JPH0821491A - 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、高効率である変速機を提供することを目的とする。 【構成】 回転自在な入力軸１と、入力軸１の入力回転
軸心Ａと同軸で回転自在な出力軸２と、出力軸２と同軸
Ａにて一体回転する太陽外平歯車３と、太陽外平歯車３
と噛合する第一遊星外平歯車４と、第一遊星外平歯車４
と噛合する第二遊星外平歯車５と、第二遊星外平歯車５
と太陽外平歯車３に夫々噛合する遊星内平歯車６と、を
備える。入力軸１に、第一遊星外平歯車４，第二遊星外
平歯車５及び遊星内平歯車６を、入力回転軸心Ａ廻りに
公転自在に設ける。

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。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。

【０００４】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、高効率である変速機を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、回転自在な入力軸と、該入力軸の入力回
転軸心と同軸で回転自在な出力軸と、該出力軸と同軸に
て一体回転する太陽外平歯車と、該太陽外平歯車と噛合
する第一遊星外平歯車と、該第一遊星外平歯車と噛合す
る第二遊星外平歯車と、該第二遊星外平歯車と上記太陽
外平歯車に夫々噛合する遊星内平歯車と、を備え、上記
入力軸に、上記第一遊星外平歯車，第二遊星外平歯車及
び遊星内平歯車を、上記入力回転軸心廻りに公転自在に
設けたものである。

【０００６】また、回転自在な入力軸と、該入力軸の入
力回転軸心と同軸で回転自在な出力軸と、該出力軸と同
軸にて一体回転する太陽外平歯車と、該太陽外平歯車と
噛合する第一遊星内平歯車と、該第一遊星内平歯車と同
軸にて一体回転する第二遊星内平歯車と、該第二遊星内
平歯車と噛合する遊星外平歯車と、該遊星外平歯車と上
記太陽外平歯車を連動連結する食違い軸継手と、を備
え、上記入力軸に、上記第一遊星内平歯車，第二遊星内
平歯車及び遊星外平歯車を、上記入力回転軸心廻りに公
転自在に設けたものである。

【０００７】

【作用】入力軸に、第一遊星外平歯車，第二遊星外平歯
車及び遊星内平歯車を、入力回転軸心廻りに公転自在に
設けた変速機では、第一遊星外平歯車，第二遊星外平歯
車及び遊星内平歯車の公転により、例えば、太陽外平歯
車と第一遊星外平歯車が一枚歯が廻ったとすれば、第二
遊星外平歯車も一枚しか歯が廻らず、遊星内平歯車が歯
の二枚分動くのに相手が一枚しか廻らないので該遊星内
平歯車は廻れず、その分太陽外平歯車を回転させる。こ
れは、入力側と出力側の負荷がつりあった場合に起こ
り、出力側の負荷が大きければ、それにつれて遊星内平
歯車は後退し自動変速が行われる。また、入力軸に、第
一遊星内平歯車，第二遊星内平歯車及び遊星外平歯車
を、入力回転軸心廻りに公転自在に設けた変速機でも、
上述と同様の作用により変速が行われる。

【０００８】

【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。

【０００９】図１は、本発明に係る変速機の一実施例を
示し、この変速機は、回転自在な入力軸１と、入力軸１
の入力回転軸心Ａと同軸で回転自在な出力軸２と、出力
軸２と同軸Ａにて一体回転する太陽外平歯車３と、太陽
外平歯車３と噛合する第一遊星外平歯車４と、第一遊星
外平歯車４と噛合する第二遊星外平歯車５と、第二遊星
外平歯車５と太陽外平歯車３に夫々噛合する遊星内平歯
車６と、を備え、入力軸１に、第一遊星外平歯車４，第
二遊星外平歯車５及び遊星内平歯車６を、入力回転軸心
Ａ廻りに公転自在に設けている。

【００１０】具体的には、入力軸１と出力軸２は、軸受
７…等を介してケーシング等に、入力回転軸心Ａを中心
に回転自在に枢支される。また、出力軸２の基端部に太
陽外平歯車３が一体形成され、入力軸１の先端部が相対
回転自在に枢支される。

【００１１】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。

【００１２】図１と図２に示すように、第一遊星外平歯
車４と第二遊星外平歯車５は、入力軸１の一部に形成さ
れた軸心方向の枢軸８，９に夫々枢着されて、入力回転
軸心Ａと平行な軸心Ｂ，Ｃを中心として夫々自転自在か
つ入力回転軸心Ａ廻りに公転自在となる。

【００１３】遊星内平歯車６は、円筒状の鍔付回転体11
に一体形成される。この回転体11を介して、遊星内平歯
車６は、入力軸１の一部に形成された偏心軸部10に枢着
されて、入力回転軸心Ａと平行な軸心Ｄを中心として自
転自在かつ入力回転軸心Ａ廻りに公転自在となる。

【００１４】12はウエイト体（錘）で、変速機全体の動
的バランスを良好にして、回転時の振動を抑えるための
ものである。

【００１５】しかして、上述の如く構成された変速機
は、自動変速に適した構造で、ベルトやプーリ等を用い
た他の変速手段無しで、出力軸２に自動的に回転トルク
を発生させることができ、入力軸１が所定速度で回転し
ている状態で、出力軸２の負荷（回転抵抗等）が変化す
ると、その変化に応じて、出力軸２が自動変速する。

【００１６】即ち、図２に於て、出力軸２の負荷が小さ
くなって、例えば、入力軸１の回転にともなう遊星内平
歯車６の左廻り方向への公転によって太陽外平歯車３が
Ｇ₁の噛合点で一歯回転したとすると、その回転により
第一遊星外平歯車４と第二遊星外平歯車５も一歯づつ回
転して、Ｇ₂ の噛合点で左廻り方向へ遊星内平歯車６が
一歯回転（自転）することなり、太陽外平歯車３は一歯
余分に回転（二歯回転）して出力軸２が増速する。そし
て、出力軸２の負荷が大きくなると、その負荷が大きく
なるにつれて、遊星内平歯車６の左廻り方向への自転が
遅くなり、出力軸２が減速する。

【００１７】このような変速運動は持続的に行われて、
自ら回転数に見合ったトルクを出力する。また、出力軸
２のトルク反力は、太陽外平歯車３，第一遊星外平歯車
４，第二遊星外平歯車５及び遊星内平歯車６を介して、
入力軸１に返却される。そして、閉ループのため、歯車
に反力が作用せず、噛合した歯車を軽く回すことができ
る。

【００１８】また、図１に於て仮想線で示すように、出
力軸２を中空状に形成すると共に、入力軸１の先端側を
延伸させて該出力軸２に回転自在に挿通すれば、自転車
等の簡単な機械の自動変速に応用できる。

【００１９】なお、各歯車の基準ピッチ円、歯数等の変
更と、第一遊星外平歯車４，第二遊星外平歯車５及び遊
星内平歯車６の軸心Ｂ，Ｃ，Ｄの位置の変更は、自由で
ある。図３に、その一例を示す。

【００２０】次に、図４は他の実施例で、回転自在な入
力軸１と、入力軸１の入力回転軸心Ａと同軸で回転自在
な出力軸２と、出力軸２と同軸Ａにて一体回転する太陽
外平歯車13と、太陽外平歯車13と噛合する第一遊星内平
歯車14と、第一遊星内平歯車14と同軸Ｅにて一体回転す
る第二遊星内平歯車15と、第二遊星内平歯車15と噛合す
る遊星外平歯車16と、遊星外平歯車16と太陽外平歯車13
を連動連結する食違い軸継手17と、を備え、入力軸１
に、第一遊星内平歯車14，第二遊星内平歯車15及び遊星
外平歯車16を、入力回転軸心Ａ廻りに公転自在に設けて
いる。

【００２１】具体的には、太陽外平歯車13は出力軸２の
基端部に一体形成される。第一遊星内平歯車14と第二遊
星内平歯車15は、円筒状の回転体18に軸心方向に並ぶよ
うに一体形成される。この回転体18を介して、第一遊星
内平歯車14と第二遊星内平歯車15は、入力軸１の一部に
形成された偏心軸部19に枢着されて、入力回転軸心Ａと
平行な軸心Ｅを中心として自転自在かつ入力回転軸心Ａ
廻りに公転自在となる。

【００２２】遊星外平歯車16は、偏心軸部19に枢着され
て、入力回転軸心Ａと平行な軸心Ｆを中心として自転自
在かつ入力回転軸心Ａ廻りに公転自在となる。遊星外平
歯車16と太陽外平歯車13は、食違い軸継手17としてオル
ダム継手を用いて連動連結し、等角速度で動力が伝達さ
れるようにする。12はウエイト体（錘）で、変速機全体
の動的バランスを良好にして、回転時の振動を抑えるた
めのものである。

【００２３】しかして、図４の変速機も、自動変速に適
した構造で、ベルトやプーリ等を用いた他の変速手段無
しで、出力軸２に自動的に回転トルクを発生させること
ができ、入力軸１が所定速度で回転している状態で、出
力軸２の負荷（回転抵抗等）が変化すると、その変化に
応じて、出力軸２が自動変速する。

【００２４】即ち、出力軸２の負荷が小さくなって、例
えば、入力軸１の回転にともなう第一遊星内平歯車14の
公転によって太陽外平歯車13が一歯回転したとすると、
その回転により遊星外平歯車16も一歯回転して、公転方
向と同じ方向へ第二遊星内平歯車15（第一遊星内平歯車
14）が一歯回転（自転）することなり、太陽外平歯車13
が一歯余分に回転（二歯回転）して出力軸２が増速す
る。そして、出力軸２の負荷が大きくなると、その負荷
が大きくなるにつれて、第一遊星内平歯車14（第二遊星
内平歯車15）の自転が遅くなり、出力軸２が減速する。

【００２５】このような変速運動は持続的に行われて、
自ら回転数に見合ったトルクを出力する。また、出力軸
２のトルク反力は、第一遊星内平歯車14，第二遊星内平
歯車15，食違い軸継手17及び遊星外平歯車16を介して、
入力軸１に返却される。そして、閉ループのため、歯車
に反力が作用せず、噛合した歯車を軽く回すことができ
る。図例では、入力回転軸心Ａから軸心Ｅ，Ｆまでの距
離を比較的大きく設定してあるが、この距離を小さくす
れば、変速比の小さなものに有効である。

【００２６】なお、図４の実施例において、各歯車の基
準ピッチ円、歯数等の変更と、第一遊星内平歯車14及び
第二遊星内平歯車15と遊星外平歯車16の軸心Ｅ，Ｆの位
置の変更は、自由である。さらに、太陽外平歯車13と出
力軸２、第一遊星内平歯車14と第二遊星内平歯車15と回
転体18を、夫々一体形成せずに、別体の部品を相互に固
着して一体化してもよい。食違い軸継手17としては、オ
ルダム継手以外に、二つの自在継手を連結したもの等種
々の機構のものを用いるも自由である。

【００２７】また、図１と図３において、太陽外平歯車
３と出力軸２、遊星内平歯車６と回転体11を、夫々一体
形成せずに、別体の部品を相互に固着して一体化しても
よい。

【００２８】

【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。

【００２９】請求項１記載の変速機では、入力軸１の回
転数やトルクが一定でも、出力軸２の負荷の変化に応じ
て、出力軸２の回転速度等を自動的に無段階に変化させ
ることができ、低速域においても十分なトルクを出力で
きて、効率が良い。しかも、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。

【００３０】請求項２記載の変速機では、入力軸１の回
転数やトルクが一定でも、出力軸２の負荷の変化に応じ
て、出力軸２の回転速度等を自動的に無段階に変化させ
ることができ、低速域においても十分なトルクを出力で
きる。さらに、歯車13，14，15，16の噛合点が二箇所し
かなく、しかも分力入力であるから高効率なものとな
る。また、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。

【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】歯車の位置関係を示す簡略正面図である。

【図３】変形例を示す断面側面図である。

【図４】他の実施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 ３ 太陽外平歯車 ４ 第一遊星外平歯車 ５ 第二遊星外平歯車 ６ 遊星内平歯車 13 太陽外平歯車 14 第一遊星内平歯車 15 第二遊星内平歯車 16 遊星外平歯車 17 食違い軸継手 Ａ 入力回転軸心

Claims (2)

【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の入
   力回転軸心Ａと同軸で回転自在な出力軸２と、該出力軸
   ２と同軸Ａにて一体回転する太陽外平歯車３と、該太陽
   外平歯車３と噛合する第一遊星外平歯車４と、該第一遊
   星外平歯車４と噛合する第二遊星外平歯車５と、該第二
   遊星外平歯車５と上記太陽外平歯車３に夫々噛合する遊
   星内平歯車６と、を備え、上記入力軸１に、上記第一遊
   星外平歯車４，第二遊星外平歯車５及び遊星内平歯車６
   を、上記入力回転軸心Ａ廻りに公転自在に設けたことを
   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２の入
   力回転軸心Ａと同軸で回転自在な出力軸２と、該出力軸
   ２と同軸Ａにて一体回転する太陽外平歯車13と、該太陽
   外平歯車13と噛合する第一遊星内平歯車14と、該第一遊
   星内平歯車14と同軸にて一体回転する第二遊星内平歯車
   15と、該第二遊星内平歯車15と噛合する遊星外平歯車16
   と、該遊星外平歯車16と上記太陽外平歯車13を連動連結
   する食違い軸継手17と、を備え、上記入力軸１に、上記
   第一遊星内平歯車14，第二遊星内平歯車15及び遊星外平
   歯車16を、上記入力回転軸心Ａ廻りに公転自在に設けた
   ことを特徴とする変速機。