(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に回転可能として枢支され、かつ偏心部を有する入力軸と、
前記入力軸の偏心部に、前記入力軸と平行な軸線回りに回転可能として枢支され、かつ外周面に歯数N1の第１外歯を有する第１外歯歯車と、
前記入力軸の偏心部に、前記入力軸と平行な軸線回りに回転可能として枢支されるとともに、前記第１外歯歯車と同期して回転するように連係され、かつ外周面に歯数N2の第２外歯を有する第２外歯歯車と、
前記入力軸と同心状にケース内に固着され、内面に歯数N3の第１内歯を有し、前記第１外歯と噛合する第１内歯歯車と、
前記入力軸と同心状にケース内に枢支され、内面に歯数N4の第２内歯を有し、前記第２外歯と噛合する第２内歯歯車と、
前記入力軸と同心状にケース内に枢支され、かつ前記第２内歯歯車と同期して回転するように連結された出力軸とを備え、
前記歯数N4を、N2×N3/N1と同一ではなく、それに近い値に設定した微少歯数差複合ハイポサイクロイド式の減速装置において、
前記入力軸の回転を停止し、かつ前記出力軸に回転力を付与したときの前記第２内歯と第２外歯との噛み合い作用力線と、第１外歯と第１内歯との噛み合い作用力線との合成作用力線が、前記入力軸の中心を向くように設定したことを特徴とするセルフロック機能を有する減速装置。
【請求項２】
前記第１外歯歯車と第２外歯歯車とを、前記入力軸の偏心部に設けた偏心軸部に枢嵌した筒軸を介して互いに一体的に形成した請求項１記載のセルフロック機能を有する減速装置。
【請求項３】
前記入力軸を手動回転ハンドルに連結し、かつ前記出力軸を弁軸に連結し、前記手動回転ハンドルを回転させることにより、弁を開閉させるようにした請求項１または２に記載のセルフロック機能を有する減速装置を用いた弁開閉装置。
【請求項４】
前記入力軸を電動モータに連結し、かつ前記出力軸を弁軸に連結し、前記電動モータを作動させることにより、弁を開閉させるようにした請求項１または２に記載のセルフロック機能を有する減速装置を用いた弁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁開閉装置やウインチ、その他の回転手段に用いる微少歯数差複合ハイポサイクロイド式の減速装置に関し、特に、入力軸側からの回転力は出力軸側に確実に伝達するが、出力軸側からの回転力が入力軸側に伝達されるのは確実に阻止するようにした、セルフロック機能を有する減速装置、及びそれを用いた弁開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述のような用途に用いられる従来の平歯車式減速装置では、特別にブレーキ装置を設けなければ、出力軸側からの回転力が入力軸に伝達されるのを確実に阻止することができない。
ウォームギヤや複合ハイポサイクロイド減速機構を用いた減速装置では、減速比を大とすることにより、出力軸側からの回転力が入力軸に伝達されるのを、接触摩擦により、ある程度阻止することができるが、振動等にさらされる状況下においては、その信頼性が低下し、入力軸が出力軸側の回転力により徐々につれ回されることがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、特別にブレーキ装置を設けることなく、出力軸側からの回転力が入力軸に伝達されるのを確実に阻止しうるようにしたセルフロック機能を有する減速装置及びそれを用いた弁開閉装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
(１) ケースと、前記ケース内に回転可能として枢支され、かつ偏心部を有する入力軸と、前記入力軸の偏心部に、前記入力軸と平行な軸線回りに回転可能として枢支され、かつ外周面に歯数N1の第１外歯を有する第１外歯歯車と、前記入力軸の偏心部に、前記入力軸と平行な軸線回りに回転可能として枢支されるとともに、前記第１外歯歯車と同期して回転するように連係され、かつ外周面に歯数N2の第２外歯を有する第２外歯歯車と、前記入力軸と同心状にケース内に固着され、内面に歯数N3の第１内歯を有し、前記第１外歯と噛合する第１内歯歯車と、前記入力軸と同心状にケース内に枢支され、内面に歯数N4の第２内歯を有し、前記第２外歯と噛合する第２内歯歯車と、前記入力軸と同心状にケース内に枢支され、かつ前記第２内歯歯車と同期して回転するように連結された出力軸とを備え、
前記歯数N4を、N2×N3/N1と同一ではなく、それに近い値に設定した微少歯数差複合ハイポサイクロイド式の減速装置において、前記入力軸の回転を停止し、かつ前記出力軸に回転力を付与したときの前記第２内歯と第２外歯との噛み合い作用力線と、第１外歯と第１内歯との噛み合い作用力線との合成作用力線が、前記入力軸の中心を向くように設定する。
【０００５】
(２) 上記(１)項において、前記第１外歯歯車と第２外歯歯車とを、前記入力軸の偏心部に設けた偏心軸部に枢嵌した筒軸を介して互いに一体的に形成する。
【０００６】
(３) 上記(１)または(２)項に記載の減速装置を用いて、前記入力軸を手動回転ハンドルに連結し、かつ前記出力軸を弁軸に連結し、前記手動回転ハンドルを回転させることにより、弁を開閉させるようにすることにより、弁開閉装置とする。
【０００７】
(４) 上記(１)または(２)項に記載の減速装置を用いて、前記入力軸を電動モータに連結し、かつ前記出力軸を弁軸に連結し、前記電動モータを作動させることにより、弁を開閉させるようにすることにより、弁開閉装置とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の減速装置を一般化したものを模式的に示す図である。
【０００９】
図１において、(１)は、横向きとしたほぼ円筒状のケース、(２)は、ケース(１)の左端面中央に軸受けされ、内端部に偏心部(３)を有する左右方向を向く入力軸である。
【００１０】
入力軸(２)の偏心部(３)には、歯数N1の第１外歯(4a)を有する第１外歯歯車(４)の軸(4b)と、歯数N2の第２外歯(5a)を有する第２外歯歯車(５)の軸(5b)とが、入力軸(２)と平行で、かつ入力軸(２)からの距離が互いに若干異なるようにして(この距離を同一としたものを図３に示し、それについては後述する)、枢支されている。
【００１１】
両軸(4b)(5b)の対向端部同士は、例えば公知のオルダム継手、両端にユニバーサルジョイントを設けた連結杆等の、互いに同期して回転するように連係する連係手段(６)により連係されている。
【００１２】
ケース(１)の左端部内面には、入力軸(２)と同心をなし、かつ第１外歯(4a)と噛合する歯数N3の第１内歯(7a)を有する第１内歯歯車(７)が固着されている。
【００１３】
ケース(１)の右端面中央には、左右方向を向く出力軸(８)が軸受けされており、その出力軸(８)の内端には、入力軸(２)と同心をなし、かつ第２外歯(5a)と噛合する歯数N4の第２内歯(9a)を有する第２内歯歯車(９)が固着されている。
【００１４】
このような構成において、第２内歯(9a)の歯数N4を、N2×N3と同一ではなく、それに近い値に設定することにより、入力軸(２)側からの回転力を、著しく減速して、出力軸(８)に伝達することができる。
【００１５】
このときの減速比１／ｉは、
１／ｉ＝１−N1×N4／N3×N2で示される。
以上のような構成の減速機構に、セルフロック機構を持たせるには、図２に示すように、入力軸(２)の回転を停止し、かつ出力軸(８)に回転力を付与したときの軸(5b)の中心(O1)からの第２内歯(9a)と第２外歯(5a)との噛み合い作用力線(F1)と、軸(4b)の中心(O2)を通る第１外歯(4a)と第１内歯(7a)との噛み合い作用力線(F2)との合成作用力線(F0)が、ほぼ入力軸(２)の中心(O0)を向くように設定する必要がある。
【００１６】
合成作用力線(F0)が、確実に入力軸(２)の中心(O0)を向くようにすると、入力軸(２)に回転力が全く生じず、完全にセルフロック状態となる。
【００１７】
合成作用力線(F0)が、中心(O0)から若干それる方向を向く場合は、理論上は入力軸(２)に回転力が生じることになるが、歯車装置の摩擦を考慮した場合、そのそれ角が±６度の範囲内であれば、実用上問題はない。
【００１８】
すなわち、その範囲内であれば、歯車装置の摩擦により、実際には入力軸(２)が回転することはない。
【００１９】
図３は、図１に示す減速装置の構成をより簡素化して模式的に示したものである。
【００２０】
この構成においては、入力軸(２)の偏心部(３)に偏心軸部(10)を設け、そこに枢嵌した筒軸(11)の両端部に第１外歯歯車(４)と第２外歯歯車(５)とを一体的に形成している。
【００２１】
このようにすると、構造がより簡単になるとともに、図２に示す第１外歯歯車(４)の軸(4b)の中心(O1)と、第２外歯歯車(５)の軸(5b)の中心(O2)とが、図４に示すように、共通の中心(O3)となり、そこからの噛み合い作用力線(F1)(F2)、及びその合成作用力線(F0)を求め易くなる。
【００２２】
その他の構成及び作用は、図１及び図２に示すものと同一であり、それらについては、同一の部材を同一の符号を付して図示するに止め、詳細な説明は省略する。
【００２３】
図５及び図６は、本発明の具体的な一実施形態を示す。
この実施形態の基本的な構成は、図３に示すものと同一であり、それと同一の部材には同一の符号を付して図示してある。
【００２４】
ここでは、ケース(１)を、ケース本体(21)と蓋体(22)とを、ねじ部(23)で互いに螺合させることにより形成している。
【００２５】
入力軸(２)は、蓋体(22)に設けたボールベアリング(24)と、出力軸(８)の左端部に設けたボールベアリング(25)とにより２個所で軸受けし、その両ボールベアリング(24)(25)間において、偏心環(26)を嵌合して、スプリングピン(27)により止着することにより、偏心軸部(10)を形成している。
【００２６】
その偏心環(26)には、筒軸(11)の内面に圧嵌されたメタルスリーブ(28)が回転自在に嵌合されている。
【００２７】
第１内歯歯車(７)は、蓋体(22)内に焼きばめされている。
【００２８】
第２内歯歯車(９)は、出力軸(８)の左端部に外嵌して、外周部から２個または適数個のスプリングピン(29)をもって止着することにより、出力軸(８)と一体とされている。
【００２９】
(30)はシールリング、(31)はオーリングである。
この実施形態においては、第１外歯(4a)の歯数N1を23(N1＝23)、第２外歯(5a)の歯数N2を27(N2＝27)、第１内歯(7a)の歯数N3を25(N3＝25)、第２内歯(9a)の歯数N4を30(N4＝30)としてある。
【００３０】
こうすることにより、減速比
１／ｉ＝１−N1×N4／N3×N2＝１−23×30／25×27＝１／45という大きな減速比が得られるとともに、図４に示すように、作用力線(F1)(F2)の合成作用力線(F0)を、ほぼ入力軸(２)の中心(O0)に向けることができ、セルフロック機構を持たせることができる。
【００３１】
その他の歯数の組み合わせとしては、例えば次のようなものがある。
(１) N1＝30、N2＝28、N3＝32、N4＝30 (減速比 1/224)
(２) N1＝30、N2＝27、N3＝33、N4＝30 (減速比 1/99)
【００３２】
その結果、図５に示すように、入力軸(２)に手動回転ハンドル(30)、または電動モータの回転軸(図示略)を連結し、かつ出力軸(８)に、弁(31)の弁体(32)を回転させる弁軸(33)を連結して、弁開閉装置として用いることにより、手動回転ハンドル(30)(または電動モータ)側からは軽力で弁体(33)を開閉させることができるが、流体圧等により弁体(33)が回転させられようとしても、その回転力が手動回転ハンドル(30)側に伝達されるのを確実に阻止することができる。
【００３３】
なお、合成作用力線(F0)を入力軸(２)の中心(O0)に向かせるには、各歯数N1〜N4を調節することの他に、例えば、歯車相互の中心距離、各歯車の歯の大きさ(モジュール、ＤＰ等)または圧力角等を調節することによっても達成することができ、それらのうちの、変更が比較的容易な要因を変更して、合成作用力線(F0)を正確に入力軸(２)の中心(O0)を向かせるようにするのが好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、特別にブレーキ装置等を別途設けることなく、出力軸側からの回転力が入力軸に伝達されるのを確実に阻止することができ、特に、振動等にさらされる環境下において、その効果を十分発揮することができる。
【００３５】
請求項２記載の発明によると、装置全体を簡素化し、小型化及びコストの低減を図ることができる。
【００３６】
請求項３及び４記載の発明によると、振動等にさらされる環境下においても、弁体に作用する流体圧等により、手動回転ハンドルや電動モータの回転軸等がつれ回わされるのを防止しうるようにした弁開閉装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減速装置の一般化したものを模式的に示す概略図である。
【図２】同じく、作用説明図である。
【図３】図１に示す構成をより簡略化した例を模式的に示す概略図である。
【図４】同じく、作用説明図である。
【図５】図３に示す構成をより具体化した本発明の一実施形態の縦断正面図である。
【図６】図５のVI−VI線により切断した断面図である。
【符号の説明】
(１)ケース
(２)入力軸
(３)偏心部
(４)第１外歯歯車
(4a)第１外歯
(4b)軸
(５)第２外歯歯車
(5a)第２外歯
(5b)軸
(６)連係手段
(７)第１内歯歯車
(7a)第１内歯
(８)出力軸
(９)第２内歯歯車
(9a)第２内歯
(10)偏心軸部
(11)筒軸
(21)ケース本体
(22)蓋体
(23)ねじ部
(24)(25)ボールベアリング
(26)偏心環
(27)スプリングピン
(28)メタルスリーブ
(29)スプリングピン
(30)手動回転ハンドル
(31)弁
(32)弁体
(33)弁軸
N1、N2、N3、N4 歯数
(F0) 合成作用力線
(F1)(F2) 噛み合い作用力線
(O0)(O1)(O3) 中心
【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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