JP2007198491A - 正逆回転切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸に正回転と逆回転とを切換えて伝達する正逆回転切換装置の小型コンパクト化および軽量化を図ることである。
【解決手段】一方向に回転駆動される入力軸２にサンギヤ１１を固定し、そのサンギヤ１１とリングギヤ１２との間に第１ピニオン１３と第２ピニオン１４とを組込み、その第１ピニオン１３および第２ピニオン１４を回転自在に支持するキャリア１５を出力軸３に一体化する。クラッチ２０によってリングギヤ１２とキャリア１５を結合して出力軸３を入力軸２と同方向に回転させ、また、上記クラッチ２０でリングギヤ１２とハウジング１を結合して、出力軸３を入力軸２と逆方向に回転させる。その回転方向を切換えるクラッチ２０に噛合いクラッチを使用して正逆回転切換装置の小型コンパクト化および軽量化を図る。
【選択図】図１

Description

この発明は、出力軸に対して入力軸と同方向の回転と逆方向の回転とを切り換えて伝達する正逆回転切換装置に関するものである。

一方向に回転駆動される入力軸と出力軸とを同軸上に配置し、その出力軸を入力軸と同方向に回転(正回転)又は逆方向に回転(逆回転)させるようにした正逆回転切換装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。

この特許文献１に記載された正逆回転切換装置においては、入力軸と出力軸とを同軸上に配置し、その入力軸にクラッチドラムを固定し、そのクラッチドラムと出力軸との間に遊星歯車機構を設け、その遊星歯車機構を前進用クラッチおよび後進用クラッチにより制御して出力軸を入力軸と同方向または逆方向に回転させるようにしている。

ここで、遊星歯車機構は、出力軸に回り止めされたサンギヤと、クラッチドラムに固定されたリングギヤと、そのリングギヤとサンギヤのそれぞれに噛合するピニオンと、そのピニオンを回転自在に支持するドラム状のキャリアとから成り、上記サンギヤに一体のハブとクラッチドラムとの間に前進用クラッチを組込むと共に、ドラム状キャリアとケーシングとの間に後進用クラッチを組込み、上記前進用クラッチによりクラッチドラムとハブとを結合して、クラッチドラムの回転をハブに伝達し、出力軸を入力軸と同方向に回転させるようにしている。

また、後進用クラッチによりケーシングとキャリアを結合してキャリアを固定し、クラッチドラムの回転を定位置で自転するピニオンを介してサンギヤに伝達し、出力軸を入力軸と逆方向に回転させるようにしている。
特開平６−２２１３８５号公報

ところで、上記正逆回転切換装置においては、遊星歯車機構を制御する前進用クラッチおよび後進用クラッチのそれぞれが滑りを生じさせつつ結合する湿式多板クラッチからなるため、必要なトルク容量の確保のために比較的大きなものを用いる必要があると共に、その湿式多板クラッチに軸力を負荷するピストンの組込みを必要とするため、各クラッチの組込みのために大きなスペースを確保する必要が生じ、正逆回転切換装置が大型化するという問題がある。

この発明の課題は、出力軸に正回転と逆回転とを切換えて伝達する正逆回転切換装置の小型コンパクト化および軽量化を図ることである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、一方向に回転駆動される入力軸と出力軸とを軸端を対向して同軸上に配置し、その入力軸と出力軸との間に遊星歯車機構を設け、その遊星歯車機構の回転制御によって出力軸を入力軸と同方向又は逆方向に回転させる正逆回転切換装置において、前記遊星歯車機構が、前記入力軸に設けられたサンギヤと、そのサンギヤと同軸上に設けられたリングギヤと、前記サンギヤに噛合する第１ピニオンと、その第１ピニオンと前記リングギヤの内周に形成された歯の双方に噛合する第２ピニオンと、前記出力軸に設けられてその第２ピニオンおよび前記第１ピニオンのそれぞれを回転自在に支持する円盤状のキャリアとからなり、前記リングギヤとキャリアおよびリングギヤと静止部材を選択的に切換えて結合する噛合いクラッチを設けた構成を採用したのである。

上記の構成からなる正逆回転切換装置において、入力軸が一方向に回転(正回転)する状態において、噛合いクラッチによりリングギヤとキャリアとを結合すると、第１ピニオンおよび第２ピニオンは自転および公転が規制されてサンギヤとキャリアが一体で回転し、出力軸が入力軸と同方向に回転する。

また、入力軸が正回転する状態で噛合いクラッチによりリングギヤと静止部材とを結合すると、リングギヤは固定状態とされるため、サンギヤの回転は第１ピニオンから第２ピニオンに伝達されて、第１ピニオンおよび第２ピニオンが自転し、かつ公転し、その第１ピニオンおよび第２ピニオンを回転自在に支持するキャリアがサンギヤと逆方向に回転し、出力軸が入力軸と逆方向に回転する。

この発明に係る正逆回転切換装置において、噛合いクラッチとして、軸方向に変位されるリング状のリバースセレクタを有し、そのリバースセレクタの内周に前記リングギヤおよびキャリアのそれぞれ外周に等ピッチで形成された係合歯の双方と同時に係合可能な係合歯を設け、リバースセレクタの外周には、内周の係合歯がリングギヤの係合歯と噛合う状態で静止部材の内周に設けられた係合歯と係合する係合歯を形成した構成から成るものを採用することができる。

上記のように、この発明においては、リングギヤとキャリアおよびリングギヤと静止部材を結合するクラッチとして噛合いクラッチを採用したことにより、この噛合いクラッチは機械的な結合であって、湿式多板クラッチに比較してトルク容量が大きく、かつ小型であり、しかも、単一の噛合いクラッチでもってリングギヤとキャリアおよびリングギヤと静止部材を選択的に切換えて結合する構成であるため、軽量で小型コンパクトな正逆回転切換装置を得ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１および図２に示すように、静止部材としてのハウジング１内には、入力軸２と、その入力軸２に軸端を対向して同軸上に配置された出力軸３とが組込まれ、その入力軸２と出力軸３との間に、入力軸２の回転を出力軸３に伝達する遊星歯車機構１０が設けられている。

遊星歯車機構１０は、入力軸２に固定されたサンギヤ１１と、そのサンギヤ１１と同軸上に設けられたリングギヤ１２と、上記サンギヤ１１に噛合する第１ピニオン１３と、その第１ピニオン１３および上記リングギヤ１２の内周に形成された歯１２ａのそれぞれに噛合する第２ピニオン１４と、その第２ピニオン１４および第１ピニオン１３のそれぞれを回転自在に支持するキャリア１５とから成る。

ここで、リングギヤ１２は、ハウジング１あるいはキャリア１５に対して相対的に回転自在に支持される。

キャリア１５は、円盤状をなし、その外径は、リングギヤ１２の外径と同径とされている。このキャリア１５は出力軸３の軸端部に設けられて出力軸３と一体に回転するようになっている。

リングギヤ１２とキャリア１５、リングギヤ１２とハウジング１は噛合いクラッチ２０を介して選択的に結合される。

噛合いクラッチ２０は、リングギヤ１２より大径とされたリング状のリバースセレクタ２１をリングギヤ１２とキャリア１５の外側に嵌合する位置まで軸方向に変位させて、その内周に等ピッチで形成された係合歯２２をリングギヤ１２およびキャリア１５のそれぞれ外周に等ピッチで設けられた係合歯２３，２４に噛合わせ、また、上記リバースセレクタ２１をリングギヤ１２の外側とハウジング１の内径面に取付けた固定リング２５の内側に嵌合する位置まで軸方向に変位させて、その内周の係合歯２２をリングギヤ１２の外周の係合歯２３に噛合わせると共に外周に等ピッチで形成された係合歯２６を固定リング２５の内周に等ピッチで形成された係合歯２７に噛合わせるようにしている。

ここで、リバースセレクタ２１の外周には環状溝２８が形成され、その環状溝２８にシフトフォーク２９の先端の二股部が相対的に回転可能に嵌合され、そのシフトフォーク２９によってリバースセレクタ２１が軸方向に変位されるようになっている。

なお、シフトフォーク２９は、油圧、空圧あるいは電気を駆動源とする駆動装置でもって軸方向に動かされるようになっており、上記シフトフォーク２９によって、リバースセレクタ２１は、図６に示すように、キャリア１５の外側に嵌合する位置(回転遮断位置)と、図３に示すように、リングギヤ１２とキャリア１５の外側に嵌合する位置(正回転位置)と、リングギヤ１２と固定リング２５に嵌合する位置(逆回転位置)の３つの位置にシフトされるようになっている。

実施の形態で示す正逆回転切換装置は上記の構成からなり、いま例えば、リバースセレクタ２１が図６に示すように、キャリア１５の外側に嵌合する回転遮断位置にシフトされた状態で入力軸２が図７の矢印で示す方向(一方向)に回転駆動されると、その回転はサンギヤ１１から第１ピニオン１３および第２ピニオン１４に伝達されると共に、第２ピニオン１４からリングギヤ１２に伝達される。

その結果、リングギヤ１２が同図の矢印方向に減速回転し、一方、第１ピニオン１３および第２ピニオン１４は定位置で回転(自転)して公転せず、キャリア１５は回転しないため、出力軸３は停止状態にある。

入力軸２が一方向に回転駆動される状態において、リバースセレクタ２１をリングギヤ１２とキャリア１５の外側に嵌合する正回転位置にシフトすると、図３に示すように、リバースセレクタ２１の内周の係合歯２２がリングギヤ１２の外周の係合歯２３およびキャリア１５の外周の係合歯２４の双方に噛合い、上記リバースセレクタ２１を介してリングギヤ１２とキャリア１５とが結合される。

リングギヤ１２とキャリア１５の結合によって、第１ピニオン１３および第２ピニオン１４は、自転および公転とも規制され、サンギヤ１１とリングギヤ１２は図２の矢印で示す方向に一体で回転し、出力軸３が入力軸２と同方向に回転する。

次に、入力軸２が一方向に回転駆動される状態において、リバースセレクタ２１をリングギヤ１２の外側および固定リング２５の内側に嵌合する逆回転位置にシフトすると、図４に示すように、リバースセレクタ２１の内周の係合歯２２がリングギヤ１２の外周の係合歯２３と噛合うと共に、外周の係合歯２６が固定リング２５の内周の係合歯２７と噛合い、リバースセレクタ２１を介してリングギヤ１２がハウジング１に結合され、リングギヤ１２が停止状態とされる。

上記リングギヤ１２の停止により、サンギヤ１１の回転は、第１ピニオン１３および第２ピニオン１４に伝達されて、第１ピニオン１３および第２ピニオン１４が図５の矢印で示す方向に自転し、かつ公転し、その公転によってキャリア１５が同図の矢印で示すように、入力軸２と逆方向に減速回転する。

このように、入力軸２の回転状態において、噛合いクラッチ２０によりリングギヤ１２とキャリア１５と結合することで、出力軸３を入力軸２と同方向に回転させることができると共に、リングギヤ１２とハウジング１とを結合することで出力軸３を入力軸２と逆方向に減速回転させることができる。

回転方向を切換える上記噛合いクラッチ２０は機械式のクラッチであるため、
湿式多板クラッチに比較して、小型でありながらトルク容量が大きく、しかも単一の噛合いクラッチ２０でもってリングギヤ１２とキャリア１５およびリングギヤ１２とハウジング１を選択的に切換えて結合する構成であるため、湿式多板クラッチでもって出力軸の回転方向を制御するようにした正逆回転切換装置に比較して、正逆回転切換装置の軽量化および小型コンパクト化を図ることができる。

この発明に係る正逆回転切換装置の実施の形態を示す縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１の噛合いクラッチ部を拡大して示す断面図 噛合いクラッチでリングギヤとハウジングを結合した状態の断面図 リングギヤ停止状態での遊星歯車機構の回転状態を示す図 噛合いクラッチのリバースセレクタを回転遮断位置にシフトさせた状態の断面図 リバースセレクタを回転遮断位置にシフトさせた状態での遊星歯車機構の回転状態を示す図

符号の説明

１ ハウジング(静止部材)
２ 入力軸
３ 出力軸
１０ 遊星歯車機構
１１ サンギヤ
１２ リングギヤ
１２ａ 歯
１３ 第１ピニオン
１４ 第２ピニオン
１５ キャリア
２０ 噛合いクラッチ
２１ リバースセレクタ
２２ 係合歯
２３ 係合歯
２４ 係合歯
２６ 係合歯
２７ 係合歯

Claims (2)

1. 一方向に回転駆動される入力軸と出力軸とを軸端を対向して同軸上に配置し、その入力軸と出力軸との間に遊星歯車機構を設け、その遊星歯車機構の回転制御によって出力軸を入力軸と同方向又は逆方向に回転させる正逆回転切換装置において、
   前記遊星歯車機構が、前記入力軸に設けられたサンギヤと、そのサンギヤと同軸上に設けられたリングギヤと、前記サンギヤに噛合する第１ピニオンと、その第１ピニオンと前記リングギヤの内周に形成された歯の双方に噛合する第２ピニオンと、前記出力軸に設けられてその第２ピニオンおよび前記第１ピニオンのそれぞれを回転自在に支持する円盤状のキャリアとからなり、前記リングギヤとキャリアおよびリングギヤと静止部材を選択的に切換えて結合する噛合いクラッチを設けたことを特徴とする正逆回転切換装置。
2. 前記噛合いクラッチが、軸方向に変位されるリング状のリバースセレクタを有し、そのリバースセレクタの内周に前記リングギヤおよびキャリアのそれぞれ外周に等ピッチで形成された係合歯の双方と同時に係合可能な係合歯を設け、リバースセレクタの外周には、内周の係合歯がリングギヤの係合歯と噛合う状態で静止部材の内周に設けられた係合歯と係合する係合歯を形成した構成から成る請求項１に記載の正逆回転切換装置。

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