【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、チェーン伝動式の噛合い型連続無段変速装置。
【０００２】
【従来の技術】
従来の連続無段変速装置としては入出力軸に取付けた回転するディスクを押付けるタイプや特殊な可変径ベルト車に金属ベルトを架けたタイプ等が実用化去れている。チェーンによる変速装置は複数のスプロケットにチェーン輪を架けかえる段階的な方法が自転車の変速機で広く実用化されている。
【０００３】
従来の摩擦力に頼る変速装置は容量的な伝達能力に限界があること，摩擦力を発生する押付け力が必要なこと，外乱の影響を受けやすく製作コストが高いこと等で汎用の変速装置とは言い難く特殊な変速機として使用される場合が多い。またチェーン伝動による変速機は比較的安価であるが，チェーンの構造上連続無段階で変速する装置は市販化されているものは見当たらない。
【０００４】
チェーン伝動の特許が申請されている変速装置の多くは自転車等の軽負荷を想定しているものが多く，構造が複雑で製作費やメンテナンスが問題になりそうなものや機構的に高負荷の伝動で使用する装置を造ると装置自体が大型化すると予想されるものなど構造が簡単で装置の強度やメンテナンスが簡単で安価に広く実用化できそうな装置が見当たらない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
構造が単純でコンパクト且つ製作費の安価な信頼性の高い変速機を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ワンウェイクラッチ又は爪車を取付け弾性材で支持された複数の小型スプロケットで構成される変形可能な多角形スプロケットをチェーン伝動で連動した。
【０００７】
【実施例】
ネジと歯車を組み合わせ，取付けられたものを同心円上に放射状に移動させることができるスライド装置の移動する部分に，ワンウェイクラッチ又は爪車を介して回転可能な方向を統一した小型スプロケットを取付け，全体を回転させ１個の変形可能な多角形スプロケットとする。これを変速装置の入力軸と出力軸となる平行な２本の軸に，取付けられた小型スプロケットの回転可能な方向が互いに逆になるように多角形スプロケットを取り付けチェーン輪で連動させる。
入出力軸に取付けられたそれぞれの多角形スプロケットの形状を相互に，相似形で拡大，縮小することによりそれぞれの多角形スプロケットの見掛けのピッチ円周長が変化し，見掛けのピッチ円周長比を変速比として変速することが可能となる。
【０００８】
本発明の変速装置は，複数の固定形状の小型スプロケットで構成される特殊スプロケットの見掛けのピッチ円周長を変化させて変速するので，常に小型スプロケット間のチェ−ン長さがチェ−ンピッチの整数倍になるとは限らない。チェ−ンとスプロケットの歯のズレはスプロケットの歯の上にチェ−ンのリンク部分のロ−ラ−が乗っかった状態が最大で，この状態からスプロケットの歯が前後どちらかに移動すれば噛合うことになる。
自転車などのチェ−ンの回転速度があまり高速ではない変速装置では実用上はあまり問題にならないようであるが，チェ−ンがスプロケットの歯に乗り上げた状態が解消せず変速動作に支障が出る場合にはこれを解消することが求められ，チェ−ンと小型スプロケットが正確に噛合うことが必要な場合には小型スプロケットの歯を強制的にチェ−ンと噛合せる必要がある。
【０００９】
本発明の場合，特殊スプロケットを構成する小型スプロケットは一方向にしか回転しないので，チェ−ンが小型スプロケットの歯に乗り上げた場合，小型スプロケットが回転できる方向に回転して噛合う場合にはチェ−ンは小型スプロケットの歯を回転方向に押して回転を加速させて勝手に噛合うが，小型スプロケットが回転できない方向に回転しないと噛合わない場合には工夫が必要になる。
方法としては小型スプロケットの歯だけを噛合う方向に回転させて噛合わせる方法と特殊スプロケットの見掛けのピッチ円周長を形作る小型スプロケットの配置半径を少し変えて噛合わせる方法がある。
【００１０】
小型スプロケットの歯だけを噛合う方向に回転させて噛合わせる方法としては，小型スプロケットの構造を２つに分け，軸に固定される部分とチェ−ンと噛み合う歯の部分に分け，歯の部分と軸に固定される部分の中心を合わせて組み合わせる。軸に固定される部分に取付ける歯の部分の取付け方法は，チェ−ンと噛合うために必要な最小角度だけ軸に固定される部分に対してズレて回転できるように歯の部分を取付ける。
チェ−ンが最も噛合わない状態はスプロケットの歯の頂上にチェ−ンのリンク部分が乗っかったときであるから，歯の部分の必要最小限の回転量はチェーンの半ピッチ分である。また衝撃のない連続的な運転になるように，回転方向の支持はチェ−ンと歯の無駄な遊びを無くすため，歯の部分と軸に固定される部分がズレないで一致するように常に力を加えるために歯の部分を軸に固定される部分にバネもしくはゴムで強めに弾性支持する構造とする。
【００１１】
これにより正常な噛合い状態では歯の部分と軸に固定される部分はズレないように弾性で支持されるが，歯の部分にチェ−ンが乗り上げると軸芯からチェ−ンの接触点までの距離（半径）が正常な噛合い時よりも大きくなるので，小型スプロケットの回転には正常な噛合い状態の時以上に回転トルクが必要になり，バネもしくはゴムで弾性支持されている歯の部分に正常な噛合い時よりも大きな力がかかる。
このためワンウェイクラッチ又は爪車の働きで通常は回転できない方向に歯の部分だけがズレて回転するので，チェ−ンは小型スプロケットの歯の部分と噛合い，噛合った状態で歯の部分の逆回転はストッパ−に当り止まる。その後小型スプロケットは正常な回転トルクになり，歯の部分はバネもしくはゴムの圧縮された弾性で復元され，元の位置に戻る。
【００１２】
特殊スプロケットの見掛けのピッチ円周長を形作る小型スプロケットの配置半径を少しだけ変化させて噛合わせる方法としては，本発明の変速装置で，スライドフレ−ムを同心円上に放射状に任意に移動させるスライド装置のスライドフレ−ムに取り付ける小型スプロケットを，スライドフレ−ムを二重構造にしてネジで移動，固定される矩形のスライドフレ−ムの上に小型スプロケットを取付ける軸がついた底の開いた箱状のフレ−ムを被せ，特殊スプロケットの中心に向かって半径方向にスライドして若干縮むようにバネもしくはゴムで弾性支持する。
チェ−ンが小型スプロケットの歯に乗り上げた時には正常な噛合い状態よりもチェ−ンの支持間隔が一瞬長くなり張力がかかるので小型スプロケットはバネもしくはゴムが一瞬圧縮されてチェ−ンの支持間隔が短くなり小型スプロケットの歯の上に乗り上がったチェ−ンのリンク部分は山形の歯のどちらかに移動して噛合い状態が改善される。
また請求項８の噛合いを修正する構造のスライドフレ−ムに，請求項１の噛合いを修正する構造の小型スプロケットを取付けた構造の請求項２の変速装置も当然可能であり，有効である。
【００１３】
チェーンの伝達容量が不足した場合，入出力軸に複数の変形可能な多角形スプロケットを取付け，複数のチェーン輪を架けて伝達容量を増加させる。またより円滑な伝動が必要な場合，複数の多角形スプロケットを取付け位置を均等にずらしながら多角形の見掛けの角数を多くして円形に近づけ，複数のチェーン輪を架けて伝動することにより，より円滑な伝動が可能となる。
【００１４】
請求項２の本発明の変速装置の入出力軸に取付けるそれぞれの多角形スプロケットで，スライド装置の放射状に移動する部分にチェーン輪の伝動方向が逆になるように回転可能な方向が互いに逆の２個の小型スプロケットを各面の回転可能な方向を統一して１つの多角形スプロケットの裏面と表面に取り付け２本のチェーン輪を架けると，正転でも逆回転でも変速比が同じになる。
負荷により出力軸が過回転してチェーン輪の回転速度よりも出力軸の多角形スプロケットの回転速度が速くなると出力軸の多角形スプロケットはチェーン輪の中で空回りしようとするが，通常の伝動状態のときには同方向に回転するが動力を伝達しない反対側にある逆回転方向用の伝動装置の出力軸が入力軸の役目をし本来の入力軸を強制的に過回転させようとする。この時本来の入力軸に連結された動力が抵抗しブレーキの役目をするので出力軸の過回転を抑制することができる。
【００１５】
請求項２の本発明の変速装置２組をチェーン輪の伝動方向を逆にして背中合わせに組合せ，ワンウェイクラッチ又は爪車を介してそれぞれの多角形スプロケットを入出力軸に取り付けると，２組の変速装置がそれぞれの伝動方向で独立して機能するので，正逆どちらの回転方向でも変速でき且つ正逆別々に任意の変速比が選択可能となる。
【００１６】
請求項２の本発明の変速装置の多角形スプロケットに取付ける小型スプロケットを，ワンウェイクラッチ又は爪車を介して取付けることとは別に，多角形スプロケットが変形していない時に小型スプロケットを全数同時に固定保持できるようにクラッチを介して取付ける。多角形スプロケットが変形していて変速中はワンウェイクラッチ又は爪車が働き，変速を停止した時にクラッチの働きで小型スプロケットは固定され，次の変速動作がおきるまで小型スプロケットを固定，保持し続け変速比を固定する。この機能により変速比を自由に変更，固定でき且つ固定状態で逆転方向にも動力を伝達できる。
【発明の効果】
チェーン伝動は信頼性が高く振動，衝撃を吸収する効果もあり作業環境にもあまり影響されない廉価な伝動方法である。近年の材質向上により高負荷にも耐えられる高強度のチェーンも出現しており，本発明が実用化された場合，軽負荷の機械から高負荷がかかる機械まで広い範囲で機構が簡単，軽量で安価な無段変速機が提供され，特に高負荷機械への適応が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な変速装置の例
【図２】複数の多角形スプロケットを軸に取付けた例
【図３】裏表面に逆方向の変速機構を組合せた形式の模式図
【図４】本発明の変速装置を２組伝動方向を逆にして軸に取付けた形式の模式図
【図５】歯の部分を軸に取り付ける部分に弾性体で取付けた調整機能を持たせたスプロケットの例
【図６】スライドフレ−ムを二重構造にしてスプロケットを弾性支持構造にした噛合い調整機能の例
【符号の説明】
１ 小型スプロケット取付け軸
２ 小型スプロケット（の歯の部分）
３ ギヤボックス
４ ゴム（弾性支持材）
５ 変形用動力
６ 多角形スプロケット
７ 変形用動力供給装置
８ オネジ棒
９ スライドフレーム
１０ 見掛けのピッチ円（多角形）
１１ 回り止め
１２ ワンウェイクラッチ又は爪車
１３ チェーン輪
１４ 出力軸
１５ 入力軸
１６ 変形用駆動軸
１７ 変形用駆動歯車
１８ 常時回転可能な方向
１９ 組立兼ガイドボルト
２０ 組立兼リミットボルト
２１ コイルバネ（弾性支持材）
２２ スライドフレーム（アウタ−）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a chain driven meshing type continuously variable transmission.
[0002]
[Prior art]
As the conventional continuously variable transmission, a type in which a rotating disk attached to an input / output shaft is pressed, a type in which a metal belt is hung on a special variable-diameter belt wheel, and the like have been put into practical use. As for a transmission using a chain, a stepwise method of replacing a chain wheel with a plurality of sprockets is widely used in a bicycle transmission.
[0003]
Conventional transmissions that rely on frictional force have limited transmission capacity, require a pressing force to generate frictional force, are susceptible to disturbances, and have high manufacturing costs. It is difficult to say that it is often used as a special transmission. Although a transmission using a chain transmission is relatively inexpensive, there is no commercially available device that continuously changes the speed due to the structure of the chain.
[0004]
Many of the transmissions for which chain transmission patents have been applied are intended for light loads such as bicycles, etc., and have a complicated structure, which may pose problems in production cost and maintenance, or a mechanically high load. When a device to be used for power transmission is manufactured, the device itself is expected to be large in size, and the structure is simple, the strength and maintenance of the device are simple, and there is no device that can be widely used at low cost.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Provided is a highly reliable transmission that has a simple structure, is compact, and inexpensive to manufacture.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A deformable polygonal sprocket composed of a plurality of small sprockets mounted with a one-way clutch or a ratchet and supported by an elastic material is linked by chain transmission.
[0007]
【Example】
A small sprocket with a uniform rotatable direction via a one-way clutch or ratchet wheel is attached to the moving part of the slide device, which combines a screw and a gear and can move the attached object radially on a concentric circle. To make one deformable polygonal sprocket. A polygon sprocket is attached to two parallel shafts serving as an input shaft and an output shaft of the transmission so that the rotatable directions of the attached small sprockets are opposite to each other, and linked with a chain wheel.
The apparent pitch circumference of each polygon sprocket changes by enlarging and reducing the shape of each polygon sprocket attached to the input / output shaft in a similar manner, and the apparent pitch circumference ratio Can be set as the gear ratio.
[0008]
In the transmission of the present invention, the speed is changed by changing the apparent pitch circumference of the special sprocket composed of a plurality of small sprockets having a fixed shape, so that the chain length between the small sprockets is always equal to the chain pitch. It is not always an integral multiple. The maximum misalignment of the teeth of the chain and the sprocket is when the roller of the link portion of the chain rides on the teeth of the sprocket. Will fit.
It seems that there is not much problem in a transmission such as a bicycle in which the rotation speed of the chain is not so high, but the state in which the chain rides on the teeth of the sprocket is not solved and the shifting operation is hindered. In some cases, it is necessary to solve this problem, and when it is necessary to accurately engage the chain with the small sprocket, it is necessary to forcibly engage the teeth of the small sprocket with the chain.
[0009]
In the case of the present invention, since the small sprocket constituting the special sprocket rotates only in one direction, when the chain rides on the teeth of the small sprocket, and when the small sprocket rotates and meshes in the direction in which it can rotate, the chain is rotated. The pin pushes the teeth of the small sprocket in the direction of rotation to accelerate the rotation and engages without permission. However, if the small sprocket does not rotate unless it rotates in a direction in which the small sprocket cannot rotate, a device is required.
As a method, there is a method in which only the teeth of the small sprocket are rotated in the meshing direction to engage with each other, and a method in which the arrangement radius of the small sprocket that forms the apparent pitch circumference of the special sprocket is slightly changed.
[0010]
The method of meshing by rotating only the teeth of the small sprocket in the meshing direction is to divide the structure of the small sprocket into two parts, a part fixed to the shaft and a part of the teeth meshing with the chain, and the tooth part And the center of the part fixed to the shaft. The method of mounting the tooth portion to be mounted on the portion fixed to the shaft is such that the tooth portion is mounted so that it can be rotated with a minimum angle required to engage with the chain with respect to the portion fixed to the shaft.
The state where the chain does not mesh most is when the link portion of the chain rides on the top of the tooth of the sprocket. Therefore, the necessary minimum rotation of the tooth portion is the half pitch of the chain. In order to ensure continuous operation without impact, the support in the rotation direction is always used so that the tooth and the part fixed to the shaft coincide without displacement so as to eliminate unnecessary play between the chain and the tooth. In order to apply a force, a structure is adopted in which the tooth portion is elastically strongly supported by a spring or rubber on a portion fixed to the shaft.
[0011]
As a result, in a normal meshing state, the tooth portion and the portion fixed to the shaft are elastically supported so as not to be displaced. However, when the chain rides on the tooth portion, from the shaft center to the contact point of the chain. Since the distance (radius) of the sprocket becomes larger than that in normal meshing, the rotation of the small sprocket requires more rotating torque than in normal meshing, and the teeth of the teeth elastically supported by a spring or rubber are A greater force is applied to the part than during normal meshing.
Because of this, only the teeth are displaced and rotated in a direction that cannot be normally rotated by the action of the one-way clutch or the ratchet, so that the chain meshes with the teeth of the small sprocket, and the teeth are meshed with each other. Reverse rotation hits the stopper and stops. After that, the small sprocket returns to the normal rotation torque, and the tooth portion is restored by the compressed elasticity of the spring or rubber, and returns to the original position.
[0012]
As a method of meshing by slightly changing the arrangement radius of the small sprocket which forms the apparent pitch circumference of the special sprocket, a slide in which the slide frame is arbitrarily moved radially on a concentric circle by the transmission of the present invention is used. The small sprocket to be mounted on the slide frame of the device is a double-structured slide frame, which is moved and fixed with screws. A box-shaped frame is covered, and it is slid radially toward the center of the special sprocket and elastically supported by a spring or rubber so as to be slightly contracted.
When the chain rides on the teeth of the small sprocket, the support interval of the chain is momentarily longer than in the normal meshing state and tension is applied. Therefore, the spring or rubber of the small sprocket is momentarily compressed and the support interval of the chain is reduced. And the link portion of the chain that rides on the teeth of the small sprocket moves to one of the chevron teeth to improve the meshing condition.
Further, the transmission according to claim 2 having a structure in which a small sprocket having a structure for correcting the engagement according to claim 1 is attached to the slide frame having a structure for correcting the engagement according to claim 8 is also possible and effective. is there.
[0013]
If the transmission capacity of the chain is insufficient, a plurality of deformable polygonal sprockets are mounted on the input and output shafts, and the transmission capacity is increased by extending multiple chain wheels. When smoother transmission is required, the polygonal sprockets are shifted evenly to increase the apparent angle of the polygon, make it closer to a circle, and transmit it through multiple chain wheels. Smooth transmission becomes possible.
[0014]
In each of the polygonal sprockets mounted on the input / output shaft of the transmission according to the present invention, the rotatable directions are opposite to each other so that the transmission direction of the chain wheel is reversed in the radially moving portion of the slide device. If two small sprockets are mounted on the back and front sides of one polygonal sprocket while unifying the rotatable directions of each face, and two chain wheels are hung, the gear ratio will be the same whether forward rotation or reverse rotation.
When the output shaft over-rotates due to the load and the rotation speed of the polygon sprocket of the output shaft becomes faster than the rotation speed of the chain wheel, the polygon sprocket of the output shaft tries to run idle in the chain wheel, but the normal transmission state In this case, the output shaft of the transmission for the reverse rotation direction on the opposite side that rotates in the same direction but does not transmit power acts as an input shaft and tries to forcibly over-rotate the original input shaft. At this time, the power originally connected to the input shaft resists and acts as a brake, so that the output shaft can be prevented from over-rotating.
[0015]
When two sets of the transmissions of the present invention are combined back to back with the transmission direction of the chain wheels reversed, and each polygon sprocket is attached to the input / output shaft via a one-way clutch or a ratchet, two sets of transmissions are obtained. Since the device functions independently in each transmission direction, the transmission can be shifted in either the forward or reverse rotation direction, and an arbitrary speed ratio can be selected separately in the forward and reverse directions.
[0016]
In addition to attaching the small sprocket to the polygon sprocket of the transmission according to the second aspect of the present invention via a one-way clutch or a ratchet, when the polygon sprocket is not deformed, all the small sprockets can be fixedly held at the same time. Mounting via a clutch as shown. During shifting, the polygonal sprocket is deformed and the one-way clutch or ratchet wheel operates. When shifting is stopped, the small sprocket is fixed by the action of the clutch, and the small sprocket is fixed and held until the next shifting operation occurs. Fix the ratio. With this function, the gear ratio can be freely changed and fixed, and the power can be transmitted in the reverse direction in the fixed state.
【The invention's effect】
Chain transmission is an inexpensive transmission method that is highly reliable, has the effect of absorbing vibration and shock, and is not so affected by the working environment. Due to recent improvements in materials, high-strength chains that can withstand high loads have also emerged. When the present invention is put into practical use, the mechanism is simple, lightweight, and can be used in a wide range from light-load machines to high-load machines. An inexpensive continuously variable transmission is provided, and it is expected to be particularly applicable to high-load machines.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a basic transmission of the present invention. FIG. 2 is an example in which a plurality of polygonal sprockets are mounted on a shaft. FIG. 3 is a schematic diagram of a type in which a reverse transmission is combined on a back surface. Fig. 5 is a schematic view of a type in which two sets of transmissions of the present invention are mounted on a shaft with their transmission directions reversed. Fig. 5 is a diagram of a sprocket having an adjusting function in which a tooth portion is mounted on a shaft by an elastic body. Example [Fig. 6] Example of meshing adjustment function in which the slide frame has a double structure and the sprocket has an elastic support structure [Explanation of symbols]
1 Small sprocket mounting shaft 2 Small sprocket (tooth part)
3 Gear box 4 Rubber (elastic support material)
5 Deformation power 6 Polygon sprocket 7 Deformation power supply 8 Male screw rod 9 Slide frame 10 Apparent pitch circle (polygon)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Detent 12 One-way clutch or ratchet wheel 13 Chain wheel 14 Output shaft 15 Input shaft 16 Deformation drive shaft 17 Deformation drive gear 18 Directly rotatable direction 19 Assembly and guide bolt 20 Assembly and limit bolt 21 Coil spring (elastic support material) )
22 Slide frame (outer)
