JP2002310245A - 変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速装置に、別にギヤ組替え用の装置を設け
た場合は、変速装置全体が大型化してしまい、例えばソ
ーラーカーでは別に設けたギヤ変速用の装置を用いて変
速を行うと、電力の消費が大きくなってしまうといった
課題がある。 【解決手段】 入力軸２の正回転時にはその角速度はそ
のまま出力軸４に伝達され、入力軸２の他方向の回転時
には支持部材２０の軸心１０回りの回転が停止されて各
遊星ギヤ１４がその場で正回転することで入力軸２の角
速度が減速されて出力軸４に伝達される減速機構Gを備
えたので、特別なギヤ組替え用の装置を用いることなく
入力軸２の角速度を減速させて出力軸４に伝達させるこ
とができ、変速装置１に別にギヤ組替え用の装置を設け
る必要がなく簡単な構成となり、変速装置全体が大型化
するのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変速装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ソーラーカーなどの車両に用い
られる変速装置において、ギヤの変速を行なう際には、
別に設けたギヤ組替え用の装置を用いて行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、変速装
置に、別にギヤ組替え用の装置を設けた場合は、変速装
置全体が大型化してしまう。また、例えばソーラーカー
では走行に際して電力の消費を極力抑えることが必要で
あるが、上記のように別に設けたギヤ組替え用の装置を
用いて変速を行うと、電力の消費が大きくなってしまう
といった課題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明における課題解決
手段は、入力軸を軸心回りに所定の角速度で一方向に回
転させた際に、出力軸を軸心回りに一方向に回転させ、
入力軸を軸心回りに所定の角速度で一方向と反対の他方
向に回転させた際に、出力軸を軸心回りに一方向に減速
して回転させるための減速機構が設けられている。

【０００５】上記構成によれば、入力軸を軸心回りに所
定の角速度で一方向に回転させた際に、出力軸が軸心回
りに一方向に回転し、入力軸を軸心回りに所定の角速度
で一方向と反対の他方向に回転させた際に、出力軸が軸
心回りに一方向に減速して回転するので、減速操作に際
して特別な変速用の装置を用いる必要がない。

【０００６】また前記減速機構に、入力軸の軸心回りの
回転に伴なって回転する中心回転体と、この中心回転体
を内輪部材としてその外周部に接触して中心回転体に公
転可能に設けられた複数の遊星回転体と、これら遊星回
転体の外輪部材とが設けられ、この外輪部材と前記出力
軸とは連結部を介して連結され、前記入力軸と連結部と
が、入力軸の回転に対して出力軸を一方向にのみ回転可
能に支持する一方向クラッチを介して連結され、前記入
力軸と、前記各遊星回転体を支軸を介して自転可能に支
持するとともに入力軸の軸心回りに公転可能に支持する
支持部材とが、この支持部材を取付けた取付け部に対し
て一方向にのみ回転可能に支持する前記一方向クラッチ
とは別の一方向クラッチを介して連結されている。

【０００７】上記構成において、入力軸を一方向に軸心
回りに回転させると、中心回転体が入力軸の回転ととも
に軸心回りに回転し、別の一方向クラッチはフリーであ
るので、取付け部に対して支持部材が軸心回りに回転し
て遊星回転体が軸心回りに公転し、出力軸は、ロック状
態となっている一方向クラッチにより軸心回りに入力軸
と同一の角加速度をもって同一の一方向に回転する。

【０００８】ところで、入力軸が軸心回りに一方向と反
対の他方向に回転すると、別の一方向クラッチがロック
状態となって支持部材の軸心回りの回転が停止されるの
で、中心回転体の反対方向の回転に伴なって各遊星回転
体が支軸回りに回転する。入力軸が他方向に軸心回りに
回転すると、一方向クラッチは出力軸をフリーに支持し
た状態になるとともに、支持部材の軸心回りの回転がロ
ックした状態になり、遊星回転体がその場で支軸回りに
回転する。そうすると、入力軸の回転は遊星回転体によ
って減速されて外輪部材が軸心回りに一方向に回転し、
従って出力軸が入力軸の回転速度に比して減速された状
態で軸心回りに回転する。このように、入力軸が一方向
に回転する場合はその回転速度と等しい回転速度で出力
軸が一方向に軸心回りに回転し、入力軸が他方向に軸心
回りに回転すると、入力軸の回転数が減速されて一方向
の回転として出力軸に伝達される。

【０００９】また、前記中心回転体として太陽ギヤが用
いられ、前記遊星回転体として太陽ギヤと噛合する遊星
ギヤが用いられ、前記外輪部材としてリングギヤが用い
られている。

【００１０】この構成によれば、太陽ギヤ、遊星ギヤお
よびリングギヤの噛合により入力軸の一方向の回転がそ
のまま出力軸に伝達され、入力軸の他方向の回転が減速
されて出力軸の一方向の回転として伝達される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
変速装置を、図１の構成を示す断面図、図２の使用例を
示す概略図に基づいて説明する。

【００１２】本発明の実施の形態に係る変速装置１は、
例えばソーラーカーにおける二段変速装置として用いら
れるもので、この変速装置１は、入力軸２を軸心１０回
りに一方向に回転させた際に、出力軸４を軸心１０回り
に一方向に回転させ、入力軸２を軸心１０回りに一方向
と反対の他方向に回転させた際にも、出力軸４を軸心１
０回りに一方向に減速して回転させるための減速機構Ｇ
が設けられている。

【００１３】そして前記減速機構Ｇに、遊星歯車機構３
が設けられ、この遊星歯車機構３は、前記入力軸２の軸
心１０回りの回転に伴なって回転する太陽ギヤ（中心回
転体）１３と、この太陽ギヤ１３を内輪部材としてその
外周部に噛合して太陽ギヤ１３に公転可能に設けられた
複数の遊星ギヤ（遊星回転体）１４と、これら遊星ギヤ
１４の外輪部材、すなわちリングギヤ１７とから構成さ
れ、さらに前記減速機構Ｇにはリングギヤ１７と前記出
力軸４とを連結する連結部と、入力軸２の一方向の回転
時に出力軸４に動力を伝達する一方向クラッチ２２と、
入力軸２の他方向の回転時に出力軸４に動力を伝達す
る、前記一方向クラッチ２２とは別の一方向クラッチ２
３とを備えている。

【００１４】前記入力軸２は、基台５にボルト６ａ止め
によって固定されたハウジング７の挿通孔８ａに一方か
ら挿通され、入力軸２の基端側は第一転がり軸受９を介
してハウジング７に軸心１０回りに回転自在に支持され
ている。前記出力軸４はハウジング７の他方側凹部８ｂ
に配置され、この出力軸４は、途中に連結部としての段
付き部１１を有して小径部４Ａと大径部４Ｂとからなる
環状に形成され、この出力軸４の小径部４Ａは、前記入
力軸２の先端側に挿通されるとともに、小径部４Ａは第
二転がり軸受１２を介して前記入力軸２に回転自在に取
付けられている。

【００１５】前記太陽ギヤ１３は、入力軸２の途中にそ
の拡径部１５まで挿入して嵌合され、前記太陽ギヤ１３
の入力軸２先端側に段付き部１１よりも小径の固定用環
部材１６が太陽ギヤ１３に重ねて嵌合されて、太陽ギヤ
１３は拡径部１５と固定用環部材１６とに挟持されてい
る。

【００１６】前記固定用環部材１６、太陽ギヤ１３およ
び拡径部１５は、これらに貫通するボルト６ｂによって
一体化され、太陽ギヤ１３は入力軸２の回転に同期して
軸心１０回りに回転するよう構成されている。

【００１７】前記遊星ギヤ１４は、太陽ギヤ１３の周囲
に４個配置され、遊星ギヤ１４に噛合するリングギヤ１
７は、前記出力軸４の大径部４Ｂと等しい径に形成さ
れ、出力軸４とリングギヤ１７とは取付けボルト６ｃに
よって一体化されている。そして、前記出力軸４および
リングギヤ１７は、その外周部が前記ハウジング７の他
側に第三転がり軸受１８を介して回転自在に支持されて
いる。

【００１８】前記拡径部１５の外周部には、第四転がり
軸受１９を介して支持部材２０が軸心１０回りに回転自
在に取付けられ、前記各遊星ギヤ１４は、この支持部材
２０の盤面に、入力軸２と平行に配置した支軸２１を介
して自転可能に支持されている。

【００１９】前記出力軸４における段付き部１１の内周
面と固定用環部材１６の外周面とは、固定用環部材１６
（出力軸４）の一方向の回転時にロックして他方向の回
転時にフリーとなる機構を有した前記一方向クラッチ２
２を介して連結されている。

【００２０】また、前記ハウジング７の内周面と支持部
材２０の外周面とは、支持部材２０（出力軸４）の一方
向の回転時にフリーとなり他方向の回転時にロックする
機構を有した前記別の一方向クラッチ２３を介して連結
されている。このように、一方向クラッチ２２とこの一
方向クラッチ２２とは別の一方向クラッチ２３とでは、
ロック方向が反対方向になるよう配置した構成である。

【００２１】なお本実施の形態では、前記太陽ギヤ１３
の歯数を４０枚、各遊星ギヤ１４の歯数を２０枚、リン
グギヤ１７の歯数を８０枚に設定した。

【００２２】上記構成において、モータを駆動してその
駆動軸を一方向に回転させると、その回転駆動力が入力
軸２に伝達されて、入力軸２が軸心１０回りに一方向に
回転し、一方向クラッチ２２は固定用環部材１６の一方
向の回転時にロックするので、固定用環部材１６ととも
に出力軸４が一方向に回転し、これに一体的に取付けら
れているリングギヤ１７も軸心１０回りに一方向に回転
する。また、別の一方向クラッチ２３は入力軸２の一方
向の回転時に支持部材２０をフリーに支持するので、支
持部材２０は軸心１０回りに一方向に回転するとともに
各遊星ギヤ１４は自転することなく軸心１０回りに一方
向に公転する。

【００２３】このようにして入力軸２、太陽ギヤ１３、
固定用環部材１６、出力軸４、リングギヤ１７、支持部
材２０および各遊星ギヤ１４が軸心１０回りに一体的に
回転し、入力軸２の角速度がそのまま出力軸４に伝達さ
れる。

【００２４】ところで入力軸２を他方向に所定の角速度
で回転させる、すなわち入力軸２を軸心１０回りに他方
向に回転させた場合、一方向クラッチ２３は支持部材２
０の軸心１０回りの回転をロックし、一方向クラッチ２
２は出力軸４の回転をフリーにする。

【００２５】このように一方向クラッチ２３がロックす
ると、支持部材２０の軸心１０回りの回転が阻止され、
従って各遊星ギヤ１４は入力軸２回りの公転が不可能と
なる。

【００２６】しかし入力軸２は、所定の角速度で他方向
に回転しているので、各遊星ギヤ１４は、太陽ギヤ１３
の回転に伴なってその場で支軸２１回りに自転すること
になり、これに伴なってリングギヤ１７が軸心１０回り
に一方向に回転する。

【００２７】このとき、太陽ギヤ１３の歯数を４０枚、
各遊星ギヤ１４の歯数を２０枚、リングギヤ１７の歯数
を８０枚に設定していることにより、入力軸２の角速度
に対して減速されてリングギヤ１７はその（１／２）の
角速度で軸心１０回りに回転することになる。

【００２８】なお、上記実施の形態では入力軸２に対し
て入力がある場合であるが、出力軸４から入力があった
場合には、入力軸２には負荷は与えない構成となってい
る。

【００２９】このように、本発明の実施の形態に係る変
速装置１では、入力軸２を軸心１０回りに所定の角速度
で一方向に回転させた際に、出力軸４を軸心１０回りに
一方向に回転させ、入力軸２を軸心１０回りに所定の角
速度で一方向と反対の他方向に回転させた際に、出力軸
４を軸心１０回りに一方向に減速して回転させる減速機
構Ｇを設けたので、特別なギヤ組替え用の装置を用いる
ことなく入力軸２の回転方向を逆にするだけで入力軸２
の回転を減速させて出力軸４に伝達させることができ
る。

【００３０】従って、変速装置１に別にギヤ組替え用の
装置を設ける必要がなく簡単な構成となり、変速装置全
体が大型化するのを防止できる。

【００３１】ところで図３では、ソーラーカーにおける
駆動輪側装置２５と従動輪側装置２６とを示しており、
駆動輪側装置２５に上記変速装置１を備えており、この
駆動輪側装置２５にチェーンあるいはベルトなどから成
る伝達機構２７を介して前記従動輪側装置２６が連結さ
れている。なおこの従動輪側装置２６には、図示しない
がソーラーカーが下り坂を走行する際、惰性走行が可能
なように一方向クラッチ機構を組み込んでいる。

【００３２】そして、上記変速装置１をソーラーカーの
駆動輪側装置２５に設け、モータの駆動軸の回転を他方
向に回転させることで走行中に減速操作を行うことがで
きるので、減速操作に際して特別なギヤ組替え用の装置
を用いる必要がなく、従って、電力の消費を極力抑える
ことができる。

【００３３】なお、上記実施の形態では遊星機構３とし
て、入力軸２と同心に配置されてその軸心１０回りに回
転可能な太陽ギヤ１３と、この太陽ギヤ１３の外周部に
配置されて太陽ギヤ１３回りに公転可能に設けられた複
数の遊星ギヤ１４とから構成したが、これに限定される
ものではなく、太陽ギヤ１３の代わりに太陽ローラ、遊
星ギヤ１４の代わりに遊星ローラ、リングギヤ１７の代
わりにギヤのないリングを用いる遊星機構としてもよ
く、この場合も上記実施の形態と同様の作用効果を奏し
得る。

【００３４】そして、このようなギヤのない遊星機構を
用いた場合は、トラクションドライブやフリクションド
ライブの原理を利用するが、ギヤを用いたものと比較す
るとバックラッシュが少なく、振動も少ない滑らかな動
きが可能である。また、ギヤの噛み合い部分が不要なた
め、小型化、軽量化が可能になる。

【００３５】さらに、上記実施の形態では太陽ギヤ１３
の歯数を４０枚、各遊星ギヤ１４の歯数を２０枚、リン
グギヤ１７の歯数を８０枚に設定したことにより、入力
軸２が所定の角速度で回転する減速時に出力軸４は（１
／２）の角速度となる減速比で回転するよう構成した
が、これに限定されるものではなく、必要な減速比にな
るよう太陽ギヤ１３の歯数、各遊星ギヤ１４の歯数、リ
ングギヤ１７の歯数を設定することが可能であることは
勿論である。そして、この場合も上記実施の形態と同様
に、入力軸２の回転方向如何に関わらず、出力軸４は同
一方向に回転する。

【００３６】さらに、本発明の変速装置を魚釣り用のリ
ールやウィンチに組込むことにより、入力回転の方向を
手動やモータで逆転させるだけで、巻き取り速度を変化
させることができる。

【００３７】また、本発明の変速装置を発電機に組込ん
で利用することもできる。この場合、例えば海の波等に
よる押し引きする力を利用するようにすることが考えら
れる。すなわち力の強い引波で入力軸２を一方向に回転
させ、力の弱い押波で入力軸２を一方向と反対方向に回
転させる。この場合でも、出力軸４は常に一方向に回転
することから、出力軸４に発電機の発電用駆動軸を連結
すればこれを常に一方向にのみ回転させることができる
ので、自然現象を利用した発電機を提供できる。そし
て、入力軸２を駆動する力の押しと引きの力の比に応じ
て減速比を最適に設定すれば、出力軸４は一定の回転ト
ルクが得られることから、発電機の容量を最適に設定す
ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明
は、入力軸を軸心回りに所定の角速度で一方向に回転さ
せた際に、出力軸を軸心回りに一方向に回転させ、入力
軸を軸心回りに所定の角速度で一方向と反対の他方向に
回転させた際に、出力軸を軸心回りに一方向に減速して
回転させるための減速機構が設けられているので、出力
軸の減速操作に際して特別なギヤ組替え用の装置を用い
る必要がなく、安価で省スペースの変速装置を提供でき
る。

【００３９】また、例えば実施の形態のようにソーラー
カーの変速装置として用いることにより、ソーラーカー
の走行の際に電力の消費を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す減速装置の構成を示
す断面図である。

【図２】同じく図１におけるＡ−Ａ線矢視図である。

【図３】同じくソーラーカーにおける駆動輪側装置と従
動輪側装置とを示した概略図である。

【符号の説明】

１ 変速装置 ３ 遊星機構 ４ 出力軸 ７ ハウジング １０ 軸心 １３ 太陽ギヤ １４ 遊星ギヤ １６ 固定用環部材 １７ リングギヤ ２０ 支持部材 ２１ 支軸 ２２ 一方向クラッチ ２３ 一方向クラッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸を軸心回りに所定の角速度で一方
   向に回転させた際に、出力軸を軸心回りに一方向に回転
   させ、入力軸を軸心回りに所定の角速度で一方向と反対
   の他方向に回転させた際に、出力軸を軸心回りに一方向
   に減速して回転させるための減速機構が設けられたこと
   を特徴とする変速装置。
2. 【請求項２】 減速機構に、入力軸の軸心回りの回転に
   伴なって回転する中心回転体と、この中心回転体を内輪
   部材としてその外周部に接触して中心回転体に公転可能
   に設けられた複数の遊星回転体と、これら遊星回転体の
   外輪部材とが設けられ、この外輪部材と前記出力軸とは
   連結部を介して連結され、 前記入力軸と連結部とが、入力軸の回転に対して出力軸
   を一方向にのみ回転可能に支持する一方向クラッチを介
   して連結され、前記入力軸と、前記各遊星回転体を支軸
   を介して自転可能に支持するとともに入力軸の軸心回り
   に公転可能に支持する支持部材とが、この支持部材を取
   付けた取付け部に対して一方向にのみ回転可能に支持す
   る前記一方向クラッチとは別の一方向クラッチを介して
   連結されたことを特徴とする請求項１記載の変速装置。
3. 【請求項３】 中心回転体として太陽ギヤが用いられ、
   遊星回転体として太陽ギヤと噛合する遊星ギヤが用いら
   れ、外輪部材としてリングギヤが用いられたことを特徴
   とする請求項２記載の変速装置。