JP2012031986A - 負荷感応型変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷に感応して自動的な変速が行われる変速装置を少ない部品点数で構成する。
【解決手段】遊星ギヤ変速機構Ｐのキャリア１４に連結する出力軸２を備え、遊星ギヤ変速機構Ｐのリングギヤ１２と相対回転する作動リング１６を備え、これらの相対回転姿勢を中立姿勢に付勢するコイルバネ１７を備えた。リングギヤ１２と作動リング１６との相対回転姿勢が中立姿勢にある場合にリングギヤ１２とキャリア１４とを連結させ、中立姿勢から外れた場合に、リングギヤ１２を固定しキャリア１４の回転を許容する作動体２１を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、負荷感応型変速装置に関し、詳しくは、出力系に作用する負荷の変化に伴い機械的な作動により変速が行われる変速装置に関する。

上記のように構成された負荷感応型変速装置として特許文献１には、ハンドホイールに対する操作力をロードシーブに伝えるチェーンブロックが示され、このチェーンブロックでは、ハンドホイールを操作により無負荷で巻き上げ操作を行う際には、高速でチェーンの巻き上げを行い、負荷時に巻き上げ操作を行う際には低速でチェーンの巻き上げを行う構成が記載されている。

この特許文献１の具体的な作動形態として、無負荷で巻き上げ操作を行う際には、ハンドホイールの回転力により伝動プレートやクラッチ板等を駆動軸の軸芯方向に沿って移動させることで、ハンドホイールの回転力を遊星ギヤのキャリア（文献では歯車保持プレート）に伝える（第１クラッチ手段の機能）。遊星ギヤのリングギヤ（文献では固定歯車）は固定され、サンギヤ（文献では出力軸）が駆動軸にスプライン嵌合しているためキャリアの回転力は増速された状態で駆動軸に伝えられ、結果としてロードシーブを高速で回転させる。

これとは逆に、ロードシーブに負荷が作用している状態でハンドホイールも巻き上げ操作を行う際には、このロードシーブからの力とハンドホイールからの力との作用から伝動プレートやクラッチ板等が逆方向（無負荷と比較して逆方向）に移動して遊星ギヤへの伝動が断たれると共に、ブレーキ板等の圧接によりハンドホイールの回転力が駆動軸に伝えられ（第２クラッチ手段の機能）、結果としてロードシーブを低速で回転させる。

特開２００１‐１４６３９１号公報

特許文献１に記載される装置は、電気的な制御を実現するためのセンサ類やアクチュエータ等を備えずとも、負荷の変化に対応して自動的に変速作動が行われる有効な面を具備するものである。

しかしながら、特許文献１に記載されるように２種のクラッチ手段を備え、増速時にだけ遊星ギヤ機構を使用するものでは、部品点数が多く、伝動系も複雑化しやすく改善の余地がある。

本発明の目的は、負荷に感応して自動的な変速が行われる変速装置を少ない部品点数で構成する点にある。

本発明の特徴は、サンギヤと、このサンギヤを取り囲むリングギヤと、サンギヤ及びリングギヤに咬合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤとともに公転運動することが可能なキャリアと、キャリアの公転運動を取り出す出力系とを備えて遊星ギヤ伝動系を構成すると共に、
前記出力系に作用する負荷の大きさを、機械的な作動量として取り出す負荷取得手段を備え、この負荷取得手段で取得した負荷が設定値未満である場合には、前記サンギヤと前記リングギヤと前記プラネタリギヤと前記キャリアとを一体回転させ、前記負荷取得手段で取得した負荷が前記設定値を超える場合には、前記サンギヤと前記リングギヤとのうち駆動力が入力するもの以外の回転を阻止しながらキャリアの回転を許容する切換手段を備えている点にある。

この構成によると、負荷取得手段で取得した負荷が設定値未満である場合には、切換手段がサンギヤとリングギヤとプラネタリギヤとキャリアとを一体回転させて高速伝動状態を実現する。また、負荷取得手段で取得した負荷が設定値を超える場合には、切換手段がサンギヤとリングギヤとのうち駆動力が入力するもの以外の回転を阻止しながらキャリアの回転を許容することから低速伝動状態を実現する。
つまり、特許文献１に示されるように、高速伝動状態を実現する伝動系と低速伝動状態を実現する伝動系との２種の伝動系を備え、この２種の伝動系を選択するための２種のクラッチ手段を備えるものと比較すると、本発明の伝動系は簡素化する。また、本発明の構成では、高速伝動状態と低速伝動状態との切換を行う際には、切換手段が遊星ギヤ伝動機構の構成要素の一部の機能を制御するため、高速伝動状態と低速伝動状態との何れの伝動状態においても駆動力は遊星ギヤ伝動系を介して出力系に伝えられることになり伝動系の大型化を抑制する。
特に、遊星ギヤ機構では減速を実現するための２種の伝動形態が考えられる。その１つが、リングギヤを固定する状態において、サンギヤに入力した駆動力をキャリアから出力するものである。他の１つが、サンギヤを固定する状態においてリングギヤに入力した駆動力をキャリアから出力するものである。このような理由から、サンギヤとリングギヤとのうち駆動力が入力するもの以外の回転を阻止することで減速状態を実現する。
その結果、負荷に感応して自動的な変速が行われる変速装置が少ない部品点数で構成できたのである。

本発明は、入力系として前記サンギヤに駆動力を伝える入力軸が備えられ、前記出力系として前記キャリアに連結する出力軸が備えられ、
前記負荷取得手段が、前記リングギヤの軸芯と同軸芯で相対回転自在に支持される作動リングと、この作動リングと前記リングギヤとの相対回転姿勢を中立姿勢に付勢する付勢部材と、前記キャリアに作用する負荷に連係して姿勢が変化するように前記キャリアと前記リングギヤとに連係する作動体とを備え、この作動体は、前記キャリアと前記リングギヤとの相対回転姿勢が中立姿勢にある際に高速伝動姿勢にあり、相対回転姿勢が前記中立姿勢から外れた際に低速伝動姿勢に達するように構成され、
前記切換手段が、前記作動体と、この作動体が前記高速伝動姿勢にある際にこの作動体に係合して前記キャリアと一体化させる係合部と、この作動体が前記低速伝動姿勢にある際にこの作動体に当接して前記リングギヤの回転を阻止するロック部とを備えて構成されても良い。

これによると、出力軸に作用する負荷が設定値未満である場合には、作動体が高速伝動姿勢にあり、キャリアの係合部に係合するため、リングギヤとキャリアとを一体化し、結果としてサンギヤから出力軸までの伝動系を一体回転させる高速伝動を実現する。これとは逆に、出力軸に作用する負荷が設定値を超える場合には、作動体が低速伝動姿勢に達することからキャリアの係合部から離脱し、新たに固定系のロック部に当接させることが可能となり、これによりリングギヤの回転が阻止される状態でキャリアの回転が可能となり、遊星ギヤ伝動系による減速された低速伝動状態を実現する。

本発明は、前記作動体が、枢支軸を中心にして揺動自在に前記リングギヤに支持されると共に、前記係合部に係合する係合片と、前記ロック部に当接する当接片とを備えており、
複数の前記係合部が、前記キャリアの軸芯を中心にした外歯ギヤ状に形成され、
複数の前記ロック部が、固定系としてのギヤケースの内面に対して前記キャリアの軸芯を中心にした外歯ギヤ状又は内歯ギヤ状に形成されても良い。

これによると、作動リングとリングギヤとの相対回転姿勢が中立姿勢にある場合には、高速伝動姿勢にある作動体の係合片が、キャリアに外歯ギヤ状に形成された複数の係合部の何れかに係合させることが可能となる。また、作動リングとリングギヤとの相対回転姿勢が中立姿勢を外れた場合には、低速伝動姿勢のある作動体の当接片を固定系に形成された複数のロック部に当接させることが可能となる。

本発明は、前記作動体を、前記当接片が前記ロック部に当接した際に当該ロック部からの反力を受けて前記当接片が前記ギヤ状の部分に乗り上げた状態で弾性変形可能に構成してもよい。

上述の作動体は、係合部との当接状態からロック部への当接状態へ移行する際に、係合部及びロック部のどちらにも当接しない、いわゆる「空回り」状態が起こり得る。このため、作動体は、係合片が係合部と当接しつつ、当接片がロック部にも当接するという受け渡しのためのラップの設定が必要となる。

このとき、作動体の剛体で構成されていると、高速から低速への切換を行う際に、作動体の係合片と係合部との当接状態と、作動体の当接片とロック部との当接状態のそれぞれの力が拮抗して、いわゆる「固着状態」となって変速のための切換がうまく行えないこおそれがある。

本構成のように、前記作動体を、前記当接片が前記ロック部に当接した際に当該ロック部からの反力を受けて前記当接片が前記ギヤ状の部分に乗り上げた状態で弾性変形可能に構成してあると、作動体は、係合片と係合部との当接状態と、当接片とロック部との当接状態のそれぞれの力が拮抗したとしても、作動体は、ロック部からの反力を受け当接片が前記ギヤ状の部分に乗り上げた状態で弾性変形して後退する。一方、作動体の係合片は、当接片が後退した範囲において係合部から外れる方向への回転が許容される。こうして、係合部と当接状態にあった作動体は係合部から外れるようになって、その後に作動体がロック部に噛み合うこととなる。その結果、作動体が係合部とロック部との間で固着状態になる不具合を回避することが可能となった。

本発明は、前記作動体が、本体部と、前記本体部及び前記当接片に連接する変形部とを備え、前記当接片が前記ロック部に当接した際に当該ロック部からの反力を受けて前記当接片が前記ギヤ状の部分に乗り上げた状態で前記変形部を弾性変形可能に構成してもよい。

本構成のように、作動体が、本体部と、本体部及び当接片に連接する変形部とを備え、当接片が前記ロック部に当接した際に当該ロック部からの反力を受けて当接片がギヤ状の部分に乗り上げた状態で変形部を弾性変形可能に構成してあると、作動体は、ロック部からの反力を受けた当接片が前記ギヤ状の部分に乗り上げた状態で変形部が弾性変形して後退する。一方、作動体の係合片は、当接片が後退した範囲において係合部から外れる方向への回転が許容される。こうして、係合部と当接状態にあった作動体は係合部から外れるようになって、その後に作動体がロック部に噛み合うこととなる。その結果、作動体が係合部とロック部との間で固着状態になる不具合を回避することが可能となった。

また、当接片が本体部に対して離間して設けられているので、ロック部からの反力を受けた当接片は本体部に阻害されずに後退移動することができ、作動体の係合片の係合部から外れる方向への回転もよりスムーズに許容される。また、作動体は、その一部に弾性変形する（荷重を受けた際に変形し荷重を受けなくなると元の形状に戻る）変形部を備えていればよいこととなる。したがって、作動体の製造コストを低減できるとともに、変形部以外の部分の剛性を高めることで作動体自体の強度を維持できる。

本発明は、入力系として前記サンギヤに駆動力を伝える入力軸が備えられ、前記出力系として前記キャリアが公転する軸芯と同軸芯上に出力軸が備えられ、
前記負荷取得手段が、前記出力軸に対してトルク伝動自在、かつ、この出力軸の軸芯に沿って移動自在なカムリングと、このカムリングと前記キャリアとの対向する面に形成されたカム部と、前記カムリングを前記キャリアの方向に付勢する付勢部材とを備えて構成されると共に、前記出力軸に作用する負荷が設定値未満である場合に前記カムリングが基準位置にあり、前記出力軸に作用する負荷が前記設定値を超える場合には前記カムリングが前記キャリアから離間するシフト位置に達するように構成され、
前記切換手段が、前記リングギヤとの接触状態を維持しながら、前記カムリングが基準位置にある際に高速伝動位置にあり、前記カムリングがシフト位置にある際に低速伝動位置にあるシフトリングを備えて構成されると共に、このシフトリングは、前記高速伝動位置にある際に前記キャリアに接触することでリングギヤとキャリアとの一体回転させる第１接触部を備え、前記低速伝動位置にある際に固定系に接触することでリングギヤの回転を阻止する第２接触部を備えても良い。

これによると、出力軸に作用する負荷が設定値未満である場合には、作動リングが基準位置にあることからシフトリングの第１接触部がキャリアに接触することでリングギヤとキャリアとの一体回転を行わせ高速伝動状態を実現する。これとは逆に出力軸に作用する負荷が設定値を超える場合には、作動リングの第１接触部をキャリアから分離させ、作動リングの第２接触部を新たに固定系に接触させることが可能となり前記遊星ギヤ減速系による減速伝動が実現する。

高速伝動状態の負荷感応型変速装置の縦断側面図である。 低速伝動状態の負荷感応型変速装置の縦断側面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 負荷感応型変速装置の分解斜視図である。 別実施形態（ａ）の高速伝動状態を示す断面図である。 別実施形態（ａ）の作動体を示す図である。 別実施形態（ａ）の高速伝動状態を示す部分断面図である。 別実施形態（ａ）の高速伝動状態から低速伝動状態への移行途中を示す部分断面図である。 別実施形態（ａ）の高速伝動状態から低速伝動状態への移行途中を示す部分断面図である。 別実施形態（ａ）の低速伝動状態を示す部分断面図である。 別実施形態（ｃ）を示す図であって、（ａ）は高速伝動状態であり、（ｂ）は低速伝動状態である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１、図３、図４及び図７に示すように、本発明の負荷感応型変速装置は、入力系として入力軸１と、出力系としての出力軸２とをミッションケースＭに備え、このミッションケースＭの内部に遊星ギヤ変速機構Ｐ（遊星ギヤ伝動系の一例）を備えている。この負荷感応型変速装置は、出力軸２に作用する負荷が設定値未満である場合には、図１、図３、図４に示すように入力軸１の回転速度と等しい速度となる高速伝動状態で出力軸２を駆動する。また、出力軸２に作用する負荷が設定値を超えた場合には図２、図５、図６に示すように遊星ギヤ変速機構Ｐでの減速により入力軸１の回転速度より低速度の低速回転状態で出力軸２を駆動する。

特に、この負荷感応型変速装置では入力軸１が正転・逆転の何れの方向に回転する状況においても、出力軸２に作用する負荷に感応して高速伝動状態と低速回転状態との切り換えを実現する。

この負荷感応型変速装置は、自動車のスライドドアのように作動域の中間が軽負荷であり、閉じられる際には負荷が上昇する駆動対象の駆動源等に備えられるものであり、負荷によって変速比が変更されることから電動モータの大型化の抑制を実現する。また、作動対象としてはシートバックの角度を調整する駆動系や、ドアガラスを開閉する駆動系等自動車の全般に使用できるものであるが、自動車以外にも適用できる。

遊星ギヤ変速機構Ｐは、入力軸１に連結するサンギヤ１１と、このサンギヤ１１を取り囲む位置に配置されるリングギヤ１２と、サンギヤ１１及びリングギヤ１２に咬合する３つのプラネタリギヤ１３と、複数のプラネタリギヤ１３とともに公転運動することが可能なキャリア１４とを備えている。キャリア１４は公転運動を取り出す前記出力軸２が連結すると共に、３つのプラネタリギヤ１３を遊転支承する３本の遊転軸１５を備え、この３本の遊転軸１５の端部に連結するキャリアリング１４Ａを備えている。

図１及び図２に示すように、入力軸１と出力軸２とは主軸芯Ｘと同軸芯上に配置されている。従って、サンギヤ１１の軸芯と、リングギヤ１２の軸芯（リングの中心の軸芯）と、キャリア１４の公転軸芯とが主軸芯Ｘと同軸芯に配置される。

〔負荷感応構造〕
この負荷感応型変速装置は、負荷取得手段Ａと切換手段Ｂとを備えている。負荷取得手段Ａは、出力軸２（出力系）に作用する負荷の大きさを、機械的な作動量として取り出す。切換手段Ｂは、負荷取得手段Ａで取得した負荷が設定値未満である場合には、サンギヤ１１とリングギヤ１２とプラネタリギヤ１３とキャリア１４とを一体回転させる高速伝動状態を実現する。また、この切換手段Ｂは、負荷取得手段Ａで取得した負荷が設定値を超える場合には、リングギヤ１２の回転を阻止しながらキャリア１４の回転を許容する減速伝動状態を実現する。

リングギヤ１２に対して主軸芯Ｘを中心として回転自在に外嵌する作動リング１６を備え、主軸芯Ｘを中心として作動リング１６とリングギヤ１２とを所定の相対回転姿勢に維持する付勢部材として複数のコイルバネ１７を備えている。この作動リング１６と、複数のコイルバネ１７と、作動体２１とを備えて負荷取得手段Ａが構成されている。作動体２１は、キャリア１４に作用する負荷に連係して姿勢が変化するようにキャリア１４とリングギヤ１２とに連係している。この連係等の詳細は後述する。

作動リング１６の外周にバネ収容空間１６Ａが溝状に形成され、このバネ収容空間１６Ａに一対のバネ係止部１６Ｂが形成され、この作動リング１６の内周には一対の挿通口１６Ｃが形成されている。リングギヤ１２の外周には前記挿通口１６Ｃに挿通する一対の突出片１２Ａが外方に突設されている。そして、挿通口１６Ｃに挿通した突出片１２Ａとバネ係止部１６Ｂとに亘ってコイルバネ１７を備えることにより、作動リング１６とリングギヤ１２とを主軸芯Ｘを中心として図４に示す中立姿勢に維持する付勢力がコイルバネ１７から作用する。

キャリア１４の表面で出力軸２を取り囲む形状の係合プレート２０が固定され、この係合プレート２０の外周部分には複数の前記係合部Ｃが、主軸芯Ｘを中心にした外歯ギヤ状に形成されている。固定系としてのミッションケースＭの内面で出力軸２を取り囲む形状のブロック部４が形成され、このブロック部４の外周には複数のロック部Ｄが主軸芯Ｘを中心にした外歯ギヤ状に形成されている。また、ミッションケースＭの内面で作動リング１６に沿うリング部５が形成され、このリング部５の内周には複数のロック部Ｄが主軸芯Ｘを中心にした内歯ギヤ状に形成されている。

作動リング１６とリングギヤ１２との相対回転姿勢の変化に連係して枢支軸２２を中心とする揺動姿勢を変化させ、この揺動姿勢の変化により係合部Ｃに係合する状態と、ロック部Ｄに当接する状態とに選択的に切り換わるように前述した３つの作動体２１が備えられている。

本発明の負荷感応型変速装置では、負荷取得手段Ａが、作動リング１６と、コイルバネ１７と、作動体２１とを備えて構成されている。

作動体２１は、主軸芯Ｘと平行姿勢となる枢支軸２２により揺動自在にリングギヤ１２に支持されている。作動リング１６には枢支軸２２が貫通するように主軸芯Ｘを中心とする円弧状の長孔１６Ｓが形成されている。この作動体２１に形成された長孔に対して主軸芯Ｘと平行姿勢となる連係軸２３が貫通しており、この連係軸２３が作動リング１６に連結している。

枢支軸２２の端部にはネジ部が形成され、このネジ部をリングギヤ１２のネジ孔に螺合させることにより枢支軸２２がリングギヤ１２に支持されている。これと同様に連係軸２３の端部にネジ部が形成され、このネジ部を作動リング１６のネジ孔に螺合させることにより、連係軸２３が作動リング１６に連結されている。そして、作動リング１６とリングギヤ１２との主軸芯Ｘを中心とした回転姿勢が変化した場合には、枢支軸２２と連係軸２３との相対的な位置関係が変化し、この変化に伴い作動体２１の姿勢が変化する。

この作動体２１は、板状材で形成されるものであり、前述した係合部Ｃに係合する係合ピン２４（係合片の一例）と、前述した外歯状のロック部Ｄに当接する一対の内当接片２１Ａと、前述した内歯状のロック部Ｄに当接する一対の外当接片２１Ｂとが形成されている。

本発明の負荷感応型変速装置では、切換手段Ｂが、作動体２１と、係合プレート２０に形成された係合部Ｃと、ブロック部４に形成されたロック部Ｄと、リング部５に形成されたロック部Ｄとで構成されている。つまり、負荷取得手段Ａと切換手段Ｂとの何れにも作動体２１が含まれており、このように作動体２１が兼用されることにより部品点数の低減を実現している。

特に、この実施形態ではロック部Ｄは、ブロック部４とリング部５との何れか一方に形成されるもので良い。このように一方にだけロック部Ｄを形成した場合には作動体２１の内当接片２１Ａと外当接片２１Ｂとの一方だけ形成するだけで済む。

〔作動形態〕
このような構成のため、出力軸２に作用する負荷が設定値未満である場合には、コイルバネ１７の付勢力により作動リング１６とリングギヤ１２との相対回転姿勢が図４に示す中立姿勢に維持され、これに連係して３つの作動体２１が図３に示す高速伝動姿勢に維持される。

この高速伝動姿勢では、作動体２１の係合ピン２４が係合プレート２０の外周に形成された複数の係合部Ｃの何れかに係合する状態となる。これにより、リングギヤ１２とキャリア１４とを一体化させ、結果として、サンギヤ１１とリングギヤ１２とプラネタリギヤ１３とキャリア１４とを一体回転させる高速伝動状態を実現する。

これとは逆に、出力軸２に作用する負荷が設定値を超える場合には、コイルバネ１７の付勢力に抗して作動リング１６とリングギヤ１２との相対回転姿勢が図６に示す中立姿勢から外れることになり、これに連係して３つの作動体２１が図５に示す低速伝動姿勢に設定される。

作動体２１が高速伝動姿勢から低速伝動姿勢に切り換わる際には、作動体２１の係合ピン２４が係合プレート２０の係合部Ｃから分離する。これと同時に作動体２１の内当接片２１Ａがブロック部４のロック部Ｄに新たに当接し、作動体２１の外当接片２１Ｂがリング部５のロック部Ｄに新たに当接する状態に達する。これにより、リングギヤ１２がミッションケースＭにロックされることになりリングギヤ１２の回転が阻止され、キャリア１４の回転を許容する減速伝動状態を実現する。

特に、作動体２１の姿勢の切り換わりを確実に行わせるために、作動体２１の係合ピン２４が係合プレート２０の係合部Ｃから完全に分離する直前に、作動体２１の内当接片２１Ａがブロック部４のロック部Ｄに当接し、作動体２１の外当接片２１Ｂがリング部５のロック部Ｄに当接するように作動タイミングが設定されている。このような作動タイミングの設定により、作動体２１の姿勢が切り換わる際には、姿勢が切り換わる一連の流れの中で係合ピン２４が係合部Ｃから分離しながら、内当接片２１Ａと外当接片２１Ｂとがロック部Ｄに当接する状態に達する。

そして、この低速伝動状態において出力軸２に作用する負荷が低下した場合には、コイルバネ１７の付勢力により作動リング１６とリングギヤ１２との相対回転姿勢が中立姿勢（図４を参照）に復帰する。この復帰時には、３つの作動体２１の内当接片２１Ａと外当接片２１Ｂとがロック部Ｄから離間する。これと同時に、作動体２１の係合ピン２４が係合プレート２０の外周の係合部Ｃの何れかに係合する状態となる。

このような作動体２１の姿勢の切り換わりの際にも、切り換わりを確実に行わせるために、作動体２１の内当接片２１Ａと外当接片２１Ｂとがロック部Ｄから完全に離間する直前に、作動体２１の係合ピン２４が係合プレート２０の外周の複数の係合部Ｃに対する係合を開始するように作動タイミングが設定されている。

〔実施形態の作用・効果〕
このように負荷感応型変速装置は、出力軸２に作用する負荷を負荷取得手段Ａで機械的な作動量として取得する。そして、この負荷が設定値未満である場合には、切換手段Ｂがリングギヤ１２とキャリア１４とを連結することにより、遊星ギヤ変速機構Ｐを一体回転させる状態を作り出し高速伝動状態を実現する。また、負荷が設定値を超える場合には、切換手段Ｂがリングギヤ１２の回転を阻止しながらキャリア１４の回転を許容することから遊星ギヤ変速機構Ｐで減速を行わせ減速伝動状態を実現する。

つまり、本発明の負荷感応型変速装置は、電気的な制御を行うためのセンサやアクチュエータ類を備えることなく、出力軸２に作用する負荷を機械的な作動量として取得し、この作動により切換手段が切換作動を行うことにより高速伝動状態と低速伝動状態との切り換えを実現しているのである。

特に、負荷取得手段Ａと切換手段Ｂとの何れにも作動体２１が含まれており、複数のクラッチを備えるものと比較して部品点数の低減を実現している。また、高速伝動状態と低速伝動状態との何れの伝動状態でも遊星ギヤ変速機構Ｐに動力が伝えられるように伝動系が構成されているため、例えば、複数の伝動系を備え、この複数の伝動系を選択するクラッチ等を備えるものと比較して伝動系の小型化を実現している。

〔別実施形態（ａ）〕
本発明の負荷感応型変速装置は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（この別実施形態では前記実施形態と同じ機能を有するものには、前記実施形態と共通の番号、符号を付している）。

前述の通り、作動体２１の姿勢の切り換わりを確実に行わせるために、作動体２１が係合プレート２０の係合部Ｃから完全に分離する直前に、作動体２１の当接片２１Ａがブロック部４のロック部Ｄに当接するように作動タイミングが設定されている。このとき、作動体２１の全体が剛体で構成されていると、作動体２１と係合部Ｃとの当接状態と、作動体２１とロック部Ｄとの当接状態のそれぞれの力が拮抗して、いわゆる「固着状態」となって変速のための切換がうまく行えないおそれがある。

そこで、別実施形態（ａ）では、作動体２１を、当接片２１Ａがロック部Ｄに当接した際に当該ロック部からの反力を受けて当接片２１Ａがロック部Ｄのギヤ状の部分に乗り上げた状態で弾性変形可能に構成にしている。図８、図９に示すように、作動体２１は、板状材で形成されたものであり、係合部Ｃに係合する係合凸部２４（係合片の一例）と、前述した外歯状のロック部Ｄに当接する一対の当接片２１Ａとが形成されている。

作動体２１は、枢支軸２２近傍から両端に向けて外周側の変形部２１Ｃが内周側の本体部２１Ｄと一部切り離された形で延設されており、変形部２１Ｃの端部に当接片２１Ａが設けられている。すなわち、変形部２１Ｃは本体部２１Ｄ及び当接片２１Ａに連接する。当接片２１Ａは、本体部２１Ｄの端部と離間した状態で本体部２１Ｄを覆うＬ字状に形成されており、端縁部２１Ａａと内縁部２１Ａｂとを備える。本体部２１Ｄの端部には凸状の接当部２１Ｅが形成されている。変形部２１Ｃは、ばね鋼等であって弾性変形可能に構成されている。当接片２１Ａがロック部Ｄからの反力を受けてロック部Ｄのギヤ状の部分に乗り上げた状態で後退すると、当接片２１Ａが接当部２１Ｅに接当するまで変形部２１Ｃは弾性変形し続け、当接片２１Ａがロック部Ｄからの反力を受けなくなると、当初の形状に戻る。

〔作動形態〕
こうした構成により、まず、出力軸２に作用する負荷が設定値未満である場合には、コイルバネ１７の付勢力により作動リング１６とリングギヤ１２との相対回転姿勢が中立姿勢に維持され、これに連係して作動体２１が図８及び図１０Ａに示す高速伝動姿勢に維持される。

この高速伝動姿勢では、作動体２１の係合凸部２４が係合プレート２０の外周に形成された複数の係合部Ｃの何れかに係合する状態となる。これにより、リングギヤ１２とキャリア１４とを一体化させ、結果として、サンギヤ１１とリングギヤ１２とプラネタリギヤ１３とキャリア１４とを一体回転させる高速伝動状態を実現する。

一方、出力軸２に作用する負荷が設定値を超える場合には、コイルバネ１７の付勢力に抗して作動リング１６とリングギヤ１２との相対回転姿勢が中立姿勢から外れることになる。

このとき、図１０Ｂに示す変速途中の段階では、作動体２１の係合凸部２４と係合部Ｃとの当接状態、作動体２１の当接片２１Ａとロック部Ｄとの当接状態（噛み合い始めの状態）のそれぞれの力が拮抗して、いわゆる「固着状態」となる可能性がある。しかし、別実施形態（ａ）では、作動体２１の当接片２１Ａがロック部Ｄからの反力を受けると、図１０Ｃに示すように、ロック部Ｄのギヤ状の部分に乗り上げた状態で矢印方向に後退し、当接片２１Ａが接当部２１Ｅに接当するまで変形部２１Ｃは弾性変形し続ける。作動体２１は、当接片２１Ａが変形部２１Ｃの端部に本体部２１Ｄに離間して設けられているので、当接片２１Ａがロック部Ｄからの反力を受けた際に、本体部２１Ｄに阻害されずに当接片２１Ａを後退移動させることができる。

当接片２１Ａが後退すると、作動体２１の本体部２１Ｄは、当接片２１Ａが後退した分だけ係合部Ｃから係合凸部２４が外れる方向への回転が許容される。その結果、図１０Ｄに示すように、係合部Ｃから作動体２１の係合凸部２４が先に外れて、係合プレート２０から作動リング１６への動力伝達が断たれ、その後、変形部２１Ｃの弾性変形が元の状態に戻されつつ当接片２１Ａがロック部Ｄに完全に噛み合う。

こうして、当接状態作動体２１が係合部Ｃとロック部Ｄとの間で固着状態になる不具合を回避することが可能となった。図１０Ｂに示す変速途中の段階において、ロック部Ｄと当接片２１Ａとの噛み合いは既に始まっており、上述のように、係合凸部２４が係合部Ｃから先に外れ、その後にロック部Ｄと当接片２１Ａとの噛み合いが完了するように設定されていても「空回り」の状態は発生しない。

また、作動体２１は、当接片２１Ａとロック部Ｄとが完全に噛み合った状態において、当接片２１Ａの端縁部２１Ａａがロック部Ｄの反力を受け、当接片２１Ａに連続する変形部２１Ｃが弾性変形するよう構成されている。これにより、作動体２１は、当接片２１Ａの内縁部２１Ａｂが本体部２１Ｃの端部に接当して、当接片２１Ａとロック部Ｄとの噛み合い状態が維持されることとなり、作動体２１の低速伝動姿勢が安定的に設定される。

作動体２１は、変形部２１Ｃの端部にＬ字状の当接片２１Ａを設けたので、係合部Ｃとロック部Ｄの両方に当接する状態でのロック部Ｄからの反力と、低速伝動状態におけるロック部Ｄからの反力の両方を受け入れることができた。また、本体部２１Ｄの端部に接当部２１Ｅを設けることで、作動体２１の変形部２１Ｃは、当接片２１Ａが接当部２１Ｅに接当するまで弾性変形が許容され、当接片２１Ａが接当部２１Ｅに接当した後は弾性変形しない。その結果、変形部２１Ｃの過剰な変形を容易に防止することができ、作動体２１の耐久性を向上させることができる。

さらに、作動体２１をロック部Ｄからの反力を受けた際に弾性変形が可能な構成にすることで、高負荷時に高トルク側への変速が優先して行われることとなり、確実な出力が可能となった。作動体２１は、回転中心から左右両側に弾性変形する変形部２１Ｃが設けられているので、左右回転両方向に上記の効果が得られることにもなる。

〔別実施形態（ｂ）〕
作動体２１は、必ずしも変形部２１Ｃと本体部２１Ｄとを分けて設ける必要はなく、一体的に構成されていてもよい。また、当接片２１Ａ自体がロック部Ｄからの反力に対して変形可能に弾性を有する構成にしてもよい。

〔別実施形態（ｃ）〕
図１１に示すように、別実施形態（ｃ）の負荷感応型変速装置は、軸状の出力軸２を備え、この出力軸２の下端部に回転自在に外嵌する筒状の入力軸１を備え、遊星ギヤ変速機構Ｐを備え、これらを覆う位置にミッションケースＭを備えている。入力軸１の下端にはプレート１Ｐが連結し、このプレート１Ｐの外周部にはウォームギヤ１Ｗ備えられ、このウォームギヤ１Ｗに対して電動モータ等からの駆動力が伝えられる。この負荷感応型変速装置はどのような姿勢でも使用可能であるが、図１１に示す上下関係に従って装置の構成を説明する。

この別実施形態においても、出力軸２に作用する負荷が設定値未満である場合には入力軸１の回転速度と等しい速度となる高速伝動状態で出力軸２を駆動する。また、出力軸２に作用する負荷が設定値を超えた場合に遊星ギヤ変速機構Ｐでの減速により入力軸１の回転速度より低速度の低速回転状態で出力軸２を駆動する。

遊星ギヤ変速機構Ｐは、入力軸１と一体的に形成されたサンギヤ１１と、このサンギヤ１１を取り囲む位置に配置されるリングギヤ１２と、サンギヤ１１及びリングギヤ１２に咬合する複数のプラネタリギヤ１３と、複数のプラネタリギヤ１３とともに公転運動することが可能なキャリア１４とを備えている。キャリア１４には、３つのプラネタリギヤ１３を遊転支承する複数の遊転軸１５を備え、この複数の遊転軸１５の端部に連結するキャリアリング１４Ａを備えている。

入力軸１と出力軸２とは主軸芯Ｘと同軸芯上に配置され、この主軸芯Ｘと同軸芯上にサンギヤ１１の軸芯と、リングギヤ１２の軸芯（リングの中心の軸芯）と、キャリア１４の公転軸芯とが配置されている。

出力軸２に対してスプライン嵌合するカムリング３１を備え、このカムリング３１に形成したカム部３１Ｃと、キャリア１４に形成したカム部１４Ｃとを接触する位置関係で配置している。出力軸２には鍔状の支持プレート２Ｐを備えており、この支持プレート２Ｐとカムリング３１との間に圧縮型のコイルバネ１７（付勢部材の一例）を備えることにより夫々のカム部３１Ｃ、１４Ｃを接触させる付勢力を得ている。カムリング３１のカム部３１Ｃとキャリア１４のカム部１４Ｃとは、出力軸２と入力軸１とが主軸芯Ｘを中心として何れの方向に相対的に回転変位した場合にもカムリング３１を上方に変位させる形状を有している。

カムリング３１の主軸芯Ｘの方向への変位と連係して主軸芯Ｘに沿って作動するシフトリング３２が備えられている。このシフトリング３２の下面にはキャリア１４に接触する第１接触部３２Ａが形成され、上面にはミッションケースＭの内面に接触する第２接触部３２Ｂが形成され、外端位置にはリングギヤ１２と接触する第３接触部３２Ｃが形成されている。

このような構成から、出力軸２に作用する負荷が設定値未満である場合には、図１１（ａ）に示すように、カムリング３１が基準位置にあり、これに連係してシフトリング３２が高速伝動位置にある。このようにシフトリング３２が高速伝動位置にある場合には第１接触部３２Ａがキャリア１４の上面に接触する。また、出力軸２に作用する負荷が設定値を超えた場合には、キャリアリング１４とカムリング３１との主軸芯Ｘを中心にした相対回転姿勢の変化から図１１（ｂ）に示すように、カムリング３１がシフト位置に達し、シフトリング３２が低速伝動位置に達する。このようにシフトリング３２が低速伝動位置に達した場合には第２接触部３２ＢがミッションケースＭの内面に接触する。

また、シフトリング３２が高速伝動位置にある場合には、その外端の第３接触部３２Ｃがリングギヤ１２に接触して一体化しており、このシフトリング３２の下面の第１接触部３２Ａがキャリア１４に接触するため遊星ギヤ変速機構Ｐの全体を一体的に回転させ入力軸１と出力軸２とを同じ回転速度で回転させ高速伝動状態を実現する。

これとは逆に、カムリング３１とキャリア１４との主軸芯Ｘを中心とする相対的な回転姿勢の変化した場合には、図１１（ｂ）に示す如く、カムリング３１がキャリア１４から離間する。これに連係してシフトリング３２の第１接触部３２Ａがキャリア１４から離間すると共に、第２接触部３２ＢがミッションケースＭの内面に接触するため低速伝動位置に達する。

また、シフトリング３２が低速伝動位置にある場合には、その外端の第３接触部３２Ｃがリングギヤ１２に接触する状態を維持する。従って、シフトリング３２の下面の第１接触部３２Ａがキャリア１４から離間し、シフトリング３２の上面の第２接触部３２ＢがミッションケースＭに新たに接触することからリングギヤ１２の回転がロックされ、キャリア１４の回転が許容される減速伝動状態を実現する。

そして、この低速伝動状態において出力軸２に作用する負荷が低下した場合には、コイルバネ１７の付勢力によりカムリング３１が基準位置に復帰し、シフトリング３２も高速伝動位置に復帰する。これにより前述と同様にシフトリング３２の下面の第１接触部３２Ａがキャリア１４に接触することになり、遊星ギヤ変速機構Ｐの全体を一体的に回転させ、入力軸１と出力軸２とを同じ回転速度で回転させ高速伝動状態が実現する。

この別実施形態（ｃ）では、カムリング３１と、カム部１４Ｃ、３１Ｃと、コイルバネ
１７とで負荷取得手段Ａが構成されている。また、シフトリング３２と、カム部１４Ｃ、３１Ｃと、コイルバネ１７とで切換手段Ｂが構成されている。

〔別実施形態（ｄ）〕
本発明は、遊星ギヤ変速機構が、入力軸の駆動力をリングギヤに伝え、サンギヤの回転を阻止することで減速を行うように伝動形態を設定しても良い。負荷取得手段Ａは前述した実施形態と同様の構成で良い。切換手段Ｂは、高速伝動状態でサンギヤを自由回転状態にするとともにリングギヤとキャリアとを連結してこれらを一体回転させ、低速伝動状態でリングギヤとキャリアとの連結を解除し、サンギヤの回転を阻止する構成となる。

このような構成から、負荷取得手段Ａで取得した負荷が設定未満である場合には切換手段Ｂがサンギヤを自由回転状態に設定すると共に、リングギヤとキャリアとを連結してこれらを一体回転させることにより高速伝動状態が実現する。また、負荷が設定値を超える場合には、切換手段Ｂがリングギヤとキャリアとの連結を解除すると共にサンギヤの回転を阻止することにより遊星ギヤ変速機構の減速による減速伝動状態が実現する。

〔別実施形態（ｅ）〕
本発明は、遊星ギヤ変速機構が複数組の遊星ギヤ変速系を組み合わせたものであっても良い。その一例として、入力側の遊星ギヤ変速系のキャリアの回転力を次段の遊星ギヤ変速系のサンギヤに伝えることで入力軸の回転速度を大きく減速して出力軸に伝える構成のものを想定できる。このように構成したものにおいて実施形態の記載した作動体を用いた切換手段Ｂを複数の遊星ギヤ変速系の全てに備えることや、複数の遊星ギヤ変速系の一部に備えることが可能であり、このように構成することにより、高速伝動状態と低速伝動状態とが実施する。

本発明は、アクチュエータからの回転駆動力で対象物を作動させる駆動系の全般に適用することができる。特に対象物の作動途中で負荷が変動するものに最適に利用することができる。

１ 入力軸
２ 出力軸
１１ サンギヤ
１２ リングギヤ
１３ プラネタリギヤ
１４ キャリア
１４Ｃ カム部
１６ 作動リング
１７ 付勢部材（コイルバネ）
２１Ａ 当接片（内当接片）
２１Ｂ 当接片（外当接片）
２１Ｃ 変形部
２１Ｄ 本体部
２１Ｅ 接当部
２２ 枢支軸
２４ 係合片
３１ カムリング
３１Ｃ カム部
３２ シフトリング
３２Ａ 第１接触部
３２Ｂ 第２接触部
Ａ 負荷取得手段
Ｂ 切換手段
Ｃ 係合部
Ｄ ロック部

Claims (6)

1. サンギヤと、このサンギヤを取り囲むリングギヤと、サンギヤ及びリングギヤに咬合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤとともに公転運動することが可能なキャリアと、キャリアの公転運動を取り出す出力系とを備えて遊星ギヤ伝動系を構成すると共に、
   前記出力系に作用する負荷の大きさを、機械的な作動量として取り出す負荷取得手段を備え、この負荷取得手段で取得した負荷が設定値未満である場合には、前記サンギヤと前記リングギヤと前記プラネタリギヤと前記キャリアとを一体回転させ、前記負荷取得手段で取得した負荷が前記設定値を超える場合には、前記サンギヤと前記リングギヤとのうち駆動力が入力するもの以外の回転を阻止しながらキャリアの回転を許容する切換手段を備えている負荷感応型変速装置。
2. 入力系として前記サンギヤに駆動力を伝える入力軸が備えられ、前記出力系として前記キャリアに連結する出力軸が備えられ、
   前記負荷取得手段が、前記リングギヤの軸芯と同軸芯で相対回転自在に支持される作動リングと、この作動リングと前記リングギヤとの相対回転姿勢を中立姿勢に付勢する付勢部材と、前記キャリアに作用する負荷に連係して姿勢が変化するように前記キャリアと前記リングギヤとに連係する作動体とを備え、この作動体は、前記キャリアと前記リングギヤとの相対回転姿勢が中立姿勢にある際に高速伝動姿勢にあり、相対回転姿勢が前記中立姿勢から外れた際に低速伝動姿勢に達するように構成され、
   前記切換手段が、前記作動体と、この作動体が前記高速伝動姿勢にある際にこの作動体に係合して前記キャリアと一体化させる係合部と、この作動体が前記低速伝動姿勢にある際にこの作動体に当接して前記リングギヤの回転を阻止するロック部とを備えて構成されている請求項１記載の負荷感応型変速装置。
3. 前記作動体が、枢支軸を中心にして揺動自在に前記リングギヤに支持されると共に、前記係合部に係合する係合片と、前記ロック部に当接する当接片とを備えており、
   複数の前記係合部が、前記キャリアの軸芯を中心にした外歯ギヤ状に形成され、
   複数の前記ロック部が、固定系としてのギヤケースの内面に対して前記キャリアの軸芯を中心にした外歯ギヤ状又は内歯ギヤ状に形成されている請求項２記載の負荷感応型変速装置。
4. 前記作動体を、前記当接片が前記ロック部に当接した際に当該ロック部からの反力を受けて前記当接片が前記ギヤ状の部分に乗り上げた状態で弾性変形可能に構成してある請求項３記載の負荷感応型変速装置。
5. 前記作動体が、本体部と、前記本体部及び前記当接片に連接する変形部とを備え、前記当接片が前記ロック部に当接した際に当該ロック部からの反力を受けて前記当接片が前記ギヤ状の部分に乗り上げた状態で前記変形部を弾性変形可能に構成してある請求項３記載の負荷感応型変速装置。
6. 入力系として前記サンギヤに駆動力を伝える入力軸が備えられ、前記出力系として前記キャリアが公転する軸芯と同軸芯上に出力軸が備えられ、
   前記負荷取得手段が、前記出力軸に対してトルク伝動自在、かつ、この出力軸の軸芯に沿って移動自在なカムリングと、このカムリングと前記キャリアとの対向する面に形成されたカム部と、前記カムリングを前記キャリアの方向に付勢する付勢部材とを備えて構成されると共に、前記出力軸に作用する負荷が設定値未満である場合に前記カムリングが基準位置にあり、前記出力軸に作用する負荷が前記設定値を超える場合には前記カムリングが前記キャリアから離間するシフト位置に達するように構成され、
   前記切換手段が、前記リングギヤとの接触状態を維持しながら、前記カムリングが基準位置にある際に高速伝動位置にあり、前記カムリングがシフト位置にある際に低速伝動位置にあるシフトリングを備えて構成されると共に、このシフトリングは、前記高速伝動位置にある際に前記キャリアに接触することでリングギヤとキャリアとの一体回転させる第１接触部を備え、前記低速伝動位置にある際に固定系に接触することでリングギヤの回転を阻止する第２接触部を備えている請求項１記載の負荷感応型変速装置。

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