JP7229072B2 - 減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、減速装置に関する。

従来、出力軸から取り出す回転を低速と高速とに切り替え可能な減速装置が知られている。
例えば特許文献１に記載の減速装置では、低速出力時には、入力軸に固定された太陽歯車の回転が、遊星歯車及び遊星キャリヤを介すことで減速されて、入力軸と同軸上の出力軸から出力される。一方、高速出力時には、遊星キャリヤと出力軸を連結していたクラッチ部材が、軸方向に移動して入力軸と出力軸を直接的に連結する。これにより、出力軸からは入力軸と同じ回転数の出力が得られる。

特開昭５８－０２４６４３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の減速装置では、入力軸に太陽歯車が固定されているため、減速させない高速出力時であっても、太陽歯車や遊星歯車等の減速機構の分だけ慣性モーメントが増してしまう。そのため、高速出力時に速やかに高速回転まで加速させるには、大出力のモータが必要であった。

本発明は、低速出力と高速出力を切り替え可能な減速装置において、高速出力時の慣性モーメントを低減させることを目的とする。

本発明に係る減速装置は、
入力軸と、出力軸と、
前記入力軸の回転を第１の減速比で前記出力軸に伝達する減速機構と、
前記入力軸の回転を、前記第１の減速比よりも小さい第２の減速比で前記出力軸に伝達する伝達機構と、
前記入力軸の回転を、前記減速機構を介して前記出力軸に伝達するか、前記伝達機構を介して前記出力軸に伝達するかを切り替える減速比変更機構と、を有し、
前記減速比変更機構により、前記減速機構を介した第１回転伝達状態から前記伝達機構を介した第２回転伝達状態に切り替えられたときに、前記減速機構の少なくとも一部が前記入力軸の回転と同期しなくなり、
前記減速比変更機構は、
前記入力軸と前記出力軸との伝達状態を、前記減速機構を介した第１回転伝達状態と、前記伝達機構を介した第２回転伝達状態とに切り替え可能な２つの移動部材と、
前記２つの移動部材を互いに連動させつつ同時に移動させることで、前記入力軸と前記出力軸との伝達状態を前記第１回転伝達状態と前記第２回転伝達状態とに切り替える駆動機構と、を含み、
前記減速機構は、太陽歯車及び遊星歯車を含む遊星減速機構であり、
前記伝達機構は、前記太陽歯車を貫通して設けられている構成とした。

本発明によれば、低速出力と高速出力を切り替え可能な減速装置において、高速出力時の慣性モーメントを低減させることができる。

本発明の第１実施形態に係る減速装置の断面図である。 図１の減速装置が備える駆動ユニットの構成例を示す図であり、（ａ）がボールねじ式、（ｂ）がギヤ式、（ｃ）がウォーム式のものを示す図である。 図２の駆動ユニットのアームとクラッチ部材との連結構造を示す図である。 図３の連結構造の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る減速装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る減速装置１について説明する。

＜減速装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係る減速装置１の断面図である。以下では、図中の回転軸Ａｘ１に沿った方向を「軸方向」、回転軸Ａｘ１に垂直な方向を「径方向」、回転軸Ａｘ１を中心とする回転方向を「周方向」と定義する。また、図１では、回転軸Ａｘ１よりも上側と下側とで、後述する２つのクラッチ部材４０の軸方向位置が異なっており、回転軸Ａｘ１よりも上側では後述の低速出力状態における位置を示し、回転軸Ａｘ１よりも下側では後述の高速出力状態における位置を示している。

図１に示すように、減速装置１は、図示しないモータ等から入力軸１０に入力された回転運動を減速させて出力する低速出力状態と、当該回転運動を減速させずに出力する高速出力状態との、２つの状態を取り得るように構成されたものである。
具体的に、減速装置１は、入力軸１０と、出力軸１５と、第１歯車２０と、第２歯車３０と、第３歯車３５と、２つのクラッチ部材４０（第１クラッチ部材４１、第２クラッチ部材４２）とを備える。

入力軸１０は、２つの軸受１１（例えば玉軸受）を介して図示しないケーシングに回転自在に支持された状態で、回転軸Ａｘ１上に配置され、当該回転軸Ａｘ１を中心に回転する。入力軸１０の一端側（図中の右側）の部分には、図示しないモータ等の駆動源が連結される。
また、入力軸１０の他端側（図中の左側）の端部の外周面には、第１クラッチ部材４１と噛合する入力軸歯車１２が設けられている。
なお、以下の説明では、軸方向のうち、入力軸１０の一端側（図１の右側）を「入力側」といい、入力軸１０の他端側（図１の左側）を「出力側」という。

出力軸１５は、入力軸１０と同一の回転軸Ａｘ１上であって、入力軸１０との間に隙間を介在させつつその出力側に配置され、回転軸Ａｘ１を中心に回転する。出力軸１５の出力側の部分には、図示しない被駆動部材が連結される。

出力軸１５には、第１出力軸歯車部材１６と第２出力軸歯車部材１７が一体的に取り付けられている。
第１出力軸歯車部材１６は、略円筒状に形成され、出力軸１５のうち入力側の端部の外周に固定されている。この第１出力軸歯車部材１６の出力側の端部の外周面には、第１クラッチ部材４１と噛合する歯が設けられている。
第２出力軸歯車部材１７は、略円筒状に形成され、出力軸１５のうち、第１出力軸歯車部材１６よりも出力側の外周に固定されている。この第２出力軸歯車部材１７の入力側の端部の外周面には、第２クラッチ部材４２と噛合する歯が設けられている。

第１歯車２０は、円筒状に形成され、第１出力軸歯車部材１６と第２出力軸歯車部材１７の間であって第１出力軸歯車部材１６の直ぐ出力側の軸方向位置に配置されている。第１歯車２０は、２つの軸受２１（例えば円錐ころ軸受）を介して出力軸１５の外周面に回転自在に支持され、回転軸Ａｘ１を中心に回転する。この第１歯車２０の外周面には、第２歯車３０及び第１クラッチ部材４１と噛合する歯が設けられている。

第２歯車３０は、第１歯車２０を太陽歯車とする遊星歯車であり、当該第１歯車２０回りに複数（図１では１つのみ図示）配置されている。各第２歯車３０は、回転軸Ａｘ１と平行な回転軸Ａｘ２に沿った支持軸３１の外周面に、軸受３２（例えば複列円錐ころ軸受）を介して回転自在に支持され、回転軸Ａｘ２を中心に回転する。各第２歯車３０は、外周面に歯が設けられており、第１歯車２０に外接噛合するとともに、回転軸Ａｘ１を中心とする内周面に歯が設けられた内歯歯車３３に内接噛合する。内歯歯車３３は、図示しないケーシングに固定されている。
第２歯車３０を支持する支持軸３１は、第２歯車３０の出力側に配置された遊星キャリヤ３４に固定されている。遊星キャリヤ３４の内周面には、第３歯車３５と噛合する歯が設けられている。

第３歯車３５は、円筒状に形成され、第１歯車２０と第２出力軸歯車部材１７の間であって第２出力軸歯車部材１７の直ぐ入力側の軸方向位置に配置されている。第３歯車３５は、２つの軸受３６（例えば円錐ころ軸受）を介して出力軸１５の外周面に回転自在に支持され、回転軸Ａｘ１を中心に回転する。この第３歯車３５の外周面には、遊星キャリヤ３４及び第２クラッチ部材４２と噛合する歯が設けられている。

２つのクラッチ部材４０は、入力軸１０と出力軸１５との連結状態（回転の伝達状態）を、減速機構４５を介して連結させた低速出力状態（図１の上半部の状態）と、減速機構４５を介さずに直接的に連結させた高速出力状態（図１の下半部の状態）とに切り替えるための部材である。
減速機構４５は、本実施形態では遊星歯車機構であり、第１歯車２０（太陽歯車）、第２歯車３０（遊星歯車）、内歯歯車３３、遊星キャリヤ３４、第３歯車３５を含んで構成される。

２つのクラッチ部材４０のうち、第１クラッチ部材４１は、略段付き円筒状に形成され、入力軸１０と出力軸１５との対向部周辺の径方向外側を覆うように配置されている。この第１クラッチ部材４１は、軸方向に沿って所定の長さに亘り移動可能に構成されており、この軸方向への移動に伴って入力軸１０と出力軸１５の連結状態を切り替える。
第１クラッチ部材４１の入力側の端部の内周面には、入力軸１０の入力軸歯車１２と噛合する第１入力側歯車４１ａが設けられている。第１入力側歯車４１ａは、第１クラッチ部材４１が軸方向へ移動可能なように入力軸歯車１２と噛合するとともに、低速出力状態と高速出力状態との間での第１クラッチ部材４１の軸方向への移動に亘って入力軸歯車１２と噛合し続けるように構成されている。
第１クラッチ部材４１の出力側の端部の内周面には、第１出力軸歯車部材１６及び第１歯車２０と噛合可能な第１出力側歯車４１ｂが設けられている。この第１出力側歯車４１ｂは、第１クラッチ部材４１の軸方向への移動に伴って、第１出力軸歯車部材１６に噛合した状態と、第１歯車２０に噛合した状態とを取り得るように構成されている。
このような構成により、第１クラッチ部材４１は、軸方向への移動に伴って、第１入力側歯車４１ａが入力軸１０の入力軸歯車１２に噛合し、且つ第１出力側歯車４１ｂが第１歯車２０に噛合した状態（低速出力状態）と、第１入力側歯車４１ａが入力軸１０の入力軸歯車１２に噛合し、且つ第１出力側歯車４１ｂが第１出力軸歯車部材１６に噛合した状態（高速出力状態）とに切り替わる。

一方、第２クラッチ部材４２は、略円筒状に形成され、第３歯車３５と第２出力軸歯車部材１７の隣接部周辺の径方向外側を覆うように配置されている。この第２クラッチ部材４２は、軸方向に沿って所定の長さに亘り移動可能に構成されており、この軸方向への移動に伴って入力軸１０と出力軸１５の連結状態を切り替える。
第２クラッチ部材４２の入力側の端部の内周面には、第３歯車３５と噛合する第２入力側歯車４２ａが設けられている。第２入力側歯車４２ａは、第２クラッチ部材４２が軸方向へ移動可能なように第３歯車３５と噛合するとともに、低速出力状態と高速出力状態との間での第２クラッチ部材４２の軸方向への移動に亘って第３歯車３５と噛合し続けるように構成されている。
第２クラッチ部材４２の出力側の端部の内周面には、第２出力軸歯車部材１７と噛合可能な第２出力側歯車４２ｂが設けられている。この第２出力側歯車４２ｂは、第２クラッチ部材４２の軸方向への移動に伴って、第２出力軸歯車部材１７に噛合した状態と、この噛合を解除した状態とを取り得るように構成されている。
このような構成により、第２クラッチ部材４２は、軸方向への移動に伴って、第２入力側歯車４２ａが第３歯車３５に噛合し、且つ第２出力側歯車４２ｂが第２出力軸歯車部材１７に噛合した状態（低速出力状態）と、第２入力側歯車４２ａが第３歯車３５に噛合し、且つ第２出力側歯車４２ｂが噛合を解除した状態（高速出力状態）とに切り替わる。ただし、高速出力状態では第２入力側歯車４２ａが第３歯車３５に噛合していなくともよい。

これら２つのクラッチ部材４０は、駆動ユニット５０に駆動されることにより、互いに同期しつつ、軸方向に沿って互いに逆向きに移動する。２つのクラッチ部材４０と駆動ユニット５０は、本発明に係る減速比変更機構の一例に相当する。これら２つのクラッチ部材４０と駆動ユニット５０により、入力軸１０の回転を、減速機構４５を介して出力軸１５に伝達するか、減速機構４５を介さずに出力軸１５に伝達するかが切り替えられる。
図２は、駆動ユニット５０の構成例を示す図であり、（ａ）がボールねじ式、（ｂ）がギヤ式、（ｃ）がウォーム式のものを示す図である。
駆動ユニット５０は、１つの駆動源により２つのクラッチ部材４０を同時かつ逆方向に移動可能なものである。このような駆動ユニット５０の例としては、例えば、ボールねじ式、ギヤ式、ウォーム式のものが挙げられる。

ボールねじ式の駆動ユニット５０Ａは、図２（ａ）に示すように、モータ５１に連結されたボールねじ５２と、２対のアーム５３（５３ａ、５３ｂ）とを備えている。
ボールねじ５２は、回転軸Ａｘ１に平行に配置されるとともに、先端側と基端側とでねじの巻き方向が異なっている（例えば、先端側が左ねじ、基端側が右ねじ）。
２対のアーム５３の各々は、一端がボールねじ５２に連結されるとともに、他端が後述の連結構造により２つのクラッチ部材４０に個別に連結され、さらに中程の長さの部分が支点部５３ｃにより回動可能に支持されている。２対のアーム５３の一端部は、ボールねじ５２のうち、ねじの巻き方向が異なる先端側部分と基端側部分とに、それぞれ連結部材５２０を介して個別に連結されている。連結部材５２０は、アーム５３を回動可能に支持する回動軸５２１を有しており、この回動軸５２１が、アーム５３の長手方向に沿った長穴５２２内を移動可能な状態で当該アーム５３に連結されている。
このような構造により、ボールねじ式の駆動ユニット５０Ａでは、モータ５１を駆動してボールねじ５２を一の方向に回転させると、２つのクラッチ部材４０に個別に連結された２対のアーム５３の先端が、軸方向に沿って互いに逆向きの方向（例えば図中の白抜き矢印の方向）に移動する。また、モータ５１を駆動してボールねじ５２をその逆方向に回転させると、２対のアーム５３の先端が、軸方向に沿った互いに逆向きの方向であって一の方向への回転時とは反対の方向（例えば図中の黒塗り矢印の方向）に移動する。

ギヤ式の駆動ユニット５０Ｂは、図２（ｂ）に示すように、図示しないモータに連結された駆動ギヤ５５Ａと、この駆動ギヤ５５Ａに直列に連結された２つの従動ギヤ５５Ｂ、５５Ｃとを備えている。２つの従動ギヤ５５Ｂ、５５Ｃは、回転軸Ａｘ１に沿って並べられるとともに、２対のアーム５３（５３ａ、５３ｂ）を個別に支持している。２対のアーム５３の各々は、一端が２つの従動ギヤ５５Ｂ、５５Ｃの回転中心部に個別に固定されるとともに、他端が後述の連結構造により２つのクラッチ部材４０に個別に連結されている。
このような構造により、ギヤ式の駆動ユニット５０Ｂでは、モータを駆動して駆動ギヤ５５Ａを一の方向に回転させると、２つの従動ギヤ５５Ｂ、５５Ｃが互いに逆方向に回転し、これに伴って２対のアーム５３の先端が、軸方向に沿って互いに逆向きの方向（例えば図中の白抜き矢印の方向）に移動する。また、駆動ギヤ５５Ａをその逆方向に回転させると、今度は２対のアーム５３の先端が、軸方向に沿った互いに逆向きの方向であって一の方向への回転時とは反対の方向（例えば図中の黒塗り矢印の方向）に移動する。

ウォーム式の駆動ユニット５０Ｃは、図２（ｃ）に示すように、モータ５６Ａの駆動軸に直列に連結された２つのウォーム５６Ｂ、５６Ｃと、２つのウォーム５６Ｂ、５６Ｃに個別に連結された図示しないウォームホイールを収容した２つのウォームギヤボックス５７Ｂ、５７Ｃとを備えている。２つのウォームギヤボックス５７Ｂ、５７Ｃでは、２対のアーム５３（５３ａ、５３ｂ）が、互いに逆向きに回転するように、各々の内部のウォームホイールの回転中心部に連結されている。２対のアーム５３の各々は、ウォームホイールに連結された側とは反対側の端部が、後述の連結構造により２つのクラッチ部材４０に個別に連結されている。
このような構造により、ウォーム式の駆動ユニット５０Ｃでは、モータ５６Ａを駆動してウォーム５６Ｂ、５６Ｃを一の方向に回転させると、２対のアーム５３の先端が、軸方向に沿って互いに逆向きの方向（例えば図中の白抜き矢印の方向）に移動する。また、ウォーム５６Ｂ、５６Ｃをその逆方向に回転させると、今度は２対のアーム５３の先端が、軸方向に沿った互いに逆向きの方向であって一の方向への回転時とは反対の方向（例えば図中の黒塗り矢印の方向）に移動する。

図３は、駆動ユニット５０のアーム５３とクラッチ部材４０との連結構造を示す図であり、図４は、この連結構造の変形例を示す図である。なお、図３では、クラッチ部材４０を単純な円筒状として示すとともに、その内周面の歯の図示を省略している。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、駆動ユニット５０の各対のアーム５３は、クラッチ部材４０の回転軸Ａｘ１回りの回転を拘束せずに軸方向への移動力を伝達可能なように、当該クラッチ部材４０を先端部に支持している。
具体的には、対向する一対のアーム５３それぞれの内側に、径方向に沿った軸４０ｃ回りに回転可能なローラー４０ｂが取り付けられている。一方、クラッチ部材４０の外周面には、ローラー４０ｂの直径に対応した幅を有する溝４０ａが、周方向に沿って全周に亘り設けられている。そして、一対のアーム５３の各ローラー４０ｂが、クラッチ部材４０の溝４０ａ内の側面を転動可能なように、当該溝４０ａ内に嵌合されている。
このような構成により、一対のアーム５３は、ローラー４０ｂの転動によりクラッチ部材４０の回転軸Ａｘ１回りの回転を許容しつつ、当該ローラー４０ｂが溝４０ａ内の側面を押すことにより、クラッチ部材４０を軸方向に移動させることができる。

なお、上記ではアーム５３のローラー４０ｂが溝４０ａ内の側面を転動（転がり接触）するものとしたが、クラッチ部材４０の回転が速い場合には、ローラー４０ｂに代えて、溝４０ａ内の側面とすべり接触するシフターを用いてもよい。
あるいは、クラッチ部材４０の回転がさらに速い場合には、図４に示すように、その回転数に対応したｄｎ値を有する玉軸受４０ｅを用いてもよい。この場合には、クラッチ部材４０の外周面を支持する玉軸受４０ｅを、その外周側に配置したアダプター４０ｆで支持し、このアダプター４０ｆとアーム５３とをピン４０ｇで固定すればよい。なお、図４では、玉軸受４０ｅにより第２クラッチ部材４２を支持する状態を例示したが、第１クラッチ部材４１にも同様の構造を適用できるのはもちろんである。

＜動作説明＞
続いて、入力軸１０と出力軸１５との連結状態を低速出力状態から高速出力状態に切り替える際の減速装置１の動作について説明する。

まず低速出力状態においては、図１の上半部に示すように、第１クラッチ部材４１は、入力側の第１入力側歯車４１ａが入力軸１０の入力軸歯車１２に噛合し、出力側の第１出力側歯車４１ｂが第１歯車２０に噛合している。また、第２クラッチ部材４２は、入力側の第２入力側歯車４２ａが第３歯車３５に噛合し、出力側の第２出力側歯車４２ｂが第２出力軸歯車部材１７に噛合している。
そのため、低速出力状態では、モータ等の駆動源により入力軸１０が回転すると、この回転運動が減速機構４５（第１歯車２０、第２歯車３０、内歯歯車３３、遊星キャリヤ３４、第３歯車３５）を介して出力軸１５に伝わる。これにより、第１歯車２０の歯数をｚａ、内歯歯車３３の歯数をｚｃとして、減速比＝（ｚａ＋ｚｃ）／ｚａで減速された回転運動が出力軸１５に伝達され、被駆動部材に出力される。

この低速出力状態において、駆動ユニット５０を駆動し、図１の下半部に示すように、第１クラッチ部材４１を入力側に移動させ、第２クラッチ部材４２を出力側に移動させると、入力軸１０と出力軸１５の連結状態が高速出力状態に切り替わる。
この高速出力状態においては、第１クラッチ部材４１は、入力側の第１入力側歯車４１ａが入力軸１０の入力軸歯車１２に噛合し、出力側の第１出力側歯車４１ｂが第１出力軸歯車部材１６に噛合している。また、第２クラッチ部材４２は、入力側の第２入力側歯車４２ａが第３歯車３５に噛合しているものの、出力側の第２出力側歯車４２ｂがどの歯車にも噛合していない。つまり、高速出力状態では、第１クラッチ部材４１が出力軸１５端部の第１出力軸歯車部材１６と噛合することで、入力軸１０と出力軸１５とが直接的に連結されている。この第１クラッチ部材４１と、第１出力軸歯車部材１６と、出力軸１５のうち第１歯車２０内を貫通する部分とは、本発明に係る伝達機構の一例に相当する。

このように、高速出力状態では、入力軸１０と出力軸１５とが直接的に連結されている。これにより、入力軸１０に加えられた回転運動は、その回転数のまま（つまり減速比＝１で）出力軸１５に伝達される。なお、高速出力状態の減速比は１に限定されず、低速出力状態の減速比よりも小さければ、１以下であってもよいし、１より大きくてもよい。
この高速出力状態では、入力軸１０と出力軸１５とが、減速機構４５を介さずに（すなわち、減速機構４５に動力を伝達しない連結状態で）連結されている。そして、減速機構４５に含まれる複数の回転部材（第１歯車２０、第２歯車３０、遊星キャリヤ３４、第３歯車３５）の全てが回転を停止させる。これにより、高速出力状態における回転系の慣性モーメントを、減速機構が入力軸とともに回転していた従来よりも低減させることができる。なお、このときには、減速機構４５に含まれる全ての回転部材が回転を停止させなくともよく、減速機構４５の少なくとも一部が入力軸１０の回転と同期しなくなればよい。例えば、減速機構４５のうち、いずれかの回転部材だけが入力軸１０の回転と同期していなければよく、この回転部材以外の例えば第１歯車２０が入力軸１０の回転と同期していてもよい。ここで、入力軸１０の回転と同期しないとは、入力軸１０の回転が減速機構４５の回転部材に伝達されていないことを指す。したがって、減速機構４５の一部が、駆動源からの入力（入力軸１０の回転が伝達される）以外の要因（振動やその他の外力等）により回転していてもよい。
また、この高速出力状態から駆動ユニット５０を駆動し、今度は第１クラッチ部材４１を出力側に移動させ、第２クラッチ部材４２を入力側に移動させることにより、再び低速出力状態に復帰させることができる。

＜第１実施形態の技術的効果＞
以上のように、第１実施形態に係る減速装置１によれば、２つのクラッチ部材４０及び駆動ユニット５０により、所定の減速比の低速出力状態から、それよりも小さい減速比の高速出力状態に切り替えられたときに、減速機構４５の少なくとも一部が入力軸１０の回転と同期しなくなる。
これにより、低速出力状態と高速出力状態とを切り替え可能な減速装置１において、高速出力状態における慣性モーメントを、減速機構が入力軸とともに回転していた従来よりも低減させることができる。ひいては、高速出力状態において、高出力のモータ等を必要とすることなく、速やかに高速回転まで加速することができる。

また、第１実施形態によれば、入力軸１０と出力軸１５とが同一直線上に配置されているので、特に高速出力状態において、入力軸１０と出力軸１５を直接的に連結させて、好適に出力を取り出すことができる。

また、第１実施形態によれば、低速出力状態から高速出力状態に切り替えられたときに、減速機構４５に含まれる複数の回転部材の全てが回転を停止させるので、高速出力状態における慣性モーメントを、より確実に低減させることができる。

また、第１実施形態によれば、減速機構４５に含まれる複数の回転部材が、入力軸１０及び出力軸１５の回転軸Ａｘ１に対し、その径方向外側に配置されている。
そのため、高速出力状態において、これら複数の回転部材と入力軸１０との連結を解除することにより、当該複数の回転部材分の大きな慣性モーメントを好適に低減させることができる。

また、第１実施形態によれば、２つのクラッチ部材４０の軸方向に沿った移動により、入力軸１０と出力軸１５の連結状態を低速出力状態と高速出力状態とに切り替え可能であり、駆動ユニット５０が、これら２つのクラッチ部材４０を互いに同期させつつ移動させる。
そのため、駆動ユニット５０の動作を制御することにより、簡便に低速出力状態と高速出力状態とを切り替えることができる。

［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態に係る減速装置２について説明する。

＜減速装置の構成＞
図５は、第２実施形態に係る減速装置２の断面図である。以下では、図中の回転軸Ａｘ３に沿った方向を「軸方向」、回転軸Ａｘ３に垂直な方向を「径方向」、回転軸Ａｘ３を中心とする回転方向を「周方向」と定義する。また、図５では、回転軸Ａｘ３よりも上側と下側とで、後述する２つのクラッチ部材９０の軸方向位置が異なっており、回転軸Ａｘ３よりも上側では後述の低速出力状態における位置を示し、回転軸Ａｘ３よりも下側では後述の高速出力状態における位置を示している。

第２実施形態に係る減速装置２は、低速出力状態における減速機構が、遊星歯車機構でなく平行軸歯車機構である点において、上記第１実施形態に係る減速装置１と異なる。
具体的には、図５に示すように、減速装置２は、入力軸６０と、出力軸６５と、平行軸７０と、第１歯車８０と、第２歯車８５と、２つのクラッチ部材９０（第１クラッチ部材９１、第２クラッチ部材９２）とを備える。

入力軸６０は、軸受６１（例えば複列円錐ころ軸受及び玉軸受）を介して図示しないケーシングに回転自在に支持された状態で、回転軸Ａｘ３上に配置され、当該回転軸Ａｘ３を中心に回転する。入力軸６０の一端側（図中の左側）の部分には、図示しないモータ等の駆動源が連結される。
また、入力軸６０の他端側（図中の右側）の端部の外周面には、後述する第１クラッチ部材９１の第１内歯歯車９１ｃと噛合する入力軸歯車６２が設けられている。
なお、以下の説明では、軸方向のうち、入力軸６０の一端側（図５の左側）を「入力側」といい、入力軸６０の他端側（図５の右側）を「出力側」という。

出力軸６５は、入力軸６０と同一の回転軸Ａｘ３上であって、入力軸６０との間に隙間を介在させつつその出力側に配置されている。出力軸６５は、軸受６６（例えば複列円錐ころ軸受及び玉軸受）を介して支持部材６７に回転自在に支持されており、回転軸Ａｘ３を中心に回転する。出力軸６５の出力側の部分には、図示しない被駆動部材が連結される。
また、出力軸６５の入力側の端部の外周面には、後述する第２クラッチ部材９２の第２内歯歯車９２ｃと噛合する出力軸歯車６８が設けられている。

第１歯車８０は、略円筒状に形成され、入力軸歯車６２の直ぐ入力側の軸方向位置に配置されている。第１歯車８０は、２つの軸受８１（例えば玉軸受）を介して入力軸６０の外周面に回転自在に支持され、回転軸Ａｘ３を中心に回転する。この第１歯車８０の外周面には、後述する平行軸７０の第１平行軸歯車部材７３と噛合する歯が設けられている。
また、第１歯車８０の出力側の側面には、後述する第１クラッチ部材９１の第１入力側ギヤ９１ａと噛合する入力軸ギヤ８０ａが設けられている。

第２歯車８５は、略円筒状に形成され、出力軸歯車６８の直ぐ出力側の軸方向位置に配置されている。第２歯車８５は、２つの軸受８６（例えば円錐ころ軸受）を介して出力軸６５の外周面に回転自在に支持され、回転軸Ａｘ３を中心に回転する。この第２歯車８５の外周面には、後述する平行軸７０の第２平行軸歯車７４と噛合する歯が設けられている。
また、第２歯車８５の入力側の側面には、後述する第２クラッチ部材９２の第２出力側ギヤ９２ｂと噛合する出力軸ギヤ８５ａが設けられている。

平行軸７０は、２つの軸受７１、７２（例えば円錐ころ軸受）を介して図示しないケーシングに回転自在に支持された状態で、回転軸Ａｘ３と平行な回転軸Ａｘ４上に配置され、当該回転軸Ａｘ４を中心に回転する。
平行軸７０のうち、第１歯車８０に対応する軸方向位置には、第１平行軸歯車部材７３が一体的に取り付けられている。第１平行軸歯車部材７３は、略円筒状に形成され、外周面に第１歯車８０と噛合する歯が設けられている。
また、平行軸７０のうち、第２歯車８５に対応する軸方向位置の外周面には、当該第２歯車８５と噛合する第２平行軸歯車７４が設けられている。

２つのクラッチ部材９０は、入力軸６０と出力軸６５との連結状態を、減速機構９５を介して連結させた低速出力状態（図５の上半部の状態）と、減速機構９５を介さずに直接的に連結させた高速出力状態（図５の下半部の状態）とに切り替えるための部材である。
減速機構９５は、本実施形態では平行軸歯車機構であり、第１歯車８０、第１平行軸歯車部材７３、平行軸７０、第２平行軸歯車７４、第２歯車８５を含んで構成される。

２つのクラッチ部材９０のうち、第１クラッチ部材９１は、略円筒状に形成され、入力軸６０の出力側端部の径方向外側を覆うように配置されている。この第１クラッチ部材９１は、軸方向に沿って所定の長さに亘り移動可能に構成されており、この軸方向への移動に伴って入力軸６０と出力軸６５の連結状態を切り替える。
第１クラッチ部材９１の内周面には、入力軸６０の入力軸歯車６２と噛合する第１内歯歯車９１ｃが設けられている。第１内歯歯車９１ｃは、第１クラッチ部材９１が軸方向へ移動可能なように入力軸歯車６２と噛合するとともに、低速出力状態と高速出力状態との間での第１クラッチ部材９１の軸方向への移動に亘って入力軸歯車６２と噛合し続けるように構成されている。
第１クラッチ部材９１の入力側の側面には、第１歯車８０の入力軸ギヤ８０ａと噛合可能な第１入力側ギヤ９１ａが設けられている。この第１入力側ギヤ９１ａは、第１クラッチ部材９１の軸方向への移動に伴って、第１歯車８０の入力軸ギヤ８０ａに噛合した状態と、この噛合を解除した状態とを取り得るように構成されている。
第１クラッチ部材９１の出力側の側面には、第２クラッチ部材９２の第２入力側ギヤ９２ａと噛合可能な第１出力側ギヤ９１ｂが設けられている。この第１出力側ギヤ９１ｂは、第１クラッチ部材９１及び第２クラッチ部材９２の軸方向への移動に伴って、第２クラッチ部材９２の第２入力側ギヤ９２ａに噛合した状態と、この噛合を解除した状態とを取り得るように構成されている。
このような構成により、第１クラッチ部材９１は、第２クラッチ部材９２とともに軸方向に移動することにより、第１入力側ギヤ９１ａが第１歯車８０の入力軸ギヤ８０ａに噛合し、且つ第１出力側ギヤ９１ｂが噛合を解除した状態（低速出力状態）と、第１入力側ギヤ９１ａが噛合を解除し、且つ第１出力側ギヤ９１ｂが第２クラッチ部材９２の第２入力側ギヤ９２ａに噛合した状態（高速出力状態）とに切り替わる。

一方、第２クラッチ部材９２は、略円筒状に形成され、出力軸６５の入力側端部の径方向外側を覆うように配置されている。この第２クラッチ部材９２は、軸方向に沿って所定の長さに亘り移動可能に構成されており、この軸方向への移動に伴って入力軸６０と出力軸６５の連結状態を切り替える。第１クラッチ部材９１及び第２クラッチ部材９２は、本発明に係る伝達機構の一例に相当する。
第２クラッチ部材９２の内周面には、出力軸６５の出力軸歯車６８と噛合する第２内歯歯車９２ｃが設けられている。第２内歯歯車９２ｃは、第２クラッチ部材９２が軸方向へ移動可能なように出力軸歯車６８と噛合するとともに、低速出力状態と高速出力状態との間での第２クラッチ部材９２の軸方向への移動に亘って出力軸歯車６８と噛合し続けるように構成されている。
第２クラッチ部材９２の入力側の側面には、第１クラッチ部材９１の第１出力側ギヤ９１ｂと噛合可能な第２入力側ギヤ９２ａが設けられている。この第２入力側ギヤ９２ａは、第１クラッチ部材９１及び第２クラッチ部材９２の軸方向への移動に伴って、第１クラッチ部材９１の第１出力側ギヤ９１ｂに噛合した状態と、この噛合を解除した状態とを取り得るように構成されている。
第２クラッチ部材９２の出力側の側面には、第２歯車８５の出力軸ギヤ８５ａと噛合可能な第２出力側ギヤ９２ｂが設けられている。この第２出力側ギヤ９２ｂは、第２クラッチ部材９２の軸方向への移動に伴って、第２歯車８５の出力軸ギヤ８５ａに噛合した状態と、この噛合を解除した状態とを取り得るように構成されている。
このような構成により、第２クラッチ部材９２は、第１クラッチ部材９１とともに軸方向に移動することにより、第２入力側ギヤ９２ａが噛合を解除し、且つ第２出力側ギヤ９２ｂが第２歯車８５の出力軸ギヤ８５ａに噛合した状態（低速出力状態）と、第２入力側ギヤ９２ａが第１クラッチ部材９１の第１出力側ギヤ９１ｂに噛合し、且つ第２出力側ギヤ９２ｂが噛合を解除した状態（高速出力状態）とに切り替わる。

これら２つのクラッチ部材９０は、上述した第１実施形態のものと同様の駆動ユニット５０に駆動されて、軸方向に沿って互いに逆向きに移動し、これにより、入力軸６０と出力軸６５との連結状態を低速出力状態と高速出力状態に切り替える。２つのクラッチ部材９０と駆動ユニット５０は、本発明に係る減速比変更機構の一例に相当する。これら２つのクラッチ部材９０と駆動ユニット５０により、入力軸６０の回転を、減速機構９５を介して出力軸６５に伝達するか、減速機構９５を介さずに出力軸６５に伝達するかが切り替えられる。

＜動作説明＞
続いて、入力軸６０と出力軸６５との連結状態を低速出力状態から高速出力状態に切り替える際の減速装置２の動作について説明する。

まず低速出力状態においては、図５の上半部に示すように、第１クラッチ部材９１は、入力側の第１入力側ギヤ９１ａが第１歯車８０の入力軸ギヤ８０ａに噛合し、出力側の第１出力側ギヤ９１ｂが噛合を解除している。また、第２クラッチ部材９２は、入力側の第２入力側ギヤ９２ａが噛合を解除し、出力側の第２出力側ギヤ９２ｂが第２歯車８５の出力軸ギヤ８５ａに噛合している。
そのため、低速出力状態では、モータ等の駆動源により入力軸６０が回転すると、この回転運動が減速機構９５（第１歯車８０、第１平行軸歯車部材７３、平行軸７０、第２平行軸歯車７４、第２歯車８５）を介して出力軸６５に伝わる。これにより、第１歯車８０と第１平行軸歯車部材７３との減速比をｉ１、第２平行軸歯車７４と第２歯車８５との減速比をｉ２として、正味の減速比＝ｉ１×ｉ２（＞１）で減速された回転運動が出力軸６５に伝達され、被駆動部材に出力される。

この低速出力状態において、駆動ユニット５０を駆動し、図５の下半部に示すように、第１クラッチ部材９１を出力側に移動させ、第２クラッチ部材９２を入力側に移動させると、入力軸６０と出力軸６５の連結状態が高速出力状態に切り替わる。
この高速出力状態においては、第１クラッチ部材９１の第１出力側ギヤ９１ｂと第２クラッチ部材９２の第２入力側ギヤ９２ａとが互いに噛合しており、第１クラッチ部材９１の第１入力側ギヤ９１ａと第２クラッチ部材９２の第２出力側ギヤ９２ｂは噛合を解除している。

このように、高速出力状態では、入力軸６０と出力軸６５とが直接的に連結されている。これにより、入力軸６０に加えられた回転運動は、その回転数のまま（つまり減速比＝１で）出力軸６５に伝達される。なお、高速出力状態の減速比は１に限定されず、低速出力状態の減速比よりも小さければ、１以下であってもよいし、１より大きくてもよい。
この高速出力状態では、入力軸６０と出力軸６５とが、減速機構９５を介さずに（すなわち、減速機構９５に動力を伝達しない連結状態で）連結されている。そして、減速機構９５に含まれる複数の回転部材（第１歯車８０、第１平行軸歯車部材７３、平行軸７０、第２歯車８５）の全てが回転を停止させる。これにより、高速出力状態における回転系の慣性モーメントを、減速機構が入力軸とともに回転していた従来よりも低減させることができる。なお、このときには、減速機構９５に含まれる全ての回転部材が回転を停止させなくともよく、減速機構９５の少なくとも一部が入力軸６０の回転と同期しなくなればよい。ここで、入力軸６０の回転と同期しないとは、入力軸６０の回転が減速機構９５の回転部材に伝達されていないことを指す。したがって、減速機構９５の一部が、駆動源からの入力以外の要因（振動やその他の外力等）により回転していてもよい。
また、この高速出力状態から駆動ユニット５０を駆動し、今度は第１クラッチ部材９１を入力側に移動させ、第２クラッチ部材９２を出力側に移動させることにより、再び低速出力状態に復帰させることができる。

＜第２実施形態の技術的効果＞
以上のように、第２実施形態に係る減速装置２によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
すなわち、第２実施形態によれば、２つのクラッチ部材９０及び駆動ユニット５０により、所定の減速比の低速出力状態から、それよりも小さい減速比の高速出力状態に切り替えられたときに、減速機構９５の少なくとも一部が入力軸６０の回転と同期しなくなる。
これにより、低速出力状態と高速出力状態とを切り替え可能な減速装置２において、高速出力状態における慣性モーメントを、減速機構が入力軸とともに回転していた従来よりも低減させることができる。ひいては、高速出力状態において、高出力のモータ等を必要とすることなく、速やかに高速回転まで加速することができる。

また、第２実施形態によれば、入力軸６０と出力軸６５とが同一直線上に配置されているので、特に高速出力状態において、入力軸６０と出力軸６５を直接的に連結させて、好適に出力を取り出すことができる。

また、第２実施形態によれば、低速出力状態から高速出力状態に切り替えられたときに、減速機構９５に含まれる複数の回転部材の全てが回転を停止させるので、高速出力状態における慣性モーメントを、より確実に低減させることができる。

また、第２実施形態によれば、減速機構９５に含まれる複数の回転部材が、入力軸６０及び出力軸６５の回転軸Ａｘ３に対し、その径方向外側に配置されている。
そのため、高速出力状態において、これら複数の回転部材と入力軸６０との連結を解除することにより、当該複数の回転部材分の大きな慣性モーメントを好適に低減させることができる。

また、第２実施形態によれば、２つのクラッチ部材９０の軸方向に沿った移動により、入力軸６０と出力軸６５の連結状態を低速出力状態と高速出力状態とに切り替え可能であり、駆動ユニット５０が、これら２つのクラッチ部材９０を互いに同期させつつ移動させる。
そのため、駆動ユニット５０の動作を制御することにより、簡便に低速出力状態と高速出力状態とを切り替えることができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の第１及び第２の実施形態に限られない。
例えば、上記実施形態では、入力軸と出力軸が同一直線上に配置されることとしたが、これら入力軸と出力軸は同一直線上に配置されていなくともよい。この場合、減速機構に含まれる複数の回転部材の少なくとも１つが、入力軸及び出力軸の少なくとも一方の回転軸に対し、その径方向外側に配置されていればよい。

また、上記実施形態では、減速機構が遊星歯車機構又は平行軸歯車機構であることとしたが、減速機構は複数の回転部材を含んでいればよく、その構成は特に限定されない。この場合における減速比も特に限定されない。さらに、この場合の回転部材は歯車に限定されず、例えば転がり接触で動力伝達するトラクションドライブなどを含んでもよい。

また、上記実施形態では、２つのクラッチ部材が軸方向に沿って互いに逆方向に移動することにより、低速出力状態と高速出力状態とに切り替わることとした。しかし、クラッチ部材は、低速出力状態と高速出力状態とに切り替え可能なものであればよく、その数量、移動方向、歯の構造等は特に限定されない。すなわち、２つのクラッチ部材は、互いに逆方向に移動するものでなくてもよい。また、１つのクラッチ部材ごとに駆動機構が設けられていてもよい。駆動ユニット５０についても、クラッチ部材を駆動できれば、ボールねじ式、ギヤ式、ウォーム式に限定されず、例えば油圧シリンダを用いたものであってもよい。

また、本発明に係る減速装置は、低速出力状態と高速出力状態との切り替えが有効な機械装置全般に、好適に適用可能である。
例えば、プレス機械（サーボプレス）に適用し、スライドが下がって加工対象をプレスするタイミングでは低速出力状態とするとともに、スライドが上昇して空走するときには高速出力状態としてもよい。これにより、プレス時には適正な荷重を出力させつつ、空走時には速やかにスライドを動かして、作業の効率化を図ることができる。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１、２ 減速装置
１０、６０ 入力軸
１５、６５ 出力軸
２０ 第１歯車
３０ 第２歯車
３３ 内歯歯車
３４ 遊星キャリヤ
３５ 第３歯車
４０、９０ クラッチ部材
４１、９１ 第１クラッチ部材
４２、９２ 第２クラッチ部材
４５、９５ 減速機構
５０ 駆動ユニット
７０ 平行軸
７３ 第１平行軸歯車部材
７４ 第２平行軸歯車
８０ 第１歯車
８５ 第２歯車
Ａｘ１、Ａｘ３ 回転軸

Claims (7)

1. 入力軸と、出力軸と、
   前記入力軸の回転を第１の減速比で前記出力軸に伝達する減速機構と、
   前記入力軸の回転を、前記第１の減速比よりも小さい第２の減速比で前記出力軸に伝達する伝達機構と、
   前記入力軸の回転を、前記減速機構を介して前記出力軸に伝達するか、前記伝達機構を介して前記出力軸に伝達するかを切り替える減速比変更機構と、を有し、
   前記減速比変更機構により、前記減速機構を介した第１回転伝達状態から前記伝達機構を介した第２回転伝達状態に切り替えられたときに、前記減速機構の少なくとも一部が前記入力軸の回転と同期しなくなり、
   前記減速比変更機構は、
   前記入力軸と前記出力軸との伝達状態を、前記減速機構を介した第１回転伝達状態と、前記伝達機構を介した第２回転伝達状態とに切り替え可能な２つの移動部材と、
   前記２つの移動部材を互いに連動させつつ同時に移動させることで、前記入力軸と前記出力軸との伝達状態を前記第１回転伝達状態と前記第２回転伝達状態とに切り替える駆動機構と、を含み、
   前記減速機構は、太陽歯車及び遊星歯車を含む遊星減速機構であり、
   前記伝達機構は、前記太陽歯車を貫通して設けられている、
   減速装置。
2. 前記入力軸と前記出力軸とが同一直線上に配置されている、
   請求項１に記載の減速装置。
3. 前記減速機構は、前記減速比変更機構を除く複数の回転部材を含み、
   前記減速比変更機構により、前記減速機構を介した第１回転伝達状態から前記伝達機構を介した第２回転伝達状態に切り替えられたときに、前記複数の回転部材の全てが前記入力軸の回転と同期しなくなる、
   請求項１又は請求項２に記載の減速装置。
4. 前記回転部材は、前記入力軸及び前記出力軸の少なくとも一方の回転軸の径方向外側に配置されている、
   請求項３に記載の減速装置。
5. 前記駆動機構は、前記２つの移動部材を、互いに前記入力軸の軸方向において逆方向に移動させる、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の減速装置。
6. 前記遊星減速機構は、前記遊星歯車の側方に配置され、前記遊星歯車の公転と同期するキャリヤと、前記キャリヤと噛み合う第３歯車と、を有し、
   前記移動部材は、前記減速機構を介した第１回転伝達状態では前記第３歯車と前記出力軸とを連結させ、前記伝達機構を介した第２回転伝達状態では前記第３歯車と前記出力軸との連結を解除する、
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載の減速装置。
7. 前記減速装置は、プレス機械に用いられる減速装置であって、
   前記減速比変更機構は、前記プレス機械が加工対象物をプレスするときに前記第１回転伝達状態とし、前記プレス機械が加工対象物に対して離間方向に移動するときに前記第２回転伝達状態とするように、前記入力軸と前記出力軸との伝達状態を切り替える、
   請求項１から請求項６の何れか一項に記載の減速装置。

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