JP3688151B2 - 動力伝達装置および車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に回転速度比を変化できる動力伝達装置およびこの動力伝達装置を用いて可変速運転を行う車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を主動力源として用いる車両では、発進時の低速から高速走行まで幅広い可変速運転が求められるため、動力伝達装置として変速機が用いられている。従来の車両用変速機としては、ギアの噛み合いを替え、段階的に変速比を変更する有段変速機や、連続的に変速比を変化できる無段変速機が知られている。そして、運転の快適性という見地からは、変速ショックのない無段変速機が望ましいものである。
【０００３】
従来の無段変速機としては、例えば、特開平７−１２７７０２号公報に記載されているように、複数の円錐ローラと各円錐ローラ間に配置した連結ローラからなる無段変速機構が知られている。また、他の無段変速機としては、例えば、特開平１−３０３３５８号公報に記載されているように、円錐状のヘリカルギアと中継歯車を組み合わせたギア式の無段変速機が知られている。さらに、ベルト式の無段変速機も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、特開平７−１２７７０２号公報に記載されている無段変速機は、摩擦車機構を動力伝達の基礎として用いており、有段変速機と比較して動力伝達損失が大きいという問題がある。なぜなら、大きなトルクを伝達するには、摩擦力を大きくするために動力伝達方向と垂直に大きな力を与える必要があり、その力を発生する油圧機構の損失が大きくなるからである。
また、従来のベルト式の無段変速機では、ベルトの接触時と離脱時に滑ることによる摩擦損失もあわせ発生するため、伝達損失がさらに、大きくなるという問題がある。
それに対して、特開平１−３０３３５８号公報に記載されているようなギア式の無段変速機では、ヘリカルギアを用いているため、動作中トルク伝達方向と直角方向に常にすべりを生じるため、摩擦損失が大きいという問題がある。
【０００５】
以上のようにして、従来の無段変速機においては、動力伝達損失が大きいという問題があった。また、かかる従来の無段変速機を用いた車両においては、無段変速機における動力伝達損失が大きいため、燃費が悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、動力伝達損失の少ない動力伝達装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、燃費の向上した車両を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決する手段】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、第１の回転軸を有するとともに、この回転軸の方向に沿って連続的に変化する断面形状を有する第１の歯車と、この第１の歯車に噛み合うとともに上記第１の歯車よりも厚みの小さい第２の歯車とを備え、上記第１の歯車に対して、上記第２の歯車が噛み合い位置を変更しながら摺動するとき、上記第１の歯車は、上記第１の回転軸方向に沿って圧力角が連続して変化する断面形状を有し、上記第１の歯車と上記第２の歯車の一方のピッチ円の半径が連続的に変化するようにしたものである。
かかる構成により、第２の歯車が第１の歯車に対して摺動することにより、ピッチ円半径が連続的に変化して、変速比を連続的に変え、動力伝達損失を少なくし得るものとなる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記第１の歯車の断面形状はインボリュート歯形であり、上記第２の歯車はインボリュート歯形を有するようにしたものである。
【００１２】
（６）上記第２の目的を達成するために、本発明は、動力源と、この動力源から発生する回転動力を、変速して伝達する動力伝達装置と、この動力伝達装置によって変速された回転出力によって駆動される車輪とを有する車両において、上記動力伝達装置は、第１の回転軸を有するとともに、この回転軸の方向に沿って連続的に変化する断面形状を有する第１の歯車と、この第１の歯車に噛み合うとともに上記第１の歯車よりも厚みの小さい第２の歯車とを備え、上記第１の歯車に対して、上記第２の歯車が噛み合い位置を変更しながら摺動するとき、上記第１の歯車は、上記第１の回転軸方向に沿って圧力角が連続して変化する断面形状を有し、上記第１の歯車と上記第２の歯車の一方のピッチ円の半径が連続的に変化するようにしたものである。
かかる構成により、動力伝達装置の動力伝達損失を少なくでき、車両の燃費を向上し得るものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を用いて、参考例の動力伝達装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、参考例の動力伝達装置である無段変速機の構成について説明する。
【００１４】
参考例の無段変速機１００は、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０と、出力軸側可変ピッチ円歯車１２０と、サイクロイド摺動歯車１３０とから構成されている。
【００１５】
入力軸側可変ピッチ円歯車１１０は、入力軸１１２を回転中心として回転する。入力軸１１２には、エンジンなどの動力発生源に取り付けられ、無段変速機１００に回転動力を供給される。入力軸側可変ピッチ円歯車１１０は、入力軸１１２に直交する平面におけるピッチ円の半径が連続的に変化する形状を有しており、図示する例では、図の左側のピッチ円半径が、右側のピッチ円半径よりも大きくなっている。なお、ピッチ円とは、歯車を摩擦車とみなしたときの等価半径を指しており、その詳細については、図２を用いて後述する。
【００１６】
出力軸側可変ピッチ円歯車１２０は、出力軸１２２を回転中心として回転する。出力軸１２２は、無段変速機１００により変速された回転出力を負荷側に供給する。また、出力軸１２２は、入力軸１１２と平行である。出力軸側可変ピッチ円歯車１２０は、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０と同一の形状を有する可変ピッチ円歯車である。但し、出力軸側可変ピッチ円歯車１２０は、図示する例では、図の右側のピッチ円半径が、左側のピッチ円半径よりも大きくなっており、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０とはピッチ円半径の大小が逆の構成となっている。
【００１７】
サイクロイド摺動歯車１３０は、摺動歯車回転軸１３２を中心として回転するとともに、矢印１３４方向に移動可能なサイクロイド歯車である。サイクロイド摺動歯車１３０は、入力側可変ピッチ円歯車１１０および出力側可変ピッチ円歯車１２０の双方と噛み合うように配置されている。
【００１８】
サイクロイド摺動歯車１３０が移動方向１３４に沿って移動することにより、入力側可変ピッチ円歯車１１０および出力側可変ピッチ円歯車１２０との噛み合い位置が変更され、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０および出力側可変ピッチ円歯車１２０のピッチ円半径が連続的に変化する。これによって、入力軸１１２の回転数と出力軸１２２の回転数が連続的に変化して、無段変速機１００の変速比が連続的に変化する。
【００１９】
なお、図示する例では、摺動歯車回転軸１３２は、入力軸１１２及び出力軸１２２と平行に配置されているが、矢印方向１３４と平行に配置しても動力伝達が可能である。
【００２０】
次に、図２を用いて、参考例の無段変速機１００に用いる入力軸側可変ピッチ円歯車１１０および出力側可変ピッチ円歯車１２０の形状について説明する。
図２は、参考例の動力伝達装置である無段変速機に用いる可変ピッチ円歯車の形状を示す説明図である。
【００２１】
図２（Ａ）は、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０の斜視図を示しており、図２（Ｂ）〜（Ｅ）は、それぞれ、入力軸１１２に直交する４平面Ｐ１，…，Ｐ４における断面形状を示している。なお、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０と出力側可変ピッチ円歯車１２０とは同一形状であるため、以降の説明においては、可変ピッチ円歯車１１０として説明する。平面Ｐ１は、可変ピッチ円歯車１１０のピッチ円半径が最小の一方の端部における平面である。また、平面Ｐ４は、可変ピッチ円歯車１１０のピッチ円半径が最大となる他方の端部における平面である。平面Ｐ２，Ｐ３は、平面Ｐ１と平面Ｐ４の間において、入力軸１１２方向において３分割したそれぞれの位置における平面である。
【００２２】
可変ピッチ円歯車１１０の断面形状は、サイクロイド歯形を有する。サイクロイド歯車は、ピッチ円の外側を転がる外側ころがり円上の一点によって描かれるエピサイクロイド曲線と、ピッチ円の内側を転がる内側ころがり円上の一点によって描かれるハイポサイクロイド曲線によって創製される。
【００２３】
即ち、図２（Ｂ）に示すように、平面Ｐ１における可変ピッチ円歯車１１０の断面形状１１０Ｐ１は、図示するようになる。このとき、この断面形状１１０Ｐ１における外ころがり円Ｏ−Ｐ１の半径を、例えば、４５ｍｍとするとき、内ころがり円Ｉ−Ｐ１の半径は、外ころがり円Ｏ−Ｐ１の半径に等しい４５ｍｍとしている。また、ピッチ円Ｐ−Ｐ１の半径は、４５ｍｍである。
【００２４】
また、図２（Ｃ）に示すように、平面Ｐ２における可変ピッチ円歯車１１０の断面形状１１０Ｐ２は、図示するようになる。このとき、この断面形状１１０Ｐ２における外ころがり円Ｏ−Ｐ２の半径及び内ころがり円Ｉ−Ｐ２の半径は、断面形状１１０Ｐ１における外ころがり円Ｏ−Ｐ１や内ころがり円Ｉ−Ｐ１の半径に等しい４５ｍｍとしている。また、ピッチ円Ｐ−Ｐ２の半径は、６０ｍｍである。
【００２５】
さらに、図２（Ｄ）に示すように、平面Ｐ３における可変ピッチ円歯車１１０の断面形状１１０Ｐ３は、図示するようになる。このとき、この断面形状１１０Ｐ３における外ころがり円Ｏ−Ｐ３の半径及び内ころがり円Ｉ−Ｐ３の半径は、断面形状１１０Ｐ１における外ころがり円Ｏ−Ｐ１や内ころがり円Ｉ−Ｐ１の半径に等しい４５ｍｍとしている。また、ピッチ円Ｐ−Ｐ３の半径は、７５ｍｍである。
【００２６】
また、図２（Ｅ）に示すように、平面Ｐ４における可変ピッチ円歯車１１０の断面形状１１０Ｐ４は、図示するようになる。このとき、この断面形状１１０Ｐ４における外ころがり円Ｏ−Ｐ４の半径及び内ころがり円Ｉ−Ｐ４の半径は、断面形状１１０Ｐ１における外ころがり円Ｏ−Ｐ１や内ころがり円Ｉ−Ｐ１の半径に等しい４５ｍｍとしている。また、ピッチ円Ｐ−Ｐ４の半径は、９０ｍｍである。
【００２７】
即ち、参考例の可変ピッチ円歯車１１０は、外ころがり円の半径Ｏと、内ころがり円の半径Ｉとが等しく、ピッチ円が連続的に変化するサイクロイド歯形を堆積して可変ピッチ円歯車を創製したものとなっている。
【００２８】
一方、図１に示したサイクロイド摺動歯車１３０は、外ころがり円の半径と内ころがり円の半径が、可変ピッチ円歯車１１０の外ころがり円の半径Ｏと、内ころがり円の半径Ｉとに等しい４５ｍｍとしている。
【００２９】
可変ピッチ円歯車１１０の外側ころがり円半径Ｏと、この可変ピッチ円歯車１１０に噛合するサイクロイド歯車１３０の内側ころがり円半径とを等しくすることにより、両者は定回転速度比で噛み合うことができる。したがって、ころがり円の半径が等しく、ピッチ円が連続的に変化するサイクロイド歯形を堆積して可変ピッチ円歯車１１０を創製すると、摺動歯車１３０とどの位置においても噛み合うことができる。図１に示した構成において、可変ピッチ円歯車１１０、１２０のピッチ円は、噛み合い位置によって連続的に変化し、摺動歯車１３０のピッチ円は不変なので、変速比を連続的に変えることができる。
【００３０】
図１に示した構成において、摺動歯車１３０が、図示の右側に位置するとき、入力側可変ピッチ円歯車１１０のピッチ円の半径は４５ｍｍであり、摺動歯車１３０のピッチ円の半径は４５ｍｍであり、出力側可変ピッチ円歯車１３０のピッチ円の半径は９０ｍｍであるため、入力軸１１２から出力軸１２２における変速比は０．５である。また、摺動歯車１３０が、図示の左側に位置するとき、入力側可変ピッチ円歯車１１０のピッチ円の半径は９０ｍｍであり、摺動歯車１３０のピッチ円の半径は４５ｍｍであり、出力側可変ピッチ円歯車１３０のピッチ円の半径は４５ｍｍであるため、入力軸１１２から出力軸１２２における変速比は２．０である。即ち、図１に示した可変ピッチ円歯車１１０，１２０を用いた無段変速機においては、０．５から２．０の連続的な変速比を得ることができる。
【００３１】
なお、図２において、可変ピッチ円歯車１１０は歯数６とし、ピッチ円半径を４５ｍｍから９０ｍｍの範囲で変化させているが、上述したころがり円半径の条件を満たしていれば、歯数およびピッチ円半径の変化範囲は任意に設定できる。ここでは圧力角を０°から３０°の範囲に押さえ、かつ歯数を少なくして無段変速機の小型化を図るようにしている。
また、図１に示した構成では、２つの可変ピッチ円歯車１１０，１２０と、摺動歯車１３０を用いているが、例えば、可変ピッチ円歯車１１０と摺動歯車１３０とによって無段変速機を構成することもできる。
【００３２】
以上説明したように、ころがり円の半径が等しく、ピッチ円が連続的に変化するサイクロイド歯形を堆積して可変ピッチ円歯車１１０と、摺動歯車１３０とを用いて変速比が連続的に変化する無段変速機を構成している。ここで、図１に示すように、摺動歯車１３０の厚さｔは、可変ピッチ円歯車１１０，１２０の厚さＬに比べて小さいものを使用している。従って、特開平１−３０３３５８号公報に示されているように、円錐状のヘリカルギヤの全域を、中継歯車の全域と噛み合うように構成した場合に比べて、滑りが小さいため、摩擦損失を小さくすることができるので、動力伝達損失を少なくすることができる。
【００３３】
以上説明したように、参考例によれば、動力伝達装置における動力伝達損失を少なくすることができる。
【００３４】
次に、図３〜図５を用いて、本発明の一実施形態による動力伝達装置の構成について説明する。最初に、図３を用いて、本実施形態による動力伝達装置である無段変速機の構成について説明する。上述した実施形態においては、ピッチ円が連続的に変化するサイクロイド歯車を用いて無段変速機を構成しているが、本実施形態においては、インボリュート歯形を用い、噛み合い圧力角を連続的に変化させることにより結果的にピッチ円を変化させる無段変速機を構成するようにしている。
【００３５】
本実施形態による無段変速機１００Ａは、入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０と、出力軸側可変圧力角インボリュート歯車１５０と、インボリュート摺動歯車１６０とから構成されている。
【００３６】
入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０は、入力軸１４２を回転中心として回転する。入力軸１４２には、エンジンなどの動力発生源に取り付けられ、無段変速機１００Ａに回転動力を供給される。入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０は、入力軸１４２に直交する平面における圧力角が連続的に変化する形状を有している。ここで、ピッチ円Ｐ−Ｐ１０，Ｐ−Ｐ３０の半径は同じである。なお、ピッチ円自体の半径を変えることも可能であるが、ここでは、圧力角を変えることにより、噛み合わせされる歯車のピッチ円の半径を変える例について説明する。図示する例では、ピッチ円Ｐ−Ｐ１０とは、圧力角が１０°のときのピッチ円を示しており、ピッチ円Ｐ−Ｐ３０とは、圧力角が３０°のときのピッチ円を示しており、両者は等しいものである。圧力角とかみ合わされる歯車のピッチ円との関係の詳細については、図４及び図５を用いて後述する。
【００３７】
出力軸側可変圧力角インボリュート歯車１５０は、その出力軸１５２を回転中心として回転する。出力軸１５２は、無段変速機１００Ａにより変速された回転出力を負荷側に供給する。また、出力軸１５２は、入力軸１４２と平行である。出力軸側可変圧力角インボリュート歯車１５０は、入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０と同一の形状を有する可変圧力角歯車である。
【００３８】
インボリュート摺動歯車１６０は、摺動歯車回転軸１６２を中心として回転するとともに、矢印１６４方向に移動可能なインボリュート歯車である。インボリュート摺動歯車１６０は、入力側可変圧力角インボリュート歯車１４０及び出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０の双方と噛み合うように配置されている。
【００３９】
インボリュート摺動歯車１６０が移動方向１６４に沿って移動することにより、入力側可変圧力角インボリュート歯車１４０および出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０との噛み合い位置が変更され、インボリュート摺動歯車１６０のピッチ円半径が連続的に変化する。これによって、入力軸１４２の回転数と出力軸１５２の回転数が連続的に変化して、無段変速機１００Ａの変速比が連続的に変化する。
【００４０】
なお、図示する例では、摺動歯車回転軸１６２は、入力軸１４２及び出力軸１５２と平行に配置されているが、矢印方向１６４と平行に配置しても動力伝達が可能である。
【００４１】
次に、図４を用いて、本実施形態による無段変速機１００Ａに用いるインボリュート摺動歯車１６０の歯形について説明する。
図４は、図３に示したインボリュート摺動歯車１６０の一部を拡大して図示しており、インボリュート歯形１６６の一部及び基礎円１６８を図示している。なお、図４は、説明のため局部的に大きく図示しており、正しい縮尺を示してはいないものである。
【００４２】
一般に、インボリュート歯車では、圧力角は接触点の位置によって規定される。図４において、インボリュート歯車１６６の接触点がｃ１０のとき、噛み合い圧力角は１０°となり、接触点がｃ２０のとき、噛み合い圧力角は２０°となり、接触点がｃ３０のとき、噛み合い圧力角は３０°となる。
【００４３】
図４に示したインボリュート歯車における接触点は、噛み合わせる歯車のピッチ円における圧力角によって規定される。例えば、圧力角１０°で噛み合うように設計された歯車を、図４に示したインボリュート歯車１６６に噛み合わせた場合、インボリュート摺動歯車１６６のピッチ円は、Ｐ−Ｐ１０となり、ピッチ円の半径はＲ１０となる。同様に、圧力角２０°で噛み合うように設計された歯車をかみ合わせると、ピッチ円はＰ−Ｐ２０、ピッチ円の半径はＲ２０となり、圧力角３０°で噛み合うように設計された歯車をかみ合わせると、ピッチ円はＰ−Ｐ３０、ピッチ円の半径はＲ３０となる。すなわち、異なる圧力角で噛み合うよう設計された歯車を組み合わせることで、図４に示したインボリュート摺動歯車自体の形状を変化させることなく、ピッチ円を変化させることができる。
【００４４】
次に、図５を用いて、本実施形態による無段変速機１００に用いる入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０および出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０の形状について説明する。
図５（Ａ）は、入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０の斜視図を示しており、図５（Ｂ）〜（Ｄ）は、それぞれ、入力軸１４２に直交する３平面Ｐ１０，Ｐ２０，Ｐ３０における断面形状を示している。なお、入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０と出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０とは同一形状であるため、以降の説明においては、可変圧力角インボリュート歯車１４０として説明する。平面Ｐ１０は、可変圧力角インボリュート歯車１４０の一方の端部における平面である。また、平面Ｐ３０は、可変圧力角インボリュート歯車１４０の他方の端部における平面である。平面Ｐ２０は、平面Ｐ１０と平面Ｐ３０の中間位置における平面である。
【００４５】
可変圧力角インボリュート歯車１４０の断面形状は、全て同じピッチ円の半径を有するが、ピッチ円における設計圧力角がそれぞれ異なっている。
【００４６】
即ち、図５（Ｂ）に示すように、平面Ｐ１０における可変圧力角インボリュート歯車１４０の断面形状１４０Ｐ１０は、図示するように圧力角１０°となる歯形である。このとき、この断面形状１４０Ｐ１０におけるピッチ円Ｐ−Ｐ１０の半径は、Ｒである。なお、圧力角１０°において歯形干渉による切り下げが起こっているが、これは可変圧力角歯車１４０とインボリュート摺動歯車１６０とが深く噛み合うためである。
【００４７】
また、図５（Ｃ）に示すように、平面Ｐ２０における可変圧力角インボリュート歯車１４０の断面形状１４０Ｐ２０は、図示するように圧力角２０°となる歯形であり、断面形状１４０Ｐ１０とは異なる歯形となっている。このとき、ピッチ円Ｐ−Ｐ２０の半径は、ピッチ円Ｐ−Ｐ１０と同じく、Ｒである。
【００４８】
さらに、図５（Ｄ）に示すように、平面Ｐ３０における可変圧力角インボリュート歯車１４０の断面形状１４０Ｐ３０は、図示するように圧力角３０°となる歯形であり、断面形状１４０Ｐ１０とは異なる歯形となっている。このとき、ピッチ円Ｐ−Ｐ３０の半径は、ピッチ円Ｐ−Ｐ１０と同じく、Ｒである。
【００４９】
即ち、本実施形態における可変圧力角インボリュート歯車１４０は、ピッチ円の半径が同じで、圧力角が連続的に変化するインボリュート歯形を堆積して可変圧力角インボリュート歯車を創製したものとなっている。
【００５０】
図３に示した構成において、摺動歯車１６０が、図示の右側に位置するとき、入力側可変圧力角インボリュート歯車１４０に対する摺動歯車１６０のピッチ円の半径は、Ｒ３０となり、出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０に対する摺動歯車１６０のピッチ円の半径は、Ｒ１０となるため、入力軸１４２から出力軸１５２における変速比はＲ１０／Ｒ３０である。また、摺動歯車１６０が、図示の左側に位置するとき、入力側可変圧力角インボリュート歯車１４０に対する摺動歯車１６０のピッチ円の半径は、Ｒ１０となり、出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０に対する摺動歯車１６０のピッチ円の半径は、Ｒ３０となるため、入力軸１４２から出力軸１５２における変速比はＲ３０／Ｒ１０である。即ち、図３に示した可変圧力角インボリュート歯車１４０，１５０と摺動歯車１６０を用いた無段変速機においては、Ｒ１０／Ｒ３０〜Ｒ３０／Ｒ１０の連続的な変速比を得ることができ、この値は例えば、０．８８〜１．１３となる。
【００５１】
なお、可変圧力角歯車においてもピッチ円を変化させることは容易であり、変速範囲を広げることが可能である。
また、図３に示した構成では、２つの可変圧力角インボリュート歯車１４０，１５０と、摺動歯車１６０を用いているが、例えば、可変圧力角インボリュート歯車１４０と摺動歯車１６０とによって無段変速機を構成することもできる。
【００５２】
以上説明したように、ピッチ円の半径が同じで、圧力角が連続的に変化するインボリュート歯形を堆積した可変圧力角インボリュート歯車１４０，１５０と、摺動歯車１６０を用いて変速比が連続的に変化する無段変速機を構成している。ここで、図３に示すように、摺動歯車１６０の厚さは、可変圧力角インボリュート歯車１４０，１５０の厚さに比べて小さいものを使用している。従って、特開平１−３０３３５８号公報に示されているように、円錐状のヘリカルギヤの全域を、中継歯車の全域と噛み合うように構成した場合に比べて、滑りが小さいため、摩擦損失を小さくすることができるので、動力伝達損失を少なくすることができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、動力伝達装置における動力伝達損失を少なくすることができる。
【００５４】
なお、以上の説明では、可変ピッチ円歯車としては、サイクロイド歯車を用いているが、インボリュート歯車を用いることもできる。
さらに、可変圧力角歯車において、圧力角を連続的に可変するだけでなく、ピッチ円の半径をも連続的に可変するように、歯形を構成することもできる。
【００５５】
次に、図６を用いて、図１及び図２に示した参考例における動力伝達装置１００を用いた車両の構成について説明する。図６は、参考例における動力伝達装置を用いた車両の構成を示すブロック図である。
【００５６】
エンジン等の動力発生源１０から発生される回転動力は、クラッチ等の断続手段２０を介して、無段変速機１００の入力軸１１２に伝達される。無段変速機１００は、図１及び図２に示したように、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０と、出力軸側可変ピッチ円歯車１２０と、摺動歯車１３０とから構成される。摺動歯車１３０を矢印１３４方向に摺動することにより、無段変速機１００における変速比を変えることができる。摺動歯車１３０は、油圧駆動手段５０により、矢印１３４方向に摺動される。
【００５７】
変速機制御手段６０は、図示しないアクセルペダル踏込み量や車速等の車両の情報に基づいて、最適な変速比を算出し、油圧駆動手段５０に制御信号を出力して、摺動歯車１３０の位置を制御して、変速比を制御する。
【００５８】
無段変速機１００の出力軸１２２は、差動手段３０を介して、車輪４０に接続されており、無段変速機１００によって変速された回転出力を、車輪４０に供給する。
【００５９】
なお、無段変速機１００に代えて、図３〜図５において説明した無段変速機１００Ａを用いることもできる。
【００６０】
以上説明したように、参考例によれば、動力伝達装置における動力伝達損失を少なくすることができるので、かかる無段変速機を用いた車両の燃費を向上することができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、動力伝達装置における動力伝達損失を少なくすることができる。
また、無段変速機を用いる車両の燃費を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例による動力伝達装置である無段変速機の構成を示す斜視図である。
【図２】 参考例による動力伝達装置である無段変速機に用いる可変ピッチ円歯車の形状を示す説明図である。
【図３】 本発明の一実施形態による動力伝達装置である無段変速機の構成を示す斜視図である。
【図４】 本発明の一実施形態による無段変速機に用いるインボリュート摺動歯車の歯形の説明図である。
【図５】 本発明の一実施形態による動力伝達装置である無段変速機に用いる可変圧力角インボリュート歯車の形状を示す説明図である。
【図６】 参考例における動力伝達装置を用いた車両の構成を示すブロック図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に回転速度比を変化できる動力伝達装置およびこの動力伝達装置を用いて可変速運転を行う車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を主動力源として用いる車両では、発進時の低速から高速走行まで幅広い可変速運転が求められるため、動力伝達装置として変速機が用いられている。従来の車両用変速機としては、ギアの噛み合いを替え、段階的に変速比を変更する有段変速機や、連続的に変速比を変化できる無段変速機が知られている。そして、運転の快適性という見地からは、変速ショックのない無段変速機が望ましいものである。
【０００３】
従来の無段変速機としては、例えば、特開平７−１２７７０２号公報に記載されているように、複数の円錐ローラと各円錐ローラ間に配置した連結ローラからなる無段変速機構が知られている。また、他の無段変速機としては、例えば、特開平１−３０３３５８号公報に記載されているように、円錐状のヘリカルギアと中継歯車を組み合わせたギア式の無段変速機が知られている。さらに、ベルト式の無段変速機も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、特開平７−１２７７０２号公報に記載されている無段変速機は、摩擦車機構を動力伝達の基礎として用いており、有段変速機と比較して動力伝達損失が大きいという問題がある。なぜなら、大きなトルクを伝達するには、摩擦力を大きくするために動力伝達方向と垂直に大きな力を与える必要があり、その力を発生する油圧機構の損失が大きくなるからである。
また、従来のベルト式の無段変速機では、ベルトの接触時と離脱時に滑ることによる摩擦損失もあわせ発生するため、伝達損失がさらに、大きくなるという問題がある。
それに対して、特開平１−３０３３５８号公報に記載されているようなギア式の無段変速機では、ヘリカルギアを用いているため、動作中トルク伝達方向と直角方向に常にすべりを生じるため、摩擦損失が大きいという問題がある。
【０００５】
以上のようにして、従来の無段変速機においては、動力伝達損失が大きいという問題があった。また、かかる従来の無段変速機を用いた車両においては、無段変速機における動力伝達損失が大きいため、燃費が悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、動力伝達損失の少ない動力伝達装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、燃費の向上した車両を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決する手段】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、第１の回転軸を有するとともに、この回転軸の方向に沿って連続的に変化する断面形状を有する第１の歯車と、この第１の歯車に噛み合うとともに上記第１の歯車よりも厚みの小さい第２の歯車とを備え、上記第１の歯車に対して、上記第２の歯車が噛み合い位置を変更しながら摺動するとき、上記第１の歯車は、上記第１の回転軸方向に沿って圧力角が連続して変化する断面形状を有し、上記第１の歯車と上記第２の歯車の一方のピッチ円の半径が連続的に変化するようにしたものである。
かかる構成により、第２の歯車が第１の歯車に対して摺動することにより、ピッチ円半径が連続的に変化して、変速比を連続的に変え、動力伝達損失を少なくし得るものとなる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記第１の歯車の断面形状はインボリュート歯形であり、上記第２の歯車はインボリュート歯形を有するようにしたものである。
【００１２】
（６）上記第２の目的を達成するために、本発明は、動力源と、この動力源から発生する回転動力を、変速して伝達する動力伝達装置と、この動力伝達装置によって変速された回転出力によって駆動される車輪とを有する車両において、上記動力伝達装置は、第１の回転軸を有するとともに、この回転軸の方向に沿って連続的に変化する断面形状を有する第１の歯車と、この第１の歯車に噛み合うとともに上記第１の歯車よりも厚みの小さい第２の歯車とを備え、上記第１の歯車に対して、上記第２の歯車が噛み合い位置を変更しながら摺動するとき、上記第１の歯車は、上記第１の回転軸方向に沿って圧力角が連続して変化する断面形状を有し、上記第１の歯車と上記第２の歯車の一方のピッチ円の半径が連続的に変化するようにしたものである。
かかる構成により、動力伝達装置の動力伝達損失を少なくでき、車両の燃費を向上し得るものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を用いて、参考例の動力伝達装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、参考例の動力伝達装置である無段変速機の構成について説明する。
【００１４】
参考例の無段変速機１００は、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０と、出力軸側可変ピッチ円歯車１２０と、サイクロイド摺動歯車１３０とから構成されている。
【００１５】
入力軸側可変ピッチ円歯車１１０は、入力軸１１２を回転中心として回転する。入力軸１１２には、エンジンなどの動力発生源に取り付けられ、無段変速機１００に回転動力を供給される。入力軸側可変ピッチ円歯車１１０は、入力軸１１２に直交する平面におけるピッチ円の半径が連続的に変化する形状を有しており、図示する例では、図の左側のピッチ円半径が、右側のピッチ円半径よりも大きくなっている。なお、ピッチ円とは、歯車を摩擦車とみなしたときの等価半径を指しており、その詳細については、図２を用いて後述する。
【００１６】
出力軸側可変ピッチ円歯車１２０は、出力軸１２２を回転中心として回転する。出力軸１２２は、無段変速機１００により変速された回転出力を負荷側に供給する。また、出力軸１２２は、入力軸１１２と平行である。出力軸側可変ピッチ円歯車１２０は、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０と同一の形状を有する可変ピッチ円歯車である。但し、出力軸側可変ピッチ円歯車１２０は、図示する例では、図の右側のピッチ円半径が、左側のピッチ円半径よりも大きくなっており、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０とはピッチ円半径の大小が逆の構成となっている。
【００１７】
サイクロイド摺動歯車１３０は、摺動歯車回転軸１３２を中心として回転するとともに、矢印１３４方向に移動可能なサイクロイド歯車である。サイクロイド摺動歯車１３０は、入力側可変ピッチ円歯車１１０および出力側可変ピッチ円歯車１２０の双方と噛み合うように配置されている。
【００１８】
サイクロイド摺動歯車１３０が移動方向１３４に沿って移動することにより、入力側可変ピッチ円歯車１１０および出力側可変ピッチ円歯車１２０との噛み合い位置が変更され、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０および出力側可変ピッチ円歯車１２０のピッチ円半径が連続的に変化する。これによって、入力軸１１２の回転数と出力軸１２２の回転数が連続的に変化して、無段変速機１００の変速比が連続的に変化する。
【００１９】
なお、図示する例では、摺動歯車回転軸１３２は、入力軸１１２及び出力軸１２２と平行に配置されているが、矢印方向１３４と平行に配置しても動力伝達が可能である。
【００２０】
次に、図２を用いて、参考例の無段変速機１００に用いる入力軸側可変ピッチ円歯車１１０および出力側可変ピッチ円歯車１２０の形状について説明する。
図２は、参考例の動力伝達装置である無段変速機に用いる可変ピッチ円歯車の形状を示す説明図である。
【００２１】
図２（Ａ）は、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０の斜視図を示しており、図２（Ｂ）〜（Ｅ）は、それぞれ、入力軸１１２に直交する４平面Ｐ１，…，Ｐ４における断面形状を示している。なお、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０と出力側可変ピッチ円歯車１２０とは同一形状であるため、以降の説明においては、可変ピッチ円歯車１１０として説明する。平面Ｐ１は、可変ピッチ円歯車１１０のピッチ円半径が最小の一方の端部における平面である。また、平面Ｐ４は、可変ピッチ円歯車１１０のピッチ円半径が最大となる他方の端部における平面である。平面Ｐ２，Ｐ３は、平面Ｐ１と平面Ｐ４の間において、入力軸１１２方向において３分割したそれぞれの位置における平面である。
【００２２】
可変ピッチ円歯車１１０の断面形状は、サイクロイド歯形を有する。サイクロイド歯車は、ピッチ円の外側を転がる外側ころがり円上の一点によって描かれるエピサイクロイド曲線と、ピッチ円の内側を転がる内側ころがり円上の一点によって描かれるハイポサイクロイド曲線によって創製される。
【００２３】
即ち、図２（Ｂ）に示すように、平面Ｐ１における可変ピッチ円歯車１１０の断面形状１１０Ｐ１は、図示するようになる。このとき、この断面形状１１０Ｐ１における外ころがり円Ｏ−Ｐ１の半径を、例えば、４５ｍｍとするとき、内ころがり円Ｉ−Ｐ１の半径は、外ころがり円Ｏ−Ｐ１の半径に等しい４５ｍｍとしている。また、ピッチ円Ｐ−Ｐ１の半径は、４５ｍｍである。
【００２４】
また、図２（Ｃ）に示すように、平面Ｐ２における可変ピッチ円歯車１１０の断面形状１１０Ｐ２は、図示するようになる。このとき、この断面形状１１０Ｐ２における外ころがり円Ｏ−Ｐ２の半径及び内ころがり円Ｉ−Ｐ２の半径は、断面形状１１０Ｐ１における外ころがり円Ｏ−Ｐ１や内ころがり円Ｉ−Ｐ１の半径に等しい４５ｍｍとしている。また、ピッチ円Ｐ−Ｐ２の半径は、６０ｍｍである。
【００２５】
さらに、図２（Ｄ）に示すように、平面Ｐ３における可変ピッチ円歯車１１０の断面形状１１０Ｐ３は、図示するようになる。このとき、この断面形状１１０Ｐ３における外ころがり円Ｏ−Ｐ３の半径及び内ころがり円Ｉ−Ｐ３の半径は、断面形状１１０Ｐ１における外ころがり円Ｏ−Ｐ１や内ころがり円Ｉ−Ｐ１の半径に等しい４５ｍｍとしている。また、ピッチ円Ｐ−Ｐ３の半径は、７５ｍｍである。
【００２６】
また、図２（Ｅ）に示すように、平面Ｐ４における可変ピッチ円歯車１１０の断面形状１１０Ｐ４は、図示するようになる。このとき、この断面形状１１０Ｐ４における外ころがり円Ｏ−Ｐ４の半径及び内ころがり円Ｉ−Ｐ４の半径は、断面形状１１０Ｐ１における外ころがり円Ｏ−Ｐ１や内ころがり円Ｉ−Ｐ１の半径に等しい４５ｍｍとしている。また、ピッチ円Ｐ−Ｐ４の半径は、９０ｍｍである。
【００２７】
即ち、参考例の可変ピッチ円歯車１１０は、外ころがり円の半径Ｏと、内ころがり円の半径Ｉとが等しく、ピッチ円が連続的に変化するサイクロイド歯形を堆積して可変ピッチ円歯車を創製したものとなっている。
【００２８】
一方、図１に示したサイクロイド摺動歯車１３０は、外ころがり円の半径と内ころがり円の半径が、可変ピッチ円歯車１１０の外ころがり円の半径Ｏと、内ころがり円の半径Ｉとに等しい４５ｍｍとしている。
【００２９】
可変ピッチ円歯車１１０の外側ころがり円半径Ｏと、この可変ピッチ円歯車１１０に噛合するサイクロイド歯車１３０の内側ころがり円半径とを等しくすることにより、両者は定回転速度比で噛み合うことができる。したがって、ころがり円の半径が等しく、ピッチ円が連続的に変化するサイクロイド歯形を堆積して可変ピッチ円歯車１１０を創製すると、摺動歯車１３０とどの位置においても噛み合うことができる。図１に示した構成において、可変ピッチ円歯車１１０、１２０のピッチ円は、噛み合い位置によって連続的に変化し、摺動歯車１３０のピッチ円は不変なので、変速比を連続的に変えることができる。
【００３０】
図１に示した構成において、摺動歯車１３０が、図示の右側に位置するとき、入力側可変ピッチ円歯車１１０のピッチ円の半径は４５ｍｍであり、摺動歯車１３０のピッチ円の半径は４５ｍｍであり、出力側可変ピッチ円歯車１３０のピッチ円の半径は９０ｍｍであるため、入力軸１１２から出力軸１２２における変速比は０．５である。また、摺動歯車１３０が、図示の左側に位置するとき、入力側可変ピッチ円歯車１１０のピッチ円の半径は９０ｍｍであり、摺動歯車１３０のピッチ円の半径は４５ｍｍであり、出力側可変ピッチ円歯車１３０のピッチ円の半径は４５ｍｍであるため、入力軸１１２から出力軸１２２における変速比は２．０である。即ち、図１に示した可変ピッチ円歯車１１０，１２０を用いた無段変速機においては、０．５から２．０の連続的な変速比を得ることができる。
【００３１】
なお、図２において、可変ピッチ円歯車１１０は歯数６とし、ピッチ円半径を４５ｍｍから９０ｍｍの範囲で変化させているが、上述したころがり円半径の条件を満たしていれば、歯数およびピッチ円半径の変化範囲は任意に設定できる。ここでは圧力角を０°から３０°の範囲に押さえ、かつ歯数を少なくして無段変速機の小型化を図るようにしている。
また、図１に示した構成では、２つの可変ピッチ円歯車１１０，１２０と、摺動歯車１３０を用いているが、例えば、可変ピッチ円歯車１１０と摺動歯車１３０とによって無段変速機を構成することもできる。
【００３２】
以上説明したように、ころがり円の半径が等しく、ピッチ円が連続的に変化するサイクロイド歯形を堆積して可変ピッチ円歯車１１０と、摺動歯車１３０とを用いて変速比が連続的に変化する無段変速機を構成している。ここで、図１に示すように、摺動歯車１３０の厚さｔは、可変ピッチ円歯車１１０，１２０の厚さＬに比べて小さいものを使用している。従って、特開平１−３０３３５８号公報に示されているように、円錐状のヘリカルギヤの全域を、中継歯車の全域と噛み合うように構成した場合に比べて、滑りが小さいため、摩擦損失を小さくすることができるので、動力伝達損失を少なくすることができる。
【００３３】
以上説明したように、参考例によれば、動力伝達装置における動力伝達損失を少なくすることができる。
【００３４】
次に、図３〜図５を用いて、本発明の一実施形態による動力伝達装置の構成について説明する。最初に、図３を用いて、本実施形態による動力伝達装置である無段変速機の構成について説明する。上述した実施形態においては、ピッチ円が連続的に変化するサイクロイド歯車を用いて無段変速機を構成しているが、本実施形態においては、インボリュート歯形を用い、噛み合い圧力角を連続的に変化させることにより結果的にピッチ円を変化させる無段変速機を構成するようにしている。
【００３５】
本実施形態による無段変速機１００Ａは、入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０と、出力軸側可変圧力角インボリュート歯車１５０と、インボリュート摺動歯車１６０とから構成されている。
【００３６】
入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０は、入力軸１４２を回転中心として回転する。入力軸１４２には、エンジンなどの動力発生源に取り付けられ、無段変速機１００Ａに回転動力を供給される。入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０は、入力軸１４２に直交する平面における圧力角が連続的に変化する形状を有している。ここで、ピッチ円Ｐ−Ｐ１０，Ｐ−Ｐ３０の半径は同じである。なお、ピッチ円自体の半径を変えることも可能であるが、ここでは、圧力角を変えることにより、噛み合わせされる歯車のピッチ円の半径を変える例について説明する。図示する例では、ピッチ円Ｐ−Ｐ１０とは、圧力角が１０°のときのピッチ円を示しており、ピッチ円Ｐ−Ｐ３０とは、圧力角が３０°のときのピッチ円を示しており、両者は等しいものである。圧力角とかみ合わされる歯車のピッチ円との関係の詳細については、図４及び図５を用いて後述する。
【００３７】
出力軸側可変圧力角インボリュート歯車１５０は、その出力軸１５２を回転中心として回転する。出力軸１５２は、無段変速機１００Ａにより変速された回転出力を負荷側に供給する。また、出力軸１５２は、入力軸１４２と平行である。出力軸側可変圧力角インボリュート歯車１５０は、入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０と同一の形状を有する可変圧力角歯車である。
【００３８】
インボリュート摺動歯車１６０は、摺動歯車回転軸１６２を中心として回転するとともに、矢印１６４方向に移動可能なインボリュート歯車である。インボリュート摺動歯車１６０は、入力側可変圧力角インボリュート歯車１４０及び出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０の双方と噛み合うように配置されている。
【００３９】
インボリュート摺動歯車１６０が移動方向１６４に沿って移動することにより、入力側可変圧力角インボリュート歯車１４０および出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０との噛み合い位置が変更され、インボリュート摺動歯車１６０のピッチ円半径が連続的に変化する。これによって、入力軸１４２の回転数と出力軸１５２の回転数が連続的に変化して、無段変速機１００Ａの変速比が連続的に変化する。
【００４０】
なお、図示する例では、摺動歯車回転軸１６２は、入力軸１４２及び出力軸１５２と平行に配置されているが、矢印方向１６４と平行に配置しても動力伝達が可能である。
【００４１】
次に、図４を用いて、本実施形態による無段変速機１００Ａに用いるインボリュート摺動歯車１６０の歯形について説明する。
図４は、図３に示したインボリュート摺動歯車１６０の一部を拡大して図示しており、インボリュート歯形１６６の一部及び基礎円１６８を図示している。なお、図４は、説明のため局部的に大きく図示しており、正しい縮尺を示してはいないものである。
【００４２】
一般に、インボリュート歯車では、圧力角は接触点の位置によって規定される。図４において、インボリュート歯車１６６の接触点がｃ１０のとき、噛み合い圧力角は１０°となり、接触点がｃ２０のとき、噛み合い圧力角は２０°となり、接触点がｃ３０のとき、噛み合い圧力角は３０°となる。
【００４３】
図４に示したインボリュート歯車における接触点は、噛み合わせる歯車のピッチ円における圧力角によって規定される。例えば、圧力角１０°で噛み合うように設計された歯車を、図４に示したインボリュート歯車１６６に噛み合わせた場合、インボリュート摺動歯車１６６のピッチ円は、Ｐ−Ｐ１０となり、ピッチ円の半径はＲ１０となる。同様に、圧力角２０°で噛み合うように設計された歯車をかみ合わせると、ピッチ円はＰ−Ｐ２０、ピッチ円の半径はＲ２０となり、圧力角３０°で噛み合うように設計された歯車をかみ合わせると、ピッチ円はＰ−Ｐ３０、ピッチ円の半径はＲ３０となる。すなわち、異なる圧力角で噛み合うよう設計された歯車を組み合わせることで、図４に示したインボリュート摺動歯車自体の形状を変化させることなく、ピッチ円を変化させることができる。
【００４４】
次に、図５を用いて、本実施形態による無段変速機１００に用いる入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０および出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０の形状について説明する。
図５（Ａ）は、入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０の斜視図を示しており、図５（Ｂ）〜（Ｄ）は、それぞれ、入力軸１４２に直交する３平面Ｐ１０，Ｐ２０，Ｐ３０における断面形状を示している。なお、入力軸側可変圧力角インボリュート歯車１４０と出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０とは同一形状であるため、以降の説明においては、可変圧力角インボリュート歯車１４０として説明する。平面Ｐ１０は、可変圧力角インボリュート歯車１４０の一方の端部における平面である。また、平面Ｐ３０は、可変圧力角インボリュート歯車１４０の他方の端部における平面である。平面Ｐ２０は、平面Ｐ１０と平面Ｐ３０の中間位置における平面である。
【００４５】
可変圧力角インボリュート歯車１４０の断面形状は、全て同じピッチ円の半径を有するが、ピッチ円における設計圧力角がそれぞれ異なっている。
【００４６】
即ち、図５（Ｂ）に示すように、平面Ｐ１０における可変圧力角インボリュート歯車１４０の断面形状１４０Ｐ１０は、図示するように圧力角１０°となる歯形である。このとき、この断面形状１４０Ｐ１０におけるピッチ円Ｐ−Ｐ１０の半径は、Ｒである。なお、圧力角１０°において歯形干渉による切り下げが起こっているが、これは可変圧力角歯車１４０とインボリュート摺動歯車１６０とが深く噛み合うためである。
【００４７】
また、図５（Ｃ）に示すように、平面Ｐ２０における可変圧力角インボリュート歯車１４０の断面形状１４０Ｐ２０は、図示するように圧力角２０°となる歯形であり、断面形状１４０Ｐ１０とは異なる歯形となっている。このとき、ピッチ円Ｐ−Ｐ２０の半径は、ピッチ円Ｐ−Ｐ１０と同じく、Ｒである。
【００４８】
さらに、図５（Ｄ）に示すように、平面Ｐ３０における可変圧力角インボリュート歯車１４０の断面形状１４０Ｐ３０は、図示するように圧力角３０°となる歯形であり、断面形状１４０Ｐ１０とは異なる歯形となっている。このとき、ピッチ円Ｐ−Ｐ３０の半径は、ピッチ円Ｐ−Ｐ１０と同じく、Ｒである。
【００４９】
即ち、本実施形態における可変圧力角インボリュート歯車１４０は、ピッチ円の半径が同じで、圧力角が連続的に変化するインボリュート歯形を堆積して可変圧力角インボリュート歯車を創製したものとなっている。
【００５０】
図３に示した構成において、摺動歯車１６０が、図示の右側に位置するとき、入力側可変圧力角インボリュート歯車１４０に対する摺動歯車１６０のピッチ円の半径は、Ｒ３０となり、出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０に対する摺動歯車１６０のピッチ円の半径は、Ｒ１０となるため、入力軸１４２から出力軸１５２における変速比はＲ１０／Ｒ３０である。また、摺動歯車１６０が、図示の左側に位置するとき、入力側可変圧力角インボリュート歯車１４０に対する摺動歯車１６０のピッチ円の半径は、Ｒ１０となり、出力側可変圧力角インボリュート歯車１５０に対する摺動歯車１６０のピッチ円の半径は、Ｒ３０となるため、入力軸１４２から出力軸１５２における変速比はＲ３０／Ｒ１０である。即ち、図３に示した可変圧力角インボリュート歯車１４０，１５０と摺動歯車１６０を用いた無段変速機においては、Ｒ１０／Ｒ３０〜Ｒ３０／Ｒ１０の連続的な変速比を得ることができ、この値は例えば、０．８８〜１．１３となる。
【００５１】
なお、可変圧力角歯車においてもピッチ円を変化させることは容易であり、変速範囲を広げることが可能である。
また、図３に示した構成では、２つの可変圧力角インボリュート歯車１４０，１５０と、摺動歯車１６０を用いているが、例えば、可変圧力角インボリュート歯車１４０と摺動歯車１６０とによって無段変速機を構成することもできる。
【００５２】
以上説明したように、ピッチ円の半径が同じで、圧力角が連続的に変化するインボリュート歯形を堆積した可変圧力角インボリュート歯車１４０，１５０と、摺動歯車１６０を用いて変速比が連続的に変化する無段変速機を構成している。ここで、図３に示すように、摺動歯車１６０の厚さは、可変圧力角インボリュート歯車１４０，１５０の厚さに比べて小さいものを使用している。従って、特開平１−３０３３５８号公報に示されているように、円錐状のヘリカルギヤの全域を、中継歯車の全域と噛み合うように構成した場合に比べて、滑りが小さいため、摩擦損失を小さくすることができるので、動力伝達損失を少なくすることができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、動力伝達装置における動力伝達損失を少なくすることができる。
【００５４】
なお、以上の説明では、可変ピッチ円歯車としては、サイクロイド歯車を用いているが、インボリュート歯車を用いることもできる。
さらに、可変圧力角歯車において、圧力角を連続的に可変するだけでなく、ピッチ円の半径をも連続的に可変するように、歯形を構成することもできる。
【００５５】
次に、図６を用いて、図１及び図２に示した参考例における動力伝達装置１００を用いた車両の構成について説明する。図６は、参考例における動力伝達装置を用いた車両の構成を示すブロック図である。
【００５６】
エンジン等の動力発生源１０から発生される回転動力は、クラッチ等の断続手段２０を介して、無段変速機１００の入力軸１１２に伝達される。無段変速機１００は、図１及び図２に示したように、入力軸側可変ピッチ円歯車１１０と、出力軸側可変ピッチ円歯車１２０と、摺動歯車１３０とから構成される。摺動歯車１３０を矢印１３４方向に摺動することにより、無段変速機１００における変速比を変えることができる。摺動歯車１３０は、油圧駆動手段５０により、矢印１３４方向に摺動される。
【００５７】
変速機制御手段６０は、図示しないアクセルペダル踏込み量や車速等の車両の情報に基づいて、最適な変速比を算出し、油圧駆動手段５０に制御信号を出力して、摺動歯車１３０の位置を制御して、変速比を制御する。
【００５８】
無段変速機１００の出力軸１２２は、差動手段３０を介して、車輪４０に接続されており、無段変速機１００によって変速された回転出力を、車輪４０に供給する。
【００５９】
なお、無段変速機１００に代えて、図３〜図５において説明した無段変速機１００Ａを用いることもできる。
【００６０】
以上説明したように、参考例によれば、動力伝達装置における動力伝達損失を少なくすることができるので、かかる無段変速機を用いた車両の燃費を向上することができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、動力伝達装置における動力伝達損失を少なくすることができる。
また、無段変速機を用いる車両の燃費を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例による動力伝達装置である無段変速機の構成を示す斜視図である。
【図２】 参考例による動力伝達装置である無段変速機に用いる可変ピッチ円歯車の形状を示す説明図である。
【図３】 本発明の一実施形態による動力伝達装置である無段変速機の構成を示す斜視図である。
【図４】 本発明の一実施形態による無段変速機に用いるインボリュート摺動歯車の歯形の説明図である。
【図５】 本発明の一実施形態による動力伝達装置である無段変速機に用いる可変圧力角インボリュート歯車の形状を示す説明図である。
【図６】 参考例における動力伝達装置を用いた車両の構成を示すブロック図である。
Claims (3)
- 第１の回転軸を有するとともに、この回転軸の方向に沿って連続的に変化する断面形状を有する第１の歯車と、
この第１の歯車に噛み合うとともに上記第１の歯車よりも厚みの小さい第２の歯車とを備え、
上記第１の歯車に対して、上記第２の歯車が噛み合い位置を変更しながら摺動するとき、上記第１の歯車は、上記第１の回転軸方向に沿って圧力角が連続して変化する断面形状を有し、上記第１の歯車と上記第２の歯車の一方のピッチ円の半径が連続的に変化することを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項１記載の動力伝達装置において、
上記第１の歯車の断面形状はインボリュート歯形であり、
上記第２の歯車はインボリュート歯形を有することを特徴とする動力伝達装置。 - 動力源と、この動力源から発生する回転動力を、変速して伝達する動力伝達装置と、この動力伝達装置によって変速された回転出力によって駆動される車輪とを有する車両において、
上記動力伝達装置は、第１の回転軸を有するとともに、この回転軸の方向に沿って連続的に変化する断面形状を有する第１の歯車と、
この第１の歯車に噛み合うとともに上記第１の歯車よりも厚みの小さい第２の歯車とを備え、
上記第１の歯車に対して、上記第２の歯車が噛み合い位置を変更しながら摺動するとき、上記第１の歯車は、上記第１の回転軸方向に沿って圧力角が連続して変化する断面形状を有し、上記第１の歯車と上記第２の歯車の一方のピッチ円の半径が連続的に変化することを特徴とする車両。
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