(57)【要約】２組の遊星歯車機構（Ｍ１，Ｍ２）を組み合わせた回転伝達装置において、入力軸（２）から出力軸（３）への回転伝達の円滑化及び装置の小型化を図り、出力軸（３）からの逆入力をロックして遮断する。入力軸（２）と出力軸（３）を備えたハウジング（１）の内部には、入力軸（２）に連結され円周壁部（２２）を備えたカップ状部材が設置されており、この円周壁部（２２）の内側空間部に、第１遊星歯車機構（Ｍ１）と第２遊星歯車機構（Ｍ２）とを並列に配置する。両方の遊星歯車機構の遊星歯車は、遊星歯車体（４）として一体的に結合されて周方向に複数配置され、円周壁部（２２）の先端には、第１遊星歯車機構（Ｍ１）の入力側のリング歯車（ＲＧｉ）が固着されるとともに、出力軸（３）の先端には、第２遊星歯車機構（Ｍ２）の出力側太陽歯車（ＳＧｓ）が固着される。出力側遊星歯車（ＰＧｌ）は入力側遊星歯車（ＰＧｓ）よりも大径で歯数が大きく、出力軸（３）から入力軸（２）への回転伝達は、ロックして遮断される。
2017110840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の中心軸の回りに回転する入力軸及び出力軸を備え、固定されたハウジングの内部に２組の遊星歯車機構を設置した回転伝達装置であって、
第１の遊星歯車機構は、前記入力軸に連結される内歯歯車からなるリング歯車と、前記ハウジングに固定された固定側太陽歯車と、前記リング歯車及び前記固定側太陽歯車に噛み合う入力側遊星歯車とを有し、
第２の遊星歯車機構は、前記出力軸に連結される出力側太陽歯車と、前記出力側太陽歯車と噛み合う出力側遊星歯車とを有し、前記出力側遊星歯車が、前記入力側遊星歯車と共に前記共通の中心軸の回りに公転するとともに、前記入力側遊星歯車よりも大径に設定されており、
前記入力軸が、円板部と前記円板部の外周に接続される円周壁部とが形成されたカップ状部材を備え、前記円周壁部には前記リング歯車が固着されるとともに、前記円周壁部の内側空間部には、前記固定側太陽歯車、前記入力側遊星歯車及び前記出力側遊星歯車が収容されることを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
前記ハウジングが、固定円板部と前記固定円板部の外周に接続される固定円周壁部とが形成されたカップ状部材を備え、前記固定円周壁部の内側空間部には、前記入力軸のカップ状部材が収容され、かつ、前記固定円板部には前記固定側太陽歯車の形成されるボス部が設けられるとともに、前記出力軸が前記ボス部を貫通してこれに軸受される請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項３】
前記ハウジングには、前記入力軸のカップ状部材の収容された内側空間部を閉鎖するシールド板が設置され、かつ、前記入力軸の円板部と前記シールド板の間には、波形ばね又は転がりスラストベアリングが設置された請求項２に記載の回転伝達装置。
【請求項４】
前記入力側遊星歯車と前記出力側遊星歯車とが一体的に結合されて遊星歯車体が形成され、前記遊星歯車体が、複数、周方向に配置されており、さらに、
前記第２の遊星歯車機構には、前記出力側遊星歯車に外方側から係合する空転回転体が設置されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転伝達装置。
【請求項５】
前記共通の回転軸の回りに回転可能なキャリアが設置されており、前記入力側遊星歯車及び前記出力側遊星歯車が前記キャリアに回転可能に軸支され、さらに、
前記出力側遊星歯車が、前記入力軸の円周壁部に固着された前記リング歯車と噛み合う請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転伝達装置。
【請求項６】
前記第１の遊星歯車機構及び前記第２の遊星歯車機構における各歯車が、軸方向に連続的に転位係数を変化させたテーパー歯車である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転伝達装置。
【請求項７】
前記第１の遊星歯車機構及び前記第２の遊星歯車機構における各歯車が、その歯車のピッチ円直径に相当する直径の摩擦車により代替され、各摩擦車間の摩擦力によって回転が伝達される請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転伝達装置。
【請求項８】
前記出力軸の端面が前記入力軸の円板部の対向面に当接し、かつ、当接する両方の面の中心部には、互いに嵌り合う断面円形の突起と穴が設けられている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸の回転数を増減して出力軸に伝達する変速機、あるいは入力軸の回転を反転して出力軸に伝達する反転装置など、遊星歯車機構を用いて入力軸と出力軸との間の動力伝達状態を変更する回転伝達装置に関する。
【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統では、駆動する機器の特性に合わせるよう、回転方向や回転数を変更するための回転伝達装置が常套的に使用される。回転伝達装置には、入力軸の回転方向を反転させて出力軸に伝達する回転方向の反転装置や、入出力軸間の回転数を変更する変速機などがあり、特殊な装置として、入力軸（駆動側）からの正・逆回転の動力を伝達するとともに、出力軸（従動側）からの動力伝達は、出力軸を回転不能として遮断する、ロックタイプ双方向クラッチと呼ばれる装置もある。ロックタイプ双方向クラッチは、例えば、本出願人の発明に係る下記の特許文献１に開示されている。【０００３】
回転伝達装置の一つである変速機には、太陽歯車の周囲を公転しながら自転する遊星歯車と、遊星歯車の外方に噛み合うリング歯車とを備えた遊星歯車機構を利用する変速機がある。遊星歯車機構を利用する変速機として、２組の遊星歯車機構を組み合わせて入出力軸間の変速比を大きくする変速機が知られており、一例として、下記の特許文献２に示されている。【０００４】
特許文献２に記載の遊星歯車式変速機を図１０により説明する。
変速機の全体構造の断面図である図１０（ａ）に示すとおり、この遊星歯車式変速機は、図の右側の第１遊星歯車機構と左側の第２遊星歯車機構とを軸方向に組み合わせて設置したものである。第１遊星歯車機構は、入力軸ＩＳに連なる太陽歯車ＳＧと、太陽歯車ＳＧの周囲を公転しながら自転する第１遊星歯車ＰＧ１と、遊星歯車ＰＧ１の外方に噛み合う環状の内歯を形成した第１リング歯車Ｒ１とを備えており、第１リング歯車Ｒ１は回転不能に固定される。第２遊星歯車機構は、第２遊星歯車ＰＧ２と、遊星歯車ＰＧ２の外方に噛み合う環状の内歯を形成した第２リング歯車Ｒ２とを備え、第２リング歯車Ｒ２が出力軸ＯＳに連結される。【０００５】
ここで、第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２とは、一体的に結合されて遊星歯車体ＰＢをなし、キャリアＣＡの支持軸ＳＳに軸支されて同一回転数で回転するが、第１遊星歯車ＰＧ１は第２遊星歯車ＰＧ２よりも大径であり、その歯数は第２遊星歯車ＰＧ２の歯数よりも大きい。キャリアＣＡの斜視図である図１０（ｂ）にも示すとおり、キャリアＣＡは、２枚の円板ＤＫを３本の支柱ＰＬで結合して構成され、支柱ＰＬの間に、支持軸ＳＳを中心として回転可能な３個の遊星歯車体ＰＢが配置される。
入力軸ＩＳが回転すると、第１遊星歯車ＰＧ１が固定の第１リング歯車Ｒ１に沿って公転（キャリアＣＡの回転）しながら自転し、第２遊星歯車ＰＧ２も同一回転数で公転及び自転を行う。第２遊星歯車ＰＧ２の公転及び自転は、これに噛み合う第２リング歯車Ｒ２を回転させることとなり、第１リング歯車Ｒ１と第２リング歯車Ｒ２との歯数差は小さく設定してあるので、入力軸ＩＳの回転が大きく減速されて出力軸ＯＳに伝達される。【０００６】
なお、特開平３−１６８４４８号公報には、図１０の遊星歯車式変速機と同様に、２組の遊星歯車機構の各遊星歯車を一体的に結合した回転伝達装置において、出力軸のリング歯車と噛み合う遊星歯車の内側に、空転する太陽歯車（遊び歯車）を設置した伝達装置が記載されている。この伝達装置は、空転歯車を設置して遊星歯車とリング歯車との確実な噛み合わせを行わせることにより、作動中における複数の遊星歯車の位置の変動を防止し、遊星歯車を定位置に保持するキャリアを省略した機構となっている。
【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２０１１−４３２２４号公報
【特許文献３】特開平３−１６８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１０に示す回転伝達装置は、２組の遊星歯車機構を用い、入力軸ＩＳの回転数を減速して出力軸ＯＳに伝達するものであり、入力軸ＩＳには歯数が小さく小径の太陽歯車を固着し、出力軸ＯＳには歯数が大きく大径のリング歯車を固着する。入力軸ＩＳの太陽歯車ＳＧは、大径の第１遊星歯車ＰＧ１を介して固定されたリング歯車Ｒ１と噛み合っており、この回転伝達装置においては、出力軸ＯＳに固着されたリング歯車Ｒ２とリング歯車Ｒ１の２個のリング歯車が使用されている。
つまり、図１０に示す回転伝達装置は、一方が固定され他方が可動である２個のリング歯車を用いて大きな減速比を達成するものである。しかし、内歯歯車を形成したリング歯車は、外歯歯車と比べて精度よく加工するのが困難であり、また、２個のリング歯車を軸方向に並置するため、軸方向の寸法を小さくするのが困難である。減速機等の回転伝達装置は、小型で確実な作動を行うものであるのが望ましく、ことに、これを複写機やプリンタ等の事務機器に組み込む場合には、軸方向及び径方向の寸法を十分に小さくしコンパクトとする必要がある。ちなみに、特許文献３の回転伝達装置は、キャリアを省略している点ではコンパクト化されているものの、やはり２個のリング歯車が並置されている。【０００９】
さらに、図１０の回転伝達装置では、遊星歯車機構を構成する入力軸ＩＳの回転数が大きく減速されて出力軸ＯＳに伝達されるため、入力軸ＩＳからの回転を等速に近い状態で伝達し、出力軸ＯＳからの逆方向の動力伝達を遮断するロックタイプ双方向クラッチを構成するには不適当な面がある。
特許文献１のロックタイプ双方向クラッチは、等速の動力伝達を行うものの、噛み込み用のローラを利用するため構造が複雑であり、かつ、窓のブラインドを上下させる昇降装置などにこれを適用したときは、ブラインドを下降する際、出力軸ＯＳの回転速度が入力軸ＩＳよりも速まると、ローラの噛み込みと解除の繰り返しに起因して、振動や異音を生じることがある。
本発明の課題は、２組の遊星歯車機構を組み合わせた回転伝達装置において、装置全体をコンパクト化するとともに、上述の問題点を解決することにある。
【発明を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題に鑑み、本発明は、２組の遊星歯車機構を用いる回転伝達装置において、円周壁部を有するカップ状部材の内周面にリング歯車を設けてこれを入力軸に連結し、カップ状部材の内側空間部に、２組の遊星歯車機構の遊星歯車及び出力軸に連結した太陽歯車を収容して、装置全体をコンパクト化し軸方向の寸法を短くするものである。すなわち、本発明は、
「共通の中心軸の回りに回転する入力軸及び出力軸を備え、固定されたハウジングの内部に２組の遊星歯車機構を設置した回転伝達装置であって、
第１の遊星歯車機構は、前記入力軸に連結される内歯歯車からなるリング歯車と、前記ハウジングに固定された固定側太陽歯車と、前記リング歯車及び前記固定側太陽歯車に噛み合う入力側遊星歯車とを有し、
第２の遊星歯車機構は、前記出力軸に連結される出力側太陽歯車と、前記出力側太陽歯車と噛み合う出力側遊星歯車とを有し、前記出力側遊星歯車が、前記入力側遊星歯車と共に前記共通の中心軸の回りに公転するとともに、前記入力側遊星歯車よりも大径に設定されており、
前記入力軸が、円板部と前記円板部の外周に接続される円周壁部とが形成されたカップ状部材を備え、前記円周壁部には前記リング歯車が固着されるとともに、前記円周壁部の内側空間部には、前記固定側太陽歯車、前記入力側遊星歯車及び前記出力側遊星歯車が収容される」
ことを特徴とする回転伝達装置となっている。
【００１１】
この回転伝達装置のハウジングは、「前記ハウジングが固定円板部と前記固定円板部の外周に接続される固定円周壁部とが形成されたカップ状部材を備え、前記固定円周壁部の内側空間部には、前記入力軸のカップ状部材が収容され、かつ、前記固定円板部には前記固定側太陽歯車の形成されるボス部が設けられるとともに、前記出力軸が前記ボス部を貫通してこれに軸受される」よう構成するのが好ましい。この場合には、「前記ハウジングに前記入力軸のカップ状部材の収容された内側空間部を閉鎖するシールド板を設置し、かつ、前記入力軸の円板部と前記シールド板の間には、波形ばね又は転がりスラストベアリングを設置」することができる。
【００１２】
２組の遊星歯車機構における遊星歯車については、前記入力側遊星歯車と前記出力側遊星歯車とが一体的に結合されて遊星歯車体が形成され、前記遊星歯車体が、複数、周方向に配置されており、さらに、前記第２の遊星歯車機構には、前記出力側遊星歯車に外方側から係合する空転回転体が設置されている」よう構成することができる。あるいは、「前記共通の回転軸の回りに回転可能なキャリアが設置されており、前記入力側遊星歯車及び前記出力側遊星歯車が前記キャリアに回転可能に軸支され、さらに、前記出力側遊星歯車が、前記入力軸の円周壁部に固着された前記リング歯車と噛み合う」よう構成してもよい。
【００１３】
第１の遊星歯車機構及び第２の遊星歯車機構における各歯車は、軸方向に連続的に転位係数を変化させたテーパー歯車とすることができる。また、各歯車の代わりに、その歯車のピッチ円直径に相当する直径の摩擦車を採用し、各摩擦車間の摩擦力によって回転を伝達することもできる。
【００１４】
そして、前記出力軸の端面を前記入力軸の円板部の対向面に当接し、かつ、当接する両方の面の中心部には、互いに嵌り合う断面円形の突起と穴を設けることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の回転伝達装置は、共通の中心軸の回りに回転する入力軸及び出力軸を固定されたハウジングの内に設け、入力軸及び出力軸の間に２組の遊星歯車機構を設置したものである。本発明では、入力軸に円板部と円周壁部とを有するカップ状部材を連結して、円周壁部に内歯歯車からなるリング歯車を設ける。そして、カップ状部材の円周壁部の内側空間部には、２組の遊星歯車機構を構成する遊星歯車、太陽歯車等の全ての歯車や部品を収容する。
このように、本発明の回転伝達装置は２組の遊星歯車機構を設置しているけれども、リング歯車としては、入力軸に連結された１個のリング歯車のみを用いるものであり、そのリング歯車の内側の空間部に２組の遊星歯車機構の歯車や部品が収容される。そのため、２個のリング歯車を軸方向に並置した、例えば図１０の回転伝達装置と比べると、軸方向の寸法が小さくコンパクトであって、製造コストも安価となる。【００１６】
また、本発明の回転伝達装置では、入力軸に大径で歯数の大きいリング歯車を連結して固定側太陽歯車との間で第１の遊星歯車機構を構成し、第２の遊星歯車機構の太陽歯車を出力軸に連結する。出力軸の太陽歯車と噛み合う出力側遊星歯車（第２の遊星歯車機構の遊星歯車）は、入力軸のリング歯車と噛み合う入力側遊星歯車（第１の遊星歯車機構の遊星歯車）よりも大径で歯数が大きく設定されており、両方の遊星歯車は、共通の中心軸の回りに公転するように互いに連係される。
２組の遊星歯車機構を上記のように組み合わせ、構成要素となる各歯車の歯数を設定したときは、出力軸を回転速度が大幅に減速されることなく、入力軸と等速（ただし、回転方向は反対方向）あるいはそれに近い回転数で回転させることが容易となる。さらに、入力側遊星歯車の径が入力側遊星歯車の径よりも小さいため、出力軸側から回転させたときには、両方の遊星歯車に作用する力によってその回転がロックされ、出力軸から入力軸への動力伝達は遮断される。このロックタイプ双方向クラッチの機能は、ローラの噛み込みを利用するものではなく、異音等が生じることはない。【００１７】
請求項２の発明では、本発明の回転伝達装置のハウジングを、固定円板部とその外周に接続される固定円周壁部とが形成されたカップ状部材とし、このハウジングの固定円周壁部の内側空間部に入力軸のカップ状部材を収容する。そして、ハウジングの固定円板部には、固定側太陽歯車の形成されるボス部を設けるとともに、出力軸がこのボス部を貫通してボス部に軸受されるよう構成するものである。
このような構造としたときは、ハウジングの固定円周壁部の内側空間部に入力軸のカップ状部材を収容して、それに形成されたリング歯車を固定側太陽歯車に噛み合わせることが容易となり、特に、出力軸がハウジングのボス部に軸受されることにより、出力軸の傾きや振動等が防止されスムースな回転伝達が可能となる。
請求項３の発明は、請求項２の発明において、ハウジングの固定円周壁部の内側空間部を閉鎖するシールド板を設け、これと入力軸の円板部との間に波形ばね又は転がりスラストベアリングを設置したものであり、これにより、入力軸の傾き等が防止され、その面からスムースな回転伝達がより確実なものとなる。【００１８】
請求項４の発明は、本発明の回転伝達装置において、入力側遊星歯車と出力側遊星歯車とを一体的に結合して遊星歯車体を形成し、この遊星歯車体を複数、周方向に配置するとともに、出力側となる第２の遊星歯車機構には、出力側遊星歯車に外方側から係合する空転回転体を設置するものである。つまり、本発明の回転伝達装置では、第２の遊星歯車機構の出力側遊星歯車は、入力軸の円周壁部の内側空間部に収容されるが、一般的な遊星歯車機構では用いられる、リング歯車が配置されていない。請求項４の発明では、リング歯車の位置に空転回転体を設置して遊星歯車体に係合させる。
これにより、遊星歯車体を相互に連結するキャリア（例えば、図７のＣＡ）を省略して、回転伝達装置の軸方向の長さが短くし、装置全体をコンパクト化することができる。キャリアを省略した場合には、複数の遊星歯車体の位置ずれが生じ易くなるけれども、請求項４の回転伝達装置では、遊星歯車体に係合する空転回転体が設置されており、これによって、装置の作動中における遊星歯車体の軸の傾き等がなくなり、遊星歯車体における歯車の噛み合い外れが防止される。その結果、複数の遊星歯車体を適正な位置を保持することが可能となる。空転回転体に遊星歯車体と噛み合う内歯を形成すると、第２の遊星歯車機構の出力側遊星歯車も、内外から歯車と噛み合う形になるため、より確実な位置の保持が行われることとなる。【００１９】
請求項４の回転伝達装置においては、出力軸の回転数Ｎｏと入力軸の回転数Ｎｉとの比である変速比（Ｎｏ／Ｎｉ）は、次式で表される。
Ｎｏ／Ｎｉ＝（１−（Ｚｆ・Ｚｐｌ／Ｚｏ・Ｚｐｓ））／（１＋（Ｚｆ／Ｚｉ））：式１
ここで、
Ｚｉ：第１遊星歯車機構において入力軸に連結されたリング歯車の歯数
Ｚｏ：第２遊星歯車機構において出力軸に連結された出力側太陽歯車の歯数
Ｚｆ：第１遊星歯車機構において固定された固定側太陽歯車の歯数
Ｚｐｌ：遊星歯車体の入力側遊星歯車の歯数
Ｚｐｓ：遊星歯車体の出力側遊星歯車の歯数
これらの歯数を変更することにより、回転伝達装置の変速比を適宜設定することが可能であって、変速比を−１として回転方向反転装置を構成することもできる。【００２０】
これに対し、請求項５の発明は、本発明の回転伝達装置において、共通の回転軸の回りに回転可能なキャリアを設置して、このキャリアに、入力側遊星歯車及び出力側遊星歯車をそれぞれ軸支するとともに、出力側遊星歯車を、入力軸の円周壁部に固着されたリング歯車と噛み合うようにするものである。この場合には、入力側遊星歯車の中心から共通の回転軸までの距離は、出力側遊星歯車の中心から共通の回転軸までの距離とは異なる値となり、また、入力軸の円周壁部に固着されたリング歯車は、出力側遊星歯車にも噛み合うよう軸方向に延長される。
請求項５の発明では、入力側遊星歯車及び出力側遊星歯車が同一のキャリアに支持されて回転（自転）するので、回転伝達装置の作動中に各遊星歯車の相対的な位置ずれの生じることはない。さらに、入力側遊星歯車と出力側遊星歯車とがそれぞれ独立して異なる回転数で自転できるため、変速比の設定の自由度が比較的高く、種々の用途に適合する回転伝達装置を容易に設計できる。【００２１】
請求項５の回転伝達装置においては、出力軸の回転数Ｎｏと入力軸の回転数Ｎｉとの比である変速比（Ｎｏ／Ｎｉ）は、次式で表される。
Ｎｏ／Ｎｉ＝（１−（Ｚｆ／Ｚｏ））／（１＋（Ｚｆ／Ｚｉ））：式２
ここで、
Ｚｉ：入力軸に連結されたリング歯車の歯数
Ｚｏ：第２遊星歯車機構において出力軸に連結された出力側太陽歯車の歯数
Ｚｆ：第１遊星歯車機構において固定された固定側太陽歯車の歯数
これらの歯数を変更することにより、回転伝達装置の変速比を適宜設定することが可能であるのは請求項４の発明と同様であって、変速比を−１として回転方向反転装置を構成することもできる。【００２２】
請求項６の発明は、本発明の回転伝達装置において、第１の遊星歯車機構及び第２の遊星歯車機構の構成要素である各歯車を、軸方向に連続的に転位係数を変化させたテーパー歯車とするものである。テーパー歯車自体は、公知のものであって（例えば、特許第４９１９７０１号公報参照）、転位係数が軸方向に連続的に変化する歯車であり、個々の歯の厚さ（周方向長さ）も軸方向に連続的に変化している。テーパー歯車を採用し、噛み合う２個の歯車の相対的な軸方向位置をシムなどで調整することにより、歯の間のクリアランスを減少することが可能で、特に、出力軸側から回転させたときに入力軸への動力伝達を遮断するという、ロックタイプ双方向クラッチの機能を確実に発揮させることができる。【００２３】
請求項７の発明は、本発明の回転伝達装置において、第１の遊星歯車機構及び第２の遊星歯車機構の構成要素である各歯車を、その歯車のピッチ円直径に相当する直径の摩擦車により代替して、各摩擦車間の摩擦力（トラクション）によって回転が伝達されるようにしたものである。摩擦力による回転の伝達の際には、摩擦車同士が強く押し付けられて摩擦車の間にクリアランスが生じないので、やはり、ロックタイプ双方向クラッチの機能を確実に発揮させることができることとなる。また、摩擦車には歯車のような歯を設ける必要がないので、摩擦車の直径の選定が制約を受けることはなく、入力軸と出力軸との間の変速比を自由に設定することができる。【００２４】
請求項８の発明は、本発明の回転伝達装置において、出力軸の端面を入力軸の円板部の対向面に当接し、かつ、当接する両方の面の中心部に、互いに嵌り合う断面円形の突起と穴を設けたものである。これにより、入力軸と出力軸の間の相対的な傾き等が防止され、
スムースな回転伝達が達成され、ロックタイプ双方向クラッチの機能を確実に発揮させることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の回転伝達装置の第１実施例を示す図である。
【図２】図１の回転伝達装置における遊星歯車機構等の分解図である。
【図３】図１の回転伝達装置におけるハウジング等の分解図である。
【図４】図１の回転伝達装置の作動を説明する図である。
【図５】図１の第１実施例の回転伝達装置の変形例１を示す図である。
【図６】図１の第１実施例の回転伝達装置の変形例２を示す図である。
【図７】図１の第１実施例の回転伝達装置の変形例３を示す図である。
【図８】本発明の回転伝達装置の第２実施例を示す図である。
【図９】図８の回転伝達装置における遊星歯車機構等の分解図である。
【図１０】従来の回転伝達装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に基づき、入力軸に連結したカップ状部材の内側空間部に２組の遊星歯車機構の各歯車等を収容した、本発明の回転伝達装置について説明する。まず、本発明の第１実施例の全体構造を図１に示し、その各部品の分解図を図２、図３に示す。第１実施例の回転伝達装置は、第１の遊星歯車機構のリング歯車に入力軸を連結し、第２の遊星歯車機構の太陽歯車に出力軸を連結するとともに、入力側遊星歯車と出力側遊星歯車とを一体的に結合して遊星歯車体を形成し、さらに、遊星歯車体の外方側に空転回転体を設置したものとなっている。
【００２７】
図１の中央の縦断面図に示すように（各部品を単品で示す図２、図３も参照）、第１実施例の回転伝達装置は、固定のハウジング１の中心部に入力軸２及び出力軸３をそれぞれ配置した構造であり、図示は省略するが、入力軸２はモーター等の駆動側に接続され（入力軸２の中央の孔は断面がＤ字状であり、ここにモーター等の駆動軸が相対回転不能に挿入される）、出力軸３は昇降装置等の従動側に接続される。ハウジング１は、固定円板部１１と固定円周壁部１２とを有するカップ状の部品であって（図２参照）、その開口側端部は、ハウジングの一部をなす蓋体１Ｃが圧入されてシ−ルドされており、蓋体１Ｃは、これを貫通する入力軸２の軸受けを兼ねている。
【００２８】
ハウジング１の内部には、自転運動及び公転運動を行う遊星歯車を備えた２組の遊星歯車機構が、入力軸２に連結された、やはりカップ状の部品（図２参照）の内側空間部に軸方向に並列して配置される。図１の第１実施例においては、入力側のリング歯車ＲＧｉ、入力側遊星歯車ＰＧｓ及び固定側太陽歯車ＳＧｉにより構成される第１遊星歯車機構Ｍ１（断面Ｂ−Ｂ）と、出力側遊星歯車ＰＧｌ及び出力側太陽歯車ＳＧｏにより構成される第２遊星歯車機構Ｍ２（断面Ａ−Ａ）が設置される。本発明では、第２遊星歯車機構Ｍ２の出力側遊星歯車ＰＧｌは、第１遊星歯車機構Ｍ１の入力側遊星歯車ＰＧｓよりも大径であって歯数が大きい。
歯数の小さい入力側遊星歯車ＰＧｓ及び歯数の大きい出力側遊星歯車ＰＧｌは、一体的に結合されて遊星歯車体４をなし、この実施例では、３個の遊星歯車体４が周方向に等間隔に配置してある。そして、３個の遊星歯車体４を相互に連結するキャリアは設けられていない。後述するように、断面Ａ−Ａの出力側遊星歯車ＰＧｌに外方から噛み合う内歯歯車は、空転回転体５に形成されたもので動力伝達には関係しない。
【００２９】
図２に示すとおり、入力軸２は、円板部２１と円周壁部２２とを備えるカップ状の回転部材であり、円周壁部２２の先端には、その外径よりも小径の内歯歯車である入力側のリング歯車ＲＧｉを形成した環状円筒２３が嵌め込まれて固着される。第１遊星歯車機構Ｍ１において、入力側遊星歯車ＰＧｓを介して入力側リング歯車ＲＧｉが噛み合う入力側の固定側太陽歯車ＳＧｉは、ハウジング１の円板部１１のボス部に形成された歯車である。そのボス部には、出力軸３を軸受けする中央孔１３が設けてある。
【００３０】
出力軸３の先端には、第２遊星歯車機構Ｍ２の出力側太陽歯車ＳＧｏが一体的に固着され、出力側太陽歯車ＳＧｏは、その端面が入力軸２の円板部２１と当接しながら、遊星歯車体４の出力側遊星歯車ＰＧｌに歯車結合される（図１）。遊星歯車体４の出力側遊星歯車ＰＧｌ側の端面も入力軸２の円板部２１と当接しており、環状円筒２３に形成されたリング歯車ＲＧｉは、大径の出力側遊星歯車ＰＧｌをいわば跨ぐ形で入力側遊星歯車ＰＧｓと噛み合っている。遊星歯車体４の入力側遊星歯車ＰＧｓ側の端面は、ハウジング１の円板部１１と当接する。
また、第２遊星歯車機構Ｍ２において、出力側太陽歯車ＳＧｏと歯車結合する入力側遊星歯車ＰＧｌには、空転回転体５の内歯歯車が外側から噛み合う（図１の断面Ａ−Ａ）。この空転回転体５は、図３に示すとおり、入力軸２の円周壁部２２の内部に僅かな間隙を有して嵌め込まれるリング状の部材であり、入力軸２及び出力軸３とは独立して回転可能となっている。
【００３１】
図１の第１実施例の回転伝達装置の作動について、図４により説明する。
図４（ａ）のように、モーター等の駆動源により入力軸２に時計方向（中央の縦断面図の右方から見て）の回転トルクを付与したときは、入力側のリング歯車ＲＧｉが入力軸２と同一回転数で回転し、遊星歯車体４は、リング歯車ＲＧｉとハウジング１に固定された固定側太陽歯車ＳＧｉとの間で公転しながら自転する。そして、遊星歯車体４の公転及び自転の速度（回転数）は、第１遊星歯車機構Ｍ１を構成する、リング歯車ＲＧｉ、固定側太陽歯車ＳＧｉ及び入力側遊星歯車ＰＧｓの歯数と、入力軸２の回転数とによって決定される。遊星歯車体４の公転速度は、遊星歯車体４がキャリアにより支持されていると仮定したときのキャリアの回転速度に等しい。
遊星歯車体４の公転及び自転は、第２遊星歯車機構Ｍ２において出力側遊星歯車ＰＧｌと噛み合う出力側太陽歯車ＳＧｏを回転駆動することとなり、これに連結された出力軸３を回転させ、ブラインドの昇降装置等の従動側の機器を駆動する。出力側太陽歯車ＳＧｏの回転数（出力軸３の回転数）は、遊星歯車体４の公転及び自転の回転数と、出力側遊星歯車ＰＧｌ及び出力側太陽歯車ＳＧｏの歯数により定まる。
【００３２】
図１の第１実施例では、各歯車の歯数は、入力側のリング歯車ＲＧｉ：３６、出力側太陽歯車ＳＧｏ：１２、固定側太陽歯車ＳＧｉ：１８、出力側遊星歯車ＰＧｌ：１５、入力側遊星歯車ＰＧｓ：９、と設定されている。したがって、出力軸３の回転数Ｎｏと入力軸２の回転数Ｎｉとの比である変速比（Ｎｏ／Ｎｉ）は、上述の式１によって−１と計算される。こうした点は、入力軸２を反時計方向に回転させたときも同様であり、本発明の第１実施例の回転伝達装置は、入力軸２の回転を反転して同速度で出力軸３に伝達する回転方向反転装置となる。
【００３３】
図１に示す本発明の回転伝達装置の第１実施例では、通常の遊星歯車機構において用いられる、遊星歯車を支持し相互に連結するキャリアが省略されるとともに、遊星歯車体４の出力側遊星歯車ＰＧｌに外側から噛み合うリング状の空転回転体５が設置される。
キャリアを使用しないときは、軸方向の長さが短くなり装置全体をコンパクト化できるものの、例えば、回転伝達装置の作動中に遊星歯車体４に作用する遠心力に起因して、遊星歯車体４の軸の傾きや相互の位置ずれが生じる恐れがある。それに対し、実施例１の回転伝達装置では、遊星歯車体４に噛み合う空転回転体５が設置されていて、遊星歯車体４の傾き等が防止され、歯車の噛み合い外れを防ぐことができる。
なお、図１の実施例では、空転回転体５に遊星歯車体４の出力側遊星歯車ＰＧｌと噛み合う内歯を形成しているが、歯を設けることなく、リング状の部材の内周面を出力側遊星歯車ＰＧｌの歯先が摺動するようにしても、遊星歯車体４の傾き等を規制することが可能である。
【００３４】
また、図１の実施例では、入力軸２のリング歯車ＲＧｉは、その端面がハウジング１の固定円板部１１と当接しながら回転し、遊星歯車体４は、その両端面がそれぞれ入力軸２の円板部２１とハウジング１の固定円板部１１とに当接しながら回転する。これにより、各回転体の軸の傾きや中心のずれが防止され、より円滑な動力伝達が達成される。
さらに、図示は省略するが、ハウジング１の内側空間部を閉鎖するシールド板１Ｃと、入力軸２の円板部２１の背面との間に、波形ばね（周方向に凹凸を形成してスラスト方向に弾性を持たせた環状のばね）又はボール等を有する転がり形のスラストベアリングを設置してもよい。こうすると、入力軸２に作用するスラスト力により、入力軸２のリング歯車ＲＧｉの端面とハウジング１の固定円板部１１との当接が確保され、スムースな回転伝達がより確実なものとなる。
【００３５】
第１実施例の回転伝達装置において、図４（ｂ）に示すように、逆に出力軸３側から時計方向（中央の縦断面図の右方から見て）の回転トルクを付与したときは、出力側太陽歯車ＳＧｏが遊星歯車体４の出力側遊星歯車ＰＧｌに対して力を作用させ（断面Ａ−Ａ）、次いで、入力側遊星歯車ＰＧｓがハウジング１に固定の固定側太陽歯車ＳＧｉから反力を受けて（断面Ｂ−Ｂ）、遊星歯車体４が公転及び自転を行おうとする。しかし、出力側遊星歯車ＰＧｌに作用する力Ｆ２が入力側遊星歯車ＰＧｓに作用する反力Ｆ１よりも小さいため（Ｆ１＞Ｆ２）、遊星歯車体４がロックされてしまい、出力軸３の回転が不能となる。
これは、出力軸３側から反時計方向の回転トルクを付加したときも同じであって、本発明の回転伝達装置は、ロックタイプ双方向クラッチとして機能する。
【００３６】
次に、図１に示す本発明の第１実施例の３個の変形例について、図５乃至図７により説明する。図５乃至図７では、図１の部品等に対応するものについては、それぞれ添字ａ、ｂ、ｃを付して表している。
【００３７】
図５に示す変形例１は、第１実施例の第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構における各歯車としていわゆるテーパー歯車を採用し、さらに、噛み合う歯車の軸方向位置を調整するため、入力軸２ａの円板部２１ａとハウジング１ａのシールド板１Ｃａとの間に所定の厚さのシムＸを配置したものである。テーパー歯車は、図５下方の遊星歯車体４ａの拡大図に示すとおり、転位係数が軸方向に連続的に変化する歯車であり、シムＸの厚さを変更して、入力軸２ａのリング歯車ＲＧｉａや出力軸３ａの出力側太陽歯車ＳＧｏａと噛み合う遊星歯車体４ａの軸方向位置を調整することができる。
変形例１の回転伝達装置の基本的な作動や変速比を表す計算式は、図１の第１実施例のものと変わりはない。ただし、遊星歯車体４ａの軸方向位置を調整することにより、噛み合う歯の間の「遊び」であるクリアランスを減少することが可能で、ロックタイプ双方向クラッチの機能を確実に達成することができる。
【００３８】
図６に示す変形例２は、第１実施例の第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構における各歯車の代わりに、その歯車のピッチ円直径に相当する直径の摩擦車を採用し、摩擦車間の摩擦力（トラクション）によって入力軸２ｂから出力軸３ｂに回転を伝達するものである。摩擦車の間の伝達の際の滑りを防止するため、変形例２では、遊星歯車体４に相当する摩擦車体４ｂ（段付きのローラーの形態）を周方向に４個配置して、その小径部ＰＧｓｂ及び大径部ＰＧｌｂを、入力軸２ｂのリング摩擦車ＲＧｉｂと出力軸３ｂの出力側太陽摩擦車ＳＧｏａとにそれぞれ圧接し、また、図６下図にも示すとおり、摩擦車体４ｂの相対的位置を保持するためのキャリアＹを設置している。
変形例２の回転伝達装置の基本的な作動は、図１の第１実施例のものと変わりはなく、その変速比は、一般的に歯車の歯数がそのピッチ円直径に比例することから、式１における歯数としてピッチ円直径を代入することにより、図１をそのまま用いて計算することができる。そして、摩擦車には歯車のような歯を設ける必要がないので、変形例２の回転伝達装置では、入力軸２ｂと出力軸３ｂとの間の変速比を自由に設定することができるとともに、摩擦力による回転の伝達の際にはクリアランスが生じることはなく、やはり、ロックタイプ双方向クラッチの機能を確実に達成できる。
【００３９】
図７に示す変形例３は、図１の第１実施例の回転伝達装置において、入力軸と出力軸の相対的な傾きを防止するため、互いに嵌り合う断面円形の突起と穴を両方の軸に設けるものである。すなわち、図７の変形例３では、出力軸３ｃの端面の中央に断面円形の穴３Ｚを形成するとともに、出力軸３ｃと向き合う入力軸２ｃの円板部２１ｃには、断面円形の突起２Ｚを設けて穴３Ｚに嵌め込んでいる。これにより、回転伝達装置の作動中における入力軸２ｃと出力軸３ｃの相対的な傾きや芯ぶれが防止され、ロックタイプ双方向クラッチ等の機能が確実に達成できることとなる。
【００４０】
次いで、本発明の回転伝達装置の第２実施例について、その全体構造を示す図８、及び各部品の分解図を示す図９に基づき説明する。これらの図面では、第１実施例の部品等に相当するものについては、同一の符号を付している。
第２実施例の回転伝達装置では、共通の回転軸の回りに回転するキャリアを設置して、このキャリアの両面に、径の異なる入力側遊星歯車及び出力側遊星歯車をそれぞれ軸支する。そして、入力軸の円周壁部に固着されたリング歯車を軸方向に延長し、これに出力側遊星歯車を噛み合わせて第２の遊星歯車機構を構成する。
【００４１】
図８の中央の縦断面図に示すように（各部品を単品で示す図９も参照）、第２実施例の回転伝達装置は、第１実施例のものと同じく、固定のハウジング１の中心部に入力軸２及び出力軸３をそれぞれ配置した構造であり、入力軸２はモーター等の駆動側に接続され、出力軸３は昇降装置等の従動側に接続される。ハウジング１は、固定円板部と固定円周壁部とを有するカップ状の部品であって、その開口側端部は、ハウジングの一部をなす蓋体１Ｃが圧入されてシ−ルドされる。
【００４２】
ハウジング１の内部には、自転運動及び公転運動を行う遊星歯車を備えた第１の遊星歯車機構Ｍ１（断面Ｂ−Ｂ）と第２の遊星歯車機構Ｍ２（断面Ａ−Ａ）が、やはりカップ状の部品（図９参照）である入力軸２の内側空間部に軸方向に並列して配置される。図８の第２実施例においては、入力側のリング歯車ＲＧｉと噛み合う小径の入力側遊星歯車ＰＧｓは周方向に４個配置され、出力側の出力側太陽歯車ＳＧｏと噛み合う大径の出力側遊星歯車ＰＧｌは３個配置されている。
入力側遊星歯車ＰＧｓと出力側遊星歯車ＰＧｌとは、入力軸２及び出力軸３の共通の回転軸の回りに回転する、円板状のキャリア６の両面にそれぞれ軸支される。したがって、両方の遊星歯車は、同一の回転数で公転するが、入力側遊星歯車ＰＧｓと出力側遊星歯車ＰＧｌとが異なる回転数で自転できるようになっている。また、入力軸２の円周壁部２２に固着されたリング歯車ＲＧｉは、出力側遊星歯車ＰＧｌにも噛み合うよう軸方向に延長される。
【００４３】
図８の第２実施例の回転伝達装置において、入力軸２に回転トルクを付与したときは、図１の第１実施例のものと同様に、入力側のリング歯車ＲＧｉが入力軸２と同一回転数で回転し、固定側太陽歯車ＳＧｆを備えた第１の遊星歯車機構Ｍ１により決定される回転数でキャリア６が回転する。キャリア６の回転は、第２遊星歯車機構Ｍ２において出力側遊星歯車ＰＧｌを介してリング歯車ＲＧｉと噛み合う出力側太陽歯車ＳＧｏを回転駆動することとなり、これに連結された出力軸３を回転させる。
図８の第２実施例では、各歯車の歯数は、入力側リング歯車ＲＧｉ：７２、出力側太陽歯車ＳＧｏ：１８、固定側太陽歯車ＳＧｉ：４８、と設定されている。したがって、出力軸３の回転数Ｎｏと入力軸２の回転数Ｎｉとの比である変速比（Ｎｏ／Ｎｉ）は、上述の式２の式によって−１と計算される。このように、第２実施例の回転伝達装置も、入力軸２の回転を反転して同速度で出力軸３に伝達する回転方向反転装置となる。そして、入力側遊星歯車ＰＧｓ及び出力側遊星歯車ＰＧｌが同一のキャリア６に支持されて独立して回転するので、各遊星歯車の相対的な位置ずれの生じることはなく、変速比の設定の自由度が高い。
【００４４】
第２実施例の回転伝達装置においても、第１実施例のものと同じく、出力軸３側から回転トルクを付与したときは、遊星歯車及びキャリア６がロックされてしまい、出力軸３の回転が不能となる。そして、図８の実施例においては、このロックタイプ双方向クラッチの機能を確実とするため、シールド板１Ｃと入力軸２の円板部の背面との間に波形ばね７が設置されるとともに、ハウジング１のボス部を弾性的に挟みこんでキャリア６に抵抗を付与するための二股状のＣ形リングが、キャリア６に装着されている。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上詳述したように、本発明は、２組の遊星歯車機構を用いる回転伝達装置において、円周壁部を有するカップ状部材の内周面にリング歯車を設けてこれを入力軸に連結し、カップ状部材の内側空間部に、遊星歯車機構の遊星歯車及び出力軸に連結した太陽歯車を収容して、装置全体をコンパクト化するものである。したがって、本発明の回転伝達装置は、駆動源から動力を伝達する各種の動力伝達系に利用し、また、出力軸からの逆入力を防止するロックタイプの双方クラッチとして利用することができる。
上記の実施例では、入出力軸とハウジング等を直接滑り接触させているが、回転要素と固定部との間に転がりベアリングを介在させて摩擦損失を低減することもできる。また、リング歯車等の歯車部分を別体で製作して部品に組み付ける、歯を形成していない合成樹脂製の空転回転体を、遊星歯車の歯先が当接してその表面を摺動するように配置するなど、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】
【００４６】
１（１ａ、１ｂ、１ｃ）  ハウジング
２（２ａ、２ｂ、２ｃ）  入力軸
３（３ａ、３ｂ、３ｃ）  出力軸
４（４ａ、４ｃ）遊星歯車体
４ｂ  摩擦車体
５（５ａ、５ｂ、５ｃ）  空転回転体
６  キャリア
ＲＧｉ  リング歯車（入力側の）
ＳＧｏ  出力側太陽歯車
ＳＧｉ  入力側太陽歯車（固定の）
ＰＧｓ  入力側遊星歯車
ＰＧｌ  出力側遊星歯車
Ｍ１  第１遊星歯車機構
Ｍ２  第２遊星歯車機構
【図１】
2017110840.tif 000003
【図２】
2017110840.tif 000004
【図３】
2017110840.tif 000005
【図４】
2017110840.tif 000006
【図５】
2017110840.tif 000007
【図６】
2017110840.tif 000008
【図７】
2017110840.tif 000009
【図８】
2017110840.tif 000010
【図９】
2017110840.tif 000011
【図１０】
2017110840.tif 000012
【国際調査報告】
2017110840.tif 000013
2017110840.tif 000014
2017110840.tif 000015
2017110840.tif 000016