JPS62147162A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、動力の伝達において、入力側の回転を出力
側に無段階に変速して伝達する、特に自転車の変速に好
適な無段変速装置１こ関するものである。

（従来の技術） 無段変速装置は産業機械や輸送機械等に多く使用される
もので、摩擦伝導やベルト伝導による機械的方法による
ものの他に、流体を媒体とする方法や電気的方法による
もの）ある。

このうち機械的方法によるものは最も多く使用されてい
て、円板車、円錐車、球形床など分用いる摩擦式のもの
や、対向円錐車で直径可変のＶプーリーを構成するＶベ
ルト式のものや、特殊チェーン式のもの等がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の機械的方法によるものは、それぞれに特
徴を持っているものであるが、構造が複雑で高価である
とか、伝達効率が低いとか、故障しやすいとか、耐用命
数が短いといった問題のいずれかをかかえているもので
ある。

本発明は上記した従来の問題点をほぼ解消して、格別に
高精度な回転を必要としない、例えば自転車の変速の如
き用途には極めて簡単な構成により利用でき、さらに高
い変速比？必要とする場合には同じ構成のものを複数段
組み合わせることによって得られる無段変速装置ご提供
することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達するための本発明無段変速装置は、第１
回転軸の軸端に固定した第１回転体の正面の同心円周上
に、複数の駆動アームの先端部を外方に張り出させる付
勢手段を設け、一方、上記第１回転体に対向して中心の
側方に第２回転軸を固定した第２回転体を設け、この第
２回転体には上記第１回転体に面する側に円形内周と形
成して、この円形内周と上記駆動アームの先端部との間
にラチェット機構の如き一方向伝達機構を構成し、さら
に上記第１回転軸と第２回転軸のそれぞれの軸心が一線
上に一致する位置から、この両軸のいずれか一方を他方
に対して偏位させるために、第１回転軸支持体または第
２回転軸支持体企移動可能に構成したものである。

尚、第１回転軸支持体と第２回転軸支持体を細長いもの
として、上記した変速回転伝達機構を構成する部材と干
渉しない位置で、その他端の第１回転軸および第２回転
軸から等距離の位置を中間軸で連結して互いに回動自在
に支承し、この第１回転軸支持体または第２回転軸支持
体のどちらかを中間軸を基点として回動させることによ
り、第１回転軸または第２回転軸を円弧状に移動可能と
するとともに、この中間軸と第１回転軸または第２回転
軸とに歯車やチェーン等の伝動部材を設けて、この中間
軸または中間軸に支持される伝動部材を介して第１回転
軸または第２回転軸に対して、入力を伝達したり出力を
取り出すようにすれば第１回転軸または第２回転軸が移
動しても入力および出力を容易に伝達し得るものである
。

（作　用） 前記の構成において、第１回転軸と第２回転軸が同一軸
心線上に対向して一致している場合、■数の駆動アーム
の先端は第２回転体の内周に押し付けられて、駆動アー
ムの先端と第２回転体の内周とで、たとえばラチェット
機構の如き一方向伝達機構を構成して、第１回転軸およ
び第２回転軸の軸心から一方向伝達機構までの距離は複
数の駆動アームがすべて等距離にあるため、第１回転軸
に入力回転を与えた場合、回転はそのまま第１回転体か
ら駆動アームと一方向伝達機構を介して第２回転体に一
方向の回転が伝達され第２回転軸に等速で回転を伝達す
る。

また逆をこ第２回転軸に入力回転ご与えて上記と逆方向
の回転で伝達系路？逆行して同様に第１回転軸に等速で
回転を伝達するものである。

次に第２回転軸支持体または第１回転軸支持体のどちら
かを移動させて第１回転軸と第２回転軸の位置ご偏位さ
せた場合、その動きを機構１学における両クランク運動
とみなすことができる。

すなわち、第１回転軸を原流回転中心、第２回転軸を従
節回転中心、第１回転軸と第２回転軸との間を固定ＭＪ
１第１回転軸と駆動アームの支持部との間を顕部、第２
回転軸と一方向伝達機構の脩合点との間を従節、駆動ア
ームの支持部と一方向伝達機構の係合点との間を連結節
とみなして、■節を第１回転軸を中心に等速回転させる
ことにより、従節が第２回転軸を中心として１回転中角
速度が変化しながら回転する両りランク機購が構成され
、この顕部、従節、連結節を多重に設けることにより、
従節の角速度の早い部分を波状的ンこ第２回転体に伝達
し、あるいは、第２回転軸から従節を上記とは逆方向？
こ等速回転して顕部が第１回転軸を中心として１回転中
の回転速度が変化しながら上記とは逆方向に回転する両
クランク連動を行ってｇＸ節の角速度の小さい部分を波
状的に第１回転軸に伝達するようにしたものである。

（実施例） 以下図面にもとづいて本発明無段変速装置の一実施例を
説明する。

（１）は第１回転軸で、一端に角板状の第１回転体（２
）が固定してあり、細長い第１回転軸支持体（３）の一
端に軸支しである。

（４）は駆動アームで、第１回転体（２）の正面の４隅
の、第１回転軸を中心とした円周上の４等分位負に、各
１本づつ計４本を、基端に突設した基点軸（５）を軸支
するとともに、先端には駆動ビン（６）が植設しである
。

（７）はスプリングで、駆動アーム（４）の基点軸（５
）　Ｃ一端を取り付けて、駆動アーム（４）のほぼ反対
方向に延びたカウンタレバー（８）の先端と第１回転体
（２）の一点との間に張設して、駆動アーム（４）の先
端を常ｅこ外方に張り出す方向に付勢している。

（９）は第２回転体で、円形板状物からなり、その中心
の片側に第１回転軸支持を設け、外周近くに設けたリン
グ状縁の内周に上記駆動ビン（６）を係合する内ツメ歯
αυを列設してラチェット式の一方向伝達圏構を形成し
、さらに外周に第２回転体歯車（６）を刻んである。

Ｃ３は第２回転軸支持体で、上記の第１回転軸支持体（
３）と同様に細長くして一端に第２回転軸αＱ２軸支す
るとともに、他端は第１回転軸支持体（３）の他端と、
第１回転体（２）−ＩＰ第２回転体（９）や駆動アーム
（４）等と干渉しない位置で、第１回転軸（１）および
第２回転軸頭と等距離の位置しこ中間軸（１■を設けて
、互いに回動自在に連結しである。

αυは中間軸歯車で、中間軸（１４）に回転自在に支承
され、かつ第２回転体歯車（６）と噛み合っている。

第１図および第２図において、第１回転軸（１）と第１
回転軸支持は細心が一直線上に一致していて、第１回転
軸（１）からの人力は、第１回転体（２）をＰ矢印の方
向に回転させて、４本の駆動アーム（４）、駆動ビン（
６）、内ツメ歯αＤを経て第２回転体（９）をＱ矢印の
方向に回転させて、第１回転軸支持に第１回転軸（１）
の回転を等速で伝達し、同時に第２回転体歯車（２）か
ら中間軸歯車（至）に出力回転として伝達される。

第３図は第１図の状態から第２回転軸支持体叫を、中間
軸α→を中心として回動させて、第１回転軸支持を第１
回転軸（１）に対して偏位ｉ　（ｊ）だけ偏位させた状
態を示したもので、このとき、第４図に示す両クランク
機構が成り立つ。

すなわち、第１回転軸（１）が第４図に示す原油回転中
心（０１）、第２回転軸α０が同じく従節回転中心（０
２）第１回転軸（１）と駆動アーム（４）の基点軸（５
）との間が同じく従節（ｂ）、駆動アーム（４）の基点
軸（５）と駆動ビン（６）との間が同じく連結節（ｅ）
、第１回転軸（１）と第２回転軸００）との間が同じく
固定節（ｄ）に該当するものである。

こうした両クランク機構において、第１回転軸（１）を
入力軸として第１回転体（２）を凡矢印の方向に回転さ
せた場合、第１回転体（２）すなわち厚部（ａ）の角速
度は一定であるが、従節（ｂ）の角速度は１回転中に厚
部（ａ）の角速度より速くなり遅くなり変化して、第５
図に示す如く厚部角速度（ω１）が直線で現われるのｅ
こ対して従節角速度（ω２）は１回転中常時変化して現
われるものである。

なおこの両りランク厨横における従節（ｂ）の角速度の
変化の理論はａ　Ｋ４’Ｊ学において公知であるため説
明を省略する。

従って図示の如く構成すれば、４組の両クランク機構を
原油回転中心（０１）と従節回転中心（０２）を共有し
て組み合わせたこととなり、速度が変化する従節先端（
０４）、すなわち４本の駆動ビン（６）は速度の早い時
のみ内ツメ歯（６）に係合して第２回転体（９）を８矢
印の方向ｉｃ駆動し、この４本の駆動ビン（６）が順次
１／４周づつ第２回転体（９）の駆動を分担して、１本
の駆動ビン（６）が駆動を受持っている間の他の駆動ビ
ン（６）は内ツメ歯αηの周速より遅いため内ツメ歯（
１１）に係合せず、この内ツメ歯Ｉ、１わがこれら低速
の駆動ビン（６）をスプリング（７）に抗して押しのけ
ながら回転する。

こうして１本の駆動ビン（６）が第２回転体（９）の駆
動を受持つ回転角は、駆動ビン（６）の数企Ｎとすれば
、３６０°／ＮとなりＮ本の駆動ビン（６）が第１回転
軸（１）の回転によって７項次入れ替って速度の早いと
きのみ第２回転体（９）の駆動を受持つこととなり、結
果的に第１回転軸（１）より増速された第２回転軸００
の回転が得られるもので、その変速比は第１回転軸（１
）と第１回転軸支持との偏位量（りの大小によって変化
するものであって、この偏位量（り３第１回転軸（１）
または第２回転軸頭を移動して調節することにより無段
階ンこ変速が得られるものである。

ただし上記の両クランク機構が成立する条件としては第
４図において、それぞれの節の長さの関係が次の４つの
式を満足する必要がある。

ａ　−）−ｃ　）　ｂ　−１−ｄ・・・■ｂ　＋ｃ　）
　ａ　−）−ｄ−・・■ ｂ　−ｄ　−１−ｃ　：＞　ａ・・・■ｄ　−）−ｂ　
（ａ　−１−ｃ・・・■この両クランク機構の角速比の
変化は第５図に示す通りで、４本の従節角速度（ω２）
の高速伝動部分■が連続した波動状態で第２回転体（９
）２高速回転させる。

この第２回転体（９）の波動回転をなるべく円滑化する
ためには、１本の従節（ｂ）が受持つ回転角をできるだ
け小さくして、高速伝動部分■の高さを低くすればよく
、そのためには駆動アーム（４）および駆動ビン（６）
の数分多くすればよい。

なお、図示例では第１回転軸支持体（３）を固定し、第
２回転軸支持体α１を、中間軸α４を中心として回動し
て第１回転軸支持を偏位させたものを示しており、こう
して変速により移動する第１回転軸支持から直接ンこは
回転を取り出しにくいため、第２回転体歯車＠から第２
回転体（９）の回転を定位置にある中間軸歯ＴＬαＱｈ
こ伝達して、この中間軸歯車（至）から目的とする用途
に伝達するものである。

また中間軸歯車αυ企空中間軸ａに固定して、この中間
軸αるを別の軸受に支持して、その回転を出力として利
用してもよい。

この中間軸α→および中間軸歯車（至）は上記した出力
の取り出しに利用する以外に、入力側として中間軸（１
４）または中間軸歯車αυ企経て入力回転を第２回転体
（９）に供給することもできるし、第２回転体歯車＠に
代って第１回転体（２）に歯車を設けて中間軸歯車σ＊
、！：ＶｊＬみ合わせれば、この中間軸歯車αＧから第
１回転体（２）からの出力分取り出したり、第１回転体
（２）へ入力を供給することができる。

この第１回転体（２）または第２回転体（９ンと中間軸
間の伝動手段として図示例に示した歯車に代ってスプロ
ケットとチェーンやプーリーとベルト等の他の伝動手段
を用いてもよい。

以上は第１回転軸（１）企入力側としての説明企したが
、逆に第１回転軸支持から人力して変速する場合は、上
記とは逆方向に第２回転体（９）を定速回転させて内ツ
メ歯（１，１＋が複数の駆動ビン（６）のうちの１本に
係合して、第１回転体（２）を駆動するが、このとき他
の駆動ビン（６）は内ツメ歯σηの周速より早い速度を
もって内ツメ歯α１）Ｌを滑りながら回転し、順次複数
の駆動ビン（６）が入れ替りながら駆動アーム（４）、
第１回転体（２）を介して第１回転軸（１）を第２回転
軸ＱｔＪより低速で波動回転させるものである。

上記実施例において一方向伝達機構として駆動ビン（６
）と内ツメ歯αυによるラチェット方式を示したが、他
の構造のワンウェイクラッチ等を利用することもできる
。

なお、本発明において、出力側が惰性によってオーバー
ランニングする場合も考えられるが、仮にオーバーラン
ニングが生じても一方向伝達機構を介して駆動している
ため入力側への支障は起らないが、オーバーランニング
してはならない用途のために、オーバーランニング防止
手段を用意しているけれども、本発明の要旨とするもの
でないため説明を省略する。

（発明の効果） 以上説明した本発明によれば、出力回転が多少波動回転
するという問題はあるが、これが問題とならない自転車
等の用途に対して、極めて簡単な構造で故障が少く、シ
かも摩擦伝動によらない所規な機構によって動力伝達効
率が極めて高くしかも安価に製作できる無段変速装置を
得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の無変速状１態時を示す正面図、第
２図は第１図の一部切り欠測面図、第３図は変速時の正
面図、第４図は本発明の作動原理を示す両クランク機υ
ｑの説明図、第５図は第４図に示す両クランク機構の連
動をフｆｊ迷度で示したグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１回転軸の軸端に固定した第１回転体の正面の同心円
   周上に、複数の駆動アームの一端を回動自在に軸支する
   とともに、この駆動アームの先端部を外方に張り出させ
   る付勢手段を設け、一方、上記第１回転体に対向して、
   中心の側方に第２回転軸を固定した第２回転体を設け、
   この第２回転体には上記第１回転体に面する側に円形内
   周を形成して、この円形内周と上記駆動アームの先端部
   との間に一方向伝達機構を構成し、さらに上記第１回転
   軸と第２回転軸のそれぞれの軸心が一線上に一致する位
   置から、この両軸のいずれか一方を他方に対して偏位さ
   せるために、第１回転軸支持体または第２回転軸支持体
   を移動可能に構成したことを特徴とする、無段変速装置
   。