JP3666916B2 - ギヤ切換え装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ等のＯＡ機器の分野に用いられる、モータの回転をギヤを用いて伝達する機構において遊星ギヤを用いたギヤ切換え装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術は、遊星ギヤを移動させるために、摩擦力を利用して行っていた。以下、従来のギヤの切換え装置について図面を用いて説明する。図８は、従来のギヤ切換え装置の上面を示した上面図であり、図９は従来のギヤ切換え装置の側面を示した側面図である。
【０００３】
図８および図９において、２１は図示しないモータから直接又は間接に回転の伝達を受けて回転するギヤである。２２はギヤ２１から回転の伝達を受けＥ方向若しくはＦ方向へ移動し、図示しない他のギヤへ回転を伝達する遊星ギヤである。２３はギヤ２１の回転軸であり、２４は遊星ギヤ２２の回転軸である。２５は回転軸２３と回転軸２４との間の距離を一定に保持するアームである。２６は底板であり、ギヤ２１の回転軸２３のみが底板２６に支持されている。２７、２８はリングである。２９は遊星ギヤ２２の円筒部に嵌合され、リング２７と遊星ギヤ２２との間に介在する圧縮バネであり、一方の端部がリング２７に当接し他方の端部により遊星ギヤ２２の側面を押圧している。なお、圧縮バネ２９の径は、圧縮バネ２９が押圧するためのものであるので、遊星ギヤの円筒部の径βより大きくなくてはならない。
【０００４】
以下、以上のように構成された従来技術についてその動作を説明する。
まず、図示しないモータより回転が伝達され、ギヤ２１が矢印Ａ方向へ回転する。ギヤ２１の回転を受けて遊星ギヤ２２も矢印Ｃ方向へ回転しようとするが、圧縮バネ２９が遊星ギヤ２２の側面を下方に押圧しているため摩擦力が生じ、遊星ギヤ２２は回転することができない。ギヤ２１は矢印Ａ方向へ回転し続けているので、遊星ギヤ２２に対してギヤ２１から離れようとする力が働くことになる。一方、ギヤ２１と遊星ギヤ２２との間の距離はアーム２５により固定されているので遊星ギヤ２２はギヤ２１から離れることができない。
【０００５】
したがって、遊星ギヤ２２は、ギヤ２１の回転により加わる力に受けて矢印Ｅ方向へ移動することになる。遊星ギヤ２２の移動は底板２６に支持されている回転軸２３を中心に行われる。
【０００６】
遊星ギヤ２２は、移動により図示しない他のギヤに噛合って連結すると、圧縮バネ２９による摩擦力に打勝って回転し、ギヤ２１からの回転を前記連結した他のギヤに伝達することになる。
【０００７】
また、図示しないモータが逆方向の回転を伝達しギヤ２１が矢印Ｂ方向に回転した場合も上記の場合と同様に遊星ギヤ２２は矢印Ｆ方向へ移動し、図示しない他のギヤに噛合って回転を伝達する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の構成では、ギヤの連結の切換えを安定して行うことができないという問題が発生していた。すなわち、遊星ギヤ２２を移動させるために圧縮バネ２９よる摩擦力を利用しているので、遊星ギヤ２２に与えられる回転負荷トルクＴ１は、圧縮バネ２９の押圧力Ｎと、摩擦係数μおよび作用半径ｒにより式１に示すようになる。
【０００９】
【式１】
【００１０】
以上の式１から明らかなように、回転負荷トルクＴ１は摩擦係数μの影響を受けて変化するとことなる。摩擦係数μは経年変化や上記ギヤ機構の製造環境の影響を受けて変化しやすいので、一定の値を保持することが困難である。そのため、安定した回転負荷トルクＴ1を得ることが大変困難であり、遊星ギヤによるギヤの連結の切換えを安定して行うことができないという問題が生じていた。
【００１１】
本発明は、部材の摩擦係数、組立寸法精度、経年変化に左右されず安定した回転負荷トルクを発生させ、確実なギヤの連結の切換えを図ることができるギヤ切換え装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、回転を伝達する第一のギヤと、この第一のギヤから回転を伝達される遊星ギヤと、この遊星ギヤが前記第一のギヤから常に回転を伝達されるように前記遊星ギヤの回転軸と前記第一ギヤの回転軸との間を一定距離に保持しかつ前記第一ギヤの回転軸を中心に回動できるように前記遊星ギヤの回転軸を支持する支持手段と、前記遊星ギヤの回動範囲を規制する規制手段と、前記第１ギヤの円筒部に一方の腕部が当接し前記遊星ギヤの円筒部に前記遊星ギヤの円筒部径より小さい内径のコイル部が嵌合するねじりコイルばねとを具備し、前記第一のギヤの回転に応じて前記遊星ギヤが回転すると、前記遊星ギヤの回転につられて当該円筒部に嵌合する前記ねじりコイルばねが回動して前記ねじりコイルばね腕部の一方が前記第１ギヤの円筒部に当接し、前記ねじりコイルばねの回動が停止して前記ねじりコイルばねがゆるむことにより前記支持手段に支持された前記遊星ギヤが前記第一ギヤの回転軸を中心に所定方向に回動し、前記遊星ギヤが前記規制手段に規制されて所定位置に停止し引続き回転することを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】
本発明は上述の構成により、まず第一のギヤから回転の伝達を受けると、遊星ギヤはその円筒部に嵌合されたねじりコイルバネとともに回転する。次にねじりコイルバネの腕が前記第一のギヤの回転軸に当接し、ねじりコイルバネは回転しなくなる。この際、ねじりコイルバネのコイル部分の巻方向と遊星ギヤの回転方向とが前記第一のギヤの回転軸から見て合致するため、ねじりコイルバネのコイル部分は遊星ギヤの回転により広げられる。これによって、ゆるみトルクが発生して遊星ギヤが回動を開始する。このように、遊星ギヤは単にその円筒部にねじりコイルバネを嵌合するだけで回転負荷トルクを得ることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照にしながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施例におけるギヤ切換え装置を上面から示した上面図であり、図２は図１のギヤ切換え装置の側面を示した側面図である。また、図３（イ）、（ロ）はギヤの連結の切換え動作を示した図であり、図４（イ）、（ロ）、（ハ）はねじりコイルバネの巻方向と遊星ギヤの回転方向との関係を示した図である。
【００１６】
図１乃至図４において、１は図示しないモータから直接又は間接に回転の伝達を受けて回転するギヤである。２はギヤ１から回転の伝達を受け図３のＥ方向へ移動してギヤに回転を伝達し、若しくは図３のＦ方向へ移動してギヤへ回転を伝達する遊星ギヤである。３はギヤ１の回転軸であり、４は遊星ギヤ２の回転軸である。５は回転軸３と回転軸４との間の距離を一定に保持するアームである。６は底板であり、ギヤ１の回転軸３のみが底板６に支持されている。７、８はリングである。９は遊星ギヤ２の円筒部１０に嵌合されたねじりコイルバネであるが、遊星ギヤ２の側面を押圧する機能を有するものではない。１０は遊星ギヤ２の円筒部であり、この円筒部１０はねじりコイルバネ８のコイル部分の内径よりもその径αを大きく形成している。１１はギヤ１の円筒部である。１２および１３は遊星ギヤ２より回転の伝達を受けて回転するギヤである。１５および１６はアーム５の回動範囲を規制するストッパー部材である。
【００１７】
以上のように構成されたギヤ切換え装置について以下その動作を説明する。
まず、図示しないモータにより回転が伝達されると、ギヤ１は図３（イ）に示すように矢印Ａ方向へ回転する。遊星ギヤ２はギヤ１の回転の伝達を受けて矢印Ｃ方向へ回転する。 ここで、ねじりコイルバネ９は遊星ギヤ２の側面を下方に押しつけるものではないため、コイルバネ９は遊星ギヤ２に対して摩擦力を与えない。従って、遊星ギヤ２の回転はねじりコイルバネ９により妨げられないため、遊星ギヤ２は回転する。しかし、遊星ギヤ２に対して回転負荷トルクを与えなければ遊星ギヤ２は単に同一の場所で回転するだけで矢印Ｅ方向若しくは矢印Ｆ方向へは移動しない。そこで、本発明では回転負荷トルクとしてゆるみトルクを遊星ギヤ２に対する与えることにした。通常、ゆるみトルクは以下の式により導出される。
【００１８】
【式２】
【００１９】
以上の式から明らかなように、ゆるみトルクＴ2はトルクＴ1の場合と異なり、摩擦係数μの影響を受けないことが分る。このゆるみトルクを遊星ギヤ２に与えるために、本発明では図４（ハ）に示すように遊星ギヤ２の円筒部１０にねじりコイルバネ９を嵌合することにした。すなわち、ねじりコイルバネ９の径は遊星ギヤ２の円筒部１０の径αより小さく形成されているので、ねじりコイルバネ９を遊星ギヤ２の円筒部１０に嵌合すると最初はねじりコイルバネ９が遊星ギヤ２の円筒部１０を閉めつける状態となっている。これによって、遊星ギヤ２の回転に対して回転負荷トルクを与えることになる。
【００２０】
すなわち、ギヤ１の回転により遊星ギヤ２が回転すると、ねじりコイルバネ９も遊星ギヤ２の円筒部１０に嵌合しているため、つられて回転する。次に、ねじりコイルバネ９の腕の一方がギヤ１の円筒部１０に当接すると、ねじりコイルバネ９の回転は停止する。この際、図４（イ）に示すようにギヤ１の円筒部１１から見て遊星ギヤ２の回転方向とねじりコイルバネ９のコイル部分のゆるみ方向とが合致するので、遊星ギヤ２の回転する力がねじりコイルバネ９のコイル部分を広げるように作用するようになる。これにより、ゆるみトルクが発生する。このゆるみトルクによって遊星ギヤ２は矢印Ｅ方向へ移動することができ、ギヤ１２と噛み合ってその回転を伝達する。
【００２１】
遊星ギヤ２はアーム５がストッパー部材１５に当接することにより所定位置に停止して回転するので、ギヤ１２と適当な距離において噛み合うことになる。
【００２２】
次に、ギヤ１が矢印Ｂ方向に回転した場合、図３（ロ）に示すように遊星ギヤ２は矢印Ｄ方向に回転する。この際、ねじりコイルバネ９も遊星ギヤ２の円筒部１０に嵌合しているためつられて回転する。次にねじりコイルバネ９の腕の他方がギヤ１の円筒部１１に当接すると、ねじりコイルバネ９の回転は停止する。次にねじりコイルバネ９のコイル部分のゆるみ方向は回転負荷の方向に対して相対的なものであるので、ギヤ１の円筒部１１から見て図４（ロ）に示すように遊星ギヤ２の回転方向とねじりコイルバネ９のコイル部分のゆるみ方向とは合致する。従って、遊星ギヤ２の円筒部１０の回転によりねじりコイルバネ９のコイル部分は広げられられることになる。これにより、ゆるみトルクが発生して遊星ギヤ２は矢印Ｆ方向へ移動することになる。このようにして、遊星ギヤ２は矢印Ｆ方向へ移動すると、ギヤ１３と連結して回転を伝達することになる。
【００２３】
遊星ギヤ２はアーム５がストッパー部材１６に当接して停止して回転することにより、ギヤ１３と適当な距離において噛み合うことになる。
【００２４】
以上のように、本発明は、遊星ギヤ２の円筒部１０に単にねじりコイルバネ９を嵌合するという簡単な構成によって、ねじりコイルバネ９の腕とギヤ１の円筒部１１との当接によって任意の方向によってゆるみトルクを発生させて遊星ギヤ２に対して回転負荷トルクを与えているので、ギヤの連結の切換えを安定して行うことができる。
【００２５】
次に、本発明の第２実施例について図５乃至図７を追加して説明を行う。第１実施例では、アーム５により遊星ギヤ２を回動させてストッパー部材１５、１６により回動範囲を規制していたが、この第２実施例は遊星ギヤ２の回転軸を支持板に設けた溝により回動させかつ回動範囲を規制するものである。
【００２６】
図５は本発明の他の実施例におけるギヤ切換え装置の側面を示した側面図である。図６は図５のギヤ切換え装置の一点鎖線Ａにおける断面上面図である。また、図７（イ）、（ロ）はギヤの連結の切換え動作を示した図である。図５乃至図７において、１８、１９は支持板であり、支持板１８と支持板１９との間にそれぞれのギヤが保持されている。１６は遊星ギヤ２の回転軸を保持する溝であり、遊星ギヤ２は溝１７に沿って移動することになる。さらに、溝１７のギヤ１と反対側の円弧は常にギヤ１の回転軸との距離が一定になるように形成されている。なお、この図１乃至図４と同一箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
以下、第２の実施例についてその動作を説明する。
まず、ギヤ１が図７（イ）に示すように矢印Ａ方向に回転すると、遊星ギヤ２はギヤ１の回転の伝達を受けて矢印Ｃ方向へ回転し、遊星ギヤ２円筒部１０に嵌合されているねじりコイルバネ９も回転する。第１実施例の場合と同様にねじりコイルバネ９の径は遊星ギヤ２の円筒部１０の径αより小さく形成されているので、ねじりコイルバネ９を遊星ギヤ２の円筒部１０に嵌合すると最初はねじりコイルバネ９が遊星ギヤ２の円筒部１０を閉めつける状態となる。
【００２８】
次に、ねじりコイルバネ９の腕の一方がギヤ１の円筒部１０に当接すると、ねじりコイルバネ９の回転は停止する。この際、図４（イ）に示すようにギヤ１の円筒部１１から見て遊星ギヤ２の回転方向とねじりコイルバネ９のコイル部分のゆるみ方向とが合致するので、遊星ギヤ２の回転する力がねじりコイルバネ９のコイル部分を広げるように作用して、ゆるみトルクが発生する。このゆるみトルクによって遊星ギヤ２は支持板１８、１９の溝１７に沿って矢印Ｅ方向へ移動し、ギヤ１２と噛み合ってその回転を伝達する。
【００２９】
遊星ギヤ２は溝１７の端部まで移動するとその位置に停止するので、ギヤ１２と適当な距離において噛み合うことになる。
【００３０】
また、ギヤ１が矢印Ｂ方向に回転した場合も上述の場合と同様に、遊星ギヤ２は矢印Ｆ方向へ移動してギヤ１３と連結して回転を伝達することになる。この際も、遊星ギヤ２は溝１７の他方の端部まで移動するとその位置に停止するので、ギヤ１３と適当な距離において噛み合うことになる。
【００３１】
以上のように、第２実施例によると、支持板１８、１９の溝１７によって遊星ギヤ２の移動範囲が規制されるため、第１実施例に比較してアーム５、ストッパー部材１５、１６の部材が不要となり、その分部品点数を削減することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は第１ギヤの円筒部に一方の腕部が当接し遊星ギヤの円筒部に遊星ギヤの円筒部径より小さい内径のコイル部が嵌合するねじりコイルばねを具備することによって、ゆるみトルクを発生させて遊星ギヤを回動させることができるので、従来のように部材の摩擦係数を考慮してギヤの連結の切換え機構を設計する必要がなくなり、簡単な構成により安定したギヤの連結の切換え機構を実現することができるという効果を得ることができる。また、部材の摩擦係数を考慮する必要がないので、経年変化により変化する摩擦係数によって遊星ギヤに与えられる回転負荷トルクが変化するようなことはなく、負荷が安定しているので、信頼性の高いギヤの連結の切換え機構を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるギヤの切換え機構を示した上面図
【図２】図１のギヤの切換え機構の側面を示した側面図
【図３】ギヤの連結の切換え動作を示した図
【図４】ねじりコイルバネの巻方向と遊星ギヤの回転方向との関係を示した図
【図５】本発明の他の実施例におけるギヤ切換え装置の側面を示した側面図
【図６】図５のギヤ切換え装置の一点鎖線Ａにおける断面上面図
【図７】ギヤの連結の切換え動作を示した図
【図８】従来のギヤの切換え機構を示した上面図
【図９】従来のギヤの切換え機構の側面を示した側面図
【符号の説明】
１ ギヤ
２ 遊星ギヤ
５ アーム
８ ねじりコイルバネ
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ等のＯＡ機器の分野に用いられる、モータの回転をギヤを用いて伝達する機構において遊星ギヤを用いたギヤ切換え装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術は、遊星ギヤを移動させるために、摩擦力を利用して行っていた。以下、従来のギヤの切換え装置について図面を用いて説明する。図８は、従来のギヤ切換え装置の上面を示した上面図であり、図９は従来のギヤ切換え装置の側面を示した側面図である。
【０００３】
図８および図９において、２１は図示しないモータから直接又は間接に回転の伝達を受けて回転するギヤである。２２はギヤ２１から回転の伝達を受けＥ方向若しくはＦ方向へ移動し、図示しない他のギヤへ回転を伝達する遊星ギヤである。２３はギヤ２１の回転軸であり、２４は遊星ギヤ２２の回転軸である。２５は回転軸２３と回転軸２４との間の距離を一定に保持するアームである。２６は底板であり、ギヤ２１の回転軸２３のみが底板２６に支持されている。２７、２８はリングである。２９は遊星ギヤ２２の円筒部に嵌合され、リング２７と遊星ギヤ２２との間に介在する圧縮バネであり、一方の端部がリング２７に当接し他方の端部により遊星ギヤ２２の側面を押圧している。なお、圧縮バネ２９の径は、圧縮バネ２９が押圧するためのものであるので、遊星ギヤの円筒部の径βより大きくなくてはならない。
【０００４】
以下、以上のように構成された従来技術についてその動作を説明する。
まず、図示しないモータより回転が伝達され、ギヤ２１が矢印Ａ方向へ回転する。ギヤ２１の回転を受けて遊星ギヤ２２も矢印Ｃ方向へ回転しようとするが、圧縮バネ２９が遊星ギヤ２２の側面を下方に押圧しているため摩擦力が生じ、遊星ギヤ２２は回転することができない。ギヤ２１は矢印Ａ方向へ回転し続けているので、遊星ギヤ２２に対してギヤ２１から離れようとする力が働くことになる。一方、ギヤ２１と遊星ギヤ２２との間の距離はアーム２５により固定されているので遊星ギヤ２２はギヤ２１から離れることができない。
【０００５】
したがって、遊星ギヤ２２は、ギヤ２１の回転により加わる力に受けて矢印Ｅ方向へ移動することになる。遊星ギヤ２２の移動は底板２６に支持されている回転軸２３を中心に行われる。
【０００６】
遊星ギヤ２２は、移動により図示しない他のギヤに噛合って連結すると、圧縮バネ２９による摩擦力に打勝って回転し、ギヤ２１からの回転を前記連結した他のギヤに伝達することになる。
【０００７】
また、図示しないモータが逆方向の回転を伝達しギヤ２１が矢印Ｂ方向に回転した場合も上記の場合と同様に遊星ギヤ２２は矢印Ｆ方向へ移動し、図示しない他のギヤに噛合って回転を伝達する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の構成では、ギヤの連結の切換えを安定して行うことができないという問題が発生していた。すなわち、遊星ギヤ２２を移動させるために圧縮バネ２９よる摩擦力を利用しているので、遊星ギヤ２２に与えられる回転負荷トルクＴ１は、圧縮バネ２９の押圧力Ｎと、摩擦係数μおよび作用半径ｒにより式１に示すようになる。
【０００９】
【式１】
以上の式１から明らかなように、回転負荷トルクＴ１は摩擦係数μの影響を受けて変化するとことなる。摩擦係数μは経年変化や上記ギヤ機構の製造環境の影響を受けて変化しやすいので、一定の値を保持することが困難である。そのため、安定した回転負荷トルクＴ1を得ることが大変困難であり、遊星ギヤによるギヤの連結の切換えを安定して行うことができないという問題が生じていた。
【００１１】
本発明は、部材の摩擦係数、組立寸法精度、経年変化に左右されず安定した回転負荷トルクを発生させ、確実なギヤの連結の切換えを図ることができるギヤ切換え装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、回転を伝達する第一のギヤと、この第一のギヤから回転を伝達される遊星ギヤと、この遊星ギヤが前記第一のギヤから常に回転を伝達されるように前記遊星ギヤの回転軸と前記第一ギヤの回転軸との間を一定距離に保持しかつ前記第一ギヤの回転軸を中心に回動できるように前記遊星ギヤの回転軸を支持する支持手段と、前記遊星ギヤの回動範囲を規制する規制手段と、前記第１ギヤの円筒部に一方の腕部が当接し前記遊星ギヤの円筒部に前記遊星ギヤの円筒部径より小さい内径のコイル部が嵌合するねじりコイルばねとを具備し、前記第一のギヤの回転に応じて前記遊星ギヤが回転すると、前記遊星ギヤの回転につられて当該円筒部に嵌合する前記ねじりコイルばねが回動して前記ねじりコイルばね腕部の一方が前記第１ギヤの円筒部に当接し、前記ねじりコイルばねの回動が停止して前記ねじりコイルばねがゆるむことにより前記支持手段に支持された前記遊星ギヤが前記第一ギヤの回転軸を中心に所定方向に回動し、前記遊星ギヤが前記規制手段に規制されて所定位置に停止し引続き回転することを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】
本発明は上述の構成により、まず第一のギヤから回転の伝達を受けると、遊星ギヤはその円筒部に嵌合されたねじりコイルバネとともに回転する。次にねじりコイルバネの腕が前記第一のギヤの回転軸に当接し、ねじりコイルバネは回転しなくなる。この際、ねじりコイルバネのコイル部分の巻方向と遊星ギヤの回転方向とが前記第一のギヤの回転軸から見て合致するため、ねじりコイルバネのコイル部分は遊星ギヤの回転により広げられる。これによって、ゆるみトルクが発生して遊星ギヤが回動を開始する。このように、遊星ギヤは単にその円筒部にねじりコイルバネを嵌合するだけで回転負荷トルクを得ることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照にしながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施例におけるギヤ切換え装置を上面から示した上面図であり、図２は図１のギヤ切換え装置の側面を示した側面図である。また、図３（イ）、（ロ）はギヤの連結の切換え動作を示した図であり、図４（イ）、（ロ）、（ハ）はねじりコイルバネの巻方向と遊星ギヤの回転方向との関係を示した図である。
【００１６】
図１乃至図４において、１は図示しないモータから直接又は間接に回転の伝達を受けて回転するギヤである。２はギヤ１から回転の伝達を受け図３のＥ方向へ移動してギヤに回転を伝達し、若しくは図３のＦ方向へ移動してギヤへ回転を伝達する遊星ギヤである。３はギヤ１の回転軸であり、４は遊星ギヤ２の回転軸である。５は回転軸３と回転軸４との間の距離を一定に保持するアームである。６は底板であり、ギヤ１の回転軸３のみが底板６に支持されている。７、８はリングである。９は遊星ギヤ２の円筒部１０に嵌合されたねじりコイルバネであるが、遊星ギヤ２の側面を押圧する機能を有するものではない。１０は遊星ギヤ２の円筒部であり、この円筒部１０はねじりコイルバネ８のコイル部分の内径よりもその径αを大きく形成している。１１はギヤ１の円筒部である。１２および１３は遊星ギヤ２より回転の伝達を受けて回転するギヤである。１５および１６はアーム５の回動範囲を規制するストッパー部材である。
【００１７】
以上のように構成されたギヤ切換え装置について以下その動作を説明する。
まず、図示しないモータにより回転が伝達されると、ギヤ１は図３（イ）に示すように矢印Ａ方向へ回転する。遊星ギヤ２はギヤ１の回転の伝達を受けて矢印Ｃ方向へ回転する。 ここで、ねじりコイルバネ９は遊星ギヤ２の側面を下方に押しつけるものではないため、コイルバネ９は遊星ギヤ２に対して摩擦力を与えない。従って、遊星ギヤ２の回転はねじりコイルバネ９により妨げられないため、遊星ギヤ２は回転する。しかし、遊星ギヤ２に対して回転負荷トルクを与えなければ遊星ギヤ２は単に同一の場所で回転するだけで矢印Ｅ方向若しくは矢印Ｆ方向へは移動しない。そこで、本発明では回転負荷トルクとしてゆるみトルクを遊星ギヤ２に対する与えることにした。通常、ゆるみトルクは以下の式により導出される。
【００１８】
【式２】
以上の式から明らかなように、ゆるみトルクＴ2はトルクＴ1の場合と異なり、摩擦係数μの影響を受けないことが分る。このゆるみトルクを遊星ギヤ２に与えるために、本発明では図４（ハ）に示すように遊星ギヤ２の円筒部１０にねじりコイルバネ９を嵌合することにした。すなわち、ねじりコイルバネ９の径は遊星ギヤ２の円筒部１０の径αより小さく形成されているので、ねじりコイルバネ９を遊星ギヤ２の円筒部１０に嵌合すると最初はねじりコイルバネ９が遊星ギヤ２の円筒部１０を閉めつける状態となっている。これによって、遊星ギヤ２の回転に対して回転負荷トルクを与えることになる。
【００２０】
すなわち、ギヤ１の回転により遊星ギヤ２が回転すると、ねじりコイルバネ９も遊星ギヤ２の円筒部１０に嵌合しているため、つられて回転する。次に、ねじりコイルバネ９の腕の一方がギヤ１の円筒部１０に当接すると、ねじりコイルバネ９の回転は停止する。この際、図４（イ）に示すようにギヤ１の円筒部１１から見て遊星ギヤ２の回転方向とねじりコイルバネ９のコイル部分のゆるみ方向とが合致するので、遊星ギヤ２の回転する力がねじりコイルバネ９のコイル部分を広げるように作用するようになる。これにより、ゆるみトルクが発生する。このゆるみトルクによって遊星ギヤ２は矢印Ｅ方向へ移動することができ、ギヤ１２と噛み合ってその回転を伝達する。
【００２１】
遊星ギヤ２はアーム５がストッパー部材１５に当接することにより所定位置に停止して回転するので、ギヤ１２と適当な距離において噛み合うことになる。
【００２２】
次に、ギヤ１が矢印Ｂ方向に回転した場合、図３（ロ）に示すように遊星ギヤ２は矢印Ｄ方向に回転する。この際、ねじりコイルバネ９も遊星ギヤ２の円筒部１０に嵌合しているためつられて回転する。次にねじりコイルバネ９の腕の他方がギヤ１の円筒部１１に当接すると、ねじりコイルバネ９の回転は停止する。次にねじりコイルバネ９のコイル部分のゆるみ方向は回転負荷の方向に対して相対的なものであるので、ギヤ１の円筒部１１から見て図４（ロ）に示すように遊星ギヤ２の回転方向とねじりコイルバネ９のコイル部分のゆるみ方向とは合致する。従って、遊星ギヤ２の円筒部１０の回転によりねじりコイルバネ９のコイル部分は広げられられることになる。これにより、ゆるみトルクが発生して遊星ギヤ２は矢印Ｆ方向へ移動することになる。このようにして、遊星ギヤ２は矢印Ｆ方向へ移動すると、ギヤ１３と連結して回転を伝達することになる。
【００２３】
遊星ギヤ２はアーム５がストッパー部材１６に当接して停止して回転することにより、ギヤ１３と適当な距離において噛み合うことになる。
【００２４】
以上のように、本発明は、遊星ギヤ２の円筒部１０に単にねじりコイルバネ９を嵌合するという簡単な構成によって、ねじりコイルバネ９の腕とギヤ１の円筒部１１との当接によって任意の方向によってゆるみトルクを発生させて遊星ギヤ２に対して回転負荷トルクを与えているので、ギヤの連結の切換えを安定して行うことができる。
【００２５】
次に、本発明の第２実施例について図５乃至図７を追加して説明を行う。第１実施例では、アーム５により遊星ギヤ２を回動させてストッパー部材１５、１６により回動範囲を規制していたが、この第２実施例は遊星ギヤ２の回転軸を支持板に設けた溝により回動させかつ回動範囲を規制するものである。
【００２６】
図５は本発明の他の実施例におけるギヤ切換え装置の側面を示した側面図である。図６は図５のギヤ切換え装置の一点鎖線Ａにおける断面上面図である。また、図７（イ）、（ロ）はギヤの連結の切換え動作を示した図である。図５乃至図７において、１８、１９は支持板であり、支持板１８と支持板１９との間にそれぞれのギヤが保持されている。１６は遊星ギヤ２の回転軸を保持する溝であり、遊星ギヤ２は溝１７に沿って移動することになる。さらに、溝１７のギヤ１と反対側の円弧は常にギヤ１の回転軸との距離が一定になるように形成されている。なお、この図１乃至図４と同一箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
以下、第２の実施例についてその動作を説明する。
まず、ギヤ１が図７（イ）に示すように矢印Ａ方向に回転すると、遊星ギヤ２はギヤ１の回転の伝達を受けて矢印Ｃ方向へ回転し、遊星ギヤ２円筒部１０に嵌合されているねじりコイルバネ９も回転する。第１実施例の場合と同様にねじりコイルバネ９の径は遊星ギヤ２の円筒部１０の径αより小さく形成されているので、ねじりコイルバネ９を遊星ギヤ２の円筒部１０に嵌合すると最初はねじりコイルバネ９が遊星ギヤ２の円筒部１０を閉めつける状態となる。
【００２８】
次に、ねじりコイルバネ９の腕の一方がギヤ１の円筒部１０に当接すると、ねじりコイルバネ９の回転は停止する。この際、図４（イ）に示すようにギヤ１の円筒部１１から見て遊星ギヤ２の回転方向とねじりコイルバネ９のコイル部分のゆるみ方向とが合致するので、遊星ギヤ２の回転する力がねじりコイルバネ９のコイル部分を広げるように作用して、ゆるみトルクが発生する。このゆるみトルクによって遊星ギヤ２は支持板１８、１９の溝１７に沿って矢印Ｅ方向へ移動し、ギヤ１２と噛み合ってその回転を伝達する。
【００２９】
遊星ギヤ２は溝１７の端部まで移動するとその位置に停止するので、ギヤ１２と適当な距離において噛み合うことになる。
【００３０】
また、ギヤ１が矢印Ｂ方向に回転した場合も上述の場合と同様に、遊星ギヤ２は矢印Ｆ方向へ移動してギヤ１３と連結して回転を伝達することになる。この際も、遊星ギヤ２は溝１７の他方の端部まで移動するとその位置に停止するので、ギヤ１３と適当な距離において噛み合うことになる。
【００３１】
以上のように、第２実施例によると、支持板１８、１９の溝１７によって遊星ギヤ２の移動範囲が規制されるため、第１実施例に比較してアーム５、ストッパー部材１５、１６の部材が不要となり、その分部品点数を削減することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は第１ギヤの円筒部に一方の腕部が当接し遊星ギヤの円筒部に遊星ギヤの円筒部径より小さい内径のコイル部が嵌合するねじりコイルばねを具備することによって、ゆるみトルクを発生させて遊星ギヤを回動させることができるので、従来のように部材の摩擦係数を考慮してギヤの連結の切換え機構を設計する必要がなくなり、簡単な構成により安定したギヤの連結の切換え機構を実現することができるという効果を得ることができる。また、部材の摩擦係数を考慮する必要がないので、経年変化により変化する摩擦係数によって遊星ギヤに与えられる回転負荷トルクが変化するようなことはなく、負荷が安定しているので、信頼性の高いギヤの連結の切換え機構を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるギヤの切換え機構を示した上面図
【図２】図１のギヤの切換え機構の側面を示した側面図
【図３】ギヤの連結の切換え動作を示した図
【図４】ねじりコイルバネの巻方向と遊星ギヤの回転方向との関係を示した図
【図５】本発明の他の実施例におけるギヤ切換え装置の側面を示した側面図
【図６】図５のギヤ切換え装置の一点鎖線Ａにおける断面上面図
【図７】ギヤの連結の切換え動作を示した図
【図８】従来のギヤの切換え機構を示した上面図
【図９】従来のギヤの切換え機構の側面を示した側面図
【符号の説明】
１ ギヤ
２ 遊星ギヤ
５ アーム
８ ねじりコイルバネ
Claims (2)
- 回転を伝達する第一のギヤと、この第一のギヤから回転を伝達される遊星ギヤと、この遊星ギヤが前記第一のギヤから常に回転を伝達されるように前記遊星ギヤの回転軸と前記第一ギヤの回転軸との間を一定距離に保持しかつ前記第一ギヤの回転軸を中心に回動できるように前記遊星ギヤの回転軸を支持する支持手段と、前記遊星ギヤの回動範囲を規制する規制手段と、前記第１ギヤの円筒部に一方の腕部が当接し前記遊星ギヤの円筒部に前記遊星ギヤの円筒部径より小さい内径のコイル部が嵌合するねじりコイルばねとを具備し、前記第一のギヤの回転に応じて前記遊星ギヤが回転すると、前記遊星ギヤの回転につられて当該円筒部に嵌合する前記ねじりコイルばねが回動して前記ねじりコイルばね腕部の一方が前記第１ギヤの円筒部に当接し、前記ねじりコイルばねの回動が停止して前記ねじりコイルばねがゆるむことにより前記支持手段に支持された前記遊星ギヤが前記第一ギヤの回転軸を中心に所定方向に回動し、前記遊星ギヤが前記規制手段に規制されて所定位置に停止し引続き回転することを特徴とするギヤ切換え装置。
- 回転を伝達する第一のギヤと、この第一のギヤから回転を伝達される遊星ギヤと、この遊星ギヤが前記第一のギヤから常に回転を伝達されるように前記遊星ギヤの回転軸と前記第一ギヤの回転軸との間を一定距離に保ちかつ前記第一ギヤの回転軸を中心に前記遊星ギヤの回転軸を所定範囲に回動させる所定長の溝と、前記第１ギヤの円筒部に一方の腕部が当接し前記遊星ギヤの円筒部に前記遊星ギヤの円筒部径より小さい内径のコイル部が嵌合するねじりコイルばねとを具備し、前記第一のギヤの回転に応じて前記遊星ギヤが回転すると、前記遊星ギヤの回転につられて当該円筒部に嵌合する前記ねじりコイルばねが回動して前記ねじりコイルばね腕部の一方が前記第１ギヤの円筒部に当接し、前記ねじりコイルばねの回動が停止して前記ねじりコイルばねがゆるむことにより前記遊星ギヤが前記溝に沿って前記第一ギヤの回転軸を中心に所定方向に回動し、前記遊星ギヤが前記溝の端部に規制されて所定位置に停止し引続き回転することを特徴とするギヤ切換え装置。
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