JP2001317614A - 諸元可変歯車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】従来の歯車の固定した仕様の不自由さを解決し
ようとするものであり、１基で諸元の異なる複数の歯車
に適合できる、噛み合う相手の歯車に常に合致するよう
に自由に諸元を変えうる歯車を提供する。 【解決手段】円形断面を持つ盤、例えば円盤の周辺部に
薄片を隙間無く全周に亘って配設し、薄片を外方に向か
ってそれぞれ付勢しておく。噛み合い相手の歯車と組み
合わせていない状態では、円盤の外周の薄片の先端は外
方に向かってそれぞれ付勢されているため凹凸無く円形
を示している。この円盤を、任意の歯車と組み合わせて
圧着すると、相手歯車の歯形の凹凸に応じた形で可動薄
片２が移動し、一時的に、接している相手歯車の歯形に
適合した歯車が形成される。この様にして、順次可動薄
片は、相手歯車に接した部分に一時的にその部分の相手
歯車の歯形に適合した歯車を形成して、動力を伝達する
事が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、平歯車、ベベル
ギア、マイタギア等の一般的な傘歯車等に噛み合う歯車
のの１種で、通常の歯車は、ピッチ、圧力角等の諸元が
総て一定であり、噛み合う相手の歯車は、その諸元に合
致した歯車であることが必須であり、諸元の異なる歯車
のすべてに一つの歯車が合致し、対応することは出来な
い。これに対し、この発明の歯車は、その周辺部に出入
り可能な可動薄片を配設した円盤型回転子であって噛み
合い相手の歯車と接触した部分の可動薄片が移動して一
時的に噛み合い相手の歯車の諸元に合致した歯車を形成
し、噛み合いが外れると旧に復して又噛み合うと相手側
の諸元に合致した歯車を形成する諸元可変の歯車に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、歯車は何れの形の歯車であっても
一定の諸元を持ち、噛み合い相手の歯車と諸元が合致し
ない限り組み合わせて使用することが出来ない。従っ
て、歯車の組み合わせは、常に合致する諸元のもの一対
で構成されている。例えば、異なる諸元の２個の歯車の
間に直接１個の歯車を挟んだ組み合わせの構成はとれな
い。従って、異なる諸元の歯車間で動力を伝達する必要
がある場合は異なる諸元の歯車を同軸に１個ずつ配した
ものを介した組み合わせを必要としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来の歯
車の固定した仕様の不自由さを解決しようとするもので
あり、噛み合う相手の歯車に常に合致するように自由に
諸元を変えうる歯車を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】円形断面を持つ盤、例え
ば円盤の周辺部に薄片を隙間無く全周に亘って配設し、
薄片を外方に向かってそれぞれ付勢しておく。噛み合い
相手の歯車と組み合わせていない状態では、円盤の外周
の薄片の先端は外方に向かってそれぞれ付勢されている
ため凹凸無く円形を示している。

【０００５】この円盤を、任意の歯車と組み合わせて圧
着すると、相手歯車の歯形の凹凸に応じた形で可動薄片
が前後する。即ち、相手歯車の凸部に接した部分の可動
薄片が、相手歯車と反対方向に凹み、相手歯車の凹部に
接した部分の可動薄片が相手歯車の凹部に填り込む形で
留まり、一時的に、接している相手歯車の歯形に適合し
た歯車が形成される。回転につれて、可動薄片が、相手
歯車の凸部に接すると凹み、凹部に接すると凹部に填り
込む。この様にして、順次可動薄片は、相手歯車に接し
た部分に一時的にその部分の相手歯車の歯形に適合した
歯車を形成して、動力を伝達する事が出来る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づいて説明す
る。図１に於いて、４は歯車軸であってこの軸から動力
を入力又は出力する。１は本発明の諸元可変歯車の本体
であり、可動薄片２を支持している。可動薄片２は、噛
み合う相手の歯車の方向にバネ等によって付勢されてい
る。例えば、図１の場合は平歯車との噛み合い用であっ
て、本体円盤の直径方向に付勢されている。

【０００７】上記のように構成された装置の作用につい
て説明する。図２に於いて、相手側の平歯車は省略して
あるが、本発明の諸元可変歯車が平歯車と噛み合った場
合、その部分に於いて、相手側の平歯車の凹部に当たる
部分の可動薄片は５のようにバネによって外方向に付勢
された位置に留まり、平歯車の凸部に当たる部分の可動
薄片は６のようにその付勢力にうち勝って凹み、その中
間の可動薄片はそれぞれ相手側の歯車の歯の形にあった
位置に移動して一時的に歯型を構成する。歯車が回転し
て、噛み合いが外れると、可動薄片２は自動的にバネに
よって外方向に付勢された旧の位置に復する。このよう
にして、諸元可変歯車に入力した動力は相手側の歯車に
伝達され、或いは、相手側歯車に入力された動力は諸元
可変歯車に伝達される。

【０００８】次に、２枚１対の傘型歯車との噛み合い用
として構成した場合についての本発明の諸元可変歯車
を、図面に基づいて説明する。図３に於いて、２１は、
入出力用の歯車軸である。１８は、諸元可変歯車の本体
であって可動薄片１９を支持している。この場合噛み合
い相手の傘型歯車の歯面を半ピッチ位相をずらして配設
する事によって、可動薄片１９の付勢を不要としてい
る。即ち、傘型歯車は片側の凹部が反対側の凸部に向か
い合うように配している。この構成の場合は、可動薄片
１９は、図４の矢印の方向、即ち軸と平行の方向に移動
可能なような構造を持ち、その一端が相手傘型歯車の凸
部に当たっているときは可動薄片１９は反対側に押し出
され、半ピッチずらして配設されている一方の相手傘型
歯車の凹部に噛み込ませられる。本体１８の周に沿って
配設された可動薄片１９の数枚に一枚はその底部が長く
本体の溝２０に填め込まれ、可動薄片１９の円周方向の
移動を防止するように機能している。

【０００９】本発明の諸元可変歯車は、このようにして
常に噛み合いが保たれ、如何なる諸元の歯車とも過不足
無く適合することが出来る。

【００１０】本発明の諸元可変歯車は、種々の機器に応
用が可能である。図４は、既に発明者が出願した無段変
速歯車(特願平11-376062)において開示した原理に基づ
き本発明の諸元可変歯車を、傘型歯車と組み合わせて構
成した変速機である。本変速機を用いて変速を試した結
果０．８倍から２．５倍の範囲の増変速が無段階に得ら
れた。

【００１１】この変速機の変速作用について説明する。
図５において入力軸２２から入力された動力は連結傘歯
車９を介して本発明の諸元可変歯車７に伝達される。諸
元可変歯車７の回転動力は傘型歯車８と噛み合うことに
よって傘型歯車８に伝わり、出力軸10から取り出され
る。図６において諸元可変歯車７は、傘型歯車８の中心
部に近い部分に噛み合っており仮設円aの部分で回転を
伝達するので、この場合２．５倍の増速となる。図７に
おいて諸元可変歯車７は、傘型歯車８の周辺部に近い部
分に噛み合っており仮設円bの部分で回転を伝達するの
で、この場合０．８倍の増速となる。

【００１２】諸元可変歯車７と傘型歯車８は、仮設円a
の位置から仮設円bの間の任意の位置で噛み合い無段階
の変速が達成される。変速率は、諸元可変歯車と相手側
歯車の径を変えることにより任意の範囲を得ることが出
来る。本発明の諸元可変歯車は、入力側にも出力側にも
使用が可能であるので、入出力を逆転させると減変速が
可能となる。

【００１３】図８は、本発明の諸元可変歯車を自転車の
変速機として適用した例である。図８において、１２は
クランク軸、ここに装着されたチェーンホィール１３の
回転はチェーン１４を介して後部の傘型歯車付きチェー
ンホィール１５に伝わるチェーンホィール１５は自転車
のフレームに回転自由に取り付けられた支持アーム１６
によって支持されている。本発明の諸元可変歯車７は後
輪に連結されている。支持アーム１６は図９のチェーン
ホィール１５の位置と図１０に示す位置との間の移動操
作をするためのワイヤーでハンドル手元に連絡されてい
る。この装置を、一般的なシティサイクルに装着して、
試乗し砂利道、坂道等の含まれている道路を試乗した結
果、スムースな変速が行われ、良好な結果を得た。次に
本装置の変速操作について説明する。

【００１４】停止時は、傘型歯車付きチェーンホィール
１５は、９に示すようにチェーンのテンションによって
若干上部に引き上げらている。この位置での噛み合いは
最も増速率の低い状態にある。即ち自転車の踏み力が軽
い状態にある。次第に自転車の速度が上がって来るにつ
れ増速率を高くしていくことが望まれるので、その速度
に応じてチェーンテンションに逆らって矢印の方向に移
動させる。それによって無段階に増速率を増加させるこ
とが出来、最終的には図１０の位置で最大の増速率が得
られる。この図９と図１０に示す支持アーム１６の位置
の間で、傘型歯車付きチェーンホィール１５の位置を制
御することにより任意の変速率(増速率)を得ることが出
来、快適なサイクリングを楽しむことが出来る。更に、
支持アームを矢印方向にバネ等で付勢しておくことによ
って自動変速化する事もできる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の諸元可変歯車は、常備在庫用歯
車としての在庫量の削減に寄与する効果が当然である
が、各種の歯車セットを使用している機器の構成の簡略
化に効果的である。特に、傘歯車との組み合わせによる
各種の変速機としての利用に効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の平歯車型諸元可変歯車の斜視図であ
る。

【図２】本発明の平歯車型諸元可変歯車の可動薄片の噛
み合い時の様態を示す拡大斜視図である。

【図３】本発明の傘歯車対応の諸元可変歯車の正面図で
ある。

【図４】本発明の傘歯車対応の諸元可変歯車の断面図で
ある。

【図５】本発明の諸元可変歯車利用の無段変速機の模式
図である。

【図６】本発明の諸元可変歯車利用の無段変速機の変速
状態を示す模式図である。

【図７】本発明の諸元可変歯車利用の無段変速機の変速
状態を示す模式図である。

【図８】本発明の諸元可変歯車を自転車の変速装置とし
て組み込んだ場合の模式図である。

【図９】本発明の諸元可変歯車を自転車の変速装置とし
て組み込んだ場合の最小変速率の変速の状態を示す模式
図である。

【図１０】本発明の諸元可変歯車を自転車の変速装置と
して組み込んだ場合の最大変速率の変速の状態を示す模
式図である。

【符号の説明】

１ 諸元可変歯車の本体 ２ 可動薄片 ３ 可動薄片の移動防止溝 ４ 入出力軸 ５ 可動薄片の噛み合いによる凸部 ６ 可動薄片の噛み合いによる凹部 ７ 諸元可変歯車 ８ 出力側傘型歯車 ９ 入力部連結歯車 １０ 出力軸 １１ 変速部ケーシング １２ クランク軸 １３ 前部チェーンホィール １４ チェーン １５ 傘型歯車付き後部チェーンホィール １６ 支持アーム １７ 傘型歯車 １８ 諸元可変歯車の本体 １９ 可動薄片 ２０ 可動薄片の移動防止溝 ２１ 入出力軸 ２２ 入力軸 ａ 噛み合い点を示す仮線 ｂ 噛み合い点を示す仮線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形断面を持つ盤の周辺部に回転軸に対
   して０゜から９０゜の角度で薄片を全周に亘って円周方
   向には移動出来ないように拘束装着し、その薄片が噛み
   合い相手の歯車の凹凸と平行には一定範囲で移動可能で
   噛み合い相手の歯車の凹凸と平行に円盤から離れる方向
   に付勢された構造を有し、噛み合う相手の歯車の歯型に
   対応して薄片が出入りして噛み合う諸元可変歯車。
2. 【請求項２】 装着された薄片が円形断面を持つ盤の回
   転軸に対して０゜の方向に一定範囲で自由に移動可能な
   構造を持つ請求項１の諸元可変歯車。