WO2015005376A1

WO2015005376A1 - 駆動力伝達機構

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Publication number: WO2015005376A1
Application number: PCT/JP2014/068278
Authority: WO
Inventors: 高田　声一
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2015-01-15

Abstract

　逆入力遮断機構に接続された入力系統から駆動するときに必要な入力トルクを小さくした駆動力伝達機構である。駆動経路の途中に差動装置としての遊星歯車装置（３）を設け、太陽歯車（６）をモータ（１）による駆動力が入力される第１の入力部とし、キャリア（９）を人力による駆動力が入力歯車（２）を介して入力される第２の入力部とし、リング歯車（７）を出力部として、２つの入力系統と１つの出力系統を形成し、太陽歯車（６）とモータ（１）との間およびキャリア（９）と入力歯車（２）との間にそれぞれロック式の逆入力遮断クラッチ（４、５）を介装する。

Description

駆動力伝達機構

　本発明は、２つの入力系統と１つの出力系統を有する駆動力伝達機構に関する。

　入力側から出力側に駆動力を伝達する機構（駆動力伝達機構）には、２つの入力系統（例えば、モータと人力の入力系統）と１つの出力系統を有するものがある。下記特許文献１に記載された車椅子では、車輪に固定されたハンドリムを人力で回転させて車輪を駆動する際に、ハンドリムに加えられる人力のトルクを検出し、その検出値に基づいてモータを駆動して人力を補助するようにした駆動力伝達機構が用いられている。

　ところで、上記特許文献１の駆動力伝達機構は、モータから車輪までの駆動経路の途中に、入力側（モータ側）に加えられる入力トルクを出力側（車輪側）に伝達し、出力側に加えられる逆入力トルクは入力側に伝達されないようにする機構（以下、「逆入力遮断機構」と称する。）を設け、モータが故障等により停止した状態において人力のみで車輪を駆動しようとするときに、車輪からモータへのトルク伝達が遮断されて、車輪を小さい人力で駆動できるようにしている。

　ここで、逆入力遮断機構としては、入力側部材（入力筒軸）の径方向内側に入力側部材と同心状態に出力側部材（出力軸）を配し、その出力側部材の外周面を円筒面とし、入力側部材の内周面に所定の周方向間隔をおいて複数のポケット（凹部）を設け、これらの各ポケットの周方向両側に傾斜カム面を設けて、各ポケットにローラを収容し、各ローラを転動自在に保持する保持器（リテーナ）を入力側部材の内周面と出力側部材の外周面との間に挿入し、その保持器と入力側部材との間に、各ローラが入力側部材および出力側部材とロックしない中立位置に保持器をセンタリングするばねを設け、その保持器を固定部材（車体フレーム）に取り付けられたシール部材に摺接させた逆入力遮断クラッチが採用されている。

　この逆入力遮断クラッチでは、入力側部材に入力トルクが加えられると、シール部材から摺動抵抗を受ける保持器がばねを弾性変形させながら中立位置から相対移動することにより、ローラが入力側部材および出力側部材とロックして出力側部材にトルクが伝達される。一方、出力側部材に逆入力トルクが加えられるときは、保持器がばねの力で中立位置に戻ってローラの入力側部材および出力側部材とのロックが解除された状態となるので、出力側部材が空転して入力側部材にはトルクが伝達されない（以下、このように逆入力トルクに対して出力側部材を空転させる方式を「空転式」と称する。）。

特許第４２６２３２６号公報

　上記特許文献１に記載されている駆動力伝達機構では、モータが駆動されると、逆入力遮断クラッチのローラが入力側部材および出力側部材とロックして車輪側にトルクが伝達されるが、このとき逆入力遮断クラッチのローラ、入力側部材および出力側部材と一体に回転する保持器が固定部材側のシール部材と摺動するため、モータの負荷トルクが大きくなるという問題がある。

　そこで、本発明は、少なくとも１つの入力系統と出力系統との間に逆入力遮断機構を設けた２入力１出力の駆動力伝達機構において、その逆入力遮断機構に接続された入力系統から駆動するときに必要な入力トルクを小さくすることを課題とする。

　上記の課題を解決するため、本発明の駆動力伝達機構は、２つの入力部と１つの出力部を有する差動装置を備え、前記差動装置の少なくとも１つの入力部の入力側に逆入力遮断機構が組み込まれており、前記逆入力遮断機構は、その入力側から入力される駆動力を前記差動装置の入力部に伝達し、前記差動装置の入力部から加えられる逆入力に対してはロックして差動装置の入力部を停止させるものとした構成を採用した。

　すなわち、駆動力伝達機構の駆動経路の途中に２つの入力部と１つの出力部を有する差動装置を設けて、２つの入力系統と１つの出力系統を形成し、この差動装置の少なくとも１つの入力部の入力側に組み込まれる逆入力遮断機構として、逆入力に対してロックし、差動装置の入力部を停止させる方式（以下、この方式を「ロック式」と称する。）のものを採用することにより、その逆入力遮断機構に接続された入力系統から駆動するときに、従来の空転式の逆入力遮断機構を用いた場合に比べて、摺動動作が生じない分、駆動に必要な入力トルクを小さくできるようにしたのである。

　前記逆入力遮断機構には、駆動力を入力される入力側部材と、前記差動装置の入力部に連結される出力側部材と、前記出力側部材を固定部材にロックするロック手段と、前記入力側部材の回転により前記出力側部材と固定部材とのロック状態を解除するロック解除手段と、前記ロック状態が解除されたときに前記入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって前記出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備えたロック式の逆入力遮断クラッチや、駆動力を入力されるウォーム歯車と、前記ウォーム歯車と噛み合い、前記差動装置の入力部に連結されるウォームホイールとを備え、セルフロック機能を有するウォーム機構を採用することができる。

　また、前記差動装置としては、太陽歯車と、前記太陽歯車の径方向外側に配される内歯車と、前記太陽歯車および内歯車と噛み合って自転しながら太陽歯車のまわりに公転する複数の遊星歯車と、前記遊星歯車を自転可能に支持するキャリアとを備え、前記太陽歯車およびキャリアをそれぞれ前記入力部とし、前記内歯車を前記出力部とした遊星歯車装置を採用することができる。このとき、前記遊星歯車装置の太陽歯車およびキャリアを、それぞれ前記逆入力遮断機構とユニット化すれば、この駆動力伝達機構の組み込みや部品交換の作業がしやすいものとなる。

　あるいは、前記差動装置として、固定軸の外周に回転自在に取り付けられる２つの対向傘歯車と、前記両対向傘歯車の間で前記固定軸の外周に回転自在に取り付けられるピニオン軸と、前記ピニオン軸の外周に回転自在に取り付けられ、前記両対向傘歯車と噛み合う中間傘歯車とを備え、前記各対向傘歯車をそれぞれ前記入力部とし、前記ピニオン軸を前記出力部としたディファレンシャルギヤ装置を採用することもできる。

　また、前記逆入力遮断機構を前記差動装置の両方の入力部の入力側に組み込むようにすれば、いずれの入力系統にも駆動力の入力がないときには、各逆入力遮断機構のロック動作によって差動装置の出力部に連結される可動機器の位置を保持できるので、この駆動力伝達機構を組み込んだ装置では、可動機器の位置を保持するための機構を別途設ける必要がなく、構造の簡素化を図ることができる。このとき、前記差動装置の各入力部と逆入力遮断機構との連結部分を同一形状とすれば、両逆入力遮断機構に同一のものを使用できるようになり、部品管理がしやすくなるし、コストの低減も図れる。

　また、前記差動装置が、前記２つの入力部の一方にモータによる駆動力を、他方に人力による駆動力をそれぞれ入力されて、前記出力部から可動機器に駆動力を出力するものである場合は、前記差動装置の一方の入力部とモータとの間に前記逆入力遮断機構を組み込み、前記差動装置の他方の入力部に入力される駆動力の大きさに応じて前記モータを駆動する制御装置を設けることにより、人力による駆動力を検出する手段を差動装置に付設して、この駆動力伝達機構を組み込んだ装置の構造を簡素化することができる。

　ここで、前記差動装置の出力部に発電機を連結し、前記制御装置が、前記可動機器の惰走中に前記差動装置の他方の入力部に可動機器を制動する方向の駆動力を入力されたときに前記発電機を作動させ、前記可動機器を制動する方向の駆動力のトルクが所定値以下になったときに前記発電機を停止させるようにすれば、可動機器を制動する際に発電機から得られる制動力によって人力の負担を軽減できるし、この駆動力伝達機構を組み込んだ装置の電源装置を充電して使用可能時間を延長することもできる。

　また、前記差動装置、逆入力遮断機構および制御装置をそれぞれモジュール化することにより、モジュールごとの組み替えが可能となり、種々の仕様に容易に対応できるものとなる。

　本発明の駆動力伝達機構は、上述したように、駆動経路の途中に２つの入力部と１つの出力部を有する差動装置を設け、この差動装置の少なくとも１つの入力部の入力側にロック式の逆入力遮断機構を組み込んだものであるから、その逆入力遮断機構に接続された入力系統から駆動するときに必要な入力トルクを、従来の空転式の逆入力遮断機構を用いた場合よりも小さくすることができる。

第１実施形態の駆動力伝達機構の縦断正面図図１のII－II線に沿った断面図図１の要部の分解斜視図図１のIV－IV線に沿った断面図第２実施形態の駆動力伝達機構の縦断正面図第３実施形態の駆動力伝達機構の縦断正面図図６の要部の分解斜視図図６のVIII－VIII線に沿った断面図図６の変形例の縦断正面図第４実施形態の駆動力伝達機構の縦断正面図第５実施形態の駆動力伝達機構の縦断正面図第６実施形態の駆動力伝達機構の縦断正面図図１２の変形例の縦断正面図第７実施形態の駆動力伝達機構の縦断正面図第８実施形態の駆動力伝達機構の縦断正面図第９実施形態の駆動力伝達機構の縦断正面図

　以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は第１の実施形態を示す。この駆動力伝達機構は、カーテンを上下に開閉させる電動カーテン装置に使用され、そのカーテンを電動と手動のいずれでも駆動できるようにするもので、図１に示すように、２種類の駆動力すなわちモータ１の動力と人力が（人力は入力歯車２を介して）入力される差動装置としての遊星歯車装置３と、その遊星歯車装置３とモータ１との間および遊星歯車装置３と入力歯車２との間にそれぞれ介装される逆入力遮断機構としての逆入力遮断クラッチ４、５とを備えている。

　前記遊星歯車装置３は、図１および図２に示すように、径方向中心に配される太陽歯車６と、太陽歯車６の径方向外側に配され、内歯車と外歯車が一体に形成されたリング歯車７と、太陽歯車６およびリング歯車７の内歯車と噛み合って自転しながら太陽歯車６のまわりに公転する複数の遊星歯車８と、遊星歯車８を自転可能に支持するキャリア９とからなる。

　前記太陽歯車６の一端面には、キャリア９の中心穴に回転自在に嵌め込まれる小径の突軸６ａが設けられ、太陽歯車６とキャリア９が同心に配されるようになっている。また、太陽歯車６の他端面にはモータ１側の逆入力遮断クラッチ４との連結部６ｂが設けられ、太陽歯車６が逆入力遮断クラッチ４を介してモータ１による駆動力を入力される第１の入力部となっている。この太陽歯車６の連結部６ｂは、図３に示すように、軸方向から見て略Φ字状に形成された凸部である。

　前記キャリア９は、円盤状の本体に前記各遊星歯車８を回転自在に支持する複数の支軸９ａが設けられている。そして、その本体の一端面から突出する軸部に入力歯車２側の逆入力遮断クラッチ５との連結部９ｂが設けられ、逆入力遮断クラッチ５および入力歯車２を介して人力による駆動力を入力される第２の入力部となっている。このキャリア９の連結部９ｂは、図示は省略するが、太陽歯車６の連結部６ｂと同形状に形成された凸部である。

　前記リング歯車７は、一端にキャリア９の本体を抜け止めする穴あき円板状の蓋部７ａが一体に形成され、他端側の内周に各遊星歯車８を抜け止めする穴あき円板状の蓋１０が嵌め込まれている。そして、その外歯車が図示省略した駆動歯車と噛み合っており、その駆動歯車を介して出力対象部材であるカーテンに駆動力を出力する出力部となっている。

　前記各逆入力遮断クラッチ４、５は同じ構造のものが用いられているので、以下では、主にモータ１側のものを対象として説明する。

　モータ１側の逆入力遮断クラッチ４は、図１および図４に示すように、モータ１による駆動力のトルクを入力される入力側部材１１と、遊星歯車装置３の太陽歯車６と連結され、モータ１動力によるトルクを出力する出力側部材１２と、電動カーテン装置本体のクラッチ支持部Ａに固定される二段円筒状の固定部材１３と、出力側部材１２の大径部外周面と固定部材１３の大径部内周面との間に組み込まれるローラ１４およびコイルばね１５を備えている。また、固定部材１３の小径部の内周には、出力側部材１２の小径部を回転自在に支持する焼結含油軸受１６が嵌め込まれている。

　前記入力側部材１１は、先端側を出力側部材１２の係合穴１２ａに挿入されて出力側部材１２と同心状態に配され、後端側をモータ１に接続される入力軸１７と、入力軸１７の二面幅部１７ａの後端側外周に嵌合固定された保持器１８とからなる。その保持器１８は、出力側部材１２の大径部外周面と固定部材１３の大径部内周面との間に挿入される複数の柱部１８ａを有している。

　前記出力側部材１２は、その係合穴１２ａの内周面に、入力軸１７の二面幅部１７ａの先端側外周と僅かな回転方向の隙間をおいて対向し、ほぼ同じ断面形状を有する二面幅部（図示省略）が設けられ、小径部の端面には遊星歯車装置３の太陽歯車６との連結部１２ｂが設けられている。また、この出力側部材１２の大径部の外周には、周方向に交互に傾斜が逆向きとなる複数のカム面１２ｃが設けられ、これらの各カム面１２ｃと固定部材１３の大径部の内周円筒面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間１９が形成されている。そして、これらの各楔形空間１９に、一対のローラ１４が各ローラ１４を楔形空間１９の狭小部に押し込むコイルばね１５を挟んだ状態で配され、各楔形空間１９の周方向両側（ローラ１４を挟んでコイルばね１５と対向する位置）に保持器１８の柱部１８ａが挿入されている。

　また、図３に示すように、出力側部材１２の連結部１２ｂは太陽歯車６の連結部６ｂ（凸部）が嵌まり込む凹部であり、その連結部１２ｂ、６ｂどうし（凹部と凸部）の嵌合により、出力側部材１２が太陽歯車６と一体に回転するようになっている。

　この逆入力遮断クラッチ４は、上記の構成であり、遊星歯車装置３の太陽歯車６から出力側部材１２に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のローラ１４がコイルばね１５の弾性力によって楔形空間１９の狭小部に押し込まれて出力側部材１２および固定部材１３と係合しているので、出力側部材１２が固定部材１３にロックされ、出力側部材１２のトルクは入力側部材１１およびモータ１に伝達されず、太陽歯車６は停止する。

　一方、モータ１から入力側部材１１の入力軸１７に入力トルクが加えられたときには、入力軸１７と一体に回転する保持器１８の柱部１８ａが回転方向後側のローラ１４をコイルばね１５の弾性力に抗して楔形空間１９の広大部へ押しやるので、そのローラ１４と出力側部材１２および固定部材１３との係合が解除され、出力側部材１２と固定部材１３とのロック状態が解除される。そして、入力軸１７がさらに回転して、その二面幅部１７ａと出力側部材１２の係合穴１２ａの二面幅部とが係合すると、入力軸１７の回転が出力側部材１２に伝達され、回転方向前側のローラ１４と出力側部材１２および固定部材１３との係合も解除されて、出力側部材１２が遊星歯車装置３の太陽歯車６と一体に回転する。

　すなわち、この逆入力遮断クラッチ４は、出力側部材１２を固定部材１３にロックするロック手段と、入力側部材１１の回転により出力側部材１２と固定部材１３とのロック状態を解除するロック解除手段と、そのロック状態が解除されたときに入力側部材１１の回転を僅かな角度遅れをもって出力側部材１２に伝達するトルク伝達手段とを備えたロック式のものである。

　そして、入力歯車２側の逆入力遮断クラッチ５は、上述したモータ１側のものと同じ構造であり、その入力側部材１１の入力軸１７の外周に入力歯車２が嵌合固定され、出力側部材１２の連結部１２ｂが遊星歯車装置３のキャリア９の連結部９ｂと嵌合して、出力側部材１２がキャリア９と一体に回転するようになっている。したがって、遊星歯車装置３のキャリア９から出力側部材１２に逆入力トルクが加えられても、そのトルクは入力側部材１１に伝達せずにキャリア９を停止させ、入力歯車２から入力側部材１１の入力軸１７に入力トルクが加えられたときには、そのトルクをキャリア９に伝達するようになっている。

　この駆動力伝達機構は、上述したように、モータ１による駆動力が遊星歯車装置３の太陽歯車６に入力される第１の入力系統と、人力による駆動力が入力歯車２を介して遊星歯車装置３のキャリア９に入力される第２の入力系統と、遊星歯車装置３のリング歯車７から出力対象部材であるカーテンに駆動力を出力する出力系統を有し、その太陽歯車６の入力側およびキャリア９の入力側にそれぞれロック式の逆入力遮断クラッチ４、５が組み込まれている。

　したがって、通常はモータ１のスイッチ（図示省略）を操作して電動でカーテンを開閉し、モータ１の故障等により電動での開閉ができなくなったときは、入力歯車２に連結された紐を操作して手動でカーテンを開閉することができる。また、電動開閉時には、入力歯車２側の逆入力遮断クラッチ５に遊星歯車装置３のキャリア９から逆入力が加わることになり、キャリア９および入力歯車２が動かなくなるので、手動開閉用の紐の目障りな動きを防止でき、見た目にすっきりとした開閉動作をさせることができる。一方、手動開閉時には、モータ１側の逆入力遮断クラッチ４に遊星歯車装置３の太陽歯車６から逆入力が加わることになり、太陽歯車６およびモータ１が動かなくなるので、モータ１側の干渉を受けることなく、小さい人力でスムーズにカーテンを開閉することができる。

　しかも、各逆入力遮断クラッチ４、５はロック式のものを採用しているので、空転式の逆入力遮断クラッチを用いる場合に比べて、モータ１や人力でカーテンを開閉するときに摺動動作がない分、駆動に必要な入力トルクが小さくなり、電動開閉時にはモータ１の負荷トルクを小さくできるし、手動開閉時には軽く操作することができる。

　そして、モータ１と人力のいずれの駆動力の入力もないときには、２つの逆入力遮断クラッチ４、５の作用により遊星歯車装置３の太陽歯車６とキャリア９が動かなくなり、その結果リング歯車７も動かなくなるので、カーテンの位置を保持することができる。したがって、カーテン位置保持のための機構を別途設ける必要がなく、電動カーテン装置本体側の構造の簡素化が図れる。また、カーテンの位置を保持している間は電力供給が不要となるので、カーテン位置保持機構を電動とする場合に比べると省電力にもなる。

　また、遊星歯車装置３の太陽歯車６と逆入力遮断クラッチ４との連結部分と、キャリア９と逆入力遮断クラッチ５との連結部分を同一形状とすることにより、モータ１側と入力歯車２側で同一構造の逆入力遮断クラッチ４、５を使用できるようにしているので、部品管理がしやすく、コストが抑えられる利点もある。

　図５は第２の実施形態を示す。この実施形態は、第１実施形態をベースとし、遊星歯車装置３に代わる差動装置としてディファレンシャルギヤ装置２０を採用し、これに合わせて逆入力遮断クラッチ４、５の一部を変更したものである。なお、先に説明した実施形態と同じ機能を有する部材については、その実施形態と同じ符号を付け、説明を省略する（後述する各実施形態についても同じ）。

　前記ディファレンシャルギヤ装置２０は、両端部を電動カーテン装置本体のクラッチ支持部Ａに固定された固定軸２１と、固定軸２１の外周に回転自在に取り付けられる２つの対向傘歯車２２、２３と、両対向傘歯車２２、２３の間で固定軸２１の外周に回転自在に取り付けられるピニオン軸２４と、ピニオン軸２４の外周に回転自在に取り付けられ、両対向傘歯車２２、２３と噛み合う複数の中間傘歯車２５と、ピニオン軸２４の両端の突部を内周面の軸方向溝２６ａに嵌め込まれてピニオン軸２４と一体に回転する出力歯車２６とを備えている。

　前記両対向傘歯車２２、２３は、それぞれ入力用の外歯車２２ａ、２３ａが設けられており、一方の対向傘歯車２２が逆入力遮断クラッチ４を介してモータ１による駆動力を入力される第１の入力部、他方の対向傘歯車２３が逆入力遮断クラッチ５および入力歯車２を介して人力による駆動力を入力される第２の入力部となっている。両外歯車２２ａ、２３ａは、軸方向で出力歯車２６を挟んで案内するようになっている。そして、出力歯車２６は、第１実施形態のリング歯車７と同様、図示省略した駆動歯車と噛み合っており、出力歯車２６およびピニオン軸２４が駆動力を出力する出力部となっている。

　一方、前記各逆入力遮断クラッチ４、５は、出力側部材１２が第１実施形態のような連結部１２ｂ（凹部）のない延長軸部１２ｄを有し、この延長軸部１２ｄの外周に、それぞれ各対向傘歯車２２、２３の外歯車２２ａ、２３ａと噛み合う連結歯車２７が嵌合固定されている。

　すなわち、この第２実施形態では、ディファレンシャルギヤ装置２０の一方の対向傘歯車２２に逆入力遮断クラッチ４を介してモータ１による駆動力を入力され、他方の対向傘歯車２３に逆入力遮断クラッチ５を介して人力による駆動力を入力され、ピニオン軸２４の回転を出力歯車２６を介して駆動力としてカーテンに出力するようになっている。

　この第２実施形態の駆動力伝達機構は、第１実施形態のものと同じ機能を有している。すなわち、通常は電動でカーテンを開閉し、電動での開閉ができなくなったときは手動でカーテンを開閉することができる。また、電動開閉時には手動開閉用の紐は動かず、手動開閉時にはモータ１が動かなくなる。しかも、ロック式の逆入力遮断クラッチ４、５を採用しているので、空転式のものを用いる場合に比べて、電動開閉時にはモータ１の負荷トルクを小さくできるし、手動開閉時には軽く操作することができる。そして、モータ１と人力のいずれの駆動力の入力もないときには、カーテンの位置を保持することができる。ほかにも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

　図６乃至図８は第３の実施形態を示す。この実施形態は、第１実施形態をベースとし、図６に示すように、遊星歯車装置３を固定軸２１の外周に組み付けるとともに、ロック式の逆入力遮断クラッチ４、５をそのロック動作に固定軸２１を利用する構造に変更したものである。

　前記遊星歯車装置３は、太陽歯車６およびキャリア９が固定軸２１の外周に回転自在に嵌め込まれている。そして、図７にも示すように、太陽歯車６の他端側には穴あきの円板部が設けられ、この円板部に一方の逆入力遮断クラッチ４との連結部６ｃとして、径方向に延びる溝が形成されている。また、キャリア９の一端面には、他方の逆入力遮断クラッチ５との連結部９ｃとして、太陽歯車６の連結部６ｃと同形状の溝が形成されている。第１実施形態の太陽歯車６の突軸６ａ、キャリア９の軸部、およびリング歯車７の一端の蓋部７ａと他端側の蓋１０は省略されている。その他の部分の構成は第１実施形態と同じである。

　前記各逆入力遮断クラッチ４、５は、この実施形態でも、同じ構造のものが用いられているので、以下では、主にモータ（図示省略）による駆動力を入力される方（図６の左側）のものを対象として説明する。

　モータによる駆動力を入力される逆入力遮断クラッチ４は、図６および図８に示すように、入力側部材２８と、遊星歯車装置３の太陽歯車６と連結される出力側部材２９と、出力側部材２９の内周面と固定軸２１の外周面との間に組み込まれるローラ３０および板ばね３１を備えている。

　前記入力側部材２８は、有底円筒状に形成されており、その底部が固定軸２１の外周に回転自在に嵌め込まれ、筒部の外周に入力用の外歯車２８ａが設けられている。また、その底部の内側面には、出力側部材２９の内周面と固定軸２１の外周面との間に挿入される複数の柱部２８ｂが突設され、径方向で対向する２箇所の位置に係合凹部２８ｃが設けられている。

　前記出力側部材２９は、有蓋筒状に形成された外環３２と、外環３２の筒部の内周に外環３２と一体回転するように嵌め込まれた外輪３３とからなる。その外環３２は、蓋部が固定軸２１の外周に回転自在に嵌め込まれるとともに、ほぼ全部が入力側部材２８の筒部内周に回転自在に嵌め込まれている。外環３２の筒部の先端には、入力側部材２８の底部の係合凹部２８ｃに回転方向隙間をもって挿入される係合凸部３２ａが設けられ、蓋部の外側面には遊星歯車装置３の太陽歯車６との連結部３２ｂが設けられている。

　また、外輪３３の内周には、周方向に交互に傾斜が逆向きとなる複数のカム面３３ａが設けられ、これらの各カム面３３ａと固定軸２１の外周円筒面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間３４が形成されている。そして、これらの各楔形空間３４に、一対のローラ３０が各ローラ３０を楔形空間３４の狭小部に押し込む板ばね３１を挟んだ状態で配され、各楔形空間３４の周方向両側（ローラ３０を挟んで板ばね３１と対向する位置）に入力側部材２８の柱部２８ｂが挿入されている。

　また、図７に示すように、外環３２の連結部３２ｂは太陽歯車６の連結部６ｃ（溝）に嵌まり込む突起であり、その連結部３２ｂ、６ｃどうし（突起と溝）の嵌合により、出力側部材２９が太陽歯車６と一体に回転するようになっている。

　この逆入力遮断クラッチ４は、上記の構成であり、出力側部材２９と固定軸２１との径方向の位置関係が第１実施形態の出力側部材１２と固定部材１３の場合と逆になっているが、基本的な機能は同じである。

　すなわち、遊星歯車装置３の太陽歯車６から出力側部材２９に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のローラ３０が板ばね３１の弾性力によって楔形空間３４の狭小部に押し込まれて出力側部材２９の外輪３３および固定軸２１と係合しているので、出力側部材２９が固定軸２１にロックされて、出力側部材２９のトルクは入力側部材２８に伝達されず、太陽歯車６は停止する。

　一方、モータから入力側部材２８の外歯車２８ａに入力トルクが加えられたときには、入力側部材２８の柱部２８ｂが回転方向後側のローラ３０を板ばね３１の弾性力に抗して楔形空間３４の広大部へ押しやるので、そのローラ３０と出力側部材２９の外輪３３および固定軸２１との係合が解除され、出力側部材２９と固定軸２１とのロック状態が解除される。そして、入力側部材２８がさらに回転して、その係合凹部２８ｃと出力側部材２９の外環３２の係合凸部３２ａとが係合すると、入力側部材２８の回転が出力側部材２９に伝達され、回転方向前側のローラ３０と外輪３３および固定軸２１との係合も解除されて、出力側部材２９が遊星歯車装置３の太陽歯車６と一体に回転する。

　そして、人力を入力される方（図６の右側）の逆入力遮断クラッチ５は、出力側部材２９の外環３２の連結部３２ｂが遊星歯車装置３のキャリア９の連結部９ｃと嵌合して、出力側部材２９がキャリア９と一体に回転するようになっている。したがって、遊星歯車装置３のキャリア９から出力側部材２９に逆入力トルクが加えられても、そのトルクは入力側部材２８に伝達せずにキャリア９を停止させ、入力側部材２８の外歯車２８ａに人力による入力トルクが加えられたときには、そのトルクをキャリア９に伝達するようになっている。

　したがって、この第３の実施形態の駆動力伝達機構も、第１および第２実施形態のものと同じ機能を有し、同様の効果を奏することができる。また、この第３実施形態では、遊星歯車装置３と２つの逆入力遮断クラッチ４、５を共通の固定軸２１の外周に組み付けた構造となっているので、駆動力伝達機構全体がコンパクト化され、ひいてはこの駆動力伝達機構を組み込んだ電動カーテン装置のコンパクト化も図れる。

　図９は上述した第３実施形態の駆動力伝達機構の変形例を示す。この変形例は、遊星歯車装置３の太陽歯車６およびキャリア９のそれぞれと、逆入力遮断クラッチ４、５の出力側部材２９の外環３２を一体に形成したものである。このようにして太陽歯車６およびキャリア９をそれぞれ逆入力遮断クラッチ４、５とユニット化することにより、この駆動力伝達機構の電動カーテン装置への組み込みや部品交換の作業がしやすくなる。

　図１０は第４の実施形態を示す。この実施形態は、第２実施形態をベースとして、逆入力遮断クラッチ４、５を第３実施形態の構造に変更し、合わせて両対向傘歯車２２、２３に逆入力遮断クラッチ４、５の出力側部材２９の外環３２との連結部２９ａ（第３実施形態の太陽歯車６およびキャリア９の連結部６ｃ、９ｃと同形状の溝）を設けたものである。この第４実施形態でも、第１、第２実施形態と同様の効果を奏することができ、第３実施形態と同じく、駆動力伝達機構全体および電動カーテン装置のコンパクト化が図れる。

　上述した第１乃至第４の実施形態では、差動装置の各入力部の入力側に組み込まれる逆入力遮断機構として逆入力遮断クラッチを用いているが、これに代えてセルフロック機能を有するウォーム機構を使用してもよい。

　例えば、図１１に示す第５の実施形態では、第１実施形態のモータ１側の逆入力遮断クラッチ４の代わりに、モータ１の主軸（図示省略）の外周に嵌合固定され、モータ１による駆動力が入力されるウォーム歯車３５と、ウォーム歯車３５と噛み合うウォームホイール３６とを備えたウォーム機構３７を用いている。ウォームホイール３６は遊星歯車装置３の太陽歯車６に連結された連結軸３８の外周に嵌合固定されており、その連結軸３８は第１実施形態のクラッチ支持部Ａに軸受部材３９を介して回転自在に支持されている。なお、連結軸３８の太陽歯車６との連結部３８ａは、第１実施形態の逆入力遮断クラッチ４の出力側部材１２の連結部１２ｂと同形状（凹部）に形成されている。

　そして、モータ１による駆動力がウォーム歯車３５に入力されたときは、ウォーム歯車３５の回転が減速されてウォームホイール３６に伝達され、ウォームホイール３６が連結軸３８および太陽歯車６と一体に回転する一方、太陽歯車６から連結軸３８を介してウォームホイール３６に逆入力トルクが加えられたときは、セルフロック機能によりその逆入力トルクはウォーム歯車３５に伝達されず、太陽歯車６が停止するようになっている。したがって、この第５実施形態でも、第１乃至第４の実施形態と同様、モータ１と人力のいずれでもカーテンを開閉でき、そのいずれの駆動力の入力もないときには、カーテンの位置を保持することができる。

　なお、第５実施形態では差動装置（遊星歯車装置３）の一方の入力部（太陽歯車６）の入力側にウォーム機構３７を組み込んでいるが、差動装置の両方の入力部の入力側に同一のウォーム機構を組み込むようにすれば、部品管理がしやすくなる。

　図１２は第６の実施形態を示す。この駆動力伝達機構は、車椅子の車輪を駆動する人力をモータで補助するアシスト機構として用いられるもので、その基本的な構成は、第１実施形態の入力歯車２と遊星歯車装置３との間の逆入力遮断クラッチ５をなくし、遊星歯車装置３に入力される人力による駆動力のトルクを検出するトルクセンサ４１と、遊星歯車装置３の出力側に連結される発電機４２と、トルクセンサ４１の検出値に基づいてモータ１および発電機４２のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御装置４３とを設けたものである。

　前記遊星歯車装置３は、第１実施形態と同じく、第１の入力部としての太陽歯車６にモータ１による駆動力を入力され、第２の入力部としてのキャリア９に人力による駆動力を入力される。そして、出力部としてのリング歯車７から、その外歯車と噛み合う駆動歯車（図示省略）を介して、可動機器としての車椅子の車輪に駆動力を出力するようになっている。

　前記キャリア９は、その本体の一端面から突出する軸部９ｄが、一端側へ延長されて車椅子本体のキャリア支持部Ｂに回転自在に支持されている。その軸部９ｄの外周には、車椅子のハンドリムから人力による駆動力が入力される入力歯車２が嵌合固定され、この入力歯車２に隣接するように前記トルクセンサ４１が取り付けられている。

　また、前記リング歯車７の径方向外側には、前記駆動歯車と干渉しない位置にリング歯車７の外歯車と噛み合う発電用歯車４４が配され、この発電用歯車４４に前記発電機４２が接続されている。

　前記逆入力遮断クラッチ４は、固定部材１３が車椅子本体のクラッチ支持部Ｃに固定される点を除いて、第１実施形態と同じ構成および機能を有するロック式のものである。

　前記制御装置４３は、マイコンを含む電子基板４５と、モータ１、トルクセンサ４１、発電機４２および電源装置（図示省略）のそれぞれとを電源・信号ケーブル４６でつなぎ、後述のようにモータ１および発電機４２のＯＮ・ＯＦＦを制御するものである。

　次に、このアシスト機構となる駆動力伝達機構の動作について説明する。車椅子の車輪を停止状態から駆動するときは、まず、車椅子のハンドリムを人力で回転させ、その駆動力のトルクを入力歯車２を介して遊星歯車装置３のキャリア９に入力する（このとき太陽歯車６は停止している）。すると、トルクセンサ４１がキャリア９に作用するトルクを検出し、そのトルクの検出値が所定値以上になったときに、制御装置４３がモータ１を駆動する。モータ１による駆動力のトルクは、逆入力遮断クラッチ４の入力側部材１１から出力側部材１２に伝達され、その出力側部材１２と一体に形成された遊星歯車装置３の太陽歯車６が回転する。そして、太陽歯車６が回転することにより、人力の入力当初よりも遊星歯車８の自転が速くなり、リング歯車７の回転も速くなって小さい人力で車輪を駆動できるようになる。

　上記のように人力とモータ１とで車輪を駆動しているときに、人力の入力を中止すると（トルクセンサ４１によるトルク検出値が所定値より小さくなると）、制御装置４３がモータ１を停止させる。すると、逆入力遮断クラッチ４の入力側部材１１への入力トルクがなくなり、出力側部材１２が固定部材１３にロックされて、遊星歯車装置３の太陽歯車６が停止する。このとき、リング歯車７、遊星歯車８、キャリア９および入力歯車２は車輪の惰走により駆動時と同方向に回転し、これにともなってハンドリムも回転する。

　そして、車輪惰走中に制動を行うときには、人力によりハンドリムに駆動時と逆方向のトルクを加える。すると、ハンドリムから入力歯車２を介してキャリア９に入力された逆方向のトルクをトルクセンサ４１が検出し、その信号に基づいて制御装置４３が発電機４２のスイッチをＯＮにする。そして、発電機４２が発電を開始することにより、発電用歯車４４およびこれと噛み合うリング歯車７の回転が遅くなり、制動に要する人力の負担が軽減される。その後、トルクセンサ４１で検出されるトルクが所定値より小さくなると、制御装置４３が発電機４２のスイッチをＯＦＦにする。

　この駆動力伝達機構も、モータ１と遊星歯車装置３との間に介装される逆入力遮断機構としてロック式の逆入力遮断クラッチ４を採用したので、空転式の逆入力遮断クラッチを用いる場合に比べて、モータ１の負荷トルクを小さくすることができる。

　また、駆動経路の途中に設けた遊星歯車装置３に、人力による駆動力のトルクを検出するトルクセンサ４１を付設したので、トルク検出手段を車椅子のハンドリムと車輪との間に設ける場合に比べて、車椅子の本体側の構造の簡素化を図ることができる。

　しかも、車輪の制動時には、遊星歯車装置３の出力側に連結された発電機４２で発電を行うようにしたので、発電機４２から得られる制動力によって人力の負担を軽減することができる。また、発電機４２を電源装置につないで回生ブレーキとすることにより、その電源装置を充電して使用可能時間を延長することもできる。

　さらに、遊星歯車装置３、逆入力遮断クラッチ４および制御装置４３をそれぞれモジュール化することにより、モジュールごとの組み替えが可能となり、種々の仕様に容易に対応できるものとなる。

　図１３は上述した第６実施形態の駆動力伝達機構の変形例を示す。この変形例では、遊星歯車装置３のキャリア９の軸部９ｂと入力歯車２との間に一方向クラッチ４７を組み込み、車輪惰走中に入力歯車２が回転しないようにしている。このようにすれば、車輪惰走中のハンドリムの回転を防止でき、安全性を高めることができる。なお、この場合は、ハンドリムからキャリア９に駆動時と逆方向のトルクを入力することはできないので、別途制動信号を制御装置４３に入力し、その信号に基づいて制御装置４３が発電機４２のスイッチをＯＮ・ＯＦＦする構成とすればよい。

　図１４は第７の実施形態を示す。この実施形態は、第６実施形態をベースとし、遊星歯車装置３に代わる差動装置として第２実施形態のディファレンシャルギヤ装置２０を変形したものを採用し、これに合わせて逆入力遮断クラッチ４の一部を変更したものである。

　前記ディファレンシャルギヤ装置２０は、次の点が第２実施形態のものと異なる。すなわち、まず、固定軸２１がその両端部を車椅子本体の固定軸支持部Ｄに支持されている（片側のみ図示）。また、他方の対向傘歯車２３には、外歯車がなく、一方の対向傘歯車２２の外歯車２２ａとともに出力歯車２６を挟んで案内する案内部２３ｂと、固定軸支持部Ｄの側へ延びる筒軸部２３ｃとが設けられ、この筒軸部２３ｃの外周に入力歯車２とトルクセンサ４１が取り付けられている。そして、出力歯車２６は、第６実施形態のリング歯車７と同様、図示省略した駆動歯車および発電機４２に接続された発電用歯車４４と噛み合っている。

　一方、前記逆入力遮断クラッチ４は、第２実施形態と同様、出力側部材１２の延長軸部１２ｄの外周に、一方の対向傘歯車２２の外歯車２２ａと噛み合う連結歯車２７が嵌合固定されている。

　すなわち、この第７実施形態では、ディファレンシャルギヤ装置２０の一方の対向傘歯車２２に逆入力遮断クラッチ４の出力側部材１２からモータ１による駆動力を入力され、他方の対向傘歯車２３に入力歯車２を介して人力による駆動力を入力され、ピニオン軸２４の回転を出力歯車２６および前記駆動歯車を介して駆動力として車椅子の車輪に出力するようになっている。

　この第７実施形態の駆動力伝達機構の動作は、第６実施形態のものとほぼ同じである。すなわち、人力によりハンドリムから入力歯車２を介して他方の対向傘歯車２３に駆動力を入力すると、トルクセンサ４１の信号に基づいて、制御装置４３がモータ１を駆動する。そして、モータ１による駆動力のトルクが逆入力遮断クラッチ４および連結歯車２７を介して一方の対向傘歯車２２に伝達され、その回転により人力の入力当初よりも中間傘歯車２５の自転が速くなり、中間傘歯車２５の公転すなわちピニオン軸２４および出力歯車２６の回転も速くなって小さい人力で車輪を駆動できるようになる。

　また、車輪駆動中に人力の入力を中止すると、制御装置４３がモータ１を停止させ、逆入力遮断クラッチ４の作用によって一方の対向傘歯車２２が停止する。このとき、出力歯車２６、ピニオン軸２４、中間傘歯車２５、他方の対向傘歯車２３および入力歯車２は車輪の惰走により駆動時と同方向に回転し、これにともなってハンドリムも回転する。そして、車輪惰走中に人力によりハンドリムに駆動時と逆方向の駆動力を加えると、発電機４２が発電を開始し、発電用歯車４４およびこれと噛み合う出力歯車２６の回転が遅くなって制動に要する人力の負担が軽減される。その後、逆方向のトルクが所定値より小さくなると発電機４２を停止させる。

　したがって、第６実施形態と同じく、モータ１の負荷トルクを小さくできるし、車椅子の本体側の構造の簡素化が図れ、制動時には発電機４２の発電によって人力の負担を軽減できる。また、ディファレンシャルギヤ装置２０を第６実施形態の遊星歯車装置３と同様にモジュール化して、種々の仕様への対応が容易なものとすることができる。

　図１５は第８の実施形態を示す。この実施形態は、第６実施形態をベースとして、逆入力遮断クラッチ４の代わりに第５実施形態と同じセルフロック機能を有するウォーム機構３７を用いたものである。

　したがって、モータ１による駆動力がウォーム歯車３５に入力されたときは、ウォーム歯車３５の回転が減速されてウォームホイール３６に伝達され、ウォームホイール３６が連結軸３８および太陽歯車６と一体に回転する。一方、太陽歯車６から連結軸３８を介してウォームホイール３６に逆入力トルクが加えられたときは、セルフロック機能によりその逆入力トルクはモータ１に伝達されず、太陽歯車６は停止する。

　また、図１６に示す第９の実施形態は、第７実施形態の逆入力遮断クラッチ４をなくし、モータ１の主軸（図示省略）の外周に第５実施形態と同様のウォーム歯車３５を嵌合固定するとともに、ディファレンシャルギヤ装置２０の一方の対向傘歯車２２の外周に、外歯車２２ａに代えてウォーム歯車３５と噛み合う歯２２ｂを設けることにより、一方の対向傘歯車２２をウォームホイールの役割を兼ねるものとして、ウォーム機構４８を構成したものである。このウォーム機構４８も、モータ１による駆動力がウォーム歯車３５に入力されたときは、その駆動力を一方の対向傘歯車２２に伝達し、一方の対向傘歯車２２に逆入力トルクが加えられたときは、セルフロック機能によりその逆入力トルクをモータ１に伝達しないようになっている。

　なお、本発明は、上述した各実施形態のような用途の駆動力伝達機構に限らず、例えば自転車に搭載されるアシスト機構等、２つの入力系統と１つの出力系統を有する駆動力伝達機構に広く適用することができる。

１　モータ
２　入力歯車
３　遊星歯車装置
４、５　逆入力遮断クラッチ
６　太陽歯車
７　リング歯車
８　遊星歯車
９　キャリア
１１、２８　入力側部材
１２、２９　出力側部材
１３　固定部材
１４、３０　ローラ
１５　コイルばね
１７　入力軸
１８　保持器
２０　ディファレンシャルギヤ装置
２１　固定軸
２２、２３　対向傘歯車
２４　ピニオン軸
２５　中間傘歯車
２６　出力歯車
３１　板ばね
３２　外環
３３　外輪
３５　ウォーム歯車
３６　ウォームホイール
３７、４８　ウォーム機構
４１　トルクセンサ
４２　発電機
４３　制御装置
４７　一方向クラッチ

Claims

　２つの入力部と１つの出力部を有する差動装置を備え、前記差動装置の少なくとも１つの入力部の入力側に逆入力遮断機構が組み込まれており、前記逆入力遮断機構は、その入力側から入力される駆動力を前記差動装置の入力部に伝達し、前記差動装置の入力部から加えられる逆入力に対してはロックして差動装置の入力部を停止させるものとした駆動力伝達機構。
　前記逆入力遮断機構が、駆動力を入力される入力側部材と、前記差動装置の入力部に連結される出力側部材と、前記出力側部材を固定部材にロックするロック手段と、前記入力側部材の回転により前記出力側部材と固定部材とのロック状態を解除するロック解除手段と、前記ロック状態が解除されたときに前記入力側部材の回転を僅かな角度遅れをもって前記出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備えた逆入力遮断クラッチである請求項１に記載の駆動力伝達機構。
　前記逆入力遮断機構が、駆動力を入力されるウォーム歯車と、前記ウォーム歯車と噛み合い、前記差動装置の入力部に連結されるウォームホイールとを備え、セルフロック機能を有するウォーム機構である請求項１に記載の駆動力伝達機構。
　前記差動装置が、太陽歯車と、前記太陽歯車の径方向外側に配される内歯車と、前記太陽歯車および内歯車と噛み合って自転しながら太陽歯車のまわりに公転する複数の遊星歯車と、前記遊星歯車を自転可能に支持するキャリアとを備え、前記太陽歯車およびキャリアをそれぞれ前記入力部とし、前記内歯車を前記出力部とした遊星歯車装置である請求項１乃至３のいずれかに記載の駆動力伝達機構。
　前記遊星歯車装置の太陽歯車およびキャリアを、それぞれ前記逆入力遮断機構とユニット化した請求項４に記載の駆動力伝達機構。
　前記差動装置が、固定軸の外周に回転自在に取り付けられる２つの対向傘歯車と、前記両対向傘歯車の間で前記固定軸の外周に回転自在に取り付けられるピニオン軸と、前記ピニオン軸の外周に回転自在に取り付けられ、前記両対向傘歯車と噛み合う中間傘歯車とを備え、前記各対向傘歯車をそれぞれ前記入力部とし、前記ピニオン軸を前記出力部としたディファレンシャルギヤ装置である請求項１乃至３のいずれかに記載の駆動力伝達機構。
　前記逆入力遮断機構を前記差動装置の両方の入力部の入力側に組み込んだ請求項１乃至６のいずれかに記載の駆動力伝達機構。
　前記差動装置の各入力部と逆入力遮断機構との連結部分を同一形状とした請求項７に記載の駆動力伝達機構。
　前記差動装置は、前記２つの入力部の一方にモータによる駆動力を、他方に人力による駆動力をそれぞれ入力されて、前記出力部から可動機器に駆動力を出力するものであり、前記差動装置の一方の入力部とモータとの間に前記逆入力遮断機構を組み込み、前記差動装置の他方の入力部に入力される駆動力の大きさに応じて前記モータを駆動する制御装置を設けた請求項１乃至６のいずれかに記載の駆動力伝達機構。
　前記差動装置の出力部に発電機を連結し、前記制御装置が、前記可動機器の惰走中に前記差動装置の他方の入力部に可動機器を制動する方向の駆動力を入力されたときに前記発電機を作動させ、前記可動機器を制動する方向の駆動力のトルクが所定値以下になったときに前記発電機を停止させるようにした請求項９に記載の駆動力伝達機構。
　前記差動装置、逆入力遮断機構および制御装置をそれぞれモジュール化した請求項９または１０に記載の駆動力伝達機構。