JP4183481B2 - 変速装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械、建設機械、農業機械、車両機械等に用いられる変速装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
公知文献を具体的に挙げることは出来ないが、従来におけるこの種の変速装置としては、インバーターやサーボモーター等の電気制御による変速装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記電気制御による変速装置では、低速域において、トルクが落ちて出力不足となり、効率が非常に悪かった。そこで、本発明は、低速域でもトルクを落とすことがなく出力でき、しかも構造が簡単で、部品点数が少なく、製作が容易な変速装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、同一軸線L上に回転自在に支持される入力軸1及び出力軸2を有する変速装置において、内周面に内歯歯車4を有し入力軸1と一体に回転する入力軸側回転体3を入力軸1の出力軸側端部に設け、入力軸側回転体3を被包する状態で先端側内周面に偏心内周面6を有し出力軸2と一体に回転する出力軸側回転体5を出力軸2の入力軸側端部に設け、入力軸1には、一端側外周面を偏心外周面8とした変速用回転筒7を回転自在に外嵌し、変速用回転筒7の一端側偏心外周面8には、一端側外周面に入力軸側回転体3の内歯歯車4に噛合する外歯10を形成した変速用歯車11の同心内周面12を回転自在に嵌合させると共に、変速用歯車11の他端側同心外周面13を出力軸側回転体5の偏心内周面6に回転自在に嵌合させ、更に出力軸側回転体5を回転させると共にその回転速度を変化させる変速手段15を設けてなることを特徴とする。
【0005】
請求項2は、請求項1に記載の変速装置において、出力軸側回転体5を被包するケース20を、出力軸2の入力軸側端部と変速用回転筒7の基端部とに対し回転自在に外嵌してなることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る変速装置の一実施形態を示す縦断面図、図2は図1のX−X線断面図、図3は図1のY−Y線断面図である。この変速装置は、回転自在な入力軸1と、この入力軸1と同一軸線L周りに回転自在な出力軸2とを備えている。図1に示すように、入力軸1は、その基端側が原動機等のモーターMに接続されて回転駆動され、出力軸2は、その先端側が変速駆動される機械に接続されるようになっている。
【0007】
入力軸1には出力軸2側の端部に、この入力軸1と一体に回転する入力軸側回転体3が設けられている。この入力軸側回転体3は、入力軸1に同心状に固着された円板部3aと、この円板部3aの外周部から同心状に一体に突出する短円筒部3bとからなり、短円筒部3bの内周面に内歯歯車4が形成されている。
【0008】
出力軸2には入力軸1側の端部に、この出力軸2と一体に回転する出力軸側回転体5が設けられている。この出力軸側回転体5は、出力軸2に同心状に一体に設けられていて、入力軸側回転体3の円板部3aよりも径大の円板部5aと、この円板部5aの外周部から同心状に一体に突出して、入力軸側回転体3の短円筒部3bよりも長く延びた短円筒部5bと、この短円筒部5bの先端部から内向きに突出する偏心フランジ部5cとからなり、偏心フランジ部5cの内周面6は、入力軸1及び出力軸2の軸線Lに対して偏心した軸線Leを中心として形成された偏心内周面である。
【0009】
また、入力軸1には入力軸側回転体3の手前側に隣接して、変速用回転筒7が回転自在に外嵌されている。この変速用回転筒7の一端側外周面8は、入力軸1及び出力軸2の軸線Lに対して偏心した軸線Leを中心として形成された偏心外周面であり、その他端側外周面9は、入力軸1及び出力軸2の軸線Lを中心として形成された同心外周面である。しかして、この変速用回転筒7の偏心外周面8には、入力軸側回転体3の内歯歯車4に噛合する外歯10を一端側外周面に形成した変速用歯車11の同心内周面12が回転自在に嵌合されると共に、この変速用歯車11の他端側同心外周面13が、出力軸側回転体5の偏心内周面6に回転自在に嵌合される。この際、出力軸側回転体5は、図1から分かるように、入力軸側回転体3を被包した状態に配置される。
【0010】
入力軸1の外周面とこれに嵌合される変速用回転筒7の同心内周面14との間、変速用回転筒7の一端側偏心外周面8と変速用歯車11の同心内周面12との間、及び変速用歯車11の他端側同心外周面13と出力軸側回転体5の偏心内周面6との間には、夫々ニードルベアリングnが介装される。入力軸1の先端部と出力軸側回転体5との間にはボールベアリングmが介装される。
【0011】
図1において、15は変速用回転筒7の回転速度を変化させる変速手段で、変速用回転筒7の他端部(基端部)に固設されたフランジ部材16と、入力軸1に滑りキー21を介して軸方向スライド可能に取り付けられたフランジ部材17と、両フランジ部材16,17にS極とN極との一対又は複数対が付設されたマグネット18とからなるものである。
【0012】
また図1〜図3において、20は出力軸側回転体5を被包するケースで、出力軸1の入力軸側端部と変速用回転筒7の基端部側同心外周面9とに対し回転自在に外嵌されていている。このケース20は、図1に示すように、出力軸側回転体5の円板部5a側を被う中空円板状の出力軸側端板部aと、出力軸側回転体5の短円筒部5b側を被う短円筒状の筒部bと、出力軸側回転体5の偏心フランジ部5c側を被う変速用回転筒側端板部cとからなり、出力軸側端板部aがボールベアリングuを介して出力軸2に挿通支持され、変速用回転筒側端板部cがボールベアリングuを介して変速用回転筒7に挿通支持されている。このケース20は、変速装置の設置にあたり、基台等の固定部に固定させることができる。
【0013】
次に、上記のように構成される変速装置の動作について説明する。変速手段15の一対のフランジ部材16,17が十分に離間した状態では、入力軸1が回転しても変速用回転筒7は回転しない。従って、この時、入力軸1がモーターMによって一定の速度で回転して、これと一体の入力軸側回転体3が軸線L周りを回転すると、変速用歯車11は偏心軸線Le周りを自転するだけで、軸線L周りには公転せず、これによって出力軸側回転体5は回転せず、静止している。
【0014】
そして、上記の状態から、入力軸1と共に回転する変速手段15の入力軸側フランジ部材17を変速用回転筒側フランジ部材16の方へ徐々に接近させてゆくと、変速用回転筒側フランジ部材16が磁力によって入力軸1と同じ方向に回転を開始し、それにより変速用回転筒7が回転を開始する。変速用回転筒7の回転によって、変速用歯車11が偏心軸線Le周りを自転しながら入力軸1及び出力軸2の軸線L周りを公転してゆく。
【0015】
こうして変速用歯車11が偏心軸線Le周りを自転しつつ軸線L周りを公転すると、出力軸側回転体5が入力軸1及び出力軸2の軸線L周りを自転し、それによって出力軸2が変速用回転筒7及び入力軸1と同じ方向に且つ変速用回転筒7と同じ回転数で回転する。
【0016】
しかして、変速手段15の両フランジ部材16,17を相互に密着させた状態で変速用回転筒7を入力軸1と一体的に回転させると、出力軸2は、入力軸1と同一回転速度で回転することになる。また、変速手段15の両フランジ部材16,17を相互に離間させてゆくと、出力軸2の回転速度は遅くなってゆく。従って、変速手段15により変速用回転筒7の回転速度を変化させることによって、出力軸2を無段階で所望回転数に変速することができる。
【0017】
そして、この変速装置によれば、構造が簡単で構成部品点数が少ないため、装置の小型化及びコンパクト化を図ることができると共に、製作が容易でコストの低廉化が可能となる。また、軸線Lから最も外周側にある出力軸側回転体5及びこの回転体5の内周側にある入力軸側回転体3は、夫々軸線L周りを自転するだけで、公転、即ち偏心回転せず、ただ偏心回転するのは、入力軸側回転体3の内周側にあって変速用回転筒7の一端側偏心外周面8に嵌合された変速用歯車11だけであるから、これら回転体3,4、回転筒7及び変速用歯車11の回転中に入力軸1及び出力軸2の軸振れ、振動を起こすことがない。
【0018】
また、出力軸側回転体5を被包するケース20が、出力軸2の入力軸1側端部と変速用回転筒7の基端部外周面19とに対し回転自在に外嵌されているから、変速装置の最も外周側にある出力軸側回転体5がこのケース20により保護されて、作業上の安全性が確保される。また、この変速装置の最も外周側にある出力軸側回転体5が偏心回転しないことから、これを被包するケース20の内周面を出力軸側回転体5の外周面に出来るだけ接近させることができ、これによってケース20を出来るだけ径小で小型にすることができる。
【0019】
図4は本発明に係る変速装置の他の実施形態を示したもので、図1の変速装置とは変速手段15の構成が異なる。即ち、この変速手段15は、滑りキー21を介して変速用回転筒7に外嵌状に取り付けられるプーリー22を有し、このプーリー22と、入力軸1が連動連結されるモーターMとは異なった電動機等の回転軸(図示省略)に取り付けられるプーリー(図示省略)とにベルト23が掛装される。このプーリー22は、一対の半割体22a,22bからなるもので、一方の半割体22aは変速用回転筒7に固定され、他方の半割体22bは、変速用回転筒7に対し一体回転可能で且つ軸方向スライド自在に取り付けられ、バネ等の弾発部材(図示省略)で半割体22aに接近する方向に付勢される。
【0020】
従って、上記図示省略の電動機等の回転軸が回転すると、プーリー22と変速用回転筒7とが一体に回転し、また半割体22aに対し半割体22bを接近・離間させることにより、ベルト23をプーリー22の径方向にスライドさせ、それによりプーリー22及び変速用回転筒7の回転速度を変化させることができる。尚、図4の変速装置は、変速手段15以外の構成については、図1の変速装置と同じである。
【0021】
しかして、この変速装置において、入力軸1をモーターMにより一定速度で回転させながら、変速手段15によって変速用回転筒7を所望の速度で回転させると、この変速用回転筒7の回転により、変速用歯車11が偏心軸線Le周りを自転しつつ入力軸1及び出力軸2の軸線L周りを公転する。こうして変速用歯車11が偏心軸線Le周りを自転しつつ軸線L周りを公転すると、出力軸側回転体5が入力軸1及び出力軸2の軸線L周りを自転し、それにより出力軸2が変速用回転筒7及び入力軸1と同じ方向に且つ変速用回転筒7と同じ回転数で回転する。従って、変速手段15により変速用回転筒7の回転速度を変化させることによって、出力軸2を所望回転数に変速することができる。
【0022】
図1〜図4によって説明した変速装置において、軸線Lに対する偏心軸線Leの偏心量は任意に設定することができるものである。
【0023】
【発明の効果】
請求項1に係る発明の変速装置によれば、変速手段によって変速用回転筒の回転速度を変化させるだけで、出力軸を所望回転数に変速することができ、そして低速域においてもトルクを落とすことなく、効率良く出力することができる。また、この変速装置によれば、構造が簡単で構成部品点数が少ないため、装置の小型化及びコンパクト化を図ることができると共に、製作が容易でコストの低廉化が可能となる。
【0024】
また、この発明の変速装置によれば、入力軸及び出力軸の軸線から最も外周側にある出力軸側回転体及びこの回転体の内周側にある入力軸側回転体は、夫々上記軸線周りを自転するだけで、公転せず、ただ公転するのは、入力軸側回転体の内周側にあって変速用回転筒の一端側偏心外周面に嵌合された変速用歯車だけであるから、これら回転体、回転筒及び変速用歯車の回転中に入力軸及び出力軸の軸振れ、振動を起こすことがなく、回転が安定する。
【0025】
請求項2に係る発明の変速装置によれば、出力軸側回転体を被包するケースが出力軸の端部と変速用回転筒の基端部とに対し回転自在に外嵌されているから、変速装置の最も外周側にある出力軸側回転体がこのケースにより保護されて、作業上の安全性が確保される。また、この最も外周側にある出力軸側回転体が偏心回転しないことから、これを被包するケースの内周面を出力軸側回転体の外周面に出来るだけ接近させることができ、これによってケースを出来るだけ径小で小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る変速装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図2】 図1のX−X線断面図である。
【図3】 図1のY−Y線断面図である。
【図4】 本発明に係る変速装置の他の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 入力軸
2 出力軸
3 入力軸側回転体
4 内歯歯車
5 出力軸側回転体
6 出力軸側回転体の偏心内周面
7 変速用回転筒
8 変速用回転筒の一端側偏心外周面
10 歯車の外歯
11 変速用歯車
15 変速手段
20 ケース
Claims (2)
- 同一軸線上に回転自在に支持される入力軸及び出力軸を有する変速装置において、内周面に内歯歯車を有し入力軸と一体に回転する入力軸側回転体を入力軸の出力軸側端部に設け、入力軸側回転体を被包する状態で先端側内周面に偏心内周面を有し出力軸と一体に回転する出力軸側回転体を、出力軸の入力軸側端部に設け、入力軸には、一端側外周面を偏心外周面とした変速用回転筒を回転自在に外嵌し、変速用回転筒の一端側偏心外周面には、一端側外周面に入力軸側回転体の内歯歯車に噛合する外歯を形成した変速用歯車の同心内周面を回転自在に嵌合させると共に、変速用歯車の他端側同心外周面を出力軸側回転体の偏心内周面に回転自在に嵌合させ、更に変速用回転筒の回転速度を変化させる変速手段を設けてなる変速装置。
- 出力軸側回転体を被包するケースを、出力軸の入力軸側端部と変速用回転筒の基端部とに対し回転自在に外嵌してなる請求項1に記載の変速装置。
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