変速機
【課題】回転装置の回転力を、流体を利用しない簡易な構造で強力な動力変換が可能な変速機を提供する。
【解決手段】変速機１０の第１変速部１１は、ケース１２内に同軸状に挿入された入力回転軸２７と、中間板２４に回転自在に取り付けられた出力回転部材３１と、入力回転軸２７に固定された回転誘導部３５と、回転誘導部３５の外方に配置され入力回転軸２７に回転自在に取り付けられた質量部材４６を有する回転変換部４５とを備えている。第２変速部６１は、出力回転部材３１に取り付けられた外歯車部材６２と、外歯車部材６２と右端板１７との間に設けた取付板部材６７の中心を挟んだ径方向の２か所に固定され、外歯車部６４と螺合する中間歯車８１，８２を有する一対の中間歯車部材７４，７５と、右端板１７と取付板部材６７の中心を貫通して取り付けられ、中心歯車７２が中間歯車８１，８２に螺合する出力歯車部材６９とを備えている。
【解決手段】変速機１０の第１変速部１１は、ケース１２内に同軸状に挿入された入力回転軸２７と、中間板２４に回転自在に取り付けられた出力回転部材３１と、入力回転軸２７に固定された回転誘導部３５と、回転誘導部３５の外方に配置され入力回転軸２７に回転自在に取り付けられた質量部材４６を有する回転変換部４５とを備えている。第２変速部６１は、出力回転部材３１に取り付けられた外歯車部材６２と、外歯車部材６２と右端板１７との間に設けた取付板部材６７の中心を挟んだ径方向の２か所に固定され、外歯車部６４と螺合する中間歯車８１，８２を有する一対の中間歯車部材７４，７５と、右端板１７と取付板部材６７の中心を貫通して取り付けられ、中心歯車７２が中間歯車８１，８２に螺合する出力歯車部材６９とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、エレベータ、ベルトコンベア等の動力変換に用いられる変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の変速機としては、流体の力学作用を利用したトルクコンバータが知られている。トルクコンバータは、例えば特許文献１に示すように、流体要素としてポンプインぺラ、タービンランナ、ステータを有し、ステータを固定軸上に支持するワンウェイクラッチを備えている。エンジンによってポンプインぺラが駆動されると、内部の流体がポンプの回転によってポンプインぺラに沿って外方に押し出され、タービンランナに流入してタービンランナにトルクを与えて回転させ、ステータを通って再びポンプインぺラに流入する循環主流が形成される。しかし、このトルクコンバータは、流体の循環を利用するものであり、流体を密封する構造であるため、構造が複雑であり高価である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−７１６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決しようとするもので、エンジン、電動モータ等の回転装置の回転力を、流体を利用しない簡易な構造で動力変換して外部駆動装置に伝達する変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、両端面が端板で封止された中空の筒形状であって、軸方向の中間位置で中間板により仕切られて第１筒部と第２筒部に分けられたケースを有し、第１筒部側が第１変速部になっており第２筒部側が第２変速部になっている変速機であって、第１変速部が、第１筒部の端板を貫通して両側に同軸状に延び、端板に回転自在にかつ軸方向に移動不能に支持され、外端側にて外部回転装置の回転軸に連結される入力回転軸と、第１筒部内にて、複数の磁石板が周方向に極性を揃えて筒状にかつ同軸状に配設された内側磁石の内外周面が筒状の内側支持部により挟持され、内側支持部の両端が磁気非透過材料で形成された一対の内円環板によって封止され、一対の内円環板の中心孔にて入力回転軸に挿嵌されて入力回転軸の所定位置に固定された回転誘導部と、第１筒部内の回転誘導部の外方に同軸状に配置され、筒状の質量部材の内周面側にて複数の磁石板が周方向に極性を揃えて筒状に配設されて内側磁石と隙間を隔てて対向して配置された内側磁石との間に互いに磁気反発力を生じる外側磁石が外側支持部によって質量部材の内周面に固定され、質量部材の両端が磁気非透過材料で形成された一対の外円環板によって封止され、一対の外円環板の中心孔にて入力回転軸に挿嵌されると共に入力回転軸に対して回転自在にかつ軸方向に移動不能に取り付けられた回転変換部と、中間板側の外円環板の外面に同軸状に固定され、中間板の中心孔を貫通すると共に中間板に回転自在に取り付けられて回転変換部を支持する出力回転部材と、を備えてなり、第２変速部が、第２筒部内に突出した出力回転部材に同軸状に固定された円環盤部と、円環盤部の中間板に対して反対面の外周縁に固定された環状で内周面の全周に沿って歯が形成された外歯車部とを設けた外歯車部材と、外歯車部材と第２筒部の他端との間に設けた取付板部材と、取付板部材の中心を挟んだ径方向の２か所にてそれぞれ固定されて中間板に向けて軸方向に平行に延びた支持軸と、各支持軸に回転可能に取り付けられた環状で外周面の全周に沿って歯が形成された外歯車部の半径より小径の中間歯車とを設け、各中間歯車が外歯車部に回転自在に螺合する一対の中間歯車部材と、第２筒部の端板及び取付板部材の中心を貫通して回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられて第２筒部の軸方向内外に延びた出力軸と、出力軸の内端に同軸状に固定された環状で外周面の全周に沿って歯が形成された中心歯車とを設け、中心歯車が一対の中間歯車に回転自在に螺合し、出力軸の外端にて外部駆動装置に連結される出力歯車部材とを備えてなる、ことにある。
【０００６】
上記のように構成した本発明においては、外部回転装置の回転により、第１変速部にて外部回転装置の回転軸に連結された入力回転軸が回転し、入力回転軸に同軸状に固定された回転誘導部が回転する。ここで、図９に示すように、回転誘導部３５の内側支持部３６に支持された内側磁石４１と、回転変換部４５の外側支持部５４に支持された外側磁石５７とは、その極性を合わせて配列されているため、両者の間に互いに磁気反発力を生じるようになっている。そのため、回転誘導部３５の回転に伴う内側磁石４１の回転により、内側磁石４１との磁気反発力によって外側磁石５７も内側磁石４１と同一方向に回転しようとする。これにより外側磁石５７を固定した回転変換部４５も一体となって回転を開始するが、回転変換部４５に設けた大きな重量の質量部材４６が回転することにより大きな遠心力が発生し、そのために、回転変換部４５は外部回転装置の回転力を変換した回転力を発生できる。
【０００７】
この回転力が、出力回転部材を通して第２変速部に伝えられ、第２筒部内に突出した出力回転部材に同軸状に取り付けられた大径の外歯車部材が回転する。これに応じて、外歯車部材の外歯車部に螺合した外歯車部の半径より小径の中間歯車部材の中間歯車が、外歯車部材より高速で回転する。この中間歯車部材の回転が中間歯車に螺合した出力歯車部材の中心歯車に伝えられて、出力歯車部材が高速で回転し、その回転が外部駆動装置に伝達される。その結果、本発明においては、第１変速部で外部回転装置の回転が変換された回転力を発生でき、第２変速部で回転変換部よりさらに高速の回転力に変換されて、外部駆動装置に伝達されるため、強力な動力変換が可能になる。
【０００８】
また、本発明によれば、内円環板と外円環板がステンレス、アルミニウム等の磁気非透過材料で形成されているため、内側磁石と外側磁石の大きな磁力は、筒状のケースの外部に漏れないように遮断される。その結果、本発明においては、内側磁石と外側磁石の大きな磁力が、回転誘導部による回転変換部への回転力の変換に有効に活用されると共に、磁力が外部に漏れることにより外部の電気機器に悪影響を与えるおそれもない。また、本発明によれば、変速機は、筒状のケース、入力回転軸、出力回転部材、回転誘導部、回転変換部、外歯車部材、取付板部材、中間歯車部材、出力歯車部材という簡易かつ安価な部材で構成されているため、安価に提供される。
【０００９】
本発明において、第２筒部の端板及び取付板部材を軸方向に平行に貫通すると共に、回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられて第２筒部の内外に延びた第２出力軸と、第２出力軸の内端に同軸状に固定された環状で外周面の全周に沿って歯が形成された外歯車部の半径より小径の第２中間歯車とを有し、第２中間歯車が外歯車部に回転自在に螺合する第２出力歯車部材を備え、第２筒部から外方に延びた第２出力軸が発電機の回転軸に連結可能にされることが好ましい。
【００１０】
これにより、外歯車部材の回転に応じて第２出力歯車部材が外歯車部材より高速で回転する。そのため、その回転が発電機に伝達されて発電が行われ、発電機で発電された電力がバッテリーに充電されあるいは直接各種電気機器の電力として利用可能にされる。その結果、本発明によれば、変速機の回転が外部駆動装置の回転に加えて、他の電気機器の給電にも利用されるため、変速機の効率的な利用が可能になる。特に、バッテリーに充電された電力が変速機を回転させる電動モータ等の外部回転装置の駆動に利用されることにより、外部回転装置を含めた変速機全体としてのさらなる効率的な利用が確保される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１変速部において、回転誘導部と回転変換部における内側磁石と外側磁石の磁気反発力の作用により、回転誘導部の回転力が重い質量部材を有する回転変換部で変換され、第２変速部において、回転変換部からの出力が外歯車部材、中間歯車部材、出力歯車部材を経て高速の回転出力として外部の駆動装置に伝達されるため、簡易な構造で大きな動力変換が可能になる。また。本発明においては、第２変速部に第２出力歯車部材を設けることにより、第２出力軸を発電機に連結させて、第２出力歯車部材からの回転力により発電してバッテリーに蓄電することができ、外部の電気機器等の電源として利用することができるため、変速機のさらなる効率的な利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例である変速機を用いた動力変換機構の概略構成を示す摸式図である。
【図２】同変速機を示す図３のＩＩ−ＩＩ線方向の断面図である。
【図３】同変速機を示す止め具と押え具を省いた状態の右側面図である。
【図４】同変速機を示す図２のＩＶ−ＩＶ線方向の断面図である。
【図５】同変速機を示す図２のＶ−Ｖ線方向の断面図である。
【図６】同変速機を示す取付板を省いた状態の図２のＶＩ−ＶＩ線方向の断面図である。
【図７】図２における回転誘導部と回転変換部の一部を拡大して示す断面図である。
【図８】図４における回転誘導部と回転変換部の一部を拡大して示す断面図である。
【図９】同変速機の内側磁石と外側磁石との関係を説明する摸式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。図１は一実施例である変速機を用いた外部回転装置である電動モータの回転を外部駆動装置である車両のトランスミッションへ伝達する動力変換機構を摸式図により示したものである。図２は変速機を軸線位置での断面図により示し、図３は変速機を右側面図により示し、図４、図５、図６は変速機をそれぞれ図２のＩＶ−ＩＶ線方向とＶ−Ｖ線方向とＶＩ−ＶＩ線方向の断面図により示したものである。なお、変速機１０の左右、上下方向については、図２の左右、上下方向に合わせるものとする。
【００１４】
変速機１０は、軸方向の右端側の中間位置で中間板２４により仕切られて第１筒部１２ａと第２筒部１２ｂに分けられた円筒形のケース１２を有しており、第１筒部１２ａ側が第１変速部１１になっており、第２筒部１２ｂ側が第２変速部６１になっている。ケース１２は、鉄製で円筒形の中空の容器であり、両端開放の円筒部１３と、その左右両端にてボルト１３ａにより取り付けられた端板である円環形の左右端板１４，１７とを設けており、左右端板１４，１７によって両端面が封止されている。円筒部１３内周面の右端近傍位置には、円環形の中間板２４がボルト１３ａにより取り付けられており、ケース１２が上記第１筒部１２ａと第２筒部１２ｂとに仕切られている。ケース１２は、軸方向両端側に固定された一対の支持脚１２ｃにより水平な台等の上に設置固定される。
【００１５】
左端板１４の中心位置には小径の中心孔１４ａが設けられ、中心孔１４ａには環状のベアリング１５が挿嵌されている。ベアリング１５は、左端板１４の右端にて中心孔１４ａ内にわずかに径方向に突出した突起に係止されると共に左端板１４の左側面に重ね合わされてボルトにより固定された環状の押え具１６に挟まれて左端板１４に固定されている。右端板１７は、図３に示すように、中心位置に小径の中心孔１７ａを設け、中心孔１７ａに対して斜め右上位置に略同径の周辺孔１７ｂを設けており、中央孔１７ａと周辺孔１７ｂにはそれぞれ環状のベアリング１８，２２が挿嵌されている。ベアリング１８，２２は、右端板１７の左側面に重ね合わされてボルトにより固定された環状の押え具２１（図３には示さない）により右端板１７に固定されている。中間板２４の中央には大径の中央孔２４ａが設けられ、中央孔２４ａにはベアリング２５が挿嵌されている。ベアリング２５は、中間板２４の右端にて中央孔２４ａ内にわずかに径方向に突出した突起に係止されると共に中間板２４の左側面に重ね合わされてボルト２５ｂにより固定された環状の押え具２５ａにより挟まれて中間板２４に固定される。
【００１６】
左端板１４に挿嵌されたベアリング１５の中心孔には、入力回転軸２７が同軸状に挿嵌されている。入力回転軸２７は、左端側から所定距離隔てた３か所が段部２７ａ，２７ｂ，２７ｃになっており、それを境として順次外径がわずかずつ大きくなるようにされている。入力回転軸２７の他端２７ｄは、後述する外円環板４８の中心孔４８ａに挿嵌されたベアリング５１の中心孔に挿入されている。入力回転軸２７は、その外側段部２７ａをベアリング１５に当接させることによって軸方向外方に移動不能なようにベアリング１５の中心孔に挿嵌されている。入力回転軸２７は、一端側が左端板１４からケース１２の外方に延びており、左端板１４からの延出部分には入力プーリ２８が同軸状に挿嵌されて取り付けられている。
【００１７】
中間板２４のベアリング２５の中心孔には、鉄製の円柱状の厚板である出力回転部材３１が同軸状に挿嵌されている。出力回転部材３１は、鉄製の円柱状の厚板である取付円盤部３２を有しており、その左端側が径方向にわずかに延びた環状のフランジ部３３になっている。出力回転部材３１は、フランジ部３３をベアリング２５の内側端面に当てることによって軸方向外方に移動不能にベアリング２５に取り付けられている。出力回転部材３１は、取付円盤部３２が中間板２４の右方に延びており、その延出部分には後述する外歯車部材６２が同軸状に嵌め合わされてボルト６５によって固定されている。
【００１８】
回転誘導部３５は、内側支持部３６と内側磁石４１と左右一対の内円環板４２とを設けている。内側支持部３６は、入力回転軸２７を囲んだ径方向外方に同軸状に配設されている。内側支持部３６は、図７，図８に詳細に示すように、厚肉の鉄板を円筒状に加工した内筒部材３７と、薄肉の鉄板を円筒状に加工した外筒部材３８を同軸状に内外に配置したものであり、外筒部材３８は内筒部材３７より軸方向両側にわずかに延びている。内筒部材３７は、外周面の周方向の等間隔な複数個所にて軸方向に延びた断面長方形の細い溝３７ａを設けている。複数の溝３７ａには、鉄製の断面正方形の仕切り線材３７ｂが密着状態で嵌め合わされており、一部が溝３７ａから径方向外方に突出している。内外筒部材３７，３８の両端には、後述する内円環板４２の一部を構成する鉄製の円環状の抜け止め部材３９が配置されている。
【００１９】
内外筒部材３７，３８の間には、内側磁石４１が周方向に極性を揃えて円筒状に配設され、内外筒部材３７，３８によって挟持されている。内側磁石４１は、複数の円弧状で薄肉の磁石板４１ａをＮ，Ｓの極性を揃えて周方向に並べたものをさらに軸方向に複数列配置したものであり、ネオジュムを含む強力かつ長寿命の磁石である。各磁石板４１ａは、内周面側の周方向両端にて切り欠かれて軸方向に延びた線状凹部４１ａ１を設けている。内側磁石４１は、内筒部材３７の外周面の溝３７ａに嵌め合わされた仕切り線材３７ｂに各磁石板４１ａの線状凹部４１ａ１を嵌め合わせることにより、周方向に移動しないように位置決め固定される。なお、内側磁石４１については、接着剤等により内外筒部材３７，３８に固定することも可能である。
【００２０】
内筒部材３７の両端開口には、それぞれ円筒状の厚板である内円環板４２が挿嵌されている。各内円環板４２は、磁気非透過材料であるステンレスで形成されており、中心に板を貫通した中心孔４２ａを設けており、また外周側において内側面側が全周に沿って断面長方形に切り欠かれた環状凹部４２ｂを設けている。環状凹部４２ｂは、内筒部材３７の断面形状と同一であり、内筒部材３７の端部が環状凹部４２ｂ内に嵌め合わされて、内円環板４２が内筒部材３７にボルト４３ａにより固定される。また、内円環板４２には、外筒部材３８と抜け止め部材３９とがボルト４３ｂにより固定される。回転誘導部３５は、内円環板４２をその中心孔４２ａにて入力回転軸２７に挿嵌させ、左側の内円環板４２外側面を入力回転軸２７の段部２７ｃ位置に合わせ、軸方向両外側から止め具４４で固定させることにより、軸方向に移動不能にかつ回転不能なように入力回転軸２７に取り付けられる。
【００２１】
ケース１２内において、回転誘導部３５の径方向外方には回転変換部４５が同軸状に配置されている。回転変換部４５は、質量部材４６と左右一対の外円環板４７，４８と、外支持部５４と外側磁石５７とを設けている。質量部材４６は、鉄製の径の異なる２本のパイプを嵌め合わせて形成した厚肉で第１筒部１２ａの内周面に近接した大径の大きな重量を有する円筒形状の部材であり、軸方向両端が回転誘導部３５の軸方向両端に対して軸方向外方にわずかに延びている。左右の外円環板４７，４８は、磁気非透過材料であるステンレス製であり、中心にて軸方向に貫通した中心孔４７ａ，４８ａを設けており、外周側において互いに対向する内側面側が、全周に沿って断面長方形に切り欠かれた環状凹部４７ｂ，４８ｂを設けている。
【００２２】
外円環板４８の中心孔４８ａ内にはベアリング５１が挿嵌されており、左面側から止め板５２により軸方向に移動不能なように中心孔４８ａ内に固定されている。ベアリング５１は、その中心孔に挿嵌された入力回転軸２７の他端２７ｄを受け止めるようになっている。外円環板４７，４８は、環状凹部４７ｂ，４８ｂにより質量部材４６の両端側に嵌め合わされて、ボルト４９により固定されて質量部材４６の両端開口を封止するようになっている。質量部材４６の内周面には、内側支持部３６の内側磁石４１に対向して、内側磁石４１と同じ材質のネオジュムを含む外側磁石５７が配設されている。
【００２３】
外側磁石５７は、複数の円弧状の磁石板５７ａをＮ，Ｓの極性を内側磁石４１の極性に揃えて周方向に並べさらにこれを軸方向に複数列配置したものであり、ネオジュムを含む強力かつ長寿命の磁石である。各磁石板５７ａは、外周面側の周方向両端に切り欠かれて軸方向に延びた線状凹部５７ａ１を設けている。外側磁石５７は、図７，図８に詳細に示すように、質量部材４６の内周面の溝４６ａに嵌め合わされた仕切り線材４６ｂに各磁石板５７ａの線状凹部５７ａ１を嵌め合わせることにより、周方向に移動しないように位置決めされて固定される。外側磁石５７は、鉄製で薄肉の筒状の外側支持部５４によりその両端に設けた円環状の抜け止め部材５５と共にボルト５６により質量部材４６に固定されている。なお、外側磁石５７については、接着剤等により質量部材４６に固定することも可能である。
【００２４】
回転変換部４５は、外円環板４７，４８の中心孔４７ａ，４８ａにて入力回転軸２７に挿嵌される。入力回転軸２７の他端２７ｄが、外円環板４８の中心孔４８ａ内に設けたベアリング５１の中心孔内に挿嵌され、外円環板４７内側面が入力回転軸２７の段部２７ｂに当接した状態で、外円環板４７の外側にて止め具５８により入力回転軸２７に対して回転自在にかつ軸方向に移動不能なように取り付けられている。外円環板４７と入力回転軸２７との間には、両者が互いに回転可自在なように滑り処理が施されているが、これに代えて両者間にベアリングを介在させてもよい。右端側の外円環板４８は、外側面にて接触する出力回転部材３１にボルト６５により固定されて一体にされている。外側磁石５７は、複数の円弧状の磁石板５７ａを周方向に内側磁石４１の極性を合わせて並べたもので、内側磁石４１との間にわずかな隙間を隔てて配置されており、それにより内側磁石４１との間に磁気反発力が発生するように構成されている。
【００２５】
上記第１筒部１２ａの左端板１４の中心を貫通して第１筒部１２ａ内に挿入された入力回転軸２７と、第１筒部１２ａ内に収容され入力回転軸２７に固定された回転誘導部３５と、第１筒部１２ａ内にて回転誘導部３５の外方に同軸状に配置され入力回転軸２７に回転自在に取り付けられると共に、他端側の外円環板４８が出力回転部材３１に固定された回転変換部４５と、出力回転部材３１とにより、第１変速部１１が構成されている。
【００２６】
中間板２４に取り付けられた出力回転部材３１の第２筒部１２ｂ側に突出した取付円盤部３２には、外歯車部材６２が同軸状に取り付けられている。外歯車部材６２は、外円環板４７，４８とほぼ同径で薄肉の円盤部６３と、円盤部６３の外周縁に固定された環状の外歯車部６４とを設けている。円盤部６３は、取付円盤部３２との対向面中央に取付円盤部３２が嵌合される円形の凹部６３ａを有しており、反対面の外周縁に薄肉の環状で内周面の全周に沿って歯が形成された外歯車部６４がボルト６４ａにより一体で固定されている。外歯車部材６２は、円盤部６３の凹部６３ａにて取付円盤部３２の右端側に嵌合され、ボルト６５により取付円盤部３２に固定されると共に、取付円盤部３２も外円環板４８に一体で固定される。
【００２７】
外歯車部材６２と第２筒部１２ｂの右端板１７との間には、円形の薄板である取付板部材６７が両者に平行に配置されて、ボルト１３ａにより第２筒部１２ｂ内周面に固定されている。取付板部材６７は、図６に示すように、それぞれ板を貫通した中心孔６７ａと、中心孔６７ａを挟んだ径方向の上下二か所に取付孔６７ｂ，６７ｃと、中心孔６７ａに対して斜め上方向の上記周辺孔１７ｂに対応する位置に取付孔６７ｄを有している。中心孔６７ａにはベアリング６８が挿嵌されて取付板６８ａにより軸方向に移動不能に固定されている。ベアリング１８とベアリング６８には出力歯車部材６９が取り付けられている。出力歯車部材６９は、出力軸７１とその一端の大径部７１ａに固定された中心歯車７２とを設けている。中心歯車７２は外周縁全周に沿って歯が形成されている。出力歯車部材６９は、出力軸７１をベアリング６８側からその中心孔を経てベアリング１８の中心孔に挿通させ、大径部７１ａをベアリング６８に当接させ、ベアリング１８の外側で止め具１８ａで固定することにより、右端板１７と取付板部材６７に対して回転可能にかつ軸方向に移動不能に取り付けられる。
【００２８】
取付孔６７ｂ，６７ｃにはそれぞれ中間歯車部材７４，７５が挿嵌されている。図２、図５、図６に示すように、中間歯車部材７４，７５は、支持軸７６，７７の大径部７６ａ，７７ａにベアリング７８，７９が挿嵌されて頭部７６ｂ，７７ｂに当接した状態で固定されており、ベアリング７８，７９の外周に中間歯車８１，８２が固定されている。中間歯車８１，８２は、外周縁全周に沿って歯が形成されている。中間歯車部材７４，７５は、支持軸７６，７７を取付孔６７ｂ，６７ｃに挿入して大径部７６ａ，７７ａ端部を取付板部材６７に当接させ、小径のねじ部７６ｃ，７７ｃにナット８３を螺着させることにより取付板部材６７に取り付けられている。中間歯車部材７４，７５は、取付板部材６７への取り付け状態で、一対の中間歯車８１，８２が出力歯車部材６９の中心歯車７２に互いに回転自在に螺合しており、さらに外歯車部材６２の外歯車部６４にも互いに回転自在に螺合している。本実施例においては、外歯車部６４と、中間歯車８１，８２と、中心歯車７２の外径の比は、略２３：９：５になっており、回転速度の比は、略１：２．６：４．７になっている。なお、外歯車部６４と、中間歯車８１，８２と、中心歯車７２の外径の比については、用途によって適宜変更可能である。
【００２９】
上記取付孔６７ｄにはベアリング８７が挿嵌されて押え具（図示しない）により軸方向に移動不能に固定されている。図５，図６に示すように、ベアリング２２とベアリング８７には、第２出力歯車部材８４がその中心孔を挿通して取り付けられている。第２出力歯車部材８４は、出力歯車部材６９と同一構造であり、第２出力軸８５とその一端の大径部に固定された第２中間歯車８６とを設けている。第２中間歯車８６は外周縁全周に沿って歯が形成されている。第２出力歯車部材８４も、出力歯車部材６９と同様、第２出力軸８５を外歯車部材６２側から取付孔６７ｄを通してベアリング８７，２２の中心孔に挿通させ、ベアリング２２の外側で止め具（図示しない）で固定することにより、右端板１７と取付板部材６７に対して回転可能にかつ軸方向に移動不能に取り付けられる。第２出力軸８５の外端にはプーリ８９が固定されている。
【００３０】
上記第２筒部１２ｂ内に突出した出力回転部材３１に取り付けられた外歯車部６４を有する外歯車部材６２と、外歯車部材６２と右端板１７との間に設けた取付板部材６７と、取付板部材６７の中心を挟んだ径方向の２か所にてそれぞれ固定されて中間板２４に向けて軸方向に平行に取り付けられた一対の中間歯車部材７４，７５と、右端板１７と取付板部材６７の中心を貫通して取り付けられた出力歯車部材６９と、右端板１７と取付板部材６７の周辺の一か所を貫通して取り付けられた第２出力歯車部材８４と、により第２変速部６１が構成されている。
【００３１】
変速機１０は、図１に示すように、その入力プーリ２８が回転装置である電動モータ９１の回転軸に取り付けられたプーリ９２にベルト９３を巻装することによって連結され、出力歯車部材６９の出力軸７１が外部駆動装置であるトランスミッション９４の回転軸に連結され、またプーリ８９が発電機であるダイナモ９５のプーリ９６にベルト９７を介して連結される。ダイナモ９５にはバッテリー９８が接続され、ダイナモ９５で発電された電力によってバッテリー９８が充電される。バッテリー９８が電動モータ９１に接続されており、バッテリー９８から電動モータ９１に給電できるようになっている。
【００３２】
上記構成の実施例においては、電動モータ９１の回転により電動モータ９１の回転軸に連結された入力回転軸２７が回転し、入力回転軸２７に同軸状に固定された回転誘導部３５が回転する。ここで、回転誘導部３５の内側支持部３６に支持された内側磁石４１と、回転変換部４５の外側支持部５４に支持された外側磁石５７との間に互いに磁気反発力を生じているため、回転誘導部３５と一体となった内側磁石４１の回転により、内側磁石４１からの磁気反発力によって外側磁石５７も内側磁石４１と同一方向に回転を開始する。これにより外側磁石５７を固定した回転変換部４５も回転を開始し、重量の大きな質量部材４６が回転することにより大きな遠心力が発生し、そのために、回転変換部４５は電動モータ９１からの入力を変換した回転力を発生できる。
【００３３】
つぎに、回転変換部４５からの回転力が、出力回転部材３１を通して第２変速部６１に伝えられ、第２筒部１２ｂ内に突出した出力回転部材３１に同軸状に取り付けられた外歯車部材６２の円盤部６３が回転し、これと一体になって大径の外歯車部６４が回転する。これに応じて、外歯車部６４に螺合した外歯車部６４より小径の中間歯車８１，８２が、外歯車部６４より高速で回転する。この中間歯車部材７４，７５の回転がこれに螺合する出力歯車部材６９に伝えられて、出力歯車部材６９が中間歯車部材７４，７５よりさらに高速で回転し、その回転が出力軸７１を通してトランスミッション９４に伝達される。その結果、本実施例においては、第１変速部１１で電動モータ９１の回転が変換された回転力を発生でき、第２変速部６１で回転変換部４５よりさらに高速の回転力に変換されて、トランスミッション９４に伝達されるため、強力な動力変換が可能になる。
【００３４】
さらに、外歯車部材６２の回転に応じて第２出力歯車部材８４が高速で回転し、その回転がプーリ９２を介してダイナモ９５に伝達され発電が行われる。ダイナモ９５で発電された電力によりバッテリー９８が充電され、さらにバッテリー９８に蓄電された電力が電動モータ９１に供給される。バッテリー９８には、他の電力源からの充電も行われる。その結果、本実施例によれば、変速機１０の回転力が、トランスミッション９４の回転駆動に加えて、電動モータ９１の回転にも利用されるため、動力のさらに有効な利用が可能になる。
【００３５】
また、本実施例においては、内側磁石４１と外側磁石５７に発生した大きな磁力は、内円環板４２と外円環板４７，４８がアルミニウム、ステンレス等の磁気非透過材料で形成されているためケース１２の外部に漏れることが抑えられる。その結果、実施例においては、回転誘導部３５による回転変換部３５の回転力の伝達に有効に活用されると共に、外部に漏れた磁力により電動機等が破損する不具合を確実に防止できる。また、本実施例によれば、変速機１０は、ケース１２、入力回転軸２７、出力回転部材３１、回転誘導部３５、回転変換部４５、外歯車部材６２、出力歯車部材６９、中間歯車部材７４，７５、第２出力歯車部材８４等の安価な部材からなる流体を必要としない簡易な構成の装置であるため、安価に提供される。
【００３６】
なお、上記実施例において、回転誘導部３５における抜け止め部材３９と内円環板４２を一体にする等の変更を行うことができる。また、電動モータ９１と変速機の入力回転軸２７との連結についても、ベルトを介することなく、互いの回転軸同士を直接連結させることも可能である。また、バッテリー９８に充電された電力については、電動モータ９１以外の電気機器への供給も可能である。さらに、上記実施例において、必要に応じて第２出力歯車部材を省き、第１出力歯車部材のみとすることも可能である。また、上記実施例においては、変速機を車両に使用しているが、車両以外の用途にも使用可能である。また、外部回転装置として、電動モータの代わりにエンジン等の他の回転装置を用いることも可能である。さらに、上記実施例において、第２出力歯車部材を、発電機の回転軸の代わりに他の回転駆動装置に連結させて使用することも可能である。その他、上記実施例に示した変速機については一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、変速機の第１変速部において回転誘導部と回転変換部における内側磁石と外側磁石の磁気反発力の作用により、回転誘導部の回転力が回転変換部で変換され、第２変速部において、回転変換部からの出力が外歯車部材、中間歯車部材、出力歯車部材を経て高速の回転出力として外部の駆動装置に伝達されるため、簡易な構造で大きな動力変換が可能になるので、有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…変速機、１１…第１変速部、１２…ケース、１２ａ…第１筒部、１２ｂ…第２筒部、１４，１７…左右端板、１５，１８，２２…ベアリング、２４…中間板、２７…入力回転軸、３１…出力回転部材、３５…回転誘導部、３６…内側支持部、４１…内側磁石、４５…回転変換部、４６…質量部材、４７，４８…外円環板、５４…外側支持部、５７…外側磁石、６１…第２変速部、６２…外歯車部材、６４…外歯車部、６７…取付板部材、６９…出力歯車部材、７２…中心歯車、７４，７５…中間歯車部材、８１，８２…中間歯車、８４…第２出力歯車部材、８６…第２中間歯車、９１…電動モータ、９４…トランスミッション、９５…ダイナモ、９８…バッテリー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、エレベータ、ベルトコンベア等の動力変換に用いられる変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の変速機としては、流体の力学作用を利用したトルクコンバータが知られている。トルクコンバータは、例えば特許文献１に示すように、流体要素としてポンプインぺラ、タービンランナ、ステータを有し、ステータを固定軸上に支持するワンウェイクラッチを備えている。エンジンによってポンプインぺラが駆動されると、内部の流体がポンプの回転によってポンプインぺラに沿って外方に押し出され、タービンランナに流入してタービンランナにトルクを与えて回転させ、ステータを通って再びポンプインぺラに流入する循環主流が形成される。しかし、このトルクコンバータは、流体の循環を利用するものであり、流体を密封する構造であるため、構造が複雑であり高価である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−７１６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決しようとするもので、エンジン、電動モータ等の回転装置の回転力を、流体を利用しない簡易な構造で動力変換して外部駆動装置に伝達する変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、両端面が端板で封止された中空の筒形状であって、軸方向の中間位置で中間板により仕切られて第１筒部と第２筒部に分けられたケースを有し、第１筒部側が第１変速部になっており第２筒部側が第２変速部になっている変速機であって、第１変速部が、第１筒部の端板を貫通して両側に同軸状に延び、端板に回転自在にかつ軸方向に移動不能に支持され、外端側にて外部回転装置の回転軸に連結される入力回転軸と、第１筒部内にて、複数の磁石板が周方向に極性を揃えて筒状にかつ同軸状に配設された内側磁石の内外周面が筒状の内側支持部により挟持され、内側支持部の両端が磁気非透過材料で形成された一対の内円環板によって封止され、一対の内円環板の中心孔にて入力回転軸に挿嵌されて入力回転軸の所定位置に固定された回転誘導部と、第１筒部内の回転誘導部の外方に同軸状に配置され、筒状の質量部材の内周面側にて複数の磁石板が周方向に極性を揃えて筒状に配設されて内側磁石と隙間を隔てて対向して配置された内側磁石との間に互いに磁気反発力を生じる外側磁石が外側支持部によって質量部材の内周面に固定され、質量部材の両端が磁気非透過材料で形成された一対の外円環板によって封止され、一対の外円環板の中心孔にて入力回転軸に挿嵌されると共に入力回転軸に対して回転自在にかつ軸方向に移動不能に取り付けられた回転変換部と、中間板側の外円環板の外面に同軸状に固定され、中間板の中心孔を貫通すると共に中間板に回転自在に取り付けられて回転変換部を支持する出力回転部材と、を備えてなり、第２変速部が、第２筒部内に突出した出力回転部材に同軸状に固定された円環盤部と、円環盤部の中間板に対して反対面の外周縁に固定された環状で内周面の全周に沿って歯が形成された外歯車部とを設けた外歯車部材と、外歯車部材と第２筒部の他端との間に設けた取付板部材と、取付板部材の中心を挟んだ径方向の２か所にてそれぞれ固定されて中間板に向けて軸方向に平行に延びた支持軸と、各支持軸に回転可能に取り付けられた環状で外周面の全周に沿って歯が形成された外歯車部の半径より小径の中間歯車とを設け、各中間歯車が外歯車部に回転自在に螺合する一対の中間歯車部材と、第２筒部の端板及び取付板部材の中心を貫通して回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられて第２筒部の軸方向内外に延びた出力軸と、出力軸の内端に同軸状に固定された環状で外周面の全周に沿って歯が形成された中心歯車とを設け、中心歯車が一対の中間歯車に回転自在に螺合し、出力軸の外端にて外部駆動装置に連結される出力歯車部材とを備えてなる、ことにある。
【０００６】
上記のように構成した本発明においては、外部回転装置の回転により、第１変速部にて外部回転装置の回転軸に連結された入力回転軸が回転し、入力回転軸に同軸状に固定された回転誘導部が回転する。ここで、図９に示すように、回転誘導部３５の内側支持部３６に支持された内側磁石４１と、回転変換部４５の外側支持部５４に支持された外側磁石５７とは、その極性を合わせて配列されているため、両者の間に互いに磁気反発力を生じるようになっている。そのため、回転誘導部３５の回転に伴う内側磁石４１の回転により、内側磁石４１との磁気反発力によって外側磁石５７も内側磁石４１と同一方向に回転しようとする。これにより外側磁石５７を固定した回転変換部４５も一体となって回転を開始するが、回転変換部４５に設けた大きな重量の質量部材４６が回転することにより大きな遠心力が発生し、そのために、回転変換部４５は外部回転装置の回転力を変換した回転力を発生できる。
【０００７】
この回転力が、出力回転部材を通して第２変速部に伝えられ、第２筒部内に突出した出力回転部材に同軸状に取り付けられた大径の外歯車部材が回転する。これに応じて、外歯車部材の外歯車部に螺合した外歯車部の半径より小径の中間歯車部材の中間歯車が、外歯車部材より高速で回転する。この中間歯車部材の回転が中間歯車に螺合した出力歯車部材の中心歯車に伝えられて、出力歯車部材が高速で回転し、その回転が外部駆動装置に伝達される。その結果、本発明においては、第１変速部で外部回転装置の回転が変換された回転力を発生でき、第２変速部で回転変換部よりさらに高速の回転力に変換されて、外部駆動装置に伝達されるため、強力な動力変換が可能になる。
【０００８】
また、本発明によれば、内円環板と外円環板がステンレス、アルミニウム等の磁気非透過材料で形成されているため、内側磁石と外側磁石の大きな磁力は、筒状のケースの外部に漏れないように遮断される。その結果、本発明においては、内側磁石と外側磁石の大きな磁力が、回転誘導部による回転変換部への回転力の変換に有効に活用されると共に、磁力が外部に漏れることにより外部の電気機器に悪影響を与えるおそれもない。また、本発明によれば、変速機は、筒状のケース、入力回転軸、出力回転部材、回転誘導部、回転変換部、外歯車部材、取付板部材、中間歯車部材、出力歯車部材という簡易かつ安価な部材で構成されているため、安価に提供される。
【０００９】
本発明において、第２筒部の端板及び取付板部材を軸方向に平行に貫通すると共に、回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられて第２筒部の内外に延びた第２出力軸と、第２出力軸の内端に同軸状に固定された環状で外周面の全周に沿って歯が形成された外歯車部の半径より小径の第２中間歯車とを有し、第２中間歯車が外歯車部に回転自在に螺合する第２出力歯車部材を備え、第２筒部から外方に延びた第２出力軸が発電機の回転軸に連結可能にされることが好ましい。
【００１０】
これにより、外歯車部材の回転に応じて第２出力歯車部材が外歯車部材より高速で回転する。そのため、その回転が発電機に伝達されて発電が行われ、発電機で発電された電力がバッテリーに充電されあるいは直接各種電気機器の電力として利用可能にされる。その結果、本発明によれば、変速機の回転が外部駆動装置の回転に加えて、他の電気機器の給電にも利用されるため、変速機の効率的な利用が可能になる。特に、バッテリーに充電された電力が変速機を回転させる電動モータ等の外部回転装置の駆動に利用されることにより、外部回転装置を含めた変速機全体としてのさらなる効率的な利用が確保される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１変速部において、回転誘導部と回転変換部における内側磁石と外側磁石の磁気反発力の作用により、回転誘導部の回転力が重い質量部材を有する回転変換部で変換され、第２変速部において、回転変換部からの出力が外歯車部材、中間歯車部材、出力歯車部材を経て高速の回転出力として外部の駆動装置に伝達されるため、簡易な構造で大きな動力変換が可能になる。また。本発明においては、第２変速部に第２出力歯車部材を設けることにより、第２出力軸を発電機に連結させて、第２出力歯車部材からの回転力により発電してバッテリーに蓄電することができ、外部の電気機器等の電源として利用することができるため、変速機のさらなる効率的な利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例である変速機を用いた動力変換機構の概略構成を示す摸式図である。
【図２】同変速機を示す図３のＩＩ−ＩＩ線方向の断面図である。
【図３】同変速機を示す止め具と押え具を省いた状態の右側面図である。
【図４】同変速機を示す図２のＩＶ−ＩＶ線方向の断面図である。
【図５】同変速機を示す図２のＶ−Ｖ線方向の断面図である。
【図６】同変速機を示す取付板を省いた状態の図２のＶＩ−ＶＩ線方向の断面図である。
【図７】図２における回転誘導部と回転変換部の一部を拡大して示す断面図である。
【図８】図４における回転誘導部と回転変換部の一部を拡大して示す断面図である。
【図９】同変速機の内側磁石と外側磁石との関係を説明する摸式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。図１は一実施例である変速機を用いた外部回転装置である電動モータの回転を外部駆動装置である車両のトランスミッションへ伝達する動力変換機構を摸式図により示したものである。図２は変速機を軸線位置での断面図により示し、図３は変速機を右側面図により示し、図４、図５、図６は変速機をそれぞれ図２のＩＶ−ＩＶ線方向とＶ−Ｖ線方向とＶＩ−ＶＩ線方向の断面図により示したものである。なお、変速機１０の左右、上下方向については、図２の左右、上下方向に合わせるものとする。
【００１４】
変速機１０は、軸方向の右端側の中間位置で中間板２４により仕切られて第１筒部１２ａと第２筒部１２ｂに分けられた円筒形のケース１２を有しており、第１筒部１２ａ側が第１変速部１１になっており、第２筒部１２ｂ側が第２変速部６１になっている。ケース１２は、鉄製で円筒形の中空の容器であり、両端開放の円筒部１３と、その左右両端にてボルト１３ａにより取り付けられた端板である円環形の左右端板１４，１７とを設けており、左右端板１４，１７によって両端面が封止されている。円筒部１３内周面の右端近傍位置には、円環形の中間板２４がボルト１３ａにより取り付けられており、ケース１２が上記第１筒部１２ａと第２筒部１２ｂとに仕切られている。ケース１２は、軸方向両端側に固定された一対の支持脚１２ｃにより水平な台等の上に設置固定される。
【００１５】
左端板１４の中心位置には小径の中心孔１４ａが設けられ、中心孔１４ａには環状のベアリング１５が挿嵌されている。ベアリング１５は、左端板１４の右端にて中心孔１４ａ内にわずかに径方向に突出した突起に係止されると共に左端板１４の左側面に重ね合わされてボルトにより固定された環状の押え具１６に挟まれて左端板１４に固定されている。右端板１７は、図３に示すように、中心位置に小径の中心孔１７ａを設け、中心孔１７ａに対して斜め右上位置に略同径の周辺孔１７ｂを設けており、中央孔１７ａと周辺孔１７ｂにはそれぞれ環状のベアリング１８，２２が挿嵌されている。ベアリング１８，２２は、右端板１７の左側面に重ね合わされてボルトにより固定された環状の押え具２１（図３には示さない）により右端板１７に固定されている。中間板２４の中央には大径の中央孔２４ａが設けられ、中央孔２４ａにはベアリング２５が挿嵌されている。ベアリング２５は、中間板２４の右端にて中央孔２４ａ内にわずかに径方向に突出した突起に係止されると共に中間板２４の左側面に重ね合わされてボルト２５ｂにより固定された環状の押え具２５ａにより挟まれて中間板２４に固定される。
【００１６】
左端板１４に挿嵌されたベアリング１５の中心孔には、入力回転軸２７が同軸状に挿嵌されている。入力回転軸２７は、左端側から所定距離隔てた３か所が段部２７ａ，２７ｂ，２７ｃになっており、それを境として順次外径がわずかずつ大きくなるようにされている。入力回転軸２７の他端２７ｄは、後述する外円環板４８の中心孔４８ａに挿嵌されたベアリング５１の中心孔に挿入されている。入力回転軸２７は、その外側段部２７ａをベアリング１５に当接させることによって軸方向外方に移動不能なようにベアリング１５の中心孔に挿嵌されている。入力回転軸２７は、一端側が左端板１４からケース１２の外方に延びており、左端板１４からの延出部分には入力プーリ２８が同軸状に挿嵌されて取り付けられている。
【００１７】
中間板２４のベアリング２５の中心孔には、鉄製の円柱状の厚板である出力回転部材３１が同軸状に挿嵌されている。出力回転部材３１は、鉄製の円柱状の厚板である取付円盤部３２を有しており、その左端側が径方向にわずかに延びた環状のフランジ部３３になっている。出力回転部材３１は、フランジ部３３をベアリング２５の内側端面に当てることによって軸方向外方に移動不能にベアリング２５に取り付けられている。出力回転部材３１は、取付円盤部３２が中間板２４の右方に延びており、その延出部分には後述する外歯車部材６２が同軸状に嵌め合わされてボルト６５によって固定されている。
【００１８】
回転誘導部３５は、内側支持部３６と内側磁石４１と左右一対の内円環板４２とを設けている。内側支持部３６は、入力回転軸２７を囲んだ径方向外方に同軸状に配設されている。内側支持部３６は、図７，図８に詳細に示すように、厚肉の鉄板を円筒状に加工した内筒部材３７と、薄肉の鉄板を円筒状に加工した外筒部材３８を同軸状に内外に配置したものであり、外筒部材３８は内筒部材３７より軸方向両側にわずかに延びている。内筒部材３７は、外周面の周方向の等間隔な複数個所にて軸方向に延びた断面長方形の細い溝３７ａを設けている。複数の溝３７ａには、鉄製の断面正方形の仕切り線材３７ｂが密着状態で嵌め合わされており、一部が溝３７ａから径方向外方に突出している。内外筒部材３７，３８の両端には、後述する内円環板４２の一部を構成する鉄製の円環状の抜け止め部材３９が配置されている。
【００１９】
内外筒部材３７，３８の間には、内側磁石４１が周方向に極性を揃えて円筒状に配設され、内外筒部材３７，３８によって挟持されている。内側磁石４１は、複数の円弧状で薄肉の磁石板４１ａをＮ，Ｓの極性を揃えて周方向に並べたものをさらに軸方向に複数列配置したものであり、ネオジュムを含む強力かつ長寿命の磁石である。各磁石板４１ａは、内周面側の周方向両端にて切り欠かれて軸方向に延びた線状凹部４１ａ１を設けている。内側磁石４１は、内筒部材３７の外周面の溝３７ａに嵌め合わされた仕切り線材３７ｂに各磁石板４１ａの線状凹部４１ａ１を嵌め合わせることにより、周方向に移動しないように位置決め固定される。なお、内側磁石４１については、接着剤等により内外筒部材３７，３８に固定することも可能である。
【００２０】
内筒部材３７の両端開口には、それぞれ円筒状の厚板である内円環板４２が挿嵌されている。各内円環板４２は、磁気非透過材料であるステンレスで形成されており、中心に板を貫通した中心孔４２ａを設けており、また外周側において内側面側が全周に沿って断面長方形に切り欠かれた環状凹部４２ｂを設けている。環状凹部４２ｂは、内筒部材３７の断面形状と同一であり、内筒部材３７の端部が環状凹部４２ｂ内に嵌め合わされて、内円環板４２が内筒部材３７にボルト４３ａにより固定される。また、内円環板４２には、外筒部材３８と抜け止め部材３９とがボルト４３ｂにより固定される。回転誘導部３５は、内円環板４２をその中心孔４２ａにて入力回転軸２７に挿嵌させ、左側の内円環板４２外側面を入力回転軸２７の段部２７ｃ位置に合わせ、軸方向両外側から止め具４４で固定させることにより、軸方向に移動不能にかつ回転不能なように入力回転軸２７に取り付けられる。
【００２１】
ケース１２内において、回転誘導部３５の径方向外方には回転変換部４５が同軸状に配置されている。回転変換部４５は、質量部材４６と左右一対の外円環板４７，４８と、外支持部５４と外側磁石５７とを設けている。質量部材４６は、鉄製の径の異なる２本のパイプを嵌め合わせて形成した厚肉で第１筒部１２ａの内周面に近接した大径の大きな重量を有する円筒形状の部材であり、軸方向両端が回転誘導部３５の軸方向両端に対して軸方向外方にわずかに延びている。左右の外円環板４７，４８は、磁気非透過材料であるステンレス製であり、中心にて軸方向に貫通した中心孔４７ａ，４８ａを設けており、外周側において互いに対向する内側面側が、全周に沿って断面長方形に切り欠かれた環状凹部４７ｂ，４８ｂを設けている。
【００２２】
外円環板４８の中心孔４８ａ内にはベアリング５１が挿嵌されており、左面側から止め板５２により軸方向に移動不能なように中心孔４８ａ内に固定されている。ベアリング５１は、その中心孔に挿嵌された入力回転軸２７の他端２７ｄを受け止めるようになっている。外円環板４７，４８は、環状凹部４７ｂ，４８ｂにより質量部材４６の両端側に嵌め合わされて、ボルト４９により固定されて質量部材４６の両端開口を封止するようになっている。質量部材４６の内周面には、内側支持部３６の内側磁石４１に対向して、内側磁石４１と同じ材質のネオジュムを含む外側磁石５７が配設されている。
【００２３】
外側磁石５７は、複数の円弧状の磁石板５７ａをＮ，Ｓの極性を内側磁石４１の極性に揃えて周方向に並べさらにこれを軸方向に複数列配置したものであり、ネオジュムを含む強力かつ長寿命の磁石である。各磁石板５７ａは、外周面側の周方向両端に切り欠かれて軸方向に延びた線状凹部５７ａ１を設けている。外側磁石５７は、図７，図８に詳細に示すように、質量部材４６の内周面の溝４６ａに嵌め合わされた仕切り線材４６ｂに各磁石板５７ａの線状凹部５７ａ１を嵌め合わせることにより、周方向に移動しないように位置決めされて固定される。外側磁石５７は、鉄製で薄肉の筒状の外側支持部５４によりその両端に設けた円環状の抜け止め部材５５と共にボルト５６により質量部材４６に固定されている。なお、外側磁石５７については、接着剤等により質量部材４６に固定することも可能である。
【００２４】
回転変換部４５は、外円環板４７，４８の中心孔４７ａ，４８ａにて入力回転軸２７に挿嵌される。入力回転軸２７の他端２７ｄが、外円環板４８の中心孔４８ａ内に設けたベアリング５１の中心孔内に挿嵌され、外円環板４７内側面が入力回転軸２７の段部２７ｂに当接した状態で、外円環板４７の外側にて止め具５８により入力回転軸２７に対して回転自在にかつ軸方向に移動不能なように取り付けられている。外円環板４７と入力回転軸２７との間には、両者が互いに回転可自在なように滑り処理が施されているが、これに代えて両者間にベアリングを介在させてもよい。右端側の外円環板４８は、外側面にて接触する出力回転部材３１にボルト６５により固定されて一体にされている。外側磁石５７は、複数の円弧状の磁石板５７ａを周方向に内側磁石４１の極性を合わせて並べたもので、内側磁石４１との間にわずかな隙間を隔てて配置されており、それにより内側磁石４１との間に磁気反発力が発生するように構成されている。
【００２５】
上記第１筒部１２ａの左端板１４の中心を貫通して第１筒部１２ａ内に挿入された入力回転軸２７と、第１筒部１２ａ内に収容され入力回転軸２７に固定された回転誘導部３５と、第１筒部１２ａ内にて回転誘導部３５の外方に同軸状に配置され入力回転軸２７に回転自在に取り付けられると共に、他端側の外円環板４８が出力回転部材３１に固定された回転変換部４５と、出力回転部材３１とにより、第１変速部１１が構成されている。
【００２６】
中間板２４に取り付けられた出力回転部材３１の第２筒部１２ｂ側に突出した取付円盤部３２には、外歯車部材６２が同軸状に取り付けられている。外歯車部材６２は、外円環板４７，４８とほぼ同径で薄肉の円盤部６３と、円盤部６３の外周縁に固定された環状の外歯車部６４とを設けている。円盤部６３は、取付円盤部３２との対向面中央に取付円盤部３２が嵌合される円形の凹部６３ａを有しており、反対面の外周縁に薄肉の環状で内周面の全周に沿って歯が形成された外歯車部６４がボルト６４ａにより一体で固定されている。外歯車部材６２は、円盤部６３の凹部６３ａにて取付円盤部３２の右端側に嵌合され、ボルト６５により取付円盤部３２に固定されると共に、取付円盤部３２も外円環板４８に一体で固定される。
【００２７】
外歯車部材６２と第２筒部１２ｂの右端板１７との間には、円形の薄板である取付板部材６７が両者に平行に配置されて、ボルト１３ａにより第２筒部１２ｂ内周面に固定されている。取付板部材６７は、図６に示すように、それぞれ板を貫通した中心孔６７ａと、中心孔６７ａを挟んだ径方向の上下二か所に取付孔６７ｂ，６７ｃと、中心孔６７ａに対して斜め上方向の上記周辺孔１７ｂに対応する位置に取付孔６７ｄを有している。中心孔６７ａにはベアリング６８が挿嵌されて取付板６８ａにより軸方向に移動不能に固定されている。ベアリング１８とベアリング６８には出力歯車部材６９が取り付けられている。出力歯車部材６９は、出力軸７１とその一端の大径部７１ａに固定された中心歯車７２とを設けている。中心歯車７２は外周縁全周に沿って歯が形成されている。出力歯車部材６９は、出力軸７１をベアリング６８側からその中心孔を経てベアリング１８の中心孔に挿通させ、大径部７１ａをベアリング６８に当接させ、ベアリング１８の外側で止め具１８ａで固定することにより、右端板１７と取付板部材６７に対して回転可能にかつ軸方向に移動不能に取り付けられる。
【００２８】
取付孔６７ｂ，６７ｃにはそれぞれ中間歯車部材７４，７５が挿嵌されている。図２、図５、図６に示すように、中間歯車部材７４，７５は、支持軸７６，７７の大径部７６ａ，７７ａにベアリング７８，７９が挿嵌されて頭部７６ｂ，７７ｂに当接した状態で固定されており、ベアリング７８，７９の外周に中間歯車８１，８２が固定されている。中間歯車８１，８２は、外周縁全周に沿って歯が形成されている。中間歯車部材７４，７５は、支持軸７６，７７を取付孔６７ｂ，６７ｃに挿入して大径部７６ａ，７７ａ端部を取付板部材６７に当接させ、小径のねじ部７６ｃ，７７ｃにナット８３を螺着させることにより取付板部材６７に取り付けられている。中間歯車部材７４，７５は、取付板部材６７への取り付け状態で、一対の中間歯車８１，８２が出力歯車部材６９の中心歯車７２に互いに回転自在に螺合しており、さらに外歯車部材６２の外歯車部６４にも互いに回転自在に螺合している。本実施例においては、外歯車部６４と、中間歯車８１，８２と、中心歯車７２の外径の比は、略２３：９：５になっており、回転速度の比は、略１：２．６：４．７になっている。なお、外歯車部６４と、中間歯車８１，８２と、中心歯車７２の外径の比については、用途によって適宜変更可能である。
【００２９】
上記取付孔６７ｄにはベアリング８７が挿嵌されて押え具（図示しない）により軸方向に移動不能に固定されている。図５，図６に示すように、ベアリング２２とベアリング８７には、第２出力歯車部材８４がその中心孔を挿通して取り付けられている。第２出力歯車部材８４は、出力歯車部材６９と同一構造であり、第２出力軸８５とその一端の大径部に固定された第２中間歯車８６とを設けている。第２中間歯車８６は外周縁全周に沿って歯が形成されている。第２出力歯車部材８４も、出力歯車部材６９と同様、第２出力軸８５を外歯車部材６２側から取付孔６７ｄを通してベアリング８７，２２の中心孔に挿通させ、ベアリング２２の外側で止め具（図示しない）で固定することにより、右端板１７と取付板部材６７に対して回転可能にかつ軸方向に移動不能に取り付けられる。第２出力軸８５の外端にはプーリ８９が固定されている。
【００３０】
上記第２筒部１２ｂ内に突出した出力回転部材３１に取り付けられた外歯車部６４を有する外歯車部材６２と、外歯車部材６２と右端板１７との間に設けた取付板部材６７と、取付板部材６７の中心を挟んだ径方向の２か所にてそれぞれ固定されて中間板２４に向けて軸方向に平行に取り付けられた一対の中間歯車部材７４，７５と、右端板１７と取付板部材６７の中心を貫通して取り付けられた出力歯車部材６９と、右端板１７と取付板部材６７の周辺の一か所を貫通して取り付けられた第２出力歯車部材８４と、により第２変速部６１が構成されている。
【００３１】
変速機１０は、図１に示すように、その入力プーリ２８が回転装置である電動モータ９１の回転軸に取り付けられたプーリ９２にベルト９３を巻装することによって連結され、出力歯車部材６９の出力軸７１が外部駆動装置であるトランスミッション９４の回転軸に連結され、またプーリ８９が発電機であるダイナモ９５のプーリ９６にベルト９７を介して連結される。ダイナモ９５にはバッテリー９８が接続され、ダイナモ９５で発電された電力によってバッテリー９８が充電される。バッテリー９８が電動モータ９１に接続されており、バッテリー９８から電動モータ９１に給電できるようになっている。
【００３２】
上記構成の実施例においては、電動モータ９１の回転により電動モータ９１の回転軸に連結された入力回転軸２７が回転し、入力回転軸２７に同軸状に固定された回転誘導部３５が回転する。ここで、回転誘導部３５の内側支持部３６に支持された内側磁石４１と、回転変換部４５の外側支持部５４に支持された外側磁石５７との間に互いに磁気反発力を生じているため、回転誘導部３５と一体となった内側磁石４１の回転により、内側磁石４１からの磁気反発力によって外側磁石５７も内側磁石４１と同一方向に回転を開始する。これにより外側磁石５７を固定した回転変換部４５も回転を開始し、重量の大きな質量部材４６が回転することにより大きな遠心力が発生し、そのために、回転変換部４５は電動モータ９１からの入力を変換した回転力を発生できる。
【００３３】
つぎに、回転変換部４５からの回転力が、出力回転部材３１を通して第２変速部６１に伝えられ、第２筒部１２ｂ内に突出した出力回転部材３１に同軸状に取り付けられた外歯車部材６２の円盤部６３が回転し、これと一体になって大径の外歯車部６４が回転する。これに応じて、外歯車部６４に螺合した外歯車部６４より小径の中間歯車８１，８２が、外歯車部６４より高速で回転する。この中間歯車部材７４，７５の回転がこれに螺合する出力歯車部材６９に伝えられて、出力歯車部材６９が中間歯車部材７４，７５よりさらに高速で回転し、その回転が出力軸７１を通してトランスミッション９４に伝達される。その結果、本実施例においては、第１変速部１１で電動モータ９１の回転が変換された回転力を発生でき、第２変速部６１で回転変換部４５よりさらに高速の回転力に変換されて、トランスミッション９４に伝達されるため、強力な動力変換が可能になる。
【００３４】
さらに、外歯車部材６２の回転に応じて第２出力歯車部材８４が高速で回転し、その回転がプーリ９２を介してダイナモ９５に伝達され発電が行われる。ダイナモ９５で発電された電力によりバッテリー９８が充電され、さらにバッテリー９８に蓄電された電力が電動モータ９１に供給される。バッテリー９８には、他の電力源からの充電も行われる。その結果、本実施例によれば、変速機１０の回転力が、トランスミッション９４の回転駆動に加えて、電動モータ９１の回転にも利用されるため、動力のさらに有効な利用が可能になる。
【００３５】
また、本実施例においては、内側磁石４１と外側磁石５７に発生した大きな磁力は、内円環板４２と外円環板４７，４８がアルミニウム、ステンレス等の磁気非透過材料で形成されているためケース１２の外部に漏れることが抑えられる。その結果、実施例においては、回転誘導部３５による回転変換部３５の回転力の伝達に有効に活用されると共に、外部に漏れた磁力により電動機等が破損する不具合を確実に防止できる。また、本実施例によれば、変速機１０は、ケース１２、入力回転軸２７、出力回転部材３１、回転誘導部３５、回転変換部４５、外歯車部材６２、出力歯車部材６９、中間歯車部材７４，７５、第２出力歯車部材８４等の安価な部材からなる流体を必要としない簡易な構成の装置であるため、安価に提供される。
【００３６】
なお、上記実施例において、回転誘導部３５における抜け止め部材３９と内円環板４２を一体にする等の変更を行うことができる。また、電動モータ９１と変速機の入力回転軸２７との連結についても、ベルトを介することなく、互いの回転軸同士を直接連結させることも可能である。また、バッテリー９８に充電された電力については、電動モータ９１以外の電気機器への供給も可能である。さらに、上記実施例において、必要に応じて第２出力歯車部材を省き、第１出力歯車部材のみとすることも可能である。また、上記実施例においては、変速機を車両に使用しているが、車両以外の用途にも使用可能である。また、外部回転装置として、電動モータの代わりにエンジン等の他の回転装置を用いることも可能である。さらに、上記実施例において、第２出力歯車部材を、発電機の回転軸の代わりに他の回転駆動装置に連結させて使用することも可能である。その他、上記実施例に示した変速機については一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、変速機の第１変速部において回転誘導部と回転変換部における内側磁石と外側磁石の磁気反発力の作用により、回転誘導部の回転力が回転変換部で変換され、第２変速部において、回転変換部からの出力が外歯車部材、中間歯車部材、出力歯車部材を経て高速の回転出力として外部の駆動装置に伝達されるため、簡易な構造で大きな動力変換が可能になるので、有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…変速機、１１…第１変速部、１２…ケース、１２ａ…第１筒部、１２ｂ…第２筒部、１４，１７…左右端板、１５，１８，２２…ベアリング、２４…中間板、２７…入力回転軸、３１…出力回転部材、３５…回転誘導部、３６…内側支持部、４１…内側磁石、４５…回転変換部、４６…質量部材、４７，４８…外円環板、５４…外側支持部、５７…外側磁石、６１…第２変速部、６２…外歯車部材、６４…外歯車部、６７…取付板部材、６９…出力歯車部材、７２…中心歯車、７４，７５…中間歯車部材、８１，８２…中間歯車、８４…第２出力歯車部材、８６…第２中間歯車、９１…電動モータ、９４…トランスミッション、９５…ダイナモ、９８…バッテリー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端面が端板で封止された中空の筒形状であって、軸方向の中間位置で中間板により仕切られて第１筒部と第２筒部に分けられたケースを有し、前記第１筒部側が第１変速部になっており前記第２筒部側が第２変速部になっている変速機であって、前記第１変速部が、
前記第１筒部の端板を貫通して両側に同軸状に延び、該端板に回転自在にかつ軸方向に移動不能に支持され、外端側にて外部回転装置の回転軸に連結される入力回転軸と、
前記第１筒部内にて、複数の磁石板が周方向に極性を揃えて筒状にかつ同軸状に配設された内側磁石の内外周面が筒状の内側支持部により挟持され、該内側支持部の両端が磁気非透過材料で形成された一対の内円環板によって封止され、該一対の内円環板の中心孔にて前記入力回転軸に挿嵌されて該入力回転軸の所定位置に固定された回転誘導部と、
前記第１筒部内の前記回転誘導部の外方に同軸状に配置され、筒状の質量部材の内周面側にて複数の磁石板が周方向に極性を揃えて筒状に配設されて前記内側磁石と隙間を隔てて対向して配置された該内側磁石との間に互いに磁気反発力を生じる外側磁石が外側支持部によって前記質量部材の内周面に固定され、該質量部材の両端が磁気非透過材料で形成された一対の外円環板によって封止され、該一対の外円環板の中心孔にて前記入力回転軸に挿嵌されると共に該入力回転軸に対して回転自在にかつ軸方向に移動不能に取り付けられた回転変換部と、
前記中間板側の前記外円環板の外面に同軸状に固定され、該中間板の中心孔を貫通すると共に該中間板に回転自在に取り付けられて前記回転変換部を支持する出力回転部材と、
を備えてなり、前記第２変速部が、
前記第２筒部内に突出した前記出力回転部材に同軸状に固定された円環盤部と、該円環盤部の前記中間板に対して反対面の外周縁に固定された環状で内周面の全周に沿って歯が形成された外歯車部とを設けた外歯車部材と、
前記外歯車部材と前記第２筒部の他端との間に設けた取付板部材と、
該取付板部材の中心を挟んだ径方向の２か所にてそれぞれ固定されて前記中間板に向けて軸方向に平行に延びた支持軸と、該各支持軸に回転可能に取り付けられた環状で外周面の全周に沿って歯が形成された前記外歯車部の半径より小径の中間歯車とを設け、該各中間歯車が前記外歯車部に回転自在に螺合する一対の中間歯車部材と、
前記第２筒部の端板及び前記取付板部材の中心を貫通して回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられて該第２筒部の軸方向内外に延びた出力軸と、該出力軸の内端に同軸状に固定された環状で外周面の全周に沿って歯が形成された中心歯車とを設け、該中心歯車が前記一対の中間歯車に回転自在に螺合し、該出力軸の外端にて外部駆動装置に連結される出力歯車部材とを備えてなる、
ことを特徴とする変速機。
【請求項２】
前記第２筒部の端板及び前記取付板部材を軸方向に平行に貫通すると共に、回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられて該第２筒部の内外に延びた第２出力軸と、該第２出力軸の内端に同軸状に固定された環状で外周面の全周に沿って歯が形成された前記外歯車部の半径より小径の第２中間歯車とを有し、該第２中間歯車が前記外歯車部に回転自在に螺合する第２出力歯車部材を備え、前記第２筒部から外方に延びた前記第２出力軸が発電機の回転軸に連結可能にされることを特徴とする請求項１に記載の変速機。
【請求項１】
両端面が端板で封止された中空の筒形状であって、軸方向の中間位置で中間板により仕切られて第１筒部と第２筒部に分けられたケースを有し、前記第１筒部側が第１変速部になっており前記第２筒部側が第２変速部になっている変速機であって、前記第１変速部が、
前記第１筒部の端板を貫通して両側に同軸状に延び、該端板に回転自在にかつ軸方向に移動不能に支持され、外端側にて外部回転装置の回転軸に連結される入力回転軸と、
前記第１筒部内にて、複数の磁石板が周方向に極性を揃えて筒状にかつ同軸状に配設された内側磁石の内外周面が筒状の内側支持部により挟持され、該内側支持部の両端が磁気非透過材料で形成された一対の内円環板によって封止され、該一対の内円環板の中心孔にて前記入力回転軸に挿嵌されて該入力回転軸の所定位置に固定された回転誘導部と、
前記第１筒部内の前記回転誘導部の外方に同軸状に配置され、筒状の質量部材の内周面側にて複数の磁石板が周方向に極性を揃えて筒状に配設されて前記内側磁石と隙間を隔てて対向して配置された該内側磁石との間に互いに磁気反発力を生じる外側磁石が外側支持部によって前記質量部材の内周面に固定され、該質量部材の両端が磁気非透過材料で形成された一対の外円環板によって封止され、該一対の外円環板の中心孔にて前記入力回転軸に挿嵌されると共に該入力回転軸に対して回転自在にかつ軸方向に移動不能に取り付けられた回転変換部と、
前記中間板側の前記外円環板の外面に同軸状に固定され、該中間板の中心孔を貫通すると共に該中間板に回転自在に取り付けられて前記回転変換部を支持する出力回転部材と、
を備えてなり、前記第２変速部が、
前記第２筒部内に突出した前記出力回転部材に同軸状に固定された円環盤部と、該円環盤部の前記中間板に対して反対面の外周縁に固定された環状で内周面の全周に沿って歯が形成された外歯車部とを設けた外歯車部材と、
前記外歯車部材と前記第２筒部の他端との間に設けた取付板部材と、
該取付板部材の中心を挟んだ径方向の２か所にてそれぞれ固定されて前記中間板に向けて軸方向に平行に延びた支持軸と、該各支持軸に回転可能に取り付けられた環状で外周面の全周に沿って歯が形成された前記外歯車部の半径より小径の中間歯車とを設け、該各中間歯車が前記外歯車部に回転自在に螺合する一対の中間歯車部材と、
前記第２筒部の端板及び前記取付板部材の中心を貫通して回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられて該第２筒部の軸方向内外に延びた出力軸と、該出力軸の内端に同軸状に固定された環状で外周面の全周に沿って歯が形成された中心歯車とを設け、該中心歯車が前記一対の中間歯車に回転自在に螺合し、該出力軸の外端にて外部駆動装置に連結される出力歯車部材とを備えてなる、
ことを特徴とする変速機。
【請求項２】
前記第２筒部の端板及び前記取付板部材を軸方向に平行に貫通すると共に、回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられて該第２筒部の内外に延びた第２出力軸と、該第２出力軸の内端に同軸状に固定された環状で外周面の全周に沿って歯が形成された前記外歯車部の半径より小径の第２中間歯車とを有し、該第２中間歯車が前記外歯車部に回転自在に螺合する第２出力歯車部材を備え、前記第２筒部から外方に延びた前記第２出力軸が発電機の回転軸に連結可能にされることを特徴とする請求項１に記載の変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１４９５２３（Ｐ２０１１−１４９５２３Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５４９（Ｐ２０１０−１２５４９）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【特許番号】特許第４５２３６７２号（Ｐ４５２３６７２）
【特許公報発行日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（５９７１５３５２３）有限会社窪工機 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【特許番号】特許第４５２３６７２号（Ｐ４５２３６７２）
【特許公報発行日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（５９７１５３５２３）有限会社窪工機 (1)
【Ｆターム（参考）】
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