JP2002174308A - 連続無段階変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】摩擦伝動によらない噛合い式の連続無段階変速
装置を提供する。 【解決手段】取付けたものを同時に同じ量だけ放射状に
移動させることができる装置に，逆転防止装置を取付け
た複数の小型スプロケットを取付けて１枚の特殊スプロ
ケットとし,複数の小型スプロケットの外側を取り囲む
ように回してできるチェーンの多角形の周長を特殊スプ
ロケットの見掛けのピッチ円周長とする。この特殊スプ
ロケットを入力軸と出力軸にそれぞれ取付け，チェーン
輪を架けて連動させ,それぞれの特殊スプロケットで見
掛けのピッチ円周長を変化させ,この比を変速比として
出力軸側の回転数を変化させることを特徴とする変速
機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、機械式の連続無段
階変速装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の無段階に連続的に変速する機械的
な方法としては、見掛けの車径が変えられる特殊なベル
ト車を使用するベルト伝動や,入力側の摩擦車を出力側
の摩擦車に押し付ける位置を変化させ変速させる方法な
どが実用化されているが機械的に噛合った状態で連続無
段階に変速する装置は見当たらず，殆どは摩擦力を期待
して動力を伝動している。

【０００３】ベルト伝動式の連続無段階変速装置ではベ
ルト車とベルトの摩擦力を期待しており，大きな動力を
伝達する場合や負荷が変動する場合は摩擦力を確保する
のが難しくなる。

【０００４】また摩擦車の押し付けによる変速方法で
は、大きな動力を伝達する場合摩擦力を確保するのに大
きな押し付け力が必要になり特殊な材料や剛性，加工精
度が要求される。

【０００５】この方法でもベルト伝動式と同様、大きな
動力を伝達する場合や負荷が変動する場合に負荷が大き
いと摩擦力を確保するのが難しく,また製作費も高価に
なる。摩擦力を利用した方法では機械的な噛合い部分が
無いため摩擦係数が変化した場合安定した動力伝達が難
しいので使用環境上も制約がでてくる。

【０００６】変速装置は速度制御の目的で広く産業機械
や運搬機械に大量に使われており最近はエアコンを始め
として一般家電製品にも速度制御機能が付いたものが販
売されている。特に自動車や工場の加工ライン等に見ら
れるように運搬に関する機械に多く使用されており,速
度制御は年々精密且つ複雑化の傾向が見られる。将来的
にもステップ状の制御から連続的なより柔軟な制御が簡
単にできる信頼性の高い廉価な変速装置が期待される。

【０００７】運搬機械の変速装置は運搬する重量が大き
いほど機械的な理由からも衝撃の発生しやすいステップ
状の制御より連続的な制御方法の採用が期待される。大
きな市場である自動車の変速装置では交通事情の悪化に
伴い煩雑な機械操作よりも状況判断の作業が重要になっ
た結果,歯車とクラッチを組合せたステップ状の手動の
変速方法からより簡単な操作方法の変速機が望まれ，近
年クラッチ操作のいらない自動変速機が主流になりつつ
あるがアクセルだけで変速できれば無人運転の技術にも
近づく。現在自動車に搭載されている自動変速機の多く
は歯車とクラッチを組合せた延長上の技術で,基本的に
は段階的な変速方法の欠点を引継いでいると考えられ
る。

【０００８】最近,完成度の高い金属ベルト形式や特殊
な伝動用オイルを使った摩擦伝動式の連続無段階の変速
装置が搭載された自動車が販売されてきたが,金属ベル
ト形式のものは比較的小出力車が多く又摩擦伝動式のも
のは高価格車が多い。またメンテナンス関係や寿命は日
が浅く不明な点も多い。

【０００９】電動機に取付ける比較的簡単な変速装置と
してはインバータやサイリスター制御等があるが，高価
なこと,低速時の特性等の不得意部分やノイズなどの問
題もあり，手軽に使える装置とは言えないのが現状であ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】機械的に噛合った伝動
方法ではない金属ベルト式や特殊な伝動用オイルを使っ
た摩擦伝動式の変速方法の問題点を,機械的に噛合った
別の伝動方法で解決しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の変速装置は，断
続的で段階的な従来のチェーン伝動の変速方法を，見掛
けのピッチ円周長（結果的に歯数）を任意に変えられる
機構を持つ特殊なスプロケットを使用することで，機械
的に噛合ったまま連続無段階に変速することを可能に
し,従来の問題点の解決を図った。

【００１２】本発明の変速装置は単純な構造で機械的な
噛合い状態を保ったまま変速するため,摩擦伝動式に比
べ大きな負荷や負荷の変動に対して信頼性が高く,また
従来の伝達方法の様に伝達動力の規模が大きくなると必
要な摩擦面積やフレームの剛性を増加させる必要がな
く,摩擦伝動式の変速方法に比べ寸法,剛性，重量面で有
利で，全体として小型軽量化が可能となる。本発明の変
速装置は製作精度や材質を選ぶ従来の摩擦伝動式の変速
装置と比べて規格品が多く使え製作費はより低く押さえ
られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】従来のチェーン伝動で用いられる
不連続な段階状の変速方法を，特殊な機能を持たせたス
プロケットを採用することで機械的な噛合構造の小型で
軽量、低価格の連続無段階の変速装置の製作を可能とし
た。

【００１４】

【実施例】本発明の変速装置は複数の小型スプロケット
から構成される２個の特殊スプロケットと２本のチェー
ン輪を組合せた構造で,入力軸側に取付けられる特殊ス
プロケットと出力軸に取付けられる特殊スプロケットが
チェーン輪で連動され,チェーン輪の正転、逆転の両回
転方向で無段階の連続的な変速が可能な装置である。

【００１５】この特殊スプロケットの機能上の実質形状
は,同じ円周上に等間隔に配置された複数の小型スプロ
ケットを角とする多角形で,複数の小型スプロケットを
放射状にスライドさせることによりこの多角形の大きさ
を相似的に変化させ,特殊スプロケットの見掛けのピッ
チ円周長を変化させることで実質的に歯数が変化するの
と同じ効果を持たせている。

【００１６】本発明の基本的な形式は特殊スプロケット
をそれぞれ入出力軸に取付け，２本のチェーン輪を架け
連動させた図１の形であるが，図５の様に入出力軸に取
付ける特殊スプロケットの一方を通常のスプロケットと
する形式や，図６の様に一つの変速装置の出力軸と別の
変速装置の入力軸を連結した形や,これを繰り返して組
合せ一個の変速装置とすることが可能である。

【００１７】適用する伝動形式は,連続的に噛合いなが
ら回転力を伝動するチェーン形式を基本と考えるが,負
荷の大きさや回転速度によりタイミングベルト形式やＶ
ベルト,ロープ形式等の伝動方法を使用することができ
る。

【００１８】本発明の変速装置の基本的な伝動形式であ
るチェーン伝動式による変速装置の構造例を図１の模式
図で説明する。特殊スプロケットは動力分配装置１４，
駆動装置１０，動力源供給装置９，オネジ棒３，スライ
ドフレーム４，供回り防止用ガイド１５,裏表両面に取
付けられる複数の小型スプロケット１と逆転防止装置２
から構成される。

【００１９】特殊スプロケットの中心にある動力分配装
置１４は２種類の構造を使用条件により使い分ける。一
つは,偶数の小型かさ歯車１８同志を噛合わせて環状の
歯車環を作り,それぞれの小型かさ歯車１８を回転する
軸に固定しオネジ棒３が連結できる様に回転軸端を動力
分配装置１４のケースの外に放射状に突出し,環状の歯
車環の一部に駆動装置１０に連結した駆動歯車２２を噛
合わせてオネジ棒３を回転させる図２の様な形式のもの
である。

【００２０】もう一つは両面に歯が加工されている大き
な歯車（かさ歯車,曲がり歯かさ歯車等）２３の片面に
干渉しない様に複数の小型かさ歯車１８を等間隔に噛合
わせる。大きな歯車２３は噛合っている複数の小型かさ
歯車１８を介して動力分配装置１４のケースと一緒に回
転するが,伝動軸には固定しない。それぞれの小型かさ
歯車１８を回転する軸に固定し,これにオネジ棒３が連
結できる様に回転軸端を動力分配装置１４のギヤケース
の外に放射状に突出す。オネジ棒３を回転させる駆動装
置１０に連結した駆動歯車２２は必要な台数だけ,大き
な歯車２３の複数の小型かさ歯車１８が噛合わせられる
面と反対面に噛合わせて取付ける図３の様な形式のもの
である。

【００２１】オネジ棒３は動力分配装置１４のギヤケー
スから突出している小型かさ歯車１８の回転軸の全てに
取付ることが可能である。オネジ棒３のネジ形状は,図
３の様な形式の動力分配装置１４では小型かさ歯車１８
の回転方向は一致するので一様で良いが,図２の様な形
式の動力分配装置１４に取付ける場合は,隣り合う小型
かさ歯車１８の回転方向が逆になるので,右ネジと左ネ
ジを使い分けスライドフレームの移動方向を揃える必要
がある。

【００２２】又,オネジ棒３のネジ形状はスライドフレ
ーム４に切られるメネジと噛合うことが必要である。。
また一つの特殊スプロケットに使われる複数のオネジ棒
３は,形状の制限はないが,取付けられるスライドフレー
ム４の移動量を同じにするため,全数ネジピッチが同じ
ものを使用する。

【００２３】また,オネジ棒３とスライドフレーム４の
メネジの組合せを，回転摩擦の小さいボールネジとボー
ルナットの組合せにすることにより高速な変速動作が可
能となる。

【００２４】動力分配装置１４はオネジ棒３を回転する
ことにより,オネジ棒３と噛合っているスライドフレー
ム４をネジの力で移動させる。ネジの摩擦と駆動装置１
０の保持力によりスライドフレーム４の位置は保持され
るが,必要に応じブレーキやサーボ機能の付いた駆動装
置１０を使用してスライドフレーム４の位置を保持す
る。

【００２５】オネジ棒３に取付けるスライドフレーム４
は単独で取付けると噛合っているオネジ棒３の回転力で
供回りするので，回転防止用のガイド６に沿って移動さ
せる。

【００２６】スライドフレーム４の中心を通るメネジを
挟んで両側に突き出した左右の取付軸５に,互いの回転
可能な方向が逆になる様に,且つ特殊スプロケットの両
面（裏表）で各面の回転可能な方向が揃う様に小型スプ
ロケット１を逆転防止装置２を介して取付ける。

【００２７】図２,図３の構造とも駆動装置１０は特殊
スプロケットの一部として回転する動力分配装置１４の
ギヤケースに固定される。このため回転しない場所にあ
る動力源から入出力軸と一緒に回転する特殊スプロケッ
トに取付けられた駆動装置１０に動力源を供給するには
動力源供給装置９が必要となる。例えば電気を送る場合
はスリップリング式，油や空気を送る場合はロータリー
スイベル式等の動力源供給装置が必要である。

【００２８】本発明の変速装置は入出力軸方向から見
て,取付けられる上記構造の特殊スプロケットを,構成す
る小型スプロケットの回転可能な方向が互いに逆方向に
なる様に,従って反対方向から見た小型スプロケットの
回転可能な方向も互いに逆方向になる様に入出力軸にそ
れぞれに固定する。伝動用のチェーン輪はそれぞれの特
殊スプロケットを構成する小型スプロケットの外側を廻
し,スライドフレームを挟んで取付けられた両面の小型
スプロケットに同一長のチェーン輪を１本ずつ掛ける。

【００２９】図４で入力軸８に取付ける特殊スプロケッ
ト１９の表面１９-１の小型スプロケットをＥ、Ｆ、
Ｇ、Ｈとし,裏面１９-２の小型スプロケットをＥ’、
Ｆ’、Ｇ’、Ｈ’とすると,ＥとＥ’,ＦとＦ’,Ｇと
Ｇ’,ＨとＨ’の取付軸はそれぞれ同軸線上に,特殊スプ
ロケット１９の裏表面の１９-１と１９-２で小型スプロ
ケットに取付ける逆転防止装置が機能する方向を逆方向
にして回転可能な方向を逆にして且つ１９-１面及び１
９-２面では回転可能な方向を統一して取付ける。１９-
１と１９-２は入力軸８に固定取付けられた１枚の特殊
スプロケット１９の裏表であるから入力軸８と同方向に
同回転する。

【００３０】出力軸１１に取付ける特殊スプロケット２
０は表面２０-１の小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに
取付けた逆転防止装置が機能する方向を,入力軸８に取
付ける特殊スプロケット１９の表面１９-１の小型スプ
ロケットＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈに取付けた逆転防止装置が機能
する方向と逆方向になるように取付ける。表面２０-１
の小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと裏面２０-２の小
型スプロケットＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の回転可能な方
向は逆で,出力軸１１との回転方向,回転数の関係は特殊
スプロケット１９の裏表面と同様に同方向に同回転す
る。

【００３１】図４で入力軸８に取付けられた特殊スプロ
ケット１９の表面１９-１の小型スプロケットＥ、Ｆ、
Ｇ、Ｈの回転可能な方向を右回りにすると裏面１９-２
の小型スプロケットＥ’、Ｆ’、Ｇ’、Ｈ’の回転可能
な方向は左回りとなり,出力軸１１側の特殊スプロケッ
トの表面２０-１の小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの
回転可能な方向は左回りになるように取付けるので裏面
２０-２の小型スプロケットＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の
回転可能な方向は右回りとなる。

【００３２】ここで入力軸８を右回りＲ方向に回転させ
ると,特殊スプロケット１９の表面１９-１の小型スプロ
ケットＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈは固定し回転力をチェーン輪７-
１に伝達し,チェーン輪７-１を右回りに回転させる。特
殊スプロケット１９の裏面１９-２の右回りに回転する
が小型スプロケットＥ’、Ｆ’、Ｇ’、Ｈ’の回転可能
な方向は入力軸８の回転方向とは逆方向なのでチェーン
輪７-２に回転力を伝達することができない。出力軸１
１に取付けられた特殊スプロケット２０の表面２０-１
の小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは右回りに回転する
チェーン輪７-１から回転力が伝達され,出力軸１１を右
回転させる。出力軸１１は特殊スプロケット２０の裏面
２０-２を右回転させ,右回り方向が回転可能な小型スプ
ロケットＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’に回転力が伝わりチェ
ーン輪７-２を右回転させる。前述の通りチェーン輪７-
２と１９-２の小型スプロケットは回転力の伝達はしな
いので,チェーン輪７-２とチェーン輪７-１は見掛け上
同方向に回転するが,回転力を伝達するのはチェーン輪
７-１だけである。

【００３３】入力軸８を左回りＬ方向に回転させると入
力軸８に取付けられた特殊スプロケット１９の表面１９
-１は左回りに回転するが,小型スプロケットＥ、Ｆ、
Ｇ、Ｈの回転可能な方向は右回りなのでチェーン輪７-
１に回転力は伝達されない。入力軸８の回転力は裏面の
１９-２に伝達され,小型スプロケットＥ’、Ｆ’、
Ｇ’、Ｈ’の回転可能な方向が左回りなので,小型スプ
ロケットＥ’、Ｆ’、Ｇ’、Ｈ’からチェーン輪７-２
に回転力が伝達されチェーン輪７-２を左回りに回転さ
せる。チェーン輪７-２は特殊スプロケット２０の裏面
２０-２の小型スプロケットＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’に
回転力を伝達し特殊スプロケット２０を左回りに回転さ
せ,出力軸１１を左回りに回転させる。出力軸１１に取
付けた２０-２の小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの回
転可能な方向は右回りなので出力軸１１の回転力はチェ
ーン輪７-１に伝達されるが,前述の通りチェーン輪７-
１と１９-１の小型スプロケットは回転力の伝達はしな
いので,チェーン輪７-１とチェーン輪７-２は見掛け上
同方向に回転するが,回転力を伝達するのはチェーン輪
７-２だけである。

【００３４】チェーン輪７-１とチェーン輪７-２の２本
のチェーンは,増減速による複数の小型スプロケットの
取付径が変化しても裏表面が同形状で同回転するので２
列型のチェーンを１本掛けたのと同じことになり,回転
方向,回転速度ともに同じになる。

【００３５】入力軸８が右回転Ｒ方向に回っている状態
から増速する場合は以下の様な動作となる。

【００３６】入力軸側の特殊スプロケット１９の小型ス
プロケットＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈで作られる見掛けのピッチ円
周長を，出力軸側の特殊スプロケット２０の小型スプロ
ケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで作られる見掛けのピッチ円周長
より大きくする。

【００３７】出力軸１１側の特殊スプロケット２０の動
力分配装置１４に取付けられた駆動装置１０に動力源供
給装置９から動力を供給して駆動用歯車２２を回転さ
せ,動力分配装置内の複数の歯車を回転させ,歯車に取付
けられたオネジ棒３を回転させる。

【００３８】これによりオネジ棒３に取付けられたスラ
イドフレーム４を移動させ,出力軸１１側の特殊スプロ
ケット２０を構成する表面２０-１の小型スプロケット
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを回転中心側に移動させ，見掛けのピッ
チ円周長を小さくしていく。このとき同じスライドフレ
ーム４に取付けられている裏面２０-２の小型スプロケ
ットＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’も同様に回転中心側に移動
する。

【００３９】同時にチェーン輪の張力を適切に保ちなが
ら,回転している入力軸８側の特殊スプロケット１９の
表面１９-１に取付けられた小型スプロケットＥ、Ｆ、
Ｇ、Ｈを,出力軸１１側の特殊スプロケット２０と同様
に動力分配装置１４に取り付けられたオネジ棒３を回転
させて特殊スプロケット１９の回転中心から遠ざかる様
に移動させ，ピッチ円周長を大きくしていく。このとき
特殊スプロケット１９の同じスライドフレームに取付け
られている裏面１９-２に取付けた小型スプロケット
Ｅ’、Ｆ’、Ｇ’、Ｈ’も同様に回転中心から遠ざかる
様に移動する。

【００４０】この時,出力軸１１側の特殊スプロケット
２０では見掛けのピッチ円周長が小さくなるので表面２
０-１の小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃに巻きついていた
チェーン長さも裏面２０-２の小型スプロケットＡ’、
Ｂ’、Ｃ’に巻きついていたチェーン長さも余る。

【００４１】出力軸１１側の特殊スプロケット２０に回
転を伝達するチェーン輪７−１が掛けられた表面２０-
１の小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄには，チェーン輪
７−１の回転方向と逆方向に回転するが，チェーン輪７
−１と同じ回転方向はスライドフレームの取付け軸と一
体となり回転しないように逆転防止装置が取付けられ,
裏面２０-２の小型スプロケットＡ’、Ｂ’、Ｃ’、
Ｄ’にはチェーン輪７-２の回転方向と逆方向には回転
しないように逆転防止装置が取付けられている。

【００４２】従って出力軸１１側の特殊スプロケット２
０の表面２０-１で余ったチェーン長さはチェーン輪７
−１の回転方向には送り出されないで，出力軸１１側の
特殊スプロケット２０の後方の小型スプロケットＣと小
型スプロケットＧの間，チェーンが引き込まれる手前側
の所謂帰り側（弛み側）に送り出される。一方,裏面２
０-２で余ったチェーン長さはチェーン輪７-２の回転方
向の小型スプロケットＡ’と小型スプロケットＥ’間に
送り出される。

【００４３】また入力軸８側の特殊スプロケット１９の
表面１９-１も，小型スプロケットＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈに取
付けられた逆転防止装置の働きで，チェーン輪７−１の
回転方向と逆方向にはチェーン輪が移動することはない
ので，出力軸１１の表面２０-１で余ったチェーン長さ
は入力軸８側の特殊スプロケット１９の表面１９-１に
は吸収されない。一方,裏面１９-２の小型スプロケット
Ｅ’、Ｆ’、Ｇ’、Ｈ’とチェーン輪７-２は回転力を
伝達しないフリーな状態なので２０-２の小型スプロケ
ットで余ったチェーン長さは１９-２の小型スプロケッ
トの方に移動し吸収される。

【００４４】入力軸８側の特殊スプロケット１９の見掛
けのピッチ円周長を大きくするときは，チェーンと噛合
っている表面１９-１の各小型スプロケットＥ、Ｈ、Ｇ
及び裏面１９-２の小型スプロケットＥ’、Ｈ’、Ｇ’
間の距離が均等に且つ同時に拡大するので，入力軸８側
の特殊スプロケット１９を構成する小型スプロケット間
のチェーン長さが不足する。

【００４５】小型スプロケットＥ、Ｈ、Ｇ、間のチェー
ンは各間同時に同量の長さが不足するが，取付けられた
逆転防止装置の働きでチェーン輪７−１の回転方向が決
まっているため，Ｅ、Ｈ、Ｇ各間の不足チェーン長はチ
ェーン輪７−１の回転方向で噛合っている先頭の小型ス
プロケットＧが,噛合っている部分から後ろ（小型スプ
ロケットＨ,Ｅ方向）のチェーンを引込む形で補充す
る。

【００４６】小型スプロケットＥ、Ｈ、Ｇ間の不足チェ
ーン長さの補充は同時に行われるので，チェーンの回転
方向にある噛合っている先頭の小型スプロケットＧが各
小型スプロケットＥ、Ｈ、Ｇ間の全不足長を一度に引込
む形になる。

【００４７】噛合っている先頭以後の小型スプロケット
Ｈ、Ｅはチェーン輪の逆転を防止しながら，先頭の小型
スプロケットＧが引込むチェーンに回転されながら隣接
する小型スプロケットから放射状に離れていく。

【００４８】一方,裏面１９-２のＥ’、Ｈ’、Ｇ’間は
チェーン輪が回転力を小型スプロケットに伝達しない状
態（チェーン輪が小型スプロケットに拘束されない状
態）なので不足分は順次チェーン輪の回転方向のＣ’
Ｇ’部分から送り込まれる。

【００４９】入力軸８側の特殊スプロケット１９の表面
１９-１の小型スプロケット間隔が広がり見掛けのピッ
チ円周長が大きくなり見掛けの歯数が増加する。また出
力軸１１側の特殊スプロケット２０の表面２０-１の小
型スプロケット間隔が狭まり見掛けのピッチ円周長が小
さくなるので見掛けの歯数が減少するため，出力軸１１
側の特殊スプロケット２０の回転数は増加,出力軸１１
の回転数が増加する。

【００５０】入力軸８が右回転Ｒ方向に回っている状態
から減速する場合は以下の様な動作となる。

【００５１】出力軸１１側の回転数を入力軸８側の回転
数より下げて減速するには，入力軸８側の特殊スプロケ
ット１９の見掛けのピッチ円周長を，出力軸１１側の特
殊スプロケット２０の見掛けのピッチ円周長より小さく
する。

【００５２】出力軸１１側の特殊スプロケット２０の複
数の小型スプロケットを，オネジ棒を回転させて特殊ス
プロケット２０の回転中心側から遠ざける方向に移動
し，見掛けのピッチ円周長を大きくする。一方，入力軸
８側の特殊スプロケット１９に取付けられた複数の小型
スプロケットを，同様の方法で特殊スプロケット１９の
回転中心側に移動し見掛けのピッチ円周長を小さくす
る。

【００５３】入力軸８の回転方向が右回転Ｒ方向の場
合,回転力は入力軸８側の特殊スプロケット１９の表面
１９-１と出力軸１１側の特殊スプロケット２０の表面
２０-１に掛かったチェーン輪７−１により伝達され,前
述の様にチェーン輪７-２側では１９−２の小型スプロ
ケットＥ’、Ｆ’、Ｇ’、Ｈ’が空転してしまい回転力
の伝達には関与しない。

【００５４】入力軸８側の特殊スプロケット１９の表面
１９-１の小型スプロケットＥ、Ｆ、Ｇは見掛けのピッ
チ円周長を小さくすると巻きついていたチェーン長さが
余るが，前述の通り小型スプロケットＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈは
チェーン輪７−１の回転方向と逆方向には回転しないの
で，余ったチェーン長さはチェーン輪７−１の回転方向
の小型スプロケットＧと小型スプロケットＣの間，所謂
帰り側（弛み側）に送り出される。

【００５５】また出力軸１１側の特殊スプロケット２０
は，構成する複数の小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが
逆転防止装置の働きでチェーン輪７−１の回転方向には
回転しないので余ったチェーン長さはチェーン輪７−１
の回転方向には送られず，入力軸８側で余ったチェーン
長さを出力軸１１側の特殊スプロケット２０は吸収しな
い。

【００５６】出力軸１１側の特殊スプロケット２０の表
面２０-１の小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが見掛け
のピッチ円周長を大きくすると，チェーン輪７−１と噛
合っている各小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ間の距離
が同時に均等に拡大するので，小型スプロケット間のチ
ェーン長さが不足する。

【００５７】出力軸１１側の特殊スプロケット２０では
表面２０-１の小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのう
ち，チェーン輪の回転方向とは逆方向の最後尾の小型ス
プロケットＣが小型スプロケットＡ、Ｂ、Ｃ間の不足す
るチェーン長さをチェーン輪７−１の進行方向の小型ス
プロケットＢ、Ａの方から一度に引込む様な形で特殊ス
プロケット２０を右方向に回転する。

【００５８】最後尾以前の小型スプロケットＡ、Ｂはチ
ェーン輪７−１の逆転を防止しながら，最後尾の小型ス
プロケットＣが引張り込むチェーンに回転されながら隣
接する小型スプロケットから離れていき，出力軸１１側
の特殊スプロケット２０の表面２０-１は見掛けのピッ
チ円周長を拡大していく。

【００５９】特殊スプロケット２０の裏面２０-２の小
型スプロケットＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’は表面２０-１
と同じスライドフレーム上に取付けられているので同様
に小型スプロケット間のチェーン長さが不足する。小型
スプロケットＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の回転可能な方向
はチェーン輪７−２の回転方向であるから,各小型スプ
ロケット間の不足するチェーン長さを小型スプロケット
Ａ’が回転後方のＢ’Ｃ’の方から一度に引込むが連動
する特殊スプロケット１９の裏面１９-２のＥ’、
Ｆ’、Ｇ’、Ｈ’はチェーン輪７−２に回転力を伝達し
ない状態（チェーン輪が小型スプロケットに拘束されな
い状態）なので不足分は順次チェーン輪７−２の回転方
向のＣ’Ｇ’部分から送り込まれる。

【００６０】以上の動作を少しづつ繰り返しながら入力
軸８側の特殊スプロケット１９の見掛けのピッチ円周長
を小さくし，出力軸１１側の特殊スプロケット２０の見
掛けのピッチ円周長を大きくすることにより減速可能と
なる。

【００６１】入力軸８を左回転Ｌ方向に廻した場合,１
９−１が左回転の場合,小型スプロケットＥ、Ｆ、Ｇ、
Ｈは空回転してしまいチェーン輪７−１には回転力を伝
達しないので,回転力の伝達は裏面の１９−２と２０−
２の小型スプロケット間となり増速,減速の動作原理は
右回転の時と同じである。

【００６２】本発明の装置で変速しないで回転力を伝達
する場合は，入力軸,出力軸それぞれに取付けられた特
殊スプロケット１９,２０の複数の小型スプロケットで
作られる１９−１,２０−１,１９−２,２０−２の見掛
けのピッチ円周長を同じにする。

【００６３】チェーン輪の長さが一定なのでチェーンの
張力を管理しながら,間接的にはオネジ棒の回転数,直接
的にはスライドフレームの位置を制御することで変速す
る時の動作を決めることができ特殊な制御方法は必要な
い。

【発明の効果】機械の制御方法は連続的で細かく正確な
制御が可能なデジタル制御が主流になってきており,コ
ンピュータの発達に伴い今後とも大いに発展すると考え
られるが,これに伴い制御を具現化する機械の動作もよ
り連続的に細かく正確な運転ができることを今後期待さ
れていくと考えられる。変速装置も断続的で段階的な従
来の変速方法から,連続無段階の変速方法に移行しつつ
ある。連続無段階の変速装置も実用化されてきているが
まだ特殊な装置の範疇であり,現在普及している多く変
速装置はまだ動力伝達の機械的な部分が歯車等を組合せ
た階段状の制御形式が多く,低価格の連続無段階の変速
装置の開発が期待されている。本発明の連続無段階の変
速装置が実用化された場合，適用範囲は基本的に動力規
模の制限は無く，実用化され始めた高価な摩擦伝動式の
連続無段階変速装置と比較しても価格，重量，寸法等で
優位な面が多く，自転車から自動車，建設機械，農業機
械，船舶,工場生産ライン等幅広い産業分野に需要が見
込める。組合せる原動機もエンジン類だけでなく作業環
境に強い機械式の変速機は適用範囲が広くインバーター
に見られる電気的な変速方法の欠点を埋める方法として
も家電製品等での電動機の変速装置としても期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】特殊スプロケットを入力軸，出力軸の両方に取
付けた例の模式図。上部の図は上方から見た図で下部の
図は正面から見た図。

【図２】動力分配装置の模式図。上部の図は上方から見
た図で下部の図は正面から見た図。

【図３】動力分配装置の模式図。上部の図は上方から見
た図で下部の図は正面から見た図。

【図４】回転力の伝達方法の説明図

【図５】形状が変化しないスプロケットと特殊スプロケ
ットを組合せた模式図。

【図６】複数台を組合せた例の模式図。

【符号の説明】

１ 小型スプロケット ２ 逆転防止装置 ３ オネジ棒 ４ スライドフレーム ５ 小型スプロケット取付軸 ６ 回転防止用ガイド ７ チェーン輪 ８ 入力軸 ９ 動力源供給装置 １０ 駆動装置 １１ 出力軸 １２ 緊張装置 １３ 制御用センサー １４ 動力分配装置 １５ 回転防止用側板 １６ 特殊スプロケット １７ 形状が変化しないスプロケット １８ 小型かさ歯車 １９ 入力軸側特殊スプロケット ２０ 出力軸側特殊スプロケット ２１ 連結軸 ２２ 駆動歯車 ２３ 両面に歯が加工されている大きな歯車

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本発明の変速装置は,入出力軸に取付られ
   る特殊スプロケットとこれに掛けられたチェーン輪,及
   び制御装置で構成される。特殊スプロケットは動力分配
   装置,オネジ棒,スライドフレーム,駆動装置,動力源供給
   装置,逆転防止装置,小型プロケットから構成される。動
   力分配装置は歯車が噛合わされたギヤケースで,ギヤケ
   ースの外側には回転する複数の軸端が等間隔に放射状に
   出ており,動力分配装置に取付けられた駆動装置により
   ギヤケースから突出た複数の軸端が同数回転される。動
   力分配装置のギヤケースから突出た軸端にはスライドフ
   レームの移動方向が同じになる様に左,右ネジ方向を使
   い分けオネジ棒を取付ける。オネジ棒はスライドフレー
   ムに開けられたメネジ孔と噛合い突き通され,オネジ棒
   の回転によりスライドフレームがオネジ棒上を移動す
   る。駆動装置は特殊スプロケットと一緒に回転するた
   め,動力源は動力源供給装置を介して供給する。スライ
   ドフレームにはメネジ孔を挟んで,小型スプロケットを
   取付ける回転しない固定軸を左右に１本づつ出し,回転
   方向を制限する逆転防止装置を介し,小型スプロケット
   の回転可能な方向が互いに逆になる様に,また特殊スプ
   ロケットの裏表面で回転可能な方向が逆になるように,
   各面の回転可能な方向を統一してそれぞれの取付軸に一
   個ずつ小型スプロケットを取付ける。本発明の変速装置
   は,２個の特殊スプロケットを２本の平行な入力軸と出
   力軸に各一個ずつ,軸方向から見てそれぞれの特殊スプ
   ロケットに取付けられた小型スプロケットの回転方向が
   逆になる（従って反対方向から見ても回転方向は逆にな
   る）様に取付け固定し,両特殊スプロケット間に伝動用
   の２本のチェーン輪を複数の小型スプロケットの外側を
   回して裏表両面に１本ずつ２本掛ける。必要に応じてチ
   ェーンの緊張装置，アイドラー，外れ止め等を取付けチ
   ェーン輪の動きを円滑にする。入力軸，出力軸に取付け
   られた上記構造の特殊スプロケットは,複数の小型スプ
   ロケットで造られる多角形の外周長が特殊スプロケット
   の見掛けのピッチ円周長になり,複数の小型スプロケッ
   トを放射状に移動させることにより造られる多角形が相
   似的に縮小,拡大して見掛けのピッチ円周長が変化し,特
   殊スプロケットの見掛けの歯数を変化させる。上記構造
   の特殊スプロケットを入、出力軸に取付け,見掛けのピ
   ッチ円周長を制御することにより見掛けの歯数を変化さ
   せ,正転と逆転の両回転方向で変速を可能なことを特徴
   とする常時噛合い式連続無段階変速装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載された装置で，入力軸側の
   特殊スプロケットを形状が変化しないスプロケットとす
   ることを特徴とする装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載された装置で，出力軸側の
   特殊スプロケットを形状が変化しないスプロケットとす
   ることを特徴とする装置。
4. 【請求項４】請求項１，請求項２及び請求項３に記載さ
   れた装置の出力軸に，別の請求項１，請求項２及び請求
   項３の何れかの装置の入力軸を連結，若しくは連結を繰
   り返し，複数台を組合せ使用することを特徴とする装
   置。
5. 【請求項５】請求項１に記載された装置で，スライド装
   置のオネジ棒をボールネジ，オネジ棒と噛合うスライド
   フレームのメネジ部分をボールネジ用のナットにした特
   殊スプロケットを使用することを特徴とする請求項１か
   ら請求項４に記載された装置。
6. 【請求項６】入出力軸間の伝動用に架けるチェーン輪に
   ローラーチェーン、サイレントチェーン等の鎖を使用
   し、小型スプロケットをこれに対応する鎖車を使用する
   ことを特徴とする請求項1から請求項５に記載された装
   置。
7. 【請求項７】入出力軸間の伝動用に架けるチェーン輪に
   Ｖベルト、歯付きベルト、ロープ等のベルトやロープを
   使用し、小型スプロケットをこれに対応するプーリー車
   を使用することを特徴とする請求項1から請求項５に記
   載された装置。
8. 【請求項８】請求項１に記載された変速装置で使用する
   動力分配装置で,偶数のかさ歯車の隣同士を噛合わせ連
   動する歯車環とし,それぞれのかさ歯車を軸に連結固定
   しオネジ棒が連結できるように軸端を動力分配装置のケ
   ースの外に突き出す。環状に噛合わされたかさ歯車の一
   部に,これらを回転させる駆動装置と連結する駆動歯車
   を噛合わせた構造を特徴とする動力分配装置。
9. 【請求項９】請求項１に記載された変速装置で使用する
   動力分配装置で,両面に歯が切られ片面がかさ歯車の大
   きな歯車で片歯面に小さなかさ歯車を干渉しない様に等
   間隔に,放射状に噛合わせる。かさ歯車を軸に連結固定
   し,オネジ棒が連結できるように軸端を動力分配装置の
   ケースの外に突き出す。大きな歯車の別面にこれを回転
   させる駆動装置と連結される駆動歯車を噛合わせた構造
   を特徴とする動力分配装置。