JP7160250B2 - 減速比自動切換装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動力を減速させて出力軸へと伝達する際にその減速比を自動的に切り換えることが可能な減速比自動切換装置に関する。

本出願人は、ハウジングの内部に遊星歯車機構を備えた減速比自動切換装置を提案しており、この減速比自動切換装置は、回転駆動源とアクチュエータとの間に設けられ、その入力軸が前記回転駆動源に連結され、出力軸が前記アクチュエータに連結されると共に、前記入力軸に設けられた太陽ギアが、ハウジング内の内歯車に噛合された３つの遊星ギアに噛合されている。また、内歯車と遊星歯車との間にはスラスト力を発生させる粘性抵抗体が設けられている。

そして、回転駆動源から入力軸へと入力された回転力が、太陽ギアを介して遊星ギアへと伝達され、該遊星ギアが内歯車の内周側でそれぞれ公転することで、前記遊星歯車が設けられ出力軸を有したキャリアが回転する。この際、遊星歯車と内歯車との間には粘性抵抗体が設けられ、両者の間に粘性抵抗が生じているため、予め設定されたトルクを超える負荷がキャリアへと付与された場合に、内歯車と前記キャリアとの回転速度差に基づいて、内歯車が入力軸方向又は出力軸方向へと移動し、出力軸から出力される減速比が自動的に切り換えられる。

特許第４８９９０８２号公報

本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、出力される回転駆動力の減速比の切り換えを周囲環境や駆動回転数によって変化することなく安定した切換ポイントで行うことが可能な減速比自動切換装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の態様は、入力軸へ入力される回転駆動力を所定の減速比で自動的に切り換えて出力軸から出力可能な減速比自動切換装置であって、
入力軸に設けられヒステリシス材から形成される第１キャリアと、入力軸に設けられる太陽歯車と、太陽歯車の外周側に噛合される遊星歯車と、遊星歯車の外周側で噛合される内歯車と、出力軸に連結され遊星歯車を回転自在に支持すると共に遊星歯車の公転に伴って一体的に回転しヒステリシス材から形成される第２キャリアとを含んだ遊星歯車機構と、
内歯車は、第１及び第２キャリアの外周側に配置され、且つ、内歯車の軸方向において第１キャリア及び第２キャリアに跨って配置され、
第１キャリアに臨む内歯車の内周面に装着され、磁力によって第１キャリアと内歯車とを連結可能な第１マグネットと、
第２キャリアに臨む内歯車の内周面に装着され、磁力によって第２キャリアと内歯車とを連結可能な第２マグネットと、
出力軸に対する出力負荷の変化に伴って、第１及び第２マグネットによる第１及び第２キャリアと内歯車との連結状態が解消され、内歯車が遊星歯車の歯筋方向に働くスラスト力によって軸方向に移動した際に、内歯車の回転を規制する制動手段と、
を備え、
太陽歯車、遊星歯車及び内歯車がそれぞれはすば歯車であり、
内歯車の内周面には、径方向内側に向けて突出して遊星歯車に噛合される円環状の内歯を有し、
内歯車の軸方向において、第１マグネットは、内歯に隣接し内歯の軸方向一方に配置され、第２マグネットは、内歯に隣接し内歯の軸方向他方に配置され、
制動手段は、遊星歯車機構を収納するハウジングに設けられた第１及び第２ロック部と、
内歯車の軸方向に沿った内歯車の軸方向一端に設けられ第１ロック部に係合可能な第１内歯車クラッチと、
内歯車の軸方向に沿った内歯車の軸方向他端に設けられ第２ロック部に係合可能な第２内歯車クラッチと、
から構成され、
第１マグネットの一部が、内歯車の軸方向において第１内歯車クラッチに重なるように配置され、第２マグネットの一部が、内歯車の軸方向において第２内歯車クラッチに重なるように配置される。

本発明によれば、減速比自動切換装置は、その遊星歯車機構が、入力軸に設けられる太陽歯車と、太陽歯車の外周側に噛合される遊星歯車と、遊星歯車の外周側で噛合される内歯車と、遊星歯車を回転自在に支持すると共に遊星歯車の公転に伴って一体的に回転するキャリアとから構成され、太陽歯車、遊星歯車及び内歯車がそれぞれはすば歯車で形成されている。また、ヒステリシス材からなるキャリアと内歯車との間において軸方向へのスラスト力を発生させる抵抗手段を有し、この抵抗手段を内歯車とヒステリシス材からなるキャリアとの間に設けられたマグネットから構成している。

従って、予め設定されたヒステリシストルクを超える負荷がヒステリシス材からなるキャリアへと付与された場合に、内歯車とキャリアとの相対的な回転差に基づいて内歯車が入力軸側又は出力軸側へと移動し、内歯車がロックアップして固定されることにより回転駆動力の減速比を自動的に切り換えることができる。

その結果、粘度の高いオイルやグリス等の粘性抵抗体を遊星歯車と内歯車との間に用いていた従来の減速比自動切換装置と比較し、マグネットとキャリアとの間の磁気制動力を利用することで、減速比自動切換装置の周囲環境における温度等の変化や経年劣化等による性能変化が生じることがなく、長年にわたって安定した切換ポイントで減速比の切り換えを行うことが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、減速比自動切換装置において、遊星歯車機構を構成する内歯車と出力軸に連結されヒステリシス材からなるキャリアとの間に軸方向へのスラスト力を発生可能な抵抗手段を設け、この抵抗手段をマグネットから構成することにより、予め設定されたヒステリシストルクを超える負荷がキャリアへと付与された際、ヒステリシス材からなるキャリアと内歯車との相対的な回転差に基づいて内歯車が入力軸側又は出力軸側へと移動して固定されることで、キャリアに連結された出力軸から出力される回転駆動力の減速比を自動的に切り換えることができる。

その結果、粘度の高いオイルやグリス等の粘性抵抗体を遊星歯車と内歯車との間に用いていた従来の減速比自動切換装置と比較し、マグネットとキャリアとの間の磁気制動力を利用することで、その周囲環境の温度等の変化や経年劣化等による性能変化が生じることがなく、長年にわたって安定した切換ポイントで減速比の切り換えを行うことができる。

本発明の実施の形態に係る減速比自動切換装置の一部切欠斜視図である。 図１に示す減速比自動切換装置の分解斜視図である。 図１に示す減速比自動切換装置の全体断面図である。 内歯車の内歯車ロック受部と第１ロック部とが係合する部位の拡大側面図である。 図３のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図３において内歯車及び第１マグネットを入力軸の軸方向から見た平面図である。

本発明に係る減速比自動切換装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る減速比自動切換装置を示す。

この減速比自動切換装置１０は、図１～図３に示されるように、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って分割自在な第１及び第２ハウジング（ハウジング）１２、１４と、前記第１及び第２ハウジング１２、１４の内部に収納される遊星歯車機構１６とを含む。

第１ハウジング１２は、例えば、金属製材料から断面矩形状に形成され、その一端部中央には後述する入力軸３０が挿通される第１軸孔１８が形成され、該第１軸孔１８の内周面には第１軸受２０が設けられ前記入力軸３０を回転自在に支持する。

また、第１ハウジング１２の内部には、第２ハウジング１４に臨む内壁面に、後述する内歯車３６の内歯車ロック受部（内歯車クラッチ）５６ａが係合可能な第１ロック部（ロック部）２２が形成される。この第１ロック部２２は、円弧状に形成され、第２ハウジング１４側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に高くなるように突出して形成される（図４参照）。なお、内歯車ロック受部５６ａは、後述する内歯車３６が軸方向に沿って一端部側（矢印Ｂ方向、入力軸３０の方向）へ平行移動した場合に第１ロック部２２へと係合される。

第２ハウジング１４は、第１ハウジング１２と同様に断面矩形状に形成され、その他端部中央には、後述する出力軸４４が挿通される第２軸孔２４が形成され、該第２軸孔２４の内周面には第２軸受２６が設けられ前記出力軸４４を回転自在に支持する。

また、第２ハウジング１４の内部には、第１ハウジング１２に臨む内壁面に、後述する内歯車３６の内歯車ロック受部（内歯車クラッチ）５６ｂが係合可能な第２ロック部（ロック部）２８が形成される。この第２ロック部２８は、第１ロック部２２と同様に、円弧状に形成され、第１ハウジング１２側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に高くなるように突出して形成される。なお、内歯車ロック受部５６ｂは、後述する内歯車３６が他端部側（矢印Ａ方向、出力軸４４の方向）へ平行移動した場合に第２ロック部２８へと係合される。

遊星歯車機構１６は、図１～図３及び図５に示されるように、入力軸３０の端部に形成される太陽歯車３２と、該太陽歯車３２の周方向に沿って約１２０°の角度で互いに離間して噛合し、公転及び自転する３つの遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃと、前記遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃの外周側に設けられる内歯車３６と、前記遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃを保持する一組の第１及び第２キャリア（キャリア）３８、４０とを有する。

太陽歯車３２は、入力軸３０の他端部に形成されはすば歯車で構成され、該入力軸３０は、図示しない回転駆動源の回転駆動軸にカップリング部材（図示せず）を介して連結される。

第１及び第２キャリア３８、４０は、例えば、ヒステリシス材である半硬質磁性材料からなり、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に２分割自在に形成され、大径で円筒状のインナ部４２と、該インナ部４２の他端部から軸方向（矢印Ａ方向）へ突出した出力軸４４とを有する。このインナ部４２は、第１キャリア３８と第２キャリア４０に跨るように設けられ、出力軸４４は前記第２キャリア４０に形成されている。なお、この半硬質磁性材料は、例えば、その保磁力が１０～１００Оｅ（８００～８０００Ａ／ｍ）の範囲内であると好ましい。

また、インナ部４２には、その周方向に沿って１２０°ずつ等角度で離間した３つのギア収納孔４６が開口し、前記ギア収納孔４６には前記遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃがそれぞれ挿入される。

さらに、第１及び第２キャリア３８、４０からなるインナ部４２の外周面は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って略一定径となるように形成される。

出力軸４４は、インナ部４２の他端部中央において入力軸３０と同軸上に設けられ、第２ハウジング１４の第２軸孔２４へ挿通されることで第２軸受２６によって回転自在に支持される（図３参照）。

遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、例えば、はすば歯車からなる歯部を外周面に有した円筒状に形成され、その軸線が第１及び第２キャリア３８、４０の軸線と略平行となるように各ギア収納孔４６に対してそれぞれ挿入され、ピン４８を用いて第１及び第２キャリア３８、４０に回転自在に軸支される。

また、遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃの外周側には、該遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃを取り囲むように大径の内歯車３６が設けられ、後述する前記内歯車３６の内歯５０と前記遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃとが噛合する。

内歯車３６は、例えば、円環状に形成され、外周面が第１及び第２ハウジング１２、１４の内面に臨み、一方、内周面中央に形成され遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃに噛合される内歯５０を備え、この内歯５０は、はすば歯車からなり、内歯車３６の内周面に対して径方向内側へと突出し、ギア収納孔４６へと挿入された先端が前記遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃにそれぞれ噛合される。

また、内歯車３６の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った両端部には、それぞれ湾曲して突出する複数の内歯車ロック受部５６ａ、５６ｂが形成され、この内歯車ロック受部５６ａ、５６ｂは、それぞれ第１及び第２ハウジング１２、１４の第１及び第２ロック部２２、２８に対応して周方向に曲線状に形成された突起形状である。すなわち、内歯車ロック受部５６ａ、５６ｂ、第１及び第２ロック部２２、２８は、内歯車ロック手段として機能する。

さらに、太陽歯車３２、遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び内歯車３６を構成するはすば歯車のねじれ角は、特に限定されるものではないが、例えば、約３０°～４０°であることが好ましい。

第１及び第２マグネット５２、５４は、内歯車３６の内周面において内歯５０の軸方向両側にそれぞれ設けられ、それぞれ第１及び第２キャリア３８、４０の外周面に臨むように設けられると共に、図６に示されるように、Ｓ極が内周側となりＮ極が外周側となるように着磁された第１磁石部５８と、Ｎ極が内周側となりＳ極が外周側となるように着磁された第２磁石部６０とが、周方向に沿って交互となるように設けられ多極の永久磁石からそれぞれ構成される。

この第１及び第２マグネット５２、５４は、例えば、断面円弧状に形成された２つの第１磁石部５８と２つの第２磁石部６０とが周方向に交互に隣接するように配置されて環状となり、前記内歯車３６の内周面に対して接着等によって固定される。この際、第１及び第２マグネット５２、５４は、その内周面が第１及び第２キャリア３８、４０の外周面に対して所定間隔のクリアランスを有した状態で配置されている（図３参照）。

また、第１及び第２マグネット５２、５４は、略同一の形状且つ構成で形成され、その磁束の方向が径方向となるように設けられると共に、４つの永久磁石はＳ極とＮ極とが隣接するように設けられる。

なお、第１及び第２マグネット５２、５４は、それぞれ４つの第１及び第２磁石部５８、６０から構成される場合に限定されるものではなく、周方向に沿って異なる極性を着磁させた環状の一体構造としてもよいし、前記４つ以上に分割された第１及び第２磁石部５８、６０とを周方向に沿って隣接するように配置する構成としてもよい。

本発明の実施の形態に係る減速比自動切換装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に前記減速比自動切換装置１０の組み付けについて簡単に説明する。

先ず、第１及び第２キャリア３８、４０を軸方向に分割した状態で、そのギア収納孔４６に３つの遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃを挿入してピン４８を介して回転自在に支持した後に、前記第１及び第２キャリア３８、４０を軸方向へと接近させて当接させ図示しない締結ボルトで連結する。

次に、入力軸３０の太陽歯車３２を第１キャリア３８の中心へと挿入して遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃに対して噛合させた状態とし、前記入力軸３０を第１ハウジング１２の第１軸孔１８へと挿入して第１軸受２０で支持すると共に、出力軸４４を第２ハウジング１４の第２軸孔２４へと挿入して第２軸受２６で支持する。そして、第１及び第２キャリア３８、４０の外周側に内歯車３６を配置し、その内歯５０を遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃに対して噛合させる。

なお、内歯車３６の内周面には第１及び第２マグネット５２、５４が予め装着されており、第１及び第２キャリア３８、４０の外周面に臨み、且つ、径方向の所定間隔のクリアランスを有した状態でそれぞれ配置される。

最後に、入力軸３０の挿通された第１ハウジング１２と出力軸４４の挿通された第２ハウジング１４とを軸方向に接近させて当接させ、締結ボルト６２（図１参照）によって互いに連結することで、前記第１及び第２ハウジング１２、１４の内部に遊星歯車機構１６が収納された減速比自動切換装置１０の組み付けが完了する。

次に、上述したように組み付けられた減速比自動切換装置１０の動作について説明する。

先ず、図示しない回転駆動源からの回転駆動力が入力軸３０を介して太陽歯車３２へと伝達される。なお、ここでは、図３の矢印Ａ方向となる入力軸３０から出力軸４４の方向へ見た際に、図５に示されるように、回転駆動力が前記入力軸３０及び太陽歯車３２を時計回り（矢印Ｃ１方向）へ回転させる場合について説明する。

この入力軸３０に対して低負荷の回転力が伝達されると、太陽歯車３２から伝達された回転駆動力によって３つの遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃが自転することなく時計回り（矢印Ｄ１方向）に公転し、それに伴って、内歯車３６も時計回り（矢印Ｅ１方向）に公転する。この際、内歯車３６に設けられた第１及び第２マグネット５２、５４から第１及び第２キャリア３８、４０へとそれぞれ導かれた磁束が、両者の間に磁気摩擦を発生させ、その磁気制動力によって前記内歯車３６と前記第１及び第２キャリア３８、４０とを一体化させている。

そのため、内歯車３６の公転に伴って第１及び第２キャリア３８、４０が一体的に回転し、入力軸３０から入力された回転駆動力が出力軸４４から外部へと出力される。

すなわち、入力軸３０から入力される回転駆動力が低負荷で予め設定されたヒステリシストルク以下である場合、第１及び第２マグネット５２、５４によって内歯車３６と第１及び第２キャリア３８、４０とが磁気制動力によって一体的に連結され回転する。

次に、予め設定されたヒステリシストルクを超える高負荷が出力軸４４を介して第２キャリア４０へと付与された際、太陽歯車３２が回転することによって遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃが公転せずに該太陽歯車３２と反対方向である反時計回り（矢印Ｄ２方向）にそれぞれ自転し、該遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃと噛合している内歯車３６は反時計回り（矢印Ｅ２方向）に回転することとなる。

すなわち、出力軸４４へ付与される負荷によって内歯車３６に設置された第１及び第２マグネット５２、５４とヒステリシス材からなる第１及び第２キャリア３８、４０とのヒステリシストルクを超えると、該出力軸４４と一体的に形成された第２キャリア４０及び該第２キャリア４０に連結された第１キャリア３８は、磁気制動力によって連結（一体化）していた前記内歯車３６との連結状態が解消され、はすば歯車からなる遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び内歯車３６が、螺旋状に形成された歯筋方向にスラスト力を生じ、前記内歯車３６が出力軸４４側へと軸方向（矢印Ａ方向）に沿って移動することになる。

その結果、内歯車３６における内歯車ロック受部５６ｂと第２ハウジング１４の第２ロック部２８とが係合され、それに伴って内歯車３６がロック状態になることでさらなる移動及び回転が規制される。すなわち、内歯車３６の内歯車ロック受部５６ｂと第２ハウジング１４の第２ロック部２８は、前記内歯車３６の回転を規制可能な制動手段として機能する。

このように内歯車３６がロック状態になることにより、太陽歯車３２の時計回り（矢印Ｃ１方向）への自転によって遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃが反時計回り（矢印Ｄ２方向）に自転しながら、内歯車３６と共に第１及び第２キャリア３８、４０が時計回り（矢印Ｄ１方向）へと公転する。これにより、第２キャリア４０の出力軸４４に対して減速された回転速度と増加されたトルクとが伝達される。なお、出力されるトルクは、遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃと内歯車３６とのギア比に応じた力となる。

次に、上述した内歯車３６のロック状態を解除するために、入力軸３０から入力される回転駆動力の入力方向を逆転させる。すなわち、入力軸３０を介して太陽歯車３２を反時計回り（矢印Ｃ２方向）で回転させることで、該太陽歯車３２の回転によって遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃが時計回り（矢印Ｄ１方向）に自転しながら、内歯車３６が第１及び第２キャリア３８、４０と共に反時計回り（矢印Ｅ２方向）へと公転する。そして、太陽歯車３２が反時計回り（矢印Ｃ２方向）に回転を開始すると、内歯車３６と第１及び第２キャリア３８、４０とが磁気制動力によって一体となって回転し、図１に示されるようにロックアップから開放されて初期の位置へと復帰する。

すなわち、内歯車３６のロック状態が解除された後、太陽歯車３２が反時計回り（矢印Ｃ２方向）へと回転すると、遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃはその自転をすることなく反時計回り（矢印Ｄ２方向）に回転し、内歯車３６も同様に反時計回り（矢印Ｅ２方向）に自転する。

上述した説明においては、入力軸３０及び太陽歯車３２を時計回り（矢印Ｃ１方向）に回転させる場合について説明したが、前記入力軸３０及び太陽歯車３２を反時計回り（矢印Ｃ２方向）に回転させる場合でも同様の動作及び効果が得られる。

すなわち、入力軸３０及び太陽歯車３２を反時計回り（矢印Ｃ２方向）に回転させ、この状態で、予め設定されたヒステリシストルクを超える高負荷が出力軸４４を介して第１及び第２キャリア３８、４０へと付与された場合には、内歯車３６における内歯車ロック受部５６ａと第１ロック部２２とが係合し、前記内歯車３６がロック状態になる。この内歯車３６の内歯車ロック受部５６ａと第１ハウジング１２の第１ロック部２２は、前記内歯車３６の回転を規制可能な制動手段として機能する。

さらにまた、回転駆動力の入力方向を反転させ入力軸３０を介して太陽歯車３２を時計回り（矢印Ｃ１方向）に回転させることにより、内歯車３６がロック状態から解除され、図１に示される初期位置に復帰する。

一方、このような内歯車３６がロック状態にある時、出力軸４４へ付与される負荷を減少させることにより、前記内歯車３６のロック状態の解除を行うことができる。すなわち、出力軸４４に対する負荷が減少した状態では、太陽歯車３２の時計回り（矢印Ｃ１方向）の回転によって遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃが反時計回り（矢印Ｄ２方向）に自転しながら、内歯車３６が第１及び第２キャリア３８、４０と共に時計回り（矢印Ｅ１方向）に公転し、遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃと噛合している内歯車３６は時計回り（矢印Ｅ１方向）に回転する。

この内歯車３６と第１及び第２キャリア３８、４０との間に磁気制動力が生じ、且つ、遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び内歯車３６がはすば歯車であることから、歯車円筒面に螺旋状に形成された歯筋方向にスラスト力が生じる。

さらに、図４に示すように、内歯車ロック受部５６ａと第１ロック部２２は、周方向に曲線を描く形状となっているために、内歯車３６が時計回り（矢印Ｅ１方向）に回転することにより、矢印Ａ方向と逆方向に前記スラスト力と共に力が作用し、内歯車３６が平行移動することとなる。すなわち、内歯車３６が、時計回り（矢印Ｅ１方向）に回転しながら入力軸３０側へと平行移動し、内歯車ロック受部５６ｂが第２ロック部２８から離間し、内歯車３６のロック状態が解除される。

以上のように、本実施の形態では、減速比自動切換装置１０を構成する遊星歯車機構１６において、太陽歯車３２、遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び内歯車３６にはすば歯車を用い、ヒステリシス材である磁性材料から形成され前記遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃを保持する第１及び第２キャリア３８、４０と内歯車３６との間に第１及び第２マグネット５２、５４を設ける構成としている。

これにより、予め設定されたヒステリシストルクを超える高負荷が出力軸４４を介して第１及び第２キャリア３８、４０へと付与された場合に、前記第１及び第２キャリア３８、４０は、磁気制動力によって連結していた内歯車３６と連結状態が解消され、はすば歯車からなる遊星歯車３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び内歯車３６が、螺旋状に形成された歯筋方向にスラスト力を生じ、前記内歯車３６が入力軸３０側又は出力軸４４側へと軸方向に沿って平行移動し、前記出力軸４４から出力される回転駆動力の減速比を自動的に切り換えることができる。

その結果、粘度の高いオイルやグリス等の粘性抵抗体を遊星歯車とキャリアとの間、該遊星歯車と内歯車との間に設けていた従来の減速比自動切換装置と比較し、第１及び第２キャリア３８、４０と内歯車３６との間に設けた第１及び第２マグネット５２、５４との磁気制動力を利用することで、温度や湿度等の周囲環境の変化や経年劣化等による性能変化が生じることがなく、減速比自動切換装置１０の周囲環境や駆動回転数にかかわらず長年にわたって減速比の切り換えを所望の切換ポイントで安定して行うことが可能となる。

また、出力軸４４に対する負荷が変化した場合でも、第１ハウジング１２又は第２ハウジング１４に対する内歯車３６のロック状態を解除し、減速比を自動に切り換えることが可能となり、低トルク且つ高速で駆動力を出力することができる。

なお、上述した遊星歯車機構１６においては、内歯車３６における内歯５０に対して軸方向両側に第１及び第２マグネット５２、５４をそれぞれ設ける構成としているが、これに限定されるものではなく、例えば、第１マグネット５２又は第２マグネット５４のいずれか一方のみを設けるようにしてもよいし、前記第１マグネット５２の磁気特性と前記第２マグネット５４の磁気特性とを異なるように設定してもよい。

なお、本発明に係る減速比自動切換装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…減速比自動切換装置 １２…第１ハウジング
１４…第２ハウジング １６…遊星歯車機構
３０…入力軸 ３２…太陽歯車
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ…遊星歯車 ３６…内歯車
３８…第１キャリア ４０…第２キャリア
４２…インナ部 ４４…出力軸
５０…内歯 ５２…第１マグネット
５４…第２マグネット ５８…第１磁石部
６０…第２磁石部

Claims (5)

1. 入力軸へ入力される回転駆動力を所定の減速比で自動的に切り換えて出力軸から出力可能な減速比自動切換装置であって、
   前記入力軸に設けられヒステリシス材から形成される第１キャリアと、前記入力軸に設けられる太陽歯車と、該太陽歯車の外周側に噛合される遊星歯車と、該遊星歯車の外周側で噛合される内歯車と、前記出力軸に連結され前記遊星歯車を回転自在に支持すると共に該遊星歯車の公転に伴って一体的に回転しヒステリシス材から形成される第２キャリアとを含んだ遊星歯車機構と、
   前記内歯車は、前記第１及び第２キャリアの外周側に配置され、且つ、前記内歯車の軸方向において前記第１キャリア及び前記第２キャリアに跨って配置され、
   前記第１キャリアに臨む前記内歯車の内周面に装着され、磁力によって前記第１キャリアと前記内歯車とを連結可能な第１マグネットと、
   前記第２キャリアに臨む前記内歯車の内周面に装着され、磁力によって前記第２キャリアと前記内歯車とを連結可能な第２マグネットと、
   前記出力軸に対する出力負荷の変化に伴って、前記第１及び第２マグネットによる前記第１及び第２キャリアと前記内歯車との連結状態が解消され、前記内歯車が前記遊星歯車の歯筋方向に働くスラスト力によって前記軸方向に移動した際に、該内歯車の回転を規制する制動手段と、
   を備え、
   前記太陽歯車、前記遊星歯車及び前記内歯車がそれぞれはすば歯車であり、
   前記内歯車の前記内周面には、径方向内側に向けて突出して前記遊星歯車に噛合される円環状の内歯を有し、
   前記内歯車の軸方向において、前記第１マグネットは、前記内歯に隣接し該内歯の軸方向一方に配置され、前記第２マグネットは、前記内歯に隣接し該内歯の軸方向他方に配置され、
   前記制動手段は、前記遊星歯車機構を収納するハウジングに設けられた第１及び第２ロック部と、
   前記内歯車の軸方向に沿った該内歯車の軸方向一端に設けられ前記第１ロック部に係合可能な第１内歯車クラッチと、
   前記内歯車の軸方向に沿った該内歯車の軸方向他端に設けられ前記第２ロック部に係合可能な第２内歯車クラッチと、
   から構成され、
   前記第１マグネットの一部が、前記内歯車の前記軸方向において前記第１内歯車クラッチに重なるように配置され、前記第２マグネットの一部が、前記内歯車の前記軸方向において前記第２内歯車クラッチに重なるように配置される、減速比自動切換装置。
2. 請求項１記載の減速比自動切換装置において、
   前記第１及び第２マグネットと前記第１及び第２キャリアとの間には、それぞれクリアランスを有している、減速比自動切換装置。
3. 請求項１又は２記載の減速比自動切換装置において、
   前記第１及び第２マグネットは、それぞれ前記内歯車の周方向に沿って異なる極を有した多極の永久磁石から構成される、減速比自動切換装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
   前記第１及び第２キャリアは、半硬質磁性材料から形成される、減速比自動切換装置。
5. 請求項１記載の減速比自動切換装置において、
   前記第１及び第２内歯車クラッチが前記第１及び第２ロック部に対してそれぞれ係合されることで前記内歯車の回転が規制されロックされる、減速比自動切換装置。

Images