図では、第4
の回転軸40を入力軸とし、第5の回転軸50を出力軸とし
て作動させると、第4の回転軸40に与えた角速度ωi
対する第5の回転軸50に得られる角速度ωuの比率が、
連続で制御可能な角度αの値に相関して連続で変化す
る。以下その作用につき詳細に説明する。
In this manner, the continuously variable transmission constructed by using two sets of the element mechanisms that perform the angular velocity modulation action, in FIG. 1 and FIG.
When the rotary shaft 40 of is used as an input shaft and the fifth rotary shaft 50 is operated as an output shaft, the ratio of the angular velocity ω u obtained at the fifth rotary shaft 50 to the angular velocity ω i given to the fourth rotary shaft 40. But,
It continuously changes in correlation with the value of the continuously controllable angle α. The operation will be described in detail below.

第3図と第4図は、第1の非円形歯車11aと第2の非円
形歯車21aとを取出して示している(なお、第1の非円
形歯車11bと第2の非円形歯車21bにも同様に適用でき
る)。図において、12及び13は第1の非円形歯車11aの
かみ合いピッチ曲線、22及び23は第2の非円形歯車21a
のかみ合いピツチ曲線である。なお、上記各かみ合いピ
ツチ曲線に沿つて、実際には、例えば部分的に図示され
ているような、インボリユート歯形が刻み込まれている
のであるが、かみ合つた歯車の角速度あるいは伝達トル
クなどの関係は、かみ合いピツチ曲線により支障なく説
明できるため、第3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ている。
FIG. 3 and FIG. 4 show the first non-circular gear 11a and the second non-circular gear 21a taken out (note that the first non-circular gear 11b and the second non-circular gear 21b are Can be applied similarly). In the figure, 12 and 13 are meshing pitch curves of the first non-circular gear 11a, and 22 and 23 are second non-circular gear 21a.
It is a meshing pitch curve. In addition, along with the meshing pitch curves, in reality, for example, an involute tooth profile as partially illustrated is engraved, but the relationship of the angular velocity or the transmission torque of the meshed gears is not shown. Since the meshing pitch curve can be explained without any trouble, some or all of the tooth profile is omitted in FIG. 3 and other drawings.

上記かみ合いピツチ曲線12及び13は、S1a点からL1a
まで及びS1b点からL1b点まで形成されており、それぞ
れの延べ長さは、L2a点からS2a点まで及びL2b点から
2b点まで形成されているかみ合いピツチ曲線22及び23
のそれぞれの延べ長さと等しくしている。このようにし
て、第1の非円形歯車11aの総歯数と、第2の非円形歯
車21aの総歯数は等しくされている。
The meshing pitch curves 12 and 13 are formed from the points S 1a to L 1a and from the points S 1b to L 1b , and their respective total lengths are from the points L 2a to S 2a and the points L 2b. To Pitch points 22 and 23 formed from S to point S 2b
Of the total length of each. In this way, the total number of teeth of the first non-circular gear 11a and the total number of teeth of the second non-circular gear 21a are made equal.

このように構成された一対の非円形歯車に現れる角速度
に関する特徴は、この発明の重要点の一つである。
The characteristic relating to the angular velocity that appears in the pair of non-circular gears configured as described above is one of the important points of the present invention.

第5図に、第1の非円形歯車11aと第2の非円形歯車21
aとの角速度の関係をグラフで表す。横軸には、非円形
歯車11aが、第3図で反時計方向に1回転する間の角変
位θをとつている。なお、この角変位θは、第3図の状
態、すなわち、かみ合い点がS1a点とL2a点である状態
を零としてある。縦軸には、非円形歯車11aの角速度に
対する角速度比を表す無名数値をとり、対数尺にしてい
る。第1の非円形歯車11aの角速度をω1,第2の非円
形歯車21aの角速度をω2で表すとき、上記θの関数と
しての、F(θ)=|ω2/ω1|は、第1と第2の非円形歯
車11aと21aの間の角速度比を示す。
FIG. 5 shows a first non-circular gear 11a and a second non-circular gear 21.
The relationship between a and the angular velocity is represented by a graph. The horizontal axis indicates the angular displacement θ of the non-circular gear 11a during one full rotation in the counterclockwise direction in FIG. The angular displacement θ is zero in the state shown in FIG. 3, that is, the state where the meshing points are the points S 1a and L 2a . The vertical axis is a logarithmic scale, which is an unknown numerical value representing the angular velocity ratio with respect to the angular velocity of the non-circular gear 11a. When the angular velocity of the first non-circular gear 11a is represented by ω 1 and the angular velocity of the second non-circular gear 21a is represented by ω 2 , F (θ) = | ω 2 / ω 1 | The angular velocity ratio between the first and second non-circular gears 11a and 21a is shown.

この第5図のグラフにおいて、非円形歯車11aが第3図
の状態から反時計方向にπラジアン回転し、非円形歯車
21aとのかみ合い点がS1a点とL2a点である状態から、
1a点とS2a点のかみ合い状態まで移る間の変化が、基
準角速度比F(0)から始まる右上りの直線で表されてい
る。つづいて、非円形歯車11aがさらにπラジアン回転
する間の状態も、同様の右上りの直線で表されている。
In the graph of FIG. 5, the non-circular gear 11a rotates counterclockwise by π radians from the state of FIG.
From the state where the meshing points with 21a are S 1a point and L 2a point,
The change of the L 1a point and the S 2a point while moving to the meshed state is represented by a straight line to the upper right starting from the reference angular velocity ratio F (0) . Subsequently, a state in which the non-circular gear 11a further rotates by π radians is also represented by the same straight line on the upper right side.

この発明装置に用いる非円形歯車対の上記角速度比F
(θ)の変化は、第5図のように片対数グラフ上の傾斜直
線で表せるよう特徴づけられている。これを代数学的に
定義づけるならば、角速度比F(θ)を、指数関数式e
K・θ・F(0)で与えてあるということである。ここで、
上記系数Kは、設計上任意に選び得る角速度変調係数で
あり、第5図のグラフにおいて、K=dlogF(θ)/dθなる
微分値として定義できる。ちなみに、第3図の実施例で
はK=0.2206ラジアン-1である。また、eは自然対数の底
である。
The angular velocity ratio F of the non-circular gear pair used in the device of the present invention
The change in (θ) is characterized so that it can be represented by an inclined straight line on a semi-logarithmic graph as shown in FIG. To define this algebraically, the angular velocity ratio F (θ) can be calculated by the exponential equation e
It is given by K · θ · F (0) . here,
The coefficient K is an angular velocity modulation coefficient that can be arbitrarily selected in design, and can be defined as a differential value K = dlogF (θ) / dθ in the graph of FIG. By the way, in the embodiment of FIG. 3, K = 0.2206 radian- 1 . Also, e is the base of the natural logarithm.

つづいて、上記のような非円形歯車の角速度比の特徴か
ら導くことができる独特の角速度変調作用を説明する。
第6図及び第7図は、第1図と第2図で示した実施例装
置における角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。これらの図では、すでに第3図ない
し第5図で説明した、第1及び第2の非円形歯車11a及
び21aのところへ第3の非円形歯車31aを加えた関係を
示している。この第3の非円形歯車31aの歯車仕様は、
第2の非円形歯車21aと同じである。ここで第1と第2
の非円形歯車11aと21aをかみ合わせたものを第1次角
速度変調手段と呼び、第1と第3の非円形歯車11aと31
aをかみ合わせたものを第2次角速度変調手段と呼ぶこ
とにする。第1次角速度変調手段は、第1の回転軸10の
角速度ω1に対する第2の回転軸20の角速度ω2の比率を
定める手段であり、この比率を、第1次角速度比と呼ぶ
ことにする。同様に第2次角速度変調手段は、第1の回
転軸10の角速度ω1と第3の回転軸30の角速度ω3との比
率を定める手段であり、この比率を、第2次角速度比と
呼ぶことにする。第1次角速度変調手段が、上記第3図
ないし第5図で説明したものであると同様に、第2次角
速度変調手段も単独では第3図ないし第5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6図
に示すように、第1の回転軸10の位置を基準にして、第
2の回転軸20の位置に対して第3の回転軸30が、π+α
ラジアンの中心角を与えて配置されていることである。
第3の非円形歯車31aは第1の非円形歯車11aの周囲
で、中心角πラジアンごとに同じ関係に戻るため、π+
αラジアンは実質αの中心角を与えたのと等価である。
したがつて、第1次角速度変調手段が、第1の非円形歯
車11aの角変位θでかみ合い状態にあるとき、第2次角
速度変調手段は、第1の非円形歯車11aの角変位θ+α
でのかみ合い状態となつているのである。このような状
態にあるため、第1次角速度比|ω2/ω1|が、すでに
説明したと同じく係数Kと、角変位θ及び角速度比F(0)
を用いた指数関数式ek・θ・F(0)なる値のとき、第2次角
速度比|ω3/ω1|が、上記式に用いた代数と、すでに
説明した通り任意に可変設定できる角度αとを用いた指
数関数式ek・(θ+α)・F(0)なる値になつている。この状
態において、第2の回転軸20の角速度に対する第3の回
転軸30の角速度の比率ω3/ω2は、上記第1次角速度比
に対する上記第2次角速度比の除算商として、上記係数
Kと、上記角度αとを用いた指数関数式ek・αなる値を
とるのである。この最後の式ek・αは、この発明による
無段変速装置の角速度変調作用をなる要素機構の基本的
な特徴を示している。
Next, a unique angular velocity modulation action that can be derived from the characteristics of the angular velocity ratio of the non-circular gear as described above will be described.
FIG. 6 and FIG. 7 are a front view and a side sectional view of an element mechanism that performs an angular velocity modulation action in the embodiment apparatus shown in FIGS. 1 and 2. In these figures, the relationship in which the third non-circular gear 31a is added to the first and second non-circular gears 11a and 21a already described in FIGS. 3 to 5 is shown. The gear specification of this third non-circular gear 31a is
It is the same as the second non-circular gear 21a. Where the first and second
The non-circular gears 11a and 21a in mesh with each other are referred to as first-order angular velocity modulating means, and the first and third non-circular gears 11a and 31
A combination of a is referred to as a secondary angular velocity modulation means. The first-order angular velocity modulation means is a means for determining the ratio of the angular velocity ω 2 of the second rotary shaft 20 to the angular velocity ω 1 of the first rotary shaft 10, and this ratio will be referred to as the first-order angular velocity ratio. To do. Secondary angular velocity modulation means as well is a means for determining the ratio of the angular velocity omega 1 and the angular velocity omega 3 of the third rotating shaft 30 of the first rotating shaft 10, this ratio, the secondary angular velocity ratio I will call it. As in the case of the first-order angular velocity modulation means described in FIGS. 3 to 5, the description of FIGS. 3 to 5 can be applied to the second-order angular velocity modulation means alone. However, it should be noted here that, as shown in FIG. 6, the third rotary shaft 30 is π + α with respect to the position of the second rotary shaft 20 with respect to the position of the first rotary shaft 10.
It is arranged by giving a central angle of radian.
Since the third non-circular gear 31a returns to the same relationship around the first non-circular gear 11a for each central angle π radian, π +
α radian is equivalent to giving the central angle of real α.
Therefore, when the first angular velocity modulation means is in mesh with the angular displacement θ of the first non-circular gear 11a, the second angular velocity modulation means operates the angular displacement θ + α of the first non-circular gear 11a.
They are in mesh with each other. Because of this state, the first-order angular velocity ratio | ω 2 / ω 1 | has the same coefficient K, angular displacement θ, and angular velocity ratio F (0) as already described.
When the exponential function equation e k · θ · F (0) is used, the second-order angular velocity ratio | ω 3 / ω 1 | can be arbitrarily set as described above and the algebra used in the above equation. The exponential function equation e k · (θ + α) · F (0) using the angle α that can be obtained is obtained. In this state, the ratio ω 3 / ω 2 of the angular velocity of the third rotary shaft 30 to the angular velocity of the second rotary shaft 20 is the coefficient obtained by dividing the second angular velocity ratio with respect to the first angular velocity ratio by the above coefficient. A value of exponential function equation ek · α using K and the angle α is taken. The last expression e k · α shows the basic feature of the element mechanism that has the angular velocity modulation function of the continuously variable transmission according to the present invention.

第8図ないし第10図は上記要素機構の角速度変調作用特
性を表したグラフで、横軸と縦軸はともに第5図のグラ
フと同じである。第8図はα=0の状態のもので、第1
次及び第2次角速度比が常に等しく、角速度比はω3
ω2=1となつている。第9図はα=(1/8)πの状
態のもので、第2次角速度比の変化パターンの位相が第
1次角速度比のそれよりも、αラジアン進んでいる。こ
のようにαが零でない状態(厳密にはα=πの場合も除
く)では、第1次及び第2次角速度比がともに連続値を
とり得るθの範囲が、0〜π−α,π−α〜π,π〜2
π−α及び2π−α〜2πと、4区分されている。この
うち、0〜π−αとπ〜2π−αの区分範囲では、角速
度比ω3/ω2にek・αなる一定値が現れ、π−α〜πと
2π−α〜2πの区分範囲では、角速度比ω3/ω2にe
k・(α-π)なる一定値が現れている。第10図はαが第9
図より増加して、α=(3/8)πになつた状態であ
る。ω3/ω2の値が、αの増加に相関して変化している
ことと、その連続値をとる区分範囲も変化していること
が、第9図との対比で現れている。第11図はαを0から
πまでπ/8間隔で変化させたときの角速度比ω3/ω2
の変化を表したものである。
8 to 10 are graphs showing the angular velocity modulation action characteristics of the above element mechanism, and the horizontal axis and the vertical axis are the same as the graph of FIG. FIG. 8 shows a state where α = 0,
The secondary and secondary angular velocity ratios are always the same, and the angular velocity ratio is ω 3 /
ω 2 = 1. FIG. 9 shows the state of α = (1/8) π, and the phase of the change pattern of the secondary angular velocity ratio is ahead of that of the primary angular velocity ratio by α radians. In this way, in the state where α is not zero (exactly, also in the case where α = π), the range of θ in which both the first and second angular velocity ratios can take continuous values is 0 to π−α, π. -Α ~ π, π ~ 2
It is divided into 4 sections, π-α and 2π-α to 2π. Among these, in the division range of 0 to π-α and π to 2π- α, a constant value of ek · α appears in the angular velocity ratio ω 3 / ω 2 , and the division of π-α to π and 2π-α to 2π In the range, the angular velocity ratio ω 3 / ω 2 becomes e
A constant value k · (α-π) appears. In Fig. 10, α is the ninth
It is in a state of increasing from the figure to reach α = (3/8) π. It can be seen from the comparison with FIG. 9 that the value of ω 3 / ω 2 changes in correlation with the increase of α, and that the segmental range of its continuous value also changes. FIG. 11 shows the angular velocity ratio ω 3 / ω 2 when α is changed from 0 to π at π / 8 intervals.
It represents the change of.

この発明装置には、以上説明したように指数関数的角速
度変調手段という、新規な思想にもとづく角速度変調機
能が備わつている。この機能を果す構成単位を要素機構
として無段変速装置を構成するには、この要素機構の複
数組を組合せ、αの値を可変制御する手段と、角速度比
ω3/ω2の一定値を連続化する手段と、角速度比の繰返
し変化パターンから特定値のみを選択して取出す手段を
付加すればよい。以下にこれらの手段を実施例で説明す
る。
As described above, the device of the present invention is provided with the exponential angular velocity modulation means, that is, the angular velocity modulation function based on the novel idea. In order to configure a continuously variable transmission by using a constituent unit that fulfills this function as an element mechanism, a plurality of sets of the element mechanisms are combined, a means for variably controlling the value of α and a constant value of the angular velocity ratio ω 3 / ω 2 are provided. It suffices to add means for making it continuous and means for selecting and extracting only a specific value from the repeated change pattern of the angular velocity ratio. Hereinafter, these means will be described by way of examples.

αの値を可変制御する手段は、第1図と第2図ですでに
説明したように、第1フレーム60に対して第2フレーム
70を回動可能な構造とすることで達成できる。この手段
は、複数の要素機構に共用が可能である。なお、上記両
フレーム60と70の相対回動は、装置外部からの操作によ
つて任意に制御することは当然可能である。同時に、こ
の実施例装置では、図示したように、上記両フレーム60
と70の回動量に相関を持たせ得る、例えば渦巻ばねのよ
うな捩り弾性部材80を内蔵設置させておき、装置外部か
らの作用が、上記捩り弾性部材80に及ぼされる構成を整
えて、自動制御機能を備えさせることが可能である。特
に、この発明による無段変速装置において意図する制御
思想は、上記捩り弾性部材80に付与される外部作用を、
この装置が伝達するトルク、具体的には入力トルク又は
出力トルクに求め、装置と装置外部との間での動力授受
作用は、入力端からの入力回転動力と出力端からの出力
回転動力とがすべてである構成としながらも、直接制御
方式での全自動制御機能の内蔵を可能とするところにあ
る。
As described above with reference to FIGS. 1 and 2, the means for variably controlling the value of α is the same as the first frame 60 with respect to the second frame.
This can be achieved by making the 70 rotatable. This means can be shared by a plurality of element mechanisms. The relative rotation of the two frames 60 and 70 can be controlled arbitrarily by an operation from outside the device. At the same time, in this embodiment, as shown in the figure,
And a torsion elastic member 80 such as a spiral spring, which can correlate with the rotation amount of 70, are installed in the apparatus, and a configuration in which an action from the outside of the device is exerted on the torsion elastic member 80 is adjusted, It is possible to provide a control function. In particular, the control idea intended in the continuously variable transmission according to the present invention is to control the external action given to the torsion elastic member 80,
The torque transmitted by this device, specifically, the input torque or the output torque, is obtained, and the power transfer action between the device and the outside of the device depends on the input rotational power from the input end and the output rotational power from the output end. Even though the configuration is all, it is possible to incorporate a fully automatic control function by a direct control method.

角速度比ω3/ω2の一定値の連続化手段は、第1図,第
2図において、第2の非円形歯車21aに対して、第2の
非円形歯車21bをπ/2ラジアンの回転位相角差を与えて
固定することで達成させている。第1の非円形歯車11a
と第2の非円形歯車21aと第3の非円形歯車23aとがか
み合つてなる第1組の要素機構による角速度比ω3/ω2
の値を関数G1(θ)で表し、第1の非円形歯車11bと第2
の非円形歯車21bと第3の非円形歯車31bとがかみ合つ
てなる第2組の要素機構による角速度比ω3/ω2の値
を、関数G2(θ)で表すとき、G2(θ)=G1(θ-β)である
ようにしている。上記式のβは、第2の回転軸20上で2
個の第2の非円形歯車21a,21bに与えた位相角差π/2
を、第1の回転軸10上での2個の第1の非円形歯車11a,
11bの位相角差に置き換えたもので、その値は、第1の
回転軸10の角変位θの関数で与えられる。第1図の実施
例では、βの最小値βminが0.415πラジアンである。第
12図は上記第1組,第2組の要素機構によるそれぞれの
角速度比ω3/ω2の値を、折れ線AおよびBで示したグ
ラフである。α≦βminなる条件を満たす範囲では、角
速度比ω3/ω2の値は、ek・αなる一定値部分を、角変
位θの全範囲にわたつて連続させ得るのであるが、グラ
フはその条件で、α=(3/8)πの場合を例示してい
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, the continuous means for maintaining the angular velocity ratio ω 3 / ω 2 at a constant value rotates the second non-circular gear 21b by π / 2 radians with respect to the second non-circular gear 21a. This is achieved by giving a phase angle difference and fixing it. First non-circular gear 11a
And the angular velocity ratio ω 3 / ω 2 by the first set of element mechanisms in which the second non-circular gear 21a and the third non-circular gear 23a are meshed with each other.
The value of is represented by the function G 1 (θ) , and the first non-circular gear 11b and the second
When the non-circular gear 21b and the second set value of the angular velocity ratio omega 3 / omega 2 by element mechanism comprising third non-circular gear 31b Togakami case connexion of expressed in function G 2 (θ), G 2 ( θ) = G 1 (θ-β) . Β in the above equation is 2 on the second rotary shaft 20.
Phase angle difference π / 2 given to the second non-circular gears 21a, 21b
The two first non-circular gears 11a on the first rotating shaft 10,
It is replaced with the phase angle difference of 11b, and its value is given as a function of the angular displacement θ of the first rotation shaft 10. In the embodiment shown in FIG. 1, the minimum value βmin of β is 0.415π radian. First
FIG. 12 is a graph showing the values of the angular velocity ratios ω 3 / ω 2 by the element mechanisms of the first set and the second set, indicated by broken lines A and B, respectively. In the range where the condition α ≦ βmin is satisfied, the value of the angular velocity ratio ω 3 / ω 2 is such that the constant value part e k · α can be made continuous over the entire range of the angular displacement θ. In the conditions, the case of α = (3/8) π is illustrated.

上記複数の要素機構によつて得られ異る角速度比の中か
ら特定値のみを選択する手段は、一方向クラツチ機能で
達成させる。第1図と第2図で、2個の第3の非円形歯
車31a及び31bに現れるω2基準の角速度比は、第12図
の折れ線A及びBである。このAとBとが横軸θの値に
よつて異る値をとつているときには、どちらか一方の角
速度比による角速度のみを第3の回転軸30に伝えるよう
選択する手段として、一方向クラツチ機能付軸受37を設
けてある。これは、図示の回転方向において、第3の非
円形歯車31a,31bから、第3の回転軸30へ向つてのみ回
転動力を伝達するよう方向設定されている。したがつ
て、第12図にAとBで示された角速度比の高い値のみ
を、回転軸30の駆動に寄与させ、低い値は、一方向クラ
ツチ機能付軸受37による空転によつて駆動に寄与しない
ようにしている。
The means for selecting only a specific value from the different angular velocity ratios obtained by the plurality of element mechanisms is achieved by the one-way clutch function. In FIGS. 1 and 2, the angular velocity ratios based on ω 2 that appear in the two third non-circular gears 31a and 31b are the polygonal lines A and B in FIG. When A and B have different values depending on the value of the horizontal axis θ, the one-way clutch is used as a means for selecting only the angular velocity according to the angular velocity ratio of either one to be transmitted to the third rotating shaft 30. A bearing 37 with a function is provided. This is oriented so that rotational power is transmitted only from the third non-circular gears 31a and 31b to the third rotation shaft 30 in the illustrated rotation direction. Therefore, only the high value of the angular velocity ratio shown by A and B in FIG. 12 contributes to the drive of the rotary shaft 30, and the low value causes the drive by idling by the bearing 37 with the one-way clutch function. I try not to contribute.

以上の説明で明らかなように、角度αは無段階連続的に
制御可能であるため、角速度比ω3/ω2も無段階連続的
に可変であり、αを固定したときには、αの値に相関す
る一定値に固定される。第2図(a)では、第4の回転軸4
0と第5の回転軸50を設け、それぞれ通常の円形歯車45,
25の対と円形の内歯歯車55,通常の円形歯車35の対を用
いて、第2の回転軸20と第3の回転軸30とに連結してい
る。これは無段変速装置として入力軸と出力軸とを同心
に配置した形態上の一例であると共に、内蔵させた自動
制御機能を作用させる上で必要な働きをさせている。
As is clear from the above description, since the angle α can be continuously controlled in a stepless manner, the angular velocity ratio ω 3 / ω 2 can also be continuously varied in a stepless manner. It is fixed to a fixed value that correlates. In FIG. 2 (a), the fourth rotary shaft 4
0 and the fifth rotary shaft 50 are provided, and the ordinary circular gears 45,
A pair of 25, a circular internal gear 55, and a pair of ordinary circular gears 35 are used to connect to the second rotary shaft 20 and the third rotary shaft 30. This is an example of a form in which the input shaft and the output shaft are concentrically arranged as a continuously variable transmission, and also performs the function necessary for operating the built-in automatic control function.

第13図は第2図(a)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平衡に関する
説明図である。91は原動装置、92は負荷装置、93は各装
置が設置固定されている共通ベース、lで示す直線は各
装置の共通回転軸線、τi及びτuは共通回転軸線lに関
する入力トルク及び出力トルク、m及びnで示す閉曲線
のそれぞれは、入力トルクτiに関して力学的平衡が保
たれている経路及び出力トルクτuに関して力学的平衡
が保たれている経路である。原動装置91は、第4の回転
軸40をトルクτiで駆動するとき、これに均衡する反作
用トルク-τiを共通ベース93に与えている。この作用,
反作用トルクは、第2の回転軸20,第1のフレーム60を
経由する閉曲線mの経路で、平衡している。一方、第5
の回転軸50は、負荷装置92をトルクτuで駆動すると
き、これに均衡する反作用トルク-τuを、第3の回転軸
30を経て第2のフレーム70に与えている。負荷装置92に
与えたトルクτuは共通ベース93を経て第1のフレーム6
0に作用している。このように、第1及び第2のフレー
ム60と70との間には、出力トルクτu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
的に架設されている捩り弾性部材80の捩りトルクが、τ
uと均衡することによつて、閉曲線nの経路で、トルク
平衡状態が、現れる。なお、捩り弾性部材80に出力トル
クτuが作用し、入力トルクτiが作用しないのは、この
説明に用いた実施例装置第1図において、第1のフレー
ム60が固定フレームで、第2のフレームが可能フレーム
とされているためで、もし、入力トルクτiのみを、捩
り弾性部材80に作用させる必要があるときは、固定側と
可動側とを入れ替えて、第1図装置の場合、第1のフレ
ーム60を可動フレームにすることで達せられる。円形歯
車45,25対の歯数比及び円形内歯歯車55,円形歯車35対
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、自動制御
の特性設定上で、伝達トルクと捩り弾性部材80のばね特
性とに関係して定数的な影響を及ぼすものである。
FIG. 13 is an explanatory diagram relating to torque balance when the device shown in FIG. 2 (a) is transmitting the power of the prime mover to the load device. 91 is a prime mover, 92 is a load device, 93 is a common base on which each device is installed and fixed, a straight line indicated by l is a common rotation axis of each device, τ i and τ u are input torque and output with respect to the common rotation axis l Each of the closed curves denoted by torque, m and n is a path that is mechanically balanced with respect to the input torque τ i and a path that is mechanically balanced with respect to the output torque τ u . When driving the fourth rotating shaft 40 with the torque τ i , the prime mover 91 provides the common base 93 with a reaction torque −τ i balanced with the torque. This action,
The reaction torque is balanced on the path of the closed curve m passing through the second rotary shaft 20 and the first frame 60. On the other hand, the fifth
When the load device 92 is driven by the torque τ u , the rotating shaft 50 of the third rotating shaft 50 produces a reaction torque −τ u that balances with the third rotating shaft.
It is given to the second frame 70 through 30. The torque τ u applied to the load device 92 passes through the common base 93 and then the first frame 6
Acting on 0. As described above, the turning torque corresponding to the output torque τ u acts between the first and second frames 60 and 70, and as a result, the turning torque corresponding to the output torque τ u is intentionally provided between the two frames. The torsion torque of the torsion elastic member 80 is τ
By equilibrating with u , a torque equilibrium appears in the path of the closed curve n. The output torque τ u acts on the torsion elastic member 80 and the input torque τ i does not act on the torsion elastic member 80. In FIG. 1 of the embodiment apparatus used in this description, the first frame 60 is the fixed frame and the second frame is the second frame. Since the frame of FIG. 1 is a possible frame, if only the input torque τ i needs to be applied to the torsion elastic member 80, the fixed side and the movable side are exchanged, and in the case of the device shown in FIG. , Can be achieved by making the first frame 60 a movable frame. The gear ratio of the circular gears 45 and 25 pairs and the gear ratio of the circular internal gear 55 and the circular gear 35 pairs can be set arbitrarily. These tooth number ratios have an effective meaning as means for fixedly matching the rotational speed ratios of the input / output shafts of the continuously variable transmission, and also, in the characteristic setting of the automatic control, the transmission torque and the torsion elastic member 80. It has a constant effect in relation to the spring characteristics of.

第14図に、この発明による無段変速装置の一実施例(第
1図及び第2図装置)において、第4の回転軸40を入力
軸とし、第5の回転軸50を出力軸とし、円形歯車45,25
対の歯数比を1:1、円形内歯歯車55,円形歯車35対の
歯数比を3:1としたときの入出力軸回転速度比など諸
特性グラフを示す。第14図(a)は、入出力軸回転速度比
特性グラフで、制御可能な角度αに対応した入出力軸回
転速度比ωu/ωiが、片対数グラフ上で、傾斜直線とな
る特性が表わされている。第14図(b)は、捩り弾性部材8
0に与えてある(捩りトルク)/(捩れ角)特性の一実
施例を2個分合算して示したグラフである。捩れ角は、
第1図に記されている制御角度αで表わしてあり、α=
βminでの捩りトルクを1.5kg-m、α=0での捩りトルク
を2.0kg-mに設定してある。この捩り弾性特性により、
この発明による無段変速装置には、出力トルクにより入
出力回転速度比の自動制御特性が設定される。第14図
(c)は、その自動制御特性を示したグラフである。
FIG. 14 shows an embodiment of the continuously variable transmission according to the present invention (apparatuses in FIGS. 1 and 2) in which the fourth rotary shaft 40 is an input shaft and the fifth rotary shaft 50 is an output shaft. Circular gear 45,25
Various characteristic graphs such as the input / output shaft rotation speed ratio when the ratio of the number of teeth of the pair is 1: 1 and the ratio of the number of teeth of the circular internal gear 55 and the circular gear 35 is 3: 1 are shown. FIG. 14 (a) is an input / output shaft rotation speed ratio characteristic graph, in which the input / output shaft rotation speed ratio ω u / ω i corresponding to the controllable angle α becomes a straight line on a semi-logarithmic graph. Is represented. FIG. 14 (b) shows a torsion elastic member 8
2 is a graph in which two examples of (torsion torque) / (twist angle) characteristics given to 0 are added together. The twist angle is
It is represented by the control angle α shown in FIG. 1, and α =
The torsion torque at βmin is set to 1.5kg-m, and the torsion torque at α = 0 is set to 2.0kg-m. Due to this torsional elastic property,
In the continuously variable transmission according to the present invention, the output torque sets the automatic control characteristic of the input / output rotation speed ratio. Fig. 14
(c) is a graph showing the automatic control characteristic.

なお、この発明による無段変速装置の、ここまでの説明
は、第3図ないし第5図に示した非円形歯車の形状仕様
を一実施例として用いたが、非円形歯車の形状仕様はこ
れに限定されるものではない。上記実施例では、非円形
歯車対は、総歯数及びかみ合いピツチ曲線の形状が同一
の場合を示したが、指数関数的角速度変調作用をなす非
円形歯車対であれば、双方の歯車が歯数を異にし、かみ
合いピツチ曲線の形状及び延べ長さが異なるものであつ
ても適用できるものである。
In the description of the continuously variable transmission according to the present invention so far, the shape specifications of the non-circular gears shown in FIGS. 3 to 5 are used as an example. It is not limited to. In the above embodiment, the non-circular gear pair has shown the case where the total number of teeth and the shape of the meshing pitch curve are the same, but if the non-circular gear pair has an exponential angular velocity modulation action, both gears have teeth. The present invention can be applied even if the number and the length of the meshing pitch curves are different and the total length is different.

また、上記実施例では、捩り弾性部材80の具体例として
渦巻ばねの場合を示したが、渦巻ばねに限定されるもの
ではなく、目的とする作用は、第1のフレーム60と第2
のフレーム70との間に、弾性特性のある回動トルクを与
えることであつて、この目的が達せられる弾性部材の単
体及び弾性を与える構成体などを用いる構成であれば、
適用できるものである。
Further, in the above-mentioned embodiment, the case of the spiral spring is shown as a specific example of the torsion elastic member 80, but the present invention is not limited to the spiral spring, and the intended action is the first frame 60 and the second frame.
If a structure that uses a single elastic member, a structure that provides elasticity, and the like, by applying a turning torque having elasticity characteristics to the frame 70,
It is applicable.

さらに、上記実施例では捩り弾性部材80を一対用いたも
のを示したが、実機上で構成機素間の作用力バランス
や、弾性荷重の分散などを配慮すれば、単数,複数いず
れにも限定されず、有効に適用できるものである。
Further, in the above-mentioned embodiment, a pair of torsion elastic members 80 is used, however, in consideration of the balance of action force between constituent elements on the actual machine, the dispersion of elastic load, etc., the number is limited to one or plural. Instead, it can be effectively applied.

なおまた、上記実施例では第5の回転軸50に円形内歯歯
車55を固着して出力したが、内歯歯車に限定されるもの
ではなく、第4の回転軸40に用いたような通常の円形歯
車を用いてもよい。あるいは、第4の回転軸40の円形歯
車45を円形内歯歯車にし、回転軸50に円形歯車を固着し
てもよい。これらの歯車を内歯にするか外歯にするか
は、単純には回転方向の関係、ならびに、すでに説明し
た回転速度比整合値などにも関係しており、この発明の
主な目的の一つである入出力回転速度比の自動制御特性
に特に重要な関係にあるものである。
Further, in the above embodiment, the circular internal gear 55 is fixedly output to the fifth rotary shaft 50, but the present invention is not limited to the internal gear, and the normal internal gear such as that used for the fourth rotary shaft 40 is not limited to the internal gear. Alternatively, a circular gear may be used. Alternatively, the circular gear 45 of the fourth rotating shaft 40 may be a circular internal gear, and the circular gear may be fixed to the rotating shaft 50. Whether these gears have internal teeth or external teeth is simply related to the relationship in the rotation direction, the rotational speed ratio matching value and the like already described, and one of the main objects of the present invention is This is particularly important for the automatic control characteristic of the input / output rotational speed ratio.

第1図の実施例装置において、出力トルクによる入出力
回転速度比の自動制御は、出力トルクの増加によつて回
転速度比は減少する方向になつている(第14図(c))。
もし、第1図の実施例装置で、円形内歯歯車55のみを変
えて、円形歯車35とかみ合う通常の円形歯車としたとき
は、出力トルクの増加によつて入出力回転速度比も増加
する方向での自動制御が行われる装置が得られる。
In the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, the automatic control of the input / output rotational speed ratio by the output torque tends to decrease the rotational speed ratio as the output torque increases (FIG. 14 (c)).
If only the circular internal gear 55 is changed to a normal circular gear that meshes with the circular gear 35 in the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, the output torque increases and the input / output rotational speed ratio also increases. A device is obtained in which automatic control in the direction is performed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明によれば、第1の非円形歯車と
第2の非円形歯車をかみ合わせ、指数関数的速度変調作
用をなす第1次角速度変調手段と、上記第1の非円形歯
車に第3の非円形歯車をかみ合わせ、指数関数的速度変
調作用をなす第2次角速度変調手段とを設け、第1の非
円形歯車の回転軸を中心にし、双方の角速度変調手段間
の相対的回動角を可変できるようにしたので、非摩擦式
動力伝達の代表的な歯車装置による無段変速装置を、従
来装置よりも少ない機素数で構成できる。加えて、上記
相対回動角に直接反応させる捩り弾性部材を設け、装置
が主機能として回転動力を伝達するうえで、構成機素に
必然的に働く入力トルク又は出力トルクにもまた直接的
に、その捩り弾性部材の捩りトルクを作用させる機構を
備えたので、伝達トルクによる直接制御方式の自動制御
機能を内蔵させた無段変速装置が構成できる。このよう
に非摩擦式動力伝達の長所を活かし、また、自動制御機
能を内蔵した歯車式無段変速装置は高い伝達効率が得ら
れる効果がある。
As described above, according to the present invention, the first non-circular gear and the second non-circular gear are engaged with each other, and the first-order angular velocity modulating means that performs an exponential velocity modulation action, and the first non-circular gear. A third non-circular gear is meshed with the second non-circular gear, and a secondary angular velocity modulating means that performs an exponential velocity modulation action is provided, and the relative rotation between the two angular velocity modulating means is centered on the rotation axis of the first non-circular gear. Since the turning angle can be changed, a continuously variable transmission using a typical gear unit for non-friction type power transmission can be configured with a smaller number of elements than the conventional device. In addition, a torsion elastic member that directly responds to the relative rotation angle is provided, and the input torque or output torque that is inevitably exerted on the constituent elements when the device mainly transmits the rotational power is also directly applied. Since the mechanism for applying the torsion torque of the torsion elastic member is provided, it is possible to configure a continuously variable transmission having a built-in automatic control function of a direct control system by transmission torque. As described above, the gear-type continuously variable transmission that has the advantage of non-friction type power transmission and has a built-in automatic control function has the effect of obtaining high transmission efficiency.

この発明を、特に自動車や各種工作機械に代表されるよ
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
機関や電動機との合理的な整合を行つて、省資源,省エ
ネルギに寄与できる効果がある。
If the present invention is utilized in the field of driving a device in which the rotation speed changes in a wide range as represented by an automobile and various machine tools, it is rational with an internal combustion engine or an electric motor having a characteristic of a prime mover unsuitable for the changed rotation speed. This has the effect of contributing to resource saving and energy saving by making various adjustments.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図及び第2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(a)は第2図(a)のIa−Ia線における
断面図、第1図(b)は第2図(a)のIb−Ib線における断面
図、第2図(a)は第1図(a)のIIa−IIa線における断面
図、第2図(b)は第1図(a)のIIb−IIb線における断面
図、第3図は第1図(a)の第1及び第2の非円形歯車を
示す正面図、第4図は第3図のIV−IV線における断面
図、第5図は第3図の第1及び第2の非円形歯車相互間
の角速度比に関する曲線図、第6図は第1図の第1,第
2及び第3の非円形歯車の結合を示す正面図、第7図は
第6図のVII−VII線における断面図、第8図ないし第1
1図は第6図機構の角速度変調特性を示す曲線図、第1
2図は第1図装置の無段変速作用を一つを示す曲線図、
第13図は第2図(a)の装置を原動装置と負荷装置との
間に組込み作動させた状態のトルクの平衡を示す説明
図、第14図は第1図の装置の総合特性を示す曲線図
で、(a)図は第2のフレームの回動角と入出力軸回転速
度比との関係を、(b)図は第2のフレームの回動角と弾
性部材捩りトルクとの関係を、(c)図は出力トルクと入
出力軸回転速度比との関係をそれぞれ示す曲線図、第1
5図は従来の無段変速の要素装置の概要を示す一部断面
とした側面図、第16図は第15図の駆動歯車と被駆動
歯車の対を示す正面図、第17図は第16図の駆動歯車
と被駆動歯車相互間の角速度比に関する曲線図である。 10……第1の回転軸、11a,11b……第1の非円形歯車、2
0……第2の回転軸、21a,21b……第2の非円形歯車、30
……第3の回転軸、31a,31b……第3の非円形歯車、60
……第1のフレーム、61〜63……軸受、70……第2のフ
レーム、71,72……軸受、80……捩り弾性部材 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
1 and 2 show an embodiment of a continuously variable transmission according to the present invention. FIG. 1 (a) is a sectional view taken along the line Ia-Ia of FIG. 2 (a), and FIG. 1 (b). 2A is a sectional view taken along line Ib-Ib in FIG. 2A, FIG. 2A is a sectional view taken along line IIa-IIa in FIG. 1A, and FIG. 2B is shown in FIG. ) IIb-IIb line sectional view, FIG. 3 is a front view showing the first and second non-circular gears of FIG. 1 (a), and FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. FIG. 5 is a curve diagram relating to the angular velocity ratio between the first and second non-circular gears of FIG. 3, and FIG. 6 is a coupling diagram of the first, second and third non-circular gears of FIG. The front view shown in FIG. 7, FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6, and FIGS.
FIG. 1 is a curve diagram showing the angular velocity modulation characteristic of the mechanism shown in FIG.
FIG. 2 is a curve diagram showing one of the continuously variable transmission operations of the device shown in FIG.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the torque balance when the device of FIG. 2 (a) is installed and operated between the prime mover and the load device, and FIG. 14 shows the overall characteristics of the device of FIG. In the curve diagram, (a) shows the relationship between the rotation angle of the second frame and the input / output shaft rotation speed ratio, and (b) shows the relationship between the rotation angle of the second frame and the elastic member torsion torque. Fig. 1 (c) is a curve diagram showing the relationship between the output torque and the input / output shaft rotation speed ratio.
FIG. 5 is a partial cross-sectional side view showing an outline of a conventional continuously variable transmission element device, FIG. 16 is a front view showing a pair of a driving gear and a driven gear of FIG. 15, and FIG. It is a curve figure about the angular velocity ratio between the drive gearwheel and the driven gearwheel of the figure. 10 ... first rotary shaft, 11a, 11b ... first non-circular gear, 2
0 ... second rotary shaft, 21a, 21b ... second non-circular gear, 30
...... Third rotating shaft, 31a, 31b …… Third non-circular gear, 60
...... First frame, 61 to 63 …… Bearing, 70 …… Second frame, 71,72 …… Bearing, 80 …… Torsion elastic member In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の回転軸に固定された第1の非円形歯
車と、第2の回転軸に固定され上記第1の非円形歯車に
かみ合う第2の非円形歯車とからなり、上記第1の回転
軸に対する上記第2の回転軸の角速度比として第1次角
速度比が定まる第1次角速度変調手段、上記第1の非円
形歯車と、第3の回転軸に動力伝達可能に支持され、第
1の非円形歯車にかみ合う第3の非円形歯車とからな
り、上記第1の回転軸に対する第3の回転軸の角速度比
として第2次角速度比が定まる第2次角速度変調手段、
上記第1の回転軸と上記第2の回転軸とをそれぞれ軸受
を介し支持する第1のフレーム、及び上記第3の回転軸
を軸受を介し支持しており、上記第1の回転軸に軸受を
介し、この回転軸を支点軸として上記第1のフレームと
相対的回動可能に支持された第2のフレームを備え、上
記第1次角速度比が、あらかじめ任意に定めることがで
きる基準角速度比F(0)及び角速度変調係数Kと、上記第
1の回転軸の角変位θとを用いた指数関数式eK・θ・F(0)
で与えられている状態をつくり、この状態において、上
記第2次角速度比が、上記基準角速度比F(0)及び角速度
変調係数Kと、上記角変位θと、上記第1のフレームと
上記第2のフレームとの間の相対的な回動角度αとを用
いた指数関数式eK(θ+α)・F(0)で与えられている状態を
つくることにより、上記第2の回転軸に対する上記第3
の回転軸の角速度比が、上記第1次角速度比に対する第
2次角速度比の除算商として、上記角速度変調係数K
と、上記角度αとを用いた指数関数式eK・αで与えられ
る状態にされているという角速度変調作用をなす要素機
構を形成し、上記第1及び第2のフレームを共用し上記
要素機構の複数組を組合わせて構成し、上記第1のフレ
ームと上記第2のフレームとの間にその上記相対的な回
動角度αに相関した捩りトルクを与える捩り弾性部材を
設け、この捩り弾性部材の捩りトルクに出力トルク又は
入力トルクが抗するようにしたことを特徴とする無段変
速装置。
1. A first non-circular gear fixed to a first rotary shaft, and a second non-circular gear fixed to a second rotary shaft and meshing with the first non-circular gear. A primary angular velocity modulation means for determining a primary angular velocity ratio as an angular velocity ratio of the second rotary shaft to the first rotary shaft, the first non-circular gear, and a third rotary shaft capable of transmitting power. And a third non-circular gear that meshes with the first non-circular gear, and a secondary angular velocity modulating means that determines a secondary angular velocity ratio as an angular velocity ratio of the third rotating shaft to the first rotating shaft,
A first frame that supports the first rotating shaft and the second rotating shaft through bearings, respectively, and a third frame that supports the third rotating shaft through bearings, and the first rotating shaft supports the bearings. And a second frame supported so as to be relatively rotatable with respect to the first frame with the rotation shaft serving as a fulcrum shaft, and the first angular velocity ratio can be arbitrarily determined in advance. F (0) and angular velocity modulation coefficient K, and the exponential function equation e K · θ · F (0) using the angular displacement θ of the first rotation axis
In this state, the secondary angular velocity ratio is the reference angular velocity ratio F (0) and the angular velocity modulation coefficient K, the angular displacement θ, the first frame and the first angular velocity ratio. The second rotation axis is obtained by creating the state given by the exponential function equation e K (θ + α) · F (0) using the relative rotation angle α between the two frames. Above for the third
The angular velocity modulation coefficient K of the rotation axis is calculated as a quotient of the second angular velocity ratio to the first angular velocity ratio.
And the angle α, the element mechanism having the angular velocity modulation function of being in a state given by the exponential function expression e K · α is formed, and the element mechanism sharing the first and second frames. And a torsion elastic member that applies a torsion torque correlated to the relative rotation angle α is provided between the first frame and the second frame. A continuously variable transmission characterized in that an output torque or an input torque resists a twisting torque of a member.
【請求項2】捩り弾性部材は渦巻ばねからなる特許請求
の範囲第1項記載の無段変速装置。
2. The continuously variable transmission according to claim 1, wherein the torsion elastic member is a spiral spring.
【請求項3】第1のフレームを固定部に固定したことを
特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の無段
変速装置。
3. The continuously variable transmission according to claim 1 or 2, wherein the first frame is fixed to a fixed portion.
【請求項4】第2のフレームを固定部に固定したことを
特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の無段
変速装置。
4. The continuously variable transmission according to claim 1 or 2, wherein the second frame is fixed to a fixed portion.
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