JP6194421B2 - 変速機構 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸に対して等距離を維持しながら径方向に可動に支持されて回転軸の軸心に対して公転（回転軸と一体回転）する複数のピニオンスプロケットとこれらに巻き掛けられたチェーンとにより動力伝達する変速機構に関するものである。

従来、プライマリプーリとセカンダリプーリとに駆動ベルトが巻き掛けられ、各プーリの可動シーブに加える推力により各プーリと駆動ベルトとの間に発生した摩擦力を用いて動力伝達するベルト式無段変速機が、例えば車両用変速機として実用化されている。
かかる無段変速機では、大きな動力を伝達する際に、推力を増大させて摩擦力を確保することが必要である。この際、推力用の油圧を発生させるためのオイルポンプを駆動する駆動源（エンジン又は電動モータ）の負担が増大し、これにかかる燃料消費量又は電力消費量の増加を招いてしまうおそれがあり、また、構造的に滑りが発生する部分では摩擦損失が発生してしまう。

そこで、上記の推力や摩擦力を用いずに、複数のピニオンスプロケットとこれに巻き掛けられたチェーンとにより動力伝達する無段変速機構が開発されている。このような無段変速機構としては、回転軸の軸心に対して等距離を維持しながら径方向に可動に且つ一体回転するように支持されて回転軸の軸心に対して公転する複数のピニオンスプロケット及びガイドロッドのそれぞれによって多角形の頂点をなすようにして形成された見かけ上の大スプロケット（ここでは、「複合スプロケット」と呼ぶことにする）が、入力側及び出力側のそれぞれに設けられ、これらの複合スプロケットに巻き掛けられたチェーンによって動力伝達するものが挙げられる。

かかる無段変速機構におけるチェーンは、ピニオンスプロケットの歯に噛合って動力伝達するとともにガイドロッドによってガイド（案内）される。例えば特許文献１には、周方向に複数設けられたピニオンスプロケット及びこれらの相互間に設けられたガイドロッドの軸方向端部側のそれぞれに二種のディスク（スピンドル）が並設され、それぞれのディスクに放射状溝が設けられ、回転軸と一体に回転する固定ディスクの放射状溝（以下、「固定放射状溝」という）と回転軸に対して回転可能な可動ディスクの放射状溝（以下、「可動放射状溝」という）とが互いに交差するように配置され、固定放射状溝と可動放射状溝とが交差する箇所にピニオンスプロケット及びガイドロッドが軸支されたものが提案されている。

固定ディスクと可動ディスクとの相対角度（位相）が変更されると、固定放射状溝と可動放射状溝との交差箇所が径方向に移動するため、かかる交差箇所に軸支されたピニオンスプロケット及びガイドロッドのそれぞれは、両ディスクの相対回転により径方向に移動される。このように、ピニオンスプロケット及びガイドロッドのそれぞれが回転軸に対して等距離を維持しながら同期して径方向に移動することで、多角形の大きさが相似的に変化して複合スプロケットが拡縮径することにより、変速比が変化する。

ところで、ピニオンスプロケット及びガイドロッド並びにこれらを軸支する各ディスクにおいて、円滑な作動性を確保し耐久性を確保するといった観点から、軸受けを介して放射状溝にピニオンスプロケット及びガイドロッドを軸支することが考えられる。また、複合スプロケットにかかる多角形が円形に近いほど、チェーンの巻き掛け半径の変動が小さくなり、静音性や動力伝達効率の向上といった効果を得ることができる。かかる観点から、複合スプロケットにかかる多角形の頂点の数、即ち、ピニオンスプロケット及びガイドロッドの数を増やすことが有効である。この場合、歯が形成されたピニオンスプロケットよりもガイドロッドの方が互いに干渉し難いため、ガイドロッドの数を増やすことが有効である。

しかしながら、後者の観点からガイドロッドの数を増やすと、特に径方向内側におけるガイドロッドどうしの周方向の間隔が狭くなり、また、ガイドロッドに対応する放射状溝どうしの周方向の間隔が狭まる。さらに、前者の観点から軸受けを介してガイドロッドを軸支すると、ガイドロッドに対応する放射状溝には、ガイドロッドの外径よりも大きい溝幅、即ち、軸受けに対応した溝幅が必要となり、かかる放射状溝どうしの周方向の間隔を確保することが困難となるおそれがある。これにより、ディスクの強度を確保することができなり、却って、耐久性を確保することができないおそれがある。このように、ガイドロッドに対応する放射状溝どうしの周方向の間隔を確保することと耐久性を確保することとを両立することは困難である。

本発明の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、ガイドロッドに対応する放射状溝どうしの周方向の間隔を確保するとともに耐久性を確保することができるようにした、変速機構を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的として位置づけることができる。

米国特許第７７１３１５４号

（１）上記の目的を達成するために、本発明の変速機構は、動力が入力又は出力される回転軸と、前記回転軸に対して径方向に可動に支持された複数のピニオンスプロケット及び複数のガイドロッドと、前記複数のピニオンスプロケット及び前記複数のガイドロッドを前記回転軸の軸心から等距離を維持させながら前記径方向に同期させて移動させる移動機構とを有する複合スプロケットを二組と、前記二組の複合スプロケットに巻き掛けられたチェーンとを備え、前記複数のピニオンスプロケット及び前記複数のガイドロッドの何れをも囲み且つ前記複数のピニオンスプロケット及び前記複数のガイドロッドの何れにも接する円の半径である接円半径の変更によって変速比を変更する変速機構であって、固定放射状溝が複数形成され、前記回転軸と一体回転する固定ディスクと、前記固定放射状溝のそれぞれと交差する可動放射状溝が複数形成され、前記固定ディスクに対して同心に配置され且つ相対回転可能な可動ディスクと、を備え、前記固定放射状溝と前記可動放射状溝とが交差する交差箇所に少なくとも前記複数のガイドロッドが内挿され、前記固定ディスク及び前記可動ディスクの少なくとも一方は、同軸に並設された複数の並設ディスクにより構成され、前記並設ディスクのそれぞれには、前記固定放射状溝及び前記可動放射状溝の少なくとも一方を構成する並設放射状溝が複数形成され、前記複数の並設放射状溝は、前記ガイドロッドが内挿される第一放射状溝と、前記第一放射状溝よりも大きな溝幅を有するとともに軸受けを介して前記ガイドロッドが内挿される第二放射状溝とを有し、前記複数のガイドロッドは、何れかの前記第二放射状溝に前記軸受けを介して内挿されることを特徴としている。

（２）前記並設ディスクのそれぞれには、前記第二放射状溝どうしが前記周方向に隣接することなく形成されていることが好ましい。
（３）前記固定ディスク及び前記可動ディスクのうち一方のディスクが前記ガイドロッドに対して軸方向に隣接して配置され、前記複数の並設ディスクが前記一方のディスクに適用されることが好ましい。

（４）前記複数の並設ディスクは、前記固定ディスク及び前記可動ディスクの少なくとも一方につき二枚並設されており、前記並設ディスクのそれぞれには、前記第一放射状溝と前記第二放射状溝とが前記周方向に交互に形成されていることが好ましい。
（５）前記可動放射状溝は、前記径方向に対して傾斜して設けられ、前記可動ディスクは、前記複数の並設ディスクにより構成され、前記並設放射状溝は、前記可動放射状溝を構成することが好ましい。
（６）前記ガイドロッドは、ロッド支持軸と、前記ロッド支持軸の外周におけるに前記チェーンと接触する軸方向位置に部分的に外挿された円筒状のガイド部材とを有することが好ましい。

本発明の変速機構によれば、複数並設された並設ディスクのそれぞれは、固定ディスク及び可動ディスクの少なくとも一方を構成し、第一放射状溝とこれよりも大きな溝幅の第二放射状溝とを有する並設放射状溝が形成され、各並設ディスクには第一放射状溝及び第二放射状溝の何れもが形成されるため、従来のように軸受けを内挿する放射状溝のみが形成される構造に比較して、並設放射状溝（第一放射状溝，第二放射状溝）どうしの間隔を確保することができる。これは、ガイドロッドの数を確保するうえでも有効である。また、複数のガイドロッドは、何れかの第二放射状溝に軸受けを介して内挿されているため、軸受けを介して全てのガイドロッドを支持することができる。したがって、ガイドロッドに対応する放射状溝の同軸方向位置における周方向の間隔、即ち、各並設ディスクにおける並設放射状溝どうしの間隔を確保するとともに耐久性を確保することができる。

本発明の一実施形態にかかる変速機構の複合スプロケット及びチェーンに着目した要部を模式的に示す径方向断面図（横断面図）である。 本発明の一実施形態にかかる変速機構の複合スプロケット及びチェーンに着目した要部を模式的に示す軸方向断面図（縦断面図）である。 本発明の一実施形態にかかる変速機構の固定ディスクに着目して示す側面図である。この図３は、図２の矢視Ａ−Ａに対応している。 本発明の一実施形態にかかる変速機構の可動ディスク（並設ディスク）に着目して示す側面図である。この図４は、図２の矢視Ｂ−Ｂに対応している。 本発明の一実施形態にかかる変速機構においてピニオンスプロケット等の径方向移動用の固定ディスク及び可動ディスクとこれらによって移動されるピニオンスプロケット及びガイドロッドの各支持軸とを示し、スプロケット移動機構及びロッド移動機構を説明する図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）の順に接円半径が大きくなっている。なお、接円半径が、最小径のものを（ａ）に示し、最大径のものを（ｃ）に示す。 本発明の一実施形態にかかる変速機構の径方向断面図である。この図６は、図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。 本発明の一実施形態にかかる変速機構の径方向断面図である。この図７は、図２のＤ−Ｄ矢視断面図である。 本発明の一実施形態にかかる変速機構の第一カム溝及び第二カム溝を拡大して示す要部拡大図である。この図８は、図２のＥ−Ｅ矢視図である。 本発明の一実施形態にかかる変速機構のチェーン及びこれをガイドするガイドロッドの一部を取り出して模式的に示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の変速機構にかかる実施の形態を説明する。本実施形態の変速機構は、車両用変速機に用いて好適である。なお、本実施形態では、変速機構における回転軸の軸心あるいはこの軸心に平行な方向を軸方向とし、回転軸の軸心を基準に径方向及び周方向のそれぞれを定める。

〔一実施形態〕
以下、一実施形態にかかる変速機構について説明する。
〔１．構成〕
変速機構は、図１に示すように、二組の複合スプロケット５，５と、これらの複合スプロケット５，５に巻き掛けられたチェーン６とを備えている。なお、複合スプロケット５とは、詳細を後述する複数のピニオンスプロケット２０及び複数のガイドロッド２９が多角形（ここでは二十一角形）の頂点をなすようにして形成された見かけ上の大スプロケットを意味する。

二組の複合スプロケット５，５のうち、一方は、入力側の回転軸１（入力軸）と同心に一体回転する一組の複合スプロケット５（図１では左方に示す）であり、他方は、出力側の回転軸１（出力軸）と同心に一体回転する複合スプロケット５（図１では右方に示す）である。これらの複合スプロケット５，５はそれぞれ同様に構成されているため、下記の説明では、主に入力側の複合スプロケット５に着目し、その構成を説明する。

複合スプロケット５は、回転軸１と、この回転軸１に対して径方向に可動に支持された複数（ここでは三個）のピニオンスプロケット２０及び複数（ここでは十八本）のガイドロッド２９とを有している。三個のピニオンスプロケット２０は、回転軸１の軸心Ｃ₁を中心にした円周上において周方向に沿って等間隔に配置され、ピニオンスプロケット２０の相互間にはそれぞれ六本のガイドロッド２９が配置されている。

この変速機構は、ピニオンスプロケット２０及びガイドロッド２９が多角形の頂点をなすようにして形成された見かけ上の大スプロケットの外径、即ち、複合スプロケット５の外径を変更（拡縮径）することによって変速比を変更するものである。変速比は連続的に変更することができるため、無段変速機構として構成することもできるが、段階的に変更して多段の有段変速機構として構成することもできる。

複合スプロケット５の外径とは、複数のピニオンスプロケット２０の何れをも囲み、且つ、複数のピニオンスプロケット２０の何れにも接する円（接円）の半径（以下、「接円半径」という）に対応するものである。また、複合スプロケット５にはチェーン６が巻き掛けられるため、複合スプロケット５の外径は、複数のピニオンスプロケット２０とチェーン６との接触半径、即ち、複合スプロケット５のピッチ円の半径に対応するものともいえる。このため、変速機構は、接円半径の変更によって変速比を変更するものといえる。なお、図１には、入力側の接円半径が最小径であり、出力側の接円半径が最大径のものを示している。

図１には図示省略するが、複合スプロケット５は、複数のピニオンスプロケット２０を移動させるスプロケット移動機構４０Ａと、スプロケット移動機構４０Ａに連動してピニオンスプロケット２０に含まれる自転ピニオンスプロケット２２，２３を自転駆動する機械式自転駆動機構５０と、複数のガイドロッド２９を移動させるロッド移動機構４０Ｂとを備えている（図２，図５〜図７参照）。これらについては、詳細を後述する。以下、変速機構の構成を、複合スプロケット５及びこれに巻き掛けられるチェーン６の順に説明する。

〔１−１．複合スプロケット〕
以下の複合スプロケット５にかかる構成の説明では、基本的な構成要素として、チェーン６に噛合うピニオンスプロケット２０，チェーン６を案内（ガイド）するガイドロッド２９，回転軸１と一体に回転する固定ディスク１０，固定ディスク１０に対して相対回転可能に設けられた可動ディスク１９，固定ディスク１０と一体に回転する第一回転部１５，可動ディスク１９と一体に回転する第二回転部１６の順に説明する。

なお、本実施形態では、図２に示すように、回転軸１の軸方向両端側（図２における上端側及び下端側）にそれぞれ、固定ディスク１０と可動ディスク１９とが互いに隣接して装備され、軸方向中間部にピニオンスプロケット２０及びガイドロッド２９並びにこれらの巻き掛けられたチェーン６が配置される。また、各端部の固定ディスク１０及び可動ディスク１９のうち、可動ディスク１９の方が軸方向内側、即ち、ピニオンスプロケット２０，ガイドロッド２９，チェーン６に近い側に配置されている。言い換えれば、固定ディスク１０及び可動ディスク１９のうちの一方のディスク（ここでは可動ディスク１９）が、ガイドロッド２９に対して軸方向に隣接して配置されている。

その次に、基本的な構成要素を作動させる機構類として、相対回転駆動機構３０，スプロケット移動機構４０Ａ，ロッド移動機構４０Ｂ，機械式自転駆動機構５０の順に説明する。なお、固定ディスク１０，可動ディスク１９，第一回転部１５，第二回転部１６は、回転軸１の軸心Ｃ₁と同心に配設されており、ディスク１０，１９における径方向は回転軸１の径方向と一致する。

〔１−１−１．ピニオンスプロケット〕
三個のピニオンスプロケット２０は、それぞれチェーン６と噛合って動力伝達し、回転軸１の軸心Ｃ₁周りに公転する。ここでいう「公転」とは、各ピニオンスプロケット２０が、回転軸１の軸心Ｃ₁を中心に回転することを意味する。回転軸１が回転すると、この回転に連動して各ピニオンスプロケット２０が公転する。つまり、回転軸１の回転数とピニオンスプロケット２０が公転する回転数とは等しい。なお、図１には、白抜きの矢印で反時計回りの公転方向を示している。

これらのピニオンスプロケット２０は、自転しない一つのピニオンスプロケット（以下、「固定ピニオンスプロケット」という）２１と、この固定ピニオンスプロケット２１を基準に公転の回転位相が進角側及び遅角側のそれぞれに配置され自転可能な二つの自転ピニオンスプロケット２２，２３とから構成されている。なお、以下の説明では、固定ピニオンスプロケット２１を基準に進角側に設けられたピニオンスプロケット（進角側自転ピニオンスプロケット）を第一自転ピニオンスプロケット２２と呼び、遅角側に設けられたピニオンスプロケット（遅角側自転ピニオンスプロケット）を第二自転ピニオンスプロケット２３と呼ぶ。

各ピニオンスプロケット２１，２２，２３は、何れも、その中心に設けられた支持軸（ピニオンスプロケット軸）２１ａ，２２ａ，２３ａに対して結合されている。ここでいう「自転」とは、各自転ピニオンスプロケット２２，２３がその支持軸２２ａ，２３ａの軸心Ｃ₃，Ｃ₄周りに回転することを意味する。なお、各支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａの軸心Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄及び回転軸１の軸心Ｃ₁は、何れも相互に平行である。

詳細は後述するが、図２に示すように、第一自転ピニオンスプロケット２２の支持軸２２ａは、軸方向両端部２２Ａ（一方の軸方向端部のみに符号を付す）が固定ディスク１０及び可動ディスク１９に支持されている。同様に、固定ピニオンスプロケット２１及び第二自転ピニオンスプロケット２３の各支持軸２１ａ，２３ａは、軸方向両端部が固定ディスク１０及び可動ディスク１９に支持されている。

図１に示すように、固定ピニオンスプロケット２１は、本体部２１ｂとこの本体部２１ｂの外周部全周に形成された歯２１ｃとを有する。同様に、自転ピニオンスプロケット２２，２３は、何れも本体部２２ｂ，２３ｂとこの本体部２２ｂ，２３ｂの外周部全周に突出形成された歯２２ｃ，２３ｃとを有する。当然ながら、各ピニオンスプロケット２１，２２，２３に形成される歯の形状寸法及びピッチは同一規格のものとなっている。

図示省略するが、各ピニオンスプロケット２１，２２，２３において、各支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａに対して自転を規制しつつ微小回転（一定範囲内での回転）を許容して動力伝達を実現する位相ズレ許容動力伝達機構が装備されていてもよい。かかる位相ズレ許容動力伝達機構としては、ピニオンスプロケット２１，２２，２３の内周側に一体回転するように装備されたキー部材と、ピニオンスプロケット２１，２２，２３の支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａの外周側に形成されてキー部材が回転方向に遊びをもって係合するキー溝と、キー部材がキー溝の回転方向の中立位置に位置するように、キー部材を回転方向の正転と逆転方向との双方から付勢する付勢部材とを備え、回転方向の中立位置に付勢し回転を弾性的に規制するものを用いることができる。

この場合、ピニオンスプロケット２１，２２，２３の本体部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａに対して微小な回転が許容されつつ動力伝達することができる。この構成を設けることによって、各ピニオンスプロケット２１，２２，２３とチェーン６との噛み合い開始位置における両者の微小な位相ズレを吸収して、各ピニオンスプロケット２１，２２，２３とチェーン６とを円滑に噛み合わせることが可能となる。

詳細は後述するが、第一自転ピニオンスプロケット２２は、図１において、接円半径の拡径時に時計回りに自転し、接円半径の縮径時に反時計回りに自転する。一方、第二自転ピニオンスプロケット２３は、図１において、接円半径の拡径時に反時計回りに自転し、接円半径の縮径時に時計回りに自転する。なお、第一自転ピニオンスプロケット２２と第二ピニオンスプロケット２３とは、配設箇所及び自転方向が異なるのを除いて同様に構成されるため、ここでは、第一自転ピニオンスプロケット２２に着目して説明する。

なおまた、以下の説明で、固定ピニオンスプロケット２１，第一自転ピニオンスプロケット２２及び第二自転ピニオンスプロケット２３を区別なく用いるときには単にピニオンスプロケット２０と呼び、同様に、支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａについても区別なく用いるときには支持軸２０ａと呼ぶ。

本実施形態では、図２に示すように、ピニオンスプロケット２０は、軸方向に三列の歯車２０ｇ（一箇所のみに符号を付す）を備え、これらの各列の歯車に対応してチェーン６も三本巻き掛けられている。ここでは、ピニオンスプロケット２０の三列の歯車は、スペーサ２０ｓ（一箇所のみに符号を付す）を介して互いに間隔をあけて設けられている。

ピニオンスプロケット２０の歯車の列数は、変速機構の伝達トルクの大きさによるが、二列又は四列以上であってもよいし一列であってもよい。なお、図２は、理解容易のため模式的に示したものであり、同断面に第一自転ピニオンスプロケット２２及び後述する相対回転駆動機構３０を示し、入力側の複合スプロケット５と出力側の複合スプロケット５との間に間隔を設けて示している。

〔１−１−２．ガイドロッド〕
図１に示すように、複数のガイドロッド２９は、チェーン６と回転軸１の軸心Ｃ₁との距離の変動（チェーン６の巻き掛け半径の変動）を小さくするように、つまり、回転軸１周りのチェーン６の軌道を可能な限り円軌道に近づけるように、チェーン６をガイドするものである。これらのガイドロッド２９は、その径方向外側の周面に当接するチェーン６の軌道をガイドする。ピニオンスプロケット２１，２２，２３及び各ガイドロッド２９は多角形（略正多角形）の形状をなすので、チェーン６は、その径方向内側のピニオンスプロケット２１，２２，２３及び各ガイドロッド２９に当接しガイドされながら多角形の形状に沿って転動する。なお、ガイドロッド２９はそれぞれ同様に構成されるため、ここでは一つのガイドロッド２９に着目して説明する。

図１及び図２に示すように、ガイドロッド２９は、ロッド支持軸２９ａ（図１では破線で示す）の外周に円筒状のガイド部材２９ｂが外挿されたものであり、ロッド支持軸２９ａによって支持され、ガイド部材２９ｂの外周面でチェーン６をガイドする。図２に示すように、ガイドロッド２９の軸方向両端部２９Ａ（一方の軸方向端部のみに符号を付す）は、ガイド部材２９ｂからロッド支持軸２９ａが軸方向に突出している。詳細は後述するが、この突出したロッド支持軸２９ａが固定ディスク１０及び可動ディスク１９に支持される。つまり、ガイドロッド２９は、ロッド支持軸２９ａと、ロッド支持軸２９ａにおけるチェーン６と接触する軸方向位置に部分的に外装された円筒状のガイド部材２９ｂとを有する。詳細は後述するが、各ガイドロッド２９は軸受け２５を介して支持されている。

なお、ガイドロッド２９の本数は、十八本に限らず、これよりも多くてもよいし少なくてもよい。この場合、ガイドロッド２９は、ピニオンスプロケット２０の相互間（ここでは三箇所）に同数設けられることが好ましい。また、ガイドロッド２９を多く設けるほど複合スプロケット５を真円に近づけ、チェーン６と回転軸１の軸心Ｃ₁との距離の変動を小さくすることができる。

しかし、この場合、パーツの増加による製造コストや重量の増加を招くおそれや後述のロッド移動機構４０Ｂの構成に起因してガイドロッド２９自体やガイドロッド２９を支持する部材の剛性や強度の低下を招くおそれがあるため、これらを考慮してガイドロッド２９の本数を設定することが好ましい。

〔１−１−３．固定ディスク及び可動ディスク〕
固定ディスク１０及び可動ディスク１９は、複数のピニオンスプロケット２０及び複数のガイドロッド２９の軸方向両端部にそれぞれ対を成して設けられているが、ここでは一側に設けられた固定ディスク１０，可動ディスク１９に着目し、その構成を説明する。

〔１−１−３−１．固定ディスク〕
固定ディスク１０は、回転軸１と一体に形成されるか、或いは、何れも回転軸１と一体回転するように結合されている。図３及び図５に示すように、固定ディスク１０には、各ピニオンスプロケット２１，２２，２３に対応して設けられたスプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃと各ガイドロッド２９に対応して設けられたロッド用固定放射状溝１２（一箇所のみに符号を付す）との二種の固定放射状溝が形成されている。なお、図３には、白抜きの矢印で時計回りの公転方向を示している。

スプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃには、ピニオンスプロケット２１，２２，２３の支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａが内挿されている。固定ピニオンスプロケット２１に対応するスプロケット用固定放射状溝１１ａは、固定ピニオンスプロケット２１の径方向移動を案内する溝といえ、同様に、第一自転ピニオンスプロケット２２に対応するスプロケット用固定放射状溝１１ｂは、第一自転ピニオンスプロケット２２の径方向移動を案内する溝といえ、第二自転ピニオンスプロケット２３に対応するスプロケット用固定放射状溝１１ｃは、第二自転ピニオンスプロケット２３の径方向移動を案内する溝といえる。このため、これらのスプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、対応するピニオンスプロケット２１，２２，２３の径方向移動経路に沿っている。

スプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、配設箇所を除いてそれぞれ同様に構成されている。このため、スプロケット用固定放射状溝１１ａに着目して説明する。ここでは、スプロケット用固定放射状溝１１ａが固定ディスク１０の径方向θ_sに沿う直線状に形成されている。このスプロケット用固定放射状溝１１ａは、固定ピニオンスプロケット２１の支持軸２１ａの外径に対応する溝幅を有する。この溝幅は、支持軸２１ａの外径よりも微小に大きく設定されている。このため、スプロケット用固定放射状溝１１ａに内挿される支持軸２１ａは、干渉することなくスプロケット用固定放射状溝１１ａに沿って移動可能に構成されている。

また、ロッド用固定放射状溝１２（一箇所のみに符号を付す）には、対応するガイドロッド２９のロッド支持軸２９ａ（一箇所のみに符号を付す）が内挿されている。ロッド用固定放射状溝１２は、それぞれ配設箇所が異なる点を除いては同様に構成されている。ここでは、上記のスプロケット用固定放射状溝１１ａと同様に、ロッド用固定放射状溝１２が固定ディスク１０の径方向に沿う直線状に形成されている。また、ロッド用固定放射状溝１９ａは、ガイドロッド２９のロッド支持軸２９ａの外径よりも微小に大きく設定されている。このため、ロッド用固定放射状溝１９ａに内挿される支持軸２９ａは、干渉することなくロッド用固定放射状溝１９ａに沿って移動可能に構成されている。なお、ロッド用固定放射状溝１２は、ピニオンスプロケット２０（図１参照）が何れの径方向位置にあるときでもピニオンスプロケット２０間にガイドロッド２９が等間隔に位置するように、スプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃに合わせて配設される。

〔１−１−３−２．可動ディスク（並設ディスク）〕
図２に示すように、可動ディスク１９は、ピニオンスプロケット２０及びガイドロッド２９を挟んで一側及び他側のそれぞれに設けられる。これらの可動ディスク１９は、連結シャフト１９Ａで互いに連結されている。ここでは、図１に示すように、各ピニオンスプロケット２１，２２，２３の相互間にそれぞれ連結シャフト１９Ａ（一箇所にのみ符号を付す）が設けられている。これにより、一側の可動ディスク１９と他側の可動ディスク１９とが一体に回転する。

図４及び図５に示すように、可動ディスク１９（図５には破線で示す）には、上記の固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２のそれぞれと軸方向視で交差する可動放射状溝１９ａ，１９ｂ（何れも一箇所のみに符号を付し、図５には破線で示す）が複数形成されている。具体的には、スプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃとそれぞれ交差するスプロケット用可動放射状溝１９ａと、ロッド用固定放射状溝１２とそれぞれ交差するロッド用可動放射状溝１９ｂとの二種の可動放射用溝が形成されている。なお、可動ディスク１９の外形は円形であり、軸方向視で固定ディスク１０の外形（円形）と一致して重合するが、便宜上、図５では可動ディスク１９の外形円を縮小して示している。なおまた、詳細は後述するが、図５では、ロッド用可動放射状溝１９ｂとして、後述の第一放射状溝６２ａと第二放射状溝６２ｂとを区別せずに溝形状を例示している。

各可動ディスク１９は、同軸に並設された複数の並設ディスク６０により構成されている。これは、固定ディスク１０及び可動ディスク１９のうち一方のディスクがガイドロッド２９に対して軸方向に隣接して配置され、かかる一方のディスク（ここでは可動ディスク１９）に並設ディスク６０が適用されるものと言い換えることができる。ここでは、図２に示すように、一つの可動ディスク１９を構成する複数の並設ディスク６０として、第一並設ディスク６０Ａ及び第二並設ディスク６０Ｂの二枚のディスクが設けられたものを例に挙げて説明する。以下、可動ディスク１９について並設ディスク６０とも呼ぶ。

なお、ピニオンスプロケット２０及びガイドロッド２９を基準に軸方向外側へ向けて第一並設ディスク６０Ａ，第二並設ディスク６０Ｂの順に並設されている。これらの第一並設ディスク６０Ａ，第二並設ディスク６０Ｂそれぞれを区別せずにいうときは、単に並設ディスク６０という。ここでは、可動放射状溝１９ａ，１９ｂは、並設ディスク６０に形成された並設放射状溝６１，６２により構成される。詳細には、スプロケット用可動放射状溝１９ａがスプロケット用並設放射状溝６１により構成され、また、ロッド用可動放射状溝１９ｂがロッド用並設放射状溝６２により構成されている。

次の説明では、可動ディスク１９を構成する並設ディスク６０に着目し、第一並設ディスク６０Ａ，第二並設ディスク６０Ｂの順に説明する。第一並設ディスク６０Ａは、図４に示すように、スプロケット用並設放射状溝６１及びロッド用並設放射状溝６２（何れも一箇所のみに符号を付す）の二種の並設放射状溝が形成されている。なお、図４には、白抜きの矢印で時計回りの公転方向を示している。

スプロケット用並設放射状溝６１のそれぞれは、上記のようにスプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（図３参照）のそれぞれに交差するように配置されて設けられている。スプロケット用並設放射状溝６１とスプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃとが交差する第一交差箇所ＣＰ₁（図２参照）には、ピニオンスプロケット２１，２２，２３の各支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａが内挿される。

スプロケット用並設放射状溝６１は、配設箇所を除いてそれぞれ同様に構成されているため、以下の説明では、固定ピニオンスプロケット２１に対応するスプロケット並設放射状溝６１に着目して説明する。ここでは、スプロケット用並設放射状溝６１が外周に向かうに連れて径方向に対して周方向（ここでは公転方向に対して反対方向）に向けて傾斜を大きくするように設けられている。このスプロケット用並設放射状溝６１は、滑らかな曲線状に形成されている。例えば、スプロケット用並設放射状溝６１の内周側端部は、この位相に対応する径方向θ_cに対して傾斜している。

このスプロケット用並設放射状溝６１は、スプロケット用固定放射状溝１１ａと同様に、支持軸２１ａの外径よりも微小に大きく設定されている。このため、スプロケット用並設放射状溝６１に内挿される支持軸２１ａは、干渉することなくスプロケット用並設放射状溝６１に沿って移動可能に構成されている。

ロッド用並設放射状溝６２は、上記のようにロッド用固定放射状溝１２のそれぞれに交差して設けられ、これらの交差箇所に各ガイドロッド２９のロッド支持軸２９ａが内挿される。ここでは、ロッド用並設放射状溝６２がスプロケット用並設放射状溝６１と同様に、外周に向かうに連れて径方向に対して周方向（ここでは公転方向に対して反対方向）に向けて傾斜を大きくするように設けられ、滑らかな曲線状に形成されている。

なお、図４では、スプロケット用並設放射状溝６１の相互間に六本のロッド用並設放射状溝６２が設けられ、同径方向位置で比較したときに、各ロッド用並設放射状溝６２の径方向に対する傾斜角度が公転方向に向かうに連れて大きくなるものを例示している。ここでは、ロッド用並設放射状溝６２は、ピニオンスプロケット２０（図１参照）が何れの径方向位置にあるときでもピニオンスプロケット２０間にガイドロッド２９が等間隔に位置するように、スプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃに合わせて配設されている。ただし、各ロッド用並設放射状溝６２は、同径方向位置における径方向に対する傾斜角度が互いに等しく設定されていてもよい。

かかるロッド用並設放射状溝６２は、第一放射状溝（細溝）６２ａとこれよりも大きな溝幅を有する第二放射状溝（太溝）６２ｂとから構成されている。第一放射状溝６２ａにはガイドロッド２９のみが内挿され、第二放射状溝６２ｂにはガイドロッド２９が軸受け２５を介して内挿されている。つまり、第二放射状溝６２ｂの溝幅は、第一放射状溝６２ａの溝幅よりも軸受け２５の外径に対応する分だけ大きく設定されている。

第一放射状溝６２ａは、内挿されるガイドロッド２９の外径よりも微小に大きな溝幅に設定され、また、第二放射状溝６２ｂは、内挿される軸受け２５の外径よりも微小に大きな溝幅に設定されている。このため、ガイドロッド２９は軸受け２５を介して第二放射状溝６２ｂの側壁に支持される。なお、ガイドロッド２９と第一放射状溝６２ａの側壁とは微小な隙間が確保されている。したがって、ガイドロッド２９は、放射状溝６２ａ、６２ｂに干渉することなく、第二放射状溝６２ｂの側壁に支持されるとともに第二放射状溝６２ｂに沿って移動可能に構成されている。

なお、図２には、第二放射状溝６２ｂに内挿される軸受け２５として、図中にその存在が明確化されるように、ボールベアリングを例示するが、この軸受け２５にドライブッシュやローラベアリングなどのその他の公知の軸受けを用いてもよい。軸受け２５として、ボールベアリングやローラベアリングを用いる場合には円滑性を確実に確保することができ、ブッシュを用いる場合にはスペースの制約に対する対応自由度を向上させることができる。特に、ドライブッシュを用いるときには、無給油で使用することができ、メンテナンス性を向上させることができる。

図４に示すように、ロッド用並設放射状溝６２は、第二放射状溝６２ｂどうしが周方向に隣接することなく形成されている。具体的には、第一放射状溝６２ａと第二放射状溝６２ｂとが交互に配設されている。このため、第一並設ディスク６０Ａには、第一放射状溝６２ａと第二放射状溝６２ｂとが周方向に交互に形成されている。

次に、第二並設ディスク６０Ｂについて説明する。なお、第二並設ディスク６０Ｂの外形は円形であり、軸方向視で第一並設ディスク６０Ａの外形（円形）と一致して重合するが、便宜上、図４では第一並設ディスク６０Ａの外形円よりも縮小して第二並設ディスク６０Ｂの外形円を二点鎖線で示している。第二並設ディスク６０Ｂは、第一並設ディスク６０Ａと同様に、スプロケット用並設放射状溝６１とロッド用並設放射状溝６２との二種の並設放射状溝が形成されている。このロッド用並設放射状溝６２も、第一並設ディスク６０Ａと同様に、第一放射状溝（細溝）６２ａとこれよりも大きな溝幅を有する第二放射状溝（太溝）６２ｂとから構成される。

第二並設ディスク６０Ｂのスプロケット用並設放射状溝６１は、第一並設ディスク６０Ａのスプロケット用並設放射状溝６１と同様に形成され、軸方向視で第一並設ディスク６０Ａのスプロケット用並設放射状溝６１と重複（一致）する。一方、第二並設ディスク６０Ｂのロッド用並設放射状溝６２は、第一放射状溝６２ａ及び第二放射状溝６２ｂ（何れも一箇所のみ二点鎖線で示す）の配設箇所が第一並設ディスク６０Ａの第一放射状溝６２ａ及び第二放射状溝６２ｂの配設箇所と異なる。

具体的には、第二並設ディスク６０Ｂの第一放射状溝６２ａが第一並設ディスク６０Ａの第二放射状溝６２ｂに対応する箇所に配設され、また、第二並設ディスク６０Ｂの第二放射状溝６２ｂが第一並設ディスク６０Ａの第一放射状溝６２ａに対応する箇所に配設されている。このため、第二並設ディスク６０Ｂは、第一並設ディスク６０Ａと同様に、第一放射状溝６２ａと第二放射状溝６２ｂとが周方向に交互に形成されている。

したがって、二つの並設ディスク６０Ａ，６０Ｂを軸方向から視たときに周方向に隣接する第二放射状溝６２ｂがそれぞれ異なる並設ディスク６０Ａ，６０Ｂに形成されている。また、第一放射状溝６２ａ及び第二放射状溝６２ｂは、軸方向に並設された並設ディスク６０Ａ，６０Ｂに千鳥状に配設されたものともいえる。例えば、並設ディスク６０では、第一並設ディスク６０Ａにおいて軸受け２５が内挿される第二放射状溝６２ｂ（図２では一方の複合スプロケット５に例示）と第二並設ディスク６０Ｂにおいて軸受け２５が内挿される第二放射状溝６２ｂ（図２では他方の複合スプロケット５に例示）とが周方向に隣接している。

このように、複数のガイドロッド２９は、何れかの第二放射状溝６２ｂに軸受け２５を介して内挿されている。また、各ガイドロッド２９は、第一並設ディスク６０Ａの第二放射状溝６２ｂ及び第二並設ディスク６０Ｂの第二放射状溝６２ｂに、径方向に沿って軸方向位置を交互にズラされて軸受け２５を介して内挿されることとなる。なお、以下の説明では、並設ディスク６０Ａ，６０Ｂにより構成される可動ディスク１９について、並設ディスク６０Ａ，６０Ｂに着目して説明する場合を除き、可動ディスク１９と呼んで説明する。

〔１−１−４．第一回転部〕
図２に示すように、第一回転部１５は、固定ディスク１０と一体回転する部分、即ち、回転軸１と一体回転する部分である。ここでは、第一回転部１５が回転軸１の一部に設けられている。この第一回転部１５は、固定ディスク１０及び可動ディスク１９よりも軸方向外側に配設されている。

図２，図７及び図８に示すように、第一回転部１５には、第一カム溝１５ａが設けられている。この第一カム溝１５ａは、回転軸１の軸方向に沿って凹設して設けられている。ここでは、第一カム溝１５ａが回転軸１の軸心Ｃ₁と平行に形成されている。図７には、第一カム溝１５ａ（一箇所のみに符号を付す）が周方向に間隔をおいて三箇所に設けられたものを例示するが、第一カム溝１５ａの形成箇所や形成個数は、周囲の構成や要求仕様等に応じて設定すればよく、種々の形状や個数のものを採用することができる。

〔１−１−５．第二回転部〕
図２，図６及び図７に示すように、第二回転部１６は、可動ディスク１９と接続部１７を介して接続されている。なお、図６及び図７には、白抜きの矢印で反時計回りの公転方向を示している。

まず、接続部１７について説明する。
接続部１７は、可動ディスク１９及び第二回転部１６と一体に回転し、固定ディスク１０を覆うように配設されている。この接続部１７は、固定ディスク１０の外周（径方向外側）を覆う軸方向接続部１７ａと、固定ディスク１０の軸方向外側を覆う径方向接続部１７ｂとを有する。

接続部１７においては、可動ディスク１９と第二回転部１６との接続のうち、軸方向成分の離隔分を接続しているのが軸方向接続部１７ａであり、径方向の離隔分を接続しているのが径方向接続部１７ｂである。軸方向接続部１７ａは、回転軸１の軸心Ｃ₁と同心に設けられるとともに軸方向に延びる円筒形状をなしている。この軸方向接続部１７ａは、図２に示すように、軸方向内側が可動ディスク１９（ここでは第二並設ディスク６０Ｂ）の外周端部（外周部）１９ｔに結合され、軸方向外側が次に説明する径方向接続部１７ｂに接続されている。

図２，図６及び図７に示すように、径方向接続部１７ｂは、径方向外側が軸方向接続部１７ａに接続され、径方向内側が第二回転部１６に接続されている。この径方向接続部１７ｂは、回転軸１の軸心Ｃ₁と同心に設けられるとともに径方向に延在する円盤から次に説明する肉抜き部１７ｃによって肉抜きされた形状をなしている。

図６及び図７に示すように、径方向接続部１７ｂには、肉抜き部１７ｃが設けられている。この肉抜き部１７ｃは、詳細を後述する機械式自転駆動機構５０のラック５３，５４及びピニオン５１，５２に対応する箇所に形成されている。図６には、三箇所に設けられた扇形の肉抜き部１７ｃが、相互間に径方向接続部１７ｂを挟んで等間隔に設けられたものを例示している。ただし、肉抜き部１７ｃの形状や形成個数は、周囲の構成や要求仕様等に応じて設定すればよく、種々の形状や個数のものを採用することができる。

次に、第二回転部１６について説明する。図２，図６及び図７に示すように、第二回転部１６は、第一回転部１５の外周（径方向外側）を覆うように設けられ、回転軸１の軸心Ｃ₁と同心の円筒形状に形成されている。ここでは、図２に示すように、第二回転部１６が、可動ディスク１９の外周端部１９ｔから内周側にシフトされて軸方向に沿って設けられている。

図２及び図８に示すように、第二回転部１６には、第二カム溝１６ａが設けられている。この第二カム溝１６ａは、第一カム溝１５ａの外周に隣接して設けられ、また、第一カム溝１５ａと交差するとともに回転軸１に沿って設けられている。なお、第二カム溝１６ａは、回転軸１の軸方向に交差するように設けられている。なお、図７には、第二カム溝１６ａ（一箇所にのみ符号を付す）が周方向に間隔をおいて三箇所に設けられたものを例示するが、第二カム溝１６ａの形成箇所や形成個数は、第一カム溝１５ａの形成箇所や形成個数に応じて設定される。

〔１−１−６．相対回転駆動機構〕
相対回転駆動機構３０は、上述した第一回転部１５に設けられた第一カム溝１５ａと第二回転部１６に設けられた第二カム溝１６ａとに加えて、第一カム溝１５ａと第二カム溝１６ａとが交差する第二交差箇所ＣＰ₂に配設されたカムローラ９０と、このカムローラ９０を軸方向に移動させるメガネフォーク３５と、このメガネフォーク３５を軸方向に移動させる軸方向移動機構３１とを備えている。

以下、カムローラ９０，メガネフォーク３５，軸方向移動機構３１の順に説明する。図２及び図７に示すように、カムローラ９０は、円柱状に形成されている。このカムローラ９０は、回転軸１の軸心Ｃ₁に直交する方向に沿った軸心を有し、第一カム溝１５ａと第二カム溝１６ａとが交差する第二交差箇所ＣＰ₂（何れも一箇所にのみ符号を付す）に挿通されている。このため、カムローラ９０は、回転軸１の回転に連動して回転軸１の軸心Ｃ₁を中心に回転する。なお、カムローラ９０の外周には、第一カム溝１５ａ及び第二カム溝１６ａのそれぞれに対応する箇所にベアリングが外嵌されている。

カムローラ９０の一端部９０ａは、第二交差箇所ＣＰ₂から径方向外側に突出されて設けられている。なお、図示省略するが、カムローラ９０は、カム溝１５ａ，１６ａから脱落しないように、適宜の抜け止め加工が施されている。かかる抜け止め加工としては、例えばカムローラ９０の他端部に頭部を設けることや抜け止めピンを追加し、カムローラ９０が軸方向に移動可能であって径方向に移動しないようにすることが挙げられる。

メガネフォーク３５は、二組の複合スプロケット５，５に跨って設けられている。このメガネフォーク３５は、各複合スプロケット５，５に対応して設けられた円環状のカムローラ支持部３５ａ（一側にのみ符号を付す）と、各カムローラ支持部３５ａを連結するブリッジ部３５ｂとを有する。カムローラ支持部３５ａの内周側には、上記の第一回転部１５及び第二回転部１６が配設されている。なお、メガネフォーク３５は、ディスク１０，１９に対して平行なプレート状の部材であって、チェーン６を基準としたときのディスク１０，１９に対して軸方向外側に並設されている。

カムローラ支持部３５ａには、内周側の全周にわたって溝部３５ｃが凹設されている。溝部３５ｃは、カムローラ９０の突出長さに対応する深さを有し、カムローラ９０の一端部９０ａを収容している。すなわち、溝部３５ｃは、径方向長さがカムローラ９０の突出長さの円環状空間を有するものといえる。

この溝部３５ｃには、カムローラ９０と転がり接触しうる転動体３５ｄ（一箇所にのみ符号を付す）が設けられている。この転動体３５ｄは、回転軸１の軸心Ｃ₁を中心に回転するカムローラ９０が溝部３５ｃの側壁に接触したときにカムローラ９０が軸心周りに回転することを抑制するために設けられている。すなわち、溝部３５ｃの側壁を形成するカムローラ支持部３５ａに、転動体３５ｄが配設されている。ここでは、複数の転動体３５ｄが溝部３５ｃの全周にわたって配設されている。なお、図２及び図７には、転動体３５ｄとしてニードルベアリングを例示するが、これに替えて、ボールベアリングを用いてもよい。

軸方向移動機構３１は、メガネフォーク３５を軸方向に移動するために、モータ３２と、モータ３２の出力軸３２ａの回転運動を直線運動に切り替える運動変換機構３３と、メガネフォーク３５を支持するとともに運動変換機構３３によって直線運動されるフォーク支持部３４とを備えている。なお、モータ３２としては、ステッピングモータを用いることができる。

以下、図２及び図７を参照して、軸方向移動機構３１について、フォーク支持部３４，運動変換機構３３の順に説明する。フォーク支持部３４は、モータ３２の出力軸３２ａと同心の筒軸を有する円筒状に形成されている。このフォーク支持部３４には、モータ３２の出力軸３２ａが内挿されている。また、フォーク支持部３４は、内周にモータ３２の出力軸３２ａに形成された雄ネジ部３２ｂに螺合する雌ネジ部３４ａが螺設され、外周にメガネフォーク３５のブリッジ部３５ｂと係合するフォーク溝３４ｂが凹設されている。

フォーク溝３４ｂは、メガネフォーク３５のブリッジ部３５ｂの厚み（軸方向長さ）に対応する幅（軸方向長さ）に形成されている。このフォーク溝３４ｂにはブリッジ部３５ｂの中間部（二つの複合スプロケット５，５の間）が嵌入され、フォーク支持部３４とメガネフォーク３５のブリッジ部３５ｂとが一体に結合される。

運動変換機構３３は、出力軸３２ａの雄ネジ部３２ｂと、フォーク支持部３４の雌ネジ部３４ａとを有する。出力軸３２ａが回転すると、雄ネジ部３２ｂと雌ネジ部３４ａとの螺合によって、雌ネジ部３４ａが形成されたフォーク支持部３４が軸方向に移動される。すなわち、軸方向移動機構３１は、モータ３１の回転運動を運動変換機構３３によって直線運動に変換し、この直線運動でフォーク支持部３４を軸方向に直線運動させる。上記のメガネフォーク３５，軸方向移動機構３１を含む相対回転駆動機構３０は、ピニオンスプロケット２１，２２，２３から軸方向にシフトして設けられている。

以下、相対回転駆動機構３０による可動ディスク１９の固定ディスク１０に対する相対回転駆動について説明する。軸方向移動機構３１によってフォーク支持部３４が軸方向に直線運動されると、フォーク支持部３４に結合されたメガネフォーク３５が一体に軸方向に移動し、この移動にともなってカムローラ９０も軸方向に移動される。

第一カム溝１５ａと第二カム溝１６ａとが交差する第二交差箇所ＣＰ₂に配設されるカムローラ９０が軸方向に移動されると、第二交差箇所ＣＰ₂も軸方向に移動する。第一カム溝１５ａが設けられた第一回転部１５は回転軸１及び固定ディスク１０と一体回転するため、第二交差箇所ＣＰ₂が軸方向に移動すると、第一回転部１５に対して第二カム溝１６ａが設けられた第二回転部１６が相対的に回転される。

第二回転部１６は可動ディスク１９と一体回転し、第一回転部１０は固定ディスク１０と一体回転するので、第一回転部１５に対して第二回転部１６が相対回転されると、固定ディスク１０に対して可動ディスク１９が相対的に回転される。

固定ディスク１０に対して可動ディスク１９が相対回転駆動されると、移動機構４０Ａ及び４０Ｂにかかる説明で後述するように、固定ディスク１０に設けられたスプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃと可動ディスク１９に設けられたスプロケット用可動放射状溝１９ａとが交差する第一交差箇所ＣＰ₁が径方向に移動される。このように、相対回転駆動機構３０は、軸方向移動機構３１によって可動ディスク１９を固定ディスク１０に対して相対回転駆動して、第一交差箇所ＣＰ₁を径方向に移動させる。

〔１−１−７．スプロケット移動機構及びロッド移動機構〕
次に、図２及び図５を参照して、スプロケット移動機構４０Ａ及びロッド移動機構４０Ｂを説明する。スプロケット移動機構４０Ａは、複数のピニオンスプロケット２０を移動対象とし、また、ロッド移動機構４０Ｂは、複数のガイドロッド２９を移動対象としている。これらの移動機構４０Ａ，４０Ｂは、各移動対象（複数のピニオンスプロケット２０，複数のガイドロッド２９）を回転軸１の軸心Ｃ₁から等距離を維持させながら径方向に同期して移動させるものである。

スプロケット移動機構４０Ａは、ピニオンスプロケット２１，２２，２３のそれぞれに設けられた支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａが内挿されるスプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成された固定ディスク１０と、スプロケット用可動放射状溝１９ａが形成された可動ディスク１９と、相対回転駆動機構３０（図２及び図７参照）とから構成されている。

また、ロッド移動機構４０Ｂは、ロッド支持軸２９ａが内挿されるロッド用固定放射状溝１２が形成された固定ディスク１０と、ロッド用可動放射状溝１９ｂが形成された可動ディスク１９と、相対回転駆動機構３０とから構成されている。
このように、それぞれの移動機構４０Ａ，４０Ｂの構成は、各移動対象の支持軸が異なるだけで、その他の構成は同様である。

次に、図５（ａ）〜図５（ｃ）を参照して、移動機構４０Ａ及び４０Ｂによる移動を説明する。図５（ａ）は、放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１９ａにおけるピニオンスプロケット２１，２２，２３（図１及び図２等参照）の支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａと放射状溝１２，１９ｂにおけるロッド支持軸２９ａとが回転軸１の軸心Ｃ₁から最も近い位置に位置するものを示す。この場合、相対回転駆動機構３０（図２参照）により可動ディスク１９の回転位相を固定ディスク１０に対して変更すると、図５（ｂ），図５（ｃ）の順に、スプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃとスプロケット用可動放射状溝１９ａとが交差する第一交差箇所ＣＰ₁と、ロッド用固定放射状溝１２とロッド用可動放射状溝１９ｂとの交差箇所とが、回転軸１の軸心Ｃ₁から遠ざかる。すなわち、これらの交差箇所に支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａ，２９ａを支持されたピニオンスプロケット２０及びガイドロッド２９は、回転軸１の軸心Ｃ₁から等距離を維持しながら径方向に同期して移動される。

一方、相対回転駆動機構３０によって可動ディスク１９の回転位相の変更方向を上記の方向と反対にすれば、ピニオンスプロケット２０及びガイドロッド２９は回転軸１の軸心Ｃ₁に近づく。スプロケット移動機構４０Ａによりピニオンスプロケット２０が移動されると、ピニオンスプロケット２０の相互間の距離が変わることにより、チェーン６に対してピニオンスプロケット２０の位相ズレが発生してしまう。そこで、かかる位相ズレを解消するために、機械式自転駆動機構５０が装備されている。

〔１−１−８．機械式自転駆動機構〕
次に、図２及び図６を参照して、機械式自転駆動機構５０を説明する。ここでは、機械式自転駆動機構５０がピニオンスプロケット２０を挟んで対称に構成されるため、一側の構成に着目して説明する。機械式自転駆動機構５０は、上記したように、自転ピニオンスプロケット２２，２３を回転させ、チェーン６に対するピニオンスプロケット２０間の位相ズレを解消するように自転ピニオンスプロケット２２，２３をスプロケット移動機構４０Ａと連動して機械的に自転駆動するものである。言い換えれば、機械式自転駆動機構５０は、スプロケット移動機構４０Ａによる複数のピニオンスプロケット２０の径方向移動に伴って、チェーン６に対する複数のピニオンスプロケット２０の位相ズレを解消するように自転ピニオンスプロケット２２，２３をスプロケット移動機構４０Ａと連動して自転駆動するものである。ただし、機械式自転駆動機構５０は、径方向移動時の固定ピニオンスプロケット２１を自転させない構成も有している。

まず、機械式自転駆動機構５０について、固定ピニオンスプロケット２１（図１参照）を自転させないための構成を説明する。図６に示すように、固定ピニオンスプロケット２１の支持軸２１ａは、固定ディスク１０のスプロケット用固定放射状溝１１ａに挿通されている。この支持軸２１ａには、案内部材５９が一体的に結合されている。

案内部材５９は、スプロケット用固定放射状溝１１ａに内挿されて径方向に案内される。この案内部材５９は、径方向の所定長さにわたってスプロケット用固定放射状溝１１ａに接触するように対応する形状に形成されている。このため、固定ピニオンスプロケット２１を自転させるような回転力が作用したときには、案内部材５９は、スプロケット用固定放射状溝１１ａに対して回転力を伝達するとともに、この回転力の反作用（抗力）で固定ピニオンスプロケット２１を固定するものといえる。すなわち、案内部材５９は、スプロケット用固定放射状溝１１ａにおいて径方向に摺動可能であって回り止め機能を有する形状に形成されている。なお、ここでいう所定長さとは、固定ピニオンスプロケット２１を自転させるような回転力の抗力が確保可能な長さである。

図６では、スプロケット用固定放射状溝１１ａが径方向に長手方向を有する矩形状に形成されており、この矩形状よりも小さい矩形状に形成された案内部材５９を例示している。また、スプロケット用固定放射状溝１１ａの内壁に接する案内部材５９の側壁、特に案内部材５９の四隅に、ベアリングを装着すれば、案内部材５９のよりスムーズな摺動を確保することができる。

次に、機械式自転駆動機構５０について、自転ピニオンスプロケット２２，２３を自転駆動するための構成について説明する。機械式自転駆動機構５０は、自転ピニオンスプロケット２２，２３の支持軸２２ａ，２３ａのそれぞれと一体回転するように固設されたピニオン５１，５２と、ピニオン５１，５２のそれぞれに対応して噛合するように設けられたラック５３，５４と、を有する。

ピニオン５１，５２は、自転ピニオンスプロケット２２，２３の各支持軸２２ａ，２３ａにおける軸方向両端部にそれぞれ設けられている。かかるピニオン５１，５２にそれぞれ対応するラック５３，５４は、スプロケット用固定放射状溝１１ｂ，１１ｃの延在方向に沿って固設されている。

なお、以下の説明では、第一自転ピニオンスプロケット２２のピニオン（進角側ピニオン）５１を第一ピニオン５１と呼び、この第一ピニオン５１と噛合するラック（進角側ラック）５３を第一ラック５３と呼んで区別する。同様に、第二ピニオンスプロケット２３のピニオン（遅角側ピニオン）５２を第二ピニオン５２と呼び、この第二ピニオン５２と噛合するラック（遅角側ラック）５４を第二ラック５４と呼ぶ。

図６に示すように、第一ラック５３は、第一ピニオン５１に対して公転方向基準で遅角側に配置される。逆に、第二ラック５４は、第二ピニオン５２に対して公転方向基準で進角側に配置される。このため、ピニオン５１，５２及びラック５３，５４は、ピニオン５１，５２が拡径方向又は縮径方向に移動されると、ピニオン５１，５２はこれに噛合するラック５３，５４によって互いに逆方向に回転されるように配設されている。

すなわち、機械式自転駆動機構５０は、スプロケット移動機構４０Ａにより移動されたピニオンスプロケット２０の径方向位置に応じて、自転ピニオンスプロケット２２，２３の自転にかかる回転位相を設定するものである。つまり、機械式自転駆動機構５０によって、ピニオンスプロケット２０の径方向位置と自転ピニオンスプロケット２２，２３の自転にかかる回転位相とは一対一の対応関係となる。このように、機械式自転駆動機構５０は、固定ピニオンスプロケット２１が自転しないように案内し、自転ピニオンスプロケット２２，２３が自転するように案内する。

なお、ピニオン５１，５２に対するラック５３，５４の位置関係が異なる点を除いては、第一ピニオン５１と第二ピニオン５２とは同様に構成され、また、第一ラック５３と第二ラック５４とは同様に構成されている。なおまた、第一自転ピニオンスプロケット２２には、前述の位相ズレ許容動力伝達機構に代えて、その支持軸２２ａと第一ピニオン５１との間に皿ばねが介装されていてもよい。この皿ばねによれば、支持軸２２ａと第一ピニオン５１との微小な回転を許容しつつ相対回転を規制することで、変速比の変更中に発生しうる第一自転ピニオンスプロケット２２とチェーン６との噛合時のショック（衝撃）を吸収する。この皿ばねは、固定ピニオンスプロケット２１及び第二自転ピニオンスプロケット２３のそれぞれにも同様に備えられていてもよい。

〔１−２．チェーン〕
次に、チェーン６について説明する。図９に示すように、ガイドロッド２９にガイドされるチェーン６は、各ピニオンスプロケット２１，２２，２３の歯車の列数（ここでは三列）に対応する本数が設けられている。ここでは、第一チェーン６Ａ，第二チェーン６Ｂ及び第三チェーン６Ｃの三本が設けられている。

これらのチェーン６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、動力伝達方向に位相をずらすように互いにピッチをずらしてピニオンオンスプロケット２０に巻き掛けられている。ここでは、１／３ピッチだけ互いのピッチをずらしている。これに対応して、各チェーン６Ａ，６Ｂ，６Ｃに噛合するピニオンスプロケット２０の各歯２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ（以下、これらを区別せずに示すときには「歯２０ｃ」という）の位相もずらして配置されている。なお、チェーン６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、配設ピッチ以外は同様に構成される。

また、変速機構の伝達トルクによっては二本又は四本以上のチェーン６が用いられるが、この場合には「１／チェーンの本数」ピッチだけ各チェーンのピッチをずらして設けられるのが好ましい。

〔２．作用及び効果〕
本発明の一実施形態にかかる変速機構は、上述のように構成されるため、以下のような作用及び効果を得ることができる。複数並設された並設ディスク６０Ａ，６０Ｂのそれぞれは、可動ディスク１９を構成し、第一放射状溝６２ａとこれよりも大きな溝幅の第二放射状溝６２ｂとを有する並設放射状溝６２が形成され、各並設ディスク６０Ａ，６０Ｂには第一放射状溝６２ａ及び第二放射状溝６２ｂの何れもが形成されるため、従来のように軸受け２５を内挿する放射状溝（第二放射状溝６２ｂに対応）のみが形成される構造に比較して、並設放射状溝（第一放射状溝６２ａ，第二放射状溝６２ｂ）６２どうしの周方向の間隔を確保することができる。これは、ガイドロッドの数を確保するうえでも有効である。また、複数のガイドロッド２９は、何れかの第二放射状溝６２ｂに軸受け２５を介して内挿されているため、軸受け２５を介して全てのガイドロッドを支持することができる。したがって、ガイドロッド２９に対応する放射状溝、即ち、並設放射状溝６２どうしの間隔を確保するとともに耐久性を確保することができる。

具体的には、複数の並設ディスク６０Ａ，６０Ｂを軸方向から視たときに、周方向に隣接する第二放射状溝６２ｂがそれぞれ異なる並設ディスク６０Ａ，６０Ｂに形成され、各並設ディスク６０Ａ，６０Ｂにおいて、第二放射状溝６２ｂどうしが周方向に隣接することがないため、第二放射状溝６２ｂはこれよりも溝幅の小さい第一放射状溝６２ａと隣接する。したがって、並設ディスク６０Ａ，６０Ｂにおいて並設放射状溝６２（第一放射状溝６２ａ，第二放射状溝６２ｂ）どうしの間隔を確保することができる。

また、隣接するガイドロッド２９においては、一方のガイドロッド２９が軸受け２５を介して支持される並設ディスク６０（例えば第一並設ディスク６０Ａ）と他方のガイドロッド２９が軸受け２５を介して支持される並設ディスク６０（例えば第二並設ディスク６０Ｂ）とが異なる（別個である）ため、並設ディスク６０Ａ，６０Ｂにおける並設放射状溝６２どうしの間隔を確保しながら、軸受け２５を介して各ガイドロッド２９を支持することができる。このようにして、並設放射状溝６２どうしの間隔を確保するとともに耐久性を確保することができる。

固定ディスク１０及び可動ディスク１９のうちガイドロッド２９に対して軸方向に隣接する一方のディスク（ここでは可動ディスク１９）は、他方のディスク（ここでは固定ディスク１０）よりも軸方向において動力伝達箇所の近傍に位置する。このため、可動ディスク１９には固定ディスク１０よりも動力伝達にかかる力が作用しやすい。このような力が作用しやすい可動ディスク１９に複数の並設ディスク６０が適用され、上記のように並設ディスク６０には軸受け２５を介して各ガイドロッド２９が支持されるため、適切に軸受け２５を配設して、耐久性を向上させることができる。

一つの可動ディスク１９が第一並設ディスク６０Ａ及び第二並設ディスク６０Ｂの二枚のディスクから構成されているため、一つの可動ディスク１９に三枚以上の並設ディスクが設けられる構造のものに比較して、構造の複雑化を抑えることができる。これにより、重力の増加やコストの上昇の抑制に寄与する。従来のように、径方向に傾斜して設けられた可動放射状溝が一枚の可動ディスクに形成されている場合には、径方向に沿って設けられた放射状溝どうしの間隔よりも可動放射状溝どうしの間隔の方が狭くなるため、かかる可動放射状どうしの間隔を確保することが困難となる。これに対し、本変速機構では、特にロッド用可動放射状溝１９ｂがロッド用並設放射状溝６２によって構成されているため、上述のように、第二放射状溝６２ｂを同軸に並設された並設ディスク６０Ａ，６０Ｂに分散して形成することで、第二放射状溝６２ｂを軸方向にずらして交互（千鳥状）に設けることができ、同並設ディスク６０Ａ，６０Ｂにおいて、即ち、同軸方向位置においてロッド用並設放射状溝６２の周方向の間隔を確保することができる。

ガイドロッド２９は、ロッド支持軸２９ａと、ロッド支持軸２９ａの外周におけるにチェーン６と接触する軸方向位置に部分的に外挿された円筒状のガイド部材２９ｂとを有するため、ロッド用並設放射状溝６２に内挿される個所にはガイド部材２９ｂを装備せずにロッド支持軸２９ａのみとでき、ガイドロッド２９の外径を抑えることができ、各ロッド用並設放射状溝６２の溝幅を抑制できる。これにより、同並設ディスク６０Ａ，６０Ｂにおけるロッド用並設放射状溝６２の周方向間隔の確保に寄与する。

さらに、本変速機構は、二組の複合スプロケット５，５に跨って設けられるメガネフォーク３５を有する相対回転駆動機構３０を有するため、複合スプロケット５，５を機械的に連動させることができる。

スプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃが径方向に沿う直線状に形成されているため、複合スプロケット５，５によってトルク伝達されるときに、回転軸１と回転動力を入出力する固定ディスク１０において各ピニオンスプロケット２１，２２，２３の支持軸２１ａ，２２ａ，２３ａを通して作用する反力（ここでは「トルク反力」という）を、周方向に沿ってスプロケット用固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃの壁部に作用させることができ、トルク反力によるピニオンスプロケット２１，２２，２３の径方向への移動を抑制することができる。また、固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２が直線状に形成されているため、形成が容易であり、製造コストの上昇を抑制することができる。

〔その他〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した一実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、適宜組み合わせてもよい。上述の一実施形態では、可動ディスク１９がガイドロッド２９に対して軸方向に隣接するものを説明したが、これに替えて、固定ディスク１０がガイドロッド２９に対して軸方向に隣接していてもよい。この場合、固定ディスク１０が同軸に並設された並設ディスクにより構成される。

さらに、固定ディスク１０及び可動ディスク１９の双方それぞれが複数の並設ディスク６０により構成されていてもよい。この場合、並設ディスク６０の枚数が増加するため、重量の増加やコストの上昇を招くおそれがあるものの、固定ディスク１０及び可動ディスク１９の双方において軸受け２５を介してガイドロッド２９を支持することができ、耐久性を更に向上させることができる。

上述の一実施形態では、軸受け２５を介してガイドロッド２９が内挿される第二放射状溝６２ｂのそれぞれが軸方向位置をズラされて交互に配設されるものを示したが、これに限定されるものではなく、少なくとも、複数のガイドロッド２９は何れかの第二放射状溝６２ｂに軸受け２５を介して内挿されていればよい。

また、ピニオンスプロケット２０の支持軸２０ａが軸受けを介して支持されていてもよい。つまり、スプロケット用の放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１９ａに軸受けが内挿されていてもよい。この場合、スプロケット用の放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１９ａが軸受け２５の外形に応じた溝幅に設定される。この際、スプロケット用の放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１９ａと周方向に隣接するロッド用の放射状溝１２，１９ｂとの間隔が小さくなるおそれがある。このため、並設ディスクを追加し、スプロケット用の放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１９ａと周方向に隣接するロッド用の放射状溝１２，１９ｂとを異なる並設ディスクにそれぞれ形成してもよい。かかる構成によれば、各ディスクにおける放射状溝どうしの間隔を確実に確保することができる。

上述の一実施形態では、固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２が固定ディスク１０の径方向に沿って設けられるものを説明したが、少なくとも可動放射状溝１９ａ，１９ｂが可動ディスク１９の径方向に傾斜して設けられるとともに固定放射状溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２に交差して設けられていればよい。このため、例えば、可動放射状溝が直線状に形成されていてもよいし、また、固定放射状溝が固定ディスクの径方向に対して傾斜して設けられていてもよい。また、ガイドロッド２９のガイド部材２９ｂは省略してもよい。つまり、ガイドロッド２９がロッド支持軸２９ａから構成されてもよい。この場合、変形しやすくなるおそれがあるものの、重力の低下やコストの低減に寄与しうる。

Claims (6)

1. 動力が入力又は出力される回転軸と、前記回転軸に対して径方向に可動に支持された複数のピニオンスプロケット及び複数のガイドロッドと、前記複数のピニオンスプロケット及び前記複数のガイドロッドを前記回転軸の軸心から等距離を維持させながら前記径方向に同期させて移動させる移動機構とを有する複合スプロケットを二組と、前記二組の複合スプロケットに巻き掛けられたチェーンとを備え、前記複数のピニオンスプロケット及び前記複数のガイドロッドの何れをも囲み且つ前記複数のピニオンスプロケット及び前記複数のガイドロッドの何れにも接する円の半径である接円半径の変更によって変速比を変更する変速機構であって、
   固定放射状溝が複数形成され、前記回転軸と一体回転する固定ディスクと、
   前記固定放射状溝のそれぞれと交差する可動放射状溝が複数形成され、前記固定ディスクに対して同心に配置され且つ相対回転可能な可動ディスクと、を備え、
   前記固定放射状溝と前記可動放射状溝とが交差する交差箇所に少なくとも前記複数のガイドロッドが内挿され、
   前記固定ディスク及び前記可動ディスクの少なくとも一方は、同軸に並設された複数の並設ディスクにより構成され、
   前記並設ディスクのそれぞれには、前記固定放射状溝及び前記可動放射状溝の少なくとも一方を構成する並設放射状溝が複数形成され、
   前記複数の並設放射状溝は、前記ガイドロッドが内挿される第一放射状溝と、前記第一放射状溝よりも大きな溝幅を有するとともに軸受けを介して前記ガイドロッドが内挿される第二放射状溝とを有し、
   前記複数のガイドロッドは、何れかの前記第二放射状溝に前記軸受けを介して内挿された、変速機構。
2. 前記並設ディスクのそれぞれには、前記第二放射状溝どうしが前記周方向に隣接することなく形成された、請求項１に記載の変速機構。
3. 前記固定ディスク及び前記可動ディスクのうち一方のディスクが前記ガイドロッドに対して軸方向に隣接して配置され、前記複数の並設ディスクが前記一方のディスクに適用される、請求項１又は２に記載の変速機構。
4. 前記複数の並設ディスクは、前記固定ディスク及び前記可動ディスクの少なくとも一方につき二枚並設されており、
   前記並設ディスクのそれぞれには、前記第一放射状溝と前記第二放射状溝とが前記周方向に交互に形成された、請求項１〜３の何れか１項に記載の変速機構。
5. 前記可動放射状溝は、前記径方向に対して傾斜して設けられ、
   前記可動ディスクは、前記複数の並設ディスクにより構成され、
   前記並設放射状溝は、前記可動放射状溝を構成する、請求項１〜４の何れか１項に記載の変速機構。
6. 前記ガイドロッドは、ロッド支持軸と、前記ロッド支持軸の外周におけるに前記チェーンと接触する軸方向位置に部分的に外挿された円筒状のガイド部材とを有する、請求項１〜５の何れか１項に記載の変速機構。

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