JP6017128B2 - 歯車装置及び駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、内歯歯車の内方に配置された外歯歯車を偏心揺動運動させながら内歯歯車に噛み合わせるように構成された歯車装置及びその歯車装置を備えた駆動装置に関するものである。

従来から、例えば、特許文献１、２に開示されているように、内周面に内歯が形成された環状の内歯歯車と、内歯歯車の内方に配置されて該内歯歯車と噛み合いながら偏心揺動運動するとともに内歯歯車よりも少ない数の外歯が形成された外歯歯車とを備えた、いわゆる偏心揺動型の歯車装置が知られている。

特許文献１の歯車装置の入力軸には、偏心部が設けられており、この偏心部が外歯歯車の中心部に形成された中心孔に軸受を介してその軸線周りに回転可能に挿入されている。歯車装置のケーシングには、クランク軸の一端側が回転可能に支持され、一方、クランク軸の他端側は外歯歯車の外周寄りに形成された挿入孔に回転可能に挿入されている。

この歯車装置では、入力軸をモーターによって回転させると、偏心部の動きによって外歯歯車が駆動される。そして、この外歯歯車によりクランク軸が回転駆動され、このクランク軸の一端側がケーシングに支持されていることから、外歯歯車の自転がクランク軸によって阻止されることとなり、外歯歯車は偏心部の偏心量だけ偏心して内歯歯車に噛み合いながら揺動運動する。これにより、内歯歯車が回転駆動されてモーターの回転力が出力されることとなる。

また、特許文献２の歯車装置では、外歯歯車の側面には多数の歯が周方向に連続して形成されている。また、入力軸には、偏心部とは別に該偏心部の中心線に対し傾斜して延びる傾斜軸部が設けられている。この傾斜軸部には、円盤が回転可能に支持されており、この円盤の側面には、外歯歯車の側面の歯に係合する歯が形成されている。

この歯車装置では、入力軸が回転すると、外歯歯車が偏心部の動きに対応して動く。このとき、外歯歯車の側面の歯に円盤が係合しているので、外歯歯車と円盤とが一体化し、円盤によって外歯歯車の自転が阻止されることとなる。これにより、外歯歯車は偏心部の偏心量だけ偏心して内歯歯車に噛み合いながら揺動運動する。

上記特許文献１、２の偏心揺動型の歯車装置では、コンパクトでありながら、大きなギヤ比を得ることができるという利点がある。

実公平２−４５５５４号公報 特開２０１０−８４９０７号公報

ところで、上記偏心揺動型の歯車装置を例えば電気自動車の駆動系の一部として用いることが考えられる。すなわち、モーターの出力を歯車装置に入力し、歯車装置から出力される回転力によって車輪を駆動する。これにより、最大出力の小さなモーターを使用しながらも駆動力を十分に得ることができるので、消費電力の低減を図ることができる。

しかしながら、電気自動車の場合は常用される速度域が広く、例えば、１００ｋｍ／ｈを越える高速走行時と、０ｋｍ／ｈからの発進加速時とでは、モーターの回転数が大きく異なり、歯車装置による大きなギヤ比のままでは高速走行に対応できないことが考えられる。

また、上記偏心揺動型の歯車装置を用いて、例えばプレス加工装置のプレス型をモーターで駆動することが考えられる。この場合、高推力が得られるという利点があるが、加圧時以外、例えばプレス型を単に移動させる際の移動速度が遅くなってしまうという問題がある。

つまり、コンパクトでありながら大きなギヤ比を得ることができる偏心揺動型の歯車装置のギヤ比を変更したいという要求がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、偏心揺動型の歯車装置のギヤ比を任意に変更可能にすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、外歯歯車に係合する阻止部を動かすことによってギヤ比を変更できるようにした。

第１の発明は、内歯歯車と、上記内歯歯車の内方に該内歯歯車と噛み合うように配置される外歯歯車と、上記外歯歯車に形成された孔部に回転可能に挿入される入力軸と、上記外歯歯車に係合し、該外歯歯車自身の自転を阻止することなく、該外歯歯車との相対回転を阻止する阻止部とを備え、上記外歯歯車及び上記阻止部はケーシングに収容され、上記入力軸は、該入力軸の中心線に対し偏心した偏心部を有し、該偏心部を上記外歯歯車の孔部に挿入して上記入力軸を回転させることにより、該外歯歯車を上記内歯歯車に噛み合わせながら偏心揺動運動させる偏心揺動型の歯車装置において、上記阻止部は、上記入力軸が挿入されるように形成されるとともに、該入力軸の中心線周りに回転可能に設けられ、上記歯車装置は、上記阻止部の上記入力軸周りの回転速度を変更する速度変更装置と、該速度変更装置を制御する制御装置とを備え、上記速度変更装置は、上記制御装置により、上記阻止部を上記入力軸の中心線周りに回転駆動する駆動状態と、上記阻止部が上記入力軸の中心線周りに回転するのを停止させる停止状態とに切り替えられる変速用モーターを有しており、上記変速用モーターは、上記駆動状態において上記阻止部の回転速度を無段階に変更させるように上記制御装置によって制御されることを特徴とするものである。

この構成によれば、阻止部の入力軸周りの回転速度が速度変更装置によって０とされれば、外歯歯車の入力軸周りの自転が阻止部によって阻止されるので、モーター等の回転力が内歯歯車と外歯歯車とのギヤ比に応じた回転速度となって出力される。

一方、阻止部の入力軸周りの回転速度が０からある値に変更されると、外歯歯車の自転が許容されることになる。外歯歯車が入力軸の回転方向に自転すると、内歯歯車と外歯歯車とのギヤ比よりも小さなギヤ比に変化してモーター等の回転力が出力される。ギヤ比の変化量は阻止部の回転速度に依存するので、速度変更装置によって任意に変化させることが可能になる。

第２の発明は、第１の発明にかかる歯車装置と、入力軸を回転駆動するモーターとを備えていることを特徴とするものである。

この構成によれば、コンパクトな駆動装置となる。

第１発明によれば、阻止部の入力軸周りの回転速度を速度変更装置によって変更するようにしたので、ギヤ比を任意に変化させることができる。これにより、モーター等の回転力を任意の回転速度及びトルクで出力することができる。

第２の発明によれば、コンパクトで、かつ、駆動速度を任意に変更できる駆動装置を得ることができる。

実施形態１にかかる駆動装置の断面図である。 駆動装置のブロック図である。 実施形態２にかかる図１相当図である。 実施形態３にかかる図１相当図である。 外歯歯車の側面図である。 揺動板の側面図である。 実施形態４にかかる図１相当図である。 実施形態５にかかる図１相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかる歯車装置１を備えた駆動装置Ａの断面図である。この駆動装置Ａは、図示しないが、電気自動車の駆動系の一部として用いられるものであり、ホイール内に配設されるインホイールモーターである。歯車装置１の一部を構成する出力軸Ｂは、ボルト及びナット（図示せず）によってホイールに連結される一方、駆動装置ＡのケーシングＣは、例えばサスペンション装置等を介して車体に取り付けられている。

駆動装置Ａは、上記歯車装置１及びケーシングＣの他に、入力軸駆動モーターＭ１及び制御装置（制御部）２（図２に示す）を備えている。

図１に示すように、歯車装置１は、上記出力軸Ｂの他、入力軸１０と、偏心揺動運動する外歯歯車１１と、出力軸Ｂに固定された内歯歯車１２と、外歯歯車１１の自転を阻止するための阻止板１３及びクランクピン１４と、阻止板１３の入力軸１０周りの回転速度を変更する速度変更装置１５とを備えている。この実施形態１の歯車装置１における外歯歯車１１の自転を阻止するための構造は、上記実公平２−４５５５４号公報に開示された構造と略同じである。

入力軸１０は、ケーシングＣに軸受Ｃ１，Ｃ１を介して回転可能に支持されており、ケーシングＣ内において該ケーシングＣの他端側（図１の左側）から一端側（図１の右側）近傍に亘って延びている。入力軸１０の一端側には、偏心部１０ａが設けられている。偏心部１０ａは、入力軸１０の中心線Ｘに対し径方向に所定量だけ偏心した中心線Ｙを有する円柱状に形成されている。この偏心部１０ａは、ケーシングＣ内において一端側に収容されるようになっている。

入力軸１０には、該入力軸１０の回転速度を検出する入力軸回転センサ１７が設けられている。図２に示すように、この入力軸回転センサ１７は制御装置２に接続されている。

図１に示すように、出力軸Ｂは、ケーシングＣの他端側の壁部を貫通してケーシングＣの外部へ突出している。出力軸ＢはケーシングＣの壁部に対し軸受２２を介して回転可能に支持されている。出力軸Ｂの中心線Ｚと、入力軸１０の中心線Ｘとは一致している。

出力軸Ｂには、該出力軸Ｂの回転速度を検出する出力軸回転センサ１８が設けられている。図２に示すように、この出力軸回転センサ１８は制御装置２に接続されている。

出力軸ＢにおけるケーシングＣ外へ突出した部分にホイールが固定されるようになっている。出力軸ＢにおけるケーシングＣ内に位置する部分には、径方向に延びる延出部Ｂ１が形成されており、この延出部Ｂ１に内歯歯車１２が回転一体に固定されている。

内歯歯車１２は、ケーシングＣ内において一端側に収容されており、全体として円環状に形成されて内周面に多数の歯を有している。内歯歯車１２の回転中心は出力軸Ｂの中心線Ｚと一致している。

内歯歯車１２の内方には、外歯歯車１１が該内歯歯車１２と噛み合うように配置されている。すなわち、外歯歯車１１の中心部には、円形の中心孔１１ａが該歯車１１の厚み方向に貫通するように形成されている。外歯歯車１１の中心孔１１ａには、入力軸１０の偏心部１０ａが挿入されている。外歯歯車１１の中心孔１１ａと入力軸１０の偏心部１０ａとの間には、軸受２０，２０が嵌入されており、外歯歯車１１は、偏心部１０ａに対しその中心線Ｙ周りに回転可能に支持されている。

入力軸１０の偏心部１０ａの偏心量は、外歯歯車１１の一部の歯が内歯歯車１２の一部の歯と噛み合い、外歯歯車１１の他の歯は、内歯歯車１２の他の歯から離れた状態となるように設定されている。

また、外歯歯車１１の歯数は、内歯歯車１２の歯数よりも少なく設定されている。例えば、内歯歯車１２の歯数は４４枚で、外歯歯車１１の歯数は４３枚である。外歯歯車１１及び内歯歯車１２の歯数は任意に設定できる。

外歯歯車１１の外周側には、クランクピン１４が挿入される６つのピン挿入孔１１ｂが周方向に略等間隔に形成されている。尚、ピン挿入孔１１ｂの数は、クランクピン１４と同数でなくてもよく、余分に形成してもよい。

クランクピン１４はピン挿入孔１１ｂの数と同じ数だけ設けられている。クランクピン１４の一端側には、一側軸部１４ａが形成され、この一側軸部１４ａが外歯歯車１１のピン挿入孔１１ｂに挿入されている。一側軸部１４ａは、ピン挿入孔１１ｂに挿入された状態で、一側軸部１４ａの中心線周りに回転可能となっている。また、クランクピン１４の他端側には、他側軸部１４ｂが形成されている。一側軸部１４ａの他側軸部１４ｂに対する偏心量は、上記入力軸１０の中心線Ｘに対する偏心部１０ａの中心線Ｙの偏心量と同じである。

阻止板１３は、略円形の板で構成されている。阻止板１３の中心部には、貫通孔１３ａが厚み方向に貫通するように形成されている。阻止板１３の貫通孔１３ａには、入力軸１０の偏心部１０ａよりも他端側が挿入され、この状態で阻止板１３の側面と外歯歯車１１の側面とは対向している。阻止板１３の貫通孔１３ａと入力軸１０との間には、軸受２４が設けられており、阻止板１３は、入力軸１０に対しその中心線Ｘ周りに回転可能に支持されている。尚、軸受２４は必要に応じて設ければよく、省略することも可能である。

阻止板１３の外周側には、クランクピン１４が挿入される６つのピン挿入孔１３ｂが上記外歯歯車１１のピン挿入孔１１ｂに対応するように形成されている。尚、ピン挿入孔１３ｂの数は、クランクピン１４と同数でなくてもよく、余分に形成してもよい。

各ピン挿入孔１３ｂにクランクピン１４の他側軸部１４ｂが挿入されるようになっている。他側軸部１４ｂは、ピン挿入孔１３ｂに挿入された状態で、他側軸部１４ｂの中心線周りに回転可能となっている。クランクピン１４により、阻止部１９が外歯歯車１１に係合する。尚、この実施形態では、クランクピン１４の数を６本としているが、これに限らず、例えば３本であってもよい。

阻止板１３の外周面には、多数の歯が周方向に並ぶように形成されている。この阻止板１３は、ケーシングＣの下部に形成された開口部Ｃ３から歯が外部に臨むように配置されている。

上記阻止板１３とクランクピン１４とで本発明の阻止部１９が構成されている。

入力軸駆動モーターＭ１は、ケーシングＣ内の他端側に収容されており、ローターＤとステータＥとを備えている。ローターＤの内周面が入力軸１０の他端側の外周面に固定されている。ステータＥの外周面がケーシングＣの内周面に固定されている。入力軸駆動モーターＭ１は制御装置２に接続され、制御装置２により回転方向の切り替えや回転速度の変更が行われるようになっている。尚、入力軸駆動モーターＭ１は、乗用車タイプの電気自動車で一般に用いられているモーター（最高出力が６０ｋＷ〜１２０ｋＷ）の１／５〜１／４程度の最高出力を持つ小型で省電力タイプのモーターである。入力軸駆動モーターＭ１の出力は上記に限られるものではなく、仕様等によって各種選択できる。

速度変更装置１５は、クランクピン１４も含めて阻止板１３の入力軸１０周りの偏心部１０ａに対する回転を停止可能にしながら、阻止板１３を入力軸１０周りに任意の速度で回転駆動することもできるように構成されている。

詳しくは、速度変更装置１５は、変速用モーターＭ２と、変速用モーターＭ２の回転軸（図示せず）に連結される出力軸１５ａと、出力軸１５ａに固定された駆動歯車１６と、クラッチ装置１５ｂと、ブレーキ装置１５ｃと、出力軸１５ａの回転速度を検出する変速用回転センサ１５ｄとを備えている。

変速用モーターＭ２は、ケーシングＣ外において該ケーシングＣの下壁部に固定されており、出力軸１５ａが入力軸１０の中心線Ｘ方向に延びる姿勢とされている。駆動歯車１６は、阻止板１３の歯に噛み合うように配置されている。

変速用モーターＭ２は、制御装置２により制御されて停止状態と回転状態との切替、回転方向の切替、及び回転速度の無段階の変更が行われるようになっている。この変速用モーターＭ２としては、減速機を内蔵したものが好ましい。

クラッチ装置１５ｂは、変速用モーターＭ２の回転軸と出力軸１５ａとの間に配置される電磁クラッチで構成されており、それら回転軸及び出力軸１５ａを結合した状態と切り離した状態とに切り替えることができるとともに、仮に出力軸１５ａに対して駆動歯車１６側から所定以上の無理な回転力が作用した場合には、クラッチ装置１５ｂの内部にすべりを生じさせて変速用モーターＭ２の回転軸に無理な負荷がかからないようになっている。クラッチ装置１５ｂは、制御装置２に接続されている。

尚、クラッチ装置１５ｂは、電磁クラッチ装置以外にも、例えば磁性粉体を利用したパウダークラッチ装置等であってもよい。

ブレーキ装置１５ｃは、変速用モーターＭ２の回転軸を停止させるブレーキ状態と、回転軸の回転を許容させる解除状態とに切り替えられる、いわゆる電気式ブレーキである。このブレーキ装置１５ｃも制御装置２に接続されている。

尚、ブレーキ装置１５ｃは、電磁ブレーキ装置以外にも、例えば磁性粉体を利用したパウダーブレーキ装置等であってもよい。

次に、上記のように構成された駆動装置Ａの動作について説明する。

まず、歯車装置１が最大の減速比で運転する最大減速比運転について説明する。最大減速比運転では、速度変更装置１５の変速用モーターＭ２は停止させ、クラッチ装置１５ｂを結合状態にするとともに、ブレーキ装置１５ｃをブレーキ状態にする。これにより出力軸１５ａの回転、即ち、駆動歯車１６の回転がロックされた状態となる。このとき、例えば、ブレーキ装置１５ｃを省略して変速用モーターＭ２によってロック状態を作り出してもよい。

このとき、駆動歯車１６の歯と阻止板１３の外周部の歯とが噛み合っているので、速度変更装置１５によって阻止板１３の回転速度が０、即ち、回転不能状態とされる。この状態で入力軸駆動モーターＭ１を回転させて入力軸１０が回転駆動されると、偏心部１０ａが入力軸１０の中心線Ｘ周りに回転し、この偏心部１０ａの回転によって外歯歯車１１が揺動し始める。この外歯歯車１１には、阻止板１３に挿入されているクランクピン１４が挿入されて係合状態となっているので、クランクピン１４によって外歯歯車１１の自転が阻止され、クランクピン１４によって外歯歯車１１の動きが制御される。これにより、外歯歯車１１は、内歯歯車１２と噛み合いながら、中心線Ｘ周りに偏心揺動運動する。

このとき、駆動側である外歯歯車１１の歯数が従動側である内歯歯車１２の歯数よりも１枚少ないので、外歯歯車１１の１回の揺動運動により、内歯歯車１２が歯１枚分に相当する角度だけ回る。つまり、この実施形態の場合、内歯歯車１２の歯数が４４枚であるため、外歯歯車１１が４４回転すると内歯歯車１２が１回転することになり、１：４４という大きなギヤ比が得られる。

一方、ギヤ比を変更する場合には、クラッチ装置１５ｂを結合状態にするとともに、ブレーキ装置１５ｃを解除状態にし、変速用モーターＭ２を回転させる。変速用モーターＭ２の回転力は、出力軸１５ａ及び駆動歯車１６を経て阻止板１３に伝達される。変速用モーターＭ２の回転軸の回転方向は、阻止板１３の回転方向が入力軸１０の回転方向となる方向である。このときの変速用モーターＭ２の回転速度によってギヤ比が変化する。尚、ブレーキ装置１５ｃは省略することも可能である。

例えば、阻止板１３の回転速度を入力軸１０の回転速度と同じにすると、この阻止板１３と外歯歯車１１とはクランクピン１４により連結された状態となっているので、外歯歯車１１が変速用モーターＭ２によってクランクピン１４を介して駆動されて入力軸１０と等速回転することになる。そして、この外歯歯車１１は内歯歯車１２と噛み合っているので、内歯歯車１２が外歯歯車１１と等速回転する。つまり、ギヤ比は上記最大減速比運転よりも小さなギヤ比（１：１）となる。

阻止板１３の回転速度が入力軸１０の回転速度よりも低くなるように変速用モーターＭ２を回転させると、外歯歯車１１が、入力軸１０の偏心部１０ａの中心線Ｙ周りに、偏心部１０ａに対して入力軸１０の回転速度よりも低速で相対回転（自転）しながら、かつ、揺動することになる。これにより、ギヤ比が１：４４よりも小さく、かつ、１：１よりも大きくなる。変速用モーターＭ２の回転速度を無段階に変化させることで、ギヤ比も無段階に変化することになる。

制御装置２は、従来から電気自動車の制御装置として用いられてきたものであり、周知のマイクロコンピュータ等を内蔵し、周知のモーター制御方法によって入力軸駆動モーターＭ１を制御するように構成されている。制御装置２には、少なくとも運転者のアクセルペダルの操作量や、車速が入力されるようになっている。制御装置２は、アクセルペダルの操作量、車速、入力軸回転センサ１７、出力軸回転センサ１８、変速用回転センサ１５ｄ等から入力される信号に基づいて、上記入力軸駆動モーターＭ１、クラッチ装置１５ｂ、ブレーキ装置１５ｃ及び変速用モーターＭ２を制御する。

上記した変速用モーターＭ２の回転速度は、制御装置２によって変化させることができる。この場合、入力軸回転センサ１７、出力軸回転センサ１８及び変速用回転センサ１５ｄの出力信号と、外歯歯車１１及び内歯歯車１２の歯数、阻止板１３の外周面の歯数及び駆動歯車１６の歯数とに基づいて、内歯歯車１２が要求された回転速度となるように変速用モーターＭ２の回転速度を変化させる。

次に、制御装置２による具体的な制御内容について説明する。車速が０ｋｍ／ｈで発進しようとしているときには大きなトルクが必要であるため、歯車装置１を最大減速比運転状態としておく。そして、アクセルペダルが踏み込まれたことを制御装置２が検出すると、その踏み込み量に応じたトルクが得られるように入力軸駆動モーターＭ１に電流を供給する。これにより、入力軸駆動モーターＭ１のトルクが増大されて出力軸Ｂから出力されるので、十分な発進加速が得られる。

車速が増加して例えば４０ｋｍ／ｈを越えると、歯車装置１のギヤ比を変化させる。すなわち、阻止板１３の入力軸１０周りの回転速度を０の状態から徐々に高めていく。これにより、歯車装置１のギヤ比が徐々に低下していき、入力軸駆動モーターＭ１の回転速度を高めなくても車速を高めることが可能になる。そして、車速が例えば８０ｋｍ／ｈになると、ギヤ比を１：１とする。ギヤ比の変化は変速用モーターＭ２の回転速度の変化によるものなので、変速用モーターＭ２の回転速度を滑らかに高めていくことで、ギヤ比は滑らかに変化し、乗員が変速ショックを感じることは殆どない。

また、車速が高速（例えば８０ｋｍ／ｈ）の状態から低速（例えば４０ｋｍ／ｈ以下）になると、歯車装置１のギヤ比を高めていく。すなわち、阻止板１３の入力軸１０周りの回転速度を高速走行時に比べて低下させていき、やがて０にする。

以上説明したように、この実施形態１によれば、阻止板１３の入力軸１０周りの回転速度を速度変更装置１５によって変更するようにしたので、ギヤ比を任意に変化させることができる。これにより、入力軸駆動モーターＭ１の出力を任意の回転速度及びトルクで歯車装置１から出力することができる。

（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２にかかる駆動装置Ａを示すものである。この実施形態２の駆動装置Ａは、速度変更装置１５の構造が実施形態１のものと異なるだけであり、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。

実施形態２では、速度変更装置１５の変速用モーターＭ２は、出力軸１５ａが入力軸１０の中心線Ｘの径方向に延びる姿勢となるようにケーシングＣに固定されている。出力軸１５ａには駆動歯車１６としてかさ歯車が固定されており、このかさ歯車に噛み合うように阻止板１３の外歯歯車１１と反対側の側面に歯が形成されている。

この実施形態２のものにおいても、変速用モーターＭ２の回転によってギヤ比を変更することができるので、実施形態１と同様な作用効果を奏することができる。

また、変速用モーターＭ２の回転力を阻止板１３に伝達する手段としては、例えば、ハイポイドギヤ、ウォームギヤ、ゼロールベベルギヤ等を用いることができ、また、チェーンやベルトを用いることもできる。

（実施形態３）
図４は、本発明の実施形態３に係る駆動装置Ａを示すものである。実施形態３の駆動装置Ａは、阻止部の構造が特開２０１０−８４９０７号公報に開示されている構造となっている点で実施形態１のものと異なっており、他の部分は実施形態１と同じである。以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。

すなわち、実施形態３の歯車装置１では、クランクピン１４を省略している代わりに、揺動板４０を備えている。

入力軸１０の偏心部１０ａよりも他端側（図４の左側）には、入力軸１０の中心線Ｘに対し傾斜して延びる傾斜軸部１０ｂが形成されている。また、図５にも示すように、外歯歯車１１の阻止板１３側の側面には、該側面の外周部に複数の歯１１ｅが周方向に連続して形成されている。

阻止板１３の外歯歯車１１側の側面には、該側面の外周部に複数の歯１３ｃが周方向に連続して形成されている。阻止板１３は、入力軸１０の中心線Ｘ方向には移動しないように該入力軸１０に支持されている。

揺動板４０は、外歯歯車１１と阻止板１３との間に配設されている。揺動板４０は、中心孔４０ａを有する円環状をなしている。図１６に示すように、揺動板４０の外歯歯車１１側の側面の外周部には、外歯歯車１１の歯１１ｅに噛み合う複数の歯４０ｂが周方向に連続して形成されている。揺動板４０の阻止板１３側の側面の外周部には、阻止板１３の歯１３ｃに噛み合う複数の歯４０ｃ（図１４に示す）が周方向に連続して形成されている。

揺動板４０の中心孔４０ａには、入力軸１０の傾斜軸部１０ｂが回転可能に挿入されている。従って、揺動板４０は、該揺動板４０の中心線が傾斜軸部１０ｂの中心線と一致した状態で入力軸１０に支持されることになる。

このため、揺動板４０は、周方向の一部が外歯歯車１１に近接し、この近接した部位とは中心孔４０ａを挟んで反対側の部位が外歯歯車１１から最も離れるように、外歯歯車１１に対し傾斜している。この状態で、揺動板４０の歯４０ｂ，４０ｂ，…のうち、外歯歯車１１に近接した部位の歯４０ｂのみが外歯歯車１１の歯１１ｅに噛み合って、揺動板４０と外歯歯車１１とが係合するようになっている。

また、揺動板４０は、阻止板１３によって外歯歯車１１と反対側から支持される。そして、揺動板４０の歯４０ｃ，４０ｃ，…のうち阻止板１３に近接した部位の歯４０ｃのみが阻止板１３の歯１３ｃに噛み合って、揺動板４０と阻止板１３とが係合するようになっている。揺動板４０を入力軸１０に組み付ける場合には、揺動板４０を径方向に分割可能な構造にすればよい。阻止板１３及び揺動板４０が阻止部１９である。

次に、上記のように構成された駆動装置Ａの動作について説明する。最大減速比運転では、速度変更装置１５の変速用モーターＭ２は停止させ、クラッチ装置１５ｂを結合状態にするとともに、ブレーキ装置１５ｃをブレーキ状態にする。これにより、阻止板１３が固定される。このとき、揺動板４０の歯４０ｂが外歯歯車１１の歯１１ｅと噛み合っているので、揺動板４０と外歯歯車１１とは一体化し、相対回転不能となっている。また、揺動板４０の歯４０ｃと阻止板１３の歯１３ｃとが噛み合っているので、揺動板４０と阻止板１３とも一体化している。

この状態で入力軸駆動モーターＭ１が回転して入力軸１０が回転駆動されると、偏心部１０ａが動き、この偏心部１０ａの動きによって外歯歯車１１が揺動し始める。このとき、外歯歯車１１と阻止板１３とが揺動板４０を介して相対回転しないようになっており、阻止板１３が固定されている。このため、外歯歯車１１の自転が阻止され、偏心揺動運動する。これにより、最大減速比が得られる。

一方、ギヤ比を変更する場合には、クラッチ装置１５ｂを結合状態にするとともに、ブレーキ装置１５ｃを解除状態にし、変速用モーターＭ２を回転させる。これにより、阻止板１３及び揺動板４０が自転し、実施形態１と同様にギヤ比が変化する。

したがって、この実施形態３によれば、実施形態１と同様に、変速用モーターＭ２の回転によってギヤ比を変更することができるので、実施形態１と同様な作用効果を奏することができる。

尚、上記実施形態１〜３において、速度変更装置１５の変速用モーターＭ２の出力は、例えば、プーリ及びベルトを用いた伝達機構や、スプロケット及びローラチェーンを用いた伝達機構等で伝達するようにしてもよい。また、ギヤ機構で伝達する場合には各種形式のギヤを用いることができる。

（実施形態４）
図７は、本発明の実施形態４に係る駆動装置Ａを示すものである。実施形態４の駆動装置Ａは、速度変更装置の構造が実施形態１のものと異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。

実施形態４では、パウダーブレーキ装置を速度変更装置５０として用いている。速度変更装置５０は、阻止板１３の外歯歯車１１と反対側の側面に固定されて該外歯歯車１１と一体に回転する回転部材５０ａと、ケーシングＣ内面に固定された本体部５０ｂとを備えており、磁性粉体を利用した周知の構造のものである。

速度変更装置５０は、制御装置２に接続されており、少なくとも、回転部材５０ａを本体部５０ｂに対し回転不能に結合した結合状態と、回転部材５０ａを本体部５０ｂに対し任意の回転速度で回転可能にする回転可能状態（いわゆる半クラッチ状態）とに切り替えることができるように構成されている。

速度変更装置５０を結合状態にすると、阻止板１３がケーシングＣに固定された状態となる。これにより、駆動装置Ａは最大減速比運転となる。

一方、速度変更装置５０を回転可能状態にすると、阻止板１３は、入力軸１０の中心線Ｘ周りに自転し始める。これにより、外歯歯車１１が、入力軸１０の偏心部１０ａの中心線Ｙ周りに、入力軸１０の回転速度よりも低速で自転しながら、かつ、揺動することになり、ギヤ比が１：４４よりも小さく、かつ、１：１よりも大きくなる。速度変更装置５０の回転部材５０ａと本体部５０ｂとの結合力を弱めると外歯歯車１１の自転速度が高まり、結合力を高めると外歯歯車１１の自転速度が低下し、ギヤ比が無段階に変化することになる。

したがって、この実施形態４によれば、速度変更装置５０によってギヤ比を変更することができるので、実施形態１と同様な作用効果を奏することができる。

また、速度変更装置５０の回転部材５０ａと本体部５０ｂとの結合を完全に断つことも可能であり、こうすることで、外歯歯車１１がフリーな状態になり、入力軸駆動モーターＭ１の駆動力の伝達が行われなくなる。

（実施形態５）
図８は、本発明の実施形態５に係る駆動装置Ａを示すものである。実施形態５の駆動装置Ａは、速度変更装置の構造が実施形態１のものと異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。

実施形態５では、速度変更用歯車装置５２及びモーターＭ２によって速度変更装置５１が構成されている。

速度変更装置５１の速度変更用歯車装置５２は、基本的には実施形態１の歯車装置１と同様に構成されているので、同じ部品には同じ符号を付して各々の詳細な説明は省略する。この速度変更用歯車装置５２の出力は、内歯歯車１２から直接出力されるようになっている。この内歯歯車１２の外周面には、歯車装置１の阻止板１３の外周面の歯に噛み合う歯が周方向に並んで設けられている。速度変更装置５１の速度変更用歯車装置５２は歯車装置１に固定されている。

また、速度変更装置５１の速度変更用歯車装置５２には、クランクピン１４が挿入される固定板５３が設けられている。固定板５３はケーシングＣの内面に固定されている。固定板５３の中心部には、貫通孔５３ａが厚み方向に貫通するように形成されている。貫通孔５３ａには、入力軸１０の偏心部１０ａよりも他端側が挿入されている。貫通孔５３ａと入力軸１０との間には、軸受２４が設けられている。固定板５３の外周側には、クランクピン１４が挿入される６つのピン挿入孔５３ｂが外歯歯車１１のピン挿入孔１１ｂに対応するように形成されている。

固定板５３を設けていることにより、速度変更装置５１の速度変更用歯車装置５２における外歯歯車１１の自転が阻止される。

速度変更装置５１のモーターＭ２の回転力は減速されて内歯歯車１２を介し、阻止板１３に伝達されて阻止板１３が回転駆動される。阻止板１３の回転速度はモーターＭ２の回転速度によって任意に変更することが可能である。

この実施形態５では、モーターＭ２のトルクを増大させて阻止板１３に伝達できるので、駆動装置Ａの出力が高い場合にも対応することができる。

したがって、この実施形態５によれば、速度変更装置５１によってギヤ比を変更することができるので、実施形態１と同様な作用効果を奏することができる。

また、実施形態５において、速度変更用歯車装置５２の内歯歯車１２の回転をロックするブレーキ装置を設けてもよい。

また、上記実施形態１〜５のかかる駆動装置Ａは、電気自動車のインホイールモーターとして使用して使用することができ、また、例えば既存の車両が有する車軸の一部を改造し、この車軸に駆動装置Ａを設けるようにすることもできる。

また、上記実施形態１〜５では、駆動装置Ａを電気自動車の駆動系に用いた場合について説明したが、これに限らず、駆動装置Ａを用いてネジ送り機構を駆動することも可能である。これにより、例えば図示しないがプレス加工装置のプレス型を入力軸駆動モーターＭ１で駆動することができる。この場合、駆動装置Ａによるプレス型の駆動速度を上述の如く変更することができるので、加圧時に高推力を得ながら、プレス型を単に移動させる際の移動速度を早くすることができる。

また、駆動装置Ａは、例えば、圧入機や射出成形機の駆動部として用いることもできる。

また、上記実施形態１〜５では、ケーシングＣに内蔵した入力軸駆動モーターＭ１で歯車装置１を駆動するようにしているが、これに限らず、入力軸駆動モーターＭ１は外部に取り付けるタイプであってもよく、この場合、入力軸駆動モーターＭ１と歯車装置１とは別々に製造し流通させて、ユーザーの好みに応じて組み合わせることができる。

また、入力軸回転センサ１７及び出力軸回転センサ１８は、例えば本歯車装置１をプレス加工装置に用いる場合には省略してもよい。

また、入力軸駆動モーターＭ１、変速用モーターＭ２の種類としては、例えばブラシレスモーター、スイッチトリラクタンスモーター（ＳＲモーター）、直流モーター、誘導モーター等が挙げられる。

また、入力軸駆動モーターＭ１、変速用モーターＭ２は、いわゆる電動機以外にも流体圧で作動するモーター等であってもよいし、例えば内燃機関等のエンジンであってもよく、動力源は特に限定されない。

また、クラッチ装置１５ｂ及びブレーキ装置１５ｃのいずれか一方、又は両方を省略してもよい。

また、歯車装置１は、歯数の設定により増速機として利用することもできる。

また、本発明は、エンジン付きの中古自動車を電気自動車化する場合に適用できるのはもちろんのこと、電気自動車として専用設計された車体にも適用することができる。

以上説明したように、本発明にかかる歯車装置及び駆動装置は、例えば、電気自動車やプレス加工装置等に用いることができる。

１ 歯車装置
２ 制御装置（制御部）
１０ 入力軸
１０ａ 偏心部
１１ 外歯歯車
１２ 内歯歯車
１３ 阻止板
１４ クランクピン
１５ 速度変更装置
１５ｄ クラッチ装置
１５ｃ ブレーキ装置
１９ 阻止部
４０ 揺動板
５０，５１ 速度変更装置
Ａ 駆動装置
Ｍ１ 入力軸駆動モーター
Ｍ２ 変速用モーター

Claims (2)

1. 内歯歯車と、
   上記内歯歯車の内方に該内歯歯車と噛み合うように配置される外歯歯車と、
   上記外歯歯車に形成された孔部に回転可能に挿入される入力軸と、
   上記外歯歯車に係合し、該外歯歯車自身の自転を阻止することなく、該外歯歯車との相対回転を阻止する阻止部とを備え、
   上記外歯歯車及び上記阻止部はケーシングに収容され、
   上記入力軸は、該入力軸の中心線に対し偏心した偏心部を有し、該偏心部を上記外歯歯車の孔部に挿入して上記入力軸を回転させることにより、該外歯歯車を上記内歯歯車に噛み合わせながら偏心揺動運動させる偏心揺動型の歯車装置において、
   上記阻止部は、上記入力軸が挿入されるように形成されるとともに、該入力軸の中心線周りに回転可能に設けられ、
   上記歯車装置は、上記阻止部の上記入力軸周りの回転速度を変更する速度変更装置と、該速度変更装置を制御する制御装置とを備え、
   上記速度変更装置は、上記制御装置により、上記阻止部を上記入力軸の中心線周りに回転駆動する駆動状態と、上記阻止部が上記入力軸の中心線周りに回転するのを停止させる停止状態とに切り替えられる変速用モーターを有しており、
   上記変速用モーターは、上記駆動状態において上記阻止部の回転速度を無段階に変更させるように上記制御装置によって制御されることを特徴とする歯車装置。
2. 請求項１に記載の歯車装置と、
   入力軸を回転駆動するモーターとを備えていることを特徴とする駆動装置。

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