(57)【要約】【課題】往復スライダクランク機構において、スライダ部材の速さを略一定に制御する。【解決手段】回転駆動される入力回転部材１と、入力回転部材１の回転中心からの距離を可変に制御される第１連結部２と、第1連結部２に一方の端部付近が回転自由に連結され、他方の端部に第２連結部１８を備える連結扞５と、第２連結部１８に回転自由に連結され、入力回転部材１の回転に応じて所定の軸線上を往復直線運動するスライダ部材６と、前記往復動を回転運動に変換する変換手段６ａ、７ａと、変換手段６ａ、７ａによりスライダ部材６の往復動を周期的に正、逆回転方向が切換わる回転運動として出力する出力回転部材７とを備え、回転半径制御手段３、４、８により、略一定角速度で回転駆動される入力回転部材１の回転方向の変化量に対するスライダ部材６の移動量が略一定となるように、入力回転部材１の回転中心から第1連結部２までの距離を制御する。【選択図】      図１
2006161999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、
前記駆動源により回転駆動される入力回転部材と、
前記入力回転部材に前記入力回転部材の回転半径方向に移動可能に設けた第１連結部と、
前記入力回転部材の回転中心から前記第１連結部までの距離を可変に制御する回転半径制御手段と、
前記第1連結部に一方の端部付近が回転自由に連結される連結扞と、
前記連結扞の他方の端部付近に設けた第２連結部と、
前記第２連結部に回転自由に連結され、前記入力回転部材の回転に応じて所定の軸線上を往復直線運動するスライダ部材と、
前記スライダ部材の往復動を回転運動に変換する変換手段と、
前記変換手段により前記スライダ部材の往復動を周期的に正、逆回転方向が切換わる回転運動として出力する出力回転部材と、を備える動力伝達装置において、
前記入力回転部材は略一定角速度で回転駆動され、
前記回転半径制御手段は、前記入力回転部材の回転方向の変化量に対する前記スライダ部材の移動量が略一定となるように、前記入力回転部材の回転中心から前記第1連結部までの距離を制御することを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記回転半径制御手段は、
前記第1連結部から前記入力回転部材の回転軸方向と略平行に延びる棒状部材と、
前記棒状部材を前記入力回転部材の回転半径方向外側または内側に向けて付勢する付勢手段と、
前記入力回転部材と対向する位置に設けたガイド部材と、
前記棒状部材と当接するよう前記ガイド部材の前記入力回転部材と対向する面に設けたガイド面と、で構成され、
前記ガイド面を、前記棒状部材の前記付勢手段に付勢される方向への動きを制限する角度で前記棒状部材と当接し、かつ前記入力回転部材が一回転するときの前記棒状部材と当接する部分の軌道が前記回転半径制御手段により前記入力回転部材の回転中心から前記第１連結部までの距離を制御したときの前記第１連結部の軌道と一致するような形状に成形する請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記ガイド部材と前記入力回転部材との距離を変化させることによって前記入力回転部材が一回転するときの前記第1連結部の軌道の大きさを変化させ、前記入力回転部材の回転数に対する前記出力回転部材の回転数を制御する変速比制御手段を備える請求項１または２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記出力回転軸の正、逆両方向の回転が入力され、これを一方向の回転に変換して出力する回転方向変換手段と、
前記回転方向変換手段を介して前記出力回転軸に連結される車軸と、を備える請求項１〜３のいずれか一つに記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記回転方向変換手段は、前記出力回転軸と前記車軸とを連結しかつ前記出力回転軸の正方向の回転のみを伝達することを許す第１のクラッチ手段を備える第１の中間軸と、
前記出力回転軸と前記車軸とを連結しかつ前記出力回転軸の逆方向の回転のみを許す第２のクラッチ手段を備える第２の中間軸と、で構成される請求項４に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に使用可能な動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等において、駆動力を出力軸に伝達する技術として、往復スライダクランク機構を利用したものが特許文献１に記載されている。
【０００３】
具体的には、エンジン等の駆動源により回転する回転盤の周縁部に連結ピンを突設し、さらに前記連結ピンに所定長さの連結扞の一端を連結し、他端には少なくとも上下面のいずれかに互い違いに板歯車が形成されたギヤボックスを連結し、前記ギヤボックス内の板歯車にそれぞれ歯合する平歯車が装着された回転軸をギヤボックス内に貫通させ、前記回転軸には、ギヤボックスの往復動による平歯車の正、逆回転の一方向のみの回転を伝達する機能を備えたものである。
【特許文献１】特開２０００−１１０９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置は、連結ピンと連結扞の連結部が円軌道を描いて運動するので、連結扞に連結されたギヤボックスの往復動の速度は常に変化することとなる。したがって往復動することによって駆動される回転軸は、回転速度が一定にならずに脈動を生じることとなる。この脈動に起因する振動等により、機関の耐久性低下、走行安定性の低下等の問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明では、往復スライダクランク機構を利用した駆動力伝達装置において、回転軸の脈動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の動力伝達装置は、駆動源と、前記駆動源により回転駆動される入力回転部材と、前記入力回転部材に前記入力回転部材の回転半径方向に移動可能に設けた第１連結部と、前記入力回転部材の回転中心から前記第１連結部までの距離を可変に制御する回転半径制御手段と、前記第1連結部に一方の端部付近が回転自由に連結される連結扞と、前記連結扞の他方の端部付近に設けた第２連結部と、前記第２連結部に回転自由に連結され、前記入力回転部材の回転に応じて所定の軸線上を往復直線運動するスライダ部材と、前記スライダ部材の往復動を回転運動に変換する変換手段と、前記変換手段により前記スライダ部材の往復動を周期的に正、逆回転方向が切換わる回転運動として出力する出力回転部材と、を備える動力伝達装置において、前記入力回転部材は略一定角速度で回転駆動され、前記回転半径制御手段は、前記入力回転部材の回転方向の変化量に対する前記スライダ部材の移動量が略一定となるように、前記入力回転部材の回転中心から前記第1連結部までの距離を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、略一定の角速度で回転する入力回転部材の回転角度の変化量あたりのスライダ部材の移動量が略一定となるので、変換手段を介してスライダ部材の往復動を回転運動として出力する出力回転部材の回転速度も略一定となって脈動の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本実施形態のシステムの駆動力源から出力回転軸までの概略図である。図２は図１のａ−ａ矢視図である。
【００１０】
１は図示しない駆動源に接続される入力回転部材としての入力回転盤、２は入力回転盤１に突設する第１連結部としての連結ピン、４は連結ピン２から入力回転盤１の回転軸と平行に延長された棒状部材としてのガイドロッド、５は一方の端部が連結ピン２に回転自在に連結された連結扞、６は連結扞５の他方の端部に設けた第２連結部としてのギヤボックス連結部１８に回転自在に連結されたスライダ部材としてのギヤボックス、７はギヤボックス６を貫通する出力回転部材としての出力回転軸、１７はガイドロッド４の連結ピン２とは反対側の端部側に設置されるガイド部材としてのガイドブロック１７である。
【００１１】
入力回転盤１には回転中心付近から外周部付近に向けて延びるガイド溝１ａが設けられ、連結ピン２はガイド溝１ａに沿って移動可能に取り付けられている。
【００１２】
ギヤボックス６は中空の直方体形状であり、内側底面には板歯車６ａが形成されている。また、ギヤボックス連結部１８は外側上面に設けられている。
【００１３】
出力回転軸７は、外周部にギヤボックス６の板歯車６ａに歯合する平歯車７ａが形成されており、また、図示しない所定の位置に固定された支持部に回転自在に支持されて、定位置で回転するようになっている。上記の板歯車６ａ、平歯車７ａがギヤボックス６の往復動を回転運動に変換する変換手段として機能する。
【００１４】
ガイドブロック１７は入力回転盤１と対向する面１７ａに凹状のガイド面としてのガイド斜面３を備えている。ガイド斜面３は、図２に示すように外周側から内周側に向けて徐々に深くなっており、入力回転盤１の回転軸上に最深部３ａを有する。
【００１５】
また、入力回転盤１とガイドブロック１７は、ガイドロッド４のガイドブロック１７側の端部が、ガイドブロック１７の面１７ａよりも最深部３ａ側に位置するような位置関係にある。
【００１６】
図２中の８は付勢手段としてのバネであり、ガイドロッド４を入力回転盤１の外周側に付勢するよう取り付けられている。これにより、ガイドロッド４の先端部は、ガイド斜面３に入力回転盤１外周側に向けて押し付けられることになる。なお、付勢手段８はバネに限られず、ガイドロッド４を入力回転盤１外周側に付勢することができるものであればよい。
【００１７】
また、上記のガイドロッド４、バネ８、ガイド斜面３が後述するように回転半径制御手段、変速比制御手段として機能する。
【００１８】
上記のように構成される動力伝達装置の作用について、図３を参照して説明する。図３は図１を入力回転盤１の回転軸方向から見た図である。
【００１９】
図３において、ギヤボックス連結部１８の運動方向をＸ軸、これに直交しかつ入力回転盤１の回転中心を通る軸をＹ軸とする。また、入力回転盤１の回転中心から連結ピン２までの距離をｌ１、連結扞５の長さをｌ２、入力回転盤１の回転角度をθ１、連結扞５とＸ軸とがなす角度をθ２、入力回転盤１の回転中心とギヤボックス連結部１８との距離をＬとする。
【００２０】
入力回転盤１が回転すると、この回転運動が連結扞５を介してギヤボックス６の往復動に変換される。このときギヤボックス連結部１８が運動する軌道をＸ軸とする。そして、ギヤボックス６の板歯車６ａと歯合する平歯車７ａを備える出力回転軸７は、ギヤボックス６の往復動に応じて図示しない支持部において正、逆回転を繰り返す。
【００２１】
ここで、ギヤボックス６の運動について図６を参照して説明する。
【００２２】
図６は、入力回転盤１が一定速度で回転するときの、往復動するギヤボックス連結部１８の速度と入力回転盤１の回転角の関係を表す図であり、図中実線がガイド斜面３を後述する形状にした場合、点線が入力回転盤１の中心から連結ピン２までの距離が一定の場合を表す。
【００２３】
入力回転盤１の回転中心から連結ピン２までの距離ｌ１が一定である場合には、ギヤボックス連結部１８の速度は、入力軸回転角度が略０〜１８０度までは徐々に遅くなり、略１８０〜３６０度までは徐々に速くなる。
【００２４】
したがって、ギヤボックス６の往復動に応じて回転する出力回転軸７の回転速度も一定にはならず、図６の点線で示した周期の脈動を生じる。この脈動が後述する車軸１２等に伝達されて走行性悪化の原因となる。
【００２５】
そこで、本実施形態では上記の振動等を抑制するために、出力回転軸７が一定速度で回転する、つまりギヤボックス連結部１８が図６の実線で示すような等速直線運動するような構成とする。
【００２６】
具体的な構成について図４を参照して説明する。図４はガイドブロック１７を入力回転盤１の回転軸方向から見た図であり、図中線Ａは図２におけるガイド斜面３のＡ−Ａ断面形状を表す。図中の線Ｂ、Ｃについては後述する。
【００２７】
線Ａは、入力回転盤１が等角速度で回転し、ガイドボックス連結部１８がＸ軸上を等速直線運動する、という条件に基づいて算出した連結ピン２の軌跡である。この軌跡は下式（１）のように表せる。
【００２８】
ｌ１＝Ｌｓｉｎθ１±｛Ｌ2・ｓｉｎ2θ１−（Ｌ2−ｌ２2）｝1/2  ・・・（１）
ただし、複号  −；０≦θ１≦π（ｒａｄ）
＋；π＜θ１＜２π（ｒａｄ）
なお、ｌ１の値が計算不可能となるθ１の範囲においては、１ｌの値が計算可能であるθ１の範囲におけるｌ１の値を用いて近似したｌ１の値をとることとする。
【００２９】
ガイドロッド４は、前述したようにバネ８の付勢力によってその先端が常にガイド斜面３外側方向に押し付けられているので、入力回転盤１が回転したときに連結ピン２の位置、つまりｌ１は線Ａの形状に従って変化することになる。上記のように、入力回転盤１の回転中心から連結ピン２までの距離ｌ１を可変に制御することにより、ギヤボックス連結部１８が一定速度で動くように制御することが可能になる。
【００３０】
ここで、本実施形態における変速比について説明する。変速比は入力回転盤１が一回転する間のギヤボックス６のストローク量により定まり、ギヤボックス６のストロークは入力回転盤１の中心から連結ピン２までの距離ｌ１により定まる。
【００３１】
そこで、ガイドブロック１７を入力回転盤１の回転軸方向に移動させる機構を設けて、図８（ａ）、（ｂ）に示すようにガイドブロック１７と入力回転盤１との間の距離を変化させる。これにより、図４中の線Ｂや線Ｃのようにガイドロッド４の先端部が描く軌道の大きさを変化させて、入力回転盤１の一回転あたりのギヤボックス６のストローク、つまり変速比を変化させる。なお、線Ｂ、Ｃは、線Ａと同様の計算方法により設定したものであり、それぞれ図８（ａ）のガイド斜面３のＢ−Ｂ断面形状、図８（ｂ）のガイド斜面３のＣ−Ｃ断面形状を表す。
【００３２】
また、ガイド斜面３の断面形状を、Ａ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面が連続するように形成することにより、無段階に変速比を変化させることができる。
【００３３】
次に、出力回転軸７から車軸１２への動力伝達について説明する。
【００３４】
まず、車軸１２が出力回転軸７に直交する場合について、出力回転軸７から車軸１２への動力伝達機構の概略図である図５（ａ）を参照して説明する。
【００３５】
１２は車軸であり、その回転軸は出力回転軸７の回転軸に対して直交し、外周には平歯車２２が設けられる。
【００３６】
１０、１１はそれぞれ出力回転軸７から車軸１２に動力を伝達する第１、第２の中間軸としての中間シャフトであり、それぞれ車軸１２の回転軸と平行に設けられる。
【００３７】
中間シャフト１０は回転軸が出力回転軸７の回転軸に対して直交するよう設けられる。そして出力回転軸７側の端部にかさ歯車２１と歯号するかさ歯車１５が設けられ、また、車軸１２の平歯車２２と歯合する平歯車２３が設けられる。なお、平歯車２３は一方向にのみ回転を許す、第１のクラッチ手段としてのワンウェイクラッチ１９を介して中間シャフト１０に取り付けられている。
【００３８】
中間シャフト１１は中間シャフト１０と同様の構造であり、かさ歯車１６、平歯車２４、第２のクラッチ手段としてのワンウェイクラッチ２０を備え、中間シャフト１０と対向する向きに設けられている。
【００３９】
ワンウェイクラッチ１９、２０は、いずれも中間シャフト１０、１１を貫く軸線に対して同一方向の回転を許すようになっている。
【００４０】
上記のような構成により、出力回転軸７がギヤボックス６の往復動に応じて正、逆回転すると、中間シャフト１０、１１はそれぞれ反対方向に回転するが、ワンウェイクラッチ１９、２０の働きにより、車軸１２は一方向に回転する。これにより、出力回転軸７の回転方向が反転するたびに伝達経路を切換える等といった複雑な制御を行うことなく、機械的な機構によって車軸１２の回転方向を一定にすることができる。
【００４１】
そして、前述したようにギヤボックス６が等速で運動し、出力回転軸７は回転方向が反転してから次回反転まで等角速度で回転するので、車軸１２は略一定速度で回転することになる。
【００４２】
上記のギヤボックス６、車軸１２の速度の変化を図７を参照して説明する。図７は車軸１２と入力回転盤１の回転角との関係を表す。図７において、実線は本実施形態、点線は従来の入力回転盤１の回転中心から連結ピン２までの距離ｌ１が一定の場合を示している。
【００４３】
ギヤボックス６が図６に示したように等速で運動する場合、車軸１２の回転速度は図７中の実線のように一定速度になる。
【００４４】
ギヤボックス６の速度が従来のように常に変化している場合には、車軸１２の回転速度も常に変化している。これに対して、本実施形態のようにギヤボックス６が一定の速さで動くと、入力回転盤１の回転角によらず一定速度で回転することになる。
【００４５】
次に、車軸１２が出力回転軸７に平行な場合について、動力伝達機構の概略図である図５（ｂ）を参照して説明する。
【００４６】
図に示すように、出力回転軸７から車軸１２への動力伝達経路は２系統に分岐しており、一方は出力回転軸７−中間シャフト３１−車軸１２、他方は出力回転軸７−中間シャフト３２−中間シャフト３３−車軸１２となっている。
【００４７】
中間シャフト３１には出力回転軸７に設けた平歯車１３と歯合する平歯車３４と、車軸１２に設けた平歯車３０ａと歯合する平歯車３７とが設けられる。平歯車３７はワンウェイクラッチ３９を備える。
【００４８】
中間シャフト３２と中間シャフト３３は略平行に設けられている。そして、中間シャフト３２には出力回転軸７に設けた平歯車１３と歯合する平歯車３５が設けられ、この平歯車３５は中間シャフト３３の平歯車３６とも歯合する。また、中間シャフト３３には車軸１２に設けた平歯車３０ｂと歯合し、ワンウェイクラッチ４０を備える平歯車３８が設けられる。
【００４９】
平歯車３７、３８のワンウェイクラッチ３９、４０はそれぞれ同方向の回転のみを許すものとする。
【００５０】
上記のような構成により、図５（ａ）と同様に出力回転軸７がギヤボックス６の往復動に応じて正、逆回転しても、車軸１２は一方向にのみ回転することになる。
【００５１】
以上のように、本実施形態では、略一定の角速度で回転する入力回転盤１の回転角度の変化量あたりのギヤボックス６の移動量が略一定となるので、出力回転軸７の回転速度も略一定となって脈動の発生を抑制することができる。
【００５２】
出力回転軸７と車軸１２とを、一方向の回転のみを許すワンウェイクラッチ１９、２０（または３９、４０）を介して連結するので、出力回転軸７の正、逆方向が周期的に変化する回転を一方向の回転として車軸１２に伝達することができる。
【００５３】
入力回転盤１とガイドブロック１７との距離を可変に制御することにより、ガイドロッド４とガイド斜面３との当接部の軌道の大きさを変化させることができる。これにより入力回転盤１の回転数に対する車軸１２の回転数、すなわち変速比を制御することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、車両等の動力伝達装置、変速機等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】システムの概略図である。
【図２】図１のａ−ａ矢視図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】ガイド斜面の形状を表す図である。
【図５】出力回転軸から車軸までの動力伝達経路の構成を表す図である。
【図６】ギヤボックス連結部の速度と入力回転盤の回転角との関係を表す図である。
【図７】車軸の回転速度と入力回転盤の回転角との関係を表す図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は変速比を変更した状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    入力回転盤
２    連結ピン
３    ガイド斜面
４    ガイドロッド
５    連結扞
６    ギヤボックス
７    出力回転軸
８    バネ
１０  中間シャフト
１１  中間シャフト
１２  車軸
１７  ガイドブロック
１８  ギヤボックス連結部
１９  ワンウェイクラッチ
２０  ワンウェイクラッチ
２１  かさ歯車
３１  中間シャフト
３２  中間シャフト
３９  ワンウェイクラッチ
４０  ワンウェイクラッチ
【図１】
2006161999.tif 000003
【図２】
2006161999.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006161999.tif 000008
【図７】
2006161999.tif 000009
【図８】
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