JP5201756B2 - モータ用一方向変速機 - Google Patents

Description

本発明は、モータ用一方向変速機に関し、より詳しくは、モータが正回転をしても逆回転をしても、いつも一方向にのみ変速出力可能にすることができるモータ用一方向変速機に関する。

一般に、変速機とは、原動力を減速または増速させるための装置である。

この種の変速機は、原動軸に結合され、自動または手動で変速されるが、手動の場合は、原動力と変速機との間にクラッチを設け、変速装置への原動力を遮断した状態で変速を図ることになる。また、自動変速装置は、クラッチのような断続手段がなくても、出力側の圧力変化等に応じて自動で変速されるようになる。

しかしながら、従来技術による手動変速装置では、必ずクラッチを設けなければならないため、使用上の不便さと、装置そのものが大型となるという問題があり、自動変速装置では、変速装置そのものが複雑であって、同様に装置そのものが大型となり、故障が頻繁であるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、モータを逆回転させると、正回転時と同一の方向に出力が行われながら変速される構造を有するモータ用一方向変速機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、両側に延長される二つの固定軸上に回転可能に結合されるハブシェルと、ハブシェル内に配置される原動軸を有する内蔵モータと、原動軸とハブシェルとの間に装着され、内蔵モータの原動力をハブシェルに一方向変速出力させる変速手段とを備え、変速手段は、原動軸の外周面上に互いに離隔して結合され、互いに反対の方向性を有するように、一方向クラッチによって拘束される第１の太陽歯車及び第２の太陽歯車と、第１の太陽歯車と噛み合う第１の遊星歯車と、第２の太陽歯車と噛み合い、第１の遊星歯車及びハブシェルと噛み合う第２の遊星歯車とで構成されることを特徴とするモータ用一方向変速機を提供する。

本発明によると、内蔵モータの回転方向にかかわらず、一方向にのみ出力可能にするとともに、入力の方向が変わると、出力の速度が変速可能にすることができる装置を具現するものであって、変速部分をモータと一体型で内蔵させ、小型の変速モータに具現することができ、自転車やモーターサイクル等のように外部に突出すると不合理な装置にも有用に用いることができる。

本発明によるモータ用一方向変速機を示す断面図である。 図１に示したモータ用一方向変速機を側面からみた作動状態図である。 図１に示したモータ用一方向変速機を側面からみた作動状態図である。 逆入力許容機能を有する一方向クラッチの一例を示す図である。

以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述する。

図１は、本発明によるモータ用一方向変速機を示す断面図であり、図２及び図３は、図１に示したモータ用一方向変速機を側面からみた作動状態図であって、図２は、モータが正回転（時計方向）であるときの作動状態であり、図３は、モータが逆回転（反時計方向）であるときの作動状態である。

図１及び図２を参考すると、本発明によるモータ用一方向変速機１００は、ハブシェル１１０と、ハブシェル１１０の両側に延長される固定軸１２０ａ、１２０ｂと、ハブシェル１１０内に装着される内蔵モータ１３０と、内蔵モータ１３０の回転力を変速して一方向にのみハブシェル１１０に出力させる変速手段１４０と、を備える。

ハブシェル１１０は、変速機１００のカバー及び出力の役割を行うものであって、ハブシェル１１０の外周面上には、外部に動力を伝達させるために、スプロケットやプーリーのような動力伝達手段が一体に形成される。また、ハブシェル１１０は、その両側に延長される二つの固定軸１２０ａ、１２０ｂを中心として回転する。

このように形成されたハブシェル１１０内に、原動軸１３１を有する内蔵モータ１３０が固定軸に支持装着されており、原動軸１３１とハブシェル１１０の内側面との間に変速手段１４０が設置される。好ましくは、内蔵モータ１３０は、一方の固定軸１２０ａに支持され、変速手段１４０は、他方の固定軸１２０ｂの端部から放射状に広く形成された拡張板１２１と内蔵モータ１３０との間に支持される。

変速手段１４０は、原動軸１３１の外周面上に互いに離隔して結合される二つの第１の太陽歯車１５０ａ及び第２の太陽歯車１５０ｂと、二つの太陽歯車１５０ａ、１５０ｂとそれぞれ噛み合う二つの第１の遊星歯車１６０ａ及び第２の遊星歯車１６０ｂと、ハブシェル１１０の内周面上に一体に形成され、第２の遊星歯車１６０ｂと噛み合うリングギア１７０とで構成される。

この際、太陽歯車１５０ａ、１５０ｂと原動軸１３１との間には、互いに反対の方向性を有する一方向クラッチ１５１ａ、１５１ｂがそれぞれ装着される。すなわち、第１の太陽歯車１５０ａと原動軸１３１との間には、原動軸１３１が正方向に回転するときにのみ、第１の太陽歯車１５０ａを拘束させる第１の一方向クラッチ１５１ａが結合され、第２の太陽歯車１５０ｂと原動軸１３１との間には、原動軸１３１が逆方向に回転するときにのみ、第２の太陽歯車１５０ｂを拘束させる第２の一方向クラッチ１５１ｂが結合される。

また、一方向クラッチ１５１ａ、１５１ｂには、それぞれ摩擦ピン１５２が装着される。すなわち、摩擦ピン１５２は、原動軸１３１と拘束されないときに、一方向クラッチ１５１ａ、１５１ｂが原動軸１３１と一緒に回ることを防止するためのものであって、さらに具体的には、摩擦ピン１５２は、その上端が屈曲した形状で太陽歯車１５０ａ、１５０ｂに固定され、その下端が一方向クラッチ１５１ａ、１５１ｂに密着される。

一方、第１の遊星歯車１６０ａと第２の遊星歯車１６０ｂは、その歯車軸１６１ａ、１６１ｂが、内蔵モータ１３０と拡張板１２１に固定されて支持される。また、第１の遊星歯車１６０ａと第２の遊星歯車１６０ｂは互いに噛み合う。

以下、上述したように形成されたモータ用一方向変速機１００の作動について簡略に説明する。

先ず、内蔵モータ１３０が正回転（時計方向に回転）すると、図２に示すように、原動軸１３１が正回転され、原動軸１３１の正回転は、第１の一方向クラッチ１５１ａによって第１の太陽歯車１５０ａが拘束されて正回転され、第１の太陽歯車１５０ａは、第１の遊星歯車１６０ａを逆方向に回転させ、第１の遊星歯車１６０ａは、さらに第２の遊星歯車１６０ｂを正方向に回転させ、第２の遊星歯車１６０ｂは、リングギア１７０と噛み合い、結局としてハブシェル１１０が正方向変速出力される。

この際、第１の遊星歯車１６０ａの大きさを変化させ、第２の遊星歯車１６０ｂの回転数を制御することにより、ハブシェル１１０への出力を減速または加速させることができるようになる。

次に、内蔵モータ１３０が逆回転（反時計方向に回転）すると、図３に示すように、原動軸１３１が逆回転され、原動軸１３１の逆回転は、第２の一方向クラッチ１５１ｂによって第２の太陽歯車１５０ｂが拘束されて逆回転され、第２の太陽歯車１５０ｂは、第２の遊星歯車１６０ｂを正方向に回転させ、第２の遊星歯車１６０ｂは、リングギア１７０と噛み合い、結局としてハブシェル１１０が正方向減速出力される。

一方、内蔵モータ１３０から正常的に動力が入力されず、反対にハブシェル１１０から逆入力されるときを考慮しなければならないが、このときは、逆入力許容機能を有する一方向クラッチを用いることができる。

図４は、逆入力許容機能を有する一方向クラッチの一例を示す図である。

図４を参考すると、原動軸１３１において太陽歯車と当接する部分を多角形に形成し、多角形原動軸１３１の外部に逆入力許容機能を有する一方向クラッチ１５１を装着し、さらに前記一方向クラッチ１５１の外部に二つの太陽歯車１５０ａ、１５０ｂを結合させる。

この際、一方向クラッチ１５１には、互いに離隔した二つの第１のボール１５３ａ及び第２のボール１５３ｂを原動軸１３１の多角形面上にそれぞれ密着するように内蔵させ、原動軸１３１の回転方向に応じていずれか一つのボールのみが拘束されるようにする。すなわち、第１のボール１５３ａは、原動軸１３１と第１の太陽歯車１５０ａとの間に配置され、第２のボール１５３ｂは、原動軸１３１と第２の太陽歯車１５０ｂとの間に配置されるようにする。したがって、ハブシェル１１０から逆入力が入っても、一方向クラッチ１５１でこれを相殺させ、原動軸１３１及び内蔵モータ１３０への逆入力が生じないようにする。

以上、本発明の好適な実施形態を参照して説明したが、当該技術の分野における熟練した当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明の様々な修正及び変更が可能なことを理解することができるだろう。

１００ 変速機
１１０ ハブシェル
１２０ａ、１２０ｂ 固定軸
１２１ 拡張板
１３０ 内蔵モータ
１３１ 原動軸
１４０ 変速手段
１５０ａ 第１の太陽歯車
１５０ｂ 第２の太陽歯車
１５１ａ、１５１ｂ 一方向クラッチ
１５２ 摩擦ピン
１６０ａ 第１の遊星歯車
１６０ｂ 第２の遊星歯車
１６１ａ、１６１ｂ 歯車軸
１７０ リングギア

Claims (1)

1. 両側に延長される二つの固定軸（１２０ａ、１２０ｂ）上に回転可能に結合されるハブシェル（１１０）と、前記ハブシェル（１１０）内に配置される原動軸（１３１）を有する内蔵モータ（１３０）と、前記原動軸（１３１）と前記ハブシェル（１１０）との間に装着され、前記内蔵モータ（１３０）の原動力を前記ハブシェル（１１０）に一方向変速出力させる変速手段（１４０）とを備えるモータ用一方向変速機であって、
   前記変速手段（１４０）は、前記原動軸（１３１）の外周面上に互いに離隔して結合され、互いに反対の方向性を有するように、一方向クラッチ（１５１ａ、１５１ｂ）によって拘束される第１の太陽歯車（１５０ａ）及び第２の太陽歯車（１５０ｂ）と、前記第１の太陽歯車（１５０ａ）と噛み合う第１の遊星歯車（１６０ａ）と、前記第２の太陽歯車（１５０ｂ）と噛み合い、前記第１の遊星歯車（１６０ａ）及び前記ハブシェル（１１０）と噛み合う第２の遊星歯車（１６０ｂ）とで構成されることを特徴とするモータ用一方向変速機。

Images