JP4378934B2 - 遊星歯車式クラッチ機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力の伝達方向を切り替えるクラッチ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽歯車と、太陽歯車の回りを公転可能な遊星歯車と、遊星歯車の公転運動により遊星歯車と噛み合うことができる待機歯車とを有する遊星歯車式クラッチ機構が知られている（特許文献１）。また、このような遊星歯車式クラッチ機構において、遊星歯車が待機歯車と噛み合い始める際に、遊星歯車および待機歯車の２以上の歯先同士が同時に当接して回転のロック等が生じないように、遊星歯車が待機歯車と噛み合い始める際の遊星歯車の回転位相を規制する部材を設けたものが知られている（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１６０５１１号公報
【特許文献２】
特開平６−１５９４４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような遊星歯車式クラッチ機構では、遊星歯車が待機歯車と噛み合い始める際の遊星歯車の回転位相を規制する部材を設けている。しかし、遊星歯車と待機歯車とが噛み合って待機歯車が駆動されている状態では、遊星歯車と回転位相を規制する部材の位相制限部は干渉してはならない。そのため２つの待機歯車同士の距離を近づけるには限界があり、設計上の制約となる。
【０００５】
本発明の目的は、遊星歯車が待機歯車と噛み合い始める際に、遊星歯車および待機歯車の２以上の歯先同士が同時に当接せず、設計自由度が高い遊星歯車式クラッチ機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１） 請求項１の発明は、太陽歯車と、太陽歯車に噛み合い太陽歯車を中心に公転可能な遊星歯車と、遊星歯車の公転位置により遊星歯車と噛み合うことができる少なくとも１つの待機歯車と、遊星歯車の公転運動により遊星歯車が待機歯車と噛み合い始める際に、遊星歯車の自転軸と待機歯車の自転軸とを結ぶ直線上に遊星歯車の歯先が位置するよう、遊星歯車の回転位相を決定する決定部材とを有する遊星歯車式クラッチ機構において、決定部材は、遊星歯車の公転運動に従動して遊星歯車の公転方向と同じ方向に太陽歯車を中心に公転可能であるとともに、太陽歯車を中心とした公転軌道上で遊星歯車に対する位置が変更可能であることを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の遊星歯車式クラッチ機構において、決定部材は、遊星歯車の公転運動の範囲を規制する規制部材により、遊星歯車の公転運動に従動して公転可能な範囲が制限されることを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、太陽歯車と、太陽歯車に噛み合い太陽歯車を中心に公転可能な遊星歯車と、遊星歯車の公転位置により遊星歯車と噛み合うことができる少なくとも１つの待機歯車と、遊星歯車の公転運動により遊星歯車が待機歯車と噛み合い始める際に、遊星歯車の自転軸と待機歯車の自転軸とを結ぶ直線上に遊星歯車の歯先が位置するよう、遊星歯車の回転位相を決定する決定部材とを有する遊星歯車式クラッチ機構において、決定部材は、太陽歯車を中心に公転可能であり、遊星歯車が公転すると遊星歯車の歯に当接して遊星歯車の公転運動に従動して遊星歯車の公転方向へ公転し、その後、遊星歯車の公転運動の範囲を規制する規制部材に当接して遊星歯車の公転方向への公転が停止するように構成され、遊星歯車は、公転運動によって歯に当接する決定部材を遊星歯車の公転方向へ公転させ、その後、規制部材によって決定部材の公転が停止されると、歯と決定部材との当接を解除するように自転しながら公転し、その後、公転方向に位置する待機歯車と噛み合うとともに、規制部材によって公転が停止されように構成され、決定部材は、規制部材によって決定部材の公転が停止された後、歯と決定部材との当接を解除するように遊星歯車が自転しながら公転すると、遊星歯車の自転軸と待機歯車の自転軸とを結ぶ直線上に遊星歯車の歯先が位置するよう、遊星歯車の回転位相を決定することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
―――遊星歯車式クラッチ機構の構造―――
図１〜５を参照して、本発明による遊星歯車式クラッチ機構の一実施の形態を説明する。図１は、遊星歯車式クラッチ機構を正面から見た、歯車の噛み合いの状態を示した図である。遊星歯車式クラッチ機構は、太陽歯車１と、遊星歯車２と、待機歯車８，９とを有する。図２は、一実施の形態の遊星歯車式クラッチ機構を側面から見た場合の断面図である。歯車台６には、中心軸６１が形成されている。中心軸６１に太陽軸１１が回転自在に嵌合されている。太陽軸１１の上面には連結部材３が固定されている。太陽軸１１の外周には太陽歯車１が回転自在に嵌合されている。太陽軸１１および太陽歯車１は、押さえ板１０により中心軸６１に対して抜け止めされている。連結部材３の先端には連結部材突起３１が形成されている。中心軸６１を中心に回動する連結部材３の連結部材突起３１が歯車台６に形成されている規制部材６４，６５に当接することにより、連結部材３の中心軸６１を中心とした回転が一定角度内に制限される。
【０００８】
連結部材３の先端側には遊星軸２１が取り付けられ、遊星軸２１の外周には遊星ギア２が回転自在に嵌合されている。そして、遊星軸２１と遊星ギア２の間にはコイルバネ７が介装される。遊星軸２１を連結部材３に取り付けるとコイルバネ７が軽度に圧縮され、その復元力で連結部材３と遊星ギア２が相互に摩擦結合される。
【０００９】
歯車台６に形成されている待機軸６２、６３にはそれぞれ遊星歯車２と同じ歯数である待機歯車８、９が、回転自在に嵌合されている。これらの待機歯車８，９は、中心軸６１を中心に公転する遊星歯車２と噛み合い、これにより待機歯車８，９には、遊星歯車２を介して太陽歯車１の駆動力が伝達される。遊星歯車２および待機歯車８，９の歯は、図１に示すように歯先面を尖らせた形状になっている。
【００１０】
歯車台６に形成されている中心軸６１には位相制限部材７０が回転自在に嵌合されている。中心軸６１を中心に回動する位相制限部材７０の先端部７２，７３が歯車台６に形成されている規制部材６４，６５に当接することにより、位相制限部材７０の中心軸６１を中心とした回転が一定角度内に制限される。位相制限部材７０の位相制限部７１は、後述するように、公転する遊星歯車２が待機歯車８，９と噛み合いを開始する際の遊星歯車２の回転位相を決定する決定部材である。位相制限部材７０の中心軸６１を中心とした回転角度は、その先端部７２，７３の形状によって任意に設定できる。
【００１１】
―――遊星歯車式クラッチ機構の動作―――
一実施の形態の遊星歯車式クラッチ機構の動作について図１，３〜５を参照して説明する。図１に示すように、太陽歯車１が時計方向に回転する場合、コイルバネ７により遊星歯車２は連結部材３と摩擦接触しているので、遊星歯車２の自転に抵抗が生じ、これにより遊星歯車２は時計回転方向に公転する。遊星歯車２の公転運動は、連結部材突起３１が規制部材６４に当接することで規制される。遊星歯車２は、その規制位置において待機歯車８と噛み合う。このとき、位相制限部材７０は、その先端部７２が規制部材６４に当接している。
【００１２】
太陽歯車１の時計方向回転が停止し、反時計方向に回転し始めると、上述した遊星歯車２の自転抵抗により、遊星歯車２は待機歯車２との噛み合いを解除して反時計方向に公転を開始する。この際、図３に示すように、待機歯車８側に位置して位相制限部材７０の位相制限部７１に最も近い遊星歯車２の歯先２２が位相制限部７１と干渉することで、位相制限部材７０が反時計方向に回転する。その後、図４に示すように、位相規制部材７０の先端部７３が規制部材６５に当接し、位相制限部材７０の反時計方向の回転は停止する。太陽歯車１の反時計方向のさらなる回転により、遊星歯車２がさらに公転すると、図４に示すように、歯先２２が位相制限部材７０の位相制限部７１と干渉しているので、遊星歯車２は、時計方向に自転しながら反時計方向に公転する。そして遊星歯車２は、位相制限部７１の位置に依存する遊星歯車２の回転位相まで時計方向に自転しながら反時計方向に公転して、位相制限部材７０との干渉位置から離脱する。このとき、遊星歯車２は、歯先２３が遊星軸２１と待機軸６３とを結ぶ直線上に位置する回転位相となる。遊星歯車２の自転が停止し、公転がさらに進むと、遊星歯車２と待機歯車９とが噛み合い始める。その後、図５に示すように、連結部材突起３１が規制部材６５に当接して、動力が伝達される待機歯車の切り換えが完了する。
【００１３】
太陽歯車１の反時計方向回転が停止し、時計方向に回転した場合も、同様に遊星歯車２と待機歯車８の隣り合う２つの歯同士が同時に当接することはない。
【００１４】
上述した一実施の形態の遊星歯車式クラッチ機構は、以下の作用効果を奏する。
（１） 遊星歯車２と待機歯車９とが噛み合い始める際に、遊星歯車２は、位相制限部７１との干渉により、歯先２３が遊星軸２１と待機軸６３とを結ぶ直線上に位置する回転位相となる。その結果、待機歯車９の回転位相に関わらず、遊星歯車２と待機歯車９の隣り合う２つの歯同士が同時に当接することはない。これにより、噛み合い始めで遊星歯車２と待機歯車９の隣り合う２つの歯同士が同時に当接することで生じるロックを回避することができる。したがって、歯面の摩耗や打痕を低減でき、耐久性の向上を図ることができる。
（２） 位相制限部材７０は、中心軸６１に対して遊星歯車２の公転とともに回転可能である。また、遊星歯車２と待機歯車８または待機歯車９が噛み合って待機歯車８または待機歯車９が駆動されている状態では、位相制限部材７０は規制部材６４，６５によって公転範囲が規制されるので、遊星歯車２と位相制限部７１は干渉しない。これにより、位置待機歯車８，９の位置を近接させたコンパクトな設計にも対応でき、設計自由度が高く、機器全体の小型化が可能である。
（３） 位相制限部材７０は、規制部材６４，６５によって規制される範囲において、中心軸６１に対して遊星歯車２の公転とともに回転可能である。先端部７２，７３の形状によって、位相制限部材７０の中心軸６１を中心とした回転角度を任意に設定できる。これにより、待機歯車８，９の位置に応じて位相制限部材７０は容易に設計変更が可能であり、設計自由度が高い。
【００１５】
―――変形例―――
上述した一実施の形態の遊星歯車式クラッチ機構では、遊星歯車２と待機歯車８，９は同じ歯数であったが、これに限らない。上述した一実施の形態の遊星歯車式クラッチ機構では、位相制限部７１は位相制限部材７０に設けられて、位相制限部材７０とともに中心軸６１に対して回動可能であったが、これに限らない。位相制限部７１は歯車台６に固定されていてもよい。また、待機歯車は１つでもよい。上述した実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態およびその変形例に何ら限定されない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、回転がロックすることを防止して、歯面の摩耗や打痕を低減させ、耐久性を高めた遊星歯車式クラッチ機構の設計自由度を高くすることができるので、機器の小型化が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による遊星歯車式クラッチ機構を正面から見た、歯車の噛み合いの状態を示した図である。
【図２】 図１の遊星歯車式クラッチ機構を側面から見た場合の断面図である。
【図３】 図１の遊星歯車式クラッチ機構の動作について説明する図である。
【図４】 図１の遊星歯車式クラッチ機構の動作について説明する図である。
【図５】 図１の遊星歯車式クラッチ機構の動作について説明する図である。
【符号の説明】
１ 太陽歯車 ２ 遊星歯車
３ 連結部材 ６ 歯車台
８，９ 待機歯車 １０ 押さえ板
１１ 太陽軸 ２１ 遊星軸
３１ 連結部材突起 ６１ 中心軸
６２，６３ 待機軸 ６４，６５ 規制部材
７０ 位相制限部材 ７１ 位相制限部
７２，７３ 先端部

Claims (3)

1. 太陽歯車と、
   前記太陽歯車に噛み合い太陽歯車を中心に公転可能な遊星歯車と、
   前記遊星歯車の公転位置により前記遊星歯車と噛み合うことができる少なくとも１つの待機歯車と、
   前記遊星歯車の公転運動により前記遊星歯車が前記待機歯車と噛み合い始める際に、前記遊星歯車の自転軸と前記待機歯車の自転軸とを結ぶ直線上に前記遊星歯車の歯先が位置するよう、前記遊星歯車の回転位相を決定する決定部材とを有する遊星歯車式クラッチ機構において、
   前記決定部材は、前記遊星歯車の公転運動に従動して前記遊星歯車の公転方向と同じ方向に前記太陽歯車を中心に公転可能であるとともに、前記太陽歯車を中心とした公転軌道上で前記遊星歯車に対する位置が変更可能であることを特徴とする遊星歯車式クラッチ機構。
2. 請求項１に記載の遊星歯車式クラッチ機構において、
   前記決定部材は、前記遊星歯車の公転運動の範囲を規制する規制部材により、前記遊星歯車の公転運動に従動して公転可能な範囲が制限されることを特徴とする遊星歯車式クラッチ機構。
3. 太陽歯車と、
   前記太陽歯車に噛み合い太陽歯車を中心に公転可能な遊星歯車と、
   前記遊星歯車の公転位置により前記遊星歯車と噛み合うことができる少なくとも１つの待機歯車と、
   前記遊星歯車の公転運動により前記遊星歯車が前記待機歯車と噛み合い始める際に、前記遊星歯車の自転軸と前記待機歯車の自転軸とを結ぶ直線上に前記遊星歯車の歯先が位置するよう、前記遊星歯車の回転位相を決定する決定部材とを有する遊星歯車式クラッチ機構において、
   前記決定部材は、前記太陽歯車を中心に公転可能であり、前記遊星歯車が公転すると前記遊星歯車の歯に当接して前記遊星歯車の公転運動に従動して前記遊星歯車の公転方向へ公転し、その後、前記遊星歯車の公転運動の範囲を規制する規制部材に当接して前記遊星歯車の公転方向への公転が停止するように構成され、
   前記遊星歯車は、公転運動によって前記歯に当接する前記決定部材を前記遊星歯車の公転方向へ公転させ、その後、前記規制部材によって前記決定部材の公転が停止されると、前記歯と前記決定部材との当接を解除するように自転しながら公転し、その後、公転方向に位置する前記待機歯車と噛み合うとともに、前記規制部材によって公転が停止されように構成され、
   前記決定部材は、前記規制部材によって前記決定部材の公転が停止された後、前記歯と前記決定部材との当接を解除するように前記遊星歯車が自転しながら公転すると、前記遊星歯車の自転軸と前記待機歯車の自転軸とを結ぶ直線上に前記遊星歯車の歯先が位置するよう、前記遊星歯車の回転位相を決定することを特徴とする遊星歯車式クラッチ機構。

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