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締切り済みの質問

完全な機械式の無段階変速装置

無段階変速装置を探しています。
機械式での完全なしくみの無段階変速装置は存在するのでしょうか?

遊星歯車などを組み合わせたものがありますが、複雑ですし、最終的
には摩擦クラッチをつかって、変速の継ぎ目を緩和したものに過ぎません。

向かい合わせのすり鉢上のプーリトVバンドを組合せ、Vバンドが通る
半径を操作する事により、完全な機械式の無段階変速とも言えるのですが
、やはり、摩擦による噛み合い?です。

ギア方式で完全な無段階変速装置は、現在この世にあるのでしょうか?
探したのですが、見当たりません。でもあるのかもと思いまして?

よろしくお願い致します。ご教授ください。

投稿日時 - 2006-08-26 14:55:00

QNo.9450826

困ってます

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回答(5)

回答(3)で回答しました下記参考のホームページ(URL変更)の特許取得者です。

本発明について補足説明させていただきます。

本発明はダブルピニオン式遊星歯車を使用した歯車式CVTで、ダブルピニオン式遊星歯車が有するフィードバック特性を利用してトルクコンバータと同一の機能を実現したCVTであります。ダブルピニオン式遊星歯車において、サンギアを入力軸、リングギアを出力軸とし、プラネタリキャリアをフリーな状態とすると、リングギアに作用する負荷が大きくなると、プラネタリキャリアの回転数が小さくなると同時に減速比が大きくなり、リングギアに作用する負荷が小さくなると、プラネタリキャリアの回転数が大きくなると同時に減速比が小さくなるという特性を利用したものであります。
 このようなフィードバック特性により、リングギアの回転力(タイヤの駆動力)とリングギアに作用する負荷(タイヤに作用する抵抗力)とが均衡する回転数にリングギアの回転数(タイヤの回転数、即ち車両の速度)が自動調整されます。つまり、エンジンの回転数が一定の状態で車両の走行抵抗が大きくなると、減速比が大きくなるのに伴って(シフトダウンに相当)、車両の速度が低下すると同時にタイヤの駆動力が増大し、車両の走行抵抗が小さくなると、減速比が小さくなるのに伴って(シフトアップに相当)、車両の速度が上昇すると同時にタイヤの駆動力が低下します。
 但し、車両の発進時などのようにリングギアに大きな負荷が作用してプラネタリキャリアがサンギアと反対方向に回転する場合は、サンギアの回転力をリングギアに伝達することができないことから、プラネタリキャリアに停止力を作用させる必要があり、プラネタリキャリアを完全に停止させた状態で減速比が最大となります。一方、リングギアに作用する負荷がサンギアの回転力を下回る場合は、サンギア、プラネタリキャリア、リングギアが一体で回転し、その場合の減速比は1となります。フィードバック特性を呈するのは、リングギアに作用する負荷が、プラネタリキャリアの停止状態でのリングギアの回転力(最大回転力)を下回った状態からサンギア、プラネタリキャリア、リングギアが一体で回転する状態での回転力(最小回転力)を上回った状態までの間であり、リングギアに作用する負荷がサンギアの回転力を下回る状態では入力軸と出力軸とが直結状態となります。

不明点あるいはご意見があれば、本サイトあるいは下記参考のホームページのメールアドレスまでお願いします。

動作を補足説明します。

ダブルピニオン式遊星歯車を使用した歯車式CVTで、ダブルピニオン式遊星歯車が有するフィードバック特性を利用してトルクコンバータと同一の動作を実現しています。ダブルピニオン式遊星歯車において、サンギアを入力軸、リングギアを出力軸、プラネタリキャリアをフリーな状態とすると、リングギアに作用する負荷が大きくなると、プラネタリキャリアの回転数が小さくなると同時に減速比が大きくなり、リングギアに作用する負荷が小さくなると、プラネタリキャリアの回転数が大きくなると同時に減速比が小さくなるという特性を利用したものであります。
このようなフィードバック特性により、リングギアの回転力(タイヤの駆動力)とリングギアに作用する負荷(タイヤに作用する抵抗力)とが均衡する回転数にリングギアの回転数(タイヤの回転数、即ち車両の速度)が自動調整されます。つまり、エンジンの回転数が一定の状態で車両の走行抵抗が大きくなると、減速比が大きくなるのに伴って(シフトダウンに相当)、車両の速度が低下すると同時にタイヤの駆動力が増大し、車両の走行抵抗が小さくなると、減速比が小さくなるのに伴って(シフトアップに相当)、車両の速度が上昇すると同時にタイヤの駆動力が低下します。
但し、車両の発進時などのようにリングギアに大きな負荷が作用してプラネタリキャリアがサンギアと反対方向に回転する場合は、サンギアの回転力をリングギアに伝達することができないことから、プラネタリキャリアに停止力を作用させる必要があり、プラネタリキャリアを完全に停止させた状態で減速比が最大となります。一方、リングギアに作用する負荷がサンギアの回転力を下回る場合は、サンギア、プラネタリキャリア、リングギアが一体で回転し、その場合の減速比は1となります。フィードバック特性を呈するのは、リングギアに作用する負荷が、プラネタリキャリアの停止状態でのリングギアの回転力(最大回転力)を下回った状態からサンギア、プラネタリキャリア、リングギアが一体で回転する状態での回転力(最小回転力)を上回った状態までの間であり、リングギアに作用する負荷がサンギアの回転力を下回る状態では入力軸と出力軸とが直結状態となります。

参考URL:http://motor.geocities.jp/moriimm/

投稿日時 - 2010-11-04 21:06:00

機械式の無段変速で、摩擦によってではなく歯車の噛み合わせによって動力を伝えるものは、残念ながら存じませんが、B坊自身が工作機械(治具中繰り盤)の主軸変速装置として30年以上無故障で使用しているものに「コップ式」無段変速機があります。
 ボールとテーパ円盤の組み合わせによる摩擦駆動ですが、ベルトなど非金属部品を使用していないため非常に頑強で、文字通り無段階に滑らかに変速し、変速範囲が広い割には出力が安定しており、回転数も正確です。

参考URL:http://www.asahiseiki-mfg.co.jp/jp/div2ndf/div2_prod04.htm#top

投稿日時 - 2007-01-28 19:33:00

回答(1)の方が紹介しています下記ホームページの特許取得者です。

http://moriim.hp.infoseek.co.jp/

本発明は、ダブルピニオン式遊星歯車を利用した歯車式CVTで、歯車のみで無段変速を実現した世界初の画期的な技術です。

原理を簡単に説明します。ダブルピニオン式遊星歯車において、サンギアの回転状態でプラネタリキャリアの回転数を制御すると、無段変速装置を実現できることは知られています。つまり、例えば減速比5のダブルピニオン式遊星歯車において、サンギアの回転数が1000rpmの状態でプラネタリキャリアを停止すると、リングギアの回転数は200rpmとなります。
また、プラネタリキャリアを1000rpmで回転とすると、リングギアの回転数は1000rpmとなります。

従いまして、減速比5のダブルピニオン式遊星歯車において、サンギアを1000rpmで回転した状態でプラネタリキャリアの回転数を0から1000rpmまでの範囲で制御すると、リングギアの回転数を200rpmから1000rpmまでの範囲で無段に制御することができます。この場合、ダブルピニオン式遊星歯車の減速比は5から1まで変化することになります。

このようにダブルピニオン式遊星歯車において、サンギアの回転状態でプラネタリキャリアの回転数を制御することにより無段変速装置を実現できるものもの、現実には実現できていません。

その理由は、プラネタリキャリアの回転数を例えばモータあるいは油圧ポンプで制御しようとするにしても、リングギアに作用する負荷(車両を前進させるための駆動力)が極めて大きいことから、プラネタリキャリアを回転させるための駆動力が負荷に負けてしまい、プラネタリキャリアの回転数を制御できないからであります。

そこで、本発明は、ダブルピニオン式遊星歯車の特性として、リングギアに作用する負荷が大きくなると、プラネタリキャリアの回転数が小さくなると同時に減速比が大きくなり、リングギアに作用する負荷が小さくなると、プラネタリキャリアの回転数が大きくなると同時に減速比が小さくなるというフィードバック制御を利用するようにしました。

要するに、プラネタリキャリアはなんら制御することなくフリーな状態とすると、リングギアの回転力とリングギアに作用する負荷とが均衡するような回転数にプラネタリキャリアが自動的にフィードバック制御されるもので、このような特性をダブルピニオン式遊星歯車が有していることを誰も気がつかなかったわけです。
ただし、車両の発進時において、プラネタリキャリアがフリーな状態では、プラネタリキャリアがサンギアと反対方向に回転してしまい、サンギアの回転力をリングギアに伝達できないことから、車両の発進時には、プラネタリキャリアには停止力を作用させる必要があります。

詳細は、ホームページを参照願います。
疑問点があれば、本掲示板あるいはホームページに記載されているメールアドレスまでご連絡ください。
また、本発明に対するご意見もお願いします。

参考URL:http://moriim.hp.infoseek.co.jp/

投稿日時 - 2007-01-25 22:56:00

もしかするとG型トラクター用ですか?

ギア式ではありませんがゼロマックス(三木プーリ)はどうでしょう。回転数ゼロから最大までの範囲で調整できます。
http://www.mikipulley.co.jp/jp/product/product.php?id=smdzm
構造が複雑かというと複雑ではないと思います。ただし精密にできています。初めて中を見たときにはこんな物で変速するのかと思いました。
欠点は高出力に耐えられないと言うことです。

メンバー名を見てついG型トラクターと書いてしまいました。ゴルゴ13はほぼ全巻持っている物で・・・

肝心のゼロマックスですが、数年前に一度だけ動きが悪くなった物を分解整備したのですが、中には無数(10以上)のクランクがありました。

記憶もすでに定かではなく構造を説明することは難しいのですが、入力軸、出力軸ともにクランク(カムと言うべきかも)になっておりそれぞれをつなぐシャフト(板状ですが)があります。そのシャフトも直接つながっているわけではなく途中で折れていて変速レバーにつながっております。

入力軸で得られた回転を無数のクランクで出力軸を少しずつ回しているような感じでした。変速レバーを操作すると出力軸を回す(どちらかと言うと押す感じです)ストロークが変わり、変速するといった感じです。
構造上摩擦は使いません。

専門ではないので説明をすることができないのが残念です。しかし構造は芸術とも言える物でした。どちらかと言うと精密な機械式時計のような感じです。

あまりわかりやすくはないですが、メーカーの説明書に簡単な構造図があります。
http://www.mikipulley.co.jp/prd_pdf/smdzm001_mn_jp.pdf
http://www.mikipulley.co.jp/jp/product/product.php?id=smdzm

ちなみに整備したときは、内部のオイルの劣化により各可動部が固着気味なっていました。整備と言っても隅々まで洗浄しただけです。

自動車用の変速機の場合タイヤがエンジンを回すことがあります。つまり出力軸から入力軸へと力がかかるわけです。構造上出力軸で回されるとあまり良くないと思います。

それとあの構造のまま出力と回転数を自動車に対応できるようにするとコスト面と信頼性の面で厳しいのではないでしょうか。

不得意と私が思う点は出力軸からの入力、高回転、高負荷だと思います。

投稿日時 - 2006-08-26 18:55:00

補足

じっくりと特許明細書を見ました。クランク入力軸により往復運動に変えて、その往復ストロークをレバーにて可変し、可変するストロークで、出力軸のクランクをチョコチョコと押していく事を、複数並べ繋いでいくようです。作用していないコンロッドによる作用は、ワンウェイクラッチにより消すことで、出力軸を代わる代わるチョコチョコと押して回転させるしくみのようです。

このゼロマックスが車のCVTとして採用されないのは、どういった点が問題なのでしょうか?どんな事が不得意なのでしょう。このしくみって?

投稿日時 - 2006-08-27 23:51:00

お礼

アドバイスありがとうございます。
私もゼロマックスが気になりましたが、内部構造が
公開されてなかったので、どういったものか解りませんでした。
どこかに構造がわかる資料があれば是非見てみたいです。
摩擦を使わない構造なのでしょうか。

G型トラクターの意味が解りませんでしたが、
もしかして、もしかするとゴルゴ13の中で
出て来たゴルゴ13連絡用の暗号という意味で
言われました?

もしそうでしたら、面白かったです。
そんな事を覚えている人がいるなんてって感じです。

そうでなくて別な話でしたらごめんなさい。
何のことか解りませんでした。

どうもありがとうございます。

紹介にあった取扱説明書の中の語句をつかって特許明細書検索
しましたらありました。おかげさまで構造やしくみを知ること
が出来ました。下記です。

実用新案公開平7-32250

投稿日時 - 2006-08-26 20:31:00

こんにちは、何にお使いか分かりませんが・・
小生も興味が有り、(MICRO GASTURBINE ENGINEとの組み合わせです。)
下記ホームページ参考になればと・・

これはまだ実用化されていないようです。
http://moriim.hp.infoseek.co.jp/explain.htm

これは実用化されています。
http://www.nissan.co.jp/ELEMENTS/MECHANISM/cedric9910_extroid.html

エクストロCVTは金属同士の摩擦車で、金属の材質、硬度、加工精度、等大変な技術者の努力と、潤滑油の研究で製品化されたものと知りました。
金属同士の摩擦での無段変速機搭載車を市販するなんてびっくりです。
(Gasturbineとこの変速機を組み合わすと、Gasturbine一定回転で車の走行の加減速が便利では無いかと・・試して見たいのですが・・)
この変速機用の油は金属の面と面の間ではモジャモジャと絡まって摩擦を確保するとか・・油って滑りを良くするものなのに・・
探したら下記見つかりました。
http://wwwsoc.nii.ac.jp/jpi/aword/h12/idemitsu1.html
http://www.idemitsu.co.jp/company/division/lube/index.html

参考URL:http://moriim.hp.infoseek.co.jp/explain.htm http://www.nissan.co.jp/ELEMENTS/MECHANISM/cedric9910_extroid.html 

投稿日時 - 2006-08-26 15:31:00

お礼

情報ありがとうございます。

ダブルピニオン式遊星歯車は、開発者の方と少しだけ
ある掲示板上で話した事があります。
最終的には摩擦クラッチが必要だったと思います。

エクストロCVTは、全く知りませんでした。
これも摩擦車なのでしょうか?
構造から言えば摩擦車だと思うのですが、どうなのでしょう。

世の中に存在するCVTが全部見たいです。
他にもあれば、是非お願いします。
CVTには、凄く興味があります。

完全にギアで無段階を達成している構造ってやはりないので
しょうか?それとも自然科学的に無理なのでしょうか?

紹介して頂いたページ見ました。
しかし、ものつくりって凄いですね。
言われるように、もの凄い試行錯誤の結果、達成されたのでしょうね。
普通なら摩擦の限界を感じるところですが、どこまでも、食い下がった
のでしょうね。

ガスタービンに利用とのことですね。
是非とも、これも食い下がって、具現化させてください。

やはり日本は、ものつくりで面白いですね。

投稿日時 - 2006-08-26 20:45:00

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