JPH07145854A - 変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で、かつ、取扱い及び製作が容易
で、広範囲の変速域で高効率な変速機を提供する。 【構成】 回転自在な入力軸１と、入力軸１と同心で回
転自在な出力軸２と、入力軸１と同心で一体に回転する
第一太陽歯車４及び第二太陽歯車５と、入力軸１と同心
で回転自在な回転体７と、回転体７に付設されて自転可
能かつ回転軸心Ａ廻りに公転可能であると共に第一太陽
歯車４と噛合する変速遊星歯車12と、変速遊星歯車12と
同心で一体に回転する入力遊星歯車13と、出力軸２に付
設されて自転可能かつ回転軸心Ａ廻りに公転可能である
と共に入力遊星歯車13と噛合する出力遊星歯車21と、出
力遊星歯車21と同心で一体に回転すると共に第二太陽歯
車５と噛合する出力内接歯車22と、回転体７の回転速度
を変化させる変速手段19と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械、産業機械、建設機械、農業機
械、車両機械等に用いられる変速機としては、従来、イ
ンバーターやサーボモーター等の電気制御による変速機
等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記変速機で
は、低速域においては、低トルクで出力不足であり、効
率が悪いという問題がある。

【０００４】また、電力を使用しない自動車等に用いら
れる変速機では、制御に難があり、構造が複雑化する問
題がある。

【０００５】そこで本発明は、構造が簡単で、かつ、取
扱い及び製作が容易で、広範囲の変速域で高効率な変速
機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、回転自在な入力軸と、該入力軸と同心で回転自在な
出力軸と、該入力軸と同心で一体に回転する第一太陽歯
車及び第二太陽歯車と、上記入力軸と同心で回転自在な
回転体と、該回転体に付設されて自転可能かつ上記入力
軸の回転軸心廻りに公転可能であると共に上記第一太陽
歯車と噛合する変速遊星歯車と、該変速遊星歯車と同心
で一体に回転する入力遊星歯車と、上記出力軸に付設さ
れて自転可能かつ上記回転軸心廻りに公転可能であると
共に上記入力遊星歯車と噛合する出力遊星歯車と、該出
力遊星歯車と同心で一体に回転すると共に上記第二太陽
歯車と噛合する出力内接歯車と、上記回転体の回転速度
を変化させる変速手段と、を備えたものである。

【０００７】また、回転自在な入力軸と、該入力軸と同
心で回転自在な出力軸と、該入力軸と同心で一体に回転
する第一太陽歯車及び第二太陽歯車と、上記入力軸と同
心で回転自在な回転体と、該回転体に付設されて自転可
能かつ上記入力軸の回転軸心廻りに公転可能であると共
に上記第一太陽歯車と噛合する変速遊星歯車と、該変速
遊星歯車と同心で一体に回転する入力遊星歯車と、上記
出力軸に付設されて自転可能かつ上記回転軸心廻りに公
転可能であると共に上記入力遊星歯車と噛合する出力遊
星歯車と、該出力遊星歯車と同心で一体に回転すると共
に上記第二太陽歯車と噛合する出力内接歯車と、を備え
たものである。

【０００８】また、回転自在な入力軸と、該入力軸と同
心で回転自在な出力軸と、該入力軸と同心で一体に回転
する太陽歯車と、該太陽歯車と同心で一体に回転する入
力内接歯車と、上記入力軸と同心で回転自在な回転体
と、該回転体に付設されて自転可能かつ上記入力軸の回
転軸心廻りに公転可能であると共に上記太陽歯車と噛合
する変速遊星歯車と、該変速遊星歯車と同心で一体に回
転する入力遊星歯車と、上記出力軸に付設されて自転可
能かつ上記回転軸心廻りに公転可能であると共に上記入
力遊星歯車と噛合する第一出力遊星歯車と、該第一出力
遊星歯車と同心で一体に回転すると共に上記入力内接歯
車と噛合する第二出力遊星歯車と、上記回転体の回転速
度を変化させる変速手段と、を備えたものである。

【０００９】

【作用】原動機等により入力軸が回転している状態で、
変速手段にて、回転体と入力軸を同一の回転方向及び回
転速度にすれば、歯車全部がロック状態となって、出力
軸は入力軸と同一回転数となり、さらに、入力軸よりも
回転体の回転速度を遅らせていくと、出力軸の回転が遅
くなる。このとき、変速手段を用いなければ、負荷によ
り出力軸の回転速度等が自動的に変化するコンバータの
作用もなす。

【００１０】

【実施例】以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を
詳説する。

【００１１】図１は、本発明に係る変速機の一実施例を
示し、１は入力軸で、入力軸１は出力軸２と共に、回転
軸心Ａを中心として回転自在となるように、軸受３…等
を介してケーシング等に枢支される。

【００１２】入力軸１の基端側は、図示省略の原動機に
接続されて回転駆動され、出力軸２の先端側は、変速駆
動される機械等に接続される。なお、同図に於て左側が
先端側、右側が基端側である。

【００１３】入力軸１の先端部には、該入力軸１と同心
で一体に回転する第一太陽歯車４及び第二太陽歯車５が
軸方向へ並設される。さらに、第二太陽歯車５の先端側
には枢支軸部６が突設され、出力軸２の基端部に相対回
転自在に枢支される。

【００１４】なお、第一太陽歯車４の歯数は、第二太陽
歯車５の歯数の1.6 倍に設定する。また、図例では、入
力軸１、第一太陽歯車４、第二太陽歯車５及び枢支軸部
６は、一体に形成してあるが、別体の部品を相互に固着
して形成してもよい。

【００１５】入力軸１には、回転体７が、入力軸１と同
心で相対回転自在に外嵌されており、この回転体７は、
円筒部８と、円筒部８の先端周縁部から外径方向に突設
された保持部９と、保持部９の外周先端縁から軸心方向
へ回転軸心Ａを対称にして突設された枢軸10及びバラン
スウエイト11と、を備える。

【００１６】枢軸10には、第一太陽歯車４と噛合する変
速遊星歯車12と、該変速遊星歯車12と同心で一体に回転
する入力遊星歯車13とが、枢着され、両歯車12，13は、
回転軸心Ａと平行な軸心Ｂを中心に自転可能かつ回転軸
心Ａ廻りに公転可能に構成される。

【００１７】図例では、変速遊星歯車12と入力遊星歯車
13は一体に形成してあるが、別体の部品を相互に固着し
て形成してもよい。

【００１８】また、回転体７の円筒部８は、軸受14等を
介してケーシング等に枢支されると共に、該円筒部８に
は、プーリー15が、滑りキー16を介して外嵌状に取付け
られる。

【００１９】プーリー15は、一対のプーリー半体17ａ，
17ｂからなり、一方のプーリー半体17ａは円筒部８に固
定される。

【００２０】他方のプーリー半体17ｂは、円筒部８に対
して、一体回転可能かつ回転軸心Ａ方向にスライド自在
となっており、図示省略のバネ等によりプーリー半体17
ａに接近する方向に弾発付勢される。

【００２１】プーリー15と、図示省略の電動機等の回転
軸に取付けられたプーリーには、Ｖベルト18が巻き掛け
られ、該回転軸の回転により、プーリー15及び回転体７
が一体に回転する。

【００２２】また、プーリー半体17ａに対してプーリー
半体17ｂを接近・離間させることにより、Ｖベルト18
を、プーリー15の径方向にスライドさせ、プーリー15及
び回転体７の回転速度（即ち変速遊星歯車12及び入力遊
星歯車13の公転速度）を変化させることができる。

【００２３】このプーリー15，Ｖベルト18及び電動機等
により変速手段19が構成される。なお、これ以外に、変
速手段19を、摩擦車や油圧等を用いて構成するも自由で
あるが、特にプーリー15の回転を停止させることができ
る変速手段とするのが望ましい。

【００２４】次に、出力軸２の基端部は、回転軸心Ａと
平行な軸心Ｃを中心とする偏心軸部20に形成され、この
偏心軸部20に、出力遊星歯車21と、該出力遊星歯車21と
同心で一体に回転する出力内接歯車22とが、枢着され、
両歯車21，22は、軸心Ｃを中心に自転可能かつ回転軸心
Ａ廻りに公転可能に構成される。この回転軸心Ａと軸心
Ｃの偏心量は、例えば９mmに設定する。

【００２５】出力内接歯車22と出力遊星歯車21は内外に
並設され、出力遊星歯車21は入力遊星歯車13と噛合し、
出力内接歯車22は第二太陽歯車５と噛合する。なお、出
力遊星歯車21の歯数は、出力内接歯車22の歯数の1.6 倍
に設定する。また、図例では、出力遊星歯車21と出力内
接歯車22は一体に形成してあるが、別体の部品を相互に
固着して形成してもよい。

【００２６】ここで、図１の実施例の各歯車の歯数等の
具体的数値の一例を示せば、第一太陽歯車４が40枚、第
二太陽歯車５が25枚、出力遊星歯車21が48枚、出力内接
歯車22が30枚であってこれらのモジュールが３で、かつ
第一・第二太陽歯車４，５及び出力内接歯車22の外径側
への転位量が約 1.5で、出力遊星歯車21の内径側への転
位量が約 1.5である。もちろん、これ以外の設定値であ
ってもよい。

【００２７】なお、歯数の調整をせずに、第一太陽歯車
４と出力遊星歯車21のモジュールを４に設定すれば、プ
ラスチック製歯車が使用可能となるので、噛合時におけ
る消音効果を得ることができる。

【００２８】しかして、上述の如く構成された変速機に
於て、入力軸１を所定速度で回転させた状態として、回
転体７を、入力軸１と同一の方向及び回転速度で回転さ
せれば、第一太陽歯車４、第二太陽歯車５、変速遊星歯
車12、入力遊星歯車13、出力遊星歯車21、出力内接歯車
22が全てロック状態となって、変速遊星歯車12、入力遊
星歯車13、出力遊星歯車21、出力内接歯車22は自転を起
こさずに、回転軸心Ａ廻りに一体に（入力軸１と同一回
転方向へ）公転する。従って、出力軸２は入力軸１と同
一回転数となる（以下これをトップ回転という）。

【００２９】このトップ回転の状態から、回転体７の回
転（公転速度）を変速手段19にて遅らせていくと、その
回転速度差により、変速遊星歯車12及び入力遊星歯車13
が自転を始め、この自転によって出力遊星歯車21及び出
力内接歯車22も自転して、その公転即ち出力軸２の回転
は入力軸１よりも遅くなり、ついには出力軸２の回転が
停止する（以下これをゼロ回転という）。

【００３０】このようにして、変速手段19にて回転体７
の回転速度を変化させるだけで、トップ回転からゼロ回
転まで、全域定出力で出力軸２の無段変速が行える。し
かも、出力軸２のゼロ回転は、入力軸１を回転させる原
動機の回転数に関係なく得られて、原動機の回転力によ
り保障され、閉ループである。

【００３１】また、偏心軸部20は僅かに平行に偏心して
いるだけであるから、バランスを取りやすい。さらに、
第一太陽歯車４及び第二太陽歯車５と、出力遊星歯車21
及び出力内接歯車22は、冠歯車的性質を備えているの
で、駆動時における回転軸心Ａと直交する径方向へのガ
タツキが少ない。

【００３２】次に、図２は他の実施例で、図１の実施例
における変速手段19を省略した構成のものであり、この
場合、各歯車の大きさを適宜増減させることによりポン
プタービン式のトルクコンバータと同様の作用を得るこ
とができる。

【００３３】例えば、入力軸１の回転速度とトルクが一
定でも負荷に応じて出力軸２の回転速度等が自動的に変
化する。

【００３４】図３は、図２の変形例を示しており、この
場合、出力軸２を中空状に形成し、入力軸１の先端側を
延伸させて出力軸２に回転自在に挿通している。このよ
うにすれば、自転車等の簡単な機械にも応用できる。

【００３５】次に、図４は、図１の実施例の歯車４，５
と歯車21，22を入れ替えて構成した場合を示している。

【００３６】即ち、入力軸１の先端部には、該入力軸１
と同心で一体に回転する太陽歯車23と、該太陽歯車23と
同心で一体に回転する入力内接歯車24とが、設けられ
る。この入力内接歯車24と太陽歯車23は内外に並設さ
れ、太陽歯車23は変速遊星歯車12と噛合する。

【００３７】この太陽歯車23の歯数は、入力内接歯車24
の歯数の1.6 倍に設定する。図例では、入力内接歯車24
と太陽歯車23を一体に形成して、キー25にて入力軸１に
固定しているが、入力内接歯車24、太陽歯車23及び入力
軸１を一体に形成してもよく、あるいは、入力内接歯車
24と太陽歯車23を一体形成せずに、別体の部品を相互に
固着して形成してもよい。

【００３８】また、出力軸２の偏心軸部20には、入力遊
星歯車13と噛合する第一出力遊星歯車27と、第一出力遊
星歯車27と同心で一体に回転すると共に入力内接歯車24
と噛合する第二出力遊星歯車28とが、枢着され、両歯車
27，28は、軸心Ｃを中心に自転可能かつ回転軸心Ａ廻り
に公転可能に構成される。

【００３９】第一出力遊星歯車27と第二出力遊星歯車28
は軸方向へ並設され、第一出力遊星歯車27の歯数は、第
二出力遊星歯車28の歯数の 1.6倍に設定される。なお、
図例では、第一出力遊星歯車27と第二出力遊星歯車28は
一体に形成してあるが、別体の部品を相互に固着して形
成してもよい。

【００４０】また、出力軸２の偏心軸部20の先端には枢
支軸部26が突設され、入力軸１の先端部に相対回転自在
に枢支される。ここで、図４の実施例の各歯車の歯数等
の具体的数値の一例を示せば、第一出力遊星歯車27が40
枚、第二出力遊星歯車28が25枚、太陽歯車23が48枚、入
力内接歯車24が30枚である。もちろん、これ以外の設定
値であってもよい。その他の構成は、図１の実施例と同
じであるので説明を省略する。

【００４１】この図４の実施例では、入力軸１を所定速
度で回転させた状態として、回転体７を、入力軸１と同
一の方向及び回転速度で回転させれば、太陽歯車23、入
力内接歯車24、変速遊星歯車12、入力遊星歯車13、第一
出力遊星歯車27、第二出力遊星歯車28が全てロック状態
となって、変速遊星歯車12、入力遊星歯車13、第一出力
遊星歯車27、第二出力遊星歯車28は自転を起こさずに、
回転軸心Ａ廻りに一体に（入力軸１と同一回転方向へ）
公転し、出力軸２は入力軸１と同一回転数となる。

【００４２】この状態から、回転体７の回転（公転速
度）を変速手段19にて遅らせていくと、その回転速度差
により、変速遊星歯車12及び入力遊星歯車13が自転を始
め、この自転によって第一出力遊星歯車27及び第二出力
遊星歯車28も自転して、その公転（出力軸２の回転）は
入力軸１よりも遅くなり、ついには出力軸２の回転が停
止する。

【００４３】この例でも、太陽歯車23及び入力内接歯車
24と、第一出力遊星歯車27及び第二出力遊星歯車28は、
冠歯車的性質を備えているので、駆動時における回転軸
心Ａと直交する径方向へのガタツキが少ない。

【００４４】なお、本発明は上述の実施例に限定されず
本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更自由である。

【００４５】例えば、図２の実施例では、入力遊星歯車
13より変速遊星歯車12の方が大きくなっているが、これ
を逆にして図５のように構成するも好ましい。このよう
にすれば、前進方向にころがるので容易には後退しない
利点がある。なお、図５の場合には、変速遊星歯車12と
入力遊星歯車13の歯数を同一とし、かつ、第一太陽歯車
４と変速遊星歯車12の圧力角が小さくなるように調整す
る。

【００４６】

【発明の効果】本発明は上述の如く構成されているの
で、次に記載するような著大な効果を奏する。

【００４７】本発明の変速機は、歯車等の簡単な形状・
構造の部品により構成されているので、取扱い操作及び
製作が容易である。

【００４８】請求項１と請求項３の変速機によれば、変
速手段19にて回転体７の回転速度を変化させるだけで、
出力軸２を無段階かつ全域定出力で、所望回転数に変速
することができる。

【００４９】しかも、歯車の各噛合点は、いずれも分力
入力であるから高効率である。また、回転体７を停止さ
せるだけで簡単に出力軸２を制動でき、この制動は入力
軸１の回転力により保障されるので、エンジンブレーキ
としても使用できる。

【００５０】請求項２の変速機によれば、負荷に応じて
出力軸２の回転速度等が自動的に変化するコンバータと
して利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面側面図である。

【図２】他の実施例を示す断面側面図である。

【図３】変形例を示す断面側面図である。

【図４】別の実施例を示す断面側面図である。

【図５】変形例を示す断面側面図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ４ 第一太陽歯車 ５ 第二太陽歯車 ７ 回転体 12 変速遊星歯車 13 入力遊星歯車 19 変速手段 21 出力遊星歯車 22 出力内接歯車 23 太陽歯車 24 入力内接歯車 27 第一出力遊星歯車 28 第二出力遊星歯車 Ａ 回転軸心

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在な入力軸１と、該入力軸１と同
   心で回転自在な出力軸２と、該入力軸１と同心で一体に
   回転する第一太陽歯車４及び第二太陽歯車５と、上記入
   力軸１と同心で回転自在な回転体７と、該回転体７に付
   設されて自転可能かつ上記入力軸１の回転軸心Ａ廻りに
   公転可能であると共に上記第一太陽歯車４と噛合する変
   速遊星歯車12と、該変速遊星歯車12と同心で一体に回転
   する入力遊星歯車13と、上記出力軸２に付設されて自転
   可能かつ上記回転軸心Ａ廻りに公転可能であると共に上
   記入力遊星歯車13と噛合する出力遊星歯車21と、該出力
   遊星歯車21と同心で一体に回転すると共に上記第二太陽
   歯車５と噛合する出力内接歯車22と、上記回転体７の回
   転速度を変化させる変速手段19と、を備えたことを特徴
   とする変速機。
2. 【請求項２】 回転自在な入力軸１と、該入力軸１と同
   心で回転自在な出力軸２と、該入力軸１と同心で一体に
   回転する第一太陽歯車４及び第二太陽歯車５と、上記入
   力軸１と同心で回転自在な回転体７と、該回転体７に付
   設されて自転可能かつ上記入力軸１の回転軸心Ａ廻りに
   公転可能であると共に上記第一太陽歯車４と噛合する変
   速遊星歯車12と、該変速遊星歯車12と同心で一体に回転
   する入力遊星歯車13と、上記出力軸２に付設されて自転
   可能かつ上記回転軸心Ａ廻りに公転可能であると共に上
   記入力遊星歯車13と噛合する出力遊星歯車21と、該出力
   遊星歯車21と同心で一体に回転すると共に上記第二太陽
   歯車５と噛合する出力内接歯車22と、を備えたことを特
   徴とする変速機。
3. 【請求項３】 回転自在な入力軸１と、該入力軸１と同
   心で回転自在な出力軸２と、該入力軸１と同心で一体に
   回転する太陽歯車23と、該太陽歯車23と同心で一体に回
   転する入力内接歯車24と、上記入力軸１と同心で回転自
   在な回転体７と、該回転体７に付設されて自転可能かつ
   上記入力軸１の回転軸心Ａ廻りに公転可能であると共に
   上記太陽歯車23と噛合する変速遊星歯車12と、該変速遊
   星歯車12と同心で一体に回転する入力遊星歯車13と、上
   記出力軸２に付設されて自転可能かつ上記回転軸心Ａ廻
   りに公転可能であると共に上記入力遊星歯車13と噛合す
   る第一出力遊星歯車27と、該第一出力遊星歯車27と同心
   で一体に回転すると共に上記入力内接歯車24と噛合する
   第二出力遊星歯車28と、上記回転体７の回転速度を変化
   させる変速手段19と、を備えたことを特徴とする変速
   機。