(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸を中心に回転する第１歯車と、
前記第１歯車と噛合し、第２回転軸を中心に回転する第２歯車と、
前記第２歯車を前記第１歯車に対して旋回軸を中心に旋回させる旋回機構と、を備え、
前記旋回軸は、前記第１回転軸及び前記第２回転軸を含む面に対して垂直に延び、
前記旋回機構は、前記第２歯車が前記第１歯車に噛合した状態のまま、前記第２歯車を前記第１歯車に対して相対的に旋回させ、
前記第１回転軸を通る断面において、前記第１歯車の周面の輪郭線は凹曲線又は傾斜の異なる複数の直線が連なった多段直線状であり、前記旋回軸は前記凹曲線又は前記複数の直線の中心点を繋いでできる凹曲線の中心点又は前記中心点近傍を通り、
前記第１歯車は、複数の突起状の歯又は複数の磁気歯を有し、前記複数の突起状の歯又は前記複数の磁気歯は前記第１回転軸を中心とする回転方向に沿って並列配置され、
前記第２歯車は平歯車であることを特徴とする歯車伝達装置。
【請求項２】
第１回転軸を中心に回転する第１歯車と、
前記第１歯車と摩擦係合し、第２回転軸を中心に回転する第２歯車と、
前記第２歯車を前記第１歯車に対して旋回軸を中心に旋回させる旋回機構と、を備え、
前記旋回軸は、前記第１回転軸及び前記第２回転軸を含む面に対して垂直に延び、
前記旋回機構は、前記第２歯車が前記第１歯車に摩擦係合した状態のまま、前記第２歯車を前記第１歯車に対して相対的に旋回させ、
前記第１回転軸を通る断面において、前記第１歯車の周面の輪郭線は凹曲線であり、前記旋回軸は前記凹曲線の中心点又は前記中心点の近傍を通り、
前記第２歯車は平歯車であり、
前記第１歯車及び前記第２歯車は摩擦歯車であることを特徴とする歯車伝達装置。
【請求項３】
第１回転軸を中心に回転する第１歯車と、
前記第１歯車と噛合し第２回転軸を中心に回転する第２歯車と、
前記第１歯車及び前記第２歯車を回転自在に支持する旋回機構と、を備え、
前記旋回機構は、支持本体と、前記第１歯車を前記支持本体に対して第１旋回軸を中心に旋回させる第１旋回部材と、前記第２歯車を前記支持本体に対して前記第１歯車とは逆方向に第２旋回軸を中心に旋回させる第２旋回部材と、を備え、
前記第１旋回軸と前記第２旋回軸は平行であって、前記第１回転軸及び前記第２回転軸を含む面に対して垂直に延び、
前記旋回機構は、前記第１歯車と前記第２歯車の噛合状態を維持したまま前記第１歯車及び前記第２歯車を前記支持本体に対して旋回させ、
前記第１歯車は、前記第１回転軸を中心とする回転方向に沿って環状に並列配置された第１の複数の歯を有し、
前記第２歯車は、前記第２回転軸を中心とする回転方向に沿って環状に並列配置された第２の複数の歯を有し、
前記第１回転軸と前記第２回転軸が平行な状態において、前記第１歯車のピッチ円は前記第１旋回軸と交差し、前記第２歯車のピッチ円は前記第２旋回軸と交差することを特徴とする歯車伝達装置。
【請求項４】
前記第１歯車は、膨張円柱状又は直円柱状の第１の歯車基板を有し、前記第１の複数の歯は前記第１の歯車基板の外周面に配列され、
前記第２歯車は前記第１歯車と同一の形状を有するものであって、膨張円柱状又は直円柱状の第２の歯車基板を有し、前記第２の複数の歯は前記第２の歯車基板の外周面に配列されていることを特徴とする請求項３に記載の歯車伝達装置。
【請求項５】
前記第１回転軸を通る断面において、前記第１歯車は周面の輪郭線が凸曲線又は傾斜の異なる複数の直線が連なった多段直線状であり、
前記第１旋回軸は前記凸曲線又は前記複数の直線の中心点を繋いでできる凸曲線の中心点又は前記中心点の近傍を通ることを特徴とする請求項３又は４に記載の歯車伝達装置。
【請求項６】
第１回転軸を中心に回転する第１歯車と、
前記第１歯車と摩擦係合し第２回転軸を中心に回転する第２歯車と、
前記第１歯車及び前記第２歯車を回転自在に支持する旋回機構と、を備え、
前記旋回機構は、支持本体と、前記第１歯車を前記支持本体に対して第１旋回軸を中心に旋回させる第１旋回部材と、前記第２歯車を前記支持本体に対して前記第１歯車とは逆方向に第２旋回軸を中心に旋回させる第２旋回部材と、を備え、
前記第１旋回軸と前記第２旋回軸は平行であって、前記第１回転軸及び前記第２回転軸を含む面に対して垂直に延び、
前記旋回機構は、前記第１歯車と前記第２歯車の摩擦係合状態を維持したまま前記第１歯車及び前記第２歯車を前記支持本体に対して旋回させ、
前記第１歯車および前記第２歯車は、回転軸方向中央部の直径が拡大した膨張円柱状を有し、
前記第１回転軸と前記第２回転軸が平行な状態において、前記第１歯車のピッチ円は前記第１旋回軸と交差し、前記第２歯車のピッチ円は前記第２旋回軸と交差することを特徴とする歯車伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸間の角度が変化しても回転動力を伝達できる歯車伝達装置及び当該歯車伝達装置において好適に利用される歯車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、傘歯車を用いることにより互いに交叉する一対の回転軸間において回転動力を伝達する歯車伝達装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、傘歯車を用いた歯車伝達装置では、回転軸間の角度を変化させることはできなかった。これに対し、回転軸間の角度を変化させることができるものとして、ユニバーサルジョイント（自在継手）や等速ジョイントがある（例えば、特許文献２参照）。このようなユニバーサルジョイントや等速ジョイントは、自動車のステアリングや、前輪駆動自転車等において広く用いられている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開第２０１０−２０３４８６号公報
【特許文献２】特開第２０１５−１８３７１９号公報
【特許文献３】特開第２０１０−１３７８３５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ユニバーサルジョイントや等速ジョイントは構造が複雑で、微細で焼入れが必要な部品を備えるため製造コストが嵩むという問題があった。また、ユニバーサルジョイントや等速ジョイントにおいては、その一端側が駆動側に連結され、他端側が被駆動側に連結される構造であることから、両端支持構造とすることができず、強度の点で問題があった。片持ち構造上、強度を確保するには、支持構造物のサイズと重量が増加し、強度と重量はトレードオフの関係にあった。また、ユニバーサルジョイントは、角度により回転速度が大きく変動する課題があり、それを解決した等速ジョイントはユニバーサルジョイントと比較して角度可変部が大きく重くなる課題もあった。
【０００５】
本発明は、簡単な構造で支持構造物の重量も軽減でき、回転軸間の角度が変化しても回転動力を伝達できる歯車伝達装置、及び当該歯車伝達装置において好適に利用される歯車の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の歯車伝達装置は、第１回転軸を中心に回転する第１歯車と、前記第１歯車と噛合し、第２回転軸を中心に回転する第２歯車と、前記第２歯車を前記第１歯車に対して旋回軸を中心に旋回させる旋回機構と、を備え、前記旋回軸は、前記第１回転軸及び前記第２回転軸を含む面に対して垂直に延び、前記旋回機構は、前記第２歯車が前記第１歯車に噛合した状態のまま、前記第２歯車を前記第１歯車に対して相対的に旋回させ、前記第１回転軸を通る断面において、前記第１歯車の周面の輪郭線は凹曲線又は傾斜の異なる複数の直線が連なった多段直線状であり、前記旋回軸は前記凹曲線又は前記複数の直線の中心点を繋いでできる凹曲線の中心点又は前記中心点近傍を通り、前記第１歯車は、複数の突起状の歯又は複数の磁気歯を有し、前記複数の突起状の歯又は前記複数の磁気歯は前記第１回転軸を中心とする回転方向に沿って並列配置され、前記第２歯車は平歯車であることを特徴とする。
また、本発明の歯車伝達装置は、第１回転軸を中心に回転する第１歯車と、前記第１歯車と摩擦係合し、第２回転軸を中心に回転する第２歯車と、前記第２歯車を前記第１歯車に対して旋回軸を中心に旋回させる旋回機構と、を備え、前記旋回軸は、前記第１回転軸及び前記第２回転軸を含む面に対して垂直に延び、前記旋回機構は、前記第２歯車が前記第１歯車に摩擦係合した状態のまま、前記第２歯車を前記第１歯車に対して相対的に旋回させ、前記第１回転軸を通る断面において、前記第１歯車の周面の輪郭線は凹曲線であり、前記旋回軸は前記凹曲線の中心点又は前記中心点の近傍を通り、前記第２歯車は平歯車であり、前記第１歯車及び前記第２歯車は摩擦歯車であることを特徴とする。
【０００７】
本発明の歯車伝達装置は、第１回転軸を中心に回転する第１歯車と、前記第１歯車と噛合し第２回転軸を中心に回転する第２歯車と、前記第１歯車及び前記第２歯車を回転自在に支持する旋回機構と、を備え、前記旋回機構は、支持本体と、前記第１歯車を前記支持本体に対して第１旋回軸を中心に旋回させる第１旋回部材と、前記第２歯車を前記支持本体に対して前記第１歯車とは逆方向に第２旋回軸を中心に旋回させる第２旋回部材と、を備え、前記第１旋回軸と前記第２旋回軸は平行であって、前記第１回転軸及び前記第２回転軸を含む面に対して垂直に延び、前記旋回機構は、前記第１歯車と前記第２歯車の噛合状態を維持したまま前記第１歯車及び前記第２歯車を前記支持本体に対して旋回させ、前記第１歯車は、前記第１回転軸を中心とする回転方向に沿って環状に並列配置された第１の複数の歯を有し、前記第２歯車は、前記第２回転軸を中心とする回転方向に沿って環状に並列配置された第２の複数の歯を有し、前記第１回転軸と前記第２回転軸が平行な状態において、前記第１歯車のピッチ円は前記第１旋回軸と交差し、前記第２歯車のピッチ円は前記第２旋回軸と交差することを特徴とする。
【０００８】
本発明の歯車伝達装置は、第１回転軸を中心に回転する第１歯車と、前記第１歯車と摩擦係合し第２回転軸を中心に回転する第２歯車と、前記第１歯車及び前記第２歯車を回転自在に支持する旋回機構と、を備え、前記旋回機構は、支持本体と、前記第１歯車を前記支持本体に対して第１旋回軸を中心に旋回させる第１旋回部材と、前記第２歯車を前記支持本体に対して前記第１歯車とは逆方向に第２旋回軸を中心に旋回させる第２旋回部材と、を備え、前記第１旋回軸と前記第２旋回軸は平行であって、前記第１回転軸及び前記第２回転軸を含む面に対して垂直に延び、前記旋回機構は、前記第１歯車と前記第２歯車の摩擦係合状態を維持したまま前記第１歯車及び前記第２歯車を前記支持本体に対して旋回させ、前記第１歯車および前記第２歯車は、回転軸方向中央部の直径が拡大した膨張円柱状を有し、前記第１回転軸と前記第２回転軸が平行な状態において、前記第１歯車のピッチ円は前記第１旋回軸と交差し、前記第２歯車のピッチ円は前記第２旋回軸と交差することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の歯車伝達装置によれば、前記旋回軸は前記第１回転軸及び前記第２回転軸を含む面に対して垂直に延びるので、前記第２歯車を前記第１歯車に噛合又は摩擦係合させたまま前記第１歯車に対して旋回させることができ、前記第１回転軸と前記第２回転軸が平行な状態から交叉する状態に変化しても、前記第１歯車と前記第２歯車間における回転動力の伝達を維持できる。なお、前記第１及び第２歯車としては、突起状の複数の歯を有する通常の歯車の他、歯を有しない摩擦歯車（摩擦車）や、磁気歯を有する磁気歯車であってよい。また、噛合には磁気噛合による非接触噛合も含まれる。歯車の軸は省サイズで両持ち構造にすることが可能であるため、強固な支持を軽量に実現可能である。
【００１３】
本発明の歯車伝達装置によれば、前記第１歯車は、前記第１回転軸を通る断面において、周面の輪郭線が凸形状又は凹形状であるので、回転軸間の角度が変化するように前記第２歯車を前記第１歯車に対して旋回させても、前記第１歯車と前記第２歯車との噛合状態又は摩擦係合状態を維持することができ、回転軸間の角度が変化しても回転動力を伝達させることができる。
【００１４】
また、前記旋回軸は前記輪郭線の凸曲線又は凹曲線の中心点又はその近傍を通るので、第２歯車を第１歯車に噛合又は摩擦係合させたままスムーズに旋回させることができる。
更に、前記旋回軸は、前記複数の直線の中心点を繋いでできる凸曲線又は凹曲線の中心点又は前記中心点近傍を通るので、第２歯車を第１歯車に噛合又は摩擦係合させたまま段階的に旋回させることができる。
【００１５】
また、前記第１回転軸及び前記第２回転軸を含む面に対して垂直且つ相互に平行に延びる第１及び第２旋回軸を中心に第１及び第２歯車がそれぞれ旋回するので、前記第１回転軸と前記第２回転軸が平行な状態から交叉する状態に変化しても、前記第１歯車と前記第２歯車間における回転動力の伝達を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る歯車伝達装置を示す斜視図であり、（ａ）は基本状態、（ｂ）は旋回状態を示す図。
【図２】図１の歯車伝達装置が備える第１歯車の斜視図。
【図３】図１の歯車伝達装置における第１歯車に対する第２歯車の旋回を説明する説明図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る歯車伝達装置が備える第１歯車の斜視図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る歯車伝達装置の基本状態を示す概略正面図。
【図６】（ａ）は図５に示す歯車伝達装置の基本状態を示す要部平面図であり、（ｂ）はその旋回状態を示す要部平面図。
【図７】（ａ）は図６（ａ）における第１歯車と第２歯車との噛合状態を説明する説明図であり、（ｂ）は図６（ｂ）における第１歯車と第２歯車との噛合状態を説明する説明図。
【図８】図７との比較例における噛合状態を説明する説明図。
【図９】本発明の第４実施形態に係る歯車伝達装置を示す平面図。
【図１０】図３に示す歯車伝達装置における第１歯車に対する第２歯車の噛合を説明する説明図。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る歯車伝達装置の要部を示す斜視図。
【図１２】図１１に示す歯車伝達装置の断面図。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る歯車伝達装置の要部平面図。
【図１４】本発明の第７実施形態に係る歯車伝達装置の要部を示す斜視図。
【図１５】本発明の第８実施形態に係る歯車伝達装置の要部平面図。
【図１６】図１に示す歯車伝達装置を自転車に適用した適用例を示す斜視図。
【図１７】図１６に示す歯車伝達装置及びその周辺部材を示す概略平面図。
【図１８】本発明の変形例を示す要部断面図。
【図１９】本発明の他の変形例を示す要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
添付図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る歯車及びこれを備える歯車伝達装置について説明する。
【００１９】
図１を参照して、図示の歯車伝達装置１は、第１歯車３と、第１歯車３に噛合する第２歯車４と、第１歯車３及び第２歯車４を回転可能に支持すると共に第２歯車４を第１歯車３に対して旋回軸Ｐ１を中心に旋回させる旋回機構６と、を備える。旋回軸Ｐ１は第１歯車３の回転軸Ｒ１及び第２歯車４の回転軸Ｒ２を含む面に対して実質垂直に延びている。
【００２０】
図２及び図３をも参照して、第１歯車３は、歯車基板３１と、歯車基板３１の外周面３１ａに環状に配列された突起状の複数の歯３２と、を有する。歯車基板３１は回転軸方向Ｄ１中央部の直径が拡大した膨張円柱状を有する。各歯３２の歯先３２ａは、第１歯車３の回転軸Ｒ１を通る断面形状が凸曲線状とされている。即ち、回転軸Ｒ１から各歯３２の歯先３２ａまでの距離は、回転軸方向Ｄ１外側に向かうに従い漸減するように構成されている。そして、第１歯車３の歯先３２ａの前記凸曲線の中心点が旋回軸Ｐ１上またはその近傍に位置するよう、歯先３２ａの断面形状が設定される（旋回軸Ｐ１は、第１歯車３の歯先３２ａの前記凸曲線の中心点又はその近傍を通る）のが好ましく、旋回軸Ｐ１上に中心点が位置するのがより好ましい。換言すると、第１歯車３は、回転軸Ｐ１を通る断面において、外周面（ここでは歯先３２ａ）の輪郭線が凸形状（凸曲線状）となっている。一方、第２歯車４は平歯車である。なお、第２歯車４としての平歯車は、通常の平歯車のように歯先が直線状のものであっても良いが、本実施形態においては、第２歯車４と第１歯車３との噛合状態を維持したまま良好な旋回を可能にするため、図３に示す様に歯幅方向における第２歯車４の歯先の両側を面取りしている。なお、面取り部はＲ形状、又は凸曲線形状であってもよく、第１歯車３と噛合できれば、その形状に制限はない。
【００２１】
旋回機構６は、第１歯車３を回転可能に支持する支持部材６１と、第２歯車４を回転可能に支持する旋回部材６２と、を有し、旋回部材６２は支持部材６１に対して旋回軸Ｐ１を中心に旋回可能に構成されている。そして、旋回部材６２が支持本体６１に対して旋回軸Ｐ１を中心に旋回すると、第２歯車４は第１歯車３との噛合状態を維持したまま第１歯車３に対して旋回軸Ｐ１を中心に旋回する。このとき、第２歯車４が旋回するに連れて第１歯車３のピッチ点（第１歯車３の歯３２が第２歯車４と接する箇所）も推移し、このようにして推移するピッチ点を連続的に繋いだ仮想線Ｌ１は図３に示す様に曲線状となり、この仮想線Ｌ１の曲線の中心点Ｃ１は旋回軸Ｐ１上に位置することになる。
【００２２】
即ち、本実施形態によれば、旋回軸Ｐ１を中心に第１歯車３に対して第２歯車４を旋回させても、旋回軸Ｐ１上の点を中心点Ｃ１とする円弧（Ｌ１）に沿って第１歯車３と第２歯車４のピッチ点が推移するため、第１歯車３と第２歯車４の噛合を維持できる。また、第１歯車３の歯車基板３１は中央部の直径が拡大した膨張円柱状を有するので、直円柱状とした場合と比較して各歯３２の回転軸方向Ｄ１中央部位の高さ（歯元のたけ）を小さくでき、歯３２の強度を高めることができる。
【００２３】
また、第２歯車４を旋回軸Ｐ１を中心に旋回させるので、第２歯車４の最大旋回角度θを大きくできる。例えば、図３に示す例における最大旋回角度θは約１３０°である。
【００２４】
尚、本実施形態においては、第２歯車４を平歯車としたが、第２歯車４を第１歯車３と同一形状を有する歯車から構成してもよい。また、歯溝の幅Ｗ１は、回転軸方向Ｄ１にわたって均一でもよく、或いは回転軸方向Ｄ１中央に向かうにつれて漸増するように構成してもよい。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る歯車及びこれを備える歯車伝達装置について説明する。なお、以下の各実施形態において上述した第１実施形態におけるものと実質同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
本実施形態における歯車伝達装置は、上述した第１実施形態に係る歯車伝達装置１とほぼ同一の構成を有するが、第１歯車３に代えて図４に示す第１歯車１０３を備える点で異なる。第１歯車１０３は、歯車基板１３１と、歯車基板１３１の外周面１３１ａに環状に配列された複数の突起状の歯１３２と、を有し、歯車基板１３１は直円柱状を有する。第１歯車１０３のその他の構成は上述した第１歯車３と実質同一である。
【００２６】
かかる構成においても、第１歯車１０３と第２歯車４の噛合を維持したまま、旋回軸Ｐ１（図１参照）を中心に第２歯車４を第１歯車１０３に対して旋回させることができる。また、本実施形態においては、歯車基板１３１は直円柱状を有するので、第１歯車３と比較して第１歯車１０３の製造を容易にできる。
【００２７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る歯車伝達装置について説明する。図５を参照して、本実施形態に係る歯車伝達装置２０１は、上述した歯車伝達装置１と略同一の構成を有するが、第２歯車４に代えて第２歯車２０４を備え、旋回機構６に代えて旋回機構２０６を備える点で異なる。
【００２８】
第２歯車２０４は第１歯車３と同一の大きさ及び形状を有する。旋回機構２０６は、第１歯車３及び第２歯車２０４を回転可能に支持するものであり、支持本体１６１と、支持本体１６１に対して旋回軸（第１旋回軸）Ｐ１を中心に旋回自在に連結された第１旋回部材１６２Ａと、支持本体１６１に対して旋回軸（第２旋回軸）Ｐ２を中心に旋回自在に連結された第２旋回部材１６２Ｂとを備え、第１歯車３は第１旋回部材１６２Ａに支持され、第２歯車２０４は第２旋回部材１６２Ｂに支持されている。
【００２９】
よって、第１旋回部材１６２Ａが支持本体１６１に対して旋回軸Ｐ１を中心に旋回すると、第１歯車３も第１旋回部材１６２Ａと共に旋回する。また、第２旋回部材１６２Ｂが支持本体１６１に対して旋回軸Ｐ２を中心に旋回すると第２歯車２０４も第２旋回部材１６２Ｂと共に旋回する。
【００３０】
また、支持本体１６１内部には相互に噛合する３個の歯車７１，７２，７３からなるギア列が設けられ、歯車７２は第１旋回部材１６２Ａと一体回転するように構成され、歯車７３は第２旋回部材１６２Ｂと一体回転するように連結されている。また、歯車７２と歯車７３は同一の大きさ（直径）を有する。
【００３１】
かかる構成において、歯車７１が外部からの回転力を受けて回転すると、歯車７２が回転し、歯車７３は歯車７２とは逆方向に歯車７２と同量だけ回転する。これにより、図６に示す様に、第１歯車３は支持本体１６１に対して旋回軸Ｐ１を中心に旋回し、第２歯車２０４は第１歯車３との噛合状態を維持しながら、旋回軸Ｐ２を中心に第１歯車３とは逆方向に第１歯車３と同一の角度だけ旋回する。
【００３２】
図７を参照して、第１歯車３と第２歯車２０４をこのように旋回させると第１歯車３のピッチ点（第１歯車３の第２歯車２０４に接する部位）は推移し、このように推移するピッチ点を連続的に繋いだ仮想線Ｌ２は曲線状となり、当該曲線の中心点Ｃ１は旋回軸Ｐ１上に位置する。同様に、第２歯車２０４のピッチ点（第２歯車２０４の第１歯車３に接する部位）も推移し、このようにして推移するピッチ点を連続的に繋いだ仮想線Ｌ３も曲線状となり、当該曲線の中心点Ｃ２は旋回軸Ｐ２上に位置する。そして、上記第１実施形態の場合と同様、旋回軸Ｐ１が第１歯車３の歯先３２ａが描く凸曲線の中心点又はその近傍を通り、旋回軸Ｐ２が第２歯車２０４の歯先３２ａが描く凸曲線の中心点又はその近傍を通るようにすることにより、第１歯車３と第２歯車２０４とを噛合状態を維持したまま旋回させることができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、図７（ａ）に示す状態（基本状態）から図７（ｂ）に示す状態（旋回状態）へ変化しても、第１歯車３の回転量と第２歯車２０４の回転量の差は変化しない。より具体的に、第１歯車３と第２歯車２０４は大きさが同一で形状が同一であるから、図７（ａ）に示す基本状態においては、第１歯車３の回転量と第２歯車２０４の回転量は同一である。これは、第１歯車３のピッチ円Ｂと第２歯車２０４のピッチ円Ｃの径が同一だからである。この状態から旋回状態へ変化すると、第１歯車３のピッチ円はピッチ円Ｂ’へ推移し、第２歯車２０４のピッチ円もピッチ円Ｂ’と同一の径を有するピッチ円Ｃ’へ推移する。よって、図７（ｂ）に示す旋回状態においても、第１歯車３の回転量と第２歯車２０４の回転量は同一となる。
【００３４】
これに対し、仮に第２歯車２０４を上記第１実施形態の場合と同様に旋回軸Ｐ１を中心に旋回させると、図８に示す様に、旋回状態においては第２歯車２０４のピッチ円Ｃよりも第１歯車３のピッチ円Ｂ’の方が若干小さくなるため、旋回状態においては第１歯車３の回転量と第２歯車２０４の回転量の間に若干の差が生じることになる。ただし、このピッチ円の差に起因する回転量の差の発生を最小限にするためには、仮想線Ｌ１（図３参照）が描く曲線の曲率半径（即ち、仮想線Ｌ１から旋回軸Ｐ１（中心点Ｃ１）までの距離）に対する回転軸Ｒ１から旋回軸Ｐ１までの距離を大きく設定すればよい。このことは、本実施形態を除く他の各実施形態においても同様である。
【００３５】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る歯車伝達装置について説明する。図９及び図１０を参照して、本実施形態に係る歯車伝達装置３０１は、上述した歯車伝達装置１と略同一の構成を有するが、第１歯車３に代えて第１歯車３０３を備え、第２歯車４が旋回軸Ｐ１に代えて旋回軸Ｐ３を中心に旋回（回転）する点で異なる。
【００３６】
第１歯車３０３は、歯車基板３３１と、歯車基板３３１の外周面３３１ａに環状に配列された複数の突起状の歯３３２と、を有する。歯車基板３３１は回転軸方向Ｄ１中央部の直径が小さい鼓形である。各歯３３２の歯先３３２ａは、第１歯車３０３の回転軸Ｒ１を通る断面形状が凹曲線状とされている。即ち、回転軸Ｒ１から各歯３３２の歯先３３２ａまでの距離は、回転軸方向Ｄ１外側に向かうに従い漸増するように構成されている。そして、旋回軸Ｐ３は、第１歯車３０３の回転軸Ｒ１と第２歯車４の回転軸Ｒ２を含む面に対して垂直である。また、第１歯車３０３の歯先３３２ａの前記凹曲線の中心点が、旋回軸Ｐ３上又はその近傍に位置するよう、歯先３３２ａの断面形状が設定される（旋回軸Ｐ３は、第１歯車３０３の歯先３３２ａの前記凹曲線の中心点又はその近傍を通る）のが好ましく、旋回軸Ｐ３上に中心点が位置するのがより好ましい。なお、本実施形態においては、第１歯車３０３は、回転軸Ｒ１を通る断面において、外周面（ここでは歯先３３２ａ）の輪郭線が凹形状（凹曲線状）となっている。
【００３７】
そして、旋回部材（６２）を支持本体（６１）に対して旋回軸Ｐ３を中心に旋回させると、第２歯車４は第１歯車３０３との噛合状態を維持したまま第１歯車３０３に対して旋回軸Ｐ３を中心に旋回する。このとき、第２歯車４が旋回するに連れて第１歯車３０３のピッチ点（第１歯車３０３の第２歯車４に接する部位）も推移し、このようにして推移するピッチ点を連続的に繋いだ仮想線Ｌ４は図１０に示す様に曲線状となり、この仮想線Ｌ４の曲線の中心点Ｃ４は旋回軸Ｐ３上に位置することになる。
【００３８】
よって、本実施形態によっても、旋回軸Ｐ３を中心に第１歯車３０３に対して第２歯車４を旋回させても、旋回軸Ｐ３上の点を中心点Ｃ４とする円弧（Ｌ４）に沿って第１歯車３０３と第２歯車４のピッチ点が推移するため、第１歯車３０３と第２歯車４の噛合を維持できる。なお、歯車基板３３１を鼓状ではなく直円柱状としてもよい。
【００３９】
上記各実施形態においては、各歯車を複数の突起状の歯を有する通常の歯車から構成したが、これに代えて歯を有しない摩擦式の歯車（摩擦歯車（摩擦車））又は複数の磁気歯を有する磁気式の歯車（磁気歯車）から構成することもできる。以下、摩擦歯車及び磁気歯車を用いた各実施形態について説明する。
【００４０】
［第５実施形態］
図１１及び図１２を参照して、図示の歯車伝達装置４０１は、第１歯車４０３と第２歯車４０４とを有し、これら第１歯車４０３及び第２歯車４０４は、周面（作動面）どうしが摩擦係合することによって回転力を伝達する摩擦歯車（摩擦車）である。第１歯車４０３は、回転軸Ｒ１を通る断面において、周面（作動面）４０３ａの輪郭線Ｌ５が凸曲線状とされている。旋回軸Ｐ１は、輪郭線Ｌ５が描く曲線の中心点Ｃ又はその近傍を通る。第２歯車４０４は円盤形状を有する。その他の構成は上記第１実施形態のものと同様である。
【００４１】
かかる構成によっても、第１歯車４０３と第２歯車４０４との摩擦係合を維持したまま旋回軸Ｐ１を中心に第２歯車４０４を第１歯車４０３に対して旋回させることができ、回転軸Ｒ１、Ｒ２間の角度が変化しても回転力を伝達できる。
【００４２】
［第６実施形態］
図１３を参照して、図示の歯車伝達装置５０１は、第１歯車５０３と第２歯車４０４とを有し、これら第１歯車５０３及び第２歯車４０４は相互に摩擦係合することによって回転力を伝達する摩擦歯車（摩擦車）である。第１歯車５０３は、回転軸Ｒ１を通る断面において、周面５０３ａの輪郭線Ｌ６が凹曲線状とされている。旋回軸Ｐ３は、輪郭線Ｌ６が描く曲線の中心点又はその近傍を通る。その他の構成は上記第４実施形態のものと同様である。
【００４３】
かかる構成によっても、第１歯車５０３と第２歯車４０４との摩擦係合を維持したまま旋回軸Ｐ３を中心に第２歯車４０４を第１歯車５０３に対して旋回させることができ、回転軸Ｒ１、Ｒ２間の角度が変化しても回転力を伝達できる。
【００４４】
［第７実施形態］
図１４を参照して、図示の歯車伝達装置６０１は、第１歯車６０３と第２歯車６０４とを有する。これら第１歯車６０３及び第２歯車６０４は、周面に環状に配列された複数の磁気歯６０３ｂ、６０４ｂを有する磁気歯車であり、これら磁気歯６０３ｂ、６０４ｂが磁気噛合による非接触噛合することによって回転力を伝達する。第１歯車６０３は、回転軸Ｒ１を通る断面において、外周面の輪郭線が凸曲線状とされ、旋回軸Ｐ１は、当該輪郭線が描く曲線の中心点又はその近傍を通る。その他の構成は上記第１実施形態のものと同様である。
【００４５】
かかる構成によっても、第１歯車６０３と第２歯車６０４との磁気噛合を維持したまま旋回軸Ｐ１を中心に第２歯車６０４を第１歯車６０３に対して旋回させることができ、回転軸Ｒ１、Ｒ２間の角度が変化しても回転力を伝達できる。また、第１歯車６０３と第２歯車６０４とは物理的に接触しないため、摩耗による劣化等の問題が生じない。
【００４６】
［第８実施形態］
図１５を参照して、図示の歯車伝達装置７０１は、第１歯車７０３と第２歯車６０４とを有する。これら第１歯車７０３及び第２歯車６０４は、周面に環状に配列された複数の磁気歯７０３ｂ、６０４ｂを有する磁気歯車であり、これら磁気歯７０３ｂ、６０４ｂが磁気噛合することによって回転力を伝達する。第１歯車７０３は、回転軸Ｒ１を通る断面において、周面の輪郭線が凹曲線状とされ、旋回軸Ｐ３は、当該輪郭線が描く曲線の中心点又はその近傍を通る。その他の構成は上記第４実施形態のものと同様である。
【００４７】
かかる構成によっても、第１歯車７０３と第２歯車６０４との磁気噛合を維持したまま旋回軸Ｐ３を中心に第２歯車６０４を第１歯車７０３に対して旋回させることができ、回転軸Ｒ１、Ｒ２間の角度が変化しても回転力を伝達できる。
【００４８】
［適用例］
上述した第１実施形態の歯車伝達装置１を前輪駆動自転車に適用した例について説明する。図１６及び図１７を参照して、スプロケット２Ａは第１歯車３と一体回転するように支持部材６１に支持され、第２歯車４は第３歯車５に噛合し、第３歯車５はスプロケット２Ｂと一体回転するように旋回部材６２に支持されている。またスプロケット２ＡとチェーンリングＧ１に第１チェーン（図示せず）が掛け渡され、スプロケット２ＢとスプロケットＧ２に第２チェーン（図示せず）が掛け渡されている。支軸部Ｇ５は連結機構７を介してフロントフォークＧ６に連結されており、使用者がハンドル操作をすると支軸部Ｇ５と共に連結機構７及びフロントフォークＧ６が旋回軸Ｐ１を中心に回転（旋回）するように構成されている。
【００４９】
この状態でペダル（図示せず）をこぐと、チェーンリングＧ１が回転し、第１チェーンが周回走行してスプロケット２Ａを回転させる。この結果、第１歯車３、第２歯車４、第３歯車５を介してスプロケット２Ｂが回転され、第２チェーンを介してスプロケットＧ２が前輪Ｇ３と共に回転する。そして、支持本体６１をフレームＧ４（又は支軸部Ｇ５）に連結させ、旋回部材６２を支軸部Ｇ５（又はフレームＧ４）に連結させることで、ハンドル操作により前輪Ｇ３がフレームＧ４に対して旋回しても、ペダルの回転を前輪Ｇ３へ伝達させることができる。  
【００５０】
以上、本発明の実施形態に係る歯車及び歯車伝達装置について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００５１】
例えば、上記実施形態においては、第１歯車３（１０３、６０３）の外周面の輪郭線（回転軸Ｒ１を含む断面における輪郭線）を滑らかな凸曲線形状を有する様に構成したが、例えば図１８に示す様に、当該輪郭線を、凸となる多段直線状としてもよい。なお、多段直線状とは、傾斜の異なる直線が連なっているという趣旨である。また、図１８に示す例では、当該輪郭線は５本の直線Ｆからなる５段直線状とされているが、４段以下であっても、６段以上であってもよい。第１歯車３０３（７０３）についても同様に、図１９に示す様に凹となる多段直線状としても良い。また、図１９に示す例では輪郭線は５本の直線Ｆ’からなる５段直線状とされているが、４段以下であっても、６段以上であってもよい。更に、第２歯車４（４０４，６０４）の歯先の形状（回転軸Ｒ２を含む断面における輪郭線）は、図３に示すような台形状に限定されず、図１３や図１８に示す様に凸曲線形状であってもよく、第１歯車と噛合（磁気噛合を含む）（又は摩擦係合）できれば、その形状に制限はない。
【００５２】
なお、上記輪郭線を曲線状ではなく多段形状とした場合、当該輪郭線を構成する複数の直線Ｆ,Ｆ’の中心点を繋いで出来る凸曲線又は凹曲線の中心点又はその近傍位置を旋回軸Ｐ１,Ｐ３が通るように構成すればよい。
【００５３】
また、図５に示す第３実施形態において、第１歯車３及び第２歯車２０４に代えて、図１１に示す第１歯車４０３（摩擦歯車）又は図１４に示す第１歯車６０３（磁気歯車）を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の実施形態に係る歯車伝達装置は、ユニバーサルジョイント（自在継手）の代替物として利用でき、例えば、自動車や自転車、バイク、産業機械における回転駆動力伝達に利用できる。
【符号の説明】
【００５５】
１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１  歯車伝達装置
３、１０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３  第１歯車（歯車）
４、２０４、４０４、６０４  第２歯車
６、２０６  旋回機構
６１、１６１  支持本体
６２  旋回部材
Ｐ１  旋回軸（第１旋回軸）
Ｐ２  旋回軸（第２旋回軸）
Ｐ３  旋回軸
６０３ｂ  磁気歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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