JP6361695B2 - 駆動伝達装置 - Google Patents
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- F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
- F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
- F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
- F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
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Description
本発明は、駆動伝達装置に関する。
入力側の回転部材と出力側の回転部材とが相対的に(即ち、回転速度に差が生じて)回転した場合、遊星歯車機構に入力される駆動系統を切り替える駆動伝達装置が、工具やロボットの関節部などに採用されている。
例えば、特許文献1の駆動伝達装置は、鋼球、鋼球の一部が収容される溝部を有し、且つ入力軸が連結された第1の回転板、及び鋼球を回転可能に当該鋼球を保持し、且つ出力軸が連結された第2の回転板を備えるクラッチ機構を備えており、第1の回転板の溝部は、回転軸方向に対して傾斜する第1のカム面及び第2のカム面を有する。そして、出力軸に負荷が作用して第1の回転板と第2の回転板とが相対的に回転すると、鋼球が第1の回転板の第1のカム面又は第2のカム面上を転がって溝部から脱出して、第2の回転板を押し込むことで、遊星歯車機構に入力される駆動系統を自動的に切り替える。
特許文献1の駆動伝達装置におけるクラッチ機構は、鋼球が第1の回転板の第1のカム面又は第2のカム面上を転がって溝部から脱出して、第2の回転板を押し込むことで、遊星歯車機構に入力される駆動系統を自動的に切り替えている。つまり、特許文献1の駆動伝達装置におけるクラッチ機構は、鋼球が第1の回転板の第1のカム面又は第2のカム面を登り切るまで、入力軸と出力軸とが相対的に回転しないと、遊星歯車機構に入力される駆動系統は切り替わらない。そのため、特許文献1の駆動伝達装置におけるクラッチ機構は、入力軸と出力軸との間での回転角度誤差が大きくなる課題を有する。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、クラッチ機構の入力側の回転部材と当該クラッチ機構の出力側の回転部材との間での回転角度誤差を抑制することができる駆動伝達装置を実現する。
本発明の一態様に係る駆動伝達装置は、
駆動力が入力される入力部材と、
前記入力部材に連結された第1の回転部材と、
前記第1の回転部材と等しい回転軸を中心として回転する第2の回転部材と、
前記第2の回転部材から駆動力を伝達する第1の駆動系統と前記第1の回転部材から駆動力を伝達する第2の駆動系統とを切り替える第1のクラッチ機構と、
前記第1の回転部材に対して前記回転軸を中心として回転可能に、前記第1の回転部材と嵌合された第3の回転部材と、
前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記第3の回転部材を前記第1の回転部材に対して空転させ、前記第1のクラッチ機構が前記第2の駆動系統を選択している場合、前記第1の回転部材から前記第3の回転部材に駆動力を伝達する第2のクラッチ機構と、
前記第2の回転部材に連結され、前記第2の回転部材と共に回転する第1の歯車と、前記第3の回転部材に連結され、前記第3の回転部材と共に回転する第2の歯車と、固定された第3の歯車と、を有する遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構から出力される駆動力を出力する出力部材と、
を備え、
前記第2のクラッチ機構は、
トルクリミッタを介して前記第2の回転部材に連結され、前記第1の回転部材と前記第3の回転部材との嵌合部内に配置された駆動伝達部材と、
前記嵌合部内で前記回転軸を中心とする径方向に形成され、径方向の幅が前記駆動伝達部材の厚さより広い第1の隙間と、前記嵌合部内で前記回転軸を中心とする径方向に形成され、径方向の幅が前記駆動伝達部材の厚さ以下の第2の隙間と、を含み、前記嵌合部内で前記回転軸回りに前記第1の隙間から前記第2の隙間の側に広さが狭くなるように形成された伝達部材移動部と、
を有し、
前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記駆動伝達部材を前記第1の隙間に配置して、前記第1の歯車及び前記第2の歯車を介して駆動力が伝達される前記第3の回転部材を前記第1の回転部材に対して空転させると共に、前記トルクリミッタを介して前記駆動伝達部材を前記第2の回転部材と共に回転させることで、前記第1の回転部材と前記第2の回転部材とを等しく回転させ、
前記第1のクラッチ機構の作動により、駆動系統が前記第1の駆動系統から前記第2の駆動系統に切り替わった場合、前記第1の回転部材と前記第2の回転部材とを相対的に回転させ、前記駆動伝達部材を前記第1の隙間から前記第2の隙間の側に移動させて前記第1の回転部材と前記第3の回転部材との間に噛み込ませ、前記第1の回転部材から前記第3の回転部材に駆動力を伝達しつつ、前記トルクリミッタが前記駆動伝達部材と前記第2の回転部材との連結状態を解除する。
駆動力が入力される入力部材と、
前記入力部材に連結された第1の回転部材と、
前記第1の回転部材と等しい回転軸を中心として回転する第2の回転部材と、
前記第2の回転部材から駆動力を伝達する第1の駆動系統と前記第1の回転部材から駆動力を伝達する第2の駆動系統とを切り替える第1のクラッチ機構と、
前記第1の回転部材に対して前記回転軸を中心として回転可能に、前記第1の回転部材と嵌合された第3の回転部材と、
前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記第3の回転部材を前記第1の回転部材に対して空転させ、前記第1のクラッチ機構が前記第2の駆動系統を選択している場合、前記第1の回転部材から前記第3の回転部材に駆動力を伝達する第2のクラッチ機構と、
前記第2の回転部材に連結され、前記第2の回転部材と共に回転する第1の歯車と、前記第3の回転部材に連結され、前記第3の回転部材と共に回転する第2の歯車と、固定された第3の歯車と、を有する遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構から出力される駆動力を出力する出力部材と、
を備え、
前記第2のクラッチ機構は、
トルクリミッタを介して前記第2の回転部材に連結され、前記第1の回転部材と前記第3の回転部材との嵌合部内に配置された駆動伝達部材と、
前記嵌合部内で前記回転軸を中心とする径方向に形成され、径方向の幅が前記駆動伝達部材の厚さより広い第1の隙間と、前記嵌合部内で前記回転軸を中心とする径方向に形成され、径方向の幅が前記駆動伝達部材の厚さ以下の第2の隙間と、を含み、前記嵌合部内で前記回転軸回りに前記第1の隙間から前記第2の隙間の側に広さが狭くなるように形成された伝達部材移動部と、
を有し、
前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記駆動伝達部材を前記第1の隙間に配置して、前記第1の歯車及び前記第2の歯車を介して駆動力が伝達される前記第3の回転部材を前記第1の回転部材に対して空転させると共に、前記トルクリミッタを介して前記駆動伝達部材を前記第2の回転部材と共に回転させることで、前記第1の回転部材と前記第2の回転部材とを等しく回転させ、
前記第1のクラッチ機構の作動により、駆動系統が前記第1の駆動系統から前記第2の駆動系統に切り替わった場合、前記第1の回転部材と前記第2の回転部材とを相対的に回転させ、前記駆動伝達部材を前記第1の隙間から前記第2の隙間の側に移動させて前記第1の回転部材と前記第3の回転部材との間に噛み込ませ、前記第1の回転部材から前記第3の回転部材に駆動力を伝達しつつ、前記トルクリミッタが前記駆動伝達部材と前記第2の回転部材との連結状態を解除する。
上述の駆動伝達装置において、
前記駆動伝達部材は、
前記回転軸方向に延在するローラと、
前記ローラを回転可能に保持し、前記トルクリミッタを介して前記第2の回転部材に連結された保持器と、
を備え、
前記第1の回転部材の端部は、前記第3の回転部材の端部に形成された凹部に嵌合され、
前記第1の回転部材の端部の外形は、多角形状であり、
前記第3の回転部材の凹部の内形は、円形状であり、
前記第1の隙間は、前記第1の回転部材の端部における外周面の角部と角部との間の予め設定された位置と前記第3の回転部材における凹部の内周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径より大きく、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記ローラが前記第1の隙間に配置され、
前記第2の隙間は、前記第1の回転部材の端部における外周面の角部付近の予め設定された位置と前記第3の回転部材における凹部の内周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径以下であり、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統から前記第2の駆動系統に切り替えた場合、前記ローラが前記第1の回転部材の端部における角部に近付くように前記第2の隙間の側に移動するようにしてもよい。
前記駆動伝達部材は、
前記回転軸方向に延在するローラと、
前記ローラを回転可能に保持し、前記トルクリミッタを介して前記第2の回転部材に連結された保持器と、
を備え、
前記第1の回転部材の端部は、前記第3の回転部材の端部に形成された凹部に嵌合され、
前記第1の回転部材の端部の外形は、多角形状であり、
前記第3の回転部材の凹部の内形は、円形状であり、
前記第1の隙間は、前記第1の回転部材の端部における外周面の角部と角部との間の予め設定された位置と前記第3の回転部材における凹部の内周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径より大きく、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記ローラが前記第1の隙間に配置され、
前記第2の隙間は、前記第1の回転部材の端部における外周面の角部付近の予め設定された位置と前記第3の回転部材における凹部の内周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径以下であり、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統から前記第2の駆動系統に切り替えた場合、前記ローラが前記第1の回転部材の端部における角部に近付くように前記第2の隙間の側に移動するようにしてもよい。
上述の駆動伝達装置において、
前記保持器は、円筒形状であって、内部に前記第1の回転部材が挿入されており、
前記ローラが前記第1の回転部材の端部の外周面と前記第3の回転部材の凹部の内周面とに噛み込まれて前記第2の歯車を介して前記第1の歯車が回転する場合、前記保持器が前記第2の回転部材に対して空転するように当該第2の回転部材に嵌合されていてもよい。
前記保持器は、円筒形状であって、内部に前記第1の回転部材が挿入されており、
前記ローラが前記第1の回転部材の端部の外周面と前記第3の回転部材の凹部の内周面とに噛み込まれて前記第2の歯車を介して前記第1の歯車が回転する場合、前記保持器が前記第2の回転部材に対して空転するように当該第2の回転部材に嵌合されていてもよい。
上述の駆動伝達装置において、
前記駆動伝達部材は、
前記回転軸方向に延在するローラと、
前記ローラを回転可能に保持し、前記トルクリミッタを介して前記第2の回転部材に連結された保持器と、
を備え、
前記第3の回転部材の端部は、前記第1の回転部材の端部に形成された凹部に嵌合され、
前記第1の回転部材の凹部の内形は、多角形状であり、
前記第3の回転部材の端部の外形は、円形状であり、
前記第1の隙間は、前記第1の回転部材の凹部における内周面の角部付近の予め設定された位置と前記第3の回転部材の端部における外周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径より大きく、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記ローラが前記第1の隙間に配置され、
前記第2の隙間は、前記第1の回転部材の凹部における内周面の角部と角部との間の予め設定された位置と前記第3の回転部材の端部における外周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径以下であり、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統から前記第2の駆動系統に切り替えた場合、前記ローラが前記第1の回転部材の凹部における内周面の角部と角部との間に近付くように前記第2の隙間の側に移動するようにしてもよい。
前記駆動伝達部材は、
前記回転軸方向に延在するローラと、
前記ローラを回転可能に保持し、前記トルクリミッタを介して前記第2の回転部材に連結された保持器と、
を備え、
前記第3の回転部材の端部は、前記第1の回転部材の端部に形成された凹部に嵌合され、
前記第1の回転部材の凹部の内形は、多角形状であり、
前記第3の回転部材の端部の外形は、円形状であり、
前記第1の隙間は、前記第1の回転部材の凹部における内周面の角部付近の予め設定された位置と前記第3の回転部材の端部における外周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径より大きく、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記ローラが前記第1の隙間に配置され、
前記第2の隙間は、前記第1の回転部材の凹部における内周面の角部と角部との間の予め設定された位置と前記第3の回転部材の端部における外周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径以下であり、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統から前記第2の駆動系統に切り替えた場合、前記ローラが前記第1の回転部材の凹部における内周面の角部と角部との間に近付くように前記第2の隙間の側に移動するようにしてもよい。
上述の駆動伝達装置において、
前記保持器は、円筒形状であって、内部に前記第3の回転部材が挿入されており、
前記ローラが前記第1の回転部材の凹部の内周面と前記第3の回転部材の端部の外周面とに噛み込まれて前記第2の歯車を介して前記第1の歯車が回転する場合、前記保持器が前記第2の回転部材に対して空転するように当該第2の回転部材に嵌合されていてもよい。
前記保持器は、円筒形状であって、内部に前記第3の回転部材が挿入されており、
前記ローラが前記第1の回転部材の凹部の内周面と前記第3の回転部材の端部の外周面とに噛み込まれて前記第2の歯車を介して前記第1の歯車が回転する場合、前記保持器が前記第2の回転部材に対して空転するように当該第2の回転部材に嵌合されていてもよい。
上述の駆動伝達装置において、
前記遊星歯車機構は、第4の歯車を備え、
前記第1の歯車は、遊星ギヤであり、
前記第2の歯車は、前記第1の歯車に噛合された太陽ギヤであり、
前記第3の歯車は、前記第1の歯車に噛合され、固定されたリングギヤであり、
前記第4の歯車は、前記第1の歯車に噛合され、前記出力部材が連結されたリングギヤであり、前記第3の歯車と歯数が異なっていてもよい。
前記遊星歯車機構は、第4の歯車を備え、
前記第1の歯車は、遊星ギヤであり、
前記第2の歯車は、前記第1の歯車に噛合された太陽ギヤであり、
前記第3の歯車は、前記第1の歯車に噛合され、固定されたリングギヤであり、
前記第4の歯車は、前記第1の歯車に噛合され、前記出力部材が連結されたリングギヤであり、前記第3の歯車と歯数が異なっていてもよい。
本発明によれば、クラッチ機構の入力側の回転部材と当該クラッチ機構の出力側の回転部材との間での回転角度誤差を抑制することができる。
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
<実施の形態1>
本実施の形態の駆動伝達装置を説明する。先ず、本実施の形態の駆動伝達装置の構成を説明する。図1は、本実施の形態の駆動伝達装置を模式的に示す断面図である。図2は、図1のII−II矢視断面図である。図3は、図1のIII部分の拡大図である。図4は、本実施の形態の駆動伝達装置における入力部材と出力部材とが等速回転する場合の第2のクラッチ機構のローラの配置を模式的に示す図である。図5は、図1のV−V矢視断面図である。なお、以下の説明では、説明を明確にするために、直交座標(xyz座標)系を用いて説明する。
本実施の形態の駆動伝達装置を説明する。先ず、本実施の形態の駆動伝達装置の構成を説明する。図1は、本実施の形態の駆動伝達装置を模式的に示す断面図である。図2は、図1のII−II矢視断面図である。図3は、図1のIII部分の拡大図である。図4は、本実施の形態の駆動伝達装置における入力部材と出力部材とが等速回転する場合の第2のクラッチ機構のローラの配置を模式的に示す図である。図5は、図1のV−V矢視断面図である。なお、以下の説明では、説明を明確にするために、直交座標(xyz座標)系を用いて説明する。
本実施の形態の駆動伝達装置1は、出力部材に負荷が作用した際に、入力部材と出力部材とが等速回転する第1の駆動系統から出力部材が入力部材に対して減速回転する第2の駆動系統に自動的に切り替わる構成とされている。
駆動伝達装置1は、図1に示すように、入力部材2、第1の回転部材3、第2の回転部材4、第1のクラッチ機構5、第3の回転部材6、第2のクラッチ機構7、遊星歯車機構8、出力部材9及び筐体10を備えている。
入力部材2は、例えば、モータ11のロータシャフト11aから駆動力が伝達される。入力部材2は、例えば、基部2a及び突出部2bを備えている。基部2aは、円柱形状を基本形態としており、x軸−側の面にモータ11のロータシャフト11aが嵌合される凹部2cが形成されている。
この凹部2cにモータ11のロータシャフト11aが嵌合された状態で、モータ11から入力部材2に駆動力が伝達可能で、且つ入力部材2がモータ11のロータシャフト11aに対してx軸方向に摺動可能とされている。このように凹部2cにモータ11のロータシャフト11aが嵌合された状態で、基部2aの中心軸とモータ11のロータシャフト11aの中心軸とは、回転軸L1上に配置されている。そして、基部2aの外周面には、周方向に連続する凹部2dが形成されている。
突出部2bは、基部2aにおけるx軸+側の面からx軸+方向に突出している。突出部2bは、基部2aより直径が小さい円柱形状であり、突出部2bの中心軸は、回転軸L1上に配置されている。つまり、基部2aの中心軸と突出部2bの中心軸とは、回転軸L1上に配置されている。
但し、本実施の形態では、入力部材2の凹部2cにモータ11のロータシャフト11aが嵌合されることで、モータ11の駆動力が入力部材2に伝達される構成とされているが、ギヤやベルトなどを介してモータ11の駆動力が入力部材2に伝達される構成でもよい。また、モータ11のロータシャフト11aの中心軸は、回転軸L1上に配置されていなくてもよい。
第1の回転部材3は、入力部材2と連結されており、回転軸L1を中心として回転する。第1の回転部材3は、例えば、図1に示すように、入力部材2の突出部2bにおけるx軸+側の端部からx軸+方向に突出しており、入力部材2と一体的に形成されている。そして、第1の回転部材3は、図2に示すように、多角柱形(本実施の形態では、正六角柱形に形成されているが、角部の個数などは限定されない。)に形成されている。つまり、第1の回転部材3をx軸方向から見ると、第1の回転部材3は多角形状である。
第2の回転部材4は、回転軸L1を中心として回転する。第2の回転部材4は、例えば、図1及び図2に示すように、円筒形状を基本形態としており、内部に入力部材2の基部2aにおけるx軸+側の端部、入力部材2の突出部2b及び第1の回転部材3が挿入されている。そして、第2の回転部材4は、後述のように、遊星歯車機構8に連結されており、x軸方向への移動が略拘束されている。また、第2の回転部材4は、軸受12を介して入力部材2の突出部2bに支持されている。なお、軸受12は、第2の回転部材4に対する入力部材2のx軸方向への移動を許容する構成とされている。
第1のクラッチ機構5は、具体的な動作は後述するが、第1の駆動系統と第2の駆動系統とを切り替える。第1のクラッチ機構5は、例えば、反力板5a、摩擦板5b、押さえ板5c、弾性体5d及び調整部材5eを備えており、第2の回転部材4から第1の回転部材3に予め設定された第1の駆動力以上の駆動力が伝達されると、第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替える。そして、第1の駆動系統を選択している場合、第1のクラッチ機構5は入力部材2から入力された駆動力を第2の回転部材4から伝達し、第2の駆動系統を選択している場合、第1のクラッチ機構5は入力部材2から入力された駆動力を第1の回転部材3から伝達する。
反力板5aは、第2の回転部材4の内周面におけるx軸−側の端部から回転軸L1側に突出しており、入力部材2の凹部2d内に配置されている。摩擦板5bは、例えば、入力部材2の凹部2d内で反力板5aを挟んでx軸+側の空間に配置されている。そして、摩擦板5bにおけるx軸+側の面は入力部材2の凹部2dの側面と面接触し、摩擦板5bにけるx軸−側の面は反力板5aと面接触する。
押さえ板5cは、入力部材2の基部2aの凹部2d内で反力板5aを挟んでx軸−側の空間に配置されている。弾性体5dは、反力板5aと押さえ板5cとの間に配置されている。そして、弾性体5dにおけるx軸+側の端部は反力板5aと接触し、弾性体5dにおけるx軸−側の端部は押さえ板5cと接触する。
調整部材5eは、入力部材2のx軸方向の位置を調整する。調整部材5eは、例えば、x軸方向に延在するネジ部材であり、調整部材5eの先端が押さえ板5cに接触するように、入力部材2の基部2aにねじ込まれている。
この調整部材5eの先端がx軸+方向に移動するように当該調整部材5eを回転させると、押さえ板5cによって押し込まれた弾性体5dは、反力板5aと押さえ板5cとの間で収縮し、反力板5aに反力をとって押さえ板5cを介して入力部材2をx軸−方向に移動させる。これにより、入力部材2の凹部2dの側面と摩擦板5bとの間の摩擦力、及び摩擦板5bと第2の回転部材4に設けられた反力板5aとの間の摩擦力が大きくなる。
一方、調整部材5eの先端がx軸−方向に移動するように当該調整部材5eを回転させると、押さえ板5cがx軸−方向に移動して弾性体5dの圧縮力が弱まり、入力部材2の凹部2dの側面と摩擦板5bとの間の摩擦力、及び摩擦板5bと第2の回転部材4に設けられた反力板5aとの間の摩擦力が小さくなる。
このように、調整部材5eの先端におけるx軸方向の位置を調整して、入力部材2の凹部2dの側面と摩擦板5bとの間の摩擦力、及び摩擦板5bと第2の回転部材4に設けられた反力板5aとの間の摩擦力を調整することで、第1の駆動力を調整することができる。
但し、調整部材5eを省略して、押さえ板5cの厚さを変化させることで、入力部材2の凹部2dの側面と摩擦板5bとの間の摩擦力、及び摩擦板5bと第2の回転部材4に設けられた反力板5aとの間の摩擦力を調整してもよい。
第3の回転部材6は、図1及び図3に示すように、第1の回転部材3に対して回転軸L1を中心として回転可能に当該第1の回転部材3と嵌合されている。第3の回転部材6は、例えば、円柱形状を基本形態としており、x軸−側の面からx軸+方向に延在する凹部6aが形成されている。この凹部6aは、x軸方向から見て円形状であり、内部に第1の回転部材3が挿入されている。そして、第3の回転部材6は、第2の回転部材4の内部に挿入され、軸受13を介して第2の回転部材4に支持されている。
第2のクラッチ機構7は、具体的な動作は後述するが、第1のクラッチ機構5が第1の駆動系統を選択している場合、第3の回転部材6を第1の回転部材3に対して空転させ、第1のクラッチ機構5が第2の駆動系統を選択している場合、第1の回転部材3から第3の回転部材6に駆動力を伝達する。
詳細には、第2のクラッチ機構7は、図2乃至図4に示すように、駆動伝達部材7a及び伝達部材移動部7bを備えている。駆動伝達部材7aは、第1の回転部材3の外周面と第3の回転部材6の凹部6aの内周面との間に配置されている。駆動伝達部材7aは、例えば、ローラ7d及び保持器7eを備えている。
ローラ7dは、x軸方向に延在する円柱部材であり、第1の回転部材3の外周面と第3の回転部材6の凹部6aの内周面との間に配置されている。ローラ7dは、例えば、第1の回転部材3の多角形の各辺に一つずつ配置されている。但し、ローラ7dの配置や個数は、限定されない。
保持器7eは、ローラ7dを回転可能に保持し、ローラ7dと共に第1の回転部材3の外周面と第3の回転部材6の凹部6aの内周面との間に配置されている。保持器7eは、例えば、円筒形状を基本形態としており、内部に第1の回転部材3が挿入されている。そして、保持器7eにおけるx軸−側の端部は、第2の回転部材4の内周面から回転軸L1側に突出する突出部4aに嵌合されており、予め設定された第2の駆動力以上の駆動力が遊星歯車機構8から保持器7eに伝達されると、保持器7eが第2の回転部材4に対して略空転する。つまり、第2の回転部材4と保持器7eとの嵌合部は、トルクリミッタとして機能する。但し、本実施の形態では、第2の回転部材4と保持器7eとの嵌合部でトルクリミッタを構成しているが、既知のトルクリミッタを介して保持器7eを第2の回転部材4に連結してもよい。
伝達部材移動部7bは、第1の回転部材3の外周面と第3の回転部材6の凹部6aの内周面との間(即ち、嵌合部)で回転軸L1を中心とする径方向に形成された隙間であり、回転軸L1回りに連続的に広さが狭くなる。伝達部材移動部7bは、第1の隙間7f及び第2の隙間7gを備えている。但し、本実施の形態の伝達部材移動部7bは、回転軸L1回りに連続的に広さが狭くなる形状とされているが、断続的又は部分的に広さが狭くなる形状でもよい。
第1の隙間7fは、回転軸L1を中心とする径方向の幅がローラ7dの直径(即ち、厚さ)よりも広い。第1の隙間7fは、例えば、第1の回転部材3の外周面の角部と角部との間の予め設定された位置(本実施の形態では、中央近傍)と第3の回転部材6の凹部6aの内周面との間に形成された隙間である。
第2の隙間7gは、第1の隙間7fと回転軸L1回りに連続し、回転軸L1を中心とする径方向の幅がローラ7dの直径以下である。第2の隙間7gは、例えば、第1の回転部材3の外周面の角部付近の予め設定された位置(本実施の形態では、角部近傍)と第3の回転部材6の凹部6aの内周面との隙間である。
遊星歯車機構8は、図1及び図5に示すように、第1の歯車8a、第2の歯車8b及び第3の歯車8cを備えており、所謂プラネタリー型の遊星歯車機構として機能可能な構成とされている。
第1の歯車8aは、例えば、遊星ギヤであり、回転軸L1回りに所定の間隔で複数個(本実施の形態では、3個。但し、個数は特に限定されない。)配置されている。そして、第1の歯車8aは、第2の回転部材4におけるx軸+側の面からx軸+方向に突出する支持軸8dを介して自転可能に当該第2の回転部材4に連結されている。これにより、第1の歯車8aは、第2の回転部材4の回転に伴い、回転軸L1を中心に公転する。
第2の歯車8bは、例えば、太陽ギヤであり、回転軸L1を中心に回転する。そして、第2の歯車8bにおけるx軸−側の端部は、第3の回転部材6におけるx軸+側の端部に連結されており、第2の歯車8bは、第3の回転部材6と共に回転する。この第2の歯車8bには、第1の歯車8aが噛合されている。
第3の歯車8cは、リング形状の内歯車(リングギヤ)であり、筐体10に固定されている。この第3の歯車8cには、第1の歯車8aが噛合されている。
出力部材9は、遊星歯車機構8から出力される駆動力を出力する。出力部材9は、例えば、第2の回転部材4に支持軸8dを介して連結されており、回転軸L1を中心として回転する。この出力部材9は、軸受14を介して筐体10内で支持されている。
筐体10は、入力部材2、第1の回転部材3、第2の回転部材4、第1のクラッチ機構5、第3の回転部材6、第2のクラッチ機構7、遊星歯車機構8及び出力部材9を収容する。
次に、本実施の形態の駆動伝達装置の動作を説明する。先ず、入力部材2と出力部材9とが等速回転する場合の駆動伝達装置1の動作を説明する。図6は、本実施の形態の駆動伝達装置における入力部材と出力部材とが等速回転する第1の駆動系統を示すスケルトン図である。なお、図6では、第1の駆動系統を矢印によって示している。
出力部材9に負荷が殆ど作用せず、第2の回転部材4から第1の回転部材3に伝達される駆動力が予め設定された第1の駆動力より小さい場合、入力部材2の凹部2dの側面と摩擦板5b、及び摩擦板5bと第2の回転部材4に設けられた反力板5aとは殆ど滑らず、摩擦板5bを介して入力部材2から駆動力が第2の回転部材4に伝達されて、第2の回転部材4が回転する。
このように、出力部材9に負荷が殆ど作用していない場合、図6に示すように、第1のクラッチ機構5は、第2の回転部材4から駆動力を伝達する第1の駆動系統を選択する。このとき、入力部材2に連結された第1の回転部材3も第2の回転部材4と等しい回転方向に、第2の回転部材4と等しい回転速度で回転する。
その結果、第2の回転部材4に遊星歯車機構8の支持軸8dを介して連結された出力部材9が回転する。これにより、出力部材9は、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2と等しい回転速度で回転する。
ここで、第2の回転部材4が回転した場合、第1の歯車8aは、第2の歯車8b及び第3の歯車8cと噛み合って入力部材2と等しい回転方向に公転しつつ、入力部材2の回転方向に対して逆方向に自転する。これにより、第2の歯車8bは、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2に対して高速で回転する。
このとき、図4に示すように、第2のクラッチ機構7のローラ7dは、第1の隙間7fに配置される。そして、第1の隙間7fは、上述のようにローラ7dの直径よりも広い。そのため、第2の歯車8bから駆動力が入力された第3の回転部材6は、第1の回転部材3に対して空転し、第2の歯車8bの回転を阻害しない。
また、ローラ7dを介して保持器7eに第3の回転部材6から駆動力が殆ど伝達されない。そのため、保持器7eが第2の回転部材4に対して殆ど滑らず、保持器7eに第2の回転部材4から駆動力が伝達可能な状態に維持されるので、ローラ7d及び保持器7eは第2の回転部材4と共に回転する。これにより、ローラ7dにおける第1の隙間7gからの移動が抑制され、第1の回転部材3と第2の回転部材4とを略等しく回転させることができる。
次に、出力部材9に負荷が作用して第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替わる際の駆動伝達装置1の動作を説明する。図7は、本実施の形態の駆動伝達装置における第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替わる際の第2のクラッチ機構の動作を説明するための図である。図8は、本実施の形態の駆動伝達装置における出力部材が入力部材に対して減速回転する第2の駆動系統を示すスケルトン図である。図8では、第2の駆動系統を矢印によって示している。
出力部材9に負荷が作用して、第2の回転部材4から第1の回転部材3に伝達される駆動力が予め設定された第1の駆動力以上の場合、入力部材2の凹部2dの側面と摩擦板5b、及び摩擦板5bと第2の回転部材4に設けられた反力板5aとの少なくとも一方が滑って、第2の回転部材4の回転速度が第1の回転部材3の回転速度に対して遅くなり、第1の回転部材3と第2の回転部材4とが相対的に回転する。これにより、図7に示すように、第2のクラッチ機構7のローラ7dが第1の回転部材3の角部に近付くように第2の隙間7g側に移動する。そして、ローラ7dが第1の回転部材3の外周面と第3の回転部材6の凹部6aの内周面との間に噛み込まれ、図8に示すように、第1の回転部材3から第3の回転部材6に駆動力が伝達されることで、第2の歯車8bが回転する。つまり、第1のクラッチ機構5は、第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替える。
このとき、第1の回転部材3の角部と角部との間は平坦面であり、第3の回転部材6の凹部6aの内周面は円周面であるので、ローラ7dは第1の隙間7fから第2の隙間7g側にスムーズに移動し、所謂くさび効果によって第1の回転部材3の外周面と第3の回転部材6の凹部6aの内周面との間に噛み込まれる。
なお、ローラ7dが第1の回転部材3の外周面と第3の回転部材6の凹部6aの内周面との間に噛み込まれる位置は、本実施の形態のように第2の隙間7gと一致しない場合がある。第1の回転部材3の外周面におけるローラ7dとの接点と、第3の回転部材6の凹部6aの内周面におけるローラ7dとの接点と、の間隔がローラ7dの直径より狭い部分で、ローラ7dは第1の回転部材3の外周面と第3の回転部材6の凹部6aの内周面とに噛み込まれる。
そして、第2の歯車8b及び第3の歯車8cに噛み合わされた第1の歯車8aが入力部材2の回転方向に対して逆方向に自転しつつ、入力部材2と等しい回転方向に公転する。これにより、第3の歯車8cの歯数をZi1、第2の歯車8bの歯数をZs1とした場合、第1の歯車8aに遊星歯車機構8の支持軸8dを介して連結された出力部材9は、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2の回転速度に対してZs1/(Zs1+Zi1)に減速された回転速度で回転する。
このとき、第2の回転部材4は、第1の回転部材3から第2のクラッチ機構7を介して駆動力が伝達されると共に、第1の歯車8aの公転に伴う駆動力が遊星歯車機構8から伝達されて捻れるが、保持器7eが第2の回転部材4に対して滑って、第2の回転部材4の捻れを抑制する。これにより、第2の駆動系統で第2の回転部材4の回転、ひいては第1の歯車8aの回転を阻害しない。そのため、上述の第2の駆動力は、第2の駆動系統で第1の歯車8aが良好に回転可能な値に設定するとよい。
このような駆動伝達装置1は、第1の回転部材3と第2の回転部材4とが相対的に回転すると、ローラ7dが伝達部材移動部7b内を移動して、第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替える。このとき、伝達部材移動部7bは、回転軸L1回りで広さが狭くなるので、第1の回転部材3と第2の回転部材4との少ない相対回転で、ローラ7dを第1の隙間7fから第2の隙間7g側に移動させて、迅速に第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替えることができる。そのため、第2のクラッチ機構7の入力側の回転部材である第1の回転部材3と、第2のクラッチ機構7の出力側の回転部材である第3の回転部材6と、の回転角度誤差を抑制することができる。ここで、第1の隙間7fでのローラ7dとの隙間を少なくすることで、より迅速に第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替えることができる。
上述の駆動伝達装置1は、第2の回転部材4から第1の回転部材3に伝達される駆動力が予め設定された第1の駆動力より小さくなると、第1のクラッチ機構5において、再び、入力部材2の凹部2dの側面と摩擦板5b、及び摩擦板5bと第2の回転部材4に設けられた反力板5aとが殆ど滑らなくなり、第3の回転部材6が第1の回転部材3と等しい回転方向に、第1の回転部材3の回転速度に対して高速で回転することになる。このとき、ローラ7dが第3の回転部材6の凹部6aの内周面に押され、第1の回転部材3の外周面における角部と角部との間の中央に近付くように第1の隙間7f側に移動する。これにより、第2のクラッチ機構7は、保持器7eが第2の回転部材4と再び連結状態となり、第3の回転部材6を第1の回転部材3に対して空転させると共に、第1の回転部材3と第2の回転部材4とを略等しく回転させる。
なお、本実施の形態の第1のクラッチ機構5は、第2の回転部材4から入力部材2に予め設定された第1の駆動力以上の駆動力が伝達されると、自動的に第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替える構成とされているが、電磁クラッチなどの外部から制御可能なクラッチを用いてもよい。
<実施の形態2>
実施の形態1では、第1の回転部材3の端部の外形を多角形状とし、第3の回転部材6の凹部6aの内形を円形状としたが、この限りでない。図9に示すように、第1の回転部材3に凹部3aを形成し、当該凹部3aに第3の回転部材6の端部を挿入する構成でもよい。このとき、例えば、第1の回転部材3の凹部3aの内形は多角形状に形成され、第3の回転部材6の端部の外形は円形状に形成される。
実施の形態1では、第1の回転部材3の端部の外形を多角形状とし、第3の回転部材6の凹部6aの内形を円形状としたが、この限りでない。図9に示すように、第1の回転部材3に凹部3aを形成し、当該凹部3aに第3の回転部材6の端部を挿入する構成でもよい。このとき、例えば、第1の回転部材3の凹部3aの内形は多角形状に形成され、第3の回転部材6の端部の外形は円形状に形成される。
この場合も、伝達部材移動部7bは、回転軸L1回りで連続的に広さが狭くなる。そして、第1の隙間7fは、回転軸L1を中心とする径方向での第1の回転部材3の凹部3aの内周面の角部付近で予め設定された位置(本実施の形態では、角部近傍)と第3の回転部材6の外周面との隙間であり、ローラ7dが第3の回転部材6の外周面と接触した状態で、回転軸L1を中心とする径方向の幅が第1の回転部材3の凹部3aの内周面と略接触しない広さとされる。
第2の隙間7gは、回転軸L1を中心とする径方向での第1の回転部材3の凹部3aにおける内周面の角部と角部との間の予め設定された位置と第3の回転部材6の外周面との隙間であり、回転軸L1を中心とする径方向の幅がローラ7dの直径以下である。
このような駆動伝達装置も、第1の回転部材3と第2の回転部材4とが相対的に回転すると、ローラ7dが伝達部材移動部7b内を移動して、第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替える。このとき、伝達部材移動部7bは、回転軸L1回りで広さが狭くなるので、第1の回転部材3と第2の回転部材4との少ない相対回転で、ローラ7dを第1の隙間7fから第2の隙間7g側に移動させて、迅速に第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替えることができる。そのため、第2のクラッチ機構7の入力側の回転部材である第1の回転部材3と、第2のクラッチ機構7の出力側の回転部材である第3の回転部材6と、の回転角度誤差を抑制することができる。
<実施の形態3>
実施の形態1の遊星歯車機構8は、遊星ギヤである第1の歯車8a、太陽ギヤである第2の歯車8b、及び固定されたリングギヤである第3の歯車8cを備える構成とされているが、不思議遊星歯車機構として構成してもよい。図10は、本実施の形態の駆動伝達装置のスケルトン図である。なお、実施の形態1と重複する説明は省略し、実施の形態1と等しい構成要素は等しい符号を用いて説明する。また、図10の第2のクラッチ機構7は、簡略化して示している。
実施の形態1の遊星歯車機構8は、遊星ギヤである第1の歯車8a、太陽ギヤである第2の歯車8b、及び固定されたリングギヤである第3の歯車8cを備える構成とされているが、不思議遊星歯車機構として構成してもよい。図10は、本実施の形態の駆動伝達装置のスケルトン図である。なお、実施の形態1と重複する説明は省略し、実施の形態1と等しい構成要素は等しい符号を用いて説明する。また、図10の第2のクラッチ機構7は、簡略化して示している。
図10に示すように、本実施の形態の遊星歯車機構31は、第1の歯車8a、第2の歯車8b及び第3の歯車8cに加えて、第4の歯車8dを備えている。第4の歯車8dは、リングギヤであり、第1の歯車8aと噛合されている。そして、第4の歯車8dには、出力部材9が連結されている。ここで、本実施の形態の出力部材9は、第2の回転部材4と連結されていない。
このような遊星歯車機構31を用いた駆動伝達装置において、第4の歯車8dの歯数をZi3とすると、第1のクラッチ機構5が第1の駆動系統を選択している場合、出力部材9は、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2の回転速度に対して(Zi3−Zi1)/Zi3の回転速度で回転する。一方、第1のクラッチ機構5が第2の駆動系統を選択している場合、出力部材9は、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2の回転速度に対してZs1(Zi3−Zi1)/(Zi3(Zi1+Zs1))の回転速度で回転する。このように、本実施の形態の駆動伝達装置は、第1の駆動系統及び第2の駆動系統の何れの場合でも、入力部材2の回転速度に対して出力部材9の回転速度を変更することができる。
<実施の形態4>
本実施の形態の駆動伝達装置は、入力部材と出力部材とが等速回転する第1の駆動系統と、出力部材が入力部材に対して高速回転する第2の駆動系統と、を切り替え可能な構成とされている。図11は、本実施の形態の駆動伝達装置における入力部材と出力部材とが等速回転する第1の駆動系統を示すスケルトン図である。図12は、本実施の形態の駆動伝達装置における出力部材が入力部材に対して高速回転する第2の駆動系統を示すスケルトン図である。なお、上記実施の形態と重複する説明は省略し、上記実施の形態と等しい構成要素には等しい符号を用いて説明する。また、図11及び図12では、各駆動系統を矢印によって示している。
本実施の形態の駆動伝達装置は、入力部材と出力部材とが等速回転する第1の駆動系統と、出力部材が入力部材に対して高速回転する第2の駆動系統と、を切り替え可能な構成とされている。図11は、本実施の形態の駆動伝達装置における入力部材と出力部材とが等速回転する第1の駆動系統を示すスケルトン図である。図12は、本実施の形態の駆動伝達装置における出力部材が入力部材に対して高速回転する第2の駆動系統を示すスケルトン図である。なお、上記実施の形態と重複する説明は省略し、上記実施の形態と等しい構成要素には等しい符号を用いて説明する。また、図11及び図12では、各駆動系統を矢印によって示している。
本実施の形態の駆動伝達装置41は、図11及び図12に示すように、実施の形態2と同様に、第1の回転部材3の凹部3a内に第3の回転部材6の端部が挿入されている。そして、本実施の形態の遊星歯車機構42は、第1の歯車42a、第2の歯車42b及び第3の歯車42cを備えており、所謂ソーラー型の遊星歯車機構として機能可能な構成とされている。また、本実施の形態の第1のクラッチ機構43は、電磁クラッチなどの制御可能なクラッチ機構を採用している。
第1の歯車42aは、第2の回転部材4に連結されたリングギヤであり、出力部材9に連結されている。第2の歯車42bは、第3の回転部材6にキャリア44を介して自転可能に連結された遊星ギヤであり、第1の歯車42aに噛合されている。第3の歯車42cは、筐体10に固定された太陽ギヤであり、第2の歯車42bに噛合されている。
次に、本実施の形態の駆動伝達装置41の動作を説明する。先ず、入力部材2と出力部材9とが等速回転する場合の駆動伝達装置41の動作を説明する。
第1のクラッチ機構43が第1の駆動系統を選択した場合、図11に示すように、入力部材2から駆動力が第2の回転部材4に伝達されて、第2の回転部材4が回転する。その結果、第2の回転部材4に連結された第1の歯車42aを介して出力部材9は、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2と等しい回転速度で回転する。
このとき、入力部材2に連結された第1の回転部材3も第2の回転部材4と等しい回転方向で、入力部材2と等しい回転速度で回転する。また、第2の歯車42bは、第1の歯車42aと噛み合って入力部材2と等しい回転方向に自転しつつ、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2に対して低速で公転するが、第2のクラッチ機構7は、第2の歯車42bから駆動力が伝達された第3の回転部材6を第1の回転部材3に対して空転させると共に、第1の回転部材3と第2の回転部材4とを略等しく回転させる。
次に、出力部材が入力部材に対して高速回転する場合の駆動伝達装置41の動作を説明する。
第1のクラッチ機構43が第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替えた場合、第2の回転部材4の回転速度が第1の回転部材3の回転速度に対して遅くなり、第1の回転部材3と第2の回転部材4とが相対的に回転する。これにより、第2のクラッチ機構7のローラ7dが第1の回転部材3の凹部3aの内周面における角部と角部との間の中央に近付くように第2の隙間7g側に移動し、ローラ7dが第1の回転部材3の凹部3aの内周面と第3の回転部材6の外周面との間に噛み込まれる。
その結果、図12に示すように、第1の回転部材3から第3の回転部材6に駆動力が伝達され、第2の歯車42bは、入力部材2と等しい回転方向に自転しつつ、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2と等しい回転速度で公転する。そして、第1の歯車42aの歯数をZi4、第3の歯車42cの歯数をZs4とすると、第2の歯車42bと噛み合っている第1の歯車42aを介して出力部材9は、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2の回転速度に対して(Zs4+Zi4)/Zs4に増速された回転速度で回転する。
このとき、第2の回転部材4は、第1の回転部材3から第2のクラッチ機構7を介して駆動力が伝達されると共に、第1の歯車42aの回転に伴う駆動力が遊星歯車機構42から伝達されて捻れるが、保持器7eが第2の回転部材4に対して滑って、第2の回転部材4の捻れを抑制する。これにより、第2の駆動系統での第2の回転部材4の回転、ひいては第1の歯車42aの回転を阻害しない。
このような本実施の形態の駆動伝達装置41は、第1の回転部材3と第3の回転部材6との回転角度誤差を抑制しつつ、第1のクラッチ機構43が第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替えると、出力部材を入力部材に対して増速回転させることができる。
<実施の形態5>
本実施の形態の駆動伝達装置も、入力部材と出力部材とが等速回転する第1の駆動系統と、出力部材が入力部材に対して高速回転する第2の駆動系統と、を切り替え可能な構成とされている。図13は、本実施の形態の駆動伝達装置における入力部材と出力部材とが等速回転する第1の駆動系統を示すスケルトン図である。図14は、本実施の形態の駆動伝達装置における出力部材が入力部材に対して高速回転する第2の駆動系統を示すスケルトン図である。なお、上記実施の形態と重複する説明は省略し、上記実施の形態と等しい構成要素には等しい符号を用いて説明する。また、図13及び図14では、各駆動系統を矢印によって示している。
本実施の形態の駆動伝達装置も、入力部材と出力部材とが等速回転する第1の駆動系統と、出力部材が入力部材に対して高速回転する第2の駆動系統と、を切り替え可能な構成とされている。図13は、本実施の形態の駆動伝達装置における入力部材と出力部材とが等速回転する第1の駆動系統を示すスケルトン図である。図14は、本実施の形態の駆動伝達装置における出力部材が入力部材に対して高速回転する第2の駆動系統を示すスケルトン図である。なお、上記実施の形態と重複する説明は省略し、上記実施の形態と等しい構成要素には等しい符号を用いて説明する。また、図13及び図14では、各駆動系統を矢印によって示している。
本実施の形態の駆動伝達装置51は、図13及び図14に示すように、実施の形態4と同様に、第1の回転部材3の凹部3a内に第3の回転部材6の端部が挿入されている。そして、本実施の形態の遊星歯車機構52は、第1の歯車52a、第2の歯車52b及び第3の歯車52cを備えており、所謂プラネタリー型の遊星歯車機構として機能可能な構成とされている。また、本実施の形態の第1のクラッチ機構53は、電磁クラッチなどの制御可能なクラッチ機構を採用している。
第1の歯車52aは、第2の回転部材4に連結された太陽ギヤである。そして、第2の回転部材4は、第1のキャリア54を介して出力部材9に連結されている。第2の歯車52bは、第2のキャリア55を介して第3の回転部材6に自転可能に連結された遊星ギヤであり、第1の歯車52aに噛合されている。第3の歯車52cは、筐体10に固定されたリングギヤであり、第2の歯車52bに噛合されている。
次に、本実施の形態の駆動伝達装置51の動作を説明する。先ず、入力部材2と出力部材9とが等速回転する場合の駆動伝達装置51の動作を説明する。
第1のクラッチ機構53が第1の駆動系統を選択した場合、入力部材2から駆動力が第2の回転部材4に伝達されて、第2の回転部材4が回転する。その結果、第2の回転部材4に連結された第1のキャリア54を介して出力部材9は、入力部材2と等しい回転方向で、入力部材2と等しい回転速度で回転する。
このとき、入力部材2に連結された第1の回転部材3も第2の回転部材4と等しい回転方向に、入力部材2と等しい回転速度で回転する。また、第2の歯車52bは、第1の歯車52aと噛み合って入力部材2の回転方向に対して逆方向に自転しつつ、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2の回転速度に対して低速で公転するが、第2のクラッチ機構7は、第2の歯車52bから第2のキャリア55を介して駆動力が伝達された第3の回転部材6を第1の回転部材3に対して空転させると共に、第1の回転部材3と第2の回転部材4とを略等しく回転させる。
次に、出力部材が入力部材に対して高速回転する場合の駆動伝達装置51の動作を説明する。
第1のクラッチ機構53が第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替えた場合、第2の回転部材4の回転速度が第1の回転部材3の回転速度に対して遅くなり、第1の回転部材3と第2の回転部材4とが相対的に回転する。これにより、第2のクラッチ機構7のローラ7dが第1の回転部材3の凹部3aの内周面における角部と角部との間の中央に近付くように第2の隙間7g側に移動し、ローラ7dが第1の回転部材3の凹部3aの内周面と第3の回転部材6の外周面との間に噛み込まれる。
その結果、第1の回転部材3から第3の回転部材6に駆動力が伝達され、第2の歯車52bは、入力部材2の回転方向に対して逆方向に自転しつつ、入力部材2と等しい回転方向で、入力部材2と等しい回転速度で公転する。そして、第1の歯車52aの歯数をZs5、第3の歯車52cの歯数をZi5とすると、第2の歯車52bと噛み合っている第1の歯車52aは、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2の回転速度に対して(Zs5+Zi5)/Zs5の回転速度で回転する。これにより、出力部材9を入力部材2と等しい回転方向で、入力部材2の回転速度に対して高速で回転させることができる。
このとき、第2の回転部材4は、第1の回転部材3から第2のクラッチ機構7を介して駆動力が伝達されると共に、第1の歯車52aの回転に伴う駆動力が遊星歯車機構52から伝達されて捻れるが、保持器7eが第2の回転部材4に対して滑って、第2の回転部材4の捻れを抑制する。これにより、第2の駆動系統での第2の回転部材4の回転、ひいては第1の歯車52aの回転を阻害しない。
このような本実施の形態の駆動伝達装置51も、第1の回転部材3と第3の回転部材6との回転角度誤差を抑制しつつ、第1のクラッチ機構53が第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替えると、出力部材を入力部材に対して増速回転させることができる。
<実施の形態6>
本実施の形態の駆動伝達装置は、入力部材と出力部材とが等しい方向に回転する第1の駆動系統と、出力部材が入力部材に対して逆方向に回転する第2の駆動系統と、を切り替え可能な構成とされている。図15は、本実施の形態の駆動伝達装置における入力部材と出力部材とが等しい方向に回転する第1の駆動系統を示すスケルトン図である。図16は、本実施の形態の駆動伝達装置における出力部材が入力部材に対して逆方向に回転する第2の駆動系統を示すスケルトン図である。なお、上記実施の形態と重複する説明は省略し、上記実施の形態と等しい構成要素には等しい符号を用いて説明する。また、図15及び図16では、各駆動系統を矢印によって示している。
本実施の形態の駆動伝達装置は、入力部材と出力部材とが等しい方向に回転する第1の駆動系統と、出力部材が入力部材に対して逆方向に回転する第2の駆動系統と、を切り替え可能な構成とされている。図15は、本実施の形態の駆動伝達装置における入力部材と出力部材とが等しい方向に回転する第1の駆動系統を示すスケルトン図である。図16は、本実施の形態の駆動伝達装置における出力部材が入力部材に対して逆方向に回転する第2の駆動系統を示すスケルトン図である。なお、上記実施の形態と重複する説明は省略し、上記実施の形態と等しい構成要素には等しい符号を用いて説明する。また、図15及び図16では、各駆動系統を矢印によって示している。
本実施の形態の駆動伝達装置61は、図15及び図16に示すように、実施の形態4と同様に、第1の回転部材3の凹部3a内に第3の回転部材6の端部が挿入されている。そして、本実施の形態の遊星歯車機構62は、第1の歯車62a、第2の歯車62b及び第3の歯車62cを備えており、所謂スター型の遊星歯車機構として機能可能な構成とされている。また、本実施の形態の第1のクラッチ機構63は、電磁クラッチなどの制御可能なクラッチ機構を採用している。
第1の歯車62aは、第2の回転部材4に連結されたリングギヤであり、出力部材9に連結されている。第2の歯車62bは、第3の回転部材6に連結された太陽ギヤである。第3の歯車62cは、筐体10に自転可能に固定された遊星ギヤであり、第1の歯車62a及び第2の歯車62bに噛合されている。
次に、本実施の形態の駆動伝達装置61の動作を説明する。先ず、入力部材2と出力部材9とが等しい方向に回転する場合の駆動伝達装置61の動作を説明する。
第1のクラッチ機構63が第1の駆動系統を選択した場合、入力部材2から駆動力が第2の回転部材4に伝達されて、第2の回転部材4が回転する。その結果、第2の回転部材4に第1の歯車62aを介して連結された出力部材9は、入力部材2と等しい回転方向で、入力部材2と等しい回転速度で回転する。
このとき、入力部材2に連結された第1の回転部材3も第2の回転部材4と等しい回転方向に、入力部材2と等しい回転方向に回転する。また、第2の歯車62bは、第3の歯車62cを介して第1の歯車62aと噛み合って入力部材2の回転方向に対して逆方向に回転するが、第2のクラッチ機構7は、第2の歯車62bから駆動力が伝達された第3の回転部材6を第1の回転部材3に対して空転させると共に、第1の回転部材3と第2の回転部材4とを略等しく回転させる。
次に、出力部材9が入力部材2に対して逆方向に回転する場合の駆動伝達装置61の動作を説明する。
第1のクラッチ機構63が第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替えた場合、第2の回転部材4の回転速度が第1の回転部材3の回転速度に対して遅くなり、第1の回転部材3と第2の回転部材4とが相対的に回転する。これにより、第2のクラッチ機構7のローラ7dが第1の回転部材3の凹部3aの内周面における角部と角部との間の中央に近付くように第2の隙間7g側に移動し、ローラ7dが第1の回転部材3の凹部3aの内周面と第3の回転部材6の外周面との間に噛み込まれる。その結果、第1の回転部材3から第3の回転部材6に駆動力が伝達され、第2の歯車62bは、入力部材2と等しい回転方向に、入力部材2と等しい回転速度で回転する。
そして、第1の歯車62aの歯数をZi6、第2の歯車62bの歯数をZs6とした場合、第2の歯車62bと第3の歯車62cを介して噛み合っている第1の歯車62aは、入力部材2に対して逆方向に、入力部材2の回転速度に対してZs6/Zi6の回転速度で回転する。その結果、出力部材9を入力部材2に対して逆方向に回転させることができる。
このとき、第2の回転部材4は、第1の回転部材3から第2のクラッチ機構7を介して駆動力が伝達されると共に、第1の歯車62aの回転に伴う駆動力が遊星歯車機構62から伝達されて捻れるが、保持器7eが第2の回転部材4に対して滑って、第2の回転部材4の捻れを抑制する。これにより、第2の駆動系統での第2の回転部材4の回転、ひいては第1の歯車62aの回転を阻害しない。
このような本実施の形態の駆動伝達装置61は、第1の回転部材3と第3の回転部材6との回転角度誤差を抑制しつつ、第1のクラッチ機構63が第1の駆動系統から第2の駆動系統に切り替えると、出力部材を入力部材に対して逆方向に回転させることができる。
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、遊星歯車機構の前段又は後段に他の遊星歯車機構や平歯車列、波動減速機などを配置してもよい。
例えば、上記実施の形態の駆動伝達装置を複数段連結してもよい。
例えば、上記実施の形態では、駆動伝達部材をローラで構成したが、ベアリングなどでもよく、要するに第1の回転部材と第3の回転部材との嵌合部内のくさび効果によって、第1の回転部材から第3の回転部材に駆動力を伝達できる部材であればよい。
1 駆動伝達装置
2 入力部材
2a 基部
2b 突出部
2c、2d 凹部
3 第1の回転部材、3a 凹部
4 第2の回転部材、4a 突出部
5 第1のクラッチ機構、5a 反力板、5b 摩擦板、5c 押さえ板、5d 弾性体、5e 調整部材
6 第3の回転部材、6a 凹部
7 第2のクラッチ機構
7a 駆動伝達部材、7d ローラ、7e 保持器
7b 伝達部材移動部
7f 第1の隙間
7g 第2の隙間
8 遊星歯車機構、8a 第1の歯車、8b 第2の歯車、8c 第3の歯車、8d 支持軸、8d 第4の歯車
9 出力部材
10 筐体
11 モータ、11a ロータシャフト
12、13、14 軸受
31 遊星歯車機構
41 駆動伝達装置
42 遊星歯車機構、42a 第1の歯車、42b 第2の歯車、42c 第3の歯車
43 クラッチ機構
44 キャリア
51 駆動伝達装置
52 遊星歯車機構、52a 第1の歯車、52b 第2の歯車、52c 第3の歯車
53 クラッチ機構
54 第1のキャリア
55 第2のキャリア
61 駆動伝達装置
62 遊星歯車機構、62a 第1の歯車、62b 第2の歯車、62c 第3の歯車
63 クラッチ機構
L1 回転軸
2 入力部材
2a 基部
2b 突出部
2c、2d 凹部
3 第1の回転部材、3a 凹部
4 第2の回転部材、4a 突出部
5 第1のクラッチ機構、5a 反力板、5b 摩擦板、5c 押さえ板、5d 弾性体、5e 調整部材
6 第3の回転部材、6a 凹部
7 第2のクラッチ機構
7a 駆動伝達部材、7d ローラ、7e 保持器
7b 伝達部材移動部
7f 第1の隙間
7g 第2の隙間
8 遊星歯車機構、8a 第1の歯車、8b 第2の歯車、8c 第3の歯車、8d 支持軸、8d 第4の歯車
9 出力部材
10 筐体
11 モータ、11a ロータシャフト
12、13、14 軸受
31 遊星歯車機構
41 駆動伝達装置
42 遊星歯車機構、42a 第1の歯車、42b 第2の歯車、42c 第3の歯車
43 クラッチ機構
44 キャリア
51 駆動伝達装置
52 遊星歯車機構、52a 第1の歯車、52b 第2の歯車、52c 第3の歯車
53 クラッチ機構
54 第1のキャリア
55 第2のキャリア
61 駆動伝達装置
62 遊星歯車機構、62a 第1の歯車、62b 第2の歯車、62c 第3の歯車
63 クラッチ機構
L1 回転軸
Claims (6)
- 駆動力が入力される入力部材と、
前記入力部材に連結された第1の回転部材と、
前記第1の回転部材と等しい回転軸を中心として回転する第2の回転部材と、
前記第2の回転部材から駆動力を伝達する第1の駆動系統と前記第1の回転部材から駆動力を伝達する第2の駆動系統とを切り替える第1のクラッチ機構と、
前記第1の回転部材に対して前記回転軸を中心として回転可能に、前記第1の回転部材と嵌合された第3の回転部材と、
前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記第3の回転部材を前記第1の回転部材に対して空転させ、前記第1のクラッチ機構が前記第2の駆動系統を選択している場合、前記第1の回転部材から前記第3の回転部材に駆動力を伝達する第2のクラッチ機構と、
前記第2の回転部材に連結され、前記第2の回転部材と共に回転する第1の歯車と、前記第3の回転部材に連結され、前記第3の回転部材と共に回転する第2の歯車と、固定された第3の歯車と、を有する遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構から出力される駆動力を出力する出力部材と、
を備え、
前記第2のクラッチ機構は、
トルクリミッタを介して前記第2の回転部材に連結され、前記第1の回転部材と前記第3の回転部材との嵌合部内に配置された駆動伝達部材と、
前記嵌合部内で前記回転軸を中心とする径方向に形成され、径方向の幅が前記駆動伝達部材の厚さより広い第1の隙間と、前記嵌合部内で前記回転軸を中心とする径方向に形成され、径方向の幅が前記駆動伝達部材の厚さ以下の第2の隙間と、を含み、前記嵌合部内で前記回転軸回りに前記第1の隙間から前記第2の隙間の側に広さが狭くなるように形成された伝達部材移動部と、
を有し、
前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記駆動伝達部材を前記第1の隙間に配置して、前記第1の歯車及び前記第2の歯車を介して駆動力が伝達される前記第3の回転部材を前記第1の回転部材に対して空転させると共に、前記トルクリミッタを介して前記駆動伝達部材を前記第2の回転部材と共に回転させることで、前記第1の回転部材と前記第2の回転部材とを等しく回転させ、
前記第1のクラッチ機構の作動により、駆動系統が前記第1の駆動系統から前記第2の駆動系統に切り替わった場合、前記第1の回転部材と前記第2の回転部材とを相対的に回転させ、前記駆動伝達部材を前記第1の隙間から前記第2の隙間の側に移動させて前記第1の回転部材と前記第3の回転部材との間に噛み込ませ、前記第1の回転部材から前記第3の回転部材に駆動力を伝達しつつ、前記トルクリミッタが前記駆動伝達部材と前記第2の回転部材との連結状態を解除する、
駆動伝達装置。 - 前記駆動伝達部材は、
前記回転軸方向に延在するローラと、
前記ローラを回転可能に保持し、前記トルクリミッタを介して前記第2の回転部材に連結された保持器と、
を備え、
前記第1の回転部材の端部は、前記第3の回転部材の端部に形成された凹部に嵌合され、
前記第1の回転部材の端部の外形は、多角形状であり、
前記第3の回転部材の凹部の内形は、円形状であり、
前記第1の隙間は、前記第1の回転部材の端部における外周面の角部と角部との間の予め設定された位置と前記第3の回転部材における凹部の内周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径より大きく、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記ローラが前記第1の隙間に配置され、
前記第2の隙間は、前記第1の回転部材の端部における外周面の角部付近の予め設定された位置と前記第3の回転部材における凹部の内周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径以下であり、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統から前記第2の駆動系統に切り替えた場合、前記ローラが前記第1の回転部材の端部における角部に近付くように前記第2の隙間の側に移動する、請求項1に記載の駆動伝達装置。 - 前記保持器は、円筒形状であって、内部に前記第1の回転部材が挿入されており、
前記ローラが前記第1の回転部材の端部の外周面と前記第3の回転部材の凹部の内周面とに噛み込まれて前記第2の歯車を介して前記第1の歯車が回転する場合、前記保持器が前記第2の回転部材に対して空転するように当該第2の回転部材に嵌合されている、請求項2に記載の駆動伝達装置。 - 前記駆動伝達部材は、
前記回転軸方向に延在するローラと、
前記ローラを回転可能に保持し、前記トルクリミッタを介して前記第2の回転部材に連結された保持器と、
を備え、
前記第3の回転部材の端部は、前記第1の回転部材の端部に形成された凹部に嵌合され、
前記第1の回転部材の凹部の内形は、多角形状であり、
前記第3の回転部材の端部の外形は、円形状であり、
前記第1の隙間は、前記第1の回転部材の凹部における内周面の角部付近の予め設定された位置と前記第3の回転部材の端部における外周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径より大きく、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統を選択している場合、前記ローラが前記第1の隙間に配置され、
前記第2の隙間は、前記第1の回転部材の凹部における内周面の角部と角部との間の予め設定された位置と前記第3の回転部材の端部における外周面との隙間であり、径方向の幅が前記ローラの直径以下であり、前記第1のクラッチ機構が前記第1の駆動系統から前記第2の駆動系統に切り替えた場合、前記ローラが前記第1の回転部材の凹部における内周面の角部と角部との間に近付くように前記第2の隙間の側に移動する、請求項1に記載の駆動伝達装置。 - 前記保持器は、円筒形状であって、内部に前記第3の回転部材が挿入されており、
前記ローラが前記第1の回転部材の凹部の内周面と前記第3の回転部材の端部の外周面とに噛み込まれて前記第2の歯車を介して前記第1の歯車が回転する場合、前記保持器が前記第2の回転部材に対して空転するように当該第2の回転部材に嵌合されている、請求項4に記載の駆動伝達装置。 - 前記遊星歯車機構は、第4の歯車を備え、
前記第1の歯車は、遊星ギヤであり、
前記第2の歯車は、前記第1の歯車に噛合された太陽ギヤであり、
前記第3の歯車は、前記第1の歯車に噛合され、固定されたリングギヤであり、
前記第4の歯車は、前記第1の歯車に噛合され、前記出力部材が連結されたリングギヤであり、前記第3の歯車と歯数が異なる、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の駆動伝達装置。
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