(57)【要約】【課題】２個の遊星歯車機構を組み合わせ、コンパクトであって、入出力軸間の回転数変化が少なく逆方向の回転出力を得ることが容易な伝動装置を提供する。【解決手段】伝動装置の入力軸２に固着した第１リング歯車ＲＧ１と、伝動装置の出力軸３に固着した第１太陽歯車ＳＧ１との間に、キャリア４Ａに軸支される第１遊星歯車ＰＧ１を配して第１遊星歯車機構を構成する。キャリア４Ａは、カップ状のキャリア４Ｂと一体的に回転するよう組み合わされており、キャリア４Ｂに軸支される第２遊星歯車ＰＧ２が、ハウジング１に固定の第２リング歯車ＲＧ２、入力軸２に固着した第２太陽歯車ＳＧ２とともに第２遊星歯車機構を構成する。この伝動装置では、各歯車の歯数を適宜設定することにより、出力軸３が、入力軸２の回転数に近い回転数で逆方向に回転させることや出力軸からの逆方向入力を遮断することが容易である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定されたハウジングの中心に対向して設置される入力軸及び出力軸と、前記ハウジング内に軸方向に並列して設置される第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構とを有する伝動装置であって、
前記第１遊星歯車機構は、前記入力軸に固着される第１リング歯車、前記出力軸に固着される第１太陽歯車、及び前記第１リング歯車と前記第１太陽歯車との間に介在される複数の第１遊星歯車を備え、
前記第２遊星歯車機構は、前記ハウジングに固定される第２リング歯車、前記第１リング歯車と共に前記入力軸に固着される第２太陽歯車、及び前記第２リング歯車と前記第２太陽歯車との間に介在される複数の第２遊星歯車を備えており、
前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とが共通のキャリアに軸支されることを特徴とする伝動装置。
【請求項２】
前記キャリアが円板部分及び円周壁部分を有するカップ状部材と、前記カップ状部材に嵌め合わされる円板状部材とを備えており、前記第１遊星歯車機構が前記キャリアのカップ状部材の内部に配置されるとともに、前記第２遊星歯車機構が、前記キャリアのカップ状部材と前記ハウジングの前記入力軸側の端面との間に配置される請求項１に記載の伝動装置。
【請求項３】
前記第１リング歯車が円板の周囲に設けられた周壁に形成されており、前記第１リング歯車の円板が前記キャリアのカップ状部材の円板部分に当接してスラスト方向に軸受される請求項２に記載の伝動装置。
【請求項４】
前記ハウジングの内部には軸方向に垂直な端面が形成されるとともに、前記端面と対向する端部には円板状の蓋体が嵌め込まれており、前記キャリアは、その両面が前記端面及び前記蓋体にそれぞれ当接して、スラスト方向に軸受される請求項２又は請求項３に記載の伝動装置。
【請求項５】
固定されたハウジングの中心に対向して設置される入力軸及び出力軸と、前記ハウジング内に軸方向に並列して設置される第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構とを有する伝動装置であって、
前記第１遊星歯車機構は、前記入力軸に固着される第１リング歯車、前記出力軸に固着される第１太陽歯車、及び前記第１リング歯車と前記第１太陽歯車との間に介在される複数の第１遊星歯車を備え、
前記第２遊星歯車機構は、前記ハウジングに固定される第２太陽歯車、前記第１リング歯車と共に前記入力軸に固着される第２リング歯車、及び前記第２リング歯車と前記第２太陽歯車との間に介在される複数の第２遊星歯車を備えており、
前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とが共通のキャリアに軸支されることを特徴とする伝動装置。
【請求項６】
前記第２リング歯車は、前記第１リング歯車に嵌め合わされたリング状部材の内周に形成される請求項５に記載の伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸と出力軸との間の動力伝達状態を変更する伝動装置、特に、太陽歯車とリング歯車との間に遊星歯車を配置する遊星歯車機構を利用して変速等を行う伝動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械部品あるいは作業機器等を回転駆動する動力伝達系では、駆動する機器の特性に合わせるよう、回転速度やトルクを変更するための増減速機が常套的に使用される。複写機等のＯＡ機器においては、非常に小型のモーターを駆動源として各種の機器を駆動することが多いけれども、小さいモーターは高速回転、低トルクであるため、そのときには、回転速度等を調整する小型の減速機がしばしば動力伝達系に介在される。一方向のみに回転するモーターを駆動源として逆方向の回転を可能とするため、逆転可能な変速機を介在することもある。
【０００３】
また、モーターにより物品を上下に移送する昇降装置では、物品が所定の位置となったとき、モーターを停止すると物品が自動的にその位置を保持するような作動が求められる場合がある。こうした作動を行うよう、入力軸（モーター側）からの正・逆回転の動力を伝達するとともに、出力軸（上下する物品側）からの動力伝達は、出力軸を回転不能として遮断する伝動装置があり、ロックタイプ双方向クラッチと呼ばれている。ロックタイプ双方向クラッチでは、モーターを停止したときは、電気的ブレーキ等の操作を加えることなく物品の落下を防止することができ、省エネルギに繋がることとなる。このようなロックタイプ双方向クラッチは、例えば、特許第４８５０６５３号公報に開示されている。
【０００４】
ところで、増減速機の中には、遊星歯車機構を利用する遊星歯車式のものがある。遊星歯車機構は、中心に太陽歯車（サンギヤ）を設けるとともに、その周りに内歯歯車であるリング歯車（リングギヤ）を設け、太陽歯車とリング歯車との間に、両方の歯車と噛み合う複数の遊星歯車（プラネタリギヤ）を配置したもので、複数の遊星歯車は、これを担持するキャリア（リテーナとも呼ばれる）に取り付けられて軸支される。遊星歯車式増減速機は、各歯車やキャリアを入出力要素として自由に選択できるとともに、入力軸と出力軸が同心状に配置されるので、動力伝達装置の配置設計が容易であるという特徴がある。
【０００５】
遊星歯車機構を用いた減速機として、固定のリング歯車と回転するリング歯車とをそれぞれ有する２個の遊星歯車機構を組み合わせる減速機（以下「差動型遊星歯車減速機」という。）が知られている。
差動型遊星歯車減速機では、図９に示すように、入力軸ＩＳに固着された太陽歯車ＳＧの周囲に、これと噛み合う複数の遊星歯車ＰＧを配置する。図９（ａ）の断面図に示すとおり、遊星歯車ＰＧは軸方向に比較的長い歯車であって、その外周に配置された固定リング歯車ＲＧｆと回転リング歯車ＲＧｒの両方に噛み合う。回転リング歯車ＲＧｒは出力軸ＯＳに固定されて回転可能であり、また、両方のリング歯車の歯数にはわずかな歯数差が設定してある。
【０００６】
入力軸ＩＳの太陽歯車ＳＧが回転すると、遊星歯車ＰＧと固定リング歯車ＲＧｆとの噛み合わせに基づき、太陽歯車ＳＧと同一方向に回転する。遊星歯車ＰＧは、出力軸ＯＳの回転リング歯車ＲＧｒとも噛み合っていて、両方のリング歯車にはわずかな歯数差が存在するので、遊星歯車ＰＧが太陽歯車ＳＧの周りを１回公転（キャリアＣＲが１回転）すると、回転リング歯車ＲＧｒが歯数の差だけ回転駆動されることとなる。そして、差動型遊星歯車減速機における変速比、つまり、入力軸ＩＳの回転数ｎＩＳと出力軸ＯＳの回転数ｎＯＳとの比は、次式で表される。
ｎＩＳ／ｎＯＳ＝（１＋（ＺＲＧｆ／ＺＳＧ））／（１−（ＺＲＧｆ／ＺＲＧｒ））
ＺＳＧ：太陽歯車ＳＧの歯数
ＺＲＧｆ：固定リング歯車ＲＧｆの歯数
ＺＲＧｒ：回転リング歯車ＲＧｒの歯数
この式から明らかなように、両リング歯車の歯数差がわずかである場合には変速比が大きな値となり、減速比が大きく、それに対応して出力軸のトルクが増大する減速機を構成することができる。このような差動型遊星歯車減速機は、一例として特開昭５５−１００４５５公報に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８５０６５３号公報
【特許文献２】特開昭５５−１００４５５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の差動型遊星歯車減速機では、比較的簡素な構造により変速比が非常に大きな減速機を実現することができる。しかし、固定リング歯車と回転リング歯車の径がほぼ同じであって、歯数差がわずかであるので、入出力軸間の回転数変化が少ない伝動装置を構成することが困難である。そして、歯数が異なる固定リング歯車と回転リング歯車の両方に対して同一の遊星歯車を噛み合わせる関係上、次の問題点が生じる。
固定リング歯車と回転リング歯車とのピッチ円直径を同一とした場合には、両歯車の歯数が異なるため、歯車のモジュールの値を同一とすることができず、遊星歯車のモジュールの値に両方のリング歯車のモジュールをそのまま一致させるのは不可能である。その結果、転位歯車の使用が必要となる等、差動型遊星歯車減速機に採用できる固定リング歯車や回転リング歯車等の自由度が制限される。
また、固定リング歯車と回転リング歯車の各々の歯は、円周方向に少しずつずれて配置されることとなり、ずれによる各歯の位相差は、両方のリング歯車の歯数の差を固定リング歯車の歯数で除した値となる。そのため、共通の遊星歯車を両方のリング歯車に噛み合わせるように構成するときは、円周方向に配置する遊星歯車の個数について、その個数の整数倍を両方のリング歯車の歯数の差と等しくするという制限を受け、減速機の動力伝達損失の増大や回転バランスの悪化などの問題を招く。
【０００９】
本発明の課題は、２個の遊星歯車機構を組み合わせて、動力伝達損失の少ない減速機等の伝動装置を構成すること、ことに、入出力軸間の回転数変化が少なく、逆方向の回転出力を得ることが容易な伝動装置を構成することにある。本発明の伝動装置は、入力軸及び出力軸が同心であって、入出力軸間の回転数変化を小さく設定できるため、ロックタイプ双方向クラッチとして好適に使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題に鑑み、本発明の伝動装置は、入力軸に固着したリング歯車と出力軸に固着した太陽歯車との間に第１遊星歯車を配して第１遊星歯車機構を構成し、第１遊星歯車のキャリアの回転数を、第２遊星歯車機構の第２遊星歯車を支持するキャリアにより決定するようにしたものである。すなわち、本発明は、
「固定されたハウジングの中心に対向して設置される入力軸及び出力軸と、前記ハウジング内に軸方向に並列して設置される第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構とを有する伝動装置であって、
前記第１遊星歯車機構は、前記入力軸に固着される第１リング歯車、前記出力軸に固着される第１太陽歯車、及び前記第１リング歯車と前記第１太陽歯車との間に介在される複数の第１遊星歯車を備え、
前記第２遊星歯車機構は、前記ハウジングに固定される第２リング歯車、前記第１リング歯車と共に前記入力軸に固着される第２太陽歯車、及び前記第２リング歯車と前記第２太陽歯車との間に介在される複数の第２遊星歯車を備えており、
前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とが共通のキャリアに軸支される」
ことを特徴とする伝動装置となっている。
【００１１】
請求項２に記載のように、前記キャリアには、円板部分及び円周壁部分を有するカップ状部材と、前記カップ状部材に嵌め合わされる円板状部材とを設け、前記第１遊星歯車機構を前記キャリアのカップ状部材の内部に配置するとともに、前記第２遊星歯車機構を、前記キャリアのカップ状部材と前記ハウジングの前記入力軸側の端面との間に配置することができる。
この場合には、請求項３に記載のように、前記第１リング歯車を、円板の周囲に設けられた周壁に形成し、前記第１リング歯車の円板が前記キャリアのカップ状部材の円板部分に当接してスラスト方向に軸受されるよう構成することが好ましい。また、請求項４に記載のように、前記ハウジングの内部に軸方向に垂直な端面を形成するとともに、前記端面と対向する端部には円板状の蓋体を嵌め込み、前記キャリアは、その両面が前記端面及び前記蓋体にそれぞれ当接してスラスト方向に軸受されるよう構成することが好ましい。
【００１２】
ところで、請求項１においては、第２遊星歯車機構の第２リング歯車をハウジングに固定し、第１遊星歯車機構のキャリア（第２遊星歯車機構のキャリアと共通）の回転数を決定しているが、第２遊星歯車機構の第２太陽歯車をハウジングに固定して、キャリアの回転数を決定することもできる。このときは、請求項５に記載のように、
「固定されたハウジングの中心に対向して設置される入力軸及び出力軸と、前記ハウジング内に軸方向に並列して設置される第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構とを有する伝動装置であって、
前記第１遊星歯車機構は、前記入力軸に固着される第１リング歯車、前記出力軸に固着される第１太陽歯車、及び前記第１リング歯車と前記第１太陽歯車との間に介在される複数の第１遊星歯車を備え、
前記第２遊星歯車機構は、前記ハウジングに固定される第２太陽歯車、前記第１リング歯車と共に前記入力軸に固着される第２リング歯車、及び前記第２リング歯車と前記第２太陽歯車との間に介在される複数の第２遊星歯車を備えており、
前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とが共通のキャリアに軸支される」
ことを特徴とする伝動装置となる。
【００１３】
請求項５の伝動装置においては、請求項６に記載のように、前記第２リング歯車を前記第１リング歯車に嵌め合わされたリング状部材の内周に形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１の伝動装置は、固定されたハウジングの中心に対向して設置される入力軸及び出力軸と、ハウジング内に軸方向に並列して設置される第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構とを備えており、伝動装置の入力軸が第１遊星歯車機構のリング歯車（第１リング歯車）に、出力軸が第１遊星歯車機構の太陽歯車（第１太陽歯車）にそれぞれ固着されている。第１遊星歯車機構の複数の遊星歯車（第１遊星歯車）は、回転可能にキャリアに軸支されるが、このキャリアは、第２遊星歯車機構の遊星歯車（第２遊星歯車）を軸支するキャリアと共通のものとなっている。そして、第２遊星歯車機構においては、リング歯車（第２リング歯車）がハウジングに固定されて回転不能であり、太陽歯車（第２太陽歯車）は、伝動装置の入力軸に、第１遊星歯車機構のリング歯車（第１リング歯車）とともに固着される。
本発明の伝動装置では、キャリアに支持される第１遊星歯車と第２遊星歯車とが別々の歯車であって、異なる回転数で回転可能であるとともに、第１遊星歯車と第２遊星歯車として、歯数やピッチ円直径の異なる歯車を採用することが可能である。そのため、各遊星歯車機構を構成する太陽歯車、リング歯車及び遊星歯車のモジュールを同一として各歯車の噛み合い状態を円滑なものとし、動力伝達損失を低減することができる。
【００１５】
本発明の請求項１の伝動装置において、入力軸の回転数と出力軸の回転数の比である変速比は、以下のように計算することができる。
一般に遊星歯車機構においては、リング歯車の歯数と太陽歯車の歯数との歯数比をγとすると、太陽歯車の回転数ｎＳＧ、リング歯車の回転数ｎＲＧ及びキャリアの回転数ｎＣＲの間に次の関係がある。
ｎＲＧ＋γ・ｎＳＧ＝（１＋γ）ｎＣＲ
γ＝ＺＳＧ／ＺＲＧ  ＺＳＧ：太陽歯車の歯数、ＺＲＧ：リング歯車の歯数
本発明の伝動装置の変速比は、第１遊星歯車機構における回転リング歯車の回転数ｎＲＧ１と太陽歯車の回転数ｎＳＧ１との比であり、第１、第２遊星歯車機構に共通のキャリアの回転数ｎＣＲは、回転不能のリング歯車ＲＧ２を備えた第２遊星歯車機構により決定されるので、次式のとおりとなる。
ｎＳＧ１／ｎＲＧ１＝（γ２−（１／γ１））／（γ２＋１）  ：式＜１＞
γ１：第１遊星歯車機構の歯数比、γ２：第２遊星歯車機構の歯数比
ここで、γ１とγ２は共に１より小さい数であるので上式の分子は負の値となり、本発明の伝動装置では、出力軸の回転方向が入力軸の回転方向と逆になる。この変速比は、γ１、γ２を変更すると自由な設定が可能であり、回転数の変化が少ない状態（変速比の絶対値が１に近い）で、回転方向を逆転させることが容易にできる。例えば、
γ１＝３／５、γ２＝１／３
とすると、回転数が同一（等速）で回転方向が逆転する伝動装置となる。また、
γ１＝１／３、γ２＝３／５
とした場合には、回転数が３／２で回転方向が逆転する伝動装置を構成できる。
【００１６】
このように、本発明の伝動装置は、入力軸及び出力軸の回転中心軸が同心であり、回転方向を逆転させるものとなる。逆転用歯車を出力軸に設けるような通常の逆転装置では、入力軸と出力軸がずれることとなるが、本発明の伝動装置は同心であって、小型でコンパクトに構成されるので、動力伝達系での使い勝手が優れている。例えば、一方向回転のみが可能な安価なモーターを駆動源として、逆方向の回転出力を得ようとする場合などにおいて、本発明の伝動装置を好適に使用することができる。また、本発明の伝動装置では、出力軸側から駆動するとロック状態となって入力軸への動力伝達が不能となるため、ロックタイプ双方向クラッチとして使用することが可能である。
【００１７】
請求項２の発明は、第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構の遊星歯車を軸支するキャリアに関するものであり、キャリアを、カップ状部材とこれに嵌め合わされる円板状部材とを組み立てた構造とする。そして、第１遊星歯車機構をキャリアのカップ状部材の内部に配置するとともに、第２遊星歯車機構を、カップ状部材とハウジングの入力軸側の端面との間に配置する。これにより、第１遊星歯車機構がキャリアのカップ状部材の内部に配置されるとともに、第２遊星歯車機構が軸方向に並列して設置され、伝動装置全体の構造がコンパクト化される。
【００１８】
請求項３の発明は、第１遊星歯車機構における第１リング歯車を、円板の周囲に設けられた周壁に形成し、第１リング歯車の円板を、請求項２のキャリアのカップ状部材の円板部分に当接してスラスト方向に軸受するものである。これにより、第１リング歯車を固着した入力軸が、回転中に傾きあるいは振動を起こすなどの事態が防止され、伝動装置の安定した回転が達成される。また、請求項４の発明のように、ハウジングの端部に円板状の蓋体を嵌め込み、キャリアの軸方向の両端面を、ハウジングの垂直な端面と蓋体とに当接してスラスト方向に軸受した場合には、入力軸の第１リング歯車と出力軸の太陽歯車ばかりでなく、キャリア自体もスラスト方向に軸受され、伝動装置の回転体全部が安定して回転することとなる。
【００１９】
請求項５に記載の本発明の伝動装置は、入力軸に固着される第１リング歯車、出力軸に固着される第１太陽歯車、及びキャリアに軸支される遊星歯車により第１遊星歯車機構を構成する点は、請求項１の伝動装置と同様であるが、キャリアの回転数を決定する第２遊星歯車機構において、太陽歯車（第２太陽歯車）を回転不能にハウジングに固定する。この構成を備えた請求項５の伝動装置では、変速比は次式のとおりとなる。
ｎＳＧ１／ｎＲＧ１＝（１−（γ２／γ１））／（γ２＋１）  ：式＜２＞
γ１：第１遊星歯車機構の歯数比、γ２：第２遊星歯車機構の歯数比
上式から分かるとおり、本発明の請求項５の伝動装置では、γ１とγ２の大小により出力軸の正転・逆転が決定され、γ２＞γ１であると逆転することとなる。例えば、
γ１＝１／５、γ２＝１／２
とすると、回転数が同一で回転方向が逆転する伝動装置となる。
【００２０】
請求項５の伝動装置において出力軸を逆転させる場合には、第２遊星歯車機構の歯数比を第１遊星歯車機構より大きくする必要があるので、第２遊星歯車機構のリング歯車（第２リング歯車）の径を第１遊星歯車機構のものよりも小さくすることが望ましい。請求項６の発明のように、第２リング歯車を第１遊星歯車機構のリング歯車（第１リング歯車）に嵌め合わされたリング状部材の内周に形成したときは、請求項５の伝動装置を、全体的な構造が簡素化され、かつ、製造組み立てが容易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の伝動装置の第１実施例の全体的な構造を示す図である。
【図２】図１の伝動装置におけるハウジング等の静止部品を単品で示す図である。
【図３】図１の伝動装置における入出力部材を単品で示す図である。
【図４】図１の伝動装置における遊星歯車及びキャリアを単品で示す図である。
【図５】本発明の伝動装置の第２実施例の全体的な構造を示す図である。
【図６】図５の伝動装置におけるハウジング等の静止部品を単品で示す図である。
【図７】図５の伝動装置における入出力部材を単品で示す図である。
【図８】図５の伝動装置における遊星歯車及びキャリアを単品で示す図である。
【図９】従来の差動型遊星歯車減速機の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の伝動装置について説明する。まず、図１に本発明の伝動装置の第１実施例（請求項１の発明に対応）の全体的な構造を示し、図２乃至図４には、伝動装置を構成する部品を単体で示す。
図１の中央の縦断面図に示すように、第１実施例の伝動装置は、固定されたハウジング１内において左方に配置される第１遊星歯車機構（断面Ａ−Ａ）と、右方に配置される第２遊星歯車機構（断面Ｂ−Ｂ）とを並列して組み合わせたものである。ハウジング１の中心には、入力軸２（断面にハッチングが施されている）及び出力軸３が対向して設置されており、両方の軸の回転中心は同心となっている。入力軸２は、ハウジング１の一端部の中心孔に軸受され、出力軸３は、シールドのためハウジング１の他端部に嵌め込まれた蓋体１Ｃを貫通し、これに軸受される。
【００２３】
入力軸２には、出力軸３側の端部に、周囲に周壁を有する円板が取り付けられており、その周壁に第１遊星歯車機構の第１リング歯車ＲＧ１が固着される（図３も参照）。また、出力軸３には、入力軸２側の軸方向端部に第１遊星歯車機構の第１太陽歯車ＳＧ１が固着される。断面Ａ−Ａに示すとおり、第１遊星歯車機構では、第１太陽歯車ＳＧ１の周りに３個の第１遊星歯車ＰＧ１が配置されており、第１遊星歯車ＰＧ１は、第１太陽歯車ＳＧ１と入力軸２の第１リング歯車ＲＧ１とに噛み合う。この第１遊星歯車ＰＧ１は、円板状部材であるキャリア４Ａに回転可能に軸支されている。各々の歯車は、サイクロイドを基本とした歯型曲線を有するサイクロイド歯車となっている。
【００２４】
入力軸２には、円板を挟んでリング歯車ＲＧ１と反対側に、第２遊星歯車機構の第２太陽歯車ＳＧ２も固着される。そして、この部分のハウジング１の内面には、第２遊星歯車機構の第２リング歯車ＲＧ２が固着されている。断面Ｂ−Ｂに示すとおり、第２遊星歯車機構では、第２太陽歯車ＳＧ２の周りに３個の第２遊星歯車ＰＧ２が配置される。
第２太陽歯車ＳＧ２は、キャリア４Ｂに回転可能に軸支されている。このキャリア４Ｂは、円板部分及び円周壁部分を有するカップ状部材であり、第２太陽歯車ＳＧ２は、カップ状部材のいわば裏側に立設された軸に嵌め込まれる（図４も参照）。キャリア４Ｂの円周壁部分は、第１リング歯車ＲＧ１が固着される入力軸２の周壁を取り巻いており、軸方向の先端部には、第１遊星歯車ＰＧ１を軸支する円板状部材のキャリア４Ａが嵌め込まれている。つまり、第１遊星歯車機構のキャリア４Ａと第１遊星歯車機構のキャリア４Ｂとは一体となって回転するキャリア４を構成しており、第１遊星歯車機構は、キャリア４の内部に収容されている。
【００２５】
本発明の伝動装置では、キャリア４に支持される第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２とが別々の歯車であり、歯数やピッチ円直径の異なる歯車を採用することが可能である。そのため、各遊星歯車機構を構成する太陽歯車、リング歯車及び遊星歯車のモジュールを同一として各歯車の噛み合い状態を円滑なものとすることができる。
【００２６】
次いで、本発明の第１実施例の伝動装置の使用態様について説明する。
この伝動装置を動力伝達系で使用するときは、駆動源であるモーター等を入力軸２に連結し、従動側の機器等を出力軸３に連結する。入力軸２の中央孔及び出力軸３には、図示しない連結軸との回り止めを図るため、それぞれ平面部が形成されている。モーター等により入力軸２を回転すると、入力軸２の第２太陽歯車ＳＧ２、ハウジング１に固着された回転不能の第２リング歯車ＲＧ２等からなる第２遊星歯車機構により、キャリア４が減速されて回転する。第１遊星歯車機構では、入力軸２の第１リング歯車ＲＧ１の回転数とキャリア４の回転数により、出力軸３に固着の第１太陽歯車ＳＧ１の回転数が決定され、出力軸３と入力軸２との回転数比である変速比は、式＜１＞のとおりとなる。
第１実施例においては、遊星歯車機構を構成する各歯車の歯数は、第１リング歯車ＲＧ１：４５、第１太陽歯車ＳＧ１：２７（γ１＝３／５）、そして、第２リング歯車ＲＧ２：４５、第２太陽歯車ＳＧ２：１５（γ２＝１／３）に設定されている。そのため、変速比は−１であって、第１実施例の伝動装置は、回転数が同一（等速）で回転方向が逆転する逆転装置として作動する。図示はしないが、第１実施例の第１、第２遊星歯車機構の歯数を入れ換え、γ１＝１／３、γ２＝３／５に設定すると、回転数が３／２で回転方向が逆転する伝動装置を得ることができる。
【００２７】
第１実施例の伝動装置は、入力軸２及び出力軸３の回転中心軸が同心であって、回転方向が逆転されるものとなり、その変速比は、遊星歯車機構を構成する各歯車の歯数を変更することにより自由に設定できる。また、入力軸２側から駆動するときは、第１遊星歯車ＰＧ１及び第２遊星歯車ＰＧ２を入力軸２により同時に回転させるが、逆に入力軸２側から駆動しようとすると、まず第１遊星歯車ＰＧ１のみに駆動力が伝達されるため、入力軸２への動力伝達が困難となる。こうしたことから、第１実施例の伝動装置は、ロックタイプ双方向クラッチとしても好適に使用することが可能である。
【００２８】
図２の静止部品の単品図に示されるように、ハウジング１は、円周壁１１と端板１２とを備えるカップ状の固定部材であって、その内部には、軸方向に垂直な端面１３を形成する段差部が設けられるとともに、小径となった部分には、第２遊星歯車機構の第２リング歯車ＲＧ２が設けられている。端面１３と対向するハウジング１の端部には、蓋体１Ｃが嵌め込まれており、ハウジング１の端板１２及び蓋体１Ｃには、入力軸２及び出力軸３がそれぞれ貫通する中央孔が設けられる。また、図１の中央の縦断面図に示されるように、キャリア４は、軸方向の両端面がハウジング１の端面１３及び蓋体１Ｃにそれぞれ当接してスラスト方向に軸受され、軸方向の位置決めが行われている。
【００２９】
図３の入出力部品の単品図に示されるように、入力軸２は、出力軸３側の端部に円板２１を備えており、円板２１の半径方向外端部には、第１リング歯車ＲＧ１を形成した周壁２２が設けられる。円板２１の第１リング歯車ＲＧ１と反対側には、第２太陽歯車ＳＧ２が固着されている。
出力軸３には第１太陽歯車ＳＧ１が固着されており、図１の中央の縦断面図に示されるように、第１太陽歯車ＳＧ１は、その軸方向両端面が入力軸２の円板２１と円板状部材であるキャリア４Ａとに当接し、これらに挟まれる形でスラスト方向に軸受される。入力軸２の円板２１の端面は、キャリア４Ｂの円板状の面に当接してスラスト方向の軸受けが行われている。その結果、伝動装置の回転部材である入力軸２、出力軸３及びキャリア４の全てが、固定部材であるハウジング１に軸受されることとなり、回転中に傾きあるいは振動を起こすなどの事態が防止され、伝動装置の安定した回転が達成される。
【００３０】
次に、本発明の伝動装置の第２実施例（請求項５の発明に対応）について、図５乃至８に基づき説明する。図５には、第２実施例の伝動装置の全体的な構造を示し、図６乃至図８には、伝動装置を構成する部品を単体で示す。
図５の中央の縦断面図に示すように、第２実施例の伝動装置は、固定されたハウジング１´内において右方に配置される第１遊星歯車機構（断面Ａ−Ａ）と、左方に配置される第２遊星歯車機構（断面Ｂ−Ｂ）とを並列して組み合わせたものである。ハウジング１´の中心には、入力軸２´（断面にハッチングが施されている）及び出力軸３´が対向して設置されており、両方の軸の回転中心は同心となっている。入力軸２´は、ハウジング１´の一端部の中心孔に軸受され、出力軸３´は、シールドのためハウジング１´の他端部に嵌め込まれた蓋体１´Ｃを貫通し、これに軸受される。
【００３１】
入力軸２´には、図７に示すように、周囲に周壁２２´を有する円板２１´が取り付けられており、その周壁２２´には、第１遊星歯車機構のリング歯車となる第１リング歯車ＲＧ１が固着される。第１リング歯車ＲＧ１は、周壁２２´の軸方向の全長に亘って形成された歯車であって、円板２１´の反対側の端部には、リング状部材２´Ｒが嵌め込まれて一体的に装着されている。リング状部材２´Ｒは、第１リング歯車ＲＧ１と嵌り合う、いわばスプライン軸の凸部のような外歯２´ＲＴを外周に形成し、内周には、第２遊星歯車機構のリング歯車となる第２リング歯車ＲＧ２を形成して固着したものである。出力軸３´には、第１遊星歯車機構の第１太陽歯車ＳＧ１が固着される。
【００３２】
図５の断面Ａ−Ａに示すとおり、第２実施例における第１遊星歯車機構では、出力軸３´の第１太陽歯車ＳＧ１の周りに３個の第１遊星歯車ＰＧ１が配置されている。第１遊星歯車ＰＧ１は、出力軸３´の第１太陽歯車ＳＧ１と入力軸２´に固着された第１リング歯車ＲＧ１とに噛み合い、この点では、第１実施例の第１遊星歯車機構と変わりはない。第１遊星歯車ＰＧ１は、円板状部材であるキャリア４´の片側（入力軸２´側）に立設された軸に、回転可能に軸支されている（図８も参照）。
【００３３】
第２実施例における第２遊星歯車機構では、第２太陽歯車ＳＧ２は回転不能の歯車であって、これは、ハウジング１´に嵌め込まれた蓋体１´Ｃに固着される（図６も参照）。図５の断面Ｂ−Ｂに示すとおり、入力軸２´に固着した第２リング歯車ＲＧ２と第２太陽歯車ＳＧ２との間には、３個の第２遊星歯車ＰＧ２が配置され、第２遊星歯車ＰＧ２は、円板状部材であるキャリア４´において第１遊星歯車ＰＧ１と反対側に、回転可能に軸支されている（図８も参照）。
【００３４】
つまり、本発明の第２実施例の伝動装置は、キャリアの回転数を決定する第２遊星歯車機構において、第１実施例の伝動装置がリング歯車を回転不能にハウジングに固定するのに対し、太陽歯車を回転不能に固定したものに相当する。第１実施例では、キャリア４がカップ状部材と円板状部材とを組み合わせた複雑な構造をなしているが、第２実施例の伝動装置のキャリア４´は単に円板状部材であって、構造が簡素化されている。
第２実施例の伝動装置における変速比は上述の＜式２＞で計算されるが、第２実施例の遊星歯車機構を構成する各歯車の歯数は、第１リング歯車ＲＧ１：６０、第１太陽歯車ＳＧ１：１２（γ１＝１／５）、また、第２リング歯車ＲＧ２：４８、第２太陽歯車ＳＧ２：２４（γ２＝１／２）に設定されている。したがって、変速比は−１であって、第２実施例の伝動装置は、第１実施例のものと同様に、回転数が同一で回転方向が逆転する逆転装置として作動する。
【００３５】
図７の入出力部品の単品図に示されるように、入力軸２´の周壁２２´には、軸方向の全長に亘り第１リング歯車ＲＧ１が形成され、その一部の歯形を利用して、リング状部材２´Ｒが装着されるので、第２実施例の伝動装置においては、入力軸２´の製造や伝動装置の組み立てが容易となる。また、図５の中央の縦断面図に示されるように、入力軸２´の円板２１´はハウジング１´の内面と当接し、出力軸３´は円板２１´と当接してスラスト方向の軸受けが行われている。そのため、回転部材が回転中に傾きあるいは振動を起こすなどの事態を防止することができる。
【００３６】
以上詳述したように、本発明の伝動装置は、入力軸に固着したリング歯車と出力軸に固着した太陽歯車との間に第１遊星歯車を配して第１遊星歯車機構を構成し、第１遊星歯車のキャリアの回転数を、第２遊星歯車機構の第２遊星歯車を支持するキャリアにより決定するようにしたものである。上記の実施例では伝動装置の変速比を−１とし、回転数が同一で回転方向が逆転する逆転装置として作動させているが、各歯車の歯数を調整することにより、回転数が増大または減少するような伝動装置を構成できるのは言うまでもない。また、入力軸等に直接歯車を形成する代わりに歯車部分を別体で製作して部品に組み付ける、各歯車の歯型曲線としてインボリュート歯形その他特殊形状歯型を採用するなど、上記実施例に対し各種の変形が可能であるのは明らかである。
【符号の説明】
【００３７】
１、１´  ハウジング
１Ｃ、１´Ｃ  蓋板
２、２´  入力軸
３、３´  出力軸
４、４´  キャリア
ＳＧ１、ＳＧ２  （第１、第２遊星歯車機構の）太陽歯車
ＰＧ１、ＰＧ２  （第１、第２遊星歯車機構の）遊星歯車
ＲＧ１、ＲＧ２  （第１、第２遊星歯車機構の）リング歯車
【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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