特許 7365714 回転式変速機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-12

(45)【発行日】2023-10-20

(54)【発明の名称】回転式変速機構

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/56 20060101AFI20231013BHJP

【ＦＩ】

F16H3/56

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021137091

(22)【出願日】2021-08-25

(65)【公開番号】P2022040064

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2021-08-25

(31)【優先権主張番号】109129396

(32)【優先日】2020-08-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】596009559

【氏名又は名称】姚 立和

(74)【代理人】

【識別番号】100143720

【弁理士】

【氏名又は名称】米田 耕一郎

(72)【発明者】

【氏名】姚 立和

(72)【発明者】

【氏名】連 哲文

(72)【発明者】

【氏名】田 騏禎

(72)【発明者】

【氏名】謝 培升

【審査官】増岡 亘

(56)【参考文献】

【文献】特開平７－３０５６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－３０９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４８７８４０１（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１２９６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０５９１６１７（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ３／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

出力軸(10)と、
伝動モジュール(20)と、
少なくとも1つの増速モジュール(30)と、からなる回転式変速機構であって、
前記伝動モジュール(20)は、前記出力軸(10)に設けられ、
前記伝動モジュール(20)は、
前記出力軸(10)を一方向に駆動させる駆動輪(21)と、
前記駆動輪(21)と前記出力軸(10)との間に設けられていて、前記駆動輪(21)に対して前記出力軸を相対的に一方向に回転させるとともに逆方向の場合に空回りの状態とする一方向軸ユニット(22)と、を備え、
前記少なくとも1つの増速モジュール(30)は、前記出力軸(10)に設けられ、
前記増速モジュール(30)は、
連結ギア(31)と、
回転変速車輪ユニット(32)と、
増速ギア(38)と、
嵌合係止ユニット(40)と、を備え、
そのうち、
前記連結ギア(31)は、前記出力軸(10)に枢設されるとともに、前記駆動輪(21)と連動し、前記連結ギア(31)と前記出力軸(10)との間には一方向軸ユニットに相当する構成はなく、
前記増速ギア(38)は、出力軸(10)の一端に固設され、
前記回転変速車輪ユニット(32)は、少なくとも1つの変速ギア(33)を備え、
各前記変速ギア(33)は、前記連結ギア(31)と噛み合う小径ギア(331)と、前記増速ギア(38)と噛み合う大径ギア(332)と、を備え、
以上の構造により、
低速時には、前記増速モジュール(30)の前記回転変速車輪ユニット(32)を公転させることで空回りが生じ、入力された動力は、前記駆動輪(21)を通して前記出力軸(10)を一方向に駆動させ、
高速時には、前記嵌合係止ユニット(40)により相対する前記回転変速車輪ユニット(32)の公転を停止させることで、相対する前記回転変速車輪ユニット(32)の変速ギア(33)は、対応する前記増速ギア(38)の公転から自転に変わり増速し、
前記駆動輪(21)には噛合部(28)が設けられ、かつ、前記連結ギア(31)は前記駆動輪(21)の前記噛合部(28)と噛み合う噛合部(311)を有することで、前記連結ギア(31)と前記駆動輪(21)とは同時に連動し、
前記一方向軸ユニット(22)と前記駆動輪(21)の前記噛合部(28)とは、前記駆動輪(21)において同じ側に設けられている
ことを特徴とする回転式変速機構。

【請求項2】

請求項1に記載の回転式変速機構において、
前記出力軸(10)は、凸軸部(15)を備え、
前記凸軸部(15)には、前記一方向軸ユニット(22)によって前記伝動モジュール(20)の前記駆動輪(21)が設けられ、
前記駆動輪(21)の軸心は、前記一方向軸ユニット(22)を設置するための軸溝(25)を備えることで、前記駆動輪(21)は、前記出力軸(10)を一方向に作動させるとともに、逆方向の場合、空回りの状態となる
ことを特徴とする回転式変速機構。

【請求項3】

請求項1に記載の回転式変速機構において、
前記伝動モジュール(20)の前記駆動輪(21)は、ベルトプーリーであることで、動力源はベルトにより駆動される
ことを特徴とする回転式変速機構。

【請求項4】

請求項1に記載の回転式変速機構において、
前記連結ギア(31)の外周縁は大径ギア(312)を備えることで、前記回転変速車輪ユニット(32)の前記変速ギア(33)における前記小径ギア(331)は相対して噛みあうとともに、前記増速ギア(38)の直径は前記変速ギア(33)の前記大径ギア(332)より小さいことで、前記出力軸(10)を駆動させて増速する
ことを特徴とする回転式変速機構。

【請求項5】

請求項1に記載の回転式変速機構において、
前記回転変速車輪ユニット(32)は、2つのまたは2つの以上の順に噛みあう前記変速ギア(33)を備えるとともに、最末端の前記変速ギア(33)は前記増速ギア(38)と噛みあうことで大幅に増速する
ことを特徴とする回転式変速機構。

【請求項6】

請求項1から請求項5のいずれかに記載の回転式変速機構において、
前記回転変速車輪ユニット(32)の前記変速ギア(33)は車輪台(35)に枢設され、
前記車輪台(35)において、少なくとも2つの固定柱(352)の両端には、前記出力軸(10)が中心を貫通するフレーム板(351、353)がそれぞれ設けられるとともに、各前記変速ギア(33)は、輪軸(36)によって2つのフレーム板(351、353)の間にそれぞれ枢設される
ことを特徴とする回転式変速機構。

【請求項7】

請求項6に記載の回転式変速機構において、
前記嵌合係止ユニット(40)における前記回転変速車輪ユニット(32)の前記車輪台(35)の一側にはディスクブレーキ(41)が固設されるとともに、前記ディスクブレーキ(41)の周縁には停止部品(45)が設けられることで、前記ディスクブレーキ(41)の回転が選択的に制止され、それにより、前記回転変速車輪ユニット(32)における相対する前記出力軸(10)の公転が同時に停止される
ことを特徴とする回転式変速機構。

【請求項8】

請求項7に記載の回転式変速機構において、
前記嵌合係止ユニット(40)の前記停止部品(45)は、クランプである
ことを特徴とする回転式変速機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変速機構造に関し、特に、構造が簡単で故障率が低く、効果的に体積と製造コストを低減することができ、変速時に動力を直接接続することで、変速效率及び信頼性を向上させることができ、さらに、直接変速できることで、ギアの切り換えをよりスムーズにすることのできる回転式変速機構に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の変速機は、主に２種類の形態があり、そのうちの１つはギア式変速機である。ギア式変速機は、動力接続の効率は好ましいが、その構造は複雑であり、コストが高いだけでなくメンテナンスも容易ではないと同時に、ギアを切り替える際に、短時間内に増速または減速することで勢いが急に弱まる状態に陥りやすい。変速機のもう１つの形態は無段変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ、 ＣＶＴ）である。無段変速機は、構造を簡素化できることで、コストを低減できるとともにメンテナンスも容易であるが、動力接続の效率が好ましくない。さらに、従来のクラッチ式変速機は、クラッチ内部に電気部品及び電線を設ける必要があるため、構造が複雑である上、クラッチ全体の幅や体積が大きくなる。さらに、クラッチの動力は主に電磁力により、静止部品と回転部品を結合させる際、摩擦力によって結合されるため、動的損失により動力伝達の確立が非常に困難となる。さらに、変速時に、動力接続が不連続になるウィンドウ期間が生じるとともに、さらに、変速過程においてフラストレーションが生じやすく変速機の実用性を低下させている。言い換えると、従来の変速機にはいずれにも、構造が複雑すぎてメンテナンスや交換が困難である、動力伝達の確立が難しい、及び、変速效率が好ましくない等の問題がそれぞれ存在しているため、従来の変速機は実際の使用において信頼性に欠けている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、主に、効果的に構造を簡素化することで、コスト及び故障率を効果的に低減できるとともに、メンテナンス及び交換を容易にすることのできる回転式変速機構を提供することを目的とする。

【0004】

本発明は、さらに、変速時に動力を直接接続することで、ギアの切り換え速度をより高めることができ、動的損失が生じないようにすることで、変速效率及び信頼性を向上させることのできる回転式変速機構を提供することを目的とする。

【0005】

本発明は、さらに、直接変速できることで、ギアの切り換えの際に勢いが急に弱まることがなく、ギアの切り換えをよりスムーズにすることのできる回転式変速機構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】

本発明は、出力軸と、出力軸に順に設けられる伝動モジュールと、少なくとも１つの増速モジュールとからなり、前記伝動モジュールは、前記出力軸を一方向に駆動させることのできる駆動輪を備え、各前記増速モジュールは、出力軸に枢設される連結ギアと、出力軸に固設される増速ギアと、連結ギアと増速ギアの間に設けられる回転変速車輪ユニットを備えるとともに、増速モジュールは、さらに、回転変速車輪ユニットを選択的に停止させることのできる嵌合係止ユニットを備える。従って、低速時には、増速モジュールの回転変速車輪ユニットを公転させることで空回りが生じ、入力された動力は、駆動輪を通して出力軸を一方向に駆動させる。高速時には、前記嵌合係止ユニットにより相対する回転変速車輪ユニットの公転を停止させることで、相対する回転変速車輪ユニットの変速ギアは、対応する前記増速ギアの公転から自転に変わり増速する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明における斜視外観図である。

【図2】本発明における斜視分解図である。

【図3】本発明における組立後の側面断面図である。

【図4】本発明における初期ギアの動作の側面断面図である。

【図5】本発明における増速ギアに変換した際の動作の側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１、図２に示す通り、本発明は、出力軸１０と、伝動モジュール２０と、少なくとも１つの増速モジュール３０とからなる。それにより、動力源により伝動モジュール２０を作動させて前記出力軸１０を駆動させ、出力を生成するとともに、各前記増速モジュール３０により伝動モジュール２０に入力する速度を速めることができる。

【0009】

図２、図３に示す通り、本発明における好ましい実施例において、上述の出力軸１０により伝動モジュール２０及び各前記増速モジュール３０をそれぞれ穿設することができるとともに、前記出力軸１０は、凸軸部１５を備えることで、前記伝動モジュール２０を設けることができる。

【0010】

上述の伝動モジュール２０は、前記出力軸１０を一方向に駆動させることのできる駆動輪２１を備え、前記駆動輪２１はベルトプーリーであることができることで、動力源はベルトにより駆動され、そのうち、前記駆動輪２１は一方向軸ユニット２２によって前記出力軸１０の凸軸部１５上に設けられる。前記一方向軸ユニット２２は、一方向ベアリング２２１と、前記一方向ベアリング２２１の両側に位置する２つのベアリング２２２を備えるとともに、前記駆動輪２１の中心は、軸溝２５を備えることで、上述の一方向軸ユニット２２が収容され、それにより、前記駆動輪２１は、前記出力軸１０を一方向に駆動させることができるとともに、逆方向の場合空回りの状態となる。

【0011】

上述の出力軸１０に穿設された増速モジュール３０は、伝動モジュール２０と連動するとともに、前記出力軸１０を選択的に作動させることができ、各前記増速モジュール３０は、連結ギア３１と、回転変速車輪ユニット３２と、増速ギア３８と、嵌合係止ユニット４０を備える。そのうち、前記連結ギア３１は、上述の出力軸１０に枢設されるとともに、前記連結ギア３１は噛合部３１１を備える。上述の伝動モジュール２０の駆動輪２１の軸心には、相対して噛み合う噛合部２８が形成され、それにより、前記連結ギア３１は前記駆動輪２１と同時に連動するとともに、前記連結ギア３１の外周縁は、回転変速車輪ユニット３２を駆動させることのできる大径ギア３１２を備え、前記回転変速車輪ユニット３２は、連結ギア３１を囲み、同時に公転する少なくとも１つの変速ギア３３を備える。そのうち、各前記変速ギア３３は、ギア３１に連結された大径ギア３１２と噛み合わされた小径ギア３３１と、小径ギア３３１より直径が大きい大径ギア３３２を備え、さらに、前記増速ギア３８は上述の出力軸１０に固設されるとともに、前記増速ギア３８の直径は、前記変速ギア３３の大径ギア３３２より小さく、変速ギア３３の大径ギア３３２は、増速ギア３８と相対して噛み合うことで、出力軸１０を駆動させて増速させることができる。さらに、いくつかの実施例に基づいて、前記回転変速車輪ユニット３２は、２つのまたは２つの以上の順に噛みあう変速ギア３３を備えることができるとともに、最末端の変速ギア３３は、前記増速ギア３８と噛みあうことで大幅に増速させる効果を備える。さらに、前記回転変速車輪ユニット３２の変速ギア３３は車輪台３５に枢設され、前記車輪台３５の各前記少なくとも２つの固定柱３５２の両端には、出力軸１０が中心を貫通するフレーム板３５１、フレーム板３５３がそれぞれ設けられるとともに、各前記変速ギア３３は、輪軸３６により２つのフレーム板３５１とフレーム板３５３の間にそれぞれ枢設され、それにより、各前記変速ギア３３は、車輪台３５を駆動させ相対する出力軸１０を公転・自転させ、さらに、前記嵌合係止ユニット４０が前記回転変速車輪ユニット３２に設けられることで、前記回転変速車輪ユニット３２の変速ギア３３における相対する出力軸１０の公転を選択的に停止させることができる。本発明の嵌合係止ユニット４０における前記回転変速車輪ユニット３２の車輪台３５の一側にはディスクブレーキ４１が固設されるとともに、前記ディスクブレーキ４１の周縁には停止部品４５が設けられることで、前記ディスクブレーキ４１の回転が選択的に制止され、それにより、前記回転変速車輪ユニット３２の変速ギア３３における相対する前記出力軸１０の公転が同時に停止される。そのうち前記停止部品４５は、クランプ、電磁体、ライニング等であることができる。

【0012】

従って、前記伝動モジュール２０を作動させることにより、前記出力軸１０を駆動させて初期ギアの出力を生成することができるとともに、前記嵌合係止ユニット４０を動かすことによって前記増速モジュール３０は前記出力軸１０の出力速度を選択的に向上させることができることで、回転式変速機構が構成される。

【0013】

図１、図４に示す通り、本発明の動作において、前記出力軸１０が初期ギアで回転する必要がある場合、前記増速モジュール３０の嵌合係止ユニット４０を作動させない。この際、動力源が伝動モジュール２０の駆動輪２１を作動させると、前記駆動輪２１は、一方向軸ユニット２２により前記出力軸１０を直接駆動させて同時に回転するとともに、前記駆動輪２１は、前記増速モジュール３０の連結ギア３１を同時に駆動させて回転することで、前記連結ギア３１は、相互に噛み合う回転変速車輪ユニット３２の変速ギア３３を作動させて相対して公転し、それにより、前記回転変速車輪ユニット３２の変速ギア３３は、出力軸１０上の増速ギア３８に干渉せず、前記出力軸１０によって初期ギアの速度出力が形成される。

【0014】

図１、図５に示す通り、増速の必要がある場合、前記増速モジュール３０の嵌合係止ユニット４０を作動させて前記回転変速車輪ユニット３２における変速ギア３３の公転を停止させ、前記嵌合係止ユニット４０の停止部品４５によって前記ディスクブレーキ４１を挟持係止することで、ディスクブレーキ４１に固接された相対する増速モジュール３０の車輪台３５が固定され、それにより、変速ギア３３における相対する増速ギア３８の公転を同時に停止させる。前記増速モジュール３０の連結ギア３１は、伝動モジュール２０の駆動輪２１と連結されることで、前記連結ギア３１は、相対して噛みあう変速ギア３３を同時に駆動させて自転させるとともに、各前記変速ギア３３は、相対して噛みあう増速ギア３８を同時に駆動させる。前記連結ギア３１は、大径ギア３１２と変速ギア３３の小径ギア３３１が噛み合うとともに、前記変速ギア３３の大径ギア３３２とやや小径の増速ギア３８が噛み合うことで、前記増速ギア３８は、出力軸１０を駆動させて出力軸１０の出力速度を駆動輪２１の入力速度よりも大きくする。前記出力軸１０と伝動モジュール２０の駆動輪２１の間には、一方向ベアリング２２１を備える一方向軸ユニット２２が設けられることで、出力軸１０の回転速度が駆動輪２１よりも大きい場合、前記一方向軸ユニット２２を利用して反対方向に空回りさせることができ、高速回転の出力軸１０と初期回転速度の駆動輪２１が相互に干渉しないことで、前記出力軸１０は相互に対応する増速ギアの速度出力を形成する。

【0015】

上述した設計と説明の通り、本発明は、一方向軸ユニット２２により出力軸１０に伝動モジュール２０と駆動輪２１を設けるとともに、前記出力軸１０には、駆動輪２１と同時に回転する増速モジュール３０がさらに設けられることで、前記増速モジュール３０は、嵌合係止ユニット４０によって選択的に停止させることのできる回転変速車輪ユニット３２を備える。低速が必要な場合、前記増速モジュール３０の回転変速車輪ユニット３２を出力軸１０に対して公転状の空回りの状態にすることができ、動力源は前記駆動輪２１を通して出力軸１０を一方向に駆動させることで初期速度が生成される。増速が必要な場合、前記嵌合係止ユニット４０によって回転変速車輪ユニット３２の公転を停止させることで、前記回転変速車輪ユニット３２は変速ギア３３の自転により出力軸１０を駆動させることで増速するとともに、一方向軸ユニット２２と駆動輪２１により空回りが形成されることで、初期速度の駆動輪２１と増速した出力軸１０との間に干渉が生じるのを防ぐことができる。本発明は同時に以下に挙げる効果を備える。

【0016】

１、本発明の伝動モジュール２０は、一方向軸ユニット２２により出力軸１０に設けられ、伝動モジュール２０と連動する増速モジュール３０は、回転変速車輪ユニット３２によって出力軸１０に設けられる増速ギア３８を駆動させ、前記回転変速車輪ユニット３２の公転を選択的に停止させることで増速する。従来のギア式変速機に比べ、構造が簡単であるとともに故障率が低く、効果的に体積と製造コストを低減することができる。

【0017】

２、本発明では、変換・増速する場合、増速モジュール３０の回転変速車輪ユニット３２における変速ギア３３の自転により出力軸１０上の増速ギア３８を駆動させる。無段自動変速機に比べ、摩擦力で昇速することによる動的損失が生じないことで、本発明は效率を高めることができるとともに信頼性を備える。

【0018】

３、本発明は、初期速度において、その増速モジュール３０における増速ギア３８が出力軸１０と同時に回転した状態であるため、増速モジュール３０の変速ギア３３によって相対する増速ギア３８の公転から位置決めされた自転に変換され増速する場合、従来の静止状態からの増速とは違い、初期速度から直接増速することができるため、変速が迅速でありウィンドウ期間が生じないと同時に、変速時に勢いが急に弱まることがない。従って、よりスムーズに変速を行うことができる。

【符号の説明】

【0019】

１０ 出力軸
１５ 凸軸部
２０ 伝動モジュール
２１ 駆動輪
２２ 一方向軸ユニット
２２１ 一方向ベアリング
２２２ ベアリング
２５ 軸溝
２８ 噛合部
３０ 増速モジュール
３１ 連結ギア
３１１ 噛合部
３１２ 大径ギア
３２ 回転変速車輪ユニット
３３ 変速ギア
３３１ 小径ギア
３３２ 大径ギア
３５ 車輪台
３５１ フレーム板
３５２ 固定柱
３５３ フレーム板
３６ 輪軸
３８ 増速ギア
４０ 嵌合係止ユニット
４１ ディスクブレーキ
４５ 停止部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】