(57)【要約】【課題】負荷トルクに基づく機械的な作動により自動的な変速を確実に行う変速装置を構成する。【解決手段】遊星ギヤ変速機構のキャリア１５の外周に形成した第１被係合部２１対して付勢力により係合可能な第１係脱部材２３と、ミッションケースＭの内周に形成した第２被係合部２２に対し付勢力により係合可能な第２係脱部材２５とをリングギヤのリング状部１２Ｒに支持する。出力軸２に作用する負荷トルクＴが増大して第１被係合部２１から第１係脱部材２３が分離する方向に変位した場合に、この分離方向の変位に基づいて第２係脱部材２５が付勢力により第２被係合部２２に係合する作動を許容する切換機構Ａを備えた。【選択図】図３
2014020445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸から駆動トルクが伝えられるサンギヤと、このサンギヤを取り囲むリングギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤに咬合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤとともに主軸芯を中心に回転運動可能なキャリアと、このキャリアの回転運動を取り出す出力軸と、その内部に前記入力軸、前記サンギヤ、前記リングギヤ、前記プラネタリギヤ、前記キャリア及び前記出力軸を収容するケースとを備えて遊星ギヤ伝動系を構成し、
前記出力軸に作用する負荷トルクが設定値未満である場合に前記サンギヤと前記リングギヤと前記プラネタリギヤと前記キャリアとを一体回転させる等速伝動状態を作り出し、前記負荷トルクが前記設定値以上の場合に前記リングギヤの回転を阻止しながらキャリアの回転を許容して減速伝動状態を作り出す切換機構を前記リングギヤに備え、
前記キャリアの外周面又は前記キャリアと一体回転する部材の外周面に第１被係合部を形成し、前記ケースの内周面に第２被係合部を形成し、
前記切換機構が、前記第１被係合部に係合する方向に付勢され前記第１被係合部に係脱自在な第１係脱部材と、前記第２被係合部に係合する方向に付勢され前記第２被係合部に係脱自在な第２係脱部材とを備えると共に、前記第１係脱部材が前記第１被係合部に係合する状態では、前記第２係脱部材を前記第２被係合部から離間する位置に規制し、付勢力に抗して前記第１係脱部材が前記第１被係合部から離間する作動に伴い、前記第２係脱部材の前記第２被係合部への係合を許す作動を行う切換作動ユニットを備えている負荷感応型変速装置。
【請求項２】
前記切換作動ユニットが、前記リングギヤの半径方向に沿う姿勢の揺動軸芯を中心にして揺動自在な揺動部材と、この揺動部材のうち前記主軸芯に近接する位置に形成された第１アームと、前記揺動部材のうち主軸芯から離間する位置に形成された第２アームと、前記第１係脱部材を前記第１被係合部に係合させる方向に付勢する第１付勢機構と、前記第２係脱部材を前記第２被係合部に係合させる方向に付勢する第２付勢機構とを備えて構成され、
前記第１アームは、前記第１係脱部材が前記第１被係合部に係合する状態で保持位置にあり、前記第１係脱部材が前記第１付勢機構の付勢力に抗して前記第１被係合部から離間する作動に伴い、この第１係脱部材が前記第１アームを前記揺動軸芯を中心にして回転させることで押圧位置に変位させる受圧面が形成され、
前記第２アームは、前記第１アームが前記保持位置にある状態で前記第２係脱部材を前記第２被係合部から離間する位置に規制する規制位置にあり、前記第１アームの前記押圧位置への変位に連係して前記第２係脱部材の前記第２被係合部への係合を許す許容位置に変位する作動を行う請求項１記載の負荷感応型変速装置。
【請求項３】
前記切換作動ユニットが、前記リングギヤの半径方向に対して傾斜する直線方向に移動自在に前記リングギヤに支持される作動部材と、この作動部材の先端側を前記リングギヤの外周側に向けて付勢する主付勢機構と、
前記第２係脱部材を前記リングギヤの外周面から前記第２被係合部に係合させる方向に付勢する副付勢機構と、
前記作動部材が、前記主付勢機構の付勢力により突出位置にある場合に、前記第１係脱部材に当接して、この第１係脱部材が前記第１被係合部に係合する状態を保持する第１接触面と、前記第２係脱部材に当接することにより前記第２係脱部材を前記第２被係合部から離間する位置に規制する第２接触面とが形成され、
前記作動部材が前記突出位置にある状態で前記第１係脱部材が前記第１被係合部から離間する方向に変位した場合には、前記第１係脱部材から前記第１接触面に作用する押圧力により、前記主付勢機構の付勢力に抗して前記作動部材を作動させることにより、前記第２接触面による規制を解除して前記副付勢機構の付勢力による前記第２係脱部材の前記第２被係合部への係合が許容される請求項１記載の負荷感応型変速装置。
【請求項４】
前記切換作動ユニットが、前記リングギヤに対して前記主軸芯と平行な第１揺動軸芯を中心に揺動自在に支持され、揺動端に前記第１係脱部材を支持する第１揺動部材と、前記リングギヤに対して前記主軸芯と平行な第２揺動軸芯を中心に揺動自在に支持され揺動端に前記第２係脱部材を支持する第２揺動部材と、
前記第１係脱部材を前記第１被係合部に係合させる付勢力を前記第１揺動部材に作用させる第１揺動バネと、第２係脱部材を前記第２被係合部に係合させる付勢力を前記第２揺動部材に作用させる第２揺動バネとを備えて構成され、
前記第１係脱部材が前記第１被係合部に係入する状態では、前記第２揺動部材を、前記第２係脱部材が前記第２被係合部から離間する姿勢に維持し、前記第１係脱部材が前記第１被係合部から離間する方向に変位した場合には、前記第２揺動部材を、前記第２係脱部材が前記第２被係合部に係合する姿勢への変位を許容するように前記第１揺動部材と前記第２揺動部材とを連係せる連係機構を備えている請求項１記載の負荷感応型変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷感応型変速装置に関し、詳しくは、出力系に作用する負荷の変化に伴い機械的な作動により変速が行われる変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように構成された負荷感応型変速装置として特許文献１には、入力軸からの駆動力で回転するサンギヤと、サンギヤを取り囲む位置のリングギヤと、サンギヤとリングギヤとに咬合する複数のプラネタリギヤと、プラネタリギヤとともに回転するキャリアとを備えた遊星ギヤ伝動系が記載されている。
【０００３】
この特許文献１では、キャリアに出力軸が連結しており、リングギヤと同軸芯で相対回転自在に作動リングを備え、リングギヤと作動リングとの相対回転姿勢を中立姿勢に付勢するコイルバネを備えている。リングギヤには作動体が変位自在に支持され、リングギヤと作動リングとの相対回転姿勢が変化した際に作動体を変位させる連係軸を作動リングに備えている。
【０００４】
この特許文献１では、出力軸に作用する負荷が設定値未満である場合には作動体が高速伝動姿勢に維持され、この作動体の係合ピンをキャリアに係合させることで、サンギヤとリングギヤとプラネタリギヤとキャリアとを一体化させ高速伝動状態を実現する。これとは逆に、出力軸に作用する負荷が設定値を越える場合には、コイルバネの付勢力に抗して作動体が減速伝動姿勢に変位することにより、係合ピンがキャリアから分離すると共に、この作動体の内接当片がミッションケース側のロック部に係合することで、リングギヤを拘束し遊星ギヤ伝動系での減速伝動状態を現出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２‐３１９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載される変速装置では、高速伝動状態から減速伝動状態に切り換える作動時には、作動体の係合ピンをキャリアから分離させたタイミングで、作動体の内当接片をロック部に係合させる必要があるため、高い加工精度を必要とする。しかし、加工精度が低いものでは変速時に係合ピンがキャリアから分離したタイミングで、作動体の内当接片がロック部に係合しない状態が発生し、空転により伝動が行われない状況に陥ることが考えられた。また、作動体にはコイルバネから付勢力が作用するため、作動体が高速伝動姿勢から減速伝動姿勢に姿勢が変化した場合に、作動体の姿勢が減速伝動姿勢に達する以前に、高速伝動姿勢に戻る方向に作動し、切換が実現できないことも考えられた。
【０００７】
このような不都合を解消するため、特許文献１には、キャリアに作用する負荷トルクが増大して作動体が高速伝動姿勢から減速伝動姿勢に切り換わる際に、作動体の係合ピンがキャリアの係合部から完全に分離する直前に作動体の内当接片がロック部に当接させることが記載されている。これと同様に、キャリアに作用する負荷が低減して作動体が減速伝動姿勢から高速伝動姿勢に切り換わる際にも、内当接片がロック部から離間する直前に、作動体の係合ピンがキャリアの係合部に係合を開始することも記載されている。
【０００８】
しかしながら、作動体の係合ピンがキャリアから分離する以前に作動体の内当接片をロック部に係合させ、この後に、係合ピンをキャリアから分離させるように作動順序を設定する構成を実現するには、特許文献１にも記載されるように駆動力を逃がし伝動系の破損を抑制する目的から作動体等に弾性変形可能なバネ鋼等を用いる必要がある。
【０００９】
このように作動体にバネ鋼のように弾性変形可能な材料を用いた場合には、弾性変形により蓄えられた力が作動体を高速伝動姿勢の方向に戻す方向に作用するため所望の変速を実現できないことも考えられ改善の余地がある。
【００１０】
本発明の目的は、負荷に基づき機械的な作動により自動的な変速を確実に行う変速装置を合理的に構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、入力軸から駆動トルクが伝えられるサンギヤと、このサンギヤを取り囲むリングギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤに咬合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤとともに主軸芯を中心に回転運動可能なキャリアと、このキャリアの回転運動を取り出す出力軸と、その内部に前記入力軸、前記サンギヤ、前記リングギヤ、前記プラネタリギヤ、前記キャリア及び前記出力軸を収容するケースとを備えて遊星ギヤ伝動系を構成し、前記出力軸に作用する負荷トルクが設定値未満である場合に前記サンギヤと前記リングギヤと前記プラネタリギヤと前記キャリアとを一体回転させる等速伝動状態を作り出し、前記負荷トルクが前記設定値以上の場合に前記リングギヤの回転を阻止しながらキャリアの回転を許容して減速伝動状態を作り出す切換機構を前記リングギヤに備え、前記キャリアの外周面又は前記キャリアと一体回転する部材の外周面に第１被係合部を形成し、前記ケースの内周面に第２被係合部を形成し、前記切換機構が、前記第１被係合部に係合する方向に付勢され前記第１被係合部に係脱自在な第１係脱部材と、前記第２被係合部に係合する方向に付勢され前記第２被係合部に係脱自在な第２係脱部材とを備えると共に、前記第１係脱部材が前記第１被係合部に係合する状態では、前記第２係脱部材を前記第２被係合部から離間する位置に規制し、付勢力に抗して前記第１係脱部材が前記第１被係合部から離間する作動に伴い、前記第２係脱部材の前記第２被係合部への係合を許す作動を行う切換作動ユニットを備えている点にある。
【００１２】
この構成によると、出力軸に作用する負荷トルクが設定値未満である場合には、切換作動ユニットが、第１係脱部材を付勢力により第１被係合部に係合させると共に、第２係脱部材を第２被係合部から離間させる位置に保持する。これによりリングギヤとキャリアとが一体化し、第２係脱部材が第２被係合部とは係合しないため、サンギヤとリングギヤとプラネタリギヤとキャリアとを一体回転させる等速伝動状態が作り出される。
また、負荷トルクが設定値以上となり第１係脱部材が第１被係合部から離間する方向へ作動した場合には、この作動と連係して切換作動ユニットが、切換作動ユニットを第２係脱部材の第２被係合部に係合させる状態に移行する。これにより、リングギヤが拘束されサンギヤの回転によりプラネタリギヤを回転させ、更に、このプラネタリギヤの公転をキャリアに伝える減速伝動状態が現出する。
【００１３】
この構成では、第１係脱部材と第２係脱部材とが付勢力により独立して作動するため、例えば、負荷トルクが設定値以上となった場合に、第１係脱部材が第１被係合部から離間する作動と、第２係脱部材を第２被係合部に係合する作動とが、互いに影響せずに行われ、第２係脱部材は付勢力により第２被係合部に係合する位置まで変位することになり、確実な自動変速が実現する。
特に、変速時に出力軸の空転をなくすために、変速作動時に第１係脱部材が第１被係合部に係合する状態で、第２係脱部材が第２被係合部に係合する状態を一時的に作り出した場合でも、少なくとも一方の係脱部材が、これに対応する被係合部から離脱することが可能であるため、伝動不能な状況に陥ることもない。これは特許文献１のように作動体に弾性変形可能な材料を用いる必要がなく、変速作動系に高い加工精度も要求されない。
従って、負荷に基づき機械的な作動により自動的な変速を確実に行う変速装置が合理的に構成された。
【００１４】
本発明は、前記切換作動ユニットが、前記リングギヤの半径方向に沿う姿勢の揺動軸芯を中心にして揺動自在な揺動部材と、この揺動部材のうち前記主軸芯に近接する位置に形成された第１アームと、前記揺動部材のうち主軸芯から離間する位置に形成された第２アームと、前記第１係脱部材を前記第１被係合部に係合させる方向に付勢する第１付勢機構と、前記第２係脱部材を前記第２被係合部に係合させる方向に付勢する第２付勢機構とを備えて構成され、前記第１アームは、前記第１係脱部材が前記第１被係合部に係合する状態で保持位置にあり、前記第１係脱部材が前記第１付勢機構の付勢力に抗して前記第１被係合部から離間する作動に伴い、この第１係脱部材が前記第１アームを前記揺動軸芯を中心にして回転させることで押圧位置に変位させる受圧面が形成され、前記第２アームは、前記第１アームが前記保持位置にある状態で前記第２係脱部材を前記第２被係合部から離間する位置に規制する規制位置にあり、前記第１アームの前記押圧位置への変位に連係して前記第２係脱部材の前記第２被係合部への係合を許す許容位置に変位する作動を行っても良い。
【００１５】
これによると、第１係脱部材が第１被係合部に係合する状態では、切換作動ユニットの第１接当部が保持位置にあり第２接当部が規制位置にあるので、第２係脱部材の第１被係合部への係合が阻止される。これにより等速伝動状態が実現する。また、第１係脱部材が第１被係合部から離間する方向に作動した場合には、この作動による押圧力が第１アームの受圧面に作用し、第１アームを押圧位置まで回転させ、この回転に伴い第２アームが許容位置まで回転するため、第２係脱部材の第２付勢機構による第２被係合部への係合が許容される。これにより減速伝動状態が実現する。
【００１６】
本発明は、前記切換作動ユニットが、前記リングギヤの半径方向に対して傾斜する直線方向に移動自在に前記リングギヤに支持される作動部材と、この作動部材の先端側を前記リングギヤの外周側に向けて付勢する主付勢機構と、前記第２係脱部材を前記リングギヤの外周面から前記第２被係合部に係合させる方向に付勢する副付勢機構と、前記作動部材が、前記主付勢機構の付勢力により突出位置にある場合に、前記第１係脱部材に当接して、この第１係脱部材が前記第１被係合部に係合する状態を保持する第１接触面と、前記第２係脱部材に当接することにより前記第２係脱部材を前記第２被係合部から離間する位置に規制する第２接触面とが形成され、前記作動部材が前記突出位置にある状態で前記第１係脱部材が前記第１被係合部から離間する方向に変位した場合には、前記第１係脱部材から前記第１接触面に作用する押圧力により、前記主付勢機構の付勢力に抗して前記作動部材を作動させることにより、前記第２接触面による規制を解除して前記副付勢機構の付勢力による前記第２係脱部材の前記第２被係合部への係合が許容されても良い。
【００１７】
これによると、第１係脱部材が第１被係合部に係合する状態では、作動部材は主付勢機構の付勢力により突出位置にあり、作動部材の第２接触面が規制位置にあるため第２係脱部材は第２被係合部から離間する位置に保持される。これにより等速伝動状態が現出する。また、第１係脱部材が第１被係合部から離間する方向に変位した場合には、この変位の押圧力が第１接触面に作用し、主付勢機構の付勢力に抗して作動部材が作動することで作動部材の第２接触面が許容位置まで変位することになり、副付勢機構の付勢力により第２係脱部材が第２被係合部に係合する作動が許容される。これにより減速伝動状態が実現する。
【００１８】
本発明は、前記切換作動ユニットが、前記リングギヤに対して前記主軸芯と平行な第１揺動軸芯を中心に揺動自在に支持され、揺動端に前記第１係脱部材を支持する第１揺動部材と、前記リングギヤに対して前記主軸芯と平行な第２揺動軸芯を中心に揺動自在に支持され揺動端に前記第２係脱部材を支持する第２揺動部材と、前記第１係脱部材を前記第１被係合部に係合させる付勢力を前記第１揺動部材に作用させる第１揺動バネと、第２係脱部材を前記第２被係合部に係合させる付勢力を前記第２揺動部材に作用させる第２揺動バネとを備えて構成され、前記第１係脱部材が前記第１被係合部に係入する状態では、前記第２揺動部材を、前記第２係脱部材が前記第２被係合部から離間する姿勢に維持し、前記第１係脱部材が前記第１被係合部から離間する方向に変位した場合には、前記第２揺動部材を、前記第２係脱部材が前記第２被係合部に係合する姿勢への変位を許容するように前記第１揺動部材と前記第２揺動部材とを連係せる連係機構を備えても良い。
【００１９】
これによると、第１係脱部材が第１被係合部に係合する状態では、第１揺動バネの付勢力により第１揺動部材が、第１係脱部材を第１被係合部に係合させる揺動姿勢に維持され、連係機構により第２揺動部材は、第２係脱部材を第２被係合部から離間させる揺動姿勢に維持される。これにより等速伝動状態が現出する。また、第１係脱部材が第１被係合部から離間する方向に変位した場合には、この変位に伴い第１揺動部材が揺動し、連係機構により、第２揺動部材が、第２係脱部材を第２被係合部に係合させる姿勢し、第２付勢機構の付勢力により第２係脱部材が第２被係合部に係合する状態に達する。これにより減速伝動状態が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】負荷感応型変速装置の縦断側面図である。
【図２】負荷感応型変速装置の遊星ギヤ変速機構を示す縦断正面図である。
【図３】負荷感応型変速装置の切換機構の構成を示す縦断正面図である。
【図４】負荷感応型変速装置の分解斜視図である。
【図５】等速伝動状態と減速伝動状態とにおける第１アームと第２アームとの姿勢を示す図である。
【図６】等速伝動状態と減速伝動状態とにおける第１係合体と第２係合体との位置関係を示す縦断側面図である。
【図７】等速伝動状態と減速伝動状態とにおける第１係合体と第２係合体との位置関係を示す縦断正面図である。
【図８】別実施形態（Ａ）の等速伝動状態と減速伝動状態とにおける第１係合体と第２係合体との位置関係を示す縦断正面図である。
【図９】別実施形態（Ｂ）の等速伝動状態と減速伝動状態とにおける第１係合体と第２係合体との位置関係を示す縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔実施形態・基本構成〕
図１〜図４に示すように、本発明の負荷感応型変速装置は、入力軸１と、出力軸２とを主軸芯Ｘと同軸芯上に配置してミッションケースＭに回転自在に支持すると共に、このミッションケースＭの内部に入力軸１の駆動トルクＳを出力軸２に伝える遊星ギヤ変速機構Ｐ（遊星ギヤ伝動系の一例）を備えている。この負荷感応型変速装置は、出力軸２に作用する負荷トルクＴが設定値未満である場合には、切換機構Ａが遊星ギヤ変速機構Ｐでの変速を行わず入力軸１の回転速度と等しい速度の駆動トルクＳを出力軸２に伝える等速伝動状態を作り出す。これに対し、出力軸２に作用する負荷トルクＴが設定値以上の場合には切換機構Ａが遊星ギヤ変速機構Ｐで減速を行わせ入力軸１の回転速度より低速度の駆動トルクＳを出力軸２に伝える減速伝動状態を作り出すように構成されている。
【００２２】
この負荷感応型変速装置では、等速伝動状態と減速伝動状態との何れの状態でも、出力軸２は入力軸１と同じ方向に回転するものであり、図１には出力軸２の回転方向と逆向きに負荷トルクＴが作用することを示している。
【００２３】
この負荷感応型変速装置は、自動車のスライドドアのように作動域により負荷トルクＴが変動する駆動対象の駆動系に備えられるものであり、低負荷では等速伝動状態に設定され、負荷トルクＴが増大した場合には減速伝動状態に移行し、負荷トルクＴが低下した場合には再び等速伝動状態に復帰するように負荷トルクＴに感応する自動変速を行う。この負荷感応型変速装置は、変速比が自動的に変更されることで電動モータの大型化を抑制する。尚、作動対象としてはシートバックの角度を調整する駆動系や、ドアガラスを開閉する駆動系等自動車の全般に使用できるものであるが、自動車以外にも適用できる。
【００２４】
特に、この負荷感応型変速装置では、第１実施形態に限らず、後述する別実施形態（Ａ），（Ｂ）においても、入力軸１が正転・逆転の何れの方向に回転しても、出力軸２に作用する負荷トルクＴに感応して切換機構Ａが等速伝動状態と低速回転状態との自動変速を行えるように構成されている。
【００２５】
遊星ギヤ変速機構Ｐは、入力軸１に連結するサンギヤ１１と、このサンギヤ１１を取り囲む位置に配置されるリングギヤ１２と、サンギヤ１１及びリングギヤ１２に咬合する複数のプラネタリギヤ１４と、プラネタリギヤ１４とともに主軸芯Ｘを中心に回転運動することが可能なキャリア１５とを備えている。キャリア１５には回転運動を取り出す出力軸２が連結している。このキャリア１５は複数のプラネタリギヤ１４を遊転支承するためプラネタリギヤ１４と同数の遊転軸１６を主軸芯Ｘと平行姿勢で備え、このプラネタリギヤ１４と同数の遊転軸１６の突出側の端部に連結するキャリアリング１５Ｒを備えている。リングギヤ１２のうち出力軸２の方向に偏位したリング状部１２Ｒに位置に切換機構Ａが備えられている。尚、プラネタリギヤ１４の数は２つでも４つ以上でも良い。
【００２６】
図１及び図４に示す如く、入力軸１と出力軸２とは、前述したように主軸芯Ｘと同軸芯上に配置され、この主軸芯Ｘと同軸芯にサンギヤ１１の軸芯が配置され、この主軸芯Ｘと同軸芯にリングギヤ１２の軸芯（リングの中心の軸芯）とキャリア１５の軸芯とが配置されている。従って、プラネタリギヤ１４は主軸芯Ｘを中心にした公転が可能であり、この公転に伴いキャリア１５も主軸芯Ｘを中心にした回転が可能となる。
【００２７】
〔切換機構〕
図１〜図７に示すように、リングギヤ１２のリング状部１２Ｒの内周に近接するようにキャリア１５の外径が設定されると共に、このリングギヤ１２のリング状部１２Ｒの外周に近接するようにミッションケースＭの内周径が設定されている。キャリア１５の外周面には、周方向に沿って設定間隔で第１被係合部としての複数の第１凹部２１が形成され、ミッションケースＭの内周面のうちリング状部１２Ｒの外周に近接する領域には周方向に沿って設定間隔で第２被係合部としての複数の第２凹部２２が形成されている。
【００２８】
切換機構Ａは、第１凹部２１に係脱自在な第１係脱部材としてボール状の第１係脱体２３と、この第１係脱体２３を突出付勢する第１付勢機構としての第１圧縮バネ２４と、第２凹部２２に係脱自在な第２係脱部材としてボール状の第２係脱体２５と、この第２係脱体２５を突出付勢する第２付勢機構としての第２圧縮バネ２６とを備えると共に、これらを制御する切換作動ユニットを備えて構成されている。
【００２９】
第１係脱体２３と第２係脱体２５とは鋼製のボールが使用され、第１係脱体２３はリングギヤ１２の内周の開口に対して回転自在、かつ、出退自在に備えられ、第２係脱体２５はリングギヤ１２の外周の開口に対して回転自在、かつ、出退自在に備えられている。第１圧縮バネ２４として圧縮コイルバネが使用され、この第１圧縮バネ２４は第１係脱体２３を開口から突出する方向に付勢する。これと同様に第２圧縮バネ２６として圧縮コイルバネが使用され、この第２圧縮バネ２６は第２係脱体２５を開口から突出する方向に付勢する。
【００３０】
この切換機構Ａは、リングギヤ１２のリング状部１２Ｒに対し、周方向で等間隔となる位置に３つ備えられている。リング状部１２Ｒには第１係脱体２３と、第１圧縮バネ２４と、第２係脱体２５と、第２圧縮バネ２６と、切換作動ユニットとを収容する収容空間が形成されている。
【００３１】
切換作動ユニットは、リングギヤ１２の半径方向に沿う姿勢の揺動軸芯Ｙを中心にして揺動自在で揺動部材３１と、この揺動部材３１のうち主軸芯Ｘに近接する位置に形成された第１アーム３２と、この揺動部材３１のう主軸芯から離間する位置に形成された第２アーム３３と、復元バネ３４を備えて構成されている。また、第１アーム３２と第２アーム３３とは揺動部材３１から外方に突出するアーム状に一体形成されるものであり、揺動軸芯Ｙに沿う方向視において、夫々が揺動軸芯Ｙから反対側に向けて突出している。
【００３２】
揺動部材３１は、揺動軸芯Ｙと同軸芯で、この揺動部材３１に挿通する支軸３５によりリング状部１２Ｒの内部に揺動自在に支持されている。この支軸３５の外端側はブラケット３６を介してリング状部１２Ｒに保持される。尚、ブラケット３６はリング状部１２Ｒに固定されることにより、支軸３５の外端側の位置を保持するように機能する。
【００３３】
切換作動ユニットは、揺動軸芯Ｙを中心にした揺動により図５（ａ）、図６（ａ）に示す等速伝動姿勢と、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示す減速伝動姿勢とに切換自在に構成されている。復元バネ３４は、切換作動ユニットを等速伝動姿勢に維持する方向に付勢力を作用させる。この復元バネ３４として、図５には引っ張りバネを示しているが、これに代えてトーションバネや、圧縮コイルバネを用いても良い。
【００３４】
第１アーム３２のうち、第１係脱体２３と対向する位置に受圧面３２Ａが形成されている。この受圧面３２Ａは、第１係脱体２３が第１凹部２１から離間する方向に変位した際の押圧力により、切換作動ユニットを図５に示す揺動方向Ｚに揺動させる揺動力を発生させる傾斜形状に形成されている。
【００３５】
第２アーム３３には第２係脱体２５に接触する規制面３３Ａが形成され、この規制面３３Ａは、切換作動ユニットが、等速伝動姿勢にある場合には、第２係脱体２５の突出を抑制し、切換作動ユニットが減速伝動姿勢に揺動した場合には、第２係脱体２５の突出を許容する。更に、復元バネ３４の付勢力により切換作動ユニットが揺動方向Ｚと逆向きに揺動した場合に、第２係脱体２５に対して第２凹部２２から離間させる方向に力を作用させるように規制面３３Ａは傾斜形状に形成されている。
【００３６】
〔変速作動形態〕
負荷トルクＴが設定値未満である場合には、図６（ａ）、図７（ａ）に示す如く、第１係脱体２３が第１凹部２１に係合する状態を維持するため、第１係脱体２３から受圧面３２Ａに対して押圧力は作用せず、第１アーム３２は図５（ａ）に示す如く、保持位置Ｋ１にある。このように第１アーム３２が保持位置Ｋ１にある場合には第２アーム３３が規制位置Ｋ２にあり、この第２アーム３３が第２係脱体２５の突出を規制する。
【００３７】
これにより、切換作動ユニットは等速伝動姿勢にあり、第１係脱体２３が第１圧縮バネ２４の付勢力によってキャリア１５の外周の第１凹部２１に係合する状態を維持するため、サンギヤ１１とリングギヤ１２とプラネタリギヤ１４とキャリア１５とを一体回転させ、この回転力を出力軸２に伝える等速伝動状態となる。
【００３８】
次に、負荷トルクＴが増大して設定値以上になった場合には、負荷トルクＴの作用により、第１係脱体２３が第１凹部２１から離間する方向に変位し、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示す如く、第１係脱体２３が第１アーム３２の受圧面３２Ａを押圧する。この押圧力により切換作動ユニットが揺動軸芯Ｙを中心に揺動方向Ｚの方向に揺動し、図５（ｂ）に示す如く、第１アーム３２は押圧位置Ｌ１まで移動する。
【００３９】
このように切換作動ユニットが揺動した姿勢が減速伝動姿勢であり、この減速伝動姿勢では、第１係脱体２３の突出が規制されると共に、第２アーム３３が許容位置Ｌ２に達するため第２係脱体２５の突出が許容され、第２圧縮バネ２６の付勢力により第２係脱体２５がミッションケースＭの第２凹部２２に係合する。これによりリングギヤ１２がミッションケースＭに拘束され、サンギヤ１１の駆動トルクＳをプラネタリギヤ１４からキャリア１５に伝え、出力軸２に伝える減速伝動状態となる。
【００４０】
特に、第１係脱体２３には、第１圧縮バネ２４から作用する付勢力と、切換作動ユニットを等速伝動姿勢に維持するように復元バネ３４から作用する付勢力とを合わせた付勢力が突出方向に作用する。従って、この２種の付勢力を合わせた付勢力（設定値に対応する力）に抗する方向に作用する負荷トルクＴが設定値未満である場合には等速減速状態を維持し、負荷トルクＴが設定値以上の場合には切換作動ユニットが揺動方向Ｚに揺動することで減速伝動状態に移行する。
【００４１】
更に、減速伝動状態に移行した後に負荷トルクＴが設定値未満まで低下した場合には、第１圧縮バネ２４の付勢力により第１係脱体２３が第１凹部２１に係合する状態に復帰すると共に、第１係脱体２３から第１アーム３２の受圧面３２Ａに作用する押圧力が低下するため、復元バネ３４の付勢力により、切換作動ユニットが、揺動方向Ｚと逆方向に揺動する。
【００４２】
この揺動とともに第２アーム３３が揺動することにより、規制面３３Ａからの圧力により第２係脱体２５が第２凹部２２から離間する方向に作動し、第２係脱体２５が第２凹部２２から離間する。この揺動により切換作動ユニットは等速伝動姿勢に復帰することになり、前述したようにサンギヤ１１とリングギヤ１２とプラネタリギヤ１４とキャリア１５とを一体回転させ、この回転力を出力軸２に伝える等速伝動状態となる。
【００４３】
〔実施形態の作用・効果〕
このように負荷感応型変速装置では、第１係脱体２３は、第１圧縮バネ２４により主軸芯Ｘに接近する方向に直線的に突出付勢され、これと同様に第２係脱体２５は、第２圧縮バネ２６により主軸芯Ｘから離間する方向に直線的に突出付勢されている。この第１係脱体２３と第２係脱体２５と、これらを制御する切換作動ユニットとがリングギヤ１２に支持されている。
【００４４】
このような構成から、出力軸２に作用する負荷トルクＴが設定値未満である場合には、切換作動ユニットが、第１係脱体２３を第１圧縮バネ２４の付勢力により第１凹部２１に対して係合させて等速伝動状態を作り出す。これとは逆に、出力軸２に作用する負荷トルクＴが設定値以上になった場合には、切換作動ユニットが、第２凹部２２に第２係脱体２５を係合させて減速伝動状態を作り出す。
【００４５】
特に、本発明の構成では、出力軸２の空転をなくすために、変速時に第１係脱体２３が第１凹部２１に係合する状態で、第２係脱体２５が第２凹部２２に係合する状態を一時的に作り出す構成を採用することが可能である。このように構成した場合でも、少なくとも一方が付勢力に抗して凹部から離脱できるため、入力軸１を継続的に回転させることも可能となり、伝動不能な状況に陥ることもない。つまり、特許文献１に記載される構成では、リングギヤに揺動自在に支持した揺動部材がキャリアとミッションケースとに同時に係合する場合の駆動力を吸収するために、揺動部材に弾性変形可能なバネ材等を用いる必要がある。これと比較すると、本発明の構成では、ボールや切換作動ユニットの構成物にバネ材を用いる必要がなく、高い精度も要求されない。特に、第１係脱体２３が第１圧縮バネ２４の付勢力に抗して第１凹部２１から離脱する際には、第１係脱体２３が自由に回転できるため衝撃を招くことなく離脱が行われる。これと同様に第２係脱体２５が第２凹部２２から離脱する場合にも第２係脱体２５の回転により衝撃を招くことなく離脱が行われる。
【００４６】
また、切換作動ユニットは主軸芯Ｘと直交する姿勢の揺動軸芯Ｙを中心にして揺動自在に支持されるので、リングギヤ１２の回転時に遠心力で切換作動ユニットの姿勢が変化する不都合を排除する。
【００４７】
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。
【００４８】
（Ａ）図８に示すように、リングギヤ１２の半径方向に対して傾斜する直線方向に沿ってスライドする形態で移動自在な作動部材４０（切換作動ユニットの一例）をリングギヤ１２に支持し、この作動部材４０形成された第１接触面４１に当接する位置に第１係脱部材としてボール状の第１係脱体２３を配置し、この作動部材４０の先端の第２接触面４２に当接可能な位置に第２係脱部材としてボール状の第２係脱体２５を配置する。
【００４９】
キャリア１５の外周面には、周方向に沿って設定間隔で凹状となる複数の第１被係合部としての第１凹部２１が形成され、ミッションケースＭの内周面のうちリング状部１２Ｒの外周に近接する領域には周方向に沿って設定間隔で凹状となる複数の第２被係合部としての第２凹部２２が形成されている。
【００５０】
作動部材４０は主付勢機構として主圧縮バネ４３により、先端側がリングギヤ１２の外周側に突出する方向に付勢され、第１係脱体２３は第１接触面４１に当接することにより、リングギヤ１２の外周面から第１凹部２１の方向へ突出付勢される。また、第２係脱体２５は副付勢機構としての副圧縮バネ４４により、リングギヤ１２の外周面から第２凹部２２の方向に突出付勢される。これらにより切換機構Ａが構成されている。
【００５１】
このように切換機構Ａが構成されることにより、別実施形態（Ａ）では、負荷トルクＴが設定値未満である場合には、第１係脱体２３が第１凹部２１を維持するため、作動部材４０は図８（ａ）に示す位置に保持され、第２係脱体２５の突出が規制されるため等速伝動状態を作り出す。また、負荷トルクＴが増大して設定値以上になった場合には、負荷トルクＴの作用により、図８（ｂ）に示す如く、第１係脱体２３が第１凹部２１から離間する方向に変位し、第１係脱体２３からの押圧力が第１接触面４１に作用することにより作動部材４０が主圧縮バネ４３の付勢力に抗して作動する。この作動により、第２接触面４２による規制が解除されるため、第２係脱体２５が副圧縮バネ４４の付勢力により突出し、第２凹部２２に係合し、減速伝動状態を現出する。
【００５２】
この別実施形態（Ａ）でも、第１係脱体２３と第２係脱体２５とが独立して作動可能な構成であるため、確実な自動変速が実現する。また、出力軸２の空転をなくすために、変速時に第１係脱体２３が第１凹部２１に係合した状態で、第２係脱体２５が第２凹部２２に係合する状態を一時的に作り出した場合でも、少なくとも一方が凹部から離脱することが可能であるため、伝動不能な状況に陥ることがない。
【００５３】
（Ｂ）図９に示すように、第１係脱部材としての第１係脱体２３を揺動端に備えた第１揺動部材５１を、主軸芯Ｘと平行する第１揺動軸芯Ｑ１と同軸の第１支軸５１Ａを介してリングギヤ１２に揺動自在に支承する。これと同様に、第２係脱部材としての第２係脱体２５を揺動端に備えた第２揺動部材５２を、主軸芯Ｘと平行する第２揺動軸芯Ｑ２と同軸の第２支軸５２Ｂを介してリングギヤ１２に揺動自在に支承する。この別実施形態（Ｂ）では、第１揺動部材５１と第２揺動部材５２とで切換作動ユニットが構成されている。また、第１係脱体２３と第２係脱体２５とはボール状に成形されるものであるが、回転不能な状態で用いられている。
【００５４】
キャリア１５の外周面には、周方向に沿って設定間隔で凹状となる複数の第１被係合部としての第１凹部２１が形成され、ミッションケースＭの内周面のうちリング状部１２Ｒの外周に近接する領域には周方向に沿って設定間隔で凹状となる複数の第２被係合部としての第２凹部２２が形成されている。
【００５５】
第１揺動部材５１は、第１揺動バネとしての等速側バネ５３により第１係脱体２３を第１凹部２１に係合させる方向に揺動付勢されている。第２揺動部材５２は、第２揺動バネとしての減速側バネ５４により第２係脱体２５を第２凹部２２に係合させる方向に揺動付勢されている。
【００５６】
第１揺動部材５１において、第１支軸５１Ａと反対側の端部に係合片５１Ｒが突設され、第２揺動部材５２には係合片５１Ｒが当接することにより、第２係脱体２５をリングギヤ１２の内部に引き込む方向に向けて第２揺動部材５２を揺動させる被係合片５２Ｒが形成されている。係合片５１Ｒと被係合片５２Ｒとで連係機構Ｒが構成されている。これらにより切換機構Ａが構成されている。
【００５７】
このように切換機構Ａが構成されることにより別実施形態（Ｂ）では、第１係脱体２３が等速側バネ５３の付勢力により第１凹部２１に係合する状態において、連係機構Ｒにより第２揺動部材５２の第２係脱体２５を、減速側バネ５４の付勢力に抗してリングギヤ１２の内部に引き込むため、図９（ａ）に示すように、第２凹部２２から離間させて等速伝動状態を実現する。そして、負荷トルクＴが増大して設定値以上になった場合には、負荷トルクＴの作用により、図９（ｂ）に示す如く、第１係脱体２３が等速側バネ５３の付勢力に抗して第１凹部２１から離間する方向に変位する。この変位に連係して減速側バネ５４の付勢力により第２揺動部材５２が揺動し、第２係脱体２５が第２凹部２２に係合し減速伝動状態が実現する。
【００５８】
この別実施形態（Ｂ）でも、第１係脱体２３と第２係脱体２５とが独立して作動可能な構成であるため、確実な自動変速が実現する。また、出力軸２の空転をなくすために、変速時に第１係脱体２３が第１凹部２１に係合した状態で、第２係脱体２５が第２凹部２２に係合する状態を一時的に作り出した場合でも、少なくとも一方が凹部から離脱することが可能であるため、伝動不能な状況に陥ることがない。また、連係機構Ｒとして、第１揺動部材５１と第２揺動部材５２とを連係するリンク機構で構成することや、夫々を結ぶワイヤ等の線材で構成することも可能である。
【００５９】
（Ｃ）本発明では、第１被係合部と第２被係合部との少なくとも一方を鋸歯状に形成することや、歯車状に形成しても良い。これに対応して第１係脱部材と第２係脱部材との少なくとも一方を円柱状の部材で構成することや、ブロック状の部材で構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、アクチュエータからの回転駆動力で対象物を作動させる駆動系の全般に適用することができる。特に対象物の作動途中で負荷が変動するものに最適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１          入力軸
２          出力軸
１１        サンギヤ
１２        リングギヤ
１４        プラネタリギヤ
１５        キャリア
２１        第１被係合部
２２        第２被係合部
２３        第１係脱部材
２４        第１付勢機構（第１圧縮バネ）
２５        第２係脱部材
２６        第２付勢機構（第２圧縮バネ）
３１        揺動部材
３２        第１アーム
３２Ａ      受圧面
３３        第２アーム
４０        作動部材
４１        第１接触面
４２        第２接触面
４３        主付勢機構（主圧縮バネ）
４４        副付勢機構（副圧縮バネ）
５１        第１揺動部材
５２        第２揺動部材
５３        第１揺動バネ（等速側バネ）
５４        第２揺動バネ（減速側バネ）
Ａ          切換機構
Ｋ１        保持位置
Ｋ２        規制位置
Ｌ１        押圧位置
Ｌ２        許容位置
Ｍ          ケース（ミッションケース）
Ｐ          遊星ギヤ変速系（遊星ギヤ変速機構）
Ｑ１        第１揺動軸芯
Ｑ２        第２揺動軸芯
Ｒ          連係機構
Ｔ          負荷トルク
Ｘ          主軸芯
Ｙ          揺動軸芯
【図１】
2014020445.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014020445.tif 000007
【図６】
2014020445.tif 000008
【図７】
2014020445.tif 000009
【図８】
2014020445.tif 000010
【図９】
2014020445.tif 000011