特開 2024-89270 無段変速機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024089270

(43)【公開日】2024-07-03

(54)【発明の名称】無段変速機構

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/16 20060101AFI20240626BHJP

【ＦＩ】

F16H1/16

F16H1/16 Z

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022204535

(22)【出願日】2022-12-21

(71)【出願人】

【識別番号】518111829

【氏名又は名称】有限会社ヨシモト機工

(74)【代理人】

【識別番号】100080160

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 憲一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100149205

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 泰央

(72)【発明者】

【氏名】吉本 武比古

(72)【発明者】

【氏名】吉本 良介

【テーマコード（参考）】

3J009

【Ｆターム（参考）】

3J009DA18

3J009EA06

3J009EA19

3J009EA23

3J009EA32

3J009EA42

3J009EA43

3J009EB02

3J009EC03

(57)【要約】

【課題】インバータなどの高価な装置を用いることなく、機械的に無段変速可能な無段変速機構を提供する。
【解決手段】歯車軸体の周面に形成した螺旋状のネジ歯車の螺旋ピッチを徐々に変化させて構成した入力側のウオームギア体と、ウオームギア体の任意の位置で噛み合いするように噛み合い位置調整可能に構成した出力側のホイールギア体と、ホイールギア体とウオームギア体との噛み合い位置調整のためにホイールギア体又はウオームギア体又は両ギアに連動連設した調整用操作部とより構成すると共に、調整用操作部の操作により入力側からのギア回転数を出力側の無段階のギア回転数に変速可能に構成した無段変速機構とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

歯車軸体の周面に形成した螺旋状のネジ歯車の螺旋ピッチを徐々に変化させて構成したウオームギア体と、
前記ウオームギア体の任意の位置で噛み合いするように噛み合い位置調整可能に構成した出力側のホイールギア体と、
前記ホイールギア体と前記ウオームギア体との噛み合い位置調整のために前記ホイールギア体又は前記ウオームギア体又は両ギア体に連動連設した調整用操作部とより構成すると共に、
前記調整用操作部の操作により入力側からのギア回転数を出力側の無段階のギア回転数に変速可能に構成したことを特徴とする無段変速機構。

【請求項2】

周面にギア歯を形成した長手棒状のホイールギア体と、前記ホイールギア体の周面のギア歯に噛合するウオームギア体と、より構成し、
前記ホイールギア体は、
一端から他端にかけて径を漸次拡大或いは縮小したテーパー形状とし、
前記ウオームギア体は、
周面のギア歯が前記ホイールギア体の周面のギア歯と噛合すると共に前記ホイールギア体の周面に沿って移動自在であり、
前記ウオームギア体が噛合する前記ホイールギア体の周面のギア位置により、前記ウオームギア体からの回転数を無段変速して前記ホイールギア体に伝達することを特徴とする無段変速機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、減速のみならず変速もできる無段変速機構に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、減速機構の一つとして、はすば歯車の一種であるネジ歯車（ネジ軸）からなるウオームギア体と、ウオームギア体と噛み合う平歯車やはすば歯車からなりウオームギア体に対して一般に大径を有するホイールギア体、とより構成されるウオーム減速機構が知られている（例えば、特許文献１。）。

【0003】

図９は、従来のウオーム減速機構を示す斜視図である。通常は、図９に示すように、ネジ歯車であるウオームギア体Ｗ１を入力軸ＩＳとして用い、ホイールギア体Ｗ２を取り付けたホイール取付軸を出力軸ＯＳとして用いることによって、出力軸ＯＳを入力軸ＩＳに対して大きな減速比（例えば、１０以上）で回転することができる。また、ウオーム減速機構は、出力軸ＯＳの方向を入力軸ＩＳに対して直交方向を含めて交差する方向とすることができることにも特徴を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭５４－０３４２８０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記した従来のウオーム減速機構は、ホイールギア体Ｗ２のギア歯Ｗ２１と噛み合うウオームギア体Ｗ１のギア歯Ｗ１１の螺旋ピッチが一定であるため、大きな減速比で減速することはできても、減速比を変えることができない。従って、減速比を変えるためには、インバータ等を別途用いる必要があるが、インバータ等は高価であるため、コスト面で問題を有していた。

【0006】

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、インバータなどを高価な装置を用いることなく、機械的に、減速に加えて無段変速も行うことができる無段変速機構の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記した課題を解決するために、本発明に係る無段変速機構は、歯車軸体の周面に形成した螺旋状のネジ歯車の螺旋ピッチを徐々に変化させて構成した入力側のウオームギア体と、ウオームギア体の任意の位置で噛み合いするように噛み合い位置調整可能に構成した出力側のホイールギア体と、ホイールギア体とウオームギア体との噛み合い位置及び噛み合い状態の調整のためにホイールギア体又はウオームギア体又は両ギアに連動連設した調整用操作部とより構成すると共に、調整用操作部の操作により入力側からのギア回転数を出力側の無段階のギア回転数に変速可能に構成したことを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る無段変速機構は、周面にギア歯を形成した長手棒状のホイールギア体と、前記ホイールギア体の周面のギア歯に噛合するウオームギア体と、より構成し、前記ホイールギア体は、一端から他端にかけて径を漸次拡大或いは縮小したテーパー形状とし、前記ウオームギア体は、周面のギア歯が前記ホイールギア体の周面のギア歯と噛合すると共に前記ホイールギア体の周面に沿って移動自在であり、前記ウオームギア体が噛合する前記ホイールギア体の周面のギア位置により、前記ウオームギア体からの回転数を無段変速して前記ホイールギア体に伝達することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、歯車軸体の周面に形成した螺旋状のネジ歯車の螺旋ピッチを徐々に変化させて構成したウオームギア体と、ウオームギア体の任意の位置で噛み合いするように噛み合い位置調整可能に構成したホイールギア体と、ホイールギア体とウオームギア体との噛み合い位置調整のためにホイールギア体又はウオームギア体又は両ギアに連動連設した調整用操作部とより構成すると共に、調整用操作部の操作により入力側からのギア回転数を出力側の無段階のギア回転数に変速可能に構成したことにより、インバータなどを高価な装置をもちいることなく、機械的に、減速に加えて無段変速も行うことができる無段変速機構を提供する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の実施例に係る無段変速機構の模式的平面図である。

【図2】本発明の第１の実施例に係る無段変速機構に用いるウオームギア体とホイールギア体の噛み合い関係を示す平面図である。

【図3】本発明の第１の実施例に係る実施形態にかかる無段変速機構に用いるウオームギア体とホイールギア体の噛み合い関係を示す斜視図である。

【図4】本発明の第１の実施例に係るホイールギア体の図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図5】本発明の第１の実施例に係る無段変速機構に用いるネジ歯車からなるウオームギア体の図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。

【図6】本発明の第１の実施例に係るウオームギア体の変態を示す説明図であり、（a）は斜交角度が１５度の場合を示す図であり、（b）は斜交角度が３０度の場合を示す図であり、（c）は斜交角度が６０度の場合を示す図である。

【図7】本発明の第１の実施例に係るホイールギア体の変態を示す説明図であり、（ａ）はホイールギア体を並進した状態を示す図であり、（ｂ）はホイールギア体を枢軸を回転中心として回動した状態を示す図である。

【図8】本発明の第１の実施例に係るウオームギア体の所定のピッチにおけるかみ合い歯（コグ）の歯形の変化を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ線による断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＤ－Ｄ線による断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＥ－Ｅ線による断面図である。

【図9】従来のウオーム減速機構を示す斜視図である。

【図10】本発明の第２の実施例に係る無段変速機構の模式的平面図である。

【図11】本発明の第３の実施例に係る無段変速機構の模式的平面図である。

【図12】本発明の第４の実施例に係る無段変速機構の模式的斜視図である。

【図13】本発明の第４の実施例に係る無段変速機構の模式的斜視図である。

【図14】本発明の第４の実施例に係るウオームギア体とホイールギア体の模式的径断面図である。

【図15】本発明の第４の実施例に係るウオームギア体とホイールギア体の模式的径断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の要旨は、歯車軸体の周面に形成した螺旋状のネジ歯車の螺旋ピッチを徐々に変化させて構成した入力側のウオームギア体と、ウオームギア体の任意の位置で噛み合いするように噛み合い位置調整可能に構成した出力側のホイールギア体と、ホイールギア体とウオームギア体との噛み合い位置調整のためにホイールギア体又はウオームギア体又は両ギアに連動連設した調整用操作部とより構成すると共に、調整用操作部の操作により入力側からのギア回転数を出力側の無段階のギア回転数に変速可能に構成した無段変速機構を提供することにある。

【0012】

また、周面にギア歯を形成した長手棒状のホイールギア体と、前記ホイールギア体の周面のギア歯に噛合するウオームギア体と、より構成し、前記ホイールギア体は、一端から他端にかけて径を漸次拡大或いは縮小したテーパー形状とし、前記ウオームギア体は、周面のギア歯が前記ホイールギア体の周面のギア歯と噛合すると共に前記ホイールギア体の周面に沿って移動自在であり、前記ウオームギア体が噛合する前記ホイールギア体の周面のギア位置により、前記ウオームギア体からの回転数を無段変速して前記ホイールギア体に伝達することを特徴とする無段変速機構を提供することにある。

【0013】

＜第１の実施例＞
以下、第１の実施例に係る無段変速機構Ａについて、図面に基づき詳細に説明する。図１は、無段変速機構Ａの基本的構成を示す模式的平面図である。

【0014】

図示するように、無段変速機構Ａは、概略的には、
（１）歯車軸体としてギア本体１１の周面に形成した螺旋状のギア歯１２の螺旋ピッチを徐々に変化させて構成した入力側の複数（本実施例では４本）のウオームギア体１と、
（２）ウオームギア体１の任意の位置（噛み合い位置）で噛み合いするように噛み合い位置調整可能に構成した出力側のホイールギア体２と、
（３）ホイールギア体２とウオームギア体１との噛み合い位置調整のためにホイールギア体２又はウオームギア体１又は両ギア体１，２に連動連設した調整用操作部３と、
より構成されている。

【0015】

ウオームギア体１は、ホイールギア体２に噛合して回転力を伝達する入力側のギア体である。ウオームギア体１は、図１に示すように、回転駆動する入力軸１０と、入力軸１０と一体的に回転する円柱状のギア本体１１と、ギア本体１１の外周面で軸方向に沿って螺旋状に形成されるギア歯１２と、より構成している。

【0016】

ウオームギア体１のギア歯１２は、図１～図３に示すように、ギア本体１１の外周面に連続して形成される一本の螺旋突条であって、ギア本体１１の外周面で一端から他端に向かって螺旋のピッチを漸次拡大又は縮小して形成している。ギア歯１２は、ホイールギア体２のギア歯２２に噛合対応するギア幅及びギア高さで形成される。

【0017】

このようなウオームギア体１が、入力軸１０の軸方向を同一方向して平行に複数並設されている。本実施例の無段変速機構Ａのウオームギア体１の本数は４本であるが、１本でもよく、また、２，３本及び５本以上とすることもできる。

【0018】

ホイールギア体２は、図３、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、その外周面に、軸線方向に沿って伸延する一定の間隔で設けた長尺の噛み合い歯（コグ）としたギア歯２２を複数有した平歯車に構成している。なお、ホイールギア体２は、平歯車に限定されず、はすば歯車で形成されていてもよい。

【0019】

詳細には、ホイールギア体２は、ウオームギア体１に噛合してウオームギア体１からの回転力を受けて回転する出力側のギア体である。ホイールギア体２は、出力軸２０と、出力軸２０と一体的に回転する円柱状のギア本体２１と、ギア本体２１の外周面に形成した複数のギア歯２２と、より構成している。

【0020】

ホイールギア体２のギア歯２２は、図２または図３に示すように、ギア本体２１の外周面で軸方向に沿って直線状に形成される突条であって、周方向に一定のピッチを保持して複数形成される。すなわち、ホイールギア体２は、隣接するギア歯２２同士の間のギア溝にウオームギア体１のギア歯１２を挿入してウオームギア体１と噛合対応する。

【0021】

また、ホイールギア体２は、長尺に形成されている。ホイールギア体２の長さは、少なくとも下方に位置する複数のウオームギア体１と噛合可能な長さとしている。これにより、無段変速機構Ａは、出力軸側の必要なトルク量に応じてホイールギア体２と噛合するウオームギア体１の数を変更することができ、例えば、出力軸側に伝達される伝達動力が小さい場合、ウオームギア体１の数を１つとして無段変速機構Ａ全体の動力を低く設定することができる。

【0022】

調整用操作部３は、その操作により、入力側のウオームギア体１のギア回転数を出力側のホイールギア体２に一定の減速比で伝達し、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２の噛み合い位置を調整することによって、ギア回転数を連続して無段階に変速することができるように構成している。

【0023】

このような無段変速機構Ａは、図１で示したように、平面視で、ホイールギア体２に対し、調整用操作部３を介して４本のウオームギア体１，１，１，１を斜交角度α（ホイールギア体２の出力軸２０の直交方向を基準としたウオームギア体１の入力軸１０の軸方向の交差角度）だけ斜交して噛合している。

【0024】

すなわち、ウオームギア体１，１，１，１は、調整用操作部３により移動して、入力軸１０をホイールギア体２の出力軸２０に対する斜交角度を可変可能に構成している。

【0025】

無段変速機構Ａは、図１に示すように、矩形箱状の架台４を有し、同架台４にウオームギア体１と、ホイールギア体２と、を設けて構成している。架台４は、底板４０と、底板４０で対向して立設した一対の出力側支持部４１、４１’と、底板４０に立設した入力側支持部４２，４２’と、を有して構成している。

【0026】

一対の出力側支持部４１、４１’は、底板４０の左右側で一定間隔を隔てて対向して設けられており、各ウオームギア体１，１，１，１の上方位置で、ホイールギア体２を一定高さに回転可能に軸架する。すなわち、出力側支持部４１、４１’は、ホイールギア体２の出力軸２０の両端部を回転可能に枢支する軸受けとして機能する。

【0027】

なお、ホイールギア体２の出力軸２０の一端には、ホイールギア体２とともに一体的に回転する出力変換機構（図示せず）が取り付けられており、ウオームギア体１と調整用操作部３により無段変速されてホイールギア体２に伝達される回転動力を出力するように構成している。

【0028】

また、架台４の内側には、図１に示すように、同一形状および同一長さを有する入力側をなす４つのウオームギア体１，１，１，１が平面視で架台４の左右方向に傾斜状態に伸延している。各ウオームギア体１，１，１，１は、ホイールギア体２に対して同一の斜交角度α（図１では６０°）で、互いに一定間隔離間して入力軸１０，１０，１０，１０を平行にした状態で配設されている。

【0029】

各ウオームギア体１，１，１，１は、架台４の内側に配設した長尺の一対の入力側支持部４２，４２’の間で回転可能に枢支されると共に、架台４の内側で水平揺動可能に設けられる。詳細には、各ウオームギア体１は、入力軸１０の一端部を一方の入力側支持部４２に設けた回転軸３０により水平回動可能に枢支されると共に、入力軸１０の他端部を他方の入力側支持部４２’に設けた回転軸５０により水平回動可能に枢支され、架台４の内側で互いに平行状態を維持しながら水平揺動する。

【0030】

各ウオームギア体１，１，１，１の入力軸１０，１０，１０，１０の右端部は、一対のベベルギア１３，５１を介して、右側の入力側支持部４２’に取り付けた回転軸５０（図６（ａ）～図６（ｃ）参照）に枢支連結されている。

【0031】

また、各ウオームギア体１，１，１，１の入力軸１０，１０，１０，１０の左端部は、回転軸３０を介して左側の入力側支持部４２に枢支連結されている（図１参照）。

【0032】

このように無段変速機構Ａは、右側の入力側支持部４２’と、左側の入力側支持部４２と、最上段に配置したウオームギア体１と、最下段に配置したウオームギア体１とによって形状を変えることができる平面視平行四辺形からなるウオームギア体支持枠６を形成する（図１参照）。

【0033】

右側の入力側支持部４２’に配設した各回転軸５０には、スプロケットホイール（図示しない）が取り付けられている。各スプロケットホイールは、複数の無端チェーン５２，５２，５２で互いにタンデム式に連動連結されている。

【0034】

最上段の回転軸５０には減速用大歯車５３が固着され、減速用大歯車５３は減速用小歯車５４と噛合している。減速用小歯車５４は、駆動部としてのウオームギア体駆動用モータ（図示せず）に連結されている。

【0035】

すなわち、駆動部としてのウオームギア体駆動用モータを駆動すると、減速用小歯車５４、減速用大歯車５３が回転して、無端チェーン５２，５２，５２を介して各回転軸５０，５０，５０，５０が回転駆動する。この回転軸５０の回転駆動に伴いベベルギア５１，１３が回転することで、４個のウオームギア体１，１，１，１が同期して軸線回りに回転することとなる。

【0036】

調整用操作部３は、ホイールギア体２に対するウオームギア体１の斜交角度αを調整可能とする操作部である。この調整用操作部３について、図１及び図６（ａ）～図６（ｃ）を参照して説明する。

【0037】

調整用操作部３は、調整用操作部３を調整する駆動機構により、図６（ａ）～図６（ｃ）に示すように、ウオームギア体支持枠６の形態を変更して、ホイールギア体２に対するウオームギア体１の斜交角度αを変化することができる。

【0038】

ところで、上記したように、歯車軸体の周面に形成した螺旋状のネジ歯車の螺旋ピッチを徐々に変化させて構成した入力側のウオームギア体１を採用しただけでは、図１に示すように、ウオームギア体１の螺旋ピッチの変化によって、ネジ歯車のねじれ角が変化するので、そのままでは、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２との間に良好な噛み合いを確保することは困難である。

【0039】

そこで、本実施例における無段変速機構では、調整用操作部３を用いてホイールギア体２に対するウオームギア体１の斜交角度αを変化させることでホイールギア体２とウオームギア体１との噛み合い位置を調整するようにしている。

【0040】

調整用操作部３は、例えば、左側の入力側支持部４２の中間部分に、図示しない伸縮シリンダの先端を連結することによって容易に構成できる。すなわち、調整用操作部３は、伸縮シリンダと、伸縮シリンダの伸縮作動により移動する左側の入力側支持部４２とにより構成している。

【0041】

換言すれば、各ウオームギア体１は、調整用操作部３の伸縮シリンダの伸縮作動に伴い、入力軸１０の一端部を回転可能に支持した左側の入力側支持部４２と共に、入力軸１０の他端部を回転可能に支持した右側の入力側支持部４２’の回転軸５０を中心に水平方向に回動変位する。

【0042】

すなわち、ウオームギア体１の入力軸１０は、他端部を駆動部に接続して回転駆動力が伝達される固定端部にすると共に、同他端部で回転軸５０を中心に一端部を水平回動させる自由端部にした可動軸として構成している。

【0043】

これにより、噛み合い位置に基づいてウオームギア体１のギア歯１２の歯筋の方向（断面と直交する方向）とホイールギア体２のギア歯２２の歯筋の方向（断面と直交する方向）とを一致させ、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２との間に良好な噛み合いを確保することができるようにしている。

【0044】

すなわち、図１において、本実施例では、調整用操作部３を構成する伸縮シリンダを操作することによって、図１における最上段のウオームギア体１の入力軸１０の右端を枢支する回転軸５０を回転中心にウオームギア体支持枠６の形態を、図６（ａ）から図６（ｃ）の何れかの形態に変態することができる。

【0045】

ウオームギア体支持枠６の形態変化によって、ウオームギア体１は、伸縮シリンダが縮退した際には、ウオームギア体支持枠６は図６（ａ）に示す平行四辺形形状を有して実線で示す位置にある。

【0046】

この位置では、各ウオームギア体１の一端に形成した１５度のネジ角度を有するピッチ部分において、１５度の傾斜角度で、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２とが噛み合うことになる。

【0047】

次に、伸縮シリンダが中間位置まで伸長した際には、ウオームギア体１は、実線で示す位置に移動し、ウオームギア体支持枠６は、図６（ａ）に示す形態から回転軸５０を中心として反時計周りに回動して図６（ｂ）の右側の形態に変態する。

【0048】

この位置では、各ウオームギア体１の一端に形成した３０度のネジ角度を有するピッチ部分において、３０度の傾斜角度で、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２とが噛み合うことになる。

【0049】

さらに、伸縮シリンダが最大長まで伸長した際には、ウオームギア体１は、実線で示す位置に移動し、ウオームギア体支持枠６は、図６（ａ）に示す形態から回転軸５０を中心として反時計回りに回動して図６（ｃ）の右側の形態に変態する。

【0050】

この位置では、各ウオームギア体１の一端に形成した６０度のネジ角度を有するピッチ部分において、６０度の傾斜角度で、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２とが噛み合うことになる。

【0051】

以上のような構成を有する無段変速機構Ａの動作及び効果について説明する。無段変速機構Ａは、ウオームギア体駆動用モータを駆動すると、入力側のウオームギア体１が回転し、出力側のホイールギア体２との噛み合いによって、ウオームギア体駆動用モータで生起された回転力をホイールギア体２及びホイールギア体２の出力側に連結した負荷に伝達することができる。

【0052】

また、無段変速機構Ａは、調整用操作部３である伸縮シリンダが伸縮することによって、最上段のウオームギア体１の右端の回転軸５０を回転中心として、ウオームギア体支持枠６の平行四辺形を変態して、ホイールギア体２に対するウオームギア体１の斜交角度αを変化することができる。

【0053】

図６（ａ）に示すように，各ウオームギア体１の一端に形成した１５度のネジ角度を有するピッチ部分をホイールギア体２と位置的に一致させることによって、１５度の傾斜角度で、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２とを噛み合わせることができる。

【0054】

一方、伸縮シリンダが中間位置まで伸張した際には、ウオームギア体支持枠６は図６（ａ）に示す位置から示す図６（ｂ）に示す位置まで移動し、ウオームギア体支持枠６の平行四辺形形状を変態する。その結果、各ウオームギア体１の他端に形成した３０度のネジ角度を有するピッチ部分におけるギア歯１２が、３０度の角度でホイールギア体２のギア歯２２と噛み合うことになる。

【0055】

さらに、伸縮シリンダが最大伸張した際には、ウオームギア体支持枠６は図６（ｂ）に示す位置から示す図６（ｃ）に示す位置まで移動し、平行四辺形形状をさらに変態させる。

【0056】

その結果、各ウオームギア体１の他端に形成した６０度のネジ角度を有するピッチ部分におけるギア歯１２が、６０度の角度でホイールギア体２のギア歯２２と噛み合うことになる。

【0057】

また、無段変速機構Ａは、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ウオームギア体１の歯車軸体の周面に形成した螺旋状のギア歯１２の螺旋ピッチを１５度と４５度との間で無段階に変化させている。

【0058】

従って、本実施形態に記載の無段変速機構Ａは、螺旋状のギア歯１２を螺旋ピッチの異なる角度に連続して変化させるように構成することでウオームギア体１とホイールギア体２との間の減速比を容易に変化させることができる。

【0059】

すなわち、無段変速機構Ａは、ウオームギア体１の一端部から他端部にかけて螺旋ピッチが拡大するように螺旋状のギア歯１２を連続的に変化するよう構成することにより無段階で連続的に変速できる。また、このような構成により、ウオームギア体１の全長にわたり、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２との間に良好な噛み合いを確保することができる。

【0060】

＜第２の実施例＞
次に、第２の実施例に係る無段変速機構Ａ２について、図１０を参照しながら説明する。上述した第１の実施例に係る無段変速機構Ａでは、入力側の４本のウオームギア体１と出力側のホイールギア体２と噛み合い位置の調整に際して、入力側の４本のウオームギア体１を並進移動させるとともにホイールギア体２は固定位置に保持するようにしている。

【0061】

これに対して、本実施例に係る無段変速機構Ａ２では、入力側の４本のウオームギア体１と出力側のホイールギア体２との噛み合い位置の調整に際して、入力側のウオームギア体１を固定して、出力側のホイールギア体２を横方向に並進可能な構成にしたことを特徴とする。

【0062】

なお、本実施例に係る無段変速機構Ａ２の基本的構成は、無段変速機構Ａと基本的構成が同じなので、相違する構成要素のみについて説明し、同一の構成要素は、同一の符号を用いて示すと共にその詳細な説明は省略する。

【0063】

図１０に示すように、ウオームホイール並進装置６０を用いて、ホイールギア体２を、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２とが１５度の角度で噛み合う噛み合い位置Ｐ１（実線で示す位置）と、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２とが６０度の角度で噛み合う噛み合い位置Ｐ２（破線で示す位置）との間で並進移動可能としている。

【0064】

具体的には、ウオームホイール並進装置６０は、
（１）図面上、縦方向に伸延するホイールギア体２の両端においてホイールギア体２の軸線と直交方向（図面上横方向）に伸延状態に配置される一対の移送用ネジ軸６１，６１’と、
（２）ホイールギア体２を固着した出力軸２０の両端を回転自在に枢支するとともに移送用ネジ軸６１，６１’に螺着される螺着部分を有する一対の移動ブロック６２，６２’と、
（３）移送用ネジ軸６１，６１’の対応する一端に固着したスプロケットホイール６３，６３’と、一方の移送ネジ用軸６１の一端に連結され、調整用操作部として機能するホイールギア体駆動モータ（図示せず）と、
（４）ホイールギア体２の出力軸２０の軸線と平行にスプロケットホイール６３，６３’間に巻回された同期用無端チェーン６４とを具備する。

【0065】

上記した構成によって、調整用操作部の一部を構成するホイールギア体駆動モータを駆動すると、移送用ネジ軸６１，６１’が同期用無端チェーン６４によって同期して回動する。

【0066】

そして、この回動によって、移送用ネジ軸６１，６１’と螺合する移動ブロック６２，６２’と、移動ブロック６２，６２’間に架設したホイールギア体２が並進移動することになる。

【0067】

すなわち、ホイールギア体２は、噛み合い位置Ｐ１と噛み合い位置Ｐ２との間で並進移動することができる。これにより、無段変速機構Ａ２は、ホイールギア体２を並進移動してウオームギア体１との噛み合い位置を調整する。

【0068】

具体的には、噛み合い位置に基づいてウオームギア体１のギア歯１２の歯筋の方向（断面と直交する方向）とホイールギア体２のギア歯２２の歯筋の方向（断面と直交する方向）とを一致させ、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２との噛み合い位置を調整する。この調整によって、ギア回転数を無段階に変速することができる。

【0069】

＜第３の実施例＞
次に、上記した第３の実施例に係る無段変速機構Ａ３について、図１１を参照して説明する。上記した無段変速機構Ａでは、入力側の４本のウオームギア体１と出力側のホイールギア体２と噛み合い位置を調整するに際して、図１における最上段のウオームギア体１の右端を枢支する回転軸５０（図６（ａ）を参照）を回転中心として、ウオームギア体支持枠６を変形して入力側の４本のウオームギア体１を並進移動させる。一方、ホイールギア体２は、固定位置に保持するようにしている。

【0070】

これに対して、本実施例に係る無段変速機構Ａ３は、図１１に示すように、ホイールギア体２の出力軸２０の一端部を架台４に立設した枢軸７０によって回転自在に枢支するとともに、ホイールギア体２の出力軸２０の他端部を並進移動させるようにしたことを特徴とする。無段変速機構Ａ３は、上記した構成によって、ホイールギア体２とウオームギア体１との噛み合い位置を調整する。

【0071】

具体的には、噛み合い位置に基づいてウオームギア体１のギア歯１２の歯筋の方向（断面と直交する方向）とホイールギア体２のギア歯２２の歯筋の方向（断面と直交する方向）とを一致させる。

【0072】

これによって、ウオームギア体１のギア歯１２とホイールギア体２のギア歯２２との間に良好な噛み合いを確保することができる。

【0073】

以上、第１～第３の実施例に係る無段変速機構Ａ～Ａ３を説明してきたが、これらの無段変速機構は以下の構成とすることもできる。

【0074】

図８に示すように、所定のピッチ内では、実際の噛み合い状態を考慮して、図８（ａ）における断面Ｃ―Ｃ， Ｄ－Ｄ， Ｅ－Ｅを、円滑な噛み合いを得るために、最適な形状とすることもできる（図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ））。

【0075】

＜第４の実施例＞
次に、上記した第４の実施例の無段変速機構Ａ４について、図１２～図１５を参照して説明する。本実施例に係る無段変速機構Ａ４は、図１２に示すように、周面にギア歯２２を形成した長手棒状のホイールギア体２と、ホイールギア体２の周面のギア歯２２に噛合するギア歯１２を形成したウオームギア体１とより構成している点で、上述した第１の実施例に係る無段変速機構Ａと同様の構成を備える。

【0076】

本実施例の無段変速機構Ａ４と上述の無段変速機構Ａとが異なる点は、本実施例の無段変速機構Ａ４が、
（１）ホイールギア体２は、ギア本体２１０を一端から他端にかけて径を漸次拡大或いは縮小したテーパー形状とし、
（２）ウオームギア体１，１，１，１は、周面のギア歯１２をホイールギア体２の周面のギア歯２２と噛合させると共にホイールギア体２の周面に沿って移動自在とし、
（３）ウオームギア体１，１，１，１が噛合するホイールギア体２の周面のギア位置により、ウオームギア体１，１，１，１からの回転数を無段変速してホイールギア体２に伝達する構成を備えたことにある。

【0077】

ホイールギア体２は、図１２～図１３（ｂ）に示すように、出力軸２０に一体的に外嵌固定された細長の円錐台形状又は円錐形状のギア本体２１０と、ギア本体２１０の外周面に形成したゴグとしてのギア歯２２と、により構成している。

【0078】

出力軸２０は、変速対象となる所定位置で回転駆動装置の駆動軸（図示略）に接続しており、架台に設けた所定の軸受（図示略）に枢支されている。ギア本体２１０は、長手方向（軸方向）を出力軸２０の軸方向に沿うと共に、断面視で略円形の中心に出力軸２０の中心を同心で配置して、出力軸２０に固定される。

【0079】

ギア本体２１０は、図１２～図１３（ｂ）に示すように、長手方向（軸方向）の一端側から他端側にかけて外径を漸次拡大或いは縮小しており、外周面２１１を長手方向（軸方向）に沿って傾斜するテーパ面に形成している。

【0080】

ギア歯２２は、ギア本体２１０の外周面２１１において、周方向に一定のピッチで複数形成されるとともに、ギア本体２１０の長手方向（軸方向）に沿って歯すじを形成している。詳細には、ギア歯２２は、ギア本体２１０の外周面２１１で周方向に交互に形成した複数のギア山部２２０と複数のギア谷部２２１とにより構成している。

【0081】

ギア山部２２０は、ギア本体２１０のテーパー形状に適合するように一端側から他端側にかけて漸次拡大又は縮小している。すなわち、ギア山部２２０の頂面によりなす歯すじ形状は、図１２～図１３（ｂ）に示すように、に示すように、ギア本体２１０の軸方向に沿って漸次拡大又は縮小する細長の略台形状となる。

【0082】

ギア谷部２２１は、歯溝のピッチ長さを同一にしており、ギア本体２１０の軸方向に沿うと共に、隣接するギア山部２２０，２２０同士の間で断面視半円状の溝として形成される。すなわち、ギア谷部２２１の溝すじ形状は、図１２～図１３（ｂ）に示すように、ギア本体２１０の軸方向に沿う細長の略方形状となる。

【0083】

このような出力側のホイールギア体２の外周廻りに、周面に形成したギア歯１２をホイールギア体２のギア歯２２に噛合するように入力側のウオームギア体１，１，１，１が回転可能に複数配設されている。ウオームギア体１，１，１，１は、ホイールギア体２の軸方向視で出力軸２０を中心に、十字対称形に４つ配置されている。

【0084】

ウオームギア体１は、所定の駆動源に接続して回転駆動する入力軸１００と一体的に回転すると共に同入力軸１００に沿って移動可能に構成したギア本体１１０と、ギア本体１１０の外周面に径方向外方に突出形成したギア歯１２０と、で構成している。

【0085】

複数の入力軸１００，１００，１００，１００は、図１２～図１３（ｂ）に示すように、ホイールギア体２のテーパ状の外周面２１１の傾斜に沿って、ホイールギア体２の外周廻りに一定間隔で４つ配設されている。

【0086】

詳細には、各入力軸１００，１００，１００，１００は、ホイールギア体２の出力軸２０に対して傾斜すると共に、出力軸２０の所定位置を同一の交差点とするように出力軸２０の外周廻りに配設される。各入力軸１００，１００，１００，１００は、同一回転方向且つ同一回転量で同期回転するように構成されている。

【0087】

ギア本体１１０は、短円筒状であって、筒孔に入力軸１００を挿入して入力軸１００に外嵌され、入力軸１００の軸方向については移動可能ではあるが、周方向については入力軸１００に固定されて移動規制されるように構成される。

【0088】

このようなウオームギア体１と入力軸１００との嵌合構造として、例えば、ウオームギア体１のギア本体１１０の筒孔と入力軸１００の外周面とが互いに雌雄嵌合するスプライン嵌合構造を採用することができる。

【0089】

詳細には、入力軸１００の外周面に軸方向沿う雄側スプライン嵌合部を形成すると共に、ギア本体１１０の筒孔内周面に入力軸１００の雄側スプライン嵌合部に嵌合対応するメス側スプライン嵌合部を形成することでウオームギア体１と入力軸１００との嵌合構造を構成する。

【0090】

また、複数のウオームギア体１，１，１，１はそれぞれ、ホイールギア体２の外周面２１１の長手方向における位置を同一（入力軸１００の軸方向に対する位相（レベル）を同一）とするように調整用操作部３により同期平行移動をする。すなわち、各ウオームギア体１，１，１，１は、ホイールギア体２の仮想径断面上に常時位置するように、調整用操作部３によって互いに同期した入力軸１００に沿う移動を行う。

【0091】

このような調整用操作部３による各ウオームギア体１，１，１，１の移動構成は、入力軸１００に沿ってギア本体１１０を移動させる構成のものであってもよいし、入力軸１００に一体のギア本体１１０を入力軸１００ごと軸方向に沿って移動させる構成のものであってもよい。

【0092】

ギア歯１２０は、ギア本体１１０の外周面の所定位置で、入力軸１０の径方向外方に突出した単一突起部として形成される。詳細には、ギア歯１２０は、入力軸１０の回転に伴ってホイールギア体２のギア歯２２に噛合又は離脱する形状とすべく、ギア歯２２のギア谷部２２１に嵌り込む断面視半円状に形成される。

【0093】

特に、本実施例の無段変速機構Ａ４は、ホイールギア体２の周廻りに配置した複数のウオームギア体１，１，１，１のうち少なくともいずれか一つのウオームギア体１が、外周側で回転して中心のホイールギア体２に常時噛合し、複数の入力軸１００，１００，１００，１００からの回転動力をホイールギア体２に常時伝達するように構成している。

【0094】

詳細には、図１４（ａ）～図１５（ｄ）に示すように、複数のウオームギア体１，１，１，１は、軸方向視において、それぞれの単一のギア歯１２０，１２０，１２０，１２０の突出方向を同一方向にしてホイールギア体２を中心に左右前後に配設される。

【0095】

例えば、図１４（ａ）及び図１５（ａ）に示すように、後側ウオームギア体１のギア歯１２０がホイールギア体２のギア歯２２に噛合している状態では、他の前左右側ウオームギア体１，１，１のギア歯１２０，１２０，１２０は離脱状態となっている。

【0096】

すなわち、各ウオームギア体１，１，１，１の同期回転に伴い、図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）に示す右側ウオームギア体１とホイールギア体２の噛合状態、図１４（ｃ）及び図１５（ｃ）に示す上側ウオームギア体１とホイールギア体２の噛合状態、図１４（ｄ）及び図１５（ｄ）に示す左側ウオームギア体１の噛合状態といったように、各ウオームギア体１，１，１，１とホイールギア体２との噛合を順次行いながら中央のホイールギア体２に回転動力を伝達してホイールギア体２を連続的に回転させる。

【0097】

この各ウオームギア体１，１，１，１のホイールギア体２の噛合位置により、ホイールギア体２の回転径が変化するためギア比（回転量）も自ずと変化することとなり、出力軸２０の減速や増速の可変を行うことができる。

【0098】

すなわち、図１３（ａ）、図１４（ａ）～図１４（ｄ）に示すように、各ウオームギア体１，１，１，１を各入力軸１００，１００，１００，１００に沿って平行移動させてホイールギア体２の拡径側に位置付けた場合には、入力側の各ウオームギア体１，１，１，１から回転力を伝達されたホイールギア体２は、出力軸２０の回転トルクを大きくすると共に回転速度を遅くする。

【0099】

一方で、図１３（ｂ）、図１５（ａ）～図１５（ｄ）に示すように、各ウオームギア体１，１，１，１を各入力軸１００，１００，１００，１００に沿って平行移動させてホイールギア体２の縮径側に位置付けた場合には、入力側の各ウオームギア体１，１，１，１から回転力を伝達されたホイールギア体２は、出力軸２０の回転トルクを小さくすると共に回転速度を早くする。

【0100】

このように、本実施例の無段変速機構Ａ４によれば、ホイールギア体２のテーパ形状に沿って、複数のウオームギア体１，１，１，１を移動自在としてウオームギア体が噛合するホイールギア体２の周面のギア位置により、特別なインバータなどの装置を用いることなく、ウオームギア体１，１，１，１からの回転数を無段変速してホイールギア体２へ回転動力を伝達することができる。

【符号の説明】

【0101】

Ａ 無段変速機構
１ ウオームギア体
１０ 入力軸
１１ ギア本体
１２ ギア歯
２ ホイールギア体
２０ 出力軸
２１ ギア本体
２２ ギア歯

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【手続補正書】

【提出日】2023-03-01

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周面にギア歯を形成した長手棒状のホイールギア体と、前記ホイールギア体の周面のギア歯に噛合するウオームギア体と、より構成し、
前記ホイールギア体は、
一端から他端にかけて径を漸次拡大或いは縮小したテーパー形状とし、
前記ウオームギア体は、
周面のギア歯が前記ホイールギア体の周面のギア歯と噛合すると共に前記ホイールギア体の周面に沿って移動自在であり、
前記ウオームギア体が噛合する前記ホイールギア体の周面のギア位置により、前記ウオームギア体からの回転数を無段変速して前記ホイールギア体に伝達することを特徴とする無段変速機構。