JP6760674B1

JP6760674B1 - 歯車変速装置

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Publication number: JP6760674B1
Application number: JP2019162067A
Authority: JP
Inventors: 昌幸池田
Original assignee: 昌幸池田
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2039-09-05
Also published as: WO2021044888A1; JP2021038837A; CN114270074B; KR20220034884A; US20220282773A1; CN114270074A; KR102631773B1; US11614149B2

Abstract

【課題】コンパクトかつ簡素な構造で回転方向に関わらず変速機能を発揮し、出力軸がロックされた際に動作を停止する歯車変速装置を提供する。【解決手段】軸心ｘを有する入力軸１１に偏心位置ｘ１を中心に偏心ガイド部１４が形成された入力部１３と、偏心位置ｘ１を回転中心とする外歯１８と内歯１９を有し一側が偏心ガイド部１４に回転可能に保持された内外歯車２０と、軸心ｘ上に出力軸１２を有し軸心ｘを中心に外歯１８と噛合する内歯２２が一側に形成された出力部２４と、出力部２４の回転数を制御する回転制御部２５とを備え、回転制御部２５は、軸心ｘを中心に内歯１９と噛合する外歯２６を有する外歯車２７と、外歯車２７の他側に連結機構２８を介して連結された回転制御軸２９とを備え、連結機構２８は、入力軸１１と回転制御軸２９が同方向に回転中に出力軸１２がロックされた時に外歯車２７を偏心させて入力軸１１と回転制御軸２９を停止させる。【選択図】図１

Description

本発明は、入力軸の回転を所望の変速比で変速させて出力軸に伝達する歯車変速装置に関する。

従来の変速装置は、入力手段（入力軸）と車軸等の出力手段（出力軸）との間に、単数又は複数の歯車等を介入させることにより、入力されたトルクや回転数を変化させて出力する装置である。このような変速装置は、例えば自動車等に使用されており、変速比を無段階で連続的に変化させて伝達することができる無段階変速装置も数多く開発されている。例えば、本出願の発明者が開発した特許文献１には、入力手段と出力手段とにそれぞれ内歯と外歯とを介して歯車連結する内外歯車を用い、この内外歯車を入力手段回りに周回させることで出力手段の回転を制御する変速装置が開示されている。

特開２００９−１２７７７６号公報

特許文献１の変速装置によれば、内外歯車の周回速度を調整するだけで簡単に出力手段の回転を変速させることができる。しかし、出力手段がロックされた場合の逆回転を防止するため、一方向クラッチを介して入力手段を支持する構造となっている。従って、この変速装置では、入力手段の正転時には変速機能が良好に機能するが、逆転時には変速機能を発揮させることができなかった。また、一方向クラッチを備えるため、変速装置を構成する部品点数の削減やコンパクト化にも限界があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、簡素な構造でコンパクトでありながら、正転及び逆転のいずれにおいても良好な変速機能を発揮し、出力軸がロックされた際には動作を停止することができ、動作の確実性及び安全性に優れる歯車変速装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る歯車変速装置は、第１の駆動手段が接続される入力軸を一側に有し、該入力軸の軸心からずれた偏心位置を中心とする偏心ガイド部を他側に有する入力部と、
一側が前記偏心ガイド部に回転可能に保持され、前記偏心位置を回転中心として外歯及び内歯が他側に形成された内外歯車と、
前記入力軸の軸心を回転中心として前記内外歯車の外歯と噛合する内歯が形成された円筒部を一側に有し、前記入力軸と同軸上に配置された出力軸を他側に有する出力部と、
前記入力部から前記出力部に伝達される回転を制御する回転制御部とを備えた歯車変速装置において、
前記回転制御部は、前記入力軸の軸心を回転中心として前記内外歯車の内歯と噛合する外歯が形成された外歯車と、一側が連結機構を介して該外歯車の他側に連結され、前記入力軸と同軸上に配置されて前記出力軸の中心部を貫通し、該出力軸に回転可能に保持されて、他側が該出力軸の他側から突出し、第２の駆動手段に接続される回転制御軸とを備え、前記連結機構は、前記入力軸及び前記回転制御軸が同方向に回転中に前記出力軸がロックされた時に前記外歯車を偏心させて前記入力軸及び前記回転制御軸を停止させる。
ここで、入力軸及び出力軸は、それぞれ正逆回転可能に軸受で支持される。

本発明に係る歯車変速装置において、前記偏心ガイド部の他側には、前記偏心位置を中心とする環状凹部が形成され、前記内外歯車の一側には、前記環状凹部に回転可能に保持される嵌合部が形成されていることが好ましい。

本発明に係る歯車変速装置において、前記連結機構は、前記外歯車と前記回転制御軸の間に配置された偏心連結部材を有し、該偏心連結部材は、円板部と、前記外歯車の軸心から偏心した位置で前記円板部の一側と前記外歯車の他側を連結する連結軸と、前記外歯車の軸心から偏心し、前記連結軸の軸心と異なる位置で前記円板部の他側に突出したリンクピンとを備え、前記回転制御軸の一側には、前記リンクピンが回転可能に遊嵌される連結凹部を形成することができる。

本発明に係る歯車変速装置において、前記リンクピンは、前記外歯車の軸心に対して前記連結軸と対称な位置に配置されていることが好ましい。

本発明に係る歯車変速装置において、前記外歯車は、該外歯車の外歯の他側に設けられ前記連結軸の一側が固定される円形ガイド部を有し、該円形ガイド部の他端側の周縁には段差状の切欠き部が形成されており、前記回転制御軸の一側には、前記連結凹部が形成された円形連結部が設けられ、前記連結機構は、前記切欠き部、前記円板部及び前記円形連結部の外周に跨がって挿着される弾性支持部材を備えていることがさらに好ましい。

本発明に係る歯車変速装置において、前記回転制御軸は、前記円形連結部の他側に形成された鍔部と、該鍔部の一側に同心円上に突出した２以上の嵌合ピンとを有し、前記連結機構は、前記円形ガイド部及び前記弾性支持部材の外周に跨がって挿着され、該円形ガイド部の外周面に当接する当接部が形成された筒状部と、該筒状部の他側の外周に形成されたフランジ部と、該フランジ部に形成され、前記各嵌合ピンがそれぞれ遊嵌される２以上の嵌合孔又は嵌合凹部とを有するストッパー部材を備えることもできる。

本発明に係る歯車変速装置によれば、簡素な構造でコンパクトでありながら、正転及び逆転のいずれにおいても良好な変速機能を発揮できるだけでなく、出力軸がロックされた際には、入力部（入力軸）及び回転制御部（回転制御軸）の動作を確実に停止させることができ、動作の確実性及び安全性に優れる。

本発明の一実施の形態に係る歯車変速装置の入力軸の軸心を通る側端面図である。同歯車変速装置の内外歯車、出力部及び外歯車の噛合状態を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示す本発明の一実施の形態に係る歯車変速装置１０は、入力軸１１の回転を所望の変速比で変速させて出力軸１２に伝達するものである。なお、図１では、右側を一側（入力側）とし、左側を他側（出力側）とする。
歯車変速装置１０は、第１の駆動手段（図示せず）が接続される入力軸１１を一側に有する入力部１３を備えている。また、入力部１３は入力軸１１の他側に設けられた偏心ガイド部１４を有している。そして、この偏心ガイド部１４の他側には、入力軸１１の軸心ｘからずれた偏心位置ｘ１を中心とする環状凹部１５が形成されている。また、歯車変速装置１０は、一側に環状凹部１５に回転可能に保持される嵌合部１７が形成され、他側に偏心位置ｘ１を軸心とする外歯１８及び内歯１９が形成された内外歯車２０を備えている。このとき、嵌合部１７の中心も偏心位置ｘ１と一致している。そして、環状凹部１５と嵌合部１７の間には軸受２１が取付けられており、内外歯車２０は偏心ガイド部１４に対してスムーズに回転することができる。なお、偏心ガイド部で内外歯車の一側を回転可能に保持する構成は、環状凹部と嵌合部の組合せに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。

さらに、歯車変速装置１０は、入力軸１１の軸心ｘを回転中心として内外歯車２０の外歯１８と噛合する内歯２２が形成された円筒部２３を一側に有し、入力軸１１と同軸上に配置された出力軸１２を他側に有する出力部２４を備えている。また、歯車変速装置１０は、入力部１３から出力部２４に伝達される回転を制御する回転制御部２５を備えている。回転制御部２５は、入力軸１１の軸心ｘを回転中心として内外歯車２０の内歯１９と噛合する外歯２６が形成された外歯車２７と、一側が連結機構２８を介して外歯車２７の他側に連結された回転制御軸２９を備えている。この回転制御軸２９は、入力軸１１と同軸上に配置されて出力軸１２の中心部を貫通し、出力軸１２に回転可能に保持されて、他側が出力軸１２の他側から突出し、第２の駆動手段（図示せず）に接続される。出力軸１２と回転制御軸２９の間には軸受３０ａ、３０ｂが取付けられており、回転制御軸２９は出力軸１２に対してスムーズに回転することができる。そして、連結機構２８は、入力軸１１及び回転制御軸２９が同方向に回転中に出力軸１２がロックされた時に外歯車２７を偏心させて入力軸１１及び回転制御軸２９を停止させることができる。

以下、連結機構２８の詳細について説明する。
連結機構２８は、外歯車２７と回転制御軸２９の間に配置された偏心連結部材３１を有している。偏心連結部材３１は、円板部３２と、外歯車２７の軸心（入力軸１１の軸心ｘと一致）から偏心した位置ｘ２（軸心ｘ２ともいう）で円板部３２の一側と外歯車２７の他側を連結する連結軸３３を有する。連結軸３３は円板部３２と外歯車２７を連結することができればよく、連結軸３３の一側を外歯車２７に螺子止めしてもよいし、嵌合してもよい。なお、連結軸を円板部又は外歯車と一体に形成し、外歯車又は円板部に嵌合するようにしてもよい。また、偏心連結部材３１は、外歯車２７の軸心（入力軸１１の軸心ｘと一致）から偏心し、連結軸３３の軸心ｘ２と異なる位置ｘ３（軸心ｘ３ともいう）で円板部３２の他側に突出したリンクピン３４を備えている。そして、回転制御軸２９の一側には、リンクピン３４が回転可能に遊嵌される連結凹部３５が形成されている。本実施の形態では、リンクピン３４は、外歯車２７の軸心に対して連結軸３３と対称な位置に配置したが、その配置は、適宜、選択することができる。

また、外歯車２７は、外歯車２７の外歯２６の他側に設けられ連結軸３３の一側が固定される円形ガイド部３７を有し、円形ガイド部３７の他端側の周縁には段差状の切欠き部３８が形成されている。そして、回転制御軸２９の一側には、連結凹部３５が形成された円形連結部３９が設けられており、連結機構２８は、切欠き部３８、円板部３２及び円形連結部３９の外周に跨がって挿着される弾性支持部材４０を備えている。弾性支持部材４０としては、コイルバネが好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、回転制御軸２９（円形連結部３９）に対して、偏心連結部材３１及び外歯車２７の径方向への移動を許容しつつ、その移動量を所定範囲に制限できるものであればよい。よって、弾性支持部材４０として、コイルバネの代りに、例えば円筒状のゴム体を用いることもできる。

さらに、回転制御軸２９は、円形連結部３９の他側に形成された鍔部４２と、鍔部４２の一側に同心円上に突出した２つの嵌合ピン４３を有している。そして、連結機構２８は、円形ガイド部３７及び弾性支持部材４０の外周に跨がって挿着されるストッパー部材４４を備えている。ストッパー部材４４は、円形ガイド部３７の外周面に当接する当接部４５が形成された筒状部４６と、筒状部４６の他側の外周に形成されたフランジ部４７を有している。そして、フランジ部４７には、各嵌合ピン４３がそれぞれ遊嵌される２つの嵌合孔４８が形成されている。これにより、回転制御軸２９の回転を嵌合ピン４３を介してストッパー部材４４に伝達することができる。なお、フランジ部には、嵌合孔の代りに嵌合凹部を形成してもよい。また、嵌合ピンは、回転制御軸の回転をストッパー部材に伝達することができればよく、嵌合ピン及びそれに対応する嵌合孔（又は嵌合凹部）の数は、適宜、選択することができる。

入力部１３、内外歯車２０、出力部２４及び回転制御部２５は基本的にケーシング５０内に収容されており、入力軸１１の一側と、出力軸１２及び回転制御軸２９の他側は、それぞれケーシング５０の外に突出している。そして、入力軸１１（入力部１３）は、軸受５１によりケーシング５０に対して正逆回転可能に保持されている。また、出力軸１２の一側（円筒部２３の他側）は、軸受５２によりケーシング５０の他側に取付けられたカバー部５３に対して正逆回転可能に支持され、出力軸１２の他側は、軸受５４を有する軸支部５５により正逆回転可能に支持されている。なお、ケーシング５０の一側（歯車変速装置１０の入力側）、ケーシング５０（カバー部５３）の他側（歯車変速装置１０の出力側）及び回転制御軸２９の他側は、それぞれオイルシール５７によりシールされている。また、ケーシング５０とカバー部５３の合わせ面もパッキン５８によりシールされている。入力軸１１、出力軸１２及び回転制御軸２９が同軸上に配置され、連結機構２８が円筒部２３の内部に収容されることにより、歯車変速装置１０をコンパクト化することができる。

入力軸１１の一側には、第１の駆動手段の一例である入力モータを連結することができ、出力軸１２の他側には歯車等を取付け、出力軸１２の回転を外部に伝達する（取出す）ことができる。また、回転制御軸２９の他側には、出力軸１２の回転数を制御するために、第２の駆動手段の一例である出力回転数制御用モータを連結することができる。入力モータ及び出力回転数制御用モータは、電気エネルギーを回転エネルギーに変換する構造を有する公知のモータであり、回転数及び回転方向（正転及び逆転）が制御可能に構成されたものが好適に用いられる。但し、歯車変速装置１０では、出力回転数制御用モータ（回転制御軸２９）の回転数により出力軸１２の回転数を制御することができるので、入力モータについては、回転数は一定でもよい。なお、図１に示すように、入力軸１１及び出力軸１２にキー溝５９、６０を形成することにより、入力モータや歯車等を簡単かつ確実に固定することができるが、これらの固定方法は適宜、選択することができる。

以下、歯車変速装置１０の動作について説明する。まず、出力軸１２及び回転制御軸２９の回転を停止させた状態で、入力モータ（図示せず）により入力軸１１を一方向に回転（正転又は逆転）させると、偏心ガイド部１４が入力軸１１と共に入力軸１１の軸心Ｘを中心に回転する。ここで、偏心ガイド部１４の環状凹部１５の中心が、入力軸１１の軸心ｘからずれた偏心位置ｘ１にあるので、環状凹部１５は、その中心（偏心位置ｘ１）が図２に示す仮想円Ｄの円周上を移動するように軸心Ｘを中心に回転する。そして、偏心ガイド部１４（環状凹部１５）の回転に伴い、嵌合部１７が環状凹部１５に回転可能に保持された内外歯車２０も、偏心ガイド部１４と共に回転（周回）する。このとき、内外歯車２０の外歯１８及び内歯１９は、それぞれ出力部２４の円筒部２３の内歯２２及び回転制御部２５の外歯車２７の外歯２６と噛合しているので、内外歯車２０自身も、仮想円Ｄに沿って移動する偏心位置ｘ１を中心に回転（自転）する。
従って、内外歯車２０の外歯１８と出力部２４（円筒部２３）の内歯２２が噛合した状態で、内外歯車２０が偏心位置ｘ１を中心に自転（周回の向きとは逆向きに回転）しながら、軸心Ｘを中心に周回することになり、円筒部２３（出力部２４）を偏心ガイド部１４（入力部１３）と同方向に減速回転（例えば入力軸１１の回転の１／３程度）させることができる。このとき、回転制御部２５は駆動されておらず、回転制御軸２９が停止した状態で最大の減速比が得られる。つまり、入力部１３（入力軸１１）の回転速度に対して、出力部２４（出力軸１２）の回転速度が最も遅くなっている。

続いて、回転制御部２５による回転の制御について説明する。上記の状態から出力回転数制御用モータを駆動して、回転制御軸２９を入力部１３（入力軸１１）の回転方向と同方向に回転させる。このとき、回転制御軸２９の一側の円形連結部３９と偏心連結部材３１（円板部３２）を連結するリンクピン３４が、回転制御軸２９の軸心（外歯車２７の軸心及び入力軸１１の軸心ｘと一致）から偏心した位置ｘ３にあるので、回転制御軸２９（円形連結部３９）の回転に伴ってリンクピン３４に回転モーメントが加わり、偏心連結部材３１は回転制御軸２９と共に回転する。同様に、偏心連結部材３１（円板部３２）と外歯車２７の他側の円形ガイド部３７を連結する連結軸３３が、回転制御軸２９の軸心（外歯車２７の軸心及び入力軸１１の軸心ｘと一致）から偏心した位置ｘ２にあるので、偏心連結部材３１の回転に伴って連結軸３３に回転モーメントが加わり、外歯車２７は回転制御軸２９及び偏心連結部材３１と共に回転する。ここで、軸心ｘに対する軸心ｘ２、ｘ３の偏心量は、適宜、選択することができるが、偏心量が大きい程、連結軸３３及びリンクピン３４に加わる回転モーメントが大きくなり、スムーズに回転を伝達することができる。

連結軸３３の一側が固定される円形ガイド部３７に形成された切欠き部３８、偏心連結部材３１の円板部３２、及びリンクピン３４の他側が遊嵌される連結凹部３５が形成された円形連結部３９の外周に跨がって弾性支持部材４０が挿着され、さらに、円形ガイド部３７及び弾性支持部材４０の外周に跨がってストッパー部材４４が挿着されていることにより、外歯車２７、偏心連結部材３１及び回転制御軸２９の軸心を一致させるようにして、一体的に回転させることができる。このとき、外歯車２７の外歯２６と内外歯車２０の内歯１９が噛合しているので、外歯車２７の回転が内外歯車２０に伝達され、内外歯車２０の回転速度（周回速度）が上昇し、最終的に出力部２４（出力軸１２）の回転速度も上昇する。従って、外歯車２７が停止している（固定されている）状態から、回転制御軸２９を入力部１３（入力軸１１）の回転方向と同方向に回転させることにより減速比を下げて、出力部２４（出力軸１２）の回転速度を上げることができる。なお、出力軸１２の回転速度は、回転制御軸２９の回転速度に比例するので、出力回転数制御用モータの回転数のみを制御することにより、入力軸１１の回転を無段階で変速させて出力軸１２から出力することができ、所望の変速比を得ることができる。また、回転制御軸２９の回転数を入力軸１１の回転数と同じにした場合、入力軸１１の回転数がそのまま出力軸１２の回転数となり、減速しない（出力軸１２の回転速度が最も速い）状態となる。

続いて、上述のように、入力軸１１から出力軸１２に伝達される回転数を回転制御部２５で制御している状態で、外部からの負荷等により出力軸１２（出力部２４）の回転が停止した時、つまり、入力軸１１及び回転制御軸２９が同方向に回転中に、出力軸１２がロックされた時の連結機構２８の動作（ロック機能）について説明する。
入力軸１１及び回転制御軸２９が同方向に回転し、出力軸１２が所定の回転数で回転している時に、出力軸１２（出力部２４）の回転を停止させても、入力軸１１及び回転制御軸２９は、そのまま回転し続けようとする。このとき、内外歯車２０の外歯１８が、停止した出力部２４の円筒部２３の内歯２２と噛合しているので、内外歯車２０を入力軸１１の回転方向と逆方向に回転させる力が発生する。そして、内外歯車２０の内歯１９が外歯車２７の外歯２６と噛合しているので、外歯車２７にも入力軸１１の回転方向と逆方向に回転させる力が発生し、その力は連結軸３３を介して円板部３２にも伝達され、偏心連結部材３１を入力軸１１の回転方向と逆方向に回転させる力が発生する。

ここで、偏心連結部材３１は、回転制御軸２９の軸心（外歯車２７の軸心及び入力軸１１の軸心ｘと一致）から偏心した位置ｘ３に設けられたリンクピン３４が、回転制御軸２９の円形連結部３９に形成された連結凹部３５に遊嵌されることにより連結されている。このため、偏心連結部材３１は、回転制御軸２９に対し、リンクピン３４の軸心ｘ３を中心に回転可能となっている。従って、入力軸１１の回転方向と同方向に回転し続けている回転制御軸２９に対し、外歯車２７及び偏心連結部材３１を入力軸１１の回転方向と逆方向に回転させる力が発生した場合には、外歯車２７及び偏心連結部材３１は、リンクピン３４の軸心ｘ３を中心に入力軸１１の回転方向と逆方向に回転し、連結機構２８に捩れが発生して、外歯車２７が偏心する。この結果、入力軸１１の軸心ｘ及び回転制御軸２９の軸心と、外歯車２７の軸心がずれて一致しなくなるため、内外歯車２０の内歯１９と外歯車２７の外歯２６とのクリアランスが変化して正常な噛合状態が得られなくなり（内外歯車２０に外歯車２７が食い込んだ状態となり）、入力軸１１及び回転制御軸２９を停止させる（ロック機能を発揮する）ことができる。

なお、このときの外歯車２７の偏心量は、リンクピン３４と連結凹部３５との隙間、嵌合ピン４３と嵌合孔４８との隙間及び弾性支持部材４０の弾性（変形量）により変化するので、これらを適正に設定することにより、通常駆動時（入力軸１１と回転制御軸２９が同方向に回転し、出力軸１２がロックされていない時）は、回転制御部２５を一体的に回転させて、回転制御軸２９から入力される回転を外歯車２７を介して内外歯車２０に伝達し、出力軸１２の回転数を制御することができ、通常駆動状態から出力軸１２がロックされた時は、外歯車２７を偏心させて入力軸１１及び回転制御軸２９を停止させることができる。また、入力モータ及び出力回転数制御用モータについては、入力軸１１及び回転制御軸２９の回転が停止したことをトルクや回転数等から検知して、駆動を停止することができる。

以上説明したように、この歯車変速装置１０によれば、例えば入力モータ（第１の駆動手段の一例）の回転数を一定としたまま、出力回転数制御用モータ（第２の駆動手段の一例）の回転数を制御するだけで、出力部２４（出力軸１２）の回転数を無段階に制御する（変速させる）ことができるので、油圧ユニットを不要とし、装置をコンパクト化することができ、電気自動車や電車等の変速装置として好適に用いることができる。特に、入力部１３（入力軸１１）の回転方向（正転又は逆転）に関わらず、変速機能を発揮することができるので、前進時だけでなく、後退時にも滑らかな加減速を実現することができ、用途の多様性に優れる。また、連結機構がロック機能を有することにより、例えば歯車変速装置１０を搭載した車両が、衝突事故等で走行不能となり出力軸１２の回転が停止した際に、入力軸１１及び回転制御軸２９を停止させ、さらに入力モータ（第１の駆動手段の一例）及び出力回転数制御用モータ（第２の駆動手段の一例）を停止させることができるので、安全装置付きの変速装置として利用することもできる。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。
各歯車の材質としては金属が好適に用いられるが、用途等により、例えばエンジニアリングプラスチック等を用いることもできる。また、第１の駆動手段としては、モータ以外のエンジン等の動力発生手段を用いてもよい。
ケーシングの形状及び軸受の数と配置は、適宜、選択することができる。

１０：歯車変速装置、１１：入力軸、１２：出力軸、１３：入力部、１４：偏心ガイド部、１５：環状凹部、１７：嵌合部、１８：外歯、１９：内歯、２０：内外歯車、２１：軸受、２２：内歯、２３：円筒部、２４：出力部、２５：回転制御部、２６：外歯、２７：外歯車、２８：連結機構、２９：回転制御軸、３０ａ、３０ｂ：軸受、３１：偏心連結部材、３２：円板部、３３：連結軸、３４：リンクピン、３５：連結凹部、３７：円形ガイド部、３８：切欠き部、３９：円形連結部、４０：弾性支持部材、４２：鍔部、４３：嵌合ピン、４４：ストッパー部材、４５：当接部、４６：筒状部、４７：フランジ部、４８：嵌合孔、５０：ケーシング、５１、５２：軸受、５３：カバー部、５４：軸受、５５：軸支部、５７：オイルシール、５８：パッキン、５９、６０：キー溝

Claims

第１の駆動手段が接続される入力軸を一側に有し、該入力軸の軸心からずれた偏心位置を中心とする偏心ガイド部を他側に有する入力部と、
一側が前記偏心ガイド部に回転可能に保持され、前記偏心位置を回転中心として外歯及び内歯が他側に形成された内外歯車と、
前記入力軸の軸心を回転中心として前記内外歯車の外歯と噛合する内歯が形成された円筒部を一側に有し、前記入力軸と同軸上に配置された出力軸を他側に有する出力部と、
前記入力部から前記出力部に伝達される回転を制御する回転制御部とを備えた歯車変速装置において、
前記回転制御部は、前記入力軸の軸心を回転中心として前記内外歯車の内歯と噛合する外歯が形成された外歯車と、一側が連結機構を介して該外歯車の他側に連結され、前記入力軸と同軸上に配置されて前記出力軸の中心部を貫通し、該出力軸に回転可能に保持されて、他側が該出力軸の他側から突出し、第２の駆動手段に接続される回転制御軸とを備え、
前記連結機構は、前記入力軸及び前記回転制御軸が同方向に回転中に前記出力軸がロックされた時に前記外歯車を偏心させて前記入力軸及び前記回転制御軸を停止させることを特徴とする歯車変速装置。
請求項１記載の歯車変速装置において、前記偏心ガイド部の他側には、前記偏心位置を中心とする環状凹部が形成され、前記内外歯車の一側には、前記環状凹部に回転可能に保持される嵌合部が形成されていることを特徴とする歯車変速装置。
請求項１又は２記載の歯車変速装置において、前記連結機構は、前記外歯車と前記回転制御軸の間に配置された偏心連結部材を有し、該偏心連結部材は、円板部と、前記外歯車の軸心から偏心した位置で前記円板部の一側と前記外歯車の他側を連結する連結軸と、前記外歯車の軸心から偏心し、前記連結軸の軸心と異なる位置で前記円板部の他側に突出したリンクピンとを備え、前記回転制御軸の一側には、前記リンクピンが回転可能に遊嵌される連結凹部が形成されていることを特徴とする歯車変速装置。
請求項３記載の歯車変速装置において、前記リンクピンは、前記外歯車の軸心に対して前記連結軸と対称な位置に配置されていることを特徴とする歯車変速装置。
請求項３又は４記載の歯車変速装置において、前記外歯車は、該外歯車の外歯の他側に設けられ前記連結軸の一側が固定される円形ガイド部を有し、該円形ガイド部の他端側の周縁には段差状の切欠き部が形成されており、前記回転制御軸の一側には、前記連結凹部が形成された円形連結部が設けられ、前記連結機構は、前記切欠き部、前記円板部及び前記円形連結部の外周に跨がって挿着される弾性支持部材を備えていることを特徴とする歯車変速装置。
請求項５記載の歯車変速装置において、前記回転制御軸は、前記円形連結部の他側に形成された鍔部と、該鍔部の一側に同心円上に突出した２以上の嵌合ピンとを有し、前記連結機構は、前記円形ガイド部及び前記弾性支持部材の外周に跨がって挿着され、該円形ガイド部の外周面に当接する当接部が形成された筒状部と、該筒状部の他側の外周に形成されたフランジ部と、該フランジ部に形成され、前記各嵌合ピンがそれぞれ遊嵌される２以上の嵌合孔又は嵌合凹部とを有するストッパー部材を備えていることを特徴とする歯車変速装置。