JPH09250615A - 運搬用変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量かつ簡素でしかも小型となる運搬用変速
装置の提供にある。 【解決手段】 端部に固定ホイル９を有する入力軸１
と、入力軸１に軸心方向の往復動が可能とされて外嵌さ
れる可動ホイル12と、可動ホイル12を固定ホイル９側に
押圧する弾発部材13と、可動ホイル12と固定ホイル９に
て一部が挾持状とされる遊星コマ３と、遊星コマ３の軸
３ａを径方向の往復動を可能として保持するドライブデ
ィスク２と、ドライブディスク２の回転がトルク伝達部
材37を介して伝達されるトルクリング７と、遊星コマ３
の軸３ａの一端部を保持する楕円凹曲面27を有する第１
プレート部４と、遊星コマ３の軸３ａの他端部を保持す
る楕円凹曲面29を有する第２プレート部５と、トルク伝
達部材37に係るねじり力によりドライブディスク２のネ
ジ孔19に対して螺進して遊星コマ３を径方向内側に摺動
させるためのネジ軸36と、ドライブディスク２と一体に
回転する出力軸８と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車、リヤカ
ー、三輪自転車、電動車椅子等に装着する運搬用変速装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の変速装置には、大小数組の
歯車を噛み合わせて数段に変速させるもの、ロール摩擦
車を数組組み合わせて数段に変速させるもの、Ｖベルト
及びスプリング等を組み込んで変速させるもの等があっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の変速装置では、夫々、構造が極めて複雑であると
共に、多数の部品を必要とし、そのため、組立難く、各
部品が正確な部品であっても破損し易く、かつ、組立前
の部品の管理が面倒であった。しかも、歯車の噛み合わ
せのため、騒音が大であった。

【０００４】そこで、本発明では、回転速度の変速比を
確実に行うことができ、さらに、軽量でかつ簡単でしか
も小型であると共に、静粛な変速装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る運搬用変速
装置は、端部に固定ホイルを有する入力軸と、該入力軸
に軸心方向の往復動が可能とされて外嵌される可動ホイ
ルと、該可動ホイルを上記固定ホイル側に押圧する弾発
部材と、該可動ホイルと固定ホイルにて一部が挾持状と
されて上記入力軸の回転に伴ってその軸心廻りに自転す
ると共に該入力軸の軸心廻りに公転する遊星コマと、該
遊星コマの軸を径方向の往復動を可能として保持すると
共に該遊星コマの公転に伴って上記入力軸の軸心廻りに
回転するドライブディスクと、上記遊星コマの軸の一端
部を保持する楕円凹曲面を有する第１プレート部と、上
記遊星コマの軸の他端部を保持する楕円凹曲面を有する
第２プレート部と、上記ドライブディスクの回転がトル
ク伝達部材を介して伝達されて該ドライブディスクと一
体状に回転すると共に上記第２プレート部を上記第１プ
レート部側へ押圧するトルクリングと、上記トルクリン
グに設けられて該トルクリングに係る負荷の増加にとも
なって上記トルク伝達部材に係るねじり力により上記ド
ライブディスクのネジ孔に対して螺進して上記第２プレ
ート部を上記第１プレート部側に押圧して上記遊星コマ
の軸を該第１・第２プレート部の楕円凹曲面に沿って径
方向内側に摺動させてゆくネジ軸と、上記ドライブディ
スクに連結されて該ドライブディスクと一体に回転する
出力軸と、を備えたものである。

【０００６】この場合、上記トルクリングと第２プレー
ト部との間に、該トルクリングから第２プレート部への
押圧力を伝達すると共に該トルクリングを第２プレート
部に対して回転自在とするスラスト軸受を設けるも好ま
しい。また、上記トルク伝達部材37をねじりバネとする
も好ましい。さらに、遊星コマの軸の両端部が凸球面状
であるのが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳説する。

【０００８】図１〜図４は本発明に係る運搬用変速装置
を示し、この運搬用変速装置は、電動機等の動力が伝達
される入力軸１と、該入力軸１に対して回転自在に遊嵌
状に外嵌されるドライブディスク２と、このドライブデ
ィスク２に周方向に沿って所定ピッチ（この場合、120
°ピッチ）で付設される複数（この場合、３個）の遊星
コマ３…と、この遊星コマ３の軸３ａを回転自在に保持
する第１・第２プレート部４，５と、この第２プレート
部５に軸受部材（スラスト軸受）６を介して連設される
トルクリング７と、このトルクリング７に嵌脱自在に嵌
合されて連結される出力軸８と、を備える。なお、スラ
スト軸受６は、トルクリング７と第２プレート部５との
間に、設けられて、トルクリング７から第２プレート部
への押圧力を伝達すると共にトルクリング７を第２プレ
ート部５に対して回転自在とする。

【０００９】しかして、入力軸１はその端部に固定ホイ
ル９を有する。この固定ホイル９は軸心部にネジ孔を有
する偏平円錐台からなり、該入力軸１の端部に設けられ
たネジ部１ａに螺着されている。即ち、入力軸１は、本
体部１ｂと、該本体部１ｂに設けられる大径部１ｃと、
大径部１ｃに連設される外鍔部１ｄと、本体部１ｂの外
端面から突設される断面正方形状の突出部１ｅと、を備
え、さらに、本体部１ｂの内端面から上述のネジ部１ａ
が突設されている。なお、10はネジ部１ａに螺着されて
固定ホイル９の抜け止めとされるナット部材である。

【００１０】そして、この入力軸１は外鍔部１ｄより外
方の本体部１ｂが軸受11を介してドライブディスク２に
枢支されている。また、この入力軸１には、可動ホイル
12が軸心方向往復動自在に外嵌されている。可動ホイル
12は、短円筒部12ａと、偏平円錐台状の外鍔部12ｂとか
らなり、入力軸１に外嵌される弾発部材13（外鍔部12ｂ
と外鍔部１ｄとの間に介在される。）にて固定ホイル９
側へ押圧されている。

【００１１】ところで、ドライブディスク２は、第１部
材14ａと第２部材14ｂとを備え、第１・第２部材14ａ，
14ｂが、周方向に所定ピッチで複数、例えば、３個（勿
論この数の増減は自由である。）配設される連結具15…
によって連結される。第１部材14ａは、円筒部16と該円
筒部16の端部から突設されるリング部17とからなり、こ
のリング部17には、図２に示すように、周方向に沿って
所定ピッチ（120 °ピッチ）で切欠部18…が形成されて
いる。また、第２部材14ｂは、ネジ孔19を有する本体部
20と該本体部20の端部から突設されるリング部21とから
なり、このリング部21には、周方向に沿って所定ピッチ
（120 °ピッチ）で切欠部22…が形成されている。

【００１２】即ち、第１・第２部材14ａ，14ｂの相対応
する切欠部18，22に夫々遊星コマ３の軸３ａが嵌合され
ている。従って、遊星コマ３の軸３ａが切欠部18，22に
沿って径方向に往復動が可能となっている。また、遊星
コマ３の一部、つまり、円盤部３ｂの一部が固定ホイル
９と可動ホイル12とで挾持される。なお、連結具15は、
第１部材14ａのリング部17の内面外周側に突設されたブ
ロック部23と、第２部材14ｂのリング部21の内面外周側
に突設されたブロック部24と、このブロック部23，24に
螺着される図示省略のボルトと、からなる。

【００１３】しかして、ドライブディスク２は、第１プ
レート部４とこれに連設される第３プレート部26とに、
軸受部材25を介して回転自在に支持されている。また、
この第１プレート部４の内面には、楕円凹曲面27が形成
され、この楕円凹曲面27に遊星コマ３の軸３ａの一端部
が保持されている。この場合、遊星コマ３の軸３ａの一
端部が凸球面状とされる。

【００１４】また、第２プレート部５は、偏平リング体
28と、楕円凹曲面29を有する本体30と、偏平リング体28
と本体30とを連結する連結体31…とを備える。そして、
楕円凹曲面29に遊星コマ３の軸３ａの他端部（球曲面）
が保持されている。即ち、遊星コマ３の軸３ａは、第１
・第２プレート部４，５の楕円凹曲面27，29にて回転自
在に保持されている。

【００１５】次に、トルクリング７は、円盤状壁部33と
短筒部34とを備え、円盤状壁部33の外面側に角孔35が設
けられ、この角孔35に出力軸８の端部８ａが嵌合され、
このトルクリング７の回転に伴って一体に回転する。

【００１６】また、トルクリング７の内面には、ネジ軸
36が突設され、このネジ軸36が上述のドライブディスク
２の第２部材14ｂのネジ孔19に螺進退自在に螺合してい
る。そして、トルクリング７の内面とドライブディスク
２の第２部材14ｂの本体部20との間に、例えば、ねじり
バネからなるトルク伝達部材37が介在され、このトルク
伝達部材37を介してドライブディスク２の回転がトルク
リング７に伝達される。つまり、トルク伝達部材37は、
その一端部37ａがトルクリング７に挿入固着され、その
他端部37ｂがドライブディスク２の第２部材14ｂの本体
部20に挿入固着されている。

【００１７】しかしながら、回転中に於いては、トルク
リング７に係る負荷の増加にともなって、トルク伝達部
材37に係るねじり力によりネジ軸36が螺進（この場合、
180°〜360 °程度のねじりとする。）して、トルクリ
ング７、延いては第２プレート部５が矢印Ａ方向に移動
する。つまり、楕円凹曲面27，29が相互に接近し、これ
により、各遊星コマ３…は径方向内方に楕円凹曲面27，
29に沿って摺動してゆく。具体的には、負荷が所定値
（例えば、０〜10kgｆ・m ）に達したときに、ネジ軸36
の螺進が始まるように設定されるが、勿論この所定値と
してはこれに限られない。ところで、トルク伝達部材37
としては、上述の如くねじりバネが使用されるが、この
場合、角断面のものが好ましい。

【００１８】従って、上述の如く構成された変速装置に
よれば、入力軸１が回転すれば、この入力軸１の固定ホ
イル９が回転し、これに伴って、（弾発部材13にて固定
ホイル９側に押圧されている）可動ホイル12が一体状に
回転し、これにより、各遊星コマ３…がその軸心廻りに
回転（自転）すると共に、入力軸１の軸心廻りに公転す
る。各遊星コマ３…が公転すれば、この遊星コマ３…を
保持しているドライブディスク２が入力軸１の軸心廻り
に回転し、この回転はトルク伝達部材37を介してトルク
リング７に伝達され、出力軸８が回転する。

【００１９】ところで、出力軸２に係る負荷が増大する
と、トルク伝達部材37がねじれネジ軸36がドライブディ
スク２のネジ孔19に螺入し、これにより、第２プレート
部５が、図３に示すように、第１プレート部４側へ移動
し、各遊星コマ３…が径方向内側に楕円凹曲面27，29に
沿って摺動する。この際、各遊星コマ３…の軸３ａの両
端部が凸球面状とされているので、この径方向内側への
遊星コマ３の摺動はなめらかである。

【００２０】このように、出力軸８に係る負荷が軽いと
きの減速比は、遊星コマ３…が図１と図２に示すよう
に、径方向外方位置にあるので、ホイル９，12の径：遊
星コマ３の円盤部３ｂの径の一段目と、遊星コマ３の軸
３ａの径：ドライブディスク２の径の二段目の合成であ
るが、出力軸８に係る負荷が増大して、図３と図４に示
す状態となった場合、その減速比は、ホイル９，12の
径：遊星コマ３の円盤部３ｂの径と、遊星コマ３の軸３
ａの径：遊星コマ３の軸３ａの軌跡円Ｋの径となる。つ
まり、負荷の変動により減速比が変化し、減速比が大き
くなればトルクが増大し、原動源に新たな負担をかける
ことなく、出力軸８を回転させることができる。従っ
て、この変速装置によれば、無段で変速でき、さらに、
１つのユニットで大きな減速が可能である。しかも、そ
の変速比は約10倍程度まで可能となる。

【００２１】また、弾発部材13の弾発力により、固定ホ
イル９を押圧する可動ホイル12の押圧力が決定され、こ
の力は遊星コマ３を保持する力となり、出力軸８に過大
な負荷が掛かったときに、遊星コマ３がスリップして、
動力源をロックすることを防ぐことができ、トルクリミ
ッタとしての機能を発揮する。

【００２２】なお、本発明は上述の図示のものに限定さ
れず、例えば、遊星コマ３の数の増減は自由であり、楕
円凹曲面27，29の短長径寸法、遊星コマ３の円盤部３ｂ
の外径寸法等も自由に変更できる。また、この変速装置
は、自転車、リヤカー、三輪自動車、電動車椅子等の比
較的小型動力を用いて運搬に当たるものに適応するのが
好ましいが、勿論、これらに限るものではない。

【００２３】

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

【００２４】 負荷（荷重）の変動に対して、（その
動力源の有効な回転範囲で動作させるために、）自動的
に減速比率を変化させ、つまりトルクの増減を行うこと
ができる。 無段でしかも静粛に変速でき、しかも、１つのユニ
ットで大きな減速が可能である。（変速比は約10倍程度
まで可能である。） 装置全体として、軽量でかつ簡素でしかも小型とな
る。 出力軸８に過大な負荷が掛かったときに、動力源を
ロックすることを防ぐことができ、トルクリミッタとし
ての機能を発揮することができる。 トルク伝達部材37をねじりバネにて形成することが
でき、複雑化せず、コスト高とならない。 遊星コマ３の軸３ａの両端部が凸球面状であるの
で、遊星コマ３はなめらかに楕円凹曲面27，29を摺動
し、変速がなめらかに行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る運搬用変速装置の断面側面図であ
る。

【図２】要部断面正面図である。

【図３】出力軸に過大な負荷が掛かった状態の断面側面
図である。

【図４】出力軸に過大な負荷が掛かった状態の要部断面
正面図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ ドライブディスク ３ 遊星コマ ３ａ 軸 ４ 第１プレート部 ５ 第２プレート部 ６ スラスト軸受 ７ トルクリング ８ 出力軸 ９ 固定ホイル 12 可動ホイル 13 弾発部材 19 ネジ孔 27 楕円凹曲面 29 楕円凹曲面 36 ネジ軸 37 トルク伝達部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端部に固定ホイル９を有する入力軸１
   と、該入力軸１に軸心方向の往復動が可能とされて外嵌
   される可動ホイル12と、該可動ホイル12を上記固定ホイ
   ル９側に押圧する弾発部材13と、該可動ホイル12と固定
   ホイル９にて一部が挾持状とされて上記入力軸１の回転
   に伴ってその軸心廻りに自転すると共に該入力軸１の軸
   心廻りに公転する遊星コマ３と、該遊星コマ３の軸３ａ
   を径方向の往復動を可能として保持すると共に該遊星コ
   マ３の公転に伴って上記入力軸１の軸心廻りに回転する
   ドライブディスク２と、上記遊星コマ３の軸３ａの一端
   部を保持する楕円凹曲面27を有する第１プレート部４
   と、上記遊星コマ３の軸３ａの他端部を保持する楕円凹
   曲面29を有する第２プレート部５と、上記ドライブディ
   スク２の回転がトルク伝達部材37を介して伝達されて該
   ドライブディスク２と一体状に回転すると共に上記第２
   プレート部５を上記第１プレート部４側へ押圧するトル
   クリング７と、上記トルクリング７に設けられて該トル
   クリング７に係る負荷の増加にともなって上記トルク伝
   達部材37に係るねじり力により上記ドライブディスク２
   のネジ孔19に対して螺進して上記第２プレート部５を上
   記第１プレート部４側に押圧して上記遊星コマ３の軸３
   ａを該第１・第２プレート部４，５の楕円凹曲面27，29
   に沿って径方向内側に摺動させてゆくネジ軸36と、上記
   ドライブディスク２に連結されて該ドライブディスク２
   と一体に回転する出力軸８と、を備えたことを特徴とす
   る運搬用変速装置。
2. 【請求項２】 上記トルクリング７と第２プレート部５
   との間に、該トルクリング７から第２プレート部５への
   押圧力を伝達すると共に該トルクリング７を第２プレー
   ト部５に対して回転自在とするスラスト軸受６を設けた
   請求項１記載の運搬用変速装置。
3. 【請求項３】 上記トルク伝達部材37がねじりバネから
   なる請求項１記載の運搬用変速装置。
4. 【請求項４】 遊星コマ３の軸３ａの両端部が凸球面状
   である請求項１記載の運搬用変速装置。