変速装置
【課題】入力軸と出力手段間に生じる回転差に応じて出力手段の回転制御が可能な、部品点数が少なく、コンパクトで構造も簡素となる変速装置を提供する。
【解決手段】入力軸１１と、入力軸１１を軸心にして支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする偏心ガイド部１２を有する偏心ガイド板１３と、偏心ガイド板１３を、動力伝達手段１４を介して回転駆動する第２の入力手段１５と、偏心ガイド部１２にガイドされる円筒ガイド部１６を備え、偏心ガイド板１３の偏心位置を軸心とした外歯１７及び内歯１８が設けられた内外歯車１９と、回転中心が入力軸１１と同一軸心上にあって外歯１７と歯車連結する連結内歯２０を有する出力手段２１とを備え、内歯１８は入力軸１１に歯車連結機構２２を介して連結され、入力軸１１及び第２の入力手段１５の回転数の差に応じて内外歯車１９を回転させながら偏心ガイド部１２に沿って周回させる。
【解決手段】入力軸１１と、入力軸１１を軸心にして支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする偏心ガイド部１２を有する偏心ガイド板１３と、偏心ガイド板１３を、動力伝達手段１４を介して回転駆動する第２の入力手段１５と、偏心ガイド部１２にガイドされる円筒ガイド部１６を備え、偏心ガイド板１３の偏心位置を軸心とした外歯１７及び内歯１８が設けられた内外歯車１９と、回転中心が入力軸１１と同一軸心上にあって外歯１７と歯車連結する連結内歯２０を有する出力手段２１とを備え、内歯１８は入力軸１１に歯車連結機構２２を介して連結され、入力軸１１及び第２の入力手段１５の回転数の差に応じて内外歯車１９を回転させながら偏心ガイド部１２に沿って周回させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸と出力手段にそれぞれ内歯と外歯を介して歯車連結する内外歯車を、入力軸の回りに周回させることで出力手段の回転を制御する変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自転車用の変速装置として、多数段のスプロケットの中から選択したスプロケットにチェーンを掛け替える外装式の変速装置、遊星歯車機構を使用した内装式の変速装置が提案されている。ここで、内装式の変速装置では、例えば、フレームに組み込まれるギヤケースとペダルの踏み力により回転するクランク軸に対して回動自在に従動回転体を設け、その一側にスプロケットを固定し、クランク軸と一体に回転するキャリヤに複数段の遊星歯車を軸支し、遊星歯車の各段内側にそれぞれ回動可能な太陽歯車を噛合させ、キャリヤと従動回転体の間に回転速度差を吸収するラチェット機構を設け、各段の太陽歯車の回転を許容、阻止する一方向クラッチの切り替え操作を行うことにより、クランク軸に対して増速される内歯歯車を切り替えて変速を行うものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２６３０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、外装式の変速装置では、走行中にレバーの操作を行うため、チェーンがスプロケットから外れるという問題が生じる。また、特許文献１に記載された内装式のものでは、ラチェット機構や各段の太陽歯車又は内歯歯車に対応した一方向クラッチを構成する多数の部品が必要となり、構造が複雑になるという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、入力軸と出力手段間に生じる回転差に応じて出力手段の回転制御が可能な、部品点数が少なく、コンパクトで構造も簡素となる変速装置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】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係る変速装置は、入力手段と接続する入力軸と、
前記入力軸を軸心にして回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部を有する偏心ガイド板と、
前記偏心ガイド板を、動力伝達手段を介して回転駆動する第２の入力手段と、
前記偏心ガイド板の偏心ガイド部にガイドされる円筒ガイド部を備え、前記偏心ガイド板の偏心位置を軸心とした外歯及び内歯が設けられた内外歯車と、
回転中心が前記入力軸と同一軸心上にあって、前記内外歯車の前記外歯と歯車連結する連結内歯を有する出力手段と、
前記偏心ガイド板、前記内外歯車、前記入力軸の一部、及び前記出力手段の一部を収容するケーシングとを備え、
前記内外歯車の前記内歯は前記入力軸に歯車連結機構を介して連結され、前記入力軸及び前記第２の入力手段の回転数の差に応じて前記内外歯車を回転させながら前記偏心ガイド部に沿って周回させている。
【０００７】
第１の発明に係る変速装置において、前記偏心ガイド部と前記円筒ガイド部との間にはころ軸受が装着されていることが好ましい。
また、前記歯車連結機構は、前記入力軸と接続する大径歯車と、前記出力手段に外周側で接続して前記入力軸と同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部を有する第２の偏心ガイド板と、前記第２の偏心ガイド部にガイドされる第２の円筒ガイド部を備え、前記第２の偏心ガイド板の偏心位置を共通の軸心として前記大径歯車に設けられた大径内歯に歯車連結する第２の外歯及び第２の内歯がそれぞれ設けられた第２の内外歯車と、前記入力軸と軸心を合わせて配置され、前記内外歯車の前記内歯に歯車連結される第３の外歯及び前記第２の内歯に歯車連結する第４の外歯をそれぞれ両側に備えた小径外歯車とを有する構成とすることが好ましい。
【０００８】
第１の発明に係る変速装置において、前記入力軸は一方向クラッチを介して前記ケーシングと接続していることが好ましい。
また、前記第２の偏心ガイド部と前記第２の円筒ガイド部との間には第２のころ軸受が装着されていることが好ましい。
【０００９】
前記目的に沿う第２の発明に係る変速装置は、中央に配置される固定軸と、
前記固定軸に回転自在に取付けられ、該固定軸の軸心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部を有する偏心ガイド板と、
前記偏心ガイド板に一方向クラッチを介して連結する入力手段の入力軸と、
前記偏心ガイド部に嵌入してガイドされる円筒ガイド部を備え、該円筒ガイド部と軸心を共通にした内歯及び外歯を備える内外歯車と、
前記固定軸に回転可能に取付けられ、該固定軸の軸心を共通にして、前記内外歯車の前記外歯と歯車連結する連結内歯を備えた出力手段と、
前記内外歯車の前記内歯と歯車連結機構を介して歯車連結し、一方側が前記偏心ガイド板の側部中央に押圧取付け手段を介して当接し、他方側が中央部を貫通する前記固定軸と第２の一方向クラッチを介して接続して、該偏心ガイド板と一体で回転する押圧部とを有し、前記出力手段に負荷が発生した場合、回転する前記内外歯車を前記偏心ガイド部に沿って周回させながら前記押圧部を前記偏心ガイド板に対して滑らせている。
【００１０】
第２の発明に係る変速装置において、前記偏心ガイド部と前記円筒ガイド部との間にはころ軸受が装着されていることが好ましい。
また、前記押圧取付け手段は、前記押圧部の前記偏心ガイド板に対向する側に開口を備え該押圧部を貫通している前記固定軸と平行に該固定軸を取囲んで周方向に等間隔に形成された複数の穴部と、前記穴部にそれぞれ基側から挿入され先側にボールが設けられたバネと、前記偏心ガイド板の前記押圧部に対向する側に設けられ、前記バネで付勢された前記ボールを収容する谷と該ボールの移動を防止する山が前記穴部の間隔に合わせて周方向に交互に形成されている環状溝とを有する構成とすることができる。
【００１１】
第２の発明に係る変速装置において、前記歯車連結機構は、前記出力手段に外周側で接続して前記固定軸と同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部を有する第２の偏心ガイド板と、前記第２の偏心ガイド部にガイドされる第２の円筒ガイド部を備え、前記第２の偏心ガイド板の偏心位置を共通の軸心にした第２の内歯及び前記押圧部に設けられた大径内歯に歯車連結する第２の外歯をそれぞれ備える第２の内外歯車と、前記内外歯車の前記内歯と歯車連結する第１の小径外歯及び前記第２の内外歯車の前記第２の内歯と歯車連結する第２の小径外歯をそれぞれ両側に備えた小径外歯車とを有する構成とすることができる。
そして、前記第２の偏心ガイド部と前記第２の円筒ガイド部との間には第２のころ軸受が装着されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１〜５記載の変速装置においては、入力軸と出力手段にそれぞれ内歯及び外歯を介して歯車連結する内外歯車が入力軸の回りを偏心ガイド部に沿って周回するので、入力軸の回転が歯車間の歯数で決まる比率で出力手段に伝達されず、出力手段の回転を変速（減速）することができる。そして、内外歯車の周回速度を調整するだけで出力手段の回転を変速できるので、変速装置を構成する部品点数が少なくなって、変速装置の構造の簡素化及びコンパクト化が可能になる。
【００１３】
特に、請求項２記載の変速装置においては、偏心ガイド部と円筒ガイド部との間にころ軸受が装着されているので、内外歯車を偏心ガイド部に沿って低抵抗で周回させることができ、入力手段から出力手段への動力の伝達効率を高位に維持することができる。
【００１４】
請求項３記載の変速装置においては、偏心ガイド板を第２の入力手段の回転数で入力軸の回りに回転させることで、偏心ガイド部を入力軸の回りに回転させることができ、歯車連結機構を介して入力軸の回転数に基づいた回転数で回転している内外歯車を偏心ガイド部に沿って周回させることができる。
【００１５】
請求項４記載の変速装置においては、入力軸は一方向クラッチを介してケーシングと接続しているので、出力手段がロックされた場合、内外歯車を介して小径外歯車に逆回転が発生し、第２の内外歯車に伝達され、この逆回転は第２の内外歯車を介して大径歯車に伝達され大径歯車を逆回転させようとするが、大径歯車は逆回転できず停止する。これにより、出力手段、偏心ガイド板、内外歯車、小径外歯車、第２の内外歯車、及び大径歯車がすべて一体で停止することができる。
【００１６】
請求項５記載の変速装置においては、第２の偏心ガイド部と第２の円筒ガイド部との間には第２のころ軸受が装着されているので、第２の内外歯車を第２の偏心ガイド部に沿って低抵抗で周回させることができ、第２の内外歯車を介して入力手段からの回転動力を内外歯車に効率よく伝達できる。
【００１７】
請求項６〜１０記載の変速装置においては、出力手段に負荷が発生した場合、回転する内外歯車を偏心ガイド部に沿って周回させながら押圧部を偏心ガイド板に対して滑らせるので、内外歯車の回転が歯車間の歯数で決まる比率で出力手段に伝達されず、出力手段の回転を変速（減速）することができる。
【００１８】
特に、請求項７記載の変速装置においては、偏心ガイド部と円筒ガイド部との間にころ軸受が装着されているので、内外歯車を偏心ガイド部に沿って低抵抗で周回させることができ、入力手段から出力手段への動力の伝達効率を高位に維持することができる。
【００１９】
請求項８記載の変速装置においては、入力軸と一体的に回転している出力手段に負荷が加わった場合に、簡単な構成で押圧部を滑らせて、出力手段に伝達される回転数を調整することができる。
【００２０】
請求項９記載の変速装置においては、出力手段に負荷が加わった場合、その負荷を押圧部に伝えることができる。
【００２１】
請求項１０記載の変速装置においては、第２のころ軸受が装着されているので、第２の内外歯車を第２の偏心ガイド部に沿って低抵抗で周回させることができ、出力手段に加わった負荷を押圧部に効率的に伝達できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る変速装置の側断面図、図２は同変速装置の一部切欠き正面図、図３は本発明の第２の実施の形態に係る変速装置の側断面図である。
【００２３】
図１、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る変速装置１０は、図示しない入力手段と接続する入力軸１１と、入力軸１１を軸心にして回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部１２を有する偏心ガイド板１３と、偏心ガイド板１３を、動力伝達手段の一例である歯車１４を介して回転駆動する第２の入力手段の一例である回転数可変型のモータ１５とを有している。更に、変速装置１０は、偏心ガイド板１３の偏心ガイド部１２にガイドされる円筒ガイド部１６を備え、偏心ガイド板１３の偏心位置を軸心とした外歯１７及び内歯１８が設けられた内外歯車１９と、回転中心が入力軸１１と同一軸心上にあって、内外歯車１９の外歯１７と歯車連結する連結内歯２０を有する出力手段の一例である出力軸２１とを備えており、内外歯車１９の内歯１８は入力軸１１に歯車連結機構２２を介して連結されている。以下、詳細に説明する。
【００２４】
変速装置１０は内側に偏心ガイド板１３と内外歯車１９を収容するケーシング２３を有し、ケーシング２３の（軸方向）両側には軸受２４を備えケーシング２３内に突出して設けられた入力軸挿通部２５と、入力軸挿通部２５と同心で軸受２６を備えた出力軸挿通部２７がそれぞれ形成されている。そして、基側が図示しない回転動力源と接続している入力軸１１の先側が軸受２４で支持されて、ケーシング２３内に導入されている。一方、出力軸２１は、軸受２６で支持されてケーシング２３内から外部に先側が導出される軸部２８と、軸部２８の基側に連接してケーシング２３内に設けられ軸部２８と同心の円板部２９と、円板部２９の外周部に先側が連接して設けられ軸部２８と同心の円筒部３０とを有している。また、連結内歯２０は、円筒部３０の内面の基側に形成され、入力軸１１の先側は、入力軸挿通部２５の突出端部に取付けられた一方向クラッチ３１を介してケーシング２３に連結している。
【００２５】
歯車連結機構２２は、入力軸１１の先部に連接して設けられた大径歯車３２と、出力軸２１の円筒部３０内面の中間部（連結内歯２０より先側）に外周側で接続して入力軸１１と同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部３３を有する第２の偏心ガイド板３４と、第２の偏心ガイド部３３にガイドされる第２の円筒ガイド部３５を備え、第２の偏心ガイド板３４の偏心位置を共通の軸心として大径歯車３２に設けられた大径内歯３６に歯車連結する第２の外歯３７及び第２の内歯３８がそれぞれ設けられた第２の内外歯車３９と、入力軸１１と軸心を合わせて配置され、内外歯車１９の内歯１８に歯車連結される第３の外歯４０と、第２の内歯３８に歯車連結する第４の外歯４１をそれぞれ軸方向両側に備えた小径外歯車４２とを有している。
【００２６】
ここで、大径歯車３２は、出力軸２１の軸部２８の基端部に軸受４３を介して回転自在に取付けられている。また、出力軸２１の円筒部３０内面の基端部と偏心ガイド板１３の外周端部との間には軸受４４が配置され、偏心ガイド板１３は入力軸挿通部２５の外周側に軸受４５を介して回転自在に設けられている。これによって、モータ１５を駆動させてモータ１５のモータ軸４７に取付けられた歯車１４から偏心ガイド板１３に設けた歯車４６を介して偏心ガイド板１３に回転動力を伝達させて、偏心ガイド板１３を入力軸１１及び軸部２８（出力軸２１）と同心状態で回転させることができる。そして、偏心ガイド部１２と円筒ガイド部１６との間にはころ軸受４８が装着され、第２の偏心ガイド部３３と第２の円筒ガイド部３５との間には第２のころ軸受４９が装着されており、内外歯車１９、第２の内外歯車３９がそれぞれ偏心ガイド部１２、第２の偏心ガイド部３３に沿って低抵抗で周回できるようにしている。
【００２７】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る変速装置１０の作用について説明する。
図１、図２に示すように、モータ１５を駆動停止した状態で、入力軸１１を正転方向に回転させると、大径歯車３２が同一方向に回転し、大径歯車３２の大径内歯３６、第２の内外歯車３９の第２の外歯３７、第２の内歯３８、小径外歯車４２の第４の外歯４１が噛み合った状態で回転し、小径外歯車４２に歯車連結する内外歯車１９も噛み合って回転することで、内外歯車１９に噛み合う円筒部３０も入力軸１１と同一方向に回転し、入力軸１１の回転が出力軸２１に伝達する。このとき、偏心ガイド板１３も回転するので、全て一体で回転することになる。また、偏心ガイド板１３に設けられている歯車４６に噛み合っている歯車１４と一体のモータ軸４７は、空転することになる。
【００２８】
モータ１５を駆動させて偏心ガイド板１３を入力軸１１と同心で回転させると、偏心ガイド板１３より入力された回転は、内外歯車１９の外歯１７に連結内歯２０を介して噛み合う円筒部３０（出力軸２１）を回転させる。この際、内外歯車１９の内歯１８に噛み合う第３の外歯４０を備えた小径外歯車４２には逆回転の力が負荷される。一方、小径外歯車４２に第４の外歯４１を介して噛み合う第２の内外歯車３９は、円筒部３０に接続する第２の偏心ガイド板３４に第２の円筒ガイド部３５を介して連結され、第２の内外歯車３９の第２の外歯３７は大径歯車３２の大径内歯３６に噛み合い、大径歯車３２は入力軸１１と接続して回転制御されている。このため、小径外歯車４２は逆回転できず、内外歯車１９は、回転しながら円筒部３０の連結内歯２０に沿って周回し、円筒部３０（出力軸２１）を減速回転させる。ここで、円筒部３０に第２の偏心ガイド板３４を介して連結する第２の内外歯車３９は大径歯車３２の大径内歯３６に噛み合って周回し、第２の内外歯車３９の第２の内歯３８に噛み合っている小径外歯車４２を逆回転させる。その逆回転は、内外歯車１９の内歯１８に噛み合う第３の外歯４０に伝わり、その逆回転数は内外歯車１９が回転しながら円筒部３０の連結内歯２０に噛み合って周回する回転数を変化させて変速を行う。
【００２９】
ここで、出力軸２１がロックされると、内外歯車１９を介して小径外歯車４２に逆回転が発生し、この逆回転は第２の内外歯車３９を介して大径歯車３２に伝達され大径歯車３２を逆回転させようとする。しかし、入力軸１１は一方向クラッチ３１を介してケーシング２３と接続しているので、大径歯車３２は逆回転することができず停止する。これにより、出力軸２１、偏心ガイド板１３、内外歯車１９、小径外歯車４２、第２の内外歯車３９、及び大径歯車３２がすべて一体で停止する。
【００３０】
図３に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る変速装置５０は自転車に使用されるもので、中央に配置される固定軸５０ａと、固定軸５０ａに軸受５３を介して回転自在に取付けられ、固定軸５０ａの軸心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部５４を有する偏心ガイド板５５と、偏心ガイド板５５に一方向クラッチ８５を介して連結し、軸受５１ａを介して固定軸５０ａに回転自在に取付けられる入力手段の一例であるスプロケット５１に設けられた入力軸５２と、偏心ガイド部５４に嵌入してガイドされる円筒ガイド部５６を備え、円筒ガイド部５６と軸心を共通にした内歯５７及び外歯５８を備える内外歯車５９とを備えている。更に、変速装置５０は、固定軸５０ａに回転可能に取付けられ、固定軸５０ａの軸心を共通にして、内外歯車５９の外歯５８と歯車連結する連結内歯６０を備えた出力手段の一例でありスポーク６１を介して後輪を回転させるホイール６２と、内外歯車５９の内歯５７と歯車連結機構６３を介して歯車連結し、一方側が偏心ガイド板５５の側部中央に押圧取付け手段６４を介して当接し、他方側が中央部を貫通する固定軸５０ａと第２の一方向クラッチ８４を介して接続して、偏心ガイド板５５と一体で回転する押圧部６５とを有している。ここで、一方向クラッチ８５と第２の一方向クラッチ８４の正転方向は一致させている。以下、詳細に説明する。
【００３１】
歯車連結機構６３は、ホイール６２の内側に外周側で接続して固定軸５０ａと同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部６６を有する第２の偏心ガイド板６７と、第２の偏心ガイド部６６にガイドされる第２の円筒ガイド部６８を備え、第２の偏心ガイド板６７の偏心位置を共通の軸心にした第２の内歯６９及び押圧部６５に設けられた大径歯車７５の大径内歯７６に歯車連結する第２の外歯７０をそれぞれ備える第２の内外歯車７１と、内外歯車５９の内歯５７と歯車連結する第１の小径外歯７２及び第２の内外歯車７１の第２の内歯６９と歯車連結する第２の小径外歯７３をそれぞれ両側に備えた小径外歯車７４とを有している。なお、大径歯車７５は、軸受７５ａを介して固定軸５０ａに回転自在に取付けられている。
【００３２】
また、押圧取付け手段６４は、押圧部６５の偏心ガイド板５５に対向する側に開口を備え押圧部６５を貫通している固定軸５０ａと平行に固定軸５０ａを取囲んで周方向に等間隔に形成された複数の穴部７８と、穴部７８にそれぞれ基側から挿入され先側にボール７９が設けられたバネ８０と、偏心ガイド板５５の押圧部６５に対向する側に設けられ、バネ８０で付勢されたボール７９を収容する谷８１とボール７９の移動を防止する山８２が穴部７８の間隔に合わせて周方向に交互に形成されている環状溝８３とを有している。
【００３３】
ここで、ホイール６２内面の両側には、それぞれ中央部に固定軸５０ａを支持する軸受８７を備えた円板部８６と、偏心ガイド板５５の外周側を支持する軸受８８が配置されている。これにより、ホイール６２が固定軸５０ａと同心で回転するのを補助している。なお、円板部８６の半径方向中間部には、円板部８６と同心で円筒部８９が設けられ、円筒部８９の外周部にはブレーキパッド９０を介して押圧リング状部材９１が設けられている。
また、偏心ガイド部５４と円筒ガイド部５６との間にはころ軸受９２が装着され、第２の偏心ガイド部６６と第２の円筒ガイド部６８との間には第２のころ軸受９３が装着されており、内外歯車５９、第２の内外歯車７１がそれぞれ偏心ガイド部５４、第２の偏心ガイド部６６に沿って低抵抗で周回できるようにしている。
【００３４】
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る変速装置５０の作用について説明する。
図３に示すように、入力軸５２を一方向クラッチ８５（第２の一方向クラッチ８４）の正転方向に回転させると、偏心ガイド板５５が固定軸５０ａの回りで同一方向に回転し、これに伴って内外歯車５９が回転しホイール６２も入力軸５２と同一方向に回転する。一方
内外歯車５９の回転は歯車連結機構６３を介して押圧部６５に伝達され、押圧部６５は押圧取付け手段６４を介して偏心ガイド板５５と一体で回転する。
【００３５】
偏心ガイド板５５より入力された回転は、内外歯車５９の外歯５８に連結内歯６０を介して噛み合うホイール６２を回転させる。この際、内外歯車５９の内歯５７に噛み合う第１の小径外歯７２を備えた小径外歯車７４には逆回転の力が負荷される。一方、小径外歯車７４に第２の小径外歯７３を介して噛み合う第２の内外歯車７１は、ホイール６２に接続する第２の偏心ガイド板６７に第２の円筒ガイド部６８を介して連結され、第２の内外歯車７１の第２の外歯７０は大径歯車７５の大径内歯７６に噛み合い、大径歯車７５は押圧取付け手段６４を介して偏心ガイド板５５（入力軸５２）と一体で回転制御されている。このため、小径外歯車７４は逆回転できず、内外歯車５９は、回転しながらホイール６２の連結内歯６０に沿って周回し、ホイール６２を減速回転させる。ここで、ホイール６２に第２の偏心ガイド板６７を介して連結する第２の内外歯車７１は大径歯車７５の大径内歯７６に噛み合って周回し、第２の内外歯車７１の第２の内歯６９に噛み合っている小径外歯車７４を逆回転させる。その逆回転は、内外歯車５９の内歯５７に噛み合う第１の小径外歯７２に伝わり、その逆回転数は内外歯車５９が回転しながらホイール６２の連結内歯６０に噛み合って周回する回転数を変化させて変速を行う。
【００３６】
回転しているホイール６２に負荷がかかると、内外歯車５９は、偏心ガイド板５５の偏心ガイド部５４に沿って周回しながら入力軸５２の回転をホイール６２に伝える。ここで、内外歯車５９を介して小径外歯車７４には逆回転の力が発生し、この逆回転の力が第２の内外歯車７１を介して押圧部６５に伝わり、押圧取付け手段６４を介して偏心ガイド板５５と一体で回転していた押圧部６５は偏心ガイド板５５上でスリップする。これにより、偏心ガイド板５５の回転数と押圧部６５の回転数の差が吸収される。
【００３７】
ここで、ホイール６２がロックされると、内外歯車５９を介して小径外歯車７４に逆回転が発生し、この逆回転は第２の内外歯車７１を介して押圧部６５を逆回転させようとする。しかし、押圧部６５と固定軸５０ａは第２の一方向クラッチ８４を介して接続しているので、押圧部６５は逆回転することができず停止する。これにより、ホイール６２、偏心ガイド板５５、内外歯車５９、小径外歯車７４、第２の内外歯車７１、及び押圧部６５がすべて一体で停止する。
【００３８】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る変速装置の側断面図である。
【図２】同変速装置の一部切欠き正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る変速装置の側断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０：変速装置、１１：入力軸、１２：偏心ガイド部、１３：偏心ガイド板、１４：歯車、１５：モータ、１６：円筒ガイド部、１７：外歯、１８：内歯、１９：内外歯車、２０：連結内歯、２１：出力軸、２２：歯車連結機構、２３：ケーシング、２４：軸受、２５：入力軸挿通部、２６：軸受、２７：出力軸挿通部、２８：軸部、２９：円板部、３０：円筒部、３１：一方向クラッチ、３２：大径歯車、３３：第２の偏心ガイド部、３４：第２の偏心ガイド板、３５：第２の円筒ガイド部、３６：大径内歯、３７：第２の外歯、３８：第２の内歯、３９：第２の内外歯車、４０：第３の外歯、４１：第４の外歯、４２：小径外歯車、４３、４４、４５：軸受、４６：歯車、４７：モータ軸、４８：ころ軸受、４９：第２のころ軸受、５０：変速装置、５０ａ：固定軸、５１：スプロケット、５１ａ：軸受、５２：入力軸、５３：軸受、５４：偏心ガイド部、５５：偏心ガイド板、５６：円筒ガイド部、５７：内歯、５８：外歯、５９：内外歯車、６０：連結内歯、６１：スポーク、６２：ホイール、６３：歯車連結機構、６４：押圧取付け手段、６５：押圧部、６６：第２の偏心ガイド部、６７：第２の偏心ガイド板、６８：第２の円筒ガイド部、６９：第２の内歯、７０：第２の外歯、７１：第２の内外歯車、７２：第１の小径外歯、７３：第２の小径外歯、７４：小径外歯車、７５：大径歯車、７５ａ：軸受、７６：大径内歯、７７：挿通部、７８：穴部、７９：ボール、８０：バネ、８１：谷、８２：山、８３：環状溝、８４：第２の一方向クラッチ、８５：一方向クラッチ、８６：円板部、８７、８８：軸受、８９：円筒部、９０：ブレーキパッド、９１：押圧リング状部材、９２：ころ軸受、９３：第２のころ軸受
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸と出力手段にそれぞれ内歯と外歯を介して歯車連結する内外歯車を、入力軸の回りに周回させることで出力手段の回転を制御する変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自転車用の変速装置として、多数段のスプロケットの中から選択したスプロケットにチェーンを掛け替える外装式の変速装置、遊星歯車機構を使用した内装式の変速装置が提案されている。ここで、内装式の変速装置では、例えば、フレームに組み込まれるギヤケースとペダルの踏み力により回転するクランク軸に対して回動自在に従動回転体を設け、その一側にスプロケットを固定し、クランク軸と一体に回転するキャリヤに複数段の遊星歯車を軸支し、遊星歯車の各段内側にそれぞれ回動可能な太陽歯車を噛合させ、キャリヤと従動回転体の間に回転速度差を吸収するラチェット機構を設け、各段の太陽歯車の回転を許容、阻止する一方向クラッチの切り替え操作を行うことにより、クランク軸に対して増速される内歯歯車を切り替えて変速を行うものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２６３０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、外装式の変速装置では、走行中にレバーの操作を行うため、チェーンがスプロケットから外れるという問題が生じる。また、特許文献１に記載された内装式のものでは、ラチェット機構や各段の太陽歯車又は内歯歯車に対応した一方向クラッチを構成する多数の部品が必要となり、構造が複雑になるという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、入力軸と出力手段間に生じる回転差に応じて出力手段の回転制御が可能な、部品点数が少なく、コンパクトで構造も簡素となる変速装置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】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係る変速装置は、入力手段と接続する入力軸と、
前記入力軸を軸心にして回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部を有する偏心ガイド板と、
前記偏心ガイド板を、動力伝達手段を介して回転駆動する第２の入力手段と、
前記偏心ガイド板の偏心ガイド部にガイドされる円筒ガイド部を備え、前記偏心ガイド板の偏心位置を軸心とした外歯及び内歯が設けられた内外歯車と、
回転中心が前記入力軸と同一軸心上にあって、前記内外歯車の前記外歯と歯車連結する連結内歯を有する出力手段と、
前記偏心ガイド板、前記内外歯車、前記入力軸の一部、及び前記出力手段の一部を収容するケーシングとを備え、
前記内外歯車の前記内歯は前記入力軸に歯車連結機構を介して連結され、前記入力軸及び前記第２の入力手段の回転数の差に応じて前記内外歯車を回転させながら前記偏心ガイド部に沿って周回させている。
【０００７】
第１の発明に係る変速装置において、前記偏心ガイド部と前記円筒ガイド部との間にはころ軸受が装着されていることが好ましい。
また、前記歯車連結機構は、前記入力軸と接続する大径歯車と、前記出力手段に外周側で接続して前記入力軸と同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部を有する第２の偏心ガイド板と、前記第２の偏心ガイド部にガイドされる第２の円筒ガイド部を備え、前記第２の偏心ガイド板の偏心位置を共通の軸心として前記大径歯車に設けられた大径内歯に歯車連結する第２の外歯及び第２の内歯がそれぞれ設けられた第２の内外歯車と、前記入力軸と軸心を合わせて配置され、前記内外歯車の前記内歯に歯車連結される第３の外歯及び前記第２の内歯に歯車連結する第４の外歯をそれぞれ両側に備えた小径外歯車とを有する構成とすることが好ましい。
【０００８】
第１の発明に係る変速装置において、前記入力軸は一方向クラッチを介して前記ケーシングと接続していることが好ましい。
また、前記第２の偏心ガイド部と前記第２の円筒ガイド部との間には第２のころ軸受が装着されていることが好ましい。
【０００９】
前記目的に沿う第２の発明に係る変速装置は、中央に配置される固定軸と、
前記固定軸に回転自在に取付けられ、該固定軸の軸心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部を有する偏心ガイド板と、
前記偏心ガイド板に一方向クラッチを介して連結する入力手段の入力軸と、
前記偏心ガイド部に嵌入してガイドされる円筒ガイド部を備え、該円筒ガイド部と軸心を共通にした内歯及び外歯を備える内外歯車と、
前記固定軸に回転可能に取付けられ、該固定軸の軸心を共通にして、前記内外歯車の前記外歯と歯車連結する連結内歯を備えた出力手段と、
前記内外歯車の前記内歯と歯車連結機構を介して歯車連結し、一方側が前記偏心ガイド板の側部中央に押圧取付け手段を介して当接し、他方側が中央部を貫通する前記固定軸と第２の一方向クラッチを介して接続して、該偏心ガイド板と一体で回転する押圧部とを有し、前記出力手段に負荷が発生した場合、回転する前記内外歯車を前記偏心ガイド部に沿って周回させながら前記押圧部を前記偏心ガイド板に対して滑らせている。
【００１０】
第２の発明に係る変速装置において、前記偏心ガイド部と前記円筒ガイド部との間にはころ軸受が装着されていることが好ましい。
また、前記押圧取付け手段は、前記押圧部の前記偏心ガイド板に対向する側に開口を備え該押圧部を貫通している前記固定軸と平行に該固定軸を取囲んで周方向に等間隔に形成された複数の穴部と、前記穴部にそれぞれ基側から挿入され先側にボールが設けられたバネと、前記偏心ガイド板の前記押圧部に対向する側に設けられ、前記バネで付勢された前記ボールを収容する谷と該ボールの移動を防止する山が前記穴部の間隔に合わせて周方向に交互に形成されている環状溝とを有する構成とすることができる。
【００１１】
第２の発明に係る変速装置において、前記歯車連結機構は、前記出力手段に外周側で接続して前記固定軸と同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部を有する第２の偏心ガイド板と、前記第２の偏心ガイド部にガイドされる第２の円筒ガイド部を備え、前記第２の偏心ガイド板の偏心位置を共通の軸心にした第２の内歯及び前記押圧部に設けられた大径内歯に歯車連結する第２の外歯をそれぞれ備える第２の内外歯車と、前記内外歯車の前記内歯と歯車連結する第１の小径外歯及び前記第２の内外歯車の前記第２の内歯と歯車連結する第２の小径外歯をそれぞれ両側に備えた小径外歯車とを有する構成とすることができる。
そして、前記第２の偏心ガイド部と前記第２の円筒ガイド部との間には第２のころ軸受が装着されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１〜５記載の変速装置においては、入力軸と出力手段にそれぞれ内歯及び外歯を介して歯車連結する内外歯車が入力軸の回りを偏心ガイド部に沿って周回するので、入力軸の回転が歯車間の歯数で決まる比率で出力手段に伝達されず、出力手段の回転を変速（減速）することができる。そして、内外歯車の周回速度を調整するだけで出力手段の回転を変速できるので、変速装置を構成する部品点数が少なくなって、変速装置の構造の簡素化及びコンパクト化が可能になる。
【００１３】
特に、請求項２記載の変速装置においては、偏心ガイド部と円筒ガイド部との間にころ軸受が装着されているので、内外歯車を偏心ガイド部に沿って低抵抗で周回させることができ、入力手段から出力手段への動力の伝達効率を高位に維持することができる。
【００１４】
請求項３記載の変速装置においては、偏心ガイド板を第２の入力手段の回転数で入力軸の回りに回転させることで、偏心ガイド部を入力軸の回りに回転させることができ、歯車連結機構を介して入力軸の回転数に基づいた回転数で回転している内外歯車を偏心ガイド部に沿って周回させることができる。
【００１５】
請求項４記載の変速装置においては、入力軸は一方向クラッチを介してケーシングと接続しているので、出力手段がロックされた場合、内外歯車を介して小径外歯車に逆回転が発生し、第２の内外歯車に伝達され、この逆回転は第２の内外歯車を介して大径歯車に伝達され大径歯車を逆回転させようとするが、大径歯車は逆回転できず停止する。これにより、出力手段、偏心ガイド板、内外歯車、小径外歯車、第２の内外歯車、及び大径歯車がすべて一体で停止することができる。
【００１６】
請求項５記載の変速装置においては、第２の偏心ガイド部と第２の円筒ガイド部との間には第２のころ軸受が装着されているので、第２の内外歯車を第２の偏心ガイド部に沿って低抵抗で周回させることができ、第２の内外歯車を介して入力手段からの回転動力を内外歯車に効率よく伝達できる。
【００１７】
請求項６〜１０記載の変速装置においては、出力手段に負荷が発生した場合、回転する内外歯車を偏心ガイド部に沿って周回させながら押圧部を偏心ガイド板に対して滑らせるので、内外歯車の回転が歯車間の歯数で決まる比率で出力手段に伝達されず、出力手段の回転を変速（減速）することができる。
【００１８】
特に、請求項７記載の変速装置においては、偏心ガイド部と円筒ガイド部との間にころ軸受が装着されているので、内外歯車を偏心ガイド部に沿って低抵抗で周回させることができ、入力手段から出力手段への動力の伝達効率を高位に維持することができる。
【００１９】
請求項８記載の変速装置においては、入力軸と一体的に回転している出力手段に負荷が加わった場合に、簡単な構成で押圧部を滑らせて、出力手段に伝達される回転数を調整することができる。
【００２０】
請求項９記載の変速装置においては、出力手段に負荷が加わった場合、その負荷を押圧部に伝えることができる。
【００２１】
請求項１０記載の変速装置においては、第２のころ軸受が装着されているので、第２の内外歯車を第２の偏心ガイド部に沿って低抵抗で周回させることができ、出力手段に加わった負荷を押圧部に効率的に伝達できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る変速装置の側断面図、図２は同変速装置の一部切欠き正面図、図３は本発明の第２の実施の形態に係る変速装置の側断面図である。
【００２３】
図１、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る変速装置１０は、図示しない入力手段と接続する入力軸１１と、入力軸１１を軸心にして回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部１２を有する偏心ガイド板１３と、偏心ガイド板１３を、動力伝達手段の一例である歯車１４を介して回転駆動する第２の入力手段の一例である回転数可変型のモータ１５とを有している。更に、変速装置１０は、偏心ガイド板１３の偏心ガイド部１２にガイドされる円筒ガイド部１６を備え、偏心ガイド板１３の偏心位置を軸心とした外歯１７及び内歯１８が設けられた内外歯車１９と、回転中心が入力軸１１と同一軸心上にあって、内外歯車１９の外歯１７と歯車連結する連結内歯２０を有する出力手段の一例である出力軸２１とを備えており、内外歯車１９の内歯１８は入力軸１１に歯車連結機構２２を介して連結されている。以下、詳細に説明する。
【００２４】
変速装置１０は内側に偏心ガイド板１３と内外歯車１９を収容するケーシング２３を有し、ケーシング２３の（軸方向）両側には軸受２４を備えケーシング２３内に突出して設けられた入力軸挿通部２５と、入力軸挿通部２５と同心で軸受２６を備えた出力軸挿通部２７がそれぞれ形成されている。そして、基側が図示しない回転動力源と接続している入力軸１１の先側が軸受２４で支持されて、ケーシング２３内に導入されている。一方、出力軸２１は、軸受２６で支持されてケーシング２３内から外部に先側が導出される軸部２８と、軸部２８の基側に連接してケーシング２３内に設けられ軸部２８と同心の円板部２９と、円板部２９の外周部に先側が連接して設けられ軸部２８と同心の円筒部３０とを有している。また、連結内歯２０は、円筒部３０の内面の基側に形成され、入力軸１１の先側は、入力軸挿通部２５の突出端部に取付けられた一方向クラッチ３１を介してケーシング２３に連結している。
【００２５】
歯車連結機構２２は、入力軸１１の先部に連接して設けられた大径歯車３２と、出力軸２１の円筒部３０内面の中間部（連結内歯２０より先側）に外周側で接続して入力軸１１と同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部３３を有する第２の偏心ガイド板３４と、第２の偏心ガイド部３３にガイドされる第２の円筒ガイド部３５を備え、第２の偏心ガイド板３４の偏心位置を共通の軸心として大径歯車３２に設けられた大径内歯３６に歯車連結する第２の外歯３７及び第２の内歯３８がそれぞれ設けられた第２の内外歯車３９と、入力軸１１と軸心を合わせて配置され、内外歯車１９の内歯１８に歯車連結される第３の外歯４０と、第２の内歯３８に歯車連結する第４の外歯４１をそれぞれ軸方向両側に備えた小径外歯車４２とを有している。
【００２６】
ここで、大径歯車３２は、出力軸２１の軸部２８の基端部に軸受４３を介して回転自在に取付けられている。また、出力軸２１の円筒部３０内面の基端部と偏心ガイド板１３の外周端部との間には軸受４４が配置され、偏心ガイド板１３は入力軸挿通部２５の外周側に軸受４５を介して回転自在に設けられている。これによって、モータ１５を駆動させてモータ１５のモータ軸４７に取付けられた歯車１４から偏心ガイド板１３に設けた歯車４６を介して偏心ガイド板１３に回転動力を伝達させて、偏心ガイド板１３を入力軸１１及び軸部２８（出力軸２１）と同心状態で回転させることができる。そして、偏心ガイド部１２と円筒ガイド部１６との間にはころ軸受４８が装着され、第２の偏心ガイド部３３と第２の円筒ガイド部３５との間には第２のころ軸受４９が装着されており、内外歯車１９、第２の内外歯車３９がそれぞれ偏心ガイド部１２、第２の偏心ガイド部３３に沿って低抵抗で周回できるようにしている。
【００２７】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る変速装置１０の作用について説明する。
図１、図２に示すように、モータ１５を駆動停止した状態で、入力軸１１を正転方向に回転させると、大径歯車３２が同一方向に回転し、大径歯車３２の大径内歯３６、第２の内外歯車３９の第２の外歯３７、第２の内歯３８、小径外歯車４２の第４の外歯４１が噛み合った状態で回転し、小径外歯車４２に歯車連結する内外歯車１９も噛み合って回転することで、内外歯車１９に噛み合う円筒部３０も入力軸１１と同一方向に回転し、入力軸１１の回転が出力軸２１に伝達する。このとき、偏心ガイド板１３も回転するので、全て一体で回転することになる。また、偏心ガイド板１３に設けられている歯車４６に噛み合っている歯車１４と一体のモータ軸４７は、空転することになる。
【００２８】
モータ１５を駆動させて偏心ガイド板１３を入力軸１１と同心で回転させると、偏心ガイド板１３より入力された回転は、内外歯車１９の外歯１７に連結内歯２０を介して噛み合う円筒部３０（出力軸２１）を回転させる。この際、内外歯車１９の内歯１８に噛み合う第３の外歯４０を備えた小径外歯車４２には逆回転の力が負荷される。一方、小径外歯車４２に第４の外歯４１を介して噛み合う第２の内外歯車３９は、円筒部３０に接続する第２の偏心ガイド板３４に第２の円筒ガイド部３５を介して連結され、第２の内外歯車３９の第２の外歯３７は大径歯車３２の大径内歯３６に噛み合い、大径歯車３２は入力軸１１と接続して回転制御されている。このため、小径外歯車４２は逆回転できず、内外歯車１９は、回転しながら円筒部３０の連結内歯２０に沿って周回し、円筒部３０（出力軸２１）を減速回転させる。ここで、円筒部３０に第２の偏心ガイド板３４を介して連結する第２の内外歯車３９は大径歯車３２の大径内歯３６に噛み合って周回し、第２の内外歯車３９の第２の内歯３８に噛み合っている小径外歯車４２を逆回転させる。その逆回転は、内外歯車１９の内歯１８に噛み合う第３の外歯４０に伝わり、その逆回転数は内外歯車１９が回転しながら円筒部３０の連結内歯２０に噛み合って周回する回転数を変化させて変速を行う。
【００２９】
ここで、出力軸２１がロックされると、内外歯車１９を介して小径外歯車４２に逆回転が発生し、この逆回転は第２の内外歯車３９を介して大径歯車３２に伝達され大径歯車３２を逆回転させようとする。しかし、入力軸１１は一方向クラッチ３１を介してケーシング２３と接続しているので、大径歯車３２は逆回転することができず停止する。これにより、出力軸２１、偏心ガイド板１３、内外歯車１９、小径外歯車４２、第２の内外歯車３９、及び大径歯車３２がすべて一体で停止する。
【００３０】
図３に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る変速装置５０は自転車に使用されるもので、中央に配置される固定軸５０ａと、固定軸５０ａに軸受５３を介して回転自在に取付けられ、固定軸５０ａの軸心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部５４を有する偏心ガイド板５５と、偏心ガイド板５５に一方向クラッチ８５を介して連結し、軸受５１ａを介して固定軸５０ａに回転自在に取付けられる入力手段の一例であるスプロケット５１に設けられた入力軸５２と、偏心ガイド部５４に嵌入してガイドされる円筒ガイド部５６を備え、円筒ガイド部５６と軸心を共通にした内歯５７及び外歯５８を備える内外歯車５９とを備えている。更に、変速装置５０は、固定軸５０ａに回転可能に取付けられ、固定軸５０ａの軸心を共通にして、内外歯車５９の外歯５８と歯車連結する連結内歯６０を備えた出力手段の一例でありスポーク６１を介して後輪を回転させるホイール６２と、内外歯車５９の内歯５７と歯車連結機構６３を介して歯車連結し、一方側が偏心ガイド板５５の側部中央に押圧取付け手段６４を介して当接し、他方側が中央部を貫通する固定軸５０ａと第２の一方向クラッチ８４を介して接続して、偏心ガイド板５５と一体で回転する押圧部６５とを有している。ここで、一方向クラッチ８５と第２の一方向クラッチ８４の正転方向は一致させている。以下、詳細に説明する。
【００３１】
歯車連結機構６３は、ホイール６２の内側に外周側で接続して固定軸５０ａと同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部６６を有する第２の偏心ガイド板６７と、第２の偏心ガイド部６６にガイドされる第２の円筒ガイド部６８を備え、第２の偏心ガイド板６７の偏心位置を共通の軸心にした第２の内歯６９及び押圧部６５に設けられた大径歯車７５の大径内歯７６に歯車連結する第２の外歯７０をそれぞれ備える第２の内外歯車７１と、内外歯車５９の内歯５７と歯車連結する第１の小径外歯７２及び第２の内外歯車７１の第２の内歯６９と歯車連結する第２の小径外歯７３をそれぞれ両側に備えた小径外歯車７４とを有している。なお、大径歯車７５は、軸受７５ａを介して固定軸５０ａに回転自在に取付けられている。
【００３２】
また、押圧取付け手段６４は、押圧部６５の偏心ガイド板５５に対向する側に開口を備え押圧部６５を貫通している固定軸５０ａと平行に固定軸５０ａを取囲んで周方向に等間隔に形成された複数の穴部７８と、穴部７８にそれぞれ基側から挿入され先側にボール７９が設けられたバネ８０と、偏心ガイド板５５の押圧部６５に対向する側に設けられ、バネ８０で付勢されたボール７９を収容する谷８１とボール７９の移動を防止する山８２が穴部７８の間隔に合わせて周方向に交互に形成されている環状溝８３とを有している。
【００３３】
ここで、ホイール６２内面の両側には、それぞれ中央部に固定軸５０ａを支持する軸受８７を備えた円板部８６と、偏心ガイド板５５の外周側を支持する軸受８８が配置されている。これにより、ホイール６２が固定軸５０ａと同心で回転するのを補助している。なお、円板部８６の半径方向中間部には、円板部８６と同心で円筒部８９が設けられ、円筒部８９の外周部にはブレーキパッド９０を介して押圧リング状部材９１が設けられている。
また、偏心ガイド部５４と円筒ガイド部５６との間にはころ軸受９２が装着され、第２の偏心ガイド部６６と第２の円筒ガイド部６８との間には第２のころ軸受９３が装着されており、内外歯車５９、第２の内外歯車７１がそれぞれ偏心ガイド部５４、第２の偏心ガイド部６６に沿って低抵抗で周回できるようにしている。
【００３４】
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る変速装置５０の作用について説明する。
図３に示すように、入力軸５２を一方向クラッチ８５（第２の一方向クラッチ８４）の正転方向に回転させると、偏心ガイド板５５が固定軸５０ａの回りで同一方向に回転し、これに伴って内外歯車５９が回転しホイール６２も入力軸５２と同一方向に回転する。一方
内外歯車５９の回転は歯車連結機構６３を介して押圧部６５に伝達され、押圧部６５は押圧取付け手段６４を介して偏心ガイド板５５と一体で回転する。
【００３５】
偏心ガイド板５５より入力された回転は、内外歯車５９の外歯５８に連結内歯６０を介して噛み合うホイール６２を回転させる。この際、内外歯車５９の内歯５７に噛み合う第１の小径外歯７２を備えた小径外歯車７４には逆回転の力が負荷される。一方、小径外歯車７４に第２の小径外歯７３を介して噛み合う第２の内外歯車７１は、ホイール６２に接続する第２の偏心ガイド板６７に第２の円筒ガイド部６８を介して連結され、第２の内外歯車７１の第２の外歯７０は大径歯車７５の大径内歯７６に噛み合い、大径歯車７５は押圧取付け手段６４を介して偏心ガイド板５５（入力軸５２）と一体で回転制御されている。このため、小径外歯車７４は逆回転できず、内外歯車５９は、回転しながらホイール６２の連結内歯６０に沿って周回し、ホイール６２を減速回転させる。ここで、ホイール６２に第２の偏心ガイド板６７を介して連結する第２の内外歯車７１は大径歯車７５の大径内歯７６に噛み合って周回し、第２の内外歯車７１の第２の内歯６９に噛み合っている小径外歯車７４を逆回転させる。その逆回転は、内外歯車５９の内歯５７に噛み合う第１の小径外歯７２に伝わり、その逆回転数は内外歯車５９が回転しながらホイール６２の連結内歯６０に噛み合って周回する回転数を変化させて変速を行う。
【００３６】
回転しているホイール６２に負荷がかかると、内外歯車５９は、偏心ガイド板５５の偏心ガイド部５４に沿って周回しながら入力軸５２の回転をホイール６２に伝える。ここで、内外歯車５９を介して小径外歯車７４には逆回転の力が発生し、この逆回転の力が第２の内外歯車７１を介して押圧部６５に伝わり、押圧取付け手段６４を介して偏心ガイド板５５と一体で回転していた押圧部６５は偏心ガイド板５５上でスリップする。これにより、偏心ガイド板５５の回転数と押圧部６５の回転数の差が吸収される。
【００３７】
ここで、ホイール６２がロックされると、内外歯車５９を介して小径外歯車７４に逆回転が発生し、この逆回転は第２の内外歯車７１を介して押圧部６５を逆回転させようとする。しかし、押圧部６５と固定軸５０ａは第２の一方向クラッチ８４を介して接続しているので、押圧部６５は逆回転することができず停止する。これにより、ホイール６２、偏心ガイド板５５、内外歯車５９、小径外歯車７４、第２の内外歯車７１、及び押圧部６５がすべて一体で停止する。
【００３８】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る変速装置の側断面図である。
【図２】同変速装置の一部切欠き正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る変速装置の側断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０：変速装置、１１：入力軸、１２：偏心ガイド部、１３：偏心ガイド板、１４：歯車、１５：モータ、１６：円筒ガイド部、１７：外歯、１８：内歯、１９：内外歯車、２０：連結内歯、２１：出力軸、２２：歯車連結機構、２３：ケーシング、２４：軸受、２５：入力軸挿通部、２６：軸受、２７：出力軸挿通部、２８：軸部、２９：円板部、３０：円筒部、３１：一方向クラッチ、３２：大径歯車、３３：第２の偏心ガイド部、３４：第２の偏心ガイド板、３５：第２の円筒ガイド部、３６：大径内歯、３７：第２の外歯、３８：第２の内歯、３９：第２の内外歯車、４０：第３の外歯、４１：第４の外歯、４２：小径外歯車、４３、４４、４５：軸受、４６：歯車、４７：モータ軸、４８：ころ軸受、４９：第２のころ軸受、５０：変速装置、５０ａ：固定軸、５１：スプロケット、５１ａ：軸受、５２：入力軸、５３：軸受、５４：偏心ガイド部、５５：偏心ガイド板、５６：円筒ガイド部、５７：内歯、５８：外歯、５９：内外歯車、６０：連結内歯、６１：スポーク、６２：ホイール、６３：歯車連結機構、６４：押圧取付け手段、６５：押圧部、６６：第２の偏心ガイド部、６７：第２の偏心ガイド板、６８：第２の円筒ガイド部、６９：第２の内歯、７０：第２の外歯、７１：第２の内外歯車、７２：第１の小径外歯、７３：第２の小径外歯、７４：小径外歯車、７５：大径歯車、７５ａ：軸受、７６：大径内歯、７７：挿通部、７８：穴部、７９：ボール、８０：バネ、８１：谷、８２：山、８３：環状溝、８４：第２の一方向クラッチ、８５：一方向クラッチ、８６：円板部、８７、８８：軸受、８９：円筒部、９０：ブレーキパッド、９１：押圧リング状部材、９２：ころ軸受、９３：第２のころ軸受
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力手段と接続する入力軸と、
前記入力軸を軸心にして回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部を有する偏心ガイド板と、
前記偏心ガイド板を、動力伝達手段を介して回転駆動する第２の入力手段と、
前記偏心ガイド板の偏心ガイド部にガイドされる円筒ガイド部を備え、前記偏心ガイド板の偏心位置を軸心とした外歯及び内歯が設けられた内外歯車と、
回転中心が前記入力軸と同一軸心上にあって、前記内外歯車の前記外歯と歯車連結する連結内歯を有する出力手段と、
前記偏心ガイド板、前記内外歯車、前記入力軸の一部、及び前記出力手段の一部を収容するケーシングとを備え、
前記内外歯車の前記内歯は前記入力軸に歯車連結機構を介して連結され、前記入力軸及び前記第２の入力手段の回転数の差に応じて前記内外歯車を回転させながら前記偏心ガイド部に沿って周回させることを特徴とする変速装置。
【請求項２】
請求項１記載の変速装置において、前記偏心ガイド部と前記円筒ガイド部との間にはころ軸受が装着されていることを特徴とする変速装置。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の変速装置において、前記歯車連結機構は、前記入力軸と接続する大径歯車と、前記出力手段に外周側で接続して前記入力軸と同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部を有する第２の偏心ガイド板と、前記第２の偏心ガイド部にガイドされる第２の円筒ガイド部を備え、前記第２の偏心ガイド板の偏心位置を共通の軸心として前記大径歯車に設けられた大径内歯に歯車連結する第２の外歯及び第２の内歯がそれぞれ設けられた第２の内外歯車と、前記入力軸と軸心を合わせて配置され、前記内外歯車の前記内歯に歯車連結される第３の外歯及び前記第２の内歯に歯車連結する第４の外歯をそれぞれ両側に備えた小径外歯車とを有することを特徴とする変速装置。
【請求項４】
請求項３記載の変速装置において、前記入力軸は一方向クラッチを介して前記ケーシングと接続していることを特徴とする変速装置。
【請求項５】
請求項３及び４のいずれか１項に記載の変速装置において、前記第２の偏心ガイド部と前記第２の円筒ガイド部との間には第２のころ軸受が装着されていることを特徴とする変速装置。
【請求項６】
中央に配置される固定軸と、
前記固定軸に回転自在に取付けられ、該固定軸の軸心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部を有する偏心ガイド板と、
前記偏心ガイド板に一方向クラッチを介して連結する入力手段の入力軸と、
前記偏心ガイド部に嵌入してガイドされる円筒ガイド部を備え、該円筒ガイド部と軸心を共通にした内歯及び外歯を備える内外歯車と、
前記固定軸に回転可能に取付けられ、該固定軸の軸心を共通にして、前記内外歯車の前記外歯と歯車連結する連結内歯を備えた出力手段と、
前記内外歯車の前記内歯と歯車連結機構を介して歯車連結し、一方側が前記偏心ガイド板の側部中央に押圧取付け手段を介して当接し、他方側が中央部を貫通する前記固定軸と第２の一方向クラッチを介して接続して、該偏心ガイド板と一体で回転する押圧部とを有し、前記出力手段に負荷が発生した場合、回転する前記内外歯車を前記偏心ガイド部に沿って周回させながら前記押圧部を前記偏心ガイド板に対して滑らせることを特徴とする変速装置。
【請求項７】
請求項６記載の変速装置において、前記偏心ガイド部と前記円筒ガイド部との間にはころ軸受が装着されていることを特徴とする変速装置。
【請求項８】
請求項６及び７のいずれか１項に記載の変速装置において、前記押圧取付け手段は、前記押圧部の前記偏心ガイド板に対向する側に開口を備え該押圧部を貫通している前記固定軸と平行に該固定軸を取囲んで周方向に等間隔に形成された複数の穴部と、前記穴部にそれぞれ基側から挿入され先側にボールが設けられたバネと、前記偏心ガイド板の前記押圧部に対向する側に設けられ、前記バネで付勢された前記ボールを収容する谷と該ボールの移動を防止する山が前記穴部の間隔に合わせて周方向に交互に形成されている環状溝とを有することを特徴とする変速装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の変速装置において、前記歯車連結機構は、前記出力手段に外周側で接続して前記固定軸と同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部を有する第２の偏心ガイド板と、前記第２の偏心ガイド部にガイドされる第２の円筒ガイド部を備え、前記第２の偏心ガイド板の偏心位置を共通の軸心にした第２の内歯及び前記押圧部に設けられた大径内歯に歯車連結する第２の外歯をそれぞれ備える第２の内外歯車と、前記内外歯車の前記内歯と歯車連結する第１の小径外歯及び前記第２の内外歯車の前記第２の内歯と歯車連結する第２の小径外歯をそれぞれ両側に備えた小径外歯車とを有することを特徴とする変速装置。
【請求項１０】
請求項９記載の変速装置において、前記第２の偏心ガイド部と前記第２の円筒ガイド部との間には第２のころ軸受が装着されていることを特徴とする変速装置。
【請求項１】
入力手段と接続する入力軸と、
前記入力軸を軸心にして回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部を有する偏心ガイド板と、
前記偏心ガイド板を、動力伝達手段を介して回転駆動する第２の入力手段と、
前記偏心ガイド板の偏心ガイド部にガイドされる円筒ガイド部を備え、前記偏心ガイド板の偏心位置を軸心とした外歯及び内歯が設けられた内外歯車と、
回転中心が前記入力軸と同一軸心上にあって、前記内外歯車の前記外歯と歯車連結する連結内歯を有する出力手段と、
前記偏心ガイド板、前記内外歯車、前記入力軸の一部、及び前記出力手段の一部を収容するケーシングとを備え、
前記内外歯車の前記内歯は前記入力軸に歯車連結機構を介して連結され、前記入力軸及び前記第２の入力手段の回転数の差に応じて前記内外歯車を回転させながら前記偏心ガイド部に沿って周回させることを特徴とする変速装置。
【請求項２】
請求項１記載の変速装置において、前記偏心ガイド部と前記円筒ガイド部との間にはころ軸受が装着されていることを特徴とする変速装置。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の変速装置において、前記歯車連結機構は、前記入力軸と接続する大径歯車と、前記出力手段に外周側で接続して前記入力軸と同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部を有する第２の偏心ガイド板と、前記第２の偏心ガイド部にガイドされる第２の円筒ガイド部を備え、前記第２の偏心ガイド板の偏心位置を共通の軸心として前記大径歯車に設けられた大径内歯に歯車連結する第２の外歯及び第２の内歯がそれぞれ設けられた第２の内外歯車と、前記入力軸と軸心を合わせて配置され、前記内外歯車の前記内歯に歯車連結される第３の外歯及び前記第２の内歯に歯車連結する第４の外歯をそれぞれ両側に備えた小径外歯車とを有することを特徴とする変速装置。
【請求項４】
請求項３記載の変速装置において、前記入力軸は一方向クラッチを介して前記ケーシングと接続していることを特徴とする変速装置。
【請求項５】
請求項３及び４のいずれか１項に記載の変速装置において、前記第２の偏心ガイド部と前記第２の円筒ガイド部との間には第２のころ軸受が装着されていることを特徴とする変速装置。
【請求項６】
中央に配置される固定軸と、
前記固定軸に回転自在に取付けられ、該固定軸の軸心とは異なる偏心位置を中心とする環状の偏心ガイド部を有する偏心ガイド板と、
前記偏心ガイド板に一方向クラッチを介して連結する入力手段の入力軸と、
前記偏心ガイド部に嵌入してガイドされる円筒ガイド部を備え、該円筒ガイド部と軸心を共通にした内歯及び外歯を備える内外歯車と、
前記固定軸に回転可能に取付けられ、該固定軸の軸心を共通にして、前記内外歯車の前記外歯と歯車連結する連結内歯を備えた出力手段と、
前記内外歯車の前記内歯と歯車連結機構を介して歯車連結し、一方側が前記偏心ガイド板の側部中央に押圧取付け手段を介して当接し、他方側が中央部を貫通する前記固定軸と第２の一方向クラッチを介して接続して、該偏心ガイド板と一体で回転する押圧部とを有し、前記出力手段に負荷が発生した場合、回転する前記内外歯車を前記偏心ガイド部に沿って周回させながら前記押圧部を前記偏心ガイド板に対して滑らせることを特徴とする変速装置。
【請求項７】
請求項６記載の変速装置において、前記偏心ガイド部と前記円筒ガイド部との間にはころ軸受が装着されていることを特徴とする変速装置。
【請求項８】
請求項６及び７のいずれか１項に記載の変速装置において、前記押圧取付け手段は、前記押圧部の前記偏心ガイド板に対向する側に開口を備え該押圧部を貫通している前記固定軸と平行に該固定軸を取囲んで周方向に等間隔に形成された複数の穴部と、前記穴部にそれぞれ基側から挿入され先側にボールが設けられたバネと、前記偏心ガイド板の前記押圧部に対向する側に設けられ、前記バネで付勢された前記ボールを収容する谷と該ボールの移動を防止する山が前記穴部の間隔に合わせて周方向に交互に形成されている環状溝とを有することを特徴とする変速装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の変速装置において、前記歯車連結機構は、前記出力手段に外周側で接続して前記固定軸と同一軸心上で回転自在に支持され、その回転中心とは異なる偏心位置を中心とする環状の第２の偏心ガイド部を有する第２の偏心ガイド板と、前記第２の偏心ガイド部にガイドされる第２の円筒ガイド部を備え、前記第２の偏心ガイド板の偏心位置を共通の軸心にした第２の内歯及び前記押圧部に設けられた大径内歯に歯車連結する第２の外歯をそれぞれ備える第２の内外歯車と、前記内外歯車の前記内歯と歯車連結する第１の小径外歯及び前記第２の内外歯車の前記第２の内歯と歯車連結する第２の小径外歯をそれぞれ両側に備えた小径外歯車とを有することを特徴とする変速装置。
【請求項１０】
請求項９記載の変速装置において、前記第２の偏心ガイド部と前記第２の円筒ガイド部との間には第２のころ軸受が装着されていることを特徴とする変速装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１２７７７６（Ｐ２００９−１２７７７６Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０４７６４（Ｐ２００７−３０４７６４）
【出願日】平成１９年１１月２６日（２００７．１１．２６）
【特許番号】特許第４１６０６２８号（Ｐ４１６０６２８）
【特許公報発行日】平成２０年１０月１日（２００８．１０．１）
【出願人】（５９４０１００２１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２６日（２００７．１１．２６）
【特許番号】特許第４１６０６２８号（Ｐ４１６０６２８）
【特許公報発行日】平成２０年１０月１日（２００８．１０．１）
【出願人】（５９４０１００２１）
【Ｆターム（参考）】
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