非円形歯車要素対を用いた変速機
【課題】減速比の様々な組み合わせに対して非円形歯車対の減速比の変化を円滑にすることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる変速機を提供する。
【解決手段】歯車要素対１６，１７がクラッチ４０，４２により解除可能に入力部材１２と出力部材１４の間に連結される。非円形歯車要素対１８がクラッチ４４により解除可能に入力部材５２と出力部材５４の間に連結される。入力側増減速機６０は、入力部材１２から入力部材５２に第１の減速比Ｒｉｎで回転を伝達する。出力側増減速機７０は出力部材５４から出力部材１４に第２の減速比Ｒｏｕｔで回転を伝達する。歯車要素対１６，１７の減速比の最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たす。
【解決手段】歯車要素対１６，１７がクラッチ４０，４２により解除可能に入力部材１２と出力部材１４の間に連結される。非円形歯車要素対１８がクラッチ４４により解除可能に入力部材５２と出力部材５４の間に連結される。入力側増減速機６０は、入力部材１２から入力部材５２に第１の減速比Ｒｉｎで回転を伝達する。出力側増減速機７０は出力部材５４から出力部材１４に第２の減速比Ｒｏｕｔで回転を伝達する。歯車要素対１６，１７の減速比の最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非円形歯車要素対を用いた変速機に関し、詳しくは、非円形歯車要素対を用いて減速比を切り替える変速機に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において、「減速比」は、駆動側回転速度／被動側回転速度（あるいは、入力側回転速度／出力側回転速度）で表され、駆動側回転速度よりも被動側回転速度の方が小さくなる場合（いわゆる減速の場合）には１より大きい値となる。「減速比」は、駆動側回転速度よりも被動側回転速度の方が大きい場合（いわゆる増速の場合）についても同じ定義を用いて表し、この場合には、１より小さい値となる。駆動側回転速度と被動側回転速度が同じ場合は、減速比は１となる。すなわち、例えば、駆動側回転部材と被動側回転部材が直接的に結合されている場合は、駆動側回転部材と被動側回転部材の間の減速比は１となる。また、「減速比」は１つの回転部材の２つの部分の間の関係に対しても適用できるものとし、例えば、１つの回転部材の、ある部分と他の部分との間の「減速比」は１と考える。減速比は負の値をとらない。なお、上記の「回転速度」は「回転の角速度」に置き換えてもよい。
【背景技術】
【０００３】
現在では、例えば、自動車のオートマチックトランスミッションなど、減速比を多段階に変えることが可能な変速機はすでに数多く開発され、確立された機械となりつつある。
【０００４】
現在、大多数のロボットは、減速比が一定の減速機を装備した電動モータによって駆動されている。この電動モータは、低速回転時には大トルクを発生し、高速回転時には低トルクを発生する特性を有しているが、その対応範囲は狭い。また、減速比が一定の場合、この減速比は、通常、最大負荷時においても作業可能なように大きいものが選択されるため、無負荷時においても速度が制限されてしまい、作業効率が落ちるという問題があった。そのため、広い速度範囲で効率よくモータを駆動させるためには、必要に応じて減速比を変える変速機が必要である。
【０００５】
ロボットにおいては、負荷状態において減速比を変えることが求められ、減速比を変える過程においても負荷を支持し続けることが必要である。さらに、高精度に作業を行う必要があることから、減速比を変えるときにおいても正確な回転角度の伝達が求められている。また、回転を止めることなく減速比を変えることが要求されている。
【０００６】
一方、自動車、自転車では、すでに変速機が使われているが、減速比を変える際に動力を効率よく伝達することが課題となっている。
【０００７】
通常、減速比の異なる歯車対を同時に噛み合わせて回転させることはできないため、回転を止めることなく負荷を支持しつつ、減速比を変えることはできない。また、通常の自動車などの変速機では、減速比を変える前には、これから締結する歯車と軸の回転速度が異なるため、摩擦を利用してこれらを一致させていることから、歯車と軸の間には大きな滑りが生じ、正確な回転角度の伝達は困難であり、動力の伝達効率も悪い。
【０００８】
このような背景のもとに、非円形歯車要素対（非円形歯車対）を用いることにより、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる変速機が提案されている。
【０００９】
例えば図８の構成図に模式的に示すように、変速機１１０は、入力軸１１２と出力軸１１４との間に、歯車対用クラッチ１４０，１４２を介して第１及び第２の歯車対１１６，１１７が配置され、非円形歯車対用クラッチ１４４を介して非円形歯車対１１８が配置されている。第１及び第２の歯車対１１６，１１７は、それぞれ、入力軸１１２側に配置された歯車１２０，１２２と、出力軸１１４側に配置された歯車１３０，１３２とが噛み合う。非円形歯車対１１８は、入力軸１１２側に配置された入力側非円形歯車１２４と、出力軸１１４側に配置された出力側非円形歯車１３４とが噛み合う。
【００１０】
クラッチ１４０のＯＮにより第１の歯車対１１６が入力軸１１２と出力軸１１４との間に連結されたとき、第１の歯車対１１６によって決まる入力軸１１２と出力軸１１４との間の減速比はＲ１となる。クラッチ１４２のＯＮにより第２の歯車対１１７が入力軸１１２と出力軸１１４との間に連結されたとき、第２の歯車対１１７によって決まる入力軸１１２と出力軸１１４との間の減速比はＲ２となる。
【００１１】
非円形歯車対１１８は、入力軸１１２と出力軸１１４との間に第１の歯車対１１６が連結されたときの減速比Ｒ１と等しい減速比となる噛み合い区間と、第２の歯車対１１７が連結されたときの減速比Ｒ２と等しい減速比となる噛み合い区間とを含む。入力軸１１２と出力軸１１４との間に連結する歯車対１１６，１１７を切り替えるとき、過渡的に入力軸１１２と出力軸１１４との間に非円形歯車対１１８を連結する。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００８／０６２７１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
非円形歯車対１１８が噛み合い続けるためには、ｎを１以上の自然数とすると、入力側歯車１２４が１回転すると出力側歯車１３４がｎ回転又は１／ｎ回転する必要がある。入力側歯車１２４が１回転すると出力側歯車１３４がｎ回転する場合、非円形歯車対１１８の減速比は、平均すると１／ｎとなり、過渡的には、１／ｎよりも大きい減速比と１／ｎよりも小さい減速比となる。入力側歯車１２４が１回転すると出力側歯車１３４が１／ｎ回転する場合、非円形歯車対１１８の減速比は、平均するとｎとなり、過渡的にはｎよりも大きい減速比とｎよりも小さい減速比となる。
【００１４】
例えばＲ１＝１．２，Ｒ２＝０．８の場合、図６に示すように、非円形歯車対１１８の減速比は、１．２と０．８との間で変動し、平均すると１となるようにする。
【００１５】
しかしながら、変速機の仕様としては、増速だけ、あるいは減速だけでよい場合がある。すなわち、各歯車対の減速比がいずれも１より小さくなる、あるいはいずれも１より大きくなる場合がある。例えばＲ１＝１．５，Ｒ２＝１．２としたい場合（減速だけの場合）、非円形歯車対１１８の減速比が平均すると１となるようにするためには、例えば図７に示すように、減速比が１よりも極端に小さくなる噛み合い区間（例えば減速比が０．３になる区間）を設ける必要がある。非円形歯車対１１８の減速比が平均すると２となるようにする場合には、減速比が２よりも大きくなる噛み合い区間（例えば減速比が２．８になる区間）を設ける必要がある。
【００１６】
すなわち、ｎを１以上の自然数とすると、非円形歯車対の減速比の平均はｎ又は１／ｎしか取りえない。そのため、例えば入力軸と出力軸との間に配置された各組の歯車対の減速比が全てｎ以上かつｎ＋１以下である場合、非円形歯車対の減速比の平均がｎ（又はｎ＋１）になるようにするためには、減速比がｎよりも小さい噛み合い区間（又はｎ＋１より大きい噛み合い区間）を設ける必要がある。すなわち、所望の減速比の範囲（図７の例では１．２から１．５）から外れた減速比となる噛み合い区間を設ける必要がある。
【００１７】
非円形歯車対が所望の減速比の範囲から外れた減速比の噛み合い区間を含むと、非円形歯車対の減速比の変化が円滑でなくなったり、変速の際に好ましくない大きな減速比状態あるいは小さな減速比状態が発生したりし、円滑な変速が困難となる。また、非円形歯車対の構成が複雑になる。
【００１８】
本発明は、かかる実情に鑑み、減速比の様々な組み合わせに対して非円形歯車対の減速比の変化を円滑にでき、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる変速機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した変速機を提供する。
【００２０】
変速機は、（ａ）回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、（ｂ）前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、（ｃ）前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、（ｄ）回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、（ｅ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、（ｆ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、（ｇ）前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とに結合され、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達し、前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第１の減速比となる入力側増減速機と、（ｈ）前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とに結合され、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達し、前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第２の減速比となる出力側増減速機とを備える。減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、（ｉ）前記第１の減速比をＲｉｎ、前記第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ≠１であり、（ii）各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、（iii）前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになる。
【００２１】
上記構成において、歯車要素対用クラッチによりいずれか１組の歯車要素対のみが第１組の入力部材と出力部材との間に連結され、非歯車要素対用クラッチにより非円形歯車要素対が第２組の入力部材と出力部材との間に連結されていないように制御すると、第１組の入力部材と出力部材との間に連結された歯車要素対を介して、第１組の入力部材から第１組の出力部材に回転が伝達される。
【００２２】
変速機の減速比を切り替える場合には、ある歯車要素対が第１組の入力部材と出力部材との間に連結されている状態において、その歯車要素対に対応する第１組の噛み合い区間で非円形歯車要素対が噛み合うタイミングで、非円形歯車要素対を第２組の入力部材と出力部材との間に非歯車要素対用クラッチによって連結させた後、その歯車要素対の連結を歯車要素対用クラッチによって解除する。そして、第１組の入力部材と出力部材との間にはいずれの歯車要素対も連結されていない状態で、非円形歯車要素対の第２組の噛み合い区間によって減速比を変化させる。そして、他の歯車要素対に対応する第１組の噛み合い区間で非円形歯車要素対が噛み合うタイミングで、歯車要素対用クラッチにより他の歯車要素対を第１組の入力部材と出力部材との間に連結させた後、非円形歯車要素対については非歯車要素対用クラッチにより第２組の入力部材と出力部材との間の連結を解除する。
【００２３】
このように、第１組の入力部材と出力部材との間、あるいは第２組の入力部材と出力部材との間に、常に歯車要素対あるいは非円形歯車要素対が連結されるように制御すると、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００２４】
このように構成すると、例えば、第１組の入力部材と出力部材との間に配置される歯車要素対の減速比が全てｎ以上かつｎ＋１以下である場合や、１／ｎ以下かつ１／（ｎ＋１）以上である場合など、様々な減速比の組み合わせに対して、非円形歯車要素対の減速比が、平均すると自然数又は自然数の逆数となるようにすることが容易にできる。また、所望の減速比の範囲から外れた減速比となる噛み合い区間を小さくできる、あるいは設ける必要がないため、減速比の様々な組み合わせに対して非円形歯車要素対の減速比の変化を円滑にすることができる。
【００２５】
なお、本発明において、「歯車要素」は広く歯を有する要素を意味し、歯車だけでなく、スプロケットやプーリ等も含まれる。「歯車要素対」は、歯車要素の歯が直接噛み合う場合に限らず、中間歯車、歯付きベルトやチェーン等を介して間接的に噛み合い、連動する場合も含まれる。
【００２６】
また、本発明は、次のように構成した変速機を提供する。
【００２７】
変速機は、（ａ）回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、（ｂ）前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、（ｃ）前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、（ｄ）回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、（ｅ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、（ｆ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、（ｇ）前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とに結合され、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達し、前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第１の減速比となる入力側増減速機とを備える。前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とは、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達するように結合される。減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、（ｉ）前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｏｕｔ＝１であり、（ii）前記第１の減速比をＲｉｎとすると、Ｒｉｎ≠１であり、（iii）各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、（iv）前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになる。
【００２８】
この場合、変速機は、出力側増減速機を備えていない。この場合、第１組の出力部材と第２組の出力部材は一体化されていてもよい。
【００２９】
また、本発明は、次のように構成した変速機を提供する。
【００３０】
変速機は、（ａ）回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、（ｂ）前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、（ｃ）前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、（ｄ）回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、（ｅ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、（ｆ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、（ｇ）前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とに結合され、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達し、前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第２の減速比となる出力側増減速機とを備える。前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とは、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達するように結合される。減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、（ｉ）前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の第１の減速比をＲｉｎとすると、Ｒｉｎ＝１であり、（ii）前記第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｏｕｔ≠１であり、（iii）各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、（iv）前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになる。
【００３１】
この場合、変速機は、入力側増減速機を備えていない。この場合、第１組の入力部材と第２組の入力部材は一体化されていてもよい。
【００３２】
好ましくは、前記非円形歯車要素対の減速比の最小値がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）と等しく、
最大値がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）と等しい。
【００３３】
この場合、非円形歯車要素対に所望の減速比の範囲から外れた減速比となる噛み合い区間が存在しないようにすることができ、変速の際に、好ましくない大きな減速比状態あるいは小さな減速比状態が発生しないようにすることができる。
【００３４】
好ましくは、ｍ＝１である。
【００３５】
この場合、非円形歯車要素対は減速比の平均が１となり、作製しやすい簡単な構成にできる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の変速機は、減速比の様々な組み合わせに対して非円形歯車要素対の減速比の変化を円滑にすることができ、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】変速機の構成を模式的に示す機構図である。（実施例）
【図２】非円形歯車対のピッチ曲線を模式的に示す略図である。（実施例）
【図３】（ａ）非円形歯車対の減速比の変化を模式的に示すグラフ、（ｂ）クラッチのＯＮとＯＦＦを示す表である。（実施例）
【図４】（ａ）非円形歯車対の減速比の変化を模式的に示すグラフ、（ｂ）クラッチのＯＮとＯＦＦを示す表である。（実施例）
【図５】非円形歯車対の回転に伴う減速比の変化を模式的に示す図である。（実施例）
【図６】非円形歯車対の回転に伴う減速比の変化を模式的に示す図である。（参考例）
【図７】非円形歯車対の回転に伴う減速比の変化を模式的に示す図である。（参考例）
【図８】変速機の構成を模式的に示す構成図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００３９】
図１の機構図に模式的に示すように、変速機１０は、回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材である入力軸１２及び出力軸１４と、少なくとも２組の歯車要素対である第１及び第２の歯車対１６，１７と、非円形歯車要素対である非円形歯車対１８と、歯車要素対用クラッチであるクラッチ４０，４２と、非円形歯車要素対用クラッチであるクラッチ４４と、回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材である入力側中間軸５２及び出力側中間軸５４と、入力側増減速機６０と、出力側増減速機７０とを備えている。
【００４０】
各歯車対１６，１７，１８は、それぞれ、一対の歯車２０，３０；２２，３２；２４，３４が噛み合い、回転角度の遅れがない。すなわち、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達する。
【００４１】
入力軸１２には、第１及び第２の歯車対１６，１７の一方の歯車（入力側歯車）２０，２２が固定され、これらの歯車２０，２２は入力軸１２と一体となって回転する。
【００４２】
出力軸１４には、第１及び第２の歯車対１６，１７の他方の歯車（出力側歯車）３０，３２が、相対回転可能な状態に支持されている。出力側歯車３０，３２は、クラッチ４０，４２により、選択的に出力軸１４に結合される。すなわち、クラッチ４０，４２がつながっているＯＮのときには、対応する出力側歯車３０，３２は出力軸１４に対して結合され、結合された出力側歯車３０，３２と出力軸１４とは一体となって回転する。クラッチ４０，４２が切れているＯＦＦのときには、出力側歯車３０，３２は、出力軸１４の軸方向の移動が拘束されながら、出力軸１４に対して相対回転可能となる。したがって、入力軸１２の回転は、クラッチ４０，４２がＯＮになり入力軸１２と出力軸１４との間に連結された歯車対１６，１７を介して、出力軸１４に伝達される。
【００４３】
入力側中間軸５２には、非円形歯車対１８の一方の歯車（入力側歯車）２４が固定され、この歯車２４は入力側中間軸５２と一体となって回転する。
【００４４】
出力側中間軸５４には、非円形歯車対１８の他方の歯車（出力側歯車）３４が、相対回転可能な状態に支持されている。出力側歯車３４は、クラッチ４４により、選択的に出力側中間軸５４に結合される。すなわち、クラッチ４４がつながっているＯＮのとき、出力側歯車３４は出力側中間軸５４に対して結合され、結合された出力側歯車３４と出力側中間軸５４とは一体となって回転する。クラッチ４４が切れているＯＦＦのとき、出力側歯車３４は、出力側中間軸５４の軸方向の移動が拘束されながら、出力側中間軸５４に対して相対回転可能となる。したがって、クラッチ４４がＯＮになっているとき、入力側中間軸５２の回転は、入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に連結された非円形歯車対１８を介して、出力側中間軸５４に伝達される。
【００４５】
入力側増減速機６０は、入力軸１２と入力側中間軸５２とに結合され、入力軸１２と入力側中間軸５２との間で回転を伝達し、入力軸１２から入力側中間軸５２へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第１の減速比Ｒｉｎである。出力側増減速機７０は、出力軸１４と出力側中間軸５４とに結合され、出力軸１４と出力側中間軸５４との間で回転を伝達し、出力側中間軸５４から出力軸１４へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第２の減速比Ｒｏｕｔである。
【００４６】
クラッチ４０，４２，４４がＯＮのとき、クラッチ４０，４２，４４での滑り等がなければ、クラッチ４０，４２，４４がＯＮとなっている出力側歯車３０，３２，３４から出力軸１４又は出力側中間軸５４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００４７】
クラッチ４０，４２，４４には、ドグクラッチ、ジョークラッチ、歯形クラッチ等の噛み合いクラッチを用いることが好ましい。円板クラッチ、ドラムクラッチなどの摩擦クラッチでは滑りが発生する可能性があるのに対して、噛み合いクラッチでは、駆動側と被動側とに形成された突起や穴等の機械的構造が噛み合い、摩擦クラッチのような滑りが発生しないので、噛み合いクラッチを用いると、回転角度を極めて正確に伝達し、かつ動力を極めて効率的に伝達することができるからである。なお、クラッチ４０，４２，４４は、ドグクラッチ等の噛み合いクラッチに限定されるものではなく、噛み合いクラッチ以外の摩擦クラッチなどを用いてもよい。
【００４８】
図示していないが、クラッチ４０，４２，４４はアクチュエータによって駆動され、アクチュエータの動作は、制御装置によって制御される。また、非円形歯車対１８の位相は不図示のセンサにより検出され、検出信号は制御装置に入力される。制御装置は、回転を止めることなく減速比を切り替え、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができるように、クラッチ４０，４２，４４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００４９】
各歯車対１６，１７，１８は、クラッチ４０，４２，４４のＯＮによって、入力軸１２又は入力側中間軸５２と出力軸１４又は出力側中間軸５４との間に選択的に連結される。クラッチ４０のＯＮにより第１の歯車対１６が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたとき、第１の歯車対１６によって決まる入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲ１とする。クラッチ４２のＯＮにより第２の歯車対１７が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたとき、第２の歯車対１７によって決まる入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲ２とする。
【００５０】
入力軸１２と出力軸１４との間には、３対以上の歯車対を配置し、クラッチによって、それぞれの歯車対が選択的に入力軸１２と出力軸１４との間に連結されるようにしてもよい。
【００５１】
各歯車対が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたときに、ｉ組目の歯車対によって決まる入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲｉとし、全ての組の歯車対についての減速比Ｒｉのうち最大値をＲＨ、最小値をＲＬとする。図１の例では、Ｒ１，Ｒ２のいずれか一方がＲＨ、他方がＲＬとなる。
【００５２】
入力側増減速機６０の減速比Ｒｉｎは、（入力軸１２の回転速度）／（入力側中間軸５２の回転速度）である。出力側増減速機７０の減速比Ｒｏｕｔは、（出力側中間軸５４の回転速度）／（出力軸１４の回転速度）である。非円形歯車対１８によって決まる入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間の減速比ＲＸは、（入力側歯車２４の回転速度）／（出力側歯車３４の回転速度）である。減速比ＲＸは非円形歯車の回転によって変化する。
【００５３】
クラッチ４４のＯＮにより非円形歯車対１８が入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に連結されたとき、入力軸１２から入力側増減速機６０、入力側中間軸５２、非円形歯車対１８、出力側中間軸５４、出力側増減速機７０を経て出力軸１４至る系の減速比、すなわち、（入力軸１２の回転速度)／(出力軸１４の回転速度)は、Ｒｉｎ×ＲＸ×Ｒｏｕtとなる。
【００５４】
歯車対の減速比の最小値ＲＬに対応する、非円形歯車対の第１組の噛み合い区間に含まれるある噛み合い区間での減速比をＲＬ'とすると、減速比ＲＬとＲＬ'との間には次の関係がある。
ＲＬ＝Ｒｉｎ×ＲＬ'×Ｒｏｕt ・・・（１）
すなわち、ＲＬ'は次のように表わすことができる。
ＲＬ'＝ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ） ・・・（２）
【００５５】
また、歯車対の減速比の最大値ＲＨに対応する、非円形歯車対の第１組の噛み合い区間に含まれる他の噛み合い区間での減速比をＲＨ'とすると、減速比ＲＨとＲＨ'との間には次の関係がある。
ＲＨ＝Ｒｉｎ×ＲＨ'×Ｒｏｕt ・・・（３）
すなわち、ＲＨ'は次のように表すことができる。
ＲＨ'＝ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ） ・・・（４）
【００５６】
なお、非円形歯車対の減速比は回転中に変化するが、少なくとも減速比ＲＬ'から減速比ＲＨ'の範囲の減速比となる区間を有する必要がある。
【００５７】
非円形歯車対１８が噛み合い続けるためには、ｎを１以上の自然数とすると、入力側歯車２４が１回転すると、出力側歯車３４がｎ回転（又は１／ｎ回転）する必要がある。非円形歯車対１８の減速比は変動するが、平均すると１／ｎ（又はｎ）となる必要がある。非円形歯車対１８の減速比は、回転中は過渡的には、１／ｎ（又はｎ）よりも大きい値になったり、１／ｎ（又はｎ）よりも小さい値になったりする。
【００５８】
ＲＬ'＜１／ｎ（又はｎ）＜ＲＨ'となっていれば、１／ｎ（又はｎ）よりも小さい減速比（例えばＲＬ'）となる噛み合い区間と、１／ｎ（又はｎ）よりも大きい減速比（例えばＲＨ'）となる噛み合い区間が、もともと存在するため、非円形歯車対１８の減速比の平均を１／ｎ（又はｎ）にすることが容易になる。
【００５９】
ｍを１以上の自然数又はその逆数とすると、
ＲＬ'＜ｍ＜ＲＨ' ・・・（５）
【００６０】
式（５）を書き直すと、
ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）＜ｍ＜ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ） ・・・（６）
となる。
【００６１】
したがって、式（６）を満たせば、非円形歯車対１８について、非円形歯車対１８の減速比の平均がｍとなるように構成することが容易になる。また、非円形歯車対１８の減速比が円滑に変化するようにしやすくなる。
【００６２】
すなわち、入力軸１２と出力軸１４との間に連結される少なくとも２組の歯車対１６，１７の減速比Ｒｉの任意の組み合わせについて、減速比Ｒｉの最小値ＲＬと最大値ＲＨが決まると、式（６）を満たすように、ｍ，Ｒｉｎ，Ｒｏｕｔを選択すればよい。
【００６３】
非円形歯車対１８は、各組の歯車対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、この第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、減速比の平均がｍになるように構成する。
【００６４】
非円形歯車対１８の減速比の最小値は必ずしもＲＬ'とする必要はなく、また、非円形歯車対１８の減速比の最大値は必ずしもＲＨ'とする必要はない。しかしながら、非円形歯車対の減速比の最小値をＲＬ'とし、その最大値をＲＨ'とすると、非円形歯車対１８の減速比が変化する範囲はＲＬ'からＲＨ'までとなる。この場合、ＲＬ'よりも小さな減速比状態や、ＲＨ'よりも大きな減速比状態などの好ましくない減速比となる状態が発生しないようにすることができる。これにより、非円形歯車対１８の構成を簡単なものにすることができ、非円形歯車対１８の減速比が円滑に変化しやすい。
【００６５】
特に、ｎ＝１、すなわちｍ＝１の場合、式（６）は、
ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）＜１＜ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ） ・・・（７）
となる。
【００６６】
この式（７）を満たすようにすると、非円形歯車対１８の減速比の平均は１となり、非円形歯車対１８は、作製しやすい簡単な構成にしやすくなる。
【００６７】
例えばＲＨ＝１．５，ＲＬ＝１．２の場合、式（７）を満たすように、Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＝４／３を選択すると、非円形歯車対１８の減速比は、例えば図５に示すように、０．９と１．１２５との間を変動するように構成することができる。
【００６８】
図５と図７とを比較して分かるように、この場合、非円形歯車対１８の減速比の変化を円滑にすることができる。
【００６９】
また、入力軸１２と出力軸１４の間に配置された各歯車対１６，１７のいずれかと、入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に配置された非円形歯車対１８とが同時に回転を伝達する区間、すなわち減速比が０．９、１．１２５である第１組の噛み合い区間を長くすることが可能である。それゆえに、入力軸１２と出力軸１４との間に連結する歯車対１６，１７の切り替えを円滑に行うことが容易である。
【００７０】
Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔの値は１以外である。これを実現するため、（ａ）入力側増減速機と出力側増減速機に異なる構成のものを用いる、あるいは、（ｂ）入力側増減速機を出力側増減速機と同じ構成の増減速機と追加の増減速機の組み合わせにより構成する、または、（ｃ）出力側増減速機を入力側増減速機と同じ構成の増減速機と追加の増減速機の組み合わせにより構成するなどの方法を用いる。
【００７１】
なお、第１の減速比Ｒｉｎや第２の減速比Ｒｏｕｔの一方が１であってもよい。その場合、増減速機６０，７０に対応する部分は、入力軸１２と入力側中間軸５２、出力側中間軸５４と出力軸１４をそれぞれ一体化したり、結合したり、カップリングで結合したりして、増減速されることなく回転が伝達されるようにすればよい。
【００７２】
以上に説明したように、式（６）を満たすように、非円形歯車対１８及び増減速機６０，７０を構成することによって、非円形歯車対１８の減速比の変化を円滑にしやすくなる。式（６）は、入力軸１２と出力軸１４との間に配置された少なくとも２組の歯車対１６，１７の減速比Ｒｉの様々な組み合わせに対して、例えば、全ての減速比Ｒｉがｎ以上かつｎ＋１以下である場合や、１／ｎ以下かつ１／（ｎ＋１）以上である場合でも、ｍ，Ｒｉｎ，Ｒｏｕｔを適宜に選択することで、満たすようにすることができる。
【００７３】
図２は、非円形歯車対１８のピッチ曲線を模式的に示す略図である。図２に示すように、非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４は非円形歯車であり、非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４のピッチ曲線は、第１の歯車対１６に対応するピッチ円２０ｐ，３０ｐの円弧と等しい第１の区間２５，３５と、第２の歯車対１７に対応するピッチ円２２ｐ，３２ｐの円弧と等しい第３の区間２７，３７と、第１の区間２５，３５と第３の区間２７，３７との間を接続する第２及び第４の区間２６，３６；２８，３８とを有する。第１及び第３の区間２５，３５；２７，３７は、歯車対１６，１７のそれぞれの減速比に対応する第１組の噛み合い区間である。第２及び第４の区間２６，３６；２８，３８は、第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間である。
【００７４】
非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４は、図２において矢印で示す方向に回転するとき、歯車２４，３４のピッチ曲線の各区間２５，３５；２６，３６；２７，３７；２８，３８同士が噛み合う。第１の歯車対１６の減速比がＲＨとなり、第２の歯車対１７の減速比がＲＬとなるとすると、第１の区間２５，３５における減速比は、第１の歯車対１６の減速比ＲＨに対応して、ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる。第３の区間２７，３７における減速比は、第２の歯車対１７の減速比ＲＬに対応して、ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる。第２及び第４の区間２６，３６；２８，３８における減速比は、ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）とＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）との間で変化する。
【００７５】
非円形歯車対１８が入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に連結されている状況において、非円形歯車対１８が、図２（ａ）に示すように、第３の区間２７，３７で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＬとなり、図２（ｂ）で示すように、第１の区間２５，３５で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＨとなる。第２の区間２６，３６、第４の区間２８，３８で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＬとＲＨの間で変化する。
【００７６】
次に、変速機１０の動作について、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００７７】
図３（ａ）及び図４（ａ）は、非円形歯車対１８の減速比ＲＸのグラフである。横軸は入力側中間軸５２の回転角度、縦軸は入力側歯車２４と出力側歯車３４との間の減速比である。図３（ｂ）及び図４（ｂ）の表では、クラッチ４０，４２，４４のＯＮの状態を○印で示し、クラッチ４０，４２，４４のＯＦＦの状態は空欄としている。
【００７８】
第１の歯車対１６の減速比がＲＨとなり、第２の歯車対１７の減速比がＲＬとなるとする。図３（ｂ）及び図４（ｂ）において、減速比がＲＨである第１の歯車対１６のクラッチ４０を「クラッチ（ＲＨ）」、減速比がＲＬである第２の歯車対１７のクラッチ４２を「クラッチ（ＲＬ）」、減速比が変化する非円形歯車対１８のクラッチ４４を「クラッチ（変速）」と表している。
【００７９】
減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮ、クラッチ４２，４４がＯＦＦのときには、入力軸１２と出力軸１４との間は、一定の減速比ＲＨとなる。減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２がＯＮ、クラッチ４０，４４がＯＦＦのときには、入力軸１２と出力軸１４との間は、一定の減速比ＲＬとなる。非円形歯車対１８の減速比は、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、入力軸１２の回転、すなわち、入力側中間軸５２の回転に伴って減速比ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）とＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）とを含む所定範囲内で変化する。なお、図３（ａ）及び図４（ａ）において、非円形歯車対１８の減速比が変化するときの曲線は模式的に図示されている。
【００８０】
入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲＨからＲＬに変える場合には、以下のようにクラッチ４０，４２，４４を動作させる。
【００８１】
図３（ａ）に示すように、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮの状態で、非円形歯車対１８の減速比がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間３０１を通過し、一定の減速比ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる区間３０２に入ったら、図３（ｂ）に示すように、第１の歯車対１６のクラッチ４０に加え、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＮにする。そして、区間３０２において非円形歯車対１８のクラッチ４４がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間３０３に入る前に、第１の歯車対１６のクラッチ４０をＯＦＦにする。
【００８２】
そして、非円形歯車対１８の減速比がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間３０３では、非円形歯車対１８のクラッチ４４のみがＯＮである。区間３０３では、入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に非円形歯車対１８が連結されているので、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＨからＲＬに変化する。この間、クラッチ４４の滑りがなければ、非円形歯車対１８の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００８３】
非円形歯車対１８の減速比がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間３０３を通過して、一定の減速比ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる区間３０４に入ったら、図４（ｂ）に示すように、減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２をＯＮにする。そして、区間３０４において第２の歯車対１７のクラッチ４２がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間３０５に入る前に、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＦＦにする。このようにして、入力軸１２と出力軸１４との間に第２の歯車対１７のみが連結された後は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＬ一定となり、第２の歯車対１７の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００８４】
クラッチ４０，４２，４４は、駆動側と被動側とが同じ速度のときにＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うので、クラッチ４０，４２，４４に、ドグクラッチ等の噛み合いクラッチを問題なく用いることができる。
【００８５】
入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲＬからＲＨに変える場合も、上記と同様である。
【００８６】
すなわち、図４（ａ）に示すように、非円形歯車対１８の減速比がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間４０１を通過し、一定の減速比ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる区間４０２に入ったら、図４（ｂ）に示すように、減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２に加え、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＮにする。そして、区間４０２において非円形歯車対１８のクラッチ４４がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間４０３に入る前に、第２の歯車対１７のクラッチ４２をＯＦＦにする。
【００８７】
そして、非円形歯車対１８の減速比がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間４０３では、非円形歯車対１８のクラッチ４４のみがＯＮである。区間４０３では、入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に非円形歯車対１８が連結されているので、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＬからＲＨに変化する。この間、クラッチ４４の滑りがなければ、非円形歯車対１８の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００８８】
非円形歯車対１８の減速比がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間４０３を通過して、一定の減速比ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる区間４０４に入ったら、図４（ｂ）に示すように、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０をＯＮにする。そして、この区間４０４において第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間４０５に入る前に、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＦＦにする。このようにして、入力軸１２と出力軸１４との間に第１の歯車対１６のみが連結された後は、入力軸１２と出力軸１４との間は一定の減速比ＲＨとなり、第１の歯車対１６の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００８９】
以上に説明したように、変速機１０は、減速比の様々な組み合わせに対して非円形歯車対の減速比の変化を円滑にすることでき、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００９０】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形を加えて実施することが可能である。
【００９１】
例えば、本発明の変速機に、第１組の入力部材と出力部材の間に配置され、第２組の入力部材と出力部材の間に配置された非円形歯車要素対とは無関係に、第１組の入力部材と出力部材の間に解除可能に連結される歯車要素対を追加してもよい。この場合、追加した歯車要素対の減速比から別の減速比に切り替える場合や別の減速比から追加した歯車要素対の減速比に切り替える場合には、減速比を切り替える際に、第２組の入力部材と出力部材の間に配置された非円形歯車要素対を使用しない、すなわち、非円形歯車要素対を第２組の入力部材と出力部材の間に連結しない。この場合、本発明の変速機における各組の歯車要素対の減速比のうち最小値ＲＬ及び最大値ＲＨは、本発明の変速機に追加された歯車要素対の減速比を無視して、決める。
【００９２】
例えば、第１組の入力部材と出力部材の間に第１組及び第２組の歯車要素対が配置され、第２組の入力部材と出力部材の間に配置された非円形歯車要素対が、第１組の歯車要素対と第２組の歯車要素対との間で減速比を切り替えるときに第２組の入力部材と出力部材の間に連結されるように構成した本発明の変速機に、第１組の入力部材と出力部材の間に配置され、第１組の入力部材と出力部材の間に解除可能に連結される第３組乃至第５組の歯車要素対が配置された場合、本発明の変速機における各組の歯車要素対の減速比のうち最小値ＲＬ及び最大値ＲＨは、第１組及び第２組の歯車要素対の減速比のうちから決めればよく、第３組乃至第５組の歯車要素対の減速比とは無関係に決まる。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 変速機
１２ 入力軸（第１組の入力部材）
１４ 出力軸（第１組の出力部材）
１６ 第１の歯車対（歯車要素対）
１７ 第２の歯車対（歯車要素対）
１８ 非円形歯車対（非円形歯車要素対）
２０，２２，２４ 入力側歯車
３０，３２，３４ 出力側歯車
４０ クラッチ（歯車要素対用クラッチ）
４２ クラッチ（歯車要素対用クラッチ）
４４ クラッチ（非円形歯車要素対用クラッチ）
５２ 入力側中間軸（第２組の入力部材）
５４ 出力側中間軸（第２組の出力部材）
６０ 入力側増減速機
７０ 出力側増減速機
【技術分野】
【０００１】
本発明は非円形歯車要素対を用いた変速機に関し、詳しくは、非円形歯車要素対を用いて減速比を切り替える変速機に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において、「減速比」は、駆動側回転速度／被動側回転速度（あるいは、入力側回転速度／出力側回転速度）で表され、駆動側回転速度よりも被動側回転速度の方が小さくなる場合（いわゆる減速の場合）には１より大きい値となる。「減速比」は、駆動側回転速度よりも被動側回転速度の方が大きい場合（いわゆる増速の場合）についても同じ定義を用いて表し、この場合には、１より小さい値となる。駆動側回転速度と被動側回転速度が同じ場合は、減速比は１となる。すなわち、例えば、駆動側回転部材と被動側回転部材が直接的に結合されている場合は、駆動側回転部材と被動側回転部材の間の減速比は１となる。また、「減速比」は１つの回転部材の２つの部分の間の関係に対しても適用できるものとし、例えば、１つの回転部材の、ある部分と他の部分との間の「減速比」は１と考える。減速比は負の値をとらない。なお、上記の「回転速度」は「回転の角速度」に置き換えてもよい。
【背景技術】
【０００３】
現在では、例えば、自動車のオートマチックトランスミッションなど、減速比を多段階に変えることが可能な変速機はすでに数多く開発され、確立された機械となりつつある。
【０００４】
現在、大多数のロボットは、減速比が一定の減速機を装備した電動モータによって駆動されている。この電動モータは、低速回転時には大トルクを発生し、高速回転時には低トルクを発生する特性を有しているが、その対応範囲は狭い。また、減速比が一定の場合、この減速比は、通常、最大負荷時においても作業可能なように大きいものが選択されるため、無負荷時においても速度が制限されてしまい、作業効率が落ちるという問題があった。そのため、広い速度範囲で効率よくモータを駆動させるためには、必要に応じて減速比を変える変速機が必要である。
【０００５】
ロボットにおいては、負荷状態において減速比を変えることが求められ、減速比を変える過程においても負荷を支持し続けることが必要である。さらに、高精度に作業を行う必要があることから、減速比を変えるときにおいても正確な回転角度の伝達が求められている。また、回転を止めることなく減速比を変えることが要求されている。
【０００６】
一方、自動車、自転車では、すでに変速機が使われているが、減速比を変える際に動力を効率よく伝達することが課題となっている。
【０００７】
通常、減速比の異なる歯車対を同時に噛み合わせて回転させることはできないため、回転を止めることなく負荷を支持しつつ、減速比を変えることはできない。また、通常の自動車などの変速機では、減速比を変える前には、これから締結する歯車と軸の回転速度が異なるため、摩擦を利用してこれらを一致させていることから、歯車と軸の間には大きな滑りが生じ、正確な回転角度の伝達は困難であり、動力の伝達効率も悪い。
【０００８】
このような背景のもとに、非円形歯車要素対（非円形歯車対）を用いることにより、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる変速機が提案されている。
【０００９】
例えば図８の構成図に模式的に示すように、変速機１１０は、入力軸１１２と出力軸１１４との間に、歯車対用クラッチ１４０，１４２を介して第１及び第２の歯車対１１６，１１７が配置され、非円形歯車対用クラッチ１４４を介して非円形歯車対１１８が配置されている。第１及び第２の歯車対１１６，１１７は、それぞれ、入力軸１１２側に配置された歯車１２０，１２２と、出力軸１１４側に配置された歯車１３０，１３２とが噛み合う。非円形歯車対１１８は、入力軸１１２側に配置された入力側非円形歯車１２４と、出力軸１１４側に配置された出力側非円形歯車１３４とが噛み合う。
【００１０】
クラッチ１４０のＯＮにより第１の歯車対１１６が入力軸１１２と出力軸１１４との間に連結されたとき、第１の歯車対１１６によって決まる入力軸１１２と出力軸１１４との間の減速比はＲ１となる。クラッチ１４２のＯＮにより第２の歯車対１１７が入力軸１１２と出力軸１１４との間に連結されたとき、第２の歯車対１１７によって決まる入力軸１１２と出力軸１１４との間の減速比はＲ２となる。
【００１１】
非円形歯車対１１８は、入力軸１１２と出力軸１１４との間に第１の歯車対１１６が連結されたときの減速比Ｒ１と等しい減速比となる噛み合い区間と、第２の歯車対１１７が連結されたときの減速比Ｒ２と等しい減速比となる噛み合い区間とを含む。入力軸１１２と出力軸１１４との間に連結する歯車対１１６，１１７を切り替えるとき、過渡的に入力軸１１２と出力軸１１４との間に非円形歯車対１１８を連結する。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００８／０６２７１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
非円形歯車対１１８が噛み合い続けるためには、ｎを１以上の自然数とすると、入力側歯車１２４が１回転すると出力側歯車１３４がｎ回転又は１／ｎ回転する必要がある。入力側歯車１２４が１回転すると出力側歯車１３４がｎ回転する場合、非円形歯車対１１８の減速比は、平均すると１／ｎとなり、過渡的には、１／ｎよりも大きい減速比と１／ｎよりも小さい減速比となる。入力側歯車１２４が１回転すると出力側歯車１３４が１／ｎ回転する場合、非円形歯車対１１８の減速比は、平均するとｎとなり、過渡的にはｎよりも大きい減速比とｎよりも小さい減速比となる。
【００１４】
例えばＲ１＝１．２，Ｒ２＝０．８の場合、図６に示すように、非円形歯車対１１８の減速比は、１．２と０．８との間で変動し、平均すると１となるようにする。
【００１５】
しかしながら、変速機の仕様としては、増速だけ、あるいは減速だけでよい場合がある。すなわち、各歯車対の減速比がいずれも１より小さくなる、あるいはいずれも１より大きくなる場合がある。例えばＲ１＝１．５，Ｒ２＝１．２としたい場合（減速だけの場合）、非円形歯車対１１８の減速比が平均すると１となるようにするためには、例えば図７に示すように、減速比が１よりも極端に小さくなる噛み合い区間（例えば減速比が０．３になる区間）を設ける必要がある。非円形歯車対１１８の減速比が平均すると２となるようにする場合には、減速比が２よりも大きくなる噛み合い区間（例えば減速比が２．８になる区間）を設ける必要がある。
【００１６】
すなわち、ｎを１以上の自然数とすると、非円形歯車対の減速比の平均はｎ又は１／ｎしか取りえない。そのため、例えば入力軸と出力軸との間に配置された各組の歯車対の減速比が全てｎ以上かつｎ＋１以下である場合、非円形歯車対の減速比の平均がｎ（又はｎ＋１）になるようにするためには、減速比がｎよりも小さい噛み合い区間（又はｎ＋１より大きい噛み合い区間）を設ける必要がある。すなわち、所望の減速比の範囲（図７の例では１．２から１．５）から外れた減速比となる噛み合い区間を設ける必要がある。
【００１７】
非円形歯車対が所望の減速比の範囲から外れた減速比の噛み合い区間を含むと、非円形歯車対の減速比の変化が円滑でなくなったり、変速の際に好ましくない大きな減速比状態あるいは小さな減速比状態が発生したりし、円滑な変速が困難となる。また、非円形歯車対の構成が複雑になる。
【００１８】
本発明は、かかる実情に鑑み、減速比の様々な組み合わせに対して非円形歯車対の減速比の変化を円滑にでき、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる変速機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した変速機を提供する。
【００２０】
変速機は、（ａ）回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、（ｂ）前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、（ｃ）前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、（ｄ）回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、（ｅ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、（ｆ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、（ｇ）前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とに結合され、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達し、前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第１の減速比となる入力側増減速機と、（ｈ）前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とに結合され、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達し、前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第２の減速比となる出力側増減速機とを備える。減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、（ｉ）前記第１の減速比をＲｉｎ、前記第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ≠１であり、（ii）各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、（iii）前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになる。
【００２１】
上記構成において、歯車要素対用クラッチによりいずれか１組の歯車要素対のみが第１組の入力部材と出力部材との間に連結され、非歯車要素対用クラッチにより非円形歯車要素対が第２組の入力部材と出力部材との間に連結されていないように制御すると、第１組の入力部材と出力部材との間に連結された歯車要素対を介して、第１組の入力部材から第１組の出力部材に回転が伝達される。
【００２２】
変速機の減速比を切り替える場合には、ある歯車要素対が第１組の入力部材と出力部材との間に連結されている状態において、その歯車要素対に対応する第１組の噛み合い区間で非円形歯車要素対が噛み合うタイミングで、非円形歯車要素対を第２組の入力部材と出力部材との間に非歯車要素対用クラッチによって連結させた後、その歯車要素対の連結を歯車要素対用クラッチによって解除する。そして、第１組の入力部材と出力部材との間にはいずれの歯車要素対も連結されていない状態で、非円形歯車要素対の第２組の噛み合い区間によって減速比を変化させる。そして、他の歯車要素対に対応する第１組の噛み合い区間で非円形歯車要素対が噛み合うタイミングで、歯車要素対用クラッチにより他の歯車要素対を第１組の入力部材と出力部材との間に連結させた後、非円形歯車要素対については非歯車要素対用クラッチにより第２組の入力部材と出力部材との間の連結を解除する。
【００２３】
このように、第１組の入力部材と出力部材との間、あるいは第２組の入力部材と出力部材との間に、常に歯車要素対あるいは非円形歯車要素対が連結されるように制御すると、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００２４】
このように構成すると、例えば、第１組の入力部材と出力部材との間に配置される歯車要素対の減速比が全てｎ以上かつｎ＋１以下である場合や、１／ｎ以下かつ１／（ｎ＋１）以上である場合など、様々な減速比の組み合わせに対して、非円形歯車要素対の減速比が、平均すると自然数又は自然数の逆数となるようにすることが容易にできる。また、所望の減速比の範囲から外れた減速比となる噛み合い区間を小さくできる、あるいは設ける必要がないため、減速比の様々な組み合わせに対して非円形歯車要素対の減速比の変化を円滑にすることができる。
【００２５】
なお、本発明において、「歯車要素」は広く歯を有する要素を意味し、歯車だけでなく、スプロケットやプーリ等も含まれる。「歯車要素対」は、歯車要素の歯が直接噛み合う場合に限らず、中間歯車、歯付きベルトやチェーン等を介して間接的に噛み合い、連動する場合も含まれる。
【００２６】
また、本発明は、次のように構成した変速機を提供する。
【００２７】
変速機は、（ａ）回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、（ｂ）前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、（ｃ）前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、（ｄ）回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、（ｅ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、（ｆ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、（ｇ）前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とに結合され、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達し、前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第１の減速比となる入力側増減速機とを備える。前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とは、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達するように結合される。減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、（ｉ）前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｏｕｔ＝１であり、（ii）前記第１の減速比をＲｉｎとすると、Ｒｉｎ≠１であり、（iii）各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、（iv）前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになる。
【００２８】
この場合、変速機は、出力側増減速機を備えていない。この場合、第１組の出力部材と第２組の出力部材は一体化されていてもよい。
【００２９】
また、本発明は、次のように構成した変速機を提供する。
【００３０】
変速機は、（ａ）回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、（ｂ）前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、（ｃ）前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、（ｄ）回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、（ｅ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、（ｆ）前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、（ｇ）前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とに結合され、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達し、前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第２の減速比となる出力側増減速機とを備える。前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とは、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達するように結合される。減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、（ｉ）前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の第１の減速比をＲｉｎとすると、Ｒｉｎ＝１であり、（ii）前記第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｏｕｔ≠１であり、（iii）各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、（iv）前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになる。
【００３１】
この場合、変速機は、入力側増減速機を備えていない。この場合、第１組の入力部材と第２組の入力部材は一体化されていてもよい。
【００３２】
好ましくは、前記非円形歯車要素対の減速比の最小値がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）と等しく、
最大値がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）と等しい。
【００３３】
この場合、非円形歯車要素対に所望の減速比の範囲から外れた減速比となる噛み合い区間が存在しないようにすることができ、変速の際に、好ましくない大きな減速比状態あるいは小さな減速比状態が発生しないようにすることができる。
【００３４】
好ましくは、ｍ＝１である。
【００３５】
この場合、非円形歯車要素対は減速比の平均が１となり、作製しやすい簡単な構成にできる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の変速機は、減速比の様々な組み合わせに対して非円形歯車要素対の減速比の変化を円滑にすることができ、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】変速機の構成を模式的に示す機構図である。（実施例）
【図２】非円形歯車対のピッチ曲線を模式的に示す略図である。（実施例）
【図３】（ａ）非円形歯車対の減速比の変化を模式的に示すグラフ、（ｂ）クラッチのＯＮとＯＦＦを示す表である。（実施例）
【図４】（ａ）非円形歯車対の減速比の変化を模式的に示すグラフ、（ｂ）クラッチのＯＮとＯＦＦを示す表である。（実施例）
【図５】非円形歯車対の回転に伴う減速比の変化を模式的に示す図である。（実施例）
【図６】非円形歯車対の回転に伴う減速比の変化を模式的に示す図である。（参考例）
【図７】非円形歯車対の回転に伴う減速比の変化を模式的に示す図である。（参考例）
【図８】変速機の構成を模式的に示す構成図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００３９】
図１の機構図に模式的に示すように、変速機１０は、回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材である入力軸１２及び出力軸１４と、少なくとも２組の歯車要素対である第１及び第２の歯車対１６，１７と、非円形歯車要素対である非円形歯車対１８と、歯車要素対用クラッチであるクラッチ４０，４２と、非円形歯車要素対用クラッチであるクラッチ４４と、回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材である入力側中間軸５２及び出力側中間軸５４と、入力側増減速機６０と、出力側増減速機７０とを備えている。
【００４０】
各歯車対１６，１７，１８は、それぞれ、一対の歯車２０，３０；２２，３２；２４，３４が噛み合い、回転角度の遅れがない。すなわち、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達する。
【００４１】
入力軸１２には、第１及び第２の歯車対１６，１７の一方の歯車（入力側歯車）２０，２２が固定され、これらの歯車２０，２２は入力軸１２と一体となって回転する。
【００４２】
出力軸１４には、第１及び第２の歯車対１６，１７の他方の歯車（出力側歯車）３０，３２が、相対回転可能な状態に支持されている。出力側歯車３０，３２は、クラッチ４０，４２により、選択的に出力軸１４に結合される。すなわち、クラッチ４０，４２がつながっているＯＮのときには、対応する出力側歯車３０，３２は出力軸１４に対して結合され、結合された出力側歯車３０，３２と出力軸１４とは一体となって回転する。クラッチ４０，４２が切れているＯＦＦのときには、出力側歯車３０，３２は、出力軸１４の軸方向の移動が拘束されながら、出力軸１４に対して相対回転可能となる。したがって、入力軸１２の回転は、クラッチ４０，４２がＯＮになり入力軸１２と出力軸１４との間に連結された歯車対１６，１７を介して、出力軸１４に伝達される。
【００４３】
入力側中間軸５２には、非円形歯車対１８の一方の歯車（入力側歯車）２４が固定され、この歯車２４は入力側中間軸５２と一体となって回転する。
【００４４】
出力側中間軸５４には、非円形歯車対１８の他方の歯車（出力側歯車）３４が、相対回転可能な状態に支持されている。出力側歯車３４は、クラッチ４４により、選択的に出力側中間軸５４に結合される。すなわち、クラッチ４４がつながっているＯＮのとき、出力側歯車３４は出力側中間軸５４に対して結合され、結合された出力側歯車３４と出力側中間軸５４とは一体となって回転する。クラッチ４４が切れているＯＦＦのとき、出力側歯車３４は、出力側中間軸５４の軸方向の移動が拘束されながら、出力側中間軸５４に対して相対回転可能となる。したがって、クラッチ４４がＯＮになっているとき、入力側中間軸５２の回転は、入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に連結された非円形歯車対１８を介して、出力側中間軸５４に伝達される。
【００４５】
入力側増減速機６０は、入力軸１２と入力側中間軸５２とに結合され、入力軸１２と入力側中間軸５２との間で回転を伝達し、入力軸１２から入力側中間軸５２へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第１の減速比Ｒｉｎである。出力側増減速機７０は、出力軸１４と出力側中間軸５４とに結合され、出力軸１４と出力側中間軸５４との間で回転を伝達し、出力側中間軸５４から出力軸１４へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第２の減速比Ｒｏｕｔである。
【００４６】
クラッチ４０，４２，４４がＯＮのとき、クラッチ４０，４２，４４での滑り等がなければ、クラッチ４０，４２，４４がＯＮとなっている出力側歯車３０，３２，３４から出力軸１４又は出力側中間軸５４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００４７】
クラッチ４０，４２，４４には、ドグクラッチ、ジョークラッチ、歯形クラッチ等の噛み合いクラッチを用いることが好ましい。円板クラッチ、ドラムクラッチなどの摩擦クラッチでは滑りが発生する可能性があるのに対して、噛み合いクラッチでは、駆動側と被動側とに形成された突起や穴等の機械的構造が噛み合い、摩擦クラッチのような滑りが発生しないので、噛み合いクラッチを用いると、回転角度を極めて正確に伝達し、かつ動力を極めて効率的に伝達することができるからである。なお、クラッチ４０，４２，４４は、ドグクラッチ等の噛み合いクラッチに限定されるものではなく、噛み合いクラッチ以外の摩擦クラッチなどを用いてもよい。
【００４８】
図示していないが、クラッチ４０，４２，４４はアクチュエータによって駆動され、アクチュエータの動作は、制御装置によって制御される。また、非円形歯車対１８の位相は不図示のセンサにより検出され、検出信号は制御装置に入力される。制御装置は、回転を止めることなく減速比を切り替え、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができるように、クラッチ４０，４２，４４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００４９】
各歯車対１６，１７，１８は、クラッチ４０，４２，４４のＯＮによって、入力軸１２又は入力側中間軸５２と出力軸１４又は出力側中間軸５４との間に選択的に連結される。クラッチ４０のＯＮにより第１の歯車対１６が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたとき、第１の歯車対１６によって決まる入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲ１とする。クラッチ４２のＯＮにより第２の歯車対１７が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたとき、第２の歯車対１７によって決まる入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲ２とする。
【００５０】
入力軸１２と出力軸１４との間には、３対以上の歯車対を配置し、クラッチによって、それぞれの歯車対が選択的に入力軸１２と出力軸１４との間に連結されるようにしてもよい。
【００５１】
各歯車対が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたときに、ｉ組目の歯車対によって決まる入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲｉとし、全ての組の歯車対についての減速比Ｒｉのうち最大値をＲＨ、最小値をＲＬとする。図１の例では、Ｒ１，Ｒ２のいずれか一方がＲＨ、他方がＲＬとなる。
【００５２】
入力側増減速機６０の減速比Ｒｉｎは、（入力軸１２の回転速度）／（入力側中間軸５２の回転速度）である。出力側増減速機７０の減速比Ｒｏｕｔは、（出力側中間軸５４の回転速度）／（出力軸１４の回転速度）である。非円形歯車対１８によって決まる入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間の減速比ＲＸは、（入力側歯車２４の回転速度）／（出力側歯車３４の回転速度）である。減速比ＲＸは非円形歯車の回転によって変化する。
【００５３】
クラッチ４４のＯＮにより非円形歯車対１８が入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に連結されたとき、入力軸１２から入力側増減速機６０、入力側中間軸５２、非円形歯車対１８、出力側中間軸５４、出力側増減速機７０を経て出力軸１４至る系の減速比、すなわち、（入力軸１２の回転速度)／(出力軸１４の回転速度)は、Ｒｉｎ×ＲＸ×Ｒｏｕtとなる。
【００５４】
歯車対の減速比の最小値ＲＬに対応する、非円形歯車対の第１組の噛み合い区間に含まれるある噛み合い区間での減速比をＲＬ'とすると、減速比ＲＬとＲＬ'との間には次の関係がある。
ＲＬ＝Ｒｉｎ×ＲＬ'×Ｒｏｕt ・・・（１）
すなわち、ＲＬ'は次のように表わすことができる。
ＲＬ'＝ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ） ・・・（２）
【００５５】
また、歯車対の減速比の最大値ＲＨに対応する、非円形歯車対の第１組の噛み合い区間に含まれる他の噛み合い区間での減速比をＲＨ'とすると、減速比ＲＨとＲＨ'との間には次の関係がある。
ＲＨ＝Ｒｉｎ×ＲＨ'×Ｒｏｕt ・・・（３）
すなわち、ＲＨ'は次のように表すことができる。
ＲＨ'＝ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ） ・・・（４）
【００５６】
なお、非円形歯車対の減速比は回転中に変化するが、少なくとも減速比ＲＬ'から減速比ＲＨ'の範囲の減速比となる区間を有する必要がある。
【００５７】
非円形歯車対１８が噛み合い続けるためには、ｎを１以上の自然数とすると、入力側歯車２４が１回転すると、出力側歯車３４がｎ回転（又は１／ｎ回転）する必要がある。非円形歯車対１８の減速比は変動するが、平均すると１／ｎ（又はｎ）となる必要がある。非円形歯車対１８の減速比は、回転中は過渡的には、１／ｎ（又はｎ）よりも大きい値になったり、１／ｎ（又はｎ）よりも小さい値になったりする。
【００５８】
ＲＬ'＜１／ｎ（又はｎ）＜ＲＨ'となっていれば、１／ｎ（又はｎ）よりも小さい減速比（例えばＲＬ'）となる噛み合い区間と、１／ｎ（又はｎ）よりも大きい減速比（例えばＲＨ'）となる噛み合い区間が、もともと存在するため、非円形歯車対１８の減速比の平均を１／ｎ（又はｎ）にすることが容易になる。
【００５９】
ｍを１以上の自然数又はその逆数とすると、
ＲＬ'＜ｍ＜ＲＨ' ・・・（５）
【００６０】
式（５）を書き直すと、
ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）＜ｍ＜ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ） ・・・（６）
となる。
【００６１】
したがって、式（６）を満たせば、非円形歯車対１８について、非円形歯車対１８の減速比の平均がｍとなるように構成することが容易になる。また、非円形歯車対１８の減速比が円滑に変化するようにしやすくなる。
【００６２】
すなわち、入力軸１２と出力軸１４との間に連結される少なくとも２組の歯車対１６，１７の減速比Ｒｉの任意の組み合わせについて、減速比Ｒｉの最小値ＲＬと最大値ＲＨが決まると、式（６）を満たすように、ｍ，Ｒｉｎ，Ｒｏｕｔを選択すればよい。
【００６３】
非円形歯車対１８は、各組の歯車対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、この第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、減速比の平均がｍになるように構成する。
【００６４】
非円形歯車対１８の減速比の最小値は必ずしもＲＬ'とする必要はなく、また、非円形歯車対１８の減速比の最大値は必ずしもＲＨ'とする必要はない。しかしながら、非円形歯車対の減速比の最小値をＲＬ'とし、その最大値をＲＨ'とすると、非円形歯車対１８の減速比が変化する範囲はＲＬ'からＲＨ'までとなる。この場合、ＲＬ'よりも小さな減速比状態や、ＲＨ'よりも大きな減速比状態などの好ましくない減速比となる状態が発生しないようにすることができる。これにより、非円形歯車対１８の構成を簡単なものにすることができ、非円形歯車対１８の減速比が円滑に変化しやすい。
【００６５】
特に、ｎ＝１、すなわちｍ＝１の場合、式（６）は、
ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）＜１＜ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ） ・・・（７）
となる。
【００６６】
この式（７）を満たすようにすると、非円形歯車対１８の減速比の平均は１となり、非円形歯車対１８は、作製しやすい簡単な構成にしやすくなる。
【００６７】
例えばＲＨ＝１．５，ＲＬ＝１．２の場合、式（７）を満たすように、Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＝４／３を選択すると、非円形歯車対１８の減速比は、例えば図５に示すように、０．９と１．１２５との間を変動するように構成することができる。
【００６８】
図５と図７とを比較して分かるように、この場合、非円形歯車対１８の減速比の変化を円滑にすることができる。
【００６９】
また、入力軸１２と出力軸１４の間に配置された各歯車対１６，１７のいずれかと、入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に配置された非円形歯車対１８とが同時に回転を伝達する区間、すなわち減速比が０．９、１．１２５である第１組の噛み合い区間を長くすることが可能である。それゆえに、入力軸１２と出力軸１４との間に連結する歯車対１６，１７の切り替えを円滑に行うことが容易である。
【００７０】
Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔの値は１以外である。これを実現するため、（ａ）入力側増減速機と出力側増減速機に異なる構成のものを用いる、あるいは、（ｂ）入力側増減速機を出力側増減速機と同じ構成の増減速機と追加の増減速機の組み合わせにより構成する、または、（ｃ）出力側増減速機を入力側増減速機と同じ構成の増減速機と追加の増減速機の組み合わせにより構成するなどの方法を用いる。
【００７１】
なお、第１の減速比Ｒｉｎや第２の減速比Ｒｏｕｔの一方が１であってもよい。その場合、増減速機６０，７０に対応する部分は、入力軸１２と入力側中間軸５２、出力側中間軸５４と出力軸１４をそれぞれ一体化したり、結合したり、カップリングで結合したりして、増減速されることなく回転が伝達されるようにすればよい。
【００７２】
以上に説明したように、式（６）を満たすように、非円形歯車対１８及び増減速機６０，７０を構成することによって、非円形歯車対１８の減速比の変化を円滑にしやすくなる。式（６）は、入力軸１２と出力軸１４との間に配置された少なくとも２組の歯車対１６，１７の減速比Ｒｉの様々な組み合わせに対して、例えば、全ての減速比Ｒｉがｎ以上かつｎ＋１以下である場合や、１／ｎ以下かつ１／（ｎ＋１）以上である場合でも、ｍ，Ｒｉｎ，Ｒｏｕｔを適宜に選択することで、満たすようにすることができる。
【００７３】
図２は、非円形歯車対１８のピッチ曲線を模式的に示す略図である。図２に示すように、非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４は非円形歯車であり、非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４のピッチ曲線は、第１の歯車対１６に対応するピッチ円２０ｐ，３０ｐの円弧と等しい第１の区間２５，３５と、第２の歯車対１７に対応するピッチ円２２ｐ，３２ｐの円弧と等しい第３の区間２７，３７と、第１の区間２５，３５と第３の区間２７，３７との間を接続する第２及び第４の区間２６，３６；２８，３８とを有する。第１及び第３の区間２５，３５；２７，３７は、歯車対１６，１７のそれぞれの減速比に対応する第１組の噛み合い区間である。第２及び第４の区間２６，３６；２８，３８は、第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間である。
【００７４】
非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４は、図２において矢印で示す方向に回転するとき、歯車２４，３４のピッチ曲線の各区間２５，３５；２６，３６；２７，３７；２８，３８同士が噛み合う。第１の歯車対１６の減速比がＲＨとなり、第２の歯車対１７の減速比がＲＬとなるとすると、第１の区間２５，３５における減速比は、第１の歯車対１６の減速比ＲＨに対応して、ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる。第３の区間２７，３７における減速比は、第２の歯車対１７の減速比ＲＬに対応して、ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる。第２及び第４の区間２６，３６；２８，３８における減速比は、ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）とＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）との間で変化する。
【００７５】
非円形歯車対１８が入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に連結されている状況において、非円形歯車対１８が、図２（ａ）に示すように、第３の区間２７，３７で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＬとなり、図２（ｂ）で示すように、第１の区間２５，３５で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＨとなる。第２の区間２６，３６、第４の区間２８，３８で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＬとＲＨの間で変化する。
【００７６】
次に、変速機１０の動作について、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００７７】
図３（ａ）及び図４（ａ）は、非円形歯車対１８の減速比ＲＸのグラフである。横軸は入力側中間軸５２の回転角度、縦軸は入力側歯車２４と出力側歯車３４との間の減速比である。図３（ｂ）及び図４（ｂ）の表では、クラッチ４０，４２，４４のＯＮの状態を○印で示し、クラッチ４０，４２，４４のＯＦＦの状態は空欄としている。
【００７８】
第１の歯車対１６の減速比がＲＨとなり、第２の歯車対１７の減速比がＲＬとなるとする。図３（ｂ）及び図４（ｂ）において、減速比がＲＨである第１の歯車対１６のクラッチ４０を「クラッチ（ＲＨ）」、減速比がＲＬである第２の歯車対１７のクラッチ４２を「クラッチ（ＲＬ）」、減速比が変化する非円形歯車対１８のクラッチ４４を「クラッチ（変速）」と表している。
【００７９】
減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮ、クラッチ４２，４４がＯＦＦのときには、入力軸１２と出力軸１４との間は、一定の減速比ＲＨとなる。減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２がＯＮ、クラッチ４０，４４がＯＦＦのときには、入力軸１２と出力軸１４との間は、一定の減速比ＲＬとなる。非円形歯車対１８の減速比は、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、入力軸１２の回転、すなわち、入力側中間軸５２の回転に伴って減速比ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）とＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）とを含む所定範囲内で変化する。なお、図３（ａ）及び図４（ａ）において、非円形歯車対１８の減速比が変化するときの曲線は模式的に図示されている。
【００８０】
入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲＨからＲＬに変える場合には、以下のようにクラッチ４０，４２，４４を動作させる。
【００８１】
図３（ａ）に示すように、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮの状態で、非円形歯車対１８の減速比がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間３０１を通過し、一定の減速比ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる区間３０２に入ったら、図３（ｂ）に示すように、第１の歯車対１６のクラッチ４０に加え、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＮにする。そして、区間３０２において非円形歯車対１８のクラッチ４４がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間３０３に入る前に、第１の歯車対１６のクラッチ４０をＯＦＦにする。
【００８２】
そして、非円形歯車対１８の減速比がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間３０３では、非円形歯車対１８のクラッチ４４のみがＯＮである。区間３０３では、入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に非円形歯車対１８が連結されているので、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＨからＲＬに変化する。この間、クラッチ４４の滑りがなければ、非円形歯車対１８の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００８３】
非円形歯車対１８の減速比がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間３０３を通過して、一定の減速比ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる区間３０４に入ったら、図４（ｂ）に示すように、減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２をＯＮにする。そして、区間３０４において第２の歯車対１７のクラッチ４２がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間３０５に入る前に、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＦＦにする。このようにして、入力軸１２と出力軸１４との間に第２の歯車対１７のみが連結された後は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＬ一定となり、第２の歯車対１７の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００８４】
クラッチ４０，４２，４４は、駆動側と被動側とが同じ速度のときにＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うので、クラッチ４０，４２，４４に、ドグクラッチ等の噛み合いクラッチを問題なく用いることができる。
【００８５】
入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲＬからＲＨに変える場合も、上記と同様である。
【００８６】
すなわち、図４（ａ）に示すように、非円形歯車対１８の減速比がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間４０１を通過し、一定の減速比ＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる区間４０２に入ったら、図４（ｂ）に示すように、減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２に加え、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＮにする。そして、区間４０２において非円形歯車対１８のクラッチ４４がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間４０３に入る前に、第２の歯車対１７のクラッチ４２をＯＦＦにする。
【００８７】
そして、非円形歯車対１８の減速比がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間４０３では、非円形歯車対１８のクラッチ４４のみがＯＮである。区間４０３では、入力側中間軸５２と出力側中間軸５４との間に非円形歯車対１８が連結されているので、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＬからＲＨに変化する。この間、クラッチ４４の滑りがなければ、非円形歯車対１８の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００８８】
非円形歯車対１８の減速比がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間４０３を通過して、一定の減速比ＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる区間４０４に入ったら、図４（ｂ）に示すように、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０をＯＮにする。そして、この区間４０４において第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）からＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）に変化する区間４０５に入る前に、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＦＦにする。このようにして、入力軸１２と出力軸１４との間に第１の歯車対１６のみが連結された後は、入力軸１２と出力軸１４との間は一定の減速比ＲＨとなり、第１の歯車対１６の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００８９】
以上に説明したように、変速機１０は、減速比の様々な組み合わせに対して非円形歯車対の減速比の変化を円滑にすることでき、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００９０】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形を加えて実施することが可能である。
【００９１】
例えば、本発明の変速機に、第１組の入力部材と出力部材の間に配置され、第２組の入力部材と出力部材の間に配置された非円形歯車要素対とは無関係に、第１組の入力部材と出力部材の間に解除可能に連結される歯車要素対を追加してもよい。この場合、追加した歯車要素対の減速比から別の減速比に切り替える場合や別の減速比から追加した歯車要素対の減速比に切り替える場合には、減速比を切り替える際に、第２組の入力部材と出力部材の間に配置された非円形歯車要素対を使用しない、すなわち、非円形歯車要素対を第２組の入力部材と出力部材の間に連結しない。この場合、本発明の変速機における各組の歯車要素対の減速比のうち最小値ＲＬ及び最大値ＲＨは、本発明の変速機に追加された歯車要素対の減速比を無視して、決める。
【００９２】
例えば、第１組の入力部材と出力部材の間に第１組及び第２組の歯車要素対が配置され、第２組の入力部材と出力部材の間に配置された非円形歯車要素対が、第１組の歯車要素対と第２組の歯車要素対との間で減速比を切り替えるときに第２組の入力部材と出力部材の間に連結されるように構成した本発明の変速機に、第１組の入力部材と出力部材の間に配置され、第１組の入力部材と出力部材の間に解除可能に連結される第３組乃至第５組の歯車要素対が配置された場合、本発明の変速機における各組の歯車要素対の減速比のうち最小値ＲＬ及び最大値ＲＨは、第１組及び第２組の歯車要素対の減速比のうちから決めればよく、第３組乃至第５組の歯車要素対の減速比とは無関係に決まる。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 変速機
１２ 入力軸（第１組の入力部材）
１４ 出力軸（第１組の出力部材）
１６ 第１の歯車対（歯車要素対）
１７ 第２の歯車対（歯車要素対）
１８ 非円形歯車対（非円形歯車要素対）
２０，２２，２４ 入力側歯車
３０，３２，３４ 出力側歯車
４０ クラッチ（歯車要素対用クラッチ）
４２ クラッチ（歯車要素対用クラッチ）
４４ クラッチ（非円形歯車要素対用クラッチ）
５２ 入力側中間軸（第２組の入力部材）
５４ 出力側中間軸（第２組の出力部材）
６０ 入力側増減速機
７０ 出力側増減速機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、
回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、
前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とに結合され、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達し、前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第１の減速比となる入力側増減速機と、
前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とに結合され、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達し、前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第２の減速比となる出力側増減速機と、
を備え、
減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、
前記第１の減速比をＲｉｎ、前記第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ≠１であり、´
各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、
前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになることを特徴とする、変速機。
【請求項２】
回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、
回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、
前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とに結合され、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達し、前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第１の減速比となる入力側増減速機と、
を備え、
前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とは、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達するように結合され、
減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、
前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｏｕｔ＝１であり、
前記第１の減速比をＲｉｎとすると、Ｒｉｎ≠１であり、
各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、
前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになることを特徴とする、変速機。
【請求項３】
回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、
回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、
前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とに結合され、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達し、前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第２の減速比となる出力側増減速機と、
を備え、
前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とは、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達するように結合され、
減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、
前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の第１の減速比をＲｉｎとすると、Ｒｉｎ＝１であり、
前記第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｏｕｔ≠１であり、
各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、
前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになることを特徴とする、変速機。
【請求項４】
前記非円形歯車要素対の減速比は、最小値がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）と等しく、最大値がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）と等しいことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項５】
ｍ＝１であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項１】
回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、
回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、
前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とに結合され、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達し、前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第１の減速比となる入力側増減速機と、
前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とに結合され、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達し、前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第２の減速比となる出力側増減速機と、
を備え、
減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、
前記第１の減速比をＲｉｎ、前記第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ≠１であり、´
各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、
前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになることを特徴とする、変速機。
【請求項２】
回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、
回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、
前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とに結合され、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達し、前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第１の減速比となる入力側増減速機と、
を備え、
前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とは、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達するように結合され、
減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、
前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｏｕｔ＝１であり、
前記第１の減速比をＲｉｎとすると、Ｒｉｎ≠１であり、
各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、
前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになることを特徴とする、変速機。
【請求項３】
回転可能に支持された第１組の入力部材及び出力部材と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、
前記第１組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組の歯車要素対用クラッチと、
回転可能に支持された第２組の入力部材及び出力部材と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、
前記第２組の入力部材と出力部材の間に、少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、
前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材とに結合され、前記第１組の出力部材と前記第２組の出力部材との間で回転を伝達し、前記第２組の出力部材から前記第１組の出力部材へ回転を伝達する場合の減速比が一定の第２の減速比となる出力側増減速機と、
を備え、
前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材とは、前記第１組の入力部材と前記第２組の入力部材との間で回転を伝達するように結合され、
減速比を、駆動側又は入力側の回転速度を被動側又は出力側の回転速度で除した値と定義したとき、
前記第１組の入力部材から前記第２組の入力部材へ回転を伝達する場合の第１の減速比をＲｉｎとすると、Ｒｉｎ＝１であり、
前記第２の減速比をＲｏｕｔとすると、Ｒｏｕｔ≠１であり、
各組の前記歯車要素対の減速比のうち最小値をＲＬ、最大値をＲＨ、ｍを自然数又は自然数の逆数とすると、少なくとも１つのｍについて、ＲＬ＜ｍ×Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ＜ＲＨを満たし、
前記非円形歯車要素対は、各組の前記歯車要素対のそれぞれの減速比Ｒｉに対応して、減速比がＲｉ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）となる第１組の噛み合い区間と、該第１組の噛み合い区間の間を接続する第２組の噛み合い区間とを含み、平均すると減速比がｍになることを特徴とする、変速機。
【請求項４】
前記非円形歯車要素対の減速比は、最小値がＲＬ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）と等しく、最大値がＲＨ／（Ｒｉｎ×Ｒｏｕｔ）と等しいことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項５】
ｍ＝１であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２４１８４０（Ｐ２０１１−２４１８４０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１５４９（Ｐ２０１０−１１１５４９）
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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