JPH07127695A - 変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で、かつ、取扱い及び製作が容易
で、広範囲の変速域で高効率な変速機を提供する。 【構成】 回転自在な入力軸１と、第一入力冠歯車部６
及び第二入力冠歯車部７を有し軸心Ｂを中心に回転自在
な第一回転体８と、第二中間冠歯車部13と第二入力冠歯
車部７と噛合する第一中間冠歯車部12とを有し入力軸１
に回転自在に外嵌される第二回転体11と、入力軸１に回
転自在に外嵌される変速中空軸14と、外冠歯車部17と第
二中間冠歯車部13と噛合する内冠歯車部16とを有し軸心
Ｃを中心に回転自在な第三回転体18と、出力軸２と、第
一入力冠歯車部６と噛合する第一出力冠歯車部27と外冠
歯車部17と噛合する第二出力冠歯車部29とを有すると共
に出力軸２に付設されて一体に回転する中空状保持体26
と、変速中空軸14の回転速度を変化させる変速手段25
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械、産業機械、建設機械、農業機
械、車両機械等に用いられる変速機としては、従来、イ
ンバーターやサーボモーター等の電気制御による変速機
等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記変速機で
は、低速域においては、低トルクで出力不足であり、効
率が悪いという問題がある。

【０００４】また、電力を使用しない自動車等に用いら
れる変速機では、制御に難があり、構造が複雑化する問
題がある。

【０００５】そこで本発明は、構造が簡単で、かつ、取
扱い及び製作が容易で、広範囲の変速域で高効率な変速
機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、回転自在な入力軸と、先端面側及び基端面側に夫々
第一入力冠歯車部及び第二入力冠歯車部を有すると共に
上記入力軸の回転軸心と所定角度で交差する軸心を中心
に回転自在として該入力軸の先端側に外嵌される第一回
転体と、上記第二入力冠歯車部と噛合する第一中間冠歯
車部を先端面側に有しかつ第二中間冠歯車部を基端面側
に有すると共に上記入力軸に回転自在に外嵌される第二
回転体と、上記入力軸の基端側に回転自在に外嵌される
変速中空軸と、外冠歯車部と上記第二中間冠歯車部と噛
合する内冠歯車部とを先端面側に有すると共に上記入力
軸の回転軸心と所定角度で交差する軸心を中心に回転自
在として上記変速中空軸に外嵌される第三回転体と、上
記入力軸と同心で回転自在な出力軸と、上記第一入力冠
歯車部と噛合する第一出力冠歯車部を有しかつ上記外冠
歯車部と噛合する第二出力冠歯車部を有すると共に上記
出力軸の基端側に付設されて該出力軸と一体に回転する
中空状保持体と、上記変速中空軸の回転速度を変化させ
る変速手段と、を備える。

【０００７】また、回転自在な入力軸と、該入力軸の先
端側に並設されて同一軸心廻りに自転可能かつ該入力軸
の回転軸心廻りに公転可能な第一入力遊星歯車及び第二
入力遊星歯車と、該入力軸に回転自在に外嵌されて該第
二入力遊星歯車に噛合する太陽歯車と、該第二入力遊星
歯車と噛合する第二内接歯車を先端側に有しかつ中間冠
歯車部を基端面側に有すると共に上記入力軸に回転自在
に外嵌される第二回転体と、上記入力軸の基端側に回転
自在に外嵌される変速中空軸と、外冠歯車部と上記中間
冠歯車部と噛合する内冠歯車部とを先端面側に有すると
共に上記入力軸の回転軸心と所定角度で交差する軸心を
中心に回転自在として上記変速中空軸に外嵌される第三
回転体と、上記入力軸と同心で回転自在な出力軸と、上
記第一入力遊星歯車と噛合する第一内接歯車を有しかつ
上記外冠歯車部と噛合する出力冠歯車部を有すると共に
上記出力軸の基端側に付設されて該出力軸と一体に回転
する中空状保持体と、上記変速中空軸の回転速度を変化
させる変速手段と、を備える。

【０００８】

【作用】請求項１の変速機では、原動機等により入力軸
が回転している状態で、変速手段にて、変速中空軸を、
入力軸と同一の回転方向及び回転速度にすれば、噛合す
る冠歯車部全部がロック状態となって、入力軸、第一・
第二・第三回転体及び保持体が一体に回転し、出力軸は
入力軸と同一回転数となる。

【０００９】この状態から、変速中空軸の回転を変速手
段にて遅らせていくと、第一・第二・第三回転体が夫々
所定方向へ自転を始めて、外冠歯車部と第二出力冠歯車
部の噛合回転と、第一入力冠歯車部と第一出力冠歯車部
の噛合回転により、出力軸は入力軸よりも遅い回転数と
なっていく。そして、ついに出力軸の回転は停止し、さ
らには出力軸は入力軸の回転方向と逆方向へ回転する。

【００１０】請求項２の変速機では、原動機等により入
力軸が回転している状態で、変速手段にて、変速中空軸
を、入力軸と同一の回転方向及び回転速度にすれば、噛
合する歯車及び噛合する冠歯車部全部がロック状態とな
って、入力軸、第二・第三回転体、太陽歯車、第一・第
二入力遊星歯車及び保持体が一体に回転し、出力軸は入
力軸と同一回転数となる。

【００１１】この状態から、変速中空軸の回転を変速手
段にて遅らせていくと、第二・第三回転体、太陽歯車及
び第一・第二入力遊星歯車が夫々所定方向へ自転を始め
て、出力軸は入力軸よりも遅い回転数となっていく。そ
して、ついに出力軸の回転が停止し、さらには出力軸は
入力軸の回転方向と逆方向へ回転する。

【００１２】

【実施例】以下実施例を示す図面に基づいて本発明を詳
説する。

【００１３】図１は、本発明に係る変速機の一実施例を
示し、１は入力軸で、入力軸１は出力軸２と共に、回転
軸心Ａを中心として回転自在となるように、軸受３…を
介してケーシング等に枢支される。

【００１４】入力軸１は、図示省略の原動機にて回転駆
動され、出力軸２は、変速駆動される機械等に接続され
る。

【００１５】入力軸１は、その先端側に傾斜軸部４と枢
支軸部５を有しており、枢支軸部５は出力軸２の基端部
に相対回転自在に枢支される。傾斜軸部４には、先端面
側及び基端面側に夫々第一入力冠歯車部６及び第二入力
冠歯車部７を有する円環状第一回転体８が相対回転自在
に外嵌される。

【００１６】第一・第二入力冠歯車部６，７の回転軸心
は、傾斜軸部４の軸心Ｂと一致し、この軸心Ｂは、入力
軸１の回転軸心Ａと所定角度αで交差する。従って、第
一・第二入力冠歯車部６，７は、軸心Ｂを中心に自転可
能、かつ回転軸心Ａ廻りに入力軸１と一体状に回転可能
となる。第一入力冠歯車部６と第二入力冠歯車部７の歯
数は同一とし、例えば52枚に設定する。

【００１７】９ａは、傾斜軸部４に螺着された抜止め用
ナット部材であり、10は、傾斜軸部４及び第一回転体８
の回転に対してバランスをとるためのウエイト部であ
る。また、入力軸１の基端側の真直軸部20には、円環状
の第二回転体11が相対回転自在に外嵌される。

【００１８】第二回転体11は、先端面側に第一中間冠歯
車部12を有しかつ基端面側に第二中間冠歯車部13を有
し、第一中間冠歯車部12は第二入力冠歯車部７と噛合す
る。この第一・第二中間冠歯車部12，13の回転軸心は、
入力軸１の回転軸心Ａと一致する。

【００１９】第一中間冠歯車部12と第二中間冠歯車部13
の歯数は同一に設定する。例えば、第一・第二中間冠歯
車部12，13を各々51枚にする。

【００２０】さらに、第二回転体11よりも基端側の真直
軸部20には、変速中空軸14が、入力軸１と同心で相対回
転自在に外嵌される。変速中空軸14は、その先端側に傾
斜円筒部15ａを有しており、この傾斜円筒部15ａには、
先端面側に内冠歯車部16と外冠歯車部17を有する円環状
第三回転体18が相対回転自在に外嵌される。

【００２１】内冠歯車部16は、外冠歯車部17に対して内
径側であって、外冠歯車部17よりも所定段差をもって奥
側に位置するように配設されており、内冠歯車部16は、
第二中間冠歯車部13と噛合する。

【００２２】内冠歯車部16は、第一・第二中間冠歯車部
12，13の歯数よりも一枚少なくなるように設定し、外冠
歯車部17は、内冠歯車部16の歯数よりも一枚多くなるよ
うに設定する。例えば、第一・第二中間冠歯車部12，13
が各々51枚であれば、内冠歯車部16を50枚にし、外冠歯
車部17を51枚にする。

【００２３】傾斜円筒部15ａの外周面は、入力軸１の真
直軸部20の外周面に対して傾斜しており、傾斜円筒部15
ａの外周面に対する軸心Ｃは、入力軸１の回転軸心Ａと
所定角度βで交差し、軸心Ｃは内・外冠歯車部16，17の
回転軸心と一致する。従って、内・外冠歯車部16，17
は、軸心Ｃを中心に自転可能、かつ回転軸心Ａ廻りに入
力軸１及び変速中空軸14と一体状に回転可能となる。

【００２４】変速中空軸14の中間外周部にはバランス調
整用のウエイト部19が突設され、傾斜円筒部15ａの先端
外周縁には抜止め用ナット部材９ｂが螺着される。

【００２５】また、変速中空軸14は、入力軸１の真直軸
部20と同心状の基端円筒部15ｂを有し、この基端円筒部
15ｂには、プーリー21が、滑りキー22を介して外嵌状に
取付けられる。

【００２６】プーリー21は、一対のプーリー半体23ａ，
23ｂからなり、一方のプーリー半体23ａは基端円筒部15
ｂに固定される。他方のプーリー半体23ｂは、基端円筒
部15ｂに対して、一体回転可能かつ回転軸心Ａ方向にス
ライド自在となっており、図示省略のバネ等によりプー
リー半体23ａに接近する方向に弾発付勢される。

【００２７】プーリー21と、図示省略の電動機等の回転
軸に取付けられたプーリーには、Ｖベルト24が巻き掛け
られ、該回転軸の回転により変速中空軸14が回転する。

【００２８】また、プーリー半体23ａに対してプーリー
半体23ｂを接近・離間させることにより、Ｖベルト24を
径方向にスライドさせ、プーリー21（即ち変速中空軸1
4）の回転速度を変化させることができる。

【００２９】このプーリー21，Ｖベルト24及び電動機等
により変速手段25が構成される。なお、これ以外に、変
速手段25を、摩擦車や油圧等を用いて構成するも自由で
ある（図示省略）。

【００３０】次に、出力軸２の基端側には、出力軸２と
一体に回転する中空状保持体26が、第一・第二・第三回
転体８，11，18等を包囲するように付設される。保持体
26は、内面に第一出力冠歯車部27を有する先端円盤部28
と、第二出力冠歯車部29を有する外筒部30と、変速中空
軸14に相対回転自在に外嵌される基端円盤部31と、から
成る。

【００３１】第一出力冠歯車部27は第一入力冠歯車部６
と噛合し、第二出力冠歯車部29は外冠歯車部17と噛合す
る。第一出力冠歯車部27は、第一・第二中間冠歯車部1
2，13の歯数よりも一枚少なくなるように設定し、第二
出力冠歯車部29は、外冠歯車部17の歯数よりも一枚少な
くなるように設定する。

【００３２】例えば、第一・第二中間冠歯車部12，13が
51枚であれば第一出力冠歯車部27を50枚にし、外冠歯車
部17が51枚であれば第二出力冠歯車部29を50枚にする。

【００３３】しかして、上述の如く構成された変速機に
於て、入力軸１と変速中空軸14を、同一の方向及び回転
速度で回転させれば、第一回転体８の第一・第二入力冠
歯車部６，７と、第二回転体11の第一・第二中間冠歯車
部12，13と、第三回転体18の内・外冠歯車部16，17と、
保持体26の第一・第二出力冠歯車部27，29が全てロック
状態となって、第一・第二・第三回転体８，11，18が自
転を停止し、回転軸心Ａ廻りに一体に回転する。従っ
て、出力軸２は入力軸１と同一回転数となる（以下これ
をトップ回転という）。

【００３４】このトップ回転の状態から、変速中空軸14
の回転を変速手段25にて遅らせていくと、入力軸１の回
転方向と同一方向へ、第一・第三回転体８，18とが自転
し始めて、外冠歯車部17と第二出力冠歯車部29の噛合回
転と、第一入力冠歯車部６と第一出力冠歯車部27の噛合
回転により、出力軸２は入力軸１よりも遅い回転数とな
る。このとき、第二回転体11は、第一・第三回転体８，
18と逆方向へ自転する。

【００３５】そして、変速中空軸14の回転数が入力軸１
の回転数の１／２となれば、出力軸２の回転は停止する
（以下これをゼロ回転という）。さらに、変速中空軸14
の回転数が入力軸１の回転数の１／２未満となれば、出
力軸２は入力軸１の回転方向と逆方向へ回転する（以下
これを逆回転という）。

【００３６】このようにして、変速手段25にて変速中空
軸14の回転速度を変化させるだけで、全域定出力で出力
軸２の無段変速が行えるのみならず、逆回転を得ること
も可能である。

【００３７】また、第二出力冠歯車部29と外冠歯車部1
7、及び第二中間冠歯車部13と内冠歯車部16を、図例の
如く噛合させることにより、互いに軸心方向へ押圧する
力を打ち消すことができる。

【００３８】さらに、出力軸２のゼロ回転は、変速中空
軸14の回転を停止させることなく中間の回転数で得ら
れ、かつ、入力軸１を回転させる原動機の回転数に関係
なく得られて、原動機の回転力により保障される。

【００３９】しかも、第二回転体11は相対回転が遅いの
で効率の低下はほとんど無く、また、完全閉ループであ
るから、プーリー21に掛かる負荷が極めて小さくＶベル
ト24が滑るようなことも無い。

【００４０】なお、出力軸２のゼロ回転を安定させるに
は、変速中空軸14の回転をサーボ制御するか、あるいは
クラッチを設けて停止させるのが望ましい。

【００４１】図２は、図１の変形例で、内冠歯車部16と
外冠歯車部17の段差を無くした場合を示している。これ
以外の構成は図１の実施例と同様であり、この場合も変
速中空軸14の回転速度を変化させることにより、出力軸
２のトップ回転，ゼロ回転及び逆回転を得ることができ
る。

【００４２】また、保持体26の第二出力冠歯車部29を固
定し歯数を変えて、変速中空軸14を入力軸とし、第二回
転体11を出力軸とすれば、一種の減速機として使用でき
る。この場合、各歯を圧接して回転させれば、バックラ
ッシの無い減速機となる。

【００４３】次に、図３は、図２の実施例における第一
回転体８の周辺部を、平歯車に置き換えて構成した場合
を示している。

【００４４】具体的には、入力軸１の先端側には、軸心
方向の一対の入力枢軸32，32を有する保持部33が外径方
向に突設され、各入力枢軸32には、入力軸１の回転軸心
Ａと平行な軸心Ｄを中心に自転可能かつ回転軸心Ａ廻り
に公転可能な第一入力遊星歯車34及び第二入力遊星歯車
35が枢着される。

【００４５】さらに、第二入力遊星歯車35に噛合する太
陽歯車36が、入力軸１に同心で相対回転自在に外嵌され
る。また、第二回転体11は、その先端側の円形凹所内周
面に、第二入力遊星歯車35と噛合する第二内接歯車37を
有し、かつ基端面側に内冠歯車部16と噛合する中間冠歯
車部39を有している。

【００４６】また、保持体26の外筒部30は、第一入力遊
星歯車34と噛合する第一内接歯車38と、外冠歯車部17と
噛合する出力冠歯車部40とを有する。これらの歯数は、
例えば第一内接歯車38は50枚、第二内接歯車37は51枚に
設定する。

【００４７】なお、図例では、Ｖベルト24とプーリー21
を所定磁極に帯磁させて、相互に吸着力が作用するよう
に構成し、動力伝達を確実なものとしている。その他の
構成は、図２の実施例と同様であるので説明を省略す
る。

【００４８】この場合も、入力軸１を回転させた状態に
於て、変速手段25にて、変速中空軸14の回転速度を変化
させれば、出力軸２を無段階で変速させることができ、
出力軸２のトップ回転，ゼロ回転及び逆回転を得ること
ができる。

【００４９】このとき、出力軸２のトップ回転では、第
一・第二入力遊星歯車34，35は自転せずに公転し、ゼロ
回転及び逆回転では、第一・第二入力遊星歯車34，35は
自転する。

【００５０】

【発明の効果】本発明は上述の如く構成されているの
で、次に記載するような著大な効果を奏する。

【００５１】本発明は、歯車等の簡単な形状・構造の部
品により構成されているので、取扱い及び製作が容易で
あり、特に自動車等の走行機械に用いられる変速機とし
て好適である。

【００５２】変速手段25にて変速中空軸14の回転速度を
変化させるだけで、出力軸２を無段階に、高効率かつ全
域定出力で、所望回転数に変速することができ、しか
も、逆回転も可能である。

【００５３】冠歯車で噛合歯数が多く噛合速度も遅いの
で、バックラッシが無く、かつ歯研磨等無しで静粛回転
が可能であり、しかも、耐久性に優れ、破損故障が少な
い。また、本発明は、高速回転に適し、バランシングが
取り易い。

【００５４】また、冠歯車に於ては歯条が回転軸心Ａに
向かっており、かつ、回転軸心Ａはケーシング等により
位置固定されているので、ひねり角による悪影響（いわ
ゆるがたつきと言う遊星歯車によくある欠点）を除去す
る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面側面図である。

【図２】変形例を示す断面側面図である。

【図３】他の実施例を示す断面側面図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ６ 第一入力冠歯車部 ７ 第二入力冠歯車部 ８ 第一回転体 11 第二回転体 12 第一中間冠歯車部 13 第二中間冠歯車部 14 変速中空軸 16 内冠歯車部 17 外冠歯車部 18 第三回転体 25 変速手段 26 保持体 27 第一出力冠歯車部 29 第二出力冠歯車部 34 第一入力遊星歯車 35 第二入力遊星歯車 36 太陽歯車 37 第二内接歯車 38 第一内接歯車 39 中間冠歯車部 40 出力冠歯車部 Ａ 回転軸心 Ｂ 軸心 Ｃ 軸心 Ｄ 軸心 α 角度 β 角度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在な入力軸１と、先端面側及び基
   端面側に夫々第一入力冠歯車部６及び第二入力冠歯車部
   ７を有すると共に上記入力軸１の回転軸心Ａと所定角度
   αで交差する軸心Ｂを中心に回転自在として該入力軸１
   の先端側に外嵌される第一回転体８と、上記第二入力冠
   歯車部７と噛合する第一中間冠歯車部12を先端面側に有
   しかつ第二中間冠歯車部13を基端面側に有すると共に上
   記入力軸１に回転自在に外嵌される第二回転体11と、上
   記入力軸１の基端側に回転自在に外嵌される変速中空軸
   14と、外冠歯車部17と上記第二中間冠歯車部13と噛合す
   る内冠歯車部16とを先端面側に有すると共に上記入力軸
   １の回転軸心Ａと所定角度βで交差する軸心Ｃを中心に
   回転自在として上記変速中空軸14に外嵌される第三回転
   体18と、上記入力軸１と同心で回転自在な出力軸２と、
   上記第一入力冠歯車部６と噛合する第一出力冠歯車部27
   を有しかつ上記外冠歯車部17と噛合する第二出力冠歯車
   部29を有すると共に上記出力軸２の基端側に付設されて
   該出力軸２と一体に回転する中空状保持体26と、上記変
   速中空軸14の回転速度を変化させる変速手段25と、を備
   えたことを特徴とする変速機。
2. 【請求項２】 回転自在な入力軸１と、該入力軸１の先
   端側に並設されて同一軸心Ｄ廻りに自転可能かつ該入力
   軸１の回転軸心Ａ廻りに公転可能な第一入力遊星歯車34
   及び第二入力遊星歯車35と、該入力軸１に回転自在に外
   嵌されて該第二入力遊星歯車35に噛合する太陽歯車36
   と、該第二入力遊星歯車35と噛合する第二内接歯車37を
   先端側に有しかつ中間冠歯車部39を基端面側に有すると
   共に上記入力軸１に回転自在に外嵌される第二回転体11
   と、上記入力軸１の基端側に回転自在に外嵌される変速
   中空軸14と、外冠歯車部17と上記中間冠歯車部39と噛合
   する内冠歯車部16とを先端面側に有すると共に上記入力
   軸１の回転軸心Ａと所定角度βで交差する軸心Ｃを中心
   に回転自在として上記変速中空軸14に外嵌される第三回
   転体18と、上記入力軸１と同心で回転自在な出力軸２
   と、上記第一入力遊星歯車34と噛合する第一内接歯車38
   を有しかつ上記外冠歯車部17と噛合する出力冠歯車部40
   を有すると共に上記出力軸２の基端側に付設されて該出
   力軸２と一体に回転する中空状保持体26と、上記変速中
   空軸14の回転速度を変化させる変速手段25と、を備えた
   ことを特徴とする変速機。