(57)【要約】【課題】入出力部間における隙間を調整して、出力変動を目的に応じて抑制することができる変速装置を提供することを解決すべき課題とする。【解決手段】入力部材と出力部材との間に設けられて、前記入力部材の回転を変速しつつ前記出力部材に伝達する変速装置であって、前記入力部材と前記出力部材が、同一の回転軸線を中心として相対回転自在に、かつ、前記回転軸線方向への相対移動が拘束された状態で嵌合させられているとともに、この嵌合部において対向させられている前記入力部材と前記出力部材のそれぞれの周面に螺旋溝が形成され、これらの螺旋溝間に転動体が介装されてなり、前記各螺旋溝が相互に異なるピッチで形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材と出力部材との間に設けられて、前記入力部材の回転を変速しつつ前記出力部材に伝達する変速装置であって、前記入力部材と前記出力部材が、同一の回転軸線を中心として相対回転自在に、かつ、前記回転軸線方向への相対移動が拘束された状態で嵌合させられているとともに、この嵌合部において対向させられている前記入力部材と前記出力部材のそれぞれの周面に螺旋溝が形成され、これらの螺旋溝間に転動体が介装されてなり、前記各螺旋溝が相互に異なるピッチで形成されていることを特徴とする変速装置。
【請求項２】
前記入力部材に形成されている前記螺旋溝が、前記出力部材に形成されている前記螺旋溝よりも短いピッチで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
【請求項３】
前記入力部材に形成されている前記螺旋溝が、前記出力部材に形成されている前記螺旋溝よりも長いピッチで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
【請求項４】
前記入力部材が、前記出力部材の中心に嵌合させられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の変速装置。
【請求項５】
前記出力部材が、前記入力部材の中心に嵌合させられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の変速装置。
【請求項６】
前記入力部材若しくは前記出力部材には、前記転動体を、前記両螺旋溝の一方の端部から他端部へ向けて循環させる循環路が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載の変速装置。
【請求項７】
前記入力部材若しくは前記出力部材の一方には、他方に形成されている前記螺旋溝の不完全螺旋溝部によって前記転動体が前記入出力部材の回転半径方向へ移動させられた際に、その移動を許容する誘導溝が連設されていることを特徴とする請求項６に記載の変速装置。
【請求項８】
前記循環路の一方の端部には、前記誘導溝内に突出して、この誘導溝に案内された前記転動体を前記循環路へ導くピックアップ部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力部の回転を変速しつつ出力部へ伝達するようにした変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述した変速装置の一例として、たとえば、特許文献１に示されるような遊星歯車機構を用いたものが知られている。
【０００３】
この遊星歯車機構は、回転中心に配置される太陽歯車と、この太陽歯車の外周に噛合状態で配置された複数の遊星歯車と、これらの遊星歯車を回転自在に保持するキャリヤと、前記複数の遊星歯車を取り囲んで配置され、前記複数の遊星歯車に噛合させられた外輪歯車とによって構成されている。
【０００４】
そして、前述した遊星歯車機構は、たとえば、前記外輪歯車を固定しておき、前記太陽歯車を入力部とし、また、前記キャリヤを出力部とした場合、前記太陽歯車の回転を、前記遊星歯車の公転に変換して変速し、この遊星歯車の公転を前記キャリヤによって出力するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１３３６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述した遊星歯車を用いた変速装置では、たとえば、前述したように前記太陽歯車を入力部とし、また、前記キャリヤを出力部とした場合、入力部と出力部との間に、前記太陽歯車と前記複数の遊星歯車との間、これらの複数の遊星歯車と前記外輪歯車との間、さらに、前記複数の遊星歯車と前記キャリヤとの間に隙間が存在することから、これらの隙間によって出力変動が生じることが想定される。
【０００７】
また、各歯車を、太陽歯車の回転軸線と直交する面上に配置しなければならないことから、前記回転軸線を中心とした径方向の小型化が制限される。
【０００８】
本発明は、前述した従来の技術において残されている問題点を解決せんとするもので、入出力部間における隙間の調整を可能にして、出力変動を目的別に抑制することができる変速装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の変速装置は、前述した課題を解決するために、入力部材と出力部材との間に設けられて、前記入力部材の回転を変速しつつ前記出力部材に伝達する変速装置であって、前記入力部材と前記出力部材が、同一の回転軸線を中心として相対回転自在に、かつ、前記回転軸線方向への相対移動が拘束された状態で嵌合させられているとともに、この嵌合部において対向させられている前記入力部材と前記出力部材のそれぞれの周面に螺旋溝が形成され、これらの螺旋溝間に転動体が介装されてなり、前記各螺旋溝が相互に異なるピッチで形成されていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成された本発明の変速装置は、前記入力部材の回転に伴って、この入力部材に形成されている前記螺旋溝により、前記転動体が前記入力部材の回転軸線方向に移動させられる。
【００１１】
そして、前述したように前記転動体が前記入力部材の回転軸線方向に移動させられると、この転動体が前記出力部材に形成されている螺旋溝内を移動させられるが、前記入力部材と前記出力部材とが、回転軸線回りに相対回転自在に、かつ、回転軸線方向への相対移動が拘束されていることにより、前記出力部材に形成されている前記螺旋溝の側壁が前記転動体によって押圧されることにより、前記出力部材が前記回転軸線回りに回転させられる。
【００１２】
ここで、前記入力部材に形成されている前記螺旋溝のピッチと前記出力部材に形成されている前記螺旋溝のピッチが異なることにより、前記転動体の前記入力部材に対する移動量と前記出力部材に対する移動量が異なる。
【００１３】
したがって、前記入力部材の回転量と出力部材の回転量に差が生じ、入力された回転量が変速されて出力される。
【００１４】
そして、前述した変速機構が、前記入力部材と前記出力部材、および、これらの間に介装される前記転動体とで構成されていることにより、隙間が生じる部位が、前記入力部材と前記出力部材との間のみであり、前記隙間を最小限に抑えることができる。
したがって、出力変動を変動を抑制して安定した出力を得ることができる。
【００１５】
また、前記入力部材に形成されている螺旋溝の底部と前記出力部材に形成されている螺旋溝の底部との間隔はほぼ一定であることから、これらの螺旋溝間に介装される前記転動体の外径を適宜選択することにより、前記入出力部材と前記転動体との隙間を容易に調整することができ、前記隙間に起因した出力変動を調整することができる。
【００１６】
前記変速装置を組み込む機器においては、たとえばその使用目的によって要求される出力変動の抑制量が異なる。
このような要求に対して、前述した両螺旋溝間の間隔に対する前記転動体の外径の調整によって容易に対応することができる。
【００１７】
そして、前記両螺旋溝間の間隔よりも前記転動体の外径を大きくして前記転動体に予圧をかけた状態とすることにより、前記隙間をマイナスの隙間とすることもできる。
【００１８】
また、前記入力部材と前記出力部材とを同心円状に配置し、これらの間に前記転動体を介装したことにより、これらの回転軸線を中心とした径方向の寸法を小さく抑えることができる。
【００１９】
そして、前記入力部材に形成されている前記螺旋溝を、前記出力部材に形成されている前記螺旋溝よりも短いピッチとすることにより、前記入力部材の回転量に対して前記出力部材の回転量を小さくして、減速機能を得ることができる。
【００２０】
また、前記入力部材に形成されている前記螺旋溝を、前記出力部材に形成されている前記螺旋溝よりも長いピッチとすることにより、前記入力部材の回転量に対して前記出力部材の回転量を大きくして、増速機能を得ることができる。
【００２１】
さらに、前記両螺旋溝のピッチ方向を逆にすることも可能であり、これによって、前記出力部材の回転方向を、前記入力部材の回転方向と逆方向とすることができる。
【００２２】
前記入力部材を、前記出力部材の中心に嵌合させるようにして設置し、あるいは、前記出力部材を、前記入力部材の中心に嵌合させるように設置することができる。
【００２３】
このように、前記入力部材と前記出力部材の嵌合関係を選択することにより、変速装置の入力位置を、回転軸線方向と径方向との何れかに設定することができる。
【００２４】
そして、前記入力部材若しくは前記出力部材に、前記転動体を、前記両螺旋溝の一方の端部から他端部へ向けて循環させる循環路を形成しておくことができる。
【００２５】
このような構成とすることにより、変速装置の構成部材を、前記入出力軸の内部に集約することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００２６】
前述した循環路を形成する場合、前記両螺旋溝の一方の端部で、これらの螺旋溝に連続する不完全螺旋溝部に、前記螺旋溝間に介装された前記転動体を前記螺旋溝から前記循環路の一方の端部へ案内する誘導溝を連設しておくことが望ましい。
【００２７】
また、前記循環路の一方の端部に、前記誘導溝内に突出して、この誘導溝に案内された前記転動体を前記循環路へ導くピックアップ部を設けておくこともできる。
【００２８】
このような構成とすることにより、前記転動体の前記循環路内への取り込みを円滑化して、前記入出力部材の回転を円滑化することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の変速装置によれば、相互に嵌合させられた入力部材と出力部材を、両者間に介装される転動体によって回転伝達可能に係合させることにより、前記入出力部材の間隔と前記転動体の外径を選択することにより、これらの間に形成される隙間をマイナス側へ調整することを可能にして、この隙間に起因した出力変動を目的に応じて抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、車両用ホイールに組み込んだ例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示すもので、機能を説明するための要部の拡大正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示すもので、（ａ）は、循環路の詳細を説明するための要部の拡大縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示すもので、ターンテーブルに組み込んだ例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の第１の実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
これらの図において、符号１は本実施形態の変速装置を示し、この変速装置１は、車両(図示略）の車輪２が装着されたホイール３に組み込まれている。
【００３２】
前記変速装置１は、前記車両に装着される円筒状のケーシング４を備え、このケーシング４内に主要構成部材が組み込まれている。
【００３３】
前記ケーシング４内には、その中心軸線と同軸となるように、入力部材としての入力軸５が回転自在に装着されている。
この入力軸５は、前記ケーシング４の長さとほぼ同等の長さとなされ、このケーシング４の一端部においてラジアル軸受け６によって支持されている。
【００３４】
また、前記入力軸５の、前記ラジアル軸受け６よりも内側の中間部には、回転入力用のモーター７が装着されている。
【００３５】
このモーター７は、前記入力軸５の外周に固着されたローター７ａと、このローター７ａを取り囲んで設けられ、前記ケーシング４に装着されるステーター７ｂとによって構成され、このステーター７ｂは、このステーター７ｂを取り囲むようにして支持するステーターカバー７ｃを介して前記ケーシング４内に固着されている。
【００３６】
また、前記入力軸５の他端部側外周には螺旋溝５ａが形成され、この螺旋溝５ａを取り囲むようにして、円筒状の出力部材としての出力筒８が配置されている。
【００３７】
この出力筒８は、前記入力軸５と、その他端から一端へ向けて所定長さ重畳するように設けられており、前記入力軸５の他端部に装着されたアンギュラ軸受け９を介して前記軸受け５に回転自在に連結されている。
【００３８】
また、前記出力筒８の内周面には、前記入力軸５に形成されている前記螺旋溝５ａに対峙するように、螺旋溝８ａが形成されている。
この出力筒８に形成された螺旋溝８ａは、本実施形態においては、前記入力軸５に形成された前記螺旋溝５ａと同一方向で、かつ、そのピッチの２倍のピッチで形成されている。
【００３９】
そして、前記両螺旋溝５ａ・８ａは、ピッチが異なることにより、所定間隔で交差しており、この交差部に、両螺旋溝５ａ・８ａに転動自在に係合する転動体１０が介装されている。
【００４０】
この転動体１０は、前記入力軸５が回転させられた際に、前記螺旋溝５ａの他端部へ向けて移動させられた後に、後述する循環路１１を介して前記螺旋溝５ａの一端部へと循環させられるようになっている。
【００４１】
前記循環路１１は、図３に示すように、前記転動体１０が移動可能な内径を有する管状部材によって逆Ｕ字状に形成されており、その各端部が、前記出力筒８の周壁を貫通するように装着され、前記螺旋溝８ａの両端部の不完全螺旋溝部をつなぐように形成されている。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）に詳述するように、前記出力筒８の他端部で、前記螺旋溝８ａに連続する不完全螺旋溝部に、前記出力筒８の内径を広げるように形成され、前記入力軸５の前記螺旋溝５ａの不完全ねじ部によってこの入力軸５の外周部へ押し上げられる前記転動体１０の移動を許容する誘導溝Ａが形成されている。
【００４３】
そして、前記循環路１１の他端部には、前記誘導溝Ａ内に突出して、この誘導溝Ａに案内された前記転動体１０を前記循環路１１へ導くピックアップ部１１ａが設けられている。
【００４４】
さらに、前記誘導溝Ａ、および、前記ピックアップ部１１ａと同様の構造が、前記出力筒８の一端部にも形成されている。
ただし、この一端部においては、前記ピックアップ部１１ａが、他端部に設けられているピックアップ部１１ａに対して、前記出力筒８の回転方向において逆向きとなされている。
【００４５】
したがって、前記入力軸５の一方向の回転において、前記他端部に設けられている前記ピックアップ部１１ａは、前記誘導溝Ａに導かれた前記転動体１０を捕獲し、一端部に設けられている前記ピックアップ部１１ａは、前記転動体１０を前記誘導溝Ａへ送り出すようになっている。
【００４６】
さらに、前記入力軸５を逆回転させた際には、前述した機能と逆の機能となり、前記出力筒８の一端部の誘導溝Ａにおいて前記転動体１０を捕獲し、他端部の誘導溝Ａにおいて前記転動体１０を送り出すように機能する。
【００４７】
一方、前記出力筒８の他端部には外方フランジ８ｂが形成されており、この外方フランジ８ｂと前記ケーシング４との間にクロスローラー軸受け１２が設けられて、このクロスローラー軸受け１２によって、前記出力筒８が前記ケーシング４に回転自在に支持されている。
【００４８】
また、前記外方フランジ８ｂには、前記ホイール３のリム部が当接させられるとともに、複数のボルト１３によって固定されている。
【００４９】
図１において符号１４は、前記ケーシング４の一端部開口を閉塞するカバーを示し、符号１５は、前記入力軸５の他端部を、この他端部に装着された前記アンギュラ軸受け９とともに覆うカバーを示す。
【００５０】
また、符号１６は、前記ケーシング４の内周面と前記ステーターカバー７ｃの外周面との間に形成された冷却水路を示し、符号１７は、前記ケーシング４内に加圧空気を送り込む給気管を示す。
【００５１】
このように構成された本実施形態の変速装置１は、前記モーター７によって前記入力軸５に回転を与えると、この入力軸５に形成された前記螺旋溝５ａによって、前記転動体１０が前記入力軸５の回転軸線に沿って、その一端部から他端部へ向けて移動させられる。
【００５２】
このような前記転動体１０の移動がなされると、この転動体１０が、前記出力筒８に形成されている前記螺旋溝８ａの側部を押圧して前記出力筒８を回転させつつ前記螺旋溝８ａ内を転動する。
【００５３】
ここで、本実施形態においては、前記出力筒８に形成された前記螺旋溝８ａのピッチが、前記入力軸５に形成された前記螺旋溝５ａのピッチの２倍に設定されていることから、前記転動体１０が前記入力軸５に形成された前記螺旋溝５ａの１ピッチ分移動した際に、この転動体１０は、前記出力筒８に形成された前記螺旋溝８ａのピッチの半分を移動する。
【００５４】
この結果、前記入力軸５の回転が、半分の回転に減速されて前記出力筒８から出力されるとともに、この出力筒８によって前記ホイール３とともに前記車輪２が回転駆動される。
【００５５】
このような回転伝達に際して、その回転伝達経路における隙間が、前記入力軸５と前記出力筒８との間のみであることから、その隙間を小さく抑えることができる。
【００５６】
ここで、前記入力軸５に形成されている前記螺旋溝５ａの底部と前記出力筒８に形成されている前記螺旋溝８ａの底部との間隔に対し、これらの螺旋溝５ａ・８ａ間に介装される前記転動体１０の外径を適宜選択することにより、前記入力軸５および出力筒８と前記転動体１０との隙間を容易に調整することができる。
【００５７】
そして、前記両螺旋溝５ａ・８ａ間の間隔より前記転動体１０の外径を大きくすることにより、この転動体１０に予圧を与え、これによって、前記両螺旋溝５ａ・８ａと前記転動体１０との間の隙間をマイナス状態とすることもできる。
【００５８】
この結果、前述した回転伝達の変動が押さえられ、安定した回転伝達を行なうことができ、本実施形態にあっては、車両の安定した走行を実現することができる。
【００５９】
一方、前述した入力軸５の回転によって、前記転動体１０は、図３（ｂ）に符号Ｉで示す前記螺旋溝５ａの他端部から、前記螺旋溝５ａの他端部の不完全螺旋溝部によって、同図に符号ＩＩで示すように前記入力軸５の外面へと移動させられる。
【００６０】
このような前記転動体１０の移動に際して、前記出力筒８の他端部に形成されている前記誘導溝Ａによって前記転動体１０の移動が許容されて、前記誘導溝Ａ内において、この誘導溝Ａ内に位置させられている前記循環路１１のピックアップ部１１ａに対峙させられる。
【００６１】
前記ピックアップ部１１ａに対峙させられた前記転動体１０は、このピックアップ部１１ａによって捕獲されて、前記循環路１１内へ押し込まれた後に、この循環路１１を経て、前記入力筒８の一端部へ循環させられる。
【００６２】
そして、前記入力筒８の一端部において、他方の前記ピックアップ部１１ａから前記誘導溝Ａを経て、前記入力軸５の不完全螺旋溝部から前記螺旋溝５へ送り込まれる。
【００６３】
このように、前記転動体１０は、前記両螺旋溝５ａ・８ａおよび前記循環路１１を循環するように移動させられ、これによって、前記入力軸５の回転が前記出力筒８へ伝達される。
【００６４】
ここで、前記モーター７によって入力されるトルクと、前記車輪２に負荷されるトルクとの関係をみてみるとつぎのようになる。
【００６５】
図２に示すように、前記入力軸５によって入力されるトルクをＴ１、前記入力軸５の前記螺旋溝５ａのリードをＬ２、前記出力筒８の前記螺旋溝８ａのリードをＬ１とした場合、出力されるトルクＴ２は次式で得られる。
Ｔ２＝（Ｌ１／Ｌ２）Ｔ１
本実施形態においては、Ｌ１＞Ｌ２であるから、入力されたトルクが増幅されて出力される。
【００６６】
図４は、本発明の第２の実施形態を示すもので、回転テーブルに組み込んだ例である。
【００６７】
本実施形態においては、円筒状の入力部材２０の内側に、同じく円筒状の出力部材２１を同心円状に配置し、前記入力部材２０の内周面に螺旋溝２０ａを形成し、かつ、前記出力部材２１の外周面に螺旋溝２１ａを形成し、これらの螺旋溝２０ａ・２１ａ間に転動体２２を介装した構成としている。
【００６８】
そして、前記出力部材２１の内側に回転テーブル２３の軸部２３ａを挿入するとともに、これらをキー２４によって回転を拘束した状態で連結し、前記入力部材２０にモーター２５を装着し、さらに、前記出力部材２１に前記転動体２２の循環路２１ｂを設けている。
【００６９】
前記入力部材２０の両端部にはそれぞれアンギュラ軸受け２６が配置されて、これらのアンギュラ軸受け２６によって前記回転テーブル２３の軸部２３ａに回転自在に支持されている。
【００７０】
また、符号２７はケーシングを示し、前記回転テーブル２３の軸部２３ａ、前記入力部材２０、および、前記出力部材２１を取り囲むように設けられている。
【００７１】
前記ケーシング２７の上端部にはクロスローラー軸受け２８が設けられて、このクロスローラー軸受け２８によって前記回転テーブル２３を回転自在に支持している。
【００７２】
前記モーター２５は、前記入力部材２０の外周に固定されたローター２５ａと、このローター２５ａに対峙させられるとともに、前記ケーシング２７にステーターカバー２５ｃを介して固定されたステーター２５ｂとによって構成されている。
【００７３】
そして、本実施形態においては、前記入力部材２０に形成された螺旋溝２０ａのピッチよりも前記出力部材２１に形成された螺旋溝２１ａのピッチを長く形成してある。
【００７４】
このように構成された本実施形態では、前記外側に位置させられている前記入力部材２０に、前記モーター２５によって回転を与えて、この回転を、前記両螺旋溝２０ａ・２１ａ、および、これらの間に介装された前記転動体２２とによって減速しつつ前記回転テーブル２３へ伝達する。
【００７５】
また、本実施形態においては、前述した実施形態と同様に、前記入力部材２０と前記出力部材２１との間の隙間を小さく、あるいは、マイナスに抑えることができるが、これによって、前記入力部材２０の回転を停止させて前記回転テーブル２３を停止状態に保持する際に、この回転テーブル２３の不要な回動を抑制することができる。
これによって、前記回転テーブル２３の回転位置の位置だし精度を向上させることができる。
【００７６】
なお、前記各実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００７７】
たとえば、前記一対の螺旋溝５ａ・８ａ(２０ａ・２１ａ）のピッチは任意に設定することができるものであり、また、その向きを逆向きとして、入力部材の回転に対して出力部材によって出力される回転を逆回転とすることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  変速装置
２  車輪
３  ホイール
４  ケーシング
５  入力軸(入力部材）
５ａ  螺旋溝
６  ラジアル軸受け
７  モーター
７ａ  ローター
７ｂ  ステーター
７ｃ  ステーターカバー
８  出力筒
８ａ  螺旋溝
８ｂ  外方フランジ
９  アンギュラ軸受け
１０  転動体
１１  循環路
１１ａ  ピックアップ部
１２  クロスローラー軸受け
１３  ボルト
１４  カバー
１５  カバー
１６  冷却水路
１７  給気管
２０  入力部材
２０ａ  螺旋溝
２１  出力部材
２１ａ  螺旋溝
２１ｂ  循環路
２２  転動体
２３  回転テーブル
２３ａ  軸部
２４  キー
２５  モーター
２５ａ  ローター
２５ｂ  ステーター
２５ｃ  ステーターカバー
２６  アンギュラ軸受け
２７  ケーシング
２８  クロスローラー軸受け
Ａ  誘導溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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