JP6111361B1 - 変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力の伝達効率が高く、脱着作業が簡単であり、部品を迅速に調整可能な変速装置を提供する。【解決手段】内部に少なくとも一つの外ギアを含む外リング部材と、少なくとも一つの外ギアと同軸に外リング部材に枢着されており、中心軸線を有し、その外周面にカム結合部が複数設けられているシャフトと、複数のカム結合部に脱着可能に嵌合されており、シャフトと同期に回転し、少なくともそのうちの二つは、数値がゼロではない角度位相差を有する複数のカム部材と、剛性材料を採用し、複数のカム部材にそれぞれ嵌め設けられており、複数のカム部材と共に回転せず、それぞれ少なくとも一つの外ギアと部分的に噛み合う複数の裏ギアと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、変速装置に関するものである。

一般的な変速装置により、機械的機構を加速し、又は減速可能である。これは、ギア比によって加速または減速を実現する。しかし、ギア比が大きい場合には、変速装置の体積が大きくなるため、特定の体積の条件で、より大きいギア比を有する変速装置の開発が要請される。

しかしながら、従来の変速装置は、複数のカム部材がシャフトに直接に固定されている。カムのうちの何れかの一つが故障し、又は複数のカム部材の数量を変更したい場合には、複数のカム部材とシャフトとを一緒に交換することが必要である。裏ギアと外ギアとの間が面接触なため、摩擦力がより大きく、動力の伝達に影響する。そして従来の変速装置は、カム部材と裏ギアとの間に隙間があり、裏ギアが撓み可能な材料を採用するため、カム部材と裏ギアとの間、及び裏ギアと外ギアとの間の作動は、裏ギアの剛性が不足し、又は作動を補助する機構を有しないため、動力の伝達効率が降下し、精確度が不足する。

本発明の主な目的は、動力の伝達効率が増加し、作動の精確度及び安定度が増加し、脱着作業が迅速となり、内部の機構を調整することが可能になる変速装置を提供することにある。

本発明の変速装置は、内部に少なくとも一つの外ギアを含む外リング部材と、少なくとも一つの外ギアと同軸に外リング部材に枢着されており、中心軸線を有し、その外周面にカム結合部が複数設けられているシャフトと、複数のカム結合部に脱着可能に嵌合されており、シャフトと同期に回転し、少なくともそのうちの二つは、数値がゼロではない角度位相差を有する複数のカム部材と、剛性材料を採用し、複数のカム部材にそれぞれ嵌め設けられており、複数のカム部材と共に回転せず、それぞれ少なくとも一つの外ギアと部分的に噛み合う複数の裏ギアと、を含むことを特徴とする。

本発明の変速装置は、動力の伝達効率が増加し、作動の精確度及び安定度が増加し、脱着作業が迅速となり、内部の機構を調整することが可能になるという効果を有する。

本発明の第１の実施形態に係る変速装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る変速装置を示す透視図である。 本発明の第１の実施形態に係る変速装置を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る変速装置を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る円弧状歯を示す拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係る円弧状歯を示す拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係る変速装置を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る変速装置を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るカムを示す概略図である。 本発明の第３の実施形態に係るカムを示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１から図７を参照する。本実施形態に係る変速装置１は、外リング部材２と、シャフト３と、複数のカム部材５と、複数の裏ギア６と、を含む。

外リング部材２の内部に外ギア２１が配されている。シャフト３と少なくとも一つの外ギア２１とは、外リング部材２に同軸に枢着されている。シャフト３は、中心軸線３０を有し、その外周面にカム結合部３１が複数設けられている。
複数のカム部材５は、それぞれ複数のカム結合部３１に脱着可能に嵌合されており、シャフト３と同期に回転可能であり、少なくともそのうちの二つは、数値がゼロではない角度位相差を有する。複数の裏ギア６は、剛性材料を採用し、複数のカム部材５にそれぞれ嵌め設けられており、複数のカム部材５と共に回転せず、それぞれ少なくとも一つの外ギア２１と部分的に噛み合う。これにより、変速装置１の各カム部材５は、シャフト３に脱着可能に固定されるため、カム部材５を単独に交換可能となり、必要によって異なる角度に組付け可能なため、コストを減少可能である。
複数の裏ギア６は、同期にサラウンド揺動をすると共に、少なくとも一つの外ギア２１を駆動するため、各裏ギア６の受ける力を減少可能である。これにより、動力の伝達効率が増加し、作動の精確度及び安定度が増加する。

本実施形態では、変速装置１は、更に、複数の補助カム部材４と、外リング部材２に固定されている複数の支持部材７と、を含む。支持部材７により、変速装置１全体の安定度及び構造強度が増加される。
各補助カム部材４は、外リング部材２に枢着されている軸４１と、軸４１に嵌合されており軸４１と同期に回転する補助カム４２と、補助カム４２に嵌合されている補助軸受４３と、を含む。各裏ギア６は、カム部材５のうちの一つと嵌合する中心穴６１と、中心穴６１の周囲に設けられている複数の穿孔６２と、を有する。複数の補助カム部材４は、それぞれ複数の穿孔６２を挿通する。各穿孔６２は、補助軸受４３のうちの一つと嵌合する。同一の裏ギア６に対する、複数の補助カム部材４と、カム部材５の工作曲面の向く方向は同じである。
各補助カム部材４により、外ギア２１の作動が安定し、力の伝達効率が増加する。各裏ギア６には、更に、中心穴６１の周囲に設けられている複数の円弧ガイド溝６３が設けられている。各円弧ガイド溝６３は支持部材７のうちの一つと嵌合し、両者の間に環状遊び７１が存在するため、裏ギア６の作動がスムーズとなる。

本実施形態では、各カム結合部３１は、四つ（一つでもよい）の軸方向フラットカット平面３２を含む。四つの軸方向フラットカット平面３２は、何れかの隣接する二つの軸方向フラットカット平面の開角が９０度である。各カム部材５は、その形状がカム結合部３１に対応して貫通する嵌め穴５３を有することが好ましい。各カム部材５は、カム結合部３１のうちの一つと嵌合するカム５２と、カム５２に嵌め設けられている裏軸受５５と、を含む。
各裏ギア６は、裏軸受５５のうちの一つと嵌合する。各カム５２とそれに対応する裏軸受５５との外形は円形を呈し、両者が互いに緊密に嵌合する。これにより、力が直接伝達され、構造の強度が増加するため、カム５２と裏軸受５５とが損壊しにくい。外ギア２１と裏ギア６との少なくとも一方の歯部は円弧状歯６４である。外ギア２１と裏ギア６とは、両方が円弧状歯６４であることが好ましい。
円弧状歯６４は、互いに連続し異なる曲率半径を有する複数の円弧から構成される。これにより、外ギア２１と裏ギア６との噛み合う各歯部は、スライド可能であり、切線的な接触であるため、摩擦が減少する。各カム５２は、貫通する嵌め穴５３を有する。各嵌め穴５３の壁面には、それに対応するカム結合部３１と緊密に嵌合する。各嵌め穴５３の壁面には、軸方向当接平面５４が四つ設けられている。四つの軸方向当接平面５４は、それぞれ四つの軸方向フラットカット平面３２に当接することにより、シャフト３はカム５２を駆動することが可能である。複数のカムは、同じ角度（異なる角度でもよい）を置いてシャフト３に嵌合されているため、裏ギア６の外ギア２１に加える力が均一となる。

本実施形態では、外リング部材２は、更に、二つのケース２４と、二つの台座２５と、二つの台座軸受２６と、を含む。
各外ギア２１には、複数の貫通孔２２が環設されている。複数のピン２７は、これらの貫通孔２２の一部を挿通し、二つのケース２４に挿入する。複数の締結部材２８は、二つのケース２４とこれらの貫通孔２２の一部とを挿通する。二つの外ギア２１は、二つのケース２４の間に挟まれている。二つの台座軸受２６は、それぞれ二つの台座２５に嵌め設けられており、複数の裏ギア６の両側にそれぞれ位置する。二つの台座軸受２６は、二つのケース２４と二つの外ギア２１との間にそれぞれ当接する。
シャフト３は、二つの外ギア２１、二つの台座２５及び二つの台座軸受２６を挿通する。複数の支持部材７は、二つの台座２５に脱着可能に固定されている。これにより、二つの台座２５は、変速装置１の内部で安定的に位置決めされる。

シャフト３と各台座２５との間、各台座２５と各ケース２４との間及び二つのケース２４の間には、シールリング２９ａ，２９ｂ，２９ｃがそれぞれ設けられている。各外ギア２１の外周面には、その半径方向に沿う通過溝２３が複数設けられている。各貫通孔２２は通過溝２３のうちの一つと連通する。複数の裏ギア６と各台座２５との間に隙間６５が形成されるため、摩擦が減少する。
外リング部材２と複数のカム部材５との間には、更に、潤滑物質が設けられており、潤滑物質が変速装置１の内部を流動することが好ましい。これにより、各部品の間の摩擦を減少可能である。シールリング２９ａ，２９ｂ，２９ｃにより、潤滑物質が変速装置１から漏れ出し、又は異物が変速装置１に侵入することを防止可能である。

シャフト３の回転により、カム部材５が駆動されて、裏ギア６が、外ギア２１の周りに同期にサラウンド揺動をする。これにより、別のギアを使用せず、変速装置１はより大きいギア比を有することが可能であり、変速装置１の体積を減少可能である。このように、外ギア２１を回転することにより、裏ギア６が駆動されてサラウンド揺動して、動力がシャフト３を経由して出力するため、より大きいギア比を得ることが可能である。

（第２の実施形態）
図８を参照する。変速装置１ａは、異なる長さを有するシャフト３ａ、裏ギア６ａの数量及び外ギア２１ａの軸方向の厚さ（別の実施形態では、必要によって外ギアの数量を調整してもよい）を変更することにより、裏ギア６ａと外ギア２１ａとが受ける力を均一にすることが可能である。

（第３の実施形態）
図９及び図１０を参照する。カム５２ｃの嵌め穴５３ｃとカム５２ｄの嵌め穴５３ｄとは、半径方向の長さ、方向及び位置が異なってよい。換言すると、裏ギアと外ギアとの作動を安定的にすることが可能であるとよい。

各シャフトのカム結合部は複数の軸方向フラットカット平面を含み、各カム部材は、貫通する嵌め穴を有し、各嵌め穴の壁面に軸方向当接平面が一つ設けられており、これらの軸方向当接平面（例えば図９及び図１０に示すカム）は異なる軸方向フラットカット平面に当接し、或いは、変速装置のシャフトに一つの軸方向フラットカット平面が設けられており、各カム部材は、貫通する嵌め穴を有し、各嵌め穴の壁面には、軸方向フラットカット平面に当接する軸方向当接平面が設けられており、これらの軸方向フラットカット平面のうちの少なくとも二つは、数値がゼロではない角度位相差を有してもよい。しかし、変速装置のカム部材は、シャフトに脱着可能に固定されているとよい。

各補助カム部材の軸は、台座を超えるように延び、少なくとも一つの受動ギアと嵌合することにより、別の能動ギアと噛み合ってもよい。そして変速装置の軸とカム部材とは緊密に嵌合しなくてもよい。

複数の裏ギアが同時に作動し、且つ複数の補助カム部材を使用するため、本発明に係る変速装置は精確度及び安定性が増加し、変速装置の寿命が増加する。本発明に係る変速装置は、動力の伝達効率が高く、脱着作業が簡単であり、部品を迅速に調整可能である。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明は、変速装置に適用することができる。

１，１ａ 変速装置
２ 外リング部材
３，３ａ シャフト
４ 補助カム部材
５ カム部材
６，６ａ 裏ギア
７ 支持部材
２１，２１ａ 外ギア
２２ 貫通孔
２３ 通過溝
２４ ケース
２５ 台座
２６ 台座軸受
２７ ピン
２８ 締結部材
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ シールリング
３０ 中心軸線
３１ カム結合部
３２ 軸方向フラットカット平面
４１ 軸
４２ 補助カム
４３ 補助軸受
５２，５２ｃ，５２ｄ カム
５３，５３ｃ，５３ｄ 嵌め穴
５４ 軸方向当接平面
５５ 裏軸受
６１ 中心穴
６２ 穿孔
６３ 円弧ガイド溝
６４ 円弧状歯
６５ 隙間
７１ 環状遊び

Claims (9)

1. 内部に少なくとも一つの外ギアを含む外リング部材と、
   少なくとも一つの外ギアと同軸に前記外リング部材に枢着されており、中心軸線を有し、その外周面にカム結合部が複数設けられているシャフトと、
   複数の前記カム結合部に脱着可能に嵌合されており、前記シャフトと同期に回転し、少なくともそのうちの二つは、数値がゼロではない角度位相差を有する複数のカム部材と、
   剛性材料を採用し、複数の前記カム部材にそれぞれ嵌め設けられており、複数の前記カム部材と共に回転せず、それぞれ少なくとも一つの前記外ギアと部分的に噛み合う複数の裏ギアと、を含み、
   複数の補助カム部材を含み、前記各補助カム部材は、前記外リング部材に枢着されている軸と、前記軸と嵌合し前記軸と同期に回転する補助カムと、前記補助カムに嵌め設けられている補助軸受と、を含み、
   前記各裏ギアは、前記カム部材のうちの一つと嵌合する中心穴と、前記中心穴の周囲に設けられている複数の穿孔と、を有し、
   複数の前記補助カム部材は、それぞれ複数の前記穿孔を挿通し、前記各穿孔は、前記補助軸受のうちの一つと嵌合し、
   同一の前記裏ギアに対する、複数の前記補助カム部材と、前記カム部材の工作曲面との向く方向は同じであることを特徴とする、
   変速装置。
2. 前記各カム結合部は、少なくとも一つの軸方向フラットカット平面を含み、前記各カム部材は、その形状が前記カム結合部の外形に対応して貫通する嵌め穴を有することを特徴とする、請求項１に記載の変速装置。
3. 前記各カム部材は、前記カム結合部のうちの一つと嵌合するカムと、前記カムに嵌め設けられている裏軸受と、を含み、前記各裏ギアは、前記裏軸受のうちの一つと嵌合することを特徴とする、請求項１に記載の変速装置。
4. 前記各カムとそれに対応する前記裏軸受との外形は円形を呈し、両者が互いに緊密に嵌合することを特徴とする、請求項３に記載の変速装置。
5. 前記シャフトに軸方向フラットカット平面が設けられており、前記各カム部材は、貫通する嵌め穴を有し、前記各嵌め穴の壁面には、前記軸方向フラットカット平面に当接する軸方向当接平面が設けられており、これらの前記軸方向フラットカット平面のうちの少なくとも二つは、数値がゼロではない角度位相差を有することを特徴とする、請求項１に記載の変速装置。
6. 更に、前記外リング部材に固定されている複数の支持部材を含み、前記各裏ギアには、前記中心穴の周囲に設けられており貫通する円弧ガイド溝が複数設けられており、前記各円弧ガイド溝は、前記支持部材のうちの一つと嵌合し、両者の間に環状遊びが存在することを特徴とする、請求項１に記載の変速装置。
7. 前記外ギアと前記裏ギアとの少なくとも一方の歯部は円弧状歯であり、前記円弧状歯は、互いに連続し異なる曲率半径を有する複数の円弧から構成され、前記外ギアと前記裏ギアとの噛み合う各歯部は、スライド可能であり、切線的な接触であることを特徴とする、請求項１に記載の変速装置。
8. 前記各外ギアに複数の貫通孔が環設されており、前記外ギアの外周面には、その半径方向に沿う通過溝が複数設けられており、前記各貫通孔は前記通過溝のうちの一つと連通し、複数の前記裏ギアと前記外リング部材との間に隙間が形成され、前記外リング部材と複数の前記カム部材との間には、更に、潤滑物質が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の変速装置。
9. 前記各カム結合部は、四つの軸方向フラットカット平面を含み、四つの前記軸方向フラットカット平面は、何れかの隣接する二つの前記軸方向フラットカット平面の開角が９０度であり、前記各カム部材は、その形状が前記カム結合部に対応して貫通する嵌め穴を有し、前記各カム部材は、前記カム結合部のうちの一つと嵌合するカムと、前記カムに嵌め設けられている裏軸受と、を含み、前記各裏ギアは、前記裏軸受のうちの一つと嵌合し、前記各カムとそれに対応する前記裏軸受との外形は円形を呈し、両者が互いに緊密に嵌合し、前記外ギアと前記裏ギアとの少なくとも一方の歯部は円弧状歯であり、前記円弧状歯は、互いに連続し異なる曲率半径を有する複数の円弧から構成され、前記外ギアと前記裏ギアとの噛み合う各歯部は、スライド可能であり、切線的な接触であり、前記各カムは、貫通する嵌め穴を有し、前記各嵌め穴の壁面には、それに対応する前記カム結合部と緊密に嵌合し、前記各嵌め穴の壁面には、軸方向当接平面が四つ設けられており、四つの前記軸方向当接平面は、それぞれ四つの前記軸方向フラットカット平面に当接し、複数の前記カムは、同じ角度を置いて前記シャフトに嵌合されており、前記外リング部材は、更に、二つのケースと、二つの台座と、二つの台座軸受と、を含み、前記各外ギアには、複数の貫通孔が環設されており、複数のピンは、これらの前記貫通孔の一部を挿通し、二つの前記ケースに挿入し、複数の締結部材は、二つの前記ケースとこれらの前記貫通孔の一部とを挿通し、少なくとも一つの前記外ギアは、二つの前記ケースの間に挟まれており、二つの前記台座軸受は、それぞれ二つの前記台座に嵌め設けられており、複数の前記裏ギアの両側にそれぞれ位置し、二つの前記ケースと少なくとも一つの前記外ギアとの間にそれぞれ当接し、前記シャフトは、少なくとも一つの前記外ギア、二つの前記台座及び二つの前記台座軸受を挿通し、複数の前記支持部材は、二つの前記台座に脱着可能に固定されており、前記シャフトと前記各台座との間、前記各台座と前記各ケースとの間及び二つの前記ケースの間には、シールリングがそれぞれ設けられており、前記各外ギアの外周面には、その半径方向に沿う通過溝が複数設けられており、前記各貫通孔は前記通過溝のうちの一つと連通し、複数の前記裏ギアと前記各台座との間に隙間が形成され、前記外リング部材と複数の前記カム部材との間には、更に、潤滑物質が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の変速装置。

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