JP6067639B2 - 遊星歯車型のロックタイプ双方向クラッチ - Google Patents
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さらに、複数の遊星歯車PGの各々には、遊星歯車PGの中心軸と偏心して軸方向に突出する円形断面の偏心延長軸EAが設けられる。そして、出力軸OSには、各々の遊星歯車PGの中心軸と同心の円形断面の孔部Hが形成され、この孔部Hに遊星歯車PGの偏心延長軸EAが挿入される。このとき夫々の遊星歯車PGは、孔部Hと偏心延長軸EAとが孔部Hに対して同位相(断面矢視B−Bでは垂直上部)となるような接触点c1乃至c4で孔部Hの円周内面に接触する。
即ち、特許文献1のロックタイプ双方向クラッチでは、図6に示すように、遊星歯車PGと太陽歯車SG及びリング歯車RGとの噛み合いにおけるバックラッシュ等に起因し、作動中に、ハウジングHG内で遊星歯車PGの回転軸が傾斜した状態となることがある。この場合、断面矢視A−Aに示すとおり、偏心延長軸EAと孔部Hとの接触点c1及びc3は、上記した所定とおりの位置関係(図5の断面矢視A−A)ではなくなり(又は、両者が接触しなくなる)、従って、出力軸OSを回転させようとした際に、接触点c1と接触点c3とにおける摩擦力に差が生じてしまう。そのため、接触点c1で接触する遊星歯車PGが太陽歯車SGに与える出力軸OSの回転と同一方向のトルクと接触点c3で接触する遊星歯車PGが太陽歯車SGに与える出力軸OSの回転と反対方向のトルクとの間に差分が生じ、出力軸OSがロックせずに回転してしまう虞がある。
「回転不能のハウジング、入力軸及び出力軸を備え、前記入力軸の回転により前記出力軸が回転するとともに、前記出力軸の回転による前記入力軸の回転は阻止される双方向クラッチであって、
前記ハウジングと前記入力軸との間には複数の遊星歯車体が備えられ、
前記入力軸には太陽歯車が設けられ、前記ハウジングには内歯歯車からなるリング歯車が設けられ、かつ、前記遊星歯車体の各々には前記太陽歯車及び前記リング歯車に噛み合う遊星歯車が設けられ、
前記遊星歯車体の各々には、遊星歯車の中心軸と偏心して軸方向に突出する円形断面の偏心延長軸が設けられるとともに、前記出力軸には、各々の遊星歯車の中心軸と同心の円形断面の貫通孔が形成されたフランジ部が設けられ、前記偏心延長軸が前記貫通孔に挿入されてその円周内面に接触しており、さらに、
前記遊星歯車体の各々の両端部には、遊星歯車の中心軸と同心であって軸方向に突出する円形断面の支持軸が形成され、かつ、前記ハウジング内の軸方向の両端位置には、前記入力軸及び出力軸の回転軸を中心として回転可能な平板が夫々設けられるとともに、前記平板には、各々の遊星歯車の中心軸と同心の円形断面の軸受け部が形成されており、
前記遊星歯車体の支持軸が前記平板の軸受け部に挿入されて回転可能に支持される」ことを特徴とするロックタイプ双方向クラッチとなっている。
そして、本発明のロックタイプ双方向クラッチでは、遊星歯車体の各々の両端部に、遊星歯車の中心軸と同心であって軸方向外方に夫々突出する円形断面の一対の支持軸を形成する。同時に、ハウジング内の軸方向の両端位置に、入力軸及び出力軸の回転軸を中心として回転可能な一対の平板を設け、平板には各々の遊星歯車の中心軸と同心の円形断面の軸受け部を形成し、ここに遊星歯車体の支持軸を軸受けする。
入力軸回転速度/出力軸回転速度=1+(リング歯車の歯数/太陽歯車の歯数)
によって決定され、リング歯車と太陽歯車の歯数(又は、ピッチ円の径)を変えることにより、入・出力軸間の変速(減速)比及びトルク比を任意に選定できる。
ここで、本発明では、遊星歯車体の両端部に形成された一対の支持軸は平板部に形成された軸受け部に挿入されて、遊星歯車が中心軸の周りに回転可能に支持されている。そのため、遊星歯車の回転軸が傾斜した状態でハウジング内に配置されることなく、遊星歯車の回転軸が常に入力軸の回転軸及び出力軸の回転軸と平行な状態が保持される。従って、偏心延長軸と貫通孔との円周内面における接触点は所定の位置関係を維持することができ、一部の遊星歯車が入力軸に与える出力軸の回転と同一方向のトルクと、その他の遊星歯車が入力軸に与える出力軸の回転と反対方向のトルクとの間に差分は生じず、出力軸は確実にロックされる。
図1に示すように、本発明のロックタイプ双方向クラッチは、太陽歯車SGを設けた入力軸1及びリング歯車RGが設けられ回転不能に固定されたハウジング2を備えている。ハウジング2と入力軸1との間には、遊星歯車PGを設けた6個の遊星歯車体3が設けられ、断面矢視A−A図に示すとおり、各部材の歯車は互いに噛み合って遊星ギヤ機構を構成している。各々の歯車は、各部材に一体的に形成されているが、歯車部分を別体として製造し各部材に嵌め込んでもよい。図示の実施形態においては、リング歯車RGの歯数は42、太陽歯車SGの歯数は18、遊星歯車PGの歯数は12、であり、入力軸1に対する出力軸4の減速比は3/10である。
入力軸1の軸方向反対側には、出力軸4が置かれている。出力軸4にはフランジ部41が一体に形成されている。ハウジング2の入力軸1側の内側面には、後述する平板6が内接する環状突部21が形成されている。出力軸4とハウジング2との間は、蓋体5が圧入されてシ−ルドされる。
出力軸4と一体に形成されたフランジ部41には、遊星歯車PGの中心軸と同心であって遊星歯車PGの歯元円の径よりも幾分小さい径の円形断面の貫通孔42が形成されている。貫通孔42には遊星歯車体3の偏心延長軸31が挿入されて、貫通孔42の円周内面は偏心延長軸31の円周外面と1点で接触する。こうした場合にあっては、夫々の遊星歯車体3は、貫通孔42と偏心延長軸31との接触点C1乃至C6(断面矢視B−B図)が貫通孔42に対して同位相(図1においては垂直上方)となるように配置される。また、フランジ部41の中央には中心孔43が形成されており、入力軸1の出力軸4側の端面に形成された円筒型延長部11が入り込む。
ハウジング2内の入力軸1側に位置する平板6は、その内周面がハウジング2の環状突部21の外周面と当接すると共に、その外周面がハウジング2の内周面から幾分離隔し、その入力軸1側の外側面がハウジング2と当接すると共にその出力軸4側の内側面が遊星歯車PGの側面と当接している。ハウジング2内の出力軸4側に位置する平板6は、その内周面が出力軸4と当接すると共にその外周面がハウジング2の内周面と当接し、その入力軸1側の内側面がフランジ部41と当接すると共にその出力軸4側の外側面が蓋体5の内側面と当接している。これにより、平板6はいずれも傾斜することなくハウジング2内で入力軸1及び出力軸4の回転軸を中心として回転可能に設けられている。また、このような平板6に形成された貫通孔42に支持軸32を挿通することにより、ハウジング2内でスラスト方向及びラジアル方向に回転可能に支持される遊星歯車体3は、ハウジング2内で遊星歯車PGの回転軸が傾斜した状態となることはない。
また、平板6は軸受け部61に遊星歯車体3の支持軸32が挿入され遊星歯車体3を回転可能に支持した状態で、遊星歯車体3の公転運動と同期して入力軸1及び出力軸4の回転軸の周りを回転する。
ここで、遊星歯車体3の両端部に形成された一対の支持軸32が平板6に形成された軸受け部61に挿入されているために、遊星歯車PGの回転軸が常に入力軸1及び出力軸4の回転軸と平行になるように回転可能に支持され、夫々の偏心延長軸31と貫通孔42との円周内面における接触点C1乃至C6が貫通孔42に対して同位相となる所定の位置関係を維持することができる。従って、遊星歯車PGの回転軸が、作動中にハウジング2内で入力軸1及び出力軸4の回転軸に対して傾斜することはなく、接触点C1で接触する遊星歯車PGが太陽歯車SGに与える出力軸OSの回転と同一方向のトルクと、接触点C4で接触する遊星歯車PGが太陽歯車SGに与える出力軸OSの回転と反対方向のトルクと、の間で差分は生じない。これによって、遊星歯車PGと噛み合う入力軸1の太陽歯車SG(断面矢視A−A図の2点鎖線)では、相互に逆方向に回転させようとする結果となり、入力軸1は回転せず、出力軸4も回転しない。
介護ベッドのサイドフレームSFには立ち上がり介助装置KDが取り付けられている。立ち上がり用介助装置KDは、介護ベッドの使用者が起き上がる際やベッド上で移動する際に掴んで手がかりとする把持部Gと、把持部Gを回転駆動させる回転駆動装置RDから構成される。回転駆動装置RDは更に、本発明にかかるロックタイプ双方向クラッチDCとモーターMを有する。把持部Gは全体としてL字形状をした棒状部材であり、その下端部はロックタイプ双方向クラッチDCの出力軸4に相当する。モーターMは正・逆転可能であり、モーターMの出力軸はロックタイプ双方向クラッチDCの入力軸1に相当する。また、モーターMには、介護ベッドの使用者がモーターMの駆動及び停止を適宜切り替えることができるスイッチSWが付設されている。
介護ベッドの使用者は、介護ベッド上でスイッチSWを操作して、モーターMを駆動することで把持部Gを所望回転位置に回動させる。モーターMが駆動するとモーターに接続された入力軸1が回転すると共に出力軸4が回転し、従って介助装置KDが回動する。把持部Gが所望の回転位置に到達したならば再度スイッチSWを操作してモーターMを停止して把持部Gの回動を停止させる。
モーターMを停止した状態にあっては、出力軸4側、即ち把持部G側、からの回転はロックタイプ双方向クラッチDCにより確実にロックされる。そのため、介護ベッドの使用者が立ち上がる際に把持部Gを手がかりとすべく負荷をかけた場合であっても把持部Gが使用者の体重を確実に支持し回動することはない。これにより、介護ベッドの使用者はかかる把持部Gを手がかりとして介護ベッドから起き上がることやベッド上を移動することが可能となる。
2 ハウジング
3 遊星歯車体
31 偏心延長軸
32 支持軸
4 出力軸
41 フランジ部
42 貫通孔(遊星歯車と同心)
6 平板
61 軸受け部
SG 太陽歯車
PG 遊星歯車
RG リング歯車
Claims (4)
- 回転不能のハウジング、入力軸及び出力軸を備え、前記入力軸の回転により前記出力軸が回転するとともに、前記出力軸の回転による前記入力軸の回転は阻止される双方向クラッチであって、
前記ハウジングと前記入力軸との間には複数の遊星歯車体が備えられ、
前記入力軸には太陽歯車が設けられ、前記ハウジングには内歯歯車からなるリング歯車が設けられ、かつ、前記遊星歯車体の各々には前記太陽歯車及び前記リング歯車に噛み合う遊星歯車が設けられ、
前記遊星歯車体の各々には、遊星歯車の中心軸と偏心して軸方向に突出する円形断面の偏心延長軸が設けられるとともに、前記出力軸には、各々の遊星歯車の中心軸と同心の円形断面の貫通孔が形成されたフランジ部が設けられ、前記偏心延長軸が前記貫通孔に挿入されてその円周内面に接触しており、さらに、
前記遊星歯車体の各々の両端部には、遊星歯車の中心軸と同心であって軸方向に突出する円形断面の支持軸が形成され、かつ、前記ハウジング内の軸方向の両端位置には、前記入力軸及び出力軸の回転軸を中心として回転可能な平板が夫々設けられるとともに、前記平板には、各々の遊星歯車の中心軸と同心の円形断面の軸受け部が形成されており、
前記遊星歯車体の支持軸が前記平板の軸受け部に挿入されて回転可能に支持される、ことを特徴とするロックタイプ双方向クラッチ。 - 前記ハウジング内の軸方向の一端側に設けられた前記平板は前記偏心延長軸の端面と当接すると共に、他端側に設けられた前記平板は前記遊星歯車の端面と当接する、請求項1に記載のロックタイプ双方向クラッチ。
- 前記出力軸のフランジ部の中央に円形断面の中心孔を形成し、ここに前記入力軸を軸受する、請求項1又は2に記載のロックタイプ双方向クラッチ。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のロックタイプ双方向クラッチが介在される、把持部を有する介護ベッド用の立ち上がり介助装置の回転駆動装置。
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