專利名稱：無級變速機的制作方法
技術領域：
本發明主要涉及如汽車之類的輸送機械等需要傳遞動力的各種機械裝置用的無級變速機。
目前，作為汽車等用的無級變速機，通常使用的是金屬皮帶和一對皮帶輪，這種無級變速機是通過連續性改變各皮帶輪的槽寬，使卷繞在各皮帶輪上的皮帶半徑變化來進行變速的。然而，在利用皮帶與皮帶輪的摩擦力傳遞動力的結構中，其問題是因皮帶的滑移會降低動力的傳遞效率，故為了傳遞較大的動力而不得不使整個裝置大型化。
為此，眾所周知已出現了一種不用皮帶和皮帶輪可高效率傳遞動力的無級變速機，它是在相互同軸狀配置的輸入軸與輸出軸之間，設置相對于輸入軸可徑向偏心的多個偏心回轉體，通過采用單向離合器將由輸入軸側的回轉力回轉的各偏心回轉體中角速度最快的偏心回轉體或角速度最慢的偏心回轉體的回轉力傳遞到輸出軸側，就可使輸入軸與輸出軸的回轉比根據各偏心回轉體的偏心量進行變化。例如，日本發明專利公報1993-46459號中公開了這一種類型的無級變速機。
然而，在所述結構的無級變速機中，雖然提出了多種有關偏心回轉體的動力傳遞結構及其形狀的方案，都是由偏心回轉來使軸入軸和輸出軸徑向偏心的力產生作用，故存在著回轉時易產生振動的缺點。因此，雖可以在不計較振動影響的小型而又低速的場合使用，但象汽車變速機之類的大型而又要求高速的用途中，存在著振動大、難以實用化的問題。
本發明鑒于上述的問題，其目的在于提供可減少回轉時的振動、即使在大型而又要求高速的用途中也能充分適應的無級變速機。
為實現本發明的上述目的，其第1技術方案是，包括相互同軸狀配置的輸入軸和軸出軸、與輸入軸一體回轉的多個第1回轉體、與第1回轉體徑向直線狀自由移動接合的使回轉中心相對于輸入軸可徑向偏心的相互質量同等的多個第2回轉體、與各第2回轉體一起使回轉中心相對于輸入軸可徑向偏心的第3回轉體、將各第2回轉體中角速度最快的回轉體或角速度最慢的回轉體規定方向的回轉力傳遞到第3回轉體的單向傳遞構件、回轉自如并可徑向任意偏心地支承各第2回轉體和第3回轉體的支承構件以及向輸出軸傳遞第3回轉體回轉力的傳遞機構，所述各第2回轉體被軸向排列在輸入軸上，其移動方向相對于第1回轉體形成各自以輸入軸為中心每相等角度錯開的狀態。由此，一旦各第2回轉體和第3回轉體產生任意量的偏心，就會使各第2回轉體的角速度分別周期性變化，通過單向傳遞構件將角速度最快的回轉體或角速度最慢的回轉體回轉力傳遞到第3回轉體，再將第3回轉體回轉力向輸出軸傳遞。這樣，輸出軸的回轉速度相對于輸入軸或加速或減速，從而使輸出軸可根據各第2回轉體的偏心量進行無級變速。此時，由于各第2回轉體相對于第1回轉體徑向直線狀移動，因此由偏心回轉造成的周期性變化的第2回轉體的角速度相對于輸入軸角速度，引起角速度快的一側與慢的一側相互對稱地變化。并且，在角速度快的一側和慢的一側的某一方中，也會引起加速側和減速側相互對稱地變化。另外，由于各第2回轉體相對于第1回轉體的移動方向各自以輸入軸為中心每相等角度地錯開，因此，各第2回轉體的角速度相對于輸入軸角速度產生相互對稱地變化，又由于各第2回轉體具有相互同等的質量，故各第2回轉體徑向的力相互抵消，使傳遞到輸出軸側的回轉力始終以輸入軸和輸出軸為中心產生作用。
本發明第2技術方案是在第1技術方案的無級變速機中，在所述支承構件的軸向兩端設置相對于輸入軸徑向偏心的回轉軸，使支承構件以該回轉軸為中心轉動自如。這樣，除了第1技術方案的作用之外，再加上使支承構件以所述回轉軸為中心轉動，由此可使各第2回轉體產生任意量的偏心。
本發明的第3技術方案是在第1技術方案的無級變速機中，所述支承構件呈筒狀，其外周面相對于內周面中心徑向偏心，在使支承構件外周面相對于所述輸入軸、由徑向偏心的圓周面回轉自如支承的同時，由支承構件的內周面回轉自如地支承所述各第2回轉體和第3回轉體。這樣，除了第1技術方案的作用之外，再加上使支承構件沿所述圓周面轉動，由此可使各第2回轉體和第3回轉體相對于輸入軸產生任意量的偏心。
本發明的第4技術方案是在第1、第2或第3技術方案的無級變速機中，所述傳遞機構采用了使第3回轉體的回轉力以增速或減速的方式向輸出軸傳遞回轉速度的結構。這樣，除了第1、第2或第3技術方案的作用之外，再加上由各第2回轉體的偏心變速的回轉力可進行更大的變速后向輸出軸傳遞。
本發明的第5技術方案是在第4技術方案的無級變速機中，所述傳遞機構由隨著第3回轉體回轉的第4回轉體、與輸入軸一體回轉的內齒輪、與輸出軸一體回轉的齒輪以及受第4回轉體轉動自如支承的分別與輸入軸的內齒輪和輸出軸的齒輪嚙合的多個行星齒輪構成。這樣，除了第4技術方案的作用之外，再加上使輸出軸側的轉速根據由輸入軸與第4回轉體的回轉差產生的各行星齒輪自轉量進行增速或減速。
本發明的第6技術方案是在第4技術方案的無級變速機中，所述傳遞機構由隨著第3回轉體回轉的第4回轉體、與第4回轉體一體回轉的內齒輪、與輸出軸一體回轉的齒輪以及受輸入軸側回轉自如支承的分別與第4回轉體的內齒輪和輸出軸的齒輪嚙合的多個行星齒輪構成。這樣，除了第4技術方案的作用之外，再加上使輸出軸側的轉速根據由輸入軸與第4回轉體的回轉差產生的各行星齒輪自轉量進行增速或減速。
因此，若采用本發明的第1、第2和第3技術方案，可使向輸出軸側傳遞的回轉力始終以輸入軸和輸出軸為中心產生作用，并可均勻地傳遞回轉力，故能可靠地防止回轉時的振動，極其適合象汽車等之類的大型而又要求高速的用途。
另外，若采用本發明的第4、第5和第6技術方案，在第1、第2和第3技術方案的效果基礎上，還可使由偏心回轉變速的回轉發力進行更大的變速，故有利于變速幅度大的廣泛用途。
圖1為本發明一實施形態的無級變速機側面剖視圖。
圖2為圖1的I-I線向視剖視圖。
圖3為圖1的II-II線向視剖視圖。
圖4為圖1的III-III線向視剖視圖。
圖5為圖1的IV-IV線向視剖視圖。
圖6(A)為單向離合器的放大圖。
圖6(B)為單向離合器的放大圖。
圖7為無級變速機的動作說明圖。
圖8為第2回轉體角速度變化的示圖。
圖9為第2回轉體角速度變化的示圖。
圖10為本發明另一實施形態的無級變速機側面剖視圖。
圖11為圖10的V-V線向視剖視圖。
圖12為圖10的VI-VI線向視剖視圖。
實施例圖1至圖9表示本發明的一實施形態。
本無級變速機包括構成主機外殼的殼體1、相互同軸狀配置的輸入側軸和輸出側軸2、3、與輸入側軸2一體回轉的合計3個的第1回轉體4、使回轉中心相對于輸入側軸2的回轉軸可徑向偏心的合計6個的第2回轉體5、與各第2回轉體5一起使回轉中心相對于輸入側軸2的回轉軸可徑向偏心的第3回轉體6、只能將各第2回轉體5規定方向的回轉力傳遞給第3回轉體6的單向離合器7、回轉自如并可偏心地支承各第2回轉體5與第3回轉體6的回轉體殼體8、可使回轉體殼體8任意偏心的可變機構9、隨著第3回轉體6回轉的第4回轉體10以及受第4回轉體10回轉自如支承的合計4個的行星齒輪11。輸出側軸3隨著各行星齒輪11回轉。
殼體1呈圓筒狀，其軸向一端設有支承輸入側軸2的軸承座1a，另一端設有支承輸出側軸3的軸承座1b。
通過軸承2a將輸入側軸2的一端回轉自如地支承在殼體1的軸承座1a上，同時通過軸承2b將其另一端回轉自如地支承在輸出側軸3的一端上。另外，在輸入側軸2的另一端設有與各行星齒輪10嚙合的內齒輪2c。
輸出側軸3通過軸承3a、3b，回轉自如地被支承在殼體1的軸承座1b上，并在其一端設有與各行星齒輪11嚙合的第1齒輪3c。
各第1回轉體4被排列在輸入側軸2的軸向上，分別與輸入側軸2一體回轉。此時，輸入側軸2和各第1回轉體4的結合部分截面呈六角形狀，限制各第1回轉體4相對于輸入側軸2的轉動。在各第1回轉體4的軸向兩端面分別設有徑向延伸的直線狀槽4a，在1個第1回轉體4中的各槽4a相互以輸入側軸2的回轉軸為中心呈180°錯開狀。此時，各第1回轉體4的槽4a以輸入側軸2的回轉軸為中心，各以相等的角度(60°)沿錯開的方向排列。
各第2回轉體5呈環狀，軸向排列在輸入側軸2上。此時，在1個第1回轉體4的軸向兩側各自配置有1個第2回轉體5。在第2回轉體5軸向的一端面分別設有軸向延伸的銷子5a，各第2回轉體5的銷子5a分別可沿徑向移動自如地與軸向對面的第1回轉體4的槽4a嵌合。在各第2回轉體5的外周面上，周向等間隔地設置有與單向離合器7嵌合的多個槽5b。另外，各第2回轉體5相互形成為同一形狀和質量。
第3回轉體6呈圓筒狀，在其內側配置第1回轉體4、各第2回轉體5以及單向離合器7。另在第3回轉體6軸向的一側，設有向第4回轉體10傳遞回轉力用的第2齒輪6a。
單向離合器7由配置在各第2回轉體5的外周面與第3回轉體6的內周面之間的多個滾輪7a構成，各滾輪7a分別與第2回轉體5的槽5b嵌合。即，這種單向離合器7如圖6所示，槽5b的周向一端側與第3回轉體b的內周面之間的間隔L1略微大于滾輪7a的外徑，槽5b的周向另一端側與第3回轉體6的內周面之間的間隔L2略微小于滾輪7a的外徑。這樣，如圖6(A)的實線箭頭所示，一旦在第2回轉體5上產生相對于第3回轉體6單向的回轉力，則各滾輪7a位置處在槽5b的周向一端側(間隔L1的部分)，滾輪7a就不再受第2回轉體5與第3回轉體6之間的約束，使第2回轉體5的回轉力無法傳遞到第3回轉體6。又若如圖6(B)實線箭頭所示，在第2回轉體5上產生相對于第3回轉體6另一方向的回轉力，則各滾輪7a位置處在槽5b的周向另一端側(間隔L2的部分)，滾輪7a與第2回轉體5和第3回轉體6壓接，將回轉力傳遞到第3回轉體6。
回轉體殼體8兩端面的圓周邊緣呈閉鎖的圓筒狀，在其內部配置第3回轉體6。此時，第3回轉體6的軸向兩端分別通過軸承8a、8b，轉動自如地受回轉體殼體8支承。在回轉體殼體8的兩端面設有相對于輸入側軸2的回轉軸偏心的軸8c、8d，各軸8c、8d分別轉動自如地受殼體1支承。此時，與第2齒輪6a嚙合的第3齒輪8e轉動自如地被安裝在一方的軸8c上。在回轉體殼體8的一端面靠近徑向另一端處又設有與可變機構9接合的孔8f。
可變機構9由受殼體1回轉自如支承的軸9a和裝在軸9a上的接合構件9b構成，在接合構件9b上，設有與回轉體殼體8的孔8f接合的銷子9c。即，軸9a和接合構件9b相互螺紋結合，接合構件9b隨著軸9a的轉動而沿軸9a的軸向移動，與接合構件9b接合的回轉體殼體8以軸8c、8d為中心轉動。
第4回轉體10的軸向一端通過軸承10a回轉自如地受殼體1支承，其軸向另一端則通過軸承10b回轉自如地受輸入側軸2的另一端支承。在第4回轉體10的軸向另一端還設有與第3齒輪8e嚙合的第4齒輪10c。
各行星齒輪11通過軸11a回轉自如地分別受第4回轉體10的軸向另一端支承，各自與輸入側軸2的內齒輪2c和輸出側軸3的第1齒輪3c嚙合。
在如上結構的無級變速機中，在由來自外部的驅動力使輸入側軸2回轉時，輸入側軸2的回轉力向各第1回轉體4傳遞，各第1回轉體4的回轉力通過與槽4a嵌合的第2回轉體5的銷子5a分別向各第2回轉體5傳遞。接著，各第2回轉體5的回轉力通過各個單向離合器7傳遞到第3回轉體6，第3回轉體6的回轉力通過第2齒輪6a、第3齒輪8e和第4齒輪10c向第4回轉體10傳遞。第4回轉體10的回轉力又傳遞到各行星齒輪11，各行星齒輪11一邊與輸入側軸2的內齒輪2c和第1齒輪3c嚙合一邊公轉，使各行星齒輪11的回轉力傳遞到輸出側軸3。
其次，在所述的無級變速機中，一旦可變機構9的軸9a以任意的量進行轉動，就會使回轉體殼體8相對于輸入側軸2的回轉軸出現如圖7所示的偏心。這樣，由于各第2回轉體5的回轉中心O1相對于各第1回轉體4的回轉中心O2以軸8c、8d為中心沿徑向的角度θ偏心，因此各第2回轉體5的角速度各自周期性變化，角速度最快的第2回轉體5的回轉力(圖8的實線部分)通過單向離合器7傳遞到第3回轉體6。這樣，第4回轉體10的轉速大于輸入側軸2，并利用第4回轉體10與輸入側軸2的回轉差產生各行星齒輪11的自轉，依靠第4回轉體10與輸入側軸2的回轉差以及各行星齒輪11的自轉這部分的力，使輸出側軸3的轉速大于輸入側軸2。從而，可使輸出側軸3相對于輸入側軸2根據回轉體殼體8的偏心量進行無級變速。此時，通過改變各行星齒輪11與輸出側軸3的齒輪3c之間的齒輪比，就可以任意設定由各行星齒輪11自轉產生的增速率。
在所述無級變速機中，由于與第2回轉體5的銷子5a接合的第1回轉體4槽4a形成徑向直線狀，因此，如圖9所示，由偏心回轉引起周期性變化的第2回轉體5的角速度相對于輸入側軸2的角速度ωO，會使角速度快的一側Y1與慢的一側Y2相互對稱變化。并且，即使在角速度快的一側Y1和慢的一側Y2的某一方中，也會使加速側X1與減速側X2相互對稱變化。另外，由于第1回轉體4的一端面的槽4a與另一端面的槽4a相互以輸入側軸2的回轉軸為中心，使銷子5a的移動方向產生180°錯開，故與1個第1回轉體4接合的一方的第2回轉體5的角速度(圖9實線表示的波形)和與相同的第1回轉體4接合的另一方的第2回轉體5的角速度(圖9虛線表示的波形)相對于輸入側軸2的角速度ωO相互對稱變化，又由于各第2回轉體5相互具有同等的質量，因此可使與1個第1回轉體4接合的各第2回轉體5的徑向力相互抵消，傳遞到第3回轉體6一側的回轉力始終以輸入側軸2的回轉軸為中心產生作用，并且，由于各第1回轉體4的槽4a以輸入側軸2的回轉軸為中心，相互以各自同等的角度錯開排列，故可均勻地傳遞與各第1回轉體4接合的各第2回轉體5的回轉力。
由此，根據本實施形態的無級變速機，即使采用相對于輸入側軸2的回轉軸使各第2回轉體5徑向偏心變速的結構，從各第2回轉體5向第3回轉體6一側傳遞的回轉力也可始終以輸入側軸2的回轉軸為中心產生作用，并且可使各第2回轉體5的回轉力均勻傳遞，故能可靠地防止回轉時產生振動，也能極其適合大型而又要求高速的用途。
在所述實施形態中，對具有各行星齒輪11方式的增速機構作了說明，但也可省略這種增速機構，將第4回轉體10的回轉力直接傳遞到輸出側軸3。
圖10至圖12表示本發明的另一實施形態。圖10為無級變速機的側面剖視圖，圖11為圖10的V-V線向視剖視圖，圖12為圖10的VI-VI線向視剖視圖。另外，在與上述實施形態相同的結構部分作了相同的符號標記，并省略了其詳細說明。
這種無級變速機包括形成主機外殼的殼體12、相互同軸狀配置的輸入側軸和輸出側軸2、3、與輸入側軸2一體回轉的合計3個的第1回轉體4、使回轉中心相對于輸入側軸2的回轉軸可徑向偏心的合計6個的第2回轉體5、與各第2回轉體5一起使回轉中心相對于輸入側軸2的回轉軸可徑向偏心的第3回轉體13、只能將各第2回轉體5規定方向的回轉力傳遞到第3回轉體13的單向離合器7、回轉自如并可偏心支承各第2回轉體5和第3回轉體13的回轉體支承件14、使回轉體支承件14任意偏心的可變桿15、隨著第3回轉體13回轉的第4回轉體16、回轉自如地受第4回轉體16支承的合計4個的行星齒輪11以及與第3回轉體13和第4回轉體16嚙合的環形齒輪17，通過各行星齒輪11使輸出側軸3回轉。另外，在本實施形態中，單向離合器7所設定的傳遞方向與前述實施形態相反，向輸出側傳遞角速度最慢的第2回轉體5的回轉力。
殼體12的內周面相對于外周面形成徑向偏心的圓筒狀，其軸向的一端設有支承輸入側軸2的軸承座12a，另一端設有支承輸出側軸3的軸承座12b。在殼體12的外周面上，還設有周向延伸的長孔12c，將可變桿15插入長孔12c內。
第3回轉體13呈圓筒狀，其內側配置各第1回轉體4、各第2回轉體5和單向離合器7。在第3回轉體13軸向一端的外周面上，還設有向第4回轉體16傳遞回轉力用的第2齒輪13a。
回轉體支承件14圓周面的外周面相對于內周面的中心，形成徑向偏心的圓筒狀，其外周面回轉自如地受殼體12內周面支承。在回轉體支承件14的內部還配置有第3回轉體13，第3回轉體13通過軸承14a，回轉自如地受回轉體支承件14內周面支承。
可變桿15通過殼體12的長孔12c與回轉體支承件14連接，沿長孔12c進行轉動操作，由此可使回轉體支承件14轉動到任意的回轉位置。
第4回轉體16軸向的一端通過軸承16a回轉自如地受殼體12一側支承，其軸向的另一端的外周面設有與環形齒輪17嚙合的第3齒輪16b。在第4回轉體16軸向的另一端的內周面上，還設有與各行星齒輪11嚙合的內齒輪16c，各行星齒輪11回轉自如地受輸入側軸2的另一端支承。
環形齒輪17通過軸承17a回轉自如地受殼體1的內周面支承，第3回轉體13的第2齒輪13a和第4回轉體16的第3齒輪16c分別與其內齒輪嚙合。
在采用如上結構的無級變速機中，一旦由來自外部的驅動力使輸入側軸2回轉，輸入側軸2的回轉力就向各第1回轉體4傳遞，各第1回轉體4的回轉力通過與槽4a嵌合的第2回轉體5的銷子5a，分別傳遞到各第2回轉體5。接著，各第2回轉體5的回轉力通過各單向離合器7向第3回轉體13傳遞，第3回轉體13的回轉力通過第2齒輪13a、環形齒輪17和第3嚙合16b向第4回轉體16傳遞。并且，輸入側軸2的回轉力向各行星齒輪11傳遞，各行星齒輪11一邊與第4回轉體16的內齒輪16c和第1齒輪3c嚙合一邊公轉，將各行星齒輪11的回轉力傳遞到輸出側軸3。
其次，在所述的無級變速機中，一旦使用可變桿15使回轉體支承件14進行任意量的轉動，則回轉體支承件14內周面的中心就會相對于輸入側軸2的回轉軸偏心。這樣，由于各第2回轉體5的回轉中心O1相對于各第1回轉體4的回轉中心O2徑向偏心，因此與前述實施形態一樣，可分別使各第2回轉體5的角速度周期性變化，從而使輸出側軸3根據回轉體支承件14的偏心量相對于輸入側軸2進行無級變速。
權利要求
1.一種無級變速機，其特征在于，包括相互同軸狀配置的輸入軸和輸出軸、與輸入軸一體回轉的多個第1回轉體、徑向直線狀而又移動自如地與第1回轉體接合、使回轉中心相對于輸入軸可徑向偏心的相互質量同等的多個第2回轉體、與各第2回轉體一起使回轉中心相對于輸入軸可徑向偏心的第3回轉體、在各第2回轉體中將角速度最快的回轉體或角速度最慢的回轉體規定方向的回轉力傳遞到第3回轉體的單向傳遞構件、回轉自如并徑向可任意偏心地支承各第2回轉體和第3回轉體的支承構件、向輸出軸傳遞第3回轉體回轉力的傳遞機構，將所述各第2回轉體相對于第1回轉體的移動方向分別以輸入軸為中心，沿輸入軸的軸向以每相等的角度錯開排列。
2.如權利要求1所述的無級變速機，其特征在于，在所述支承構件的軸向兩端，設有相對于輸入軸徑向偏心的回轉軸，以該回轉軸為中心，設有回轉自如的支承構件。
3.如權利要求1所述的無級變速機，其特征在于，所述支承構件的外周面相對于內周面的中心形成徑向偏心的筒狀，支承構件的外周面受相對于所述輸入軸徑向偏心的圓周面回轉自如支承，所述各第2回轉體和第3回轉體受支承構件內周面回轉自如支承。
4.如權利要求1、2或3所述的無級變速機，其特征在于，所述傳遞機構采用了使第3回轉體的回轉力加速或減速后向輸出軸傳遞的結構。
5.如權利要求4所述的無級變速機，其特征在于，所述傳遞機構由隨著第3回轉體回轉的第4回轉體、與輸入軸一體回轉的內齒輪、與輸出軸一體回轉的齒輪以及受第4回轉體轉動自如支承的分別與輸入軸的內齒輪和輸出軸的齒輪嚙合的多個行星齒輪所構成。
6.如權利要求4所述的無級變速機，其特征在于，所述傳遞機構由隨著第3回轉體回轉的第4回轉體、與第4回轉體一體回轉的內齒輪、與輸出軸一體回轉的齒輪以及受輸入軸側回轉自如支承的分別與第4回轉體的內齒輪和輸出軸的齒輪嚙合的多個行星齒輪所構成。
全文摘要
一種無級變速機,若使各第2回轉體偏心,因各第2回轉體沿第1回轉體徑向直線狀移動,故第2回轉體角速度相對于輸入側回轉體的角速度使角速度快的一側和慢的一側相互對稱變化。即使在角速度快的一側和慢的一側的某一方也可使加速側和減速側相互對稱變化,相對于第1回轉體的移動方向相互以輸入側回轉體為中心錯開180°的第2回轉體的角速度相對于輸入側回轉體互相對稱變化,且它們具有相互同等的質量,故它們徑向力相互抵消,回轉力始終以輸入側回轉體為中心產生作用。
文檔編號F16H29/12GK1263218SQ9910853
公開日2000年8月16日 申請日期1999年6月23日 優先權日1999年2月9日
發明者三村建治 申請人:三村建治