(57)【要約】【課題】構造が簡単で外部からの力を必要とせず、なおかつ、原動力の大きさにみあった出力調整を可能とする自動無段変速装置。【解決手段】遊星歯車とボールカムを融合させ、スプリングの伸縮によりギア比を自動的に変える。また、スプリングを伸縮させることで負荷にみあった出力調整を可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星歯車とボールカムの簡易自動無段変速装置（図１・２）
イ）入力軸端部（１）に固定したサンギア（１３）と、まわりに配したプラネタリギア（１２）、ケース（５）と一体化させたインターナルギア（１８）とで遊星歯車を構成させる。
ロ）プラネタリギア（１２）からの回転は、プラネタリキャリア（１４）を介して最終出力軸（１５）に伝わる。
ハ）一方、同軸上にローターＡ（６）、スプリング（７）、ローターＢ（８）を配置し入力軸（１）と常に同時に回転させる。
ニ）ローターＢ（８）には溝があり、ケース（５）にはらせん状溝（または類似する凹でもよい）（２２）が掘り込まれてあり、その溝にボール（１０）を挟み込む。
ホ）らせん状溝（２２）には抜き方向に勾配が付けてある。
ヘ）ローターＢ（８）は回転したときにボール（１０）を介してらせん溝を押し、ケース（５）を回転させる。
ト）ケース（５）の外周には逆転防止リング（２０）があり、図１の−（マイナス）方向には回転しない構造になっている。また、逆転防止リング（２０）は取付アーム（９）と一体になっており、本体を車両等のフレームに固定する役割も兼ねている。
チ）ケース（５）の内径にはネジ（２１）が切られたおり、調整リング（２）を回すことでローターＡ（６）を押し、スプリング（７）を伸縮させることができる。
リ）以上の構成よりなる自動無段変速装置。
【請求項２】
請求項１の構成を自転車に使用した、チェーンを必要としない自動無段変速装置付自転車（図３）
イ）取り付けアーム（９）を自転車のフレームに固定する。
ロ）ペダル（２６）からの原動力をギアケース（２４）を介し軸方向に変換して請求項１の変速装置の入力軸と接続する。
ハ）出力軸（１５）を後輪側のギアケース（２５）に接続する。
ニ）以上の構成よりなる自動無段変速装置付自転車。
【請求項３】
請求項１の構成を電動ドリル等に後付けする自動無段変速装置付ハンドル（図４）
イ）請求項１の変速装置の入力軸に電動ドリルを取り付ける
ロ）出力軸にドリルチャック（２９）を取り付ける
ハ）逆転防止リング（２０）にハンドル（２８）を固定する。またはハンドルを電動ドリル本体に固定してもよい。
ニ）以上の構成よりなる後付け自動無段変速装置付ハンドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明は、遊星歯車とボールカムを融合させ、外部からの力を受けずに自動無段変速を行ない、かつ原動力の大きさにみあった出力の設定ができる自動無段変速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】従来、変速装置は構造が複雑で多数の部品と、大きな設置スペース、電子制御や油圧制御を必要としており、開発コスト、生産コストとも多大なものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９５９３６
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】なし
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】以上の問題を解決するため、次の項目を課題とした。
イ）部品の数を少なくし、構造、形状を簡易化させる。
ロ）外部からの力（電子制御等）を受けずに自動無段変速を行う。
ハ）原動力の負荷を調整可能にする。
ニ）力のロスを抑える。
【課題を解決するための手段】
【０００６】遊星歯車とボールカムの簡易自動無段変速装置（図１・２）
イ）入力軸端部（１）に固定したサンギア（１３）と、まわりに配したプラネタリギア（１２）、ケース（５）と一体化させたインターナルギア（１８）とで遊星歯車を構成させる。
ロ）プラネタリギア（１２）からの回転は、プラネタリキャリア（１４）を介して最終出力軸（１５）に伝わる。
ハ）一方、同軸上にローターＡ（６）、スプリング（７）、ローターＢ（８）を配置し入力軸（１）と常に同時に回転させる。
ニ）ローターＢ（８）には溝があり、ケース（５）にはらせん状溝（または類似する凹でもよい）（２２）が掘り込まれてあり、その溝にボール（１０）を挟み込む。
ホ）らせん状溝（２２）には抜き方向に勾配が付けてある。
ヘ）ローターＢ（８）は回転したときにボール（１０）を介してらせん溝を押し、ケース（５）を回転させる。
ト）ケース（５）の外周には逆転防止リング（２０）があり、図１の−（マイナス）方向には回転しない構造になっている。また、逆転防止リング（２０）は取付アーム（９）と一体になっており、本体を車両等のフレームに固定する役割も兼ねている。
チ）ケース（５）の内径にはネジ（２１）が切られたおり、調整リング（２）を回すことでローターＡ（６）を押し、スプリング（７）を伸縮させることができる。
リ）以上の構成よりなる自動無段変速装置。
【発明の効果】
【０００７】イ）本発明は、遊星歯車をサンギア（１３）のみで回した場合はＬＯＷギアモードになり、サンギアとインターナルギア（１８）で同時に回した場合はＨＩＧＨギアモードになる。
ロ）初期の状態は常にＨＩＧＨギアモードになっており、遊星歯車も含めて本体自体が入力軸と同時に回転する。
ハ）発進時や登坂時、入力軸（１）からの回転力はローターＡ、Ｂ（６）、ボールＡ（１０）を介してケース（５）のらせん溝（２２）に伝えようとするが、負荷が大きいためボールＡ（１０）が、らせん溝をはい上がろうとする。
ニ）すると、ボールＡ（１０）がスプリング（７）を収縮させながらローターＢ（８）を矢印方向に移動させることになる。
ホ）らせん溝（２２）には勾配が付けてあるため、ボールＡ（１０）との間にスキマが生まれる。
ヘ）その結果、ボールＡ（１０）が単独で空回りしてしまいケース（５）を押し回すことがでない、これがＬＯＷギアモードとなる。
ト）回転速度が上昇して、負荷が弱くなるとボールＡ（１０）がらせん溝（２２）を釣り合いをとりながら上下運動を繰り返す状態になる、これが中速モードとなる。
チ）さらに回転速度が上昇して負荷がほぼ無くなり、ボールＡ（１０）が初期の位置に戻るとＨＩＧＨギアモードとなる。
リ）また、原動力の負荷を調整する手段としては、調整リング（２）を＋方向に回すことでスプリング（７）の反発が大きくなる結果ＨＩＧＨギアモードに近づき、逆に一方向に回せばＬＯＷギアモードに近づく。
ヌ）より大きな出力が必要であれば、遊星歯車のギア比、らせん溝の数、また角度や形状を変えることで対応でき、部材の強度と精度があれば小型化もできる。
ル）この発明は、ＬＯＷギア時でも常に歯車が力を伝達しているので、従来のトルコンと違い伝達ロスが少ない。また、原動力の大小による調整も可能なので、この効果は幅広く応用できると考える。外部からの力を必要とせず、自転車をはじめとする車両、工作機、電動工具、玩具（ラジコンカー等）、電気モーター等の自動無段変速を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の斜視図である。（カットモデル）
【図２】本発明の分解図である。（カットモデル）
【図３】自転車に組み込む場合の斜視図である。
【図４】電動工具に取り付ける場合の斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】自転車に組み込む場合は図３のような形体になる。
イ）取り付けアーム（９）を自転車のフレームに固定する。
ロ）ペダル（２６）からの原動力をギアケース（２４）を介し軸方向に変換して本変速装置の入力軸とする。
ハ）同様に後輪側にもギアケース（２５）を使用することで、チェーンを必要としない自動変速自転車が可能になる。
ニ）また、調整リング（２）を回せば負荷を変えられるので、子供やお年寄りなど非力な人から強力な人まで調整が簡単にできる。
ホ）さらに、調整リングの前後の動きは、ワイヤースプリング等を使って動かすことで、走行中でも負荷調整が可能になる。【００１０】電動工具に取り付ける場合は図４のような形体になる。
イ）出力軸（１５）にドリルチャック（２９）を取り付ける。
ロ）逆転防止リング（２０）にハンドル（２８）を固定する、トルクの大きさによっては可動フック（３０）を電動ドリルに掛ける必要がある。
ハ）既存の電動ドリル等に本変速装置を後から取り付けることで、簡単にトルクアップが可能になり、同時に早締めも行うことができる。
ニ）タイヤ交換等ナットの締め付け、取り外しやジャッキアップが楽になる。【００１１】ラジコンカー等に組み込む場合は、電気モーターに接続することになるが、これも同様の効果があり、平坦面では早く、登坂時ではゆっくりになるが、力強く、どんな坂でも登れるラジコンカーができる。
【符号の説明】
【００１２】１．  入力軸（原動軸）
２．  負荷調整リング
３．  ボールＢ
４．  ボールガイド
５．  ケース（１８と一体）
６．  ローターＡ
７．  スプリング
８．  ローターＢ
９．  取り付けアーム（２０と一体）
１０．ボールＡ
１１．カバー
１２．プラネタリギア（歯車Ｂ）
１３．サンギア（歯車Ａ）（１に固定）
１４．プラネタリキャリア（回転板）
１５．出力軸（１４に固定）
１６．従動軸
１７．カバー固定ビス
１８．インターナルギア（内歯車Ｃ）
１９．滑り止め（１８と一体）ゴム等の材質
２０．逆転防止リング（ワンウエイクラッチ）
２１．ケース内ネジ
２２．らせん状カム溝
２３．本変速装置
２４．ギアケース前輪
２５．ギアケース後輪
２６．ペダル
２７．電動ドリル、インパクトドライバ等
２８．ハンドル（２０と一体）
２９．ドリルチャック（出力軸１５に取り付け）
３０．可動フック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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